JP2009142625A - ベッドとエアーコンディショナーとを備えた睡眠補助用エアコン装置及びその制御方法 - Google Patents
ベッドとエアーコンディショナーとを備えた睡眠補助用エアコン装置及びその制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ベッド設備に対して直交して連結されるエアーコンディショナーは吹出口を有する。吹出口からベッド設備の特定な領域に送風することができ、吹出口の相対的水力直径比の範囲は0.45−0.85の範囲にある。本発明は、個人用エアコンとベッドを統合して使用者の睡眠域の空気清浄及び冷房効果を提供する。
【選択図】 図2
Description
outside air system, Room Vent 2002, Copenhagen, Denmark, 2002, 221-224;H.C. Chiang, C.C. Su, C.S. Pan, F.H. Tsau, Study of an innovative partition-type personal modulation air-conditioning system, Indoor Air 2003, Moterey, CA,USA, 2002, 289-294;C.S. Pan, H.C. Chiang, M.C. Yen, C.C. Wang, thermal comfort and energy saving of a personalized PFCU air-conditioning system, Energy and Buildings 37, 2005, 443-449)により、使用者により多くの自由度または利便さを提供して、所定区域内
における環境の快適な空気調節を制御する新しい隔離板型エアコンシステム(partition-type fan-coil unit, PFCU)を設計した。
て個人的エアコンシステムは、以下の利点を有する。
小区域において換気して通風換気効率を向上させ、空気品質の改善が可能である。
より小型な吹出口を使用者に近設して自由に調整することによって、快適性を向上することができる。
重要な設備の近傍に設けられ、熱量を取り除くように、最も適切な運転条件に保たれる。取付け自由度を十分に備え、吹出口の位置を何時でも変更することができるため、空間における新規的な配置も可能である。
一般の制御モールドまたは快適睡眠制御モールドを選択するステップと、
一般の制御モールドを選択して使用者の頭部域の周囲温度は、第1の設定値より小さいか否かを判断し、該第1の設定値より大きい場合、エアーコンディショナーの送風温度、風量または角度を調整するステップと、
快適睡眠モールドを選択して使用者の頭部域の周囲温度は、第1の設定値より小さく、かつ該使用者の頭部域と脚部域との温度差が第2の設定値より大きいか否かを判断し、前記の条件に符合しない場合、エアーコンディショナーの送風温度、風量、または角度を調整するステップと、を備える。
過して冷風に換えて吹出口21から送風される。
してそれに対応する快適度の指標PMV(Predicted Mean Vote)、PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied)を計算する。その結果から、両システムは、何れもISO 7730(Moderate thermal environments-Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort, ISO 7730, 1994)中のエアコン快適度の要件を満たすことは、明らかにされている。PMVは±0.5の間、PPD≦10%である。ベッド統合型エアーコンディショナーの吹出位置は、使用者の頭部により近接しているので、使用者に気流速度がやや大きく感じされているが、頭部周りの風速は0.3m/sより小さいため、冷気流の問題で局部の熱による不適感を与えることがない。また、使用者の頭部、腹部、脚部の周囲温度は、一般の分離型エアコンを使用する場合、三部位の温度差があまり大きくない。それに、本願のベッド統合型エアーコンディショナーを使用する場合、脚部周りの温度は、頭部周りの温度より略3高くなっているので、所謂「頭冷えて、脚熱い」の効果が得られる。それに関する医学的な研究(Wen-Chun Liao, Effects of passive body heating on body temperature and sleep regulation in the elderly:a systematic review, Internation Journal of Nursing Studies 39(2002) 803-810;Wen-Clun Liao, Carol A. Landis, Martha J, Lentz, Ming-Jang Chiu, Effect of foot bathing on distal-proximal skin temperature gradient in elders, internation Journal of Nursing studies 42(2005)717-722)により、体の血液循環を促進して、就寝に必要な時間を短縮させ、睡眠効率の増加を達成することができる。以下の公式を利用して該エアコンシステムの冷房負荷を測定することができる。
その内、
φ :冷房負荷、W;
Q :風量、m3/s;
ρ :空気密度、
cp:比熱(specific heat)、J/kgk;
ΔT:還気温度と吹出温度の差、k。
ン(thermal Manikin)で実人をシミュレーションしてベッド統合型エアーコンディショナ
ーが提供するエアコン快適度を評価する。表2に示すそのエネルギーの節約または睡眠快適の効果を証明することができる。
ている。本発明は、睡眠域の局所的冷房について、室内の上層からの高温負荷の導入が避けられるので、一般の分離型または窓取付型エアーコンディショナーが全空間を冷房とすることと比較すれば、エネルギーの節約が可能であることは明らかである。隔離型空気調節モジュール氷水機械での進出水の温度及び水量により冷房負荷を計算することができる。表2に示すように、一般の分離型エアーコンディショナーの冷房負荷は、1500W程度に達し、より快適な睡眠のための空気調節環境の設定条件は、吹出量が113cfm、温度20℃で、その冷房負荷は、僅か485W程度であるので、少なくとも65%以上節約することができる。
異なる吹出条件の冷房負荷
径(D)の比(DH/D)kを定義するものである。この水力直径は、4A/Pで、Pは吹出口21の周囲長、Aは、吹出口21の断面積を示す。
Claims (12)
- ベッド設備及びエアーコンディショナーを含み、
前記エアーコンディショナーは、前記ベッド設備に対して直交するように連結され、少なくとも一つの吹出口を備え、該吹出口が前記ベッド設備へ送風して特定の環境域を形成することによって、室内温度が明らかに分層現象を生じ、睡眠域のみ局所的な冷房として部屋全体の熱量を取り除く必要がなく、エネルギーを節約することを特徴とするベッドとエアーコンディショナーと備えた睡眠補助用エアコン装置。 - 前記環境域は、ベッド設備の使用者の頭部域および脚部域を含み、理想的な範囲内で前記頭部域の周囲温度が第1の設定値より小さく、27℃であることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備えた睡眠補助用エアコン装置。
- 前記理想的な設計範囲において、前記吹出口の相対的な水力直径比の範囲は、0.45−0.85の間であることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- 前記吹出口の相対的な水力直径比の範囲は、快適な設計範囲の0.45−0.75であることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- 前記快適な設計範囲において、前記環境域は、使用者の頭部域および脚部域が含まれ、前記頭部の周りの気温と脚部域の周りの温度差は、第2の設定値より大きく、3℃であることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- 前記吹出口は少なくとも一つの導板を設けることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- 前記エアーコンディショナーの一つの特定位置に少なくとも還気取入口が設けられ、該還気取入口は、前記吹出口の下方に位置することを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- さらに、前記エアーコンディショナーにクールエネルギーを提供するクールエネルギー供給機が含まれ、エアコン器の内部には吸熱端熱交換器、圧縮機、膨張弁及び排熱端熱交換器が備えられ、前記吸熱端熱交換器と前記排熱端熱交換器との間に作動流体により、該吸熱端熱交換器、前記圧縮機から該排熱端熱交換器へ放熱を行い、さらに前記膨張弁を介して吸熱端熱交換器まで吸熱させると共に、気流を経過して冷気を生じさせることを特徴とする請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- 前記エアーコンディショナーの内部は、さらに、少なくとも一つの吸熱端熱交換器を備え、該吸熱端熱交換器が室外に設置された排熱端熱交換器とを接続し、該吸熱端熱交換器と前記排熱端熱交換器との間は、流体の流動により熱量を吸熱端熱交換器から排熱端熱交換器に伝送して排出し、該吸熱端熱交換器が前記吹出口の一側に位置され、吸熱端熱交換器の一側にファンを設置することを特徴とする請求項8記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。
- さらに、複数の温度センサと制御ユニットを含み、これらの複数の温度センサは、前記ベッドと前記環境域に設置され、検出された温度を制御ユニットに伝送することを特徴と
する請求項1記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置。 - エアーコンディショナーシステムを始動するステップと、
一般の制御モールドまたは快適睡眠制御モールドを選択するステップと、
一般の制御モールドを選択して使用者の頭部域の周囲温度は、第1の設定値より小さいか否かを判断し、該第1の設定値より大きい場合、前記エアーコンディショナーの送風温度、風量または角度を調整するステップと、
快適睡眠モールドを選択して使用者の頭部域の周囲温度は、第1の設定値より小さく、かつ該使用者の頭部域と脚部域との温度差が第2の設定値より大きいか否かを判断し、前記の条件に符合しない場合、前記エアーコンディショナーの送風温度、風量または角度を調整するステップと、を備えることを特徴とするベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置の制御方法。 - 前記第1の設定値は27℃で、前記第2の設定値は3℃であることを特徴とする請求項11記載のベッドとエアーコンディショナーとを備える睡眠補助用エアコン装置の制御方法。
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