JP6077172B1 - 空気調和機及び熱画像センサシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様における空気調和機は、空間の空調制御を行う空気調和機において、空間の温度分布を表す熱画像を取得する熱画像取得部と、(i)熱画像取得部が取得した熱画像内における人に該当する領域を特定し、(ii)人に該当する領域の温度分布に基づいて空間にいる人の温度である人体温度を定め、(iii)人体温度と、人に該当する領域以外の領域の温度から得られる周囲温度との、差分値に基づいて空間にいる人の温冷感を推定する演算部と、演算部が推定した空間にいる人の温冷感に基づいて、空気調和機の風量、風温、風向のうち少なくとも1つを制御する制御部と、を備えた。熱画像取得部及び演算部は、空気調和機とは分離した熱画像センサシステムを構成してもよい。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態における空気調和機100に関して、図面を用いて説明する。
熱画像取得部110で取得された温度分布は、熱画像として演算部130に送信される。温度センサ120は、サーミスタや熱電対といった、空間中の一点や部材表面の一点の温度を測定可能なセンサである。温度センサ120は、例えば空気調和機100の空気吸込口等に配置され、周囲温度を測定する。なお、温度センサ120の位置は、空気吸込口等以外の場所に配置しても構わず、ここではその位置を限定するものではない。温度センサ120で検出された周囲温度は、演算部130に送信される。
(変形例1)
変形例1は、人の深部体温が一日の中で変動している(一般に「サーカディアンリズム」と呼ばれる)ことに基づいて、セットポイントTcを時間に応じて変動させるものである。
変形例2は、運動によって体からの放熱量が増大すると安静時よりも暖かく感じることに基づいて、セットポイントTcを活動量に応じて変動させるものである。
また、この変形例2では、活動量を推定する一例として、熱画像における人の位置の変化を用いる手法を説明した。しかし、活動量を推定できるのであれば、熱画像を用いた手法以外の他の手法であってもよく、活動量の推定手法は特に限定されない。
変形例3は、同じ温度であっても夏と冬とでは感じ方が異なることに基づいて、セットポイントTcを季節に応じて変動させるものである。
変形例4は、同じ環境にいても人が受ける温冷感に個人差があることに基づいて、個人を判別してセットポイントTcを変動させるものである。
次に、演算部130における、人102に該当する領域の平均温度、即ち人体温度(A値)の算出方法を、図11を参照して説明する。
ここで空気調和機100は、さらに受信機180を有している。上記実施例では、温度センサとして空気調和機100に搭載されている温度センサ120を用いていたが、ここでは空気調和機100とは別に設けられた温度センサで測定した場合に関して説明する。
図15Aは、変形例5に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図15Aに示す変形例は、空気調和機100とは別にリモコン191が設けられた構成である。リモコン191は、温度センサ193と発信機194とを備えている。通常、リモコン191は、空気調和機100の動作のオンやオフ、風向、風量、温度調整等で用いられるが、この変形例5では、リモコン191内に温度センサ193を追加して、周囲温度を測定することとした。
図15Bは、変形例6に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図15Bに示す変形例は、空気調和機100とは別にウェアラブル端末192が設けられた構成である。ウェアラブル端末192は、リモコン191と同様、温度センサ193と発信機194とを備えている。ウェアラブル端末192は、室内にいる人が装着している。ウェアラブル端末192としては、例えばブレスレット型の活動量計等様々なものがあり、それ以外でもスマートフォンでも構わないし、腕時計型のスマートウォッチ等でも構わないし、スマートグラス等以外のものでも構わない。こういった身の回りに付ける装置に取り付けられている温度センサ193で測定された周囲温度を発信機194から空気調和機100の受信機180に送信する。その後の動作は、上述した内容と同じである。
周囲温度を、温度センサではなく熱画像から推定する場合を説明する。図16は、変形例7に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図16の構成は、温度センサ120に代えて周囲温度推定部147を備えることが、図2の構成と異なる。周囲温度推定部147は、熱画像取得部110から熱画像を入力し、周囲温度(B値)を算出する。ここでは、周囲温度推定部147での処理を説明する。
空気調和機100に搭載している温度センサ120(例えば図2の構成)で測定した温度に、ヒストグラム計算を応用してもよい。例えば、温度センサ120の温度精度が±2℃で、さらに温度センサ120で測定した温度が例えば図17(c)の様に24℃であった場合、24℃±2℃内における熱画像103jのヒストグラム内の最頻値(図17(c)では23℃)を、周囲温度(B値)としても構わない。こうすることで、さらに精度よく周囲温度(B値)を推定することができる。また、通常、空気調和機は、室内でも高い位置に取り付けられることから、人の周囲温度よりも温度センサ120で測定される温度の方が高いことが多い。よって、温度センサ120で測定された温度から所定温度が低い温度に対して測定ばらつき等を加味した範囲を、周囲温度(B値)の存在範囲としても構わない。
熱画像から周囲温度を推定する他の方法を説明する。図18(a)は、空気調和機100が室内の壁面に取り付けられた状態を示しており、熱画像取得部110は上下方向の視野角θを有している。この上下方向の視野角θの中には、室内の天井104と床105が含まれる様に、熱画像取得部110が配置されている。また、室内には人102が立っており、熱画像取得部110の上下方向の視野角θの内部に入っている。この状態で熱画像取得部110が取得した熱画像を、熱画像103kとして図18(b)に模式的に示す。熱画像103kには、人102に該当する領域の他に、天井104に該当する領域と床105に該当する領域とが両方とも存在している。ここで、床105に該当する領域の温度と、天井104に該当する領域の温度を取得し、平均した値を人102の周囲温度としても構わない。一般に、暖かい空気は上昇するため、天井の温度は床の温度と比較して暖かい。人が存在する位置の周囲は、天井と床のほぼ中間に位置するため、天井104に該当する領域の温度と床105に該当する温度との平均を取得することで、高精度に周囲温度を推定することが可能になる。こうすることで、温度センサ120を省略することができるため、さらに安価な空気調和機を提供することが可能になる。
ここまでは、人102に対して通常の正面の熱画像に対して述べてきたが、実際の室内における状況は、これ以外にも様々な状況が考えられる。ここでは、他の状況として、後ろを向いている場合と、寒い所から入出したばかりの状況に関する演算部の演算方法を説明する。
ここまでは熱画像における人に該当する領域の全体を1つの括りとして処理してきたが、この変形例では人に該当する領域を複数の人体部位に区分して処理した場合の例を説明する。図22は、変形例11に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図22に示す変形例は、演算部130が部位判別部150及び重み付け加算部151を備える。
図23は、変形例12に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図23に示す変形例は、演算部130が重み付け加算部151及び温度範囲分割部152を有している。
次に、人102が机106の後ろに座っている時の処理に関して説明する。図26は、変形例13に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図26に示す変形例は、演算部130が間取り推定部153を有している。
次に、横を向いている人の温冷感推定に関して説明する。図28は、変形例14に関わる空気調和機100の構成を示す図である。図28に示す変形例は、演算部130が人の向き推定部154を有している。
本発明の第2の実施形態に係る空気調和機200は、第1の実施形態で示した空気調和機100において、人102から視認できる位置に通知部210を取り付けた構成である。
上記第1及び第2の実施形態では、熱画像を取得する構成及び/又は人の温冷感を推定する構成を組み込んだ空気調和機を説明した。しかし、熱画像を取得する構成及び/又は人の温冷感を推定する構成をモジュール化して別個の構成とすることも可能である。
102 人
102a 上着
102b ズボン
103a〜103s 熱画像
104 天井
105 床
106 机
110 熱画像取得部
120、193 温度センサ
130、230 演算部
131 位置特定部
132、148 人体温度算出部
133 差分温度算出部
134 温冷感推定部
135 セットポイント設定部
136 サーカディアンリズム記憶部
137、190 時計
138 サーカディアンリズム判定部
139 活動量演算部
140、144 バッファ
141 暖房/冷房判断部
142 カレンダー部
143 人判別部
145 背景データバッファ
146 差分処理部
147 周囲温度推定部
149 人体状態判断部
150 部位判別部
151 重み付け加算部
152 温度範囲分離部
153 間取り推定部
160 制御部
171 ルーバー
172 コンプレッサ
173 ファン
180、280 受信機
191、291 リモコン
192 ウェアラブル端末
194、294 発信機
210 通知部
300 熱画像センサシステム
Claims (22)
- 空間の空調制御を行う空気調和機であって、
前記空間の温度分布を表す熱画像を取得する熱画像取得部と、
(i)前記熱画像取得部が取得した前記熱画像内において、人の露出部分の少なくとも一部と着衣部分の少なくとも一部とを含む、人に該当する二次元の領域である二次元人体領域を特定し、(ii)前記二次元人体領域の温度分布に基づいて空間にいる人の着衣も含めた温度である人体温度を定め、(iii)前記着衣も含めた前記人からの放熱量の指標として、前記人体温度と、前記人の周囲の所定位置に設置された温度センサにより測定された周囲温度との、差分値を算出し、当該差分値と、人が所定の温冷感を感じている時の前記差分値に相当し、予め決定された所定の閾値との差に基づいて前記空間にいる人の温冷感を推定する演算部と、
前記演算部が推定した前記空間にいる人の温冷感に基づいて、前記空気調和機を制御する制御部とを備える、空気調和機。 - 前記制御部は、前記演算部が推定した前記空間にいる人の温冷感に基づいて、前記空気調和機の風量、風温、風向のうち少なくとも1つを制御する、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記制御部は、前記人体温度から前記周囲温度を引いた差分値が前記所定の閾値よりも大きい場合に、前記周囲温度を上げるように制御し、前記人体温度から前記周囲温度を引いた差分値が前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記周囲温度を下げるように制御する、請求項2に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、人の活動量に基づいて前記所定の閾値を補正する、請求項2に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記空気調和機が冷房運転しているか暖房運転しているかに基づいて前記所定の閾値を補正する、請求項2に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、周囲温度に基づいて前記所定の閾値を補正する、請求項2に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記熱画像内における前記二次元人体領域の全画素の温度平均値に基づいて前記人体温度を定める、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記二次元人体領域を複数の人体部位に区分し、当該複数の人体部位毎に重み付けをして、重み付け後の前記二次元人体領域の全画素の温度平均値に基づいて前記人体温度を定める、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記複数の人体部位において、肌が露出している人体部位を他の人体部位よりも重み付けを小さくする、請求項8に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記二次元人体領域を複数の温度範囲に区分し、当該複数の温度範囲毎に重み付けをして、重み付け後の前記二次元人体領域の全画素の温度平均値に基づいて前記人体温度を定める、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記複数の温度範囲において、温度が低い側の重み付けを小さくし、温度が高い側の重み付けを大きくする、請求項10に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記熱画像内における前記二次元人体領域の全画素の温度平均値及び全画素における温度最大値に基づいて前記人体温度を定める、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記温度センサは、前記空間にいる人が身につけている又は身につけているものに取り付けた温度センサである、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記温度センサは、前記空気調和機に設置された温度センサである、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記温度センサは、前記空気調和機の空気吸込口に設置される、請求項14に記載の空気調和機。
- 前記温度センサは、前記空気調和機を遠隔で操作可能なリモコンに取り付けられた温度センサである、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記熱画像のうち所定の範囲の温度を示す領域を、前記二次元人体領域として特定する、請求項2から16のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記演算部は、前記熱画像のうち所定の範囲の温度を示す領域であってかつ所定の数以上が連続した領域を、前記二次元人体領域として特定する、請求項2から16のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記所定の閾値は、人が暑さ及び寒さのいずれも感じない場合における前記人体温度と前記周囲温度との差分に相当する値である、請求項1に記載の空気調和機。
- 熱画像センサシステムであって、
空間の温度分布を表す熱画像を取得する熱画像取得部と、
(i)前記熱画像取得部が取得した前記熱画像内において、人の露出部分の少なくとも一部と着衣部分の少なくとも一部とを含む、人に該当する二次元の領域である二次元人体領域を特定し、(ii)前記二次元人体領域の温度分布に基づいて空間にいる人の着衣も含めた温度である人体温度を定め、(iii)前記着衣も含めた前記人からの放熱量の指標として、前記人体温度と、前記人の周囲の所定位置に設置された温度センサにより測定された周囲温度との、差分値を算出し、当該差分値と、人が所定の温冷感を感じている時の前記差分値に相当し、予め決定された所定の閾値との差に基づいて前記空間にいる人の温冷感を推定する演算部とを備える、熱画像センサシステム。 - コンピュータによって、熱画像を取得する熱画像センサによって取得された熱画像から人の温冷感を推定する温冷感推定方法であって、
前記コンピュータが、
前記熱画像内において、人の露出部分の少なくとも一部と着衣部分の少なくとも一部とを含む、人に該当する二次元の領域である二次元人体領域を特定し、
前記二次元人体領域の温度分布に基づいて空間にいる人の着衣も含めた温度である人体温度を定め、前記着衣も含めた前記人からの放熱量の指標として、前記人体温度と、前記人の周囲の所定位置に設置された温度センサにより測定された周囲温度との、差分値を算出し、
前記差分値と、人が所定の温冷感を感じている時の前記差分値に相当し、予め決定された所定の閾値との、差に基づいて、前記空間にいる人の温冷感を推定する、温冷感推定方法。 - 熱画像を取得する熱画像センサによって取得された熱画像から人の温冷感を推定する温冷感推定プログラムであって、
(i)熱画像取得部が取得した前記熱画像内において、人の露出部分の少なくとも一部と着衣部分の少なくとも一部とを含む、人に該当する二次元の領域である二次元人体領域を特定し、
(ii)前記二次元人体領域の温度分布に基づいて空間にいる人の着衣も含めた温度である人体温度を定め、
(iii)前記着衣も含めた前記人からの放熱量の指標として、前記人体温度と、前記人の周囲の所定位置に設置された温度センサにより測定された周囲温度との、差分値を算出し、
(iv)前記差分値と、人が所定の温冷感を感じている時の前記差分値に相当し、予め決定された所定の閾値との、差に基づいて前記空間にいる人の温冷感を推定する、演算処理を含む、温冷感推定プログラム。
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