(57)【要約】【課題】  従来における日射状況予測システムでは、測定箇所の日差しの有無を判定して記録するだけであって、輻射熱を測定する精度を向上させるための仕組み等が提供されていない。【解決手段】  黒球温度計と気温センサに加えて、新たに白球または銀球の温度計を設置することによって、日射状況を２段階に分けて測定することを可能とし、日射の強弱を正確に反映して記録するとともに、日射状況の変化に応じて冷暖房機器を制御することができる日射状況予測システム，日射状況予測装置及び日射状況予測方法を提供する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、前記夫々の温度センサが測定した室内への日光が直接照射する箇所の温度を受信するサーバ装置と、で構成されて、
前記サーバ装置には、
夫々の温度センサが一定の時間間隔で測定した温度に基づき、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出する日射検出手段と、
前記日射検出手段が検出した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類を記録する日射時間記録手段と、
を備えることを特徴とする日射状況予測システム。
【請求項２】
前記日射時間記録手段が記録した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類に基づいて、測定器が設置された室内の冷暖房の制御を行う冷暖房制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の日射状況予測システム。
【請求項３】
前記第一の温度計と前記第二の温度計を有する測定器は、一定の地域内に複数設置されており、
前記日射検出手段は、前記測定器が配置されていない任意の地点の位置情報と、前記測定器が配置された地点の位置情報と、に基づき、該任意の地点から一定の距離以内に配置された前記測定器を特定し、該測定器が測定した温度に基づいて該任意の地点の日射状況を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の日射状況予測システム。
【請求項４】
前記日射検出手段は、前記第一の温度計が測定した一定時間ごとの温度の変化量に基づき、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出し、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が前記一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、散乱光を含む日射の開始時刻と終了時刻とを検出し、
前記日射時間記録手段は、前記日射検出手段が検出した直射日光による日射の開始時刻から終了時刻までの時間を、直射日光による日射時間として記録し、前記日射検出手段が検出した散乱光を含む日射の開始時刻から終了時刻までの時間から、前記直射日光による日射時間を除外した時間を、散乱光による日射時間として記録することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の日射状況予測システム。
【請求項５】
前記日射検出手段は、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、の温度差を算出して、該温度差の数値に応じて、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の日射状況予測システム。
【請求項６】
前記室内への日光が直接照射しない箇所に気温計を備え、一定の時間間隔で温度を測定し、
前記日射検出手段は、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記気温計が一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の日射状況予測システム。
【請求項７】
前記第一の温度計と前記第二の温度計とに近接した箇所であって、室内への日光が直接照射する箇所に照度計を備え、一定の時間間隔で照度を測定し、
照度計が一定の時間間隔で測定した照度に基づき、日照の変化を検出する日照変化検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の日射状況予測システム。
【請求項８】
相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、
相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、
室内において夫々の温度センサが一定の時間間隔で測定した温度に基づき、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出する日射検出手段と、
前記日射検出手段が検出した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類を記録する日射時間記録手段と、
を備えることを特徴とする日射状況予測装置。
【請求項９】
相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、を用いて、室内の日射状況を予測する日射状況予測方法であって、
前記第一の温度計が測定した一定時間ごとの温度の変化量に基づき、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出するステップと、
前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、散乱光を含む日射の開始時刻と終了時刻とを検出するステップと、
前記検出した直射日光による日射の開始時刻から終了時刻までの時間を、直射日光による日射時間として記録するステップと、
前記検出した散乱光を含む日射の開始時刻から終了時刻までの時間から、前記直射日光による日射時間を除外した時間を、散乱光による日射時間として記録するステップと、
を有することを特徴とする日射状況予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内に入射した日差しにより発生する輻射熱を用いて、日射状況を測定して記録する日射状況予測システム，日射状況予測装置及び日射状況予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房機器の設定温度を調整する目的で、輻射熱の特性を活用した技術が広く使用されている。
たとえば、電気カーペットに輻射熱測定器を具備して、日差しの輻射熱と室温によりカーペットの温度を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、外気温補償型空気調和機において、室温と外気温を間接的に測定する目的で設置した輻射熱温度センサを用い、マイコンにより測定データに応じて空調装置の運転状態を管理する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
なお、論文等による学術発表では、ピンポン球に電子的な温度センサを取り付けて、簡易に輻射熱を測定することができる輻射熱測定装置に関する報告もなされている。これは「ベルノン式」と呼ばれる一般的な実験装置の小型化を実現した温度ロガーの作成に関わる技術である。
【特許文献１】特開２００２−２９５８５５号公報
【特許文献２】実開平０７−０３２４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される電子カーペットは、日射の有無を判断し、あらかじめ設定された温度に対して、加える電力を抑えて温度を調整することとしている。そのため、実際には輻射熱を測定しているのではなく、照度計で日射の有無を判定しているのみであり、日射の強弱を正確に反映させる仕組みとなってはいない。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている外気温補償型空気調和機では、室内に配置した輻射熱測定用のセンサを用いて外気温を測定する目的で使用されている。しかしながら、窓から入る日射を測定することは可能であるが、外気温との相関が明らかではないという問題がある。
【０００７】
なお、用途から考えると、外気温補償型空気調和機の制御装置の利用時間帯のすべてにおいて日差しの有無を判定する必要があるが、センサの設置位置や窓等の外部環境により、目的を達成することは困難である。
【０００８】
さらに、輻射熱測定の精度を向上させるための仕組みは提供されておらず、照度センサでも代替可能と考えられる。
【０００９】
そのため本発明では、従来技術である黒球温度計と気温センサに加えて、新たに白球を用いた温度計を設置することにより、日射状況を２段階に分けて測定することを可能とし、日射の強弱を正確に反映させるとともに、日射状況の変化に応じて冷暖房機器を制御することができる日射状況予測システム，日射状況予測装置及び日射状況予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の日射状況予測システムは、相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、前記夫々の温度センサが測定した室内への日光が直接照射する箇所の温度を受信するサーバ装置と、で構成されて、前記サーバ装置には、夫々の温度センサが一定の時間間隔で測定した温度に基づき、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出する日射検出手段と、前記日射検出手段が検出した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類を記録する日射時間記録手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで「第一の温度計」の「相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩」とは、たとえば黒色等の濃度の高い色彩を意味し、「第二の温度計」の「相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩」とは、たとえば白色等の濃度の低い色彩を意味する。
【００１２】
「球体」は、内部が空洞であることが好ましく、たとえば市販のピンポン球でもよい。この場合に「第二の温度計」に用いるピンポン球については市販されている白色の状態のまま使用し、「第一の温度計」に用いるピンポン球については市販されている白色のピンポン球を塗装スプレー等で黒色等に着色して使用する。
【００１３】
「球体の内部に備えた温度センサ」とは、球体内部の温度の変化を測定できるようにサーミスタなどの温度センサを球体内部に設置することを意味する。
【００１４】
「夫々の温度センサが測定した室内への日光が直接照射する箇所の温度」とは、第一の温度計と第二の温度計とを、室内において日差しが窓から直接照射する箇所に隣接して配置し、それぞれが測定した温度を意味する。
【００１５】
「一定の時間間隔で測定」するとは、所定の時間間隔ごとに測定することに加えて、あらかじめ一定の時間間隔ごとに測定時刻が定められており、その二つの測定時刻の到来により測定することも含む。
【００１６】
本発明において、日射検出手段は、相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩であって日射の開始により急速に温度が上昇する「第一の温度計」と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩であって第一の温度計に追従して温度が上昇する「第二の温度計」との性質の違いを利用して、日射の有無及び種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出することができる。
【００１７】
これにより、測定箇所の日射状況を、直射日光による日射時間と散乱光による日射時間の２段階に分けて、詳細に記録することができるという効果を奏する。また、市販のピンポン球を用いて安価な装置構成の日射状況予測システムとすることもできるので、容易に採用することができる。
【００１８】
また、本発明の日射状況予測システムは、前記日射時間記録手段が記録した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類に基づいて、測定器が設置された室内の冷暖房の制御を行う冷暖房制御手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
具体的にはシステム内に冷暖房の制御装置を接続し、直射日光が照射する時間における室温の上昇に備えて暖房効果を弱めるように制御する。また、散乱光による日射時間や日射が認められない時間における室温の下降に備えて暖房効果を強めるように制御する。すなわち、本発明の日射状況予測システムは冷暖房の制御装置として機能する。
【００２０】
なお、日射状況が変化するために冷暖房機器を制御する時間は、たとえば前日の日射時間の記録を当日の日射時間と予測する。また、他にも前年の同月同日における日射時間の記録を当日の日射時間と予測するようにしてもよい。
【００２１】
これにより、日射の状態を参酌した冷暖房の制御が可能になるので、エネルギーの効率化を図ることができる。
【００２２】
さらに、本発明の日射状況予測システムにおいて、前記第一の温度計と前記第二の温度計を有する測定器は、一定の地域内に複数設置されており、前記日射検出手段は、前記測定器が配置されていない任意の地点の位置情報と、前記測定器が配置された地点の位置情報と、に基づき、該任意の地点から一定の距離以内に配置された前記測定器を特定し、該測定器が測定した温度に基づいて該任意の地点の日射状況を検出することを特徴とする。
【００２３】
ここで、任意地点の日射状況の検出に際しては、たとえば、任意地点から一定距離内にある各温度計の測定値を抽出して、その平均値から日射状況の判定を行うようにする。なお、任意地点からの距離に段階を設けることで、それぞれの測定値に段階ごとの重み付けを行って、精度を高めるようにしても良い。
【００２４】
これにより、実際に各計器を設置していない地点についても、日射状況の判定を行うことができるので、たとえば広域における暖房制御等にも活用することができる。
【００２５】
また、本発明の日射状況予測システムにおいて、前記日射検出手段は、前記第一の温度計が測定した一定時間ごとの温度の変化量に基づき、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出し、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が前記一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、散乱光を含む日射の開始時刻と終了時刻とを検出し、前記日射時間記録手段は、前記日射検出手段が検出した直射日光による日射の開始時刻から終了時刻までの時間を、直射日光による日射時間として記録し、前記日射検出手段が検出した散乱光を含む日射の開始時刻から終了時刻までの時間から、前記直射日光による日射時間を除外した時間を、散乱光による日射時間として記録することを特徴とする。
【００２６】
ここで、「前記第一の温度計が測定した一定時間ごとの温度の変化量に基づき、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出」するとは、たとえば、午前中の温度が上昇していく段階では、連続する二つの測定時刻の測定値における温度差が、もっとも大きかった測定時刻を「開始時刻」とする。また、夕方の温度が下降していく段階では、もっとも下降量が大きかった測定時刻の前の時刻を「終了時刻」として検出する。
【００２７】
また「前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が前記一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、散乱光を含む日射の開始時刻と終了時刻とを検出」するとは以下の意味である。すなわち、第一の温度計の温度と第二の温度計の温度とを比較して、所定の温度差以上の値が、一日のうちで最初に測定された時刻を、散乱光も含む日射の開始時刻として検出することとする。また、所定の温度差より小さい値が、一日のうちで最後に測定された時刻の前の時刻を、散乱光も含む日射の終了時刻として検出する。
【００２８】
これにより、測定箇所の日射状況を、直射日光による日射時間と散乱光による日射時間の２段階に分けて、詳細に記録することができるという効果を奏する。
【００２９】
また、本発明の日射状況予測システムにおける前記日射検出手段は、前記黒球温度計が測定した一定時間ごとの温度において、連続する二つの測定時刻の測定値における温度の上昇が、一日のうち最も大きかった測定時刻を、直射日光による日射の開始時刻と検出し、連続する二つの測定時刻の測定値における温度の下降が、一日のうち最も小さかった測定時刻の前の測定時刻を、直射日光による日射の終了時刻と検出し、前記黒球温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記白球温度計が前記一定の時間間隔で測定した温度と、の温度差を算出して、予め備える日射の有無を判定する閾値と比較判定を行い、一日のうち最初に該温度差が前記閾値を超過した時刻を、反射光を含む日射の開始時刻と検出し、一日のうち最後に該温度差が前記閾値を不足した時刻の前の測定時刻を、反射光を含む日射の終了時刻と検出することを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明の日射状況予測システムにおいて、前記日射検出手段は、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、の温度差を算出して、該温度差の数値に応じて、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出することを特徴とする。
【００３１】
ここで、「前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、の温度差を算出して、該温度差の数値に応じて、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出する」とは、第一の温度計の測定温度が第二の温度計の測定温度に、一定の温度差を保って追従する性質を利用して、たとえば以下の方法で行う。
【００３２】
あらかじめ相対的に小さな値の閾値（第１の閾値）と相対的に大きな値の閾値（第２の閾値）の二つの値を保持し、第一の温度計と第二の温度計の温度差が第２の閾値以上である場合には、直射日光による日射として検出し、第１の閾値以上であって第２の閾値よりも小さい場合には、散乱光による日射と検出する。なお、温度差が第１の閾値よりも小さい場合には日射は検出されない。
【００３３】
これにより、測定した時刻を単位として日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出できるので、たとえば直射日光による日射の開始後に雲が発生して、一時的に散乱光による日射になったような場合でも、その日射状況をきめ細かく記録することができるという効果を奏する。また、リアルタイムに日射の種類を検出することができるので、冷暖房機器の制御等に活用することができる。
【００３４】
また、本発明の日射状況予測システムは、前記室内への日光が直接照射しない箇所に気温計を備え、一定の時間間隔で温度を測定し、前記日射検出手段は、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記気温計が一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出することを特徴とする。
【００３５】
これにより、第一の温度計の温度と気温計の温度に一定の差があれば、直射日光による日射の終了とは判定しないようにすることで、不測のミスを排除して正確に日射状況を記録することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明の日射状況予測システムは、前記第一の温度計と前記第二の温度計とに近接した箇所であって、室内への日光が直接照射する箇所に照度計を備え、一定の時間間隔で照度を測定し、照度計が一定の時間間隔で測定した照度に基づき、日照の変化を検出する日照変化検出手段を備えることを特徴とする。
【００３７】
これにより、第一の温度計と第二の温度計の温度変化に加えて、測定箇所の照度のデータも加味することができるので、より正確に日射状況を記録することができるという効果を奏する。
【００３８】
さらに、本発明の日射状況予測装置は、相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、室内において夫々の温度センサが一定の時間間隔で測定した温度に基づき、日射の有無及び日射の種類（直射日光による日射か、散乱光による日射か）を検出する日射検出手段と、前記日射検出手段が検出した時刻ごとの日射の有無及び日射の種類を記録する日射時間記録手段と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
さらに、本発明の日射状況予測方法は、相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第一の温度計」と言う。）と、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩の球体の内部に備えた温度センサ（以下「第二の温度計」と言う。）と、を用いて、室内の日射状況を予測する日射状況予測方法であって、前記第一の温度計が測定した一定時間ごとの温度の変化量に基づき、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻とを検出するステップと、前記第一の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、前記第二の温度計が一定の時間間隔で測定した温度と、を比較して、散乱光を含む日射の開始時刻と終了時刻とを検出するステップと、前記検出した直射日光による日射の開始時刻から終了時刻までの時間を、直射日光による日射時間として記録するステップと、前記検出した散乱光を含む日射の開始時刻から終了時刻までの時間から、前記直射日光による日射時間を除外した時間を、散乱光による日射時間として記録するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、従来技術である黒球温度計と気温センサという日射状況予測システムの構成に加えて、新たに白球の温度計を備えるようにしたことで、直射日光による日射時間と散乱光による日射時間の２段階に分けて、詳細に記録することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１の概要を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える設置箇所ＤＢ３３１の構成例である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える測定温度ＤＢ３３２の構成例である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える日射状況ＤＢ３３３の構成例である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える設定ファイル３３４の構成例である。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１において、日差しの強さと各センサで測定される温度の特性を示した図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１を一般的な住宅に設置した場合の、センサ測定可能範囲を示した図である。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１の観測可能時間を示した図である。
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１において日射観測時間の検出を説明する図である。
【図１１】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１において直射日光観測時間の検出を説明する図である。
【図１２】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１において日射状況をレベルで説明する図である。
【図１３】本発明の第一の実施形態に係る日射状況予測システム１においてセンシング方位を推定する処理のフロー図である。
【図１４】本発明の第二の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える設定ファイル３３４の構成例である。
【図１５】本発明の第二の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える日射状況ＤＢ３３３の構成例である。
【図１６】本発明の第三の実施形態に係る日射状況予測システム１を用いた広域システムの概略を説明する図である。
【図１７】本発明の第三の実施形態に係る日射状況予測システム１において、日差しの有無を決定する際に用いる「重み関数」の例を示す図である。
【図１８】本発明の第三の実施形態に係る日射状況予測システム１のユーザ装置３において、記録部３３が備える測定温度ＤＢ３３２の構成例である。
【図１９】本発明の第四の実施形態に係る日射状況予測システム１の機能ブロック図である。
【図２０】本発明の第四の実施形態に係る日射状況予測システム１の各センサを用いて収集した終日晴天の日におけるデータの一例である。
【図２１】本発明の第四の実施形態に係る日射状況予測システム１の各センサを用いて収集した終日晴天の日におけるデータにおいて、照度の差分および差分絶対値を示した図である。
【図２２】本発明の第四の実施形態に係る日射状況予測システム１の各センサを用いて収集した天候が大きく変更する日におけるデータの一例である。
【図２３】本発明の第四の実施形態に係る日射状況予測システム１の各センサを用いて収集した天候が大きく変更する日におけるデータにおいて、照度の差分および差分絶対値を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の日射状況予測システム１における第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態に係る日射状況予測システム１の概要を説明する図である。
【００４３】
第一の実施形態に係る日射状況予測システム１は、測定ユニット１０とインターネット等のネットワーク２を介して接続するサーバ装置３からなり、一般的な住宅の室内において窓等から入射する日差しの状況を測定して記録するために用いられる。サーバ装置３は基本的に１台であるが、測定ユニット１０は複数あって、測定対象とする住宅の室内にそれぞれ設置されている。
【００４４】
測定ユニット１０は、イーサネット（登録商標）等の通信環境を備えるマイコン１４を中心に、マイコン１４とケーブルを経由して接続する黒球温度計１１，白球温度計１２，気温センサ１３等からなっている。さらに、マイコン１４は、ネットワーク２を介してサーバ装置３等に接続している。
【００４５】
ここで、測定ユニット１０を構成する黒球温度計１１と白球温度計１２は、一対で入射する日差しの測定部を形成し、一般的な住宅の室内において、窓等から直射日光が照射する所定の測定箇所に配置される。一方、気温センサ１３は、室温を測定するために用いられ、所定の測定箇所とは異なる位置であって、窓等から直射日光が照射しない日陰等に配置される。
【００４６】
一般に「黒球温度計」とは、輻射熱を観測するために用いられるベルノン式などのグローブ温度計を意味するが、本実施形態の日射状況予測システム１では、塗装スプレー等によりつや消しの黒色に着色したピンポン球の内部にサーミスタなどの温度センサを設置したものを「黒球温度計１１」として使用する。「黒色」に着色したピンポン球としたのは、ベルノン式などのグローブ温度計と同様に、相対的に輻射熱の吸収力が高い色彩であるからである。
【００４７】
「白球温度計」も同様の構造であり、着色をしていない白色のピンポン球の内部にサーミスタなどの温度センサを設置したものを「白球温度計１２」として使用する。「白色」のピンポン球としたのは、相対的に輻射熱の吸収力が低い色彩であるからであり、たとえば白色のピンポン球に変えて、同様の効果を奏する「銀色」に着色したピンポン球としても良い。
【００４８】
なお、測定ユニット１０のマイコン１４は計時機能を内蔵しており、所定の間隔で黒球温度計１１、白球温度計１２の内部に設置された温度センサや、気温センサ１３の測定値（温度）のデータを取得して、インターネット等のネットワーク２を介して接続するサーバ装置３に送信する。
【００４９】
次に、サーバ装置３では、各地に設置した測定ユニット１０が測定した温度等の情報を一括して管理するほか、測定ユニット１０のマイコン１４等に対し、ネットワーク２を介して動作の設定を行うこともできる。また、サーバ装置３では、受信した各種の温度データを記録するとともに、各種の温度データに基づいて日射の状況を判定し、モニタ等へのデータのグラフ表示や数値によるリスト表示等を行うことができる。
【００５０】
なお、測定ユニット１０のマイコン１４を、モニタ、キーボード等を備えるパーソナルコンピュータ等として、後述する各種手段を具備させるようにすることで、サーバ装置３等を要することなく、独立して各種の温度データの記録や解析等の処理を行うように設定することもできる。
【００５１】
［日射状況予測システム１の構成］
図２は、第一の実施形態に係る日射状況予測システム１の機能ブロック図である。
本実施形態において、日射状況予測システム１を構成するサーバ装置３は、インターネット等のネットワーク２を介して測定ユニット１０を構成するマイコン１４と接続する。マイコン１４は、接続する黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３の温度を一定の時間間隔で測定して、測定した時刻の情報等とともにサーバ装置３に送信する。また、サーバ装置３はネットワーク２を介して冷暖房制御装置４と接続して、図示しない冷暖房機器を制御する。なお、冷暖房制御装置４及び冷暖房機器は、測定ユニット１０が設置された室内に置かれている。
【００５２】
サーバ装置３は、ネットワーク２と接続する送受信部３１，日射状況の記録に関する演算処理を行う中央演算処理部３２，日射状況の記録等の情報を保持する記憶部３３，データを入力するキーボード等の入力部３４およびデータを出力するディスプレイ表示装置あるいはプリンタ等の出力部３５等から構成されている。
【００５３】
サーバ装置３の中央演算処理部３２には、送受信部３１との間でデータの受け渡しを行う送受信処理手段３２１，入力部３４または出力部３５とデータの受け渡しを行う入出力処理手段３２２，マイコン１４から送信される各種の温度データを受信する温度受信手段３２３，日射の開始および終了を検出する日射検出手段３２４，直射日光や散乱光による日射時間の開始および終了時間を記録する日射時間記録手段３２５、冷暖房機器を制御する冷暖房制御手段３２６等を備える。
【００５４】
図２に示す記録部３３には、設置した日射状況予測システム１の情報を管理する設置箇所ＤＢ３３１，取得した温度を記録する測定温度ＤＢ３３２，算出した日射時間等を記録する日射状況ＤＢ３３３，各地に設置した測定ユニット１０による測定等に関する各種設定を保持する設定ファイル３３４等を備える。
【００５５】
図３には、記録部３３の設置箇所ＤＢ３３１の構成例を示す。
各地に設置した測定ユニット１０のマイコン１４には、それぞれを識別するマイコンＩＤが付されており、設置箇所ＤＢ３３１では、マイコンＩＤごとに測定ユニットの名称、設置箇所の住居者の名前や住所、日射の測定部を設置した部屋の窓の向き等の情報を管理する。
【００５６】
ここで測定ユニット１０には、それぞれマイコン１４が一つ設置されているので、マイコンＩＤによって測定ユニット１０を識別することが可能になる。なお、測定ユニット１０にＧＰＳ受信機能を持たせて、設置箇所の緯度経度等の情報を取得できるようにすることで、より詳細な位置情報の収集が可能になるとともに、住居者が測定ユニット１０の設置箇所を変更したような場合にも迅速に把握することができる。また、各地に設置した測定ユニット１０による測定データは、記録部３３の測定温度ＤＢ３３２（図４）に格納されるが、設置箇所ＤＢ３３１では、測定データの格納先のアドレス情報等についても保持する。温度記録手段３２３は、マイコン１４から受信したデータのマイコンＩＤに紐付けられた格納先のアドレス情報を取得して測定データを格納する。
【００５７】
図４には、記録部３３の測定温度ＤＢ３３２の構成例を示す。
本実施形態の測定温度ＤＢ３３２では、各地に設置した測定ユニット１０のマイコン１４を識別するマイコンＩＤを単位として、黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３が測定した日時ごとの温度の情報を保持する。具体的には、マイコン１４から送信される各種の温度のデータを、温度記録手段３２３が受信して、測定温度ＤＢ３３２の該当箇所に記録する。また、日射検出手段３２４が日射状況の検出に際して用いる「黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差」および「黒球温度計１１と気温センサ１３の温度差」についても算出して保持する。
【００５８】
図５には、記録部３３の日射状況ＤＢ３３３の構成例を示す。
本実施形態の日射状況ＤＢ３３３では、測定した温度に基づいて算出される日射時間等の情報を保持する。具体的には、日射検出手段３２４が検出した散乱光も含む日射の開始時刻と終了時刻、直射日光による日射の開始時刻と終了時刻や、日射時間記録手段３２５が算出した散乱光による日射時間（判断レベル１）、直射日光による日射時間（判断レベル１）等の情報を保持する。
【００５９】
図６には、記録部３３の設定ファイル３３４の構成例を示す。
本実施形態の設定ファイル３３４では、黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３が温度の測定を行う間隔等の情報を保持する。温度記録手段３２３は、これらのデータに基づいてマイコン１４に温度測定等の指示を送信する。また、設定ファイル３３４には、日射の開始および終了時刻の検出の際に用いる「日射時間検出閾値」や「直射日光検出閾値」のデータも保持する。この閾値を調整することで、目的に応じたサンプリングが可能になる。
【００６０】
なお、これらの数値は、ユーザ装置３が備えるキーボード、マウス等の入力部３４から任意に入力可能であるほか、後述するように、インターネット等のネットワーク２を介して取得したデータから日の出、日の入り、太陽の高度等を算出して設定するようにすることもできる。また、先述の測定温度ＤＢ３３２（図４）、日射状況ＤＢ３３３（図５）等が保持する計測履歴等を解析して、より正確な数値を算出して設定するようにすることもできる。
【００６１】
［日射状況の検出］
次に図７は、室内に入る日差しの強さと、それぞれの温度センサで測定される温度の関係を説明する図である。横軸は「日差し」の強さを、縦軸はそれぞれの温度センサが測定した「温度」を示している。
【００６２】
ここで、一般的な住宅の室内における日差しには、太陽からの直射日光（直達日射）以外に、雲からの反射による日差しや、建造物や地表、さらには室内における家具等の反射による日差しも含まれる。図７における「曇り又は散乱光」とは、このような日差しを意味する。
【００６３】
横軸の「日差し」が、「夜間」から「曇り又は散乱光」「晴れ」と強くなるのにつれて、黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３ともに計測される「温度」が上昇している。特に、黒球温度計１１がもっとも「日差し」の強さに敏感に反応し、白球温度計１２が一定の温度差を保って追従するという挙動を示す。
【００６４】
具体的には、黒球温度計１１に用いられる黒色に着色したピンポン球は、日差しを吸収して輻射熱を積極的に取り込むのに対し、白球温度計１２に用いられる着色していない白色のピンポン球は、日差しを反射するので輻射熱を積極的には取り込まない。
【００６５】
その結果、黒球温度計１１は、直射日光の照射による輻射熱を積極的に吸収して温度が上昇するのに対し、同じ条件の測定箇所に設置された白球温度計１２は、輻射熱の吸収を抑制された状態で温度の上昇を見せることから、黒球温度計１１と白球温度計１２は、ほぼ一定の温度差を保って追従する挙動を示すことになる。
【００６６】
そのため、日差しが入射しない夜間には、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差は発生しないが、曇り又は散乱光による日差しの入射が開始したときには、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が一定値となり、直射日光による日差しの入射が開始したときには、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差はさらに拡大する。
【００６７】
日射検出手段３２４は、その性質を利用して、その温度差の大きさから日差しの入射の有無や、その強さ（曇り又は散乱光による日射か、直射日光による日射か）を判定することができる。
【００６８】
なお、黒球温度計１１と気温センサ１３は、日射の状況に対する挙動が異なっている。すなわち、黒球温度計１１と白球温度計１２は、ピンポン球に温度センサを内包したという同じ構造であり、その色彩のみが異なることから、一定の温度差を保ちつつ挙動することになるが、黒球温度計１１と気温センサ１３は、その構造が異なるため、日射の状況に対する挙動に追従しない。そのため、黒球温度計１１と気温センサ１３の場合には、たとえ同じ条件の測定箇所に配置したとしても、その温度差のみから日射の状況を正確に検出することはできない。
【００６９】
本実施形態の日射状況予測システム１では、黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３が測定したそれぞれの温度を、３つのパラメータとして用いて日射状況を判定することで、日差しの有無や種類等を高い確率で識別することができる。
【００７０】
図８は、測定箇所に配置された際の黒球温度計１１および白球温度計１２の測定可能範囲のイメージを表したものである。本実施形態の日射状況予測システム１は、一般的な家庭の室内に配置されるものであり、窓の位置により測定可能範囲が限定される。図８の例では、東向き、南向き、西向きに窓があるので、それぞれの方角の窓に向けて本実施形態の日射状況予測システム１が設置されている。
【００７１】
図９は、本実施形態の日射状況予測システム１による時間的な測定可能範囲の概念図である。横軸は一日における「時刻」を示している。屋外において日射が観測可能な「観測日要素」は、日の出時刻から日の入り時刻までとされる。
【００７２】
なお、本実施形態のサーバ装置３が備える日射検出手段３２４は、インターネット等のネットワーク２から「観測日要素」等の情報を収集することができる。具体的には、カレンダーおよびＴＮＰ（インターネット時刻合わせプロトコル）から正確な時刻を常に把握することが可能であり、そのうえで、緯度経度の情報を用いて、日の出、日の入り、太陽の高度等を計算する仕組みを備える。これにより、日射の観測が予測される時間帯を算出することができるので、不要な時間帯における観測を回避することができる。
【００７３】
また、図９で示すとおり、日の出より前の時間帯から散乱光等による温度上昇が認められる場合もあるため、当初の観測時間は「観測日要素」に所定の時間を加えた時間とすることが好ましい。
【００７４】
前述の条件のもとで測定データを収集することで、直射日光による日射を測定可能な時間的範囲である「直射日光観測時間」および、散乱光を含む日射を測定可能な時間的範囲である「日射観測時間」を判定することができる。
【００７５】
マイコン１４は、自らが備える計時機能により、設定された観測時間の到来を検知して、一定の時間間隔で黒球温度計１１，白球温度計１２，気温センサ１３が測定した温度のデータを取得して、測定した時刻の情報とマイコン１４の識別情報とともにサーバ装置３に送信する。
【００７６】
なお、温度を測定する時間間隔は設定により変更可能であるが、本実施形態においては１０分ごとに測定して送信することとしている。マイコン１４から各種の温度データを受信したサーバ装置３では、温度記録手段３２３が起動して、マイコン１４の識別情報から該当する測定温度ＤＢ３３２（図４）のデータベースを参照し、測定した時刻の情報とともにそれぞれの温度のデータを記録する。
【００７７】
日射検出手段３２４は、温度記録手段３２３がマイコン１４ごとに記録した一日の温度データから、散乱光も含む日射が観測された時間（日射観測時間）の開始および終了、直射日光による日射が観測された時間（直射日光観測時間）の開始および終了のポイントを検出する。
【００７８】
図１０は「日射観測時間」の開始および終了を検出する方法を説明する図である。横軸は「時刻」を示し、縦軸は「温度」を示している。
日射検出手段３２４は、明け方における温度の上昇に伴い、黒球温度計１１が測定した温度と、白球温度計１２が測定した温度との間に、一定値以上の温度差が発生すると、日射が観測されている時間帯と判定する。
【００７９】
また、日射検出手段３２４は、夕方における温度の下降に伴い、黒球温度計１１が測定した温度と、白球温度計１２が測定した温度との間に、一旦発生した一定値以上の温度差が消滅すると、日射が観測されていない時間帯と判定する。
【００８０】
具体的には、日射検出手段３２４は、設定ファイル３３４（図６）で設定された「日射時間検出閾値」を参照して、マイコン１４に対応する測定温度ＤＢ３３２（図４）の「黒球温度計−白球温度計」の欄において、一日のうちで最初に閾値以上の温度差となった測定時刻を日射観測時間の開始時刻と判定して、その時刻を日射状況ＤＢ３３３（図５）の「日射開始時刻」の欄に記録する。
【００８１】
また、日射検出手段３２４は、一日のうちで最後に「日射時間検出閾値」より小さな温度差となった測定時刻の直前の測定時刻を日射観測時間の終了時刻と判定して、その時刻を日射状況ＤＢ３３３（図５）の「日射終了時刻」の欄に記録する。
【００８２】
図１１は「直射日光観測時間」の開始および終了を検出する方法を説明する図である。横軸は「時刻」を示し、縦軸は「温度」を示している。
【００８３】
日射検出手段３２４は、図１１における「変化が急峻な位置」を検出して、「直射日光観測時間」の開始時刻および終了時刻と判定する。
【００８４】
ここで「変化が急峻な位置」とは、一定の時間間隔で黒球温度計１１の測定データを取得している場合に、連続して取得した黒球温度計１１の温度データのうち、前の測定記録と比較して、もっとも大きな変化を示すタイミングを、立ち上がり（開始）及び立ち下がり（終了）のポイントと判定する。
【００８５】
具体的には、日射検出手段３２４は、マイコン１４に対応する測定温度ＤＢ３３２（図４）の「黒球温度計」の欄を参照して、連続して取得したそれぞれの温度データの変化を比較して、数値の増加がもっとも大きな測定時刻を、直射日光観測時間の開始時刻と判定して、日射状況ＤＢ３３３（図５）の「直射日光開始時刻」の欄に記録する。
【００８６】
また、日射検出手段３２４は、連続して取得したそれぞれの温度データの変化を比較して、数値の減少がもっとも大きな測定時刻の直前の測定時刻を、直射日光観測時間の終了時刻と判定して、日射状況ＤＢ３３３（図５）の「直射日光終了時刻」の欄に記録する。
【００８７】
なお、室内の窓等の形状や、天候の急激な変化によって、日差しの入射が一定でなく、複数回数の温度上昇・下降が発生する場合があるので、もっとも大きな数値の増加・減少が、直射日光による日射の開始・終了時刻ではない可能性もある。そのため、一定の閾値以上の温度変化であって、一日の最初に発生した測定時刻を「直射日光開始時刻」とし、一日の最後に発生した測定時刻の直前の測定時刻を「直射日光終了時刻」とすることで、より正確な値とすることができる。
【００８８】
その場合には、一定の閾値（日射時間検出閾値）を設定ファイル３３４（図６）に入力し、日射検出手段３２４は、係る閾値を超える増加を示す測定時刻のうち、もっとも早い時間にある測定時刻を「直射日光開始時刻」と判定する。また、係る閾値を超える減少を示す測定時刻のうち、もっとも遅い時間にある測定時刻の直前の測定時刻を「直射日光終了時刻」と判定する。
【００８９】
図１２は、図１０で示す「日射観測時間」および図１１で示す「直射日光観測時間」を、時刻を横軸としてまとめた図である。本実施形態の日射状況予測システム１では、観測した日射の状況を「日射観測時間」と「直射日光観測時間」の２つのレベルに判定して記録する。
【００９０】
すなわち、直射日光が照射する時間帯のデータを「判断レベル１」として設定し、直射日光は照射していないが、散乱光による照射が認められる時間帯のデータを「判断レベル２」として設定する。
【００９１】
サーバ装置３が備える日射時間記録手段３２５は、日射検出手段３２４による日射の開始時刻および終了時刻の検出が終了すると、これらのレベルの情報に基づいて日射状況と日射時間を算出して、記録部３３が備える日射状況ＤＢ３３３（図５）にそれぞれ記録する。
【００９２】
また、中央演算処理部３２が備える冷暖房制御手段３２６は、日射状況ＤＢ３３３に記録された前日の日射時間のデータから、当日の日射時間を予測して図示しない冷暖房機器を制御することができる。具体的には、直射日光があると室温は上昇するので、直射日光が予測される時間帯は冷暖房制御装置４に対して暖房機器を「オフ」にし、散乱光による日射が予測される時間帯には暖房機器を「オン（弱）」にするよう制御を行う。また、日射がないと室温は下降するので、日射がないと予測される時間帯には暖房機器を「オン（強）」にするように制御を行う。なお、本例では前日の日射時間のデータから予測することとしたが、たとえば前年の同月同日における日射時間のデータとしても良い。
【００９３】
［測定方位の推定］
また、本実施形態の日射状況予測システム１では、上記による日射状況の測定履歴を活用して、各地に設置した測定ユニット１０の日射測定部の測定方位を推定することができる。
【００９４】
すなわち、一般的な住宅の室内に測定ユニット１０を配置する場合には、利用者は任意の位置に日射測定部（黒球温度計１１，白球温度計１２）を配置することになる。そのため、サーバ装置３の管理者は、測定ユニット１０の日射測定部の配置状況を正確に把握ことはできない。
【００９５】
しかしながら、本実施形態の日射状況予測システム１では、測定ユニット１０の黒球温度計１１，白球温度計１２が測定した温度を用いて、日射測定部の向きを推定することができる。
【００９６】
図１３では、対象となる測定ユニット１０について、測定方位を推定するフローを説明する。
はじめに、測定ユニット１０の日射測定部を配置した場所における「最長直射日光観測可能時間」の始終端を決定する（Ｓ１０１）。
【００９７】
具体的には、図１１等で示した手順により、夏季の日差しの長い時期の１〜２週間のスパンを設けて、対象とする測定ユニット１０のマイコン１４の測定データを収集して、直射日光による日射の立ち上がり（開始時刻）および立ち下がり（終了時刻）の平均値を算出する。
【００９８】
次に、センシング（測定）方位を推定する（Ｓ１０２）。ここでは、ステップＳ１０１において最長直射日光観測可能時間の決定により中心となる時点（すなわち、直射日光による日射の開始時刻（平均値）と終了時刻（平均値）の中間となる時刻）を定めた後、その時刻における日差しが入射する向きを緯度経度の情報等を用いて推定して、測定ユニット１０の日射測定部（黒球温度計１１，白球温度計１２）がセンシング（測定）を行っている方位と推定する。
【００９９】
最後に、ステップＳ１０２において決定したセンシング方位に基づいて、対象とする測定ユニット１０の日射測定部の「最長日射観測可能時間」の始終端を決定する（Ｓ１０３）。
【０１００】
具体的には、図１０等で示した手順により、夏季の日差しの長い時期の１〜２週間のスパンを設けて、対象とする測定ユニット１０のマイコン１４の測定データを収集して、散乱光も含む日射の立ち上がり（開始時刻）および立ち下がり（終了時刻）の平均値を算出する。
【０１０１】
これにより、日射状況予測システム１が備えるサーバ装置３では、それぞれに設置した測定ユニット１０の日射測定部のセンサが、どの測定方位に向けられていて、観測可能時間はどれくらいなのかを、定量的に把握することができる。
【０１０２】
［第二の実施の形態］
以下、本発明の日射状況予測システム１における第二の実施の形態について説明する。なお、第一の実施の形態と異なる点のみを説明し、同じ点については説明を省略する。
【０１０３】
第二の実施の形態では、日射検出手段３２４による直射日光の検出方法が第一の実施の形態と異なる。すなわち、第一の実施の形態では、黒球温度計１１が測定した温度の急激な立ち上がりや立ち下がりを検知して、そのタイミングを直射日光開始時刻または直射日光終了時刻と判定することとしたが、第二の実施の形態では、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差に着目して、直射日光による日射の時間帯か否かを判定する。
【０１０４】
具体的には、図１０で説明したように、日射の開始により温度が上昇するときに、黒球温度計１１と白球温度計１２の間に一定値以上の温度差が発生することになる。直射日光の開始により温度が急上昇した場合には、黒球温度計１１と白球温度計１２は一定の温度差を保って追従するので、その温度差は拡大することになる。
【０１０５】
本実施形態における日射検出手段３２４は、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が、記録部３３が備える設定ファイル３３４（図１４）に設定した「直射日光時間検出閾値（１）」を上回った場合に、直射日光による日射の時間帯（直射日光時間）と判定する。
【０１０６】
また、本実施形態における日射検出手段３２４は、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が、「直射日光時間検出閾値（１）」を下回っていて、しかも、散乱光も含む日射を検出するための閾値（日射時間検出閾値）以上となった時間帯を、散乱光による日射の時間帯（直射日光時間を含まない日射時間）と判定する。なお、先述したように、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が、「日射時間検出閾値」を下回っていれば、日射時間ではないと判定する。
【０１０７】
日射時間記録手段３２５は、日射検出手段３２４による判定結果を受けて、記録部３３が備える日射状況ＤＢ３３３（図１５）に測定時刻ごとの日射状況（なし，レベル１，レベル２）を記録する。さらに、日射検出手段３２４による日射の開始時刻および終了時刻の検出が終了すると、これらのレベルの情報から日射の種類ごとに合計時間を算出して、日射状況ＤＢ３３３（図１５）にそれぞれ記録する。
【０１０８】
これにより、本実施形態の日射状況予測システム１では、直射日光の日射の開始後における雲の発生等により、直射日光による日射から散乱光による日射になったような場合でも、きめ細かく日射のレベルを記録することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、直射日光による日射か散乱光による日射かを、リアルタイムに把握することができるので、各種の制御に活用することができる。具体的には、サーバ装置３の中央演算処理部３２が備える冷暖房制御装置３２６は、冷暖房制御装置４に対して、直射日光による日射を検知して暖房機器を「オフ」にし、散乱光による日射を検知して暖房機器を「オン（弱）」にする。また、日射が認められない時間帯には暖房機器を「オン（強）」にするよう設定することができる。
【０１１０】
さらに、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が、記録部３３が備える設定ファイル３３４（図１４）に設定した「直射日光時間検出閾値（１）」を下回った場合でも、黒球温度計１１の温度と気温計１３の温度を比較して、一定の数値以上である場合には、直射日光による日射時間と判定するようにすることで、より正確に日射状況を記録することができる。
【０１１１】
具体的には、記録部３３が備える設定ファイル３３４（図１５）に「直射日光時間検出閾値（２）」を入力して、日射検出手段３２４による判定に用いる。すなわち、日射検出手段３２４は、黒球温度計１１と白球温度計１２の温度差が「直射日光時間検出閾値（１）」を下回っているため、「日射時間」と判定された場合であっても、その測定時刻における黒球温度計１１と気温計１３の温度差が、「直射日光時間検出閾値（２）」で定めた値よりも大きな場合には「直射日光時間」と判定する。これにより不測のミスを排除して安定した測定を行うことができる。
【０１１２】
［第一の実施形態及び第二の実施形態に係る日射状況予測システム１の効果］
以上説明した通り、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る日射状況予測システム１によれば、従来技術である黒球温度計と気温センサに加えて、新たに白球の温度計を設置することにより、日射状況を２段階に分けて測定することを可能とし、日射の強弱を正確に反映させることができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係る日射状況予測システム１は、配置した箇所における測定方位を推定することができるので、たとえば一定地域の住宅に複数台の測定ユニット１０を配置して、サーバ装置３において日射状況を管理することで、広域的な冷暖房制御等にも活用することもできる。
【０１１４】
［第三の実施の形態］
以下、本発明の日射状況予測システム１における第三の実施形態を、図１６に基づいて説明する。なお、第一の実施の形態と異なる点のみを説明し、同じ点については説明を省略する。
【０１１５】
第三の実施の形態に係る日射状況予測システム１は、複数の測定ユニット１０を一定地域に点在する各家庭に配置して、インターネット等のネットワーク２を介してサーバ装置３と接続する日射状況予測システムを構成している。それぞれの測定ユニット１０は、測定した日射情報や位置情報、センシングの方位等の情報をサーバ装置３に送信する。サーバ装置３では、一定範囲内の測定値を総合して任意地点の日射状況を判定する。
【０１１６】
すなわち、サーバ装置３において任意の位置（図１６では任意地点Ｘ）を指定することで、任意地点を中心としたあらかじめ定めた範囲内に位置する測定ユニット１０からデータを受信して、評価関数により日差しの有無を判定する。
【０１１７】
図１７は、日差しの有無を決定する際に用いる評価関数の一例として、「重み関数」の例を示している。すなわち、日差しの有無の判定に際して、日射状況を推定する任意地点Ｘからの距離に応じて重みを掛けることにする。ここで、任意地点Ｘから距離が近いところに位置する測定ユニット１０の測定値は、任意地点Ｘから距離が遠いところに位置する測定ユニット１０の測定値より、近い条件のもとで測定した数値になるので、判定の精度を向上させることができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、「重み」とする数値や、「重み」を変える任意地点からの距離等のデータは、サーバ装置３の記憶部３３が備える設定ファイル３３４が保持することとし、サーバ装置３のキーボード等（入力部３４）から任意に設定可能とする。
【０１１９】
具体的な動作では、サーバ装置３の中央演算処理部３２が備える日射検出手段３２４が、設定ファイル３３４が保持する「重み」を変える任意地点からの距離のデータに基づき、記憶部３３が備える設置場所ＤＢ３３１を検索して、任意地点Ｘから所定の範囲内に設置された測定ユニット１０を抽出する。本例では、「レベル１」の範囲内（図１６では破線の円内）に位置する測定ユニット１０ａ，ｂ，ｃ，ｄを抽出する。なお、図１６では図示しないが、小さな「重み」で判定に用いられる測定ユニット１０についても、任意地点Ｘからの距離を別途に設定することもできる。
【０１２０】
次に、日射検出手段３２４は、測定温度ＤＢ３３２が保持する測定ユニット１０ごとの測定温度のデータから、対象とする測定ユニット１０の所定の日付及び時間のデータを算出する。本実施形態では、測定温度ＤＢ３３２に測定値総合テーブル備え（図１８）、対象とする測定日時ごとに任意地点Ｘの測定値の推定を行う。
【０１２１】
具体的には、「重み」の対象となる測定ユニット１０の測定値のデータを保持するとともに、「レベル１」の範囲内（図１６，図１７）に位置する測定ユニット１０ａ，ｂ，ｃ，ｄについては、「重み関数」として「１００」という大きな重みが設定され、「レベル２」の範囲内（図１７）に位置する測定ユニット１０ｅ等については、「重み関数」として「５０」という小さな重みが設定されている。
【０１２２】
日射検出手段３２４は、対象となる測定ユニット１０の測定値（温度）のデータに、それぞれの「重み関数」を加味して任意地点Ｘの温度を算出するとともに、算出した任意地点Ｘの温度（以下、「算出温度」と言う。）に基づいて日射状況の判定を行う。
【０１２３】
具体的には、日射検出手段３２４は、任意地点Ｘにおける測定時間ごとの算出温度において、黒球温度計１１の算出温度の急激な立ち上がりや立ち下がりを検出して、そのタイミングを直射日光開始時間または直射日光終了時間と判定することができる。
【０１２４】
また、黒球温度計１１の算出温度と白球温度計１２の算出温度の温度差が、設定ファイル３３４（図１４）に設定した「直射日光時間検出手段値（１）」を上回った場合に直射日光時間と判定することもできる。
【０１２５】
なお、システムの構築に際しては、インターネットの検索サイト等が備える地図システム等のＧＵＩを用いて設定が可能な仕組みとすることもできる。また、サーバ装置３には、ウェブサイト等から気象情報を定期的に集約する機能を備えるようにしても良い。
【０１２６】
以上、第三の実施の形態に係る日射状況予測システム１によれば、実際に測定ユニット１０を設置していない地点についても、日射状況の判定を行うことができる。
【０１２７】
さらに、本実施形態の技術は、制御用マイコン等を用いて、暖房を制御するために使用する制御基本パターン情報の配信等に活用することが可能であり、たとえば、各家庭に設置した測定ユニット１０が測定した日射状況のデータと、任意の地点における日射状況の判定結果に基づいて、オーバーヒート状態を速やかに検知して暖房制御を行う、寒冷地におけるヒートポンプ暖房制御システムにも応用することができる。
【０１２８】
［第四の実施の形態］
以下、本発明の日射状況予測システム１における第四の実施形態を説明する。なお、第一の実施の形態と異なる点のみを説明し、同じ点については説明を省略する。
【０１２９】
第四の実施の形態に係る日射状況予測システム１の構成を図１９に示す。本実施形態における測定ユニット１０には、輻射熱を測定するために備える黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３に加えて、照度を測定する照度センサ１５を具備する。また、サーバ装置３の中央演算部３２には、日照変化検出手段３２７を備える。
【０１３０】
図２０は、終日晴天の日において、本実施形態の日射状況予測システム１の各センサを用いて収集したデータを示したものである。ここで、１３時以降に各センサの数値が低下傾向を示すのは、１３時以降は直射日光が当たらなくなる環境で計測を行ったためである。
【０１３１】
本図が示すように、室温を測定する気温センサ１３以外の各センサの数値は、ほぼ同様の傾向を示すことが確認できる。なお、照度センサ１５の測定値は、他のデータと若干異なる動きとなっているが、これは照度センサ１５を固定しているため、太陽光の入射角度に起因して傾向が異なるからである。
【０１３２】
図２１は、図２０のデータから照度センサ１５の測定データを抽出し、直前の測定値との差分を示したものである。ここでは、単なる差分と差分の絶対値（以下、「差分絶対値」と言う。）を示している。なお、本実施形態において、これらの照度センサ１５が測定した値は、温度記録手段３２３がネットワーク２を介してそれぞれの測定ユニット１０から取得して、サーバ装置３の記憶部３３が備える測定温度ＤＢ３３２に記録する。また、測定の間隔等については、記憶部３３が備える設定ファイル３３４で設定されている。
【０１３３】
次に、日照変化検出手段３２７により日照の変化を検出する動作を説明する。日照変化検出手段３２７は、設定ファイル３３４で設定された測定の間隔ごとに、測定温度ＤＢ３３２に記録されたそれぞれの測定ユニット１０（照度センサ１５）が測定した差分絶対値と、あらかじめ設定した閾値（以下、「定数閾値」と言う。）とを比較して、定数閾値以上のときに、日照の変化があったと判定する。なお、本実施形態において、定数閾値は設定ファイル３３４で設定されている。
【０１３４】
たとえば図２１が示す例では、一日において差分絶対値が定数閾値より小さいので、日照変化検出手段３２７は、日照の変化がなかったと判定する。
【０１３５】
図２２には、天候が大きく変更する日において、本実施形態の日射状況予測システム１の各センサを用いて収集したデータを示したものである。本データにおいても全体的な変化の傾向は類似しているが、照度センサ１５の計測のダイナミックレンジがもっとも大きいことを示している。
【０１３６】
図２３は、図２２のデータから照度センサ１５の測定データを抽出し、直前の測定値との差分を示したものである。ここで、日照変化検出手段３２７は、午前１０時頃に差分絶対値が定数閾値以上となっているので、日照の変化があったと判定する。なお、本データでは、直接太陽光が当たらない時間帯においては、日照の変化を検出することは困難なことを示している。
【０１３７】
ここで、照度センサ１５が測定したデータにより、黒球温度計１１、白球温度計１２、気温センサ１３による日射状況の識別の精度を向上させることができる。たとえば、図５に示す日射状況ＤＢ３３３と、日照変化検出手段３２７が検出した日照の変化の情報とを比較することで、情報の確度を高めることができる。
【０１３８】
本実施形態の日射状況予測システム１によれば、現在は一般的に人間が判断していた天候の変化を、照度センサ１５の測定値から判定することが可能となる。
【０１３９】
なお、日照変化検出手段３２７による照度センサ１５を用いた日照の変化の検出は、リアルタイムに行うことができるので、たとえば、冷暖房制御手段３２６との連携により、冷暖房の制御に活用することもできる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  日射状況予測システム
２  ネットワーク
３  サーバ装置
４  冷暖房制御装置
１０  測定ユニット
１１  黒球温度計
１２  白球温度計
１３  気温センサ
１４  マイコン
１５  照度センサ
３１  送受信部
３２  中央演算処理部
３３  記憶部
３４  入力部
３５  出力部
３２１  送受信処理手段
３２２  入出力処理手段
３２３  温度記憶手段
３２４  日射検出手段
３２５  日射時間記憶手段
３２６  冷暖房制御手段
３２７  日照変化検出手段
３３１  設置場所ＤＢ
３３２  測定温度ＤＢ
３３３  日射状況ＤＢ
３３４  設定ファイル
【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１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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