(57)【要約】  空気調和システムは、室内の温度および湿度を検出するセンサーと、室内の空気を循環調和する空気調和装置と、室内の換気のために室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、空気調和装置および外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置とを備え、システム制御装置は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、要望の入力とセンサーで検出された温度および湿度とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定し、センサーで検出された温度および湿度に基づいて、目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置および外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、空気調和装置の消費電力と外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した制御パターンに基づいて、制御指令を生成する。
2021019761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の温度および湿度を検出するセンサーと、
前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、
前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、
前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置と
を備え、
前記システム制御装置は、
ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、
前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する、
空気調和システム。
【請求項２】
前記システム制御装置は、前記ユーザーからの暑いまたは寒いという温冷感に関する前記要望の入力を受け付ける操作入力部を有する、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記システム制御装置は、予め区画された前記室内の区画エリアごとに、前記室内の温冷状態を表示する表示部を有し、
前記操作入力部は、前記区画エリアごとに、前記ユーザーからの前記要望の入力を受け付ける、
請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記センサーは、前記室内に存在するユーザーの在室人数を検出し、
前記システム制御装置は、
前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数に基づいて、前記熱負荷を演算する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記システム制御装置は、
建物内部情報を格納するメモリー部を有し、
前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数と、前記メモリー部に格納された前記建物内部情報とに基づいて、前記熱負荷を演算する、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記システム制御装置は、
前記室内に存在するユーザーの人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、前記温度、および、前記湿度に基づいて、前記室内の現在のＰＭＶ値を演算し、
前記要望の入力と前記ＰＭＶ値とに基づいて前記目標温度および前記目標湿度を決定する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項７】
ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付ける操作入力部と、
室内の温度および湿度を含むセンシング情報を受信する通信部と、
前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置とに対する制御指令を生成する演算部と
を備え、
前記演算部は、
前記操作入力部が受け付けた前記要望の入力と、前記通信部が受信した前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
前記通信部が受信した前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて前記制御指令を生成する、
システム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置および外気調和装置を稼働させる空気調和システムおよびシステム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスビルなどの建物全体の消費エネルギーを低減するため、室内の空気調和のための消費エネルギーを低減することを目的とした多数の空気調和システムが提案されている。以下では、消費エネルギーを低減させることを「省エネルギー」と呼ぶこととする。【０００３】
そのような省エネルギーを目的とした空気調和システムの１つとして、快適温度範囲および快適湿度範囲をユーザーが設定した上で、その範囲内で空調を自動制御することで、快適性を考慮しつつ省エネルギー効果を図る空調制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ここで、快適温度範囲は、室温の上限値と下限値とで設定される。また、同様に、快適湿度範囲は、室内湿度の上限値と下限値とで設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８３０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の空調制御装置においては、空調機が目標温度制御を行い、外調機が目標絶対湿度制御を行っている。そのため、例えば日本の梅雨時期のような気温がそれほど高くなく湿度が高いシーズンでは、快適温度範囲への到達は容易であるが、快適湿度範囲への到達のために、外調機の稼働が多くなる。すなわち、空調機の熱負荷は小さく消費電力は小さいが、一方で、外調機の熱負荷は大きく消費電力が大きくなる。その結果、システム全体として消費電力を考えた場合、省エネルギー制御が十分に行われていない可能性があるという課題があった。【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ユーザーからの要望の入力に応じながら、省エネルギー効果の向上を図ることが可能な、空気調和システムおよびシステム制御装置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】
本発明に係る空気調和システムは、室内の温度および湿度を検出するセンサーと、前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置とを備え、前記システム制御装置は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空気調和システムによれば、ユーザーからの要望の入力に応じながら、省エネルギー効果の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る空気調和システムの構成を示す図である。
【図２】空気調和装置の空調部の構成を示す図である。
【図３】外気調和装置の空調部の構成を示す図である。
【図４】操作入力部の一例を示す図である。
【図５】熱負荷演算用データを示す図である。
【図６】実施の形態１に係る空気調和システムの処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係る空気調和システムの目標温度および目標湿度を決定するための空気線図マップを示した図である。
【図８】実施の形態１に係る空気調和システムの目標温度および目標湿度を決定する方法を説明する図である。
【図９】実施の形態１に係る空気調和システムの制御指令の決定方法を説明する図である。
【図１０】実施の形態２に係る空気調和システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る空気調和システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはそれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成を示す図である。空気調和システム１０は、オフィスビルなどの建物に対して設けられ、当該建物における室内の空気の調和を行う。以下、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成について説明する。
【００１２】
［空気調和システム１０］
図１に示すように、空気調和システム１０は、システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１と、伝送通信線４０１とを有している。システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１とは、伝送通信線４０１を介して接続されており、相互に通信を行う。
【００１３】
［空気調和装置１０１］
空気調和装置１０１は、システム制御装置１からの制御指令４２０を受けて、室内の空気を循環調和する。空気調和装置１０１は、室内のユーザーの温冷感を快適にするために、室内の空気を加熱または冷却して、室内に給気する。
【００１４】
空気調和装置１０１は、室内の空気を吸い込んで加熱または冷却した後に室内に給気するビル用マルチエアコンなどである。
【００１５】
空気調和装置１０１は、図１に示すように、システム制御装置１と通信を行うための通信部１０２と、室内の空気を調和するための空調部１０３とを有している。
【００１６】
空調部１０３は、例えば、図２に示す構成を有する。図２は、空気調和装置１０１の空調部１０３の構成を示す図である。図２に示すように、空調部１０３は、室外機１０４と、１台または複数台の室内機１０５と、冷媒配管１０６と、制御伝送線１０７とを備えている。室外機１０４と各室内機１０５とは冷媒配管１０６を介して接続され、室外機１０４と各室内機１０５との間で熱交換を行う為の冷媒が循環される。室外機１０４と各室内機１０５との間を循環する流体は、冷媒に限らず、水またはその他の熱流体でもよい。また、室外機１０４と各室内機１０５とは制御伝送線１０７を介して接続され、信号のやりとりが行われる。
【００１７】
［外気調和装置２０１］
外気調和装置２０１は、システム制御装置１からの制御指令４２０を受けて、室内の換気のために室内に取り込む外気を調和する。外気調和装置２０１は、換気のために必要な外気を加熱または冷却した後に室内に給気する。
【００１８】
外気調和装置２０１は、図１に示すように、システム制御装置１と通信を行うための通信部２０２と、外気を調和するための空調部２０３とを有している。
【００１９】
空調部２０３は、例えば、図３に示す構成を有する。図３は、外気調和装置２０１の空調部２０３の構成を示す図である。図３に示すように、空調部２０３は、室外機２０４と、１台または複数台の外調機２０５と、冷媒配管２０６と、制御伝送線２０７とを備えている。室外機２０４と各外調機２０５とは冷媒配管２０６を介して接続され、外気と熱交換をする冷媒が室外機２０４と各外調機２０５との間を循環する。室外機２０４と各外調機２０５との間を循環する流体は、冷媒に限らず、水またはその他の熱流体でもよい。また、室外機２０４と各外調機２０５とは制御伝送線２０７を介して接続され、信号のやりとりが行われる。なお、各外調機２０５の内部に、全熱交換器またはデシカント素子などを設けていてもよい。
【００２０】
［センサー３０１］
センサー３０１は、室内の温度および湿度を検出して、センシング情報５０２として出力する。また、センサー３０１は、熱負荷演算に必要な発熱体を検知して、同じくセンシング情報５０２として出力する。検知される発熱体には、例えば、室内に存在するユーザー、および、パソコンなどの発熱機器が含まれる。そのため、センサー３０１が検知するセンシング情報５０２は、ユーザーの在室人数および発熱機器の台数を含む。但し、センシング情報５０２は、ユーザーの在室人数および発熱機器の台数の両方を必ずしも含まなくてもよい。センシング情報５０２は、ユーザーの在室人数のみを含んでいてもよい。
【００２１】
センサー３０１は、図１に示すように、システム制御装置１とデータを授受するための通信部３０２と、センシング情報５０２を検出して出力する制御部３０３とを有している。
【００２２】
制御部３０３は、サーモビューワ、カメラ、温度センサー、湿度センサー、人感センサーなどの１以上のセンシングデバイスを有し、上述したセンシング情報５０２を検出する。センシング情報５０２は、さらに、外気温度および日射負荷を含んでいてもよい。また、制御部３０３は、検出したセンシング情報５０２の処理を行う制御回路を有している。
【００２３】
［伝送通信線４０１］
伝送通信線４０１は、システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１との間で、必要なデータのやりとりを行うための通信線である。伝送通信線４０１で行われる通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わない。また、伝送通信線４０１で行われる通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
【００２４】
［システム制御装置１］
システム制御装置１は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、当該要望とセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。また、システム制御装置１は、決定した目標温度および目標湿度に基づいて制御パターンを決定し、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１のそれぞれに対して制御指令４２０を出力する。
【００２５】
さらに、システム制御装置１は、センシング情報５０２に基づいて、目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置１０１および外気調和装置２０１が処理する熱負荷４１０を演算するようにしてもよい。その場合、システム制御装置１は、演算した熱負荷４１０に基づいて、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との和が最小となるように、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１のそれぞれの分担比率を決定する。また、当該分担比率に基づいた制御パターンを制御指令４２０として出力する。
【００２６】
さらに、システム制御装置１は、熱負荷４１０の演算に用いるセンシング情報５０２として、センサー３０１がリアルタイムで検出した室内に存在するユーザーの在室人数などの動的なセンシング情報を用いるようにしてもよい。
【００２７】
図１に示すように、システム制御装置１は、表示部２と、操作入力部３と、演算部４と、メモリー部５と、通信部６とを備えている。
【００２８】
［表示部２］
表示部２は、現在の室内温冷状態を表示する。室内温冷状態には、少なくとも室温が含まれる。表示部２は、液晶ディスプレイ、タッチパネルディスプレイなどの表示装置を、少なくとも１つ備えている。
【００２９】
［操作入力部３］
操作入力部３は、ユーザーからの設定温度、風量、風向、設定湿度などの入力を受け付ける。さらに、操作入力部３は、ユーザーからの「暑い」または「寒い」などの温冷感に関する直観的な要望の入力を受け付ける。操作入力部３は、壁リモコン、可搬式ワイヤレスリモコン、タッチパネルディスプレイなどの入力装置を、少なくとも１つ備えている。
【００３０】
図４は、操作入力部３の一例を示す図である。図４の例においては、操作入力部３と表示部２とが一体で構成されている。従って、図４の例では、操作入力部３の表示画面３０が、表示部２である。操作入力部３には、複数のファンクションボタン３３、「暑い」ボタン３１、「寒い」ボタン３２、メニューボタン３４、決定ボタン３５、戻るボタン３６などが設けられている。
【００３１】
図４に示すように、操作入力部３の表示画面３０には、予め区画された室内の区画エリアごとに、現在の室内の温冷状態がマップで表示されている。図４の例では、室内が９個の区画エリアに予め区分されている場合を示している。また、温冷状態として、室内の温度が表示されている。ユーザーは、ファンクションボタン３３を操作して、表示画面３０のマップの中から操作したい区画エリアを選択して、決定ボタン３５を押す。次に、ユーザーは、「暑い」ボタン３１または「寒い」ボタン３２を押すことで、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望を入力する。具体的には、ユーザーが室温を暑く感じている場合は、「暑い」ボタン３１を押す。また、ユーザーは室温を寒く感じている場合は、「寒い」ボタン３２を押す。このように、ユーザーは、室内の区画エリアごとに、「暑い」または「寒い」という要望を入力することができる。
【００３２】
また、操作入力部３において、ユーザーがメニューボタン３４を押すことにより、表示画面３０にメニューが表示される。ユーザーは、ファンクションボタン３３を操作して、メニューの選択、運転モードの切り替え、設定温度、風量、風向、設定湿度などの入力を行う。
【００３３】
なお、図４の例では、「暑い」ボタン３１および「寒い」ボタン３２を押下式スイッチから構成する例を示したが、その場合に限定されない。表示画面３０をタッチパネルディスプレイから構成して、「暑い」ボタン３１および「寒い」ボタン３２を表示画面３０上に表示するようにしてもよい。表示画面３０をタッチパネルディスプレイから構成した場合には、ユーザーが表示画面３０のマップの中の操作したい区画エリアを直接タッチすることで選択することができる。
【００３４】
また、実施の形態１では、表示部２と操作入力部３とがシステム制御装置１に組み込まれているが、その場合に限らず、ユーザーが別に保有するスマートフォンまたは専用端末などの他の機器を、表示部２および操作入力部３として使用するようにしてもよい。その場合には、スマートフォンまたは専用端末などの他の機器に、表示部２および操作入力部３と同様の機能を予め持たせておく。そして、システム制御装置１の通信部６を通じて、当該他の機器との間で、必要な情報の送受信を行う。通信部６と他の機器との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わない。また、通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
【００３５】
［演算部４］
演算部４は、基本的な動作として、ユーザーから操作入力部３に対して入力された設定温度、風量、風向、設定湿度などに基づいて、目標温度および目標湿度を決定する。演算部４は、現在の室内の温度および湿度が、目標温度および目標湿度に到達するように、フィードバック制御により、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の動作の制御を行う。
【００３６】
また、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の動作中に、操作入力部３がユーザーからの「暑い」または「寒い」という要望の入力を受けた場合には、演算部４は、当該要望とセンサー３０１から受信したセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。このときのセンシング情報５０２には、室内の温度と湿度とが含まれる。また、演算部４は、センサー３０１から受信したセンシング情報５０２に基づいて、熱負荷計算式５０１を用いて、室内の熱負荷４１０を演算する。なお、このときのセンシング情報５０２には、室内の温度および湿度と、ユーザーの在室人数とが含まれる。演算部４は、演算した熱負荷４１０に基づいて、省エネルギーとなる制御パターンを決定し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とに対する制御指令４２０を生成する。制御指令４２０には、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のそれぞれに対する、稼働タイミング、圧縮機の周波数、絞り装置の開度、冷媒温度などの空調能力を変動させるパラメータの値が少なくとも１つ含まれる。
【００３７】
演算部４は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read only Memory）などの制御回路を備えている。演算部４は、メモリー部５と双方向で通信を行い、メモリー部５から、熱負荷４１０および制御指令４２０の演算に必要な情報を読み込む。演算部４は、それらの情報に基づいて、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行し、熱負荷４１０および制御指令４２０を生成する。演算部４が有する処理回路としては、ＭＣＵに限定されず、他の専用のハードウェアであってもよい。
【００３８】
［メモリー部５］
メモリー部５は、熱負荷演算に必要な熱負荷演算用データ５００を内部に保持する。図５は、熱負荷演算用データ５００を示す図である。熱負荷演算用データ５００には、図５に示すように、演算部４で用いられる熱負荷計算式５０１と、センサー３０１で得られるセンシング情報５０２と、建物内部情報５０３とが含まれる。建物内部情報５０３には、図５に示すように、ユーザー１人当たりの発熱量、発熱機器１台当たりの発熱量、壁体熱通過量、壁体面積、窓ガラス熱通過量、ガラス面積などの情報が含まれる。発熱機器には、ＯＡ機器の他に、照明機器も含まれる。さらに、メモリー部５は、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の機器情報５０４を内部に保持する。機器情報５０４は、演算部４が省エネルギーとなる制御パターンを決定する際に用いられる。機器情報５０４には、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれについての消費電力および空調能力といった特性データが含まれる。
【００３９】
また、メモリー部５は、演算の元となる値を保持するＲＯＭ、ＲＡＭ、ディスクなどの制御回路で構成されているが、それに限らず、クラウドなどのネットワーク上のサーバによって構成されてもよい。サーバと通信部６との通信については、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
【００４０】
［通信部６］
通信部６は、伝送通信線４０１に接続された送受信装置を有している。通信部６は、伝送通信線４０１を介して、センサー３０１から、センシング情報５０２を受信する。また、通信部６は、演算部４で決定された制御指令４２０を、伝送通信線４０１を介して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とに送信する。通信部６とセンサー３０１との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。同様に、通信部６と空気調和装置１０１および外気調和装置２０１との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
【００４１】
［空気調和システム１０の動作］
図６は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の処理の流れを示したフローチャートである。図６は、システム制御装置１の操作入力部３が、ユーザーから、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望の入力を受けた場合の処理の流れを示している。
【００４２】
図６において、ステップＳ００１で、システム制御装置１の操作入力部３が、ユーザーから、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望の入力を受け付ける。これにより、空気調和システム１０は、図６のフローを開始する。
【００４３】
次に、ステップＳ１０１で、センサー３０１が、現在の室内の温度および湿度を検出して、センシング情報５０２を出力する。
【００４４】
次に、ステップＳ２０１で、ステップＳ１０１で得られたセンシング情報５０２がメモリー部５に保存される。演算部４は、センシング情報５０２から室内の温度および湿度の情報を取得する。
【００４５】
次に、ステップＳ３０１で、演算部４が、ステップＳ００１で受け付けたユーザーからの要望の入力と、ステップＳ２０１でメモリー部５から取得したセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。
【００４６】
次に、ステップＳ４０１で、演算部４は、ステップＳ３０１の演算結果に基づいて、目標温度および目標湿度をメモリー部５に格納する。
【００４７】
次に、ステップＳ５０１で、センサー３０１が、室内のユーザーの在室人数および室内の発熱機器の台数を検出して、センシング情報５０２を出力する。なお、室内の発熱機器の台数は必ずしも検出しなくてもよく、メモリー部５に固定データとして予め格納しておいてもよい。
【００４８】
次に、ステップＳ６０１で、ステップＳ５０１で得られたセンシング情報５０２がメモリー部５に保存される。演算部４が、センシング情報５０２と熱負荷計算式５０１と建物内部情報５０３とに基づいて、ステップＳ４０１でメモリー部５に格納した目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置１０１および外気調和装置２０１が処理すべき熱負荷４１０を演算する。
【００４９】
次に、ステップＳ７０１で、演算部４が、ステップＳ６０１で演算した熱負荷４１０に基づいて、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との和が最小となる制御パターンを、予め用意された複数の制御パターンの中から選択する。演算部４は、選択した制御パターンに基づいて、制御指令４２０を生成する。
【００５０】
以下、図６の各ステップについて、さらに詳細に説明する。
【００５１】
［ステップＳ００１］
操作入力部３は、ユーザーから入力された「暑い」または「寒い」という直感的な温冷感に関する要望の入力を受け付け、その値をメモリー部５に格納する。
【００５２】
［ステップＳ１０１］
現在の室内の温度および湿度を把握するために、センサー３０１の制御部３０３で室内の温度と湿度とを検出する。なお、ステップＳ１０１の処理は、センサー３０１に限らず、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１内にセンサー３０１と同様のセンサーを搭載している場合は、そのセンサーの検出値を用いてもよい。
【００５３】
［ステップＳ２０１］
センサー３０１で検出された温度および湿度は、センサー３０１の通信部３０２およびシステム制御装置１の通信部６を介して送信され、メモリー部５に格納される。
【００５４】
［ステップＳ３０１］
演算部４が、ステップＳ００１で受け付けたユーザーからの要望の入力と、ステップＳ２０１でメモリー部５に保存したセンシング情報５０２とに基づいて、目標温度および目標湿度の演算を行う。その演算内容について、図７および図８を用いて説明する。図７は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の目標温度および目標湿度を決定するための空気線図マップを示した図である。図８は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の目標温度および目標湿度を決定する方法を説明する図である。図７および図８において、横軸は乾球温度、縦軸は絶対湿度を示す。
【００５５】
システム制御装置１は、図７に示す空気線図マップを、温度マップとして、メモリー部５に予め格納している。温度マップは、冷房用と暖房用とでそれぞれ別の温度マップとしてもよい。
【００５６】
例えば、図７に示すように、一般的に、室内の快適温度範囲は乾球温度２４℃〜２８℃で、それに対する相対湿度は４０％〜７０％と言われている。そのため、乾球温度２４℃〜２８℃、且つ、湿度４０％〜７０％の範囲を、快適ゾーンと呼ぶこととする。実施の形態１では、快適ゾーンを、下記のＫ０１〜Ｋ０３に分割する。快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３の各領域は、図７を参照されたい。
【００５７】
Ｋ０１：快適の中でも暖かい。
Ｋ０２：快適。
Ｋ０３：快適の中でも涼しい。
【００５８】
また、快適ゾーン外の範囲については、大きく分けて、以下のＨ０１〜Ｈ０４の暑いゾーンと、以下のＣ０１〜Ｃ０４の寒いゾーンとに分類できる。Ｈ０１〜Ｈ０４の暑いゾーン、および、Ｃ０１〜Ｃ０４の寒いゾーンは、温度と湿度とによって区分されている。具体的には、Ｈ０１〜Ｈ０４の暑いゾーン、および、Ｃ０１〜Ｃ０４の寒いゾーンのそれぞれの各領域は、図７において実線または破線で区切られた領域を指す。
【００５９】
Ｈ０１：非常に暑い。
Ｈ０２：暑い。
Ｈ０３：からっとして暑い。
Ｈ０４：蒸し暑い。
Ｃ０１：非常に寒い。
Ｃ０２：寒い。
Ｃ０３：からっとして寒い。
Ｃ０４：蒸し寒い。
【００６０】
また、各ゾーンの領域を定義する閾値および定義名称などはこれに限らず、各地域またはユーザーに合わせて変更できることとする。
【００６１】
図８では、センサー３０１が検出した温度および湿度と、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力とに基づいて、どのようにして目標とする温度および湿度を決定するかを説明する。図８において、現在の室内の状態が点Ｐ１であるとする。すなわち、点Ｐ１で示されるように、現在の室温は２９℃で、湿度は７５％である。点Ｐ１は、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３外の暑いゾーンＨ０１の中の点である。
【００６２】
このとき、室内に居るユーザーが、操作入力部３に対して「暑い」という要望を入力すると、演算部４は、空気調和による消費エネルギーが少なくなるように制御するために、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３の中から、点Ｐ１に最も近い快適ゾーンＫ０１を選択する。このとき、快適ゾーンＫ０１の中から選択されるポイントは、点Ｐ１に最も近い点Ｐ２である。
【００６３】
次に、演算部４は、点Ｐ２の温度および湿度を、新たな目標温度および目標湿度として、現在の目標温度および目標湿度を更新する。
【００６４】
しかしながら、点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから、操作入力部３に対して、「暑い」または「寒い」という要望の入力が再度行われる場合がある。その場合について、以下に説明する。
【００６５】
点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから「暑い」という要望の入力があった場合は、演算部４は、点Ｐ２の温度から１℃下げた温度を新たな目標温度とし、点Ｐ２の湿度から５％下げた湿度を新たな目標湿度にする変更を行う。このときの新たな目標温度および目標湿度を示す点が、図８の点Ｐ３である。
【００６６】
一方、点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから「寒い」という要望の入力があった場合は、演算部４は、点Ｐ２の温度から１℃上げた温度を新たな目標温度とし、点Ｐ２の湿度から５％上げた湿度を新たな目標湿度にする変更を行う。
【００６７】
このように、目標温度および目標湿度を快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３の中の点に設定した後に、ユーザーによって「暑い」または「寒い」という要望の入力が行われた場合には、演算部４が、当該要望の入力に応じて目標温度および目標湿度の調整を行う。また、当該調整を行う際に、演算部４は、目標温度に対して±１℃という調整レベルでの変更を行い、目標湿度に対して±５％という調整レベルでの変更を行う。このように、演算部４が、目標温度および目標湿度を、細かい調整レベルで調整することで、省エネルギー制御となる範囲で、可能な限り、ユーザーが所望とする温度および湿度となるように、目標温度および目標湿度を設定する。
【００６８】
以上のように、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３外から、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３に向かう方向の要望の入力がユーザーによって行われた場合、演算部４は、まず、現在のポイントから最も近い快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３のいずれか１つを選択する。その後、演算部４は、選択した快適ゾーンの領域の中で、比エンタルピー差が最小になるポイントを選択し、当該ポイントの温度および湿度を、目標温度および目標湿度とする。
【００６９】
逆に、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３外にも関わらず、快適ゾーンＫ０１〜Ｋ０３に対して反対方向に向かう要望の入力がユーザーによって行われた場合について説明する。その場合、演算部４は、下記のように、各ゾーンに対して予め定められた制御目標値の分だけ、目標温度および目標湿度を変更する。具体的には、現在の室内の状態が暑いゾーンＨ０１の点Ｐ１のときに、当該ユーザーが「寒い」という要望を入力すると、演算部４は、下記の制御目標値に基づいて、点Ｐ１の温度２９℃に対して１℃上げた３０℃を目標温度にし、点Ｐ１の湿度７５％は変更せずに、そのままの７５％を目標湿度に設定する。
【００７０】
＜制御目標値＞
Ｈ０１：目標温度＋１℃、目標湿度は変更なし
Ｈ０２：目標温度＋１℃、目標湿度＋５％
Ｈ０３：目標温度は変更なし、目標湿度＋５％
Ｈ０４：目標温度＋１℃、目標湿度は変更なし
Ｃ０１：目標温度−１℃、目標湿度は変更なし
Ｃ０２：目標温度−１℃、目標湿度−５％
Ｃ０３：目標温度−１℃、目標湿度は変更なし
Ｃ０４：目標温度は変更なし、目標湿度−５％
【００７１】
なお、上記の制御目標値は、地域または利用者に合わせて変更できることとする。
【００７２】
［ステップＳ４０１］
演算部４は、上記ステップＳ３０１で設定した目標温度および目標湿度を、システム制御装置１のメモリー部５に格納する。
【００７３】
［ステップＳ５０１］
センサー３０１が、次のステップＳ６０１で室内の熱負荷４１０を演算するために必要な在室人数などのセンシング情報５０２を検出する。センサー３０１が検出するセンシング情報５０２の一例を、図５に示す。
【００７４】
図５に示すように、室内の熱負荷４１０は、一般的に、人体発熱と、照明発熱、ＯＡ機器発熱、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷で構成される。この中で、人体発熱は、リアルタイムに変化する在室人数に基づいている。また、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、および、隙間風による外気熱負荷は、リアルタイムに変化する外気温度および室内温度に基づいている。さらに、日射熱負荷は、リアルタイムに変化する窓面からの日射負荷に基づいている。このように、在室人数、外気温度、室内温度、および、日射負荷は、リアルタイムに変化するため、動的センシング情報である。従って、ステップＳ５０１では、これらの動的センシング情報をセンサー３０１で検出する。なお、リアルタイムに変化しない他のセンシング情報については、予め測定した値をメモリー部５に保存しておき、保存された値を読み出して、熱負荷演算に用いるようにしてもよい。また、室内温度については、ステップＳ５０１で再度検出してもよいが、ステップＳ１０１で検出した値を用いてもよい。センサー３０１の制御部３０３は、動的センシング情報をセンシングできる電子部品と電子部品を制御する電気回路とから構成されている。なお、後述するステップＳ６０１で行われる熱負荷４１０の演算は、図５に示す熱負荷の全てについて必ずしも計算しなくてもよく、その一部だけでもよい。
【００７５】
［ステップＳ６０１］
センサー３０１は、通信部３０２および通信部６を介して、ステップＳ５０１で検出したセンシング情報５０２を、システム制御装置１のメモリー部５に保持する。演算部４は、熱負荷演算に必要な、熱負荷計算式５０１、センシング情報５０２、および、建物内部情報５０３を、メモリー部５から読み出す。演算部４は、熱負荷計算式５０１、センシング情報５０２、および、建物内部情報５０３を用いて、熱負荷４１０を演算する。
【００７６】
図５の熱負荷計算式５０１の躯体にある躯体情報とは、建物内部情報５０３の壁体熱通過率、壁体面積、窓ガラス熱通過率、および、ガラス面積を指す。従って、建物躯体からの熱伝達は、以下の計算式で算出される。
【００７７】
建物躯体からの熱伝達
＝（外気温度−室内温度）×ガラス面積×窓ガラス熱通過率
＋（外気温度−室内温度）×壁体面積×壁体熱通過率
【００７８】
ガラス面積などのデータは、建築設計情報、ＢＩＭ（Building Information Modeling）、または、建物ＣＡＤ（Computer Aided Design）データなどから読み取ることができる。これらのデータは、建物内部情報５０３として、予め、メモリー部５に格納されている。
【００７９】
また、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷については、図５の熱負荷計算式５０１で計算してもよいが、それに限定されない。人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷には、顕熱負荷と潜熱負荷とが存在する。顕熱負荷と潜熱負荷は、具体的には下記の計算式で算出され得る。従って、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷については、図５の熱負荷計算式５０１で計算してもよく、あるいは、下記の計算式で計算してもよい。なお、以下のステップＳ７０１では、ステップＳ６０１で下記の計算式を用いた場合について説明する。一方、照明発熱、ＯＡ機器発熱、日射熱負荷については、すべて顕熱負荷であり、潜熱負荷はないため、熱負荷計算式５０１によって顕熱負荷が算出される。
【００８０】
（人体）顕熱負荷：在室人数×１人当たりの顕熱負荷
潜熱負荷：在室人数×１人当たりの潜熱負荷
（隙間風）全熱負荷：隙間風風量×空気密度×内外エンタルピー差
顕熱負荷：隙間風風量×空気密度×空気比熱×内外温度差
潜熱負荷：隙間風全熱負荷−隙間風顕熱負荷
（換気）全熱負荷：在室人数×１人当たり換気風量
×空気密度×内外エンタルピー差
顕熱負荷：在室人数×1人当たり換気風量×空気密度
×空気比熱×温度差
潜熱負荷：換気全熱負荷−換気顕熱負荷
【００８１】
［ステップＳ７０１］
上記のステップＳ６０１で目標温度および目標湿度に到達するための顕熱負荷および潜熱負荷が演算されたため、演算部４は、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のトータル消費エネルギーが最小となるような制御指令４２０を決定する。以下、図９を用いて、制御指令４２０の一例を説明する。図９は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御指令４２０の決定方法を説明する図である。
【００８２】
上述したように、熱負荷４１０には、ステップＳ６０１で演算した顕熱負荷９０１と潜熱負荷９０２とが含まれる。図９に示す顕熱負荷９０１は、人体発熱、照明発熱、ＯＡ機器発熱、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷の顕熱負荷の合計値である。また、図９に示す潜熱負荷９０２は、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷の潜熱負荷の合計値である。顕熱負荷９０１および潜熱負荷９０２は、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とが分担して処理する。このとき、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とでは、空気調和能力の特性および消費電力の特性が互いに異なることから、当該特性を考慮して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれを効率よく稼働させたほうが省エネルギーとなる。
【００８３】
例えば、図９に示す制御パターンＡの分担比率９０３では、空気調和装置１０１の分担比率Ｒ１が、外気調和装置２０１の分担比率Ｒ２よりも大きい。制御パターンＡの分担比率９０３のときの消費電力和は、消費電力和９０４となる。なお、消費電力和とは、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力とを合計した値である。
【００８４】
一方、図９に示す制御パターンＢの分担比率９０５では、空気調和装置１０１の分担比率Ｒ１が、外気調和装置２０１の分担比率Ｒ２よりも小さい。制御パターンＢの分担比率９０５のときの消費電力和は、消費電力和９０６となる。
【００８５】
制御パターンＡの分担比率９０３における分担比率Ｒ１と分担比率Ｒ２との差は、制御パターンＢの分担比率９０５における分担比率Ｒ１と分担比率Ｒ２との差よりも小さい。
【００８６】
このように、制御パターンＡのように空気調和装置１０１を多く稼働させる制御パターン、あるいは、制御パターンＢのように外気調和装置２０１を多く稼働させる制御パターンがあり、その分担比率Ｒ１、Ｒ２も任意に設定可能である。従って、想定できる制御パターンは、複数個存在する。
【００８７】
また、制御パターンＡの消費電力和９０４と制御パターンＢの消費電力和９０６とを比較すると分かるように、消費電力和９０４の方が、消費電力和９０６よりも小さい。このように、制御パターンによって、消費電力和の値は異なる。
【００８８】
従って、演算部４は、想定できる複数の制御パターンの中から、消費電力和が最小となる制御パターンを選択する。空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれの消費電力の特性データおよび空調能力の特性データが、機器情報５０４として、メモリー部５に予め格納されている。演算部４は、メモリー部５に格納された機器情報５０４に基づいて、各制御パターンにおける消費電力和の値を算出して、消費電力和が最小となる制御パターンを選択する。制御パターンＡの消費電力和９０４と制御パターンＢの消費電力和９０６とを比較すると、制御パターンＡの消費電力和９０４の方が小さい。そのため、制御パターンが制御パターンＡ、Ｂの２種類の場合、演算部４は、制御パターンＡを最適な制御パターンとして選択する。演算部４は、制御パターンＡとなるように、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１に対する制御指令４２０を生成する。具体的には、演算部４は、制御指令４２０として、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１の稼働タイミング、圧縮機の周波数、絞り装置の開度、冷媒温度などの空調能力を変動させるパラメータの値を設定する。演算部４は、当該パラメータの値を、制御指令４２０として、システム制御装置１の通信部６を介して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれに出力する。
【００８９】
また、最適な制御パターンが決定された後の空気調和制御の良否を判定するために、演算部４は、システム制御装置１のメモリー部５に、決定した制御パターンと、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれの特性および消費電力などの情報とを格納する。
【００９０】
このように、演算部４は、現状の熱負荷４１０を演算した上で、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のそれぞれが賄う熱負荷をバランスさせて空気調和システム１０全体として省エネルギーとなる制御パターンを選択する。その結果、例えば日本の梅雨時期のような気温がそれほど高くなく湿度が高いシーズンでも、単に外気調和装置２０１に負荷を偏らせることなく、空気調和システム１０全体の消費電力和を小さくすることができる。また、真夏の気温が高いシーズンでも、単に空気調和装置１０１に負荷を偏らせることなく、空気調和システム１０全体の消費電力和を小さくすることができる。このように、どのようなシーズンにおいても、想定可能な複数の制御パターンの中から、消費電力和が最小の制御パターンを選択するため、常に、省エネルギーとなる最適な制御を実現することができる。
【００９１】
以上のように、実施の形態１に係る空気調和システム１０は、システム制御装置１を備えている。また、センサー３０１は、熱負荷演算に必要な在室人数などのセンシング情報５０２をリアルタイムで検出する。システム制御装置１は、目標温度および目標湿度を決定し、さらに、センシング情報５０２に基づいて室内の熱負荷４１０を演算した上で、空気調和システム１０全体として省エネルギーとなる制御指令４２０を決定する。演算部４は、決定した制御指令４２０を空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に対して出力することで、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１を制御する。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００９２】
上記の特許文献１に記載の空調制御装置では、ユーザーから最初に設定された設定温度および設定湿度と現状の室内温度および室内湿度との乖離に基づく制御を行うフィードバック制御となっている。そのため、例えば、熱負荷となる在室人数などが大きく変動した場合には、熱負荷が急増または急減する。しかしながら、ユーザーから最初に設定された設定温度および設定湿度に基づいて制御しているため、制御レスポンスが遅く、目標温度および目標湿度になり辛い、あるいは、目標温度および目標湿度に到達するのが遅いという課題があった。
【００９３】
これに対して、実施の形態１においては、熱負荷演算を行うときに、センサー３０１により熱負荷演算に必要な在室人数などの動的なセンシング情報５０２を検出する。このように、実施の形態１では、リアルタイムの室内負荷の情報を検出した上で、熱負荷演算を行うため、室内負荷に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。その結果、室内負荷の変動にかかわらず、室内の快適性を保つことができる。
【００９４】
また、システム制御装置１の操作入力部３は、「暑い」または「寒い」というユーザーからの直感的な温冷感の要望の入力を受け付ける。演算部４は、当該要望の入力に応じて、目標温度および目標湿度を決定する。また、センサー３０１で得たセンシング情報５０２から熱負荷４１０を演算し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１との消費電力和が最小となるような最適な制御指令４２０を決定する。このように、実施の形態１に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させながら、省エネルギー化を図ることができる。
【００９５】
上記の特許文献１では、ユーザーから入力された設定温度および設定湿度に従って自動制御するだけで、それ以外に、ユーザーが要望を入力する機能がない。そのため、ユーザーが、自動制御によって作られた室内温度および湿度で満足できない場合に、その温冷感に対する要望を入力できないという課題があった。
【００９６】
これに対して、実施の形態１では、操作入力部３が「暑い」または「寒い」というユーザーからの直感的な温冷感の要望の入力を受け付けるため、フィードバック制御による自動制御を行いながら、ユーザーの嗜好に合わせた制御を実現することができる。
【００９７】
実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る空気調和システム１０について説明する。実施の形態２では、上記の実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付して示す。
【００９８】
実施の形態２に係る空気調和システム１０の全体の構成は、図１に示した実施の形態１に係る空気調和システム１０と基本的に同じである。実施の形態１と実施の形態２との違いは、実施の形態２においては、センサー３０１が、ＰＭＶ（Predicated Mean Vote）要素となる、人体の代謝量、着衣量などをセンシングする点と、システム制御装置１の演算部４がＰＭＶ情報に基づいて目標温度および目標湿度の演算を行う点である。他の構成および動作については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００９９】
図１０は、実施の形態２に係る空気調和システム１０の処理の流れを示すフローチャートである。図６と図１０との違いは、図１０においては、図６のステップＳ２０１の代わりにステップＳ２０２が設けられ、図６のステップＳ３０１の代わりにステップＳ３０２〜Ｓ３０４が設けられている点である。以下では、図６と異なるステップＳ２０２、および、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４について説明し、他のステップについては説明を省略する。
【０１００】
［ステップＳ２０２］
ステップＳ２０２では、演算部４が、現在の室内のＰＭＶ値を演算する。
【０１０１】
ＰＭＶ値は、室内のユーザーの人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、室内の温度、および、室内の湿度の６要素に基づいて演算される。ＰＭＶ値は、下記のように、−３〜＋３までの数値で示される。
【０１０２】
＜ＰＭＶ値＞
−３：寒い
−２：涼しい
−１：やや涼しい
±０：どちらでもない
＋１：やや暖かい
＋２：暖かい
＋３：暑い
【０１０３】
ＰＭＶ値の演算に用いる、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速の情報は、センサー３０１が有するカメラおよびサーモパイルセンサなどで得たセンシング情報５０２に基づいて、演算部４がそれらの推定値を算出して用いる。また、室内に複数のユーザーが存在する場合は、演算部４は、ユーザーごとに、人体の代謝量、着衣量、放射温度の推定値を算出する。あるいは、風速については、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に設定された風量および風向から、風速の推定値を演算してもよい。また、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に風速計が設けられていれば、当該風速計の検出値を用いてもよい。あるいは、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速の一般的な情報を予め固定値としてメモリー部５に格納しておいてもよい。室内の温度および湿度については、実施の形態１と同様に、センサー３０１が検出してメモリー部５に格納した温度および湿度を使用する。
【０１０４】
演算部４は、ＰＭＶ値の演算時には、システム制御装置１のメモリー部５から、人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、室内温度、および、室内湿度の６要素のデータを読み出して、当該６要素のデータに基づいて、ＰＭＶ値を演算する。
【０１０５】
［ステップＳ３０２］
ステップＳ３０２では、演算部４が、ステップＳ００１で入力されたユーザーからの要望が、現在のＰＭＶ値に対して、ＰＭＶ値＝０に近づく方向であるか否かを判定する。判定の結果、当該要望が現在のＰＭＶ値に対してＰＭＶ＝０に近づく方向である場合には、ステップＳ３０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０３に進む。
【０１０６】
［ステップＳ３０３］
ステップＳ３０３では、演算部４は、ステップＳ００１のユーザーからの要望の入力が誤操作でないかを確認する。具体的には、演算部４が、表示部２の表示画面に、「「暑い」でＯＫ？」または「「寒い」でＯＫ？」などのメッセージを表示させ、要望の入力が誤操作でないかをユーザーに再確認する。
【０１０７】
ユーザーは、誤操作でない場合には、操作入力部３の決定ボタン３５を押す。決定ボタン３５が押された場合、ステップＳ３０４に進む。
【０１０８】
一方、誤操作であった場合いは、ユーザーは、操作入力部３の戻るボタン３６を押す。戻るボタン３６が押された場合、そのまま、図１０のフローの処理を終了する。
【０１０９】
［ステップＳ３０４］
ステップＳ３０４では、演算部４が、ＰＭＶ値＝０となるケースの目標温度および目標湿度を決定する。ＰＭＶ値＝０となるケースとして、例えば、温度が高く、湿度が低いケース、温度は低く、湿度が高いケースというように複数のケースが存在する。そのため、演算部４は、実施の形態１のステップＳ７０１と同じアルゴリズムで、複数のケースの中から、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との消費電力和が最小となるケースを選択する。
【０１１０】
一方、ステップＳ３０３を経てステップＳ３０４に進んだ場合は、ステップＳ３０４において、演算部４は、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して±１℃、現在の湿度に対して±５％だけ、要望に応じた方向に、目標温度および目標湿度を変更する。具体的には、ＰＭＶ値が−１、−２または−３のときに、「暑い」ボタン３１が押されたときには、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して−１℃だけ変更した値を目標温度とし、現在の湿度に対して−５％だけ変更した値を目標湿度とする。一方、ＰＭＶ値が＋１、＋２または＋３のときに、「寒い」ボタン３２が押されたときには、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して＋１℃だけ変更した値を目標温度とし、現在の湿度に対して＋５％だけ変更した値を目標湿度とする。
【０１１１】
以上のように、実施の形態２に係る空気調和システム１０においては、演算部４が、センサー３０１のセンシング情報５０２から、ＰＭＶ値の演算に必要な、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速を求める。演算部４は、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速と、室内の温度および湿度とから、現在のＰＭＶ値を演算する。演算部４は、ＰＭＶ値に基づいて、目標温度および目標湿度を決定する。
【０１１２】
このように、実施の形態２においては、熱負荷演算を行うときに、現在のＰＭＶ値を演算する。このように、実施の形態２では、リアルタイムの室内負荷の情報を検出したうえで、熱負荷演算を行うため、室内負荷に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。その結果、室内負荷の変動にかかわらず、室内の快適性を保つことができる。
【０１１３】
また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、システム制御装置１の操作入力部３が、「暑い」または「寒い」というユーザーから直感的な温冷感の要望の入力を受け付ける。演算部４は、ユーザーからの要望の入力に応じて、目標温度および目標湿度を決定する。このように、実施の形態２に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させて、目標温度および目標湿度を決定することができる。
【０１１４】
さらに、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、演算部４は、センサー３０１で得たセンシング情報５０２から熱負荷４１０を演算し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１との消費電力和が最小となるような最適制御値を決定する。そのため、実施の形態２に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させ、且つ、省エネルギー化を図ることができる。また、熱負荷演算に用いるセンシング情報５０２は、在室人数などのリアルタイムの動的センシング情報であるため、室内の熱負荷の変化に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。
【０１１５】
このように、実施の形態２に係る空気調和システム１０によれば、ＰＭＶ値に基づく制御であるため、ユーザーの快適性により合わせた制御を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  システム制御装置、２  表示部、３  操作入力部、４  演算部、５  メモリー部、６  通信部、１０  空気調和システム、３０  表示画面、３１  「暑い」ボタン、３２  「寒い」ボタン、３３  ファンクションボタン、３４  メニューボタン、３５  決定ボタン、３６  戻るボタン、１０１  空気調和装置、１０２  通信部、１０３  空調部、１０４  室外機、１０５  室内機、１０６  冷媒配管、１０７  制御伝送線、２０１  外気調和装置、２０２  通信部、２０３  空調部、２０４  室外機、２０５  外調機、２０６  冷媒配管、２０７  制御伝送線、３０１  センサー、３０２  通信部、３０３  制御部、４０１  伝送通信線、４１０  熱負荷、４２０  制御指令、５００  熱負荷演算用データ、５０１  熱負荷計算式、５０２  センシング情報、５０３  建物内部情報、５０４  機器情報、９０１  顕熱負荷、９０２  潜熱負荷、９０３  分担比率、９０４  消費電力和、９０５  分担比率、９０６  消費電力和。
【図１】
2021019761.tif 000003
【図２】
2021019761.tif 000004
【図３】
2021019761.tif 000005
【図４】
2021019761.tif 000006
【図５】
2021019761.tif 000007
【図６】
2021019761.tif 000008
【図７】
2021019761.tif 000009
【図８】
2021019761.tif 000010
【図９】
2021019761.tif 000011
【図１０】
2021019761.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月2日(2021.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る空気調和システムは、室内の温度および湿度を検出するセンサーと、前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置とを備え、前記システム制御装置は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、予め設定された快適ゾーンの中に前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の温度および湿度を検出するセンサーと、
前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、
前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、
前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置と
を備え、
前記システム制御装置は、
ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、
前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、予め設定された快適ゾーンの中に前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する、
空気調和システム。
【請求項２】
前記システム制御装置は、前記ユーザーからの暑いまたは寒いという温冷感に関する前記要望の入力を受け付ける操作入力部を有する、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記システム制御装置は、予め区画された前記室内の区画エリアごとに、前記室内の温冷状態を表示する表示部を有し、
前記操作入力部は、前記区画エリアごとに、前記ユーザーからの前記要望の入力を受け付ける、
請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記センサーは、前記室内に存在するユーザーの在室人数を検出し、
前記システム制御装置は、
前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数に基づいて、前記熱負荷を演算する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記システム制御装置は、
建物内部情報を格納するメモリー部を有し、
前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数と、前記メモリー部に格納された前記建物内部情報とに基づいて、前記熱負荷を演算する、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記システム制御装置は、
前記室内に存在するユーザーの人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、前記温度、および、前記湿度に基づいて、前記室内の現在のＰＭＶ値を演算し、
前記要望の入力と前記ＰＭＶ値とに基づいて前記目標温度および前記目標湿度を決定する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項７】
ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付ける操作入力部と、
室内の温度および湿度を含むセンシング情報を受信する通信部と、
前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置とに対する制御指令を生成する演算部と
を備え、
前記演算部は、
前記操作入力部が受け付けた前記要望の入力と、前記通信部が受信した前記温度および前記湿度とに基づいて、予め設定された快適ゾーンの中に前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
前記通信部が受信した前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて前記制御指令を生成する、
システム制御装置。
【国際調査報告】
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