JP4867286B2 - 日射遮蔽制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、日射遮蔽制御装置に関するものである。

近年、温暖化による省エネルギの社会的要求が増えてきている。特に、昼光（日光）の導入を利用した省エネルギ制御は、自然エネルギ利用として期待は高く、また昼光を建物開口部である窓から執務室内（空調対象エリア）へ導入する場合、窓本来の機能である利用者の外部環境とのつながりを促すことから執務者の開放感や快適性の面からも有効と考えられる。このような背景により、近年の制御技術の発展に伴い、外環境の状態に合わした日射遮蔽をブラインドの開閉により自動的に行う日射遮蔽制御装置が普及しつつある。このような日射遮蔽制御装置は、日中の照明エネルギ削減を目的としており、就業以前に関しては制御の対象外であった。しかし夏季において就業以前にブラインドを開放すれば、室内に日射負荷が直接入射する恐れもあり、冷房負荷の増加が懸念される。また冬季において昼光が補助暖房として利用できるにも拘わらず、セキュリティ上始業時刻までブラインドを閉じたままとするため有効に利用されていない場合もある。

一方季節や時刻別にきめ細かくブラインドを制御する方法が提供されている（例えば、特許文献１）。
特開平８−１２１０４４号公報（段落００１０〜００２２）

ところで、上述の特許文献１に開示されている方法は、日昇時刻や日没時刻、西面日射時刻などの太陽の位置状態にのみ着目として方法であり、このような方法では、事業所の始業時刻等の運用特性について考慮されず、執務者の快適性を損なうという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、事業所の運用特性を考慮して執務者の快適性を損なうことなく、空調装置の起動時の消費エネルギを削減することができる日射遮蔽制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、空調装置が備えられた空調対象エリアに設けられ、建物開口部から空調対象エリアへの日光の入射量をブラインドで制御する日射遮蔽制御装置であって、現在の時刻情報を取得する時計部と、始業時刻を記憶する情報記憶部と、前記空調装置の動作モードを取得する動作モード取得部と、前記時計部の時刻情報が前記始業時刻より前のときに、前記動作モード取得部が取得している空調装置の動作モードと屋外の日射量に基づいて前記空調装置の消費エネルギが減少するように前記ブラインドの開閉度を制御する始業前モードの動作を行う制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、事業所の始業時刻前から空調対象エリアへの入射量を制御することで、空調装置が暖房動作モードで動作する冬季では日射により室温を始業時刻前に上昇させることができ、また空調装置が冷房動作モードで動作する夏季では入射を遮蔽して空調対象エリアの温度上昇を抑制することができ、その結果事業所の始業時刻のような運用特性に考慮して冬、夏を問わず空調装置の起動時の消費エネルギを削減することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、空調対象エリア内の人の存在を検知する人検知手段を備え、前記制御手段は、前記人検知手段が人検知信号を出力したときに前記始業前モードの動作を終了することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、始業前に空調対象エリアに人が居る場合には、始業前の省エネルギに適した空調装置の動作モードを終了し、執務（作業）環境に適した環境にすることができる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記人検知手段は執務状態の人が検知されたときに人検知信号を出力することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、人の執務状態に基づいて人を検出するので、実際に執務するまで始業前の動作モードの動作状態を維持することができる。

本発明は、事業所の始業時刻前から空調対象エリアへの入射量を制御することで、空調装置が暖房動作モードで動作する冬季では日射により室温を始業時刻前に上昇させることができ、また空調装置が冷房動作モードで動作する夏季では入射を遮蔽して空調対象エリアの温度上昇を抑制することができ、その結果事業所の始業時刻のような運用特性に考慮して冬、夏を問わず空調装置の起動時の消費エネルギを削減することができるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように日射遮蔽制御対象となる執務室のような空調対象エリアＡを囲む建物の壁Ｗには窓部ｗが開口し、この窓部ｗには電動制御型のベネチャンブラインド（以下ブラインドという）１が装着され、ブラインドＩｃｏｎｔ（Intelligent Controller）１０によって、そのスラット１ａの開き角度（開閉度）を制御することで、空調対象エリアＡ内に入る日射Ｘの量を制御する日射遮蔽制御装置（ブラインドシステム）を設けてある。

また空調対象エリアＡの天井ＣＥには照明器具２を設けるとともに、窓際の天井ＣＥに明るさセンサ２１を設け、明るさセンサ２１が検知する明るさに基づいて机上面照度が所定照度となるように照明器具２を照明Ｉｃｏｎｔ２０により調光制御する照明システムを設置している。また天井ＣＥの裏にＶＡＶシステムを構成する変風量ユニット３ａと、空調装置３ｂ（ＶＡＶシステム以外にＣＡＶシステム・ＦＣＵ・パッケージ型エアコンなどでも良い）を設置し、冷房／暖房の吹き出し口３１から給気する空気の温度や給気量を空調Ｉｃｏｎｔ３０により制御することで、室内の温熱環境を制御する空調システムを設置している。

更に屋外の日射量を測定する日射量計４１、照度計４２等から構成され、これら計測情報を計測Ｉｃｏｎｔ４０で収集する計測システムを設けてある。

これらのＩｃｏｎｔ１０，２０，３０，４０は、ビルオートメーション専用線を用いたビルオートメーションシステム（例えばＢＡＣｎｅｔ＜登録商標＞規格に対応したビルオートメーションシステム）に接続されて情報の授受が為されるようになっている。

ここでブラインドＩｃｏｎｔ１０は図２に示すように、現在時刻をシステムタイマ（図示せず）から取得して出力する時計部１００と、制御対象となる空調対象エリアＡでの事業所の始業時刻を記憶する情報記憶部１０１と、計測Ｉｃｏｎｔ４０から日射量計４１、照度計４２の計測情報を取得する日射状態取得部１０２と、空調Ｉｃｏｎｔ３０から空調の動作モード（冷暖房状態）の情報を取得する動作モード取得部１０３と、空調対象エリアＡに設けた人検知センサ１０５からの人の存否の検知情報を取得する在席者情報取得部１０４と、時計部１００，情報記憶部１０１，各取得部１０２〜１０４の情報を取り込んで、当該空調対象エリアＡの環境情報を把握する情報処理部１０６と、該情報処理部１０６で把握した情報に基づいて後述するようにブラインド１を制御する制御信号を生成する制御部１０７とで構成される。

ここで日射状態取得部１０２は、屋外（例えば建物の屋上）に設置された照度計４２より各包囲の鉛直面照度を１分間隔で取得し、また日射量計４１より日射量を取得する。尚照度は、日射量計４１が計測する日射量から照度へ変換するようにしても良い。

次に本実施形態の動作を説明する。

まず、図３に示すようにビルオートメーションシステムをスタート（ステップＳ１）させると、日射制御システムのブラインドＩｃｏｎｔ１０の制御部１０７は、時計部１００からの現在時刻と、日射状態取得部１０２が取得する日射量計４１からの日射量情報とを情報処理部１０６を通じて取り込み、当該システムの設置場所に対応した現在時刻（日時）での太陽位置を求めるとともに、この太陽位置と予め設定した日の出判定の閾値を日射量が超えるか否から日の出の判定を行い、且つ現在時刻が始業時刻前であるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。

ここで日射量に基づいて日の出と判定し且つ現在時刻が始業時刻前である場合には制御部１０７は空調Ｉｃｏｎｔ３０から空調装置３ｂの動作モードを動作モード取得部１０３，情報処理部１０６を通じて取り込み、現在の空調装置３ｂの動作モードが”冷房”か”暖房”かを判定する（ステップＳ３）。そして”冷房”と判定した場合には制御部１０７は、ブラインド１のスラット１ａを全閉させる始動前モード用の制御信号を生成し、ブラインド１の駆動装置（図示せず）を制御する。これによりブラインド１は遮蔽状態（ステップＳ４）となって、始業前に空調対象エリアＡ内の温度が日射Ｘにより上昇するのを抑制する。この始動前モードにおけるブラインド制御のステップＳ２〜Ｓ４の処理は現在時刻が始業時刻になるまで繰り返されることになり、ステップＳ２において、現在時刻が就業時間（始業時刻）と判定されると、予めプログラミングされている就業時間帯のブラインド１の制御を行う通常モードへ移行することになる（ステップＳ５）。図４（ａ）は上述の”冷房”の動作モードにおけるブラインド１の開き角度の変化を示すタイミングチャートであり、日の出（ｔ１）から始業時刻（ｔ２）までは全閉状態（図４（ｂ）の（イ）参照）となるようにブラインド１のスラット１ａの開き角度（開閉度）が制御され、始業時刻（ｔ２）からは日照量や照度に基づいた通常制御により開き角度が制御され（図４（ｂ）の（ロ）参照）、例えば日射Ｘが無くなる日の入り時（ｔ３）には全閉される。

一方ステップＳ３で動作モードが”暖房”と判定された場合には、制御部１６は、在席者情報検出部１０４，情報処理部１０６を通じて取り込む在席情報が在席を示すか不在を示すかを次のステップＳ６で判定し、不在と判定した場合には、ステップＳ７において日照情報取得部１０２と、情報処理部１０６とを通じて取得した照度計４２からの各方位の鉛直面照度が予め設定している基準値以上であるのか否かの判定を行い、照度計４２の照度が基準値以上の場合には、ステップＳ８において、ブラインド１のスラット１ａを所定角度まで開く制御信号を生成してブラインド１の駆動装置を制御する。これによりブラインド１が開放状態（ステップＳ８）となって、日射Ｘが空調対象エリアＡに導入され、始業前に空調対象エリアＡの温度が日射Ｘにより上昇することになる。

一方照度が基準値未満のときには制御部１０７は、ブラインド１のスラット１ａを全閉させる制御信号を生成し、ブラインド１の駆動装置（図示せず）を制御する。この場合、ブラインド１は遮蔽状態（ステップＳ９）となり、空調対象エリアＡから外部に熱が逃げるのを防ぐ。また空調対象エリアＡの窓部ｗが通りに面しているような場合に、日射量が少ない、つまり周囲が暗い状態でブラインド１を開くことによって屋内が見えるのを防いで、セキュリティ上の問題を無くしている。さて”暖房”での動作モードにおけるブラインド制御は、”冷房”の動作モード時と同様に現在時刻が始業時刻になると、ステップＳ５の通常モードへ移行し、予めプログラミングされている就業時間帯のブラインド１の制御を行うことになるが、始業時刻前であっても、ステップＳ６において在席と判定された場合にはステップＳ５へ移行する。図５（ａ）は上述の”暖房”の動作モードにおけるブラインド１の開き角度の変化を示すタイミングチャートであり、日の出（ｔ１）から始業時刻（ｔ２）までは全開状態（図５（ｂ）の（イ）参照）となるようにブラインド１のスラット１ａの開き角度が制御され、始業時刻（ｔ２）からは日照量や照度に基づいた通常制御により開き角度が制御され（図５（ｂ）の（ロ）参照）、例えば日射Ｘが無くなる日の入り時（ｔ３）には全閉される。

以上のように本実施形態では、始業前に空調装置３ｂの動作モードに応じてブラインド１のスラット１ａの角度を制御することにより、始業前において空調対象エリアＡへの日射Ｘの入り込みを制御し、始業時刻に空調装置３ｂの起動際の消費エネルギを削減し、省エネルギ化が図れることになる。尚本実施形態では、上述のようにステップＳ２において日の出判定に閾値と日射量との比較を用いているが、太陽位置のみで判定するようにしても良い。

ところで、上述の場合では、人検知センサ１０５としては例えば赤外線等の人感センサを用いて空調対象エリアＡ内の人の存否（在席／不在）を検知していたが、人が執務（作業）を行っている場合にのみ通常制御へ移行するようにして、執務（作業）状態でないのに空調装置３ｂを動かすことによる無駄なエネルギ消費を防ぐようにしても良い。この場合、人検知センサ１０５として撮像カメラにより人の動きを検知し、執務（作業）状態にあるか否かを判断する手段、或いは執務者が机上のコンピュータを立ち上げたことを検知する手段、椅子に座ったことで執務（作業）状態に入ることを検知する手段等を人検知センサ１０５として設け、これらの手段から出力される人検知信号、つまり執務（作業）状態の検知信号の有無をステップＳ６で判定し、検知信号があったときにステップＳ５へ移行するようにする。
（実施形態２）
実施形態１ではビルオートメーション専用線を用いて各Ｉｃｏｎｔ１０、２１、３０，４０の情報授受を行うを行うようにしているが、本実施形態では図６に示すようにイーサネット（登録商標）を用いたＬＡＮ５を用いて接続したもので、例えばブラインドＩｃｏｎｔ１０にＷｅｂサーバを搭載し、ＬＡＮ５に接続されているパーソナルコンピュータからなる個人端末ＰＣや、パネルスイッチ装置ＰＳからＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）を用いてＷｅｂサーバにアクセスしてＷｅｂサーバが提供するブラインドＩｃｏｎｔ１０側のホームページを閲覧することができるようにし、例えば個人端末ＰＣやパネルスイッチＰＳからブラインドＩｃｏｎｔ１０の運転状況を変更することを可能とすることで、始業前の制御状態から通常制御へ移行するためのトリガをこれら個人端末ＰＣやパネルスイッチＰＳから与えることができるようにすることもできる。

ところで、エミット（ＥＭＩＴ（Embedded Micro Internetworking Technology）)と称する機器組み込み型ネットワーク技術（機器に簡単にミドルウェアを組み込んでネットワークに接続できる機能を備えるネットワーク技術、以降、ＥＭＩＴ技術と称する。）を用いることで、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の外部端末（図示せず）から様々な設備機器（照明装置、空調装置、動力装置、センサ、電気錠、Ｗｅｂカメラ等、以降、ＥＭＩＴ端末と称する。）＜図示せず＞にアクセスして、ＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御することができるシステムがある。

尚、ＥＭＩＴ端末は、マイコン搭載の組み込み機器であり、機器組み込み型のネット接続用ミドルウェアでありＥＭＩＴ技術を実現するＥＭＩＴソフトウェアが搭載されている。

上述のＥＭＩＴ技術を応用したシステム（以降、ＥＭＩＴシステムと称する。）としては、外部端末がインターネット上に設けられたセンタサーバ（図示せず）経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものや、センタサーバを介することなく、例えばＥＭＩＴソフトウェアが搭載された外部端末から、直接各ＥＭＩＴ端末にアクセスしてＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものを挙げることができる。

そしてＥＭＩＴシステムによって、例えば、建物（戸建住宅、マンション、ビル、工場用等）＜図示せず＞内に上述のＥＭＩＴ端末を分散配置させて、外部端末からＥＭＩＴ端末の状態を遠隔から監視することで、建物全体のエネルギ管理や、建物内のガス、水道、電気の遠隔検針を行うことも可能となる。

そこで上述の本発明の実施形態１、２に係る日射遮蔽制御装置を上述のＥＭＩＴシステムを用いて構成しても良い。

実施形態１の概略構成図である。 実施形態１の回路ブロック図である。 実施形態１の動作説明用フローチャートである。 （ａ）は実施形態１の”冷房”時のブラインドの開閉状態を示すタイミングチャート、（ｂ）及び（ｃ）はブラインドの開閉状態説明図である。 （ａ）は実施形態１の”暖房”時のブラインドの開閉状態を示すタイミングチャート、（ｂ）及び（ｃ）はブラインドの開閉状態説明図である。 実施形態２を用いるシステム構成図である。

符号の説明

１ ブラインド
１ａ スラット
１０ ブラインドＩｃｏｎｔ
１０５ 人検知センサ
２ 照明器具
２０ 照明Ｉｃｏｎｔ
２１ 明るさセンサ
３ａ 変風量ユニット
３ｂ 空調装置
３０ 空調Ｉｃｏｎｔ
４０ 計測Ｉｃｏｎｔ
４１ 日射量計
４２ 照度計
Ｗ 壁
ｗ 窓部
Ｘ 日射
Ａ 空調対象エリア

Claims (3)

1. 空調装置が備えられた空調対象エリアに設けられ、建物開口部から空調対象エリアへの日光の入射量をブラインドで制御する日射遮蔽制御装置であって、現在の時刻情報を取得する時計部と、当該空調対象エリアを利用する事業所の始業時刻を記憶する情報記憶部と、前記空調装置の動作モードを取得する動作モード取得部と、前記時計部の時刻情報が前記始業時刻より前のときに、前記動作モード取得部が取得している空調装置の動作モードと屋外の日射量に基づいて前記空調装置の消費エネルギが減少するように前記ブラインドの開閉度を制御する始業前モードの動作を行う制御手段とを備えていることを特徴とする日射遮蔽制御装置。
2. 空調対象エリア内の人の存在を検知する人検知手段を備え、前記制御手段は、前記人検知手段が人検知信号を出力したときに前記始業前モードの動作を終了することを特徴とする請求項１記載の日射遮蔽制御装置。
3. 前記人検知手段は執務状態の人が検知されたときに人検知信号を出力することを特徴とする請求項２記載の日射遮蔽制御装置。

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