JP5672602B2 - 省エネルギー制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、省エネルギー制御装置に関するものである。

近年、地球温暖化などの環境に対する懸念により省エネルギー化への社会的要求が増加している。特に、昼光（日光）の導入を利用した省エネルギー制御は、自然エネルギー利用として期待は高い。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せた日射遮蔽をブラインドのスラットの開閉制御により自動的に行うブラインド制御装置が普及しつつある（例えば、特許文献１参照）。

このようなブラインド制御装置を用いた省エネルギー制御システムは、図１２に示すように、ブラインド制御ユニットＵ１０１と、空調制御ユニットＵ１０２と、照明制御ユニットＵ１０３とが、ネットワークＮＴ１０１を介して互いに通信可能に接続されている。ネットワークＮＴ１０１には、ＢＡＣｎｅｔ等のオープンプロトコルが用いられる。ブラインド制御ユニットＵ１０１は、建物Ｈ１０１の窓Ｗ１０１に配置されたブラインドＫ１０１の開閉動作を制御する。さらに、空調制御ユニットＵ１０２は、建物Ｈ１０１内の空調負荷Ｋ１０２の動作を制御し、照明制御ユニットＵ１０３は、建物Ｈ１０１内の照明負荷Ｋ１０３の動作を制御する。

そして、特に建物Ｈ１０１内の空調負荷Ｋ１０２および照明負荷Ｋ１０３が消費する総エネルギー量を考慮して、トータルでの省エネルギー化を目指したブラインドＫ１０１の制御方式が開発されてきた。このような類の制御方式では、ブラインドＫ１０１を介した取り入れ光量の微妙な調整が要求されるため、ブラインドＫ１０１のスラットＳの昇降位置を制御する昇降制御よりも、スラットＳの回転角度を制御する開閉制御のほうが優先されてきた。また、昇降制御よりも開閉制御のほうが優先される要因としては、スラットＳの昇降動作時に不快な動作音が発生することも挙げられる。

而して、従来のブラインド制御ユニットＵ１０１では、スラットＳが完全に巻き下がった状態で、図１３に示す開閉制御がなされることが一般的であった。図１３は、建物Ｈ１０１内の空調負荷Ｋ１０２が冷房動作を行っている場合の開閉制御の基本ロジックを示す。建物Ｈ１０１内の空調負荷Ｋ１０２が冷房動作を行っている場合、屋外照度が高ければ（明るければ）、冷房負荷Ｋ１０３の過剰なエネルギー消費を避けるためにスラットＳの回転角度（以降、スラット角度と称す）は「閉」方向に制御される。一方、屋外照度が低ければ（暗ければ）、昼光を積極的に取り入れて、照明負荷Ｋ１０３の消費エネルギーを補助するために、スラット角度は「開」方向に制御される。

特開２００９−５２２５５号公報

省エネルギーを最優先の課題とする近年では、僅かなエネルギー効率の向上であっても要求される。そこで、夏季において、日射が弱い朝方等の時間帯にブラインドのスラットを巻き上げて積極的に昼光を取り込むことや、冬季において、日射が強い昼時等の時間帯に昼光を取り込むことが望ましい。

しかしながら、従来技術では、昼光の導入を利用した省エネルギー制御を行う場合、上述のように、スラットが完全に巻き下がった状態で開閉制御のみがなされることが一般的であり、さらなるエネルギー効率の向上が望まれていた。

また、ロールスクリーンのように昇降制御のみを用いて省エネルギー制御を行うものもあるが、エネルギー効率の向上が困難であった。

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、昼光の導入を利用した省エネルギー制御を行う場合に、エネルギー効率をさらに向上させることができる省エネルギー制御装置を提供することにある。

本発明の省エネルギー制御装置は、複数のスラットを建物の開口部に並設して、前記スラットの昇降位置および前記スラットの回転角度を調整自在に構成されたブラインドを制御する省エネルギー制御装置であって、前記スラットの昇降位置を制御する昇降制御および前記スラットの回転角度を制御する開閉制御を行い、前記ブラインドを介して前記建物内に入射する入射光を利用して、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制する方向に、前記スラットの昇降位置および前記スラットの回転角度を制御する制御部と、前記建物外の照度の検出結果を取得する照度取得部と、前記建物外の照度と前記スラットの昇降位置との対応関係を登録した高さ情報を格納した高さ情報記憶部と、前記建物外の照度と前記スラットの回転角度との対応関係を前記スラットの昇降位置に応じて登録した角度情報を格納した角度情報記憶部とを備え、前記高さ情報における前記スラットの昇降位置は、対応する前記建物外の照度のときに、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制可能な昇降位置に設定され、前記角度情報における前記スラットの回転角度は、対応する前記建物外の照度のときに、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制可能な回転角度に設定され、前記制御部は、前記高さ情報を参照して、前記照度取得部が取得した前記建物外の照度に基づいて、前記スラットの昇降位置を決定し、前記角度情報を参照して、前記スラットの昇降位置と前記照度取得部が取得した前記建物外の照度とに基づいて、前記スラットの回転角度を決定することを特徴とする。

この発明において、前記高さ情報記憶部は、前記空調負荷の冷房動作時および前記空調負荷の暖房動作時の各々に対応させた前記高さ情報を格納し、前記空調負荷の冷房動作時に対応した前記高さ情報は、前記建物外の照度が高くなるにつれて、前記スラットの昇降位置を低く設定し、前記空調負荷の暖房動作時に対応した前記高さ情報は、前記建物外の照度が高くなるにつれて、前記スラットの昇降位置を高く設定することが好ましい。

この発明において、前記制御部は、前記建物外の照度が変動して、前記スラットの昇降位置、回転角度を変更する場合、前記建物外の照度の変動状態が第１の所定時間以上継続したときに、前記高さ情報を参照して前記スラットの昇降位置を決定し、前記建物外の照度の変動状態が第２の所定時間以上継続したときに、前記角度情報を参照して、前記スラットの回転角度を決定し、前記第１の所定時間は、前記第２の所定時間より長いことが好ましい。

この発明において、前記第１の所定時間は、前記スラットの昇降位置を高くする巻上動作および前記スラットの昇降位置を低くする巻下動作の各々に対応させて設定され、前記巻上動作に対応する前記第１の所定時間は、前記巻下動作に対応する前記第１の所定時間より長いことが好ましい。

この発明において、太陽位置の軌跡を算出する太陽位置算出部と、前記開口部を通って前記建物内に照射される太陽の直射光が前記建物内に到達する範囲を照射範囲とし、この照射範囲の前記開口部からの水平距離を入射距離とした場合、入射距離の最大許容距離の情報を格納した入射距離情報記憶部と、前記太陽位置の軌跡に基づき、現在から所定時間が経過するまでの期間に亘って、前記入射距離が前記最大許容距離内になる前記スラットの昇降位置の上限を算出する直射防止データ生成部とを備え、前記制御部は、前記昇降制御時における前記スラットの昇降位置の上限を、前記直射防止部が算出した前記昇降位置の上限に設定することが好ましい。

この発明において、前記スラットの昇降位置を変動させるためのユーザ操作が行われる操作部の操作による前記スラットの昇降位置の変動履歴を格納する操作履歴記憶部とを備え、前記制御部は、前記スラットの昇降位置の変動履歴に基づいて、前記昇降制御時における前記スラットの昇降位置の上限を、過去の所定期間において前記操作部の操作によって設定された最も低い前記スラットの昇降位置とすることが好ましい。

この発明において、前記制御部による前記昇降制御および前記開閉制御の少なくとも一方を有効または無効に切り替えるためのユーザ操作が行われる操作部を備えることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、昼光の導入を利用した省エネルギー制御を行う場合に、エネルギー効率をさらに向上させることができるという効果がある。

実施形態１の協調制御装置の構成を示すブロック図である。 同上の協調制御装置を用いた省エネルギー制御システムの構成を示すブロック図である。 同上の省エネルギー制御システムを設置した建物の概略構成を示す平面図である。 従来の総電力消費量を示すグラフである。 （ａ）は、実施形態１の総電力消費量を示すグラフであり、（ｂ）は、同上の昇降制御および開閉制御の制御内容を示す概略図である。 同上の協調制御ユニットによるブラインド制御を示すフローチャート図である。 同上の入射距離情報を示す概略図である。 （ａ）（ｂ）同上の冷房時および暖房時の各高さ情報を示す特性図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の冷房時の角度情報を示す特性図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の暖房時の角度情報を示す特性図である。 実施形態３の協調制御装置の構成を示すブロック図である。 従来の省エネルギー制御システムの構成を示すブロック図である。 従来の屋外照度とスラット角度との関係を示す特性図である。

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１）
図２は、本実施形態の省エネルギー制御システムの構成を示し、ブラインド制御ユニットＵ１と、空調制御ユニットＵ２と、照明制御ユニットＵ３とが、ネットワークＮＴ１を介して互いに通信可能に接続される。さらに、協調制御ユニットＵ０がネットワークＮＴ１に接続されており、協調制御ユニットＵ０は、ブラインド制御ユニットＵ１、空調制御ユニットＵ２、照明制御ユニットＵ３と、ネットワークＮＴ１を介して互いに通信可能に構成されている。ネットワークＮＴ１には、ＢＡＣｎｅｔ等のオープンプロトコルが用いられる。

図３は、省エネルギー制御システムが設置される建物Ｈ１として、事務所ビルの概略構成を例示する。この建物Ｈ１は、緯度３１度、経度１２１度に位置して、５７（ｍ）×２１（ｍ）の矩形状に構成されており、南面および東面に窓Ｗ１Ａ，Ｗ１Ｂ（以降、区別しないときは、窓Ｗ１と称す）が設置されている。

まず、ブラインド制御ユニットＵ１は、窓Ｗ１に配置されたブラインドＫ１の昇降動作、開閉動作を制御する。空調制御ユニットＵ２は、建物Ｈ１内の空調負荷Ｋ２の空調動作を制御し、セントラル空調方式によって、所定の冷房温度（例えば、２６℃）、暖房温度（例えば、２２℃）に制御される。照明制御ユニットＵ３は、建物Ｈ１内の照明負荷Ｋ３の照明動作を制御し、照明負荷Ｋ３（例えば、定格５００（ｌｘ））を調光可能に構成される。

協調制御ユニットＵ０は、省エネルギー制御装置に相当するものであり、ブラインド制御ユニットＵ１、空調制御ユニットＵ２、照明制御ユニットＵ３による配下の負荷の各制御状態を監視制御している。そして、協調制御ユニットＵ０は、システム全体が省エネルギー化を図ることができるように、ブラインドＫ１の昇降動作、開閉動作、空調負荷Ｋ２の空調動作、照明負荷Ｋ３の照明動作を決定する。ブラインド制御ユニットＵ１、空調制御ユニットＵ２、照明制御ユニットＵ３は、協調制御ユニットＵ０からの指示にしたがって、配下のブラインドＫ１、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の各制御を行う。

本実施形態では、協調制御ユニットＵ０によるブラインドＫ１の制御について、以下詳述する。

まず、協調制御ユニットＵ０は、屋外照度に応じて、ブラインドＫ１のスラットＳの昇降位置を制御する昇降制御およびスラットＳの回転角度（以降、スラット角度と称す）を制御する開閉制御の両制御を行う機能を有する。

ブラインドＫ１は、図２に示すように、建物Ｈ１の窓Ｗ１（開口部）に配置される。ブラインドＫ１は、複数のスラットＳを上下方向に並べて支持しており、昇降モータ、開閉モータ等の駆動手段（図示無し）によって、スラットＳの昇降駆動、開閉駆動が行われる。

図４は、ブラインドＫ１の昇降位置が、空調負荷Ｋ２および照明負荷Ｋ３の各々で消費されるエネルギーの和（総電力消費量）に及ぼす影響をシミュレーションで評価した結果である。総電力消費量は、屋外照度、昇降制御および開閉制御の制御内容の各条件下において、建物Ｈ１内のユーザが快適性を感じるように空調負荷Ｋ２および照明負荷Ｋ３を制御したときの値である。例えば、空調負荷Ｋ２は、冷房温度：２６℃、暖房温度２２℃に制御され、照明負荷Ｋ３は建物Ｈ１内の明るさを十分確保できる調光レベルに制御される。

図４において、特性Ｙ１１（細実線）およびＹ２１（細実線）は、冷房時および暖房時において、完全巻下位置を前提とした従来型のブラインド制御における総電力消費量を示す。従来型のブラインド制御では、スラットＳの昇降位置を最も低い位置にまで巻き下げた完全巻下状態に維持し、屋外照度に応じてスラットＳのスラット角度を制御する。また、図４の特性Ｙ１２（破線）およびＹ２２（破線）は、冷房時および暖房時において、スラットＳの昇降位置を最も高い位置にまで巻き上げた完全巻上状態に維持した場合の総電力消費量を示す。また、図４の特性Ｙ１３（一点鎖線）は、冷房時において、スラットＳの昇降位置を中間位置にまで巻き上げた半巻上状態に維持し、且つスラット角度を閉状態に維持した場合の総電力消費量を示す。

冷房時の特性Ｙ１１〜Ｙ１３に示される総電力消費量は、屋外照度の低領域において、屋外照度の上昇に伴って低下し、屋外照度の中〜高領域において、屋外照度の上昇に伴って増加する。また、暖房時の特性Ｙ２１，Ｙ２２に示される総電力消費量は、屋外照度の低領域において、屋外照度の上昇に伴って急峻に低下し、屋外照度の中〜高領域において、屋外照度の上昇に伴って緩やかに低下する。

そして、夏季に空調負荷Ｋ２が冷房動作を行う場合、屋外照度が低ければ、スラットＳの昇降位置を高くして、昼光を積極的に建物Ｈ１内に導入することによって、照明負荷Ｋ３の電力消費量が抑制され、総電力使用量が抑制されることがわかる。一方、屋外照度が高ければ、昼光を遮光することによって、空調負荷Ｋ２の電力消費量が抑制され、総電力消費量も抑制されることがわかる。

また、冬季に空調負荷Ｋ２が暖房動作を行う場合、屋外照度が高ければ、昼光を積極的に建物Ｈ１内に導入することによって、昼光が補助暖房として機能し、空調負荷Ｋ２の電力消費量が抑制され、総電力消費量も抑制されることがわかる。一方、屋外照度が低ければ、ブラインドＫ１によって窓Ｗ１を遮蔽することによって、建物Ｈ１内から窓Ｗ１を通過して建物Ｈ１外へ伝達される貫流熱を低減でき、空調負荷Ｋ２の電力消費量が抑制され、総電力消費量も抑制されることがわかる。

以上の結果から，屋外照度に連動した開閉制御に、屋外照度に連動した昇降制御を付加することによって、更なるエネルギー削減が期待できることがわかる。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、冷房時において屋外照度が低いときおよび暖房時において屋外照度が高いときに、スラットＳの昇降位置を高くする昇降制御を、屋外照度に連動したスラットＳの開閉制御に加える。このとき、スラットＳのスラット角度は、冷房時において、屋外照度が低いときに開方向に制御され、屋外照度が高いときに閉方向に制御され、暖房時において、屋外照度が低いときに閉方向に制御され、屋外照度が高いときに開方向に制御される。この場合の総電力使用量は、図５（ａ）に示す特性Ｙ１，Ｙ２（太実線）で表され、空調負荷Ｋ２および照明負荷Ｋ３の総電力消費量の削減につなげることができる。

協調制御ユニットＵ０は、図１に示す構成を備える。

協調制御ユニットＵ０は、時刻取得部１、照度取得部２、空調状態取得部３、直射光遮蔽予測部４、曇天判定部５、高さ決定部６、高さ情報記憶部７、角度決定部８、角度情報記憶部９、高さ／角度制御部１０を備える。さらに、直射光遮蔽予測部４は、太陽位置算出部４１、直射防止データ生成部４２、入射距離情報記憶部４３、建物情報記憶部４４で構成される。また、高さ決定部６、角度決定部８、高さ／角度制御部１０によって、制御部１１が構成されており、本発明の制御部に相当する。

時刻取得部１は、ネットワークＮＴ１上の他の端末の計時部Ｇ１から現在時刻の情報を取得する。また、時刻取得部１は、自己が現在時刻の計時動作を行う構成でもよい。

また、建物Ｈ１外には照度センサＭ１が配置されて、照度センサＭ１は、建物Ｈ１外の屋外照度（特に、昼光（日光）による照度）を検出しており、照度取得部２は、照度センサＭ１の検出信号が入力され、屋外照度情報を取得する。

空調状態取得部３は、空調制御ユニットＵ２から、空調機器Ｋ２の空調状態情報を取得する。この空調状態情報は、空調機器Ｋ２の運転モード（冷房運転または暖房運転）の情報を含む。

以下、協調制御ユニットＵ０によるブラインド制御について、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、時刻取得部１が現在時刻情報を取得する（Ｓ１）。

建物情報記憶部４４には、建物Ｈ１の位置、構造、立地条件等の建物情報が予め格納されており、建物Ｈ１の緯度、経度や、窓Ｗ１の大きさ、向きや、建物Ｈ１の周囲にある建築物の各情報などが、建物情報として予め登録されている。例えば図７に示すように、窓Ｗ１の上部に設けた庇Ｈ１２の水平方向の長さ寸法Ｘ１１、窓Ｗ１の上端と庇Ｈ１２との間の上下方向の寸法Ｘ１２、窓Ｗ１の高さ寸法Ｘ１３、窓Ｗ１の下端と床面Ｈ１１との間の上下方向の寸法Ｘ１４の各情報も、建物情報に含まれる。

そして、太陽位置算出部４１は、時刻取得部１が取得した時刻情報と、建物情報記憶部４４から読み込んだ建物Ｈ１の位置情報とに基づいて、建物Ｈ１に対する仮想的な太陽高度を太陽位置（太陽の見かけ高さ）として算出する。このとき、太陽位置算出部４１は、現時点における太陽位置だけでなく、現時点から所定時間後（例えば、２時間後）までに亘る太陽位置の軌跡を予測する（Ｓ２）。

次に、照度取得部２が屋外照度情報を取得する（Ｓ３）。曇天判定部５は、時刻取得部１が取得した現在時刻情報と、照度取得部２が取得した屋外照度情報とに基づいて、現在の天候を判定する（Ｓ４）。例えば、昼間における屋外照度が所定レベル以上であれば、晴天であると判定し、昼間における屋外照度が所定レベル未満であれば、曇天（雨天も含む）であると判定する。なお、日没から日の出までの夜間は、セキュリティを考慮して、ブラインドＫ１のスラットＳを完全巻下状態、閉状態に維持することが多い。

曇天判定部５が晴天であると判定した場合、直射光遮蔽予測部４によるステップＳ５の動作を行う。曇天判定部５が曇天であると判定した場合、直射光遮蔽予測部４によるステップＳ５の動作をスキップする。

入射距離情報記憶部４３には、入射距離情報が予め格納されている。この入射距離情報について、説明する。図７に示すように、窓Ｗ１を通って建物Ｈ１内に照射される太陽の直射光が建物Ｈ１内の床面Ｈ１１に到達する範囲を照射範囲Ｒ１とすると、この照射範囲Ｒ１の窓Ｗ１からの水平距離を入射距離Ｘ１とする。そして、この入射距離Ｘ１の最大許容距離Ｘ１ｍが、入射距離情報となる。

次に、直射防止データ生成部４２は、太陽位置算出部４１による太陽位置の予測結果と、入射距離情報記憶部４３から読み込んだ入射距離情報とに基づいて、直射防止データを生成する（Ｓ５）。

直射防止データは、遮光上限昇降位置、遮光上限角度で構成される。遮光上限昇降位置は、建物Ｈ１内に入射する太陽の直射光の入射距離Ｘ１が、現時点から所定時間後（例えば、２時間後）に亘って最大許容距離Ｘ１ｍを超えないようにするスラットＳの昇降位置の上限位置（図７におけるＸｓが最小となる昇降位置）である。遮光上限角度は、現時点から所定時間後（例えば、２時間後）に亘って、太陽の直射光がブラインドＫ１を通過して建物Ｈ１内に入射しないようにするスラット角度の上限値である。この直射防止データは、太陽の直射光が、建物Ｈ１内に必要以上に差し込まないことを担保するために用いられる。なお、スラットＳが全閉時におけるスラット角度を０度とし、スラットＳが全開時におけるスラット角度を９０度とする。

例えば、建物Ｈ１が、緯度３１度、経度１２１度に位置する場合、９月２２日、午前８時における太陽高度，太陽方位角は、２６．５度，−７０．９度（南に対して東方向に７０．９度）になり、東面の窓Ｗ１Ｂに対する太陽の見かけ高さは、２７．８度となる。この場合、ブラインドＫ１が太陽の直射光を遮って、直射光が建物Ｈ１内に差し込まないようにするスラット角度の上限値（遮光上限角度）は、５３．１度となる。すなわち、スラット角度が５３．１度を超えると、太陽の直射光が建物Ｈ１内に入射してしまう。

また、図７に示す建物構造の場合、入射距離Ｘ１≦最大許容距離Ｘ１ｍを満たすスラットＳの遮光長さＸｓは、床面Ｈ１１に対する太陽の直射光の入射角度をθとすると、
Ｘｓ＝Ｘ１３＋Ｘ１４−Ｘ１ｍ・ｔａｎθ
となる。

例えば、最大許容距離Ｘ１ｍ＝３（ｍ）の条件下において、Ｘ１２＝０．５（ｍ）、Ｘ１３＝２（ｍ）、Ｘ１４＝０．７５（ｍ）、入射角度θ＝２７．８度とすると、遮光長さＸｓ＝１．２（ｍ）となる。すなわち、スラットＳの昇降位置が、遮光長さＸｓ＝１．２（ｍ）より上方になると、太陽の直射光が、最大許容距離Ｘ１ｍ＝３（ｍ）を超えて建物Ｈ１内に入射してしまう。

上述の例では、直射防止データ［遮光上限角度：５３．１度、遮光上限昇降位置：遮光長さＸｓ＝１．２（ｍ）］となる。

次に、高さ決定部６、角度決定部８によるスラットＳの昇降位置、スラット角度の決定処理について説明する。

高さ情報記憶部７には、屋外照度とスラットＳの昇降位置との対応関係を登録した高さ情報が予め格納されている。図８（ａ）は、空調負荷Ｋ２が冷房運転を行っているときの高さ情報であり、図８（ｂ）は、空調負荷Ｋ２が暖房運転を行っているときの高さ情報である。

空調負荷Ｋ２の冷房運転時に対応する高さ情報（図８（ａ））は、屋外照度が高いほど、スラットＳの昇降位置を巻下方向（昇降位置が低い方向）に設定して、昼光を遮光している。一方、屋外照度が低いほど、スラットＳの昇降位置を巻上方向（昇降位置が高い方向）に設定して、昼光を積極的に建物Ｈ１内に導入している。図８（ａ）では、スラットＳの昇降位置を、屋外照度に応じて４段階Ｌ１〜Ｌ４に設定している。なお、昇降位置Ｌ１は、完全巻上（１００％巻上）、昇降位置Ｌ２は、６６％巻上、昇降位置Ｌ３は、３３％巻上、昇降位置Ｌ４は、完全巻下（０％巻上）である。

空調負荷Ｋ２の暖房運転時に対応する高さ情報（図８（ｂ））は、屋外照度が高いほど、スラットＳの昇降位置を巻上方向（昇降位置が高い方向）に設定して、昼光を積極的に建物Ｈ１内に導入している。一方、屋外照度が低いほど、スラットＳの昇降位置を巻下方向（昇降位置が低い方向）に設定して、建物Ｈ１内から窓Ｗ１を通過して建物Ｈ１外へ伝達される貫流熱を低減させている。図８（ｂ）では、スラットＳの昇降位置を、屋外照度に応じて４段階に設定している。なお、昇降位置Ｌ１１は、完全巻上（１００％巻上）、昇降位置Ｌ１２は、６６％巻上、昇降位置Ｌ１３は、３３％巻上、昇降位置Ｌ１４は、完全巻下（０％巻上）である。

図８（ａ）（ｂ）に示す高さ情報は、建物Ｈ１の構造、窓Ｗ１の構造、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の各設備特性を考慮して、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の消費エネルギーを算出するシミュレーションを行い、このシミュレーション結果に基づいて作成されている。すなわち、屋外照度に応じて、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の各消費エネルギーの和が最も少ないスラットＳの昇降位置をシミュレーションで導出し、この導出結果を統計的にまとめたものである。なお、図８（ａ）（ｂ）において、１つの屋外照度に対して、２つの昇降位置が重複している領域は、巻上制御、巻下制御によって、昇降位置の切替タイミングが異なるためである。

そして、高さ決定部６は、空調状態取得部３が取得した空調状態情報に基づいて、空調機器Ｋ２の運転モードが冷房運転、暖房運転のいずれであるかを判断する。空調機器Ｋ２の冷房運転時には、高さ情報記憶部７から図８（ａ）に示す冷房運転時の高さ情報を読み込み、空調機器Ｋ２の暖房運転時には、高さ情報記憶部７から図８（ｂ）に示す暖房運転時の高さ情報を読み込む。高さ決定部６は、照度取得部２が取得した屋外照度情報を、読み込んだ高さ情報に適用して、スラットＳの昇降位置を決定する（Ｓ６）。

次に、角度情報記憶部９には、屋外照度とスラットＳのスラット角度との対応関係を、スラットＳの昇降位置に応じて登録した角度情報が予め格納されている。図９（ａ）〜（ｃ）は、空調負荷Ｋ２が冷房運転を行っているときの角度情報であり、図１０（ａ）〜（ｃ）は、空調負荷Ｋ２が暖房運転を行っているときの角度情報である。

空調負荷Ｋ２の冷房運転時に対応する角度情報は、屋外照度が高いほど、スラット角度を閉方向に設定している。図９（ａ）〜（ｃ）では、高さ決定部６が決定した昇降位置に応じて、３段階の特性Ｙ３１〜Ｙ３３のいずれかを用いることによって、スラット角度を設定している。特性Ｙ３１は、屋外照度が高く、昇降位置が完全巻下となる屋外照度領域Ｚ３１に対応する。特性Ｙ３２は、屋外照度が中間で、昇降位置が３３％巻上となる屋外照度領域Ｚ３２に対応する。特性Ｙ３３は、屋外照度が低く、昇降位置が６６％巻上となる屋外照度領域Ｚ３３に対応する。

空調負荷Ｋ２の暖房運転時に対応する角度情報は、屋外照度が高いほど、スラット角度を開方向に設定している。図１０（ａ）〜（ｃ）では、高さ決定部６が決定した昇降位置に応じて、３段階の特性Ｙ４１〜Ｙ４３のいずれかを用いることによって、スラット角度を設定している。特性Ｙ４１は、屋外照度が低く、昇降位置が６６％巻上となる屋外照度領域Ｚ４１に対応する。特性Ｙ４２は、屋外照度が中間で、昇降位置が３３％巻上となる屋外照度領域Ｚ４２に対応する。特性Ｙ４３は、屋外照度が高く、昇降位置が完全巻下となる屋外照度領域Ｚ４３に対応する。

図９、図１０に示す角度情報は、建物Ｈ１の構造、窓Ｗ１の構造、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の各設備特性を考慮して、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の消費エネルギーを算出するシミュレーションを行い、このシミュレーション結果に基づいて作成されている。すなわち、屋外照度、および高さ決定部６が決定した昇降位置に応じて、空調負荷Ｋ２、照明負荷Ｋ３の各消費エネルギーの和が最も少ないスラット角度をシミュレーションで導出し、この導出結果を統計的にまとめたものである。なお、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）〜（ｃ）において、１つの屋外照度に対して、２つのスラット角度が重複している領域は、巻上制御、巻下制御によって、スラット角度の切替タイミングが異なるためである。

そして、角度決定部８は、空調状態取得部３が取得した空調状態情報に基づいて、空調機器Ｋ２の運転モードが冷房運転、暖房運転のいずれであるかを判断する。空調機器Ｋ２の冷房運転時には、角度情報記憶部９から図９に示す冷房運転時の角度情報を読み込み、空調機器Ｋ２の暖房運転時には、角度情報記憶部７から図１０に示す暖房運転時の角度情報を読み込む。角度決定部８は、照度取得部２が取得した屋外照度情報、および高さ決定部６が決定した昇降位置を、読み込んだ角度情報に適用して、スラットＳのスラット角度を決定する（Ｓ７）。

次に、高さ／角度制御部１０は、直射防止データ生成部４２が生成した直射防止データ、高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置、角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度に基づいて、スラットＳの昇降位置、スラット角度を制御する（Ｓ８）。

本実施形態において、高さ／角度制御部１０は、高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置が、遮光上限昇降位置より下方にあるか否かを判定する。高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置が、遮光上限昇降位置より下方にある場合、高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置を、ブラインドＫ１の制御内容として最終決定する。一方、高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置が、遮光上限昇降位置より上方にある場合、スラットＳの昇降位置を遮光上限昇降位置とし、遮光上限昇降位置を、ブラインドＫ１の制御内容として最終決定する。

さらに、高さ／角度制御部１０は、角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度が、遮光上限角度以下であるか否かを判定する。角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度が、遮光上限角度以下である場合、角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度を、ブラインドＫ１の制御内容として最終決定する。一方、角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度が、遮光上限角度より大きい場合、スラットＳの昇降位置を遮光上限角度とし、遮光上限角度を、ブラインドＫ１の制御内容として最終決定する。

そして、高さ／角度制御部１０は、上記のように最終決定されたスラットＳの昇降位置およびスラット角度となるように、ブラインドＫ１を昇降制御、開閉制御する。

例えば、冷房時において、高さ決定部６が決定したスラットＳの昇降位置が「３３％巻上」、角度決定部８が決定したスラットＳのスラット角度が「６０度」、直射防止データ［遮光上限角度：５３．１度、遮光上限昇降位置：４０％巻上］とする。この場合、高さ／角度制御部１０は、昇降位置：３３％巻上、スラット角度：５３．１度となるように、ブラインドＫ１を昇降制御、開閉制御する。

このように、昼光の導入を利用した省エネルギー制御を行う場合に、ブラインドＫ１の開閉制御だけでなく、昇降制御も併せて行うことによって、建物Ｈ１内の空調、照明におけるエネルギー効率を従来に比べてさらに向上させることができる。

また、ブラインドＫ１の昇降位置に応じたスラット角度とすることによって、ブラインドＫ１を通らずに、建物Ｈ１内に直接入射する昼光分を考慮したスラット角度に設定でき、エネルギー効率を向上させることができる。

また、窓Ｗ１の周辺の照明、空調に要するエネルギー量に影響する各種因子の中でも、影響度合の大きい屋外照度に応じた昇降制御、開閉制御を行うことによって、シンプルな制御を実現できる。

また、本実施形態では、太陽の直射光が、建物Ｈ１内に必要以上に差し込まないことを担保するために、遮光上限昇降位置を設定しており、太陽の直射光による不快感を低減させている。さらに、ブラインドＫ１の昇降制御は、スラットＳの昇降動作時に不快な動作音が発生し、ユーザに不快感を与える虞がある。しかしながら、遮光上限昇降位置を設定することによって、不要な昇降動作を抑制でき、ユーザの不快感を緩めることができる。

（実施形態２）
本実施形態の省エネルギー制御システムは、実施形態１と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の協調制御ユニットＵ０において、高さ決定部６、角度決定部８は、スラットＳの昇降位置、スラット角度の決定時に、以下の処理を行う。

まず、屋外照度が変動することによって、高さ決定部６、角度決定部８が決定するスラットＳの昇降位置、スラット角度も変わる。しかしながら、特に昇降位置の頻繁な変化は、騒音やちらつきの発生によって、ユーザに不快感を与える虞がある。

そこで、本実施形態の高さ決定部６、角度決定部８は、屋外照度が変動した場合に、スラットＳの昇降位置の決定動作よりも、スラット角度の決定動作を優先して行う。

高さ決定部６、角度決定部８は、内部タイマーを具備しており、照度取得部２が取得する屋外照度情報に基づいて、屋外照度が上昇方向または低下方向（１つの方向）に変化した場合、この上昇方向または低下方向への変化の継続時間を計時する。

高さ決定部６は、屋外照度の１つの方向（上昇または低下）への変化が、第１の所定時間Ｔ１以上継続した場合にのみ、スラットＳの昇降位置を更新する。また、角度決定部８は、屋外照度の１つの方向への変化が、第２の所定時間Ｔ２以上継続した場合にのみ、スラットＳのスラット角度を更新する。

そして、第１の所定時間Ｔ１＞第２の所定時間Ｔ２の関係に設定することによって、スラットＳの昇降位置の更新よりも、スラット角度の更新が優先して実行される。すなわち、騒音やちらつきの観点から高頻度の動作がユーザに不快感を与える虞のある昇降制御は、屋外照度の急激な変化の対応に適さないため、屋外照度が急激に変化した場合は、まず開閉制御で対応する。而して、ユーザの不快感を抑制するとともに、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

また、例えば冷房時の昇降制御等において、スラットＳの昇降位置を上方に移動させる巻上制御を行った後、外の天候が曇天から晴天に急に変化した場合、スラットＳを急に巻き下げてしまうと、騒音やちらつきの発生によって、ユーザに不快感を与える虞がある。

そこで、高さ決定部６は、第１の所定時間Ｔ１を、スラットＳの昇降位置を上方に移動させる巻上制御時と、スラットＳの昇降位置を下方に移動させる巻下制御時とで、互いに異なる値に設定してもよい。この場合、巻上制御時の昇降位置を決定する際には第１の所定時間Ｔ１１を用い、巻上制御時の昇降位置を決定する際には第１の所定時間Ｔ１２を用いて、第１の所定時間Ｔ１１＞第１の所定時間Ｔ１２の関係に設定される。

したがって、巻上制御の可否判定を、巻下制御より厳しく行うことによって、巻上制御の頻度を低減し、ユーザの不快感を抑制することができる。

（実施形態３）
本実施形態の省エネルギー制御システムは、図１１に示す構成を備えており、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態において、ネットワークＮＴ１上の他の端末に操作部Ｇ２が設けられており、ユーザが操作部Ｇ２を操作することによって、ブラインドＫ１のスラットＳの昇降制御、開閉制御を手動で行うことができる。操作部Ｇ２による昇降制御、開閉制御の操作信号は、協調制御ユニットＵ０の操作内容取得部１２が取得し、高さ／角度制御部１０が、操作信号に基づいてスラットＳの昇降制御、開閉制御を行う。操作信号に基づいて高さ／角度制御部１０が行ったスラットＳの昇降制御、開閉制御の履歴（昇降位置、スラット角度）は、操作履歴記憶部１３に格納される。

そして、高さ／角度決定部１０は、屋外照度に応じてスラットＳの昇降制御を行う場合、操作履歴記憶部１３を参照して、現在から過去の所定期間（例えば、３日間）に操作信号によって手動制御された昇降位置のうち最も低い昇降位置を、昇降制御の上限とする。

このように、ユーザの操作履歴から昇降制御の傾向を読み取り、ブラインドＫ１の昇降制御に反映させることによって、ユーザが感じる快適性を向上させることができる。

また、操作部Ｇ２は、制御部１１によって自動制御される昇降制御および開閉制御を有効または無効に切り替えるためのユーザ操作が可能に構成されている。すなわち、ユーザが操作部Ｇ２を操作することによって、スラットＳの昇降制御、開閉制御の有効・無効設定を手動で行うことができる。

ユーザによっては、制御部１１が自動制御したスラットＳの昇降位置およびスラット角度によって作り出される建物Ｈ１内の環境を好まない場合がある。そこで、スラットＳの昇降位置、スラット角度の自動制御を無効設定した後に、ユーザが操作部Ｇ２を操作して、スラットＳの昇降制御、開閉制御を手動で行うことによって、ユーザの好みの環境を作り出すことができる。

なお、自動制御の有効・無効設定は、昇降制御および開閉制御の少なくとも一方を設定対象とすればよい。

Ｕ０ 協調制御ユニット（省エネルギー制御装置）
２ 照度取得部
４ 直射光遮蔽予測部
６ 高さ決定部
７ 高さ情報記憶部
８ 角度決定部
９ 角度情報記憶部
１０ 高さ／角度制御部
１１ 制御部

Claims (7)

1. 複数のスラットを建物の開口部に並設して、前記スラットの昇降位置および前記スラットの回転角度を調整自在に構成されたブラインドを制御する省エネルギー制御装置であって、
   前記スラットの昇降位置を制御する昇降制御および前記スラットの回転角度を制御する開閉制御を行い、前記ブラインドを介して前記建物内に入射する入射光を利用して、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制する方向に、前記スラットの昇降位置および前記スラットの回転角度を制御する制御部と、
   前記建物外の照度の検出結果を取得する照度取得部と、
   前記建物外の照度と前記スラットの昇降位置との対応関係を登録した高さ情報を格納した高さ情報記憶部と、
   前記建物外の照度と前記スラットの回転角度との対応関係を前記スラットの昇降位置に応じて登録した角度情報を格納した角度情報記憶部とを備え、
   前記高さ情報における前記スラットの昇降位置は、対応する前記建物外の照度のときに、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制可能な昇降位置に設定され、
   前記角度情報における前記スラットの回転角度は、対応する前記建物外の照度のときに、前記建物内の照明負荷および空調負荷の各消費エネルギーの和を抑制可能な回転角度に設定され、
   前記制御部は、前記高さ情報を参照して、前記照度取得部が取得した前記建物外の照度に基づいて、前記スラットの昇降位置を決定し、前記角度情報を参照して、前記スラットの昇降位置と前記照度取得部が取得した前記建物外の照度とに基づいて、前記スラットの回転角度を決定する
   ことを特徴とする省エネルギー制御装置。
2. 前記高さ情報記憶部は、前記空調負荷の冷房動作時および前記空調負荷の暖房動作時の各々に対応させた前記高さ情報を格納し、
   前記空調負荷の冷房動作時に対応した前記高さ情報は、前記建物外の照度が高くなるにつれて、前記スラットの昇降位置を低く設定し、
   前記空調負荷の暖房動作時に対応した前記高さ情報は、前記建物外の照度が高くなるにつれて、前記スラットの昇降位置を高く設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の省エネルギー制御装置。
3. 前記制御部は、前記建物外の照度が変動して、前記スラットの昇降位置、回転角度を変更する場合、前記建物外の照度の変動状態が第１の所定時間以上継続したときに、前記高さ情報を参照して前記スラットの昇降位置を決定し、前記建物外の照度の変動状態が第２の所定時間以上継続したときに、前記角度情報を参照して、前記スラットの回転角度を決定し、前記第１の所定時間は、前記第２の所定時間より長いことを特徴とする請求項１または２記載の省エネルギー制御装置。
4. 前記第１の所定時間は、前記スラットの昇降位置を高くする巻上動作および前記スラットの昇降位置を低くする巻下動作の各々に対応させて設定され、
   前記巻上動作に対応する前記第１の所定時間は、前記巻下動作に対応する前記第１の所定時間より長い
   ことを特徴とする請求項３記載の省エネルギー制御装置。
5. 太陽位置の軌跡を算出する太陽位置算出部と、
   前記開口部を通って前記建物内に照射される太陽の直射光が前記建物内に到達する範囲を照射範囲とし、この照射範囲の前記開口部からの水平距離を入射距離とした場合、入射距離の最大許容距離の情報を格納した入射距離情報記憶部と、
   前記太陽位置の軌跡に基づき、現在から所定時間が経過するまでの期間に亘って、前記入射距離が前記最大許容距離内になる前記スラットの昇降位置の上限を算出する直射防止データ生成部とを備え、
   前記制御部は、前記昇降制御時における前記スラットの昇降位置の上限を、前記直射防止部が算出した前記昇降位置の上限に設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の省エネルギー制御装置。
6. 前記スラットの昇降位置を変動させるためのユーザ操作が行われる操作部の操作による前記スラットの昇降位置の変動履歴を格納する操作履歴記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記スラットの昇降位置の変動履歴に基づいて、前記昇降制御時における前記スラットの昇降位置の上限を、過去の所定期間において前記操作部の操作によって設定された最も低い前記スラットの昇降位置とする
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の省エネルギー制御装置。
7. 前記制御部による前記昇降制御および前記開閉制御の少なくとも一方を有効または無効に切り替えるためのユーザ操作が行われる操作部を備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の省エネルギー制御装置。

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