JP2001065896A

JP2001065896A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2001065896A
Application number: JP23702999A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsuura; 哲哉松浦
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】人体の生理特性に応じた快適な温熱環境を提
供する。【解決手段】発汗量を検出する発汗センサ(5) と電気
毛布(10)とを備える。電気毛布(10)の制御部(11)は、発
汗センサ(5) の検出信号を受信する受信部と、発汗量に
基づいて就寝者の入眠を検出する入眠判定部と、電気ヒ
ータ(13)の加熱量を調節する加熱量調節部とを備える。
入眠前の就寝者の発汗量が多い場合には、電気ヒータ(1
3)の加熱量を小さくする。就寝者が入眠すると、電気ヒ
ータ(13)をＯＦＦ状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置に係り、
特に、人体にとって快適な温熱環境を提供するための加
熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、快適な温熱環境を得るため
に、空気調和装置、電気ストーブ、電気毛布、電気カー
ペットなどの加熱装置が用いられている。一般に、この
種の加熱装置では、サーモスタットなどを利用すること
により、ＯＮ／ＯＦＦ制御が行われている。すなわち、
この種の加熱装置は、所定の下限温度を下回るとヒータ
等への入力電源をＯＮにする一方、所定の上限温度を上
回ると入力電源をＯＦＦにするように制御される。この
ような制御により、温熱環境が所定の温度範囲に維持さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の加熱装
置は、人体の生理特性を考慮したものではなかったた
め、状況に応じて時々刻々変化する人体生理に機動的に
対応することができず、常に快適な温熱環境を提供でき
る訳ではなかった。

【０００４】すなわち、生理特性には個人差があり、ま
た、同一人の生理特性も日毎に微妙に異なるため、たと
え同一の環境温度を提供したとしても、その環境温度か
ら受ける快適度は人によって、また日によって異なる。
例えば、環境温度が同一であったとしても、人によって
はその温度を暑すぎると感じ、多くの汗をかく場合があ
る。また、同一人であっても、昨日は快適だと感じた温
度が今日は暑すぎると感じられる場合もある。このよう
な場合、ユーザが加熱装置の設定温度を適宜調節するこ
ととすれば、設定温度を自分にとって快適な環境温度に
なるように変更することは可能である。しかし、そのよ
うに設定温度を逐一調整することは面倒であり、ユーザ
に負担をかけるため好ましくない。

【０００５】一方、睡眠中においては、そのようなユー
ザの操作は不可能である。そのため、加熱装置の設定温
度が不快な環境温度に維持されたまま、加熱動作が継続
されてしまう場合がある。このような場合、設定温度が
高すぎると多量の寝汗をかくことになり、それが原因で
寝冷えを起こしたり、十分な睡眠をとることができなく
なるおそれがある。また、汗のかきすぎによりのどが乾
燥し、インフルエンザなどに感染しやすくなるおそれも
ある。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、生理特性に応じた快
適な温熱環境を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、人体の発汗量に基づいて加熱量を調節す
ることとした。

【０００８】具体的には、本発明に係る加熱装置は、快
適な温熱環境を形成するための加熱装置であって、加熱
手段(13,40,45)と、人体の発汗量を検出する発汗量検出
手段(5) と、上記発汗量検出手段(5) の検出情報に基づ
いて上記加熱手段(13,40,45)の加熱量を調節する制御手
段(11)とを備えていることとしたものである。

【０００９】上記事項により、発汗量検出手段(5) は人
体の発汗量を検出し、その検出情報が制御手段(11)に送
られる。制御手段(11)は、発汗量に基づいて、人体にと
って快適な温熱環境を提供するように加熱手段(13,40,4
5)の加熱量を調節する。従って、ユーザが加熱手段(13,
40,45)の加熱量を調節しなくても、生理特性に応じた快
適な温熱環境が常に実現される。

【００１０】上記制御手段(11)は、発汗量検出手段(5)
の検出情報に基づいて就寝者の入眠を判定し、該就寝者
の入眠を検出すると加熱手段(13)の加熱動作を停止させ
るように構成されていてもよい。

【００１１】上記事項により、発汗量検出手段(5) は人
体の発汗量を検出し、その検出情報が制御手段(11)に送
られる。制御手段(11)は、発汗量に基づいて就寝者の入
眠を判定し、入眠を検出すると加熱手段(13)の加熱動作
を停止させる。これにより、入眠後の不要な加熱動作が
回避される。そのため、睡眠者は多量の寝汗をかくこと
なく、睡眠にとって快適な温熱環境が提供される。

【００１２】上記加熱手段は、電気毛布(10)のヒータ部
(13)によって構成されていてもよい。

【００１３】上記事項により、発汗量に応じてヒータ部
(13)の加熱量が調節され、人体の生理特性に応じた温熱
環境を提供する電気毛布が実現される。

【００１４】上記加熱手段は、電気カーペット(46)のヒ
ータ部(45)によって構成されていてもよい。

【００１５】上記事項により、発汗量に応じてヒータ部
(45)の加熱量が調節され、人体の生理特性に応じた温熱
環境を提供する電気カーペットが実現される。

【００１６】上記加熱手段は、ストーブ(41)のヒータ部
(40)によって構成されていてもよい。

【００１７】上記事項により、発汗量に応じてヒータ部
(40)の加熱量が調節され、人体の生理特性に応じた温熱
環境を提供するストーブが実現される。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１に示すよう
に、実施形態１に係る加熱装置は、人体の発汗量を検出
する発汗センサ(5) と、電気ヒータ(40)を有するストー
ブ(41)とを備えている。

【００１９】発汗センサ(5) は、人体の発汗量を検出す
るためのセンサである。図２に示すように、発汗センサ
(5) は、感湿部(51)、ＣＰＵ(54)、送信部(55)及び電源
部(57)を備えている。感湿部(51)は、人体近傍の湿度を
検出して当該湿度に対応した電圧信号をＣＰＵ(54)に送
信する部分であり、複数の通気孔(31)が形成された筐体
(52)の内部に湿度センサ(53)が配設されて構成されてい
る。送信部(55)は、感湿部(51)の検出情報をストーブ(4
1)の制御部(11)の受信部(15)（図５参照）に送信する部
分であり、検出情報を無線で送信するためのアンテナ(5
6)を備えている。ＣＰＵ(54)は、感湿部(51)及び送信部
(55)を制御するセンサ制御部であり、感湿部(51)からの
検出情報を適宜補正等して、送信部(55)に送信するもの
である。電源部(57)は、感湿部(51)、ＣＰＵ(54)及び送
信部(55)を駆動するための電力供給部であり、電源とし
ていわゆるボタン型の小型電池(58)が設けられている。

【００２０】これら感湿部(51)、ＣＰＵ(54)、送信部(5
5)及び電源部(57)は、それぞれ別体となっており、互い
に信号線(59)によって接続されている。これにより、発
汗センサ(5) は全体的に容易にたわみやすくなってお
り、柔軟性が向上している。また、これら感湿部(51)、
ＣＰＵ(54)、送信部(55)、電源部(57)及び信号線(59)
は、人体への直接接触による不快感を防止するために、
柔軟材料としてのシリコンゴム(60)によって覆われてい
る。

【００２１】シリコンゴム(60)は略直方体形状に形成さ
れており、感湿部(51)の通気孔(31)が設けられている面
と反対側の面（裏面）には、薄板状の磁石(61)が貼り付
けられている。図３及び図４に示すように、発汗センサ
(5) を装着する際には、磁石(61)が被服(21)に接触する
ようにして被服(21)の内部に発汗センサ(5) を設け、被
服(21)の外側から薄板状の磁石(62)を被服(21)内部の磁
石(61)に貼り合わせる。つまり、磁石(61)と磁石(62)と
によって被服(21)を挟み込む。なお、上記磁石(61)また
は磁石(62)のいずれか一方を金属板で形成することも可
能である。また、面ファスナー（いわゆるマジックテー
プ）や安全ピン等、他の固定手段を利用して装着するこ
とも勿論可能である。これにより、発汗センサ(5) は脱
落することなく常に人体近傍に位置づけられることにな
る。なお、発汗センサ(5) を胸部に設けることとすれ
ば、人体近傍湿度を正確かつ安定して検出することがで
き、特に好適である。

【００２２】図５に示すように、ストーブ(41)は、発汗
センサ(5) からの検出信号を受信する受信部(15)と、発
汗量に基づいて電気ヒータ(40)の加熱量を調節する加熱
量調節部(16)とを備えている。

【００２３】−加熱装置の制御− 図６を参照しながら、本加熱装置の制御方法を説明す
る。

【００２４】まず、ステップＳＴ１において、発汗セン
サ(5) が発汗量を検出し、その検出情報がストーブ(41)
の制御部(11)に送信される。次に、ステップＳＴ２にお
いて、制御部(11)の加熱量調節部(16)により、発汗量が
所定量以上か否かが判定される。その結果、発汗量が所
定量よりも少ない場合には、ステップＳＴ３に進んで電
気ヒータ(40)がＯＮ状態に維持され、再びステップＳＴ
１に戻る。一方、ステップＳＴ２において発汗量が所定
量以上であった場合には、ステップＳＴ４に進んで電気
ヒータ(40)の入力を減少させ、あるいは零にする（すな
わち、ＯＦＦ状態にする）。

【００２５】−実施形態１の効果− 以上のように、本実施形態によれば、ストーブ(41)の加
熱量が発汗量に応じて自動的に調節されるので、快適な
温熱環境を得るためにユーザが設定温度を逐一変更する
必要はない。従って、ユーザに操作上の負担をかけるこ
となく、生理特性に応じた快適な温熱環境が常に提供さ
れることになる。

【００２６】−変形例− なお、加熱装置は、ストーブ(41)に限定されるものでは
なく、他の加熱装置であってもよいことは勿論である。
例えば、図７に示すように、床面に敷かれたカーペット
(47)の内部に電気ヒータ(45)が配設されてなる電気カー
ペット(46)等であってもよい。

【００２７】＜実施形態２＞実施形態２は、冬季の睡眠
にとって快適な温熱環境を形成するために、特に好適な
加熱装置である。

【００２８】−睡眠時の生理現象− まず始めに、睡眠時の生理現象を説明する。睡眠は、大
別してノンレム睡眠とレム睡眠とに分類することがで
き、これら睡眠の種類に応じて人間の生理特性も変化す
る。例えば、生理特性として発汗現象に着目すると、ノ
ンレム睡眠中には相当量の発汗が見られるが、レム睡眠
中には発汗量が著しく減少する傾向が見られる。

【００２９】図８（ａ）〜（ｃ）に、睡眠時の生理特性
として、睡眠深度、深部体温及び発汗量の経時変化を示
す。

【００３０】図８（ａ）に示すように、睡眠深度は、脳
波分析により深度１から４までに分類される。深度１は
覚醒状態に近い状態を表し、深度４は深い眠りにある状
態を表す。脳波の特徴から、特に深度３と４は徐波睡眠
と呼ばれる。これとは別に、覚醒時に近い脳波反応を示
しながら実際は睡眠状態にある睡眠を、レム睡眠と呼
ぶ。このレム睡眠と区別するため、深度１から４で示さ
れる睡眠状態をノンレム睡眠と呼ぶ。通常、ノンレム睡
眠とレム睡眠は、規則性をもって周期的に交互に出現す
る。一周期は約９０分であり、これを睡眠サイクルと呼
ぶ。ノンレム睡眠中には脳は必要最低限しか活動しない
が、レム睡眠中には脳は活発に活動すると言われてい
る。

【００３１】図８（ａ）に示すように、入眠してからし
ばらくすると、非常に深い睡眠（徐波睡眠）が訪れる。
その後、レム睡眠とノンレム睡眠が交互に出現するが、
ノンレム睡眠の深度は明け方になるにつれて、浅くなっ
ていく。

【００３２】図８（ｂ）に示すように、睡眠中の深部体
温は、入眠時から明け方にかけて低下していき、起床前
に上昇傾向に転ずる。このような傾向から、睡眠中は、
人体のエネルギー消費量を減らすために、深部体温を低
下させることが必要と考えられている。

【００３３】図８（ｃ）は、睡眠中の発汗特性を示す。
発汗は基本的にノンレム睡眠時に起こり、レム睡眠時に
はほとんど発汗しないと言われている。ただし、レム睡
眠中に見る夢の影響により、例外的に発汗が起こる場合
はある。上述したように、睡眠中には深部体温を下げる
必要があるため、入眠直後には多量の発汗が見られる。
その後、起床するまで、ノンレム睡眠時には発汗する
が、その量は朝方にかけて減少していく。

【００３４】以上の生理特性から、入眠時には、深部体
温の低下を助長することが好ましい。ところで、冬季は
人体の放熱機関である末梢部血管が寒冷のために収縮
し、放熱しにくい状態になっている。そのため、速やか
に睡眠状態に入るためには、深部体温を速やかに下降さ
せることが必要である。そこで、加熱装置によって末梢
部を暖め、末梢部血管を拡張させることにより、体幹部
から末梢部への人体主要熱搬送媒体である血液の流れを
増加させることが効果的である。一方、いったん入眠し
た後は、それほど大きく深部体温を下げる必要はないの
で、体温を維持できる限り人体を外部から暖める必要性
は小さい。

【００３５】−加熱装置の構成− 図９に示すように、実施形態２に係る加熱装置は、人体
の発汗量を検出する発汗センサ(5) と電気毛布(10)とを
備えている。発汗センサ(5) の構成及び動作は実施形態
１と同様であるので、それらの説明は省略する。

【００３６】図９に示すように、電気毛布(10)は、毛布
(12)と、毛布(12)内部に万遍なく配設された電気ヒータ
(13)と、制御部(11)とを備えている。制御部(11)は、発
汗センサ(5) の検出情報に基づいて電気ヒータ(13)の加
熱量を調節するものである。なお、制御部(11)は、図示
しない電源コードを介して室内のコンセント（図示せ
ず）に接続され、商用電力が供給されるように構成され
ている。

【００３７】図１０に示すように、制御部(11)は、発汗
センサ(5) からの検出信号を受信する受信部(15)と、発
汗量に基づいて就寝者の入眠判定を行う入眠判定部(17)
と、発汗量または入眠判定の結果に基づいて電気ヒータ
(13)の加熱量を調節する加熱量調節部(16)とを備えてい
る。

【００３８】−加熱装置の制御− まず、本制御の基礎となる入眠判定方法について説明す
る。

【００３９】図１１（ａ）は人体近傍湿度（相対湿度）
の経時変化を示し、図１１（ｂ）は睡眠深度の経時変化
を示す。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、寝床に
ついてから入眠するまでの期間（入眠潜時）Ａでは、人
体近傍湿度はほぼ一定である。ところが、入眠して睡眠
深度が深くなる期間Ｂでは、人体近傍湿度は急激に上昇
する。これは、入眠の際には、深部体温を低下させるよ
うに発汗量が増加することに起因する。発汗量がピーク
に達した後の期間Ｃでは、レム睡眠とノンレム睡眠とが
交互に繰り返される。この期間Ｃにおいては、一般的
に、レム睡眠状態では発汗量が減少し、ノンレム睡眠状
態では発汗量は増加する。

【００４０】このように、就寝時の発汗量と睡眠深度と
の間には、一定の相関関係が見られる。従って、就寝時
の発汗量、または発汗量の増加率を検出することによ
り、入眠を高精度に推定することができる。そこで、本
装置では、上記相関関係を利用して、発汗量に基づいて
入眠を検出することとしている。

【００４１】本実施形態では、睡眠深度が１以下の状態
は覚醒状態であり、睡眠深度が１よりも大きい状態は睡
眠状態であると判断する。従って、入眠判定部(17)にお
ける入眠判定の基準となる所定値は、睡眠深度が１の場
合の人体近傍湿度と見なされる相対湿度８０％に設定さ
れている。そのため、発汗センサ(5) から送信された人
体近傍湿度が相対湿度８０％を越えると、就寝者は入眠
したと判定されることになる。

【００４２】次に、図１２を参照しながら、本加熱装置
の制御方法を説明する。

【００４３】まず、ステップＳＴ１１において、発汗セ
ンサ(5) が発汗量を検出し、その検出情報が制御部(11)
に送信される。次に、ステップＳＴ１２において、制御
部(11)の入眠判定部(17)が発汗量に基づいて入眠を判定
する。その結果、就寝者が入眠に至っていないと判定さ
れた場合には、ステップＳＴ１３に進み、加熱量調節部
(16)は電気ヒータ(13)をＯＮ状態に維持する。一方、就
寝者が入眠したと判定された場合には、加熱量調節部(1
6)は電気ヒータ(13)をＯＦＦ状態にする。

【００４４】−実施形態２の効果− 以上のように本実施形態によれば、入眠前には、就寝者
の体の末梢部を暖めて末梢部血管を拡張させ、人体の放
熱を促進させるので、深部体温の低下を助長することが
できる。従って、入眠に際して快適な温熱環境を提供す
ることができる。一方、入眠後は、電気ヒータ(13)をＯ
ＦＦにするため、暖めすぎを防止することができる。そ
のため、就寝者は多量の寝汗をかくこともなく、寝冷え
や睡眠不良を招くおそれがない。

【００４５】＜実施形態３＞実施形態３は、実施形態２
の加熱装置において、制御方法に変更を加えたものであ
る。

【００４６】図１３に示すように、本実施形態では、ま
ずステップＳＴ２１において、就寝者の発汗量を検出す
る。次に、ステップＳＴ２２において、発汗量に基づい
て入眠判定を行う。その結果、就寝者が入眠していない
と判定された場合には、ステップＳＴ２３に進む。

【００４７】ステップＳＴ２３では、発汗量が所定量以
上か否かを判定する。発汗量が所定量よりも小さい場合
には、加熱量が適正であると判断し、ステップＳＴ２１
に戻る。一方、発汗量が所定量以上である場合には、ス
テップＳＴ２４に進み、加熱量を減少させるようにヒー
タ入力を小さくする。

【００４８】ステップＳＴ２２において入眠が検出され
ると、ステップＳＴ２５に進み、電気ヒータ(13)をＯＦ
Ｆ状態にする。すなわち、電気ヒータ(13)による加熱動
作を停止する。

【００４９】以上のように、本実施形態によれば、就寝
者が入眠するまでは生理特性に応じて加熱量が調整され
る一方、入眠後は加熱動作が停止される。そのため、入
眠に際して生理特性に対応した快適な温熱環境を提供す
ることができると共に、入眠後の寝冷えや睡眠不良を防
止することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発汗量
に基づいて加熱手段の加熱量を自動的に調節するので、
常に人間の生理特性に応じた快適な温熱環境を提供する
ことができる。

【００５１】発汗量に基づいて就寝者の入眠を判定し、
入眠を検出すると加熱動作を停止することとすれば、入
眠後の不要な加熱を防止することができ、快適な睡眠環
境を提供することができる。

【００５２】加熱手段として、電気毛布のヒータ部、電
気カーペットのヒータ部、またはストーブのヒータ部を
利用することにより、好適な具体的構成を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る加熱装置の全体図である。

【図２】発汗センサの構成図である。

【図３】発汗センサの取付方法を説明する図である。

【図４】発汗センサの取付方法を説明する図である。

【図５】実施形態１に係る加熱装置のブロック図であ
る。

【図６】実施形態１に係る制御フローチャートである。

【図７】加熱装置の変形例の構成図である。

【図８】睡眠中の生理特性を示す図であり、（ａ）は睡
眠深度の経時変化を、（ｂ）は深部体温の経時変化を、
（ｃ）は発汗量の経時変化を示す。

【図９】実施形態２に係る加熱装置の全体図である。

【図１０】実施形態２に係る加熱装置のブロック図であ
る。

【図１１】就寝者の睡眠状態を示す図であり、（ａ）は
人体近傍湿度の経時変化、（ｂ）は睡眠深度の経時変化
を示す図である。

【図１２】実施形態２に係る制御フローチャートであ
る。

【図１３】実施形態３に係る制御フローチャートであ
る。

【符号の説明】

(5) 発汗センサ (10) 電気毛布 (11) 制御部 (13) 電気ヒータ (15) 受信部 (16) 加熱量調節部 (40) 電気ヒータ (41) ストーブ (51) 感湿部 (54) ＣＰＵ (55) 送信部 (57) 電源部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】快適な温熱環境を形成するための加熱装
置であって、加熱手段(13,40,45)と、人体の発汗量を検出する発汗量検出手段(5) と、上記発汗量検出手段(5) の検出情報に基づいて上記加熱
手段(13,40,45)の加熱量を調節する制御手段(11)とを備
えている加熱装置。
【請求項２】制御手段(11)は、発汗量検出手段(5) の
検出情報に基づいて就寝者の入眠を判定し、該就寝者の
入眠を検出すると加熱手段(13)の加熱動作を停止させる
ように構成されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】加熱手段は、電気毛布(10)のヒータ部(1
3)によって構成されている請求項１または２のいずれか
一つに記載の加熱装置。
【請求項４】加熱手段は、電気カーペット(46)のヒー
タ部(45)によって構成されている請求項１または２のい
ずれか一つに記載の加熱装置。
【請求項５】加熱手段は、ストーブ(41)のヒータ部(4
0)によって構成されている請求項１または２のいずれか
一つに記載の加熱装置。