WO2016147544A1 - 環境制御システム、制御装置、プログラム - Google Patents
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- WO2016147544A1 WO2016147544A1 PCT/JP2016/000681 JP2016000681W WO2016147544A1 WO 2016147544 A1 WO2016147544 A1 WO 2016147544A1 JP 2016000681 W JP2016000681 W JP 2016000681W WO 2016147544 A1 WO2016147544 A1 WO 2016147544A1
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- A61M21/02—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis for inducing sleep or relaxation, e.g. by direct nerve stimulation, hypnosis, analgesia
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- F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
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- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/007—Ventilation with forced flow
Definitions
- the present invention relates to an environment control system that controls environmental elements that affect the concentration of users in a work space, a control device used in the environment control system, and a program that causes a computer to function as a control device.
- the work efficiency of a user who performs work in a work space is affected by the degree of consciousness concentration (hereinafter referred to as “concentration level”).
- concentration level the degree of consciousness concentration
- the concentration level of users varies depending on various environmental factors. For this reason, techniques for controlling environmental elements that affect the degree of user concentration have been proposed (for example, Document 1 “Japan Patent Publication No. 2009-59677” and Document 2 “Japan Patent Publication No. 2003-245356”. reference).
- the techniques described in Literature 1 and Literature 2 both control the lighting environment among the environmental elements in the work space where the user exists.
- the technology described in Document 1 adds single-wavelength light to illumination with white light in order to increase the arousal level and improve work efficiency.
- the technique described in Document 1 by adopting this configuration, it is possible to improve work efficiency without excessive lighting energy.
- Document 2 describes a technique for setting the illuminance in the time zone after lunch higher than the normal illuminance and setting the illuminance in other time zones lower than the normal illuminance.
- the technique described in Document 2 can improve work efficiency in the time zone after lunch, and can reduce the total energy consumption.
- Reference 1 focuses on the wavelength component included in the illumination light
- Reference 2 focuses on the intensity of the illumination light. May cause discomfort to the person.
- work efficiency cannot be sufficiently increased with a visual stimulus that does not cause a sense of incongruity.
- An object of the present invention is to provide an environment control system that can maintain or improve a user's concentration without using any of visual stimulation, auditory stimulation, and olfactory stimulation. Furthermore, an object of the present invention is to provide a control device used in the environmental control system and a program that causes a computer to function as the control device.
- An environment control system maintains or improves an environment forming apparatus having a function of forming an airflow in a work space and a degree of concentration that is a degree of user's consciousness concentration in the work space.
- a control device that controls the operation of the environment forming device, wherein the control device defines first period information that defines an operation period of the environment forming device so as to form an awakening airflow that restores the concentration level of the user.
- a storage unit that stores second period information that defines a reference period that is longer than the operating period, and speed information that determines a wind speed of the awakening airflow, the first period information, the second period information, and the speed information
- a processing unit that determines the operation content of the environment forming device based on the control unit, and an instruction unit that instructs the environment forming device to specify the operation content determined by the processing unit. Characterized in that it is determined to be included above.
- the control device is used in the environment control system described above.
- the program according to one aspect of the present invention is for causing a computer to function as a control device used in the above-described environmental control system.
- FIG. 5 is a schematic diagram of a configuration common to Embodiments 1 to 4.
- FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a first embodiment and a second embodiment.
- 6 is a diagram illustrating an operation example of the first embodiment and the second embodiment.
- FIG. FIG. 5 is a diagram showing a specific example of an awakening air flow used in Embodiments 1 to 4.
- FIG. 6 is a diagram showing another specific example of the awakening airflow used in the first to fourth embodiments.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement example for quantifying the degree of concentration in the first to fourth embodiments.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the effect of the first embodiment.
- FIG. 6 is a block diagram illustrating a third embodiment.
- FIG. 10 is a block diagram illustrating a fourth embodiment.
- the present embodiment employs a configuration for controlling the airflow in the work space in order to maintain or improve the degree of user concentration in the work space.
- the air environment includes the concentration of substances (physical, chemical, biological) in the air, temperature, relative humidity, and the like.
- substances physical, chemical, biological
- dust, yellow sand, particulate substances PM10, PM2.5, etc.
- chemical substances in the air carbon monoxide, carbon dioxide, aldehydes (particularly formaldehyde), VOC (Volatile Organic Compounds) and the like are known.
- biological substances in the air mold, virus, pollen and the like are known.
- Airflow formation, temperature or humidity regulation also affects user comfort.
- the environment forming device 10 is a fan 11 such as a fan or a circulator that forms an air flow inside the work space Es, but discharges air from the work space Es as shown in FIG.
- the ventilation fan 12 that takes outside air into the work space may be used instead or in combination.
- other environment forming apparatus 10 such as an air conditioner or an air purifier may be used instead.
- the ventilation fan 12 may have a configuration in which air is sucked from the external space into the work space Es, and at the same time, air is discharged from the work space Es to the external space, and heat exchange is performed during the intake and exhaust.
- the ventilator used for ventilation may be an opening such as a window for natural ventilation in addition to the ventilation fan 12 for mechanical ventilation.
- the control device 20 controls the operations of the two environment forming devices 10 (the blower 11 and the ventilation fan 12). That is, in the present embodiment, an environment control system is constructed by the two environment forming devices 10 and the control device 20. Since the concentration level of the user Us fluctuates with the passage of time during the period when the intellectual work is being performed, the control device 20 can maintain or improve the concentration level in accordance with the timing when the concentration level decreases. It is desirable to operate each environment forming apparatus 10 so that the environment is formed. Although the concentration level of the user Us can be monitored using the measuring device 30, it is not essential to measure the concentration level with the measuring device 30 in the following configuration.
- the control device 20 includes a storage unit 21, a processing unit 22, and an instruction unit 23.
- the storage unit 21 stores information for controlling each environment forming device 10, and the processing unit 22 determines the operation content of each environment forming device 10 using the information stored in the storage unit 21. It is configured.
- the instruction unit 23 instructs each environment forming apparatus 10 about the operation content determined by the processing unit 22.
- the control device 20 shown in FIG. 2 includes an input unit 24 and a clock unit 25, and further includes an acquisition unit 26.
- the input unit 24 receives input information by operation input from the operation device 40.
- the clock unit 25 measures time in order to determine the timing for operating each environment forming device 10.
- the processing unit 22 performs a process of causing the instruction unit 23 to output an instruction to each environment forming apparatus 10 using the information stored in the storage unit 21 and the time counted by the clock unit 25. Further, the processing unit 22 performs processing based on the input information received by the input unit 24 from the operating device 40 and instructs the instruction unit 23 to store the information in the storage unit 21 or to start each environment forming apparatus 10. Processing is also performed.
- the acquisition unit 26 has a function of receiving information from the sensor 50 and delivering the information to the processing unit 22.
- the acquisition unit 26 is You may have a function which delivers the information of the concentration degree which the measuring device 30 is measuring to the process part 22.
- FIG. The sensor 50 measures the concentration of substances in the air in the air environment. Although the sensor 50 is not essential, when the sensor 50 is provided, the storage unit 21 stores a target value for the concentration of the substance measured by the sensor 50.
- the processing unit 22 instructs the instruction unit 23 to control the operation of each environment forming apparatus 10 according to the relationship between the measurement value of the sensor 50 and the target value of the storage unit 21.
- the control device 20 of the present embodiment controls the environment forming device 10 (blower 11) and changes the airflow hitting the user Us in the work space Es as shown in FIG. We are trying to improve.
- the awakening airflow Fs that can give a relatively strong stimulus to the user Us is intermittently generated, and the reduction of the concentration level of the user Us is suppressed by the awakening airflow Fs. Yes. That is, the direction of the airflow is controlled so that the blower 11 applies the awakening airflow Fs to the user Us.
- the blower 11 also generates a micro airflow Fw whose wind speed is lower than that of the awakening airflow Fs, and at least during the period when the awakening airflow Fs is not generated, the microairflow Fw is generated.
- the micro airflow Fw gives fluctuations to the wind speed and includes a period in which the wind speed is 0 [m / s], but is continuously generated (in the example of FIG. 3, the wind speed is 0 [ m / s] (not shown).
- the wind speed of the micro airflow Fw may be constant, the possibility that the user Us is cooled by the micro airflow is reduced by providing fluctuation. For example, 1 / f fluctuation is adopted as the fluctuation.
- the direction of the air flow formed by the blower 11 may be changed.
- the blower 11 controls the direction of the airflow so that the minute airflow Fw is applied to the user Us, similarly to the awakening airflow Fs.
- the wind speed of the micro airflow Fw is less than or equal to half the wind speed of the awakening airflow Fs.
- the maximum wind speed of the microairflow Fw is 4 minutes with respect to the maximum wind speed of the awakening airflow Fs. Is set to 1 or less.
- the maximum value of the wind speed of the awakening air flow Fs is 1.6 [m / s]
- the maximum value of the wind speed of the micro air flow Fw is 0.4 [m / s].
- the difference in wind speed between the awakening air flow Fs and the micro air flow Fw is preferably 0.5 [m / s] or more.
- the micro airflow Fw is generated at least during a period in which the awakening airflow Fs is not generated, and may be continuously generated during a period in which the awakening airflow Fs is generated as shown in FIG.
- the awakening airflow Fs and the fine airflow Fw are used in combination, it is desirable to separately provide the blower 11 (first air blower) that generates the awakening airflow Fs and the blower 11 (second air blower) that generates the fine airflow Fw.
- the single blower 11 is used for both the generation of the awakening airflow Fs and the generation of the fine airflow Fw, the generation of the awakening airflow Fs and the generation of the fine airflow Fw may be switched.
- it is not essential to generate the micro airflow Fw it is possible to promote heat dissipation from the user Us's head by causing the micro airflow Fw to flow near the head of the user Us.
- the temperature boundary layer tends to be thicker from the upper body to the periphery of the head compared to the lower body. That is, the effect of the awakening airflow Fs may be weakened by the rising airflow from the upper body to the vicinity of the head. In particular, since the awakening air flow Fs is only intermittently applied to the user Us, the stimulation may be weakened by the updraft.
- the micro airflow Fw is applied from the upper body to the vicinity of the head during a period in which the awakening airflow Fs is not applied to the user Us, the temperature boundary layer becomes thin, and heat dissipation from the human body is promoted. As a result, the effect of stimulation by the awakening airflow Fs is enhanced. Moreover, since the heat radiation of the head is promoted by the micro airflow Fw, a so-called head cold foot heat state is obtained.
- the storage unit 21 includes the first period information that defines the operation period of the blower 11 that generates the awakening airflow Fs, and the airflower Fs so that the awakening airflow Fs is generated intermittently. Second period information that defines a reference period longer than the operation period is stored. The storage unit 21 also stores speed information that determines the wind speed of the awakening airflow Fs.
- the operating period here is a period in which one awakening air flow Fs is generated, and is determined so that at least one operating period is included in the reference period.
- the reference period is a control period determined to include one or more operation periods. The operation period is selected from a range of 3 seconds to 60 seconds, and the reference period is selected from a range of 5 minutes to 40 minutes.
- the maximum value of the wind speed of the awakening airflow Fs is selected from the range of 0.5 [m / s] or more and 2 [m / s].
- the wind speed in this embodiment is a wind speed of the airflow which hits the user Us.
- the blower 11 is operated for at least 10 seconds in the reference period of 10 minutes.
- the awakening airflow Fs is generated at an interval of 10 minutes, but the time interval for generating the awakening airflow Fs may not be constant, and the awakening airflow Fs is generated at a reference period of every 10 minutes.
- the period to be performed can be determined as appropriate. That is, the time interval for generating the awakening airflow Fs may be unequal, and the frequency (number of times) of generating the awakening airflow Fs in the reference period may not be constant.
- the wind speed of the awakening airflow Fs is not constant during the operation period, and as shown in FIG. 4, the wind speed increases with the passage of time at the beginning of the operation period Ts, and with the passage of time at the end of the operation period Ts. Wind speed decreases.
- the symbol Tw represents a period during which the awakening airflow Fs is not generated. Therefore, the fluctuation of the wind speed in the period Tw corresponds to the micro airflow Fw.
- the stimulus given to the user Us by the awakening air flow Fs is stronger as the wind speed is larger, and is stronger as the increase rate of the wind speed is larger.
- the absolute value of the rate of decrease is smaller than the absolute value of the rate of increase. That is, it is desirable that the processing unit 22 determines the operation content of the blower 11 so that the wind speed rises rapidly and the wind speed falls gently during the operation period Ts in which the awakening airflow Fs is generated.
- FIG. 5 shows a case where the increase rate of the wind speed when generating the awakening airflow Fs is larger than that in the example of FIG.
- the stimulation given to the user Us by the awakening airflow Fs becomes stronger.
- a configuration for adjusting the power supplied to the blower 11 may be adopted. If the blower 11 is provided with a flap or louver that enables control of the wind direction, the awakening air flow to the user Us in a state where the air velocity of the air flow generated by the blower 11 is increased without applying the air flow to the user Us. You may control a flap or a louver so that Fs air current may hit.
- the direction of the awakening airflow Fs and the minute airflow Fw is controlled so as to be applied to the user Us, there is a possibility of deviating from the allowable range of thermal feeling for the user Us depending on the maximum value of the wind speed or the operation period. There is. In short, depending on the wind speed of the awakening airflow Fs hitting the user Us, there is a possibility that the sensible temperature for the user Us may be too low or too high. Therefore, it is desirable to adjust the maximum value and the operation period of the wind speed of the awakening air flow Fs according to the temperature of the work space Es. In general, it can be said that the lower the temperature, the smaller the maximum wind speed and the shorter the operation period.
- the processing unit 22 may extract control information from the storage unit 21 in accordance with the temperature measured by the sensor 50.
- first period information As described above, information (first period information, second period information, speed information) for instructing the blower 11 to generate the awakening air flow Fs and the micro air flow Fw needs to be stored in the storage unit 21. is there. These pieces of information may be stored in advance in the storage unit 21 constituted by a ROM (Read Only Memory), but may be given to the storage unit 21 from the operation device 40 through the input unit 24.
- ROM Read Only Memory
- the operating device 40 can be provided exclusively for the control device 20, but a terminal device selected from a smartphone, a tablet terminal, a personal computer, or the like may be used as the operating device 40.
- a terminal device selected from a smartphone, a tablet terminal, a personal computer, or the like
- the above-described control can be performed by storing information in the operation device 40 and transferring the operation device 40 to the storage unit 21 as necessary.
- the control apparatus 20 controls the air blower 11 so that wind may hit various parts of the user from the air blower 11 during the initial setting period.
- the user Us uses the operating device 40 to notify the control device 20 that the wind from the blower 11 has hit the specific part of the user.
- the processing unit 22 causes the storage unit 21 to store control information corresponding to the direction of the airflow generated by the blower 11 based on the time point notified from the operation device 40.
- the processing unit 22 determines the part of the user Us that forms the awakening airflow Fs and the minute airflow Fw as the operation content of the blower 11 so that the awakening airflow Fs and the minute airflow Fw hit the predetermined part of the user Us.
- the operation content determined by the processing unit 22 is instructed to the blower 11 through the instruction unit 23, and the blower 11 controls the direction of the airflow according to the instruction from the instruction unit 23. That is, the blower 11 is controlled so that the awakening air flow Fs and the micro air flow Fw hit the specific part of the user Us.
- the position of the blower 11 is preferably set obliquely behind the user Us so that the air current is not blocked by a chair or the like.
- the control device 20 When using the environment control system of the present embodiment, it is necessary for the control device 20 to start control of the environment forming device 10 when the user Us starts intelligent work.
- the control device 20 starts controlling the environment forming device 10
- the user Us may instruct from the operating device 40, but using a camera for monitoring the user Us or a sensor for monitoring the user Us, It may be detected that the user Us is seated at a predetermined position.
- the degree of concentration of the user Us is maintained for a predetermined period (about 15 to 20 minutes) after the control device 20 starts controlling the environment forming device 10. Therefore, after the control device 20 starts control of the environment forming device 10, the above-described operation may be performed after the period has elapsed without generating an awakening airflow for a predetermined period. Further, within a predetermined period after the control device 20 starts controlling the environment forming apparatus 10, the control period is controlled so as to be shortened with the passage of time, and the reference period is made constant after the predetermined period has elapsed. May be.
- the control device 20 described above includes a device including a processor that operates according to a program as a main hardware element.
- a microcomputer having a memory integrally or a microprocessor having a memory separately is used. That is, the control device 20 is configured using a computer.
- the program is used for causing the computer to function as a control device 20 described below.
- the program is stored in advance in a ROM (Read Only Memory), and is provided on a recording medium such as a computer-readable optical disk, or is provided via an electric communication network such as the Internet.
- concentration time ratio means a ratio of time that is in a state of concentration with respect to work time when a person performs intelligent work.
- the concept of concentration time ratio is based on a model that includes a state in which cognitive resources are assigned to work targets and a state in which cognitive resources are not assigned to work targets during the period when a person is performing intellectual work. ing.
- a state in which a cognitive resource is assigned to a target and work is progressing is referred to as a “working state”
- a state in which a cognitive resource is not allocated to a target and is resting for a long time is referred to as “long-term rest”.
- a state in which cognitive resources are allocated to a target but work processing is unconsciously stopped for a short time is called “short-term rest”. It is known that the state of “short-term rest” occurs physiologically with a certain probability during the period of “working state”.
- “Working state” and “Short-term rest” are states where cognitive resources are allocated to the target, so they are considered as concentrated states, and "Long-term rest” is a state where cognitive resources are not allocated to the target. It is considered a decentralized state. Therefore, the state of the person in the working time is separated into three states of “working state”, “short-term rest” and “long-term rest”, or two states of “working state” and “short-term rest” and “long-term rest”. Then, it can be seen that the degree of concentration can be quantified.
- this histogram becomes a shape with two or more peaks when an appropriate problem is given. That is, two or more mountain regions are generated in the histogram.
- the Yamagata region including the peak with the shortest response time represents a state in which “working state” and “short-term rest” are mixed, and the Yamagata region including the other peaks represents “working state”, “short-term rest” and “ It is interpreted as representing a mixture of “long-term rest”. This is because, even in a concentrated state, the answer time may become longer depending on variations in the difficulty level of the problem.
- the parameters of the probability density function f (x) are determined, it is possible to obtain the expected response time.
- the result obtained by multiplying the expected value obtained by the total number of questions can be interpreted as the time of concentration during the total time (total response time) from the start of the subject to the completion of the question. is there.
- the time obtained by subtracting the time that was in the concentrated state from the total answer time can be interpreted as the time that was in the non-concentrated state. Accordingly, the time ratio of the time of concentration with respect to the total answer time is defined as the concentration time ratio, and it is determined that the greater the concentration time ratio, the higher the degree of concentration.
- the concentration time ratio described above is an example of an index of concentration, and the concentration can be quantified using other indexes described later.
- concentration time ratio it is necessary to give the subject a number of questions and answer them, and it is difficult to obtain an index of concentration during the operation. Therefore, in order to control the environment forming apparatus 10 (see FIG. 1) according to the concentration level, it is necessary to measure the concentration index equivalent to the concentration time ratio with another technique.
- the degree of concentration for a relatively short period (for example, 1 to 10 minutes) is shown in FIG.
- the reference period which is the above-described control period, is determined based on this characteristic.
- the environment forming apparatus 10 When the environment forming apparatus 10 is controlled so that the awakening airflow and the fine airflow are generated in the work space Es as in the present embodiment, as shown by the characteristic C2 in FIG. Became possible. That is, by maintaining or improving the concentration level by the operation of the environment forming apparatus 10, it is possible to prevent the concentration level of the user from greatly decreasing over a relatively long time. That is, when the awakening air flow and the fine air flow are used in combination, the reduction of the concentration level is suppressed, so that improvement of work efficiency can be expected. In addition, even if only an awakening airflow is used, the fall of a concentration degree is suppressed.
- the degree of concentration was measured for the case where the technique using the awakening airflow and the fine airflow was adopted as in the present embodiment, and the case where the technique using the awakening airflow and the fine airflow was not used. The result was improved by about%.
- the environment control system of the present embodiment described above includes an environment forming device 10 and a control device 20.
- the environment forming apparatus 10 has a function of forming an air flow in the work space.
- the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10 so as to maintain or improve the degree of concentration, which is the degree of consciousness concentration of the user Us existing in the work space Es.
- the control device 20 includes a storage unit 21, a processing unit 22, and an instruction unit 23.
- the storage unit 21 includes first period information that defines an operation period Ts of the environment forming apparatus 10 so as to form an awakening air flow Fs that restores the user Us concentration level, and a second period that defines a reference period Tw that is longer than the operation period Ts.
- Period information and speed information for determining the wind speed of the awakening airflow Fs are stored.
- the processing unit 22 determines the operation content of the environment forming apparatus 10 based on the first period information, the second period information, and the speed information.
- the instruction unit 23 instructs the environment forming apparatus 10 about the operation content determined by the processing unit 22.
- the reference period Tw is determined so that the operation period Ts is included once or more.
- the concentration degree of the user Us can be maintained or improved only by the air flow. That is, it is possible to maintain or improve the concentration level of the user Us without using any of visual stimulation, auditory stimulation, and olfactory stimulation.
- the control device 20 preferably includes an input unit 24 that receives input information by operation input.
- the storage unit 21 stores first period information, second period information, and speed information included in the input information.
- information for controlling the environment forming apparatus 10 can be given as input information.
- the processing unit 22 defines a part that forms the awakening airflow Fs in the work space Es as the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the awakening airflow Fs hits a predetermined part of the user Us.
- the operation period Ts is selected from the range of 3 seconds to 60 seconds
- the reference period Tw is selected from the range of 5 minutes to 40 minutes
- the maximum wind speed of the wakeful airflow Fs is 0.5 [m / s] or more. It is desirable to select from a range of 2 [m / s] or less.
- the storage unit 21 stores environment information including the wind speed of the micro airflow Fw, which is a wind speed of half or less than the wind speed of the awakening airflow Fs.
- the processing unit 22 operates based on the first period information, the second period information, and the environment information, and the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the micro airflow Fw is generated at least during the period in which the awakening airflow Fs is stopped. Determine. Furthermore, it is desirable that the processing unit 22 determines a part that forms the micro airflow Fw in the work space Es as the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the micro airflow Fw hits the user Us.
- the temperature boundary layer around the user Us can be thinned by the micro air flow, and as a result, the effect of suppressing the decrease in the concentration level by the awake air flow Fs is enhanced.
- the environment forming apparatus 10 is a blower 11 that forms an air flow in the work space Es. That is, since the awakening air flow Fs and the micro air flow Fw are generated so as to hit the user Us, when the air flow is formed by using the blower 11, the control for generating the air flow that hits the specific portion of the user Us can be easily performed.
- Embodiment 2 In the first embodiment, the example in which the environment forming apparatus 10 is controlled so that the awakening airflow and the fine airflow are generated in the work space Es has been described. Both the awakening airflow and the minute airflow are generated so as to hit a specific part (upper body and the vicinity of the head) of the user Us.
- This embodiment demonstrates the structural example which forms the environmental airflow which does not hit to the user Us in the work space Es.
- the configuration of this embodiment is the same as the configuration of Embodiment 1 shown in FIG.
- the period during which the environmental airflow is formed is the same as that of the micro airflow, and the wind speed of the environmental airflow may be equal to or lower than the wind speed of the awakening airflow.
- the wind direction is controlled so that the minute airflow hits the user Us, but the wind direction is controlled so that the environmental airflow does not hit the user Us. That is, the period during which the environmental airflow is generated is the same as that of the micro airflow, and the wind speed of the environmental airflow is different from the wind speed of the microairflow, and the micro airflow hits the user Us, whereas the environmental airflow is applied to the user Us.
- the point which is not hit is different.
- the environmental airflow is preferably formed so as to be directed upward in the vicinity of the user Us.
- the air conditioner 13 (refer FIG. 1) arrange
- an environmental airflow is formed so that it may go below.
- Information for forming an environmental airflow is stored in the storage unit 21 as ambient information. Therefore, the processing unit 22 determines the operation content so that the environment forming apparatus 10 generates the environmental airflow using the ambient information.
- the indoor air is agitated by the environmental airflow, so that the air stagnation in the work space Es is eliminated, and the uneven temperature distribution in the work space Es is suppressed.
- the air temperature in the work space Es is relatively high, the effect of head cold foot heat can be expected by the micro airflow, but when the air temperature in the work space Es is relatively low, the user Us can be used by applying the air current to the user Us. There is a possibility that the temperature of the person Us will fall and the degree of concentration will fall.
- the storage unit 21 stores ambient information including the wind speed of the environmental airflow that is equal to or lower than the wind speed of the awakening airflow.
- the processing unit 22 determines the operation content of the environment forming device 10 based on the first period information, the second period information, and the surrounding information so that the environmental airflow is generated at least during the period in which the awakening airflow Fs is stopped. Determine. Furthermore, the processing unit 22 determines a part that forms the environmental airflow in the work space Es as the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the environmental airflow does not hit the user Us.
- the air in the work space Es is agitated by the environmental airflow, and the stagnation of the air in the work space Es is suppressed, and as a result, it can be expected to contribute to the maintenance or improvement of the concentration of the user Us.
- the present embodiment is an example using three types of airflows, that is, an awakening airflow, a micro airflow, and an environmental airflow.
- a selection unit 27 is added to the configuration of the first embodiment shown in FIG. ing.
- the processing unit 22 of the present embodiment can select a first operation state that uses a micro airflow and a second operation state that uses an environmental airflow, and the selection unit 27 can select either the first operation state or the second operation state. Is configured to choose between.
- the selection unit 27 can switch between the first operation state and the second operation state by an operation input from the operation device 40.
- the sensor 50 monitors the temperature of the work space Es
- the sensor 50 Either the first operating state or the second operating state may be selected according to the measured temperature.
- Table 1 shows an example of information stored in the storage unit 21 when the selection unit 27 switches between the first operation state and the second operation state according to the temperature measured by the sensor 50.
- the storage unit is configured such that the first operation state is selected when the temperature is 24 [° C.] or higher, and the second operation state is selected when the temperature is less than 24 [° C.].
- 21 information is defined.
- the first operating state is an operating state using a micro airflow. In the example shown in Table 1, an awakening air flow and a micro airflow are generated at 24 [° C.] or higher.
- the second operation state is an operation state using an environmental airflow. In the example shown in Table 1, an awakening airflow and an environmental airflow are generated at less than 24 [° C.].
- the storage unit 21 includes the environment information including the wind speed of the micro airflow Fw that is a half or less of the wind speed of the awakening airflow Fs, and the wind speed of the awakening airflow Fs or less. And the ambient information including the wind speed of the environmental airflow, which is the wind speed.
- the processing unit 22 can select the first operation state and the second operation state, and the control device 20 includes a selection unit 27 that selects either the first operation state or the second operation state.
- the processing unit 22 causes the environment forming device 10 to generate the micro airflow Fw at least during the period in which the awakening airflow Fs is stopped based on the first period information, the second period information, and the environment information. Define the operation content of.
- the processing unit 22 determines a part that forms the micro air flow Fw in the work space as the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the micro air flow Fw hits the user Us.
- the processing unit 22 uses the environment forming apparatus 10 to generate an environmental airflow based on the first period information, the second period information, and the surrounding information so that the environmental airflow is generated at least during the period in which the awakening airflow Fs is stopped. Define the operation details. Further, in the second operation state, the processing unit 22 determines a part that forms the environmental airflow in the work space Es as the operation content of the environment forming apparatus 10 so that the environmental airflow does not hit the user.
- the user Us since one of the first operation state and the second operation state can be selected according to the temperature of the work space Es, the user Us maintains or improves the degree of concentration in a comfortable environment. It becomes possible.
- the present embodiment has a configuration in which a measuring device 30 for measuring the degree of concentration is added to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
- the measurement device 30 is arranged to measure data related to the concentration level of the user Us, and the data measured by the measurement device 30 is given to the processing unit 22 through the acquisition unit 26.
- the processing unit 22 evaluates the degree of concentration based on the data measured by the measuring device 30 and determines the operation content of the environment forming device 10 based on the evaluation result.
- the processing unit 22 determines the operation content of the environment forming apparatus 10 so as to generate the awakening airflow at a timing when the concentration level is reduced by a predetermined threshold value from the state where the concentration degree is maximum.
- the processing unit 22 can employ a time point when the concentration level has decreased to a predetermined reference value as the timing for determining the operation content of the environment forming apparatus 10 so as to generate an awakening airflow.
- the processing unit 22 calculates the rate of change when the degree of concentration decreases, and compares the calculated rate of change with a predetermined range, thereby generating a concentration level as a timing at which the environment forming device 10 generates an awakening airflow. You may employ
- the measuring device 30 needs to monitor the concentration level non-invasively to the user and detect a change in the concentration level at a relatively short time interval (for example, 1 to 10 minutes).
- the measuring device 30 is desirably not only non-invasive but also non-contact, but may include a configuration that contacts the user, such as a headband or wristband.
- the measuring device 30 for example, a camera that images a user is used.
- the acquisition unit 26 acquires information such as body movement, posture, pupil diameter, blinking frequency, and the like using the user image captured by the camera, and the processing unit 22 uses these information alone or in combination.
- the processing unit 22 is configured to register the relationship between the information and the concentration time ratio described above in the lookup table (storage unit 21) in association with each other.
- the processing unit 22 quantifies the degree of concentration by comparing information obtained from the acquisition unit 26 with a lookup table and converting the information into a concentration time ratio.
- the technique for converting information obtained from an image captured by a camera into a concentration time ratio is an example of a technique for quantifying the concentration level
- the measuring device 30 serves as a standard for the concentration level. If it is information, the structure which monitors other information may be sufficient.
- the measurement device 30 may be configured to detect a change in skin temperature at a specific part of the user with a thermograph, or to detect a bioelectric current other than an electroencephalogram or an electroencephalogram.
- the processing unit 22 determines the operation content of the environment forming apparatus 10 as follows, for example, according to the evaluated degree of concentration. In the case where the blower 11 is used as the environment forming apparatus 10 and when it is determined that the processing unit 22 has reached the timing for maintaining or improving the degree of concentration, the processing unit 22 is configured so that the awakening airflow is generated. Decide what to do.
- the senor 50 may be configured to measure the concentration of a substance in the air in the air environment.
- a target value for the concentration of the substance measured by the sensor 50 is determined in advance in the storage unit 21, and the processing unit 22 compares the concentration of the substance acquired through the acquisition unit 26 with the target value, thereby forming an environment.
- the operation content of the apparatus 10 is defined.
- the concentration of substances in the air is called air quality, which includes carbon dioxide concentration, oxygen concentration, relative humidity (water vapor concentration), odor components (including volatile components such as aldehydes and VOCs), dust, etc.
- air quality which includes carbon dioxide concentration, oxygen concentration, relative humidity (water vapor concentration), odor components (including volatile components such as aldehydes and VOCs), dust, etc.
- Various environmental elements are included.
- the sensor 50 measures the environmental element of interest among the environmental elements included in the air quality, and the processing unit 22 controls the operation of the environment forming apparatus 10 using the target value for the concentration of the environmental element measured by the sensor 50. To do.
- the target value may be statistically determined on the basis of the actual measurement value as a value at which the user concentration level decreases or increases.
- the processing unit 22 It is configured to return the operation to its original state.
- the target value is set to 400 ppm or the like.
- the ventilation fan 12 Is restored to the original operation.
- the environment forming apparatus 10 is a ventilation fan 12
- the environmental element of interest is the concentration of carbon dioxide
- the target value is 400 ppm.
- This target value is set to 2/3 or less, preferably 1/2 or less of the standard carbon dioxide concentration in the room. That is, the target value is set to 700 ppm or less, desirably 500 ppm or less.
- the concentration starts to decrease after 25 minutes have elapsed from the start of the intelligent work.
- the processing unit 22 maintains or improves the degree of concentration by operating the ventilation fan 12 at high (high speed) when 25 minutes have elapsed from the start of the intelligent work. Thereafter, the processing unit 22 waits until 10 minutes elapse after the concentration of carbon dioxide measured by the sensor 50 reaches the target value of 400 ppm, and returns the ventilation fan 12 to the original state.
- the concentration of the user changes immediately after the blower 11 is controlled.
- the time from the start of the operation of the ventilation fan 12 until the indoor air quality is improved to a required level is relatively long (for example, 20 Minutes). For this reason, the operation of the ventilation fan 12 may be started ahead of the time period in which the degree of concentration is expected to decrease until the indoor air quality is improved to a required level.
- the target value may be determined by the number of rotations of the motor. That is, without using the sensor 50, the timing at which the operation of the ventilation fan 12 is returned may be determined using the rotation speed of the motor as a target value.
- the processing unit 22 may be configured to vary the operation of the environment forming apparatus 10 according to the degree of concentration.
- the degree of concentration may be divided into a plurality of stages, and the airflow speed or target value may be changed for each stage.
- a configuration in which the operation of the environment forming device 10 is changed according to a time zone may be employed.
- the environmental control system of the present embodiment described above includes a measuring device 30 that measures the user's concentration in the work space.
- the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10 so as to maintain or improve the degree of concentration measured by the measurement device 30.
- this environment control system performs feedback control by monitoring the user's concentration level with the measuring device 30, the environment forming device 10 can be controlled at an appropriate timing to maintain or improve the concentration level.
- control device 20 may include a clock unit 25 that measures time.
- the control device 20 uses the relationship between the time measured by the clock unit 25 and the user's concentration level so as to maintain or improve the concentration level according to the time counted by the clock unit 25. The operation of the environment forming apparatus 10 is controlled.
- this environment control system performs open control using the relationship between the elapsed time and the user's concentration, it can be realized with a simple configuration without using the measuring device 30.
- the environmental control system may include a sensor 50 that measures an environmental element focused on the air quality of the work space.
- the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10 so that the target value set for the environmental element measured by the sensor 50 is achieved.
- this environment control system controls the operation of the environment forming apparatus 10 in consideration of the air quality of the work space
- the concentration level is improved by improving the air quality acting on the concentration level such as the concentration of carbon dioxide and the odor. Can be maintained or improved.
- the environment forming device 10 may be a ventilation device, and the sensor 50 may be configured to measure the concentration of carbon dioxide as an environmental element.
- the control device 20 desirably controls the ventilator so that the concentration of carbon dioxide in the work space measured by the sensor 50 does not exceed 700 ppm.
- This environmental control system adjusts so that the concentration of carbon dioxide in the work space does not become high, so that it is possible to suppress a decrease in concentration, and consequently to suppress a decrease in concentration.
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Abstract
視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることを可能にする。環境制御システムは、環境形成装置(10)と制御装置(20)とを備える。制御装置(20)は、記憶部(21)と処理部(22)と指示部(23)とを備える。記憶部(21)は、利用者(Us)の集中度を復帰させる覚醒気流(Fs)を形成するように環境形成装置(10)の稼働期間(Ts)を定める第1期間情報、稼働期間(Ts)よりも長い基準期間(Tw)を定める第2期間情報、および覚醒気流(Fs)の風速を定める速度情報とを記憶する。処理部(22)は、第1期間情報と第2期間情報と速度情報とに基づいて環境形成装置(10)の動作内容を定める。指示部(23)は、処理部(22)が定めた動作内容を環境形成装置(10)に指示する。基準期間(Tw)は、稼働期間(Ts)が1回以上含まれるように定められている。
Description
本発明は、作業空間における利用者の集中度に影響する環境要素を制御する環境制御システム、この環境制御システムに用いる制御装置、およびコンピュータを制御装置として機能させるプログラムに関する。
一般的に、学習空間あるいは執務空間のような作業空間において作業を行う利用者の作業効率は、意識集中の程度(以下、「集中度」という)の影響を受ける。また、利用者の集中度は、様々な環境要素によって変化する。そのため、利用者の集中度に影響を与える環境要素を制御する技術が提案されている(たとえば、文献1「日本国特許公開番号2009-59677」および文献2「日本国特許公開番号2003-245356」参照)。文献1、文献2に記載された技術は、いずれも利用者の存在する作業空間における環境要素のうちの照明環境を制御している。
文献1に記載された技術は、覚醒水準を高めて作業効率を向上させるために、白色光での照明に単波長光を付加している。文献1に記載された技術では、この構成を採用することにより、点灯エネルギーを過大にすることなく作業効率を向上させることを可能にしている。
一方、文献2には、昼食後の時間帯の照度を通常照度より高く設定し、その他の時間帯の照度を通常照度より低く設定する技術が記載されている。この構成により、文献2に記載された技術では、昼食後の時間帯における作業効率の向上を図ることができ、かつ総エネルギー消費量を抑制することが可能になっている。
ところで、利用者の作業効率を高めるために、文献1では照明光に含まれる波長成分に着目し、文献2では照明光の強度に着目しているから、色調の変化や明るさの変化によって利用者にとって違和感が生じる可能性がある。また、違和感が生じない程度の視覚刺激では、作業効率を十分に高めることができない可能性がある。
また、利用者の集中度を向上させるために、嗅覚刺激あるいは聴覚刺激を利用する技術も知られているが、嗅覚刺激に対する応答は個人差が大きく、聴覚刺激を与える技術は、騒音を生じる場合があり、またコミュニケーションを妨げる可能性もある。
本発明は、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることを可能にした環境制御システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、この環境制御システムに用いる制御装置、およびコンピュータを制御装置として機能させるプログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る一態様の環境制御システムは、作業空間に気流を形成する機能を有する環境形成装置と、前記作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記利用者の集中度を復帰させる覚醒気流を形成するように前記環境形成装置の稼働期間を定める第1期間情報、前記稼働期間よりも長い基準期間を定める第2期間情報、および前記覚醒気流の風速を定める速度情報とを記憶する記憶部と、前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記速度情報とに基づいて前記環境形成装置の動作内容を定める処理部と、前記処理部が定めた動作内容を前記環境形成装置に指示する指示部とを備え、前記基準期間は、前記稼働期間が1回以上含まれるように定められていることを特徴とする。
本発明に係る一態様の制御装置は、上述した環境制御システムに用いられることを特徴とする。
本発明に係る一態様のプログラムは、コンピュータを、上述した環境制御システムに用いる制御装置として機能させるためのものである。
(実施形態1)
本実施形態は、作業空間における利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、作業空間における気流を制御する構成を採用している。ただし、利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、作業空間において気流以外の空気環境の制御を併用することも可能である。空気環境は、気流のほかに、空気中の物質(物理的、化学的、生物学的)の濃度、温度、相対湿度などを含む。空気中の物理的物質は、塵埃、黄砂、微粒子状物質(PM10、PM2.5など)などが知られている。また、空気中の化学的物質は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルデヒド類(とくに、ホルムアルデヒド)、VOC(Volatile Organic Compounds)などが知られている。空気中の生物学的物質は、カビ、ウィルス、花粉などが知られている。
本実施形態は、作業空間における利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、作業空間における気流を制御する構成を採用している。ただし、利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、作業空間において気流以外の空気環境の制御を併用することも可能である。空気環境は、気流のほかに、空気中の物質(物理的、化学的、生物学的)の濃度、温度、相対湿度などを含む。空気中の物理的物質は、塵埃、黄砂、微粒子状物質(PM10、PM2.5など)などが知られている。また、空気中の化学的物質は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルデヒド類(とくに、ホルムアルデヒド)、VOC(Volatile Organic Compounds)などが知られている。空気中の生物学的物質は、カビ、ウィルス、花粉などが知られている。
したがって、空気環境を変化させるには、作業空間の換気、作業空間における気流の形成、作業空間の温度あるいは湿度の調節、空気中の物質の除去などが考えられる。気流の形成、温度あるいは湿度の調節は、利用者の快適性にも影響を与える。
本実施形態では、図1に示すように、利用者Usが存在する作業空間Esが室内である場合を想定する。また、本実施形態において、環境形成装置10は、作業空間Esの内部で気流を形成する扇風機あるいはサーキュレータのような送風機11であるが、図1のように、作業空間Esの空気を排出することによって作業空間に外気を取り入れる換気扇12を代わりに用いても併用してもよい。また、空調装置、空気清浄機のような他の環境形成装置10を代わりに用いることも併用することも可能である。
換気扇12は、外部空間から作業空間Esに空気を吸気すると同時に、作業空間Esから外部空間へ空気を排気し、吸気と排気とを行う間に熱交換を行うようにした構成であってもよい。さらに、換気に用いる換気装置は、機械換気を行う換気扇12のほか、自然換気を行う窓のような開口部でもよい。これらの環境形成装置10は、単独で使用されるか組み合わせて使用される。
本実施形態では、図1に示すように、2つの環境形成装置10(送風機11および換気扇12)の動作を制御装置20が制御する。すなわち、本実施形態では、2つの環境形成装置10と制御装置20とにより環境制御システムが構築される。利用者Usの集中度は、知的作業を行っている期間において時間の経過に伴って変動するから、制御装置20は、集中度が低下するタイミングに合わせて、集中度を維持あるいは向上させる空気環境が形成されるように、各環境形成装置10を動作させることが望ましい。利用者Usの集中度は、計測装置30を用いて監視することが可能であるが、以下の構成では、集中度を計測装置30で計測することは必須ではない。
制御装置20は、図2に示すように、記憶部21と処理部22と指示部23とを備えている。記憶部21は、各環境形成装置10を制御するための情報を記憶しており、処理部22は、記憶部21が記憶している情報を用いて各環境形成装置10の動作内容を定めるように構成されている。また、指示部23は、処理部22が定めた動作内容を各環境形成装置10に指示する。図2に示す制御装置20は、入力部24と時計部25とを備え、さらに取得部26を備えている。入力部24は操作器40からの操作入力による入力情報を受け取る。また、時計部25は、各環境形成装置10を動作させるタイミングを定めるために時間を計時する。
処理部22は、記憶部21が記憶している情報と時計部25が計時している時間とを用いて指示部23に各環境形成装置10への指示を出力させる処理を行う。さらに、処理部22は、操作器40から入力部24が受け取った入力情報に基づく処理を行い、記憶部21に情報を記憶させる処理、あるいは各環境形成装置10の起動を指示部23に指示する処理なども行う。
図2に示す構成例では、取得部26は、センサ50からの情報を受け取って処理部22に引き渡す機能を有しているが、計測装置30(図1参照)を用いる場合、取得部26は計測装置30が計測している集中度の情報を処理部22に引き渡す機能を有していてもよい。センサ50は、空気環境のうち空気中の物質の濃度を計測する。センサ50は必須ではないが、センサ50が設けられている場合、記憶部21はセンサ50が計測した物質の濃度に対する目標値を記憶する。処理部22は、センサ50の計測値と記憶部21の目標値との関係に応じて各環境形成装置10の動作を制御するように指示部23に指示する。
ところで、集中度は時間経過に伴って増減することが知られている。本実施形態の制御装置20は、環境形成装置10(送風機11)を制御し、作業空間Esにおいて利用者Usに当たる気流を図3のように変化させることにより、利用者Usの集中度の維持あるいは向上を図っている。図3に示す例では、利用者Usに対して比較的強い刺激を与えることができる覚醒気流Fsを間欠的に発生させており、覚醒気流Fsにより利用者Usの集中度の低下を抑制している。すなわち、送風機11は、覚醒気流Fsを利用者Usに当てるように気流の方向が制御される。
図3に示す例では、送風機11が覚醒気流Fsよりも風速が小さい微気流Fwも発生させており、少なくとも覚醒気流Fsが生じていない期間には、微気流Fwを発生させている。ここに、微気流Fwは、風速にゆらぎを与えており、風速が0[m/s]になる期間も含まれているが継続的に生成される(図3の例では、風速が0[m/s]になる期間を図示せず)。微気流Fwの風速は一定でもよいが、ゆらぎを与えることにより、微気流によって利用者Usに冷えが生じる可能性が低減される。ゆらぎとしては、たとえば1/fゆらぎが採用される。風速にゆらぎを与えるには、送風機11に設けたファンの回転数を制御するほか、送風機11が形成する気流の向きを変化させるようにしてもよい。
送風機11は、覚醒気流Fsと同様に、微気流Fwを利用者Usに当てるように気流の方向が制御される。微気流Fwの風速は、覚醒気流Fsの風速の2分の1以下であり、図3に示す例では、微気流Fwの風速の最大値が覚醒気流Fsの風速の最大値に対して4分の1以下になるように設定している。たとえば、覚醒気流Fsの風速の最大値は1.6[m/s]とし、微気流Fwの風速の最大値は0.4[m/s]とする。また、覚醒気流Fsと微気流Fwとの風速の差は0.5[m/s]以上であることが望ましい。
微気流Fwは、少なくとも覚醒気流Fsが生成されていない期間に生成され、図3のように、覚醒気流Fsが発生している期間に継続して生成されていてもよい。覚醒気流Fsと微気流Fwとを併用する場合には、覚醒気流Fsを生成する送風機11(第1送風機)と微気流Fwを生成する送風機11(第2送風機)とを別に設けることが望ましい。単一の送風機11を覚醒気流Fsの生成と微気流Fwの生成とに兼用している場合には、覚醒気流Fsの生成と微気流Fwの生成とを切り替えるようにしてもよい。微気流Fwを生成することは必須ではないが、微気流Fwを利用者Usの頭部付近に流すことによって、利用者Usの頭部からの放熱を促進することが可能になる。
一般的には、人体の発熱によって頭部の周囲に上昇気流が生じ、下半身に比べると、上半身から頭部の周辺においては、温度境界層が厚くなる傾向がある。つまり、上半身から頭部の周辺では、上昇気流によって覚醒気流Fsの効果が弱められる可能性がある。とくに覚醒気流Fsは利用者Usに対して間欠的に当てるだけであるから、上昇気流によって刺激が弱められる可能性がある。一方、覚醒気流Fsを利用者Usに当てていない期間において、上半身から頭部の近辺に微気流Fwを当てると、温度境界層が薄くなり、人体からの放熱が促進される。その結果、覚醒気流Fsによる刺激の効果が高められることになる。また、微気流Fwによって頭部の放熱が促進されるから、いわゆる頭寒足熱の状態が得られる。
覚醒気流Fsを生成するための情報として、記憶部21は、覚醒気流Fsを生成する送風機11の稼働期間を定める第1期間情報と、覚醒気流Fsが間欠的に生成されるように送風機11の稼働期間よりも長い基準期間を定める第2期間情報とを記憶している。また、記憶部21は、覚醒気流Fsの風速を定める速度情報も記憶している。ここでいう稼働期間は、1回の覚醒気流Fsを発生させる期間であって、基準期間に少なくとも1回の稼働期間が含まれるように定められる。基準期間は、1回以上の稼働期間を含むように定められた制御上の期間である。稼働期間は、3秒以上60秒以下の範囲から選択され、基準期間は5分以上40分以下の範囲から選択される。また、覚醒気流Fsの風速の最大値は、0.5[m/s]以上2[m/s]の範囲から選択される。これらの数値範囲において稼働期間と基準期間と風速とを定めることにより、集中度の低下抑制に寄与する覚醒気流Fsを生成することが可能になる。なお、本実施形態における風速は、利用者Usに当たる気流の風速である。
稼働期間を10秒に定め、基準期間を10分に定めているとすれば、10分の基準期間に、少なくとも10秒間は送風機11が稼働することになる。図3に示す動作例では、10分間隔で覚醒気流Fsを生成しているが、覚醒気流Fsを生成する時間間隔は一定でなくてもよく、10分毎の基準期間において覚醒気流Fsを生成する期間は適宜に定めることが可能である。つまり、覚醒気流Fsを生成する時間間隔は不等間隔でもよく、基準期間において覚醒気流Fsを生成する頻度(回数)も一定でなくてもよい。
ところで、覚醒気流Fsの風速は稼働期間において一定ではなく、図4のように、稼働期間Tsの初期には時間経過に伴って風速が増加し、稼働期間Tsの終期には時間経過に伴って風速が減少する。図4において、符号Twは覚醒気流Fsを生成していない期間を表している。したがって、期間Twにおける風速の変動は微気流Fwに対応している。
覚醒気流Fsが利用者Usに与える刺激は、風速が大きいほど強く、風速の増加率が大きいほど強くなる。一方、風速を減少させる際の低下率は集中度に大きな影響を与えないから、図4に示す例では、増加率の絶対値に比べて低下率の絶対値は小さくしている。つまり、処理部22は、覚醒気流Fsを生成する稼働期間Tsにおいて、風速が急速に立ち上がり、風速が緩やかに立ち下がるように、送風機11の動作内容を定めることが望ましい。図5に示す例は、覚醒気流Fsを生成する際の風速の増加率を図4の例よりも大きくした場合を示している。このように、覚醒気流Fsにおいて風速の増加率を高めると、覚醒気流Fsが利用者Usに与える刺激はより強くなる。
覚醒気流Fsを生成する際の風速の増加率を調節するには、送風機11に供給する電力を調節する構成を採用すればよい。送風機11が、風向の制御を可能にするフラップあるいはルーバを備えていれば、利用者Usに気流を当てない状態で送風機11が生成する気流の風速を高めた状態で、利用者Usに覚醒気流Fs気流が当たるようにフラップあるいはルーバを制御してもよい。
ところで、覚醒気流Fsおよび微気流Fwは、利用者Usに当てるように方向が制御されるから、風速の最大値あるいは稼働期間によっては、利用者Usにとっての温熱感の許容範囲を逸脱する可能性がある。要するに、利用者Usに当たる覚醒気流Fsの風速によっては、利用者Usにとっての体感温度が、低すぎる場合、あるいは高すぎる場合が生じる可能性がある。したがって、覚醒気流Fsの風速の最大値および稼働期間は、作業空間Esの気温に応じて調節することが望ましい。一般的に、気温が低いほど風速の最大値は小さくし、稼働期間を短くすることが望ましいと言える。また、気温が高い場合には、風速の最大値を大きくし、稼働期間を長くすることによって、体感温度を下げることに寄与する。このような制御を行うために、センサ50が室内の温度を監視し、処理部22は、センサ50が計測した温度に応じて、記憶部21から制御用の情報を抽出すればよい。
上述したように、覚醒気流Fsおよび微気流Fwを生成するように送風機11に指示するための情報(第1期間情報、第2期間情報、速度情報)は記憶部21が記憶している必要がある。これらの情報は、ROM(Read Only Memory)で構成された記憶部21にあらかじめ記憶させておいてもよいが、操作器40から入力部24を通して記憶部21に与えるようにしてもよい。
操作器40は、制御装置20に専用に設けることが可能であるが、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータなどから選択される端末装置を操作器40として用いてもよい。端末装置を操作器40として用いると、操作器40に情報を記憶させておき、操作器40が必要に応じて記憶部21に転送することによって、上述した制御を行うことが可能になる。
また、覚醒気流Fsおよび微気流Fwは、利用者Usの特定の部位に当てることが必要であるから、送風機11が生成する気流の向きを調節する必要がある。そのため、制御装置20は、初期設定の期間において、送風機11から利用者の様々な部位に風が当たるように送風機11を制御する。一方、利用者Usは操作器40を用いて、送風機11からの風が利用者の特定部位に当たったことを制御装置20に通知する。処理部22は、操作器40から通知された時点に基づいて、送風機11が生成した気流の向きに対応する制御情報を記憶部21に記憶させる。
このような初期設定を行うことにより、覚醒気流Fsおよび微気流Fwが利用者Usに対して適正な部位に当たるように、送風機11からの気流の向きを調節することが可能になる。すなわち、処理部22は、覚醒気流Fsおよび微気流Fwが利用者Usの所定部位に当たるように、覚醒気流Fsおよび微気流Fwを形成する利用者Usの部位を、送風機11の動作内容として定める。処理部22が定めた動作内容は、指示部23を通して送風機11に指示され、送風機11は、指示部23からの指示に応じて気流の向きを制御する。すなわち、利用者Usの特定部位に覚醒気流Fsおよび微気流Fwが当たるように送風機11が制御される。
ここで、覚醒気流Fsおよび微気流Fwは、利用者Usの目が乾かないように、すなわち、利用者Usの顔面に当たらないように、送風機11の位置を設定することが望ましい。送風機11の位置は、望ましくは利用者Usの斜め後方とし、椅子などに気流が遮られないようにする。
本実施形態の環境制御システムを用いる際には、利用者Usが知的作業を開始する時点で、制御装置20が環境形成装置10の制御を開始する必要がある。制御装置20が環境形成装置10の制御を開始する時点は、利用者Usが操作器40から指示してもよいが、利用者Usを監視するカメラあるいは利用者Usを監視するセンサを用いて、利用者Usが所定位置で着座したことを検出してもよい。
ところで、制御装置20が環境形成装置10の制御を開始してから所定の期間(15分から20分程度)は利用者Usの集中度は維持されると考えられる。したがって、制御装置20が環境形成装置10の制御を開始してから所定の期間は覚醒気流を生成せず、この期間が経過した後に上述した動作を行うようにしてもよい。また、制御装置20が環境形成装置10の制御を開始してから所定の期間内では、基準期間を時間経過に伴って短縮するように制御し、所定の期間が経過した後に基準期間を一定にしてもよい。
上述した制御装置20は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えるデバイスを主なハードウェア要素として備える。この種のデバイスは、メモリを一体に備えるマイコン(microcontroller)、あるいはメモリを別に設けるマイクロプロセッサなどが用いられる。すなわち、制御装置20は、コンピュータを用いて構成される。プログラムは、このコンピュータを、以下に説明する制御装置20として機能させるために用いられる。このプログラムは、ROM(Read Only Memory)にあらかじめ記憶させておくほか、コンピュータで読取可能な光ディスクのような記録媒体で提供されるか、インターネットのような電気通信網を通して提供される。
(集中度)
ところで、本実施形態では「集中度」という用語を用いているが、「集中度」という用語は、明確に定義されていることが少ない。集中度を定量化して扱う場合は、たとえば、以下に説明する集中時間比率を指標に用いることが可能である。集中時間比率は、人が知的作業を行った場合に、作業時間に対して集中の状態であった時間の比率を意味する。
ところで、本実施形態では「集中度」という用語を用いているが、「集中度」という用語は、明確に定義されていることが少ない。集中度を定量化して扱う場合は、たとえば、以下に説明する集中時間比率を指標に用いることが可能である。集中時間比率は、人が知的作業を行った場合に、作業時間に対して集中の状態であった時間の比率を意味する。
集中時間比率の概念は、人が知的作業を実施している期間において、認知資源を作業の対象に割り当てている状態と、認知資源を作業の対象に割り当てていない状態とを含むモデルに基づいている。このモデルにおいて、認知資源を対象に割り当てて作業が進行している状態を「作業状態」とし、認知資源を対象に割り当てず長期間にわたって休息をとっている状態を「長期休息」と呼ぶ。また、認知資源を対象に割り当てているが無意識に作業の処理が短時間停止している状態を「短期休息」と呼ぶ。「短期休息」の状態は、「作業状態」である期間に、一定の確率で生理的に発生することが知られている。
「作業状態」と「短期休息」とは、認知資源を対象に割り当てている状態であるから、集中の状態とみなされ、「長期休息」は、認知資源を対象に割り当てていない状態であるから、非集中の状態とみなされる。したがって、作業時間における人の状態を、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」との3状態、あるいは「作業状態」および「短期休息」と「長期休息」との2状態に分離すると、集中度を定量化できることがわかる。
ここでは、集中度をリアルタイムで計測する技術ではなく、所定期間のうちで集中の状態であった期間を求める技術について説明する。この場合、たとえば、集中度を計測する被験者に対して、難易度のばらつきが少ない多数の問題を提示し、被験者が問題の回答に要した時間(回答時間)を全問について計測する。次に、図6に示すように、回答時間の区分ごとに度数を求めてヒストグラムを生成する。上述したモデルを採用した場合、このヒストグラムは、集中の状態と非集中の状態とを重ね合わせた結果を表していると推定される。
適切な問題を与えた場合、このヒストグラムは2つ以上のピークを持つ形状になるという実験結果が得られている。すなわち、ヒストグラムには2個以上の山形領域が生じることになる。回答時間が最短であるピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」とを混合した状態を表し、他のピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とを混合した状態を表していると解釈される。これは、集中している状態であっても、問題の難易度のばらつきによっては、回答時間が長くなる可能性があるからである。
ここで、問題の難易度が一定である理想的な状態を想定すると、ヒストグラムに現れる山形領域は、回答時間tの関数として、対数正規分布の確率密度関数f(t)で近似できると推定される。ただし、現実的には問題の難易度のばらつきを完全に排除することはできない。そこで、2つの山形領域のうち回答時間が最短である山形領域について、ピークよりも回答時間の短い部位とピーク付近の部位のみが対数正規分布の確率密度関数f(x)に合致すると解釈する。そして、この部位を近似するように確率密度関数f(x)のパラメータ(期待値と分散)を決定する。
確率密度関数f(x)のパラメータが決定されると、回答時間の期待値を求めることが可能になる。求めた期待値に全問題数を乗じた結果は、被験者が問題に着手してから終了するまでの総時間(総回答時間)のうち、集中の状態であった時間と解釈することが可能である。また、総回答時間から、集中の状態であった時間を減算した時間を、非集中の状態であった時間と解釈することができる。そこで、総回答時間に対する集中の状態であった時間の時間比を集中時間比率とし、この集中時間比率が大きいほど集中度が高いと判断する。
上述した集中時間比率は、集中度の指標の一例であり、集中度は後述する他の指標を用いて定量化することが可能である。とくに、集中時間比率を求めるには、被験者に多数の問題を与えて回答させるという作業が必要であり、作業中に集中度の指標を得ることが困難である。そのため、集中度に応じて環境形成装置10(図1参照)を制御するには、集中時間比率と等価な集中度の指標を他の技術で計測することが必要である。
ところで、被験者に比較的長い時間(たとえば、3時間)にわたって問題を与え続けた場合、作業環境に変化を与えなければ、比較的短い期間(たとえば、1~10分)ごとの集中度は、図7に示す特性C1のように変動するという知見が得られている。つまり、知的作業が比較的長い時間にわたって継続する場合、集中度は、20~40分の期間ごとに増減を繰り返すように変動する。要するに、継続して知的作業を行うと、集中度は、時間の経過に伴って、高い状態から低下し、その後、回復して上昇し、再び低下するというように、増減を繰り返す特性を有している。本実施形態では、この特性を根拠として、上述の制御上の期間である基準期間が定められている。集中度が変動する期間には、個人差があり、また集中度が変動する期間は様々な要因によって変化する。上述のような時間の経過に伴う集中度の変動に着目すると、知的作業の作業効率を高めるには、集中度の低下を抑制すればよいと言える。
本実施形態のように、覚醒気流と微気流とが作業空間Esに生成されるように環境形成装置10を制御した場合、図7に特性C2で示すように、集中度の低下を抑制することが可能になった。すなわち、環境形成装置10の動作により集中度が維持ないし向上されることによって、比較的長い時間にわたって利用者の集中度が大きく低下することが防止された。すなわち、覚醒気流と微気流とを組み合わせて用いると、集中度の低下が抑制される結果、作業効率の向上が期待できる。なお、覚醒気流のみを用いても集中度の低下は抑制される。
本実施形態のように覚醒気流と微気流とを用いる技術を採用した場合と、覚醒気流および微気流を用いない場合とについて、集中度を計測したところ、本実施形態の技術によって集中度が12%程度向上するという結果が得られた。
上述した本実施形態の環境制御システムは、環境形成装置10と制御装置20とを備える。環境形成装置10は、作業空間に気流を形成する機能を有する。制御装置20は、作業空間Esに存在する利用者Usの意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように環境形成装置10の動作を制御する。制御装置20は、記憶部21と処理部22と指示部23とを備える。記憶部21は、利用者Usの集中度を復帰させる覚醒気流Fsを形成するように環境形成装置10の稼働期間Tsを定める第1期間情報、稼働期間Tsよりも長い基準期間Twを定める第2期間情報、および覚醒気流Fsの風速を定める速度情報とを記憶する。処理部22は、第1期間情報と第2期間情報と速度情報とに基づいて環境形成装置10の動作内容を定める。指示部23は、処理部22が定めた動作内容を環境形成装置10に指示する。基準期間Twは、稼働期間Tsが1回以上含まれるように定められている。
この構成によれば、覚醒気流Fsを利用者Usに当てることによって、気流だけで利用者Usの集中度の維持または向上が可能になる。すなわち、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者Usの集中度を維持または向上させることが可能になる。
制御装置20は、操作入力による入力情報を受け取る入力部24を備えることが望ましい。この場合、記憶部21は、入力情報に含まれている第1期間情報と第2期間情報と速度情報とを記憶する。
この構成によれば、環境形成装置10を制御する情報を入力情報として与えることが可能になる。
処理部22は、覚醒気流Fsが利用者Usの所定部位に当たるように、作業空間Esにおいて覚醒気流Fsを形成する部位を環境形成装置10の動作内容として定めることが望ましい。
この構成によれば、たとえば、覚醒気流Fsが利用者Usの上半身にのみ当たるように定めることが可能になる。
稼働期間Tsは3秒以上60秒以下の範囲から選択され、基準期間Twは5分以上40分以下の範囲から選択され、覚醒気流Fsの風速の最大値は0.5[m/s]以上2[m/s]以下の範囲から選択されることが望ましい。
覚醒気流Fsに関する条件をこの範囲において選択することによって、適正な刺激を利用者Usに与えることが可能になる。
記憶部21は、覚醒気流Fsの風速に対して2分の1以下の風速である微気流Fwの風速を含む環境情報を記憶していることが望ましい。この場合、処理部22は、第1期間情報と第2期間情報と環境情報とに基づいて、少なくとも覚醒気流Fsが停止している期間において微気流Fwが生じるように環境形成装置10の動作内容を定める。さらに、処理部22は、微気流Fwが利用者Usに当たるように、作業空間Esにおいて微気流Fwを形成する部位を環境形成装置10の動作内容として定めることが望ましい。
この構成によれば、微気流によって利用者Usの周囲の温度境界層を薄くすることが可能になり、結果的に覚醒気流Fsによる集中度の低下抑制の効果を高めることになる。
ここに、環境形成装置10は、作業空間Esに気流を形成する送風機11であることが望ましい。すなわち、覚醒気流Fsおよび微気流Fwは利用者Usに当てるように生成されるから、送風機11を用いて気流を形成すると、利用者Usの特定部位に当たる気流を生成する制御が容易に行える。
(実施形態2)
実施形態1では、作業空間Esにおいて覚醒気流および微気流が生成されるように環境形成装置10を制御する例を説明した。覚醒気流および微気流は、ともに利用者Usの特定部位(上半身および頭部の近辺)に当てるように生成される。本実施形態では、作業空間Esにおいて、利用者Usに当てない環境気流を形成する構成例について説明する。本実施形態の構成は、図2に示した実施形態1の構成と同様である。
実施形態1では、作業空間Esにおいて覚醒気流および微気流が生成されるように環境形成装置10を制御する例を説明した。覚醒気流および微気流は、ともに利用者Usの特定部位(上半身および頭部の近辺)に当てるように生成される。本実施形態では、作業空間Esにおいて、利用者Usに当てない環境気流を形成する構成例について説明する。本実施形態の構成は、図2に示した実施形態1の構成と同様である。
環境気流を形成する期間は微気流と同様であり、環境気流の風速は覚醒気流の風速以下であればよい。また、微気流は利用者Usに当たるように風向が制御されているが、環境気流は利用者Usに当たらないように風向が制御される。すなわち、環境気流を生成する期間は微気流と同様であり、環境気流の風速は微気流の風速とは異なり、また、微気流が利用者Usに当たるのに対して、環境気流は利用者Usに当たらない点が相違している。環境気流は、望ましくは、利用者Usの近傍で上方に向かうように形成する。なお、環境形成装置10として作業空間Esの上部に配置されたエアコン13(図1参照)を採用する場合には、環境気流は下方に向かうように形成される。環境気流を形成するための情報は、周囲情報として記憶部21が記憶する。したがって、処理部22は、周囲情報を用いて環境形成装置10が環境気流を生成するように動作内容を定める。
環境形成装置10を用いて環境気流を形成すると、環境気流によって室内の空気が攪拌されるから、作業空間Esの空気の淀みが解消され、また、作業空間Esの温度分布の偏りが抑制される。とくに、作業空間Esの気温が比較的高い場合には、微気流によって頭寒足熱の効果が期待できるが、作業空間Esの気温が比較的低い場合には、利用者Usに微気流を当てると、利用者Usの体感温度が低下して集中度が低下する可能性がある。このような場合に、環境気流を形成すれば、作業空間Esの空気が攪拌され、利用者Usの周囲の空気の淀みが少なくなり、覚醒気流による刺激を確保しやすくなるという効果が期待できる。本実施形態の他の構成および動作は実施形態1と同様である。
本実施形態の環境制御システムでは、記憶部21が、覚醒気流の風速以下の風速である環境気流の風速を含む周囲情報を記憶している。この場合、処理部22は、第1期間情報と第2期間情報と周囲情報とに基づいて、少なくとも覚醒気流Fsが停止している期間において環境気流が生じるように環境形成装置10の動作内容を定める。さらに、処理部22は、環境気流が利用者Usに当たらないように、作業空間Esにおいて環境気流を形成する部位を環境形成装置10の動作内容として定める。
この構成によれば、環境気流によって作業空間Esの空気が攪拌され、作業空間Esにおける空気の淀みが抑制され、結果的に利用者Usの集中力の維持または向上に寄与することが期待できる。
(実施形態3)
本実施形態は、覚醒気流と微気流と環境気流との3種類の気流を用いる例であって、図8に示すように、図2に示した実施形態1の構成に選択部27を付加している。本実施形態の処理部22は、微気流を用いる第1動作状態と、環境気流を用いる第2動作状態とが選択可能であり、選択部27は、第1動作状態と第2動作状態のいずれかを選択するように構成されている。
本実施形態は、覚醒気流と微気流と環境気流との3種類の気流を用いる例であって、図8に示すように、図2に示した実施形態1の構成に選択部27を付加している。本実施形態の処理部22は、微気流を用いる第1動作状態と、環境気流を用いる第2動作状態とが選択可能であり、選択部27は、第1動作状態と第2動作状態のいずれかを選択するように構成されている。
選択部27は、操作器40からの操作入力によって第1動作状態と第2動作状態とを切り替えることが可能であるが、センサ50が作業空間Esの気温を監視する場合には、センサ50が計測した温度に応じて第1動作状態と第2動作状態のいずれかを選択してもよい。センサ50が計測した温度に応じて選択部27が第1動作状態と第2動作状態とを切り替える場合に、記憶部21に記憶させる情報の例を表1に示す。
表1に示す例では、気温が24[℃]以上であるときに第1動作状態が選択され、気温が24[℃]未満であるときに第2動作状態が選択されるように、記憶部21の情報が定められている。第1動作状態は、微気流を用いる動作状態であり、表1に示す例では、24[℃]以上で覚醒気流と微気流とが生成される。第2動作状態は、環境気流を用いる動作状態であり、表1に示す例では、24[℃]未満で覚醒気流と環境気流とが生成される。すなわち、微気流による体感温度の低下により利用者Usが寒いと感じる場合には、微気流ではなく環境気流を生成し、逆に環境気流では利用者Usが暑いと感じる場合には、微気流を生成することにより体感温度を下げることになる。
本実施形態のように、微気流と環境気流とを適宜に組み合わせることによって、利用者Usにとって快適な環境が形成され、結果的に集中度の維持または向上を実現することが可能になる。本実施形態の他の構成および動作は上述した実施形態と同様である。
上述した本実施形態の環境制御システムでは、記憶部21は、覚醒気流Fsの風速に対して2分の1以下の風速である微気流Fwの風速を含む環境情報と、覚醒気流Fsの風速以下の風速である環境気流の風速を含む周囲情報とを記憶している。処理部22は、第1動作状態と第2動作状態とが選択可能であり、制御装置20は、第1動作状態と第2動作状態のいずれかを選択する選択部27を備える。第1動作状態では、処理部22は、第1期間情報と第2期間情報と環境情報とに基づいて、少なくとも覚醒気流Fsが停止している期間において微気流Fwが生じるように環境形成装置10の動作内容を定める。また、第1動作状態では、処理部22は、微気流Fwが利用者Usに当たるように、作業空間において微気流Fwを形成する部位を環境形成装置10の動作内容として定める。第2動作状態では、処理部22は、第1期間情報と第2期間情報と周囲情報とに基づいて、少なくとも覚醒気流Fsが停止している期間において環境気流が生じるように環境形成装置10の動作内容を定める。また、第2動作状態では、処理部22は、環境気流が利用者に当たらないように、作業空間Esにおいて環境気流を形成する部位を環境形成装置10の動作内容として定める。
この構成によれば、作業空間Esの気温などに応じて第1動作状態と第2動作状態からいずれかを選択することができるから、利用者Usは快適な環境で集中度を維持または向上させることが可能になる。
(実施形態4)
本実施形態は、図9に示すように、集中度を計測するための計測装置30を図2に示した実施形態1の構成に付加した構成を有している。計測装置30は図1のように利用者Usの集中度に関すデータを計測するように配置され、計測装置30が計測したデータは取得部26を通して処理部22に与えられる。処理部22は、計測装置30が計測したデータに基づいて集中度を評価し、評価結果により環境形成装置10の動作内容を決める。
本実施形態は、図9に示すように、集中度を計測するための計測装置30を図2に示した実施形態1の構成に付加した構成を有している。計測装置30は図1のように利用者Usの集中度に関すデータを計測するように配置され、計測装置30が計測したデータは取得部26を通して処理部22に与えられる。処理部22は、計測装置30が計測したデータに基づいて集中度を評価し、評価結果により環境形成装置10の動作内容を決める。
処理部22は、集中度が極大である状態から所定の閾値だけ低下したタイミングで、覚醒気流を生成するように環境形成装置10の動作内容を決める。処理部22は、覚醒気流を生成するように環境形成装置10の動作内容を決めるタイミングとして、集中度が所定の基準値まで低下した時点を採用することが可能である。あるいはまた、処理部22は、集中度が低下する際の変化率を算出し、算出した変化率を所定範囲と比較することによって、環境形成装置10に覚醒気流を生成させるタイミングとして、集中度の低下が急激になった時点を採用してもよい。
計測装置30は、利用者に非侵襲(non-invasive)で集中度を監視し、かつ集中度の変化を比較的短い時間間隔(たとえば、1~10分)で検出する必要がある。計測装置30は、非侵襲であるだけではなく非接触であることが望ましいが、ヘッドバンドやリストバンドのように利用者に接触する構成を含んでいてもよい。
計測装置30としては、たとえば、利用者を撮像するカメラが用いられる。取得部26は、カメラで撮像した利用者の画像を用いて、体動、姿勢、瞳孔径、まばたきの頻度などの情報を取得し、処理部22は、これらの情報を単独または組み合わせて用いることにより、集中度の評価値を求める。ここに、処理部22は、これらの情報と上述した集中時間比率との関係を対応付けてルックアップテーブル(記憶部21)に登録するように構成される。処理部22は、集中度を評価する際には、取得部26から得た情報をルックアップテーブルと照合して集中時間比率に変換することにより集中度を定量化する。
なお、上述のように、カメラで撮像した画像から得られる情報を集中時間比率に変換する技術は、集中度を定量化する技術の一例であって、計測装置30は、集中度の目安となる情報であれば他の情報を監視する構成であってもよい。たとえば、計測装置30は、利用者の特定部位における皮膚温度の変化をサーモグラフで検出する構成、脳波あるいは脳波以外の生体電流を検出する構成であってもよい。
処理部22は、評価した集中度に応じて、環境形成装置10の動作内容を、たとえば以下のように決定する。環境形成装置10として送風機11を用いる場合であって、処理部22が集中度の維持あるいは向上を図るタイミングになったと判断したとき、処理部22は、覚醒気流が生成されるように送風機11の動作内容を決める。
ところで、センサ50は、空気環境のうち空気中の物質の濃度を計測する構成であってもよい。この場合、記憶部21には、センサ50が計測する物質の濃度に対する目標値があらかじめ定められ、処理部22は、取得部26を通して取得した物質の濃度を目標値と比較することによって、環境形成装置10の動作内容を定める。
空気中の物質の濃度は、空気質と呼ばれ、空気質には、二酸化炭素濃度、酸素濃度、相対湿度(水蒸気濃度)、臭気成分(揮発成分:アルデヒド類、VOCなども含む)、塵埃などの各種の環境要素が含まれる。センサ50は、空気質に含まれる環境要素のうちで着目する環境要素を計測し、処理部22は、センサ50が計測した環境要素の濃度に対する目標値を用いて環境形成装置10の動作を制御する。目標値は、利用者の集中度が低下するか上昇する値を実測値に基づいて統計的に定めればよい。
ここでは、処理部22は、集中度を維持または向上させるように環境形成装置10を動作させている期間に、センサ50で計測している環境要素が目標値に達すると、環境形成装置10の動作を元の状態に復帰させるように構成される。たとえば、着目する環境要素を二酸化炭素の濃度とする場合、目標値は400ppmなどに設定される。
この場合、集中度を維持または向上させるために、作業空間への外部の空気の導入量を増加させるように換気扇12を動作させている間に、二酸化炭素の濃度が400ppmまで低下すると、換気扇12を元の動作に復帰させるという動作になる。
ところで、環境形成装置10の動作を時計部25が計時する時間の経過に応じて制御する構成において、センサ50で計測する環境要素について設定した目標値を適用する場合には、以下の例のような動作が可能である。いま、環境形成装置10が換気扇12であり、着目する環境要素が二酸化炭素の濃度であって、目標値が400ppmである場合を想定する。この目標値は、室内の標準的な二酸化炭素の濃度に対して3分の2以下、望ましくは2分の1以下に設定される。すなわち、目標値は、700ppm以下、望ましくは500ppm以下に設定される。また、以下に説明する例では、知的作業の開始から25分が経過すると集中度が低下し始めると仮定する。
この場合、処理部22は、知的作業の開始から25分が経過した時点で、換気扇12を強(高速)で運転させることにより、集中度の維持あるいは向上を図る。その後、処理部22は、たとえば、センサ50で計測される二酸化炭素の濃度が目標値である400ppmに達してから10分間が経過するまで待ち、換気扇12を元の状態に復帰させる。
利用者に覚醒気流を当てることにより利用者を刺激する場合は、送風機11を制御した直後に利用者の集中度に変化が生じる。一方、換気扇12を用いて室内の空気質を調節する場合は、換気扇12の動作が開始されてから室内の空気質が所要の程度に改善されるまでの時間は比較的長時間(たとえば、20分間)になる。そのため、集中度の低下が見込まれる時間帯に対して、室内の空気質が所要の程度に改善されるまでに要する時間だけ先行して換気扇12の運転を開始してもよい。
なお、環境形成装置10が換気扇12のように回転型のモータを動力源とする場合、目標値をモータの回転数によって定めるようにしてもよい。つまり、センサ50を用いることなく、モータの回転数を目標値に用いて換気扇12の動作を復帰させるタイミングを定めるようにしてもよい。
さらに、処理部22は、集中度に応じて、環境形成装置10の動作を異ならせるように構成されていてもよい。たとえば、集中度を複数段階に分け、段階ごとに気流の速度あるいは目標値などを変更するようにしてもよい。さらには、サーカディアンリズムのような生体リズムを考慮し、時間帯に応じて環境形成装置10の動作を変更する構成を採用してもよい。
上述した本実施形態の環境制御システムは、作業空間における利用者の集中度を計測する計測装置30を備える。この構成において、制御装置20は、計測装置30が計測した集中度を維持または向上させるように環境形成装置10の動作を制御する。
この環境制御システムは、利用者の集中度を計測装置30で監視してフィードバック制御を行うから、集中度を維持ないし向上させる適切なタイミングで、環境形成装置10を制御することが可能になる。
また、制御装置20は、時間を計時する時計部25を備えていてもよい。この構成において、制御装置20は、時計部25が計時した時間と利用者の集中度との関係を用いることにより、時計部25が計時する時間に応じて、集中度を維持または向上させるように環境形成装置10の動作を制御する。
この環境制御システムは、経過時間と利用者の集中度との関係を用いてオープン制御を行うから、計測装置30を用いることなく、簡単な構成で実現することができる。
環境制御システムは、作業空間の空気質について着目する環境要素を計測するセンサ50を備えていてもよい。この構成では、制御装置20は、センサ50が計測する環境要素について設定された目標値が達成されるように、環境形成装置10の動作を制御する。
この環境制御システムは、作業空間の空気質を考慮して環境形成装置10の動作を制御するから、二酸化炭素の濃度、においのように集中度に作用する空気質を改善することによって、集中度の維持ないし向上を図ることができる。
環境形成装置10は、換気装置であり、センサ50は、環境要素として二酸化炭素の濃度を計測する構成であってもよい。この構成では、制御装置20は、センサ50により計測される作業空間の二酸化炭素の濃度が、700ppmを超えないように、換気装置を制御することが望ましい。
この環境制御システムは、作業空間における二酸化炭素の濃度が高濃度にならないように調節するから、集中度の低下を抑制し、結果的に集中度の低下を抑制することが可能になる。
なお、上述した実施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もちろんのことである。
Claims (14)
- 作業空間に気流を形成する機能を有する環境形成装置と、
前記作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記利用者の集中度を復帰させる覚醒気流を形成するように前記環境形成装置の稼働期間を定める第1期間情報、前記稼働期間よりも長い基準期間を定める第2期間情報、および前記覚醒気流の風速を定める速度情報とを記憶する記憶部と、
前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記速度情報とに基づいて前記環境形成装置の動作内容を定める処理部と、
前記処理部が定めた動作内容を前記環境形成装置に指示する指示部とを備え、
前記基準期間は、前記稼働期間が1回以上含まれるように定められている
ことを特徴とする環境制御システム。 - 前記制御装置は、
操作入力による入力情報を受け取る入力部をさらに備え、
前記記憶部は、前記入力情報に含まれている前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記速度情報とを記憶する
請求項1記載の環境制御システム。 - 前記処理部は、
前記覚醒気流が前記利用者の所定部位に当たるように、前記作業空間において前記覚醒気流を形成する部位を前記環境形成装置の動作内容として定める
請求項1又は2記載の環境制御システム。 - 前記稼働期間は3秒以上60秒以下の範囲から選択され、前記基準期間は5分以上40分以下の範囲から選択され、前記覚醒気流の風速の最大値は0.5[m/s]以上2[m/s]以下の範囲から選択される
請求項1~3のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記記憶部は、前記覚醒気流の風速に対して2分の1以下の風速である微気流の風速を含む環境情報をさらに記憶しており、
前記処理部は、前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記環境情報とに基づいて、少なくとも前記覚醒気流が停止している期間において前記微気流が生じるように前記環境形成装置の動作内容を定め、かつ前記微気流が前記利用者に当たるように、前記作業空間において前記微気流を形成する部位を前記環境形成装置の動作内容として定める
請求項1~4のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記記憶部は、前記覚醒気流の風速以下の風速である環境気流の風速を含む周囲情報をさらに記憶しており、
前記処理部は、前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記周囲情報とに基づいて、少なくとも前記覚醒気流が停止している期間において前記環境気流が生じるように前記環境形成装置の動作内容を定め、かつ前記環境気流が前記利用者に当たらないように、前記作業空間において前記環境気流を形成する部位を前記環境形成装置の動作内容として定める
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記記憶部は、前記覚醒気流の風速に対して2分の1以下の風速である微気流の風速を含む環境情報と、前記覚醒気流の風速以下の風速である環境気流の風速を含む周囲情報とをさらに記憶しており、
前記処理部は、
前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記環境情報とに基づいて、少なくとも前記覚醒気流が停止している期間において前記微気流が生じるように前記環境形成装置の動作内容を定め、かつ前記微気流が前記利用者に当たるように、前記作業空間において前記微気流を形成する部位を前記環境形成装置の動作内容として定める第1動作状態と、
前記第1期間情報と前記第2期間情報と前記周囲情報とに基づいて、少なくとも前記覚醒気流が停止している期間において前記環境気流が生じるように前記環境形成装置の動作内容を定め、かつ前記環境気流が前記利用者に当たらないように、前記作業空間において前記環境気流を形成する部位を前記環境形成装置の動作内容として定める第2動作状態とが選択可能であり、
前記制御装置は、
前記第1動作状態と前記第2動作状態のいずれかを選択する選択部をさらに備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記環境形成装置は、前記作業空間に気流を形成する送風機である
請求項1~7のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記作業空間における前記利用者の前記集中度を計測する計測装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記計測装置が計測した前記集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する
請求項1~8のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記制御装置は、
時間を計時する時計部をさらに備え、前記時計部が計時した時間と前記利用者の前記集中度との関係を用いることにより、前記時計部が計時する時間に応じて、前記集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する
請求項1~8のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記作業空間の空気質について着目する環境要素を計測するセンサをさらに備え、
前記制御装置は、前記センサが計測する前記環境要素について設定された目標値が達成されるように、前記環境形成装置の動作を制御する
請求項1~10のいずれか1項に記載の環境制御システム。 - 前記環境形成装置は、換気装置であり、
前記センサは、前記環境要素として二酸化炭素の濃度を計測する構成であって、
前記制御装置は、
前記センサにより計測される前記作業空間の二酸化炭素の濃度が、700ppmを超えないように、前記換気装置を制御する
請求項11記載の環境制御システム。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載の環境制御システムに用いられることを特徴とする制御装置。
- コンピュータを、請求項1~12のいずれか1項に記載の環境制御システムに用いる前記制御装置として機能させるためのプログラム。
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