JP3997127B2 - Air conditioner - Google Patents
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
- F24F11/65—Electronic processing for selecting an operating mode
- F24F11/66—Sleep mode
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、睡眠時に適した冷房運転モードを有する空気調和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、人の睡眠中に行われる空調制御としては、人が起きている場合に行われる通常の空調制御とは異なった空調制御が要求される。これは、人間の身体の睡眠中の代謝量は、起きている場合に比べて低下するために、通常の空調制御を行ったのでは快適な睡眠を得ることができないからである。そのため、従来から、睡眠時に適した冷房運転モードとして「おやすみモード」などの名称で呼ばれる就寝モードが考えられ、この就寝モードに基づく冷房運転が行われている。そして、従来から一般的に行われている就寝モードに基づく冷房運転は、最初にユーザが設定した室内設定温度で一定時間運転した後、徐々に室温を上昇させていこうとするものであった。このような室温制御によれば、人間の身体の睡眠中の代謝量低下に即応することができ、通常の冷房運転が行われた場合に比べてある程度快適な睡眠を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、就寝時に人間が起きている状態から眠りに入る場合、覚醒レベル又は睡眠深度のレベルは単純に変化するわけではなく複雑に変化することが知られている。例えば、これらのレベルは大きくなったり小さくなったりする変化を繰り返し、そのレベル変化の振幅は入眠当初は大きく、時間が経過するにしたがって次第に小さくなっていく。つまり、入眠時における人間の生理状態は微妙に変化しており、したがって、就寝時にユーザがスムースに入眠できるためには、このような微妙な生理状態の変化にマッチした室内温熱環境が求められることになる。
【0004】
ところが、従来の就寝モードによる制御は、最初にユーザが設定した室内設定温度で一定時間運転を行い、その後徐々に室温を上昇させていくだけの単純な制御であるため、上記のような微妙な生理状態の変化にマッチした室内温熱環境を得ることは難しく、ユーザによっては長い時間に渡って眠りに入ることができないことが起こりがちであった。特に、日本の夏季は高温多湿で特有の寝苦しさが有り、更に近年の所謂「ヒートアイランド現象」によって、このような寝苦しさには一層拍車がかかっている。そのため、「おやすみモード」で冷房運転を行っているにもかかわらず、スムースに入眠することができなくなっているユーザはかなりの数に昇っていることが推察される。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、入眠しようとするユーザの微妙な生理状態にマッチし、ユーザがスムースに入眠できる室内温熱環境を得ることが可能な空気調和機を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項1記載の発明は、就寝モード制御パターンに基づく冷房運転を行い、しかも、この就寝モード制御パターンに基づく冷房運転により得られるモード制御開始時からモード制御終了時までの間の室温変化特性曲線が略漸増する曲線となる、空気調和機において、前記モード制御開始時付近の室温変化特性曲線を、モード制御開始時点での室内温度が就寝時の操作に基づく設定温度よりも一旦所定温度だけ高くなると共に、その後所定時間が経過するまでの間に設定温度よりも所定温度だけ低くなる漸減曲線となるようにし、それ以降の室温変化特性曲線を前記室内温度が略漸増する漸増曲線となるようにし、更に、前記就寝モード制御パターンを、所定刻み時間及び所定刻み温度を最小単位としてステップ的に空気調和目標温度レベルが変化するパターンとし、しかも、この空気調和目標温度レベルがステップ的に変化するときの各変化時点間の間隔をモード制御終了時近くが短くなるようにした、ことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。図1は、本発明の実施形態に係る空気調和機の構成図である。なお、この実施形態では、2つの室内熱交換器を備えた所謂「再熱ドライ型」の空気調和機を例に取り説明する。
【0019】
図1において、コンプレッサ1で圧縮され高温高圧で気体化された冷媒は四方弁2を通って(図示された四方弁2内の冷媒経路は冷房時のものを示している)凝縮器としての室外熱交換器3に送出され、ここで外気との熱交換により凝縮液化されて高温高圧の液冷媒とされるようになっている。この高温高圧の液冷媒は電子膨張弁4で絞られることにより低温低圧の液冷媒となって第1室内熱交換器5に送られ、更に電子膨張弁6を通って第2室内熱交換器7に送られるようになっている。低温低圧となった液冷媒は、蒸発器として機能するこれら2つの室内熱交換器5,7で室内空気と熱交換を行って気化し、低温低圧の気体状冷媒となる。室内空気はこのときの液冷媒との熱交換により熱を奪われるので、室温が低下することになる。そして、第2室内熱交換器7からの気体状冷媒は、再度四方弁2を通ってコンプレッサ1の吸入側に送られ、このコンプレッサ1で圧縮されて上記と同様の過程を繰り返すようになっている。なお、電子膨張弁6は再熱ドライ運転を行うとき以外は全開状態となっており、また、本発明を説明する場合には再熱ドライ運転を考える必要がないので、第1室内熱交換器5及び第2室内熱交換器7は全体として一つの室内熱交換器と考えることができる。
【0020】
コンプレッサ1は、インバータ装置8からの電力供給により回転駆動されるようになっており、また、室外熱交換器3にはプロペラ型の室外ファン9が、室内熱交換器5,6には横流型の室内ファン10がそれぞれ取り付けられて熱交換が促進されるようになっている。これらインバータ装置8、室外ファン9、及び室内ファン10は、運転制御回路11からの制御信号により制御されるようになっている。そして、運転制御回路11は就寝モード制御手段12を有しており、この就寝モード制御手段12は、リモコン13からの室温設定値Ts、室温検出器14からの室温検出値Ta、及び湿度検出器15からの湿度検出値Hu等を入力し、所定の就寝モード制御パターンに基づき室温制御を行うようになっている。
【0021】
図2は、本実施形態に係る室温変化特性曲線を示す説明図である。入眠時から覚醒時までの室温変化状態を表すこの室温変化特性曲線は漸減領域と漸増領域とを有しており、本発明の特徴は、室温変化特性曲線の入眠時付近において、図示するような漸減領域を設けてピーク点P1,P2間に大きな温度落差を生じさせるようにした点にある。
【0022】
すなわち、これから就寝しようとするユーザがリモコン13の所定の操作により「おやすみモード」を選択し、設定温度をTs1にセットしたとする。すると、就寝モード制御手段12は、制御開始直後には設定温度Ts1よりもΔT1だけ温度が高いピーク点P1まで室内温度を上昇させるようにし、その後にΔT2だけ温度が低いピーク点P2まで室内温度を低下させるようにしている。このように、ピーク点P1,P2間に大きな温度落差ΔT2を有する漸減領域を設けることにより、ユーザはスムースに入眠状態に入ることができるようになる。なお、漸減領域に続く漸増領域の変化特性は従来と同様のものである。
【0023】
次に、このような漸減領域を設けた理由につき説明する。図3は、所謂「ノンレム睡眠」と「レム睡眠」とが交互に周期的に現れる状態を示した睡眠状態特性図である。この図に示されるように、人間は一晩の間に大体4〜5回程度、約90分周期でノンレム睡眠とレム睡眠との交代を繰り返すと言われており、入眠時のノンレム睡眠が最も睡眠深度が深くなっている。
【0024】
一方、人間の寒暑感は、代謝量と皮膚からの放熱量により決定され、代謝量が減少すると寒気を強く感じるようになる。図4は、入眠時から覚醒時に至るまでの代謝量の変化状態を示す特性図である。この図に示されるように、入眠後間もなく人間の代謝量は減少を始めるが、この時期はノンレム睡眠となっている。そして、入眠後間もないノンレム睡眠において、浅い睡眠深度から深い睡眠深度に移行する際の体温低下は著しくなり、このときに激しい発汗現象を伴うことが多い。この発汗現象によって、人間は暑さを感じ、不快感をもよおすことになって、深い眠りに入ることが阻害される。したがって、入眠時におけるこのような発汗現象を抑制するためには、人間の著しい体温低下の度合いに対して、つまり体温低下の落差に対して、室温低下の落差を合わせるようにすればよい。
【0025】
このように、体温の落差に室温の落差を合わせることにより、入眠時におけるノンレム睡眠をその睡眠深度が深い状態へスムースに移行することができるようになり、寝つきをよくすることができるようになる。但し、この場合にあまりに室内温度を低下させたのでは、発汗現象を充分に抑制することはできるものの今度は逆に寒冷感を感じさせることになり、却って身体に負担をかけることになる。そこで、本発明では、ユーザが設定した設定温度よりも一旦室温を上昇させ、それから室温を低下させることによって必要な温度落差を確保するようにしている。しかし、一旦室温を上昇させるといっても、体温を超える程度まで上昇させたのでは皮膚からの放熱が阻害され逆効果となるので、体温を超えない38度程度までに上昇の程度を抑えるようにしている。
【0026】
図2に示した本発明の室温変化特性曲線において、ピーク点P1,P2間に大きな温度落差ΔT2が生じるような漸減領域を設けたのは以上のような理由による。人間が充分な満足感が得られる睡眠を取るためには、寝入り時と寝起き時の印象が特に重要であるが、このような入眠時の漸減領域を設けることにより、スムースに入眠できる室内温熱環境を得ることができ、充分な満足感が得られると共に質の高い睡眠を取ることが可能になる。
【0027】
図5は、図1における運転制御回路11の就寝モード制御手段12が図2の室温変化特性を実現するために行う就寝モード制御のパターンの一例を示す説明図である。図5の横軸は、15分毎の刻み時間を最小単位とする時間軸であり、縦軸は0.5℃毎の刻み温度を最小単位とする「目標温度−設定温度」についての温度軸である。ここで、「設定温度」とは、就寝時にユーザがリモコン13を操作して設定する温度のことであり、「目標温度」とは空気調和目標温度のことで、就寝モード制御手段12が室温制御を行うときの制御目標とする温度のことである。
【0028】
図5に示した例では、「おやすみモード」開始時点で一旦設定温度よりも0.5℃だけ高い温度を目標温度として15分間運転し、その後に目標温度をステップ的に0.5℃だけ低下させた設定温度にて15分間運転し、更にその後設定温度よりも0.5℃だけ低い温度を目標温度として30分間運転するようになっている。ここまでの1時間が図2における漸減領域に相当する区間である。そして、これ以降は漸増領域に相当する区間となり、それぞれ2.5時間、2時間、1.5時間、1時間が経過する毎に0.5℃ずつ目標温度をステップ的に上昇させていくようにしている。
【0029】
次に、図5に示した就寝モード制御パターンに基づき冷房運転を行う場合の動作について説明する。例えば、就寝時にユーザがリモコン13を操作し、午前0時〜午前8時の8時間を「おやすみモード」とし、且つ室内設定温度Tsを26℃に設定したとする。ただし、それ以前に通常モードの冷房運転は行われており、コンプレッサ1、室外ファン9、及び室内ファン10は駆動中であるものとする。したがって、電子膨張弁4は通常モード用の開度に絞られており、電子膨張弁6は全開になっている。また、この例では湿度制御は行わず、湿度検出器15からの湿度検出値Huは考慮しないものとする。
【0030】
就寝モード制御手段12は、時刻が午前0時になった時点で「おやすみモード」の制御を開始する。すなわち、就寝モード制御手段12は、最初の空気調和目標温度を設定温度の26℃よりも0.5℃だけ高い26.5℃とし、室温検出器14からの室温検出値Taがこの26.5℃に近づくようにインバータ装置8に対してインバータ周波数指令を出力する。すると、このインバータ周波数指令に係る周波数の交流電力がインバータ装置8から出力されてコンプレッサ1の可変速制御が行われ、これにより第1室内熱交換器5及び第2室内熱交換器7での熱交換量が制御され、室温が制御される。
【0031】
次いで、就寝モード制御手段12は、午前0時15分になると空気調和目標温度を設定温度と同じ26℃に低下させ、更に午前0時30分〜午前1時の間は空気調和目標温度を25.5℃に低下させる。このような制御により、ユーザの寝入りばなである午前0時から午前1時までの1時間の間つまり室温漸減領域期間の間にユーザの体温低下の落差に合わせて室温を約1℃低下させることができる。したがって、ユーザは入眠後間もないノンレム睡眠において、浅い睡眠深度から深い睡眠深度にスムースに移行することができ、不快感を催すことなく快適に以降の睡眠に入ることができる。
【0032】
そして、室温漸減領域期間が終了する午前1時以降は室温漸増領域期間に入り、就寝モード制御手段12は空気調和目標温度を25.5℃から設定温度と同じ温度である26℃に上昇させ、この26℃での運転を午前3時半までの2.5時間継続させる。更に、就寝モード制御手段12は、午前3時半〜午前5時半の2時間の間での空気調和目標温度を26.5℃、午前5時半〜午前7時の1.5時間の間での空気調和目標温度を27℃とし、午前7時から午前8時間までの空気調和目標温度を27.5℃とする。このように、就寝モード制御手段12は、漸減領域終了後に0.5℃刻みで空気調和目標温度をステップ的に上昇させていくが、この場合、上昇させた空気調和目標温度を持続させる期間、すなわち空気調和目標温度のレベルがステップ的に増加するときの各増加時点間の間隔は「おやすみモード」終了時点が近づくに連れて短くなるようにしている。これは図3の睡眠状態特性図に示したように、睡眠深度が深く暑さを感じやすいノンレム睡眠は睡眠期間の前半に現れるため、この前半の期間における室温の上昇程度はある程度緩やかな方が好ましいからである。
【0033】
このように、本実施形態では、「おやすみモード」の制御開始付近では室温漸減領域を設けることにより、ユーザが良好な寝つきを得ることができるようにすると共に、それ以降の室温漸増領域においても前半での室温の増加の程度を緩やかにすることにより安定した睡眠を継続できるようにしている。
【0034】
上記の例では、「おやすみモード」の運転時間が8時間、空気調和目標温度がステップ的に増減するときの変化幅が0.5℃となっており、また、漸増領域でこの空気調和目標温度がステップ的に増加するときの各増加時点間の間隔が2.5時間、2時間、1.5時間、1時間等となっていたが、リモコン13にはこれらの制御条件を変更するモード制御条件変更手段が設けられており、ユーザはリモコン13に対して所定の操作を行うことによりこれらの制御条件を変更することが可能である。
【0035】
なお、図5に示した「おやすみモード」の制御パターンは、ユーザの設定した運転時間が8時間の場合のものであり、「おやすみモード」終了時点での「目標温度−設定温度」すなわち設定温度からのシフト量は1.5℃になっているが、本発明では、ユーザが「おやすみモード」の運転時間をより短く設定したとしても、図5の制御パターンの形状を変えることなく、ユーザが設定した運転時間分の制御パターンをそのまま用いるようにしている。
【0036】
例えば、図6は、ユーザが「おやすみモード」の運転時間を6時間に設定した場合の制御パターンを示す説明図であるが、この制御パターンは図5の制御パターンの0〜6時間分をパターン形状を変えることなくそのまま用いたものである。つまり、図5の制御パターンにおける午前6時のシフト量は1℃になっているので、図6の制御パターンにおいても運転終了時点である午前6時のシフト量を1℃としている。これをもし、図5の「おやすみモード」終了時点でのシフト量が1.5℃だからといって、図6においても「おやすみモード」終了時点でのシフト量を無理矢理1.5℃にしたのでは、急激な温度上昇となってユーザが不快感を感じてしまう虞がある。本実施形態では、このような無理なシフトを回避するようにしているので、「おやすみモード」の制御条件を種々に変更したとしても、常にユーザは快適な室内温熱環境を得ることができる。
【0037】
ところで、就寝モード制御手段12が上記のような室温制御を行う場合の「室温」とは乾球温度で表したものである。しかし、同じ室温であっても湿度が高い場合と低い場合とでは、実際に感じる暑さ及び寒さが異なるものになるのは誰もが経験するところである。したがって、ユーザにとってより快適な室内温熱環境を実現するためには、このような湿度が反映された温度を用いて室温制御を行うことが好ましい。図1における就寝モード制御手段12は、湿度検出器15からの湿度検出値Huの入力に基づき、湿度(相対湿度)が反映されている温度すなわち体感温度を用いた室温制御を行うことが可能である。この場合、相対湿度の約15%の変化分が乾球温度1℃の変化分に相当するものとして室温制御が行われる。
【0038】
図7は、相対湿度が反映されている体感温度を用いた場合の室温変化特性曲線を示す説明図であり、図8及び図9は、図7の室温変化特性を実現するための制御パターンの一例を示す説明図である。これら図7、図8、図9は、それぞれ図2、図5、図6と同様の特性又は制御パターンを有するものであり、異なる点は各特性図における縦軸の「室内温度」、「設定温度」、「目標温度」がそれぞれ「室内体感温度」、「設定体感温度」、「目標体感温度」となっている点である。
【0039】
また、体感温度としては、上記のように相対湿度が反映されているものの他に、風速が反映されている体感温度を用いることもできる。この場合、就寝モード制御手段12は、室内機の吹き出し口付近に設けられた風速計(図示せず)から検出値を入力し、風速の所定変化分が乾球温度1℃の変化分に相当するものとして室温制御が行われることになる。
【0040】
図10は、就寝モード制御手段12が用いる他の就寝モード制御パターンの説明図である。図2に示した例では、漸減領域は制御開始直後に1回現れるだけであったが、この図10の例では、漸減領域から漸増領域に移行した後、この漸増領域内で再度漸減領域が現れるパターンとしている。これは、図3の睡眠状態特性図において、入眠後にノンレム睡眠に入って睡眠深度が深くなった後、レム睡眠に入って睡眠深度が浅くなり、再度ノンレム睡眠に入って睡眠深度が浅くなるというパターンが繰り返されているという現象に忠実に対応した室温変化特性を実現しようとするものである。
【0041】
但し、図3の特性図から明らかなように、2回目に現れるノンレム睡眠は1回目のノンレム睡眠に比べて期間が短く睡眠深度も浅くなっている。したがって、図10の制御パターンにおいては、漸減領域の期間について2回目(30分)を1回目(75分)よりも短くし、この期間における温度低下幅についても2回目(0.5℃)を1回目(1.5℃)よりも小さくしている。このような図10の制御パターンによれば、よりきめ細かな室温制御を行うことができ、ユーザはより快適な睡眠を得ることができるようになる。
【0042】
次に、本発明における湿度制御につき説明する。これまで説明してきた実施形態では、体感温度を用いた場合を除き、基本的には乾球温度のみに基づく室温制御すなわち通常の温度制御のみを行っており湿度制御を行っていない。しかし、「おやすみモード」による制御の実行中には、ときとして温度制御に加えて湿度制御を行った方が制御の安定性の面からは好ましいことがある。
【0043】
例えば、図2に示した特性図において、漸増領域で次第に室温を上昇させていく際に、冷房負荷に対して空気調和機の冷房能力が大きすぎる場合にはコンプレッサ1が停止してしまい、蒸発器として機能している室内機側に保水された水分が室内に放出されるために、室内の湿度が著しく上昇することがある。このような著しい湿度の上昇は室内温度に対しても大きな影響を与えることになり、安定した室温制御を行うことができなくなる虞がある。図11は、このような場合の室内温度及び室内湿度の変化を示した特性例であり、ある期間で湿度の著しい上昇が繰り返されているため、温度も不安定に変化している状態が明らかになっている。
【0044】
そこで、図1の就寝モード制御手段12は、このような不安定な温度変化を回避するため、冷房負荷と冷房能力とのバランス上、乾球温度の制御のみでは室温制御が不可能であると判別した場合に、湿度制御を行うようにしている。図12は、このような湿度制御の内容の一例を示す図表であり、この例では相対湿度の約15%の変化分が乾球温度1℃の変化分に相当するものとして制御を行っている。この図表において、当初の期間は温度のみを制御因子とし、制御上の設定温度を25℃,25.5℃,26℃と上昇させていくが、このとき制御上の設定湿度は50%で一定となっている。この期間では、最終的な温度目標値はやはり25℃,25.5℃,26℃となって制御上の設定温度の値と一致している。しかし、これ以降において例えば上記のようにコンプレッサ1の停止により湿度が著しく上昇したような場合には、制御上の設定湿度も50%から58%と上昇せざるを得なくなる。このとき、最終的な温度目標値が26.5℃だからといって制御上の設定温度も26.5℃としたのでは図11に示したように温度も著しく上昇して不安定な温度制御となってしまう。そこで、湿度8%分の上昇は温度0.5℃分の上昇と見なしてこの分を差し引き、26℃を制御上の設定値とする。同様に、この後さらに制御上の設定湿度が65%に上昇しているが、この湿度上昇分を差し引いて、最終的な温度目標値をやはり26℃としている。
【0045】
図13は、上記のような湿度制御を行った場合の室内温度及び室内湿度の変化を示した特性例である。この図13の特性は、図11の特性と対比してみれば明らかなように、就寝モードの特性としては非常に安定した好ましいものとなっている。なお、この場合の湿度制御は、図1の電子膨張弁4の開度を通常の場合よりも大きく絞り、所謂「過絞り運転」により行うものとする。湿度制御としては、その他に、電子膨張弁4を全開状態にすると共に電子膨張弁6を絞り状態とし、第1室内熱交換器5を室外熱交換器3と同様に凝縮器として機能させる所謂「再熱ドライ運転」があるが、この再熱ドライ運転では室内温度上昇が大きくなりすぎ、やはり安定した温度特性を得ることが困難となる。よって、本実施形態における就寝モード制御手段12は、上記のような過絞り運転の実行により湿度制御を行うものとする。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モード制御開始時付近の室温変化特性曲線を、モード制御開始時点での室内温度が就寝時の操作に基づく設定温度よりも一旦所定温度だけ高くなると共に、その後所定時間が経過するまでの間に設定温度よりも所定温度だけ低くなる漸減曲線となるようにし、それ以降の室温変化特性曲線を室内温度が略漸増する漸増曲線となるようにし、更に、就寝モード制御パターンを、所定刻み時間及び所定刻み温度を最小単位としてステップ的に空気調和目標温度レベルが変化するパターンとし、しかも、この空気調和目標温度レベルがステップ的に変化するときの各変化時点間の間隔をモード制御終了時近くが短くなるように構成したので、入眠しようとするユーザの微妙な生理状態にマッチし、ユーザがスムースに入眠できる室内温熱環境を得ることが可能な空気調和機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る空気調和機の構成図。
【図2】本発明の実施形態に係る室温変化特性曲線を示す説明図。
【図3】図2の特性曲線中に漸減領域を設けた理由を説明するための睡眠状態特性図。
【図4】図2の特性曲線中に漸減領域を設けた理由を説明するための代謝量変化状態特性図。
【図5】図1における運転制御回路11の就寝モード制御手段12が図2の室温変化特性を実現するために行う就寝モード制御のパターンの一例を示す説明図。
【図6】運転時間を短くした場合の図5と同様の説明図。
【図7】相対湿度が反映されている体感温度を用いた場合の室温変化特性曲線を示す説明図であり、図2に対応する図。
【図8】図7の室温変化特性を実現するための制御パターンの一例を示す説明図であり、図5に対応する図。
【図9】図7の室温変化特性を実現するための制御パターンの一例を示す説明図であり、図6に対応する図。
【図10】図1における就寝モード制御手段12が用いる他の就寝モード制御パターンの説明図。
【図11】湿度の著しい上昇により不安定な変化となった状態を示す室内温度及び室内湿度の特性図。
【図12】図11の不安定な変化状態を回避するために本発明の実施形態で行う湿度制御の内容の一例を示す図表。
【図13】図12に係る湿度制御の結果得られる安定な変化状態を示す室内温度及び室内湿度の特性図。
【符号の説明】
1 コンプレッサ
2 四方弁
3 室外熱交換器
4 電子膨張弁
5 第1室内熱交換器
6 電子膨張弁
7 第2室内熱交換器
8 インバータ装置
9 室外ファン
10 室内ファン
11 運転制御回路
12 就寝モード制御手段
13 リモコン
14 室温検出器
15 湿度検出器
Ts 室温設定値
Ta 室温検出値
Hu 湿度検出値
P1,P2 ピーク点
ΔT1,ΔT2 温度落差
Ts1 設定温度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner having a cooling operation mode suitable for sleeping.
[0002]
[Prior art]
In general, air-conditioning control performed during sleep of a person requires air-conditioning control different from normal air-conditioning control performed when a person is awake. This is because the amount of metabolism during sleep of the human body is lower than when waking up, so that comfortable sleep cannot be obtained by performing normal air conditioning control. Therefore, conventionally, a sleep mode called by a name such as “sleep mode” is considered as a cooling operation mode suitable for sleeping, and a cooling operation based on this sleep mode has been performed. In the cooling operation based on the sleep mode generally performed conventionally, after the user has operated for a certain period of time at the indoor set temperature initially set by the user, the room temperature is gradually increased. According to such room temperature control, it is possible to immediately respond to a decrease in metabolic rate during sleep of the human body, and it is possible to obtain a somewhat comfortable sleep as compared with the case where normal cooling operation is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is known that when a person goes to sleep from a state where he / she is awake at bedtime, the awakening level or the sleep depth level is not simply changed but is changed in a complicated manner. For example, these levels repeatedly change so as to increase or decrease, and the amplitude of the level change is large at the beginning of falling asleep and gradually decreases as time elapses. In other words, the human physiological state at the time of falling asleep has changed slightly. Therefore, in order for the user to fall asleep smoothly at bedtime, an indoor thermal environment that matches such a change in the physiological state is required. become.
[0004]
However, the conventional control by the sleep mode is a simple control in which the user first operates for a certain period of time at the indoor set temperature set by the user and then gradually raises the room temperature. It is difficult to obtain an indoor thermal environment that matches the change in state, and some users tend to be unable to sleep for a long time. In particular, the summer in Japan is hot and humid and has a characteristic sleepiness, and the so-called “heat island phenomenon” in recent years has further spurred such sleepiness. For this reason, it is presumed that there are a considerable number of users who are unable to fall asleep smoothly despite the cooling operation in the “sleep mode”.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an air conditioner that can match a delicate physiological state of a user who wants to fall asleep and can obtain an indoor thermal environment in which the user can fall asleep smoothly. It is an object.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a so-called “reheat dry type” air conditioner including two indoor heat exchangers will be described as an example.
[0019]
In FIG. 1, the refrigerant compressed by the
[0020]
The
[0021]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a room temperature change characteristic curve according to the present embodiment. This room temperature change characteristic curve representing the room temperature change state from sleep onset to awake has a gradually decreasing region and a gradually increasing region, and the characteristics of the present invention are as shown in the figure in the vicinity of sleep on the room temperature change characteristic curve. A gradual decrease region is provided to cause a large temperature drop between the peak points P1 and P2.
[0022]
That is, it is assumed that the user who is going to go to sleep selects the “sleep mode” by a predetermined operation of the
[0023]
Next, the reason why such a gradually decreasing region is provided will be described. FIG. 3 is a sleep state characteristic diagram showing a state in which so-called “non-REM sleep” and “REM sleep” appear alternately and periodically. As shown in this figure, it is said that humans repeat the alternation between non-REM sleep and REM sleep approximately every 4 to 5 times during the night, and the non-REM sleep during sleep is the most. The depth of sleep is deep.
[0024]
On the other hand, human sensation of cold is determined by the amount of metabolism and the amount of heat released from the skin. FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in the metabolic rate from sleep onset to awakening. As shown in this figure, the human metabolic rate begins to decrease soon after falling asleep, but this time is non-REM sleep. And in non-REM sleep shortly after falling asleep, the body temperature drop at the time of shifting from a shallow sleep depth to a deep sleep depth becomes remarkable, and at this time, a severe sweat phenomenon is often accompanied. This sweating phenomenon makes humans feel hot and uncomfortable, preventing them from going deep sleep. Therefore, in order to suppress such a sweating phenomenon at the time of falling asleep, it is only necessary to match the drop in the room temperature with the drop in the body temperature, that is, the drop in the drop in body temperature.
[0025]
In this way, by combining the drop in room temperature with the drop in body temperature, non-REM sleep at the time of falling asleep can be smoothly transferred to a state where the sleep depth is deep, and sleep can be improved. . However, if the room temperature is lowered too much in this case, the sweating phenomenon can be sufficiently suppressed, but this time a feeling of coldness is felt on the contrary, and the body is burdened. Therefore, in the present invention, a necessary temperature drop is ensured by once raising the room temperature above the set temperature set by the user and then lowering the room temperature. However, even if the room temperature is raised once, if it is raised to a level exceeding the body temperature, the heat release from the skin will be hindered and will have an adverse effect, so the degree of the rise should be suppressed to about 38 degrees that does not exceed the body temperature. I have to.
[0026]
In the room temperature change characteristic curve of the present invention shown in FIG. 2, a gradual decrease region in which a large temperature drop ΔT2 is generated between the peak points P1 and P2 is provided for the above reason. The impression of falling asleep and waking up is particularly important for humans to get a good night's sleep. By providing such a gradually decreasing area at the time of falling asleep, the indoor thermal environment allows a smooth sleep. Can be obtained, and sufficient satisfaction can be obtained and high-quality sleep can be obtained.
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a sleep mode control pattern performed by the sleep mode control means 12 of the
[0028]
In the example shown in FIG. 5, once the “sleep mode” is started, the temperature is temporarily increased by 0.5 ° C. from the set temperature for 15 minutes, and then the target temperature is decreased stepwise by 0.5 ° C. The system is operated for 15 minutes at the set temperature, and then is operated for 30 minutes with a temperature lower by 0.5 ° C. than the set temperature as a target temperature. One hour so far is a section corresponding to the gradually decreasing region in FIG. After that, it becomes a section corresponding to a gradually increasing region, and the target temperature is increased stepwise by 0.5 ° C. every 2.5 hours, 2 hours, 1.5 hours and 1 hour, respectively. I have to.
[0029]
Next, the operation when the cooling operation is performed based on the sleep mode control pattern shown in FIG. 5 will be described. For example, assume that the user operates the
[0030]
The sleeping mode control means 12 starts the control of “sleep mode” when the time reaches midnight. That is, the sleep mode control means 12 sets the initial air conditioning target temperature to 26.5 ° C., which is 0.5 ° C. higher than the set temperature of 26 ° C., and the room temperature detection value Ta from the room temperature detector 14 is 26.5 ° C. An inverter frequency command is output to the
[0031]
Next, the sleep mode control means 12 lowers the air conditioning target temperature to 26 ° C. which is the same as the set temperature at 0:15 am, and further sets the air conditioning target temperature to 25.5 between 0:30 am and 1 am. Reduce to ° C. By such control, the room temperature can be lowered by about 1 ° C. in accordance with the drop in the body temperature of the user during one hour from midnight to 1:00 am when the user falls asleep, that is, during the room temperature gradually decreasing region period. it can. Therefore, the user can smoothly shift from a shallow sleep depth to a deep sleep depth in non-REM sleep shortly after falling asleep, and can enter the subsequent sleep comfortably without causing discomfort.
[0032]
Then, after 1 am when the room temperature gradually decreasing region period ends, the room temperature gradually increasing region period is entered, and the sleep mode control means 12 raises the air conditioning target temperature from 25.5 ° C. to 26 ° C., which is the same as the set temperature, The operation at 26 ° C. is continued for 2.5 hours until 3:30 am. Further, the sleeping mode control means 12 sets the air conditioning target temperature for 2 hours from 3:30 am to 5:30 am for 1.5 hours from 5:30 am to 7:30 am The air conditioning target temperature is set to 27 ° C., and the air conditioning target temperature from 7 am to 8 am is 27.5 ° C. Thus, the sleep mode control means 12 increases the air conditioning target temperature step by step in 0.5 ° C increments after the gradual decrease region ends. In this case, a period for maintaining the increased air conditioning target temperature, That is, the interval between each increase time when the level of the air conditioning target temperature increases stepwise is shortened as the “sleep mode” end time approaches. As shown in the sleep state characteristic diagram of FIG. 3, non-REM sleep with a deep sleep depth and easy to feel heat appears in the first half of the sleep period, so the rise in room temperature during this first half period should be somewhat moderate. It is because it is preferable.
[0033]
As described above, in this embodiment, the room temperature gradually decreasing region is provided in the vicinity of the control start of the “sleep mode” so that the user can obtain a good sleep and the first half also in the subsequent room temperature gradually increasing region. By making the degree of increase in room temperature moderate, stable sleep can be continued.
[0034]
In the above example, the operation time of the “sleep mode” is 8 hours, the range of change when the air conditioning target temperature increases or decreases stepwise is 0.5 ° C., and this air conditioning target temperature is gradually increased. The interval between each increase time when the value increases stepwise is 2.5 hours, 2 hours, 1.5 hours, 1 hour, etc., but the
[0035]
The control pattern of “sleep mode” shown in FIG. 5 is for the case where the operation time set by the user is 8 hours, and “target temperature-set temperature” at the end of “sleep mode”, that is, the set temperature. However, in the present invention, even if the user sets the operation time of the “sleep mode” to be shorter, the user can change the shape of the control pattern in FIG. 5 without changing the shape of the control pattern. The control pattern for the set operation time is used as it is.
[0036]
For example, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a control pattern when the user sets the operation time of “sleep mode” to 6 hours. This control pattern is a pattern of 0 to 6 hours of the control pattern of FIG. It was used as it was without changing the shape. That is, since the shift amount at 6:00 am in the control pattern of FIG. 5 is 1 ° C., the shift amount at 6:00 am, which is the end of operation, is also 1 ° C. in the control pattern of FIG. If the shift amount at the end of the “sleep mode” in FIG. 5 is 1.5 ° C., the shift amount at the end of the “sleep mode” in FIG. There is a risk that the user may feel uncomfortable due to a significant temperature rise. In the present embodiment, such an excessive shift is avoided, so that the user can always obtain a comfortable indoor thermal environment even if the control conditions of the “sleep mode” are variously changed.
[0037]
By the way, “room temperature” when the sleep mode control means 12 performs the room temperature control as described above is expressed by the dry bulb temperature. However, even if the room temperature is the same, everyone has experienced that the heat and cold actually felt differ between when the humidity is high and when the humidity is low. Therefore, in order to realize a more comfortable indoor thermal environment for the user, it is preferable to perform room temperature control using a temperature reflecting such humidity. The bedtime mode control means 12 in FIG. 1 can perform room temperature control using the temperature reflecting the humidity (relative humidity), that is, the sensible temperature, based on the input of the humidity detection value Hu from the humidity detector 15. is there. In this case, room temperature control is performed assuming that a change of about 15% in relative humidity corresponds to a change in dry bulb temperature of 1 ° C.
[0038]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a room temperature change characteristic curve in the case of using a sensible temperature reflecting the relative humidity. FIGS. 8 and 9 are control patterns for realizing the room temperature change characteristic of FIG. It is explanatory drawing which shows an example. 7, 8, and 9 have the same characteristics or control patterns as those in FIGS. 2, 5, and 6, respectively. The differences are the “room temperature” and “setting” on the vertical axis in each characteristic diagram. “Temperature” and “Target temperature” are respectively “Indoor body temperature”, “Set body temperature”, and “Target body temperature”.
[0039]
In addition to the sensory temperature reflecting the relative humidity as described above, the sensory temperature reflecting the wind speed can also be used. In this case, the sleep mode control means 12 inputs a detection value from an anemometer (not shown) provided near the outlet of the indoor unit, and a predetermined change in the wind speed corresponds to a change in the dry bulb temperature of 1 ° C. As a result, room temperature control is performed.
[0040]
FIG. 10 is an explanatory diagram of another sleep mode control pattern used by the sleep mode control means 12. In the example shown in FIG. 2, the gradual decrease area appears only once immediately after the start of control. However, in the example of FIG. 10, after the transition from the gradual decrease area to the gradual increase area, the gradual decrease area again appears in the gradually increase area. The pattern that appears. In the sleep state characteristic diagram of FIG. 3, after going to sleep, after entering non-REM sleep and deepening the sleep depth, going into REM sleep, the sleep depth becomes shallow, and going into non-REM sleep again, the sleep depth becomes shallow It is intended to realize a room temperature change characteristic faithfully corresponding to the phenomenon that the pattern is repeated.
[0041]
However, as is apparent from the characteristic diagram of FIG. 3, the non-REM sleep that appears at the second time has a shorter period and a shallower sleep depth than the first non-REM sleep. Therefore, in the control pattern of FIG. 10, the second time (30 minutes) is made shorter than the first time (75 minutes) for the period of the gradual decrease region, and the second time (0.5 ° C.) is also set for the temperature decrease width in this period. It is smaller than the first time (1.5 ° C.). According to such a control pattern of FIG. 10, it is possible to perform finer room temperature control, and the user can obtain more comfortable sleep.
[0042]
Next, humidity control in the present invention will be described. In the embodiments described so far, except for the case where the sensible temperature is used, basically room temperature control based only on the dry bulb temperature, that is, normal temperature control is performed, and humidity control is not performed. However, during the execution of the control in the “sleep mode”, it is sometimes preferable from the viewpoint of control stability to perform humidity control in addition to temperature control.
[0043]
For example, in the characteristic diagram shown in FIG. 2, when the room temperature is gradually increased in the gradually increasing region, if the cooling capacity of the air conditioner is too large with respect to the cooling load, the
[0044]
Therefore, in order to avoid such an unstable temperature change, the sleep mode control means 12 in FIG. 1 is unable to control the room temperature only by controlling the dry bulb temperature in view of the balance between the cooling load and the cooling capacity. When it is determined, humidity control is performed. FIG. 12 is a chart showing an example of the contents of such humidity control. In this example, the control is performed assuming that a change of about 15% of the relative humidity corresponds to a change of the dry bulb temperature of 1 ° C. . In this chart, only the temperature is the control factor during the initial period, and the control set temperature is increased to 25 ° C, 25.5 ° C, and 26 ° C. At this time, the control set humidity is constant at 50%. It has become. In this period, the final temperature target values are still 25 ° C., 25.5 ° C., and 26 ° C., which coincide with the set temperature values for control. However, after this, for example, when the humidity is significantly increased by stopping the
[0045]
FIG. 13 is a characteristic example showing changes in the room temperature and the room humidity when the humidity control as described above is performed. The characteristics shown in FIG. 13 are very stable and preferable as the characteristics of the sleep mode, as is clear from comparison with the characteristics shown in FIG. Note that the humidity control in this case is performed by a so-called “over-throttle operation” in which the opening degree of the
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the room temperature change characteristic curve near the start of mode control is such that the room temperature at the start of mode control is once higher than the set temperature based on the operation at bedtime by a predetermined temperature, After that, until the predetermined time elapses, a gradually decreasing curve that is lower than the set temperature by a predetermined temperature is obtained, and the subsequent room temperature change characteristic curve is a gradually increasing curve in which the room temperature gradually increases. Furthermore, the sleep mode control pattern is a pattern in which the air conditioning target temperature level changes stepwise with the predetermined unit time and the predetermined step temperature as a minimum unit, and the air conditioning target temperature level changes stepwise. Since the interval between each change point when doing so is configured to be short near the end of mode control, It is possible to realize an air conditioner that can match a delicate physiological state of a user who is going to fall asleep and can obtain an indoor thermal environment in which the user can fall asleep smoothly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a room temperature change characteristic curve according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sleep state characteristic diagram for explaining the reason why a gradual decrease area is provided in the characteristic curve of FIG. 2;
4 is a metabolic rate change state characteristic diagram for explaining the reason why a gradual decrease region is provided in the characteristic curve of FIG. 2;
5 is an explanatory diagram showing an example of a sleep mode control pattern performed by the sleep
FIG. 6 is an explanatory view similar to FIG. 5 when the operation time is shortened.
7 is an explanatory diagram showing a room temperature change characteristic curve in the case of using a sensible temperature in which relative humidity is reflected, corresponding to FIG.
8 is an explanatory diagram showing an example of a control pattern for realizing the room temperature change characteristic of FIG. 7, corresponding to FIG.
9 is an explanatory diagram showing an example of a control pattern for realizing the room temperature change characteristic of FIG. 7, corresponding to FIG.
10 is an explanatory diagram of another sleep mode control pattern used by the sleep mode control means 12 in FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a characteristic diagram of the room temperature and the room humidity showing an unstable change due to a significant increase in humidity.
12 is a table showing an example of the content of humidity control performed in the embodiment of the present invention in order to avoid the unstable change state of FIG.
13 is a characteristic diagram of the room temperature and the room humidity showing a stable change state obtained as a result of the humidity control according to FIG.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
2 Four-way valve
3 outdoor heat exchanger
4 Electronic expansion valve
5 First indoor heat exchanger
6 Electronic expansion valve
7 Second indoor heat exchanger
8 Inverter device
9 Outdoor fan
10 Indoor fans
11 Operation control circuit
12 Sleeping mode control means
13 Remote control
14 Room temperature detector
15 Humidity detector
Ts Room temperature set value
Ta room temperature detection value
Hu humidity detection value
P1, P2 peak point
ΔT1, ΔT2 Temperature drop
Ts1 set temperature
Claims (1)
前記モード制御開始時付近の室温変化特性曲線を、モード制御開始時点での室内温度が就寝時の操作に基づく設定温度よりも一旦所定温度だけ高くなると共に、その後所定時間が経過するまでの間に設定温度よりも所定温度だけ低くなる漸減曲線となるようにし、それ以降の室温変化特性曲線を前記室内温度が略漸増する漸増曲線となるようにし、
更に、前記就寝モード制御パターンを、所定刻み時間及び所定刻み温度を最小単位としてステップ的に空気調和目標温度レベルが変化するパターンとし、しかも、この空気調和目標温度レベルがステップ的に変化するときの各変化時点間の間隔をモード制御終了時近くが短くなるようにした、
ことを特徴とする空気調和機。The cooling operation based on the sleep mode control pattern is performed, and the room temperature change characteristic curve from the start of the mode control to the end of the mode control obtained by the cooling operation based on the sleep mode control pattern becomes a gradually increasing curve. In air conditioner,
The room temperature change characteristic curve in the vicinity of the start of the mode control is measured until the room temperature at the start of the mode control is once higher than the set temperature based on the operation at the time of going to bed by a predetermined temperature and then the predetermined time elapses. A gradually decreasing curve that is lower than the set temperature by a predetermined temperature, and a subsequent room temperature change characteristic curve to be a gradually increasing curve in which the room temperature gradually increases ,
Further, the sleep mode control pattern is a pattern in which the air conditioning target temperature level changes stepwise with a predetermined step time and a predetermined step temperature as a minimum unit, and the air conditioning target temperature level changes stepwise. The interval between each change point was made shorter near the end of mode control.
An air conditioner characterized by that.
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