JPH06323595A - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御の発散を防止して快適な空調を行うように
する。 【構成】空気調和装置(2) と、部屋(11)の環境物理量を
計測する環境状態計測部(13)とが設けられている。そし
て、ユーザ(12)の真の温冷感が入力される申告入力部(6
1)と、温冷感指標の予想温冷感と真温冷感との温冷感差
が小さくなるようにパラメータを評価して演算する適応
制御系(4) とが設けられている。更に、上記パラメータ
及び部屋(11)の環境熱定数を含むHVACシステム(1) の伝
達関数に基づき温冷感指標が快適値になるように制御ゲ
インを導出して上記空気調和装置(2) を制御するＰＩＤ
コントローラ(51)が設けられている。加えて、上記伝達
関数における部屋(11)の環境熱定数を上記環境物理量か
ら導出する環境同定部(53)と、該環境同定部(53)が導出
した環境熱定数に基づく制御範囲内に上記ＰＩＤコント
ローラ(51)の制御ゲインを抑制するゲイン調整部(55)と
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調運転制御装置に関
し、特に、居住者個人の温冷感に適応するようにした制
御装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の空調運転制御装置には、特願平
４−２６１７６８号公報に開示されているように、個人
差学習適応制御を用いた先願がある。この運転制御装置
は、室内温度などの室内の環境物理量と、複数のパラメ
ータとの関数である予測温冷感の温冷感指標を演算する
一方、居住者より真温冷感を申告してもらい、上記パラ
メータを学習させ、このパラメータと上記室内温度等よ
り温冷感指標を演算し、この温冷感指標に基づいて圧縮
機の周波数を制御して、居住者の快適感を満足させるよ
うにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した空気調和装置
の運転制御装置においては、温冷感指標が零になるよう
に圧縮機の周波数をＰＩＤ制御しており、その際、環境
条件から定まる熱定数と制御ゲインとを含む伝達関数か
ら積分制御ゲインと比例制御ゲインと微分制御ゲインと
を決定していた。しかしながら、上記熱定数は、予め実
験的に求めていたゝめ、空調対象である部屋環境の同定
を行っておらず、制御が発散し、制御を行うことができ
ないおそれがあった。つまり、上記熱定数は、室内熱交
換器の熱交熱定数と、室内空気の空気熱定数と、壁等の
建材熱定数と、壁を含めた室外と室内との間の内外水分
量に関する水分量定数とよりなり、この各熱定数を実験
的に求めた固定値としていた。これでは、空調する部屋
が木造物である場合と鉄筋コンクリート物である場合と
で壁等の建材が異なり、建材熱定数及び水分量定数が異
なることになり、制御が発散するおそれがあり、快適制
御を行うことができない場合があるという問題があっ
た。本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、制御
の発散を防止して快適な空調を行うようにすることを目
的とするのもである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、制御における環境熱定数
を同定するようにしたものである。具体的に、図１に示
すように、請求項１に係る発明が講じた手段は、先ず、
空調空間(11)を空気調和する空気調和装置(2) と、上記
空調空間(11)における所定の環境物理量を計測して計測
信号を出力する環境計測手段(13)とが設けられている。
そして、上記空調空間(11)の居住者(12)の申告に基づき
該居住者(12)の真の温冷感が入力される温冷感入力手段
(61)と、上記環境計測手段(13)が計測した環境物理量と
複数のパラメータとの関数であって、空調空間(11)の居
住者(12)が感ずる温冷感を予測する温冷感指標を演算す
ると共に、演算した温冷感指標の予想温冷感と上記温冷
感入力手段(61)より入力された真温冷感との温冷感差が
小さくなるように少なくとも１つのパラメータを評価し
て演算する適応制御手段(4) とが設けられている。更
に、上記温冷感指標のパラメータ及び空調空間(11)の環
境熱定数を含む空調システム(1) の伝達関数に基づき上
記適応制御手段(4) が演算したパラメータに対応して温
冷感指標が快適値になるように制御ゲインを導出し、該
制御ゲインによって上記空気調和装置(2) を制御する空
調制御手段(51)が設けられている。加えて、上記伝達関
数における空調空間(11)の環境熱定数を上記環境物理量
から導出する環境同定手段(53)と、該環境同定手段(53)
が導出した環境熱定数に基づく制御範囲内に上記空調制
御手段(51)の制御ゲインを抑制するゲイン調整手段(55)
とが設けられた構成としている。また、請求項２に係る
発明が講じた手段は、請求項１の発明において、空調制
御手段(51)は、温冷感指標が快適値になるように積分制
御ゲインと比例制御ゲインと微分制御ゲインとを導出
し、該各制御ゲインに基づいて空気調和装置(2) をＰＩ
Ｄ制御するように構成されたものである。また、請求項
３に係る発明が講じた手段は、請求項１又は２の発明に
おいて、環境同定手段(53)は、１年間の各月日の室外湿
度を予め記憶して空調運転時における室外湿度を読み出
す湿度記憶手段(53b) と、該湿度記憶手段(53b) が読み
出した室外湿度に基づいて室外蒸気圧を導出する蒸気圧
算出手段(53c) と、該蒸気圧算出手段(53c) が算出した
室外蒸気圧及び環境計測手段(13)が計測した環境物理量
から環境熱定数を算出する熱定数算出手段(53a) とを備
えていた構成としている。

【０００５】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
先ず、適応制御手段(4) が個人差学習適応制御等の制御
を行う。つまり、例えば、環境計測手段(13)が計測した
室内温度等の環境物理量に基づいて温冷感指標を演算
し、この温冷感指標が零（快適状態）になるように空調
制御手段(51)が空気調和装置(2) を制御する。例えば、
請求項２に係る発明では、圧縮機の運転周波数が空調制
御手段(51)によってＰＩＤ制御され、居住者(12)の温冷
感を満足させるように空調制御が行われることになる。
一方、環境同定手段(53)は、上記環境計測手段(13)が計
測した室内温度等の環境物理量に基づいて空調制御手段
(51)における伝達関数の環境熱定数を同定する。つま
り、建材等に関係する環境熱定数を同定する。そして、
該環境同定手段(53)が同定した環境熱定数に基づいてゲ
イン調整手段(55)は、空調制御手段(51)の制御ゲインを
所定範囲内に抑制する。この結果、該制御ゲインが所定
範囲内に納まり、制御の発散が防止される。また、請求
項３に係る発明では、空調運転時における室外湿度を湿
度記憶手段(53b) が読み出し、該室外湿度より蒸気圧算
出手段(53c) が室外蒸気圧を導出し、該室外蒸気圧に関
係する環境熱定数を熱定数算出手段(53a) が算出するこ
とになる。この結果、室外湿度のセンサ等を要すること
なく環境熱定数が空調空間(11)の環境に同定される。

【０００６】

【発明の効果】従って、請求項１及び３に係る発明によ
れば、制御における伝達関数の環境熱定数を環境同定手
段(53)によって同定するようにしたゝめに、制御の発散
を確実に防止することができる。この結果、確実な空調
制御を行うことができ、快適性の向上を図ることができ
る。また、請求項２に係る発明では、空気調和装置(2)
をＰＩＤ制御する際、各制御ゲインを環境に対応して抑
制することができるので、制御が発散することなく空気
調和装置(2) を確実にＰＩＤ制御することができる。ま
た、請求項３に係る発明では、予め記憶している室外湿
度より室外蒸気圧を求めて該室外蒸気圧に関係する環境
熱定数を演算するようにしたゝめに、センサ数を少なく
することができるので、少ない部品点数でもって環境熱
定数を同定することができ、制御の発散を確実に防止す
ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２に示すように、 (1)は、本発明が適用
されるHVAC｛熱(heating) と、換気(ventilating) と、
空気調和(air-conditioning)｝システムであって、空調
空間である閉空間の部屋(11)に壁掛型の空気調和装置
(2) が設置されて成る空調システムで、該空気調和装置
(2) が居住者であるユーザ(12)の快適感を充足するよう
に室内を空気調和している。図３は、上記空気調和装置
(2) の概略制御ブロックを示しており、HVACシステム
(1) からの制御情報をシステム制御系(3) における適応
制御系(4) が受取り、該適応制御系(4) が出力する出力
信号を運転制御系(5) が受けて該運転制御系(5) がHVAC
システム(1) に制御信号を出力するように構成されてい
る。

【０００８】また、図４は、上記空気調和装置(2) の詳
細な制御ブロックを示しており、上記HVACシステム(1)
と、上記適応制御系(4) 及び運転制御系(5) を有するシ
ステム制御系(3) と、入力系(6) とを備えて構成され、
該HVACシステム(1) は、室内温度が空気調和装置(2) に
よって制御されている。該空気調和装置(2) は、図示し
ないが、圧縮機と室外熱交換器と電動膨脹弁と室内熱交
換器とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとに可逆運
転可能に構成され、該圧縮機は、運転周波数を変更して
運転容量が可変に構成されている。一方、上記部屋(11)
には、環境計測手段である環境状態計測部(13)が設けら
れており、該環境状態計測部(13)は、室内熱交換器の熱
交温度Tmを検出する熱交センサ、室内温度Taを検出する
室温センサ、室内湿度を検出する湿度センサ、環境から
の輻射温度Twを検出する輻射温度センサ（壁面温度セン
サ）、及び室外温度Toを検出する外気温センサで構成さ
れ、該湿度センサの室内湿度と室内温度Taとより室内蒸
気圧Pvを導出して室内温度Taなどの計測信号が上記適応
制御系(4) に入力されている。上記入力系(6) は、温冷
感入力手段である申告入力部(61)を備え、居住者である
ユーザ(12)が感じる真温冷感が入力されるように構成さ
れており、例えば、リモコンに設けられたスライド式の
温冷感スイッチで構成され、“暑い”から“寒い”を７
段階（＋３，＋２，＋１，０，−１，−２，−３）に区
分し、“０”を“快適状態”として真温冷感である温冷
感情報が入力され、該温冷感情報を適応制御系(4) に出
力している。上記システム制御系(3) は、適応制御手段
である適応制御系(4) が演算する温冷感指標Ｖhat に基
づいて運転制御系(5) の空調制御手段であるＰＩＤコン
トローラ(51)が圧縮機の運転周波数をＰＩＤ制御するよ
うに構成されている。そして、この温冷感指標Ｖhat
は、ユーザ(12)が感じる温冷感の予測値である予測温冷
感であって、上記適応制御系(4) は、ユーザ(12)が感じ
る真温冷感とこの予想温冷感が一致するように温冷感指
標Ｖhat を学習制御し、この学習した温冷感指標Ｖhat
を基にＰＩＤコントローラ(51)が圧縮機を制御してい
る。

【０００９】そこで、上記空調制御の基本的原理となる
適応制御系(4) における個人差学習適応制御の概略につ
いて説明する。先ず、予想平均申告PMV を本制御に適用
するため、ファンガー(Fanger)が採用した諸式の一部を
次式に示すような関係に置き換える。輻射熱伝達の式
は、 Ｒ＝hr・(Tc1−Tr) ……(1) Ｒ：単位面積当りの熱輻射 hr：輻射熱伝達係数 Tc1 ：着衣温度 Tr：輻射温度、18.0℃＜Tr＜30.0℃ となる。また、対流熱伝達の式は、 hc＝ hcn＋hcf ＝constant＋κ・Ｖ^0.67 ……(2) hc：対流熱伝達係数 hcn ：強制対流熱伝達係数 hcf ：自然対流熱伝達係数 κ：定数 Ｖ：気流速度 となる。上記(1), (2)式より、温冷感指標Ｖhat が陽的
な形式に展開された次式が導き出される。 Ｖhat ＝θhat0＋θhat1・Pv＋θhat2・Ta＋θhat3・Tr＋θhat4・Ｖ^2/3 ＋θhat5・Pv・Ｖ^2/3 ＋θhat6・Ta・Ｖ^2/3 ……(3) θhat0〜θhat6：パラメータ Ta：室内温度 Pv：室内蒸気圧 また、上記気流速度Ｖを一定（Ｖ＝constant）とし、輻
射温度Trを壁面温度Twと等しい（Tr＝Tw）とすると、
(3)式から線形化された次式が得られる。 Ｖhat ＝Ｃhat0＋Ｃhat1・Pv＋Ｃhat2・Ta＋Ｃhat3・Tw ……(4) Ｃhat0〜Ｃhat3：パラメータ そして、上記(3) 式又は(4) 式を温冷感モデル、つま
り、ユーザモデルとし、ユーザ(12)の申告した真温冷感
によりパラメータθhat0〜θhat6又はＣhat0〜Ｃhat3を
チューニングすることにより、ユーザ(12)個々の温冷感
を学習し、予想温冷感である温冷感指標Ｖhat を真温冷
感に一致させるようにし、ユーザ(12)にとって最適な目
標を決定することができる。

【００１０】一方、図２に示すように、熱入力ｑが圧縮
機周波数に比例する単純なHVACシステム(1) において、
該HVACシステム(1) をエネルギと蒸気圧との保存式から
モデル化すると、次式に示すようになる。

【００１１】

【式１】 Tm：室内熱交換器温度 Ta：室内温度 To：室外温度 Tw：輻射温度（壁面温度） Pv：室内蒸気圧 Po：室外蒸気圧 hm：空気調和装置の熱伝達係数 Cm：空気調和装置の熱容量 ha：室内空気の熱伝達係数 Ca：室内空気の熱容量 hw：壁（建材）の熱伝達係数 Cw：壁（建材）の熱容量 hv：壁を含む室外と室内との間の水分量に関する伝達係
数 Cv：壁を含む室外と室内との間の水分量に関する容量 この式(5) を整理すると、次式の状態方程式を導き出す
ことができる。

【００１２】

【式２】 この(6) 式において、状態変数ｘ、部屋(11)の熱収支を
示す熱定数Ａ、及び空気調和装置(2) の室内熱交換器の
熱定数ｂは、次の通りである。

【００１３】

【式３】 また、上記温冷感指標Ｖhat は、状態変数ｘを用いる
と、HVACシステム(1) の出力誤差ｅに他ならず、次の通
りとなる。 ｅ＝Ｖhat ＝ｙ−ｒ ……(8) ｙ＝ｃ・ｘ ……(9) ここで、ｙは、上記状態変数（室内外の温度差及び湿度
差）に関係する項で、ｒは、室外条件に関係する項であ
り、次の通りとなる。 ｒ＝−Ｃhat0−Ｃhat2・Po−（Ｃhat1＋Ｃhat3）・To ……(10) ｃ＝［０，Ｃhat2，Ｃhat3，Ｃhat1］ ……(11) 従って、熱入力ｑ（圧縮機周波数）から温冷感指標Ｖha
t への開ループ伝達関数は、

【００１４】

【式４】 となる。

【００１５】一方、上記パラメータθhat0〜θhat6又は
Ｃhat0〜Ｃhat3の学習法としては、制約付再帰的最小自
乗法を用いる。これは、ｍ次元空間Rmにおいて、閉じ且
つ凸な部分空間Ｃ（室内）に存在することが保証された
パラメータベクトルにθ^* を収束させるものである。こ
の時、θ^* (n) ＝φ^T (n) ・θ^* であり、部分空間Ｃの
内部でパラメータベクトルθ^* を収束させるアルゴリズ
ムは、以下のように、誤差e(n)とゲインＫ(n) とパラメ
ータベクトルθhat(n)と共変マトリックスP(n)との漸化
式となる。（尚、詳細は、Graham C. Goodwin とKwai S
ang Sin による“Adaptive Filtering,Prediction,and
Contol”Prentice-Hall,Englewood Cliffs,New Jersey,
1984. 参照） e(n)＝Ｖ^* (n) −φ^T (n) ・θhat(n) ……(13) Ｋ(n) ＝P(n-1)・φ(n)/{1＋φ^T (n) ・P(n-1)・φ(n)} ……(14) θ hat(n)＝θhat(n-1)＋Ｋ(n) ・e(n) ……(15) P(n)＝{I−Ｋ(n) ・φ^T (n)}・P(n-1) ……(16) そこで、今、コントローラにＰＩＤ制御を用いると、伝
達関数は、 Gc(s) ＝ {K1・(s＋K2) ・(s＋K3)}/s ……(17) となる。この伝達関数に上記熱入力ｑ（圧縮機周波数）
から温冷感指標Ｖhat への開ループ伝達関数である(12)
式を乗ずると、システム全体の閉ループ伝達関数が、次
式のように求まることになる。

【００１６】

【式５】 これにより、制御ゲインK1、K2及びK3が求まることにな
る。以上の原理から、ユーザ(12)の申告からパラメータ
θhat0〜θhat6又はＣhat0〜Ｃhat3を学習させる一方、
この学習したパラメータＣhat0〜Ｃhat3と、ユーザ(12)
の周辺の室内温度Ta、室内蒸気圧Pv及び輻射温度Twか
ら、温冷感指標Ｖhatを演算し、該温冷感指標Ｖhat が
０になるようにＰＩＤ制御により圧縮機の周波数を変化
させる。そして、２０分が経過した後に再びパラメータ
Ｃhat0〜Ｃhat3の学習を行う。この制御を繰返し（３，
４回）、個々のユーザ(12)の快適感を満足させていくよ
うにしている。

【００１７】そこで、上記適応制御系(4) は、上述した
原理に基づいて、パラメータ評価部(41)と、パラメータ
記憶部(42)と、温冷感指標演算部(43)と、温冷感指標判
定部(44)とより構成されている。該パラメータ評価部(4
1)は、上記申告入力部(61)からのユーザ(12)の真温冷感
信号を受け、上記(13)〜(16)式に基づたアルゴリズムに
よりパラメータＣhat0〜Ｃhat3を算出するように構成さ
れている。つまり、該パラメータ評価部(41)は、上記ユ
ーザ(12)が申告した真温冷感と予想温冷感である温冷感
指標Ｖhat とを比較し、該真温冷感と予想温冷感との温
冷感差が零になるように少なくとも１つのパラメータＣ
hat0〜Ｃhat3を評価して変更し、該パラメータＣhat0〜
Ｃhat3を算出している。上記パラメータ記憶部(42)は、
パラメータ評価部(41)が算出したパラメータＣhat0〜Ｃ
hat3を記憶するように構成されている。また、上記温冷
感指標演算部(43)は、パラメータ記憶部(42)が記憶した
パラメータＣhat0〜Ｃhat3のパラメータ信号を受けると
共に、環境状態計測部(13)からの室内温度Ta等の検出信
号を受けて、上記温冷感指標Ｖhat を演算するように構
成されている。つまり、該温冷感指標演算部(43)は、現
在の室内が暑いか又は寒いかを示す指標を演算し、上記
ユーザモデルとなっている。更に、上記温冷感指標判定
部(44)は、温冷感指標演算部(43)が演算した温冷感指標
Ｖhat の温冷感信号を受け、該温冷感指標Ｖhat が０に
なったか否か、及び該温冷感指標Ｖhat の微分値である
変化量ΔＶhat が０になったか否か（温冷感指標Ｖhat
が０に安定したか否か）、つまり、室内が快適な状態に
なったか否かを判定するように構成されている。

【００１８】一方、上記ＰＩＤコントローラ(51)は、該
温冷感指標判定部(44)の判定信号を受け、温冷感指標Ｖ
hat が０になるように圧縮機の運転周波数をＰＩＤ制御
するように構成されている。そして、本発明の特徴とし
て、上記運転制御系(5) は、ＰＩＤコントローラ(51)の
他、計測値記憶部(52)と環境同定部(53)とゲイン判断部
(54)とゲイン調整部(55)とを備えている。該計測値記憶
部(52)は、上記環境状態計測部(13)が検出した室内温度
Ta等を記憶するように構成されている。上記環境同定部
(53)は、上記式(18)の伝達関数における空調空間(11)の
環境熱定数ｈ／Ｃを導出する環境同定手段を構成してい
る。上記ゲイン判断部(54)は、上記式(18)の伝達関数に
おける制御ゲインK1、K2及びK3が所定範囲内であるか否
かを判定するように構成されている。上記ゲイン調整部
(55)は、環境同定部(53)が導出した環境熱定数ｈ／Ｃに
基づく制御範囲内に上記ＰＩＤコントローラ(51)の制御
ゲインK1、K2及びK3を抑制するようにゲイン調整手段を
構成している。

【００１９】ここで、上記環境熱定数ｈ／Ｃを同定する
ことゝした基本的原理について説明する。従来、上記式
(7) における部屋(11)の熱定数Ａ及び室内熱交換器の熱
定数ｂは、次式のように実験的に定められていた。

【００２０】

【式６】 一方、上記式(18)に示す閉ループの伝達関数において
は、根軌跡判定法を用いることにより、最小位相とな
り、且つどのような制御ゲインK1＞０に対しても、他の
２つの制御ゲインK2及びK3が次式にを充足する限り安定
となる。 ０＜K2＜p2、０＜K3＜p3 ……(20) また、上記式(18)における伝達関数の極は、次式に示す
ようになる。 S(S+p1)(S+p2)(S+p3)=S(S+a12)(S+a12+a23)(S-a33) ……(21) そして、上記部屋(11)が異なると、つまり、環境が異な
ると、上記式(19)に示す部屋(11)の熱定数Ａの各成分が
異なり、上記式(18)における定数p1、p2及びp3の値が変
化するおそれがあり、制御ゲインK1、K2及びK3によって
は制御が発散する可能性がある。具体的に、木造の建物
の場合、熱貫流率Ｋ（Kcal/m² h ℃）の下限が0.93で、
上限が2.70であり、建材の熱伝達係数ｈ（Ｗ／℃）は、
１／Ｒで、Ｋ／（0.86×Ａ）であるので（Ｒは熱抵抗
（℃／Ｗ）、Ａは部屋の表面積）、熱容量Ｃが同じであ
ると、建材熱定数hw／Cw及び熱定数Ａの成分a33 は、３
倍は異なることになる。

【００２１】そこで、上記式(5) における各熱容量Cm、
Ca、Cw、Cv及び各熱伝達係数hm、ha、hw、hvを同定す
る。先ず、上記式(5) を分解すると、次のように表され
る。

【００２２】

【式７】 この式(22)〜(25)において、Cmは、室内熱交換器の熱容
量であるので、予め測定しておく一方、上記室内温度Ta
等の測定から最小自乗法により環境熱定数hm／Cm、ha／
Ca、hw／Cw、及びhv／Cvを決定する。この結果、上記式
(7) における熱定数Ａの各成分が求まることになり、上
記式(18)における伝達関数における定数p1、p2及びp3が
定まることになる（p1＜p2＜p3）。このことから、上記
ゲイン調整部(55)は、制御ゲインK1、K2及びK3が式(20)
を充足するように抑制することになる。

【００２３】ところで、上記式(18)における定数p1、p2
及びp3をを定めるに当り、上記環境同定部(53)は、熱定
数算出部(53a) とカレンダ機能部(53b) と蒸気圧算出部
(53c) とカウンタ部(53d) とを備え、該カレンダ機能部
(53b) と蒸気圧算出部(53c)とカウンタ部(53d) とが室
外蒸気圧Poを導出する。つまり、上記カレンダ機能部(5
3b) は、１年間の各月日の室外湿度を予め記憶してお
り、各空調運転時における室外湿度を読み出す湿度記憶
手段を構成している。上記蒸気圧算出部(53c) は、カレ
ンダ機能部(53b) が読み出した室外湿度に基づき該室外
湿度と室外温度Toとから室外蒸気圧Poを算出する蒸気圧
算出手段を構成している。上記カウンタ部(53d) は、蒸
気圧算出部(53c) の算出回数を計数しており、つまり、
上記蒸気圧算出部(53c) が算出した室外蒸気圧と実際の
室外蒸気圧とが異なる可能性があるので、１ヵ月間の平
均の室外蒸気圧を算出するように、蒸気圧算出部(53c)
の算出回数を計数する。上記熱定数算出部(53a) は、環
境状態計測部(13)からの室内温度Ta等の環境物理量と、
上記蒸気圧算出部(53c) が算出した室外蒸気圧Poとから
環境熱定数ｈ／Ｃを導出する熱定数算出手段を構成し、
また、水分量定数hv／Cvは、予め記憶している室外湿度
より室外蒸気圧Poを算出しているので、１ヵ月間の平均
値が算出される。尚、図４に示すように、上記環境同定
部(53)は、初期記憶部(53e) を備えるようにしてもよ
く、該初期記憶部(53e) は、熱交熱定数hm／Cm及び空気
熱定数ha／Caを予め記憶している。つまり、該熱交熱定
数hm／Cm及び空気熱定数ha／Caは、環境によって変化す
る可能性が少ないので、実験的に求めた値を初期記憶部
(53e) に記憶させるようにしてもよい。従って、上記熱
定数算出部(53a) は、建材熱定数hw／Cw及び水分量定数
hv／Cvを算出する。

【００２４】次に、上記HVACシステム(1) の制御動作に
ついて、図５の制御フローに基づき説明する。先ず、上
記空気調和装置(2) の制御動作を開始すると、制御ゲイ
ンの調整動作を行うことになる。そこで、ステップST１
において、カレンダ機能部(53b) が予め記憶している各
運転月日に対応した室外湿度を読み出し、この室外湿度
と外気温センサが検出した外気温度Toとから蒸気圧算出
部(53c) が室外蒸気圧Poを算出する。続いて、ステップ
ST２に移り、環境状態計測部(13)が熱交温度Tmと室内温
度Taと輻射温度Twと室外温度Toと室内蒸気圧Pvとを計測
し、計測値記憶部(52)がこの室内温度Ta等を記憶する。
そして、ステップST３に移り、上記環境状態計測部(13)
が室内温度Ta等を６０秒サンプリングしたか否かを判定
し、６０秒サンプリングするまで、上記ステップST３に
戻り、６０秒サンプリングすることになる。

【００２５】その後、上記室内温度Ta等を６０秒サンプ
リングすると、上記ステップST３からステップST４に移
り、上記式(22)に基づいて最小自乗法により熱交熱定数
hm／Cmを算出する。続いて、上記ステップST４からステ
ップST５乃至ステップST７の動作を順に行い、上記式(2
3)乃至(25)に基づいて最小自乗法により空気熱定数ha／
Caと建材熱定数hw／Cwと水分量定数hv／Cvとを算出す
る。次いで、ステップST８に移り、上記各熱定数hm／C
m、ha／Ca、hw／Cw及びhv／Cvから上記式(7) における
熱定数Ａの各成分を決定した後、ステップST９に移り、
式(18)の伝達関数における定数P1、P2及びP3を算出す
る。その後、ステップST10に移り、制御ゲインK2及びK3
が式(20)の所定範囲内であるか否かを判定する（０＜K2
＜p2、０＜K3＜p3）。そして、該ステップST10におい
て、上記制御ゲインK2及びK3が所定範囲内である場合、
制御ゲインK1、K2及びK3の調整を行うことなく、調整フ
ローを終了することになる。一方、上記ステップST10に
おいて、制御ゲインK2及びK3が所定範囲内でない場合に
は、判定がＮＯとなり、ステップST11に移り、制御ゲイ
ンK2を定数p2より小さくするか、又は制御ゲインK3を定
数p3より小さくする。そして、ＰＩＤコントローラの制
御ゲインを決定して調整フローを終了することになる。
つまり、積分制御ゲイン（Ｉゲイン）はK1で、比例制御
ゲイン（Ｐゲイン）はK2＋K3で、微分制御ゲイン（Ｄゲ
イン）はK2・K3で決定されることになる。

【００２６】一方、上記部屋(11)の空調制御動作は、パ
ラメータＣhat0〜Ｃhat3を初期設定した後、真温冷感の
申告を受取る。つまり、申告入力部(61)よりユーザ(12)
から入力された真温冷感がパラメータ評価部に入力され
る。続いて、上記パラメータ評価部(41)がパラメータＣ
hat0〜Ｃhat3を評価した後、温冷感指標演算部(43)が温
冷感指標Ｖhat を(4) 式に基づいて演算する。その後、
圧縮機の運転周波数がＰＩＤコントローラ(51)より指令
される。次いで、環境状態計測部(13)が検出した室内温
度Taなどの環境物理量に基づいて再度温冷感指標演算部
(43)が温冷感指標Ｖhat を(4) 式に基づいて演算する。
引き続いて、温冷感指標判定部(44)が温冷感指標Ｖhat=
０及び温冷感指標Ｖhatの変化量ΔＶhat=０であるか否
かを判定し、該Ｖhat=０及び変化量ΔＶhat=０になるま
で上述の動作を繰返してＰＩＤコントローラ(51)が積分
制御ゲイン等を定め、圧縮機の運転周波数をＰＩＤ制御
する。つまり、適応制御系(4) において、個人差学習適
応制御が行われ、環境状態計測部(13)が計測した室内温
度Ta等の環境物理量が温冷感指標演算部(43)に入力され
ており、該温冷感指標演算部(43)が温冷感指標Ｖhat を
(4) 式に基づいて演算し、この温冷感指標Ｖhat が零
（快適状態）になるようにＰＩＤコントローラ(51)が制
御信号を空気調和装置(2) に出力して圧縮機の運転周波
数が制御されている。一方、上記申告入力部(61)からの
真温冷感をパラメータ評価部(41)が受けてパラメータＣ
hat0〜Ｃhat3を評価し、つまり、予想温冷感である温冷
感指標Ｖhatと真温冷感とを比較し、温冷感指標Ｖhat
が真温冷感に一致するように上記(13)〜(16)式のアルゴ
リズムに基づいてパラメータＣhat0〜Ｃhat3を変更して
設定する。そして、この設定されたパラメータＣhat0〜
Ｃhat3は、パラメータ記憶部(42)に記憶されると共に、
上記温冷感指標演算部(43)に入力され、新たなパラメー
タＣhat0〜Ｃhat3に基づいて温冷感指標Ｖhat が演算さ
れることになり、この新たな温冷感指標Ｖhat が零にな
るようにＰＩＤコントローラ(51)が圧縮機の運転周波数
をＰＩＤ制御する。その後、上記パラメータＣhat0〜Ｃ
hat3が所定値になると、パラメータＣhat0〜Ｃhat3を計
算して上述の動作を繰返すことになる。つまり、上記パ
ラメータＣhat0〜Ｃhat3の学習制御は、２０分毎に行わ
れ、予想温冷感である温冷感指標Ｖhat は３，４回の学
習でユーザ(12)の真温冷感に一致することになり、以
後、この温冷感指標Ｖhat に基づいてユーザ(12)に合致
した空調制御が行われることになる。

【００２７】従って、本実施例によれば、制御における
伝達関数の環境熱定数を環境同定部(53)によって同定す
るようにしたゝめに、制御の発散を確実に防止すること
ができる。この結果、確実な空調制御を行うことがで
き、快適性の向上を図ることができる。また、上記空気
調和装置(2) をＰＩＤ制御する際、各制御ゲインを環境
に対応して抑制することができるので、制御が発散する
ことなく空気調和装置(2) を確実にＰＩＤ制御すること
ができる。また、予め記憶している室外湿度より室外蒸
気圧Poを求めて該室外蒸気圧Poに関係する環境熱定数を
演算するようにしたゝめに、センサ数を少なくすること
ができるので、少ない部品点数でもって環境熱定数を同
定することができ、制御の発散を確実に防止することが
できる。

【００２８】尚、本実施例において、ＰＩＤコントロー
ラ(51)を用いたが、請求項１に係る発明では、圧縮機を
ファジー制御するコントローラであってもよい。また、
上記申告入力部(61)は、リモコンに限られず、専用の入
力手段であってもよい。また、空気調和装置(2) も壁掛
型に限られるないことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】HVACシステムを示す概略図である。

【図３】空気調和装置の制御系統を示す概略制御ブロッ
ク図である。

【図４】空気調和装置の制御系統を示す詳細な制御ブロ
ック図である。

【図５】制御ゲインを調整する制御フロー図である。

【符号の説明】

1 HVACシステム 2 空気調和装置 4 適応制御系 11 部屋（空調空間） 12 ユーザ（居住者） 13 環境状態計測部（環境計測手段） 51 ＰＩＤコントローラ（空調制御手段） 53 環境同定部（環境同定手段） 53a 熱定数算出部（熱定数算出手段） 53b カレンダ機能部（湿度記憶手段） 53c 蒸気圧算出部（蒸気圧算出手段） 55 ゲイン調整部（ゲイン調整手段） 61 申告入力部（温冷感入力手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調空間(11)を空気調和する空気調和装
   置(2) と、 上記空調空間(11)における所定の環境物理量を計測して
   計測信号を出力する環境計測手段(13)と、 上記空調空間(11)の居住者(12)の申告に基づき該居住者
   (12)の真の温冷感が入力される温冷感入力手段(61)と、 上記環境計測手段(13)が計測した環境物理量と複数のパ
   ラメータとの関数であって、空調空間(11)の居住者(12)
   が感ずる温冷感を予測する温冷感指標を演算すると共
   に、演算した温冷感指標の予想温冷感と上記温冷感入力
   手段(61)より入力された真温冷感との温冷感差が小さく
   なるように少なくとも１つのパラメータを評価して演算
   する適応制御手段(4) と、 上記温冷感指標のパラメータ及び空調空間(11)の環境熱
   定数を含む空調システム(1) の伝達関数に基づき上記適
   応制御手段(4) が演算したパラメータに対応して温冷感
   指標が快適値になるように制御ゲインを導出し、該制御
   ゲインによって上記空気調和装置(2) を制御する空調制
   御手段(51)と、 上記伝達関数における空調空間(11)の環境熱定数を上記
   環境物理量から導出する環境同定手段(53)と、 該環境同定手段(53)が導出した環境熱定数に基づく制御
   範囲内に上記空調制御手段(51)の制御ゲインを抑制する
   ゲイン調整手段(55)とを備えていることを特徴とする空
   気調和装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置の運転制御
   装置において、 空調制御手段(51)は、温冷感指標が快適値になるように
   積分制御ゲインと比例制御ゲインと微分制御ゲインとを
   導出し、該各制御ゲインに基づいて空気調和装置(2) を
   ＰＩＤ制御するように構成されていることを特徴とする
   空気調和装置の運転制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の空気調和装置の運
   転制御装置において、 環境同定手段(53)は、 １年間の各月日の室外湿度を予め記憶して空調運転時に
   おける室外湿度を読み出す湿度記憶手段(53b) と、 該湿度記憶手段(53b) が読み出した室外湿度に基づいて
   室外蒸気圧を導出する蒸気圧算出手段(53c) と、 該蒸気圧算出手段(53c) が算出した室外蒸気圧及び環境
   計測手段(13)が計測した環境物理量から環境熱定数を算
   出する熱定数算出手段(53a) とを備えていることを特徴
   とする空気調和装置の運転制御装置。