JPH09170797A

JPH09170797A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH09170797A
Application number: JP7331372A
Authority: JP
Inventors: Satsuki Suo; 五月周防; Makoto Ijiri; 良井尻
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JP3113193B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体リズムを考慮した就寝数時間前の環境温
度制御により睡眠の質や睡眠の快適性の向上を図る。ま
た起床後から数時間の環境温度制御により生体リズムの
立ち上がりや活性を助長させることで、快適性の向上を
一層高める。【解決手段】就寝時刻判定部６と起床時刻判定部７を
備えることで予め就寝時刻と起床時刻を検知でき、タイ
マー、限時手段８も備える。また室内の温度、輻射、気
流、湿度の各温熱要素のうち少なくとも１つの要素につ
いてコントロールして、就寝前・睡眠中・起床後の異な
る運転モードを、少なくとも１つ以上記憶している運転
モード記憶部９と、少なくとも温冷感・快適感クレーム
や所望する就寝時刻・起床時刻を入力できる入力装置１
を具備する。更に温熱環境計測部１０、温熱環境制御部
１２を具備することで、個人の睡眠時間に応じて自動で
睡眠前、睡眠中、睡眠後の各種運転モードを行うこと
で、快適性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、快適睡眠を得るた
めに、実際の生体リズムよりも先行して体温のセットポ
イントを、また生体リズムと人の温熱感覚を考慮して、
被空調空間の空気調和を行う空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、睡眠中の快適性の向上、睡眠
の質的向上、主観的睡眠感の向上などを図る目的のため
の発明がいくつか提案されている。これらは、おやすみ
運転モード中（睡眠中）に温度を変化させることによっ
て、快適な睡眠を図ろうとするものであり、例えば、特
開平５−８８７５８号公報などが挙げられる。また、生
体リズムを考慮した寝床内温熱制御、空調制御によって
快適な睡眠を得ようとするものが、特開平２−４３０４
号公報、特開平３−２２５１４１号公報、特開平６−３
４１７８号公報などで公知である。

【０００３】また、就寝前数時間における睡眠の質を向
上させるための制御を行うには、就寝、起床を事前入力
あるいは予測、判定する必要があるが、これらの先行技
術として次のような方法が挙げられる。まず、就寝の判
断を行う方法については、就寝時にセットする「おやす
みタイマー」から就寝を判断し、「おやすみタイマー」
が作動している時と、作動していない時に応じて運転モ
ードを変えて快適性を向上させる方法や、寝具に設けた
体動検知手段によって在床を判定する手段を用いた制御
方法があり、起床判定方法としては、寝具に配設された
圧電素子により体動を検知し、体動頻度を演算すること
から起床のタイミングを判定する方法などがいくつか提
案されている。さらに、在室状態や生活行為を推定して
空調機にオン・オフの指示を出すことによって空調機の
自動運転を可能にする、という在室パターン予測装置に
ついての提案もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にはいくつかの課題がある。まず、睡眠中の快適性
の向上、睡眠の質的向上、主観的睡眠感の向上などを図
る空調装置において、前出の特開平２−４３０４号公
報、特開平３−２２５１４１号公報、特開平５−８８７
５８号公報では、主としておやすみ運転モード中（睡眠
中）の空調を工夫することによって快適睡眠を図ろうと
するものであるが、より良い睡眠を得ようとするなら
ば、睡眠に入る数時間前に人間が置かれる環境について
も考慮すべきであり、この睡眠数時間前の室内温度制御
を工夫することで、睡眠の質が向上できることを実験的
に確証し、睡眠中の快適温度制御との組み合わせで、さ
らに睡眠の質を向上し得る可能性がある。

【０００５】また特開平６−３４１７８号公報では、生
体リズム（活性率リズム）に合った朝、昼、夜の運転モ
ードを設けた空気調和方法であり、睡眠（睡眠の質）に
与える影響については考慮されておらず、また人間の持
つ生体リズムに非常によく合致している自然環境の朝、
昼、夜の状態を勘案しているもので、朝は温度を低め
に、夕方は中位にするとある。しかし、実際に設定温熱
環境を考えた場合、人間の温熱感覚を考慮に入れること
が大変重要なポイントとなる。実際の人間の感覚は、一
定温度の環境中においても朝は涼しく、夜はやや温かめ
に感じることは公知事実である。快適制御を考えると、
不快に感じない程度に、かつ生体リズムにメリハリがあ
るような体温変動を助長する温熱環境制御が望ましい。
例えば、起床後の朝の運転モードにおいては温度設定を
やや低めにするとあるが、生体リズムの朝の立ち上がり
を助長させると考えるのなら、人が感じる温冷感におい
て、快適範囲内でやや涼しい側の設定と考える必要があ
る。人の体温調節において人の感じる温熱感覚は、体温
レベル変動を考える際に非常に重要なポイントとなるの
で、人の体温を少しでもコントロールしようと考えるの
なら、温熱感覚は見逃せない点である。

【０００６】就寝の判断については、特開平７−９１７
２２号公報では就寝時に「おやすみタイマー」をセット
した時点を就寝と判断し、また特開平５−３８３６５号
公報では寝具に設けた体動センサーから在床を判断する
などの方法によるため、就寝時を境として就寝前か就寝
後か程度の判定しかできなかった。従って、就寝前数時
間の制御を考えた場合、例えば就寝２時間前の時点から
制御仕様を変化させるなどの場合には、当日の就寝予定
時刻を予め入力したり、就寝２時間前に予めスイッチを
入れるなどの煩わしい作業を行わねばならなかった。ま
た、一般の住宅では寝室が独立している場合がほとんど
で、その場合、在室部屋と寝室は連動して空調する必要
がある。本発明は就寝前数時間の制御を特徴とするが、
その制御は、ユーザーが所望する入眠時間以前の時間帯
（覚醒中）に行われ、睡眠中は別の制御と考えている。
従って、例えば、寝室へは寝るためだけの目的で入室し
て即入眠したい場合は、寝室が予め快適になるように空
調されている必要があり、そのためには、就寝前にスイ
ッチを入れておかなければならないという煩わしさがあ
り、またスイッチの入れ忘れの場合は、寝室内が不快な
状態にあることから入眠が阻害されたりする可能性があ
るなどの課題があった。このため、スイッチの入力忘れ
や入力作業の煩わしさを解決するための手段として自動
運転を考えた場合、就寝時刻を予め予測する方法あるい
は装置が必要である。

【０００７】また、特開平５−３３７１０３号公報で
は、寝具に配設された圧電素子により体動を検知し、体
動頻度を演算することから起床のタイミングを判定する
方法についての発明であるが、実現のための装置が複雑
でコストが高くなり、またトイレに起きるなどの中途覚
醒の場合は誤って起床と判定してしまう可能性があり、
さらに個人が意志的に起床したい、あるいは起床しなけ
ればならない時間に、より自然に起床できるようにする
ためには、予めユーザーが起床したい時間を入力もしく
は予測する必要がある。このことから簡易かつ確実に起
床を予測判定する方法が要望される。

【０００８】また、生活パターンを予測する装置として
特開平２−２５４２４７号公報に記載されるものがある
が、そこでは生活行為推定手段として、睡眠時において
は起床時刻や入室時刻を予測するもので、就寝時刻を予
測するものではない。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、第１に、主として睡眠の質や
主観的睡眠感の向上を念頭に、生体リズムを考慮して、
まず就寝数時間前の環境温度制御によって、睡眠の質や
睡眠の快適性を向上させ、また起床後から数時間もしく
は外出までの間の環境温度制御によって、生体リズムの
立ち上がりや活性を助長させることによって、より一層
高い快適性の確保と生体リズムの活性を可能とする空気
調和機を提供するにある。また、本発明は予測就寝時刻
を察知することから、機器を就寝前に自動的に作動させ
ることが可能となり、起床判定方法の提案から、簡易か
つ確実な起床判定が可能となる空気調和機を提供するに
ある。さらに、本発明は、就寝時刻予測方法や起床時刻
判定方法を用いることによって、空調機などの機械操作
の入力忘れや煩わしさを軽減でき、快適性の向上、省エ
ネ効果をもたらすことのできる空気調和機を提供するに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、少なくとも温冷感・快適感クレーム及び予め所
望する就寝時刻・起床時刻を入力できる入力装置と、該
入力装置に入力された就寝時刻と起床時刻をそのまま判
定する就寝時刻判定部及び起床時刻判定部と、室内の温
度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なくとも１
つの要素についてコントロールして就寝前・睡眠中・起
床後の異なる運転モードを、少なくとも１つ以上記憶し
ている運転モード記憶部と、予約された就寝時刻と起床
時刻の数時間前と就寝時刻、起床時刻の時点で作動して
前記運転モード記憶部からそれぞれ適したモードを選ぶ
タイマー・限時手段と、人体周囲の温熱環境を計測する
温熱環境計測部と、少なくとも前記温熱環境計測部で計
測されたデータと前記温冷感・快適感クレームからの情
報とを演算処理するマイクロコンピュータと、該マイク
ロコンピュータからの命令によって空気調和機を制御す
る温熱環境制御部とを具備していることを特徴とする。
具体的には、図１に示すように、入力装置１には、通常
入力機能部２と温冷感・快適感クレーム入力部３、就寝
時刻入力部４、起床時刻入力部５を備え、予め就寝時刻
と起床時刻を入力し、就寝時刻判定部６と起床時刻判定
部７において判定され、タイマー・限時手段８におい
て、予約された就寝時刻の２〜４時間前と就寝時刻、起
床時刻の時点で作動し、運転モード記憶部９からそれぞ
れ適したモードが選ばれ、各運転モードデータと、温熱
環境計測部１０において計測されたデータと、温冷感・
快適感クレームやその他の風速、風向、湿度などにおけ
る個人の好みの設定データなどから、マイクロコンピュ
ータ１１を介して演算処理され、演算処理されたデータ
に応じて温熱環境制御部１２において空気調和機１３を
制御するものである。

【００１１】請求項２に係る発明は、就寝前の運転モー
ドが、就寝前から就寝時までに、快適範囲内で温冷感が
やや冷感側になるように室内の温度、輻射、気流、湿度
の各温熱要素のうち少なくとも１つの要素についてコン
トロールし、就寝時には温冷感が中立になるように室内
の温度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なくと
も１つの要素についてコントロールするように設定され
ていることを特徴とする。具体的には、図２に示すよう
に、就寝数時間（約２〜４時間）前から就寝時までの間
に、快適範囲内でＰＭＶ＝０（中立）→ＰＭＶ＝−０．
５（やや涼しい）→ＰＭＶ＝０（中立）と室内温度を変
化させるものである。

【００１２】請求項３に係る発明は、起床後の運転モー
ドが、起床時に温冷感が中立となる室内温熱環境から、
快適範囲内で温冷感がやや冷感側になるように、室内の
温度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なくとも
１つの要素についてコントロールするように設定されて
いることを特徴とする。具体的には、図３に示すよう
に、起床時から起床後数時間（約２時間以内）にかけ
て、快適範囲内でＰＭＶ＝０（中立）→ＰＭＶ＝−０．
５（やや涼しい）と室内温度を変化させるものである。

【００１３】請求項４に係る発明は、就寝時刻判定部
が、起床判定部、就寝判定部、就寝時刻予測部を備え
て、就寝時刻を予測できるように構成されていることを
特徴とする。請求項５に係る発明は、就寝時刻予測部
が、日々の個人の睡眠時刻、起床時刻、睡眠時間の睡眠
パターンの情報と、睡眠パターンの週間、月間、年間、
季節性の周期性と、実際の就寝・起床時刻との妥当性を
考慮した情報から、予測就寝時刻を算出するように構成
されていることを特徴とする。具体的には、図４に示す
ように、寝時刻予測部２１と就寝判定部２７、起床判定
部２８から構成される就寝時刻予測装置であり、就寝時
刻予測部２１では日々の個人睡眠パターン記憶部２２か
らの情報と、前夜の起床時刻２３、前夜の就寝時刻２４
から当日の就寝時刻２５が出力されるが、後に予測され
た就寝時刻２５と実際の起床時刻２６を照合した結果
と、実際の就寝時刻と起床時刻を過去の睡眠パターンと
して記憶部２１に記憶されるといった方法で、就寝時刻
が予測される構成からなっているものである。

【００１４】請求項６に係る発明は、入力装置が、目覚
まし時計機構を設け、目覚まし手段をオフにした時点か
ら起床時刻と判定し、起床判定時刻に伴って空気調和機
の制御方法を変化させるように構成されていることを特
徴とする。具体的には、図５に示すように目覚し機能部
１４を設けて、起床時刻入力部５と連動させるといった
構成からなり、目覚し手段をオフにした時点を起床時刻
と判定し、起床判定時刻に伴って空気調和機の制御方法
を変化させるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。図１は本発明に係る空気調和機の構成
を示すブロック図である。入力装置１には、通常入力機
能部２と温冷感・快適感クレーム入力部３、就寝時刻入
力部４、起床時刻入力部５を備えていて、例えばリモコ
ンなどの入力部に相当する。まず、通常入力機能部２と
は、通常機種のリモコンや壁掛け入力部などには常備さ
れている、風速、風向、設定温度、湿度などを設定する
部分やモード（一定、ゆらぎ、除加湿、おまかせ、おや
すみなど）運転設定部や、タイマー部などを兼ね備えて
いる部分である。温冷感・快適感クレーム入力部３は、
例えば、図６に示す温冷感評価スケール、図７に示す快
適感評価スケールなどの数値を入力し、温冷感と快適感
の両者を考慮することができる。就寝時刻入力部４、起
床時刻入力部５では、時刻などの表示部と時刻入力部な
どから構成され、予め所望する就寝時刻と起床時刻を入
力できるようになっている。

【００１６】就寝時刻判定部６と起床時刻判定部７にお
いては就寝時刻入力部４、起床時刻入力部５で入力され
た時刻をそのまま判定し、タイマー・限時手段８におい
て、まず予約された就寝時刻の２〜４時間前と就寝時
刻、起床時刻の時点で作動して運転モード記憶部９から
それぞれ適したモードが選ばれる。運転モードは、例え
ば、快適睡眠準備モード（就寝前）、おやすみモード
（睡眠中）、おはようモード（起床後）などであり、ま
たそれぞれのモードでは、人体の体温リズムの動きを助
長するような特徴をもったパターンが記憶されていて温
熱環境制御を行えるようになっている。温熱環境計測部
１０は、人体周囲の温熱環境を計測するためのセンサで
構成され、例えば、少なくとも室内温度センサを備えた
ものであり、また温熱６要素（室温、輻射温度、風速、
湿度、着衣量、活動量）や照度などの各要素を計測する
ための、複数のセンサを具備するものが望ましい。計測
された温熱情報はマイクロコンピュータ１１に伝えられ
る。

【００１７】マイクロコンピュータ１１では、まず温熱
環境計測部１０で計測された各要素をパラーメータとし
て、常に演算処理が行われている。例えば、従来から用
いられているＰＭＶ値を算出するなどして、実際の温熱
環境の快適性を物理的に評価する。現在広く活用されて
いるＰＭＶ制御があるが、ＰＭＶ値が−０．５（neutra
l とslightly cool の中間点）〜＋０．５（neutral と
slightly warm の中間点）の範囲が快適範囲とされてい
る。例えば、上記記載の快適睡眠準備モード（就寝
前）、おやすみモード（睡眠中）、おはようモード（起
床後）が実行される時間帯以外は、基本的にＰＭＶ制御
と考えて、快適なＰＭＶ値が０付近に空調されていると
する。各運転モードデータと、温熱環境計測部１０にお
いて計測されたデータと、温冷感・快適感クレームやそ
の他の風速、風向、湿度などにおける個人の好みの設定
データなどからの情報は、マイクロコンピュータ１１を
介して演算処理されるが、この時、温熱環境における個
人の好みの（中立温熱環境の設定基準と快適範囲の暑い
方側と寒い方側の値）などは、ニューロ学習などが行わ
れることによって、個人に適応させていくことが望まし
い。例えば、快適睡眠準備モード運転中の時を例にする
と、快適睡眠を考慮した場合、就寝前は、睡眠によって
体温が大きく下降するようにするための準備を行う必要
がある。そのためには、準備段階ではある程度涼しさを
感じる（快適範囲内で）ことで体温をやや上昇させ（対
向流熱交換）、睡眠中は、入床時からのより大きな体温
下降を得ることができ、快適睡眠が得られる。従って、
モード設定の基準値は、ユーザーが快適範囲内でやや涼
しく感じるところに設ける必要があり、例えば、ＰＭＶ
値を例にすると−０．５付近となるように温熱環境を制
御する。室内環境を制御するためには、まずマイクロコ
ンピュータ１１で演算処理された情報は、温熱環境制御
部１２に伝えられる。温熱環境制御部１２は、マイクロ
コンピュータ１１からの命令によって動作するドライブ
回路等により構成されており、伝えられた情報によって
空気調和機１３を制御する。空気調和機１３としては、
能力可変圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内
熱交換器を接続した冷凍サイクルを備え、冷房運転や暖
房運転を実行するもの、あるいは輻射パネル等によっ
て、少なくとも室内温度をコントロールできる機器とす
る。温熱環境の室温、湿度、輻射温度、風速等の複数の
要素をコントロールできる機器であればなお望ましい。
このように、情報を絶えず機器側にフィードバックさ
せ、空調機をコントロールすることから、様々な空調空
間の創出が可能となる。

【００１８】また、上記した運転を行う際は、自動また
は各運転モードの選択スイッチを設けて、選択自動運転
することも可能にすることが望ましい。また、上記記載
の例は、ワンルームや病院、老人ホーム等の施設など
の、主として居間と寝室が同室の場合であり、一般住宅
などの寝室が別に設けられている場合は、各部屋を連動
させて制御する必要がある。それは、寝室へは主として
睡眠の目的で入室する場合がほとんどであるので、大抵
の場合、就寝前２〜４時間、起床後数時間は別室で過ご
している可能性が高い。従って、各モードが実行される
際は、ユーザが滞在している部屋について行わねばなら
ず、各部屋にユーザが滞在しているか否かは、手動で切
り替えるか、ＣＣＤカメラなどの各種センサーで自動的
に滞在か否かを判断する技術も必要となる。このように
して、各部屋の空調を連動させることによって実現可能
となる。

【００１９】上記構成の空気調和機によって、個人の睡
眠時間に応じて自動で睡眠前、睡眠中、睡眠後の各種運
転モードを行うことが可能となり、快適性、快適睡眠を
向上させることができる。

【００２０】図２は就寝前の運転モード設定を示すもの
で、就寝数時間（約２〜４時間）前から就寝時までの間
に、快適範囲内でＰＭＶ＝０（中立）→ＰＭＶ＝−０．
５（やや涼しい）→ＰＭＶ＝０（中立）と室内温度を変
化させるように設定したものである。また、ここではＰ
ＭＶ＝０を中立の基準点としているが、各個人によって
中立点は異なるので、図１における通常入力機能部２や
温冷感・快適感クレーム入力部３における入力値によっ
て、個人に対応させていくことが望ましい。

【００２１】このような運転モード設定によれば、就寝
数時間（約２〜４時間）前から快適範囲内で温冷感がや
や涼しい方側になるように室内温度を変化させることに
よって、体温をやや上昇させ、また就寝時までに再び温
冷感が中立となるように室内温度を変化させることによ
って、就寝時までに体温が下降しやすい状態をつくり、
さらに就寝とともに体温の大きな下降を生み出し、結果
として主観的睡眠感の向上をもたらすことができる。

【００２２】図３は起床後の運転モード設定を示すもの
で、起床時から起床後数時間（約２時間以内）にかけ
て、快適範囲内でＰＭＶ＝０（中立）→ＰＭＶ＝−０．
５（やや涼しい）と室内温度を変化させるように設定し
たものある。起床時から２時間以内は、朝の直腸温の立
ち上がりが最も大きい時であり、このときの低温側への
温度変化（ただし快適範囲内での変化）は、末梢部位へ
の適度な冷刺激によって、対向熱流交換が行われ、直腸
温の上昇を促進するため、最も効果的であると考えた。
また、ここではＰＭＶ＝０を中立の基準点としている
が、各個人によって中立点は異なるので、図１における
通常入力機能部２や温冷感・快適感クレーム入力部３に
おける入力値によって、個人に対応させていくことが望
ましい。

【００２３】このような運転モード設定によれば、起床
時から起床後数時間（約２時間以内）にかけて、快適範
囲内で温冷感がやや涼しい方側になるように室内温度を
変化させることによって、起床時からの体温上昇をスム
ーズにし、結果として朝の爽快感を向上させることがで
きる。

【００２４】図４は就寝時刻予測装置を示した機能ブロ
ック図である。この就寝時刻予測装置は、就寝時刻予測
部２１と就寝判定部２７、および起床判定部２８からな
る。まず就寝判定部２７は、実際の入床時刻を判定する
部分であり、できるだけ正確であることが望ましい。入
床時刻を手動で入力する場合は、例えば、入床時に自分
でスイッチを入力するとか、おやすみモード入力時を入
床とみなすなどの方法が考えられる。また入床時刻を自
動で入力する場合は、活動量センサーで活動量が低下し
たところを入床とみなしたり、寝具に取り付けられた圧
電センサーによって入床を判定したり、あるいは照度計
を用いて照度を計測し、照明消灯時を入床と判断して、
入床時刻を判定したりなどの方法を採用することによっ
て、就寝を判定し、また時計機構を備えていて就寝時刻
を判定する。

【００２５】起床判定部２８についても実際の起床時刻
を判定する部分であり、できるだけ正確であることが望
ましい。起床判定部２８は、例えば、起床判定部２８内
に目覚まし機能を有する部分を具備し、翌日の起床予定
時間を予め入力しておいて、目覚まし手段を最終的に止
めた時点を起床時とみなしたり、あるいは圧電センサー
で寝床からの起床を判定したり、活動量センサーで寝床
から起きた状態を測定し、活動量が極端に上昇した場合
を起床と判定するなどの方法によって、起床を判定し、
また時計機構を備えていて起床時刻を判定する。

【００２６】就寝時刻予測部２１においては、まず日々
の個人の睡眠パターン記憶部２２が、年間カレンダー機
能や時計機能を備え、ＩＣ等の記憶手段を用いて、年
間、月間、週間、季節性などの周期性要素を考慮しなが
ら、個人の実際の睡眠パターンを記憶していく部分であ
り、基礎データとして予め入力しておく必要がある。例
えば、ほぼ規則正しい生活を送っている人は、大まかな
１週間分のデータを入力しておき、これを教師データと
する。通常のサラリーマンや学生などは、平日、休日
前、休日に分けて、週間特性のある生活を送っている場
合が多く、またその他にも暑い夏は早く目覚めるが、寒
い冬は朝の目覚めが遅くなりがちといった場合や、前日
に睡眠時間が短かった場合は次の日就寝が早く長時間睡
眠をとるなどといった特性は、後述するニューロ学習に
よって重み付けされ、就寝時刻を求める。そこで、個人
の睡眠パターン記憶部２２からの情報と、前夜の起床時
刻２３、前夜の就寝時刻２４から、当日の予測就寝時刻
２５が出力されるが、後に予測就寝時刻２５と実際の就
寝時刻２６を照合した結果と、実際の就寝時刻と起床時
刻を過去の睡眠パターンとして記憶部２２に記憶される
といった方法で、就寝時刻が予測される構成からなって
いる。

【００２７】ここで、就寝時刻予測方法の例について述
べる。算出方法には、神経回路網を用いる方法、統計的
処理から算出する方法、ファジィ推論を用いる方法など
が挙げられる。ここでは、神経回路網を用いる場合の例
について述べる。入力ユニットには、個人の睡眠パター
ン記憶部２２に記憶されている年間、月間、週間、季節
性などの周期性要素でパターン化されたデータと前夜の
起床時刻２３、前夜の就寝時刻２４が入力される。出力
ユニットは１つだけあり、その日の予測就寝時刻を出力
する。出力された予測就寝時刻２５は、実際の就寝時刻
２６と照合され、その結果が許容範囲内（±３０分以
内）にない場合はデータから削除され、許容範囲内の場
合はその結果が随時記憶されていく。神経回路網は、そ
の構造から階層構造と相互結合構造に分けることがで
き、本発明はいずれの方法でもよい。神経回路網は入力
層、中間層、出力層からなる階層構造の例である。各層
は１以上のユニットから構成され、ユニット間の結合は
入力層から中間層、出力層という１方向のみの結合しか
なく、層内のユニット間結合はない。例では中間層は１
層であるが、複数層設けてもよい。神経回路網のユニッ
ト構造は、他のユニットの出力を受け、これに重み付け
を行い総和をとり、一定の規則（変換関数）で変換し、
その結果を出力する。

【００２８】神経回路網を予測就寝時刻算出回路として
動作させるための学習法を説明する。神経回路網の学習
法とは、この場合、実際の出力を目標値（望ましい出
力）に近づけることであり、各ユニットの各重みを変化
させて行う。まず、各個人の通常の大まかな１週間分の
睡眠パターンを教師データとして、さらに月間、年間、
季節性、休日と平日との前後関連性などを加味し、これ
で神経回路網の各重みを学習させる。学習法としては公
知の逆誤差伝播法を用いればよい。出力値（予測就寝時
刻）と実際の就寝時刻との誤差が所定の値以下になるま
で繰り返して行い、就寝時刻予測する。

【００２９】このような方法を用いることによって就寝
時刻を予測することが可能となり、また就寝時刻を予測
することを用いることによって、就寝前数時間のタイミ
ングを計った快適睡眠準備モードの自動運転が可能とな
り、さらに独立した寝室などを予め自動で快適に空調し
ておくことが可能となり、空調機スイッチを予め入力す
る煩わしさを軽減し、また入力忘れも解消できる。

【００３０】図５は、空気調和機の入力装置を示したブ
ロック図である。この入力装置は、図１に示す入力装置
１の機能を拡大したものであり、目覚まし機能部１４を
設けて、起床時刻入力部５と連動させる構成となってい
る。目覚まし機能部１４には、限時部、時計機構、表示
部、目覚まし部（音、振動、光、温度などの生体に刺激
を与えることによって覚醒に導くための手段）などが内
蔵されていて、起床時刻入力部５において所望の起床時
刻を入力し、入力された時間になると限時部から信号が
送られ、その信号によって作動する目覚まし部からの覚
醒刺激を解除した時点を起床時刻と判定し、この起床判
定時刻に伴って空気調和機の制御方法を変化させる、つ
まり、おやすみモードからおはようモードへと切り替え
るものである。

【００３１】このような入力装置によれば、目覚まし機
能と空調機を一体化することで、起床時の判定を簡易か
つ確実に行え、起床時からの空調運転をスムーズに行う
ことが可能となり、特に睡眠から覚醒状態への変化に伴
って空調運転を変化させる場合などに用いると便利であ
る。

【００３２】

【実施例】前述した従来技術では、主としておやすみ運
転モード中（睡眠中）の空調を工夫することによって快
適睡眠を図ろうとするものがほとんどであるが、よりよ
い睡眠を得ようとするならば、人の実際の体温よりも２
時間程度先行するセットポイントを考慮して、睡眠に入
る数時間前に人間が置かれる環境についても睡眠の準備
段階として考慮すべきであり、この睡眠数時間前の室内
温度制御を工夫することで睡眠の質が向上できることを
実験的に確証し、睡眠中の快適温度制御との組み合わせ
で、さらに睡眠の質を向上し得る可能性があることを見
い出した。また、起床後は、体温の立ち上がりを助長す
るような室内温度制御についても実験的に検証した。以
下に実験についての方法と結果について説明する。

【００３３】まず実験についての説明にはいる前に、本
発明の根本的な視点となる、人の生体リズムについて簡
単に説明する。図８は人の睡眠付近の生体リズム（体温
の日周リズム）についての模式図を示す。実線が、実際
の体温の変動を示し、破線が、実際の体温よりも２時間
程度先行しているセットポイントを示す。セットポイン
トとは、脳内にある体温制御の司令部である。体温は、
睡眠前から徐々に下降し始め、就寝とともに急降下し、
その後徐々に下降を続けて、明け方付近に最低となった
後に上昇し始め、起床とともに急上昇し、その後徐々に
上昇を続け、夕刻付近に最高となるといった、日周リズ
ムとなっているのが一般的である。従来技術では睡眠中
の環境制御を考えているのがほとんどであるが、実際の
体温よりも先行するセットポイントを考慮すると、快適
睡眠に備えて睡眠前の準備段階の環境制御が大切である
と考える。また、起床後は体温上昇がスムーズである
と、すっきり目覚められるが、起床後の環境温度制御で
体温上昇を助長できるかどうかを検証する必要もある。
そこで本実験では、あえて睡眠中については温度変化
（刺激）は考えずに、睡眠前、起床後の環境温度変化
（刺激）が、体温、主観的睡眠感などにどの様に作用す
るかを実験的に検証した。

【００３４】まず、実験条件について説明すると、被験
者は実験の数日前から、なるべく就寝時間２３：００、
起床時間７：００の睡眠時間８時間となるような規則的
正しい生活サイクルに慣れるようにし、実験日の朝９：
００頃から実験室に入って、通常に近い生活をした。実
験の測定は図９に示すタイムスケジュールと設定条件で
行われた。環境条件は、風速０．３（ｍ／ｓ）、相対湿
度６０（％）、活動量１．０（ｍｅｔ）、着衣量０．４
（ｃｌｏ）の時、−０．５＜ＰＭＶ＜０（快適範囲内で
温冷感がやや涼しい）となる室温範囲は、約２５．５〜
２７．０°Ｃとなるので、この快適範囲内での環境条件
を設定した。実験パターンは、実験期間通して室温２７
°Ｃ一定の条件（一定）と、（下降）条件は、１９：０
０に室温２７°Ｃ（ＰＭＶ＝０）から２１：００までに
室温２５．５°Ｃ（ＰＭＶ＝−０．５）となるように徐
々に下降させ、再び２３：００の就寝時に２７°Ｃ（Ｐ
ＭＶ＝０）となるように徐々に上昇させた。また起床後
については、室温２７°Ｃ一定の条件（一定）と、起床
時から２時間後までに、室温２７°Ｃ（ＰＭＶ＝０）か
ら２５．５°Ｃ（ＰＭＶ＝−０．５）に下降させる条件
（下降）の２パターンの比較で行った。測定項目は、主
観的睡眠感・温冷感・快適感アンケート、皮膚温２点
（下腿、足背）、直腸温である。

【００３５】次に、実験結果について述べる。図１０
は、ＯＡＳ睡眠調査票（ＯＡＳ睡眠調査票の開発，精神
医学，２７（７）：７９１−７９９，１９８５）を用い
て主観的睡眠感を測定し、睡眠に関する５因子について
各因子毎に平均値を算出し、それを一定条件（●）と下
降条件（▲）についてレーダーチャートで示したもので
ある。各因子の得点は、数値が大きい方がより良い睡眠
感を表す。よって図１０より、すべての因子において一
定条件より下降条件の方が良い睡眠感が得られたことが
判る。図１１は、温冷感アンケートの結果であり、就寝
前は一定条件（●）と下降条件（▲）ともほぼニュート
ラル（０）付近の申告値であり、下降条件で若干やや涼
しい方側の申告値となっている。また起床後においても
両者ともニュートラル付近の申告値であるが、下降条件
について安定した温冷感の申告値が得られた。また図１
２は、同時に計測された快適感アンケートの結果であ
り、一定条件（●）と下降条件（▲）とも就寝前は快適
な状態にあったことが判るが、起床時には、同じ環境温
度にあるにも関わらず下降条件については快適、一定条
件についてはやや不快という申告が得られ、その後も下
降条件の方が高い快適感が得られた。次に直腸温の経時
データについて図１３に示した。一定条件が薄い線、下
降条件が濃い線で示してあり、また図中のハッチング部
は定められた睡眠時間を示している。図１３より、就寝
前は下降条件において比較的やや高いレベルにあり、睡
眠中間位までほぼ同じレベルであることから、覚醒から
就寝時までの直腸下降度は下降条件で大きい結果とわか
り、また睡眠後半からは下降条件の方が高いレベルにな
り、起床時から２時間の間の直腸温の立ち上がりは下降
条件で大きいことが判る。また図１２は下腿皮膚温度、
図１５は足皮膚温度の経時データであり、一定条件が薄
い線、下降条件が濃い線で示してあり、また図中のハッ
チング部は定められた睡眠時間を示している。なお、下
降条件における起床後のデータは、計測中のトラブルで
欠落している。図１４、図１５より、下腿、足背の皮膚
温は就寝前の覚醒中は、下降条件の方が低いレベルにあ
るが、睡眠中はほぼ同じレベルに達するので、就寝によ
る末梢部位の皮膚温度の上昇度が下降条件において大き
いことが判る。

【００３６】上述の結果から、下降条件において就寝前
に就寝による直腸温の下降をスムーズに行えるように
し、結果として就寝前の温度変化がより良い睡眠感をも
たらし、更に起床後は直腸温の立ち上がりをスムーズに
行えることから、より良い覚醒度や爽快感が得られるこ
とが判った。また、人の体温は２４時間周期（生体リズ
ム）で変動している。この体温を駆動させる機構として
セットポイントというものが存在し、このセットポイン
トは実際の体温よりも約２時間先行していると言われて
いる。そこで、就寝時点において体温が入眠しやすい状
態となるようにするには、セットポイントの変動を考慮
して、空調変動は就寝時間より少なくとも２時間前に行
うべきであり、実験結果より約２〜４時間前から変動開
始することが望ましいことが判った。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る発明によれば、個人の睡眠時間に応じて自動で睡
眠前、睡眠中、睡眠後の各種運転モードを行うことが可
能となり、快適性、快適睡眠を向上させることができ
る。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、生体リズム
のセットポイントを考慮して、就寝数時間（約２〜４時
間）前から快適範囲内で温冷感がやや涼しい方側になる
ように室内温度を変化させることによって、体温をやや
上昇させ、また就寝時までに体温が下降しやすい状態を
つくり、更に就寝とともに体温の大きな下降を生み出
し、結果として主観的睡眠感の向上をもたらすことを可
能とする。

【００３９】請求項３に係る発明によれば、起床時から
起床後数時間（約２時間以内）にかけて、快適範囲内で
温冷感がやや涼しい方側になるように室内温度を変化さ
せることによって、起床時からの体温上昇をスムーズに
し、結果として朝の爽快感を向上させることを可能とす
る。

【００４０】請求項４及び請求項５に係る発明によれ
ば、就寝時刻を事前に予測することが可能となり、また
就寝時刻を予測することを用いることによって、就寝前
数時間のタイミングを計った快適睡眠準備モードの自動
運転が可能となり、更に特に独立した寝室などを予め自
動で快適に空調しておくことが可能となり、空調機スイ
ッチを予め入力する煩わしさを軽減し、入力忘れも解消
できる。

【００４１】請求項６に係る発明によれば、目覚まし機
能と空調機を一体化することで、起床時の判定を簡易か
つ確実に行え、起床時からの空調運転をスムーズに行う
ことが可能となり、特に睡眠から覚醒状態への変化に伴
って空調運転を変化させる場合などに用いると便利であ
る。

【００４２】以上のように、主として睡眠の質や主観的
睡眠感の向上を念頭に、生体リズムを考慮して、まず就
寝数時間前の環境温度制御によって睡眠の質や睡眠の快
適性を向上させ、また起床後から数時間の環境温度制御
によって生体リズムの立ち上がりや活性を助長させるこ
とによって、より大きな快適性の確保を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である空気調和機の構成を示
すブロック図である。

【図２】就寝前運転モードの説明図である。

【図３】起床後運転モードの説明図である。

【図４】就寝時刻予測装置の機能ブロック図である。

【図５】入力装置の構成を示すブロック図である。

【図６】温冷感評価スケールを示す図である。

【図７】快適感評価スケールを示す図である。

【図８】人の生体リズムの模式図である。

【図９】実験タイムスケジュールと実験条件の説明図で
ある。

【図１０】主観的睡眠感の各５因子の平均値を示すレー
ダーチャートである。

【図１１】温冷感アンケートの結果を示す図である。

【図１２】快適感アンケートの結果を示す図である。

【図１３】直腸温の経時データを示す図である。

【図１４】下腿皮膚温度の経時データを示す図である。

【図１５】足背皮膚温度の経時データを示す図である。

【符号の説明】

１入力装置２通常入力機能部３温冷感・快適感クレーム入力部４就寝時刻入力部５起床時刻入力部６就寝時刻判定部７起床時刻判定部８タイマー・限時手段９運転モード記憶部１０温熱環境計測部１１マイクロコンピュータ１２温熱環境制御部１３空気調和機１４目覚まし機能部２１就寝時刻予測部２２睡眠パターン記憶部２３前夜の起床時刻２４前夜の就寝時刻２５予測就寝時刻２６実際の就寝時刻２７就寝判定部２８起床判定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも温冷感・快適感クレーム及び
予め所望する就寝時刻・起床時刻を入力できる入力装置
と、該入力装置に入力された就寝時刻と起床時刻をその
まま判定する就寝時刻判定部及び起床時刻判定部と、室
内の温度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なく
とも１つの要素についてコントロールして就寝前・睡眠
中・起床後の異なる運転モードを、少なくとも１つ以上
記憶している運転モード記憶部と、予約された就寝時刻
と起床時刻の数時間前と就寝時刻、起床時刻の時点で作
動して前記運転モード記憶部からそれぞれ適したモード
を選ぶタイマー・限時手段と、人体周囲の温熱環境を計
測する温熱環境計測部と、少なくとも前記温熱環境計測
部で計測されたデータと前記温冷感・快適感クレームか
らの情報とを演算処理するマイクロコンピュータと、該
マイクロコンピュータからの命令によって空気調和機を
制御する温熱環境制御部とを具備していることを特徴と
する空気調和機。
【請求項２】請求項１において、就寝前の運転モード
が、就寝前から就寝時までに、快適範囲内で温冷感がや
や冷感側になるように室内の温度、輻射、気流、湿度の
各温熱要素のうち少なくとも１つの要素についてコント
ロールし、就寝時には温冷感が中立になるように室内の
温度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なくとも
１つの要素についてコントロールするように設定されて
いることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】請求項１において、起床後の運転モード
が、起床時に温冷感が中立となる室内温熱環境から、快
適範囲内で温冷感がやや冷感側になるように、室内の温
度、輻射、気流、湿度の各温熱要素のうち少なくとも１
つの要素についてコントロールするように設定されてい
ることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】請求項１において、就寝時刻判定部が、
起床判定部、就寝判定部、就寝時刻予測部を備えて、就
寝時刻を予測できるように構成されていることを特徴と
する空気調和機。
【請求項５】請求項４において、就寝時刻予測部が、
日々の個人の睡眠時刻、起床時刻、睡眠時間の睡眠パタ
ーンの情報と、睡眠パターンの週間、月間、年間、季節
性の周期性と、実際の就寝・起床時刻との妥当性を考慮
した情報から、予測就寝時刻を算出するように構成され
ていることを特徴とする空気調和機。
【請求項６】請求項１において、入力装置が、目覚ま
し時計機構を設け、目覚まし手段をオフにした時点から
起床時刻と判定し、起床判定時刻に伴って空気調和機の
制御方法を変化させるように構成されていることを特徴
とする空気調和機。