空調制御装置および方法
【課題】空調空間内に存在するユーザの配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間において適切な空調制御を実行する。
【解決手段】分布系熱流動解析手法を用いて空調空間内の状態分布を推定し、空調空間の状態測定値に相当する仮想状態測定値を、空調空間内に存在する人の人数および位置といった空調空間内の人の配置状況と推定された状態分布とに基づいて導出し、空調空間における状態目標値と導出された仮想状態測定値との差分に基づいた空調制御を実行する空調制御装置１０を提供する。
【解決手段】分布系熱流動解析手法を用いて空調空間内の状態分布を推定し、空調空間の状態測定値に相当する仮想状態測定値を、空調空間内に存在する人の人数および位置といった空調空間内の人の配置状況と推定された状態分布とに基づいて導出し、空調空間における状態目標値と導出された仮想状態測定値との差分に基づいた空調制御を実行する空調制御装置１０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調制御装置および方法に関し、特に分布系熱流動解析手法を用いて空間内の目的場所における空調環境を制御するための空調制御装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間内を所望の空調環境に維持する場合、空気調和すべき空調空間に空調機器を設けるとともに、空調空間の各エリアを代表する位置に温度センサを配置し、温度センサの出力に応じて空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を決定するものとなっている。
【０００３】
一方、オフィスなどの大空間では、空調空間内に設置した複数の事務機器や電話機それぞれに温度センサを設け、事務機器や電話機に設けられた温度センサの出力と、これら事務機器や電話機に関連付けられたユーザの在席情報とに基づいて、空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を決定する技術が知られている（特許文献１）。
【０００４】
具体的には、特許文献１に開示される技術は、空調空間内に設置された事務機器や電話機に搭載された温度センサによって取得された温度信号に対して、事務機器や電話機に関連付けられているユーザの在席情報に応じた重み付けを行うことによって空調空間の代表温度を算出するとともに、空調空間における空調機器の設定温度に対してユーザの在席情報に応じた重み付けを行うことにより設定代表温度を算出する。これら算出した代表温度と設定代表温度との差分を算出し、この差分に応じて空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４２１９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】加藤信介・小林光・村上周三、「不完全混合室内における換気効率・温熱環境形成効率評価指標に関する研究 第2報-CFDに基づく局所領域の温熱環境形成寄与率評価指標の開発」、東大生研：空気調和・衛生工学論文集No.69、pp.39-47、1998.4
【非特許文献２】安部恒平、桃瀬一成、木本日出夫、「随伴数値解析を利用した自然対流場の最適化」、日本機械学会論文集（B編）、70巻691号、pp.729-736、2004.3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、ユーザの在席情報から、ユーザの配置状況に対して重みを持たせて算出した代表温度と設定代表温度との差分に応じた空調制御を実行する技術であることから、空調空間内のユーザが密集して在席している領域と散在して在席している領域とが存在している場合、ユーザの在席状態が疎である領域では、密である領域に比較して重み付けが軽いために、在席状態が疎である領域に在席しているユーザに対して不快感を与える場合があるといった問題があった。
【０００８】
すなわち、特許文献１に開示されている技術は、空調空間内におけるユーザの配置状況にばらつきがある場合、空調空間全体として適切な空調制御が実行されないといった問題があった。
そこで、本発明は上述の問題を解決するために、空調空間内に存在するユーザの配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間において適切な空調制御を実行することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明にかかる空調制御装置は、空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、空調機器での操作量を指示することにより、空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置であって、空調空間の構成および空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、目的空調環境下における空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析部と、空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成部と、分布系流動解析部によって推定された状態分布に基づいて空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出部と、空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と空調空間の仮想状態測定値との差分に基づいて空調システムを制御する制御部とを備えている。
【００１０】
この際、仮想状態測定値導出部に、配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割する分割部と、分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の状態分布から、分割部によって分割された領域の任意の位置の状態値を領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出部と、この代表状態値導出部によって導出された領域毎の代表状態値に基づいて仮想状態測定値を算出する算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、算出部で、分割部によって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の代表状態値の平均値を仮想状態測定値として算出するようにしてもよい。
【００１２】
また、算出部に、分割部によって分割された領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに近接する２以上領域の代表状態値の平均値を算出する平均算出部と、分割部によって分割された領域が１の領域となるまで平均算出部による平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された領域が１の領域となった際の平均値を仮想状態測定値とする仮想状態値算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、仮想状態測定値導出部に、配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出部と、分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の状態分布と、重み導出部によって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて仮想状態測定値を算出する算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる空調制御方法は、空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、空調機器での操作量を指示することにより、空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置で用いる空調制御方法であって、分布系流動解析部が、空調空間の構成および空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、目的空調環境下における空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析ステップと、配置情報生成部が、空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成ステップと、仮想状態測定値導出部が、分布系流動解析ステップによって推定された状態分布に基づいて空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出ステップと、制御部が、空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と空調空間の仮想状態測定値との差分に基づいて空調システムを制御する制御部ステップとを備えている。
【００１５】
この際、仮想状態測定値導出ステップに、配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割するステップと、分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の状態分布から、分割ステップによって分割された領域の任意の位置の状態値を領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出ステップと、この代表状態値導出ステップによって導出された領域毎の代表状態値に基づいて仮想状態測定値を算出する算出ステップとを備えてもよい。
【００１６】
また、算出ステップに、分割ステップによって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の代表状態値の平均値を仮想状態測定値として算出するステップを備えてもよい。
【００１７】
また、算出ステップに、分割ステップによって分割された領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに近接する２以上領域の代表状態値の平均値を算出する平均算出ステップと、分割ステップによって分割された領域が１の領域となるまで平均算出ステップによる平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された領域が１の領域となった際の平均値を仮想状態測定値とする仮想状態値算出ステップとを備えてもよい。
【００１８】
仮想状態測定値導出ステップに、配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出ステップと、分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の状態分布と、重み導出ステップによって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて仮想状態測定値を算出する算出ステップとを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の状態分布と空調空間内の人の配置状況とに基づいて、空調空間内に存在している人の人数や位置といった配置状況を考慮した空調空間の仮想状態測定値を導出し、この仮想状態測定値と空調空間の状態目標値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整する。
したがって、空調空間内の居住者の配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間において適切な空調制御を実行することができ、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空調制御装置による空調制御動作が実行される空調空間の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空調制御装置の各機能について説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる空調制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる空調制御装置の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる空調制御装置の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる空調制御装置について、図１および図２を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態にかかる空調制御装置による空調制御動作が実行される空調空間の構成例を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、パーソナルコンピュータやサーバ装置などの情報処理装置からなり、空調システム４０を制御することにより、空調空間５０の目的場所における空調環境を制御する。
また、空調システム４０は、主な構成として、空調処理装置４１、空調機器４２、および存在確認システム４３から構成されている。
【００２３】
空調処理装置４１は、パーソナルコンピュータやサーバ装置などの情報処理装置からなり、通信回線Ｌを介して空調制御装置１０から指示された操作量に基づいて、空調機器４２により各吹出口から空調空間５０へ吹き出す調和空気を制御する。
空調機器４２は、空調処理装置４１から指示される操作量で調和空気を各吹き出し口から空調空間５０へ吹き出す。
このように、上記の空調処理装置４１および空調機器４２によって空調空間５０全体の空調環境が制御される。
【００２４】
さらに、空調システム４０は、存在確認システム４３により空調空間５０内に在圏する人の人数や位置を検知し、通信回線Ｌを介して空調制御装置１０へ通知する機能を有している。なお、存在確認システム４３としては、ＲＦＩＤなどを用いて人の位置を正確に検知できる一般的な位置検知システムのほか、既存の入退室管理システムなど、ある領域に存在している人の人数と位置とを管理する機能を持つ他のシステムを存在確認システム４３として用いても良い。
【００２５】
図２の例では、空調空間５０がゾーンＺ１〜Ｚ４の４つのゾーンに区分されている。これらゾーンＺ１〜Ｚ４には、空調機器４２としてＶＡＶ１〜ＶＡＶ４がそれぞれのゾーンＺ１〜Ｚ４の天井に設けた吹出口Ｆ１〜Ｆ４にそれぞれ設置されており、ＶＡＶ１〜ＶＡＶ４は、空調処理装置４１を介して空調制御装置１０から指示された、吹出風量Ｖｍ１〜Ｖｍ４などの操作量に基づいて、空調機（図示せず）から供給された調和空気を調整し、各吹出口Ｆ１〜Ｆ４からそれぞれに対応するゾーンＺ１〜Ｚ４へ吹き出す機能を有している。
空調空間５０のゾーンＺ１〜Ｚ４は、壁によって空間として明確に区分されている空間ではなく、それぞれのＶＡＶ１〜ＶＡＶ４から吹き出された調和空気が互いに対流しうる状況にある。
【００２６】
また、空調空間５０のゾーンＺ１〜Ｚ４には、人感センサとしてＨＳ１〜ＨＳ４がそのゾーンの天井など人の位置と人数とを検知できる場所にそれぞれ設置されている。ＨＳ１〜ＨＳ４によって検知されたゾーンＺ１〜Ｚ４内に在圏する人の位置と人数に関する検知結果は、人検知結果データとして存在確認システム４３により通信回線Ｌを介して空調制御装置１０へ送信される。
【００２７】
［空調制御装置］
本実施の形態にかかる空調制御装置１０の構成および機能について、図１および図３を参照して詳細に説明する。図３は、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の各機能について説明する図である。
図１に示すように、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられている。
【００２８】
通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線Ｌを介して接続された空調システム４０などの外部装置との間でデータ通信を行う機能を有している。
操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの指示に応じて、操作メニューや入出力データなどの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００２９】
記憶部１４は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１５で用いる各種データやプログラム１４Ｐを記憶する機能を有している。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５に読み出されて実行されるプログラムであり、予め外部装置や記録媒体から通信Ｉ／Ｆ部１１を介して記憶部１４へ格納される。
また、本実施の形態において、記憶部１４は、空調空間５０の形状と空調システム４０によって生成される調和空気の吹出口に関する位置および形状とを示す空間条件データ１４Ａと、存在確認システム４３から出力され通信Ｉ／Ｆ部１１を介して受信した人検知結果データ１４Ｇと、空調空間５０の目標温度に関する情報を示す設定温度情報１４Ｆを予め記憶している。
【００３０】
演算処理部１５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１４からプログラム１４Ｐを読み込んで実行することにより、各種処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１５で実現される主な処理部として、データ入力部１５Ａ、分布系流動解析部１５Ｂ、配置情報生成部１５Ｃ、仮想状態測定値導出部１５Ｄ、および空調制御指示部１５Ｅがある。
【００３１】
データ入力部１５Ａは、空調システム４０などの外部装置や記録媒体から通信Ｉ／Ｆ部１１を介して入力された、演算処理部１５で用いる各種処理情報を、記憶部１４へ予め格納する機能を有している。
本実施の形態においては、例えば、吹出口Ｆ１〜Ｆ４から吹き出す調和空気の吹出速度（風量および風向）と吹出温度とを示す境界条件データと、空調空間５０に存在するパソコンや事務機器、照明器具といった発熱体に関する位置および発熱量を示す発熱体データとからなる空調状況データ１４Ｂがデータ入力部１５Ａによって入力され、記憶部１４へ格納される。
【００３２】
分布系流動解析部１５Ｂは、データ入力部１５Ａによって取得された空調状況データ１４Ｂと、記憶部１４に格納されている空間条件データ１４Ａとに基づきＣＦＤ順解析を行うことにより、空調空間５０内の温度分布などの状態分布を推定する機能を有している。
【００３３】
分布系流動解析手法とは、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力学）を基本として、境界条件から空間の温度や気流等の分布を数値計算によって求める技術である。一般的なＣＦＤでは、対象空間を網目状の小空間に分割し、隣接する小空間間における熱流を解析する。
分布系流動解析部１５ＢにおけるＣＦＤ順解析は、この分布系流動解析手法を用いて、空調空間５０に関する空調状況データ１４Ｂおよび空間条件データ１４Ａから、空調空間５０内の温度分布や気流分布などの空調環境を算出する技術であり、具体的には非特許文献１などの公知技術を用いればよい。
【００３４】
本実施の形態において、図３に示すように、分布系流動解析部１５Ｂは、空間条件データ１４Ａと、データ入力部１５Ａにより入力された空調状況データ１４Ｂとに基づいて、ＣＦＤ順解析を実行して空調空間５０内の温度分布（状態分布）を推定し、推定結果として推定温度分布データ１４Ｃを生成する。分布系流動解析部１５Ｂは、生成した推定温度分布データ１４Ｃを後述する仮想状態測定値導出部１５Ｄへ出力するとともに、記憶部１４へ格納する。
【００３５】
配置情報生成部１５Ｃは、存在確認システム４３から出力され記憶部１４に格納されている空調空間５０内における人検知結果データ１４Ｇから、空調空間５０内に存在している人の位置と人数とを関連付けた配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成する機能を有している。
本実施の形態において、配置情報生成部１５Ｃは、空調空間５０内の各ゾーンＺ１〜Ｚ４毎の人の配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成し、記憶部１４へ格納する。
【００３６】
仮想状態測定値導出部１５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を示す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された配置情報１４Ｄとに基づいて、空調空間５０の室温の計測値に相当する仮想室温測定値（仮想状態測定値）を導出する機能を有している。
本実施の形態において、仮想状態測定値導出部１５Ｄは、重み導出部１５Ｄ−１と算出部１５Ｄ−２とを備えている。
【００３７】
重み導出部１５Ｄ−１は、配置位置情報１４Ｄから、人の密集の度合い（以下、「密集度」という。）が高くなるほどより小さくなる重み係数を、空調空間５０内の人が存在している位置に関連付けて導出する機能を有している。
算出部１５Ｄ−２は、推定温度分布データ１４Ｃと、重み導出部１５Ｄ−１によって導出された重み係数とから、空調空間５０の仮想室温測定値を算出する機能を有している。
【００３８】
空調制御指示部１５Ｅは、空調空間５０の目標温度（状態目標値）と仮想状態測定値導出部１５Ｄによって算出された仮想室温測定値との差分に基づいて、空調システム４０を制御する機能を有している。
本実施の形態において、空調制御指示部１５Ｅは、空調空間５０の目標温度を示す設定温度情報１４Ｆと、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって算出された空調空間５０の仮想室温測定値を示す仮想室温情報１４Ｅとに基づいて吹出口Ｆ１〜Ｆ４から吹き出す調和空気の操作量を決定し、通信回線Ｌを介して空調処理装置４１へ決定された操作量を指示することにより、空調システム４０を制御する。
【００３９】
＜仮想室温測定値について＞
ここで、本発明における仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出される、空調空間５０の室温の計測値に相当する仮想室温測定値の技術的意義について、図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態において、空調空間５０は各ゾーンＺ１〜Ｚ４毎に空調制御がなされる構成となっており、以下、空調空間５０のゾーンＺ１を空調制御の対象空間として説明する。
【００４０】
本実施の形態において、分布系熱流動解析手法を用いて分布系流動解析部１５Ｂによって推定される空調空間５０の温度分布に基づいて、空調空間５０の任意の位置における温度を「仮想室温測定値」として仮想状態測定値導出部１５Ｄは導出する。
【００４１】
図４は、空調空間５０のゾーンＺ１に存在している人の配置状況の一例を示す図である。図４に示すように、目標温度が２６℃であるゾーンＺ１には、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された温度（以下、「推定温度」という）が２６℃である空間Ｚ１−ａと、推定温度が２８℃である空間Ｚ１−ｂとがある。また、人感センサＨＳ１によってゾーンＺ１に存在している人の位置と人数が検知され（図中の◆で示す点を人とする。）、空間Ｚ１−ａには、人が７人存在し、空間Ｚ１−ｂには、人が１人存在している。
【００４２】
一般的に、空調制御の対象である空調空間を目標温度となるよう空調制御する際には、その空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御が実行される。
フィードバック制御による空調制御とは、空調空間の目標温度と、空調空間の室温に相当する計測値との偏差に対応する直前の操作量に対する差分（操作量差分）を求め、この操作量差分に基づいた調和空気を吹出口から吹き出すことにより、空調空間の室温を目標温度へ近づける制御である。
【００４３】
本実施の形態においては、フィードバック制御による空調制御が実行される際、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出される「仮想室温測定値」を、空調空間の室温の計測値とする。すなわち、本実施の形態においては、空調空間の目標温度と、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出された仮想室温測定値との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御が実行される。
【００４４】
＜本発明の原理＞
フィードバック制御による空調制御では、対象となる空間を目標温度に導くための空調制御を開始してからしばらくの期間が経過すると、目標温度に対して適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とが混在する場合がある。
例えば、空調制御を開始してからしばらくの期間が経過した空調空間の状況が図４（ａ）に示す状況である場合、推定温度が２６℃である空間Ｚ１−ａは、ゾーンＺ１の目標温度（２６℃）に対して適切な空調制御がなされている空間と言え、一方、推定温度が２８℃である空間Ｚ１−ｂは、目標温度に対して不適切な空調制御がなされている空間であると言える。
【００４５】
従来のフィードバック制御による空調制御では、上記のように適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とが空調空間に混在している状況であっても、ゾーンＺ１の温度分布の任意の点における推定温度の平均値を、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１とすることが一般的である。
具体例として、室温の計測値Ｔｐ１は、ゾーンＺ１に存在している人の位置における推定温度の平均値とすることができ、図４（ａ）の場合、
Ｔｐ１＝（２６×７＋２８×１）÷８＝２６．２５℃
となる。また、ゾーンＺ１に存在している人が集中している空間の推定温度を室温の計測値Ｔｐ１とすることもでき、図４（ａ）の場合、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１は、空間Ｚ１−ａに人が集中していることから、
Ｔｐ１＝２６℃
となる。
【００４６】
上述した従来技術では、空調空間の状況が図４（ａ）に示す状況である場合、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１とゾーンＺ１の目標温度とが近似した値となることから、ゾーンＺ１における現時点の温度分布を維持するような操作量の調和空気を吹出口から吹き出すフィードバック制御による空調制御が実行される。すなわち、ゾーンＺ１内の空間Ｚ１−ａおよびＺ１−ｂの温度分布を維持するような空調制御が実行される。
しかしながら、空間Ｚ１−ｂの推定温度は２８℃であり、目標温度に対し不適切な空調制御がなされている空間であるにもかかわらず、この温度分布を維持するような空調制御が実行されることから、空間Ｚ１−ｂにおいては、目標温度に対し不適切な空調制御が継続して実行されてしまう。
【００４７】
本発明では、このようなフィードバック制御によって、目標温度に対して適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とを空調空間内に混在させた状態を継続してしまう場合があることに着目し、空調空間の室温の計測値を、空調空間に在圏している人の配置状況と空調空間の推定温度分布との関係を考慮して導出し、導出した空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御を実行するものである。
例えば、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、空調空間内における人の密集度と空調空間の推定温度分布との関係を考慮した空調空間の室温の計測値を導出し、空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御を実行することにより、空調空間内の人の存在の疎密にかかわらず、目標温度に対して適切な空調制御が空調空間全体になされるようにしたものである。
【００４８】
具体的には、空調空間の状況が図４（ｂ）に示す場合、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の重み導出部１５Ｄ−１は、配置情報１４Ｄに基づいてゾーンＺ１内に存在する人の密集度を示す重み係数を、その人の位置に応じて導出する。なお、導出される重み係数の値（Ｍ１〜Ｍ８）は、人が密集している空間Ｚ１−ａ内に存在している人の位置に対応する値（Ｍ１〜Ｍ７）の方が、人が孤立している空間Ｚ１−ｂ内の人の位置に対応する値（Ｍ８）よりも小さくなり、また、導出される重み係数の値の総和が１になるといった特徴がある。
【００４９】
ゾーンＺ１内の各位置に対応する重み係数が導出されると、空調制御装置１０の算出部１５Ｄ−２は、推定温度分布データ１４Ｃから重み係数に対応する位置の推定温度を抽出し、推定温度に対応する重み係数を乗じた値を全て加算することによってゾーンＺ１の仮想室温測定値ＶＴｐを算出する。図４（ｂ）に示すように、空間Ｚ１−ａの推定温度が２６℃、空間Ｚ１−ｂの推定温度が２８℃である場合、仮想室温測定値ＶＴｐは、
ＶＴｐ＝(Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５＋Ｍ６＋Ｍ７)×２６＋Ｍ８×２８
によって算出できる。
このように算出されたゾーンＺ１の仮想室温測定値ＶＴｐが２７℃であったとすると、空調制御指示部１５Ｅは、ゾーンＺ１の目標温度Ｔｐ＝２６℃と、算出された仮想室温測定値ＶＴｐ＝２７℃との差分に基づいた調和空気の操作量を決定して、空調システム４０に対しその操作量で空調制御を実行するよう指示する。
【００５０】
＜重み係数の導出方法について＞
ここで、重み導出部１５Ｄ−１によって導出される重み係数の導出方法について、具体的に説明する。
重み導出部１５Ｄ−１によって導出される重み係数は、上述したように、人が密な状態の空間内に存在する人の位置に対応する値が低く、一方、人が疎な状態の空間内に存在する人の位置に対応する値が高い、といった特徴がある。このような、対象の現象が空間的な相関を持ち、かつ、位置が近いものは近い値を有するデータの加重平均を求める手法として、平均値のクリギング推定が知られている。
平均値のクリギング推定は、任意のｎ点の位置でデータが測定された場合、加重平均を求めることで、そのデータの代表値を計算する手法であり、以下に示す（式１）により計算される。
【００５１】
【数１】
【００５２】
ここで、（式１）中のＷαは重み係数、Ｚはデータの測定値、Ｘαは位置ベクトルを表す。また、以下に示す（式２）の線形連立方程式から算出される重み係数Ｗαを用いることで、（式１）によって計算される代表値の推定誤差分散をできる限り小さくすることができる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
ここで、（式２）中のμは、ラグランジュ乗数を表す。また、関数Ｃは、共分散関数Ｃ(ｈ)を表し、例えばガウス型の共分散関数として（式３）に示す関数として仮定する。
【００５５】
【数３】
【００５６】
上記の線形連立方程式（式２）を、行列形式で表した式を（式４）に、簡潔に表した式を（式５−１）に示す。この線形連立方程式を重み係数Ｗαおよびμを要素とするベクトルｗについて解くことにより、任意のｎ点の位置における重み係数Ｗnを算出することができる。
具体的には、（式５−２）に示すように、ｎ＋１次の行列ＫMの逆行列を両辺にかけることによって、ベクトルｗを求めることができる。
【００５７】
【数４】
【数５】
【００５８】
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の空調制御処理を示すフローチャートである。
空調制御装置１０の演算処理部１５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて、図５の空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００５９】
図５に示すように、分布系流動解析部１５Ｂは、空調空間５０に関する空間条件データ１４Ａとデータ入力部１５Ａで取得した空調状況データ１４Ｂとを記憶部１４から読み出し、ＣＦＤ順解析することによって空調空間５０全体の温度分布を推定し、推定温度分布データ１４Ｃを出力する（ステップＳ１０１）。
【００６０】
推定温度分布データ１４Ｃが出力されると、配置情報生成部１５Ｃは、存在確認システム４３による空調空間５０に存在している人の人数と位置との検出結果を表す人検知結果データ１４Ｇを記憶部１４から読み出して取得し（ステップＳ１０２）、取得した人検知結果データ１４Ｇから、空調空間５０内に存在している人の位置と人数とを関連付けて空調空間５０における人の配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成し、出力する（ステップＳ１０３）。
【００６１】
配置情報１４Ｄが出力されると、仮想状態測定値導出部１５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂで推定した空調空間５０における温度分布を示す推定温度分布データ１４Ｃと、空調空間５０内に存在している人の配置状況を示す配置情報１４Ｄとから、空調空間５０に存在している人の密集の度合いを考慮した空調空間５０の室温の測定値（仮想室温測定値）を導出し、仮想室温情報１４Ｅを出力する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
仮想室温情報１４Ｅが出力されると、空調制御指示部１５Ｅは、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって出力された仮想室温情報１４Ｅと、記憶部１４に記憶されている空調空間５０の目標温度を示す設定温度情報１４Ｆとに基づいて、仮想室温測定値と目標温度の値との間に差があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６３】
仮想室温測定値と目標温度の値との間に差が存在しない場合（ステップＳ１０５で「ＮＯ」の場合）、空調制御装置１０は、空調制御指示部１５Ｅに現状の操作量を維持する指示を空調システム４０へ出力させるとともに、改めて空調制御処理を開始する（ステップＳ１０１）。または、現状の操作量を維持させた後、空調制御処理を終了し、オペレータの操作に応じた空調制御処理の開始まで待機状態としても良い。
【００６４】
一方、仮想室温測定値と目標温度の値との間に差が存在する場合（ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」）、空調制御指示部１５Ｅは、仮想室温測定値と目標温度の値との差分に応じた調和空気の操作量を決定し、空調処理装置４１へ決定された操作量を指示することにより空調システム４０を制御する（ステップＳ１０６）。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布（状態分布）と空調空間内の人の配置状況とに基づいて、空調空間内に存在している人の密集の度合いを考慮した空調空間の室温の測定値、すなわち仮想室温測定値（仮想状態測定値）を導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度（状態目標値）の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の居住者の配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間全体に対して適切な空調制御を実行することができ、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、空調制御装置１０において、空調空間５０の空調環境のうち温度分布を制御する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、風速、湿度、ＣＯ２など、空調空間５０における温度以外の空調環境についても、温度センサに代えて、これら状態を検出するセンサを用いることにより、前述と同様に制御することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
次に、図６〜８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる空調制御装置について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる空調制御装置２０の構成を示すブロック図である。図７は、第２の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。図８は、第２の実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【００６８】
第１の実施の形態では、仮想状態測定値導出部１５Ｄが、空調空間に存在している人の密集の度合いを考慮した仮想室温測定値を導出する場合について説明した。本実施の形態においては、仮想室温測定値を導出する際に、空調空間を任意の領域に分割してそれぞれの領域の代表温度から空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明する。
【００６９】
本実施の形態にかかる空調制御装置２０は、図６に示すように、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部２５が設けられており、演算処理部２５は、データ入力部１５Ａと、分布系流動解析部１５Ｂと、配置情報生成部１５Ｃと、仮想状態測定値導出部２５Ｄと、空調制御指示部１５Ｅとを備えている。なお、第１の実施の形態において説明した空調制御装置１０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想状態測定値導出部２５Ｄは、分割部２５Ｄ−１、代表状態値導出部２５Ｄ−２、平均算出部２５Ｄ−３、仮想状態値算出部２５Ｄ−４とから構成されている。
【００７１】
分割部２５Ｄ−１は、空調制御の対象となる空調空間５０を任意の複数の領域に分割する。
本実施の形態において、分割部２５Ｄ−１は、配置情報生成部１５Ｃによって出力される配置情報１４Ｄに基づいて、空調空間５０に存在している人の配置状況に応じて複数の領域に分割する。例えば、図７(Ａ)に示すように、空調空間であるゾーンＺ１内に存在している人の配置状況に応じて、ゾーンＺ１を領域Ａ１〜Ａ３に分割する。
【００７２】
代表状態値導出部２５Ｄ−２は、分割部２５Ｄ−１によって分割された領域の室温の測定値を、分布系流動解析部１５Ｂによって出力された推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された領域毎に推定し、各領域の代表温度として出力する。
本実施の形態において、代表状態値導出部２５Ｄ−２は、図７(Ａ)に示すように、ゾーンＺ１を分割した領域Ａ１〜Ａ３の代表温度を推定温度分布データ１４Ｃから推定する。
【００７３】
例えば、領域Ａ１の中心位置における推定温度が２６℃であると推定温度分布データ１４Ｃから推定される場合、領域Ａ１の代表温度を２６℃とすることができる。同様に、領域Ａ２の中心位置における推定温度が２６℃と推定されるならば、領域Ａ２の代表温度は２６℃とし、領域Ａ３の中心位置における推定温度が２８℃と推定されるならば、領域Ａ３の代表温度は２８℃となる。
【００７４】
平均算出部２５Ｄ−３は、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域のうち、近接する２つの領域を新たな１つの領域へ統合するとともに、統合した２つの領域の代表温度の平均値を算出する。
本実施の形態において、平均算出部２５Ｄ−３は、図７(Ｂ)に示すように、近接する領域Ａ１と領域Ａ２とを１つの領域Ｂ１へ統合して、領域Ａ１と領域Ａ２の代表温度の平均値を算出し、算出した平均値（２６℃）を領域Ｂ１の代表温度とする。
【００７５】
仮想状態値算出部２５Ｄ−４は、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域が１の領域に統合された際に算出された代表温度の平均値を、空調空間５０の仮想室温測定値として出力する。
本実施の形態において、仮想状態値算出部２５Ｄ−４は、平均算出部２５−Ｄによる代表温度の平均値の算出動作を、図７(Ｃ)に示すように、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域が１の領域Ｃ１へ統合されるまで繰り返し実行させることにより、空調空間５０の仮想室温測定値を算出する。具体的には、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、ゾーンＺ１内の複数の領域のうち、始めに、近接する領域Ａ１と領域Ａ２を領域Ｂ１へ統合して代表温度を算出し、次に、ゾーンＺ１内の近接する領域Ｂ１とＡ３を領域Ｃ１へ統合して代表温度を算出することにより、ゾーンＺ１の仮想室温測定値を算出する。
【００７６】
本実施の形態における仮想状態測定値導出部２５Ｄによる仮想室温測定値の導出方法について、空調空間５０を任意の領域へ分割する際に、第１の実施の形態において説明した重み係数を用いることによって、空調空間５０を複数の領域へ分割することができる。例えば、重み係数の値が近い値を示す領域、すなわち人の密集の度合いが類似している領域毎に空調空間５０を分割するとしても良い。
【００７７】
また、分割された領域の代表温度を用いた空調区間５０の仮想室温測定値の算出方法としては、空調空間５０を分割した各領域の代表温度の平均を導出するＫ−ｍｅａｎｓ（Ｋ平均法）アルゴリズムを利用することができる。
Ｋ−ｍｅａｎｓ（Ｋ平均法）は、複数のデータｎをランダムに複数のクラスタＫに割り振り、各クラスタの中心値を計算し、この中心値に最も近いデータをその中心値に対応するクラスタに割り当て直す処理を繰り返し実行することにより、データｎの平均を求める手法である。
【００７８】
次に、本実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想室温測定値の算出動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
空調制御装置２０の演算処理部２５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００７９】
図８に示すように、空調制御装置２０による空調制御処理が開始されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を表す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された空調空間５０に存在している人の配置状況を表す配置情報１４Ｄとを取得する（ステップＳ２０１）。
【００８０】
推定温度分布データ１４Ｃと配置情報１４Ｄとを取得すると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、取得した配置情報１４Ｄに基づいて空調空間５０を複数の領域へ分割する（ステップＳ２０２）。
空調空間５０が複数の領域に分割されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、取得した推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された各領域の代表温度を導出する（ステップＳ２０３）。ここで導出される代表温度は、分割された領域の中心位置の推定温度とすることができる。
【００８１】
分割された領域毎に代表温度が導出されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、空調空間５０内の複数の領域のうち、近接する２つの領域の代表温度の平均値を算出してこれら領域を１つの領域へ統合し、算出した代表温度の平均値を統合後の領域の代表温度とする（ステップＳ２０４）。
【００８２】
仮想状態測定値導出部２５Ｄは、空調空間５０を分割した領域が１つに統合されたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
空調空間５０内に分割した領域が複数存在している場合（ステップＳ２０５で「ＮＯ」）、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、再び空調空間５０内の近接する２つの領域を統合して代表温度を導出する（ステップＳ２０４）。
【００８３】
一方、空調空間５０を分割した領域が１つに統合されている場合（ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」）、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、１つに統合された領域の代表温度を空調空間５０の仮想室温測定値として導出する（ステップＳ２０６）。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布のデータに応じて空調空間を複数の任意の領域に分割して領域毎の代表温度の平均を仮想室温測定値として導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の熱分布にばらつきがある場合においても、その空調空間に対する適切な空調制御が安定してなされるとともに、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００８５】
［第３の実施の形態］
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる空調制御装置について説明する。図９は、第３の実施の形態にかかる空調制御装置３０の構成を示すブロック図である。図１０は、第３の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。図１１は、第３の実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【００８６】
第２の実施の形態では、空調空間を任意の領域に分割し、それぞれの領域の代表温度から空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明したが、本実施の形態においては、分割した領域について、少なくとも１人の人が存在する領域となるよう空調空間を分割することにより、空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明する。
【００８７】
本実施の形態にかかる空調制御装置３０は、図９に示すように、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部３５が設けられており、演算処理部３５は、データ入力部１５Ａと、分布系流動解析部１５Ｂと、配置情報生成部１５Ｃと、仮想状態測定値導出部３５Ｄと、空調制御指示部１５Ｅとを備えている。なお、第１および第２の実施の形態において説明した空調制御装置１０，２０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８８】
本実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想状態測定値導出部３５Ｄは、分割部３５Ｄ−１、代表状態値導出部３５Ｄ−２、平均算出部３５Ｄ−３とから構成されている。
分割部３５Ｄ−１は、空調制御の対象となる空調空間５０を複数の領域に分割する。その際、空調空間５０内に存在している人が複数の領域に渡って存在しないよう空調空間５０を分割する。
【００８９】
本実施の形態において、分割部３５Ｄ−１は、配置情報生成部１５Ｃによって出力される配置情報１４Ｄに基づいて、空調空間５０に存在している人の配置状況に応じて複数の領域に渡って１人の人が存在しないように空調空間５０を複数の領域へ分割する。
例えば、図１０(Ａ)に示すように、人感センサＨＳ１によって検出された空調空間５０のゾーンＺ１内に存在している人の配置状況を示す配置情報１４Ｄに基づいて、１人の人が複数の領域に存在しないようにゾーンＺ１を４つの領域に分割する。なお、１人の人が複数の領域に渡って存在しないような領域に分割可能であれば、領域の分割数は制限されない。
【００９０】
代表状態値導出部３５Ｄ−２は、分割部３５Ｄ−１によって分割された領域の室温の測定値を、分布系流動解析部１５Ｂによって出力された推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された領域毎に推定し、各領域の代表温度として出力する。
本実施の形態において、代表状態値導出部３５Ｄ−２は、図１０(Ａ)に示すように、ゾーンＺ１を分割した４つの領域の代表温度を推定温度分布データ１４Ｃから推定する。推定される各領域の代表温度は、例えば、領域内の推定温度の平均とすることができる。また、分割された領域の中心位置の推定温度を代表温度としても良い。
【００９１】
平均算出部３５Ｄ−３は、分割部３５Ｄ−１によって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在している領域を選択し、選択した領域の代表温度の平均値を算出する。
本実施の形態において、平均算出部３５Ｄ−３は、図１０(Ｂ)に示すように、人が存在している領域（図１０(Ａ)から、左上と右下の領域）を選択して、選択した領域の代表温度の平均値を算出する。
仮想状態測定値導出部３５Ｄは、図１０(Ｃ)に示すように、平均算出部３５Ｄ−３によって算出された代表温度の平均値を、ゾーンＺ１の仮想室温測定値として出力する。
【００９２】
次に、本実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想室温測定値の算出動作について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
空調制御装置３０の演算処理部３５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００９３】
図１１に示すように、空調制御装置３０による空調制御処理が開始されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を表す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された空調空間５０に存在している人の配置状況を表す配置情報１４Ｄとを取得する（ステップＳ３０１）。
【００９４】
推定温度分布データ１４Ｃと配置情報１４Ｄとを取得すると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、取得した配置情報１４Ｄに基づいて空調空間５０を複数の領域へ分割する（ステップＳ３０２）。その際、空調空間５０に存在している人の１人が、複数の領域に渡って存在しないよう空調空間５０を分割する。
【００９５】
空調空間５０が複数の領域に分割されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、取得した推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された各領域の代表温度を導出する（ステップＳ３０３）。このステップにおいて導出される代表温度は、分割された領域内の推定温度の平均値としても良く、領域の中心位置の推定温度としても良い。
【００９６】
分割された領域毎に代表温度が導出されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、空調空間５０内の複数の領域のうち、少なくとも１人の人が存在している領域を抽出し（ステップＳ３０４）、抽出した領域の代表温度の平均値を算出する（ステップＳ３０５）。
仮想状態測定値導出部２５Ｄは、算出された代表温度の平均値を空調空間５０の仮想室温測定値として出力する（ステップＳ３０６）。
【００９７】
このように、本実施の形態によれば、人の存在位置に応じて空調空間を複数の任意の領域に分割し、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布のデータから領域毎の代表温度を導出し、人が存在している領域の代表温度の平均を仮想室温測定値として導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の熱分布にばらつきがある場合においても、その空調空間に存在する人の存在位置によらず空調空間全体に対する適切な空調制御が安定してなされるとともに、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００９８】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０，２０，３０…空調制御装置、１１…通信インターフェース部（通信Ｉ／Ｆ部）、１２…操作入力部、１３…画面表示部、１４…記憶部、１４Ａ…空間条件データ、１４Ｂ…空調状況データ、１４Ｃ…推定温度分布データ、１４Ｄ…配置情報、１４Ｅ…仮想室温情報、１４Ｆ…設定温度情報、１４Ｇ…人検知結果データ、１５，２５，３５…演算処理部、１５Ａ…データ入力部、１５Ｂ…分布系流動解析部、１５Ｃ…配置情報生成部、１５Ｄ、２５Ｄ，３５Ｄ…仮想状態測定値導出部、１５Ｄ−１…重み導出部、１５Ｄ−２…算出部、２５Ｄ−１，３５Ｄ−１…分割部、２５Ｄ−２，３５Ｄ−２…代表状態値導出部、２５Ｄ−３，３５Ｄ−３…平均算出部、２５Ｄ−４…仮想状態値算出部、１５Ｅ…空調制御指示部、４０…空調システム、４１…空調処理装置、４２，ＶＡＮ１〜ＶＡＮ４…空調機器、Ｆ１〜Ｆ４…吹出口、４３…存在確認システム、ＨＳ１〜ＨＳ４…人感センサ、５０…空調空間、Ｚ１〜Ｚ２…ゾーン（空調空間）、Ｌ…通信回線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調制御装置および方法に関し、特に分布系熱流動解析手法を用いて空間内の目的場所における空調環境を制御するための空調制御装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間内を所望の空調環境に維持する場合、空気調和すべき空調空間に空調機器を設けるとともに、空調空間の各エリアを代表する位置に温度センサを配置し、温度センサの出力に応じて空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を決定するものとなっている。
【０００３】
一方、オフィスなどの大空間では、空調空間内に設置した複数の事務機器や電話機それぞれに温度センサを設け、事務機器や電話機に設けられた温度センサの出力と、これら事務機器や電話機に関連付けられたユーザの在席情報とに基づいて、空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を決定する技術が知られている（特許文献１）。
【０００４】
具体的には、特許文献１に開示される技術は、空調空間内に設置された事務機器や電話機に搭載された温度センサによって取得された温度信号に対して、事務機器や電話機に関連付けられているユーザの在席情報に応じた重み付けを行うことによって空調空間の代表温度を算出するとともに、空調空間における空調機器の設定温度に対してユーザの在席情報に応じた重み付けを行うことにより設定代表温度を算出する。これら算出した代表温度と設定代表温度との差分を算出し、この差分に応じて空調機器から供給される調和空気の風量・風向・温度などの操作量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４２１９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】加藤信介・小林光・村上周三、「不完全混合室内における換気効率・温熱環境形成効率評価指標に関する研究 第2報-CFDに基づく局所領域の温熱環境形成寄与率評価指標の開発」、東大生研：空気調和・衛生工学論文集No.69、pp.39-47、1998.4
【非特許文献２】安部恒平、桃瀬一成、木本日出夫、「随伴数値解析を利用した自然対流場の最適化」、日本機械学会論文集（B編）、70巻691号、pp.729-736、2004.3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、ユーザの在席情報から、ユーザの配置状況に対して重みを持たせて算出した代表温度と設定代表温度との差分に応じた空調制御を実行する技術であることから、空調空間内のユーザが密集して在席している領域と散在して在席している領域とが存在している場合、ユーザの在席状態が疎である領域では、密である領域に比較して重み付けが軽いために、在席状態が疎である領域に在席しているユーザに対して不快感を与える場合があるといった問題があった。
【０００８】
すなわち、特許文献１に開示されている技術は、空調空間内におけるユーザの配置状況にばらつきがある場合、空調空間全体として適切な空調制御が実行されないといった問題があった。
そこで、本発明は上述の問題を解決するために、空調空間内に存在するユーザの配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間において適切な空調制御を実行することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明にかかる空調制御装置は、空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、空調機器での操作量を指示することにより、空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置であって、空調空間の構成および空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、目的空調環境下における空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析部と、空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成部と、分布系流動解析部によって推定された状態分布に基づいて空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出部と、空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と空調空間の仮想状態測定値との差分に基づいて空調システムを制御する制御部とを備えている。
【００１０】
この際、仮想状態測定値導出部に、配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割する分割部と、分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の状態分布から、分割部によって分割された領域の任意の位置の状態値を領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出部と、この代表状態値導出部によって導出された領域毎の代表状態値に基づいて仮想状態測定値を算出する算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、算出部で、分割部によって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の代表状態値の平均値を仮想状態測定値として算出するようにしてもよい。
【００１２】
また、算出部に、分割部によって分割された領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに近接する２以上領域の代表状態値の平均値を算出する平均算出部と、分割部によって分割された領域が１の領域となるまで平均算出部による平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された領域が１の領域となった際の平均値を仮想状態測定値とする仮想状態値算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、仮想状態測定値導出部に、配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出部と、分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の状態分布と、重み導出部によって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて仮想状態測定値を算出する算出部とを備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる空調制御方法は、空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、空調機器での操作量を指示することにより、空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置で用いる空調制御方法であって、分布系流動解析部が、空調空間の構成および空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、目的空調環境下における空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析ステップと、配置情報生成部が、空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成ステップと、仮想状態測定値導出部が、分布系流動解析ステップによって推定された状態分布に基づいて空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出ステップと、制御部が、空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と空調空間の仮想状態測定値との差分に基づいて空調システムを制御する制御部ステップとを備えている。
【００１５】
この際、仮想状態測定値導出ステップに、配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割するステップと、分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の状態分布から、分割ステップによって分割された領域の任意の位置の状態値を領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出ステップと、この代表状態値導出ステップによって導出された領域毎の代表状態値に基づいて仮想状態測定値を算出する算出ステップとを備えてもよい。
【００１６】
また、算出ステップに、分割ステップによって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の代表状態値の平均値を仮想状態測定値として算出するステップを備えてもよい。
【００１７】
また、算出ステップに、分割ステップによって分割された領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに近接する２以上領域の代表状態値の平均値を算出する平均算出ステップと、分割ステップによって分割された領域が１の領域となるまで平均算出ステップによる平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された領域が１の領域となった際の平均値を仮想状態測定値とする仮想状態値算出ステップとを備えてもよい。
【００１８】
仮想状態測定値導出ステップに、配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出ステップと、分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の状態分布と、重み導出ステップによって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて仮想状態測定値を算出する算出ステップとを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の状態分布と空調空間内の人の配置状況とに基づいて、空調空間内に存在している人の人数や位置といった配置状況を考慮した空調空間の仮想状態測定値を導出し、この仮想状態測定値と空調空間の状態目標値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整する。
したがって、空調空間内の居住者の配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間において適切な空調制御を実行することができ、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空調制御装置による空調制御動作が実行される空調空間の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空調制御装置の各機能について説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる空調制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる空調制御装置の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる空調制御装置の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる空調制御装置について、図１および図２を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる空調制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態にかかる空調制御装置による空調制御動作が実行される空調空間の構成例を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、パーソナルコンピュータやサーバ装置などの情報処理装置からなり、空調システム４０を制御することにより、空調空間５０の目的場所における空調環境を制御する。
また、空調システム４０は、主な構成として、空調処理装置４１、空調機器４２、および存在確認システム４３から構成されている。
【００２３】
空調処理装置４１は、パーソナルコンピュータやサーバ装置などの情報処理装置からなり、通信回線Ｌを介して空調制御装置１０から指示された操作量に基づいて、空調機器４２により各吹出口から空調空間５０へ吹き出す調和空気を制御する。
空調機器４２は、空調処理装置４１から指示される操作量で調和空気を各吹き出し口から空調空間５０へ吹き出す。
このように、上記の空調処理装置４１および空調機器４２によって空調空間５０全体の空調環境が制御される。
【００２４】
さらに、空調システム４０は、存在確認システム４３により空調空間５０内に在圏する人の人数や位置を検知し、通信回線Ｌを介して空調制御装置１０へ通知する機能を有している。なお、存在確認システム４３としては、ＲＦＩＤなどを用いて人の位置を正確に検知できる一般的な位置検知システムのほか、既存の入退室管理システムなど、ある領域に存在している人の人数と位置とを管理する機能を持つ他のシステムを存在確認システム４３として用いても良い。
【００２５】
図２の例では、空調空間５０がゾーンＺ１〜Ｚ４の４つのゾーンに区分されている。これらゾーンＺ１〜Ｚ４には、空調機器４２としてＶＡＶ１〜ＶＡＶ４がそれぞれのゾーンＺ１〜Ｚ４の天井に設けた吹出口Ｆ１〜Ｆ４にそれぞれ設置されており、ＶＡＶ１〜ＶＡＶ４は、空調処理装置４１を介して空調制御装置１０から指示された、吹出風量Ｖｍ１〜Ｖｍ４などの操作量に基づいて、空調機（図示せず）から供給された調和空気を調整し、各吹出口Ｆ１〜Ｆ４からそれぞれに対応するゾーンＺ１〜Ｚ４へ吹き出す機能を有している。
空調空間５０のゾーンＺ１〜Ｚ４は、壁によって空間として明確に区分されている空間ではなく、それぞれのＶＡＶ１〜ＶＡＶ４から吹き出された調和空気が互いに対流しうる状況にある。
【００２６】
また、空調空間５０のゾーンＺ１〜Ｚ４には、人感センサとしてＨＳ１〜ＨＳ４がそのゾーンの天井など人の位置と人数とを検知できる場所にそれぞれ設置されている。ＨＳ１〜ＨＳ４によって検知されたゾーンＺ１〜Ｚ４内に在圏する人の位置と人数に関する検知結果は、人検知結果データとして存在確認システム４３により通信回線Ｌを介して空調制御装置１０へ送信される。
【００２７】
［空調制御装置］
本実施の形態にかかる空調制御装置１０の構成および機能について、図１および図３を参照して詳細に説明する。図３は、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の各機能について説明する図である。
図１に示すように、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられている。
【００２８】
通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線Ｌを介して接続された空調システム４０などの外部装置との間でデータ通信を行う機能を有している。
操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの指示に応じて、操作メニューや入出力データなどの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００２９】
記憶部１４は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１５で用いる各種データやプログラム１４Ｐを記憶する機能を有している。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５に読み出されて実行されるプログラムであり、予め外部装置や記録媒体から通信Ｉ／Ｆ部１１を介して記憶部１４へ格納される。
また、本実施の形態において、記憶部１４は、空調空間５０の形状と空調システム４０によって生成される調和空気の吹出口に関する位置および形状とを示す空間条件データ１４Ａと、存在確認システム４３から出力され通信Ｉ／Ｆ部１１を介して受信した人検知結果データ１４Ｇと、空調空間５０の目標温度に関する情報を示す設定温度情報１４Ｆを予め記憶している。
【００３０】
演算処理部１５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１４からプログラム１４Ｐを読み込んで実行することにより、各種処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１５で実現される主な処理部として、データ入力部１５Ａ、分布系流動解析部１５Ｂ、配置情報生成部１５Ｃ、仮想状態測定値導出部１５Ｄ、および空調制御指示部１５Ｅがある。
【００３１】
データ入力部１５Ａは、空調システム４０などの外部装置や記録媒体から通信Ｉ／Ｆ部１１を介して入力された、演算処理部１５で用いる各種処理情報を、記憶部１４へ予め格納する機能を有している。
本実施の形態においては、例えば、吹出口Ｆ１〜Ｆ４から吹き出す調和空気の吹出速度（風量および風向）と吹出温度とを示す境界条件データと、空調空間５０に存在するパソコンや事務機器、照明器具といった発熱体に関する位置および発熱量を示す発熱体データとからなる空調状況データ１４Ｂがデータ入力部１５Ａによって入力され、記憶部１４へ格納される。
【００３２】
分布系流動解析部１５Ｂは、データ入力部１５Ａによって取得された空調状況データ１４Ｂと、記憶部１４に格納されている空間条件データ１４Ａとに基づきＣＦＤ順解析を行うことにより、空調空間５０内の温度分布などの状態分布を推定する機能を有している。
【００３３】
分布系流動解析手法とは、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力学）を基本として、境界条件から空間の温度や気流等の分布を数値計算によって求める技術である。一般的なＣＦＤでは、対象空間を網目状の小空間に分割し、隣接する小空間間における熱流を解析する。
分布系流動解析部１５ＢにおけるＣＦＤ順解析は、この分布系流動解析手法を用いて、空調空間５０に関する空調状況データ１４Ｂおよび空間条件データ１４Ａから、空調空間５０内の温度分布や気流分布などの空調環境を算出する技術であり、具体的には非特許文献１などの公知技術を用いればよい。
【００３４】
本実施の形態において、図３に示すように、分布系流動解析部１５Ｂは、空間条件データ１４Ａと、データ入力部１５Ａにより入力された空調状況データ１４Ｂとに基づいて、ＣＦＤ順解析を実行して空調空間５０内の温度分布（状態分布）を推定し、推定結果として推定温度分布データ１４Ｃを生成する。分布系流動解析部１５Ｂは、生成した推定温度分布データ１４Ｃを後述する仮想状態測定値導出部１５Ｄへ出力するとともに、記憶部１４へ格納する。
【００３５】
配置情報生成部１５Ｃは、存在確認システム４３から出力され記憶部１４に格納されている空調空間５０内における人検知結果データ１４Ｇから、空調空間５０内に存在している人の位置と人数とを関連付けた配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成する機能を有している。
本実施の形態において、配置情報生成部１５Ｃは、空調空間５０内の各ゾーンＺ１〜Ｚ４毎の人の配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成し、記憶部１４へ格納する。
【００３６】
仮想状態測定値導出部１５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を示す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された配置情報１４Ｄとに基づいて、空調空間５０の室温の計測値に相当する仮想室温測定値（仮想状態測定値）を導出する機能を有している。
本実施の形態において、仮想状態測定値導出部１５Ｄは、重み導出部１５Ｄ−１と算出部１５Ｄ−２とを備えている。
【００３７】
重み導出部１５Ｄ−１は、配置位置情報１４Ｄから、人の密集の度合い（以下、「密集度」という。）が高くなるほどより小さくなる重み係数を、空調空間５０内の人が存在している位置に関連付けて導出する機能を有している。
算出部１５Ｄ−２は、推定温度分布データ１４Ｃと、重み導出部１５Ｄ−１によって導出された重み係数とから、空調空間５０の仮想室温測定値を算出する機能を有している。
【００３８】
空調制御指示部１５Ｅは、空調空間５０の目標温度（状態目標値）と仮想状態測定値導出部１５Ｄによって算出された仮想室温測定値との差分に基づいて、空調システム４０を制御する機能を有している。
本実施の形態において、空調制御指示部１５Ｅは、空調空間５０の目標温度を示す設定温度情報１４Ｆと、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって算出された空調空間５０の仮想室温測定値を示す仮想室温情報１４Ｅとに基づいて吹出口Ｆ１〜Ｆ４から吹き出す調和空気の操作量を決定し、通信回線Ｌを介して空調処理装置４１へ決定された操作量を指示することにより、空調システム４０を制御する。
【００３９】
＜仮想室温測定値について＞
ここで、本発明における仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出される、空調空間５０の室温の計測値に相当する仮想室温測定値の技術的意義について、図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態において、空調空間５０は各ゾーンＺ１〜Ｚ４毎に空調制御がなされる構成となっており、以下、空調空間５０のゾーンＺ１を空調制御の対象空間として説明する。
【００４０】
本実施の形態において、分布系熱流動解析手法を用いて分布系流動解析部１５Ｂによって推定される空調空間５０の温度分布に基づいて、空調空間５０の任意の位置における温度を「仮想室温測定値」として仮想状態測定値導出部１５Ｄは導出する。
【００４１】
図４は、空調空間５０のゾーンＺ１に存在している人の配置状況の一例を示す図である。図４に示すように、目標温度が２６℃であるゾーンＺ１には、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された温度（以下、「推定温度」という）が２６℃である空間Ｚ１−ａと、推定温度が２８℃である空間Ｚ１−ｂとがある。また、人感センサＨＳ１によってゾーンＺ１に存在している人の位置と人数が検知され（図中の◆で示す点を人とする。）、空間Ｚ１−ａには、人が７人存在し、空間Ｚ１−ｂには、人が１人存在している。
【００４２】
一般的に、空調制御の対象である空調空間を目標温度となるよう空調制御する際には、その空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御が実行される。
フィードバック制御による空調制御とは、空調空間の目標温度と、空調空間の室温に相当する計測値との偏差に対応する直前の操作量に対する差分（操作量差分）を求め、この操作量差分に基づいた調和空気を吹出口から吹き出すことにより、空調空間の室温を目標温度へ近づける制御である。
【００４３】
本実施の形態においては、フィードバック制御による空調制御が実行される際、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出される「仮想室温測定値」を、空調空間の室温の計測値とする。すなわち、本実施の形態においては、空調空間の目標温度と、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって導出された仮想室温測定値との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御が実行される。
【００４４】
＜本発明の原理＞
フィードバック制御による空調制御では、対象となる空間を目標温度に導くための空調制御を開始してからしばらくの期間が経過すると、目標温度に対して適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とが混在する場合がある。
例えば、空調制御を開始してからしばらくの期間が経過した空調空間の状況が図４（ａ）に示す状況である場合、推定温度が２６℃である空間Ｚ１−ａは、ゾーンＺ１の目標温度（２６℃）に対して適切な空調制御がなされている空間と言え、一方、推定温度が２８℃である空間Ｚ１−ｂは、目標温度に対して不適切な空調制御がなされている空間であると言える。
【００４５】
従来のフィードバック制御による空調制御では、上記のように適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とが空調空間に混在している状況であっても、ゾーンＺ１の温度分布の任意の点における推定温度の平均値を、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１とすることが一般的である。
具体例として、室温の計測値Ｔｐ１は、ゾーンＺ１に存在している人の位置における推定温度の平均値とすることができ、図４（ａ）の場合、
Ｔｐ１＝（２６×７＋２８×１）÷８＝２６．２５℃
となる。また、ゾーンＺ１に存在している人が集中している空間の推定温度を室温の計測値Ｔｐ１とすることもでき、図４（ａ）の場合、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１は、空間Ｚ１−ａに人が集中していることから、
Ｔｐ１＝２６℃
となる。
【００４６】
上述した従来技術では、空調空間の状況が図４（ａ）に示す状況である場合、ゾーンＺ１の室温の計測値Ｔｐ１とゾーンＺ１の目標温度とが近似した値となることから、ゾーンＺ１における現時点の温度分布を維持するような操作量の調和空気を吹出口から吹き出すフィードバック制御による空調制御が実行される。すなわち、ゾーンＺ１内の空間Ｚ１−ａおよびＺ１−ｂの温度分布を維持するような空調制御が実行される。
しかしながら、空間Ｚ１−ｂの推定温度は２８℃であり、目標温度に対し不適切な空調制御がなされている空間であるにもかかわらず、この温度分布を維持するような空調制御が実行されることから、空間Ｚ１−ｂにおいては、目標温度に対し不適切な空調制御が継続して実行されてしまう。
【００４７】
本発明では、このようなフィードバック制御によって、目標温度に対して適切な空調制御がなされている空間と不適切な空調制御がなされている空間とを空調空間内に混在させた状態を継続してしまう場合があることに着目し、空調空間の室温の計測値を、空調空間に在圏している人の配置状況と空調空間の推定温度分布との関係を考慮して導出し、導出した空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御を実行するものである。
例えば、本実施の形態にかかる空調制御装置１０は、空調空間内における人の密集度と空調空間の推定温度分布との関係を考慮した空調空間の室温の計測値を導出し、空調空間の室温の計測値と目標温度との差分に基づいたフィードバック制御による空調制御を実行することにより、空調空間内の人の存在の疎密にかかわらず、目標温度に対して適切な空調制御が空調空間全体になされるようにしたものである。
【００４８】
具体的には、空調空間の状況が図４（ｂ）に示す場合、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の重み導出部１５Ｄ−１は、配置情報１４Ｄに基づいてゾーンＺ１内に存在する人の密集度を示す重み係数を、その人の位置に応じて導出する。なお、導出される重み係数の値（Ｍ１〜Ｍ８）は、人が密集している空間Ｚ１−ａ内に存在している人の位置に対応する値（Ｍ１〜Ｍ７）の方が、人が孤立している空間Ｚ１−ｂ内の人の位置に対応する値（Ｍ８）よりも小さくなり、また、導出される重み係数の値の総和が１になるといった特徴がある。
【００４９】
ゾーンＺ１内の各位置に対応する重み係数が導出されると、空調制御装置１０の算出部１５Ｄ−２は、推定温度分布データ１４Ｃから重み係数に対応する位置の推定温度を抽出し、推定温度に対応する重み係数を乗じた値を全て加算することによってゾーンＺ１の仮想室温測定値ＶＴｐを算出する。図４（ｂ）に示すように、空間Ｚ１−ａの推定温度が２６℃、空間Ｚ１−ｂの推定温度が２８℃である場合、仮想室温測定値ＶＴｐは、
ＶＴｐ＝(Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５＋Ｍ６＋Ｍ７)×２６＋Ｍ８×２８
によって算出できる。
このように算出されたゾーンＺ１の仮想室温測定値ＶＴｐが２７℃であったとすると、空調制御指示部１５Ｅは、ゾーンＺ１の目標温度Ｔｐ＝２６℃と、算出された仮想室温測定値ＶＴｐ＝２７℃との差分に基づいた調和空気の操作量を決定して、空調システム４０に対しその操作量で空調制御を実行するよう指示する。
【００５０】
＜重み係数の導出方法について＞
ここで、重み導出部１５Ｄ−１によって導出される重み係数の導出方法について、具体的に説明する。
重み導出部１５Ｄ−１によって導出される重み係数は、上述したように、人が密な状態の空間内に存在する人の位置に対応する値が低く、一方、人が疎な状態の空間内に存在する人の位置に対応する値が高い、といった特徴がある。このような、対象の現象が空間的な相関を持ち、かつ、位置が近いものは近い値を有するデータの加重平均を求める手法として、平均値のクリギング推定が知られている。
平均値のクリギング推定は、任意のｎ点の位置でデータが測定された場合、加重平均を求めることで、そのデータの代表値を計算する手法であり、以下に示す（式１）により計算される。
【００５１】
【数１】
【００５２】
ここで、（式１）中のＷαは重み係数、Ｚはデータの測定値、Ｘαは位置ベクトルを表す。また、以下に示す（式２）の線形連立方程式から算出される重み係数Ｗαを用いることで、（式１）によって計算される代表値の推定誤差分散をできる限り小さくすることができる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
ここで、（式２）中のμは、ラグランジュ乗数を表す。また、関数Ｃは、共分散関数Ｃ(ｈ)を表し、例えばガウス型の共分散関数として（式３）に示す関数として仮定する。
【００５５】
【数３】
【００５６】
上記の線形連立方程式（式２）を、行列形式で表した式を（式４）に、簡潔に表した式を（式５−１）に示す。この線形連立方程式を重み係数Ｗαおよびμを要素とするベクトルｗについて解くことにより、任意のｎ点の位置における重み係数Ｗnを算出することができる。
具体的には、（式５−２）に示すように、ｎ＋１次の行列ＫMの逆行列を両辺にかけることによって、ベクトルｗを求めることができる。
【００５７】
【数４】
【数５】
【００５８】
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる空調制御装置１０の空調制御処理を示すフローチャートである。
空調制御装置１０の演算処理部１５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて、図５の空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００５９】
図５に示すように、分布系流動解析部１５Ｂは、空調空間５０に関する空間条件データ１４Ａとデータ入力部１５Ａで取得した空調状況データ１４Ｂとを記憶部１４から読み出し、ＣＦＤ順解析することによって空調空間５０全体の温度分布を推定し、推定温度分布データ１４Ｃを出力する（ステップＳ１０１）。
【００６０】
推定温度分布データ１４Ｃが出力されると、配置情報生成部１５Ｃは、存在確認システム４３による空調空間５０に存在している人の人数と位置との検出結果を表す人検知結果データ１４Ｇを記憶部１４から読み出して取得し（ステップＳ１０２）、取得した人検知結果データ１４Ｇから、空調空間５０内に存在している人の位置と人数とを関連付けて空調空間５０における人の配置状況を示す配置情報１４Ｄを生成し、出力する（ステップＳ１０３）。
【００６１】
配置情報１４Ｄが出力されると、仮想状態測定値導出部１５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂで推定した空調空間５０における温度分布を示す推定温度分布データ１４Ｃと、空調空間５０内に存在している人の配置状況を示す配置情報１４Ｄとから、空調空間５０に存在している人の密集の度合いを考慮した空調空間５０の室温の測定値（仮想室温測定値）を導出し、仮想室温情報１４Ｅを出力する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
仮想室温情報１４Ｅが出力されると、空調制御指示部１５Ｅは、仮想状態測定値導出部１５Ｄによって出力された仮想室温情報１４Ｅと、記憶部１４に記憶されている空調空間５０の目標温度を示す設定温度情報１４Ｆとに基づいて、仮想室温測定値と目標温度の値との間に差があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６３】
仮想室温測定値と目標温度の値との間に差が存在しない場合（ステップＳ１０５で「ＮＯ」の場合）、空調制御装置１０は、空調制御指示部１５Ｅに現状の操作量を維持する指示を空調システム４０へ出力させるとともに、改めて空調制御処理を開始する（ステップＳ１０１）。または、現状の操作量を維持させた後、空調制御処理を終了し、オペレータの操作に応じた空調制御処理の開始まで待機状態としても良い。
【００６４】
一方、仮想室温測定値と目標温度の値との間に差が存在する場合（ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」）、空調制御指示部１５Ｅは、仮想室温測定値と目標温度の値との差分に応じた調和空気の操作量を決定し、空調処理装置４１へ決定された操作量を指示することにより空調システム４０を制御する（ステップＳ１０６）。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布（状態分布）と空調空間内の人の配置状況とに基づいて、空調空間内に存在している人の密集の度合いを考慮した空調空間の室温の測定値、すなわち仮想室温測定値（仮想状態測定値）を導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度（状態目標値）の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の居住者の配置状況のばらつきにかかわらず、その空調空間全体に対して適切な空調制御を実行することができ、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、空調制御装置１０において、空調空間５０の空調環境のうち温度分布を制御する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、風速、湿度、ＣＯ２など、空調空間５０における温度以外の空調環境についても、温度センサに代えて、これら状態を検出するセンサを用いることにより、前述と同様に制御することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
次に、図６〜８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる空調制御装置について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる空調制御装置２０の構成を示すブロック図である。図７は、第２の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。図８は、第２の実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【００６８】
第１の実施の形態では、仮想状態測定値導出部１５Ｄが、空調空間に存在している人の密集の度合いを考慮した仮想室温測定値を導出する場合について説明した。本実施の形態においては、仮想室温測定値を導出する際に、空調空間を任意の領域に分割してそれぞれの領域の代表温度から空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明する。
【００６９】
本実施の形態にかかる空調制御装置２０は、図６に示すように、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部２５が設けられており、演算処理部２５は、データ入力部１５Ａと、分布系流動解析部１５Ｂと、配置情報生成部１５Ｃと、仮想状態測定値導出部２５Ｄと、空調制御指示部１５Ｅとを備えている。なお、第１の実施の形態において説明した空調制御装置１０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想状態測定値導出部２５Ｄは、分割部２５Ｄ−１、代表状態値導出部２５Ｄ−２、平均算出部２５Ｄ−３、仮想状態値算出部２５Ｄ−４とから構成されている。
【００７１】
分割部２５Ｄ−１は、空調制御の対象となる空調空間５０を任意の複数の領域に分割する。
本実施の形態において、分割部２５Ｄ−１は、配置情報生成部１５Ｃによって出力される配置情報１４Ｄに基づいて、空調空間５０に存在している人の配置状況に応じて複数の領域に分割する。例えば、図７(Ａ)に示すように、空調空間であるゾーンＺ１内に存在している人の配置状況に応じて、ゾーンＺ１を領域Ａ１〜Ａ３に分割する。
【００７２】
代表状態値導出部２５Ｄ−２は、分割部２５Ｄ−１によって分割された領域の室温の測定値を、分布系流動解析部１５Ｂによって出力された推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された領域毎に推定し、各領域の代表温度として出力する。
本実施の形態において、代表状態値導出部２５Ｄ−２は、図７(Ａ)に示すように、ゾーンＺ１を分割した領域Ａ１〜Ａ３の代表温度を推定温度分布データ１４Ｃから推定する。
【００７３】
例えば、領域Ａ１の中心位置における推定温度が２６℃であると推定温度分布データ１４Ｃから推定される場合、領域Ａ１の代表温度を２６℃とすることができる。同様に、領域Ａ２の中心位置における推定温度が２６℃と推定されるならば、領域Ａ２の代表温度は２６℃とし、領域Ａ３の中心位置における推定温度が２８℃と推定されるならば、領域Ａ３の代表温度は２８℃となる。
【００７４】
平均算出部２５Ｄ−３は、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域のうち、近接する２つの領域を新たな１つの領域へ統合するとともに、統合した２つの領域の代表温度の平均値を算出する。
本実施の形態において、平均算出部２５Ｄ−３は、図７(Ｂ)に示すように、近接する領域Ａ１と領域Ａ２とを１つの領域Ｂ１へ統合して、領域Ａ１と領域Ａ２の代表温度の平均値を算出し、算出した平均値（２６℃）を領域Ｂ１の代表温度とする。
【００７５】
仮想状態値算出部２５Ｄ−４は、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域が１の領域に統合された際に算出された代表温度の平均値を、空調空間５０の仮想室温測定値として出力する。
本実施の形態において、仮想状態値算出部２５Ｄ−４は、平均算出部２５−Ｄによる代表温度の平均値の算出動作を、図７(Ｃ)に示すように、分割部２５Ｄ−１によって分割された複数の領域が１の領域Ｃ１へ統合されるまで繰り返し実行させることにより、空調空間５０の仮想室温測定値を算出する。具体的には、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、ゾーンＺ１内の複数の領域のうち、始めに、近接する領域Ａ１と領域Ａ２を領域Ｂ１へ統合して代表温度を算出し、次に、ゾーンＺ１内の近接する領域Ｂ１とＡ３を領域Ｃ１へ統合して代表温度を算出することにより、ゾーンＺ１の仮想室温測定値を算出する。
【００７６】
本実施の形態における仮想状態測定値導出部２５Ｄによる仮想室温測定値の導出方法について、空調空間５０を任意の領域へ分割する際に、第１の実施の形態において説明した重み係数を用いることによって、空調空間５０を複数の領域へ分割することができる。例えば、重み係数の値が近い値を示す領域、すなわち人の密集の度合いが類似している領域毎に空調空間５０を分割するとしても良い。
【００７７】
また、分割された領域の代表温度を用いた空調区間５０の仮想室温測定値の算出方法としては、空調空間５０を分割した各領域の代表温度の平均を導出するＫ−ｍｅａｎｓ（Ｋ平均法）アルゴリズムを利用することができる。
Ｋ−ｍｅａｎｓ（Ｋ平均法）は、複数のデータｎをランダムに複数のクラスタＫに割り振り、各クラスタの中心値を計算し、この中心値に最も近いデータをその中心値に対応するクラスタに割り当て直す処理を繰り返し実行することにより、データｎの平均を求める手法である。
【００７８】
次に、本実施の形態にかかる空調制御装置２０の仮想室温測定値の算出動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
空調制御装置２０の演算処理部２５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００７９】
図８に示すように、空調制御装置２０による空調制御処理が開始されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を表す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された空調空間５０に存在している人の配置状況を表す配置情報１４Ｄとを取得する（ステップＳ２０１）。
【００８０】
推定温度分布データ１４Ｃと配置情報１４Ｄとを取得すると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、取得した配置情報１４Ｄに基づいて空調空間５０を複数の領域へ分割する（ステップＳ２０２）。
空調空間５０が複数の領域に分割されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、取得した推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された各領域の代表温度を導出する（ステップＳ２０３）。ここで導出される代表温度は、分割された領域の中心位置の推定温度とすることができる。
【００８１】
分割された領域毎に代表温度が導出されると、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、空調空間５０内の複数の領域のうち、近接する２つの領域の代表温度の平均値を算出してこれら領域を１つの領域へ統合し、算出した代表温度の平均値を統合後の領域の代表温度とする（ステップＳ２０４）。
【００８２】
仮想状態測定値導出部２５Ｄは、空調空間５０を分割した領域が１つに統合されたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
空調空間５０内に分割した領域が複数存在している場合（ステップＳ２０５で「ＮＯ」）、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、再び空調空間５０内の近接する２つの領域を統合して代表温度を導出する（ステップＳ２０４）。
【００８３】
一方、空調空間５０を分割した領域が１つに統合されている場合（ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」）、仮想状態測定値導出部２５Ｄは、１つに統合された領域の代表温度を空調空間５０の仮想室温測定値として導出する（ステップＳ２０６）。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布のデータに応じて空調空間を複数の任意の領域に分割して領域毎の代表温度の平均を仮想室温測定値として導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の熱分布にばらつきがある場合においても、その空調空間に対する適切な空調制御が安定してなされるとともに、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００８５】
［第３の実施の形態］
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる空調制御装置について説明する。図９は、第３の実施の形態にかかる空調制御装置３０の構成を示すブロック図である。図１０は、第３の実施の形態における仮想室温測定値の導出方法について概念的に説明する図である。図１１は、第３の実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想室温測定値の算出動作を示すフローチャートである。
【００８６】
第２の実施の形態では、空調空間を任意の領域に分割し、それぞれの領域の代表温度から空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明したが、本実施の形態においては、分割した領域について、少なくとも１人の人が存在する領域となるよう空調空間を分割することにより、空調空間の仮想室温測定値を導出する場合について説明する。
【００８７】
本実施の形態にかかる空調制御装置３０は、図９に示すように、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部３５が設けられており、演算処理部３５は、データ入力部１５Ａと、分布系流動解析部１５Ｂと、配置情報生成部１５Ｃと、仮想状態測定値導出部３５Ｄと、空調制御指示部１５Ｅとを備えている。なお、第１および第２の実施の形態において説明した空調制御装置１０，２０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８８】
本実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想状態測定値導出部３５Ｄは、分割部３５Ｄ−１、代表状態値導出部３５Ｄ−２、平均算出部３５Ｄ−３とから構成されている。
分割部３５Ｄ−１は、空調制御の対象となる空調空間５０を複数の領域に分割する。その際、空調空間５０内に存在している人が複数の領域に渡って存在しないよう空調空間５０を分割する。
【００８９】
本実施の形態において、分割部３５Ｄ−１は、配置情報生成部１５Ｃによって出力される配置情報１４Ｄに基づいて、空調空間５０に存在している人の配置状況に応じて複数の領域に渡って１人の人が存在しないように空調空間５０を複数の領域へ分割する。
例えば、図１０(Ａ)に示すように、人感センサＨＳ１によって検出された空調空間５０のゾーンＺ１内に存在している人の配置状況を示す配置情報１４Ｄに基づいて、１人の人が複数の領域に存在しないようにゾーンＺ１を４つの領域に分割する。なお、１人の人が複数の領域に渡って存在しないような領域に分割可能であれば、領域の分割数は制限されない。
【００９０】
代表状態値導出部３５Ｄ−２は、分割部３５Ｄ−１によって分割された領域の室温の測定値を、分布系流動解析部１５Ｂによって出力された推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された領域毎に推定し、各領域の代表温度として出力する。
本実施の形態において、代表状態値導出部３５Ｄ−２は、図１０(Ａ)に示すように、ゾーンＺ１を分割した４つの領域の代表温度を推定温度分布データ１４Ｃから推定する。推定される各領域の代表温度は、例えば、領域内の推定温度の平均とすることができる。また、分割された領域の中心位置の推定温度を代表温度としても良い。
【００９１】
平均算出部３５Ｄ−３は、分割部３５Ｄ−１によって分割された領域のうち、少なくとも１人の人が存在している領域を選択し、選択した領域の代表温度の平均値を算出する。
本実施の形態において、平均算出部３５Ｄ−３は、図１０(Ｂ)に示すように、人が存在している領域（図１０(Ａ)から、左上と右下の領域）を選択して、選択した領域の代表温度の平均値を算出する。
仮想状態測定値導出部３５Ｄは、図１０(Ｃ)に示すように、平均算出部３５Ｄ−３によって算出された代表温度の平均値を、ゾーンＺ１の仮想室温測定値として出力する。
【００９２】
次に、本実施の形態にかかる空調制御装置３０の仮想室温測定値の算出動作について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
空調制御装置３０の演算処理部３５は、起動時あるいはオペレータ操作に応じて空調制御処理を開始する。なお、空調制御処理の実行開始に先立って、空間条件データ１４Ａ、空調状況データ１４Ｂ、人検知結果データ１４Ｇ、設定温度情報１４Ｆが予め記憶部１４に格納されているものとする。
【００９３】
図１１に示すように、空調制御装置３０による空調制御処理が開始されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、分布系流動解析部１５Ｂによって推定された空調空間５０の温度分布を表す推定温度分布データ１４Ｃと、配置情報生成部１５Ｃによって生成された空調空間５０に存在している人の配置状況を表す配置情報１４Ｄとを取得する（ステップＳ３０１）。
【００９４】
推定温度分布データ１４Ｃと配置情報１４Ｄとを取得すると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、取得した配置情報１４Ｄに基づいて空調空間５０を複数の領域へ分割する（ステップＳ３０２）。その際、空調空間５０に存在している人の１人が、複数の領域に渡って存在しないよう空調空間５０を分割する。
【００９５】
空調空間５０が複数の領域に分割されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、取得した推定温度分布データ１４Ｃに基づいて分割された各領域の代表温度を導出する（ステップＳ３０３）。このステップにおいて導出される代表温度は、分割された領域内の推定温度の平均値としても良く、領域の中心位置の推定温度としても良い。
【００９６】
分割された領域毎に代表温度が導出されると、仮想状態測定値導出部３５Ｄは、空調空間５０内の複数の領域のうち、少なくとも１人の人が存在している領域を抽出し（ステップＳ３０４）、抽出した領域の代表温度の平均値を算出する（ステップＳ３０５）。
仮想状態測定値導出部２５Ｄは、算出された代表温度の平均値を空調空間５０の仮想室温測定値として出力する（ステップＳ３０６）。
【００９７】
このように、本実施の形態によれば、人の存在位置に応じて空調空間を複数の任意の領域に分割し、分布系熱流動解析手法で得られた空調空間内の温度分布のデータから領域毎の代表温度を導出し、人が存在している領域の代表温度の平均を仮想室温測定値として導出し、この仮想室温測定値と空調空間の目標温度の値との差分に基づくフィードバック制御動作により空調空間内の空調環境を調整することができる。
したがって、空調空間内の熱分布にばらつきがある場合においても、その空調空間に存在する人の存在位置によらず空調空間全体に対する適切な空調制御が安定してなされるとともに、空調空間内の居住者が抱く不快感を緩和させることができる。
【００９８】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０，２０，３０…空調制御装置、１１…通信インターフェース部（通信Ｉ／Ｆ部）、１２…操作入力部、１３…画面表示部、１４…記憶部、１４Ａ…空間条件データ、１４Ｂ…空調状況データ、１４Ｃ…推定温度分布データ、１４Ｄ…配置情報、１４Ｅ…仮想室温情報、１４Ｆ…設定温度情報、１４Ｇ…人検知結果データ、１５，２５，３５…演算処理部、１５Ａ…データ入力部、１５Ｂ…分布系流動解析部、１５Ｃ…配置情報生成部、１５Ｄ、２５Ｄ，３５Ｄ…仮想状態測定値導出部、１５Ｄ−１…重み導出部、１５Ｄ−２…算出部、２５Ｄ−１，３５Ｄ−１…分割部、２５Ｄ−２，３５Ｄ−２…代表状態値導出部、２５Ｄ−３，３５Ｄ−３…平均算出部、２５Ｄ−４…仮想状態値算出部、１５Ｅ…空調制御指示部、４０…空調システム、４１…空調処理装置、４２，ＶＡＮ１〜ＶＡＮ４…空調機器、Ｆ１〜Ｆ４…吹出口、４３…存在確認システム、ＨＳ１〜ＨＳ４…人感センサ、５０…空調空間、Ｚ１〜Ｚ２…ゾーン（空調空間）、Ｌ…通信回線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、前記空調機器での操作量を指示することにより、前記空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置であって、
前記空調空間の構成および前記空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、前記目的空調環境下における前記空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、前記空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析部と、
前記空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して前記空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成部と、
前記分布系流動解析部によって推定された前記状態分布に基づいて前記空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出部と、
前記空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と前記空調空間の前記仮想状態測定値との差分に基づいて前記空調システムを制御する制御部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された空調制御装置において、
前記仮想状態測定値導出部は、
前記配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割する分割部と、
前記分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の前記状態分布から、前記分割部によって分割された前記領域の任意の位置の状態値を前記領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出部と、
この代表状態値導出部によって導出された前記領域毎の代表状態値に基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された空調制御装置において、
前記算出部は、前記分割部によって分割された前記領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の前記代表状態値の平均値を前記仮想状態測定値として算出することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載された空調制御装置において、
前記算出部は、
前記分割部によって分割された前記領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに前記近接する２以上領域の前記代表状態値の平均値を算出する平均算出部と、
前記分割部によって分割された領域が１の領域となるまで前記平均算出部による前記平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された前記領域が１の領域となった際の前記平均値を前記仮想状態測定値とする仮想状態値算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載された空調制御装置において、
前記仮想状態測定値導出部は、
前記配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出部と、
前記分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の前記状態分布と、前記重み導出部によって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項６】
空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、前記空調機器での操作量を指示することにより、前記空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置で用いる空調制御方法であって、
分布系流動解析部が、前記空調空間の構成および前記空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、前記目的空調環境下における前記空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、前記空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析ステップと、
配置情報生成部が、前記空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して前記空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成ステップと、
仮想状態測定値導出部が、前記分布系流動解析ステップによって推定された前記状態分布に基づいて前記空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出ステップと、
制御部が、前記空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と前記空調空間の前記仮想状態測定値との差分に基づいて前記空調システムを制御する制御部ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載された空調制御方法において、
前記仮想状態測定値導出ステップは、
前記配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割するステップと、
前記分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の前記状態分布から、前記分割ステップによって分割された前記領域の任意の位置の状態値を前記領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出ステップと、
この代表状態値導出ステップによって導出された前記領域毎の代表状態値に基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載された空調制御方法において、
前記算出ステップは、前記分割ステップによって分割された前記領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の前記代表状態値の平均値を前記仮想状態測定値として算出するステップを備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載された空調制御方法において、
前記算出ステップは、
前記分割ステップによって分割された前記領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに前記近接する２以上領域の前記代表状態値の平均値を算出する平均算出ステップと、
前記分割ステップによって分割された領域が１の領域となるまで前記平均算出ステップによる前記平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された前記領域が１の領域となった際の前記平均値を前記仮想状態測定値とする仮想状態値算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項１０】
請求項６に記載された空調制御方法において、
前記仮想状態測定値導出ステップは、
前記配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出ステップと、
前記分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の前記状態分布と、前記重み導出ステップによって導出された前記重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項１】
空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、前記空調機器での操作量を指示することにより、前記空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置であって、
前記空調空間の構成および前記空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、前記目的空調環境下における前記空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、前記空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析部と、
前記空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して前記空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成部と、
前記分布系流動解析部によって推定された前記状態分布に基づいて前記空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出部と、
前記空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と前記空調空間の前記仮想状態測定値との差分に基づいて前記空調システムを制御する制御部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された空調制御装置において、
前記仮想状態測定値導出部は、
前記配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割する分割部と、
前記分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の前記状態分布から、前記分割部によって分割された前記領域の任意の位置の状態値を前記領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出部と、
この代表状態値導出部によって導出された前記領域毎の代表状態値に基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された空調制御装置において、
前記算出部は、前記分割部によって分割された前記領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の前記代表状態値の平均値を前記仮想状態測定値として算出することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載された空調制御装置において、
前記算出部は、
前記分割部によって分割された前記領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに前記近接する２以上領域の前記代表状態値の平均値を算出する平均算出部と、
前記分割部によって分割された領域が１の領域となるまで前記平均算出部による前記平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された前記領域が１の領域となった際の前記平均値を前記仮想状態測定値とする仮想状態値算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載された空調制御装置において、
前記仮想状態測定値導出部は、
前記配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出部と、
前記分布系流動解析部によって推定された当該空調空間内の前記状態分布と、前記重み導出部によって導出された重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出部と
を備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項６】
空調空間に設けられた空調機器を制御する空調システムに対して、前記空調機器での操作量を指示することにより、前記空調空間を任意の目的空調環境へ制御する空調制御装置で用いる空調制御方法であって、
分布系流動解析部が、前記空調空間の構成および前記空調空間内の空調環境への影響を示す条件データと、前記目的空調環境下における前記空調空間内の目的場所での目標値を示す目的データとに基づいて、前記空調空間内の空調環境を分布系流動解析することにより、当該空調環境の状態分布を推定する分布系流動解析ステップと、
配置情報生成部が、前記空調空間内に存在する人の人数および位置を検知して前記空調空間内の人の配置状況を示す配置情報を生成する配置情報生成ステップと、
仮想状態測定値導出部が、前記分布系流動解析ステップによって推定された前記状態分布に基づいて前記空調空間内の任意の位置における空調環境の状態を仮想状態測定値として導出する仮想状態測定値導出ステップと、
制御部が、前記空調空間における空調環境の目標となる状態目標値と前記空調空間の前記仮想状態測定値との差分に基づいて前記空調システムを制御する制御部ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載された空調制御方法において、
前記仮想状態測定値導出ステップは、
前記配置情報から、人の密集の度合いに応じて当該空調空間を複数の領域に分割するステップと、
前記分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の前記状態分布から、前記分割ステップによって分割された前記領域の任意の位置の状態値を前記領域毎に推定して各領域の代表状態値とする代表状態値導出ステップと、
この代表状態値導出ステップによって導出された前記領域毎の代表状態値に基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載された空調制御方法において、
前記算出ステップは、前記分割ステップによって分割された前記領域のうち、少なくとも１人の人が存在する領域を選択し、この選択された領域の前記代表状態値の平均値を前記仮想状態測定値として算出するステップを備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載された空調制御方法において、
前記算出ステップは、
前記分割ステップによって分割された前記領域のうち、近接する領域を新たな１つの領域へ統合するとともに前記近接する２以上領域の前記代表状態値の平均値を算出する平均算出ステップと、
前記分割ステップによって分割された領域が１の領域となるまで前記平均算出ステップによる前記平均値の算出動作を繰り返し実行させ、分割された前記領域が１の領域となった際の前記平均値を前記仮想状態測定値とする仮想状態値算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項１０】
請求項６に記載された空調制御方法において、
前記仮想状態測定値導出ステップは、
前記配置情報から、人の密集の度合いが高くなればより小さくなる重み係数を、当該空調空間内の人が存在している位置に関連付けて導出する重み導出ステップと、
前記分布系流動解析ステップによって推定された当該空調空間内の前記状態分布と、前記重み導出ステップによって導出された前記重み係数と、当該空調空間内の人が存在している位置とに基づいて前記仮想状態測定値を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２６７２（Ｐ２０１３−２６７２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１９９６（Ｐ２０１１−１３１９９６）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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