JPH05106899A - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】睡眠中における空気調和装置の制御目標温度補
正により、快適な睡眠環境を提供する。 【構成】設定手段Ｓｗで設定された目標温度に基づき運
転を制御する運転制御手段１０を設ける。赤外線の入力
レベルに基づき人体の体動を検出する体動検出手段Ｉｒ
と、人体の体動から体動頻度を演算する体動頻度演算手
段５１と、体動頻度から人体の睡眠深度を推定演算する
睡眠深度推定手段５２とを設け、補正手段５３により、
人体の睡眠深度が深いほど設定手段Ｓｗで設定された目
標温度を高くするよう補正する。これにより、人体の代
謝負荷を軽減し、快適な睡眠環境を提供する。また、イ
メージセンサ等の画像検出手段Ｃcdで睡眠中の人体の位
置を画像として検出し、記憶手段１１に記憶させて、一
定時間が経過する前後の画像のずれから体動を検出し、
上記と同様の制御を行うように構成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の運転制
御装置に係り、特に人の睡眠中における空調の快適性の
向上対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置において、人の
睡眠中における空調の快適性の向上を図るものとして、
ユーザが就寝時刻を設定し、その設定時刻がくると空気
調和装置が作動し、夏期であれば設定温度よりも高く、
冬期であれば設定温度よりも低く室内温度を制御するよ
うに補正したいわゆる“おやすみ回路”は一般的な技術
として知られている。

【０００３】一方、例えば「電波新聞，１９９１年２月
１３日版，第１０面（住設・電材・照明欄）」に開示さ
れるように、人体に圧電素子からなるセンサを装着し、
このセンサで人体の体動を検知し、さらに人体の体動の
頻度から人が実際に睡眠状態に入るときを検知するよう
にしたいわゆる睡眠センサは公知の技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のようないわゆる“おやすみ回路”では、ユーザの設
定した就寝時刻になると、実際に睡眠に入ったか否かに
拘らず室内温度を睡眠中に適した温度に補正するため
に、空調の快適性を十分向上するものとはいい難い。

【０００５】そこで、上記刊行物の睡眠センサを空気調
和装置に利用することにより、実際の睡眠状態に入った
ときに、睡眠時に適した空調を行うことが考えられる。
ここで、上記刊行物の睡眠センサは、睡眠と就寝時の人
体の体動との間に相関があることに基づくものであっ
て、かかる相関関係については、例えば「論文“自然睡
眠に関する研究”，家政学研究，７６頁，１９７０年６
月発行」に開示されている。すなわち、図８は上記論文
中に開示された図の一部を抜粋したものであって（さら
に、睡眠深度に対する赤外線の入力レベルの変化を付加
している）、人の一夜の睡眠経過パターンについて様々
な生理学的状態量をポリグラフ的に計測することにより
観察したものである。同図に示すように、睡眠中の心拍
数、脳波的睡眠深度、静止持続時間（体動）の間にはあ
る相関が見られ、脳波的睡眠が深くなると体動の頻度が
少なくなり心拍数も減少する一方、脳波的睡眠深度が浅
くなると体動の頻度が多くなり心拍数も増大する傾向に
ある。なお、心拍数の多少は人体代謝量の大小に対応す
ることが知られている。

【０００６】したがって、睡眠中の人体の体動頻度を検
知することにより、脳波的睡眠深度や代謝量等の人体生
理に関する情報をある程度推測することが可能であると
考えられ、これを睡眠中の空調機制御に適用することに
より、快適性の向上を図ることが考えられるのである。

【０００７】しかるに、上記従来の刊行物による睡眠セ
ンサは、圧電素子を人体または寝具に取り付けなければ
ならず、使用する上で不便である。また、同刊行物は単
に睡眠に入った時を正確に検知することを述べているだ
けで睡眠の深度に応じた制御までは考慮していないの
で、その記載からは明らかではないが、圧電素子の場
合、呼吸，心拍等の小さな振動まで検知するために、睡
眠に入ったかどうかは検知できても睡眠深度までは検知
し得ないと推察される。したがって、このセンサを利用
して睡眠時における空調機の制御を行うには多くの障害
がある。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、人体の体動を精度よく検出し、その
検出値から人の睡眠深度を計測して、睡眠深度に応じた
空調機の制御を行うことにより、空調の快適性の向上を
図ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すよう
に、制御目標温度を設定する設定手段（Ｓｗ）と、該設
定手段（Ｓｗ）で設定された制御目標温度に基づき運転
を制御する運転制御手段（１０）とを備えた空気調和装
置の運転制御装置を対象とする。

【００１０】そして、一定時間ごとに、赤外線の入力レ
ベルに基づき人体の体動を検出する体動検出手段（Ｉ
ｒ）と、該体動検出手段（Ｉｒ）で検出される人体の体
動に基づき体動の頻度を演算する体動頻度演算手段（５
１）と、該体動頻度演算手段（５１）の出力を受け、人
体の体動の頻度に基づき睡眠深度を推定する睡眠深度推
定手段（５２）と、該睡眠深度推定手段（５２）で検出
される睡眠深度が大きいほど、上記設定手段（Ｓｗ）で
設定された室内温度の目標温度を高くするよう補正する
補正手段（５３）とを設ける構成としたものである。

【００１１】請求項２の発明の講じた手段は、図６に示
すように、制御目標温度を設定する設定手段（Ｓｗ）
と、該設定手段（Ｓｗ）で設定された制御目標温度に基
づき運転を制御する運転制御手段（１０）とを備えた空
気調和装置の運転制御装置を対象とし、さらに、一定時
間ごとに人体の位置を画像として検出する画像検出手段
（Ｃcd）と、該画像検出手段（Ｃcd）で検出される人体
の画像を記憶する記憶手段（１１）と、上記画像検出手
段（Ｃcd）で検出される人体の画像を上記記憶手段（１
１）に記憶される前回の画像と比較して、そのずれに基
づき人体の体動の頻度を演算する体動頻度演算手段（５
１）と、該体動頻度演算手段（５１）の出力を受け、人
体の体動の頻度に基づき、睡眠深度を推定する睡眠深度
推定手段（５２）と、該睡眠深度推定手段（５２）で検
出される睡眠深度が大きいほど上記設定手段（Ｓｗ）で
設定された室内温度の目標温度を高くするよう補正する
補正手段（５３）とを設ける構成としたものである。

【００１２】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、体動
検出手段（Ｉｒ）で人体の体動が検出されると、体動頻
度演算手段（５１）によりその体動の頻度が演算され、
さらに睡眠深度推定手段（５２）により人体の体動頻度
から睡眠深度が推定演算される。そして、補正手段（５
３）により、睡眠深度が深いほど制御目標温度を高くす
るよう補正され、運転制御手段（１０）により、この補
正された制御目標温度に基づいて室内温度が制御される
ので、睡眠に伴う人体の代謝量の減少に応じて代謝負荷
が軽減される。

【００１３】そのとき、体動検出手段（Ｉｒ）により、
赤外線の入力レベルに基づき人体の体動を検出するよう
にしているので、非接触で精度よく人体の体動が検出さ
れる。したがって、人体に影響を与えることなく代謝負
荷が軽減されので、快適な睡眠環境が得られることにな
る。

【００１４】請求項２の発明では、画像検出手段（Ｃc
d）で人体の画像が検出されると、その画像が記憶手段
（１１）に記憶され、体動頻度演算手段（５１）によ
り、一定時間ごとの画像の変化から体動頻度が演算さ
れ、さらに睡眠深度推定手段（５２）及び補正手段（５
３）により、上記請求項１の発明と同様の作用が行われ
る。その場合、画像検出手段（Ｃcd）により、人体の位
置が高精度で検知され、その位置に基づいて体動頻度が
求められるので、睡眠の快適性がさらに向上することに
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１６】まず、請求項１の発明に係る実施例１につ
いて説明する。図２は、本発明の空気調和装置を寝室
（１）に取付けた例を示し、寝室（１）に設定されたベ
ッド（２）直上の天井面には、焦電型赤外線センサ（Ｉ
ｒ）が取付けられている。該焦電型赤外線センサ（Ｉ
ｒ）は、赤外線の受光レベルの変化から人体の活動量を
検出するものであって、本実施例では、ベッド（２）を
含む円形の検知領域（３）からの赤外線を、図示しない
が前面のフレネルレンズ等を介して、赤外線センサ（Ｉ
ｒ）に集光するようになされている。そして、この赤外
線センサ（Ｉｒ）の信号は空気調和装置のコントローラ
（１０）に入力されている。該コントローラ（１０）に
は、運転に必要なデータを記憶する記憶手段としての記
憶装置（１１）や、使用者が運転指令を行ったり、制御
目標温度となる室温の設定温度を設定する設定手段とし
てリモコン装置（Ｓｗ）が内蔵または付設されている。
そして、コントローラ（１０）により、空気調和装置の
運転が制御されて、寝室（１）の側壁面に設置された空
調ユニット（４）から空調空気が寝室（１）内に供給さ
れる。

【００１７】図３は、上記コントローラ（１０）に内蔵
される記憶装置（１１）の記憶内容を示し、変更パター
ンＰ１及びＰ２は、それぞれ冷房運転時及び暖房運転時
における睡眠深度と室温の設定値との関係を示す図であ
る。すなわち、冷房運転時には、設定温度Ｔscを下記
（１）式 Ｔsc＝Ｔoc＋（ΔＴcool／６） （１） に基づき設定する（ただし、Ｔocは睡眠前の室温設定温
度、ΔＴcoolは睡眠深度６における設定温度の補正量で
あって、例えば２℃程度の値である）。また、暖房運転
時には、設定温度Ｔshを下記（２）式 Ｔsh＝Ｔoh＋（Δheet／６） （２） に基づき設定する（ただし、Ｔohは睡眠前の室温設定温
度、ΔＴheetは睡眠深度６における設定温度の補正量で
あって、例えば５℃程度の値である）。 なお、図中、
Ｔclは冷房運転時に上限温度、Ｔhlは暖房運転時の下限
温度である。

【００１８】図４はコントローラ（１０）の制御内容を
示し、ステップＳＴ１で、ユーザの設定したタイマのセ
ット時間がくると作動するおやすみスイッチ（図示せ
ず）がオンか否かを判別し、ユーザからおやすみスイッ
チが入力されている場合のみ、以下の睡眠制御を行う。
すなわち、ステップＳＴ２で、リモコン装置（Ｓｗ）か
らユーザが設定した睡眠前の室温の設定温度Ｔoc（また
はＴoh）を入力し、ステップＳＴ３で、上記赤外線セン
サ（Ｉｒ）で検出される赤外線の入力レベルの変化を利
用してベッド（２）上で就寝中の人体の体動頻度を検知
する。そして、ステップＳＴ４で、３０分が経過するま
で上記ステップＳＴ３における体動頻度の検知を行い、
３０分が経過するごとにステップＳＴ５に進んで、上記
図３の関係に基づき、体動頻度から睡眠深度の推定演算
を行う。

【００１９】そして、ステップＳＴ６で、上記図３のＴ
sc（またはＴsh）の変更パターンに従い、上記ステップ
ＳＴ２で入力した設定温度Ｔoc（又はＴoh）を変更し、
ステップＳＴ７で、タイマのセット時間の終了によりお
やすみスイッチがオフされるまで、ステップＳＴ３に戻
って上記の制御を行い、おやすみスイッチがオフされる
と空気調和装置の制御を終了する。

【００２０】上記フローにおいて、ステップＳＴ３の制
御により、請求項１又は２の発明にいう体動頻度演算手
段（５１）が構成され、ステップＳＴ５の制御により、
請求項１又は２の発明にいう睡眠深度推定手段（５２）
が構成され、ステップＳＴ６の制御により、請求項１又
は２の発明にいう補正手段（５３）が構成されている。

【００２１】したがって、上記実施例１では、人の就寝
中、室内温度の設定温度Ｔsc（又はＴsh）が人の睡眠深
度が深いほど高い側に補正される。ここで、図５の
（ｂ）及び（ｃ）は、図８のデータを人の脳波的睡眠深
度Ｓと心拍数Ｆ及び体動頻度Ｍｆとの関係として表した
ものであって、これらの間には、脳波的睡眠深度Ｓが深
くなると、心拍数Ｆ及び体動頻度Ｍｆがいずれも低下す
るという明確な相関関係がある。すなわち、上記従来の
“おやすみ回路”のように、単に睡眠中と睡眠前とで室
温の設定値を変えるだけでは、睡眠状態に即した快適な
空調を行うことができないことが分かる。

【００２２】それに対し、上記実施例１では、睡眠深度
Ｓが大きいほど人体の代謝量が減少することから、体動
頻度演算手段（５１）により赤外線センサ（Ｉｒ）で検
出された体動から体動頻度Ｆを演算し、睡眠深度推定手
段（５２）により体動頻度Ｆから睡眠深度Ｆを推定し
て、補正手段（５３）により、リモコン装置（Ｓｗ）で
設定された室温の設定温度Ｔoc（又はＴoh）を上記
（１）式又は（２）式に基づきＴsc（又はＴsh）と、睡
眠深度が深いほど高く補正するようにしている（図５の
（ａ）参照）。したがって、人体の代謝量の低減に応じ
て人体の代謝負荷が軽減され、快適な睡眠環境が実現す
ることになる。

【００２３】その場合、上記従来の文献の圧電センサを
利用した睡眠センサを体動検出手段として使用すること
も考えられるが、上述のごとく使用上の不便さや検知精
度の不足等の障害がある。それに対して、図８の最下段
に示すように、人体の活動（或は静止）と赤外線の入力
レベルの変化との間には、大きな相関関係があるので、
上記実施例１のように赤外線センサ（Ｉｒ）を利用した
場合、睡眠深度Ｓを検知することができる点で効果が大
きい。

【００２４】次に、請求項２の発明に係る実施例２につ
いて説明する。図７は、実施例２における空気調和装置
の室内空間（１）への配置を示す図であって、天井面の
ベッド（２）直上部に画像検出手段としてのイメージセ
ンサ（Ｃcd）が取付けられている。このイメージセンサ
（Ｃcd）は信号線でコントローラ（１０）に接続されて
いて、該コントローラ（１０）により、下記のように空
気調和装置の運転が制御される。

【００２５】すなわち、フロ―チャ―トは省略するが、
上記イメージセンサ（Ｃcd）で一定時間ごとに人体の画
像を検出し、この検出した人体の画像を記憶装置（１
１）に記憶しておいて、今回の画像と前回検出した画像
とのずれから体動を検出し（上記実施例１の制御フロー
のステップＳＴ３，ＳＴ４に相当）、その後、同フロー
のステップＳＴ５以下に相当する制御によって、当初設
定された設定温度Ｔoc（又はＴoh）の補正を行い、この
補正された値Ｔsc（又はＴsh）を制御目標値として空気
調和装置の運転を制御するようになされている。

【００２６】したがって、上記実施例２でも、上記実施
例１と同様の効果を得ることができるとともに、人体の
体動をイメージセンサ（Ｃcd）により直接しかも非接触
で検出するようにしているので、人体の体動をより精度
良く検知することができる利点がある。

【００２７】なお、上記各実施例では、赤外線センサ
（Ｉｒ）又はイメージセンサ（Ｃcd）を天井面に取付け
たが、空調ユニット（４）に直接取付けても人体の体動
を検出することはできる。ただし、天井面に取付けるこ
とにより、高い検知精度を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、空気調和装置の運転制御装置として、睡眠中に
おける人体の体動を赤外線の入力レベルに基づき検出
し、その検出値から人体の体動の頻度，さらには睡眠深
度を演算して、睡眠深度が深いほど制御目標温度を高く
補正するように構成したので、センサ取付による人体へ
の影響を与えることなく人体の体動を精度よく検知し
て、睡眠に伴う人体の代謝量の低下に応じて代謝負荷を
軽減することができ、よって、快適な睡眠環境を提供す
ることができる。

【００２９】請求項２の発明によれば、空気調和装置の
運転制御装置として、一定時間ごとに睡眠中における人
体の位置を画像として検出し、その画像を記憶しておい
て、今回検出した人体の画像と前回検出した画像とを比
較して、そのずれから人体の体動を検出し、さらにこの
体動から人体の体動の頻度，睡眠深度を演算して、睡眠
深度が深いほど制御目標温度を高く補正するように構成
したので、上記請求項１の発明と同様の効果を得ること
ができ、特に、人体の体動の検知精度の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】実施例１に係る空気調和装置の室内空間への取
付を示す斜視図である。

【図３】睡眠深度と目標温度の補正値との関係を示す図
である。

【図４】コントローラの制御内容を示すフロ―チャ―ト
図である。

【図５】睡眠深度に対する目標温度，心拍数及び体動頻
度の変化を示す図である。

【図６】請求項２の発明の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】実施例２に係る空気調和装置の室内空間への取
付を示す斜視図である。

【図８】一夜の睡眠経過パターンの例を示す図である。

【符号の説明】

１０ コントローラ（運転制御手段） １１ 記憶装置（記憶手段） ５１ 体動頻度演算手段 ５２ 睡眠深度推定手段 ５３ 補正手段 Ｉｒ 赤外線センサ（体動検出手段） Ｓｗ リモコン装置（設定手段） Ｃcd イメージセンサ（画像検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御目標温度を設定する設定手段（Ｓ
   ｗ）と、該設定手段（Ｓｗ）で設定された制御目標温度
   に基づき運転を制御する運転制御手段（１０）とを備え
   た空気調和装置の運転制御装置において、 一定時間ごとに、赤外線の入力レベルに基づき人体の体
   動を検出する体動検出手段（Ｉｒ）と、該体動検出手段
   （Ｉｒ）で検出される人体の体動に基づき体動の頻度を
   演算する体動頻度演算手段（５１）と、該体動頻度演算
   手段（５１）の出力を受け、人体の体動の頻度に基づき
   睡眠深度を推定する睡眠深度推定手段（５２）と、該睡
   眠深度推定手段（５２）で検出される睡眠深度が大きい
   ほど、上記設定手段（Ｓｗ）で設定された室内温度の目
   標温度を高くするよう補正する補正手段（５３）とを備
   えたことを特徴とする空気調和装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】 制御目標温度を設定する設定手段（Ｓ
   ｗ）と、該設定手段（Ｓｗ）で設定された目標温度に基
   づき運転を制御する運転制御手段（１０）とを備えた空
   気調和装置の運転制御装置において、 一定時間ごとに人体の位置を画像として検出する画像検
   出手段（Ｃcd）と、該画像検出手段（Ｃcd）で検出され
   る人体の画像を記憶する記憶手段（１１）と、上記画像
   検出手段（Ｃcd）で検出される人体の画像を上記記憶手
   段（１１）に記憶される前回の画像と比較して、そのず
   れに基づき人体の体動の頻度を演算する体動頻度演算手
   段（５１）と、該体動頻度演算手段（５１）の出力を受
   け、人体の体動の頻度に基づき、睡眠深度を推定する睡
   眠深度推定手段（５２）と、該睡眠深度推定手段（５
   ２）で検出される睡眠深度が大きいほど、上記設定手段
   （Ｓｗ）で設定された室内温度の目標温度を高くするよ
   う補正する補正手段（５３）とを備えたことを特徴とす
   る空気調和装置の運転制御装置。