(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吹き出し口をそれぞれ有する複数の室内機の互いに隣接する２つの室内機の間の空間であってユーザから設定温度変更要求があった空調対象空間の設定温度を設定する第１の温度設定部と、
前記隣接する２つの室内機のいずれかの下の空間であって前記空調対象空間に隣接する隣接空調空間の設定温度を設定する第２の温度設定部と、
前記複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、前記第１の温度設定部により設定された前記設定温度を実現するために前記空調対象空間に向けて空調空気の吹き出しを行う第１吹き出し口を設定し、前記第１吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する第１の空調空気制御部と、
前記複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、前記第２の温度設定部により設定された前記設定温度を実現するために前記空調対象空間と前記隣接空調空間の中間に向けて空調空気の吹き出しを行う第２吹き出し口を設定し、前記第２吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する第２の空調空気制御部と、
を備えたことを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
前記第２の温度設定部は、前記隣接空調空間における実際の温度変化が所定の範囲を超えないように前記隣接空調空間の設定温度を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項３】
前記第２の空調空気制御部は、前記第２吹き出し口が、前記第１吹き出し口からの空調空気の影響を考慮して、前記隣接空調空間が前記第２の温度設定部により設定された前記設定温度となるように、空調空気の吹き出しを行うように制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調制御システム。
【請求項４】
前記空調対象空間および前記隣接空調空間における温度を取得する温度センサ
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空調制御システム。
【請求項５】
前記第１の温度設定部により設定された前期設定温度を要求したユーザの位置情報を取得する位置センサを備え、
前記第１の空調空気制御部および前記第２の空調空気制御部は、前記空調対象空間に送風される空調空気の吹き出し風向を前記位置情報に基づいて制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調制御システム。
【請求項６】
前記第１の温度設定部により設定された前期設定温度を要求したユーザの快適性指標を取得する快適性指標センサを備え、
前記第１の温度設定部および前記第２の温度設定部は、各々が設定する設定温度を前記快適性指標に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空調制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のユーザが存在するオフィス等の空間において空調を行うための空調制御システムに関するものであり、複数の空調室内機を制御することにより、対象となる複数ユーザに対して快適な空調空間を実現する空調制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な空調システムは、空間の室温を均一化させるように空調機を動作させる。例えば特許文献１には、複数の室内機の吹き出しパネルの方向を所定の旋回方向に向け、部屋全体の気流を旋回させ、温度ムラを解消する発明が開示されている。【０００３】
これに対し、空間のうち任意のエリアのみ、空調制御を行うことで、省エネを達成しつつ利用者の快適性を向上する空気調和システムが用いられている。例えば特許文献２には、空間を利用者が在席する「在席エリア」と利用者が在席しない「不在エリア」およびその間の「境界エリア」に分け、境界エリアでは室内機の風向を下向きにしてエアカーテンを生成し、「在席エリア」の空調空気が「不在エリア」に流出するのを防ぐことが記載されている。また、特許文献３には、複数のユーザが隣接して存在する場合に、空調の要求者と隣接者の個人快適性評価値（ＰＭＶ：Predicted Mean Vote）を算出し、隣接者のＰＭＶが悪化しない範囲で要求者に対して局所気流を発生し、要求者のいるエリアに空調空間を生成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９５２７２２号公報
【特許文献２】特許第４１６５６０４号公報
【特許文献３】ＷＯ２００８／８７９５９国際公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、対象のエリアが室内機の数に限定されており、室内機の間のエリアを制御することについて検討されていない。また、要求者に対する局所気流が隣接者に及ぶため、隣接者の快適性を損なわない範囲の気流だと要求者の要求する個人快適性を達成することができない場合がある。【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、室内機の数に制約されることなく、また隣接者への影響を極力減らし、対象のエリアに所望の空調空間を生成することが可能な空調制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る空調システムは、
複数の吹き出し口をそれぞれ有する複数の室内機の互いに隣接する２つの室内機の間の空間であってユーザから設定温度変更要求があった空調対象空間の設定温度を設定する第１の温度設定部と、
前記隣接する２つの室内機のいずれかの下の空間であって前記空調対象空間に隣接する隣接空調空間の設定温度を設定する第２の温度設定部と、
前記複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、前記第１の温度設定部により設定された前記設定温度を実現するために前記空調対象空間に向けて空調空気の吹き出しを行う第１吹き出し口を設定し、前記第１吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する第１の空調空気制御部と、
前記複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、前記第２の温度設定部により設定された前記設定温度を実現するために前記空調対象空間と前記隣接空調空間の中間に向けて空調空気の吹き出しを行う第２吹き出し口を設定し、前記第２吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する第２の空調空気制御部と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、対象エリアに隣接する隣接エリアへの影響を極力減らして、対象エリアに所望の空調空間を生成することができ、隣接エリアおよび対象エリアの利用者の個人快適性を達成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による空調制御システムのブロック構成図である。
【図２】空間における空調室内機とユーザおよびセンサの位置関係を表す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による空調制御システムの機能ブロック図である。
【図４】ユーザと室内機を横から見た図である。
【図５】空調制御システムの動作を表すフローチャートである。
【図６】第１吹き出し口の変更値の決定手順を説明する図である。
【図７】吹き出し口のベーンの角度と向きを表す図である。
【図８】吹き出し口の角度・温度・風量とその時の対象エリア・隣接エリアの温度を示す図である。
【図９】第２吹き出し口の変更値の決定手順を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による空調制御システムのブロック構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３による空調制御システムのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による空調システムのブロック図を表す。また、図２は空間における空調室内機とユーザおよびセンサの位置関係を表す平面図である。空調制御システム１０は、複数の空調室内機４１〜４４によって空調されている空間に在室する対象者およびその隣接者双方の快適性を向上するシステムである。
【００１１】
空調制御システム１０は空間やユーザの設定とセンサ情報を使って室内機４１〜４４の制御を行う。空調制御システム１０は、図１に示したように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３、ストレージドライブ３４と、入力装置として設けられたマウス３５、キーボード３６と表示装置として設けられたディスプレイ３７のそれぞれを接続する入出力コントローラ３８、通信手段として設けられたネットワークコントローラ３９およびそれらを接続するバス２０を備えるような、汎用的なハードウエア構成で実現できる。また、空調制御システムと空調室内機４１〜４４のベーン４１ａ〜４４ｄ、ファン４１ｅ〜４４ｅ、空調室外機４５〜４８の圧縮機４５ａ〜４８ａ、温度センサ５１ａ〜ｉおよび空調コントローラ５２ａ〜ｉは空調制御ネットワーク２１を介して接続されている。空調制御ネットワーク２１の少なくとも一部は、例えば無線で通信を行うものであっても良い。
【００１２】
空調制御システム１０には、最初に空調室内機４１〜４４の位置や空調機の能力などの空調の特性と、センサ５１ａ〜ｉの位置、利用者の位置を、例えばマウス３５やキーボード３６で入力し、ストレージドライブ３４にそれを格納しておく。
【００１３】
空間は、図２に示すとおり、周囲が壁に囲まれている。空間内には、空調室内機４１〜４４が格子状に設置されている。各室内機は、複数の吹き出し口と、各吹き出し口に設置された吹き出し方向を変更するベーン４１ａ〜４４ｄを持つ。
【００１４】
空間は、図２に示すとおり、室内機の下のエリアと室内機の間のエリアに区分されている。各エリアに対してユーザが１人格子状に配置された座席に着席しており、各ユーザの付近には温度センサ５１ａ〜ｉおよび空調コントローラ５２ａ〜ｉが設置されている。センサおよび空調コントローラは利用者１人に１台ずつ設置しているが、空調の制御を受けたい利用者のみの数に減らしても構わないし、汎用的なパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）やスマートフォンなどの利用者端末で代替しても構わない。また、１つのエリアに対して座席が複数ありユーザが複数人いても構わない。
【００１５】
図３は、本実施の形態１の空調制御システム１０の機能ブロック図を示したものである。図３において１１は第１の温度設定部、１２は第２の温度設定部、１３は第１の空調空気制御部、１４は第２の空調空気制御部である。
【００１６】
図３の第１の温度設定部１１、第２の温度設定部１２、第１の空調空気制御部１３、第２の空調空気制御部１４のそれぞれの機能は、ハードウエアとしては、それぞれが図１に示すＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３を組み合わせて用いることにより実現される。
【００１７】
図３において、第１の温度設定部１１はユーザから設定温度変更要求があった空調対象空間の設定温度を設定する。第２の温度設定部１２は空調対象空間に隣接する隣接空調空間の設定温度を設定する。第１の空調空気制御部１３は、複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、第１の温度設定部１１により設定された設定温度を実現するために空調空気の吹き出しを行う第１吹き出し口を設定し、この第１吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する。第２の空調空気制御部１４は、複数の室内機の複数の吹き出し口の中から、第２の温度設定部１２により設定された設定温度を実現するために空調空気の吹き出しを行う第２吹き出し口を設定し、この第２吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量を制御し、空調空気の吹き出し風向を制御する。
【００１８】
また、第２の温度設定部１２は、隣接空調空間における実際の温度変化が所定の範囲を超えないように隣接空調空間の設定温度を設定するようにしても良い。
【００１９】
次に本実施の形態における空調制御システムの動作について冷房の事例を交えつつ説明する。図４は、事例を説明するためにユーザ５１ａ〜ｃと室内機４１、４２を横から見た図である。また、動作フローチャートを図５に示す。
【００２０】
着席しているユーザが設定温度を指定した場合、まず空調制御システムの第１の温度設定部１１は、設定温度を指定したユーザのいる空間を対象エリア、その対象空間に隣接した空間を隣接エリアと判定し、ユーザの要求した温度に基づいて実際に対象エリアの目標温度とする設定温度を設定する。
【００２１】
その後、空調制御システムは各ユーザの座席の温度を温度センサから収集し、判定した対象エリアの温度が設定温度と異なれば、設定温度にするように働く。また、設定温度を指定しないユーザのいる隣接エリアでは暗に現在の温度を変更しないというユーザの設定があると判断し、現在の温度を設定温度として、その設定温度にするように働く。
【００２２】
図４では、例としてユーザ５１ｂが設定温度を指定した場合を示しており、空調制御システムは、ユーザ５１ｂが着席するエリアを対象エリア（対象空間）、隣接したユーザ５１ａ、５１ｃの着席するエリアを隣接エリア（隣接空間）と判定する。
【００２３】
次に空調制御システムの第１の空調空気制御部１３は、対象エリアの温度を設定温度にするため、対象エリアに向いた吹き出し口のうち最も近い第１吹き出し口の風向、およびその第１吹き出し口を持つ室内機の吹き出し温度・風量の変更値を決定する。図４では、吹き出し口４２ａが最も近い第１吹き出し口として判定され、その第１吹き出し口の風向および室内機４２の温度・風量の変更値を決定する。以下では第１吹き出し口の変更値の決定手順を図６を用いて説明する。
【００２４】
図７に示すとおり、各吹き出し口に設置されているベーン４１ａ〜４４ｄからの吹き出し空気は床と垂直方向に、０°〜９０°の範囲で可動し、また床に水平方向に−９０°〜９０°の範囲で可動する。
【００２５】
第１吹き出し口の風向の設定では、第１吹き出し口の位置と対象エリアの座席の位置から座席に風が当たる縦方向の風向θｚと、横方向の風向θｘを決定し、その角度になる様に図７に示すベーン４１の角度を変更する。
【００２６】
第１吹き出し口を持つ室内機の風量の設定では、まず第１吹き出し口の位置と対象エリアの座席の位置の距離Ｄから第１吹き出し口から吹出した空調空気が対象エリアの座席に例えば０．３ｍ／ｓ以内で到達するような吹き出し速度を、吹き出し口からの距離と気流風速との関係から算出し、その吹き出し速度を満たす吹き出し風量Ｖａを算出する。
【００２７】
吹き出し口風量Ｖａと吹き出し口の気流速度Ｖｓの関係、および吹き出し口からの距離と気流速度の関係は、例えば事前に実験による実測値の結果から導出する。
【００２８】
第１吹き出し口を持つ室内機の温度の設定では、現在の空気温度Ｔｎの空間において、Ｖａの風量で吹き出した空気の到達距離Ｄと吹き出し空気の温度変化との関係から、対象エリアの座席の位置で現在温度Ｔｎと設定温度Ｔｓとの差分温度ΔＴを用いて、座席位置に到達した際に設定温度から差分温度を差し引いた温度であるＴｓ−ΔＴ℃になるような、室内機の設定温度を算出する。
【００２９】
吹出し口より吹出した空気の到達距離Ｄと吹き出し空気の温度変化との関係は、例えば事前に実験による実測値の結果から導出する。
【００３０】
以上のようにして決定された図４の場合の室内機４２の第１吹き出し口の設定変更値を図８に示す。
【００３１】
次に空調制御システムは、上記空調設定を変更した場合に隣接エリアに与える温度の影響を算出する。室内機の下のエリアが対象エリアであれば周囲への影響は少なく済む。しかし、室内機と室内機の間など対象エリアが第１吹き出し口から少し離れている場合、吹き出した空調空気は、図４に示す様に第１吹き出し口に近い隣接エリアや、対象エリアから見て第１吹き出し口とは反対側の隣接エリアへと拡散する。
【００３２】
空調制御システムの第２の温度設定部１２は、算出結果に基づいて実際に隣接エリアの目標温度とする設定温度を設定する。
【００３３】
第２の空調空気制御部１４は、隣接エリアの温度変化が所定の温度制限値を超えると算出された隣接エリアに、隣接エリアへの影響を減らし、設定温度になるように、対象エリアと隣接エリアとの中間地点を向いた吹き出し口のうち、先の第１吹き出し口を除いて最も近い第２吹き出し口の風向とその第２吹き出し口を持つ室内機の吹き出し温度・風量の変更値を決定する。
図４では、ユーザ５１ａの着席する隣接エリアが、影響があると判断された隣接エリアであり、吹き出し口４１ｃが第２吹き出し口として判定され、吹き出し口４１ｃの風向および室内機４１の吹き出し温度・風量の変更値を決定する。以下では第２吹き出し口の変更値の決定手順を図９を用いて説明する。
【００３４】
第２吹き出し口の風向設定では、対象エリアと隣接エリアの水平位置の中間地点で、座席と同じ高さの位置を目標位置とし、第２吹き出し口の位置から目標位置に風が当たる縦方向の風向θｚと横方向の風向θｘを決定する。
【００３５】
第２吹き出し口を持つ室内機の風量設定では、第１吹き出し口から吹き出す風速と、吹き出し口からの距離と気流速度の関係から、目標位置での風速Ｖｂを算出し、目標位置でそれと同じ風速になる様な風量を算出する。
【００３６】
第２吹き出し口を持つ室内機の温度の設定では、隣接エリアに影響が出ると算出された、現在温度との温度差ΔＴｂと、現在の空気温度Ｔｎの空間にＶａの風量で吹き出した空気が距離Ｄｂに到達した時に変化する温度差の関係から、目標位置に到達した際に隣接エリアの設定温度Ｔｓｂに温度差を加算した温度であるＴｓｂ＋ΔＴｂとなるような、室内機の設定温度を算出する。
【００３７】
以上のようにして決定された図４の場合の室内機４１の第２吹き出し口の設定変更値を図８に合わせて示す。
【００３８】
なお、第１吹き出し口と第２吹き出し口以外の吹き出し口の設定変更値は、ここではユーザが温度設定を行なう前の設定値のままとしている。この値も図８にその他の吹き出し口として示している。
【００３９】
空調制御システムは、上記のようにして決定した第１、第２吹き出し口の設定値に沿って空調機の設定を変更する。風向を操作する場合、ベーン４１ａ〜４４ｄの角度を制御する。風量を制御する場合、空調室内機のファン４１ｅ〜４４ｅの回転数を制御する。室内機の温度を変更する場合、吹き出し温度を下げるために冷媒の温度および流量をコントロールするよう圧縮機および室外機の動作を制御する。
【００４０】
上記の様に制御を行うことで、室内機の下のエリアだけでなく、室内機の間のエリアも制御を行うことができ、所望の空調空間を生成することができる。
【００４１】
また、上記のように制御を行うことで、対象エリアに対する局所気流が隣接エリアに及ぶことを防ぎ、対象エリアに所望の空調空間を生成しつつ、隣接者の快適性を損なわない空調制御が可能となる。
【００４２】
上記に、本発明の実施の形態１について説明したが、実施の具体的な構成は本形態に限られるものではない。
【００４３】
上記では空調が冷房を行う場合について説明したが、空調が暖房の動作を行う場合にも同様に適用できる。
【００４４】
吹き出し口の風向・風速および室内機の温度の決定の為、吹き出し口からの距離と温度・風速の関係性を実験結果より導出して用いたが、より詳しく吹き出した空調空気の対象エリアへの効果や拡散と周囲への影響を算出するために、気流シミュレーションやＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力学）解析などの手法を用いても良い。
【００４５】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２による空調システムのブロック図を表す。図において、図１と同じ符号は同一又は相当部分を示す。図１０では空調制御ネットワーク２１に位置センサ５３ａ〜５３ｉを接続している。
【００４６】
実施の形態１の空調制御システムでは、ユーザおよび温度センサ５１ａ〜５１ｉの位置は予めストレージドライブに格納されており、それを参照していたが、図１０の様に位置センサ５３ａ〜５３ｉを用いてユーザおよびセンサ５１ａ〜５１ｉの位置を定期的に計測し、その位置情報に基づき空調設定を算出するようにしても良い。 
【００４７】
図１０の構成により、空調空間内にいるユーザが移動しても、ユーザの移動に応じて適切な空調制御を行うことができる効果が得られる。
【００４８】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３による空調システムのブロック図を表す。図において、図１と同じ符号は同一又は相当部分を示す。図１１では空調制御ネットワーク２１に快適性指標センサ５４ａ〜５４ｉを接続している。
【００４９】
上記の空調制御システムでは、設定温度をユーザが指定するものであったが、例えば図１１の様にＰＭＶ（Predicted Mean Vote：予測平均温冷感）等の快適性指標を計測するセンサ５４ａ〜５４ｉを用いて、ユーザは目標とする温冷感や快適感を入力するようにしてもよい。
【００５０】
図１１の構成により、空調空間内にいるユーザが設定温度を指定しなくても、ユーザの温冷感や快適感から設定温度を設定することができ、ユーザの快適性指標に応じた適切な空調制御を行うことができる効果が得られる。
【００５１】
実施の形態１から実施の形態３に示した上記の空調制御システムでは、設定温度をユーザが指定するものであったが、各ユーザの性別・年齢・嗜好（暑がり寒がり）・身長・体重・代謝量・体脂肪量・服装などの個人の特性を入力しておき、個人の特性から快適と判断される設定温度を空調制御システムが任意に決定して、それを目標とする設定温度として使用するようにしても良い。
【００５２】
上記の空調制御システムでは、空調室内機として４方向に吹き出し口を持ち、中心に吸込み口を持つ空調室内機を用いたが、これに限らず、複数の自由な形状の吹き出し口および吸い込み口を持つ空調室内機を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる空調制御システムは、複数のユーザが存在するオフィス等の空間において空調を行うための空調制御システムなどに適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  空調制御システム、１１  第１の温度設定部、１２  第２の温度設定部、１３  第１の空調空気制御部、１４  第２の空調空気制御部、２０  バス、２１  空調制御ネットワーク、３１  ＣＰＵ、３２  ＲＯＭ、３３  ＲＡＭ、３４  ストレージドライブ、３５  マウス、３６  キーボード、３７  ディスプレイ、３８  入出力コントローラ、３９  ネットワークコントローラ、４１〜４４  空調室内機、４１ａ〜４４ｄ  吹き出し口、４５  圧縮機、４６  ファン、５１  ユーザ、温度センサ、５２  空調コントローラ、５３  位置センサ、５４  ＰＭＶセンサ
【要約】
隣接するエリアへの影響を減らし、対象エリアに適切な空調空気を送出して所望の空調空間を生成することが可能な空調制御システムを得るため、
複数の吹き出し口をそれぞれ有する複数の室内機の互いに隣接する２つの室内機の下もしくは間の空間のうちユーザから設定温度変更要求があった空調対象空間の設定温度を設定する第１の温度設定部と、空調対象空間に隣接する隣接空調空間の設定温度を設定する第２の温度設定部と、複数の吹き出し口の中から、第１の温度設定部により設定された設定温度を実現するための第１吹き出し口を設定し、第１吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量、吹き出し風向を制御する第１の空調空気制御部と、第２の温度設定部により設定された設定温度を実現するための第２吹き出し口を設定し、第２吹き出し口から送風される空調空気の温度および風量、吹き出し風向を制御する第２の空調空気制御部と、を備えた。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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