JPH04316946A - 空気調和機の制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマイクロコンピ
ュータ搭載の空気調和機で快適な空調運転を自動的に行
わせる、室内の温度、風量および風向の制御を行うこと
により室内の人間の快適性を高めるための空気調和機の
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機で室温のコントロールを行う
際、暖房の例では室内温度の立ち上がり時の特性向上の
ために、空気調和機の室内目標温度を一定時間高めにシ
フトさせる制御や、室内温度によって圧縮機運転周波数
の制御を行う方法が採られていた。

【０００３】図５に、従来の空気調和機の制御装置の概
要をブロック図で示す。図５の制御信号生成手段１９は
、タイマ５０によって計時された空気調和機６の電源投
入時からの時間４７や吸込温度４３や前記空気調和機６
を外部より操作するリモコンまたは操作パネル４よりの
使用者の設定温度４５等から制御信号４４を生成してい
る。

【０００４】例えば、暖房時には、電源を入れてからの
時間６０分間以内の場合は、室内温度を速く立ち上げる
ために、室内目標温度をリモコンまたは操作パネル４よ
り設定した設定温度よりも２℃高く設定するように、空
気調和機６の室内温度調整４６を制御させるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機の制
御装置における電源を入れてからの時間や室内温度特性
のみでの制御では、空気調和機の設置された部屋の空調
負荷の大小及び室内の環境状態（過渡・安定）に柔軟に
対処することができない。例えば、負荷が過小な時には
室温が目標温度よりも高くなり過ぎたり、負荷が過大な
時には室温が目標温度よりも低くなり過ぎるという問題
点があり、また、室内の人間の位置の違いや人間の多少
により温度差が生じ空気調和機から距離が遠い場合は設
定温度に達しないこともあるので室内の人間の快適感を
考慮していないという問題点もある。

【０００６】室内の人間の快適感は、室内の湿度、温度
、気流速、周囲壁輻射温度の室内の環境条件や、人間の
代謝量や着衣量によって決まる人間の状態によって良否
が決まる。空気調和機は、設置された部屋の周囲壁輻射
温度等を推測することにより、室内の環境を考慮したこ
とにより快適な空調が行える。本発明は上記課題に鑑み
、室内の人間の快適感を推測して、より快適な空調環境
を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、空気調和機が具備する室内外の環境条件
を検知する複数のセンサ手段と、人間の位置を検出する
位置検出手段とセンサ手段の前状態を保持する記憶手段
と、センサ手段と記憶手段よりの出力から室内の環境状
態が過渡状態か安定状態かを判定し、その判定値とセン
サ手段と記憶手段からの出力値と使用者の設定した温度
値および人間位置検出手段からの出力値とから室内の人
間の快適感を推測して空気調和機の吹き出し温度、風向
および風量の第１の制御信号を生成する制御信号生成手
段と、制御信号生成手段に入力される値によって、制御
信号生成手段からの出力される第１の出力信号を補間し
て前記空気調和機の吹き出し温度、風向および風量など
の制御信号を生成する第２の制御信号生成手段とを具備
することを特徴とする空気調和機の制御装置を提案する
ものである。

【０００８】

【作用】前述した本発明の構成によると、推測手段は複
数のセンサ手段より検知された室内外の環境条件及び室
内の環境状態（過渡・安定）の判定と、記憶手段により
保持された前記センサ手段の前状態、使用者の設定した
温度および位置検出手段にて検出された人間の位置から
室内の人間の快適感を推測する。そして、この推測手段
より推測した前記人間の快適感に基づき、制御信号生成
手段より制御信号が生成され空気調和機を制御するから
、これにより室内の環境や人間の状態を考慮した、より
快適な空調および生活環境を実現することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図１から図４を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例を示す空気調
和機の制御装置の基本構成を示すブロック図である。

【００１１】図１において、１はセンサ、２０，２１，
２２はセンサ１よりのセンサ信号値、２０は記憶手段、
２３，２６は記憶手段２より出力される吸い込み温度の
Ｎ秒間隔の傾斜、４はリモコンまたは操作パネル、２４
はリモコンまたは操作パネル４からの出力信号、３はル
ックアップテーブル、２５はルックアップテーブル３よ
り出力される制御信号、５は補間部、２７は補間部５よ
り出力される制御信号、６は空気調和機、１ａは位置セ
ンサ、２０ａは位置センサ１ａよりの人間１ｂの位置信
号をそれぞれ示してある。

【００１２】図２は図１におけるルックアップテーブル
の作成回路を説明するブロック図である。

【００１３】この図において７は室外温度、８は吸い込
み温度、９は吸い込み温度の傾斜、１０は風量、１１は
使用者の設定温度、１２はリモコン４等より入力される
年・月・日・時間の情報、１３は室内の環境状態が過渡
か安定かを判定する判定手段を含む神経回路網模式手段
、１５は制御信号生成手段、１４は実測した快適度（以
下ＰＭＶという）または標準新有効温度（以下ＳＥＴと
いう）、３５ａは室内環境状態の判定出力、３５ｂは神
経回路網模式手段１３より推測したＰＭＶ（またはＳＥ
Ｔ）、３４は実測ＰＭＶ（またはＳＥＴ）よりの快適度
（ＰＭＶまたはＳＥＴ）、３６は制御信号、１２ａは人
間位置情報、３はルックアップテーブル、２８，２９，
３０，３１，３２，３３，３３ａはそれぞれ室外温度７
、吸い込み温度８、吸い込み温度の傾斜９、風量１０、
使用者の設定温度１１、年・月・日・時間情報１２、人
間位置情報１２ａよりの信号である。

【００１４】本発明の一実施例による空気調和機は、以
上のような構成であるから、図１に示すように、空気調
和機６内の複数のセンサ１よりセンサ信号２０が出力さ
れることになる。この信号２０は外気温、吸い込み温度
、湿度、人体温度などである。

【００１５】また、前記センサ１から信号２０と同様の
信号２２が出力され、記憶手段２に入力される。記憶手
段２は入力される前記センサ出力信号２２における過去
Ｎ秒間（Ｎは正の実数）の履歴を記憶する。リモコンま
たは操作パネル４から風量、使用者の設定温度値２４が
出力され、また記憶手段２はセンサの前の状態、例えば
室内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）間隔の傾斜２３を出力
する。さらに位置センサ１ａからは人間の位置情報２０
ａが出力される。

【００１６】図３に示すように、この位置センサ１ａは
室内をＮ×Ｍゾーンに分割し、人間１ｂが部屋のどのゾ
ーンにいるかを出力する。例えばｉゾーンであれば、位
置センサー１ａの出力信号２０ａはｉとなる。

【００１７】各手段１，２，４，１ａからの出力信号２
３，２４，２０ａは入力信号としてルックアップテーブ
ル３に入力され、このルックアップテーブル３より空気
調和機６に対する制御信号２５を求める。

【００１８】この制御信号２５は補間部５に供給される
。補間部５には、センサ１からの出力値２１と記憶手段
２からの出力値２６が供給され、補間部５は、補間が必
要な制御信号２５の部分を補間して、制御信号２７とし
て空気調和機６に渡し、空気調和機の運転を実行する。

【００１９】この制御信号２７によって、空気調和機６
におけるインバータ周波数、風向、風量および室内目標
設定温度等が制御されることになる。一例としては、前
記各手段１，２，４，１ａからの外気温、吸い込み温度
、風量、設定温度、吸い込み温度の傾斜及び室内環境状
態（過渡・安定）の判定等より、空気調和機６が目標と
する室内目標温度を算出するシフト量が求められる。 このシフト量と使用者が設定した温度および室内目標温
度との関係は、室内目標温度＝使用者設定温度＋シフト
量となる。そこで、ルックアップテーブル３より求めた
制御信号２５は補間部５で補間され、制御信号２７とし
て空気調和機６に入力し、一例として前記式に基づき室
内目標温度となるように空気調和機６の運転を実行する
。

【００２０】これにより室内温度調整が行われる。次に
、図２により、図１におけるルックアップテーブル３の
作成方法を説明する。

【００２１】図２において、神経回路網模式手段１３は
、室外温度７、室内温度８、Ｎ秒間隔（Ｎは正の実数）
で求めた室内温度７の傾斜９、風量１０、使用者の設定
温度１１、年・月・日・時間情報に、人間位置情報１２
ａ等を入力して室内環境状態の判定結果３５ａとＰＭＶ
の推定値３５ｂを出力する。前記神経回路網模式手段１
３は、室内環境の判定と室内において測定した実測ＰＭ
Ｖ１４を学習データ３４として、実測ＰＭＶ（予測平均
投票数）１４の推測値３５ｂを出力するように学習を行
う。

【００２２】神経回路網模式手段１３の学習アルゴリズ
ムは、各種の方法があるが、たとえばバックプロパゲー
ションのアルゴリズム（参考文献：Ｒｕｎｍｅｌｈａｒ
ｔ，Ｄ．Ｅ　　ａｎｄ　　ＭｃＣｌｅｌｌａｎｄ，Ｊ．
Ｌ．（Ｅｄｓ．），”Ｐａｒａｌｌｅｌ　　Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ　　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｅｘｐｌｏｒ
ａｔｉｏｎ　　ｉｎ　　ｔｈｅ　　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ　　ｏｆ　　Ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｖｏ１．
１，２，ＭＩＴ　　Ｐｒｅｓｓ，Ｃａｍｍｂｒｉｄｇｅ
（１９８６））により、最降下法にて最適解を求める。 神経回路網模式手段１３でＰＭＶ（予測平均投票数）が
充分に推測できるようになると、室内環境状態が過渡状
態で、快適感が不満足の場合には、神経回路網模式手段
１３の出力値３５ａ及び３５ｂによって、空気調和機の
能力を最大限にできるような制御信号３６を制御信号生
成手段１５にて作成する。また、室内環境状態が安定状
態で快適感が満足の場合には快適感が持続できるように
制御信号３６が制御信号生成手段１５より作成されるこ
とになる。神経回路網模式手段１３と制御信号生成手段
１５に、センサ入力である室外温度７〜人間位置情報１
２ａの各入力信号２８〜３３ａを粗く量子化して入力さ
せて、その結果をルックアップテーブル３に書き込むこ
とでルックアップテーブル３を作成する。ルックアップ
テーブル手段３の作成時に、神経回路網模式手段１３の
出力は、連続量から離散量に変換されるため、本発明で
は、作成されたテーブルを読み込む際に線形補間を施し
、よりきめ細やかな制御を行う。図４に補間の方法を示
す。

【００２３】例えば、ルックアップテーブル３の入力と
して吸込温度が１℃刻みの参照がある場合に、吸込温度
０．５℃刻みでも可能にするために、図４に示すように
吸込温度３８が２．５℃であれば、２℃と３℃のルック
アップテーブル１６の内容を参照して加算器１７にて加
算し、更に割算器１８にて２分の１にして２．５℃の制
御信号値４２とする。

【００２４】以上で述べたように、人間の状態を知る手
段として使用者の設定温度および人体温度センサ等によ
り代謝量や着衣量の推定と、室内外の温度と空気調和機
の風量および室内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）間隔の傾
斜等の空気調和機により検知可能な室内環境により室内
環境状態（過渡・安定）の判定と、室内の人間の快適感
を推測して、その室内環境状態の判定値及び快適感の値
により、空気調和機の制御信号を生成している。推測す
る快適感の例としては、人間の状態や室内の環境によっ
て快適感を計算した予測平均投票数（ＰＭＶ）、または
、人間の生理的状態や感覚の予測を行った標準新有効温
度（ＳＥＴ）があり、神経回路網模式回路にセンサの出
力値を入力として、ＰＭＶやＳＥＴを推定させるように
学習させるように学習させてＰＭＶやＳＥＴの推測を行
えるようにし、その推測結果より制御信号を生成させる
ようにしている。

【００２５】神経回路網模式回路と制御信号生成部分を
、センサの入力値に合わせたルックアップテーブルの記
憶装置に置き換え、なおかつ、ルックアップテーブルに
より情報が欠如する部分は、ルックアップテーブルの内
容の補間により制御信号を生成するようにしている。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１は、室内
温度、風量および風向を制御することによって室内温度
空調を行う空気調和機の制御装置において、空気調和機
が具備する室内外の環境条件を検知する複数のセンサ手
段と、センサ手段の以前の状態を保持する記憶手段と、
室内の人間の位置を検出する検出手段と、センサ手段と
記憶手段よりの出力から室内の環境状態が過渡状態か安
定状態かを判定し、その判定値とセンサ手段と記憶手段
からの出力値と使用者の設定した温度値および人間位置
検出手段よりの出力値から室内の人間の快適感、人間の
位置、人間の多少を推測して空気調和機の吹き出し温度
、風向および風量の第１の制御信号を生成する制御信号
生成手段と、制御信号生成手段に入力される値によって
、制御信号生成手段からの出力される第１の出力信号を
補間し、空気調和機を制御する第２の制御信号を生成す
る手段とを設けるように構成したので、室内の環境や人
間の快適感を推測してより快適な空調及び生活環境を実
現することが可能となる。

【００２７】本発明の請求項２は、センサ手段が室内外
の温度、空気調和機の風量、湿度の検出器であり、第２
の制御信号により空気調和機のインバータ圧縮機の周波
数を制御するため、室内・外の環境に応じてきめ細かな
周波数制御をすることによりスピーディかつ安易に快適
な空調環境を実現することができる。

【００２８】本発明の請求項３は空気調和機の吸込空気
温度の勾配を記憶手段にＮ秒間隔で記憶することにより
使用時の部屋の負荷状態を的確に把握することができオ
ーバーシュート等を防ぐなど快適性の向上が図れる。

【００２９】本発明の請求項４は制御信号生成手段が、
室内の人間の快適感を推測する関数の出力を前記制御信
号生成手段の入力により参照できるようにしたルックア
ップテーブルであることによりニューラルネットワーク
をエアコンで実施する場合推定計算時間が長く、大型計
算機が必要となるが、ルックアップテーブルに記憶させ
ることによりエアコン搭載のマイコンで処理が可能とな
り、大幅なコストメリットが達成される。

【００３０】本発明の請求項５は空気調和機の制御を行
う室内の人間の快適感として、人間の位置、人間の多少
及び周囲壁輻射温度を用いることにより、室内環境の快
適感をより的確にとらえることができる。

【００３１】本発明の請求項６は人間の快適感として人
間の状態や室内の環境によって計算した予測平均投票数
（ＰＭＶ）、または人間の生理的状態や感覚の予測を行
った標準新有効温度（ＳＥＴ）を室内の人間の快適感と
して用いることにより、人間の快適感について指標とし
て確立されているため、快適性を間違う等の問題を発生
せず、的確な快適性を安易に計算しうるため、制御が簡
単となる。

【００３２】本発明の請求項７は制御信号生成手段は、
空気調和機に設けられた室内外の環境条件を検知する前
記センサ手段の出力から室内の人間の快適感を推測する
ために、人間の位置、人間の多少による人間の快適感を
学習した神経回路網模式手段（ニューラルネットワーク
）であることより、多くの情報（室内外温度、湿度、風
量、人間位置人間の多少等）から的確な快適性を見いだ
す手段としては非常にすぐれ、かつ学習機能を有するた
め種々の状況に応じた快適性への制御方法を得ることが
でき、快適性の向上が図れる。

【００３３】本発明の請求項８は推測手段が、使用者の
設定温度、使用者の位置、人間の多少により室内の人間
の状態を推測することであるため、個人のこのみ（寒が
り又は暑がり）を判断することができ、個人に合わせた
快適性を実現できる。

【００３４】本発明の請求項９は推測手段がリモコン等
より入力される年・月・日・及び時間の情報であること
から、季節がわかり、朝か夜かも判断できるため、その
状況における人間の快適性を考慮することができ、一年
中快適感が得られるものである。

【００３５】例えば、９月は夏を経て秋へ向う季節であ
るため人間は暑さに慣れているため６〜７月よりも温度
としては高く設定した方が人間にとって快適である。

【００３６】本発明の請求項１０は判定手段が、センサ
より出力される出力値が目標値に対して設定された範囲
内かそれ以外かを判断する為、空気調和機をよりきめ細
かに制御することが可能となり、室温変動等の改善がで
き、快適性の向上が図れる。

【００３７】以上述べたように本発明は数多くの効果を
有する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の制御装置の一実施例
を示す基本構成ブロック図

【図２】本発明による空気調和機の制御装置のルックア
ップテーブルの作成回路を説明するブロック図

【図３】
図１及び図２における人間の位置情報を示す説明図

【図４】本発明による空気調和機の制御装置の補間部の
処理を説明するブロック図

【図５】従来の空気調和機の制御装置を示すブロック図

【符号の説明】

１　　センサ ２　　記憶手段 ３　　ルックアップテーブル手段 ４　　リモコン又は操作パネル ５　　補間部 ６　　空気調和機 １ａ　　位置センサ １２　　年・月・日・時間情報 １２ａ　　人間位置情報

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気調和機が具備する室内外の環境条件を
   検知する複数のセンサ手段と、前記センサ手段の以前の
   状態を保持する記憶手段と、室内の人間の位置を検出す
   る位置検出手段と、前記センサ手段と前記記憶手段より
   の出力から室内の環境状態が過渡状態か安定状態かを判
   定し、その判定値と前記センサ手段と前記記憶手段から
   の出力値と使用者の設定した温度値および前記人間位置
   検出手段よりの出力値から室内の人間の快適感、人間の
   位置、人間の多少を推測して前記空気調和機の吹き出し
   温度、風向および風量の第１の制御信号を生成する制御
   信号生成手段と、前記制御信号生成手段に入力される値
   によって、前記制御信号生成手段からの出力される第１
   の出力信号を補間し、前記空気調和機を制御する第２の
   制御信号を生成する手段とを具備する空気調和機の制御
   装置。
2. 【請求項２】センサ手段が、室内外の温度、空気調和機
   の風量、湿度の検出器であり、第２の制御信号により、
   空気調和機のインバータ圧縮機の周波数を制御すること
   を特徴とする請求項１記載の空調調和機の制御装置。
3. 【請求項３】センサ手段の信号より得られる空気調和機
   の吸込空気温度の勾配を、記憶手段にＮ秒間隔（Ｎは正
   の実数値）で記憶することを特徴とする請求項１記載の
   空気調和機の制御装置。
4. 【請求項４】制御信号生成手段は、室内の人間の快適感
   を推測する関数の出力を前記制御信号生成手段の入力に
   より参照できるようにした室内環境状態に対応したルッ
   クアップテーブルであることを特徴とする請求項１記載
   の空気調和機の制御装置。
5. 【請求項５】空気調和機の制御を行う室内の人間の快適
   感として、人間の位置、人間の多少及び周囲壁輻射温度
   を用いることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の
   制御装置。
6. 【請求項６】人間の快適感として人間の状態や室内の環
   境によって計算した予測平均投票数（ＰＭＶ）、または
   人間の生理的状態や感覚の予測を行った標準新有効温度
   （ＳＥＴ）を室内の人間の快適感として用いることを特
   徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
7. 【請求項７】制御信号生成手段は、空気調和機に設けら
   れた室内外の環境条件を検知する前記センサ手段の出力
   から室内の人間の快適感を推測するために、人間の位置
   、人間の多少による人間の快適感を学習した神経回路模
   式手段（ニューラルネットワーク）であることを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機の制御装置。
8. 【請求項８】推測手段は、使用者の設定温度、使用者の
   位置、人間の多少により室内の人間の状態を推測するこ
   とを特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
9. 【請求項９】推測手段は、リモコン等より入力される年
   ・月・日及び時間の情報であることを特徴とする請求項
   １記載の空気調和機の制御装置。
10. 【請求項１０】判定手段は、センサ出力値が、目標値に
    対し設定された範囲内である時安定状態と判断し、それ
    以外は過渡状態と判断することを特徴とする請求項１記
    載の空気調和機の制御装置。