CN112805507A - 空调机、空调机控制方法及程序 - Google Patents

空调机、空调机控制方法及程序 Download PDF

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CN112805507A CN201880098178.0A CN201880098178A CN112805507A CN 112805507 A CN112805507 A CN 112805507A CN 201880098178 A CN201880098178 A CN 201880098178A CN 112805507 A CN112805507 A CN 112805507A
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Abstract

空调机(1)具备热交换器(2)、风扇(3)及风向控制板(4)。热图像传感器(7)对设置有空调机(1)的空调对象空间的壁面及地板面取得二维温度分布。吹出风信息取得部(801)取得从空调机(1)的吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、吹出风的吹出风量信息及吹出风的吹出风向信息。吹出口位置信息取得部(802)取得示出空调对象空间中的吹出口的位置的吹出口位置信息。空间温度推定部(803)基于二维温度分布、吹出温度信息、吹出风量信息、吹出风向信息及吹出口位置信息，推定空调对象空间的三维温度分布。气流控制部(806)基于三维温度分布控制空调机的空调条件。

Description

空调机、空调机控制方法及程序
技术领域
本发明涉及空调机、空调机控制方法及程序。
背景技术
已知如下的空调机：搭载于空调机的热图像传感器检测室内的地板面及壁面的表面温度和人体的表面温度，基于检测到的表面温度进行气流控制(例如专利文献1)。这样的热图像传感器是红外线传感器。由于红外线传感器检测从物体表面放出的红外线来推定温度，所以无法测定红外线会透射的室内空气的温度。因此，以往的空调机无法得到与室内空间的三维的热环境相关的信息。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-36916号公报
发明内容
发明要解决的课题
另一方面，由于如果能够得到与室内空间的三维的热环境相关的信息，则能够提供对用户来说更舒适的热环境，所以要求对室内空间的热环境推定三维分布的技术。
本发明鉴于上述课题而作出，其目的在于提供一种推定设置有空调机的室内的热环境的三维分布并基于此进行气流控制的空调机、空调机控制方法及程序。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的空调机是一种具备热交换器、风扇及风向控制板的空调机，其中，所述空调机具备：
热图像传感器，所述热图像传感器对设置有所述空调机的空调对象空间的壁面及地板面取得二维温度分布；
吹出风信息取得机构，所述吹出风信息取得机构取得从所述空调机的吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、该吹出风的吹出风量信息及该吹出风的吹出风向信息；
吹出口位置取得机构，所述吹出口位置取得机构取得吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出所述空调对象空间中的所述吹出口的位置；
空间温度推定机构，所述空间温度推定机构基于所述二维温度分布、所述吹出温度信息、所述吹出风量信息、所述吹出风向信息及所述吹出口位置信息，推定所述空调对象空间的三维温度分布；及
气流控制机构，所述气流控制机构基于所述三维温度分布，控制所述空调机的空调条件。
发明的效果
根据本发明，能够推定设置有空调机的室内的热环境的三维分布并基于此进行气流控制。
附图说明
图1是示出实施方式1的空调机的结构的框图。
图2A是示出实施方式1的空调机的室内机的截面结构的图。
图2B是图2A的热交换器的一部分的放大图。
图3是示出通过实施方式1的空调机内的空气的流动的图。
图4是示出实施方式1的空调机中的制冷循环的图。
图5A是示出实施方式1的空调机的吹出风的风向(下吹)的图。
图5B是示出实施方式1的空调机的吹出风的风向(水平吹)的图。
图6是示出实施方式1的热图像传感器拍摄到的地板面的温度分布的一例的图。
图7是示出实施方式1的控制装置的结构的框图。
图8是示出实施方式1的控制装置的功能结构的框图。
图9是示出实施方式1的空调机的制热运转时的热风的温度分布的一例的图。
图10是示出实施方式1的空调机的制热运转时的热风的速度分布的一例的图。
图11是示出实施方式1的空调机的室内的设置位置的例子的图。
图12A是示出存储于实施方式1中的温度分布DB的温度的测定点的图。
图12B是示出存储于实施方式1中的温度分布DB的数据的一例的图。
图12C是示出实施方式1中的热网络模型(thermal network model)的图。
图12D是示出实施方式1中的热网络模型的图。
图12E是示出实施方式1的空调机推定的温度分布的一例的图。
图13是示出将设置有实施方式1的空调机的室内空间分割为三维的体积区间的一例的图。
图14是示出用代表坐标表示实施方式1中的体积区间的一例的图。
图15A是示出图14的体积区间的温度的一例的图。
图15B是示出图14的体积区间的温度的置信概率的一例的图。
图16是示出实施方式1的空调机执行的控制处理的流程图。
图17是示出实施方式2的控制装置的功能结构的框图。
图18是示出实施方式2的空调机执行的控制处理的流程图。
图19是示出实施方式3的控制装置的功能结构的框图。
图20是示出实施方式3的空调机推定的人体空间区域及预先吹出的热风的区域的一例的图。
图21是示出实施方式3的空调机执行的控制处理的流程图。
图22是示出实施方式4的控制装置的功能结构的框图。
图23是示出实施方式4的空调机执行的控制处理的流程图。
图24是示出实施方式5的控制装置的功能结构的框图。
图25是示出实施方式5的空调机执行的控制处理的流程图。
图26是示出实施方式6的控制装置的功能结构的框图。
图27是示出实施方式6的日照区域的一例的图。
图28是示出实施方式6中的热网络模型的图。
图29是示出实施方式6中的日照区域的建材中的温度的时间变化的图。
图30是示出实施方式6的空调机执行的控制处理的流程图。
图31是示出实施方式7的控制装置的功能结构的框图。
图32A是示出实施方式7中的壁的构造的一例的图。
图32B是示出图32A的壁中的结露发生位置的一例的图。
图33是示出实施方式7的空调机执行的控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的空调机。
(实施方式1)
实施方式1的空调机1通过推定室内空间的三维温度分布、速度分布及体感温度，并基于此进行气流控制，从而实现对用户来说舒适的室内气流环境。
以下，以壁挂方式的热泵式室内空调器为例，说明本实施方式的空调机。
在图1中示出实施方式1的空调机1的结构。空调机1具备用于调整吹出风的温度的热交换器2、用于吹送吹出风的风扇3、用于调整吹出风的方向的风向控制板4、测量室内的温度的温度传感器5、测量室内的湿度的湿度传感器6、检测物体的表面温度的热图像传感器7及控制各构成元件的控制装置8。
热交换器2进行利用风扇3取入的空气与在热交换器2中流动的制冷剂的热交换。图2A是示出空调机1的室内机的截面结构的图，图2B是空调机1具备的热交换器2的一部分的放大图。如图2B所示，热交换器2具备配管2a和翅片2b，制冷剂在配管2a内流动。
如图3所示，利用风扇3取入的空气101通过热交换器2的翅片2b。然后，在通过翅片2b的空气101与在配管2a内流动的制冷剂之间产生热交换，空气101的温度发生变化。
根据来自控制装置8的控制信号控制热交换器2。当从控制装置8发送示出制热运转的控制信号时，作为使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能而加热空气，当从控制装置8发送示出制冷运转的控制信号时，作为使制冷剂蒸发的蒸发器发挥功能而使空气冷却。
在图4中示出空调机1中的制冷循环102。制冷循环102利用使制冷剂蒸发的热交换器(蒸发器)102a、使制冷剂冷凝的热交换器(冷凝器)102b、压缩制冷剂的压缩机102c及使制冷剂膨胀的膨胀阀102d实现。通过使用压缩机102c及膨胀阀102d控制制冷剂的温度，从而调整热交换器2的温度。另外，能够利用切换阀来切换制热运转和制冷运转，所述切换阀切换制冷循环的热交换器(蒸发器)102a的运转和热交换器(冷凝器)102b的运转。
在制热运转的情况下，制冷剂的温度比取入到热交换器2的空气的温度高，取入的空气被加热，并吹送热风。另一方面，在制冷运转的情况下，制冷剂的温度比取入到热交换器2的空气的温度低，取入的空气被冷却，并吹送冷风。另外，当空气的温度变得比露点低时，空气中的水分在热交换器2中成为结露水并冷凝，使用排水用的配管将结露水排出到室外，并吹送除湿后的空气。
图1所示的风扇3从吸入口取入空调机1周围的空气，从吹出口吹出利用热交换器2进行了热交换的空气。作为风扇3，例如采用西洛克风扇、涡轮风扇等。空调机1通过使风扇3的转速增大，从而使进行了热交换的空气的风量增加，通过使风扇3的转速减小，从而使进行了热交换的空气的风量减少。根据来自控制装置8的控制信号控制风扇3的旋转。在本实施方式的空调机1中，风量能够设定为“多”、“普通”、“少”这三个级别。
风向控制板4用于对进行了温度调整的空气的朝向即风向进行调整。在空调机1的吹出口附近设置有一块以上的风向控制板4。风向控制板4根据来自控制装置8的控制信号来控制风向控制板4的角度。在此，角度是指风向控制板4与设置于室内的空调机1的垂直方向所成的角度。在本实施方式的空调机1中，风向控制板4的角度能够设定为“水平吹方向”、“倾斜方向”“下吹方向”这三个级别。
在图5A中示出将风向控制板4的角度控制为下吹方向的图，在图5B中示出将风向控制板4的角度控制为水平吹方向的图。在如图5A所示那样将风向控制板4的角度控制为下吹方向时，从图5A的斜线部示出的吹出口1a向空调机1的斜下方将吹出风103吹出。另外，在如图5B所示那样将风向控制板4的角度控制为水平吹方向时，从吹出口1a向水平方向将吹出风103吹出。这样，空调机1通过风向控制板4的角度的调整，控制从吹出口1a吹出的吹出风103的风向。
如上所述，热泵式的室内空调器所代表的空调机能够调整吹出风的温度、风量及风向，能够实现各种热环境。将吹出风的温度、风量及风向的控制称为气流控制。以下，将利用空调机进行气流控制的空间称为空调对象空间。
此外，即使是地板放置方式、天花板嵌入方式等的空调机，从吹出口吹送利用热交换器2及风扇3调整了温度及湿度的空气这样的结构也与上述壁挂方式的空调机相同，因此进行与壁挂方式的空调机同样的气流控制。
图1所示的温度传感器5是检测室内的温度的传感器。具体而言，温度传感器5检测从空调机1的吸入口取入的空气的温度。
湿度传感器6是检测室内的湿度的传感器。具体而言，湿度传感器6检测从空调机1的吸入口取入的空气的湿度。
此外，温度传感器5及湿度传感器6可以置换为一体地具备检测温度及湿度的功能的温湿度传感器。
热图像传感器7检测存在于空调对象空间中的地板面、壁面、天花板面、人体、家具、窗户、门等能够用传感器拍摄的范围内的物体表面的温度，并取得二维温度分布。作为热图像传感器7，能够使用红外线传感器。另外，热图像传感器7检测吹出口1a的温度。如图2A所示，热图像传感器7设置在空调机1的下部的能够拍摄吹出口1a的位置。热图像传感器7根据来自控制装置8的控制信号，进行二维温度分布的取得、吹出口1a的温度的检测等。
在图6中示出在制热运转时热图像传感器7拍摄到的地板面的温度分布的图像的一例。高温度区域104a示出热风到达地板面而地板面的温度变高的区域，低温度区域104b示出从吹出口1a吹送的热风未到达地板面的区域。由于热图像传感器7能够取得的信息是二维的物体表面的温度，所以虽然能够知晓热风吹到并被加热的地板面的区域，但由于无法测量空气的温度，所以无法知晓被加热的空间的区域。
图1所示的控制装置8与热交换器2、风扇3、风向控制板4、温度传感器5、湿度传感器6及热图像传感器7能够通信地连接，并控制各构成元件。因此，控制装置8控制空调机1的空调条件。在此，空调条件是指吹出风的温度、风量、风向、风速、湿度等能够在空调机1中设定的全部条件。
如图7所示，控制装置8包括总括地控制控制装置8的处理器81、存储程序的ROM(Read Only Memory：只读存储器)82、作为作业区域的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)83、用于与外部装置进行通信的通信接口84以及可读写的非易失性存储器85而构成。
处理器81总括地控制控制装置8。将在后面叙述利用处理器81实现的控制装置8的功能的详细情况。
ROM82存储有处理器81执行的程序。RAM83作为处理器81的作业区域使用。
通信接口84用于以有线或无线方式与外部装置进行通信。外部装置例如是用于操作空调机1的空调遥控器、安装有用于操作空调机1的应用的智能手机等。控制装置8在经由通信接口84从外部装置接收信号时，基于接收到的信号示出的内容，控制各构成元件。用户使用外部装置设定目标温度、目标风量或目标风向，示出设定的值的信息存储于存储器85。
在存储器85中存储有利用热图像传感器7取得的温度分布信息。另外，在存储器85中存储有空调机1的控制所需的各种数据库。在存储器85中存储有温度分布DB85a及速度分布DB85b。温度分布DB85a是空调机1为了推定三维温度分布而参照的数据库。速度分布DB85b是空调机1为了推定三维速度分布而参照的数据库。关于温度分布DB85a及速度分布DB85b，后面将叙述详细情况。另外，在存储器85中存储有用于求出后述的三维温度分布的热网络模型的运算式的数据。此外，例如，存储有记有风扇3的转速与风量的对应关系的数据库、记有风向控制板4的角度与风向的对应关系的数据库以及通过数值流体计算或使用空调机的实机的实验而制作的三维温度分布的数据库等。
在图8中示出在控制装置8中实现的功能的结构。控制装置8功能上具备取得与吹出风相关的信息的吹出风信息取得部801、取得吹出口的位置信息的吹出口位置信息取得部802、推定三维温度分布的空间温度推定部803、推定三维速度分布的空间速度推定部804、推定三维体感温度分布的空间体感温度推定部805以及进行空调机的气流控制的气流控制部806。上述各部分通过处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
以下，以制热运转的情况为例，说明上述各部分为了推定室内的三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布而实现的功能。
首先，说明成为推定对象的空间的热环境。室内的热环境通过空调机1的气流控制而形成。
图9是示出制热运转的情况下的从吹出口1a附近到地板面的热风的温度分布的一例的图。在图9中，分为高温度区域105a、中间温度区域105b及低温度区域105c这三个温度带地示出温度分布。从吹出口1a吹送的热风在吹出口1a附近温度最高，随着远离吹出口1a，由于热扩散而温度下降。
此外，在制冷运转的情况下，从吹出口1a吹送的冷风在吹出口1a附近温度最低，随着远离吹出口1a，由于热扩散而温度上升。
通过空调机1的气流控制，由于进行了温度调整的吹出风在室内循环，所以室内成为具有不均匀的温度分布的空间。
图10是示出制热运转的情况下的从吹出口1a吹出的热风的速度分布的一例的图。在图10中，分为高速度区域106a、中间速度区域106b及低速度区域106c这三个速度带地示出速度分布。从吹出口1a吹送的热风在吹出口1a附近最快，随着远离吹出口1a而变慢。另外，在热风的端部的区域中，会产生空气的卷入107。热风由于空气的粘性而卷入周围的空气，能量逐渐散逸，因此随着远离吹出口1a而速度下降。
因此，与温度分布相同地，通过气流控制，室内成为具有不均匀的速度分布的空间。
这样，本实施方式的空调机1对于具有不均匀的温度分布及速度分布的空间推定三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布。
图8所示的吹出风信息取得部801取得从吹出口1a吹送的吹出风的吹出温度信息、吹出风量信息及吹出风向信息。此外，吹出风信息取得部801是本发明的吹出风信息取得机构的一例。
吹出温度信息是示出吹出口1a处的吹出风的温度的信息。将利用热图像传感器7检测到的吹出口1a的温度视为吹出口1a处的吹出风的温度。吹出风信息取得部801取得示出吹出口1a的温度的信息作为吹出温度信息。
吹出风量信息是示出吹出口1a处的吹出风的风量的信息。吹出风信息取得部801参照存储于存储器85的记有风扇3的转速与风量的对应关系的数据库(未图示)，根据设定的风扇3的转速求出风量，取得示出所求出的风量的信息作为吹出风量信息。
吹出风向信息是示出吹出口1a处的吹出风的风向的信息。吹出风信息取得部801参照存储于存储器85的记有风向控制板4的角度与吹出口1a处的吹出风的风向的对应关系的数据库(未图示)，根据设定的风向控制板4的角度求出吹出风的风向，取得所求出的风向作为吹出风向信息。
将吹出温度信息、吹出风量信息及吹出风向信息一起称为吹出风信息。
吹出口位置信息取得部802取得吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出设置有空调机1的室内的吹出口1a的位置。此外，吹出口位置信息取得部802是本发明的吹出口位置取得机构的一例。
在图11中示出空调机1的室内的设置位置的例子。在图11的情况下，吹出口位置信息是示出设置有空调机1的室内的天花板高度108a、从地板面到吹出口1a的高度108b、从侧面的壁到吹出口1a的距离108c、108d及从正面的壁到吹出口1a的距离108e的信息。用户使用外部装置输入这些信息，吹出口位置信息取得部802通过从外部装置接收这些信息，从而取得吹出口位置信息。
空间温度推定部803基于二维温度分布、吹出温度信息、吹出风量信息、吹出风向信息及吹出口位置信息，推定室内的三维温度分布。此外，空间温度推定部803是本发明的空间温度推定机构的一例。
如果吹出口1a处的吹出风的温度、风量及风向、室内的尺寸、决定从室内向室外的热泄漏量的壁及地板面的隔热性能确定，则能够唯一地决定固定于室内的空调机1形成的空间的温度分布及速度分布。
首先，说明空间温度推定部803推定三维温度分布时参照的温度分布DB85a。温度分布DB85a存储于存储器85。
温度分布DB85a是在各种尺寸的室内按吹出风的温度、风量及风向的设定值测定的三维温度值的数据库。图12A是用于说明存储于温度分布DB85a的温度的测定点的图。以吹出口1a为基准，从吹出口1a起将空调机1的正面方向设为x轴方向，将空调机1的高度方向设为y轴方向，将空调机1的宽度方向设为z轴方向。图12A是用浓淡示出z＝0(cm)即吹出口1a的正面的中央的位置处的温度分布的例子的图，示出浓淡越浓则温度越高。测定点的坐标为x＝150(cm)，y＝100(cm)，z＝0(cm)。
在图12B中示出温度分布DB85a包含的数据的一例。图12B所示的表格示出在吹出风的温度为“24度”，风量为“普通”，风向为“下吹方向”这样的状况下z＝-w2～+w1(cm)地点处的温度分布。在此，w1、w2的值是示出在存储于温度分布DB85a的数据被测定的室内，将空调机1的宽度方向上的吹出口中央设为0cm的从侧面的壁到吹出口的距离的值。各测定点处的温度可以通过使用空调机1的实机全部测定而取得，也可以通过数值流体计算而取得。
空间温度推定部803选择存储于温度分布DB85a的数据中的、具有与利用吹出风信息取得部801取得的吹出风信息包含的吹出风的温度、风量及风向的值最接近的设定值的数据。
另外，温度分布DB85a是将吹出口作为基准而求出的温度分布。因此，空间温度推定部803选择存储于温度分布DB85a的数据中的、具有与利用吹出口位置信息取得部802取得的吹出口位置信息最接近的室内尺寸及吹出口位置的数据。
接着，说明对选择的记录于温度分布DB85a的温度值进行修正的方法。
温度值受到壁及地板的隔热性能的影响。因此，如果在制作温度分布DB85a时使用的房间的隔热性能条件与实际设置有空调机1的房间的隔热性能条件不同，则实际设置有空调机1的空间的温度分布与温度分布DB85a的温度分布不同。使用考虑了壁及地板的隔热性能的热网络模型，推定该不同。
在图12C中示出考虑了壁及地板面的隔热性能的热网络模型。该热网络模型使用具有室内的温度的代表值109a(T[℃])的节点、具有室外的温度的代表值109b(TOUT[℃])的节点、示出房间的隔热性能的热阻值109c(R[K/W])、房间的热容量109d(C[J/℃])、以及空调机1的功率109e(Q[W])而制作。在该热网络模型中，能够如下述的式(1)表示时刻t[s]的室内的温度的代表值(T(t)[℃])。
Figure BDA0002996009980000111
如果能够计算记于式(1)的室内的温度的代表值T[℃]，则能够通过将在图12B所示的某条件下制作的温度分布DB85a的三维温度分布的平均温度值与实际设置有空调机1的室内的代表温度T[℃]的差值与温度分布DB85a的各温度值相加，从而推定实际设置有空调机1的室内的空间的温度分布。例如，通过算出图12B的空间温度的平均值T_mean[℃]与式(1)的代表值T[℃]的差值ΔT_diff＝T-T_mean，并将ΔT_diff与图12B的空间的温度分布相加，从而能够对在制作温度分布DB85a时使用的室内的壁的隔热性能与实际的设置有空调机1的室内的壁的隔热性能的差异进行修正。例如，当设为ΔT_diff＝0.5时，将图12B的表格的全部温度值加上0.5。
然而，在式(1)中，作为房间的隔热性能的热阻值R[K/W]及热容量C[J/℃]无法容易地知晓。另外，关于室外的温度的代表值TOUT[℃]，如果不使用设置于室外的温度传感器这样的一些装置，则也无法知晓。此外，空调机1的功率Q[W]能够根据吹出风的风量及温度知晓。另外，如果具有空调机1的COP(Coefficient Of Performance：性能系数)作为数据库，则也能够通过将空调机1的消耗电力乘以COP，从而推定Q[W]。也就是说，关于式(1)，由于无法知晓Q[W]以外的变量，所以难以直接计算式(1)。
因此，利用由热图像传感器7取得的信息，制作与热网络模型同等的热网络模型。
图12D是与图12C的热网络模型同等的热网络模型。是使用能够用热图像传感器7测定的壁地板的温度109f(Twall[℃])将图12C的热阻值109c(R[K/W])及热容量109d(C[J/℃])分割为室内空气的热阻值109g(Rair[K/W])及室内空气的热容量109h(Cair[J/℃])、壁地板的热阻值109i(Rwall[K/W])及壁地板的热容量109j(Cwall[J/℃])的模型。T[℃]、Twall[℃]、Rair[K/W]、Cair[J/℃]及Q[W]的关系能够如下述的式(2)那样书写。
Figure BDA0002996009980000121
在式(2)中，Twall能够采用热图像传感器7取得的壁及地板的温度分布中的最高温度、最低温度、平均温度等所有的温度。Rair[K/W]的物理含义是从室内空气向壁的热传递。因此，能够使用在数值流体计算或传热工学等中使用的无量纲的整理式，将Rair[K/W]数值化。
在式(1)的热网络模型中，R[K/W]、C[J/℃]、TOUT[℃]无法容易地知晓。但是，由于如果使用壁地板的温度Twall[℃]，则作为与式(1)同等的热网络模型的式(2)能够解开，所以能够计算室内的代表温度T[℃]。在此，代表温度设为室内整体的温度的平均值。因此，通过对式(2)求解，从而求出温度分布DB85a的温度值的平均值T_mean[℃]与代表值T[℃]的差值ΔT_diff＝T-T_mean，通过将ΔT_diff与图12B所示的温度值的值相加，从而将温度分布DB85a的温度值修正为实际设置有空调机1的室内的空间温度。
这样，空间温度推定部803通过修正温度分布DB85a的温度值，从而推定空调机1形成的热环境的三维温度分布。在图12E中示出利用空间温度推定部803推定的z＝0处的温度分布的例子。可知如下的情况：从吹出口1a趋向热风到达地板面的位置(x坐标：xwall，y坐标：ywall)，温度逐渐下降。
此外，在上述修正前的温度分布的选择中，不限于空间温度推定部803选择存储于温度分布DB85a的数据中的、具有与利用吹出口位置信息取得部802取得的吹出口位置信息最接近的室内尺寸及吹出口位置的数据。例如，也可以是，在温度分布DB85a为按某尺寸的室内的吹出风的温度、风量及风向的设定值，测定或通过数值流体计算算出的三维温度值的数据库的情况下，空间温度推定部803通过将测定到温度分布DB85a的数据的室内尺寸转换为根据吹出口位置信息求出的室内尺寸，基于该转换将温度分布DB85a的数据转换，从而求出温度分布，并取得求出的温度分布的数据作为修正前的温度分布的数据。在该情况下，空间温度推定部803对于进行基于室内尺寸的转换后的温度值，进一步进行使用了热网络模型的温度值的修正。
以上，空间温度推定部803使用式(2)所记的热网络的物理模型推定三维温度分布，但也能够使用除此以外的方法。空间温度推定部803能够使用统计机器学习方法，推定三维温度分布。
以下，作为统计机器学习方法的例子，说明利用高斯过程(Gaussian Process)推定三维温度分布的方法。
如图13所示，将室内空间分割为三维体积区间。然后，使用概率分布表示各体积区间的温度。在此，当将分割的体积区间的进深方向设为下标i，将高度方向设为下标j，将宽度方向设为下标k时，体积区间的坐标能够表示为(xi，yj，zk)。以下，将示出代表体积空间的位置的坐标表示为xijk。在图14中示出在任意的k的位置用代表坐标xij表示的体积区间。另外，使用函数p，将位置xijk的体积区间的温度为T的概率表示为p(T)。
对使用高斯过程的算法进行记述。算法的目的在于：使用观测到的体积区间xijk的温度Tijk的数据集D＝{(xijk，Tijk)|(i，j，k)：能够用热图像传感器取得的体积区间}，预测未观测到的体积区间x未观测ijk的温度T未观测ijk。根据参考文献1“Gaussian Processes forMachine Learning(Carl Edward Rasmussen),The MIT Press,2006”，能够学习表示位置x的代表温度T的概率p(T|x)，能够书写为p(T|x)＝N(T|0，K)。在此，N(·)是平均0、方差K的多维的高斯分布，K是被称为格拉姆矩阵的矩阵，该矩阵具有与数据集D的数据集数和想预测的x未观测ijk及T未观测ijk的数据集数之和相同的维数。能够利用该概率模型，计算未观测的体积区间x未观测ijk中的预测温度T预测ijk及预测温度T预测ijk的可靠性(方差)。
图15A是示出图14的体积区间的温度的例子，用浓的颜色表示温度较高的体积区间，用淡的颜色表示温度较低的体积区间。当使用高斯过程时，能够根据利用热图像传感器7取得的温度分布及吹出口1a处的吹出风温度这样的已知的数据集，学习空间的温度分布。也可以在已知的数据集中增加温度分布DB85a。
图15B是示出图15A的体积区间的温度的置信概率的例子，能够根据利用热图像传感器7取得的温度及吹出风温度进行学习。当按这种方式使用高斯过程时，能够对预测的温度值计算预测的可靠度。
空间速度推定部804基于三维温度分布推定室内的三维速度分布。此外，空间速度推定部804是本发明的空间速度推定机构的一例。
室内的气流环境由来自吹出口1a的热风形成，温度及速度随着远离吹出口1a的位置而下降。使用数值流体计算、实验的结果等将温度与速度的关系数据库化。以下，将该数据库称为速度分布DB85b。速度分布DB85b存储于存储器85。空间速度推定部804参照速度分布DB85b，根据利用空间温度推定部803推定的三维温度分布，推定三维速度分布。
此外，空间速度推定部804也可以根据吹出风的风量及风向、室内尺寸，通过数值流体计算，求出三维速度分布。
空间体感温度推定部805基于三维温度分布和三维速度分布推定三维体感温度分布。此外，空间体感温度推定部805是本发明的空间体感温度推定机构的一例。
人的体感温度受人体的热收支的影响较大(参考文献2：“建築熱環境(坂本雄三)、東京大学出版会、2011年”)。人体的热收支能够根据人体周围的空气的温度、人体与空气流动的热传递率算出。在此，空气的温度能够根据三维温度分布求出，能够从三维速度分布参照速度的大小，使用强制热传递的模型式算出人体与空气流动的热传递率。然后，通过实验制作示出人体的热收支的量与应修正的温度的量的关系的模型。空间体感温度推定部805通过利用该模型和求出的人体的热收支，求出温度的修正量，并对利用空间温度推定部803推定的三维温度分布进行修正，从而推定三维体感温度分布。
另外，空间体感温度推定部805可以使用根据温度t[℃]和速度v[m/s]推定体感温度的linke(日文：リンケ)的计算式，推定三维体感温度分布。在linke的计算式中，体感温度用以下的式(3)求出。
Figure BDA0002996009980000151
空间体感温度推定部805通过将利用空间温度推定部803推定的三维温度分布的值代入式(3)的温度t[℃]，并将利用空间速度推定部804推定的三维速度分布的值代入速度v[m/s]，从而求出体感温度。然后，空间体感温度推定部805将求出的体感温度设为三维体感温度分布的值。
气流控制部806基于三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布，控制在热交换器2中设定的温度、风扇3的转速及风向控制板4的风向。此外，气流控制部806是本发明的气流控制机构的一例。
以下示出利用气流控制部806进行的具体的气流控制的一例。
例如，对设定温度和三维体感温度分布的代表值进行比较，在设定温度比三维体感温度分布的代表值的温度高的情况下，气流控制部806为了得到温度高了设定温度与代表值的温度的差值(例如2度)的热风而生成用于控制热交换器2的控制信号，生成提高风扇3的转速的控制信号，为了使热风遍布室内而生成将风向控制板4的角度改变为下吹方向的控制信号。另外，例如，在设定温度比利用三维体感温度分布示出的温度低的情况下，气流控制部806为了得到温度低了设定温度与代表值的温度的差值(例如2度)的热风而生成控制热交换器2的控制信号，生成提高风扇3的转速的控制信号，为了使较低的温度的热风遍布室内而生成将风向控制板4的角度改变为水平吹方向的控制信号。此外，代表值可以是三维体感温度分布的整体的平均值，也可以预先设定在室内有可能存在人的区域，代表值是该区域中的体感温度的平均值、最高值、最低值等。另外，在该例子中，代表值可以根据三维温度分布求出。此外，气流控制部806可以通过PID控制进行气流控制，所述PID控制基于空调机的设定温度与根据三维体感温度分布或三维温度分布求出的温度的偏差。
另外，气流控制部806对设定温度和三维温度分布进行比较，在存在温度与设定温度不同的区域的情况下，为了使该区域的温度接近设定温度，以向该区域的方向吹出吹出风的方式控制风向控制板4。或者，气流控制部806对设定温度和三维体感温度分布进行比较，在存在体感温度与设定温度不同的区域的情况下，为了使该区域的体感温度接近设定温度，以向该区域的方向吹出吹出风的方式控制风向控制板4。
风量能够用风速和通过面积定义。因此，气流控制部806对设定风量和三维速度分布进行比较，在存在判断为风速相对于设定风量较慢的区域的情况下，以提高风量的方式控制风扇3，在存在判断为风速较快的区域的情况下，以降低风量的方式控制风扇3。判断为相对于设定风量较快或较慢的阈值基于实验、数值计算等设定。
接着，使用图16的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图16所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
控制装置8使用热图像传感器7，对设置有空调机的室内的壁面及地板面取得二维温度分布(步骤S101)。吹出风信息取得部801参照存储于存储器的设定值，取得从吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、吹出风量信息及吹出风向信息(步骤S102)。吹出口位置信息取得部802取得从外部装置接收到的吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出设置有空调机1的室内的吹出口1a的位置(步骤S103)。空间温度推定部803基于二维温度分布、吹出温度信息、吹出风量信息、吹出风向信息及吹出口位置信息，推定室内的三维温度分布(步骤S104)。空间速度推定部804基于三维温度分布推定室内的三维速度分布(步骤S105)。空间体感温度推定部805基于三维温度分布和三维速度分布推定三维体感温度分布(步骤S106)。气流控制部806基于三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布，控制热交换器的温度、风扇的转速及风向控制板的风向(步骤S107)。
根据本实施方式，通过推定室内空间中的三维温度分布、速度分布及体感温度，并基于此进行气流控制，从而能够实现对用户来说舒适的室内气流环境。
(实施方式2)
实施方式2的空调机1基于将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布，进行当前的气流控制。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明。
实施方式2的空调机1具备实施方式1的空调机1的构成元件。如图17所示，实施方式2的空调机1功能上除了实施方式1的空调机1的功能之外，还具备存储历史的存储部807和推定将来的分布的时间序列空间信息推定部808。存储部807及时间序列空间信息推定部808通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
存储部807存储三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布的历史。此外，存储部807是本发明的存储机构的一例。
在此，历史是按一定时刻推定的过去的三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布。历史存储于存储器85。
时间序列空间信息推定部808基于三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布的历史，推定将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布。此外，时间序列空间信息推定部808是本发明的时间序列空间信息推定机构的一例。
例如，时间序列空间信息推定部808使用卡尔曼滤波(Kalman Filter)、粒子滤波(Particle Filter)等时间序列预测方法，根据利用存储部807存储的三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布的历史即时间序列数据，推定将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布。
气流控制部806基于将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布，控制在热交换器2中设定的温度、风扇3的转速及风向控制板4的风向。
具体而言，气流控制部806对用户设定的温度、风量及风向与时间序列空间信息推定部808推定的将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布进行比较，在存在差值的情况下，以消除差值的方式控制热交换器2、风扇3及风向控制板4。
接着，使用图18的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图18所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
在此，由于图18的流程图的步骤S201～步骤S206与图16的流程图的步骤S101～步骤S106相同，所以省略说明。
当步骤S206的处理结束时，存储部807存储三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布的历史(步骤S207)。时间序列空间信息推定部808基于三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布的历史，推定将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布(步骤S208)。然后，气流控制部806基于将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布，控制在热交换器2中设定的温度、风扇3的转速及风向控制板4的风向(步骤S209)。
根据本实施方式，能够使当前的室内气流环境迅速地接近用户要求的室内气流环境。
(实施方式3)
实施方式3的空调机1推定用户的将来的移动区域，并对推定的区域预先进行气流控制。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1及2共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明，对于共通的构成元件的共通的功能也省略说明。
实施方式3的空调机1具备实施方式2的空调机1的构成元件。如图19所示，实施方式3的空调机1功能上除了实施方式2的空调机1的功能之外，还具备推定人存在的三维区域的人体空间区域推定部809。人体空间区域推定部809通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
除了三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布之外，存储部807还存储利用热图像传感器7取得的二维温度分布的历史。
人体空间区域推定部809基于二维温度分布的历史推定人存在的三维的人体空间区域，基于推定的人体空间区域推定将来的人体空间区域。此外，人体空间区域推定部809是本发明的人体空间区域推定机构的一例。
具体而言，人体空间区域推定部809参照存储部807，在利用热图像传感器7取得的温度分布信息中求出作为人存在的区域的人体二维区域。人体空间区域推定部809将检测到人的体温左右(例如35～37度)的温度的区域设为人体二维区域。然后，人体空间区域推定部809使用从二维图像预测立体的卷积神经网络这样的机器学习，推定人体空间区域。此外，从人体二维区域推定人体空间区域的方法不限于此，能够使用从二维图像推定三维空间中的对象物的区域的已知技术。
人体空间区域推定部809对按一定时刻存储的二维温度分布中的每一个求出人体二维区域，并对求出的各个人体二维区域求出人体空间区域。这样，人体空间区域推定部809得到人体空间区域的时间序列数据。
接着，人体空间区域推定部809根据人体空间区域的时间序列数据推定将来的人体空间区域。将来的人体空间区域是被认为用户在移动后存在的区域。例如，人体空间区域推定部809使用卡尔曼滤波、粒子滤波等时间序列预测方法，根据人体空间区域的时间序列数据推定将来的人体空间区域。
气流控制部806参照时间序列空间信息推定部808推定的将来的三维温度分布、三维速度分布及三维体感温度分布，取得将来的人体空间区域中的温度、速度及体感温度。另外，用户使用外部装置，在空调机1中预先登记喜好的温度、风量及风向。以下，将它们称为偏好温度、偏好风量及偏好风向。偏好温度、偏好风量及偏好风向的信息存储于存储器85。然后，气流控制部806以使将来的人体空间区域中的温度、速度及体感温度接近预先登记的偏好温度、偏好风量及偏好风向的方式控制热交换器2、风扇3及风向控制板4。
图20示出推定的将来的人体空间区域和预先吹出的热风的区域。
人体空间区域推定部809根据过去的用户的区域110a和当前的用户的区域110b推定将来的用户的区域110c。
气流控制部806为了使包括推定的将来的区域110c在内的区域在用户到达以前成为暖和的空间，以该区域成为登记的偏好温度、偏好风量及偏好风向的方式进行气流控制。在此，空间区域110d是空调机1预先吹出的热风的区域，示出预料为将来的用户的区域并预先加热的空间区域。
以往的空调机以能够用热图像传感器拍摄的用户的人体部位为目标，进行温度、风量等的空调的控制。这样的控制成为与在行动后得到的热图像数据相匹配地进行气流控制的反馈控制，从用户行动的时刻起延迟与微机或制冷循环的响应时间对应的时间。与此相对，本实施方式的空调机能够进行前馈控制，在所述前馈控制中，预想到由于用户在室内走动或变更姿势而用户存在的区域发生变更的情况，从而预先将热风或冷风吹到或避开预测为用户会移动到的区域。
接着，使用图21的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图21所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
在此，由于图21的流程图的步骤S301～步骤S306、步骤S308与图18的流程图的步骤S201～步骤S206、步骤S208相同，所述省略说明。
当步骤S306的处理结束时，存储部807存储三维温度分布、三维速度分布、三维体感温度分布及利用热图像传感器7取得的二维温度分布的历史(步骤S307)。接着，当步骤S308的处理结束时，人体空间区域推定部809基于二维温度分布的历史推定人存在的三维的人体空间区域，基于推定的人体空间区域推定将来的人体空间区域(步骤S309)。然后，气流控制部806参照将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布，取得将来的人体空间区域中的温度、速度及体感温度，以接近预先登记的偏好温度、偏好风量及偏好风向的方式控制热交换器2、风扇3及风向控制板4(步骤S310)。
根据本实施方式，能够预测用户的行动并事先准备用户要求的室内气流环境。
(实施方式4)
实施方式4的空调机1考虑辐射热传递，对三维体感温度分布进行修正。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明。
实施方式4的空调机1具备实施方式1的空调机1的构成元件。如图22所示，实施方式4的空调机1功能上除了实施方式1的空调机1的功能之外，还具备推定由辐射导致的热传递量的辐射热传递推定部810。辐射热传递推定部810通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
辐射热传递推定部810取得存在于室内的人体、壁面及地板面的辐射率信息，基于辐射率信息和利用热图像传感器7取得的二维温度分布，推定由来自壁面及地板面的辐射导致的热传递量。此外，辐射热传递推定部810是本发明的辐射热传递推定机构的一例。
具体而言，辐射热传递推定部810基于壁面及地板面的辐射率及温度和人体的辐射率及温度推定热传递量。在此，示出壁面及地板面的辐射率的辐射率信息通过参照与一般的壁面及地板面的辐射率相关的数据库(未图示)而求出。另外，示出人体的辐射率的辐射率信息通过参照与覆盖人体的衣服的辐射率相关的数据库(未图示)而求出。这些数据库可以存储于存储器85，也可以存储于外部装置、外部存储装置等。另外，这些辐射率信息可以由用户使用外部装置输入。壁面的温度、地板面的温度及人体的温度根据利用热图像传感器7取得的二维温度分布求出。
空间体感温度推定部805基于利用辐射热传递推定部810推定的热传递量，对三维体感温度分布进行修正。
具体而言，空间体感温度推定部805进行如下的修正：随着由从人体向壁面及地板面的辐射导致的热传递量增加，降低三维体感温度分布的体感温度值。此外，热传递量的增加量与体感温度值的修正量的关系基于实验、数值计算等预先设定。
在制热运转时，在壁面及地板面的温度较冷的情况下，由从人体向壁面及地板面的辐射导致的热传递量变大。在这样的情况下，体感温度下降，即使空气的温度充分地变暖，用户有时也会感觉到冷气。但是，本实施方式的空调机1通过考虑热传递量，从而能够求出更准确的体感温度，能够提供对用户来说舒适的热环境。
接着，使用图23的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图23所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
在此，由于图23的流程图的步骤S401～步骤S406与图16的流程图的步骤S101～步骤S106相同，所以省略说明。
当步骤S406的处理结束时，辐射热传递推定部810参照与壁面及地板面的辐射率相关的数据库和与覆盖人体的衣服的辐射率相关的数据库，取得存在于室内的人体、壁面及地板面的辐射率信息，基于辐射率信息和利用热图像传感器7取得的二维温度分布，推定由来自壁面及地板面的辐射导致的热传递量(步骤S407)。接着，空间体感温度推定部805基于利用辐射热传递推定部810推定的热传递量，对三维体感温度分布进行修正(步骤S408)。然后，气流控制部806基于三维温度分布、三维速度分布及修正得到的三维体感温度分布，控制在热交换器2中设定的温度、风扇3的转速及风向控制板4的风向(步骤S409)。
根据本实施方式，能够得到考虑了设置有空调机的室内的辐射传递的空间的体感温度分布。
(实施方式5)
实施方式5的空调机1考虑向室内的冷气流入而进行气流控制。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明。
实施方式5的空调机1具备实施方式1的空调机1的构成元件。如图24所示，实施方式5的空调机1功能上除了实施方式1的空调机1的功能之外，还具备推定流入室内的冷气的区域的冷气区域推定部811和推定冷气的区域的热泄漏量的热泄漏量推定部812。冷气区域推定部811及热泄漏量推定部812通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
冷气区域推定部811基于三维温度分布及三维速度分布，推定从门或缝隙流入室内的冷气的区域(以下，称为冷气区域)。此外，冷气区域推定部811是本发明的冷气区域推定机构的一例。
具体而言，冷气区域推定部811将利用热图像传感器7取得的壁面及地板面的温度分布作为数据集，如实施方式1记载的那样，通过高斯过程这样的统计机器学习来推定。
热泄漏量推定部812根据冷气区域的体积推定热泄漏量。此外，热泄漏量推定部812是本发明的热泄漏量推定机构的一例。
具体而言，热泄漏量推定部812基于使用了冷气区域的体积Vcold[m3]的以下的式(4)，推定热泄漏量Qleak[J]。
Qleak＝cair×ρair×Vcold×ΔT 式(4)
cair[J/kg·℃]是空气的比热，ρair[kg/m3]是空气的密度，ΔT是室内的温度与冷气区域的温度之差，通过参照三维温度分布而求出。
当利用冷气区域推定部811推定冷气区域，并利用热泄漏量推定部812推定热泄漏量时，气流控制部806基于热泄漏量，提高在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，将风向控制板4的风向变更为冷气区域的方向。此外，在利用冷气区域推定部811未推定出冷气区域的情况下，气流控制部806不进行这样的控制。另外，热泄漏量与在热交换器2中设定的温度的增加量及风扇3的转速的增加量的关系基于实验、数值计算等预先设定。
即，气流控制部806进行基于热泄漏量的热负荷的修正。气流控制部806参照三维温度分布继续上述控制，直到冷气区域的温度变得与设定温度相等。或者，气流控制部806也可以参照三维体感温度分布继续上述控制，直到冷气区域的体感温度变得与设定温度相等。此外，气流控制部806可以通过PID控制进行气流控制，所述PID控制基于热泄漏量与预先设定的值的偏差。
接着，使用图25的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图25所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
在此，由于图25的流程图的步骤S501～步骤S506与图16的流程图的步骤S101～步骤S106相同，所以省略说明。
当步骤S506的处理结束时，冷气区域推定部811根据三维温度分布及三维速度分布推定冷气区域(步骤S507)。当冷气区域推定部811判断为在室内存在冷气区域时(步骤S508：是)，热泄漏量推定部812根据冷气区域的体积推定热泄漏量(步骤S509)。然后，气流控制部806在利用冷气区域推定部811判断为在室内存在冷气区域时，基于利用热泄漏量推定部812推定的热泄漏量，提高在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，将风向控制板4的风向变更为冷气区域的方向(步骤S510)。另一方面，当冷气区域推定部811判断为在室内没有冷气区域时(步骤S508：否)，气流控制部806进行不考虑热泄漏量的通常的气流控制(步骤S511)。
以往，存在如下的技术：检测室内的门或窗户的开闭，向流入室内的冷气吹送热风，防止由称为冷吹风(cold draft)的冷气流入导致的局部的不愉快感。然而，在现有技术中，由于无法三维地判别冷气的温度、冷气的区域，所以无法进行由冷气流入导致的热泄漏量的估计。因此，无法进行为了防止冷气流入而所需的风量、温度等的估计。
根据本实施方式，通过基于冷气区域的热泄漏量进行气流控制，从而能够防止冷吹风。
(实施方式6)
实施方式6的空调机1考虑向室内的日照而进行气流控制。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明。
实施方式6的空调机1具备实施方式1的空调机1的构成元件。如图26所示，实施方式6的空调机1功能上除了实施方式1的空调机1的功能之外，还具备取得建材的热容量的建材信息取得部813、推定日照区域的日照区域推定部814及推定日照区域的日照量的日照量推定部815。建材信息取得部813、日照区域推定部814及日照量推定部815通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
建材信息取得部813取得设置有空调机1的室内的壁及地板的热容量的信息。此外，建材信息取得部813是本发明的建材信息取得机构的一例。
具体而言，当从外部装置接收示出室内的壁及地板的建材的信息时，建材信息取得部813参照对于各种建材存储有热容量的数据库，取得示出接收到的信息所示的建材的热容量的信息。此外，该数据库可以存储于存储器85，也可以存储于外部装置、外部存储装置等。另外，建材的热容量的值可以由用户使用外部装置输入。
日照区域推定部814基于三维温度分布及三维速度分布，推定日照照射到的壁面及地板面的日照区域。此外，日照区域推定部814是本发明的日照区域推定机构的一例。
在图27中示出日照区域的一例。日照区域是指日照照射到的壁面及地板面的区域。图27的日照区域(S[m2])是从窗户进来的日照照射到的地板面的区域。具体而言，日照区域推定部814基于三维温度分布，确定温度较高的区域，将确定的区域中的、基于三维速度分布而吹出风没有到达的区域设为日照区域。预先设定用于判断吹出风没有到达的区域的风速的阈值。此外，日照区域推定部814可以基于三维速度分布及吹出风量求出吹出风没有到达的区域。例如，日照区域推定部814在吹出风量较少的情况下，即使是风速较小的区域，也视为吹出风到达，在吹出风量较多的情况下，即使是风速较大的区域，也设为吹出风没有到达的区域。日照区域推定部814在没有与预先设定的条件一致的区域的情况下，视为未推定出日照区域。另外，日照区域推定部814也可以根据利用热图像传感器7取得的二维温度分布，推定日照区域。
日照量推定部815基于壁及地板的热容量和日照区域中的温度上升量推定日照量。此外，日照量推定部815是本发明的日照量推定机构的一例。
日照量推定部815基于日照区域的建材的热网络模型，求出日照量。在图28中，示出抽取与日照区域对应的部分的建材并使用热网络法将壁及地板的建材的热网络模型化而成的图。该热网络模型使用壁及地板的热阻值(Rwall[K/W])、壁及地板的热容量(Cwall[J/K])、具有室外的温度的代表值(TOUT[℃])的节点、日照区域的壁及地板的温度(Twall[℃])制作。热容量Cwall是利用建材信息取得部813取得的值。此外，热阻值Rwall能够使用日照区域的面积S[m2]、建材的厚度l[m]及建材的热传导率k[W/(m·k)]，表示为以下的式(5)。
Figure BDA0002996009980000271
在图29中示出日照区域的建材的温度Twall的时间变化。当从图28的热网络模型导出时，时刻t的建材的温度Twall(t)成为以下的式(6)。
Twall(t)＝Tsat(1-exp(-RwallCwallt)) 式(6)
式(6)的Tsat[℃]是时刻t＝∞时的建材的饱和温度。当使用日照量Q[W]时，Tsat[℃]能够如以下的式(7)那样表示。
Tsat＝RwallQ 式(7)
在式(6)中，在将exp(-RwallCwallt)这一项泰勒展开，并删除t的二次以下的项时，得到以下的式(8)，Twall(t)能够用线性一次式近似。
Figure BDA0002996009980000272
在此，Twall(t)是能够利用热图像传感器7测量的值。日照量推定部815使热图像传感器7检测时刻t1的建材的温度Twall(t1)和时刻t2的建材的温度Twall(t2)，并将时刻t1、t2和检测到的温度Twall(t1)、Twall(t2)的数据存储于存储器85。如以下的式(9)那样表示检测到的时刻的差值，如以下的式(10)那样表示温度的差值，当使用式(9)及式(10)书写式(8)时，能够得到式(11)。
Δt＝t2-t1 式(9)
ΔTwall＝Twall(t2)-Twall(t1) 式(10)
Figure BDA0002996009980000281
然后，能够根据式(7)和式(11)，如式(12)那样求出日照量Q。日照量推定部815基于式(12)求出日照量。
Figure BDA0002996009980000282
当利用日照区域推定部814推定日照区域，并利用日照量推定部815推定日照量时，气流控制部806基于日照量，降低在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，并将风向控制板4的风向改变为日照区域的方向。在利用日照区域推定部814未推定出日照区域的情况下，气流控制部806不进行这样的控制。此外，日照量与在热交换器2中设定的温度的减少量及风扇3的转速的增加量的关系基于实验、数值计算等预先设定。
气流控制部806参照三维温度分布继续上述控制，直到日照区域的温度变得与设定温度相等。或者，气流控制部806也可以参照三维体感温度分布继续上述控制，直到日照区域的体感温度变得与设定温度相等。此外，气流控制部806可以通过PID控制进行气流控制，所述PID控制基于日照量与预先设定的值的偏差。
接着，使用图30的流程图说明本实施方式的空调机1执行的控制处理。当空调机1的电源接通时，开始图30所示的控制处理。此外，在电源切断之前，周期性地或每当变更温度、风量或风向的设定时执行该控制处理。
在此，由于图30的流程图的步骤S601～步骤S606与图16的流程图的步骤S101～步骤S106相同，所以省略说明。
当步骤S606的处理结束时，建材信息取得部813基于从外部装置接收到的信息，取得示出设置有空调机1的室内的壁及地板的热容量的信息(步骤S607)。接着，日照区域推定部814根据三维温度分布及三维速度分布，推定日照照射到的壁面及地板面的日照区域(步骤S608)。当日照区域推定部814判断为在室内存在日照区域时(步骤S609：是)，日照量推定部815基于壁及地板的热容量和日照区域中的温度上升量，推定日照量(步骤S610)。然后，气流控制部806在利用日照区域推定部814判断为在室内存在日照区域时，基于利用日照量推定部815推定的日照量，降低在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，将风向控制板4的风向改变为日照区域的方向(步骤S611)。另一方面，当日照区域推定部814判断为在室内没有日照区域时(步骤S609：否)，气流控制部806进行不考虑日照量的通常的气流控制(步骤S612)。
此外，步骤S607的处理不受上述时机影响，只要是在步骤S610的求出日照量的处理之前，可以是任意的时机。
根据本实施方式，能够使由于日照而变热的区域自动接近设定温度。
(实施方式7)
实施方式7的空调机1考虑结露的发生而进行气流控制。此外，在以下的说明中，对于与实施方式1共通的构成元件，标注同一附图标记并省略其说明。
实施方式7的空调机1具备实施方式1的空调机1的构成元件。如图31所示，实施方式7的空调机1功能上除了实施方式1的空调机1的功能之外，还具备取得建材的热传导率、热容量及透湿系数的建材信息取得部813、取得室内的湿度的空间内湿度取得部816、取得室外的温度和湿度的空间外信息取得部817以及推定壁上的结露的发生的结露发生推定部818。建材信息取得部813、空间内湿度取得部816、空间外信息取得部817及结露发生推定部818通过在控制装置8中处理器81执行存储于ROM82的程序来实现。
建材信息取得部813对设置有空调机1的室内的壁取得热传导率、热容量及透湿系数。
具体而言，当从外部装置接收示出室内的壁的建材的信息时，建材信息取得部813参照对于各种建材存储有热传导率、热容量及透湿系数的数据库，取得示出接收到的信息所示的建材的热传导率、热容量及透湿系数的信息。此外，该数据库可以存储于存储器85，也可以存储于外部装置、外部存储装置等。另外，建材的热传导率、热容量及透湿系数的值可以由用户使用外部装置输入。
空间内湿度取得部816取得室内的湿度信息。此外，空间内湿度取得部816是本发明的空间内湿度取得机构的一例。
室内的湿度信息是示出利用湿度传感器6测定的湿度的信息。空间内湿度取得部816从湿度传感器6取得室内的湿度信息。
空间外信息取得部817取得室外的温度信息和室外的湿度信息。此外，空间外信息取得部817是本发明的空间外信息取得机构的一例。
本实施方式的空调机1在室外具备温度传感器及湿度传感器(均未图示)。室外的温度信息是示出利用室外的温度传感器测定的温度的信息，室外的湿度信息是示出利用室外的湿度传感器测定的湿度的信息。空间外信息取得部817从室外的温度传感器取得室外的温度信息，从室外的湿度传感器取得室外的湿度信息。
结露发生推定部818基于热传导率、热容量及透湿系数、根据三维温度分布求出的室内的温度信息、室内的湿度信息、室外的温度信息以及室外的湿度信息，推定结露的发生。此外，结露发生推定部818是本发明的结露发生推定机构的一例。
具体而言，参照参考文献2“建築熱環境(坂本雄三)、東京大学出版2011年”，按以下方式求出。
结露发生推定部818根据壁的热传导率及热容量求出建材的热阻值，根据建材的透湿系数求出透湿阻力值。接着，结露发生推定部818根据建材的热阻值制作壁的热网络模型，并基于根据三维温度分布求出的室内的温度信息、利用空间外信息取得部817取得的室外的温度信息以及壁的热网络模型，求出建材的温度。然后，结露发生推定部818使用建材的温度值，求出该温度下的饱和水蒸气压。同样地，结露发生推定部818根据建材的透湿阻力值制作壁的湿度网络模型，并根据利用空间内湿度取得部816取得的室内的湿度信息、利用空间外信息取得部817取得的室外的湿度信息以及壁的湿度网络模型，求出建材中的水蒸气压。在结露发生推定部818中，水蒸气压超过饱和水蒸气压的位置是建材中的结露的发生位置。
在图32A中示出壁的构造的例子，在图32B中示出图32A的壁的结露发生位置。计算值111a示出壁体内的饱和水蒸气压的计算值，计算值111b是壁体内的水蒸气压的计算值。水蒸气压超过饱和水蒸气压的位置111c是壁上的结露的发生位置。
当利用结露发生推定部818推定出结露的发生时，气流控制部806降低在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，将风向控制板4的风向改变为壁的方向。
在此，由于图33的流程图的步骤S701～步骤S706与图16的流程图的步骤S101～步骤S106相同，所以省略说明。
当步骤S706的处理结束时，建材信息取得部813基于从外部装置接收到的信息，对壁取得热传导率、热容量及透湿系数(步骤S707)。空间内湿度取得部816基于湿度传感器6检测到的湿度，取得室内的湿度信息(步骤S708)。接着，空间外信息取得部817基于室外的温度传感器检测到的温度取得室外的温度信息，基于室外的湿度传感器检测到的湿度取得室外的湿度信息(步骤S709)。结露发生推定部818基于热传导率、热容量及透湿系数、根据三维温度分布求出的室内的温度信息、室内的湿度信息、室外的温度信息以及室外的湿度信息，推定结露的发生(步骤S710)。当结露发生推定部818判断为在室内发生结露时(步骤S711：是)，气流控制部806降低在热交换器2中设定的温度，增加风扇3的转速，将风向控制板4的风向改变为壁的方向(步骤S712)。另一方面，当结露发生推定部818判断为在室内未发生结露时(步骤S711：否)，气流控制部806进行不考虑结露的通常的气流控制(步骤S713)。
此外，步骤S707、步骤S708、步骤S709的处理不受上述时机影响，只要是在步骤S710的推定结露的发生的处理之前，可以是任意的时机。
根据本实施方式，当发生结露时，能够自动进行气流控制来抑制结露。
本发明能够在不脱离广义的精神及范围的情况下实现各种实施方式及变形。另外，上述实施方式用于说明本发明，并不限定本发明的范围。也就是说，本发明的范围由权利要求书示出而不是由实施方式示出。并且，权利要求书内及在与之等同的发明的意义的范围内实施的各种变形视为本发明的范围内。
附图标记的说明
1空调机，1a吹出口，2热交换器，2a配管，2b翅片，3风扇，4风向控制板，5温度传感器，6湿度传感器，7热图像传感器，8控制装置，81处理器，82 ROM，83 RAM，84通信接口，85存储器，85a温度分布DB，85b速度分布DB，101空气，102制冷循环，102a热交换器(蒸发器)，102b热交换器(冷凝器)，102c压缩机，102d膨胀阀，103吹出风，104a、105a高温度区域，104b、105c低温度区域，105b中间温度区域，106a高速度区域，106b中间速度区域，106c低速度区域，107空气的卷入，108a天花板高度，108b从地板面到吹出口1a的高度，108c、108d从侧面的壁到吹出口1a的距离，108e从正面的壁到吹出口1a的距离，109a室内的温度的代表值，109b室外的温度的代表值，109c示出房间的隔热性能的热阻值，109d房间的热容量，109e空调机1的功率，109f壁地板的温度，109g空气的热阻值，109h空气的热容量，109i壁地板的热阻值，109j壁地板的热容量，110a过去的用户的区域，110b当前的用户的区域，110c将来的用户的区域，110d预料为将来的用户的区域并预先加热的空间区域，111a壁体内的饱和水蒸气压的计算值，111b壁体内的水蒸气压的计算值，111c壁体内的结露发生位置，801吹出风信息取得部，802吹出口位置信息取得部，803空间温度推定部，804空间速度推定部，805空间体感温度推定部，806气流控制部，807存储部，808时间序列空间信息推定部，809人体空间区域推定部，810辐射热传递推定部，811冷气区域推定部，812热泄漏量推定部，813建材信息取得部，814日照区域推定部，815日照量推定部，816空间内湿度取得部，817空间外信息取得部，818结露发生推定部

Claims (13)

1.一种空调机，所述空调机具备热交换器、风扇及风向控制板，其中，所述空调机具备：
热图像传感器，所述热图像传感器对设置有所述空调机的空调对象空间的壁面及地板面取得二维温度分布；
吹出风信息取得机构，所述吹出风信息取得机构取得从所述空调机的吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、该吹出风的吹出风量信息及该吹出风的吹出风向信息；
吹出口位置取得机构，所述吹出口位置取得机构取得吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出所述空调对象空间中的所述吹出口的位置；
空间温度推定机构，所述空间温度推定机构基于所述二维温度分布、所述吹出温度信息、所述吹出风量信息、所述吹出风向信息及所述吹出口位置信息，推定所述空调对象空间的三维温度分布；及
气流控制机构，所述气流控制机构基于所述三维温度分布，控制所述空调机的空调条件。
2.根据权利要求1所述的空调机，其中，
所述空调机还具备：
空间速度推定机构，所述空间速度推定机构推定所述空调对象空间的三维速度分布；及
空间体感温度推定机构，所述空间体感温度推定机构基于所述三维温度分布和所述三维速度分布，推定所述空调对象空间的三维体感温度分布，
所述气流控制机构基于所述三维温度分布、所述三维速度分布及所述三维体感温度分布，控制所述空调机的空调条件。
3.根据权利要求2所述的空调机，其中，
所述空间速度推定机构基于所述三维温度分布推定所述三维速度分布。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调机，其中，
所述空调条件包括在所述热交换器中设定的温度、所述风扇的转速及所述风向控制板的风向。
5.根据权利要求2或3所述的空调机，其中，
所述空调机还具备：
存储机构，所述存储机构存储所述三维温度分布的历史、所述三维速度分布的历史及所述三维体感温度分布的历史；及
时间序列空间信息推定机构，所述时间序列空间信息推定机构基于所述历史，推定将来的三维温度分布、将来的三维速度分布及将来的三维体感温度分布，
所述气流控制机构基于所述将来的三维温度分布、所述将来的三维速度分布及所述将来的三维体感温度分布，控制所述空调条件。
6.根据权利要求5所述的空调机，其中，
所述存储机构还存储所述二维温度分布的历史和用户指定的偏好温度、偏好风量及偏好风向，
所述空调机还具备人体空间区域推定机构，所述人体空间区域推定机构基于所述二维温度分布的历史推定人存在的三维的人体空间区域，并基于该人体空间区域推定将来的人体空间区域，
所述气流控制机构基于所述将来的三维温度分布、所述将来的三维速度分布及所述将来的三维体感温度分布，取得所述将来的人体空间区域中的温度、速度及体感温度，并基于所述将来的人体空间区域中的温度、速度及体感温度和偏好温度、偏好风量及偏好风向，控制所述空调条件。
7.根据权利要求2或3所述的空调机，其中，
所述空调机还具备辐射热传递推定机构，所述辐射热传递推定机构取得示出存在于所述空调对象空间的人体、所述壁面及所述地板面的辐射率的辐射率信息，并基于该辐射率信息和利用所述热图像传感器取得的所述二维温度分布，推定由从所述人体向所述壁面及所述地板面的辐射导致的热传递量，
所述空间体感温度推定机构基于所述热传递量对所述三维体感温度分布进行修正。
8.根据权利要求2或3所述的空调机，其中，
所述空调机还具备：
冷气区域推定机构，所述冷气区域推定机构基于所述三维温度分布和所述三维速度分布推定冷气区域，所述冷气区域是流入所述空调对象空间的冷气的区域；及
热泄漏量推定机构，所述热泄漏量推定机构根据所述冷气区域的体积推定热泄漏量，
当利用所述冷气区域推定机构推定所述冷气区域时，所述气流控制机构基于利用所述热泄漏量推定机构推定的所述热泄漏量，提高在所述热交换器中设定的温度，增加所述风扇的转速，并将所述风向控制板的风向改变为所述冷气区域的方向。
9.根据权利要求2或3所述的空调机，其中，
所述空调机还具备：
建材信息取得机构，所述建材信息取得机构取得所述空调对象空间的壁及地板的热容量；
日照区域推定机构，所述日照区域推定机构基于所述三维温度分布和所述三维速度分布，推定日照照射到的壁面及地板面的日照区域；及
日照量推定机构，所述日照量推定机构基于所述壁及地板的所述热容量和所述日照区域中的温度上升量，推定日照量，
当利用所述日照区域推定机构推定所述日照区域时，所述气流控制机构基于利用所述日照区域推定机构推定的所述日照量，降低在所述热交换器中设定的温度，增加所述风扇的转速，并将所述风向控制板的风向改变为所述日照区域的方向。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的空调机，其中，
所述空调机还具备：
建材信息取得机构，所述建材信息取得机构对所述空调对象空间的壁取得热传导率、热容量及透湿系数；
空间内湿度取得机构，所述空间内湿度取得机构取得所述空调对象空间的湿度信息；
空间外信息取得机构，所述空间外信息取得机构取得所述空调对象空间之外的温度信息和所述空调对象空间之外的湿度信息；及
结露发生推定机构，所述结露发生推定机构基于所述热传导率、所述热容量、所述透湿系数、根据所述三维温度分布求出的空调对象空间的温度信息、所述空调对象空间的湿度信息、所述空调对象空间之外的温度信息及所述空调对象空间之外的湿度信息，推定所述壁上的结露的发生，
当利用所述结露发生推定机构推定结露的发生时，所述气流控制机构降低在所述热交换器中设定的温度，增加所述风扇的转速，并将所述风向控制板的风向改变为所述壁的方向。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的空调机，其中，
所述空间温度推定机构通过基于根据利用所述热图像传感器取得的二维温度分布求出的所述壁面及所述地板面的温度、所述空调对象空间的空气的热阻值、所述空调对象空间的空气的热容量及所述空调机的功率求出所述空调对象空间的代表温度，并基于该代表温度对存储于数据库的三维温度值进行修正，从而推定所述三维温度分布。
12.一种空调机控制方法，其中，
吹出风信息取得机构取得从空调机的吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、该吹出风的吹出风量信息及该吹出风的吹出风向信息，
吹出口位置取得机构取得吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出设置有所述空调机的空调对象空间中的所述吹出口的位置，
空间温度推定机构基于关于所述空调对象空间的壁面及地板面的二维温度分布、所述吹出温度信息、所述吹出风量信息、所述吹出风向信息及所述吹出口位置信息，推定所述空调对象空间的三维温度分布，
气流控制机构基于所述三维温度分布控制所述空调机的空调条件。
13.一种程序，其中，
所述程序使控制空调机的计算机作为吹出风信息取得机构、吹出口位置取得机构、空间温度推定机构及气流控制机构发挥功能，所述空调机具备热交换器、风扇、风向控制板及对设置有所述空调机的空调对象空间的壁面及地板面取得二维温度分布的热图像传感器，
所述吹出风信息取得机构取得从所述空调机的吹出口吹送的吹出风的吹出温度信息、该吹出风的吹出风量信息及该吹出风的吹出风向信息，
所述吹出口位置取得机构取得吹出口位置信息，所述吹出口位置信息示出所述空调对象空间中的所述吹出口的位置，
所述空间温度推定机构基于所述二维温度分布、所述吹出温度信息、所述吹出风量信息、所述吹出风向信息及所述吹出口位置信息，推定所述空调对象空间的三维温度分布，
所述气流控制机构基于所述三维温度分布，控制所述空调机的空调条件。
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