(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各吹出口から居住者に向かって送出される気流の水平成分の方向が互いに異なるように配置され、予め準備された風向特性分布に従って気流を発生する複数の気流制御機器と、最も気流発生の時間割合が多い基準方向を前記居住者が選択可能で、各前記気流制御機器に対応する複数の設定スイッチを少なくとも有するコントローラとを備える空調システムにおいて用いられる制御方法であって、
前記設定スイッチのいずれかが操作されるたびに、今回操作された設定スイッチに対応する気流制御装置が他の気流制御装置よりも気流発生時間割合を多くなるよう風量設定値が設定されることを特徴とする、制御方法。
【請求項２】
前記コントローラは、気流発生の時間割合を風向別に増減可能な複数の調節スイッチをさらに有し、
前記調節スイッチのいずれかが操作されるたびに、今回操作された調節スイッチに対応する方向に配置された気流制御装置の気流発生の時間割合を増減させることを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の送風機の風量制御によって水平成分の風向が異なる複数の気流を発生させる空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の空調システムの制御方法では、例えば特開平４−４３２４３号公報に示されたように、放射同心円状になるよう配置した複数の吹出口からの気流送出タイミングを時系列に制御し、居住空間における風向角度の時間変化のパワースペクトルが周波数に逆比例する、いわゆる１／ｆ特性を示すことにより、自然らしい風向変化を有する気流が得られるようなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成において、風向角度の時間変化が１／ｆ特性であるだけでは、自然の風の現象を部分的に表現したに過ぎず、居住者に対して自然の風らしさを十分に与えることができないという課題を有していた。また、風向変化が１／ｆ特性であるだけでは、居住者の状態や環境状態によって必ずしも十分な快適さを与えることができないという課題を有していた。
【０００４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、複数の送風機の風量制御によって水平成分の風向が異なる複数の気流を発生させる空調システムにおいて、居住者に対してより自然らしく、かつ居住者にとってより快適で健康な気流感をもたらす風向変化特性の気流を生成する空調システムの制御方法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、各吹出口から居住者に向かって送出される気流の水平成分の方向が互いに異なるように配置され、予め準備された風向特性分布に従って気流を発生する複数の気流制御機器と、最も気流発生の時間割合が多い基準方向を居住者が選択可能で、各気流制御機器に対応する複数の設定スイッチを少なくとも有するコントローラとを備える空調システムにおいて用いられる制御方法であって、設定スイッチのいずれかが操作されるたびに、今回操作された設定スイッチに対応する気流制御装置が他の気流制御装置よりも気流発生時間割合を多くなるよう風量設定値が設定されることを特徴とする。
【０００６】
さらに具体的には、コントローラは、気流発生の時間割合を風向別に増減可能な複数の調節スイッチをさらに有し、調節スイッチのいずれかが操作されるたびに、今回操作された調節スイッチに対応する方向に配置された気流制御装置の気流発生の時間割合を増減させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【０００８】
本実施例の空調システムの制御方法によれば、図１に示すように、部屋１内にはエアコン２、サーキュレータ３、送風機付加湿器４、送風機付空気清浄機５といった複数の気流制御機器を配置し、各気流制御機器の吹出口から送出される気流によって人が居住する空間６に風向変化を有する気流環境を生成する。各気流制御機器は、各吹出口から居住者に向かって送出される気流の主軸７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）に対するそれぞれの水平成分の風向８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）が異なるように配置し、居住者に対する水平成分の風向が前後左右３６０度の範囲で変化する風向変化を生成することが可能である。コントローラ９は、各気流制御機器を無線信号を介して制御可能となっており、各気流制御機器の吹出気流の風量を時系列的に制御することにより、居住者に対する気流の風向、風速を任意に時間変化させることができる。
【０００９】
以上のように構成された空調システムの制御方法の動作内容について、図２〜図１７を用いて説明する。
【００１０】
図２は、図１の部屋１における各気流制御機器と居住者の配置を示す平面図である。居住者に対する水平成分の風向がそれぞれ９０度ずつ異なるように、居住者の前方にはサーキュレータ３、後方にはエアコン２、左方には送風機付加湿器４、右方には送風機付空気清浄機５をそれぞれ配置し、水平成分の風向が前後左右３６０度変化する気流環境を生成する。前後左右の各風向別の気流制御方法は、以下に示す自然の風の風向特性を適用している。
【００１１】
図３は、自然の風の風向分布特性を示した説明図であり、高原の白樺林内で計測した自然の風において水平成分の風向別に気流発生の時間割合を示している（風向の角度範囲を９０度づつ４分割し、各範囲内の気流発生の時間割合を％で示す）。図３（ａ）に示されるように、自然界の風は、前後左右全方向的な水平成分の風向の気流が発生しており、水平成分の風向変化角度範囲が広い気流環境程、より自然の風に近い気流感が得られると考えられる。よって、本実施例で得られる前後左右の水平成分の風向変化を有する気流環境は、居住者にとって最も自然の風に近い気流感を与えることが可能である。
【００１２】
また、図４は、水平成分の風向変化の角度範囲が異なる複数気流環境の下で居住者に快適度を申告評価させ、その結果得られた水平成分の風向変化角度範囲と快適度の関係を示す。水平成分の風向変化角度範囲が大きくなると共に快適度も大きくなり、所定角度以内（図より約１８０度以内）では快適感の上昇が顕著に見られ、前記所定角度以上では緩やかに快適感が上昇し３６０度において快適度が最も高くなる傾向を示す。よって、部屋の構造等により前後左右に気流制御機器を設置できない場合は、少なくとも１８０度以上の水平成分の風向変化範囲が得られるように気流制御機器を配置すれば、十分に高いレベルの快適感を与えることが可能となる。
【００１３】
また、図５は、被験者実験より得られた風向変化発生時の水平成分の風向変化角度とその時の快適申告率の関係を示す。水平成分の風向変化角度が所定角度以上（図より約６０度以上）において快適申告率が最も高くなる傾向を示す。よって、隣り合う気流制御機器の水平成分の風向角度差を少なくとも６０度以上になるように気流制御機器を配置することで、風向変化発生時により高い快適感を与えることが可能となる。
【００１４】
さらに図３（ａ）では、自然の風の風向分布特性として以下の特性を示す。最も気流発生の時間割合が多い水平成分の風向（基準風向）を基準角度０度とすると、基準風向に水平成分の風向角度が近い程気流発生の時間割合が多くなり、逆に基準風向から水平成分の風向角度が離れる程気流発生の時間割合が少なくなる特性を有している。また、図３（ｂ）では、前記風向分布特性を風速域毎（０．２ｍ／ｓ以上と０．２ｍ／ｓ未満）に分けて示したものである。これより、風速が低い気流程、風向間の気流発生の時間割合の差がより小さくなる特性を示す。
【００１５】
図６は、図３のような自然の風における風向別の気流発生の時間割合を再現するため、自然の風の風向、風速の実測データを基に各気流制御機器の時系列の風量設定値を作成したものである。これらの風量設定値は制御信号としてコントローラ９から各気流制御機器へ送信される。実際に生成された居住域における風向別の気流発生の時間割合を図７（ａ）に示し、風速域毎の風向別の気流発生の時間割合を図７（ｂ）に示す。このように、図３（ａ）、図３（ｂ）の自然の風と比較してほぼ同様の風向分布特性が得られる。図８は、自然の風と本制御方法の生成風における風向の経時変化を示し、図９は、自然の風と本制御方法の生成風における風速の経時変化を示す。
【００１６】
以上のように、本制御方法により、居住域において自然の風により近い気流環境を実現することが可能であり、居住域においてより自然な気流感を感じさせることができる。
【００１７】
図１０は、コントローラ９の操作部を示し、最も気流発生の時間割合が多い基準風向を居住者が直接選択するための基準風向設定スイッチ１０ａ〜１０ｄと、各風向別の気流発生の時間割合を居住者が好みに合わせて増減できる気流発生時間調節スイッチ１１ａ〜１１ｄを設けている。
【００１８】
例えば、図２に示すような居住者と各気流制御機器の配置において、前方からの気流を好む居住者が前方のサーキュレータ３からの気流を基準風向に設定している際において、居住者が座る向きを９０度右に変化した場合は、以下の操作により容易に基準風向の変更が可能となる。居住者前方の送風機付空気清浄機５に対応する基準風向設定スイッチ１０ｄを押すことにより、送風機付空気清浄機５の時系列風量設定値はスイッチ１０ｄを押す以前に設定されていた最も気流発生時間割合が多いサーキュレータ３の時系列風量設定値に置き換えることが可能となる。同様に、エアコン２は送風機付空気清浄機５の時系列風量設定値へ、送風機付加湿器４はエアコン２の時系列風量設定値へ、サーキュレータ３は送風機付加湿器４の時系列風量設定値へそれぞれ置き換えることによって、風向分布特性は図１１に示すように元の風向分布特性（図７）を右へ９０度回転させたものとなり、居住者の向きの変化に応じて風向分布特性を維持しながら基準風向を容易に変化させることが可能となる。
【００１９】
また、例えば、図２に示すような居住者と各気流制御機器の配置において、居住者が後方からの気流をより多く感じたい場合、エアコン２に対応する気流発生時間調節スイッチ１１ａの＋側を１回押すことにより、エアコン２の気流発生の時間割合を所定割合増加させることができる。また、それ以外の各気流制御機器の気流発生の時間割合はその分減少する。よって、居住者にとってより快適と感じる風向分布特性に変更調整することができる。図１２は気流発生の時間割合調節後の風向分布を示す。
【００２０】
図１３は、同一風向で風速０．５ｍ／ｓの気流が持続する時間と居住者の快適感の関係を示すグラフである。このように、同一風向の気流が持続する時間がＴ１を超えると快適感が不快側に低下する特性がある。そこで、同一の気流制御機器から持続して気流を発生する時間の上限値を設け、この制限時間内に異なる風向の気流制御機器に気流発生を切り換えることで、同一風向の気流が持続することによる不快感を防止することが可能となる。
【００２１】
図１４は、発生する気流の風速別に同一風向で気流が持続する時間と居住者の快適感の関係を示した説明図である。図より、快適感を快適側に維持できる同一風向持続時間を異なる風速域毎に求めると、風速０．２ｍ／ｓの時Ｔ２、風速０．５ｍ／ｓの時Ｔ３、０．８ｍ／ｓ以上の時Ｔ４となり、風速が高い程が快適感を快適側に維持できる同一風向持続時間が短くなる特性（Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４）がある。そこで、同一の気流制御機器からの吹出風量がより大きい程持続して気流を発生する時間の上限値を短く設定し、この制限時間内に異なる風向の気流制御機器に気流発生を切り換えることで、風速レベルに関わらず同一風向持続による不快感を常に防止することが可能となる。
【００２２】
また、本実施例の空調システムには、図２に示すように吹出気流の温度が制御可能な気流制御機器としてエアコン２を設け、室温より所定温度低い気流を所定の風向から任意のタイミングで発生させることができる。なお、エアコン２は冷房運転時には室温制御のため常に冷風を吹き出す必要があり、風向羽根により居住者へ気流を向けるか向けないかによって居住者への気流の発生を制御する。これによって、冷房運転時においては、一部の風向から受ける適度な涼感感覚が風向変化に対する感覚の慣れを防ぎ、風向変化による快適感を常に維持させることができるという効果が得られる。
【００２３】
図１５は、室温より所定温度低い冷風の持続時間と居住者の快適感の関係を示したグラフである。例えば、室温より気流温度が３℃低く風速０．５ｍ／ｓの冷風の場合、不快感が生じないようにするためには冷風持続時間をＴ５以内にする必要がある。また、室温より気流温度が６℃低い冷風の場合は冷風持続時間に関わらず不快感を示す。よって、室温より気流温度が適度に低い冷風を発生させると共に、その持続時間を所定時間以内にすることによって、冷たい気流が体の同一場所に長時間当たることによる冷えと不快感を防止しつつ、風向変化による快適感を常に維持させることができる。
【００２４】
図１６は、室温より所定温度低い冷風が停止してから再発生するまでの時間間隔と居住者の快適感の関係を示したグラフである。例えば、室温より気流温度が３℃低く風速０．５ｍ／ｓの冷風の場合、不快感が生じないようにするためには冷風の発生が終了してから再開されるまでの時間間隔をＴ６以上にする必要がある。これによって、冷たい気流が体の同一場所に頻繁に当たることによる冷えと不快感を防止しつつ、風向変化による快適感を常に維持させることができる。
【００２５】
図１７は、本実施例の空調システムの制御方法における室温と設定温度の差に応じて設定される各気流制御機器の気流発生の時間割合を示す。室温が設定温度よりも高くなる程居住者はより暑く不快に感じるため、室温よりも気流温度が所定温度以上低い気流をより多く居住者に当てる必要がある。よって、本実施例の空調システムの制御方法では、図１７に示すように、室温が設定温度よりも高くなる程冷風が発生可能なエアコン２の気流発生の時間割合をより多くし、それ以外の気流制御機器の気流発生の時間割合が少なくすることにより、居住者の暑さによる不快感をなくし涼しさ感を維持しながら、風向変化による快適さを感じさせることができるという効果が得られる。この際、室温より所定温度以上低い気流と室温から所定温度以内の気流は同時に発生させないように制御することで、異なる温度の気流が混合して室温より所定温度低い気流による涼感感覚が低下するのを防ぐことができる。なお、室温が設定温度よりも非常に高い場合や非常に暑い屋外から帰宅した場合、または風呂上がり等においては、エアコン２の冷風の発生時間割合を１００％にし、他の気流制御機器の気流発生を停止することにより、居住者に冷風を常時向けてより速く快適な冷房環境を得ることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明によれば、複数の送風機によって水平成分の風向が異なる複数の気流を発生させる空調システムにおいて、各送風機の風量制御によって居住者に対する水平成分の風向変化範囲や風向間の角度差がそれぞれ所定角度以上となる風向変化を生成し、また、各風向の風速や気流温度及び居住者の要望に応じて各風向の気流発生の時間をコントロールすることにより、より自然の風に近い気流で、かつ居住者にとってより快適で健康な風向変化特性を生成する空調システムの制御方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空調システムの制御方法の立体構成図
【図２】同一実施例の配置状態を示す平面図
【図３】自然の風の風向分布を示す説明図
【図４】風向変化の角度範囲と快適感の関係を示す説明図
【図５】風向変化発生時の風向変化角度と快適申告率の関係を示す説明図
【図６】同一実施例の制御値を示す説明図
【図７】同一実施例の制御動作による風向分布を示す説明図
【図８】同一実施例の制御動作による風向変化を示す説明図
【図９】同一実施例の制御動作による風速変化を示す説明図
【図１０】同一実施例のコントローラの操作部を示す説明図
【図１１】同一実施例の制御動作による風向分布を示す説明図
【図１２】同一実施例の制御動作による風向分布を示す説明図
【図１３】同一実施例の風向持続時間と快適感の関係を示す説明図
【図１４】同一実施例の風向持続時間と快適感の関係を示す説明図
【図１５】同一実施例の冷風持続時間と快適感の関係を示す説明図
【図１６】同一実施例の冷風再発生までの時間間隔と快適感の関係を示す説明図
【図１７】同一実施例の制御動作による風向別気流発生時間を示す説明図
【符号の説明】
１  部屋
２  エアコン
３  サーキュレータ
４  送風機付加湿器
５  送風機付空気清浄機
６  居住空間
７  各気流制御機器の風向の主軸
８  各気流制御機器の水平成分の風向
９  コントローラ
１０  気流発生時間調節スイッチ
１１  気流発生時間調節スイッチ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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