JP4034539B2

JP4034539B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4034539B2
Application number: JP2001316946A
Authority: JP
Inventors: 克浩清水; 真一矢ヶ部
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP2003120989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、睡眠時の快適空調を行う空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠時の空調制御として、冷房期は時間経過に応じて目標室内温度を上げていき、暖房期は時間経過に応じて目標室内温度を下げていく例がある。また、人体の睡眠に関する揺らぎのリズム（以下、睡眠リズムという）をデータ登録しておき、そのデータに従って目標室内温度を逐次に変更していく例もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和機では、睡眠中の人体がどのような状態にあるかについて、まったく考慮していない。睡眠リズムを登録しておく場合でも、その睡眠リズムには個人差がある。同じ人でも、睡眠リズムは、日々、その周期や、パターンが変化する。
これらの理由から、睡眠中の人体の状態変化に応じた快適空調は困難であった。実際の睡眠リズムのパターンと登録されている睡眠リズムのパターンとがまったく正反対となった場合には、目標室内温度を上げるべきときに下げてしまったり、あるいは目標室内温度を下げるべきときに上げてしまうなど、かえって不適切な制御が実行されてしまう。
【０００４】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、睡眠中の人体の状態変化に適切に対応する快適空調が可能な空気調和機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、被空調室内の湿度を検知する室内湿度センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、この判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、上記快眠モードが設定された時点の上記室内湿度センサの検知湿度を基準室内湿度とし、その基準室内湿度と現在の上記室内湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【０００８】
請求項２に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、快眠モードの設定時、被空調室内の人が睡眠状態に入ったか否かを上記四肢温度センサの検知温度から判別する判別手段と、上記快眠モードの設定時、上記判別手段の判別結果が肯定の場合に、上記四肢温度センサの検知温度に応じて上記目標室内温度を補正する補正手段と、を備えている。
【００１０】
請求項２に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、この判定手段により睡眠状態に入ったと判定された場合に、それからの時間経過を計測する計測手段と、上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、上記計測手段の計測時間に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【００１１】
請求項３に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、被空調室内の湿度を検知する室内湿度センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された場合に、それからの時間経過を計測する計測手段と、上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、上記快眠モードが設定された時点の上記室内湿度センサの検知湿度を基準室内湿度とし、その基準室内湿度と現在の上記室内湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加え、かつ上記計測手段の計測時間に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【００１８】
請求項４に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、被空調室内に居る人の四肢の湿度を検知する四肢湿度センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、この判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、予め定めた基準四肢湿度と上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【００２０】
請求項５に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、被空調室内に居る人の心拍数を検知する心拍数センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、この判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、上記快眠モードが設定される時点の上記心拍数センサの検知心拍数の平均値を求め、上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記心拍数センサの検知心拍数の最小値を逐次に求め、上記求めた平均値と上記求めた最小値との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【００２２】
請求項６に係る発明の空気調和機は、被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、この室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、被空調室内に居る人の湿度を検知する四肢湿度センサと、被空調室内に居る人の心拍数を検知する心拍数センサと、快眠モードを設定するための操作手段と、上記快眠モードが設定されたとき、上記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、上記快眠モードが設定された時点の上記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、この判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の上記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、予め定めた基準四肢湿度と上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記四肢湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加え、かつ上記快眠モードが設定される時点の上記心拍数センサの検知心拍数の平均値を求め、上記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の上記心拍数センサの検知心拍数の最小値を逐次に求め、上記求めた平均値と上記求めた最小値との差に対応する値だけ上記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、を備えている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、圧縮機１の吐出口に四方弁２を介して室外熱交換器３が接続され、その室外熱交換器３に膨張弁４を介して室内熱交換器５が接続されている。そして、室内熱交換器５に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が接続されている。これらの接続により、冷房運転および暖房運転が可能なヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。
【００２８】
すなわち、冷房運転時は、圧縮機１から吐出される冷媒が実線矢印の方向に流れ、室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交換器５が蒸発器として機能する。暖房運転時は、四方弁２の切換により、圧縮機１から吐出される冷媒が破線矢印の流れ、室内熱交換器５が凝縮器、室外熱交換器３が蒸発器として機能する。
【００２９】
室外熱交換器３に対し室外ファン６が設けられ、室内熱交換器５に対し室内ファン７が設けられている。また、室内ファン７によって吸込まれる室内空気の流路に室内温度センサ８および室内湿度センサ９が設けられている。
【００３０】
室外側の圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、および室外ファン６は、室外ユニットに設けられている。室内側の室内熱交換器５、室内ファン７、室内温度センサ８、および室内湿度センサ９は、室内ユニットに設けられている。
【００３１】
上記圧縮機１は回転数可変型（能力可変型）で、インバータ１１から供給される交流電力の周波数に応じた回転数で動作する。インバータ１１は、商用交流電源１０の電圧を整流し、その整流後の直流電圧を制御部２０からの指令に応じた周波数の交流電圧に変換し、出力する。
【００３２】
制御部２０は、当該空気調和機の全体を制御する。この制御部２０に、四方弁２、室外ファン６、室内ファン７、室内温度センサ８、室内湿度センサ９、インバータ１１、受光部２１，および受信部２２が接続されている。
【００３３】
受光部２１は、室内ユニットに設けられ、リモートコントロール式の操作器（以下、リモコンという）３１から送出される赤外線光を受光する。リモコン３１は、運転モード（冷房／暖房／快眠）、目標室内温度などの運転条件を設定するためのもので、その設定内容を室内ユニットに向けて赤外線光により無線送信する。
【００３４】
受信部２２は、センサユニット３２から送出される電波を受信する。センサユニット３２は、図２に示すように、人体の四肢たとえば手首への巻き付けによる装着およびその取外しが可能なリストバンド状のもので、手首と接する箇所に四肢温度センサ３３、四肢湿度センサ３４、心拍数センサ３５を有し、外面側に送信器３６および電源スイッチ３７を有している。
【００３５】
四肢温度センサ３３は、手首の温度Ｔｉを検知する。四肢湿度センサ３４は、手首の発汗に基づく湿度Ｈｉを検知する。心拍数センサ３５は、人体の心拍数Ｘを検知する。送信器３６は、各センサの検知結果を電波により室内ユニットに向けて一定時間たとえば５分ごとに無線送信するもので、電波送信の採用により、リモコン３１の赤外線光よりも高い伝達性能を有している。布団等の寝具がセンサユニット３２に被さっても、確実なデータ送信が可能である。
【００３６】
制御部２０は、主要な機能として次の（１）〜（８）を有している。
【００３７】
（１）冷房および暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａがリモコン３１で設定される目標室内温度Ｔｓとなるよう、インバータ１１の出力周波数を制御する制御手段。
【００３８】
（２）リモコン３１で快眠モードが設定された場合、リモコン３１で設定されている目標室内温度Ｔｓに対し固定の温度補正項ｆ（０）を加え、新たな目標室内温度Ｔｓ１を設定する。温度補正項ｆ（０）は、冷房運転および暖房運転にそれぞれ対応する所定値であり、たとえば冷房時は−０．５ｋ、暖房時は−３．０ｋである。
Ｔｓ１＝Ｔｓ+ｆ（０）
（３）リモコン３１で快眠モードが設定された場合、センサユニット３２から送信される手首温度Ｔｉのデータを受信部２２で受信して取込む手段。
【００３９】
（４）快眠モードが設定された時点からの時間経過ｔを内部タイマで計測する計測手段。
【００４０】
（５）快眠モードが設定された時点の手首温度Ｔｉとその後に検知される手首温度Ｔｉとの差を逐次に監視し、両温度の差が増加方向に所定値ΔＴｉ以上となったとき、センサユニット３２の装着者が睡眠状態に入ったと判定（入眠判定）する手段。
【００４１】
（６）入眠判定後、手首温度Ｔｉ、室内湿度Ｈａ、および時間経過ｔに応じて、上記目標室内温度Ｔｓ１を補正し、新たな目標室内温度Ｔｓ２を設定する補正手段。
【００４２】
（７）快眠モードが設定された場合の冷房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２より所定値たとえば２℃以上低くなると、冷房運転を暖房運転に切換える制御手段。
【００４３】
（８）快眠モードが設定された場合の暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２より所定値たとえば２℃以上高くなると、暖房運転を冷房運転に切換える制御手段。
【００４４】
つぎに、上記の構成の作用を図３を参照しながら説明する。図３は、室内温度Ｔａが一定の状態での手首温度および発汗量の変化を示している。
【００４５】
冷房および暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａとリモコン３１で設定される目標室内温度Ｔｓとの差に応じて、インバータ１１の出力周波数が制御される。これにより、圧縮機１の能力が変化し、検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓへと収束していく。
【００４６】
被空調室内に居る人（以下、ユーザという）は、就寝に際し、手首にセンサユニット３２を装着してその電源スイッチ３７をオンするとともに、リモコン３１で快眠モードを設定する。
【００４７】
手首にセンサユニット３２が装着されて電源スイッチ３７がオンされると、手首温度Ｔｉがセンサユニット３２で検知され、これら検知データがセンサユニット３２から送信される。
【００４８】
快眠モードが設定されると、上記送信されたデータが受信部２２を介して制御部２０に取込まれるとともに、制御部２０で時間経過ｔの計測が開始される。さらに、目標室内温度Ｔｓが、冷房時は−０．５ｋだけ、暖房時は−３．０ｋだけ、低下方向にシフトされて、新たな目標室内温度Ｔｓ１が設定される。
【００４９】
ユーザの睡眠が深まるに従い、ユーザの手首温度Ｔｉが上昇していく。この手首温度Ｔｉとその後の手首温度Ｔｉとの差が逐次に監視され、両温度の差が増加方向に所定値ΔＴｉ以上になると、ユーザが入眠したと判定される。
【００５０】
入眠判定後、目標室内温度Ｔｓ１に対し、手首温度Ｔｉに関わる温度補正項ｆ１（Ｔｉ）、室内湿度Ｈａに関わる温度補正項ｆ２（Ｈａ）、時間経過ｔに関わる温度補正項ｆ３（ｔ）が加味され、新たな目標室内温度Ｔｓ２が設定される。
Ｔｓ２＝Ｔｓ１+ｆ１（Ｔｉ）+ｆ２（Ｈａ）+ｆ３（ｔ）
ここで、手首温度Ｔｉに関わる温度補正項ｆ１（Ｔｉ）ついて説明する。
手首温度Ｔｉは、通常、図３に示すようなトレンドを示し、ノンレム睡眠期に上昇し、レム睡眠期に下降する。発汗量は、ノンレム睡眠期に上昇し、レム睡眠期に減少する。
【００５１】
そこで、入眠後の手首温度Ｔｉの最大値Ｔｉmaxを睡眠が一番深いときの基準手首温度として定め、その基準手首温度Ｔｉmaxと現時点の手首温度Ｔｉとの差（＝Ｔｉmax−Ｔｉ）に所定のゲイン定数Ｇ１を乗算し、温度補正項ｆ１（Ｔｉ）を決定している。
ｆ１（Ｔｉ）＝（Ｔｉmax−Ｔｉ）・Ｇ１
すなわち、睡眠がレム睡眠期に向かったとき（手首温度Ｔｉが下降したとき）、目標室内温度Ｔｓ１を上昇方向に補正し、ユーザに寒気を感じさせないようにしている。睡眠がノンレム睡眠期に向かった場合は（手首温度Ｔｉが上昇したとき）、目標室内温度Ｔｓ１を下降方向に補正し、ユーザの発汗を防ぐようにしている。
この温度補正項ｆ１（Ｔｉ）の加味により、レム睡眠とノンレム睡眠の周期変化が繰り返されても、ユーザの発汗量の変動を抑えることができる。
【００５２】
なお、ノンレム睡眠の身体的な特徴として、眼球運動が遅い、筋肉の緊張度が覚醒時より低下、心泊数が遅い、呼吸が遅い、血圧が低下、胃酸分泌量が減少、尿量が減少、発汗有りなどが知られている。レム睡眠の身体的な特徴として、眼球運動が速い、筋肉の緊張度がノンレム期よりさらに低下、心泊数が乱れたり速くなる、呼吸が乱れたり速くなる、血圧が不安定、胃酸分泌量が増加、尿量が著しく減少、発汗無しなどが知られている。
【００５３】
室内湿度Ｈａに関わる温度補正項ｆ２（Ｈａ）について説明する。
図４に示すように、空気調和機の冷房運転および暖房運転は室内温度Ｔａを略一定にコントロールする。しかし、睡眠中などの長い時間が経過すると、室外湿度Ｈｏなどの影響で、室内湿度Ｈａが変動する。室内湿度Ｈａが変動すると、当然、同じ室内温度Ｔａでもユーザの寒暑感が変化する。そこで、室内湿度Ｈａに関わる温度補正項ｆ２（Ｈａ）を加味するようにしている。
たとえば、快眠モードが設定された時点の室内湿度Ｈａを基準室内湿度Ｈａ0として定め、その基準室内湿度Ｈａ0と現時点の室内湿度Ｈａとの差（＝Ｈａ0−Ｈａ）に所定のゲイン定数Ｇ２を乗算し、温度補正項ｆ２（Ｈａ）を決定している。
ｆ２（Ｈａ）＝（Ｈａ0−Ｈａ）・Ｇ２
すなわち、室内湿度Ｈａが下降した場合は目標室内温度Ｔｓ１を上昇方向に補正し、室内湿度Ｈａが上昇した場合は目標室内温度Ｔｓ１を下降方向に補正するようにしている。
【００５４】
この温度補正項ｆ２（Ｈａ）の加味により、室内湿度Ｈａの変動を考慮した快適な温湿度環境を得ることができる。
【００５５】
時間経過ｔに関わる温度補正項ｆ３（ｔ）について説明する。
上述のように、睡眠中の寒暑感の影響因子の一つに、レム睡眠とノンレム睡眠の周期変化がある。二つ目に、代謝量の変化がある。代謝量は、図５に示すように、睡眠時間の経過に伴って徐々に低下していく。人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が強<なる。室内温度Ｔａが一定でも、朝方になると寒くなるのは、それが原因である。
【００５６】
そこで、代謝量に関わる温度補正項を加味することが考えられるが、代謝量は図５に示すように略右下がりの単純なトレンドであることから、代謝量の代わりに、入眠判定からの時間経過（睡眠時間）ｔに所定のゲイン定数Ｇ３を乗算し、温度補正項ｆ３（ｔ）を決定している。
ｆ３（ｔ）＝ｔ・Ｇ３
この温度補正項ｆ３（ｔ）の加味により、代謝量の低下に伴って目標室内温度Ｔｓ２が上昇側にシフトされ、睡眠後半の寒気を防止することができる。
【００５７】
以上のように、各温度補正項を目標室内温度Ｔｓ１に加味することにより、図６に示すように睡眠の進行に伴って逐次に変化する目標室内温度Ｔｓ２が得られる。その結果、睡眠中のユーザの皮膚温度および発汗量は図７のように抑制された形となる。
【００５８】
就寝の際に快眠モードを設定するだけで、被空調室内のユーザのその日の睡眠状態(入眠時間、レム睡眠−ノンレム睡眠周期、代謝量)に合わせた、最適な空調が可能になる。就寝時については、その時点で最適な目標室内温度Ｔｓが設定されるので、スムーズに入眠できる。睡眠中は、レム睡眠−ノンレム睡眠の周期に合わせた目標室内温度補正を行うので、過度な発汗を抑制でき、かつ、仮にどのタイミングで途中覚醒したとしても、快適な感覚を保つことができる。覚醒時は、代謝量を考慮した睡眠時間による温度補正が加味されていたことにより、寒気を感じることがなく、また、睡眠中の過剰な発汗の抑制、寒暑感の最適化が達成されていたことにより、体の怠さや着衣の汗による不快感を防止できる。
【００５９】
また、外気湿度Ｈｏの変化や当該空調運転の都合による室内湿度Ｈａの変化に伴う寒暑感の変化を、室内湿度Ｈａに関わる温度補正項で吸収することができ、結果として、温熱環境的などんな条件下においても快適な睡眠環境を提供することができる。
【００６０】
一方、快眠モードが設定された場合の冷房運転時、室内温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２となるように空調能力が制御されるが、梅雨時期などの季節の変わり目は、就寝時において室外温度Ｔｏが室内温度Ｔａより高い状態でも、朝方になると室外温度Ｔｏが室内温度Ｔａより低くなり、たとえ快眠モードの設定によって目標室内温度Ｔｓ２を上昇側にシフトする制御が働いても（室内が朝方寒くならないようにする制御が働いても）、実際には室外温度Ｔｏが低いために、その影響で室内温度Ｔａが上昇せず、ユーザが寒気を感じてしまうことがある。
【００６１】
そこで、快眠モードが設定された場合の冷房運転時は、図８に示すように、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２より２℃以上低くなったとき、冷房運転が終了して暖房運転が開始される。この運転モードの切換により、ユーザが寒気を感じるような不都合を回避することができる。
【００６２】
また、快眠モードが設定された場合の暖房運転、室内温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２となるように空調能力が制御されるが、季節の変わり目は、就寝時において室外温度Ｔｏが室内温度Ｔａより低い状態でも、朝方になると室外温度Ｔｏが室内温度Ｔａより高くなり、たとえ快眠モードの設定によって目標室内温度Ｔｓ２を下降側にシフトする制御が働いても、実際には室外温度Ｔｏが高いために、その影響で室内温度Ｔａが下降せず、ユーザが暑さを感じてしまうことがある。
【００６３】
そこで、快眠モードが設定された場合の暖房運転時は、図９に示すように、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ２より２℃以上高くなったとき、暖房運転が終了して冷房運転が開始される。この運転モードの切換により、ユーザが暑さを感じるような不都合を回避することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、目標室内温度Ｔｓ１に対する温度補正項として、手首温度Ｔｉおよび室内湿度Ｈａの両方を加えるようにしたが、手首温度Ｔｉだけ加える場合でも、快適空調に関して十分な効果が得られる。
【００６５】
［２］第２の実施形態について説明する。
制御部２０は、主要な機能として次の（１１）〜（１６）を有している。
【００６６】
（１１）冷房および暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａがリモコン３１で設定される目標室内温度Ｔｓとなるよう、インバータ１１の出力周波数を制御する制御手段。
【００６７】
（１２）リモコン３１で快眠モードが設定された場合、センサユニット３２から送信される手首温度Ｔｉ、手首湿度Ｈｉ、心拍数Ｘのデータを受信部２２で受信して取込む手段。
【００６８】
（１３）快眠モードが設定された時点の手首温度Ｔｉとその後に検知される手首温度Ｔｉとの差を逐次に監視し、両温度の差が増加方向に所定値ΔＴｉ以上となったとき、センサユニット３２の装着者が睡眠状態に入ったと判定（入眠判定）する手段。
【００６９】
（１４）入眠判定後、手首温度Ｔｉ、手首湿度Ｈｉ、および心拍数Ｘに応じて、上記目標室内温度Ｔｓを補正し、新たな目標室内温度Ｔｓ´を設定する補正手段。
【００７０】
（１５）快眠モードが設定された場合の冷房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ´より所定値たとえば２℃以上低くなると、冷房運転を暖房運転に切換える制御手段。
【００７１】
（１６）快眠モードが設定された場合の暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓ´より所定値たとえば２℃以上高くなると、暖房運転を冷房運転に切換える制御手段。
【００７２】
他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００７３】
作用を説明する。
冷房および暖房運転時、室内温度センサ８の検知温度Ｔａとリモコン３１で設定される目標室内温度Ｔｓとの差に応じて、インバータ１１の出力周波数が制御される。これにより、圧縮機１の能力が変化し、検知温度Ｔａが目標室内温度Ｔｓへと収束していく。
【００７４】
被空調室内に居る人（以下、ユーザという）は、就寝に際し、手首にセンサユニット３２を装着してその電源スイッチ３７をオンするとともに、リモコン３１で快眠モードを設定する。
【００７５】
手首にセンサユニット３２が装着されて電源スイッチ３７がオンされると、手首温度Ｔｉ、手首湿度Ｈｉ、および心拍数Ｘがセンサユニット３２で検知され、これら検知データがセンサユニット３２から送信される。
【００７６】
快眠モードが設定されると、上記送信されたデータが受信部２２を介して制御部２０に取込まれる。
【００７７】
ユーザの睡眠が深まるに従い、ユーザの手首温度Ｔｉが上昇していく。この手首温度Ｔｉとその後の手首温度Ｔｉとの差が逐次に監視され、両温度の差が増加方向に所定値ΔＴｉ以上になると、ユーザが入眠したと判定される。
【００７８】
入眠判定後、目標室内温度Ｔｓに対し、手首温度Ｔｉに関わる温度補正項ｆ１（Ｔｉ）、手首湿度Ｈｉに関わる温度補正項ｆ４（Ｈｉ）、心拍数Ｘに関わる温度補正項ｆ５（Ｘ）が加味され、新たな目標室内温度Ｔｓ´が設定される。
Ｔｓ´＝Ｔｓ+ｆ１（Ｔｉ）+ｆ４（Ｈｉ）+ｆ５（Ｘ）
手首温度Ｔｉに関わる温度補正項ｆ１（Ｔｉ）ついて説明する。
手首温度Ｔｉは、通常、図３に示すようなトレンドを示し、ノンレム睡眠期に上昇し、レム睡眠期に下降する。手首湿度Ｈｉの要因である発汗量は、ノンレム睡眠期に上昇し、レム睡眠期に減少する。
【００７９】
そこで、入眠後の手首温度Ｔｉの最大値Ｔｉmaxを睡眠が一番深いときの基準手首温度として定め、その基準手首温度Ｔｉmaxと現時点の手首温度Ｔｉとの差（＝Ｔｉmax−Ｔｉ）に所定のゲイン定数Ｇ１を乗算し、温度補正項ｆ１（Ｔｉ）を決定している。
ｆ１（Ｔｉ）＝（Ｔｉmax−Ｔｉ）・Ｇ１
すなわち、睡眠がレム睡眠期に向かったとき（手首温度Ｔｉが下降したとき）、目標室内温度Ｔｓを上昇方向に補正し、ユーザに寒気を感じさせないようにしている。睡眠がノンレム睡眠期に向かった場合は（手首温度Ｔｉが上昇したとき）、目標室内温度Ｔｓを下降方向に補正し、ユーザの発汗を防ぐようにしている。
この温度補正項ｆ１（Ｔｉ）の加味により、レム睡眠とノンレム睡眠の周期変化が繰り返されても、ユーザの発汗量の変動を抑えることができる。
【００８０】
手首湿度Ｈｉに関わる温度補正項ｆ４（Ｈｉ）ついて説明する。
手首湿度Ｈｉは、ユーザの寒暑感のバロメータであり、ユーザが暑いと感じると発汗して手首湿度Ｈｉが上昇し、寒いと感じると手首湿度Ｈｉが下降する。
【００８１】
そこで、予め定めた基準手首湿度Ｈｉ0と入眠後の手首湿度Ｈｉとの差（＝Ｈｉ0−Ｈｉ）に所定のゲイン定数Ｇ４を乗算し、温度補正項ｆ４（Ｈｉ）を決定している。
ｆ４（Ｈｉ）＝（Ｈｉ0−Ｈｉ）・Ｇ４
すなわち、手首湿度Ｈｉが下降の場合は目標室内温度Ｔｓを上昇方向に補正し、手首湿度Ｈｉが上昇の場合は目標室内温度Ｔｓを下降方向に補正するようにしている。
【００８２】
この温度補正項ｆ４（Ｈｉ）の加味により、過度な発汗や寒気を防止することができる。
【００８３】
心拍数Ｘに関わる温度補正項ｆ５（Ｘ）について説明する。
第１の実施形態では、代謝量に関わる補正を入眠判定後の時間経過ｔの関数で設定したが、代謝量の変化にも、個人的な差やその日の睡眠状態等によって変化が生じる。
【００８４】
図５に示すように、心拍数はレム睡眠期に過度に上昇するが、それ以外は、睡眠の進行（代謝量の低下）に伴って低下していく。
【００８５】
そこで、快眠モードが設定される時点の心拍数Ｘの平均値Ｘｎを求めるとともに、入眠判定後の心拍数Ｘの最小値Ｘminを逐次に求め、その平均心拍数Ｘｎと最小心拍数Ｘminとの差に所定のゲイン数Ｇ５を乗算し、温度補正項ｆ５（Ｘ）を決定している。
ｆ５（Ｘ）＝（Ｘｎ−Ｘmin）・Ｇ５
この温度補正項ｆ５（Ｘ）の加味により、ユーザのその日の代謝量変動に即した快適空調が可能になる。
【００８６】
以上、各温度補正項を目標室内温度Ｔｓに加味することにより、ユーザの睡眠状態に適切に対応した最適な目標室内温度Ｔｓ´が得られ、その結果、快適な睡眠環境を得ることができる。
【００８７】
なお、上記実施形態では、目標室内温度Ｔｓに対する温度補正項として、手首温度Ｔｉ、手首湿度Ｈｉ、心拍数Ｘの３つを加えるようにしたが、手首温度Ｔｉと手首湿度Ｈｉの２つ、あるいは手首温度Ｔｉと心拍数Ｘの２つを加えるようにしても、快適空調に関して十分な効果が得られる。
【００８８】
［３］第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態は、同じ被空調室内で複数人のユーザが就寝する場合に対処したもので、リモコン３１で複数人用の快眠モードを設定できるようにしている。センサユニット３２は、一人のユーザのみ装着される。
【００８９】
複数人用の快眠モードが設定された場合、個人差の出易い手首温度Ｔｉに関わる温度補正項ｆ１（Ｔｉ）を決定するためのゲインＧ１が、通常値より小さい値に設定される。たとえば、通常値の１／２の値あるいは零に設定される。
【００９０】
このようなゲイン設定が行われることにより、睡眠の進行に伴う目標室内温度Ｔｓ２の変化パターンは図１０の変化パターンとなる。すなわち、第１の実施形態における図６の変化パターンに比べ、低めでしかも変化幅の小さい変化パターンとなる。
【００９１】
これにより、複数人での就寝条件下においても、快適な温熱環境を得ることができる。快適度の面では、第１の実施形態に比べて若干劣るが、従来の空調制御に比べれば、はるかに快適な空調が可能となる。
【００９２】
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。
【００９３】
なお、上記各実施形態では、手首に装着するタイプのセンサユニットを例に説明したが、手首に限らず、足首に装着するタイプのセンサユニットを用いてもよい。要は、手足のどこに取付けてもよい。その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、睡眠中の人体の状態変化に適切に対応する快適空調が可能な空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の各実施形態の全体的な構成を示す図。
【図２】各実施形態のセンサユニットの構成を示す図。
【図３】各実施形態に係る手首温度および発汗量の一般的な変化の例を示す図。
【図４】第１の実施形態における室外湿度、室外温度、室内湿度、室内温度、目標室内温度の関係を示す図。
【図５】各実施形態における代謝量、心拍数、睡眠周期の関係を示す図。
【図６】第１の実施形態における目標室内温度の変化を示す図。
【図７】各実施形態における室内温度、手首温度、発汗量の関係を示す図。
【図８】各実施形態における冷房時の暖房切換条件を示す図。
【図９】各実施形態における暖房時の冷房切換条件を示す図。
【図１０】第２の実施形態における目標室内温度の変化を示す図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…膨張弁、５…室内熱交換器、８…室内温度センサ、９…室内湿度センサ、１１…インバータ、２０…制御部、２１…受光部、２２…受信部、３１…リモコン（操作手段）、３２…センサユニット、３３…四肢温度センサ、３４…四肢湿度センサ、３５…心拍数センサ、３６…送信器、３７…電源スイッチ

Claims

被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
被空調室内の湿度を検知する室内湿度センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、前記快眠モードが設定された時点の前記室内湿度センサの検知湿度を基準室内湿度とし、その基準室内湿度と現在の前記室内湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。
被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された場合に、それからの時間経過を計測する計測手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、前記計測手段の計測時間に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。
被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
被空調室内の湿度を検知する室内湿度センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された場合に、それからの時間経過を計測する計測手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、前記快眠モードが設定された時点の前記室内湿度センサの検知湿度を基準室内湿度とし、その基準室内湿度と現在の前記室内湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加え、かつ前記計測手段の計測時間に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。
被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
被空調室内に居る人の四肢の湿度を検知する四肢湿度センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その前記基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、予め定めた基準四肢湿度と前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。
被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
被空調室内に居る人の心拍数を検知する心拍数センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、前記快眠モードが設定される時点の前記心拍数センサの検知心拍数の平均値を求め、前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記心拍数センサの検知心拍数の最小値を逐次に求め、前記求めた平均値と前記求めた最小値との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。
被空調室内の温度を検知する室内温度センサと、
前記室内温度センサの検知温度が目標室内温度となるよう運転を制御する制御手段と、
被空調室内に居る人の四肢の温度を検知する四肢温度センサと、
被空調室内に居る人の湿度を検知する四肢湿度センサと、
被空調室内に居る人の心拍数を検知する心拍数センサと、
快眠モードを設定するための操作手段と、
前記快眠モードが設定されたとき、前記目標室内温度に冷房または暖房に対応する所定値を加えた新たな目標室内温度を設定する手段と、
前記快眠モードが設定された時点の前記四肢温度センサの検知温度とその後の同四肢温度センサの検知温度との差が増加方向に所定値以上となったとき、被空調室内の人が睡眠状態に入ったと判定する判定手段と、
前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢温度センサの検知温度の最大値を基準四肢温度とし、その基準四肢温度と現在の前記四肢温度センサの検知温度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加えるとともに、予め定めた基準四肢湿度と前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記四肢湿度センサの検知湿度との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加え、かつ前記快眠モードが設定される時点の前記心拍数センサの検知心拍数の平均値を求め、前記判定手段により睡眠状態に入ったと判定された後の前記心拍数センサの検知心拍数の最小値を逐次に求め、前記求めた平均値と前記求めた最小値との差に対応する値だけ前記新たな目標室内温度に補正を加える補正手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。