JP2019090590A - スポット空調装置 - Google Patents

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【課題】スポット空調装置において、大掛かりな設備を要することなく、作業者が規則性なく移動する場合や常時移動する場合でも、空調空気を作業者に向けて送風する技術を提供する。【解決手段】空調空気CAを作業者Pに向けて送風するスポット空調装置1である。空調空気CAを送出するスポットクーラー4と、作業者Pを検出する人感センサ2と、スポットクーラー4と人感センサ2とが搭載された無人飛行体と、人感センサ2の検出結果に基づいて、作業者Pに追従し、且つ、スポットクーラー4から送出される空調空気CAが当該作業者Pに向けて送風されるように、無人飛行体の飛行を制御するコントローラと、を備えている。【選択図】図2

Description

本発明は、空調空気を作業者に向けて送風するスポット空調装置に関するものである。
大規模工場等の巨大施設においては、全体空調は不向きであることから、所定区域や作業者個々を対象として空調空気(冷風または温風)を送風するスポット空調が、従来から行われている。
例えば特許文献1には、搬送装置により搬送されているワークに対して人手作業を施す作業エリアに設けられ、搬送されているワークに対してスポットダクトの吹出口が向くように、吹出口の向きを変化させるスポット空調装置が開示されている。
この特許文献1のものによれば、作業エリアの作業者は、ワークと同期移動しながら所定の人手作業を実施することから、搬送されているワークに向けて空調空気を吹き出せば、作業者に対して空調空気を吹き付ける(作業者の周辺環境にスポット空調を施す)ことができるとされている。
特開2015−048959号公報
確かに、上記特許文献1のものは、作業者の移動範囲等が予め決まっている場合には、それなりの効果を発揮する。
しかしながら、特許文献1のものでは、作業エリアのスポットダクトまで空調空気を送るためのメインダクトを敷設しなければならず、設備が大掛かりになるという問題がある。また、作業者が作業に伴って施設内を規則性なく移動する場合や、物流作業のように作業者が配送車に乗って常に移動している場合には、吹出口の向きを変化させるだけでは、空調空気を作業者に向けて送風することが困難であるという問題もある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スポット空調装置において、大掛かりな設備を要することなく、作業者が規則性なく移動する場合や常時移動する場合でも、空調空気を作業者に向けて送風する技術を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係るスポット空調装置では、作業者に追従するように制御される無人飛行体に搭載された空調手段を用いて、作業者に向けて空調空気を送風するようにしている。
具体的には、本発明は、空調空気を作業者に向けて送風するスポット空調装置を対象としている。
そして、このスポット空調装置は、空調空気を送出する空調手段と、上記作業者を検出する検出手段と、上記空調手段と上記検出手段とが搭載された無人飛行体と、上記検出手段の検出結果に基づいて、上記作業者に追従し、且つ、上記空調手段から送出される空調空気が当該作業者に向けて送風されるように、上記無人飛行体の飛行を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
この構成によれば、制御手段は、作業者を検出する検出手段の検出結果に基づいて、作業者に追従するように無人飛行体の飛行を制御することから、空調手段が搭載された無人飛行体を、規則性なく移動する作業者や物流作業等において常時移動する作業者に確実に追従させることができる。
また、制御手段は、検出手段の検出結果に基づいて、空調手段から送出される空調空気が作業者に向けて送風されるように、無人飛行体の飛行を制御することから、作業者に向けて精度良く空調空気を送風することができる。
これらにより、ダクトを敷設する等といった大掛かりな設備を要することなく、規則性なく移動する作業者や物流作業等において常時移動する作業者に対してもスポット空調を施すことができる。
以上説明したように、本発明に係るスポット空調装置によれば、大掛かりな設備を要することなく、作業者が規則性なく移動する場合や常時移動する場合でも、空調空気を作業者に向けて送風することができる。
本発明の実施形態1に係るスポット空調装置を模式的に示す図である。 スポット空調装置を用いたスポット空調を模式的に説明する図である。 スポット空調装置を用いたスポット空調を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態1の変形例1に係るスポット空調装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態1の変形例2に係るスポット空調装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態1の変形例3に係るスポット空調装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態2に係るスポット空調装置を模式的に示す図である。 スポット空調システムを模式的に説明する図である。 本発明の実施形態3に係るスポット空調システムを模式的に説明する図である。 本発明の実施形態3の変形例に係るスポット空調装置を用いたスポット空調を模式的に説明する図である。 スポット空調装置を用いたスポット空調を模式的に説明する図である 従来のスポット空調装置の問題点を模式的に説明する図である。 従来のスポット空調装置の問題点を模式的に説明する図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係るスポット空調装置1を模式的に示す図である。このスポット空調装置1は、図1に示すように、スポットクーラー4と、人感センサ2と、コントローラ3と、無人飛行体50と、を備えている。つまり、本実施形態のスポット空調装置1は、従来のスポット空調装置101(図12、図13参照)とは異なり、ダクトレスタイプのスポット空調装置として構成されている。
ここで、本発明を理解し易くするために、従来のスポット空調装置101の問題点について説明する。図12および図13は、従来のスポット空調装置101の問題点を模式的に説明する図である。図12および図13に示すように、従来のスポット空調装置101では、作業エリアのスポットダクト103まで空調空気を送るためのメインダクト102を敷設しなければならず、設備が大掛かりになるという問題がある。
また、図12に示すように、作業者Pが4つの作業エリアA,B,C,Dを規則性なく移動して作業する場合には、1つの作業エリアAにスポットダクト103を設けても、作業者Pは作業エリアB,C,Dでも作業を行うため、空調を享受する時間が短いという問題があり、仮に4つの作業エリアA,B,C,Dすべてにスポットダクト103を設けると、設備が更に大掛かりになるという問題がある。
さらに、図13に示すように、物流作業に従事する作業者Pは、エレカ等の配送車160に乗って常に移動しているため、かかる作業者Pにダクトを用いたスポット空調を施すことはそもそも困難であるという問題がある。
そこで、本実施形態では、作業に伴って施設内を規則性なく移動する作業者Pや物流作業等において常時移動する作業者Pに自動追従するスポット空調装置1に備えられたスポットクーラー4を用いて、空調空気CAを作業者Pに向けて送風する(スポット空調を施す)ようにしている。以下、このようなスポット空調を可能とする上記スポット空調装置1について説明する。
−スポット空調装置−
上述の如く、スポット空調装置1は、空調空気CAを送出するスポットクーラー(空調手段)4と、作業者Pを検出する人感センサ(検出手段)2と、コントローラ(制御手段)3と、これらスポットクーラー4、人感センサ2およびコントローラ3が搭載された無人飛行体50と、を備えている。
無人飛行体50としては、例えば、人が搭乗することなく3次元的に空間を飛行する所謂ドローン(Drone)等を挙げることができる。この無人飛行体50は、図1に示すように、コントローラ3が設けられた本体部51と、当該本体部51が搭載される基台部52と、当該基台部52に設けられた複数のプロペラ53と、例えば中空筒状の取付部56を介して基台部52の下面に取り付けられるケーシング57と、基台部52から下方に延び、着陸状態において無人飛行体50を支持する脚部58と、を備えている。各プロペラ53は、モータ(図示せず)の回転軸に接続されたシャフト部54と、当該シャフト部54に取り付けられたブレード55と、を有していて、シャフト部54の回転に伴うブレード55の回転によって上向きの揚力を発生するように構成されている。無人飛行体50は、複数のプロペラ53の回転を制御することで、離陸、飛行、着陸、および、空中で停止するホバリングを行うことが可能になっている。
なお、基台部52またはケーシング57の内部には、バッテリ(図示せず)が設けられていて、無人飛行体50のモータ、人感センサ2、スポットクーラー4およびコントローラ3の電力は、かかるバッテリから得られるようになっている。
人感センサ2は、ケーシング57の下面に取り付けられている。この人感センサ2は、赤外線センサ等で構成されていて、作業者Pの場所や体温や姿勢等を検出するようになっている。人感センサ2による検出結果は、無線通信や例えば中空の取付部56内を通された有線通信線を介してコントローラ3に送信される。
スポットクーラー4は、ヒートポンプやペルチェ素子等といった熱源装置(図示せず)と、送風ファン(図示せず)と、を備えていて、熱源装置により冷風または温風に空気調和された空調空気CAを送風ファンにて送出するように構成されている。このスポットクーラー4は、ケーシング57の下面から下方に向けて空調空気CAを送出するような姿勢で当該ケーシング57内に配置されている。
コントローラ3は、CPUやメモリー等から成り、人感センサ2の検出結果に基づいて、作業者Pに追従し、且つ、スポットクーラー4から送出される空調空気CAが当該作業者Pに向けて送風されるように、無人飛行体50の飛行を制御するように構成されている。具体的には、コントローラ3は、図2に示すように、配送車60に乗って移動している作業者Pを人感センサ2が検出し、その検出結果が入力されると、無人飛行体50の複数のプロペラ53を制御して、無人飛行体50を作業者Pに追従させる。この際、コントローラ3は、例えばメモリー等に記憶された施設内における障害物等のデータに基づいて、障害物と接触しないように無人飛行体50を作業者Pに追従させる。
そうして、コントローラ3は、無人飛行体50の追従飛行を継続させつつ、人感センサ2によって検出された作業者Pの体温等に基づき、冷風または温風を選択するとともに、人感センサ2によって検出された作業者Pの姿勢に基づき、無人飛行体50の位置が、スポットクーラー4からの空調空気CAが作業者Pに向けて送風される最適な高度および方向となるように、無人飛行体50の複数のプロペラ53を制御する。
以上のような構成により、本実施形態のスポット空調装置1を用いれば、作業者Pに向けて精度良く空調空気CAを送風することができる。これにより、大掛かりな設備を要することなく、規則性なく移動する作業者Pや物流作業等において常時移動する作業者Pに対してもスポット空調を施すことができる。
なお、本実施形態のスポット空調装置1によれば、図12に示す4つの作業エリアA,B,C,Dで常に作業者Pにスポット空調を施すと仮定した場合と比較して、空調に要するエネルギーを1/4に低減することが可能となる。
また、本実施形態のスポット空調装置1は、複数台を同時に使用することが可能であり、作業者P一人につきスポット空調装置1を1台ずつ用意すれば、図3に示すように、共同作業を行っている作業者Pそれぞれに対してスポット空調を施すことができる。
〈実施形態1の変形例〉
上記実施形態1では、空調手段としてスポットクーラー4を用いたが、これに代えて、以下の変形例1〜3に示すような空調手段を用いてもよい。
−変形例1−
図4は、本変形例に係るスポット空調装置11を模式的に示す図である。スポット空調装置11は、空調手段として蓄熱コイル5と送風ファン6とを用いること以外は、実施形態1のスポット空調装置1とほぼ同様の構成である。
スポット空調装置11は、図4に示すように、空調手段として、蓄熱コイル5および送風ファン6をケーシング57内に設けたものである。蓄熱コイル5は、冷風を送風する場合には冷蓄熱材(例えば、氷蓄熱コイル)を用い、また、温風を送風する場合には温蓄熱材を用いる。送風ファン6は蓄熱コイル5の上方に配置されている。このような構成により、送風ファン6にて送出される空気を、蓄熱コイル5により冷風または温風に空気調和した空調空気CAを、図4の白抜き矢印で示すように、ケーシング57の下方に送風することができる。
−変形例2−
図5は、本変形例に係るスポット空調装置21を模式的に示す図である。スポット空調装置21は、空調手段として大型送風ファン7を用いること、ケーシング57が省略されていること、および、人感センサ2の取付位置が異なること以外は、実施形態1のスポット空調装置1とほぼ同様の構成である。
スポット空調装置21は、図5に示すように、空調手段としての大型送風ファン7を基台部52の下面に取付部56を介して取り付けたものである。つまり、スポット空調装置21は、冷房のみに用いられる追従式扇風機ということができる。このような構成により、大型送風ファン7にて送出される空調空気CAを作業者Pに向けて送風することができる。なお、スポット空調装置21では、ケーシング57が省略されているため、人感センサ2は基台部52の下面に取り付けられている。
−変形例3−
図6は、本変形例に係るスポット空調装置31を模式的に示す図である。スポット空調装置31は、空調手段としてヒータ8を用いること、および、人感センサ2の取付位置が異なること以外は、実施形態1のスポット空調装置1とほぼ同様の構成である。なお、本変形例は、輻射熱を利用するものであり、「送風」を行わないことから、厳密には参考例となるが、便宜上、ここで説明する。
スポット空調装置31は、図6に示すように、空調手段として、ヒータ8をケーシング57内に設けたものであり、暖房のみに用いられるものである。本変形例は、実施形態1並びにその変形例1および2とは異なり、空調空気CAを送出しないが、スポット空調装置31を作業者Pの近傍で飛行させることで、ヒータ8からの輻射熱により作業者Pを温めることができる。なお、スポット空調装置31では、人感センサ2は基台部52の下面に取り付けられている。
(実施形態2)
本実施形態は、スポット空調装置41の待機場所70を設けるとともに、複数のスポット空調装置41を制御するホストコンピュータ80を用いて、スポット空調システムを構築した点が、上記実施形態1(特に変形例1)と異なるものである。
上述の如く、スポット空調装置11を用いれば、規則性なく移動する作業者Pや、物流作業等において常時移動する作業者Pに対してもスポット空調を施すことができるが、無人飛行体50のバッテリや空調における蓄熱が切れた場合には、充電や蓄熱コイル5の交換を行わねばならず、その間、スポット空調が途切れてしまう場合がある。
そこで、本実施形態では、バッテリ9の充電や蓄熱コイル5の交換を行う待機場所70と、一のスポット空調装置41が待機場所70で充電等を行っている間は、他のスポット空調装置41でスポット空調を行うように、複数のスポット空調装置41を制御するホストコンピュータ80と、を備えるスポット空調システムを構築するようにしている。
図7は、本実施形態のスポット空調装置41を模式的に示す図であり、図8は、本実施形態に係るスポット空調システムを模式的に説明する図である。図7と図4とを見比べれば分かるように、スポット空調装置41は、ケーシング57の内部にバッテリ9が設けられている点を除けば、スポット空調装置11とほぼ同様の構成なので、重複する説明を省略する。なお、バッテリ9は、無人飛行体50のモータ、人感センサ2、コントローラ3および送風ファン6等に電力を供給する。
ホストコンピュータ80は、ネットワークシステム81を介して、各スポット空調装置41のコントローラ3から当該各スポット空調装置41に関する情報を受信する一方、取得した情報に基づき各スポット空調装置41のコントローラ3へ指令を送信するように構成されている。より詳しくは、ホストコンピュータ80は、図8(a)、(c)および(d)に示すように、各スポット空調装置41に搭載されたコントローラ3から、ネットワークシステム81を介して、当該各スポット空調装置41におけるバッテリ9の充電量および蓄熱コイル5の蓄熱量に関する情報を受信する。
ホストコンピュータ80は、コントローラ3から受信した情報(充電量および蓄熱量)に基づき、当該コントローラ3に対応するスポット空調装置41におけるバッテリ9の充電量および蓄熱コイル5の蓄熱量が十分であると判断すれば、ネットワークシステム81を介して、引き続きスポット空調を継続するよう当該コントローラ3に稼働指令を送信する。
また、ホストコンピュータ80は、コントローラ3から受信した情報に基づき、当該コントローラ3に対応するスポット空調装置41におけるバッテリ9の充電量および蓄熱コイル5の蓄熱量の少なくとも一方が不十分であると判断すれば、待機場所70にてバッテリ9の充電および/または蓄熱コイル5の交換を行うよう、当該コントローラ3にネットワークシステム81を介して充電指令および/または蓄熱指令を送信する。充電指令および/または蓄熱指令を受けたコントローラ3は、図8(b)に示すように、自身を搭載したスポット空調装置41が待機場所70にてバッテリ9の充電および/または蓄熱コイル5の交換を行うように、無人飛行体50の飛行を制御する。
さらに、ホストコンピュータ80は、稼働中のスポット空調装置41のコントローラ3に対して充電指令および/または蓄熱指令を送信した場合には、図8(b)、(c)および(d)に示すように、待機場所70にて既にバッテリ9の充電や蓄熱コイル5の交換が完了しているスポット空調装置41のコントローラ3に対して、充電指令および/または蓄熱指令を受けたスポット空調装置41と交替するよう交替指令を送信する。なお、スポット空調を途切れさせることなく連続的且つ継続的に行うために、充電指令および/または蓄熱指令を受けたスポット空調装置41は、バッテリ9の充電や蓄熱コイル5の交換が完了したスポット空調装置41が到着してスポット空調を開始した後に、待機場所70に向かうように制御されることが好ましい。
また、図8(a)および(b)に示すように、待機場所70にて充電および/または蓄熱コイル5の交換を行っているスポット空調装置41のコントローラ3からも、現在のバッテリ9の充電量および蓄熱コイル5の蓄熱量が、ネットワークシステム81を介してホストコンピュータ80に送信される。
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ9の充電や蓄熱コイル5の交換を行う待機場所70を設けるとともに、ホストコンピュータ80が複数のスポット空調装置41の状態を監視し、これら複数のスポット空調装置41の状態に応じて、稼働指令、充電指令、蓄熱指令または交替指令を適切に出力することで、スポット空調を途切れさせることなく連続的且つ継続的に行うことができる。
(実施形態3)
本実施形態は、年齢や脈拍等といった作業者Pに関する情報や、作業者Pが行っている作業に関する情報をスポット空調に反映させるようにした点が、上記実施形態1と異なるものである。
上述の如く、実施形態1のスポット空調装置1を用いれば、規則性なく移動する作業者Pや、物流作業等において常時移動する作業者Pに対してもスポット空調を施すことができるが、体調の良い作業者Pであるか、体調がすぐれない作業者Pであるか、若い作業者Pであるか、作業温度が高い工程に従事する作業者Pであるか等を問わず、同じ吹出し温度および同じ風量の空調空気CAにて一律にスポット空調が行われることから、或る作業者Pには過剰空調と感じられる一方、他の作業者Pには空調不足と感じられる場合も想定される。
そこで、本実施形態では、年齢や脈拍等といった作業者Pに関する情報と、作業者Pが行っている工程に関する情報とに基づき、作業者Pごとに異なる吹出し温度および異なる風量の空調空気CAにてスポット空調を行うように、スポット空調システムを構築している。
図9は、本実施形態に係るスポット空調システムを模式的に説明する図である。本実施形態では、図9(b)および(c)に示すように、各作業者Pにも脈拍センサ90が取り付けられている。この脈拍センサ90は、当該脈拍センサ90が取り付けられた作業者Pの脈拍を計測することが可能に構成されているとともに、計測した脈拍をスポット空調装置1のコントローラ3に送信するように構成されている。
ホストコンピュータ80は、各スポット空調装置1のコントローラ3からネットワークシステム81を介して、当該各スポット空調装置1に関する情報、および、作業者Pの脈拍に関する情報を受信するとともに、各コントローラ3から受信した情報、並びに、予め入力されている作業者情報および工程情報に基づき、各スポット空調装置1のコントローラ3へ、作業者Pに合った空調空気CAの吹出し温度および風量に関する指令を送信するように構成されている。
より詳しくは、ホストコンピュータ80には、図9(a)に示すように、各作業者Pの年齢、性別、経験等といった作業者情報と、作業内容、着衣(作業者Pが着るべき作業着)、発熱物等といった各作業者Pが従事する工程情報とが、作業開始に先立って予め入力されている。加えて、ホストコンピュータ80は、脈拍センサ90によって測定された作業者Pの脈拍を各スポット空調装置1のコントローラ3から受信するように構成されている。
そうして、ホストコンピュータ80は、作業者情報と工程情報と脈拍とに基づき、例えばメモリー等に記憶されたマップ等を参照しながら、各作業者Pにとって最適な空調空気CAの吹出し温度および最適な空調空気CAの風量を個別に演算し、当該各作業者Pに追従している各スポット空調装置1のコントローラ3へ、演算した最適温度および最適風量を送信するように構成されている。なお、最適温度は、例えば若い作業者Pや作業温度が高い工程に従事する作業者Pに対しては相対的に低目に設定される。また、急激な温度変化があると脈拍が上昇するため、最適風量は、例えば脈拍の高い作業者Pに対しては相対的に少なく設定される。
このようにして、最適温度および最適風量を受信したコントローラ3は、空調空気CAが最適温度および最適風量となるようにスポットクーラー4を制御するとともに、かかる空調空気CAが作業者Pに吹き付けられるように無人飛行体50の高度および方向を制御する。
これらにより、本実施形態によれば、年齢や脈拍等といった作業者Pに関する情報と、作業者Pが行っている作業に関する情報とをスポット空調にリアルタイムで反映させることで、各作業者Pが過剰空調と感じたり、空調不足と感じたりするのを抑制することができる。
〈実施形態3の変形例〉
上記実施形態3では、作業者情報と工程情報と脈拍とに基づき、各作業者Pにとって最適な吹出し温度および風量にてスポット空調を行うようにしたが、空調空気CAを吹き付ける場合には、作業着等で被覆されている部位よりも、首筋等の露出している部位に吹き付けるのが効果的である。
それ故、図10に示すように、人感センサ2により作業者Pの体温や姿勢等を検出し、かかる検出結果に基づいて、首筋等の最適部分に空調空気CAが吹き付けられるような高度および方向で無人飛行体50にホバリングを行わせるように、コントローラ3を構成してもよい。
また、図11に示すように、物流作業に従事する作業者Pが配送車60に乗って移動している場合でも、人感センサ2により作業者Pの体温等を検出し、かかる検出結果に基づいて、首筋等の最適部分に空調空気CAが吹き付けられるような高度で無人飛行体50に追従飛行を行わせるように、コントローラ3を構成してもよい。
(その他の実施形態)
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
上記各実施形態では、コントローラ3を無人飛行体50に搭載するようにしたが、これに限らず、コントローラ3を無人飛行体50に搭載せず、無人飛行体50を遠隔操作するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、無人飛行体50の高度や方向を調整することで、空調空気CAを作業者Pに吹き付けるようにしたが、これに限らず、例えば空調手段に吹出し口の方向を変更可能な機能を持たせて、かかる吹出し口の方向をコントローラ3で制御するようにしてもよい。
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
本発明によると、大掛かりな設備を要することなく、作業者が規則性なく移動する場合や常時移動する場合でも、空調空気を作業者に向けて送風することができるので、スポット空調装置に適用して極めて有益である。
1 スポット空調装置
2 人感センサ(検出手段)
3 コントローラ(制御手段)
4 スポットクーラー(空調手段)
5 蓄熱コイル(空調手段)
6 送風ファン(空調手段)
7 大型送風ファン(空調手段)
11 スポット空調装置
21 スポット空調装置
41 スポット空調装置
50 無人飛行体
CA 空調空気
P 作業者

Claims (1)

  1. 空調空気を作業者に向けて送風するスポット空調装置であって、
    空調空気を送出する空調手段と、
    上記作業者を検出する検出手段と、
    上記空調手段と上記検出手段とが搭載された無人飛行体と、
    上記検出手段の検出結果に基づいて、上記作業者に追従し、且つ、上記空調手段から送出される空調空気が当該作業者に向けて送風されるように、上記無人飛行体の飛行を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするスポット空調装置。
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