特開 2024-176775 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176775

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/79 20180101AFI20241212BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F24F11/79

F24F11/74

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095566

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(74)【代理人】

【識別番号】100120499

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 淳

(72)【発明者】

【氏名】田村 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】細野 賢人

(72)【発明者】

【氏名】吉田 茂徳

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AA05

3L260AB07

3L260BA19

3L260CA02

3L260FA07

3L260FA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】人が存在し得る複数のエリアにおいて、人の位置に応じて空調を最適に行い、省エネルギー化と快適性を向上する。
【解決手段】空調システム１０００は、作業者４０が存在し得る複数の作業エリア（Ａ）～（Ｄ）のそれぞれに設けられ、空調機２００から送られた空気を複数の作業エリアのそれぞれに送風する複数のノズル３００，３１０，３２０，３３０と、複数のノズルのそれぞれについて、空気流量制御弁の開閉と送風方向を制御する制御装置１００と、を備え、制御装置１００は、複数の作業エリアにおける作業者４０の位置を検知する位置検知部と、作業者４０の位置に基づいて、複数のノズルのうち作業者４０が位置する作業エリアのノズルのダンパを開き、作業者４０の位置に基づいて、作業者４０が位置する作業エリアのノズルの送風方向が該作業エリア内の作業者４０に向かうように制御するノズル方向制御部と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人が存在し得る複数のエリアのそれぞれに設けられ、空調機から送られた空気を複数のエリアのそれぞれに送風する複数のノズルと、
前記複数のノズルのそれぞれについて、空気流量制御弁の開閉と送風方向を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記複数のエリアにおける人の位置を検知する位置検知部と、
前記位置検知部により検知された人の位置に基づいて、前記複数のノズルのうち人が位置するエリアのノズルの空気流量制御弁を開き、人が位置していないエリアのノズルの空気流量制御弁を閉じる開閉制御部と、
前記位置検知部により検知された人の位置に基づいて、人が位置する前記エリアのノズルの送風方向が該エリア内の人に向かうように制御する方向制御部と、を有する、
空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２以上の空調ゾーンからなる空調領域に各空調ゾーン毎に設置された空調部と、少なくとも空調領域内を通行する個人の位置を検出することができる人検知部と、人検知部の出力に応じて個人の周囲に局所的なパーソナル空調を行うように空調部を制御することが可能な制御部とを備えた空調システムが公知である（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２５０５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、空調部は、床に開口する吹出し口と吹出し口の上流側（床下側）に配した空気弁とで構成され、制御部からの指令により空気弁を開閉し、或いは吹出し量を調整するように構成されている。このため、各空調ゾーン内の個人の位置に向けて送風方向を変えることは想定しておらず、各空調ゾーン内の個人の位置に向けて空調を行う観点からは、改善の余地がある。

【0005】

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、人が存在し得る複数のエリアにおいて、人の位置に応じて空調を最適に行い、省エネルギー化と快適性を向上することが可能な空調システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の要旨は以下のとおりである。

【0007】

（１）人が存在し得る複数のエリアのそれぞれに設けられ、空調機から送られた空気を複数のエリアのそれぞれに送風する複数のノズルと、
前記複数のノズルのそれぞれについて、空気流量制御弁の開閉と送風方向を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記複数のエリアにおける人の位置を検知する位置検知部と、
前記位置検知部により検知された人の位置に基づいて、前記複数のノズルのうち人が位置するエリアのノズルの空気流量制御弁を開き、人が位置していないエリアのノズルの空気流量制御弁を閉じる開閉制御部と、
前記位置検知部により検知された人の位置に基づいて、人が位置するエリアのノズルの送風方向が該エリア内の人に向かうように制御する方向制御部と、を有する、
空調システム。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、人が存在し得る複数のエリアにおいて、人の位置に応じて空調を最適に行い、省エネルギー化と快適性を向上することが可能な空調システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一つの実施形態による空調システムの構成を示す模式図である。

【図2】建物を水平方向から見た状態を示す模式図である。

【図3】制御装置と、制御装置に接続されたノズルおよびアンカーを示すブロック図である。

【図4】制御装置のプロセッサの機能ブロックを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

【0011】

図１は、一つの実施形態による空調システム１０００の構成を示す模式図である。空調システム１０００は、例えば工場などの建物１０に備えられ、建物１０の内部の温度を調整する。空調システム１０００は、制御装置１００と、空調機２００と、複数のノズル３００，３１０，３２０，３３０を備える。

【0012】

図１では、建物１０の内部を上方から見た状態が模式的に示されている。建物１０の内部には、作業者（人）４０が作業する複数の作業エリア（Ａ）２０、作業エリア（Ｂ）２２、作業エリア（Ｃ）２４、作業エリア（Ｄ）２６が設けられている。

【0013】

空調機２００は、建物１０の内部の温度に応じて各ノズル３００，３１０，３２０，３３０に温度を調整した空気を送る。空調機２００は、出力（送風量）を制御するインバータ等を備え、空調機２００の出力は制御装置１００からの指令に基づき増減される。

【0014】

ノズル３００，３１０，３２０，３３０は、作業者４０が存在し得る複数の作業エリアのそれぞれに設けられ、空調機２００から送られた空気を複数の作業エリアのそれぞれに送風する。具体的には、ノズル３００は作業エリア（Ａ）２０に設けられ、ノズル３１０は作業エリア（Ｂ）２２に設けられている。また、ノズル３２０は作業エリア（Ｃ）２４に設けられ、ノズル３３０は作業エリア（Ｄ）２６に設けられている。ノズル３００，３１０，３２０，３３０は空気の流量を変化させるダンパ（空気流量制御弁）を備え、ダンパが開いた状態とダンパが閉じた状態に設定可能とされている。また、ノズル３００，３１０，３２０，３３０は、ノズル先端の向きを変えて送風方向を可変できるように構成されている。

【0015】

制御装置１００は、複数のノズル３００，３１０，３２０，３３０のそれぞれについて、ダンパの開閉と送風方向を制御する。作業者４０が図１に破線の矢印で示す経路に沿って作業エリア（Ａ）２０→作業エリア（Ｂ）２２→作業エリア（Ｃ）２４→作業エリア（Ｄ）２６の順で移動すると、制御装置１００は、作業者４０の移動に伴って、作業者４０が位置する作業エリアのノズルのダンパのみを開き、また該ノズルの送風方向が作業者４０に向くように制御する。なお、図１では一人の作業者４０が示されているが、作業者４０は複数であってもよい。

【0016】

図２は、建物１０を水平方向から見た状態を示す模式図であって、作業エリア（Ａ）２０と作業エリア（Ｂ）２２を示している。建物１０の天井３０には複数のアンカー４００が備えられている。アンカー４００は、建屋柱、梁などに固定されていてもよい。また、作業者４０にはタグ４２が付けられている。タグ４２は、例えば作業者４０の帽子、上着の襟元などに付けられており、作業者４０が移動すると作業者４０とともに移動する。アンカー４００は、タグ４２との間でＵＷＢ(Ultra Wide Band)電波を送受信することにより、タグ４２までの距離を検出する。ＵＷＢ電波を用いることにより、作業者４０がどの作業エリアに位置しているか常時測位することができ、またアンカー４００からタグ４２までの距離を高精度に検出できる。なお、赤外線や画像データを利用して作業者４０を検知する場合、ＵＷＢ電波を用いる場合に比べて、作業者４０の検出精度が低下する。また、赤外線や画像データを利用して作業者４０を検知する場合、生産設備、付帯設備などの障害物が多く存在する工場等においては、作業者４０を検知できないことも想定される。ＵＷＢ電波を利用することで、作業者４０までの距離をより正確に測ることができ、且つ障害物が存在しても作業者までの距離を測ることができる。

【0017】

図２では、作業者４０が作業エリア（Ａ）２０内に位置しているため、作業エリア（Ａ）２０のノズル３００のダンパは開かれ、作業エリア（Ｂ）２２のノズル３２０のダンパは閉じられている。また、図２では、作業者４０が作業エリア（Ａ）２０内で移動する様子が示されており、ノズル３００の３つの送風方向（矢印ａ，ｂ，ｃ）が示されている。作業者４０が位置ａに位置しているときは、ノズル３００の送風方向が作業者４０に向かう矢印ａの方向とされる。同様に、作業者４０が位置ｂに位置しているときは、ノズル３００の送風方向が作業者４０に向かう矢印ｂの方向とされ、作業者４０が位置ｃに位置しているときは、ノズル３００の送付方向が作業者４０に向かう矢印ｃの方向とされる。ＵＷＢ電波を用いることで、作業者４０までの距離を高精度に測ることができるため、赤外線や画像データを利用する場合に比べて作業者４０の位置検出精度が向上する。したがって、作業者４０の位置に応じてノズル３００の送風方向を作業者４０の位置にピンポイントで向けることができ、作業者４０の快適性が向上する。

【0018】

以上のようにして、制御装置１００が作業者４０の位置に応じて各ノズル３００，３１０，３２０，３３０のダンパの開閉と送風方向を制御することで、空調システム１０００の全体として消費エネルギーが低減されるとともに、作業者４０に風が直接当たることによる快適性の向上が実現される。

【0019】

図３は、制御装置１００と、制御装置１００に接続された空調機２００、ノズル３００，３１０，３２０，３３０およびアンカー４００を示すブロック図である。制御装置１００と、空調機２００と、ノズル３００，３１０，３２０，３３０と、アンカー４００とは、例えばイーサネットなどのネットワークを介して接続される。

【0020】

制御装置１００は、プロセッサ１０２と、メモリ１０４と、通信インターフェース１０６とを有する。プロセッサ１０２は、１個または複数個のＣＰＵ及びその周辺回路を有し、メモリ１０４の作業領域に実行可能に展開されたコンピュータプログラムの実行により所定の機能を提供する。メモリ１０４は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。通信インターフェース１０６は、制御装置１００をネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。

【0021】

ノズル３００，３１０，３２０，３３０は、ダンパの開閉を制御するためのアクチュエータ、および送風方向を制御するためのアクチュエータを備える。制御装置１００からの指令に応じてこれらのアクチュエータが制御されることで、ノズル３００，３１０，３２０，３３０のダンパの開閉と送風方向が制御される。

【0022】

図４は、以上のような処理を実現するための、制御装置１００のプロセッサ１０２の機能ブロックを示す模式図である。プロセッサ１０２は、位置検知部１０２ａと、ノズル開閉制御部１０２ｂと、ノズル方向制御部１０２ｃと、空調出力制御部１０２ｄと、を有する。プロセッサ１０２が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ１０２上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ１０２が有するこれらの各部は、プロセッサ１０２とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成される。

【0023】

プロセッサ１０２の位置検知部１０２ａは、複数の作業エリア（Ａ）～（Ｄ）における作業者４０の位置を検知する。具体的には、位置検知部１０２ａは、複数のアンカー４００が検出した特定のタグ４２までの距離に基づいて、そのタグ４２の位置（座標）、すなわちタグ４２を付けている作業者４０の位置を算出する。この際、各アンカー４００の位置（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の空間座標で規定される）は、予め制御装置１００のメモリ１０４に格納されている。特定のタグ４２について、３つのアンカー４００からの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が検出されると、これら３つのアンカー４００を中心として距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を半径とする球面が交わる点がこのタグ４２の位置として算出される。

【0024】

プロセッサ１０２のノズル開閉制御部１０２ｂは、位置検知部１０２ａによって検知された作業者４０の位置に基づいて、複数のノズル３００，３１０，３２０，３３０のうち作業者４０が位置する作業エリアのノズルのダンパを開き、作業者４０が位置していない作業エリアのノズルのダンパを閉じる。ここで、作業エリア（Ａ）２０、作業エリア（Ｂ）２２、作業エリア（Ｃ）２４、および作業エリア（Ｄ）２６のそれぞれの範囲を示す座標は、予め制御装置１００のメモリ１０４に格納されている。ノズル開閉制御部１０２ｂは、位置検知部１０２ａによって検知された作業者４０の位置に基づいて、作業者４０が作業エリア（Ａ）２０の範囲内のみに位置していれば、作業エリア（Ａ）２０のノズル３００のダンパを開き、他の作業エリア（Ｂ）２２、作業エリア（Ｃ）２４、および作業エリア（Ｄ）２６のノズル３１０，３２０，３３０のダンパを閉じる。なお、作業エリア（Ａ）２０の範囲は、作業エリア（Ａ）２０のノズル３００からの送風が作業者４０に到達可能な範囲であってもよい。他の作業エリアの範囲についても同様である。

【0025】

これにより、工場の建物内のような広い範囲においても、空調機２００を１つ設けるだけで、一作業者に対して一のノズルで空調を実現することができるため、省エネルギー化を実現できる。

【0026】

ノズル開閉制御部１０２ｂは、作業者４０が将来的に位置すると見込まれる作業エリアのノズルを開いてもよい。例えば、図１において、作業者４０が作業エリア（Ａ）２０内で作業エリア（Ｂ）２２側に位置しており、作業エリア（Ａ）２０から作業エリア（Ｂ）２２に作業者４０が移動することが見込まれる場合、ノズル開閉制御部１０２ｂは、作業者４０が作業エリア（Ｂ）２２に移動する前に作業エリア（Ｂ）２２のノズル３１０を開いてもよい。これにより、作業者４０が作業エリア（Ｂ）２２に移動した時点では作業エリア（Ｂ）２２に既に空調が行われているため、作業者４０の快適性を向上することができる。

【0027】

また、ノズル開閉制御部１０２ｂは、作業者４０が位置する作業エリアのノズルのダンパを開く場合に、ダンパの開度を制御してもよい。例えば、ノズル開閉制御部１０２ｂは、ノズルから作業者４０までの距離が離れているほどダンパの開度を大きくしてもよい。

【0028】

プロセッサ１０２のノズル方向制御部１０２ｃは、位置検知部１０２ａによって検知された作業者４０の位置に基づいて、作業者が位置する作業エリアのノズルの送風方向が作業者に向かうように制御する。

【0029】

ノズル方向制御部１０２ｃは、作業者４０が将来的に位置すると見込まれる方向に送風方向を制御してもよい。例えば、図１において、作業者４０が作業エリア（Ａ）２０内で作業エリア（Ｂ）２２側に位置しており、作業エリア（Ａ）２０から作業エリア（Ｂ）２２に作業者４０が移動することが見込まれる場合、ノズル方向制御部１０２ｃは、作業者４０が作業エリア（Ｂ）２２に移動する前に作業エリア（Ｂ）２２のノズル３１０の送風方向を作業者４０に向けてもよい。

【0030】

プロセッサ１０２の空調出力制御部１０２ｄは、ダンパが開いているノズルの数に応じて空調機２００の出力を制御する。空調出力制御部１０２ｄは、ダンパが開いているノズルの数が少ないほど出力が小さくなるように空調機２００を制御する。ダンパが開いているノズル数を絞るだけでは、他のノズルからの風量が増えるだけで十分な省エネルギー効果を得ることはできないが、ダンパが開いているノズルの数が少ないほど空調機２００の出力が小さくなるように制御することで省エネルギー化を実現できる。

【0031】

以上説明したように本実施形態によれば、作業者４０の位置に応じて各ノズル３００，３１０，３２０，３３０のダンパの開閉と送風方向が制御されるので、空調システム１０００の全体として消費エネルギーが低減されるとともに、作業者４０に風が直接当たることによる快適性の向上が実現される。

【符号の説明】

【0032】

２０，２２，２４，２６ 作業エリア
４０ 作業者
１００ 制御装置
１０２ プロセッサ
１０２ａ 位置検知部
１０２ｂ ノズル開閉制御部
１０２ｃ ノズル方向制御部
３００，３１０，３２０，３３０ ノズル
１０００ 空調システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】