JP2977294B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばマイクロコン
ピュータを搭載した空気調和機で快適な空調運転を自動
的に行わせるために、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ように
した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
際に、暖房の例では室内温度の立ち上がり時の特性を向
上させるために、空気調和機の室内目標温度を一定時間
だけ高めにシフトさせる制御や、室内温度によって圧縮
機の運転周波数を変化させる制御などが行われていた。

【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、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などから、制御信号44を生成している。

【０００４】たとえば暖房時には、電源を入れてからの
時間が60分間以内の場合は、室内温度を速く立ち上げる
ために、リモコンまたは操作パネル４より設定した設定
温度よりも室内目標温度を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
性のみにもとづく制御では、空気調和機の設置された部
屋の空調負荷の大小および室内の環境状態（過渡、安
定）に柔軟に対処することができない。たとえば、負荷
が過小なとき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る。また、室内における人間の
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できないという問題点
もある。

【０００６】室内の人間の快適感は、室内の湿度、温
度、気流速、周囲壁輻射温度などの室内の環境条件によ
って良否が決まる。また、人間の代謝量や着衣量になど
にもとづく人間の状態によっても、その良否が決まる。
空気調和機は、設置された部屋の周囲壁からの輻射温度
などを推測することにより、室内の環境を考慮した快適
な空調が行える。

【０００７】そこで本発明は、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。

【０００８】

【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、リモコンの位置を検出
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、センサ手段および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、センサ手段および記憶手段からの出力値と、使
用者の設定した温度値と、リモコン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するとともに、
リモコンの位置より人間の位置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
する第１の制御信号生成手段と、この第１の制御信号生
成手段に入力される値により、この第１の制御信号生成
手段から出力される第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第２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。

【０００９】

【作用】前述した本発明の構成によると、第１の制御信
号生成手段は、複数のセンサ手段より検知された室内外
の環境条件および室内の環境状態（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
と、使用者の設定した温度およびリモコン位置検出手段
にて検出された人間の位置とから、室内の人間の快適感
を推測する。そして、この推測した人間の快適感に基づ
き制御信号が生成され、空気調和機を制御するから、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。

【００１０】

【実施例】以下、図１から図４までを用いて、本発明の
実施例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示
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よりのセンサ信号である。２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
の傾斜である。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からの出力信号である。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である。５は補間部、27は補間部
５より出力される制御信号である。６は空気調和機本体
である。１ａは位置センサであり、室内の人間が操作す
るリモコンの位置からこの人間の位置を検出する。20ａ
はこの位置センサ１ａよりのリモコンの位置信号であ
る。

【００１２】図２は、図１におけるルックアップテーブ
ル３の作成回路を説明するブロック図である。ここで７
は室外温度、８は室内温度（吸い込み温度）、９は室内
温度（吸い込み温度）の傾斜、10は風量、11は使用者の
設定温度である。12はリモコンまたは操作パネル４より
入力される年・月・日・時間の情報、20ａは図１と同様
のリモコン位置信号である。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である。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ＳＥ
Ｔという）である。35ａは室内環境状態の判定出力、35
ｂは神経回路網模式手段13により推測したＰＭＶ（また
はＳＥＴ）、34は実測ＰＭＶ（またはＳＥＴ）にもとづ
く快適度（ＰＭＶまたはＳＥＴ）、36は制御信号であ
る。

【００１３】図１に示すように、空気調和機内の複数の
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。

【００１４】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
は入力されるセンサ信号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、風量や使用者の設定温度などの信号24が出力さ
れ、また記憶手段２は、センサの前の状態、たとえば室
内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）間隔の傾斜23を出力す
る。

【００１５】さらに位置センサ１ａからはリモコンの位
置情報20ａが出力される。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、リモコン位
置を検出することで人間が部屋のどのゾーンにいるかを
出力する。たとえばｉゾーンであれば、位置センサー１
ａの出力信号20ａはｉとなる。

【００１６】各部材１，２，４，１ａからの出力信号2
0，23，24，20ａ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にて空気
調和機６に対する制御信号25が求められる。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とが供給さ
れ、この補間部５は、補間が必要な制御信号25の部分を
補間し、制御信号27として空気調和機本体６に渡し、空
気調和機の運転を実行する。

【００１７】この制御信号27によって、空気調和機本体
６におけるインバータ周波数、風向、風量および室内目
標設定温度などが制御されることになる。一例として
は、前記各部材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、室内環
境状態（過渡・安定）の判定などより、空気調和機本体
６において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と
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として空気調和機本体６に入力し、たとえば前記式に
もとづき室内目標温度となるように空気調和機本体６の
運転を実行する。これにより室内温度調節が行われる。

【００１８】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。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、リモコン位置情報12ａなどを入力して室内環境状態
の判定結果35ａとＰＭＶの推定値35ｂとを出力する。前
記神経回路網模式手段13は、室内環境の判定を行うとと
もに、室内において測定した実測ＰＭＶ14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35
ｂを出力するように学習を行う。

【００１９】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バゲーシ
ョンのアルゴリズム（参考文献：Runmelhart,D.E and M
cclelland,J.L.(Eds.),Parallel Distributed Processi
ng,Exploration in the Microstructure of Cognition.
Vol.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ＰＭ
Ｖ（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，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。

【００２０】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〜リモコン位置信号
12ａの各入力信号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。

【００２１】図４に補間の方法を示す。たとえば、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３の内容39，40
を参照して加算器17にて加算し、さらに両者の和41を割
算器18にて２分の１にして2.5 ℃の制御信号値42とす
る。

【００２２】以上で述べたように、人間の状態を知る手
段としての使用者の設定温度や人体温度センサなどによ
る代謝量や着衣量の推定と、室内外の温度や空気調和機
の風景や室内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）間隔の傾斜な
どの空気調和機により検知可能な室内環境による室内環
境状態（過渡・安定）の判定とから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および快適感の
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）がある。そして神経回路網模式回路にセ
ンサの出力値を入力して、ＰＭＶやＳＥＴを推定させる
ように学習させてＰＭＶやＳＥＴの推測を行えるように
し、その推測結果により制御信号を生成させるようにし
ている。

【００２３】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３
の記憶装置に置き換え、なおかつ、ルックアップテーブ
ル３により情報が欠如する部分は、ルックアップテーブ
ル３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。

【００２４】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、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、
空気調和機が設置された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、室内のリモコンの位置を検出することによ
り人間の位置を検出する位置検出手段と、センサ手段お
よび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、センサ手段およ
び記憶手段からの出力値と、使用者の設定した温度値
と、リモコン位置検出手段よりの出力値とから室内の人
間の快適感を推測するとともにリモコンの位置より人間
の位置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第１の制御信号生成
手段と、この第１の制御信号生成手段に入力される値に
より、この第１の制御信号生成手段から出力される第１
の出力信号を補間して、空気調和機の吹き出し温度、風
向および風量の第２の制御信号を生成する第２の制御信
号生成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および生活環
境を実現することが可能となる。

【００２５】請求項２記載の本発明によれば、センサ手
段が室内外の温度、空気調和機の風量、および湿度の検
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ように構成したため、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、スピーディかつ容易に快適な空調環境を実現す
ることができる。

【００２６】請求項３記載の本発明によれば、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、オーバーシュートなどを防ぐなど快適
性の向上が図れる。

【００２７】請求項４記載の本発明によれば、第１の制
御信号生成手段が、室内の人間の快適感を推測する関数
の出力をそ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に推定計算時間が長く、大
型計算機が必要となっていたものを、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。

【００２８】請求項５記載の本発明によれば、空気調和
機の制御を行う室内の人間の快適感として、リモコンの
位置より推測した人間の位置およ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。

【００２９】請求項６記載の本発明によれば、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）を用いる
ことにより、人間の快適感が指標として確立されること
になるため、快適性を間違うなどの問題が発生せず、的
確な快適性を容易に計算しうるため、制御が簡単とな
る。

【００３０】請求項７記載の本発明によれば、第１の制
御信号生成手段が、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、リモコンの位置より推測し
た人間の位置より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）であることにより、多
くの情報（室内・外温度、湿度、風量、人間位置など）
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。

【００３１】請求項８記載の本発明によれば、第１の制
御信号生成手段が、使用者の設定温度、リモコンの位置
より推測した使用者の位置より室内の人間の状態を推測
するため、個人の好み（寒がりまたは暑がり）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。

【００３２】請求項９記載の本発明によれば、第１の制
御信号生成手段が、リモコンなどより入力される年・月
・日・およ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もとに推測をおこなうよう構成され
ているため、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。たとえば９月は
夏を経て秋へ向う季節であり、人間は暑さに慣れている
ため、６〜７月よりも温度を高く設定した方が人間にと
って快適である。

【００３３】請求項10記載の本発明によれば、第１の制
御信号生成手段が、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た
め、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、室温変動などの改善ができ、快適性の向上が図れ
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
を示す基本構成のブロック図である。

【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である。

【図３】図１および図２においてリモコンの位置より推
測した人間の位置情報を示す図である。

【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である。

【図５】従来の空気調和機の制御装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ センサ １ａ 位置センサ ２ 記憶手段 ３ ルックアップテーブル手段 ４ リモコンまたは操作パネル ５ 補間部 ６ 空気調和機 12 年・月・日・時間情報 20ａ リモコン位置信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤嶺 育雄 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器 産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気調和機が設置された室内外の環境条
   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、室内におかれたリモコ
   ンの位置を検出する位置検出手段と、前記センサ手段お
   よび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
   および記憶手段からの出力値と、使用者の設定した温度
   値と、前記リモコン位置検出手段よりの出力値とから室
   内の人間の快適感を推測するとともに、リモコンの位置
   より人間の位置を推測して、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第１
   の制御信号生成手段と、この第１の制御信号生成手段に
   入力される値により、この第１の制御信号生成手段から
   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、風向および風量の第２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、および温度の検出器であり、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
   するように構成されて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。
3. 【請求項３】 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）で記憶する手段を
   有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】 第１の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その入力により参照で
   きるようにして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、リモコンの位置より推測した人間の位置お
   よ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、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。
7. 【請求項７】 第１の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、リ
   モコンの位置より推測した人間の位置より人間の快適感
   を学習した神経回路模式手段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】 第１の制御信号生成手段は、使用者の設
   定温度、リモコンの位置より推測した使用者の位置より
   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】 第１の制御信号生成手段は、リモコンな
   どより入力される年・月・日および時間の情報をもとに
   推測をおこなうよう構成されて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。
10. 【請求項10】 第１の制御信号生成手段は、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に安定状
    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。