JP2003254547A

JP2003254547A - 局所暖房装置及び空気調和機

Info

Publication number: JP2003254547A
Application number: JP2002053601A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Shimizu; 水克浩清; Shinichi Yakabe; 真一矢ヶ部
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】体温の変化や入眠までの時間に個人差があっ
ても、入眠後長時間にわたって最適な睡眠環境を持続す
ることのできる局所暖房装置及び空気調和機を提供す
る。【解決手段】人体の四肢部１２の温度を検出する人体
温度検出手段１１により検出した人体温度に基づいて出
力を制御する局所暖房装置２において、人体温度が上昇
するに従って出力が低下するように、人体温度と反比例
的に出力を制御する。出力制御に当たり、Ｗをヒータ出
力値、Ｗ０をユーザが初期設定したヒータ出力値、ｆ１
を温度をヒータ出力に換算する係数、Ｔを現在の人体温
度、Ｔ０を運転開始から所定時間経過時における人体温
度Ｔ２と設定温度Ｔ３とのいずれか大きい一方の値とし
て、次式、Ｗ＝Ｗ０−ｆ１（Ｔ−Ｔ０）を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体の四肢部の温
度を検出する人体温度検出手段により検出した人体温度
に基づいて出力を制御する局所暖房装置、及び、この局
所暖房装置を使用している居室を空調対象とする空気調
和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機があまり普及していない時代
に、就寝時の補助暖房装置として、古くは湯湯婆が用い
られ、その後に電気毛布や電気行火なども用いられるよ
うになった。一方、空気調和機が広く普及した近年にお
いては、空気調和機と補助暖房装置を併用することも稀
ではなくなってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空気調
和機を併用すると否とに関わらず、上記の補助暖房装置
は、睡眠中の人体の実際の状態量を検出していないた
め、入眠を促進することはできても、補助暖房なしで人
体が睡眠に適した状態に移行した後も加熱を継続するの
が普通であった。従って、睡眠の途中から過熱状態とな
り、不快な睡眠環境に陥ってしまうという問題があっ
た。

【０００４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、体温の変化や入眠までの時
間に個人差があっても、入眠後長時間にわたって最適な
睡眠環境を持続することのできる局所暖房装置を提供す
るにある。

【０００５】本発明の他の目的は、局所暖房装置を使用
している居室を空調対象とするときに、局所暖房装置と
併せてより最適な睡眠環境を持続することのできる空気
調和機を提供するにある。

【０００６】本発明のもう一つの目的は、暖房季及び冷
房季の両方において最適な睡眠環境を保持することので
きる空気調和機を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
人体の四肢部の温度を検出する人体温度検出手段により
検出した人体温度に基づいて出力を制御する局所暖房装
置において、人体温度が上昇するに従って出力が低下す
るように、人体温度と反比例的に出力を制御することを
特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
局所暖房装置において、出力を次式に従って制御するこ
とを特徴とする。Ｗ＝Ｗ０−ｆ１（Ｔ−Ｔ０）ただし、Ｗ：ヒータ出力値Ｗ０：ユーザが初期設定したヒータ出力値ｆ１：温度をヒータ出力に換算する係数Ｔ：現在の人体温度Ｔ０：運転開始から所定時間経過時における人体温度Ｔ
２と設定温度Ｔ３とのいずれか大きい一方の値

【０００９】請求項３に係る発明は、人体の四肢部の温
度を検出する人体温度検出手段により検出した人体温度
に基づいて出力を制御する局所暖房装置において、人体
温度が所定値以上上昇したとき、出力をゼロ又はゼロに
近い所定値に制御することを特徴とする。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の局所暖房装置において、自動と
手動の運転モード選択機能を有し、人体温度検出手段は
人体の足部温度を検出するものであり、自動運転モード
が選択された場合にのみ出力制御を実行することを特徴
とする。

【００１１】請求項５に係る発明は、人体の四肢部の温
度を検出する人体温度検出手段により検出した人体温度
に基づいて出力を制御する局所暖房装置を使用している
居室を空調対象とする空気調和機において、暖房運転時
に人体温度情報を取り込むと共に、人体温度が所定値以
上上昇したとき、予め定めた睡眠用運転モードで制御す
ることを特徴とする。

【００１２】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
空気調和機において、睡眠用運転モードで、室内目標温
度を次式に従って決定することを特徴とする。Ｔｓ１＝Ｔｓ＋ｆ２（Ｔ）＋ｆ３（ｔ）ただし、Ｔｓ１：室内目標温度Ｔｓ：ユーザが設定した室内目標温度ｆ２：人体温度を室内温度に換算する係数Ｔ：人体温度ｆ３：経過時間を室内温度に換算する係数ｔ：人体温度が所定温度以上上昇してからの時間

【００１３】請求項７に係る発明は、において、睡眠用
運転モードでは、室内温度よりも室内湿度を優先して制
御することを特徴とする請求項５又は６に記載の空気調
和機。

【００１４】請求項８に係る発明は、人体の四肢部の温
度を検出する人体温度検出手段により検出した人体温度
に基づいて出力を制御する局所暖房装置を使用している
居室を空調対象とする空気調和機において、暖房運転時
には足部温度情報を取り込み、冷房運転時には腕部の温
度情報を取り込み、それぞれの温度情報に基づいて室内
温度を制御することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係
る局所暖房装置の一実施形態の概略構成図である。同図
において、布団１に人１０が横たわるとき、その足部が
位置する部位に暖房面積の比較的小さいカーペット状の
補助暖房装置２を敷いて寝入るものとする。補助暖房装
置２はプラグ３を図示省略のコンセントに差し込み、制
御部４にて出力を調整する。この場合、人１０の足首に
リストバンド型の温度センサ１１が取り付けられ、この
温度センサ１１によって測定された人体温度が有線又は
無線によって制御部４に伝達される。制御部４は測定さ
れた人体温度に基づいて出力制御を実行するが、このと
き、人体温度が上昇するに従って出力が低下するよう
に、人体温度と反比例的に出力を制御する。以下、具体
的な制御動作を関連する人体及び補助暖房装置の温度特
性をも参照して説明する。

【００１６】補助暖房装置の無い状態で、人が寝床に入
ってからの時間と足部温度との関係、すなわち、足部温
度トレンドを、季節をパラメータとして表すと図２のよ
うになる。図中、曲線Ａは夏季の足部温度の変化を示
し、初期の３３℃近傍から僅かに上昇して略一定値に保
たれる。曲線Ｂは秋季の足部温度の変化を示し、初期の
２２℃近傍から僅かに上昇し、２時間弱を経過した入眠
の状態で、足部温度は急速に上昇し、その後、夏季と比
較すれば僅かに低い一定値に収束する。曲線Ｃは冬季の
足部温度の変化を示し、初期の１８℃近傍から秋よりも
長い３時間弱を経過た入眠状態で、足部温度は急速に上
昇し、その後、秋季よりはいくらか低い一定値に収束す
る。もちろん、この足部温度トレンドは人により、ある
いは、寝具や室温によってかなりのばらつきがあるが、
その傾向は同じと考えられる。

【００１７】一方、本実施形態に用いる補助暖房装置を
図１に示した布団１に敷き、そのときの出力と時間との
関係は、季節をパラメータとして表すと図３に示したよ
うになる。すなわち、夏季においては、直線Ｄに示すよ
うに、周囲温度が高いために出力はゼロに保たれる。秋
季においては、中程度の初期値から、曲線Ｅに示すよう
に、２時間弱で降下してゼロに近い一定値に集束し、冬
季においては、最高度の初期値から、曲線Ｆに示すよう
に、３時間強で降下してゼロに近い一定値に集束する。

【００１８】ここで、補助暖房装置を最も必要とする冬
季に、補助暖房装置２に連続通電した場合と、通電無し
の場合の足部温度を測定し、そのトレンドを示すと図４
のようになる。この図から明らかなように、補助暖房装
置２に連続通電した場合には、曲線Ｐに示すように、経
過時間に従って上昇を続け、入眠後は体温を超えて過熱
状態に至る。これに対して、補助暖房装置２に通電しな
い場合には、曲線Ｒに示したように、前述の図２と同様
に変化する。

【００１９】本実施形態は、図示省略の運転モード切替
手段により、自動運転モードに設定することにより、温
度センサ１１によって検出された人体温度が上昇するに
従って出力が低下するように、出力を人体温度と反比例
的に制御するが、より具体的には次式に従って補助暖房
装置２の出力値を制御する。Ｗ＝Ｗ０−ｆ１（Ｔ−Ｔ０） …（１）ただし、Ｗ：ヒータ出力値Ｗ０：ユーザが初期設定したヒータ出力値ｆ１：温度をヒータ出力に換算する係数Ｔ：現在の人体温度Ｔ０：運転開始から所定時間経過時における人体温度Ｔ
２と設定温度Ｔ３とのいずれか大きい一方の値である。

【００２０】なお、（１）式中のＴ０の決定に関わる所
定時間とは、個人差を考慮しても大部分の人が入眠する
と推測される時間であり、足部温度は所定値ΔＴ、例え
ば、５〜１０℃、より好適には６〜８℃上昇したときを
入眠と判定する。設定温度Ｔ３はヒータ通電のない状態
で収束する足温より僅かに高い温度である。このよう
に、運転開始から所定時間を経過した時点における人体
温度Ｔ２と設定温度Ｔ３とのいずれか大きい一方の値を
基準とする出力制御を本明細書では睡眠用運転モードと
称する。また、（１）式の制御を行った場合に、ユーザ
が入眠した後は一定値Ｗ０に制御される。従って、この
Ｗ０＝０に設定すれば、入眠後の出力がゼロに保持され
る。

【００２１】このように、検出された人体温度に応じて
その出力、すなわち、ヒータ出力値Ｗを制御すると、図
４中の特性曲線Ｑに示したように、就寝直後から特性曲
線Ｐに追随して足部温度が上昇し始め、入眠状態で上昇
傾向が早まり、ヒータ通電の無い曲線Ｒよりも早く収束
温度に近付く。その後、ヒータ連続通電時の特性曲線Ｐ
のように過熱状態になることはなく、ヒータ通電の無い
特性曲線Ｒに極めて近い値に収束する。

【００２２】図４に示した特性曲線Ｑから判断すると、
ヒータ通電の無い場合よりも入眠が確実に早まり、入眠
後の人体温度はヒータ通電の無い場合の温度特性に近づ
くため、過熱状態になることを防止することができる。
また、温度センサ１１によって実際に測定した人体温度
に基づいて出力を制御するため、体温の変化や入眠まで
の時間に個人差がある場合でも、同様な制御が行われ
る。

【００２３】図５はヒータ連続通電、本実施形態、ヒー
タ通電無しの各場合について実際に体験させた寒暑感の
変化をそれぞれ特性曲線Ｘ、Ｙ、Ｚで示したものであ
る。この図から明らかなように、ヒータ連続通電（Ｘ）
においては、入眠時は本実施形態（Ｙ）と略同じ快適さ
を保つが、その後過剰過熱となり、暑く不快感を抱く。
本実施形態（Ｙ）においては、入眠時、入眠後共に快適
な状態を保持することができる。また、通電無しの場合
（Ｚ）においては入眠時に足が冷えて不快でなかなか寝
付かれず、寝付いた後は快適である。

【００２４】かくして、本実施形態に係る補助暖房装置
によれば、体温の変化や入眠までの時間に個人差がある
場合でも、最適な睡眠環境を持続することができる。

【００２５】図６は本発明に係る空気調和機の一実施形
態の概略構成図であり、人体の四肢部の温度を検出する
人体温度検出手段により検出した人体温度に基づいて出
力を制御する局所暖房装置を使用している居室を空調対
象とする空気調和機を示している。図中、図１と同一の
要素には同一の符号を付してその説明を省略する。これ
は、空気調和機自体の運転モードに睡眠用運転モード
（お休みモード）を設ける一方、温度センサ１１の人体
温度検出値を、無線によってマイクロコンピュータ２１
を備える室内制御部に送信し、睡眠用運転モードで、室
内目標温度を次式に従って決定する。Ｔｓ１＝Ｔｓ＋ｆ２（Ｔ）＋ｆ３（ｔ） …（２）ただし、Ｔｓ１：室内目標温度Ｔｓ：ユーザが設定した室内目標温度ｆ２：人体温度を室内温度に換算する係数Ｔ：人体温度ｆ３：経過時間を室内温度に換算する係数ｔ：人体温度が所定温度以上上昇してからの時間である。

【００２６】（２）式は図４の特性曲線Ｑの足部温度に
近似した室温を達成するべく、人体温度Ｔの温度上昇を
支援するように室内目標温度Ｔｓ１を高め、同時に時間
の経過に従って僅かではあるが室内目標温度Ｔｓ１を高
める制御を実施することを表している。このように、布
団１の中の温度、特に、足部温度を制御するに当たり、
居室の温度を足部温度上昇を促すように上昇させること
によって、補助暖房装置のみに依存する場合よりも、さ
らに最適な睡眠環境を持続することができる。

【００２７】ところで、上記（２）式に従って室内目標
温度Ｔｓ１を設定すると、室内の湿度が好ましくない範
囲に制御されてしまう場合がある。図７は絶対湿度Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４をパラメータとして、室内温度と
相対湿度との関係を示した線図である。同図に示したと
おり、居室の相対湿度が６０％以下の領域Ｍは喉が渇
き、かつ、ウィルス等が生存し易い環境で、相対湿度が
６０％を超える領域Ｎは喉が渇かず、しかも、ウィルス
等が生存し難い環境となる。ここで、絶対湿度がＨ３の
状態で、室内目標温度Ｔｓ１を２３℃として空調すると
室内温度も２３℃となり、このときの相対湿度は４０％
になってしまう。このような状態は足部が快適の環境に
保たれたとしても、呼吸器系及び室内環境を悪化させる
結果となる。そこで、図示したように、相対湿度が６０
％になるまで目標温度を低下させる。つまり、睡眠用運
転モードでは、室内温度よりも室内湿度を優先して制御
する。

【００２８】このようにすることによって、寝床内だけ
でなく、居室環境もその人個人にあった睡眠環境に設定
することができる。また、相対湿度を６０％以下になら
ないように設定することにより、暖房することによる乾
燥からの喉の痛みや、居室内でのウィルスの生存を抑制
する効果や、住居の結露を未然に防止する効果が得られ
る。

【００２９】また、通常の空気調和機のみによる暖房で
あると、適温は２０〜２３℃、適湿は６０％程度である
が、補助暖房装置と組み合わせることにより、室温を１
５〜１８℃、湿度を６０％にして、居室内温度を僅かに
下げるだけで快適な睡眠環境を実現することができる。
また、居室内に必要な絶対湿度をも低めに抑えることが
できるため、加湿器の不要化又はその低能力化が達成さ
れ、併せて、住居の結露、喉の渇きを防止することがで
きる。

【００３０】図８は前述した空気調和機の夏期における
使用例で、リストバンド型の温度センサ１１を人１０の
腕部１３に装着してそのスイッチをオン状態にする。こ
れによって、腕の温度情報が無線によって空気調和機２
０のマイクロコンピュータ２１を含む室内制御部に送信
される。そして、空気調和機が睡眠用運転モードに設定
されているとすると、室内制御部は温度情報によって入
眠を判断し、その後は次式に従って室内目標温度を決定
する。Ｔｓ２＝Ｔｓ＋ｆ４（Ｔ）＋ｆ３（ｔ） …（３）ただし、Ｔｓ２：冷房時の補正後の室内目標温度Ｔｓ：ユーザが設定した室内目標温度ｆ４：人体温度を室内温度に換算する係数Ｔ：人体温度ｆ３：経過時間を室内温度に換算する係数ｔ：人体温度が所定温度以上上昇してからの時間である。

【００３１】かくして、冬季に足部温度を利用して快適
な睡眠環境を実現した同一の温度センサ１１を腕部温度
検出に利用し、夏期においてもユーザ個人のその日の状
態にあった快適な睡眠環境を実現することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明による局所暖房装置によれば、体温の変化や入眠ま
での時間に個人差があっても、入眠後長時間にわたって
最適な睡眠環境を持続することができる。また、本発明
による空気調和機によれば、局所暖房装置を使用してい
る居室を空調対象とするときに、局所暖房装置と併せて
より最適な睡眠環境を持続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る局所暖房装置の一実施形態の概略
構成図。

【図２】補助暖房装置の無い状態で、人が寝床に入って
からの足部温度と時間との関係を、季節をパラメータと
して表した線図。

【図３】本発明に係る局所暖房装置の出力と時間との関
係を、季節をパラメータとして表した線図。

【図４】補助暖房装置に連続通電した場合、本実施形態
により出力制御を行った場合、通電をしなかった場合に
ついて、それぞれ足部温度と時間との関係を示した線
図。

【図５】補助暖房装置に連続通電した場合、本実施形態
により出力制御を行った場合、通電をしなかった場合に
ついて、それぞれ寒暑感と時間との関係を示した線図。

【図６】本発明に係る空気調和機の一実施形態の概略構
成図。

【図７】図６に示した実施形態で、室内温度よりも室内
湿度を優先して制御することを説明するために、絶対湿
度をパラメータとして室内温度と相対湿度との関係を示
した線図。

【図８】図６に示した空気調和機の夏期の使用例を説明
する概略構成図。

【符号の説明】

１布団２補助暖房装置３プラグ４制御部１０人１１温度センサ１２足部１３腕部２０空気調和機２１マイクロコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3L060 AA06 AA07 CC11 DD07 EE01 3L072 AA08 AB04 AB10 AC02 AE05 AF00 AG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の四肢部の温度を検出する人体温度検
出手段により検出した人体温度に基づいて出力を制御す
る局所暖房装置において、人体温度が上昇するに従って出力が低下するように、人
体温度と反比例的に出力を制御することを特徴とする局
所暖房装置。
【請求項２】出力を次式に従って制御することを特徴と
する請求項１に記載の局所暖房装置。Ｗ＝Ｗ０−ｆ１（Ｔ−Ｔ０）ただし、Ｗ：ヒータ出力値Ｗ０：ユーザが初期設定したヒータ出力値ｆ１：温度をヒータ出力に換算する係数Ｔ：現在の人体温度Ｔ０：運転開始から所定時間経過時における人体温度Ｔ
２と設定温度Ｔ３とのいずれか大きい一方の値
【請求項３】人体の四肢部の温度を検出する人体温度検
出手段により検出した人体温度に基づいて出力を制御す
る局所暖房装置において、人体温度が所定値以上上昇し
たとき、出力をゼロ又はゼロに近い所定値に制御するこ
とを特徴とする局所暖房装置。
【請求項４】自動と手動の運転モード選択機能を有し、
前記人体温度検出手段は人体の足部温度を検出するもの
であり、自動運転モードが選択された場合にのみ出力制
御を実行することを特徴とする請求項１ないし３のいず
れか１項に記載の局所暖房装置。
【請求項５】人体の四肢部の温度を検出する人体温度検
出手段により検出した人体温度に基づいて出力を制御す
る局所暖房装置を使用している居室を空調対象とする空
気調和機において、暖房運転時に人体温度情報を取り込
むと共に、人体温度が所定値以上上昇したとき、予め定
めた睡眠用運転モードで制御することを特徴とする空気
調和機。
【請求項６】睡眠用運転モードで、室内目標温度を次式
に従って決定することを特徴とする請求項５に記載の空
気調和機。Ｔｓ１＝Ｔｓ＋ｆ２（Ｔ）＋ｆ３（ｔ）ただし、Ｔｓ１：室内目標温度Ｔｓ：ユーザが設定した室内目標温度ｆ２：人体温度を室内温度に換算する係数Ｔ：人体温度ｆ３：経過時間を室内温度に換算する係数ｔ：人体温度が所定温度以上上昇してからの時間
【請求項７】睡眠用運転モードでは、室内温度よりも室
内湿度を優先して制御することを特徴とする請求項５又
は６に記載の空気調和機。
【請求項８】人体の四肢部の温度を検出する人体温度検
出手段により検出した人体温度に基づいて出力を制御す
る局所暖房装置を使用している居室を空調対象とする空
気調和機において、暖房運転時には足部温度情報を取り
込み、冷房運転時には腕部の温度情報を取り込み、それ
ぞれの温度情報に基づいて室内温度を制御することを特
徴とする空気調和機。