JP2011021857A

JP2011021857A - 空調制御装置

Info

Publication number: JP2011021857A
Application number: JP2009169410A
Authority: JP
Inventors: Akira Terasawa; 章寺澤; Mitsunori Yoneda; 光徳米田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】利用者の深部体温の変化に応じた良質な睡眠環境を得ることのできる空調制御装置を提供する。
【解決手段】利用者Ｃが就寝する就寝モードを設定するための入力を受け付けるモード入力受付部１と、モード入力受付部１で就寝モードを設定する入力が受け付けられた時刻を検出する時刻検出部２と、室温を検出する室温検出部３と、就寝モードにおいて時刻検出部２で検出された時刻から利用者Ｃの深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定する閾値設定部４と、室温検出部３で検出された室温が閾値設定部４で設定された閾値を上回ると空調機器Ｄの運転を開始させる運転制御部５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機器の運転を制御して室温等を調節する空調制御装置に関する。

従来、夏場における睡眠では、暑苦しさを解消して入眠し易いように冷房等の空調機器を運転させる場合が多い。この場合、起床時間まで空調機器を常時運転させておくと、明け方に寒くて目覚めたり、起床時に身体が重くなる等して就寝者の睡眠環境を損なう虞があるため、就寝時には空調を停止するか、又はオフタイマを設定して一定時間後に空調を停止させる場合が多い。しかしながら、夏場においては空調を停止すると短時間で室内の温度が上昇するため、暑苦しさを感じて夜間に中途覚醒する場合があった。この場合、オフタイマを設定して再度入眠すればよいように思われるが、再入眠後にオフタイマが切れて空調が停止すると室内の温度が上昇し、再び中途覚醒してしまうという場合が非常に多かった。

上記の問題を解決する手段として、例えば特許文献１では、就寝時の「おやすみ冷房運転モード」において、睡眠期間中を通じて空調機器の設定温度を一定に維持するのではなく、睡眠期間中に空調機器の設定温度を断続的に１〜４℃上昇させる手段が開示されている。即ち、空調機器を設定温度で運転させる区間と、設定温度よりも高い温度で運転させる区間とを交互に繰り返すことで、暑苦しさや寝冷え等によって中途覚醒するのを防止している。

特開平０５−１８７６７９号公報

ところで、人間の深部体温は２４時間周期の概日リズムを示す。図４（ａ）に示すように、深部体温は個人差もあるが一般的に午前４〜５時頃に最も低くなり、午後７〜８時頃に最も高くなる。また、深部体温の変化は睡眠の発現と強く関連しており、最高体温付近では覚醒度も高く、眠ろうとしても殆ど眠れない。午後９時以降では、深部体温が徐々に低下し、睡眠の開始とともに更に急速に低下する。

しかしながら、上記従来例では、上述の深部体温の変化に関係なく空調機器の設定温度を変化させるため、深部体温が低い期間又は高い期間において空調機器の設定温度の影響により体温を調整することができない場合がある。例えば、深部体温が最も低くなる午前４〜５時頃では、寝冷えを防ぐために空調機器の設定温度が低くなり過ぎない方が望ましいが、上記従来例ではこの期間において空調機器の設定温度が低くなる虞がある。したがって、深部体温の変化に応じた良質な睡眠環境を得ることができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、利用者の深部体温の変化に応じた良質な睡眠環境を得ることのできる空調制御装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、室内に配設された空調機器を制御する空調制御装置であって、利用者が就寝する就寝モードを設定するための入力を受け付けるモード入力受付部と、モード入力受付部で就寝モードを設定する入力が受け付けられた時刻を検出する時刻検出部と、室温を検出する室温検出部と、就寝モードにおいて時刻検出部で検出された時刻から利用者の深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定する閾値設定部と、室温検出部で検出された室温が閾値設定部で設定された閾値を上回ると空調機器の運転を開始させる運転制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ベッド台とベッド台に載置されるマットレスとの間に配設されてマットレス上の利用者の寝返りに起因する振動に応じた信号を出力する振動センサと、振動センサから出力された信号に応じて利用者の寝返り頻度を検出する寝返り頻度検出部と、寝返り頻度検出部における寝返り頻度の検出結果に応じて利用者の入眠時刻を推定する入眠推定部とを備え、閾値設定部は、就寝モードにおいて入眠推定部で推定した時刻から利用者の深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、閾値設定部は、空調機器の運転時において寝返り頻度検出部で検出された寝返り頻度が所定値以上の場合に、寝返り頻度が小さくなるように室温の閾値を変化させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、深部体温の変化を考慮して就寝モードを設定した時刻からの経過時間によって室温の閾値を変化させることができるので、例えば深部体温が低い期間において空調機器の設定温度を下降させるといった深部体温の変化を無視した室温の制御を行うことがない。したがって、深部体温の変化に応じた良質な睡眠環境を得ることができる。

請求項２の発明によれば、就寝モードを設定するための入力を受け付けられた時刻からの経過時間によって空調機器の運転を制御する場合と比較して、利用者の実際の入眠時刻により近い時刻に合わせて空調機器の運転を制御することができる。

請求項３の発明によれば、深部体温の変化に応じた空調機器の運転の制御に併せて利用者の寝返り頻度も考慮して空調機器の運転の制御を行うことで、利用者毎に対応した更に良質な睡眠環境を得ることができる。

本発明に係る空調制御装置の実施形態１を示す概略図である。本発明に係る空調制御装置の実施形態２を示す概略図である。同上の寝返り頻度検出部の検出結果を閾値設定部に反映させる場合を示す概略図である。（ａ）は一般的な深部体温の変化を示す図で、（ｂ）は午後１１時に就寝モードを開始した場合を示す図で、（ｃ）は午前１時に就寝モードを開始した場合を示す図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る空調制御装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、利用者Ｃが横臥して就寝するベッド台Ａ及びマットレスＢを備えた室内に配設された空調機器Ｄの運転を制御するものであって、利用者Ｃが就寝する就寝モードを設定するための入力を受け付けるモード入力受付部１と、モード入力受付部１で就寝モードを設定する入力が受け付けられた時刻を検出する時刻検出部２と、室温を検出する室温検出部３と、就寝モードにおいて時刻検出部２で検出された時刻から利用者Ｃの深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定する閾値設定部４と、室温検出部３で検出された室温が閾値設定部４で設定された閾値を上回ると空調機器Ｄの運転を開始させる運転制御部５とから構成される。

モード入力受付部１は、例えば押釦から成り、押操作することで利用者Ｃの就寝時における空調機器Ｄの運転を制御する就寝モードを開始する旨を通知する開始信号を時刻検出部２に送信する。時刻検出部２では、モード入力受付部１からの開始信号を受信すると、現在の時刻を計時する計時部２０からモード入力受付部１において就寝モードに設定された時刻を検出し、当該時刻情報を含む時刻信号を閾値設定部４に送信する。

室温検出部３は、ベッド台Ａにおいて利用者Ｃの頭部近傍に配設される温度センサ３０と、温度センサ３０から出力される室温情報を含むアナログ信号をディジタル信号である室温信号にＡ／Ｄ変換して運転制御部５に送信する変換部３１とから成る。温度センサ３０は、例えばサーミスタや熱電対から成る。変換部３１は、後述する運転制御部５からの指令信号を受信すると、一定時間毎に温度センサ３０で検出した室温情報を含む室温信号を運転制御部５に送信する。尚、温度センサ３０は出来る限り利用者Ｃの体感する温度に近い温度を検出するために利用者Ｃの頭部近傍に配設するのが望ましいが、他の場所に配設しても構わない。

閾値設定部４は、図４（ａ）に示すような深部体温の変化のデータを予め記憶している。尚、本実施形態では、睡眠研究データとして一般に認知されている深部体温の変化のデータを採用している（日本睡眠改善協議会編，「基礎講座睡眠改善学」，第１版，株式会社ゆまに書房，２００８年２月１０日，ｐ．１０３，図１参照）。勿論、利用者Ｃ自身の深部体温の変化を予め計測しておき、そのデータを記憶させてもよい。閾値設定部４では、時刻検出部２から時刻情報を得ると、先ずその時刻における深部体温のデータに基づいて室温の第１の閾値を設定し、当該第１の閾値情報を含む閾値信号を運転制御部５に送信する。その後、所定時間毎に第１の閾値を深部体温のデータに基づいて変更し、変更された第１の閾値情報を含む閾値信号を運転制御部５に送信する。

例えば、図４（ｂ）に示すように、午後１１時に就寝モードを設定した場合では、午後１１時における深部体温ｔ１に基づいて第１の閾値を設定し、設定時刻から６時間経過後の午前５時には、深部体温ｔ２に基づいて第１の閾値を設定する。また、午前１時に就寝モードを設定した場合では、午前１時における深部体温ｔ３に基づいて第１の閾値を設定し、設定時刻から６時間経過後の午前７時には、深部体温ｔ４に基づいて第１の閾値を設定する。このように、同じ経過時間であっても就寝モードの設定時刻によって深部体温の変化が異なるが、この深部体温の変化に対応して第１の閾値を設定することができる。

運転制御部５は、例えばマイコンから成り、空調機器Ｄに赤外線を用いて制御信号を送信することで空調機器Ｄの運転の開始及び停止を制御する。運転制御部５は、閾値設定部４からの閾値信号を受信すると、一定時間毎に室温信号を送信するように指示する指令信号を変換部３１に送信する。そして、室温検出部３で検出された室温と閾値設定部４で設定された室温の第１の閾値とを比較し、室温が第１の閾値を上回ると空調機器Ｄの運転を開始させる制御信号を空調機器Ｄに赤外線で送信する。尚、運転制御部５では、上記第１の閾値とは別に、これ以上温度が低いと利用者Ｃが寒いと感じると考えられる室温の第２の閾値が適宜設定されており、室温が第２の閾値を下回ると空調機器Ｄの運転を停止させる制御信号を空調機器Ｄに赤外線で送信するようになっている。

上述のように、深部体温の変化を考慮して就寝モードを設定した時刻からの経過時間によって室温の第１の閾値を変化させることができるので、例えば深部体温が低い期間において空調機器Ｄの設定温度を下降させるといった深部体温の変化を無視した室温の制御を行うことがない。したがって、深部体温の変化に応じた良質な睡眠環境を得ることができる。

尚、本実施形態は、温度センサ３０が利用者Ｃの頭部近傍における室温を検出する点、及び利用者Ｃが操作し易い点を考慮して、各部を収納した箱形の装置本体をベッド台Ａにおける利用者Ｃの頭部近傍に配設するのが望ましい。勿論、他の場所に配設しても構わないのは言うまでもない。

（実施形態２）
以下、本発明に係る空調制御装置の実施形態２について図面を用いて説明する。尚、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。実施形態１では、モード入力受付部１で就寝モードを設定する入力が受け付けられた時刻からの経過時間によって室温の第１の閾値を設定している。しかしながら、就寝モードに設定してから利用者が直ぐに入眠するわけではなく、就寝モードの設定時刻と実際に利用者が入眠する時刻とに差が生じる場合がある。

そこで、本実施形態では、図２に示すように、ベッド台ＡとマットレスＢとの間に配設されて利用者Ｃの寝返り等の体動に起因する振動に応じた信号を出力する１乃至複数のセンサ素子（図示せず）を有する振動センサ６０と、振動センサ６０から出力された信号に応じて利用者Ｃの寝返り頻度を検出する寝返り頻度検出部６と、寝返り頻度検出部６における寝返り頻度の検出結果に応じて利用者Ｃの入眠時刻を推定する入眠推定部７とを備えている。

寝返り頻度検出部６は、振動センサ６０から出力された信号から寝返り頻度の指標となる体動の時系列分布を検出する。振動センサ６０のセンサ素子は、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子圧電材料から成る圧電素子から構成される。入眠推定部７は、寝返り頻度検出部６で得られた体動の時系列分布から利用者Ｃの入眠期の筋弛緩を検出し、入眠時刻を推定する。本実施形態では、利用者Ｃの体動が５〜１０分継続して停止すると利用者Ｃが筋弛緩したものと見做し、当該時点を入眠時刻と推定する。閾値設定部４は、入眠推定部７において推定した入眠時刻からの経過時間によって実施形態１と同様に室温の第１の閾値を所定時間毎に設定する。

上述のように、就寝モードを設定するための入力を受け付けられた時刻からの経過時間によって空調機器Ｄの運転を制御する場合と比較して、利用者の実際の入眠時刻により近い時刻に合わせて空調機器Ｄの運転を制御することができる。

ところで、本実施形態では、深部体温の変化に応じて室温の第１の閾値を設定しているが、参照する深部体温のデータは睡眠研究データとして一般に認知されている深部体温の変化のデータである。したがって、利用者Ｃによって個人差のある深部体温の変化に対応できず、設定した室温の第１の閾値では利用者Ｃが暑苦しさを感じる虞がある。また、予め計測した利用者Ｃの深部体温のデータを参照した場合でも、利用者Ｃの体調等によっては設定した室温の第１の閾値で利用者Ｃが暑苦しさを感じる虞がある。

そこで、図３に示すように、寝返り頻度検出部６で検出された体動の時系列分布を閾値設定部４で参照し、例えば一定期間における体動の発生回数が所定回数を超えた場合に、寝返り頻度が小さくなるように室温の第１の閾値を０．５℃刻みで下げるように構成しても構わない。この場合、深部体温の変化に応じた空調機器Ｄの運転の制御に併せて利用者Ｃの感じる暑苦しさの指標となる寝返り頻度も考慮して空調機器Ｄの運転の制御を行うことで、利用者Ｃ毎に対応した更に良質な睡眠環境を得ることができる。

１モード入力受付部
２時刻検出部
２０計時部
３室温検出部
３０温度センサ
３１変換部
４閾値設定部
５運転制御部
Ａベッド台
Ｂマットレス
Ｃ利用者
Ｄ空調機器

Claims

室内に配設された空調機器を制御する空調制御装置であって、利用者が就寝する就寝モードを設定するための入力を受け付けるモード入力受付部と、モード入力受付部で就寝モードを設定する入力が受け付けられた時刻を検出する時刻検出部と、室温を検出する室温検出部と、就寝モードにおいて時刻検出部で検出された時刻から利用者の深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定する閾値設定部と、室温検出部で検出された室温が閾値設定部で設定された閾値を上回ると空調機器の運転を開始させる運転制御部とを備えたことを特徴とする空調制御装置。
ベッド台とベッド台に載置されるマットレスとの間に配設されてマットレス上の利用者の寝返りに起因する振動に応じた信号を出力する振動センサと、振動センサから出力された信号に応じて利用者の寝返り頻度を検出する寝返り頻度検出部と、寝返り頻度検出部における寝返り頻度の検出結果に応じて利用者の入眠時刻を推定する入眠推定部とを備え、閾値設定部は、就寝モードにおいて入眠推定部で推定した時刻から利用者の深部体温の変化を推定するとともに、その推定結果に応じて室温の閾値を所定時間毎に設定することを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
前記閾値設定部は、空調機器の運転時において寝返り頻度検出部で検出された寝返り頻度が所定値以上の場合に、寝返り頻度が小さくなるように室温の閾値を変化させることを特徴とする請求項２記載の空調制御装置。