JPS6129638A - 室内環境制御装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ この発明は、室内環境を居住者が快適になるように自動
的に制御する室内環境制御装置に関する。

［従来技術］ 従来、室内層住者が快適環境を得るには、空調機に備え
付けた検出器で室温を検出し温度制御による方法（特開
昭５８−２６９４６号公報）、検出器で温湿度を検出し
温湿度制御による方法（特開昭５７−１２７７３９号公
報）、検出器で室温、輻射を検出し、温度制御による方
法（特公昭５８−７９０１号公報）や、輻射と対流を検
出し、温度制御を行なう方法（特公昭５６−２０９４８
号公報）などがあった。室内層住者の快適環境を考える
場合、環境要素として空気温度、湿度、輻射温度、空気
流速、そして空気汚れなどがあげられるが、上記の方法
では何れも環境要素としては多くて２種類を考慮してい
るだけである。また、以上の従来の方法では、快適環境
を得るために、設定値による温度制御か温湿度制御を行
なっているのみで、快適環境を得るためにどの環境要素
を制御することが良いかを判定していない。・　　゛従
って従来の二種類の環境要素の制御のみでは充分な快適
環境を得ることはむずかしく、又快適環境を得るために
−々制御条件を設定するわずられしい操作を必要とする
等の欠点を有していた。

［発明の概要コ この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、複数の環
境要素を計測し、それぞれの環境状態に応じた信号を出
力する環境検出器、演算器、そして室内の環境状態を変
化させる複数の機能を有する環境制御機器を備え上記環
境検出器からの複数の出力信号から演算器において、室
内環境の快適度を算出し、この算出された快適度が所定
範囲内にあるかどうかと、所定範囲に入るためにどの環
境状態を変化させればよいかを判定し、その判定結果に
応じて環境制御機器を制御することによって、環境制御
機器の複数の機能の中で快適環境を得るのに最も良い機
能を自動的に選択して、何られずられしい設定を行なう
ことなしに充分な快適環境が得られる室内環境制御装置
を提供することを目的としている。

［発明の実施例コ 以下この発明の実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の概略構成図を示すブロック線図で
、図において（１）は複数の環境要素を計測し、それぞ
れの環境状態に応じた信号を出力する環境検出器、（２
）は、この環境検出器（１）の出力信号を一定時間間隔
で送信する検出信号制御器、（３）は、この検出信号制
御器（２）からの送信信号を受信し、この受信データを
処理演算し出方する演算器で、環境検出器（１）からの
出力信号によって室内環境の快適度を所定の算式に基づ
き算出する手段（３１）と、この算出された快適度が所
定の範囲内にあるかどうかと、所定範囲に入るためにど
の環境状態を変化させればよいかを判定する手段（３２
）と、この判定結果に応じた制御信号を出力する手段（
３３）を備えている。（４）はこの演算器（３）の出力
信号を伝送する信号伝送器、（５）は上記演算器（３）
から信号伝送器（４）をへて送出された制御信号を受信
し、その演算結果に応じて室内の環境状態を変化させる
複数の機能を有する環境制御機器である。

環境検出器（１）は居住者のすぐそばに置かれ、居住者
の環境を計測し、その計測データを検出信号制御器（２
）を介して一定時間間隔で演算器（３）に送信し、快適
度算出手段（３１）にて所定の算式に基づき快適度を求
める、。この快適度が予め定められた所定範囲内にある
かどうか判定手段（３２）で判定され、所定範囲内であ
れば、制御信号出力手段（３３）から、環境制御機器（
５）に信号伝送器（４）を介してオフ（ＯＦ　Ｆ）信号
を出力し、環境を変化させる機能を停止させる。快適度
が所定範囲外であれば環境制御機器（５）のどの機能を
使用すればよいかを、判定手段（３２）で演算し、制御
信号手段（３３）から信号伝送器（４）を介して環境制
御機器（５）の選択された機能にオン（ＯＮ）信号を出
力する。この制御が繰返され、居住者の環、境を快適に
する。

上記演算器（３）の手段（３１）で算出される快適度と
しては、国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　５ｔａｎｄａｒｄ
ｉｚａｔｉｏｎ　；　Ｉ　Ｓ○）の国際規格原案（Ｄｒ
ａｆｔ　Ｐｒｏｐｏｓａｌ　；　Ｄ’　Ｐ　）Ｄ　Ｐ　
７７３０に記載されているＰ　Ｐ　Ｄ　（Ｐｒｅｄｉｃ
ｔｅｄ　Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｏｆＤｉｓｓａｔｉｓ
ｆｉｅｄ）といわれるものを使用する。この快適度ＰＰ
Ｄは、居住者のまわりの多くの環境要素、室温ｔａ、湿
度Ｐａ、輻射温度ｔｒ、風速Ｖａｒ着衣量Ｔｃ］、それ
に居住者の動きによって決まる産熱量Ｍ等の関数であっ
て、これらの値から上記ＤＰ７７３０に記載の算式によ
って求めることができる。この算式並びに演算方法は非
常に複雑であり、上記国際規格原案ＤＰ７７３０によっ
て周知であるので、ここでの詳述は省略する。そして、
上記演算器（３）の手段（３２）において判定される快
適度の所定範囲としては例えば８０％以上、つまり１０
０人中８０人が快適と感じる範囲が予め設定される。

第２図は、この発明の一実施例のハードウェア構成を示
すブロック線図である。図において（１１）〜（１７）
は環境検出器（１）を構成する複数の環境要素を測定す
る各種センサで、（１１）は室温を検出する温度センサ
、（１２）は湿度センサ、（１３）は輻射センサ、　（
１４）は空気流速を検出する風速センサ、（１５）は空
気の汚れセンサである。（１６）は居住者が任意に値を
設定する着衣量設定器、（１７）は、居住者が室内の人
の動きを見て任意に値を設定する産熱量設定器である。

（２１）〜（２３）は検出信号制御器（２）の構成部分
で、（２１）は環境検出器（１）からの複数のアナログ
信号を入力し、デジタル信号に変換する多チヤンネルＡ
／Ｄ変換器、（２２）はＡ／Ｄ変換器（２１）からのデ
ジタル信号を光信号に変換し演算器（３）に送信し得る
ようなされた電気・光信号変換器、（２３）は、一定時
間間隔で環境検出器（１）の計測信号を取り込み、演算
器（３）に送出するように、多チヤンネルＡ／Ｄ変換器
（２１）及び電気・光信号変換器（２２）を制御する制
御器である。（６）は検出信号制御器（２）から送信さ
れ演算器（３）で受信される光信号である。（３４）〜
（３７）は演算器（３）のハードウェア構成部分で、（
３４）は検出信号制御器（２）から送信された光信号（
６）を受信し電気信号に変換する光・電気信号変換器、
（３５）は、上記第１図の各手段、即ち快適度算出手段
（３１）、判定手段（３２）、制御信号出力手段（３３
）を実行するようプログラミングされた計算機、（３６
）は計算機（３５）からの出力信号を信号伝送器（４）
に送信するための送信器、（３７）は、所定時間間隔毎
に、環境検出器（１）から検出信号制御器（２）を介し
て送出される環境検出信号を入力し、演算し、制御信号
を信号伝送器（４）に送出するよう光・電気変換器（３
４）、計算機（３５）及び送信器を制御する制御器、（
７）は、演算器（３）の出力電気信号が信号伝送器（４
）によって変換された光信号である。（５１）〜（５５
）は、環境制御器（５）の構成部分で、（５１）は、信
号伝送器（４）から送信された光信号（７）を受信し、
信号の内容により環境制御に必要な機能を選択して出力
する光受信器、　（５２）は環境制御に必要な冷房、暖
房、除湿及び送風の５機能を備えた空気調和機、（５３
）は環境制御に必要な加湿機能を備えた加湿器、（５４
）”は−環境制御に必要な空気清浄機能を備えた空気清
浄器、（５５）は環境制御に必要な汚れた空気を室外に
出し室外の新鮮空気と交換する機能を備えた換気扇であ
る。

快適度Ｆ＞ＰＤを求めるために必要な入力環境要素は上
述のように室温、湿度、輻射温度、風速、着衣量及び産
熱量であるが、その為に環境検出器（１）の構成として
、温度センサ（１］）、湿度センサ（１２）、輻射セン
サ（１３）、風速センサ（１４）、着衣量設定器（１６
）及び算熱量設定器（１７）を備えた。また何気の汚れ
は居住者に不快感を与えるため空気の汚れセンサ（１５
）をも備えた。着衣量設定器（１６）と産熱量設定器（
１７）は、適当なセンサがないのと、居住者が自身の着
衣量及び行動に応じて任意に値を設定し、又自由に値を
変えることによってその場の必要に応じた快適環境が得
られるために、可変型の設定器とした。

以下その動作を説明する。居住者が快適環境を得たいと
思うと、先ず居住者のそばに置かれた環境検出器（１）
の着衣量設定器（１６）及び産熱量設定器（１７）を必
要に応じ設定し、温度センサ（１１）、湿度センサ（１
２）、輻射センサ（１３）、風速センサ（１４）、空気
汚れセンサ（］５）、着衣量設定器（１６）、産熱量設
定器（１７）の出力を検出信号制御器（２）に送信する
。検出信号制御器（２）では、制御器（２３）の制御に
より一定時間間隔、例えば１分間隔で、環境検出器（１
）のアナログ出力信号を多チヤンネルＡ／Ｄ変換器（２
１）で順次走査しデジタル信号に変換する。変換された
デジタル信号を電気・光信号変換器（２２）で光信号（
６）に変換し、演算器（２）に送信される。光信号を使
用することは、環境検出器（１）と検出信号制御器（３
）を一体化した場合に、居住者の移動と共に、この一体
化された環境検出器（１）、検出信号制御器（３）を居
住者のそばに一緒に移動させても、固定位置の演算器（
３）へ信号を送出できるようにするためである。光信号
（６）を室内の定位置にある演算器（３）が受信して、
所定のアルゴリズムに従って演算し、その結果を信号伝
送器（４）に送信する。この信号を受信した信号伝送器
（４）は電気信号を光信号（７）に変換し室内の壁など
に取り付けられた環境制御機器（５）に送信する。環境
制御機器（５）の光受信器（５１）で、光信号（７）が
受信され電気信号に変換され、信号の内容、つまり快適
環境を得るために演算器（３）が冷房、暖房、送風、除
湿、加湿、空気清浄、換気のどの機能を選択したか、ま
たは全て停止かを判断して、選択された機能に信号を送
り、停止すべき機能は停止させ、稼動すべき機能は稼動
させる。このようにして居住者は快適環境を得ることが
できる。

次に、演算器（３）によって実行されるアルゴリズムを
含む制御動作を、第３図のフローチャー１〜によって説
明する。先ずステップ（１０１）で着衣量設定器（１６
）と産熱量設定器（１７）が設定され、ステップ（１０
２）で環境検出器（１）からの各センサ、設定器の出力
データが読み込まれ、ステップ（１０３）でその中のセ
ンサ（１５）からのデータにより居住空間内の空気が汚
れているかどうかの判定が行なわれる。

もし空気が汚れていれば、ステップ（１０４）で汚染度
の程度により空気清浄器稼動（１０５）か換気扇稼動（
１０６）かを選択する。また汚染度が小さく、長時間空
気清浄器（５４）が稼動している時には空気清浄器稼動
（１０５）から換気扇稼動（１０６）に切換える。

空気が汚れていない時、或は空気清浄器、換気扇の選択
が行なわれた後、快適度を算出するルーチン、ステップ
（１０７）に進む。ここで上述のＩＳＯのＤＰ７７３０
に記載の所定算式によって快適度ＰＰＤの算出が行なわ
れる。ここで算出された快適度が予め設定しである快適
範囲内１例えば快適度８０％以上つまり１００人中８０
Å以上が快適と感する環境であるかどうかがステップ（
１０８）で行なわれ、その範囲内であれば現環境を変化
させる必要がないので、ステップ（１０９）で空気調和
機（５２）　、加湿器（５３）の稼動している機能をす
べて停止させ、次の環境検出器（１）からのデータ読み
込みステップ（１０２）に戻る。もし快適度が所定範囲
外であれば、まず省エネルギー的に考えてステップ（１
１０）で湿度制御により快適範囲に入るかどうかの演算
が行なわれる。もし快適範囲に入るようであれば、ステ
ップ（１１１）で加湿機能（１１２）、除湿機能（１１
３）のいずれかを選択し、空気調和機（５２）へ除湿運
転信号を出力するか、加湿器（５３）へ制御信号を出力
する。ステップ（１１０）での演算が、湿度制御では快
適範囲に入らないと判定すれば、温度制御が行なわれ、
ステップ（１１４）にて冷房機能か暖房機能のどちらを
選択するかの判定が行なわれる。暖房機能を選択した場
合、ステップ（１１５）に進み空気調和機（５２）に暖
房運転指令を出力する。ステップ（１１４）で冷房機能
が選択された場合は、ステップ（１１６）で直前に空気
調和機（５２）が送風機能、又は冷房機能で稼動中であ
ったかどうかの判定を行なう。もし送風ででも冷房でで
も稼動されていなかったら、ステップ（１１７）で空気
調和機（５２）の送風機能のみ稼動させる。これは送風
によって居住者の体感温度の低下の冷房効果を期待した
ものである。

直前に空気調和機（５２）が送風機能で稼動している場
合は、ステップ（１，１８）でそれと判定して、ステッ
プ（１１９）に進み、空気調和機の冷房弱風機能運転指
令を出力する。直前に空気調和機（５２）が冷房弱学 風機能か冷房強風機能で稼動している場合は、ステップ
（１１ｇ）でそれを判定してステップ（１，２０）（１
２１）で、冷房強風機能運転指令を空気調和機（５２）
に出力する。

以上のようにして、環境制御機器（５）に存在する快適
環境を得る機能を選択し、その機能を稼動又は停止させ
る。その後に居住者のそばにある環境検出器（１）のデ
ータの読み込める状態にし、上記のアルゴリズムに従い
制御動作を繰返す。全体の運転を停止させるには、演算
器（２）の計算機（３５）のプログラムに割り込みを発
生させて室内環境制御機器停止指令を出させる。

以上のように第３図に示すアルゴリズムに従って第２図
に示す演算器（３）を動作させれば、居住者が快適環境
を得るのに最も効果のある環境制御機器（４）の機能が
選択される。

第４図は、第３図に示すアルゴリズムに従い実験を行な
った結果を示す図で、快適度の設定範囲８０％以上、夏
ということで室外温度３０℃、室外相対湿度７０％とし
て４時間位の計測した結果である。

この図から居住者が室温の設定は何等行なわないのにも
関わらず、室温約２６℃で相対温度約５５％と快適な環
境が得られた。又運転率は４７％と省エネルギーにもな
っている。

以上の説明においては特定の環境要素、特定機能の環境
制御機能を例示して説明したが必ずしもこれらに限られ
るものでないことは勿論である。

なお、上記環境検出器（１）の各センサの出力を表示す
る機能をもたせれば、居住者が環境状態を適格に把握で
き、心理的効果も期待できる。

［発明の効果コ この発明は以上のように、居住者近傍の複数の環境要素
を検出し、これより環境の快適度を算出し、その算出快
適度が所定範囲内にあるかどうかと、所定範囲に入るた
めにはどの環境状態を変化させればよいかを自動的に判
定し、その判定結果に応じて環境制御機器を制御するよ
うにしたので、何等わずられしい設定操作を必要とせず
に、居住者近傍の環境状態を季節に関係なく一年中常に
快適になるよう制御することができ、しかもその快適制
御を速やか且つ適格に省エネルギー的に行ない得る効果
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概略構成図を示すブロック線図、第
２図は、この発明の一実施例のハードウェア構成を示す
ブロック線図、第３図は、この一実施例による制御動作
を示すフローチャート、第４図は、この一実施例に従っ
て行なった実験結果を示す図である。 図において（１）は環境検出器、（１１）は温度センサ
、（１２）は湿度センサ、（１３）は輻射センサ、（１
４）は風速センサ、（１５）は空気汚れセンサ、（１６
）は着衣量設定器、（１７）は産熱量設定器、（２）は
検出信号制御器、（３）は演算器、　（３１）は快適度
算出手段、（３２）は判定手段、（３３）は制御信号出
力手段、（４）は信号伝送器、（５）は環境制御機器、
（５２）は空気調和機、（５３）は加湿器、（５４）は
空気清浄器、（５５）は換気扇である。 図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　（ほか２名）第１図 第２図 ｆｌ訃 ：１ １、−Ｊ 訂 第　３ｒｇＪ 第４図 許間（Ｊ−ｔｏｕと）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）室内の居住者近傍の複数の環境要素を計測し、そ
   れぞれの環境状態に応じた信号を出力する複数のセンサ
   からなる環境検出器、この環境検出器の出力信号を一定
   時間間隔で送信する検出信号制御器、この制御器からの
   送信信号を受信し、この受信データを処理演算し出力す
   る演算器、この演算器の出力を伝送する信号伝送器、こ
   の信号伝送器からの信号を受信し、上記演算器による演
   算結果に応じて室内の環境状態を変化させる、複数の機
   能を有する環境制御機器を備え、上記演算器には、上記
   環境検出器の複数のセンサからの出力信号によって室内
   環境の快適度を所定の算式に基づき算出する手段、この
   算出された快適度が所定範囲内にあるかどうかと、所定
   範囲に入るためにどの環境状態を変化させればよいかを
   判定する手段、およびこの判定結果に応じた環境制御機
   器への制御信号を出力する手段を設けたことを特徴とす
   る室内環境制御装置。
2. （２）上記環境検出器の複数の環境要素を、室温、湿度
   、風速、輻射温度及び空気の汚れの５種類としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の室内環境制御装
   置。
3. （３）上記環境制御機器は、冷房、暖房、加湿、除湿、
   換気及び空気清浄の６種類の機能をもった機器であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１又は第２項記載の室
   内環境制御装置。
4. （４）上記環境検出器を、居住者の着衣量と産熱量とを
   設定入力し、この着衣量と産熱量に応じた信号を、上記
   演算器における快適度算出のためのデータとして出力し
   得るようにした特許請求の範囲第１、第２又は第３項記
   載の室内環境制御装置。
5. （５）上記検出信号制御器及び信号伝送器の信号伝送手
   段として光、音波、電波等の無線伝送手段を用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の何れ
   かに記載の室内環境制御装置。
6. （６）上記環境検出器に現在の環境状態を表示する表示
   部を設けた特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れか
   に記載の室内環境制御装置。