JP2022063058A - 空調制御装置及び空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】着衣の調節を考慮して空調を制御する。【解決手段】空調制御装置100は、空調機器で空調された室内の室内画像が入力される画像入力部110と、画像入力部110に入力された室内画像から室内に居る人の着衣状態を解析する解析部112と、着衣調節幅を記憶した記憶部114と、解析部112で解析された着衣状態と、記憶部114に記憶された着衣調節幅と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する推定部116と、推定部116で推定した調節行動後の着衣状態に基づいて、空調機器を制御する空調制御部118と、を備えている。【選択図】図4
Description
本発明は、空調制御装置及び空調制御方法に関する。
特許文献1には、室内における在室者の位置及びその状態に応じて快適な環境となるように制御することのできる機能を備えた空気調和装置に関する技術が開示されている。
特許文献2には、空気温度、相対湿度、送風等を制御要素として設定を行い、この設定値に基づいて制御を行う空調システムにおいて、設定の目安となる情報を表示するガイダンス表示システムに関する技術が開示されている。
特許文献3には、室内の人の数、位置、動作、活動量、着衣量等の状況に応じて、空気調和動作が制御される空気調和機の制御装置に関する技術が開示されている。
特許文献4には、服装パターンに基づいて乗員にサービスを提供する服装対応サービス提供装置に関する技術が開示されている。
画像解析によって室内に居る人の着衣状態を導出し、この着衣状態に基づいてPMV制御を行なうことが知られている。
室内に居る人は、例えば、暑いと感じたときは腕まくりをしたり、寒いと感じたときは上着を着たり、着衣を調節することが可能である。しかし、現在の空調制御においては、着衣の調節は考慮していない。
本発明は、上記事実に鑑み、着衣の調節を考慮して、空調を制御することが目的である。
第一態様は、空調機器で空調された室内の室内画像が入力される画像入力部と、前記画像入力部に入力された前記室内画像から前記室内に居る人の着衣状態を解析する解析部と、着衣調節幅を記憶した記憶部と、前記解析部で解析された着衣状態と、前記記憶部に記憶された前記着衣調節幅と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する推定部と、前記推定部で推定した調節行動後の着衣状態に基づいて、前記空調機器を制御する空調制御部と、を備えた空調制御装置である。
第一態様の空調制御装置では、着衣の調節行動後の着衣状態に基づいて、空調機器を制御することで、室内に居る人の着衣の調節行動が促される。例えば、夏場なら室温を上げれば、人は長袖を腕まくりして着衣状態が涼しくなるように調節することが推定される。或いは、冬場なら室温を下げれば、人はジャケットを羽織って着衣状態が暖かくなるように調節することが推定される。よって、着衣の調節行動を促さない場合と比較し、空調機器のエネルギー消費量が抑制される。
第二態様は、前記空調制御部は、着衣の調節行動後の着衣状態を反映した温熱環境評価指標が、調節行動前の着衣状態の温熱環境評価指標と同等になるように空調機器を制御する、第一態様に記載の空調制御装置である。
第二態様の空調制御装置では、着衣の調節行動の前後の温熱環境評価指標が同等になるように空調機器を制御するので、各人の温熱快適性が維持される。
第三態様は、前記解析部は、前記室内の個人を特定し、前記記憶部は、個人毎に前記着衣調節幅が記憶され、前記推定部は、個人毎に着衣の調節行動後の着衣状態を推定し、前記空調制御部は、前記個人毎に推定された着衣の調節行動後の着衣状態を反映した温熱環境評価指標が調節行動前の着衣状態の温熱環境評価指標と同等になるように空調機器を制御する、第二態様に記載の空調制御装置である。
第三態様の空調制御装置では、個人毎に調節行動後の着衣状態を推定することで、温熱環境評価指標の精度が向上する。
第四態様は、前記空調制御部は、着衣の調節行動後の着衣状態と環境調節部材を使用した状態とに基づいて、前記空調機器を制御する、第一態様~第三態様のいずれか一態様に記載の空調制御装置である。
第四態様の空調制御装置では、空調制御部は、調節行動後の着衣状態と環境調節部材を使用した状態とに基づいて、空調機器を制御するので、環境調節部材の使用が促され、その結果、空調機器のエネルギー消費量が更に抑制される。
第五態様は、空調機器で空調された室内の室内画像が入力される工程と、入力された前記室内画像から前記室内に居る人の着衣状態を解析する工程と、解析された着衣状態と、記憶部に記憶された着衣調節幅と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する工程と、推定した着衣の調節行動後の着衣状態に基づいて、前記空調機器を制御する工程と、を備えた空調制御方法である。
第五態様の空調制御方法では、着衣の調節行動後の着衣状態に基づいて、空調機器を制御することで、室内に居る人の着衣の調節行動が促される。例えば、夏場なら室温を上げれば、人は長袖を腕まくりして着衣状態が涼しくなるように調節することが推定される。或いは、冬場なら室温を下げれば、人はジャケットを羽織って着衣状態が暖かくなるように調節することが推定される。よって、着衣の調節行動を促さない場合と比較し、空調機器のエネルギー消費量が抑制される。
本発明によれば、着衣の調節を考慮して、空調を制御することができるので、空調機器のエネルギー消費量が抑制される。
<実施形態>
本発明の一実施形態の空調制御装置について説明する。
本発明の一実施形態の空調制御装置について説明する。
(事務所)
まず図1に示す空調制御装置100によって空調機器50が制御された事務所10の一例について説明する。
まず図1に示す空調制御装置100によって空調機器50が制御された事務所10の一例について説明する。
図1に示す事務所10の室内12には、複数の事務机14及び椅子16が設置されている。室内12には、事務机14及び椅子16でデスクワークをしている人PA、人PB、人PC、人PE及び歩いている人PD等が居る。また、人PBの事務机14の上には、卓上扇風機30が置かれている。人PA、人PB、人PC及び人PDは、男性であり、人PEは女性である。なお、各個人を区別する必要がない場合は人Pと記載する場合がある。
事務所10の天井18には、吹出口52及び吸込口54が設けられている。また、事務所10の天井18には、撮像装置70が設けられている。なお、本実施形態の撮像装置70は、サーモグラフィ機能を有している。
事務所10には、室内12を空調する空調機器50と、この空調機器50を制御する空調制御装置100と、が設けられている。空調機器50は、前述した吹出口52及び吸込口54とダクト56、58で接続されている。そして、空調機器50は吸込口54から吸い込んだ室内12の空気を図示しない熱源装置から供給された熱搬送媒体(冷媒や冷温水)との熱交換等の処理を行って吹出口52から吹き出すことで、室内12を空調している、つまり室内12の温度及び相対湿度を調整している。
なお、空調機器50は、吸込口54から吸い込んだ室内12の空気から室内12の室温と相対湿度とを測定可能となっている。更に、空調機器50は、外気の気温及び相対湿度も測定可能となっている。
(空調システム)
次に、室内12を空調する空調システム90について説明する。
次に、室内12を空調する空調システム90について説明する。
図2は、空調システム90の全体構成を示すブロック図である。空調システム90は、撮像装置70、空調機器50及び空調制御装置100を含んで構成されている。撮像装置70及び空調機器50は、空調制御装置100と電気的に接続されている。
また、本実施形態では、空調制御装置100は、人PBの事務机14(図1参照)の上の卓上扇風機30と電気的に接続されている。空調制御装置100は、卓上扇風機30の使用状態を監視している。
図3は、空調制御装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。空調制御装置100は、CPU31、ROM32、RAM33、ストレージ34及び通信インタフェース35等を有して構成されている。各構成は、バス39を介して相互に通信可能に接続されている。
CPU31は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする機能を有している。すなわち、CPU31は、ROM32又はストレージ34からプログラムを読み出し、RAM33を作業領域としてプログラムを実行する。CPU31は、ROM32又はストレージ34に記録されているプログラムにしたがって、空調機器50(図1及び図2参照)の制御及び各種の演算処理等を行う。
ROM32は、各種プログラムおよび各種データを格納する。RAM33は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ34は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等によって構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データ等を格納する。通信インタフェース35は、空調制御装置100が空調機器50(図1参照)、撮像装置70及び他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI及びWi-Fi(登録商標)等の規格が用いられる。
図4に示すように空調制御装置100は、機能的には、画像入力部110、解析部112、記憶部114、推定部116及び空調制御部118を有している。各機能構成は、CPU31(図3参照)がROM32(図3参照)又はストレージ34(図3参照)に記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。
画像入力部110は、空調機器(図1参照)で空調された室内12を撮像装置70が撮像した室内画像が入力される。
解析部112は、画像入力部110に入力された室内画像から室内12(図1参照)に居る人Pの着衣状態を解析する。なお、本実施形態においては、解析部112は顔認証等を用いて個人を特定し、特定した各人Pのそれぞれの着衣状態を、サーモグラフィ機能等を用いて解析して求める。なお、本実施形態における着衣状態の解析は、具体的には、図6の表の服装着衣状態であるか又はどの着衣状態に近いかを解析する。更に詳しくは、本実施形態では、各人Pのそれぞれの着衣状態がレベル1~レベル4のいずれに相当するかを解析して決定している。なお、図6の表の詳しい説明は後述する。
更に、本実施形態においては、解析部112は、室内画像から各人Pの活動量を解析する。
記憶部114は、室内12(図1参照)に居る人P毎の着衣調節幅表(図6参照)を記憶している。なお、前述したように図6の詳細は、後述する。
推定部116は、解析部112で解析された各人Pの着衣状態と、記憶部114に記憶された着衣調節幅表(図6参照)と、に基づいて、各人Pの着衣の調節行動後の着衣状態を推定する。なお、調節行動後の着衣状態の推定方法の詳細は、後述する。
空調制御部118は、推定部116で推定した調節行動後の着衣状態に基づいて、空調機器50(図参照)を制御する。なお、空調制御方法の詳細は後述する。
(空調制御方法)
次に、空調制御装置100の空調制御方法の一例について説明する。
次に、空調制御装置100の空調制御方法の一例について説明する。
図5は、空調制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図3に示すCPU31がROM32又はストレージ34からプログラムを読み出して、RAM33に展開して実行することにより、空調制御処理が行なわれる。
図5に示すフローチャートにおけるステップS101では、CPU31(図3参照)は、撮像装置70(図1参照)が撮像した画像を解析する。具体的には、顔認証等を用いて個人を特定し、特定した各人Pのそれぞれの着衣状態を解析して求める。具体的には、サーモグラフィ技術によって、図6の表の服装のどの状態であるか及びどの着衣状態に近いかを解析する。更に詳しくは、本実施形態では、レベル1~レベル4のいずれに相当するかを解析して決定する。
また、CPU31は、卓上扇風機30の運転状態を把握する。更に、CPU31は、室内画像から各人Pの活動量を解析する。
ステップS102では、CPU31は、解析された着衣状態と着衣調節幅(図6参照)と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する。なお、調節行動後の着衣状態の推定方法の詳細は、後述する。
ステップS103では、CPU31は、推定した着衣の調節行動後の着衣状態と、卓上扇風機30の有無及びその使用状態と、に基づいて、空調機器を制御する。なお、空調機器を制御方法の詳細は、後述する。
ステップS104では、CPU31は、ステップS103から設定時間が経過したか否かを判定する。設定時間が経過していない場合(ステップS104:NO)、ステップS104を繰り返す。設定時間が経過している場合(ステップS104:YES)、ステップS101に戻る。
(着衣調節幅)
次に着衣調節幅について説明する。
次に着衣調節幅について説明する。
図6は、空調制御装置100の記憶部114(図3参照)に記憶された着衣調節幅の表の一例である。図6には、人P毎の着衣状態(服装)と季節と冷暖房との関係が示されている。なお、図6の人P毎の着衣状態(服装)と季節と冷暖房との関係は、説明を容易にするために簡略化している。
本実施形態では、着衣状態にレベルが設けられている。レベル1は、最も薄着で、レベル2はレベル1よりも厚着で、レベル3はレベル2よりも厚着で、レベル4が最も厚着となる。また、レベル2(-)は、長袖シャツを腕まくりした状態で、レベル1とレベル2との間の着衣状態である。但し、人PD及び人PEは、長袖シャツを腕まくりしないことが予め判っている。よって、人PD及び人PEの表には、レベル2(-)の着衣状態がない。
なお、レベル1は、半袖シャツであるので、他のレベル2(-)への着衣状態への調節は考慮していない。また、レベル2(-)以上の着衣状態からレベル1の着衣状態への調節は考慮していない。
また、「着衣量 clo」の数値は、後述する予測平均申告(PMV)を計算する際に用いる着衣による熱抵抗clo値である。
(着衣の調節行動後の着衣状態の推定の詳細)
次に、ステップS102の着衣の調節行動後の着衣状態の推定の詳細について説明する。
次に、ステップS102の着衣の調節行動後の着衣状態の推定の詳細について説明する。
なお、季節は、空調制御装置100が取得した時間情報から決定している、時間情報は、年、月、日、時及び分を含む現在時刻であり、本実施形態では、インターネットを介してNTPサーバから取得している。そして、取得した時間情報から、3月、4月及び5月を春とし、6月、7月及び8月を夏とし、9月、10月及び11月を秋とし、12月、1月及び2月を冬としている。
本実施形態の冷房と暖房との切り替えは、事務所10(図1参照)の管理会社が適宜行っている。
そして、図6の現在の着衣状態と現在の季節と現在の運転設定(冷房又は暖房)とから調節後の着衣状態を推定する。具体的には、各季節の調節幅において、冷房の場合は、最も薄着となるレベルを調節後の着衣状態と推定し、暖房の場合は、最も厚着となるレベルを調節後の着衣状態と推定する。なお、前述したように、レベル1は、他のレベルへの着衣状態への調節はできないし、他のレベルからの調節もできない。
次に、推定手順の具体例を説明する。なお、現在は人P全員がレベル2の着衣状態とする(図1も参照)。
例えば、秋の場合、人PA、人PB及び人PCは、レベル2(-)、レベル2、レベル3の着衣状態(服装)のいずれかとなる。また、人PD及び人PEは、腕まくりをしないので、レベル2、レベル3の着衣状態(服装)のいずれかとなる。
そして、現在、運転設定が冷房の場合では、秋の着衣状態(服装)の中で最も薄着を着衣調節後の着衣状態(服装)と推定する。つまり、人PA、人PB及び人PCは、レベル2(-)を着衣調節後の着衣状態と推定し、人PD及び人PEはレベル2を着衣調節後の着衣状態と推定する。
現在、暖房の場合は、秋の着衣状態(服装)の中で最も厚着を着衣調節後の着衣状態(服装)と推定する。つまり、人PA、人PB、人PC、人PD及び人PEの全員、レベル3を着衣調節後の着衣状態と推定する。
また、例えば冬の場合は、人PA、人PB、人PC、人PD及び人PEの全員が、レベル2、レベル3及びレベル4の着衣状態(服装)のいずれかとなる。
そして、冬の場合は暖房であるので、冬の着衣状態(服装)の中で最も厚着の状態であるレベル4を着衣調節後の着衣状態(服装)と推定する。
(空調機器の制御方法の詳細)
次に、空調機器の制御方法の詳細について説明する。
次に、空調機器の制御方法の詳細について説明する。
まず、調節行動前の着衣状態と、卓上扇風機30(図1参照)の有無及びその使用状態と、に基づいて、予測平均申告(PMV(Predicted Mean Vote))の値が最適となるように空調制御を行う。
例えば、人P全員がレベル2の着衣状態で、人PCのみが卓上扇風機30を持っているが使用していないとし、この状態で予測平均申告(PMV)の値が最適となるように制御する。なお、予測平均申告(PMV)の値が+0.5以下且つ-0.5以上の範囲が最適とする。
次に、推定した調節行動後の着衣状態と人PCが卓上扇風機30を使用した状態とを反映した予測平均申告(PMV)が、調節行動の前後で同じになるように、空調機器50を制御する。別の観点から説明すると、調節行動後の着衣状態と、人PCが卓上扇風機30を使用した状態と、に基づいて、予測平均申告(PMV)が調節行動の前後で同等になるように室温及び相対湿度を設定し、この設定した室温及相対湿度になるように空調機器50を制御する。
なお、図7には、本実施形態における卓上扇風機30の風速が示されている。本実施形態では、卓上扇風機30を使用する場合の風速は、「中」としたが、これに限定されるものではない。
ここで、「予測平均申告(PMV)」は、室温、相対湿度、輻射、気流、活動量及び着衣量の六つの要素によって、人間がどのように感じるかを表した温冷感指標である。具体的には、これらの六つの要素を予測平均申告(PMV)の快適方程式に代入して計算される数値であり、人間がそのときに暖かいと感じるか又は寒いと感じるかを7段階の評価尺度を表すものである。
なお、室内12の温度(室温)及び室内12の相対湿度は、空調機器50で測定される。輻射及び活動量は、撮像装置70の室内画像を解析することで求めることができる。また、気流は、空調機器50から吹き出す風速と、卓上扇風機30の使用の有無と、から設定できる。着衣量については前述したようにして、求めることができる。
<作用及び効果>
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
空調制御装置100は、事務所10の室内12に居る人Pの着衣の調節行動後の着衣状態に基づいて、空調機器50を制御することで、室内12に居る人Pの着衣の調節行動が促される。例えば、夏の季節なら室温を上げれば、人Pは長袖を腕まくりして着衣状態が涼しくなるように調節することが促される。或いは、冬の季節なら室温を下げれば、人はスーツの上着を着て着衣状態が暖かくなるように調節することが促される。よって、着衣の調節行動を促さない場合と比較し、空調機器50のエネルギー消費量が抑制される。
また、空調制御装置100は、着衣の調節行動の前後の予測平均申告(PMV)が同等になるように空調機器50を制御するので、各人Pの温熱快適性が維持される。
また、空調制御装置100は、人P毎(個人毎)に調節行動後の着衣状態を推定しているので、予測平均申告(PMV)の精度が向上する。
また、空調制御装置100では、調節行動後の着衣状態と卓上扇風機30を使用した状態とに基づいて、空調機器50を制御するので、卓上扇風機30の使用が促され、その結果、空調機器50のエネルギー消費量が更に抑制される。
<その他>
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
上記実施形態の着衣調節幅は、一例であって、これに限定されるものではない。例えば、更に各季節によって更に細分化した表であってもよい。また、季節毎でなく、月毎に着衣調節幅をもっていてもよい。また、上記実施形態の着衣調節幅は人P毎に表を持っていたが、これに限定されるものではない。男性用の表と女性用の表との二つであってもよい、男女の区別がなく、一つの表であってもよい。
また、上記実施形態では、空調機器50の運転状態(冷房又は暖房)は、管理者によって適宜設定されていたが、これに限定されるものではない。空調制御装置100が、室温、室内12の相対湿度、外気温及び外気の相対湿度等によって、自動的に冷房又は暖房を設定してもよい。
また、上記実施形態では、サーモグラフィ機能(赤外画像)を解析して着衣状態を求めたがこれに限定されるものではない。サーモグラフィ機能(赤外画像)ではなく、例えば、可視画像を解析して着衣状態を求めてもよい。
また、上記実施形態では、着衣調節行動後の着衣状態の推定は、調節行動前の着衣状態と季節と運転状態(冷房又は暖房)とによって行っていたが、これに限定されるものではない。例えば、調節行動前の着衣状態と月日と外気温とによって、着衣調節行動後の着衣状態の推定を行ってもよい。
また、例えば、上記実施形態では、環境調節部材として卓上扇風機30を用いたが、これに限定されるものではない。環境調節部材は、足元を温める小型暖房器、団扇及び膝掛け等であってもよい。小型暖房機は空調制御装置100と電気的に接続されており、空調制御装置100が、その使用状態を監視している。団扇及び膝掛け等の電気製品以外の場合は、室内画像からその使用状態を解析部112が各人P毎に解析して求める。なお、卓上扇風機30及び小型暖房機等の電気製品であっても室内画像からその使用状態を各人P毎に解析部112が解析して求めてもよい。
また、例えば、上記実施形態では、温熱環境評価指標として予測平均申告(PMV)を用いたがこれに限定されるものではない。例えば、新標準有効温度(SET*(standard new effective temperature))を温熱環境評価指標として用いてもよい。更に、温熱環境評価指標を用いることなく、空調機器50を制御してもよい。
要は、空調制御装置は、着衣の調節行動後の着衣状態を推定し、推定された調整行動後の着衣状態に基づいて、空調機器を制御すればよい。
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
12 室内
30 卓上扇風機(環境調節部材の一例)
50 空調機器
70 撮像装置
90 空調システム
100 空調制御装置
110 画像入力部
112 解析部
114 記憶部
116 推定部
118 空調制御部
30 卓上扇風機(環境調節部材の一例)
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110 画像入力部
112 解析部
114 記憶部
116 推定部
118 空調制御部
Claims (5)
- 空調機器で空調された室内の室内画像が入力される画像入力部と、
前記画像入力部に入力された前記室内画像から前記室内に居る人の着衣状態を解析する解析部と、
着衣調節幅を記憶した記憶部と、
前記解析部で解析された着衣状態と、前記記憶部に記憶された前記着衣調節幅と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する推定部と、
前記推定部で推定した調節行動後の着衣状態に基づいて、前記空調機器を制御する空調制御部と、
を備えた空調制御装置。 - 前記空調制御部は、
着衣の調節行動後の着衣状態を反映した温熱環境評価指標が、調節行動前の着衣状態の温熱環境評価指標と同等になるように空調機器を制御する、
請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記解析部は、前記室内の個人を特定し、
前記記憶部は、個人毎に前記着衣調節幅が記憶され、
前記推定部は、個人毎に着衣の調節行動後の着衣状態を推定し、
前記空調制御部は、前記個人毎に推定された着衣の調節行動後の着衣状態を反映した温熱環境評価指標が調節行動前の着衣状態の温熱環境評価指標と同等になるように空調機器を制御する、
請求項2に記載の空調制御装置。 - 前記空調制御部は、着衣の調節行動後の着衣状態と環境調節部材を使用した状態とに基づいて、前記空調機器を制御する、
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 空調機器で空調された室内の室内画像が入力される工程と、
入力された前記室内画像から前記室内に居る人の着衣状態を解析する工程と、
解析された着衣状態と、記憶部に記憶された着衣調節幅と、に基づいて、着衣の調節行動後の着衣状態を推定する工程と、
推定した着衣の調節行動後の着衣状態に基づいて、前記空調機器を制御する工程と、
を備えた空調制御方法。
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---|---|---|---|
JP2020171381A JP2022063058A (ja) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 空調制御装置及び空調制御方法 |
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Cited By (1)
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CN117270611A (zh) * | 2023-11-22 | 2023-12-22 | 浙江威星电子系统软件股份有限公司 | 智慧运动场馆的环境智能控制系统及方法 |
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2020
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CN117270611A (zh) * | 2023-11-22 | 2023-12-22 | 浙江威星电子系统软件股份有限公司 | 智慧运动场馆的环境智能控制系统及方法 |
CN117270611B (zh) * | 2023-11-22 | 2024-02-23 | 浙江威星电子系统软件股份有限公司 | 智慧运动场馆的环境智能控制系统及方法 |
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