JP2009132246A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両内や一般室内の空調に適した空調装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner suitable for air conditioning in a vehicle or a general room.
下記特許文献1には、車両用の空調装置として、車室内外の温度や日射状況に加え、乗員の皮膚温や皮膚温の変化率などの生理情報を用いて、快適な空調を実現するようにしたものが示されている。しかし、皮膚温は個人差が大きく、かつ表層状態であるため、被測定者の冷熱感とはずれが生じるという問題点が有る。このような問題点を解決するため、下記特許文献2〜5に示されるように、さまざまな生理量を計測して環境に反映する空調装置などが提案されている。
しかしながら、上記の特許文献に示される生理量は、いずれも人間の冷熱感に対して一義的ではなく、例えば、心拍数は高温/低温の両方で上昇するようなことより、被測定者に快適な環境を提供できているとは言いがたかった。さらに、空調装置の制御は、被測定者の快適性を増加する方向になされるが、健康として考慮されているのは最終的な設定状態だけであり、設定状態に至るまでの途中状態の健康まで考慮する制御にはなっていない。 However, none of the physiological amounts shown in the above-mentioned patent documents are unambiguous with respect to human cold feeling. For example, the heart rate increases at both high and low temperatures, so that the subject is comfortable. It was hard to say that we were able to provide a comfortable environment. In addition, the control of the air conditioner will be in the direction of increasing the comfort of the subject, but only the final setting state is considered as health, and the health of the intermediate state until reaching the setting state It is not the control to consider until.
本発明は、このような従来の技術に着目して成されたものであり、その第1の目的は、被空調空間内に居る人間の冷熱感をより正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することのできる空調装置を提供することにある。また、第2の目的は、被空調空間内に居る人間の個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、より健康を考慮した方向に空調制御を可変することのできる空調装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a conventional technique. The first object of the present invention is to more accurately detect the sensation of human beings in the air-conditioned space, and to achieve the sensation of coldness. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an air conditioner capable of changing the air conditioning control in a more comfortable direction. The second purpose is to detect the personal characteristics of a person in the air-conditioned space, and to control the air conditioning in a direction that considers health more according to the personal characteristics and the temporal changes in the personal characteristics. The object is to provide an air conditioner that can be varied.
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、被空調空間(10b)内の温度を設定温度に維持するために、被空調空間(10b)内へ吹き出す空調風の温度を制御する空調装置において、
被空調空間(10b)内の乗員(PA)の脈波信号を計測する脈波計測手段(97)と、脈波計測手段(97)で計測した脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段(1)と、脈波特徴量抽出手段(1)で抽出された特徴量から、乗員(PA)の個人特性を推定する個人特性推定手段(2)と、個人特性推定手段(2)で推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御手段(120)とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention according to
Necessary for temperature control of the conditioned air from the pulse wave measuring means (97) for measuring the pulse wave signal of the passenger (PA) in the air-conditioned space (10b) and the pulse wave signal measured by the pulse wave measuring means (97) Pulse wave feature quantity extraction means (1) for extracting a characteristic quantity, and personal characteristic estimation means (2) for estimating the personal characteristics of the occupant (PA) from the feature quantity extracted by the pulse wave feature quantity extraction means (1) ) And air conditioning control means (120) that varies the control over the set temperature in accordance with the personal characteristics estimated by the personal characteristics estimation means (2) and the temporal change of the personal characteristics.
この請求項1に記載の発明によれば、被空調空間(10b)内に居る乗員(PA)の個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、快適だけではなく、健康にも考慮した空調となるよう制御を可変することができる。例えば、高齢者は冷熱感には鈍いが、暑熱に対する負荷には弱いため、脈波信号から推定される個人特性を考慮することにより、その人に適合した健康的な空調を実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the personal characteristics of the passenger (PA) in the air-conditioned space (10b) are detected, and according to the personal characteristics and temporal changes in the personal characteristics, The control can be varied so that the air conditioning takes into account not only comfort but also health. For example, an elderly person is dull in the cold feeling but weak in the load against the heat, and by considering the personal characteristics estimated from the pulse wave signal, a healthy air conditioning suitable for the person can be realized. .
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の空調装置において、個人特性は、循環器系の個人特性であることを特徴としている。従来は、循環器系の情報によることなく空調を制御していたが、環境温度の変化は循環器系の疾患などの体調不良を招くおそれがある。この請求項2に記載の発明によれば、循環器系の個人特性を考慮して空調することにより、循環器系の疾患を防ぐことができる。 According to a second aspect of the present invention, in the air conditioner according to the first aspect, the personal characteristic is a personal characteristic of a circulatory system. Conventionally, air conditioning is controlled without using information on the circulatory system, but changes in the environmental temperature may cause poor physical condition such as circulatory system diseases. According to the second aspect of the present invention, cardiovascular diseases can be prevented by performing air conditioning in consideration of personal characteristics of the circulatory system.
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の空調装置において、個人特性に応じて、設定温度に向けての温度可変速度を可変することを特徴としている。この請求項3に記載の発明によれば、例えば、血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧の高い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることで、前述した疾患の危険を防ぐことができる。
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that, in the air conditioner according to
また、請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれかに記載の空調装置において、少なくとも設定温度に向けて被空調空間(10b)内の温度を可変している間は、個人特性の変化を監視し、その変化が所定の変化量もしくは変化率を超えて変化する場合は、被空調空間(10b)内への空調程度を弱くすることを特徴としている。
Further, in the invention according to claim 4, in the air conditioner according to any one of
この請求項4に記載の発明によれば、血圧や脈波伝播時間(PTT)などの個人特性の変化を見ながら温度を可変させることで、設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても、健康を考慮することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, by changing the temperature while observing changes in personal characteristics such as blood pressure and pulse wave propagation time (PTT), it is possible to prevent sudden changes in the middle state until reaching the set temperature. Even health can be considered.
また、請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれかに記載の空調装置において、個人特性は、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力のいずれかであることを特徴としている。例えば、高齢者などの血管の硬い人が急激な冷房にあたることは、急激に血圧が上昇して危険である。
The invention according to claim 5 is characterized in that, in the air conditioner according to any one of
また、例えば、血圧調整能力の低い人が急激な暖房にあたることは血圧の低下を招き、場合によっては失神することもある。しかし、この請求項5に記載の発明によれば、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力などの個人特性に対応した空調とすることで、上記の危険を未然に防ぐことができる。 In addition, for example, a person with low blood pressure adjustment ability that suddenly heats up causes a drop in blood pressure, and in some cases, faints. However, according to the fifth aspect of the present invention, the above-mentioned danger can be prevented beforehand by setting the air conditioning corresponding to personal characteristics such as blood pressure, blood vessel hardness and blood pressure adjustment ability.
また、請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれかに記載の空調装置において、個人特性は、脈波伝播時間(PTT)、脈波波形、加速度脈波、血圧−心拍の相互相関係数(ρMAX)および心拍変動の揺らぎ(LFHF)のいずれかを用いて求めることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the air conditioner according to any one of the first to fifth aspects, the personal characteristics include pulse wave propagation time (PTT), pulse wave waveform, acceleration pulse wave, blood pressure-heart rate. It is characterized in that it is obtained using either a cross-correlation coefficient (ρMAX) or fluctuation of heart rate variability (LFHF).
例えば、加速度脈波や脈波伝播時間(PTT)からは血圧や血管硬さなどが、また、血圧−心拍の相互相関係数(ρMAX)からは血圧調整能力が読み取ることができる。つまり、この請求項6に記載の発明によれば、これらの脈波パラメータのいずれかを用いることにより、血圧、血管の硬さおよび血圧調整能力などの循環器系の個人特性を読み取ることができる。 For example, blood pressure and blood vessel hardness can be read from the acceleration pulse wave and pulse wave propagation time (PTT), and the blood pressure adjustment ability can be read from the blood pressure-heart rate cross-correlation coefficient (ρMAX). In other words, according to the invention described in claim 6, by using any of these pulse wave parameters, it is possible to read personal characteristics of the circulatory system such as blood pressure, blood vessel hardness, and blood pressure adjustment ability. .
また、請求項7に記載の発明では、請求項1に記載の空調装置において、個人特性は、冷熱感であることを特徴としている。この請求項7に記載の発明によれば、生体特性に併せて、暑いときは血流が増え、寒いときは血流が絞られることなどより冷熱指標を検出することができる。このことより、被空調空間(10b)内に居る乗員(PA)の冷熱感を正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the air conditioner according to the first aspect, the personal characteristic is a feeling of cold. According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the biological characteristics, the cold index can be detected from the fact that the blood flow increases when it is hot and the blood flow is throttled when it is cold. Accordingly, it is possible to accurately detect the cold feeling of the passenger (PA) in the air-conditioned space (10b) and vary the air conditioning control in a more comfortable direction according to the cold feeling.
また、請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の空調装置において、冷感を検出する場合と熱感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出することを特徴としている。従来は、冷熱感の検出が、ある生理量を用いて一義的に行われていたため、誤検出や個人の感覚とのずれを生じるという問題点があった。しかし、この請求項8に記載の発明によれば、冷感を検出し易い脈波特性と熱感を検出し易い脈波特性との両方を用いることにより、誤検出することなく個人の感覚と合った冷熱感を検出することができる。
また、請求項9に記載の発明では、請求項8に記載の空調装置において、冷感を、脈波振幅、脈波伝播時間(PTT)および加速度脈波のいずれかを用いて検出することを特徴としている。この請求項9に記載の発明によれば、末梢の情報を反映し易い脈波特性を用いることで、冷感の検出精度を向上させることができる。
The invention according to claim 8 is characterized in that, in the air conditioner according to claim 7, detection is performed using different pulse wave characteristics when detecting a cold feeling and when detecting a hot feeling. Yes. Conventionally, the detection of the thermal sensation has been uniquely performed using a certain physiological quantity, so that there has been a problem that a misdetection or a deviation from an individual sense occurs. However, according to the invention described in claim 8, by using both the pulse wave characteristic that is easy to detect the cold feeling and the pulse wave characteristic that is easy to detect the hot feeling, the personal A sense of coldness that matches the senses can be detected.
In the invention according to
また、請求項10に記載の発明では、請求項8に記載の空調装置において、熱感を、心拍数または脈波面積を用いて検出することを特徴としている。この請求項10に記載の発明によれば、代謝量の増大を反映し易い脈波特性を用いることで、熱感の検出精度を向上させることができる。 Further, the invention described in claim 10 is characterized in that, in the air conditioner described in claim 8, the thermal sensation is detected using a heart rate or a pulse wave area. According to the tenth aspect of the present invention, by using the pulse wave characteristic that easily reflects an increase in metabolic rate, the detection accuracy of the hot feeling can be improved.
また、請求項11に記載の発明では、請求項9または10に記載の空調装置において、冷感が検出される間は、被空調空間(10b)内へ吹き出す空調風の温度を高めるように、また熱感が検出される間は、被空調空間(10b)内へ吹き出す空調風の温度を下げるように制御することを特徴としている。この請求項11に記載の発明によれば、検出されている個人の冷熱感を解消もしくは改善することができる。
Further, in the invention according to claim 11, in the air conditioner according to
また、請求項12に記載の発明では、請求項1ないし11のいずれかに記載の空調装置において、乗員(PA)の個人情報を入力する個人情報入力手段(3)を有し、個人情報入力手段(3)で入力された個人情報に応じて個人特性を補正することを特徴としている。
Further, in the invention according to
この請求項11に記載の発明によれば、個人特性の中でも、時間的な変化を制御に反映させるものではなく、個人の傾向として制御に反映させるものであれば、過去に計測されたデータや外部で計測されたデータを用いたり、そのデータで計測データを補正したりすることにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。また、個人情報として疾患などの病歴を入力することにより、より個人にとって健康な空調を実現することができる。 According to the invention described in claim 11, among personal characteristics, if a change in time is not reflected in the control, but is reflected in the control as an individual tendency, By using data measured externally or correcting the measurement data with the data, erroneous determination can be prevented and air conditioning can be performed in consideration of more accurate personal characteristics. In addition, by inputting a medical history such as a disease as personal information, air conditioning that is healthier for the individual can be realized.
また、請求項13に記載の発明では、請求項1ないし12のいずれかに記載の空調装置において、被空調空間(10b)内の環境状態を計測する環境計測手段(92、94)を有し、環境計測手段(92、94)で計測された環境状態に応じて個人特性を補正することを特徴としている。
In the invention according to claim 13, in the air conditioner according to any one of
例えば、低温環境では、血管年齢を高齢者側に見積もり易くなったりするが、この請求項12に記載の発明によれば、環境状態に応じて個人特性を補正することにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
For example, in a low-temperature environment, it is easy to estimate the age of blood vessels to the elderly side, but according to the invention of
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1〜5を用いて詳細に説明する。まず、図1は、本発明に係る車両用空調装置の機械的構成の一例を示す断面図であり、図2は、図1の車両用空調装置における制御系の構成を示すブロック図である。本実施形態は、本発明を車両用の空調装置に適用した例を示している。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a sectional view showing an example of a mechanical configuration of a vehicle air conditioner according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system in the vehicle air conditioner of FIG. The present embodiment shows an example in which the present invention is applied to a vehicle air conditioner.
この空調装置は、車両の車室(被空調空間)10b内前方に配置された空調ダクト(通風路)20を備えており、この空調ダクト20内には、その上流から下流にかけて、内外気切り換えドア30、ブロワ40、エバポレータ50、エアミックスドア60、ヒータコア70および吹出口80が配設されている。
The air conditioner includes an air conditioning duct (ventilation path) 20 disposed in front of a vehicle compartment (air-conditioned space) 10b of the vehicle, and the inside and outside air switching is performed in the
内外気切り換えドア30は、その外気導入位置に切り換えられて、空調ダクト20内への外気導入口21aを介する外気(車室外空気)の空気流としての流入を許容する。また、内外気切り換えドア30は、その内気導入位置に切り換えられて、空調ダクト20内への内気導入口21bを介する内気(車室10b内空気)の空気流としての流入を許容する。
The inside / outside
ブロワ40は、駆動回路40aによって駆動されるブロワモータ41の回転速度に応じてファン42を回転させ、空調ダクト20内への内外気切り換えドア30を介する空気流を導入してエバポレータ50に向けて送風する。エバポレータ50は、空調装置の図示しない冷凍サイクルの可変容量型圧縮機50aの作動に応じて、ブロワ40からの空気流を冷却する。
The
圧縮機50aは、車両の図示しない走行用のエンジンからベルト機構を介して動力を受けて作動するものであり、この圧縮機50aの容量は容量制御機構50bの作動に応じて変化する。エアミックスドア60は、サーボモータ60aによって駆動され、その開度に応じてエバポレータ50からの冷却空気流をヒータコア70に流入させるとともに、残余の冷却空気流を吹出口80に向けて流動させる。
The
なお、吹出口80は、空調ダクト20の開口部から延長されて車室10b内の運転席および助手席の左右両側に配設されている。なお、図1では省略しているが、実際の吹出口は、前面窓ガラスの内側に向けて吹き出すデフロスタ吹出口、乗員PAの上半身に向けて吹き出すフェイス吹出口および乗員PAの足元に向けて吹き出すフット吹出口など、複数の吹出口で構成されている。
The
そして、その複数の吹出口を開閉切換するための図示しない複数のドアと、その複数のドアを駆動するサーボモータなどの駆動手段が構成され、各種の吹出モードに対応して開閉切換されるようになっている。図2に示す操作スイッチSWは、空調装置を作動させるときに操作されて操作信号を生ずる。温度設定器91は、車室10b内の温度を所望の温度に設定するとき操作され、同所望の温度を設定温信号として発生する。
Then, a plurality of doors (not shown) for switching the opening and closing of the plurality of outlets and driving means such as a servo motor for driving the plurality of doors are configured to be opened and closed corresponding to various blowing modes. It has become. The operation switch SW shown in FIG. 2 is operated when operating the air conditioner to generate an operation signal. The
内気温センサ(環境計測手段)92は、図1に示す如く、ダッシュボード12の前壁の左右中央部に配設されているものであり、車室10b内の現実の温度を検出して内気温検出信号として発生する。外気温センサ93は、エンジンルーム10aの前方開口部の左右中央部に配設されているものであり、外気の現実の温度を検出して外気温検出信号として発生する。
As shown in FIG. 1, the inside air temperature sensor (environment measuring means) 92 is disposed at the left and right center of the front wall of the
日射センサ94(環境計測手段)は、ダッシュボード12の上壁の左右中央部に配設されているものであり、車室10b内に入射する現実の日射量を検出し、日射検出信号として発生する。出口温センサ95は、エバポレータ50の出口の吹き出し空気流の現実の温度を検出して出口温検出信号として発生する。水温センサ96は、車両のエンジン冷却系統内を流れる冷却水の現実の温度を検出して水温検出信号として発生する。
The solar radiation sensor 94 (environmental measurement means) is disposed in the center of the upper wall of the
脈波センサ(脈波計測手段)97は、図1に示す如く、ハンドル10cの中に組み込まれており、座席に着座した乗員PAの手から循環器系の情報として脈波を検出して、乗員PAの個人特性としての脈波信号を発生する。心電センサ98は、図1に示す如く、脈波センサ97と一緒にハンドル10cの中に組み込まれており、座席に着座した乗員PAの手から循環器系の情報として心電を検出して、乗員PAの個人特性としての心電信号を発生する。
As shown in FIG. 1, the pulse wave sensor (pulse wave measuring means) 97 is incorporated in the
A−D変換器110は、温度設定器91からの設定温信号、内気温センサ92からの内気温検出信号、外気温センサ93からの外気温検出信号、日射センサ94からの日射検出信号、出口温センサ95からの出口温検出信号、水温センサ96からの水温検出信号、脈波センサ97からの脈波検出信号および心電センサ98からの心電検出信号を第1〜第8のディジタル信号として発生する。
The
エアコンECU(空調制御手段)120は、コンピュータプログラムを、図3に示すフローチャートに従い、A−D変換器110との協働により実行し、この実行中において、駆動回路40a、容量制御機構50bおよびサーボモータ60aの駆動制御に必要な演算処理をする。なお、上述のコンピュータプログラムは、エアコンECU120のROMに予め記憶されている。
The air conditioner ECU (air conditioning control means) 120 executes a computer program in accordance with the flowchart shown in FIG. 3 in cooperation with the
また、エアコンECU120は、車両のイグニッションスイッチIGの閉成に応答してバッテリBAから給電されて作動状態になり、操作スイッチSWからの操作信号に応答して、コンピュータプログラムの実行を開始する。次に、エアコンECU120による制御方法の概要を、図3に基づいて説明する。図3は、図2のエアコンECUにおける全体制御プログラムを示すフローチャートである。
In addition, the
まず、エアコンECU120内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容などの初期化を行う(ステップS1)。次に、各種データをデータ処理用メモリに読み込む。即ち、図示しないエアコン操作パネル上の各種操作スイッチからのスイッチ信号や、前述した各種センサからのセンサ信号を入力する(ステップS2)。
First, the contents stored in the data processing memory built in the microcomputer inside the
次に、上記の入力データを記憶している演算式に代入して、目標吹出温度を演算し、その目標吹出温度と外気温から、目標エバポレータ出口温を演算する(ステップS3)。次に、ステップS3で求めた目標吹出温度に基づいてブロワ風量、すなわちブロワモータ41に印加するブロワ制御電圧を、予め定めた特性パターンに基づいて決定する(ステップS4)。
Next, the target blowing temperature is calculated by substituting the above input data into the stored calculation formula, and the target evaporator outlet temperature is calculated from the target blowing temperature and the outside air temperature (step S3). Next, the blower air volume, that is, the blower control voltage to be applied to the
次に、ステップS3で求めた目標吹出温度と上記の入力データとをメモリに記憶されている演算式に代入して、エアミックスドア60のエアミックス開度(%)を演算する(ステップS5)。次に、ステップS3で求めた目標吹出温度に基づき、車室内へ取り込む空気流の吸込モードと、車室内へ吹き出す空気流の吹出モードとを決定する(ステップS6)。 Next, the target blowing temperature obtained in step S3 and the above input data are substituted into the arithmetic expression stored in the memory to calculate the air mix opening degree (%) of the air mix door 60 (step S5). . Next, based on the target blowing temperature obtained in step S3, an air flow suction mode to be taken into the vehicle interior and an air flow blow mode to be blown into the vehicle compartment are determined (step S6).
次に、ステップS3で求めた目標吹出温度と出口温センサ95が検知する実際のエバポレータ出口温とが一致するように、フィードバック制御(PI制御)にて圧縮機50aを目標吐出量とするための制御電流値を演算する(ステップS7)。具体的には、容量制御機構50bとして電磁式容量制御弁が圧縮機50aに付設されており、その容量制御弁の電磁ソレノイドに供給する制御電流(目標値ソレノイド電流)を、メモリに記憶されている演算式に基づいて演算する。
Next, feedback control (PI control) is used to set the
次に、ステップS4で決定されたブロワ制御電流となるように、駆動回路40aに制御信号を出力する(ステップS8)。次に、ステップS5で演算されたエアミックス開度となるように、サーボモータ60aに制御信号を出力する(ステップS9)。次に、ステップS6で決定された吸込モードと吹出モードとなるように、図示しないサーボモータに制御信号を出力する(ステップS10)。
Next, a control signal is output to the
次に、ステップS7で演算された制御電流を圧縮機50aに付設された電磁式容量制御弁の電磁ソレノイドに出力する(ステップS11)。その後にステップS2の制御処理に戻る。なお、マニュアル設定時には、その設定値に従って第3図の制御プログラムが実行される。図4は、本発明における各手段の構成を示すブロック図である。
Next, the control current calculated in step S7 is output to the electromagnetic solenoid of the electromagnetic capacity control valve attached to the
本実施形態の車両用空調装置は、車室10b内の乗員PAの脈波信号を計測する脈波計測手段としての脈波センサ97と、脈波センサ97で計測した脈波信号から必要とする特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段1と、脈波特徴量抽出手段1で抽出された特徴量から乗員PAの個人特性を推定する個人特性推定手段2と、個人特性推定手段2で推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御手段としてのエアコンECU120とを備えている。
The vehicle air conditioner according to the present embodiment requires a
また、乗員PAの個人情報を入力する個人情報入力手段3と、車室10b内の環境状態を計測する環境計測手段としての内気温センサ92や日射センサ94を備えている。そして、これらからの信号が乗員PAの個人情報や環境情報として個人特性推定手段2に入力され、個人特性推定手段2で推定された個人特性にこれらの情報が加味され、必要に応じて個人特性が補正されるようになっている。
Moreover, the personal information input means 3 which inputs personal information of passenger | crew PA, and the
なお、脈波特徴量抽出手段1および個人特性推定手段2は、実際はエアコンECU120の中にプログラムとして組み込まれ、個人情報入力手段3は、ダッシュボード12上のエアコン操作パネルなどに組み込まれる。次に、上述した各手段での作動を具体的に説明する。図5は、図4の内容を、本発明の第1実施形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。
The pulse wave feature amount extraction means 1 and the personal characteristic estimation means 2 are actually incorporated as programs in the
まず、計測ステップとして、ハンドル10c内に組み込まれた脈波センサ97および心電センサ98により、脈波および心電を計測する。次に、特徴量抽出ステップ1Aとして、計測された脈波、心電より特徴量を算出する。本実施形態では特徴量として、末梢血管に関連したパラメータとして、脈波を2回微分した値である加速度脈波を算出している。他の特徴量として、脈波伝播時間(血管の硬さや血圧に関連するパラメータで、以下、PTTとする)、脈波波形、血圧−心拍の相互相関係数(以下、ρMAXとする)および心拍変動の揺らぎ(以下、LFHFとする)などを抽出しても良い。
First, as a measurement step, the pulse wave and the electrocardiogram are measured by the
次に、個人特性推定ステップ2Aとして、本実施形態では、循環器系の推定を行っている。より具体的に、本実施形態では、抽出した加速度脈波の波形から、乗員PAの血管が硬いか、柔らかいかを判定している。これは、急激な温度変化を受けたときの生体反応として、急激に冷やされた場合は末梢血管が収縮して血圧が上昇する。このため、血圧の高い人や動脈硬化の進んだ人では、心臓や脳に負担が掛かり、重大な疾患を引き起こすおそれがある。
Next, as the personal
また、逆に、急激に暖められた場合は、末梢血管が拡張して血圧が低下する。このため、血圧調整機能の弱い人(例えば、立ちくらみし易い人)では、脳へ到達する血液が不足して立ちくらみと同様の現象が生じ、運転中では危険な状態となる。このような事態を防ぐため、他の特徴量として、PTTからは加速度脈波と同様に血圧や血管硬さが推定でき、ρMAXからは血圧調整機能が推定できる。 On the other hand, when warmed up rapidly, peripheral blood vessels dilate and blood pressure decreases. For this reason, in a person with weak blood pressure adjustment function (for example, a person who is easily dizzy), blood that reaches the brain is insufficient and a phenomenon similar to that of dizziness occurs, resulting in a dangerous state during driving. In order to prevent such a situation, as other feature amounts, blood pressure and blood vessel hardness can be estimated from PTT as in the acceleration pulse wave, and a blood pressure adjustment function can be estimated from ρMAX.
なお、個人情報入力ステップ3として、予め乗員PAの年齢、性別および体格などを入力しておき、個人特性推定ステップ2Aでの循環器系の推定の参考情報とするようになっている。また、環境計測ステップとして、内気温センサ92や日射センサ94などで検出された内気温や日射量など、乗員PAの環境情報も入力し、個人特性推定ステップ2Aでの循環器系の推定の参考情報とするようになっている。
In addition, as the personal information input step 3, the age, sex, physique, etc. of the occupant PA are input in advance and used as reference information for cardiovascular system estimation in the personal
次に、空調制御ステップ120Aとして、推定した循環器系の個人特性に対応させて、空調制御を可変する。より具体的に、本実施形態では、血管の柔らかい人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血管の硬い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させるようにしている。
Next, as the air
これは、血圧の高い人、血圧の低い人、血圧調整能力の低い人に対しても、設定温度に向けての温度可変速度をゆっくりと可変するのが良い。また、少なくとも設定温度に向けての温度可変中は、血圧やPTTなどの推移を監視するようになっており、その変化が所定の変化率を超えて変化する場合は、車室10b内への空調程度を弱くするようになっている。
For this reason, it is preferable that the temperature variable speed toward the set temperature is slowly changed even for a person with high blood pressure, a person with low blood pressure, and a person with low blood pressure adjustment ability. Further, at least during the temperature variation toward the set temperature, the blood pressure, the PTT, and the like are monitored. If the change exceeds a predetermined change rate, the change into the
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。車室10b内の乗員PAの脈波信号を計測する脈波センサ97と、脈波センサ97で計測した脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する特徴量抽出ステップ1Aと、特徴量抽出ステップ1Aで抽出された特徴量から、乗員PAの個人特性を推定する個人特性推定ステップ2Aと、個人特性推定ステップ2Aで推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御ステップ120Aとを有している。
Next, the features and effects of this embodiment will be described. A
これによれば、車室10b内に居る乗員PAの個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、快適だけではなく、健康にも考慮した空調となるよう制御を可変することができる。例えば、高齢者は冷熱感には鈍いが、暑熱に対する負荷には弱いため、脈波信号から推定される個人特性を考慮することにより、その人に適合した健康的な空調を実現することができる。
According to this, the personal characteristics of the occupant PA in the
また、個人特性は、主に循環器系の個人特性である。従来は、循環器系の情報によることなく空調を制御していたが、環境温度の変化は循環器系の疾患を招くおそれがある。つまり、循環器系の個人特性を考慮して空調することにより、循環器系の疾患などの体調不良を防ぐことができる。 The personal characteristics are mainly personal characteristics of the circulatory system. Conventionally, air conditioning is controlled without using information on the circulatory system, but changes in the environmental temperature may cause a circulatory system disease. In other words, poor air condition such as cardiovascular diseases can be prevented by air conditioning in consideration of personal characteristics of the cardiovascular system.
また、個人特性に応じて、設定温度に向けての温度可変速度を可変している。これによれば、例えば、血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧の高い人、血圧の低い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることで、前述した疾患の危険を防ぐことができる。 Further, the temperature variable speed toward the set temperature is varied according to the individual characteristics. According to this, for example, for a person with soft blood vessels or a person with high blood pressure adjustment ability, the temperature is quickly shifted to a set temperature, and a person with high blood pressure, a person with low blood pressure, a person with hard blood vessels, and a blood pressure adjustment ability For low people, the risk of the above-mentioned diseases can be prevented by slowly shifting to the set temperature.
また、少なくとも設定温度に向けて車室10b内の温度を可変している間は、個人特性の変化を監視し、その変化が所定の変化率を超えて変化する場合は、車室10b内への空調程度を弱くするようにしている。これによれば、血圧やPTTなどの個人特性の変化を見ながら温度を可変させることで、設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても、健康を考慮することができる。
Further, at least while the temperature in the
また、個人特性は、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力のいずれかである。例えば、高齢者などの血管の硬い人が急激な冷房にあたることは、急激に血圧が上昇して危険である。また、例えば、血圧調整能力の低い人が急激な暖房にあたることは血圧の低下を招き、場合によっては失神することもある。しかし、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力などの個人特性に対応した空調とすることで、上記の危険を未然に防ぐことができる。 The personal characteristic is any one of blood pressure, vascular hardness, and blood pressure adjustment ability. For example, it is dangerous that a person with hard blood vessels, such as an elderly person, undergoes rapid cooling, because the blood pressure rapidly increases. In addition, for example, a person with low blood pressure adjustment ability that suddenly heats up causes a drop in blood pressure, and in some cases, faints. However, the above-mentioned danger can be prevented beforehand by using an air conditioner corresponding to personal characteristics such as blood pressure, blood vessel hardness, and blood pressure adjustment ability.
また、個人特性は、PTT、脈波波形、加速度脈波、ρMAXおよびLFHFのいずれかを用いて求めている。例えば、加速度脈波やPTTからは血圧や血管硬さなどが、また、ρMAXからは血圧調整能力が読み取ることができる。つまり、これらの脈波パラメータのいずれかを用いることにより、血圧、血管の硬さおよび血圧調整能力などの循環器系の個人特性を読み取ることができる。 The personal characteristics are obtained by using any one of PTT, pulse wave waveform, acceleration pulse wave, ρMAX, and LFHF. For example, blood pressure and blood vessel hardness can be read from acceleration pulse wave and PTT, and blood pressure adjustment ability can be read from ρMAX. That is, by using any of these pulse wave parameters, it is possible to read personal characteristics of the circulatory system such as blood pressure, blood vessel hardness, and blood pressure adjustment ability.
また、乗員PAの個人情報を入力する個人情報入力ステップ3を有し、個人情報入力ステップ3で入力された個人情報に応じて個人特性を補正するようにしている。これによれば、個人特性の中でも、時間的な変化を制御に反映させるものではなく、個人の傾向として制御に反映させるものであれば、過去に計測されたデータや外部で計測されたデータを用いたり、そのデータで計測データを補正したりすることにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。 Further, the personal information input step 3 for inputting the personal information of the occupant PA is provided, and the personal characteristics are corrected in accordance with the personal information input in the personal information input step 3. According to this, in the personal characteristics, if the change in time is not reflected in the control, and if it is reflected in the control as a personal tendency, the data measured in the past or the data measured outside is not used. By using or correcting the measurement data with the data, it is possible to prevent erroneous determination and to perform air conditioning considering more accurate personal characteristics.
また、車室10b内の環境状態を計測する内気温センサ92や日射センサ94などを有し、内気温センサ92や日射センサ94などで計測された環境状態に応じて個人特性を補正するようにしている。例えば、低温環境では、血管年齢を高齢者側に見積もり易くなったりするが、環境状態に応じて個人特性を補正することにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。
In addition, an internal
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図6は、図4の内容を、本発明の第2実施形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。なお、本実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。この点で、計測ステップ、個人情報入力ステップ3および環境計測ステップは説明を省略する。異なる構成および特徴について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram for explaining the contents of FIG. 4 as a specific operation in the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this respect, description of the measurement step, the personal information input step 3 and the environment measurement step is omitted. Different configurations and features will be described.
本実施形態の特徴量抽出ステップ1Bでは、計測された脈波、心電より特徴量として、心拍数(以下、HRとする)や脈波振幅などを算出している。他の特徴量として、前述したPTTや加速度脈波および脈波面積などを抽出しても良い。これらは、冷熱に関する生理パラメータとして、下記の特徴を持つ。
In the feature
HR:暑い場合は放熱を促進するため、HRを増大させて血流を促進させる。また、寒い場合は放熱を抑制する効果と、感情的な効果などが生じ、必ずしも低下するとは限らない。また、低下しても効果は小さい。 HR: In order to promote heat dissipation when hot, HR is increased to promote blood flow. Moreover, when it is cold, the effect which suppresses heat dissipation, the emotional effect, etc. arise, and it does not necessarily reduce. Moreover, even if it falls, an effect is small.
脈波振幅:暑い場合は、血流の増加がHRで賄われてしまうため、そのときの交感神経の活動により、増減がばらつく。寒い場合は、放熱を抑制するため、確実に末梢血管を収縮させ、脈波振幅は小さくなる。 Pulse wave amplitude: When it is hot, the increase in blood flow is covered by HR, and the increase or decrease varies depending on the activity of the sympathetic nerve at that time. When it is cold, the peripheral blood vessels are surely contracted to suppress heat dissipation, and the pulse wave amplitude is reduced.
PTT:暑い場合は、HRの増加による血管硬さの増加と、血管系の拡張による血管硬さの減少の効果が混合する。寒い場合は、血管収縮の効果が強く出る。 PTT: When it is hot, an increase in vascular hardness due to an increase in HR and a decrease in vascular hardness due to expansion of the vascular system are mixed. When it is cold, the effect of vasoconstriction is strong.
加速度脈波(c、d):温熱刺激に対してはPTTとほぼ同様の反応を示す。 Acceleration pulse wave (c, d): It shows almost the same reaction as PTT for thermal stimulation.
脈波面積:単位時間当たりの面積とすると、温熱刺激に対しては、HRとほぼ同じ情報となる。 Pulse wave area: Assuming an area per unit time, the information is almost the same as HR for thermal stimulation.
次に、個人特性推定ステップ2Bとして、本実施形態では、冷熱感の推定を行っている。なお、熱感を検出する場合と冷感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出している。具体的に本実施形態では、熱感の検出にはHRを用い、冷感の検出には脈波振幅を用いている。これは、熱感を検出し易い脈波特性(HR)と冷感を検出し易い脈波特性(脈波振幅)との両方を用いたものである。
Next, as the personal
図6の2B中に示す例では、環境の温度が上がればHRも上がって熱感が検出される(左上グラフ)。また、環境の温度が一定でも乗員PAが興奮すれば、代謝量の増大のため乗員PAは熱感を感じるが、興奮によるHRの上昇を代謝量の増大と捉え、熱感として検出できる(右上グラフ)。また、逆に、環境の温度が下がれば脈波振幅が下がって冷感が検出される(左下グラフ)。また、環境の温度が一定でも乗員PAがリラックスすれば、代謝量が低下し乗員は冷感を感じるが、リラックスによる脈波振幅の低下を冷感として検出できる(右下グラフ)。 In the example shown in 2B of FIG. 6, if the temperature of the environment rises, HR also rises and a hot feeling is detected (upper left graph). In addition, if the passenger PA is excited even if the temperature of the environment is constant, the passenger PA feels a sense of heat because of an increase in the amount of metabolism, but an increase in HR due to excitement can be regarded as an increase in the amount of metabolism and can be detected as a feeling of heat (upper right) Graph). Conversely, if the temperature of the environment decreases, the pulse wave amplitude decreases and a cold feeling is detected (lower left graph). In addition, if the occupant PA relaxes even if the temperature of the environment is constant, the metabolic rate decreases and the occupant feels cold, but a decrease in pulse wave amplitude due to relaxation can be detected as a cold sensation (lower right graph).
なお、熱感の検出には他に脈波面積を用いても良いし、冷感の検出には他にPTTや加速度脈波を用いても良い。次に、空調制御ステップ120Bとして、熱感が検出される間は、車室10b内へ吹き出す空調風の温度を若干低く可変することにより、熱感として上がっていたHRは下がって落ち着くようになる。また、冷感が検出される間は、車室10b内へ吹き出す空調風の温度を若干高く可変することにより、冷感として下がっていた脈波振幅は上がって落ち着くようになる。
In addition, a pulse wave area may be used for detection of heat feeling, and PTT or acceleration pulse wave may be used for detection of cooling feeling. Next, as the air
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、推定する個人特性は冷熱感である。これは、生体特性に併せて、暑いときは血流が増え、寒いときは血流が絞られることなどより冷熱指標を検出することができる。このことより、車室10b内に居る乗員PAの冷熱感を正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することができる。
Next, the features and effects of this embodiment will be described. First, the estimated personal characteristic is a feeling of cold. In addition to the biological characteristics, the cold index can be detected from the fact that blood flow increases when it is hot and blood flow is reduced when it is cold. Accordingly, it is possible to accurately detect the cold feeling of the occupant PA in the
また、冷感を検出する場合と熱感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出している。従来は、冷熱感の検出が、ある生理量を用いて一義的に行われていたため、誤検出や個人の感覚とのずれを生じるという問題点があった。しかし、これによれば、冷感を検出し易い脈波特性と熱感を検出し易い脈波特性との両方を用いることにより、誤検出することなく個人の感覚と合った冷熱感を検出することができる。 In addition, the detection is performed by using different pulse wave characteristics in the case of detecting the cold feeling and the case of detecting the hot feeling. Conventionally, the detection of the thermal sensation has been uniquely performed using a certain physiological quantity, so that there has been a problem that a misdetection or a deviation from an individual sense occurs. However, according to this, by using both the pulse wave characteristic that is easy to detect the cold feeling and the pulse wave characteristic that is easy to detect the hot feeling, a cold feeling that matches the individual's sense without erroneous detection is obtained. Can be detected.
また、冷感を、脈波振幅、PTTおよび加速度脈波のいずれかを用いて検出している。これによれば、末梢の情報を反映し易い脈波特性を用いることで、冷感の検出精度を向上させることができる。また、熱感を、心拍数または脈波面積を用いて検出している。これによれば、代謝量の増大を反映し易い脈波特性を用いることで、熱感の検出精度を向上させることができる。 Moreover, the cool feeling is detected using any one of the pulse wave amplitude, PTT, and acceleration pulse wave. According to this, the detection accuracy of cool feeling can be improved by using a pulse wave characteristic that easily reflects peripheral information. Moreover, the thermal sensation is detected using the heart rate or the pulse wave area. According to this, the detection accuracy of heat feeling can be improved by using a pulse wave characteristic that easily reflects an increase in metabolic rate.
また、冷感が検出される間は、車室10b内へ吹き出す空調風の温度を高く可変し、熱感が検出される間は、車室10b内へ吹き出す空調風の温度を低く可変している。これによれば、検出されている乗員PAの冷熱感を解消もしくは改善することができる。
Further, while the sensation of coolness is detected, the temperature of the conditioned air blown into the
(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、個人情報として乗員PAの年齢、性別および体格などを入力して反映させているが、前回運転時の個人特性を個人情報として反映させても良い。また、病院など外部機関で計測した個人特性を個人情報として反映させても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, in the above-described embodiment, the age, sex, and physique of the occupant PA are input and reflected as the personal information, but the personal characteristics at the previous driving may be reflected as the personal information. Further, personal characteristics measured by an external organization such as a hospital may be reflected as personal information.
また、上述の実施形態では、車両用の空調装置に本発明を適用した例について説明したが、これに代えて、家庭などの一般室内の空調装置に本発明を適用して実施しても良い。また、上述の実施形態では、圧縮機50aをエンジンによる駆動としているが、これに代えて、適宜な可変速電動機によって駆動するようにしても良い。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a vehicle air conditioner has been described, but instead, the present invention may be applied to an air conditioner in a general room such as a home. . Further, in the above-described embodiment, the
1…脈波特徴量抽出手段
2…個人特性推定手段
3…個人情報入力手段
10b…車室(被空調空間)
92…内気温センサ(環境計測手段)
94…日射センサ(環境計測手段)
97…脈波センサ(脈波計測手段)
120…エアコンECU(空調制御手段)
PA…乗員
LFHF…心拍変動の揺らぎ
PTT…脈波伝播時間
DESCRIPTION OF
92 ... Inside air temperature sensor (environmental measurement means)
94 ... Solar radiation sensor (environmental measurement means)
97 ... Pulse wave sensor (pulse wave measuring means)
120: Air conditioner ECU (air conditioning control means)
PA ... Crew LFHF ... Heart rate fluctuation PTT ... Pulse wave propagation time
Claims (13)
前記被空調空間(10b)内の乗員(PA)の脈波信号を計測する脈波計測手段(97)と、
前記脈波計測手段(97)で計測した前記脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段(1)と、
前記脈波特徴量抽出手段(1)で抽出された前記特徴量から、前記乗員(PA)の個人特性を推定する個人特性推定手段(2)と、
前記個人特性推定手段(2)で推定された前記個人特性、および前記個人特性の時間的な変化に応じて前記設定温度に対する制御を可変する空調制御手段(120)とを有することを特徴とする空調装置。 In the air conditioner for controlling the temperature of the conditioned air blown into the air conditioned space (10b) in order to maintain the temperature in the air conditioned space (10b) at the set temperature,
Pulse wave measuring means (97) for measuring a pulse wave signal of an occupant (PA) in the air-conditioned space (10b);
A pulse wave feature amount extracting means (1) for extracting a feature amount necessary for temperature control of the conditioned air from the pulse wave signal measured by the pulse wave measuring means (97);
Personal characteristic estimation means (2) for estimating the personal characteristics of the occupant (PA) from the feature quantity extracted by the pulse wave feature quantity extraction means (1);
And air conditioning control means (120) for varying control over the set temperature in accordance with the personal characteristics estimated by the personal characteristics estimation means (2) and temporal changes in the personal characteristics. Air conditioner.
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