JP6823996B2

JP6823996B2 - 空気調和システムおよび加湿ユニット

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Publication number: JP6823996B2
Application number: JP2016208304A
Authority: JP
Inventors: 奈穗白川; 古橋　拓也; 拓也古橋; 憲一逸見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-10-25
Also published as: JP2018071808A

Description

本発明は、冷房動作および暖房動作を行う冷暖房ユニットと加湿動作および送風動作を行う加湿ユニットとを備えた空気調和システムに関する。

特許文献１に開示される従来の空気調和機は生体信号検出手段を備え、睡眠状態指標を算出し、その指標に応じた空調を行う。特許文献２に開示される空気調和システムは、空気調和機の運転モードに関する情報と外気の温度情報と湿度情報で決定した最適湿度情報とを加湿機に送信し、これらの情報に基づいて加湿量を制御する。特許文献３に開示される流体搬送装置は、人の体動を測定し、体動の頻度に応じて高湿空気を搬送することにより、人の動きから予測される睡眠状態に適した空調制御を行う。

特開２０１２−２０２６５９号公報特開平７−２７３９７号公報特開２０１５−１７５５５０号公報

特許文献１に開示される空気調和機は、睡眠状態情報をリモコンに表示する機能を有するが、リモコンは必ずしも寝具周辺に設置されているとは限らず、またリモコンを手にとるのは運転開始時、運転終了時といった設定変更を行うときであるため起床時に必ずしも使用されるとは限らない。そのため、特許文献１に開示される空気調和機は、起床時における就寝者の睡眠状態を確認させることが困難である。

特許文献２に開示される空気調和システムは、暖房機が加湿機側の環境情報を受信できないため、冷暖房によって環境を制御することができない。さらに、特許文献２に開示される空気調和システムは、人の睡眠状態を判定していないため、睡眠を妨げることがあるという課題があった。

特許文献３に開示される流体搬送装置の運転は、体動センサで検出した人の動きから予測される睡眠状態によって制御されており、室温は考慮されていないため、室温が低いときには、搬送される流体の温度が低く、刺激によって覚醒してしまうという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、人の睡眠を妨げることなく加湿することができる空気調和システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気調和システムは、冷房動作および暖房動作を行う冷暖房ユニットと、加湿動作および送風動作を行う加湿ユニットと、を備え、冷暖房ユニットおよび加湿ユニットは、相互に連携して動作するための情報を送受信する。加湿ユニットは、温湿度センサと、送風ファンと、貯えられた水を加熱して蒸気を発生させるヒータと、蒸気を吹出す蒸気吹出口と、蒸気吹出口より上側に設置され、蒸気吹出口から吹出される蒸気が加湿ユニットの上側に上昇することを抑制しながら冷暖房ユニットの空気制御対象である室内空間に向けて蒸気を含まない風を吹出す風吹出口とを備える。冷暖房ユニットは、睡眠時の使用を想定した運転モードである第１モード運転の開始が指示されると、暖房運転を開始する。加湿ユニットは、第１モード運転の開始後、温湿度センサで検出された温度がしきい値未満である場合、送風ファンを駆動せずにヒータを駆動し、温湿度センサで検出された温度がしきい値より大きくなった場合、送風ファンおよびヒータを駆動して加湿運転を開始する。

本発明によれば、人の睡眠を妨げることなく加湿することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る空気調和システムの構成例を示す図図１に示す加湿ユニットの内観側面図図１に示す冷暖房ユニットおよび加湿ユニットの設置位置を説明するための図図３に示す就寝者が睡眠を開始してから起床するまでの睡眠状態の変化の一例を示す図本発明の実施の形態に係る空気調和システムの動作例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態に係る空気調和システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係る空気調和システムの構成例を示す図である。本発明の実施の形態に係る空気調和システム１００は、寝室２００に設置され、冷房動作および暖房動作が可能な冷暖房ユニット１と、加湿動作および送風動作が可能な加湿ユニット２とを備える。冷暖房ユニット１としては、不図示の室内機および室外機を備えたセパレート型または一体型の空気調和機を例示できる。

冷暖房ユニット１の機能を実現する不図示の電子回路および各種部品は、後述する筐体１０に収納されている。加湿ユニット２の機能を実現する不図示の電子回路および各種部品は、後述する筐体である本体ケース５１に収納されている。冷暖房ユニット１および加湿ユニット２はそれぞれが異なる筐体に収納されている。

冷暖房ユニット１の設置位置としては、寝室２００の壁面の上部を例示できる。加湿ユニット２の設置位置としては、寝室２００に存在する加湿対象である人の近くを例示できる。冷暖房ユニット１および加湿ユニット２の設置位置はこれらの限定されるものではなく、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２は、寝室２００の不図示の壁面、寝室２００の不図示の床面、または寝室２００内に設置された不図示の家具の上面といったあらゆる場所に設置が可能である。特に加湿ユニット２は、冷暖房ユニット１に比べて小型および軽量であり、また冷暖房ユニット１に比べて、接続される配線および配管といった接続部品が少ないため、設置位置の自由度が高い。また冷暖房ユニット１および加湿ユニット２は相互に通信して各種データを共有し、相互に連携して動作する。

以下では冷暖房ユニット１および加湿ユニット２のそれぞれの機能を具体的に説明する。

（冷暖房ユニット１）
冷暖房ユニット１は、冷暖房ユニット１が設置された部屋である寝室２００の冷房および暖房を行う空調部１１と、寝室２００の温度および湿度を検出して温度および湿度の値を示す温湿度検出値１２ａとして出力する温湿度センサ１２と、寝室２００に存在する人の表面温度を検出し表面温度の値を示す表面温度検出値１３ａとして出力する温度センサである表面温度センサ１３とを備える。また冷暖房ユニット１は、空調部１１を制御して冷房動作または暖房動作を実行させる制御部１４と、各種データを加湿ユニット２との間で送受信する通信部１７とを備える。

空調部１１としては、不図示の圧縮機、熱交換器およびインバータを有するヒートポンプ装置を例示できる。温湿度センサ１２としては、温度センサおよび湿度センサを組み合わせたセンサを例示できる。表面温度センサ１３としては、赤外線センサを例示できる。制御部１４は、空調部１１に冷房動作または暖房動作を行わせるための演算処理を行う演算部１５と、記憶部１６とを備える。

演算部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）で構成される。演算部１５が行う演算処理としては、温湿度センサ１２から出力された温湿度検出値１２ａと表面温度センサ１３から出力された表面温度検出値１３ａとに基づいて、空調部１１に冷房動作または暖房動作を行わせるための演算処理を行い、演算処理結果を空調部１１に与える制御データ１６ａとして出力する処理を例示できる。

記憶部１６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリで構成される。記憶部１６は、温湿度センサ１２で検出された温度および湿度を記憶する。また記憶部１６は、表面温度センサ１３で検出された表面温度を記憶する。また記憶部１６は、寝室２００の温度目標値を記憶する。また記憶部１６は、演算部１５が各種演算処理を行う際の作業用メモリとしても使用される。

通信部１７は通信装置により構成され、温湿度センサ１２から出力された温湿度検出値１２ａと、表面温度センサ１３から出力された表面温度検出値１３ａと、演算部１５による演算結果といった各種データを、制御部１４を介して受信し、受信したこれらのデータを加湿ユニット２へ送信する。また通信部１７は、加湿ユニット２から送信された各種データを受信し、受信したデータを制御部１４に対して送信する。

（加湿ユニット２）
加湿ユニット２は、加湿ユニット２が設置された寝室２００の加湿を行う加湿部２１と、寝室２００の温度および湿度を検出する温湿度センサ２２と、空気調和の対象空間すなわち寝室２００に存在する人の活動状態を示す体動量を検出し、体動量を表す体動量信号２３ａを生成して出力する活動状態検出部２３と、加湿部２１の加湿動作を制御する制御信号２４ａを生成して加湿部２１に出力する制御部２４と、各種データを冷暖房ユニット１との間で送受信する通信部２７と、表示操作部２８とを備える。

温湿度センサ２２は温湿度センサ１２と同様に構成され、寝室２００の温度および湿度を検出して温度および湿度の値を示す温湿度検出値２２ａとして出力する。活動状態検出部２３は、不図示の赤外線センサまたは電波センサを備え、これらのセンサから出力される情報を基づき体動量信号２３ａを生成して出力する。

制御部２４は、加湿動作のための演算処理を行う演算部２５と、記憶部２６とを備える。演算部２５および記憶部２６は、前述した演算部１５および記憶部１６と同様のハードウェア構成を有する。演算部２５が行う演算処理としては、温湿度センサ２２から出力された温湿度検出値２２ａと活動状態検出部２３から出力された体動量信号２３ａとに基づいて、加湿部２１に与える制御信号２４ａを生成する処理を例示できる。記憶部２６は、温湿度センサ２２で検出された温度および湿度、活動状態検出部２３による検出結果を記憶する。また、記憶部２６は、演算部２５が各種演算処理を行う際の作業用メモリとしても使用される。

通信部２７は通信装置により構成され、温湿度センサ２２から出力された温湿度検出値２２ａと、活動状態検出部２３から出力された体動量信号２３ａと、演算部２５による演算結果といった各種データを、制御部２４を介して受信し、受信したこれらのデータを冷暖房ユニット１へ送信する。また通信部２７は、冷暖房ユニット１から送信された各種データを受信し、受信したデータを制御部２４に対して送信する。

表示操作部２８は、運転設定操作を受け付ける不図示の入力部と、運転設定内容および加湿ユニット２の運転状況を表示する不図示の表示部とを備える。不図示の入力部は、機械式スイッチで構成されるものでもよいしタッチ操作可能なタッチパネルでもよい。また不図示の入力部が機械式スイッチである場合には、不図示の表示部は液晶のディスプレイで構成され、不図示の入力部がタッチパネルである場合には不図示の表示部は当該タッチパネルが入力部と共に表示部として用いられる。

このように構成された空気調和システム１００は、空気調和の対象空間である寝室２００に設置され、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２が相互にデータを共有し、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２が連動して運転するシステムである。なお通信部１７および通信部２７は、有線通信によりデータを送受信してもよいし無線通信によりデータを送受信してもよい。無線通信によりデータを送受信する場合、冷暖房ユニット１と加湿ユニット２の間の配線が不要となり冷暖房ユニット１および加湿ユニット２を設置する際の作業が容易となる。また冷暖房ユニット１と加湿ユニット２の間の配線が不要となることにより、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２の設置位置の変更が容易となり利便性が向上する。図１に示す空気調和システム１００は、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２が直接通信する場合を想定しているが、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のネットワーク経由で冷暖房ユニット１および加湿ユニット２が相互に通信する構成としても構わない。

図２は図１に示す加湿ユニットの内観側面図である。加湿ユニット２は、本体の外郭を構成する本体ケース５１と、本体ケース５１の内部に設置される給水部５２と、加湿ユニット２の上方から給水部５２に設置され、水５０を加湿ユニット２内に供給する給水タンク５３とを備える。

また加湿ユニット２は、本体ケース５１の前面５１ｂの下部に設置された表示操作部２８と、本体ケース５１の内部において給水部５２よりも本体ケース５１の前面５１ｂ側に設置され給水タンク５３から供給される水５０を貯える貯水部５４と、貯水部５４の外周面において貯水部５４の下部に取り付けられ貯水部５４に貯えられた水５０を加熱して蒸気５０ａを発生させるヒータ５５と、一端が給水部５２に接続され他端が貯水部５４の底面に接続され、給水タンク５３に貯えられた水５０を貯水部５４へ供給する給水路５６とを備える。ヒータ５５および送風ファン６３は図１に示す加湿部２１に相当する。

給水部５２は、本体ケース５１の後面５１ａ寄りに設置され、下向きに凹んだ形状である。給水部５２は不図示の水位検出部を備える。給水部５２には、給水タンク５３が着脱自在に取り付けられている。給水タンク５３の下部には不図示の給水弁が設けられている。給水弁が閉塞した状態で給水タンク５３が給水部５２に取り付けられたとき、給水部５２の底面に設けられた不図示の突起が当該給水弁を付勢することにより、給水タンク５３内の水が給水路５６を介して貯水部５４に供給される。

また加湿ユニット２は、加湿ユニット２で発生する蒸気５０ａが流れるように貯水部５４の上側に着脱可能に設置され、貯水部５４と連通して貯水部５４の上面から上方へ延びる筒状の貯水部カバー５７を備える。貯水部カバー５７の上端近くには、蒸気５０ａが排出される開口部５８が設けられている。

また加湿ユニット２は、貯水部カバー５７の上側に着脱可能に設置され、開口部５８と連通する筒状の第１のダクトである冷却風撹拌ダクト５９を備える。冷却風撹拌ダクト５９は、その内部空間に開口部５８が望む位置に設けられている。すなわち貯水部カバー５７は冷却風撹拌ダクト５９の下部に接続するように設けられている。冷却風撹拌ダクト５９の後側の端部には、冷却風入口６０が形成されている。冷却風撹拌ダクト５９の後側の端部には、蒸気吹出口６１が形成されている。冷却風撹拌ダクト５９は、蒸気吹出口６１を介して、加湿ユニット２の外部に通じている。このため貯水部５４は、貯水部カバー５７、開口部５８、冷却風撹拌ダクト５９および蒸気吹出口６１を介して、加湿ユニット２の外部に通じている。

また加湿ユニット２は、本体ケース５１の下面５１ｃに開口する開口部６２と、貯水部５４と本体ケース５１の後面５１ａとの間に設置され開口部６２から取り入れた空気を上方へ送り出す送風ファン６３と、送風ファン６３の上側に設置される第２のダクトである送風ダクト６４とを備える。開口部６２、送風ファン６３およびヒータ５５は互いに隣接している。

送風ダクト６４は、本体ケース５１の仕切り板５１ｄ、貯水部カバー５７および冷却風撹拌ダクト５９により取り囲まれる空間であり送風ファン６３の吹出口６３ａと連通する垂直ダクト６４ａと、本体ケース５１の上面５１ｅおよび冷却風撹拌ダクト５９により取り囲まれる空間であり一端が垂直ダクト６４ａに連通し他端が加湿ユニット２の外部に開口する水平ダクト６４ｂとを備える。

水平ダクト６４ｂにはアシスト風吹出口６５が形成されている。アシスト風吹出口６５は本体ケース５１の前面５１ｂ側に開口している。アシスト風吹出口６５は、蒸気吹出口６１の上方に位置している。送風ダクト６４は、アシスト風吹出口６５を介して、加湿ユニット２の外部に通じている。このため、送風ファン６３の内部空間は、吹出口６３ａ、垂直ダクト６４ａ、水平ダクト６４ｂおよびアシスト風吹出口６５を介して、加湿ユニット２の外部に通じている。

送風ダクト６４を構成する垂直ダクト６４ａは、冷却風撹拌ダクト５９に形成された冷却風入口６０に接続されている。このため、送風ファン６３の内部空間は、吹出口６３ａ、垂直ダクト６４ａおよび冷却風入口６０を介して、冷却風撹拌ダクト５９に通じている。垂直ダクト６４ａには加温ヒータ６６が設置されている。加温ヒータ６６は、冷却風入口６０との分岐点６４ｃよりも下流側に設置されている。分岐点６４ｃは、送風ファン６３から吹出された空気が冷却風入口６０側と水平ダクト６４ｂ側とに分かれる部分である。

本体ケース５１の内部には、制御部２４が設けられている。制御部２４は、タイマー機能を備える。制御部２４には、不図示の電源スイッチの出力端と、給水部５２が備える不図示の水位検出部の出力端とが接続されている。また制御部２４は、不図示の配線により、ヒータ５５の入力端５５ａと、送風ファン６３の入力端６３ｂとにそれぞれ接続されている。

入力端５５ａおよび入力端６３ｂは制御部２４で生成される制御信号を入力する端子である。当該制御信号は図１に示す制御信号２４ａに相当する。制御信号２４ａとしては、ヒータ５５の発熱量を制御するためのヒータ制御信号２４ａ１と、送風ファン６３の回転数を制御するファン制御信号２４ａ２とを例示できる。本体ケース５１の下部には温湿度センサ２２が設置される。図２では開口部６２の近くに温湿度センサ２２が設置されている。

次に加湿ユニット２の動作を説明する。加湿ユニット２の運転開始前に、加湿ユニット２の使用者は給水タンク５３に水５０を入れ、給水部５２に戻す。給水タンク５３内の水５０は、不図示の給水弁、給水部５２および給水路５６を経由して、貯水部５４に流れ込む。この際、貯水部５４に流れ込む水量は、不図示の給水弁によって調節される。

加湿ユニット２の運転中に、制御部２４は、不図示の電源スイッチの出力端と、給水部５２が備える不図示の水位検出部の出力端とのそれぞれから出力される信号を受信し、ヒータ制御信号２４ａ１をヒータ５５の入力端５５ａに送信し、ファン制御信号２４ａ２を送風ファン６３の入力端６３ｂに送信する。

ヒータ制御信号２４ａ１に基づきヒータ５５が駆動することにより貯水部５４に貯えられた水５０が蒸気５０ａとなり、蒸気５０ａは、貯水部カバー５７の内部に進入する。蒸気５０ａは、貯水部カバー５７の内部に充満した後、開口部５８を通過して冷却風撹拌ダクト５９の内部に流入する。

ファン制御信号２４ａ２に基づき送風ファン６３が駆動することにより本体ケース５１の下部の開口部６２から外部の空気が取り入れられる。開口部６２から取り入れられた空気はヒータ５５の周辺を通過して加温された後、垂直ダクト６４ａの内部に送られる。垂直ダクト６４ａに送られた空気の内、分岐点６４ｃから水平ダクト６４ｂ側に分岐した空気は、アシスト風吹出口６５から外部へ吹出される。以下では、アシスト風吹出口６５から外部へ吹出された空気をアシスト風６７と称する。アシスト風６７の風向は、ルーバー６８により調節される。図２ではアシスト風６７がルーバー６８により水平方向より斜め下方に送風される。

一方、分岐点６４ｃから冷却風入口６０側に分岐した空気は、冷却風撹拌ダクト５９に流入する。冷却風入口６０から冷却風撹拌ダクト５９に流入した空気は、蒸気５０ａと混合される。冷却風撹拌ダクト５９に流入した空気は常温であるため、蒸気５０ａの温度は低下する。冷却風撹拌ダクト５９に流入した空気と混合された蒸気５０ａは、蒸気吹出口６１から外部へ吹出される。蒸気吹出口６１から外部へ吹出された蒸気５０ａは、アシスト風吹出口６５から吹出されたアシスト風６７により、その上昇が抑制されつつ前方に搬送される。すなわちアシスト風６７は、蒸気吹出口６１から外部へ吹出された蒸気５０ａの上昇を抑え込むように作用する。

なお、冷却風撹拌ダクト５９を構成する材料であって水平ダクト６４ｂと冷却風撹拌ダクト５９との境界に位置する部材Ａは、本体ケース５１を構成する材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率の金属材料で構成してもよい。この構成により部材Ａでは、冷却風撹拌ダクト５９内の蒸気５０ａの温度が吸熱され、その熱がアシスト風６７に伝達される。すなわち部材Ａに熱が伝わることにより、冷却風撹拌ダクト５９内の蒸気５０ａの温度が下がり、水平ダクト６４ｂを通過するアシスト風６７の温度が上がる。アシスト風６７の温度が上がることにより、睡眠中の人に気流が達したときの冷風感が軽減され、睡眠中の人の覚醒を抑制できる。ただし加湿ユニット２では、アシスト風６７の温度は、蒸気吹出口６１から吹出されて蒸気５０ａよりも低い温度となるように加温および熱交換される。これにより、アシスト風６７が加湿ユニット２の上側に上昇することを防止でき、蒸気吹出口６１から吹出された蒸気５０ａの上昇が抑制されつつ前方に搬送される。

次に冷暖房ユニット１および加湿ユニット２の設置位置の例について説明する。

図３は図１に示す冷暖房ユニットおよび加湿ユニットの設置位置を説明するための図である。図３では、図１に示される空気調和システム１００を寝室２００で使用する場合の冷暖房ユニット１および加湿ユニット２の設置位置の例が示される。図３には就寝者２０が就寝するためのベッドまたは布団といった寝具３０が示される。冷暖房ユニット１は、寝室２００の側壁面２０２において天井面２０１寄りの位置に設置される。加湿ユニット２は、寝室２００の床面２０３寄りの位置に設置される。図３では加湿ユニット２が寝具３０の近く、すなわち就寝者２０の近くに設置されている。さらに加湿ユニット２は、蒸気吹出口６１から吹出される蒸気５０ａとアシスト風吹出口６５から吹出されるアシスト風６７とが就寝者２０の頭部２０ａに向かうように配置されている。

睡眠時に寝具３０上で横たわるときの就寝者２０の場所は寝室２００の床面２０３寄りの位置になるが、加湿ユニット２には、水平方向に蒸気５０ａを吹出す蒸気吹出口６１およびアシスト風吹出口６５が設けられている。そのため蒸気５０ａは寝室２００の上方に向かうことがなく、加湿ユニット２によれば、就寝者２０の周りを直接加湿できると共に、就寝者２０の周囲に送風ができる。

なお就寝者２０の周りを直接加湿する方式ではなく、寝室２００全体を加湿するタイプの不図示の加湿機では、就寝者２０に対して加湿を行い肌の乾燥を防止することはできるが、直接加湿する方式の方が、素早く、少ない水量で就寝者２０への加湿を効率的に行うことができると共に、不図示の壁面および窓への結露を抑制できる。また加湿機能を備えた不図示の空気調和機では、冷暖房を行うユニットと加湿を行うユニットとが一体に構成され、寝室２００の上部に設置されるのが一般的である。このような加湿機能を備えた空気調和機を使用した場合、寝室２００の床面２０３側の温度および湿度が寝室２００の天井面２０１側の温度および湿度とは異なる場合があり、また寝室２００の床面２０３側を加湿するには強い気流が必要になる。そのため、睡眠時の使用にはふさわしくない。なお、加湿機の方式としては、蒸気５０ａを吐出する方式の他に、フィルターを使用した気化式、または超音波素子を利用した超音波式が存在する。しかしながら気化式では風が強く、超音波式では加湿機周辺が濡れてしまう。そのため気化式および超音波式の加湿機は睡眠時の使用にはふさわしくない。すなわち気化式および超音波式の加湿機を就寝者２０の近くに配置した場合、当該加湿器から吹出される風と加湿空気が快適な睡眠の妨げになる恐れがある。

なお本実施の形態に係る空気調和システム１００では、就寝者２０の体動を検出する手段として、赤外線センサまたは電波センサを備えた活動状態検出部２３が用いられているが、空気調和システム１００は、不図示のカメラで撮像した画像を制御部２４が解析して、非接触で就寝者２０の体動を計測する構成としてもよい。また空気調和システム１００は、寝具３０に設置された不図示の加速度センサで検出された加速度情報または圧力センサで検出された圧力分布を示す圧力情報を制御部２４が解析して、就寝者２０の体動を計測する構成としてもよい。また冷暖房ユニット１の表面温度センサ１３から出力された表面温度検出値１３ａを制御部２４が解析して、就寝者２０の体動を計測する構成としてもよい。

またＨＥＭＳ（Home Energy Management System）のような不図示の制御装置が家に設置された場合には、当該制御装置が冷暖房ユニット１および加湿ユニット２と相互に通信し、制御を行う構成としてもよい。

次に就寝者２０の睡眠状態について説明する。図４は図３に示す就寝者が睡眠を開始してから起床するまでの睡眠状態の変化の一例を示す図である。図４では、（１）の実線で示す折れ線が、就寝者が覚醒状態にあるか非覚醒状態にあるかを表しており、折れ線の位置が下がるほど深い睡眠状態であることを表す。実線で示す折れ線の頂点部分は、就寝者２０がＲＥＭ（Rapid Eye Movement）睡眠の状態であることを表す。図４では（２）で示される黒塗り領域がＲＥＭ睡眠の状態を表し、その黒塗り領域以外の部分がノンＲＥＭ（Non-Rapid Eye Movement）睡眠の状態表す。（３）から（６）までの睡眠深度１から４は、就寝者２０の睡眠の深さを示し、睡眠深度１から４の順に睡眠が深くなることを示す。（７）は体動の大きさを縦線の大きさで表し、線の幅が長くなるほど体動量が大きいことを表す。（８）は就寝者２０の睡眠と関係が深いとされる体内の深部体温、すなわち体の中心部の温度である直腸温度の大まかな変化を示す。図４に示すように就寝者２０の深部体温は、入眠直後から徐々に低下し、最低体温になった後はゆるやかに上昇する。これにより就寝者２０の体は活動準備に入る。

図４に示すように就寝者２０が睡眠を開始してから次に目覚めるまでの間には、睡眠深度１、２、３、４の順に睡眠が深くなるように移行し、その後、睡眠深度３、２、１、ＲＥＭ（Rapid Eye Movement）睡眠へと移行するという睡眠サイクルが通常９０分周期で繰り返される。睡眠前半は眠りが深く、気温および湿度といった外的な刺激に鈍感だが、後半は眠りが浅くなり、睡眠深度３、４になることが少なくなり、外的な刺激に反応しやすくなる。なお、睡眠が深いほど体動が少なくなるため、体動の頻度から睡眠状態を推定できる。

本実施の形態に係る空気調和システム１００では、体動を検出した時刻を記憶しておき、過去の一定時間に発生した体動の合計回数と睡眠状態を判別するためのしきい値とを比較し、比較結果から睡眠状態を推定する。体動を検出する時間幅、すなわち体動を検出してから次に体動を検出するまでの時間をしきい値と比較し、比較結果から睡眠状態を推定してもよい。その他の方法で睡眠状態を推定しても構わない。

次に本実施の形態に係る空気調和システム１００の動作について暖房運転を例に説明する。

図５は本発明の実施の形態に係る空気調和システムの動作例を示すフローチャートである。空気調和システム１００は、睡眠を開始する使用者から運転指示を受けると暖房運転を開始する（ステップＳ１）。ここでは、睡眠時の使用を想定した運転モードである快眠制御運転の開始を使用者から指示されたものとする。この指示は、冷暖房ユニット１および加湿ユニット２のどちらで設定されてもよく、その情報は通信部１７および通信部２７で送受信され、冷暖房ユニット１が暖房運転を開始する。

次に、冷暖房ユニット１の表面温度センサ１３が、人の皮膚温を検出する（ステップＳ２）。人は発熱体であるため、皮膚温は室温よりも高く、表面温度センサ１３は皮膚温を特定することができる。また皮膚温から人の位置を推定することができる。皮膚温の検出結果は、冷気の吹出し方向が就寝者２０を避けた位置になるように空調部１１が制御する際に使用される。

次に、制御部２４の演算部２５では、加湿ユニット２の温湿度センサ２２で検出された温度である枕元周辺温度ｘ℃が予め記憶部２６に設定されたしきい値である加湿開始温度Ｔ_Ｓ℃を超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。

枕元周辺温度ｘ℃が加湿開始温度Ｔ_Ｓ℃未満である場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、制御部２４の演算部２５は、送風ファン６３を駆動せずにヒータ５５のみ駆動させる。これは、冬場の寝室温度が低いときに加湿運転を開始してしまうと、冷たいアシスト風６７が顔周りに送風され、不快感で寝つきにくくなることを防止するためである。

ヒータ５５が駆動しているため、表面温度センサ１３は、加湿ユニット２自体の温度、また加湿ユニット２から吹出される蒸気５０ａを検出することにより、加湿ユニット位置検出部として利用可能である。そのため表面温度センサ１３では、加湿ユニット２の位置が検出される（ステップＳ４）。その後、制御部１４の演算部１５は、加湿ユニット２の周辺の温度を集中的に上げるように、冷暖房ユニット１の送風方向を加湿ユニット２の位置とし、これにより枕元周辺温度ｘ℃を上げる（ステップＳ５）。その際人の顔には直接送風しないようにする。また制御部１４の演算部１５は、加湿ユニット２に到達する風の風速が０．２５ｍ／ｓ以下となるように空調部１１を制御することにより、冷暖房ユニット１から吹出される風量を制御する。

枕元周辺温度ｘ℃が加湿開始温度Ｔ_Ｓ℃を超えている（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、制御部２４の演算部２５は、送風ファン６３を駆動すると共にヒータ５５を駆動することにより加湿運転を開始し、冷暖房ユニット１の制御部１４は、冷暖房ユニット１の送風方向を寝室２００全体に変更して寝室２００全体の温度を上げる（ステップＳ６）。

その後、冷暖房ユニット１の制御部１４は、温湿度センサ１２で検出される温度が冷暖房ユニット１に設定された設定温度に到達したときに暖房運転を停止させて、設定温度が維持されるように制御する（ステップＳ７）。

次に、加湿ユニット２の活動状態検出部２３から出力された体動量信号２３ａに基づき加湿ユニット２の制御部２４は睡眠状態を判定する（ステップＳ８）。このとき制御部２４は、図４に示される体動回数が一定回数以上か否かを睡眠状態の判定基準とし、単位時間中の体動回数が一定回数未満である場合には就寝者２０の睡眠状況は深睡眠であり、体動回数が一定回数以上である場合には就寝者２０の睡眠状況は浅睡眠であると判定する。

就寝者２０の睡眠状況は浅睡眠である場合（ステップＳ８，Ｎｏ）、制御部２４の演算部２５は、ステップＳ６，Ｓ７の処理を繰り返す。

就寝者２０の睡眠状況は深睡眠である場合（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、制御部２４の演算部２５は、加湿による温熱感の上昇および湿度の上がり過ぎを防ぐため、送風ファン６３の回転数を低下させると共にヒータ５５の温度を上昇させる、いわゆる加湿弱運転に切り替える（ステップＳ９）。

睡眠の後半では浅睡眠になるため、制御部２４の演算部２５は、前述した判定基準に基づき、単位時間中の体動回数が一定回数以上となるまでの時間間隔が短くなる傾向にあるか否かを判定基準とし、就寝者２０が睡眠を開始してから起床するまでの時間における睡眠進行状態、すなわち睡眠開始直後であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

睡眠開始直後ではない場合（ステップＳ１０，Ｎｏ）、制御部２４の演算部２５は、ステップＳ１２の処理を実行する。

睡眠開始直後である場合（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、制御部２４の演算部２５は、一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。これは、ステップＳ１０において睡眠進行状態を判定しているが、活動状態検出部２３の検出エラーにより体動量が累積されなかった場合を想定して、一定時間を経過したときにステップＳ１２の処理を実行させるためである。この一定時間としては、ステップＳ９で加湿弱運転が開始された時点からカウントアップされた時間であり、ＲＥＭ睡眠がおよそ９０分周期であるため、９０分を基準にして決定することが望ましい。

一定時間が経過していない場合（ステップＳ１１，Ｎｏ）、制御部２４の演算部２５は、一定時間が経過するまでステップＳ１０およびステップＳ１１の処理を繰り返す。

一定時間が経過した場合（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、冷暖房ユニット１の制御部１４は、睡眠が後半に入り覚醒状態に近づいたと判定してステップＳ１２の処理を実行する。

冷暖房ユニット１の制御部１４は設定温度を上昇させ、演算部２５は送風ファン６３の回転数を高めると共にヒータ５５の温度を低下させる、いわゆる加湿強運転に切り替える（ステップＳ１２）。睡眠の後半では前述のとおり、眠りが浅くなると、徐々に体温を上昇させる必要があるので、呼吸と体温上昇をサポートするためである。

次に、加湿ユニット２の制御部２４は、活動状態検出部２３から出力された体動量信号２３ａに基づき就寝者２０が起床したと判定したとき、ステップＳ１の処理が実行された時点から切タイマー時間が経過したとき、または、使用者が快眠制御運転停止の操作を不図示のリモコンにおいて実行したとき（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、制御部１４は冷暖房ユニット１の運転を停止させ、制御部２４は加湿ユニット２の運転を停止させる（ステップＳ１４）。

切タイマー時間は、使用者が設定した時間とし、８時間を例示することができる。就寝者２０が起床していないとき、切タイマー時間が経過していないとき、または快眠制御運転停止の操作がされていないとき（ステップＳ１３，Ｎｏ）、制御部１４および制御部２４は、快眠制御運転を継続させる。

このように、本発明の実施の形態に係る空気調和システム１００は、冷暖房ユニット１では制御できない加湿を加湿ユニット２が行うことで、睡眠の質を向上させると共に、超音波加湿機または気化式加湿機で顔周りを加湿するときの課題である気流感および冷たさを感じさせることがなく、睡眠中の覚醒を抑制できる。

また本発明の実施の形態に係る空気調和システム１００は、冷暖房ユニット１によって加湿ユニット２の吸い込む空気の温度を上げる構成としたが、加温ヒータ６６により、アシスト風６７を加温してもよい。そうすることにより運転直後から加湿が開始できる。また、その際は枕元周辺温度が一定値に達したときに加温ヒータ６６をオフにすることにより消費電力を抑えることができる。

また本実施の形態では、冷暖房ユニット１が表面温度センサ１３を用いて加湿ユニット２の周辺に集中的に送風する例を説明したが、冷暖房ユニット１は、不図示の人位置検出部を備え、当該人位置検出部により人が検出されたとき、人位置検出部で検出された人の位置を避けるようにしながら、加湿ユニット２の周辺の温度が上がるように送風する構成としてもよい。当該人位置検出部は、冷暖房ユニット１が設置された室内空間に存在する人の位置を検出する。この構成により、就寝者２０に当たる風の温度が高くなりすぎることを抑制して不快感を軽減できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１冷暖房ユニット、２加湿ユニット、１０筐体、１１空調部、１２温湿度センサ、１２ａ温湿度検出値、１３表面温度センサ、１３ａ表面温度検出値、１４制御部、１５演算部、１６記憶部、１６ａ制御データ、１７通信部、２０就寝者、２０ａ頭部、２１加湿部、２２温湿度センサ、２２ａ温湿度検出値、２３活動状態検出部、２３ａ体動量信号、２４制御部、２４ａ制御信号、２４ａ１ヒータ制御信号、２４ａ２ファン制御信号、２５演算部、２６記憶部、２７通信部、２８表示操作部、３０寝具、５０水、５０ａ蒸気、５１本体ケース、５１ａ後面、５１ｂ前面、５１ｃ下面、５１ｄ仕切り板、５１ｅ上面、５２給水部、５３給水タンク、５４貯水部、５５ヒータ、５５ａ入力端、５６給水路、５７貯水部カバー、５８開口部、５９冷却風撹拌ダクト、６０冷却風入口、６１蒸気吹出口、６２開口部、６３送風ファン、６３ａ吹出口、６３ｂ入力端、６４送風ダクト、６４ａ垂直ダクト、６４ｂ水平ダクト、６４ｃ分岐点、６５アシスト風吹出口、６６加温ヒータ、６７アシスト風、６８ルーバー、１００空気調和システム、２００寝室、２０１天井面、２０２側壁面、２０３床面。

Claims

冷房動作および暖房動作を行う冷暖房ユニットと、
加湿動作および送風動作を行う加湿ユニットと、
を備え、
前記冷暖房ユニットおよび前記加湿ユニットは、相互に連携して動作するための情報を送受信し、
前記加湿ユニットは、温湿度センサと、送風ファンと、貯えられた水を加熱して蒸気を発生させるヒータと、前記蒸気を吹出す蒸気吹出口と、前記蒸気吹出口より上側に設置され、前記蒸気吹出口から吹出される前記蒸気が前記加湿ユニットの上側に上昇することを抑制しながら前記冷暖房ユニットの空気制御対象である室内空間に向けて前記蒸気を含まない風を吹出す風吹出口とを備え、
前記冷暖房ユニットは、睡眠時の使用を想定した運転モードである第１モード運転の開始が指示されると、暖房運転を開始し、
前記加湿ユニットは、前記第１モード運転の開始後、前記温湿度センサで検出された温度がしきい値未満である場合、前記送風ファンを駆動せずに前記ヒータを駆動し、前記温湿度センサで検出された温度が前記しきい値より大きくなった場合、前記送風ファンおよび前記ヒータを駆動して加湿運転を開始する空気調和システム。
前記冷暖房ユニットは、前記温湿度センサで検出された温度が前記しきい値未満のとき、前記加湿ユニットの周辺の温度を上げるように風向制御する請求項１に記載の空気調和システム。
前記冷暖房ユニットは、前記加湿ユニットの周辺の温度を上げるとき、前記加湿ユニットに到達する風の風速が０．２５ｍ／ｓ以下となるように前記冷暖房ユニットの風量を制御する請求項２に記載の空気調和システム。
前記冷暖房ユニットは、前記温湿度センサで検出された温度が前記しきい値より大きくなった場合、送風方向が前記室内空間全体となるように風向制御する請求項１に記載の空気調和システム。
前記冷暖房ユニットは、前記室内空間に存在する就寝者の位置を検出する人位置検出部を備え、
前記冷暖房ユニットは、前記人位置検出部で検出された前記就寝者の位置を避けるようにしながら、前記加湿ユニットの周辺の温度を上げる請求項２に記載の空気調和システム。
前記加湿ユニットは、前記蒸気吹出口から吹出される蒸気と前記風吹出口から吹出される前記蒸気を含まない前記風とが就寝者の頭部に向かうように配置されている請求項１に記載の空気調和システム。
加湿動作および送風動作を行う加湿ユニットであって、
本体ケースと、
前記本体ケースに形成され、空間に蒸気を吹出す蒸気吹出口と、
前記本体ケースにおける前記蒸気吹出口より上側に設置され、前記蒸気吹出口から吹出される前記蒸気が前記加湿ユニットの上側に上昇することを抑制しながら前記空間に向けて前記蒸気を含まない空気を吹出す風吹出口と、
前記蒸気吹出口に前記蒸気を供給する第１のダクトと、
前記風吹出口に前記蒸気を含まない空気を供給する第２のダクトと、
を備え、
前記第１のダクトと前記第２のダクトとの間の部材は、前記本体ケースを構成する材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率の金属材料で構成される加湿ユニット。
前記第２のダクトには、加温ヒータが設置される請求項７に記載の加湿ユニット。
前記蒸気を発生させるためのヒータと、
前記ヒータに隣接して設置され前記ヒータで加温された空気を前記第２のダクトに送り出す送風ファンと、
をさらに備えた請求項７または８に記載の加湿ユニット。