(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
家の中及び家の周辺に設置される環境検出装置と、前記環境検出装置と無線回線で接続され前記環境検出装置から送られてくる情報に基いて家の環境やエネルギーの使用状況を制御する住宅設備機器とで構成されたシステムにおいて、
前記環境検出装置は、環境状態を検出し環境検出値に変換するセンサ手段と、前記住宅設備機器に対して前記環境検出値を無線信号として送信する送信手段と、前記環境検出値を送信する時間間隔を決定する送信間隔制御手段と、前記送信間隔制御手段で決められた時間間隔を計時し前記送信手段に送信指令を与える第一のタイマ手段を備え、
前記住宅設備機器は、前記環境検出装置からの無線信号を受信し環境検出値として変換した後に前記住宅設備機器の制御回路に伝える受信手段を備え、前記送信間隔制御手段は前記環境検出値に基いて送信時間間隔を決定する無線式住宅設備システムにおいて、
前記住宅設備機器は、前記受信手段を定期的に動作させる第四のタイマ手段と、前記受信手段での受信タイミングを用いて前記第四のタイマ手段による前記受信手段の動作タイミングを、前記環境検出装置からの送信タイミングに同期させるタイマ同期手段を備え、
前記環境検出装置は、前記環境検出値の送信を、前記送信間隔制限手段の制限する最小時間間隔の整数倍の時間間隔で行うと共に、前記住宅設備機器は前記環境検出値の受信動作を送信可能性のあるタイミングに同期して間欠的に立ち上げる無線式住宅設備システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家の中及び家の周辺に設置される無線式の環境検出装置からの情報に基づき空気調和機や換気装置、給湯機などの住宅設備機器を制御する無線式住宅設備システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境状態に基いて制御を行う住宅設備機器において、環境検出装置と住宅設備機器を無線で接続することで環境検出の場所的な自由度を向上し適切な環境情報に基いて機器を制御することが望まれている。この際に環境情報の無線送信を効率的に行うために以下のような方法が知られている。
【０００３】
図６は特開平４−３５０４３７号公報に記載された従来の空気調和機のブロック図である。空気調和機のワイヤレスリモコン１に温度センサ１０が内蔵され、運転・停止ボタン３及びリモコンセンサボタン７が押されると室温検出センサ１０が検出した室温データを送信回路９を介して室内機１３に向けて出力される。この時の送信は第一のタイマ手段１１により一定間隔で定期的に続けられる。このような送信が行われている間、ワイヤレスリモコン１の操作が何ら行われないままに一定時間が経過したことを第二のタイマ手段１２が知らせると室温データの送信を停止することで無駄な送信を行わないようにしている。
【０００４】
また、図７は特開平６−２６５１９１号公報に記載された従来の空調管理システムの構成を示すブロック図である。複数のセンサー装置２０〜２７により環境計測を行って無線通信により計測系伝送中継装置２３に集められ、さらに計測データを空調管理装置１０に収集し各空調ブロックをトータルに運転制御するものである。
【０００５】
計測系伝送中継装置２３への環境計測値の収集方法について説明する。まず計測系伝送中継装置が、環境計測値を必要とするセンサー装置に対して送信要求を無線で送信する。送信要求を受けたセンサー装置は計測系伝送中継装置に対して環境計測値を無線送信する。計測系伝送中継装置はセンサー装置２０〜２７の計測種類に従い、温度など比較的反応速度の速い環境要素に対しては短い周期で、湿度など反応速度の遅い環境要素に対しては長い周期で環境計測値の送信要求を行うことで伝送効率の向上を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の構成では以下の課題がある。
【０００７】
特開平４−３５０４３７号公報に記載の構成では、検知している環境検出値やその変化速度に関わらず常に一定周期でしか環境検出値の送信が行われない。例えば住宅設備機器が温度を制御している場合を考えると、立ち上がり状態の変化速度が大きい時にその変化の様子を住宅設備機器が正確に把握できる時間間隔で通信するように設定されていると、温度変化の少ない安定状態では不必要に多くの通信を行い、消費電力の増加及び伝送の効率が低くなるという課題がある。特に環境検出装置が電池駆動の場合には電池交換が頻繁になり実用性が低くなるという課題もある。また、特定小電力無線等の無線電波による通信を行っている場合にはトラフィック量の増加を招き、同一電波を使用する他のシステムの通信を妨げるという課題もある。逆に送信間隔を長く設定しておくと、住宅設備機器が温度変化の様子を正確に把握できず、適切な温度制御ができないという課題がある。
【０００８】
また、特開平６−２６５１９１号公報に記載の構成でも、同一種類のセンサでみれば前記と同じ課題を有している。また、センサ装置が環境検出値の送信要求を受けてから送信するので、センサ装置と設備機器は双方向の通信機能を備える必要がある。このため、通信のプロトコルが複雑になり、システムのコストが高くなるという課題がある。また、センサ装置側は送信だけでなく受信の電力が必要となり、電池駆動の場合には特に重要となる消費電力の増加という課題がある。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、環境検出装置と住宅設備機器を無線で接続して環境情報を得る場所的な自由度を向上し、より適切な環境情報に基いて制御する無線式住宅設備システムにおいて、検出情報の伝送を低消費電力で効率的に行い、しかも通信のための複雑なプロトコルを必要とせず、簡単な通信システムで実現することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の無線式住宅設備システムは以下の手段を用いる。
【００１１】
家の中及び家の周辺に設置される環境検出装置と、前記環境検出装置と無線回線で接続され前記環境検出装置から間欠的に送られてくる情報に基いて家の環境やエネルギーの使用状況を制御する住宅設備機器とで構成され、前記環境検出装置は環境状態を検出し環境検出値に変換するセンサ手段と、前記住宅設備機器に対して前記環境検出値を無線信号として送信する送信手段と、前記環境検出値を送信する時間間隔を決定する送信間隔制御手段と、前記送信間隔制御手段で決められた時間間隔を計時し前記送信手段に送信指令を与える第一のタイマ手段を備え、前記住宅設備機器は前記環境検出装置からの無線信号を受信し環境検出値として変換した後に前記住宅設備機器の制御回路に伝える受信手段を備え、送信間隔制御手段はセンサ手段による環境検出値に基いて送信間隔を決定する。
【００１２】
上記手段により、検出する環境状態に応じて住宅設備機器に対する送信間隔を適切に制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、家の中及び家の周辺に設置される環境検出装置と、前記環境検出装置と無線回線で接続され前記環境検出装置から間欠的に送られてくる情報に基いて家の環境やエネルギーの使用状況を制御する住宅設備機器とで構成されたシステムにおいて、前記環境検出装置は環境状態を検出し環境検出値に変換するセンサ手段と、前記住宅設備機器に対して前記環境検出値を無線信号として送信する送信手段と、前記環境検出値を送信する時間間隔を決定する送信間隔制御手段と、前記送信間隔制御手段で決められた時間間隔を計時し前記送信手段に送信指令を与える第一のタイマ手段を備え、前記住宅設備機器は前記環境検出装置からの無線信号を受信し環境検出値として変換した後に前記住宅設備機器の制御回路に伝える受信手段を備え、前記送信間隔制御手段は前記環境検出値に基いて送信時間間隔を決定するものである。この構成によれば、環境検出値に応じて検出値の送信間隔を制御することができる。
【００１６】
そして、住宅設備機器は受信手段を定期的に動作させる第四のタイマ手段と、受信手段での受信タイミングを用いて前記第四のタイマ手段による受信手段の動作タイミングを環境検出装置からの送信タイミングに同期させるタイマ同期手段を備え、環境検出装置は環境検出値の送信を送信間隔制限手段の制限する最小時間間隔の整数倍の時間間隔で行うと共に、住宅設備機器は環境検出値の受信動作を送信可能性のあるタイミングに同期して間欠的に立ち上げるものである。この構成によれば、住宅設備機器は環境検出値が送信される可能性のある時間にだけ受信動作を立ち上げる間欠動作での受信ができる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を図を参照して説明する。
【００１８】
（実施例１）
１０１は環境検出装置、１０２は住宅設備機器であり、ここでは空気調和機であるとして説明する。１０３はセンサ手段で温度センサと人検知センサから構成し、環境検出装置１０１は人の在不在及び室温情報を空気調和機１０２に送信する。人検知センサは人がいる（１）、いない（０）の二値を、温度センサはＡＤ変換した値を出力する。１０４は無線電波による送信手段、１０５は送信間隔の時間を計る第一のタイマ手段、１０６は送信間隔制御手段、１０７は環境検出値記憶手段、１０８は第二のタイマ手段、１０９は送信間隔制限手段、１１０は無線電波による受信手段、１１１は設備機器（ここでは空気調和機）の制御手段、１１２は第三のタイマ手段、１１３は通信状態監視手段である。
【００１９】
次に環境検出値に基いて送信間隔を決定する場合について説明する。図１において、送信間隔制御手段１０６は第一のタイマ手段１０５に対して、人検知センサ１０３の出力が在（１）の場合には時間間隔Ｔ1で、不在（０）に変化すると時間間隔Ｔ2で、さらに人が検出されなくなって時間Ｔ4が経過すると時間間隔Ｔ3で検出値を送信するように要求する。ここでＴ1＜Ｔ2＜Ｔ3とすれば、送信間隔は人がいる場合は短く、人がいない場合には長くなる。
【００２０】
次に図２を参照しながら動作を説明する。図２において、（ｉ）は送信間隔制御手段１０６に入力される人検知センサ１０３の出力、（ii）は環境検出装置１０１からの人の在不在及び温度情報の送信タイミング、（iii）は空気調和機１０２が受信し制御手段１１１に出力する温度検出値、（iv）は空気調和機１０２の圧縮機の動作周波数のそれぞれ時間変化を示している。この間、空気調和機１０２は継続して冷房運転されていたとする。設備機器制御手段１１１は、人が"在"の場合には室温が設定温度（Ｔｈ1）になるように、人が"不在"の場合には省エネのために設定温度よりも高い待機温度（Ｔｈ0）になるように空気調和機１０２の圧縮機周波数を制御する。人が入室して検知された場合には、環境検出装置１０１は短い時間間隔（Ｔ1）で温度検出値を送信し、設備機器制御手段１１１は受信する温度検出値（iii）に基いて（iv）のように空気調和機１０２の圧縮機周波数を制御して、それまでＴｈ0になっていた室温を迅速にＴｈ1に安定させる。人が退室して検知されなくなった場合には、安定速度は問題にせず待機温度Ｔｈ0にすればよいので、環境検出装置１０１は長い時間間隔（Ｔ2）で温度検出値を送信し、受信された温度検出値に基いて空気調和機１０２の圧縮機周波数を制御する。さらに時間が経過し、室温Ｔｈ0に安定していると考えられる不在後時間Ｔ4以降には、環境検出装置１０１はさらに長い時間間隔（Ｔ3）で温度検出値を送信する。
【００２１】
上記のように人の在不在で送信間隔を制御することで、人がいる場合の細かな温度検出値を必要とする場合には短い時間間隔で、不在の場合には長い時間間隔で送信されるため、効率的に環境検出値の伝送を行える。また、無駄な送信を抑えられるので消費電力も少なくなる。
【００２２】
なお本実施例においては、人検知センサの出力に基いて送信間隔を決定したがこれに限定されるものではなく、温度センサや湿度センサ、光センサ、ＣＯ２センサなど別の環境検出値に基いて送信間隔を制御してもよい。
【００２３】
（実施例２）
本実施例においては、環境検出値の変化率に基いて送信間隔を決定する場合について説明する。図１において、第二のタイマ手段１０８により環境検出値記憶手段１０７には温度検出値が時間間隔Ｔ1で記憶されている。第一のタイマ手段１０５がタイムアップし送信されると、送信間隔制御手段は現在と前回（Ｔ1前）の温度検出値からこの間の温度変化率の絶対値を算出して３段階のランク分けを行い、大きいランクから順に送信間隔Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3を割り当て、第一のタイマ手段１０５に設定する。ただしＴ1＜Ｔ2＜Ｔ3とする。
【００２４】
実際の動作例について図３を参照しながら説明する。図３において（ｉ）はセンサ手段１０３による検出温度（Ｔｈs）、（ii）は環境検出装置１０１からの環境検出値（温度と人の在不在）の送信タイミング、（iii）は空気調和機の制御手段１１１が評価する検出温度（Ｔｈs）と設定温度（Ｔｈset）との差（ΔＴｈ）、（iv）はΔＴｈを基に空気調和機の制御手段１１１が制御する圧縮機の動作周波数（ｆ）についてそれぞれの時間変化を示している。
【００２５】
空気調和機１０２が運転される前は温度変化が小さいので環境検出値がＴ3間隔で送信されている。時刻ｔ0に冷房運転が開始され、その時の温度差ΔＴｈ0に基いて圧縮機をｆ0で駆動する。温度が下がりはじめるとこれに応じて送信間隔もＴ3→Ｔ2→Ｔ1と短くなり、この受信データから温度差（ΔＴｈ）に基いて、圧縮機の駆動周波数を（iv）のように制御する。温度が安定し駆動周波数を細かく制御する必要がなくなってくると再び送信間隔はＴ1→Ｔ2→Ｔ3と長くなる。
【００２６】
上記実施例によれば、温度の変化速度が大きい場合には送信間隔を短く、小さい場合には長く制御されるので送信が有効に行われ、空気調和機側で温度変化の様子をより正確に捉えることができる。また、無駄な送信も抑えられるので消費電力も少なくなる。
【００２７】
なお本実施例においては、送信間隔を３段階で設定したがこれに限定されるものではなく、さらに多段階または無段階に設定してもよい。
【００２８】
（実施例３）
本実施例においては、環境検出値の受信間隔から通信状態の監視を行う場合について説明する。図１において、送信間隔制限手段１０９により送信間隔制御手段１０６で決定できる送信間隔の最大値がＴｉ(MAX)に制限されている。一方、空気調和機側では第三のタイマ手段１１２により環境検出値の受信間隔が計測され、通信状態監視手段１１３はこの計測時間と予め決められた時間Ｔｉ(ERR)を常に比較し、Ｔｉ(ERR)を越えた場合には通信エラーと判定しエラー処理を行う。ただし、次の関係を満たすものとする。
【００２９】
Ｔｉ(MAX)＜Ｔｉ(ERR)
通信エラー処理としてはエラー時の運転能力として予め決められた低能力運転を行う。また、図１には特に明記してないが、例えば空気調和機１０２にエラー表示灯を設けてこれを点滅させることで居住者に通信エラーを知らせることもできる。
【００３０】
実際の動作例について図４を参照しながら説明する。図４において（ｉ）は第一のタイマ手段１０５の出力タイミング、（ii）は環境検出装置１０１の送信タイミング、（iii）は受信タイミング、（iv）は第三のタイマ手段１１２の計測時間をそれぞれ示している。時刻ｔ1で受信した後、制限範囲内の時間間隔Ｔｉ0で受信すると（時刻ｔ2）第三のタイマ手段の計測値はリセットされ再び計測が開始される。その後、計測時間がＴｉ(MAX)を越え、さらにＴｉ(ERR)を越えても受信できない時刻ｔ４になると受信エラーの通知を行う。
【００３１】
上記実施例によれば、環境検出装置からの送信間隔が変化しても所定時間（Ｔｉ(MAX)）以内には確実に環境検出値は送信され、住宅設備機器がこの所定時間を超えても環境検出値を受信できない場合には通信エラーと判定しエラー処理を行うことが可能となる。
【００３２】
（実施例４）
本実施例においては、空気調和機側の受信動作を間欠的に行う場合について説明する。図１において、送信間隔制限手段１０９により送信間隔制御手段１０６で決定できる送信間隔は、最小値Ｔｉ(MIN)及びその整数倍の値に制限されており、この中から環境検出値またはその変化率に応じた送信間隔を選択する。一方空気調和機側では、第四のタイマ手段１１４が時間間隔Ｔｉ(MIN)を計時し、タイムアップすると受信手段１１０を受信待ち時間（ＴW）だけ起動させる。この間に環境検出値を受信しなければ第四のタイマ手段１１４により再び起動されるまで受信動作を停止する。
【００３３】
実際の動作例について図５を参照しながら説明する。図５において、（ｉ）は第一のタイマ手段１０５の出力タイミング、（ii）は環境検出装置１０１からの送信タイミング、（iii）は第四のタイマ手段１１４の出力タイミング、（iv）は受信手段１１０の動作タイミングをそれぞれ示している。時刻ｔ1でデータ５０４が送信されると、これに同期した第四のタイマ手段の出力で受信手段１１０は受信動作を立ち上げデータ５０７を受信する。Ｔｉ(MIN)後の時刻ｔ2に再び受信動作を立ち上げるが、受信待ち時間（ＴW）の間に受信信号が検出されない場合には受信動作を終了し待機する。こうしてＴｉ(MIN)の時間間隔で順次受信動作を立ち上げるが、送信側と受信側のクロックの誤差により同期がずれてくる可能性がある。そこで次に、環境検出装置の送信タイミングと住宅設備機器の受信タイミングを同期させる方法について説明する。受信手段１１０は環境検出値を受信すると、受信データの先頭位置の検出と同期してタイマ同期手段１１５に対して受信エッジ検出の信号を送る。タイマ同期手段１１５は第四のタイマ手段１１４の計時開始タイミングを調整し、受信エッジ検出信号を受信待ち時間（ＴW）のちょうど中央で受けるようにすることで、受信動作のタイミングが環境検出値の送信可能性のある時刻からずれないようにする。ここで、環境検出装置からの送信間隔の最大値は、受信エッジ検出信号が受信待ち時間（ＴW）から外れてしまわない範囲で設定する。
【００３４】
上記実施例によれば、空気調和機の受信手段を常に受信待ち状態にする必要がなく、送信される可能性のある時間にだけ動作させることで環境検出値を受信することができ、低消費電力化を図ることができる。
【００３５】
なお上記各実施例においては、住宅設備機器として空気調和機を用いたがこれに限定されるものではなく、換気装置や床暖房装置等の環境に応じて制御を行う他の設備機器や、環境検出値を収集した後に住宅設備機器に対して制御情報を与える無線式の集中管理装置などに広く利用することができる。
【００３６】
また上記各実施例においては、住宅設備機器と環境検出装置が１：１のシステムを想定したがこれに限定されるものではなく、一つの環境検出装置から送信データを複数の設備機器で利用（Ｎ：１）したり、複数の環境検出装置からの送信データに個別の装置を識別する識別符号を与えて単独または複数の住宅設備機器でこれを受信（１：Ｎ、Ｎ：Ｍ）するような利用形態も可能である。
【００３７】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明の無線式住宅設備システムによれば次の効果が得られる。
【００３８】
請求項１記載の発明によれば、送信時間間隔を環境検出値に応じて制御し、環境検出装置から住宅設備機器に対し環境状態に対応した頻度で環境検出値を送信することができる。このため必要以上の送信が行われないので、データ伝送の効率が向上すると共に環境検出装置の低消費電力化が図れる。
【００４１】
そして、宅設備機器は環境検出装置から環境検出値が送信される可能性のある時間にだけ間欠的に受信動作を立ち上げればよく、受信待ち受けに要する消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における無線式住宅設備システムのブロック図
【図２】同システムの実施例１における送信タイミングと機器動作の説明図
【図３】同システムの実施例２における送信タイミングと機器動作の説明図
【図４】同システムの実施例３における送信タイミングと機器動作の説明図
【図５】同システムの実施例４における送信タイミングと機器動作の説明図
【図６】従来の無線式設備システムのブロック図
【図７】同システムのブロック図
【符号の説明】
１０１  環境検出装置
１０２  住宅設備機器
１０３  センサ手段
１０４  送信手段
１０５  第一のタイマ手段
１０６  送信間隔制御手段
１０７  環境検出値記憶手段
１０８  第二のタイマ手段
１０９  送信間隔制限手段
１１０  受信手段
１１１  設備機器の制御手段
１１２  第三のタイマ手段
１１３  通信状態監視手段
１１４  第四のタイマ手段
１１５  タイマ同期手段
【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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