JP2009019785A - 室内温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】室内温度制御システムについて、空調機の運転時間を短縮させる。
【解決手段】トップライトＴ１および地窓Ｔ５、ファンＴ２、空調機Ｔ３が備え付けられた家屋１と、その屋外に散水をおこなうスプリンクラＴ４と、室内外の温度センサＤ１〜Ｄ４と、その信号を受信するコントローラＣとから室内温度制御システムを構成し、コントローラＣは、設定温度や室内外温度の比較を行い、これに基づいてトップライトＴ１、地窓Ｔ５の開閉、スプリンクラＴ４の運転停止、シーリングファンＴ２の正逆転停止、空調機Ｔ３の運転停止を制御する。スプリンクラＴ４で散水して冷えた外気や、そのままの状態で冷えた外気を地窓Ｔ５を開けて室内３に取り込み、同時にトップライトＴ１を開け、シーリングファンＴ２で室内にあった空気を追い出すことで、空調機Ｔ３を停止させたままで、室内温度を下げることができ、結果、空調機Ｔ３の運転時間が短縮される。
【選択図】図１

Description

この発明は、家屋の室内温度を自動的に制御する室内温度制御システムに関し、詳しくは、空調機の運転時間を短縮可能とした室内温度制御システムに関する。

夏期の室内温度を快適に保つために、家屋に空調機（冷暖房装置）やシーリングファン（天井扇）、トップライト（天窓）などを備え付け、これらをそれぞれの機器に付属したスイッチにより、運転および停止、正逆転、開閉させるなどして、適温となるように操作することが行われている。
しかし、このように室内の複数の機器を、機器相互の関係に配慮しながら、個別に操作するとなると、操作が複雑となり、非常に面倒であった。
また、刻一刻変化する室外の温度などの外的要因に対応して、きめ細かく温度調節するのは難しく、効率も悪く、電気消費の無駄がおおい問題もあった。

そこで、本発明者は、特許文献１に記載されているような室内温度制御システムを考案している。
具体的には、少なくともトップライトおよびシーリングファン、空調機が備え付けられた家屋と、室内の上部温度を検出する上部温度検出手段と、室内の下部温度を検出する下部温度検出手段と、室外の温度を検出する室外温度検出手段と、これら各温度検出手段からの信号を受信するコントローラとから構成され、このコントローラは、受信した温度検出信号に基づいてトップライトの開閉と、シーリングファンの正逆転と、空調機の運転停止とを制御することとした室内温度制御システムである。

この室内温度制御システムによると、室内の上下部及び室外の温度を検出するだけの簡単な手段で、家屋に備え付けられた複数の空調機器を連動させた状態で自動的に操作して、室内を適温に保つことができる。
そのため、機器相互の関係に配慮した面倒な個別操作が不要となって、快適な室内の温度環境を維持することができ、かつ無駄が少ないため、省エネルギーにも役立つ。

しかし、この室内温度制御システムを用いてもなお、空調機を連続的に運転させる状況が残るため、かかる空調機の運転時間を短縮して、更なる省エネルギーを図るための工夫の余地がある。
このような、空調機の運転時間を短縮させる試みは、健康上の理由などから、人工的な冷房状態を嫌う現代のニーズにも合致する。
特開２００６−２５０４０７号公報

そこで、この発明は、家屋の室内温度を自動的に制御する室内温度制御システムについて、空調機の運転時間を短縮させることを課題とする。

上記した課題を解決するため、この発明の室内温度制御システムでは、少なくともトップライトおよび地窓、シーリングファン、空調機が備え付けられた家屋と、この家屋の屋外に散水をおこなう散水手段と、前記家屋の室内温度を検出する室内温度検出手段と、前記家屋の室外温度を検出する室外温度検出手段と、前記各温度検出手段からの信号を受信するコントローラとから構成され、このコントローラは、受信した前記信号から室内外温度の比較を行い、またプリセットされた室内の設定温度と室内外温度との比較を行う比較手段を有し、この比較結果に基づいてトップライトの開閉、地窓の開閉、散水手段の散水運転および停止、シーリングファンの正逆転および停止、空調機の運転および停止を制御するようにしたのである。

このようにすれば、散水手段による散水で外気を冷却しておき、地窓を開けてこの冷却外気を室内に取り込み、これと同時に、トップライトを開けて、それまで室内にあった外気よりも高温の空気を、シーリングファンの回転で室外に追い出して、空調機を停止させたままで、室内温度を下げることが自動制御で可能となる。
また外気がそのままで十分に冷えている場合は、散水手段を運転させることなく、同様に地窓を開けてこの外気を室内に取り込む等して、室内温度を下げることが自動制御で可能となる。
そのため、室内温度を下げる際の空調機の運転時間を、短縮することができる。

なお、トップライトとシーリングファンと空調機に加え、吸気ファン、排気ファン、電動オーニング等も家屋に備え付け、コントローラによりこれらの動作も制御することにより、これらを含めた全体として、室内温度制御システムを構築してもよいことは無論である。

上記コントローラは、家屋立地点の経緯度に基づき、日の出および日没時刻を予測する、予測手段を有し、上記比較手段は、室内の設定温度と室内外温度との比較に加えて、この予測された日の出日没時刻と現在時刻とを比較し、この比較結果に基づいて上記散水手段の散水運転および停止を制御することにすると、時間帯によって散水手段の制御をきめ細かく行うことができる。

上記コントローラは、上記比較手段により、設定温度および室内外の温度を比較し、室内温度が設定温度よりも高く、かつ室外温度のほうが室内温度より低いときに、上記地窓を開放することとすると、冷えた外気を効率的に室内に取り込むことができる。

上記コントローラは、上記予測手段で予測された日の出時刻からプリセットされた所定時間は、上記比較手段により設定温度と室内外温度とを比較し、設定温度より室内温度が高く、かつ室外温度より室内温度が高いとき、トップライトおよび地窓を開放し、シーリングファンを上昇流が生じる向きに回転させるのが好ましい。
このようにすると、日の出前後の冷えた空気を室内に取り込んで、それまで室内にあった温かい空気を室外に追い出し、室内温度を下げることが、空調機を運転させることなく、効率的になされる。

上記室外温度検出手段は、家屋の床下の温度を検出する床下温度検出手段と、室外の地窓近傍の温度を検出する窓際温度検出手段とからなり、上記コントローラは、上記予測手段により予測された日の出時刻から所定時間経過後に、上記比較手段で床下温度と窓際温度の比較を行い、窓際温度が床下温度よりプリセットされた所定の温度高いとき、散水手段を運転させて散水することとするのが、なお好ましい。
このようにすると、日没前後の温かい外気を、散水で冷却して、地窓から取り込むのに好適な温度とすることができる。

上記コントローラは、窓際温度の温度変化率の計測手段を有し、上記予測手段で予測された日の出時刻から所定時間経過後に、この計測手段で計測した窓際温度の上昇率がプリセットされた所定の率を超えたとき、地窓を閉塞するのが好ましい。
もはや、散水した程度では、外気を室内に取り込み可能な程度に冷却することができないからである。

上記室外温度検出手段は、家屋の床下の温度を検出する床下温度検出手段と、室外の地窓近傍の温度を検出する窓際温度検出手段とからなり、上記コントローラは、上記予測手段で予測された日没時刻よりプリセットされた所定時間前から、上記比較手段で床下温度と窓際温度の比較を行い、窓際温度が床下温度よりプリセットされた所定の温度高いとき、散水手段を運転させて散水するのが好ましい。
日中熱せられた外気を、室内に取り込み可能な程度に冷却するためである。

上記コントローラは、窓際温度の温度変化率の計測手段を有し、上記予測手段で予測された日没時刻よりプリセットされた所定時間前以降、この計測手段で計測した窓際温度の下降率がプリセットされた所定の率を超え、かつ上記比較手段による比較の結果、窓際温度が上記室内設定温度よりも低いとき、トップライトおよび地窓を開放し、シーリングファンを上昇流が生じる向きに回転させる。

さらに、上記コントローラは、上記トップライトおよび地窓の開放、シーリングファンの回転の開始から、プリセットされた所定時間経過後、地窓を閉鎖することにすると、夜半に地窓から他人が侵入するのが防がれ、セキュリティが確保される。

上記コントローラは、家屋の立地条件に対応するプリセットされた補正値に基づいて、上記予測手段により予測された日の出日の入り時刻を補正できるようにすると、立地条件に即した制御が可能となる。

上記室内温度検出手段は、室内の上部温度を検出する上部温度検出手段と、室内の下部温度を検出する下部温度検出手段とからなり、上記比較手段は、室内上部温度と下部温度の比較をさらに行い、この比較結果に基づいて各機器の制御を行うようにすると、一層きめ細かな室内温度調節が可能となる。

家屋の屋外の地窓近傍に、壁を立設し、散水手段は、この壁に対して散水を行なうようにすると、地面に直接散水を行った場合と比較して、水が気化しやすいため、気化熱の有効利用が図られる。
しかも、水の気化により冷えた外気が、拡散する前に、壁近傍の地窓からすぐに室内に取り込むことができる。
このため、外気の冷却および冷却外気の室内取り込みが効率的におこなわれ、空調機の運転時間をさらに短縮することができる。

この壁を多孔質とすると、保水性にすぐれるため、壁にかけた水の気化が徐々におこなわれて、外気の冷却が持続的におこなわれ、さらに空調機の運転期間を短縮できる。

この発明の室内温度制御システムでは、散水等で冷却された外気を、地窓から室内に自動的に取り込み、室内温度を空調機を運転することなく下げることができるため、空調機の運転時間を短縮できる。

図１および図２に、実施形態の室内温度制御システムの概略を示す。

図１に示すように、家屋１の天井２には、トップライトＴ１が設置されており、制御器Ｃ１に与えられた信号に応じて開閉可能になっている。
また、トップライトＴ１には図示省略の雨センサが付属し、降雨時には制御器Ｃ１に信号を出し、トップライトＴ１を閉じ、室内３に雨が入らないようになっているものとする。
なお、トップライトＴ１としては、日光を遮蔽できるように、ブラインド付の物を用いることもでき、その場合、光センサによって日照を検出し、ブラインドを開閉することもできる。

図示のように、トップライトＴ１の近傍であって、天井２の内側には、シーリングファンＴ２が設置されており、制御器Ｃ２に与えられた信号に応じて、適当な回転速度で正転または逆転を行う。
シーリングファンＴ２は、正転により室内３の空気に上昇流を起こし、逆転により室内３の空気に下降流を起こさせるようになっており、トップライトＴ１が開いた状態で上昇流を起こすと、室内３の空気が追い出されるしくみになっている。

また、室内３の適宜個所には、空調機Ｔ３が設置され、制御器Ｃ３に与えられた信号に応じて冷房運転と停止動作を行なう。
さらに、室内３には、床面に接して地窓Ｔ５が設置されており、制御器Ｃ５に与えられた信号に応じて開閉可能になっている。
一方、室外の家屋１床下４には、スプリンクラＴ４が設置されており、制御器Ｃ４に与えられた信号に応じて、その内部の電磁弁が開閉動作を行うことで、散水運転および停止可能になっている。
このスプリンクラＴ４の位置は床下４に限られず、家屋１と離れた位置に設置してもよい。
また、スプリンクラＴ４以外の散水手段、たとえば自動水撒きホース等で代替してもよい。

一方室外には、地窓Ｔ５に面して壁Ｗが立設されており、前記スプリンクラＴ４の散水は、この壁に向かって行われる。
壁Ｗは、その材料となる壁土に多孔質の素材を用いるか、あるいは壁Ｗ成型時に発泡剤を混入させるかなどしてその壁面に微細な孔が多数形成されている。

この壁Ｗに散水が行われると、水が一旦壁Ｗに浸み込み、次いで気化する際に周囲の熱を奪うため、壁Ｗ周囲の外気が冷却されることになる。
特に、上記のように壁Ｗは多孔質であるため、保水性が高く、徐々に気化するため、外気の冷却効果が持続するようになっている。
そして、壁Ｗに散水し、外気が十分に冷却された状態で、壁Ｗに面した地窓Ｔ５を開けると、外気が地窓Ｔ５から室内３に取り込まれ、室内温度が下がるしくみになっている。

また、室内３の上部の適宜個所には、温度を検出する温度センサＤ１が設置され、同様に、室内３の下部の適宜個所にも、温度センサＤ２が設置されている。
そして、室外の床下４適宜箇所には、温度センサＤ３が設置され、室外の地窓Ｔ５の窓際にも、温度センサＤ４が設置されている。

家屋１には、さらに、吸気ファンと排気ファンを設けて、室内３の換気を効率よく行なうことができるようにしてもよい。
また、テラスなどに電動オーニングを設け、日光の遮蔽を制御することもできる。
これらの機器には、同様に、それぞれ制御器が設けられ、これに与えられた信号に応じて、運転停止等を行うものとする。

図２に示すように、前記温度センサＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、有線または無線で室内３に設置されたコントローラＣに接続されて、このコントローラＣに信号を送るようになっている。
同様に、コントロールパネルＰも有線または無線でコントローラＣに接続されており、このコントロールパネルＰに、室内３の設定温度や家屋１の立地点の経緯度を手動で入力すると、コントローラＣに信号を送るようになっている。
このようなコントロールパネルＰとしては、キーボード状のもの、いわゆるリモートコントローラ状のものなどがある。

コントローラＣは、温度センサＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４から入力される測定された温度の信号と、コントロールパネルＰから入力される設定温度や経緯度の信号に基づいて演算を行い、制御器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５に制御信号を出力するものとする。

ここでコントローラＣは、タイマーを備えており、コントロールパネルＰから入力された経緯度の信号に基づいて、家屋１立地点における日の出日没の時刻を予測し、この予測した日の出日没時刻と、現在時刻とを比較する機能を有している。
また、コントローラＣは、温度センサＤ３からの信号に基づいて窓際温度の上昇率および下降率を計測する機能を有している。
ここで、窓際温度は時間の関数ｆ_（ｔ）で表現できるため、これら上昇率および下降率は、例えば窓際温度を時間で１回微分した関数ｆ´_（ｔ）で表されたり（温度上昇および下降の速度に相当）、２回微分した関数ｆ´´_（ｔ）で表されたり（温度上昇および下降の速度の変化率に相当）する。
この実施形態における、上昇率および下降率は、温度上昇および下降の速度である。

そして、制御器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５は、コントローラＣから出力される信号に基づいて、これらトップライトＴ１、シーリングファンＴ２、空調機Ｔ３、地窓Ｔ５、スプリンクラＴ４の動作あるいは停止を制御する。

なお、制御対象機器が増加すると、コントローラＣへ信号を送る温度センサ等の検出手段Ｄｎや、機器を制御する制御手段Ｃｎも増加することは無論である。
また、温度検出手段Ｄｎは、温度センサに限らず湿度計、光センサなどを用いることもできる。

上記のような室内温度を制御するための具体的手段を、図３から図７に基づいて説明する。
その前提として、コントロールパネルＰからコントローラＣに、設定温度、および家屋１立地点の経緯度があらかじめ入力されているものとし、コントローラＣは予測される日の出時刻および日没時刻を算出済みであるとする。
ここで設定温度は、通常は、室内３環境が涼しく感じられるかどうかの限界温度としておくのが好ましい。

まず、図３の、ステップＳ１で現在時刻と予測される日の出時刻（以下、単に日の出時刻という。）との時間差（現在時刻−日の出時刻）Ｘ１、ステップＳ２で予測される日没時刻（以下、単に日没時刻という。）と現在時刻との時間差（日没時刻−現在時刻）Ｘ２を判定する。

次に、ステップＳ３で時間差Ｘ１がＫ１（定数）以下かどうかを判定し、Ｋ１以下であればステップＳ１０に進む。
この場合、現在時刻が日の出の直後であることを意味し、図４に示すＳ１０以下のステップは、日の出以降の一定時間内（例えば午前中）における室内温度制御システムの運転状態を示している。
時間差Ｘ１がＫ１を超えていると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、時間差Ｘ２がＫ２（定数）以下かどうかを判定し、該当すればステップＳ３０に進む。
この場合、現在時刻が日没の直前であることを意味し、図５に示すＳ３０以下のステップは、日没前後から一定時間内（例えば日の出前まで）における室内温度制御システムの運転状態を示している。

時間差Ｘ２がＫ２を超えている（日没のはるか前）ならば、ステップＳ５０に進む。
この場合、現在時刻が日の出時刻からも日没時刻からも離れていることを意味し、図６および図７に示すＳ５０以下のステップは、室内温度制御システムの通常運転の状態を示している。

図４のように、ステップＳ１０に進むと、まず室内温度と設定温度との差（室内温度−設定温度）Ｘ３を、つぎにステップＳ１１で室内温度と窓際温度との差（室内温度−窓際温度）Ｘ４を判定する。
この差は、室内３環境が涼しいか暑いかを判定するものである。
これらの判定は、室内温度は温度センサＤ１、Ｄ２からの入力信号により、窓際温度は温度センサＤ４からの入力信号によって行われる。
なお、以下、単に室内温度というとき、温度センサＤ１、Ｄ２の平均値をとってもよく、あるいは温度センサＤ２のみの温度でもよい。

次に、ステップＳ１２で、室内温度と設定温度との差Ｘ３がＫ３（定数）以下であるかどうか、ステップＳ１３で、室内温度と窓際温度との差Ｘ４がＫ４（定数）以下であるかどうかを判定する。
ステップＳ１２、Ｓ１３の双方で、差Ｘ３がＫ３以上であり、かつ差Ｘ４がＫ４以上である、すなわち室内温度が設定温度と窓際温度の双方よりも一定以上高い場合、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６に進む。

これらのステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６で、地窓Ｔ５を開放して外気を室内３に取り込み、これとほぼ同時にトップライトＴ１を開放してシーリングファンＴ２を正転させて、トップライトＴ１から室内３の空気を追い出す。
室内温度は窓際温度よりも高いため、地窓Ｔ５から外気を取り込むことにより、室内温度が下がる。
この間、空調機Ｔ３は停止したままであるため、人工的な冷却に頼ることなく、室温を下げることが可能となる。
これらステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の順序は入れ替え可能である。
一方、ステップＳ１２、Ｓ１３のいずれかで条件を満たさない場合には、ステップＳ１に戻る。

地窓Ｔ５、トップライトＴ１を開放し、シーリングファンＴ２を正転させた状態で、ステップＳ１７でプリセットされた所定時間が経過したかどうかを判定し、経過していればステップＳ１８に進む。
経過するまでは、ステップＳ１４に戻り、地窓Ｔ５、トップライトＴ１を開放し、シーリングファンＴ２を正転させつづける。

ステップＳ１８では、床下温度と窓際温度の差（床下温度−窓際温度）Ｘ５を判定する。
これは、日照時における、室外の日当たりのいい場所（窓際）と、日当たりの悪い場所（床下４）との気温の差を判定するものである。
ここで窓際温度は温度センサＤ４からの入力信号によって、床下温度は温度センサＤ３からの入力信号によって判定される。

つぎに、ステップＳ１９に進み、差Ｘ５がＫ５（定数）以上であるかを判定する。
差Ｘ５がＫ５以上であれば、ステップＳ２０に進み、スプリンクラＴ４を運転して壁Ｗに向けて散水を行う。
この散水により、壁Ｗ近辺の日照で熱せられた外気が冷却され、窓際における室外温度が下がる。
一方、差Ｘ５がＫ５未満の場合には、ステップＳ１８に戻り、差Ｘ５がＫ５以上になるまで計測し続ける。
この間も、地窓Ｔ５およびトップライトＴ１は開放され、シーリングファンＴ２は正転しているため、外気は室内３に取り込まれ続ける。

スプリンクラＴ４の散水が開始されるとステップＳ２１に進んで、この散水中の窓際温度の上昇率Ｘ６を判定する。
上昇率Ｘ６がＫ６（定数）を越える場合、すなわち散水では外気温の上昇をしのげない場合、ステップＳ２２で地窓Ｔ５を閉塞し、室内３に外気を取り込まないようにする。
この場合に、トップライトＴ１を閉塞し、シーリングファンＴ２の運転も停止して、換気も同時に終了してもよい。
また、上昇率の判定に代えて、窓際温度と室内温度を比較して、窓際温度のほうが高い場合に地窓Ｔ５を閉塞するようにしてもよい。
一方、上昇率Ｘ６がＫ６（定数）以下である場合には、ステップＳ２０に戻り、散水した状態で外気を取り込み続ける。

つぎに、ステップＳ２３でスプリンクラＴ４の運転を停止し、その後ステップＳ５０に進む。
もはや、地窓Ｔ５から外気を取り込まない以上は、スプリンクラＴ４を運転させるのは無駄だからである。

図５のように、ステップＳ３０に進むと、まず窓際温度と床下温度の差（窓際温度−床下温度）Ｘ７を判定する。
この差は、日没前後において、それまでの日照で熱せられた窓際の外気が、日の当たらない床下４の外気とどの程度温度差があるのかを判定するものである。

次にステップＳ３１で差Ｘ７がＫ７（定数）以上であるかを判定する。
差Ｘ７がＫ７以上、すなわち窓際温度が高い場合は、ステップＳ３２に進み、スプリンクラＴ４の散水運転を行う。
差Ｘ７がＫ７未満である場合、すなわち窓際温度が床下温度とあまり変わらない場合、スプリンクラＴ４は停止したままでステップＳ３３、Ｓ３４にすすむ。

スプリンクラＴ４が散水し、窓際の外気の冷却が開始された場合、あるいはもともと窓際温度が比較的低い場合、ステップＳ３３、Ｓ３４に進んで、窓際温度と室内温度との比較、窓際温度と設定温度との比較を行う。

窓際温度が室内温度と設定温度の双方よりも低い場合、ステップＳ３５に進み、この散水中の窓際温度の下降率Ｘ８を判定する。
下降率Ｘ８がＫ８（定数）を超える場合、すなわち、散水などにより窓際温度が大きく下がりつづけている場合、ステップＳ３６、Ｓ３７、Ｓ３８で、地窓Ｔ５を開放し、トップライトＴ１を開放し、シーリングファンＴ２を正転させて外気を室内３に取り込み、室内温度を下げる。
なお、ステップＳ３５は省略して、ステップＳ３３、Ｓ３４の窓際温度と室内温度および設定温度との比較のみに基づいて、上記地窓Ｔ５等の制御を行ってもよい。
この間、空調機Ｔ３は停止したままである。

一方、窓際温度が室内温度と設定温度のいずれかよりも高い場合や、下降率Ｘ８がＫ８以下である場合、ステップＳ３２に戻り、スプリンクラＴ４はすでに散水運転している場合には、そのまま散水を継続し、停止状態であれば散水を開始する。

地窓Ｔ５、トップライトＴ１を開放し、シーリングファンＴ２を正転させた状態で、ステップＳ３９で、プリセットされた所定時間が経過したかどうかを判定する。
所定時間が経過するとステップＳ４０に進み、経過するまでは、ステップＳ３６に戻り、地窓Ｔ５、トップライトＴ１を開放し、シーリングファンＴ２を正転させつづけて外気を取り込む。

所定時間が経過し、ステップＳ４０に進むと地窓Ｔ５を閉塞する。
これは、日没から一定時間が経過しているため、安全のために地窓Ｔ５を閉じておくものである。
この場合に、トップライトＴ１も閉塞して、さらに安全性を高めてもよい。
なお、地窓Ｔ５閉塞以外の方法でセキュリティを確保できるならば、ステップＳ４０は省略してもよい。

つぎに、ステップＳ４１でスプリンクラＴ４の運転を停止し、その後ステップＳ５０に進む。
同時に、シーリングファンＴ２の運転を停止してもよい。

図６のように、ステップＳ５０に進むと、まず、ステップＳ５０、Ｓ５１、Ｓ５２で室内３の上部と下部の温度差Ｘ９、室外と室内３の温度差Ｘ１０、室内温度と設定温度の差Ｘ１１を判定する。

次に、ステップＳ５３で室内３上部と下部の温度差Ｘ９がＫ９（定数）以上かどうかを判定する。
例えばＫ９＝３℃とすると、温度差が３℃以上であれば、ステップＳ５４で室内外温度差Ｘ１０がＫ１０（定数）より低いか高いかを判定する。
いまＫ１０＝０とすれば、室内温度が外気より低いか高いかだけの判定となる。
室内温度が外気より高いと、ステップＳ５５で室内温度と設定温度の差Ｘ１１がＫ１１（定数）より高いか低いかを判定する。

室内３が涼しい環境であれば、ステップＳ５６、ステップＳ５７と進み、シーリングファンＴ２を止め、トップライトＴ１を開いて外気を室内３に導入し、空調機Ｔ３は停止しておく。
室内３が暑くるしい環境であれば、ステップＳ５９でシーリングファンＴ２を回転させて上昇流を発生させ、トップライトＴ１を開いて室内３の空気を外気と入れ換える。
ここでも、空調機Ｔ３は停止したままである。

ステップＳ５４で室内温度が外気温より高くないと判定された場合、ステップＳ６０で室内３環境が涼しいかどうか（室内温度と設定温度の差Ｘ１１がＫ１１（定数）より高いか低いか）判定する。
室内３環境が涼しければ、ステップＳ６１でシーリングファンＴ２を停止し、ステップＳ６２でトップライトＴ１を閉じる。
また、室内３環境が涼しくなければ、ステップＳ６３、Ｓ６４、Ｓ６５と順に進み、シーリングファンＴ２を正転させて上昇流を起こし、トップライトＴ１を開いてシーリングファンＴ２による換気を行ない、空調機Ｔ３を運転して冷房を行なう。

前記ステップＳ５３で室内３の上部と下部に例えば３℃未満の差がある場合には、図７のステップＳ７０に進み、室外と室内３の温度差を見る。
室内温度の方が低い場合、ステップＳ７１に進み、室内温度が設定温度以下かどうかを判定する。
設定温度以下であれば、順にステップＳ７２、Ｓ７３、Ｓ７４と進み、シーリングファンＴ２を停止し、トップライトＴ１を閉じ、空調機Ｔ３を停止する。
一方、設定温度以上の場合には、順にステップＳ７５、Ｓ７６と進み、シーリングファンＴ２を回転して上昇流を起こし、トップライトＴ１を開いてシーリングファンＴ２により室内３空気を換気する。
このとき、空調機Ｔ３は停止したままでもよい。

前記ステップＳ７０で、室内３の温度が室外よりも高い場合には、ステップＳ７７で室内温度が設定温度以下かどうかを判定する。設定温度以下であれば、順にステップＳ７８、Ｓ７９、Ｓ７４に進み、シーリングファンＴ２を停止、トップライトＴ１を閉じ、空調機Ｔ３を停止する。
即ち室内３はそのままの状態に維持される。

前記ステップＳ７７で、室内温度が設定温度を超えていると判定されると、順にステップＳ８０、Ｓ８１、Ｓ８２と進み、シーリングファンＴ２を逆転させて下降流を起こし、トップライトＴ１は閉じ、空調機Ｔ３運転して冷房を行なう。
これらの操作によって、室内３は外気から遮断され、冷房による冷気は下降流に伴って空間を還流し、均一な室内温度を保つことができる。

図６、図７に示すように、各ステップＳ５０〜Ｓ８２において、トップライトＴ１の開閉、シーリングファンＴ２の正逆転や停止、空調機Ｔ３の運転停止を制御するが、プリセットされた所定時間が経過すると、ステップＳ１に戻る。
この制御は、図では省略するが、ステップＳ１７、Ｓ３９と同様にして行われる。

上述のような処理ステップＳ１〜Ｓ８２において、Ｋ１〜Ｋ１１の値は状況に応じて種々選択可能である。
また、それらの値に応じて、トップライトＴ１および地窓Ｔ５の開閉度やシーリングファンＴ２の回転速度、スプリンクラＴ４の散水量を段階的にしたり、空調機Ｔ３の運転を強、中、弱にしたり、するなども選択可能である。
これらＫ１〜Ｋ１１は、コントロールパネルＰからコントローラＣに入力できるようにしておくとよい。
また、上記ステップＳ１７、Ｓ３９における、機器の運転時間に相当する所定時間も、コントロールパネルＰから入力できるようにしておくとよい。

また、家屋１が山陰、崖下にあるなど、立地条件が特殊な場合、経緯度から算出した予測日の出日没時刻に基づくスプリンクラＴ４の制御が、実態に即していないことが起こりうる。
このように、実態に即するには大幅に変更する必要性があるときは、立地条件に基づいて、スプリンクラＴ４の制御を適宜補正してもよい。

例えば、予測された日の出日没時刻とは別に、コントロールパネルＰからスプリンクラＴ４の動作開始補正量、動作時間補正量に関するデータを入力し、コントローラＣは、このデータに基づいてスプリンクラＴ４の制御を補正することが可能である。
より具体的には、予測日の出時刻、日没時刻に、動作開始補正量（個別の立地条件に対応する定数あるいは各立地条件に対応する関数など）を直接加算して、スプリンクラＴ４の動作開始時刻を、立地条件に合わせて、早めるあるいは遅らせてもよい。
また、設定されているスプリンクラＴ４の散水時間に、動作時間補正量を直接加算して、スプリンクラＴ４の散水時間を、立地条件に合わせて、長くあるいは短くしてもよい。

実施形態の室内温度制御システムの概略図 室内温度制御システムの制御方法を示すブロック図 室内温度制御システムの処理ステップを示すフローチャート 室内温度制御システムの処理ステップを示すフローチャート 室内温度制御システムの処理ステップを示すフローチャート 室内温度制御システムの処理ステップを示すフローチャート 室内温度制御システムの処理ステップを示すフローチャート

符号の説明

１ 家屋
２ 天井
３ 室内
４ 床下
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 温度センサ
Ｔ１ トップライト
Ｔ２ シーリングファン
Ｔ３ 空調機
Ｔ４ スプリンクラ
Ｔ５ 地窓
Ｗ 壁
Ｐ コントロールパネル
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５ 制御器
Ｃ コントローラ
Ｓ１〜Ｓ８２ 処理ステップ

Claims (13)

1. 少なくともトップライトおよび地窓、シーリングファン、空調機が備え付けられた家屋と、
   この家屋の屋外に散水をおこなう散水手段と、
   前記家屋の室内温度を検出する室内温度検出手段と、
   前記家屋の室外温度を検出する室外温度検出手段と、
   前記各温度検出手段からの信号を受信するコントローラとから構成され、
   このコントローラは、受信した前記信号から室内外温度の比較を行い、またプリセットされた室内の設定温度と室内外温度との比較を行う比較手段を有し、この比較結果に基づいてトップライトの開閉、地窓の開閉、散水手段の散水運転および停止、シーリングファンの正逆転および停止、空調機の運転および停止を制御する室内温度制御システム。
2. 上記コントローラは、家屋立地点の経緯度に基づき、日の出および日没時刻を予測する、予測手段を有し、上記比較手段は、室内の設定温度と室内外温度との比較に加えて、この予測された日の出日没時刻と現在時刻とを比較し、この比較結果に基づいて上記散水手段の散水運転および停止を制御する請求項1に記載の室内温度制御システム。
3. 上記コントローラは、上記比較手段により、設定温度および室内外の温度を比較し、室内温度が設定温度よりも高く、かつ室外温度のほうが室内温度より低いときに、上記地窓を開放する請求項２に記載の室内温度制御システム。
4. 上記コントローラは、上記予測手段で予測された日の出時刻からプリセットされた所定時間は、上記比較手段により設定温度と室内外温度とを比較し、設定温度より室内温度が高く、かつ室外温度より室内温度が高いとき、トップライトおよび地窓を開放し、シーリングファンを上昇流が生じる向きに回転させる請求項２に記載の室内温度制御システム。
5. 上記室外温度検出手段は、家屋の床下の温度を検出する床下温度検出手段と、室外の地窓近傍の温度を検出する窓際温度検出手段とからなり、
   上記コントローラは、上記予測手段により予測された日の出時刻から所定時間経過後に、上記比較手段で床下温度と窓際温度の比較を行い、窓際温度が床下温度よりプリセットされた所定の温度高いとき、散水手段を運転させて散水する請求項４に記載の室内温度制御システム。
6. 上記コントローラは、窓際温度の温度変化率の計測手段を有し、上記予測手段で予測された日の出時刻から所定時間経過後に、この計測手段で計測した窓際温度の上昇率がプリセットされた所定の率を超えたとき、地窓を閉塞する請求項５に記載の室内温度制御システム。
7. 上記室外温度検出手段は、家屋の床下の温度を検出する床下温度検出手段と、室外の地窓近傍の温度を検出する窓際温度検出手段とからなり、
   上記コントローラは、上記予測手段で予測された日没時刻よりプリセットされた所定時間前から、上記比較手段で床下温度と窓際温度の比較を行い、窓際温度が床下温度よりプリセットされた所定の温度高いとき、散水手段を運転させて散水する請求項３から６のいずれかに記載の室内温度制御システム。
8. 上記コントローラは、窓際温度の温度変化率の計測手段を有し、上記予測手段で予測された日没時刻よりプリセットされた所定時間前以降、この計測手段で計測した窓際温度の下降率がプリセットされた所定の率を超え、かつ上記比較手段による比較の結果、窓際温度が上記室内設定温度よりも低いとき、トップライトおよび地窓を開放し、シーリングファンを上昇流が生じる向きに回転させる請求項７に記載の室内温度制御システム。
9. 上記コントローラは、上記トップライトおよび地窓の開放、シーリングファンの回転の開始から、プリセットされた所定時間経過後、地窓を閉鎖する請求項８に記載の室内温度制御システム。
10. 上記コントローラは、家屋の立地条件に対応するプリセットされた補正値に基づいて、上記予測手段により予測された日の出日の入り時刻を補正する請求項２から９のいずれかに記載の室内温度制御システム。
11. 上記室内温度検出手段は、室内の上部温度を検出する上部温度検出手段と、室内の下部温度を検出する下部温度検出手段とからなり、上記比較手段は、室内上部温度と下部温度の比較をさらに行い、この比較結果に基づいて、トップライトの開閉、地窓の開閉、散水手段の散水運転および停止、シーリングファンの正逆転および停止、空調機の運転および停止を制御する請求項１から１０のいずれかに記載の室内温度制御システム。
12. 上記家屋の屋外の地窓近傍に、壁を立設し、上記散水手段は、この壁に向けて散水運転をおこなう請求項１から１１のいずれかに記載の室内温度制御システム。
13. 上記壁は、多孔質である請求項１２に記載の室内温度制御システム。

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