(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の系統に区分され、この区分された系統ごとにそれぞれ所要数の照明器を設置した照明エリアと、この照明エリアの照明器群への供給電力を前記の区分した系統ごとに外部からの指令に応じて制御する電源装置と、この電源装置に制御指令を与える調光制御装置とを備え、前記調光制御装置に、所定のモデル節電率に応じて、１日の複数の区分された時間帯別に前記の区分された系統ごとに照明器の調光率をあらかじめ設定した初期調光パターン設定手段と、外部から任意に設定された指令節電率と前記モデル節電率との差に応じて前記初期調光パターン設定手段に設定された調光率を修正して修正調光パターンとして設定する修正調光パターン設定手段と、この修正調光パターン設定手段に設定された修正調光パターンに基づいて1日の平均の節電率を演算により求め、この演算により求められた節電率と前記指令節電率とを比較し、その差が所定値から外れている間は前記の差が所定値以内に収まるまで前記修正調光パターンの設定調光率を微調整する処理を繰り返し行い、演算により求められた節電率とモデル節電率との差が所定値以内に収まったところで、修正調光パターン設定手段に設定された調光パターンに基づいて前記電源装置に制御指令を与える手段とを設けたことを特徴とする照明制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において照明エリアの照度を検出する照度センサーを設置しこの照度センサーの出力により、前記調光制御装置の修正調光プログラムによる電源装置への制御指令を補正することを特徴とする照明制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項2に記載の装置において前記照明エリアへの人の出入りを検出する人センサーを設け、この人センサーの出力により、前記調光制御装置の修正調光プログラムによる電源装置への制御指令を補正することを特徴とする照明制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調光照明装置を用いて自然光と人工光の総合的照明制御を行う照明制御装置に関し、特にコンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗に適した省エネルギーに優れた照明制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗では、内部の照明に自然光を利用して省エネルギーを行ったり、レイアウトに応じた照明範囲を設定してそれぞれの範囲ごとに調光を行うことのできる照明制御装置の導入が増加している。
【０００３】
従来の照明制御装置は、蛍光灯等の照明器とは別置の制御装置を持ち、制御装置内に時計情報、照度センサー、人センサーの情報などを入力し、24時間内の時間区分と調光レベルパターン等を設定した調光プログラムをあらかじめ制御装置に設定しておき、前記入力情報に基づき設定されたプログラムにしたがって店舗内の照明器に対し伝送等で制御内容を指示し調光レベルを制御する方法が一般的であった。
【０００４】
従来、特にコンビニエンスストアでは、店舗の間取りが規格化されているため、照明器を規定のとおりに配置し、これに対応した制御装置内に設定した規定の調光プログラムのみで対応が可能であった。
【０００５】
その1例を図13ないし図14に示す。図13は、店舗における照明器群の配置を示したもので、外光の影響を考慮して窓際の範囲を照明する系統1，中間および壁際の範囲を照明する系統２とカウンターの範囲を照明する系統３の３系統に区分した例である。このレイアウトに対し図14（a）、（b）に示す２種の調光パターンを有する調光プログラムが用意されている。
【０００６】
図14（a）、（b）の調光パターンについて説明する。
【０００７】
調光の時間帯は、1日が昼（６時―１７時）、夜（１７時―２１時）、深夜（２１時―６時）の３つの時間帯に区分され、照明器は、前記のとおり１／２／３の３系統に区分されている。各系統の照明器には蛍光灯が用いられ、その数は、系統1にＬ101からＬ124の２４本、系統２にＬ201からＬ228の２８本、系統３にＬ301からＬ316の１６本が配置されている。1日の調光制御で、既定の図14（a）の調光パターン１では２０％の節電となり、図14（b）の調光パターン２では２４％の節電となるように設定されている。
【０００８】
各調光パターンでの各系統１，２，３における調光率は、図14に示すように各時間帯での外光の影響を考慮して、たとえば、調光パターン１（図14（a））では、昼時間帯は、各系統の照明器群の調光率を、外光があるので窓際エリアの系統1は５５％、昼であっても外光の期待できない中間および壁際エリアの系統２およびカウンターエリアの系統３は１００％に設定する。夜時間帯では、これを、窓際エリアの系統1は、外光が期待できないので逆に１００％に、中間および壁際エリアの系統２は人が少ないと想定して７５％に、カウンターエリアの系統３は１００％に設定する。そして深夜時間帯では、各系統の照明器群の調光率を、窓際系統1は人が少ないと想定して７５％に、中間および壁際系統２は人が少ないと想定して５５％に、カウンター系統３は１００％に設定した調光パターンを規定値として用意している。
【０００９】
調光パターン２も図14（b）に示すとおりに各時間帯の各系統ごとに調光率が設定され、これが調光パターンの規定値とされる。
【００１０】
制御装置は、これらの規定された調光パターンの中から選択した１つの調光パターンにしたがって照明器群の入力の電圧、電流等の電気量を制御して調光を行うのが一般的であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の照明制御装置は、あらかじめ設定した節電率にしたがって規定の調光パターンを複数種類用意しておいて、その中から所望のパターンを選択して調光制御を行うようにしているため、最近の照明に対する要求の多様化（店舗の間取りの多様化、それによる系統数や照明器の数の多様化、および省エネルギー設定レベルの選択の拡大化等）している店舗に適用する場合は、あらかじめ規定調光パターンを多数用意する必要があり、また仮に規定の調光パターンが多数用意されていても多様化している要望のすべてに適合することはなかなか困難である。
【００１２】
本発明の課題は、このような店舗の照明に対する多様化している多くの要望に対応が可能で、しかも最適な調光制御の行える照明制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を達成するために、複数の系統に区分され、この区分された系統ごとにそれぞれ所要数の照明器を設置した照明エリアと、この照明エリアの照明器群への供給電力を前記の区分した系統ごとに外部からの指令に応じて制御する電源装置と、この電源装置に制御指令を与える調光制御装置とを備え、前記調光制御装置に、所定のモデル節電率に応じて、１日の複数の区分された時間帯別に前記の区分された系統ごとに照明器の調光率をあらかじめ設定した初期調光パターン設定手段と、外部から任意に設定された指令節電率と前記モデル節電率との差に応じて前記初期調光パターン設定手段に設定された調光率を修正して修正調光パターンとして設定する修正調光パターン設定手段と、この修正調光パターン設定手段に設定された修正調光パターンに基づいて1日の平均の節電率を演算により求め、この演算により求められた節電率と前記指令節電率とを比較し、その差が所定値から外れている間は前記の差が所定値以内に収まるまで前記修正調光パターンの設定調光率を微調整する処理を繰り返し行い、演算により求められた節電率とモデル節電率との差が所定値以内に収まったところで、修正調光パターン設定手段に設定された調光パターンに基づいて前記電源装置に制御指令を与える手段とを設けている。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記の装置において、照明エリアの照度を検出する照度センサーを設置しこの照度センサーの出力により、前記調光制御装置の修正調光パターン設定手段に設定された調光パターンよる電源装置への制御指令を補正するようにしている。
【００１５】
さらに、請求項３の発明は、前記の装置において前記照明エリアへの人の出入りを検出する人センサーを設け、この人センサーの出力により、前記調光制御装置の修正調光パターン設定手段に設定された調光パターンよる電源装置への制御指令を補正するようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様を図に示す実施例について説明する。
【００１７】
図１に本発明を適用する店舗内の照明器等の配置を示す。照明器は前記従来例と同様に系統１から系統３までの３系統に区分され、それぞれの系統毎に図２に示すように接続される。
【００１８】
図１における１０は店舗であり、１１はその売り場、１２は物品倉庫である。系統１は、店舗の入り口近くの昼光がもっとも入る売り場の窓際エリアの照明である。系統２は売り場の中間および反窓際エリアの照明である。系統３はカウンターおよび物品倉庫等の管理エリアに配置される照明である。
【００１９】
各系統は、図３で説明する交流電源の出力電力を制御する電力変換器ＣＯＮを備えた可制御の電源装置ＰＳに接続され、この電源装置ＰＳは照明の調光制御を行う調光制御装置ＬＣに接続する。調光制御装置ＬＣには、照明の照度を検出する照度センサーＬＳと売り場への人の出入りを検出する人センサーＭＳが接続される。
【００２０】
図１にしめすように人センサーＭＳは、入り口付近のＭＳ１、店舗内最奥のＭＳ２、および物品倉庫内のＭＳ３に配置される。また照度センサーＬＳは、昼夜検知用として昼光の一番入るＬＳ１の位置、店舗内の入り口から順番にＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の位置の計４個所に配置される。
【００２１】
図２に各機器の接続構成を示す。
【００２２】
電源制御装置ＰＣは、商用の交流電源ＡＣに接続される。電源制御装置ＰＣから系統１から３に分けて給電線が引出され、各系統の給電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３にそれぞれ所要数の照明器Ｌ101・・・・Ｌ316が接続されている。また倉庫内に配置された人センサーＭＳ３は倉庫内の照明器Ｌ301にその出力を接続し、その出力で照明器Ｌ301、Ｌ302を直接オン、オフするようにしている。
【００２３】
電源制御装置ＰＣには調光制御装置ＬＣの出力が接続され、この調光制御装置ＬＣの入力には人センサーＭＳ１、ＭＳ２および照度センサーＬＳ１ないしＬＳ４が接続される。調光制御装置ＬＣから電源制御装置ＰＣに制御指令があたえられて、電源制御装置ＰＣにより電力変換器ＣＯＮが制御される。これにより各系統の給電線Ｌ１〜Ｌ３への出力電力が個々に制御されて、照明器の発光照度が調整される。
【００２４】
さらに、図３に電源制御装置ＰＣと調光制御装置ＬＣの内部のブロック構成図を示す。
【００２５】
電源制御装置ＰＣは、交流200Vの商用の交流電源ＡＣを、調光制御装置ＬＣの指令に基づき系統の給電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３への供給電圧を制御する。調光制御装置ＬＣは、前記人センサーＭＳと照度センサーＬＳ接続用の入力インターフェース回路ＩＦＩと前記電源制御装置ＰＣと接続するための出力インターフェース回路ＩＦＯをもち、制御および演算を行う中央演算装置CPUをもつ構成となっている。
【００２６】
以下にこのような調光制御装置による調光の最適化制御について説明する。
【００２７】
調光制御装置ＬＣ内に、あらかじめ図４で示すモデル節電率を例えば、２０％としたときの調光パターンが初期調光パターンとしてメモリー内の設定手段に設定されている。初期調光パターンは、図４に示すように区分した時間帯ごとに、照明器の系統別に個別調光率を設定することにより規定される。
【００２８】
このような初期調光パターンを設定するためには、一般に知られている照明設計に用いられる以下の照度計算によって、店舗における照明エリア内の照明器（光源）の灯数Ｎがまず決められる。保守率とは、初期照度から何％下がった場合でも所要の照度が得られるか、を示す。室内では一般に0.5〜0.8くらいである。
【００２９】
Ｎ=（Ｅ×Ａ）／（φ×Ｕ×Ｍ）                                  （１）
ただし  Ｎ＝光源の灯数
Ｅ＝平均照度（lux）
Ａ＝床面積（ｍ2）
φ＝光源の光束（lm）
Ｍ＝保守率＝（確保すべき照度）／（初期照度）
Ｕ＝照明率＝（作業面に入射する全光束(ｌｍ)）／全ランプ光束(lm)
設置対象の店舗が決まった時点で、目的の平均照度（Ｅ）、床面積（Ａ）、使用ランプの性能（光束（lm））によって、その照明器の店舗全体に使用すべき照明器の灯数Ｎが上記式（１）で決まる。所要数の照明器は店舗のレイアウトによって複数の系統に区分される。実施例では68個の照明器をそれぞれ系統１＝２４本、系統２＝２８本、系統３＝１６本の３系統にわけた例を示す。
【００３０】
また１日（24時間）を昼・夜・深夜の３つの時間帯に区分し、24時間の平均の全節電率を例えば２０％として各時間帯での調光率が初期値として予め用意される。これは、特に節電率を２０％にする必要はないが，本実施例では２０％を初期値として以下に説明する。
【００３１】
図８は本発明の実施例における調光制御装置ＬＣの制御フローを示す。
【００３２】
調光制御装置ＬＣは内部に時計をもっており、図４に示した各時間帯への到達を監視している（Ｓ１）。ここで時計の現在時刻から昼時間帯と判断すると、後述する調光最適化計算処理に従って系統別に昼時間帯の個別調光率を照明器への供給電圧としてセットする（Ｓ１１）。この場合、当初は図４に示された初期調光パターンの各調光率設定値が使用される。これにしたがって各系統への供給電圧の微調整制御により最適制御が行われる（Ｓ１２）。
【００３３】
その後、後述する人センサーＭＳ及び照度センサーＬＳによる補正制御を行いながら、昼時間帯の終了を監視する（Ｓ１３）。すなわち、昼時間帯の終了前であれば、図１の照度センサーＬＳ１（外光監視用）からの入力を監視し、このセンサーからの入力が、指定の昼光レベルより小さいかどうかを監視し（Ｓ１６）、Ｎｏであれば昼時間帯の制御を継続し、Ｙｅｓであれば、昼時間帯をこの時点までに短縮して直ちに夜時間帯の制御へ移行する（Ｓ１７）。
【００３４】
昼時間帯が終了しても照度センサーＬＳ１のレベルが指定の昼光レベルより大きい場合は（Ｓ１４）、昼時間帯を所定時間（ｎ分）、例えば15分延長する処理（Ｓ１５）を行い、昼時間帯の制御を継続する。
【００３５】
夜時間帯では、前記と同様に夜間時間帯の個別調光率をセットし（Ｓ２１）、後述する調光最適化計算処理と補正制御を行いながら時間帯終了を監視する（Ｓ２２、Ｓ２３）。
【００３６】
夜時間帯が終了すると、深夜時間帯に移行する。ここでも同様に後述する調光最適化計算処理と補正制御を行いながら時間帯終了を監視する（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３）。
【００３７】
深夜時間帯が終了すると、最初に説明した昼時間帯の制御へ戻る。
【００３８】
図９をもちいて調光最適化計算処理を説明する。
調光制御装置ＰＣは、外部から新しい節電率ＳＰｉが指令されると、内蔵のモデル節電率ＳＰとの差Ａを計算する。  この実施例では、モデル節電率は図４に示した２０％である。外部から指令する節電率ＳＰｉを、１０％から４０％まで変更した場合について演算処理して求めた調光パターンの例を図５ないし図7に示す。
【００３９】
節電率を１０％に指令した場合の演算処理について説明する。
手順１：
新しく指令された節電率ＳＰｉ＝１０％と、内蔵のモデル節電率ＳＰｍ＝２０％との差Ａを求める演算処理を行う（Ｓ９１）。結果は１０％となるので図４に示す初期調光パターン表に設定されている各時間帯の各系統の初期調光率をそれぞれ前記差Ａを補正値（Ａ＝１０％）として補正した数値に書き換えて、修正調光パターンとして設定する（Ｓ９２）。
【００４０】
図４の初期調光パターン表に設定された各時間帯の各系統の初期調光率にそれぞれ１０％を加えた数値に書き換えて作成した修正調光パターン表を図５に示す。
手順２：
次にこの修正調光パターン表にもとづく系統ごとの1日の平均の個別調光率を計算する（Ｓ９３）。
【００４１】
系統ごとの1日の平均の個別調光率は
個別調光率（％）＝Σｍ（時間帯の時間数×時間帯調光率）ｍ／２４時間
ただし、ｍは時間帯区分数である。
として求められるので、各系統の個別調光率は以下のとおりとなる。
【００４２】
系統（１）の個別調光率＝〔（１１時間×７０％）＋（４時間×１００％）＋
（９時間×９５％）〕／２４時間
＝８４．３
系統（２）の個別調光率＝〔（１１時間×100％）＋（４時間×95％）＋
（９時間×80％）〕／２４時間
＝９１．６６
系統（３）の個別調光率＝〔（１１時間×100％）＋（４時間×100％）＋
（９時間×90％）〕／２４時間
＝９６．２５
手順３：
次に上記結果に基づいて1日の平均の全調光率、すなわち全系統の平均の調光率を計算する（Ｓ９４）。全調光率は、
全調光率（％）＝〔（系統（１）の調光率×系統（１）の器具数）＋
（系統（２）の調光率×系統（２）の器具数）＋
（系統（３）の調光率×系統(３)の器具数）〕／全器具数
として求められるので、実施例における全調光率は
全調光率＝〔（84.3×24）＋（91.6×28）＋(96.25×16)〕／(24+28+16)
＝90.1％
となる。
手順４：
本全調光率結果を指令の節電率と比較検証する。
【００４３】
Ｘ（差）＝（100−全調光率）−（指令節電率）
＝（100−90.1）−10
＝−0.1
上記の結果、Ｘが±１以下であるとこれで計算処理は終了する。
手順５：
上記の結果、Ｘが±１範囲外の場合は補正値をＸ％として、手順１に戻って修正調光パターン表の調光率の設定値の微調整を行う。これは、前記差Ｘが±１の範囲に入るまで繰り返し行う。Ｘが±１の範囲に入ったところの修正調光パターンにもとづいて、調光制御装置ＬＣが電源制御装置ＰＣを制御し、全照明器を最適に調光する。ここで、Ｘは任意に決めて良いが、実施例では１とした。
【００４４】
次に店舗内への人の出入りによって行う制御の微調整について説明する。
【００４５】
図１０は、人の出入りによって微調整を行うか否かを調光制御装置ＬＣに初期設定した場合の設定内容を示すものである。図１０は昼時間帯とよる時間帯はこの人センサーによる補正制御を不用とし、深夜時間帯だけに店舗へ人の入室があった場合に補正を行う設定をした例を示すものであり、深夜に人センサーＭＳにより店舗内に人がいることを検出した場合は、全系統の照明の照度を９００luxに設定する内容となっている。
【００４６】
図13にこの場合の制御フローを示す。
【００４７】
手順１（Ｓ８１、Ｓ８２）
人センサーＭＳが人を検知してオンすると、人の入室による補正設定があるか否かを（人センサー補正あり？）判読する。
【００４８】
手順２（Ｓ８３、Ｓ８４、Ｓ８５）
設定ありの場合、15分のタイマーをセットし各設定調光率を補正する。
【００４９】
この内容を図１１に示している。この図１１の（a）に補正前の調光率を示し、（b）に補正後の調光率を示す。
【００５０】
補正前は、それぞれ系統１が700lux、系統２が800lux、系統３が850luxであるので各系統の調光率を各系統の照度を検出する照度センサーＬＳ２ないしＬＳ４から指定照度900luxが検出されるまで補正制御する。
【００５１】
図11の（b）に示される結果は、調光率をそれぞれ系統１では100％、系統２では９５％、系統３では９７％にした補正した結果、各エリアの照度が900luxになり、微調整を完了したことを示す。
【００５２】
手順３（Ｓ８８、Ｓ８９）
補正状態の照度で人センサーが再度オンするとタイマーの設定時間が更に延長される。
【００５３】
手順（Ｓ８６、Ｓ９０）
タイマーがタイムアップすれば、各系統の設定調光率を補正前に戻し、この補正処理は終了する。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、あらかじめ所定のモデル節電率に応じた調光パタンを1つだけ初期設定し、このモデル節電率以外の節電率での運転が必要になった場合は、所望の節電率を外部から指令することにより、初期設定調光パターンを修正演算して、指令された節電率で運転ができる修正調光パターンを新たに作成し、この作成した修正調光パターンに基づいて調光制御を行うようにしたので、調光パターンの初期設定が簡単で、しかも任意の調光パターンでの制御が可能となる。したがって店舗の多様化に対して柔軟に対応が可能となり、また最適な省エネルギー制御が可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す店舗における照明器等の配置を示す構成図である。
【図２】  本発明の実施例を示す制御機器の接続構成図である。
【図３】  本発明の制御装置のブッロク構成図である。
【図４】  本発明の実施例で使用する初期調光パターンの設定例を示すものである。
【図５】  本発明の実施例における指令節電率を１０％にしたときの修正調光パターンの設定例を示すものである。
【図６】  本発明の実施例における指令節電率を３０％にしたときの修正調光パターンの設定例を示すものである。
【図７】  本発明の実施例における指令節電率を４０％にしたときの修正調光パターンの設定例を示すものである。
【図８】  本発明の実施例における調光制御の制御フローを示す図である。
【図９】  本発明の実施例における調光最適化制御計算フローを示す図である。
【図１０】  本発明の実施例における人センサーによる補正制御のための初期設定の内容を示すものである。
【図１１】  本発明の実施例における人センサーによる補正制御の説明に用いる図である。
【図１２】  本発明の実施例における人センサーによる補正制御の制御フローを示す図である。
【図１３】  従来の店舗における照明器等の配置を示す構成図である。
【図１４】  従来装置の説明に用いる図である。
【符号の説明】
１０：店舗、  １１：売り場、  １２：倉庫、
ＰＳ：電源装置、  ＰＣ：電源制御装置、  ＬＣ：調光制御装置、Ｌ１：系統１
の給電線、  Ｌ２：系統２の給電線、  Ｌ３：系統3の給電線、
Ｌ１０１〜Ｌ３１６：照明器、  ＭＳ１〜ＭＳ３：人センサー、  ＬＳ１〜ＬＳ
４：照度センサー。
【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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【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１４】
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