JP2021004680A - 解析装置および解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な室内空間の環境評価を行うことができる解析技術を提供することを目的とする。【解決手段】解析装置１は、人の存在を検知するセンサ２で検知された人の存在に関する情報を収集する収集部１０と、収集された人の存在に関する情報から、解析対象のエリア内での人の位置を示す、エリアを分割した分割エリアを特定する特定部１１と、特定された分割エリアで生じた発熱量を算出する発熱量算出部１２と、分割エリアの空気に関する状態をモデル化したＣＦＤモデルを記憶する記憶部１３と、発熱量、および分割エリアで計測された空調に関する情報をＣＦＤモデルの入力条件として数値解析を行い、分割エリアの環境情報の３次元分布を算出するＣＦＤ解析部１４とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、解析装置および解析方法に関し、特に室内の環境を解析する技術に関する。

近年、オフィスにおいて、快適性と省エネ性を両立するため、室内に意図的に温度分布を作り、人の居住域を快適にし、それ以外の場所では省エネを優先するような空調制御方式が提案されている。

このような空調制御を実現するためには、温度センサなどが設置されていない室内の場所における環境を詳細に予測し、かつ、空調制御を行う対象の空間に存在する人の位置を特定して、人がいる空間の環境を評価する必要がある。

従来の数値流体力学（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ：ＣＦＤ）解析により、温度センサなどが設置されていない空間の環境を予測することは可能である。しかし、より確信性の高い予測結果を得るためには、ＣＦＤモデルに対して実環境変化を反映させた入力条件を与えてＣＦＤ解析を行う必要がある。

従来から、給気温度や風量などの空調に関する情報の実測データを外部から受け付けて、空調に関する物理的要素の状態変化が反映された室内空間の環境解析を行う技術が知られている。例えば、特許文献１は、室内の風量や温度の実測データを入力データとして用いて室内の環境シミュレーションを実施し、室内の温度などの３次元空間分布をモニタリングする技術を開示している。

また、特許文献２は、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを行うために、温度などの実測データからシミュレーションモデルの入力条件を設定する技術を開示している。また、特許文献３は、室内において、温度センサが設置されていない場所の温度を推定し、推定された温度に基づいて、室内の空調を制御する技術を開示している。

特許第５６７４１９３号公報 特許第６２３４１２９号公報 特開２０１５−１４８４１０号公報

しかし、従来の技術では、室内に存在する人の発熱要素が室内の温熱環境に大きく影響するにもかかわらず、人は室内の固定された位置に存在し、予め設定された発熱量が生ずると仮定されているので、人の移動などに伴う発熱量の状態変化は反映されていない。そのため、従来の技術では、正確な室内空間の環境評価を行うことが困難であった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、正確な室内空間の環境評価を行うことができる解析技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る解析装置は、人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集するように構成された収集部と、収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定するように構成された特定部と、特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出するように構成された算出部と、前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルを記憶するように構成された記憶部と、前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の３次元分布を算出するように構成された解析部とを備える。

また、本発明に係る解析装置において、前記解析部によって算出された前記分割空間の前記環境情報の３次元分布に基づいて、設定された基準から、前記分割空間の環境を評価するように構成された評価部をさらに備えていてもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、快適指標分布を含んでいてもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記評価部は、前記特定部によって特定された、前記分割空間に存在する人の数と、前記解析部によって出力された前記分割空間の快適指標分布とを用いて、前記空間において、前記快適指標分布の値が一定範囲内となる快適域に存在する人の数を求めてもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記解析部は、前記発熱量の時系列データ、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報の時系列データを前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布を時系列に算出してもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記特定部は、前記分割空間に存在する人の数を特定し、前記算出部は、前記人の数に基づいて、前記分割空間で生じた前記発熱量を算出してもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、温度分布を含んでいてもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、風速分布を含んでいてもよい。

また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、湿度分布を含んでいてもよい。

上述した課題を解決するために、本発明に係る解析方法は、人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集する第１ステップと、第１ステップで収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定する第２ステップと、前記第２ステップで特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出する第３ステップと、前記第３ステップで算出された前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を記憶部に記憶されている前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の３次元分布を算出する第４ステップとを備える。

本発明によれば、センサで検知された人の存在に関する情報から特定された空間内での人の位置を示す分割空間で生じた発熱量、および解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を分割空間の空気の流れと熱伝達とをモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、分割空間の環境情報の３次元分布を算出するので、正確な室内空間の環境評価を行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る解析装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態に係る解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施の形態に係る解析方法を説明するフローチャートである。 図４は、本実施の形態に係る特定部を説明するための図である。 図５Ａは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図５Ｂは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図５Ｃは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図６は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図７は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図８は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。 図９は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図９を参照して詳細に説明する。

［発明の概要］
まず、本発明の実施の形態に係る解析装置１の概要について説明する。
解析装置１は、オフィスなどの室内における人の位置を特定して、室内の環境を評価する。オフィスなどの室内では、人の発熱要素が室内の温熱環境に与える影響が大きい。解析装置１は、室内の人の発熱要素を含む実環境変化を反映した物理的要素を入力条件としたＣＦＤ解析によって室内の温度、風速、湿度、および快適指標として平均予想温冷感申告（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔｅ：ＰＭＶ）などの室内環境の３次元分布を求める。

人間１人当たりの発熱量の基準値は既知であることから、解析装置１は、室内の人の位置、および人数を特定して人の発熱量を算出し、ＣＦＤ解析の入力条件として与える。また、本実施の形態に係る解析装置１は、ＣＦＤ解析で求めた室内環境の３次元分布により、室内に人がいる場所の環境の評価を行う。人の発熱要素が反映された室内の環境の評価は、解析対象である室内の空調制御が実施される際に用いることができる。

［解析装置の機能ブロック］
図１に示すように、解析装置１は、収集部１０、特定部１１、発熱量算出部１２、記憶部１３、ＣＦＤ解析部（解析部）１４、評価部１５、および出力部１６を備える。解析装置１は、人感センサなど人の存在を検知するセンサ２、および解析対象の空間である室内の空調に関する情報を計測するセンサ３と通信可能に接続されている。以下において、解析対象の室内の空間を、「エリア」ということがある。エリアは、室内を平面視した部分空間である。

収集部１０は、人感センサなどで構成されるセンサ２で検知された人の存在に関する情報を収集する。例えば、室内には複数のセンサ２が予め設定された位置に配置されており、それぞれが一定の室内の範囲をカバーする。収集部１０は、複数のセンサ２のそれぞれが検知した人の存在を示す情報を、通信ネットワークＮＷを介して収集する。収集部１０によって収集されたエリア内の人の検知情報は記憶部１３に蓄積される。なお、人の検知情報は、検知された時刻、およびセンサ２の識別情報と互いに対応付けられて記憶部１３に記憶される。

また、本実施の形態では、エリア内の空調に関する情報、例えば、エリア内に設置された空調機の給気温度、および風量がセンサ３によって計測される。収集部１０は、センサ３によって実測された空調に関する情報を、通信ネットワークＮＷを介して収集する。収集部１０が収集した給気温度、および風量は、記憶部１３に蓄積される。

特定部１１は、収集部１０によって収集されたエリア内で検知された人の存在に関する情報から、検知された人がエリア内のどの位置にいるかを特定する。より詳細には、エリア内で検知された人の位置は、解析対象のエリアを分割した分割エリアで特定される。

図４に示すように、解析対象のエリアＡはＸＹ平面で表され、ｍ×ｎ個の格子状に連続する複数の小エリアに分割されている。この小エリアを分割エリアと呼ぶ。また、各分割エリアは、例えば、同一の間隔で分割されている。図４の例では、特定部１１は、ＸＹ平面上の座標（ｍ，ｎ）の分割エリアａ１を、エリアＡ内の人の位置として特定している。なお、説明の簡単のため、人を検知するセンサ２は、分割エリアごとに配置されているものとする。

すなわち、仮に人の存在を検知するのみのセンサであれば、分割エリアごとに配置し、分割エリア毎に人の存在を確認する手順になる。したがって、分割エリアはなるべく小さな範囲になるようにして、１つの分割エリアには１人のみ存在すると特定するような前提を置けばよい。ただし、例えば解析対象のエリア内を撮像し、人の画像を認識して人の位置や数を特定する方法なども可能であり、このようなセンサを採用するのであれば、分割エリアごとに配置する必要もないし、特殊な前提を置く必要もない。

また、特定部１１は、センサ２によって検知された人の位置を特定するとともに、その位置に存在する人の数を特定する。人の存在を検知するのみのセンサであれば、例えば前提に応じて１人と特定する。特定部１１によって特定されたエリア内の人の位置を示す分割エリアの情報、およびその分割エリアに存在する人の数は、記憶部１３に記憶される。なお、分割エリアの面積あるいは体積は、後述のＣＦＤ解析部１４が解析を実行するメッシュサイズとして任意に設定されることができる。

発熱量算出部１２は、特定部１１によって特定された分割エリアの位置で生じた発熱量を算出する。より詳細には、発熱量算出部１２は、図４に示すように、人が存在する分割エリアａ１の座標（ｍ，ｎ）、および分割エリアａ１に存在する人の数ｎ［人］、および１人当たりの発熱量ｑ［Ｗ］を用いて、分割エリアａ１における総発熱量Ｑ（ｍ，ｎ）を次式（１）から算出する。１人当たりの発熱量ｑは、基準値として予め設定されている値である。
Ｑ（ｍ，ｎ）＝ｑ［Ｗ］×ｎ［人］ ・・・（１）

発熱量算出部１２によって算出された各分割エリアで生じた発熱量は記憶部１３に記憶される。

記憶部１３は、分割エリアの空間における空気に関する状態がモデル化されたＣＦＤモデルを記憶する。ＣＦＤモデルは、解析対象のエリア内に設置された空調機の給気口や排気口などＣＦＤ解析に必要な要素を含む形状モデルとして予め構築されている。また、ＣＦＤモデルは、発熱要素の形状モデルとして構築され、センサ２で実測されたエリア内の人の位置や人数から算出した発熱量が入力条件あるいは境界条件として設定されている。

また、記憶部１３は、解析対象のエリアに関する情報を記憶している。具体的には、特定部１１が人の位置を特定する際に用いるエリアの座標情報が格納されている。

ＣＦＤ解析部１４は、発熱量算出部１２によって算出された分割エリアでの発熱量、およびセンサ３で計測された解析対象のエリア内における給気温度、風量などの空調に関する情報を予め構築されたＣＦＤモデルの入力条件として数値解析を行い、分割エリアの環境情報の３次元分布を算出する。算出される分割エリアの環境情報の具体例としては、分割エリアの温度分布、湿度分布、風速分布、ＰＭＶ分布などが挙げられる。なお、空調に関する情報の他にも、解析対象の分割エリアにおける人以外の物体の発熱量や、室内の壁の材質に応じた比熱など、数値解析に必要な条件を初期条件として用いることができる。

また、ＣＦＤ解析部１４は、分割エリアで生じた発熱量の時系列データ、および空調に関する情報の時系列データを入力としてＣＦＤ解析を行い、分割エリアの環境情報の３次元分布を時系列に算出することができる。例えば、記憶部１３に記憶されているＣＦＤモデルの入力条件は、予めＣＳＶファイルなどに記述された条件が、一定の周期でＣＦＤ解析部１４によって読み込まれて設定される構成とすることができる。

ＣＦＤ解析部１４は、分割エリアの人が発する熱量を入力条件として与えながら、周りの分割エリアの要素による影響を考慮しつつ時間的発展的なそれぞれの分割エリアにおける温度分布、湿度分布、風速分布、ＰＭＶ分布などの３次元分布を算出する。

なお、ＣＦＤ解析による室内の温度分布などを計算する手法としては、例えば「原山和也他，“分布系シミュレーションを用いた室内任意空間の温熱環境制御技術の開発”，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２０１０年９月１日〜３日」、「斎数由香子他，“局所空調制御運用時における省エネ性および快適性に関する研究（第１報）空調設備と空調空間の非定常連成シミュレータの開発”，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２０１１年９月１４日〜１６日」、「斎数由香子他，“セントラル空調を利用した局所空調システムの可能性検証”，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２０１２年９月５日〜７日」などに開示されている周知の計算手法を用いることができる。

評価部１５は、ＣＦＤ解析部１４によって算出された分割エリアの温度分布や風速分布などの室内空間の環境情報の３次元分布に基づいて、設定された基準から、分割エリアの環境を評価する。

具体的には、評価部１５は、分割エリアの環境情報に関するＣＦＤ解析結果における評価指標の抽出、ＣＦＤ解析結果の可視化処理、グラフ生成などを行う。評価部１５は、ＣＦＤ解析の結果のコンター表示、等値面表示、ベクトル表示、点群データ抽出などを行って、可視化処理を行うことができる。

また、評価部１５は、分割エリアの環境情報に関するＣＦＤ解析の結果の時系列データについて、評価指標の抽出および可視化処理を行うことができる。

また、評価部１５は、ＣＦＤ解析部１４が算出した、分割エリアのＰＭＶ分布および特定部１１によって特定された分割エリアの人の数に基づいて、分割エリアごとにＰＭＶ値が一定の範囲内となる快適域の人の数を集計することができる。ただし、快適域を規定するための快適指標はＰＭＶ値が好適であるが、これに限られるものではない。例えば温度分布であっても、夏季や冬季の区別をすれば快適温度の目安などは一般的に知られており、温度に基づいて一定の範囲の快適域を規定することは可能である。

人の位置および人数を特定した上でＣＦＤ解析によりＰＭＶ分布を算出し、快適域の人の数を集計するということは、快適域にいない人の数も集計することになるので、人のための空調としての有効性を、より精度よく評価することに繋がる。例えば、室内に固定的に設置されている温度センサで計測されている温度が妥当な温度域になくても、解析対象のエリア内に存在する大半の人が快適な状態にあるというような評価も可能になる。逆に、温度センサで計測されている温度が妥当な温度域にあっても、大半の人が快適な状態にないというような評価も可能になる。

出力部１６は、評価部１５による分割エリアの環境の評価を出力する。例えば、出力部１６は、後述の表示装置１０８の表示画面に可視化処理されたＣＦＤ解析の結果についての評価を表示させることができる。

［解析装置のハードウェア構成］
次に、上述した機能構成を有する解析装置１のハードウェア構成の一例について図２のブロック図を参照して説明する。

図２に示すように、解析装置１は、例えば、バス１０１を介して接続されるプロセッサ１０２、主記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、補助記憶装置１０５、入出力Ｉ／Ｏ１０６、入力装置１０７、および表示装置１０８を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。プロセッサ１０２は、ＣＰＵやＧＰＵなどによって構成される。

主記憶装置１０３には、プロセッサ１０２が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ１０２と主記憶装置１０３とによって、図１に示した特定部１１、発熱量算出部１２、ＣＦＤ解析部１４、評価部１５など、解析装置１の各機能が実現される。

通信インターフェース１０４は、解析装置１と各種外部電子機器との間をネットワーク接続するためのインターフェース回路である。例えば、評価部１５によるＣＦＤ解析の評価を通信インターフェース１０４から通信ネットワークＮＷを介して外部の図示されない端末装置などに送信することができる。

補助記憶装置１０５は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置１０５には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。

補助記憶装置１０５は、解析装置１がＣＦＤ解析処理を実行するためのプログラムを格納するプログラム格納領域を有する。また、補助記憶装置１０５は、評価部１５が用いる評価基準、評価処理を行うためのプログラムを格納する領域を有する。また、補助記憶装置１０５は、発熱量算出部１２によって用いられる発熱量を求める関数を格納する領域を有する。

補助記憶装置１０５によって、図１で説明した記憶部１３が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。

入出力Ｉ／Ｏ１０６は、外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするＩ／Ｏ端子により構成される。

入力装置１０７は、物理キーやタッチパネルなどで構成され、外部からの操作入力に応じた信号を出力する。

表示装置１０８は、液晶ディスプレイなどによって構成される。表示装置１０８は、図１で説明した出力部１６を実現する。

センサ２は、人感センサなどで構成され、バス１０１を介して解析装置１と接続されている。センサ２は、赤外線、超音波、可視光などの変化を検知して電気信号に変換する。また、センサ２は、画像型あるいはサーモパイル型の人感センサで構成され、画像による人の数あるいは高温領域数のカウントにより、センサ２の感知領域に所在する人の検知を示す信号、および人数を示す信号を出力する。

センサ３は、風量センサ、温度センサなどのセンサ群で構成され、バス１０１を介して解析装置１と接続されている。センサ３は、解析対象の室内に設置された図示されない空調機の風量および給気温度などの計測値を電気信号に変換する。

なお、センサ２、３は、解析装置１との無線通信により計測データを送信してもよい。

［解析方法］
次に、上述した構成を有する解析装置１の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。以下において、ＣＦＤ解析に用いられるＣＦＤモデルは予め構築されて、記憶部１３に格納されているものとする。また、解析対象の室内などのエリアには、予め適切な間隔を有する連続的な格子状の分割エリアが設定されて、解析対象に関する設定情報として記憶部１３に格納されている。また、センサ２、３は、解析対象の室内の所定の位置に配置されているものとする。

まず、収集部１０は、センサ２が検知した人の存在に関する情報を収集する（ステップＳ１）。収集された情報は記憶部１３に蓄積される。次に、特定部１１は、センサ２から収集された、室内における人の存在に関する情報から、人の位置およびその位置に存在する人の数を特定する（ステップＳ２）。

より詳細には、特定部１１は、記憶部１３に記憶されている解析対象のエリアの座標情報を参照して、検知された人の解析対象のエリアにおける位置に相当する分割エリアを特定する。また、特定部１１は、センサ２からの情報に基づいて、その分割エリアに存在する人の数を特定する。

次に、発熱量算出部１２は、特定部１１が特定したエリア内の人の位置で生じた発熱量を算出する（ステップＳ３）。具体的には、発熱量算出部１２は、上式（１）を用いて、分割エリアに存在する人の数に応じた総発熱量を算出する。

次に、ＣＦＤ解析部１４は、記憶部１３に記憶されているＣＦＤ解析モデルを読み出して、予め構築されたＣＦＤモデルにステップＳ３で算出された発熱量を入力条件として与え、さらに、センサ３で計測された分割エリアにおける給気温度、および風量などの空調に関する情報を入力し、ＣＦＤ解析を実行する（ステップＳ４）。例えば、ＣＦＤ解析部１４は、発熱量の時系列データおよび給気温度および風量の時系列データに基づいてＣＦＤ解析を行い、分割エリアの環境情報の３次元分布を時系列に算出する。

次に、評価部１５は、ステップＳ４で実行されたＣＦＤ解析の結果に基づいて、分割エリアの環境を評価する（ステップＳ５）。より詳細には、評価部１５は、ＣＦＤ解析部１４によって算出された分割エリアの環境情報の３次元分布から、温度分布、湿度分布、風速分布、およびＰＭＶ分布などを抽出し、可視化処理を行う。

その後、出力部１６は、評価部１５による解析対象の分割エリアの環境の評価を表示装置１０８に表示させる（ステップＳ６）。

図５Ａから図５Ｃは、評価部１５によって評価されたＣＦＤ解析の結果が出力部１６によって表示装置１０８に表示された例を示している。なお、図５Ａから図５Ｃは同一の分割エリアについての評価結果を示してる。

図５Ａは、解析対象の分割エリアにおける温度の時系列変化を示している。図５Ｂは、解析対象の分割エリアにおける風速の時系列変化を示している。また、図５Ｃは、解析対象の分割エリアにおけるＰＭＶの時系列変化を示している。

このように、解析装置１は、解析対象の分割エリアにおける人の移動や、給気温度など空調に関する情報の状態変化を考慮したＣＦＤ解析を行い、分割エリアの環境を評価する。

図６から図９は、評価部１５が評価した分割エリアの環境についての別の例を示している。図６の例では、解析対象の室内は、２つのエリアＡ１、Ａ２を有し、エリアＡ１およびエリアＡ２のそれぞれに格子状に分割された分割エリアが設定されている。図６に示すエリアＡ１、Ａ２のそれぞれの分割エリアａ１〜ａ６は、特定部１１によって特定された人の位置を表している。

図７は、図６の例において各分割エリアのＣＦＤ解析の結果に基づいて、評価部１５が抽出したエリアＡ１、Ａ２ごと、すなわち分割エリアａ１〜ａ６それぞれのＰＭＶ値を示している。評価部１５は、例えば、ＰＭＶ値の評価尺度として、ＩＳＯ規格による「７段階評価尺度」を用いることができる。図７に示す「温冷感」は、「７段階評価尺度」に対応する温冷感、すなわち人が感じる快適性の度合いである。

図７の例では、エリアＡ１については、人が存在する分割エリアａ１〜ａ５では、「快適」であると評価されているが、分割エリアａ６については、「やや暑い」と評価されている。また、エリアＡ２については、分割エリアａ１では、「快適」であると評価されているが、他の分割エリアａ２〜ａ５では「やや暑い」と評価されている。

図８は、図７に示すように抽出した各分割エリアのＰＭＶおよび対応する快適性である温冷感が、エリアＡ１、Ａ２ごとに評価部１５により集計された結果の表示例を示している。図８の例において、「温冷感」として、ＩＳＯ規格の７段階の温冷感、「かなり暑い」、「暑い」、「やや暑い」、「中立（快適）」、「やや寒い」、「寒い」、「かなり寒い」ごとの人数が集計されている。ただし、図８は１つの分割エリアに１人のみ存在する前提としている。

図８によれば、エリアＡ１全体では、合計６人中５人が「中立（快適）」と感じていることが示されている。また、エリアＡ２全体では、合計５人中４人が「やや暑い」と感じ、１人が「中立（快適）」と感じていることが示されている。このように、評価部１５は、温冷感が「中立（快適）」となる分割エリア、すなわち快適域にいる人の数を抽出することができる。

図９は、評価部１５が、図８の例に示す温冷感の各エリアごとの人数の集計結果に基づいて生成した棒グラフを示している。図９に示すように、２つのエリアＡ１、Ａ２で構成される室内は、温冷感に偏りが生じていることがユーザに直感的に把握可能となるように表示装置１０８に表示される。したがって、エリアＡ１では大半の人が快適な状態にあると評価でき、エリアＡ２では大半の人が快適な状態にないと評価できるようになる。

以上説明したように、本実施の形態に係る解析装置１によれば、センサ２によって検知された人の存在に関する情報を収集し、解析対象の空間などのエリアにおける人の位置および人数を特定する。解析装置１は、特定された人の位置において生じた発熱量を算出し、人による発熱量を入力条件として、予め構築されたＣＦＤモデルを用いてＣＦＤ解析を行う。そのため、人の移動などに伴う発熱量の状態変化が反映されたＣＦＤ解析が行われ、正確な室内空間の環境評価を行うことができる。

また、本実施の形態に係る解析装置１によれば、空調を制御する対象の室内において、温度センサなどのセンサ３が設置されていない空間についても環境の評価を行うことができる。

なお、説明した実施の形態では、収集部１０が、温度センサや風量センサなどで実現されるセンサ３で計測された、解析対象の分割エリアにおける給気温度および風量を収集する場合について説明した。しかし、センサ３で計測された空調に関する実測データは、外部のコンピュータなどにおいて収集され、解析装置１の記憶部１３にロードされてもよい。

また、説明した実施の形態では、ＣＦＤ解析部１４が、解析対象の分割エリアのＰＭＶ分布を算出する場合について説明した。しかし、ＰＭＶは、ＣＦＤ解析部１４による解析結果に基づいて、評価部１５が算出してもよい。例えば、評価部１５は、分割エリアの気温Ｔａ［℃］、放射温度Ｔｒ［℃］、風速Ｖｅｌ［ｍ／ｓ］、相対湿度ＲＨ［％］、着衣量ＣＬＯ［ｃｌｏ］、作業量ＭＥＴ［ｍｅｔ］の６つの要素を用いて、ＰＭＶ算出式（２）によりＰＶＭを算出する。

ＰＭＶ＝ｆ（Ｍ）×Ｓ （２）
ただし、ｆ（Ｍ）は、代謝量Ｍの関係係数でありｆ（Ｍ）＝（０．３０３ｅ−０．０３６Ｍ＋０．０２８）、Ｓは人体の熱収支でありＳ＝（Ｍ−Ｗ−Ｅｄ−Ｅｓ−Ｅｒｅ−Ｃｒｅ−Ｒ−Ｃ）である。

Ｍは代謝量（Ｗ／ｍ²）、Ｅｒｅは呼吸による潜熱損失量（Ｗ／ｍ²）、Ｗは機械的仕事量（Ｗ／ｍ²）、Ｃｒｅは呼吸による顕熱損失量（Ｗ／ｍ²）、Ｅｄは不感蒸泄量（Ｗ／ｍ²）、Ｒは放射熱損失量（Ｗ／ｍ²）、Ｅｓは皮膚面からの蒸発熱損失量（Ｗ／ｍ²）、Ｃは滞留熱損失量（Ｗ／ｍ²）を示す。

また、説明した実施の形態に係る解析装置１の各機能は、単一の装置で実現される場合に限らず、複数の装置に分散されていてもよい。

以上、本発明の解析装置および解析方法における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。

１…解析装置、２，３…センサ、１０…収集部、１１…特定部、１２…発熱量算出部、１３…記憶部、１４…ＣＦＤ解析部、１５…評価部、１６…出力部、１７…表示部、１０１…バス、１０２…プロセッサ、１０３…主記憶装置、１０４…通信インターフェース、１０５…補助記憶装置、１０６…入出力Ｉ／Ｏ、１０７…入力装置、１０８…表示装置、ＮＷ…通信ネットワーク。

Claims (10)

1. 人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集するように構成された収集部と、
   収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定するように構成された特定部と、
   特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出するように構成された算出部と、
   前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルを記憶するように構成された記憶部と、
   前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の３次元分布を算出するように構成された解析部と
   を備える解析装置。
2. 請求項１に記載の解析装置において、
   前記解析部によって算出された前記分割空間の前記環境情報の３次元分布に基づいて、設定された基準から、前記分割空間の環境を評価するように構成された評価部をさらに備える
   ことを特徴とする解析装置。
3. 請求項２に記載の解析装置において、
   前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、快適指標分布を含む
   ことを特徴とする解析装置。
4. 請求項３に記載の解析装置において、
   前記評価部は、前記特定部によって特定された、前記分割空間に存在する人の数と、前記解析部によって出力された前記分割空間の快適指標分布とを用いて、前記空間において、前記快適指標分布の値が一定範囲内となる快適域に存在する人の数を求める
   ことを特徴とする解析装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の解析装置において、
   前記解析部は、前記発熱量の時系列データ、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報の時系列データを前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の前記環境情報の３次元分布を時系列に算出する
   ことを特徴とする解析装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の解析装置において、
   前記特定部は、前記分割空間に存在する人の数を特定し、
   前記算出部は、前記人の数に基づいて、前記分割空間で生じた前記発熱量を算出する
   ことを特徴とする解析装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の解析装置において、
   前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、温度分布を含む
   ことを特徴とする解析装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の解析装置において、
   前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、風速分布を含む
   ことを特徴とする解析装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の解析装置において、
   前記分割空間の前記環境情報の３次元分布は、湿度分布を含む
   ことを特徴とする解析装置。
10. 人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集する第１ステップと、
    第１ステップで収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定する第２ステップと、
    前記第２ステップで特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出する第３ステップと、
    前記第３ステップで算出された前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を記憶部に記憶されている前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の３次元分布を算出する第４ステップと
    を備える解析方法。