JPH05312381A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内の空気温度を推定し、室内の空気温度分
布を均一にする。 【構成】 赤外線を検出する赤外線検知器５０が駆動機
構を介して天井１４に取り付けられる。空調機２２から
室内１２に空気を送る吹き出しユニット３６が床部３４
に取り付けられ、空調機２２から送られた空気が床下チ
ャンバ３２を介して室内１２に吹き出すようになる。ま
た、赤外線検知器５０、空調機２２及び吹き出しユニッ
ト３６は、それぞれ制御装置５２に接続され、赤外線検
知器５０で検出された赤外線のデータに基づき、室内１
２の空気温度が推定されると共に、室内に適切に空気が
吹き出される。つまり、適切に室内１２の温度が調整さ
れるべく、制御装置５２が空気の風向き、温度などを制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内の空気温度分布を
均一化する場合に適用される空気調和システムに関し、
例えばオフィス内の空調に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オフィスなどの室内を空調する
際、一般に室内の壁近傍や空気吸い込み口などに取り付
けた温度検出器により室内の温度を検出し、室内の温度
が設定温度に維持されるように吹き出し風量・温度が調
整される。しかしながらこの場合、室内の機器、人、日
射、出入口からの侵入空気などにより設定温度より高い
ところや低いところなどの温度むらが発生し、室内の温
度分布は必ずしも均一になるとは限らない。したがっ
て、居室者が感じる冷房感や暖房感に差異を生じること
となり、充分な快適性が得られない虞れを有していた。
そこで、これを解決するために室内や居住者の人体か
ら放射される赤外線を赤外線検知器で検知して温度分布
を把握し、例えば冷房運転の時は設定温度より高い領域
に冷風を吹き出すような制御を行い、温度分布を均一に
する空気調和システムが既に案出されている（特開昭６
２−１７５５４０号、特開平３−７９９４３号、実開平
２−１２４４２７号等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、赤外線検知
器などで測定した温度分布は壁面、窓面、機器、人など
の物体から放射された赤外線の分布であり、必ずしも室
内の空気温度分布を示しているものではないため、実際
には空気温度分布を均一にするための適正かつ正確な空
気吹き出しの制御が困難であり、居室者にとって十分に
快適さを感じる空調になっていないという欠点を有して
いた。

【０００４】本発明は、上記欠点に鑑みたものであり、
室内の壁面、窓面、機器及び人などの物体表面温度を把
握して室内の空気温度分布を推測し、この推測に基づい
て空気の吹き出し条件を制御することにより、室内の空
気温度分布を均一化する空気調和システムを提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１による空気調和
システムは、室内の物体から放射される赤外線の放射エ
ネルギ分布を検出する赤外線検知器と、前記赤外線検知
器により検出された放射エネルギ分布を前記物体の表面
温度分布に変換する温度演算処理部と、前記温度演算処
理部で変換された表面温度分布に基づき室内の空気温度
分布を推定する空気温度推定処理部と、前記空気温度推
定処理部で推定された空気温度分布と予め設定された空
調の設定温度とを比較してこれらの間の温度差の大きな
部位を抽出する温度分布評価処理部と、前記温度分布評
価処理部により抽出された温度差の大きな部位における
空気の温度差を低減するように空気を吹き出し口より室
内に吹き出す際の条件を推論し推論した条件に基づいて
室内に吹き出す空気の状態を調整する制御部とを有する
ことを特徴とする。

【０００６】請求項２による空気調和システムは、前記
制御部が、ファジィ推論に基づき、空気を吹き出し口よ
り室内に吹き出す際の条件を推論することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】請求項１による作用を以下に説明する。

【０００８】赤外線検知器は、例えば壁面、窓面、ＯＡ
機器、居住者などの室内の物体から放射される赤外線の
放射エネルギ分布を検出し、温度演算処理部は、この放
射エネルギ分布より物体の表面温度分布を変換して求め
る。この表面温度分布と、空気温度推定処理部に予め入
力されている室内の物体の温度情報とに基づいて、空気
温度推定処理部が室内の空気温度分布を推測する。さら
に、この空気温度分布と、温度分布評価処理部に予め設
定された空調の設定温度とを、温度分布評価処理部が比
較して、空調の設定温度と空気温度との間に大きな温度
差のある部位を抽出し、制御部がこの部位の温度差を低
減するように、空調機から送られて吹き出し口から室内
に吹き出す空気の条件を推論し、この条件に基づいて室
内に吹き出す空気の状態を調整する。

【０００９】従って、適切に室内の空気温度分布の均一
化が図れる空調がなされることになる。

【００１０】請求項２による作用を以下に説明する。空
気を吹き出し口より室内に吹き出す際の条件を、制御部
がファジィ推論に基づいて推論する。

【００１１】従って、ファジィ理論に基づいて、例え
ば、吹き出し口のファンの回転数及び空調機に送られる
媒体の量が制御されることになる。

【００１２】

【実施例】本発明に係る空気調和システムの一実施例を
図１〜図５に基づき説明する。

【００１３】オフィスビル内に配置された空気調和シス
テム１０の断面を表わす図１に示すように、室内１２の
天井１４には、それぞれ換気孔１６Ａを形成した複数の
照明器具１６が取り付けられ、換気孔１６Ａが天井１４
の上部に位置する天井チャンバ１８と室内１２との間を
連通している。また、室外には、室外と室内１２とを区
画する壁部２０を隔てて、ファン２２Ａ、冷却器２６、
加熱器２８及び加湿器（図示せず）を内蔵したダウンフ
ロー型の空調機２２が位置しており、この空調機２２に
は、ダクト２４を介して天井チャンバ１８内の空気が上
側から送り込まれるようになっている。そして、開度を
調整するコントローラ４６を有したバルブ４２が冷却器
２６に送られる冷水などの冷房用の媒体の量を調整する
ように媒体供給管に取り付けられ、また、同じく開度を
調整するコントローラ４８を有したバルブ４４が加熱器
２８に送られる温水などの暖房用の媒体の量を調整する
ように媒体供給管に取り付けられている。さらに、加熱
器２８の下側にはファン２２Ａが設けられており、ファ
ン２２Ａがダクト２５を介して室内１２の床下に位置す
る床下チャンバ３２にこの空気を送風することとなる。

【００１４】また、室内１２と床下チャンバ３２との間
を隔てる床部３４の下面には、内蔵されて取り付けられ
たファン３６Ａ，ファン３６Ａを回転するための図示し
ない回転数を変更可能なモータ、風向きを変更可能とす
るように図示しないステップモータの回転軸に連結され
た風向調節板３６Ｂを備えた吹き出しユニット３６が、
吹き出し口として複数設置されている。

【００１５】つまり、吹き出しユニット３６には、送風
量を制御可能な風量変更手段としてのファン３６Ａとモ
ータ及び、風向きを制御可能な風向変更手段としての風
向調節板３６Ｂとステップモータが設けられることとな
る。

【００１６】以上により、本空気調和システム１０の空
調機２２から床下チャンバ３２に冷却あるいは加熱され
た空気が送られ、吹き出しユニット３６から矢印Ｂで示
すように、室内１２に吹き出される。そして、室内１２
の熱負荷を処理した後、天井１４に設置された換気孔１
６Ａから天井チャンバ１８内に吸引されて空調機２２に
戻り、冷却器２６、加熱器２８及び加湿器等により、調
温、調湿されて、再度床下チャンバ３２に送られるよう
になっている。

【００１７】一方、天井１４には、室内１２の壁部２０
表面を構成する壁面２０Ａ、窓面５４Ａ、ＯＡ機器５６
などの機器、机５８、椅子６０及び、居住者６２等の室
内１２に存在する物体から発生する赤外線を一点鎖線Ａ
で示される範囲の画像として検出する赤外線検知器５０
が、図示しない駆動機構を介して取り付けられている。
駆動機構は、図示しないが、図１上、紙面に直交する回
動軸及び水平方向に伸びる回動軸を有すると共に、これ
ら回動軸廻りに赤外線検知器５０を順次回動するステッ
プモータを有している。従って、赤外線検知器５０は、
駆動機構により回動され、室内１２全領域の赤外線のデ
ータを画像の形で検知可能となっている。そして、赤外
線検知器５０及び駆動機構は、壁部２０に設置された制
御装置５２に接続されており、制御装置５２が赤外線検
知器５０の作動を制御すると共に、赤外線検知器５０が
検出した赤外線分布の信号が制御装置５２に送り込まれ
るようになっている。

【００１８】この制御装置５２は、図２に示すように、
赤外線検知器５０で検知された赤外線の放射エネルギ分
布から室内１２の物体の表面温度分布を演算する温度演
算処理部７２及び、ニューロコンピュータが内蔵されて
いて、予め入力されている室内１２の物体の温度情報を
もとに室内１２の空気温度分布をこのニューロコンピュ
ータで推測する空気温度推定処理部７４を備えている。
この温度情報としては、室内１２の物体、すなわち壁面
２０Ａ、窓面５４Ａ、ＯＡ機器５６、その他の物体の温
度を採用することができる。尚、ニューロコンピュータ
は、人間の脳細胞の働きを工学的にモデル化した回路
（ニューラルネットワーク）が組み込まれて、学習する
機能を有したコンピュータである。さらに、制御装置５
２は、空気温度分布と予め設定される空調の設定温度と
を比較して、これらの間の温度差の大きな部位である異
常温度の部位を抽出する温度分布評価処理部７６及び、
各吹き出しユニット３６から吹き出す空気の風量、風
向、温度をファジィ推論により推論する制御処理部７８
を備えている。

【００１９】また、図１に示すように、制御装置５２
は、室内１２に配置される図示しない操作スイッチと接
続されると共に、バルブ４２、４４の開度を調整するコ
ントローラ４６、４８、空調機２２のファン２２Ａを回
転する図示しないモータにそれぞれ接続されており、こ
の制御装置５２より床下チャンバ３２に送風される空気
の温度と量がファジィ制御される。また、この制御装置
５２は、吹き出しユニット３６のファン３６Ａを回転す
るモータ及び風向調節板３６Ｂのステップモータにも接
続されていて、制御装置５２により、ファン３６Ａの回
転数及び風向調節板３６Ｂの方向がファジィ制御される
ようになっている。従って、これらコントローラ４６、
４８、ファン２２Ａ、３６Ａのモータ及び、ステップモ
ータがそれぞれ制御機構８０となる。

【００２０】次に、本発明の一実施例に係る空気調和シ
ステム１０の制御動作の流れを、図３に示すフローチャ
ートを用いて説明する。

【００２１】室内１２に位置する操作スイッチで空気調
和システム１０の動作を開始した後、ステップＳ１にお
いて、冷却、暖房などの空調する運転項目や室内１２の
目標となる空調温度の設定を同様に操作スイッチで行な
う。尚、本実施例においては、便宜上冷房運転を用い
て、以下の説明をする。

【００２２】ステップＳ２では、制御装置５２内での処
理開始に当たっての初期値を設定する。すなわち、室内
１２の形状と寸法及び、空調用の吹き出しユニット３６
と換気孔１６Ａの配置が、予め制御装置５２の空気温度
推定処理部７４に設定されている他、室内１２に配置さ
れているＯＡ機器５６などの機器、机５８及び椅子６０
などの位置と寸法、室内１２で活動する居住者６２の人
数と活動状態予定などが、初期値として設定され、操作
スイッチを介して空気温度推定処理部７４に入力され
る。

【００２３】次にステップＳ３に移り、室内１２の壁面
２０Ａ、窓面５４Ａ、ＯＡ機器５６などの機器、机５
８、椅子６０及び居住者６２等の物体表面からの赤外線
放射率をそれぞれ温度演算処理部７２に入力する。さら
に、これらの壁面２０Ａ、窓面５４Ａ、ＯＡ機器５６、
机５８、椅子６０及び居住者６２等における特異な発熱
部などの温度情報をそれぞれ空気温度推定処理部７４に
入力する。つまり、特に発熱するＯＡ機器５６や居住者
６２等の物体個々の温度情報の入力を行なう。そして、
ステップＳ４に移って、空調機２２の電源を投入し、空
調機２２の運転を開始する。

【００２４】次に、ステップＳ５では、天井１４に設置
された赤外線検知器５０が、床面３４及び壁面２０Ａの
全領域の赤外線を検知可能なように、一視野ごとに駆動
機構を駆動して検知方向を変え、室内１２から放射され
る赤外線の放射エネルギ分布の検知を行い、検知したデ
ータを記憶する。さらに、ステップＳ６では、ステップ
Ｓ５で得られた各画像及びステップＳ３で入力された赤
外線の放射率から、室内１２に存在する物体の表面温度
分布を、温度演算処理部７２により演算し、温度として
の画像データに変換する。

【００２５】そして、ステップＳ７では、同じく温度演
算処理部７２がステップＳ６の変換で得られた室内１２
の表面温度分布を表わす画像を画像処理することによ
り、壁面２０Ａ、窓面５４Ａ、ＯＡ機器５６、机５８、
椅子６０及び居住者６２等を認識、区分する。すなわ
ち、ステップＳ６及びステップＳ７では、各物体の表面
より放射される赤外線量に基づいて、各物体の表面温度
分布を演算推定し、これにより室内１２に存在する機器
や居住者６２等の物体をそれぞれ判別する物体の判別情
報を得て、居住者６２の位置を推定する。

【００２６】ステップＳ８では、室内の物体表面温度、
物体の判別情報及びステップＳ３で入力された物体個々
の温度情報に基づき、室内１２空間内に存在する空気の
空気温度分布を、制御装置５２内のニューロコンピュー
タを内蔵した空気温度推定処理部７４により推測する。
さらに、ステップＳ９では、温度分布評価処理部７６に
より、推測された空気温度分布と空調の設定温度との比
較を行なうと共に、この温度分布評価処理部７６により
設定温度に対して空気温度が大きく異なる部位である異
常温度部位を抽出し、これを特に冷風を強く吹き出す位
置として把握する。

【００２７】次に、ステップＳ１０においては、制御装
置５２の制御処理部７８が上記のステップＳ９の結果か
ら、冷風の吹き出しを必要とする吹き出しユニット３６
の選定、吹き出す風量、風向き及び吹き出す空気の温度
をファジィ制御により推論し、この推論に基づいて、ス
テップＳ１１で空調機２２及び吹き出しユニット３６等
の運転制御を行なう。

【００２８】すなわち、制御処理部７８がファジィ制御
に基づいて、空気の吹き出しを必要とする吹き出しユニ
ット３６を選定して吹き出し位置を決定すると共に、空
調機２２のファン２２Ａ及び吹き出しユニット３６のフ
ァン３６Ａの回転数を調整して風量を制御する。また、
制御処理部７８がファジィ制御に基づき、吹き出しユニ
ット３６に信号を送り、吹き出しユニット３６の風向調
節板３６Ｂの斜きをステップモータにより調整して風向
きを制御する。一方、制御処理部７８は、ファジィ制御
に基づいて、バルブ４２のコントローラ４６に指令信号
を出すことにより、バルブ４２の開閉量を調整して冷却
媒体の供給量を変更し、これによって吹き出しユニット
３６より吹き出す空気の温度を制御する。この後、ステ
ップＳ５に戻って赤外線検知器５０が、再度、室内１２
全域から放射される赤外線の分布を検出し、ステップＳ
６からステップＳ９の動作により、室内１２の空間に存
在する空気の空気温度分布を推測して求める。ここで、
求められた空気温度分布が図４で示されるような波を打
った等温線Ｔで表されるものであって、いまだ異常温度
部位が抽出される場合は、その部位の温度を下げるべく
吹き出しユニット３６のファン３６Ａをより速く回転し
て、強く冷風を送る。

【００２９】そして、図５に示すような等温線Ｔの状態
が得られるまで、このステップＳ５からステップＳ１１
の流れを繰り返し、室内１２の空気温度の均一化を図る
ことにする。尚、室内１２の温度が図５に示すような状
態となっているかは、ステップＳ５からステップＳ９ま
での流れにより得られる空気温度分布の推測値から、知
ることができる。

【００３０】また、本実施例においては、冷房運転に基
づいて説明を行なったが、例えば暖房運転としても同様
な効果が得られることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明の空気調和システムは、以上のよ
うに説明した構成とした結果、吹き出し位置、吹き出し
口からの風量、風向き及び吹き出す空気の温度等の条件
が適切に制御され、容易に室内の空気温度分布が均一化
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る空気調和システムの全
体構成図である。

【図２】本発明の一実施例に係る空気調和システムのブ
ロック図である。

【図３】本発明の一実施例に係る空気調和システムの動
作を表わすフローチャートを示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る空気調和システムの全
体構成図であって、室内の空気温度調節が不充分な状態
を表わす図である。

【図５】本発明の一実施例に係る空気調和システムの全
体構成図であって、室内の空気温度調節が完了されてい
る状態を表わす図である。

【符号の説明】

１０ 空気調和システム １２ 室内 １８ 天井チャンバ ２２ 空調機 ２６ 冷却器 ２８ 加熱器 ３６ 吹き出しユニット（吹き出し口） ４２、４４ バルブ ４６、４８ コントローラ ５０ 赤外線検知器 ５２ 制御装置 ７２ 温度演算処理部 ７４ 空気温度推定処理部 ７６ 温度分布評価処理部 ７８ 制御処理部 ８０ 制御機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花川 日出雄 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 福居 雅也 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 豊田 直樹 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 松田 弘一 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 四方 信夫 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内の物体から放射される赤外線の放射
   エネルギ分布を検出する赤外線検知器と、前記赤外線検
   知器により検出された放射エネルギ分布を前記物体の表
   面温度分布に変換する温度演算処理部と、前記温度演算
   処理部で変換された表面温度分布に基づき室内の空気温
   度分布を推定する空気温度推定処理部と、前記空気温度
   推定処理部で推定された空気温度分布と予め設定された
   空調の設定温度とを比較してこれらの間の温度差の大き
   な部位を抽出する温度分布評価処理部と、前記温度分布
   評価処理部により抽出された温度差の大きな部位におけ
   る空気の温度差を低減するように空気を吹き出し口より
   室内に吹き出す際の条件を推論し、推論した条件に基づ
   いて室内に吹き出す空気の状態を調整する制御部とを有
   することを特徴とする空気調和システム。
2. 【請求項２】 前記制御部が、ファジィ推論に基づき、
   空気を吹き出し口より室内に吹き出す際の条件を推論す
   ることを特徴とする請求項１記載の空気調和システム。