JP2013139968A - 空調制御システム、空調制御装置及び空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】空調機器の運営管理の効率化と省エネルギーを達成可能な空調制御システム、空調制御装置及び空調制御方法を提供すること。
【解決手段】空調制御システム1は、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置2と、空調機器5を制御する空調制御装置4と、を含む。空調制御装置4は、複数の環境計測装置2の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部21と、環境データ取得部21が取得した環境データを利用して、環境を予測する環境予測部23と、環境予測部23の予測結果に基づいて、空調機器5の制御情報を生成する空調制御情報生成部24と、を含む。
【選択図】図5
【解決手段】空調制御システム1は、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置2と、空調機器5を制御する空調制御装置4と、を含む。空調制御装置4は、複数の環境計測装置2の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部21と、環境データ取得部21が取得した環境データを利用して、環境を予測する環境予測部23と、環境予測部23の予測結果に基づいて、空調機器5の制御情報を生成する空調制御情報生成部24と、を含む。
【選択図】図5
Description
本発明は、空調制御システム、空調制御装置及び空調制御方法に関する。
特許文献1では、「屋根面もしくは壁面に開閉可能な開口部を有するドームにおいて、該開口部の開閉駆動装置と空調換気装置とをコンピュータに接続し、該コンピュータに気象情報を入力し、ここでコンピュータにプログラムされた各種気象条件のピーク値と入力された現時点の気象状況を比較し、この比較判断結果にもとづいてコンピュータから開口部の開閉駆動装置と空調・換気装置とに制御信号を出すことを特徴とする開閉式ドーム建築物の開閉部の制御方法」等が提案されている。
特許文献2では、「蓄熱装置と、この蓄熱装置に熱エネルギを供給する熱源機器と、この蓄熱装置から熱エネルギの供給を受ける負荷機器と、ニューロン素子を有し熱負荷系の入出力データに基づく情報を学習データとして学習および予測を行うニューラルネットワークとを備え、このニューラルネットワークにより熱負荷を予測することによって前記熱源機器を含むシステムを制御することを特徴とする蓄熱利用システム」等が提案されている。
特許文献3では、「空調負荷実績データ、気象データ、カレンダデータおよび空調機器稼働スケジュールデータを入力因子とする予測モデルを用いて空調負荷の予測を行う空調負荷予測方法であって、空調負荷実績データ、気象データ、カレンダデータおよび空調機器稼働スケジュールデータを収集するデータ収集手順と、空調負荷実績データ、気象データ、カレンダデータおよび空調機器稼働スケジュールデータを用いて予測モデルの学習を行う学習手順と、空調負荷実績データ、気象データ、カレンダデータおよび空調機器稼働スケジュールデータを予測モデルに入力して空調負荷の予測を行って予測データを生成する予測手順と、を有することを特徴とする空調負荷予測方法」等が提案されている。
特許文献4では、「多数の制御部品を有する空調機器を備えた事業所に前記空調機器の制御方法を運転管理会社から提供する空調制御システムであって、前記事業所の空調負荷を外気条件に依存する負荷と生産計画に基づく負荷とに区別し、外気条件に依存する負荷に対しては少なくとも前日までの外気状態履歴から求めた当日の予測外気状態に基づいて空調機器を構成する各制御部品を制御し、生産計画に基づく負荷に対しては前日と実質的に同じ状態で空調機器を構成する各制御部品を制御する制御方法を前記運転管理会社が前記事業所に提供することを特徴とする空調制御システム」等が提案されている。
特許文献5では、「位置検出手段により車両の現在位置データを取得し、経路探索手段により目的地までの経路を検索し、経路誘導手段により前記経路に沿って前記車両を目的地まで誘導案内する車載ナビゲーション制御部(以下、ナビ制御部という)と、前記車両に備えられる運転環境検出手段により取得した運転環境データに基づいてその車両の室内環境を制御する室内環境制御部とを備えた車両の協調制御システムであって、外部ネットワークから取得した気象データと前記運転環境検出手段により取得した運転環境データとのうちの少なくとも一方のデータと、前記経路に関する地図データとに基づいて、その経路上の天候を予測する天候予測手段と、その天候予測手段により予測される経路上の天候と、前記車両の現在位置データとに基づいて、前記室内環境制御部へ室内環境の制御信号を出力する環境制御指令手段と、を含むことを特徴とする車両の協調制御システム」等が提案されている。
特許文献6では、「蓄熱槽を備えた熱源システムの運転を制御する制御装置であって、気象の実測データと、運転実績データを関連付けて収集するデータ収集手段と、前記気象の実測データと、前記運転実績データを記憶する実績データ記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記気象実測データと、前記運転実績データに基づいて、気象と建物の特性の関係を示すパターンデータを生成するパターンデータ生成手段と、前記パターンデータを記憶するパターンデータ記憶手段と、天気予報データを取得する手段と、前記天気予報データと前記パターンデータ記憶手段に記憶されているパターンデータを参照して、空調負荷を予測する予測手段と、前記空調負荷から前記蓄熱槽を最大限利用した運転計画データを生成する運転計画作成手段と、前記運転計画に基づいて、前記熱源システムの運転制御を行う運転制御手段とを備えたことを特徴とする蓄熱槽熱源システムの制御装置」等が提案されている。
特許文献7では、「冷房機能および暖房機能の少なくとも一方を有する空気調和機(10)が推定年の特定の所定期間に消費したであろう、または消費するであろう電力量を算出する空気調和機の推定消費電力量算出装置(40,40a)であって、基準年の複数の前記所定期間それぞれを冷房運転期間および暖房運転期間のいずれかに決定する第1手段(51,51a)と、前記基準年の複数の前記所定期間から、前記空気調和機が設置される建造物のカレンダー情報、前記空気調和機の運転情報、前記所定期間の気象情報、前記空気調和機が設置される建造物のカレンダー情報と前記空気調和機の運転情報との組合せ、前記空気調和機が設置される建造物のカレンダー情報と前記所定期間の気象情報との組合せのいずれかに基づいて決定される条件を満たす前記所定期間を除去する第2手段(51,51a)と、前記第2手段において除去されていない前記所定期間であって前記冷房運転期間および前記暖房運転期間のいずれかである前記所定期間の消費電力量と平均気温とを用いて単位平均気温当たりの消費電力量を算出する第3手段(51,51a)と、前記単位平均気温当たりの消費電力量、前記基準年の特定の前記所定期間の前記消費電力量、前記基準年の特定の前記所定期間の平均気温、および前記推定年の特定の前記所定期間の平均気温もしくは予測平均気温を利用して前記空気調和機が前記推定年の特定の前記所定期間に消費したであろう、または消費するであろう電力量を算出する第4手段(52,52a)と、を備える、空気調和機の推定消費電力量算出装置(40,40a)」等が提案されている。
特許文献8では、「契約サイトに設けられた空調設備をサービス提供会社が運用する空調設備運用システムにおいて、前記サービス提供会社は年間の空調負荷変動データ及び/または気象データに基づいて、空調設備が備えるターボ冷凍機及び/または吸収式冷凍機の総運転費用が最小になるようにこれらターボ冷凍機及び吸収式冷凍機の全負荷運転または部分負荷運転を設定することを特徴とする空調設備運用システム」等が提案されている。
特許文献9では、「室内機と室外機とを有する空調機を制御する空調機制御システムであって、現在の外気温度、所定時間後の予測外気温度を含む気象情報を取得する気象情報取得手段と、前記空調機を構成する圧縮機が冷媒を吐出する際の圧力を取得する吐出圧力取得手段と、前記圧縮機に吐出圧力異常が発生した際に、前記気象情報取得手段から取得した現在の外気温度と、前記吐出圧力取得手段から取得した圧力を対応付けて記憶する記憶手段と、前記気象情報取得手段により取得する所定時間後の予測外気温度が前記記憶手段に記憶されている温度よりも高いか否かを判定する吐出圧力異常判定手段と、前記吐出圧力異常判定手段によって判定された結果に基づいて、前記空調機の出力を制御する空調機駆動制御手段と、を有することを特徴とする空調機制御システム」等が提案されている。
このように、従来から、ビルや工場などの空調管理には、気象データや過去に蓄積した空調機の運転データを元に空調機の省エネ制御システムが提案されている。
しかしながら、これらシステムでは、気象データに気象協会等を基にした、一般的なデータを使用する例が多く、制御対象となる設備の付近の気象データを用いてはいない。その結果、外気温、湿度が、制御対象設備周辺の実態を反映できず、また、輻射熱等の周辺でのみ把握できるデータが使えないので、快適性と、効率的な空調機器の運営管理が難しいという問題があった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、空調機器の運営管理の効率化と省エネルギーを達成可能な空調制御システム、空調制御装置及び空調制御方法を提供することができる。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例に係る空調制御システムは、空調機器を制御することができる空調制御システムであって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置と、前記空調機器を制御する空調制御装置と、を含み、前記空調制御装置は、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む。
本適用例に係る空調制御システムは、空調機器を制御することができる空調制御システムであって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置と、前記空調機器を制御する空調制御装置と、を含み、前記空調制御装置は、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む。
この空調制御システムによれば、分散配置される複数の環境計測装置の各々が計測した環境データを用いることで、詳細な環境予測を高い精度で行うことができる。そして、空調制御装置4は、精度の高い環境予測の情報に基づいて、空調機器をより効率的に制御するための制御情報を生成することができる。これにより、空調機器の運営管理の効率化と省エネルギーを達成することができる。
[適用例2]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調制御装置は、前記空調機器による空調対象の空間の空調設定データと環境データとを取得する空調データ取得部をさらに含み、前記空調制御情報生成部が、前記環境予測部の予測結果と、前記空調データ取得部が取得した前記空調設定データ及び前記環境データを利用して、前記空調機器の制御情報を生成するようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調制御装置は、前記空調機器による空調対象の空間の空調設定データと環境データとを取得する空調データ取得部をさらに含み、前記空調制御情報生成部が、前記環境予測部の予測結果と、前記空調データ取得部が取得した前記空調設定データ及び前記環境データを利用して、前記空調機器の制御情報を生成するようにしてもよい。
空調対象の空間の空調設定データは、例えば、空調モード(暖房、冷房、オート等)、温度、湿度、風量、風向等の設定データである。また、空調対象の空間の環境データは、例えば、温度や湿度等の計測データである。
このようにすれば、空調制御装置は、空調機器の空調設定を基準として、空調対象空間の環境変化に応じて空調機器をリアルタイムに制御可能な制御情報を生成することができる。これにより、快適な空調環境を維持しながら、効率のよい空調を実現することができる。
[適用例3]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の各々は、気温、湿度、気圧、降雨量及び空気質の少なくとも何れかを計測するようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の各々は、気温、湿度、気圧、降雨量及び空気質の少なくとも何れかを計測するようにしてもよい。
[適用例4]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の気象計測装置の各々は、気圧センサーを備え、前記空調制御装置は、前記環境予測部が、前記環境データ取得部が取得した前記環境データに含まれる気圧データを利用して所与の気象変動が発生するか否かを判定し、当該判定結果及び前記環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して環境を予測するようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の気象計測装置の各々は、気圧センサーを備え、前記空調制御装置は、前記環境予測部が、前記環境データ取得部が取得した前記環境データに含まれる気圧データを利用して所与の気象変動が発生するか否かを判定し、当該判定結果及び前記環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して環境を予測するようにしてもよい。
このようにすれば、空調制御装置は、局地的な気象変動を考慮したより正確な環境予測を行うことができる。
[適用例5]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調機器は、建物の部屋の空調を行い、前記複数の環境計測装置は、前記建物を含むエリアに分散して配置されるようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調機器は、建物の部屋の空調を行い、前記複数の環境計測装置は、前記建物を含むエリアに分散して配置されるようにしてもよい。
[適用例6]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調機器は、移動体の内部空間の空調を行い、前記複数の環境計測装置は、前記移動体が進行するエリアに分散して配置されるようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調機器は、移動体の内部空間の空調を行い、前記複数の環境計測装置は、前記移動体が進行するエリアに分散して配置されるようにしてもよい。
[適用例7]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調制御装置は、前記移動体の位置及び移動経路の情報を取得する移動体情報取得部をさらに含み、前記環境予測部が、前記移動経路上の前記移動体の位置の前方の環境を予測するようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記空調制御装置は、前記移動体の位置及び移動経路の情報を取得する移動体情報取得部をさらに含み、前記環境予測部が、前記移動経路上の前記移動体の位置の前方の環境を予測するようにしてもよい。
例えば、環境予測部は、移動体の位置及び移動経路の情報に基づいて、移動体が通過する各地点と当該各地点の通過時間を予測し、移動体が各地点に到着するまでの当該各地点の環境を予測するようにしてもよい。
このようにすれば、空調制御装置は、移動体の移動経路と移動時間を考慮しながら、移動体の周辺の環境をリアルタイムに予測することができるので、効率のよい空調を実現することができる。
[適用例8]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、前記移動体の進行路に沿って配置されるようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、前記移動体の進行路に沿って配置されるようにしてもよい。
例えば、移動体が自動車であれば、複数の環境計測装置の少なくとも一部は、道路に沿って配置されてもよいし、移動体が電車であれば、複数の環境計測装置の少なくとも一部は、線路に沿って配置されてもよい。
このようにすれば、空調制御装置は、移動体の周辺の環境をより精度よく予測することができるので、空調効率を高めることができる。
[適用例9]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、異なる高度に配置されているようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、異なる高度に配置されているようにしてもよい。
このようにすれば、空調制御装置は、高さ方向の環境の違い(例えば、輻射熱による気温の違い等)を考慮することができるので、環境予測の精度を高めることができる。
[適用例10]
本適用例に係る空調制御装置は、空調機器を制御することができる空調制御装置であって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む、空調制御装置である。
本適用例に係る空調制御装置は、空調機器を制御することができる空調制御装置であって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む、空調制御装置である。
[適用例11]
本適用例に係る空調制御方法は、空調機器を制御する空調制御方法であって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得ステップと、環境データ取得ステップで取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測ステップと、前記環境予測ステップの予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成ステップと、を含む、空調制御方法である。
本適用例に係る空調制御方法は、空調機器を制御する空調制御方法であって、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得ステップと、環境データ取得ステップで取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測ステップと、前記環境予測ステップの予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成ステップと、を含む、空調制御方法である。
[適用例12]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記環境計測装置は、前記気圧センサーが、気圧に応じて共振周波数を変化させる感圧素子を有し、当該感圧素子の振動周波数に応じた気圧データを出力するようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記環境計測装置は、前記気圧センサーが、気圧に応じて共振周波数を変化させる感圧素子を有し、当該感圧素子の振動周波数に応じた気圧データを出力するようにしてもよい。
一般に気象観測に用いられる気圧計の分解能はhPaオーダーであるのに対して、周波数変化型の気圧センサーは、感圧素子の振動周波数を高い周波数のクロック信号で計測することで比較的容易にPaオーダーの測定分解能を得ることができる。また、周波数変化型の気圧センサーは、気圧がゆっくり変化しているのか、あるいは急激に変化しているのか、気圧の変動量(気圧の変化具合)を高精度に検出することができる。そして、高分解能な周波数変化型の気圧センサーを用いることで短時間におけるわずかな気圧の変化を捉えて、局地的に発生して短時間に消滅する気象変動を予測するために有効な情報を提供することができる。この情報を解析することで、気象変動を精度よく予測することができる。
[適用例13]
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記環境計測装置は、前記感圧素子が、双音叉圧電振動子であるようにしてもよい。
上記適用例に係る空調制御システムにおいて、前記環境計測装置は、前記感圧素子が、双音叉圧電振動子であるようにしてもよい。
感圧素子として双音叉圧電振動子を用いることで、より高い分解能の気圧センサーを実現することができる。
[適用例14]
本適用例に係るプログラムは、空調機器を制御するプログラムであって、コンピューターを、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部として機能させる。
本適用例に係るプログラムは、空調機器を制御するプログラムであって、コンピューターを、所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部として機能させる。
[適用例15]
本適用例に係る記録媒体は、上記のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体である。
本適用例に係る記録媒体は、上記のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.第1実施形態
1−1.空調制御システムの概要
図1は、第1実施形態の空調制御システムの概要について説明するための図である。図1に示すように、本実施形態では、少なくとも1つの建物3(ビル、工場、一般家屋等)の位置を含む所定のエリアに、複数の環境計測装置2(白抜きの丸で表示)が分散配置されて、環境計測ネットワークが形成されている。環境計測装置2は、例えば、ビルや家屋等の建物や道路脇(電柱等)などに配置される。環境計測装置2の配置間隔は、環境計測装置2を分散配置するエリアの気候やその他の状況を考慮して、十分な精度で環境予測が可能な値、例えば、10m〜1km程度(望ましくは、数十m〜数百m程度)に設定される。この配置間隔は、アメダス(AMeDAS:「Automated Meteorological Data Acquisition System」)と呼ばれる地域気象観測システムにおける気象観測装置の配置間隔(約21km)と比べて十分に小さいものとなっており、アメダス(AMeDAS)では観測できない局地的な環境変化を捉えることを可能とする。なお、環境計測装置2の配置間隔は一定でなくてもよく、例えば、環境計測装置2は、携帯電話等の基地局、コンビニエンスストア、スマートグリッドの電気メーターなどに設置されていてもよい。
1−1.空調制御システムの概要
図1は、第1実施形態の空調制御システムの概要について説明するための図である。図1に示すように、本実施形態では、少なくとも1つの建物3(ビル、工場、一般家屋等)の位置を含む所定のエリアに、複数の環境計測装置2(白抜きの丸で表示)が分散配置されて、環境計測ネットワークが形成されている。環境計測装置2は、例えば、ビルや家屋等の建物や道路脇(電柱等)などに配置される。環境計測装置2の配置間隔は、環境計測装置2を分散配置するエリアの気候やその他の状況を考慮して、十分な精度で環境予測が可能な値、例えば、10m〜1km程度(望ましくは、数十m〜数百m程度)に設定される。この配置間隔は、アメダス(AMeDAS:「Automated Meteorological Data Acquisition System」)と呼ばれる地域気象観測システムにおける気象観測装置の配置間隔(約21km)と比べて十分に小さいものとなっており、アメダス(AMeDAS)では観測できない局地的な環境変化を捉えることを可能とする。なお、環境計測装置2の配置間隔は一定でなくてもよく、例えば、環境計測装置2は、携帯電話等の基地局、コンビニエンスストア、スマートグリッドの電気メーターなどに設置されていてもよい。
各環境計測装置2は、一定周期で各地点の環境を計測し、計測した環境データを不図示の空調制御装置に送信する。空調制御装置は、環境計測装置2が分散配置されたエリア内又は当該エリア外のいずれに設置されていてもよい。例えば、インターネット等の通信ネットワークに接続されたサーバーを空調制御装置としてもよい。
各建物3には、部屋の空調を行う空調機器(不図示)が設置されている。1つの建物3に複数の空調機器が設置されていてもよい。各空調機器は、空調の設定データや部屋の環境データを空調制御装置に送信する。
空調制御装置は、各環境計測装置2が計測した環境データを受信して将来の環境変化を予測するとともに、各空調機器に対する空調の設定データや部屋の環境データを受信し、受信した空調の設定データや部屋の環境データに基づいて、環境の予測結果を加味して各空調機器を効率よく制御する。
なお、図2に示すように、建物3の壁面等に環境計測装置2を設置してもよく、例えば、空調対象の各部屋の高度に合わせた位置に環境計測装置2を設置してもよい。このようにすれば、各部屋により近い位置の環境情報が得られるので環境予測の精度を向上させることができる。これにより、より効率的な空調制御を実現することができる。
1−2.空調制御システムの構成
[全体構成]
図3は、第1実施形態の空調制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の空調制御システムは、図3の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
[全体構成]
図3は、第1実施形態の空調制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の空調制御システムは、図3の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図3に示すように、第1実施形態の空調制御システム1は、複数の環境計測装置2、少なくとも1つの空調機器5(建物3に設置されている)、空調制御装置4を含む。
各環境計測装置2は、各地点の環境(気温、湿度、温度等)をリアルタイムに計測し、計測した環境データを、通信ネットワーク3(インターネットやLAN等)を介して空調制御装置4(サーバー)に送信する。
各空調機器5は、空調対象の各部屋の環境(温度や湿度等)をリアルタイムに計測し、計測した各部屋の環境データを、通信ネットワーク3を介して空調制御装置4に送信する。また、各空調機器5は、各部屋の空調設定データ(空調モード(暖房、冷房、オート等)、温度、湿度、風量、風向等の設定値)が変更される毎に、当該空調設定データを、通信ネットワーク3を介して空調制御装置4に送信する。
空調制御装置4は、通信ネットワーク3を介して、各環境計測装置2から環境データを受信し、各建物3の周辺の将来の環境変化(所定時間後までの環境変化)を予測する。また、空調制御装置4は、通信ネットワーク3を介して、各空調機器5の空調設定データと空調対象の部屋の環境データ(温度、湿度等の計測値)を受信し、各部屋の温度や湿度が設定値と一致させるように制御するための各空調機器の制御情報(空調制御情報)を生成する。特に、本実施形態では、空調制御装置4は、各建物3の周辺の環境変化の予測結果を加味して、各空調機器5に対して効率的な空調制御を指示する空調制御情報を生成する。例えば、空調設定データに基づく快適な空調を維持できる範囲で、空調機器5が備えるコンプレッサーの運転時間ができるだけ短くなるように制御することで、効率的な(省エネルギーとなる)空調制御を実現することができる。
そして、空調制御装置4は、各空調機器5に対して各空調制御情報を送信し、各空調機器5は各空調制御情報を受信し、当該各空調制御情報に従って各部屋の空調を行う。なお、空調制御装置4は、必ずしも各空調機器5と直接的にデータ通信を行う必要はなく、各建物3に設置された通信端末(不図示)を介して各空調機器5とデータ通信を行うようにしてもよい。
[環境計測装置の構成]
図4は、図3の環境計測装置2の構成例を示す図である。図4に示すように、本実施形態では、各環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12を含む。ただし、環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12の一部を備えていなくてもよいし、逆に、他のセンサー(例えば、日照量、降雨量、風速等を計測するセンサー)をさらに備えていてもよい。
図4は、図3の環境計測装置2の構成例を示す図である。図4に示すように、本実施形態では、各環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12を含む。ただし、環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12の一部を備えていなくてもよいし、逆に、他のセンサー(例えば、日照量、降雨量、風速等を計測するセンサー)をさらに備えていてもよい。
環境計測装置2は、例えば数秒〜数分の周期でリアルタイムに環境を計測し、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12により計測された環境データ(気圧データ、温度データ、湿度データ)は、送信部16により空調制御装置4に送信される。
[空調制御装置の構成]
図5は、図3の空調制御装置4の構成例を示す図である。図5に示すように、本実施形態では、空調制御装置4は、処理部(CPU:Central Processing Unit)20、記憶部30、記録媒体32、通信部34を含んで構成されている。本実施形態の空調制御装置は、図5の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図5は、図3の空調制御装置4の構成例を示す図である。図5に示すように、本実施形態では、空調制御装置4は、処理部(CPU:Central Processing Unit)20、記憶部30、記録媒体32、通信部34を含んで構成されている。本実施形態の空調制御装置は、図5の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
記憶部30は、処理部(CPU)20が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部30は、処理部(CPU)20の作業領域として用いられ、記録媒体32から読み出されたプログラムやデータ、通信部34を介して受信したデータや処理部(CPU)20が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶するためにも使用される。
処理部(CPU)20は、記憶部30や記録媒体32に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部(CPU)20は、通信部34を介した各環境計測装置2や各空調機器5とのデータ通信を制御する処理や、通信部34を介して受信したデータに基づく各種の計算処理を行う。
特に、本実施形態では、処理部(CPU)20は、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25を含む。ただし、本実施形態の処理部(CPU)20は、これらの一部の構成(要素)を省略又は変更したり、他の構成(要素)を追加した構成としてもよい。
環境データ取得部21は、通信部34から送られてくる環境データ(各環境計測装置2が計測した環境データ)を、環境計測装置2のIDと対応づけて継続して取得する処理を行う。具体的には、環境データ取得部21は、各環境データを受け取り、受け取った各環境データを環境計測装置2毎に割り当てられたIDと対応づけて順番に記憶部30に保存する。
空調データ取得部22は、通信部34から送られてくる各部屋の環境データ(各空調機器5が計測した各部屋の環境データ)を、空調機器5のIDと対応づけて継続して取得する処理を行う。また、空調データ取得部22は、通信部34から送られてくる各部屋の空調設定データ(各部屋の空調設定データが変更される毎に通信部34が受信する当該各部屋の空調設定データ)を取得する処理を行う。具体的には、空調データ取得部22は、各部屋の環境データや空調設定データを受け取り、受け取った各部屋の環境データや空調設定データを空調機器5毎に割り当てられたIDと対応づけて順番に記憶部30に保存する。
環境予測部23は、環境データ取得部21が取得した環境データに基づいて、環境(各建物3の周辺の所定時間後までの環境変化)を予測する処理を行う。
空調制御情報生成部24は、環境予測部23の予測結果と、空調データ取得部22が取得した各部屋の空調設定データ及び環境データとに基づいて、各空調機器5に対する空調制御情報を生成する処理を行う。
通信制御部25は、通信部34を介する各環境計測装置2や各空調機器5とのデータ通信等を制御する処理を行う。特に、本実施形態では、通信制御部25は、通信部34を介して、各環境計測装置2から環境データを受信するとともに各空調機器2から各部屋の空調設定データや環境データを受信し、各空調制御情報を各空調機器5に送信する。
記録媒体32は、コンピューター読み取り可能な記録媒体であり、特に本実施形態では、コンピューターを上記の各部として機能させるためのプログラムが記憶されている。そして、本実施形態の処理部(CPU)20は、記録媒体32に記憶されているプログラムを実行することで、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25として機能する。あるいは、通信部34等を介して有線又は無線の通信ネットワークに接続された他のサーバーから当該プログラムを受信し、受信したプログラムを記憶部30や記録媒体32に記憶して当該プログラムを実行するようにしてもよい。ただし、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。
なお、記録媒体32は、例えば、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー(ROM、フラッシュメモリーなど)により実現することができる。
本実施形態では、記憶部30あるいは記録媒体32には、特に、各環境計測装置2が計測した環境データの情報を含む環境情報リストと各部屋(各空調機器5による空調対象の空間)の空調設定データや環境データの情報を含む空調情報リストが記憶されている。図6及び図7は、それぞれ、環境情報リスト及び空調情報リストの一例を示す図である。
図6に示すように、環境情報リスト300は、装置ID(310)、位置(320)、計測時刻(330)、環境データ(340)等の情報を含む。
装置ID(310)は、各環境計測装置2に割り当てられた識別番号であり、位置(320)は、各環境計測装置2の位置情報である。計測時刻(330)は、各環境計測装置2が環境の計測を行った時刻の情報である。環境データ(340)は、各計測時刻での環境の計測値の情報であり、気温(341)、湿度(342)、気圧(343)等を含む。各環境計測装置2は環境の計測を行う毎に、計測時刻の情報と計測した環境データを空調制御装置4に送信し、空調制御装置4は、当該計測時刻の情報と環境データを受信する毎に、環境情報リスト300に対して、各環境計測装置2に対応づけて新たな計測時刻(330)と環境データ(340)のデータを追加していき、所定数のデータに達したら、最も古いデータを削除して最新のデータを追加する。
図7に示すように、空調情報リスト400は、機器ID(410)、位置(420)、空調設定データ(430)、環境データ(440)等の情報を含む。
機器ID(410)は、各空調機器5に割り当てられた識別番号であり、位置(420)は、各空調機器5が設置されている建物3の位置情報である。空調設定データ(430)は、各空調機器5に対する空調の設定値の情報であり、空調モード(431)(冷房、暖房、オート等)、温度(432)、湿度(433)、風量(434)、風向(435)等を含む。計測時刻(440)は、各空調機器5が各部屋の環境の計測を行った時刻の情報である。環境データ(450)は、各計測時刻での各部屋の環境の計測値であり、温度(451)、湿度(452)等を含む。
1−3.空調制御装置の処理
図8は、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
図8は、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
まず、処理部(CPU)20は、各環境計測装置が計測した環境データ(気温、湿度、気圧等の情報)を取得する(S10)。具体的には、各環境計測装置2は、一定周期で環境を計測し、装置IDとともに、計測時刻の情報の情報と計測した環境データを空調制御装置4に送信し、空調制御装置4の処理部(CPU)20は、各環境計測装置2の装置ID、計測時刻の情報及び環境データを受信する毎に、図6に示した環境情報リスト300に対して、受信した装置IDと一致する装置ID(310)に対応付けて、受信した計測時刻の情報と環境データがそれぞれ設定された新たな計測時刻(330)と環境データ(340)を追加する。なお、1つの装置IDに対応づけて保存可能な計測時刻(330)と環境データ(340)の数に上限を設け、上限に達したら、最も古いデータを最新のデータに上書きするようにしてもよい。
次に、処理部(CPU)20は、現在までの各計測地点の環境の推移から、各空調機器5が設置された建物3周辺のT時間後(数時間後)までの環境の推移を予測する(S20)。
次に、処理部(CPU)20は、各空調機器5の空調設定データと各部屋の環境計測データを取得する(S30)。具体的には、各空調機器5は空調の設定が変更される毎に、機器IDとともに変更後の空調設定データを空調制御装置4に送信し、空調制御装置4の処理部(CPU)20は、各空調機器5の機器IDと空調設定データを受信する毎に、図7に示した空調情報リスト400に対して、受信した機器IDと一致する機器ID(410)に対応付けられている空調設定データ(430)を受信した空調設定データに上書きする。また、各空調機器5は各部屋の環境の計測を行う毎に、機器IDとともに計測時刻の情報と計測した環境データを空調制御装置4に送信し、空調制御装置4の処理部(CPU)20は、各空調機器5の機器ID、計測時刻の情報及び環境データを受信する毎に、空調情報リスト400に対して、受信した機器IDと一致する機器ID(410)に対応付けて、受信した計測時刻の情報と環境データがそれぞれ設定された新たな計測時刻(440)と環境データ(450)を追加する。なお、1つの機器IDに対応づけて保存可能な計測時刻(440)と環境データ(450)の数に上限を設け、上限に達したら、最も古いデータを削除して最新のデータを追加するようにしてもよい。
次に、処理部(CPU)20は、各空調機器5に対して、設定温度と計測温度の差や設定湿度と計測湿度の差(ステップS30で取得したデータから計算される)、及び環境予測の結果(ステップS20の予測結果)に基づいて、空調制御情報を生成する(S40)。この空調制御情報は、例えば、各空調機器5が出力する風量や風向の情報である。具体的には、処理部(CPU)20は、各空調機器5に対して、設定温度と計測温度の差の大きさ及び設定湿度と計測湿度の差の大きさに応じた風量や風向を計算し、各空調機器5が設置された各建物3の周辺の環境予測の結果に応じて、快適かつ燃費がよい風量や風向に補正して空調制御情報を生成する。例えば、処理部(CPU)20は、空調機器5の空調モードが冷房に設定されている時に、計測温度が設定温度よりも高く、かつ、当該空調機器5が設置された各建物3の周辺の気温が低下していくと予測される場合には、予測される気温の低下量に応じて風量を弱めに補正するようにしてもよい。また、例えば、処理部(CPU)20は、空調機器5の空調モードが暖房に設定されている時に、計測温度が設定温度よりも低く、かつ、当該空調機器5が設置された各建物3の周辺の気温が上昇していくと予測される場合には、予測される気温の上昇量に応じて風量を弱めに補正するようにしてもよい。
次に、処理部(CPU)20は、各空調機器5にステップS40で生成したそれぞれの制御情報を送信する(S50)。各空調機器5は、この制御情報を受信し、受信した制御情報に従って各部屋の空調を行う。
そして、処理部(CPU)20は、処理を終了する(S60のY)まで、所定時間が経過する毎に(S70のY)、S10〜S50の処理を繰り返し行う。
以上に説明したように、第1実施形態の空調制御システムによれば、空調制御装置4は、分散配置された複数の環境計測装置2の各々が計測した環境データを取得し、当該環境データに基づいて、空調機器5が設置された建物3の周辺の詳細な環境予測を精度よく行うことができる。そして、空調機器5は、空調制御装置4が精度の高い環境予測の情報に基づいて生成した空調制御情報に基づいて建物3の部屋の空調を行うことで、より快適かつ効率的な(省エネルギーな)空調を行うことができる。
また、本実施形態の空調制御システムによれば、処理能力の高い空調制御装置4(サーバー)が、各環境計測装置2や各空調機器5が計測した環境データ、各空調機器5の空調設定データ等の保存処理や各空調機器5に対する空調制御情報の生成処理を集中管理することで、各空調機器5の処理負荷を大幅に軽減することができる。
なお、本実施形態では、1つの空調制御装置4が複数の空調機器5の各々に対する各種の処理を行っているが、複数の空調制御装置4を設け、当該複数の空調制御装置4が複数の空調機器5に対する各種の処理を行うようにしてもよい。例えば、各建物3にそれぞれ空調制御装置4を設け、各空調制御装置4が同じ建物3に設置された空調機器5を制御するようにしてもよい。
2.第2実施形態
2−1.空調制御システムの概要
第1実施形態の空調制御システムでは、各環境計測装置2が設置された地点における現在までの環境(気温、湿度、気圧等)の推移から、各空調機器5が設置された各建物3の周辺の所定時間後までの環境を予測しているが、例えば、にわか雨が降ると急に湿度が上昇し、気温が低下するので、それまでの環境の推移のみから予測した湿度や気温と実際の湿度や気温に差が生じる。そのため、にわか雨等の局地的な気象変動が発生すると、空調制御の精度が低下するおそれがある。そこで、第2実施形態の空調制御システムでは、各計測地点における現在までの環境の推移から所定時間後までの環境を予測するだけでなく、局地的な気象変動を精度よく予測し、気象変動も考慮した環境予測を行う。局地的な気象変動としては、例えば、にわか雨、雷雨、集中豪雨、竜巻、突風などが挙げられるが、これらの気象変動は上昇気流により発達する積雲や積乱雲が発達することで発生する場合が多い。従って、上昇気流に伴う局地的な気圧の変化を捉えることで気象変動を精度よく予測することが可能となる。
2−1.空調制御システムの概要
第1実施形態の空調制御システムでは、各環境計測装置2が設置された地点における現在までの環境(気温、湿度、気圧等)の推移から、各空調機器5が設置された各建物3の周辺の所定時間後までの環境を予測しているが、例えば、にわか雨が降ると急に湿度が上昇し、気温が低下するので、それまでの環境の推移のみから予測した湿度や気温と実際の湿度や気温に差が生じる。そのため、にわか雨等の局地的な気象変動が発生すると、空調制御の精度が低下するおそれがある。そこで、第2実施形態の空調制御システムでは、各計測地点における現在までの環境の推移から所定時間後までの環境を予測するだけでなく、局地的な気象変動を精度よく予測し、気象変動も考慮した環境予測を行う。局地的な気象変動としては、例えば、にわか雨、雷雨、集中豪雨、竜巻、突風などが挙げられるが、これらの気象変動は上昇気流により発達する積雲や積乱雲が発達することで発生する場合が多い。従って、上昇気流に伴う局地的な気圧の変化を捉えることで気象変動を精度よく予測することが可能となる。
2−2.空調制御システムの構成
第2実施形態の空調制御システムの全体構成は、第1実施形態(図3)と同様であるため、図示及び説明を省略する。
第2実施形態の空調制御システムの全体構成は、第1実施形態(図3)と同様であるため、図示及び説明を省略する。
[環境計測装置の構成]
環境計測装置2の構成は、第1実施形態(図4)と同様であるため、図示を省略するが、局地的な気圧の変化を捉えて気象変動の予測を可能とするためには、環境計測装置2は、ある程度高分解能の気圧センサー10を備える必要がある。このような気圧センサー10としては、圧力の変化を振動子の周波数の変化として捉える周波数変化型、圧力の変化を静電容量の変化として捉える静電容量型、圧力の変化をピエゾ抵抗の抵抗値の変化として捉えるピエゾ抵抗型などのセンサーを適用することができる。ただし、わずかな気圧の変化を捉えて気象変動の発生を早期に予測するためには、出来る限り高分解能な計測が可能な気圧センサーが望ましい。現在のところ、周波数変化型の気圧センサーは、静電容量型やピエゾ抵抗型の気圧センサーよりも高い分解能が得られており、周波数変化型の気圧センサーであれば1Pa以下の分解能も実現可能である。そのため、局地的な気象変動を早期に捉えるためには、周波数変化型の気圧センサー10を用いるのが有利である。
環境計測装置2の構成は、第1実施形態(図4)と同様であるため、図示を省略するが、局地的な気圧の変化を捉えて気象変動の予測を可能とするためには、環境計測装置2は、ある程度高分解能の気圧センサー10を備える必要がある。このような気圧センサー10としては、圧力の変化を振動子の周波数の変化として捉える周波数変化型、圧力の変化を静電容量の変化として捉える静電容量型、圧力の変化をピエゾ抵抗の抵抗値の変化として捉えるピエゾ抵抗型などのセンサーを適用することができる。ただし、わずかな気圧の変化を捉えて気象変動の発生を早期に予測するためには、出来る限り高分解能な計測が可能な気圧センサーが望ましい。現在のところ、周波数変化型の気圧センサーは、静電容量型やピエゾ抵抗型の気圧センサーよりも高い分解能が得られており、周波数変化型の気圧センサーであれば1Pa以下の分解能も実現可能である。そのため、局地的な気象変動を早期に捉えるためには、周波数変化型の気圧センサー10を用いるのが有利である。
図9は、周波数変化型の気圧センサー10の構成例を示す図である。図9に示すように、本実施形態の気圧センサー10は、圧力センサー素子100、発振回路110、カウンター120、TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)130、MPU(Micro Processing Unit)140、温度センサー150、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)160、通信インターフェース(I/F)170を含んで構成されている。ただし、本実施形態の気圧センサーは、図9の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
圧力センサー素子100は、振動片の共振周波数の変化を利用する方式(振動方式)の感圧素子を有している。この感圧素子は、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料で形成された圧電振動子であり、例えば、音叉型振動子、双音叉型振動子、AT振動子(厚みすべり振動子)、SAW共振子などが適用される。
特に、双音叉型圧電振動子は、AT振動子(厚みすべり振動子)などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、感圧素子として双音叉型圧電振動子を用いることで、わずかな気圧差を検出可能な高い分解能の気圧センサーを実現することができる。そのため、本実施形態の気圧センサー10は、感圧素子として双音叉型圧電振動子を用いている。なお、圧電材料として、Q値が高くかつ温度安定性に優れた水晶を選択することで、優れた安定性と最高水準の分解能および精度を実現することができる。
図10は、本実施形態の圧力センサー素子100の断面の模式図である。図11は、本実施形態の圧力センサー素子100の振動片220およびダイヤフラム210を模式的に示す下面図である。図11は、封止板としてのベース230を省略して描いてある。図10は、図11のA−A線の断面に対応する。
圧力センサー素子100は、ダイヤフラム210と、振動片220と、封止板としてのベース230と、を含む。
ダイヤフラム210は、圧力を受圧して撓む可撓部を有する平板状の部材である。ダイヤフラム210の外側の面が受圧面214となっており、受圧面214の裏面側に一対の突起212が形成されている。
振動片220は、振動ビーム(梁)222及び振動ビーム222の両端に形成された一対の基部224を有する。振動ビーム222は、一対の基部224の間に両持ち梁状に形成される。一対の基部224は、ダイヤフラム210に形成された一対の突起212にそれぞれ固定される。振動ビーム222には図示しない電極が適宜設けられ、電極から駆動信号を供給することで振動ビーム222を一定の共振周波数で屈曲振動させることができる。振動片220は、圧電性を有する材料で形成される。振動片220の材質としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料が挙げられる。振動片220は、支持梁226によって枠部228に支持されている。
ベース230は、ダイヤフラム210と接合されて、ダイヤフラム210との間にキャビティー232を形成する。キャビティー232を減圧空間とすることにより、振動片220のQ値を高める(CI値を小さくする)ことができる。
このような構造の圧力センサー素子100において、ダイヤフラム210は、受圧面214に圧力を受けた場合に撓み、変形する。すると、振動片220の一対の基部224が、ダイヤフラム210の一対の突起212にそれぞれ固定されているため、ダイヤフラム210の変形に従って基部224間の間隔が変化する。すなわち、圧力センサー素子100に圧力が印加されたときに、振動ビーム222に引張または圧縮の応力を生じさせることができる。
図12は、圧力センサー素子100の断面の模式図であり、ダイヤフラム210が圧力Pによって変形した状態を示している。図12は、圧力センサー素子100の外側から内側への力(圧力P)が作用することにより、ダイヤフラム210が素子の内側に向かって凸となる変形が生じた例である。この場合、一対の突起212の間の間隔は大きくなる。他方、図示しないが、圧力センサー素子100の内側から外側への力が作用する場合は、ダイヤフラム210が素子の外側に向かって凸となる変形が生じ、一対の突起212の間の間隔は小さくなる。従って、両端が一対の突起212にそれぞれ固定された振動片220の振動ビーム222に平行な方向に引張または圧縮の応力が生じる。すなわち、受圧面214に対して垂直方向に加わった圧力は、突起(支持部)212を介して、振動片220の振動ビーム222に対して平行な直線方向の応力に変換される。
振動ビーム222の共振周波数は、以下のようにして解析することができる。図10及び図11に示すように、振動ビーム222の長さをl、幅をw、厚みをdとすると、振動ビーム222の長辺方向に外力Fが作用したときの運動方程式は、次式(1)によって近似される。
式(1)において、Eは縦弾性定数(ヤング率)、ρは密度、Aは振動ビームの断面積(=w・d)、gは重力加速度、Fは外力、yは変位、xは振動ビームの任意の位置をそれぞれ表す。
式(1)に一般解と境界条件を与えて解くことで、次のような、外力が無い場合の共振周波数の式(2)が得られる。
断面2次モーメントI=dw3/12、断面積A=dw、λI=4.73より、式(2)は次式(3)のように変形することができる。
従って、外力F=0の時の共振周波数f0は、ビームの幅wに比例し、長さlの2乗に反比例する。
外力Fを2本の振動ビームに加えたときの共振周波数fFも同様の手順で求めると、次式(4)が得られる。
断面2次モーメントI=dw3/12より式(4)は次式(5)のように変形することができる。
式(5)において、SFは応力感度(=K・12/E・(l/w)2)、σは応力(=F/(2A))をそれぞれ表す。
以上から、圧力センサー素子100に作用する力Fを圧縮方向のとき負、伸張方向のとき正としたとき、力Fが圧縮方向に加わると共振周波数fFが減少し、力Fが伸縮方向に加わると共振周波数fFが増加する。
そして、次式(6)に示す多項式を用いて、圧力センサー素子100の圧力−周波数特性と温度−周波数特性に起因する直線性誤差を補正することで、高分解能かつ高精度の圧力値Pを得ることができる。
式(6)において、fnはセンサー規格化周波数であり、fn=(fF/f0)2で表される。また、tは温度であり、α(t)、β(t)、γ(t)、δ(t)は、それぞれ次式(7)〜(10)で表される。
式(7)〜(10)において、a〜pは補正係数である。
すなわち、圧力センサー素子100の出力信号の周波数を計測することで、振動ビーム220の振動周波数(力Fが作用した時の共振周波数fF)が得られ、あらかじめ測定された共振周波数f0や補正係数a〜pを用いて、式(6)から圧力Pを計算することができる。
図9に戻り、発振回路110は、圧力センサー素子100の振動ビーム222を共振周波数で発振させた発振信号を出力する。
カウンター120は、発振回路110が出力する発振信号の所定周期を、基準クロック源であるTCXO130が出力する高精度のクロック信号でカウントするレシプロカルカウンターである。ただし、カウンター120を、所定のゲートタイムにおける圧力センサー素子100の発振信号のパルス数をカウントする直接計数方式の周波数カウンター(ダイレクトカウンター)として構成してもよい。
MPU(Micro Processing Unit)140は、カウンター120のカウント値から圧力値Pを計算する処理を行う。具体的には、MPU140は、温度センサー150の検出値から温度tを計算し、EEPROM160にあらかじめ記憶されているa〜pの補正係数値を用いて、式(7)〜(10)よりα(t)、β(t)、γ(t)、δ(t)を計算する。さらに、MPU140は、カウンター120のカウント値とEEPROM160にあらかじめ記憶されている共振周波数f0の値を用いて、式(6)より圧力値Pを計算する。そして、MPUが計算した圧力値Pは、通信インターフェース170を介して、気圧センサー10の外部に出力される。
このような構成の周波数変化型の気圧センサー10によれば、圧力センサー素子100の振動周波数をカウンター120によりTCXO130が出力する高精度かつ高周波数(例えば数十MHz)のクロック信号でカウントするとともに、MPU140でデジタル演算処理により圧力値の計算及び直線性誤差の補正を行うので、Paオーダーの高い分解能かつ高精度の圧力値(気圧データ)を得ることができる。さらに、気圧センサー10は、カウント時間を考慮しても秒オーダーの周期で気圧データを更新することができるので、短時間におけるわずかな気圧の変化も捉えることができ、リアルタイムの気象計測に適している。
なお、本実施形態では、基準クロック源としてTCXO130を用いているが、基準クロック源を、温度補償回路を有さない発振回路、例えば、ATカット水晶振動子を搭載した水晶発振回路で構成しても良い。この場合、温度補償回路を有さない分、気圧変動の検出精度は低下するが、基準クロック源を当該水晶発振回路とするか、或いはTCXO130とするかは、システムのコストや精度に応じて設計者が適宜選択すればよい。
[空調制御装置の構成]
第2実施形態における空調制御装置4の構成は、第1実施形態(図5)と同様であるため、図示を省略する。ただし、処理部(CPU)20の環境予測部23の機能が第1実施形態と異なる。
第2実施形態における空調制御装置4の構成は、第1実施形態(図5)と同様であるため、図示を省略する。ただし、処理部(CPU)20の環境予測部23の機能が第1実施形態と異なる。
環境予測部23は、環境データ取得部21が取得した環境データに含まれる気圧データに基づいて、局地的な気象変動が発生するか否かを判定し、当該判定結果及び環境データ取得部21が取得した環境データに基づいて環境を予測する処理を行う。すなわち、環境予測部23は、気象変動の発生が予測される場合には、当該気象変動に伴う気象変化を加味して各地点の環境の推移を予測する。
本実施形態では、記憶部30に、気象条件に関する判定基準と判定される気象変動との対応関係を定義する気象変動判定テーブル(不図示)が記憶されており、環境予測部23は、環境データ取得部21が取得した環境データから得られる気象状況の変化を当該気象変動判定テーブルの各判定基準と照合し、各気象変動が発生するか否かを判定する。例えば、気象変動の前に生じる上昇気流に伴う局地的な低気圧の発生の有無を判定することで気象変動を予測することができるので、気象変動判定テーブルの各判定基準は少なくとも気圧に関する条件を含む。例えば、一定時間当たりの気圧の低下量が所定の閾値を超えたか否かを所定の気象変動(例えば集中豪雨)の判定基準としてもよい。また、判定基準に温度や湿度等に関する条件を含ませてもよい。例えば、一定時間当たりの気圧の低下量が所定の閾値を超えるとともに温度が所定の範囲にあるか否かを所定の気象変動(例えば雷雨)の判定基準としてもよい。図13は、気象変動判定テーブルの一例を示す図である。図13の例では、判定基準1が満たされるとにわか雨が降ると予測されることを示している。同様に、判定基準2,3,4、5がそれぞれ満たされると、それぞれ雷雨、集中豪雨、竜巻、突風の発生が予測されることを示している。
また、環境予測部23は、環境データ取得部21が取得した環境データに含まれる気圧データに基づいて、2地点間毎(2つの環境計測装置2の間毎)の気圧傾度(=2地点間の気圧差/2地点間の距離)を計算し、気圧傾度の変化から上昇気流に伴う局地的な低気圧の移動速度や移動方向を計算し、気象変動が発生するエリアを予測する。なお、気圧傾度の計算対象となる地点は、任意の位置でよく、例えば、各環境計測装置2の設置地点でもよい。
そして、環境予測部23は、各空調機器5が設置されている建物3の周辺の現在までの環境の推移をベースに、局地的な気象変動の発生予測も考慮しながら、所定時間後までの環境の推移を予測する。気象変動の発生による気温や湿度等の変化量は、過去の統計データに基づく数値計算を行うことで得ることができる。
2−3.空調制御装置の処理
図14は、第2実施形態における、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
図14は、第2実施形態における、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
まず、処理部(CPU)20は、各環境計測装置2が計測した環境データを取得する(S10)。
次に、処理部(CPU)20は、ステップS10で取得した環境データに含まれる気圧データから、2地点間毎の気圧傾度を計算する(S12)。
次に、処理部(CPU)20は、現在までの各地点の気圧と気圧傾度の推移等から、局地的な気象変動を予測する(S14)。
次に、処理部(CPU)20は、現在までの各計測地点の環境の推移とステップS14の気象変動の予測結果から、各空調機器5が設置された建物3周辺のT時間後(数時間後)までの環境の推移を予測する(S20)。
次に、処理部(CPU)20は、第1実施形態(図8のS30,S40,S50)と同様に、ステップS30,S40,S50の処理を行い、処理を終了する(S60のY)まで、所定時間が経過する毎に(S70のY)、S10〜S50の処理を繰り返し行う。
以上に説明したように、第2実施形態の空調制御システムによれば、空調制御装置4は、分散配置された複数の環境計測装置2の各々が計測した環境データを取得して、各計測地点の詳細な気圧変化の情報から、気圧の変化に起因して発生する局地的な気象変動の発生を予測する。そして、空調制御装置4は、気象変動の発生を考慮して、各空調機器5が設置された建物3の周辺の環境予測を行い、空調制御情報を生成するので、各空調機器5は、より快適かつ効率的な空調を行うことができる。
3.第3実施形態
3−1.空調制御システムの概要
第1実施形態や第2実施形態の空調制御システムは、建物に設置された空調機器を制御していたが、第3実施形態の空調制御システムは、移動体に搭載された空調機器を制御する。移動体は、例えば、一般の自動車、営業用の自動車(保冷車、タクシー、バス等)、電車(列車)などである。図15は、第3実施形態の空調制御システムの概要について説明するための図である。図3に示すように、本実施形態では、少なくとも1台の移動体7が進行するエリアに、複数の環境計測装置2(白抜きの丸で表示)が分散配置されて、環境計測ネットワークが形成されている。環境計測装置2は、例えば、ビルや家屋等の建物などに配置されていてもよいし、移動体7の進行路(道路や線路等)に沿って配置されていてもよい。環境計測装置2の配置間隔は、環境計測装置2を分散配置するエリアの気候やその他の状況を考慮して、十分な精度で環境予測が可能な値、例えば、10m〜1km程度(望ましくは、数十m〜数百m程度)に設定される。環境計測装置2の配置間隔は一定でなくてもよく、例えば、環境計測装置2は、携帯電話等の基地局、コンビニエンスストア、スマートグリッドの電気メーターなどに設置されていてもよい。
3−1.空調制御システムの概要
第1実施形態や第2実施形態の空調制御システムは、建物に設置された空調機器を制御していたが、第3実施形態の空調制御システムは、移動体に搭載された空調機器を制御する。移動体は、例えば、一般の自動車、営業用の自動車(保冷車、タクシー、バス等)、電車(列車)などである。図15は、第3実施形態の空調制御システムの概要について説明するための図である。図3に示すように、本実施形態では、少なくとも1台の移動体7が進行するエリアに、複数の環境計測装置2(白抜きの丸で表示)が分散配置されて、環境計測ネットワークが形成されている。環境計測装置2は、例えば、ビルや家屋等の建物などに配置されていてもよいし、移動体7の進行路(道路や線路等)に沿って配置されていてもよい。環境計測装置2の配置間隔は、環境計測装置2を分散配置するエリアの気候やその他の状況を考慮して、十分な精度で環境予測が可能な値、例えば、10m〜1km程度(望ましくは、数十m〜数百m程度)に設定される。環境計測装置2の配置間隔は一定でなくてもよく、例えば、環境計測装置2は、携帯電話等の基地局、コンビニエンスストア、スマートグリッドの電気メーターなどに設置されていてもよい。
各環境計測装置2は、一定周期で各地点の環境を計測し、計測した環境データを不図示の空調制御装置に送信する。空調制御装置は、環境計測装置2が分散配置されたエリア内又は当該エリア外のいずれに設置されていてもよい。例えば、インターネット等の通信ネットワークに接続されたサーバーを空調制御装置としてもよい。
各移動体7には、移動体内の内部空間(自動車の車内空間や電車(列車)の各車両の内部空間等)の空調を行う空調機器(不図示)が搭載されている。1つの移動体7に複数の空調機器が搭載されていてもよい。各空調機器は、空調の設定データや部屋の環境データを空調制御装置に送信する。
空調制御装置は、各環境計測装置2が計測した環境データを受信するとともに、移動体7の現在位置と移動経路を取得し、移動体7の周辺の将来の環境変化を予測する。また、空調制御装置は、各空調機器に対する空調の設定データや空間の環境データを受信し、受信した空調の設定データや空間の環境データに基づいて、環境の予測結果を加味して各空調機器を効率よく制御する。
3−2.空調制御システムの構成
[全体構成]
図16は、第3実施形態の空調制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の空調制御システムは、図16の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
[全体構成]
図16は、第3実施形態の空調制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の空調制御システムは、図16の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図16に示すように、第3実施形態の空調制御システム1は、複数の環境計測装置2、少なくとも1つの空調機器5(移動体7に搭載されている)、空調制御装置4を含む。
各環境計測装置2は、各地点の環境(気温、湿度、温度等)をリアルタイムに計測し、計測した環境データを、通信ネットワーク3(インターネットやLAN等)を介して空調制御装置4(サーバー)に送信する。
各空調機器5は、空調対象の各空間の環境(温度や湿度等)をリアルタイムに計測し、計測した各空間の環境データを、通信ネットワーク3を介して空調制御装置4に送信する。また、各空調機器5は、各空間の空調設定データ(空調モード、温度、湿度、風量、風向等の設定値)が変更される毎に、当該空調設定データを、通信ネットワーク3を介して空調制御装置4に送信する。
空調制御装置4は、通信ネットワーク3を介して、各環境計測装置2から環境データを受信するとともに、移動体7の現在位置と移動経路を取得する。空調制御装置4は、例えば、移動体7が一般の自動車であれば、各移動体7に搭載された情報端末8(例えば、カーナビゲーション装置)から移動体7の現在位置と移動経路を取得するようにしてもよいし、移動体7が電車(列車)やバスであれば、空調制御装置は、列車運行管理システムやバス運行管理システムから移動体7の現在位置と移動経路を取得するようにしてもよい。そして、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データ及び移動体7の現在位置と移動経路に基づいて、各移動体7の周辺の将来の環境変化(所定時間後までの環境変化)を予測する。
また、空調制御装置4は、通信ネットワーク3を介して、各空調機器5の空調設定データと空調対象の空間の環境データ(温度、湿度等の計測値)を受信し、各部屋の温度や湿度が設定値と一致させるように制御するための各空調機器の制御情報(空調制御情報)を生成する。特に、本実施形態では、空調制御装置4は、各移動体7の周辺の環境変化の予測結果を加味して、各空調機器5に対する効率的な(省エネルギーとなる)空調制御情報を生成する。
そして、空調制御装置4は、各空調機器5に対して各空調制御情報を送信し、各空調機器5は各空調制御情報を受信し、当該各空調制御情報に従って各空間の空調を行う。なお、空調制御装置4は、必ずしも各空調機器5や情報端末8と直接的にデータ通信を行う必要はなく、各移動体7に搭載された通信端末(不図示)を介して各空調機器5とデータ通信を行うようにしてもよい。
[環境計測装置の構成]
環境計測装置2の構成は、第1実施形態(図4)と同様であるため、図示及びその説明を省略する。
環境計測装置2の構成は、第1実施形態(図4)と同様であるため、図示及びその説明を省略する。
[空調制御装置の構成]
図17は、図16の空調制御装置4の構成例を示す図である。図17に示すように、本実施形態では、空調制御装置4は、第1実施形態と同様に、処理部(CPU)20、記憶部30、記録媒体32、通信部34を含んで構成されている。本実施形態の空調制御装置は、図17の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図17は、図16の空調制御装置4の構成例を示す図である。図17に示すように、本実施形態では、空調制御装置4は、第1実施形態と同様に、処理部(CPU)20、記憶部30、記録媒体32、通信部34を含んで構成されている。本実施形態の空調制御装置は、図17の構成要素(各部)の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
記憶部30、記録媒体32、通信部34の機能は、第1実施形態(図5)と同様であるため、説明を省略する。
処理部(CPU)20は、記憶部30や記録媒体32に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。特に、本実施形態では、処理部(CPU)20は、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25とともに、さらに移動体情報取得部26を含む。ただし、本実施形態の処理部(CPU)20は、これらの一部の構成(要素)を省略又は変更したり、他の構成(要素)を追加した構成としてもよい。
環境データ取得部21及び空調データ取得部22の機能は、第1実施形態(図5)と同様であるため、説明を省略する。
移動体情報取得部26は、各移動体7に搭載された情報端末(カーナビゲーション装置)や各種の運行管理システム等から各移動体7の現在位置と移動経路の情報を取得する処理を行う。
環境予測部23は、環境データ取得部21が取得した環境データ及び移動体情報取得部26が取得した各移動体7の現在位置と移動経路の情報に基づいて、環境(各移動体7の周辺の所定時間後までの環境変化)を予測する処理を行う。環境予測部23は、例えば、移動体7の移動経路の前方に沿って配置された環境計測装置2が計測した環境データに基づいて、環境を予測するようにしてもよい。
空調制御情報生成部24は、環境予測部23の予測結果と、空調データ取得部22が取得した各空間の空調設定データ及び環境データとに基づいて、各空調機器5に対する空調制御情報を生成する処理を行う。
通信制御部25は、通信部34を介する各環境計測装置2、各空調機器5、各情報端末8とのデータ通信等を制御する処理を行う。特に、本実施形態では、通信制御部25は、通信部34を介して、各環境計測装置2から環境データを受信し、各空調機器2から各部屋の空調設定データや環境データを受信し、各情報端末8等から移動体7の現在位置と移動経路の情報を受信するとともに、各空調制御情報を各空調機器5に送信する。
記録媒体32は、コンピューター読み取り可能な記録媒体であり、特に本実施形態では、コンピューターを上記の各部として機能させるためのプログラムが記憶されている。そして、本実施形態の処理部(CPU)20は、記録媒体32に記憶されているプログラムを実行することで、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25、移動体情報取得部26として機能する。あるいは、通信部34等を介して有線又は無線の通信ネットワークに接続された他のサーバーから当該プログラムを受信し、受信したプログラムを記憶部30や記録媒体32に記憶して当該プログラムを実行するようにしてもよい。ただし、環境データ取得部21、空調データ取得部22、環境予測部23、空調制御情報生成部24、通信制御部25、移動体情報取得部26の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。
なお、本実施形態でも、第1実施形態と同様に、記憶部30あるいは記録媒体32には、環境情報リスト300と空調情報リスト400が記憶されている。
3−3.空調制御装置の処理
図18は、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
図18は、空調制御装置4の処理部(CPU)20の処理のフローチャートの一例を示す図である。
まず、処理部(CPU)20は、各移動体7の位置と移動経路の情報を取得する(S100)。
次に、処理部(CPU)20は、各移動体7の位置の推移から、移動経路上の各地点の到達予測時間を計算する(S110)。例えば、図19に示すように、移動体7の移動経路(点線で表示)に沿って、移動体7の前方に環境計測装置2a,2b,2c,2d,2e,・・・が設置されている場合、処理部(CPU)20は、移動体7に対して、例えば、環境計測装置2a,2b,2c,2d,2e,・・・の各設置地点の到達予測時間を計算する。但し、処理部(CPU)20は、移動体7に対して、環境計測装置2の設置地点と異なる地点の到達予測時間を計算するようにしてもよい。
次に、処理部(CPU)20は、各環境計測装置2が計測した環境データを取得する(S120)。
次に、処理部(CPU)20は、現在までの各計測地点の環境の推移から、各移動体7に対して、移動経路上の各地点の到達予測時間までの環境の推移(すなわち、各移動体7の周辺の環境の推移)を予測する(S130)。図19の例では、移動体7に対して、環境計測装置2a,2b,2c,2d,2e,・・・の各設置地点の到達予測時間までの環境の推移を予測する。
次に、処理部(CPU)20は、各空調機器5に対して、設定温度と計測温度の差や設定湿度と計測湿度の差(ステップS140で取得したデータから計算される)、及び環境予測の結果(ステップS130の予測結果)に基づいて、空調制御情報を生成する(S150)。具体的には、処理部(CPU)20は、各空調機器5に対して、設定温度と計測温度の差の大きさ及び設定湿度と計測湿度の差の大きさに応じた風量や風向を計算し、各空調機器5が設置された各建物3の周辺の環境予測の結果に応じて、最適な(快適かつ燃費がよい)風量や風向に補正して空調制御情報を生成する。例えば、処理部(CPU)20は、空調機器5の空調モードがオートに設定されている時に、計測温度が設定温度よりも高く、かつ、当該空調機器5が設置された各建物3の周辺の気温が低下していくと予測される場合には、予測される気温の低下量に応じて冷風の風量を弱めに補正するようにしてもよい。また、例えば、処理部(CPU)20は、空調機器5の空調モードがオートに設定されている時に、計測温度が設定温度よりも低く、かつ、当該空調機器5が設置された各建物3の周辺の気温が上昇していくと予測される場合には、予測される気温の上昇量に応じて温風の風量を弱めに補正するようにしてもよい。
次に、処理部(CPU)20は、各空調機器5にステップS150で生成したそれぞれの制御情報を送信する(S160)。各空調機器5は、この制御情報を受信し、受信した制御情報に従って各移動体7の内部空間の空調を行う。
そして、処理部(CPU)20は、処理を終了する(S170のY)まで、所定時間が経過する毎に(S180のY)、S100〜S160の処理を繰り返し行う。
なお、本実施形態においても、第3実施形態(図14)と同様に、空調制御装置4は、気象変動の発生の有無を考慮して環境予測を行い、各空調機器4に対する空調制御情報を生成するようにしてもよい。
以上に説明したように、第3実施形態の空調制御システムによれば、空調制御装置4は、分散配置された複数の環境計測装置2の各々が計測した環境データ及び移動体7の位置と移動経路の情報を取得し、移動体7の位置と移動経路の情報に基づいて移動体7の各地点の到着時間を予測しながら、環境データに基づいて、空調機器5が搭載された移動体7の周辺(到着時間を予測した各地点)の詳細な環境予測を精度よく行うことができる。そして、空調機器5は、空調制御装置4が精度の高い環境予測の情報に基づいて生成した空調制御情報に基づいて移動体7の内部空間の空調を行うことで、より快適かつ効率的な(省エネルギーな)空調を行うことができる。例えば、移動体7が一般車両、タクシー、バス等であれば、前方の環境に応じて空調を細かく制御することで、搭乗者に快適な環境を提供するとともに燃費を向上させることができる。また、例えば、移動体7が保冷車であれば、前方の気温に応じて空調を細かく制御することで、過度な冷却を避けて燃費を向上させることができる。
特に、環境計測装置2を移動体7の進行路(道路や線路等)に沿って配置することで、空調制御装置4は、移動体7の周辺の環境をより精度よく予測することができるので、空調機器5の空調効率を高めることができる。
また、本実施形態の空調制御システムによれば、処理能力の高い空調制御装置4(サーバー)が、各環境計測装置2や各空調機器5が計測した環境データ、各空調機器5の空調設定データ等の保存処理や各空調機器5に対する空調制御情報の生成処理を集中管理することで、各空調機器5の処理負荷を大幅に軽減することができる。
なお、本実施形態では、1つの空調制御装置4が複数の空調機器5の各々に対する各種の処理を行っているが、複数の空調制御装置4を設け、当該複数の空調制御装置4が複数の空調機器5に対する各種の処理を行うようにしてもよい。例えば、各移動体7にそれぞれ空調制御装置4を設け、各空調制御装置4が各移動体7に設置された空調機器5を制御するようにしてもよい。
なお、本実施形態では、複数の環境計測装置2が分散配置されたエリア(環境予測の対象エリア)を進行する移動体の内部空間の空調制御について説明したが、環境予測の対象エリアに入る前の移動体に対しても本実施形態の空調制御システムを適用することができる。この場合、空調制御装置4は、移動体7の位置の推移と移動経路の情報から移動体7が環境予測の対象エリアに到着する時間を予測し、当該到着予定時間までの環境予測の情報に基づいて、移動体7が環境予測の対象エリアに到着する際に快適な空調環境となるような空調制御情報を生成する。これにより、移動体7が環境予測の対象エリアに到着する前から快適な空調環境を維持しつつ、効率的な空調制御を実現することができる。
4.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
[変形例1]
本実施形態において、空調制御装置4は、地面の輻射熱や放射熱による影響を考慮して環境を予測するようにしてもよい。
本実施形態において、空調制御装置4は、地面の輻射熱や放射熱による影響を考慮して環境を予測するようにしてもよい。
地面の輻射熱や放射熱を計測するために、例えば、各環境計測装置2に黒球温度計を設けてもよい。
また、例えば、各建物3や各移動体7の進行路(道路や線路等)の周辺の地表付近と地表から10m付近に、それぞれ第1の環境計測装置2と第2の環境計測装置2を設けてもよい。第1の環境計測装置2と第2の環境計測装置2は、例えば、建物3の外壁に設けてもよいし、移動体7の進行路沿いの電柱などに設けてもよい。これにより、第1の環境計測装置2は輻射熱や放射熱による影響が大きい地表付近の気温を測定し、第2の環境計測装置2は輻射熱や放射熱による影響が小さい地上の気温を計測することができる。そして、空調制御装置4は、第2の環境計測装置2が計測した地上の気温(輻射熱や放射熱による影響が小さい気温)の推移から、各建物3や各移動体7の周辺の気温がどの程度減少傾向又は上昇傾向であるかを判定し、当該判定結果を、第1の環境計測装置2が計測した地表付近の気温(輻射熱や放射熱による影響が大きい気温)の推移に基づいて補正する。例えば、空調制御装置4は、各建物3や各移動体7の周辺の地上の気温が減少傾向にあっても、各建物3や各移動体7の周辺の地表の気温がほとんど変化しないと考えられる場合には、輻射熱や放射熱が存在すると考えられるので、各建物3や各移動体7の周辺の気温の減少の程度をより低い方向に補正するようにしてもよい。
このようにすれば、輻射熱や放射熱による影響を考慮したより効率的な空調制御を行うことができる。
[変形例2]
本実施形態において、環境計測装置2の配置密度は一定でなくてもよく、配置密度を変えてもよい。例えば、地形や建物の配置などから、環境の変化が大きい場所や気象変動が発生し易い場所がわかっていれば、そのような場所では環境計測装置2の配置密度を高くし、逆に、環境の変化が小さい場所や気象変動が発生しにくい場所がわかっていれば、そのような場所では環境計測装置2の配置密度を低くするようにしてもよい。
本実施形態において、環境計測装置2の配置密度は一定でなくてもよく、配置密度を変えてもよい。例えば、地形や建物の配置などから、環境の変化が大きい場所や気象変動が発生し易い場所がわかっていれば、そのような場所では環境計測装置2の配置密度を高くし、逆に、環境の変化が小さい場所や気象変動が発生しにくい場所がわかっていれば、そのような場所では環境計測装置2の配置密度を低くするようにしてもよい。
このようにすれば、環境予測の必要十分な精度を確保しながら、環境計測装置2の設置に要するコストを削減することができる。
[変形例3]
図20に示すように、各環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12に加えて、降雨センサー13や空気質センサー14(あるいはどちらか一方)を備えるようにしてもよい。降雨センサー13は、単位時間あたりの降雨量を検出するセンサーである。単位時間あたりの降雨量を検出することで、降雨による気温や湿度の変化を予測することができるので、降雨センサー13の検出データに基づいて空調機器5を制御することで、より快適な環境を維持することができる。また、空気質センサー14は、空気中の微粒子(煙、砂、花粉等)や窒素酸化物(NOX)等を検出するセンサーである。空気中に存在する微粒子等の濃度が高いほど空調機器5の空調能力が低下すると考えられるので、空気質センサー14の検出データに基づいて空調機器5を制御することで、より快適な環境を維持することができる。
図20に示すように、各環境計測装置2は、気圧センサー10、温度センサー11、湿度センサー12に加えて、降雨センサー13や空気質センサー14(あるいはどちらか一方)を備えるようにしてもよい。降雨センサー13は、単位時間あたりの降雨量を検出するセンサーである。単位時間あたりの降雨量を検出することで、降雨による気温や湿度の変化を予測することができるので、降雨センサー13の検出データに基づいて空調機器5を制御することで、より快適な環境を維持することができる。また、空気質センサー14は、空気中の微粒子(煙、砂、花粉等)や窒素酸化物(NOX)等を検出するセンサーである。空気中に存在する微粒子等の濃度が高いほど空調機器5の空調能力が低下すると考えられるので、空気質センサー14の検出データに基づいて空調機器5を制御することで、より快適な環境を維持することができる。
[変形例4]
環境計測装置2が計測した環境データ(気圧、気温、湿度、風向、風速など)が同じでも、雷雨等をもたらす積乱雲が発達するか否かは当該環境計測装置2の位置の地理(地形や建物の配置等)によって異なると考えられる。そこで、第2実施形態において、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データと、環境計測装置2が分散配置されている地域の地理情報とを用いて気象変動の予測を行うようにしてもよい。この地理情報は、例えば、空調制御装置4の記憶部30に記憶されていてもよいし、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバーに地理情報を記憶させておき、空調制御装置4が通信ネットワークを介して当該地理情報を取得するようにしてもよい。
環境計測装置2が計測した環境データ(気圧、気温、湿度、風向、風速など)が同じでも、雷雨等をもたらす積乱雲が発達するか否かは当該環境計測装置2の位置の地理(地形や建物の配置等)によって異なると考えられる。そこで、第2実施形態において、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データと、環境計測装置2が分散配置されている地域の地理情報とを用いて気象変動の予測を行うようにしてもよい。この地理情報は、例えば、空調制御装置4の記憶部30に記憶されていてもよいし、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバーに地理情報を記憶させておき、空調制御装置4が通信ネットワークを介して当該地理情報を取得するようにしてもよい。
このように、環境データに地理情報を加味して気象変動を予測することで、気象変動の予測精度を高めることができる。
[変形例5]
環境計測装置2が計測した環境データ(気圧、気温、湿度、風向、風速など)を、過去に気象変動が発生した際の気象条件の統計情報と照合することで、気象変動の予測精度を高めることができる。そこで、第2実施形態において、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データと、環境計測装置2が分散配置されている地域における過去に気象変動が発生した環境条件の統計情報とを用いて気象変動の予測を行うようにしてもよい。この統計情報は、例えば、空調制御装置4の記憶部30に記憶されていてもよいし、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバーに統計情報を記憶させておき、空調制御装置4が通信ネットワークを介して当該統計情報を取得するようにしてもよい。
環境計測装置2が計測した環境データ(気圧、気温、湿度、風向、風速など)を、過去に気象変動が発生した際の気象条件の統計情報と照合することで、気象変動の予測精度を高めることができる。そこで、第2実施形態において、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データと、環境計測装置2が分散配置されている地域における過去に気象変動が発生した環境条件の統計情報とを用いて気象変動の予測を行うようにしてもよい。この統計情報は、例えば、空調制御装置4の記憶部30に記憶されていてもよいし、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバーに統計情報を記憶させておき、空調制御装置4が通信ネットワークを介して当該統計情報を取得するようにしてもよい。
このように、環境データに過去の統計情報を加味して気象変動を予測することで、気象変動の予測精度を高めることができる。
なお、空調制御装置4は、各環境計測装置2が計測した環境データとともに、地理情報と統計情報の両方を用いて気象変動の予測を行うことで、気象変動の予測精度をさらに高めることができる。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1 空調制御システム、2,2a,2b,2c,2d,2e 環境計測装置、3 建物、4 空調制御装置、5 空調機器、6 通信ネットワーク、7 移動体、8 情報端末、10 気圧センサー、11 温度センサー、12 湿度センサー、13 降雨センサー、14 空気質センサー、16 送信部、20 処理部(CPU)、21 環境データ取得部、22 空調データ取得部、23 環境予測部、24 空調制御情報生成部、25 通信制御部、26 移動体情報取得部、30 記憶部、32 記録媒体、34 通信部、100 圧力センサー素子、110 発振回路、120 カウンター、130 TCXO、140 MPU、150 温度センサー、160 EEPROM、170 通信インターフェース(I/F)、210 ダイヤフラム、212 突起、214 受圧面、220 振動片、222 振動ビーム(梁)、224 基部、226 支持梁、228 枠部、230 ベース、232 キャビティー、300 環境情報リスト、400 空調情報リスト
Claims (11)
- 空調機器を制御することができる空調制御システムであって、
所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置と、
前記空調機器を制御する空調制御装置と、を含み、
前記空調制御装置は、
前記複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、
環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、
前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む、空調制御システム。 - 請求項1において、
前記空調制御装置は、
前記空調機器による空調対象の空間の空調設定データと環境データとを取得する空調データ取得部をさらに含み、
前記空調制御情報生成部が、
前記環境予測部の予測結果と、前記空調データ取得部が取得した前記空調設定データ及び前記環境データを利用して、前記空調機器の制御情報を生成する、空調制御システム。 - 請求項1又は2において、
前記複数の環境計測装置の各々は、気温、湿度、気圧、降雨量及び空気質の少なくとも何れかを計測する、空調制御システム。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記複数の気象計測装置の各々は、気圧センサーを備え、
前記空調制御装置は、
前記環境予測部が、
前記環境データ取得部が取得した前記環境データに含まれる気圧データを利用して所与の気象変動が発生するか否かを判定し、当該判定結果及び前記環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して環境を予測する、空調制御システム。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記空調機器は、建物の部屋の空調を行い、
前記複数の環境計測装置は、前記建物を含むエリアに分散して配置される、空調制御システム。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記空調機器は、移動体の内部空間の空調を行い、
前記複数の環境計測装置は、前記移動体が進行するエリアに分散して配置される、空調制御システム。 - 請求項6において、
前記空調制御装置は、
前記移動体の位置及び移動経路の情報を取得する移動体情報取得部をさらに含み、
前記環境予測部が、
前記移動経路上の前記移動体の位置の前方の環境を予測する、空調制御システム。 - 請求項7において、
前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、前記移動体の進行路に沿って配置される、空調制御システム。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記複数の環境計測装置の少なくとも一部は、異なる高度に配置されている、空調制御システム。 - 空調機器を制御することができる空調制御装置であって、
所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得部と、
環境データ取得部が取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測部と、
前記環境予測部の予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成部と、を含む、空調制御装置。 - 空調機器を制御する空調制御方法であって、
所定のエリアに分散して配置される複数の環境計測装置の少なくとも一部が計測した環境データを取得する環境データ取得ステップと、
環境データ取得ステップで取得した前記環境データを利用して、環境を予測する環境予測ステップと、
前記環境予測ステップの予測結果に基づいて、前記空調機器の制御情報を生成する空調制御情報生成ステップと、を含む、空調制御方法。
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