(57)【要約】【課題】  一般の建物に備えた空調設備に対して簡易的な装置で気流の状態を調査することが可能な気流調査装置を提供する。【解決手段】  気流調査装置(10)は、トレーサ(21)を供給するトレーサ供給管(23)とその先端にトレーサ(21)をダクト(64)の内部で吹き出すトレーサ出口(24)を備えたトレーサ供給装置(20)と、吹き出し口(65)から室内(61)へ吹き出されたトレーサ(21)を連続撮影する撮影装置(30)と、その撮影装置(30)にて撮影された画像データから吹き出し範囲を探索する探索装置(40)とを備える。  前記トレーサ出口(24)は、当該トレーサ出口(24)から出るトレーサ(21)が前記ダクト(64)内で充分に広がるほどに前記吹き出し口(65)から遠い位置に設置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の躯体内に配置されたダクトと、そのダクトから当該建物の室内に連通させる境目に設けられた吹き出し口とを備えた空調設備に対して、その吹き出し口から吹き出された気流を調査するための気流調査装置であって、
トレーサを供給するトレーサ供給管とその先端に前記トレーサを前記ダクトの内部で吹き出すトレーサ出口を備えたトレーサ供給装置と、
そのトレーサ供給装置で供給されて前記吹き出し口から室内へ吹き出されるトレーサを連続撮影する撮影装置と、
その撮影装置にて撮影された画像データから吹き出し範囲を探索する探索装置とを備え、
前記トレーサ供給管のトレーサ出口は、当該トレーサ出口から出るトレーサが前記ダクト内で充分に広がるほどに前記吹き出し口から遠い位置に設置した気流調査装置。
【請求項２】
前記トレーサ供給管のトレーサ出口は、前記吹き出し口から少なくともダクト直径の５倍以上離れた位置に設置した請求項１に記載の気流調査装置。
【請求項３】
前記トレーサ供給管は、前記吹き出し口から挿入することとした請求項１または請求項２のいずれかに記載の気流調査装置。
【請求項４】
前記撮影装置は、前記空調設備に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影する構成とした請求項１から請求項３のいずれかに記載の気流調査装置。
【請求項５】
前記探索装置は、連続撮影された画像から得られた画素毎に最大輝度値を用いて作成された解析用画像でトレーサの軌跡を探索する構成とした請求項１から請求項４のいずれかに記載の気流調査装置。
【請求項６】
前記連続撮影された画像は、予め背景差分処理を施すこととした請求項１から請求項４のいずれかに記載の気流調査装置。
【請求項７】
前記室内には、前記トレーサを撮影するための照明手段を備え、その照明手段は、その照明手段に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数で照明することとした請求項１から請求項６のいずれかに記載の気流調査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の室内などの閉空間における気流の状態を調査する気流調査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の建物において空調設備を設置した場合、快適な生活環境をつくり出すために安定した空調が求められる。そのために種々の工夫が行われている。
例えば、特許文献１では、換気装置の排気口近傍に設けた差圧センサにより換気装置の風量制御を行う場合、長期間に亘り所定の風量を得られるように工夫されている。
【０００３】
また、特許文献２では、集合住宅に使用される空調設備において建物躯体と空調空気の温度差が少なく、熱搬送ロスの少ない断熱ダクトを配すること無く、集合住宅用空気調和装置を得るように工夫されている。
【０００４】
しかしながら、より快適な生活環境をつくり出すためには、例えば建物の部屋に実際に吹き出された気流がどのように流れていくのかを調査する必要が生じてくるが、上述の特許文献１，２はその点を考慮していない。
【０００５】
一般の建物において気流の状態を調査する必要のある状況は、たとえば空調設備の設置や変更などの場合である。さらに具体的には、通風ダクト、送風機、空調吹き出し口などの設備を備えた空調設備において、送風機を交換するような場合である。
その理由は、建物の室内などの閉空間における気流の状態は、例えば空調設備の通風ダクトの配管状態や空調吹き出し口の設置位置など、種々の条件によって異なってくる。そこで、空調設備を建物内の部屋に取り付けた後に、実際の気流の状態を調査し、その調査結果に基づいて最も空調効率の良い状態に調整する必要があるからである。
【０００６】
建物などの閉空間における気流の状態を調査する手法としては、 レーザを用いたＰＩＶ計測による面観測、あるいは熱線式流速計を用いた点観測といった手法があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４２５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、レーザを用いたＰＩＶ計測による面観測は、レーザ照射装置を設置できる実験室などの環境なら可能であるが、レーザ管理区域の設定などが必要であり、一般の建物では困難であった。前述したように一般の建物で空調設備の設置や変更などの場合、空調吹き出し口付近にレーザ照射装置を設置するのは困難である。
また、熱線式流速計を用いて点観測を行う場合についても、流速計の設置位置の自由度が低く、多数の観測点にて観測するのは非常に手間が掛かる。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、一般の建物に備えた空調設備に対してレーザ照射装置や熱線式流速計等の設備を用いることなく、簡易的な装置で気流の状態を調査することが可能な気流調査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（第一の発明）
本願における第一の発明は、  建物(60)の躯体内に配置されたダクト(64)と、そのダクト(64)から当該建物(60)の室内(61)に連通させる境目に設けられた吹き出し口(65)とを備えた空調設備(62)に対して、その吹き出し口(65)から吹き出された気流を調査するための気流調査装置(10)に係る。
すなわち、  トレーサ(21)を供給するトレーサ供給管(23)とその先端に前記トレーサ(21)を前記ダクト(64)の内部で吹き出すトレーサ出口(24)を備えたトレーサ供給装置(20)と、  そのトレーサ供給装置(20)で供給されて前記吹き出し口(65)から室内(61)へ吹き出されたトレーサ(21)を連続撮影する撮影装置(30)と、  その撮影装置(30)にて撮影された画像データから吹き出し範囲を探索する探索装置(40)とを備え、  前記トレーサ供給管(23)のトレーサ出口(24)は、当該トレーサ出口(24)から出るトレーサ(21)が前記ダクト(64)内で充分に広がるほどに前記吹き出し口(65)から遠い位置に設置したことを特徴とする。
【００１１】
（用語説明）
「トレーサ」とは、気流が移動する軌跡をとらえるために撮影装置(30)の被写体となるものである。例えば、発泡スチロールの小球や、舞台演劇用のスモークや、ドライアイスによる白濁したミストを用いる。気流に乗って移動可能であることと、撮影装置(30)にて撮影する被写体として適した大きさであることが条件である。具体的な発泡スチロールの小球の大きさは、約０．０１〜３ミリメートル程度である。
【００１２】
（作用）
トレーサ供給管(23)の先端のトレーサ出口(24)からトレーサ(21)が吹き出されると、トレーサ出口(24)の位置が前記吹き出し口(65)から充分遠い位置でダクト(64)内にあるので、トレーサ(21)は充分に広がった状態で吹き出し口(65)から室内(61)へ吹き出される。気流に乗って室内(61)を徐々に広がって伝搬していくトレーサ(21)の伝搬状態は撮影装置(30)で連続撮影される。その撮影された画像データは探索装置(40)によりトレーサ(21)の軌跡が解析される。このように、一般の建物(60)に備えた空調設備(62)に対して簡易的な装置で気流の状態を調査することができる。
【００１３】
（第一の発明のバリエーション１）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記トレーサ供給管(23)のトレーサ出口(24)は、前記吹き出し口(65)から少なくともダクト直径の５倍以上離れた位置に設置するものである。
【００１４】
（作用）
トレーサ(21)はダクト(64)内で充分に広がった状態で吹き出し口(65)から室内(61)へ吹き出されることになる。
【００１５】
（第一の発明のバリエーション２）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記トレーサ供給管(23)は、前記吹き出し口(65)から挿入したものである。
【００１６】
（作用）
実際の室内(61)の吹き出し口(65)からダクト(64)の内部に挿入することで、トレーサ供給装置(20)を室内(61)に容易に設置できるので、効率よく気流調査を行うことに寄与する。
【００１７】
（第一の発明のバリエーション３）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記撮影装置(30)は、前記空調設備(62)に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影する構成としたものである。
【００１８】
（作用）
空調設備(62)に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影するので、撮影装置(30)は一定の電流値で、かつ時間的な等間隔で連続撮影できるため、安定した良好な連続撮影を行うことができる。
【００１９】
（請求項５）
（第一の発明のバリエーション４）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記探索装置(40)は、連続撮影された画像から得られた画素毎に最大輝度値を用いて作成された解析用画像でトレーサ(21)の軌跡を探索する構成である。
【００２０】
（作用）
最大輝度値を用いて作成された解析用画像でトレーサ(21)の軌跡を探索するので、トレーサ(21)に対する解像度が向上する。
【００２１】
（第一の発明のバリエーション２５）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記連続撮影された画像は、予め背景差分処理を施すものである。
【００２２】
（作用）
画像が予め背景差分処理を施していることで、トレーサ(21)に対する解像度が向上する。
【００２３】
（第一の発明のバリエーション６）
第一の発明に係る気流調査装置(10)は、以下のように形成することもできる。
すなわち、  前記室内(61)には、前記トレーサ(21)を撮影するための照明手段(50)を備え、その照明手段(50)は、その照明手段(50)に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数で照明する構成とする。
【００２４】
（作用）
照明手段(50)に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影するので、照明手段(50)は一定の電流値で、かつ時間的な等間隔で照明できるため、安定した良好な連続撮影するために必要な安定した照明を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本願の第一の発明によれば、一般の建物に備えた空調設備に対してレーザ照射装置や熱線式流速計等の設備を用いることなく、簡易的な装置で気流の状態を調査することが可能な気流調査装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の気流調査装置を示す概略的な斜視図である。
【図２】図１の気流調査装置を模式的に示した概略的な模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、画像内のトレーサの速度並びに軌跡を時系列的に解析して合成画像を作成する過程を示す工程説明図である。
【図４】吹き出し口から吹き出されたトレーサの軌跡を三次元的に図示した合成画像である。
【図５】（ａ）は、撮影装置が空調設備に供給される電気のヘルツ数の整数倍のヘルツ数にて連続撮影する状態を示すグラフであり、（ｂ）は、撮影装置が空調設備に供給される電気のヘルツ数の整数分の一のヘルツ数にて連続撮影する状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２に示すように、この実施の形態に係る気流調査装置１０は、一般の建物６０に備えられた空調設備６２に対して、室内６１などの閉空間における気流６６の状態を調査するための装置である。
【００２８】
空調設備６２としては、例えば、図示しない熱交換器や空調気流６６を送風するファン６３を収納した室内機や室外機が建物６０の内外に備えられており、室内機や室外機で熱交換された気流６６を通すダクト６４が建物６０の躯体内に配管されている。そのダクト６４から当該建物６０の室内６１に連通させる境目に吹き出し口６５が設けられている。
【００２９】
気流調査装置１０は、その吹き出し口６５から吹き出された気流６６の伝搬状態を調査する。基本的には、トレーサ供給装置２０と撮影装置３０と探索装置４０とから構成されている。
【００３０】
トレーサ供給装置２０は、トレーサ２１を送り出すための装置本体２２と、その装置本体２２から送り出されたトレーサ２１を供給するトレーサ供給管２３とを備えて構成される。そのトレーサ供給管２３の先端には前記トレーサ２１を前記ダクト６４の内部で吹き出すトレーサ出口２４が備えられている。
【００３１】
トレーサ２１とは、気流６６が移動する軌跡をとらえるために撮影装置３０の被写体となるものである。例えば、発砲スチロールの小球や舞台や演劇用のスモークやドライアイスによる白濁したミストなどがある。発泡スチロールの小球の場合、気流６６に乗って移動する大きさ（平均直径約０．０１〜３ミリメートル程度）が用いられている。
【００３２】
本実施形態では、上記のトレーサ供給管２３は、図１に示されているように、前記吹き出し口６５からダクト６４の内部に挿入され、かつ、その先端部は１８０°湾曲し、その先端のトレーサ出口２４からトレーサ２１が吹き出し口６５の方向に向けて吹き出されるようにしている。
【００３３】
また、上記のトレーサ出口２４は、図２に示すように、前記吹き出し口６５から距離Ｌ２の位置でダクト６４内部に設置される。その距離Ｌ２は、トレーサ出口２４からのトレーサ２１が充分に広がった状態で前記吹き出し口６５から吹き出される程度に充分遠い距離であり、少なくともダクト６４の直径の５倍以上離れていることが望ましい。
吹き出し口６５から前述したファン６３までの距離をＬ１とすると、トレーサ出口２４までの距離Ｌ２は、距離Ｌ１より小さい。
【００３４】
上述したようにトレーサ供給管２３が吹き出し口６５からダクト６４の内部に挿入されることは、調査対象となる室内６１でトレーサ供給装置２０を容易に設置できるという点で望ましいが、これに限定されない。例えば、他の実施形態としては、トレーサ供給管２３は、例えば他の室内又は廊下などに備えた他の吹き出し口や開口部などを用いてダクト６４の内部に挿入し、そのトレーサ供給管２３のトレーサ出口２４から調査する対象の室内６１の吹き出し口６５に向けてトレーサ２１を吹き出すことができる。
【００３５】
撮影装置３０は、前記吹き出し口６５から室内６１内に吹き出されたトレーサ２１を連続撮影する一つ以上のカメラ３１で構成される。図１では４台のカメラ３１が図示されているが、室内６１内のいくつもの箇所から様々な角度でトレーサ２１を撮影することによって、トレーサ２１の軌跡をより正確に調査することができる。
【００３６】
また、撮影装置３０は、前記空調設備６２に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影する構成であることが望ましい。これにより、一定の電流値で、かつ時間的な等間隔で連続撮影することができるので、安定した良好な連続撮影を行うことができる。
例えば、関東では電気のヘルツ数は５０Ｈｚであるので、その１倍とすれば、連続撮影するヘルツ数は５０Ｈｚである。すなわち、１秒間に５０回の連続撮影が行われることになる。例えば、図５（ａ）では供給される電気のヘルツ数に対して○印の間隔で連続撮影が行われる。その連続撮影時の電流値は同じ値である。
【００３７】
同様に、電気のヘルツ数の２倍とすれば、連続撮影するヘルツ数は１００Ｈｚである。すなわち、１秒間に１００回の連続撮影が行われることになる。この場合は、電流値は＋側と−側で絶対値は同じ数値となる。
一方、電気のヘルツ数の１/２倍とすれば、連続撮影するヘルツ数は２５Ｈｚである。すなわち、１秒間に２５回の連続撮影が行われることになる。例えば、図５（ｂ）では供給される電気のヘルツ数に対して、図中の「□」の印の間隔で連続撮影する。その連続撮影時の電流値は同じ値である。
【００３８】
探索装置４０は、上記の撮影装置３０にて撮影された画像データから吹き出し範囲を探索するものであり、本実施形態では画像データがコンピュータ４１（制御装置）に送信され、そのコンピュータ４１の演算装置によりトレーサ２１の軌跡が解析される。演算装置では、例えば、撮影した画像データに基づいて、連続する二枚の画像データ間のモード変化で画像内のトレーサ２１の速度並びに軌跡を例えばオプティカルフロー方式で算出することができる。そのオプティカルフロー方式とは、時間的に連続するデジタル画像などの視覚表現の中で物体の動きをベクトルで表す方式である。
【００３９】
このとき、上記の連続撮影された画像から得られた画素毎に最大輝度値を用いて解析用画像を作製し、その解析用画像でトレーサ２１の軌跡を探索することが、トレーサ２１に対する解像度が向上するという点で望ましい。また、上記の連続撮影された画像は、予め背景差分処理を施していることで、トレーサ２１に対する解像度が向上することになる。
【００４０】
また、上述した本実施形態の気流調査装置１０に、吹き出し口６５から吹き出されたトレーサ２１を撮影するための照明手段５０をさらに備えることができる。その照明手段５０は、その照明手段５０に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数で照明する構成である。これにより、照明手段５０は一定の電流値で、かつ時間的な等間隔で照明できるため、安定した良好な連続撮影するために必要な安定した照明を行うことができる。
【００４１】
撮影装置３０が前述したように空調設備６２に供給される電気のヘルツ数の整数倍または整数分の一のヘルツ数にて連続撮影する構成である場合は、照明手段５０もその撮影装置３０のヘルツ数に同期して同じヘルツ数で照明する必要がある。
なお、照明手段５０のヘルツ数の具体的な例は、撮影装置３０について図５（ａ），（ｂ）を用いて説明したのと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４２】
上記してきた構成により、建物６０に設置した空調設備６２により熱交換器やファン６３から所定温度のエアがダクト６４を通って吹き出し口６５から吹き出される。その吹き出される気流６６の室内６１での伝搬状態を調査するために、トレーサ供給装置２０のトレーサ供給管２３が調査対象となる室内６１の吹き出し口６５からダクト６４の内部に挿入される。このとき、トレーサ供給管２３の先端部が１８０°湾曲した状態で挿入され、その先端のトレーサ出口２４の位置は前記吹き出し口６５から少なくともダクト６４の直径の５倍以上離れた位置でダクト６４内部に設置される。
【００４３】
トレーサ２１としての例えば発砲スチロールの粉体がトレーサ供給装置２０からトレーサ供給管２３を経て送り出されると、そのトレーサ２１はトレーサ出口２４から吹き出し口６５の方向に向けて吹き出される。トレーサ出口２４の位置が吹き出し口６５から充分遠いので、トレーサ２１はダクト６４内の気流６６に乗って徐々に広がってゆき、吹き出し口６５から充分に広がった状態で室内６１へ吹き出される。
【００４４】
吹き出し口６５から吹き出されたトレーサ２１は、気流６６に乗って室内６１を徐々に広がって伝搬していくことになる。このときのトレーサ２１の伝搬状態は図１では複数のカメラ３１で連続撮影される。
【００４５】
探索装置４０では、各カメラ３１で撮影された画像データがコンピュータ４１（制御装置）に送信され、そのコンピュータ４１の演算装置によりトレーサ２１の軌跡が解析される。連続する二枚の画像データ間のモード変化で画像内のトレーサ２１の速度並びに軌跡が計算されるので、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示されているように、トレーサ２１の時間経過毎の画像４２が得られる。それらを合成すると図３（ｄ）に示される合成画像４３が得られる。
【００４６】
複数のカメラ３１による画像データに基づいてＰＴＶ処理をすることで、トレーサ２１の伝搬状態を三次元で図示することができる。例えば、図４では吹き出し口６５から吹き出されたトレーサ２１の軌跡が三次元的に図示されており、同一時間経過のトレーサ２１の軌跡を線で結ぶことにより、トレーサ２１の伝搬状態が立体的に表示された合成画像４３が得られる。この合成画像４３からトレーサ２１が広がってゆく状態を解析することができる。
【００４７】
以上のことから、一般の建物６０に備えた空調設備６２に対して、レーザ照射装置や熱線式流速計等の設備を用いることなく、簡易的な装置で気流６６の状態を調査することが可能な気流調査装置１０を提供することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本願発明は、空調設備の製造業、空調設備のメンテナンス業、住宅やマンションの製造業などにおいて利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４９】
１０  気流調査装置
２０  トレーサ供給装置          ２１  トレーサ
２２  装置本体                  ２３  トレーサ供給管
２４  トレーサ出口
３０  撮影装置                  ３１  カメラ
４０  探索装置                  ４１  コンピュータ
４２  画像                      ４３  合成画像
５０  照明手段
６０  建物                      ６１  部屋
６２  空調設備                  ６３  ファン
６４  ダクト                    ６５  吹き出し口
６６  気流
【図１】
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【図２】
2010230297.tif 000004
【図３】
2010230297.tif 000005
【図４】
2010230297.tif 000006
【図５】
2010230297.tif 000007