特開 2022-131849 環境制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022131849

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】環境制御システム

(51)【国際特許分類】

   A47C 27/00 20060101AFI20220831BHJP

【ＦＩ】

A47C27/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021031031

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】505290531

【氏名又は名称】株式会社エアウィーヴ

(71)【出願人】

【識別番号】000125381

【氏名又は名称】学校法人藤田学園

(74)【代理人】

【識別番号】100141092

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 英生

(72)【発明者】

【氏名】内田 祐二

(72)【発明者】

【氏名】大高 洋平

(72)【発明者】

【氏名】田辺 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】立本 将士

(72)【発明者】

【氏名】熊澤 暢宏

(72)【発明者】

【氏名】小山 総市朗

【テーマコード（参考）】

3B096

【Ｆターム（参考）】

3B096AC11

3B096AC12

(57)【要約】

【課題】使用者の寝位置を考慮して寝床内環境を制御することが可能となる環境制御システムを提供する。
【解決手段】送風装置から送られる風による寝床内環境の制御を行う環境制御システムであって、使用者の寝位置を検出する寝位置検出手段と、使用者の近傍における異なる位置それぞれに配置され、温度および湿度を検出する複数の温湿度センサーと、を備え、前記寝位置検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の温湿度センサーのうち使用者との近接度合が所定条件を満たすものを特定し、当該特定された前記センサーの検出結果に基づいて前記送風装置の送風動作を制御する環境制御システムとする。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風装置から送られる風による寝床内環境の制御を行う環境制御システムであって、
使用者の寝位置を検出する寝位置検出手段と、
使用者の近傍における異なる位置それぞれに配置され、温度および湿度を検出する複数の温湿度センサーと、を備え、
前記寝位置検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の温湿度センサーのうち使用者との近接度合が所定条件を満たすものを特定し、当該特定された前記センサーの検出結果に基づいて前記送風装置の送風動作を制御することを特徴とする環境制御システム。

【請求項2】

寝具の上で睡眠をとる際の前記寝床内環境を制御する請求項１に記載の環境制御システムであって、
前記寝位置検出手段は、
前記寝具における上方視で異なる位置それぞれに配置された複数の圧力センサーを有し、前記複数の圧力センサーのうち何れの検出結果が所定の基準値に達したかに基づいて、使用者の寝位置を検出することを特徴とする環境制御システム。

【請求項3】

前記複数の温湿度センサーそれぞれは、前記複数の圧力センサーそれぞれに対応して配置され、
検出結果が前記基準値に達した前記圧力センサーに対応する前記温湿度センサーを、前記所定条件を満たすものとして特定することを特徴とする請求項２に記載の環境制御システム。

【請求項4】

前記複数の温湿度センサーそれぞれは、前記寝具における対応する前記圧力センサーの下側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の環境制御システム。

【請求項5】

前記複数の圧力センサーの少なくとも一部は、使用者の寝姿勢が仰臥位と側臥位の何れであるかが検出可能となるように、幅方向で異なる位置に配置されることを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の環境制御システム。

【請求項6】

熱可塑性樹脂からなるフィラメントを３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体により構成された前記寝具と、
前記寝具の内部に風を送るように設定された前記送風装置と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の環境制御システム。

【請求項7】

前記寝具を覆う通風性を有するカバー体を備え、
前記送風装置により前記寝具の内部に送られた風が、前記カバー体を介して上側へ流れるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の環境制御システム。

【請求項8】

前記寝位置検出手段により使用者の寝位置の変化が検出されたことに基づいて、前記送風装置を駆動させることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の環境制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、寝床内環境の制御を行う環境制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

人は睡眠時に深部体温を低下させることによって、脳を休めていることが知られている。深部体温は、入眠後に手足への血流を多くすることによって体内の熱を外に逃がす同時に、発汗により体の表面温度を低下させることによって低下する。深部体温の低下とともに、浅い眠り（レム睡眠）から深い眠り（ノンレム睡眠）へと移行し、浅い睡眠と深い睡眠を４～５回ほど繰り返した後に目覚める。

【0003】

入眠直後の最初の深い睡眠（最初のノンレム睡眠）への移行時における深部体温の低下速度は、２回目以降の深い睡眠への移行時における深部体温の低下速度より早く、この時の深部体温の低下速度が速い程、良質な睡眠が得られることが知られている。マットレスと掛布団の間に形成される寝床内環境として、温度が32℃～33℃、湿度が40～60％の範囲内が好ましいと言われている。

【0004】

この温度と湿度（以下、これらを纏めて「温湿度」と称することがある）の環境を保つことにより、発汗により発生した水が速やかに蒸発し、体温調節が適切に行われる。寝床内温湿度が上記範囲より高くなると、汗が蒸発しにくくなり、発汗による温度調整が難しくなる。その結果、深部体温を十分に下げることができなくなるので、良質な睡眠が得られなくなる。寝床内温湿度が上記範囲より低くなると、ノンレム睡眠時の深部体温が低下しすぎて、寒さで目が覚めることがある。

【0005】

このような問題を解決するために、浅い睡眠と深い睡眠とを繰り返す睡眠リズムに応じて、寝床内の温湿度を調整する技術が知られている。例えば特許文献１には、マットレスの使用者の睡眠深度の情報を取得する睡眠情報取得部と、前記マットレス内の風量を制御する風量制御部とを設け、前記風量制御部は、前記睡眠深度が深くなる期間（深部体温を低下させるために発汗量が多くなる時期）において、当該睡眠深度が浅くなる期間に比して前記風量を多くするマットレス換気システムが記載されている。これにより、温度および湿度をバランス良く考慮した風量制御の実現が容易となり、快適な寝床内環境を維持できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－１１８６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで使用者の寝位置（寝姿勢をとる使用者の位置）に着目すると、多くの使用者は仰臥位または側臥位の寝姿勢をとると想定されるが、この場合であってもどちらの寝姿勢をとるかはその時々によって変わり、また睡眠中においても寝返りによって寝姿勢が逐次変化することから、寝位置も変化する。そのため、寝床内環境をより適切に制御するためには、使用者の寝位置を考慮して寝床内環境の制御を行うことが望まれる。

【0008】

本発明は上記課題に鑑み、使用者の寝位置を考慮して寝床内環境を制御することが可能となる環境制御システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る環境制御システムは、送風装置から送られる風による寝床内環境の制御を行う環境制御システムであって、使用者の寝位置を検出する寝位置検出手段と、使用者の近傍における異なる位置それぞれに配置され、温度および湿度を検出する複数の温湿度センサーと、を備え、前記寝位置検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の温湿度センサーのうち使用者との近接度合が所定条件を満たすものを特定し、当該特定された前記センサーの検出結果に基づいて前記送風装置の送風動作を制御する構成とする。

【0010】

本構成によれば、使用者の寝位置を考慮して寝床内環境を制御することが可能となる。なお、寝床内環境は使用者が眠るときに接する空間の温湿度の環境であり、使用者の下側に配置される寝具（マットレスや敷き布団等）と使用者の上側に配置される寝具（毛布や掛布団等）が用いられる場合には、これらで囲まれた空間の温湿度の環境が該当する。

【0011】

また、寝具の上で睡眠をとる際の前記寝床内環境を制御する上記構成の環境制御システムにおいて、前記寝位置検出手段は、前記寝具における上方視で異なる位置それぞれに配置された複数の圧力センサーを有し、前記複数の圧力センサーのうち何れの検出結果が所定の基準値に達したかに基づいて、使用者の寝位置を検出する構成としても良い。

【0012】

また上記構成としてより具体的には、前記複数の温湿度センサーそれぞれは、前記複数の圧力センサーそれぞれに対応して配置され、検出結果が前記基準値に達した前記圧力センサーに対応する前記温湿度センサーを、前記所定条件を満たすものとして特定する構成としても良い。また当該構成としてより具体的には、前記複数の温湿度センサーそれぞれは、前記寝具における対応する前記圧力センサーの下側に配置される構成としても良い。

【0013】

また上記構成としてより具体的には、前記複数の圧力センサーの少なくとも一部は、使用者の寝姿勢が仰臥位と側臥位の何れであるかが検出可能となるように、幅方向で異なる位置に配置される構成としても良い。

【0014】

また上記構成としてより具体的には、熱可塑性樹脂からなるフィラメントを３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体により構成された前記寝具と、前記寝具の内部に風を送るように設定された前記送風装置と、を備える構成としても良い。

【0015】

また上記構成としてより具体的には、前記寝具を覆う通風性を有するカバー体を備え、前記送風装置により前記寝具の内部に送られた風が、前記カバー体を介して上側へ流れるようにした構成としても良い。また上記構成としてより具体的には、前記寝位置検出手段により使用者の寝位置の変化が検出されたことに基づいて、前記送風装置を駆動させる構成としても良い。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る環境制御システムによれば、使用者の寝位置を考慮して寝床内環境を制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る環境制御システム１の概略的な断面図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ´断面の矢視図である。

【図3】環境制御システム１における制御系統の構成に関するブロック図である。

【図4】使用者が仰臥位の寝姿勢をとる場合の説明図である。

【図5】使用者が側臥位の寝姿勢をとる場合の説明図である。

【図6】第１実施形態に係る動作制御の流れに関するフローチャートである。

【図7】第２実施形態に係る動作制御の流れに関するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。なお以下の説明における上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、各図に示すとおりである。本実施形態の例では、上下方向は板状に形成されたマットレスの厚み方向に相当し、前後方向は当該マットレスの上で仰臥位の寝姿勢をとる使用者の身長方向に相当し、左右方向は当該使用者の幅方向に相当する。

【0019】

１．第１実施形態
まず第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る環境制御システム１の概略的な断面図（寝具を左右に略二等分する平面で切断した場合の断面図）である。図２は、図１に示すＡ－Ａ´断面の矢視図であり、仰臥位の寝姿勢をとる使用者の概略的な位置を破線で示している。図３は、環境制御システム１における制御系統の構成に関するブロック図である。これらの図に示すように、環境制御システム１は、マットレス２、マットレスカバー３、送風装置４、マットレス上圧力測定装置５、マットレス内温湿度測定装置６、マットレス外温湿度センサー７、および制御装置８を備える。

【0020】

マットレス２（寝具の一形態）は、熱可塑性樹脂からなるフィラメントを３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体により形成されたマットレスである。フィラメント３次元結合体は良好な通気性を有し、また水洗い等も容易であるため、清潔に使用できる点でも優れている。なおフィラメント３次元結合体の製造方法等については公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。このようにマットレス２は、空隙を多数有する弾性フィラメントの結合体により構成されている。なおマットレス２の外面全体は、良好な通風性を有するマットレスカバー３（薄い生地で形成されたカバー体）に覆われている。

【0021】

送風装置４は、マットレス２の内部に風を送るように設定されており、吸気ファン４ａと排気ファン４ｂを有する。吸気ファン４ａはマットレス２の前側の縁に設置されており、排気ファン４ｂはマットレス２の後側の縁に設置されている。これらのファン４ａ，４ｂが回転駆動することによりマットレス２の前側外部から内部へ空気が流れ、この空気の少なくとも一部が、良好な通風性を有するマットレスカバー３を介して上側の寝床内環境の空間（使用者に接する空間）へ流れる。またこれに伴い、寝床内環境の空間からマットレスカバー３を介して下側へ空気が流れ、マットレス２の内部を通って後側外部へ排出される。送風装置４の送風量が大きいほど（或いは送風時間が長いほど）、寝床内環境の空間は外部との換気が促進され温湿度が低下する。

【0022】

マットレス上圧力測定装置５は、第１圧力センサー５ａ～第９圧力センサー５ｉの９個の圧力センサー（以下、これらを圧力センサー５ｘと総称することがある。）を有している。これらの圧力センサー５ｘは、マットレス２の上面近傍において上方視で異なる位置それぞれに配置されている。

【0023】

より詳細に説明すると、図２に示すように、第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃの３個の圧力センサー５ｘは、マットレス２の左右方向中央かつ前側寄りの領域において前後に間隔を設けて並ぶように配置されている。第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆの３個の圧力センサー５ｘは、マットレス２の左側寄りかつ前側寄りの領域において前後に間隔を設けて並ぶように配置されている。第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉの３個の圧力センサー５ｘは、マットレス２の右側寄りかつ前側寄りの領域において前後に間隔を設けて並ぶように配置されている。

【0024】

このように配置されることで、図４に示すようにマットレス２の上で使用者が仰臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃは使用者に押圧され易く、第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆは使用者の左肩近傍或いは左腕近傍に押圧され易く、第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉは使用者の右肩近傍或いは右腕近傍に押圧され易い。

【0025】

一方、図５に示すようにマットレス２の上で使用者が左向きの側臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第６圧力センサー５ｆは使用者の左半身に押圧され易いが、第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉは使用者によって押圧されない。また、マットレス２の上で使用者が右向きの側臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃおよび第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉは使用者の右半身に押圧され易いが、第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆは使用者によって押圧されない。このようにマットレス上圧力測定装置５は、使用者の寝位置（マットレス２の上で寝姿勢をとる使用者の位置）を検出することが可能である。

【0026】

マットレス内温湿度測定装置６は、第１温湿度センサー６ａ～第９温湿度センサー６ｉの９個の温湿度センサー（以下、これらを温湿度センサー６ｘと総称することがある。）を有している。温湿度センサーは、温度および湿度を検出するセンサーである。各温湿度センサー６ｘは、マットレス２において上方視で異なる位置それぞれに配置されている。より詳細に説明すると、第ｎ温湿度センサー（ｎは１～９の整数）は第ｎ圧力センサーの真下に配置されている。このように複数の温湿度センサー６ｘそれぞれは、複数の圧力センサー５ｘそれぞれに対応しており、対応する圧力センサー５ｘの下側に配置されている。

【0027】

マットレス外温湿度センサー７は、マットレス２の外側に設けられており、寝床内環境の空間外の温度および湿度を検出する。制御装置８は、演算制御装置等により構成されており、図３に示すようにマットレス上圧力測定装置５、マットレス内温湿度測定装置６、およびマットレス外温湿度センサー７により得られた各情報に基づいて送風装置４の送風動作の制御（本実施形態の例では、各ファン４ａ，４ｂの回転数と回転時間の制御）を行う。

【0028】

各ファン４ａ，４ｂの回転数の制御は送風装置４の送風量の制御に相当し、各ファン４ａ，４ｂの回転時間の制御は送風装置４の送風時間の制御に相当し、通常は送風量或いは送風時間が増大するほど寝床内環境の温度および湿度は低下する。但し送風動作の制御として、送風装置４の送風量および送風時間の何れか一方のみを制御するようにしても良い。

【0029】

次に、送風装置４の送風動作の制御の流れについて、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【0030】

制御装置８は、現時点での第１～第９の各圧力センサー５ｘによる圧力検出値の情報を取得し（ステップＳ１）、何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であるか否かを監視する（ステップＳ２）。この所定範囲Ｐｓは、マットレス２における圧力センサー５ｘの上側で使用者の多発汗部（比較的汗をかき易い部位）を支持しているときに、その圧力センサー５ｘの圧力検出値が収まる程度の範囲に設定されている。

【0031】

より具体的に説明すると、圧力センサー５ｘの圧力検出値が低過ぎる場合（本実施形態の例では19.8mmHG未満とする）には、その圧力センサー５ｘの位置では、マットレス２に使用者が触れていないかマットレス２に使用者が軽く当たっている程度であり、マットレス２は使用者の多発汗部を支持していないと想定される。一方、圧力センサー５ｘの圧力検出値が高過ぎる場合（本実施形態の例では55mmHG以上とする）には、その圧力センサー５ｘの位置では、マットレス２には使用者の骨が当たっているだけであり、マットレス２は使用者の多発汗部を支持していないと想定される。そこで本実施形態では一例として、上記の所定範囲Ｐｓを19.8～55mmHGに設定している。但し所定範囲Ｐｓの具体的な範囲は、これに限られるものではない。

【0032】

圧力センサー５ｘの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であるときは、マットレス２におけるその圧力センサー５ｘの上側は使用者の多発汗部に押圧されている状況と想定される。一方、圧力センサー５ｘの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ外であるときは、マットレス２におけるその圧力センサー５ｘの上側は使用者の多発汗部に押圧されていない状況と想定される。

【0033】

このことから、マットレス２の上で使用者が仰臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第９圧力センサー５ｉの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となり得る。一方、マットレス２の上で使用者が左向きの側臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第６圧力センサー５ｆの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となり得るが、第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉの圧力検出値は所定範囲Ｐｓ内とはならない。また、マットレス２の上で使用者が右向きの側臥位の寝姿勢をとるとき、第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃおよび第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となり得るが、第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆの圧力検出値は所定範囲Ｐｓ内とはならない。

【0034】

このように、使用者が仰臥位、左向きの側臥位、および右向きの側臥位の何れの寝姿勢をとるかによって、圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となり得る圧力センサー５ｘのパターンは異なる。そのため例えば、中央列の圧力センサー（第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃ）の少なくとも一つ、左側列の圧力センサー（第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆ）の少なくとも一つ、および、右側列の圧力センサー（第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉ）の少なくとも一つの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であれば使用者の寝姿勢は仰臥位であり、中央列の圧力センサーの少なくとも一つ、および、左側列の圧力センサーの少なくとも一つの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であれば使用者の寝姿勢は左向きの側臥位であり、中央列の圧力センサーの少なくとも一つ、および、右側列の圧力センサーの少なくとも一つの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であれば使用者の寝姿勢は右向きの側臥位である、といったように使用者の寝姿勢が判別可能である。

【0035】

このように環境制御システム１では、中央列の第１圧力センサー５ａ～第３圧力センサー５ｃ、左側列の第４圧力センサー５ｄ～第６圧力センサー５ｆ、および右側列の第７圧力センサー５ｇ～第９圧力センサー５ｉは、使用者の寝姿勢が仰臥位と側臥位の何れであるかが検出可能となるように、幅方向（左右方向）で異なる位置に配置されている。各圧力センサー５ｘを有するマットレス上圧力測定装置５は、使用者の寝位置を検出する寝位置検出手段としての役割を果たすとともに、使用者の寝姿勢が仰臥位と側臥位の何れであるかについても検出可能とする。そのため環境制御システム１は、使用者の寝位置に応じて送風装置４の送風動作を制御することが可能であり、その際に寝姿勢を考慮することも可能である。なお、各圧力センサー５ｘによって使用者の寝位置や寝姿勢をより精度良く検出可能とするように、使用者各人の体型や寝姿勢の特徴などに応じて各圧力センサー５ｘの位置や個数等を調節するようにしても良い。

【0036】

制御装置８は、何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であれば（ステップＳ２のYes）、圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であった圧力センサー５ｘの真下の温湿度センサー６ｘ（つまり、当該圧力センサー５ｘに対応する温湿度センサー６ｘ）を特定する（ステップＳ３）。この処理は、複数の温湿度センサー６ｘのうち使用者の多発汗部に十分に近接したもの（使用者との近接度合が所定条件を満たすもの）を特定する処理に相当する。更に制御装置８は、ステップＳ３で特定済みの各温湿度センサー６ｘの現時点での温度検出値Ｍｔと湿度検出値Ｍｈから、各暑さ指数Ｕを算出する（ステップＳ４）。

【0037】

この暑さ指数Ｕは、一つの温湿度センサー６ｘごとに算出される値であり、例えば次の（１）式によって算出される。
Ｕ＝ｋ１×Ｍｔ＋ｋ２×Ｍｈ ・・・（１）
但し、ｋ１およびｋ２は予め設定された正の値である。（１）式から明らかであるとおり、温度検出値Ｍｔが大きいほど暑さ指数Ｕも大きくなり、湿度検出値Ｍｈが大きいほど暑さ指数Ｕも大きくなる。暑さ指数Ｕが大きいほど、寝床内環境における温度或いは湿度が高いということになる。

【0038】

なおステップＳ４の処理において、複数の温湿度センサー６ｘによる温度検出値Ｍｔが得られているときは、これらの最高値または平均値を、暑さ指数Ｕを算出するための温度検出値Ｍｔとみなすようにしても良い。また、複数の温湿度センサー６ｘによる湿度検出値Ｍｈが得られているときは、これらの最高値または平均値を、暑さ指数Ｕを算出するための湿度検出値Ｍｈとみなすようにしても良い。またその他、使用者の体幹の中心に近い部位（より汗をかき易いと想定される部位）に対応する温湿度センサー６ｘを設定しておき、複数の温度検出値Ｍｔまたは湿度検出値Ｍｈが得られたときは、この設定された温湿度センサー６ｘの検出値を、暑さ指数Ｕの算出の際に優先しても良い。

【0039】

次に制御装置８は、上記算出された各暑さ指数Ｕの最大値Ｕｘが所定値Ｕｚ以上であるか否かを判別する（ステップＳ５）。その結果、最大値Ｕｘが所定値Ｕｚより小さければ（ステップＳ５のNo）、現時点では送風装置４による送風は不要とみなされ、制御装置８は先述したステップＳ１の処理に戻る。一方、最大値Ｕｘが所定値Ｕｚ以上であれば（ステップＳ５のYes）、現時点で送風装置４による送風が必要とみなされ、次に制御装置８は、現時点でのマットレス外温湿度センサーの温度検出値Ｒｔと温度検出値Ｒｈから冷却指数Ｗを算出する（ステップＳ６）

【0040】

この冷却指数Ｗは、例えば次の（２）式によって算出される。
Ｗ＝ｋ３×Ｒｔ＋ｋ４×Ｒｈ ・・・（２）
但し、ｋ３およびｋ４は予め設定された正の値である。（２）式から明らかであるとおり、温度検出値Ｒｔが大きいほど冷却指数Ｗも大きくなり、湿度検出値Ｒｈが大きいほど冷却指数Ｗも大きくなる。冷却指数Ｗが大きいほど、周囲空間（寝床内環境の空間外）における温度或いは湿度が高いということになる。

【0041】

次に制御装置８は、最大値Ｕｘと冷却指数Ｗから、ファン回転数Ｆｒとファン回転時間Ｆｔを算出する（ステップＳ７）。これらのファン回転数Ｆｒとファン回転時間Ｆｔは、例えば次の（３）式および（４）式によって算出される。
Ｆｒ＝ｋ５×Ｕｘ－ｋ６×Ｗ ・・・（３）
Ｆｔ＝ｋ７×Ｕｘ－ｋ８×Ｗ ・・・（４）
但し、ｋ５～ｋ８は予め設定された正の値である。（３）式および（４）式から明らかであるとおり、最大値Ｕｘが大きいほどファン回転数Ｆｒおよびファン回転時間Ｆｔも大きくなり、冷却指数Ｗが大きいほどファン回転数Ｆｒおよびファン回転時間Ｆｔは小さくなる。上述の（１）～（４）式のとおり、寝床内環境の温度或いは湿度が周囲空間に比べて高いほど、寝床内環境の温度或いは湿度をより下げることが好ましいことから、ファン回転数Ｆｒおよびファン回転時間Ｆｔを大きくするようになっている。

【0042】

次に制御装置８は、上記算出されたファン回転数Ｆｒ（単位時間あたりの回転数）およびファン回転時間Ｆｔ（時間の長さ）にて送風装置４を駆動させる（ステップＳ８）。これにより送風装置４における吸気ファン４ａと排気ファン４ｂは、ファン回転数Ｆｒでファン回転時間Ｆｔに亘って回転駆動する。ステップＳ８の処理が完了すると、制御装置８はステップＳ１の処理に戻る。

【0043】

なお、上記のファン回転数Ｆｒおよびファン回転時間Ｆｔを算出する具体的手順については、使用者の寝姿勢が仰臥位と側臥位の何れであるかを更に考慮したものとする等、種々の変形を加えることも可能である。一例として、使用者の寝姿勢が仰臥位であるときは側臥位であるときに比べて、マットレス２と掛布団の間に形成される寝床内環境の空間の密閉度が高くなり易い（そのため、温湿度が上昇し易い）ことを考慮して、各圧力センサー５ｘの検出結果に基づいて使用者の寝姿勢が「仰臥位」と判断された場合は、「側臥位」と判断された場合よりもファン回転数Ｆｒまたはファン回転時間Ｆｔが高くなるように、ステップＳ７の算出の処理において所定の係数を乗じるようにしても良い。

【0044】

上述した送風装置４の送風動作の制御の具体例について、環境制御システム１の一使用例に即して以下に説明する。

【0045】

制御装置８は，各圧力センサー５ｘの何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であるか否かを監視する（ステップＳ１～Ｓ２を参照）。この状況においてマットレス２の上で使用者が寝姿勢をとると、使用者の多発汗部に押圧され各圧力センサー５ｘの何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となる（ステップＳ２のYes）。この際、使用者の寝位置によって、何れの圧力センサー５ｘの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内となるかは変動する。

【0046】

その後、圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であった圧力センサーの直下５ｘの温湿度センサー６ｘを特定されることにより（ステップＳ３）、使用者の多発汗部によって押圧されていない温湿度センサー６ｘは除外され、使用者の多発汗部によって押圧されている温湿度センサー６ｘのみが特定される。これにより、使用者の多発汗部に近接する温湿度センサー６ｘ、すなわち、使用者が発する熱や汗等による湿気の影響を大きく受ける温湿度センサー６ｘが特定される。そして、特定済みの各温湿度センサー６ｘの各検出値から各暑さ指数Ｕが算出されることにより（ステップＳ４）、使用者が発する熱や汗等による湿気の影響を精度良く反映した暑さ指数Ｕの情報が得られる。

【0047】

そして各暑さ指数Ｕの最大値Ｕｘが所定値Ｕｚ以上であれば（ステップＳ５のYes）、ファン回転数Ｆｒとファン回転時間Ｆｔにて送風装置４が駆動され（ステップＳ８）、寝床内環境の温度と湿度が下がり、寝床内環境が快適な状態に制御される。なおファン回転数Ｆｒとファン回転時間Ｆｔの値が算出される際、使用者が発する熱や汗等による湿気の影響を精度良く反映した暑さ指数Ｕの最大値Ｕｘが考慮されるため、これらの値を適切に算出することが容易となっている。

【0048】

また、ステップＳ３およびＳ４の処理が行われる度に、そのときの使用者の寝位置に応じた暑さ指数Ｕが算出され、この算出結果に基づいて送風装置４の送風動作が制御される。そのため、睡眠中に寝返りを行って使用者の寝位置が変化した場合にも、この変化に応じて送風装置４の送風動作を適切に制御することが可能である。

【0049】

２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係る環境制御システムは、送風装置４の動作制御の流れに関する点を除き、基本的に第１実施形態に係る環境制御システムと同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる点の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する点については説明を省略することがある。

【0050】

第２実施形態における送風装置４の送風動作の制御の流れについて、図７に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。なおステップＳ１～Ｓ８の処理については、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0051】

制御装置８は、ステップＳ８の処理が完了すると、現時点での第１～第９の各圧力センサー５ｘによる圧力検出値の情報を取得し（ステップＳ９）、各圧力センサー５ｘの何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。その結果、何れの圧力検出値も所定範囲Ｐｓ内でなければ（ステップＳ１０のNo）、制御装置８はステップＳ１の処理に戻る。

【0052】

一方、何れかの圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であれば（ステップＳ１０のYes）、次に制御装置８は、圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であった圧力センサー５ｘは前回と異なるかを判別する（ステップＳ１１）。すなわち、今回のステップＳ１０の処理の実行時に圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であった圧力センサー５ｘが、当該処理の最も直近に行われたステップＳ２またはＳ１０の処理（つまり前回に行った同等の処理）の実行時に圧力検出値が所定範囲Ｐｓ内であった圧力センサー５ｘと異なるかが判別される。

【0053】

その結果、異ならないと判別された場合には（ステップＳ１１のNo）、制御装置８は、ステップＳ３の処理に戻る。一方で、異なると判別された場合には（ステップＳ１１のYes）、使用者が寝返りを行ったと想定される。そこで制御装置８は、寝返り後の温湿度上昇の検出遅れを補正するように送風装置４を駆動させ（ステップＳ１２）、その後にステップＳ１の処理に戻る。

【0054】

ここで上記の「寝返り後の温湿度上昇の検出遅れ」について説明する。使用者の寝返り後にステップＳ１の処理が行われると、ステップＳ３の処理で寝返り後の使用者の多発汗部に押圧される圧力センサー５ｘが特定されるとともに、ステップＳ４の処理でその真下の温湿度センサー６ｘ（つまり、寝返り後の使用者の多発汗部の下にある温湿度センサー６ｘであり、便宜的に「特定温湿度センサー」とする）の温度検出値Ｍｔと湿度検出値Ｍｈから各暑さ指数Ｕが算出され、当該各暑さ指数Ｕに基づいてファン回転数Ｆｒやファン回転時間Ｆｔが算出されることになる（ステップＳ７）。

【0055】

しかし使用者の寝返り後、使用者の体温や汗等による寝床内環境の温湿度上昇の影響が特定温湿度センサーへ及ぶまでにはタイムラグがあり、主にこのタイムラグにより、特定温湿度センサーにおいて温湿度上昇の検出遅れ（実際の寝床内環境の温湿度と特定温湿度センサーの検出値との間の誤差）が生じる。そのため、温度検出値Ｍｔと湿度検出値Ｍｈが本来の値より小さくなってしまい、その分、送風装置４の駆動（各ファン４ａ，４ｂの回転数や回転時間）が不足する虞がある。そこで本実施形態では、このような送風装置４の駆動の不足を極力解消するため、ステップＳ１２の処理を行うこととしている。このように本実施形態では、使用者の寝位置の変化が検出されたことに基づいて、送風装置４を駆動させるようになっており、寝返り後の温湿度上昇の検出遅れによる問題を極力抑えることが可能となっている。

【0056】

なおステップＳ１２の処理において、送風装置４をどの程度駆動させるかについては種々の形態を採用することが可能であり、例えば、予め設定されたファン回転数とファン回転時間で駆動させるようにしても良く、そのときの状況に応じて所定の算出式から算出されたファン回転数とファン回転時間で駆動させるようにしても良い。本実施形態の例では、最も直近に行われたステップＳ７の処理にて算出されたファン回転数Ｆｒやファン回転時間Ｆｔで、送風装置４を駆動させるようにする。

【0057】

３．その他
以上に説明したように各実施形態に係る環境制御システム１は、送風装置４から送られる風による寝床内環境の制御を行うシステムであって、使用者の寝位置を検出する寝位置検出手段と、使用者の近傍における異なる位置それぞれに配置され、温度および湿度を検出する複数の温湿度センサー６ａ～６ｉと、を備える。そして環境制御システム１は、この寝位置検出手段の検出結果に基づいて、複数の温湿度センサー６ａ～６ｉのうち使用者との近接度合が所定条件を満たすものを特定し、当該特定された温湿度センサー６ｘの検出結果に基づいて送風装置４の送風動作を制御する。そのため環境制御システム１によれば、使用者の寝位置を考慮して寝床内環境を制御することが可能となっている。

【0058】

また各実施形態に係る環境制御システム１は、寝具（マットレス２）の上で睡眠をとる際の寝床内環境を制御するものであって、前記寝位置検出手段は、寝具における上方視で異なる位置それぞれに配置された複数の圧力センサー５ａ～５ｉを有し、これら複数の圧力センサーのうち何れの検出結果が所定の基準値（所定範囲Ｐｓの下限値に相当する）に達したかに基づいて、使用者の寝位置を検出するものとなっている。そのため環境制御システム１によれば、複数の圧力センサー５ａ～５ｉを利用して使用者の寝位置を検出することが可能となっている。

【0059】

また各実施形態に係る環境制御システム１では、複数の温湿度センサー６ａ～６ｉそれぞれは、複数の圧力センサー５ａ～５ｉそれぞれに対応して配置され、検出結果が前記基準値に達した圧力センサー５ｘに対応する温湿度センサー６ｘを、前記所定条件を満たすものとして特定される。これにより環境制御システム１は、使用者の寝位置に関わらず、使用者の多発汗部に近接する温湿度センサー６ｘの検出結果に基づいて、適切に送風装置４の送風動作を制御することが可能である。なお圧力センサーや温湿度センサーが配置される位置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に限定されないが、これらの少なくとも一部のセンサーは、使用者の背中や腋の下等の多発汗部に対応する位置かつ体圧がかかる位置に配置されることが望ましい。

【0060】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、寝床内環境の制御を行う環境制御システムに利用可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 環境制御システム
２ マットレス
３ マットレスカバー
４ 送風装置
４ａ 吸気ファン
４ｂ 排気ファン
５ マットレス上圧力測定装置
５ａ～５ｉ，５ｘ 圧力センサー
６ マットレス内温湿度測定装置
６ａ～６ｉ，６ｘ 温湿度センサー
７ マットレス外温湿度センサー
８ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2021-03-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本出願は、知の拠点あいち重点研究プロジェクト３期（先進的ＡＩ・ＩｏＴ・ビッグデータ活用技術開発プロジェクト）の成果による特許出願である。
本発明は、寝床内環境の制御を行う環境制御システムに関する。