JPH05306830A

JPH05306830A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH05306830A
Application number: JP4111118A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ogata; 秀夫小方; Yasutomo Onishi; 康友大西; Yasuhiro Tsujii; 康浩辻井
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は室内環境をＰＭＶ値で快適状態に制
御する空気調和機において、検知手段の設置場所に制約
されずにＰＭＶ値を計算して速やかにＰＭＶ値を中立に
制御し、また、空調空間内でＰＭＶ値が分布している場
合でも全居住域でＰＭＶ値を中立に制御する空気調和機
を提供することを目的とする。【構成】室内空気を循環させる送風機６と、吸込み空
気を加熱または冷却する熱交換手段３と、居住域を複数
のゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ値を計算するゾ
ーン毎ＰＭＶ値計算手段２５と、各々のゾーンに対応す
る吹出し空気の風向と風量を変更する風向風量変更手段
１１ａ，１１ｂと、各々のゾーンのＰＭＶ値が中立にな
るように複数の風向風量変更手段１１ａ，１１ｂを制御
する風向風量変更制御手段２６，２７を備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内環境を居住者が快
適になるように自動的に制御する空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷暖房装置は、室温をある温度範
囲に保つよう制御されるが、本来はそこに居住する人間
の温冷感を快適に保つようになされるべきである。この
ような快適性を実現するためにＰＭＶという快適指標が
提案され、この指標をもとに空気調和機を制御するもの
として、特開平２−２４２０３７号公報等で示されたも
のがある。

【０００３】ＰＭＶ（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎ
Ｖｏｔｅ）とは平均予想温冷感申告と訳され、温熱環境
の快適性を評価する一つの指標であり、デンマーク工科
大学のファンガー教授により提案され、１９８４年にＩ
ＳＯ−７７３０として国際規格化されたものである。こ
のＰＭＶは環境側要素である温度、湿度、輻射温度そし
て気流速と、人体側要素である活動量と着衣量の関数で
あり、これらの値から前記ＩＳＯ−７７３０記載の算式
によって求めることができる。そして、このＰＭＶ値０
を中立として快適であるとし、３を暑い、２を暖かい、
１をやや暖かい、−３を寒い、−２を涼しい、−１をや
や涼しいと定義している。なお、この算式及び演算方法
についての説明は割愛する。

【０００４】特開平２−２４２０３７号公報に示された
ものは温度、湿度及び輻射温度を検知する検知手段を居
住域に設置し、気流速、活動量及び着衣量を設定する設
定手段からＰＭＶ値を計算し、ＰＭＶ値が中立になるよ
うに温度を制御パラメータとして各種空気調和機器を連
携制御するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、居住域の環境要素を直接検知しているために検
知手段の設置場所が制約されたり、構成が高価になる。
さらに、図１０に示すように空調空間内で輻射温度の違
い等でＰＭＶ値が分布している場合でも検知場所を中心
にＰＭＶ値を中立にするために全居住域でＰＭＶ値を中
立にすることができないという欠点を有していた。

【０００６】また、空調空間内に於いて人の居るゾー
ン、居ないゾーンに関わらずＰＭＶ値を中立にするため
に必要以上に空調するという欠点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、検知手段の設置場所に制約されずにＰＭＶ値を計算
して速やかにＰＭＶ値を中立に制御し、また、空調空間
内でＰＭＶ値が分布している場合でも全居住域でＰＭＶ
値を中立に制御し、また、人の居ないゾーンに関しては
不必要な空調をしないようにＰＭＶ値は中立を外すよう
に制御する空気調和機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和機は、室内空気を循環させる送風機
と、吸い込み空気を加熱または冷却する熱交換手段と、
居住域を複数のゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ値
を計算するゾーン毎ＰＭＶ値計算手段と、各々のゾーン
に対応する複数の吹き出し空気の風向と風量を変更する
風向風量変更手段と、各々のゾーンのＰＭＶ値が中立に
なるように前記複数の風向風量変更手段を制御する風向
風量変更制御手段を備えている。

【０００９】また、ニューラルネットワークによりＰＭ
Ｖ値計算を予め学習し、入力条件から居住域のＰＭＶ値
を推論するニューロＰＭＶ値計算手段を備えている。

【００１０】また、各ゾーンの人の有無を検出する人体
検知手段と、人のいるゾーンのＰＭＶ値は中立に、人の
いないゾーンのＰＭＶ値は中立を外すように各々の風向
風量変更手段を制御する人体対応風向風量変更制御手段
を備えている。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成によって、居住域を複数
のゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ値を各ゾーンに
対応した風向風量変更手段で個別に制御するものである
から、ＰＭＶ値が分布していても全居住域でＰＭＶ値を
速やかに中立に制御できる。

【００１２】また、空気調和機本体で検知できる限られ
た入力条件から、ニューラルネットワークにより居住域
のＰＭＶ値を予め学習し推論するものであるから、検知
手段の設置場所の制約を受けずに安価な構成で居住域の
ＰＭＶ値を求めることができる。

【００１３】また、人のいるゾーンのＰＭＶ値は中立
に、人のいないゾーンのＰＭＶ値は中立を外すように各
々の風向風量変更手段を制御するものであるから、不必
要な空調をせず省エネを図ると共に、人の居るゾーンは
速やかにＰＭＶ値を中立に制御できる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１５】図１は空気調和機の概略構成図である。図
１において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内の吸い
込み空気を加熱または冷却する熱交換手段である室内熱
交換器、４は減圧器、５は室外熱交換器であり、これら
を環状に連接して冷凍サイクルを構成している。６は室
内空気を吸い込み、室内熱交換器３により加熱または冷
却された空気を吹き出す室内送風機であり、７は室外送
風機である。８は室内に設置される室内機、９は室外に
設置される室外機である。冷房運転と暖房運転の切り替
えは四方弁２を切り替えて冷凍サイクル中の冷媒の流れ
を切り替えることにより行われる。

【００１６】図２は室内機８の一例で、天井に埋め込む
カセット形の概略図である。１０ａ、１０ｂは２方向に
設けられた空気の吹き出し口で、それぞれに、風向風量
変更手段として風向を上下に変更すると共に風量を変更
する電動ルーバー１１ａ，１１ｂが設けられている（以
下、風向風量変更手段を電動ルーバーと称する）。電動
ルーバー１１ａ，１１ｂはステッピングモーター等で駆
動され、ルーバーの角度を任意に決めることができる。

【００１７】尚、本実施例ではステッピングモーター及
び伝達機構の説明は割愛する。１２は室内空気の吸い込
み口、１３は空気中のごみや粉塵を除去するフィルター
である。１４は室内送風機６のインダクションモータで
ある。１５は吸い込み空気と吹き出し空気を分離する断
熱壁である。

【００１８】図３は一つの吹き出し口１０ａ近傍の空気
の流れ図である。図に示すように吹き出し方向はルーバ
ーの水平となす角度θにより決まる。本実施例では、θ
は３０度、４５度、６０度、７５度の４段階とする。ま
た、吹き出し風量は同様に角度θにより決まる。本実施
例では、θは３０度以上（１００％）、２５度（約８０
％）、２０度（約６０％）、１５度（約４０％）の４段
階とする。

【００１９】尚、吹き出し口は２箇所のため、片側の風
量を５０％に絞ると他方の風量は概略１５０％になる。
また、風量切り替えで「強」ノッチの時は全風量は２０
ｍ³／ｍｉｎ、「中」ノッチの時は１６ｍ³／ｍｉｎ、
「弱」ノッチの時は１２ｍ³／ｍｉｎである。

【００２０】図４は本実施例のゾーン分割の概略図であ
る。１６は空調する部屋であり、ゾーンは、室内機８の
２方向の吹き出し方向に従って、２ゾーンに分割されて
いる。

【００２１】図５は本実施例の機能ブロック図である。
１７は第１ゾーンの居住域に設置された第１ゾーン状態
検知手段で、第１ゾーン室温検知手段１８、第１ゾーン
輻射温度検知手段１９、第１ゾーン湿度検知手段２０、
第１ゾーン気流速検知手段２１と第１ゾーンの居住者が
自ら設定する第１ゾーン活動量設定手段２２、第１ゾー
ン着衣量設定手段２３よりなる。

【００２２】２４は同様にして第２ゾーンの状態を検知
する第２ゾーン状態検知手段、２５は第１、第２ゾーン
状態検知手段１７，２４より入力した各ゾーン毎の状態
情報から各ゾーン毎のＰＭＶ値を計算するゾーン毎ＰＭ
Ｖ値計算手段である。

【００２３】２６は第１ゾーンのＰＭＶ値に従って第１
電動ルーバー１１ａの角度を制御する第１電動ルーバー
制御手段（風向風量変更制御手段のことであり、以下電
動ルーバー制御手段と称する）、２７は第２ゾーンのＰ
ＭＶ値に従って第２電動ルーバー１１ｂの角度を制御す
る第２電動ルーバー制御手段であり、第１、第２電動ル
ーバー制御手段２６，２７はそれぞれのゾーンのＰＭＶ
値を速やかに快適領域に到達させて安定させるように制
御される。２８は室内送風機６、室外送風機７、圧縮機
１そして四方弁２を制御する冷凍サイクル制御手段で、
やはりＰＭＶ値により制御される。

【００２４】以上の構成の空気調和機の動作例について
図面を基に暖房を例にとり説明する。

【００２５】図６は暖房運転時の動作例を表すタイミン
グチャートであり、実線は第１ゾーン、破線は第２ゾー
ンを示す。本実施例では、運転開始時において第１ゾー
ンに比べ第２ゾーンの輻射温度がかなり低い状態を表し
ている。従って、第１ゾーンのＰＭＶ値が−２（涼し
い）となり、第２ゾーンのＰＭＶ値は−３以下（寒い）
となる。

【００２６】そこで、第１電動ルーバー１１ａの角度θ
を２５度（風量８０％）に、第２電動ルーバー１１ｂの
角度θを４５度（風量１００％）に制御することによ
り、第１ゾーンの吹き出し風量が少なくなり（８ｍ³／
ｍｉｎ）、第２ゾーンの吹き出し風量が多くなる（１２
ｍ³／ｍｉｎ）。更に、第２電動ルーバー１１ｂの角度
θは４５度であるから、直接居住域に加熱された空気を
吹き出す（居住域の気流速０．３ｍ／ｓ）。

【００２７】その結果、第２ゾーンのＰＭＶ値が急速に
上昇する。そして、点Ａで輻射温度の差が殆ど無くな
り、ＰＭＶ値がほぼ同じになれば第１電動ルーバー１１
ａ及び第２電動ルーバー１１ｂの角度θを６０度にし
て、第１ゾーンの吹き出し風量と第２ゾーンの吹き出し
風量を等しく（１０ｍ³／ｍｉｎ）すると共に、居住域
の気流速を小さくするが（０．２ｍ／ｓ）、ＰＭＶ値は
更に上昇する。点ＢでＰＭＶ値が−１になると風量切り
替えを「中」にし、風量を共に８ｍ³／ｍｉｎに落と
し、点ＣでＰＭＶ値が０になると圧縮機１の運転を停止
すると共に風量切り替えを「弱」にし、風量を共に６ｍ
³／ｍｉｎに落とし、更に、第１電動ルーバー１１ａ及
び第２電動ルーバー１１ｂの角度θを７５度にして居住
域の気流速をさらに小さくして（０．１ｍ／ｓ）、部屋
を足元から暖め快適状態を維持する。

【００２８】以上のように本実施例によれば、圧縮機１
と、四方弁２と、室内の吸い込み空気を加熱または冷却
する熱交換手段である室内熱交換器３と、減圧器４と、
室外熱交換器５とを環状に連接して構成された冷凍サイ
クルと、室内空気を吸い込み、室内熱交換器３により加
熱または冷却された空気を吹き出す室内送風機６と、室
外送風機７と、天井に埋め込むカセット形室内機８の２
方向に設けられ加熱または冷却された空気を吹き出す吹
き出し口１０ａ，１０ｂと、それぞれの吹き出し口に設
けられ風向風量変更手段として風向を上下に変更すると
共に風量を変更する第１電動ルーバー１１ａ、第２電動
ルーバー１１ｂと、居住域を室内機８の吹き出し方向に
従って２つのゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ値を
計算するゾーン毎ＰＭＶ値計算手段２６と、前記第１、
第２電動ルーバー１１ａ，１１ｂを各々のゾーンのＰＭ
Ｖ値に従って制御する第１、第２電動ルーバー制御手段
２６，２７を備えているものであるから、ＰＭＶ値が居
住域で分布していても全居住域でＰＭＶ値を速やかに快
適領域に到達させて安定させることができる。

【００２９】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００３０】図７は本実施例の機能ブロック図であり、
ゾーンについては第１ゾーンのみを記している。２９は
第１ゾーンニューロ状態検知手段で、室内機８の吸い込
み口１２に設置された吸い込み温度検知手段３０、第１
ゾーン輻射温度検知手段１９、第１ゾーン湿度検知手段
２０、室内送風機６の第１ゾーン風速判定手段３１、第
１電動ルーバー１１ａにより設定される第１ゾーン風向
判定手段３２と第１ゾーン風量判定手段３３、居住者が
自ら設定する第１ゾーン活動量設定手段２２、第１ゾー
ン着衣量設定手段２３よりなる。吸い込み温度検知手段
３０、第１ゾーン輻射温度検知手段１９、第１ゾーン湿
度検知手段２０、第１ゾーン風速判定手段３１、第１ゾ
ーン風向判定手段３２は室内機８本体に設置され、設置
場所の制約を受けない。

【００３１】３４は第１ゾーンニューロ状態検知手段２
９の入力と居住域のＰＭＶ値との関係をニューラルネッ
トワークにより予め学習し、第１ゾーンニューロ状態検
知手段２９の入力から居住域のＰＭＶ値を推論するゾー
ン毎ニューロＰＭＶ値計算手段である。ゾーン毎ニュー
ロＰＭＶ値計算手段３４は、発明者が数多くの実験デー
タをもとに、予めニューラルネットワークで学習した結
果を表現したものである。以下、図５と同構成のものに
ついては説明を割愛する。

【００３２】以上のように本実施例によれば、吸い込み
温度検知手段３０、第１ゾーン輻射温度検知手段１９、
第１ゾーン湿度検知手段２０、第１ゾーン風速判定手段
３１、第１ゾーン風向判定手段３２、第１ゾーン風量判
定手段３３を室内機８本体に設置し、第１ゾーンニュー
ロ状態検知手段２９の入力から居住域のＰＭＶ値を推論
するゾーン毎ニューロＰＭＶ値計算手段３４を備えるこ
とにより、居住域の環境要素を直接検知せずにＰＭＶ値
を推論するものであるから、居住域への検知手段の設置
が必要なく安価に構成することができる。

【００３３】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００３４】図８は本実施例の機能ブロック図である。
３５は第１ゾーンの人の有無を検出する第１ゾーン人体
検知手段であり第１ゾーン状態検知手段１７’内にあ
る。３６は第２ゾーンの人の有無を検出する第２ゾーン
人体検知手段であり第２ゾーン状態検知手段２４’内に
ある。、３７及び３８は人のいるゾーンのＰＭＶ値は中
立に、人のいないゾーンのＰＭＶ値は中立を外すように
第１、第２電動ルーバー１１ａ，１１ｂを制御する人体
対応電動ルーバー制御手段（人体対応風向風量変更制御
手段のことであり、以下人体対応電動ルーバー制御手段
と称する）である。その他は図５と同構成であり説明を
割愛する。

【００３５】以上の構成の空気調和機の動作例について
図面を基に暖房を例にとり説明する。

【００３６】図９は暖房運転時の動作例を表すタイミン
グチャートであり、実線は人の居ない第１ゾーン、破線
は人の居る第２ゾーンを示す。本実施例では、運転開始
時において人の居ない第１ゾーンと人の居る第２ゾーン
のＰＭＶ値が共に−３以下（寒い）とする。

【００３７】そこで、第１電動ルーバー１１ａの角度θ
を２５度（風量８０％）に、第２電動ルーバー１１ｂの
角度θを４５度（風量１００％）に制御することによ
り、第１ゾーンの吹き出し風量が少なくなり（８ｍ³／
ｍｉｎ）、第２ゾーンの吹き出し風量が多くなる（１２
ｍ³／ｍｉｎ）と共に第２電動ルーバー１１ｂの角度θ
を４５度のため第２ゾーンには直接居住域に加熱された
空気を吹き出す（居住域の気流速０．３ｍ／ｓ）。

【００３８】その結果、第２ゾーンのＰＭＶ値が急速に
上昇する。そして、点Ｄで第２ゾーンのＰＭＶ値が−１
になると風量切り替えを「中」にし、第１電動ルーバー
１１ａと第２電動ルーバー１１ｂの角度θを６０度に制
御することにより、第１ゾーンの吹き出し風量と第２ゾ
ーンの吹き出し風量を共に８ｍ³／ｍｉｎに落とし、ま
た、居住域の気流速を小さくする（０．２ｍ／ｓ）。点
Ｅで人の居ない第１ゾーンのＰＭＶ値が−１になると風
量切り替えを「弱」にし、風量を共に６ｍ³／ｍｉｎに
落とし、更に、第１電動ルーバー１１ａ及び第２電動ル
ーバー１１ｂの角度θを７５度にして居住域の気流速を
さらに小さくして（０．１ｍ／ｓ）、部屋を足元から暖
め快適状態を維持する。点Ｆで人の居る第２ゾーンのＰ
ＭＶ値が０になると圧縮機１の運転を停止し快適状態を
維持する。

【００３９】以上のように本実施例によれば、居住域を
複数のゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ（Ｐｒｅｄ
ｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ）値を計算するゾーン
毎ＰＭＶ値計算手段２５と、各々のゾーンに対応する吹
き出し空気の風向と風量を変更する第１、第２電動ルー
バー１１ａ，１１ｂと、各ゾーンの人の有無を検出する
第１、第２人体検知手段３５，３６と、人のいるゾーン
のＰＭＶ値は中立に、人のいないゾーンのＰＭＶ値は中
立を外すように第１、第２電動ルーバー１１ａ，１１ｂ
を制御する人体対応風向風量変更制御手段（人体対応電
動ルーバー制御手段）３７，３８を備えたものであるか
ら、不必要な空調をせず省エネを図ると共に、人の居る
ゾーンは速やかにＰＭＶ値を中立に制御できる。

【００４０】以上第１、第２、第３の実施例について説
明したが、それぞれを組み合わせて実施しても同様の効
果が得られることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明の空気調和機は、室
内空気を循環させる送風機と、吸い込み空気を加熱また
は冷却する熱交換手段と、居住域を複数のゾーンに分割
し各々のゾーンのＰＭＶ値を計算するゾーン毎ＰＭＶ値
計算手段と、各々のゾーンに対応する複数の吹き出し空
気の風向と風量を変更する風向風量変更手段と、各々の
ゾーンのＰＭＶ値が中立になるように前記複数の風向風
量変更手段を制御する風向風量変更制御手段を備えたも
のであるから、ＰＭＶ値が居住域で分布していても全居
住域でＰＭＶ値を速やかに快適領域に到達させて安定さ
せることができる。

【００４２】また、本発明の空気調和機は、ニューラル
ネットワークによりＰＭＶ値計算を予め学習し、入力条
件から居住域のＰＭＶ値を推論するゾーン毎ニューロＰ
ＭＶ値計算手段を備えたものであるから、空気調和機本
体で検知できる限られた入力条件から、ニューラルネッ
トワークによりＰＭＶ値を予め学習し推論することがで
き、検知手段の設置場所の制約を受けずに安価な構成で
ＰＭＶ値を求めることができる。

【００４３】また、本発明の空気調和機は、各ゾーンの
人の有無を検出する人体検知手段と、人のいるゾーンの
ＰＭＶ値は中立に、人のいないゾーンのＰＭＶ値は中立
を外すように各々の風向風量変更手段を制御する人体対
応風向風量変更制御手段を備えたものであるから、不必
要な空調をせず省エネを図ると共に、人の居るゾーンは
速やかにＰＭＶ値を中立に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における空気調和機の概
略構成図

【図２】（ａ）図１のカセット形室内機の概略横断面図（ｂ）図１のカセット形室内機の概略縦断面図

【図３】図２（ｂ）の吹き出し口近傍の空気の流れを示
す要部断面図

【図４】本発明の第１の実施例におけるゾーン分割の概
略図

【図５】同実施例における機能ブロック図

【図６】同実施例における暖房運転時の動作例を表すタ
イミングチャート

【図７】本発明の第２の実施例における機能ブロック図

【図８】本発明の第３の実施例における機能ブロック図

【図９】同実施例における暖房運転時の動作例を表すタ
イミングチャート

【図１０】従来の暖房運転時の動作例を表すタイミング
チャート

【符号の説明】

３熱交換手段６送風機１１ａ，１１ｂ風向風量変更手段（電動ルーバー）２５ゾーン毎ＰＭＶ値計算手段２６，２７風向風量変更制御手段（電動ルーバー制御
手段）３４ゾーン毎ニューロＰＭＶ値計算手段３５，３６人体検知手段３７，３８人体対応風向風量変更制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内空気を循環させる送風機と、吸い込
み空気を加熱または冷却する熱交換手段と、居住域を複
数のゾーンに分割し各々のゾーンのＰＭＶ値を計算する
ゾーン毎ＰＭＶ値計算手段と、各々のゾーンに対応する
複数の吹き出し空気の風向と風量を変更する風向風量変
更手段と、各々のゾーンのＰＭＶ値が中立になるように
前記複数の風向風量変更手段を制御する風向風量変更制
御手段を備えた空気調和機。
【請求項２】ニューラルネットワークによりＰＭＶ値
計算を予め学習し、入力条件から居住域のＰＭＶ値を推
論するゾーン毎ニューロＰＭＶ値計算手段を備えた請求
項１記載の空気調和機。
【請求項３】各ゾーンの人の有無を検出する人体検知
手段と、人のいるゾーンのＰＭＶ値は中立に、人のいな
いゾーンのＰＭＶ値は中立を外すように各々の風向風量
変更手段を制御する人体対応風向風量変更制御手段を備
えた請求項１記載の空気調和機。