JP4617064B2

JP4617064B2 - 就寝装置

Info

Publication number: JP4617064B2
Application number: JP2003123089A
Authority: JP
Inventors: 直樹久保田; 廣道渡部
Original assignee: 直樹久保田; ポップ電子株式会社
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004321632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は就寝装置に関し、特に布団を使用しない就寝装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダニに対するアレルギーのある人は就寝中に布団から発生するアレルゲンであるダニの糞や死骸の粉を吸引してしまうと症状が悪化するので、布団を定期的に洗浄する、あるいは掃除機をかける等の処置を行う必要に迫られていたが、これらの処置ではアレルゲンの吸引を完全には防止できなかった。
【０００３】
また、アレルギーでない人にとっても、一般的に使用されている布団は、温度や湿度の調節機能がなく、毎日の気温や湿度の変化によって、寒すぎたり、暑すぎたり、あるいは汗が乾かないことなどにより安眠できないばかりか、風邪を引くなど健康を害する事さえあった。
【０００４】
そこで、ダニの発生源となる布団を使用せず、かつ温度や湿度の調節が可能な就寝装置として、例えば特開平6-154062号公報にはカバー体の内部に調和空気を供給する就寝装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来の就寝装置においては、装置が大型となり、固定的に設置する必要があり、設置場所を占有してしまうという問題点があった。
本発明の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決し、簡単な構成で設置やかたづけも容易な就寝装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の就寝装置は、内部に空間が形成されるカバー手段と、カバー手段内部から吸い込んだ空気と外気との混合割合を調節可能な混合手段と、混合された空気を加熱する加熱手段と、空気が混合手段および加熱手段を通過してカバー手段の内部に供給されるように空気を送る送風手段と、カバー手段内部あるいはカバー手段内部から吸い込んだ空気の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段による測定結果に基づき、前記混合手段、前記加熱手段、前記送風手段の少なくとも１つを就寝に適するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、以下のような利点がある。
（１）掛け布団等のダニの発生源を使用しないので、アレルゲンを吸引しなくなり、症状の悪化を防止できる。
（２）空調機能によって気温や湿度に関係なく１年を通して常に快適な状態で安眠できる。
（３）２重構造のカバーを空気圧によって膨らませてドーム形状を形成するように構成したので、設置／収納／携帯が容易であると共に、カバーに断熱効果があるので、結露が防止されると共に消費電力が低減する。
【０００８】
（４）外気との混合比によって、温度や湿度の制御を行うようにしたので、消費電力が低減する。
（５）人の皮膚から水蒸気が発散しているので、加湿する必要はなく、冷却／除湿機能のみとすることにより、装置が簡略化される。
（６）布団を掛けることができない人の就寝に使用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の就寝装置の使用時の構成を示す側面図である。本発明の就寝装置は大きくカバー１０と空調装置３０とに分けられる。利用者１３はカバー１０に首から下を挿入して就寝する。カバー１０は断面が半円形の中央ドーム部分、傾斜部１１および空調装置３０を接続する底面（２１）からなる。カバー１０は後述する空調装置３０内のブロアによってカバー内部に空気を送り込むことによって形状を維持する。
【００１０】
図２は、本発明の就寝装置のカバー１０の構成を示す断面図である。（ａ）は表面シート１５の方が幅が長くなるように表面シート１５および内面シート１６を等間隔で直接縫合した二重壁構造、（ｂ）は表面シート１５と内面シート１６との間に一定幅の連結用シート１８を縫合した二重壁構造である。（ａ）の構造の方が作成は簡単であるが、内部の空気圧によって形状が変化し、縫い目の部分は表面シート１５と内面シート１６の間に空気層が無いので、結露する恐れがある。（ｂ）の構造は作成には手間がかかるが、形状が安定しており、内面シート１６が外気と完全に分離されているので、結露する恐れが無い。
【００１１】
シート用の生地としては、例えばビニールコーティングした布や通気性のない不織布など気密性を有する任意のシート生地を使用可能である。なお、下面に敷くマット１７としては、通常の敷き布団やスポンジマット、スプリングマット、エアマットなどを使用可能であり、アレルゲンの吸引を防止する必要がある場合には、シーツの下にアレルゲンを通さないシートを敷けばよい。この場合、湿度も空調装置によって制御されるので、通気性の無いシートであってもよい。
【００１２】
図３は、本発明の就寝装置のカバー１０の構成を示す展開図である。中央ドーム部分１０は、底面２１側の端部を除いて、表面シート１５と内面シート１６が直接あるいは連結用シート１８を介して直線状に縫合されており、ドーム形状とするために、隣接する縫合間の幅は表面シート１５の方が幅が長くしてある。側辺には空気圧のかからない側縁２０が設けられている。
【００１３】
傾斜部１１の中央側は空気圧がかかるように中央ドーム部分１０と連結しており、前端部に近づくに従って空気圧がかかる断面積が小さくなるように縫合されている。傾斜部１１の前端部には、例えばタオル生地等によって作成された前縁部材１２がファスナー１３等によって着脱可能に固着されている。着脱可能になっている理由は、この前縁部材１２のみを交換して洗濯できるようにするためである。
【００１４】
空調装置３０を接続する底面２１には、複数の通気口２７、空調装置３０と連結される３つの孔が設けられている。吸気孔２２および送気孔２３はカバー内部の空間と連通しており、加圧孔２４は底面２１に設けられた通気路２５を介してカバー１０の加圧孔２６と接続している。これら３つの孔の周囲には、マジックテープ（登録商標）等の着脱可能な面固着手段が設けられ、空調装置３０に固着される。
【００１５】
図４は、本発明の就寝装置の空調装置３０の構成を示す説明図である。カバーの吸気孔２２と連結した吸気口３１の内側には温度センサ３２および湿度センサ３３が設置されている。また外気取り入れ口３７の内側には温度センサ３８が設置されている。温度センサおよび湿度センサとしては公知の任意のセンサを採用可能である。
【００１６】
弁３４はブラシモーター３５によって軸を回動させることにより、吸気口３１および外気取り入れ口３７からの空気の吸入比を調節する。また、回動軸には現在の回動位置を検出するエンコーダ３６として可変抵抗器が連結されている。なお、ブラシモーターとエンコーダの代わりにステッピングモーターを使用してもよい。
【００１７】
フィルタ３９を通過した混合空気はモーター４３により駆動されるファン４４によって加勢（加圧）され、ペルチェ素子４０によって冷却／除湿可能な室およびヒーター４５によって加熱可能な室を通過してカバーの送気孔２３と連結した送気口４７からカバー内へ放出される。
【００１８】
ペルチェ素子４０の反対側の面には放熱板４１および冷却用ファン（ブラシモーター）４２が装着されている。また、ペルチェ素子の冷却の結果、冷却面の下方に溜まった水は、細い管あるいは親水性の布などによって放熱板４１の下部まで誘導し、ファン４２の送風によって蒸発させるようにする。
【００１９】
このため、冷却される空間の気圧は外部より高い方が好ましいので、ペルチェ素子４０はファン４４より下流に配置する。また、除湿のみを行う場合など、ヒーター４５とペルチェ素子４０の双方を駆動する必要がある場合もあるので、ヒーター４５はペルチェ素子４０より下流に配置する。
【００２０】
モーター５２によって駆動されるブロア５３から送出される加圧空気は加圧口４８、カバー１０の底面２１に設けられた加圧孔２４、通気路２５を介して加圧孔２６からカバーの表面と裏面の間に送出される。なお、空調用のファン４４と加圧用のブロア５３は、兼用する構成も考えられるが、それぞれ別に設けた方が制御が容易であり、カバーの構造も簡単となり、静粛性も向上する。
【００２１】
モーター４３、５２としては速度が制御可能であるものであれば任意のモーターを採用可能であり、ＳＣＲによる導通開始位相角制御により速度の制御が可能なインダクションモーターあるいはブラシモーターであってもよい。ヒーター制御回路４６についてもＳＣＲによる導通開始位相角制御回路であってもよい。
【００２２】
図５は、本発明の就寝装置の制御回路５０の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、デジタルおよびアナログ入力ポート、デジタル出力ポート、タイマ回路等を備えた１チップマイクロコンピュータである。このような１チップマイクロコンピュータは周知であり、必要な機能を備えた任意のものを採用可能である。
【００２３】
温度センサ３２、３８は、例えば温度に対応した電圧を出力する公知の温度センサを使用可能である。湿度センサ３３としては例えばサイマレック社の湿度センサHS15PFを採用可能であり、湿度と対応した電圧を出力する湿度検出回路６１としても前記センサの推奨回路を採用可能である。
【００２４】
可変抵抗器（エンコーダ）３６は、弁３４の回動軸に連結されており、現在の回動位置と対応した電圧を出力する。これらセンサおよびエンコーダの出力はＣＰＵ６０のアナログ入力ポートに接続され、内蔵されたＡ／Ｄ変換器によってデジタル情報に変換される。
【００２５】
ゼロクロス検出回路６７は、商用電源のゼロクロスを検出し、ＣＰＵ６０のデジタル入力ポートへ所定の長さのパルスを出力する。ＣＰＵ６０は後述するタイマー割り込み処理によってゼロクロスを検出する。パネル５１のスイッチはＣＰＵ６０のデジタル入力ポートに接続され、ＬＥＤはＣＰＵ６０のデジタル出力ポートに接続される。
【００２６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ６５はＡＣ１００ＶからＤＣ１２Ｖを生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６６はＤＣ１２ＶからＤＣ５Ｖを生成する。公知のペルチェ素子４０およびペルチェ素子用ファン４２は、ＣＰＵ６０によって制御されるスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ６８によってオン／オフ制御される。
【００２７】
ファンモータ４３、ブロアモータ５２およびヒーター４５については、後述するように、それぞれＣＰＵ６０がフォトトライアックを使用した公知のソリッドステートリレー（ＳＳＲ）回路６２、６３、４６をＡＣ１００Ｖが所望の位相角の時にオン制御することにより、回転速度あるいは電力（発生する熱量）が制御される。
【００２８】
外気弁モーター制御回路６４は例えばスイッチング素子を４個使用した公知のブリッジ型のスイッチング回路からなり、ＣＰＵ６０による制御に基づき外気弁モーター３５を正転あるいは逆転させる。
【００２９】
図６は、本発明の就寝装置のＣＰＵ６０の処理を示すフローチャートである。電源が投入されると、Ｓ１０においては、メモリやレジスタの初期化を行い、カバーを急速に膨らませるためにブロアモーターを強に制御する。さらに、ブロアモーターを強にしておく時間を計測するブロアタイマーを起動する。
【００３０】
Ｓ１１においては、まず現在の温度や湿度の設定情報をパネルに表示し、パネルにある温度および湿度設定スイッチ、ブロア強制動作スイッチ等のスイッチのいずれかがオンであるか否かにより、パネル操作有りか否かを判定する。そして、判定結果が肯定の場合にはＳ１２に移行して、温度や湿度、ブロアタイマの設定等を変更する。
【００３１】
Ｓ１３においては、空調の制御周期が経過したか否かを判定し、判定結果が否定の場合にはＳ１１に戻るが、肯定の場合にはＳ１４に移行する。Ｓ１４においては、温度センサ、湿度センサによって内部温度、内部湿度、外気温度を測定する。Ｓ１５においては、設定されている温度および湿度の目標値との差を算出する。
【００３２】
Ｓ１６においては、前記差に基づき、予め設定されている制御テーブルを参照して空調に関する各制御対象であるヒーター、外気混合比、冷却（ペルチェ素子）、ファンモーターの制御値を得る。
【００３３】
図７は、本発明の制御テーブルの内容例を示す説明図である。テーブルにおいて前記差が一致する行を検索し、その行の制御値を読み出すことによって、制御値が得られる。制御値は実際に実験を行った結果によって最適化する。図においては、説明を簡単にするために、温度や湿度の差や制御値の区分が大きくなっているが、実際にはより細かい区分を使用してテーブルを作成する。
【００３４】
Ｓ１７においては、得られた制御値に基づき、各制御対象を制御する。Ｓ１８においては、ブロアタイマがタイムアップしたか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１１に戻るが、肯定の場合にはＳ１９に移行してブロアモーターを弱に制御する。カバーが膨らんだ後に、しぼまないぎりぎりの強さにブロアモーターを制御することにより静粛性が向上する。
【００３５】
図８は、本発明におけるＣＰＵ６０のタイマー割り込み処理を示すフローチャートである。この処理は位相角制御による速度、電力制御をソフトウェアによって行う。内蔵するハードウェアタイマーによって例えば１ミリ秒周期の割り込みを発生させる。
【００３６】
５０Ｈｚの場合、ゼロクロス周期は１０ミリ秒であるので、ゼロクロスから１ミリ秒周期の割り込みの何回目でＳＳＲをオンするかを制御することにより、等間隔ではないが、ほぼ１０段階の電力制御が可能であり、本発明の制御精度としては十分である。なお、ＣＰＵの処理速度に余裕があればタイマーを更に短くしてもよい。
【００３７】
Ｓ４０においては、ゼロクロス信号が入力されたか否かを判定し、判定結果が肯定の場合にはＳ４１に移行するが、否定の場合にはＳ４２に移行する。Ｓ４１においては、ソフトウェアによって作成した位相角タイマーをリセットする。また、Ｓ４２においては、位相角タイマーに１を加算する。
【００３８】
Ｓ４３においては、位相角タイマー値がファンの制御値に基づくファンのオン時刻を超えたか否かが判定される。そして、判定結果が肯定の場合にはＳ４４に移行してファンモーター用ＳＳＲをオン制御する。
【００３９】
例えばファンの制御値が「中」であり、オン時刻が５である場合には、位相角タイマー値が６の時にファンモーター用ＳＳＲがオン制御されるので、次のゼロクロスまでのほぼ半分の時刻でＳＳＲがオンし、次のゼロクロス時刻でオフすることになる。ファンモーターを強にする場合にはオン時刻を０あるいは−１とし、停止させる場合にはオン時刻を１１以上にすればよい。
【００４０】
Ｓ４５においては、位相角タイマー値がヒーターのオン時刻を超えたか否かが判定される。そして、判定結果が肯定の場合にはＳ４６に移行してヒーター用ＳＳＲをオン制御する。
Ｓ４７においては、位相角タイマー値がブロアモーターのオン時刻を超えたか否かが判定される。そして、判定結果が肯定の場合にはＳ４８に移行してブロアモーター用ＳＳＲをオン制御する。
【００４１】
次に、第２実施例について説明する。図９は、本発明の就寝装置の空調装置３０の第２実施例の構成を示す説明図である。図４の第１実施例においては、外気との混合比調節手段として弁を使用していたが、第２実施例は内部空気用のファンモーター７１および外気用ファンモーター７０を設け、それぞれのファンモーターの強度（回転速度）を調節することによって、空気の流量制御と外気との混合比の調節とを同時に行う。
即ち、例えば流量が中で外気の混合比を小にしたい場合には、内部空気用のファンモーター７１を中とし、外気用ファンモーター７０を弱とする。また、流量が大で外気の混合比を大きくしたい場合には、内部空気用のファンモーター７１を弱とし、および外気用ファンモーター７０を強とする。
【００４２】
図１０は本発明の就寝装置の制御回路５０の第２実施例の構成を示すブロック図である。第２実施例の場合には２つのファンモーター７０、７１をそれぞれＳＳＲを使用して位相角制御すればよいので、第１実施例よりも構成が簡単となる。なお、制御プログラムは、制御対象がファンと外気比から内部ファンと外気ファンになり、これに伴ってプログラムによる位相角制御の対象が１つ増える以外は第１実施例と同じである。
【００４３】
以上、本発明の実施例を開示したが、本発明には下記のような変形例も考えられる。実施例においては、カバーの空調空気吹き出し口は底面２１に設けられているが、カバーに沿って布製のダクトを設けて、吹き出し口をカバー中央部の天井部分あるいは側辺部分に設けてもよい。
実施例においては、底面２１は二重壁構造にはなっていないが、結露防止のため、底面２１も二重壁構造としてもよいし、底面２１は形状を保持する必要はないので、綿入りのキルティング生地などの断熱性の高い生地を用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば以下のような効果がある。
（１）掛け布団等のダニの発生源を使用しないので、アレルゲンを吸引しなくなり、症状の悪化を防止できる。
（２）空調機能によって気温や湿度に関係なく１年を通して常に快適な状態で安眠できる。
（３）２重構造のカバーを空気圧によって膨らませてドーム形状を形成するように構成したので、設置／収納／携帯が容易であると共に、カバーに断熱効果があるので、結露が防止されると共に消費電力が低減する。
（４）外気との混合比によって、温度や湿度の制御を行うようにしたので、消費電力が低減する。
（５）人の皮膚から水蒸気が発散しているので、加湿する必要はなく、冷却／除湿機能のみとすることにより、装置が簡略化される。
（６）布団を掛けることができない人の就寝に使用できる。簡単な構成で設置やかたづけも容易な就寝装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の就寝装置の使用時の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の就寝装置のカバー１０の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の就寝装置のカバー１０の構成を示す展開図である。
【図４】本発明の就寝装置の空調装置３０の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の就寝装置の制御回路５０の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の就寝装置のＣＰＵ６０の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の制御テーブルの内容例を示す説明図である。
【図８】本発明におけるＣＰＵ６０のタイマー割り込み処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の就寝装置の空調装置３０の第２実施例の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の就寝装置の制御回路５０の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…カバー、１１…傾斜部、１２…前縁部材、１３…利用者、１５…表面シート、１６…内面シート、１７…マット、１８…連結用シート、２０…側縁、２１…底面、２２…吸気孔、２３…送気孔、２４…加圧孔、２５…通気路、２６…加圧孔、２７…通気口、３０…空調装置、３１…吸気口、３２…温度センサ、３３…湿度センサ、３４…弁、３５…ブラシモーター、３６…エンコーダ、３７…外気取り入れ口、３８…温度センサ、３９…フィルタ、４０…ペルチェ素子、４１…放熱板、４２…ブラシモーター、４３…モーター、４４…ファン、４５…ヒーター、４６…ヒーター制御回路、４７…送気口、４８…加圧口、５０…制御回路、５１…パネル、５２…モーター、５３…ブロア

Claims

使用者が首から下を内部に挿入して就寝可能な空間が形成されるカバー手段と、
カバー手段内部から吸い込んだ空気と外気との混合割合を調節可能な混合手段と、
前記混合手段によって混合された空気を加熱する加熱手段と、
前記混合手段から出力される空気が前記加熱手段を通過してカバー手段の内部に供給されるように空気を送る送風手段と、
前記カバー手段内部の空気の温度あるいは前記カバー手段内部から吸い込んだ空気の温度を測定する温度測定手段と、
前記カバー手段内部の空気の湿度あるいは前記カバー手段内部から吸い込んだ空気の湿度を測定する湿度測定手段と、
前記温度測定手段および前記湿度測定手段による測定結果に基づき、温度が低い場合には前記加熱手段によって空気を加熱し、湿度が高い場合には前記混合手段を制御して外気の混合割合を大きくする制御手段と
を備えたことを特徴とする就寝装置。
使用者が首から下を内部に挿入して就寝可能な空間が形成されるカバー手段と、
前記カバー手段内部から吸い込んだ空気を送る、送風量を調節可能な第１の送風手段と、
外部の空気を送る、送風量を調節可能な第２の送風手段と、
前記第１の送風手段および前記第２の送風手段から出力され、混合された空気を加熱する加熱手段と、
前記カバー手段内部の空気の温度あるいは前記カバー手段内部から吸い込んだ空気の温度を測定する温度測定手段と
、
前記カバー手段内部の空気の湿度あるいは前記カバー手段内部から吸い込んだ空気の湿度を測定する湿度測定手段と、
前記温度測定手段および前記湿度測定手段による測定結果に基づき、温度が低い場合には前記加熱手段によって空気を加熱し、湿度が高い場合には前記第２の送風手段を強に制御して外気の混合割合を大きくする制御手段と
を備えたことを特徴とする就寝装置。
更に、空気の経路中に通過する空気を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の就寝装置。
前記カバー手段は、少なくとも一部に気密性のシートにより製造された密閉構造の二重壁部材を備え、
更に、当該二重壁部材の内部に空気を送り込むための第３の送風手段を備えたことを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の就寝装置。