JP4968023B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両内や一般室内の空調に適した空調装置に関するものである。

下記特許文献１には、車両用の空調装置として、車室内外の温度や日射状況に加え、乗員の皮膚温や皮膚温の変化率などの生理情報を用いて、快適な空調を実現するようにしたものが示されている。しかし、皮膚温は個人差が大きく、かつ表層状態であるため、被測定者の冷熱感とはずれが生じるという問題点が有る。このような問題点を解決するため、下記特許文献２〜５に示されるように、さまざまな生理量を計測して環境に反映する空調装置などが提案されている。
特開平５−１７８０６４号公報 特開平７−１４５９８０号公報 特開平９−１３７９８９号公報 特開平９−３０３８４２号公報 特開２００５−２２６９０２号公報

しかしながら、上記の特許文献に示される生理量は、いずれも人間の冷熱感に対して一義的ではなく、例えば、心拍数は高温／低温の両方で上昇するようなことより、被測定者に快適な環境を提供できているとは言いがたかった。さらに、空調装置の制御は、被測定者の快適性を増加する方向になされるが、健康として考慮されているのは最終的な設定状態だけであり、設定状態に至るまでの途中状態の健康まで考慮する制御にはなっていない。

本発明は、このような従来の技術に着目して成されたものであり、その第１の目的は、被空調空間内に居る人間の冷熱感をより正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することのできる空調装置を提供することにある。また、第２の目的は、被空調空間内に居る人間の個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、より健康を考慮した方向に空調制御を可変することのできる空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、被空調空間（１０ｂ）内の温度を設定温度に維持するために、被空調空間（１０ｂ）内へ吹き出す空調風の温度を制御する空調装置において、
被空調空間（１０ｂ）内の乗員（ＰＡ）の脈波信号を計測する脈波計測手段（９７）と、脈波計測手段（９７）で計測した脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段（１）と、脈波特徴量抽出手段（１）で抽出された特徴量から、乗員（ＰＡ）の個人特性を推定する個人特性推定手段（２）と、個人特性推定手段（２）で推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御手段（１２０）とを有し、個人特性は、循環器系の個人特性であり、個人特性に応じて、設定温度に向けての温度可変速度を可変し、少なくとも設定温度に向けて被空調空間（１０ｂ）内の温度を可変している間は、個人特性の変化を監視し、その変化が所定の変化量もしくは変化率を超えて変化する場合は、設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても健康を考慮するように、被空調空間（１０ｂ）内への空調程度を弱くすることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、被空調空間（１０ｂ）内に居る乗員（ＰＡ）の個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、快適だけではなく、健康にも考慮した空調となるよう制御を可変することができる。例えば、高齢者は冷熱感には鈍いが、暑熱に対する負荷には弱いため、脈波信号から推定される個人特性を考慮することにより、その人に適合した健康的な空調を実現することができる。

また、従来は、循環器系の情報によることなく空調を制御していたが、環境温度の変化は循環器系の疾患などの体調不良を招くおそれがある。この発明によれば、循環器系の個人特性を考慮して空調することにより、循環器系の疾患を防ぐことができる。

また、この発明によれば、例えば、血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧の高い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることで、前述した疾患の危険を防ぐことができる。

この発明によれば、血圧や脈波伝播時間（ＰＴＴ）などの個人特性の変化を見ながら温度を可変させることで、設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても、健康を考慮することができる。

また、請求項２に記載の発明では、個人特性は、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力のいずれかであることを特徴としている。例えば、高齢者などの血管の硬い人が急激な冷房にあたることは、急激に血圧が上昇して危険である。

また、例えば、血圧調整能力の低い人が急激な暖房にあたることは血圧の低下を招き、場合によっては失神することもある。しかし、この発明によれば、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力などの個人特性に対応した空調とすることで、上記の危険を未然に防ぐことができる。
請求項３に記載の発明では、個人特性は、血管硬さであり、血管の柔らかい人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血管の硬い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、個人特性は、血圧調整能力であり、血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧の高い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明では、個人特性は、脈波伝播時間（ＰＴＴ）、脈波波形、加速度脈波、血圧−心拍の相互相関係数（ρＭＡＸ）および心拍変動の揺らぎ（ＬＦＨＦ）のいずれかを用いて求めることを特徴としている。

例えば、加速度脈波や脈波伝播時間（ＰＴＴ）からは血圧や血管硬さなどが、また、血圧−心拍の相互相関係数（ρＭＡＸ）からは血圧調整能力が読み取ることができる。つまり、この発明によれば、これらの脈波パラメータのいずれかを用いることにより、血圧、血管の硬さおよび血圧調整能力などの循環器系の個人特性を読み取ることができる。

また、請求項７に記載の発明では、乗員（ＰＡ）の個人情報を入力する個人情報入力手段（３）を有し、個人情報入力手段（３）で入力された個人情報に応じて個人特性を補正することを特徴としている。

この発明によれば、個人特性の中でも、時間的な変化を制御に反映させるものではなく、個人の傾向として制御に反映させるものであれば、過去に計測されたデータや外部で計測されたデータを用いたり、そのデータで計測データを補正したりすることにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。また、個人情報として疾患などの病歴を入力することにより、より個人にとって健康な空調を実現することができる。

また、請求項８に記載の発明では、被空調空間（１０ｂ）内の環境状態を計測する環境計測手段（９２、９４）を有し、環境計測手段（９２、９４）で計測された環境状態に応じて個人特性を補正することを特徴としている。

例えば、低温環境では、血管年齢を高齢者側に見積もり易くなったりするが、この発明によれば、環境状態に応じて個人特性を補正することにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１〜５を用いて詳細に説明する。まず、図１は、本発明に係る車両用空調装置の機械的構成の一例を示す断面図であり、図２は、図１の車両用空調装置における制御系の構成を示すブロック図である。本実施形態は、本発明を車両用の空調装置に適用した例を示している。

この空調装置は、車両の車室（被空調空間）１０ｂ内前方に配置された空調ダクト（通風路）２０を備えており、この空調ダクト２０内には、その上流から下流にかけて、内外気切り換えドア３０、ブロワ４０、エバポレータ５０、エアミックスドア６０、ヒータコア７０および吹出口８０が配設されている。

内外気切り換えドア３０は、その外気導入位置に切り換えられて、空調ダクト２０内への外気導入口２１ａを介する外気（車室外空気）の空気流としての流入を許容する。また、内外気切り換えドア３０は、その内気導入位置に切り換えられて、空調ダクト２０内への内気導入口２１ｂを介する内気（車室１０ｂ内空気）の空気流としての流入を許容する。

ブロワ４０は、駆動回路４０ａによって駆動されるブロワモータ４１の回転速度に応じてファン４２を回転させ、空調ダクト２０内への内外気切り換えドア３０を介する空気流を導入してエバポレータ５０に向けて送風する。エバポレータ５０は、空調装置の図示しない冷凍サイクルの可変容量型圧縮機５０ａの作動に応じて、ブロワ４０からの空気流を冷却する。

圧縮機５０ａは、車両の図示しない走行用のエンジンからベルト機構を介して動力を受けて作動するものであり、この圧縮機５０ａの容量は容量制御機構５０ｂの作動に応じて変化する。エアミックスドア６０は、サーボモータ６０ａによって駆動され、その開度に応じてエバポレータ５０からの冷却空気流をヒータコア７０に流入させるとともに、残余の冷却空気流を吹出口８０に向けて流動させる。

なお、吹出口８０は、空調ダクト２０の開口部から延長されて車室１０ｂ内の運転席および助手席の左右両側に配設されている。なお、図１では省略しているが、実際の吹出口は、前面窓ガラスの内側に向けて吹き出すデフロスタ吹出口、乗員ＰＡの上半身に向けて吹き出すフェイス吹出口および乗員ＰＡの足元に向けて吹き出すフット吹出口など、複数の吹出口で構成されている。

そして、その複数の吹出口を開閉切換するための図示しない複数のドアと、その複数のドアを駆動するサーボモータなどの駆動手段が構成され、各種の吹出モードに対応して開閉切換されるようになっている。図２に示す操作スイッチＳＷは、空調装置を作動させるときに操作されて操作信号を生ずる。温度設定器９１は、車室１０ｂ内の温度を所望の温度に設定するとき操作され、同所望の温度を設定温信号として発生する。

内気温センサ（環境計測手段）９２は、図１に示す如く、ダッシュボード１２の前壁の左右中央部に配設されているものであり、車室１０ｂ内の現実の温度を検出して内気温検出信号として発生する。外気温センサ９３は、エンジンルーム１０ａの前方開口部の左右中央部に配設されているものであり、外気の現実の温度を検出して外気温検出信号として発生する。

日射センサ９４（環境計測手段）は、ダッシュボード１２の上壁の左右中央部に配設されているものであり、車室１０ｂ内に入射する現実の日射量を検出し、日射検出信号として発生する。出口温センサ９５は、エバポレータ５０の出口の吹き出し空気流の現実の温度を検出して出口温検出信号として発生する。水温センサ９６は、車両のエンジン冷却系統内を流れる冷却水の現実の温度を検出して水温検出信号として発生する。

脈波センサ（脈波計測手段）９７は、図１に示す如く、ハンドル１０ｃの中に組み込まれており、座席に着座した乗員ＰＡの手から循環器系の情報として脈波を検出して、乗員ＰＡの個人特性としての脈波信号を発生する。心電センサ９８は、図１に示す如く、脈波センサ９７と一緒にハンドル１０ｃの中に組み込まれており、座席に着座した乗員ＰＡの手から循環器系の情報として心電を検出して、乗員ＰＡの個人特性としての心電信号を発生する。

Ａ−Ｄ変換器１１０は、温度設定器９１からの設定温信号、内気温センサ９２からの内気温検出信号、外気温センサ９３からの外気温検出信号、日射センサ９４からの日射検出信号、出口温センサ９５からの出口温検出信号、水温センサ９６からの水温検出信号、脈波センサ９７からの脈波検出信号および心電センサ９８からの心電検出信号を第１〜第８のディジタル信号として発生する。

エアコンＥＣＵ（空調制御手段）１２０は、コンピュータプログラムを、図３に示すフローチャートに従い、Ａ−Ｄ変換器１１０との協働により実行し、この実行中において、駆動回路４０ａ、容量制御機構５０ｂおよびサーボモータ６０ａの駆動制御に必要な演算処理をする。なお、上述のコンピュータプログラムは、エアコンＥＣＵ１２０のＲＯＭに予め記憶されている。

また、エアコンＥＣＵ１２０は、車両のイグニッションスイッチＩＧの閉成に応答してバッテリＢＡから給電されて作動状態になり、操作スイッチＳＷからの操作信号に応答して、コンピュータプログラムの実行を開始する。次に、エアコンＥＣＵ１２０による制御方法の概要を、図３に基づいて説明する。図３は、図２のエアコンＥＣＵにおける全体制御プログラムを示すフローチャートである。

まず、エアコンＥＣＵ１２０内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容などの初期化を行う（ステップＳ１）。次に、各種データをデータ処理用メモリに読み込む。即ち、図示しないエアコン操作パネル上の各種操作スイッチからのスイッチ信号や、前述した各種センサからのセンサ信号を入力する（ステップＳ２）。

次に、上記の入力データを記憶している演算式に代入して、目標吹出温度を演算し、その目標吹出温度と外気温から、目標エバポレータ出口温を演算する（ステップＳ３）。次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度に基づいてブロワ風量、すなわちブロワモータ４１に印加するブロワ制御電圧を、予め定めた特性パターンに基づいて決定する（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度と上記の入力データとをメモリに記憶されている演算式に代入して、エアミックスドア６０のエアミックス開度（％）を演算する（ステップＳ５）。次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度に基づき、車室内へ取り込む空気流の吸込モードと、車室内へ吹き出す空気流の吹出モードとを決定する（ステップＳ６）。

次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度と出口温センサ９５が検知する実際のエバポレータ出口温とが一致するように、フィードバック制御（ＰＩ制御）にて圧縮機５０ａを目標吐出量とするための制御電流値を演算する（ステップＳ７）。具体的には、容量制御機構５０ｂとして電磁式容量制御弁が圧縮機５０ａに付設されており、その容量制御弁の電磁ソレノイドに供給する制御電流（目標値ソレノイド電流）を、メモリに記憶されている演算式に基づいて演算する。

次に、ステップＳ４で決定されたブロワ制御電流となるように、駆動回路４０ａに制御信号を出力する（ステップＳ８）。次に、ステップＳ５で演算されたエアミックス開度となるように、サーボモータ６０ａに制御信号を出力する（ステップＳ９）。次に、ステップＳ６で決定された吸込モードと吹出モードとなるように、図示しないサーボモータに制御信号を出力する（ステップＳ１０）。

次に、ステップＳ７で演算された制御電流を圧縮機５０ａに付設された電磁式容量制御弁の電磁ソレノイドに出力する（ステップＳ１１）。その後にステップＳ２の制御処理に戻る。なお、マニュアル設定時には、その設定値に従って第３図の制御プログラムが実行される。図４は、本発明における各手段の構成を示すブロック図である。

本実施形態の車両用空調装置は、車室１０ｂ内の乗員ＰＡの脈波信号を計測する脈波計測手段としての脈波センサ９７と、脈波センサ９７で計測した脈波信号から必要とする特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段１と、脈波特徴量抽出手段１で抽出された特徴量から乗員ＰＡの個人特性を推定する個人特性推定手段２と、個人特性推定手段２で推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御手段としてのエアコンＥＣＵ１２０とを備えている。

また、乗員ＰＡの個人情報を入力する個人情報入力手段３と、車室１０ｂ内の環境状態を計測する環境計測手段としての内気温センサ９２や日射センサ９４を備えている。そして、これらからの信号が乗員ＰＡの個人情報や環境情報として個人特性推定手段２に入力され、個人特性推定手段２で推定された個人特性にこれらの情報が加味され、必要に応じて個人特性が補正されるようになっている。

なお、脈波特徴量抽出手段１および個人特性推定手段２は、実際はエアコンＥＣＵ１２０の中にプログラムとして組み込まれ、個人情報入力手段３は、ダッシュボード１２上のエアコン操作パネルなどに組み込まれる。次に、上述した各手段での作動を具体的に説明する。図５は、図４の内容を、本発明の第１実施形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。

まず、計測ステップとして、ハンドル１０ｃ内に組み込まれた脈波センサ９７および心電センサ９８により、脈波および心電を計測する。次に、特徴量抽出ステップ１Ａとして、計測された脈波、心電より特徴量を算出する。本実施形態では特徴量として、末梢血管に関連したパラメータとして、脈波を２回微分した値である加速度脈波を算出している。他の特徴量として、脈波伝播時間（血管の硬さや血圧に関連するパラメータで、以下、ＰＴＴとする）、脈波波形、血圧−心拍の相互相関係数（以下、ρＭＡＸとする）および心拍変動の揺らぎ（以下、ＬＦＨＦとする）などを抽出しても良い。

次に、個人特性推定ステップ２Ａとして、本実施形態では、循環器系の推定を行っている。より具体的に、本実施形態では、抽出した加速度脈波の波形から、乗員ＰＡの血管が硬いか、柔らかいかを判定している。これは、急激な温度変化を受けたときの生体反応として、急激に冷やされた場合は末梢血管が収縮して血圧が上昇する。このため、血圧の高い人や動脈硬化の進んだ人では、心臓や脳に負担が掛かり、重大な疾患を引き起こすおそれがある。

また、逆に、急激に暖められた場合は、末梢血管が拡張して血圧が低下する。このため、血圧調整機能の弱い人（例えば、立ちくらみし易い人）では、脳へ到達する血液が不足して立ちくらみと同様の現象が生じ、運転中では危険な状態となる。このような事態を防ぐため、他の特徴量として、ＰＴＴからは加速度脈波と同様に血圧や血管硬さが推定でき、ρＭＡＸからは血圧調整機能が推定できる。

なお、個人情報入力ステップ３として、予め乗員ＰＡの年齢、性別および体格などを入力しておき、個人特性推定ステップ２Ａでの循環器系の推定の参考情報とするようになっている。また、環境計測ステップとして、内気温センサ９２や日射センサ９４などで検出された内気温や日射量など、乗員ＰＡの環境情報も入力し、個人特性推定ステップ２Ａでの循環器系の推定の参考情報とするようになっている。

次に、空調制御ステップ１２０Ａとして、推定した循環器系の個人特性に対応させて、空調制御を可変する。より具体的に、本実施形態では、血管の柔らかい人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血管の硬い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させるようにしている。

これは、血圧の高い人、血圧の低い人、血圧調整能力の低い人に対しても、設定温度に向けての温度可変速度をゆっくりと可変するのが良い。また、少なくとも設定温度に向けての温度可変中は、血圧やＰＴＴなどの推移を監視するようになっており、その変化が所定の変化率を超えて変化する場合は、車室１０ｂ内への空調程度を弱くするようになっている。

次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。車室１０ｂ内の乗員ＰＡの脈波信号を計測する脈波センサ９７と、脈波センサ９７で計測した脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する特徴量抽出ステップ１Ａと、特徴量抽出ステップ１Ａで抽出された特徴量から、乗員ＰＡの個人特性を推定する個人特性推定ステップ２Ａと、個人特性推定ステップ２Ａで推定された個人特性、および個人特性の時間的な変化に応じて設定温度に対する制御を可変する空調制御ステップ１２０Ａとを有している。

これによれば、車室１０ｂ内に居る乗員ＰＡの個人特性を検出して、その個人特性、およびその個人特性の時間的な変化に応じて、快適だけではなく、健康にも考慮した空調となるよう制御を可変することができる。例えば、高齢者は冷熱感には鈍いが、暑熱に対する負荷には弱いため、脈波信号から推定される個人特性を考慮することにより、その人に適合した健康的な空調を実現することができる。

また、個人特性は、主に循環器系の個人特性である。従来は、循環器系の情報によることなく空調を制御していたが、環境温度の変化は循環器系の疾患を招くおそれがある。つまり、循環器系の個人特性を考慮して空調することにより、循環器系の疾患などの体調不良を防ぐことができる。

また、個人特性に応じて、設定温度に向けての温度可変速度を可変している。これによれば、例えば、血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、血圧の高い人、血圧の低い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることで、前述した疾患の危険を防ぐことができる。

また、少なくとも設定温度に向けて車室１０ｂ内の温度を可変している間は、個人特性の変化を監視し、その変化が所定の変化率を超えて変化する場合は、車室１０ｂ内への空調程度を弱くするようにしている。これによれば、血圧やＰＴＴなどの個人特性の変化を見ながら温度を可変させることで、設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても、健康を考慮することができる。

また、個人特性は、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力のいずれかである。例えば、高齢者などの血管の硬い人が急激な冷房にあたることは、急激に血圧が上昇して危険である。また、例えば、血圧調整能力の低い人が急激な暖房にあたることは血圧の低下を招き、場合によっては失神することもある。しかし、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力などの個人特性に対応した空調とすることで、上記の危険を未然に防ぐことができる。

また、個人特性は、ＰＴＴ、脈波波形、加速度脈波、ρＭＡＸおよびＬＦＨＦのいずれかを用いて求めている。例えば、加速度脈波やＰＴＴからは血圧や血管硬さなどが、また、ρＭＡＸからは血圧調整能力が読み取ることができる。つまり、これらの脈波パラメータのいずれかを用いることにより、血圧、血管の硬さおよび血圧調整能力などの循環器系の個人特性を読み取ることができる。

また、乗員ＰＡの個人情報を入力する個人情報入力ステップ３を有し、個人情報入力ステップ３で入力された個人情報に応じて個人特性を補正するようにしている。これによれば、個人特性の中でも、時間的な変化を制御に反映させるものではなく、個人の傾向として制御に反映させるものであれば、過去に計測されたデータや外部で計測されたデータを用いたり、そのデータで計測データを補正したりすることにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。

また、車室１０ｂ内の環境状態を計測する内気温センサ９２や日射センサ９４などを有し、内気温センサ９２や日射センサ９４などで計測された環境状態に応じて個人特性を補正するようにしている。例えば、低温環境では、血管年齢を高齢者側に見積もり易くなったりするが、環境状態に応じて個人特性を補正することにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。

（開示された他の形態）
次に、開示された他の形態について説明する。図６は、図４の内容を、開示された他の形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。なお、本形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。この点で、計測ステップ、個人情報入力ステップ３および環境計測ステップは説明を省略する。異なる構成および特徴について説明する。

本形態の特徴量抽出ステップ１Ｂでは、計測された脈波、心電より特徴量として、心拍数（以下、ＨＲとする）や脈波振幅などを算出している。他の特徴量として、前述したＰＴＴや加速度脈波および脈波面積などを抽出しても良い。これらは、冷熱に関する生理パラメータとして、下記の特徴を持つ。

ＨＲ：暑い場合は放熱を促進するため、ＨＲを増大させて血流を促進させる。また、寒い場合は放熱を抑制する効果と、感情的な効果などが生じ、必ずしも低下するとは限らない。また、低下しても効果は小さい。

脈波振幅：暑い場合は、血流の増加がＨＲで賄われてしまうため、そのときの交感神経の活動により、増減がばらつく。寒い場合は、放熱を抑制するため、確実に末梢血管を収縮させ、脈波振幅は小さくなる。

ＰＴＴ：暑い場合は、ＨＲの増加による血管硬さの増加と、血管系の拡張による血管硬さの減少の効果が混合する。寒い場合は、血管収縮の効果が強く出る。

加速度脈波（ｃ、ｄ）：温熱刺激に対してはＰＴＴとほぼ同様の反応を示す。

脈波面積：単位時間当たりの面積とすると、温熱刺激に対しては、ＨＲとほぼ同じ情報となる。

次に、個人特性推定ステップ２Ｂとして、本形態では、冷熱感の推定を行っている。なお、熱感を検出する場合と冷感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出している。具体的に本形態では、熱感の検出にはＨＲを用い、冷感の検出には脈波振幅を用いている。これは、熱感を検出し易い脈波特性（ＨＲ）と冷感を検出し易い脈波特性（脈波振幅）との両方を用いたものである。

図６の２Ｂ中に示す例では、環境の温度が上がればＨＲも上がって熱感が検出される（左上グラフ）。また、環境の温度が一定でも乗員ＰＡが興奮すれば、代謝量の増大のため乗員ＰＡは熱感を感じるが、興奮によるＨＲの上昇を代謝量の増大と捉え、熱感として検出できる（右上グラフ）。また、逆に、環境の温度が下がれば脈波振幅が下がって冷感が検出される（左下グラフ）。また、環境の温度が一定でも乗員ＰＡがリラックスすれば、代謝量が低下し乗員は冷感を感じるが、リラックスによる脈波振幅の低下を冷感として検出できる（右下グラフ）。

なお、熱感の検出には他に脈波面積を用いても良いし、冷感の検出には他にＰＴＴや加速度脈波を用いても良い。次に、空調制御ステップ１２０Ｂとして、熱感が検出される間は、車室１０ｂ内へ吹き出す空調風の温度を若干低く可変することにより、熱感として上がっていたＨＲは下がって落ち着くようになる。また、冷感が検出される間は、車室１０ｂ内へ吹き出す空調風の温度を若干高く可変することにより、冷感として下がっていた脈波振幅は上がって落ち着くようになる。

次に、本形態の特徴と、その効果について述べる。まず、推定する個人特性は冷熱感である。これは、生体特性に併せて、暑いときは血流が増え、寒いときは血流が絞られることなどより冷熱指標を検出することができる。このことより、車室１０ｂ内に居る乗員ＰＡの冷熱感を正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することができる。

また、冷感を検出する場合と熱感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出している。従来は、冷熱感の検出が、ある生理量を用いて一義的に行われていたため、誤検出や個人の感覚とのずれを生じるという問題点があった。しかし、これによれば、冷感を検出し易い脈波特性と熱感を検出し易い脈波特性との両方を用いることにより、誤検出することなく個人の感覚と合った冷熱感を検出することができる。

また、冷感を、脈波振幅、ＰＴＴおよび加速度脈波のいずれかを用いて検出している。これによれば、末梢の情報を反映し易い脈波特性を用いることで、冷感の検出精度を向上させることができる。また、熱感を、心拍数または脈波面積を用いて検出している。これによれば、代謝量の増大を反映し易い脈波特性を用いることで、熱感の検出精度を向上させることができる。

また、冷感が検出される間は、車室１０ｂ内へ吹き出す空調風の温度を高く可変し、熱感が検出される間は、車室１０ｂ内へ吹き出す空調風の温度を低く可変している。これによれば、検出されている乗員ＰＡの冷熱感を解消もしくは改善することができる。
（ア）この形態では、被空調空間（１０ｂ）内の温度を設定温度に維持するために、前記被空調空間（１０ｂ）内へ吹き出す空調風の温度を制御する空調装置において、前記被空調空間（１０ｂ）内の乗員（ＰＡ）の脈波信号を計測する脈波計測手段（９７）と、前記脈波計測手段（９７）で計測した前記脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段（１）と、前記脈波特徴量抽出手段（１）で抽出された前記特徴量から、前記乗員（ＰＡ）の個人特性を推定する個人特性推定手段（２）と、前記個人特性推定手段（２）で推定された前記個人特性、および前記個人特性の時間的な変化に応じて前記設定温度に対する制御を可変する空調制御手段（１２０）とを有することを特徴とする空調装置において、前記個人特性は、冷熱感であることを特徴としている。生体特性に併せて、暑いときは血流が増え、寒いときは血流が絞られることなどより冷熱指標を検出することができる。このことより、被空調空間（１０ｂ）内に居る乗員（ＰＡ）の冷熱感を正確に検出して、その冷熱感に応じてより快適な方向に空調制御を可変することができる。
（イ）この形態では、上記（ア）に記載の空調装置において、冷感を検出する場合と熱感を検出する場合とで異なる脈波特性を用いて検出することを特徴としている。従来は、冷熱感の検出が、ある生理量を用いて一義的に行われていたため、誤検出や個人の感覚とのずれを生じるという問題点があった。しかし、冷感を検出し易い脈波特性と熱感を検出し易い脈波特性との両方を用いることにより、誤検出することなく個人の感覚と合った冷熱感を検出することができる。
（ウ）この形態では、上記（イ）に記載の空調装置において、前記冷感を、脈波振幅、脈波伝播時間（ＰＴＴ）および加速度脈波のいずれかを用いて検出することを特徴としている。この空調装置によれば、末梢の情報を反映し易い脈波特性を用いることで、冷感の検出精度を向上させることができる。
（エ）この形態では、上記（イ）に記載の空調装置において、前記熱感を、心拍数または脈波面積を用いて検出することを特徴とする上記（イ）に記載の空調装置が提供される。この空調装置によれば、代謝量の増大を反映し易い脈波特性を用いることで、熱感の検出精度を向上させることができる。
（オ）この形態では、上記（ウ）または（エ）に記載の空調装置において、前記冷感が検出される間は、前記被空調空間（１０ｂ）内へ吹き出す空調風の温度を高めるように、また前記熱感が検出される間は、前記被空調空間（１０ｂ）内へ吹き出す空調風の温度を下げるように制御することを特徴としている。この空調装置によれば、検出されている個人の冷熱感を解消もしくは改善することができる。
（カ）また、この形態では、上記（ア）ないし（オ）のいずれかに記載の空調装置において、乗員（ＰＡ）の個人情報を入力する個人情報入力手段（３）を有し、個人情報入力手段（３）で入力された個人情報に応じて個人特性を補正することを特徴としている。
（キ）この形態によれば、個人特性の中でも、時間的な変化を制御に反映させるものではなく、個人の傾向として制御に反映させるものであれば、過去に計測されたデータや外部で計測されたデータを用いたり、そのデータで計測データを補正したりすることにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。また、個人情報として疾患などの病歴を入力することにより、より個人にとって健康な空調を実現することができる。
（ク）この形態では、上記（ア）ないし（カ）のいずれかに記載の空調装置において、被空調空間（１０ｂ）内の環境状態を計測する環境計測手段（９２、９４）を有し、環境計測手段（９２、９４）で計測された環境状態に応じて個人特性を補正することを特徴としている。
例えば、低温環境では、血管年齢を高齢者側に見積もり易くなったりするが、この形態によれば、環境状態に応じて個人特性を補正することにより、誤判定を防ぎ、より正確な個人特性を考慮した空調をすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、個人情報として乗員ＰＡの年齢、性別および体格などを入力して反映させているが、前回運転時の個人特性を個人情報として反映させても良い。また、病院など外部機関で計測した個人特性を個人情報として反映させても良い。

また、上述の実施形態では、車両用の空調装置に本発明を適用した例について説明したが、これに代えて、家庭などの一般室内の空調装置に本発明を適用して実施しても良い。また、上述の実施形態では、圧縮機５０ａをエンジンによる駆動としているが、これに代えて、適宜な可変速電動機によって駆動するようにしても良い。

本発明に係る車両用空調装置の機械的構成の一例を示す断面図である。 図１の車両用空調装置における制御系の構成を示すブロック図である。 図２のエアコンＥＣＵにおける全体制御プログラムを示すフローチャートである。 本発明における各手段の構成を示すブロック図である。 図４の内容を、本発明の第１実施形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。 図４の内容を、開示された他の形態での具体的な作動として、説明するブロック図である。

符号の説明

１…脈波特徴量抽出手段
２…個人特性推定手段
３…個人情報入力手段
１０ｂ…車室（被空調空間）
９２…内気温センサ（環境計測手段）
９４…日射センサ（環境計測手段）
９７…脈波センサ（脈波計測手段）
１２０…エアコンＥＣＵ（空調制御手段）
ＰＡ…乗員
ＬＦＨＦ…心拍変動の揺らぎ
ＰＴＴ…脈波伝播時間

Claims (8)

1. 被空調空間（１０ｂ）内の温度を設定温度に維持するために、前記被空調空間（１０ｂ）内へ吹き出す空調風の温度を制御する空調装置において、
   前記被空調空間（１０ｂ）内の乗員（ＰＡ）の脈波信号を計測する脈波計測手段（９７）と、
   前記脈波計測手段（９７）で計測した前記脈波信号から、空調風の温度制御に必要な特徴量を抽出する脈波特徴量抽出手段（１）と、
   前記脈波特徴量抽出手段（１）で抽出された前記特徴量から、前記乗員（ＰＡ）の個人特性を推定する個人特性推定手段（２）と、
   前記個人特性推定手段（２）で推定された前記個人特性、および前記個人特性の時間的な変化に応じて前記設定温度に対する制御を可変する空調制御手段（１２０）とを有し、
   前記個人特性は、循環器系の個人特性であり、
   前記個人特性に応じて、前記設定温度に向けての温度可変速度を可変し、
   少なくとも前記設定温度に向けて前記被空調空間（１０ｂ）内の温度を可変している間は、前記個人特性の変化を監視し、その変化が所定の変化量もしくは変化率を超えて変化する場合は、前記設定温度に至るまでの途中状態での急変に対しても健康を考慮するように、前記被空調空間（１０ｂ）内への空調程度を弱くすることを特徴とする空調装置。
2. 前記個人特性は、血圧、血管硬さおよび血圧調整能力のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記個人特性は、前記血管硬さであり、
   血管の柔らかい人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、
   血管の硬い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
4. 前記個人特性は、前記血圧調整能力であり、
   血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、
   血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
5. 血管の柔らかい人や血圧調整能力の高い人に対しては、速やかに設定温度に移行させ、
   血圧の高い人、血管の硬い人および血圧調整能力の低い人に対しては、ゆっくりと設定温度に移行させることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
6. 前記個人特性は、脈波伝播時間（ＰＴＴ）、脈波波形、加速度脈波、血圧−心拍の相互相関係数（ρＭＡＸ）および心拍変動の揺らぎ（ＬＦＨＦ）のいずれかを用いて求めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の空調装置。
7. 前記乗員（ＰＡ）の個人情報を入力する個人情報入力手段（３）を有し、前記個人情報入力手段（３）で入力された前記個人情報に応じて前記個人特性を補正することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の空調装置。
8. 前記被空調空間（１０ｂ）内の環境状態を計測する環境計測手段（９２、９４）を有し、前記環境計測手段（９２、９４）で計測された前記環境状態に応じて前記個人特性を補正することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の空調装置。

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