JP2016056982A - 通風制御装置、通風制御システム、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】室内の温度上昇を抑制した通風制御を行うことができる通風制御装置を提供する。【解決手段】通風制御装置１は、開閉制御部１１と温度情報取得部１２とを備える。開閉制御部１１は、開口４１を開閉する窓４２を制御する。温度情報取得部１２は、屋内４０１の温度上昇に応じて増加する屋内気温Ｔ１、および開口４１を通過する空気の温度上昇に応じて増加する通過気温Ｔ２を取得する。そして、開閉制御部１１は、温度情報取得部１２が取得した屋内気温Ｔ１と通過気温Ｔ２とを比較し、通過気温Ｔ２が屋内気温Ｔ１よりも大きい場合、窓４２を閉じる。【選択図】図１

Description

本発明は、屋内の通風を制御する通風制御装置、通風制御システム、プログラムに関する。

従来、外気温に応じて窓を開閉する室内の換気装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この換気装置は、室外に設けられた外気温センサを用いて外気温を計測し、外気温が閾値温度未満である場合に窓を開けることで屋内の通風を行い、外気温が閾値温度以上である場合に窓を閉じることで通風を停止する。

特開平１０−１２１５９１号公報

しかし、一般的に外気温センサは、日射の影響を受けないように例えば建物の北側の外壁などの日陰に設置される。したがって、気温が高い夏季において、日陰に設置されたセンサの測定結果に基づいて、日光が照射された例えば南側の窓を開けた場合、センサの測定結果よりも高い温度の空気が室内に流入し、室内の温度が上昇するおそれがあった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、室内の温度上昇を抑制した通風制御を行うことができる通風制御装置、通風制御システム、プログラムを提供することにある。

本発明の通風制御装置は、屋内と屋外とを連続させる開口を開閉する開閉部材を制御する開閉制御部と、前記屋内の温度上昇に応じて増加する第１パラメータ、および前記開口を通過する空気の温度上昇に応じて増加する第２パラメータを取得する温度情報取得部とを備え、前記開閉制御部は、前記温度情報取得部が取得した前記第１パラメータと前記第２パラメータとを比較し、前記第２パラメータが前記第１パラメータよりも大きい場合、前記開閉部材を閉じることを特徴とする。

本発明の通風制御システムは、上記通風制御装置と、前記第１パラメータを計測する第１計測部と前記第２パラメータを計測する第２計測部とを備えることを特徴とする。

本発明のプログラムは、コンピュータを上記通風制御装置として機能させることを特徴とする。

本発明では、屋内の温度上昇を抑制した通風制御を行うことができるという効果がある。

実施形態の概略構成図である。 実施形態における窓の開閉制御を示すフローチャートである。 実施形態におけるＨＥＭＳコントローラのブロック構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態）
本実施形態の概略構成を図１に示す。本実施形態は、窓４２（開閉部材）の開閉状態を制御することで屋外４０２から屋内４０１への通風を制御する通風制御装置１であり、気温が比較的高い夏季に使用することを想定している。また、以下の説明では、通風制御装置１が戸建住宅４に設けられる場合を例として説明するが、通風制御装置１の設置場所は戸建住宅４に限定せず、例えば集合住宅、店舗、事務所、工場などに設けられていてもよい。また、通風制御装置１の制御対象は、屋内４０１と屋外４０２とを連続させる開口４１を開閉する開閉部材であればよく、窓４２に限定せず、例えば扉、開閉可能な通風口などであってもよい。

本実施形態の通風制御装置１は、プログラムを実行することによって以下の機能を実現するコンピュータを主なハードウェア構成として備える。この種のコンピュータは、通風制御専用のコンピュータ、汎用のパーソナルコンピュータなどの設置型の端末装置の他、スマートフォン、タブレット端末などの可搬型の端末装置から選択されてもよい。また、コンピュータは、マイコン（microcontroller）のようにプロセッサとメモリとを一体に備える構成であってもよい。また、プログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）にあらかじめ書き込まれる他、インターネットのような電気通信回線を通して提供されるようにしてもよい。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体によりプログラムが提供されてもよい。

以下に、本実施形態の通風制御装置１の構成について図１を用いて説明する。なお、図１における左を方角の「北」、右を方角の「南」として説明する。

本実施形態の通風制御装置１は、開閉制御部１１と温度情報取得部１２とを備えている。

開閉制御部１１は、屋内４０１と屋外４０２とを連続させる開口４１を開閉する窓４２（開閉部材）、すなわち屋外４０２に面した窓４２の開閉状態を制御する。具体的には、本実施形態における戸建住宅４の窓４２には、窓４２を開閉駆動する駆動部４３が設けられている。そして、開閉制御部１１は、この駆動部４３と通信可能に構成されており、駆動部４３に開閉制御信号を送信して駆動部４３を制御することで、窓４２の開閉状態を制御する。また、開閉制御部１１は、現在の窓４２の開閉状態も監視している。

また、本実施形態では、戸建住宅４の南側の外壁と北側の外壁とに開口４１が形成され各開口４１に窓４２が設けられており、開口４１、窓４２を南側と北側とで区別する場合、南側を開口４１Ａ、窓４２Ａといい、北側を開口４１Ｂ、窓４２Ｂという。

温度情報取得部１２は、例えばサーミスタを用いて温度を計測する温度センサで構成された第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３と通信可能に構成されている。そして、温度情報取得部１２は、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３それぞれから温度計測結果を取得する。

なお、本実施形態では、通風制御装置１、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３で、通風制御システム１０を構成している。

第１計測部２１は、屋内４０１（例えば居室内）に設けられており、屋内４０１の気温（以降、屋内気温Ｔ１という）を計測する。そして、第１計測部２１は、温度計測結果（屋内気温Ｔ１）を、屋内４０１の温度上昇に応じて増加する第１パラメータとして、所定の時間間隔で温度情報取得部１２に送信する。

第２計測部２２は、窓４２Ａが取り付けられた南側の開口４１Ａの枠に設けられており、窓４２Ａが開状態である場合において開口４１Ａを通過する空気の温度（以降、通過気温Ｔ２という）を計測する。なお、第２計測部２２は、窓４２Ａに対して屋内４０１側に設けられていてもよいし、屋外４０２側に設けられていてもよい。そして、第２計測部２２は、温度計測結果（通過気温Ｔ２）を、開口４１Ａを通過する空気の温度上昇に応じて増加する第２パラメータとして、所定の時間間隔で温度情報取得部１２に送信する。ここで、窓４２Ａが開状態である場合に、屋外４０２から開口４１Ａを通過して屋内４０１に流入する空気には、開口４１Ａ近傍における戸建住宅４の外壁付近の空気が含まれる。そこで、第２計測部２２は、開口４１Ａ近傍の外壁に設けられ、外壁付近の空気の温度を通過気温Ｔ２とみなして計測するように構成されていてもよい。

第３計測部２３は、屋外４０２に設けられており、屋外４０２の気温（以降、外気温Ｔ３という）を計測する。ここで、第３計測部２３は、計測する外気温Ｔ３が日射の影響を受けないように、例えば戸建住宅４における北側の外壁、軒下、通風可能な筐体（例えば百葉箱、通風筒）内などの日陰に設置されている。そして、第３計測部２３は、温度計測結果（外気温Ｔ３）を、屋外４０２の温度上昇に応じて増加する第３パラメータとして、所定の時間間隔で温度情報取得部１２に送信する。

このように、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３のそれぞれが、温度計測結果を温度情報取得部１２に送信する。これにより、温度情報取得部１２は、第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）、第２パラメータ（通過気温Ｔ２）、および第３パラメタ（外気温Ｔ３）を取得する。なお、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３それぞれが、所定期間分の温度計測結果を記憶するメモリを備えた構成であってもよい。この場合、温度情報取得部１２が第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３にアクセスして、屋内気温Ｔ１、通過気温Ｔ２、および外気温Ｔ３の最新データを取得するように構成される。

そして、開閉制御部１１は、温度情報取得部１２が取得した屋内気温Ｔ１（第１パラメータ）、通過気温Ｔ２（第２パラメータ）、および外気温Ｔ３（第３パラメータ）の最新データに基づいて、窓４２の開閉状態を制御する。開閉制御部１１が行う窓４２の開閉制御について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、開閉制御部１１は、現在の窓４２の開閉状態を確認する（Ｓ１）。そして、開閉制御部１１は、窓４２が閉状態である場合、温度情報取得部１２が取得した屋内気温Ｔ１（第１パラメータ）と外気温Ｔ３（第３パラメータ）とを比較する（Ｓ２）。開閉制御部１１は、外気温Ｔ３が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、窓４２の閉状態を維持する、すなわち通風を行わない（Ｓ３）。一方、開閉制御部１１は、屋内気温Ｔ１が外気温Ｔ３以上である場合、窓４２を開ける（Ｓ４）。

次に、開閉制御部１１は、ステップＳ１において窓４２が開状態である場合、またはステップＳ４において窓４２が開けられた場合、温度情報取得部１２が取得した屋内気温Ｔ１（第１パラメータ）と通過気温Ｔ２（第２パラメータ）とを比較する（Ｓ５）。開閉制御部１１は、通過気温Ｔ２が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、窓４２を閉じて通風を行わない（Ｓ６）。一方、開閉制御部１１は、屋内気温Ｔ１が通過気温Ｔ２以上である場合、窓４２の開状態を維持し通風を行う（Ｓ７）。

このように、開閉制御部１１は、外気温Ｔ３が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、窓４２Ａ，４２Ｂを閉状態とする。これにより、屋外４０２の温められた空気が屋内４０１に流入することを防止し、屋内気温Ｔ１の上昇を防止することができる。

また、開閉制御部１１は、屋内気温Ｔ１が外気温Ｔ３以上である場合、窓４２Ａ，４２Ｂを一旦開けて通過気温Ｔ２を計測可能な状態とする。そして、開閉制御部１１は、通過気温Ｔ２が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、すなわち開口４１Ａを通過して屋外４０２から屋内４０１に流入する空気の温度（通過気温Ｔ２）が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、窓４２Ａ，４２Ｂを閉じる。例えば、南側の外壁が日射によって温められた場合、この外壁付近の空気の温度が、日陰に設置された第３計測部２３の温度計測結果（外気温Ｔ３）よりも高くなるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、窓４２（特に南側の外壁に設けられた開口４１Ａの窓４２Ａ）が閉じられるので、屋内４０１に温められた空気が流入することを防止し、屋内気温Ｔ１の上昇を防止した通風制御を行うことができる。

また、開閉制御部１１は、屋内気温Ｔ１が通過気温Ｔ２以上である場合、窓４２Ａ，４２Ｂを開状態に維持することで、屋内４０１の通風が行われ、屋内４０１の温度を下げることができる。

なお、第２計測部２２は、日射によって比較的温められやすい南側や西側の外壁の開口４１（本実施形態では南側の開口４１Ａ）を通過する空気の温度（通過気温Ｔ２）を計測するように設けられることが望ましい。そして、開閉制御部１１は、この第２計測部２２の温度計測結果（第２パラメータ）に基づいて、戸建住宅４に設けられた他の窓４２（本実施形態では、南側の窓４２Ａおよび北側の窓４２Ｂ）の開閉状態も一括制御するように構成される。

また、戸建住宅４に設けられた複数の開口４１それぞれに第２計測部２２が設けられていてもよい。この場合、開閉制御部１１は、第２計測部２２それぞれが計測した温度計測結果（第２パラメータ）のうち、いずれか１つでも屋内気温Ｔ１よりも高い場合、全ての窓４２を一括して閉じるように制御する。なお、窓４２の開閉状態の制御は、上記の一括制御に限定せず、開閉制御部１１は、第２計測部２２それぞれが計測した温度計測結果（第２パラメータ）に基づいて、窓４２の開閉状態を個別制御するように構成されていてもよい。

なお、上述した通風制御の機能は、専用の装置（通風制御装置１）とは異なる装置が備えていてもよい。専用の装置（通風制御装置１）とは異なる装置の一例として、例えば防犯や防災のために家庭内に設置された機器に、本来の防犯や防災の機能に加えて上述した通風制御の機能を実装してもよい。このような機器の例としては、インターホンなどが挙げられ、リビングの壁に固定された位置固定型、携帯携行無線型、可搬型などいずれであってもよい。また、家庭内の無線通信をサポートするWiFi（登録商標）などに代表される無線通信中継機器（例えば無線ルータ、無線ゲートウェイなど）に、上述した通風制御の機能をアドオン実装してもよい。また、例えば図３に示すようにＨＥＭＳ（Home Energy Management System）に用いられるＨＥＭＳコントローラ１００が備えていてもよい。このＨＥＭＳコントローラ１００は、電力情報取得部１３に加えて、上述した開閉制御部１１、温度情報取得部１２を備えている。電力情報取得部１３は、例えば分岐回路毎の消費電力を計測する電力計測部５１と通信可能に構成されており、例えば電気負荷の消費電力を電力に関する情報として取得し、モニター５２に表示する。

上述したように、本実施形態の通風制御装置１は、開閉制御部１１と温度情報取得部１２とを備える。開閉制御部１１は、屋内４０１と屋外４０２とを連続させる開口４１を開閉する窓４２（開閉部材）を制御する。温度情報取得部１２は、屋内４０１の温度上昇に応じて増加する第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）、および開口４１を通過する空気の温度上昇に応じて増加する第２パラメータ（通過気温Ｔ２）を取得する。そして、開閉制御部１１は、温度情報取得部１２が取得した第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）と第２パラメータ（通過気温Ｔ２）とを比較し、第２パラメータ（通過気温Ｔ２）が第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）よりも大きい場合、窓４２（開閉部材）を閉じる。

また、本実施形態の通風制御システム１０は、上記通風制御装置１と、第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）を計測する第１計測部２１と、第２パラメータ（通過気温Ｔ２）を計測する第２計測部２２とを備える。

また、本実施形態のプログラムは、コンピュータを上記通風制御装置１として機能させる。

また、本実施形態のＨＥＭＳコントローラ１００は、ＨＥＭＳに用いられ、開閉制御部１１と温度情報取得部１２と電力情報取得部１３とを備える。開閉制御部１１は、屋内４０１と屋外４０２とを連続させる開口４１を開閉する窓４２（開閉部材）を制御する。温度情報取得部１２は、屋内４０１の温度上昇に応じて増加する第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）、および開口４１を通過する空気の温度上昇に応じて増加する第２パラメータ（通過気温Ｔ２）を取得する。電力情報取得部１３は、電力に関する情報（電気負荷の消費電力）を取得する。そして、開閉制御部１１は、温度情報取得部１２が取得した第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）と第２パラメータ（通過気温Ｔ２）とを比較し、第２パラメータ（通過気温Ｔ２）が第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）よりも大きい場合、窓４２（開閉部材）を閉じる。

すなわち、本実施形態の通風制御装置１、通風制御システム１０、プログラム、およびＨＥＭＳコントローラ１００は、開口４１を通過して屋外４０２から屋内４０１に流入する空気の温度（通過気温Ｔ２）が屋内気温Ｔ１よりも高い場合、窓４２を閉じる。例えば、南側の外壁が日射によって温められた場合、この外壁付近の空気の温度が、日陰に設置された第３計測部２３の温度計測結果（外気温Ｔ３）よりも高くなるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、窓４２（特に南側の外壁に設けられた開口４１Ａの窓４２Ａ）が閉じられるので、屋内４０１に温められた空気が流入することを防止し、屋内気温Ｔ１の上昇を防止した通風制御を行うことができる。

さらに、本実施形態の通風制御装置１において、温度情報取得部１２は、屋外４０２の温度上昇に応じて増加する第３パラメータ（外気温Ｔ３）をさらに取得する。開閉制御部１１は、窓４２（開閉部材）が閉じられている状態では、温度情報取得部１２が取得した第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）と第３パラメータ（外気温Ｔ３）とを比較する。開閉制御部１１は、第３パラメータ（外気温Ｔ３）が第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）よりも大きい場合に窓４２（開閉部材）の閉状態を維持し、第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）が第３パラメータ（外気温Ｔ３）よりも大きい場合に窓４２（開閉部材）を開ける。また、開閉制御部１１は、窓４２（開閉部材）が開けられている状態では、温度情報取得部１２が取得した第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）と第２パラメータ（通過気温Ｔ２）とを比較する。そして、第１パラメータ（屋内気温Ｔ１）が第２パラメータ（通過気温Ｔ２）よりも大きい場合に窓４２（開閉部材）の開状態を維持する。

これにより、本実施形態の通風制御装置１は、屋内気温Ｔ１が外気温Ｔ３および通過気温Ｔ２よりも高い場合にのみ、窓４２を開けて通風を行うので、屋内気温Ｔ１の上昇を防止した通風制御を行うことができる。

さらに、本実施形態の通風制御装置１は、第１パラメータとして屋内４０１の気温（屋内気温Ｔ１）を用いている。また、第２パラメータとして開口４１を通過する空気の温度（通過気温Ｔ２）、第３パラメータとして屋外４０２の気温（外気温Ｔ３）を用いている。すなわち、本実施形態では、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３の各温度計測結果を、そのまま比較演算に用いており、通風制御装置１の構成を簡略化することができる。

また、本実施形態の第１計測部２１は、屋内４０１の気温（屋内気温Ｔ１）のみを計測するように構成されているが、屋内気温Ｔ１に加えて屋内４０１の湿度も計測することで体感温度を計測するように構成されていてもよい。体感温度は、例えば下記式（１）に示すミスナールの式によって求めることができる。なお、式（１）において、体感温度をＭ、気温をＴ、相対湿度をＨとする。

なお、式（１）は、体感温度を求める演算式の一例であり、他の演算式を用いてもよい。また、風速などのパラメータも用いて体感温度を求めてもよい。

そして、温度情報取得部１２は、第１計測部２１が計測した屋内４０１における体感温度を第１パラメータとして取得する。同様に、第２計測部２２、および第３計測部２３も、温度と湿度とを計測することで体感温度を計測するように構成されていてもよい。そして、温度情報取得部１２は、第２計測部２２が計測した開口４１を通過する空気の体感温度を第２パラメータ、第３計測部２３が計測した屋外４０２における体感温度を第３パラメータとして取得する。そして、開閉制御部１１は、各体感温度を比較することで、窓４２の開閉を制御する（図２参照）。なお、温度情報取得部１２が、第１計測部２１、第２計測部２２、および第３計測部２３それぞれから温度計測結果、湿度計測結果を取得し、屋内４０１、開口４１を通過する空気、および屋外４０２の体感温度を算出するように構成されていてもよい。

このように、窓４２の開閉を判断する比較演算のパラメータに体感温度を用いることによって、より人体の温度感覚に適した通風制御を行うことができる。

なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

１ 通風制御装置
１１ 開閉制御部
１２ 温度情報取得部
４１ 開口
４２ 窓（開閉部材）

Claims (6)

1. 屋内と屋外とを連続させる開口を開閉する開閉部材を制御する開閉制御部と、
   前記屋内の温度上昇に応じて増加する第１パラメータ、および前記開口を通過する空気の温度上昇に応じて増加する第２パラメータを取得する温度情報取得部とを備え、
   前記開閉制御部は、前記温度情報取得部が取得した前記第１パラメータと前記第２パラメータとを比較し、前記第２パラメータが前記第１パラメータよりも大きい場合、前記開閉部材を閉じる
   ことを特徴とする通風制御装置。
2. 前記温度情報取得部は、前記屋外の温度上昇に応じて増加する第３パラメータをさらに取得し、
   前記開閉制御部は、
   前記開閉部材が閉じられている状態では、前記温度情報取得部が取得した前記第１パラメータと前記第３パラメータとを比較し、前記第３パラメータが前記第１パラメータよりも大きい場合に前記開閉部材の閉状態を維持し、前記第１パラメータが前記第３パラメータよりも大きい場合に前記開閉部材を開け、
   前記開閉部材が開けられている状態では、前記温度情報取得部が取得した前記第１パラメータと前記第２パラメータとを比較し、前記第１パラメータが前記第２パラメータよりも大きい場合に前記開閉部材の開状態を維持する
   ことを特徴とする請求項１記載の通風制御装置。
3. 前記第１パラメータは、前記屋内の気温である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の通風制御装置。
4. 前記第１パラメータは、前記屋内における体感温度である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の通風制御装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の通風制御装置と、
   前記第１パラメータを計測する第１計測部と
   前記第２パラメータを計測する第２計測部とを備える
   ことを特徴とする通風制御システム。
6. コンピュータを、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の通風制御装置として機能させる
   ことを特徴とするプログラム。

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