JP3210852B2 - 環境制御装置及び環境制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実際の生体リズム
よりも先行した体温のセットポイントを考慮して温熱環
境を制御することによって、主観的睡眠感の向上と、快
適睡眠が得られる被空調空間の空気調和を行うための空
気調和機などに使用して好適な環境制御装置及び環境制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の環境制御装置、例えば空
気調和機は、睡眠中の快適性向上、睡眠の質の向上、主
観的睡眠感の向上などを図る発明がいくつか提案されて
おり、これらのうち、生体リズムを考慮した寝床内温熱
制御、空調制御によって快適睡眠を得る発明として特開
平２−４３０４号公報に記載の寝床内の温度を可変する
温度可変手段と、寝床内の温度を検出する温度センサ
と、就寝の所定時間経過後から生体の体温の日周リズム
に対応するように温度センサの出力に基づいて温度可変
手段をフィードバック制御する制御部を備えている寝床
内の温度調節装置や特開平３−２２５１４１号公報に記
載の設定温度を就寝時に下降させ、一定時間経過後に上
昇させる、あるいは明け方に上昇させるという制御手段
を用いた空気調和機の制御装置などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成して
なる特開平２−４３０４号公報に記載の寝床内の温度調
節装置であれば、寝床内の温度を検出する必要があり、
夏期の暑い時期などは寝具が薄く、また身体全体に均等
に寝具を掛ける場合は少なく、寝床内温度を特定するこ
とは難しいという問題があり、また、特開平３−２２５
１４１号公報に記載の空気調和機の制御装置であれば、
事前に起床時刻を把握できないため、ユーザー個人の生
活パターン（起床時刻の個人差）を反映することができ
ず、よって、例えば環境温度が上昇することによって体
温上昇も促進され目覚めを導くとすると、環境温度上昇
のタイミングを考慮しなければ、温度上昇の時間帯の違
いによって、ユーザーが所望する起床時刻と違った時刻
に強制的に目覚めを促したり、また起きたいのに起きれ
ないなどの不都合が生じるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的は主として睡眠の質
や、主観的睡眠感を向上させるような空気調和機などに
使用して好適な環境制御装置及び環境制御方法を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明の環境制御装置及び環境
制御方法は上記のような課題を解決するためになされた
もので、請求項１記載の発明は、室内環境を計測する室
内環境計測部と、個人の温熱環境に対する好みを入力で
きる個人の好み入力部と、就寝時刻を予め入力あるいは
予測判定する就寝時刻判定手段と、起床時刻を予め入力
あるいは予測判定する起床時刻判定手段と、判定された
就寝時刻と起床時刻から、睡眠中、起床時のタイミング
を考慮した個人の睡眠パターンに応じた空調などの運転
パターンを決定する運転パターン決定部を備え、計測さ
れた室内環境情報と、入力された個人の好みと、決定し
た運転パターンの各情報は、マイクロコンピュータを介
して最適化され、空気調和機などの環境制御手段によっ
て制御される環境制御装置において、 上記運転パターン
が、予め予測判定あるいは判定された就寝時刻と起床時
刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側にする時刻
を決定し、就寝時から温熱環境を快適範囲内で最も冷感
側にする時刻までの間に、温熱環境をニュートラル側か
ら快適範囲内で冷感側に徐々に下降させ、その後、起床
時刻までの間に、温熱環境をニュートラル側に徐々に上
昇させるパターンとしたものである。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、室内環境を
計測する室内環境計測部と、個人の温熱環境に対する好
みを入力できる個人の好み入力部と、就寝時刻を予め入
力あるいは予測判定する就寝時刻判定手段と、起床時刻
を予め入力あるいは予測判定する起床時刻判定手段と、
判定された就寝時刻と起床時刻から、睡眠中、起床時の
タイミングを考慮した個人の睡眠パターンに応じた空調
などの運転パターンを決定する運転パターン決定部を備
え、計測された室内環境情報と、入力された個人の好み
と、決定した運転パターンの各情報は、マイクロコンピ
ュータを介して最適化され、空気調和機などの環境制御
手段によって制御される環境制御装置において、 上記運
転パターンが、予め予測判定あるいは判定された就寝時
刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側
にする時刻を決定し、就寝時２時間程度前若しくは２時
間前以内から温熱環境を快適範囲内で最も冷感側にする
時刻までの間に、温熱環境をニュートラル側から快適範
囲内で冷感側に徐々に下降させ、その後、起床時刻まで
の間に、温熱環境をニュートラル側に徐々に上昇させる
パターンとしたものである。

【０００７】

【０００８】そしてまた、請求項３記載の発明は、上記
請求項１若しくは請求項２記載の温熱環境を最も冷感側
にする時刻の決定において、起床時刻の約４時間前の時
点を温熱環境を最も冷感側にする時刻とするものであ
る。

【０００９】さらに、請求項４記載の発明は、睡眠中の
温熱環境を制御する環境制御方法において、予め予測判
定あるいは判定された就寝時刻と起床時刻から、温熱環
境を快適範囲内で最も冷感側にする時刻を決定し、就寝
時から温熱環境を快適範囲内で最も冷感側にする時刻ま
での間に温熱環境をニュートラル側から快適範囲内で冷
感側に徐々に下降させ、その後、起床時刻までの間に、
温熱環境をニュートラル側に徐々に上昇させるパターン
としたものである。

【００１０】さらにまた、請求項５記載の発明は、睡眠
中の温熱環境を制御する環境制御方法において、予め予
測判定あるいは判定された就寝時刻と起床時刻から、温
熱環境を快適範囲内で最も冷感側にする時刻を決定し、
就寝時２時間程度前若しくは２時間前以前から温熱環境
を快適範囲内で最も冷感側にする時刻までの間に温熱環
境をニュートラル側から快適範囲内での冷感側に徐々に
下降させ、その後、起床時刻までの間に、温熱環境をニ
ュートラル側に徐々に上昇させるものである。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、上記請求項
４若しくは請求項５記載の温熱環境を最も冷感側にする
時刻の決定において、起床時刻の４時間前の時点を温熱
環境を最も冷感側にする時刻とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の環境制御装置及び環
境制御方法の実施の形態を空気調和機に実施した場合に
ついて図面と共に説明する。

【００１３】まず、本発明の環境制御装置及び環境制御
方法の空気調和機における要旨とする構成について図面
とともに説明する。本発明の請求項１記載の環境制御装
置は図１に示すように、入力装置１には、通常入力機能
部２と温冷感・快適感クレーム入力部３、就寝時刻入力
部４、起床時刻入力部５を備え、就寝時刻判定部６と起
床時刻判定部７に於いて判定され、就寝時刻と起床時刻
から運転パターン決定部８において各個人にあわせた運
転パターンが決定される。

【００１４】決定した運転パターンと、温熱環境計測部
９において計測されたデータと、温冷感クレームやその
他の風速、風向、湿度などにおける個人の好みの設定デ
ータなどから、マイクロコンピュータ１０を介して演算
処理され、演算処理されたデータに応じて温熱環境制御
部１１において空気調和機１２を制御するといった構成
になっている。

【００１５】また、本発明の請求項１記載の環境制御装
置及び請求項４記載の環境制御方法は、上記運転パター
ン決定部に於けるものであり、例えば図２に示すよう
に、予め予測判定あるいは判定された就寝（入床）時刻
と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側に
する時刻ｔを決定し、就寝時から時刻ｔまでの間に、温
熱環境をニュートラル（ＰＭＶ＝０）から快適範囲内で
冷感側（ＰＭＶ＜−０．５）に徐々に下降させ、その
後、時刻ｔから起床時刻までの間に、温熱環境を冷感側
（ＰＭＶ＜−０．５）からニュートラル（ＰＭＶ＝０）
側に徐々に上昇させる運転パターンを有するものであ
る。

【００１６】そして、本発明の請求項２記載の環境制御
装置及び請求項５記載の環境制御方法は、上記運転パタ
ーン決定部に於けるものであり、例えば図３に示すよう
に、予め予測判定あるいは判定された就寝（入床）時刻
と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側に
する時刻ｔを決定し、就寝時２時間程度前若しくは２時
間前以内から時刻ｔまでの間に、温熱環境をニュートラ
ル（ＰＭＶ＝０）から快適範囲内で冷感側（ＰＭＶ＝−
０．５）に徐々に下降させ、その後時刻ｔから起床時刻
までの間に、温熱環境を冷感側（ＰＭＶ＝−０．５）か
らニュートラル側（ＰＭＶ＝０）に徐々に上昇させる運
転パターンを有するものである。

【００１７】そしてまた、本発明の請求項３記載の環境
制御装置及び請求項６記載の環境制御方法は、上記請求
項１若しくは請求項２記載の空気調和機の温熱環境を最
も冷感側にする時刻の決定に於けるものであり、予め予
測判定された起床時刻から４時間前の時点を算出し、そ
の算出された時点を温熱環境を最も冷感側にする時刻と
決定するものである。

【００１８】次に本発明の環境制御装置及び環境制御方
法を実施した空気調和機の実施の形態について図面と共
に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態（請求項
１）に係る空気調和機の構成を示すブロック構成図であ
り、図１において、入力装置１には、通常入力機能部２
と温冷感・快適感クレーム入力部３、就寝時刻入力部
４、起床時刻入力部５を備えていて、例えばリモコンな
どの入力部に相当する。

【００１９】まず、通常入力機能部２とは、通常機種の
リモコン、壁掛け入力部などには常備されている、風
速、風向、設定温度、湿度などを設定する部分やモード
（一定、ゆらぎ、除加湿、おまかせ、おやすみなど）運
転設定部や、タイマー部などを兼ね備えている部分であ
る。

【００２０】温冷感・快適感クレーム入力部は、例えば
図４に示す温冷感評価スケール、図５に示す快適感評価
スケールなどの数値を入力し、温冷感と快適感の両者を
考慮することができる。就寝時刻入力部４、起床時刻入
力部５では、時刻などの表示部と時刻入力部などから構
成され、予め所望する就寝時刻と起床時刻を入力するよ
うになっている。

【００２１】また、就寝時刻入力部４については、リア
ルタイムで就寝を判定できる入床（就寝）判定装置を用
いて自動計測してもよい。就寝時刻判定部６と起床時刻
判定部７に於いては、就寝時刻入力部４、起床時刻入力
部５で入力された時刻をそのまま判定し、運転パターン
決定部８へとデータが送られる。また就寝時刻や起床時
刻を判定する際には判定部において、時刻の入力忘れ
や、入力の煩わしさを解消するために、就寝時刻・起床
時刻の予測装置を用いて予測する方法を使ってもよい。

【００２２】運転パターン決定部８では、まず判定され
た就寝時刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最
も冷感側にする時刻ｔを決定する。温熱環境は、寝冷
え、底冷えによって中途覚醒するなどの明らかに睡眠障
害となる温熱環境とならないような快適範囲内で変化さ
せることを前提とし、下に凸（涼しい側）になるような
温熱環境変化を行うものとする。また、睡眠中と起床時
のタイミングを考慮して、より快適な睡眠ができるよう
に時刻ｔを決定する必要がある。

【００２３】そこで、時刻ｔの決定については、ヒトの
体温の日周リズムのセットポイントを考慮して、実際の
体温が最低となる時刻の約２時間前を時刻ｔとすること
が望ましい。具体的には、例えば規則正しい就寝午後１
１：００、起床翌午前７：００の８時間睡眠の場合を例
を挙げると、実際の体温が最低となる時刻は起床時刻の
約２時間前の午前５：００頃と推定される。

【００２４】そこで、体温のセットポイントは実際の体
温より約２時間先行しているといわれているので、セッ
トポイントが最低となる時点は午前３：００頃、つまり
起床時刻から４時間前であることが予想される。そこで
セットポイントの最低点は、一般的に起床時刻４時間前
になると簡易的に仮定して時刻ｔを定める。

【００２５】また他の例として、ユーザーの実際の体温
を計測してデータ蓄積することによって、個人の就寝時
刻・起床時刻と就寝時付近の体温変動推移データから、
体温のセットポイントが最低となる時刻を予測する方法
を用いることによっても、時刻ｔを決定することができ
る。

【００２６】ただし、この体温のセットポイントが最低
となる時刻を予測する方法を用いるためには、図１の運
転パターン決定部８に、実際のユーザーの体温を計測す
る体温計測部と、計測された体温の日周リズムを記憶す
る体温リズム記憶部を具備し、また、就寝時刻・起床時
刻と就寝時付近の体温変化推移から体温変動（体温のセ
ットポイントの変動）を予測することが可能となる体温
変動予測装置を具備することが必要であるが、この詳細
な説明は下記の本発明の第３の実施の形態の説明で詳述
する。

【００２７】温熱環境計測部９は、人体周囲の温熱環境
を計測するためのセンサで構成され、例えば少なくとも
室内温度センサを備えたものであり、また温熱６要素
（室温、輻射温度、風速、湿度、着衣量、活動量）や照
度などの各要素を計測するための、複数のセンサを具備
するものが望ましい。

【００２８】計測された温熱情報はマイクロコンピュー
タ１０に伝えられる。マイクロコンピュータ１０では、
まず温熱環境計測部で計測された各要素をパラーメータ
として、常に演算処理が行われている。例えば従来から
用いられているＰＭＶ値を算出するなどして、実際の温
熱環境の快適性を物理的に評価する。

【００２９】現在広く活用されているＰＭＶ（ＩＳＯ規
格にある快適指標、Predict Mean Vote の略）制御があ
るが、ＰＭＶ値が−０．５（neutralとslightly coolの
中間点）〜＋０．５（neutralとslightly warmの中間
点）の範囲が快適範囲とされている。例えば、上記記載
の快適睡眠準備モード（就寝前）、おやすみモード（睡
眠中）、おはようモード（起床後）が実行される時間帯
以外は、基本的にＰＭＶ制御と考えて、快適なＰＭＶ０
付近に空調されているとする。

【００３０】決定された運転パターンデータと、温熱環
境計測部９において計測されたデータと、温冷感・快適
感クレームやその他の風速、風向、湿度などにおける個
人の好みの設定データなどからの情報は、マイクロコン
ピュータ１０を介して演算処理されるが、この時、温熱
環境における個人の好み（中立温熱環境の設定基準と快
適範囲の暑い方側と寒い方側の値）などは、ニューロ学
習などが行われることによって、個人に適応させていく
ことが望ましい。例えば快適睡眠準備モード運転中の時
を例にすると、快適睡眠を考慮した場合、就寝前は、睡
眠によって体温が大きく下降するようにするための準備
を行う必要がある。

【００３１】そのためには、準備段階ではある程度涼し
さを感じる（快適範囲内で）ことで体温をやや上昇させ
（対向流熱交換）、睡眠中は、就寝時からのより大きな
体温下降を得ることができ、快適睡眠が得られる。よっ
て、モード設定の基準値は、ユーザーが快適範囲内でや
や涼しく感じるところに設ける必要があり、例えば、Ｐ
ＭＶ値を例にすると−０．５付近となるように温熱環境
を制御する。

【００３２】室内環境を制御するためには、まずマイク
ロコンピュータ１０で演算処理された情報は、温熱環境
制御部１１に伝えられる。温熱環境制御部１１は、マイ
クロコンピュータ１０からの命令によって動作するドラ
イヴ回路等により構成されており、伝えられた情報によ
って空気調和機１２を制御する。

【００３３】空気調和機１２は、能力可変圧縮機、四方
弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を接続した冷
凍サイクルを備え、冷房運転や暖房運転を実行するもの
によって、あるいは輻射パネル等によって、少なくとも
室内温度をコントロールできる機器とし、温熱環境の室
温、湿度、輻射温度、風速等の複数の要素をコントロー
ルできる機器であればなお望ましい。このように、情報
を絶えず機器側にフィードバックさせ、空調機をコント
ロールすることから、様々な空調空間の創出が可能とな
るものである。

【００３４】また、上記発明の運転を行う際は、自動ま
たは各運転モードの選択スイッチを設けて、選択自動運
転することも可能であることが望ましい。上記記載の空
気調和機によって、自動で、就寝時刻と起床時刻を考慮
した個人の睡眠時間でのタイミングに応じた運転パター
ンで空調を行うことが可能となり、快適性、快適睡眠を
向上させることができる。

【００３５】次に本発明の第２の実施の形態（請求項１
及び請求項４）にかかる空気調和機を図２と共に説明す
る。図２は、本発明の第２の実施の形態（請求項１及び
請求項４）に係る空気調和機による空気調和の状態（方
法）を示すものである。

【００３６】まず、予め予測判定あるいは判定された就
寝（入床）時刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内
で最も冷感側にする時刻ｔを決定する。時刻ｔの決定に
ついては、上記第１の実施の形態の中で説明した内容と
同様とする。時刻ｔを決定した後は、就寝時から時刻ｔ
までの間に、温熱環境をニュートラル（ＰＭＶ＝０）か
ら快適範囲内で冷感側（ＰＭＶ＜−０．５）に徐々に下
降させ、その後、時刻ｔから起床時刻までの間に、温熱
環境を冷感側（ＰＭＶ＜−０．５）からニュートラル
（ＰＭＶ＝０）側に徐々に上昇させるといった、睡眠中
において下に凸に温熱環境を変化させる空気調和制御
（方法）である。

【００３７】ここでは、ＰＭＶ＝０を温冷感中立の基準
点としているが、各個人によって中立点は異なるので、
図１に於ける通常リモコン機能部２や温冷感・快適感ク
レーム入力部３に於ける入力値によって、個人に適応さ
せていくことが望ましい。また、快適範囲内で冷感側に
変化させる際の、最も冷感側になる温熱環境について
は、ここでは例として、起床時での快適範囲内で最も冷
感側（最低ポイント）とみなされるＰＭＶ＝−０．５と
した。

【００３８】この実施の形態では被験者実験において最
低ポイントを決定したわけではあるが、被験者実験によ
ってＰＭＶ＝−０．５に於けるときは、寝冷え、底冷え
などを訴えるものはいなかったが、この最低ポイントは
寝冷え、底冷えによる睡眠障害（中途覚醒）を起こさな
い程度の快適範囲内における冷感側と考えることが望ま
しい。

【００３９】上記記載の方法によって、覚醒時の中立な
温熱環境から、睡眠中には快適範囲内で温冷感がやや涼
しい方側になるように下に凸に温熱環境変化させ、また
温熱環境変化させる際には、個人の就寝時刻と起床時刻
から体温のセットポイントを考慮した温熱環境変化のタ
イミングを図ることによって、体温日周リズムのセット
ポイントに合わせた温熱環境制御を行うことができ、睡
眠中の体温降下が大きく、体動も少なく、主観的睡眠感
も向上するといった、質の高い睡眠と快適性の向上が得
られ、生体リズムの振幅も向上するので健康にもよい、
室内環境を創出することが可能となる。

【００４０】次に本発明の第３の実施の形態（請求項２
及び請求項５）にかかる空気調和機を図３と共に説明す
る。図３は、本発明の第３の実施の形態（請求項２及び
請求項５）に係る空気調和機の空気調和状態（方法）を
示すものであり、予め予測判定あるいは判定された就寝
時刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感
側にする時刻ｔを決定する。時刻ｔの決定については、
上記第１の実施の形態の中で述べた内容と同様とする。

【００４１】次に、予め予測判定された就寝（入床）時
刻の２時間程度前から若しくは２時間前以内から時刻ｔ
までの間に、温熱環境をニュートラル（ＰＭＶ＝０）か
ら快適範囲内で冷感側（ＰＭＶ＝−０．５）に徐々に下
降させ、その後時刻ｔから起床時刻までの間に、温熱環
境を冷感側（ＰＭＶ＝−０．５）からニュートラル側
（ＰＭＶ＝０）に徐々に上昇させる空気調和制御（方
法）である。

【００４２】ここでは、ＰＭＶ＝０を温冷感中立の基準
点としているが、各個人によって中立点は異なるので、
図１に於ける通常リモコン機能部２や温冷感・快適感ク
レーム入力部３に於ける入力値によって、個人に適応さ
せていくことが望ましい。また、快適範囲内で冷感側に
変化させる際の、最も冷感側になる温熱環境について
は、ここでは例として、起床時での快適範囲内で最も冷
感側（最低ポイント）とみなされるＰＭＶ＝−０．５と
した。例では被験者実験において最低ポイントを決定し
たわけだが、被験者実験によってＰＭＶ＝−０．５に於
けるときは、寝冷え、底冷えなどを訴えるものはいなか
ったが、この最低ポイントは寝冷え、底冷えによる睡眠
障害（中途覚醒）を起こさない程度の快適範囲内におけ
る冷感側と考えることが望ましい。

【００４３】また、上記記載の実施の形態は、ワンルー
ムや、病院、老人ホームなどの施設などの、主として居
間と寝室が同室の場合であり、一般住宅などの寝室が別
に設けられている場合は、各部屋を連動させて制御する
必要がある。それは、寝室へは主として睡眠の目的で入
室する場合がほとんどなので、たいていの場合、就寝２
時間前は別室で過ごしている可能性が高い。

【００４４】よって、上記の運転パターンが実行される
際は、ユーザーが滞在している部屋について行わねばな
らず、各部屋にユーザーが滞在しているか否かは、手動
で切り替えるか、ＣＣＤカメラなどの各種センサーで自
動的に滞在か否かを判断する技術も必要となる。このよ
うにして、各部屋の空調を連動させることによって、就
寝前、睡眠中、起床後の連続した運転の実現が可能とな
る。

【００４５】上記記載の制御（方法）によって、就寝２
時間前の中立な温熱環境から起床時までの間に、時刻ｔ
を境として、快適範囲内で温冷感が中立→やや涼しい方
側→中立となるように下に凸に温熱環境変化させ、また
温熱環境変化させる際には、個人の就寝時刻と起床時刻
から体温のセットポイントを考慮した温熱環境変化のタ
イミングを図ることによって、体温日周リズムのセット
ポイントに合わせた温熱環境制御を行うことができ、睡
眠前から睡眠に入りやすいように準備できるここから入
眠がスムーズで、睡眠中の体温降下が大きく、体動も少
なく、主観的睡眠感も向上するといった、質の高い睡眠
と快適性の向上が得られ、生体リズムの振幅も向上する
ので健康にもよい、室内環境を創出することが可能とな
る。

【００４６】次に本発明の第４の実施の形態（請求項３
及び請求項６）である時刻決定（方法）について説明す
る。本発明の第４の実施の形態は、上記第２の実施の形
態若しくは第３の実施の形態の空気調和制御（方法）の
温熱環境を最も冷感側にする時刻ｔの決定に於けるもの
である。決定（方法）は、予め判定された起床時刻か
ら、その起床時刻の４時間前を温熱環境を最も冷感側に
する時刻と決定するといった簡易的手段を用いた決定
（方法）である。

【００４７】例えば、上記第１の実施の形態中ですでに
説明したように、規則正しい就寝（入床）午後１１：０
０、起床翌午前７：００の８時間睡眠の場合を例を挙げ
ると、実際の体温が最低となる時刻は午前５：００頃と
推定される。そこで体温のセットポイントは実際の体温
より約２時間先行しているといわれているので、セット
ポイントが最低となる時点は午前３：００頃、つまり起
床時刻のちょうど４時間前にあたることが予想される。
どの様な睡眠時間についても、実際の体温が上昇し始め
るのは起床の２時間前と仮定し、セットポイントの最低
点は起床時刻の４時間前となると仮定して時刻ｔを定め
た。

【００４８】上記記載の方法によって、簡易的に、また
妥当に時刻ｔを決定することができ、上記第２の実施の
形態若しくは第３の実施の形態に記載の空気調和制御方
法などを実施する際に、ユーザーの睡眠パターンに合わ
せて温熱環境の変化タイミングを実行することが可能と
なる。

【００４９】

【実施例】従来の技術には、生体リズムに合わせて空調
することにより快適睡眠を得る方法などがあるが、本発
明の空気調和機にて、ヒトの実際の体温日周リズムより
も２時間程度先行するセットポイントに合わせて空調す
ることで、実際の体温の動きに追従するよりも先行させ
た温度変化で生体に働きかけるために、より効果的な生
体リズム（体温リズム）コントロールが可能となり、質
の良い睡眠が得られることを実験的に検証したので、以
下に実験についての方法と結果について説明する。

【００５０】まず、実験の説明の前に、本発明の空気調
和機の根本的な視点となる、ヒトの生体リズムについて
簡単に説明する。図６は、ヒトの睡眠付近の生体リズム
（体温の日周リズム）についての模式図を示し、実線
が、実際の体温の変動を示し、破線が、実際の体温より
も２時間程度先行しているセットポイントを示す。この
場合のセットポイントとは、脳内にある体温制御の司令
部であり、実際の体温よりも２時間程度先行していると
いわれている。

【００５１】体温は、睡眠前から徐々に下降し始め、就
寝とともに急降下し、その後徐々に下降を続けて、明け
方付近に最低となった後に上昇し始め、起床とともに急
上昇し、その後徐々に上昇を続け、夕刻付近に最高とな
るといった、日周リズムとなっているのが一般的であ
る。

【００５２】そこで、就寝時から起床時の間の睡眠中
に、セットポイントに合わせて環境温度を中立→やや冷
感側→中立（快適温度範囲内）というように下に凸に変
化させる環境と、その逆に中立→やや暖感側→中立（快
適範囲内）と上に凸に変化させる環境（従来のおやすみ
運転では、睡眠中は寝冷え・底冷え防止のために設定温
度を上昇させるため、従来の方法に近い条件と考える）
とでは、どちらが質の高い睡眠が得られるかを実験的に
検証した。

【００５３】そこで実験条件について説明すると、被験
者は実験の数日前から各個人の通常の規則正しい生活サ
イクルに慣れるように注意して生活を送ってもらった。
実験日の朝９：００頃から実験室に入室して、通常に近
い生活をした。実験の測定は図７に示すタイムスケジュ
ールと設定条件で行った。

【００５４】また、就寝時間と起床時間は、各被験者ご
との通常生活サイクルに合わせて設定した。まず環境条
件は、風速０．３（ｍ／ｓ）、相対湿度６０（％）、活
動量１．０（ｍｅｔ）、着衣量０．４（ｃｌｏ）の時、
−０．５＜ＰＭＶ＜＋０．５快適範囲内で温冷感がやや
涼しい）となる室温範囲は、約２５．５〜２８．５℃と
なるので、この快適範囲内での環境条件を設定した。

【００５５】実験パターンは、就寝時から起床時の間の
睡眠中に、セットポイントに合わせて環境温度を中立
（２７℃）→やや冷感側（２５．５℃）→中立（２７
℃）（快適温度範囲内）というように下に凸に変化させ
る環境（下降条件）と、その逆に中立（２７℃）→やや
暖感側（２８．５℃）→中立（２７℃）（快適範囲内）
というように上に凸に変化させる環境（上昇条件）の２
条件間で比較検討した。測定項目は、主観的睡眠感・温
冷感・快適感アンケート、皮膚温２点（下腿、足背）、
直腸温、体動である。

【００５６】そこで、次に実験結果について述べる。図
８はＯＳＡ睡眠調査票（ＯＳＡ睡眠調査票の開発、精神
医学、２７（７）：７９１−７９９、１９８５）を用い
て主観的睡眠感を測定し、睡眠に関する５因子について
各因子毎に平均値を算出し、それを上昇条件（■）と下
降条件（●）についてレーダーチャートで示したもので
あり、図に表すのは被験者７名の平均データである。各
因子の得点は、数値が大きい方がよりよい睡眠感を表
す。よって図８より、上昇条件（破線）より下降条件
（実線）の方がよい睡眠感である傾向にあることがわか
る。

【００５７】図９は体動の結果で被験者７名の平均値で
示してあり、色の濃い方が上昇条件で色の薄い方が下降
条件である。まず［ＦＢ］は１晩の全体動数（回）を示
し、少ない方がよい睡眠と考えられ、また［ＭＲ］は平
均静止時間（ｍｉｎ）、［ＭＡＲ］は最大静止時間（ｍ
ｉｎ）を示し、それぞれ長い方がよい睡眠と考えられ
る。図９の結果から、上昇条件と比べて下降条件の方が
それぞれよい睡眠である傾向にあり、特に平均静止時間
（ＭＲ）については下降条件の方が有意に長い結果とな
った。

【００５８】図１０は直腸温（入床時の直腸温レベルを
０としたときの変化度）の経時変化を示し、また図１１
は末梢部皮膚温（下腿と足背の平均値）と室温との差の
経時変化を示したもので、それぞれ被験者７名の平均デ
ータであり、色の薄い方が上昇条件、色の濃い方が下降
条件である。

【００５９】まず、図１０より、上昇条件に比べ下降条
件の方が直腸下降度が大きく、明け方付近の図のハッチ
ング部分の時間帯に危険率５％未満の有意差が確認され
た。また、図１１より、末梢部皮膚温（下腿と足背の平
均値）と室温との差は上昇条件に比べて下降条件の方が
大きく、図のハッチング部分の時間帯に有意差が確認さ
れた。

【００６０】よって、図１０、図１１の結果から、上昇
条件に比べ下降条件の方が、末梢部皮膚温において環境
との温度差を大きくとれることから入床時の直腸温の下
降をスムーズにし、結果としてよく眠れたと考えられ
る。また起床前から直腸温の上昇が始まり、起床の準備
を始めていて、よりスムーズな起床状態になることもう
かがえる。

【００６１】図１２は起床時の温冷感アンケート結果、
図１３は起床時の快適感アンケート結果を示し、それぞ
れ被験者７名の個人別結果とＡＶＧ（被験者７名の平均
値）とで表し、色の濃い方が上昇条件、色の薄い方が下
降条件である。まず、図１２から温冷感は上昇条件にお
いて暖かい方側にある傾向にあり、平均的に上昇条件は
やや暖かい方側に、下降条件は中立に近いことがわか
り、また、図１３から快適感は両条件において同等かあ
るいは下降条件の方が快適感が高い傾向にあることがわ
かる。よってこのことからも、下降条件の方が温熱的に
もよい快適感が得られる傾向にあることがわかる。尚、
図１２及び図１３において、N.S.は有意差なしの意味
（Non Singnificantの略）である。上述の結果から、上
昇条件に比べて下降条件（体温変動と同様に環境温度を
下に凸に変化させること）の方が、睡眠中に直腸温の下
降をスムーズに行え、下降度も大きく、さらに起床前の
直腸温の立ち上がりもタイミング良く行え、また体動も
少ないといった、質の高い睡眠をもたらすことがうかが
える。

【００６２】またさらに、ヒトの体温は２４時間周期
（生体リズム）で変動しているが、この体温を駆動させ
る機構としてセットポイントというものが存在し、この
セットポイントは実際の体温よりも約２時間先行してい
るといわれているので、実際の体温にあわせて温度変化
するよりも、セットポイントの変動を考慮して、実際の
体温よりも約２時間先行させて温度変化させることによ
り、より効果的な生体リズム（体温リズム）のコントロ
ールが可能となる。

【００６３】また、個人の生活パターン（入床時刻や起
床時刻の個人差）に合わせた、入床・起床のタイミング
を考慮した制御も併せて行っている。以上の結果とし
て、直腸温の下降度が大きく、さらに起床前の直腸温の
立ち上がりもタイミング良く行え、体動が減少するとい
った、質の高い睡眠が得られると考えられ、さらに主観
的睡眠感の向上、起床時の温熱的快適感の向上をもたら
し、このことから健康にもよい温熱環境の提供が可能と
なることがうかがえる。

【００６４】尚、本発明の環境制御装置及び環境制御方
法を空気調和機に実施した場合について説明したが、空
気調和機に限らず、睡眠中の温熱環境制御を行うとき、
例えば寝床内気候を制御する電気毛布などの寝具にも実
施することができ、本発明は特に上記実施の形態に限定
されるものではない。

【００６５】

【発明の効果】本発明の空気調和機は上記のような構成
であるから、体温変動と同様に環境温度を下に凸に変化
させることによって、睡眠中に直腸温の下降をスムーズ
に行え、下降度も大きく、さらに起床前の直腸温の立ち
上がりもタイミング良く行え、また体動も少ないといっ
た、質の高い睡眠をもたらし、またさらに、ヒトの体温
は２４時間周期（生体リズム）で変動していて、この体
温を駆動させる機構としてセットポイントというものが
存在するが、このセットポイントは実際の体温よりも約
２時間先行しているといわれているので、実際の体温に
あわせて温度変化するよりも、セットポイントの変動を
考慮して実際の体温よりも約２時間先行させて温度変化
させることにより、より効果的な生体リズム（体温リズ
ム）のコントロールが可能となる。

【００６６】また、個人の生活パターン（入床時刻や起
床時刻の個人差）に合わせた、入床・起床のタイミング
を考慮した制御も併せて行っている。以上の結果とし
て、直腸温の下降度が大きく、さらに起床前の直腸温の
立ち上がりもタイミング良く行え、体動が減少するとい
った、質の高い睡眠が得られると考えられ、さらに主観
的睡眠感の向上、起床時の温熱的快適感の向上をもたら
し、このことから健康にもよい温熱環境の提供が可能と
なる、空気調和方法および空気調和機を提供することが
可能であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空気調和機の
構成を示すブロック構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る空気調和機の
空気調和の状態の説明図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る空気調和機の
空気調和の状態の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る空気調和機の温冷感
評価スケールの説明図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る空気調和機の快適感
評価スケールの説明図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る空気調和機のヒトの
生体リズムの模式図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る空気調和機の実験タ
イムスケジュールと実験条件の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態に係る空気調和機の主観的
睡眠感の各５因子の平均値を示すレーダーチャート図で
ある。

【図９】本発明の実施の形態に係る空気調和機の体動の
結果の説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る空気調和機の直腸
温（変化度）の経時データの説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係る空気調和機の末梢
部皮膚温度と室温との差の経時データの説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係る空気調和機の起床
時の温冷感アンケート結果の説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態に係る空気調和機の起床
時の快適感アンケート結果の説明図である。

【符号の説明】

１ 入力装置 ２ 通常入力機能部 ３ 温冷感・快適感クレーム入力部 ４ 就寝時刻入力部 ５ 起床時刻入力部 ６ 就寝時刻判定部 ７ 起床時刻判定部 ８ 運転パターン決定部 ９ 温熱環境計測部 １０ マイクロコンピュータ １１ 温熱環境制御部 １２ 空気調和機 ２１ 体温計測部 ２２ 体温リズム記憶部 ２３ 体温変動予測装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−71804（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254246（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225141（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−217731（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F24F 11/02 102

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内環境を計測する室内環境計測部と、
   個人の温熱環境に対する好みを入力できる個人の好み入
   力部と、就寝時刻を予め入力あるいは予測判定する就寝
   時刻判定手段と、起床時刻を予め入力あるいは予測判定
   する起床時刻判定手段と、判定された就寝時刻と起床時
   刻から、睡眠中、起床時のタイミングを考慮した個人の
   睡眠パターンに応じた空調などの運転パターンを決定す
   る運転パターン決定部を備え、計測された室内環境情報
   と、入力された個人の好みと、決定した運転パターンの
   各情報は、マイクロコンピュータを介して最適化され、
   空気調和機などの環境制御手段によって制御される環境
   制御装置において、 上記運転パターンが、予め予測判定あるいは判定された
   就寝時刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も
   冷感側にする時刻を決定し、就寝時から温熱環境を快適
   範囲内で最も冷感側にする時刻までの間に、温熱環境を
   ニュートラル側から快適範囲内で冷感側に徐々に下降さ
   せ、その後、起床時刻までの間に、温熱環境をニュート
   ラル側に徐々に上昇させるパターンであることを特徴と
   する環境制御装置。
2. 【請求項２】 室内環境を計測する室内環境計測部と、
   個人の温熱環境に対する好みを入力できる個人の好み入
   力部と、就寝時刻を予め入力あるいは予測判定する就寝
   時刻判定手段と、起床時刻を予め入力あるいは予測判定
   する起床時刻判定手段と、判定された就寝時刻と起床時
   刻から、睡眠中、起床時のタイミングを考慮した個人の
   睡眠パターンに応じた空調などの運転パターンを決定す
   る運転パターン決定部を備え、計測された室内環境情報
   と、入力された個人の好みと、決定した運転パターンの
   各情報は、マイクロコンピュータを介して最適化され、
   空気調和機などの環境制御手段によって制御される環境
   制御装置において、 上記運転パターンが、予め予測判定あるいは判定された
   就寝時刻と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も
   冷感側にする時刻を決定し、就寝時２時間程度前若しく
   は２時間前以内から温熱環境を快適範囲内で最も冷感側
   にする時刻までの間に、温熱環境をニュートラル側から
   快適範囲内で冷感側に徐々に下降させ、その後、起床時
   刻までの間に、温熱環境をニュートラル側に徐々に上昇
   させるパターンであることを特徴とする環境制御装置。
3. 【請求項３】 上記温熱環境を最も冷感側にする時刻の
   決定において、起床時刻の約４時間前の時点を温熱環境
   を最も冷感側にする時刻とすることを特徴とする請求項
   １若しくは請求項２記載の環境制御装置。
4. 【請求項４】 睡眠中の温熱環境を制御する環境制御方
   法において、予め予測判定あるいは判定された就寝時刻
   と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側に
   する時刻を決定し、就寝時から温熱環境を快適範囲内で
   最も冷感側にする時刻までの間に温熱環境をニュートラ
   ル側から快適範囲内で冷感側に徐々に下降させ、その
   後、起床時刻までの間に、温熱環境をニュートラル側に
   徐々に上昇させるパターンであることを特徴とする環境
   制御方法。
5. 【請求項５】 睡眠中の温熱環境を制御する環境制御方
   法において、予め予測判定あるいは判定された就寝時刻
   と起床時刻から、温熱環境を快適範囲内で最も冷感側に
   する時刻を決定し、就寝時２時間程度前若しくは２時間
   前以前から温熱環境を快適範囲内で最も冷感側にする時
   刻までの間に温熱環境をニュートラル側から快適範囲内
   での冷感側に徐々に下降させ、その後、起床時刻までの
   間に、温熱環境をニュートラル側に徐々に上昇させるこ
   とを特徴とする環境制御方法。
6. 【請求項６】 上記温熱環境を最も冷感側にする時刻の
   決定において、起床時刻の約４時間前の時点を温熱環境
   を最も冷感側にする時刻とすることを特徴とする請求項
   ４若しくは請求項５記載の環境制御方法。