JP3026583B2 - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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JP3026583B2
JP3026583B2 JP2167573A JP16757390A JP3026583B2 JP 3026583 B2 JP3026583 B2 JP 3026583B2 JP 2167573 A JP2167573 A JP 2167573A JP 16757390 A JP16757390 A JP 16757390A JP 3026583 B2 JP3026583 B2 JP 3026583B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は在室者の温熱感に応じて室内空調を制御する
空調制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来から、在室者の快適感を向上させるために種々の
空調制御の考えが提案されており、その中に在室者の温
度感覚(温感)を空調制御に反映しようとするものが知
られている。ところが、快適性を評価する上で重要な要
因となる人の暑い,寒いといった温度感覚(温感)は、
温度以外にも、気流、湿度、輻射の影響により変化する
他、運動量、着衣量といった人間要因からも影響を受け
るため、在室者の温感を適確に把握することは困難であ
った。
一方、従来より人の温感と皮膚温度との間には強い相
関が見られることが知られており、この皮膚温度を快適
温度にするように室温を制御しようとするものが知られ
ている。
例えば特開昭55−95054号、特開昭57−37642号、特開
昭60−92919号および特開昭62−125243号には皮膚温度
に応じて室温を制御する空調装置が開示されている。
また、特開平1−229713号に開示される如く、皮膚温
度に基づいて温感を推定し、この温感を目標温感とする
ように送風量を制御するものが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記特開平1−229713号公報には、乗員の皮膚温度と
温感との強い相関に着目し、検出された皮膚温度と標準
皮膚温度との比較に応じて目標温感を設定することが開
示されている。
ところが、人が極端に高低温の温熱環境にさらされた
後の場合や、日射当の環境の影響を受ける場合には、必
ずしも皮膚温度を標準皮膚温度とするだけでは乗員に快
適感を与えられないことが判明した。
そこで本発明は空調制御の目標値とされる目標温感を
空調の対象となる対象者に空調が提供される前の環境条
件と、対象者に空調が提供された後の環境条件とに応じ
て設定し、空調対象者が快適と感じる目標温感を適切に
設定して空調制御を行ない、空調対象者に季節,室外環
境などに応じ快適な空調環境を供給できる空調制御装置
を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
空調対象者の温感を目標温感に接近させ維持するよう
に空調装置を制御する制御手段を備えた空調制御装置に
おいて、 空調対象者に空調が行なわれる前に空調対象者がさら
されていた環境状態を検出する第1検出手段と、 空調対象者に空調が行なわれているときの日射量およ
び外気温度の少なくともいずれかひとつを検出する第2
検出手段と、 前記第1検出手段により検出された環境状態に応じて
目標温感を設定するとともに、前記第2検出手段により
検出された日射量および外気温度の少なくともいずれか
ひとつの検出値が増加するほど前記目標温感を涼しくす
る方向に補正設定し、前記検出値が減少するほど前記目
標温感を暖かくする方向に補正設定する設定手段と を備えるという技術的手段を採用する。
〔作用〕
上記の本発明の構成によると、空調制御の目標とされ
る目標温感は、対象者に空調が行なわれる前の環境状態
と対象者に空調が行なわれているときの日射量および外
気温度の少なくともいずれかひとつに応じて設定され
る。
なお、対象者に空調が行なわれる前の環境状態とは、
対象者が室内に入る前にさらされていた環境、または、
室内の空調が開始される前に対象者がさらされていた室
内の環境を指しており、従って、対象者が高温環境にあ
った場合と低温環境にあった場合とのように、対象者に
空調が行なわれる前に対象者がさらされていた環境状態
が異なる場合に、その環境状態に応じて異なる目標温感
が設定される。
さらに、日射量および外気温度の少なくともいずれか
ひとつに応じて、その検出値が増加するほど目標温感が
涼しくなるように補正設定が行なわれる。
従って、日射量が大きい昼の場合や外気温度が高い夏
の場合などの乗員がより涼しい温感を好むような場合に
は涼しめの目標温感が設定され、日射量がない夜の場合
や、外気温度が低い冬の場合には暖かめの目標温感が設
定される。
〔実施例〕
以下、本発明を適用した実施例を説明する。
第2図は本発明の一実施例の構成を示す車両用空調装
置の模式断面図である。
この実施例では、車両1に空調ユニット2を備える。
空調ユニット2は従来から一般に知られた構成を有し、
内外気切替装置21、送風機22、エバポレータ23、ヒータ
コア24、エアミックスダンパ25、およびベント吹出口26
等を有している。
この空調ユニット2を制御する制御装置31はマイクロ
コンピュータを有する。そして外気温センサ32、日射セ
ンサ33、スイッチパネル34、内気温センサ35、および赤
外線皮膚温センサ36からの信号を入力する。制御装置31
は上記各センサから入力される信号を演算処理し、送風
機22およびエアミックスダンパ25を制御する。
なお、赤外線皮膚温センサ36は乗員の顔面から非接触
にて皮膚温度を検出する赤外線検出型のセンサである。
以上に述べた構成において、この実施例では、制御装
置31が皮膚温度に応じて送風量と目標車室温を計算して
いる。
送風量の決定に関しては、以下のように決定される。
温感と皮膚温度との相関は、ほぼ下記(1)式のような
1次式によって表すことができる。
温感(S)=K1×TS+K2+C …(1) すなわち、皮膚温度の変化に伴って人の温感も変化し
てゆく。
この実施例では、下記(2)式で表される温度差ΔTS
に応じて送風量を計算させている。
ΔTS=TS−TS′ …(2) ここでTS′は、(1)式において、Sを目標温感S′
とし、=0(定常時)として下記(3)式により求
めることができる。
TS′=(S′−C)/K1 …(3) ここでΔTSに応じて計算される送風量は、本発明の発
明者らの実験により予め求められたパターン化された数
値である。
この実験では、ΔTSを種々に変化させ、各ΔTSにおい
て乗員が快適と感じた送風量を記録した。
この実験結果はほぼ第3図のようになり、ΔTSが減少
するに従って乗員は低目の送風量を好むことが実証され
た。
この実施例ではこの実験結果から、第4図に示すよう
な送風量パターンを設定し、制御装置に記憶させ、この
送風量パターンとΔTSとから送風量を計算させることと
した。
次にこの実施例の作動を説明する。なお、この実施例
は冷房運転を示している。
制御装置31は車両の図示せぬバッテリから電源供給を
受け、図示せぬキースイッチのオン操作に応答して第5
図に図示するフローチャートを実行し、車室内温度と送
風量とを制御する。
まず、ステップ110では各センサから検出信号を入力
し、特に皮膚温センサ36から乗員の皮膚温度を入力す
る。
次にステップ120では、上述の(3)式に基づいて、
目標皮膚温度TS′が演算される。
なお、ここで目標温感S′は“暖かい”、“寒い”と
いった温度感覚を数値に対応させたもので、下記(4−
1)式により初期の目標温感S1′が演算され、さらに下
記(4−2)式、(4−3)式により補正後の目標温感
S′が、第6図に示すような特性となるように演算され
る。
S1′=K1*Trint …(4−1) ΔS′=K2*Tam+K3*ST+C …(4−2) S′=S1′+ΔS′ …(4−3) なお、Trintは、この実施例ではキースイッチのオン
操作時の車室内温度が記憶されている。
この(4−1)式により、空調を開始する前に乗員が
さらされていた熱負荷に基づいて初期の目標温感S1′が
設定され、(4−2)式により車室内への熱負荷状態を
要因として目標温感の補正量ΔS′が設定される。そし
て、補正後の目標温感S′が(4−3)式に基づいて設
定される。
また、この目標温感は、乗員によるスイッチパネル34
からの入力により“暑く”あるいは“寒く”といった方
向性をもって補正される。
そして、ステップ110で入力された皮膚温度TSと目標
皮膚温度TS′との差ΔTSが求められる。
ステップ130では、ステップ120で求められたΔTSと第
4図に示す送風量パターンとに基づいて送風量Vを決定
する。
次にステップ140では、上述の(1)式を変形した下
記(5)式から目標皮膚温度変化′を演算する。
この(5)式は、現在の皮膚温度TSから、′の皮
膚温度変化を与えれば目標温感S′が達成されることを
示している。
ステップ150では、上記の目標皮膚温度変化′を
ステップ130で決定された送風量Vの下で生じさせるた
めの目標車室温度Taが演算により求められる。
この実施例では、予め車室内における人体をモデル化
し、日射量、送風量等により変化する車室内環境下での
車室温度Taと皮膚温度変化との関係をシュミレーシ
ョンし、ステップ150ではこのシュミレーション結果に
基づいて目標皮膚温度変化′を発生させる目標車室
温度Taを算出するようにしている。
そして、ステップ160では目標車室温度Taを実現する
ための目標吹出温度Ta0が演算される。
ステップ170ではステップ130において決定された送風
量Vが実現されるように送風機22の制御信号が出力さ
れ、ステップ180ではステップ150において設定された目
標車室温度Taを達成するための目標吹出温度Ta0が実現
されるようにエアミックスダンパ25の開度を制御する制
御信号が出力される。
そして、これら一連の制御をサンプリングタイム毎に
センサ信号を更新して繰り返す。
以上述べた実施例によると、乗員の皮膚温度に応じた
送風量の下で目標温感を達成できる車室内温度を供給す
ることができ。乗員の温感に応じた送風量の下で乗員に
所望の温感を与えることができる。
なお、上記実施例においては赤外線皮膚温センサ36を
使用したが、車室内の人体に直接に皮膚温度を検出する
センサを付着させてもよい。
また、模擬皮膚温センサを用いてもよい。ここで、模
擬皮膚温センサは一般に多くの構造が知られており、車
室内の温度、気流、輻射、温度の環境下での皮膚温度の
推定値を出力するもので、人体の発熱と放熱を模擬する
構造を有するセンサである。
また、送風量パターンは第4図のような段階的なパタ
ーンに限らず、第3図の実験結果に応じて連続的なパタ
ーンを設定してもよい。
また、上記実施例では、(2)式によるΔTSに基づい
て送風量を決定したが、これは人体の温感の変化に応じ
て変化を伴う値であればよい。
例えば、他の形式の送風量制御の指標として、皮膚温
変化率を用い、下記(6)式から送風量Vを演算し
てもよい。
V=K* …(6) K:定数 ここで、は、ステップ120においてステップ140の
計算を行い′として求める。この指標におけ
る送風量のパターンは第7図に示す如く基準が0とな
り、これに近づく程送風量を下げていく特性となる。
また、現在の皮膚温度と次のサンプリング時までに作
り出すべき皮膚温度TS を用い、下記(7)式により送
風量Vを決定してもよい。
V=K*(TS−TS )=K*(−*ΔT) …(7) なお(7)式は、(Ts−TS )は(−′*ΔT)
と同じ値をとることを示している。
この指標による制御ではステップ120において、ステ
ップ140の計算を行いを求める。次に(−×Δ
T)を演算し、これを(TS−Ts )の値とし指標とす
る。この指標の特性は、第8図に示す如く、基準が0で
これに近づく程、送風量を下げるものとなる。
更に、検出する皮膚温TSをそのまま用いて下記(8)
式より送風量Vを決定してもよい。
V=K*TS …(8) この指標においてはステップ120において第5図と同
様にTS′が求められ、TSがTS′になるまで皮膚温TSが基
準となって送風量が決定される。その特性図を第9図に
示す。
また、上記実施例では冷房時についてのみ述べたが、
暖房時についてもこれら皮ふ温指標に応じて送風量を計
算して、温感に応じた快適な空調を行うことができる。
この場合、暖房時についても上記(2),(6),
(7)式においては各指標を絶対値として演算し、
(8)式のTSにおいては第9図の縦軸(≒TS′)で左右
対称として演算し、暖房時の送風量パターンを設定する
ことができる。
また、目標温感S′は、下記(9−1)式により初期
の目標温感S1′が演算され、さらに下記(9−2)式、
(9−3)式により補正後の目標温感S′が、第10図に
示すような特性となるように演算されてもよい。
S1′=K1*Trint …(4−1) ΔS′=K2*Tam+K3*ST+C …(4−2) S′=S1′+ΔS′ …(4−3) この(9−1)式では、上述の(4−1)式に対し初
期温度Trintに代えて初期皮膚温度Tsintを用いるが、空
調開始前に在室者がさらされた熱負荷、運動量、および
室内への熱負荷を考慮して初期の目標温感S1′の設定が
できる。
また、上述の(4−1)式、(9−1)式以外にも、
初期の目標温感S1′の設定にあたってはTrint、Tsint、
Tam、STの全てを用いて設定してもよい。
例えば、乗車前に乗員がさらされた熱負荷、乗員の運
動量、乗車直後の車室内環境、および車室内への熱負荷
状態の結果として決まる空調開始時の皮膚温度を基本と
して、これに初期温度Trint、外気温度Tam、および日射
量STによる補正を加えるようにして目標温感S′を設定
してもよい。
また、目標温感S′は、室内温度、皮膚温度が安定し
た後も始終一定値をとりつづける必要はなく、周期的あ
るいは乱数的に変化させて温感にゆらぎを生じさせ快適
性を向上するようにしてもよい。
また、上記実施例は車両用空調装置に本発明を適用し
たものを説明したが、本発明は家庭用の空調装置にも適
用することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によると、空調の制御目標と
なる目標温感を対象者が空調前にさらされていた環境状
態と、空調が行なわれているときの日射量および外気温
度の少なくともいずれかひとつとに応じて設定すること
ができ、対象者が快適と感じる目標温感を設定すること
ができる。
例えば対象者が空調前に暑い環境状態にさらされてい
た場合と寒い環境状態にさらされていた場合とで異なる
目標温感を設定して対象者に快適感を与えることができ
るととともに、日射量が多いときや外気温度が高いとき
には涼しめに補正設定が行なわれ、日射量が少ないとき
や外気温度が低いときには暖かめに補正設定が行なわれ
るため、環境状態による対象者の快適感の変化を見込ん
で目標温感を設定し、乗員に快適感を与えることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、 第2図は本発明を適用した実施例の車両用空調装置の構
成を示す模式断面図、 第3図、第4図、第6図、第7図、第8図および第9図
は実施例の作動を説明するためのグラフ、 第5図は実施例の作動を示すフローチャート、第10図は
本発明を適用した他の実施例を説明するためのグラフで
ある。 1……車両,2……空調ユニット,31……制御装置,36……
赤外線皮膚温センサ。
フロントページの続き (72)発明者 谷口 洋介 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 宮脇 忠幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平1−229713(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空調対象者の温感を目標温感に接近させ維
    持するように空調装置を制御する制御手段を備えた空調
    制御装置において、 空調対象者に空調が行なわれる前に空調対象者がさらさ
    れていた環境状態を検出する第1検出手段と、 空調対象者に空調が行なわれているときの日射量および
    外気温度の少なくともいずれかひとつを検出する第2検
    出手段と、 前記第1検出手段により検出された環境状態に応じて目
    標温感を設定するとともに、前記第2検出手段により検
    出された日射量および外気温度の少なくともいずれかひ
    とつの検出値が増加するほど前記目標温感を涼しくする
    方向に補正設定し、前記検出値が減少するほど前記目標
    温感を暖かくする方向に補正設定する設定手段と を備えることを特徴とする空調制御装置。
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DE29501478U1 (de) * 1995-01-31 1995-03-30 Basf Magnetics Gmbh, 68165 Mannheim Verpackung für insbesondere wenigstens einen zylindrischen oder quaderförmigen Körper und Zuschnitt dafür
US7640753B2 (en) * 2006-01-10 2010-01-05 Delphi Technologies, Inc. Control method for thermal regulation of a vehicle seat
JP5475218B2 (ja) * 2007-03-15 2014-04-16 カルソニックカンセイ株式会社 複合センサ

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