(57)【要約】【課題】利用者の睡眠パターンや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】寝返り頻度の時系列分布から利用者Ｃの睡眠パターンを推定する睡眠パターン推定部３と、利用者Ｃの深部体温の変化を推定する深部体温推定部４と、室温を検出する室温検出部５と、睡眠パターン推定部３で推定された睡眠パターン、及び深部体温推定部４で推定された深部体温の変化に基づいて室温の上限である第１の閾値及び室温の下限である第２の閾値を睡眠パターン毎に設定する閾値設定部６と、室温検出部５で検出された室温が閾値設定部６で設定された第１の閾値を上回ると空調機器Ｄの運転を開始させるとともに、第２の閾値を下回ると空調機器Ｄの運転を停止させる運転制御部７とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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の時系列分布を検出する寝返り頻度検出部と、寝返り頻度検出部で検出された寝返り頻度の時系列分布から利用者の睡眠パターンを推定する睡眠パターン推定部と、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とともに、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深部体温推定部と、室温を検出する室温検出部と、睡眠パターン推定部で推定された睡眠パターン、及び深部体温推定部で推定された深部体温の変化に基づいて室温の上限である第１の閾値及び室温の下限である第２の閾値を睡眠パターン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第１の閾値を上回ると空調機器の運転を開始させるとともに、第２の閾値を下回ると空調機器の運転を停止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。
【請求項２】
前記運転制御部は、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第１の閾値を上回り、且つ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状態が一定期間継続した場合に空調機器の運転を開始させることを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機器の運転を制御して室温等を制御する空調制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、及び１０〜７０分間の空調機器の運転期間に対して設定温度よりも高い温度で運転させる期間を１０〜４０分程度とす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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。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。また、人間の睡眠は、浅い睡眠状態及び深い睡眠状態から成る睡眠パターンを繰り返すものであり、浅い睡眠状態では温熱感が鋭く、深い睡眠状態では温熱感が鈍くなる傾向がある。
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、上述の睡眠パターンに関係なく空調機器の設定温度を変化させるため、例えば温熱感の鋭い浅い睡眠状態において設定温度よりも高い温度で空調機器を運転し、利用者が暑苦しさから中途覚醒する虞があった。また、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、利用者の睡眠パターンや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。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、利用者の睡眠パターンや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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、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の時系列分布を検出する寝返り頻度検出部と、寝返り頻度検出部で検出された寝返り頻度の時系列分布から利用者の睡眠パターンを推定する睡眠パターン推定部と、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とともに、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深部体温推定部と、室温を検出する室温検出部と、睡眠パターン推定部で推定された睡眠パターン、及び深部体温推定部で推定された深部体温の変化に基づいて上限である室温の第１の閾値及び下限である室温の第２の閾値を睡眠パターン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第１の閾値を上回ると空調機器の運転を開始させるとともに、第２の閾値を下回ると空調機器の運転を停止させる運転制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、運転制御部は、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第１の閾値を上回り、且つ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状態が一定期間継続した場合に空調機器の運転を開始させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、利用者の睡眠パターンや深部体温の変化を考慮して室温の閾値を変化させることができるので、例えば浅い睡眠状態において空調機器の設定温度を上昇させる等の睡眠パターンを無視した室温の制御や、又は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等の深部体温の変化を無視した室温の制御を行ったりすることがない。したがって、利用者の睡眠パターンや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。
【００１１】
請求項２の発明によれば、仮に室温が閾値設定部で設定された第１の閾値を上回ったとしても、利用者の寝返り頻度が少ない場合には利用者が暑苦しさを感じていないと判断して空調機器の運転を開始させないようにすることができる。したがって、利用者の状態に即して空調機器の運転を制御することができるので、空調機器の運転による寝冷えの問題を解決するとともに、不必要な空調機器の運転を回避して省エネの効果を奏することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る空調制御装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】（ａ）は利用者の睡眠パターンを示す図で、（ｂ）は一般的な深部体温の変化を示す図で、（ｃ）は利用者の体動の発生頻度を示す図で、（ｄ）は（ｃ）の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る空調制御装置の実施形態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、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２０と、振動センサ２０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２と、寝返り頻度検出部２で検出された寝返り頻度の時系列分布から利用者Ｃの睡眠パターンを推定する睡眠パターン推定部３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計時部４０で検出するとともに、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深部体温推定部４と、室温を検出する室温検出部５と、睡眠パターン推定部３で推定された睡眠パターン、及び深部体温推定部４で推定された深部体温の変化に基づいて室温の上限である第１の閾値及び室温の下限である第２の閾値を睡眠パターン毎に設定する閾値設定部６と、室温検出部５で検出された室温が閾値設定部６で設定された第１の閾値を上回ると空調機器Ｄの運転を開始させるとともに、第２の閾値を下回ると空調機器Ｄの運転を停止させる運転制御部７とから構成される。
【００１４】
尚、上述の第１の閾値とは、これ以上温度が高いと利用者Ｃが暑苦しさを感じると考えられる室温の上限であり、第２の閾値とは、これ以上温度が低いと利用者Ｃが寒さを感じると考えられる室温の下限を示す。
【００１５】
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寝返り頻度検出部２及び深部体温推定部４、並びに閾値設定部６に送信する。尚、モード入力受付部１は、就寝モード開始時における室温の第１の閾値及び第２の閾値の初期値の設定入力を受け付ける機能を有しており、利用者Ｃが就寝モードを設定する際に併せて任意に入力することができるようになっている。
【００１６】
寝返り頻度検出部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、振動センサ２０の動作を開始させ、振動センサ２０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。そして、検出された体動の時系列分布の情報を含む信号を睡眠パターン推定部３に送信する。尚、振動センサ２０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。
【００１７】
睡眠パターン推定部３は、寝返り頻度検出部２から得られた体動の時系列分布に基づいて利用者Ｃの睡眠パターンを推定する。ここで、人間の睡眠パターンの周期は、１２０分を中心に分布することが知られている。したがって、日本人の平均睡眠時間が７時間であることから、睡眠期間において睡眠パターンが３，４周期現れる。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、利用者Ｃの睡眠期間において４周期の睡眠パターンＰ１〜Ｐ４が現れるものとする。
【００１８】
一般に、体動の発生する頻度は一定の周期を有しており、この周期は睡眠パターンの周期と一致する（図２（ａ），（ｃ）参照）。また、睡眠パターンの周期の開始直後と終了直前では体動の発生頻度が多く、睡眠パターンの周期の中間では体動の発生頻度が少ない。これは、睡眠状態が深くなると筋肉の緊張がなくなるために体動が発生しなくなることに因る。したがって、体動の時系列分布から体動の発生する頻度の周期を求めることで、利用者Ｃの睡眠パターンを推定することができる。尚、人間の睡眠期間においては同じ睡眠パターンを繰り返すことが経験的に知られているので、最初の睡眠パターンＰ１を推定すると、以降の睡眠パターンＰ２，Ｐ３，Ｐ４も睡眠パターンＰ１と同じと見做す。睡眠パターン推定部３は、睡眠パターンＰ１〜Ｐ４を推定すると、そのデータを含む信号を閾値設定部６に送信する。
【００１９】
深部体温推定部４は、図２（ｂ）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。モード入力受付部１からの開始信号を受信すると、計時部４０において開始信号を受信した時刻を検出し、開始信号を受信した時刻における深部体温のデータを含む信号を閾値設定部６に送信する。睡眠パターン推定部３において睡眠パターンＰ１〜Ｐ４が推定された後は、各睡眠パターンＰ２，Ｐ３，Ｐ４の開始時刻に達すると、各時刻における深部体温と前周期の開始時刻における深部体温との差、即ち、深部体温の変化量のデータを含む信号を閾値設定部６に送信する。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。
【００２０】
室温検出部５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５０と、温度センサ５０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７に送信する変換部５１とから成る。温度センサ５０は、例えばサーミスタや熱電対から成る。変換部５１は、後述する運転制御部７からの指令信号を受信すると、一定時間毎に温度センサ５０で検出した室温情報を含む室温信号を運転制御部７に送信する。尚、温度センサ５０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。
【００２１】
閾値設定部６は、モード入力受付部１からの開始信号を受信すると、深部体温推定部４から就寝モード開始時刻における深部体温のデータを得て、当該データに基づいて室温の第１の閾値及び第２の閾値の初期値を設定する。尚、モード入力受付部１において利用者Ｃが室温の第１の閾値及び第２の閾値の初期値を設定した場合には、利用者Ｃの設定した閾値を採用する。就寝モード開始直後の睡眠パターンＰ１では、未だ睡眠パターンが推定されていないので、その周期を１２０分とし、更に開始直後の３０分間及び終了直前の３０分間を体動の発生頻度の多い期間ｔ１，ｔ３、周期の中間の６０分間を体動の発生頻度の低い期間ｔ２と見做す（図２（ｄ）参照）。そして、体動の発生頻度の多い期間ｔ１，ｔ３では、利用者Ｃが浅い睡眠状態であると推定されるので、上述の初期値を第１の閾値及び第２の閾値に設定し、体動の発生頻度の少ない期間ｔ２では、利用者Ｃが深い睡眠状態であると推定されるので、初期値よりも若干高い温度を第１の閾値及び第２の閾値として設定する。そして、設定された第１の閾値及び第２の閾値情報を含む閾値信号を期間毎に運転制御部７に送信する。
【００２２】
睡眠パターン推定部３において睡眠パターンＰ１〜Ｐ４が推定された後は、各睡眠パターンＰ２，Ｐ３，Ｐ４の開始時刻において深部体温推定部４から得られた深部体温の変化量に基づいて、前周期における第１の閾値及び第２の閾値を修正し、修正した第１の閾値及び第２の閾値情報を含む閾値信号を運転制御部７に送信する。尚、睡眠パターンＰ１〜Ｐ４が推定された後は、各睡眠パターンＰ２，Ｐ３，Ｐ４の周期において体動の発生頻度の多い期間ｔ１，ｔ３と少ない期間ｔ２とを推定することができるので、推定された期間毎に上述と同様に第１の閾値及び第２の閾値を設定する。
【００２３】
例えば、利用者Ｃが午後１０時に就寝モードを設定して午前６時まで寝る場合、各睡眠パターンＰ１〜Ｐ４における第１の閾値は、それぞれ２５℃、２６℃、２７℃、２８℃に設定される。また、各睡眠パターンＰ１〜Ｐ４における第２の閾値は、それぞれ２３℃、２４℃、２５℃、２６℃に設定される。そして、各睡眠パターンＰ１〜Ｐ４の周期の中間では、各睡眠パターンＰ１〜Ｐ４で設定された閾値よりも若干高い閾値に設定される。
【００２４】
運転制御部７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７は、閾値設定部６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５１に送信する。そして、室温検出部５で検出された室温と閾値設定部６で設定された室温の第１の閾値及び第２の閾値とを比較する。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に赤外線で送信し、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。
【００２５】
上述のように、利用者Ｃの睡眠パターンや深部体温の変化を考慮して室温の閾値を変化させることができるので、例えば浅い睡眠状態において空調機器Ｄの設定温度を上昇させる等の睡眠パターンを無視した室温の制御や、又は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等の深部体温の変化を無視した室温の制御を行ったりすることがない。したがって、利用者Ｃの睡眠パターンや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。
【００２６】
ところで、本実施形態では、室温が第１の閾値を上回ると運転制御部７が空調機器Ｄの運転を開始させるようになっているが、利用者Ｃによっては室温が第１の閾値に達した場合でも暑苦しさを感じない場合がある。この場合、空調機器Ｄを運転させる必要は無く、仮に空調機器Ｄを運転させると、却って利用者Ｃの寝冷えを引き起こしたり、空調機器Ｄの運転によって無駄にエネルギーを消費するといった問題が生じる虞がある。
【００２７】
そこで、室温検出部５で検出された室温が閾値設定部６で設定された第１の閾値を上回り、且つ寝返り頻度検出部２で検出された寝返り頻度が所定値以上の状態が一定期間継続した場合に空調機器Ｄの運転を開始させるように運転制御部７を構成しても構わない。この場合、仮に室温が閾値設定部６で設定された第１の閾値を上回ったとしても、利用者Ｃの寝返り頻度が少ない場合には利用者Ｃが暑苦しさを感じていないと判断して空調機器Ｄの運転を開始させないようにすることができる。したがって、利用者Ｃの状態に即して空調機器Ｄの運転を制御することができるので、空調機器Ｄの運転による寝冷えの問題を解決するとともに、不必要な空調機器Ｄの運転を回避して省エネの効果を奏することもできる。
【００２８】
尚、上述の寝返り頻度が所定値以上の状態の継続期間は、５秒〜１０秒程度に設定するのが望ましい。また、当該継続期間は利用者Ｃによって個人差があるので、例えばモード入力受付部１において５秒〜１０秒の範囲で利用者Ｃが適宜設定できるように構成するのが望ましい。
【００２９】
この寝返り頻度の検出は、実施形態においては継続期間に基づいて検出しているが、一定時間の体動の割合を利用してもよい。この場合、例えば１０秒間の体動の割合が５０％以上、即ち、１０秒間において体動している時間の合算値が５秒以上になると利用者Ｃが暑苦しさを感じていると判断して空調機器Ｄの運転を開始させるのが望ましい。また、上記と同様に、当該体動の割合は利用者Ｃによって個人差があるので、体動の割合の閾値を利用者Ｃが適宜設定できるように構成するのが望ましい。
【符号の説明】
【００３０】
１  モード入力受付部
２  寝返り頻度検出部
２０  振動センサ
３  睡眠パターン推定部
４  深部体温推定部
４０  計時部
５  室温検出部
５０  温度センサ
５１  変換部
６  閾値設定部
７  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
【図１】
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【図２】
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