JP6893337B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、空気調和システムに関する。

従来より、ユーザの現在の生体情報に基づいて、そのユーザが存在する空間内の環境を調節することが行われている。例えば特許文献１には、ユーザの覚醒状態に基づいて該ユーザに対する送風の風量を制御する環境制御システムが開示されている。

特許第６１３３２００号

ところで、近年、作業者の作業に対する集中度の低下を抑制するように、その作業者が存在する空間の環境を制御することが望まれている。

そこで、本発明は、作業者の作業に対する集中度の低下を抑制するように、その作業者が存在する空間の環境を制御することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
作業者が存在する空間の空調制御を行う空気調和システムであって、
前記空間に対する空調運転を実行する空気調和機と、
前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得部と、
前記生体情報取得部によって取得された生体情報に基づいて、前記作業者の作業に対する集中度を推定する集中度推定部と、
前記空気調和機の空調運転の運転条件を算出する運転条件算出部と、を有し、
前記運転条件算出部が、前記集中度推定部が集中度の低下を推定すると、前記運転条件として、前記作業者の温冷感を低下させる温冷感低下運転を前記空気調和機に実行させる温冷感低下運転条件を算出するように構成されている、空気調和システムが提供される。

本発明によれば、作業者の作業に対する集中度の低下を抑制するように、その作業者が存在する空間の環境を制御することができる。

快適室温下と不快室温下での作業者の集中度を示す図 作業者の温冷感と集中度との関係を示す図 本発明の一実施の形態に係る空気調和システムの概略図 空気調和システムのブロック図 一例の心拍波形を示す図 一例のＰＩ度数分布を示す図 トーン−エントロピーマップを示す図 空気調和システムの動作の流れの一例を示すフローチャート図

本発明の一態様の空気調和システムは、作業者が存在する空間の空調制御を行う空気調和システムであって、前記空間に対する空調運転を実行する空気調和機と、前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得部と、前記生体情報取得部によって取得された生体情報に基づいて、前記作業者の作業に対する集中度を推定する集中度推定部と、前記空気調和機の空調運転の運転条件を算出する運転条件算出部と、を有し、前記運転条件算出部が、前記集中度推定部が集中度の低下を推定すると、前記運転条件として、前記作業者の温冷感を低下させる温冷感低下運転を前記空気調和機に実行させる温冷感低下運転条件を算出するように構成されている。

このような一態様によれば、作業者の作業に対する集中度の低下を抑制するように、その作業者が存在する空間の環境を制御することができる。

例えば、前記集中度推定部が集中度の低下の停止を推定すると、前記空気調和機の空調運転が、前記温冷感低下運転の開始直前に実行されていた空調運転に戻ってもよい。これにより、温冷感低下運転が適切に実行される。

例えば、前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記空気調和機に前記空間の温度を低下させる運転条件を算出してもよい。これにより、作業者の温冷感を低下させることができる。

例えば、前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記温冷感低下運転を開始する直前の前記空間の温度が高いほど、空気調和機に前記空間の温度を大きい幅で低下させる運転条件を算出してもよい。これは、直前の温度が高い場合に小さい幅で温度を低下させると、作業者の温冷感が低下しない可能性があるからである。また、直前の温度が低い場合に大きい幅で温度を低下させると、作業者の温冷感が過度に低下し、かえって集中度が低下する可能性があるからである。

例えば、前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記空気調和機に前記空間の温度を段階的に低下させる運転条件を算出してもよい。これにより、急激な温度変化によって、かえって集中度が低下することが抑制される。

例えば、空気調和システムが、前記温冷感低下運転を実行するか否かを前記作業者が選択するための入力部を有し、前記温冷感低下運転の実行が選択されている場合に、前記集中度推定部によって推定された集中度が低下すると、前記運転条件算出部が前記温冷感低下運転条件を算出するようにしてもよい。これにより、作業者が集中したいときに温冷感低下運転が実行され、不必要に温冷感低下運転が実行されることが抑制される。

例えば、空気調和システムが、前記作業者の位置を検出する位置検出デバイスを有し、 前記空気調和機が暖房運転および冷房運転を選択的に実行可能であって、前記運転条件算出部が、前記集中度推定部によって推定された集中度が低下すると、暖房運転中には前記作業者への送風を制限させ、冷房運転中には前記作業者への送風を優先させる運転条件を算出してもよい。これにより、作業者の温冷感を低下させることができる。

例えば、前記生体情報取得部が、前記作業者の体動を検出する体動検出デバイスを含み、前記集中度推定部が、前記体動検出デバイスによって検出された前記体動の継続時間に基づいて集中度を推定してもよい。これにより、作業者の体動に基づいて、作業者の集中度を推定することができる。

例えば、前記生体情報取得部が、前記作業者の体温を検出する体温検出デバイスを含み、前記集中度推定部が、前記体温検出デバイスによって検出された体温の変化率に基づいて集中度を推定してもよい。これにより、作業者の体温に基づいて、作業者の集中度を推定することができる。

例えば、前記生体情報取得部が、前記作業者の心拍を検出する心拍検出デバイスを含み、前記集中度推定部が、前記心拍検出デバイスによって検出された心拍の変化率に基づいて集中度を推定してもよい。これにより、作業者の心拍に基づいて、作業者の集中度を推定することができる。

例えば、前記生体情報取得部が、前記作業者の心拍を検出する心拍検出デバイスを含み、前記集中度推定部が、前記心拍検出デバイスによって検出された心拍に基づいてトーン値およびエントロピー値を算出し、その算出されたトーン値とエントロピー値とに基づいて、作業者の集中度を推定してもよい。これにより、作業者のトーン値とエントロピー値とに基づいて、作業者の集中度を推定することができる。

例えば、前記生体情報取得部が前記空気調和機に設けられてもよい。これにより、生体情報取得部が空間の天井近くに配置され、作業者の生体情報をより確実に取得することができる（低所に配置される場合に比べて）。

例えば、前記集中度推定部および前記運転条件算出部が前記空気調和機に設けられてもよい。これにより、空気調和システム全体をコンパクト化することができる。

例えば、空気調和システムが、前記空気調和機と前記生体情報取得部とに接続されたサーバーを有し、前記サーバーが、前記集中度推定部および前記運転条件算出部として機能してもよい。これにより、これにより、演算処理能力に優れたサーバーを用いて集中度の推定を高精度に行うことができ、また運転条件を細密に算出することができる。

例えば、空気調和システムが、前記作業者が作業に使用する作業ツールを有し、前記作業ツールが、前記生体情報取得部を備えるとともに、前記集中度推定部および前記運転条件算出部として機能してもよい。これにより、生体情報取得部が作業者の近くに配置され、その結果として、作業者の生体情報を高精度に取得することができる。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。

まず、本発明は、作業者の作業に対する集中度が低下すると該作業者の温冷感が上昇する、すなわち暑く感じるという、発明者らの発見に基づいている。その発見のために、発明者らは実験を行っている。

図１は、快適室温下での平均集中度と不快室温下での平均集中度とを示している。快適室温下と不快室温下における複数人の被験者それぞれ集中度の平均を示している。ここでは、快適室温は２４℃であって、不快室温は２８℃である。なお、本実施の形態の場合、作業者の作業に対する集中度として、ＣＴＲ（集中時間比率：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ Ｒａｔｉｏ）（％）を調べている。ＣＴＲ値は、全作業時間に対する集中継続時間の比率であり、高い値であるほど被験者が集中して作業していることを示している。

図１に示すように、快適室温下での集中度（ＣＴＲ値）の方が、不快室温下での集中度に比べて高い。これにより、快適室温下、すなわち被験者の温冷感が暑さまたは寒さを感じずに快適な状態であるときに集中度が高いことがわかる。ここでの「温冷感」は、暑さ、温かさ、涼しさ、寒さなどの人の周囲環境温度についての体感を言う。また、「温冷感」の上昇は、暑さ側に体感がシフトすることを言い、「温冷感」の低下は、寒さ側に体感がシフトすることを言う。

図２は、複数の被検者から得た温冷感と集中度（ＣＴＲ）との関係を示している。なお、温冷感は、被験者からの申告であって、ここでは温冷感の低い方から「寒い」、「涼しい」、「やや涼しい」、「どちらでもない」、「やや暖かい」、「暖かい」、「暑い」の七段階に分類されている。また、図２は、快適室温下と不快室温下での温冷感を示している。

図２に示す温冷感と集中度との関係を見れば、快適室温下では、温冷感が低いと集中度が高いことがわかる。不快室温下でも同様の傾向がみられる。

そこで、発明者は、図１および図２に示す試験結果に基づいて、作業者の集中度の低下を抑制するために、作業者の集中度が低下すると、すなわち集中度の低下にともなって温冷感が上昇すると、その作業者の温冷感を低下させることを考えた。それにより、作業者の集中度のさらなる低下を抑制することを考えた。また、発明者は、そのための空気調和システムを考えた。以下、その空気調和システムについて説明する。

図３は本発明の一実施の形態に係る空気調和システムを概略図であって、図４は空気調和システムのブロック図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る空気調和システム１０は、作業者Ｗが存在する空間Ｒ（例えば室内）の空調制御を行うシステムであって、集中度と関連する作業者Ｗの生体情報の変化に基づいて該作業者Ｗの作業に対する集中度を推定し、その推定結果に基づいた空調制御を実行するように構成されている。

図３に示すように、空気調和システム１０は、空間Ｒに対する空調運転を実行する空気調和機２０と、作業者Ｗの生体情報に基づいて該作業者Ｗの集中度の低下を抑制するための空気調和機２０の運転条件を算出する情報処理装置５０とを含んでいる。

本実施の形態の場合、空気調和機２０は、空間Ｒを設定温度で維持するために、高温または低温の空気を空間Ｒに向かって送風するように、すなわち暖房運転および冷房運転を選択的に実行可能に構成されている。また、空気調和機２０は、その風向や風量を調節可能に構成されている。温度、風向、風量などの空気調和機２０の運転条件は、空気調和機２０のコントローラ（図示せず）を介して作業者Ｗに設定される。

情報処理装置５０は、例えばＣＰＵと記憶部（例えばハードディスクなど）とを備えるコンピュータであって、その記憶部に記憶されているプログラムにしたがってＣＰＵが駆動することにより、以下で説明する様々な動作を実行する。

また、情報処理装置５０は、空気調和機２０と無線または有線で通信可能に構成されている。例えば、情報処理装置５０は、ＬＡＮを介して空気調和機２０と通信を行う。

図３および図４に示すように、本実施の形態の場合、情報処理装置５０は、作業者Ｗの生体情報を取得するための複数の生体情報取得部として、体温検出デバイス５２、体動検出デバイス５４、および心拍検出デバイス５６を備える。また、情報処理装置５０は、空間Ｒにおける作業者Ｗの位置を検出する位置検出デバイス５８と、入力部としての入力デバイス６０とを備える。

体温検出デバイス５２は、作業者Ｗの生体情報として、作業者Ｗの体温を検出するためのデバイスである。体温検出デバイス５２は、例えば赤外線センサである。体温を検出する理由は、体温が集中度との間に相関があって、集中度が低下すると体温が上昇する傾向があるからである。なお、体温を検出できるのであれば、体温検出デバイス５２は、赤外線センサに限らない。

体動検出デバイス５４は、作業者Ｗの生体情報として、作業者Ｗの体動（周期的な体の動き）を検出するためのデバイスである。体動検出デバイス５４は、例えば連続的に撮影可能なカメラであって、カメラの複数の撮影画像に写る作業者Ｗの像の変化に基づいて該作業者Ｗの体動が検出される。体動を検出する理由は、体動と集中度との間に相関があって、集中度が低下すると体動が発生する傾向があるからである。なお、体動を検出できるのであれば、体動検出デバイス５４は、カメラに限らない。

心拍検出デバイス５６は、作業者Ｗの生体情報として、作業者Ｗの心拍を検出するためのデバイスである。心拍検出デバイス５６は、例えば、ミリ波を作業者Ｗに向かって出射し、当該作業者Ｗによって反射されたミリ波を受信し、その受信したミリ波に基づいて当該作業者Ｗの心拍を測定するように構成されている非接触式心拍測定デバイスである。心拍を検出する理由は、心拍と集中度との間に相関があって、集中度が低下すると心拍が増加する傾向があるからである。なお、心拍を検出する方法は、ミリ波を利用する方法に限らず、他の方法であってもよい。

また、本実施の形態の場合、検出した心拍は、トーン値およびエントロピー値の算出に使用される。トーン値およびエントロピー値は、「トーン・エントロピー法」基づく値である。

ここで、その「トーン・エントロピー法」について説明する。

トーン・エントロピー法は、図５に示すように、心拍波形（心電図波形）におけるＲ−Ｒ間隔の変化率に基づく心臓自律神経活動計測法であり、様々な分野で使用されている。このトーン・エントロピー法では、まず、Ｒ−Ｒ間隔の変化率ＰＩ（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｉｎｄｅｘ）を算出する。ｎ（整数）番目のＲ−Ｒ間隔ＲＲＩ（ｎ）からｎ+１番目のＲ−Ｒ間隔ＲＲＩ（ｎ+1）への変化率ＰＩ（ｎ）は、数式（１）を用いて算出される。

数式（１）を用いて算出されるＰＩは、心拍数に関連している。ＰＩが正の値である場合、それは心拍数が上昇していることを示している。心拍数の上昇は、交感神経系の活動が、副交感神経系の活動に比べて優位であることを示している。

一方、ＰＩが負の値である場合、それは心拍数が減少していることを示している。心拍数の減少は、副交感神経系の活動が、交感神経系の活動に比べて優位であることを示している。

トーン値とエントロピー値とを算出するために、ＰＩは一定の時間の間計測される（Ｎ（整数）個のＰＩ値が取得される）。そのＮ個のＰＩ値は、Ｍ（整数）個の階級別に分類される。その結果、図６に示すようなＰＩヒストグラム（ＰＩ度数分布）が作製される。例えば、階級ｉは、０〜１％の範囲である。図６に示すＰＩ度数分布においては、階級ｉの度数は、ｆｉである。

トーン値Ｔは、ＰＩ度数分布におけるＰＩの平均値である。トーン値Ｔは、数式（２）を用いて算出される。

数式（２）を用いて算出されるトーン値Ｔは、心拍数の増減のバランスを示しており、また、交感神経系と副交感神経系がどのようなバランスで活動しているかを示している。

エントロピー値Ｅは、ＰＩ度数分布における分布の均一性を示す指標である。エントロピー値Ｅは、数式（３）を用いて算出される。

ここで、数式（３）内のｐ（ｉ）は、階級ｉの生起確率である。生起確率ｐ（ｉ）は、数式（４）を用いて算出される。

ここで、数式（４）内のｆｓｕｍは、全階級の度数の合計である。

数式（３）〜（４）を用いて算出するエントロピー値Ｅが相対的に小さい値である場合、ＰＩ度数分布は、ゼロのＰＩ値に近い階級（図６の場合、階級ｉ、ｉ−１）の度数が他の階級の度数に比べて著しく大きい分布（急峻な山形状の分布）をとる。このことは、自律神経の活動が弱く、心拍数がほとんど変化していないことを示している。一方、エントロピー値Ｅが相対的に大きい値である場合、ＰＩ度数分布は、各階級の度数が概ね均一な分布をとる。すなわち、Ｒ−Ｒ間隔の変化幅が大きく、ＰＩ値の絶対値が大きい。このことは、自律神経の活動が活発で、心拍数が大きく変動していることを示している。したがって、エントロピー値は、自律神経の活動の強弱を示している。

なお，トーン値とエントロピー値とを算出するために必要な心拍波形におけるＲ−Ｒ間隔ＲＲＩの代わりとして、心拍数や脈拍数を利用することも可能である。Ｒ−Ｒ間隔が、心拍数や脈拍数と対応関係にあるからである。例えば、Ｒ−Ｒ間隔が１秒である場合、心臓の心室が一秒間に一回収縮しているため、心拍数（１分あたり）は６０回である。また、不整脈などの疾患がない場合には、心拍数と脈拍数は同一である。したがって、トーン値やエントロピー値を算出するために、心拍数や脈拍数を利用することが可能である。

このようなトーン・エントロピー法に基づくトーン値Ｔとエントロピー値Ｅとを空気調和機の運転制御に用いる理由は、本発明の発明者がトーン値Ｔとエントロピー値Ｅが、図７に示すように、空気調和機の作業者の「温冷感」と対応していることを発見したからである。

図７は、一方の軸（縦軸）がトーン値Ｔを表し、他方の軸（横軸）がエントロピー値Ｅを表す、トーン−エントロピーマップである。

発明者は、図７に示すように、暑すぎることもなくまた寒すぎることもない快適な温冷感（例えば室温１８〜２８度の室内にいるときの体感）に対応するトーン値とエントロピー値の組み合わせが存在することを、実験的に突き止めた。すなわち、トーン−エントロピーマップにおいて、作業者が快適と感じる快適領域Ａｓの存在を突き止めた。

また、発明者は、図７に示すように、暑すぎて不快な温冷感に対応するトーン値とエントロピー値の組み合わせ、すなわちトーン−エントロピーマップにおける不快領域Ａｈ（第１の不快領域）を実験的に突き止めた。

さらに、発明者は、図７に示すように、寒すぎて不快な温冷感に対応するトーン値とエントロピー値の組み合わせ、すなわちトーン−エントロピーマップにおける不快領域Ａｃ（第２の不快領域）を実験的に突き止めた。

これらの領域Ａｓ、Ａｈ、Ａｃに基づけば、トーン値が上昇し、エントロピー値が低下すれば、温冷感が上昇していることがわかる。すなわち、トーン値とエントロピー値との変化から、集中度の低下によって温冷感が上昇していることがわかる。

図３に戻り、位置検出デバイス５８は、空間Ｒにおける作業者Ｗの位置を検出するためのデバイスである。位置検出デバイス５８は、例えば、赤外線センサや画像認識装置である。体温検出デバイス５２が赤外線センサである場合、その赤外線センサを位置検出デバイスとして利用してもよい。あるいは、体動検出デバイス５４がカメラである場合、そのカメラを画像認識装置のカメラとして利用してもよい。

入力デバイス６０は、情報処理装置５０を作業者Ｗが操作するためのデバイスであって、例えば、タッチスクリーンを備えたリモートコントローラである。また、本実施の形態の場合、入力デバイス６０は、集中度の低下を抑制するために作業者Ｗの温冷感を低下させる空調運転（温冷感低下運転）を空気調和機２０が実行する「集中モード」を設定するか否かを作業者Ｗに選択させるためのデバイスである。

図４に示すように、情報処理装置５０は、体温検出デバイス５２、体動検出デバイス５４、および心拍検出デバイス５６それぞれから信号を定期的に受け取ることにより、作業者Ｗの体温、体動、および心拍の情報（生体情報）を定期的に取得する。その取得した生体情報に基づいて、作業者Ｗの集中度を推定する集中度推定部６２を、情報処理装置５０は備える（例えばＣＰＵがプログラムによって集中度推定部として機能する）。

本実施の形態の場合、集中度推定部６２は、体温検出デバイス５２によって検出された体温の変化率に基づいて集中度を推定する。例えば、集中度推定部６２は、５分間での検出温度の変化率を算出する。集中度推定部６２は、５分間の間に体温検出デバイス５２の検出温度が０．２度上昇すると、作業者Ｗの集中度が低下したと推定する。その推定後に、５分間の間に検出温度が０．１度低下すると、集中度推定部６２は、集中度の低下が実質的に停止したと推定する。

また例えば、体温検出デバイス５２の検出温度が３４度を超えた場合に、作業者Ｗの集中度が低下したと推定する。その推定後に、検出温度が０．２度低下すると、集中度推定部６２は集中度の低下が実質的に停止したと推定する。

また、集中度推定部６２は、体動検出デバイス５４によって検出された体動の継続時間に基づいて集中度を推定する。例えば、集中度推定部６２は、５分間における体動の継続時間を算出する。直前の５分間における体動の継続時間に比べて１．２倍の継続時間の体動が算出された場合に、集中度推定部６２は集中度が低下したと推定する。その推定後に、直前の５分間における体動の継続時間に比べて０．８倍の継続時間の体動が算出された場合に、集中度推定部６２は集中度の低下が実質的に停止したと推定する。

さらに、集中度推定部６２は、心拍検出デバイス５６によって検出された心拍の変化率に基づいて集中度を推定する。例えば、集中度推定部６２は、５分間の心拍に基づいて１分あたりの心拍数を算出する。直前に算出された１分あたりの心拍数に比べて１，２倍の１分あたりの心拍数が算出された場合に、集中度推定部６２は集中度が低下したと推定する。その推定後に、直前に算出された１分あたりの心拍数に比べて１．１倍の１分あたりの心拍数が算出された場合に、集中度推定部６２は集中度の低下が実質的に停止したと推定する。

さらにまた、集中度推定部６２は、心拍検出デバイス５６によって検出された心拍に基づいて、トーン値およびエントロピー値を算出し、その算出されたトーン値とエントロピー値とに基づいて集中度を推定する。例えば、５分間の間に、トーン値が−０．８倍以上に増加し、エントロピー値が０．９倍以下に減少すると、集中度推定部６２は集中度が低下したと推定する。その推定後に、５分間の間に、トーン値が−１．２倍以下に減少し、エントロピー値が１．１倍以上に増加すると、集中度推定部６２は、集中度の低下が実質的に停止したと推定する。

このように、集中度推定部６２は、作業者Ｗの複数の生体情報である体温、体動、心拍、およびトーン値・エントロピー値それぞれに基づいて、すなわち、４つの基準に基づいて、作業者Ｗの集中度を推定する。集中度推定部６２は、例えば、体温、体動、心拍、およびトーン値・エントロピー値全てについて集中度低下の推定結果が出た場合に、最終的な推定結果として、作業者Ｗの集中度が低下していると確定する。この場合、４つの基準に基づく推定であるため、集中度低下の推定の確度が高い。

なお、これに代わって、１つ、または２つ、あるいは３つの生体情報それぞれについて集中度低下の推定結果が出た場合に、最終的な推定結果として、作業者Ｗの集中度が低下していると確定してもよい。この場合、１つ、または２つ、あるいは３つの生体情報の中に、体温が含まれていることが好ましい。これは、体温に基づく集中度低下の推定が、他の生体情報に比べて確度が高いからである。

集中度推定部６２によって作業者Ｗの集中度が低下していると推定（確定）されると、その集中度のさらなる低下を抑制するための運転条件を算出する運転条件算出部６４を、情報処理装置５０は備える（例えばＣＰＵがプログラムによって運転条件算出部として機能する）。

運転条件算出部６４は、集中度推定部６２が集中度の低下を推定（確定）すると、その集中度の低下によって温冷感が上昇した作業者Ｗのその温冷感を低下させるための運転条件（温冷感低下運転条件）を算出する。

本実施の形態の場合、運転条件算出部６４は、作業者Ｗの温冷感を低下させるために、すなわち暑いと感じている作業者Ｗのために、温冷感低下運転条件として、空間Ｒの温度を低下させる運転条件を算出する。その算出した温冷感低下運転条件に基づいて、情報処理装置５０は空気調和機２０に対して、温冷感低下運転条件に対応する制御信号を空気調和機２０に送信する。

空気調和機２０は、その制御信号に基づいて、空間Ｒの温度を低下させる運転（温冷感低下運転）を実行する。空間Ｒの温度を低下させることにより、作業者Ｗの温冷感が低下し、集中度のさらなる低下が抑制される。なお、この温冷感低下運転は、上述したように、集中度推定部６２が集中度の低下が実質的に停止したと推定するまで継続される。温冷感低下運転が終了すると、空気調和機２０は温冷感低下運転の開始直前に実行されていた空調運転を再開する。例えば、集中度推定部６２が集中度のさらなる低下が実質的に停止したと推定すると、情報処理装置５０が、空気調和機２０に対して温冷感低下運転を終了するように制御信号を送信する。

なお、作業者Ｗの温冷感を低下させるために、運転条件算出部６４は、温冷感低下運転条件として、空気調和機２０の風向きを調整する運転条件を算出してもよい。

そのために、まず、位置検出デバイス５８によって空間Ｒにおける作業者Ｗの位置が検出される。空気調和機２０が冷房運転を実行している場合、運転条件算出部６４が、作業者Ｗ（検出位置）に向かって積極的に送風する運転条件を、温冷感低下運転条件として算出する。例えば、常に作業者Ｗに向かって送風する、または、他の位置に比べて長い時間で作業者Ｗに向かって送風する運転条件が算出される。この算出された温冷感低下運転条件に基づいて空気調和機２０が温冷感低下運転を実行することにより、集中度の低下によって温冷感が上昇した作業者Ｗに冷風が送風される。その結果、作業者Ｗの温冷感が低下し、その集中度のさらなる低下を抑制することができる。

一方、空気調和機２０が暖房運転を実行している場合、運転条件算出部６４が、作業者Ｗ（検出位置）への送風を制限する運転条件を、温冷感低下運転条件として算出する。例えば、作業者Ｗに向かって送風しない、または他の位置に比べて短い時間で作業者Ｗに送風する運転条件が算出される。この算出された温冷感低下運転条件に基づいて空気調和機２０が温冷感低下運転を実行することにより、集中度の低下によって温冷感が上昇した作業者Ｗに温風が送風されることが抑制される。その結果、作業者Ｗの温冷感が低下し、その集中度のさらなる低下を抑制することができる。

作業者Ｗによっては、直接的な送風によって集中度が低下する場合がある。そのため、集中度が低下したときに直接的な送風を実行するか否かを入力デバイス６０を介して作業者Ｗが選択できるように、空気調和システム１０を構成してもよい。

また、温冷感低下運転における作業者Ｗの集中度の低下を抑制するための空間Ｒの温度の低下幅は、温冷感低下運転を開始する直前の空間Ｒの温度に基づいて決定するのが好ましい。例えば、温冷感低下運転を開始する直前の温度が高いほど、温冷感低下運転による温度の低下幅を大きくする。これは、直前の温度が高い場合に小さい幅で温度を低下させると、作業者Ｗの温冷感が低下しない可能性があるからである。また、直前の温度が低い場合に大きい幅で温度を低下させると、作業者Ｗの温冷感が過度に低下し、かえって集中度が低下する可能性があるからである。

さらに、温冷感低下運転における作業者Ｗの集中度の低下を抑制するための空間Ｒの温度の低下について、その低下速度は遅い方が好ましく、また段階的に低下させてもよい。これは、空間Ｒの温度変化が急であると、かえって作業者Ｗの集中度が低下する可能性があるからである。したがって、温度変化は、作業者が気づかないように行うのが好ましい。

ここからは、作業者Ｗの集中度の低下を抑制するための空気調和システム１０の動作の流れの一例について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

図８のフローチャートに示す空気調和機の動作は、作業者Ｗが、入力デバイス６０を介して、集中度の低下を抑制するための温冷感低下運転を空気調和機２０が実行する「集中モード」を設定すると開始される。

まず、ステップＳ１００において、空気調和システム１０は、作業者Ｗの生体情報を取得する。本実施の形態の場合、体温検出デバイス５２、体動検出デバイス５４、および心拍検出デバイス５６を介して、作業者Ｗの体温、体動、心拍、およびトーン値・エントロピー値を取得する。

次に、ステップＳ１１０において、空気調和システム１０（その情報処理装置５０の集中度推定部６２）は、ステップＳ１１０で取得した生体情報に基づいて、作業者Ｗの集中度を推定する。

続いて、ステップ１２０において、ステップＳ１１０での集中度の推定結果が、集中度の低下であるか否かが判定される。集中度の低下である場合は、次のステップＳ１３０に進む。そうでない場合は、ステップＳ１９０にジャンプする。

ステップＳ１２０で集中度の低下と判定されると、ステップＳ１３０において、空気調和システム１０（その情報処理装置５０の運転条件算出部６４）は、集中度のさらなる低下を抑制させる温冷感低下運転条件を算出する。

ステップＳ１４０において、空気調和システム１０の空気調和機２０が、ステップＳ１３０で算出された温冷感低下運転条件に基づいて、集中度のさらなる低下を抑制する温冷感低下運転を実行する。

ステップＳ１５０において、空気調和システム１０は、作業者Ｗの生体情報を取得する。また、ステップＳ１６０において、集中度を推定する。これらのステップは、温冷感低下運転によって集中度の低下が実質的に停止しているか否かを確認するためのステップである。

ステップＳ１７０において、空気調和機２０の温冷感低下運転によって集中度の低下が実質的に停止したか否かが判定される。集中度の低下が実質的に停止している場合、ステップＳ１８０に進む。そうでない場合、ステップＳ１５０に戻る。

ステップＳ１７０で集中度の低下が実質的に停止していると判定されると、ステップＳ１８０において、空気調和機２０の温冷感低下運転が終了する。そして、温冷感低下運転前の運転に戻る。

ステップＳ１９０において、作業者Ｗによって集中モードの設定が解除されたか否かが判定される。集中モードの設定が解除された場合、図８に示す一連の動作が終了する。集中モードの設定が解除されていない場合、ステップＳ１００に戻る。

以上、本実施の形態によれば、作業者の作業に対する集中度の低下を抑制するように、その作業者が存在する空間の環境を制御することができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。

例えば、上述の実施の形態の場合、集中度が低下した（それにより温冷感が上昇した）作業者の温冷感を低下させるために、空気調和システム１０は、作業者Ｗが存在する空間Ｒの温度を下げる。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。例えば、作業者の温冷感を低下させるために、空間の温度の低下に加えてまたは代わって、空間の湿度を低下させてもよい。また、空気調和機が冷房運転中であるときは送風の風量を増加させ、一方暖房運転中であるときは風量を減少させてもよい。

また、上述の実施の形態の場合、作業者Ｗの集中度を推定するために、作業者Ｗの生体情報として、体温、体動、心拍、およびトーン値・エントロピー値が取得されている。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。すなわち、集中度の低下によって変化する生体情報であればよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、体温検出デバイス５２、体動検出デバイス５４、および心拍検出デバイス５６などの空気調和システム１０の生体情報取得部と、集中度推定部６２と、運転条件算出部６４は、情報処理装置５０に設けられている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。

例えば、情報処理装置、すなわち生体情報取得部、集中度推定部、および運転条件算出部が空気調和機に設けられてもよい。これにより、空気調和システム全体が空気調和機に組み込まれ、空気調和システムがコンパクト化される。また、空気調和機は天井近くの高所に設けられるため、その空気調和機に生体情報取得部を設けると、空間における他の位置（低所）に設ける場合に比べて、生体情報取得部は、作業者の生体情報をより確実に取得することができる。

また、空気調和システムが空気調和機に接続されたサーバーを有し、そのサーバーが集中度推定部と運転条件算出部として機能してもよい。集中度の推定を高精度に行う場合または運転条件を細密に算出する場合、集中度推定部と運転条件算出部は高度な演算処理が必要になる。その場合に、演算処理能力に優れたサーバーが、集中度推定部と運転条件算出部として機能するのが好ましい。この場合、生体情報取得部は作業者が存在する空間内または空気調和機に設けられ、サーバーが空間外部に設けられる。そして、サーバーは、空気調和機と生体情報取得部に通信可能に接続される。

さらには、図３に示すように、作業者Ｗが作業に使用する作業ツールＷＴが、例えばラップトップコンピュータなどの演算処理能力を備えるツールである場合、作業ツールが集中度推定部と運転条件算出部として機能してもよい。この場合、生体情報取得部は、外部装置として作業ツールに接続される、或いは作業ツールに組み込まれる。また、作業ツールは、空気調和機と通信可能に構成される。それにより、生体情報取得部が作業者の近くに配置され、その結果として、作業者の生体情報を高精度に取得することができる。

すなわち、本発明の実施の形態に係る空気調和システムは、広義には、作業者が存在する空間の空調制御を行う空気調和システムであって、前記空間に対する空調運転を実行する空気調和機と、前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得部と、前記生体情報取得部によって取得された生体情報に基づいて、前記作業者の作業に対する集中度を推定する集中度推定部と、前記空気調和機の空調運転の運転条件を算出する運転条件算出部と、を有し、前記運転条件算出部が、前記集中度推定部が集中度の低下を推定すると、前記運転条件として、前記作業者の温冷感を低下させる温冷感低下運転を前記空気調和機に実行させる温冷感低下運転条件を算出するように構成されている。

本発明は、作業者が存在する空間の空調制御を行う空気調和システムであれば適用可能である。

１０ 空気調和システム
２０ 空気調和機
５２ 生体情報取得部（体温検出デバイス）
５４ 生体情報取得部（体動検出デバイス）
５６ 生体情報取得部（心拍検出デバイス）
Ｒ 空間
Ｗ 作業者

Claims (14)

1. 作業者が存在する空間の空調制御を行う空気調和システムであって、
   前記空間に対する空調運転を実行する空気調和機と、
   前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得部と、
   前記生体情報取得部によって取得された生体情報に基づいて、前記作業者の作業に対する集中度を推定する集中度推定部と、
   前記空気調和機の空調運転の運転条件を算出する運転条件算出部と、を有し、
   前記運転条件算出部が、前記集中度推定部が集中度の低下を推定すると、前記運転条件として、前記作業者の温冷感を低下させる温冷感低下運転を前記空気調和機に実行させる温冷感低下運転条件を算出するように構成され、
   前記生体情報取得部が、前記作業者の心拍を検出する心拍検出デバイスを含み、
   前記集中度推定部が、前記心拍検出デバイスによって検出された心拍に基づいてトーン値およびエントロピー値を算出し、その算出されたトーン値とエントロピー値とに基づいて集中度を推定する、空気調和システム。
   
2. 前記集中度推定部が集中度の低下の停止を推定すると、
   前記空気調和機の空調運転が、前記温冷感低下運転の開始直前に実行されていた空調運転に戻る、請求項１に記載の空気調和システム。
   
3. 前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記空気調和機に前記空間の温度を低下させる運転条件を算出する、請求項１または２に記載の空気調和システム。
   
4. 前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記温冷感低下運転を開始する直前の前記空間の温度が高いほど、空気調和機に前記空間の温度を大きい幅で低下させる運転条件を算出する、請求項３に記載の空気調和システム。
   
5. 前記温冷感低下運転条件として、前記運転条件算出部が、前記空気調和機に前記空間の温度を段階的に低下させる運転条件を算出する、請求項３または４に記載の空気調和システム。
   
6. 前記温冷感低下運転を実行するか否かを前記作業者が選択するための入力部を有し、
   前記温冷感低下運転の実行が選択されている場合に、前記集中度推定部によって推定された集中度が低下すると、前記運転条件算出部が前記温冷感低下運転条件を算出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和システム。
   
7. 前記作業者の位置を検出する位置検出デバイスを有し、
   前記空気調和機が暖房運転および冷房運転を選択的に実行可能であって、
   前記運転条件算出部が、前記集中度推定部によって推定された集中度が低下すると、暖房運転中には前記作業者への送風を制限させ、冷房運転中には前記作業者への送風を優先させる運転条件を算出する、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和システム。
   
8. 前記生体情報取得部が、前記作業者の体動を検出する体動検出デバイスを含み、
   前記集中度推定部が、前記体動検出デバイスによって検出された前記体動の継続時間に基づいて集中度を推定する、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気調和システム。
   
9. 前記生体情報取得部が、前記作業者の体温を検出する体温検出デバイスを含み、
   前記集中度推定部が、前記体温検出デバイスによって検出された体温の変化率に基づいて集中度を推定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気調和システム。
   
10. 前記生体情報取得部が、前記作業者の心拍を検出する心拍検出デバイスを含み、
    前記集中度推定部が、前記心拍検出デバイスによって検出された心拍の変化率に基づいて集中度を推定する、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気調和システム。
    
    
11. 前記生体情報取得部が前記空気調和機に設けられている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空気調和システム。
    
12. 前記集中度推定部および前記運転条件算出部が前記空気調和機に設けられている、請求項１１に記載の空気調和システム。
    
13. 前記空気調和機と前記生体情報取得部とに接続されたサーバーを有し、
    前記サーバーが、前記集中度推定部および前記運転条件算出部として機能する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の空気調和システム。
    
14. 前記作業者が作業に使用する作業ツールを有し、
    前記作業ツールが、前記生体情報取得部を備えるとともに、前記集中度推定部および前記運転条件算出部として機能する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空気調和システム。

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