JPH0694291A

JPH0694291A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0694291A
Application number: JP4246180A
Authority: JP
Inventors: Masami Naito; 正美内藤; Naoki Tanaka; 尚樹田中; Kuniyuki Yamada; 邦之山田; Kazunari Minami; 一成南; Minoru Kobayashi; 小林　　実
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は空気調和機に係り、特に自然の快適
さを部屋の中に再現するものである。【構成】ファンモーターの回転数を制御する制御装置
11の記憶部８に、空気調和機の作る風の風速変動がカオ
ス状態となるようなデータを記憶させ、そのデータに基
づいてモーターの回転数を時間的に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和機に係り、吐出
される風にヒトの生理現象に適合する微妙な揺らぎを与
え、自然に息づくここち良さを部屋の中に再現するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機における運転モード
は、図15に示すように単に利用者が選んだ温度設定Ｔ₁₁
を一定にしたり、就寝時にＴ₁₂においてお休み運転に入
ることによって冷房の場合温度を上昇させＴ₁₂´に保つ
などしていた。また、風速設定は使用者が選んだＶ₁₁、
Ｖ₁₂と一定な運転モードであった。また、特開昭５９−
４１７３５では図16に示すように生体活性度が（Ａ）の
ように高いときは室温を（Ｂ）のように低くするパター
ンなどがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
による空気調和機の運転モードにおいては、体感上の馴
化現象により、次第に快適感が薄れていく。例えば、図
15の温度Ｔ₁₁、風速Ｖ₁₁と一定にした室内に、室外気温
35℃のところに30分いて入室したときの心理データを測
定すると、図17に示すように入室したときは快適と感じ
るが、身体がその雰囲気に慣れると、普通や、普通と快
適との間というように、その評価が下がってきていた。

【０００４】本発明の目的は、人の生理現象の微妙なリ
ズムを持つ風を創りだし、快適感を持続して、人が快適
と感じる空気調和が可能な空気調和機を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、空気調和機
の創りだす風が時間的にカオス変動をするように空気の
吐出量を制御することにより達成される。「カオス」
は、決定論に従いながら乱雑で予測不可能な挙動を示す
現象である。ここで「カオス変動」とは、時間的な変化
がカオスの状態にあるような変動のことである。厳密な
意味では、カオスは定常状態における挙動についての概
念である。しかし、自然現象では一般的に、定常状態で
ない場合も多く、ここではそのような過渡状態について
も、変化の規則と予測不可能性があればカオスと呼ぶこ
とにする。

【０００６】吐出量の制御は、空気を吐出するためのフ
ァンモーターの制御装置に、創りだされる風がカオス変
動をするようにモーターの回転数を制御するデータを持
つ記憶部を設けることによって、実行することが出来
る。このデータを、自然環境においてカオス変動をして
いる風の風速データをパターン化することによって得ら
れたデータ系列として、空気調和機の創りだす風にカオ
ス変動を付与することが出来る。さらに、自然環境にお
いてカオス変動をしている風の風速データを、送風装置
の特性や人の快適感などに応じて加工し、その結果をパ
ターン化することによって該データ系列を得ることもで
きる。また、生理現象のカオス変動のデータに基づいて
パターン化したデータ系列として該データを得ることも
できる。この時、生理現象のカオス変動のデータそのま
までなく加工したデータを利用しても良い。また、該制
御用データを、カオス変動をする時系列を作り出す規則
そのものとすることもでき、さらにそれらの規則によっ
て作りだされるデータを加工したものとすることもでき
る。

【０００７】

【作用】自然界に起きる現象は普通、一定ではなくて常
に揺らいでいる。この揺らぎは一見不規則に見えるが、
実際にはカオスである場合がかなりある。この自然界に
生存する人の身体は意識しなくても、常に一定でない、
一見不規則なリズムを刻んでいる。これも下記のように
カオスであることが明らかになってきている。本発明者
らの見出したところによると、空気調和機の風の変動を
カオス変動にすることにより風の揺らぎをこのような人
の生理現象の微妙なリズムに適合させることができ、持
続的な快適感を得ることができる。

【０００８】人の生理現象におけるカオスの例は、例え
ば、サイエンス（日経サイエンス社）、1990年4月号、
第57頁から第65頁に述べられているように、脳波、ホル
モン分泌、心拍数において見出されており、また、から
だの科学（日本評論社）、1991年11月号、第94頁から第
102頁に述べられているように脈派においても見出され
ている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図14を用い
て説明する。

【００１０】図２において、１はルームエアコン室内ユ
ニットの化粧カバー、２は熱交換器、３が送風機、４は
３の送風機駆動用モータ、５は空気吸込口、６は吐出口
である。また図１に制御装置の概念図を示す。７はＣＰ
Ｕ、８は風速のカオス変動を再現する風速ステップの記
憶部、９は冷・暖・ドライ・通常冷房・ヒューマンリズム等
の運転指令の入力装置、10は出力装置であり、これらよ
り制御装置11が構成されている。

【００１１】図３に制御概念のフローチャートを示す。
ＯＮ(Ｓ１)するとＳ２で冷・暖房・ドライを判別（ニュー
ロ等）し、冷房運転であれば、通常冷房運転かヒューマ
ンリズム運転の指令をＳ３で判別（ボタン選択等）し、
ヒューマンリズム運転指令であればカオス変動を創りだ
すＳ４のヒューマンリズムの風速制御をおこない、そう
でなければＳ５の通常運転となる。またＳ２が暖房・ド
ライの指令であればＳ６、Ｓ７で指定運転モードとなる
ものである。

【００１２】かかる構成において、図２のルームエアコ
ン室内ユニットにおいて、図３のＳ４のヒューマンリズ
ム指令が図１の９の入力装置に入ると、７のＣＰＵが８
のカオス風速変動を再現する風速ステップを入力し、10
の出力装置を経て、４の送風機駆動モータを図９に示す
風速ステップで運転をし、３の送風機を風速ステップに
応じて回転させ、６の吐出口から冷めたい空気を吐出し
ヒューマンリズム運転を行なうものである。この場合、
図９の風速ステップパターンを一周期分として繰り返し
て入力し運転する。

【００１３】制御装置11の風速ステップ記憶部に記憶す
る風速ステップは、次のようにして得た。まず人が快適
と感じる自然界の風速を測定した。その事例を図４に示
す。水平方向かつ風向きの主方向での風速であるが、こ
れと直行する水平成分と上下方向の成分も含めて合成し
た風速の絶対値も、同様な変動を示した。この風速の変
動のカオス検定のために、このデータにたいして、フィ
ジカルレビューレターズ、54（1987年）第845頁から第8
48頁（Physical Review Letters 54(1987),pp.845-84
8）に述べられているところのゼロ次の予測方法でデー
タの変動を予測し、予測結果と実測結果の相関を計算し
た。計算結果を図５に示す。この図のように、予測ステ
ップが先に進むほど、すなわち遠い将来の予測ほど相関
が小さくなり、すなわち予測結果が悪くなり、また、予
測結果自体が埋め込み次元ｄに大きく依存する。これ
は、図４に示した自然界の風速においては変動の長期的
な予測が出来ないこと、しかし変動は確率的に乱雑なも
のではなく規則を持つことを示している。

【００１４】カオスには、ある量の変化を表す規則が存
在するが長期的な変化の予測が不可能であるという特徴
があり、上記のことは、この風速の変動がカオスの状態
にあることを示している。ネイチャー、344（1990年）
第734頁から第741頁（Nature344（1990)，pp.734-741）
において示唆され、本発明者らが数値実験により確認し
たところによると、ノイズのように不規則に変動する量
では予測結果が埋め込み次元数に実質的に依存せず、カ
オス変動の場合には予測結果が埋め込み次元数に依存す
る。これは、カオスでは変動の背後に比較的低次元の力
学系、すなわち比較的少数個の変数で表される規則、が
あり、ノイズではそれが無いことに起因する。

【００１５】図６は、上記自然界の風速の上下方向の成
分に対して、予測結果と実測結果の相関を示す。この図
のように、予測結果が埋め込み次元に実質的に依存せ
ず、上下方向の風速成分においては変動がカオスではな
くノイズであることがわかる。なお、図７に示すよう
に、パワースペクトルは水平方向の風速も上下方向の風
速も１／ｆ型、すなわちパワーが実質的に周波数の羃乗
分の一で表わされるものであり、パワースペクトルから
はカオスであるかノイズかの区別が付かなかった。

【００１６】このように、図４に示す自然界の風は「カ
オス」と言えることが説明された。しかし図４の風を室
内に再現するためには、その変動が速すぎ、室内に冷風
を送るファンでは追従出来ないことがわかった。そこ
で、図４の風速変動を室内ファンモータが同期可能な時
間である10秒毎の変化に図８に示すようにスムージング
した。またこの図８のスムージングした風を室内に再現
するには最大風速２m/sでは風を強く感じすぎ、またフ
ァン騒音も大きく、耳障りとなった。そこで風速を体感
上、聴感上問題のない速度にするため最大値を1.3m/sと
した。この時1.3m/s以上をカットするのではなく、全体
を0.7倍に圧縮した。この0.7倍に圧縮した風速データを
風速基本波形とし、これをパターン化してファンの風速
ステップを図９のように定めた。

【００１７】制御装置によりこの風速ステップを室内フ
ァン回転数指令に直して運転したルームエアコンにおい
て、一例として、８畳の室内で空気吐出口の高さを1.8m
としその前方2.7m、高さ0.9mでの風速を測定した。この
結果の事例が図10であり、吐出口に相対する方向の風速
を表わす。これを図４の自然界での例と同じくカオス検
定をすると、以下に記するようにカオス変動をしている
ことがわかった。まず、図10のデータから、フィジカル
レビューレターズ、50（1983年)第346頁から第349頁（P
hysical Review Letters, 50(1983), pp.346-349）に述
べられた方法で、アトラクタの相関次元を求めた。埋め
込み次元を増やしながら相関次元を求めところ、図11の
ように、埋め込み次元７において相関次元が約4.8に飽
和した。フィジックスレターズ、111A（1985年)第152頁
から第156頁（Physics Letters,111A（1985),pp.152-15
6）に述べられているように、相関次元の埋め込み次元
依存性が飽和すれば時間的に変動する系にアトラクタが
存在し、すなわち力学系つまり規則が存在し、その時、
上記フィジカルレビューレターズ、50（1983年)第346頁
から第349頁（Physical Review Letters, 50(1983), p
p.346-349）に述べられているように相関次元が整数で
ない場合系はカオス状態にある。

【００１８】したがって、図11により、図10の風速変動
がカオス変動をしていることが示される。さらに、図10
のデータにたいして、前記した方法でデータの変動を予
測し、予測結果と実測結果の相関を計算したところ、図
12の結果が得られた。この図のように、予測ステップが
先に進むほど、すなわち遠い将来の予測ほど予測結果が
悪くなり、また、予測結果自体が埋め込み次元ｄに大き
く依存する。この結果も図10の風速の変動がカオスの状
態にあることを裏付けている。

【００１９】一方このカオス変動を室内に再現した風を
人が心理的にどう評価するかを、モニター20名を用い、
温度35℃、湿度80％の室外に30分滞在させたのち、図15
のＴ₁₁＝28℃にした室内で、風速を約１m/s前後と一定
にした場合と、図10に示すカオス制御されている風速の
場合につき快適性について比較評価を行なった結果を図
13に示す。この時の着衣は半袖Ｔシャツ、スウェットパ
ンツ、下着、靴下とし、椅子座で評価した。この結果暑
い室外より入室した時は、両方とも「やや快適」と感じ
ているが、風速一定の通常冷房では身体が雰囲気に慣れ
ると「どちらともいえない」と「やや快適」の間に評価
が下がっている。これに対し、カオス変動をする風の
「ヒューマンリズム」では入室時「やや快適」であった
ものが、「やや快適」と「快適」との間にかえってその
評価は上がってきている。また風の感じである気流につ
いても「どちらとも言えない」「やや心地良い」「心地
良い」で評価をすると、図14に示すように快適性の評価
と同じく、入室時は両者共「やや心地良い」であったが
時間の経過と共に風速一定の通常冷房の場合はその評価
が「どちらでもない」に低下した。これに対し、カオス
変動をする「ヒューマンリズム」では「やや心地良い」
が継続することが出来た。また図13と図14により快適感
と気流の評価を回帰分析するとＹ＝0.249＋1.009Ｘ、相
関がｒ＝0.801と高く、気流が心地良ければ快適感も向
上することがわかった。このようにカオスの風は快適性
評価も高く、また気流も心地良いものにすることが出来
た。

【００２０】なお、自然環境における風速変動をパター
ン化し、それに基づいて１／ｆ揺らぎ空調を実施し、人
に快適な空調を行うことが、ナショナルテクニカルレポ
ート、38(1992年)第29頁から第34頁（National Technic
al Report, 38(1992),pp.29-34）において開示されてい
る。しかし、本実施例ではさらに風速がカオス変動をす
るように室内ファン駆動用モータの回転数を制御するこ
とにより、生理現象の微妙な揺らぎにより合致した空気
調和を実施することができ、より快適でより自然な感覚
を得ることが出来る。

【００２１】本実施例ではモーターの回転数を制御する
データを持つ記憶部に自然風を基にした図９の風速ステ
ップを制御ソフトとして記憶させたが、この他、生理現
象のカオス、例えば心拍数のカオス変動のデータ或いは
それを加工したデータに基づいて風速制御のパターンを
作ることもできる。

【００２２】また、本実施例では風速制御のパターンを
データ系列として記憶部に記憶させたが、カオス変動を
する時系列を発生する規則自体を記憶させても良い。こ
の場合、カオスを発生する規則は単純なので記憶容量が
少なくて済むという特長がある。また、風速ステップパ
ターンを記憶させて運転する場合に比べてパターンの繰
返しが起きないので、より自然な感覚が得られるという
特長がある。規則として１／ｆ型のパワースペクトルを
持つ時系列を発生するものを用いると、作られる風も１
／ｆ型のスペクトルを持ち快適感が増す。このような規
則には、サークルマップとして知られるものや、フィジ
カルレビュー、Ａ28(1983年)第1210頁から第1212頁（Ph
ysical Review, A28 (1983),pp.1210-1212）に示されて
いる規則、またプログレス・オブ・セオレティカルフィ
ジックス、72(1984年)第1258頁から第1261頁（Progress
of Theoretical Physics, 72(1984),pp.1258-1261）に
示されている規則などがある。また、カオスを発生する
規則によって作りだされるデータを加工したものを記憶
させることもできる。この場合、加工の規則をカオス発
生の規則と共に記憶させることもでき、また、加工した
結果を風速ステップなどにパターン化して記憶させても
良い。加工の規則としては、例えば発生されたカオス時
系列の値を何段階かに量子化して風速ステップの各ステ
ップの高さ及び時間幅に変換し、それにより該時系列を
風速ステップに変換するような規則でも良く、また、一
定風速にカオスを発生する規則によって作りだされるカ
オス時系列をのせるなどの規則でもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明はカオス変動をする
ゆらぎを持った風を室内に再現するために、居住空間の
風がカオス変動をするよう、送風機駆動用モータの回転
数を制御し、それに基づき送風機を運転させることによ
り、居住空間の風のゆらぎもカオス変動させることがで
き、居住空間における快適性や、気流感を大巾に改善す
ることが可能となり、快適な空調空間を作りだすことが
出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制御構成図である。

【図２】空気調和機の室内ユニットの概略図である。

【図３】本発明の一実施例における制御の概念的なフロ
ーチャートである。

【図４】自然環境における風速の変動を示す図である。

【図５】自然環境における水平方向の主成分の風速の予
測値と実測値の相関を示す図である。

【図６】自然環境における上下方向の風速の予測値と実
測値の相関を示す図である。

【図７】自然環境における風速変動のパワースペクトル
を示す図である。

【図８】本発明の一実施例において自然環境の風速を加
工した風速の変動の図である。

【図９】本発明の一実施例において送風機駆動用モータ
を運転するための風速ステップのパターンを示す図であ
る。

【図１０】本発明の一実施例による空気調和機が創る風
の風速変動を示す図である。

【図１１】本発明の一実施例による風速変動データにお
いて相関次元の埋め込み次元依存性を示す図である。

【図１２】本発明の一実施例による風速の予測値と実測
値の相関を示す図である。

【図１３】風速がほぼ一定の場合とカオス変動している
場合の快適性の比較評価を示す図である。

【図１４】風速がほぼ一定の場合とカオス変動している
場合の気流の心地良さの比較評価を示す図である。

【図１５】従来の空気調和機の運転モードを示す図であ
る。

【図１６】従来の空気調和機の運転モードを示す図であ
る。

【図１７】従来の空気調和機における快適性評価の図で
ある。

【符号の説明】

３…送風機、４…送風機駆動用モータ、６…空気吐出
口、８…風速ステップ記憶部、１１…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南一成東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者小林実栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気の吐出量が可変である空気調和機にお
いて、空気の吐出口から所定の位置で風速が時間的にカ
オス変動をするように空気の吐出量を制御することを特
徴とする空気調和機。
【請求項２】前記空気吐出量の制御において、吐出量を
制御するためのデータを記憶する記憶部を有することを
特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】前記データが自然環境における風の風速デ
ータに基づいてパターン化されたデータ系列であること
を特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】前記データが、自然環境における風の風速
データを加工することにより得られたデータに基づいて
パターン化されたデータ系列であることを特徴とする請
求項２記載の空気調和機。
【請求項５】前記データが、生体の生理現象のカオス変
動のデータに基づいてパターン化されたデータ系列であ
ることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項６】前記データが、カオス変動をする時系列を
発生する規則によって作られたデータに基づいてパター
ン化されたデータ系列であることを特徴とする請求項２
記載の空気調和機。
【請求項７】前記データがカオス変動をする時系列を発
生する規則であることを特徴とする請求項２記載の空気
調和機。
【請求項８】前記データが、カオス変動をする時系列を
発生する規則および該時系列を加工する規則からなるこ
とを特徴とする請求項２記載の空気調和機。