JP2000234782A - 空調システム及び空調制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、室内の居住者の有無及び人数を正
確に認識すると同時にそれらの態様を判定し、その態様
に対応して空調状態を制御できると同時に適切に換気で
き、かつ取り扱いが容易な省電力で空調システム及び制
御方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 室内入り口に人体の移動方向に沿って略
直線上に複数個設けられた人体感知センサ１と、室内の
炭酸ガスを感知する炭酸ガスセンサ２と、人体感知セン
サ１からの信号を受信して人体の入出を認識する第１の
認識手段３と、炭酸ガスセンサ２が感知した炭酸ガス濃
度から人体の存在を認識する第２の認識手段４と、第１
の認識信号と第２の認識信号とを受信して人体の存在の
有無を判定する判定手段５とを備え、判定手段５からの
判定信号を受信して空調機器７を制御する制御手段６を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の冷房、暖
房、湿度及び換気などの調整を行う空調システム及び空
調制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の家屋は従来に比べて密閉性が大き
く改善され、その結果、室内の空調には暖房施設、冷房
施設及び換気施設などの空調機器が欠かせなくなってき
ている。これらの空調機器によって室内を快適に空調す
るために、暖房や冷房等の場合には空調機器に温度セン
サや湿度センサを設け、居住者が予め設定した温度、湿
度及び風量に制御して空調を行っていた。

【０００３】しかしながら、温度センサや湿度センサ等
を利用して空調する場合には、それらのセンサが感知す
る温度や湿度は空調機器の近傍の温度であり、空調機器
から離れた場所では暖房や冷房及び湿度等の空調は充分
でないという問題があった。また、室内に居る人数に無
関係に風量や風向等が制御されるという問題もあった。
さらに室内に居る人が静止した状態か、動き回っている
状態か、さらには運動している状態か等の態様に無関係
に空調されているという問題もあった。

【０００４】そこでこれらの問題を解決するものとし
て、従来次のような技術（特公平７−４９８７９号公
報）が提案されている。この技術は、室内に設けた赤外
線検出手段を回転させて放射量分布を検出し、この放射
量分布から居住者の位置の時間的変化量を求め、居住者
の活動状態に応じて空調状態を制御しようとするもので
ある。

【０００５】一方、室内の換気については従来から換気
扇を手動またはタイマーにより動作させて室内の空気を
新鮮なものにしていた。しかしながら、この方法は、空
気の汚れの程度に関係なく画一的に換気されるものであ
り、必要以上に換気扇を動作させたり、反対に換気が不
十分である等の問題を有していた。

【０００６】そこでこれらの問題を解決するものとし
て、従来次のような技術（特開平１０−２８８４２９号
公報）が提案されている。この技術は、室内に炭酸ガス
検出手段を設け、予め設定された炭酸ガスの基準値を超
えたときに警報を発生する警報手段を設け、窓を開閉し
て室内空気を換気しようとするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−４９８７９号公報に記載された空気調和装置は、居
住者の移動量に対応する活動量に応じて空調状態を制御
できるものの、室内の複数人が複雑な態様を採った場合
にはその制御は充分でないという問題があった。また、
居住者の活動状態をその移動量で評価しているため、室
内の定位置で運動している場合には空調状態の制御が充
分でないという問題もあった。さらに、この空気調和装
置は赤外線検出手段を回転させて走査するもので、回転
部を設けていることから装置が大型になりそのメンテナ
ンスも煩雑であるという問題もあった。

【０００８】また、特開平１０−２８８４２９号公報に
記載された空調冷媒炭酸ガス警報装置は、炭酸ガス濃度
が基準値以下であるか、それ以上であるかの判断はでき
るものの、室内の人数や態様等の判定は困難であるとい
う問題点も有していた。

【０００９】そこで本発明は、前記従来の問題点を解決
するもので、室内の居住者の有無及びその人数を正確に
認識すると同時にそれらの態様を判定し、その態様に対
応して空調状態を制御できると同時に適切に換気でき、
無駄に電力を使用することがなく、かつ取り扱いが容易
で、設置場所を選ぶことのないメンテナンスフリーな空
調システム及びその制御方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために本発明の空調システムは、室内入り口に人体の
移動方向に沿って略直線上に複数個設けられた人体感知
センサと、室内の炭酸ガスを感知する炭酸ガスセンサ
と、人体感知センサからの信号を受信して人体の入出を
認識する第１の認識手段と、炭酸ガスセンサが感知した
炭酸ガス濃度から人体の存在を認識する第２の認識手段
と、第１の認識手段からの第１の認識信号と第２の認識
手段からの第２の認識信号とを受信して人体の存在の有
無を判定する判定手段とを備え、判定手段からの判定信
号を受信して空調機器を制御する制御手段を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】これにより、室内の居住者の有無及びその
人数を正確に認識できると同時にそれらの態様を判定
し、その態様に対応して空調状態を制御でき、無駄に電
力を使用することがない空調システムを得ることができ
る。

【００１２】また、人体感知センサが光センサであるこ
とを特徴とする。

【００１３】これにより、居住者の有無及び人数を正確
に認識でき、取り扱いが容易でメンテナンスフリーな空
調システムを得ることができる。

【００１４】また、人体感知センサが重量センサである
ことを特徴とする。

【００１５】これにより、居住者の有無及び人数を正確
に認識でき、設置場所を選ぶことのない空調システムを
得ることができる。

【００１６】また、本発明の空調制御方法は、複数個の
赤外線センサを室内入り口に人体の移動方向に沿って略
直線上に設けて人体の入出と人数を第１の認識手段で認
識するとともに、炭酸ガス濃度から人体の存在を第２の
認識手段で認識し、第１の認識手段からの第１の認識信
号と第２の認識手段からの第２の認識信号を受信して判
定手段で人体の存在の有無を判定し、全員の出室を認識
したとき制御手段は空調機器の電源を閉状態にし、つい
で人体の入室及び人数を認識したとき制御手段は空調機
器の電源を開状態にするとともに、認識した人数及び態
様に対応して室内の空調を行うことを特徴とする。

【００１７】これにより、室内の居住者の有無及び人数
を誤動作を抑えて正確に認識すると同時にそれらの態様
を判定し、その態様に対応して空調状態を制御でき適切
に換気することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の空調シ
ステムは、室内入り口に人体の移動方向に沿って略直線
上に複数個設けられた人体感知センサと、室内の炭酸ガ
スを感知する炭酸ガスセンサと、人体感知センサからの
信号を受信して人体の入出を認識する第１の認識手段
と、炭酸ガスセンサが感知した炭酸ガス濃度から人体の
存在を認識する第２の認識手段と、第１の認識手段から
の第１の認識信号と第２の認識手段からの第２の認識信
号とを受信して人体の存在の有無を判定する判定手段と
を備え、判定手段からの判定信号を受信して空調機器を
制御する制御手段を設けたものであり、複数個の人体感
知センサが居住者の入出と人数を認識し、炭酸ガスセン
サは炭酸ガス濃度から居住者の人数と態様を認識できる
という作用を有する。

【００１９】また、請求項２に記載の発明は、人体感知
センサが光センサからなるものであり、非接触で居住者
の移動方向を認識でき、高精度に居住者の入出を認識で
きるという作用を有する。

【００２０】また、請求項３に記載の発明は、人体感知
センサが重量センサからなるものであり、人体の重量を
感知して居住者の移動方向を認識でき、高精度に居住者
の入出を認識できるという作用を有する。

【００２１】また、請求項４に記載の空調制御方法は、
複数個の赤外線センサを室内入り口に人体の移動方向に
沿って略直線上に設けて人体の入出と人数を第１の認識
手段で認識するとともに、炭酸ガス濃度から人体の存在
を第２の認識手段で認識し、第１の認識手段からの第１
の認識信号と第２の認識手段からの第２の認識信号を受
信して判定手段で人体の存在の有無を判定し、全員の出
室を認識したとき制御手段は空調機器の電源を閉状態に
し、ついで人体の入室及び人数を認識したとき制御手段
は空調機器の電源を開状態にするとともに、認識した人
数及び態様に対応して室内の空調を行うものであり、判
定手段に受信された第１の認識信号と第２の認識信号か
ら居住者の有無と人数及びその態様を精度良く判定でき
るという作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
を用いて説明する。

【００２３】（実施の形態）図１は本発明の実施の形態
における空調システムの構成図である。

【００２４】図１において、１は人体感知センサで室内
の入り口に人体の移動方向に沿って略直線上に設けら
れ、人体の存在・不在を感知してその信号を第１の認識
手段３に伝達することができるものである。２は炭酸ガ
スセンサで室内の炭酸ガス濃度を検知しその信号を第２
の認識手段４に伝達することができる。ここで、人体感
知センサ１は光センサや重量センサ等で構成され、高感
度でレスポンスに優れ、設置面積をあまり多く必要とし
なく、モーター等の駆動部が少ないものが好ましい。こ
のなかで光センサには可視光から赤外領域の光を使用し
て発光部と受光部とで構成されるものや、ＣＣＤ（電荷
結合素子）センサや、物体の表面から放射される赤外線
を測定できる焦電型のもの等がある。また、重量センサ
はひずみゲージを使用したものや、圧電センサ等のよう
に人体の重量を検知できる程度のものであればよい。こ
こでは人体感知センサ１の一例として焦電型の赤外線セ
ンサを使用した場合について説明する。一方炭酸ガスセ
ンサ２には、被検ガスが半導体に接触したときの電気抵
抗の変化から被検ガスの種類や濃度を検知する半導体型
や、被検ガスを安定化ジルコニア等からなる固体電解質
に接触させたときに生じる起電力の大きさから被検ガス
の種類や濃度を検知する固体電解質型等がある。ここで
も、高感度でレスポンスに優れ、設置面積をあまり多く
必要としないものが好ましい。ここでは一例としてアル
カリ土類金属炭酸塩からなるセラミックを検知素子とし
た炭酸ガスセンサ２を使用した場合について説明する。

【００２５】次に第１の認識手段３は、上記人体感知セ
ンサ１からの信号を受信して人体の入出を認識できるも
ので、第２の認識手段４は炭酸ガスセンサ２が検知した
炭酸ガス濃度から人体の存在を認識できるものである。
ここで第１の認識手段３からは第１の認識信号を、第２
の認識手段４からは第２の認識信号を判定手段５に伝達
する。判定手段５では第１の認識信号と第２の認識信号
を受診して、２種類の信号から室内に居住する人体の存
在の有無、人数及びその態様を判定する。判定手段５で
判定された結果は制御手段６に送られ、制御手段６は室
内に居住する人体の存在の有無、人数及びその態様に対
応して空調機器７を予め設定された空調状態になるよう
に制御する。

【００２６】ここで、人体感知センサ１の配置について
図２に基づいて説明する。図２は本発明の実施の形態に
おける人体感知センサの配置図である。図２において、
図１で使用した符号と同じものは基本的にその意味が同
じであるから、ここでは説明を省略する。人体感知セン
サ１は室内入り口に人体の移動方向に沿って略直線上に
複数個（ここではＳ１、Ｓ２、及びＳ３の３個）センサ
ボード８に設けられており、矢印で図示したように入室
方向に人体が移動するときには人体感知センサ１がＳ１
→Ｓ２→Ｓ３と順に人体を感知しその感知モードを第１
の認識手段３が認識する。一方出室方向に人体が移動す
るときにはＳ３→Ｓ２→Ｓ１と逆方向に人体を感知しそ
の感知モードを第１の認識手段３が認識する。ここで感
知モードがＳ１→Ｓ２→Ｓ３の時には、居住者の入室を
認識し、Ｓ３→Ｓ２→Ｓ１の時には出室を認識すること
になる。このようにして第１の認識手段３で認識された
第１の認識信号は判定手段５に伝達されることになる。

【００２７】つぎに第１の認識手段３からの第１の認識
信号と、第２の認識手段からの第２の認識信号とから入
居者の有無、人数及びその態様を判定する判定手段５に
ついて図３に基づいて説明する。図３は本発明の実施の
形態における判定手段の説明図である。ここでも図１で
使用した符号と同じものは基本的にその意味が同じであ
るから、その説明を省略する。先ず感知モードＡ１で人
体感知センサ１が「感知せず」のときには第１の認識信
号の内容は「ａ１：居住者なし」で、感知モードがＡ２
で「Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３」のときには「ａ２：１人入室し
た」で、感知モードがＡ３で「ｎ回感知」になると第１
の認識信号の内容は「ａ３：ｎ人入室した」となる。続
いて感知モードがＡ４で「Ｓ３→Ｓ２→Ｓ１」となると
第１の認識信号は「ａ４：１人出室した」となり、感知
モードがＡ５で「ｎ回感知」になるとその認識信号は
「ａ５：ｎ人出室した」となる。最終的に感知モードが
Ａ６では「（Ａ２＋Ａ３）−（Ａ４＋Ａ５）」となって
入室者から出室者を差し引いた「ａ６：居住者人数」が
第１の認識信号として判定手段５に伝達される。

【００２８】つぎに第２の認識手段４とその認識基準と
なる炭酸ガス濃度の基準値について説明する。通常の大
気中の炭酸ガス濃度は約３５０ｐｐｍ程度であることか
ら、ここでは多少の余裕を持たせて４００ｐｐｍを第１
の基準値として設定している。つまり第２の認識手段４
が感知モードＢ１で「炭酸ガス濃度が第１の基準値以
下」であることを感知すると、第２の認識信号の内容は
「ｂ１：居住者なし」となる。つぎに第２の基準値につ
いて説明する。ここでは５０ｍ²の広さの室内に２〜３
人の居住者が通常の態様で居る時を想定している。この
時には室内の炭酸ガス濃度は８００〜１０００ｐｐｍの
範囲に達することから、第２の基準値を９００±１００
ｐｐｍに設定している。したがって、第２の認識手段４
がＢ２で「炭酸ガス濃度が第２の基準値近傍」であるこ
とを感知すると、第２の認識信号の内容は「ｂ２：居住
者は少人数」となる。さらに第３の基準値について説明
する。上記で説明した室内に居住者がさらに増えて５、
６人以上に達した場合には炭酸ガス濃度が１５００ｐｐ
ｍ程度以上にまで到達する。また、居住者が２〜３人で
あっても、それらが室内で活発に活動中（アスレチック
や体操等の運動中）であるときには、その運動量に応じ
て居住者の呼気から多くの炭酸ガスが排出されることに
なり、この場合にも１５００ｐｐｍ程度以上にまで到達
することがある。したがって、第２の認識手段４がＢ３
で「炭酸ガス濃度が第３の基準値以上」であることを感
知すると、第２の認識信号の内容は「ｂ３：居住者は多
人数又は居住者が活動中」となる。

【００２９】以上で説明した第１の認識手段３からの第
１の認識信号と、第２の認識手段４からの第２の認識信
号が判定手段５に送られ、判定手段５は図３に示したよ
うな手順で判定することになる。つまり、第１の認識信
号ａ１と第２の信号ｂ１の論理積（ａ１かつｂ１）から
「居住者なし」と判定し、つぎにａ２とｂ２の論理積
（ａ２かつｂ２）から「居住者は１人」と判定し、さら
にａ６とｂ３の論理積（ａ６かつｂ３）から「ｎ人居住
中又は活動中」と判定する。以上の第１の認識手段３と
第２の認識手段４にはメモリー機能を備えたマイコン等
を設け、このメモリー機能に予め感知モードと第１及び
第２の認識信号とを対応して記憶させておくことによ
り、居住者の移動に対応してそれぞれの認識信号を判定
手段５に伝達することができる。又判定手段５には簡単
な論理演算ができる演算機能を持ったマイコン等とそこ
での演算結果を制御手段６に伝達できる伝達機能を付加
しておくのが適当である。

【００３０】つぎに、本発明による空調制御方法につい
て図４に基づいて説明する。図４は本発明の実施の形態
による空調制御方法のフローチャートである。先ずＳ１
で人体感知センサ１が室内に入出する人体感知信号を読
み込み、それと並行してＳ２で炭酸ガスセンサ２が室内
の炭酸ガス濃度を読み込む。この読み込んだ人体感知信
号からＳ３で第１の認識手段３が第１の認識信号を認識
し、同じく読み込んだ炭酸ガス濃度からＳ４で第２の認
識手段が第２の認識信号を認識する。これらの第１及び
第２の認識信号は判定手段５に伝達され、Ｓ５で室内の
居住者の人数及びその態様を判定する。Ｓ５で判定した
結果がＳ６で「居住者なし（ＹＥＳ）」の場合にはＳ７
で「居住者なし信号」を制御手段６に伝達し、制御手段
６は室内の空調機器を閉状態にするか必要に応じて待機
状態になるように制御する。一方Ｓ６で「居住者有り
（ＮＯ）」の場合にはＳ８で「居住者は１人か」どうか
を判定し、「居住者が１人（ＹＥＳ）」の場合にはＳ９
で制御手段６に「少人数モード空調」信号を伝達し、制
御手段６は予め設定された温度、湿度及び換気等の空調
状態になるように空調機器７を制御する。さらに、Ｓ８
で「居住者は１人以上（ＮＯ）」の場合にはＳ１０で
「ｎ人居住中又は活動中」かどうかを判定し、ＹＥＳの
場合にはＳ１１で制御手段６に「多人数モード空調」信
号を伝達し、制御手段６は予め設定された温度、湿度及
び換気等の空調状態になるように空調機器７を制御す
る。以上の制御は室内に居住者が居る間中繰り返され
る。

【００３１】以上のように人体と人体から排気される炭
酸ガス濃度を同時に検知することにより室内に居住する
人数及びその態様を精度良く把握でき、快適な空調を容
易に実現することができる。また、以上の実施の形態で
は室内の広さを５０ｍ²と想定してその空調制御方法を
説明したが本発明はこれに限られるものでなく、更に広
い面積の室内や狭い室内の場合にも快適な空調状態を実
現することができるものである。ここで広い面積の場合
には炭酸ガスセンサ２を室内の適当な場所に複数個設け
て炭酸ガス濃度の検知能力と精度を確保することがで
き、また複数の入り口が設けられているような場合には
それぞれの入り口に人体感知センサ１を設け、予め設定
されたそれらの感知モードから第１の認識信号を判定手
段５に伝達することにより快適な空調状態を実現するこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】以上から明らかなように本発明の空調シ
ステムは、室内入り口に人体の移動方向に沿って略直線
上に複数個設けられた人体感知センサと、室内の炭酸ガ
スを感知する炭酸ガスセンサと、人体感知センサからの
信号を受信して人体の入出を認識する第１の認識手段
と、炭酸ガスセンサが感知した炭酸ガス濃度から人体の
存在を認識する第２の認識手段と、第１の認識手段から
の第１の認識信号と第２の認識手段からの第２の認識信
号とを受信して人体の存在の有無を判定する判定手段と
を備え、判定手段からの判定信号を受信して空調機器を
制御する制御手段を設けたものであり、室内の居住者の
有無及び人数を誤動作を抑えて正確に認識すると同時に
それらの態様を正確に判定してその態様に応じて空調状
態を制御でき、無駄に電力を使用することなく、取り扱
いが容易で、設置場所を選ぶことがなくメンテナンスフ
リーにできるという効果を有する。

【００３３】本発明の空調制御方法は、複数個の赤外線
センサを室内入り口に人体の移動方向に沿って略直線上
に設けて人体の入出と人数を第１の認識手段で認識する
とともに、炭酸ガス濃度から人体の存在を第２の認識手
段で認識し、第１の認識手段からの第１の認識信号と第
２の認識手段からの第２の認識信号を受信して判定手段
で人体の存在の有無を判定し、全員の出室を認識したと
き制御手段は空調機器の電源を閉状態にし、ついで人体
の入室及び人数を認識したとき制御手段は空調機器の電
源を開状態にするとともに、認識した人数及び態様に対
応して室内の空調を行うものであり、居住者の人数及び
その態様に対応して適切に空調状態を制御できるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における空調システムの構
成図

【図２】本発明の実施の形態における人体感知センサの
配置図

【図３】本発明の実施の形態における判定手段の説明図

【図４】本発明の実施の形態による空調制御方法のフロ
ーチャート

【符号の説明】

１ 人体感知センサ ２ 炭酸ガスセンサ ３ 第１の認識手段 ４ 第２の認識手段 ５ 判定手段 ６ 制御手段 ７ 空調機器 ８ センサボード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内入り口に人体の移動方向に沿って略直
   線上に複数個設けられた人体感知センサと、前記室内の
   炭酸ガスを感知する炭酸ガスセンサと、前記人体感知セ
   ンサからの信号を受信して人体の入出を認識する第１の
   認識手段と、前記炭酸ガスセンサが感知した炭酸ガス濃
   度から人体の存在を認識する第２の認識手段と、前記第
   １の認識手段からの第１の認識信号と前記第２の認識手
   段からの第２の認識信号とを受信して人体の存在の有無
   を判定する判定手段とを備え、前記判定手段からの判定
   信号を受信して空調機器を制御する制御手段を設けたこ
   とを特徴とする空調システム。
2. 【請求項２】前記人体感知センサが光センサであること
   を特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 【請求項３】前記人体感知センサが重量センサであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
4. 【請求項４】複数個の赤外線センサを室内入り口に人体
   の移動方向に沿って略直線上に設けて人体の入出と人数
   を第１の認識手段で認識するとともに、炭酸ガス濃度か
   ら人体の存在を第２の認識手段で認識し、前記第１の認
   識手段からの第１の認識信号と前記第２の認識手段から
   の第２の認識信号を受信して判定手段で人体の存在の有
   無を判定し、全員の出室を認識したとき制御手段は空調
   機器の電源を閉状態にし、ついで人体の入室及び人数を
   認識したとき前記制御手段は空調機器の電源を開状態に
   するとともに、認識した人数及び態様に対応して室内の
   空調を行うことを特徴とする空調制御方法。