KR101292499B1 - 공조 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101292499B1
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Abstract

공간 조건 데이터(14A)와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터(14C)에 기초하여, 열유동 순해석 처리부(15B)에서, 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하여, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터(14D)를 산출하고, 설정 데이터 생성부(15C)에서, 이 분포 데이터(14D)와 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터(14E)를 포함하는 설정 데이터(14F)를 생성하여, 이 설정 데이터(14F)에 기초하여, 열유동 역해석 처리부(15D)에서, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하여, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하고, 얻어진 새로운 공조 조작량에 기초하여 공조 시스템(21)을 제어한다.

Description

공조 제어 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AIR CONDITIONER}
본 발명은, 공조 제어 기술에 관한 것이며, 특히 공간내의 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하기 위한 공조 제어 기술에 관한 것이다.
공간내를 원하는 공조 환경으로 유지하는 경우, 공기 조화해야 하는 공조 공간에 공조 설비를 설치하고, 그 공조 영역을 대표하는 위치에 온도 센서를 배치하여, 온도 센서의 출력에 따라 공조 기기로부터 공급되는 조화 공기의 풍량·풍향·온도 등의 조작량을 결정하는 것으로 되어 있다.
산업 프로세스용 공조 제어에서는, 예컨대 공업용의 열처리로 등 거대한 열원이 존재하고 있는 경우라도, 미리 온도 상태를 제어하기 쉽게 장치 설계되어 있고, 예컨대 복수의 열원과 온도 센서가 대략 1 대 1의 독립된 관계로 연결되도록 배치되어 있다. 따라서, 가열존 간의, 소위 온도 간섭은 있다고 해도, 온도 제어를 과도하게 곤란하게 하지 않아, 결과적으로, PID 등의 단순한 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성하는 형태로 양호한 제어가 가능해진다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의하면, 오피스 등의 대공간인 경우, 온도 간섭에 의해 조작량이 안정되기 어려워져, 양호한 제어가 곤란해진다고 하는 문제점이 있었다(예컨대 히로이 카즈오, 「디지털 계장(計裝) 제어 시스템의 기초와 응용」,공업 기술사, pp.152-156, 1987.10 등 참조).
즉, 오피스 등의 대공간에서는, 통상 열원이 되는 사람·조명·전기 기기 등의 배치나, 공기의 흐름의 장해가 되는 책상, 의자, 칸막이 등의 배치에 대해서는 작업 효율이 우선되어 있고, 이러한 실내 레이아웃이 공조 제어를 우선하여 설계되는 것이 아니다. 이 때문에, 공조 설비의 분출구와 온도 센서의 위치 관계는, 소위 온도 간섭이 강하게 되지 않을 수가 없게 된다.
따라서, 전술한 종래 기술과 같은, 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성하는 형태에서는, 이러한 온도 간섭에 의해 조작량이 안정되기 어려워져, 양호한 제어가 곤란해진다. 예컨대 원하는 공조 환경으로 이행시킬 때에 온도 변화폭이 크면, 제어 상태에 변동이 생겨, 전체 계적인 안정 상태를 각 피드백 제어계가 개별로 탐색하는, 일관성없는 동작이 되기 때문에, 조작량이 안정되지 않게 된다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로, 대공간과 같이 온도 간섭이 발생하기 쉬운 환경에서도, 안정된 조작량을 얻을 수 있는 공조 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 공조 제어 장치는, 공조 공간에 관한 위치 및 형상과, 공조 공간의 공기 조화를 행하는 공조 시스템으로 생성된 조화 공기의 분출구에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터를 기억하는 기억부와, 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하고, 공조 공간에 존재하는 발열체에 관한 위치 및 발열량을 나타내는 발열체 데이터를 입력하는 데이터 입력부와, 공간 조건 데이터와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하는 열유동 순해석 처리부와, 분포 데이터와 공조 공간내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 포함하는 설정 데이터를 생성하는 설정 데이터 생성부와, 설정 데이터에 기초하여 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 목적 장소를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하는 열유동 역해석 처리부와, 새로운 공조 조작량에 기초하여 공조 시스템을 제어하는 것으로부터 상기 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하는 공조 제어부를 구비하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 공조 제어 방법은, 기억부가, 공조 공간에 관한 위치 및 형상과, 공조 공간의 공기 조화를 행하는 공조 시스템으로 생성된 조화 공기의 분출구에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터를 기억하는 기억 단계와, 데이터 입력부가, 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하고, 공조 공간에 존재하는 발열체에 관한 위치 및 발열량을 나타내는 발열체 데이터를 입력하는 데이터 입력 단계와, 열유동 순해석 처리부가, 공간 조건 데이터와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하는 열유동 순해석 처리 단계와, 설정 데이터 생성부가, 분포 데이터와 공조 공간내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 포함하는 설정 데이터를 생성하는 설정 데이터 생성 단계와, 열유동 역해석 처리부가, 설정 데이터에 기초하여 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 목적 장소를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하는 열유동 역해석 처리 단계와, 공조 제어부가, 새로운 공조 조작량에 기초하여 공조 시스템을 제어하는 것으로부터 상기 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하는 공조 제어 단계를 포함하고 있다.
본 발명에 의하면, 공기 조화의 대상이 되는 공조 공간 중, 목적 장소에서의 온도를 목표 온도로 제어하기 위해 필요한, 분출구에서의 풍속, 풍향·온도를, 전체 계적으로 안정된 상태에서 산출할 수 있다. 이 때문에, 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성한 경우와 비교하여, 오피스 등의 대공간과 같이 온도 간섭이 발생하기 쉬운 환경이어도, 안정된 조작량을 얻을 수 있다. 따라서, 대공간과 같이 온도 간섭이 발생하는 장소에서도, 효율적으로 원하는 공조 환경으로 제어하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 공간 조건 데이터의 구성예이다.
도 3은 경계 조건 데이터의 구성예이다.
도 4는 발열체 데이터의 구성예이다.
도 5는 분포 데이터의 구성예이다.
도 6은 설정 데이터의 구성예이다.
도 7은 공기 조화의 대상이 되는 공조 공간의 구성예이다.
도 8은 공조 조작량 데이터의 구성예이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 플로우 챠트이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 분포 데이터의 산출예를 도시하는 그래프이다.
도 12는 감도 데이터의 산출예를 도시하는 그래프이다.
도 13은 제2 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 14는 제2 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 15는 제3 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은 제3 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 17은 제4 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 18은 제4 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 19는 제5 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시형태]
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다.
이 공조 제어 장치(10)는, 전체로서 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치를 포함하고, 공조 공간(30)의 공기 조화를 행하는 공조 시스템(21)을 제어하는 것에 의해, 공조 공간(30)의 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하는 기능을 갖고 있다.
본 실시형태는, 공조 공간(30)의 공조 공간에 관한 위치 및 형상과, 공조 시스템(21)으로 생성된 조화 공기의 분출구에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터를 미리 기억해 두고, 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하며, 그 공조 공간에 배치된 각 발열체에 관한 배치 위치 및 발열량을 나타내는 발열체 데이터를 입력한다.
그리고, 공간 조건 데이터와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하고, 얻어진 분포 데이터와 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 포함하는 설정 데이터에 기초하여, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 목적 장소를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하여, 얻어진 새로운 공조 조작량에 기초하여 공조 시스템(21)을 제어하도록 한 것이다.
[공조 제어 장치]
다음에, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 구성에 대해서 상세히 설명한다.
이 공조 제어 장치(10)에는, 주된 기능부로서, 통신 인터페이스부(이하 통신 I/F부라고 함)(11), 조작 입력부(12), 화면 표시부(13), 기억부(14), 및 연산 처리부(15)가 마련되어 있다.
통신 I/F부(11)는, 전용 데이터 통신 회로를 포함하고, 통신 회선(20)을 통해 접속된 공조 시스템 등의 외부 장치와의 사이에서 데이터 통신을 행하는 기능을 갖고 있다.
조작 입력부(12)는, 키보드나 마우스 등의 조작 입력 장치를 포함하여, 오퍼레이터의 조작을 검출하여 연산 처리부(15)에 출력하는 기능을 갖고 있다.
화면 표시부(13)는, LCD나 PDP 등의 화면 표시 장치를 포함하여, 연산 처리부(15)로부터의 지시에 따라, 조작 메뉴나 입출력 데이터 등의 각종 정보를 화면 표시하는 기능을 갖고 있다.
기억부(14)는, 하드디스크나 반도체 메모리 등의 기억 장치를 포함하여, 연산 처리부(15)에서 이용하는 각종 처리 정보나 프로그램(14P)을 기억하는 기능을 갖고 있다.
프로그램(14P)은, 연산 처리부(15)에 판독되어 실행되는 프로그램이고, 미리 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 기억부(14)에 저장된다.
기억부(14)에서 기억되는 주된 처리 정보로서 공간 조건 데이터(14A)가 있다. 공간 조건 데이터(14A)는, 공조 공간(30)의 공조 공간에 관한 위치 및 형상이나, 공조 시스템(21)으로 생성된 조화 공기의 분출구 등, 공조 공간(30)의 공조 환경에 영향을 미치는 구성 요소에 관한 위치 및 형상을 나타내는 데이터이고, 미리 공조 시스템(21) 등의 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 입력되어, 기억부(14)에 저장된다.
도 2에서는, 공조 공간의 「공조 공간 형상」, 공조 공간에 배치되어 기류에 영향을 미치는 책상, 의자, 칸막이 등의 「장해물」, 공조 시스템(21)으로 생성된 조화 공기가 공조 공간(30)에 분출하는 분출구, 공조 공간(30)으로부터 실내 공기가 배기되는 흡입구, 공조 공간(30)의 실내 공기가 실외와의 사이에서 자연 환기되는 외기 유통용 개구부, 공조 공간(30)의 실내 공기를 순환시키는 팬 등, 공조 공간(30)의 공조 환경에 영향을 미치는 구성 요소마다, 그 공간 조건으로서 위치(x, y, z)(3차원 성분)와 형상(크기)(dx, dy, dz)(3차원 성분)이 등록되어 있다.
연산 처리부(15)는, CPU 등의 마이크로프로세서와 그 주변 회로를 가지며, 기억부(14)로부터 프로그램(14P)을 읽어들여 실행하는 것에 의해, 각종 처리부를 실현하는 기능을 갖고 있다.
연산 처리부(15)에서 실현되는 주된 처리부로서, 데이터 입력부(15A), 열유동 순해석 처리부(15B), 설정 데이터 생성부(15C), 열유동 역해석 처리부(15D), 및 공조 제어부(15E)가 있다.
데이터 입력부(15A)는, 공조 공간(30)에 설치되어 있는 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도 등, 공조 공간(30)의 공조 환경에 영향을 미치는 구성 요소에 의한, 그 공조 환경에 대한 영향도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하는 기능과, 공조 공간(30)에 배치된 각 발열체에 관한 배치 위치 및 발열량, 더 나아가서는 형상을 나타내는 발열체 데이터를 입력하는 기능과, 공조 시스템(21) 등의 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 입력된, 공조 공간(30)의 공간 조건 데이터(14A)를 기억부(14)에 미리 저장하는 기능과, 일정 시간마다, 또는 경계 조건 데이터 또는 발열체 데이터의 변화에 따라, 공조 제어 타이밍의 도래를 판정하고, 그 공조 제어 타이밍의 도래에 따라, 새로운 공조 제어를 위한 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 새롭게 생성하는 기능을 갖고 있다.
경계 조건 데이터에 대해서는, 예컨대 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(21)으로부터 취득하면 좋다. 발열체 데이터에 대해서는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터 조작으로 입력하여도 좋고, 통신 I/F부(11)를 통해 후술하는 각종 시스템으로부터 얻은 각종 데이터에 기초하여 공조 공간(30)에서의 발열체에 관한 발열체 데이터를 생성하여도 좋다.
도 3에서는, 경계 조건 데이터에 포함되는 구성 요소 중, 공조 공간(30)의 공조 환경에 미치는 영향이 변화하는 구성 요소마다, 그 시점에서의 경계 조건으로서, 풍속, 풍향·온도로 표시되는 영향도가 등록되어 있다. 예컨대 「분출구」에 대해서는, 그 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도(u, v, w)(3차원 성분) 및 분출되는 조화 공기의 공기 온도(T)가 등록되어 있고, 「흡입구」에 대해서는, 그 흡입구로부터 흡입되는 실내 공기의 흡입 속도(u, v, w)(3차원 성분)가 등록되어 있다. 또한, 「개구부」에 대해서는, 그 개구부로부터 출입하는 공기의 온도(T)가 등록되어 있고, 「팬」에 대해서는, 그 팬으로 송풍되는 실내 공기의 송풍 속도(u, v, w)(3차원 성분)가 등록되어 있다.
이들 공간 조건 데이터나 경계 조건 데이터에 포함되는 각 구성 요소에 대해서는, 공조 대상이 되는 공조 공간(30)의 구성이나 공조 제어에 대한 중요성에 따라 취사(取捨)할 수 있다. 공조 조건 데이터에서는, 공조 공간(30)의 공조 공간에 관한 공간 조건 데이터가 필수이다. 또한, 공조 환경에 미치는 영향이 매우 큰 분출구도 중요한 구성 요소이며, 공간 조건 데이터 및 경계 조건 데이터에서 필수이다. 한편, 흡입구에 대해서는, 마련되어 있지 않은 공간도 있고, 개구부나 팬도 마찬가지이다.
도 4에서는, 공조 공간(30)에서 발열하는 구성 요소, 예컨대 사람, 조명 기기, 퍼스널 컴퓨터, 복사기, 프린터 등 전기 기기를 포함하는 각종 발열체마다, 그 공간 조건으로서 위치(x, y, z)(3차원 성분)와 형상(크기)(dx, dy, dz)(3차원 성분)이 등록되어 있고, 그 경계 조건으로서 발열체의 발열량(Q)이 등록되어 있다.
열유동 순해석 처리부(15B)는, 공간 조건 데이터와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 공조 공간(30)의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하는 기능을 갖고 있다.
도 5에서는, 공조 공간(30)을 그물코형으로 분할하여 설정한 소공간의 위치(x, y, z)(3차원 성분)마다, 풍속 분포 데이터로서 그 소공간에서의 실내 공기의 풍속(uCFD, vCFD, wCFD)(3차원 성분)이 등록되어 있고, 온도 분포 데이터로서 그 소공간에서의 실내 공기의 공기 온도(TCFD)가 등록되어 있다.
분포계 열유동 해석 방법이란, CFD(Computational Fluid Dynamics: 수치 유체 역학)를 기본으로 하여, 대상 공간을 그물코형의 소공간으로 분할하고, 인접하는 소공간 사이에서의 열류(熱流)를 해석하는 기술이다.
분포계 열유동 해석 방법에 관한 순해석 기술의 구체예로서는, 소공간마다 NS 방정식(Navier-Stokes equations)을 푸는 것에 의해, 풍속, 풍향·온도를 해석하는 대류열 수송 연성 해석 기술이 제안되어 있다(예컨대 가토 신스케·고바야시 히카리·무라카미 슈조, 「불완전 혼합실내에서의 환기 효율·온열 환경 형성 효율 평가 지표에 관한 연구 제2보-CFD에 기초하는 국소 영역의 온열 환경 형성 기여율 평가 지표의 개발」, 도쿄 대학 생산 기술 연구소(東大生硏): 공기 조화·위생 공학 논문집 No.69, pp.39-47, 1998.4 등 참조). 이 외, 소공간 사이의 접점을 열 저항으로 나타내어, 열의 흐름을 전기 회로적으로 모델화하여 해석하는 기술도 적용할 수 있다.
설정 데이터 생성부(15C)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력 조작에 의해, 공조 공간(30)내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 취득하는 기능과, 취득한 목적 데이터와 열유동 순해석 처리부(15B)에서 산출한 분포 데이터를 포함하는 설정 데이터를 생성하는 기능을 갖고 있다.
도 6에서는, 열유동 순해석 처리부(15B)에서 산출한 분포 데이터, 즉 위치(x, y, z)(3차원 성분)의 소공간마다 실내 공기의 속도(uCFD, vCFD, wCFD)(3차원 성분)와 실내 공기의 공기 온도(TCFD)에 대하여, 목적 장소의 공간 조건으로서 위치(x, y, z)(3차원 성분)와 형상(크기)(dx, dy, dz)(3차원 성분)이 등록되어 있고, 경계 조건으로서 그 목적 장소에서의 목표 온도(T)가 등록되어 있다. 또한 목적 장소는 1지점에 한정되는 것이 아니라, 제어 가능한 범위(답이 얻어지는 범위)에서 복수 설정할 수 있다.
도 7에서는, 공조 공간(30)의 천정에 12개의 분출구와, 12개의 흡입구가 배치되어 있고, 공조 공간(30)의 바닥에 사람을 포함하는 4개의 발열체가 존재하고 있다. 또한 4개의 발열체로 둘러싸인 위치에 목적 장소가 설정되어 있다.
열유동 역해석 처리부(15D)는, 설정 데이터 생성부(15C)에서 생성된 설정 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 목적 데이터를 만족하기 위해 필요한, 각 소공간에서의 풍속, 풍향·온도의 변화 정도를 나타내는 감도 데이터를 산출하는 기능과, 이 감도 데이터에 기초하여 분출구로부터 분출하는 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 새로운 공조 조작량으로서 역산하는 기능을 갖고 있다.
분포계 열유동 해석 방법의 역해석 기술은, 분포계 열유동 해석 방법의 순해석과는 반대로, 대상 공간을 그물코형의 소공간으로 분할하고, 이들 소공간에서의 풍속, 풍향·온도 중, 전체 계적인 안정 상태에서, 목적 장소에서의 온도를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 각 소공간에서의 풍속, 풍향·온도의 변화 정도를 나타내는 감도 데이터를 산출하는 기술이다.
분포계 열유동 해석 방법에 관한 역해석 기술의 구체예로서는, 설정된 설계 목표에 기초하여, 그 설계 목표에 대한 비선형 문제에 대한 섭동 수반 방정식을 푸는 것에 의해, 설계 파라미터의 변화에 대한 설계 목표의 변화 비율로 정의되는 감도를 해석하는 것에 의해, 원하는 열 대류장 또는 물질 확산장을 설계하는 기술이 제안되어 있다(예컨대 일본 특허 제4016066호 공보 등 참조). 여기서 말하는 설계 파라미터가, 본 발명에서의 경계 조건 데이터나 발열체 데이터에 상당하고, 설계 목표가, 본 발명에서의 목적 위치의 목표 온도에 상당하고 있다.
공조 제어부(15E)는, 열유동 역해석 처리부(15D)에서 산출한 새로운 공조 조작량에 기초하여, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(21)과 데이터 통신하는 것에 의해, 공조 시스템(21)의 공조 기기를 제어하는 기능을 갖고 있다.
도 8에서는, 공조 공간(30)에 설치된 분출구마다, 그 위치(x, y, z)(3차원 성분)와 형상(크기)(dx, dy, dz)(3차원 성분)이 등록되어 있고, 공조 조작량으로서 분출 속도(u, v, w)(3차원 성분) 및 분출하는 조화 공기의 공기 온도(T)가 등록되어 있다. 또한, 공조 공간(30)에 설치된 흡입구마다, 그 위치(x, y, z)(3차원 성분)와 형상(크기)(dx, dy, dz)(3차원 성분)이 등록되어 있고, 공조 조작량으로서 흡입 속도(u, v, w)(3차원 성분)가 등록되어 있다.
[제1 실시형태의 동작]
다음에, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)는, 기동시 또는 오퍼레이터 조작에 따라, 도 9의 공조 제어 처리를 시작한다. 또한, 공조 제어 처리의 실행 시작에 앞서서, 공간 조건 데이터(14A)가 미리 기억부(14)에 저장되어 있는 것으로 한다.
우선, 데이터 입력부(15A)는, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(21)과 데이터 통신을 행하여, 얻어진 공조 조작량 데이터(14B)에 포함되는, 공조 공간(30)의 각 분출구에서의 분출 속도(u, v, w)(3차원 성분) 및 공기 온도(T)와, 각 흡입구에서의 흡입 속도(u, v, w)(3차원 성분)로부터, 경계 조건 데이터를 생성한다(단계 100).
또한, 데이터 입력부(15A)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력 조작에 의해, 공조 공간(30)에 존재하는 발열체에 관한 발열체 데이터를 생성한다(단계 101).
다음에, 열유동 순해석 처리부(15B)는, 기억부(14)로부터 판독된 공간 조건 데이터(14A)와, 데이터 입력부(15A)에서 생성된 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터(14C)에 기초하여, 공조 공간(30)의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 공조 공간(30)의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터(14D)를 산출한다(단계 102).
도 11에서는, 도 7에 도시한 공조 공간에 관한 분포 데이터로서, 각 소공간에서의 공기 온도가 컬러 바로 표현되고, 각 소공간에서의 공기의 풍속이 화살표의 크기로 표현되며, 각 소공간에서의 공기의 풍향이 화살표의 방향으로 표현되어 있다. 이 예에서는, 4개의 발열체 주위에서 공기 온도가 높은 것을 알 수 있다.
이 후, 설정 데이터 생성부(15C)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력 조작에 의해, 공조 공간(30)내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터(14E)를 취득하고(단계 103), 이 목적 데이터(14E)와 열유동 순해석 처리부(15B)에서 산출한 분포 데이터(14D)를 비교하는 것에 의해, 공조 공간(30)의 공조 환경에 관한 괴리의 유무를 확인한다(단계 104).
여기서, 분포 데이터(14D)로부터 얻어진 목적 장소에서의 공기 온도와, 목적 데이터(14E)에서 지정된 목표 온도의 차가, 미리 설정되어 있는 임계값 온도차 이하의 온도차인 경우, 설정 데이터 생성부(15C)는, 공조 환경의 괴리없음으로 판정하고(단계 104: NO), 후술하는 단계 108에 이행한다.
한편, 분포 데이터(14D)로부터 얻어진 목적 장소에서의 공기 온도와, 목적 데이터(14E)에서 지정된 목표 온도의 차가, 미리 설정되어 있는 임계값 온도차를 초과하는 온도차가 있는 경우, 설정 데이터 생성부(15C)는, 공조 환경의 괴리있음으로 판정하고(단계 104: YES), 열유동 순해석 처리부(15B)에서 산출한 분포 데이터(14D)와 목적 데이터(14E)를 포함하는 설정 데이터(14F)를 생성한다(단계 105).
이것에 따라, 열유동 역해석 처리부(15D)는, 설정 데이터 생성부(15C)에서 생성된 설정 데이터(14F)에 기초하여, 공조 공간(30)의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 목적 데이터를 만족하기 위해 필요한, 각 소공간에서의 풍속, 풍향·온도의 변화 정도를 나타내는 감도 데이터를 산출하고, 이 감도 데이터에 기초하여 각 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도와, 각 흡입구로부터 실내 공기를 흡입하는 흡입 속도를 포함하는 공조 조작량 데이터(14G)를 역산한다(단계 106).
도 12에서는, 도 11에 도시한 공조 공간에 관한 감도 데이터로서, 각 소공간에서의 높이 방향(Z축)에서의 공기의 풍속에 관한 감도가 컬러 바로 표현되어 있다. 이 예에서는, 공조 공간의 천정 부근에서 -0.2 전후의 감도가 나타내어 있어, 하향의 풍속이 필요한 것을 알 수 있다.
공조 제어부(15E)는, 열유동 역해석 처리부(15D)에서 산출된 공조 조작량 데이터(14G)에 기초하여, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(21)과 데이터 통신하는 것에 의해, 공조 시스템(21)의 공조 기기를 조작 제어한다(단계 107).
이 후, 데이터 입력부(15A)는, 일정 기간마다, 또는 새롭게 얻어진 경계 조건 데이터나 발열체 데이터의 변화에 따라, 공조 제어 타이밍의 도래를 판정하고(단계 108), 공조 제어 타이밍의 도래에 따라(단계 108: YES), 단계 100으로 복귀하여, 새로운 공조 제어를 시작한다.
[제1 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태는, 공간 조건 데이터와, 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여, 열유동 순해석 처리부(15B)에서, 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하여, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터(14D)를 산출하고, 설정 데이터 생성부(15C)에서, 얻어진 분포 데이터(14D)와 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터(14E)를 포함하는 설정 데이터(14F)를 생성하며, 이 설정 데이터(14F)에 기초하여, 열유동 역해석 처리부(15D)에서, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하여, 목적 장소를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하고, 얻어진 새로운 공조 조작량에 기초하여 공조 시스템(21)을 제어하도록 한 것이다.
이것에 의해, 공기 조화의 대상이 되는 공조 공간(30) 중, 목적 장소에서의 온도를 목표 온도로 제어하기 위해 필요한, 분출구에서의 풍속, 풍향·온도를, 전체 계적으로 안정된 상태에서 산출할 수 있다. 이 때문에, 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성한 경우와 비교하여, 오피스 등의 대공간과 같이 온도 간섭이 발생하기 쉬운 환경이어도, 안정된 조작량을 얻을 수 있다. 또한, 실내 레이아웃이 공조 제어를 우선하여 설계되지 않는 것에 관련하여, 종래이면 제어 대상으로 하고자 하는 목적 장소의 온도를 계측할 수 없다고 하는 문제도 있을 수 있었지만, 본 실시형태에 의하면 열유동 역해석 처리에서 제어 대상이 되는 목적 장소를 임의의 장소로 설정할 수 있기 때문에, 대공간에서의 임의의 장소를, 효율적으로 원하는 공조 환경으로 제어하는 것도 가능해진다. 따라서, 대공간에서의 임의의 장소를, 효율적으로 원하는 공조 환경으로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 데이터 입력부(15A)에서, 일정 시간마다, 또는 경계 조건 데이터 또는 발열체 데이터의 변화에 따라, 공조 제어 타이밍의 도래를 판정하고, 그 공조 제어 타이밍의 도래에 따라, 새로운 공조 제어를 위한 경계 조건 데이터 및 발열체 데이터를 새롭게 생성하도록 했기 때문에, 공조 제어를 효율적으로 반복할 수 있어, 목적 데이터(14E)에 따른 공조 환경을 유지할 수 있다.
[제2 실시형태]
다음에, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 공조 공간(30)에 대하여 공조 시스템(21)과 함께 병설되어 있는 위치 검지 시스템(22)을 이용하여, 공조 공간(30)에서의 발열체가 되는 사람의 위치를 자동적으로 판정하는 것에 의해, 사람에 관한 발열체 데이터를 자동 생성하는 경우에 대해서 설명한다.
도 13에서, 위치 검지 시스템(22)은, 인감(人感) 센서, RFID 태그, 카메라 화상, 적외선 화상, 초음파 정보 등을 이용하여 사람의 위치를 검지하는 시스템이며, 일반적인 공지의 기술을 이용하면 된다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)에는, 사람 위치 처리부(15F)가 추가되어 있다. 사람 위치 처리부(15F)는, 통신 I/F부(11)를 통해 위치 검지 시스템(22)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 검지 데이터를 취득하는 기능과, 이 검지 데이터에 기초하여 공조 공간(30)내에 존재하는 사람의 위치를 판정하고, 이 판정 결과를 사람 위치 판정 결과(14H)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
데이터 입력부(15A)는, 사람 위치 처리부(15F)에서 판정한 공조 공간(30)에서의 사람의 존재 위치에 따라, 그 사람에 관한 존재 위치와, 기억부(14)의 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량, 더 나아가서는 형상으로부터, 공조 공간(30)에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성하는 기능을 갖고 있다. 이 때, 기억부(14)에, 사람에 관한 평균적인 데이터로서, 발열량, 더 나아가서는 형상을 포함하는 사람 데이터(14I)를 미리 기억해 둔다.
공조 제어 장치(10)에서의 이 외의 구성에 대해서는, 제1 실시형태와 같고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
[제2 실시형태의 동작]
다음에, 도 14를 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
제1 실시형태와 비교하여, 전체적인 공조 제어 처리의 수순에 대해서는, 도 9와 같지만, 데이터 입력부(15A)에서의 발열체 데이터의 생성 처리가 상이하다.
우선, 사람 위치 처리부(15F)는, 통신 I/F부(11)를 통해 위치 검지 시스템(22)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 취득한 검지 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)내에 존재하는 사람의 위치를 판정하고, 그 위치(x, y, z)(3차원 성분)를 나타내는 사람 위치 판정 결과(14H)를 생성한다.
데이터 입력부(15A)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력조작에 의해, 공조 공간(30)에 존재하는 발열체에 관한 발열체 데이터를 생성한다. 이 때, 데이터 입력부(15A)는, 사람 위치 처리부(15F)에서 얻어진 사람 위치 판정 결과(14H)에 기초하여, 이 사람 위치 판정 결과(14H)에 포함되는 사람의 존재 위치와, 기억부(14)의 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량, 더 나아가서는 형상으로부터, 공조 공간(30)에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성한다.
[제2 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 기억부(14)에, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터(14I)를 기억해 두고, 데이터 입력부(15A)에서, 입력된 공조 공간에서의 사람의 존재 위치에 따라, 그 사람에 관한 존재 위치와, 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량으로부터 공조 공간(30)에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성하도록 한 것이다.
이것에 의해, 위치 검지 시스템(22)으로부터의 검지 데이터에 기초하여 사람 위치 처리부(15F)에서 판정한 사람의 존재 위치를 데이터 입력부(15A)에 입력하는 것에 의해, 사람에 관한 발열체 데이터를 자동 생성할 수 있다. 따라서, 공조 공간(30)내에서 사람이 이동하는 경우라도, 사람으로부터 발하는 열량을 고려한 세밀한 공조 제어를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 위치 검지 시스템(22)은, 위치 검지 전용 시스템에 한정되는 것이 아니라, 사람의 위치를 추정할 수 있는 검지 데이터가 얻어지는 시스템이면 다른 시스템이어도 좋다. 예컨대 조명 시스템으로부터는, 점등되어 있는 조명 기기의 위치를 나타내는 검지 데이터를 취득할 수 있지만, 점등되어 있는 조명 기기 근처에는 사람이 존재할 것으로 추정할 수 있기 때문에, 이 검지 데이터로부터 사람의 존재 위치를 추정할 수 있다. 또한, 네트워크 감시 시스템으로, LAN에 접속되어 있는 퍼스널 컴퓨터의 동작 상태를 감시하는 것에 의해, 그 퍼스널 컴퓨터 근처에 사람이 존재하는 것도 추정할 수 있다.
[제3 실시형태]
다음에, 도 15를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 공조 공간(30)에 대하여 공조 시스템(21)과 함께 병설되어 있는 조명 시스템(23)을 이용하여, 공조 공간(30)에서의 발열체가 되는 조명 기기의 위치를 자동적으로 판정하는 것에 의해, 조명 기기에 관한 발열체 데이터를 자동 생성하는 경우에 대해서 설명한다.
도 15에서, 조명 시스템(23)은, 공조 공간(30)에 설치되어 있는 각 조명 기기의 동작을 제어하는 시스템이며, 일반적인 공지의 기술을 이용하면 된다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)에는, 조명 기기 처리부(15G)가 추가되어 있다. 조명 기기 처리부(15G)는, 통신 I/F부(11)를 통해 조명 시스템(23)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 점등 상황 데이터를 취득하는 기능과, 이 조명 데이터에 기초하여 공조 공간(30)내에서 점등되어 있는 조명 기기를 판정하고, 이들 조명 기기의 식별 정보를 조명 기기 점등 판정 결과(14J)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
데이터 입력부(15A)는, 조명 기기 처리부(15G)로부터의 조명 기기 점등 판정 결과(14J)에 포함되는, 공조 공간(30)내에서 점등되어 있는 조명 기기를 나타내는 식별 정보에 따라, 그 식별 정보와 대응하는 기억부(14)의 조명 기기 데이터(14K)로부터 취득한, 그 조명 기기에 관한 존재 위치 및 발열량으로부터, 이들 점등중 조명 기기마다 발열체 데이터를 생성하는 기능을 갖고 있다. 이 때, 기억부(14)에, 개개의 조명 기기에 관한 데이터로서, 배치 위치 및 발열량, 더 나아가서는 형상을 포함하는 조명 기기 데이터(14K)를 미리 기억해 둔다.
공조 제어 장치(10)에서의 이 외 구성에 대해서는, 제1 실시형태와 같고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
[제3 실시형태의 동작]
다음에, 도 16을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
제1 실시형태와 비교하여, 전체적인 공조 제어 처리의 수순에 대해서는, 도 9와 같지만, 데이터 입력부(15A)에서의 발열체 데이터의 생성 처리가 상이하다.
우선, 조명 기기 처리부(15G)는, 통신 I/F부(11)를 통해 조명 시스템(23)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 취득한 점등 상황 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)내에 설치되어 있는 조명 기기 중 점등중인 조명 기기를 판정하고, 그 식별 정보를 나타내는 조명 기기 점등 판정 결과(14J)를 생성한다.
데이터 입력부(15A)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력조작에 의해, 공조 공간(30)에 존재하는 발열체에 관한 발열체 데이터를 생성한다. 이 때, 데이터 입력부(15A)는, 조명 기기 처리부(15G)에서 얻어진 조명 기기 점등 판정 결과(14J)에 포함되는 식별 정보에 기초하여, 기억부(14)의 조명 기기 데이터(14K)로부터 취득한 배치 위치 및 발열량, 더 나아가서는 형상으로부터, 점등중인 조명 기기마다 발열체 데이터를 생성한다.
[제3 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 기억부(14)에, 공조 공간에 배치되어 있는 조명 기기마다, 그 조명 기기에 관한 배치 위치와, 점등시에서의 그 조명 기기의 발열량을 포함하는 조명 기기 데이터(14K)를 기억해 두고, 데이터 입력부(15A)에서, 입력된 공조 공간에서의 각 조명 기기의 점등 상황에 따라, 조명 기기 데이터(14K)로부터 취득한 배치 위치와 발열량으로부터, 점등중인 조명 기기마다 발열체 데이터를 생성하도록 한 것이다.
이것에 의해, 조명 시스템(23)으로부터의 각 조명 기기에 관한 점등 상황 데이터에 기초하여 조명 기기 처리부(15G)에서 판정한 점등중인 조명 기기의 식별 정보를 데이터 입력부(15A)에 입력하는 것에 의해, 이들 조명 기기에 관한 발열체 데이터를 자동 생성할 수 있다. 따라서, 공조 공간(30)내에서 각 조명 기기가 개별로 점소등 제어되는 경우라도, 점등중인 조명 기기로부터 발생하는 열량을 고려한 세밀한 공조 제어를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 조명 기기를 예로서 설명했지만, 공조 공간(30)에 대하여 공조 시스템(21)과 함께 병설되어 있는 소비 전력 감시 시스템을 이용하여, 공조 공간(30)에서의 발열체가 되는 전기 기기의 위치를 자동적으로 판정하는 것에 의해, 전기 기기에 관한 발열체 데이터를 자동 생성하도록 하여도 좋다.
소비 전력 검지 시스템은, 전력계 등을 이용하여 공조 공간(30)에 설치되어 있는 전기 기기에서의 소비전력을 전기 배선이나 전기 콘센트 등의 계측 포인트로 검지하는 시스템이고, 일반적인 공지의 기술을 이용하면 좋다.
이것에 의해, 조명 기기 데이터와 같은 전기 기기 데이터를 기억부(14)에 미리 기억해 두면, 소비 전력 검지 시스템으로 검지한 소비 전력으로부터 동작중인 전기 기기를 추정할 수 있기 때문에, 이들 전기 기기에 관한 발열체 데이터를 자동 생성할 수 있다.
[제4 실시형태]
다음에, 도 17을 참조하여, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 공조 공간(30)에 대하여 공조 시스템(21)과 함께 병설되어 있는 입퇴실 관리 시스템(24)을 이용하여, 공조 공간(30)에서의 발열체가 되는 사람의 재석(在席) 위치를 자동적으로 판정하는 것에 의해, 사람에 관한 발열체 데이터를 자동 생성하는 경우에 대해서 설명한다.
도 17에서, 입퇴실 관리 시스템(24)은, ID 카드 등의 식별 매체나 생체 정보를 이용하여 공조 공간(30)에 대한 사람의 입퇴실을 관리하는 시스템이고, 일반적인 공지의 기술을 이용하면 된다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)에는, 입퇴실 처리부(15H)가 추가되어 있다. 이 입퇴실 처리부(15H)는, 통신 I/F부(11)를 통해 입퇴실 관리 시스템(24)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 입퇴실 데이터를 취득하는 기능과, 이 입퇴실 데이터에 기초하여 공조 공간(30)내에 존재하는 사람의 식별 정보를 판정하고, 이들 식별 정보를 사람 식별 판정 결과(14L)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
데이터 입력부(15A)는, 입퇴실 처리부(15H)에서 판정한 공조 공간(30)에서의 사람의 식별 정보에 따라, 이들 식별 정보와 대응하는 기억부(14)의 재석 위치 데이터(14M)로부터 이들 사람의 재석 위치를 취득하는 기능과, 이 재석 위치와 기억부(14)의 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량, 더 나아가서는 형상으로부터, 공조 공간(30)에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성하는 기능을 갖고 있다. 이 때, 기억부(14)에, 공조 공간(30)을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터(14M)와, 사람에 관한 평균적인 데이터로서, 발열량, 더 나아가서는 형상을 포함하는 사람 데이터(14I)를 미리 기억해 둔다.
공조 제어 장치(10)에서의 이 외 구성에 대해서는, 제1 실시형태와 같고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
[제4 실시형태의 동작]
다음에, 도 18을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
제1 실시형태와 비교하여, 전체적인 공조 제어 처리의 수순에 대해서는, 도 9와 같지만, 데이터 입력부(15A)에서의 발열체 데이터의 생성 처리가 상이하다.
우선, 입퇴실 처리부(15H)는, 통신 I/F부(11)를 통해 입퇴실 관리 시스템(24)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 취득한 입퇴실 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)내에 존재하는 사람의 식별 정보를 판정하고, 그 사람 식별 판정 결과(14L)를 생성한다.
데이터 입력부(15A)는, 조작 입력부(12)를 이용한 오퍼레이터의 데이터 입력 조작에 의해, 공조 공간(30)에 존재하는 발열체에 관한 발열체 데이터를 생성한다.
이 때, 데이터 입력부(15A)는, 입퇴실 처리부(15H)에서 얻어진 사람 식별 판정 결과(14L)에 포함되는 식별 정보마다, 그 식별 정보와 대응하는 기억부(14)의 재석 위치 데이터(14M)로부터 재석 위치를 각각 취득하고, 이 재석 정보와, 기억부(14)의 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량, 더 나아가서는 형상으로부터, 공조 공간(30)내에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성한다.
[제4 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 기억부(14)에, 공조 공간(30)을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터(14M)와, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터(14I)를 기억해 두고, 데이터 입력부(15A)에서, 입력된 공조 공간(30)에 존재하는 사람의 식별 정보에 기초하여, 이들 식별 정보에 대응하는 재석 위치 데이터(14M)로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치와, 사람 데이터(14I)로부터 취득한 발열량으로부터, 공조 공간(30)에 존재하는 사람마다 발열체 데이터를 생성하도록 한 것이다.
이것에 의해, 입퇴실 관리 시스템(24)으로부터의 입퇴실 데이터에 기초하여 입퇴실 처리부(15H)에서 판정한, 공조 공간(30)내에 존재하는 각 사람의 식별 정보를 데이터 입력부(15A)에 입력하는 것에 의해, 사람에 관한 발열체 데이터를 자동 생성할 수 있다. 따라서, 공조 공간(30)에 대하여 사람이 입퇴실하는 경우라도, 사람으로부터 발하는 열량을 고려한 세밀한 공조 제어를 행하는 것이 가능해진다.
[제5 실시형태]
다음에, 도 19를 참조하여, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 제4 실시형태와 마찬가지로, 공조 공간(30)에 대하여 공조 시스템(21)과 함께 병설되어 있는 입퇴실 관리 시스템(24)을 이용하여, 공조 공간(30)에서의 발열체가 되는 사람의 재석 위치를 자동적으로 판정하는 것에 의해, 그 재석 위치에서의 공조 환경을 적절한 상태로 자동 제어하는 경우에 대해서 설명한다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)에는, 제4 실시형태와 마찬가지로, 입퇴실 처리부(15H)가 설치되어 있다. 이 입퇴실 처리부(15H)는, 통신 I/F부(11)를 통해 입퇴실 관리 시스템(24)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 입퇴실 데이터를 취득하는 기능과, 이 입퇴실 데이터에 기초하여 공조 공간(30)에 입실한 사람의 식별 정보를 판정하고, 이들 식별 정보를 사람 식별 판정 결과(14L)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
설정 데이터 생성부(15C)는, 입퇴실 처리부(15H)에서 얻어진 사람 식별 판정 결과(14L)에 기초하여, 사람 식별 판정 결과(14L)에 포함되는 식별 정보와 대응하는 기억부(14)의 재석 위치 데이터(14M)로부터, 공조 공간(30)에 입실한 사람의 재석 위치를 취득하는 기능과, 이 재석 위치를 목적 장소로 하고, 그 목적 장소 또는 공조 공간(30)에 공통적으로 미리 기억부(14)에 설정되어 있는 설정 온도, 예컨대 사람이 작업하는 데 적정한 온도를, 목표 온도로 하는 목적 데이터(14E)를 생성하는 기능을 갖고 있다. 또한, 적정한 온도는, 작업 내용에 따라 오퍼레이터가 적절하게 결정하면 된다.
공조 제어 장치(10)에서의 이 외의 구성에 대해서는, 제1 실시형태와 같고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
[제5 실시형태의 동작]
다음에, 도 19를 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
제1 실시형태와 비교하여, 전체적인 공조 제어 처리의 수순에 대해서는, 도 9와 같지만, 설정 데이터 생성부(15C)에서의 설정 데이터의 생성 처리가 상이하다.
우선, 입퇴실 처리부(15H)는, 통신 I/F부(11)를 통해 입퇴실 관리 시스템(24)과 데이터 통신을 행하는 것에 의해 취득한 입퇴실 데이터에 기초하여, 공조 공간(30)에 입실한 사람의 식별 정보를 판정하고, 그 사람 식별 판정 결과(14L)를 생성한다.
설정 데이터 생성부(15C)는, 입퇴실 처리부(15H)에서 얻어진 사람 식별 판정 결과(14L)에 포함되는 식별 정보에 기초하여, 그 식별 정보와 대응하는 기억부(14)의 재석 위치 데이터(14M)로부터, 그 입실한 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치를 목적 장소로 하고 기억부(14)로부터 판독한 설정 온도를 목표 온도로 하는 목적 데이터(14E)를 생성하며, 이 목적 데이터(14E)와 분포 데이터(14D)로부터 설정 데이터(14F)를 생성한다.
[제5 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 기억부(14)에, 공조 공간(30)을 이용하는 각사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터(14M)를 기억해 두고, 데이터 입력부(15A)에서, 공조 공간(30)에 대한 사람의 입실에 따라 입력되는 그 사람의 식별 정보에 기초하여, 그 식별 정보와 대응하는 재석 위치 데이터(14M)로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치를 목적 장소로 하고 미리 설정되어 있는 설정 온도를 목표 온도로 하는 목적 데이터(14E)를 생성하며, 그 목적 데이터(14E)와 분포 데이터(14D)로부터 설정 데이터(14F)를 생성하도록 한 것이다.
이것에 의해, 입퇴실 관리 시스템(24)으로부터의 입퇴실 데이터에 기초하여 입퇴실 처리부(15H)에서 판정한, 공조 공간(30)에 입실한 사람의 식별 정보를 데이터 입력부(15A)에 입력하는 것에 의해, 입실한 사람의 재석 위치를 설정 온도로 하기 위한 목적 데이터(14E), 더 나아가서는 설정 데이터(14F)를 자동 생성할 수 있다. 따라서, 공조 공간(30)에 대하여 사람이 입실한 경우라도, 그 사람의 재석 위치를 자동적으로 설정 온도로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 입실한 사람으로부터 발하는 열량을 고려하지 않는 경우를 예로서 설명했지만, 전술한 제4 실시형태를 병용하는 것에 의해, 입실한 사람에 관한 발열체 데이터를 자동 생성할 수 있기 때문에, 입실한 사람으로부터 발하는 열량을 고려한, 보다 세밀한 공조 제어를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 입퇴실 관리 시스템(24)으로부터 얻어진 입퇴실 데이터에 기초하여, 입실한 사람의 재석 위치를 적정한 공조 환경으로 자동 제어하는 경우를 예로서 설명했지만, 사람의 입실에 관한 데이터는, 입퇴실 관리 시스템(24)에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 공조 공간(30)을 이용하는 각 사람의 스케줄을 관리하는 스케줄 관리 시스템으로부터, 사람이 재석하는 위치와, 재석 위치에 도착하는 도착 시각을 포함하는 스케줄 정보를 취득하고, 그 재석 위치를 포함하는 목적 장소를 자동적으로 설정 온도로 제어하도록 하여도 좋다.
이 때, 스케줄 정보에 포함되는 도착 시각부터, 공조 제어를 시작하여도 좋지만, 공조 공간(30)에는 공조 제어의 지연이 존재하기 때문에, 이 도착 시각에 그 재석 위치가 설정 온도가 되도록, 도착 시각으로부터 제어 소요 시간만큼 먼저 공조 제어를 시작하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 공조 공간(30)내에서, 공조 공간(30)을 이용하는 이용자마다 재석 위치가 대응되어 있는 경우를 예로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 회의실이나 응접실 등의 공공의 공조 공간에서는, 이용자는 한정되어 있지 않다. 그러나, 이러한 공조 공간을 이용할 때는, 공조 공간에서 사람이 존재하는 장소는, 의자나 책상의 배치 위치로 특정할 수 있다. 이 때문에, 이러한 회의실이나 응접실 등의 공조 공간마다 의자의 위치를 나타내는 레이아웃 정보를 미리 기억부에서 기억해 두는 것에 의해, 공조 제어에서의 목적 장소를 특정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 발열체 데이터로서, 발열체의 발열량을 미리 입력하는 경우를 예로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 발열체의 발열량은, 발열체의 표면 온도로부터 산출할 수 있기 때문에, 발열체 데이터로서, 발열체의 표면 온도를 미리 입력하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 공조 공간(30)에서의 발열 요인으로서, 사람, 조명 기기, 퍼스널 컴퓨터, 복사기, 프린터 등 전기 기기를 포함하는 발열체를 상정했지만, 이 외에, 옆방이나 외기로부터의 관류열도 공조 공간(30)에 침입한다. 따라서, 이러한 공조 공간(30)에 침입하는 침입열에 관한 침입열 데이터를, 데이터 입력부(15A)에서 입력하도록 하여도 좋다. 또한, 이들 침입열은, 공조 공간(30)의 벽이나 창으로부터의 발열로 포착하는 것도 가능하고, 발열체 데이터의 일부로서 데이터 입력부(15A)에서 입력하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 목적 위치에서의 목표 온도를 목적 데이터로서 설정 데이터 생성부(15C)에서 입력하여, 온도를 목표의 상태량으로 하는 경우를 예 로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 목적 위치에서의 풍속이나 습도를 목적 데이터로서 입력하는 것에 의해, 이들 풍속이나 습도를 목표의 상태량으로 하여도 좋다.
[실시형태의 확장]
이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성이나 세부 사항에는, 본 발명의 범위내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러 가지 변경을 할 수 있다.
10: 공조 제어 장치, 14: 기억부, 14A: 공간 조건 데이터, 14C: 상황 데이터, 14D: 분포 데이터, 14E: 목적 데이터, 14F: 설정 데이터, 14H: 사람 위치 판정 결과, 15: 연산 처리부, 15A: 데이터 입력부, 15B: 열유동 순해석 처리부, 15C: 설정 데이터 생성부, 15D: 열유동 역해석 처리부, 15E: 공조 제어부, 21: 공조 시스템.

Claims (12)

  1. 공조 공간에 관한 위치 및 형상과, 상기 공조 공간의 공기 조화를 행하는 공조 시스템으로 생성된 조화 공기의 분출구에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터를 기억하는 기억부와,
    상기 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하고, 상기 공조 공간에 존재하는 발열체에 관한 위치 및 발열량을 나타내는 발열체 데이터를 입력하는 데이터 입력부와,
    상기 공간 조건 데이터와, 상기 경계 조건 데이터 및 상기 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여 상기 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 상기 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하는 열유동 순해석 처리부와,
    상기 분포 데이터와 상기 공조 공간내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 포함하는 설정 데이터를 생성하는 설정 데이터 생성부와,
    상기 설정 데이터에 기초하여 상기 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 상기 목적 장소를 상기 목표 온도로 하기 위해 필요한, 상기 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하는 열유동 역해석 처리부와,
    상기 새로운 공조 조작량에 기초하여 상기 공조 시스템을 제어하는 것에 의해 상기 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하는 공조 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 입력부는, 일정 시간마다, 또는 상기 경계 조건 데이터 또는 상기 발열체 데이터의 변화에 따라, 공조 제어 타이밍의 도래를 판정하고, 그 공조 제어 타이밍의 도래에 따라, 상기 공조 공간에 대한 새로운 공조 제어를 위한 상기 경계 조건 데이터 및 상기 발열체 데이터를 새롭게 생성하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기억부는, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터를 기억하고,
    상기 데이터 입력부는, 입력된 상기 공조 공간에서의 사람의 존재 위치에 기초하여, 그 사람에 관한 존재 위치와, 상기 사람 데이터로부터 취득한 발열량으로부터, 상기 공조 공간에 존재하는 상기 사람마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기억부는, 상기 공조 공간에 배치되어 있는 조명 기기마다, 그 조명 기기에 관한 배치 위치와, 점등시에서의 그 조명 기기의 발열량을 포함하는 조명 기기 데이터를 기억하고,
    상기 데이터 입력부는, 입력된 상기 조명 기기마다의 점등 상황에 기초하여, 상기 조명 기기 중 점등중인 조명 기기에 관한 상기 조명 기기 데이터로부터 취득한, 그 조명 기기의 배치 위치와 발열량으로부터, 점등중인 상기 조명 기기마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기억부는, 상기 공조 공간을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석(在席) 위치를 나타내는 재석 위치 데이터와, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터를 기억하고,
    상기 데이터 입력부는, 상기 공조 공간에 대한 사람의 입퇴실에 따라 입력되는, 그 공조 공간에 존재하는 사람의 식별 정보에 기초하여, 이들 식별 정보에 대응하는 상기 재석 위치 데이터로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치와, 상기 사람 데이터로부터 취득한 발열량으로부터, 상기 공조 공간에 존재하는 상기 사람마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기억부는, 상기 공조 공간을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터를 기억하고,
    상기 설정 데이터 생성부는, 상기 공조 공간에 대한 사람의 입실에 따라 입력되는 그 사람의 식별 정보에 기초하여, 그 식별 정보와 대응하는 상기 재석 위치 데이터로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치를 상기 목적 장소로 하고 미리 설정되어 있는 설정 온도를 상기 목표 온도로 하는 목적 데이터를 생성하고, 그 목적 데이터와 상기 분포 데이터로부터 상기 설정 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  7. 기억부가, 공조 공간에 관한 위치 및 형상과, 상기 공조 공간의 공기 조화를 행하는 공조 시스템으로 생성된 조화 공기의 분출구에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터를 기억하는 기억 단계와,
    데이터 입력부가, 상기 분출구로부터 분출되는 조화 공기의 분출 속도 및 분출 온도를 나타내는 경계 조건 데이터를 입력하고, 상기 공조 공간에 존재하는 발열체에 관한 위치 및 발열량을 나타내는 발열체 데이터를 입력하는 데이터 입력 단계와,
    열유동 순해석 처리부가, 상기 공간 조건 데이터와, 상기 경계 조건 데이터 및 상기 발열체 데이터를 포함하는 상황 데이터에 기초하여 상기 공조 공간의 상황을 분포계 열유동 해석 방법에 의해 순해석하는 것에 의해, 상기 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하는 열유동 순해석 처리 단계와,
    설정 데이터 생성부가, 상기 분포 데이터와 상기 공조 공간내의 목적 장소에서의 목표 온도를 나타내는 목적 데이터를 포함하는 설정 데이터를 생성하는 설정 데이터 생성 단계와,
    열유동 역해석 처리부가, 상기 설정 데이터에 기초하여 상기 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 열유동 해석 방법에 의해 역해석하는 것에 의해, 상기 목적 장소를 상기 목표 온도로 하기 위해 필요한, 상기 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도와 분출 온도를 포함하는 새로운 공조 조작량을 역산하는 열유동 역해석 처리 단계와,
    공조 제어부가, 상기 새로운 공조 조작량에 기초하여 상기 공조 시스템을 제어하는 것에 의해 상기 목적 장소에서의 공조 환경을 제어하는 공조 제어 단계
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 데이터 입력 단계는, 일정 시간마다, 또는 상기 경계 조건 데이터 또는 상기 발열체 데이터의 변화에 따라, 공조 제어 타이밍의 도래를 판정하고, 그 공조 제어 타이밍의 도래에 따라, 상기 공조 공간에 대한 새로운 공조 제어를 위한 상기 경계 조건 데이터 및 상기 발열체 데이터를 새롭게 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기억 단계는, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터를 기억하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 입력 단계는, 입력된 상기 공조 공간에서의 사람의 존재 위치에 기초하여, 그 사람에 관한 존재 위치와, 상기 사람 데이터로부터 취득한 발열량으로부터, 상기 공조 공간에 존재하는 상기 사람마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 기억 단계는, 상기 공조 공간에 배치되어 있는 조명 기기마다, 그 조명 기기에 관한 배치 위치와, 점등시에서의 그 조명 기기의 발열량을 포함하는 조명 기기 데이터를 기억하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 입력 단계는, 입력된 상기 조명 기기마다의 점등 상황에 기초하여, 상기 조명 기기 중 점등중인 조명 기기에 관한 상기 조명 기기 데이터로부터 취득한, 그 조명 기기의 배치 위치와 발열량으로부터, 점등중인 상기 조명 기기마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 기억 단계는, 상기 공조 공간을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터와, 사람에 관한 발열량을 포함하는 사람 데이터를 기억하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 입력 단계는, 상기 공조 공간에 대한 사람의 입퇴실에 따라 입력되는, 그 공조 공간에 존재하는 사람의 식별 정보에 기초하여, 이들 식별 정보에 대응하는 상기 재석 위치 데이터로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치와, 상기 사람 데이터로부터 취득한 발열량으로부터, 상기 공조 공간에 존재하는 상기 사람마다 상기 발열체 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 기억 단계는, 상기 공조 공간을 이용하는 각 사람에게 고유한 식별 정보마다 그 사람의 재석 위치를 나타내는 재석 위치 데이터를 기억하는 단계를 포함하고,
    상기 설정 데이터 생성 단계는, 상기 공조 공간에 대한 사람의 입실에 따라 입력되는 그 사람의 식별 정보에 기초하여, 그 식별 정보와 대응하는 상기 재석 위치 데이터로부터 그 사람의 재석 위치를 취득하고, 이 재석 위치를 상기 목적 장소로 하고 미리 설정되어 있는 설정 온도를 상기 목표 온도로 하는 목적 데이터를 생성하고, 그 목적 데이터와 상기 분포 데이터로부터 상기 설정 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
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