JP6906284B2 - 室内環境管理装置、室内環境管理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、室内環境管理装置、室内環境管理方法及びコンピュータプログラムに関する。

従来、空調制御において、快適さを示す指標である快適性指標ＰＭＶ（Predicted Mean Vote）が利用されている。従来は、ＰＭＶを用いることにより、室内エリアの快適性を表示する技術が提案されている。
しかしながら、従来の技術では、快適性を示す情報を十分に提供できない場合があった。

特許第５５１４５０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、快適性を示す情報をより詳細に提供することができる室内環境管理装置、室内環境管理方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

実施形態の室内環境管理装置は、快適性評価部と、表示制御部と、機器制御部とを持つ。快適性評価部は、室内環境の状態を判定する指標となる環境情報に基づいて、快適さを示す指標である快適性指標を室内の所定の領域毎に評価する。表示制御部は、前記快適性指標と、予め設定されている目標とする快適性指標を示す目標快適性指標とに基づいて前記領域毎の快適性を示す表示を表示させる。表示制御部は、前記快適性指標が、前記目標快適性指標を上回っているか、前記目標快適性指標の範囲内であるか、前記目標快適性指標を下回っているかを前記領域毎に判定し、前記領域毎の快適性を示す表示を判定結果に応じた態様で表示させる。表示制御部は、前記快適性を示す表示の表示中に表示領域の選択がなされると、選択された表示領域に備えられる個別空調機の状態を変更可能とする情報を表示させる。機器制御部は、変更後の状態となるように前記個別空調機の動作制御と、前記個別空調機よりも広い範囲に給気を行う外調機の動作制御とを行う。機器制御部は、前記個別空調機及び前記外調機に基づく最適化演算の結果として得られた温度を前記個別空調機及び前記外調機に設定する。

実施形態の室内環境管理システム１００のシステム構成を示す図。 室内環境管理装置１０の構成を表す概略ブロック図。 室内環境管理装置１０の処理の流れを示すフローチャート。 表示部１０６に表示される画面の一例を示す図。 変形例における室内環境管理装置１０ａの構成を表す概略ブロック図。 ＡＣＰ２０の状態変更の一例を説明するための図。

以下、実施形態の室内環境管理装置、室内環境管理方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の室内環境管理システム１００のシステム構成を示す図である。室内環境管理システム１００は、室内環境管理装置１０、ＡＣＰ２０及びセンサ３０を備える。図１に示すように、室内１には複数のＡＣＰ２０及びセンサ３０が備えられる。本実施形態では、所定の方法で室内１を複数の第一領域に区画し、第一領域をさらに複数の第二領域に区画して説明する。室内１を複数の第一領域に区画する方法としては、例えば、予め設定された範囲で区画してもよいし、室内環境管理システム１００に外調機が備えられる場合には外調機が給気している領域毎に区画してもよい。また、第一領域を複数の第二領域に区画する方法としては、例えば、予め設定された範囲で区画してもよいし、ＡＣＰ２０が備えられる領域毎に区画してもよい。

以下の説明では、図１に示すように、室内１を４個の第一領域、３６個の第二領域に区画した場合を例に説明する。ここで、左上の第一領域を第一領域Ａ、右上の第一領域を第一領域Ｂ、左下の第一領域を第一領域Ｃ、右下の第一領域を第一領域Ｄとする。また、第一領域Ａは、９個の第二領域（領域Ａ−１〜領域Ａ−９）に区画される。第一領域Ｂ〜第一領域Ｄも同様である。また、図１では、各第一領域に３台のセンサ３０が備えられているが、各第一領域に備えられるセンサ３０の数は１台以上であれば何台であってもよい。

室内環境管理装置１０は、室内１に設けられるＡＣＰ２０を制御して室内環境を制御する。また、室内環境管理装置１０は、センサ３０から環境情報を取得する。環境情報は、室内環境の状態を判定する指標となる情報を表す。環境情報の具体例として、例えば温度、湿度、風速、輻射温度、照度、酸素量、一酸化炭素量、二酸化炭素量及び換気量などがある。
ＡＣＰ２０は、自装置が備えられている領域（例えば、第二領域）の空調を行う。ここで、ＡＣＰ２０は、例えば空調機、エアーコンディショナーなどの室内１の環境を変化させる空気調和設備である。
センサ３０は、室内１の環境情報を取得する。センサ３０は、例えば温度センサ、湿度センサ、画像センサ、赤外線センサなどである。

図２は、室内環境管理装置１０の構成を表す概略ブロック図である。
室内環境管理装置１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、室内環境管理プログラムを実行する。室内環境管理プログラムの実行によって、室内環境管理装置１０は、環境情報取得部１０１、環境情報記憶部１０２、設定情報記憶部１０３、快適性評価部１０４、表示制御部１０５、表示部１０６を備える装置として機能する。なお、室内環境管理装置１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、室内環境管理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、室内環境管理プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

環境情報取得部１０１は、センサ３０から環境情報を取得する。
環境情報記憶部１０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。環境情報記憶部１０２は、環境情報取得部１０１が取得した環境情報を記憶する。
設定情報記憶部１０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。設定情報記憶部１０３は、区画情報、目標ＰＭＶ（Predicted Mean Vote）及び状態情報を記憶する。

区画情報は、室内１の区画に関する情報であり、例えば、区画情報としては、室内１のフロアマップと、フロアマップのどの領域を第一領域及び第二領域に区画しているかを示す情報と、室内１に備えられるＡＣＰ２０の位置情報及びセンサ３０の位置情報などである。目標ＰＭＶは、所定の領域において目標とする快適さを示す指標である快適性指標を表す。目標ＰＭＶは、例えば、第一領域毎に設定される。以下の説明では、目標ＰＭＶが、−０．５〜０．５であるとする。状態情報は、ＡＣＰ２０に設定されている状態に関する情報であり、例えば、状態情報としては、ＡＣＰ２０が給気している空気の温度、湿度等の情報である。

快適性評価部１０４は、環境情報記憶部１０２に記憶されている環境情報と、設定情報記憶部１０３に記憶されている区画情報とに基づいて、快適さを示す指標である快適性指標を第二領域毎に評価する。例えば、快適性評価部１０４は、ＰＭＶによって快適性指標を評価してもよい。以下、快適性評価部１０４によって評価された快適性指標を現在ＰＭＶと記載する。なお、現在ＰＭＶの評価に用いられる着衣量は予め設定されていてもよい。例えば、夏は０．５、冬は１．５、春秋は１．０等のように着衣量は予め設定されていてもよい。なお、ＰＭＶは、０が最も快適であることを表し、プラスの値が高くなるほど暑いことを表し、マイナスの値が高くなるほど寒いことを表す。

表示制御部１０５は、快適性評価部１０４によって評価された第二領域毎の現在ＰＭＶと、設定情報記憶部１０３に記憶されている目標ＰＭＶとに基づいて、第二領域毎の快適性を示す表示を表示部１０６に表示させる。
表示部１０６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部１０６は、表示制御部１０５の制御に従って、快適性を示す表示を行う。表示部１０６は、画像表示装置を室内環境管理装置１０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部１０６は、快適性を示す表示行うための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。

図３は、室内環境管理装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。
環境情報取得部１０１は、室内１に備えられるセンサ３０から環境情報を取得する（ステップＳ１０１）。環境情報取得部１０１は、取得した環境情報を環境情報記憶部１０２に記憶する。快適性評価部１０４は、環境情報記憶部１０２に記憶されている環境情報と、設定情報記憶部１０３に記憶されている区画情報とに基づいて現在ＰＭＶを第二領域毎に評価する（ステップＳ１０２）。例えば、図１において、各ＡＣＰ２０にセンサ３０が設置されている場合には、快適性評価部１０４は第二領域の各領域における現在ＰＭＶをそれぞれのセンサ３０から取得された環境情報を用いて評価する。また、例えば、図１に示すように、第一領域Ａにセンサ３０が３台備えられている場合、快適性評価部１０４は第一領域Ａに属する第二領域（領域Ａ−１〜Ａ−９）それぞれの現在ＰＭＶを、３つのどのセンサ３０の環境情報を用いて評価するのかを関連付けておいて現在ＰＭＶを評価してもよいし、第一領域Ａ内に備えられる複数のセンサ３０の平均値等を用いて第一領域Ａに属する第二領域それぞれの現在ＰＭＶを評価してもよい。

表示制御部１０５は、快適性評価部１０４によって評価された第二領域毎の現在ＰＭＶと、設定情報記憶部１０３に記憶されている第一領域毎の目標ＰＭＶとに基づいて、第二領域毎の快適性を示す表示を表示部１０６に表示させる（ステップＳ１０３）。具体的には、まず表示制御部１０５は、現在ＰＭＶと、その現在ＰＭＶが評価された第二領域が属する第一領域における目標ＰＭＶとを比較する。次に、表示制御部１０５は、比較した結果、現在ＰＭＶが、目標ＰＭＶを上回っているか、目標ＰＭＶの範囲内であるか、目標ＰＭＶを下回っているかを判定する。表示制御部１０５は、この処理を快適性評価部１０４によって評価された第二領域全てに対して行う。そして、表示制御部１０５は、判定結果に応じた態様で室内１の各第二領域の快適性を示す表示を表示部１０６に表示させる。例えば、表示制御部１０５は、図４に示す画面を表示部１０６に表示させる。表示部１０６は、表示制御部１０５の制御に従って図４に示す画面を表示する（ステップＳ１０４）。

図４は、表示部１０６に表示される画面の一例を示す図である。図４に示されるように、室内１の第二領域毎に目標ＰＭＶを満たしているか否かが示されている。領域Ａ−１及び領域Ａ−２については、現在ＰＭＶが目標ＰＭＶを下回っている、すなわち目標ＰＭＶを満たしておらず寒い状態となっていることが表されている。また、領域Ｄ−８及び領域Ｄ−９については、現在ＰＭＶが目標ＰＭＶを上回っている、すなわち目標ＰＭＶを満たしておらず暑い状態となっていることが表されている。領域Ａ−１、領域Ａ−２、領域Ｄ−８及び領域Ｄ−９以外の第二領域については、目標ＰＭＶを満たしていることが表されている。このような表示がなされることにより、室内環境管理システム１００のユーザは、一目でどの領域が快適性を損なっているのかを把握することができる。

以上のように構成された室内環境管理装置１０によれば、室内の各領域の現在ＰＭＶと、各領域の目標ＰＭＶと、に基づいて第二領域毎の快適性を示す表示を行う。例えば、室内環境管理装置１０は、現在ＰＭＶが目標ＰＭＶの範囲内である領域については、その領域を目標ＰＭＶの範囲内であることを示す態様で表示し、現在ＰＭＶが目標ＰＭＶの範囲内ではない領域については、その領域を目標ＰＭＶの範囲外（例えば、範囲上限を上回っている、又は、範囲下限を下回っている）であることを示す態様で表示する。そのため、室内環境管理システム１００は、快適性を示す情報をより詳細に提供することが可能になる。

また、室内環境管理装置１０は、領域毎に、現在ＰＭＶが、目標ＰＭＶを上回っているか、目標ＰＭＶの範囲内であるか、目標ＰＭＶを下回っているかのいずれであるかを判定し、領域毎の快適性を示す表示を判定結果に応じた態様で表示させる。これにより、本システムのユーザは、室内の各領域が、目標ＰＭＶを満たしているか否かを容易に把握することができる。

以下、室内環境管理装置１０の変形例について説明する。
目標ＰＭＶは、第二領域毎に設定されてもよい。
表示部１０６は、他の装置に備えられてもよい。このように構成される場合、室内環境管理装置１０は各第二領域の快適性の評価を行い、現在ＰＭＶと目標ＰＭＶとの比較結果に応じた表示情報を、表示部１０６を備える他の装置に出力する。
室内環境管理装置１０は、図５に示すような構成であってもよい。図５は、変形例における室内環境管理装置１０ａの構成を表す概略ブロック図である。室内環境管理装置１０ａは、室内環境管理装置１０は、環境情報取得部１０１、環境情報記憶部１０２、設定情報記憶部１０３、快適性評価部１０４、表示制御部１０５ａ、表示部１０６、入力部１０７及び機器制御部１０８を備える。

室内環境管理装置１０ａは、表示制御部１０５に代えて表示制御部１０５ａを備える点、入力部１０７及び機器制御部１０８を新たに備える点で室内環境管理装置１０と構成が異なる。室内環境管理装置１０ａは、他の構成については室内環境管理装置１０と同様である。そのため、室内環境管理装置１０ａ全体の説明は省略し、表示制御部１０５ａ、入力部１０７及び機器制御部１０８について説明する。

表示制御部１０５ａは、各第二領域の快適性を示す表示の表示中に、ＡＣＰ２０の選択がなされると、選択されたＡＣＰ２０の状態を変更可能とする情報を表示させる。
入力部１０７は、キーボード、ポインティングデバイス（マウス、タブレット等）、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部１０７は、ユーザの指示を室内環境管理装置１０ａに入力する際にユーザによって操作される。入力部１０７は、状態の変更対象となるＡＣＰ２０の選択指示の入力を受け付ける。また、入力部１０７は、入力装置を室内環境管理装置１０ａに接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部１０７は、入力装置においてユーザの入力に応じて生成された入力信号を室内環境管理装置１０ａに入力する。
機器制御部１０８は、入力部１０７を介して入力された変更後の状態となるようにＡＣＰ２０の動作を制御する。

図６は、ＡＣＰ２０の状態変更の一例を説明するための図である。
図４に示す画面において、ユーザが入力部１０７を介して図６に示すように領域Ｄ−９に示されているＡＣＰのアイコンを選択すると、表示制御部１０５ａは領域Ｄ−９に関する情報４０を表示部１０６に表示させる。表示制御部１０５ａは、情報４０を同一画面に表示させてもよいし、画面を切り替えて情報４０を表示させてもよいし、その他の方法で表示させてもよい。図６に示されるように、情報４０には、現在ＰＭＶ、目標ＰＭＶ、設定温度及び設定温度（変更）の各値が含まれる。情報４０における現在ＰＭＶは、選択されたＡＣＰ２０が位置している第二領域のＰＭＶを表す。情報４０における目標ＰＭＶは、選択されたＡＣＰ２０が位置している第二領域が属する第一領域において目標とするＰＭＶを表す。設定温度は、選択されたＡＣＰ２０に設定されている給気温度を表す。設定温度（変更）は、選択されたＡＣＰ２０に新たに設定される給気温度を表す。ユーザは、入力部１０７を介して情報４０に表示されている設定温度（変更）の項目に新たに設定したい給気温度を入力することによってＡＣＰ２０の状態を変更することができる。例えば、図６に示す例では、領域Ｄ−９が、目標ＰＭＶ範囲の上限を逸脱しており、暑い状態となっている。そこで、ユーザが、設定温度２６℃よりも低い値（例えば、２４℃）を設定したとすると、機器制御部１０８は新たに設定された温度で給気するように領域Ｄ−９に備えられるＡＣＰ２０の動作を制御する。これにより、目標ＰＭＶを満たしていない第二領域の温度を調整して快適性を向上させることができる。なお、ＡＣＰ２０の状態が変更されると、表示制御部１０５ａは設定情報記憶部１０３に記憶されている状態情報を変更後の情報に更新する。

以上のように構成された室内環境管理装置１０ａによれば、快適性を示す表示の表示中に表示領域の選択（例えば、アイコンの選択）がなされると、選択された表示領域に備えられるＡＣＰ２０の状態を変更可能とする情報を表示させる。これにより、第二領域毎に快適性の調整を行うことができる。
また、室内環境管理装置１０ａは、変更後の状態となるようにＡＣＰ２０の動作を制御する。これにより、室内１における快適性の偏りを軽減することができる。また、室内環境管理装置１０ａは、ＡＣＰ２０毎の制御が可能となるように室内１を、ＡＣＰ２０を含む複数の第二領域に区画している。これにより、快適性の偏りの補正が必要となる領域のみを対応するＡＣＰ２０を制御することによって補正することができる。

また、室内環境管理システム１００は、外調機を備えるように構成されてもよい。このように構成される場合、第一領域は外調機が給気している領域であってもよい。また、このように構成される場合、室内環境管理装置１０ａは、演算部を備えるように構成されてもよい。演算部は、ＡＣＰ２０、外調機及び熱源機（不図示）に基づいて最適化演算を行う。演算部が行う最適化演算により、ＡＣＰ２０、外調機及び熱源機の最適な出力値（例えば、温度）が得られる。演算部は、外調機が給気している第一領域（例えば、第一領域Ａ〜Ｄ）毎に最適化演算を行う。そして、機器制御部１０８は、最適化演算の結果得られた出力値をＡＣＰ２０、外調機及び熱源機に設定する。

なお、第一領域Ａに位置する全てのＡＣＰ２０には第一領域Ａの最適化演算により得られた同一の出力値が設定温度として設定され、第一領域Ｂに位置する全てのＡＣＰ２０には第一領域Ｂの最適化演算により得られた同一の出力値が設定温度として設定され、第一領域Ｃに位置する全てのＡＣＰ２０には第一領域Ｃの最適化演算により得られた同一の出力値が設定温度として設定され、第一領域Ｄに位置する全てのＡＣＰ２０には第一領域Ｄの最適化演算により得られた同一の出力値が設定温度として設定される。

以上のように構成されることによって、最適化演算により快適性を維持しつつ、かつ、消費エネルギーが最小となるような制御が可能になる。
なお、演算部は、最適演算ではなくニューロＰＭＶ制御を行うように構成されてもよい。ただし、ニューロＰＭＶ制御が可能な領域よりも細かく第二領域を設定できる必要がある。ここで、ニューロＰＭＶ制御とは、予め設定したＰＭＶ値、熱放射、活動量、着衣量と計測した湿度から温度設定値を逆演算し、出力する制御である。ニューロＰＭＶ制御を用いることによって、湿度が変化した場合でも快適性を一定に保つことができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、環境情報に基づいて、快適性指標（実施形態における現在ＰＭＶ）を室内１の第二領域毎に評価する快適性評価部１０４と、快適性指標と、予め設定されている目標快適性指標（実施形態における目標ＰＭＶ）とに基づいて第二領域毎の快適性を示す表示を表示させる表示制御部１０５と、を持つことにより、快適性を示す情報をより詳細に提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…室内環境管理装置，２０…ＡＣＰ，３０…センサ，１０１…環境情報取得部，１０２…環境情報記憶部，１０３…設定情報記憶部，１０４…快適性評価部，１０５…表示制御部，１０６…表示部，１０７…入力部，１０８…機器制御部

Claims (3)

1. 室内環境の状態を判定する指標となる環境情報に基づいて、快適さを示す指標である快適性指標を室内の所定の領域毎に評価する快適性評価部と、
   前記快適性指標と、予め設定されている目標とする快適性指標を示す目標快適性指標とに基づいて前記領域毎の快適性を示す表示を表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記表示制御部は、前記快適性指標が、前記目標快適性指標を上回っているか、前記目標快適性指標の範囲内であるか、前記目標快適性指標を下回っているかを前記領域毎に判定し、前記領域毎の快適性を示す表示を判定結果に応じた態様で表示させ、
   前記表示制御部は、前記快適性を示す表示の表示中に表示領域の選択がなされると、選択された表示領域に備えられる個別空調機の状態を変更可能とする情報を表示させ、
   変更後の状態となるように前記個別空調機の動作制御と、前記個別空調機よりも広い範囲に給気を行う外調機の動作制御とを行う機器制御部をさらに備え、
   前記機器制御部は、前記個別空調機及び前記外調機に基づく最適化演算の結果として得られた温度を前記個別空調機及び前記外調機に設定する室内環境管理装置。
2. 室内環境の状態を判定する指標となる環境情報に基づいて、快適さを示す指標である快適性指標を室内の所定の領域毎に評価する快適性評価ステップと、
   前記快適性指標と、予め設定されている目標とする快適性指標を示す目標快適性指標とに基づいて前記領域毎の快適性を示す表示を表示させる表示制御ステップと、
   を有し、
   前記表示制御ステップにおいて、前記快適性指標が、前記目標快適性指標を上回っているか、前記目標快適性指標の範囲内であるか、前記目標快適性指標を下回っているかを前記領域毎に判定し、前記領域毎の快適性を示す表示を判定結果に応じた態様で表示させ、
   前記表示制御ステップにおいて、前記快適性を示す表示の表示中に表示領域の選択がなされると、選択された表示領域に備えられる個別空調機の状態を変更可能とする情報を表示させ、
   変更後の状態となるように前記個別空調機の動作制御と、前記個別空調機よりも広い範囲に給気を行う外調機の動作制御とを行う機器制御ステップをさらに有し、
   前記機器制御ステップにおいて、前記個別空調機及び前記外調機に基づく最適化演算の結果として得られた温度を前記個別空調機及び前記外調機に設定する室内環境管理方法。
3. 室内環境の状態を判定する指標となる環境情報に基づいて、快適さを示す指標である快適性指標を室内の所定の領域毎に評価する快適性評価ステップと、
   前記快適性指標と、予め設定されている目標とする快適性指標を示す目標快適性指標とに基づいて前記領域毎の快適性を示す表示を表示させる表示制御ステップと、
   をコンピュータに実行させ、
   前記表示制御ステップにおいて、前記快適性指標が、前記目標快適性指標を上回っているか、前記目標快適性指標の範囲内であるか、前記目標快適性指標を下回っているかを前記領域毎に判定し、前記領域毎の快適性を示す表示を判定結果に応じた態様で表示させ、
   前記表示制御ステップにおいて、前記快適性を示す表示の表示中に表示領域の選択がなされると、選択された表示領域に備えられる個別空調機の状態を変更可能とする情報を表示させ、
   変更後の状態となるように前記個別空調機の動作制御と、前記個別空調機よりも広い範囲に給気を行う外調機の動作制御とを行う機器制御ステップをさらに実行させ、
   前記機器制御ステップにおいて、前記個別空調機及び前記外調機に基づく最適化演算の結果として得られた温度を前記個別空調機及び前記外調機に設定するためのコンピュータプログラム。

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