JP2024048430A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】室内の二酸化炭素濃度の低減、及び空調装置の発停の低減を図ることができる空調システムを提供する。【解決手段】空調システム１は、室内に外気を供給する給気運転を実行可能な給気ファン２１と、室内温度を調整するように運転可能な空調装置３０と、給気ファン２１及び空調装置３０の動作を制御する制御装置４０と、を備え、制御装置４０は、室内で使用者が睡眠している睡眠時間帯において、給気ファン２１を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転可能であるとともに、室内温度、外気温度及び空調設定温度に基づいて給気ファン２１の給気量を調整可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、給気装置を備える空調システムの技術に関する。

従来、給気装置を備える空調システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、外気を室内に取り入れ可能な換気手段（給気装置）と、室内の空調を行う空調装置と、換気手段の動作を制御する制御手段と、を備え、二酸化炭素濃度が濃度閾値に達すると換気手段により換気動作を行う空調システムが開示されている。特許文献１に記載の技術においては、換気手段を用いて室内の換気を促進することによって、二酸化炭素濃度の上昇を抑制し、ひいては使用者の睡眠の質が低下するのを抑制している。

しかしながら、換気量を増加させると、空調負荷が増大して空調装置の発停が増える場合がある。そうすると、空調装置の発停に伴って生じる音や風が使用者の睡眠を阻害するという問題があった。

特開２０２０－１６９７７３号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、室内の二酸化炭素濃度の低減、及び空調装置の発停の低減を図ることができる空調システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、室内に外気を供給する給気運転を実行可能な給気装置と、室内温度を調整するように運転可能な空調装置と、前記給気装置及び前記空調装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、室内で使用者が睡眠している睡眠時間帯において、前記給気装置を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転可能であるとともに、前記室内温度、外気温及び前記空調装置の空調設定温度に基づいて前記給気装置の給気量を調整可能であるものである。

請求項２においては、前記制御装置は、前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く前記外気温が前記空調設定温度よりも高い場合、前記空調装置を冷房運転させることにより室内を冷却し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第一の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を増大させるものである。

請求項３においては、前記制御装置は、前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く前記外気温が前記空調設定温度よりも高くない場合、前記給気装置の給気量を増大させることにより室内を冷却し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも低い第二の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を減少させるものである。

請求項４においては、前記制御装置は、前記睡眠時間帯において、前記給気装置を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転させつつ前記空調装置を暖房運転させることにより室内を暖房し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第三の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を減少させるものである。

請求項５においては、前記給気装置は、複数の運転モードを備え、前記複数の運転モードにはそれぞれ目標二酸化炭素濃度が設定されており、前記制御装置は、前記睡眠時間帯において、選択された前記運転モードで前記給気装置が給気運転するとき、室内の二酸化炭素濃度が当該運転モードに対して設定された前記目標二酸化炭素濃度以下となるように、前記給気装置の給気量を調整可能であるものである。

請求項６においては、前記制御装置は、前記給気装置の発停を低減するために必要な第一給気量と、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下まで低減するのに必要な第二給気量とを算出し、前記睡眠時間帯における前記給気装置の給気量を、前記第一給気量及び前記第二給気量の両方よりも大きくなるように設定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、室内の二酸化炭素濃度の低減、及び空調装置の発停の低減を図ることができる。

請求項２においては、空調装置の発停の低減をより抑制することができる。

請求項３においては、空調装置の発停の低減をより抑制することができるとともに、室内が冷えすぎるのを抑制することができる。

請求項４においては、空調装置の発停の低減をより抑制することができる。

請求項５においては、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下とすることができる。

請求項６においては、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下とすることができ、かつ、空調装置の発停の低減を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係る空調システムが設けられる寝室を示した図。 本発明の第一実施形態に係る空調システムの構成を示したブロック図。 空調装置の睡眠モードにおける室内温度の変化を示すグラフ。 制御装置による夏季運転モードの制御を示すフローチャート。 制御装置による冬季運転モードの制御を示すフローチャート。 夏季において外気温が室内温度よりも高い場合の換気量、室内温度及び空調負荷の関係を示した概略図。 夏季において外気温が室内温度よりも低い場合の換気量、室内温度及び空調負荷の関係を示した概略図。 冬季において外気温が室内温度よりも低い場合の換気量、室内温度及び空調負荷の関係を示した概略図。 本発明の第二実施形態に係る空調システムの構成を示したブロック図。 給気ファンの各運転モードに対して設定されている目標二酸化炭素濃度を示した図。 （ａ）目標二酸化炭素濃度に対する必要換気量を示した図。（ｂ）設計風量及び給気ファンのノッチの関係を示した図。

以下では、主に図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る空調システム１の概略について説明する。

空調システム１は、住宅の室内空間を空調するシステムである。空調システム１は、住宅の寝室１００に設けられる。空調システム１は、主として温度センサ１０、換気装置２０、空調装置３０及び制御装置４０を具備する。

温度センサ１０は、寝室１００の室内（以下、単に「室内」ということもある）の空気の温度を計測するものである。以下では、寝室１００の室内の空気の温度を、「室内温度」と称する。温度センサ１０は、寝室１００の適宜の場所に配置される。本実施形態においては、温度センサ１０は、後述する空調装置３０に設けられる。

換気装置２０は、寝室１００の換気を行うものである。換気装置２０は、給気ファン２１及び排気ファン２２を具備する。

給気ファン２１は、室内への給気を行うものである。給気ファン２１は、寝室１００の適宜の場所に設けられる。本実施形態においては、給気ファン２１は、寝室１００の壁部のうち、屋外に面する壁部に設けられる。給気ファン２１は、屋外から外気を取り込み、取り込んだ外気を室内に供給（送風）する給気運転を行うことができる。

給気ファン２１は、給気運転の際の送風量（給気量）を変更することができる。給気ファン２１は、無段階に任意の送風量に変更するものであってもよく、段階的に所定の送風量に変更するものであってもよい。本実施形態においては、給気ファン２１は、送風量が比較的少ない弱運転と、送風量が弱運転よりも多い中運転と、送風量が中運転よりも多い強運転の３つの運転モードで給気運転を行うことができるものとする。

給気ファン２１は、２４時間換気に用いられる。また、給気ファン２１は、使用者の睡眠時の換気に用いられる。給気ファン２１は、通常時（２４時間換気時）には弱運転で給気運転する。また、詳細は後述するが、給気ファン２１は、使用者の睡眠時には中運転又は強運転で給気運転する。

図２に示す排気ファン２２は、屋外への排気を行うものである。排気ファン２２は、寝室１００とは異なる部屋に設けられ、当該部屋の室内の空気を屋外へ排出する排気運転を行うことができる。

このように換気装置２０が構成されることにより、給気ファン２１によって寝室１００に供給された空気は、寝室１００のドアの隙間等を介して排気ファン２２が設けられた部屋に流入し、排気ファン２２によって屋外に排出される。

空調装置３０は、寝室１００を空調するものである。空調装置３０は、寝室１００の室内温度を調整するように運転（冷房運転及び暖房運転）することができる。空調装置３０は、寝室１００の適宜の場所に設けられる。本実施形態においては、空調装置３０は、寝室１００の壁部のうち、給気ファン２１が設けられた壁部とは異なる壁部に設けられる。空調装置３０は、図示せぬ室外機と接続され、当該室外機との間で冷媒を循環することができる。空調装置３０は、寝室１００の室内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気と冷媒との間で熱交換を行うことで当該空気の温度を調整して、その空気を吐き出すように構成される。

空調装置３０は、使用者が操作可能なコントロールパネル（不図示）を備えており、コントロールパネルを介して初期設定温度を入力可能に構成される。空調装置３０は、使用者によって入力された初期設定温度に基づいて空調設定温度（目標として設定される温度）が決定される。空調装置３０は、設定温度及び温度センサ１０の検知結果に基づいて運転することができる。

空調装置３０は、寝室１００の室内温度が空調設定温度に達するように、自動的に前記室外機との間での冷媒の循環させる機能（いわゆる、サーモオン機能）を有する。また、空調装置３０は、寝室１００の室内温度が空調設定温度に達した場合、自動的に前記室外機との間での冷媒の循環を停止する機能（いわゆる、サーモオフ機能）を有する。空調装置３０は、サーモオフすると、冷媒の循環を停止し送風のみを行う。

空調装置３０は、複数の運転モードを備えている。具体的には、空調装置３０の運転モードには、通常運転モード及び睡眠モードが含まれる。通常運転モードは、使用者の睡眠時以外の通常時に用いられるモードである。睡眠モードは、使用者の睡眠時に用いられるモードである。通常運転モード及び睡眠モードは、冷房運転及び暖房運転の両方に設定されている。通常運転モードにおいて空調装置３０は、温度センサ１０の検知結果に基づいて、寝室１００の室内温度が空調設定温度になるように、サーモオン及びサーモオフを行う。

以下、空調装置３０の睡眠モードについて説明する。

人間の深部体温は、入眠から時間の経過とともに徐々に下降する。図３に示すように、睡眠モードにおいては、睡眠時間帯の前半（入眠から睡眠途中まで）では、深部体温の変化に合わせて徐々に室内温度を下げることで、使用者の入眠の促進を図っている。一方、睡眠時間帯の後半（睡眠途中から起床まで）では、深部体温の変化に反して徐々に室内温度を上げることで、使用者の覚醒の促進を図っている。より詳細には、空調装置３０は、睡眠モードにおいて、入眠から睡眠途中にかけて徐々に空調設定温度を下げて、当該空調設定温度に基づいて運転を行う。これにより、室内温度は、入眠から睡眠途中にかけて徐々に下がることとなる。また、空調装置３０は、睡眠モードにおいて、睡眠途中から起床にかけて徐々に空調設定温度を上げて、当該空調設定温度に基づいて運転を行う。これにより、室内温度は、睡眠途中から起床にかけて徐々に上がることとなる。

制御装置４０は、換気装置２０（給気ファン２１）及び空調装置３０の動作を制御するものである。制御装置４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部や、ＣＰＵ等の演算処理部等を具備する。制御装置４０には、換気装置２０（給気ファン２１）及び空調装置３０の動作を制御するための各種の情報やプログラム等が記憶されている。

制御装置４０は、温度センサ１０により測定された寝室１００の室内温度に関する情報を取得することができる。制御装置４０は、温度センサ１０により測定された寝室１００の室内温度等に基づいて、換気装置２０（給気ファン２１）及び空調装置３０の動作（作動／停止の切り替え等）を制御することができる。

制御装置４０は、給気ファン２１の運転モードを、「弱運転」、「中運転」又は「強運転」に切り替えることができる。また、制御装置４０は、空調装置３０の運転モードを、通常運転モード又は睡眠モードに切り替えることができる。

また、制御装置４０は、換気装置２０（給気ファン２１）の動作と空調装置３０の動作とを連携させて制御可能である。制御装置４０は、このような換気装置２０（給気ファン２１）と空調装置３０とを連携させた制御モードとして、複数の制御モードを備えている。具体的には、制御装置４０の制御モードには、夏季運転モード及び冬季運転モードが含まれる。

以下、図４に示すフローチャートを用いて、制御装置４０の夏季運転モードについて説明する。

夏季運転モードは、冷房を必要とする季節に実行される。図４に示すフローチャートは、使用者の就寝予定時刻より少し前（例えば、２２時）に開始される。

ステップＳ１０１において、制御装置４０は、空調設定温度を取得する。制御装置４０は、ステップＳ１０１の処理を行った後、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２において、制御装置４０は、外部から睡眠時間帯の外気予報温度を取得する。ここで、「外気予報温度」とは、天気予報等によって予測される屋外の気温を意味する。制御装置４０は、ステップＳ１０２の処理を行った後、ステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０３において、制御装置４０は、現在が冷房運転期間であるか否かを判定する。具体的には、制御装置４０は、室内温度が空調設定温度よりも高い場合に、現在が冷房運転期間であると判定する。一方、制御装置４０は、室内温度が空調設定温度よりも高くない場合に、現在が冷房運転期間でないと判定する。制御装置４０は、現在が冷房運転期間であると判定した場合（ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０４に移行する。一方、制御装置４０は、現在が冷房運転期間でないと判定した場合（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）、ステップＳ１１７に移行する。

ステップＳ１１７において、制御装置４０は、制御モードを図５に示す冬季運転モードに切り替える。冬季運転モードの詳細については後述する。

一方、ステップＳ１０４において、制御装置４０は、外気夜間平均温度＞空調設定温度であるか否かを判定する。ここで、「外気夜間平均温度」とは、夜間の外気温の平均値を意味する。外気夜間平均温度は、ステップＳ１０２で取得した外気予報温度に基づいて算出される。制御装置４０は、外気夜間平均温度＞空調設定温度であると判定した場合（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０５に移行する。一方、制御装置４０は、外気夜間平均温度＞空調設定温度でないと判定した場合（ステップＳ１０４で「ＮＯ」）、ステップＳ１１１に移行する。

ここで、外気夜間平均温度＞空調設定温度でない場合（すなわち、外気夜間平均温度が空調設定温度以下である場合、ステップＳ１０４でＮＯ）とは、換気装置２０によって外気を室内に取り入れることにより、室内温度を空調設定温度まで下げられることを示している。一方、外気夜間平均温度＞空調設定温度である場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）とは、室内温度を空調設定温度まで下げるには、空調装置３０のサーモオンが必要であることを示している。

ステップＳ１０５において、制御装置４０は、空調装置３０を睡眠モードで冷房運転させる。これにより、空調装置３０は、就寝予定時刻までに室内温度が空調設定温度となるように制御される。また、空調装置３０は、睡眠時間帯の前半においては徐々に室内温度を下げるとともに、睡眠時間帯の後半においては徐々に室内温度を上げるように、寝室１００の室内温度を制御する（図３参照）。制御装置４０は、ステップＳ１０５の処理を行った後、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６において、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であるか否かを判定する。ここで、「睡眠時間帯」は、使用者が睡眠すべき（睡眠する予定の）時間帯を意味し、すなわち、就寝予定時刻から起床予定時刻までの時間帯を意味する。睡眠時間帯は、制御装置４０に予め設定しておくことができ、例えば２３時から７時までとされる。例えば、制御装置４０は、現在が未だ就寝予定時刻ではない場合、現在が睡眠時間帯でないと判定する。一方、制御装置４０は、現在が既に就寝予定時刻を超えており、かつ、未だ起床予定時刻となっていない場合、現在が睡眠時間帯であると判定する。なお、ステップＳ１０５の判定は別の方法で行われてもよく、例えば、人検知センサ等によって、使用者が実際に睡眠状態であるか否かを検出し、使用者が実際に睡眠状態である場合には現在が睡眠時間帯であると判定し、使用者が未だ睡眠状態でない場合には現在が睡眠時間帯でないと判定してもよい。

制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であると判定した場合（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０７に移行する。一方、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯でないと判定した場合（ステップＳ１０６で「ＮＯ」）、再びステップＳ１０６の処理を行う。

ステップＳ１０７において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを弱運転から中運転に切り替える。これにより、室内への給気量を増大させて換気を促進することができるので、寝室１００の二酸化炭素濃度を低減することができる。制御装置４０は、ステップＳ１０７の処理を行った後、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８において、制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度であるか否かを判定する。制御装置４０は、温度センサ１０の計測結果から室内温度を取得する。制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度であると判定した場合（ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０９に移行する。一方、制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度でないと判定した場合（ステップＳ１０８で「ＮＯ」）、ステップＳ１０７に処理を戻す。

なお、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度である場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）とは、空調装置３０の冷房運転によって室内温度が空調設定温度付近（空調設定温度＋０．５℃以下）まで下がってきており、空調装置３０がサーモオフしやすい状態となっている（もう少し室内温度が下がると空調装置３０がサーモオフする）ことを示している。一方、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度でない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）とは、室内温度が空調設定温度＋０．５℃以下まで未だ下がってきておらず、空調装置３０がサーモオフし難い状態である（もう少し室内温度が下がっても空調装置３０がサーモオフしない）ことを示している。

ステップＳ１０９において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを、中運転から強運転に切り替える。このようにして、空調設定温度よりも温度が高い外気の室内への供給量を増大させ、空調装置３０の空調負荷を意図的に増大させる。これにより、空調装置３０は、サーモオンした状態（サーモオフし難い状態）を維持することとなる。したがって、空調装置３０の発停が繰り返されるのを抑制することができ、ひいては、空調装置３０の発停により生じる音や風によって使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

ここで、上述の如く、睡眠モードは、睡眠時間帯の前半に室内温度が徐々に下がり、睡眠時間帯の後半に室内温度が徐々に上がるように制御されるモードである。このため、図６に示すように、空調装置３０は、睡眠時間帯の後半においては、睡眠時間帯の前半と比べてサーモオフしやすい状態となる。しかしながら、本実施形態に係る空調システム１においては、睡眠時間帯の前半と比べてサーモオフしやすい睡眠時間帯の後半であっても、換気装置２０の運転モードを強運転に切り替えて空調負荷を意図的に増大させることにより（ステップＳ１０９）、空調装置３０の発停の繰り返しを抑制することができる。

制御装置４０は、ステップＳ１０９の処理を行った後、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０において、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であるか否かを判定する。例えば、制御装置４０は、現在が既に起床予定時刻を超えている場合、現在が睡眠時間帯でないと判定する。一方、制御装置４０は、現在が未だ起床予定時刻となっていない場合、現在が睡眠時間帯であると判定する。制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であると判定した場合（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０８に処理を戻す。一方、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯でないと判定した場合（ステップＳ１１０で「ＮＯ」）、夏季運転モードを終了する。夏季運転モードを終了すると、換気装置２０の運転モードは弱運転に切り替えられ、空調装置３０の運転モードは通常運転モードに切り替えられる。

一方、ステップＳ１０４で「ＮＯ」の場合に行われるステップＳ１１１において、制御装置４０は、空調装置３０を睡眠モードで冷房運転させる。これにより、空調装置３０は、就寝予定時刻までに室内温度が空調設定温度となるように制御される。制御装置４０は、ステップＳ１１１の処理を行った後、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２において、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であるか否かを判定する。制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であると判定した場合（ステップＳ１１２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１３に移行する。一方、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯でないと判定した場合（ステップＳ１１２で「ＮＯ」）、再びステップＳ１１２の処理を行う。

ステップＳ１１３において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを弱運転から強運転に切り替える。これにより、室内への給気量を増大させて換気を促進することができるので、寝室１００の二酸化炭素濃度を低減することができる。

ここで、上述の如く、外気夜間平均温度＞空調設定温度でない場合（すなわち、外気夜間平均温度が空調設定温度以下である場合、ステップＳ１０４でＮＯ）、換気装置２０によって外気を室内に取り入れることにより、室内温度を空調設定温度まで下げることが可能である。そこで、換気装置２０の運転モードを強運転として（ステップＳ１１３）、比較的冷たい外気の室内への供給量を増大させることで、室内を冷却する。これにより、空調装置３０はサーモオフし、その後もサーモオフした状態（サーモオンし難い状態）を維持することとなる（図７参照）。したがって、空調装置３０の発停が繰り返されるのを抑制することができ、ひいては、空調装置３０の発停により生じる音や風によって使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

制御装置４０は、ステップＳ１１３の処理を行った後、ステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１４において、制御装置４０は、空調設定温度－１℃＞室内温度であるか否かを判定する。制御装置４０は、空調設定温度－１℃＞室内温度であると判定した場合（ステップＳ１１４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１５に移行する。一方、制御装置４０は、空調設定温度－１℃＞室内温度でないと判定した場合（ステップＳ１１４で「ＮＯ」）、ステップＳ１１３に処理を戻す。

なお、空調設定温度－１℃＞室内温度である場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）とは、空調装置３０の冷房運転によって室内温度が空調設定温度より（空調設定温度－１℃以下まで）下がってきており、室内が十分に冷えた状態となっていることを示している。

ステップＳ１１５において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを、強運転から中運転に切り替える。これにより、室内への冷たい外気の供給量を減らして、室内が冷えすぎるのを抑制することができる。制御装置４０は、ステップＳ１１５の処理を行った後、ステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１６において、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であるか否かを判定する。例えば、制御装置４０は、現在が既に起床予定時刻を超えている場合、現在が睡眠時間帯でないと判定する。一方、制御装置４０は、現在が未だ起床予定時刻となっていない場合、現在が睡眠時間帯であると判定する。制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であると判定した場合（ステップＳ１１６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１４に処理を戻す。一方、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯でないと判定した場合（ステップＳ１１６で「ＮＯ」）、夏季運転モードを終了する。夏季運転モードを終了すると、換気装置２０の運転モードは弱運転に切り替えられ、空調装置３０の運転モードは通常運転モードに切り替えられる。

このようにして、夏季運転モードにおいては、使用者の睡眠時において、換気装置２０の給気量（換気量）を通常時（２４時間換気時）よりも増大させる（弱運転から中運転又は強運転に切り替える）ことによって、寝室１００内の二酸化炭素濃度を低減させることができる。

また、空調設定温度、外気温及び室内温度に基づいて給気ファン２１の給気量を増減させることによって、空調装置３０の発停を低減させることができ、ひいては、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

以下、図５に示すフローチャートを用いて、制御装置４０の冬季運転モードについて説明する。

冬季運転モードは、暖房を必要とする季節に実行される。図５に示すフローチャートは、使用者の就寝予定時刻より少し前（例えば、２２時）に開始される。

ステップＳ２０１において、制御装置４０は、空調装置３０を睡眠モードで暖房運転させる。これにより、空調装置３０は、就寝予定時刻までに室内温度が空調設定温度となるように制御される。また、空調装置３０は、睡眠時間の前半においては徐々に室内温度を下げるとともに、睡眠時間の後半においては徐々に室内温度を上げるように、寝室１００の室内温度を制御する（図３参照）。制御装置４０は、ステップＳ２０１の処理を行った後、ステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２において、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であるか否かを判定する。制御装置４０は、現在が睡眠時間帯であると判定した場合（ステップＳ２０２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２０３に移行する。一方、制御装置４０は、現在が睡眠時間帯でないと判定した場合（ステップＳ２０２で「ＮＯ」）、再びステップＳ２０２の処理を行う。

ステップＳ２０３において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを弱運転から強運転に切り替える。これにより、室内への給気量を増大させて換気を促進することができるので、寝室１００の二酸化炭素濃度を低減することができる。

ここで、空調設定温度は室内温度よりも高いので、室内温度を空調設定温度とするためには、空調装置３０のサーモオン（暖房運転）が必要である。但し、図８に示すように、睡眠モードにおいて空調装置３０は、室内温度が徐々に下がるように制御される睡眠時間帯の前半では、睡眠時間帯の後半と比べてサーモオフしやすい。そこで、空調装置３０がサーモオンした後、給気ファン２１を強運転して空調負荷を意図的に増大させる。これにより、空調装置３０は、サーモオンした状態（サーモオフし難い状態）を維持することとなる。したがって、空調装置３０の発停が繰り返されるのを抑制することができ、ひいては、空調装置３０の発停により生じる音や風によって使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

制御装置４０は、ステップＳ２０３の処理を行った後、ステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４において、制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度であるか否かを判定する。制御装置４０は、温度センサ１０の計測結果から室内温度を取得する。制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度であると判定した場合（ステップＳ２０４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２０５に移行する。一方、制御装置４０は、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度でないと判定した場合（ステップＳ２０４で「ＮＯ」）、ステップＳ２０３に処理を戻す。

なお、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度である場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）とは、冷たい外気が室内に流入したことにより、室内温度が空調設定温度付近（空調設定温度＋０．５℃以下）まで下がってきていることを示している。一方、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度でない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）とは、室内温度が空調設定温度付近（空調設定温度＋０．５℃以下）まで未だ下がってきていないことを示している。

ステップＳ２０５において、制御装置４０は、換気装置２０の運転モードを強運転から中運転（又は弱運転）に切り替える。これにより、寝室１００の室内への冷たい外気の供給量を減らすことができ、ひいては寝室１００が冷えすぎるのを抑制することができる。

このようにして、冬季運転モードにおいても、使用者の睡眠時において、換気装置２０の給気量（換気量）を増大させる（弱運転から中運転又は強運転に切り替える）ことによって、寝室１００内の二酸化炭素濃度を低減させることができる。

また、空調設定温度、外気温及び室内温度に基づいて給気ファン２１の給気量を増減させることによって、空調装置３０の発停を低減させることができ、ひいては、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

以上の如く、本実施形態に係る空調システム１は、
室内に外気を供給する給気運転を実行可能な給気ファン２１（給気装置）と、
室内温度を調整するように運転可能な空調装置３０と、
前記給気ファン２１及び前記空調装置３０の動作を制御する制御装置４０と、
を備え、
前記制御装置４０は、
室内で使用者が睡眠している睡眠時間帯において、前記給気ファン２１を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転可能であるとともに、前記室内温度、外気温度及び前記空調装置３０の設定温度に基づいて前記給気ファン２１の給気量を調整可能であるものである。

このような構成により、室内の二酸化炭素濃度の低減、及び空調装置３０の発停の低減を図ることができる。

また、前記制御装置４０は、
前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く（図４のステップＳ１０３でＹＥＳ）前記外気温が前記空調設定温度よりも高い場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、前記空調装置３０を冷房運転させることにより室内を冷却し（ステップＳ１０６）、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第一の閾値（空調設定温度＋０．５℃）未満になると（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、前記給気装置の給気量を増大させる（ステップＳ１０９）ものである。

このような構成により、空調装置３０の発停の低減をより抑制することができる。
具体的には、サーモオンしている空調装置３０がサーモオフし難くなるため、空調装置３０の発停が繰り返されるのを低減でき、ひいては、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

また、前記制御装置４０は、
前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く（図４のステップＳ１０３でＹＥＳ）前記外気温が前記空調設定温度よりも高くない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、前記給気ファン２１の給気量を増大させることにより室内を冷却し（ステップＳ１１３）、前記室内温度が前記空調設定温度よりも低い第二の閾値（空調設定温度－１℃）未満になると（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、前記給気ファン２１の給気量を減少させる（ステップＳ１１５）ものである。

このような構成により、空調装置３０の発停の低減をより抑制することができるとともに、室内が冷えすぎるのを抑制することができる。
具体的には、外気によって室内を冷房することにより、空調装置３０はサーモオフされてサーモオンし難い状態となる。このため、空調装置３０の発停が繰り返されるのを低減でき、ひいては、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。
また、室内が冷えすぎるのを抑制することで、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

また、前記制御装置４０は、
前記睡眠時間帯において、前記給気ファン２１を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転させつつ前記空調装置３０を暖房運転させることにより室内を暖房し（図５のステップＳ２０１、Ｓ２０３）、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第三の閾値（空調設定温度＋０．５℃）未満になると（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、前記給気ファン２１の給気量を減少させる（ステップＳ２０５）ものである。

このような構成により、空調装置３０の発停の低減をより抑制することができる。
具体的には、サーモオンしている空調装置３０がサーモオフし難くなるため、空調装置３０の発停が繰り返されるのを低減でき、ひいては、使用者の睡眠が阻害されるのを抑制することができる。

以上、本発明に係る第一実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態において、換気装置２０は、給気と排気の双方にファンを用いる第１種換気装置であるものとしたが、排気にはファンを用いず自然排気を行う第２種換気装置であってもよい。

また、本実施形態のステップＳ１０８（図４）及びステップＳ２０４（図５）においては、空調設定温度＋０．５℃＞室内温度であるか否かが判定されるが、この判定における「＋０．５℃」は一例であり、任意の正の値とすることができる。同様に、ステップＳ１１４（図４）において用いられる「－１℃」は一例であり、任意の負の値とすることができる。

以下、図９から図１１を用いて、第二実施形態に係る空調システム２について説明する。

第二実施形態に係る空調システム２が第一実施形態に係る空調システム１と異なる点は、さらに二酸化炭素濃度センサ５０を具備する点と、給気ファン２１の送風量を決定する際に室内の二酸化炭素濃度が考慮される点である。よって以下では、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示す二酸化炭素濃度センサ５０は、寝室１００の室内の二酸化炭素濃度を検出するものである。二酸化炭素濃度センサ５０は、寝室１００の適宜の位置に設けられる。二酸化炭素濃度センサ５０によって検出された二酸化炭素濃度は、制御装置４０に送られる。

制御装置４０は、使用者の睡眠時において、空調装置３０の発停を低減するために必要な風量（以下、風量Ａと称する）と、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下まで低減するために必要な風量（以下、風量Ｂと称する）とに基づいて、給気ファン２１の送風量を決定する。

以下、風量Ａの算出方法について説明する。

空調装置３０のサーモオン時にサーモオフするのを防止するには、以下の式（１）を満たす必要がある。

エアコン最低能力≦換気熱損失量＋貫流熱損失量・・・式（１）

ここで、「エアコン最低能力」とは、空調装置３０の運転時が最小時の能力を示している。また、換気熱損失量及び貫流熱損失量は、それぞれ下記の式（２）及び式（３）で算出される。

換気熱損失量：０．３５×風量×内外温度差・・・式（２）
貫流熱損失量：Ｑ値×床面積×内外温度差・・・式（３）

ここで、「風量」は給気ファン２１の送風量（給気量）である。「内外温度差」は、寝室１００の室内温度と外気温度との差である。室内温度は温度センサ１０から取得される。外気温度は天気予報等によって予測される外気予報温度を採用してもよく、屋外に設けられた温度センサ（不図示）から取得されてもよい。寝室１００の室内温度及び外気温度は、例えば１０分間隔で取得される。「床面積」は、寝室１００の床面積である。

式（１）、式（２）及び式（３）から、給気ファン２１の必要風量は、以下の式（４）によって算出される。

必要風量＝（エアコン最低能力－貫流熱損失量）／（０．３５×内外温度差）・・・式（４）

以下、風量Ｂの算出方法について説明する。

図１０に示すように、使用者の睡眠時に用いられる給気ファン２１の運転モード（中運転及び強運転）に対して目標二酸化炭素濃度が設定されている。目標二酸化炭素濃度に基づいて、風量Ｂ（必要換気量）が決定される。

風量Ｂは、目標二酸化炭素濃度、及び寝室１００で睡眠している使用者（住人）の属性（性別や年齢、家族内での立場など）や人数に基づいて決定される。ここで、「属性」には、性別、身長、体重、年齢、家族内での立場（夫、妻、子供）などが含まれる。

より詳細には、図１１（ａ）に示すように、風量Ｂ（必要換気量）は、目標二酸化炭素濃度が大きいほど大きな値となるように設定される。また、風量Ｂは、同じ目標二酸化炭素濃度であっても、寝室１００で睡眠している使用者の人数が多いほど大きな値となるように設定される。また、風量Ｂは、同じ目標二酸化炭素濃度であっても、寝室１００で睡眠している使用者の属性に応じて異なる値に設定される。風量Ｂは、例えば、使用者が男性である場合、使用者が女性であると比べて大きな値となるように設定される。また、風量Ｂは、例えば、使用者が大人（夫、妻）である場合、使用者が子供であると比べて大きな値となるように設定される。

ここで、図１１（ｂ）に示すように、給気ファン２１には、風量の異なる複数の（本実施形態においては６つの）ノッチが設定されている。制御装置４０は、上述の方法で風量Ａ及び風量Ｂを算出し、風量Ａと風量Ｂのうち大きい風量を給気ファン２１の設計風量とする。そして、制御装置４０は、設計風量より大きく、かつ、設計風量に最も近い風量のノッチに変更する。例えば、風量Ｂ（必要換気量）が２９．７［ｍ^３／ｈ］である場合には、給気ファン２１のノッチ３が選択される。制御装置４０は、例えば１０分ごとに給気ファン２１の風量を変更する。

このように、空調装置３０の発停を低減するために必要な風量Ａと、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下まで低減するために必要な風量Ｂとに基づいて、睡眠時間帯における給気ファン２１の送風量を決定することにより、寝室１００内の二酸化炭素濃度を低減しつつ、空調装置３０の発停を低減することができる。

以上の如く、第二実施形態に係る空調システム２において、
前記給気ファン２１は、
複数の運転モード（中運転及び強運転）を備え、
前記複数の運転モードにはそれぞれ目標二酸化炭素濃度が設定されており、
前記制御装置４０は、
前記睡眠時間帯において、選択された前記運転モードで前記給気ファン２１が給気運転するとき、室内の二酸化炭素濃度が当該運転モードに対して設定された目標二酸化炭素濃度以下となるように、前記給気ファン２１の給気量を調整可能であるものである。

このような構成により、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下とすることができる。

また、前記制御装置４０は、
前記給気ファン２１の発停を低減するために必要な風量Ａ（第一給気量）と、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下まで低減するのに必要な風量Ｂ（第二給気量）とを算出し、
前記睡眠時間帯における前記給気ファン２１の給気量を、前記風量Ａ及び前記風量Ｂの両方よりも大きくなるように設定する。

このような構成により、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下とすることができ、かつ、空調装置３０の発停の低減を図ることができる。

１，２ 空調システム
１０ 温度センサ
２１ 給気ファン
３０ 空調装置
４０ 制御装置

Claims (6)

1. 室内に外気を供給する給気運転を実行可能な給気装置と、
   室内温度を調整するように運転可能な空調装置と、
   前記給気装置及び前記空調装置の動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   室内で使用者が睡眠している睡眠時間帯において、前記給気装置を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転可能であるとともに、前記室内温度、外気温及び前記空調装置の空調設定温度に基づいて前記給気装置の給気量を調整可能である、
   空調システム。
2. 前記制御装置は、
   前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く前記外気温が前記空調設定温度よりも高い場合、前記空調装置を冷房運転させることにより室内を冷却し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第一の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を増大させる、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記制御装置は、
   前記睡眠時間帯において、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高く前記外気温が前記空調設定温度よりも高くない場合、前記給気装置の給気量を増大させることにより室内を冷却し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも低い第二の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を減少させる、
   請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
4. 前記制御装置は、
   前記睡眠時間帯において、前記給気装置を通常運転時の給気量よりも多い給気量で給気運転させつつ前記空調装置を暖房運転させることにより室内を暖房し、前記室内温度が前記空調設定温度よりも高い第三の閾値未満になると、前記給気装置の給気量を減少させる、
   請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
5. 前記給気装置は、
   複数の運転モードを備え、
   前記複数の運転モードにはそれぞれ目標二酸化炭素濃度が設定されており、
   前記制御装置は、
   前記睡眠時間帯において、選択された前記運転モードで前記給気装置が給気運転するとき、室内の二酸化炭素濃度が当該運転モードに対して設定された前記目標二酸化炭素濃度以下となるように、前記給気装置の給気量を調整可能である、
   請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
6. 前記制御装置は、
   前記給気装置の発停を低減するために必要な第一給気量と、室内の二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度以下まで低減するのに必要な第二給気量とを算出し、
   前記睡眠時間帯における前記給気装置の給気量を、前記第一給気量及び前記第二給気量の両方よりも大きくなるように設定する、
   請求項１又は請求項２に記載の空調システム。

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