(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、線形回帰モデルによって表現された動特性モデルに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、線形回帰モデルによって表現された動特性モデルに基づいて、前記所定の目標位置における１次推定室温と、前記温度センサの推定センサ温度とを算出し、前記１次推定室温に対して、前記推定センサ温度と前記温度センサの実際の計測値との差を加えることにより、前記室内の所定の目標位置における最終的な推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、状態方程式によって表現された動特性モデルを用いたオブザーバに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、ニューラルネットワークに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、ファジィ推論手法に基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調制御装置に係り、とりわけ、室内の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調節することができる空調制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空調制御装置においては、室内に設置された室内温度センサや、空調機の還気側に設置された還気温度センサ等の各種の温度センサによって温度を計測し、このようにして計測された温度が所定の設定温度となるように空調機を制御することにより、室内の温度を調節している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の空調制御装置では、空調による温度むら等の影響により、温度センサによって計測された温度が調節を行いたい目標位置における温度と一致しているとは限らない。このため、従来においては、室内の任意の目標位置における温度を精度良く調節することが困難であった。
【０００４】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、室内の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調節することができる空調制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、線形回帰モデルによって表現された動特性モデルに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置を提供する。
【０００６】
本発明は、第２の解決手段として、空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、線形回帰モデルによって表現された動特性モデルに基づいて、前記所定の目標位置における１次推定室温と、前記温度センサの推定センサ温度とを算出し、前記１次推定室温に対して、前記推定センサ温度と前記温度センサの実際の計測値との差を加えることにより、前記室内の所定の目標位置における最終的な推定室温を算出する室温推定装置と、前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置を提供する。
本発明は、第３の解決手段として、空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、状態方程式によって表現された動特性モデルを用いたオブザーバに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置を提供する。
【０００７】
本発明は、第４の解決手段として、空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、ニューラルネットワークに基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置を提供する。
本発明は、第５の解決手段として、空調機の給気温度と、室内の少なくとも１箇所に設置された室内温度センサによって計測される室内センサ温度と、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサによって計測される空調機の還気温度と、外気温度とを入力とし、ファジィ推論手法に基づいて、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように前記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを特徴とする空調制御装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、室内の温度センサの設けられていない位置であっても当該位置での室温を適切に推定することができるので、室内の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調節することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明による空調制御装置の一実施の形態を説明するための図である。図１に示すように、空調制御装置３は、空調機４により室内５の空調（冷暖房）を行う空調制御システムに組み込まれて用いられる。
【００１０】
図１に示す空調制御システムにおいて、空調機４に外気取込ダクト１０ｃを介して取り込まれた外気は、空調機４にてその温度および湿度等が調整された後、給気ダクト１０ａを介して室内５に供給されるようになっている。また、室内５の空気は、還気ダクト１０ｂを介して外部に排出されるようになっている。なお、給気ダクト１０ａ内には給気温度センサ６が設置され、還気ダクト１０ｂ内には還気温度センサ８が設置されている。さらに、室内５の少なくとも１箇所には室内温度センサ７が設置されている。さらにまた、外気取込ダクト１０ｃ内には外気温度センサ９が設置されている。
【００１１】
ここで、空調制御装置３は、室内５の所定の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置１と、室温推定装置１により算出された所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように空調機４を制御する空調コントローラ２とを備えている。このうち、室温推定装置１は、給気温度センサ６によって計測された給気温度と、室内５の温度に関連して室内温度センサ７および還気温度センサ８によって計測される室内センサ温度および還気温度（室内関連温度）と、外気温度センサ９によって計測された外気温度とを入力とし、所定の演算手法により、室内５の所定の目標位置における推定室温を算出する。
【００１２】
次に、図１および図２により、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。なお、図２は図１に示す空調制御装置３で用いられる室温推定装置１の一例を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、まず、室温推定装置１により、室内５の調節を行いたい所定の目標位置における推定室温を算出する。
【００１４】
具体的には、図２に示す室温推定装置１において、まず、給気温度センサ６、還気温度センサ８および外気温度センサ９によって計測された給気温度、還気温度および外気温度に基づいて、温度データとして、それぞれの温度とそれに対応する初期データ（初期温度データ１４のうち給気温度、還気温度および外気温度のそれぞれに対応する初期データ）との間の偏差ｕ１（ｔ），ｕ２（ｔ），ｕ３（ｔ）を算出する。ここで、ｕ１（ｔ），ｕ２（ｔ），ｕ３（ｔ）はそれぞれ、給気温度、還気温度および外気温度に関する偏差である。
【００１５】
次に、このようにして算出された偏差ｕ１（ｔ），ｕ２（ｔ），ｕ３（ｔ）に基づいて、ターゲット室温モデル部１１により、室内５の所定の目標位置における１次推定室温ｙＴ（ｔ）を算出し、また室内センサ温度モデル部１２により、室内温度センサ７の設置位置における推定センサ温度ｙＳ（ｔ）を算出する。
【００１６】
ここで、ターゲット室温モデル部１１および室内センサ温度モデル部１２はそれぞれ、次式（１）（２）に示すような線形回帰モデルによって表現される。
【００１７】
【数１】
0003548114.tif 000002
なお、ａ１Ｔ，ｂ１Ｔ，ｂ２Ｔ，ｂ３Ｔおよびａ１Ｓ，ｂ１Ｓ，ｂ２Ｓ，ｂ３Ｓはそれぞれ、ターゲット室温モデル部１１および室内センサ温度モデル部１２における線形回帰モデルのパラメータであり、事前の実験や計算機シミュレーション等によって得られた時系列データを最小二乗法等によってフィッティングすることにより算出することができる。
【００１８】
その後、室内センサ温度モデル部１２により算出された推定センサ温度ｙＳ（ｔ）と室内温度センサ７によって計測された実際の室内センサ温度との差（ｘＦ（ｔ））を算出するとともに、この値をフィルタ１３によってフィルタ処理する。なおこのとき、室内温度センサ７によって計測された実際の室内センサ温度としては、室内センサ７によって計測された室内センサ温度とそれに対応する初期データ（初期温度データ１４のうち室内センサ温度に対応する初期データ）との間の偏差が用いられる。
【００１９】
次式（３）はフィルタ１３によるフィルタ処理を示すものである。
【００２０】
【数２】
0003548114.tif 000003
なお、上式（３）において、ａ１Ｆ，ｂ１Ｆはフィルタのパラメータである。
【００２１】
そして、このようなフィルタ処理により得られた値（ｙＦ（ｔ））を、ターゲット室温モデル部１１により算出された１次推定室温ｙＴ（ｔ）に対して加えることにより、所定の目標位置における最終的な推定室温を算出する。なおこのとき、ターゲット室温モデル部１１、室内センサ温度モデル部１２およびフィルタ１３における処理では、温度データとして、計測された給気温度、室内センサ温度、還気温度および外気温度とそれに対応する初期データとの間の偏差を用いているので、最終的に空調コントローラ２に対して推定室温を出力するときには、初期温度データ１４のうち室内センサ温度に関する初期データが加えられる。
【００２２】
そして最終的に、空調コントローラ２により、室温推定装置１により算出された所定の目標位置における推定室温が所定の設定室温と一致するように空調機４を制御する。
【００２３】
このように本実施の形態によれば、室内５の温度センサの設けられていない位置であっても当該位置での室温を適切に推定することができるので、室内５の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調節することができる。
【００２４】
なお、上述した実施の形態において、図２に示す室温推定装置１の構成としては任意のものを用いることができ、例えば、図３に示すような単一の室温推定モデル部１５を備えた構成としてもよい。図３に示す室温推定モデル部１５は、例えば、次式（４）に示すような線形回帰モデル（動特性モデル）によって表現される。
【００２５】
【数３】
0003548114.tif 000004
なお、上式（４）において、ｙ（ｔ）は室内５の所定の目標位置における推定室温であり、ｕ１（ｔ），ｕ２（ｔ），ｕ３（ｔ），ｕ４（ｔ）はそれぞれ、給気温度、還気温度、外気温度および室内センサ温度と、それに対応する初期データとの間の偏差である。また、ａ，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４は、線形回帰モデルのパラメータであり、事前の実験や計算機シミュレーション等によって得られた時系列データを最小二乗法等によってフィッティングすることにより算出することができる。
【００２６】
また、上述した実施の形態においては、室温推定装置１により、線形回帰モデルによって表現される動特性モデルに基づいて、室内５の所定の目標位置における推定室温を算出しているが、これに限らず、図４に示すように、状態方程式によって表現される動特性モデルを用いた外乱除去オブザーバに基づいて、所定の目標位置における推定室温を算出するようにしてもよい。
【００２７】
具体的には、室内５における温度の変化を次式（５）（６）に示すような状態方程式（動特性モデル）によって表現する。
【００２８】
【数４】
0003548114.tif 000005
なお、上式（５）において、ｙ（ｔ）は室内温度センサ７の設置位置における室内センサ温度であり、ｕ１（ｔ），ｕ２（ｔ），ｕ３（ｔ）はそれぞれ、給気温度、還気温度および外気温度と、それに対応する初期データとの間の偏差である。さらに、ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２，Ｂ１，Ｂ２，ｎ１，ｎ２は、状態方程式のパラメータであり、事前の実験や計算機シミュレーション等によって得られた時系列データを最小二乗法等によってフィッティングすることにより算出することができる。
【００２９】
上式（５）（６）に示す状態方程式（動特性モデル）に基づいて、次式（７）（８）に示すような外乱除去オブザーバを構成し、その出力結果に基づいて、室内５の所定の目標位置における推定室温を算出する。なお、図４は次式（７）（８）に対応する外乱除去オブザーバの構成を示す図である。なお、オブザーバの基本的な原理および手法については既に広く知られている（例えば文献（岩井他、『オブザーバ』、第６章、コロナ社）等参照）。
【００３０】
【数５】
0003548114.tif 000006
なお、上式（７）（８）のパラメータは次式（９）乃至（１４）のとおりである。
【００３１】
【数６】
0003548114.tif 000007
なお、線形回帰モデルや状態方程式といった動特性モデルに基づいて、室内５の所定の目標位置における推定室温を算出する方法に限らず、図５に示すように、ニューラルネットワークに基づいて、所定の目標位置における推定室温を算出してもよく、さらに、ファジィ推論手法に基づいて、所定の目標位置における推定室温を算出してもよい。
【００３２】
なお、上述した実施の形態においては、給気温度として給気温度センサ６による計測値を用い、また外気温度として外気温度センサ９による計測値を用いているが、これに限らず、ユーザ等により入力器等を介して設定された設定値を用いるようにしてもよい。
【００３３】
また、上述した実施の形態においては、室内関連温度として、室内温度センサ７によって計測される室内センサ温度、および還気温度センサ８によって計測される還気温度を用いているが、このうちの一方の温度のみを用いることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、室内の温度センサの設けられていない位置であっても当該位置での室温を適切に推定することができるので、室内の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空調制御装置の一実施の形態を説明するための図。
【図２】図１に示す空調制御装置で用いられる室温推定装置の一例を示すブロック図。
【図３】図１に示す空調制御装置で用いられる室温推定装置の他の例を示すブロック図。
【図４】図１に示す空調制御装置で用いられる室温推定装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図５】図１に示す空調制御装置で用いられる室温推定装置のさらに他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
１  室温推定装置
２  空調コントローラ
３  空調制御装置
４  空調機
５  室内
６  給気温度センサ
７  室内温度センサ
８  還気温度センサ
９  外気温度センサ
１０ａ  給気ダクト
１０ｂ  還気ダクト
１０ｃ  外気取込ダクト
１１  ターゲット室温モデル部
１２  室内センサ温度モデル部
１３  フィルタ
１４  初期温度データ
１５  室温推定モデル部
【図１】
0003548114.tif 000008
【図２】
0003548114.tif 000009
【図３】
0003548114.tif 000010
【図４】
0003548114.tif 000011
【図５】
0003548114.tif 000012