JPH10141735A

JPH10141735A - 室内環境制御装置

Info

Publication number: JPH10141735A
Application number: JP8314117A
Authority: JP
Inventors: Yuka Yokota; 由佳横田
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JP2913023B2

Abstract

(57)【要約】【課題】室内空間の照明環境と空調環境の相互作用を
考慮した最適環境状態を得る環境制御システムを提供す
る。【解決手段】室内の空調を行う空調装置３２と、室内
の照明を行う照明装置３３と、室内の空調環境状態、照
明環境状態及び騒音環境状態を検知する室内環境検知手
段３４と、室内の人の在席及び不在席を検知する在席検
知手段３５とを備え、室内の空調環境、照明環境及び騒
音環境の３要因から得られる快適感覚特性に基づいてそ
こに在住する人の快適性を総合的に判断し、総合的な快
適性を維持しながら、かつ空調装置３２及び照明装置３
３の入力の合計が最小になるように制御を行うホストコ
ンピュータ３７を有するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の空調状態、
照明状態及び騒音状態を検知し、人間の感覚特性から居
住する人間の総合的な快適性を向上させ、さらに人の在
席を検知することにより、省エネルギーを実現させる室
内環境制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の室内環境制御システムの一従来
例として、文献：特開昭６３−３１６２６３号公報に記
載された「レストランオートメーションシステム」があ
る。図６は上述の文献に開示されているレストランオー
トメーションシステムの制御構成を示すブロック図であ
る。

【０００３】図６の構成において、本システムは顧客の
在席を設定するレジセクションＩ、客席II及びマネージ
ャセクションIII で構成されている。レジセクションＩ
にはレジスタ１０と各客席の客席利用状態モニタ１１と
客席使用入力装置１２が設置されている。客席IIはそれ
ぞれブロック化され、そのブロック化された客席II毎に
照明装置３と空調装置２とが設置されている。照明機器
３は段階調光等の照度調節機器１３でその明るさを調節
される白熱灯１４あるいは点灯する割合がリレー１５で
制御されるいくつかの螢光灯１６群よりなり、それぞれ
の明るさは光感知センサ１７で感知されて、その出力は
ホストコンピュータ７により制御される。

【０００４】また、空調装置２は冷房、暖房及び除湿等
の働きをする空気調和器１８あるいは換気扇、空気清浄
機等の換気機器１９からなり、温湿度センサ２０、空気
汚染センサ２１等の感知出力がホストコンピュータ７に
出力され、その入力が設定値に一致するように空気調和
器１８の制御、さらにリレー２２を介して換気機器１９
の制御が行われる。マネージャセクションIII に設置さ
れたホストコンピュータ７は、レジセクションＩ及び客
席IIに設けた各種機器と接続され、上述の各情報の入出
力を行い、その制御を行うようになっている。

【０００５】次に動作について説明する。顧客がレスト
ランに来店すると、係員が客席利用状態モニタ１１で空
席を探す。そして、客席使用入力装置１２で使用席を確
保する。次いで、その信号が照明装置３及び空調装置２
を制御するホストコンピュータ７に送られ、ホストコン
ピュータ７から照度をコントロールする段階調光等の照
度調節機器１３、蛍光灯１６及び温度、湿度、風力及び
換気等の作動をする空気調和器１８や換気機器１９に送
られる。そうすると、照明装置３及び空調装置２を制御
するホストコンピュータ７は通常モードになるように各
機器をコントロールする。また、昼夜や気象条件の違い
に伴う明るさの度合い、寒暖の差があってもホストコン
ピュータ７によって客席を快適な状態にし、かつその程
度・度合いに応じて各装置を制御するので、無駄な電力
を使用しないから、省エネルギーに効果がある。

【０００６】さらに、ホストコンピュータ７の制御動作
を詳述する。ホストコンピュータ７は、客席IIに顧客不
在（客席不使用）すなわち空席の場合は、装置が必要最
小限の状態で作動されるアイドル状態とし、客席使用の
場合は通常モードにする。例えば、昼間の空席における
照度及び夜間の空席における照度の値をホストコンピュ
ータ７に記憶設定しておくと、ホストコンピュータ７は
空席の照明状態を光感知センサ１７で読み込み、また出
力条件を決定しその出力条件を照明装置３に出力する。

【０００７】空調装置２の制御に関しても全く同様で、
寒暖の強弱による気象条件の違いに応じて、何段階かの
機器動作設定を選択し得るようにすると、ホストコンピ
ュータ７はその選択された作動条件に従って空調装置２
を制御する。さらに、換気機器１９においても同様であ
る。そして、照明・空調・換気の各機器のコントロール
フローは並列して作動するようになっている。

【０００８】さらに、顧客来店の場合には、客席使用入
力装置１２により客席使用信号が発せられ、その信号に
より、客席使用時の照明・空調装置制御の作業が指示さ
れる。この間の制御手順は下記の通りである。例えば照
明装置３の制御において、客席IIが昼間あるいは晴天時
等比較的明るい場合に使用される時、それに最も相応し
い照度の出力条件をホストコンピュータ７に記憶させ、
また夜間あるいは曇天等の比較的暗い状態の時に客席が
使用される場合に、顧客に不自由さを感じさせない明る
さにする出力条件をホストコンピュータ７に記憶させる
と、その選択された出力条件になるように照明装置３を
制御する。

【０００９】空調装置２においても、その作動条件を定
めておき、例えば冷暖房において客の人数によってさの
温度のセットあるいは温風・冷風の吐出条件を変えた条
件とすれば、ホストコンピュータ７はその選択された出
力条件になるように空調装置２を制御することができ
る。換気機器１９の場合も同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の室
内環境制御装置では、人（顧客）の在席情報をレジセク
ションＩにて入力する必要があって、操作が煩雜である
という問題がある。また、照明及び空調装置の装置制御
は並列して行われているが、それぞれの環境条件の相互
関係を考慮していないので、総合的な判断による快適性
の向上、省エネルギーの達成に対して余地があるという
問題がある。

【００１１】本発明は、上述のような状況に鑑みてなさ
れ、かつ上述の問題点を解決するためになされたもの
で、室内空間の照明環境と空調環境の相互作用を考慮し
た環境制御システムを提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る室内環境制
御装置は、室内の空調を行う空調装置と、室内の照明を
行う照明装置と、室内の空調環境状態、照明環境状態及
び騒音環境状態を検知する室内環境検知手段と、室内の
人の在席及び不在席を検知する在席検知手段とを備え、
室内の空調環境、照明環境及び騒音環境の３要因から得
られる快適感覚特性に基づいてそこに在住する人の快適
性を総合的に判断し、総合的な快適性を維持しながら、
かつ空調装置及び照明装置の入力の合計が最小になるよ
うに制御を行う演算部を有するものである。

【００１３】この場合、まず演算部は人が在席している
部分の空調環境と照明環境と騒音環境との各環境要因の
快適性のレベルに差があれば、これら環境要因の内の最
低の快適性レベルの環境要因に他の２つの環境要因の目
標を合わせて制御するものであってもよい。また、他の
発明においては、演算部は空調環境、照明環境及び騒音
環境の各快適性を同程度づつ低下していくように空調装
置及び照明装置の設定を低下させて、居住する人の空調
環境と照明環境と騒音環境を総合した快適性を極力低下
させることなく空調装置及び照明装置の合計入力を削減
する制御を行ってもよい。

【００１４】さらに、別の発明においては、演算部は人
が在席していない部分の快適性レベルの低い空調環境、
照明環境及び騒音環境が、在席している部分の前記空調
環境、照明環境及び騒音環境に影響しない程度に在席し
ていない部分の入力を押さえる制御によって、在席して
いない部分の入力を抑えるようにしてもよい。さらに、
また別の発明では、演算部は室内の人の作業内容別に、
空調環境、照明環境及び騒音環境毎に幾つかの快適域パ
ターンを演算部の記憶装置に記憶しておき、作業内容毎
に制御目標となる快適域範囲を変えて制御するものであ
ってもよい。また、同様の他の発明において、演算部は
空調環境と照明環境の快適性が満足されていて、騒音環
境の快適性レベルが低い場合は、騒音の主発生源である
空調装置の設定温度を変更して制御するものでもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】

［実施の形態１］本発明の実施の形態１を図１及び図２
によって説明する。なお、図１は本発明による室内環境
制御装置の一実施の形態を示す制御系構成図、図２は本
発明の装置制御の流れ構成を示す制御ブロック図であ
る。

【００１６】図１において、３１は例えばオフィス等の
人が生活する部屋、３２は部屋３１の空調を行う空調装
置、３３は部屋３１の照明を行う照明装置、３４は部屋
３１の室内の温湿度等の空調状態、照度等の照明状態、
騒音等の音状態を検知する室内環境検知手段、３５は部
屋１の部分毎に人が在席しているかを判定する在席検知
手段である。また、３６は居住する人が使用する例えば
机等の什器、３７は室内環境検知手段３４からの環境状
態と在席検知手段３５からの室内の人の在席場所と人数
を入力信号とし、在席している人がいる場合には、居住
域のみをそこに在席している人の快適性を考慮した環境
制御を行うためのホストコンピュータ（演算部）、３８
は人が作業等を行う居住域、３９は例えば家具が設置さ
れたり通路として使用されるような非居住域である。

【００１７】上述の装置ないし機器の動作について図２
によって説明する。室内の環境状態は、室内環境検知手
段３４により室内の温湿度等の空調状態、照度等の照明
状態、騒音値等の音状態が検知され、ホストコンピュー
タ３７に出力される。また、室内のどの位置に人が在席
しているかが在席検知手段３５によって検知され、ホス
トコンピュータ３７に出力される。ホストコンピュータ
３７は、それらの情報をもとに、居住域３８には人間の
複合感覚特性に基づいた快適性を実現するために空調装
置３２及び照明装置３３の設定条件を設定し出力するよ
うに作動する。

【００１８】一方、ホストコンピュータ３７は、人が在
席しない非居住域３９には、必要最小限の入力を行うよ
うに空調装置３２及び照明装置３３の設定条件を変更す
るように出力信号を出すようにその演算部を作動させ
る。すなわち、空調装置３２と照明装置３３は、居住域
３８と非居住域３９でそれぞれ個別の出力信号により設
定条件が与えられる。以上ホストコンピュータ３７すな
わち演算部の動作の２つのモード変換により、人の在席
している居住域３８と人の在席していない非居住域３９
はそれぞれ異なった環境が形成されるようになる。

【００１９】本実施の形態の動作を以下詳細に説明す
る。室内環境とそこに居住する人間の感覚の関係は、温
湿度等の空調環境条件と騒音等の音環境条件の影響を受
けており、総合的に快適に感じる条件には、それぞれの
環境要素の相互作用として現れてくる。図３は、空調環
境、照明環境及び音環境の各環境条件と、人間の感覚特
性を示した被験者実験の結果を示す特性線図である。ま
た、図４は、空調環境、照明環境及び音環境の複合環境
条件と人間の複合感覚特性を示した被験者実験の結果を
示す特性線図である。図４の（Ａ）は騒音レベルの低い
場合、図４の（Ｂ）は騒音レベルの高い場合を示してい
る。

【００２０】図３及び図４から、上述の３つの環境条件
の中で１条件あるいは２条件の環境条件が不快な範囲に
入った場合、全体的に総合した快適性が低下しているこ
とがわかる。つまり、人間の快適性とは、常に複数の環
境要素の条件に影響されているものである。従って、室
内の環境を快適にするためには、この人間特性に即した
装置ないし機器制御が必要である。

【００２１】この実施の形態１では、上述の３環境条件
を総合した快適性を判断して総合した快適性を向上させ
るためには、どの機器の設定を変更すればよいかの優先
順位を判断しているため、最小限の入力で快適性の向上
が図れるようになっている。さらに、人が在席していな
い場所に対しては、必要最小限の入力になるようにして
いるので、省エネルギーが実現できる効果が得られる。
以上を要約すれば、空調・照明及び音の各環境の人間に
対する効果を考慮し、快適性が高くかつ在席している部
分と在席していない部分とで、照明環境条件及び空調環
境条件を変化させることにより、居住している人には快
適な環境を提供し、さらに空席部分には各装置に最小限
に入力することによって、装置全体の省エネルギー化が
実現する。

【００２２】［実施の形態２］本実施の形態において
は、在席している部分の空調環境と照明環境と騒音環境
の各環境要因の快適性レベルに差のある場合に、最低の
快適性レベルにある環境要因に他の環境要因の目標を合
わせて制御する形態について、その動作の詳細を図４に
よって説明する。

【００２３】例えば、夏季冷房期間に室内環境制御を開
始した直後等においては、仮に照明環境と騒音環境は十
分快適な範囲であっても、空調環境は立ち上がり時間が
かかるために、若干暑い側にあった場合は、総合環境の
快適性は、この場合最も低いレベルである空調環境の快
適性の影響を受ける。このため、図中に示した設定値の
点２ａのような高い快適域には入らない。あるいは、点
２ａのような高い快適域に入れるには時間がかかり過ぎ
る。

【００２４】このような場合、その他の環境要因となっ
ている例えば照明環境の入力を低下させるようにホスト
コンピューター３７が動作し、照明装置３３を（図４で
縦軸の明るい方から暗い方へ）制御する。この制御を行
うことによって、総合環境は図中点２ａから点２ｂに移
動するが、総合環境の快適性は快適域内に止どめて変化
しないようになる。

【００２５】すなわち、このようなホストコンピュータ
ー３７の動作によって、総合環境の快適性を低下させる
ことなく、すなわち現状の快適性を維持したまま照明装
置３３の入力を抑え、装置全体の入力を抑えてより省エ
ネルギーな運転を行うことができる。なお、上述の説明
では、夏季冷房運転の場合について説明したが、冬期暖
房時も同様の考え方による制御によって全く同じ効果が
得られる。さらに、空調環境の立ち上がりだけでなく、
昼間の入力量制限等で環境制御に制限がある場合でも、
同様の効果を得ることができる。

【００２６】［実施の形態３］本実施の形態において
は、居住ないし在席している人のいる部分の空調環境と
照明環境とを総合した快適性を極力低下させないで空調
機器及び照明機器の合計入力を削減したい場合の制御形
態について、その動作の詳細を図４によって説明する。

【００２７】例えば図４の（Ｂ）中の点３ａにある時の
ように、空調環境・照明環境・騒音環境が制御され、総
合環境の快適性が高い快適域にある場合、昼間電力の入
力制限等で省エネルギー要求が生じた場合は、なるべく
総合環境の快適性が低下しないように空調装置３２と照
明装置３３の入力制限を行う。この方法は、例えば不快
域にならないような快適域限界を制御目標とした設定に
よりホストコンピュータ３７を動作し、空調装置３２と
照明装置３３の入力を徐々に制限していくようにする。
そうすると、例えば夏季冷房運転の場合空調環境は暑い
側に移動し、照明環境は暗い方向に移動する。また、騒
音の主発生源である空調装置３２の運転が制御されるた
めに、騒音環境は低い側に移動する。すなわち総合環境
は図４の（Ｂ）中の点３ａから図４の（Ａ）中の点３ｂ
へ移動する。

【００２８】以上のように、空調装置３２と照明装置３
３の入力の低減を行う制御を実施したが、図４の（Ａ）
に見られるように、総合環境での快適性をほとんど低下
させないような制御が可能となる。従って、本実施の形
態のような制御動作によって、総合環境の快適性の低下
を極力抑えた状態での省エネルギー運転が可能となる。

【００２９】［実施の形態４］本実施の形態では、在席
していない非居住域のみの入力を抑える場合の制御形態
の詳細について説明する。在席していない部分の空調装
置３２及び照明装置３３の入力を抑え省エネルギー運転
を行う時に、オフィス等の大空間等で在席している部分
と在席していない部分が隣接している場合は、在席して
いない部分の空調環境及び照明環境の低下が、在席して
いる部分の環境維持のための負荷となり、逆に在席して
いる部分の空調負荷及び照明負荷を増加させる場合があ
る。

【００３０】本実施の形態では、ホストコンピュータ３
７によって、在席している部分の室内環境検知手段３４
で検知しながら、環境状態が低下しない程度に、在席し
ていない部分の空調装置３２及び照明装置３３の入力を
低減する。従って、在席している部分の空調負荷及び照
明負荷を増加させることなく、在席していない部分の空
調装置３２及び照明装置３３の入力を低減することがで
きるので、装置全体の入力を抑えることによる省エネル
ギー運転が可能となる効果がある。

【００３１】［実施の形態５］本実施の形態では、室内
の人の作業内容に応じた快適範囲を維持する場合の制御
形態の詳細について説明する。すなわち、環境制御を行
う場合、その対象となる空間で行われる作業内容によっ
て、空調環境、照明環境及び騒音環境の快適範囲は異な
る。例えば、単純作業と知的作業、リフレッシュのため
の空間等で、快適と感じる温度、照明及び騒音の適正範
囲は異なってくる。

【００３２】本実施の形態では、予め環境制御の対象と
なる空間で行われる作業内容別に、空調環境、照明環境
及び騒音環境毎に幾つかの快適域パターンをホストコン
ピュータ３７に記憶しておき、上述のような作業内容毎
に制御目標となる快適域パターンを変えて空調装置３２
及び照明装置３３を制御するものである。従って、行わ
れる各作業の内容に応じた快適環境が省エネルギーで実
現し、作業内容に適した空調環境、照明環境及び騒音環
境の快適範囲が得られる。

【００３３】［実施の形態６］本実施の形態では、空調
環境と照明環境の快適性は満足されているが、騒音環境
の快適性レベルが低い場合の制御形態の詳細について、
図３及び図５を用いて説明する。図５は照明環境が快適
な範囲に入っている場合の室内空調環境と騒音環境との
相互影響による総合的な快適性を示す線図である。

【００３４】例えば、夏季冷房時には、冷房開始前は図
５の不快域中の点６ａの環境となっている。ここで冷房
を開始する。この場合、空調環境だけ考えると、図３の
（Ａ）に示す快適範囲に速く達するように風量を上げる
ことになるが、その結果としてファン騒音が増し、騒音
環境を考慮すると図５の不快域中の点６ｂに入ってしま
い、全体としては依然として不快な範囲になってしまう
可能性が生じてくる。そこで、本実施の形態では、冷房
運転開始時は、空調環境において多少温度が高くてもフ
ァン騒音の低い点６ｃを目標にする制御運転によって、
総合的な快適範囲に速く達することを可能とする制御を
採用したものである。

【００３５】このように、本実施の形態によれば、空調
環境が若干低下するものの、騒音が低下して騒音環境の
快適性レベルが上昇するので、総合的な快適性が上昇
し、かつ省エネルギー運転が実現する効果がある。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、室内の環
境を空調装置及び照明装置の制御によって行う場合、室
内の空調状態、照明状態及び騒音状態を検知し、人間の
感覚特性に基づいて総合的な快適性を判断し、それを向
上させるような装置制御を行うようにしたから、最小限
の入力によって快適性の向上が得られるようになり、さ
らに人の在席を検知し、在席していない部分の入力を低
くするように制御するので、居住する人の快適性の向上
と省エネルギー運転とが並立して実現できる効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による室内環境制御装置の一実施形態
を示す制御系構成図である。

【図２】図１の機器制御の流れ構成を示す制御ブロッ
ク図である。

【図３】空調環境、照明環境及び音環境の各環境条件
と、人間の感覚特性を示した被験者実験の結果を示す特
性線図である。

【図４】空調環境、照明環境及び音環境の複合環境条
件と人間の複合感覚特性を示した被験者実験の結果を示
す特性線図である。

【図５】照明環境が快適な範囲に入っている場合の室
内空調環境と騒音環境との相互影響による総合的な快適
性を示す線図である。

【図６】従来のレストランオートメーションシステム
の制御構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

３１部屋、２，３２空調装置、３，３３照明装
置、３４室内環境検知手段、７，３７ホストコンピ
ュータ、１０レジスタ、１１客席利用状態モニタ、
１２客席使用入力装置、１３照度調節機器、１４
白熱灯、１５，２２リレー、１６蛍光灯、１７光感
知センサー、１８空気調和機、１９換気機器、２０
温湿度センサー、２１空気汚染センサー、３５在
席検知手段、３６什器、３８居住域、３９非居住
域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内の空調を行う空調装置と、前記室内
の照明を行う照明装置と、前記室内の空調環境状態、照
明環境状態及び騒音環境状態を検知する室内環境検知手
段と、前記室内の人の在席及び不在席を検知する在席検
知手段とを備え、前記室内の空調環境、照明環境及び騒音環境の３要因か
ら得られる快適感覚特性に基づいてそこに在住する人の
快適性を総合的に判断し、この総合的な前記快適性を維
持しながら、かつ前記空調装置及び照明装置の入力の合
計が最小になるように制御を行う演算部を有することを
特徴とする室内環境制御装置。
【請求項２】演算部は、人が在席している部分の空調
環境と照明環境と騒音環境との各環境要因の快適性のレ
ベルに差があれば、これら環境要因の内の最低の快適性
レベルの環境要因に他の２つの環境要因の目標を合わせ
て制御することを特徴とする請求項１記載の室内環境制
御装置。
【請求項３】演算部は、空調環境、照明環境及び騒音
環境の各快適性を同程度づつ低下していくように空調装
置及び照明装置の設定を低下させて、居住する人の空調
環境と照明環境と騒音環境を総合した快適性を極力低下
させることなく前記空調装置及び前記照明装置の合計入
力を削減する制御を行うことを特徴とする請求項１記載
の室内環境制御装置。
【請求項４】演算部は、人が在席していない部分の快
適性レベルの低い空調環境、照明環境及び騒音環境が、
在席している部分の前記空調環境、照明環境及び騒音環
境に影響しない程度に前記在席していない部分の入力を
押さえる制御によって、この在席していない部分の入力
を抑えることを特徴とする請求項１記載の室内環境制御
装置。
【請求項５】演算部は、室内の人の作業内容別に、空
調環境、照明環境及び騒音環境毎に幾つかの快適域パタ
ーンを前記演算部の記憶装置に記憶しておき、前記作業
内容毎に制御目標となる快適域範囲を変えて制御するこ
とを特徴とする請求項１記載の室内環境制御装置。
【請求項６】演算部は、空調環境と照明環境の快適性
が満足されていて、騒音環境の快適性レベルが低い場合
は、騒音の主発生源である空調装置の設定温度を変更し
て制御することを特徴とする請求項１記載の室内環境制
御装置。