JP2016169937A - 空調制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。【解決手段】空調制御装置40は、外出検知部41と、位置取得部42と、距離取得部43と、機器制御部44とを備える。外出検知部41は、利用者92の建物90からの外出を検知する。位置取得部42は、利用者92が保有している携帯端末20の位置情報を取得する。距離取得部43は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した場合に、位置取得部42が取得した位置情報を用いて、携帯端末20が建物90からどの程度離れているのかを示す距離情報を取得する。機器制御部44は、距離取得部43が取得した距離情報に基づいて、建物90内に設置された空調機50の消費エネルギーが小さくなるように空調機50を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、空調制御装置に関する。
従来、空調機が設置されている建物の利用者の位置情報に基づいて、空調機の制御を行う装置およびシステムが用いられている。例えば、特許文献1(特開2014−173818号公報)には、建物から外出した利用者が所持している携帯端末の現在位置を取得して、携帯端末と空調機との間の距離に基づいて、空調機を制御する空調制御装置が開示されている。この空調制御装置は、携帯端末と空調機との間の距離、すなわち、利用者と空調機との間の距離が所定の閾値以下に減少すると、利用者が帰宅する直前であると判断して、空調機を起動する。また、この空調制御装置は、利用者と空調機との間の距離の減少量が所定の閾値未満になると、利用者は空調機に接近していないと判断し、空調機が起動している場合には空調機の運転を停止する。そのため、この空調制御装置は、利用者の帰宅時において利用者の現在位置に応じて空調機を制御することで、空調機が無駄に消費するエネルギーを抑えることができる。
この空調制御装置は、空調機を停止させた状態で利用者が外出する場合において、空調機の消費エネルギーを抑えることができる。しかし、空調機を起動させた状態で利用者が短時間外出する場合には、利用者が外出している間に空調機が自動的に停止して、帰宅時に利用者が不快に感じるおそれがある。また、利用者が長時間外出しているにも関わらず、利用者と空調機との間の距離が短く、かつ、利用者が移動し続けているために、空調機の起動および停止が繰り返されてエネルギーが無駄に消費されるおそれがある。このように、従来の空調制御装置は、利用者の外出のイベントに応じて空調機を適切に制御することができないため、利用者が不快に感じたり、エネルギーが無駄に消費されたりするといった問題を有している。
本発明の目的は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる空調制御装置を提供することである。
本発明の第1観点に係る空調制御装置は、外出検知部と、位置取得部と、距離取得部と、機器制御部とを備える。外出検知部は、利用者の建物からの外出を検知する。位置取得部は、利用者が保有している携帯端末の位置情報を取得する。距離取得部は、外出検知部が利用者の外出を検知した場合に、位置取得部が取得した位置情報を用いて、携帯端末が建物からどの程度離れているのかを示す距離情報を取得する。機器制御部は、距離取得部が取得した距離情報に基づいて、建物内に設置された空調機の消費エネルギーが小さくなるように空調機を制御する。
第1観点に係る空調制御装置は、利用者が建物から外出してから帰宅するまでの間、利用者が保有する携帯端末が建物からどの程度離れているのかを示す距離情報のみに基づいて、建物内の空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行う。例えば、携帯端末と建物との間の距離が長いほど空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行うことで、利用者が長時間外出する場合には空調機の消費エネルギーが効果的に抑制され、利用者が短時間外出する場合には建物内の快適性が効果的に維持される。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第2観点に係る空調制御装置は、第1観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、外出検知部が利用者の外出を検知した時の空調機の設定温度と、現在の設定温度との差であるセットバック値を変更することで、空調機を制御する。
第2観点に係る空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいてセットバック値を変更することで、空調機の設定温度を変更する。従って、第2観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第3観点に係る空調制御装置は、第2観点に係る空調制御装置であって、距離取得部は、距離情報として、建物と携帯端末との間の距離を取得する。また、機器制御部は、空調機が暖房運転をしている場合には、建物と携帯端末との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくして設定温度を下げ、空調機が冷房運転をしている場合には、建物と携帯端末との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくして設定温度を上げる。
第3観点に係る空調制御装置は、建物と、利用者の携帯端末との間の距離が大きいほど、セットバック値を大きくして、空調機の消費エネルギーを低下させる。従って、第3観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第4観点に係る空調制御装置は、第3観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、予め設定された複数の距離閾値に基づく複数の距離範囲を用いて、建物と携帯端末との間の距離が属する距離範囲に応じてセットバック値を変更する。
第4観点に係る空調制御装置は、建物と、利用者の携帯端末との間の距離が、所定の距離範囲内にある場合に、セットバック値を所定の値に設定する。この空調制御装置は、距離範囲に応じた最適なセットバック値を設定することができる。従って、第4観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第5観点に係る空調制御装置は、第4観点に係る空調制御装置であって、学習記憶部をさらに備える。学習記憶部は、距離閾値とセットバック値とを学習して記憶する。機器制御部は、学習記憶部を参照して、空調機の消費エネルギーが小さくなるように距離閾値またはセットバック値を変更する。
第5観点に係る空調制御装置は、距離範囲およびセットバック値に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。従って、第5観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第6観点に係る空調制御装置は、第3乃至第5観点のいずれか1つに係る空調制御装置であって、機器制御部は、複数の携帯端末のそれぞれについて、建物と携帯端末との間の距離に基づくセットバック値を算出し、最も小さいセットバック値を用いて空調機を制御する。
第6観点に係る空調制御装置は、建物の利用者が複数存在する場合においても、最適なセットバック値を設定して空調機を制御することができる。従って、第6観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第7観点に係る空調制御装置は、第1乃至第6観点のいずれか1つに係る空調制御装置であって、機器制御部は、第1制御乃至第6制御のいずれか1つによって空調機を制御する。第1制御は、空調機の運転周波数を変更する制御である。第2制御は、空調機の冷媒の蒸発温度を変更する制御である。第3制御は、空調機の送水温度または送風温度を変更する制御である。第4制御は、第1制御および第2制御の組み合わせ制御である。第5制御は、第1制御および第3制御の組み合わせ制御である。第6制御は、第1制御、第2制御および第3制御の組み合わせ制御である。
第7観点に係る空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の運転周波数を変更することで、空調機を制御する。空調機の運転周波数は、空調機内部の圧縮機の運転周波数である。空調制御装置は、例えば、携帯端末と建物との間の距離が長いほど空調機の運転周波数を小さくして、空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行う。また、この空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の冷媒の蒸発温度を変更することで、空調機を制御する。例えば、空調制御装置は、冷房運転時において、空調機の冷媒の蒸発温度を上げる制御を行う。また、この空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の送水温度または送風温度を変更することで、空調機を制御する。例えば、空調制御装置は、冷房運転時において、空調機の送水温度または送風温度をより上げ、暖房運転時において、空調機の送水温度または送風温度をより下げる制御を行う。また、この空調制御装置は、運転周波数および冷媒の蒸発温度を変更することで、空調機を制御してもよい。また、この空調制御装置は、運転周波数および送水温度、または、運転周波数および送風温度を変更することで、空調機を制御してもよい。また、この空調制御装置は、運転周波数および冷媒の蒸発温度に加えて、送水温度または送風温度を変更することで、空調機を制御してもよい。これらの制御によって、空調機の消費エネルギーが抑制され、空調制御装置のより効率的な運転を行うことができる。従って、第7観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第8観点に係る空調制御装置は、第7観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、第1制御、第4制御、第5制御および第6制御において、所定の下限値から所定の上限値までの範囲内となるように運転周波数を変更する。
第8観点に係る空調制御装置は、空調機の運転周波数の下限値および上限値が設定されているので、空調機の運転効率が下がりすぎる不具合の発生が抑えられる。従って、第8観点に係る空調制御装置は、効率的な運転を行うことができる。
本発明の第1観点乃至第8観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
第1実施形態に係る空調制御装置を備える空調制御システムの概略構成図である。 空調制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。 セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。 利用者の外出中の行動パターンの一例を示す図である。 図4に対応する、セットバック値の時間変化を表すグラフである。 利用者の外出中の行動パターンの一例を示す図である。 図6に対応する、セットバック値の時間変化を表すグラフである。 第2実施形態に係る空調制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更された後の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更された後の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によってセットバック値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によってセットバック値が変更された後の状態を表す。 変形例Hに係る、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。 変形例Nに係る、室温が所定の値に到達した時の端末距離のヒストグラムの一例である。 変形例Nに係る、室温が所定の値に到達した時の端末距離のヒストグラムの一例である。 変形例Pに係る、空調機の運転周波数と空調機の運転効率との関係を表すグラフである。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る空調制御装置を備える空調制御システムについて、図面を参照しながら説明する。空調制御システムは、建物の利用者が外出時に携行する携帯端末を利用して、建物内に設置される空調機を制御する。「建物」は、戸建て住宅、集合住宅の各住戸、および、オフィスビルの各事務所等である。「利用者」は、住宅の住人、および、事務所の従業員等である。本実施形態では、「建物」は、戸建て住宅であり、「利用者」は、その唯一の住人であるとする。
(1)空調制御システムの構成
図1は、空調制御装置40を備える空調制御システム100の概略構成図である。図2は、図1に示される空調制御システム100の詳細な構成を示すブロック図である。空調制御システム100は、主として、GPS衛星10と、携帯端末20と、通信網30と、空調制御装置40と、空調機50とから構成される。
(1−1)GPS衛星
GPS衛星10は、携帯端末20の現在位置を特定するためのGPS(Global Positioning System)機能を有する。GPS衛星10は、主として、GPS信号送信部11を備える。GPS信号送信部11は、GPS衛星10の飛行位置等のデータを携帯端末20に無線送信する。なお、GPSを用いて地表上の位置を特定するためには、通常、複数のGPS衛星10が使用される。そのため、図1には示されていないが、携帯端末20には、複数のGPS衛星10からデータが無線送信される。
(1−2)携帯端末
携帯端末20は、建物90の利用者92が保有し外出時に携行する小型の機器である。携帯端末20は、GPS衛星10からの電波を受信して自身の現在位置を特定するためのGPS機能を有する。携帯端末20は、携帯電話、スマートフォンおよびタブレット端末等である。携帯端末20は、主として、GPS信号受信部21と、現在位置解析部22と、現在位置記憶部23と、現在位置送信部24とを備える。
GPS信号受信部21は、複数のGPS衛星10のGPS信号送信部11から、各GPS衛星10の飛行位置等のデータを無線受信して、現在位置解析部22に入力する。
現在位置解析部22は、GPS信号受信部21が各GPS衛星10から受信したデータ、および、各GPS衛星10からの電波伝達時間等に基づいて、携帯端末20と各GPS衛星10との間の距離を推定する。そして、現在位置解析部22は、各GPS衛星10までの推定距離、および、各GPS衛星10の飛行位置を用いて、携帯端末20の現在位置を解析的手法により算出する。携帯端末20の現在位置は、緯度および経度からなる座標で表されてもよく、他の形式で表されてもよい。
現在位置記憶部23は、現在位置解析部22が算出した携帯端末20の現在位置を記憶する。
現在位置送信部24は、現在位置記憶部23に記憶されている携帯端末20の現在位置を、通信網30を介して、空調制御装置40に送信する。
(1−3)通信網
通信網30は、携帯端末20と空調制御装置40との通信を可能にする任意の通信回路網である。通信網30は、インターネット回線を利用することができる。例えば、携帯端末20は、3G回線およびLTE回線等を介してインターネット回線と無線接続され、空調制御装置40は、建物90内に設置されるLAN回線およびWifi(登録商標)スポット等を介してインターネット回線と接続される。
(1−4)空調制御装置
空調制御装置40は、建物90内に設置されるコンピュータである。空調制御装置40は、マイクロコントローラと入出力インターフェイスとを備える専用の電子機器である。空調制御装置40は、建物90内に設置される空調機50と有線または無線により接続されている。空調制御装置40のマイクロコントローラは、主として、外出検知部41と、位置取得部42と、距離取得部43と、機器制御部44と、情報記憶部45とからなるプログラム、および、当該プログラムが使用するデータを記憶する。
外出検知部41は、建物90から利用者92が外出したことを検知する。例えば、外出検知部41は、建物90の出入口に設置される監視カメラ(図示せず)が撮影した映像を解析して、利用者92の外出を検知する。この場合、監視カメラは、空調制御装置40と有線または無線により接続され、建物90の出入口を通過する人間の顔を撮影する。外出検知部41は、建物90の利用者92が建物90内から建物90外に移動したことを検知した場合に、利用者92が建物90から外出したと判断する。また、外出検知部41は、建物90の利用者92が建物90外から建物90内に移動したことを検知した場合に、利用者92が建物90に帰宅したと判断する。
位置取得部42は、携帯端末20の現在位置送信部24から送信された、携帯端末20の現在位置を受信して取得する。位置取得部42は、取得した携帯端末20の現在位置を情報記憶部45に記憶させる。位置取得部42は、携帯端末20の現在位置を、所定の間隔で取得する。所定の間隔は、空調制御装置40のマイクロコントローラに過度の負担を与えない程度の間隔であり、例えば、1秒である。
距離取得部43は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した場合に、情報記憶部45に記憶されている携帯端末20の現在位置と、建物90の位置とから、距離情報を取得する。距離情報は、地表上における携帯端末20と建物90との間の直線距離である端末距離を少なくとも含む。建物90の位置は、携帯端末20の現在位置と同じ形式で表されている。携帯端末20は、利用者92によって保持されているので、携帯端末20の現在位置は、外出中の利用者92の現在位置である。そのため、端末距離は、外出中の利用者92と建物90との間の最短距離を意味する。なお、利用者92が建物90内にいる間、端末距離はゼロであるとする。
機器制御部44は、距離取得部43が取得した距離情報に基づいて、建物90内に設置される空調機50の消費エネルギーが小さくなるように空調機50を制御する。具体的には、機器制御部44は、セットバック値を変更することで空調機50を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。外出時設定温度は、利用者92が建物90内にいる時の空調機50の設定温度でもある。利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの間は、外出時設定温度は変化しない。そのため、機器制御部44は、セットバック値を変更することで、空調機50の現在の設定温度を変更することができる。機器制御部44は、所定の間隔で、制御信号を空調機50に送信して、空調機50を制御する。所定の間隔は、空調制御装置40のマイクロコントローラに過度の負担を与えない程度の間隔であり、例えば、1秒である。制御信号は、機器制御部44によって変更された空調機50の設定温度に関するデータ等を含む。
情報記憶部45は、携帯端末20の現在位置、建物90の位置、空調機50の設定温度、および、セットバック値等のデータを記憶する。
(1−5)空調機
空調機50は、冷凍回路を備える冷暖房機器である。空調機50は、ボイラー等の燃焼暖房装置を備えてもよい。空調機50は、主として、制御信号受信部51と、空調機制御部52とを備える。
制御信号受信部51は、空調制御装置40の機器制御部44から送信された制御信号を受信する。
空調機制御部52は、制御信号受信部51が受信した制御信号に基づいて空調機50の冷暖房運転を制御する。具体的には、空調機制御部52は、制御信号から、機器制御部44によって変更された空調機50の設定温度を取得して、取得した設定温度に基づいて空調機50を制御する。
(2)空調制御システムの動作
空調制御システム100の空調制御装置40による空調機50の制御について説明する。空調制御装置40の機器制御部44は、空調機50が暖房運転をしている場合には、端末距離が長いほど、セットバック値を大きくして空調機50の設定温度を下げる。また、機器制御部44は、空調機50が冷房運転をしている場合には、端末距離が長いほど、セットバック値を大きくして空調機50の設定温度を上げる。このように、利用者92が建物90から外出している間、機器制御部44によって変更されるセットバック値に基づいて、空調機50の設定温度が自動的に制御される。利用者92が建物90内にいる間は、セットバック値はゼロであり、空調機50は、設定温度に基づいて運転している。
暖房運転時では、セットバック値は、外出時設定温度から空調機50の現在の設定温度を引いた値である。そのため、暖房運転時では、セットバック値が大きいほど、空調機50の設定温度はより低い値に変更される。冷房運転時では、セットバック値は、空調機50の現在の設定温度から外出時設定温度を引いた値である。そのため、冷房運転時では、セットバック値が大きいほど、変更後の空調機50の設定温度はより高い値に変更される。一般的に、セットバック値が大きいほど、空調機50の設定温度は外気温に近くなるので、空調機50の消費エネルギーは小さくなる。
図3は、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。図3において、縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、端末距離を表す。図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、端末距離が所定の範囲にある間、セットバック値は一定である。以下、セットバック値が変化する端末距離を距離閾値と呼ぶ。図3には、値が小さい順に、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4が示されている。距離閾値T1〜T4は、T1<T2<T3<T4の関係を有し、距離閾値T1は、ゼロより大きい。セットバック値S1〜S4は、S1<S2<S3<S4の関係を有し、セットバック値S1は、ゼロ以上である。距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100の管理者等によって手動で設定される。
図3には、距離範囲R1〜R4が示されている。距離範囲R1は、端末距離がゼロより大きく、かつ、T1以下の範囲である。距離範囲R2は、端末距離がT1より大きく、かつ、T2以下の範囲である。距離範囲R3は、端末距離がT2より大きく、かつ、T3以下の範囲である。距離範囲R4は、端末距離がT3より大きく、かつ、T4以下の範囲である。端末距離が距離範囲R1にあるときのセットバック値は、S1である。端末距離が距離範囲R2にあるときのセットバック値は、S2である。端末距離が距離範囲R3にあるときのセットバック値は、S3である。端末距離が距離範囲R4にあるときのセットバック値は、S4である。このように、機器制御部44は、予め設定された距離閾値T1〜T4に基づいて、端末距離が属する距離範囲R1〜R4に応じてセットバック値を設定する。
図4は、携帯端末20を保有する利用者92の外出中の行動パターンの一例を示す図である。図4において、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの第1外出ルートU1が、矢印で示されている。図4には、距離閾値T1〜T4および距離範囲R1〜R4が示されている。利用者92は、時刻t1に建物90から外出し、時刻t2からt3まで第1訪問先81に滞在し、時刻t4からt5まで第2訪問先82に滞在し、時刻t6に建物90に帰宅したとする。時刻t1からt2までの期間は、建物90から第1訪問先81までの移動時間である。時刻t3からt4までの期間は、第1訪問先81から第2訪問先82までの移動時間である。時刻t5からt6までの期間は、第2訪問先82から建物90までの移動時間である。第1訪問先81は、距離範囲R4に所属する。第2訪問先82は、距離範囲R3に所属する。
図5は、図4に示される第1外出ルートU1に沿って利用者92が外出している間の、セットバック値の時間変化を表すグラフである。縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、時刻を表す。図5において、時刻t1からt2までの間、利用者92は、建物90から、距離範囲R4に所属する第1訪問先81まで移動中であるので、セットバック値はゼロからS4まで段階的に上昇する。時刻t2からt3までの間、利用者92は第1訪問先81に滞在しているので、セットバック値はS4に維持される。時刻t3からt4までの間、利用者92は、第1訪問先81から、距離範囲R3に所属する第2訪問先82まで移動中であるので、セットバック値はS4からS3まで低下する。時刻t4からt5までの間、利用者92は第2訪問先82に滞在しているので、セットバック値はS3に維持される。時刻t5からt6までの間、利用者92は、第2訪問先82から建物90まで移動中であるので、セットバック値はS3からゼロまで段階的に低下する。図5に示される鎖線のグラフ、および、時刻t5A,t6Aについては、後述する。
図6は、携帯端末20を保有する利用者92の外出中の行動パターンの他の一例を示す図である。図6において、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの第2外出ルートU2が、矢印で示されている。図6には、距離閾値T1〜T4および距離範囲R1〜R4が示されている。利用者92は、時刻t11に建物90から外出し、時刻t12からt13まで第3訪問先83に滞在し、時刻t14からt15まで第4訪問先84に滞在し、時刻t16に建物90に帰宅したとする。時刻t11からt12までの期間は、建物90から第3訪問先83までの移動時間である。時刻t13からt14までの期間は、第3訪問先83から第4訪問先84までの移動時間である。時刻t15からt16までの期間は、第4訪問先84から建物90までの移動時間である。第3訪問先83は、距離範囲R4に所属する。第4訪問先84は、距離範囲R2に所属する。
図7は、図6に示される第2外出ルートU2に沿って利用者92が外出している間の、セットバック値の時間変化を表すグラフである。縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、時刻を表す。図7において、時刻t11からt12までの間、利用者92は、建物90から、距離範囲R4に所属する第3訪問先83まで移動中であるので、セットバック値はゼロからS4まで段階的に上昇する。時刻t12からt13までの間、利用者92は第3訪問先83に滞在しているので、セットバック値はS4に維持される。時刻t13からt14までの間、利用者92は、第3訪問先83から、距離範囲R2に所属する第4訪問先84まで移動中であるので、セットバック値はS4からS2まで段階的に低下する。時刻t14からt15までの間、利用者92は第4訪問先84に滞在しているので、セットバック値はS2に維持される。時刻t15からt16までの間、利用者92は、第4訪問先84から建物90まで移動中であるので、セットバック値はS2からゼロまで段階的に低下する。図7に示される鎖線のグラフ、および、時刻t15A,t16Aについては、後述する。
図5および図7に示されるように、空調制御装置40は、利用者92が外出している間、利用者92の現在位置、すなわち、利用者92が保有している携帯端末20の現在位置に応じて、セットバック値を自動的に制御する。
(3)特徴
本実施形態に係る空調制御システム100は、利用者92が外出している間に空調機50の設定温度を自動制御する空調制御装置40を備えている。空調制御装置40は、利用者92が外出している間、利用者92の現在位置、すなわち、利用者92が保有している携帯端末20の現在位置に応じて、セットバック値を自動的に制御する。具体的には、空調制御装置40は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離が大きいほど、セットバック値を大きくする。また、空調制御装置40は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離が、所定の距離範囲内にある場合に、セットバック値を所定の値に設定することで、距離範囲に応じた最適なセットバック値を設定することができる。また、セットバック値が大きいほど、空調機50の消費エネルギーが小さくなる。このように、空調制御装置40は、利用者92が建物90から外出している間、利用者92が保有する携帯端末20が建物90からどの程度離れているのかを示す距離情報のみに基づいて、建物90内の空調機50の消費エネルギーを抑制する制御を行う。これにより、空調制御システム100は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を、簡易かつ高精度な手法で実現できる。次に、上述の図4〜7を参照しながら、その理由について説明する。
従来、利用者の位置情報に基づいて、利用者が外出先から建物に帰宅する直前であると判断した場合に、建物内の空調機を起動させることで、空調機の消費エネルギーを抑え、建物内の快適性を維持することができる空調制御装置が用いられている。しかし、このような空調制御装置では、利用者が短時間外出する場合において、空調機の起動時から利用者の帰宅時までの期間が短いために、帰宅時に利用者が不快に感じるおそれがある。また、利用者が外出先で長時間移動し続けているために、空調機の起動および停止が繰り返されてエネルギーが無駄に消費されるおそれがある。
本実施形態に係る空調制御システム100は、利用者92が建物90から外出してから帰宅するまでの間、利用者92と建物90との間の距離に関する情報のみに基づいて、空調機50のセットバック値を調整して空調機50を制御するため、上記の問題点を有さない。具体的には、空調制御装置40は、利用者92と建物90との間の距離が長いほど空調機50のセットバック値を大きくする制御を行うので、利用者92が長時間外出する場合には空調機50の消費エネルギーが効果的に抑制され、利用者92が短時間外出する場合には建物90内の快適性が効果的に維持される。
また、空調制御システム100は、利用者92と建物90との間の距離に関する情報のみに基づいて空調機50を制御するため、空調制御システム100の構成が簡易であり、空調機50を精度良く制御することができる。
また、空調制御システム100は、利用者92の外出先での予定変更によって帰宅時間が変更された場合においても、空調機50の消費エネルギーを抑制し、建物90内の快適性を確保することができる。次に、この効果について、2つの具体例を挙げて説明する。
最初に、図5に示されるセットバック値の時間変化を表すグラフにおいて、利用者92の急な予定変更により第2訪問先82での滞在時間が延び、帰宅時間が遅くなった場合について考える。図5に示される鎖線のグラフは、第2訪問先82での滞在時間がt5からt5Aまで延び、その結果、帰宅時間もt6からt6Aまで延びた状態を表している。しかし、この場合においても、セットバック値は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離である端末距離のみに基づいて設定される。そのため、利用者92が第2訪問先82に滞在している限りセットバック値はS3のままであり、利用者92が第2訪問先82から建物90に移動する間にセットバック値はS3からゼロまで段階的に減少する。従って、空調制御システム100は、利用者92の帰宅時間が遅くなった場合でも、利用者92が帰宅する前から不必要な予備冷暖房運転を開始することを防止できるので、空調機50の消費エネルギーの増加を抑制することができる。
次に、図7に示されるセットバック値の時間変化を表すグラフにおいて、利用者92の急な予定変更により第4訪問先84での滞在時間が短くなり、帰宅時間が早くなった場合について考える。図7に示される鎖線のグラフは、第4訪問先84での滞在時間がt15からt15Aに早まり、その結果、帰宅時間もt16からt16Aに早まった状態を表している。しかし、この場合においても、セットバック値は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離である端末距離のみに基づいて設定される。そのため、利用者92が第4訪問先84に滞在している限りセットバック値はS2のままであり、利用者92が第4訪問先84から建物90に移動する間にセットバック値はS2からゼロまで段階的に減少する。従って、空調制御システム100は、利用者92の帰宅時間が早くなった場合でも、利用者92が帰宅する時に適切な予備冷暖房運転が開始されていないために、建物90内の快適性が確保されていない状態の発生を防止することができる。
すなわち、空調制御システム100は、利用者92が外出中に予定を変更して寄り道をしたために帰宅時間が遅くなった場合においても、利用者92と空調機50との間の距離の減少量や予め設定された温度に基づいて空調機50を制御するのではなく、利用者92の位置に応じてセットバック値を調整して空調機50を制御する。そのため、空調制御システム100は、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。また、空調制御システム100は、利用者92が外出中に予定を変更して近所から帰宅したために帰宅時間が早くなった場合においても、空調機50を停止させることなく、利用者92の位置に応じてセットバック値を調整して空調機50を制御する。そのため、空調制御システム100は、利用者92が帰宅してから建物90内が利用者92にとって快適になるまでの時間を短縮して、帰宅時における建物90内の快適性を向上させることができる。
以上より、空調制御システム100は、外出中の利用者92が建物90に戻る時刻が予定時刻よりも遅くなった場合でも、利用者92の外出中は、空調機50の消費エネルギーを効果的に抑制することができる。また、空調制御システム100は、外出中の利用者92が建物90に戻る時刻が予定時刻よりも早くなった場合でも、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50によって建物90内の快適性を確保することができる。
<第2実施形態>
(1)空調制御システムの構成
本発明の第2実施形態に係る空調制御システム200について説明する。図8は、空調制御システム200の詳細な構成を示すブロック図である。本実施形態の空調制御システム200は、空調制御装置140を除いて、第1実施形態の空調制御システム100と同じ構成および機能を有する。以下、第1実施形態の空調制御システム100と共通の構成および機能に関する説明は省略する。
図8に示されるように、空調制御装置140は、主として、外出検知部141と、位置取得部142と、距離取得部143と、機器制御部144と、情報記憶部145と、学習記憶部146とを備える。外出検知部141、位置取得部142、距離取得部143および情報記憶部145は、それぞれ、第1実施形態の外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43および情報記憶部45と同じ機能を有する。
機器制御部144は、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの期間における、空調機50が設置されている空間の温度である室温を記録する。学習記憶部146は、距離閾値とセットバック値とを学習して記憶する。具体的には、学習記憶部146は、空調機50の消費エネルギーが小さくなるように、機器制御部144による室温の記録に基づいて距離閾値またはセットバック値を変更する。機器制御部144は、学習記憶部146によって変更された距離閾値またはセットバック値に基づいて空調機50を制御する。
(2)空調制御システムの動作
距離閾値またはセットバック値を変更する、学習記憶部146の学習機能について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(2−1)距離閾値を変更する学習機能
学習記憶部146が距離閾値を変更する学習機能の2つの例について説明する。図9および図10は、第1の例に関し、図11および図12は、第2の例に関する。
第1の例に係る図9および図10は、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図9および図10において、利用者92が建物90に帰宅する直前の室温の変化は、鎖線で示され、セットバック値に基づく空調機50の設定温度の変化は、実線で示されている。図9および図10において、縦軸は、空調機50の設定温度または室温であり、横軸は、端末距離である。図9および図10の横軸が示す端末距離は、左から右に向かって小さくなる。セットバック値は、第1実施形態の図3に示されるグラフに従って、端末距離に応じて変化する。図9は、学習記憶部146によって距離閾値が変更される前の状態を表し、図10は、学習記憶部146によって距離閾値が変更された後の状態を表す。
図9において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。そのため、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。しかし、図9では、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)より前に、室温が設定温度C−S1に到達している。具体的には、端末距離が距離閾値T1とゼロとの間の位置P1に到達した時に、室温は設定温度C−S1になり、その後、利用者92が帰宅するまで(端末距離がゼロになるまで)、室温は設定温度C−S1に維持されている。そのため、端末距離がP1からゼロになる間は、空調機50は、利用者92が不在の建物90の室温を設定温度C−S1に維持しているので、空調機50のエネルギーは無駄に消費されている。その原因は、セットバック値がS2からS1に減少する時の距離閾値T1の値が大きすぎるために、利用者92が建物90に帰宅する時よりも前に、室温が設定温度C−S1に到達することにある。
この場合、学習記憶部146は、図9において、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S1に到達した時の端末距離P1を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、距離閾値T1を、現在の値よりP1だけ小さい値T1Aに変更する。図10は、変更後の距離閾値T1Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図10では、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1Aである地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少するので、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。そして、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温は、設定温度C−S1に到達する。そのため、上述した空調機50の無駄なエネルギー消費が防止される。
第2の例に係る図11および図12は、図9および図10と同様のグラフであり、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図11は、学習記憶部146によって距離閾値が変更される前の状態を表し、図12は、学習記憶部146によって距離閾値が変更された後の状態を表す。
図11において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T2である地点を通過すると、セットバック値がS3からS2に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S3を減じた値C−S3から、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2に上昇する。また、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。
しかし、図11では、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過した時において、室温は、設定温度C−S2より低い。そして、端末距離が距離閾値T1とゼロとの間の位置P1に到達した時に、室温は設定温度C−S2になる。すなわち、端末距離が距離閾値T1である時において、室温は、セットバック値S2に基づく設定温度C−S2まで到達していない。この場合、図11に示されるように、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)に、室温が設定温度C−S1に到達しておらず、空調機50が設置されている空間の快適性が確保されていないおそれがある。その原因は、端末距離が距離閾値T2から距離閾値T1になるまでの時間が短すぎるために、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過する時において、室温が設定温度C−S2まで到達していないことにある。
この場合、学習記憶部146は、図11において、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S2に到達した時の端末距離P1を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、距離閾値T2を、現在の値よりもT1−P1だけ大きい値T2Aに変更する。図12は、変更後の距離閾値T2Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図12では、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T2Aである地点を通過すると、セットバック値がS3からS2に減少する。その後、室温は、設定温度C−S2に向かって徐々に上昇する。そして、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過する時に、室温は、設定温度C−S2に到達する。これにより、図12に示されるように、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温が設定温度C−S1に到達している可能性が高くなる。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時に、空調機50が設置されている空間の快適性が確保される。
(2−2)セットバック値を変更する学習機能
学習記憶部146がセットバック値を変更する学習機能の一例について、図13および図14を参照しながら説明する。
図13および図14は、図9および図10と同様のグラフであり、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図13は、学習記憶部146によってセットバック値が変更される前の状態を表し、図14は、学習記憶部146によってセットバック値が変更された後の状態を表す。
図13において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。そのため、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。しかし、図13では、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)において、室温が設定温度C−S1に到達してない。具体的には、端末距離がゼロになった時に、室温は、設定温度C−S1よりDだけ低い温度C−S1−Dになっている。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50が設置されている空間の快適性が確保されていない。その原因は、セットバック値S2が大きすぎるために、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温が設定温度C−S1に到達できないことにある。
この場合、学習記憶部146は、図13において、利用者92が建物90に帰宅した時における室温を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、セットバック値S2を、現在の値より、記憶した帰宅時の室温と設定温度C−S1との間の差Dだけ小さい値S2Aに変更する。図14は、変更後のセットバック値S2Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図14では、利用者92が建物90へ帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2AからS1に減少する。この時、設定温度は、C−S2Aから設定温度C−S1に上昇する。その後、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。そして、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温は、設定温度C−S1に到達する。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50が設置されている空間の快適性が確保される。
(3)特徴
空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。従って、空調制御システム200は、省エネルギーおよび快適性維持の両方をより効率的に実現できる。
<変形例>
(1)変形例A
実施形態では、携帯端末20の現在位置は、携帯端末20のGPS機能を利用して、複数のGPS衛星10から受信した電波を用いて算出される。しかし、携帯端末20の現在位置は、測定誤差が数十m程度までの範囲であり、利用者が携行可能な機器で実現可能な技術であれば、GPS以外の位置測定機能を利用して算出されてもよい。例えば、携帯端末20の基地局の位置に基づいて携帯端末20の位置を推定する測位技術を用いて、携帯端末20の現在位置が算出されてもよい。
(2)変形例B
実施形態では、空調制御装置40は、マイクロコントローラと入出力インターフェイスとを備える専用の電子機器である。しかし、空調制御装置40は、汎用のコンピュータであってもよい。この場合、空調制御装置40は、外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43、機器制御部44および情報記憶部45の機能を有するプログラムを実行して、空調機50を制御する。なお、空調制御装置40は、空調機50に内蔵されていてもよい。
(3)変形例C
実施形態では、空調制御装置40の外出検知部42は、建物90の出入口に設置される監視カメラが撮影した映像を解析して、利用者92の外出を検知する。しかし、外出検知部42は、他の方法により利用者92の外出を検知してもよい。例えば、外出検知部42は、建物90の出入口に取り付けられる人検知センサを用いて利用者92の外出を検知してもよく、利用者92の携帯端末20の現在位置に基づいて利用者92の外出を検知してもよい。
(4)変形例D
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した場合に、情報記憶部45に記憶されている携帯端末20の現在位置と、建物90の位置とから、距離情報を取得する。しかし、距離取得部43は、建物90の位置の代わりに、空調制御装置40の現在位置、または、空調機50の現在位置を用いて距離情報を取得してもよい。
(5)変形例E
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、携帯端末20の現在位置と、地表上における建物90の位置との間の直線距離である端末距離を取得する。しかし、距離取得部43は、端末距離として、携帯端末20の現在位置から建物90の位置までの道なりの距離を取得してもよい。この場合、距離取得部43は、建物90の周辺の地図データをインターネット等から取得して、地図データに基づいて端末距離を算出してもよい。
(6)変形例F
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、携帯端末20の現在位置と、地表上における建物90の位置との間の直線距離である端末距離を取得する。すなわち、実施形態における端末距離は、二次元平面上の距離である。しかし、距離取得部43は、端末距離として、高さ方向も考慮した距離を用いてもよい。この場合、端末距離は、三次元空間内の距離である。例えば、建物90が高層集合住宅であり、利用者92は、その一室の住人であるとする。この場合、低層階に住む利用者92の住居よりも、高層階に住む利用者92の住居の方が、建物90外にある携帯端末20の端末距離が長い。
(7)変形例G
実施形態では、利用者92は、建物90の唯一の住人であることが想定されている。しかし、空調制御システム100は、建物90の利用者92が複数存在する場合にも適用可能である。この場合、各利用者92は、自身専用の携帯端末20を保有している。空調制御装置40の距離取得部43は、複数の携帯端末20のそれぞれについて、建物90と携帯端末20との間の距離である端末距離を取得し、機器制御部44は、複数の携帯端末20のそれぞれについて、取得した端末距離に基づくセットバック値を算出する。そして、機器制御部44は、算出された最も小さいセットバック値に基づいて、空調機50を制御する。そのため、機器制御部44は、端末距離が最も小さい携帯端末20を保有している利用者92が他の利用者92よりも先に建物90に帰宅した場合においても建物90内の快適性が確保されるように、空調機50を制御することができる。
本変形例では、建物90の利用者92が複数存在する場合においても、最適なセットバック値を設定して空調機50を制御することができる。従って、本変形例に係る空調制御システム100は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
(8)変形例H
実施形態では、図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、図3に示される距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、セットバック値は一定である。しかし、端末距離が増加するに従って、セットバック値が増加してもよい。例えば、セットバック値と端末距離とは、互いに線形の関係にあってもよい。
図15は、本変形例における、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフの一例である。図15に示される符号は、図3に示される符号と同じ意味を有する。図15では、距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、端末距離が増加するに従って、セットバック値が増加する。図15では、距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、端末距離に対するセットバック値の変化量は一定である。
(9)変形例I
実施形態では、図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、図3に示される距離閾値T1〜T4において、セットバック値は非連続的に変化する。しかし、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値が連続的に変化してもよい。また、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値がヒステリシス曲線に沿って連続的または非連続的に変化してもよい。これにより、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値が頻繁に変化することによる、セットバック値のチャタリングが抑制される。
(10)変形例J
実施形態では、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置を、携帯端末20から通信網30を介して取得する。しかし、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置を、携帯端末20から専用サーバを介して取得してもよい。この場合、携帯端末20の現在位置送信部24は、携帯端末20の現在位置を専用サーバに送信し、空調制御装置40の位置取得部42は、携帯端末20の現在位置を専用サーバから受信する。
(11)変形例K
実施形態では、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100の管理者等によって手動で設定される。しかし、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100によって自動で設定されてもよい。
例えば、空調制御装置40は、利用者92の建物90外での移動経路、季節、空調の運転モード、外気温および室温に応じて、最適な距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4を算出してもよい。
(12)変形例L
第2実施形態では、空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。しかし、空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲および最適なセットバック値の両方を設定してもよい。
(13)変形例M
実施形態では、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置に基づいて、利用者92の現在位置を推定している。しかし、利用者92が携帯端末20を建物90内に置き忘れたまま外出した場合に備えて、空調制御装置40は、携帯端末20以外の機器を利用して空調機50を制御してもよい。そのような機器としては、例えば、建物90内に設置される人検知センサ、携帯端末20以外のデバイス、定期券および社員カードである。
建物90内に設置される人検知センサの場合、人検知センサが一定期間、利用者92を検知できなかった時に、空調制御装置40は、利用者92が建物90内にいないと判断して、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
また、携帯端末20以外のデバイスの場合、利用者92は、自身のノートPC等を用いて空調制御装置40を遠隔操作することで、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
また、定期券および社員カードの場合、空調制御装置40は、定期券および社員カードの使用記録に基づいて利用者92の現在位置を取得して、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
(14)変形例N
第2実施形態の空調制御システム200は、距離閾値またはセットバック値を変更する学習記憶部146を備える。学習記憶部146は、室温が所定の値に到達した時の端末距離や、利用者92が建物90に帰宅した時における室温を測定し、測定データに基づいて距離閾値またはセットバック値をより適切な値に変更する学習機能を有する。学習記憶部146の学習機能は、種種の手法によって実現されてもよい。次に、学習記憶部146の学習機能の具体例について、図面を参照しながら説明する。
この学習記憶部146は、室温が所定の値に到達した時の端末距離の測定データから、距離閾値の変更に用いられる端末距離を取得する。例えば、学習記憶部146は、図9に示されるように、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S1に到達した時の端末距離P1を測定する。最初に、学習記憶部146は、過去の測定データから、端末距離のヒストグラムで表されるデータを作成する。図16は、端末距離のヒストグラムの一例である。図16において、横軸は、端末距離の階級(ビンの位置)を表し、縦軸は、各ビンの度数を表す。ヒストグラムのビンの数および幅は、適宜に設定される。例えば、ビンの幅は50mである。図16には、度数閾値を表す、横軸に平行な点線が示されている。度数閾値は、適宜に設定される。
学習記憶部146は、度数閾値を超える度数を有するビンに基づいて、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。図16には、度数閾値を超える度数を有するビンから構成されるパターンPが1つ示されている。図16では、パターンPを構成するビンは、ハッチングされて示されている。学習記憶部146は、例えば、パターンPの平均値を、距離閾値の変更に用いられる端末距離とする。学習記憶部146は、パターンPの平均値の代わりに、パターンPの中央値、最頻値、最大値および最小値のいずれか1つを、距離閾値の変更に用いられる端末距離としてもよい。学習記憶部146は、度数閾値を超える度数を有するビンが存在しない場合には、端末距離の実績データが存在しないとみなす。
なお、学習記憶部146は、ヒストグラムの作成に用いられる端末距離の測定データとして、所定の期間に測定された全ての端末距離を用いることができる。所定の期間は、適宜に設定され、例えば、1ヶ月前から現在までの期間、および、1年前から現在までの期間である。また、所定の期間は、昨年の同月1ヶ月間であってもよい。
図17は、端末距離のヒストグラムの他の一例である。図17では、度数閾値を超える度数を有するビンから構成されるパターンが3つ示されている。図17には、端末距離が短い順に、パターンP1〜P3が示されている。図17では、パターンP1〜P3を構成するビンは、ハッチングされて示されている。この場合、学習記憶部146は、パターンP1〜P3のそれぞれに関して、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。図17の場合、学習記憶部146は、各パターンP1〜P3に対応する3つの端末距離を決定する。このように、複数の端末距離が決定される場合、機器制御部144は、種種の条件によって、決定された端末距離を使い分けてもよい。種種の条件は、現在の日付、現在時刻、天候、および、利用者92の予定等である。例えば、機器制御部144は、現在時刻が午前11時の場合は、パターンP1に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更し、現在の日付が日曜日の場合は、パターンP2に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更し、天候が雨の場合は、パターンP3に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更してもよい。
学習記憶部146は、上述の方法で、室温が所定の値に到達した時の端末距離の測定データに基づいて、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。同様に、学習記憶部146は、利用者92が建物90に帰宅した時における室温の測定データに基づいて、セットバック値の変更に用いられる室温を決定してもよい。
(15)変形例O
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。しかし、空調制御装置40は、空調機50の運転周波数を制御してもよい。空調機50の運転周波数は、空調機50内部の圧縮機の運転周波数である。
本変形例の空調制御装置40は、利用者92の外出中、距離情報に基づいて空調機50の運転周波数を変更することで、空調機50を制御する。空調制御装置40は、例えば、携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転周波数を小さくして、空調機50の消費エネルギーを低下させる。また、空調制御装置40は、携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転周波数の上限を小さくして、空調機50の消費エネルギーを低下させてもよい。また、空調制御装置40は、携帯端末20と建物90との間の距離が所定の値以上である場合に、空調機50の運転周波数を所定の値に固定したり、空調機50を停止したりして、空調機50の消費エネルギーを低下させてもよい。本変形例に係る空調制御システム100は、実施形態の空調制御システム100と同様に、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
(16)変形例P
変形例Oでは、空調制御装置40は、利用者92の外出中、距離情報に基づいて空調機50の運転周波数を制御する。しかし、空調制御装置40は、空調機50の運転周波数の下限値および上限値を設定してもよい。例えば、空調制御装置40の機器制御部44は、所定の下限値から所定の上限値までの範囲内となるように、空調機50の運転周波数を変更する。この場合、空調機50の運転周波数は、所定の下限値を下回ることはなく、かつ、所定の上限値を上回ることはない。
図18は、空調機50の運転周波数と空調機50の運転効率との関係を表すグラフである。図18のグラフにおいて、横軸は、空調機50の運転周波数を表し、縦軸は、空調機50の運転効率を表す。図18に示されるように、空調機50の運転効率は、所定の運転周波数F0において最大値E0となり、運転周波数がF0から大きくなるに従って、または、運転周波数がF0から小さくなるに従って、E0から単調減少する傾向を示す。そのため、例えば、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくするために空調機50の運転周波数を小さくする場合、空調機50の運転効率が下がりすぎるおそれがある。
本変形例では、空調機50の運転周波数の下限値および上限値が設定されているので、空調機50の運転効率が下がりすぎる不具合の発生が抑えられる。具体的には、空調制御装置40には、距離情報に基づいて、空調機50の運転効率の下限値E1が設定される。この場合、図18に示されるように、空調機50の運転周波数の下限値F1および上限値F2は、それぞれ、空調機50の運転効率が下限値E1以上となる運転周波数の範囲の最小値F1および最大値F2である。本変形例に係る空調制御システム100は、利用者92の外出中、空調機50の運転効率が下限値E1を下回ることがないので、空調制御装置40の効率的な運転を行うことができる。
なお、空調制御装置40の機器制御部44は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転効率の下限値E1を高く設定してもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(17)変形例Q
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。しかし、空調制御装置40は、冷房運転時において、セットバック値を制御するだけではなく、空調機50の冷媒の蒸発温度をさらに制御してもよい。具体的には、空調制御装置40は、冷房運転時において、空調機50の冷媒の蒸発温度を上げる制御を行ってもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、さらなる効率的な運転のために、利用者92の外出中、距離情報に基づいて、空調機50の冷媒の蒸発温度を制御してもよい。例えば、空調制御システム100は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の冷媒の蒸発温度をより上げる制御を行ってもよい。
なお、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(18)変形例R
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。しかし、空調制御装置40は、運転時において、セットバック値を制御するだけではなく、空調機50の送水温度または送風温度をさらに制御してもよい。具体的には、空調制御装置40は、冷房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度を上げ、暖房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度を下げる制御を行ってもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、さらなる効率的な運転のために、利用者92の外出中、距離情報に基づいて、空調機50の送水温度または送風温度を制御してもよい。例えば、空調制御システム100は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、冷房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度をより上げ、暖房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度をより下げる制御を行ってもよい。
なお、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Qの制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Qの制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(19)変形例S
実施形態では、空調機50は、冷凍回路を備える冷暖房機器である。そして、空調機50は、種種の暖房装置を備えてもよい。例えば、空調機50は、暖房装置として、ヒートポンプ、ボイラーまたはファーネス(ガスファーネス等)を備えてもよい。また、空調機50は、暖房装置として、ヒートポンプとボイラーとのハイブリッド機器、または、ヒートポンプとファーネスとのハイブリッド機器を備えてもよい。
変形例Pの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、ボイラー、ファーネス、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。変形例Qの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。変形例Rの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、ボイラー、ファーネス、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。
なお、暖房装置としてボイラーまたはファーネスを用いる場合、空調機50内部の圧縮機の運転周波数の代わりに燃料の供給量を調整すること等によって、空調制御装置40は、エネルギー消費量を抑制し、または、効率を考慮した運転を行うことができる。
(20)変形例T
実施形態では、空調制御装置40は、建物90内に設置されるコンピュータである。しかし、空調制御装置40は、建物90の外部に設置され、インターネット等のネットワークを介して、建物90内の空調機50に接続されるコンピュータであってもよい。この場合、空調制御装置40の機能は、クラウドコンピューティングの形態で提供されるサービスであってもよい。ここで、空調制御装置40の機能とは、外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43、機器制御部44および情報記憶部45等のプログラムによって実現される機能である。
本発明に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
20 携帯端末
40 空調制御装置
41 外出検知部
42 位置取得部
43 距離取得部
44 機器制御部
50 空調機
90 建物
92 利用者
146 学習記憶部
特開2014−173818号公報\
本発明は、空調制御装置に関する。
従来、空調機が設置されている建物の利用者の位置情報に基づいて、空調機の制御を行う装置およびシステムが用いられている。例えば、特許文献1(特開2014−173818号公報)には、建物から外出した利用者が所持している携帯端末の現在位置を取得して、携帯端末と空調機との間の距離に基づいて、空調機を制御する空調制御装置が開示されている。この空調制御装置は、携帯端末と空調機との間の距離、すなわち、利用者と空調機との間の距離が所定の閾値以下に減少すると、利用者が帰宅する直前であると判断して、空調機を起動する。また、この空調制御装置は、利用者と空調機との間の距離の減少量が所定の閾値未満になると、利用者は空調機に接近していないと判断し、空調機が起動している場合には空調機の運転を停止する。そのため、この空調制御装置は、利用者の帰宅時において利用者の現在位置に応じて空調機を制御することで、空調機が無駄に消費するエネルギーを抑えることができる。
この空調制御装置は、空調機を停止させた状態で利用者が外出する場合において、空調機の消費エネルギーを抑えることができる。しかし、空調機を起動させた状態で利用者が短時間外出する場合には、利用者が外出している間に空調機が自動的に停止して、帰宅時に利用者が不快に感じるおそれがある。また、利用者が長時間外出しているにも関わらず、利用者と空調機との間の距離が短く、かつ、利用者が移動し続けているために、空調機の起動および停止が繰り返されてエネルギーが無駄に消費されるおそれがある。このように、従来の空調制御装置は、利用者の外出のイベントに応じて空調機を適切に制御することができないため、利用者が不快に感じたり、エネルギーが無駄に消費されたりするといった問題を有している。
本発明の目的は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる空調制御装置を提供することである。
本発明の第1観点に係る空調制御装置は、外出検知部と、位置取得部と、距離取得部と、機器制御部とを備える。外出検知部は、利用者の建物からの外出を検知する。位置取得部は、利用者が保有している携帯端末の位置情報を取得する。距離取得部は、外出検知部が利用者の外出を検知した場合に、位置取得部が取得した位置情報を用いて、携帯端末が建物からどの程度離れているのかを示す距離情報を取得する。機器制御部は、距離取得部が取得した距離情報に基づいて、建物内に設置された空調機の消費エネルギーが小さくなるように空調機を制御する。
第1観点に係る空調制御装置は、利用者が建物から外出してから帰宅するまでの間、利用者が保有する携帯端末が建物からどの程度離れているのかを示す距離情報のみに基づいて、建物内の空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行う。例えば、携帯端末と建物との間の距離が長いほど空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行うことで、利用者が長時間外出する場合には空調機の消費エネルギーが効果的に抑制され、利用者が短時間外出する場合には建物内の快適性が効果的に維持される。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
また、本発明の第1観点に係る空調制御装置では、機器制御部は、外出検知部が利用者の外出を検知した時の空調機の設定温度と、現在の設定温度との差であるセットバック値を変更することで、空調機を制御する。
そのため、第1観点に係る空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいてセットバック値を変更することで、空調機の設定温度を変更する。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
また、本発明の第1観点に係る空調制御装置では、距離取得部は、距離情報として、建物と携帯端末との間の距離を取得する。また、機器制御部は、空調機が暖房運転をしている場合には、建物と携帯端末との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくして設定温度を下げ、空調機が冷房運転をしている場合には、建物と携帯端末との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくして設定温度を上げる。
そのため、第1観点に係る空調制御装置は、建物と、利用者の携帯端末との間の距離が大きいほど、セットバック値を大きくして、空調機の消費エネルギーを低下させる。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
また、本発明の第1観点に係る空調制御装置では、機器制御部は、予め設定された複数の距離閾値に基づく複数の距離範囲を用いて、建物と携帯端末との間の距離が属する距離範囲に応じてセットバック値を変更する。
そのため、第1観点に係る空調制御装置は、建物と、利用者の携帯端末との間の距離が、所定の距離範囲内にある場合に、セットバック値を所定の値に設定する。この空調制御装置は、距離範囲に応じた最適なセットバック値を設定することができる。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
また、本発明の第1観点に係る空調制御装置では、学習記憶部をさらに備える。学習記憶部は、利用者が建物へ帰宅する途中において、空調機が設置されている空間の温度である室温が設定温度に到達した時の距離に基づいて、距離閾値を変更し、利用者が建物に帰宅した時における室温に基づいて、セットバック値を変更することで、距離閾値とセットバック値とを学習して記憶する。機器制御部は、学習記憶部を参照して、空調機の消費エネルギーが小さくなるように距離閾値またはセットバック値を変更する。
そのため、第1観点に係る空調制御装置は、距離範囲およびセットバック値に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。従って、第1観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第2観点に係る空調制御装置は、第1観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、複数の携帯端末のそれぞれについて、建物と携帯端末との間の距離に基づくセットバック値を算出し、最も小さいセットバック値を用いて空調機を制御する。
第2観点に係る空調制御装置は、建物の利用者が複数存在する場合においても、最適なセットバック値を設定して空調機を制御することができる。従って、第2観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第3観点に係る空調制御装置は、第1観点または第2観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、第1制御乃至第6制御のいずれか1つによって空調機を制御する。第1制御は、空調機の運転周波数を変更する制御である。第2制御は、空調機の冷媒の蒸発温度を変更する制御である。第3制御は、空調機の送水温度または送風温度を変更する制御である。第4制御は、第1制御および第2制御の組み合わせ制御である。第5制御は、第1制御および第3制御の組み合わせ制御である。第6制御は、第1制御、第2制御および第3制御の組み合わせ制御である。
第3観点に係る空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の運転周波数を変更することで、空調機を制御する。空調機の運転周波数は、空調機内部の圧縮機の運転周波数である。空調制御装置は、例えば、携帯端末と建物との間の距離が長いほど空調機の運転周波数を小さくして、空調機の消費エネルギーを抑制する制御を行う。また、この空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の冷媒の蒸発温度を変更することで、空調機を制御する。例えば、空調制御装置は、冷房運転時において、空調機の冷媒の蒸発温度を上げる制御を行う。また、この空調制御装置は、利用者の外出中、距離情報に基づいて空調機の送水温度または送風温度を変更することで、空調機を制御する。例えば、空調制御装置は、冷房運転時において、空調機の送水温度または送風温度をより上げ、暖房運転時において、空調機の送水温度または送風温度をより下げる制御を行う。また、この空調制御装置は、運転周波数および冷媒の蒸発温度を変更することで、空調機を制御してもよい。また、この空調制御装置は、運転周波数および送水温度、または、運転周波数および送風温度を変更することで、空調機を制御してもよい。また、この空調制御装置は、運転周波数および冷媒の蒸発温度に加えて、送水温度または送風温度を変更することで、空調機を制御してもよい。これらの制御によって、空調機の消費エネルギーが抑制され、空調制御装置のより効率的な運転を行うことができる。従って、第3観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
本発明の第4観点に係る空調制御装置は、第3観点に係る空調制御装置であって、機器制御部は、第1制御、第4制御、第5制御および第6制御において、所定の下限値から所定の上限値までの範囲内となるように運転周波数を変更する。
第4観点に係る空調制御装置は、空調機の運転周波数の下限値および上限値が設定されているので、空調機の運転効率が下がりすぎる不具合の発生が抑えられる。従って、第4観点に係る空調制御装置は、効率的な運転を行うことができる。
本発明の第1観点乃至第4観点に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
第1実施形態に係る空調制御装置を備える空調制御システムの概略構成図である。 空調制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。 セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。 利用者の外出中の行動パターンの一例を示す図である。 図4に対応する、セットバック値の時間変化を表すグラフである。 利用者の外出中の行動パターンの一例を示す図である。 図6に対応する、セットバック値の時間変化を表すグラフである。 第2実施形態に係る空調制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更された後の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によって距離閾値が変更された後の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によってセットバック値が変更される前の状態を表す。 暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。学習記憶部によってセットバック値が変更された後の状態を表す。 変形例Hに係る、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。 変形例Nに係る、室温が所定の値に到達した時の端末距離のヒストグラムの一例である。 変形例Nに係る、室温が所定の値に到達した時の端末距離のヒストグラムの一例である。 変形例Pに係る、空調機の運転周波数と空調機の運転効率との関係を表すグラフである。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る空調制御装置を備える空調制御システムについて、図面を参照しながら説明する。空調制御システムは、建物の利用者が外出時に携行する携帯端末を利用して、建物内に設置される空調機を制御する。「建物」は、戸建て住宅、集合住宅の各住戸、および、オフィスビルの各事務所等である。「利用者」は、住宅の住人、および、事務所の従業員等である。本実施形態では、「建物」は、戸建て住宅であり、「利用者」は、その唯一の住人であるとする。
(1)空調制御システムの構成
図1は、空調制御装置40を備える空調制御システム100の概略構成図である。図2は、図1に示される空調制御システム100の詳細な構成を示すブロック図である。空調制御システム100は、主として、GPS衛星10と、携帯端末20と、通信網30と、空調制御装置40と、空調機50とから構成される。
(1−1)GPS衛星
GPS衛星10は、携帯端末20の現在位置を特定するためのGPS(Global Positioning System)機能を有する。GPS衛星10は、主として、GPS信号送信部11を備える。GPS信号送信部11は、GPS衛星10の飛行位置等のデータを携帯端末20に無線送信する。なお、GPSを用いて地表上の位置を特定するためには、通常、複数のGPS衛星10が使用される。そのため、図1には示されていないが、携帯端末20には、複数のGPS衛星10からデータが無線送信される。
(1−2)携帯端末
携帯端末20は、建物90の利用者92が保有し外出時に携行する小型の機器である。携帯端末20は、GPS衛星10からの電波を受信して自身の現在位置を特定するためのGPS機能を有する。携帯端末20は、携帯電話、スマートフォンおよびタブレット端末等である。携帯端末20は、主として、GPS信号受信部21と、現在位置解析部22と、現在位置記憶部23と、現在位置送信部24とを備える。
GPS信号受信部21は、複数のGPS衛星10のGPS信号送信部11から、各GPS衛星10の飛行位置等のデータを無線受信して、現在位置解析部22に入力する。
現在位置解析部22は、GPS信号受信部21が各GPS衛星10から受信したデータ、および、各GPS衛星10からの電波伝達時間等に基づいて、携帯端末20と各GPS衛星10との間の距離を推定する。そして、現在位置解析部22は、各GPS衛星10までの推定距離、および、各GPS衛星10の飛行位置を用いて、携帯端末20の現在位置を解析的手法により算出する。携帯端末20の現在位置は、緯度および経度からなる座標で表されてもよく、他の形式で表されてもよい。
現在位置記憶部23は、現在位置解析部22が算出した携帯端末20の現在位置を記憶する。
現在位置送信部24は、現在位置記憶部23に記憶されている携帯端末20の現在位置を、通信網30を介して、空調制御装置40に送信する。
(1−3)通信網
通信網30は、携帯端末20と空調制御装置40との通信を可能にする任意の通信回路網である。通信網30は、インターネット回線を利用することができる。例えば、携帯端末20は、3G回線およびLTE回線等を介してインターネット回線と無線接続され、空調制御装置40は、建物90内に設置されるLAN回線およびWifi(登録商標)スポット等を介してインターネット回線と接続される。
(1−4)空調制御装置
空調制御装置40は、建物90内に設置されるコンピュータである。空調制御装置40は、マイクロコントローラと入出力インターフェイスとを備える専用の電子機器である。空調制御装置40は、建物90内に設置される空調機50と有線または無線により接続されている。空調制御装置40のマイクロコントローラは、主として、外出検知部41と、位置取得部42と、距離取得部43と、機器制御部44と、情報記憶部45とからなるプログラム、および、当該プログラムが使用するデータを記憶する。
外出検知部41は、建物90から利用者92が外出したことを検知する。例えば、外出検知部41は、建物90の出入口に設置される監視カメラ(図示せず)が撮影した映像を解析して、利用者92の外出を検知する。この場合、監視カメラは、空調制御装置40と有線または無線により接続され、建物90の出入口を通過する人間の顔を撮影する。外出検知部41は、建物90の利用者92が建物90内から建物90外に移動したことを検知した場合に、利用者92が建物90から外出したと判断する。また、外出検知部41は、建物90の利用者92が建物90外から建物90内に移動したことを検知した場合に、利用者92が建物90に帰宅したと判断する。
位置取得部42は、携帯端末20の現在位置送信部24から送信された、携帯端末20の現在位置を受信して取得する。位置取得部42は、取得した携帯端末20の現在位置を情報記憶部45に記憶させる。位置取得部42は、携帯端末20の現在位置を、所定の間隔で取得する。所定の間隔は、空調制御装置40のマイクロコントローラに過度の負担を与えない程度の間隔であり、例えば、1秒である。
距離取得部43は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した場合に、情報記憶部45に記憶されている携帯端末20の現在位置と、建物90の位置とから、距離情報を取得する。距離情報は、地表上における携帯端末20と建物90との間の直線距離である端末距離を少なくとも含む。建物90の位置は、携帯端末20の現在位置と同じ形式で表されている。携帯端末20は、利用者92によって保持されているので、携帯端末20の現在位置は、外出中の利用者92の現在位置である。そのため、端末距離は、外出中の利用者92と建物90との間の最短距離を意味する。なお、利用者92が建物90内にいる間、端末距離はゼロであるとする。
機器制御部44は、距離取得部43が取得した距離情報に基づいて、建物90内に設置される空調機50の消費エネルギーが小さくなるように空調機50を制御する。具体的には、機器制御部44は、セットバック値を変更することで空調機50を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。外出時設定温度は、利用者92が建物90内にいる時の空調機50の設定温度でもある。利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの間は、外出時設定温度は変化しない。そのため、機器制御部44は、セットバック値を変更することで、空調機50の現在の設定温度を変更することができる。機器制御部44は、所定の間隔で、制御信号を空調機50に送信して、空調機50を制御する。所定の間隔は、空調制御装置40のマイクロコントローラに過度の負担を与えない程度の間隔であり、例えば、1秒である。制御信号は、機器制御部44によって変更された空調機50の設定温度に関するデータ等を含む。
情報記憶部45は、携帯端末20の現在位置、建物90の位置、空調機50の設定温度、および、セットバック値等のデータを記憶する。
(1−5)空調機
空調機50は、冷凍回路を備える冷暖房機器である。空調機50は、ボイラー等の燃焼暖房装置を備えてもよい。空調機50は、主として、制御信号受信部51と、空調機制御部52とを備える。
制御信号受信部51は、空調制御装置40の機器制御部44から送信された制御信号を受信する。
空調機制御部52は、制御信号受信部51が受信した制御信号に基づいて空調機50の冷暖房運転を制御する。具体的には、空調機制御部52は、制御信号から、機器制御部44によって変更された空調機50の設定温度を取得して、取得した設定温度に基づいて空調機50を制御する。
(2)空調制御システムの動作
空調制御システム100の空調制御装置40による空調機50の制御について説明する。空調制御装置40の機器制御部44は、空調機50が暖房運転をしている場合には、端末距離が長いほど、セットバック値を大きくして空調機50の設定温度を下げる。また、機器制御部44は、空調機50が冷房運転をしている場合には、端末距離が長いほど、セットバック値を大きくして空調機50の設定温度を上げる。このように、利用者92が建物90から外出している間、機器制御部44によって変更されるセットバック値に基づいて、空調機50の設定温度が自動的に制御される。利用者92が建物90内にいる間は、セットバック値はゼロであり、空調機50は、設定温度に基づいて運転している。
暖房運転時では、セットバック値は、外出時設定温度から空調機50の現在の設定温度を引いた値である。そのため、暖房運転時では、セットバック値が大きいほど、空調機50の設定温度はより低い値に変更される。冷房運転時では、セットバック値は、空調機50の現在の設定温度から外出時設定温度を引いた値である。そのため、冷房運転時では、セットバック値が大きいほど、変更後の空調機50の設定温度はより高い値に変更される。一般的に、セットバック値が大きいほど、空調機50の設定温度は外気温に近くなるので、空調機50の消費エネルギーは小さくなる。
図3は、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフである。図3において、縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、端末距離を表す。図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、端末距離が所定の範囲にある間、セットバック値は一定である。以下、セットバック値が変化する端末距離を距離閾値と呼ぶ。図3には、値が小さい順に、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4が示されている。距離閾値T1〜T4は、T1<T2<T3<T4の関係を有し、距離閾値T1は、ゼロより大きい。セットバック値S1〜S4は、S1<S2<S3<S4の関係を有し、セットバック値S1は、ゼロ以上である。距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100の管理者等によって手動で設定される。
図3には、距離範囲R1〜R4が示されている。距離範囲R1は、端末距離がゼロより大きく、かつ、T1以下の範囲である。距離範囲R2は、端末距離がT1より大きく、かつ、T2以下の範囲である。距離範囲R3は、端末距離がT2より大きく、かつ、T3以下の範囲である。距離範囲R4は、端末距離がT3より大きく、かつ、T4以下の範囲である。端末距離が距離範囲R1にあるときのセットバック値は、S1である。端末距離が距離範囲R2にあるときのセットバック値は、S2である。端末距離が距離範囲R3にあるときのセットバック値は、S3である。端末距離が距離範囲R4にあるときのセットバック値は、S4である。このように、機器制御部44は、予め設定された距離閾値T1〜T4に基づいて、端末距離が属する距離範囲R1〜R4に応じてセットバック値を設定する。
図4は、携帯端末20を保有する利用者92の外出中の行動パターンの一例を示す図である。図4において、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの第1外出ルートU1が、矢印で示されている。図4には、距離閾値T1〜T4および距離範囲R1〜R4が示されている。利用者92は、時刻t1に建物90から外出し、時刻t2からt3まで第1訪問先81に滞在し、時刻t4からt5まで第2訪問先82に滞在し、時刻t6に建物90に帰宅したとする。時刻t1からt2までの期間は、建物90から第1訪問先81までの移動時間である。時刻t3からt4までの期間は、第1訪問先81から第2訪問先82までの移動時間である。時刻t5からt6までの期間は、第2訪問先82から建物90までの移動時間である。第1訪問先81は、距離範囲R4に所属する。第2訪問先82は、距離範囲R3に所属する。
図5は、図4に示される第1外出ルートU1に沿って利用者92が外出している間の、セットバック値の時間変化を表すグラフである。縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、時刻を表す。図5において、時刻t1からt2までの間、利用者92は、建物90から、距離範囲R4に所属する第1訪問先81まで移動中であるので、セットバック値はゼロからS4まで段階的に上昇する。時刻t2からt3までの間、利用者92は第1訪問先81に滞在しているので、セットバック値はS4に維持される。時刻t3からt4までの間、利用者92は、第1訪問先81から、距離範囲R3に所属する第2訪問先82まで移動中であるので、セットバック値はS4からS3まで低下する。時刻t4からt5までの間、利用者92は第2訪問先82に滞在しているので、セットバック値はS3に維持される。時刻t5からt6までの間、利用者92は、第2訪問先82から建物90まで移動中であるので、セットバック値はS3からゼロまで段階的に低下する。図5に示される鎖線のグラフ、および、時刻t5A,t6Aについては、後述する。
図6は、携帯端末20を保有する利用者92の外出中の行動パターンの他の一例を示す図である。図6において、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの第2外出ルートU2が、矢印で示されている。図6には、距離閾値T1〜T4および距離範囲R1〜R4が示されている。利用者92は、時刻t11に建物90から外出し、時刻t12からt13まで第3訪問先83に滞在し、時刻t14からt15まで第4訪問先84に滞在し、時刻t16に建物90に帰宅したとする。時刻t11からt12までの期間は、建物90から第3訪問先83までの移動時間である。時刻t13からt14までの期間は、第3訪問先83から第4訪問先84までの移動時間である。時刻t15からt16までの期間は、第4訪問先84から建物90までの移動時間である。第3訪問先83は、距離範囲R4に所属する。第4訪問先84は、距離範囲R2に所属する。
図7は、図6に示される第2外出ルートU2に沿って利用者92が外出している間の、セットバック値の時間変化を表すグラフである。縦軸は、セットバック値を表し、横軸は、時刻を表す。図7において、時刻t11からt12までの間、利用者92は、建物90から、距離範囲R4に所属する第3訪問先83まで移動中であるので、セットバック値はゼロからS4まで段階的に上昇する。時刻t12からt13までの間、利用者92は第3訪問先83に滞在しているので、セットバック値はS4に維持される。時刻t13からt14までの間、利用者92は、第3訪問先83から、距離範囲R2に所属する第4訪問先84まで移動中であるので、セットバック値はS4からS2まで段階的に低下する。時刻t14からt15までの間、利用者92は第4訪問先84に滞在しているので、セットバック値はS2に維持される。時刻t15からt16までの間、利用者92は、第4訪問先84から建物90まで移動中であるので、セットバック値はS2からゼロまで段階的に低下する。図7に示される鎖線のグラフ、および、時刻t15A,t16Aについては、後述する。
図5および図7に示されるように、空調制御装置40は、利用者92が外出している間、利用者92の現在位置、すなわち、利用者92が保有している携帯端末20の現在位置に応じて、セットバック値を自動的に制御する。
(3)特徴
本実施形態に係る空調制御システム100は、利用者92が外出している間に空調機50の設定温度を自動制御する空調制御装置40を備えている。空調制御装置40は、利用者92が外出している間、利用者92の現在位置、すなわち、利用者92が保有している携帯端末20の現在位置に応じて、セットバック値を自動的に制御する。具体的には、空調制御装置40は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離が大きいほど、セットバック値を大きくする。また、空調制御装置40は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離が、所定の距離範囲内にある場合に、セットバック値を所定の値に設定することで、距離範囲に応じた最適なセットバック値を設定することができる。また、セットバック値が大きいほど、空調機50の消費エネルギーが小さくなる。このように、空調制御装置40は、利用者92が建物90から外出している間、利用者92が保有する携帯端末20が建物90からどの程度離れているのかを示す距離情報のみに基づいて、建物90内の空調機50の消費エネルギーを抑制する制御を行う。これにより、空調制御システム100は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を、簡易かつ高精度な手法で実現できる。次に、上述の図4〜7を参照しながら、その理由について説明する。
従来、利用者の位置情報に基づいて、利用者が外出先から建物に帰宅する直前であると判断した場合に、建物内の空調機を起動させることで、空調機の消費エネルギーを抑え、建物内の快適性を維持することができる空調制御装置が用いられている。しかし、このような空調制御装置では、利用者が短時間外出する場合において、空調機の起動時から利用者の帰宅時までの期間が短いために、帰宅時に利用者が不快に感じるおそれがある。また、利用者が外出先で長時間移動し続けているために、空調機の起動および停止が繰り返されてエネルギーが無駄に消費されるおそれがある。
本実施形態に係る空調制御システム100は、利用者92が建物90から外出してから帰宅するまでの間、利用者92と建物90との間の距離に関する情報のみに基づいて、空調機50のセットバック値を調整して空調機50を制御するため、上記の問題点を有さない。具体的には、空調制御装置40は、利用者92と建物90との間の距離が長いほど空調機50のセットバック値を大きくする制御を行うので、利用者92が長時間外出する場合には空調機50の消費エネルギーが効果的に抑制され、利用者92が短時間外出する場合には建物90内の快適性が効果的に維持される。
また、空調制御システム100は、利用者92と建物90との間の距離に関する情報のみに基づいて空調機50を制御するため、空調制御システム100の構成が簡易であり、空調機50を精度良く制御することができる。
また、空調制御システム100は、利用者92の外出先での予定変更によって帰宅時間が変更された場合においても、空調機50の消費エネルギーを抑制し、建物90内の快適性を確保することができる。次に、この効果について、2つの具体例を挙げて説明する。
最初に、図5に示されるセットバック値の時間変化を表すグラフにおいて、利用者92の急な予定変更により第2訪問先82での滞在時間が延び、帰宅時間が遅くなった場合について考える。図5に示される鎖線のグラフは、第2訪問先82での滞在時間がt5からt5Aまで延び、その結果、帰宅時間もt6からt6Aまで延びた状態を表している。しかし、この場合においても、セットバック値は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離である端末距離のみに基づいて設定される。そのため、利用者92が第2訪問先82に滞在している限りセットバック値はS3のままであり、利用者92が第2訪問先82から建物90に移動する間にセットバック値はS3からゼロまで段階的に減少する。従って、空調制御システム100は、利用者92の帰宅時間が遅くなった場合でも、利用者92が帰宅する前から不必要な予備冷暖房運転を開始することを防止できるので、空調機50の消費エネルギーの増加を抑制することができる。
次に、図7に示されるセットバック値の時間変化を表すグラフにおいて、利用者92の急な予定変更により第4訪問先84での滞在時間が短くなり、帰宅時間が早くなった場合について考える。図7に示される鎖線のグラフは、第4訪問先84での滞在時間がt15からt15Aに早まり、その結果、帰宅時間もt16からt16Aに早まった状態を表している。しかし、この場合においても、セットバック値は、建物90と、利用者92の携帯端末20との間の距離である端末距離のみに基づいて設定される。そのため、利用者92が第4訪問先84に滞在している限りセットバック値はS2のままであり、利用者92が第4訪問先84から建物90に移動する間にセットバック値はS2からゼロまで段階的に減少する。従って、空調制御システム100は、利用者92の帰宅時間が早くなった場合でも、利用者92が帰宅する時に適切な予備冷暖房運転が開始されていないために、建物90内の快適性が確保されていない状態の発生を防止することができる。
すなわち、空調制御システム100は、利用者92が外出中に予定を変更して寄り道をしたために帰宅時間が遅くなった場合においても、利用者92と空調機50との間の距離の減少量や予め設定された温度に基づいて空調機50を制御するのではなく、利用者92の位置に応じてセットバック値を調整して空調機50を制御する。そのため、空調制御システム100は、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。また、空調制御システム100は、利用者92が外出中に予定を変更して近所から帰宅したために帰宅時間が早くなった場合においても、空調機50を停止させることなく、利用者92の位置に応じてセットバック値を調整して空調機50を制御する。そのため、空調制御システム100は、利用者92が帰宅してから建物90内が利用者92にとって快適になるまでの時間を短縮して、帰宅時における建物90内の快適性を向上させることができる。
以上より、空調制御システム100は、外出中の利用者92が建物90に戻る時刻が予定時刻よりも遅くなった場合でも、利用者92の外出中は、空調機50の消費エネルギーを効果的に抑制することができる。また、空調制御システム100は、外出中の利用者92が建物90に戻る時刻が予定時刻よりも早くなった場合でも、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50によって建物90内の快適性を確保することができる。
<第2実施形態>
(1)空調制御システムの構成
本発明の第2実施形態に係る空調制御システム200について説明する。図8は、空調制御システム200の詳細な構成を示すブロック図である。本実施形態の空調制御システム200は、空調制御装置140を除いて、第1実施形態の空調制御システム100と同じ構成および機能を有する。以下、第1実施形態の空調制御システム100と共通の構成および機能に関する説明は省略する。
図8に示されるように、空調制御装置140は、主として、外出検知部141と、位置取得部142と、距離取得部143と、機器制御部144と、情報記憶部145と、学習記憶部146とを備える。外出検知部141、位置取得部142、距離取得部143および情報記憶部145は、それぞれ、第1実施形態の外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43および情報記憶部45と同じ機能を有する。
機器制御部144は、利用者92が建物90から外出して帰宅するまでの期間における、空調機50が設置されている空間の温度である室温を記録する。学習記憶部146は、距離閾値とセットバック値とを学習して記憶する。具体的には、学習記憶部146は、空調機50の消費エネルギーが小さくなるように、機器制御部144による室温の記録に基づいて距離閾値またはセットバック値を変更する。機器制御部144は、学習記憶部146によって変更された距離閾値またはセットバック値に基づいて空調機50を制御する。
(2)空調制御システムの動作
距離閾値またはセットバック値を変更する、学習記憶部146の学習機能について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(2−1)距離閾値を変更する学習機能
学習記憶部146が距離閾値を変更する学習機能の2つの例について説明する。図9および図10は、第1の例に関し、図11および図12は、第2の例に関する。
第1の例に係る図9および図10は、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図9および図10において、利用者92が建物90に帰宅する直前の室温の変化は、鎖線で示され、セットバック値に基づく空調機50の設定温度の変化は、実線で示されている。図9および図10において、縦軸は、空調機50の設定温度または室温であり、横軸は、端末距離である。図9および図10の横軸が示す端末距離は、左から右に向かって小さくなる。セットバック値は、第1実施形態の図3に示されるグラフに従って、端末距離に応じて変化する。図9は、学習記憶部146によって距離閾値が変更される前の状態を表し、図10は、学習記憶部146によって距離閾値が変更された後の状態を表す。
図9において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。そのため、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。しかし、図9では、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)より前に、室温が設定温度C−S1に到達している。具体的には、端末距離が距離閾値T1とゼロとの間の位置P1に到達した時に、室温は設定温度C−S1になり、その後、利用者92が帰宅するまで(端末距離がゼロになるまで)、室温は設定温度C−S1に維持されている。そのため、端末距離がP1からゼロになる間は、空調機50は、利用者92が不在の建物90の室温を設定温度C−S1に維持しているので、空調機50のエネルギーは無駄に消費されている。その原因は、セットバック値がS2からS1に減少する時の距離閾値T1の値が大きすぎるために、利用者92が建物90に帰宅する時よりも前に、室温が設定温度C−S1に到達することにある。
この場合、学習記憶部146は、図9において、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S1に到達した時の端末距離P1を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、距離閾値T1を、現在の値よりP1だけ小さい値T1Aに変更する。図10は、変更後の距離閾値T1Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図10では、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1Aである地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少するので、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。そして、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温は、設定温度C−S1に到達する。そのため、上述した空調機50の無駄なエネルギー消費が防止される。
第2の例に係る図11および図12は、図9および図10と同様のグラフであり、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図11は、学習記憶部146によって距離閾値が変更される前の状態を表し、図12は、学習記憶部146によって距離閾値が変更された後の状態を表す。
図11において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T2である地点を通過すると、セットバック値がS3からS2に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S3を減じた値C−S3から、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2に上昇する。また、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。
しかし、図11では、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過した時において、室温は、設定温度C−S2より低い。そして、端末距離が距離閾値T1とゼロとの間の位置P1に到達した時に、室温は設定温度C−S2になる。すなわち、端末距離が距離閾値T1である時において、室温は、セットバック値S2に基づく設定温度C−S2まで到達していない。この場合、図11に示されるように、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)に、室温が設定温度C−S1に到達しておらず、空調機50が設置されている空間の快適性が確保されていないおそれがある。その原因は、端末距離が距離閾値T2から距離閾値T1になるまでの時間が短すぎるために、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過する時において、室温が設定温度C−S2まで到達していないことにある。
この場合、学習記憶部146は、図11において、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S2に到達した時の端末距離P1を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、距離閾値T2を、現在の値よりもT1−P1だけ大きい値T2Aに変更する。図12は、変更後の距離閾値T2Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図12では、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T2Aである地点を通過すると、セットバック値がS3からS2に減少する。その後、室温は、設定温度C−S2に向かって徐々に上昇する。そして、端末距離が距離閾値T1である地点を利用者92が通過する時に、室温は、設定温度C−S2に到達する。これにより、図12に示されるように、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温が設定温度C−S1に到達している可能性が高くなる。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時に、空調機50が設置されている空間の快適性が確保される。
(2−2)セットバック値を変更する学習機能
学習記憶部146がセットバック値を変更する学習機能の一例について、図13および図14を参照しながら説明する。
図13および図14は、図9および図10と同様のグラフであり、暖房運転時における、室温および設定温度の変化を示すグラフである。図13は、学習記憶部146によってセットバック値が変更される前の状態を表し、図14は、学習記憶部146によってセットバック値が変更された後の状態を表す。
図13において、利用者92が建物90に帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2からS1に減少する。このとき、設定温度は、外出時設定温度Cからセットバック値S2を減じた値C−S2から、外出時設定温度Cからセットバック値S1を減じた値C−S1に上昇する。そのため、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。しかし、図13では、利用者92が建物90に帰宅した時(端末距離がゼロになった時)において、室温が設定温度C−S1に到達してない。具体的には、端末距離がゼロになった時に、室温は、設定温度C−S1よりDだけ低い温度C−S1−Dになっている。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50が設置されている空間の快適性が確保されていない。その原因は、セットバック値S2が大きすぎるために、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温が設定温度C−S1に到達できないことにある。
この場合、学習記憶部146は、図13において、利用者92が建物90に帰宅した時における室温を測定して記憶する。そして、学習記憶部146は、セットバック値S2を、現在の値より、記憶した帰宅時の室温と設定温度C−S1との間の差Dだけ小さい値S2Aに変更する。図14は、変更後のセットバック値S2Aに基づいて、設定温度が変更される状態を表している。図14では、利用者92が建物90へ帰宅する時に、端末距離が距離閾値T1である地点を通過すると、セットバック値がS2AからS1に減少する。この時、設定温度は、C−S2Aから設定温度C−S1に上昇する。その後、室温は、設定温度C−S1に向かって徐々に上昇する。そして、利用者92が建物90に帰宅した時に、室温は、設定温度C−S1に到達する。そのため、利用者92が建物90に帰宅した時において、空調機50が設置されている空間の快適性が確保される。
(3)特徴
空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。従って、空調制御システム200は、省エネルギーおよび快適性維持の両方をより効率的に実現できる。
<変形例>
(1)変形例A
実施形態では、携帯端末20の現在位置は、携帯端末20のGPS機能を利用して、複数のGPS衛星10から受信した電波を用いて算出される。しかし、携帯端末20の現在位置は、測定誤差が数十m程度までの範囲であり、利用者が携行可能な機器で実現可能な技術であれば、GPS以外の位置測定機能を利用して算出されてもよい。例えば、携帯端末20の基地局の位置に基づいて携帯端末20の位置を推定する測位技術を用いて、携帯端末20の現在位置が算出されてもよい。
(2)変形例B
実施形態では、空調制御装置40は、マイクロコントローラと入出力インターフェイスとを備える専用の電子機器である。しかし、空調制御装置40は、汎用のコンピュータであってもよい。この場合、空調制御装置40は、外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43、機器制御部44および情報記憶部45の機能を有するプログラムを実行して、空調機50を制御する。なお、空調制御装置40は、空調機50に内蔵されていてもよい。
(3)変形例C
実施形態では、空調制御装置40の外出検知部42は、建物90の出入口に設置される監視カメラが撮影した映像を解析して、利用者92の外出を検知する。しかし、外出検知部42は、他の方法により利用者92の外出を検知してもよい。例えば、外出検知部42は、建物90の出入口に取り付けられる人検知センサを用いて利用者92の外出を検知してもよく、利用者92の携帯端末20の現在位置に基づいて利用者92の外出を検知してもよい。
(4)変形例D
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した場合に、情報記憶部45に記憶されている携帯端末20の現在位置と、建物90の位置とから、距離情報を取得する。しかし、距離取得部43は、建物90の位置の代わりに、空調制御装置40の現在位置、または、空調機50の現在位置を用いて距離情報を取得してもよい。
(5)変形例E
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、携帯端末20の現在位置と、地表上における建物90の位置との間の直線距離である端末距離を取得する。しかし、距離取得部43は、端末距離として、携帯端末20の現在位置から建物90の位置までの道なりの距離を取得してもよい。この場合、距離取得部43は、建物90の周辺の地図データをインターネット等から取得して、地図データに基づいて端末距離を算出してもよい。
(6)変形例F
実施形態では、空調制御装置40の距離取得部43は、携帯端末20の現在位置と、地表上における建物90の位置との間の直線距離である端末距離を取得する。すなわち、実施形態における端末距離は、二次元平面上の距離である。しかし、距離取得部43は、端末距離として、高さ方向も考慮した距離を用いてもよい。この場合、端末距離は、三次元空間内の距離である。例えば、建物90が高層集合住宅であり、利用者92は、その一室の住人であるとする。この場合、低層階に住む利用者92の住居よりも、高層階に住む利用者92の住居の方が、建物90外にある携帯端末20の端末距離が長い。
(7)変形例G
実施形態では、利用者92は、建物90の唯一の住人であることが想定されている。しかし、空調制御システム100は、建物90の利用者92が複数存在する場合にも適用可能である。この場合、各利用者92は、自身専用の携帯端末20を保有している。空調制御装置40の距離取得部43は、複数の携帯端末20のそれぞれについて、建物90と携帯端末20との間の距離である端末距離を取得し、機器制御部44は、複数の携帯端末20のそれぞれについて、取得した端末距離に基づくセットバック値を算出する。そして、機器制御部44は、算出された最も小さいセットバック値に基づいて、空調機50を制御する。そのため、機器制御部44は、端末距離が最も小さい携帯端末20を保有している利用者92が他の利用者92よりも先に建物90に帰宅した場合においても建物90内の快適性が確保されるように、空調機50を制御することができる。
本変形例では、建物90の利用者92が複数存在する場合においても、最適なセットバック値を設定して空調機50を制御することができる。従って、本変形例に係る空調制御システム100は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
(8)変形例H
実施形態では、図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、図3に示される距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、セットバック値は一定である。しかし、端末距離が増加するに従って、セットバック値が増加してもよい。例えば、セットバック値と端末距離とは、互いに線形の関係にあってもよい。
図15は、本変形例における、セットバック値と端末距離との関係を示すグラフの一例である。図15に示される符号は、図3に示される符号と同じ意味を有する。図15では、距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、端末距離が増加するに従って、セットバック値が増加する。図15では、距離範囲R1〜R4のそれぞれにおいて、端末距離に対するセットバック値の変化量は一定である。
(9)変形例I
実施形態では、図3に示されるように、端末距離が増加すると、セットバック値は階段状に大きくなる。すなわち、図3に示される距離閾値T1〜T4において、セットバック値は非連続的に変化する。しかし、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値が連続的に変化してもよい。また、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値がヒステリシス曲線に沿って連続的または非連続的に変化してもよい。これにより、距離閾値T1〜T4の近傍においてセットバック値が頻繁に変化することによる、セットバック値のチャタリングが抑制される。
(10)変形例J
実施形態では、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置を、携帯端末20から通信網30を介して取得する。しかし、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置を、携帯端末20から専用サーバを介して取得してもよい。この場合、携帯端末20の現在位置送信部24は、携帯端末20の現在位置を専用サーバに送信し、空調制御装置40の位置取得部42は、携帯端末20の現在位置を専用サーバから受信する。
(11)変形例K
実施形態では、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100の管理者等によって手動で設定される。しかし、距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4は、空調制御システム100によって自動で設定されてもよい。
例えば、空調制御装置40は、利用者92の建物90外での移動経路、季節、空調の運転モード、外気温および室温に応じて、最適な距離閾値T1〜T4およびセットバック値S1〜S4を算出してもよい。
(12)変形例L
第2実施形態では、空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲、または、最適なセットバック値を設定することができる。しかし、空調制御システム200は、距離範囲およびセットバック値の学習、および、室温の変化に関する過去のデータに基づいて、最適な距離範囲および最適なセットバック値の両方を設定してもよい。
(13)変形例M
実施形態では、空調制御装置40は、携帯端末20の現在位置に基づいて、利用者92の現在位置を推定している。しかし、利用者92が携帯端末20を建物90内に置き忘れたまま外出した場合に備えて、空調制御装置40は、携帯端末20以外の機器を利用して空調機50を制御してもよい。そのような機器としては、例えば、建物90内に設置される人検知センサ、携帯端末20以外のデバイス、定期券および社員カードである。
建物90内に設置される人検知センサの場合、人検知センサが一定期間、利用者92を検知できなかった時に、空調制御装置40は、利用者92が建物90内にいないと判断して、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
また、携帯端末20以外のデバイスの場合、利用者92は、自身のノートPC等を用いて空調制御装置40を遠隔操作することで、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
また、定期券および社員カードの場合、空調制御装置40は、定期券および社員カードの使用記録に基づいて利用者92の現在位置を取得して、セットバック値に基づいて空調機50を制御してもよい。
(14)変形例N
第2実施形態の空調制御システム200は、距離閾値またはセットバック値を変更する学習記憶部146を備える。学習記憶部146は、室温が所定の値に到達した時の端末距離や、利用者92が建物90に帰宅した時における室温を測定し、測定データに基づいて距離閾値またはセットバック値をより適切な値に変更する学習機能を有する。学習記憶部146の学習機能は、種種の手法によって実現されてもよい。次に、学習記憶部146の学習機能の具体例について、図面を参照しながら説明する。
この学習記憶部146は、室温が所定の値に到達した時の端末距離の測定データから、距離閾値の変更に用いられる端末距離を取得する。例えば、学習記憶部146は、図9に示されるように、利用者92が建物90へ帰宅する途中において、室温が設定温度C−S1に到達した時の端末距離P1を測定する。最初に、学習記憶部146は、過去の測定データから、端末距離のヒストグラムで表されるデータを作成する。図16は、端末距離のヒストグラムの一例である。図16において、横軸は、端末距離の階級(ビンの位置)を表し、縦軸は、各ビンの度数を表す。ヒストグラムのビンの数および幅は、適宜に設定される。例えば、ビンの幅は50mである。図16には、度数閾値を表す、横軸に平行な点線が示されている。度数閾値は、適宜に設定される。
学習記憶部146は、度数閾値を超える度数を有するビンに基づいて、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。図16には、度数閾値を超える度数を有するビンから構成されるパターンPが1つ示されている。図16では、パターンPを構成するビンは、ハッチングされて示されている。学習記憶部146は、例えば、パターンPの平均値を、距離閾値の変更に用いられる端末距離とする。学習記憶部146は、パターンPの平均値の代わりに、パターンPの中央値、最頻値、最大値および最小値のいずれか1つを、距離閾値の変更に用いられる端末距離としてもよい。学習記憶部146は、度数閾値を超える度数を有するビンが存在しない場合には、端末距離の実績データが存在しないとみなす。
なお、学習記憶部146は、ヒストグラムの作成に用いられる端末距離の測定データとして、所定の期間に測定された全ての端末距離を用いることができる。所定の期間は、適宜に設定され、例えば、1ヶ月前から現在までの期間、および、1年前から現在までの期間である。また、所定の期間は、昨年の同月1ヶ月間であってもよい。
図17は、端末距離のヒストグラムの他の一例である。図17では、度数閾値を超える度数を有するビンから構成されるパターンが3つ示されている。図17には、端末距離が短い順に、パターンP1〜P3が示されている。図17では、パターンP1〜P3を構成するビンは、ハッチングされて示されている。この場合、学習記憶部146は、パターンP1〜P3のそれぞれに関して、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。図17の場合、学習記憶部146は、各パターンP1〜P3に対応する3つの端末距離を決定する。このように、複数の端末距離が決定される場合、機器制御部144は、種種の条件によって、決定された端末距離を使い分けてもよい。種種の条件は、現在の日付、現在時刻、天候、および、利用者92の予定等である。例えば、機器制御部144は、現在時刻が午前11時の場合は、パターンP1に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更し、現在の日付が日曜日の場合は、パターンP2に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更し、天候が雨の場合は、パターンP3に対応する端末距離に基づいて距離閾値を変更してもよい。
学習記憶部146は、上述の方法で、室温が所定の値に到達した時の端末距離の測定データに基づいて、距離閾値の変更に用いられる端末距離を決定する。同様に、学習記憶部146は、利用者92が建物90に帰宅した時における室温の測定データに基づいて、セットバック値の変更に用いられる室温を決定してもよい。
(15)変形例O
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。しかし、空調制御装置40は、空調機50の運転周波数を制御してもよい。空調機50の運転周波数は、空調機50内部の圧縮機の運転周波数である。
本変形例の空調制御装置40は、利用者92の外出中、距離情報に基づいて空調機50の運転周波数を変更することで、空調機50を制御する。空調制御装置40は、例えば、携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転周波数を小さくして、空調機50の消費エネルギーを低下させる。また、空調制御装置40は、携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転周波数の上限を小さくして、空調機50の消費エネルギーを低下させてもよい。また、空調制御装置40は、携帯端末20と建物90との間の距離が所定の値以上である場合に、空調機50の運転周波数を所定の値に固定したり、空調機50を停止したりして、空調機50の消費エネルギーを低下させてもよい。本変形例に係る空調制御システム100は、実施形態の空調制御システム100と同様に、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
(16)変形例P
変形例Oでは、空調制御装置40は、利用者92の外出中、距離情報に基づいて空調機50の運転周波数を制御する。しかし、空調制御装置40は、空調機50の運転周波数の下限値および上限値を設定してもよい。例えば、空調制御装置40の機器制御部44は、所定の下限値から所定の上限値までの範囲内となるように、空調機50の運転周波数を変更する。この場合、空調機50の運転周波数は、所定の下限値を下回ることはなく、かつ、所定の上限値を上回ることはない。
図18は、空調機50の運転周波数と空調機50の運転効率との関係を表すグラフである。図18のグラフにおいて、横軸は、空調機50の運転周波数を表し、縦軸は、空調機50の運転効率を表す。図18に示されるように、空調機50の運転効率は、所定の運転周波数F0において最大値E0となり、運転周波数がF0から大きくなるに従って、または、運転周波数がF0から小さくなるに従って、E0から単調減少する傾向を示す。そのため、例えば、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、セットバック値を大きくするために空調機50の運転周波数を小さくする場合、空調機50の運転効率が下がりすぎるおそれがある。
本変形例では、空調機50の運転周波数の下限値および上限値が設定されているので、空調機50の運転効率が下がりすぎる不具合の発生が抑えられる。具体的には、空調制御装置40には、距離情報に基づいて、空調機50の運転効率の下限値E1が設定される。この場合、図18に示されるように、空調機50の運転周波数の下限値F1および上限値F2は、それぞれ、空調機50の運転効率が下限値E1以上となる運転周波数の範囲の最小値F1および最大値F2である。本変形例に係る空調制御システム100は、利用者92の外出中、空調機50の運転効率が下限値E1を下回ることがないので、空調制御装置40の効率的な運転を行うことができる。
なお、空調制御装置40の機器制御部44は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の運転効率の下限値E1を高く設定してもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(17)変形例Q
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。しかし、空調制御装置40は、冷房運転時において、セットバック値を制御するだけではなく、空調機50の冷媒の蒸発温度をさらに制御してもよい。具体的には、空調制御装置40は、冷房運転時において、空調機50の冷媒の蒸発温度を上げる制御を行ってもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、さらなる効率的な運転のために、利用者92の外出中、距離情報に基づいて、空調機50の冷媒の蒸発温度を制御してもよい。例えば、空調制御システム100は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、空調機50の冷媒の蒸発温度をより上げる制御を行ってもよい。
なお、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(18)変形例R
実施形態では、空調制御装置40は、セットバック値を制御する。セットバック値は、外出検知部41が利用者92の外出を検知した時の空調機50の設定温度である外出時設定温度と、空調機50の現在の設定温度との差である。しかし、空調制御装置40は、運転時において、セットバック値を制御するだけではなく、空調機50の送水温度または送風温度をさらに制御してもよい。具体的には、空調制御装置40は、冷房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度を上げ、暖房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度を下げる制御を行ってもよい。これにより、空調制御システム100は、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、さらなる効率的な運転のために、利用者92の外出中、距離情報に基づいて、空調機50の送水温度または送風温度を制御してもよい。例えば、空調制御システム100は、利用者92の携帯端末20と建物90との間の距離が長いほど、冷房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度をより上げ、暖房運転時において、空調機50の送水温度または送風温度をより下げる制御を行ってもよい。
なお、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
また、空調制御システム100は、本変形例の制御と変形例Qの制御と変形例Oの制御とを組み合わせた組み合わせ制御、または、本変形例の制御と変形例Qの制御と変形例Pの制御とを組み合わせた組み合わせ制御を行うことで、空調制御装置40のより効率的な運転を行うことができる。
(19)変形例S
実施形態では、空調機50は、冷凍回路を備える冷暖房機器である。そして、空調機50は、種種の暖房装置を備えてもよい。例えば、空調機50は、暖房装置として、ヒートポンプ、ボイラーまたはファーネス(ガスファーネス等)を備えてもよい。また、空調機50は、暖房装置として、ヒートポンプとボイラーとのハイブリッド機器、または、ヒートポンプとファーネスとのハイブリッド機器を備えてもよい。
変形例Pの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、ボイラー、ファーネス、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。変形例Qの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。変形例Rの空調制御装置40は、空調機50として、ヒートポンプ、ボイラー、ファーネス、および、上記のハイブリッド機器を用いることができる。
なお、暖房装置としてボイラーまたはファーネスを用いる場合、空調機50内部の圧縮機の運転周波数の代わりに燃料の供給量を調整すること等によって、空調制御装置40は、エネルギー消費量を抑制し、または、効率を考慮した運転を行うことができる。
(20)変形例T
実施形態では、空調制御装置40は、建物90内に設置されるコンピュータである。しかし、空調制御装置40は、建物90の外部に設置され、インターネット等のネットワークを介して、建物90内の空調機50に接続されるコンピュータであってもよい。この場合、空調制御装置40の機能は、クラウドコンピューティングの形態で提供されるサービスであってもよい。ここで、空調制御装置40の機能とは、外出検知部41、位置取得部42、距離取得部43、機器制御部44および情報記憶部45等のプログラムによって実現される機能である。
本発明に係る空調制御装置は、省エネルギーおよび快適性維持の両方を実現できる。
20 携帯端末
40 空調制御装置
41 外出検知部
42 位置取得部
43 距離取得部
44 機器制御部
50 空調機
90 建物
92 利用者
146 学習記憶部
特開2014−173818号公報

Claims (8)

  1. 利用者(92)の建物(90)からの外出を検知する外出検知部(41)と、
    前記利用者が保有している携帯端末(20)の位置情報を取得する位置取得部(42)と、
    前記外出検知部が前記利用者の外出を検知した場合に、前記位置取得部が取得した前記位置情報を用いて、前記携帯端末が前記建物からどの程度離れているのかを示す距離情報を取得する距離取得部(43)と、
    前記距離取得部が取得した前記距離情報に基づいて、前記建物内に設置された空調機(50)の消費エネルギーが小さくなるように前記空調機を制御する機器制御部(44)と、
    を備える空調制御装置(40)。
  2. 前記機器制御部は、前記外出検知部が前記利用者の外出を検知した時の前記空調機の設定温度と、現在の前記設定温度との差であるセットバック値を変更することで、前記空調機を制御する、
    請求項1に記載の空調制御装置。
  3. 前記距離取得部は、前記距離情報として、前記建物と前記携帯端末との間の距離を取得し、
    前記機器制御部は、
    前記空調機が暖房運転をしている場合には、前記距離が長いほど、前記セットバック値を大きくして前記設定温度を下げ、
    前記空調機が冷房運転をしている場合には、前記距離が長いほど、前記セットバック値を大きくして前記設定温度を上げる、
    請求項2に記載の空調制御装置。
  4. 前記機器制御部は、予め設定された複数の距離閾値に基づく複数の距離範囲を用いて、前記距離が属する前記距離範囲に応じて前記セットバック値を変更する、
    請求項3に記載の空調制御装置。
  5. 前記距離閾値と前記セットバック値とを学習して記憶する学習記憶部(146)をさらに備え、
    前記機器制御部は、前記学習記憶部を参照して、前記空調機の消費エネルギーが小さくなるように前記距離閾値または前記セットバック値を変更する、
    請求項4に記載の空調制御装置。
  6. 前記機器制御部は、複数の前記携帯端末のそれぞれについて、前記距離に基づく前記セットバック値を算出し、最も小さい前記セットバック値を用いて前記空調機を制御する、
    請求項3から5のいずれか1項に記載の空調制御装置。
  7. 前記機器制御部は、
    前記空調機の運転周波数を変更する第1制御、
    前記空調機の冷媒の蒸発温度を変更する第2制御、
    前記空調機の送水温度または送風温度を変更する第3制御、
    前記第1制御および前記第2制御の組み合わせ制御である第4制御、
    前記第1制御および前記第3制御の組み合わせ制御である第5制御、および
    前記第1制御、前記第2制御および前記第3制御の組み合わせ制御である第6制御、
    のいずれか1つによって、前記空調機を制御する、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の空調制御装置。
  8. 前記機器制御部は、前記第1制御、前記第4制御、前記第5制御および前記第6制御において、所定の下限値から所定の上限値までの範囲内となるように前記運転周波数を変更する、
    請求項7に記載の空調制御装置。
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