CN115461600A - 环境检测系统 - Google Patents
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Abstract
环境检测系统(1)包括决定部(32),决定部(32)根据从设置在对象空间(S)中的环境控制装置(40)获取到的规定的获取信息决定该环境控制装置(40)附近的区域即第一区域Ap的温度和风速中的至少一者,环境检测系统(1)根据决定部(32)所决定出的第一区域Ap的温度和风速中的至少一者、以及声波测量数据,求出对象空间(S)中第一区域Ap以外的第二区域Aq的温度分布和风速分布中的至少一者。
Description
技术领域
本公开涉及一种环境检测系统。
背景技术
迄今为止,已知有利用声波测量空间的温度分布的方法。在专利文献1中公开了一种环境状态测量装置,其包括向空间内发送声波的扬声器和接收该扬声器所发送的声波的传声器。该测量装置根据从扬声器发送声波到传声器接收该声波为止的声波的传播时间和传播距离,测量室内的温度分布。
专利文献1:日本公开专利公报特开平11-173925号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
在仅利用声波对空间的温度分布进行测量的情况下,与实际的温度分布之间的误差比较大。因此,专利文献1的环境状态测量装置实际上测量空间内的规定位置的温度,并根据测量出的该温度的实测值来校正通过声波测得的温度的测量值。
不过,在该测量装置中,由于需要另外的设置在空间内的温度传感器,因此部件数量增多。
本公开的目的在于提高利用声波对空间的温度分布和风速分布进行测量的测量精度。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的第一方面是一种环境检测系统,
该环境检测系统包括声波发送部10和声波接收部20,所述声波发送部10向设置有环境控制装置40的对象空间S发送检测用声波,所述环境控制装置40对空间进行空气调节,
所述声波接收部20接收所述声波发送部10所发送的检测用声波,所述环境检测系统根据声波测量数据求出所述对象空间S的温度分布和风速分布中的至少一者,所述声波测量数据包括从所述声波发送部10发送所述检测用声波到所述声波接收部20接收所述检测用声波为止的声波传播路径长度和声波传播时间,所述环境检测系统的特征在于:
所述环境检测系统包括决定部32,所述决定部32根据从所述环境控制装置40获取到的规定的获取信息,决定该环境控制装置40附近的区域即第一区域Ap的温度和风速中的至少一者,
所述环境检测系统根据所述决定部32所决定出的所述第一区域Ap的温度和风速中的至少一者、以及所述声波测量数据,求出所述对象空间S中所述第一区域Ap以外的第二区域Aq的温度分布和风速分布中的至少一者。
在第一方面中,对象空间S被划分为位于环境控制装置40附近的第一区域和第一区域以外的第二区域。决定部32根据获取信息决定第一区域Ap的温度和风速中的至少一者。关于第二区域Aq,根据决定部32所决定出的第一区域Ap的温度和风速、以及在第二区域Aq中传播的检测用声波的声波测量数据,计算温度分布和风速分布。其结果是,关于第二区域Aq的温度分布和风速分布,与仅根据声波测量数据进行计算的情况相比,能够提高对对象空间S的温度分布和风速分布的测量精度。
本公开的第二方面是,在第一方面的基础上,
所述环境控制装置40是空调机40,所述空调机40具有从所述对象空间S吸入空气的吸入口66和向所述对象空间S吹出空气的吹出口67,
所述获取信息是所述空调机40从吸入口66吸入到的空气的温度即吸入温度,
所述决定部32决定所述吸入温度为所述第一区域Ap的温度,
所述环境检测系统根据所述决定部所决定出的所述第一区域Ap的温度和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的温度分布。
在第二方面中,将空调机40的吸入温度设为第一区域Ap的温度,根据该第一区域Ap的温度和第二区域Aq的声波测量数据,求出第二区域Aq的温度分布。由此,能够提高对对象空间S的温度分布的测量精度。
本公开的第三方面是,在第一方面的基础上,
所述环境控制装置40是空调机40,所述空调机40具有吸入口66、热交换器44、吹出口67、风扇52以及导风板72,
所述吸入口66从所述对象空间S吸入空气,
所述热交换器44调节从该吸入口66吸入到的空气的温度,
所述吹出口67将通过该热交换器44后的空气向所述对象空间S吹出,
所述风扇52将空气从所述吸入口66送往所述吹出口67,
所述导风板72用于调节从该吹出口67吹出的空气的朝向,
所述获取信息为所述热交换器44的温度、从所述吸入口66吸入的空气的温度、所述风扇52的转速以及所述导风板72的姿势,
所述决定部32根据所述获取信息计算从所述空调机40的所述吹出口67吹出的空气的温度即吹出温度,决定所述吹出温度为所述第一区域Ap的温度,
所述环境检测系统根据所述决定部32所决定出的所述第一区域Ap的温度和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的温度分布。
在第三方面中,决定部32决定空调机40的吹出温度为第一区域Ap的温度。根据该第一区域Ap的温度和第二区域Aq的声波测量数据,求出第二区域Aq的温度分布。由此,能够提高对对象空间S的温度分布的测量精度。
本公开的第四方面是,在第一方面的基础上,
所述环境控制装置40是空调机40,所述空调机40具有吸入口66、吹出口67以及风扇52,
所述吸入口66吸入所述对象空间S的空气,
所述吹出口67向所述对象空间S吹出空气,
所述风扇52将空气从所述吸入口66送往所述吹出口67,
所述获取信息为所述风扇52的转速和所述吸入口66的开口面积,
所述决定部32根据所述获取信息计算被吸入所述空调机40的所述吸入口66中的空气的风速即吸入风速,决定所述吸入风速为所述第一区域Ap的风速,
所述环境检测系统根据所述决定部32所决定出的所述第一区域Ap的风速和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的风速分布。
在第四方面中,决定部32决定空调机40的吸入风速为第一区域Ap的风速。根据该第一区域Ap的风速和第二区域Aq的声波测量数据,求出第二区域Aq的风速分布。由此,能够提高对对象空间S的风速分布的测量精度。
第五方面是,在第一方面的基础上,
所述环境控制装置40是空调机40,所述空调机40具有吸入口66、吹出口67、风扇52以及导风板72,
所述吸入口66吸入所述对象空间S的空气,
所述吹出口67向所述对象空间S吹出空气,
所述风扇52将空气从所述吸入口66送往所述吹出口67,
所述导风板72用于调节从该吹出口67吹出的空气的朝向,
所述获取信息为所述风扇52的转速、所述吹出口67的开口面积以及所述导风板72的姿势,
所述决定部32根据所述获取信息计算从所述空调机40的所述吹出口67吹出的风速即吹出风速,决定所述吹出风速为所述第一区域Ap的风速,
所述环境检测系统根据所述决定部32所决定出的所述第一区域Ap的风速和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的风速分布。
在第五方面中,决定部32决定空调机40的吹出风速为第一区域Ap的风速。根据该第一区域Ap的风速和第二区域Aq的声波测量数据,求出第二区域Aq的温度分布。由此,能够提高对对象空间S的温度分布的测量精度。
本公开的第六方面是,在第一到第五方面中任一方面的基础上,
所述第二区域Aq被划分为多个区域,
所述决定部32将在多个所述区域中与对象空间S的壁面、地面以及天花板面接触的所述区域的风速设为0,求出所述第二区域的风速分布。
在第六方面中,由于壁面、地板面以及天花板面附近的风速等于0,能够将该区域的风速设为0来求出第二区域的风速分布。
本公开的第七方面是,在第一到第六方面中任一方面的基础上,
所述环境检测系统还包括运算部35,所述运算部35根据所述第二区域Aq的风速分布,求出该对象空间S的空气龄分布。
在第七方面中,通过求出对象空间S的空气龄分布,能够评价整个对象空间S的空气是否已充分地换气。
附图说明
图1是示出设置有实施方式的环境检测系统的对象空间的立体图;
图2是示出实施方式的空调机的制冷剂回路的管道系统图;
图3是示出实施方式所涉及的室内机组的内部结构的纵向剖视图;
图4是放大示出实施方式所涉及的室内机组的吹出口附近的图,示出导风板位于关闭位置的状态;
图5是放大示出实施方式所涉及的室内机组的吹出口附近的图,示出导风板位于打开位置的状态;
图6是示出控制装置以及通过通信线与控制装置连接的设备的框图;
图7是示出本实施方式的环境检测系统的结构的框图;
图8是示出对象空间的温度分布和声波传播路径的示意图;
图9是说明对象空间的温度分布和风速分布的测量方法的图;
图10是示出环境检测系统的对象空间的温度分布和风速分布的测量处理的流程图;
图11是示出第二区域的温度和风速的测量处理的流程图;
图12是示出变形例所涉及的室内机组的内部结构的纵向剖视图;
图13是变形例所涉及的环境检测系统的相当于图11的图;
图14是第二实施方式所涉及的环境检测系统的相当于图7的图;
图15是示出室内空间的风速分布的例子的示意图;
图16是示出室内空间的空气龄分布的例子的示意图。
具体实施方式
下面,参照附图对本实施方式进行说明。需要说明的是,以下实施方式是本质上优选的示例,并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途的范围加以限制的意图。
(实施方式)
下面,参照附图对本实施方式进行说明。需要说明的是,以下实施方式是本质上优选的示例,并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途的范围加以限制的意图。需要说明的是,在以下说明中,只要没有特别的注明,“上”、“下”、“左”、和“右”指的是图中所示出的方向。
(实施方式)
如图1所示,本实施方式的环境检测系统1是利用声波测量设置有空调机40的室内空间S的温度分布和风速分布的系统。室内空间S对应于本公开的对象空间S。室内空间S是由天花板面、壁面以及地面形成的空间。在室内空间S的天花板附近,向室内空间S发送检测用声波的扬声器10和接收该检测用声波的传声器20布置在相同位置上。
-空调机-
空调机40是本公开的环境控制装置40。如图2所示,空调机40包括室内机组48和室外机组47。空调机40的室内机组48设置在室内空间S的天花板的靠中央的位置上。该室内机组48吸入室内空间S中的空气,并将调节后的空气向室内空间S吹出(参照图1中的粗线箭头)。
空调机40进行制冷运转和制热运转。空调机40包括制冷剂回路41。通过用液体连接管49和气体连接管50将室外机组47与室内机组48连接起来而形成制冷剂回路41。制冷剂回路41包括压缩机42、室外热交换器43、膨胀阀46、室内热交换器44以及四通换向阀45。空调机40进行使制冷剂循环而冷却和加热室内空间S中的空气的制冷循环运转。
<室外机组>
室外机组47设置在室外。如图2所示,室外机组47具有压缩机42、室外热交换器22、膨胀阀46、四通换向阀45以及室外风扇51。
压缩机42吸入低压气态制冷剂并对其进行压缩。压缩机42喷出压缩后的制冷剂。
室外热交换器22使由室外风扇51输送的室外空气与制冷剂进行热交换。
室外风扇51输送通过室外热交换器22的室外空气。
膨胀阀46是对制冷剂进行减压。膨胀阀46是能够调节开度的电动膨胀阀。膨胀阀46只要连接在制冷剂回路41的液体连接管49上即可,也可以设置在室内机组48中。
四通换向阀45具有第一阀口P1、第二阀口P2、第三阀口P3以及第四阀口P4。第一阀口P1与压缩机42的喷出侧连通。第二阀口P2与压缩机42的吸入侧连通。第三阀口P3与室外热交换器22的气侧端部相连。第四阀口P4与气体连接管50相连。
四通换向阀45在第一状态(图2中用实线示出的状态)与第二状态(图2中用虚线示出的状态)之间进行切换。在第一状态下,第一阀口P1与第三阀口P3连通,并且,第二阀口P2与第四阀口P4连通。在第二状态下,第一阀口P1与第四阀口P4连通,并且,第二阀口P2与第三阀口P3连通。
在四通换向阀45处于第一状态时,制冷剂回路41进行第一制冷循环。第一制冷循环为将室内热交换器53用作蒸发器的制冷循环。在第一制冷循环中,空调机40进行制冷运转。
在四通换向阀45处于第二状态时,制冷剂回路41进行第二制冷循环。第二制冷循环为将室内热交换器53用作放热器的制冷循环。在第二制冷循环中,空调机40进行制热运转。
<室内机组>
如图3所示,室内机组48为天花板嵌入式室内机组。室内机组48具有机壳61、过滤器70、喇叭状部件71、室内风扇52、室内热交换器53以及风向调节部73。
机壳61具有机壳主体62和面板63。机壳主体62形成为在其下侧部分形成有开口面的矩形箱状。面板63能够拆装地设置在机壳主体62的开口面上。面板63具有当俯视时呈矩形框状的面板主体64和设置在面板主体64的中央的吸入格栅65。
在面板主体64的中央形成有一个吸入口66。吸入口66是用于从室内空间S吸入空气并将该空气引入机壳内的开口。吸入格栅65安装在吸入口66处。
在面板主体64的四个侧缘部上分别形成有一个吹出口67。各个吹出口67沿四个侧边延伸。在机壳61的内部,在从吸入口66到吹出口67之间形成有空气通路68。吹出口67是用于将通过室内热交换器44后的空气向室内空间S吹出的开口。在面板63的四个角部分别形成有从各个吹出口67延伸出来的辅助吹出口。
在吸入格栅65的上方布置有过滤器70。过滤器70布置在空气通路68中室内热交换器53的上游侧。过滤器70捕捉从吸入口66吸入的空气即吸入空气中的尘埃。
喇叭状部件71布置在过滤器70的上方。喇叭状部件71对吸入空气进行整流。
室内风扇52是本公开的风扇。室内风扇52布置在空气通路68中室内热交换器53的上游侧。室内风扇52是离心式风扇。室内风扇52将空气从吸入口66送往所述吹出口67。室内风扇52将从喇叭状部件71侧吸入到的空气输送至室内热交换器53。室内风扇52构成为能够分多级切换其风量。
室内热交换器53是本公开的热交换器44。室内热交换器53布置在空气通路68中。室内热交换器53沿着机壳主体62的四个侧面折弯。室内热交换器44调节从吸入口66吸入到的空气的温度。具体而言,在室内热交换器53中,由室内风扇52输送的空气与制冷剂进行热交换。
风向调节部73调节从吹出口67吹出的空气的朝向。风向调节部73具有电动机、与电动机连结的轴74、随着轴74的旋转而转动的导风板72。导风板72形成为沿着面板主体64的侧缘或吹出口67的长度方向延伸的长板状。导风板72的纵向剖面的形状呈近似圆弧状。
本例的导风板72所调节的位置包括六个位置。上述的六个位置包括如图4所示的关闭位置、以及五个打开位置。由五个打开位置将从吹出口67吹出的空气的风向设定为五个级别。
<传感器>
如图2和图3所示,室内机组48具有第一温度传感器54。第一温度传感器54设置在吸入口66附近。第一温度传感器54检测从室内机组48的吸入口66吸入到的空气的温度即吸入温度。
<控制装置>
控制装置100控制制冷剂回路41。控制装置100控制室内机组48和室外机组47。
如图6所示,控制装置100通过有线或无线的方式与压缩机42、膨胀阀46、四通换向阀45、室外风扇51、室内风扇52、风向调节部73以及第一温度传感器54连接。此外,控制装置100通过有线或无线的方式与后述的环境检测系统的控制器C连接。
控制装置100具有输出部101、输入部102以及通信部103。输出部101至少向压缩机42、膨胀阀46、四通换向阀45、室外风扇51、室内风扇52以及导风板72输出控制信号。向输入部102输入第一温度传感器54和第二温度传感器55的检测值。通信部103将获取信息发送给后述的环境检测系统1的控制器30。获取信息包括第一温度传感器54的检测值、室内风扇52的转速以及吸入口66的开口面积。
<环境检测系统>
如图7所示,环境检测系统1包括扬声器10、传声器20以及控制器30。环境检测系统1根据从扬声器10发送检测用声波到传声器接收该检测用声波为止的该声波的传播时间和传播距离,测量室内空间S的温度分布和风速分布。
扬声器10是声波发送部。扬声器10发送检测用声波。扬声器10向室内空间S的各个方向发送检测用声波。从扬声器10发送的多个检测用声波分别在室内空间传播。上述检测用声波中的一部分检测用声波在地面或壁面等反射。
传声器20是声波接收部。传声器20接收扬声器10所发送的检测用声波,生成并输出与接收到的检测用声波对应的电信号。传声器20直接接收来自扬声器10的检测用声波,或者接收在地面或墙面反射的检测用声波。在图1中示出传声器20接收从扬声器10发送后在地面和墙面反射的检测用声波的情况。
如图7所示,控制器30包括微型计算机和存储设备(具体而言是半导体存储器),所述微型计算机搭载于控制基板上,所述存储设备存储用于使该微型计算机工作的软件。
控制器30根据操作者输入的输入信号和传声器20的检测信号,控制扬声器10。控制器30通过通信线与扬声器10、传声器20以及空调机40的控制装置100连接。
控制器30具有设定部34、存储部33、接收部31以及决定部32。
设定部34将室内空间S划分为多个区域An(n=1、2、……n)。设定部34将已被划分的多个区域An分组为第一区域Ap和第二区域Aq。第一区域Ap是位于空调机40附近的区域,详情后述。第二区域Aq是室内空间S中第一区域Ap以外的区域An。
在存储部33中记录路径信息。路径信息包括从扬声器10发送检测用声波到传声器20接收该检测用声波为止的声波传播路径的长度。路径信息预先记录在存储部33中。声波传播路径的长度是指从扬声器10分别以不同的角度发送的多个检测用声波各自的传播路径的长度。检测用声波通过各区域An,详情后述。距离信息是在各区域An内传播的检测用声波各自的距离。
接收部31接收获取信息。从包括在空调机40中的控制装置100的通信部103发送获取信息。
决定部32决定获取信息中的第一温度传感器54的检测值即吸入温度为第一区域Ap的温度。决定部32根据获取信息中的室内风扇52的转速和吸入口66的开口面积,计算被吸入吸入口66中的空气的风速即吸入风速。决定部32决定计算出的吸入风速为第一区域Ap的风速。
<温度分布和风速分布的测量>
在利用空调机40对室内空间S进行空气调节的期间,室内空间S的温度和风速并不均匀。图8示出空调机进行制热运转的状态下的室内空间S中的温度分布。从空调机40的吹出口吹出的空气的温度最高,随着远离空调机40而温度逐渐下降。
从扬声器10发送的一个以上的检测用声波通过室内空间S的各区域An(n=1、2、……n)。根据通过上述各区域An的检测用声波的传播距离和传播时间,求出各区域An的温度和风速,由此能够求出整个室内空间S中的温度分布和风速分布。
在图8中,与空调机的室内机组相邻的多个区域(由虚线包围的区域)成为第一区域,剩余的区域成为第二区域。换句话说,在图8中,位于室内机组的正下方的多个区域成为第一区域。本实施方式的第一区域由与室内机组的吸入口和吹出口中的至少一者相邻的一个或多个区域An构成。
下面,对室内空间S的温度分布和风速分布的测量方法进行说明。为了便于说明,参照图9。
图9示出室内空间S的横向截面。室内空间S在上下方向上被划分为四个区域,在左右方向上被划分为三个区域,结果被划分为十二个区域An(n=1~12)。
扬声器10和传声器20设置在室内空间S的区域A1的左壁面上。室内机组48设置在区域A2的天花板面上。区域A2是第一区域Ap。区域A2以外的区域是第二区域Aq(A1、A3、A4、……A12)。
从扬声器10发送的多个检测用声波朝着右壁面传播。此处,将到达区域A3的右壁面的检测用声波的传播路径设为第一传播路径L1。传声器20接收在第一传播路径L1上往返的检测用声波。
对于到达区域A6、区域A9和区域A12各自的右壁面的检测用声波也同样将与区域A6、区域A9和区域A12各自对应的传播路径分别设为第二传播路径L2~第四传播路径L4。传声器20接收在第二传播路径L2~第四传播路径L4上往返的检测用声波。
此处,各传播路径Lm(m=1~4)的距离Dm(m=1~4)是在各传播路径Lm中传播的检测用声波通过区域An(n=1~12)内的距离dm,n之和。具体而言,第一传播路径L1的第一距离D1为D1=d1,1+d1,2+d1,3。第二传播路径L2的第二距离D2为D2=d2,1+d2,2+d2,6。第三传播路径L3的第三距离D3为d3,1+d3,5+d3,9。第四传播路径L4的第四距离D4为d4,1+d4,4+d4,5+d4,8+d4,9+d4,12。
按照如下方式求出室内空间S的温度分布。如果将在各区域An中传播的检测用声波的传播速度设为vn(m/s)(n=1~12),将各区域An的温度设为tn(degC)(n=1~12),则以下的关系式[数学式1]成立。
[数学式1]
vn=331.5+α×tn
[数学式1]的331.5(m/s)为声速,α为规定的常数。此处,能够将第一温度传感器54所检测到的空气的温度视为第一区域Ap(A2)的空气的温度。这是因为第一温度传感器54对室内机组48从第一区域Ap吸入到的空气的温度进行检测。因此,将室内机组48的吸入口66的空气的吸入温度视为第一区域Ap的空气的温度。通过向[数学式1]的t2输入第一温度传感器54所检测到的空气的温度(吸入温度)的值,计算第一区域Ap(A2)中的传播速度v2。
如果将在各传播路径Ln(n=1~4)中传播的检测用声波的往返时间设为传播时间Tm(m=1~4),则检测用声波的传播时间Tm、传播距离dm,n以及传播速度vm满足以下的关系式[数学式2]。
[数学式2]
将通过上述[数学式1]计算出的第一区域Ap(A2)中的传播速度v2输入[数学式2]的联立方程式中。能够通过利用最小二乘法计算输入了该已知的值v2的[数学式2]的联立方程式,求出第二区域Aq(A1、A3、A4、……A12)的各传播速度vn。能够根据传播速度vn和[数学式1]求出第二区域Aq(A1、A3、A4、……A12)的各温度tn。
接着,按照如下方式求出室内空间S的风速分布。将各区域An的气流速度设为un(m/s)(n=1~4)。在各传播路径Ln中,根据是去路还是返路,气流对传播的声波来说成为顺风或逆风。在气流成为顺风的情况下,检测用声波的传播速度提高与气流速度un相应的速度。另一方面,在气流成为逆风的情况下,检测用声波的传播速度降低与气流速度un相应的速度。因此,对于声波的去路的传播速度vna(气流成为顺风的情况),关系式[3]成立,对于声波的返路的传播速度vnb(气流成为逆风的情况),关系式[4]成立。
[数学式3]
vna=331.5+α×tn+un
[数学式4]
vnb=331.5+α×tn-un
此处,能够将被吸入室内机组48的吸入口66中的空气的风速(吸入风速)视为第一区域Ap(A2)的风速。这是因为,第一区域Ap的空气朝着室内机组48的吸入口66流动。吸入风速是根据室内风扇52的转速和吸入口66的开口面积来计算的。具体而言,能够根据室内风扇52的转速求出每单位时间的吸入风量。能够通过用该室内风扇52的转速除以开口面积,求出吸入口66处的风速。因此,通过向[数学式3]和[数学式4]的u2输入吸入风速的值,并向t2输入上述的吸入温度的值,从而计算第一区域Ap(A2)中的去路的传播速度v2a和返路的传播速度v2b。
由于区域A3、A6、A9和A12是与壁面接触的区域,因此能够假设这些区域的风速实质上为零。这是因为,在壁面附近,气流与壁面之间产生摩擦,因此风速非常低。因此,将零输入[数学式3]和[数学式4]的u3、u6、u9和u12,并向t3、t6、t9和t12输入通过[数学式2]得到的各温度值,由此计算区域A3、A6、A9和A12的去路的传播速度v3a、v6a、v9a以及返路的传播速度v12a、v3b、v6b、v9b。
如果将在各传播路径Ln(n=1~4)中传播的检测用声波的往返时间设为传播时间Tn(n=1~4),则检测用声波的传播时间Tn、传播距离dmn以及传播速度vn满足以下的关系式[数学式5]。
[数学式5]
将通过上述[数学式3]和[数学式4]计算出的第一区域Ap(A2)中的去路的传播速度v2a和返路的传播速度v2b输入[数学式5]的联立方程式中。
将通过上述[数学式3]和[数学式4]计算出的区域A3、A6、A9和A12的去路的传播速度v3a、v6a、v9a、以及返路的传播速度v12a、v3b、v6b、v9b输入[数学式5]的联立方程式中。
在[数学式5]中,向图9中不存在的传播距离(例如d1,12等)输入零。
能够通过利用最小二乘法计算输入了上述的已知值的[数学式5]的联立方程式,求出第二区域Aq(A1、A3、A4、……A12)的各传播速度vn。更具体而言,增加扬声器10和传声器20等,分别测量[数学式5]中右边的左项(往)和右项(返),根据[数学式5]的联立方程式计算Vna、Vnb。能够根据传播速度vn、[数学式3]、[数学式4]、第二区域Aq的各区域An(n=1,3,4,……12)的温度tn,求出第二区域Aq的各区域An(n=1,3,4,……12)的风速。需要说明的是,区域A3、A6、A9和A12的风速为零。
<温度分布和风速分布的测量处理>
接着,使用图10对由环境检测系统1测量室内空间S的温度分布和风速分布的处理进行说明。
在下面的步骤ST1和步骤ST2中,控制器30获取声波测量数据。声波测量数据是检测用声波的传播距离和传播时间。
在步骤ST1中,控制器30从存储在存储部33中的路径信息中,按每个区域An获取在室内空间S中传播的多个检测用声波的距离信息。
在步骤ST2中,控制器30测量从扬声器10发送检测用声波的时刻到传声器20接收到该检测用声波的时刻为止的经过时间,并将该经过时间用作检测用声波的传播时间。
在步骤ST3中,控制器30根据在步骤ST1和步骤ST2获取到的声波测量数据(通过各区域An的检测用声波的传播距离和各检测用声波的传播时间)以及第一区域Ap的温度和风速,计算第二区域Aq的各区域An的温度和风速。控制器30将计算出的第二区域Aq的各区域An的温度和风速记录在存储部33中。
在步骤ST4中,控制器30根据在步骤ST3中计算出的各个区域An的温度和风速,测量室内空间S的温度分布和风速分布。
<第二区域的温度和风速的计算>
参照图11说明在步骤ST3中控制器30对第二区域的温度和风速进行测量的处理。
在步骤ST11中,控制器30决定从通信部103获取到的获取信息中由第一温度传感器54检测到的空气的温度(吸入温度)为第一区域Ap的空气的温度。
在步骤ST12中,控制器30根据从通信部103获取到的获取信息中的风扇52的转速和吸入口66的开口面积,计算风速(吸入风速)。
在步骤ST13中,控制器30决定吸入风速为第一区域Ap的风速。
在步骤ST14中,控制器30根据在步骤ST11中决定出的第一区域Ap的温度,求出第一区域Ap的传播速度。控制器30根据该第一区域Ap的传播速度和声波测量数据,计算第二区域Aq的各区域An的温度。用上述的[数学式2]的例子进行具体说明。在[数学式2]的联立方程式中,将第一传感器的检测值(吸入温度)代入第一区域Ap的温度t2。然后,通过求解该联立方程式,计算第二区域Aq的各区域An的温度。
控制器30根据在步骤ST13中决定出的第一区域Ap的风速,求出第一区域Ap的传播速度。控制器30根据该第一区域Ap的传播速度和声波测量数据,计算第二区域Aq的各区域An的风速。用上述的[数学式5]的例子进行具体说明。在[数学式5]的联立方程式中,将在步骤ST12中计算出的吸入风速代入第一区域Ap的风速u2。然后,通过求解该联立方程式,计算第二区域Aq的各区域An的风速。
<实施方式的特征(1)>
实施方式的环境检测系统1包括扬声器10(声波发送部)、传声器20(声波接收部)以及控制器30(控制部),所述扬声器10向设置有空调机40的室内空间S(对象空间)发送检测用声波,所述传声器20接收扬声器10所发送的检测用声波,所述控制器30控制扬声器10,所述环境检测系统1包括决定部32,所述决定部32根据从空调机40获取到的规定的获取信息,决定第一区域Ap的温度和风速中的至少一者,根据决定部32所决定出的第一区域Ap的温度和风速以及所述声波测量数据,求出室内空间S中第一区域Ap以外的第二区域Aq的温度分布和风速分布。
此处,在利用声波测量空间的温度分布和风速分布的系统中,根据声波的传播时间和传播距离,计算空间的温度和风速。由于不是直接测量空间的温度和风速的实测值,所以如果用声波进行测量,则有时与实测值的误差比较大。特别是,在比较宽敞的空间中声波的传播距离变长,因此衰减量变大。此外,即使在比较狭窄的空间中,在壁面、地面等的反射次数、其反射系数等原因,因此衰减量有时也会变大。在该情况下,如果利用声波测量空间的温度分布和风速分布,则其测量精度有时会不稳定。
于是,能够想到:实际测量空间内的规定位置的温度和风速,根据测得的该温度的实测值来校正利用声波而测得的温度的测量值。但是,这样一来,就需要另外设置温度传感器和风速传感器,导致部件的数量增加。还必须在空间内预先确保安装上述温度传感器和风速传感器的位置。
相对于此,根据实施方式的特征(1),由从空调机40获取的获取信息决定位于空调机40附近的第一区域Ap的温度和风速。根据第一区域Ap的温度和风速以及声波测量数据,计算第二区域Aq的温度分布和风速分布。由此,在测量整个室内空间S的温度分布和风速分布时,第一区域Ap的温度和风速能够采用基于获取信息而得到的温度和风速。其结果是,与仅根据声波测量数据进行计算的情况相比,能够提高对第二区域Aq的各区域An的温度和风速的测量精度,并且能够提高室内空间S的温度分布和风速分布的测量结果的可靠性。
<实施方式的特征(2)>
在实施方式的环境检测系统1中,获取信息是空调机40从吸入口66吸入到的空气的温度即吸入温度。决定部32决定吸入温度为所述第一区域Ap的温度。根据决定部32所决定出的第一区域的温度和声波测量数据,求出第二区域Aq的温度分布。
根据实施方式的特征(2),由于将空调机40的吸入温度设为第一区域Ap的温度,因此不需要在第一区域Ap另外设置温度传感器。因此,能够抑制构成环境检测系统1的部件数量增加。
除此之外,第一区域Ap的空气的温度实质上与空调机40的吸入温度相等。能够通过第一温度传感器54正确地检测该吸入温度。因此,通过将第一温度传感器54的检测值设为第一区域Ap的温度,对第二区域Aq的各区域An的温度的测量精度提高。
<实施方式的特征(3)>
在实施方式的环境检测系统1中,获取信息是室内风扇52(风扇)的转速和吸入口66的开口面积,决定部32根据获取信息计算被吸入空调机40的吸入口66中的空气的风速即吸入风速,决定吸入风速为第一区域Ap的风速,根据由决定部32决定出的第一区域Ap的风速和声波测量数据,求出第二区域Aq的风速分布。
根据实施方式的特征(3),由于将空调机40的吸入风速设为第一区域Ap的风速,因此不需要在第一区域Ap另外设置风速传感器。因此,能够抑制构成环境检测系统1的部件数量增加。
除此之外,能够根据室内风扇52的转速和吸入口66的开口面积,比较准确地计算吸入风速。因此,通过将根据获取信息计算出的风速值设为第一区域Ap的风速值,对第二区域Aq的各区域An的风速的测量精度提高。
<实施方式的特征(4)>
在实施方式的环境检测系统1中,第二区域Aq被划分为多个区域An,并将在多个区域An中与室内空间S的壁面、地面以及天花板面接触的区域An的风速设为零,来求出第二区域Aq的风速分布。
根据实施方式的特征(4),例如能够将[数学式5]的风速un中与接触于壁面的区域A3、A6、A9和A12对应的风速设为零并进行输入。由此,除了第一区域Ap的风速之外,还增加了向[数学式5]输入的已知的输入值,其结果是,能够可靠地提高第二区域Aq的风速分布的精度。
(变形例)
在变形例的环境检测系统1中,将空调机40的吹出口67的吹出空气的温度和风速分别设为第一区域Ap的空气的温度和风速。下面,对与实施方式的环境检测系统1的不同点进行说明。
<室内机组>
如图12所示,室内机组48包括第二温度传感器55。第二温度传感器55检测室内热交换器44的温度。具体而言,第二温度传感器55的电极(检测温度的部分)与室内热交换器44的表面接触。
第二温度传感器55通过有线或无线的方式与控制装置100连接。第二温度传感器55所检测到的温度信息被输入控制装置100的输入部102中。在通信部103向空调机40的控制器30发送的获取信息中,包括第二温度传感器55所检测到的温度信息。
<环境检测系统>
在控制器30所接收的获取信息中包括热交换器44的温度、从吸入口66吸入的空气的温度、室内风扇52的转速、导风板72的姿势以及吹出口67的开口面积。热交换器44的温度是第二温度传感器55所检测到的温度。从吸入口66吸入的空气的温度是第一温度传感器54所检测到的温度。导风板72的姿势是导风板72的五个打开位置。
<温度分布和风速分布的测量>
能够将从室内机组48的吹出口67吹出的空气的温度(吹出温度)视为第一区域Ap的空气的温度。这是因为,第一区域Ap的空气的温度实质上与从室内机组48的吹出口67向第一区域Ap吹出的空气的温度相等。
吹出温度是根据室内热交换器44的温度、被吸入吸入口66中的空气的温度、室内风扇52的转速以及导风板72的姿势来计算的。
具体而言,吹出温度是根据吸入口66的吸入空气的温度与室内热交换器44的温度之间的温度差ΔT、室内热交换器44与吸入空气进行热交换的热量J、以及通过室内热交换器44的风量V来计算的。温度差ΔT是根据第一温度传感器54和第二温度传感器55所检测到的温度之差来计算的。热量J是根据温度差ΔT和已知的室内热交换器44的特性来计算的。风量V是根据室内风扇52的转速和导风板72的打开位置来计算的。能够根据风量V和热量J计算通过了室内热交换器44的空气的温度作为吹出温度。
能够将从室内机组48的吹出口67吹出的空气的风速(吹出风速)视为第一区域Ap的风速。这是因为,第一区域Ap的空气的流速实质上与从室内机组48的吹出口67吹出的空气的流速相等。
吹出风速是根据室内风扇52的转速、吹出口67的开口面积以及导风板72的姿势来计算的。
具体而言,能够根据室内风扇52的转速求出每单位时间的吹出风量。能够根据导风板72的打开位置求出吹出口67的实质的开口面积。能够通过用该室内风扇52的转速除以吹出口67的实质的开口面积,求出吹出口67处的风速。
<第二区域的温度和风速的测量处理>
如图13所示,通过以下的处理来计算变形例的第二区域的温度和风速。
在步骤ST21中,控制器30根据从通信部103获取到的获取信息中的热交换器44的温度、从吸入口66吸入的空气的温度、室内风扇52的转速以及导风板72处于打开状态的信息,计算从室内机组48的吹出口67吹出的空气的温度即吹出温度。
在步骤ST22中,控制器30的决定部32决定在步骤ST21中计算出的吹出温度为第一区域Ap的空气的温度。
在步骤ST23中,控制器30根据从通信部103获取到的获取信息中的风扇52的转速、吹出口67的开口面积以及导风板72的打开位置,计算从室内机组48的吹出口吹出的风速(吹出风速)。
在步骤ST24中,控制器30决定在步骤ST23中计算出的吹出风速为第一区域Ap的风速。
在步骤ST25中,控制器30根据在步骤ST22中决定出的第一区域Ap的温度,求出第一区域Ap的传播速度。控制器30根据该第一区域Ap的传播速度和声波测量数据,计算第二区域Aq的各区域An的温度。用上述的[数学式2]的例子进行具体说明。在[数学式2]的联立方程式中,将在步骤ST21中计算出的吹出温度代入第一区域Ap的温度t2。然后,通过求解该联立方程式,计算第二区域Aq的各区域An的温度。
控制器30根据在步骤ST24中决定出的第一区域Ap的风速,求出第一区域Ap的传播速度。控制器30根据该第一区域Ap的传播速度和声波测量数据,计算第二区域Aq的各区域An的风速。用上述的[数学式5]的例子进行具体说明。在[数学式5]的联立方程式中,将在步骤ST23中计算出的吹出风速代入第一区域Ap的风速u2。然后,通过求解该联立方程式,计算第二区域Aq的各区域An的风速。
在该变形例中,也由于将室内机组48的吹出温度和吹出风速分别设为第一区域Ap的温度和风速,所以不需要在第一区域Ap另外设置温度传感器和风速传感器。根据由决定部32决定出的第一区域Ap的温度和风速以及声波测量数据,测量第二区域的各区域An的温度和风速。因此,与仅利用声波测量数据的情况相比,能够提高对室内空间S的温度分布和风速分布的测量精度。
(第二实施方式)
第二实施方式的环境检测系统1根据室内空间S的风速分布,评价该室内空间S的换气的有效性。具体而言,如图14所示,本例的环境检测系统1的控制器30具有运算部35和评价部36。
运算部35根据室内空间S内的风速分布,求出室内空间S的空气龄分布。具体而言,运算部35根据计算出的第二区域Aq的各区域An的风速,求出室内空间S的空气龄分布。更具体而言,运算部35通过使用规定的运算式,根据第二区域Aq的风速分布,求出空气龄分布。空气龄是流入到室内空间S中的空气到达室内空间S内的某一场所所需的时间。空气龄越低的场所表示空气越新鲜,另一方面,空气龄越高的场所表示空气越凝滞。这样,能够根据空气龄掌握室内空间S的凝滞状态。作为规定的运算式,例如能够采用被动标量方程式。
评价部36根据室内空间S的空气龄分布对空气的混浊情况进行评价。具体而言,评价部36对由运算部35计算出的各区域An的空气龄进行评价。评价部36将空气龄比较高的区域An评价为空气比较凝滞。另一方面,评价部36将空气龄比较低的区域An评价为空气比较新鲜。这样,能够通过评价部36的评价,掌握在室内空间S中空气龄不均的情况。下面,对室内空间S的空气的混浊情况的评价之一例进行说明。
如图15所示,在室内空间S中设置有换气装置80。换气装置80具有空气的供气口81和排气口82。从上方观察室内空间S时,排气口82布置在对角线上。从供气口81吹出来的空气在室内空间S内通过后,从排气口82向外部排出。在室内空间S内,从供气口81吹出空气以及向排气口82排出空气,由此产生气流。
在图15中,用箭头示出室内空间S内的风速分布。箭头的粗细表示风速的大小。箭头越粗,风速越大。箭头的朝向示出空气的流动方向。如图16所示,在室内空间S中,用纵线示出的区域M的风速VM较大,用横线示出的区域N的风速VN较小,用点示出的区域O的风速VO更小(VM>VN>VO)。
关于由运算部35求出的各区域的空气龄,假设区域M的空气龄为1秒,区域N的空气龄为10秒,区域O的空气龄为20秒。评价部36根据上述的室内空间S中的空气龄的分布,将区域M的空气评价为最新鲜,将区域O的空气评价是最凝滞的。此外,评价部36将区域N的空气评价为比区域O的空气新鲜且比区域M的空气凝滞。评价部36也可以根据由运算部35运算出的空气龄示出表示各区域的空气凝滞程度的指数。
根据本例,能够对室内空间S的换气的有效性进行评价。即使换气量充分,也通过对室内空间S的空气龄不均情况进行评价,能够掌握整个室内空间S是否已充分地换气。由此,例如在上述换气装置80中,通过调节供气口81和排气口82的位置、开口的朝向,能够提高整个室内空间S的换气效率。
除此之外,对空气龄设定规定的阈值,当判断为超过了该阈值时,通过提高吹出风速和吸入风速,能够降低超过了该阈值的区域An的空气龄。通过这样效率良好地进行换气,也能够抑制因浮游在室内空间S的空气中的病原菌等引起的感染风险增大。
(其他实施方式)
本公开的环境检测系统1也可以是检测温度分布和风速分布中的任一者的系统。
在本公开的环境检测系统1中,扬声器10和传声器20也可以作为单独部件分别安装在室内空间S的不同位置处。
本公开的环境检测系统1可以将吹出温度设为第一区域Ap的温度,且将吸入风速设为第一区域Ap的风速,也可以将吸入温度设为第一区域Ap的温度,且将吹出风速设为第一区域Ap的风速。
在本公开的环境检测系统1中,决定部32也可以根据导风板72的打开位置,选择将第一区域Ap的空气的温度设为吸入温度还是设为吹出温度。此外,决定部32也可以根据导风板72的打开位置,选择将第一区域Ap的风速设为吸入风速还是设为吹出风速。例如,当导风板72的打开位置为最朝上的打开位置(水平吹出位置)时,吹出口67的实质开口面积最小。在该情况下,来自吹出口67的气流仅通过第一区域Ap中的一小部分。因此,第一区域Ap的风速几乎不受气流的影响。因此,在导风板72位于水平吹出位置时,决定部32决定吸入温度为第一区域Ap的温度,并决定吸入风速为第一区域Ap的风速。另一方面,当导风板72最朝下时,来自吹出口67的气流在第一区域Ap中的大部分区域中流动。因此,能够将第一区域Ap的风速视为实质上与来自吹出口67的气流的流速相等。于是,当导风板72位于最朝下的位置时,决定部32决定吹出温度为第一区域Ap的温度,并决定吹出风速为第一区域Ap的风速。
在本公开的环境检测系统1中,第一区域Ap不限于与室内机组48相邻的区域。第一区域Ap只要是能够将从获取信息得到的温度和风速视为第一区域Ap的空气的温度和风速的区域即可。例如,第一区域Ap只要是能够将由第一温度传感器54检测到的温度视为第一区域Ap的空气的温度的区域即可。
在本公开的环境检测系统1中,并不限于在室内空间S中分别设置一个扬声器10和一个传声器20,也可以分别设置多个。
在本公开的环境检测系统1中,安装扬声器10和传声器20的位置不限于室内空间S的天花板。扬声器10和传声器20也可以设置在室内空间S的壁面或地面上。此外,扬声器10和传声器20也可以设置在室内机组48中。
在本说明书中,“空气调节”不仅包括“对温度、湿度进行的调节”,还包括“对清洁度、气流进行的调节”等。因此,本公开的环境控制装置40并不限定于对室内空间进行制冷制热的空调机,例如也可以是换气装置或空气净化器。
以上说明了实施方式和变形例,然而应理解为在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对方案及具体方式进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能,也可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合或替换。以上所述的“第一”、“第二”这些用语仅用于区分包含上述用语的语句,并不是要限定该语句的数量、顺序。
-产业实用性-
综上所述,本公开对于环境检测系统是有用的。
-符号说明-
S 室内空间(对象空间)
1 环境检测系统
10 扬声器(声波发送部)
20 传声器(声波接收部)
32 决定部
40 空调机(环境控制装置)
44 室内热交换器(热交换器)
52 室内风扇(风扇)
66 吸入口
67 吹出口
72 导风板
Claims (7)
1.一种环境检测系统,其包括声波发送部(10)和声波接收部(20),
所述声波发送部(10)向设置有环境控制装置(40)的对象空间(S)发送检测用声波,所述环境控制装置(40)对空间进行空气调节,
所述声波接收部(20)接收所述声波发送部(10)所发送的检测用声波,
所述环境检测系统根据声波测量数据求出所述对象空间(S)的温度分布和风速分布中的至少一者,所述声波测量数据包括从所述声波发送部(10)发送所述检测用声波到所述声波接收部(20)接收所述检测用声波为止的声波传播路径长度和声波传播时间,
所述环境检测系统的特征在于:
所述环境检测系统包括决定部(32),所述决定部(32)根据从所述环境控制装置(40)获取到的规定的获取信息,决定该环境控制装置(40)附近的区域即第一区域Ap的温度和风速中的至少一者,
所述环境检测系统根据所述决定部(32)所决定出的所述第一区域Ap的温度和风速中的至少一者、以及所述声波测量数据,求出所述对象空间(S)中所述第一区域Ap以外的第二区域Aq的温度分布和风速分布中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的环境检测系统,其特征在于:
所述环境控制装置(40)是空调机(40),
所述空调机(40)具有从所述对象空间(S)吸入空气的吸入口(66)和向所述对象空间(S)吹出空气的吹出口(67),
所述获取信息是所述空调机(40)从吸入口(66)吸入到的空气的温度即吸入温度,
所述决定部(32)决定所述吸入温度为所述第一区域Ap的温度,
所述环境检测系统根据所述决定部所决定出的所述第一区域Ap的温度和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的温度分布。
3.根据权利要求1所述的环境检测系统,其特征在于:
所述环境控制装置(40)是空调机(40),所述空调机(40)具有吸入口(66)、热交换器(44)、吹出口(67)、风扇(52)以及导风板(72),
所述吸入口(66)从所述对象空间(S)吸入空气,
所述热交换器(44)调节从该吸入口(66)吸入到的空气的温度,
所述吹出口(67)将通过该热交换器(44)后的空气向所述对象空间(S)吹出,
所述风扇(52)将空气从所述吸入口(66)送往所述吹出口(67),
所述导风板(72)用于调节从该吹出口(67)吹出的空气的朝向,
所述获取信息为所述热交换器(44)的温度、从所述吸入口(66)吸入的空气的温度、所述风扇(52)的转速以及所述导风板(72)的姿势,
所述决定部(32)根据所述获取信息计算从所述空调机(40)的所述吹出口(67)吹出的空气的温度即吹出温度,决定所述吹出温度为所述第一区域Ap的温度,
所述环境检测系统根据所述决定部(32)所决定出的所述第一区域Ap的温度和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的温度分布。
4.根据权利要求1所述的环境检测系统,其特征在于:
所述环境控制装置(40)是空调机(40),所述空调机(40)具有吸入口(66)、吹出口(67)以及风扇(52),
所述吸入口(66)吸入所述对象空间(S)的空气,
所述吹出口(67)向所述对象空间(S)吹出空气,
所述风扇(52)将空气从所述吸入口(66)送往所述吹出口(67),
所述获取信息为所述风扇(52)的转速和所述吸入口(66)的开口面积,
所述决定部(32)根据所述获取信息计算被吸入所述空调机(40)的所述吸入口(66)中的空气的风速即吸入风速,决定所述吸入风速为所述第一区域Ap的风速,
所述环境检测系统根据所述决定部(32)所决定出的所述第一区域Ap的风速和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的风速分布。
5.根据权利要求1所述的环境检测系统,其特征在于:
所述环境控制装置(40)是空调机(40),所述空调机(40)具有吸入口(66)、吹出口(67)、风扇(52)以及导风板(72),
所述吸入口(66)吸入所述对象空间(S)的空气,
所述吹出口(67)向所述对象空间(S)吹出空气,
所述风扇(52)将空气从所述吸入口(66)送往所述吹出口(67),
所述导风板(72)用于调节从该吹出口(67)吹出的空气的朝向,
所述获取信息为所述风扇(52)的转速、所述吹出口(67)的开口面积以及所述导风板(72)的姿势,
所述决定部(32)根据所述获取信息计算从所述空调机(40)的所述吹出口(67)吹出的风速即吹出风速,决定所述吹出风速为所述第一区域Ap的风速,
所述环境检测系统根据所述决定部(32)所决定出的所述第一区域Ap的风速和所述声波测量数据,求出所述第二区域Aq的风速分布。
6.根据权利要求1到5中任一项权利要求所述的环境检测系统,其特征在于:
所述第二区域Aq进一步被划分为多个区域,
所述决定部(32)将在多个所述区域中与对象空间(S)的壁面、地面以及天花板面接触的所述区域的风速设为零,求出所述第二区域Aq的风速分布。
7.根据权利要求1到6中任一项权利要求所述的环境检测系统,其特征在于:
所述环境检测系统还包括运算部(35),所述运算部(35)根据所述第二区域Aq的风速分布,求出所述对象空间(S)的空气龄分布。
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