JP2022057445A - 照明制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、在室者が快適と感じる調光を行うこと。【解決手段】照明制御システム（１）は、透光性を有する窓（１１）が設けられた部屋（９）の照明制御システムであって、部屋の天井に設置された複数の照明器具（２）と、部屋内の壁面部に配置された複数の照度センサ（３ａ～３ｃ）と、複数の照度センサの検出値に基づいて、複数の照明器具を調光制御する調光制御手段とを備える。複数の照度センサは、窓の方向を向く対面センサ（３ｂ）、および、窓とは異なる方向を向く非対面センサ（３ａ，３ｃ）を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、照明制御システムに関し、特に、透光性を有する窓が設けられた部屋の照明制御システムに関する。

特開２０１０－９８７４号公報（特許文献１）には、窓のある照明空間において、在室者の感覚に適合した照明制御を行う照明制御システムが開示されている。この照明制御システムでは、壁面に設置した複数のＣＣＤカメラで人の視野内の画像を撮影し、画像内の窓の輝度分布および窓の輝度に基づいて照明器具を調光制御している。

また、特開２０１９－２００９３８号公報（特許文献２）には、窓からの昼光が入光する条件下において、天井に設けられた照度センサにより検出される反射光の照度値に基づいて昼光補正値を算出し、目標照度値から昼光補正値を差し引いた照度値を得るように照明器具を調光制御することが開示されている。

特開２０１０－９８７４号公報 特開２０１９－２００９３８号公報

特許文献１では、複数のＣＣＤカメラで人の視野内の画像を撮影する必要があり、処理が煩雑である。また、ＣＣＤカメラは人の顔を認識するため、特許文献１の技術を、多くの人が部屋内に在席するようなオフィスビル（事務所系建物）に適用することは困難である。

また、特許文献２では、天井に設けられた照度センサが、床材等に当たって反射した反射光を検出する構成であるが、照度センサを下向きに設ける場合、部屋内に配置された机等の家具の位置や色により検出値にばらつきが生じる可能性がある。また、窓面にブラインドが設けられているような場合には、窓付近に位置する照度センサに、ブラインドの羽根に反射した反射光が入射し、窓付近の照度センサは実際よりも高い照度値を検出する可能性がある。このような場合には、窓付近の照明器具は減光されるため、部屋内が暗くなってしまうという不具合が生じ得る。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で、在室者が快適と感じる調光を行うことができる照明制御システムを提供することである。

この発明のある局面に従う照明制御システムは、透光性を有する窓が設けられた部屋の照明制御システムであって、部屋の天井に設置された複数の照明器具と、部屋内の壁面部に配置された複数の照度センサと、複数の照度センサの検出値に基づいて、複数の照明器具を調光制御する調光制御手段とを備える。複数の照度センサは、窓の方向を向く対面センサ、および、窓とは異なる方向を向く非対面センサを含む。

好ましくは、調光制御手段は、日射のある時間帯に、複数の照明器具のうち窓に近い窓際領域に位置する照明器具を、対面センサによる検出値に応じて減光し、窓から遠い離隔領域に位置する照明器具を、非対面センサによる検出値に応じて調光制御する。

好ましくは、照明制御システムは、対面センサによる日中の照度しきい値を記憶する記憶手段をさらに備える。調光制御手段は、対面センサによる検出値が下限値より高く、かつ照度しきい値以下である「適正照度範囲」の場合に、窓際領域に位置する照明器具を基準度合で減光し、対面センサによる検出値が照度しきい値を越える「高照度条件」の場合に、窓際領域に位置する照明器具を基準度合よりも高度合で減光することが望ましい。

調光制御手段は、対面センサによる検出値が適正照度範囲または高照度条件の場合に、離隔領域に位置する照明器具を、窓から遠ざかるほど減光量が少なくなるように調光制御することが、より望ましい。

調光制御手段は、対面センサによる検出値が適正照度範囲から高照度条件に変化した場合に、適正照度範囲のときの調光状態を維持して、離隔領域に位置する照明器具を制御してもよい。

好ましくは、調光制御手段は、対面センサによる検出値が下限値以下である低照度条件の場合には、窓際領域に位置する照明器具を、基準度合よりも低度合で減光する。

好ましくは、非対面センサは、窓の反対方向を向いて配置された第１のセンサと、第１のセンサの検出方向に交差する方向を向いて配置された第２のセンサとを含む。

本発明によれば、簡易な構成で、在室者が快適と感じる調光を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る照明制御システムの概略構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係る照明制御システムの機能構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態における照明制御方法を示すフローチャートである。 （Ａ）は、各照度センサの目標照度の設定方法を示すフローチャートであり、（Ｂ）は、対面照度センサの日中照度しきい値の設定方法を示すフローチャートである。 一般的な照明制御システムの概略構成を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（概略構成）
図１は、本実施の形態に係る照明制御システム１の概略構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。

照明制御システム１は、部屋９の天井９２に設置された複数の照明器具２の制御を行う。部屋９は、事務所系建物（オフィスビル）の一室であり、部屋９の内部には複数の机８１が設置されている。

部屋９は平面視において略矩形形状（長方形状または正方形状）であり、部屋９を取り囲む壁９３～９６のうち、たとえば一つの壁９３に、透光性を有する窓１１が設けられている。本実施の形態において、窓１１が設けられた壁９３を外壁９３といい、外壁９３に対面する壁９４を対面壁９４という。また、外壁９３に交差（直交）する一対の壁９５，９６を側壁９５，９６という。対面壁９４および側壁９５，９６は、外壁または間仕切り壁である。

図１（Ｂ）に示されるように、窓１１は、外壁９３の横幅方向両端部分を余して広い範囲で設けられている。また、窓１１の上端は、天井９２の高さ付近（たとえば、天井９２からの距離が２０ｃｍ以下の範囲内）に位置する。窓１１の屋内側には、窓１１の屋内面全体を被覆可能なブラインド１２が設けられている。ブラインド１２は、上下方向に角度調整可能な複数の羽根を有しており、たとえば上方に巻き上げ可能である。

複数の照明器具２は、平面視において、側壁９５，９６の横幅方向（以下「Ｘ方向」という）および外壁９３の横幅方向（以下「Ｙ方向」という）に沿って、整列配置されている。なお、照明器具２は、少なくともＸ方向に沿って複数個設けられていればよい。照明器具２の形状は、図示されるような、Ｙ方向に長さを有する長方形状のものに限定されない。

図４に、一般的な照明制御システム１００の概略構成が示されている。照明制御システム１００は、天井９２に下向きに設けられた複数の照度センサ１０３を備え、照度センサ１０３に入射する光により机上面照度を予測し、予測結果に基づいて照明器具１０２を制御する。各照明器具１０２は、近傍に配置された照度センサ１０３による予測結果に基づいて制御される。

このようなシステム１００では、ブラインド１２の羽根の傾き等によって、照度センサ１０３に直接、上向きの日射光が入ってくる可能性がある。その場合、窓１１付近の領域に配置された照度センサ１０３による予測照度が実際より高くなってしまうため、窓１１付近の領域の照明器具１０２は大幅に減光され、実際の必要照度よりも低くなってしまうという不具合が生じ得る。

これに対し、本実施の形態に係る照明制御システム１は、照度センサを、天井９２ではなく部屋９の壁面部に設けて、窓１１から入射する上向きの光の影響を抑える構成である。部屋９の壁面部は、典型的には壁９３～９６の内壁面であるが、たとえば壁９３～９５に平行に設置されたセンサ取付部材の鉛直面などであってもよい。

再び図１（Ａ）を参照して、照明制御システム１は、複数の照度センサ３ａ，３ｂ，３ｃを備えている。照度センサ３ａは、一方の側壁９５に、他方の側壁９６の方を向いて配置されている。照度センサ３ｂは、対面壁９４に、外壁９３の窓１１の方を向いて配置されている。照度センサ３ｃは、外壁９３の窓１１以外の部分に、窓１１の反対方向（対面壁９４の方）を向いて配置されている。このように、照度センサ３ａ～３ｃは、水平方向において互いに異なる向きに配置されている。

照度センサ３ｂは、窓１１の方向を向く対面センサであり、ブラインド１２を含む窓１１の部分の明るさをセンシングする。照度センサ３ａ，３ｃは、窓１１とは異なる方向を向く非対面センサであり、互いに異なる方向（ＸＹ方向）から部屋９内の空間全体の明るさをセンシングする。照度センサ３ａの検出方向はＹ方向であり、照度センサ３ｃの検出方向はＸ方向である。なお、部屋９の広さ等に応じて、照度センサ３ａは、Ｘ方向に沿って互いに間隔をあけて複数個設けられていてもよい。また、他方の側壁９５にも照度センサが設けられていてもよい。照度センサ３ｂ，３ｃもまた、複数個設けられていてもよい。

照度センサ３ａ～３ｃの設置高さは、窓１１の高さ範囲内であり、かつ、人の頭上高さ以上（たとえば床９１からの高さが１８０ｃｍ以上）であることが望ましい。これにより、照度センサ３ａ～３ｃは、人の移動の影響を極力受けずに照度を検出することができる。

以下の説明において、照度センサ３ａ～３ｃを区別する必要がある場合には、照度センサ３ｂを対面照度センサ３ｂ、照度センサ３ａ，３ｃを非対面照度センサ３ａ，３ｃという。

（機能構成）
図２（Ａ）は、照明制御システム１の機能構成を示すブロック図である。照明制御システム１は、複数の照明器具２および複数の照度センサ３ａ～３ｃと電気的に接続された制御装置４を備えている。制御装置４は、照明制御システム１全体の制御を行う制御部４１と、各種データおよびプログラムを記憶する記憶部４２と、計時動作を行う計時部４３とを含む。制御部４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサにより実現される。記憶部４２は、不揮発性のメモリにより構成される。計時部４３は、現在日時の計測を行う。

記憶部４２には、照度制御情報４４が記憶されている。照度制御情報４４は、照度センサ３ａ～３ｃそれぞれの目標照度（目標値）、および、対面照度センサ３ｂの日中照度しきい値を含む。照度制御情報４４に含まれるこれらの値は、部屋９を対象として事前に設定され、記憶部４２に予め記憶されている。なお、照明制御システム１自体が、照度制御情報４４を設定する機能を有していてもよい。後者の場合、照明制御システム１は、設定用測定器５をさらに備えている。設定用測定器５は、典型的には、机上面照度センサを含む。

制御部４１は、調光制御手段として機能し、照度制御情報４４および照度センサ３ａ～３ｃの検出値に基づいて、複数の照明器具２を調光制御する。照度センサ３ａ～３ｃは、天井９２ではなく壁面部に設けられているため、制御部４１は、机上面照度の予測値ではなく、目に入ってくる光量（明るさ感）を基に、複数の照明器具２を制御する。

具体的には、制御部４１は、日射のない時間帯（夜間）には、照度センサ３ａ～３ｃそれぞれの目標値を指標として、複数の照明器具２を一律に調光制御する。一方、日射のある時間帯には、窓１１に近い窓際領域Ｒ１に位置する照明器具２ａと、それ以外の領域、すなわち窓１１から遠い離隔領域Ｒ２に位置する照明器具２ｂとを切り分けて調光制御する。図１（Ｂ）を参照して、窓際領域Ｒ１は、外壁９３の窓際、いわゆるペリメーターゾーンであり、窓１１からの採光の影響の大きい範囲で、距離Ｌ１はたとえば３ｍ～６ｍである。

本実施の形態では、制御部４１は、日射のある時間帯に、窓際領域Ｒ１に位置する照明器具２ａを、対面照度センサ３ｂによる検出値に応じて減光し、離隔領域Ｒ２に位置する照明器具２ｂを、非対面照度センサ３ａ，３ｃによる検出値に応じて調光制御する。

図２（Ａ）に示されるように、照明制御システム１は、音声スピーカーなどにより構成される報知部６をさらに備えていてもよい。

（目標照度の設定方法）
図３（Ａ）は、各照度センサ３ａ～３ｃの目標照度の設定方法を示すフローチャートである。

夜間など、昼光の影響のない時間帯に、机上面照度センサにより机上面照度を測定する（ステップＳ１０２）。設定者は、部屋９の明るさ感を見ながら必要な机上面照度を決め、それに合わせて各照明器具２の最大出力を決定する（ステップＳ１０４）。また、最大出力の際に、各照度センサ３ａ～３ｃが検出する値（照度）を、目標値として記憶部４２に記憶する（ステップＳ１０６）。以下の説明において、非対面照度センサ３ａの目標値を「ＥＳＡ」、対面照度センサ３ｂの目標値を「ＥＳＢ」、非対面照度センサ３ｃの目標値を「ＥＳＣ」と記す。

（日中照度しきい値の設定方法）
図３（Ｂ）は、対面照度センサ３ｂの日中照度しきい値の設定方法を示すフローチャートである。

晴れた日の日中に、全ての照明器具２を消灯する（ステップＳ１１２）。ブラインド１２の羽根を望ましい角度に固定した状態で、窓際領域Ｒ１の水平面照度を、机上面照度センサにより測定する。窓際領域Ｒ１の水平面照度が目標照度（たとえば５００ｌｘ）になると（ステップＳ１１４にてＹＥＳ）、そのときの対面照度センサ３ｂの値（照度）を、日中照度しきい値として記憶部４２に記憶する（ステップＳ１１６）。日中照度しきい値は、窓際領域Ｒ１が快適な明るさであるときの最大値に相当する。以下の説明において、対面照度センサ３ｂの日中照度しきい値を「ＥＬＢ」と記す。

（照明制御方法）
図２（Ｂ）は、本実施の形態における照明制御方法を示すフローチャートである。図２（Ｂ）に示す各処理は、図２（Ａ）に示す制御部４１が、たとえば記憶部４２に予め記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。

図２（Ａ），（Ｂ）を参照して、制御部４１は、はじめに、計時部４３により計測される現在の時間が、日射のある時間帯か否かを判断する（ステップＳ２）。現在の時間が日射のない時間帯（日没後）であれば、ステップＳ４に進む。現在の時間が日射のある時間帯（朝・日中・日没前）であれば、ステップＳ６に進む。なお、季節に応じて日没時間が異なるため、季節ごとに、判断基準となる時間を変更することが望ましい。

ステップＳ４では、窓１１からの日射の影響が全くないため、照度センサ３ａ～３ｃの目標値を上述の「ＥＳＡ」，「ＥＳＢ」，「ＥＳＣ」として、通常の照明制御を行う。すなわち、照度センサ３ａ～３ｃの検出値が、それぞれ、記憶部４２に記憶された照度制御情報４４に含まれる目標値ＥＳＡ，ＥＳＢ，ＥＳＣに一致または近付くように、複数の照明器具２の調光を制御する。

ステップＳ６では、対面照度センサ３ｂの検出値が、下限値より高く、かつ、日中照度しきい値ＥＬＢ以下であるか否か、すなわち「適正照度範囲」内か否かを判断する。下限値はたとえば２００ｌｘである。

対面照度センサ３ｂの検出値が「適正照度範囲」内であれば、窓際領域Ｒ１の照明器具２ａを、基準度合で減光する（ステップＳ１０）。具体的には、照明器具２ａを、夜間出力（最大出力）のたとえば３０％となるように制御する。離隔領域Ｒ２の照明器具２ｂについては、非対面照度センサ３ａ，３ｃの検出値がそれぞれ目標値ＥＳＡ，ＥＳＣに一致または近付くように制御する。なお、非対面照度センサ３ａ，３ｃの平均値（はずれ値を除く）に基づいて、照明器具２ｂを制御してもよい。

対面照度センサ３ｂの検出値が下限値以下の場合、すなわち日射光が過少である「低照度条件」の場合には、窓際領域Ｒ１の照明器具２ａを、基準度合よりも低度合で減光する（ステップＳ８）。具体的には、照明器具２ａを、夜間出力のたとえば６０％となるように制御する。離隔領域Ｒ２の照明器具２ｂについては、ステップＳ１０と同様の制御を行う。

対面照度センサ３ｂの検出値が日中照度しきい値ＥＬＢを越える場合、すなわち日射光が過多である「高照度条件」の場合に、窓際領域Ｒ１の照明器具２ａを、基準度合よりも高度合で減光する（ステップＳ１２）。具体的には、照明器具２ａを、夜間出力のたとえば１０％となるように制御する。離隔領域Ｒ２の照明器具２ｂについては、ステップＳ１０と同様の制御を行う。

また、高照度条件の場合には、ブラインド１２が開けられている（巻き上げられている、または、スラット（羽根）が水平に近い状態である）可能性があるため、報知部６により、たとえば「ブラインドを閉めることをお勧めします」といった音声アナウンスを出力することが望ましい（ステップＳ１４）。ブラインド１２を閉めることにより、窓１１からの入光量が減るため、部屋９内における眩しさを抑制できるとともに、空調負荷を下げることが可能となる。

上記の一連の処理は、一定時間（たとえば１０秒）ごとに繰り返し実行される。

上述のように、本実施の形態によれば、部屋９の壁面部に、互いに異なる方向を向く非対面照度センサ３ａ，３ｃが設けられているため、ブラインド１２により輝度分布が変わった場合でも、部屋９内の空間全体の明るさを適切に予測することができる。

また、非対面照度センサ３ａ，３ｃの他に、窓１１（ブラインド１２）に正対する対面照度センサ３ｂが設けられているため、日射のある時間帯に、ブラインド１２の羽根角度等の影響を受けることなく窓際領域Ｒ１の明るさを適切に捉えることができる。したがって、窓際領域Ｒ１が暗くなってしまうという不具合を解消することができる。つまり、部屋９内の空間を、理想的な照度にすることができる。

また、対面照度センサ３ｂと非対面照度センサ３ａ，３ｃとの双方を設けることにより、日射のある時間帯において、窓際領域Ｒ１の照明器具２ａの調光を、離隔領域Ｒ２の照明器具２ｂとは別に制御することができるので、簡易な構成としながら、在室者が快適と感じる調光を行うことができる。また、窓１１からの日射光により明るさが確保できる場合には、窓際領域Ｒ１の照明器具２ａを効果的に減光できるため、省エネルギー効果が見込める。

なお、制御部４１は、対面照度センサ３ｂによる検出値が「適正照度範囲」または「高照度条件」の場合には、図１（Ａ）に概念的に示されるように、離隔領域Ｒ２に位置する照明器具２ｂを窓１１から遠ざかるほど減光量が少なくなるように調光制御することがより望ましい。

また、日射のある時間帯において、極端に窓１１付近の照度値が高くなった場合に、不快グレアがあるとみなし、対比効果を想定した照明制御（暗くしない制御）を行ってもよい。すなわち、対面照度センサ３ｂによる検出値が「適正照度範囲」から「高照度条件」に変化した場合には、非対面照度センサ３ａ，３ｃによる検出値に関わらず、「適正照度範囲」のときの調光状態を維持して、離隔領域Ｒ２に位置する照明器具２ｂを制御してもよい。

（変形例）
本実施の形態では、日射のある時間帯か否かを、計時部４３の計時情報に基づいて判定することとしたが、日照計（図示せず）により日射の有無を直接判定してもよい。

また、本実施の形態では、部屋９の窓１１の前面にブラインド１２が設けられていることとしたが、ブラインド１２がなくてもよい。

また、本実施の形態では、部屋９の一面（外壁９３）にのみ窓１１が設けられていることとして説明したが、部屋９の複数面に窓１１が設けられていてもよい。

また、本実施の形態に係る照明制御システム１は、事務所系建物以外の建物、たとえば施設や住宅などに、適用することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 照明制御システム、２，２ａ，２ｂ 照明器具、３ａ，３ｂ，３ｃ 照度センサ、４ 制御装置、９ 部屋、１１ 窓、１２ ブラインド、９１ 床、９２ 天井、９３，９４，９５，９６ 壁、Ｒ１ 窓際領域、Ｒ２ 離隔領域。

Claims (7)

1. 透光性を有する窓が設けられた部屋の照明制御システムであって、
   前記部屋の天井に設置された複数の照明器具と、
   前記部屋内の壁面部に配置され、前記窓の方向を向く対面センサ、および、前記窓とは異なる方向を向く非対面センサを含む、複数の照度センサと、
   前記複数の照度センサの検出値に基づいて、前記複数の照明器具を調光制御する調光制御手段とを備える、照明制御システム。
2. 前記調光制御手段は、日射のある時間帯に、前記複数の照明器具のうち前記窓に近い窓際領域に位置する照明器具を、前記対面センサによる検出値に応じて減光し、前記窓から遠い離隔領域に位置する照明器具を、前記非対面センサによる検出値に応じて調光制御する、請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記対面センサによる日中の照度しきい値を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記調光制御手段は、前記対面センサによる検出値が下限値より高く、かつ前記照度しきい値以下である適正照度範囲の場合に、前記窓際領域に位置する照明器具を基準度合で減光し、前記対面センサによる検出値が前記照度しきい値を越える高照度条件の場合に、前記窓際領域に位置する照明器具を前記基準度合よりも高度合で減光する、請求項２に記載の照明制御システム。
4. 前記調光制御手段は、前記対面センサによる検出値が前記適正照度範囲または前記高照度条件の場合に、前記離隔領域に位置する照明器具を、前記窓から遠ざかるほど減光量が少なくなるように調光制御する、請求項３に記載の照明制御システム。
5. 前記調光制御手段は、前記対面センサによる検出値が前記適正照度範囲から前記高照度条件に変化した場合に、前記適正照度範囲のときの調光状態を維持して、前記離隔領域に位置する照明器具を制御する、請求項３または４に記載の照明制御システム。
6. 前記調光制御手段は、前記対面センサによる検出値が前記下限値以下である低照度条件の場合には、前記窓際領域に位置する照明器具を、前記基準度合よりも低度合で減光する、請求項３～５のいずれかに記載の照明制御システム。
7. 前記非対面センサは、前記窓の反対方向を向いて配置された第１のセンサと、前記第１のセンサの検出方向に交差する方向を向いて配置された第２のセンサとを含む、請求項１～６のいずれかに記載の照明制御システム。

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