JP5385804B2 - 環境制御システム - Google Patents

Description

本発明は、環境制御システムに関するものである。

従来、店舗、工場、学校等のある空間（例えば、大学の研究室、スーパーマーケットの事務室等）に設置した空調機器をスケジュール制御する環境制御システムがある。このような環境制御システムは、一般に、空調機器の動作を強制的に停止させるオフ時刻を設定した制御スケジュールに基づいて動作する（例えば、特許文献１参照）。

空調機器の強制停止後の再起動は、空間の温度が予め設定された目標温度の範囲を外れた場合に自動で行われる方法や、空間内に存在するユーザが必要に応じて空調機器を再起動させる方法等がある。

特に、オフ時刻において空調機器が強制停止した後、ユーザが必要に応じて空調機器を再起動させる方法は、ユーザが本当に必要性を感じて空調機器を再起動させるので、惰性的な運転時間が短縮されて、高い省エネルギー効果が期待される。

例えば過ごしやすい春や秋には、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１０１〜ｔ１０２の長時間継続して惰性的に空調機器が使用されていることが多い。しかし、上記方法を用いることで、図５（ｂ）に示すように、１日に１乃至複数回設定されているオフ時刻ｔｏｆｆに空調機器を強制的に停止させた後は、ユーザ自らが再起動させなければならない（オン時刻ｔｏｎが再起動時刻）。すなわち、上記強制停止制御を用いることで、空調機器の強制停止後にわざわざ再起動させる面倒臭さが、空調停止した環境に対して我慢できない気持ちに勝るため、省エネルギー化につながるとされている。

特開２００３−３０７３３１号公報

しかしながら、強制停止後に空間内に存在するユーザが必要に応じて空調機器を再起動させる方法では、以下のような問題点が指摘されている。すなわち、ユーザは夏の猛暑期や冬の厳寒期において暑さや寒さに敏感なため、このような時期に空調機器の強制停止を何度も繰り返した場合、ユーザによっては快適性が強く損なわれたとして強い反感を抱くことがある。そして、強い反感を抱いたユーザによって必要以上に空調機器の運転がなされ、却って消費エネルギーの増加という事態を招きかねないというものである（オーバシュート効果）。

そこで、ユーザが強い反感を抱きやすい時間帯での強制停止制御をやめるように制御スケジュールを変更することが望ましい。しかし、快適性が損なわれたとして強い反感をユーザが抱きやすい条件は、ユーザ、季節、利用形態等によって様々であるため、強制停止制御をやめるタイミングを一律的に決定することが難しい。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、強制停止制御による環境の快適性の低下を抑制するとともに、省エネルギー化を図ることができる環境制御システムを提供することにある。

請求項１の発明は、所定空間の環境状態を変化させる環境調整機器と、環境調整機器の動作を制御する制御部と、ユーザ操作によって環境調整機器の動作を制御部に指示する操作部とを備え、制御部は、環境調整機器の動作を予め設定されたタイミングで停止させる強制停止制御を行う強制停止制御手段と、強制停止制御が行われた後に操作部から環境調整機器を動作させる指示が入力されるまでの経過時間である再起動時間を算出し、当該算出した再起動時間と所定の判定時間とを比較する比較手段と、強制停止制御を実行することの有用性を比較手段の比較結果に基づいて判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、環境制御の対象となる空間に存在するユーザの意思が反映された再起動時間に基づいて、強制停止制御の有用性を判定するので、強制停止制御による環境の快適性の低下を抑制しながら、強制停止制御による省エネルギー化も図ることが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記判定手段の判定結果を提示する提示手段を備え、前記判定手段は、再起動時間が判定時間より短い場合、強制停止制御を実行する有用性が低いと判定することを特徴とする。

この発明によれば、環境制御の対象となる空間に存在するユーザの意思が反映された再起動時間に基づいて、強制停止制御の有用性を判定し、ユーザの意思を反映した強制停止スケジュールの改善を提案することができる。そして、この提案された改善内容を参考にして強制停止スケジュールを改善することが可能となる。したがって、強制停止制御による環境の快適性の低下を抑制しながら、強制停止制御による省エネルギー化も図ることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記強制停止制御手段が強制停止制御を行う時刻の時刻情報を有し、前記判定手段は、強制停止制御を行う各時刻における強制停止制御の有用性を判定することを特徴とする。

この発明によれば、時刻毎のユーザの違い、使用形態の違い、体感温度の違い等を考慮して、時間帯毎に強制停止制御の有用性判定処理を行うことができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記所定空間内の人の存在を検出する人感センサを備え、前記比較手段は、人感センサが人の存在を検出していない期間は前記再起動時間に含まないことを特徴とする。

この発明によれば、実際に空間内にユーザが在室しているときのみ再起動時間に含めるので、判定手段による強制停止制御の有用性判定処理の精度が向上する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記所定の空間外の環境状態を検知する検知手段を備え、前記比較手段は、当該検知手段の検知結果に基づいて前記判定時間を変動させることを特徴とする。

この発明によれば、環境調整機器を強制停止した環境状態に対して我慢可能な時間が外部環境に応じて変動することから、外部環境の変動に対応した適切な判定時間を設定できる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記環境調整機器は、前記所定空間を照明する照明機器であり、前記強制停止制御手段は、日没から日の出までの期間は前記強制停止制御を行わないことを特徴とする。

この発明によれば、日没から日の出までの夜間に、照明機器をユーザの意思に関わらず強制消灯することは危険であり、夜間における照明機器の強制停止制御を禁止することで、安全性を確保している。

以上説明したように、本発明では、強制停止制御による環境の快適性の低下を抑制するとともに、省エネルギー化を図ることができるという効果がある。

実施形態の環境制御システムの構成を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の強制停止スケジュールによる制御例を示す図である。 同上の強制停止制御のフローチャートを示す図である。 同上の強制停止制御の有用性判定処理のフローチャートを示す図である。 （ａ）（ｂ）従来の機器制御の例を示す図である。

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）
本実施形態では、店舗、工場、学校等のある部屋Ｒ（例えば、大学の研究室、スーパーマーケットの事務室等）に設置した環境調整機器をスケジュール制御する環境制御システムについて説明する。

本環境制御システムは、図１に示すように、空調機器１Ａと、照明機器１Ｂと、制御部２と、機器操作部３とが部屋Ｒ内において制御線を介して接続し、制御部２にはＬＡＮ等のネットワークを介して中央監視部４（提示手段）が接続している。中央監視部４は部屋Ｒ内に設置される形態や、部屋Ｒ外の管理室等に設置される形態のいずれでもよい。

空調機器１Ａは、部屋Ｒ内の温度環境を制御し、照明機器１Ｂは、部屋Ｒ内の照度環境を制御しており、制御部２は、空調機器１Ａおよび照明機器１Ｂの各動作を制御する。機器操作部３は、ユーザがオンオフ操作可能なスイッチを具備して、空調機器１Ａおよび照明機器１Ｂの各動作をオン（運転、点灯）・オフ（停止、消灯）する操作信号を制御部２へ送信する。中央監視部４は、パーソナルコンピュータや専用端末で構成され、制御部２との間でネットワーク通信が可能に構成される。なお以降、空調機器１Ａと照明機器１Ｂを区別しない場合は、環境調整機器１と称す。

まず制御部２は、スケジュール実行部２１と、比較部２２（比較手段）と、判定部２３（判定手段）とを備える。

スケジュール実行部２１は、スケジュール格納部２１ａと、強制停止制御部２１ｂ（強制停止制御手段）と、運転制御部２１ｃとで構成される。そして、スケジュール格納部２１ａには、各環境調整機器１の強制停止スケジュールが格納されている。この強制停止スケジュールには、各環境調整機器１を個別に強制停止させる時刻ｔｏｆｆ（強制停止制御を行うオフ時刻ｔｏｆｆ）が、１日に１乃至複数回設定されている（すなわち、強制停止スケジュールには強制停止制御を行う時刻の情報が含まれている）。ここで、スケジュール格納部２１ａには図２に示すように、１日（２４時間）に空調機器１Ａのオフ時刻ｔｏｆｆを複数回設定した強制停止スケジュールが格納されているとする（図２では１日に５回のオフ時刻ｔｏｆｆ）。なお、図２（ａ）は猛暑期、図２（ｂ）は猛暑期より暑さが和らいだ暑期、図２（ｃ）は春または秋の中間期の動作例を各々示しており、空調機器１Ａは冷房運転を行うものとする。

強制停止制御は、図３のフローチャートを示すように、まず強制停止制御部２１ｂがスケジュール格納部２１ａから各環境制御機器１の強制停止スケジュールを読み込む（Ｓ１）。スケジュール実行部２１は図示しない時計手段を備えており、強制停止制御部２１ｂは強制停止スケジュールを参照して、現在時刻がオフ時刻ｔｏｆｆに一致すると（Ｓ２）、オフ時刻ｔｏｆｆにおける強制停止制御を実行して（Ｓ３）、環境調整機器１を強制停止（強制消灯）させる（Ｓ４）。

そして、オフ時刻ｔｏｆｆにおいて環境調整機器１が強制停止した後、部屋Ｒ内のユーザが必要に応じて機器操作部３をオン操作すると、機器操作部３からオン操作信号を受け取った運転制御部２１ｃは、環境調整機器１を再起動させる。そして次のオフ時刻ｔｏｆｆになると、上記同様に強制停止制御が行われる。

このように、オフ時刻ｔｏｆｆにおいて環境調整機器１が強制停止した後、ユーザが必要に応じて環境調整機器１を再起動させる方法は、ユーザが本当に必要性を感じて環境調整機器１を再起動させるので、惰性的な運転時間が短縮されて、高い省エネルギー効果が期待される。

しかしながら、ユーザは夏の猛暑期や冬の厳寒期において暑さや寒さに敏感なため、このような時期に環境調整機器１の強制停止を何度も繰り返した場合、ユーザによっては快適性が強く損なわれたとして強い反感を抱くことがある。

そこで本実施形態では、オフ時刻ｔｏｆｆにおいて環境調整機器１が強制停止してから、ユーザが機器操作部３をオン操作して環境調整機器１を再起動するまでの経過時間Ｔｓ（再起動時間Ｔｓ）に基づいて、強制停止制御の有用性を判定する。

この強制停止制御の有用性判定処理を、図４のフローチャートに示す。まず、制御部２の比較部２２は、スケジュール格納部２１ａから各環境制御機器１の強制停止スケジュールを読み込む（Ｓ１１）。そして、あるオフ時刻ｔｏｆｆ（Ｘ時：図２参照）に空調機器１Ａが強制停止した後、ユーザが機器操作部３をオン操作すると、空調機器１Ａを再起動させるオン操作信号が制御部２へ送信され、オン操作信号を受け取ったオン時刻ｔｏｎの時刻情報が、比較部２２に設けた操作記憶部２２ａに格納される。すなわち、操作記憶部２２ａには、オン時刻ｔｏｎの時刻情報の履歴が格納されており、比較部２２は、オン時刻ｔｏｎの時刻情報を操作記憶部２２ａから読み込む（Ｓ１２）。このとき機器操作部３からオン操作信号を受け取った運転制御部２１ｃは、空調機器１Ａを再起動させる。

次に、比較部２２は、オフ時刻ｔｏｆｆ（Ｘ時）からオン操作信号を受け取ったオン時刻ｔｏｎまでの経過時間である再起動時間Ｔｓを算出し（Ｓ１３）、この再起動時間Ｔｓを予め設定されている判定時間Ｔｈと比較する（Ｓ１４）。この判定時間Ｔｈは、次のオフ時刻ｔｏｆｆ（Ｙ時：図２参照）までの時間より短く設定される。判定部２３は、再起動時間Ｔｓが判定時間Ｔｈ以上であれば、Ｘ時の強制停止制御は有用性があると判断し、ステップＳ１１に戻る。このとき強制停止制御部２１ｂは、以降もスケジュール格納部２１ａに格納している現在の強制停止スケジュールに基づいて強制停止制御を行う。

すなわち、再起動時間Ｔｓが長いということは、空調機器の強制停止後にわざわざ再起動させる面倒臭さが、空調停止した環境に対して我慢できない気持ちに勝っており、温度環境が我慢できないほど不快なものではなかったと考えられる。そこで、今回の空調機器１Ａに対する強制停止制御は、在室中のユーザにとって有用性の高い制御であり、省エネルギー化につながるものであると判定する。

しかし判定部２３は、再起動時間Ｔｓが判定時間Ｔｈより短ければ、Ｘ時の強制停止制御は有用性がないと判断して、中央監視部４のモニタ画面に「Ｘ時の強制停止制御は有用性がない」旨のメッセージ等を表示し、本システムの管理者に、Ｘ時の強制停止制御を削除するスケジュール変更を推奨する（Ｓ１５）。

すなわち、再起動時間Ｔｓが短いということは、空調停止した環境に対して我慢できない気持ちが、空調機器１Ａの強制停止後にわざわざ再起動させる面倒臭さに勝るほど、温度環境が不快なものであったと考えられる。そこで、今回の空調機器１Ａに対する強制停止制御は、在室中のユーザにとって有用性の低い制御であり、管理者に対して今回の強制停止制御を強制停止スケジュールから削除することを提案するのである。

操作表示部４のモニタ画面を見た監視者は、強制停止スケジュールを変更するか否かを判断する。強制停止スケジュールを変更する場合には中央監視部４のキーボード等を操作して、制御部２のスケジュール格納部２１ａから現在の強制停止スケジュールを取得し、現在の強制停止スケジュールからＸ時の強制停止制御を削除する変更を施す。この変更後の強制停止スケジュールは、中央監視部４から制御部２に送信され、制御部２は、スケジュール格納部２１ａに格納している強制停止スケジュールを更新する（Ｓ１６）。比較部２２は、当該スケジュール更新が行われると、予め設定された所定時間待機した後に、更新された新しい強制停止スケジュールを読み込む（Ｓ１７）。また、スケジュール実行部２１の強制停止制御部２１ｂも、この更新された強制停止スケジュールを参照して、空調機器１Ａの強制停止制御を行う。また、ステップＳ１６において強制停止スケジュールを変更しない場合は、ステップＳ１１に戻る。

すなわち、本環境制御システムは、環境制御の対象となる空間（この場合は部屋Ｒ）に存在するユーザの意思が反映された再起動時間Ｔｓに基づいて、強制停止制御の有用性を判定し、ユーザの意思を反映した強制停止スケジュールの改善を提案する。管理者は、この提案された改善内容を参考にして強制停止スケジュールを改善する。したがって、強制停止制御による環境の快適性の低下を抑制しながら、強制停止制御による省エネルギー化も図ることが可能となる。

また、強制停止スケジュールに設定されているオフ時刻ｔｏｆｆ毎に、当該オフ時刻の有用性を判定するので、時刻毎のユーザの違い、使用形態の違い、体感温度の違い等を考慮して、時間帯毎に強制停止制御の有用性判定処理や、スケジュール変更を行うことができる。

なお、上記強制停止制御の有用性判定処理は、強制停止後に再起動される毎に行う方法以外に、一定周期毎に発生した複数の再起動時間Ｔｓに対して一括して判定処理を行う方法でもよい。また、同時刻のオフ時刻Ｔｏｆｆ後の再起動時間Ｔｓが判定時間Ｔｓより短くなることが所定回数連続して発生した場合、または所定期間内に所定回数以上発生した場合にのみ、本システムの管理者に当該オフ時刻ｔｏｆｆの強制停止制御を削除するスケジュール変更を推奨してもよい。

また、部屋Ｒ内にユーザが存在するか否かを検知する人感センサ５を設けてもよい（図１参照）。この場合、制御部２の比較部２２は、制御線を介して人感センサ５の検知信号を受信し、部屋Ｒ内にユーザが存在しない場合、その不在期間の時刻情報を格納しておく。そして、再起動時間Ｔｓの算出処理時には、ユーザの不在期間を再起動時間Ｔｓに加算せず、部屋Ｒ内にユーザが存在している期間のみを再起動時間Ｔｓとして算出する。すなわち、部屋Ｒ内にユーザが存在しない不在期間を再起動時間Ｔｓに含めることがない。而して、実際に部屋Ｒ内にユーザが在室しているときのみ再起動時間Ｔｓに含めるので、上記判定部２３による強制停止制御の有用性判定処理の精度が向上する。

また、屋外の温度を検知する温度センサ６を設けてもよい（図１参照）。この場合、制御部２の比較部２２は、制御線を介して温度センサ６が検知した屋外温度のデータを受信し、屋外温度に基づいて判定時間Ｔｈを変動させる。例えば空調機器１Ａが冷房運転を行う場合、屋外温度が高ければ判定時間Ｔｈを短くし、屋外温度が低ければ判定時間Ｔｈを長くする。したがって、空調機器１Ａを強制停止した温度環境に対して我慢可能な時間が季節に応じて変動することから、季節の温度変動に対応した適切な判定時間Ｔｈを設定できる。

本環境制御システムでは、照明機器１Ｂに対しても空調機器１Ａと同様に強制停止制御を行っている。しかし、照明機器１Ｂに設定した強制停止スケジュールは、日没から日の出までの期間は、オフ時刻ｔｏｆｆを設定不可としており、強制停止制御部２１ｂは、日没から日の出までの期間は照明機器１Ｂに対して強制停止制御を行わない。つまり、日没から日の出までの夜間に、照明機器１Ｂをユーザの意思に関わらず強制消灯することは危険であり、夜間における照明機器１Ｂの強制停止制御を禁止することで、安全性を確保している。

なお、本実施形態では、制御対象となる環境の例として温度、照度を挙げたが、湿度、音圧、風速などであってもよい。

１ 環境調整機器
１Ａ 空調機器
１Ｂ 照明機器
２ 制御部
２１ スケジュール実行部
２１ａ スケジュール格納部
２１ｂ 強制停止制御部
２１ｃ 運転制御部
２２ 比較部
２３ 判定部
３ 機器操作部
４ 中央監視部

Claims (6)

1. 所定空間の環境状態を変化させる環境調整機器と、
   環境調整機器の動作を制御する制御部と、
   ユーザ操作によって環境調整機器の動作を制御部に指示する操作部とを備え、
   制御部は、
   環境調整機器の動作を予め設定されたタイミングで停止させる強制停止制御を行う強制停止制御手段と、
   強制停止制御が行われた後に操作部から環境調整機器を動作させる指示が入力されるまでの経過時間である再起動時間を算出し、当該算出した再起動時間と所定の判定時間とを比較する比較手段と、
   強制停止制御を実行することの有用性を比較手段の比較結果に基づいて判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする環境制御システム。
2. 前記判定手段の判定結果を提示する提示手段を備え、前記判定手段は、再起動時間が判定時間より短い場合、強制停止制御を実行する有用性が低いと判定することを特徴とする請求項１記載の環境制御システム。
3. 前記強制停止制御手段が強制停止制御を行う時刻の時刻情報を有し、
   前記判定手段は、強制停止制御を行う各時刻における強制停止制御の有用性を判定する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の環境制御システム。
4. 前記所定空間内の人の存在を検出する人感センサを備え、前記比較手段は、人感センサが人の存在を検出していない期間は前記再起動時間に含まないことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の環境制御システム。
5. 前記所定の空間外の環境状態を検知する検知手段を備え、前記比較手段は、当該検知手段の検知結果に基づいて前記判定時間を変動させることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の環境制御システム。
6. 前記環境調整機器は、前記所定空間を照明する照明機器であり、前記強制停止制御手段は、日没から日の出までの期間は前記強制停止制御を行わないことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の環境制御システム。

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