JP2022022563A - 空気調和機の気流を制御する気流制御方法および空気調和システム - Google Patents
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Abstract
Description
以下の実施の形態1における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
気流制御装置30が制御し得る空気調和機20は、例えば、家庭やオフィスにおける部屋の内部空間を空調制御の対象とする制御空間とし、当該制御空間の壁面または天井に設けられた室内機と、屋外、制御空間以外の中央空調室等に設けられた室外機とを有する。以下の実施の形態1の空気調和機20においては、冷房および暖房の機能を有する空気調和機について説明するが、この構成は例示である。本開示は、以下の実施の形態において説明する構成に限定されるものではなく、例えば、冷房および暖房の機能に加え、除湿機能、空気洗浄機能などの他の機能も有し、または、冷房モード・暖房モードと他の機能との組み合わせ(例えば、冷房除湿機能)を有する空気調和機を含むものである。空気調和機20は、空調記憶部21と、空調制御部22と、空調通信部23と、生体温度センサ24などの内蔵のセンサと、撮影装置25と、圧縮機26と、ファン27とを有する。
図1Aの気流制御装置30としては、例えば、少なくとも1つの空気調和機20を管理するため、またはデータを収集するための空気調和機20の製造会社の管理サーバであってもよい。または、気流制御装置30は、アプリケーションサーバであってもよい。気流制御装置30は、特定の空気調和機20を管理するとき、空気調和機20が吹き出す気流の吹出風速および吹出温度を決定し、決定した吹出風速および吹出温度に基づいて圧縮機26およびファン27に対して回転数を制御することによって、空気調和機20に当該吹出風速および吹出温度を有する気流を吹き出させることができる。
風量(立方メートル毎分)=60(秒)×吹出風速(メートル毎秒)×吹出口の開口面積(平方メートル)
ユーザに対して快適な気流を発生させるために、気流制御装置30は、ユーザが人体熱収支のバランスを取れるように、ユーザの産熱量を考慮して気流の制御パラメータを決定する。人体熱収支とは、人体の産熱(量)と放熱(量)との関係を指す。図3は、ユーザの産熱および放熱を示す図である。産熱量とは、代謝や筋肉の運動によって人体中に産生される熱の量を指し、人の活動状態によって異なる。例えば、運動中の人の産熱量は比較的高く、静かに読書している人の産熱量は比較的低い。放熱量は、人体から外部へ放出される熱の量を指す。人体熱収支において、産熱量が放熱量より高い場合、体温が上がり、人は暑く感じる。一方、放熱量が産熱量より高い場合、体温が下がり、人は寒く感じる。人体熱収支のバランスが取れている状態においては、人は暑くもなく寒くもなく快適と感じる。気流制御装置30はこのような人体熱収支の観点から、ユーザに対する気流の制御パラメータを決定する。なお、人体熱収支のバランスが取れていることとは、原則的には人体熱収支が実質的にゼロであることを指す。
産熱量の取得について、様々な計算方法や取得手段がある。以下の通りに複数の取得・計算方法を開示するが、気流制御装置30が実際に採用する産熱量の取得・計算方法はこれらに限らない。
S=M-W-(C+R)-E
E=20×0.67/(Wt0.444×Ht0.663×0.008883)
<気流がゆらぐ場合(風速ゆらぎ)>
人は、一定の風(気流)にずっと当たっていると、当該風に飽きを覚えて不快と感じることがある。本実施の形態2においては、この対処として、吹き出す気流がゆらぐように制御パラメータを決定する。特には、吹出風速にゆらぎが発生するように、制御パラメータが決定される。
<気流がゆらぐ場合(温度ゆらぎ)>
本実施の形態3においては、ユーザがその身体に当たる風に飽きないように、吹き出す気流がゆらぐように制御パラメータを決定する。特には、吹出温度にゆらぎが発生するように、制御パラメータが決定される。
<気流がゆらぐ場合(風速ゆらぎおよび温度ゆらぎ)>
本実施の形態4においては、ユーザがその身体に当たる風に飽きないように、吹き出す気流がゆらぐように制御パラメータを決定する。特には、吹出風速と吹出温度の両方にゆらぎが発生するように、制御パラメータが決定される。
<目標放熱量によって制御パラメータを決定する場合>
本実施の形態5においては、産熱量に関連する目標放熱量を決定し、その決定した目標放熱量に基づいて、制御パラメータを決定する。
<ユーザの位置を考慮する場合>
空気調和機から吹き出された気流は、ユーザに届く(当たる)までの間に、その風速および温度が減衰し得る。例えば、気流が遠い距離に位置するユーザに届くまでの間に、風速が吹出風速から低下し、温度が吹出温度から上昇する(冷房モード)または低下する(暖房モード)ことが起こり得る。本実施の形態6においては、気流制御装置30は、ユーザの位置を考慮し、制御パラメータを決定するまたは補正する。
<空気調和機の気流の制御パラメータを決定する気流制御方法>
実施の形態7において、空気調和機20の気流の制御パラメータを決定することによって、当該気流を制御することができる気流制御方法が開示される。当該気流制御方法は気流制御装置30によって実行され得る。
20 空気調和機
21 空調記憶部
22 空調制御部
23 空調通信部
24 生体センサ
25 撮影装置
26 圧縮機
27 ファン
30 気流制御装置
31 サーバ記憶部
32 サーバ制御部
33 サーバ通信部
40 検出装置
50 端末装置
60 制御空間
62 制御領域
Claims (14)
- 空気調和システムであって、
空調制御の対象とする制御空間に存在するユーザに対して、気流を吹き出す空気調和機と、
前記ユーザの産熱量を取得し、取得した前記産熱量に基づいて、前記ユーザが放熱するように、前記気流の制御パラメータを決定する気流制御装置と、
を含み、
前記制御パラメータは、吹出風速および吹出温度の少なくとも1つを含み、
前記気流制御装置は、
取得した前記産熱量に基づいて、取得した前記産熱量が増加すると前記ユーザの放熱量が増加するように、かつ、取得した前記産熱量が減少すると前記ユーザの放熱量が減少するように、前記気流の前記制御パラメータを決定する、
空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記産熱量に基づいて、前記吹出風速および吹出温度の少なくとも1つにゆらぎを発生させるように、前記気流の前記制御パラメータを決定する、
請求項1に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記吹出風速および吹出温度の一方を一定に維持しつつ、他方を変化させるように、前記制御パラメータを決定する、
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記吹出風速と前記吹出温度の両方が増加するまたは両方が減少するように前記制御パラメータを決定する、
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記ユーザの活動量、体動、心拍変動、および体温の少なくとも1つを含む生体データを取得し、
前記生体データに基づいて、前記産熱量を推定する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記生体データに基づいて前記ユーザの代謝量を推定し、または、前記ユーザの着衣量を取得し、
前記代謝量または前記着衣量に基づいて、前記産熱量を推定する、
請求項5に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記ユーザの性別、年齢、体重、および身長の少なくとも1つのユーザ特徴パラメータと予め求められた前記ユーザ特徴パラメータと前記産熱量との関係を示す産熱量テーブルとに基づいて、前記産熱量を取得する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記産熱量に基づいて、前記ユーザに放熱させる目標放熱量を決定し、
前記目標放熱量に基づいて、決定した前記目標放熱量が増加すると前記ユーザの放熱量が増加するように、かつ、決定した前記目標放熱量が減少すると前記ユーザの放熱量が減少するように、前記制御パラメータを決定し、
前記産熱量と目標放熱量との差である人体熱収支がゼロを含む所定の範囲内になるように、前記制御パラメータが決定される、
請求項1~7のいずれか1項に記載の空気調和システム。 - 前記人体熱収支がゼロである、
請求項8に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記目標放熱量と、予め求められた前記目標放熱量と前記制御パラメータとの関係を示す制御パラメータテーブルとに基づいて、前記制御パラメータを決定する、
請求項8に記載の空気調和システム。 - 前記制御空間が複数の制御領域に区分され、
前記制御パラメータテーブルが、前記複数の制御領域それぞれに対応する複数の制御パラメータテーブルを含み、
前記気流制御装置は、
前記ユーザの位置として、前記ユーザが存在する前記制御領域を特定し、
前記目標放熱量と、前記ユーザが存在する前記制御領域に対応する前記制御パラメータテーブルとに基づいて、前記制御パラメータを決定する、
請求項10に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、
前記ユーザの位置を特定し、
特定したユーザの位置に基づいて、前記目標放熱量と前記制御パラメータテーブルとに基づいて決定した制御パラメータを補正する、
請求項10に記載の空気調和システム。 - 前記気流制御装置は、前記空気調和機に組み込まれている、
請求項1~12のいずれか1項に記載の空気調和システム。 - 空気調和機の気流を制御する気流制御方法であって、
前記空気調和機の空調制御の対象とする制御空間に存在するユーザの産熱量を取得するステップと、
取得した前記産熱量に基づいて、前記ユーザが放熱するように、前記ユーザに対する前記気流の前記制御パラメータを決定するステップであって、前記制御パラメータは、吹出風速および吹出温度の少なくとも1つを含む、前記制御パラメータを決定するステップと、
を含み、
前記制御パラメータを決定するステップにおいては、
取得した前記産熱量に基づいて、取得した前記産熱量が増加すると前記ユーザの放熱量が増加するように、かつ、取得した前記産熱量が減少すると前記ユーザの放熱量が減少するように、前記気流の前記制御パラメータを決定する、
気流制御方法。
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