JP6473937B2 - 扇風機制御システムおよび扇風機制御プログラム - Google Patents

扇風機制御システムおよび扇風機制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、ユーザに対する送風を制御する扇風機制御システムおよび扇風機制御プログラムに関する。
快適な空調環境を提供する技術としては、下記の特許文献１が知られている。
この特許文献１には、吹き出し気流の温度を変化させることが可能な温度制御手段を含んだ空気調和装置が記載されている。この空気調和装置は、温度制御手段によって、睡眠の進行に伴い変化する人体生理の特性に応じて吹き出し気流の温度を変化させる。それによって、空気調和機は、人体に負担をかけず、かつ快適性を損なわない環境を提供している。
また、この空気調和装置は、人体の皮膚の温度を検出する皮膚温検出手段を含む。これにより、空気調和装置は、検出された皮膚の温度から人体にかかる負荷のレベルを判定し、負荷のレベルを適切に調整するために、室内温度目標値、すなわち吹き出し気流の温度を調節している。
特開２００１−１０８２７８号公報
しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術によれば、吹き出し気流の温度を変化させることによって人体にかかる負荷のレベルを適切に調節するため、ユーザがいる部屋全体の空気の温度を変化させる必要がある。したがって、特許文献１の空気調和装置では、ユーザの皮膚温度を検出してから人体にかかる負荷を適切なレベルにするまでにある程度の時間を要してしまう。
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、人体にかかる負荷を適切なレベルにするまでの時間を短縮することを目的とする。
本発明の第１の態様に係る扇風機制御システムは、回転する羽根によって風を発生させ、かつ、ユーザに操作される操作部を有している扇風機と、前記操作部が操作された結果として、前記ユーザの皮膚温度の変化、前記ユーザによる前記操作部の操作の履歴、および前記ユーザの周囲の環境情報の関係から決定された前記皮膚温度の上限値および下限値を記憶するデータベース部と、前記皮膚温度を計測する温度計測部と、前記環境情報を計測する環境計測部と、前記環境計測部により計測された現在の前記環境情報に対応する前記上限値および前記下限値を前記データベース部から抽出し、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記上限値より高くなった場合に、前記皮膚温度を下げるように前記扇風機を制御し、かつ、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記下限値より低くなった場合に、前記皮膚温度を上げるように前記扇風機を制御する制御部と、を備えている。
本発明の第２の態様に係る扇風機制御システムは、第１の態様の扇風機制御システムにおいて、前記データベース部は、前記操作部が操作された結果として、前記環境計測部により計測された前記環境情報ごとに、前記環境情報に対応するように前記上限値および前記下限値を記憶するものであってもよい。
本発明の第３の態様に係る扇風機制御プログラムは、回転する羽根によって風を発生させ、かつ、ユーザに操作される操作部を有している扇風機と、前記操作部が操作された結果として、前記ユーザの皮膚温度の変化、前記ユーザによる前記操作部の操作の履歴、および前記ユーザの周囲の環境情報の関係から決定された前記皮膚温度の上限値および下限値を記憶するデータベース部と、前記皮膚温度を計測する温度計測部と、前記環境情報を計測する環境計測部と、を有する扇風機制御システムに備えられたコンピュータを、前記環境計測部により計測された現在の前記環境情報に対応する前記上限値および前記下限値を前記データベース部から抽出し、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記上限値より高くなった場合に、前記皮膚温度を下げるように前記扇風機を制御し、かつ、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記データベース部に記憶された前記下限値より低くなった場合に、前記皮膚温度を上げるように前記扇風機を制御する制御部として機能させる。
本発明によれば、人体にかかる負荷を適切なレベルにするまでの時間を短縮することができる。
本発明の実施形態の送風制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の送風制御システムにおいて、データベース部を構築する際の各部の接続関係を説明するブロック図である。 ユーザに任意に扇風機を操作させた際の皮膚温度変化および風量変化の時間変化を示す図である。 本発明の実施形態の送風制御システムにおけるデータベース部に記憶されたデータの一例を示す図であり、（ａ）は環境情報が含まれていないデータベース部に記憶されたデータの一例を示しており、（ｂ）は環境情報が含まれているデータベース部に記憶されたデータの一例を示している。 本発明の実施形態の送風制御システムの動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態の送風制御システムを、図面を参照して説明する。
本発明の実施形態の送風制御システムは、例えば図１に示すように構成される。この送風制御システムは、扇風機１、体温計測部２、環境計測部３、判定部４、データベース部５、制御部６、及び、記憶部７を含む。
本実施形態における送風制御システムは、扇風機１を制御するものである。しかし、送風制御システムにおいて制御される機器は、扇風機１に限らず、局所的に送風を制御できる機器であれば、いかなるものであってもよい。
扇風機１は、回転する羽根によって風を発生させる機器である。この扇風機１は、風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを制御することが可能であればよい。このために、扇風機１は、内部に、図示しないモータおよびモータ制御回路等を備えている。
扇風機１は、ユーザに操作される操作部１ａを有している。この操作部１ａは、操作スイッチおよび操作ダイヤル等のユーザが調整する機構を含む。また、操作部１ａは、扇風機１のリモートコントローラ１ｂから送信された無線信号を受信するものであってもよい。この場合、無線信号は、リモートコントローラ１ｂから操作部１ａを経由してモータ制御回路へ送信される。
操作部１ａは、ユーザの操作に応じた信号をモータ制御回路に供給する。これにより、扇風機１の制御部６は、ユーザの操作に応じて風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを調整する。
扇風機１は、ユーザの操作を受け付けた場合に、ユーザの操作を示す情報をデータベース部５に供給する。ユーザの操作を示す情報は、扇風機１の任意の使用時のデータベース部５を構築する場面において、操作部１ａからモータ制御回路へ送信される。このユーザの操作を示す情報は、扇風機１が操作された結果としての風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも何れかを特定可能な情報を含む。
体温計測部２は、扇風機１を使用しているユーザの皮膚温度を計測する（温度計測手段）。体温計測部２は、非接触でユーザの皮膚温度を検出することが望ましい。体温計測部２は、例えば赤外線サーモグラフィにより実現できる。
体温計測部２は、対象物から出ている赤外線放射エネルギーをユーザの皮膚温度に変換する。これにより、体温計測部２は、扇風機１から送り出された風を受けているユーザの局所的な皮膚温度を計測する。
環境計測部３は、ユーザ周囲の環境情報を計測する（環境計測手段）。環境計測部３は、環境情報としてユーザがいる室温および湿度等を検出する。環境計測部３は、検出された環境情報を判定部４に供給する。
環境情報は、扇風機１の任意の使用時においてデータベース部５を構築する場面においても検出される。検出された環境情報はデータベース部５に供給される。
判定部４は、扇風機１の制御状態を判定する（制御手段）。判定部４は、体温計測部２により計測された皮膚温度がデータベース部５に記憶された上限値より高くなったか否かを判定する。また、判定部４は、体温計測部２により計測された皮膚温度が下限値より低くなったか否かを判定する。
制御部６は、扇風機１の風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを制御する（制御手段）。制御部６は、判定部４によって皮膚温度が上限値より高くなったと判定された場合に、ユーザの皮膚温度を下げるように扇風機１を制御する。また、制御部６は、判定部４によって皮膚温度が下限値より低くなったと判定された場合に、ユーザの皮膚温度を上げるように扇風機１を制御する。
記憶部７は、送風制御プログラム７ａを記憶する記憶媒体である。この送風制御プログラム７ａは、コンピュータによって読み込まれる。コンピュータが送風制御制御プログラム７ａを実行することによって、判定部４及び制御部６の動作を実現する。
このような送風制御システムは、扇風機１の任意の使用時において、データベース部５を構築する。このデータベース部５の構築時の送風制御システムの構成は、図２に示すようになる。
まず、体温計測部２によって皮膚温度を計測しながら、ユーザに自由に扇風機１を使用させる。ユーザが扇風機１を使用した場合に、図３に示すように、操作部１ａを操作したことにより、扇風機１は風量ａまたは風量ｂで動作させられる。また、体温計測部２は、図３に示すような皮膚温度ｃを取得する。
図３に示すような皮膚温度の変化および風量（操作履歴）から、扇風機１のユーザが、皮膚温度が一定値を超えた場合に扇風機１を任意の風量で動作させていることが分かる。また、図３から、扇風機１のユーザが、皮膚温度が一定値よりも低い場合に扇風機１の風量をゼロにしていることが分かる。
このユーザの操作に応じた風量および皮膚温度は、データベース部５に記憶される。これにより、データベース部５は、ユーザの操作部１ａの操作の結果として、図４（ａ）に示すように、皮膚温度の上限値ＴＨおよび当該皮膚温度の上限値ＴＨに対応した最適上限風量ＷＨを記憶する。さらに、データベース部５は、ユーザの操作部１ａの操作の結果として、図４（ａ）に示すように、皮膚温度の下限値ＴＬおよび当該皮膚温度の下限値ＴＬに対応した最適下限風量ＷＬを記憶する。
さらに、送風制御システムは、環境計測部３によって環境情報を計測した場合には、ユーザの操作部１ａの操作の結果として、当該環境情報をデータベース部５に記憶させる。このデータベース部５は、例えば図４（ｂ）に示すように構築される。このデータベース部５は、皮膚温度の上限値ＴＨ又は下限値ＴＬ、最適上限風量、および最適下限風量（最適制御値）に対応するように室温及び湿度を記憶する。
さらに、送風制御システムは、ユーザの操作部１ａの操作の結果として、最適風量のみならず、風速、風向き、および運転間隔の情報もデータベース部５に記憶させてもよい。この場合、送風制御システムは、操作部１ａが操作された結果としての扇風機１の風速、風向き、および運転間隔の情報とユーザの皮膚温度の情報とを取得する。送風制御システムは、扇風機１の最適な風速、最適な風向き、および最適な運転間隔（最適制御値）に対応する皮膚温度の上限値および下限値をデータベース部５に記憶させる。
データベース部５を構築した場合、送風制御システムは、図１に示した構成によって扇風機１を制御する。この扇風機１の制御は、図５に示すようなアルゴリズムによって行われる。
図５に示されるアルゴリズムを実行する前提として、事前の任意使用によって、データベース部５が既に構築されているものとする。したがって、データベース部５は、環境計測部３によって計測された複数の室温および湿度の組合せのそれぞれごとに、それぞれの組合せに対応する皮膚温度の上限値および下限値を記憶している。この複数の室温および湿度の組合せと複数の皮膚温度の上限値および下限値の組合せとの対応関係は、ユーザの操作部１ａの操作ごとに、データベース部５において、順次更新され続ける。
前述の前提の下で、ステップＳ１において、環境計測部３は、現在の室温および湿度を計測する。判定部４は、データベース部５に記憶された室温、湿度と上限値、下限値との対応関係に基づいて、環境計測部３によって計測された現在の室温、湿度に対応する皮膚温度の上限値、下限値を抽出する。
このとき、判定部４は、扇風機１を使用するユーザ毎に設定された皮膚温度の上限値及び下限値を取得してもよい。この場合、送風制御システムは、ユーザ毎にデータベース部５を構築しておく。また、操作部１ａは、ユーザを特定するための操作を行えるように構成されている。ユーザの操作部１ａの操作によって特定されたユーザ情報が判定部４に送られる。それにより、送風制御システムの判定部４は、扇風機１の使用時に、ユーザを識別する。それにより、データベース部５は、判定部４によって判定されたユーザ情報に対応するユーザに固有の皮膚温度の上限値および下限値をデータベース部５から抽出する。
なお、ステップＳ１において、送風制御システムは、環境計測部３によって環境情報を取得しなくてもよい。この場合、送風制御システムは、図４（ａ）に示したようなデータベース部５から皮膚温度の上限値及び下限値を取得する。
次のステップＳ２において、判定部４は、体温計測部２により計測されている現在の皮膚温度が、ステップＳ１において取得された皮膚温度の上限値ＴＨを超えたか否かを判定する。現在の皮膚温度が皮膚温度の上限値ＴＨを超えている場合には、ステップＳ４の処理が実行される。現在の皮膚温度が皮膚温度の上限値ＴＨを超えていない場合にはステップＳ３の処理が実行される。
ステップＳ３において、制御部６は、扇風機１の風量を「０（最適下限風量）」にして、ステップＳ１の処理を再び実行する。
ステップＳ４において、制御部６は、扇風機１の風量を、最適上限風量ＷＨに制御する。
次のステップＳ５において、判定部４は、体温計測部２により計測されている現在の皮膚温度が、ステップＳ１において取得された皮膚温度の下限値ＴＬよりも低いか否かを判定する。現在の皮膚温度が皮膚温度の下限値ＴＬよりも低くなった場合には、ステップＳ６の処理が実行される。
現在の皮膚温度が皮膚温度の下限値ＴＬよりも低くない場合には、ステップＳ５の判定が繰り返される。これにより、ユーザの皮膚温度が皮膚温度の下限値ＴＬよりも低くならない期間では、扇風機１の風量が最適上限風量ＷＨの状態で維持される。
ステップＳ６において、制御部６は、扇風機１の風量を「０（最適下限風量）」にして、ステップＳ１の処理が実行される。
このような送風制御システムは、扇風機１と、データベース部（記憶手段）５と、温度計測部２と、制御部６および判定部４とを有する。データベース部５は、任意の使用時に、ユーザの皮膚温度の変化とユーザによる操作部１ａの操作の履歴との関係から決定された皮膚温度の上限値を予め記憶している。また、データベース部５は、任意の使用時に、ユーザの皮膚温度の変化とユーザによる扇風機１の操作の履歴との関係から決定された皮膚温度の下限値を予め記憶している。温度計測部２は、ユーザの皮膚温度を計測する。制御部６および判定部４は、温度計測手段により計測された皮膚温度が記憶部５に記憶された上限値より高くなった場合に、ユーザの皮膚温度を下げるように扇風機１の風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを制御する。制御部６および判定部４は、温度計測部２により計測された皮膚温度が下限値より低くなった場合に、ユーザの皮膚温度を上げるように扇風機１の風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを制御する。
以上のように、この送風制御システムによれば、ユーザの操作履歴と皮膚温度の変化との関係から決定された皮膚温度の上限値及び下限値に基づいて扇風機１の風速、風量、風向き、および運転間隔の少なくとも１つを制御する。これにより、送風制御システムによれば、局所的に送風を制御することによってユーザにとって快適な環境を提供することができる。
また、この送風制御システムによれば、ユーザが扇風機１を使用したときの環境情報に対応する皮膚温度の上限値及び下限値を設定できる。これにより、送風制御システムは、扇風機１を使用している環境に応じて局所的に送風を制御して、ユーザにとって快適な環境を提供することができる。
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
上述した送風制御システムにおいては、扇風機１、体温計測部２、環境計測部３、判定部４、データベース部５、制御部６、および記憶部７の配置は、具体的には限定されていない。各部の配置は、任意の態様であってもよい。例えば扇風機１に体温計測部２、環境計測部３、判定部４、データベース部５、制御部６、および記憶部７が内蔵されていてもよい。また、扇風機１と、体温計測部２、環境計測部３、判定部４、データベース部５、制御部６、および記憶部７とが別体となっていてもよい。
本出願は、２０１４年３月２０日に出願された日本出願の特願２０１４−０５８４３９号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
１ 扇風機
１ａ 操作部
２ 体温計測部
３ 環境計測部
４ 判定部
５ データベース部
６ 制御部
７ 記憶部
７ａ 送風制御プログラム

Claims (3)

  1. 回転する羽根によって風を発生させ、かつ、ユーザに操作される操作部を有している扇風機と、
    前記操作部が操作された結果として、前記ユーザの皮膚温度の変化、前記ユーザによる前記操作部の操作の履歴、および前記ユーザの周囲の環境情報の関係から決定された前記皮膚温度の上限値および下限値を記憶するデータベース部と、
    前記皮膚温度を計測する温度計測部と、
    前記環境情報を計測する環境計測部と、
    前記環境計測部により計測された現在の前記環境情報に対応する前記上限値および前記下限値を前記データベース部から抽出し、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記上限値より高くなった場合に、前記皮膚温度を下げるように前記扇風機を制御し、かつ、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記下限値より低くなった場合に、前記皮膚温度を上げるように前記扇風機を制御する制御部と、を備えた、扇風機制御システム。
  2. 前記データベース部は、前記操作部が操作された結果として、前記環境計測部により計測された前記環境情報ごとに、前記環境情報に対応するように前記上限値および前記下限値を記憶する、請求項１に記載の扇風機制御システム。
  3. 回転する羽根によって風を発生させ、かつ、ユーザに操作される操作部を有している扇風機と、
    前記操作部が操作された結果として、前記ユーザの皮膚温度の変化、前記ユーザによる前記操作部の操作の履歴、および前記ユーザの周囲の環境情報の関係から決定された前記皮膚温度の上限値および下限値を記憶するデータベース部と、
    前記皮膚温度を計測する温度計測部と、
    前記環境情報を計測する環境計測部と、
    を有する扇風機制御システムに備えられたコンピュータを、
    前記環境計測部により計測された現在の前記環境情報に対応する前記上限値および前記下限値を前記データベース部から抽出し、
    前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記上限値より高くなった場合に、前記皮膚温度を下げるように前記扇風機を制御し、かつ、前記温度計測部により計測された前記皮膚温度が前記データベース部に記憶された前記下限値より低くなった場合に、前記皮膚温度を上げるように前記扇風機を制御する制御部として機能させる、扇風機制御プログラム。
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