JP4538941B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に係り、特に、就寝後の空気調和に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
就寝後の快適な空気調和のために、種々の空調制御が提案されている。例えば特開平３−２７４３４５号公報に開示された制御は、入眠に伴う代謝量の低下を考慮したものであって、入眠してから一定時間経過後に室内温度を複数回に分けて段階的に上昇させていくものである。特開平７−７１８０４号公報に開示された制御は、入眠後に代謝量の変化に従って発汗が見られることから、入眠後の一定時間は室内湿度を低下させ、一定時間経過後に室内温度および室内湿度を上昇させていくものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人間の体は、活動時または睡眠時に区別なく皮膚血流調節によって熱平衡状態を保つようになっており、人体の体温調節の生理から、いわゆる熱的中立の状態が人体にとって最も負担の少ない状態であることが分かっている。また、睡眠時に暑かったり寒かったりして熱的中立域から外れると、ＲＥＭ睡眠の増加や中途覚醒の頻発を招き、睡眠質を悪化させることが知られている。また、十分な睡眠を得るためには、入眠前の快適感だけを頼りにして環境温度を設定することは適当でないことも指摘されている。しかし、従来の制御では、一部の生理的変化や温冷感に着目しているのみであり、人体の体熱平衡については全く考慮されていなかった。そのため、睡眠質が悪化しやすく、また、寝冷えや暑さによる中途覚醒を招きやすいという問題があった。
【０００４】
例えば、図１６に示すように、前記特開平３−２７４３４５号公報に開示された制御では、入眠から一定時間経過後に室内温度を上昇させるべく空調機の冷房能力を低下させるが、この際に空調機の除湿能力も低下してしまい、室内湿度も上昇してしまう。そのため、温熱環境が熱的中立域から外れてしまって放熱不足となり、夜中に暑くて目が覚めるという問題があった。
【０００５】
一方、図１７に示すように、特開平７−７１８０４号公報に開示された制御では、室内温度だけでなく室内湿度も調節するものの、湿度調節は発汗のみに着目して行っているので、温度および湿度の変化に伴って体熱平衡状態が熱的中立域から外れてしまうことがあり、睡眠質を悪化させてしまう場合があった。
【０００６】
人体からの放熱は、温度や気流速度などに影響される対流、放射および伝導による非蒸発性熱放散と、発汗などの蒸発による蒸発性熱放散とに大別される。非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散との割合が異なっていても、それらの和が同じであれば、放熱量としては同じ値となる。活動時には、放熱量が同じであれば温冷感に違いはないと言われている。しかし、睡眠時には、入眠直後の発汗などに見られるような生理的な変化があるために、放熱量が同じであっても、上記割合が異なると睡眠質に違いが出てくる。逆に言うと、非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散とのバランスを考慮することにより、睡眠質の向上を図ることができる。例えば、体熱収支量が同じである場合には、高湿の環境下よりも低湿な環境下の方が、生理的な睡眠質が向上するだけでなく、寝つきまたは目覚めの心理的要素の質も向上する。従来の制御では、このような点は全く考慮に入れられていなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、快適な睡眠環境をもたらす空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、就寝者の人体の熱収支量が所定値になるように空気調和を行うこととした。
【０００９】
本発明に係る空気調和装置は、少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体と、室内温度を検出する温度検出手段と、室内湿度を検出する湿度検出手段と、上記温度検出手段の検出温度および上記湿度検出手段の検出湿度に基づいて就寝者の人体の熱収支量を算出する算出手段と、上記就寝者の入眠前の熱収支量を記憶する記憶手段と、上記就寝者の入眠後の熱収支量が入眠前の熱収支量と等しくなるように上記空気調和装置本体を制御する制御手段とを備えているものである。
【００１０】
室内の温湿度条件は、入眠前にはユーザー（就寝者）の好みに合った条件に設定されている。そのため、入眠前の熱収支量は、就寝者の好みに合った値になっていると考えられる。そこで、入眠後の熱収支量を入眠前の熱収支量と等しくすることにより、就寝者の好みに合った睡眠環境を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る他の空気調和装置は、少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体と、室内温度を検出する温度検出手段と、室内湿度を検出する湿度検出手段と、上記温度検出手段の検出温度および上記湿度検出手段の検出湿度に基づいて就寝者の人体の熱収支量を算出する算出手段と、熱収支量の目標値を外部から入力するための目標値入力手段と、熱収支量が上記目標値になるように上記空気調和装置本体を制御する制御手段とを備えているものである。
【００１２】
上記空気調和装置によれば、ユーザー（就寝者）が目標値入力手段によって熱収支量の目標値を自由に変更することができるので、目標値を就寝者の個人差に応じた値に適宜設定することができる。そのため、就寝者の体力や体質（例えば褐色脂肪組織の保有量の違いによる産熱能力差）等には個人差があるにも拘わらず、幼児から高齢者に至るまで、幅広い人の特性に合った快適な睡眠環境を提供することができる。
【００１３】
前記温度検出手段は、室内温度の代わりに寝床内温度を検出するように構成され、湿度検出手段は、室内湿度の代わりに寝床内湿度を検出するように構成されていてもよい。
【００１４】
このことにより、寝床内の温度および湿度に基づいて熱収支量等が算出されるので、熱収支量等の算出精度は高くなる。そのため、体熱平衡をより正確に実現することができる。
【００１５】
ところで、前述したように、低湿な環境の方が生理的な睡眠質が向上するだけでなく、寝つきまたは目覚めの心理的要素の質も向上する。
【００１６】
そこで、前記制御手段は、就寝者が入眠してから所定時間の間は、相対湿度が４０％を下回らない範囲で室内湿度を入眠前よりも低下させる制御を行うことが好ましい。
【００１７】
入眠直後は発汗が生じやすいので、上記事項のように入眠直後に室内湿度を低下させることにより、より快適な睡眠環境を提供することができる。一方、室内湿度が４０％を下回ると口腔が乾燥しやすいために、かえって睡眠環境を害するおそれがある。そこで、室内湿度を４０％以上に保つことにより、身体に負担をかけることなく常に快適な睡眠環境を提供することができる。
【００１８】
一般に睡眠中においては、入眠直後の第１〜第２ステージでは発汗量が多く、体温が下がりきっていない第３ステージでは発汗量は減少し、体温が上昇基調となる第４ステージ以降では、発汗量は更に減少し、発汗は不感蒸泄のみになる傾向が見られる。
【００１９】
そこで、前記制御手段は、就寝者の入眠後に室内湿度を低下させた後、室内湿度を徐々に上昇させていく制御を行うものであってもよい。
【００２０】
このことにより、発汗の発現頻度に応じて室内湿度を変更することができるので、生理変化に対応した快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２１】
前記空気調和装置は、就寝者の発汗量を検出する発汗量検出手段を備え、制御手段は、発汗量に応じて室内湿度を調節する制御を行うものであってもよい。
【００２２】
このことにより、発汗量検出手段によって就寝者の発汗量を直接検出するので、発汗量に応じた湿度調節をより高精度に実行することができる。
【００２３】
前記空気調和装置本体は、吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を変更自在に構成され、制御手段は、就寝者の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体の吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を調節するように構成されていてもよい。
【００２４】
このことにより、室内温度および室内湿度だけでなく、就寝者の付近の気流速度も調節することができるため、熱的中立域において体熱平衡を保つことが容易になり、より快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２５】
前記空気調和装置本体は、吹出空気の温度を変更自在に構成され、制御手段は、就寝者の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体の吹出空気の温度を調節するように構成されていてもよい。
【００２６】
吹出空気の温度は、発汗反応に影響を及ぼす。例えば、吹出空気温度を低めに調節することにより、発汗を抑制することができる。一方、吹出空気温度を高めに調節すれば、自然な発汗反応を促進させることができる。従って、室内湿度とともに吹出空気温度を調節することにより、体熱平衡を保つことが容易になる。
【００２７】
前記空気調和装置は、室内温度または室内湿度の目標値を外部から入力するための目標値入力手段を備え、制御手段は、室内温度または室内湿度が上記目標値になりかつ就寝者の人体の熱収支量が所定値になるように空気調和装置本体を制御するように構成されていてもよい。
【００２８】
このことにより、ユーザーが目標値入力手段を通じて室内温度または室内湿度の目標値を設定することにより、室内温度または室内湿度をユーザーの好みの値に維持したまま、体熱平衡を図ることができる。そのため、ユーザーの好みにより対応した快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、就寝者の人体の体熱平衡を考慮し、熱収支量を所定値にするように空気調和を実行するので、就寝者の体の負担を少なくすることができる。従って、睡眠質を向上させることができる。さらに、蒸発性熱放散と非蒸発性熱放散とのバランスを考慮し、体熱平衡を図りつつ室内湿度を低くすることとすれば、睡眠質を一層向上させることができる。従って、快適な睡眠環境を提供することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を下記前提技術と共に図面に基づいて説明する。
【００３１】
＜前提技術１＞
図１に示すように、前提技術に係る空気調和装置(1)は、寝室に設けられたルームエアコンである。空気調和装置(1)は、冷房運転および暖房運転の両方の運転が可能であり、加湿機能および除湿機能をも有している。
【００３２】
図２は、空気調和装置(1)のブロック図である。空気調和装置(1)は、空調機本体(11)と、室内温度を検出する温度センサ(12)と、室内湿度を検出する湿度センサ(13)と、熱収支量演算部(14)と、制御部(15)とを備えている。空調機本体(11)は、図示しない熱交換器および送風機等からなり、室内空気の加熱または冷却と、室内空気の加湿または除湿とを実行する。熱収支量演算部(14)は、温度センサ(12)および湿度センサ(13)によって検出された室内温度および室内湿度に基づいて、就寝者(2)の人体の熱収支量Ｑ等を算出する演算部である。制御部(15)は、空調機本体(11)の制御を実行する部分である。
【００３３】
熱収支量Ｑの算出に関してはいくつかの方法が知られているが、いずれの算出方法を採用してもよい。本前提技術では、中山昭雄編「温熱生理学」（理工学社，１９８１）に記載されている算出方法を用いることとした。
【００３４】
上記算出方法では、熱収支量Ｑは、室内温度Ｔａ[℃]と、室内相対湿度Ｒｈ[％]と、平均放射温度Ｔｈ[℃]と、気流速度ｖ[ｍ／sec]と、人体の代謝量Ｍ[kcal／ｍ３ｈ]と、着衣の熱抵抗Ｉclo[ｍ２ｈ℃／kcal]とによって算出される。つまり、
Ｑ＝Ｑ（Ｔａ，Ｒｈ，Ｔｈ，ｖ，Ｍ，Ｉclo）
であり、熱収支量Ｑはこれら６つのパラメータの関数として表される。
【００３５】
本前提技術では、室内温度Ｔａおよび室内湿度Ｒｈは、それぞれ温度センサ(12)および湿度センサ(13)によって直接検出する。しかし、他の４つのパラメータについては、一定値として、あるいは室内温度Ｔａまたは室内湿度Ｒｈの関数として、予め与えておく。
【００３６】
平均放射温度Ｔｈは、平均輻射温度と同義であり、天井、壁、床等の距離や面積を加味した輻射温度の平均値をいう。平均放射温度Ｔｈについては、予め複数の設定温度を設けておき、季節に応じてまたは室外温度に応じて、それら設定温度のいずれかを選択するようにしてもよい。また、室内温度Ｔａに所定温度を加算した温度として規定してもよい。例えば、冷房運転時には、平均放射温度Ｔｈ＝室内温度Ｔａ＋α（α＝１〜２℃の一定値）としてもよい。また、外気温度−室内温度Ｔａ＜５℃のときにはＴｈ＝Ｔａ＋１とし、外気温度−室内温度Ｔａ≧５℃のときにはＴｈ＝Ｔａ＋２とするなど、室内外の温度差に基づいて設定するようにしてもよい。
【００３７】
気流速度ｖは一定値としてもよく、あるいは空調機本体(11)の送風機の回転数に応じて変化する値にしてもよい。例えば、部屋の大きさに応じて０．２〜０．４ｍ／ｓの数値範囲から一定の値を選択してもよい。また、予め送風機の回転数と部屋中央部の風速実測値を対応づけたテーブルを用意しておき、当該テーブルに基づいて適宜選択するようにしてもよい。
【００３８】
代謝量Ｍは、例えば睡眠時の代謝量として想定される０．９ｍｅｔにしてもよく、あるいは、入眠前の安静時代謝量として想定される１．０〜１．１ｍｅｔにしてもよい。
【００３９】
着衣の熱抵抗Ｉcloは、一定の値にしてもよく、季節に応じてまたは室外温度に応じて複数の設定値の中から適宜選択するようにしてもよい。例えば、冷房運転時は、夏用パジャマ相当として０．３ｃｌｏにしてもよい。あるいは、外気温度に関係するパラメータκを用い、Ｉclo＝０．３＋κ（ただし、−０．１≦κ≦０．３）としてもよい。
【００４０】
このように本前提技術では、熱収支量Ｑを室内温度Ｔａおよび室内湿度Ｒｈの関数として、近似して算出する。
【００４１】
平均皮膚温度および濡れ面積率ωの値は、ＡＳＨＲＡＥ Ｔｒａｎｓ Ｖｏｌ．７７，１９７１，ｐ２４７〜ｐ２６２に記載された方法に基づいて算出することとした。ただし、他の方法を用いてもよいことは勿論である。上記方法では、濡れ面積率ωは、ω＝０．０６＋０．９４（Ｅrsw／Ｅmax）と定式化される。ここで、Ｅrswは皮膚からの汗による有効蒸発熱放散であり、Ｅmaxは皮膚からの最大蒸発熱放散である。濡れ面積率ωは、常に０．０６以上の値となる。
【００４２】
睡眠質を向上させるためには、就寝者(2)の体の負担を少なくすることが重要であり、そのためには熱的中立域において体熱平衡を維持することが特に好ましい。ここで熱的中立域とは、血流量の調節だけで体熱平衡を図ることのできる領域である。熱的中立域よりも高温域においては発汗が著しくなる一方、熱的中立域よりも低温域においては体のふるえが生じる。体熱平衡とは、人体の産熱量と放熱量とが釣り合うことをいい、具体的には人体の熱収支量Ｑが零（Ｑ＝０）になることをいう。
【００４３】
前述したように、人体からの放熱は非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散とに大別され、さらに、蒸発性熱放散は発汗による熱放散と不感蒸泄による熱放散とに分けられる。一般に、発汗が生じていないとき（不感蒸泄のみのとき）の濡れ面積率ωは、０．０６（約６％）程度である。そこで、熱収支量Ｑを零にするとともに濡れ面積率ωを６％程度に保つことにより、熱的中立域において体熱平衡を図ることができる。
【００４４】
本空気調和装置(1)では、空調機本体(11)は、室内温度および室内湿度をそれぞれ目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍにするように動作する。これら目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍは、制御部(15)によって適宜変更される。
【００４５】
次に、図３を参照しながら、具体的な制御方法について説明する。まず、室内温度および室内湿度を検出する（ステップＳＴ１）。次に、濡れ面積率ωを算出し（ステップＳＴ２）、続いて熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ３）。
【００４６】
次に、ステップＳＴ４において、熱収支量Ｑ＝０かつ濡れ面積率ω＝０．０６であるか否かを判定する。発汗が生じていないときの濡れ面積率ωは０．０６であるので、濡れ面積率ωは０．０６未満になることはない。そのため、室内が乾燥しすぎている場合であっても、濡れ面積率ωは０．０６となる。そこで、ステップＳＴ４の判定結果がＹＥＳのときには、体熱平衡はしているもののまだ汗をかくような状態ではない場合があるので、目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させる（ステップＳＴ５）。
【００４７】
一方、ステップＳＴ４の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ６に進み、熱収支量Ｑ＜０か否かを判定する。Ｑ＜０の場合には、寒さを感じる状態であると判断し、目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ７）。
【００４８】
ステップＳＴ６の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ８に進み、熱収支量Ｑ＞０か否かを判定する。Ｑ＞０の場合には、暑さを感じる状態であると判断し、目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる（ステップＳＴ９）。
【００４９】
ステップＳＴ８の判定結果がＮＯの場合には、Ｑ＝０かつω＞０．０６の状態（ステップＳＴ１０）であり、体熱平衡はしているものの汗をかいている状態であるので、目標湿度Ｒｈｍを１％低下させる（ステップＳＴ１１）。
【００５０】
以上のように、本空気調和装置(1)によれば、熱的中立域において体熱平衡するように空気調和を実行するので、就寝者(2)の体の負担を少なくすることができ、良好な睡眠環境を提供することができる。加えて、濡れ面積率ωが６％程度になるように空気調和を実行するので、蒸発性熱放散を適度な量にすることができ、睡眠質をより一層向上させることができる。
【００５１】
なお、上記前提技術は、濡れ面積率ωおよび熱収支量Ｑを室内温度および室内湿度に基づいて算出するものであったが、就寝者(2)の寝床内に温度センサおよび湿度センサを設け、ωおよびＱを寝床内温度および寝床内湿度に基づいて算出するようにしてもよい。寝床内温度および寝床内湿度は就寝者(2)の人体近傍の温度および湿度であるので、寝床内温度および寝床内湿度に基づくことにより、濡れ面積率ωおよび熱収支量Ｑをより正確に算出することができる。
【００５２】
上記前提技術は、体熱平衡を図るためにω＝０．０６かつＱ＝０となるように空調機本体(11)の制御を行うものであったが、他のパラメータを用いて体熱平衡を図るようにしてもよい。例えば、アメリカ空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）の室内環境基準温度として採用されているＳＥＴ＊（標準新有効温度）に基づいて、体熱平衡を図ってもよい。ＳＥＴ＊＝２２．２〜２５．６℃の範囲は８０％以上の人が満足する温熱環境域を表しており、この領域においては、熱的中立域付近で体熱平衡が実現されていると見なすことができる。そこで、ω＝０．０６かつＳＥＴ＊＝２２．２〜２５．６℃となるように、空調機本体(11)を制御するようにしてもよい。なお、この場合、濡れ面積率ωはＳＥＴ＊の算出過程において算出されることになる。
【００５３】
＜前提技術２＞
前提技術２に係る空気調和装置(1)は、就寝者(2)の生理量に基づいて体熱平衡状態を推定し、体熱平衡をもたらすように空気調和を実行するものである。
【００５４】
体熱平衡状態の推定には種々の生理量を用いることができるが、本前提技術では、就寝者(2)の末梢部の血流量に基づいて体熱平衡状態を推定することとした。図４に示すように、血流量を検出する手段として、就寝者(2)の指または腕に装着した血流センサ(5,6)を用いる。血流センサ(5,6)には、超音波方式のセンサやレーザードップラー方式のセンサ等を用いることができる。
【００５５】
図５は、環境温度と放熱量との関係を模式的に示す図である。線Ｌ１は血管が収縮したときの状態を示しており、このときには血流量は最小となる。環境温度がＰ１（線Ｌ１と線Ｌとの交点における環境温度）よりも左側の領域では、代謝の増大や体のふるえを生じることになる。線Ｌ２は血管が拡張したときの状態を示しており、このときには血流量は最大となる。環境温度がＰ２（線Ｌ２と線Ｌとの交点における環境温度）よりも右側の領域では、発汗を生じることになる。図５より、環境温度が一定の場合には、血管拡張時（線Ｌ２）の方が血管収縮時（線Ｌ１）よりも放熱量が大きいことが分かる。線Ｌは生理反応を示す線であり、熱的中立域にあるときには血管の収縮または拡張により、放熱量は一定に保たれていることが分かる。このような生理特性から、血流量に基づいて体熱平衡状態を推定することができる。
【００５６】
図６に示すように、前提技術２では、まず就寝者(2)の血流量を検出する（ステップＳＴ２１）。次に、上記血流量に基づき、就寝者(2)の生理状態が熱的中立状態にあるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。その結果、ＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍの変更は行わず、その時点の運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ２２の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ２３に進み、熱的中立状態の逸脱方向が放熱促進側か否かを判定する。
【００５７】
ステップＳＴ２３の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ２４に進んで、目標湿度Ｒｈｍが５０％未満か否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させ（ステップＳＴ２６）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ２５）。
【００５８】
一方、ステップＳＴ２３の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２７に進んで、目標湿度Ｒｈｍが５０％よりも大きいか否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％低下させ（ステップＳＴ２９）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる（ステップＳＴ２８）。
【００５９】
本前提技術によれば、就寝者(2)の生理量に基づいて体熱平衡状態を推定するので、体熱平衡状態を高精度に推定することができる。そのため、体熱平衡をより正確に実現することができる。
【００６０】
＜実施形態１＞
入眠前にはユーザー（つまり就寝者(2)）が自分の好みに応じて空気調和装置(1)の設定を変更できるので、入眠前の熱収支量Ｑprevは、ユーザーにとって最も快適な熱収支量であるということができる。そのような理由から、実施形態１に係る空気調和装置(1)は、入眠前の熱収支量を維持するように空気調和を実行することとしたものである。
【００６１】
図７に示すように、実施形態１に係る空気調和装置(1)は、空調機本体(11)、温度センサ(12)、湿度センサ(13)、熱収支量演算部(14)、および制御部(15)に加え、入眠前の熱収支量Ｑprevを記憶する熱収支量記憶部(16)を備えている。
【００６２】
図８に示すように、実施形態１においては、まず、就寝者(2)の入眠前の熱収支量Ｑprevを算出し、熱収支量記憶部(16)に記憶しておく（ステップＳＴ３１）。このような熱収支量Ｑprevの記憶は１回だけでもよく、また、所定時間ごとに行い、記憶する値を順次更新するようにしてもよい。
【００６３】
次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ３２）。入眠の判定には公知の方法を用いればよく、また、就寝から一定時間経過後に入眠するものと仮定してもよい。例えば、光センサーによって室内の消灯を検知し、室内が消灯された時点または消灯時点から一定時間経過時に、入眠と判断するようにしてもよい。また、リモコンのおやすみボタンが押された時点または切タイマーが設定された時点を、入眠の時点と仮定してもよい。あるいは、リモコンのおやすみボタンが押された時点または切タイマーが設定された時点から一定時間経過時（例えば１０分〜１５分後）を、入眠の時点と仮定してもよい。
【００６４】
就寝者(2)が入眠したと判定すると、ステップＳＴ３３に進み、就寝者(2)の熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ３３）。次に、上記熱収支量Ｑが入眠前の熱収支量Ｑprevに一致するか否かを判定する（ステップＳＴ３４）。判定結果がＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ３５に進み、熱収支量Ｑが入眠前の熱収支量Ｑprevよりも大きいか否かを判定する。
【００６５】
ステップＳＴ３５の判定結果がＮＯの場合には、目標湿度Ｒｈｍが５０％未満か否かを判定し（ステップＳＴ３６）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させ（ステップＳＴ３８）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ３７）。
【００６６】
ステップＳＴ３５の判定結果がＹＥＳの場合には、目標湿度Ｒｈｍが５０％よりも大きいか否かを判定し、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％低下させ（ステップＳＴ４１）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる。
【００６７】
本実施形態によれば、就寝者(2)の入眠後の熱収支量Ｑを入眠前の熱収支量Ｑprevに維持することができるので、より就寝者(2)の好みに合った睡眠環境を提供することができる。
【００６８】
＜実施形態２＞
就寝者(2)には、体力差や体質差（例えば、褐色脂肪組織の保有量の違いによる産熱能力差など）等に基づく個人差が見られ、熱的中立域は人によって異なる。実施形態２に係る空気調和装置(1)は、個人差による熱的中立域の差異に対応できるように、ユーザーが熱収支量の目標値を変更するための入力手段を設けたものである。
【００６９】
図９に示すように、実施形態２に係る空気調和装置(1)は、空調機本体(11)、温度センサ(12)、湿度センサ(13)、熱収支量演算部(14)、および制御部(15)に加え、熱収支量の目標値を入力するための入力部(17)を備えている。入力部(17)は、例えば空調機本体(11)の操作パネルやリモコン等に設けてもよい。また、入力部(17)は、熱収支量の目標値を数字で入力するように構成されていてもよく、ユーザーが目標値を相対的に増加または減少させる操作を行うように構成されていてもよい。
【００７０】
本実施形態においては、就寝者(2)の熱収支量を入力部(17)を介して設定された目標値にするように、空気調和を実行する。従って、個人差に応じた快適な睡眠環境を提供することができる。
【００７１】
＜実施形態３＞
就寝者(2)の全体の放熱量が同じであったとしても、室内湿度の低い方が睡眠の質は向上する。実施形態３に係る空気調和装置(1)は、発汗が生じやすい入眠直後には、室内湿度を低くした状態で熱収支量が所定値になるように、空気調和を実行するものである。
【００７２】
図１０に示すように、本実施形態においては、まず、熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ５１）。目標値Ｑｔは、前提技術１または２のように零としてもよく（Ｑｔ＝０）、実施形態１のように入眠前の熱収支量Ｑprevと等しくしてもよく（Ｑｔ＝Ｑprev）、実施形態３のようにユーザーによって設定されるようにしてもよい。
【００７３】
次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ５２）。就寝者(2)が入眠すると、目標湿度Ｒｈｍを４０％に変更する（ステップＳＴ５３）。ここで、目標湿度Ｒｈｍを４０％にした理由は、室内湿度が４０％よりも低いと口腔の乾燥を招き、睡眠の質を低下させる要因になるからである。
【００７４】
次に、室内温度Ｔａを検出し（ステップＳＴ５４）、室内湿度Ｒｈを検出する（ステップＳＴ５５）。そして、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ５６）。次に、算出した熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致するか否かを判定する（ステップＳＴ５７）。判定結果がＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍの変更は行わない。判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ５８に進む。
【００７５】
ステップＳＴ５８以降は、熱収支量Ｑを目標値Ｑｔと一致させるような目標温度Ｔａｔを算出するステップであり、目標温度Ｔａｔは繰り返し計算によって算出される。ステップＳＴ５８は、室内温度最大値Ｔａmaxと室内温度最小値Ｔａminの初期値を設定するステップであり、ここではＴａmax＝５０℃、Ｔａmin＝０℃とする。次に、ステップＳＴ５９に進み、暫定的な目標温度Ｔａｖを室内温度最大値Ｔａmaxおよび室内温度最小値Ｔａminの平均値として算出する。すなわち、Ｔａｖ＝（Ｔａmax＋Ｔａmin）／２とする。
【００７６】
次に、当該目標温度Ｔａｖと室内湿度Ｒｈとから、熱収支量Ｑｐを算出する。この熱収支量Ｑｐは、室内温度が上記目標温度Ｔａｖであった場合の熱収支量であり、ステップＳＴ６１以降では、この熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔと一致するようにＴａｖを修正していくことになる。ステップＳＴ６１においては、熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔよりも大きいか否かを判定し、ＹＥＳの場合にはＴａmaxをＴａmax＝Ｔａｖと更新する（ステップＳＴ６２）。ステップＳＴ６１の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ６３に進み、熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔよりも小さいか否かを判定する。ステップＳＴ６３の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴａminをＴａmin＝Ｔａｖと更新する（ステップＳＴ６４）。
【００７７】
そして、ステップＳＴ６５において、熱収支量Ｑｐと目標値Ｑｔとの差が所定値以下か否かを判定する。具体的には、｜Ｑｐ−Ｑｔ｜＜０．１の条件を満たすか否かを判定する。その結果、ＹＥＳの場合には、ＱｐとＱｔとは実質的に等しいと判断し、その時点の暫定的な目標温度Ｔａｖを目標温度Ｔａｔとして確定し、室内湿度が４０％かつ室内温度がＴａｔになるように、空気調和を実行する。一方、ステップＳＴ６５の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ５９に戻り、目標温度Ｔａｖの設定をやり直す。
【００７８】
その結果、本実施形態によれば、室内温度、室内湿度および就寝者(2)の体熱平衡状態は、例えば図１１に示すように変化する。つまり、就寝者(2)が入眠すると、室内湿度は低下し、低湿な環境が提供される。この際、体熱平衡を図るため、室内温度は室内湿度の低下に対応するように上昇する。その結果、熱収支量は所定量に維持され、熱的中立域において体熱平衡が図られる。
【００７９】
＜実施形態４＞
図１２は、睡眠時の睡眠深度および発汗量の経時変化を示した図である。図１２から分かるように、睡眠中には一定の生理特性が見られ、発汗の発現頻度は周期的に変化する。実施形態４は、このような発汗の経時変化に着目し、室内湿度を発汗に応じて変化させるようにしたものである。
【００８０】
図１３に示すように、本実施形態においても実施形態３と同様、まず熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ７１）。次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ７２）。就寝者(2)が入眠すると、入眠後の経過時間に応じて目標湿度Ｒｈｍを変更する。具体的には、まず睡眠時間が３時間未満か否かを判定し（ステップＳＴ７３）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを４０％に設定する（ステップＳＴ７４）。ＮＯの場合には、睡眠時間が６時間未満か否かを判定し（ステップＳＴ７５）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを５０％に設定する（ステップＳＴ７６）。ＮＯの場合には目標湿度Ｒｈｍを６０％に設定する。つまり、睡眠時間が長いほど目標湿度Ｒｈｍが高くなるように、睡眠時間に応じて目標湿度Ｒｈｍを段階的に上昇させていく。
【００８１】
その後は、室内温度Ｔａの検出（ステップＳＴ７８）および室内湿度Ｒｈの検出（ステップＳＴ７９）を行い、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ８０）。そして、熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致しているか否かを判定し（ステップＳＴ８１）、ＹＥＳの場合は目標温度Ｔａｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ８１の判定結果がＮＯの場合は、実施形態３と同様の繰り返し計算（ステップＳＴ５８〜ＳＴ６６参照）を行い、目標温度を算出する。そして、室内温度が当該目標温度になるように、空気調和を実行する。
【００８２】
本実施形態によれば、睡眠時の生理変化に柔軟に対応した質の高い睡眠環境を提供することができる。
【００８３】
＜実施形態５＞
図１４に示すように、実施形態５に係る空気調和装置(1)は、発汗量を検出する発汗センサ(18)を備え、発汗センサ(18)によって検出した発汗量に基づいて目標湿度Ｒｈｍを変更するようにしたものである。
【００８４】
図１５に示すように、本実施形態においても実施形態３と同様、まず熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ９１）。次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ９２）。就寝者(2)が入眠すると、発汗量に応じて目標湿度Ｒｈｍを適宜変更する。具体的には、まず発汗量が第１所定値（例えば発汗センサ(18)の最大検出値の８０％）以上か否かを判定し（ステップＳＴ９３）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを４０％に設定する（ステップＳＴ９４）。ＮＯの場合には、発汗量が第１所定値よりも小さな第２所定値以上（例えば発汗センサ(18)の最大検出値の６０％）か否かを判定し（ステップＳＴ９５）、ＹＥＳの場合は目標湿度Ｒｈｍを５０％に設定し（ステップＳＴ９７）、ＮＯの場合は目標湿度Ｒｈｍを６０％に設定する（ステップＳＴ９６）。つまり、発汗量が多いほど目標湿度Ｒｈｍが小さくなるように、発汗量に応じて目標湿度Ｒｈｍを変化させる。
【００８５】
その後は、室内温度Ｔａの検出（ステップＳＴ９８）および室内湿度Ｒｈの検出（ステップＳＴ９９）を行い、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ１００）。そして、熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致しているか否かを判定し（ステップＳＴ１０１）、ＹＥＳの場合は目標温度Ｔａｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ１０１の判定結果がＮＯの場合は、実施形態３と同様の繰り返し計算（ステップＳＴ５８〜ＳＴ６６参照）を行い、目標温度を算出する。そして、室内温度が当該目標温度になるように、空気調和を実行する。
【００８６】
本実施形態によれば、発汗センサ(18)によって直接的に検出した発汗量に基づいて空気調和を実行するので、生理変化への対応の精度を高めることができ、より質の高い睡眠環境を提供することができる。
【００８７】
なお、発汗センサ(18)は、就寝者(2)の体の一部（例えば、手首、腕、胸または指など）に貼り付けたものでもよく、体の一部に巻き付けたものであってもよい。また、敷き布団上部の布団カバーの内部に設けられた１つまたは２つ以上のセンサを備えたものであってもよい。２つ以上のセンサを用いる場合には、検出値の大きな方を実際の発汗量とみなすことにより、寝返りなどの体動による検出誤差を低減することができる。
【００８８】
＜その他の実施形態＞
前記各実施形態は、熱収支量が所定値になるように室内温度および室内湿度を調節するものであったが、室内温度および室内湿度に加え、空調機本体(11)の風量および風向のいずれか一方または両方を調節するものであってもよい。このことにより、就寝者(2)の近傍の気流速度を変えることができ、熱的中立域において体熱平衡をもたらすことが容易になる。
【００８９】
また、空調機本体(11)の吹出空気の温度を調節するようにしてもよい。吹出空気の温度は発汗反応に影響を及ぼし、低温の気流による冷刺激は発汗を抑制することが知られている。例えば、室内温度が同じであっても、吹出空気温度が低温の場合の方が発汗量は少なくなる。逆に、吹出空気温度を高めにすると、自然な発汗反応を促進することができ、蒸発性熱放散を増加させることができる。そのため、室内湿度を低下させる効果と同様の効果をもたらすことができる。なお、吹出空気温度は、温度センサによって直接的に検出することもでき、室内外の温度や空調機本体(11)の空調能力などから実験的に求めることもできる。また、室内温度と室内熱交換器温度との関係から推測することもできる。
【００９０】
前記各実施形態では、室内温度および室内湿度はユーザーが設定するものではなかったが、室内温度または室内湿度をユーザーが設定するようにしてもよい。空調機本体(11)またはリモコン（図示せず）に、室内温度または室内湿度を設定する入力部を設けるようにしてもよい。このことにより、室内温度または室内湿度をユーザーの好みの値（または範囲）に維持したうえで体熱平衡を図ることができ、より快適な睡眠環境を提供することができる。
【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装置が設置された室内の概略斜視図である。
【図２】 前提技術１に係る空気調和装置のブロック図である。
【図３】 前提技術１に係る空調制御のフローチャートである。
【図４】 前提技術２に係る空気調和装置が設置された室内を模式的に示す図である。
【図５】 環境温度と人体からの放熱量との関係を示す図である。
【図６】 前提技術２に係る空調制御のフローチャートである。
【図７】 実施形態１に係る空気調和装置のブロック図である。
【図８】 実施形態１に係る空調制御のフローチャートである。
【図９】 実施形態２に係る空気調和装置のブロック図である。
【図１０】 実施形態３に係る空調制御のフローチャートである。
【図１１】 実施形態３における室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【図１２】 睡眠時間と発汗量との関係を示す図である。
【図１３】 実施形態４に係る空調制御のフローチャートである。
【図１４】 実施形態７に係る空気調和装置が設置された室内を模式的に示す図である。
【図１５】 実施形態５に係る空調制御のフローチャートである。
【図１６】 従来技術による室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【図１７】 従来技術による室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
(1) 空気調和装置
(2) 就寝者
(5,6) 血流センサ
(11) 空調機本体（空気調和装置本体）
(12) 温度センサ（温度検出手段）
(13) 湿度センサ（湿度検出手段）
(14) 熱収支量演算部（算出手段）
(15) 制御部（制御手段）
(16) 熱収支量記憶部（記憶手段）
(17) 入力部（目標値入力手段）
(18) 発汗センサ（発汗量検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に係り、特に、就寝後の空気調和に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
就寝後の快適な空気調和のために、種々の空調制御が提案されている。例えば特開平３−２７４３４５号公報に開示された制御は、入眠に伴う代謝量の低下を考慮したものであって、入眠してから一定時間経過後に室内温度を複数回に分けて段階的に上昇させていくものである。特開平７−７１８０４号公報に開示された制御は、入眠後に代謝量の変化に従って発汗が見られることから、入眠後の一定時間は室内湿度を低下させ、一定時間経過後に室内温度および室内湿度を上昇させていくものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人間の体は、活動時または睡眠時に区別なく皮膚血流調節によって熱平衡状態を保つようになっており、人体の体温調節の生理から、いわゆる熱的中立の状態が人体にとって最も負担の少ない状態であることが分かっている。また、睡眠時に暑かったり寒かったりして熱的中立域から外れると、ＲＥＭ睡眠の増加や中途覚醒の頻発を招き、睡眠質を悪化させることが知られている。また、十分な睡眠を得るためには、入眠前の快適感だけを頼りにして環境温度を設定することは適当でないことも指摘されている。しかし、従来の制御では、一部の生理的変化や温冷感に着目しているのみであり、人体の体熱平衡については全く考慮されていなかった。そのため、睡眠質が悪化しやすく、また、寝冷えや暑さによる中途覚醒を招きやすいという問題があった。
【０００４】
例えば、図１６に示すように、前記特開平３−２７４３４５号公報に開示された制御では、入眠から一定時間経過後に室内温度を上昇させるべく空調機の冷房能力を低下させるが、この際に空調機の除湿能力も低下してしまい、室内湿度も上昇してしまう。そのため、温熱環境が熱的中立域から外れてしまって放熱不足となり、夜中に暑くて目が覚めるという問題があった。
【０００５】
一方、図１７に示すように、特開平７−７１８０４号公報に開示された制御では、室内温度だけでなく室内湿度も調節するものの、湿度調節は発汗のみに着目して行っているので、温度および湿度の変化に伴って体熱平衡状態が熱的中立域から外れてしまうことがあり、睡眠質を悪化させてしまう場合があった。
【０００６】
人体からの放熱は、温度や気流速度などに影響される対流、放射および伝導による非蒸発性熱放散と、発汗などの蒸発による蒸発性熱放散とに大別される。非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散との割合が異なっていても、それらの和が同じであれば、放熱量としては同じ値となる。活動時には、放熱量が同じであれば温冷感に違いはないと言われている。しかし、睡眠時には、入眠直後の発汗などに見られるような生理的な変化があるために、放熱量が同じであっても、上記割合が異なると睡眠質に違いが出てくる。逆に言うと、非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散とのバランスを考慮することにより、睡眠質の向上を図ることができる。例えば、体熱収支量が同じである場合には、高湿の環境下よりも低湿な環境下の方が、生理的な睡眠質が向上するだけでなく、寝つきまたは目覚めの心理的要素の質も向上する。従来の制御では、このような点は全く考慮に入れられていなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、快適な睡眠環境をもたらす空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、就寝者の人体の熱収支量が所定値になるように空気調和を行うこととした。
【０００９】
本発明に係る空気調和装置は、少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体と、室内温度を検出する温度検出手段と、室内湿度を検出する湿度検出手段と、上記温度検出手段の検出温度および上記湿度検出手段の検出湿度に基づいて就寝者の人体の熱収支量を算出する算出手段と、上記就寝者の入眠前の熱収支量を記憶する記憶手段と、上記就寝者の入眠後の熱収支量が入眠前の熱収支量と等しくなるように上記空気調和装置本体を制御する制御手段とを備えているものである。
【００１０】
室内の温湿度条件は、入眠前にはユーザー（就寝者）の好みに合った条件に設定されている。そのため、入眠前の熱収支量は、就寝者の好みに合った値になっていると考えられる。そこで、入眠後の熱収支量を入眠前の熱収支量と等しくすることにより、就寝者の好みに合った睡眠環境を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る他の空気調和装置は、少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体と、室内温度を検出する温度検出手段と、室内湿度を検出する湿度検出手段と、上記温度検出手段の検出温度および上記湿度検出手段の検出湿度に基づいて就寝者の人体の熱収支量を算出する算出手段と、熱収支量の目標値を外部から入力するための目標値入力手段と、熱収支量が上記目標値になるように上記空気調和装置本体を制御する制御手段とを備えているものである。
【００１２】
上記空気調和装置によれば、ユーザー（就寝者）が目標値入力手段によって熱収支量の目標値を自由に変更することができるので、目標値を就寝者の個人差に応じた値に適宜設定することができる。そのため、就寝者の体力や体質（例えば褐色脂肪組織の保有量の違いによる産熱能力差）等には個人差があるにも拘わらず、幼児から高齢者に至るまで、幅広い人の特性に合った快適な睡眠環境を提供することができる。
【００１３】
前記温度検出手段は、室内温度の代わりに寝床内温度を検出するように構成され、湿度検出手段は、室内湿度の代わりに寝床内湿度を検出するように構成されていてもよい。
【００１４】
このことにより、寝床内の温度および湿度に基づいて熱収支量等が算出されるので、熱収支量等の算出精度は高くなる。そのため、体熱平衡をより正確に実現することができる。
【００１５】
ところで、前述したように、低湿な環境の方が生理的な睡眠質が向上するだけでなく、寝つきまたは目覚めの心理的要素の質も向上する。
【００１６】
そこで、前記制御手段は、就寝者が入眠してから所定時間の間は、相対湿度が４０％を下回らない範囲で室内湿度を入眠前よりも低下させる制御を行うことが好ましい。
【００１７】
入眠直後は発汗が生じやすいので、上記事項のように入眠直後に室内湿度を低下させることにより、より快適な睡眠環境を提供することができる。一方、室内湿度が４０％を下回ると口腔が乾燥しやすいために、かえって睡眠環境を害するおそれがある。そこで、室内湿度を４０％以上に保つことにより、身体に負担をかけることなく常に快適な睡眠環境を提供することができる。
【００１８】
一般に睡眠中においては、入眠直後の第１〜第２ステージでは発汗量が多く、体温が下がりきっていない第３ステージでは発汗量は減少し、体温が上昇基調となる第４ステージ以降では、発汗量は更に減少し、発汗は不感蒸泄のみになる傾向が見られる。
【００１９】
そこで、前記制御手段は、就寝者の入眠後に室内湿度を低下させた後、室内湿度を徐々に上昇させていく制御を行うものであってもよい。
【００２０】
このことにより、発汗の発現頻度に応じて室内湿度を変更することができるので、生理変化に対応した快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２１】
前記空気調和装置は、就寝者の発汗量を検出する発汗量検出手段を備え、制御手段は、発汗量に応じて室内湿度を調節する制御を行うものであってもよい。
【００２２】
このことにより、発汗量検出手段によって就寝者の発汗量を直接検出するので、発汗量に応じた湿度調節をより高精度に実行することができる。
【００２３】
前記空気調和装置本体は、吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を変更自在に構成され、制御手段は、就寝者の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体の吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を調節するように構成されていてもよい。
【００２４】
このことにより、室内温度および室内湿度だけでなく、就寝者の付近の気流速度も調節することができるため、熱的中立域において体熱平衡を保つことが容易になり、より快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２５】
前記空気調和装置本体は、吹出空気の温度を変更自在に構成され、制御手段は、就寝者の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体の吹出空気の温度を調節するように構成されていてもよい。
【００２６】
吹出空気の温度は、発汗反応に影響を及ぼす。例えば、吹出空気温度を低めに調節することにより、発汗を抑制することができる。一方、吹出空気温度を高めに調節すれば、自然な発汗反応を促進させることができる。従って、室内湿度とともに吹出空気温度を調節することにより、体熱平衡を保つことが容易になる。
【００２７】
前記空気調和装置は、室内温度または室内湿度の目標値を外部から入力するための目標値入力手段を備え、制御手段は、室内温度または室内湿度が上記目標値になりかつ就寝者の人体の熱収支量が所定値になるように空気調和装置本体を制御するように構成されていてもよい。
【００２８】
このことにより、ユーザーが目標値入力手段を通じて室内温度または室内湿度の目標値を設定することにより、室内温度または室内湿度をユーザーの好みの値に維持したまま、体熱平衡を図ることができる。そのため、ユーザーの好みにより対応した快適な睡眠環境を提供することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、就寝者の人体の体熱平衡を考慮し、熱収支量を所定値にするように空気調和を実行するので、就寝者の体の負担を少なくすることができる。従って、睡眠質を向上させることができる。さらに、蒸発性熱放散と非蒸発性熱放散とのバランスを考慮し、体熱平衡を図りつつ室内湿度を低くすることとすれば、睡眠質を一層向上させることができる。従って、快適な睡眠環境を提供することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を下記前提技術と共に図面に基づいて説明する。
【００３１】
＜前提技術１＞
図１に示すように、前提技術に係る空気調和装置(1)は、寝室に設けられたルームエアコンである。空気調和装置(1)は、冷房運転および暖房運転の両方の運転が可能であり、加湿機能および除湿機能をも有している。
【００３２】
図２は、空気調和装置(1)のブロック図である。空気調和装置(1)は、空調機本体(11)と、室内温度を検出する温度センサ(12)と、室内湿度を検出する湿度センサ(13)と、熱収支量演算部(14)と、制御部(15)とを備えている。空調機本体(11)は、図示しない熱交換器および送風機等からなり、室内空気の加熱または冷却と、室内空気の加湿または除湿とを実行する。熱収支量演算部(14)は、温度センサ(12)および湿度センサ(13)によって検出された室内温度および室内湿度に基づいて、就寝者(2)の人体の熱収支量Ｑ等を算出する演算部である。制御部(15)は、空調機本体(11)の制御を実行する部分である。
【００３３】
熱収支量Ｑの算出に関してはいくつかの方法が知られているが、いずれの算出方法を採用してもよい。本前提技術では、中山昭雄編「温熱生理学」（理工学社，１９８１）に記載されている算出方法を用いることとした。
【００３４】
上記算出方法では、熱収支量Ｑは、室内温度Ｔａ[℃]と、室内相対湿度Ｒｈ[％]と、平均放射温度Ｔｈ[℃]と、気流速度ｖ[ｍ／sec]と、人体の代謝量Ｍ[kcal／ｍ３ｈ]と、着衣の熱抵抗Ｉclo[ｍ２ｈ℃／kcal]とによって算出される。つまり、
Ｑ＝Ｑ（Ｔａ，Ｒｈ，Ｔｈ，ｖ，Ｍ，Ｉclo）
であり、熱収支量Ｑはこれら６つのパラメータの関数として表される。
【００３５】
本前提技術では、室内温度Ｔａおよび室内湿度Ｒｈは、それぞれ温度センサ(12)および湿度センサ(13)によって直接検出する。しかし、他の４つのパラメータについては、一定値として、あるいは室内温度Ｔａまたは室内湿度Ｒｈの関数として、予め与えておく。
【００３６】
平均放射温度Ｔｈは、平均輻射温度と同義であり、天井、壁、床等の距離や面積を加味した輻射温度の平均値をいう。平均放射温度Ｔｈについては、予め複数の設定温度を設けておき、季節に応じてまたは室外温度に応じて、それら設定温度のいずれかを選択するようにしてもよい。また、室内温度Ｔａに所定温度を加算した温度として規定してもよい。例えば、冷房運転時には、平均放射温度Ｔｈ＝室内温度Ｔａ＋α（α＝１〜２℃の一定値）としてもよい。また、外気温度−室内温度Ｔａ＜５℃のときにはＴｈ＝Ｔａ＋１とし、外気温度−室内温度Ｔａ≧５℃のときにはＴｈ＝Ｔａ＋２とするなど、室内外の温度差に基づいて設定するようにしてもよい。
【００３７】
気流速度ｖは一定値としてもよく、あるいは空調機本体(11)の送風機の回転数に応じて変化する値にしてもよい。例えば、部屋の大きさに応じて０．２〜０．４ｍ／ｓの数値範囲から一定の値を選択してもよい。また、予め送風機の回転数と部屋中央部の風速実測値を対応づけたテーブルを用意しておき、当該テーブルに基づいて適宜選択するようにしてもよい。
【００３８】
代謝量Ｍは、例えば睡眠時の代謝量として想定される０．９ｍｅｔにしてもよく、あるいは、入眠前の安静時代謝量として想定される１．０〜１．１ｍｅｔにしてもよい。
【００３９】
着衣の熱抵抗Ｉcloは、一定の値にしてもよく、季節に応じてまたは室外温度に応じて複数の設定値の中から適宜選択するようにしてもよい。例えば、冷房運転時は、夏用パジャマ相当として０．３ｃｌｏにしてもよい。あるいは、外気温度に関係するパラメータκを用い、Ｉclo＝０．３＋κ（ただし、−０．１≦κ≦０．３）としてもよい。
【００４０】
このように本前提技術では、熱収支量Ｑを室内温度Ｔａおよび室内湿度Ｒｈの関数として、近似して算出する。
【００４１】
平均皮膚温度および濡れ面積率ωの値は、ＡＳＨＲＡＥ Ｔｒａｎｓ Ｖｏｌ．７７，１９７１，ｐ２４７〜ｐ２６２に記載された方法に基づいて算出することとした。ただし、他の方法を用いてもよいことは勿論である。上記方法では、濡れ面積率ωは、ω＝０．０６＋０．９４（Ｅrsw／Ｅmax）と定式化される。ここで、Ｅrswは皮膚からの汗による有効蒸発熱放散であり、Ｅmaxは皮膚からの最大蒸発熱放散である。濡れ面積率ωは、常に０．０６以上の値となる。
【００４２】
睡眠質を向上させるためには、就寝者(2)の体の負担を少なくすることが重要であり、そのためには熱的中立域において体熱平衡を維持することが特に好ましい。ここで熱的中立域とは、血流量の調節だけで体熱平衡を図ることのできる領域である。熱的中立域よりも高温域においては発汗が著しくなる一方、熱的中立域よりも低温域においては体のふるえが生じる。体熱平衡とは、人体の産熱量と放熱量とが釣り合うことをいい、具体的には人体の熱収支量Ｑが零（Ｑ＝０）になることをいう。
【００４３】
前述したように、人体からの放熱は非蒸発性熱放散と蒸発性熱放散とに大別され、さらに、蒸発性熱放散は発汗による熱放散と不感蒸泄による熱放散とに分けられる。一般に、発汗が生じていないとき（不感蒸泄のみのとき）の濡れ面積率ωは、０．０６（約６％）程度である。そこで、熱収支量Ｑを零にするとともに濡れ面積率ωを６％程度に保つことにより、熱的中立域において体熱平衡を図ることができる。
【００４４】
本空気調和装置(1)では、空調機本体(11)は、室内温度および室内湿度をそれぞれ目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍにするように動作する。これら目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍは、制御部(15)によって適宜変更される。
【００４５】
次に、図３を参照しながら、具体的な制御方法について説明する。まず、室内温度および室内湿度を検出する（ステップＳＴ１）。次に、濡れ面積率ωを算出し（ステップＳＴ２）、続いて熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ３）。
【００４６】
次に、ステップＳＴ４において、熱収支量Ｑ＝０かつ濡れ面積率ω＝０．０６であるか否かを判定する。発汗が生じていないときの濡れ面積率ωは０．０６であるので、濡れ面積率ωは０．０６未満になることはない。そのため、室内が乾燥しすぎている場合であっても、濡れ面積率ωは０．０６となる。そこで、ステップＳＴ４の判定結果がＹＥＳのときには、体熱平衡はしているもののまだ汗をかくような状態ではない場合があるので、目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させる（ステップＳＴ５）。
【００４７】
一方、ステップＳＴ４の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ６に進み、熱収支量Ｑ＜０か否かを判定する。Ｑ＜０の場合には、寒さを感じる状態であると判断し、目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ７）。
【００４８】
ステップＳＴ６の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ８に進み、熱収支量Ｑ＞０か否かを判定する。Ｑ＞０の場合には、暑さを感じる状態であると判断し、目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる（ステップＳＴ９）。
【００４９】
ステップＳＴ８の判定結果がＮＯの場合には、Ｑ＝０かつω＞０．０６の状態（ステップＳＴ１０）であり、体熱平衡はしているものの汗をかいている状態であるので、目標湿度Ｒｈｍを１％低下させる（ステップＳＴ１１）。
【００５０】
以上のように、本空気調和装置(1)によれば、熱的中立域において体熱平衡するように空気調和を実行するので、就寝者(2)の体の負担を少なくすることができ、良好な睡眠環境を提供することができる。加えて、濡れ面積率ωが６％程度になるように空気調和を実行するので、蒸発性熱放散を適度な量にすることができ、睡眠質をより一層向上させることができる。
【００５１】
なお、上記前提技術は、濡れ面積率ωおよび熱収支量Ｑを室内温度および室内湿度に基づいて算出するものであったが、就寝者(2)の寝床内に温度センサおよび湿度センサを設け、ωおよびＱを寝床内温度および寝床内湿度に基づいて算出するようにしてもよい。寝床内温度および寝床内湿度は就寝者(2)の人体近傍の温度および湿度であるので、寝床内温度および寝床内湿度に基づくことにより、濡れ面積率ωおよび熱収支量Ｑをより正確に算出することができる。
【００５２】
上記前提技術は、体熱平衡を図るためにω＝０．０６かつＱ＝０となるように空調機本体(11)の制御を行うものであったが、他のパラメータを用いて体熱平衡を図るようにしてもよい。例えば、アメリカ空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）の室内環境基準温度として採用されているＳＥＴ＊（標準新有効温度）に基づいて、体熱平衡を図ってもよい。ＳＥＴ＊＝２２．２〜２５．６℃の範囲は８０％以上の人が満足する温熱環境域を表しており、この領域においては、熱的中立域付近で体熱平衡が実現されていると見なすことができる。そこで、ω＝０．０６かつＳＥＴ＊＝２２．２〜２５．６℃となるように、空調機本体(11)を制御するようにしてもよい。なお、この場合、濡れ面積率ωはＳＥＴ＊の算出過程において算出されることになる。
【００５３】
＜前提技術２＞
前提技術２に係る空気調和装置(1)は、就寝者(2)の生理量に基づいて体熱平衡状態を推定し、体熱平衡をもたらすように空気調和を実行するものである。
【００５４】
体熱平衡状態の推定には種々の生理量を用いることができるが、本前提技術では、就寝者(2)の末梢部の血流量に基づいて体熱平衡状態を推定することとした。図４に示すように、血流量を検出する手段として、就寝者(2)の指または腕に装着した血流センサ(5,6)を用いる。血流センサ(5,6)には、超音波方式のセンサやレーザードップラー方式のセンサ等を用いることができる。
【００５５】
図５は、環境温度と放熱量との関係を模式的に示す図である。線Ｌ１は血管が収縮したときの状態を示しており、このときには血流量は最小となる。環境温度がＰ１（線Ｌ１と線Ｌとの交点における環境温度）よりも左側の領域では、代謝の増大や体のふるえを生じることになる。線Ｌ２は血管が拡張したときの状態を示しており、このときには血流量は最大となる。環境温度がＰ２（線Ｌ２と線Ｌとの交点における環境温度）よりも右側の領域では、発汗を生じることになる。図５より、環境温度が一定の場合には、血管拡張時（線Ｌ２）の方が血管収縮時（線Ｌ１）よりも放熱量が大きいことが分かる。線Ｌは生理反応を示す線であり、熱的中立域にあるときには血管の収縮または拡張により、放熱量は一定に保たれていることが分かる。このような生理特性から、血流量に基づいて体熱平衡状態を推定することができる。
【００５６】
図６に示すように、前提技術２では、まず就寝者(2)の血流量を検出する（ステップＳＴ２１）。次に、上記血流量に基づき、就寝者(2)の生理状態が熱的中立状態にあるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。その結果、ＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍの変更は行わず、その時点の運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ２２の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ２３に進み、熱的中立状態の逸脱方向が放熱促進側か否かを判定する。
【００５７】
ステップＳＴ２３の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ２４に進んで、目標湿度Ｒｈｍが５０％未満か否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させ（ステップＳＴ２６）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ２５）。
【００５８】
一方、ステップＳＴ２３の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２７に進んで、目標湿度Ｒｈｍが５０％よりも大きいか否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％低下させ（ステップＳＴ２９）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる（ステップＳＴ２８）。
【００５９】
本前提技術によれば、就寝者(2)の生理量に基づいて体熱平衡状態を推定するので、体熱平衡状態を高精度に推定することができる。そのため、体熱平衡をより正確に実現することができる。
【００６０】
＜実施形態１＞
入眠前にはユーザー（つまり就寝者(2)）が自分の好みに応じて空気調和装置(1)の設定を変更できるので、入眠前の熱収支量Ｑprevは、ユーザーにとって最も快適な熱収支量であるということができる。そのような理由から、実施形態１に係る空気調和装置(1)は、入眠前の熱収支量を維持するように空気調和を実行することとしたものである。
【００６１】
図７に示すように、実施形態１に係る空気調和装置(1)は、空調機本体(11)、温度センサ(12)、湿度センサ(13)、熱収支量演算部(14)、および制御部(15)に加え、入眠前の熱収支量Ｑprevを記憶する熱収支量記憶部(16)を備えている。
【００６２】
図８に示すように、実施形態１においては、まず、就寝者(2)の入眠前の熱収支量Ｑprevを算出し、熱収支量記憶部(16)に記憶しておく（ステップＳＴ３１）。このような熱収支量Ｑprevの記憶は１回だけでもよく、また、所定時間ごとに行い、記憶する値を順次更新するようにしてもよい。
【００６３】
次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ３２）。入眠の判定には公知の方法を用いればよく、また、就寝から一定時間経過後に入眠するものと仮定してもよい。例えば、光センサーによって室内の消灯を検知し、室内が消灯された時点または消灯時点から一定時間経過時に、入眠と判断するようにしてもよい。また、リモコンのおやすみボタンが押された時点または切タイマーが設定された時点を、入眠の時点と仮定してもよい。あるいは、リモコンのおやすみボタンが押された時点または切タイマーが設定された時点から一定時間経過時（例えば１０分〜１５分後）を、入眠の時点と仮定してもよい。
【００６４】
就寝者(2)が入眠したと判定すると、ステップＳＴ３３に進み、就寝者(2)の熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ３３）。次に、上記熱収支量Ｑが入眠前の熱収支量Ｑprevに一致するか否かを判定する（ステップＳＴ３４）。判定結果がＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍおよび目標湿度Ｒｈｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ３５に進み、熱収支量Ｑが入眠前の熱収支量Ｑprevよりも大きいか否かを判定する。
【００６５】
ステップＳＴ３５の判定結果がＮＯの場合には、目標湿度Ｒｈｍが５０％未満か否かを判定し（ステップＳＴ３６）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％上昇させ（ステップＳＴ３８）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃上昇させる（ステップＳＴ３７）。
【００６６】
ステップＳＴ３５の判定結果がＹＥＳの場合には、目標湿度Ｒｈｍが５０％よりも大きいか否かを判定し、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを１％低下させ（ステップＳＴ４１）、ＮＯの場合には目標温度Ｔａｍを０．１℃低下させる。
【００６７】
本実施形態によれば、就寝者(2)の入眠後の熱収支量Ｑを入眠前の熱収支量Ｑprevに維持することができるので、より就寝者(2)の好みに合った睡眠環境を提供することができる。
【００６８】
＜実施形態２＞
就寝者(2)には、体力差や体質差（例えば、褐色脂肪組織の保有量の違いによる産熱能力差など）等に基づく個人差が見られ、熱的中立域は人によって異なる。実施形態２に係る空気調和装置(1)は、個人差による熱的中立域の差異に対応できるように、ユーザーが熱収支量の目標値を変更するための入力手段を設けたものである。
【００６９】
図９に示すように、実施形態２に係る空気調和装置(1)は、空調機本体(11)、温度センサ(12)、湿度センサ(13)、熱収支量演算部(14)、および制御部(15)に加え、熱収支量の目標値を入力するための入力部(17)を備えている。入力部(17)は、例えば空調機本体(11)の操作パネルやリモコン等に設けてもよい。また、入力部(17)は、熱収支量の目標値を数字で入力するように構成されていてもよく、ユーザーが目標値を相対的に増加または減少させる操作を行うように構成されていてもよい。
【００７０】
本実施形態においては、就寝者(2)の熱収支量を入力部(17)を介して設定された目標値にするように、空気調和を実行する。従って、個人差に応じた快適な睡眠環境を提供することができる。
【００７１】
＜実施形態３＞
就寝者(2)の全体の放熱量が同じであったとしても、室内湿度の低い方が睡眠の質は向上する。実施形態３に係る空気調和装置(1)は、発汗が生じやすい入眠直後には、室内湿度を低くした状態で熱収支量が所定値になるように、空気調和を実行するものである。
【００７２】
図１０に示すように、本実施形態においては、まず、熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ５１）。目標値Ｑｔは、前提技術１または２のように零としてもよく（Ｑｔ＝０）、実施形態１のように入眠前の熱収支量Ｑprevと等しくしてもよく（Ｑｔ＝Ｑprev）、実施形態３のようにユーザーによって設定されるようにしてもよい。
【００７３】
次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ５２）。就寝者(2)が入眠すると、目標湿度Ｒｈｍを４０％に変更する（ステップＳＴ５３）。ここで、目標湿度Ｒｈｍを４０％にした理由は、室内湿度が４０％よりも低いと口腔の乾燥を招き、睡眠の質を低下させる要因になるからである。
【００７４】
次に、室内温度Ｔａを検出し（ステップＳＴ５４）、室内湿度Ｒｈを検出する（ステップＳＴ５５）。そして、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ５６）。次に、算出した熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致するか否かを判定する（ステップＳＴ５７）。判定結果がＹＥＳの場合には、目標温度Ｔａｍの変更は行わない。判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ５８に進む。
【００７５】
ステップＳＴ５８以降は、熱収支量Ｑを目標値Ｑｔと一致させるような目標温度Ｔａｔを算出するステップであり、目標温度Ｔａｔは繰り返し計算によって算出される。ステップＳＴ５８は、室内温度最大値Ｔａmaxと室内温度最小値Ｔａminの初期値を設定するステップであり、ここではＴａmax＝５０℃、Ｔａmin＝０℃とする。次に、ステップＳＴ５９に進み、暫定的な目標温度Ｔａｖを室内温度最大値Ｔａmaxおよび室内温度最小値Ｔａminの平均値として算出する。すなわち、Ｔａｖ＝（Ｔａmax＋Ｔａmin）／２とする。
【００７６】
次に、当該目標温度Ｔａｖと室内湿度Ｒｈとから、熱収支量Ｑｐを算出する。この熱収支量Ｑｐは、室内温度が上記目標温度Ｔａｖであった場合の熱収支量であり、ステップＳＴ６１以降では、この熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔと一致するようにＴａｖを修正していくことになる。ステップＳＴ６１においては、熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔよりも大きいか否かを判定し、ＹＥＳの場合にはＴａmaxをＴａmax＝Ｔａｖと更新する（ステップＳＴ６２）。ステップＳＴ６１の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ６３に進み、熱収支量Ｑｐが目標値Ｑｔよりも小さいか否かを判定する。ステップＳＴ６３の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴａminをＴａmin＝Ｔａｖと更新する（ステップＳＴ６４）。
【００７７】
そして、ステップＳＴ６５において、熱収支量Ｑｐと目標値Ｑｔとの差が所定値以下か否かを判定する。具体的には、｜Ｑｐ−Ｑｔ｜＜０．１の条件を満たすか否かを判定する。その結果、ＹＥＳの場合には、ＱｐとＱｔとは実質的に等しいと判断し、その時点の暫定的な目標温度Ｔａｖを目標温度Ｔａｔとして確定し、室内湿度が４０％かつ室内温度がＴａｔになるように、空気調和を実行する。一方、ステップＳＴ６５の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳＴ５９に戻り、目標温度Ｔａｖの設定をやり直す。
【００７８】
その結果、本実施形態によれば、室内温度、室内湿度および就寝者(2)の体熱平衡状態は、例えば図１１に示すように変化する。つまり、就寝者(2)が入眠すると、室内湿度は低下し、低湿な環境が提供される。この際、体熱平衡を図るため、室内温度は室内湿度の低下に対応するように上昇する。その結果、熱収支量は所定量に維持され、熱的中立域において体熱平衡が図られる。
【００７９】
＜実施形態４＞
図１２は、睡眠時の睡眠深度および発汗量の経時変化を示した図である。図１２から分かるように、睡眠中には一定の生理特性が見られ、発汗の発現頻度は周期的に変化する。実施形態４は、このような発汗の経時変化に着目し、室内湿度を発汗に応じて変化させるようにしたものである。
【００８０】
図１３に示すように、本実施形態においても実施形態３と同様、まず熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ７１）。次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ７２）。就寝者(2)が入眠すると、入眠後の経過時間に応じて目標湿度Ｒｈｍを変更する。具体的には、まず睡眠時間が３時間未満か否かを判定し（ステップＳＴ７３）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを４０％に設定する（ステップＳＴ７４）。ＮＯの場合には、睡眠時間が６時間未満か否かを判定し（ステップＳＴ７５）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを５０％に設定する（ステップＳＴ７６）。ＮＯの場合には目標湿度Ｒｈｍを６０％に設定する。つまり、睡眠時間が長いほど目標湿度Ｒｈｍが高くなるように、睡眠時間に応じて目標湿度Ｒｈｍを段階的に上昇させていく。
【００８１】
その後は、室内温度Ｔａの検出（ステップＳＴ７８）および室内湿度Ｒｈの検出（ステップＳＴ７９）を行い、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ８０）。そして、熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致しているか否かを判定し（ステップＳＴ８１）、ＹＥＳの場合は目標温度Ｔａｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ８１の判定結果がＮＯの場合は、実施形態３と同様の繰り返し計算（ステップＳＴ５８〜ＳＴ６６参照）を行い、目標温度を算出する。そして、室内温度が当該目標温度になるように、空気調和を実行する。
【００８２】
本実施形態によれば、睡眠時の生理変化に柔軟に対応した質の高い睡眠環境を提供することができる。
【００８３】
＜実施形態５＞
図１４に示すように、実施形態５に係る空気調和装置(1)は、発汗量を検出する発汗センサ(18)を備え、発汗センサ(18)によって検出した発汗量に基づいて目標湿度Ｒｈｍを変更するようにしたものである。
【００８４】
図１５に示すように、本実施形態においても実施形態３と同様、まず熱収支量の目標値Ｑｔを設定する（ステップＳＴ９１）。次に、就寝者(2)が入眠したか否かを判定する（ステップＳＴ９２）。就寝者(2)が入眠すると、発汗量に応じて目標湿度Ｒｈｍを適宜変更する。具体的には、まず発汗量が第１所定値（例えば発汗センサ(18)の最大検出値の８０％）以上か否かを判定し（ステップＳＴ９３）、ＹＥＳの場合には目標湿度Ｒｈｍを４０％に設定する（ステップＳＴ９４）。ＮＯの場合には、発汗量が第１所定値よりも小さな第２所定値以上（例えば発汗センサ(18)の最大検出値の６０％）か否かを判定し（ステップＳＴ９５）、ＹＥＳの場合は目標湿度Ｒｈｍを５０％に設定し（ステップＳＴ９７）、ＮＯの場合は目標湿度Ｒｈｍを６０％に設定する（ステップＳＴ９６）。つまり、発汗量が多いほど目標湿度Ｒｈｍが小さくなるように、発汗量に応じて目標湿度Ｒｈｍを変化させる。
【００８５】
その後は、室内温度Ｔａの検出（ステップＳＴ９８）および室内湿度Ｒｈの検出（ステップＳＴ９９）を行い、熱収支量Ｑを算出する（ステップＳＴ１００）。そして、熱収支量Ｑが目標値Ｑｔに一致しているか否かを判定し（ステップＳＴ１０１）、ＹＥＳの場合は目標温度Ｔａｍの変更は行わず、その時点での運転状態を維持する。一方、ステップＳＴ１０１の判定結果がＮＯの場合は、実施形態３と同様の繰り返し計算（ステップＳＴ５８〜ＳＴ６６参照）を行い、目標温度を算出する。そして、室内温度が当該目標温度になるように、空気調和を実行する。
【００８６】
本実施形態によれば、発汗センサ(18)によって直接的に検出した発汗量に基づいて空気調和を実行するので、生理変化への対応の精度を高めることができ、より質の高い睡眠環境を提供することができる。
【００８７】
なお、発汗センサ(18)は、就寝者(2)の体の一部（例えば、手首、腕、胸または指など）に貼り付けたものでもよく、体の一部に巻き付けたものであってもよい。また、敷き布団上部の布団カバーの内部に設けられた１つまたは２つ以上のセンサを備えたものであってもよい。２つ以上のセンサを用いる場合には、検出値の大きな方を実際の発汗量とみなすことにより、寝返りなどの体動による検出誤差を低減することができる。
【００８８】
＜その他の実施形態＞
前記各実施形態は、熱収支量が所定値になるように室内温度および室内湿度を調節するものであったが、室内温度および室内湿度に加え、空調機本体(11)の風量および風向のいずれか一方または両方を調節するものであってもよい。このことにより、就寝者(2)の近傍の気流速度を変えることができ、熱的中立域において体熱平衡をもたらすことが容易になる。
【００８９】
また、空調機本体(11)の吹出空気の温度を調節するようにしてもよい。吹出空気の温度は発汗反応に影響を及ぼし、低温の気流による冷刺激は発汗を抑制することが知られている。例えば、室内温度が同じであっても、吹出空気温度が低温の場合の方が発汗量は少なくなる。逆に、吹出空気温度を高めにすると、自然な発汗反応を促進することができ、蒸発性熱放散を増加させることができる。そのため、室内湿度を低下させる効果と同様の効果をもたらすことができる。なお、吹出空気温度は、温度センサによって直接的に検出することもでき、室内外の温度や空調機本体(11)の空調能力などから実験的に求めることもできる。また、室内温度と室内熱交換器温度との関係から推測することもできる。
【００９０】
前記各実施形態では、室内温度および室内湿度はユーザーが設定するものではなかったが、室内温度または室内湿度をユーザーが設定するようにしてもよい。空調機本体(11)またはリモコン（図示せず）に、室内温度または室内湿度を設定する入力部を設けるようにしてもよい。このことにより、室内温度または室内湿度をユーザーの好みの値（または範囲）に維持したうえで体熱平衡を図ることができ、より快適な睡眠環境を提供することができる。
【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装置が設置された室内の概略斜視図である。
【図２】 前提技術１に係る空気調和装置のブロック図である。
【図３】 前提技術１に係る空調制御のフローチャートである。
【図４】 前提技術２に係る空気調和装置が設置された室内を模式的に示す図である。
【図５】 環境温度と人体からの放熱量との関係を示す図である。
【図６】 前提技術２に係る空調制御のフローチャートである。
【図７】 実施形態１に係る空気調和装置のブロック図である。
【図８】 実施形態１に係る空調制御のフローチャートである。
【図９】 実施形態２に係る空気調和装置のブロック図である。
【図１０】 実施形態３に係る空調制御のフローチャートである。
【図１１】 実施形態３における室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【図１２】 睡眠時間と発汗量との関係を示す図である。
【図１３】 実施形態４に係る空調制御のフローチャートである。
【図１４】 実施形態７に係る空気調和装置が設置された室内を模式的に示す図である。
【図１５】 実施形態５に係る空調制御のフローチャートである。
【図１６】 従来技術による室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【図１７】 従来技術による室内温度、室内湿度および体熱平衡状態の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
(1) 空気調和装置
(2) 就寝者
(5,6) 血流センサ
(11) 空調機本体（空気調和装置本体）
(12) 温度センサ（温度検出手段）
(13) 湿度センサ（湿度検出手段）
(14) 熱収支量演算部（算出手段）
(15) 制御部（制御手段）
(16) 熱収支量記憶部（記憶手段）
(17) 入力部（目標値入力手段）
(18) 発汗センサ（発汗量検出手段）
Claims (9)
- 少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体(11)と、
室内温度を検出する温度検出手段(12)と、
室内湿度を検出する湿度検出手段(13)と、
上記温度検出手段(12)の検出温度および上記湿度検出手段(13)の検出湿度に基づいて就寝者(2)の人体の熱収支量を算出する算出手段(14)と、
上記就寝者(2)の入眠前の熱収支量を記憶する記憶手段(16)と、
上記就寝者(2)の入眠後の熱収支量が入眠前の熱収支量と等しくなるように上記空気調和装置本体(11)を制御する制御手段(15)と
を備えていることを特徴とする空気調和装置。 - 少なくとも室内空気の加熱または冷却と室内空気の加湿または除湿とを実行する空気調和装置本体(11)と、
室内温度を検出する温度検出手段(12)と、
室内湿度を検出する湿度検出手段(13)と、
上記温度検出手段(12)の検出温度および上記湿度検出手段(13)の検出湿度に基づいて就寝者(2)の人体の熱収支量を算出する算出手段(14)と、
熱収支量の目標値を外部から入力するための目標値入力手段(17)と、
熱収支量が上記目標値になるように上記空気調和装置本体(11)を制御する制御手段(15)と
を備えていることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１または２に記載の空気調和装置であって、
温度検出手段(12)は、室内温度の代わりに寝床内温度を検出するように構成され、
湿度検出手段(13)は、室内湿度の代わりに寝床内湿度を検出するように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
制御手段(15)は、就寝者(2)が入眠してから所定時間の間は、相対湿度が４０％を下回らない範囲で室内湿度を入眠前よりも低下させる制御を行う
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項４に記載の空気調和装置において、
制御手段(15)は、就寝者(2)の入眠後に室内湿度を低下させた後、室内湿度を徐々に上昇させていく制御を行う
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１〜５のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
就寝者(2)の発汗量を検出する発汗量検出手段(18)を備え、
制御手段(15)は、発汗量に応じて室内湿度を調節する制御を行う
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１〜６のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
空気調和装置本体(11)は、吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を変更自在に構成され、
制御手段(15)は、就寝者(2)の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体(11)の吹出空気の風量および風向のいずれか一方または両方を調節する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１〜７のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
空気調和装置本体(11)は、吹出空気の温度を変更自在に構成され、
制御手段(15)は、就寝者(2)の人体の熱収支量を所定値にするように、上記空気調和装置本体(11)の吹出空気の温度を調節する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１〜８のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
室内温度または室内湿度の目標値を外部から入力するための目標値入力手段を備え、
制御手段(15)は、室内温度または室内湿度が上記目標値になりかつ就寝者(2)の人体の熱収支量が所定値になるように空気調和装置本体(11)を制御する
ことを特徴とする空気調和装置。
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