JPH11173925A - 環境状態測定方法及び装置 - Google Patents
環境状態測定方法及び装置Info
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- JPH11173925A JPH11173925A JP9345283A JP34528397A JPH11173925A JP H11173925 A JPH11173925 A JP H11173925A JP 9345283 A JP9345283 A JP 9345283A JP 34528397 A JP34528397 A JP 34528397A JP H11173925 A JPH11173925 A JP H11173925A
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Abstract
ピーカ、マイクロフォン及び温度センサを備えたノード
12を各々設け、多数の測定対象区間(ノード12の間を結
ぶ線で示す)における音波の伝搬時間をスピーカ及びマ
イクロフォンによって測定すると共に、各ノード12にお
いて、空間24を区画している壁体22の壁面から、壁体22
の温度の影響を受けない所定距離以上離れた位置の温度
を温度センサによって測定する。そして、各測定対象区
間における音波の伝搬時間から、空間24内の各箇所(ボ
クセル) を通過する音波の速度を求める連立方程式を立
て、各ノードで測定した温度を連立方程式に代入した後
に、連立方程式を解いて前記各箇所における音速を求
め、前記各箇所における温度(空間24内の温度分布)を
求める。
Description
び環境状態測定装置に係り、特に、空間内の温度分布や
湿度分布等の環境状態を測定する環境状態測定方法、及
び該環境状態測定方法を適用可能な環境状態測定装置に
関する。
制御するためには、被空調空間内の温度、湿度を測定す
る必要があるが、被空調空間内の各箇所における温度、
湿度が一定であることは稀であり、特にドーム球場や劇
場等の閉鎖された大空間では、空間内の各箇所における
温度、湿度は大きくばらついていることが多い。このた
め、例えばドーム球場や劇場等の大空間において快適性
と省エネルギーの双方を満足する空気調和を行う場合
や、室内の温度や湿度を精密に所望の値に制御する場合
には、被空調空間内の温度や湿度の分布を測定する必要
がある。
温度や湿度の分布を直接測定しようとすると、センサ
を、被空調空間の中央部付近を含む被空調空間内にマト
リクス状に多数配設する必要があるが、コストが嵩み景
観が損なわれると共に被測定空間の利用も制限されるの
で、上記のように多数のセンサを配設することは現実的
ではない。またドーム球場や劇場等では、被測定空間の
周縁部(例えば壁体等)に取付けたセンサにより周縁部
の温度等を測定すると共に、風船等でセンサを吊り上げ
ることで被測定空間の中央部付近の温度等を測定するこ
とが考えられるが、この方法では、被測定空間内で例え
ば野球等のイベントが実施されている最中に温度や湿度
の分布を測定することは不可能である。
向からX線を照射し、人体を透過したX線量を高感度の
センサで測定し、測定されたX線量に基づき人体の横断
面に沿った各位置における体内組織のX線吸収量をコン
ピュータにより演算して2次元画像として再構成し、人
体の横断面像としてモニタに表示するコンピュータ断層
撮影(CT:Computed Tomography)技術が広く利用され
ている。また、X線に代えて超音波を用いることも知ら
れている。
場合は人体)内部の状態を非接触で測定することができ
るので、このCT技術を利用して被測定空間内の温度分
布を求めることが提案されている。具体的には、X線に
代えて、媒質の温度によって伝搬時間(速度)が変化す
る音波を用い、例えば被測定空間を区画している壁体の
多数箇所にスピーカ、マイクロフォン、温度センサを設
け、スピーカ及びマイクロフォンによって前記多数箇所
の間の音波の伝搬時間を各々測定し、被測定空間内の多
数箇所の間の音波の伝搬時間から、被測定空間内の温度
分布を演算によって求めている。
CT技術を利用した温度分布の測定は、音波の伝搬時間
のみから温度分布を求めているので、実際の温度分布と
の誤差が大きい、という問題があった。実際の温度分布
との誤差を小さくするためには、例えば被測定空間の周
縁部に温度センサを設け、被測定空間内の多数箇所の間
の音波の伝搬時間に加えて、温度センサによって測定し
た被測定空間の周縁部の温度も用いて被測定空間の温度
分布を求めることが考えられる。
れている場合、該壁体の温度は被測定空間内の温度と必
ずしも一致しておらず、被測定空間内のうち壁体近傍の
温度は、壁体の温度の影響を受けて大きく変化している
ことが一般的である。このため、被測定空間の壁体の温
度を用いて被測定空間内の温度分布を求めたとしても、
被測定空間内の温度分布の測定精度の向上には繋がらな
い、という問題があった。
の測定では、音波が直線的に伝搬するものとして温度分
布を求めているが、音波はX線とは異なり直線的に伝搬
するとは限らず、伝搬経路上に存在している空気の温度
の影響を受けて音波の伝搬経路自体も変化し、これに伴
って、スピーカ及びマイクロフォンによって測定される
音波の伝搬時間も変化する。従って、被測定空間内の温
度分布に依存する音波の伝搬経路の変化も、被測定空間
内の温度分布の測定精度低下の一因となっていた。
されておらず、被測定空間内の中央部付近に湿度センサ
等を設けて中央部付近の湿度を測定することなく、被測
定空間内の湿度分布を求めることは不可能であった。
で、被測定空間内の温度分布を高精度に求めることがで
きる環境状態測定方法及び環境状態測定装置を得ること
が目的である。
を、被測定空間の中央部付近に湿度検出手段を設けるこ
となく求めることができる環境状態測定方法及び環境状
態測定装置を得ることが目的である。
に請求項1記載の発明に係る環境状態測定方法は、被測
定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の伝
搬時間を各々測定すると共に、前記被測定空間内でかつ
前記被測定空間を区画する壁体から所定距離離れた位置
の温度を測定し、前記複数箇所の間の音波の伝搬時間、
及び前記壁体から所定距離離れた位置の温度に基づい
て、前記被測定空間内の温度分布を演算により求める。
縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の伝搬時間を各
々測定すると共に、被測定空間内でかつ被測定空間を区
画する壁体から所定距離離れた位置の温度を測定してい
る。なお、複数箇所の間の音波の伝搬時間は、例えば複
数箇所の各々にスピーカ等の音波発生手段と、マイクロ
フォン等の音波検知手段を設け、或る箇所で音波を発生
させてから他の箇所で音波が検知される迄の時間(音波
の伝搬時間)を測定することを、前記複数箇所の間で各
々行うことで得ることができる。
は、壁体から所定距離離れた位置に配設した温度センサ
等の温度測定手段によって測定することができる。この
所定距離としては、被測定空間を区画する壁体の温度の
影響が十分に小さくなるか、又は前記影響が殆ど無視で
きる大きさとなる距離を適用することができ、例えば壁
体からの距離と温度との関係を測定して定めることがで
きる。これにより、壁体の温度の影響が非常に小さく、
又は排除された被測定空間内の温度を得ることができ
る。
して測定した複数箇所の間の音波の伝搬時間、及び壁体
から所定距離離れた位置の温度に基づいて、被測定空間
内の温度分布を演算によって求めている。これは、例え
ば被測定空間を仮想的に多数の領域(ボクセル)に区切
り、或る一対の箇所の間を音波が伝搬した際に前記一対
の箇所の間に存在する各領域を音波が横切る距離を求
め、前記一対の箇所の間の音波の伝搬時間と、前記各領
域を音波が横切る際の伝搬速度との関係を、前記各領域
を音波が横切る距離を用いて数式で表すことを前記複数
箇所の間について各々行って連立方程式を立て、測定し
た複数箇所の間の音波の伝搬時間を連立方程式に代入す
ると共に、前記壁体から所定距離離れた位置に対応する
領域については、測定した温度に基づき音波の伝搬速度
を演算して連立方程式に代入した後に、伝搬速度が未知
の領域について音波が横切る際の伝搬速度を演算し、伝
搬速度から各領域の温度を演算することによって実現で
きる。
ら所定距離離れた位置の温度を測定し、複数箇所の間の
音波の伝搬時間に加えて、壁体から所定距離離れた位置
の温度の実測値を用いて被測定空間内の温度分布を演算
しており、被測定空間内の温度分布の演算における未知
数が減少すると共に、壁体の温度の影響を非常に小さく
又は排除することができるので、被測定空間内の温度分
布を精度良く求めることができる。
法は、被測定空間を区画する壁体と、前記被測定空間内
でかつ前記壁体から所定距離離れた位置と、の温度差を
予め測定しておき、前記被測定空間の周縁部の互いに異
なる複数箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定すると共
に、前記壁体の温度を測定し、測定した壁体の温度及び
前記予め測定した温度差に基づいて、前記壁体から所定
距離離れた位置の温度を推定し、前記複数箇所の間の音
波の伝搬時間、及び前記壁体から所定距離離れた位置の
温度に基づいて、前記被測定空間内の温度分布を演算に
より求める。
画する壁体と、被測定空間内でかつ壁体から所定距離離
れた位置と、の温度差を予め測定しておき、壁体の温度
を測定し、測定した壁体の温度及び予め測定した温度差
に基づいて、壁体から所定距離離れた位置の温度を推定
している。これにより、壁体の温度の影響が非常に小さ
く、又は排除された被測定空間内の温度を得ることがで
きる。
周縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の伝搬時間を
各々測定し、複数箇所の間の音波の伝搬時間、及び壁体
から所定距離離れた位置の温度に基づいて、被測定空間
内の温度分布を演算により求めており、請求項1の発明
と同様に、被測定空間内の温度分布の演算における未知
数が減少すると共に、壁体の温度の影響を小さく又は排
除することができるので、被測定空間内の温度分布を精
度良く求めることができる。
距離離れた位置の温度として推定値を用いているので、
請求項1の発明と比較すると温度分布の演算精度は若干
低下するものの、壁体から所定距離離れた位置に温度検
出手段を設ける必要がないので、温度測定に際しての制
約が少なくなる。
法は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間
の音波の伝搬時間を各々測定し、前記複数箇所の間の音
波の伝搬時間に基づいて、前記複数箇所の間の音波の伝
搬経路を直線と仮定して前記被測定空間内の温度分布を
演算により求め、求めた温度分布に基づき前記複数箇所
の間の音波の伝搬経路を補正し、前記複数箇所の間の音
波の伝搬時間、及び前記補正によって得られた複数箇所
の間の音波の伝搬経路に基づいて、前記被測定空間内の
温度分布を演算により再度求める。
被測定空間内の温度分布に依存して変化するが、請求項
3記載の発明では、被測定空間の周縁部の互いに異なる
複数箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定し、複数箇所
の間の音波の伝搬経路を直線と仮定して被測定空間内の
温度分布を演算により求め、求めた温度分布に基づき複
数箇所の間の音波の伝搬経路を補正している。これによ
り、実際の音波の伝搬経路により近い伝搬経路を得るこ
とができる。
数箇所の間の音波の伝搬時間及び補正によって得られた
複数箇所の間の音波の伝搬経路に基づいて、被測定空間
内の温度分布を演算により再度求めているので、被測定
空間内の温度分布を精度良く求めることができる。なお
請求項3の発明において、音波の伝搬経路を補正し、被
測定空間内の温度分布を再度求めることを、複数回繰り
返すようにすれば、被測定空間内の温度を更に精度良く
求めることができる。
湿度分布を測定するために、湿度に依存して変化する物
理量について検討を行った。その結果、空気中を伝搬す
る音波の減衰率が、空気の温度、湿度、及び音波の周波
数によって変化することを見い出し、被測定空間内の音
波の減衰率の分布、被測定空間内の温度分布、及び音波
の周波数から、被測定空間内の湿度分布を求めることが
できる、との知見を得た。
状態測定方法は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複
数箇所の間の音波の伝搬時間及び減衰量を各々測定し、
前記複数箇所の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記被
測定空間内の温度分布を演算により求めると共に、前記
複数箇所の間の音波の減衰量に基づいて、前記被測定空
間内の音波の減衰率の分布を演算によって求め、前記被
測定空間内の音波の減衰率の分布、前記被測定空間内の
温度分布、及び前記減衰量の測定に用いた音波の周波数
に基づいて、前記被測定空間内の湿度分布を演算によっ
て求める。
縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の伝搬時間及び
減衰量を各々測定している。なお、複数箇所の間の音波
の減衰量は、音波の伝搬時間の測定と同様に、例えば複
数箇所の各々にスピーカ等の音波発生手段と、マイクロ
フォン等の音波検知手段を設け、或る箇所で発生させた
所定の音量の音波が、他の箇所でどの程度の音量で検知
されるかを測定し、音波発生時の音量、音波検知時の音
量、音波発生手段及び音波検知手段の効率に基づいて音
波の減衰量を求めることを、前記複数箇所の間で各々行
うことによって得ることができる。
音波の伝搬時間に基づいて被測定空間内の温度分布を演
算により求めると共に、複数箇所の間の音波の減衰量に
基づいて被測定空間内の音波の減衰率の分布を演算によ
って求めている。被測定空間内の音波の減衰率の分布
は、先に述べた被測定空間内の温度分布と同様に、例え
ば被測定空間を仮想的に多数の領域(ボクセル)に区切
り、或る一対の箇所の間を音波が伝搬した際に前記一対
の箇所の間に存在する各領域を音波が横切る距離を求
め、前記一対の箇所の間を音波が伝搬した際の減衰量
と、前記各領域における音波の減衰率との関係を、前記
各領域を音波が横切る距離を用いて数式で表すことを前
記複数箇所の間について各々行って連立方程式を立て、
測定した複数箇所の間の音波の減衰量を連立方程式に代
入した後に、各領域における音波の減衰率を演算するこ
とによって求めることができる。
の音波の減衰率の分布、被測定空間内の温度分布、及び
減衰量の測定に用いた音波の周波数に基づいて、被測定
空間内の湿度分布を演算によって求めている。従って請
求項4の発明によれば、従来は測定方法が確立されてい
なかった被測定空間内の湿度分布を求めることを、被測
定空間の中央部付近に湿度センサ等の湿度検出手段を設
けることなく実現することができる。
る被測定空間内の温度分布の演算に際しては、請求項5
に記載したように、被測定空間内でかつ被測定空間を区
画する壁体から所定距離離れた位置の温度を求め、被測
定空間内の温度分布を、前記壁体から所定距離離れた位
置の温度も用いて演算により求めることが好ましい。壁
体から所定距離離れた位置の温度は、請求項1のように
測定によって得るようにしてもよいし、請求項2のよう
に壁体と壁体から所定距離離れた位置の温度差を予め測
定しておき、壁体の温度を測定し、測定した壁体の温度
及び予め測定した温度差に基づいて推定するようにして
もよい。これにより、被測定空間内の温度分布をより高
精度に求めることができる。また請求項4の発明では、
高精度に求めた温度分布に基づいて、被測定空間内の湿
度分布もより高精度に求めることができる。
おいて、被測定空間内でかつ前記被測定空間を区画する
壁体から所定距離離れた位置の湿度を求め、前記被測定
空間内の湿度分布を、前記壁体から所定距離離れた位置
の湿度も用いて演算により求めることを特徴としてい
る。
温度は被測定空間内の温度と必ずしも一致しておらず、
被測定空間内の壁体近傍では、壁体の温度の影響を受け
て温度が大きく変化していることが一般的であるが、こ
れに伴って、前記壁体近傍では湿度も大きく変化してい
ることが多い。これに対し請求項6の発明では、被測定
空間内でかつ被測定空間を区画する壁体から所定距離離
れた位置の湿度を求め、被測定空間内の湿度分布を、壁
体から所定距離離れた位置の湿度も用いて演算により求
めており、被測定空間内の湿度分布の演算における未知
数が減少すると共に、壁体の温度による影響を小さく又
は排除することができるので、被測定空間内の湿度分布
をより精度良く求めることができる。
は、請求項1と同様に測定によって得るようにしてもよ
いし、請求項2と同様に、壁体と壁体から所定距離離れ
た位置の湿度差を予め測定しておき、壁体の湿度を測定
し、測定した壁体の湿度及び予め測定した湿度差に基づ
いて推定するようにしてもよい。
波の減衰率と、空気の温度、湿度、及び音波の周波数と
の関係について考察し、空気の温度及び湿度が或る範囲
内の場合には、湿度の変化に拘らず音波の減衰率が変化
しない不感領域があること、及びこの不感領域が生ずる
ときの空気の温度及び湿度は、音波の周波数によって異
なっている、との知見を得た。
項4の発明において、前記複数箇所の間の音波の減衰量
を測定し、前記被測定空間内の音波の減衰率の分布を演
算によって求めることを、複数種の周波数の音波につい
て各々行い、前記複数種の周波数の音波について各々求
めた前記被測定空間内の音波の減衰率の分布、前記被測
定空間内の温度分布、及び前記複数種の周波数に基づい
て、前記被測定空間内の湿度分布を演算によって求める
ことを特徴としている。
間の音波の減衰量を測定し、前記被測定空間内の音波の
減衰率の分布を演算によって求めることを、複数種の周
波数の音波について各々行い、複数種の周波数の音波に
ついて各々求めた前記被測定空間内の音波の減衰率の分
布を用いて被測定空間内の湿度分布を演算によって求め
ている。これにより、被測定空間内の環境条件(温度及
び湿度)が、特定の周波数の音波では湿度の変化に拘ら
ず減衰率が変化しない条件(前記特定の周波数の音波で
は湿度の変化に対して減衰率が不感領域となる条件)で
あったとしても、別の周波数の音波の減衰率の分布から
被測定空間内の湿度分布を求めることができる。
波の減衰量が非常に大きい場合には、発生させる音波の
音量を大きくしたり、高感度の音波検知手段によって音
波を検知する必要が有り、音波の減衰量が非常に小さい
場合には、高感度の音波検知手段によって音波の音量を
精密に検知する必要が有る。そして、或る二点間を伝搬
する音波の減衰量は、前記二点間の距離によって大きく
変化する。
4の発明において、前記複数箇所の間の音波の減衰量の
測定に用いる音波の周波数を、被測定空間の大きさに応
じて変更することを特徴としている。
く変化し、温度及び湿度が一定であっても音波の周波数
が高周波になるに従って減衰率は高くなる。請求項8の
発明では、音波の減衰量の測定に用いる音波の周波数
を、被測定空間の大きさに応じて変更しているので、被
測定空間の大きさ、すなわち複数箇所の間の距離に拘ら
ず、複数箇所の間を伝搬する音波の減衰量が、測定に好
適な値となるように調整することができる。これによ
り、複数箇所の間の音波の減衰量を効率良く測定するこ
とができる。
数の変更は、具体的には、被測定空間の大きさが大きく
なるに従って、すなわち複数箇所の間の距離が大きくな
るに従って、周波数が低くなるように変更することがで
きる。
置は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間
の音波の伝搬時間を各々測定する伝搬時間測定手段と、
前記被測定空間内でかつ前記被測定空間を区画する壁体
から所定距離離れた位置の温度を測定する温度測定手段
と、前記伝搬時間測定手段によって測定された前記複数
箇所の間の音波の伝搬時間、及び前記温度測定手段によ
って測定された前記壁体から所定距離離れた位置の温度
に基づいて、前記被測定空間内の温度分布を演算により
求める温度分布演算手段と、を含んで構成しているの
で、請求項1の発明と同様に、被測定空間内の温度分布
を高精度に求めることができる。
装置は、予め測定された、被測定空間を区画する壁体
と、前記被測定空間内でかつ前記壁体から所定距離離れ
た位置と、の温度差を記憶する記憶手段と、前記被測定
空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の伝搬
時間を各々測定する伝搬時間測定手段と、前記壁体の温
度を測定する壁体温度測定手段と、前記壁体温度測定手
段によって測定された壁体の温度及び前記記憶手段に記
憶されている温度差に基づいて、前記壁体から所定距離
離れた位置の温度を推定する温度推定手段と、前記伝搬
時間測定手段によって測定された前記複数箇所の間の音
波の伝搬時間、及び前記温度推定手段によって推定され
た前記壁体から所定距離離れた位置の温度に基づいて、
前記被測定空間内の温度分布を演算により求める温度分
布演算手段と、を含んで構成しているので、請求項2の
発明と同様に、被測定空間内の温度分布を高精度に求め
ることができる。
装置は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の
間の音波の伝搬時間を各々測定する伝搬時間測定手段
と、前記伝搬時間測定手段によって測定された前記複数
箇所の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記複数箇所の
間の音波の伝搬経路を直線と仮定して前記被測定空間内
の温度分布を演算により求め、求めた温度分布に基づき
前記複数箇所の間の音波の伝搬経路を補正し、前記複数
箇所の間の音波の伝搬時間、及び前記補正によって得ら
れた複数箇所の間の音波の伝搬経路に基づいて、前記被
測定空間内の温度分布を演算により再度求める温度分布
演算手段と、を含んで構成しているので、請求項3の発
明と同様に、被測定空間内の温度分布を高精度に求める
ことができる。
装置は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の
間の音波の伝搬時間及び減衰量を各々測定する伝搬時間
・減衰量測定手段と、前記伝搬時間・減衰量測定手段に
よって測定された前記複数箇所の間の音波の伝搬時間に
基づいて、前記被測定空間内の温度分布を演算により求
める温度分布演算手段と、前記伝搬時間・減衰量測定手
段によって測定された前記複数箇所の間の音波の減衰量
に基づいて前記被測定空間内の音波の減衰率の分布を演
算によって求め、前記被測定空間内の音波の減衰率の分
布及び前記温度分布演算手段によって演算された前記被
測定空間内の温度分布に基づいて、前記被測定空間内の
湿度分布を演算によって求める湿度分布演算手段と、を
含んで構成しているので、請求項4の発明と同様に、被
測定空間の中央部付近に湿度センサ等の湿度検出手段を
設けることなく、被測定空間内の湿度分布を求めること
ができる。
施形態の一例を詳細に説明する。
態に係る環境状態測定装置10が示されている。環境状
態測定装置10は、多数のノード12A、12B、12
C、…と、ホストコンピュータ14を備えており、これ
らが伝送媒体16を介して互いに接続されて構成されて
いる。ホストコンピュータ14は、CPU14A、RO
M14B、RAM14C、入出力ポート14Dを備え、
これらがバス14Eを介して互いに接続されて構成され
ている。入出力ポート14Dはネットワーク伝送部49
を介して伝送媒体16に接続されている。また、入出力
ポート14Dには、各種の情報を表示するためのディス
プレイ18と、オペレータが各種のデータやコマンド等
を入力するためのキーボード20が接続されている。
周縁部に、周縁部の全周に亘って略一定の間隔で配置さ
れる。例として図2には、円筒状の壁体22によって区
画され、上方が屋根(図示省略)によって閉塞されたド
ーム状の被測定空間24(例えばドーム球場等)内の環
境状態を測定する場合の各ノード12の配置が示されて
おり、各ノード12は壁体22に埋設されている。な
お、ノード12の数及び間隔は図2に示した例に限定さ
れるものではない。また、各ノード12を識別するため
に、各ノードには便宜的にノード番号が付与されてい
る。
同一の構成であるので、以下では図1を参照し、ノード
12Aの構成について説明する。ノード12Aは、各々
被測定空間24内に向けて配置された、音波発生手段と
してのスピーカ30、及び音波検知手段としてのマイク
ロフォン32を備えている。スピーカ30は、増幅器3
4、D/A変換器36を介してデータ処理部38に接続
されており、マイクロフォン32は、増幅器40、A/
D変換器42を介してデータ処理部38に接続されてい
る。
等を含んで構成され、ネットワーク伝送部48を介して
伝送媒体16に接続されており、伝送媒体16及びネッ
トワーク伝送部48を介してホストコンピュータ14か
ら、周波数fの音波の発生が指示されると、指示された
周波数fの音波を指示された音量で発生させるためのデ
ータを、所定のタイミングでD/A変換器36に出力す
る。データ処理部38から出力されたデータは、D/A
変換器36でアナログの電気信号に変換され、増幅器3
4で増幅された後にスピーカ30に供給される。これに
より、スピーカ30からは、周波数fの音波が所定の時
刻に指示された音量でスピーカ30から発せられる。
電気信号は、増幅器40で増幅されA/D変換器42で
ディジタルデータに変換されてデータ処理部38に入力
される。データ処理部38は、A/D変換器42を介し
て入力されるデータに基づいて、マイクロフォン32か
ら出力される電気信号のレベルの変化を監視し、閾値以
上の音量の音波が到来したか否か判断する。そして、閾
値以上の音量の音波が到来したと判断した場合には、到
来した音波の音量及び音波の到来時刻(検知時刻)をメ
モリ等に記憶する。そして、ネットワーク伝送部48及
び伝送媒体16を介してホストコンピュータ14から音
波の検知時刻及び音量の問い合わせがあった場合には、
記憶している音波の検知時刻及び音量を表すデータをホ
ストコンピュータ14に送信する。
センサ44を備えている。被測定空間24内の温度は壁
体22の温度と異なっており、壁体22の近傍では、壁
体22の壁面に近づくに従って壁体22の温度の影響を
より強く受けるので、図3(B)に示すように、被測定
空間24内の温度は壁体22の近傍で大きく変化してい
る。このため、本実施形態では、壁体22の壁面と、壁
体22の温度の影響が略0となる位置との距離L1を予
め求め、図3(A)に示すように、温度センサ44が、
壁体22の壁面から被測定空間24の中央部に向けて距
離L1だけ隔てた位置の温度を測定するように構成され
ている。
定手段に対応しており、温度センサ44を駆動するドラ
イバ46を介してデータ処理部38に接続されている。
データ処理部38は、伝送媒体16及びネットワーク伝
送部48を介してホストコンピュータ14から温度の測
定が指示されると、壁体22の壁面から距離Lだけ隔て
た位置の温度を温度センサ44によって測定し、測定結
果を表す温度データをホストコンピュータ14に送信す
る。
4のフローチャートを参照し、被測定空間24内の環境
状態(温度分布及び湿度分布)を求める場合にホストコ
ンピュータ14で実行される伝搬時間・減衰量測定処理
について説明する。
きさに基づき、測定に用いる音波の周波数を複数種設定
する。具体的には、複数種の周波数(f1 、f2 、…)
として、スピーカ30が音波を発生可能でマイクロフォ
ン32が音波を検知可能な周波数帯域内の値を設定する
と共に、被測定空間24の大きさが大きくなるに従って
(すなわち被測定空間12の中央部を挟んで対向するノ
ード12間の距離が大きくなるに従って)、前記複数種
の周波数が全体的に低周波側に偏倚するように設定す
る。上記の周波数の設定は請求項8の発明に対応してい
る。
で設定した複数種の周波数(f1 、f2 、…)の中か
ら、測定未実行の周波数fを選択する。ステップ104
ではカウンタmに1を代入し、ステップ106では、ノ
ード番号mのノード12(以下、単にノードmという)
に対し、スピーカ30から所定の時刻に周波数fの音波
を所定の音量で発生させるよう指示する。これにより、
ノードmのスピーカ30からは、所定の時刻に周波数f
の音波が所定の音量で発生され、発生された音波は他の
ノード12のマイクロフォン32で各々検知され、音波
の検知時刻及び音量が各々メモリ等に記憶される。
るノードmに対し、残りのノードのうちノードmから比
較的離れた位置に存在している所定数のノード12のみ
を測定対象のノードとしている(図2及び図6には、各
ノードから音波を発生させるときの測定対象のノードを
線で結んで示す(この線は音波の伝搬時間及び総減衰量
の測定対象区間を表している))。このため、ステップ1
08では、ノードmに対応する測定対象の所定数のノー
ド12のノード番号(n1 、n2 、…)を各々判断し、
次のステップ110では、判断したノード番号に基づい
て、測定対象の所定数のノード12に対して音波の検知
時刻及び音量を各々問い合わせ、測定対象の所定数のノ
ード12から送信された音波の検知時刻及び音量を表す
データを各々取り込む。
発生された時刻及び発生された音波の音量、測定対象の
所定数のノード12の各々における音波の検知時刻及び
音量に基づいて、ノードmのスピーカ30から測定対象
のノードnのマイクロフォン32への音波(周波数fの
音波)の伝搬時間tmn〔秒〕、ノードmのスピーカ30
から測定対象のノードnのマイクロフォン32へ周波数
fの音波が伝搬する際の総減衰量Rmnf 〔dB〕を、測
定対象の所定数のノード12について各々演算し、周波
数fと対応させて記憶する。
が最終ノード番号に一致したか否か判定する。判定が否
定された場合にはステップ116へ移行し、カウンタm
の値を1だけインクリメントしてステップ106に戻
る。これにより、ステップ114の判定が肯定される迄
の間は、音波を発するノード12を順に切り換えてステ
ップ106〜112の処理が繰り返され、例として図2
に示す全ての測定対象区間について、音波の検知時刻及
び音量の測定、音波の伝搬時間tmn及び総減衰量Rmnf
の演算が行われることになる。
ドのスピーカ30、マイクロフォン32、データ処理部
38と共に、請求項9乃至請求項11に記載の伝搬時間
測定手段、請求項12に記載の伝搬時間・減衰量測定手
段に対応している。
音波を発生させ、測定対象の所定数のノードから音波の
検知時刻及び音量を毎回取り込んで音波の伝搬時間tmn
及び総減衰量Rmnf を演算しており、例として図2に示
す全ての測定対象区間の各々に対し、2方向(一方のノ
ードから他方のノードへ向かう方向、及び他方のノード
から一方のノードに向かう方向)について音波の検知時
刻及び音量の測定、音波の伝搬時間tmn及び総減衰量R
mnf の演算を行っているが、同一の区間の前記2方向に
ついての音波の伝搬時間及び総減衰量は一般に等しいの
で、各区間に対し何れか一方の方向についてのみ、音波
の検知時刻及び音量の測定、音波の伝搬時間tmn及び総
減衰量Rmnf の演算を行うようにしてもよい。
はマイクロフォン32を設ける必要がなくなり、別の5
個のノードにはスピーカ30を設ける必要がなくなるの
で、構成を簡単にすることができると共に、図4に示し
た伝搬時間・減衰量測定処理に要する時間も短縮するこ
とができる。
ップ118に移行し、先のステップ100で設定した複
数種の周波数の各々について、全ての測定対象区間に対
する音波の検知時刻及び音量の測定、及び音波の伝搬時
間tmn及び総減衰量Rmnf の演算を行ったか否か判定す
る。判定が否定された場合にはステップ102に戻り、
複数種の周波数の中から測定未実行の別の周波数fを選
択し、各ノードから選択した周波数fの音波を発生させ
て、全ての測定対象区間に対する音波の検知時刻及び音
量の測定、及び音波の伝搬時間tmn及び総減衰量Rmnf
の演算を行う。これにより、全ての測定対象区間におけ
る音波の伝搬時間及び総減衰量が、ステップ100で選
択した複数種の周波数の音波について各々求められるこ
とになる。
間を伝搬する音波の伝搬時間は、音波の周波数に拘らず
等しいので、音波の伝搬時間は単一の周波数の音波につ
いてのみ測定・演算を行い、音波の総減衰量は複数種の
周波数について測定・演算を行うようにしてもよい。
間及び総減衰量が、複数種の周波数について各々求めら
れると、ステップ118の判定が肯定されてステップ1
20へ移行する。ステップ120では、全てのノード1
2に対し温度センサ44による温度の測定を指示する。
そして次のステップ122では、全てのノード12から
の温度データの取込みを行う。
理が行われると、続いてホストコンピュータ14では温
度・湿度分布演算処理が実行される。この温度・湿度分
布演算処理について、図5のフローチャートを参照して
説明する。
いて各々測定・演算した音波の伝搬時間のうち、特定の
周波数について測定・演算した全ての測定対象区間にお
ける音波の伝搬時間tmnを取り込む。
に、被測定空間24内を仮想的に多数の矩形状の領域
(ボクセル)に区切り、各ボクセル毎に温度及び湿度を
演算する。また本実施形態では、各測定対象区間におけ
る音波の伝搬経路を各々直線と仮定したときの、音波の
伝搬経路が該伝搬経路上に存在する各ボクセルを横切っ
ている距離lmnxy〔m〕(図6参照、但しmは測定対象
区間の一端の音波発生側のノードのノード番号、nは測
定対象区間の他端の音波検知側のノードのノード番号、
x及びyは各ボクセルを識別する符号である)が、各測
定対象区間について予め演算されてROM14B等に記
憶されている。
が該伝搬経路上に存在する各ボクセルを横切っている距
離lmnxyをROM14Bから取り込む。なお、距離lmn
xyはボクセルの大きさ及び位置、ノードm及びノードn
の位置から幾何学的に算出可能である。
で取り込んだ距離lmnxyを用い、全ての測定対象区間に
ついて、音波の伝搬時間tmnと、音波の伝搬経路上に存
在する各ボクセルを音波が通過する際の音速vxy〔m/
秒〕との関係を表す方程式を各々生成することにより、
被測定空間24内の各ボクセルの温度Txyを各々求める
ための連立方程式を生成する。以下、この連立方程式に
ついて説明する。
が伝搬する媒体(空気)の温度Tにのみ依存することが
知られている。
32に至る測定対象区間を音波が伝搬する際に、音波の
伝搬経路上に存在するボクセルxyを音波が通過する時
間tmnxy〔秒〕は次の(2)式により表され、この
(2)式を(1)式に代入すると次の(3)式が得られ
る。
ドmのスピーカ30からノードnのマイクロフォン32
に至る音波の伝搬経路は多数のボクセルを横切ってお
り、スピーカmから前記経路を伝搬してマイクロフォン
nに至る音波の伝搬時間tmnは、前記多数のボクセルの
各々における音波の通過時間の総和であるので、 tmn=Σtmnxy =Σ(lmnxy/(331.45+ 0.607・Txy)) …(4) 上記の(4)式で表すことができる。ここで、 Qxy=1/vxy=1/(331.45+ 0.607・Txy) …(5) とすれば、先の(4)式から、ノードmのスピーカ30
からノードnのマイクロフォン32に至る音波の伝搬経
路が横切っている各ボクセル内の温度の関数であるQxy
(各ボクセルを音波が通過する際の音速vxyの逆数)の
一次多項式である(6)式が得られる。
mnxyは既知であるので、ステップ154では、各測定対
象区間における音波の伝搬時間tmn及び距離lmnxyを
(6)式に各々代入することにより、測定対象区間の数
と同数の1次多項式(連立方程式)を生成する。
ボクセルについて変数Qxyの値を得ることができ、変数
Qxyを(5)式に代入することで各ボクセル内の温度T
xyを逆算により求めることができるが、被測定空間24
内の周縁部付近に位置している一部のボクセルについて
は、温度センサ44によって温度が実測されている。こ
のためステップ156では、温度が既知のボクセルにつ
いて、各ノードから取込んだ温度データが表す温度Txy
を(5)式に代入して変数Qxyの値を演算し、演算した
Qxyの値を連立方程式に代入する。
知のボクセルについて変数Qxyの値を代入した連立方程
式を解いて、温度が未知のボクセルの変数Qxyの値を求
め、求めた変数Qxyの値を(5)式に代入することで各
ボクセル内の温度Txyを逆算によって求める。これによ
り、被測定空間24内の各ボクセル毎の温度、すなわち
被測定空間24内の温度分布が演算により求まることに
なる。
の壁面から距離L1だけ隔てた位置(壁体22の温度の
影響が略0となる位置)の温度を測定し、測定した温度
を連立方程式に代入した後に、連立方程式を解いて各ボ
クセルの温度を求めており、被測定空間24の周縁部の
温度の実測値を用いて温度分布を求めていると共に、前
記実測値は壁体22の温度の影響が略0となる位置で測
定した値であるので、被測定空間24内の温度分布を精
度良く求めることができる。
で求めた被測定空間24内の温度分布に基づき、各測定
対象区間における音波の伝搬経路を各々補正する。この
音波の伝搬経路の補正は、例えば以下のように行うこと
ができる。
間24内の温度分布が求まり、測定対象区間の1つであ
るノードmとノードnとの間における音波の伝搬経路を
補正する場合、補正前の伝搬経路(図7(A)では直線
で示す)に直交する方向に沿った温度変化の勾配を、補
正前の伝搬経路の一端から他端に亘って演算する。な
お、図7(B)には、伝搬経路に直交する方向に沿った
温度変化の勾配を、勾配が大きくなるに従って長さを長
くした太線で示している。
径を、温度変化の勾配の大きさに反比例するように(温
度変化の勾配が大きくなるに従って曲率半径が小さくな
るように)決定し、伝搬経路に直交する方向に沿った温
度変化における高温側が凸となるように、決定した曲率
半径に従って伝搬経路を湾曲させる。図7(C)に示し
ているノードmとノードnを結ぶ曲線は、決定した曲率
半径に従って湾曲させた後の伝搬経路を示している。
両側に、伝搬経路から等しい間隔を隔てて伝搬経路に平
行な一対の仮想線(図7(C)に示す仮想線50A、5
0B参照)を設定すると共に、伝搬経路及び一対の仮想
線を、伝搬経路に沿って所定間隔毎に、伝搬経路に直交
する仮想的な区分線(図7(C)に示す区分線52参
照)によって複数の区間に区切り、各区間において、一
対の仮想線上を伝搬する音波の伝搬時間が互いに等しく
なるように、伝搬経路の湾曲度合いを更に補正する。
おける音波の伝搬経路に対して各々行うと、次のステッ
プ162へ移行し、ステップ160における伝搬経路の
補正において、伝搬経路に対する補正量(例えば補正前
の伝搬経路に対する補正後の伝搬経路の距離の最大値
や、補正前の伝搬経路と補正後の伝搬経路とで囲まれた
部分の面積等)が所定値以上となった伝搬経路が有るか
否か判定する。判定が肯定された場合には、ステップ1
64へ移行する。
ように、音波の伝搬経路を補正した場合、伝搬経路上に
存在するボクセルが変化したり、伝搬経路が各ボクセル
を横切っている距離が変化する。このためステップ16
4では、先のステップ160の補正を行った後の全ての
測定対象区間における音波の伝搬経路が、該伝搬経路上
に存在する各ボクセルを横切っている距離lmnxyを各々
演算し、ステップ154に戻る。
正後の音波の伝搬経路に基づいて被測定空間24内の温
度分布が再度演算されるので、例として図8(C)にも
示すように一部のボクセルの温度Txyが変化し、各測定
対象区間における音波の伝搬経路を直線と仮定して被測
定空間24内の温度分布を演算したことによって生じた
誤差が小さくされる。そして、ステップ154〜164
はステップ162の判定が肯定されている間繰り返され
るので、被測定空間24内の温度分布を高精度に求める
ことができる。
は、請求項9乃至請求項12に記載の温度分布演算手段
に対応しており、より詳しくは、ステップ152、及び
ステップ154〜158の処理を第1回目に実行するこ
とは請求項11に記載の温度分布演算手段における「複
数箇所の間の音波の伝搬経路を直線と仮定して被測定空
間内の温度分布を演算により求め」ることに対応してお
り、ステップ160は、請求項11に記載の温度分布演
算手段における「温度分布に基づき複数箇所の間の音波
の伝搬経路を補正」することに対応しており、ステップ
162の判定が肯定されることにより、ステップ16
4、及びステップ154以降の処理を再度実行すること
は、請求項11に記載の温度分布演算手段における「複
数箇所の間の音波の伝搬時間、及び補正によって得られ
た複数箇所の間の音波の伝搬経路に基づいて、被測定空
間内の温度分布を演算により再度求める」ことに対応し
ている。
ップ166へ移行し、複数種の周波数について各々測定
・演算した音波の総減衰量のうち、或る周波数fについ
て測定・演算した全ての測定対象区間における音波の総
減衰量Rmnf を取り込む。次のステップ168では、ス
テップ166で取り込んだ総減衰量Rmnf を用い、全て
の測定対象区間について、音波の総減衰量Rmnf と、音
波の伝搬経路上に存在する各ボクセルの周波数fの音波
についての減衰率Rxyf との関係を表す方程式を各々生
成し、被測定空間24内の各ボクセルの周波数fの音波
についての減衰率Rxyf を各々求めるための連立方程式
を生成する。以下、この連立方程式について説明する。
イクロフォン32に至る測定対象区間を周波数fの音波
が伝搬する際に、音波の伝搬経路上に存在するボクセル
xyにおける減衰量Rmnxyf は、ボクセルxyを周波数
fの音波が通過する際の単位距離当りの減衰量(減衰
率)をRxyf 〔dB/m〕とすると、 Rmnxyf =lmnxy・Rxyf …(7) 上記の(7)式で表すことができる。従って、ノードm
のスピーカ30からノードnのマイクロフォン32に至
る測定対象区間を周波数fの音波が伝搬する際の総減衰
量Rmnf 〔dB〕は、各ボクセルにおける周波数fの音
波についての減衰率Rxyf の一次多項式である次の
(8)式で表すことができる。
波数特性等を考慮した電気−音響変換特性、Φmnmic は
ノードnのマイクロフォン32の指向特性や周波数特性
等を考慮した音響−電気変換特性である。
総減衰量Rmnf 及び距離lmnxyは既知であり、本実施形
態では、変換特性Φmnsp及びΦmnmic は、スピーカ30
やマイクロフォン32の指向特性や周波数特性に基づき
予め算出されてROM14Bに記憶されている。従っ
て、ステップ168では、各測定対象区間における音波
の総減衰量Rmnf 、及び補正後の音波の伝搬経路から先
のステップ164で演算した距離lmnxyを(8)式に各
々代入することにより、測定対象区間の数と同数の1次
多項式(連立方程式)を生成する。
式を解いて各ボクセルにおける周波数fの音波について
の減衰率Rxyf を求める。これにより、周波数fの音波
についての被測定空間24内の減衰率の分布が演算によ
り求まることになる。次のステップ172では複数種の
周波数について被測定空間24内の減衰率の分布を求め
たか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ
172に戻り、減衰率の分布を求めていない他の周波数
fについて測定・演算した音波の総減衰量Rmnf を取り
込み、上記と同様にして被測定空間24内の減衰率の分
布を求める。
し、複数種の周波数について被測定空間24内の減衰率
の分布を全て求めると、ステップ172の判定が肯定さ
れてステップ174へ移行する。ステップ174では、
被測定空間24内の温度分布、及び複数種の周波数につ
いて各々求めた被測定空間24内の減衰率の分布に基づ
いて、各ボクセルの湿度を各々演算する。
うに、空気中を通過する音波の単位距離当りの減衰率
(距離減衰率)は、気温及び湿度によって変化すると共
に、音波の周波数によっても変化する。また、空気の温
度及び音波の周波数によっては、湿度の変化に拘らず減
衰率が変化しない不感領域が生ずる。例えば図10に示
す気温が0℃の場合には、周波数 250〔HZ 〕の音波に
ついて湿度の変化に拘らず減衰率が殆ど変化しない不感
領域が生じ、同様に、図11に示す気温が10℃の場合
には周波数 250〔HZ 〕及び 500〔HZ 〕の音波、図1
2に示す気温が20℃の場合には周波数2〔kHZ 〕の
音波、図13に示す気温が30℃の場合には周波数4
〔kHZ 〕の音波について湿度の変化に拘らず減衰率が
殆ど変化しない不感領域が生じている。
湿度が不定となることを回避するために複数種の周波数
について減衰率の分布を求めている。このため、湿度の
演算にあたっては、温度、周波数及び減衰率をパラメー
タ(入力)とし、これらのパラメータに合致する湿度を
出力する3次元のルックアップテーブルを作成するか、
或いは次の(9)式のように、温度、周波数及び減衰率
と湿度との関係を関数式として定めておく。
度分布、先に求めた複数種の周波数についての被測定空
間24内の減衰率の分布から、前述のルックアップテー
ブル又は関数式を用いて、各ボクセル毎に相対湿度Hxy
を求める。これにより、被測定空間内の湿度分布が求ま
ることになる。
率、及び周波数の各値の組み合わせから、不感領域に相
当する条件か否かを判断し、不感領域に相当する条件で
あると判断したデータを用いないようにするか、或いは
入力が不感領域に相当する条件のときには相対湿度デー
タが出力されないようにルックアップテーブルを作成し
ておけば、不感領域の影響を受けることなく、被測定空
間24内の湿度分布を精度良く求めることができる。
12に記載の湿度分布演算手段に対応しており、より詳
しくは、ステップ166〜172は、前記湿度分布演算
手段における「複数箇所の間の音波の減衰量に基づいて
被測定空間内の音波の減衰率の分布を演算によって求
め」ることに対応しており、ステップ174は、前記湿
度分布演算手段における「被測定空間内の音波の減衰率
の分布、被測定空間内の温度分布、及び減衰量の測定に
用いた音波の周波数に基づいて、被測定空間内の湿度分
布を演算によって求める」ことに対応している。また、
ステップ174において複数種の周波数についての被測
定空間24内の減衰率の分布を用いることは、請求項7
記載の発明に対応している。
れた被測定空間24内の温度分布及び湿度分布を、例と
して図14に示すコンターマップ等の形態でディスプレ
イ18に表示し、処理を終了する。なお、ディスプレイ
18への表示に代えて、被空調空間24内の空気調和を
行う空調装置に対し、被測定空間24内の温度分布及び
湿度分布を表すデータを出力するようにしてもよい。こ
れにより、空調装置が被測定空間24に対し、快適性と
省エネルギーの双方を満足する空気調和を行うことが可
能となる。
態について説明する。なお、第1実施形態と同一の部分
には同一の符号を付し、説明を省略する。図15には本
第2実施形態に係る環境状態測定装置60が示されてい
る。
12が、壁体22の壁面近傍の位置の湿度を検出する湿
度センサ62を備えている。湿度センサ62はドライバ
64を介してデータ処理部38に接続されている。デー
タ処理部38は、伝送媒体16及びネットワーク伝送部
48を介してホストコンピュータ14から湿度の測定が
指示されると、壁体22の壁面近傍の位置の湿度を湿度
センサ62によって測定し、測定結果を表す湿度データ
をホストコンピュータ14に送信する。
4は、請求項10に記載の壁体温度測定手段に対応して
おり、図16(A)に示すように、壁体22の壁面近傍
の温度(より詳しくは壁体22の壁面から被測定空間2
4の中央部に向けて距離L2(L2≪L1)だけ隔てた
位置の温度)を測定するように構成されている。
って測定される壁体22の壁面から距離L2だけ隔てた
位置の温度と、壁体22の温度の影響が略0となる位置
(例えば前記壁面から距離L1以上離れた位置)の温度
と、の温度差ΔTが予め測定され、ホストコンピュータ
14のROM14B(請求項10に記載の記憶手段に相
当)に記憶されている。また、湿度に関しても、湿度セ
ンサ62によって測定される壁体22の壁面近傍の湿度
と、壁体22の温度の影響が略0となる位置(例えば前
記壁面から距離L1以上離れた位置)の湿度と、の温度
差ΔHが予め測定され、ホストコンピュータ14のRO
M14Bに記憶されている。
17のフローチャートを参照し、本第2実施形態に係る
伝搬時間・減衰量測定処理について、第1実施形態に係
る伝搬時間・減衰量測定処理(図4)と異なる部分につ
いてのみ説明する。
定処理では、ステップ100〜118において、複数種
の周波数について、全ての測定対象区間に対する音波の
検知時刻及び音量の測定、及び音波の伝搬時間tmn及び
総減衰量Rmnf の演算を行った後に、ステップ121に
おいて、全てのノード12に対し温度センサ44による
温度の測定及び湿度センサ62による湿度の測定を指示
する。そして次のステップ123では、全てのノード1
2からの温度データ及び湿度データの取込みを行う。
第2実施形態に係る温度・湿度分布演算処理について、
第1実施形態に係る温度・湿度分布演算処理(図5)と
異なる部分についてのみ説明する。
処理では、ステップ154で被測定空間24内の各ボク
セルの温度Txyを各々求めるための連立方程式を生成し
た後に、次のステップ155において、各ノードから取
込んだ温度データを、ROM14Bに記憶されている温
度差ΔTにより補正する。このステップ155は、請求
項10に記載の温度推定手段に対応している。これによ
り、壁体22の温度の影響が略0となるように補正した
温度データを得ることができる。そして、次のステップ
157では、補正後の温度データが表す温度Txyを
(5)式に代入して変数Qxyの値を演算し、演算したQ
xyの値を連立方程式に代入する。
の温度を測定し、測定によって得られた温度データを、
予め測定した温度差ΔTにより壁体22の温度の影響が
略0となるように補正した後に連立方程式に代入してい
るので、第1実施形態と同様に被測定空間24内の温度
分布を精度良く求めることができる。また、本第2実施
形態によれば、温度センサ44を壁体22の壁面から大
きく突出させる必要がないので、見栄えが向上する。
布演算処理では、ステップ166〜172で複数種の周
波数について被測定空間24内の減衰率の分布を求めた
後に、ステップ173において、各ノードから取込んだ
湿度データを、ROM14Bに記憶されている湿度差Δ
Hにより補正する。これにより、壁体22の温度の影響
が略0となるように補正した湿度データを得ることがで
きる。そして、次のステップ175では、被測定空間2
4内の温度分布、及び複数種の周波数について各々求め
た被測定空間24内の減衰率の分布に基づいて、各ボク
セルの湿度を各々演算するが、補正後の湿度データによ
り相対湿度が既知である壁体22の壁面近傍のボクセル
xyについては、補正後の湿度データを相対湿度Hxyと
して設定する。これにより被測定空間24内の湿度分布
が求まる。
も用いて被測定空間24内の湿度分布を求めることは、
請求項6の発明に対応している。
2の壁面近傍の湿度を測定し、測定によって得られた湿
度データを、予め測定した湿度差ΔHにより壁体22の
温度の影響が略0となるように補正し、補正後の湿度デ
ータも用いて被測定空間24内の湿度分布を求めている
ので、被測定空間24内の湿度分布をより精度良く求め
ることができる。
よって壁体22の壁面近傍の湿度を測定し、予め測定し
た湿度差ΔHにより壁体22の温度の影響が略0となる
ように湿度データを補正していたが、これに限定される
ものではなく、第1実施形態で説明した温度センサ44
と同様に、湿度センサ62によって壁体22の温度の影
響が略0となる位置(例えば壁面から距離L1だけ隔て
た位置)の湿度を測定し、測定した湿度を補正すること
なく用いて被測定空間24内の湿度分布を求めるように
してもよい。
よって区画され、上方が屋根によって閉塞されたドーム
球場等のドーム状の被測定空間24の温度分布、湿度分
布の測定に適用した場合を説明したが、被測定空間の形
状や用途等は上記に限定されるものではなく、本発明
は、例えば劇場、病院等の空間において快適性と省エネ
ルギーの双方を満足する空気調和を行う場合や、或いは
クリーンルーム内の温度及び湿度を精密に所望の値に制
御する等の場合に適用可能であることは言うまでもな
い。
9記載の発明は、被測定空間の周縁部の互いに異なる複
数箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定すると共に、被
測定空間を区画する壁体から所定距離離れた位置の温度
を測定し、音波の伝搬時間及び壁体から所定距離離れた
位置の温度に基づいて、被測定空間内の温度分布を演算
により求めるようにしたので、被測定空間内の温度分布
を高精度に求めることができる、という優れた効果を有
する。
測定空間を区画する壁体と該壁体から所定距離離れた位
置との温度差を予め測定し、被測定空間の周縁部の互い
に異なる複数箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定する
と共に、壁体の温度を測定し、測定した壁体の温度及び
前記温度差に基づいて壁体から所定距離離れた位置の温
度を推定し、音波の伝搬時間及び壁体から所定距離離れ
た位置の温度に基づいて、被測定空間内の温度分布を演
算により求めるようにしたので、被測定空間内の温度分
布を高精度に求めることができる、という優れた効果を
有する。
測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の
伝搬時間を各々測定し、複数箇所の間の音波の伝搬時間
に基づいて音波の伝搬経路を直線と仮定して被測定空間
内の温度分布を演算により求め、求めた温度分布に基づ
き音波の伝搬経路を補正し、音波の伝搬時間及び補正に
よって得られた音波の伝搬経路に基づいて、被測定空間
内の温度分布を演算により再度求めるようにしたので、
被測定空間内の温度分布を高精度に求めることができ
る、という優れた効果を有する。
測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の音波の
伝搬時間及び減衰量を各々測定し、音波の伝搬時間に基
づいて被測定空間内の温度分布を演算により求めると共
に、音波の減衰量に基づいて被測定空間内の音波の減衰
率の分布を演算によって求め、音波の減衰率の分布、温
度分布、及び減衰量の測定に用いた音波の周波数に基づ
いて、被測定空間内の湿度分布を演算によって求めるよ
うにしたので、被測定空間の中央部付近に湿度センサ等
を設けることなく、被測定空間内の湿度分布を求めるこ
とができる、という優れた効果を有する。
項4の発明において、被測定空間を区画する壁体から所
定距離離れた位置の温度を求め、壁体から所定距離離れ
た位置の温度も用いて被測定空間内の温度分布を求める
ようにしたので、上記効果に加え、被測定空間内の温度
分布をより高精度に求めることができる、という効果を
有する。
おいて、被測定空間を区画する壁体から所定距離離れた
位置の湿度を求め、壁体から所定距離離れた位置の湿度
も用いて被測定空間内の湿度分布を求めるようにしたの
で、上記効果に加え、被測定空間内の湿度分布をより精
度良く求めることができる、という効果を有する。
おいて、複数箇所の間の音波の減衰量を測定して被測定
空間内の音波の減衰率の分布を求めることを、複数種の
周波数の音波について各々行い、複数種の周波数の音波
について各々求めた被測定空間内の音波の減衰率の分
布、被測定空間内の温度分布、及び複数種の周波数に基
づいて、被測定空間内の湿度分布を演算によって求める
ようにしたので、上記効果に加え、被測定空間内の温度
及び湿度が、特定の周波数の音波では減衰率が不感領域
となる条件であったとしても、被測定空間内の湿度分布
を求めることができる、という効果を有する。
おいて、音波の減衰量の測定に用いる音波の周波数を、
被測定空間の大きさに応じて変更するようにしたので、
上記効果に加え、音波の減衰量を効率良く測定すること
ができる、という効果を有する。
成を示すブロック図である。
間の平面図である。
構成図、(B)は壁面からの距離と被測定空間内の温度
との関係を示す線図である。
を示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
クセル内を横切っている距離を示す概念図である。
に基づく音波の伝搬経路の補正を説明するための概念図
である。
に基づく被測定空間内の温度分布の再演算を説明するた
めの概念図である。
周波数の音波の距離減衰率と、の関係を示す線図であ
る。
波数の音波の距離減衰率と、の関係を示す線図である。
種周波数の音波の距離減衰率と、の関係を示す線図であ
る。
種周波数の音波の距離減衰率と、の関係を示す線図であ
る。
種周波数の音波の距離減衰率と、の関係を示す線図であ
る。
例を示すイメージ図である。
構成を示すブロック図である。
略構成図、(B)は壁面からの距離と被測定空間内の温
度との関係を示す線図である。
理を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
Claims (12)
- 【請求項1】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複数
箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定すると共に、 前記被測定空間内でかつ前記被測定空間を区画する壁体
から所定距離離れた位置の温度を測定し、 前記複数箇所の間の音波の伝搬時間、及び前記壁体から
所定距離離れた位置の温度に基づいて、前記被測定空間
内の温度分布を演算により求める環境状態測定方法。 - 【請求項2】 被測定空間を区画する壁体と、前記被測
定空間内でかつ前記壁体から所定距離離れた位置と、の
温度差を予め測定しておき、 前記被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の
音波の伝搬時間を各々測定すると共に、 前記壁体の温度を測定し、測定した壁体の温度及び前記
予め測定した温度差に基づいて、前記壁体から所定距離
離れた位置の温度を推定し、 前記複数箇所の間の音波の伝搬時間、及び前記壁体から
所定距離離れた位置の温度に基づいて、前記被測定空間
内の温度分布を演算により求める環境状態測定方法。 - 【請求項3】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複数
箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定し、 前記複数箇所の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記複
数箇所の間の音波の伝搬経路を直線と仮定して前記被測
定空間内の温度分布を演算により求め、 求めた温度分布に基づき前記複数箇所の間の音波の伝搬
経路を補正し、 前記複数箇所の間の音波の伝搬時間、及び前記補正によ
って得られた複数箇所の間の音波の伝搬経路に基づい
て、前記被測定空間内の温度分布を演算により再度求め
る環境状態測定方法。 - 【請求項4】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複数
箇所の間の音波の伝搬時間及び減衰量を各々測定し、 前記複数箇所の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記被
測定空間内の温度分布を演算により求めると共に、 前記複数箇所の間の音波の減衰量に基づいて、前記被測
定空間内の音波の減衰率の分布を演算によって求め、 前記被測定空間内の音波の減衰率の分布、前記被測定空
間内の温度分布、及び前記減衰量の測定に用いた音波の
周波数に基づいて、前記被測定空間内の湿度分布を演算
によって求める環境状態測定方法。 - 【請求項5】 前記被測定空間内でかつ前記被測定空間
を区画する壁体から所定距離離れた位置の温度を求め、 前記被測定空間内の温度分布を、前記壁体から所定距離
離れた位置の温度も用いて演算により求めることを特徴
とする請求項3又は請求項4記載の環境状態測定方法。 - 【請求項6】 被測定空間内でかつ前記被測定空間を区
画する壁体から所定距離離れた位置の湿度を求め、 前記被測定空間内の湿度分布を、前記壁体から所定距離
離れた位置の湿度も用いて演算により求めることを特徴
とする請求項4記載の環境状態測定方法。 - 【請求項7】 前記複数箇所の間の音波の減衰量を測定
し、前記被測定空間内の音波の減衰率の分布を演算によ
って求めることを、複数種の周波数の音波について各々
行い、 前記複数種の周波数の音波について各々求めた前記被測
定空間内の音波の減衰率の分布、前記被測定空間内の温
度分布、及び前記複数種の周波数に基づいて、前記被測
定空間内の湿度分布を演算によって求めることを特徴と
する請求項4記載の環境状態測定方法。 - 【請求項8】 前記複数箇所の間の音波の減衰量の測定
に用いる音波の周波数を、被測定空間の大きさに応じて
変更することを特徴とする請求項4記載の環境状態測定
方法。 - 【請求項9】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複数
箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定する伝搬時間測定
手段と、 前記被測定空間内でかつ前記被測定空間を区画する壁体
から所定距離離れた位置の温度を測定する温度測定手段
と、 前記伝搬時間測定手段によって測定された前記複数箇所
の間の音波の伝搬時間、及び前記温度測定手段によって
測定された前記壁体から所定距離離れた位置の温度に基
づいて、前記被測定空間内の温度分布を演算により求め
る温度分布演算手段と、 を含む環境状態測定装置。 - 【請求項10】 予め測定された、被測定空間を区画す
る壁体と、前記被測定空間内でかつ前記壁体から所定距
離離れた位置と、の温度差を記憶する記憶手段と、 前記被測定空間の周縁部の互いに異なる複数箇所の間の
音波の伝搬時間を各々測定する伝搬時間測定手段と、 前記壁体の温度を測定する壁体温度測定手段と、 前記壁体温度測定手段によって測定された壁体の温度及
び前記記憶手段に記憶されている温度差に基づいて、前
記壁体から所定距離離れた位置の温度を推定する温度推
定手段と、 前記伝搬時間測定手段によって測定された前記複数箇所
の間の音波の伝搬時間、及び前記温度推定手段によって
推定された前記壁体から所定距離離れた位置の温度に基
づいて、前記被測定空間内の温度分布を演算により求め
る温度分布演算手段と、 を含む環境状態測定装置。 - 【請求項11】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複
数箇所の間の音波の伝搬時間を各々測定する伝搬時間測
定手段と、 前記伝搬時間測定手段によって測定された前記複数箇所
の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記複数箇所の間の
音波の伝搬経路を直線と仮定して前記被測定空間内の温
度分布を演算により求め、求めた温度分布に基づき前記
複数箇所の間の音波の伝搬経路を補正し、前記複数箇所
の間の音波の伝搬時間、及び前記補正によって得られた
複数箇所の間の音波の伝搬経路に基づいて、前記被測定
空間内の温度分布を演算により再度求める温度分布演算
手段と、を含む環境状態測定装置。 - 【請求項12】 被測定空間の周縁部の互いに異なる複
数箇所の間の音波の伝搬時間及び減衰量を各々測定する
伝搬時間・減衰量測定手段と、 前記伝搬時間・減衰量測定手段によって測定された前記
複数箇所の間の音波の伝搬時間に基づいて、前記被測定
空間内の温度分布を演算により求める温度分布演算手段
と、 前記伝搬時間・減衰量測定手段によって測定された前記
複数箇所の間の音波の減衰量に基づいて前記被測定空間
内の音波の減衰率の分布を演算によって求め、前記被測
定空間内の音波の減衰率の分布、前記温度分布演算手段
によって演算された前記被測定空間内の温度分布、及び
前記伝搬時間・減衰量測定手段が前記減衰量の測定に用
いた音波の周波数に基づいて、前記被測定空間内の湿度
分布を演算によって求める湿度分布演算手段と、 を含む環境状態測定装置。
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---|---|---|---|
JP34528397A JP3602951B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 環境状態測定方法及び装置 |
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