日射遮蔽制御装置
【課題】遮蔽手段の開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない日射遮蔽制御装置を提供することににある。提供することにある。
【解決手段】ブラインドＩｃｏｎｔ１１は日射状態を取得する日射状態取得部１２と、ブラインド１の開閉度が全開若しくは全閉以外で空調エネルギと照明エネルギの総和である総エネルギ消費量が最小となる日射量のときにのみ最適開閉度となるようにブラインド１の最適開閉度を決定する最適開閉度取得部１４と、この最適開閉度取得部１４で決定された最適開閉度に基づいてブラインド１の開閉度を調節する制御部１５とを備えている。
【解決手段】ブラインドＩｃｏｎｔ１１は日射状態を取得する日射状態取得部１２と、ブラインド１の開閉度が全開若しくは全閉以外で空調エネルギと照明エネルギの総和である総エネルギ消費量が最小となる日射量のときにのみ最適開閉度となるようにブラインド１の最適開閉度を決定する最適開閉度取得部１４と、この最適開閉度取得部１４で決定された最適開閉度に基づいてブラインド１の開閉度を調節する制御部１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内への日射量を遮蔽手段で制御する日射遮蔽制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、温暖化による省エネルギの社会的要求が増えてきている。特に、昼光（日光）の導入を利用した省エネルギ制御は、自然エネルギ利用として期待は高く、また昼光を採光部である窓から室内へ導入する場合、窓本来の機能である利用者の外部環境とのつながりを促すことから執務者の開放感や快適性の面からも有効と考えられる。このような背景により、近年の制御技術の発展に伴い、外環境の状態に合わした日射遮蔽を遮蔽手段の開閉により自動的に行う日射遮蔽制御装置が普及しつつある。ただこれらの日射遮蔽制御装置は、照明エネルギ削減を目的としており、昼光利用による空調エネルギの増減は考慮されていなかった。
【０００３】
このような問題に対して、リアルタイムで外気温度と日射量を読み込み．シミュレーションによって照明・空調エネルギを予測し、最適なブラインドの遮蔽状態を決定する建物省エネルギ制御装置が提供されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１２７８９７号公報（公報（１）頁左欄の（構成））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示されているようにシミュレーションによって照明・空調エネルギを予測する方法を用いても、実際の解空間において必ずしも唯一の最適解が存在するわけでないため、複数の局所解が存在する場合が多い。特に日射量が小さい時間帯や曇天では、図１４（ａ）に示すようにブラインドの開度に対して空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)は共に影響がなく、省エネルギに対する期待が小さいにも拘わらず、外気からの貫流成分と日射成分のバランス関係が不安定になり、最適解が不連続な状態で存在する場合が多くなる。このためブラインドの開閉の制御が不安定になり、視環境に悪影響を及ぼす場合が考えられる。また直射光が存在しない、又は殆ど存在しない時間帯においては、図１４（ｂ）に示すように昼光導入に伴う空調エネルギ（Ｉ）に比べ照明エネルギ(II)による影響は大きいため、最適解は明らかである（ずっと遮蔽手段を開にしておく方が良い）。しかし日射量の急激な変化のため解が不安定になる恐れがあり、シミュレーションによる最適化はリスクが内在するという問題がある。更に直射光が存在する時間帯では、図１４（ｃ）に示すように空調エネルギ（Ｉ）が増加し、空調エネルギ（Ｉ)と照明エネルギ（II）とが均衡し、ブラインドの状態が開、閉以外に最適解を持つ場合が存在するようになる。この領域では空調エネルギ（Ｉ）と照明エネルギ(II）とのバランスを考慮した制御が有効になると考えられる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、遮蔽手段の開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない日射遮蔽制御装置を提供することににある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、空調機と照明装置とが備えられた対象エリアに設けられ、該対象エリアへの日光の入射を遮蔽手段の開閉度で制御する日射遮蔽制御装置において、日射状態を取得する日射状態取得部と、前記日射状態に対して前記空調機の消費する空調エネルギと前記照明装置の消費する照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となる前記遮蔽手段の開閉度を調節する制御部とを備え、該制御部は前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときにのみ前記最適開閉度となるように前記遮蔽手段の開閉度を調節することを特徴とする日射遮蔽制御装置。
【０００７】
請求項１の発明によれば、日射量が少ない場合に生じる遮蔽手段の開閉度と総エネルギ消費量との関係が上に突出する関係になる不安定領域を使用しないことで、遮蔽手段の開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記最適開閉度を取得する手段として、エネルギシミュレーション結果より予め得られた日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態の最小値以上の領域のデータテーブルを用いて最適開閉度を取得する手段を用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、予め開閉度と総エネルギ消費量との関係が不安定領域を除いいて最適開閉度を取得するので、迅速にハンチング動作を避けた制御を行うことができる。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記最適開閉度を取得する手段は、前記日射状態の最小値よりも小さい日射情報については、前記日射状態の最小値よりも大きい領域での前記開閉度と前記総エネルギ消費量との関係を統計的処理した結果に基づいて外挿した値を用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、不安定領域と安定領域との境を滑らかに接続するので．不安定領域についても自然な開閉度制御を行うことができる。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記最適開閉度を取得する手段としては、エネルギシミュレーション結果により予め取得した日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときに、グレアが生じない最大の開閉度とする手段を用いることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明によれば、不安定領域となる照度が低い状態において、採光するように制御することができるので、外を見たいという室内の人の要望を満たすことができる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記最適開閉を取得する手段は、前記日射状態の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 前記日射状態を当該日射状態に前記最大変化量を加えた値に制限して前記最適開閉度を取得することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明によれば、太陽が雲に隠れてしまうような日射状態の大きな変化が生じた場合に緩やかに遮蔽手段の開閉度を制御して視環境の急激な変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、日射量が少ない場合に生じる開閉度と総エネルギ消費量との関係が上に突出する関係になる不安定領域を使用しないで、開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない日射遮蔽制御装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態１）
図２は本発明の日射量遮蔽装置を備えたビルの一部を示しており、建物の壁には採光部として窓部Ｗが開口し、この窓部Ｗにはベネチャンブラインド（以下ブラインドという）１からなる遮蔽手段が装着され、更に屋内である対象エリアＸの天井ＣＥには照明システムの照明装置２及び対象エリアＸに配置される机Ｄの上面（机上面）の照度を検出する照度センサ３と、空調システムの吹き出し口４と、対象エリアＸの空調環境（温度・湿度）を検出するための温度・湿度セン５とが設けられている。また日射状態を取得するために屋上等の屋外の適所に設けられ、各方位の鉛直面照度を計測する照度計（又は日射量を計測する日射量計）６とを設けている。尚遮蔽手段としては、例えばガラス板間に介在させた液晶シートの通電を制御して光透過率を可変して遮蔽を行うスマートウィンドウやロールスクリーン等を用いても良い。
【００１８】
空調システムは機械室等に設けられた空調機８と、天井ＣＥの裏などに設けられた変風量ユニット９と、これら空調機８，変風量ユニット９を温度・湿度センサ６が検知する温度や湿度に基づいて制御する空調Ｉｃｏｎｔ（Intelligent Controller）７とで構成される。照明システムは、照度センサ３の検知照度に基づいて調光機能付きの照明装置２の光出力を制御する照明Ｉｃｏｎｔ１０とで構成される。
【００１９】
本実施形態の日射量遮蔽装置は、ブラインド１と、照度計（又は日射量計）６と、ブラインドＩｃｏｎｔ１１とで構成されている。
【００２０】
そして各Ｉｃｏｎｔ７，１０，１１及び照度計（日射量計）６からの情報収集を行う計測Ｉｃｏｎｔ１６は建物全体の環境を統合して連携制御する上位システムを構築するフロア統合コントローラ１７とに接続されており、この接続には例えばビルオートメーション専用伝送線を用い、所定規格の信号により情報を授受できるようなっている。
【００２１】
さて本実施形態の日射遮蔽制御装置の中枢となるブラインドＩｃｏｎｔ１１は、図１に示すように日射状態取得部１２と、動作モード取得部１３と、最適開閉度取得部１４と、制御部１５とで構成されており、その内の日射状態取得部１２は、システムタイマ（図示せず）により現在の時刻を取得し、対象建物の立地条件（設置場所の緯度、経度）とに基づいて現在の太陽位置を算出する太陽位置取得手段としての機能と、照度計７ａから各方位の鉛直面照度を例えば１分間隔で取得する機能と、太陽位置状態と照度計７ａが測定する照度による日射状態から直射光の有無を判定する直射光判断手段としての機能と、太陽高度と鉛直面照度より天候を判定する天候判断手段としての機能とを備えている。尚照度計７の代わりに日射量計を設け、計測する日射量から照度へ変換するようにしても良い。また照度情報を計測Ｉｃｏｎｔ１６，フロア統合コントローラ１７を通じて取得するようにしても良い。
【００２２】
動作モード取得部１３は、空調機８の動作モード(冷房／暖房）を空調Ｉｃｏｎｔ７，フロア統合コントローラ１７を介して取得するものである。
【００２３】
最適開閉度取得部１３は、ブラインド１の開閉度と、取得した照度及び太陽位置からなる日射状態に基づいて空調機８が消費する空調エネルギと照明装置２が消費する照明エネルギ量をエネルギシミュレーションによりリアルタイムで算出する。但し、ブラインド１の開閉度はブラインド１が動作する範囲の内、動作可能な開閉度であり、例えば、ブラインド１がスラット角０°〜９０°の内、１°刻みに動作可能なブラインドからなる場合では、０°，１°，２°，３°，…，９０°となる。
【００２４】
そして最適開閉度取得部１３は、シミュレーションにより算出された空調エネルギと照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となるブラインド１の開閉度を決定する。
【００２５】
制御部１５は最適開閉度取得部１３で得られたブラインド１の開閉度が、全開及び全閉以外の場合は無条件で最適解として扱い、ブラインド１の開閉度で制御する。また最適開閉度取得部１３で得られたブラインド１の開閉度が、全開又は全閉の場合には、眩しさが予め決めてある基準値以下になる範囲及び直射光が対象エリアＸ内に入射しない範囲でブラインド１の開閉度を開く方に保つようにブラインド１の開閉度を制御する。これは最適な開閉度が全開又は全閉に存在する日射量が低い時間帯では、省エネルギの期待が小さいことから窓部Ｗからの眺望を優先するためである。尚制御部１５はブラインド１の開閉度を制御するに際しては、最適開閉度取得部１３で得られた最適なブラインド１の開閉度と、過去のブラインド１の開閉度とを比較して、設定値以上にブラインド１が変化しないように制限を加えながら、最適なブラインド開閉度を決定する処理を行う。つまり日射量の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 日射量を当該日射量に前記最大変化量を加えた値に制限して最適開閉度を取得するのである。
【００２６】
次に本実施形態の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
まず日射遮蔽制御装置をスタートさせると、ブラインドＩｃｏｎｔ１１の日射状態取得部１２は、システムタイマから１０乃至３０（分）の間隔で現在時刻を取得し（ステップＳ１）、この現在時刻と予め登録されている或いはＧＰＳなどから取得した当該装置の設置場所の地球上の位置情報とに基づいて現在の太陽Ｔの位置を算出するとともに対象エリアＸが面する窓部Ｗの位置関係を算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２ではまず太陽位置の算出は建物の緯度及び経度と、現在時刻とに基づいて太陽高度、太陽方位角を適宜な周知の算出方法により算出する。次に窓部Ｗ面への入射角、見かけ高度（太陽高度を窓面に対して垂直方向に補正した高度）を窓部Ｗの位置関係として算出する。ここで窓面の入射角は、図４（ａ）に示すように現在の太陽高度をｈ［°］、方位角をＡ［°］、窓面の向きＡ０とすると、窓面への入射角ｉ’は
ｉ’＝ｃｏｓ−１［ｃｏｓ（ｈ）×ｃｏｓ（Ａ−Ａ０）］
となる。
【００２８】
また見かけ高度ｈ’は
ｈ’＝ａｒｃ ｔａｎ［ｔａｎ（ｈ）／ｃｏｓ（Ａ−Ａ０）］
となる。尚図４（ａ）中Ｅ，Ｗ，Ｓ，Ｎは東西南北の方位を示し，Ｚは鉛直方向を示す。
【００２９】
日射状態取得部１２は、算出した窓面への入射角ｉ’より窓面に対する直射光の有無の判定を行う。この場合図４（ｂ）に示すように太陽Ｔの位置と窓部Ｗ側の庇の長さＬ等から直射光が対象エリアＸに入射する範囲βや入射しない範囲γを判断し、同時にエリアＡ内の机Ｄの位置や方向などから例えば机Ｄで執務する人Ｍの視界に直射光が入射するか否かを判定する処理を行う。
【００３０】
さて上述のように日射状態取得部１２で、時刻の取得と、太陽位置の算出と、直射光入射判定、更に天候判定が終了すると、次のステップＳ３では動作モード取得部１３により空調機８の動作モード、つまり暖房運転中か冷房運転中かの状態取得を行う。
【００３１】
そしてステップＳ４において最適開閉度取得部１５は後述するエネルギシミュレーションによる省エネルギとなるブラインド１の開閉度の決定と、環境シミュレーションによるグレアを抑制する開閉度の決定を行う。
【００３２】
これらシミュレーションは周知の方法（例えば宿谷 昌則 著 数値計算で学ぶ光と熱の建築環境学 「窓と自然室内照度」 丸善株式会社 出版 参照）を用いれば良い。図５はその一例を示しており、この方法では建物の窓部Ｗ、空調環境、照明（照明器具の配置情報を含む）、対象エリア（部屋）Ｘの各特性を格納したデータベースＤＢを備え、このデータベースＤＢの情報に基づいて建物モデルの構築において空調．照明エネルギ予測の準備を行い、上述の日射状態取得部１２から現在時刻と鉛直面照度とを取り込むとともに、動作モード取得部１３から空調機８の動作モードを取り込み（ステップＳ１１）、ステップＳ１２〜Ｓ１７のループにおいて、省エネルギ最適状態候補を、例えばスラット角９０°〜０°の範囲で１°ずつ変化させてシミュレーションを行うことで求める。
【００３３】
このループ内ではステップＳ１３において照明エネルギの予測、つまり外光による机上面照度の予測と照明装置２で消費する照明エネルギの予測とを行う。一方ステップＳ１４により空調エネルギの予測、つまり外光による日射熱の予測と、照明装置２の発熱を含めた空調エネルギの予測を行う。この場合ステップＳ１３での照明エネルギの予測情報を照明装置２の発熱の予測に用いる。また照明エネルギの予測後、ステップＳ１５ではグレア状態の予測を環境シミュレーションにより行う。
【００３４】
ここで環境シミュレーションによるグレア感の予測は、ブラインド１の開閉度にグレア感を考慮するために行うためであり、照明エネルギ算出のために、一時的な変数として求められる窓面・ブラインド面・壁面で反射する輝度を用いて予測式ＰＧＳＶ（Predicted Glare Sensation Vote）からグレア感を予測する。このＰＧＳＶは、昼光利用時における眩しさ感を用いて予測する式として提案（戸倉、岩田他：「窓からの昼光によるグレア感の評価方法に関する実験的研究 その１ 光環境実験室を用いた実験」、日本建築学会大会学術講演梗概 ，１９９２．８参照）されており、窓面に対する光源と背景の輝度対比と、居住者のグレア感（眩しさ感）を関連付けた式＜数１参照＞で表現される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
Ｌｂ：背景輝度［ｃｄ／ｍ２ ］
Ｌseq：相当均一輝度（光源輝度）［ｃｄ／ｍ２］
ω： 光源の立体角［ｓｒ］
但しＰＧＳＶとは元来、窓の最適設計のために提案された指標であり、ブラインドの開閉度の制御に利用される例はない。
【００３７】
而してステップＳ１５において予測されたＰＧＳＶと設定ＰＧＳＶ値との比較を行い、設定ＰＳＶＧ値より小さくなるようにブラインド１の開閉度を決定する。表１はＰＧＳＶの尺度例を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
尚本実施形態では、光源輝度としては、窓部Ｗを通過する天空輝度と、ブラインド１のスラット面を反射して生じる輝度の平均値を用い、背景輝度として周辺の壁面や天井面の輝度を用いる。
【００４０】
さてステップＳ１５，Ｓ１４における予測が終了すると、ステップＳ１６において空調エネルギと照明エネルギとのエネルギ総和の算出を行うのである。図６は空調エネルギ（Ｉ）と照明エネルギ(II）とブラインド１の開閉度の関係を示す。
【００４１】
すべてのスラット角についての省エネルギの最適状態候補についての予測とエネルギ総和の算出が終了して、ループを抜けると、ステップＳ１８において省エネルギになるブラインド１の開閉度の算出、つまり外界(屋外状態）とそれに対応するブラインド１の開閉度の算出を行い、次のステップＳ１９でグレア感が基準以下となる開閉度の算出、つまり外界状態とそれに対応するブラインド１の開閉度を算出し、シミュレーションを終了するとともに、算出した開閉度を制御部１５に受け渡す。制御部１５は図３のステップＳ４において、ブラインド１の最適な開閉度のハンチング処理を行う。つまり制御部１５は受け渡された開閉度と、過去のブラインド開閉度とを比較して、予め設定している所定の設定値以上にブラインド１の開閉度が変化しないように制限を加えながら最適なブラインド１の開閉度を決定し、ブラインド１のスラット１ａの角度制御を行うのである。
【００４２】
この制御部１５での最適開閉度を決定動作を図７のフローチャートにより説明する。
【００４３】
まずステップＳ２１においてブラインド最適開閉度が全開若しくは全閉にあるのかを判定し、全開及び全閉以外の場合には、日射状態取得部１２の直射光入射判定、つまり直射光がブラインド１のスラット１ａ間を透過して対象エリアＸ内に入り込むのか否かの判定結果をステップＳ２２でチェックし、直射光が入射しなければその開閉度を最適解と採用する(ステップＳ２３）。直射光が入射する場合には、直射光が入射しない開閉度を採用する(ステップＳ２４）。一方ブラインド最適開閉度が全開若しくは全閉の場合には、グレア感が基準以下となる開閉度を取得し(ステップＳ２５）、この取得した開閉度に対する日射状態取得部１２の直射光入射判定が、直射光が入射しない場合にはこの取得した開閉度を採用し(ステップＳ２６）、直射光が入射する場合には直射光が入射しない開閉度を採用する(ステップＳ２４）。全開又は全閉の場合は日射量が低い時間帯や曇天の場合であり、省エネルギの期待が小さく、窓越の眺望を優先することが期待されるため、グレア感が基準値以下になる範囲及び直射光が入射範囲でブラインド１の開閉度を開く方に保つことを採用するのである。
【００４４】
さて上述のようにして採用した開閉度と過去の開閉度と比較してブラインド１の開閉度が所定の設定値以上に変化しないように制限を加え(ステップＳ２８）、最適開閉度を決定し(ステップＳ２９）、この最適開閉度によりブラインド１のスラット１ａの角度制御を行うのである。
【００４５】
尚図８（ａ）は冷房モードで日射量が多い状態（晴れの状態）におけるブラインド１が全開、全閉でない場合(○位置）の空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)、総和エネルギ＜総エネルギ消費量＞(III)との関係を示し、晴れの場合にはブラインド１を全閉から全開へ開閉度を変えると、照明エネルギ(II）が段々と小さくなり、逆に空調エネルギ（Ｉ）が大きくなる。また同図（ｂ）冷房モードで、日射量が少ない時間帯でのブラインド１の全開の場合（○位置）の空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)、総和エネルギ(III)を示し、この場合ブラインド１の開閉度が変わってもエネルギの変化は殆どない。同図（ｃ）は冷房モードで日射量が多少ある場合のブラインド１の全開の場合（○）を示している。
（実施形態２）
実施形態１では最適開閉度取得部１４によりリアルタイムにシミュレーションを行ってその結果から評価指標を取得していたが、本実施形態では、気象庁のアメダス＜Automated Meteorological Data Acquisition System＞より配布されている設置場所に対応する地域の気象データ（時刻と日射量（照度）を関係付けたデータ）の数日分を用いて、図９に示すように事前にコンピュータ等からなるエネルギシミュレーション装置１８を使用してエネルギシミュレーションを行い、最適開閉度を決定しておく点に特徴がある。具体的には気象データ内にある日射量と、その気象データ日時より算出される太陽位置及びブラインド１の開閉度に対して空調機８が消費する空調エネルギと照明装置２が消費する照明エネルギとを事前に算出するのである。尚ブラインド１の開閉度は、実施形態１の場合と同様にブラインド１が動作する範囲の内、動作可能な開閉度であり、例えば、ブラインド１がスラット角０°〜９０°の内、１°刻みに動作可能なブラインドからなる場合では、０°，１°，２°，３°，…，９０°となる。そして事前のシミュレーションによって算出された空調エネルギと照明エネルギとの総和である総エネルギ消費量が最小となるブラインド１の開閉度を決定し、上述の日射量とブラインド１の開閉度との関係、省エネルギのブラインド１の開閉度、グレア感を考慮したブラインド１の開閉度を、ブラインドＩｃｏｎｔ１１に付設する最適開閉度テーブルＴＢに格納し、これらを数日間のデータに関して繰り返し実施する。ここで最適開閉度テーブルＴＢに格納するブラインド１の開閉度が全開及び全閉以外で総エネルギ消費量が最小となる日射量の最小値以上が存在する領域を安定領域、それが存在しない領域を不安定領域と定義しておく。
【００４６】
図１０はエネルギシミュレーション装置１８のシミュレーションのフローを示しており、実施形態１でのシミュレーションとの相違は図５のフローチャートにおけるステップＳ１１の代わりにステップＳ１０とステップＳ１２との間に省エネルギ最適化演算の準備のステップＳ１００を設けるとともに、ステップＳ１９の代わりに最適開閉度テーブルＴＢに日射量（照度）の関係、省エネルギのブラインド１の開閉度、グレア感を考慮した開閉度を書き込むステップＳ１０１を設け、ステップＳ１００とステップＳ１０１との間において各時刻の年間シミュレーションのためのループ（ステップＳ１０２−Ｓ１０３）を構成し、また照明エネルギの予測（ステップＳ１３）及び空調エネルギ（Ｓ１４）の予測シミュレーションに当たって、気象データ（時刻と日射量（照度）を関係付けたデータＤＡ）を用いる点にある。
【００４７】
而して日射遮蔽制御装置の稼動時において、ブラインドＩｃｏｎｔ１１の最適開閉度取得部１４は、日射状態取得部１２で取得した現在の日射量（照度）が安定領域に存在する場合、最適開閉度テーブルＴＢのデータにおいて安全領域に対応した省エネルギに最適な開閉度を採用する。また不安定領域に位置する場合は、直射光が入射しない若しくはグレア感を基準値以下になるように開閉度を調整して採用する。
【００４８】
尚不安定領域については図１１（ａ）に示す丸囲い内の安定領域のデータを総エネルギ消費量との統計的処理した結果に基づいて図１１（ｂ）に示すように不安定領域まで外挿させて日射量と最適開閉度との回帰式を作成し、不安定領域に日射量が存在する場合には、その回帰式を参照し、省エネルギの最適な開閉度を決定するようにしても良い。この場合グレアを考慮した開閉度に関しては、日射量と最適開閉度の関係に特別な処理は加えない。
【００４９】
而して制御部１５は実施形態１と同様に最適開閉度取得部１４で採用・決定されたブラインド１の開閉度と、過去のブラインドの開閉度とを比較して、予め設定している設定値以上にブラインド１の開閉度が変化しないように制限を加えながら。最適な開閉度でブラインド１のスラット１ａの角度制御を行う。尚日射量とブラインド１の開閉度の関係式を用いて制御を行う場合、日射量の変化に敏感に応動する場合も想定されるため、図１２に示すように過去の照度とその照度を中心とする±α［ｌｕｘ］を祖父度の変換に対する不感帯とし、この不感帯に存在する場合は制御を行わないようにしても良い。
（実施形態３）
実施形態１、２ではビルオートメーション専用の伝送線を用いて各Ｉｃｏｎｔ７，１０，１１，１６とフロア統合コントローラ１７との情報授受を行うを行うようにしているが、本実施形態では図１３に示すようにイーサネット（登録商標）を用いたＬＡＮ１９を用い
て接続し、例えばブラインドＩｃｏｎｔ１１にＷｅｂサーバを搭載し、ＬＡＮ１９に接続されているパーソナルコンピュータからなる個人端末ＰＣや、パネルスイッチ装置ＰＳからＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）を用いてＷｅｂサーバにアクセスしてＷｅｂサーバが提供するブラインドＩｃｏｎｔ１１側のホームページを閲覧することができるようにし、例えば個人端末ＰＣやパネルスイッチＰＳからブラインドＩｃｏｎｔ１１の運転状況を変更することを可能とすることで、ユーザーが眩しさレベルを自由に設定することもできるのである。
【００５０】
上述の実施形態１〜３ではベネチャンブラインドからなるブラインド１を用いた場合について説明したが、スマートウィンドウやその他の開閉度を調節できるブラインドにも本発明は適用できる。
【００５１】
ところで、エミット（ＥＭＩＴ（Embedded Micro Internetworking Technology）)と称する機器組み込み型ネットワーク技術（機器に簡単にミドルウェアを組み込んでネットワークに接続できる機能を備えるネットワーク技術、以降、ＥＭＩＴ技術と称する。）を用いることで、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の外部端末（図示せず）から様々な設備機器（照明装置、空調機、動力装置、センサ、電気錠、Ｗｅｂカメラ等、以降、ＥＭＩＴ端末と称する。）＜図示せず＞にアクセスして、ＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御することができるシステムがある。
【００５２】
尚、ＥＭＩＴ端末は、マイコン搭載の組み込み機器であり、機器組み込み型のネット接続用ミドルウェアでありＥＭＩＴ技術を実現するＥＭＩＴソフトウェアが搭載されている。
【００５３】
上述のＥＭＩＴ技術を応用したシステム（以降、ＥＭＩＴシステムと称する。）としては、外部端末がインターネット上に設けられたセンタサーバ（図示せず）経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものや、センタサーバを介することなく、例えばＥＭＩＴソフトウェアが搭載された外部端末から、直接各ＥＭＩＴ端末にアクセスしてＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものを挙げることができる。
【００５４】
そしてＥＭＩＴシステムによって、例えば、建物（戸建住宅、マンション、ビル、工場用等）＜図示せず＞内に上述のＥＭＩＴ端末を分散配置させて、外部端末からＥＭＩＴ端末の状態を遠隔から監視することで、建物全体のエネルギ管理や、建物内のガス、水道、電気の遠隔検針を行うことも可能となる。
【００５５】
そこで上述の本発明の実施形態１〜３に係る日射遮蔽制御装置を上述のＥＭＩＴシステムを用いて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態１のブラインドＩｃｏｎｔのブロック図である。
【図２】実施形態１の概略構成図である。
【図３】実施形態１の動作説明用フローチャートである。
【図４】（ａ）は実施形態１にて用いる太陽位置の算出説明図、（ｂ）は太陽と窓面との関係説明図である。
【図５】実施形態１の最適開閉度取得部の動作説明のフローチャートである。
【図６】実施形態１の空調エネルギ及び照明エネルギとブラインドの開閉度との関係説明図である。
【図７】実施形態１のブラインドの開閉度制御の動作説明用フローチャートである。
【図８】実施形態１のブラインドの開閉度の状態における空調エネルギ、照明エネルギ及び総和エネルギとブラインドの開度との関係説明図である。
【図９】実施形態２に用いるブラインドＩｃｏｎｔのブロック図である。
【図１０】実施形態２の最適開閉度決定のシミュレーションのフローチャートである。
【図１１】実施形態２の最適開閉度取得部の動作説明図である。
【図１２】実施形態２の制御部の動作説明図である。
【図１３】実施形態３のシステム構成図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ ブラインド
６ 照度計
８ 空調機
１１ ブラインドＩｃｏｎｔ
１２ 日射状態取得部
１３ 動作モード取得部
１４ 最適開閉度取得部
１５ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内への日射量を遮蔽手段で制御する日射遮蔽制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、温暖化による省エネルギの社会的要求が増えてきている。特に、昼光（日光）の導入を利用した省エネルギ制御は、自然エネルギ利用として期待は高く、また昼光を採光部である窓から室内へ導入する場合、窓本来の機能である利用者の外部環境とのつながりを促すことから執務者の開放感や快適性の面からも有効と考えられる。このような背景により、近年の制御技術の発展に伴い、外環境の状態に合わした日射遮蔽を遮蔽手段の開閉により自動的に行う日射遮蔽制御装置が普及しつつある。ただこれらの日射遮蔽制御装置は、照明エネルギ削減を目的としており、昼光利用による空調エネルギの増減は考慮されていなかった。
【０００３】
このような問題に対して、リアルタイムで外気温度と日射量を読み込み．シミュレーションによって照明・空調エネルギを予測し、最適なブラインドの遮蔽状態を決定する建物省エネルギ制御装置が提供されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１２７８９７号公報（公報（１）頁左欄の（構成））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示されているようにシミュレーションによって照明・空調エネルギを予測する方法を用いても、実際の解空間において必ずしも唯一の最適解が存在するわけでないため、複数の局所解が存在する場合が多い。特に日射量が小さい時間帯や曇天では、図１４（ａ）に示すようにブラインドの開度に対して空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)は共に影響がなく、省エネルギに対する期待が小さいにも拘わらず、外気からの貫流成分と日射成分のバランス関係が不安定になり、最適解が不連続な状態で存在する場合が多くなる。このためブラインドの開閉の制御が不安定になり、視環境に悪影響を及ぼす場合が考えられる。また直射光が存在しない、又は殆ど存在しない時間帯においては、図１４（ｂ）に示すように昼光導入に伴う空調エネルギ（Ｉ）に比べ照明エネルギ(II)による影響は大きいため、最適解は明らかである（ずっと遮蔽手段を開にしておく方が良い）。しかし日射量の急激な変化のため解が不安定になる恐れがあり、シミュレーションによる最適化はリスクが内在するという問題がある。更に直射光が存在する時間帯では、図１４（ｃ）に示すように空調エネルギ（Ｉ）が増加し、空調エネルギ（Ｉ)と照明エネルギ（II）とが均衡し、ブラインドの状態が開、閉以外に最適解を持つ場合が存在するようになる。この領域では空調エネルギ（Ｉ）と照明エネルギ(II）とのバランスを考慮した制御が有効になると考えられる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、遮蔽手段の開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない日射遮蔽制御装置を提供することににある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、空調機と照明装置とが備えられた対象エリアに設けられ、該対象エリアへの日光の入射を遮蔽手段の開閉度で制御する日射遮蔽制御装置において、日射状態を取得する日射状態取得部と、前記日射状態に対して前記空調機の消費する空調エネルギと前記照明装置の消費する照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となる前記遮蔽手段の開閉度を調節する制御部とを備え、該制御部は前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときにのみ前記最適開閉度となるように前記遮蔽手段の開閉度を調節することを特徴とする日射遮蔽制御装置。
【０００７】
請求項１の発明によれば、日射量が少ない場合に生じる遮蔽手段の開閉度と総エネルギ消費量との関係が上に突出する関係になる不安定領域を使用しないことで、遮蔽手段の開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記最適開閉度を取得する手段として、エネルギシミュレーション結果より予め得られた日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態の最小値以上の領域のデータテーブルを用いて最適開閉度を取得する手段を用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、予め開閉度と総エネルギ消費量との関係が不安定領域を除いいて最適開閉度を取得するので、迅速にハンチング動作を避けた制御を行うことができる。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記最適開閉度を取得する手段は、前記日射状態の最小値よりも小さい日射情報については、前記日射状態の最小値よりも大きい領域での前記開閉度と前記総エネルギ消費量との関係を統計的処理した結果に基づいて外挿した値を用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、不安定領域と安定領域との境を滑らかに接続するので．不安定領域についても自然な開閉度制御を行うことができる。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記最適開閉度を取得する手段としては、エネルギシミュレーション結果により予め取得した日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときに、グレアが生じない最大の開閉度とする手段を用いることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明によれば、不安定領域となる照度が低い状態において、採光するように制御することができるので、外を見たいという室内の人の要望を満たすことができる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記最適開閉を取得する手段は、前記日射状態の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 前記日射状態を当該日射状態に前記最大変化量を加えた値に制限して前記最適開閉度を取得することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明によれば、太陽が雲に隠れてしまうような日射状態の大きな変化が生じた場合に緩やかに遮蔽手段の開閉度を制御して視環境の急激な変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、日射量が少ない場合に生じる開閉度と総エネルギ消費量との関係が上に突出する関係になる不安定領域を使用しないで、開閉度が全閉と全開との間を変化するハンチング動作を避け、視環境に悪影響を及ぼすことがない日射遮蔽制御装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態１）
図２は本発明の日射量遮蔽装置を備えたビルの一部を示しており、建物の壁には採光部として窓部Ｗが開口し、この窓部Ｗにはベネチャンブラインド（以下ブラインドという）１からなる遮蔽手段が装着され、更に屋内である対象エリアＸの天井ＣＥには照明システムの照明装置２及び対象エリアＸに配置される机Ｄの上面（机上面）の照度を検出する照度センサ３と、空調システムの吹き出し口４と、対象エリアＸの空調環境（温度・湿度）を検出するための温度・湿度セン５とが設けられている。また日射状態を取得するために屋上等の屋外の適所に設けられ、各方位の鉛直面照度を計測する照度計（又は日射量を計測する日射量計）６とを設けている。尚遮蔽手段としては、例えばガラス板間に介在させた液晶シートの通電を制御して光透過率を可変して遮蔽を行うスマートウィンドウやロールスクリーン等を用いても良い。
【００１８】
空調システムは機械室等に設けられた空調機８と、天井ＣＥの裏などに設けられた変風量ユニット９と、これら空調機８，変風量ユニット９を温度・湿度センサ６が検知する温度や湿度に基づいて制御する空調Ｉｃｏｎｔ（Intelligent Controller）７とで構成される。照明システムは、照度センサ３の検知照度に基づいて調光機能付きの照明装置２の光出力を制御する照明Ｉｃｏｎｔ１０とで構成される。
【００１９】
本実施形態の日射量遮蔽装置は、ブラインド１と、照度計（又は日射量計）６と、ブラインドＩｃｏｎｔ１１とで構成されている。
【００２０】
そして各Ｉｃｏｎｔ７，１０，１１及び照度計（日射量計）６からの情報収集を行う計測Ｉｃｏｎｔ１６は建物全体の環境を統合して連携制御する上位システムを構築するフロア統合コントローラ１７とに接続されており、この接続には例えばビルオートメーション専用伝送線を用い、所定規格の信号により情報を授受できるようなっている。
【００２１】
さて本実施形態の日射遮蔽制御装置の中枢となるブラインドＩｃｏｎｔ１１は、図１に示すように日射状態取得部１２と、動作モード取得部１３と、最適開閉度取得部１４と、制御部１５とで構成されており、その内の日射状態取得部１２は、システムタイマ（図示せず）により現在の時刻を取得し、対象建物の立地条件（設置場所の緯度、経度）とに基づいて現在の太陽位置を算出する太陽位置取得手段としての機能と、照度計７ａから各方位の鉛直面照度を例えば１分間隔で取得する機能と、太陽位置状態と照度計７ａが測定する照度による日射状態から直射光の有無を判定する直射光判断手段としての機能と、太陽高度と鉛直面照度より天候を判定する天候判断手段としての機能とを備えている。尚照度計７の代わりに日射量計を設け、計測する日射量から照度へ変換するようにしても良い。また照度情報を計測Ｉｃｏｎｔ１６，フロア統合コントローラ１７を通じて取得するようにしても良い。
【００２２】
動作モード取得部１３は、空調機８の動作モード(冷房／暖房）を空調Ｉｃｏｎｔ７，フロア統合コントローラ１７を介して取得するものである。
【００２３】
最適開閉度取得部１３は、ブラインド１の開閉度と、取得した照度及び太陽位置からなる日射状態に基づいて空調機８が消費する空調エネルギと照明装置２が消費する照明エネルギ量をエネルギシミュレーションによりリアルタイムで算出する。但し、ブラインド１の開閉度はブラインド１が動作する範囲の内、動作可能な開閉度であり、例えば、ブラインド１がスラット角０°〜９０°の内、１°刻みに動作可能なブラインドからなる場合では、０°，１°，２°，３°，…，９０°となる。
【００２４】
そして最適開閉度取得部１３は、シミュレーションにより算出された空調エネルギと照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となるブラインド１の開閉度を決定する。
【００２５】
制御部１５は最適開閉度取得部１３で得られたブラインド１の開閉度が、全開及び全閉以外の場合は無条件で最適解として扱い、ブラインド１の開閉度で制御する。また最適開閉度取得部１３で得られたブラインド１の開閉度が、全開又は全閉の場合には、眩しさが予め決めてある基準値以下になる範囲及び直射光が対象エリアＸ内に入射しない範囲でブラインド１の開閉度を開く方に保つようにブラインド１の開閉度を制御する。これは最適な開閉度が全開又は全閉に存在する日射量が低い時間帯では、省エネルギの期待が小さいことから窓部Ｗからの眺望を優先するためである。尚制御部１５はブラインド１の開閉度を制御するに際しては、最適開閉度取得部１３で得られた最適なブラインド１の開閉度と、過去のブラインド１の開閉度とを比較して、設定値以上にブラインド１が変化しないように制限を加えながら、最適なブラインド開閉度を決定する処理を行う。つまり日射量の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 日射量を当該日射量に前記最大変化量を加えた値に制限して最適開閉度を取得するのである。
【００２６】
次に本実施形態の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
まず日射遮蔽制御装置をスタートさせると、ブラインドＩｃｏｎｔ１１の日射状態取得部１２は、システムタイマから１０乃至３０（分）の間隔で現在時刻を取得し（ステップＳ１）、この現在時刻と予め登録されている或いはＧＰＳなどから取得した当該装置の設置場所の地球上の位置情報とに基づいて現在の太陽Ｔの位置を算出するとともに対象エリアＸが面する窓部Ｗの位置関係を算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２ではまず太陽位置の算出は建物の緯度及び経度と、現在時刻とに基づいて太陽高度、太陽方位角を適宜な周知の算出方法により算出する。次に窓部Ｗ面への入射角、見かけ高度（太陽高度を窓面に対して垂直方向に補正した高度）を窓部Ｗの位置関係として算出する。ここで窓面の入射角は、図４（ａ）に示すように現在の太陽高度をｈ［°］、方位角をＡ［°］、窓面の向きＡ０とすると、窓面への入射角ｉ’は
ｉ’＝ｃｏｓ−１［ｃｏｓ（ｈ）×ｃｏｓ（Ａ−Ａ０）］
となる。
【００２８】
また見かけ高度ｈ’は
ｈ’＝ａｒｃ ｔａｎ［ｔａｎ（ｈ）／ｃｏｓ（Ａ−Ａ０）］
となる。尚図４（ａ）中Ｅ，Ｗ，Ｓ，Ｎは東西南北の方位を示し，Ｚは鉛直方向を示す。
【００２９】
日射状態取得部１２は、算出した窓面への入射角ｉ’より窓面に対する直射光の有無の判定を行う。この場合図４（ｂ）に示すように太陽Ｔの位置と窓部Ｗ側の庇の長さＬ等から直射光が対象エリアＸに入射する範囲βや入射しない範囲γを判断し、同時にエリアＡ内の机Ｄの位置や方向などから例えば机Ｄで執務する人Ｍの視界に直射光が入射するか否かを判定する処理を行う。
【００３０】
さて上述のように日射状態取得部１２で、時刻の取得と、太陽位置の算出と、直射光入射判定、更に天候判定が終了すると、次のステップＳ３では動作モード取得部１３により空調機８の動作モード、つまり暖房運転中か冷房運転中かの状態取得を行う。
【００３１】
そしてステップＳ４において最適開閉度取得部１５は後述するエネルギシミュレーションによる省エネルギとなるブラインド１の開閉度の決定と、環境シミュレーションによるグレアを抑制する開閉度の決定を行う。
【００３２】
これらシミュレーションは周知の方法（例えば宿谷 昌則 著 数値計算で学ぶ光と熱の建築環境学 「窓と自然室内照度」 丸善株式会社 出版 参照）を用いれば良い。図５はその一例を示しており、この方法では建物の窓部Ｗ、空調環境、照明（照明器具の配置情報を含む）、対象エリア（部屋）Ｘの各特性を格納したデータベースＤＢを備え、このデータベースＤＢの情報に基づいて建物モデルの構築において空調．照明エネルギ予測の準備を行い、上述の日射状態取得部１２から現在時刻と鉛直面照度とを取り込むとともに、動作モード取得部１３から空調機８の動作モードを取り込み（ステップＳ１１）、ステップＳ１２〜Ｓ１７のループにおいて、省エネルギ最適状態候補を、例えばスラット角９０°〜０°の範囲で１°ずつ変化させてシミュレーションを行うことで求める。
【００３３】
このループ内ではステップＳ１３において照明エネルギの予測、つまり外光による机上面照度の予測と照明装置２で消費する照明エネルギの予測とを行う。一方ステップＳ１４により空調エネルギの予測、つまり外光による日射熱の予測と、照明装置２の発熱を含めた空調エネルギの予測を行う。この場合ステップＳ１３での照明エネルギの予測情報を照明装置２の発熱の予測に用いる。また照明エネルギの予測後、ステップＳ１５ではグレア状態の予測を環境シミュレーションにより行う。
【００３４】
ここで環境シミュレーションによるグレア感の予測は、ブラインド１の開閉度にグレア感を考慮するために行うためであり、照明エネルギ算出のために、一時的な変数として求められる窓面・ブラインド面・壁面で反射する輝度を用いて予測式ＰＧＳＶ（Predicted Glare Sensation Vote）からグレア感を予測する。このＰＧＳＶは、昼光利用時における眩しさ感を用いて予測する式として提案（戸倉、岩田他：「窓からの昼光によるグレア感の評価方法に関する実験的研究 その１ 光環境実験室を用いた実験」、日本建築学会大会学術講演梗概 ，１９９２．８参照）されており、窓面に対する光源と背景の輝度対比と、居住者のグレア感（眩しさ感）を関連付けた式＜数１参照＞で表現される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
Ｌｂ：背景輝度［ｃｄ／ｍ２ ］
Ｌseq：相当均一輝度（光源輝度）［ｃｄ／ｍ２］
ω： 光源の立体角［ｓｒ］
但しＰＧＳＶとは元来、窓の最適設計のために提案された指標であり、ブラインドの開閉度の制御に利用される例はない。
【００３７】
而してステップＳ１５において予測されたＰＧＳＶと設定ＰＧＳＶ値との比較を行い、設定ＰＳＶＧ値より小さくなるようにブラインド１の開閉度を決定する。表１はＰＧＳＶの尺度例を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
尚本実施形態では、光源輝度としては、窓部Ｗを通過する天空輝度と、ブラインド１のスラット面を反射して生じる輝度の平均値を用い、背景輝度として周辺の壁面や天井面の輝度を用いる。
【００４０】
さてステップＳ１５，Ｓ１４における予測が終了すると、ステップＳ１６において空調エネルギと照明エネルギとのエネルギ総和の算出を行うのである。図６は空調エネルギ（Ｉ）と照明エネルギ(II）とブラインド１の開閉度の関係を示す。
【００４１】
すべてのスラット角についての省エネルギの最適状態候補についての予測とエネルギ総和の算出が終了して、ループを抜けると、ステップＳ１８において省エネルギになるブラインド１の開閉度の算出、つまり外界(屋外状態）とそれに対応するブラインド１の開閉度の算出を行い、次のステップＳ１９でグレア感が基準以下となる開閉度の算出、つまり外界状態とそれに対応するブラインド１の開閉度を算出し、シミュレーションを終了するとともに、算出した開閉度を制御部１５に受け渡す。制御部１５は図３のステップＳ４において、ブラインド１の最適な開閉度のハンチング処理を行う。つまり制御部１５は受け渡された開閉度と、過去のブラインド開閉度とを比較して、予め設定している所定の設定値以上にブラインド１の開閉度が変化しないように制限を加えながら最適なブラインド１の開閉度を決定し、ブラインド１のスラット１ａの角度制御を行うのである。
【００４２】
この制御部１５での最適開閉度を決定動作を図７のフローチャートにより説明する。
【００４３】
まずステップＳ２１においてブラインド最適開閉度が全開若しくは全閉にあるのかを判定し、全開及び全閉以外の場合には、日射状態取得部１２の直射光入射判定、つまり直射光がブラインド１のスラット１ａ間を透過して対象エリアＸ内に入り込むのか否かの判定結果をステップＳ２２でチェックし、直射光が入射しなければその開閉度を最適解と採用する(ステップＳ２３）。直射光が入射する場合には、直射光が入射しない開閉度を採用する(ステップＳ２４）。一方ブラインド最適開閉度が全開若しくは全閉の場合には、グレア感が基準以下となる開閉度を取得し(ステップＳ２５）、この取得した開閉度に対する日射状態取得部１２の直射光入射判定が、直射光が入射しない場合にはこの取得した開閉度を採用し(ステップＳ２６）、直射光が入射する場合には直射光が入射しない開閉度を採用する(ステップＳ２４）。全開又は全閉の場合は日射量が低い時間帯や曇天の場合であり、省エネルギの期待が小さく、窓越の眺望を優先することが期待されるため、グレア感が基準値以下になる範囲及び直射光が入射範囲でブラインド１の開閉度を開く方に保つことを採用するのである。
【００４４】
さて上述のようにして採用した開閉度と過去の開閉度と比較してブラインド１の開閉度が所定の設定値以上に変化しないように制限を加え(ステップＳ２８）、最適開閉度を決定し(ステップＳ２９）、この最適開閉度によりブラインド１のスラット１ａの角度制御を行うのである。
【００４５】
尚図８（ａ）は冷房モードで日射量が多い状態（晴れの状態）におけるブラインド１が全開、全閉でない場合(○位置）の空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)、総和エネルギ＜総エネルギ消費量＞(III)との関係を示し、晴れの場合にはブラインド１を全閉から全開へ開閉度を変えると、照明エネルギ(II）が段々と小さくなり、逆に空調エネルギ（Ｉ）が大きくなる。また同図（ｂ）冷房モードで、日射量が少ない時間帯でのブラインド１の全開の場合（○位置）の空調エネルギ（Ｉ）、照明エネルギ(II)、総和エネルギ(III)を示し、この場合ブラインド１の開閉度が変わってもエネルギの変化は殆どない。同図（ｃ）は冷房モードで日射量が多少ある場合のブラインド１の全開の場合（○）を示している。
（実施形態２）
実施形態１では最適開閉度取得部１４によりリアルタイムにシミュレーションを行ってその結果から評価指標を取得していたが、本実施形態では、気象庁のアメダス＜Automated Meteorological Data Acquisition System＞より配布されている設置場所に対応する地域の気象データ（時刻と日射量（照度）を関係付けたデータ）の数日分を用いて、図９に示すように事前にコンピュータ等からなるエネルギシミュレーション装置１８を使用してエネルギシミュレーションを行い、最適開閉度を決定しておく点に特徴がある。具体的には気象データ内にある日射量と、その気象データ日時より算出される太陽位置及びブラインド１の開閉度に対して空調機８が消費する空調エネルギと照明装置２が消費する照明エネルギとを事前に算出するのである。尚ブラインド１の開閉度は、実施形態１の場合と同様にブラインド１が動作する範囲の内、動作可能な開閉度であり、例えば、ブラインド１がスラット角０°〜９０°の内、１°刻みに動作可能なブラインドからなる場合では、０°，１°，２°，３°，…，９０°となる。そして事前のシミュレーションによって算出された空調エネルギと照明エネルギとの総和である総エネルギ消費量が最小となるブラインド１の開閉度を決定し、上述の日射量とブラインド１の開閉度との関係、省エネルギのブラインド１の開閉度、グレア感を考慮したブラインド１の開閉度を、ブラインドＩｃｏｎｔ１１に付設する最適開閉度テーブルＴＢに格納し、これらを数日間のデータに関して繰り返し実施する。ここで最適開閉度テーブルＴＢに格納するブラインド１の開閉度が全開及び全閉以外で総エネルギ消費量が最小となる日射量の最小値以上が存在する領域を安定領域、それが存在しない領域を不安定領域と定義しておく。
【００４６】
図１０はエネルギシミュレーション装置１８のシミュレーションのフローを示しており、実施形態１でのシミュレーションとの相違は図５のフローチャートにおけるステップＳ１１の代わりにステップＳ１０とステップＳ１２との間に省エネルギ最適化演算の準備のステップＳ１００を設けるとともに、ステップＳ１９の代わりに最適開閉度テーブルＴＢに日射量（照度）の関係、省エネルギのブラインド１の開閉度、グレア感を考慮した開閉度を書き込むステップＳ１０１を設け、ステップＳ１００とステップＳ１０１との間において各時刻の年間シミュレーションのためのループ（ステップＳ１０２−Ｓ１０３）を構成し、また照明エネルギの予測（ステップＳ１３）及び空調エネルギ（Ｓ１４）の予測シミュレーションに当たって、気象データ（時刻と日射量（照度）を関係付けたデータＤＡ）を用いる点にある。
【００４７】
而して日射遮蔽制御装置の稼動時において、ブラインドＩｃｏｎｔ１１の最適開閉度取得部１４は、日射状態取得部１２で取得した現在の日射量（照度）が安定領域に存在する場合、最適開閉度テーブルＴＢのデータにおいて安全領域に対応した省エネルギに最適な開閉度を採用する。また不安定領域に位置する場合は、直射光が入射しない若しくはグレア感を基準値以下になるように開閉度を調整して採用する。
【００４８】
尚不安定領域については図１１（ａ）に示す丸囲い内の安定領域のデータを総エネルギ消費量との統計的処理した結果に基づいて図１１（ｂ）に示すように不安定領域まで外挿させて日射量と最適開閉度との回帰式を作成し、不安定領域に日射量が存在する場合には、その回帰式を参照し、省エネルギの最適な開閉度を決定するようにしても良い。この場合グレアを考慮した開閉度に関しては、日射量と最適開閉度の関係に特別な処理は加えない。
【００４９】
而して制御部１５は実施形態１と同様に最適開閉度取得部１４で採用・決定されたブラインド１の開閉度と、過去のブラインドの開閉度とを比較して、予め設定している設定値以上にブラインド１の開閉度が変化しないように制限を加えながら。最適な開閉度でブラインド１のスラット１ａの角度制御を行う。尚日射量とブラインド１の開閉度の関係式を用いて制御を行う場合、日射量の変化に敏感に応動する場合も想定されるため、図１２に示すように過去の照度とその照度を中心とする±α［ｌｕｘ］を祖父度の変換に対する不感帯とし、この不感帯に存在する場合は制御を行わないようにしても良い。
（実施形態３）
実施形態１、２ではビルオートメーション専用の伝送線を用いて各Ｉｃｏｎｔ７，１０，１１，１６とフロア統合コントローラ１７との情報授受を行うを行うようにしているが、本実施形態では図１３に示すようにイーサネット（登録商標）を用いたＬＡＮ１９を用い
て接続し、例えばブラインドＩｃｏｎｔ１１にＷｅｂサーバを搭載し、ＬＡＮ１９に接続されているパーソナルコンピュータからなる個人端末ＰＣや、パネルスイッチ装置ＰＳからＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）を用いてＷｅｂサーバにアクセスしてＷｅｂサーバが提供するブラインドＩｃｏｎｔ１１側のホームページを閲覧することができるようにし、例えば個人端末ＰＣやパネルスイッチＰＳからブラインドＩｃｏｎｔ１１の運転状況を変更することを可能とすることで、ユーザーが眩しさレベルを自由に設定することもできるのである。
【００５０】
上述の実施形態１〜３ではベネチャンブラインドからなるブラインド１を用いた場合について説明したが、スマートウィンドウやその他の開閉度を調節できるブラインドにも本発明は適用できる。
【００５１】
ところで、エミット（ＥＭＩＴ（Embedded Micro Internetworking Technology）)と称する機器組み込み型ネットワーク技術（機器に簡単にミドルウェアを組み込んでネットワークに接続できる機能を備えるネットワーク技術、以降、ＥＭＩＴ技術と称する。）を用いることで、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の外部端末（図示せず）から様々な設備機器（照明装置、空調機、動力装置、センサ、電気錠、Ｗｅｂカメラ等、以降、ＥＭＩＴ端末と称する。）＜図示せず＞にアクセスして、ＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御することができるシステムがある。
【００５２】
尚、ＥＭＩＴ端末は、マイコン搭載の組み込み機器であり、機器組み込み型のネット接続用ミドルウェアでありＥＭＩＴ技術を実現するＥＭＩＴソフトウェアが搭載されている。
【００５３】
上述のＥＭＩＴ技術を応用したシステム（以降、ＥＭＩＴシステムと称する。）としては、外部端末がインターネット上に設けられたセンタサーバ（図示せず）経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものや、センタサーバを介することなく、例えばＥＭＩＴソフトウェアが搭載された外部端末から、直接各ＥＭＩＴ端末にアクセスしてＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものを挙げることができる。
【００５４】
そしてＥＭＩＴシステムによって、例えば、建物（戸建住宅、マンション、ビル、工場用等）＜図示せず＞内に上述のＥＭＩＴ端末を分散配置させて、外部端末からＥＭＩＴ端末の状態を遠隔から監視することで、建物全体のエネルギ管理や、建物内のガス、水道、電気の遠隔検針を行うことも可能となる。
【００５５】
そこで上述の本発明の実施形態１〜３に係る日射遮蔽制御装置を上述のＥＭＩＴシステムを用いて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態１のブラインドＩｃｏｎｔのブロック図である。
【図２】実施形態１の概略構成図である。
【図３】実施形態１の動作説明用フローチャートである。
【図４】（ａ）は実施形態１にて用いる太陽位置の算出説明図、（ｂ）は太陽と窓面との関係説明図である。
【図５】実施形態１の最適開閉度取得部の動作説明のフローチャートである。
【図６】実施形態１の空調エネルギ及び照明エネルギとブラインドの開閉度との関係説明図である。
【図７】実施形態１のブラインドの開閉度制御の動作説明用フローチャートである。
【図８】実施形態１のブラインドの開閉度の状態における空調エネルギ、照明エネルギ及び総和エネルギとブラインドの開度との関係説明図である。
【図９】実施形態２に用いるブラインドＩｃｏｎｔのブロック図である。
【図１０】実施形態２の最適開閉度決定のシミュレーションのフローチャートである。
【図１１】実施形態２の最適開閉度取得部の動作説明図である。
【図１２】実施形態２の制御部の動作説明図である。
【図１３】実施形態３のシステム構成図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ ブラインド
６ 照度計
８ 空調機
１１ ブラインドＩｃｏｎｔ
１２ 日射状態取得部
１３ 動作モード取得部
１４ 最適開閉度取得部
１５ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機と照明装置とが備えられた対象エリアに設けられ、該対象エリアへの日光の入射を遮蔽手段の開閉度で制御する日射遮蔽制御装置において、
日射状態を取得する日射状態取得部と、前記日射状態に対して前記空調機の消費する空調エネルギと前記照明装置の消費する照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となる前記遮蔽手段の開閉度を調節する制御部とを備え、該制御部は前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときにのみ前記最適開閉度となるように前記遮蔽手段の開閉度を調節することを特徴とする日射遮蔽制御装置。
【請求項２】
前記最適開閉度を取得する手段として、エネルギシミュレーション結果より予め得られた日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態の最小値以上の領域のデータテーブルを用いて最適開閉度を取得する手段を用いることを特徴とする請求項１記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項３】
前記最適開閉度を取得する手段は、前記日射状態の最小値よりも小さい日射情報については、前記日射状態の最小値よりも大きい領域での前記開閉度と前記総エネルギ消費量との関係を統計的処理した結果に基づいて外挿した値を用いることを特徴とする請求項２記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項４】
前記最適開閉度を取得する手段としては、エネルギシミュレーション結果により予め取得した日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときに、グレアが生じない最大の開閉度とする手段を用いることを特徴とする請求項１記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項５】
前記最適開閉を取得する手段は、前記日射状態の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 前記日射状態を当該日射状態に前記最大変化量を加えた値に制限して前記最適開閉度を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項１】
空調機と照明装置とが備えられた対象エリアに設けられ、該対象エリアへの日光の入射を遮蔽手段の開閉度で制御する日射遮蔽制御装置において、
日射状態を取得する日射状態取得部と、前記日射状態に対して前記空調機の消費する空調エネルギと前記照明装置の消費する照明エネルギとの和である総エネルギ消費量が最小となる前記遮蔽手段の開閉度を調節する制御部とを備え、該制御部は前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときにのみ前記最適開閉度となるように前記遮蔽手段の開閉度を調節することを特徴とする日射遮蔽制御装置。
【請求項２】
前記最適開閉度を取得する手段として、エネルギシミュレーション結果より予め得られた日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態の最小値以上の領域のデータテーブルを用いて最適開閉度を取得する手段を用いることを特徴とする請求項１記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項３】
前記最適開閉度を取得する手段は、前記日射状態の最小値よりも小さい日射情報については、前記日射状態の最小値よりも大きい領域での前記開閉度と前記総エネルギ消費量との関係を統計的処理した結果に基づいて外挿した値を用いることを特徴とする請求項２記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項４】
前記最適開閉度を取得する手段としては、エネルギシミュレーション結果により予め取得した日射状態と最適開閉度との関係の内前記開閉度が全開若しくは全閉以外で前記総エネルギ消費量が最小となる前記日射状態のときに、グレアが生じない最大の開閉度とする手段を用いることを特徴とする請求項１記載の日射遮蔽制御装置。
【請求項５】
前記最適開閉を取得する手段は、前記日射状態の変化が所定の最大変化量よりも大きい場合に 前記日射状態を当該日射状態に前記最大変化量を加えた値に制限して前記最適開閉度を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の日射遮蔽制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−１２００８９（Ｐ２００７−１２００８９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１２０２２（Ｐ２００５−３１２０２２）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構、「エネルギー使用合理化技術戦略的開発／エネルギー使用合理化技術実証研究 ネットワークエージェント型ビルトータル協調制御の実証研究」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構、「エネルギー使用合理化技術戦略的開発／エネルギー使用合理化技術実証研究 ネットワークエージェント型ビルトータル協調制御の実証研究」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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