JP5749622B2 - 睡眠環境調整システム - Google Patents
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Description
この環境制御装置によれば、就寝者の睡眠状態に依存する温度及び/ 又は湿度パラメータ、例えば就寝者の背中乃至は腹の温度、若しくは寝具の温度及び/ 又は湿度を計測し、フィードフォワード制御部により、所定の上昇傾向を示した場合に就寝環境調整装置を予め定められた動作状態、例えば就寝者の周囲温度を所定温度だけ下げる動作を行わせるようにしている。そして、このようなフィードフォワード制御により、体動発生の契機となる暑さ感は軽減され、就寝者の体動の発生を未然に防止でき、ひいては就寝者の睡眠段階を深い睡眠状態に維持できるようになる。
居住者の睡眠状態の変化を検知し、この睡眠状態の変化を示す検知信号を送信する睡眠状態検知手段20と、
屋内および屋外の温度や湿度の環境情報を収集する環境情報収集手段11,12,13と、
これらの環境情報に従って、前記居住者のいる室1の温度や湿度の屋内環境の調整を行う環境調整手段5,6,7,8と、
居住者が深い睡眠状態から浅い睡眠状態になることを示す前記検知信号を受信したとき前記環境調整手段5,6,7,8の動作を制御する室内空調モードをオンにし、居住者が浅い睡眠状態から深い睡眠状態になることを示す前記検知信号を受信したとき前記室内空調モードをオフにする制御手段10と、
を備えており、
前記環境情報収集手段11,12,13は、
前記室1内の温度を検出する室内温度検出手段11と、
前記室1の天井付近の温度を検出する上方温度検出手段12と、
外気温度を検出する外気温度検出手段13と、を備え、
前記環境調整手段5,6,7,8は、
前記室1の天井裏に引き込まれた空気を外部に排気する空気排気手段7と、
前記室1内に外部の空気を取り込む外部空気取込手段5と、
前記室1の天井裏に室内の空気を引き込む空気引込手段6と、
前記室1内に設けられたエアコン8と、を備え、
前記制御手段10は、
前記室内空調モードがオフのときは、
前記空気排気手段7と、外部空気取込手段5と、空気引込手段6と、エアコン8とを停止し、
前記室内空調モードがオンのときは、設定温度をTsetとすると、
(1)前記上方温度検出手段12によって検出された天井付近の温度が、前記室内温度検出手段11によって検出された室内温度より所定温度dt以上高い場合において、
(1a)室内温度≧Tsetのとき、前記外部空気取込手段5、前記空気引込手段6、前記空気排気手段7を運転し、前記エアコン8を停止し、
(1b)室内温度<Tset かつ 外気温<Tsetのとき、前記空気排気手段7と前記外部空気取込手段5を運転し、前記空気引込手段6と前記エアコン8を停止し、
(1c)室内温度<Tset かつ 外気温≧Tsetのとき、前記外部空気取込手段5、前記空気引込手段6、前記空気排気手段7、前記エアコン8を停止し、
(2)前記上方温度検出手段によって検出された天井付近の温度が、前記室内温度検出手段11によって検出された室内温度より所定温度dt高い温度未満の場合において、
(2a)室内温度≧Tsetのとき、前記空気排気手段7、前記外部空気取込手段5、前記空気引込手段6を運転し、前記エアコン8を停止し、
(2b)室内温度<Tsetのとき、前記空気排気手段7、前記外部空気取込手段5、前記空気引込手段6、前記エアコン8を停止する
ことを特徴とする。
請求項1に記載の睡眠環境調整システム100において、
前記制御手段10は、居住者の睡眠状態の変化に応じて、建物内に設けられていれる照明装置の調光を制御する調光制御手段21を制御することを特徴とする。
請求項1または2に記載の睡眠環境調整システム100において、
前記制御手段10は、居住者の睡眠状態の変化に応じて、建物内への日射を遮蔽するための遮蔽装置の開閉を制御する遮蔽装置制御手段23を制御することを特徴とする。
また、建物の1階の床下には、外気温を検出する外気温度検出手段13が設けられており、この外気温度検出手段13は制御手段10に接続されている。
なお、図2において、制御手段10に、室1および室2の外部空気取込手段5、空気引込手段6、エアコン8等を接続しているが、実際には、室3の外部空気取込手段5、空気引込手段6、エアコン8等も接続されている。
例えば、制御手段10は、第1段階から第2段階になったとき、居住者が浅い睡眠状態から深い睡眠状態になったと判断し、前記環境調整手段5,6,7,8の動作を制御する室内空調モードをオフ制御する。また、制御手段10は、第3段階から第2段階になったとき、居住者が深い睡眠状態から浅い睡眠状態になったと判断し、前記室内空調モードをオン制御する。
つまり、居住者が浅い睡眠状態から深い睡眠状態になったと判断したとき、前記環境調整手段5,6,7,8の動作を停止し、節電を図り、居住者が深い睡眠状態から浅い睡眠状態になったと判断し、前記環境調整手段5,6,7,8の動作を開始し、居住者に快適な睡眠環境を提供する。
また、外部空気取込手段5としては、前記送風換気窓枠5に代えて、自動的に開閉可能な地窓を設けてもよい。この場合、この地窓の開閉が制御手段10によって制御されるようになっている。
また、室2は1階に設けられているので、空気引込手段6によって室内2から天井裏2aに引き込まれた空気は、室1と室2とを仕切る壁に設けられた吹出口14から吹き出されて、室1内を上昇し、室1の空気引込手段6によって天井裏1aに引き込まれるようになっている。室1は2階の天井まで吹き抜ける高天井室であり、その天井裏1aは2階の室3の天井裏3aと連通している。
また、空気排気手段7を運転し、かつ、空気引込手段6を停止した場合、室の空気は、空気排気手段7によって天井裏の空気が排気されるので、これに伴って、天井板に設けられた前記開口部6bから天井裏に自然と流入する。
リモコン16は制御手段10に信号線によって接続され、これに内蔵されている温度センサ11も信号線によって制御手段10に接続されている。
また、リモコン16は室内の壁面等に固定されている。例えば建物の室1,2,3の壁に、照明スイッチ等とほぼ同じ高さ(床面から1m〜1.5m程度の高さ)に固定されている。このリモコン16に温度センサ11が内蔵されているので、この温度センサ11によって室1,2,3の下部の温度を検出できるようになっている。
外気温度検出手段13は、例えば温度センサ13によって構成されており、この温度センサ13は、図1に示すように、1階の床下でかつ風通しのよい場所(換気台輪近く)に設置されている。したがって、この温度センサ13によって外気温度を検出することができるようになっている。なお、温度センサ13は、メンテナンス等を容易に行える床下収納庫付近に設置するのが望ましい。また、温度センサ13は信号線によって制御手段10に接続されている。
本実施の形態の建物内の睡眠環境調整システムを運転する場合、運転/停止ボタン16aを押し、運転/停止ボタン16aのランプ16dが点灯するようにし、液晶画面16cに現在の設定温度が表示され、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8の運転が温度状況に合わせて自動的に制御されるようになっている。
建物内の睡眠環境調整システムを停止させる場合、運転/停止ボタン16aを押し、運転/停止ボタン16aのランプ16dが消灯するようにし、これによって、液晶画面16cの表示が消え、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8を停止するようになっている。
なお、リモコン16は、室1,2,3にそれぞれ設置されているので、室1,2,3のいずれからも室内空調システムのオン・オフを行えるようになっている。
また、前記制御手段10による制御中において、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8は、それぞれの専用リモコンによってそれぞれ手動操作することができるが、すぐに制御状態に戻るようになっている。したがって、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8をそれぞれ手動で操作したい場合、前記リモコン16の運転/停止ボタン16aによって本システムを停止させてから、それぞれの専用リモコンによって手動操作する。
初期状態では、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8は停止した状態となっている。
まず、室1のリモコン16の運転/停止ボタン16aによって、前記環境調整手段5,6,7,8の運転・停止(動作)を制御する室内空調モードをオンにする。室内空調モードでは、睡眠状態検知手段20から出力される検知信号の受信の有無に係らず、前記環境調整手段5,6,7,8を動作する空調モードである。これによって、本空調システムが運転開始されるとともに、エアコン8がオンとなる。これは、制御手段10から制御ユニット8aに信号が送信され、この制御ユニット8aからエアコン8にオン信号が送信されることによって行われる。
また、システムの設定温度Tsetをリモコン16の温度ボタン16bによって28℃に設定するとともに、エアコン8の設定温度を、設定温度より低い27℃に設定する。
図5に示す例では、状態番号1,4,8,9が「停止モード」とであり、状態番号2,3,5,6,7,10,11が「涼風制御モード」であり、状態番号12がエアコン運転モードである。
まず、本実施の形態では、
(1)温度センサ12によって検出された天井付近の温度が、温度センサ11によって検出された室内温度より所定温度dt(例えば3℃)以上高い場合、つまり、天井付近に高温の空気が溜まっている場合に以下のような制御を行う。
外部空気取込手段5が送風換気窓枠5である場合、送風孔5aを開けるとともに、ファンが内蔵されている場合、ファンも作動させる。
また、外部空気取込手段5が自動的に開閉可能な地窓である場合、当該地窓を開ける。
このような制御は、外気温<Tset、外気温≧Tsetの双方の場合で行われる。
外気温<Tsetの場合、図5中、状態番号が「7」で「強制空冷」となる。つまり、外気温が設定温度より低いので、天井付近の高温の空気を空気引込手段6によって天井裏1aに引き込み、さらに、空気排気手段7によって外部に排気するとともに、外部空気取込手段5によって涼しい外気を室1に取り入れる。
外気温≧Tsetの場合、図5中、状態番号が「11」で「強制排熱」となる。つまり、外気温が設定温度以上であるが、天井付近の高温の空気を空気引込手段6によって天井裏1aに引き込み、さらに、空気排気手段7によって外部に強制的に排気する。一方、外部空気取込手段5によって設定温度以上の外気が室1に取り入れられるが、この外気によって、室内が撹拌されるので、高温の空気の淀みを防止できる。
このような制御は、図5中、状態番号が「5」で「自然空冷」となる。つまり、外気温が設定温度より低く、かつ、室内温度が設定温度より低いので、空気排気手段7と外部空気取込手段5を運転することによって、涼しい外気を外部空気取込手段5によって取り入れる。また、天井付近の高温の空気は開口部6bから天井裏3aに流入したうえで、空気排気手段7によって外部に排気される。
(1c)室内温度<Tset かつ 外気温≧Tsetのとき、制御手段10が外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8を停止する。
このような制御は、図5中、状態番号が「9」で「保冷」となる。つまり、室内温度が設定温度より低い一方、外気温が設定温度以上であるので、空気排気手段7と外部空気取込手段5を停止し、外気の侵入を防止して、保冷を行う。
(1d)室内温度≧Tsetかつ外気温<Tminのとき、制御手段10が空気排気手段7と外部空気取込手段5を運転し、空気引込手段6とエアコン8を停止する。
このような制御は、図5中、状態番号が「3」で「自然空冷」となる。つまり、室内温度が設定温度以上である一方、外気温が下限温度(例えば20℃)より低いので、空気排気手段7と外部空気取込手段5を運転することによって、涼しい外気を外部空気取込手段5によって穏やかに取り入れる。
ここで、Tminは、寒さ防止のための下限温度であり、デフォルト値は20℃に設定される。また、後述するTmaxは、高温防止のための上限温度であり、デフォルト値は30℃に設定される。また、Tmin<Tset<Tmaxとする。
(2)温度センサ12によって検出された天井付近の温度が、温度センサ11によって検出された室内温度より所定温度dt(例えば3℃)高い温度未満の場合において、つまり、トップライト付近に高温の空気があまり溜まっていない場合に以下のような制御を行う。
このような制御は、外気温<Tset、外気温≧Tsetの双方の場合で行われる。
外気温<Tsetの場合、図5中、状態番号が「6」で「強制空冷」となる。つまり、外気温が設定温度より低いので、天井付近の高温の空気を空気引込手段6によって天井裏1aに引き込み、さらに、空気排気手段7によって外部に排気するとともに、外部空気取込手段5によって涼しい外気を室1に取り入れる。
外気温≧Tsetの場合、図5中、状態番号が「10」で「強制排熱」となる。つまり、外気温が設定温度以上であるが、天井付近の高温の空気を空気引込手段6によって天井裏1aに引き込み、さらに、空気排気手段7によって外部に排気する。一方、外部空気取込手段5によって設定温度以上の外気が取り入れられるが、この外気によって、室内が撹拌されるので、高温の空気の淀みを防止できる。
(2b)室内温度<Tsetのとき、制御手段10が空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6、エアコン8を停止する
このような制御は、外気温<Tset、外気温≧Tsetの双方の場合で行われる。
外気温<Tsetの場合、図5中、状態番号が「4」で「保冷」となる。つまり、室内温度および外気温の双方が設定温度より低いので、空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を停止して、外気の侵入を防止して、保冷を行う。
外気温≧Tsetの場合、図5中、状態番号が「8」で「保冷」となる。つまり、室内温度が設定温度より低い一方、外気温が設定温度以上であるので、空気排気手段7、外部空気取込手段5を閉鎖し、外気の侵入を防止して、保冷を行う。
(2c)室内温度≧Tsetかつ外気温<Tminのとき、制御手段10が空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を運転し、エアコン8を停止する。
このような制御は、図5中、状態番号が「2」で「強制空冷」となる。つまり、外気温が下限温度より低いので、天井付近の高温の空気を空気引込手段6によって天井裏1aに引き込み、さらに、空気排気手段7によって外部に排気するとともに、外部空気取込手段5によって涼しい外気を取り入れる。
(3)室内温度<Tsetかつ外気温<Tminのとき、制御手段10が空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6、前記エアコン8を停止する。
このような制御は、図6中、状態番号が「1」で「過冷却防止」となる。つまり、室内温度が設定温度より低く、外気温が下限温度より低いので、空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を停止し、外気の侵入を防止して、この室の過冷却を防止する。
(4)室内温度≧Tmaxかつ外気温≧Tsetのとき、制御手段10が空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を停止し、前記エアコン8を運転する。
このような制御は、図5中、状態番号が「12」で「撹拌冷房」となる。つまり、室内温度が上限温度以上でかつ外気が設定温度以上であるので、制御手段10が空気排気手段7、外部空気取込手段5を停止、高温の外気の侵入を防止しつつ、エアコン8を下向き送風運転して、室1の空気を撹拌しながら冷房する。
また、室内空調モードがオフのときに加えて、室内空調モードがオンのときにも、外部空気取込手段5、空気引込手段6、空気排気手段7、エアコン8の運転・停止を細かく制御するので、更に省エネとなる。
さらに、室内温度が設定温度以上で、かつ外気温が下限値未満で涼しい場合に、空気排気手段7と外部空気取込手段5を運転し、空気引込手段6とエアコン8を停止するので、室内が自然空冷となり、空気引込手段6とエアコン8が消費する電力を削減でき、省エネとなる。
加えて、室内温度が設定温度以上で、かつ、外気温が下限値未満で涼しい場合に、空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を運転し、エアコン8を停止するので、室内が強制空冷となり、エアコンなしでも、室内温度を速やかに設定温度またはそれ以下に近付けることができる。
また、室内温度が上限温度以上で、かつ外気温が設定温度以上のときに、空気排気手段7、外部空気取込手段5、空気引込手段6を停止して室内を密閉し、エアコン8を運転するので、室内を効果的に冷房できる。
さらに、温度センサ(室内温度検出手段)11がリモコン16に内蔵されているので、温度センサ専用の設置スペースが必要なく、しかも、温度センサ11をリモコン16の筺体によって保護できる。
また、外気温度検出手段13が1階の床下でかつ風通しのよい場所に設置されているので、正確な外気温度を検出できる。
また、室1,2,3の天井裏1a,2a,3aに設けられているファン6aの回転方向を制御部10によって切り替えることによって、室間の空気移動を行うことができる。例えば南側に位置する室から北側に位置する室に空気を移動させることによって、室間温度差を解消できる。
さらに、複数のファン6aのうちから運転するファン6aを適宜選択することによって、必要な経路のみ空気を移動させることができるので、室の空調を迅速に行うことができる。
1a,2a,3a 天井裏
5 外部空気取込手段
6 空気引込手段
7 空気排気手段
8 エアコン
10 制御手段
11 室内温度検出手段
12 上方温度検出手段
13 外気温度検出手段
Claims (3)
- 居住者の睡眠状態の変化を検知し、この睡眠状態の変化を示す検知信号を送信する睡状態検知手段と、
屋内および屋外の温度や湿度の環境情報を収集する環境情報収集手段と、
これらの環境情報に従って、前記居住者のいる室の温度や湿度の屋内環境の調整を行う環境調整手段と、
居住者が深い睡眠状態から浅い睡眠状態になることを示す前記検知信号を受信したとき前記環境調整手段の動作を制御する室内空調モードをオンにし、または、居住者が浅い睡眠状態から深い睡眠状態になることを示す前記検知信号を受信したとき前記室内空調モードをオフにする制御手段と、
を備えており、
前記環境情報収集手段は、
前記室内の温度を検出する室内温度検出手段と、
前記室の天井付近の温度を検出する上方温度検出手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、を備え、
前記環境調整手段は、
前記室の天井裏に引き込まれた空気を外部に排気する空気排気手段と、
前記室内に外部の空気を取り込む外部空気取込手段と、
前記室の天井裏に室内の空気を引き込む空気引込手段と、
前記室内に設けられたエアコンと、を備え、
前記制御手段は、
前記室内空調モードがオフのときは、
前記空気排気手段と、外部空気取込手段と、空気引込手段と、エアコンとを停止し、
前記室内空調モードがオンのときは、設定温度をTsetとすると、
(1)前記上方温度検出手段によって検出された天井付近の温度が、前記室内温度検出手段によって検出された室内温度より所定温度dt以上高い場合において、
(1a)室内温度≧Tsetのとき、前記外部空気取込手段、前記空気引込手段、前記空気排気手段を運転し、前記エアコンを停止し、
(1b)室内温度<Tset かつ 外気温<Tsetのとき、前記空気排気手段と前記外部空気取込手段を運転し、前記空気引込手段と前記エアコンを停止し、
(1c)室内温度<Tset かつ 外気温≧Tsetのとき、前記外部空気取込手段、前記空気引込手段、前記空気排気手段、前記エアコンを停止し、
(2)前記上方温度検出手段によって検出された天井付近の温度が、前記室内温度検出手段によって検出された室内温度より所定温度dt高い温度未満の場合において、
(2a)室内温度≧Tsetのとき、前記空気排気手段、前記外部空気取込手段、前記空気引込手段を運転し、前記エアコンを停止し、
(2b)室内温度<Tsetのとき、前記空気排気手段、前記外部空気取込手段、前記空気引込手段、前記エアコンを停止する
ことを特徴とする睡眠環境調整システム。 - 請求項1に記載の睡眠環境調整システムにおいて、
前記制御手段は、居住者の睡眠状態の変化に応じて、建物内に設けられている照明装置の調光を制御する調光制御手段を制御することを特徴とする睡眠環境調整システム。 - 請求項1または2に記載の睡眠環境調整システムにおいて、
前記制御手段は、居住者の睡眠状態の変化に応じて、建物内への日射を遮蔽するための遮蔽装置の開閉を制御する遮蔽装置制御手段を制御することを特徴とする睡眠環境調整システム。
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