(57)【要約】【課題】  システム規模およびコスト増加を抑えつつ、在室者の快適性の低下を抑制し、所定の管理指標に基づいた省エネルギーを実現することができる室内環境制御システムを得る。【解決手段】  居室空間の環境を制御する室内環境制御機器と、室内環境制御機器の消費電力を計測する電力計測手段と、居室空間を利用する利用者が所持し操作する入出力端末と、システム全体の管理・制御をおこなうシステムコントローラと、居室空間を管理する管理者が管理指標を入力する管理端末と、からなり、前記システムコントローラは前記利用者が前記入出力端末に入力した情報と前記電力計測手段が計測した消費電力情報とを前記入出力端末に伝送するとともに、前記入力情報と前記消費電力情報と前記管理者が前記管理端末に入力した管理指標とに基づいて、前記システムコントローラは前記室内環境制御機器を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
居室空間の環境を制御する室内環境制御機器と、
前記室内環境制御機器の消費電力を計測する電力計測手段と、
前記居室空間を利用する利用者が所持し操作する入出力端末と、
システム全体の管理・制御をおこなうシステムコントローラと、
前記居室空間を管理する管理者が管理指標を入力する管理端末と、からなり、
前記システムコントローラは、前記利用者が前記入出力端末に入力した入力情報と、前記電力計測手段が計測した消費電力情報と、を前記入出力端末に伝送するとともに、
前記入力情報と、前記消費電力情報と、前記管理者が前記管理端末に入力した管理指標と、に基づいて、前記システムコントローラは前記室内環境制御機器を制御することを特徴とする環境制御システム。
【請求項２】
前記入出力端末は位置検出機能を有し、所持している人の好みや要望を入力するとともに、その人の動き状態と室内領域内の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項３】
前記室内空間を前記室内環境制御機器の能力に応じて複数の領域に分割し、その領域単位で環境制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境制御システム。
【請求項４】
前記複数の領域は、前記室内環境制御機器ごとに領域が異なることを特徴とする請求項３に記載の環境制御システム。
【請求項５】
前記電力計測手段は、前記分割された領域に応じて複数設置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項６】
前記電力計測手段は、前記分割された領域内の室内環境制御機器に対応して複数設置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項７】
前記システムコントローラは、前記室内環境制御機器の消費電力あるいは前記室内環境制御機器の合計の消費電力が前記管理端末から指定される管理指標を超えない範囲で、前記室内環境計測手段より得られた情報ならびに前記入出力端末から得られる人の動きと位置に応じて、所定の評価基準により重み付けを行い室内環境制御の連係動作を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項８】
前記システムコントローラは、機能拡張部を有し、領域毎の環境制御に必要な機材を追加可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項９】
前記室内環境制御機器は、照明機器であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項１０】
前記室内環境制御機器は、空調機であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の環境制御システム。
【請求項１１】
前記室内環境計測手段は、前記入出力端末に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の環境制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルなどの建物の内部環境において、所定の領域ごとに環境情報を取得し、その情報に応じて所定の領域に対応する空調機や照明機器に代表される室内環境制御機器を制御するとともに、所定の領域に対応する室内環境制御機器で消費される電力を測定し、その測定結果に応じて室内環境制御機器を制御させることで、屋内環境を効率的に制御しエネルギーの有効利用を実現するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の屋内環境制御システムでは、ビルなどの建物内の空調や照明などの屋内環境を建物内の人の配置に応じて効率的にかつ人間工学的に制御できる屋内環境制御システムを提供するため、各個人のＩＤ情報がそれぞれ格納された複数のＲＦＩＤタグと、屋内の或る領域内において当該領域を構成する複数のエリアにそれぞれ対応して設けられ、それぞれの検知範囲が各エリアをそれぞれカバーするとともに、ＲＦＩＤタグからの信号を検知してＩＤ情報を読み取る複数のＲＦＩＤタグリーダと、各タグリーダの読取結果に基づいて、エリアごとの屋内環境を制御するコントローラから屋内環境制御システムを構築するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、各人の座席に対応させて配置した空調ユニットの運転、停止を、人の在席、離席に合わせて行うことができるパーソナル空調システムを提供するため、ＢＡ―ＬＡＮとＯＡ−ＬＡＮに接続されたコントローラを具備するパーソナル空調システムにおいて、コントローラは、各パーソナルコンピュータが稼働中であると判断したとき、該パーソナルコンピュータに対応するパーソナル空調ユニットを稼動するとともに、各パーソナルコンピュータが停止中あるいは自動停止中のいずれかであると判断したとき、該パーソナルコンピュータに対応するパーソナル空調ユニットの稼動を停止するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８１２３９号公報
【特許文献２】特開２００９−６３１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す従来システムにおいては、室内のあるエリアごとに人の配置状態を検出し空調機および照明機器を制御することで、省エネを図るものであるが、期待する省エネ効果を得られているかを把握することが困難であった。また、機器の消費電力に基づいて機器間の連携制御による省エネならびに管理指標に対するフィードバックの機構を実現することが困難であった。
【０００６】
特許文献２に示す従来システムにおいては、個人の座席に対応させてパーソナル空調ユニットを配置する必要があり、システムを構成する機器要素数が多いため、レイアウト変更を含めた工事性の低下やコスト上昇の面で課題があった。また、座席以外の多数の人が利用する共用エリアへの適用も困難であった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、システム規模およびコスト増加を抑えつつ、第１の目的は在室者の快適性の低下を抑制し、所定の管理指標に沿ったエネルギーの有効利用を実現することができる環境制御システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る環境制御システムは、居室空間の環境を制御する室内環境制御機器と、室内環境制御機器の消費電力を計測する電力計測手段と、居室空間を利用する個人が所有する入出力端末と、システム全体の管理・制御をおこなうシステムコントローラと、居室空間の管理者の管理指標を入力する管理端末と、からなり、前記システムコントローラは、前記利用者が入出力端末に入力した情報と前記電力計測手段が計測した消費電力情報と、入出力端末に伝送するとともに、前記前記利用者が入出力端末に入力した情報と前記電力計測手段が計測した消費電力情報と、前記管理者が管理端末に入力した管理指標とに基づき前記室内環境制御機器を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の環境制御システムは、機器の消費電力および環境情報ならびに個人が保有する入出力端末からの情報、ならびに管理指標に基づいて、室内環境制御機器を制御するため、各個人の好みや要望、各個人の周囲環境情報を得ることにより、各個人の快適性を向上する環境の提供が可能となる。また、各個人の動作や状況を取得することにより、非定常な個人の状況が把握できるため、非定常な人に対する制御性が向上でき、快適性の向上が可能となる。また、管理指標に基づいて許容可能な消費電力の範囲で積極的に環境制御が必要な個人、エリアに対して制御を行うため管理指標の実現と快適性の両立を図ることができる。さらに、 各個人に対して、消費電力量（電気代）の使用状況を提示することにより、各個人（利用者）が消費電力量（電気代）の実態の把握が可能となり、省エネ意識を高めることが可能となる。これにより、省エネの実現が可能となる。また、システムコントローラには機能拡張部を設けているため付属機器の追加により領域毎の環境制御システムが構成可能であるため、既設物件にも低コストで容易なシステムで実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１を示す環境制御システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す室内環境制御システムの構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１ならびに２における入出力端末の状況入力画面の例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１ならびに２におけるシステムコントローラの制御決定フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１における環境制御システムの構成例を図１に示す。図1において、環境制御システム１は、温度や照度、CO2濃度、湿度などの室内環境計測機能ならびに位置検知機能ならびに表示と入力手段を有する複数の入出力端末２とシステムコントローラ３とたとえば照明器コントローラ４１と照明器４２から構成される照明機器４Ａや室外機４３と所定の領域毎に配置される複数の室内機４４Ａ、４４Ｂからなる空調機４Ｂなどの室内環境制御機器と照明機器４Ａや空調機４Ｂなどの機器ごとの消費電力を計測する電力計測センサ５Ａ、５Ｂならびに、居住空間の管理者が所定の経済計算に基づいて決定するたとえば日ごとの電力量目標などの管理指標を入力する管理端末６から構成される。
【００１２】
図１において、システムコントローラ３は個人の所有する入出力端末２から、入力される個人の好みや要望を図３に示した操作画面を用いて入力し、複数の入出力端末２Ａ、２Ｂなどから図４のStep31のように集約すると共に、複数の人の周囲の環境情報を前記入出力端末２Ａ、２Ｂ等から取得する。また、入出力端末２が有する位置検知機能を用いて、各個人の動作（移動状態、作業内容）を入出力端末２が検出し、システムコントローラ３に対して、動作情報を送信する。
システムコントローラ３は複数の入出力端末２のうちたとえば入出力端末２Ａに環境制御機器の動作に変更が必要な入力があった場合には、その位置情報を元に当該領域の空調機４Ｂないし照明機器４Ａについて、入出力端末２Ａに入力された好みなどの情報に基づいて環境制御機器の制御について実施可否を調停する。
システムコントローラ３は管理端末６から入力された消費電力の管理値など管理指標を評価し、電力計測センサ５Ａ、５Ｂで計測し、図４Step32で集約した消費電力量と比較を行う。比較の結果、消費電力に関して、前記環境制御機器の制御による電力消費の増加が許容値内であれば、たとえば対象となる領域の人が、移動量の多い人、移動後の人、あるいは密度の多いエリアに対しては空調を一次的に強くするなどの制御状態に機器を制御するなどの動作変更の指令をシステムコントローラ３より発し、室外機４３ないし室内機４４Ａ，４４Ｂの動作変更を行う。
【００１３】
一方、許容値を逸脱する場合には、入出力端末２Ａの位置変動の時間と移動距離の評価や、他の入出力端末２Ｂないし２Ｃなどの近隣への存在、すなわち人の密度など当該領域に必要な空調負荷の必要度合いを評価する。また、その他の入出力端末２の環境計測情報や、保有する人の動きなども上記と同時に評価し、当該する人の領域の環境制御機器の運転を変更する。たとえば、しばらく移動していない人、人の密度が低いなどの場合は必要な空調負荷が低いため設定温度の変更が可能であったり、人の存在しない領域の場合は照明を下げたりなど、電力の低下を伴う動作に変更し、その結果得られる余剰電力が、入出力端末２Ａが位置する領域の環境制御機器の動作変更に伴う電力消費の増加分にシフト可能であれば、入出力端末２の環境制御機器の運転を変更し、次に入出力端末２Ａの領域の環境制御機器の運転を変更する。
【００１４】
他領域の機器の運転変更による電力のシフトが不可能な場合は、前記、人の動作量や密度による空調負荷の必要度合いや領域の人の在否などを重み付けの基準として、割り振り可能な電力の範囲で、複数の領域の照明機器４Ａ、や空調機４Ｂに対して、電力の再配分を行い、管理指標に示された範囲での環境制御機器の運転を制御する。照明機器４Ａはシステムコントローラ３から指令を受け、照明コントローラ４１により照明器４２の出力の調整がされ、消費電力の調整がされる。同様に空調機４Ｂはシステムコントローラ３から指令を受け、室外機４３ないし室内機４４Ａ，４４Ｂの動作が変更され、消費電力の調整がされる。
【００１５】
このように入出力端末２や管理端末６から取得した情報（図４Step31）と電力計測センサ５Ａ、５Ｂからの計測情報の収集（図４Step32）とによりシステムコントローラ３は調停（図４Step35）を行い、その結果により環境制御機器の制御を実施する（図４Step36）。
【００１６】
以上の電力の再配分やシフトについて入出力端末２に、消費電力量や省エネの効果、他人の状態などと共に適宜送信し表示することにより、電力シェアリングの状況を共有し、省エネの動議づけと、制御変更に関する納得を得ることができ、個人の快適性を維持しつつ、管理者の管理指標の範囲での機器の消費電力の管理が可能となる。
【００１７】
以上の制御は単独のシステムコントローラ３に接続される入出力端末２ないし管理端末６、環境制御機器（４Ａないし４Ｂ）の範囲で調停を実施していたが、同様な構成のシステムを複数設置した場合には、そのシステム相互間で調停を実施しても、電力のシフトや動作変更の対象の拡大などの自由度が広がり、より個人の要望と管理指標の整合性の高い環境制御システムが構築可能である。
またこの場合、管理端末６は1つのシステムに１つ配置される必要はなく、複数のシステムに1台であっても良い。
【００１８】
また、入出力端末２の位置検知機能についてはインパルスレーダ方式のウルトラワイドバンド無線システムによる測距ならびに3点計測による位置同定による技術であっても良いし、ジャイロなどを用いた移動距離推測などの手段、RF-IDを用いた位置検出の手段、着座センサなどの在否情報による代替手段などによる位置検知手段などを用いることが可能である。
【００１９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における環境制御システムの構成例を図２に示す。図２において、環境制御システム１は、温度や照度、CO2濃度、湿度などの室内環境計測機能ならびに位置検知機能ならびに表示と入力手段を有する複数の入出力端末２とシステムコントローラ３とたとえば照明器コントローラ４１と照明器４２から構成される照明機器４Ａや室外機４３と所定の領域毎に配置される複数の室内機４４Ａ、４４Ｂからなる空調機４Ｂなどの室内環境制御機器と照明機器４Ａや空調機４Ｂなどの機器ごとの消費電力を計測する電力計測センサ５Ａ、５Ｂならびに、居住空間の管理者が所定の経済計算に基づいて決定するたとえば日ごとの電力量目標などの管理指標を入力する管理端末６、ならびにシステムコントローラ３に接続され制御される機能拡張ボックス４７で構成されている。機能拡張ボックス４７はシステムコントローラ３に制御シーケンスを組むことで、既存の空調設備が必要な領域分割になっていない場合など空調機Ｂ（４４Ｂ）の動作に関連させつつ、噴出し口に単独あるいは複数のダンパ４８を設け、領域の変更や領域の増加などし、領域毎に個別に、空調可能に制御する機能を有している。
図２において、照明機器４Ａについては機能拡張ボックス４７による拡張は図示していないが、後付でアンビエント照明などの照明器を増設して、エリアを細分化し制御することも可能である。
【００２０】
図２において、システムコントローラ３は個人の所有する入出力端末２から、入力される個人の好みや要望を図３に示した操作画面を用いて入力し、複数の入出力端末２Ａ、２Ｂなどから図４のStep31のように集約すると共に、複数の人の周囲の環境情報を前記入出力端末２Ａ、２Ｂ等から取得する。また、入出力端末２が有する位置検知機能を用いて、各個人の動作（移動状態、作業内容）を入出力端末２が検出し、システムコントローラ３に対して、動作情報を送信する。
システムコントローラ３は複数の入出力端末２のうちたとえば入出力端末２Ａに環境制御機器の動作に変更が必要な入力があった場合には、その位置情報を元に当該領域の空調機４Ｂないし照明機器４Ａについて、入出力端末２Ａに入力された好みなどの情報に基づいて環境制御機器の制御について実施可否を調停する。
システムコントローラ３は管理端末６から入力された消費電力の管理値など管理指標を評価し、電力計測センサ５Ａ、５Ｂで計測し、図４Step32で集約した消費電力量と比較を行う。比較の結果、消費電力に関して、前記環境制御機器の制御による電力消費の増加が許容値内であれば、たとえば対象となる領域の人が、移動量の多い人、移動後の人、密度の多いエリアに対しては空調を一次的に強くするなどの制御状態に機器を制御するなどの動作変更をシステムコントローラ３より指令発し、室外機４３ないし室内機４４Ａ,４４Ｂの動作変更を行う。
たとえば、入出力端末２Ａが空調機Ｂ（ダンパ４８）の配置される領域にある場合には、システムコントローラ３はたとえばダンパ４８の開度を多くするなど、機能拡張ボックス４７経由で制御を実施し、入出力端末２Ａを所持する人に対して空調を一時的に強くするようシステムコントローラ３は制御する。
【００２１】
一方、許容値を逸脱する場合には、入出力端末２Ａの位置変動の時間と移動距離の評価や、他の入出力端末２Ｂないし２Ｃなどの近隣への存在、すなわち人の密度など当該領域に必要な空調負荷の必要度合いを評価する。また、その他の入出力端末２の環境計測情報や、保有する人の動きなども上記と同時に評価し、当該する人の領域の環境制御機器の運転を変更する。たとえば、しばらく移動していない人、人の密度が低いなどの場合は必要な空調負荷が低いため設定温度の変更が可能であったり、人の存在しない領域の場合は照明を下げたりなど、電力の低下を伴う動作に変更し、その結果得られる余剰電力が、入出力端末２Ａが位置する領域の環境制御機器の動作変更に伴う電力消費の増加分にシフト可能であれば、入出力端末２の環境制御機器の運転を変更し、次に入出力端末２Ａの領域の環境制御機器の運転を変更する。
【００２２】
他領域の機器の運転変更による電力のシフトが不可能な場合は、前記、人の動作量や密度による空調負荷の必要度合いや領域の人の在否などを重み付けの基準として、割り振り可能な電力の範囲で、複数の領域の照明機器４Ａ、や空調機４Ｂに対して、電力の再配分を行い、管理指標に示された範囲での環境制御機器の運転を制御する。照明機器４Ａはシステムコントローラ３から指令を受け、照明コントローラ４１により照明器４２の出力の調整がされ、消費電力の調整がされる。同様に空調機４Ｂはシステムコントローラ３から指令を受け、室外機４３ないし室内機４４Ａ，４４Ｂの動作が変更され、消費電力の調整がされる。
【００２３】
このように入出力端末2や管理端末６から取得した情報（図４Step31）と電力計測センサ５Ａ、５Ｂからの計測情報の収集（図４Step32）とによりシステムコントローラ３は調停（図４Step35）を行い、その結果により環境制御機器の制御を実施する（図４Step36）。
【００２４】
以上の電力の再配分やシフトについて入出力端末２に、消費電力量や省エネの効果、他人の状態などと共に適宜表示することにより、電力シェアリングの状況を共有し、省エネの動議づけや、制御変更に関する納得を得ることができ、個人の快適性を維持しつつ、管理者の管理指標の範囲での機器の消費電力の管理が領域毎の機器制御を既存の設備に追加をすることでコストの増加を抑え実施可能なシステムが実現できる。
【００２５】
以上の制御は単独のシステムコントローラ３に接続される入出力端末２ないし管理端末６、環境制御機器（４Ａないし４Ｂ）の範囲で調停を実施していたが、同様な構成のシステムを複数設置した場合には、そのシステム相互間で調停を実施しても、電力のシフトや動作変更の対象の拡大などの自由度が広がり、より個人の要望と管理指標の整合性の高い環境制御システムが構築可能である。
またこの場合、管理端末６は1つのシステムに１つ配置される必要はなく、複数のシステムに1台であっても良い。
【００２６】
また、入出力端末２の位置検知機能についてはインパルスレーダ方式のウルトラワイドバンド無線システムによる測距ならびに3点計測による位置同定による技術であっても良いし、ジャイロなどを用いた移動距離推測などの手段、RF-IDを用いた位置検出の手段、着座センサなどの在否情報による代替手段などによる位置検知手段などを用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の活用例として、ビルや工場内の室内空間の環境制御を行う環境制御システムへ利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  環境制御システム、２  入出力端末、３  システムコントローラ、
４Ａ  室内環境制御機器（照明機器）、４Ｂ  室内環境制御機器（空調機）、
４１  照明器コントローラ、４２  照明器、４３  室外機、４４  室内機、
４８  ダンパ、５  電力計測センサ、６  管理端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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