JP2016017640A - 室温制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 窓が一つしかない居室や、風が弱い若しくは無いときであっても効率よく換気が行え、快適で省エネが図れる室温制御システムの提供。【解決手段】 窓６ａ，６ｂ，６ｃと外気温センサー１２と室温センサー８ａ，８ｂ，８ｃと換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃと制御手段１１とを備え、窓６ａ，６ｂ，６ｃは、外気に面して設けてあり、換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、室内の空気を屋外に排出するものであって、外気に面していない位置に設けてあり、制御手段１１は、外気温と室温とに応じて窓６ａ，６ｂ，６ｃの開閉と換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃのＯＮ・ＯＦＦを連動して制御するものであり、窓６ａ，６ｂ，６ｃを開けるときに換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃをＯＮにし、窓６ａ，６ｂ，６ｃを閉めるときに換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃをＯＦＦにする。【選択図】 図１

Description

本発明は、窓の開閉、換気扇及びエアコンのＯＮ・ＯＦＦを行って、室温を快適な温度に制御する室温制御システムに関する。

一般的に住宅の居室の室温制御は、窓を閉め切ってエアコンのみで行っており、エアコンを長時間使用することでエネルギーの浪費につながるとともに、人体に負荷がかかり健康を害するおそれがある。
特許文献１には、電動で開閉する引違い窓とエアコンを備え、窓を閉めてエアコンを運転中に、外気温が基準温度より低くなったことを外気温センサーが検知すると、窓を開けてエアコンをＯＦＦするシステムが開示されている。
しかし、窓が四方の壁のうちの一面にしか取れない居室では、風の入口出口を確保できないため、窓を開けても通風効果が得られない。また、窓が居室の壁の２面に設けてあっても、風が弱いときや無風のときには、窓を開けても通風効果が期待できない。

特開平１０−１２１５９１号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、窓が一つしかない居室や、風が弱い若しくは無いときであっても効率よく換気が行え、快適で省エネが図れる室温制御システムの提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーと換気扇と制御手段とを備え、窓は、外気に面して設けてあり、換気扇は、室内の空気を屋外に排出するものであって、外気に面していない位置に設けてあり、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉と換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御するものであり、窓を開けるときに換気扇をＯＮにし、窓を閉めるときに換気扇をＯＦＦにすることを特徴とする。

請求項２記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーとエアコンと換気扇と制御手段とを備え、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉とエアコン及び換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御するものであり、エアコンがＯＮのときは窓を閉めて換気扇をＯＦＦにし、エアコンがＯＦＦのときは外気温が室温より低いと窓を開けて換気扇をＯＮにすることを特徴とする。

本発明の室温制御システムにおいて制御手段は、室温が快適上限温度よりも高く且つ外気温が室温より低いときは窓を開けて換気扇をＯＮにしてエアコンをＯＦＦにし、室温が快適温度範囲内で且つ外気温が室温より高いときは窓を閉めて換気扇をＯＦＦにしてエアコンをＯＦＦにするものとすることができる。

請求項３記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーと風センサーと換気扇と制御手段とを備え、風センサーは、屋外の風を検知するものであり、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉を行うと共に、窓が開のときに屋外の風のレベルに応じて換気扇のＯＮ・ＯＦＦを切り替えることを特徴とする。
本発明の室温制御システムにおいて制御手段は、換気扇のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるために用いられる屋外の風のレベルの閾値は、部屋の広さや窓の大きさ等に基づいて適宜設定することができるが、換気扇をＯＦＦにして窓による換気のみで必要な換気量が得られるときの風のレベルに設定することが好ましい。

請求項１記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーと換気扇と制御手段とを備え、窓は、外気に面して設けてあり、換気扇は、室内の空気を屋外に排出するものであって、外気に面していない位置に設けてあり、制御手段が外気温と室温とに応じて窓の開閉と換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御し、窓を開けるときに換気扇をＯＮにすることで、窓が一つしかない居室や、風が弱い若しくは無いときであっても、窓から外気を効率よく室内に導入して室温を快適に制御できる。換気扇が屋外に面していない位置に設けてあることで、排気側（換気扇）から空気が逆流することがなく、屋外の風の状況にかかわらず、効率的な換気が行える。また、窓を閉めるときに換気扇をＯＦＦにするので、換気扇を無駄に運転することがない。

請求項２記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーとエアコンと換気扇と制御手段とを備え、制御手段が外気温と室温とに応じて窓の開閉とエアコン及び換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御し、エアコンがＯＦＦのときは外気温が室温より低いと窓を開けて換気扇をＯＮにすることで、窓が一つしかない居室や、風が弱い若しくは無いときであっても、涼しい外気を効率よく室内に導入して室温を快適に制御できる。これによりエアコンの使用を抑えることができ、またエアコンがＯＮのときは窓を閉めて換気扇をＯＦＦにするから、快適で省エネが図れる。

制御手段は、室温が快適上限温度よりも高く且つ外気温が室温より低いときは窓を開けて換気扇をＯＮにしてエアコンをＯＦＦにし、室温が快適温度範囲内で且つ外気温が室温より高いときは窓を閉めて換気扇をＯＦＦにしてエアコンをＯＦＦにするようにすれば、エアコンの運転時間を短くして省エネを図ると共に、自然を最大限利用して室温を快適に維持できる。

請求項３記載の発明による室温制御システムは、窓と外気温センサーと室温センサーと風センサーと換気扇と制御手段とを備え、風センサーは、屋外の風を検知するものであり、制御手段は外気温と室温とに応じて窓の開閉を行うと共に、窓が開のときに屋外の風のレベルに応じて換気扇のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるため、風が弱い若しくは無いときには、窓と換気扇を併用して一定の換気量を確保することができ、自然の風のみで十分な換気を行えるときに換気扇を無駄に運転するのを防ぎ、電力を節約できる。

本発明の実施の形態に係る室温制御システムの全体構成を概念的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る室温制御システムの機能構成を示すブロック図である。 エアコン使用モードにおける外気温と室温に応じた窓、換気扇及びエアコンの制御状態を示すグラフである。 エアコン不使用モードにおける外気温と室温に応じた窓及び換気扇の制御状態を示すグラフである。 エアコン使用モードにおける外気温と室温に応じた窓、換気扇及びエアコンの制御状態の他の例を示すグラフである。 エアコン不使用モードにおける外気温と室温に応じた窓及び換気扇の制御状態の他の例を示すグラフである。 制御手段の制御の流れを示すフローチャートである。 図７のフローチャート中の「グループ毎の処理」の流れを示すフローチャートであって、図３，４の制御に対応するものである。 図７のフローチャート中の「グループ毎の処理」の流れを示すフローチャートであって、図５，６の制御に対応するものである。 操作パネル（集中操作パネル）の画面表示の一例を示す図であって、モニター画面を示す。 同操作パネルの画面表示の一例を示す図であって、居室１を選択したときの状態を示す。 同操作パネルの画面表示の一例を示す図であって、設定画面を示す。 操作パネル（個別操作パネル）の画面表示の一例を示す図であって、モニター画面を示す。 同操作パネルの画面表示の一例を示す図であって、設定画面を示す。 窓と換気扇を併用する場合と窓のみの場合の換気量と外部風速の関係を模式的に示すグラフである。 実際の建物で、窓と換気扇を併用する場合と窓のみの場合の換気量と外部風速の関係を実測したグラフである。 図１６のグラフを作成したときの構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る室温制御システムの全体構成を概念的に示す図であり、図２は同システムの機能構成を示すブロック図である。本システムは、住宅４に適用したものであり、住宅４は居室１（例えば寝室）、居室２（例えば子供部屋）、居室３（例えばリビング）と、非居室５（例えば、廊下、階段）を備えている。
居室１には、１つの窓６ａと、換気扇３０ａと、エアコン７ａと、室温センサー８ａと、操作パネル９ａと、中継装置１０ａとを備えている。居室２には、１つの窓６ｂと、換気扇３０ｂと、エアコン７ｂと、室温センサー８ｂと、操作パネル９ｂと、中継装置１０ｂとを備えている。居室３には、１つの窓６ｃと、換気扇３０ｃと、エアコン７ｃと、室温センサー８ｃと、操作パネル９ｃと、集中制御機１１とを備えている。屋外には、外気温センサー１２と雨センサー１３とが設けてある。
居室１，２の窓６ａ，６ｂ、換気扇３０ａ，３０ｂ、エアコン７ａ，７ｂ、室温センサー８ａ，８ｂ及び操作パネル９ａ，９ｂ、外気温センサー１２、雨センサー１３は、中継装置１０ａ，１０ｂを介して集中制御機１１と有線又は無線で接続されている。居室３の窓６ｃ、換気扇３０ｃ、エアコン７ｃ、室温センサー８ｃ、操作パネル９ｃは、集中制御機１１と有線又は無線で接続されている。

居室３に設けられる操作パネル９ｃは、各居室１，２，３の状態をモニターする機能、各居室１，２，３の運転モード等を設定する機能を有する。図１０はモニター画面を示しており、この画面では降雨の有無１４、外気温１５、日時と、各居室の運転モード１６、室温１７、窓の状態１８、換気扇の状態３１、エアコンの状態１９を表示する。図１０の画面で居室１を選択すると、図１１の画面に切り替わり、居室１の室温１７、外気温１５、運転モード１６が表示される。図１２は居室１の設定画面を示し、ユーザーは運転モード、室温の快適上限温度ＴＨ及び快適下限温度ＴＬを設定することができる（図１２は、快適下限温度を設定するときの状態を示す）。快適上限温度ＴＨと快適下限温度ＴＬは、ユーザーが好きな温度に設定できるが、エコを考慮して快適上限温度ＴＨは通常のエアコンの設定温度より若干高めに設定し、快適下限温度ＴＬはユーザーが許容できる温度（寒いと感じない温度）とする。具体的には、例えば昼間は快適上限温度ＴＨを２７℃、快適下限温度ＴＬを２２℃に設定し、夜間は快適上限温度ＴＨを２９℃、快適下限温度ＴＬを２４℃と設定する。快適上限温度ＴＨと快適下限温度ＴＬを個々に設定するのではなく、ある一つの設定温度を設定すると、その設定温度±３℃が快適上限温度ＴＨ・快適下限温度ＴＬとして自動的に設定されるようにすることもできる。なお、一般的にエアコンにも設定温度を設定する機能があるが、エアコンの設定温度は本システムの快適上限温度ＴＨと同じ温度に設定するようにする。操作パネル９ｃは、専用の操作パネルであってもよいが、タブレット端末等を利用することもできる。
図１３は居室１，２に設けられる操作パネル９ａ，９ｂのモニター画面を示し、図１４は同操作パネル９ａ，９ｂの設定画面を示している。この操作パネル９ａ，９ｂでは、居室１，２ごとの状態をモニターする機能、居室１，２ごとに運転モード１６等を設定する機能を有している。

運転モードには、「自動Ａ」、「自動Ｎ」、「待機Ａ」、「待機Ｎ」、「手動」の各モードがある。「自動Ａ」は、エアコン使用モードで自動運転中であることを意味し、このモードでは室温センサー８ａ，８ｂ，８ｃにより検出した室温と外気温センサー１２により検出した外気温に基づいて、窓６ａ，６ｂ，６ｃの開閉と換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃ及びエアコン７ａ，７ｂ，７ｃのＯＮ・ＯＦＦ（以下、ＯＮとは作動させる、ＯＦＦとは作動を終了することを意味する）が自動でなされ、室温が快適な温度に制御される。「自動Ｎ」は、エアコン不使用モードで自動運転中であることを意味し、このモードでは室温と外気温に基づいて窓６ａ，６ｂ，６ｃの開閉と換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃのＯＮ・ＯＦＦのみを行って、室温が快適な温度に制御される。「自動Ａ」、「自動Ｎ」の各モードでは、自動運転する時間を例えば何時から何時まで、選択後何時間といった形で設定することができる。「待機Ａ」は、「自動Ａ」モードにおいて自動運転時間外であることを意味し、「待機Ｎ」は、「自動Ｎ」モードにおいて自動運転時間外であることを意味する。「手動」モードでは、窓６ａ，６ｂ，６ｃの開閉と換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃ及びエアコン７ａ，７ｂ，７ｃのＯＮ・ＯＦＦをユーザーが操作パネル９ａ，９ｂ，９ｃから手動で行える。
居室１に人が居る時には、「自動Ａ」モードが優先する。居室１に人が居ない時や非居室５では、「自動Ｎ」モードを選択することで、熱溜り排気や壁に蓄冷し、冷房使用を減らすことができる。「自動Ａ」モードと「自動Ｎ」モードの相互の切り替えは、ユーザーが操作パネル９ａ，９ｂ，９ｃにより手動で行ってもよいが、人感センサーを用いて自動的に切り替えることもできる。
上記の各運転モードに加え、ユーザーが帰宅時に部屋が暑い場合に、強制的にエアコンで暫く冷やし、快適温度になったら通常運転に戻す設定もできる。

窓６ａ，６ｂ，６ｃは、屋外へと繋がる電動窓であって、各居室１，２，３の屋外に面した壁面に設けてあり、集中制御機１１からの指令に基づき、図示しないモーターによって自動で開閉される。窓６ａ，６ｂ，６ｃは、全開、全閉の他、半開きの状態として通風量を制限することもできる。各窓６ａ，６ｂ，６ｃは、すべり出し窓やオーニング窓、引違い窓など、その種類は問わない。
換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、各居室１，２，３の屋外に面していない位置、具体的には天井部に設けてあり、集中制御機１１からの指令に基づき、窓６ａ，６ｂ，６ｃが開いたときに換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃがＯＮし、窓６ａ，６ｂ，６ｃが閉まったときに換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃがＯＦＦするように、窓６ａ，６ｂ，６ｃと連動して制御される。換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、通常運転の他、弱運転を選択することもできる。なお、図中の符号３７は、換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃが吸い込んだ空気を屋外に排出するための排気ダクトである。排気ダクト３７での出口は、窓６ａ，６ｂ，６ｃから離れた位置に設けてある。このように排気ダクト３７の出口を窓６ａ，６ｂ，６ｃから離れた位置に設けることで、排気ダクト３７から排気される居室１，２，３内の空気が窓６ａ，６ｂ，６ｃから居室１，２，３内に再び吸い込まれるショートサーキットを防ぎ、居室１，２，３の換気を正常に行える。

各居室１，２，３には窓６ａ，６ｂ，６ｃがそれぞれ一つずつしかないため、窓６ａ，６ｂ，６ｃを開けただけでは風の入口出口を確保できないので通風効果が得られないが、窓６ａ，６ｂ，６ｃを開けると同時に換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃをＯＮすることで、換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃにより居室１，２，３内の空気が強制的に屋外に吸い出され、それに伴って窓６ａ，６ｂ，６ｃより屋外の空気が居室１，２，３内に入るため、効率よく換気が行える。しかも、換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃを天井部に設けることで、各居室１，２，３内の暖かい空気を積極的に屋外に排出できるから、室温を下げるのに効果的である。
また、居室１，２，３ごとに窓６ａ，６ｂ，６ｃと換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けてあり、換気空間が区分けされることで、十分な換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃの効果を得ることができる。
居室１及び２の換気扇３０ａ，３０ｂは、窓６ａ，６ｂから離れた位置（窓６ａ，６ｂと反対側の位置）の天井部に設けてある。このように換気扇３０ａ，３０ｂと窓６ａ，６ｂとをなるべく離して設けることで、居室１，２内全体に渡って空気の流れができ、居室１，２内全体を効率良く換気できる。

集中制御機１１は、例えばパソコンや専用コントローラー等で構成され、各種データ及びプログラムを記憶する記憶部や、計時動作を行う計時部等を備えており、記憶部に予め格納されたプログラムに従い、室温と外気温の比較等を行い、窓６ａ，６ｂ，６ｃの開閉と換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃ及びエアコン７ａ，７ｂ，７ｃのＯＮ・ＯＦＦを制御する。

以下、集中制御機１１により実行される制御の内容について説明する。居室１，２，３で行う制御は同じなので、代表的に居室１について説明する。
図３は、「自動Ａ（エアコン使用モード）」における外気温と室温に対応した窓６ａ、換気扇３０ａ及びエアコン７ａの状態をまとめたグラフである。同図に示すように、室温が快適温度範囲内で外気温が室温より高いときは（図中のＡ領域）、換気扇３０ａ及びエアコン７ａはＯＦＦで窓６ａは閉となる。室温が快適温度範囲内で外気温が室温より低いときは（図中のＢ領域）、窓６ａは開で換気扇３０ａはＯＮ、エアコン７ａはＯＦＦとなる。また、室温が快適温度範囲を上回り、外気温が室温より高いときは（図中のＣ領域）、窓６ａは閉で換気扇３０ａはＯＦＦ、エアコン７ａはＯＮとなる。室温が快適温度範囲を上回り、外気温が室温より低いときは（図中のＤ領域）、窓６ａは開で換気扇３０ａはＯＮ、エアコン７ａはＯＦＦとなる。このように換気扇３０ａとエアコン７ａと窓６ａを制御することで、自然のエネルギーの有効利用と最小限のエアコン運転によって、快適な温度環境を提供できると共に、省エネを図ることができる。窓６ａを開くときは換気扇３０ａがＯＮになるので、窓６ａが一つしかない居室１でも、屋外の風の状況にかかわらず一定以上の換気量を確保することができる。
また「自動Ａ」モードにおいて、室温が快適下限温度ＴＬより低いときは（図中のＥ領域）、換気扇３０ａ及びエアコン７ａはＯＦＦで窓６ａは閉となる。また、外気温について窓を開ける下限値（窓閉温度ＴＣ）が予め設定してあり、外気温がその下限値ＴＣよりも低いときは（図中のＦ領域）、換気扇３０ａ及びエアコン７ａはＯＦＦで窓６ａは閉となる。これにより、冷たい外気が室内に入って室内が寒くなるのを防ぐことができる。
また、室温が快適下限温度ＴＬより高く、外気温が快適下限温度ＴＬと窓閉温度ＴＣの間にあるときは（図中のＧ領域）、エアコン７ａはＯＦＦとし窓６ａ，６ｂを制限的に開け、且つ換気扇３０ａを弱運転として、通風を調節する。窓６ａの開ける量は、外気温が快適下限温度ＴＬに近いときは大きく開け、外気温が窓閉温度ＴＣに近くになるにつれ開ける量を小さくする。これにより、適度な換気を行いつつ室内を快適に維持できる。

図４は、「自動Ｎ（エアコン不使用モード）」における外気温と室温に対応した窓６ａと換気扇３０ａの状態をまとめたグラフである。同図に示すように、室温が快適下限温度ＴＬ以上で外気温が室温より低いときは（図中のＨ領域）、窓６ａは開で換気扇３０ａはＯＮとなる。室温が快適下限温度ＴＬ以上で外気温が室温より高いときは（図中のＩ領域）、窓６ａは閉で換気扇３０ａはＯＦＦとなる。このように窓６ａと換気扇３０ａを制御することで、エアコン７ａを使わずに室温を快適な温度に制御できる。
さらに「自動Ｎ」モードにおいて、室温が快適下限温度ＴＬより低いときは（図中のＪ領域）、窓６ａは閉で換気扇３０ａはＯＦＦとなる。また、外気温について窓６ａを開ける下限値（窓閉温度ＴＣ）が予め設定してあり、外気温がその下限値ＴＣよりも低いときは（図中のＫ領域）、窓６ａは閉で換気扇３０ａはＯＦＦとなる。これにより、冷たい外気が室内に入って室内が寒くなるのを防ぐことができる。
また、室温が快適下限温度ＴＬより高く、外気温が快適下限温度ＴＬと窓閉温度ＴＣの間にあるときは（図中のＬ領域）、窓６ａを制限的に開け、且つ換気扇３０ａを弱運転として、通風を調節する。これにより、適度な換気を行いつつ室内を快適に維持できる。

図７，８は、上述の「自動Ａ」モード、「自動Ｎ」モードを実施するためのフローチャートの一例を示している。図７に示すように、制御判定が開始されると、ループ処理が開始され（ステップＳ１）、続いて雨センサー１３（図１参照）により得られる情報から降雨か否かを判定する（ステップＳ２）。降雨と判定されると、センサースイッチＯＮ／ＯＦＦを確認する（ステップＳ３）。センサースイッチは、ユーザーがセンサーを有効化・無効化するためのスイッチで、図１１〜１４に示す操作パネル上で「雨センサ」ボタン２０を押すことでＯＮ／ＯＦＦを切り替える。通常はセンサースイッチはＯＮとなっており、この場合はすべての窓６ａ，６ｂを閉じ（ステップＳ４）、ループ処理を終了する（ステップＳ５）。センサースイッチをＯＦＦとするのは、雨が降っていても窓を開けて室内の煙や臭いなどを排出したいときなどに用いられる。ステップＳ２で降雨でないと判定されたとき、降雨であってもセンサースイッチＯＦＦのときは、図８に示すグループ毎の処理を行う（ステップＳ６）。

グループ毎の処理では、まず自動制御時間内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。自動制御時間内と判定されると、待機時間ｔが経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。待機時間ｔは制御間隔のことで、後述する換気扇とエアコンと窓の状態設定時に所定の時間ｔ１，ｔ２，ｔ３が設定されるものである。したがって、以後の処理は所定の時間ｔ１，ｔ２，ｔ３毎に行われることになる。
待機時間経過と判定されると、室温が快適下限温度ＴＬ以下か否かを判定する（ステップＳ９）。室温が快適下限温度ＴＬ以下の場合は、窓６ａを閉とし換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ１０）、制御間隔ｔ１を設定する（ステップＳ１１）。室温が快適下限温度ＴＬ以上の場合は、次に外気温が窓閉温度ＴＣ以下か否かを判定する（ステップＳ１２）。外気温が窓閉温度ＴＣ以下の場合は、窓６ａを閉とし換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ１０）、制御間隔ｔ１を設定する（ステップＳ１１）。外気温が窓閉温度ＴＣ以上の場合は、次に外気温が快適下限温度ＴＬ以下か否かを判定する（ステップＳ１３）。外気温が快適下限温度ＴＬ以下の場合は、窓６ａを制限開とし、換気扇３０ａを弱とし、エアコン７ａをＯＦＦとし（ステップＳ１４）、制御間隔ｔ２を設定する（ステップＳ１５）。
外気温が快適下限温度ＴＬ以上の場合は、エアコン有モードが選択されているか否か（エアコン使用モードかエアコン不使用モードか）を判定する（ステップＳ１６）。エアコン不使用モードが選択されている場合は、次に室温より外気温が低いか否かを判定し（ステップＳ１７）、室温より外気温が低いときは、窓６ａを開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ１８）、制御間隔ｔ３を設定する（Ｓ１９）。室温より外気温が高いときは、窓６ａは閉とし、換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ２０）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ２１）。
ステップＳ１６でエアコン使用モードが選択されていると、室温が快適温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ２２）。室温が快適温度範囲外と判定されると、次に外気温が快適上限温度ＴＨ以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。外気温が快適上限温度ＴＨ以上の場合は、次に外気温が室温より低いか否かを判定し（ステップＳ２４）、外気温が室温より低いときは窓６ａを開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ２５）、制御時間ｔ３を設定する（ステップＳ２６）。一方、外気温が室温より高いときは、窓６ａを閉とし、換気扇３０ａをＯＦＦし、エアコン７ａをＯＮし（ステップＳ２７）、制御時間ｔ３を設定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２３で外気温が快適上限温度ＴＨ以下の場合は、窓６ａは開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ２９）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ３０）。
ステップＳ２２で室温が快適温度範囲内のときは、エアコン７ａがＯＮ状態か否かを判定する（Ｓ３１）。エアコン７ａがＯＮ状態のときは、窓６ａを閉、換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ３２）、制御時間ｔ３を設定する（ステップＳ３３）。エアコン７ａがＯＦＦのときは、次に外気温が快適上限温度ＴＨ以上か否かを判定する（ステップＳ３４）。外気温が快適上限温度ＴＨ以上の場合は、窓６ａは閉とし換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ３５）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ３６）。外気温が快適上限温度ＴＨ以下の場合は、次に室温より外気温が低いか否かを判定する（ステップＳ３７）。室温より外気温が低い場合は、窓６ａは開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ３８）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ３９）。室温より外気温が高い場合は、窓６ａは閉とし、換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ４０）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ４１）。以上のように窓６ａと換気扇３０ａとエアコン７ａの状態を設定するとグループ毎の処理を終了し、図７のフローチャートのループ処理終了（ステップＳ５）に移行し、その次にループ処理開始（ステップＳ１）に戻り、上述の処理が繰り返し行われる。
なお、図８のフローチャートの下部に記載の英文字は、図３，４のグラフのＡ〜Ｌの各領域に対応している。図８のフローチャートは、エアコン使用モードのときの制御とエアコン不使用モードのときの制御を合体させたものとなっているが、エアコン使用モードとエアコン不使用モードとでグループ毎の処理のフローチャートを分けることもできる。

上述の例では、ステップＳ１６でエアコン使用モードと判定され、ステップＳ２２で室温が快適温度範囲内にあると判定され、ステップＳ３４で外気温が快適上限温度ＴＨ以下の場合に、室温より外気温が低いかを判定し（ステップＳ３７）、室温より外気温が低いときは窓６ａは開、室温より外気温が高いときは窓６ａは閉となるようにしているが（エアコン７ａは何れもＯＦＦ）、室温と外気温とを比較するステップＳ３７を行わず、室温と外気温が少なくとも設定温度（例えば快適上限温度ＴＨ）より低ければ、エアコン７ａをＯＦＦにして窓６ａを開け、換気扇３０ａをＯＮするように制御することもできる。
この場合でも室温を快適に維持できるし、集中制御機１１が室温と外気温を所定時間（ｔ１、ｔ２，ｔ３）毎に確認することで、制御が簡単になり、また室温と外気温を確認する時間を細かくすることで、室温や外気温の変化に応じたタイムリーな温度制御が行える。

図５は、「自動Ａ（エアコン使用モード）」における外気温と室温に対応した窓６ａ、換気扇３０ａ及びエアコン７ａの制御状態の他の例を示している。図３と異なる部分について説明すると、室温が快適温度範囲内で外気温が室温より所定の窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上下がったときに（図中の矢印２４参照）、窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦにする。一方、外気温が室温より高くなると（図中の矢印２５参照）、すぐに窓６ａを閉じて換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦする。
外気温が室温より高くなり、窓６ａを閉めて換気扇３０ａ及びエアコン７ａをＯＦＦにした場合でも、日射や風などの影響により外気温が室温より一時的に低くなることがあり、窓６ａの開け閉めと換気扇３０ａのＯＮ・ＯＦＦが繰り返される場合があるが、外気温が室温より所定の窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上低くなってから窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮ、エアコン７ａをＯＦＦすることで、そのような不都合（ハンチング）を解消することができる。
この窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１は、図５より明らかなように、窓を開けるときの外気温と窓を閉めるときの外気温との温度差であり、例えば１〜３℃に設定される。１℃よりも小さいとハンチングが起きるおそれがあり、３℃よりも大きいと窓６ａを開く時間が短くなるためである。窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１は、地域や個人差によって設定を変更できる。
室温が快適上限温度ＴＨより高い状態で、外気温が快適上限温度ＴＨよりも高いときに、外気温が室温より所定の窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ４以上下がった場合（図中の矢印２０参照）、窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦにする。外気温が室温より僅かに低い状態で窓６ａを開けてエアコン７ａをＯＦＦにすると、室内の壁等からの熱放射によってエアコンＯＦＦする前よりも室温が上がる場合があり、またエアコンＯＮの状態では室内の湿度が低くなっており、エアコンをＯＦＦして窓６ａを開けると屋外の湿った空気が室内に入ることで体感温度が上がる場合があるが、外気温が室温より所定の窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ４以上低くなってから窓６ａを開けてエアコン７ａをＯＦＦすることで、そのような不都合を解消し、室温を快適に維持できる。
室温が快適上限温度ＴＨより高い状態で、外気温が快適上限温度ＴＨよりも低いときは、外気温がエアコンＯＮライン３２よりも低いと、窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮ、エアコン７ａをＯＦＦし、外気温がエアコンＯＮライン３２よりも高いと、窓６ａを閉じて換気扇３０ａをＯＦＦ、エアコン７ａをＯＮする。なお、エアコンＯＮライン３２は、室温がＴＨで外気温が（ＴＨ−ｄＴ１）のポイント３３と、外気温がＴＨで室温が（ＴＨ＋ｄＴ４）のポイント３４とを結んだ線である。
また、エアコン７ａをＯＮすることにより、室温はエアコン７ａの設定温度まで低下するが、このとき室温が快適上限温度ＴＨより所定の窓閉・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ６以上下がってからエアコンをＯＦＦする（図中の矢印２２参照）ことにより、エアコン７ａがＯＮとＯＦＦを繰り返す不都合を解消することができる。なお、室温が快適上限温度ＴＨより窓閉・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ６以上下がらなかった場合は、外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上下がったとき（図中の矢印２３参照）、窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦにする。
また、外気温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ３以上低く且つ窓閉温度ＴＣより一定温度ｄＴ５以上高く、尚且つ室温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ２以上高いときに（図中のＧ領域）、窓６ａを制限開とし、換気扇３０ａを弱運転とし、エアコン７ａをＯＦＦにしている。

図６は、「自動Ｎ（エアコン不使用モード）」における外気温と室温に対応した窓６ａと換気扇３０ａの制御状態の他の例を示している。図４の場合と異なる部分について説明すると、室温が快適下限温度ＴＬ以上で外気温が室温より所定の窓開遅らせ温度ｄＴ７以上下がったときに（図中の矢印２６参照）、窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮする。一方、外気温が室温より高くなると（図中の矢印２７参照）、すぐに窓６ａを閉じて換気扇３０ａをＯＦＦする。
外気温が室温より高くなり、窓６ａを閉めた場合でも、日射や風などの影響により外気温が室温より一時的に低くなることがあり、窓６ａの開け閉めと換気扇３０ａのＯＮ・ＯＦＦを繰り返す場合があるが、外気温が室温より所定の窓開遅らせ温度ｄＴ７以上低くなってから窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮすることで、そのような不都合（ハンチング）を解消することができる。この窓開遅らせ温度ｄＴ７は、図６より明らかなように、窓を開けるときの外気温と窓を閉めるときの外気温との温度差であり、例えば１〜２℃に設定される。１℃よりも小さいとハンチングが起きるおそれがあり、２℃よりも大きいと窓６ａを開く時間が短くなるためである。
また、外気温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ３以上低く且つ窓閉温度ＴＣより一定温度ｄＴ５以上高く、尚且つ室温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ２以上高いときに（図中のＬ領域）、窓６ａを制限開とし換気扇３０ａを弱としている。

図９は、上述の図５，６の制御に対応したフローチャートを示している。図８と異なる部分について説明すると、ステップＳ１３で外気温が最適下限温度ＴＬ以下と判定されると、外気温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ３以上低く且つ窓閉温度ＴＣより一定温度ｄＴ５以上高く、尚且つ室温が快適下限温度ＴＬより一定温度ｄＴ２以上高いか否かを判定する（ステップＳ４２）。この条件に合うときは、窓６ａを制限開とし、換気扇３０ａを弱とし、エアコン７ａをＯＦＦとし（ステップＳ１４）、制御間隔ｔ２を設定する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１７で室温より外気温が低いと判定されると、外気温が室温より窓開遅らせ温度ｄＴ７以上低いか否かを判定する（ステップＳ４３）。外気温が室温より窓開遅らせ温度ｄＴ７以上低い場合は、窓６ａを開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ１８）、制御間隔ｔ３を設定する（Ｓ１９）。
ステップＳ２３で外気温が快適上限温度ＴＨ以下と判定されると、外気温がエアコンＯＮライン３２（図５参照）より低いか否かを判定する（ステップＳ４４）。外気温がエアコンＯＮライン３２より低い場合は、窓６ａは開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ２９）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ３０）。外気温がエアコンＯＮライン３２より高い場合は、窓６ａは閉とし、換気扇３０ａをＯＦＦし、エアコン７ａをＯＮし（ステップＳ４５）、制御時間ｔ３を設定する（ステップＳ４６）。
ステップＳ２３で外気温が快適上限温度ＴＨ以上と判定されると、外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ４以上低いか否か判定する（ステップＳ４７）。外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ４以上低い場合は、窓６ａは開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ２５）、制御間隔ｔ３を設定する（ステップＳ２６）。外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ４以上低くない場合は、窓６ａは閉とし、換気扇３０ａをＯＦＦし、エアコン７ａをＯＮし（ステップＳ２７）、制御時間ｔ３を設定する（ステップＳ２８）。
ステップＳ３１でエアコンＯＮ状態のときは、室温が快適上限温度ＴＨより窓閉・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ６以上低いか否かを判定する（ステップＳ４７）。室温が快適上限温度ＴＨより窓閉・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ６以上低い場合は、窓６ａを閉とし、換気扇３０ａをＯＦＦして、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ３２）、制御間隔ｔ３を設定する（Ｓ３３）。ステップＳ４７でｎｏの場合、即ち室温が快適上限温度ＴＨより低く且つ（ＴＨ−ｄＴ６）より高い場合は、外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上低いか否かを判定する（ステップＳ４８）。外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上低い場合は、窓６ａを開とし、換気扇３０ａをＯＮとし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ４９）、制御間隔ｔ３を設定する（Ｓ５０）。
ステップＳ３７で室温より外気温が低いと判定されると、外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上低いか否かを判定する（ステップＳ５１）。外気温が室温より窓開・エアコンＯＦＦ遅らせ温度ｄＴ１以上低い場合は、窓６ａを開とし、換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦし（ステップＳ３８）、制御間隔ｔ３を設定する（Ｓ３９）。
なお、図９のフローチャートの下部に記載の英文字は、図５，６のグラフのＡ〜Ｌの各領域に対応している。

一般的に、真夏の就寝時にはエアコン７ａのタイマーをかけて就寝することが多いが、タイマーが切れると窓６ａが閉まっているために寝苦しくて目が覚めてしまうことがある。本システムのエアコン使用モードによれば、外気温が下がってくると窓６ａを開けて換気扇３０ａをＯＮし、エアコン７ａをＯＦＦするので、真夜中の寝苦しさを解消することができる。その後、外気温が快適下限温度ＴＬ以下まで下がると窓６ａが閉鎖されるため、明け方に起こりやすい寝冷えを防止できる。また、日中に外出するときなどには、エアコン不使用モードを選択することで、熱溜りの排気を促して冷房使用の削減に繋がる。また、夜間にエアコン不使用モードを選択することで、壁等への蓄冷を促して冷房使用の削減に繋がる。
本システムは、窓６ａと換気扇３０ａとを連動して制御し、窓６ａを開けるときに換気扇３０ａをＯＮすることで、換気扇３０ａにより居室内の空気が屋外に吸い出され、それに伴って窓６ａより屋外の涼しい空気が入ってくるため、窓が一つしかない居室であっても効率のよい換気が行える。また、窓６ａを開けるときに換気扇３０ａをＯＮすることで、風が無風ないし弱いときでも、一定の換気量を確保できる。
このように本システムは、エアコン不使用モードとエアコン使用モードを使い分けることで、最大限の自然風の利用と最小限のエアコンの利用により、住宅の環境や生活シーンに応じた快適な温度環境を提供できると共に、省エネを図ることができる。その結果、熱中症の発症を予防することができ、冷房が苦手な人に対しても夏の健康的な暮らしを提供することができる。
本システムは、居室１，２，３ごとに窓６ａ，６ｂ，６ｃと換気扇３０ａ，３０ｂ，３０ｃとエアコン７ａ，７ｂ，７ｃが設けられ、居室１，２，３ごとに室温を制御できるので、各居室１，２，３の室温を快適な温度に保つのが容易である。

階段ホールなどの吹き抜け空間のような高低差のある室内では、窓を下の方に、換気扇を天井付近に設置することで、下から外気を取り入れて上部の熱気を抜くという通風経路を確保することができる。
また、階段ホール等の非居室５と居室１又は居室２との間に出入口となる開口部を設けることで、非居室５と居室１又は居室２の室温を合わせて制御することもできる。

本システムは、居室に窓が複数ある場合にも適用することができる。窓が複数あっても、風が無風ないし弱い場合には、窓を開けても通風効果が得られないが、本システムによれば窓を開ける時に換気扇をＯＮすることで、風が無風ないし弱いときでも、一定の換気量を確保することができるので、屋外の涼しい空気を効率よく室内に採り込んで室温を快適に制御できる。

上記のように窓からの通風による換気と換気扇による強制的な換気を併用する場合において、屋外の風を検知する風センサーを屋外に設け、風センサーからの信号を集中制御機１１に送り、集中制御機１１は窓を開けるステップ（図８中のステップＳ１４、ステップＳ１８、ステップＳ２５、ステップＳ２９、ステップＳ３８、図９中のステップＳ１４、ステップＳ１８、ステップＳ２５、ステップＳ２９、ステップＳ３８、ステップＳ４９）の直前に、屋外の風のレベルが所定の閾値以上か否かを判定するステップを設け、屋外の風のレベルが所定の閾値以下のときは窓を開けて換気扇をＯＮし、屋外の風のレベルが所定の閾値以上のときは窓を開けて換気扇をＯＦＦする制御を行うことができる。

風センサーとしては、例えば外部風速計や、住宅の壁面圧力を測ることで外部風速を予測し検知するものを用いることができる。
図１５は、窓と換気扇を併用する場合と窓のみの場合の換気量と外部風速の関係を示している。同図に示すように、窓と換気扇を併用する場合には、風が無風ないし弱いときは換気扇により一定の換気量が確保され（図中の水平部３５）、風がある程度強くなると風の強さに比例して換気量が大きくなる（図中の傾斜部３６）。一方、窓のみの場合は、風が無風ないし弱いときは換気量はほぼ一定の小さい値となり、風がある程度強くなると風の強さに比例して換気量が増大する。そこで、窓のみで必要な換気量を確保できるときの外部風速（図中の「必要な換気量となる外部風速」）を閾値として、外部風速が閾値以上のときは換気扇をＯＦＦして窓のみで換気を行い、外部風速が閾値以下のときは換気扇をＯＮし、窓と換気扇を併用して換気を行う。

具体例を以下に示す。図１７に示すように、部屋４０の屋外に面した壁に窓４１を一つ設置し、部屋４０の窓４１から離れた天井部に換気扇４２を設置し、屋外に外部風速計４３（風センサー）を設置し、換気扇４２をＯＮにして窓４１を開けた場合と、換気扇４２をＯＦＦにして窓４１を開けた場合とで、部屋４０の換気量が外部風速に応じてどのように変化するか測定した。換気量は、窓面に設置した窓面風速計４４で測定した風速より算出した。部屋４０の広さは８畳で、気積は３９．５ｍ^３、窓４１はＷ５８６ｍｍ×Ｈ１０２６ｍｍの大きさのオーニング窓を用い、換気扇４２は定格風量４５０ｍ^３／ｈのものを用いた。測定結果を図１６に示す。

図１６に示すように、窓４１と換気扇４２を併用した場合の換気量は、外部風速が約１．３ｍ／ｓ以下では換気扇４２の定格風量に近いほぼ一定の値となり、外部風速が１．３ｍ／ｓ以上では外部風速に比例して増大する。窓４１のみの場合の換気量は、外部風速が約１．３ｍ／ｓ以下ではほぼ一定の小さい値となり、外部風速が１．３ｍ／ｓ以上では外部風速に比例して増大する。
改正省エネ基準（Ｈ２５施行）で一次エネルギー算出時に通風を確保する措置として２０回／ｈ以上を閾値として設けており、気積３９．５ｍ^３の部屋４０で２０回／ｈ換気を行うのに必要な換気量は７９０ｍ^３／ｈとなり、窓のみの場合の換気量のグラフと換気量＝７９０ｍ^３／ｈの交点より、必要な換気量となる外部風速（閾値）を４．６６ｍ／ｓと算出することができる。
上記の例は、窓が１つの場合であったが、窓が２つある場合には、必要な換気量となる外部風速（閾値）はより小さい値になる。必要な換気量は、必ずしも２０回／ｈ換気に対応したものでなくてもよい。

このシステムによれば、風が無風ないし弱いときでも、換気扇がＯＮすることで一定の換気量を確保することができ、窓からの通風のみで十分な換気量を確保できるときは換気扇がＯＦＦするので、電力を抑えることができ且つ室内が静かになる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。実施形態のものは、エアコン不使用モードとエアコン使用モードの両方を備えるものであるが、エアコン不使用モードとエアコン使用モードの何れか一方のみを備えるものであってもよい。また実施形態のものは、室温の快適上限温度ＴＨと快適下限温度ＴＬを設定しているが、一つの設定温度のみを設定するものであってもよい。また、実施形態には、居室毎に制御するもの、居室と非居室を合わせて制御するものを示したが、複数の居室をまとめて制御するもの、非居室のみを制御するものであってもよい。フローチャートや操作パネルの画面は、適宜変更することができる。本発明のシステムは、住宅に限らず、あらゆる建物に適用することができる。

１ 居室
２ 居室
３ 居室
４ 住宅
５ 非居室
６ａ，６ｂ，６ｃ 窓
７ａ，７ｂ，７ｃ エアコン
８ａ，８ｂ，８ｃ 室温センサー
９ａ，９ｂ，９ｃ 操作パネル
１１ 集中制御機（制御手段）
１２ 外気温センサー
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 換気扇
４３ 外部風速計（風センサー）

Claims (3)

1. 窓と外気温センサーと室温センサーと換気扇と制御手段とを備え、窓は、外気に面して設けてあり、換気扇は、室内の空気を屋外に排出するものであって、外気に面していない位置に設けてあり、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉と換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御するものであり、窓を開けるときに換気扇をＯＮにし、窓を閉めるときに換気扇をＯＦＦにすることを特徴とする室温制御システム。
2. 窓と外気温センサーと室温センサーとエアコンと換気扇と制御手段とを備え、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉とエアコン及び換気扇のＯＮ・ＯＦＦを連動して制御するものであり、エアコンがＯＮのときは窓を閉めて換気扇をＯＦＦにし、エアコンがＯＦＦのときは外気温が室温より低いと窓を開けて換気扇をＯＮにすることを特徴とする室温制御システム。
3. 窓と外気温センサーと室温センサーと風センサーと換気扇と制御手段とを備え、風センサーは、屋外の風を検知するものであり、制御手段は、外気温と室温とに応じて窓の開閉を行うと共に、窓が開のときに屋外の風のレベルに応じて換気扇のＯＮ・ＯＦＦを切り替えることを特徴とする室温制御システム。