(57)【要約】【構成】本発明の特定のスペースの環境制御システムは、このスペースに光を入射させる少なくとも一つの窓を有する。このシステムは環境状態を調節する（ファン、ライト、ＨＶＡＣシステム、窓、窓カバー、あるいはこれらを任意に併用したものなど）環境制御装置、およびスペースに関連して依存する放射エネルギーの量を検出し、出力を発生する放射熱流束センサーなどの少なくとも一つの第１センサーを有する。また、センサー出力に基づいて環境制御装置の動作を制御する動作制御装置を設ける。関連性のある方法についても述べる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のスペースに光を入射させ得る少なくとも一つの窓を有するこのスペースの環境制御システムであって、
環境状態を調節する環境制御装置、
前記スペースに関連する放射エネルギーの量を検出し、出力を発生する少なくとも一つの第１センサー、および
前記出力に基づいて前記環境制御装置の動作を制御する動作制御装置を有することを特徴とする環境制御システム。
【請求項２】
前記環境制御装置が、ファン、ライト、ＨＶＡＣシステム、窓、窓カバー、あるいはこれらを併用したものからなる群から選択される請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記環境制御装置が、前記動作制御装置によって開閉される自動窓カバーを有し、前記動作制御装置が、プライバシー設定が選択された時にこの自動窓カバーが閉じられた状態を維持する請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記ライトが前記ファンを有する天井ファンに取り付けられ、そして前記センサー出力に基づいて前記ライトが調節される請求項２に記載の制御システム。
【請求項５】
さらに第２センサーを有し、この第２センサーが光センサー、温度センサー、湿度センサー、利用状態センサー、風速センサー、およびこれらのうち２つかそれ以上を併用したセンサーからなる群から選択され、前記動作制御装置が第２センサーの第２出力に基づいて前記環境制御装置の動作を制御する請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
前記第２センサーが温度センサーを有し、かつさらに利用者が設定した設定温度を有し、そして前記動作制御装置が、この温度センサーの出力とこの設定温度との比較に基づいて天井ファン、ＨＶＡＣユニット、自動窓カバーおよびライトのうち一つかそれ以上を制御する請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
さらに利用状態センサーを有し、この利用状態センサーの出力に基づいて前記動作制御装置が前記天井ファン、前記ＨＶＡＣユニット、前記自動窓カバーおよび前記ライトのうち一つかそれ以上を制御する請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記動作制御装置が予想される天候状態を受信し、この予想された天候状態に基づいて前記環境制御装置を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項９】
前記環境制御装置が自動窓を有し、そしてさらにこの制御装置と交信して、この自動窓を自動的に開けるかどうかを決定する風速センサーを有する請求項１に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記環境制御装置が自動窓を有し、そしてさらにこの環境制御装置と交信して、この自動窓を自動的に開けるかどうかを決定する風向センサーを有する請求項１に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記スペースに関連する窓の開閉を望むかどうかを示す警告を、前記センサーの出力に基づいて前記動作制御装置が利用者に発する請求項１に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記センサーが放射熱流束センサーである請求項１に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記検出された放射エネルギーの量に基づいて、前記スペースの仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であるかどうかを、前記動作制御装置で確認し、この仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であると確認されると、前記動作制御装置が前記環境制御装置を調節して所定の設定に従って動作を行う請求項１に記載の制御システム。
【請求項１４】
特定のスペースの環境制御システムであって、
このスペース内で空気を循環させるファン、
前記スペースに関連する放射エネルギーの量を検出し、出力を発生するセンサー、および
このセンサー出力に基づいて前記ファンの動作を制御する動作制御装置を有することを特徴とする制御システム。
【請求項１５】
さらに、前記センサー出力に基づいて前記動作制御装置によって制御されるＨＶＡＣシステムを有する請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１６】
前記動作制御装置が、前記センサー出力に基づいて前記ファンまたは前記ＨＶＡＣシステムのいずれか一方または両方の動作を調節する請求項１５に記載の制御システム。
【請求項１７】
さらに自動窓カバーを有し、前記動作制御装置が前記センサー出力に基づいてこの自動窓カバーを調節する請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１８】
さらに自動窓を有し、前記動作制御装置が前記センサー出力に基づいてこの自動窓を調節する請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１９】
前記動作制御装置が、放射エネルギーの検出された量に基づいて、前記スペース内の仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であるかどうかを確認する請求項１４に記載の制御システム。
【請求項２０】
前記仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であると確認されると、前記動作制御装置が所定の設定に従って前記ファンの動作の調節を行う請求項１４に記載の制御システム。
【請求項２１】
前記センサーが、放射熱流束センサーを有する請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項２２】
特定のスペースの環境制御システムであって、
このスペースに空気を取り込む少なくとも一つの状態に開き得る窓を少なくとも一つ備え、
前記スペースの中の状態を検出し、出力を発生するセンサー、および
このセンサー出力に基づいて、前記窓の状態を調節する動作制御装置を有することを特徴とする制御システム。
【請求項２３】
前記動作制御装置が、前記窓に関連するモーターを調整する制御信号を発信し、前記窓を開く請求項２２に記載の制御システム。
【請求項２４】
前記動作制御装置が、前記窓を開く度合について利用者に警告を発する請求項２２に記載の制御システム。
【請求項２５】
前記警告が、利用者に感知可能な情報を有する電子メッセージの形態を取る請求項２４に記載の制御システム。
【請求項２６】
前記センサーが温度センサー、湿度センサー、利用状態センサー、放射流束センサー、風速センサーまたは風向センサー、太陽光強度センサーおよびこれらのうち２つかそれ以上を併用したセンサーからなる群から選択される請求項２２に記載の制御システム。
【請求項２７】
前記動作制御装置が、放射エネルギーの検出された量に基づいて、前記スペースの中の仕切りが、前記スペースに熱を与えるために有効であるかどうかを確認する請求項２２に記載の制御システム。
【請求項２８】
特定のスペースに光を入射させるか、あるいは空気を取り込む少なくとも一つの窓に関連するこのスペースの環境制御システムであって、
このスペース内で空気を循環させるファン、
このスペースに関連する状態を検出するセンサー、および
このセンサーの出力に基づいて前記ファンの動作および前記窓の状態を制御する動作制御装置を有することを特徴とする制御システム。
【請求項２９】
前記窓が自動ブラインドを有し、そして前記動作制御装置が、前記窓を通過して前記スペースに入射する光の量を前記窓の状態として制御する請求項２８に記載の制御システム。
【請求項３０】
前記窓が自動窓を有し、そして前記動作制御装置が、窓開口を通過して前記スペースに流入する空気の量を前記窓の状態として制御する請求項２８に記載の制御システム。
【請求項３１】
特定のスペース内に光を入射させ得る少なくとも一つの窓および仕切りを有する前記スペースの環境制御システムであって、
このスペース内で空気を循環させるファン、
前記スペースと関連する放射エネルギーの量を検出し、出力を発生する少なくとも一つの第１のセンサー、および
前記センサーの出力に基づいてファンを制御する動作制御装置を有することを特徴とする制御システム。
【請求項３２】
前記検出された放射エネルギーの量に基づいて、前記スペースの仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であるかどうかを、前記動作制御装置が確認し、この仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であると確認されると、前記動作制御装置が所定の設定に従って前記ファンの動作を制御する請求項３１に記載の制御システム。
【請求項３３】
特定のスペース内の環境状態を制御する方法であって、
このスペースに関連する検出された放射熱流束に基づいて前記スペースの環境状態を調節することを特徴とする制御方法。
【請求項３４】
特定のスペース内の環境状態を制御する方法であって、
このスペースに空気を取り込む少なくとも一つの状態に開き得る窓を少なくとも一つ備え、このスペース内の検出された条件に基づいて前記窓を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項３５】
特定のスペース内の環境状態を制御する方法であって、
このスペース内の温度の検出された値に基づいて窓、窓カバーおよびファンのうちの一つ以上を制御し、そして
この検出された温度が所定の値を超えるかあるいは未満の場合（ａｂｏｖｅ ｏｒ ｂｅｌｏｗ）に、付加的なシステムを起動して、前記スペース内の前記温度を調節することを特徴とする制御方法。
【請求項３６】
前記付加的なシステムがＨＶＡＣシステムを有する請求項３５に記載の制御方法。
【請求項３７】
窓を有する特定のスペースの環境状態を制御する方法であって、
所定の温度設定、利用状態、および放射熱流束値に基づいて、
（ｉ）前記スペースの中の空気を循環させるファン、
（ｉｉ）前記スペースの温度を制御するＨＶＡＣシステム、
（ｉｉｉ）前記窓を少なくとも部分的に覆うカバー、および
（ｉｖ）前記スペースに人工光の照明を与えるライト
のうちの一つ以上を調節することを特徴とする制御方法。
【請求項３８】
前記スペースに利用者が存在し、暖房が望まれる場合に、前記ＨＶＡＣユニットを起動して、前記スペースに暖房用空気を送り、前記所定の温度設定を実現し、前記ファンを最小速度に調節し、前記放射熱流束値が所定量を超える場合に、前記カバーを調節して、前記窓のカバーを外し、そして所定の照明量を与えるように前記ライトを調節する請求項３７に記載の制御方法。
【請求項３９】
前記スペースに利用者が不在で、暖房が望まれる場合に、前記ＨＶＡＣシステムを起動して、前記スペースに加熱された空気を送り、前記所定の温度設定を実現し、前記ファンを最小速度に調節し、前記放射熱流束値が所定量を超える場合に、前記カバーを調節して、前記窓のカバーを外し、そして最少照明量を与えるように前記ライトを調節する請求項３７に記載の制御方法。
【請求項４０】
さらに、前記放射熱流束値に基づいて、前記スペースの中の仕切りが前記スペースに熱を与えるために有効であるかどうかを確認し、そして所定設定に従って前記ファンを調節するステップを有する請求項３９に記載の制御方法。
【請求項４１】
前記スペースに利用者が存在し、冷房が望まれる場合に、前記ＨＶＡＣシステムを起動して、前記スペースに冷房用空気を送り、前記所定の温度設定を実現し、前記ファンを最小速度を超える速度に調節し、前記放射熱流束値が所定量を超える場合に、前記カバーを調節して、前記窓を覆い、そして所定の照明量を与えるように前記ライトを調節する請求項３７に記載の制御方法。
【請求項４２】
前記スペースに利用者が不在で、冷房が望まれる場合に、前記ＨＶＡＣシステムを起動して、前記スペースに冷房用空気を送り、前記所定の温度設定を実現し、前記ファンをオフに調節し、前記放射熱流束値が所定量を超える場合に、前記カバーを調節して、前記窓を覆う請求項３７に記載の制御方法。
【請求項４３】
複数の窓から部屋に入射する自然光を調節する方法であって、
動作制御装置を使用して、第１窓から入射する自然光の予測量または実際量に基づいて前記第１窓の第１窓カバーを調節し、そして
この動作制御装置を使用して、第２窓から入射する自然光の予測量または実際量に基づいて前記第２窓の第２窓カバーを調節することを特徴とする調節方法。
【請求項４４】
前記第１窓および第２窓が面する方向および時刻に基づいて前記第１及び第２窓カバーの前記調節するステップを行う請求項４３に記載の調節方法。
【請求項４５】
前記第１窓および第２窓に関連する検出された放射熱流束に基づいて前記第１及び第２窓カバーの前記調節するステップを行う請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
特定のスペースの環境状態を調節する方法であって、
予想される天候状態に基づいて、動作制御装置を使用して、このスペースに空気を取り込む窓やこのスペースに光を入射させる窓カバーなどの環境制御装置の動作を制御することを特徴とする調節方法。
【請求項４７】
前記予想される天候状態と過去の同様な天候状態の結果として行われた制御と比較に基づいて前記制御するステップを行う請求項４６に記載の調節方法。
【請求項４８】
前記制御するステップにおいて、前記スペースの中のファンおよび前記スペースに空気を送り込むＨＶＡＣシステムのいずれか一方あるいは両方を制御する請求項４６に記載の調節方法。
【請求項４９】
前記制御するステップにおいて、前記予想される天候状態が発生する前の時点で前記窓または窓カバーを制御する請求項４６に記載の調節方法。
【請求項５０】
特定のスペースの環境状態を調節する方法であって、
予想される天候状態と過去の天候状態とを比較し、
この比較に基づいて、環境制御装置を制御し、このスペースの環境状態を調節することを特徴とする調節方法。
【請求項５１】
前記調節するステップにおいて、前記過去の天候状態時の過去の動作プロトコルに対応する現時点でのプロトコルに従って環境制御装置の動作を行う請求項５０に記載の調節方法。
【請求項５２】
熱エネルギーを使用して特定のスペースの状態調整を行う調整方法であって、
前記スペースの仕切りが、このスペースに熱を与えるために有効であるかどうかを確認するステップを有し、この仕切りがこのスペースに熱を与えるために有効であることを確認すると、前記スペースの環境状態を調節するステップを有することを特徴とする調整方法。
【請求項５３】
前記確認するステップにおいて、前記スペースの放射エネルギーの量を確認する請求項５２に記載の調整方法。
【請求項５４】
前記確認するステップにおいて、前記仕切りの熱保存の潜在的可能性を確認する請求項５２または５３に記載の調整方法。
【請求項５５】
前記確認するステップにおいて、学習によって獲得された熱反応を確認する請求項５２または５３に記載の調整方法。
【請求項５６】
前記調節するステップにおいて、前記スペースに対応するファンを動作させないように制御する請求項５２に記載の調整方法。
【請求項５７】
さらに、前記仕切りが前記スペースに熱を与えるためにもはや有効でなくなった後は、所定の設定に従って前記ファンを動作するステップを有する請求項５３に記載の調整方法。
【請求項５８】
さらに、前記確認するステップの前に、前記スペースに対する熱需要を予測するステップを有する請求項５２に記載の調整方法。
【請求項５９】
さらに、前記スペースが利用されているかどうかを確認するステップを有する請求項５２に記載の調整方法。
【請求項６０】
前記スペースが利用されている場合には、利用者の存在に対応する設定にファンを調節する請求項５９に記載の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、米国仮特許出願第６１/７２０，６７９号、第６１/７５５，６２７号、第６１/８０７，９０３号および国際特許出願ＰＣＴ/ＵＳ１３/０６７８２８の開示内容を援用する出願である。
また、本出願は米国仮特許出願第６２/０２４，２２９号の優先権を主張する出願であり、この開示内容も本出願に援用するものとする。
【背景技術】
【０００２】
天井ファン（天井扇風機、ｃｅｉｌｉｎｇ  ｆａｎｓ）は、夏には利用者に快適な温度環境(ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｆｏｒｔ)を与える効率的なエネルギー手段として、また冬には天井から床まで均一な温度環境(空調温度、ｕｎｉｆｏｒｍ  ａｉｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ)を確保する効率的なエネルギー手段として古くから居住環境に利用されてきている。一般的に、許容可能な快適レベルを実現するためにファンは利用者が手動制御する。また、一般的に、家庭では暖房/通気（換気）/状態調整システム（ＨＶＡＣシステム、ｈｅａｔｉｎｇ，  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ）の自動制御システムを使用して、屋内の空気温度を乾球温度で一定に維持している。屋内の空調状態の変化の主原因は、建物内部と屋外との間における潜在的な熱伝達である。利用空間の光強度を制御するために、遮光装置（手動、自動）が主に利用されているが、建物に窓割を介して直接入射してくる太陽光の熱取得の衝撃については考慮されず、また熱取得を有利に利用する潜在的な可能性についても考えられていない。
【０００３】
このように、天井ファン、ＨＶＡＣシステム、窓割/窓および日射遮蔽装置をスマートに調和させ、利用者の熱的環境を快適に維持するために必要な化石燃料の量を大幅に削減するシステムの需要は高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｐｕｂ．Ｎｏ．２０１０/０２９１８５８
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｃａｐｔｅｃｅｎｔｒｅｐｒｉｓｅ．ｃｏｍ/ｐｒｏｄ０２．ｈｔｍ
【発明の概要】
【０００６】
天井によって仕切られたスペースであって、このスペースに光を入射させる少なくとも一つの窓を有するスペースを対象とする一体型環境制御システムは、環境制御装置、および上記スペースに依存して関連とする放射エネルギー量を検出し、出力を発生する少なくとも一つの第１のセンサーを有する。動作制御装置を設けて、センサー出力に基づいて環境制御装置の動作を制御する。環境制御装置については、ファン、ライト、ＨＶＡＣシステム、窓、窓カバー、あるいはこれらを任意に併用したものからなる群から選択することができる。
【０００７】
一つの実施態様の場合、環境制御装置は自動窓カバーを有し、このカバーの状態（例えば全開/一部開位置、全閉/一部閉位置）（ｅ．ｇ., ｆｕｌｌｙ  ｏｒ  ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｏｐｅｎｅｄ  ａｎｄ  ｃｌｏｓｅｄ）は、センサー出力に基づいて制御装置によって調節することができる。制御装置は、プライバシー保護設定が選択されている場合、自動窓カバーを少なくとも一部閉状態に（例えば垂直の場合には、トップから開くなどによって）維持するものである。この実施態様や他の実施態様では、人工ライトを設けることも可能であり（場合に応じてファンを備えた天井ファンに取り付けられる（人工照明光））、またこの人工ライトをセンサー出力に基づいて調節することも可能である。
【０００８】
センサーは、少なくとも一つの窓に隣接位置する放射熱流束センサーを備えていればよい。第２センサーを設けてもよく、第２センサーは光センサー、温度センサー（乾球温度センサー、表面センサーなど）、風速/風向センサー、湿度センサー、利用者センサー、およびこれらセンサー２種類以上を組み合わせたものからなる群から選択することができる。制御装置は、第２センサーの第２出力に基づいて環境調節装置の動作を制御することができる。
【０００９】
一つの実施態様の場合、第２センサーは温度センサーからなり、さらに利用者によって設定された温度を有し、上記制御装置は温度センサーの出力と設定温度との比較に基づいて天井ファン、ＨＶＡＣユニット、自動窓カバー、およびライトの２種類以上を制御する。システムには利用者センサーを設けることもでき、制御装置は利用者センサーの出力に基づいて天井ファン、ＨＶＡＣユニット、自動窓カバーおよびライト（光）の２種類以上を制御することができる。
【００１０】
上記制御装置の場合、予想される天候状態に関する情報を受信し、この天候状態および同様な天候状態に対して過去にどのように対処してきたかの情報に基づいて環境調節装置を制御する。制御装置は、温度が上昇傾向にある場合などのように、ＨＶＡＣシステムをオンする前に、窓カバーが閉じるように調節することも可能である。
【００１１】
一つの実施態様の場合、環境調節装置は自動窓を有する。この実施態様のシステムの場合、制御装置と交信（通信）し、窓を自動的に開くかどうかを決定する風速センサーまたは風向センサーをさらに設けることができる。制御装置は、センサーの出力に基づいてスペースに通じて関連する窓を開閉することについて望ましい状況を利用者に知らせるために警報を出すことも可能である。また、いずれかの実施様態の場合、制御装置は、ＨＶＡＣシステムと相互交流して、窓が開いているときにこれを閉めることもできる。
【００１２】
本発明の別な態様は、天井によって仕切られたスペースであって、このスペースに光を入射させる少なくとも一つの窓を有するスペースを対象とする一体型環境制御システムに関し、このシステムはスペース内において空気を循環させるファン、このスペースに伴って関連する放射エネルギーの量を検出し、出力を発生する放射熱流束センサー、およびセンサー出力に基づいてファンの動作を制御する制御装置を有する。さらに、本システムはセンサー出力に基づいて、制御装置によって制御されたＨＶＡＣシステムを有することができる。そして、この制御装置はＨＶＡＣシステムとファンのいずれか一方又は両方を調節することができる。さらに、本システムは自動窓カバーを備えることも可能で、制御装置がセンサー出力に基づいてこの自動窓カバーを調節する。また、本システムは自動窓を備えることも可能で、制御装置がセンサー出力に基づいてこの自動窓を調節する。
【００１３】
本発明のさらに別な態様は、所定スペースを対象とする一体型環境制御システムに関する。このシステムは、このスペースに空気を取り込む少なくとも一つの状態に開き得る窓を少なくとも一つ備えている。センサーがスペース内の状況を検出し、そのセンサーが出力を発生する。また、所定の動作を行って、センサー出力に基づいて窓の開き状態を調節する制御装置を設ける。
【００１４】
一つの実施態様の場合、制御装置は窓に連携するモーターを調節し、窓を開ける制御信号を発信する（窓数を２つ以上にすると、微風が得られる）。別な実施態様の場合、制御装置は、窓の開放状態に関して利用者に警告を発信する。この警告については、利用者が感知可能な指示を始めとする電子メッセージの形を取ることができる。また、センサーについては、温度センサー（乾球温度センサー、表面センサーなど）、湿度センサー、利用者センサー、放射熱流束センサー、風速センサー、太陽光強度センサー、およびこれらセンサー２種類以上を併用したものからなる群から選択することができる。
【００１５】
本発明のさらに別な態様は、天井によって仕切られたスペースであって、このスペースに光を入射させる少なくとも一つの窓を有するスペースを対象とする一体型環境制御システムに関する。このシステムはスペース内において空気を循環させるファン、および窓の状態を選択的に制御する自動窓装置（カバー装置または遮光装置）を有する。スペースに依存して関連した状態を検出するセンサーを設けるとともに、センサー出力に基づいてファンおよび窓カバー装置の動作を制御する制御装置を設ける。
【００１６】
一つの実施態様の場合、自動窓装置は窓の状態として窓を介してスペースに入射する光の量を制御する自動ブラインドを有する。この実施態様または別な実施態様では、自動窓装置は、窓の状態としてスペースに開いた窓を介して流入してくる空気の量を制御する自動窓を有する。制御装置は、他の装置も制御することが可能である。
【００１７】
本発明のさらに別な態様は、特定のスペース内の環境状態を制御する方法に関する。この方法では、このスペースに伴う検出された放射熱流束に基づいて、スペースに対応する環境調節装置を調節することができる。
【００１８】
本発明のさらに別な態様は、特定のスペース内の環境状態を制御する方法に関する。この方法は、このスペースに空気を取り込む少なくとも一つの状態に開き得る窓を少なくとも一つ備え、このスペース内の検出された状態に基づいて前記窓を制御することを含む。
【００１９】
本発明の開示内容の一部は、所定スペース内の環境状態を制御する方法に関する。この方法では、このスペース内の温度の検出された値に基づいて窓、窓カバーおよびファンの一つかそれ以上を制御する。検出された温度が所定値よりも高い場合、あるいは低い場合には、この方法ではスペース内の温度を調節する付加的なシステムを起動するステップを有する。付加的なシステムとしては、ＨＶＡＣシステムを含むことができる。
【００２０】
また、本発明は、窓を有するスペース内における照明を制御する方法にも関する。この方法では、制御装置を利用して、自動窓カバーを調節し、スペース内の自然光の光量を制御するとともに、人工光（人工照明）を調節し、スペース内の人工光の光量を制御する。この制御装置は、窓カバーを閉めた時に人工光（人工照明）の光量を多くし、そして窓カバーを開いたときに人工光の光量を下げることができる。
【００２１】
さらに、本発明は、窓を有するスペース内の環境状態を調節する方法にも関する。所定の実効温度設定、スペースの利用状態、および放射熱流束値に基づいて、この方法では、（ｉ）スペース内において空気を循環させるファン、（ｉｉ）スペースの乾球温度を制御するＨＶＡＣシステム、（ｉｉｉ）窓を少なくとも部分的に覆うカバー、および（ｉｖ）人工光をスペースに照射するライトを調節する。
【００２２】
一つの実施態様では、スペース内に利用者が存在し、暖房が望ましい場合、ＨＶＡＣユニットを起動して、加熱された空気をスペースに送り、所定の実効温度設定を確保し、最小速度にファンを調節して、隙間風の発生を防ぎ、放射熱流束値が所定量を超えるならば、カバーを調節して、窓を開き、ライト（光）を調節して所定の光量を確保する。スペース内に利用者が存在しなくても暖房が望ましい場合には、ＨＶＡＣシステムを起動してスペースに加熱された空気を送り、所定の実効温度設定を確保し、ファンを最小速度に調節し、放射熱流束値が所定量を超えるならば、カバーを調節して窓を開き、そしてライトを調節して、消光するか、あるいは光量を最小に抑える。スペース内に利用者が存在し、冷房が望ましい場合には、ＨＶＡＣシステムを起動してスペースに冷却された空気を送り、所定の実効温度設定を確保し、ファンを最小速度より大きい速度でオンに調節し、放射熱流束値が所定量以上になったならば、カバーを調節して窓を閉じる。そしてライトを調節して、所定の光量を確保する。スペース内に利用者が存在しなくても冷房が望ましい場合には、ＨＶＡＣシステムを起動し、冷却された空気をスペースに送り、所定の実効温度設定を確保し、ファンを調節してこれをオフにし、放射熱流束値が所定量を超えるならばカバーによって窓を覆うように調節する。
【００２３】
また、本発明は制御装置を使用して、第１窓を透過する自然光の予測された光量または実際の光量に基づいて第１窓の第１窓カバーを調節する方法にも関する。この方法では、さらに、制御装置を使用して、第２窓を透過する自然光の予測された光量または実際の光量に基づいて第２窓の第２窓カバーを調節することも可能である。この調節ステップについては、各窓が面する方向および時刻に基づいて、あるいは第１または第２窓に関連して検出された放射熱流束に基づいて実施すればよい。
【００２４】
さらに、本発明の一態様は、スペース内の環境状態を調節する方法に関する。この方法では、制御装置を使用して、予想される天候状態に基づいて、窓などの環境制御装置の動作を制御し、スペースに空気を取り込むか、あるいは窓カバーなどの環境制御装置の動作を制御し、光をスペース内に入射させる。制御ステップについては、予想される天候状態と歴史的に同様な天候状態の結果としての制御手段の比較に基づいて行うことができ、またスペース内のファンおよびＨＶＡＣシステムのいずれか一方または両方を制御して空気をスペースに送り込めばよい。
【００２５】
また、本発明の別な一態様は、同様にスペース内の環境状態を調節する方法に関する。この方法では、予想される天候状態と過去の天候状態とを比較し、この比較に基づいてスペースに対応し連携する環境調節装置を調節する。調節ステップでは、過去天候状態時の過去の動作プロトコル（手順、ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に対応する現在時点手順に従って環境調節装置の動作を行う。
【００２６】
これら態様のいずれか、あるいは他の付加的な態様には、熱エネルギーを使用して所定スペースの状態調節を行うシステムまたは方法も包含される。このシステムまたは方法の場合、スペース内の（床、壁、天井など）仕切りがこのスペースに熱を供給するために有用であるかどうかを判定する。床や他の仕切りがスペースに熱を供給するために有用であると判定された場合には、このシステム又は方法は（対応するファンを所定の時間オフするなどによって）スペースの環境状態を調節する。
【００２７】
本態様では、スペース内の放射エネルギーの量を求め、また仕切りまたは床の潜在的な熱保存性を求めればよい。この判定プロセスでは、経験から獲得した熱反応を求めればよい。判定前に、スペースの熱需要を予想するだけでなく、スペースに利用者がいるかどうかを判定し、次に調節を行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
特許請求の範囲に本発明の特徴を記載するが、本発明は、添付図面を参照して説明する実施例によって理解がよりよく進むはずである。添付図面中同符号は同要素を示す。
【００２９】
【図１】モーター（ｍｏｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）、ハブ（ｈｕｂ ａｓｓｅｍｂｌｙ）、支持体、複数のファンブレード、およびジョイスト（根太、梁）で結合した取り付けシステムを有する例示的なファンを示す斜視図である。
【図２】例示的なファンを示す別な斜視図である。
【図３】空気循環用ファンを使用した、熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御システムを示す斜視図である。
【図４】空気循環用ファンを使用した、熱的に快適な環境を作り出す制御システム（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｆｏｒｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）の第２実施態様を示す斜視図である。
【図５】図３の天候に応じて制御する制御システムを使用した、熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図６】図４の熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセス示す図であって、マスター制御システムが自動的に“利用者在室暖房（Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｈｅａｔｉｎｇ）”モードを選択した状態にある制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図７】図４の熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセス示す図であって、マスター制御システムが自動的に“利用者不在暖房（Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｈｅａｔｉｎｇ）”モードを選択した状態にある制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図８】図４の熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセス示す図であって、マスター制御システムが自動的に“利用者在室冷房（Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｃｏｏｌｉｎｇ）”モードを選択した状態にある制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図９】図４の熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセス示す図であって、マスター制御が第２実施態様に従って“利用者在室冷房”モードを利用する状態にある制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図１０】図４の熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御プロセス示す図であって、マスター制御システムが自動的に“利用者不在冷房（Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｃｏｏｌｉｎｇ）”モードを選択した状態にある制御プロセスを示す詳細なフロー図である。
【図１１】“利用者在室暖房”モードにおける例示的な遮光制御を示す詳細なフロー図である。
【図１２】“利用者不在暖房”モードにおける例示的な遮光制御を示し、かつ床に適宜熱保存を適用した遮光制御を示す詳細なフロー図である。
【図１３】“利用者在室冷房”モードにおける例示的な遮光制御を示す詳細なフロー図である。
【図１４】“利用者不在冷房”モードにおける例示的な遮光制御を示す詳細なフロー図である。
【００３０】
添付図面に限定的な意味はなく、添付図面に必ずしも図示されていない態様を含む各種の態様で本発明は実施可能である。本明細書の一部を形成する添付図面に、本発明のいくつかの態様を示し、詳細な説明の項に本発明の原理を説明するが、いずれも本発明を図示の構成のみに制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下本発明のいくつかの実施例を説明するが、これらは特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の他の実施例、特徴、態様、実施態様および作用効果については、例示のみを目的とする、発明を実施するための最善のモードの一つ以上を含む以下の説明から当業者に明らかになるはずである。いうまでもなく、本発明の他の異なる、自明な態様でも実施可能であり、いずれも本発明の範囲から逸脱するものではない。このように、添付図面および記載は本質的に説明を意図し、限定を意図するものではない。
Ｉ．例示的なファンの概観
【００３２】
図１を参照して説明すると、本実施例のファン１１０は、モーター１１２、支持体１１４、ハブ１１６、および複数のファンブレード１１８を有する。本実施例の場合、（ハブ１１６およびファンブレード１１８を有する）ファン１１０の直径は約３フィートより大きく、より具体的にはおよそ８フィートである。あるいは、ファン１１０の直径はおよそ６フィート〜およそ２４フィートでもよい。さらにファン１１０はこれら以外の直径も可能であり、例えば３〜７フィートの天井ファンについて説明すると、商業用スペースまたは居住用スペースに使用する装飾的な設計（図２参照）であり、天井Ｃに支持体１１４を取り付ける。熱的に快適な環境を制御するためには、使用するファン１１０の具体的な型式は重要ではないが、本発明の技術思想は、図示のように、天井から吊り下げられ、回転ブレードが露出している天井ファンなどの、所定スペース内、もしくは室内に空気を循環させる型式のファンに適用可能である。本明細書に開示する実施態様はいずれも最低でもこのような天井ファンに対応して動作可能であるが、携帯式ファン、自立式ファン、壁掛けファンなどにも適用することができる。
【００３３】
支持体１１４については、表面やその他の構造に第１端部で結合し、ファン１１０がこの表面または他の構造に実質的に取り付けられることができるように構成する。図１に示すように、このような構造例の一つは、天井ジョイスト４００である。本実施例の支持体１１４は、細長い金属管状の構造体であり、ファン１１０を天井に結合する。なお、本明細書の記載から当業者にとっては明らかなように、支持体１１４は他の適切な態様の変化で構成及び/又は形成することができる。例示のみを目的として説明すると、支持体１１４については、天井やその他の架空構造体に結合する必要なく、代わりに壁や地面に結合することも可能である。例えば、支持体１１４は地面から直立するポストの上部に取り付けてもよく、その他の任意の適切な位置にその他の適切な方法で取り付けてもよい。例えば、これは（制限されるものではないが）本明細書で言及する特許、特許公報または特許出願に開示されているように取り付けることができる。
【００３４】
本実施例のモーター１１２は、駆動シャフトを有するＡＣ誘導モーターであればよいが、他の適切な型式のモーターであれば任意のモーター（例えば永久磁石ＤＣブラスレスモーター（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ））、ブラシ付きモーター、インサイドアウトモーターなど）を使用することができる。本実施例では、モーター１１２を支持体１１４に固着し、ハブ１００に回転自在に結合する。さらに、モーター１１２によって、ハブ１１６および複数のファンブレード１１８が回転する。
【００３５】
本実施例のファンブレード１１８は、さらに一部を変更することができる。例示のみを目的として説明すると、ファンブレード１１８の第２端部１２２にウイングレット１２０を取り付けることができる。このウイングレット１２０については、本明細書で言及する特許、特許公報または特許出願の何れかに開示されている内容のすべてあるいは一部に従って構成することができる。なお、ウイングレット１２０は適宜使用する部材に過ぎない。例えば、他の構成のファンブレード１１８はエンドキャップ、角度付きエアフォイル延長部材、一体型閉端部、あるいは実質的に開放端部を有していてもよい。
ＩＩ．熱的に快適な環境を作り出す例示的な制御システム
【００３６】
上記の例示的なファン１１０を使用して一般的な天候に応じた制御システムの効率を改善することによって、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００を構築することが望ましい。上記の例示ファン１１０は空気循環によって一般的な天候に応じた制御システムの効率を改善し、利用者に恩恵を与えない位置、あるいは外部の壁および天井全体にわたって室内温度と室外温度との差が拡大し、これによって表面を介して伝熱速度が高くなる位置において暖房用空気または冷房用空気のポケットが発生することを防止する。別な付加的な例示ファン１１０の作用効果は、ファン１１０が作る循環空気が人の皮膚に接触した時に、人体から離れた位置における伝熱速度が高くなり、冷却効果が発生し、冷房時のＨＶＡＣシステムの効率がさらに高くなることである。例示のみを目的として説明すると、これ以外の標準的な天候制御システムは、図３に示すように、さらに少なくとも一つの例示的なファン１１０、少なくとも一つの低所センサー１３０、少なくとも一つの高所センサー１４０、少なくとも一つの利用者センサー１５０、少なくとも一つのマスター制御システム１６０、少なくとも一つのＨＶＡＣシステム１７０、および適宜使用する少なくとも一つの外部センサー１８０を有することができる。
【００３７】
例示的な熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００について、これは上記のようなファン１１０を有するものとして説明してきたが、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００には異なる型式のファンを併用することを始めとして、任意の他の型式のファンも使用することが可能である。このような他のファンとしては、特に、ペデスタル（ｐｅｄｅｓｔａｌ）取り付け式ファン、壁取り付け式ファン、あるいは建物の通気（換気）ファンがある。また、図３に示したセンサー１３０、１４０、１５０、１８０の位置は例示に過ぎず、図３の位置に加えて、あるいは図３の位置の代わりに、任意の他の適切な位置にセンサー１３０、１４０、１５０、１８０を設置することができる。例示のみを目的として説明すると、高所センサー１４０については、ジョイスト、ファン、壁の上部領域、および/または他の任意の適切な位置に設置することができる。センサー１３０、１４０、１５０、１８０を設置することができる他の適切な位置については、本明細書の開示を参照すれば、当業者にとっては明白なはずである。さらに、センサー１３０、１４０、１５０、１８０それ自体は例示に過ぎない。所望に応じて、センサー１３０、１４０、１５０、１８０は一部変更でき、また使用しなくてもよい（ｏｍｉｔｔｅ）。
【００３８】
さらに、センサー１３０、１４０、１５０、１８０の一つかそれ以上に加えて、あるいはその代わりに、各種の他の種類のセンサーも目的に応じて使用することができる。例えば、利用者と連携して生理センサー１９０を使用して、図４に示すように、利用者の生理状態を検出することができる。検出された生理状態としては、利用者の仕事代謝当量（ＭＥＴ）、心拍数、心拍、血圧、体温（例えば皮膚表面温度）、呼吸作用、体重、発汗作用、血中酸素レベル、電気皮膚反応、あるいはその他の生理状態を例示することができる。例えば、生理センサー１９０については、リストバンド式、アームバンド式、ベルト式、時計式、メガネ式、衣服のアクセサリー式センサーやその他の型式の利用者が装着可能な、あるいは利用者の身体に装着できる型式のセンサーなどのウェラブルセンサーなどを例示することができる。さらに、生理センサー１９０としては、利用者に埋め込んだ、あるいは利用者に取り込んだセンサーなどの内部センサーも使用可能である。
【００３９】
本発明のいずれの実施態様でも、生理センサー１９０は利用者の生理状態をマスター制御システム１６０に直接、あるいは中間素子を介してマスター制御システム１６０に間接的に送ることができる。生理センサー１９０とマスター制御システム１６０との間の交信は、無線交信でよく、例えばＲＦ送信技術、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、登録商標）技術、ＷＩＦＩ技術、赤外技術などを利用する交信技術を使用して行うことができる。中間素子を媒介する交信の場合には、この中間素子としてコンピュータや携帯式コンピュータ素子例えばタブレットコンピュータ、スマートフォン、あるいは生理センサー１９０からデータを受信し、かつこのデータをマスター制御システム１６０に送信できる任意の他の型式の素子も使用することができる。
【００４０】
さらに、本発明システム１００は限定するものではないがオンラインソースなどの他のソースの一つかそれ以上から情報を受信することができる。例えば、本システム１００は有線、無線のインターネットを介して温度値、他の値、プロシージャ、ファームウェア更新値、ソフトウェア更新値および/または他の種類の情報の一つ以上を受信することができる。本システム１００がインターネットおよび/または他のネットワークと交信可能な各種の適切な方法、および交信可能な他の型式の情報については、当業者にとっては明白なはずである。
【００４１】
図４に示すように、このような例示的な熱的に快適な環境を作り出す制御システムの１００の場合、マスター制御システム１６０によって特に外部乾球温度、利用者数（ｒｏｏｍ ｏｃｃｕｐａｎｃｙ）および/または時刻、特に存在する可能性のある要素などの多数の状態に基づいて適切な熱的に快適な制御設定モード４５０を設定することができる。このような熱的に快適な制御設定モードを設定する簡単な例として、マスター制御システム１６０によって室内および/または室外の検出された乾球温度に基づいて“暖房”および“冷房”を選択することができ、次に検出された利用者数に基づいて“利用者在室”および“利用者不在”を選択すればよい。これら状態は、上記センサー１３０、１４０、１５０、１８０、１９０によって、以下に説明するようにマスター制御システム１６０に交信することができる。上記の例示的な熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００においてはマスター制御システム１６０によって適切な熱的に快適な環境を作り出す制御設定モードを設定することができるが、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００の場合には、他の構成も可能であり、この場合、利用者が複数の快適な環境を作り出す設定モードを設定することができる。快適な環境を作り出す制御設定モードには、特に、“利用者在室暖房”モード４５８、“利用者不在暖房”モード４５６、“利用者在室冷房”モード４５４、および“利用者不在冷房”モード４５２（図５を参照）がある。各設定モードにはプログラム式の実効温度設定範囲があるだけでなく、ＨＶＡＣシステム１７０の動作シーケンスの一環としてのファン１１０を回すオプションもあり、いずれも適正な設定範囲外にある実行温度に対応し、適切な場合には、以下に説明するように、ある特定の室内における高所温度/低所温度間の温度差などの他の状態にも対応することが可能である。
【００４２】
高所センサー１４０および低所センサー１３０の場合、室内全体の各位置における温度を検出することになる。これらセンサーは、空気乾球温度あるいは湿球温度を検出することが可能であるが、必ずしも両者を検出する必要はない。高所センサー１４０および低所センサー１３０については、相対湿度、空気流速度、光レベル、あるいは存在する可能性のある他の状態を検出することも可能である。専用のセンサー（ｓｅｐａｒａｔｅ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ｓｅｎｓｏｒｓ）を使用して、存在する可能性のある他の状態を検出できることはいうまでもない。
【００４３】
一部の態様では、室外に日照があるかどうかを示すことによって、検出された光レベルを制御プロシージャに組み入れることも可能である。例えば、（フォトセルなどの）光センサーは白昼時室内の周囲光を取り込むことができる。人工光源Ｌからの光がある場合にはこれも考慮して、本システム１００は、夏季時には（例えば、より多くの光が検出されたことに基づいて増速するか、および/またはＨＶＡＣシステムを起動するなどの）ファン回転速度を上げるような冷房効果を上げるか、あるいは冬季には太陽光それ自体が室内の利用者に感知される暖房効果を少なくとも与える前提で暖房効果を下げるなどによって、一つかそれ以上の窓から室内に入射する有意味な太陽光を示す光レベルに対応することができる。
【００４４】
別な例示のみを目的とする実施例では、光センサーは、夜間室内に利用者が存在するかどうかを表示することが可能である（例えば、夜間時に室内が照明されている場合には、現時点で室内に利用者がいるかどうか、あるいは利用者の存在が予想されるかどうかを表示することが可能である）。さらに別な例示のみを目的とする実施例では、光レベルが検出されると、ブラインドの開ける程度を全開にするかあるいは特定レベルに至るまでにするか、自動的に上下動することを起こすことができる。システム１００の制御プロシージャに光レベルを考慮に入れる別な好適な方法については、本明細書の開示から当業者にとっては自明なはずである。本システム１００の一部の態様では、光検出機能は省略できることは無論いうまでもない。
【００４５】
図３に示すように、高所センサー１４０については、ファン１１０に、天井２００に、あるいは室内の任意の場所に設置することができる。低所センサー１３０については、利用者が存在するレベルに、あるいはその付近に設置することができる。場合によっては、例示的な熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００には、乾球温度、相対湿度、気圧、そして建物の外側にある可能性がある他の状態を検出する外部センサー１８０を設置することも可能である。最後に利用者センサー１５０については、室内全体に設置することができるが、図３に示すように、特に有効な設置場所は入り口である。センサー１３０、１４０、１５０、１８０については、独立した室内や区域内設置してもよく、あるいは複数の室内や区域内に設置してもよい。高所センサー１４０、低所センサー１３０、外部センサー１８０および利用者センサー１５０については、マスター制御システム１６０と交信することができる。例示のみを目的とする実施例では、上記の温度センサー１３０、１４０は２０１０年１１月１８日に公開され、“温度差に基づく天井ファンの自動制御システム”を発明の名称とするＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｐｕｂ．Ｎｏ．２０１０/０２９１８５８の開示内容に従って構成することができる。なお、この公報の内容についてはここに援用するものとする。上記で説明し、かつ図３に示したセンサー１３０、１４０、１５０、１８０の設置場所は例示であり、任意の他の適切な場所を利用できることは無論である。
【００４６】
マスター制御システム１６０には、センサー１３０、１４０、１５０、１８０、１９０から受信した情報を解析し、かつ処理して、温度がいつ設定範囲外になったかを確認し、室内全体に存在する可能性がある温度差を確認することができるプロセッサーを有することができる。プロセッサーには、所定の制御プロシージャを実行して、センサー１３０、１４０、１５０、１８０、１９０から得た情報（温度、空気流速度、相対湿度など）およびマスター制御システム１６０によって自動的に選択された設定または利用者によって手動で選択された設定に基づいて適切な制御プロシージャを実施する制御論理回路を組み込むことができる。適切な制御対応については、制御プロシージャに基づいてマスター制御システム１６０からファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０に送られたコマンドを介して実行することができる。例示のみを目的として説明を続けると、ファン１１０は、ファン回転速度を検出された温度および湿度の関数として変換する制御プロシージャを介して駆動することができる。このような変更によってＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｐｕｂ．Ｎｏ．２０１０/０２９１８５８に開示されている制御プロシージャを実現することができる。なお、この公報の開示内容は本明細書に援用するものとする。一部の設定では、検出された乾球温度または表面温度および表面湿度の関数としてファン回転速度を変換すると、ファンと同じ室内にある物品の結露がなくなり、および/または他の効果も得られる。
【００４７】
また単なる例示的な実施例として、制御論理回路（ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｏｇｉｃ）の基本原理はＡＳＨＲＡＥスタンダード５５−２０１３（本明細書に援用するものとする）の熱的に快適な環境に関する方程式および/または熱的に快適な環境に関する他の適切な理論または研究から誘導することができる。空気流速度および実効温度については、以下に説明するように、ＡＳＨＲＡＥスタンダード５５−２０１３のＳＥＴ方法および/または熱的に快適な環境に関する他の適切な理論または研究から誘導することができる。制御論理回路には乾球温度、相対湿度、空気流速度、光レベル、利用者の生理状態、および/または存在する可能性のある他の状態などのファクターを組み入れ、利用者にとって許容可能な熱的に快適な状態レベルを最も効率高く実現できる方法を決定することができる。マスター制御システム１６０は、初期の“学習期間”の間に利用者の熱的な好みを学習によって獲得することができる。次に、マスター制御システム１６０は、制御論理回路を利用者の熱的な好みに応用し、ＨＶＡＣシステム１７０およびファン１１０のエネルギー消費量を低く抑える。ＭＥＴなどの利用者の測定された生理状態を利用するマスター制御システム１６０の場合、ＳＥＴ方法および/または他の適切な快適さに関連する理論または研究に従って適切なパラメーターを誘導すると、初期セットアップ期間に選択されたデフォルト設定ではなく、空間内における利用者のリアルタイムな生理測定値を利用することが可能になる。従って、これら誘導は、環境およびシステムのより正確な評価を通してより迅速に、かつより正確に実行することが可能になる。
【００４８】
マスター制御システム１６０、ＨＶＡＣシステム１７０、ファン１１０および各種センサー１３０、１４０、１５０、１８０、１９０間の交信については、有線接続または無線接続、ＲＦ伝送、赤外、イーサネット（登録商標）やその他の好適かつ適切な機構によって交信することができる。マスター制御システム１６０については、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット、携帯電話回路網やその他の手段を介して（コンピュータ、携帯電話やその他の装置であればよい）付加的な装置とも交信することができ、補助手動制御やその他の調整を遠隔実施することができる。熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００は、壁取り付け式制御パネルおよび/または手持ち式リモコン装置によって制御することが可能である。一部の態様では、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００はスマートスイッチ、スマートフォンのアプリや他のモバイル式コンピュータ装置、あるいはＳａｎ  Ｒａｍｏｎ、ＣＡのＺｉｇＢｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ社のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）コントローラによって制御することが可能である。このようなアプリには、特にオン・オフモード、減光モード、高輝度モード、およびバケーションモードがある。
【００４９】
スマートスイッチはセンサー１３０、１４０、１５０、１８０を有することができ、これらのうちの一つは、通常の“デコラ（Ｄｅｃｏｒａ）”型のライトスイッチを受け取る標準的な壁取り付け式ボックス内に設けることができる。このようスマートスイッチの場合、所定スペース内に後付けでき、センサー１３０、１４０、１５０、１８０から情報をマスター制御システム１６０に伝えることができる。スマートスイッチについては、センサー１３０、１４０、１５０、１８０に加えて、あるいはこれらセンサーに代えて、マスター制御システム１６０を有していてもよい。また、スマートスイッチは所定スペース内に後付けでき、既存のＨＶＡＣシステム１７０、ファン１１０、および/または他の天候および環境制御部品を制御することによって、例示的な熱的に快適な環境を作り出すシステム１００のマスター制御システム１６０として動作できるようにすることも可能である。
【００５０】
単なる例示のみを目的とする実施例として、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者在室暖房”モード４５８を選択し、かつ実効温度を７０°Fに設定したとする。図４に示すように、高所乾球温度が低所温度よりも高い場合には、ファンの回転速度を“冬季最大速度（Ｗｉｎｔｅｒ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｓｐｅｅｄ）”５１２まで高くし、室内全体により暖かい空気を循環させればよい。本実施例では“冬季最大速度”は最大ファン回転速度５１２の３０％であるが、これ以外の回転速度も使用可能である。一方、高所乾球温度が低所乾球温度よりも低い場合には、ファン回転速度は“冬季最小速度（Ｗｉｎｔｅｒ  Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｐｅｅｄ）”（５１４）において一定になるため、室内全体にわたって空気ポケットが発生することはない。本実施例では、“冬季最小速度”は最大ファン回転速度の１５％である（５１４）が、他の好適な速度も使用可能である。任意の時点で、低所温度センサー１３０が、実効温度が６９．５°Fに低下したことをマスター制御システム１６０に通信した場合（５２０）、マスター制御システム１６０は、まず高所温度と低所乾球温度とを比較する（５１０）。高所温度が低所乾球温度よりも高い場合には、ファン回転速度を“冬季最大速度”（５１２）まで増速し、ＨＶＡＣシステム１７０を起動する前に、室内全体に暖かい空気を循環させることができる。適切な時間暖かい空気を室内に循環させた後、乾球温度を再度測定するか、あるいは連続的なフィードバックループの一環として連続測定を実施し、次にマスター制御システム１６０によって適切な制御対応を行うとよい。任意の時点で、低所温度センサー１３０が、乾球温度が６９°Fに低下した（５３０）ことをマスター制御システム１６０に通信した場合、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０を起動することになる（５３２）。“利用者在室暖房”モード（４５８）には任意の他の好適な温度値も利用できることは無論である。
【００５１】
別な例示のみを目的とする実施例として、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者不在暖房（Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｈｅａｔｉｎｇ）”モード４５６を選択し、かつ実効温度を５５°Fに設定したとする。図６に示すように、高所乾球温度が低所乾球温度よりも高い場合には、ファンの回転速度を“冬季最大速度”６１２まで高くし、室内全体により暖かい空気を循環させればよい。本実施例では“冬季最大速度”は最大ファン回転速度の３０％である（６１２）が、これ以外の回転速度も使用可能である。一方、高所乾球温度が低所温度よりも低い場合には、ファン回転速度は“冬季最小速度”６１４において一定になるため、室内全体にわたって空気ポケットが発生することはない。本実施例では、“冬季最小速度”は最大ファン回転速度の１５％である（６１４）が、他の好適な速度も使用可能である。任意の時点で、低所温度センサー１３０が、乾球温度が５４．５°Fに低下したことをマスター制御システム１６０に通信した場合（６２０）、マスター制御システム１６０は、まず高所乾球温度と低所乾球温度とを比較する（６１０）。高所乾球温度が低所乾球温度よりも高い場合には、ファン回転速度を“冬季最大速度”（６１２）まで増速し、ＨＶＡＣシステム１７０を起動する前に、室内全体に暖かい空気を循環させることができる。
【００５２】
適切な時間暖かい空気を室内に循環させた後、乾球温度を再度測定するか、あるいは連続的なフィードバックループの一環として連続測定を実施し、次にマスター制御システム１６０によって適切な制御対応を行うとよい。任意の時点で、低所乾球温度センサー１３０が、乾球温度が５４°F（６３０）に低下したことをマスター制御システム１６０に通信した場合、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０を起動することになる（６３２）。“利用者不在暖房”モード（４５６）には任意の他の好適な温度値も利用できることは無論である。
【００５３】
さらに例示のみを目的とする実施例では、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者在室冷房（Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ）”モード４５４を選択し、実効温度を８０°Fに設定し、かつマスター制御システム１６０が最適な相対湿度を５５％に設定したとする。図７に示すように、低所センサー１３０が、低所実効温度が設定温度の５°F内の点まで上昇した（７１０）ことをマスター制御システム１６０に通信した場合、マスター制御システムがファンを起動する（１１０）。また、低所実効温度が設定された実効温度（７１２、７１４、７１６、７１８、７２０、７２２）に近づくと、ファン回転速度が最大ファン回転速度の１００％なるまで、図６に示すように、マスター制御システム１６０がファンの回転速度を増速する。ファン１１０によって空気が動き、これが身体からの伝熱率を高くし、実効温度が低くなる。
【００５４】
マスター制御システム１６０は、実効温度を元の設定温度８０°Fに維持した状態で、設定された乾球温度を感知された冷却効果７２４を表すより高い実際の設定温度に調節することができる。感知された温度を決定するためにマスター制御システム１６０が利用する制御論理回路については、ＡＳＨＲＡＥスタンダード５５−２０１３のＳＥＴ法および/または熱的に快適な環境に関する他の適切な理論または研究から誘導することができる。実効温度は、存在する可能性のある条件のなかでも特に乾球温度、相対空気湿度、および/または空気流速度に基づいて決定すればよい。実効温度が元の設定実効温度７３０よりも高い場合には、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０を起動すればよい（７３２）。また、マスター制御システム１６０が相対湿度レベルが最適な相対湿度よりも高い場合（７４０）も、（実際の、あるいは実効温度がどのような温度であるかに関係なく）ＨＶＡＣシステム１７０を起動すればよい（７４２）。“利用者在室冷房”モード４５４で他の好適な温度および/または相対湿度レベル値および/またはファン回転速度も利用できることは無論である。
【００５５】
図８に示すような同様な例示的な実施例では、マスター制御システム１６０は自動的に、および/または利用者が手動で“利用者在室冷房”モード４５４をあらかじめ選択し、温度を８０°Fに設定することができ、またマスター制御システム１６０は最適な相対湿度を５５％に予め設定しておくことが可能である。この実施態様の場合、生理センサー１９０がマスター制御システム１６０にＭＥＴなどの利用者の生理状態の値を伝えることができる。この生理センサー１９０の場合、心拍数、心拍、血圧、体温（例えば皮膚表面温度）、呼吸作用、体重、発汗作用、血中酸素レベル、電気皮膚反応の一つかそれ以上を測定することができ、あるいは加速度計やこれらを併用したものを使用することができる。生理センサー１９０については、リストバンド式、アームバンド式、ベルト式、時計式、メガネ式、衣服式、衣服のアクセサリー（帽子、イアリングやネックレスなどの）式センサーやその他の型式の利用者が装着可能な、あるいは利用者の身体に装着でき型式のセンサーなどのウェラブルセンサーなどを例示することができる。さらに、生理センサー１９０としては、利用者に埋め込んだ、あるいは利用者に取り込んだセンサーなどの内部センサーも使用可能である。利用者が熱く感じ、かつ日照があると感じた場合には、このセンサーはシェードやカバーなどの関連する窓装置を閉めることができる。
【００５６】
生理センサー１９０が、マスター制御システム１６０に利用者の状態がＭＥＴ≧１．２などの最小閾値を既に超えていることを伝えた場合（７５０）には、マスター制御システムがファン１１０を起動することができる。利用者の測定されたＭＥＴが高くなると（７５２、７５４、７５６、７５８、７６０、７６２）、図９に示すように、最大ファン回転速度に達するまで（７６２）、マスター制御システム１６０はファン１１０の回転速度を上げることができる。ファン１１０が作り出す空気の流れによって人体からの伝熱速度が高くなり、実効温度が下がる。
【００５７】
マスター制御システム１６０は、感知された温度を元の設定実効温度８０°Fに維持した状態で、前述したように冷却効果のある（７２４）設定された乾球温度をより高い設定乾球温度に調節することができる。実効温度を決定するためにマスター制御システム１６０が利用する制御論理回路については、ＡＳＨＲＡＥスタンダード５５−２０１０のＳＥＴ法および/または熱的に快適な環境に関する他の適切な理論または研究から誘導することができる。実効温度は、存在する可能性のある条件のなかでも特に温度、相対空気湿度、および/または空気流速度だけでなく、利用者の生理状態にも基づいて決定すればよい。実効温度が元の設定実効温度よりも高い場合には（７３０）、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０を起動すればよい（７３２）。また、相対湿度レベルが最適な相対湿度よりも高い場合（７４０）も、マスター制御システム１６０が（例えば、実際の、あるいは実効温度がどのような温度であるかに関係なく）ＨＶＡＣシステム１７０を起動すればよい（７４２）。生理センサー１９０からのデータについては、マスター制御システム１６０だけが使用し、あるいは他のセンサー１３０、１４０、１５０、１８０からのデータと併用して、実効温度の変化を表すファン回転速度を調節すればよい。
【００５８】
単に例示のみを目的とするさらに別な実施態様として、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者不在冷房（Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ）”モードをあらかじめ選択し（４５２）、温度を９０°Fに設定したとする。図１０に示すように、ファン１１０は、空気の冷却効果が良くないので、マスター制御システム１６０によってＨＶＡＣシステム１７０が既に起動している場合でも、オフ（ｏｆｆ）のままである。温度が元の設定温度よりも高くなった場合には（８１０）、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０を起動すればよい（８１２）。“利用者不在冷房”モード４５２では他の好適な温度レベル値および/または相対湿度レベル値を使用できることは無論である。
【００５９】
熱的に快適な状態を作り出す制御システム１００の場合、ＨＶＡＣシステム１７０に加えて、あるいはこれに代えて、放射熱暖房システム（例えば放射熱暖房床、スチームパイプラジエーターシステムなど）と併用することができる。熱的に快適な状態を作り出す制御システム１００は、既に説明したように動作を行い、実効温度を決定し、室内の利用レベルにおける実効温度を変えるか、これを維持する。ファン１１０を利用して、放射熱源からの熱を室内全体に均一に分配することができる。この結果、エネルギー効率が改善し、室内の暖機（ｗａｒｍ-ｕｐ）時間および/または冷機（ｃｏｏｌ―ｄｏｗｎ）時間を短縮することができる。
【００６０】
熱的に快適な状態を作り出す制御システム１００については、所定の時間にわたって利用者の好みを学習によって獲得するようにプログラムすることができる。このようなプログラム機能の実施例として、マスター制御システム１６０の場合、利用者の経時的な好みの結果として、利用者が特定のファン回転速度および/または乾球温度設定との併用において所定の相対湿度レベルを好んでいるか、又は好んでいないか（ｏｒ ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）を判定することができる。このような好みについては、具体的な期間、例えば具体的な季節に応じて、マスター制御システム１６０が異なる季節に応じて異なる利用者の好みを判定するか、あるいはすでに説明したように存在する可能性がある具体的な外部状態に応じて利用者の好みを判定し、マスター制御システム１６０が異なる外部状態に応じて異なる利用者の好みを判定すればよい。
【００６１】
例示的な熱的に快適な状態を作り出す制御システム１００は、区画基準の熱的制御を行うが、従来は、ＨＶＡＣシステム１７０の場合では多数の部屋または区画にわたって制御を行う。センサー１３０、１４０、１５０、１８０は多数の部屋または区画に設置でき、利用者はこれら部屋または区画全体にわたって平均的な温度設定範囲を設定することができるか、あるいは利用者が部屋ごとに、あるいは区画ごとに個別に温度設定範囲を設定することができる。
【００６２】
マスター制御システム１６０については、平均的な、あるいは特定の実効温度設定範囲、およびセンサー１３０、１４０、１５０、１８０が設置されている個々の部屋または区画それぞれに存在する可能性がある熱的なおよび/または利用状態に基づく適切な制御に関してどのように対応できるかを決定することができる。また、マスター制御システム１６０については、検出された熱的状態および/または利用状態に基づいて特定のファン１１０を起動または停止でき、および特定の区画または部屋内にあるＨＶＡＣシステム１７０を起動または停止することができる。即ち、ある区画全体の平均乾球温度が、ＨＶＡＣシステム１７０を起動する設定範囲を超えていない状態で、マスター制御システム１６０によって利用者が在室する室内のファン１１０を起動し、これら部屋内の快適度を高め、一方利用者が不在の部屋のファン１１０を遊休状態に置くことができるため、電力消費を抑えることが可能になる。
【００６３】
ＨＶＡＣシステム１７０には自動通風装置（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｄａｍｐｅｒ）を設けることも可能であり、自動的に空気流を利用者在室区画に自動的に流し、かつ利用者不在区画に流さないようにすることによってＨＶＡＣシステム１７０をリバランスすることが可能になる。このような自動通風装置を設けると、マスター制御システム１６０によって、利用者不在区画で無駄に費消される恐れのある空気流を変更して利用者在室区画に流すことができる。自動通風装置の場合、マスター制御システム１６０と交信するモーター、ソレノイドなどによって駆動することができる。マスター制御システム１６０の場合、利用者が居ない部屋の乾球温度を冬季に低く維持することができ、また夏季には高く維持することができる。これは例えば利用者が在室するまで、乾球温度範囲を２°F〜３°F程度変更することによって実現することができる。以下により詳しく説明するように、マスター制御システム１６０を各部屋または各区画内の他の熱的制御部品と一体化すれば、天候制御の効率をより高くすることができる。
【００６４】
マスター制御システム１６０は例えば表示装置を含むモジュール構成で構築することができ、同様に制御を実施することができる。このシステム１６０の場合、利用者がスペース内のファンの独立制御を手動に切り替える（ｏｖｅｒｒｉｄｅ）ことができ、あるいは検出された状態に基づいて時間の経過とともにファンを所定の順序で動作させることも可能である。また、システム１６０の場合、ファン調整における調節操作を誘発する検出された状態を制御することも可能である。例えば考えられる態様では、ある状態が検出された時に区画内のファンをオン（ｏｎ）し、そしてある状態（時間、温度、光など）が検出された時にファンをオフすればよく、それ以外の場合には、検出された状態に基づいて回転速度を調節すればよい。
【００６５】
例示的な熱的に快適な状態を作り出す制御システム１００の別な作用効果には、熱制御を計画通りに実施できることがある。対照的に、従来のＨＶＡＣシステム１７０の動作の場合、時間に関係ない。マスター制御システム１６０の場合、特定の時間時にのみファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０が動作するようにプログラム設定することが可能である。このような時間の実例は、利用者が例えば何らかの作業を行う時間である。また、マスター制御システム１６０は、特定の時間時における異なる設定または実効温度設定範囲に基づいて適切な制御に対応できるようにプログラム設定することができる。このような時間の実例は、利用者の睡眠時である。熱制御システム１６０は冬季睡眠時には実効温度設定範囲が低くなり、そして夏季睡眠時には実効温度設定範囲が高くなるようにプログラム設定することができ、そして利用者の寝起き直前時に実効温度を冬季には高くし、そして夏季には低く設定することができる。また、浴室内のシャワーなどの特定位置において高い湿度が検出された場合には、窓カバーまたは窓の開きを調節することも可能である。
【００６６】
マスター制御システム１６０の場合、特定の時間時にのみ、マスター制御システム１６０にプログラムされ、特定の部屋およびこの部屋の一般的な利用に関連する“部屋名”に基づいてファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０を動作させるようにプログラム設定することも可能である。このような動作の一例として、部屋を“ベッドルーム”としてマスター制御システム１６０にプログラムすることができ、ベッドルームの一般的な利用時間時に、例えば一般的に利用者が睡眠を取る夜間にマスター制御システム１６０がファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０を自動的に動作させればよい。マスター制御システム１６０は、特定のスペース内で利用者の習慣を記憶させることができる。例えば、マスター制御システム１６０の場合、利用者が一般に特定の時間、特定のスペースを利用するだけであり、従ってこの特定の時間だけファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０を動作させればよく、エネルギーの節約になる。最後に、本発明マスター制御システム１６０の場合、センサー１３０、１４０の任意の位置に関係なく、利用されている区画内のファン１１０またはＨＶＡＣシステム１７０のみを動作させればよいようにプログラムすることができる。なお、これらセンサーは利用されている区画と同じ位置に必ずしも設ける必要はない。
【００６７】
また、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００は、特定スペース内の人工的な照明の効率を改善するためにも利用することができる。ファン１１０および/またはセンサー１３０、１４０、１５０、１８０）に、あるいはこれらの内部に光センサーを組み込み、特定スペース内の光レベルを測定することも可能である。マスター制御システム１６０は、特定スペース内の人工照明と一体化することができ、そして特定スペースの光レベルが所定の、あるいはプログラムレベルを超えた時には、光レベルが所定の、あるいはプログラムレベルに達するまで、人工照明を落とすことができる。以下に説明するように、マスター制御システム１６０は、特定スペース内の自動ブラインドと一体化することができ、そして特定スペースの光レベルが所定の、あるいはプログラムレベルよりも低くなった時には、このマスター制御システム１６０が自動ブラインドを開け、自然照明を利用することができる。必要な場合には、光レベルが所定の、あるいはプログラムレベルに達するまで、人工照明を強くすることができる。また、自動ブラインドを自動的に開き、冬季の日中の暖房を補助することもでき、あるいは自動的に閉じ、夏季日中の冷房負荷を軽減することができる。自動ブラインドを制御システム１００に一体化する他の利点については、本開示から当業者にとっては明らかなはずである。
【００６８】
熱的制御システム１００は、上記したように、この熱的制御システム１００がファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０を停止するか、異なる設定または温度設定範囲に基づいて適切な制御に対応するバケーション（バケーションモード）などの行う回数の少ない日常の出来事にも対応できるようにプログラム設定することができる。このようなバケーションモードやその他の行う回数の少ない日常的な操作については、利用者の不在が所定の閾値時間検出された後に、利用者が手動で起動してもよく、および/または熱的制御システム１００によって自動的に起動してもよい。バケーションモードの間、マスター制御システム１６０がＨＶＡＣシステム１７０および/またはファン１１０を作動させないことによって、またはＨＶＡＣシステム１７０および/またはファン１１０をより効率の高いエネルギーレベルで作動させることによってエネルギー効率を高くすることができる。以下に説明するように、このような操作については、その他の任意の多数の天候制御部品に連動させることができる。さらに、熱的制御システム１００は湯沸かし器および/またはバケーションモード時にこのような制御を実施できる他の装置によってリセットすることが可能であり、また他の手段で電力消費を抑えることも可能である。
【００６９】
熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００は、Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ、ＣＡのＮｅｓｔ  Ｌａｂｓ社製のＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムと一体化することができる。このように一体化することによって、ＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムは、特にＨＶＡＣシステム１７０、ファン１１０および/またはセンサー１３０、１４０、１５０、１８０などの熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００の各構成部品からの情報の受信、および/またはこれら構成部材の制御を行うことが可能になる。ファン１１０および/またはセンサー１３０、１４０、１５０、１８０は、他の装置へのゲートウェイの役割を果たし、これらのポイントすべてをＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムに戻すことができる。他の装置の単なる例示としての実施例では、エネルギーのモニタリングを改善したスマートプラグを、ファン１１０および/またはセンサー１３０、１４０、１５０、１８０を介してＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムに結合することができる。また、一体化によって、上記のプログラム設定された、あるいは学習によって獲得された時間をＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムに組み込むことも可能である。マスター制御システム１６０の場合、ＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムにエネルギー利用量を伝えることができ、またＮＥＳＴＴＭサーモスタット制御器に加えて、あるいはこの代わりにＮＥＳＴＴＭサーモスタット制御器として動作するようにプログラム設定することも可能である。上記のように、ファン１１０のエネルギー使用量は、ＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムに伝えることができる。最後に、上記のように利用に関するプログラム設定時間、または学習によって獲得されたファン１１０の動作時間については、ＮＥＳＴＴＭサーモスタットシステムのデータログインに組み込むことができる。さらに別な単なる例示的な実施例として、熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００は、Ｍｏｏｒｅｓｖｉｌｌｅ、Ｎｏｒｔｈ  ＣａｒｏｌｉｎａのＬｏｗｅ´ｓ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ社のＩＲＩＳＴＭシステムと一体化することができる。本開示から、本システム１００と併用できる他の好適なシステムおよび/または構成部品については当業者にとって明らかなはずである。他の例では、Ｅｃｏｂｅｅ社のスマートサーモスタットがある。
【００７０】
図３に示すように、上記の例示的な熱的に快適な環境を作り出す制御システム１００は、任意数の天候および環境制御部品と併用することができ、また上記の性能/動作については、任意数の天候および環境制御部品を組み込みことができるように構成することができる。このような付加的な部品の実施例としては、任意の特定な時間におけるスペース内に照射できる光レベルに応じて（全開や部分開などの）開閉することができる自動ブラインド９２０を挙げることができる。また、ブラインド９２０を“プライバシー”モードに設定すると、意図的に閉じようとした場合に開くことはない（あるいは、上下ブラインドの場合、例えばトップダウン式でブラインドを一部開けることができる）。
【００７１】
そのような製品のまた別な実例として、上記センサー１３０、１４０によって測定された空気品質測定値に基づいて室内の空気品質を改善するために利用することができる空気清浄器９２２を挙げることができる。そのような製品のさらに別な実例として、上記センサー１３０、１４０によって測定された相対湿度に基づいて室内の相対湿度を制御する空気湿度調節装置または除湿装置９２４を挙げることができる。また、そのような製品のさらに別な実例は湯沸かし器９２６であり、スペース全体に、あるいは特定スペースのみに芳香を分配するエアフレッシュナー（ａｉｒ  ｆｒｅｓｈｅｎｅｒ）を含むことができる香り発生器９２８である。また、マスター制御システム１６０については、特に照明や音楽などの付加的な機能を制御することになる他のネットワークシステムとも一体化することが可能である。
【００７２】
一つの使用方法の場合、マスター制御システム１６０を組み込んだ本システム１００については、対応するスペースの利用者の熱的に快適な環境への外部放射の作用効果を検出または評価するために使用することができ、または結果としてファン１１０またはＨＶＡＣシステム１７０の一つかそれ以上を制御するために使用することができる。一つの実施例では、放射熱流束センサー１０００などの放射熱エネルギー量を検出するセンサーを設けることによってこれを行うことができる。このセンサーについては、特定のスペース（ソーラーチューブ、ポータルなど）に依存する関連した放射熱流束の量を表すこのスペースやその他の構造体に関連して備えた窓に、あるいは窓に隣接して設ければよい。放射熱流束センサーの一例については、ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｃａｐｔｅｃｅｎｔｒｅｐｒｉｓｅ．ｃｏｍ/ｐｒｏｄ０２．ｈｔｍに記載がある（これについては本開示に援用するものとする）（なお、以上は放射熱流束を検出する後発技術に基づいた形態を含む任意の形態に限定することは意図していない）。
【００７３】
放射熱流束の測定を使用して、環境状態を自動制御することができる。例えば、検出された熱流束を使用して、自動窓や自動ブラインドなど窓シェードの調節（場合によっては開度又は閉度調節など）を行い（９２０）、所定スペースや存在する場合には利用者への太陽光放出の効果を制御することができる。例えば、放射熱流束が特定の値未満（ｂｅｌｏｗ）である場合には、外部からこのスペースに入射する光の量をブラインド９２０の制御によって制御し、全開または部分開を行うことができる。同様に、放射熱流束が特定の値以上である場合には、スペースに入射する光を調節し、発生する熱効果を緩和すればよい。このためには、例えば、ブラインド９２０を制御し、ブラインドを閉じればよい（この後にファン１１０および/またはＨＶＡＣシステム１７０を制御すればよい）。外部からの入射光の調節については、例えば光センサー１０１０を使用するなどして、スペース内の室内の光強度を検出するマスター制御システム１６０に対応して行えばよく、この光センサー１０１０については、（ファン１１０に対応して連携するか、あるいはスペースを照明するように設けられた）電灯Ｌからの人工照明量を調節し、利用者が指示する設定点などの特定の値を維持するためにも使用することができる。放射熱流束センサーの代わりに、あるいはこれに加えて、窓割表面温度センサー１０２０を使用して、窓に隣接した表面温度を測定することも可能であり、また日射量センサー（ｓｏｌａｒ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）１０３０を使用して、日射量を測定することも可能である。
【００７４】
あるスペースの異なる側に窓が位置している状態では、マスター制御システム１６０は複数の放射熱流束センサーからの入力を使用して、このスペース内に入射する光の量を調節することができる。例えば、夜明けに東に面した窓に対応して連携する放射熱流束センサーが直接日光を浴びた場合には、対応するカバーが閉じ、他の西に面した窓が開くため、間接日光が入射することになる（従って、人工照明を場合に応じて併用することによって任意の設定値を満たすことになる）。日光が西向きの窓に投射する夕方には逆の操作を実施できる。最大の効果が得られるように配置した人工ライトを使用すれば、異なる窓から入射した光の異なる量を代償することができる。
【００７５】
マスター制御システム１６０の論理回路も、（インターネットなどの無線で受信することができる）天気予報などの予測された状態に基づいて動作することができる。例えば、晴れ予想の場合、システム１６０は気温が低く曇天が予想される場合と異なり、窓カバー（例えば自動ブラインド９２０など）を調節することができる。これに応じて、システム１６０はファン１１０またはＨＶＡＣシステム１７０の制御を調節することも可能である。天気予報は、過去の同様な気象条件時の既知の対応に基づいて行ってもよい。例えば、乾球温度、湿度および/または日照量が予想と同様であるか同じ日中ではファン、ＨＶＡＣシステムまたは窓カバーは変化する。また、予想は時間に基づいてもよく、この場合システム１６０は、乾球温度が通常高くなる午後の遅い時間と比較して気温が低い状態の午前中にはファン１１０を使用して実効温度を調節する。
【００７６】
既に説明したように、マスター制御システム１６０は、窓や通気口などの自然な通気源の選択的な開閉（開いたり閉じたりする度合）を制御するために使用することができる。この開閉は、室内乾球温度、利用状態、熱流束のうちの一つ以上に基づいて行えばよく、あるいは予測風速または実際の風速に基づいて行ってもよく、さらに対応するモーターを使用して、（例えば目的の通気度に応じて開位置と閉位置との間にあるか、あるいは複数の開位置の間にある）窓の開き状態（位置）を制御するように行ってもよい。風速については、受信された予報に基づいて、あるいは例えば風速センサー１０４０などによって検出された、窓に隣接した位置における実際の検出された風速に基づいて確認すればよい。このように、検出された風速を使用して、窓を特定の開度で開くか（この場合、離間し、潜在的に強い快適さにつながる）、あるいは利用者が選択した設定ポイントに基づいて行うことができる）特定の閉度に閉じるかを決定することができる。また、風速を使用して、窓を開けて、暖房制御または冷房制御を補助する場合に、スペース内の任意ファン１１０の回転速度を制御することも可能である。また、窓を開くか、あるいは開度を制御してエネルギーの無駄を避ける場合には、マスター制御システム１６０によってＨＶＡＣシステム１７０をオフにするか、あるいはその機能を停止してもよい。マスター制御システム１６０については、安全モードに設定して、窓が開くことを防止してもよく、これ以外についても所定設定から調節することができる。あるいは、自動窓の代わりに、システム１６０については、窓を手動で開閉し、携帯電話などのコンピュータ端末装置に警告を発するか、Ｅメイル、テキストメッセージやその他の通信を送るなどして、目的の設定温度を実現するために望ましい状況を使用者に知らせることも可能である。
【００７７】
例示のみを目的とする実施例では、図６に示すように、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者在室暖房”モードを選択し、乾球温度を７０°Fに設定したとする。スペース内で検出された乾球温度が設定温度未満の場合、ＨＶＡＣシステムが始動し、乾球温度を設定ポイントに維持することになる。また、マスター制御システム１６０は天井ファン１１０を制御して、所定の回転速度に維持する。なお、この回転速度は既知の利用者の好み（または、例えば上記のように測定された風速）に基づいて予め決定しておくことができる。あるいは、これらに適応させることができる。さらに、図１１に示すように、マスター制御システム１６０は人工照明や自然照明を制御するなどして、室内の光の量を制御することができる。例えば検出された放射熱流束が特定の量、例えば（利用者によって予めプログラム設定および/または調節することができるか、あるいは設定することができる）２００Ｗ/ｍ２を超えた場合には、（上述したよう、一部の状況ではプライバシーを維持した状態で部分開度を始めとする）プライバシーモードに設定していない限り、システム１６０はブラインド９２０を完全に開くように制御することができる。さらに、このような場合、システム１６０がスペース内の照明を制御し、利用者が設定することができる目的の照明量を維持することができる。温度が設定ポイントと所定の上限値（例えば７５°F）との間にある場合には、ブラインンド９２０の開度を温度変化が最小になるように調節する。この場合、（光センサー１０１０によって確認した場合）周囲光に感知できる変化はない。温度が設定ポイントに満たない（ｂｅｌｏｗ）の場合には、ブラインド９２０が完全に開き、温度が上限値を超える（ａｂｏｖｅ）の場合には、ブラインド９２０が閉じることになる。これ以外でも、ブラインド９２０は閉じる。
【００７８】
別な例示のみを目的とする実施例では、図７に示すように、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者不在暖房”モードを選択し、乾球温度を５５°Fに設定したとする。検出された乾球温度が設定温度未満の場合、ＨＶＡＣシステム１７０が始動し、乾球温度を設定ポイントに維持することになる。また、マスター制御システム１６０は天井ファン１１０を制御して、所定の最小回転速度に維持し、空気循環レベルを最小限に維持する。図１２に示すように、検出された放射熱流束が（プライバシーモードに設定されていない限り）所定値を超えた場合には、ブラインド９２０が開き、ライトＬがオフ状態になる。これ以外の状態では、ブラインド９２０は閉じることになる。
【００７９】
例示のみを目的とするさらに別な実施例では、図８に示すように、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者在室冷房”モードを選択し、乾球温度を８０°Fに設定したとする。検出された乾球温度が設定乾球温度を超えた場合、ＨＶＡＣシステム１７０が始動し、乾球温度を設定ポイントに維持することになる。また、マスター制御システム１６０は天井ファン１１０を制御して、特定の回転速度に維持する。図１３に示すように、検出された放射熱流束が所定値を超えた場合には、ブラインド９２０が閉じ、ライトＬがオン状態になり、所望の光量を維持する。これ以外ブラインド９２０は開き、（プライバシーモードではない限り）光は薄暗くなる。
【００８０】
例示のみを目的とするさらに別な実施例では、マスター制御システム１６０が自動的に、および/または利用者が手動で“利用者不在冷房”モードを選択し、乾球温度を９０°Fに設定したとする。検出された乾球温度が設定乾球温度を超えた場合、ＨＶＡＣシステム１７０が始動し、乾球温度を設定ポイントに維持することになる。また、マスター制御システム１６０は天井ファン１１０をオフ状態になるように制御する。図１４に示すように、検出された放射熱流束が所定値を超えた場合には、ブラインド９２０が閉じ、ライトＬがオフ状態になる。室外乾球温度が室内乾球温度よりも低いことが検出された場合には、室内乾球温度が特定温度（例えば７５°F）より高くなり、放射熱流束が所定量よりも小さくなり、（プライバシーモードに設定されていない限り）ブラインド９２０が開くことになる。これ以外の状態ではブラインド９２０は閉じることになる。
【００８１】
次に、一つかそれ以上の天候状態に基づく予測アルゴリズムの実施例について説明する。この実施例では、その日の始めの予測天候に関する情報をシステム１６０に与える。この予測天候状態については、例えば室外乾球温度が８５°Fで、晴天であるとする。システム１６０は次に過去の類似日を探し、一致した日に基づいて、スペース内における快適さを維持するために冷却モードのＨＶＡＣシステム１７０の使用頻度が高くなる（これが過去に起こった事態である）可能性が強いかどうかを決定する。これを過去のプロトコルとして使用して、現在のプロトコルを構築し、例えばシステム１６０が通常ブラインドを開く状態であるにも拘らず、ブラインド９２０を午前中ずっと閉じ、スペースへの太陽光熱利得を最小限に抑える。その日の始めの熱利得を最小限に抑えることによって、スペースの乾球温度がよりゆっくり高くなり、ＨＶＡＣシステム１７０の始動時期が、それ以外の場合に比べて遅くなる。一方、ファン１１０を使用して、設定乾球温度を超えるまで冷房を行う。窓制御を行う場合には、システム１６０が夜間に窓を開き、空気温度が夜明け以降に高くなる前にスペースを予め冷房しておく。従って、ＨＶＡＣシステム１７０の始動がより遅くなる。制御には風向きも使用することができ、例えば一部の窓を開閉することによって、通気量を増すことができ、あるいはクロスブリーズ（ｃｒｏｓｓ ｂｒｅｅｚｅ）を確保することができる。
【００８２】
本発明の別な態様は、壁システム、天井システム、床システムやフローリングシステム（以下床と言う）などのスペース内の仕切りのサーマルマス（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍａｓｓ：熱質量）を利用して、日中に獲得した太陽熱エネルギーを夜間に使用するためにこれを保存することができる熱制御システムおよび熱制御方法に関する。背景として、大きなサーマルマス物体（例えば建造物の基礎）の場合、長時間にわたってゆっくりと熱を保存かつ解放する傾向がある。日光がたまたまサーマルマスを照射すると、このサーマルマスによって温度が周囲の空気状態より高くなり、日光の照射がなくなった後もこの高温が維持されることになる。従来、サーマルマスを利用するソーラーヒーティングは受動的な技術に過ぎなかった。これは、サーマルマスによるソーラーヒーティングの機能を強化することを目的としているが、本発明の目的は、（天井ファンを使用して）シェード制御および対流抽出（ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）によって熱利用度を調節することである。
【００８３】
ある一定のパラメーターを評価して、熱保存モード（ＴＳＭ）に動作するかどうかを確認することができる。熱保存モード（ＴＳＭ）を可能にするパラメーターとしては、所定スペースに利用できる太陽熱流束（例えば、上記の２００Ｗ/ｍ２などの特定の閾値よりも大きい太陽熱流束）の量を挙げることができる。また、この基準としては、床などの仕切りの熱保存の潜在的可能性が、所定の温度差（例えば、一般的な太陽熱流束下で２時間を超えて室温全体の５°Fデルタ温度差の５０％を超えて）を維持するために十分であるかどうかも基準にすることができる。この基準は、熱計算（以下の実施例を参照）か、あるいは建造物の建材の学習により獲得された熱反応（例えばシェードを閉めた後の床の温度変化を測定し、５０％の温度低下までの時間を記録する）によって決定することができる。特定の時間、例えば数日間にわたってこの記録された時間が、所定量（例えば２時間）を超える場合、床は十分な熱を保存していることになる。
【００８４】
熱計算については、以下の利用者入力およびこれら入力に基づく熱特性ルックアップテーブル（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅｓ）を使用して計算することができる。（１）床構成のタイプ、（２）床カバー、および（３）利用に関する予測。床の構成によってどの位の量のエネルギーを保存できるか、このエネルギーが床に出入りするためにどの位の時間が必要であるかを決定でき、また床の構成については、利用者の入力（床タイプの選択、即ち地盤面のスラブ材、床下などの狭い隙間、第２床の存在など）を使用して決定することができる。床の絶縁値も如何に速く太陽熱エネルギーを保存できるか、また如何に速く太陽エネルギーが床から奪い取られるかに影響することになる。これは、利用者入力（床カバーの選択、即ちタイル、厚いカーペット、オフィス用カーペット、露出スラブなど）を使用して決定できる。
【００８５】
利用に関する予測については、例えばサーモスタット離間設定を使用して実施することができる（例えば、利用者がその日のある一定の時間“離れている”を指定した場合、その不在の時間を使用して熱を保存する機能を実施することができる）。あるいは、システムが数日間動きセンサーデータを使用して、利用者がその週のうち所定の日数家庭から離れていることを予測することができる。
【００８６】
以下、特定の床が熱保存に好適であるかどうかを決定するために使用する計算方法の一つの実施例を示す。床が、厚さが０．１ｍの磨き上げたコンクリートスラブでカーペットを敷いていない床であるとし、そして温度差を維持する時間が２時間（デルタ（ｄｔ））であるとする。この場合、
2017530324.tif 000003
床対空気の温度差が５°Fであるとすると、エネルギー保存については下記のように計算できる。
2017530324.tif 000004
スラブの対流による熱損失は、以下のように算出できる。
2017530324.tif 000005
但し、静止空気中の水平面の対流係数ｈは、
2017530324.tif 000006
床から壁までの放射による熱損失については、以下のようにして評価することが出来る。
2017530324.tif 000007
なお、εｃｏｎｃｒｅｔｅ＝０．６３、εｗａｌｌ＝０．９２、そしてσ＝ステファン-ボルツマン定数である。
従って、床の熱保存の潜在的可能性は以下のように評価することができる。
2017530324.tif 000008
これが５０％未満ならば、床は熱保存に関して十分であるとする。
【００８７】
図１２に示すように、熱保存の動作モードについては、上記に概略を示したように、熱的に快適な環境を作り出す制御と併用して実施することができる。最初に、ある特定の床が熱保存に十分であるかどうかを確認する。十分である場合には、翌晩の大部分全体にわたる熱需要を予測する（例えば、過去の観察結果、予想される天気予報や利用者入力に基づいて行う）。また、マスター制御装置１６０などの制御装置によって、日中利用者が、不在暖房モードが動作しているかどうかを、そしてまた太陽熱流束が閾値を超えているかどうかを確認する。
【００８８】
これら条件が満足されている場合には、これに応じて、環境状態を調節する一つかそれ以上の制御装置を制御する。例えば、スペース内に空気を循環させるファンをオフするか、あるいは所定の時間、例えば予測される利用者不在時間の最初の半分などの時間オフ状態を維持するように制御すればよく、そしてブラインド（やその他の窓カバー）を開けておけばよい。所定の時間が超えたなら、好ましくは考えられる最大速度で、空気循環装置を動作させ、ブラインドを開けた状態におけばよい。任意の時点で利用について再確認を行う場合には、装置の速度を上記のように利用者の快適さを満足する最大速度に下げ、ブラインドを開ければよい。（随時使用する温度センサーを使用して検出することができる）熱源が枯渇した場合には、熱動作モードを中断すればよい。
【００８９】
本明細書において使用する用語“窓”は、あるスペースに光を入射させる、あるいは空気を取り入れる機能をもつ壁、ドアまたは屋根などに開けられた開口部を包摂する用語である。即ち、用語“窓”は天窓や類似構造体をも包摂する用語である。また、用語“窓”は、本明細書に援用するＡＳＨＲＡＥスタンダード９０．１−２０１３に使用されているような“窓割（ｆｅｎｅｓｔｒａｔｉｏｎ）”と同義である。
【００９０】
以上本発明の各種実施態様について添付図面を参照して説明してきたが、当業者ならば、本発明の範囲から逸脱しなくても、一部変更を行うことによって本発明方法およびシステムのさらなる展開を実現できるはずである。また、このように潜在的に可能な変更のいくつかなどは当業者にとって自明なはずである。例えば、以上説明してきた実施例、実施態様、形態、材料、寸法、比率、ステップなどは例示であり、必須のものではない。従って、本発明の範囲については、本願の特許請求の範囲で考慮すべきであり、本明細書および図面を参照して説明してきた構造および動作/操作の細部に限定するべきではない。
【符号の説明】
【００９１】
１１０：ファン
１１２：モーター
１１４：支持体
１１６：ハブ
１１８：ファンブレード
１２２：第２端部
１２０：ウイングレット
１３０：低所センサー
１４０：高所センサー
１５０：利用者センサー
１６０：マスター制御システム
１７０：ＨＶＡＣシステム
１８０：外部センサー
１９０：生理センサー
４００：天井ジョイスト
４５０：制御設定モード
４５２：“利用者不在冷房”モード
４５４：“利用者在室冷房”モード
４５６：“利用者不在暖房”モード
４５８：“利用者在室暖房”モード
５１２、５１４、６１２：冬季最大速度
７１２、７１４、７１６、７１８、７２０、７２２：実効温度
７２４：冷却効果
７３０：設定実効温度
９２０：ブラインド
１０１０：光センサー
１０２０：窓割表面温度センサー
１０３０：日射量センサー
１０４０：風速センサー
【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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【国際調査報告】
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