JP6170763B2

JP6170763B2 - 表示装置および方法

Info

Publication number: JP6170763B2
Application number: JP2013141313A
Authority: JP
Inventors: 圭古賀
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: JP2015014422A; CN104279723A; CN104279723B; US20150012142A1

Description

この発明は、空気調和システムに用いられる表示装置および方法に関するものである。

図１０に従来の空気調和システムの一例を示す（例えば、特許文献１参照）。同図において、１は空調機、２は空調機１に付設されたコントローラ、３は空調機１からの調和された空気が供給される空調制御の対象空間、４は空調機１からの空調制御の対象空間３への調和された空気（給気）の吹出口であり、吹出口４は風向可変の吹出口とされている。以下、空調制御の対象空間を単に対象空間と呼ぶこともあるが、本明細書中の「対象空間」とは全て空調制御の対象区間のことを指す。

空調機１には、冷水コイル１Ａ、温水コイル１Ｂ、送風機（給気ファン）１Ｃが設けられている。また、冷水コイル１Ａへの冷水ＣＷの供給通路には冷水バルブ５が、温水コイル１Ｂへの温水の供給通路には温水バルブ６が設けられている。また、風向可変の吹出口４に対しては、対象空間３へ吹き出される給気の温度（給気温度）ｔｓを検出する給気温度センサ７と、対象空間３へ吹き出される給気の風量（給気風量）Ｗを検出する給気風量センサ８とが設けられている。また、空調制御の対象空間３には、対象空間３内の温度を室内温度ｔｒとして検出する温度センサ９と、対象空間３内の人の位置をＭ（ｘ，ｙ）として検知する人位置検知センサ１０とが設けられている。

この空気調和システムにおいて、コントローラ２は、人位置検知センサ１０によって検知された人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）を含むような給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測した給気到達領域が得られるように少なくとも吹出口４の風向を調整する機能を有している

例えば、コントローラ２は、予め定められている予測モデルＭＤを使用して、人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）を含むような給気の到達領域（例えば、給気温度（設定値ｔｓｓ）＋ｘ℃以内の領域）ＳＰを予測し、この予測給気到達領域ＳＰが得られるように吹出口４からの給気の吹出角度θを調整する。また、吹出角度θの調整だけでは予測給気到達領域ＳＰが得られない場合、吹出口４からの給気風量Ｗや吹出口４からの給気温度ｔｓなども調整する。

なお、この例では、吹出口４からの給気の吹出角度θの調整は、吹出口４に設けられたアクチュエータ（図示せず）の動作を制御することによって行われ、吹出口４からの給気風量Ｗの調整は、給気ファン１Ｃの回転数を制御することによって行われ、吹出口４からの給気温度ｔｓの調整は、冷水バルブ５や温水バルブ５の開度を制御することによって行われる。

特開２００５−２２１２０８号公報

しかしながら、図１０に示した従来の空気調和システムでは、システムが正しく動作していない場合、居住者を不快にしたり、余計なエネルギーを消費してしまうという問題があった。

例えば、人位置検知センサ１０が正しく動作していない場合、例えば図１１に示すように実際の給気到達領域ＳＲが人のいる位置から外れてしまい、居住者を不快にする。また、無駄なエネルギーが消費されてしまう。

また、人位置検知センサ１０が正しく動作していても、空調設備（風向、風量、給気温度などを制御するアクチュエータ）の不具合や予測モデルＭＤの誤差（部屋のレイアウトによる影響）などが原因で、実際の給気到達領域ＳＲが人のいる位置から外れてしまうことがある。

このような事態が生じた場合、メンテナンス作業員やビル管理者などは、現場で空気調和システムの動作確認を行おうとする。しかし、従来においては、システムが正しく動作しているか否かの判断が難しく、また正しく動作していない場合の原因究明作業も非常に困難であり、多くの作業コストが必要であった。また、誤った状況判断をして、さらに作業コストが必要となる可能性もあった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、空気調和システムが正しく動作しているか否かの判断を容易にするとともに、正しく動作していない場合の原因究明作業も支援することが可能な表示装置および方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに用いられる表示装置であって、人位置検知手段が検知している人の位置とコントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示手段を備え、表示手段は、画面上に、さらに、吹出口毎に、少なくとも人位置検知手段が検知した人の位置とコンローラが予測した予測給気到達領域とを含む時系列データを表示することを特徴とする。あるいは、表示手段は、画面上に、さらに、コントローラの調整によって実現することが可能な給気到達領域の範囲を表示することを特徴とする。あるいは、表示手段は、画面上に、さらに、吹出口毎に、その吹出口からの給気の風量、風速、風向を表示することを特徴とする。

発明者は、従来の空気調和システムでの解決すべき課題に対し、その課題が生じる原因の１つは、コントローラがどのような状態を目指して制御を行っているかを把握することが困難なためであることに気がついた。すなわち、コントローラが（１）どこに人を検知しており、(２)どこの領域を快適にしようとしているのかを、空間的にイメージすることが適切な表示装置がない状況では困難であり、このために、まず現在の環境状態がコントローラの意図したものなのか、そうでないのかが、すぐに判断できない、ことに気がついた。そして、人の検知位置と予測給気到達領域とを同時に画面上に表示すれば、コントローラが目指している状態が一目で分かり、空気調和システムが正しく動作しているか否かの判断が容易となり、正しく動作していない場合の原因究明作業の支援にもなる、という結論に達した。

本発明では、例えば、画面上に表示されている人の位置と実際の人の位置とを比較することで、人位置検知手段が正しく動作しているか否かを確認できる。人位置検知手段が正しく動作していなければ、そのことが、実際の給気到達領域が不適切となっている原因の１つであることが分かる。

また、人位置検知手段は正しく動作しているが、実際の給気到達領域と画面上に表示された予測給気到達領域とが大きく異なる場合、空調設備（例えば、風向、風量、給気温度などを制御するアクチュエータ）に不具合が生じていたり、部屋のレイアウトなどにより予測モデルのモデル誤差が大きくなっていたりしていることが、実際の給気到達領域が不適切となっていることの原因の１つであることが分かる。

また、画面上に表示されている人の位置も予測給気到達領域も正しい場合、それでも実際の給気到着領域が不適切と考えるならば、制御アルゴリズムの不適合である可能性が高いことが分かる。

本発明によれば、人位置検知手段が検知している人の位置とコントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示手段を設けたので、人の検知位置と予測給気到達領域とが同時に画面上に表示されるものとなり、空気調和システムが正しく動作しているか否かの判断を容易にするとともに、正しく動作していない場合の原因究明作業も支援することが可能となる。

本発明に係る表示装置の一実施の形態を用いた空気調和システムの要部を示す図である。この空気調和システムにおいて実際の給気到達領域が人のいる位置から外れている状態を示す図である。空気調和システムにおける表示装置での画面上の表示例１（ケース１）を示す図である。空気調和システムにおける表示装置での画面上の表示例２（ケース２）を示す図である。空気調和システムにおける表示装置での画面上の表示例３（ケース３）を示す図である。吹出口が多数存在する場合の画面上の表示例を示す図である。予測給気到達領域の平均温度を画面上に表示するようにした例を示す図である。吹出口からの給気の風量、風速、風向を表示するようにした例を示す図である。吹出口毎の人位置検知センサが検知した人の位置やコントローラが予測した予測給気到達領域を含む時系列データを例示する図である。従来の空気調和システムの一例を示す図である。この空気調和システムにおいて実際の給気到達領域が人のいる位置から外れている状態を示す図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の権利範囲に含まれないものも実施の形態として記載されているが、ここでは全て実施の形態として説明する。
図１は本発明に係る表示装置の一実施の形態を用いた空気調和システムの要部を示す図である。同図において、図１０と同一符号は図１０を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。

この空気調和システムにおいて、従来の空気調和システムと異なる点は、コントローラ２に対して本発明に係る表示装置の一実施の形態として表示装置１１が設けられていることにある。

表示装置１１は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。具体的には、コンピュータにプログラムがインストールされ、このインストールされたプログラムに従うＣＰＵの処理動作として実現される。

本実施の形態において、コントローラ２は、人位置検知センサ１０が検知している人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）と、予測している予測給気到達領域ＳＰを表示装置１１に送る。表示装置１１は、コントローラ２から送られてくる人位置検知センサ１０が検知している人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）と、コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰとを画面上に同時に表示する。

なお、この実施の形態では、予測モデルＭＤを使用して人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）を含むような給気到達領域（予測給気到達領域）ＳＰを予測するようにしているが、給気到達領域の予測の手法は予測モデルＭＤを使用する方法に限られるものではなく、どのような手法を用いて予測するようにしてもよい。

この実施の形態では、コントローラ２において、吹出角度と吹出風速，吹出口から居住域までの距離，給気温度，室内温度などをパラメータとする予測モデルＭＤを使用し、吹出角度，吹出風速，給気温度などのパラメータ値を変えながら、人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）を含むような給気の到達領域（例えば、給気温度（設定値ｔｓｓ）＋ｘ℃以内の領域）を予測給気到達領域ＳＰとして見積もるようにしている。例えば、予測給気到達領域ＳＰを楕円とするならば、その楕円の中心と直径・短径、傾きを見積もる式を作るなどする。予測モデルＭＤは、例えば、開発段階でシミュレーション（ＣＦＤ（数値流体力学）など）を実施していれば、その結果データから作るようにする。

〔動作確認〕
例として、図２に示すように、実際の給気到達領域ＳＲが人のいる位置から外れており、不適切ではないかと思われる場合を考える。この場合、メンテナンス作業員やビル管理者などは、表示装置１１を操作し、空調制御の対象空間３の管理画面を表示させる。

すると、表示装置１１は、その管理画面上に、人位置検知センサ１０が検知している人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）と、コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰとを同時に表示する。

〔表示例１（ケース１）〕
図３に、表示例１（ケース１）として、実際には人がいないのに、人が表示されている場合を示す。図３において、実線で示すＭは人位置検知センサ１０が検知している人の位置を示し、一点鎖線で示すＭ’は実際にいる人の位置を示す。また、実線で示す楕円の領域Ｓはコントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰを示す。点線で示す四角形Ｈは吹出口４を示す。

この表示例１において、一点鎖線で示すＭ’（実際にいる人の位置）は、画面には表示されていない。実線で示すＭ（人位置検知センサ１０が検知している人の位置）、実線で示す楕円の領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）、点線で示す四角形Ｈ（吹出口４）は画面に表示されている。

この表示例１では、画面上に表示されている人の位置Ｍと実際の人の位置Ｍ’とを比較することで、人位置検知センサ１０が正しく動作しているか否かを確認できる。この例では、人位置検知センサ１０が誤って人の位置を検知しているために、実際の給気到達領域ＳＲが不適切な状態になっている可能性があることが分かる。

〔表示例２（ケース２）〕
図４に、表示例２（ケース２）として、人位置検知センサ１０は正しく動作している状況で、実際の給気到達領域ＳＲと表示の給気到達領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）とが大きく異なる場合を示す。図４において、一点鎖線で示す楕円の領域Ｓ’は実際の給気到達領域ＳＲを示す。

この表示例２において、一点鎖線で示す楕円の領域Ｓ’（実際の給気到達領域ＳＲ）は、画面には表示されていない。実線で示すＭ（人位置検知センサ１０が検知している人の位置）、実線で示す楕円の領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）、点線で示す四角形Ｈ（吹出口４）は画面に表示されている。

この表示例２では、画面上に表示されている人の位置Ｍが実際の人の位置と同じであるので、人位置検知センサ１０が正しく動作していることが分かる。これに対し、一点鎖線で示された楕円の領域Ｓ’（実際の給気到達領域ＳＲ）と、実線で示された楕円の領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）とが、大きく異なっている。

これにより、空調設備（例えば、風向、風量、給気温度などを制御するアクチュエータ）に不具合が生じていたり、部屋のレイアウトなどにより予測モデルＭＤのモデル誤差が大きくなっていたりしていることを原因の１つとして、実際の給気到達領域ＳＲが不適切な位置になっている可能性があることが分かる。

〔表示例３（ケース３）〕
図５に、表示例３（ケース３）として、人位置検知センサ１０は正しく動作しており、実際の給気到達領域ＳＲと表示の給気到達領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）もほぼ合っている場合を示す。

この表示例３において、実線で示すＭ（人位置検知センサ１０が検知している人の位置）、実線で示す楕円の領域Ｓ（コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰ）、点線で示す四角形Ｈ（吹出口４）は、全て画面に表示されている。

この表示例３では、画面上に表示されている人の位置Ｍが実際の人の位置と同じであるので、人位置検知センサ１０が正しく動作していることが分かる。また、実線で示された楕円の領域Ｓが実際の給気到達領域ＳＲとほぼ同じであるので、コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰも正しいことが分かる。それでも実際の給気到着領域ＳＲが不適切と考えるならば、制御アルゴリズムの不適合（例えば、最適化計算で収束しなかった、局所解に陥ったなど）である可能性が高いことが分かる。

なお、実際の給気到着領域ＳＲについては、画面上には表示されないが、温度・気流感、あるいは実際に測定することにより、ある程度容易に把握することが可能である。

また、上述した実施の形態では、説明を簡単とするために、空調制御の対象空間３に１つの吹出口４しかない例で説明したが、実際には吹出口４は多数存在する。この多数存在する吹出口４に対して、上述した表示例１，２，３（ケース１，２，３）のようにして、人位置検知センサ１０が検知している人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）と、コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰとが同時に画面上に表示される（図６参照）。

また、上述した実施の形態では、人位置検知センサ１０が検知している人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）と、コントローラ２が予測している予測給気到達領域ＳＰとに合わせて、吹出口４の位置を画面上に表示するようにしたが、予測給気到達領域ＳＰの平均温度を画面上に表示するようにしたり（図７参照）、吹出口４毎に、その吹出口４からの給気の風量、風速、風向を表示するようにしてもよい（図８参照）。

また、対象空間３の気流速度分布を画面上に表示するようにしたり、コントローラ２の調整によって実現することが可能な給気到達領域の範囲を画面上に表示するようにしてもよい。但し、実際には状況（気流や温度）によって変化するので、吹出口４の可動角度などによって決めた大まかな見当範囲を実現することが可能な給気到達領域の範囲として表示するようにするだけでもよい。

また、吹出口４毎に、人位置検知センサ１０が検知した人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）やコントローラ４が予測した予測給気到達領域ＳＰを含む時系列データを表示するようにしてもよい。例えば、図９に示すように、吹出口４毎に、人位置検知センサ１０が検知した人の位置Ｍ（ｘ，ｙ）、コントローラ４が予測した予測給気到達領域ＳＰ（給気到達領域中心、給気到達領域面積）、給気温度、室温、風速などを時系列データとして記憶し、この記憶した時系列データを画面上に必要に応じて表示するようにする。

上述した表示装置１１での各種の表示は、ＣＰＵの処理機能である表示処理部１１Ａによって行われる。この表示処理部１１Ａが本発明でいう表示手段に相当する。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の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、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…空調機、２…コントローラ、３…空調制御の対象空間、４…吹出口、５…冷水バルブ、６…温水バルブ、７…給気温度センサ、８…給気風量センサ、９…温度センサ、１０…人位置検知センサ、１１…表示装置、１１Ａ…表示処理部、ＳＰ…予測給気到達領域、ＳＲ…実際の給気到達領域、ＭＤ…予測モデル。

Claims

空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに用いられる表示装置であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、前記画面上に、
さらに、前記吹出口毎に、少なくとも前記人位置検知手段が検知した人の位置と前記コントローラが予測した予測給気到達領域とを含む時系列データを表示する
ことを特徴とする表示装置。
空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに用いられる表示装置であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、前記画面上に、
さらに、前記コントローラの前記調整によって実現することが可能な給気到達領域の範囲を表示する
ことを特徴とする表示装置。
空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに用いられる表示装置であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、前記画面上に、
さらに、前記吹出口毎に、その吹出口からの給気の風量、風速、風向を表示する
ことを特徴とする表示装置。
空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに適用される表示方法であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示ステップを備え、
前記表示ステップは、前記画面上に、
さらに、前記コントローラの前記調整によって実現することが可能な給気到達領域の範囲を表示する
ことを特徴とする表示方法。
空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに適用される表示方法であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示ステップを備え、
前記表示ステップは、前記画面上に、
さらに、前記コントローラの前記調整によって実現することが可能な給気到達領域の範囲を表示する
ことを特徴とする表示方法。
空調制御の対象空間に調和された空気を給気として吹き出す風向可変の吹出口と、前記対象空間内の人の位置を検知する人位置検知手段と、前記人位置検知手段によって検知された人の位置を含むような前記給気の到達領域を予め定められた指針に従って予測し、この予測給気到達領域が得られるように少なくとも前記吹出口の風向を調整するコントローラとを備えた空気調和システムに適用される表示方法であって、
前記人位置検知手段が検知している人の位置と前記コントローラが予測している予測給気到達領域とを画面上に同時に表示する表示ステップを備え、
前記表示ステップは、前記画面上に、
さらに、前記吹出口毎に、その吹出口からの給気の風量、風速、風向を表示する
ことを特徴とする表示方法。