JP4797722B2 - 空気調和方法及び空気調和機 - Google Patents

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Description

この発明は空気調和の技術に関し、特に室内の湿度の調節に関する。
入眠時に体温を低下させて睡眠への導入を容易にすることや、覚醒前に体温を上昇させて覚醒を促進することが知られている。そしてかかる体温の変動を招来するべく、室内の空気の温度を調節する空気調和方法が、例えば特許文献1で提案されている。なお湿度制御については特許文献2,3に提案されている。
特開2005−296642号公報 特開2004−132572号公報 特許3653261号公報
しかしながら、入眠時に室内温度を低下させると相対湿度が上昇し、入眠時の不汗蒸泄を抑制してしまい、体温の低下が実効的でない場合も考えられる。またこの際、過剰な除湿を行えば喉の渇きにより入眠を阻害したり、肌荒れを招来したり、不要に電力を消費する可能性がある。また覚醒時に相対湿度が低くても喉の渇きにより覚醒が快適ではなく、また肌荒れを招来したりする可能性がある。
そこで本発明は、睡眠時、特に入眠/覚醒の際の室内相対湿度を適切に制御することを目的とする。
この発明にかかる空気調和方法は、(a)入眠予定時刻(t1)以降において室内の相対湿度(RH)が所定の値(H2)より大きいか否かを判断するステップ(106)と、(b)前記ステップ(a)において肯定的な判断結果が得られた場合にのみ除湿処理(107;107A,107B,107C)を行うステップとをそれぞれ少なくとも一回実行する。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様は、前記ステップ(b)においては、前記室内の相対湿度を制御する目標値(RH*)が漸減する(107A)。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様は、その第の態様であって、前記目標値(RH*)は前記所定の値(H2)に至るまで漸減する。
の態様又は第の態様において望ましくは、前記目標値(RH*)は所定時間経過毎に更新されて漸減する。あるいは望ましくは前記室内の相対湿度(RH)が前記目標値(RH*)に到達したことを契機として、前記目標値(RH*)は更新されて漸減する。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様は、その第1の態様乃至第の態様のいずれかであって、(c)前記入眠予定時刻(t1)前に、前記所定の値(H2)よりも高い相対湿度(H1)を目標値(RH*)として湿度制御を行うステップ(104)を更に実行する。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様は、その第1の態様乃至の態様のいずれかであって、(e)前記入眠予定時刻(t1)前に、前記室内の温度を上昇させるステップ(401)を更に実行する。
この発明にかかる空気調和機は、第1乃至第の態様のいずれかの空気調和方法を実行する。
この発明にかかる空気調和方法によれば、入眠時は除湿処理を行って不汗蒸泄を促進し、体温を低下させて睡眠へと導入する。但し室内の相対湿度が所定の値以下である場合には除湿処理を行わないので、過剰な除湿による肌荒れ、喉の渇きによる入眠阻害や不要な電力消費を招来することがない。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様によれば、湿度低下速度を制御しやすい。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様によれば、簡易な制御で室内相対湿度が目標値に到達するように、室内の水蒸気量が低下する。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様によれば、ステップ(b)における室内の相対湿度の低下速度を高め、入眠の誘導効果を高めることができる。
この発明にかかる空気調和方法の第の態様によれば、体温を上昇させ、睡眠圧を高める。
基本的思想.
図1はこの発明にかかる空気調和方法の基本的な思想を例示するグラフである。横軸には時刻を、縦軸には空気調和の対象である室内空気の相対湿度RHを、それぞれ採っている。
入眠予定時刻t1、覚醒予定時刻t2が設定されている。入眠予定時刻t1以降で除湿処理を行い、室内相対湿度RHは低下して値H2に至る。これにより不汗蒸泄を促して体温を低下させ、深い睡眠が導入される。このような除湿は入眠予定時刻t1から期間ΔT12(>0)が経過した後は行なってもよいし、行わなくてもよい。また湿度低下による睡眠導入を行うべく、入眠予定時刻t1における室内相対湿度RHを値H1(>H2)に高めておくことも望ましい。図1では入眠予定時刻t1よりも期間ΔT11(>0)遡った時刻までに加湿処理を開始している場合が破線で例示されている。
覚醒予定時刻t2から期間ΔT21(>0)遡った時刻から加湿を行い、室内相対湿度RHは値H3(>H2)まで上昇する。これにより乾燥に伴う喉の痛みを軽減し、快適な覚醒が促進される。
睡眠導入の際に室内温度を低下させたり、覚醒促進の際に室内温度を上昇させたりすることも望ましい。また睡眠圧を高めるべく睡眠前には室内温度を一旦高めることも望ましい。もちろん、絶対湿度が同量であっても室内温度が高いほど室内相対湿度RHは低下する。従って、睡眠導入の際に室内相対湿度RHを低下させるには、絶対湿度をも低下させて室内温度を上昇させないことが望ましい。逆に覚醒促進の際に室内相対湿度RHを上昇させるには、絶対湿度をも上昇させて室内温度を低下させないことが望ましい。
以下、第1の実施の形態では、不汗蒸泄を促して深い睡眠を導入すべく除湿を行う場合について説明する。また第2の実施の形態では、喉の痛みを軽減して快適な覚醒を促進すべく加湿を行う場合について説明する。
第1の実施の形態.
図2は睡眠時に湿度調整を行うための処理のうち、睡眠導入の際の処理について示すフローチャートである。当該フローチャートは後述する図6のフローチャートと、連結子Jによって連結される。
まずステップ101において入眠予定時刻t1、覚醒予定時刻t2が設定される。次に後述するステップ102〜105を経由して、ステップ106に処理が進む。ステップ102〜105は図1の破線で示された処理に相当し、中心となるのはステップ106〜108であるので、後者を中心にまず説明する。
ステップ105において現在時刻t0が入眠予定時刻t1以降である場合、ステップ106へと処理が進む。
ステップ106では、室内相対湿度RHが値H2より大きいか否かが判断される。そして当該判断の結果が肯定的な判断結果である場合にのみ、除湿処理107を行う。そうでなければステップ108へと処理が進み、現在時刻t0が除湿終了時刻(t1+ΔT12)よりも前である限り、ステップ106へと戻る。
このように入眠時は除湿処理を行って不汗蒸泄を促進し、体温を低下させて睡眠へと導入する。但し室内相対湿度RHが値H2以下である場合には除湿処理を行わないので、過剰な除湿による肌荒れ、喉の渇きによる入眠阻害や不要な電力消費を招来することがない。
少なくともステップ107に伴って、実際的には処理の簡便のためにステップ106にも伴って、室内の温度を低下させるステップ300を実行することも望ましい。体温の低下により、睡眠への導入が容易となるからである。このような付随的な温度調節は図2のフローチャートにおいて破線で示している。
なお、図2では除湿終了時刻(t1+ΔT12)よりも前の時刻(t1+ΔT12−Δt)で(Δt>0)室内相対湿度RHが値H2に至っている場合が例示されている。
ここではステップ106,107は繰り返し実行されているが、ステップ108において現在時刻t0が除湿終了時刻以降であると判断されるまでに一度のみ実行されてもよい。この場合、ステップ105からステップ106に処理が進んで最初に一度、室内相対湿度RHが値H2より大きいと判断されれば、除湿終了時刻まで除湿処理が実行され続ける。他方、ステップ105からステップ106に処理が進んで最初に一度、室内相対湿度RHが値H2以下であると判断されれば、当該判断に基づいて除湿処理は行われない。但し
入眠予定時刻t1から除湿終了時刻迄の所定期間でステップ106,107が繰り返して実行されることが望ましい。室内相対湿度RHの変化に追随して細かく湿度制御が行えるからである。
ステップ102〜105は除湿処理に先立った加湿処理である。このような事前の加湿処理により、その後の除湿処理における室内相対湿度RHの低下速度を高め、不汗蒸泄による体温低下を促進し、入眠の誘導効果を高めることができる。但しこれらの処理は省略してもよい。
かかる事前の加湿処理によって入眠予定時刻t1までに所定の値H1まで室内相対湿度RHを高める。但しそこまで加湿するためには、もちろん時間の経過が必要であるので、かかる経過時間が確保できるか否かをステップ102で判断することが望ましい。具体的には例えば現在時刻t0が入眠予定時刻t1から期間ΔT11よりも前であるか否かを判断する。つまり期間ΔT11が、加湿に必要と見込まれる期間である。当該期間は現状の室内相対湿度RHと値H1との差から見積もることができる。
ステップ102における判断結果が否定的な場合には、ステップ105へと処理が進み、現状時刻t0が入眠予定時刻t1に至るまで待機する。ステップ102における判断結果が肯定的な場合には、ステップ103へ処理が進み、室内相対湿度RHが値H1よりも小さいかどうかを判断する。当該判断結果が肯定的な場合には、室内相対湿度RHを値H1まで上昇させるために加湿を行うべく、ステップ104に処理が進む。具体的にはステップ104において目標値RH*を値H1にして湿度調節を行う。
ステップ103における判断結果が否定的な場合には、即ち室内相対湿度RHが値H1以上の場合には、加湿処理が不要なのでステップ105へと進む。なお上述のようにステップ102における期間ΔT11は、現状の室内相対湿度RHと値H1との差から見積もることができるので、値(H1−RH)が零以下の場合には、現在時刻t0の起算時刻をt00として、期間ΔT11を値(t1−t00)に設定するなどし、ステップ103の処理を省略することもできる。
また室内相対湿度RHが必ずしも値H1にまで至らなくても、その後の除湿処理における室内相対湿度RHの低下速度を高めることができるので、ステップ102,103の両方を省略してもよい。
なお、入眠前の睡眠圧を高めるため、少なくともステップ105の実行に伴って、あるいは更にステップ104の実行にも伴って、あるいはなお、更にステップ103の実行にも伴って、ステップ401によって室温を上昇させる調節を行ってもよい。このような付随的な温度調節は図2のフローチャートにおいて破線で示している。
このような室温を上昇させる処理を妨げないよう、ステップ107における除湿処理としては、再熱除湿を採用することも望ましい。再熱除湿については例えば特許文献2に開示されている。
図3乃至図5はステップ107として採用可能なステップ107A,107B,107Cの詳細を例示するフローチャートである。
図3に示されたステップ107Aでは、室内相対湿度RHを制御する目標値RH*が漸減する。これにより室内相対湿度RHが低下するように室内の水蒸気量が削減される。具体的にはステップ1071において目標値RH*を、ステップ104において高められた値H1に設定する。但し、ステップ102〜105が省略された場合、あるいはステップ104は実行されるものの、ステップ102の判断が省略されて室内相対湿度RHが値H1にまで至っていない場合には、目標値RH*を室内相対湿度RHよりも低い値(但し値H2よりも大)に設定してもよい。
次にステップ1072において、目標値RH*に基づいた湿度調節が行われる。そしてステップ1073において所定の条件が満足されているか否かが判断され、当該判断が肯定的となるまでステップ1072が繰り返される。つまり当該判断に用いられる条件は、いつまでステップ1072を実行するかを決定する条件である。
そして当該判断が肯定的となれば、ステップ1074において目標値RH*がΔH1だけ低く更新され、ステップ1075において当該更新値が値H2未満となるまでステップ1072〜1074が繰り返される。つまり目標値RH*は値H2に至るまで漸減しつつ、除湿処理が行われることになる。ステップ1075において更新後の目標値RH*が値H2未満となると、ステップ107からステップ108へと処理が進む。よってΔH1は目標値RH*を値H2へと漸減しつつ設定する際の誤差を決定する値となる。
このように目標値RH*を漸減することにより、湿度が低下しつつある状態の期間を制御しやすい。即ち湿度の低下速度を制御しやすい。また目標値RH*は値H2迄しか低下しないので、ステップ106(図2)での判断基準とされた値H2よりも湿度が過剰に低下することが防止される。
ステップ1073においては下記条件を採用することができる。(i)所定時間が経過したか:この場合目標値RH*は所定時間経過毎に更新されて漸減する。(ii)室内相対湿度RHが目標値RH*に到達したか。:この場合室内相対湿度RHが目標値RH*に到達したことを契機として、目標値RH*は更新されて漸減する。
図4に示されたステップ107Bでは、ステップ1076において目標値RH*が値H2に固定される。そしてステップ1077において目標値RH*に基づいて湿度調節が行われる。このような簡易な制御でも、室内相対湿度RHが目標値RH*に到達するように、室内の水蒸気量が低下する。
図5に示されたステップ107Cでは、外気が乾燥している場合に換気を行って室内相対湿度RHを低下させる。具体的にはステップ1078において外気の絶対湿度OHが室内の絶対湿度AHよりも低いかどうかが判断される。当該判断結果が肯定的な場合には換気を行って外気を導入し、室内の水蒸気量を低下させる。一般に外気と室内とは温度差があり、空気の飽和水蒸気量は温度に依存するので、湿度の比較は絶対湿度で行うことが望ましい。
もちろん、相対湿度での比較を行ってもよいが、その場合には外気の相対湿度をその絶対湿度を介して室内温度での相対湿度に換算して室内相対湿度RHと比較するか、室内相対湿度を絶対湿度を介して外気温での相対湿度に換算して外気の相対湿度と比較すべきである。このような換算はいわゆる空気線図を用いる必要があるので、絶対湿度における比較を行う方が簡易である点で望ましい。
ステップ1070に処理が進められ、室内相対湿度RHが値H2以下に低下したか否かが判断される。判断結果が肯定的となるまでステップ1078、1079が繰り返される。但し、ステップ1078において外気の絶対湿度OHが室内の絶対湿度AH以上であると判断された場合には、それまでにステップ1079が実行されていたか否かによらず、ステップ1079には処理が進まず(即ち換気は行われず)ステップ107A(図3)あるいはステップ107B(図4)が実行される。
このようにステップ1079における換気を採用することにより、少ない消費電力で室内相対湿度RHを低下させることができる。
上記の実施の形態において、例えば値H1,H2はそれぞれ相対湿度50%,35%に選定できる。
第2の実施の形態.
図6は睡眠時に湿度調整を行うための処理のうち、覚醒促進の際の処理について示すフローチャートである。当該フローチャートは第1の実施の形態を示す図2のフローチャートと、連結子Jによって連結される。即ちステップ108の後にステップ201が実行される。但しステップ108の後に必ずしも図6に示されたフローチャートを実行する必要はなく、ステップ201の前に必ずしも図2に示されたフローチャートを実行する必要はない。但し覚醒予定時刻t2は予め設定しておくことが望ましい。
本実施の形態では、覚醒予定時刻t2りも所定時間ΔT21(>0)前の時刻である覚醒準備時刻(t2−ΔT21)において加湿処理を開始し、所定の値H3まで室内相対湿度RHを高める空気調和を行う。このような湿度の上昇により、覚醒時における喉の痛みを軽減して覚醒後の快適性を得る。例えば値H3は相対湿度50%に選定できる。
第1の実施の形態に示された除湿処理を行う場合には、所定の値H2よりも所定の値H3を大きくすることが望ましい。なお、図1では、睡眠導入時の除湿処理を伴って覚醒誘導時の加湿処理を行った場合が例示されており、除湿処理と加湿処理との間において若干、室内相対湿度RHが増加した場合が例示されている。
本実施の形態において、具体的には例えばステップ201において、現在時刻t0が覚醒準備時刻(t2−ΔT21)以降であるか否かを判断する。この期間ΔT21は、室内相対湿度RHが上昇する期間として選定されている。そして当該判断結果が肯定的となるまで待機し、現在時刻t0が覚醒準備時刻(t2−ΔT21)に至ると、ステップ202へと処理が進み、室内相対湿度RHが値H3未満であるか否かが判断される。
ステップ202の判断結果が肯定的であればステップ203へ進んで加湿処理を行い、否定的であればステップ204へ進む。ステップ203が実行された後もステップ204へと進む。
ステップ204では覚醒予定時刻t2から所定時間ΔT22(≧0)経過したか否かが判断される。当該判断結果が肯定的となれば睡眠時用の湿度調節は終了する。当該結果が否定的であればステップ202へと処理が戻り、改めてステップ202,203が実行される。
このような処理により、覚醒予定時刻t2において覚醒した際の室内相対湿度RHを高めることができる。時間ΔT22を零に設定すれば覚醒予定時刻t2において加湿処理を終了することができる。また室内相対湿度RHが値H3以上の場合には加湿処理は行わないので、不要な電力消費を回避し、不快指数を不要に高めることもない。
なお、覚醒を促進するため、少なくともステップ203の実行に伴って、あるいは更にステップ202,204の実行にも伴って、ステップ402によって室温を上昇させる調節を行ってもよい。このような付随的な温度調節は図6のフローチャートにおいて破線で示している。なお、覚醒準備時刻(t2−ΔT21)よりも前からステップ402を開始してもよい。加湿に必要な期間ΔT21は室内温度や室内相対湿度RH及び値H3に依存するものの、覚醒を促進するための温度上昇期間よりも短くてすむ場合が多いと考えられるからである。
図7乃至図9はステップ203として採用可能なステップ203A,203B,203Cの詳細を例示するフローチャートである。
図7に示されたステップ203Aでは、室内相対湿度RHを制御する目標値RH*が漸増する。これにより室内相対湿度RHが上昇するように室内の水蒸気量が増加される。具体的にはステップ2031において目標値RH*を、室内相対湿度RHよりもΔH2(>0)だけ高めの値(RH+ΔH2)に設定する。
次にステップ2032において、目標値RH*に基づいた湿度調節が行われる。そしてステップ2033において所定の条件が満足されているか否かが判断され、当該判断が肯定的となるまでステップ2032が繰り返される。つまり当該判断に用いられる条件は、いつまでステップ2032を実行するかを決定する条件である。
そして当該判断が肯定的となれば、ステップ2034において目標値RH*がΔH3だけ高く更新され、ステップ2035において当該更新値が値H3以上となるまでステップ2032〜2034が繰り返される。つまり目標値RH*は値H3に至るまで漸増しつつ、加湿処理が行われることになる。ステップ2035において更新後の目標値RH*が値H3以上となると、ステップ203からステップ204へと処理が進む。よってΔH3は目標値RH*を値H3へと漸増しつつ設定する際の誤差を決定する値となる。
このように目標値RH*を漸増することにより、湿度が上昇しつつある状態の期間を制御しやすい。即ち湿度の上昇速度を制御しやすい。また目標値RH*は値H3迄しか上昇しないので、ステップ202(図6)での判断基準とされた値H3よりも湿度が過剰に増大することが防止される。
ステップ2033においては下記条件を採用することができる。(i)所定時間が経過したか:この場合目標値RH*は所定時間経過毎に更新されて漸増する。(ii)室内相対湿度RHが目標値RH*に到達したか。:この場合室内相対湿度RHが目標値RH*に到達したことを契機として、目標値RH*は更新されて漸増する。
図8に示されたステップ203Bでは、ステップ2036において目標値RH*が値H3に固定される。そしてステップ2037において目標値RH*に基づいて湿度調節が行われる。このような簡易な制御でも、室内相対湿度RHが目標値RH*に到達するように、室内の水蒸気量が増大する。
図9に示されたステップ203Cでは、外気が湿潤している場合に換気を行って室内相対湿度RHを上昇させる。具体的にはステップ2038において外気の絶対湿度OHが室内の絶対湿度AHよりも高いかどうかが判断される。当該判断結果が肯定的な場合には換気を行って外気を導入し、室内の水蒸気量を上昇させる。第1実施の形態においてステップ107Cを説明する際に既述のように、湿度の比較は絶対湿度で行うことが望ましい。
ステップ2030に処理が進められ、室内相対湿度RHが値H3以上に上昇したか否かが判断される。判断結果が肯定的となるまでステップ2038、2039が繰り返される。但し、ステップ2038において外気の絶対湿度OHが室内の絶対湿度AH以下であると判断された場合には、それまでにステップ2039が実行されていたか否かによらず、ステップ2039には処理が進まず(即ち換気は行われず)ステップ203A(図7)あるいはステップ203B(図8)が実行される。
このようにステップ2039における換気を採用することにより、少ない消費電力で室内相対湿度RHを上昇させることができる。
本発明にかかる空気調和方法は、公知の空気調和機が有している除湿、加湿機能を用いて実行することができる。そして当該空気調和方法を実行する空気調和機も本発明に属するものである。
この発明にかかる空気調和方法の基本的な思想を例示するグラフである。 この発明にかかる空気調和方法のうち、睡眠導入の際の処理について示すフローチャートである。 図2に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。 図2に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。 図2に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。 この発明にかかる空気調和方法のうち、覚醒促進の際の処理について示すフローチャートである。 図6に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。 図6に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。 図6に示されたフローチャートの一部として採用可能なステップの詳細を例示するフローチャートである。
符号の説明
t1 入眠予定時刻
t2 覚醒予定時刻
t2−ΔT21 覚醒準備時刻

Claims (7)

  1. (a)入眠予定時刻(t1)以降において室内の相対湿度(RH)が所定の値(H2)より大きいか否かを判断するステップ(106)と、
    (b)前記ステップ(a)において肯定的な判断結果が得られた場合にのみ除湿処理(107;107A,107B,107C)を行うステップと
    をそれぞれ少なくとも一回実行し、
    前記ステップ(b)においては、前記室内の相対湿度を制御する目標値(RH*)が漸減する(107A)空気調和方法。
  2. 前記目標値(RH*)は前記所定の値(H2)に至るまで漸減する、請求項1記載の空気調和方法。
  3. 前記目標値(RH*)は所定時間経過毎に更新されて漸減する、請求項1乃至請求項2のいずれか一つに記載の空気調和方法。
  4. 前記室内の相対湿度(RH)が前記目標値(RH*)に到達したことを契機として、前記目標値(RH*)は更新されて漸減する、請求項1乃至請求項2のいずれか一つに記載の空気調和方法。
  5. (c)前記入眠予定時刻(t1)前に、前記所定の値(H2)よりも高い相対湿度(H1)を目標値(RH*)として湿度制御を行うステップ(104)
    を更に実行する、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の空気調和方法。
  6. (e)前記入眠予定時刻(t1)前に、前記室内の温度を上昇させるステップ(401)
    を更に実行する、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の空気調和方法。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の空気調和方法を実行する空気調和機。
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