JP6365967B2 - 環境制御装置、および環境制御システム - Google Patents

Description

本発明は、空間の内部の温熱環境を制御する環境制御装置、および環境制御システムに関するものである。

従来、冷房運転の対象となる居室、オフィス、工場等の屋内において、開口部の面積を可変できる窓と、屋内の冷房を行う空調機と、屋外温度を検知する屋外温度検知センサーとを備える空調システムがある（例えば、特許文献１参照）。この空調システムは、屋外温度が閾値（設定温度）より高い場合、空調機をオン制御し、且つ窓を閉制御する。また、空調システムは、屋外温度が閾値より低い場合、空調機をオフ制御し、且つ窓を開制御して、外気を屋内に取り入れる。

特開２００４−６０９４９号公報

しかしながら、人の状態（生体リズム）は時間の経過に伴って変化する。そして、人が快適であると感じる温熱環境は、人の状態によって変化するため、屋内の人は、ある温熱環境をある状態では快適であると感じていても、異なる状態では同じ温熱環境に対して不快感を抱くことがある。

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、人の快適性を、人の状態に関わらず維持することができる環境制御装置、および環境制御システムを提供することにある。

本発明の環境制御装置は、空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置を、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標に基づいてそれぞれ制御する環境制御装置であって、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を備え、前記コントローラは、第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、前記コントローラは、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合に、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させることを特徴とする。

本発明の環境制御装置は、空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置を、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標に基づいてそれぞれ制御する環境制御装置であって、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を備え、前記コントローラは、第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、前記コントローラは、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させ、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知していない場合に比べて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値の各変化幅を大きくすることを特徴とする。

この発明において、前記第１の体感温度指標は、前記空間の内部の温度と湿度に基づいて導出された値であり、前記第２の体感温度指標は、前記空間の外部の温度と湿度とに基づいて導出された値であることが好ましい。

この発明において、前記第１の体感温度指標は、前記空間の内部の温度と湿度と風速とに基づいて導出された値であり、前記第２の体感温度指標は、前記空間の外部の温度と湿度と風速とに基づいて導出された値であることが好ましい。

本発明の環境制御システムは、空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置と、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置と、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置と、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標を導出する指標導出部と、前記第１の体感温度指標および前記第２の体感温度指標に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転、前記自然換気装置の前記自然換気動作、および前記機械換気装置の前記機械換気動作をそれぞれ制御する環境制御装置とを備え、前記環境制御装置は、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を有し、前記コントローラは、第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、前記コントローラは、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合に、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させることを特徴とする。
本発明の環境制御システムは、空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置と、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置と、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置と、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標を導出する指標導出部と、前記第１の体感温度指標および前記第２の体感温度指標に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転、前記自然換気装置の前記自然換気動作、および前記機械換気装置の前記機械換気動作をそれぞれ制御する環境制御装置とを備え、前記環境制御装置は、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を有し、前記コントローラは、第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、前記コントローラは、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させ、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知していない場合に比べて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値の各変化幅を大きくすることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の環境制御装置、環境制御システムは、人の状態が変化したとしても、人が快適であると感じる温熱環境となるように、閾値を時間の経過にしたがって変化させることができる。したがって、本発明では、人の快適性を、人の状態に関わらず維持す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ブロック図である。 同上の環境制御装置の動作を示すフローチャート図である。 同上のコントローラによるアルゴリズム選択を示す概念図である。 同上の人の深部体温の推移を示すグラフである。 同上の閾値の変化を示すグラフである。

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）
図１は、環境制御システムの構成を示す。

環境制御システムは、環境制御装置１、制御機器２、環境情報検出部３、目標温度設定部４、人検出部５、表示装置６、指標導出部７を備える。各部の相互間の接続は、有線、無線のいずれでもよい。

制御機器２は、住宅の居室、オフィス、工場等の空間８内部の温熱環境を制御する機器である。制御機器２は、空調装置２１、機械換気装置２２、自然換気装置２３で構成される。なお、空間８の外部とは屋外のことである。以降、空間８の内部を屋内、空間８の外部を屋外と称す。

空調装置２１は、エアーコンディショナで構成されて、屋内を冷房する冷房運転を行う。

機械換気装置２２は、換気扇、通風ファン等の強制送風手段を備えており、この強制送風手段が動作することによって、屋内と屋外との間で空気を入れ替える機械換気動作（強制換気動作）を行う。

自然換気装置２３は、空間８の壁面、天井面等に設けられた開閉可能な窓、がらり、通気口、換気口等で構成される。自然換気装置２３は、屋内と屋外との間を連通させる通気路を開閉可能に構成されており、通気路を開くことによって自然換気動作を行い、通気路を閉じることによって自然換気動作を停止する。この自然換気動作は、屋内と屋外との間の気圧差、温度差等によって、外気を屋内に取り込むことができる。

環境制御装置１は、制御機器２の各装置を、屋内における人の体感温度を表す体感温度指標Ｔ１（℃）（第１の体感温度指標）、および屋外における人の体感温度を表す体感温度指標Ｔ２（℃）（第２の体感温度指標）に基づいて制御する。以降、屋内における人の体感温度を表す体感温度指標Ｔ１を「屋内温度指標Ｔ１」、屋外における人の体感温度を表す体感温度指標Ｔ２を「屋外温度指標Ｔ２」と略称する。

環境情報検出部３は、屋内情報検出部３１、屋外情報検出部３２、風情報検出部３３で構成され、屋内および屋外の各環境情報（温度、湿度、風速等）を検出する。屋内情報検出部３１は、屋内の温度、湿度（屋内温度、屋内湿度）を測定し、屋内温度、屋内湿度の測定データを環境制御装置１へ出力する。屋外情報検出部３２は、屋外の温度、湿度（屋外温度、屋外湿度）を測定し、屋外温度、屋外湿度の測定データを環境制御装置１へ出力する。風情報検出部３３は、屋内および屋外の風速を測定し、屋内風速、屋外風速の測定データを環境制御装置１へ出力する。

目標温度設定部４は、ユーザの操作または外部機器からの設定信号によって屋内の目標温度を設定し、目標温度のデータを環境制御装置１へ出力する。

人検出部５は、屋内に人が存在しているか否かを検出し、人の在・不在のデータを環境制御装置１へ出力する。

表示装置６は、液晶画面等の表示画面を有して、環境制御装置１によって表示制御される。そして、表示装置６は、環境制御装置１による制御機器２の制御状況、制御履歴、環境情報検出部３の各測定データ、目標温度設定部４が設定した目標温度のデータ、人検出部５の検出結果等を表示画面上に表示する。

環境制御装置１は、コントローラ１１、第１メモリ１２、第２メモリ１３、第３メモリ１４、時計装置１５、睡眠検知部１６、指標導出部７を備える。なお、指標導出部７は、環境制御装置１に設けられる構成、環境制御装置１とは別体に設けられる構成のいずれであってもよい。

第１メモリ１２は、屋内情報検出部３１から取得した屋内温度、屋内湿度の測定データの履歴、風情報検出部３３から取得した屋内風速の測定データの履歴を記憶する屋内情報メモリである。第２メモリ１３は、屋外情報検出部３２から取得した屋外温度、屋外湿度の測定データの履歴、風情報検出部３３から取得した屋外風速の測定データの各履歴を記憶する屋外情報メモリである。

指標導出部７は、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２を導出する。人の体感温度は、温度、湿度、風速に依存しており、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２は、以下のように導出される。屋内温度指標Ｔ１は、［Ｔ１＝屋内温度＋（屋内湿度−６０）×０．１−屋内風速］で導出される。屋外温度指標Ｔ２は、［Ｔ２＝屋外温度＋（屋外湿度−６０）×０．１−屋外風速］で導出される。この屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の導出式は、湿度が１０％増加すると体感温度が１℃上昇し、風速が１ｍ／ｓ増加すると体感温度が１℃下降するという説に基づいている。

なお、屋内温度指標Ｔ１の導出に用いる屋内温度、屋内湿度は、屋内情報検出部３１から取得した最新の測定データ、または第１メモリ１２に記憶された所定期間内の測定データの平均値である。さらに、屋内温度指標Ｔ１の導出に用いる屋内風速は、風情報検出部３３から取得した最新の測定データ、または第１メモリ１２に記憶された所定期間内の測定データの平均値である。

また、屋外温度指標Ｔ２の導出に用いる屋内温度、屋内湿度は、屋外情報検出部３２から取得した最新の測定データ、または第２メモリ１３に記憶された所定期間内の測定データの平均値である。さらに、屋外温度指標Ｔ２の導出に用いる屋外風速は、風情報検出部３３から取得した最新の測定データ、または第２メモリ１３に記憶された所定期間内の測定データの平均値である。

コントローラ１１は、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２に基づいて制御機器２を制御し、屋内の温熱環境を制御する。空調装置２１は、コントローラ１１によるオン制御時に冷房運転を行い、コントローラ１１によるオフ制御時に冷房運転を停止する。機械換気装置２２は、コントローラ１１によるオン制御時に機械換気動作を行い、コントローラ１１によるオフ制御時に機械換気動作を停止する。自然換気装置２３は、コントローラ１１によるオン制御時に自然換気動作を行い、コントローラ１１によるオフ制御時に自然換気動作を停止する。

図２のフローチャートは、環境制御装置１の動作を示す。環境制御装置１は、環境情報検出部３から、屋内および屋外の環境情報（温度、湿度、風速）を取得する（ステップＳ１）。次に、指標導出部７は、環境情報検出部３から取得した各データ（必要に応じて、第１メモリ１２、第２メモリ１３に記憶している各データを含む）に基づいて、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２を導出する（ステップＳ２）。次に、コントローラ１１は、所定のアルゴリズムに基づいて、制御機器２の制御モードを選択する（ステップＳ３）。制御モードには、空調モード、機械換気モード、自然換気モード、停止モードがある。

そして、コントローラ１１は、選択された制御モードが空調モードであるか否かを判定する（ステップＳ４）。コントローラ１１は、選択された制御モードが空調モードである場合、空調装置２１の冷房運転をオン制御し、機械換気装置２２の機械換気動作をオフ制御し、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する（ステップＳ７）。コントローラ１１は、選択された制御モードが空調モードでない場合、選択された制御モードが機械換気モードであるか否かを判定する（ステップＳ５）。コントローラ１１は、選択された制御モードが機械換気モードである場合、空調装置２１の冷房運転をオフ制御し、機械換気装置２２の機械換気動作をオン制御し、自然換気装置２３の自然換気動作をオン制御する（ステップＳ８）。コントローラ１１は、選択された制御モードが機械換気モードでない場合、選択された制御モードが自然換気モードであるか否かを判定する（ステップＳ６）。コントローラ１１は、選択された制御モードが自然換気モードである場合、空調装置２１の冷房運転をオフ制御し、機械換気装置２２の機械換気動作をオフ制御し、自然換気装置２３の自然換気動作をオン制御する（ステップＳ９）。コントローラ１１は、選択された制御モードが自然換気モードでない場合、選択された制御モードが停止モードであると判定して、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する（ステップＳ１０）。

なお、機械換気モードにおいて、空調装置２１の冷房運転をオフ制御し、機械換気装置２２の機械換気動作をオン制御し、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御してもよい。

次に、コントローラ１１が制御機器２の制御モードを選択する際に用いるアルゴリズムについて、図３を用いて説明する。

図３は、コントローラ１１によるアルゴリズム選択の概念図であり、屋外温度指標Ｔ２を横軸とし、屋内温度指標Ｔ１を縦軸とする。コントローラ１１は、指標導出部７が導出した屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２に応じて、制御モードを選択する。なお、図３において、直線１００はＴ１＝Ｔ２を示す。そして、直線１００を境界にして屋内温度指標Ｔ１側の領域１０１では、屋外温度指標Ｔ２が屋内温度指標Ｔ１より低い（屋内より屋外のほうが涼しい）。また、直線１００を境界にして屋外温度指標Ｔ２側の領域１０２では、屋内温度指標Ｔ１が屋外温度指標Ｔ２より低い（屋外より屋内のほうが涼しい）。なお、直線１００上は、領域１０１，１０２のいずれに含めてもよい。

コントローラ１１は、指標導出部７が導出した屋内温度指標Ｔ１と屋外温度指標Ｔ２とを比較する（第１の比較結果）。

また、コントローラ１１は、指標導出部７が導出した屋内温度指標Ｔ１を、閾値Ｈ１（第１の閾値），閾値Ｈ２（第２の閾値），閾値Ｈ３（第３の閾値）と比較する（第２の比較結果）。閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の大小関係は、閾値Ｈ１＞閾値Ｈ２＞閾値Ｈ３となる。屋内温度指標Ｔ１には、屋内の人が快適であると感じる快適範囲Ｃ１があり、快適範囲Ｃ１の上限が閾値Ｈ１、快適範囲Ｃ１の下限が閾値Ｈ３となる。屋内の目標温度は、閾値Ｈ１＞目標温度＞閾値Ｈ３の範囲内で設定されており、閾値Ｈ２は、目標温度設定部４が設定した屋内の目標温度に基づいて設定される。

そして、コントローラ１１は、第１の比較結果、第２の比較結果に基づいて、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作をそれぞれ制御する。

具体的に、コントローラ１１は、屋内温度指標Ｔ１が閾値Ｈ１以上である場合、空調モードを選択し、空調装置２１の冷房運転をオン制御、機械換気装置２２の機械換気動作をオフ制御、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する。

また、屋内温度指標Ｔ１が閾値Ｈ１未満、閾値Ｈ２以上である場合、コントローラ１１は、以下の処理を行う。まず、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の交点が領域１０１に属している場合（Ｔ１＞Ｔ２）、機械換気モードを選択し、空調装置２１の冷房運転をオフ制御、機械換気装置２２の機械換気動作をオン制御、自然換気装置２３の自然換気動作をオン制御する。一方、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の交点が領域１０２に属している場合（Ｔ１＜Ｔ２）、停止モードを選択し、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する。

また、屋内温度指標Ｔ１が閾値Ｈ２未満、閾値Ｈ３以上である場合、コントローラ１１は、以下の処理を行う。まず、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の交点が領域１０１に属している場合（Ｔ１＞Ｔ２）、自然換気モードを選択し、空調装置２１の冷房運転をオフ制御、機械換気装置２２の機械換気動作をオフ制御、自然換気装置２３の自然換気動作をオン制御する。一方、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の交点が領域１０２に属している場合（Ｔ１＜Ｔ２）、停止モードを選択し、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する。

また、屋内温度指標Ｔ１が閾値Ｈ３未満である場合、コントローラ１１は、停止モードを選択し、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作をオフ制御する。

上述のように、コントローラ１１は、制御機器２の各装置を、屋内における人の体感温度を表す屋内温度指標Ｔ１、および屋外における人の体感温度を表す屋外温度指標Ｔ２に基づいて制御する。したがって、人が暑さ、寒さを感じる温熱感覚を考慮した温熱環境の制御が行われるので、人の快適性を向上させるための温熱環境制御の精度が向上する。

そして、コントローラ１１による制御機器２の制御内容は、制御ログメモリとして機能する第３メモリ１４に順次記憶される。表示装置６は、第３メモリ１４を参照して、環境制御装置１による制御機器２の制御状況、制御履歴を表示できる。

ここで人の状態は、生体リズムにしたがって変化している。すなわち、人の状態は、時間の経過に伴って変化する。そして、屋内の人が快適であると感じる温熱環境は、そのときの人の状態によって変化する。したがって、屋内の人は、ある温熱環境をある状態では快適であると感じていても、異なる状態では同じ温熱環境に対して不快感を抱くことがある。

そこで、環境制御装置１は、現在時刻を計時する時計装置１５を具備しており、コントローラ１１は、環境制御に用いる閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を現在時刻に応じて変化させる。すなわち、環境制御装置１は、生体リズムによって人の状態が変化したとしても、人が快適であると感じる温熱環境となるように、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を時間の経過にしたがって変化させる。したがって、環境制御装置１は、人の快適性を、人の状態に関わらず維持させることができる。

例えば、人の生体リズムとして、人の深部体温（直腸温）がある。この深部体温は、一日周期で図４のように変化する。深部体温は、夜明け付近から上昇を開始し、深部体温の上昇は、夕暮れ付近まで続く。そして、深部体温は、夕暮れ付近から下降を開始し、深部体温の下降は、翌日の夜明け付近まで続き、深部体温は、夜明け付近から上昇を再び開始する。

そこで、コントローラ１１は、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を、深部体温の時間変化（上昇・下降）と同様に一日周期で変化させる。コントローラ１１は、深部体温が高い時刻において、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を高くし、深部体温が低い時刻において、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を低くする。すなわち、コントローラ１１は、深部体温が高い時刻における屋内温度指標Ｔ１の快適範囲Ｃ１（閾値Ｈ１と閾値Ｈ３との間）を、屋内温度指標Ｔ１の比較的高い範囲に設定する。また、コントローラ１１は、深部体温が低い時刻における屋内温度指標Ｔ１の快適範囲Ｃ１（閾値Ｈ１と閾値Ｈ３との間）を、屋内温度指標Ｔ１の比較的低い範囲に設定する。

而して、コントローラ１１は、深部体温が高い時刻の屋内温度指標Ｔ１が比較的高くなるように、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作を制御できる。また、コントローラ１１は、深部体温が低い時刻の屋内温度指標Ｔ１が比較的低くなるように、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作を制御できる。すなわち、コントローラ１１は、屋内温度指標Ｔ１が深部体温と同様に変化するように、空調装置２１の冷房運転、機械換気装置２２の機械換気動作、自然換気装置２３の自然換気動作を制御できる。したがって、環境制御装置１は、人の快適性を、人の生体リズム（人の状態）に関わらず維持させることができる。

また、夜間における深部体温の変化幅（低下幅）は、睡眠状態のほうが覚醒状態に比べて大きくなる。そこで、環境制御装置１は、屋内の人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部１６を備える。すなわち、睡眠検知部１６は、人が睡眠状態となる睡眠時間帯２００（図４参照）を検知する。そして、コントローラ１１は、夜間において睡眠状態が検知されている場合、夜間において睡眠状態が検知されていない場合に比べて、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の変化幅（低下幅）を大きくする。

睡眠検知部１６は、屋内の人が眠る前後に操作するスイッチを用いることができる。また、睡眠検知部１６は、寝具の上での体動を検出する振動センサあるいは圧力センサを用いることができる。また、睡眠検知部１６は、人体から放射される熱線量を監視する熱線センサを用いることができる。睡眠検知部１６は、振動センサ、圧力センサ、熱線センサのいずれにおいても体動の減少を検出することによって覚醒状態から睡眠状態への変化を検出することが可能である。睡眠検知部１６は、振動センサや圧力センサを用いる場合、心拍数を検出することによって睡眠状態を検出してもよい。また、睡眠検知部１６は、熱線センサを用いる場合、輻射式体温計と同様に熱線量の変化から体温変化を検出して覚醒状態と睡眠状態との判別の目安に用いてもよい。さらには、睡眠検知部１６は、カメラを用いて利用者の体動の程度を監視してもよい。例えば、睡眠検知部１６は、異なる時刻に撮像した画像の画素毎の濃淡値について、同位置の画素同士の差分を求めて画面全体で差分の総和を求め、この総和が規定した閾値以下になると体動が少なくなり睡眠状態になったと判断する。

図５は、睡眠時間帯２００における閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の変化を示す。コントローラ１１は、睡眠時間帯２００を検知してから所定時間が経過するまでは、屋内温度指標Ｔ１の快適範囲Ｃ１が徐々に低下するように、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を徐々に低下させる。そして、睡眠時間帯２００を検知してから所定時間が経過した後、屋内温度指標Ｔ１の快適範囲Ｃ１が徐々に上昇するように、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を徐々に上昇させる。

したがって、睡眠時間帯２００における屋内温度指標Ｔ１の快適範囲Ｃ１は、時間経過に伴って下降した後に上昇しており、睡眠時の深部体温と同様に大きく変化することによって、深い睡眠状態を実現できる。また、夏季の朝方に、機械換気モードまたは自然換気モードに移行しやすくなるので、屋内の空気の入れ替えがなされて、屋内の人の快適性がさらに向上する。

また、コントローラ１１は、睡眠検知部１６が睡眠状態を検知した場合にのみ、時間の経過にしたがって閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を変化させてもよい。

なお、生体リズムとして深部体温の変化を例示したが、心拍、呼吸、脳波、血圧等の他の生体リズムに基づいて、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を変化させてもよい。

また、コントローラ１１は、閾値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３にうち少なくとも１つを、時間の経過にしたがって変化させる構成であってもよい。

また、環境制御システムは、閾値Ｈ１＝閾値Ｈ２として、機械換気装置２２を省略してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、指標導出部７は、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２を、［Ｔ１＝屋内温度＋（屋内湿度−６０）×０．１］、［Ｔ２＝屋外温度＋（屋外湿度−６０）×０．１］にしたがって導出してもよい。なお、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２の導出式は、人の体感温度を表す式であればよく、本実施形態で示した式に限定されるものではない。指標導出部７は、例えばミスナール体感温度、リンケ体感温度を表す式を用いて、屋内温度指標Ｔ１，屋外温度指標Ｔ２を導出してもよい。

上述の環境制御装置１は、空間８の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置２１、空間８の内部と空間８の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置２３を、空間８の内部における人の体感温度を表す屋内温度指標Ｔ１（第１の体感温度指標）、および空間８の外部における人の体感温度を表す屋外温度指標Ｔ２（第２の体感温度指標）に基づいて制御する環境制御装置である。

そして、環境制御装置１は、屋内温度指標Ｔ１と屋外温度指標Ｔ２とを比較した第１の比較結果、屋内温度指標Ｔ１を１つ以上の閾値（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）と比較した第２の比較結果に基づいて、空調装置２１の冷房運転、および自然換気装置２３の自然換気動作をそれぞれ制御するコントローラ１１を備える。コントローラ１１は、１つ以上の閾値（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を時間の経過にしたがって変化させることを特徴とする。

また、上述の環境制御システムは、空間８の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置２１と、空間８の内部と空間８の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置２３とを備える。さらに、環境制御システムは、空間８の内部における人の体感温度を表す屋内温度指標Ｔ１（第１の体感温度指標）、および空間８の外部における人の体感温度を表す屋外温度指標Ｔ２（第２の体感温度指標）を導出する指標導出部７を備える。さらに、環境制御システムは、屋内温度指標Ｔ１および屋外温度指標Ｔ２に基づいて、空調装置２１の冷房運転および自然換気装置２３の自然換気動作をそれぞれ制御する環境制御装置１を備える。環境制御装置１は、屋内温度指標Ｔ１と屋外温度指標Ｔ２とを比較した第１の比較結果、屋内温度指標Ｔ１を１つ以上の閾値（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）と比較した第２の比較結果に基づいて、空調装置２１の冷房運転、および自然換気装置２３の自然換気動作をそれぞれ制御する。そして、環境制御装置１は、１つ以上の閾値（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を時間の経過にしたがって変化させることを特徴とする。

１ 環境制御装置
２ 制御機器
１１ コントローラ
２１ 空調装置
２２ 機械換気装置
２３ 自然換気装置
７ 指標導出部
８ 空間

Claims (6)

1. 空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置を、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標に基づいてそれぞれ制御する環境制御装置であって、
   前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、
   前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を備え、
   前記コントローラは、
   第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、
   前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、
   前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、
   前記コントローラは、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合に、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させる
   ことを特徴とする環境制御装置。
2. 空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置、前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置を、前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標に基づいてそれぞれ制御する環境制御装置であって、
   前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、
   前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を備え、
   前記コントローラは、
   第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、
   前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、
   前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、
   前記コントローラは、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させ、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知していない場合に比べて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値の各変化幅を大きくする
   ことを特徴とする環境制御装置。
3. 前記第１の体感温度指標は、前記空間の内部の温度と湿度に基づいて導出された値であり、前記第２の体感温度指標は、前記空間の外部の温度と湿度とに基づいて導出された値であることを特徴とする請求項１または２記載の環境制御装置。
4. 前記第１の体感温度指標は、前記空間の内部の温度と湿度と風速とに基づいて導出された値であり、前記第２の体感温度指標は、前記空間の外部の温度と湿度と風速とに基づいて導出された値であることを特徴とする請求項１または２記載の環境制御装置。
5. 空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置と、
   前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置と、
   前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置と、
   前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標を導出する指標導出部と、
   前記第１の体感温度指標および前記第２の体感温度指標に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転、前記自然換気装置の前記自然換気動作、および前記機械換気装置の前記機械換気動作をそれぞれ制御する環境制御装置とを備え、
   前記環境制御装置は、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を有し、
   前記コントローラは、
   第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、
   前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、
   前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、
   前記コントローラは、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合に、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させる
   ことを特徴とする環境制御システム。
6. 空間の内部を冷房する冷房運転を行う空調装置と、
   前記空間の内部と前記空間の外部との間で自然換気動作を行う自然換気装置と、
   前記空間の内部と前記空間の外部との間で機械換気動作を行う機械換気装置と、
   前記空間の内部における人の体感温度を表す第１の体感温度指標、および前記空間の外部における人の体感温度を表す第２の体感温度指標を導出する指標導出部と、
   前記第１の体感温度指標および前記第２の体感温度指標に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転、前記自然換気装置の前記自然換気動作、および前記機械換気装置の前記機械換気動作をそれぞれ制御する環境制御装置とを備え、
   前記環境制御装置は、前記第１の体感温度指標と前記第２の体感温度指標とを比較した第１の比較結果、前記第１の体感温度指標を１つ以上の閾値と比較した第２の比較結果に基づいて、前記空調装置の前記冷房運転を行う空調モード、前記自然換気装置の前記自然換気動作を行う自然換気モード、前記機械換気装置の前記機械換気動作を行う機械換気モード、および前記冷房運転、前記自然換気動作、前記機械換気動作を停止する停止モードのいずれかを選択するコントローラと、前記空間内の内部に存在する人が睡眠状態であるか否かを検知する睡眠検知部と、を有し、
   前記コントローラは、
   第１の閾値、前記第１の閾値未満である第２の閾値、前記第２の閾値未満である第３の閾値が予め設定されており、
   前記第１の体感温度指標＜前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の体感温度指標＜前記第１の閾値であれば前記停止モードを選択し、
   前記第１の体感温度指標＞前記第２の体感温度指標である場合、前記第１の体感温度指標≧前記第１の閾値であれば前記空調モードを選択し、前記第１の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第２の閾値であれば前記機械換気モードを選択し、前記第２の閾値＞前記第１の体感温度指標≧前記第３の閾値であれば前記自然換気モードを選択し、前記第３の閾値＞前記第１の体感温度指標であれば前記停止モードを選択し、
   前記コントローラは、人の生体リズムに基づいて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値を時間の経過にしたがって変化させ、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知した場合、前記睡眠検知部が前記睡眠状態を検知していない場合に比べて、前記第１の閾値、前記第２の閾値、および前記第３の閾値の各変化幅を大きくする
   ことを特徴とする環境制御システム。

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