(57)【要約】【課題】ＬＥＤからの排熱を確実に除去して冷却性能を高め、優れた空調効率を確保すると同時に、排熱を室温制御に的確に利用することによりエネルギー効率の向上を図り、最小限の消費電力で快適な室内環境の成立に寄与するＬＥＤ照明装置及び室内環境制御システムを提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明器具１、２の端部には、屋外側排熱口３１及び室内側排熱口３２を有するダクト３０が取り付けられており、ダクト制御部３にて排熱の搬送方向を、屋外側排熱口３１側か、もしくは室内側排熱口３２かに切り替えるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としてＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置であって、
前記ＬＥＤの排出する排熱を搬送するダクトが設置され、
前記ダクトには、前記排熱を屋外に流す屋外側排熱口と、前記排熱を室内に流す室内側排熱口が形成され、
さらに、前記ダクト中を流れる排熱の搬送方向を、屋外側と室内側とに切り替えるダクト制御手段が設けられたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
室温を測定する温度センサが設けられ、
前記ダクト制御手段は、前記温度センサにて測定された室温に応じて、屋外側又は室内側に流す排熱の搬送方向を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記ダクト制御手段は電力線通信手段を介して遠隔制御可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ照明装置は、光源から直接光を照射する直接光ＬＥＤ照明器具及び光源から間接光を照射する間接光ＬＥＤ照明器具から構成され、
これら直接光ＬＥＤ照明器具及び間接光ＬＥＤ照明器具には両者の光源比率を調整する光源比率調整手段が接続されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記光源比率調整手段は、電力線通信手段を介して遠隔制御可能に構成されたことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記ダクト制御手段を有する前記ＬＥＤ照明装置と、室温を測定する温度センサと、室温を調整するための空調装置が設けられた室内環境制御システムにおいて、
前記ダクト制御手段は、前記温度センサにて測定された室温に応じて、屋外側又は室内側に流す排熱の搬送方向を制御するように構成され、
前記温度センサにて測定された室温が所望の範囲から逸脱する場合には前記空調装置に対し起動指令を出力し、前記温度センサにて測定された室温が所望の範囲に収まる場合には前記空調装置に対し停止指令を出力する空調制御手段が設けられたことを特徴とする室内環境制御システム。
【請求項７】
前記ＬＥＤ照明装置には、少なくとも間接光を照射する間接光ＬＥＤ照明器具が設けられ、
前記空調装置は、前記間接光ＬＥＤ照明器具の配置位置に熱源があるものとして風向を調整するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の室内環境制御システム。
【請求項８】
前記空調装置及び前記ＬＥＤ照明装置は、電力線通信手段を介して遠隔制御可能に構成されたことを特徴とする請求６又は７に記載の室内環境制御システム。
【請求項９】
前記ダクト制御手段を有する前記ＬＥＤ照明装置と、室温を測定する温度センサと、室温を調整するための空調装置を用いた室内環境制御方法において、
前記温度センサにより室温を測定する室温測定ステップと、
前記室温測定ステップで測定した室温に基づいて、前記ダクト制御手段により屋外側又は室内側に流す排熱の搬送方向を制御する排熱方向制御ステップと、
前記室温測定ステップで測定した室温が所望の範囲から逸脱する場合には前記空調装置を起動する空調起動ステップと、
前記室温測定ステップで測定した室温が所望の範囲に収まる場合には前記空調装置を停止する空調停止ステップ、を含むことを特徴とする室内環境制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置の排熱を室内環境の温度維持に有効利用する技術に係り、特に、ＬＥＤ照明装置、並びにＬＥＤ照明装置と空調装置とを連動させた室内環境制御システム及び室内環境制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィス等の室内環境を改善する技術は多様化しているが、室内環境を決定するための基本的な要素が照明設備と空調設備であることに変わりはない。したがって、作業性の高い室内環境を得るためには、十分な明るさを提供する照明設備と、室内を適温に維持する空調装置とが不可欠である。ただし、照明設備と空調設備は、それぞれ単独の目的を持って用意されるものなので、両者間で連携は取られていなかった。
【０００３】
むしろ、空調制御の観点から見ると、照明設備の発する熱が室温を局所的に上げるので、冷房時には単に相殺するだけで済むが、暖房時においては室温測定の精度を下げる要因となっていた。その結果、実際の室温が高いにもかかわらず、空調設備が高出力状態を維持することになる。したがって、暖房が過剰となって空調効率が低下し、消費電力が増大するという不具合が生じた。
【０００４】
特に、照明設備として、ＬＥＤ照明装置に採用した場合、ＬＥＤの排熱が問題となっていた。ＬＥＤ照明装置とは、光源として複数個のＬＥＤを用いた照明装置であり、白熱電灯はもとより蛍光灯と比較しても消費電力が少なく、しかも長寿命で、メンテナンスフリーといった長所を持っている。そのため、直接照明として蛍光灯に代わる照明器具として注目を集めており、可視光通信技術等の進展とも相まって、ＬＥＤ照明装置の需要は増大傾向にある。
【０００５】
ところで、ＬＥＤ照明装置では、空間全体を明るくすべく、十分な光量を得ようとすると、ＬＥＤの排熱が大きいため、熱管理が難しい点が指摘されている。中でも、ＬＥＤ照明装置を間接光照明として使用する場合には排熱が高い。そこで従来のＬＥＤ照明装置では、冷却性能を高めるための技術が種々、提案されていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００８−９８０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＬＥＤ照明装置においては、次のような課題があった。すなわち、ＬＥＤ照明装置からの排熱を取り除く方式としては、ヒートシンク構造等を用いた自然空冷方式が主流であって、ダクトを用いて排熱を強制的に除去する強制空冷方式は、構成が複雑化し易いため、採用されていなかった。
【０００７】
自然空冷方式は、構成がシンプルであるといったメリットはあるものの、ＬＥＤ照明装置の設置数が多い場合や、ＬＥＤ照明装置相互の設置距離が近い場合等では、十分な冷却性能を発揮することは難しかった。また、強制空冷方式では、排熱を確実に除去するのでＬＥＤ照明装置における冷却性能は高いものの、除去した排熱を屋外に放出するほかなかった。つまり、ＬＥＤ照明装置の設置数が多くなれば、それに比例して、系外へ排出される熱エネルギーも増大した。これにより、エネルギー効率が低下する点が問題となっていた。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、ＬＥＤからの排熱を確実に除去して冷却性能を高め、優れた空調効率を確保すると同時に、排熱を室温制御に的確に利用することによりエネルギー効率の向上を図り、最小限の消費電力で快適な室内環境の成立に寄与するＬＥＤ照明装置及び室内環境制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、光源としてＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置であって、前記ＬＥＤの排出する排熱を搬送するダクトが設置され、前記ダクトには、前記排熱を屋外に流す屋外側排熱口と、前記排熱を室内に流す室内側排熱口が形成され、さらに、前記ダクト中を流れる排熱の搬送方向を、屋外側と室内側とに切り替えるダクト制御手段が設けられたことを特徴としている。
【００１０】
上記の構成を有する本発明のＬＥＤ照明装置では、ダクトにてＬＥＤの排出する排熱を強制的に除去可能なので、ＬＥＤ照明装置の設置数が多い、あるいはＬＥＤ照明装置相互の設置距離が近いといったレイアウトであっても、優れた冷却性能を発揮することができる。このため、ＬＥＤからの排熱によって室温が局所的に上昇することがなく、室温測定の精度が低下するおそれがない。したがって、暖房が過剰となって空調効率が落ちる心配がない。
【００１１】
また、本発明のＬＥＤ照明装置においては、ダクト制御手段がダクト内を流れる排熱の搬送方向を屋外側と室内側とに切り替えることで、室内に供給される排熱量を簡単に調整可能である。これにより、ＬＥＤ照明装置からの排熱を熱エネルギーとして、室温制御に利用することができ、優れたエネルギー効率を発揮することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記ダクト制御手段を有する前記ＬＥＤ照明装置と、室温を測定する温度センサと、室温を調整するための空調装置が設けられた室内環境制御システムも包含する。この室内環境制御システムでは、前記ＬＥＤ照明装置の前記ダクト制御手段は、前記温度センサにて測定された室温に応じて、屋外側又は室内側に流す排熱の搬送方向を制御するように構成され、前記温度センサにて測定された室温が所望の範囲から逸脱する場合には前記空調装置に対し起動指令を出力し、前記温度センサにて測定された室温が所望の範囲に収まる場合には前記空調装置に対し停止指令を出力する空調制御手段が設けられたことを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明は、前記ダクト制御手段を有する前記ＬＥＤ照明装置と、室温を測定する温度センサと、室温を調整するための空調装置を用いた室内環境制御方法としても、とらえることができる。この室内環境制御方法では、前記温度センサにより室温を測定する室温測定ステップと、前記室温測定ステップで測定した室温に基づいて、前記ダクト制御手段により屋外側又は室内側に流す排熱の搬送方向を制御する排熱方向制御ステップと、前記室温測定ステップで測定した室温が所望の範囲から逸脱する場合には前記空調装置を起動する空調起動ステップと、前記室温測定ステップで測定した室温が所望の範囲に収まる場合には前記空調装置を停止する空調停止ステップ、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＬＥＤの排出する排熱を搬送するダクトを設置し、ダクト制御手段にてダクト内を流れる排熱の搬送方向を屋外側と室内側とに切り替えるといった簡単な構成によって、ＬＥＤからの排熱を室温制御に的確に利用可能であり、エネルギー効率の向上を図って、最小限の消費電力で快適な室内環境の成立に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（１）本実施形態の構成
以下、本発明の代表的な実施形態の構成に関して、図１〜図４に従って具体的に説明する。図１及び図２は本実施形態に係る室内環境制御システムの全体構成を示す構成図であって、図１は夏場等の室温が高い場合、図２は冬場等の室温が低い場合の動作例を示している。また、図３は本実施形態の制御装置の構成を示すブロック図、図４は本実施形態のフローチャートである。
【００１６】
（１−１）システムの概要
図１、図２に示すように、本実施形態に係る室内環境制御システムには、ＬＥＤ照明装置を構成する直接光ＬＥＤ照明器具１及び間接光ＬＥＤ照明器具２と、ダクト制御部３と、システム制御装置４と、空調装置５であるエアコンと、室温測定用の温度センサ６とが含まれている。
【００１７】
これらの構成要素１〜６は共通の電力線１２を介して接続されており、このうちＬＥＤ照明器具１、２と、ダクト制御部３と、エアコン５は、システム制御装置４に内蔵された電力線通信部９（図３に図示）を介して、システム制御装置４にて遠隔制御される。すなわち、システム制御装置４と各部との間でやり取りされる制御指令などの信号は、電力線１２にて伝送されており、ＬＥＤ照明器具１、２、ダクト制御部３、エアコン５は、電力線通信対応機器として構成されている。
【００１８】
（１−２）ＬＥＤ照明器具１、２
直接光ＬＥＤ照明器具１は、直接光を照射するＬＥＤ照明器具であって、拡散カバー等と共に天井に設置されている。また、間接光ＬＥＤ照明器具２は、間接光を照射するＬＥＤ照明器具であって、壁面や調度品の背面に設置されている。これらＬＥＤ照明器具１、２には調光部が設けられており、調光可能に構成されている。
【００１９】
ＬＥＤ照明器具１、２の端部には、ダクト３０が取り付けられている。ダクト３０は、ＬＥＤ照明器具１、２からの排熱を送風手段（図示せず）によって排熱として搬送するものであって、排熱を屋外側に流す屋外側排熱口３１と、排熱を室内側に流す室内側排熱口３２が形成されている。各排熱口３１、３２には開閉自在なシャッター部３１ａ、３２ａが設けられている。
【００２０】
シャッター部３１ａ、３２ａはダクト制御部３に電気的に接続されており、ダクト制御部３からの制御信号によって開閉するように構成されている。すなわち、ダクト制御部３は、ダクト３０中を流れる排熱の搬送方向を、屋外側排熱口３１側か、もしくは室内側排熱口３２かに切り替えて、排熱の搬送方向を制御する部分である。より詳しくは、ダクト制御部３は、後述するシステム制御装置４のダクト切替部８からダクト切替指令を受けて、その指令内容に基づいてシャッター部３１ａ、３２ａの開閉動作を制御するようになっている。
【００２１】
（１−３）制御装置４
続いて、図３を用いてシステム制御装置４の構成について説明する。図３に示すように、システム制御装置４には、前記電力線通信部９が設置されており、この電力線通信部９に光源比率調整部７、ダクト切替部８、室温判定部１０、エアコン制御部１１が接続されている。このうち、光源比率調整部７は、直接光ＬＥＤ照明器具１及び間接光ＬＥＤ照明器具２の光源比率を調整する部分である。
【００２２】
また、ダクト切替部８は、ダクト制御部３に対しダクト切替指令を出力する部分である。なお、ダクト切替部８が出力するダクト切替指令の内容としては、シャッター部３１ａ、３２ａのうちのどちらか一方を完全に開き、他方を完全に閉じるようにしても良いし、それぞれの開放角度を規定するような内容としても構わない。
【００２３】
室温判定部１０は、温度センサ６にて測定された室内温度を取り込み、温度センサ６の測定した室温が予め設定された設定範囲から逸脱しているのか、あるいは設定範囲内に収まっているのかを判定する部分である。ここでの室温の設定範囲は、季節ごとの適正な室温範囲が一般的である。
【００２４】
エアコン制御部１１は、温度センサ６の測定した室温が設定範囲から逸脱していると室温判定部１０が判定した場合にはエアコン５に対し起動指令を出力し、温度センサ６の測定した室温が設定範囲内に収まっていると室温判定部１０が判定した場合にはエアコン５に対し停止指令を出力するようになっている。なお、システム制御装置４に含まれる上記各部７〜１１は、具体的には、本実施形態の室内環境制御システム用に特化したプログラムを記憶させたマイコンにより実現される。
【００２５】
（２）本実施形態の室内環境制御方法
以上の構成を有する本実施形態の室内環境制御方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。まず、温度センサ６にて室内温度を測定し（室温測定ステップＳ０１）、システム制御装置４の室温判定部１０に送り、ここで測定した室温が設定範囲であるかどうかを判定する（室温判定ステップＳ０２）。
【００２６】
室温判定部１０による判定結果が、「測定室温は設定範囲内」であれば（ステップＳ０２のＹｅｓ）、室温測定ステップＳ０１に戻る。一方、温度センサ６の測定した室温が設定範囲外であると室温判定部１０が判断した場合には（ステップＳ０２のＮｏ）、光源比率調整確認ステップＳ０３に進む。ここでは、直接光ＬＥＤ照明器具１及び間接光ＬＥＤ照明器具２の光源比率の調整（再調整を含む）が可能か調整不可かを確認する。
【００２７】
そして、ＬＥＤ照明器具１、２における光源比率の調整が可能であれば（ステップＳ０３のＹｅｓ）、光源比率調整部７によって、ＬＥＤ照明器具１、２の光源比率の調整を行う（光源比率調整ステップＳ０４）。なお、ＬＥＤ照明器具１、２の光源比率の調整が終了した時点で、室温測定ステップＳ０１に戻る。
【００２８】
また、ＬＥＤ照明器具１、２の光源比率の調整が不可であれば（ステップＳ０３のＮｏ）、ダクト３０による排熱の搬送方向が制御済みか否かを確認する（排熱方向制御確認ステップＳ０５）。ここで、ダクト３０における排熱の搬送方向が未制御であれば（ステップＳ０５のＮｏ）、ダクト切替部８がダクト制御部３にダクト切替指令を出力し、ダクト切替指令を受けたダクト制御部３は、シャッター部３１ａ、３２ａの開閉動作を行って、排熱口３１、３２を流れ出る排熱の搬送方向を制御する（排熱方向制御ステップＳ０６）。排熱方向の制御が終了した時点で、室温測定ステップＳ０１に戻る。
【００２９】
ダクト３０による排熱の搬送方向が制御済みであれば（ステップＳ０５のＹｅｓ）、エアコン制御部１１がエアコン５に起動指令を出力し（エアコン起動指示ステップＳ０７）、エアコン５が起動する。その後、室温判定部１０が温度センサ６から室内温度を取り込み、温度センサ６の測定室温が設定範囲であるかどうかを判定する（室温判定ステップＳ０８）。
【００３０】
そして、温度センサ６の測定室温が設定範囲内であると、室温判定部１０が判定すれば（ステップＳ０８のＹｅｓ）、エアコン制御部１１はエアコン５に停止指令を出力し（エアコン停止指示ステップＳ０９）、エアコン５が停止して、室温測定ステップＳ０１に戻る。一方、温度センサ６の測定室温が設定範囲外であると、室温判定部１０が判定した場合には（ステップＳ０８のＮｏ）は、室温判定ステップＳ０８に戻る。
【００３１】
（３）本実施形態の作用効果
上記のような本実施形態の作用効果は次の通りである。まず、夏場のように、エアコン５が冷房主体の場合には、直接光ＬＥＤ照明器具１が主要な光源とし、排熱の大きい間接光ＬＥＤ照明器具２はなるべく使わないように、システム制御装置４の光源比率調整部７にて調整する。
【００３２】
また、ダクト３による排熱の搬送方向は屋外に設定する。すなわち、システム制御装置４のダクト切替部８からダクト切替指令をダクト制御部３に出力して、ダクト制御部３はシャッター部３１ａを開け、直接光ＬＥＤ照明器具１からの排熱を屋外側排熱口３１から屋外に流す。このとき、シャッター部３２ａを閉じることで、排熱が室内へ流れ込むことを防ぎ、室温上昇を極力抑制する（図１参照）。
【００３３】
以上のような本実施形態におけるＬＥＤ照明装置によれば、ダクト３０にてＬＥＤの排出する排熱を強制的に除去可能なので、排熱による室温の局所的な上昇を抑止でき、冷房時に室温上昇を相殺する必要がない。なお、排熱の除去により、室温の局所的な上昇を防止できるので、暖房時においては室温を高い精度で測定可能である。したがって、常に適切な冷暖房を実施でき、優れた空調効率を発揮することができる。
【００３４】
特に、事務オフィス等の室内環境にＬＥＤ照明装置を採用する場合に、空間全体を明るくするためには多数のＬＥＤ照明装置が必要となり、ＬＥＤ照明装置からの排熱が増大するが、本実施形態によれば、排熱を確実に除去できるため、環境調和性及び経済性に優れたシステムを実現可能である。
【００３５】
一方、冬場のように、エアコン５が暖房主体の場合には、間接光ＬＥＤ照明器具２を主要な光源とし、光量に不足があるようであれば補助光源として直接光ＬＥＤ照明器具１を微弱発光に調光するように、システム制御装置４の光源比率調整部７によって調整する。
【００３６】
また、ダクト３による排熱の搬送方向は室内に設定する。本実施形態では、ダクト制御部３によってシャッター部３１ａ、３２ｂの開閉動作を制御し、ダクト３０内を流れる排熱の搬送方向を屋外側と室内側とに容易に切り替えることができる。つまり、システム制御装置４のダクト切替部８からダクト切替指令をダクト制御部３に出力して、ダクト制御部３はシャッター部３１ａを閉じることで、屋外への排熱の流出を防止する。と同時に、シャッター部３２ａを開け、ＬＥＤ照明器具１、２からの排熱を室内側排熱口３２から室内に流す（図２参照）。
【００３７】
このようにして、間接光ＬＥＤ照明器具２からの大きな排熱を室内側排熱口３２から室内に流すことで、冬場であっても適正な室温維持に貢献することができる。ただし、測定室温が設定範囲から逸脱していると室温判定部１０が判定した場合には、直ちにエアコン５を動作させて、室温を適温にまで即座に高めることができ、快適な室内環境を維持することができる。
【００３８】
以上の本実施形態では、ダクト制御部３によって、ダクト３０内を流れる排熱の搬送方向を屋外側と室内側の切り替え、室内に供給される排熱量を簡単に調整できるので、ＬＥＤ照明装置からの排熱を室温制御に適切且つ有効に利用可能である。これにより、エネルギー効率の向上を図ることができ、最小限の消費電力で快適な室内環境を成立させることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態に係る室内環境制御システムでは、照明設備に含まれるＬＥＤ照明器具１、２及びダクト制御部３と、空調設備であるエアコン５が、電力線通信を用いて遠隔制御可能である。したがって、電力線をコンセントに接続するだけでネットワークを構築でき、面倒な配線工事は一切不要であり、経済的に有利である。
【００４０】
（４）他の実施形態
なお、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、各構成部材の形状や寸法、配置数などは適宜変更可能であり、エアコン５は、間接光ＬＥＤ照明器具の配置位置に熱源があるものとして風向を調整するように構成してもよい。このような実施形態によれば、間接光ＬＥＤ照明器具の排熱を無駄にすることがないため、排熱の利用効率を高めることができる。また、ＬＥＤ照明器具としては直接照明用だけでもよく、間接光ＬＥＤ照明器具を白熱電球に代えても、同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る代表的な実施形態の構成図。
【図２】本実施形態の構成図。
【図３】本実施形態の要部構成図。
【図４】本実施形態におけるフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１…直接光ＬＥＤ照明器具
２…間接光ＬＥＤ照明器具
３…ダクト制御部
４…システム制御装置
５…エアコン
６…温度センサ
７…光源比率調整部
８…ダクト切替部
９…電力線通信部
１０…室温判定部
１１…エアコン制御部
１２…電力線
３０…ダクト
３１…屋外側排熱口
３２…室内側排熱口
３１ａ、３２ａ…シャッター部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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