(57)【要約】  【課題】空調及び照明の省エネルギー化を図るとともに、将来の間仕切り変更に対しても、システム変更無く対応可能であるか、プログラム変更等の簡単な変更のみで対応可能とする。  【解決手段】システム天井モジュール１は、前記空調吹出口部２に風量可変制御装置４が組み込まれるとともに、照明器具３に調光制御装置が組み込まれ、かつシステム天井モジュール１の略中央に、少なくとも当該システム天井モジュール１の範囲を検知エリアとする人感センサ６が設けられ、前記風量可変制御装置４及び調光制御装置を前記人感センサ６による検知信号に基づき制御するとともに、総合管理用制御器８と信号伝送可能とされる個別制御器５が設けられ、前記個別制御器５が、システム天井モジュール１範囲を最小制御単位として、前記空調吹出口部２からの風量及び照明器具３の輝度を段階的に可変制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも空調吹出口及び／又は照明器具を備えたシステム天井モジュールを天井面に並べて配設した室内の空調・照明の制御方法であって、
前記システム天井モジュールは、前記空調吹出口部に風量可変制御装置が組み込まれるとともに、前記照明器具に調光制御装置が組み込まれ、かつシステム天井モジュールの略中央に、少なくとも当該システム天井モジュールの範囲を検知エリアとする人感センサが設けられるとともに、前記風量可変制御装置及び／又は調光制御装置を前記人感センサによる検知信号に基づき制御する個別制御器が設けられており、
前記個別制御器が、システム天井モジュール範囲を最小制御単位として、前記空調吹出口部からの風量及び／又は照明器具の輝度を段階的に可変制御するようにしたことを特徴とする空調・照明の制御方法。
【請求項２】
前記各個別制御器と信号伝送可能な総合管理用制御器が設けられるとともに、該総合管理用制御器は、前記個別制御器を介して各システム天井モジュールからの検知信号を受信し、在室者を検知しているシステム天井モジュールの周囲に位置するシステム天井モジュールに関し、前記個別制御器による空調吹出口からの風量及び／又は照明輝度の段階的可変制御に優先して、在室者を検知しているシステム天井モジュールの風量及び／又は照明輝度よりも下の段階レベルの風量及び／又は照明輝度に制御する請求項１記載の空調・照明の制御方法。
【請求項３】
前記システム天井モジュールは照度センサを備え、この照度センサによる検知信号に基づき、前記個別制御器は照明の減光又は増光制御を行う請求項１、２いずれかに記載の空調・照明の制御方法。
【請求項４】
少なくとも空調吹出口及び／又は照明器具を備えたシステム天井モジュールにおいて、前記空調吹出口部に風量可変制御装置が組み込まれるとともに、前記照明器具に調光制御装置が組み込まれ、かつシステム天井モジュールの略中央に、少なくとも当該システム天井モジュールの範囲を検知エリアとする人感センサが設けられるとともに、前記風量可変制御装置及び／又は調光制御装置を前記人感センサによる検知信号に基づき制御する個別制御器が設けられたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の空調・照明の制御方法のためのシステム天井モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、在室者の有無や位置等を正確に感知し、これに応じた空調制御及び照明制御を行うことにより、省エネルギー化を実現した空調・照明の制御方法及びそのためのシステム天井モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オフィスビル等では資源の無駄を無くすため省エネルギー化が進められている。例えば、空調システムの分野では、省エネルギー化のためにタスクアンビエントと呼ばれる空調システムの考え方が提案されている。アンビエント空調とは、アンビエント（取り囲む）すなわち周辺の空調でベース空調ともいわれ、室全体の空気環境（空気浄化、外気導入、最小換気量の確保等）を制御する空調をいい、タスク空調とはタスク（仕事）すなわち作業域に対する空調で、在室者が居る部分に対処する温度制御をいう。
【０００３】
従来は、タスクアンビエントの考え方が導入されたとしても、せいぜい通路部と在席部とに分けて空調制御を行うといった程度であったが、近年は下記特許文献１に示されるように、各小部屋毎に炭酸ガスセンサユニットと、温熱ユニットと、可変風量吹出口（ＶＡＶ）と、ＶＡＶ開度制御手段とを備え、部屋毎の炭酸ガス濃度に応じて外気導入を行うようにした空気調和装置が提案されているとともに、下記特許文献２に示されるように、 複数の部屋或いは１つの部屋内を分けた複数の区域からなる複数のゾーン毎に、該各ゾーンに用いる室内用電気機器の動作を制御する装置であって、前記各ゾーンにそれぞれ設けられ、各ゾーンの着席者数の情報を検出する着席検出手段と、該着席検出手段による検出情報に基づき各ゾーンの着席者数を検出するとともに該着席者数に応じてゾーン毎に前記電気機器を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記着席者数が１以上のゾーンに対し前記電気機器を動作させるとともに、着席者数が０のゾーンに対し電気機器を不動作にするように、構成されている室内用電気機器の制御装置が提案されている。ここで、前記着席検出手段としては、例えば机或いはテーブル上に設置され、着席、離席に応じた信号を出力する１以上の着席センサ（例えば、赤外線センサ）が用いられる。
【特許文献１】特開平４−６４８５３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の発明は、各部屋毎に在室者の多少に応じて外気導入量を可変とすることで従来の設備と比較すると、省エネルギー化が図れるようになるものの、１つの部屋内で在室者の偏り、すなわち人が多く集まっているゾーンと、人が居ないゾーンの区別なく、１つの部屋全体を最小空調制御単位としているため、無駄なエネルギー消費があった。
【０００５】
これに対して、上記特許文献２記載の発明では、部屋内を幾つかのゾーンに分け、各ゾーン内で着席者数を検出し、ゾーン内の人員数に応じて空気調和装置を制御することにより、より小さなゾーン単位での制御を可能としているため、上記特許文献１の発明よりも更に省エネルギー化が図れるようになっている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２記載の発明の場合は、在室者数の検出は、着席センサによるものであるため、着席せずに立ったままの在室者は計数することができないとともに、机やテーブル毎にセンサを設けるシステムであるため、これら机やテーブルへの取付けに専用の器具が必要になるとともに、配線等が邪魔になるなどの問題があった。
【０００７】
また、室内に最小制御単位となる複数の空調ゾーンを設定し、ゾーン内に存在する複数の吹出口からの風量をＶＡＶユニットによって制御するシステムであるため、ゾーン内の在室者分布に偏りがある場合には、過剰空調になるケースがあるとともに、その後に室内の間仕切り変更が生じた場合には、ＶＡＶユニットの配置変え等が必要になるため、大掛かりな設備工事が必要になるなどの問題があった。
【０００８】
以上、室内の空調設備における省エネルギー化について詳述したが、照明に関しても同様に、在室者の有無等に応じて輝度を段階的に変化させたり、消灯させることにより、省エネルギー化を図ることが進められている。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、在室者の位置をより細かく、かつ正確に検出し、それに応じて空調及び／又は照明を制御することにより、更なる省エネルギー化を図るとともに、将来の間仕切り変更に対しても、システム変更無く対応可能であるか、プログラム変更等の簡単な変更のみで対応可能とした空調・照明の制御方法及びそのためのシステム天井モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、少なくとも空調吹出口及び／又は照明器具を備えたシステム天井モジュールを天井面に並べて配設した室内の空調・照明の制御方法であって、
前記システム天井モジュールは、前記空調吹出口部に風量可変制御装置が組み込まれるとともに、前記照明器具に調光制御装置が組み込まれ、かつシステム天井モジュールの略中央に、少なくとも当該システム天井モジュールの範囲を検知エリアとする人感センサが設けられるとともに、前記風量可変制御装置及び／又は調光制御装置を前記人感センサによる検知信号に基づき制御する個別制御器が設けられており、
前記個別制御器が、システム天井モジュール範囲を最小制御単位として、前記空調吹出口部からの風量及び／又は照明器具の輝度を段階的に可変制御するようにしたことを特徴とする空調・照明の制御方法が提供される。
【００１１】
上記請求項１記載の本発明においては、少なくとも空調吹出口及び／又は照明器具を備えた、システム天井の単位ユニットとなるシステム天井モジュール（一般的には3.2m×3.2m）に対して、前記空調吹出口部に風量可変制御装置を組み込むとともに、前記照明器具に調光制御装置を組み込み、かつシステム天井モジュールの略中央に、少なくとも当該システム天井モジュールの範囲を検知エリアとする人感センサを設けるとともに、前記風量可変制御装置及び／又は調光制御装置を前記人感センサによる検知信号に基づき制御する個別制御器を設けるようにし、前記個別制御器が、システム天井モジュール範囲を最小制御単位として、人感センサによる在室者の有無に基づき、前記空調吹出口部からの風量及び／又は照明器具の輝度を段階的に可変制御するようにしたものである。
【００１２】
従って本発明では、人感センサはシステム天井モジュールの天井面に配設されるため、取付けに専用の器具が不要になるとともに、配線等が邪魔になるなどの問題が解消される。また、在室者が着席しているか、立ったままであるかに拘わらず、システム天井モジュールの範囲内に居る在室者を確実に検知することができる。
【００１３】
また、本制御方法においては、空調吹出口部からの風量及び／又は照明輝度を段階的に可変制御に当たり、システム天井モジュール範囲を最小制御単位としているため、室内における人間の分布状態をより細かく、かつ正確に検出し、その分布状態に応じて適切に空調及び／又は照明を制御することが可能であるとともに、将来的に間仕切り変更があったとしても、システムの変更（設備工事）が必要無いか、或いはプログラム変更のみで柔軟に対応可能となる。
【００１４】
請求項２に係る本発明として、前記各個別制御器と信号伝送可能な総合管理用制御器が設けられるとともに、該総合管理用制御器は、前記個別制御器を介して各システム天井モジュールからの検知信号を受信し、在室者を検知しているシステム天井モジュールの周囲に位置するシステム天井モジュールに関し、前記個別制御器による空調吹出口からの風量及び／又は照明輝度の段階的可変制御に優先して、在室者を検知しているシステム天井モジュールの風量及び／又は照明輝度よりも下の段階レベルの風量及び／又は照明輝度に制御する請求項１記載の空調・照明の制御方法が提供される。
【００１５】
上記請求項２記載の本発明においては、在室者を検知しているシステム天井モジュールの周囲に位置するシステム天井モジュールに関して、総合管理用制御器が、前記個別制御器による空調吹出口からの風量及び／又は照明輝度の段階的可変制御に優先して、在室者を検知しているシステム天井モジュールの風量及び／又は照明輝度よりも下の段階レベルの風量及び／又は照明輝度に制御するようにするものである。例えば、在室者を検知しているシステム天井モジュールでは、人感センサにより人の存在が検知されたならば、温度センサによる検出温度を考慮しながら、最適の風量及び／又は照明輝度に設定されるが、それに隣接するシステム天井モジュール（隣接モジュール数は任意に設定される）では、在室者を検知しているシステム天井モジュールの風量及び／又は照明輝度よりも下の段階レベルの風量及び／又は照明輝度に制御することにより、人が存在しているエリアから離れるに従い、適度な風量勾配及び／又は照明輝度勾配に設定することができる。
【００１６】
請求項３に係る本発明として、前記システム天井モジュールは照度センサを備え、この照度センサによる検知信号に基づき、前記個別制御器は照明の減光又は増光制御を行う請求項１、２いずれかに記載の空調・照明の制御方法が提供される。
【００１７】
上記請求項３記載の本発明においては、システム天井モジュール単位の照明輝度制御に関し、照度センサによる検知信号に基づき、前記個別制御器が照明の減光又は増光制御を行うようにするものであり、これにより昼光の有無等に応じて、減光制御又は増光制御を行うことによって、無駄無く省エネルギー化が図れるようになる。
【００１８】
請求項４に係る本発明として、少なくとも空調吹出口及び／又は照明器具を備えたシステム天井モジュールにおいて、前記空調吹出口部に風量可変制御装置が組み込まれるとともに、前記照明器具に調光制御装置が組み込まれ、かつシステム天井モジュールの略中央に、少なくとも当該システム天井モジュールの範囲を検知エリアとする人感センサが設けられるとともに、前記風量可変制御装置及び／又は調光制御装置を前記人感センサによる検知信号に基づき制御する個別制御器が設けられたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の空調・照明の制御方法のためのシステム天井モジュールが提供される。
【００１９】
上記請求項４記載の発明では、本制御方法に用いられるシステム天井ユニットを、予め工場等で製作するユニット構造体とし、そのままビル建設現場に搬入し設置可能としたため、ビル建設工事における設置手間を大幅に省力化できるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
以上詳説のとおり本発明によれば、室内における人の分布状態をより細かく、かつ正確に検出し、それに応じて空調及び／又は照明を制御することにより、大幅な省エネルギー化が図れるようになる。また、将来の間仕切り変更に対しても、システム変更（設備変更）無く対応可能であるか、プログラム変更等の簡単な変更のみで対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明に係る空調・照明制御システムの概略図、図２はシステム天井モジュールの縦断面図、図３はその平面図、図４は天井レイアウト平面図である。
【００２２】
図１において、空調装置１０は、例えば上流側からエアフィルタ１１，熱交換器１２，加湿器１３、給気用送風機１４の順により構成され、外気ＯＡと還気ＲＡとが前記空調装置１０を通り、空調処理された後、送風ダクト２０を通じて、それぞれ風量制御装置４を備えた各空調吹出口部２より室内に吹き出されるようになっている。風量制御に当たっては、送風ダクト２０内の圧力が変化するため、送風ダクト２０内に静圧センサ１６を取付け、送風ダクト２０内の圧力がほぼ一定圧を保つように送風機１４の調節器１５を介してインバータ２１により回転数制御するようになっている。
【００２３】
一方、前記空調吹出口部２を備える天井面は、図４に示されるように、少なくとも空調吹出口２及び照明器具３，３…を備えたシステム天井モジュール１、１…を天井面に並べて設置することにより構成されている。
【００２４】
前記システム天井モジュール１は、詳細には図２及び図３に示されるように、一般的には3.2m×3.2m寸法で構成される天井ユニットであり、天井スラブから垂下される吊持金具を介して吊持され設置される。
【００２５】
本システム天井モジュール１では、前記空調吹出口部２に風量可変制御装置４が組み込まれるとともに、前記照明器具３に調光制御装置（図示せず）が組み込まれている。また、システム天井モジュール１の略中央に、少なくとも当該システム天井モジュール１の下側範囲を検知エリアとする人感センサ６と、当該システム天井モジュール１の下側範囲の一部を検知エリアとする照度センサ７とが設けられるとともに、前記風量可変制御装置４及び調光制御装置を前記人感センサ６、照度センサ７による検知信号に基づき制御するとともに、総合管理用制御器８とネットワーク回線９を介して信号の送受信が可能とされる個別制御器５が設けられている。そして、前記個別制御器５が、システム天井モジュール１の範囲を最小制御単位として、前記空調吹出口部２からの風量及び照明器具３の輝度を段階的に可変制御するようになっている。
【００２６】
前記個別制御器５は、詳細には図５に示されるように、人感センサ６及び照度センサ７からの信号（他に、後述の調整器２２からの風量信号、温度計（図示せず）からの温度信号）を取込み、前記風量可変制御装置４におけるダンパの開度制御を行うとともに、照明器具３に対する調光制御を行う制御機能と、ネットワーク機能とを兼ね備えた小型の機器、例えば縦100〜200mm×横100〜200mm程度の機器であり、ネットワーク回線９を介して後述の総合管理制御器８と信号伝送可能に接続されている。
【００２７】
前記風量可変制御装置４における開度制御は、リレーの切換による複数段階制御、例えば４段階のステップ制御により、送風ダクト２０内に配置したダンパーの開度を調整器２２により制御するものである。
【００２８】
一方、照明の輝度制御は、照度センサ７による検出信号に基づき、照明輝度を複数段階制御、例えば４段階で制御する。制御信号は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)方式パルス信号を前記個別制御器５から照明器具３のインバータに送信することにより行う。前記ＰＷＭ方式パルス信号は、図６に示されるように、デューティ比（＝ｔ／Ｔ×100％）を変化させることで、ランプの調光比を変化させる方式で、同図６に示されるように、デューティ比が大きく（ｔの幅が大きく）なるほど暗くなり、小さくなるほど明るくなる。また、人感センサ６によりシステム天井モジュール１の範囲に人が居ないことが検知されたならば、照明輝度を最小輝度、例えば200〜300(lx)程度に設定するようにする。
【００２９】
更には、図７に示されるように、最高輝度を1000(lx)に設定し、動作すきまを１０％に設定し、昼光などの影響により、輝度が1000(lx)を超え1100(lx)になった場合には照明を消灯し、輝度が1000(lx)を下回り900(lx)になった場合には照明を点灯するように制御するようにして、更なる省エネルギー化を図るようにするのが望ましい。
【００３０】
前記人感センサ６としては、人の有無を検出可能なセンサ、例えば赤外線センサや超音波センサ、光電センサなどを好適に使用することができ、システム天井モジュール１の下側範囲に位置する人を確実に検出するため（不感エリアを無くすため）、検知範囲は少なくともシステム天井モジュール１の寸法範囲、例えば天井下２ｍの位置で直径５ｍ程度の検出範囲となるようにエリアを設定するのが望ましい。一方、前記照度センサ７としては、人間の視感度に近い感度特性を持った光学フィルターと、光電流を増幅させるための電流アンプを内蔵し、１チップに集積した小型の照度センサーなどを好適に用いることができる。この照度センサの検知範囲はシステム天井モジュール１の寸法範囲内であればよい。
【００３１】
前記総合管理用制御器８は、前記個別制御器５，５…とネットワーク９を介して接続され、信号の送受信が可能とされたコンピューター機器であり、システム的に前記個別制御器５、５…の上位に位置するものである。例えば、前記各個別制御器５、５…からは、当該システム天井モジュール１の範囲内に人が存在しているか否かの検知信号情報、可変風量制御装置４の開度情報、照明器具３の輝度情報などの情報が送られるようになっており、総合管理用制御器８では、これらの情報に基づいて、前記個別制御器５による個々のシステム天井モジュール１の空調制御及び照明制御に優先して、全体的に空調制御及び照明制御を行うようになっている。例えば、図８に示されるように、システム天井モジュールレイアウトにおいて、B-4、B-5、C-4、C-5及びG-2,G-3,H-2,H-3のシステム天井モジュール１に在室者が検出された場合に、その周辺に位置するシステム天井モジュールA-3〜A-6,B-3,B-6,C-3,C-6,D-3〜D-6及びF-1〜F-4,G-1,G-4,H-1,H-4,I-1〜I-4の各システム天井モジュール１，１…については、１段階下げた風量設定としたり、１段階下げた照明輝度に設定することで、人が存在しているエリアから離れるに従い、適度な風量勾配及び照明輝度勾配に設定することができる。仮に、将来的に間仕切り変更があった場合には、各システム天井モジュール１，１…の部屋割を前記総合管理制御器８に制御境界として設定することにより、柔軟に対応することが可能となる。
【００３２】
また、前記総合管理用制御器８は、個別制御器５の上位管理制御器となるものであり、空調及び照明のスケジュール運転設定、個別制御器５におけるＶＡＶ制御の温度設定変更、照明輝度の設定変更、各ＶＡＶの風量から総風量を算出し、送風機１４の回転数制御などを行い得るようになっている。なお、図示例では、室内に壁掛け式のデジタル設定器２３が設けられており、この設定器２３により、空調及び照明のON／OFF、個別制御器５におけるＶＡＶ制御の温度設定変更、照明輝度の設定変更等ができるようになっている。
【００３３】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、空調吹出口部２からの風量及び照明器具３の輝度を段階的に可変制御するようにしたが、空調吹出口部２からの風量制御及び照明器具３の輝度制御の内の一方側のみを制御するようにしてもよい。
(2)上記形態例における風量制御及び照明輝度制御は、システム天井モジュール１の範囲を最小制御単位としたが、前記総合管理用制御器８における設定により、幾つかのシステム天井モジュール１，１…毎にグループ分けし、このグループ単位で制御するようにしてもよい。
(3)上記形態例では、個別制御器５，５…とネットワーク接続されるとともに、上位制御器に当たる総合管理用制御器８を設けるようにしたが、場合によっては前記総合管理用制御器８は省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る空調・照明制御システムの概略図である。
【図２】システム天井モジュール１の縦断面図である。
【図３】その平面図である。
【図４】天井レイアウト平面図である。
【図５】個別制御器５のブロック図である。
【図６】照明器具３のPWM方式による輝度制御信号を示す図である。
【図７】調光制御例を示す図である。
【図８】空調・照明制御パターン図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…システム天井モジュール、２…吹出口、３…照明器具、４…風量可変制御装置、５…個別制御器、６…人感センサ、７…照度センサ、８…総合管理用制御器、９…ネットワーク、１０…空調装置、１１…エアフィルタ、１２…熱交換器、１３…加湿器、１４…給気用送風機、１５…調節器、１６…静圧センサ、２０…送風ダクト、２１…インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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