JPS6115032A - 屋内環境の調整方法 - Google Patents

屋内環境の調整方法

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JPS6115032A
JPS6115032A JP59134370A JP13437084A JPS6115032A JP S6115032 A JPS6115032 A JP S6115032A JP 59134370 A JP59134370 A JP 59134370A JP 13437084 A JP13437084 A JP 13437084A JP S6115032 A JPS6115032 A JP S6115032A
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air
indoor air
cooling
humidity
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Masahiro Mototani
本谷　正博
Keiji Kiyose
清瀬　啓二
Yukifumi Araki
荒木　行文
Nobuyuki Iwasaki
伸行 岩崎
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Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計測値と設定値とを基に外気冷房、冷房、暖
房、加湿、除湿の制御領域を判定し、屋内空気の温湿度
、清浄度を快適な状態に調整する屋内環境の調整方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
ビル等の屋内空気の状態、即ち屋内空気のｉ湿度や清浄
度（ＣＯ８濃度）をその場所の使用目的に適した状態に
保つため空調設備が設けられ、冷房や暖房、加湿、除湿
制御、外気の供給制御が行われている。従来のローカル
でフィードバック回路を採用した空調設備においては、
それぞれの制御が個々側々に行われ、動作の基準を定め
る各種基憔イ直等の設定はローカルで行われている。ま
た、例えば冷房と暖房との制御の切り換えや制御の取消
等もその都度ローカルで行われている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のローカルでフィードバック回路を採用した空調設
備は、上述の如く、各種基準値等の設定変更や制御の切
り換え、制御の取消等が面倒であるばかりでなく、冷房
や暖房、加湿、除湿を行うバルブの開閉制御と外気冷房
（外気の供給）を行うダンパの開閉制御との協調が取り
にくい等種々の問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の考察に基づくものであって、空調制御
の内容変更が容易に行え、且つ温湿度や清浄度の制御に
おいて相互の協調が取り易い屋内環境の調整方法を提供
することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
第１図は本発明の１実施例システム構成を示す図、第２
図は冷暖房・除加湿開始点と制御領域を説明する図、第
３図は外気冷房制御の範囲を説明する図、第４図は冷暖
房制御の範囲を説明する図、第５図は除加湿制御の範囲
を説明する図である。
第１図において、１は屋外温度センサー、２は屋外湿度
センサー、３は屋内Ｃｆｈセンサー、４は屋内温度セン
サー、５は屋内湿度センサー、６はダンパ制御判定部、
７はダンパ制御部、８は空調制御判定部、９はバルブ制
御部、１０は、制御条件指示部をそれぞれ示している。
第１図において、屋外には屋外温度センサー１と屋外湿
度センサー２が、屋内には屋内ＣＯｚセンサー３と屋内
温度センサー４と屋内湿度センサー５が設けられ、屋外
、屋内それぞれの温湿度とｃ。
２濃度（清浄度）が計測される。ダンパ制御判定部６で
は、これらの計測値と制御開始点（外気冷房開始点）と
を基に外気冷房を行うか否かを判定し、ダンパ制御部７
では、その判定に従って動作目標値（外気冷房目標値）
と屋内空気の温度との差に応じて外気・運気ダクトに設
けられたダンパの開度制御を行う。他方、空調制御判定
部８では、屋内空気の温湿度と制御開始点とを基に、冷
房を行うか、暖房を行うか、除湿を行うか、加湿を行う
かを判定し、バルブ制御部は、その判定に従って屋内空
気の温湿度と動作目標値との差に応じて冷房、暖房、加
湿、除湿のバルブの開度制御を行う。また、制御条件指
示部１０は、ダンパ制御及びバルブ制御の指示を与える
。
次に、外気冷房、冷房、暖房、加湿、除湿の制御領域の
判定について第２図を参照しつつ説明する。第２図にお
いて、横軸は温度、縦軸は絶対湿度、’ｒｏｃは外気冷
房開始点、ＴＬは暖房開始点、Ｔ、は冷房開始点、Ｉ＋
、は絶対湿度による除湿開始点、ＨＬは絶対湿度による
加湿開始点、■、は相対湿度による除湿開始点、■、は
相対湿度による加湿開始点をそれぞれ示している。
本発明では、外気冷房、冷房、暖房、加湿、除湿のそれ
ぞれの制御開始点を設定し、屋内空気の温湿度がそれら
の制御開始点を越えているか、或いはそれらの制御開始
点に満たないかにより、制御領域、即ち外気冷房を行う
か、冷暖房を行うか、除加湿を行うかを判定するもので
ある。なお、冷暖房と除加湿との関係では、冷房を行い
ながら加湿をも行うと冷房効率が悪くなり、また、除湿
を行うと温度が下がり冷房効果があることから、加湿と
冷房、或いは除湿と冷房を同時に行わないようにするの
が効率的である。そこで、具体的には、温度が暖房開始
点Ｔ、に満たない領域ｔａ＋、（ｄ）、＋ｇｌでは暖房
を行い、また、絶対湿度が除湿開始点１）８を越える領
域ｆａｌ、（ｂｌ、（Ｃ１では除湿を行うが、温度が冷
房開始点Ｔ、Ｉを越える領域ではそのうち領域（ｆｌ、
（ｉｌだけで冷房を行い、また、絶対湿度が加湿開始点
Ｈｔに満たない領域ではそのうち領域（幻、ｆｈｌだけ
で加湿を行う。
ところで、屋内湿度センサー５は、監視用と共用するの
には相対湿度を計測するものが便利であるため、第２図
図示の領域判定には相対湿度と絶対湿度との換算が必要
となるが、次の実験式を使って第２図図示のどの領域に
あるかを求めることもできる。
Ｈｚ　　　１００　＋　４　Ｔ＋　　　３　ＴｚＨ＋　
　　１００　＋４　Ｔ　ｘ　　　３　Ｔ　１但し、Ｈ，
とＨ２は相対湿度、Ｔ、とＴ２は温度を示す。ここで、
温度Ｔ＋を暖房開始点ＴＬの温度、温度Ｔ２と相対湿度
Ｈｚをそれぞれ現在の屋内空気の温度及び相対湿度とし
た場合、上式に代入して求められる相対湿度Ｈ３は、例
えば点Ｂ矢印の如く、絶対湿度を変えないで、屋内空気
の温度を暖房開始点ＴＬの温度Ｔ１まで変えたときの相
対湿度を示すことになる。従って、このときの相対湿度
Ｈ１が相対湿度による加湿開始点Ｈ。
と比較して相対湿度による加湿開始点旧まりも低ければ
、第２図図示の領域（ａ、ｆｈｌ、＋ｉ１にあることに
なる。また点Ａ矢印の如く、温度Ｔ１を冷房開始点ＴＩ
Ｉの温度、温度Ｔ２と相対湿度Ｈ２をそれぞれ現在の屋
内空気の温度及び相対湿度として上式により求められる
相対湿度Ｈ，が、相対湿度による除湿開始点Ｈ６と比較
して相対湿度による除湿開始点Ｈ１よりも高ければ、第
２図図示の領域（ａｌ、山）、ｆｃｌにあることになる
。このように上記の実験式を使うことによって、湿度が
第２図図示のどの領域にあるかを判定することが可能で
ある。
しかし、上述の方法に限らず、相対湿度と絶対湿度との
換算テーブルやその他の換算式を使って第２図図示の領
域の判定を行うようにしてもよいことは云うまでもない
。
一般に各制御開始点は、暖房開始点ＴＬが２２°Ｃ１冷
房開始点Ｔ、が２８℃、相対湿度による加湿開始点Ｈ１
が４０％、相対湿度による除湿開始点Ｈ，が６０％程度
に設定される。
以下、第１図図示の各ブロックにおける具体的な処理の
内容について説明する。ダンパ制御判定部６では、屋外
温度センサー１、屋外湿度センサー２、屋内温度センサ
ー４、及び屋内湿度センサー５による計測値と外気冷房
開始点とを基に、まず、屋内空気の温度と外気冷房開始
点とを比較し、屋内空気の温度が外気冷房開始点を越え
ると、屋外空気のエンタルピと屋内空気のエンタルピを
計算して両者を比較し、屋内空気のエンタルピが屋外空
気のエンタルピより大きいと外気冷房（ダンパ制御）が
可能と判定される。しかし、屋内空気の温度が外気冷房
開始点を越えていないとき、若しくは屋外空気のエンタ
ルピの方が屋内空気のエンタルとより大きいときには外
気冷房が不可と判定される。エンタルピ（１ｋｇの物質
の有する内部エネルギー）１は、一般に ｉ＝ｕ＋Ａｐｖ　　　（ｋｃａｌ／ｋｇ）Ｕ；内部エネ
ルギー Ａ；熱仕事当量 ｐ；圧力 Ｖ；体積 Ａｐ■；圧力ｐのもとて体積Ｖを維持するに要するエネ
ルギー で表わされる。つまり空気調和においては、空気が持っ
ている熱量を表わし、上式の第１項で乾き空気の持つ熱
量、第２項で水暴気の持つ熱量を表わす。
ダンパ制御部７では、第３図図示の如く、屋内空気の温
度が外気冷房目標値に近づくように、それらの差に応じ
てダンパ（全熱交換機）をＰＩ制御す４る。ＰＩＩｌｌ
Ｉｌｌは既によく知られているように、ダンパの開度−
前回の開度 ＋Ｋｐ　（今回の偏差−前回の偏差） ＋Ｋｉ　（今回の偏差） の式で求められた値に従って制御を行うものである。こ
こで、Ｋ、は比例定数、Ｋムは積分定数、偏差はく測定
値−目標値）であり、開度は例えば０〜１００％を０〜
１５ステツプの１６段階に分けられる。さらにダンパ制
御部７では、屋内空気のｃｏｚ濃度（清浄度）を規定値
以下に保つため、屋内空気のＣＯ８濃度に応じてダンパ
の最低開度を決定する。例えば最低開度を３ステツプ（
２０％）ないし０ステツプとし、ＣＯ，濃度が１）００
ｐｐｓ＋以上では３．１０００ないし１）００ｐｐｓ＋
　テは２．９００ないし１）０００ｐｐではｌ　、９０
０ｐｐｍ以下ではＯとする。
空調制御判定部８では、屋内空気の温湿度と暖房開始点
、冷房開始点、加湿開始点、除湿開始点とを基に、現在
の環境が第２図図示のどの領域かを鯛べ、冷暖房、除加
湿のいずれの制御を行えばよいかを判定する。そしてバ
ルブ制御部９では、その判定に従って、第４図図示の如
く、屋内空気の温度が、冷房目標値或いは暖房目標値に
近づくように、また第５図図示の如く、屋内空気の湿度
が除湿目標値或いは加湿目標値に近づくように、それら
の差に応じてバルブをＰＩ制御する。
制御条件指示部１０は、特定の条件毎の制御モードを指
示するものであり、その指示に従ってダンパ制御部７や
バルブ制御部９では、例えば立ち上がり時（ファン等の
メイン機器が起動してからの時間を積算し、立ち上がり
時間目標値に満々ない期間）はダンパの最低開度を０と
し、メイン機器がオフのときには、その停止直後（例え
ば１０分間）だけバルブの開度を０にする。また、ＣＴ
Ｌフラグ（温湿度制御フラグ）が設定され、こ０ＣＴＬ
フラグがオフのときにはダンパ及びバルブが非制御モー
ドとされる。
〔作用〕
第６図はダンパ制御の処理の流れを説明する図、第７図
はダンパ制御のための具体的な構成例を示す機能ブロッ
ク図、第８図は冷暖房除加湿制御判定の処理の流れを説
明する図、第９図は冷暖房除加湿制御判定のための具体
的な構成例を示す機能ブロック図、第１０図はバルブ制
御のための具体的な構成例を示す機能ブロック図である
。図において、１）は最低開度決定部、１２は外気冷房
目標値、１３は外気冷房開始点、１４と１５はエンタル
ピ算出部、１６ないし１８．２７ないし３０と４４は比
較部、１９はアンド回路、２０はダンパ開閉信号発生部
、２１．２２と４１は湿度換算部、２３は冷房開始点、
２４は暖房開始点、２５は除湿開始点、２６は加湿開始
点、３１はパラメータ設定部、４２は除湿目標値、４３
は除湿パラメータ、４５はバルブ開閉信号発生部をそれ
ぞれ示している。
ダンパ制御の処理の流れを第６図及び第７図を参照しつ
つ説明する。
■　屋内空気の温度が外気冷房開始点を越えているか否
かを調べる。（比較部１７） ＹＥＳの場合には■の処理を行い、Ｎｏの場合には■の
処理を行う。
■　屋内空気の温湿度より屋内空気のエンタルピ１）を
算出し、屋外空気の温湿度より屋外空気のエンタルピｉ
。を算出する。次に■の処理を行う。　（エンタルピ算
出部１４と１５）■　屋内空気のエンタルピｉ１が屋外
空気のエンタルピ１０より大きいか否かを調べる。（比
較部１８） ＹＥＳの場合には■の処理を行い、ＮＯの場合には■の
処理を行う。
■　屋内空気の温度が外気冷房目標値に近づくようにダ
ンパをＰ１制御する。（比較部１６、ダンパ開閉信号発
生部２０） ■　ダンパの開度を屋内空気の（：Ｏｚ　濃度に応じて
決定される最低開度にする。（最低開度決定部１）、ダ
ンパ開閉信号発生部２０） 次に、空調制御判定の処理の流れを第８図及び第９図を
参照しつつ説明する。
■　屋内湿度センサー５により計測した屋内空気の相対
湿度を冷房開始点の温度で換算した相対湿度を求める。
（湿度換算部２１）次に■の処理を行う。
■　換算湿度Ｈ８，が除湿開始点Ｈ６を越えているか否
かを調べる。（比較部２９） ＹＥＳの場合には■の処理を行い、ＮＯの場合には［相
］の処理を行う。
■　屋内空気の温度Ｔ１が暖房開始点ＴＬより低いか否
かを調べる。（比較部２８） ＹＥＳの場合には第２図図示の領域ｔａ＋と判定して除
湿パラメータと暖房パラメータをオンにし、ＮＯの場合
には■の処理を行う。
■　屋内空気の温度Ｔ１が冷房開始点Ｔ、を越えている
か否かを調べる。（比較部２７）ＹＥＳの場合には第２
図図示の領域（Ｃ１と判定して除湿パラメータをオンに
し、ＮＯの場合には第２図図示の領域中）と判定して除
湿パラメータをオンにする。
［相］　屋内湿度センサー５により計測した屋内空気の
相対湿度を暖房開始点の温度で換算した相対湿度を求め
る。（湿度換算部２２）次に■の処理を行う。
■　換算湿度Ｈ８２が加湿開始点Ｈ５を越えているか否
かを調べる。（比較部３０） ＹＥＳの場合には＠の処理を行い、ＮＯの場合には［相
］の処理を行う。
＠　屋内空気の温度Ｔ、が暖房開始点Ｔ、より低いか否
かを調べる。（比較部２８） ＹＥＳの場合には第２図図示の領域（ｄ）と判定して暖
房パラメータをオンにし、ＮＯの場合には０の処理を行
う。
■　屋内空気の温度Ｔ１が冷房開始点Ｔ、ｌを越えてい
るか否かを調べる。（比較部２７）ＹＥＳの場合には第
２図図示の領域（ｆｌと判定して冷房パラメータをオン
にし、Ｎｏの場合には第２図図示の無制御領域ｔｅｌと
判定する。
■　屋内空気の温度Ｔ１が暖房開始点ＴＬより低いか否
かを調べる。（比較部２８） ＹＥＳの場合には第２図図示の領域（ａと判定して加湿
パラメータと暖房パラメータをオンにし、ＮＯの場合に
は■の処理を行う。
■　屋内空気の温度Ｔ１が冷房開始点Ｔ、を越えている
か否かを調べる。（比較部２７）ＹＥＳの場合には第２
図図示の領域ｆｉ）と判定して冷房パラメータをオンに
し、ＮＯの場合には第２図図示のｗ４域ｆｈｌと判定し
て加湿パラメータをオンにする。
なお、それぞれのパラメータを生成する際、各熱源（冷
熱源、温熱源、加湿源）の供給が無い場合には該当する
パラメータがオンにならないように条件が付されること
は云うまでもない。
特に湿度により冷水バルブを制御し、温度により温水バ
ルブを制御する場合において、温水が無いときは、湿度
による制御のみが効き温度による制御は効かないため、
温度が異常に下がってしまうことになる。
上記■の処理を行った結果、例えばパラメータ設定部３
１で除湿パラメータがオンにされた場合における除湿の
バルブの開閉制御回路構成を示したのが第１０図である
。第１０図において１、湿度換算部４１では、湿度換算
部２１と同様に屋内湿度センサー５により計測した屋内
空気の相対湿度を暖房開始点の温度で換算した相対湿度
を求め、比較部４４では、この換算した相対湿度を除湿
目標値４３と比較する。そして、バルブ開閉信号発生部
４５では、除湿パラメータがオンになっていること及び
空調機のファンがオン状態であること等の制御条件を満
たしていることを条件に換算した相対湿度と除湿目標値
４３との差に応じて除湿のバルブの開閉信号を発生する
。なお、加湿のバルブの開閉制御についても同様の構成
となるが、冷暖房のバルブの開閉制御については湿度換
算部４１に対応するものが不要となる。
〔発明の実施例〕
第１）図は本発明が適用された空調設備の系統の１実施
例を示す図、第１２図はバルブの制御パターンを説明す
るための図である。図において、５１は演算制御装置、
５２は温水コイル、５３は冷水コイル、５４は加湿器、
５５はファン、５６は温水バルブ、５７は冷水バルブ、
５８は加湿バルブ、５９ないし６１はダンパをそれぞれ
示している。
第１）図において、演算制御装置５１は、屋外温度セン
サー１、屋外湿度センサー２、屋内ＣＯ２センサ−３、
屋内温度センサー４、屋内湿度センサー５のそれぞれの
計測値、及びファン５５（メイン設備機器）の運転情報
を取り込み、先に説明した如く、外気冷房、冷房、暖房
、加湿、除湿の制御領域を判定し、その判定に従って温
水バルブ５６、冷水バルブ５７、加湿バルブ５８、ダン
パ５９ないし６１の開閉制御を行う。即ち、冷房、暖房
、加湿の場合には、それぞれ対応する冷水バルブ５７、
温水バルブ５６、加湿バルブ５８を制御するが、除湿の
場合には、冷水バルブ５７と温水バルブ５６を制御し、
冷水コイル５３で除湿することにより下がった空気の温
度を温水コイル５２によりもとに戻すようにしている。
また、ダンパ５９ないし６１については、ダンパ５９が
還気用、ダンパ６０が排気用、ダンパ６１が外気供給用
であるので、ダンパ６０と６１の開度に対してダンパ５
９は補数に相当する開度になるように連動制御される。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、中央
の演算制御装置において、制御開始点や動作目標値の設
定、運転条件の設定を行い、計測値との比較、判断を行
って空調設備のバルブ及びダンパを開閉制御するので、
設定値や制御条件の変更が容易となり、オペレータの労
力を削減し、きめこまかな制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例システム構成を示す図、第２
図は冷暖房・除加湿開始点と制御領域を説明する図、第
３図は外気冷房制御の範囲を説明する図、第４図は冷暖
房制御の範囲を説明する図、第５図は除加湿制御の範囲
を説明する図、第６図はダンパ制御の処理の流れを説明
する図、第７図はダンパ制御のための具体的な構成例を
示す機能ブロック図、第８図は冷暖房除加湿制御判定の
処理の流れを説明する図、第９図は冷暖房除加湿制御判
定のための具体的な構成例を示す機能ブロック図、第１
０図はバルブ制御のための具体的な構成　例を示す機能
ブロック図、第１）図は本発明が適用された空調設備の
系統の１実施例を示す図、第１２図はバルブの制御パタ
ーンを説明するための図である。 １・・・屋外温度センサー、２・・・屋外湿度センサー
、３・・・屋内ＣＯ□センサー、４・・・屋内温度セン
サー、５・・・屋内湿度センサー、６・・・ダンパ制御
判定部、７・・・ダンパ制御部、８・・・空調制御判定
部、９・・・バルブ制御部、１０・・・制御条件指示部
、１）・・・最低開度決定部、１２・・・外気冷房目標
値、１３・・・外気冷房開始点、１４と１５・・・エン
タルピ算出部、１６ないし１８．２７ないし３０と４４
・・・比較部、１９・・・アンド回路、２０・・・ダン
パ開閉信号発生部、２１．２２と４１・・・湿度換算部
、２３・・・冷房開始点、２４・・・暖房開始点、２５
・・・除湿開始点、２６・・・加湿開始点、３１・・・
パラメータ設定部、４２・・・除湿目標値、４３・・・
除湿パラメータ、４５・・・バルブ開閉信号発生部、５
１・・・演算制御装置、５２・・・温水コイル、５３・
・・冷水コイル、５４・・・加湿器、５５・・・ファン
、５６・・・温水バルブ、５７・・・冷水バルブ、５８
・・・加湿バルブ、５９ないし６１・・・ダンパ。 特許出願人　　清水建設株式会社 代理人弁理士　阿　部　　龍　吉 プ　１）！１ ）Ｉｚｒｆ３ １　′Ｉｆ２１ オＨｏ　ｒ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）屋内空気の温湿度と清浄度及び屋外空気の温湿度
    を計測し、該計測値に応じて空調設備の冷暖房除加湿を
    行うバルブ及び外気流入量の調節を行うダンパを開閉し
    て屋内空気の温湿度及び清浄度を調整する屋内環境の調
    整方法であって、制御開始点及び動作目標値を記憶する
    と共に、該記憶された内容と計測値とを基にエンタルピ
    計算や比較、判定等の演算を行い、バルブ及びダンパの
    開閉制御を行う演算制御装置を備え、屋内空気の温湿度
    を基に冷暖房除加湿の制御領域を判定してバルブの開閉
    制御を行い、屋内空気の清浄度に応じた最低開度を決定
    し、屋内空気の温度と屋内空気のエンタルピと屋外空気
    のエンタルピとを基に外気冷房の可否を判定してダンパ
    の開閉制御を行うことを特徴とする屋内環境の調整方法
    。
  2. （２）屋内空気の温度が冷房開始点を越えており且つ屋
    内空気の湿度が除湿開始点を越えていないことを条件に
    冷房目標値と屋内空気の温度との差に応じて冷房のバル
    ブ開度を制御して冷房を行い、屋内空気の温度が暖房開
    始点より低いことを条件に暖房目標値と屋内空気の温度
    との差に応じて暖房のバルブ開度を制御して暖房を行い
    、屋内空気の湿度が除湿開始点を越えたことを条件に除
    湿目標値と屋内空気の湿度との差に応じて冷房のバルブ
    開度と前期暖房を併用して暖房のバルブ開度を制御して
    除湿及び再熱を行い、屋内空気の湿度が加湿開始点より
    低く且つ屋内空気の温度が冷房開始点を越えていないこ
    とを条件に加湿目標値と屋内空気の湿度との差に応じて
    加湿のバルブ開度を制御して加湿を行うことを特徴とす
    る特許請求の範囲第（１）項に記載の屋内環境の調整方
    法。
  3. （３）計測した屋内空気の清浄度に従ってダンパの最低
    開度を決定し、屋内空気の温度が外気冷房開始点を越え
    た場合には、屋外空気のエンタルピと屋内空気のエンタ
    ルピとを算出し屋内空気のエンタルピが屋外空気のエン
    タルピより大きいことを条件に外気冷房目標値と屋内空
    気の温度との差に応じてダンパ開度を制御して外気冷房
    を行うことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
    載の屋内環境の調整方法。
JP59134370A 1984-06-29 1984-06-29 屋内環境の調整方法 Pending JPS6115032A (ja)

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