JPH0674543A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間の瞬時心拍数のばらつきのレベルに合わ
せて、人体に当たる気流の速度を適正に変化させること
が可能な空気調和機を提供することを目的としている。 【構成】 人間の心拍検出する心拍センサー１１と、心
拍センサー１１から発信された信号を受信する受信部１
４と、受信部１４と連動していて人間の瞬時心拍数のば
らつきレベルを演算し、そのばらつきのレベル、あるい
はばらつきの周波数変動の結果に応じて気流を適正に調
節変化させる風量制御装置２１を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スポーツジムやオフィ
スビルのリフレッシュルーム・一般住宅等の建屋内、レ
ジャー施設、病院等において酸素を供給する場合に用い
られる酸素供給装置付き空気調和機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活環境の快適性向上また人間の
活動機能の向上の一方策として、空気調和機から吹き出
す変動気流により生理的・心理的リラックスに優れた効
果があることが実験的にも立証されつつある。

【０００３】たとえば、自然風に近い 1/fゆらぎ風が快
適性を向上させるという論文（FRAGRANCE JAURLNAL1991
ー1”自然風のゆらぎと快適性”、建築雑誌 Vol.104、No.
1291.1989.10 ”風のゆらぎと体感”など）が散見さ
れ、気流の持つ効果を有効に利用することが、生活環境
における快適性の向上に役立つと考える。

【０００４】そのためには、気流に変動を与えるのみな
らず、人間の生理状態に合わせて適正な変動レベルの気
流を発生させ、快適な状態を維持することが望ましい。

【０００５】以下、図８、図９、図１０により従来の空
気調和機について説明する。従来の空気調和機は、空気
調和機の室内機１及び、室外機２より成る。前記室内機
１の前面グリル３の内側に取り付けられたエアーフィル
ター４を通過した空気を加熱または冷却する熱交換器５
と、この空気を吹出しグリル６から吹き出すクロスフロ
ーファン７と及び吹き出す方向を制御する風向ルーバ８
とが空気調和機室内機１の内部に収納されている。そし
て、室外機２と室内機を冷媒配管９で連結し、前記熱交
換器５を冷媒で冷却あるいは加熱することにより部屋１
０を空調していた。また、風向ルーバの位置をモータ
（図示せず）等で制御し、居住者が好む方向に吹き出し
気流の方向を定められるようにする。また居住者が望め
ば変動風が得られるように風向ルーバ８をスイングさせ
られる。

【０００６】以上のように構成された空気調和機につい
て、以下にその動作を説明する。前面グリル３から吸い
込まれた空気はエアーフィルター４を通過し、脱臭・集
塵され、熱交換器５で温調された後、吹出しグリル６か
ら室内に送風される。また、スイッチ等により、居住者
の必要に応じて風向ルーバ８のスイングにより単調では
あるが変動風を送るものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な空気調和機では、室内の居住者がいかなる状態にお
いても常に一定風速の気流、あるいは単調な変動風しか
送風できず、室内に居住する人間の状態に合わせた適正
な送風ができないという欠点を有していた。

【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、人間の瞬時心拍数のレベルに応じて、また、瞬時心
拍数の周波数と心拍数バラツキのパワースペクトルの相
関レベルに応じて適正に 1/fゆらぎの気流を送風するこ
とが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和機は、室内に居住する人間の心拍を
検出する心拍センサーと、前記心拍センサーから発信さ
れた信号を受信する受信部と、前記受信部からの信号を
もとに瞬時心拍数を演算し、そのレベルに応じて自動的
に適正な送風パターンを選択することが可能な風量制御
装置とを備えている。

【００１０】また本発明の空気調和機は、瞬時心拍数を
データとして蓄積演算し、瞬時心拍数の周波数とパワー
スペクトルの近似直線の傾きが１／ｆになる様に気流の
送風パターンをコントロールすることが可能な空気調和
機である。

【００１１】

【作用】本発明は、上記の構成によって、人間の瞬時心
拍数のレベルに応じて、最適なパターンの気流を室内に
送風できる。また、さらに瞬時心拍数の周波数パワース
ペクトルを演算し、瞬時心拍数の周波数変動の周波数パ
ワースペクトルがその周波数変動分の１（１／ｆ）に比
例する様に１／ｆゆらぎの風を送風するものである。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例の空気調和機について
図面を参照しながら説明する。従来例と同一の部品には
同一符号を付し、異なるところのみ説明する。

【００１３】心拍センサー１１は、図２に示すように、
圧電素子１２と圧電素子１２を固定する縁材１３とこの
外部に圧電素子１２が検出した圧力を信号に変換し、空
気調和機室内機１の前面に取り付けられた受信部１４に
信号を発信するための発信部１５と、これらを手首等の
人体に装着するためのベルト１６よりなっている。

【００１４】また、空気調和機の室内機１の前面に設け
られた吹出しグリル６の下方に心拍センサー１１から発
信された信号を受信する受信部１４と、前面グリル３の
後方に集塵脱臭用のエアフィルター４と、これを通過し
た空気を加熱または冷却する熱交換器５と、送風機７を
収納したものである。

【００１５】また１７は、吹き出し風量を変化させる風
量制御装置であり、電圧の調整等により回転数を制御で
きるモータ１８とモータ１８の回転数を制御する制御部
１９より成る。前記制御部１９は、心拍センサー１１か
ら発信されたデータをもとに、瞬時心拍数を演算する演
算部２０と、この演算結果を送風機７の回転させるモー
タ１８の回転数を制御する制御装置から成る。

【００１６】また、制御装置２１は、受信部１４と連動
していて、心拍センサー１１が一定時間ごとに測定した
データ信号を受信部１４で受信し、瞬時心拍数をつか
み、その傾向に合わせ、室内に居住する人に当たる気流
の強さを一定にするように風量制御装置１７を制御した
り、１／ｆゆらぎの風になるように気流のレベルを適正
に制御するものである。

【００１７】以上のように構成された空気調和機の動作
について図１から図５を用いて説明する。一般に人間の
瞬時心拍数は平静な安静状態では、個人差はあるが一般
的に６０回±５％／分ぐらいである。活動量が増加する
と心拍数も増加する（図４）。また精神的にいらいらし
たり、緊張したり、興奮しはじめると心拍数は増加しか
つ心拍数のバラツキが小さくなる。また逆にリラックス
してくると心拍数は低下かつ安定し、しかも心拍数のバ
ラツキが大きくなる傾向がある。つまり、覚醒レベルと
瞬時心拍数ばらつきは負の相関がある（図５）。

【００１８】瞬時心拍数のバラツキとしては、例えば１
０％を越えるＡ領域では眠気が強い領域であり、５％以
下のバラツキの小さなＣ領域では緊張感がつよく、いら
いらした状態であると言える。このＡ、Ｃの中間のＢ領
域がリラックスしている状態であり、ＡあるいはＣ領域
をＢ領域の瞬時心拍のバラツキレベルにもっていくこと
によりリラックスした状態を維持できる。

【００１９】次に空気調和機本体の動作について説明す
る。まず、送風機７によって前面グリル３から吸い込ま
れた空気は、エアフィルター４と熱交換器５を通過し、
吹出しグリル６より室内い温調された空気を供給する。

【００２０】心拍センサー１１から一定時間毎に測定さ
れたデータを受信部１４が受信し、演算部２０が瞬時心
拍数を計算する。そして所定時間（たとえば10分間）だ
け瞬時心拍数データを累積したのち、これらのばらつき
を演算する。また瞬時心拍数のバラツキが所定値（たと
えば１０％）よりも大きければ眠気が強いので強い気流
を与えるように制御部１９に指令を送る。この結果モー
タ１８を高回転で駆動するように制御し、居住域にいる
人は刺激を受けて覚醒レベルが上昇する。

【００２１】逆にバラツキが小さければ（例えば５％以
下）緊張感が強いと判定し、居住者をリラックスさせる
ために自然風に近い送風パターンである１／ｆゆらぎの
風（ゆらぎ変動の周波数成分がパワースペクトルに反比
例する風のパターン）を送るようモータ１８の回転数を
制御部１９によりコントロールし、緊張感を緩和させ
る。この結果、居住者が過度に緊張した際に身体に無理
なく対応できリラックスできる空間を生み出すものであ
る。

【００２２】次に本発明による空気調和機の第２の実施
例について、図面を参照しながら説明する。なお、第１
の実施例と同一構成については同一符号を付して詳細な
説明は省略する。

【００２３】図６において、２２は演算部である。この
演算部２２では、瞬時心拍数及び、瞬時心拍数のばらつ
きのデータを蓄積し、例えば10分間の瞬時心拍数とその
バラツキの周波数のパワースペクトル（バラツキの大き
さ）の相関を求めるという演算（周波数分析）を行う。

【００２４】この相関は（数１）にて表される。

【００２５】

【数１】

【００２６】一般に、上式のｎ≒−１のときはリラック
スしている状態を、またｎ《−１のときは緊張、ｎ》−
１のときはねむい状態を表していると言われてる。従っ
て演算の結果のｎをもとに、どの状態を表すものかを判
定し、居住者の精神状態を検出判定する。

【００２７】その判定結果をもとに第１の実施例と同様
にリラックスさせる、つまりｎ≒−１の状態になる様気
流のレベルを適正に維持させるようにモータの回転数の
制御を行う。つまり、ｎ《ー１のときには自然風に近い
１／ｆの風を与えるように制御し、逆にｎ》ー１のとき
には居住者にある程度の刺激を与えるため、強めの風を
送るよう制御し居住者にリラックスを与え快適な居住空
間にするものである。

【００２８】尚、気流変動の与え方の手段として、風量
（送風機の回転数）ではなく、ルーバのスイングのさせ
方をコントロールすることでも対応できるのは言うまで
もない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明の空気調和機は、人
間の心拍を検出する心拍センサーと、前記心拍センサー
から発信された心拍の信号を受信する受信部と、受信部
と連動していて人間の瞬時心拍数のバラツキレベルに応
じて気流の強さをコントロールすることが可能な空気調
和機であるので、人間の瞬時心拍数のレベルつまり人間
の緊張レベルに合わせ、緊張時にはリラックスできる１
／ｆゆらぎの風を、逆に眠いときには強い刺激を与える
ため強風を送るようコントロールするものである。

【００３０】またさらに、人間の心拍を検出する心拍セ
ンサーからの信号をもとに瞬時心拍数のバラツキの大き
さ（パワー）（Ｐｗ）のデータを所定時間蓄積演算し両
者のパワースペクトルが瞬時呼吸数の変動周波数分の１
（１／ｆ）に近づく様に気流の強さ・変動を制御するの
で、人間の緊張レベルに合わせて適正な時期に適正なレ
ベルの気流を室内に発生させることができる。

【００３１】この結果、人間の緊張状態をやわらげると
共に逆に眠気が強い場合には気流により刺激を与え、生
理的・心理的に良好な効果をもたらす生活環境を形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一の実施例における風量の制御ブロッ
ク図

【図２】（ａ）同実施例における心拍センサーを手首に
取り付けた状態を示す斜視図 （ｂ）同実施例における心拍センサーのＡ部拡大斜視図 （ｃ）同実施例における心拍センサーの断面図

【図３】同実施例における空気調和機の断面斜視図

【図４】瞬時心拍数と活動レベルを示す特性図

【図５】瞬時心拍数のばらつきと覚醒レベルを示す特性
図

【図６】本発明の第２の実施例における風量の制御ブロ
ック図

【図７】瞬時心拍数の周波数特性を示す特性図

【図８】従来例における空気調和機の正面図

【図９】従来例における空気調和機の設置例概略図

【図１０】従来例における空気調和機の縦断面図

【符号の説明】

１ 空気調和機の室内機本体 １１ 心拍センサー １４ 受信部 １９ 制御部 ２０ 演算部 ２１ 風量制御装置 ２２ 演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人間の心拍を検知する心拍センサーと、
   前記心拍センサーから発信された信号を受信する室内機
   本体に取り付けられた受信部と、前記受信部からの信号
   を基に人間の瞬時心拍数を演算する演算部と、瞬時心拍
   数のばらつきの大きさに応じて人体に当たる気流の流速
   に変動を与える風速制御装置とを備えた空気調和機。
2. 【請求項２】 人間の心拍を検出する心拍センサーと、
   前記心拍センサーから発信された信号を受信する室内機
   本体に取り付けられた受信部と、前記受信部からの信号
   を基に瞬時心拍数の変動周波数ｆと心拍のバラツキの大
   きさを表わすパワースペクトルとの相関を演算する演算
   部と、その演算結果をもとに、瞬時心拍のバラツキのパ
   ワースペクトルが変動周波数分の１に近づく様に人体に
   当たる気流の流速の出力レベルが気流の変動周波数に反
   比例するように制御する風量制御装置を備えた空気調和
   機。