特開 2024-159233 空気調和機

(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】P2024159233

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/46 20180101AFI20241031BHJP

   F24F 11/61 20180101ALI20241031BHJP

   F24F 11/80 20180101ALI20241031BHJP

   F24F 120/00 20180101ALN20241031BHJP

【ＦＩ】

F24F11/46

F24F11/61

F24F11/80

F24F120:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075086

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】熊澤 栄作

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260BA01

3L260BA25

3L260CA04

3L260CA12

3L260EA08

3L260FA03

(57)【要約】

【課題】対象者の皮膚温度情報を使用して温度制御による快適性を向上する技術を提供する。
【解決手段】空気調和機１００は、制御部１２０、取得部１２２、及び温調部１５０を含む。温調部１５０は、対象空間の温度を制御する。取得部１２２は、対象空間内に存在する対象者の皮膚温度情報を取得する。制御部１２０は、取得部１２２において取得した皮膚温度情報をもとに対象者の末梢部と体幹部の皮膚温度差を算出する。制御部１２０は、皮膚温度差が上限値と、上限値よりも小さい下限値との間の値となるように温調部１５０の動作を制御する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象空間の温度を制御する温調部と、
前記対象空間内に存在する対象者の皮膚温度情報を取得する取得部と、
前記取得部において取得した前記皮膚温度情報をもとに前記対象者の末梢部と体幹部の皮膚温度差を算出し、前記皮膚温度差が上限値と、前記上限値よりも小さい下限値との間の値となるように前記温調部の動作を制御する制御部と、
を備える、空気調和機。

【請求項2】

前記皮膚温度差は、前記末梢部の皮膚温度から前記体幹部の皮膚温度を差し引いた値であり、
前記制御部は、前記皮膚温度差が前記上限値より大きい場合、前記温調部の設定温度を第１変更幅で下げ、
前記制御部は、前記皮膚温度差が前記下限値より小さい場合、前記温調部の設定温度を第２変更幅で上げる、請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記上限値は第１上限値と定義され、前記下限値は第１下限値と定義され、
前記制御部は、前記第１上限値よりも大きい第２上限値と、前記第１下限値よりも小さい第２下限値とを備え、
前記制御部は、前記皮膚温度差が前記第２上限値より大きい場合、前記第１変更幅より大きい第３変更幅で前記温調部の設定温度を下げ、
前記制御部は、前記皮膚温度差が前記第２下限値より小さい場合、前記第２変更幅より大きい第４変更幅で前記温調部の設定温度を上げる、請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御部は、前記対象者が前記温調部の温度を設定してから所定の期間経過した後に前記取得部が取得した前記皮膚温度情報を使用して前記温調部の動作を制御する、請求項１に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記末梢部の皮膚温度として、指先または鼻頭の少なくとも１つの皮膚温度が使用され、
前記体幹部の皮膚温度として、額の皮膚温度が使用される、請求項１に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空気調和技術に関し、特に皮膚温度情報をもとに運転される空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、被空調者の皮膚温度を用いて空調制御がなされる。例えば、特許文献１では、被空調者の上肢末梢部または下肢末梢部の皮膚温度を測定し、皮膚温度の計時変化による皮膚温度差を基準値と比較することによって被空調者の温冷感が推定され、温冷感に応じて快適な空調制御がなされる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２０９０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、温冷感を推定するために経時的な皮膚温度の変化を測定している。これは、上肢末梢部または下肢末梢部の血流量変化による急激な皮膚温度変化を利用するためである。皮膚温度変化を利用するためには、被空調者が皮膚温度変化の起こる不快な環境下に一定期間暴露される必要がある。また、被空調者が暑いまたは寒いと感じているときの皮膚温度が基準値として採用された場合、快適な空調制御がなされなくなる。

【0005】

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、対象者の皮膚温度情報を使用して温度制御による快適性を向上する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の空気調和機は、対象空間の温度を制御する温調部と、対象空間内に存在する対象者の皮膚温度情報を取得する取得部と、取得部において取得した皮膚温度情報をもとに対象者の末梢部と体幹部の皮膚温度差を算出し、皮膚温度差が上限値と、上限値よりも小さい下限値との間の値となるように温調部の動作を制御する制御部と、を備える。

【0007】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、又はコンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、対象者の皮膚温度情報を使用して温度制御による快適性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施例に係る空気調和機の設置状況を示す図である。

【図2】図２は、図１の対象者の皮膚温度差と室温との関係を示す図である。

【図3】図３（ａ）－（ｃ）は、図１の空気調和機における温度制御の概要を示す図である。

【図4】図４は、図１の空気調和機の構成を示す図である。

【図5】図５は、図４の記憶部に記憶されるテーブルのデータ構造を示す図である。

【図6】図６は、図４の空気調和機による制御手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施例を具体的に説明する前に、実施例の概要を説明する。本実施例は、対象者の皮膚温度情報を使用して温度制御を実行する空気調和機に関する。皮膚温度情報として、対象者の末梢部の皮膚温度と、対象者の体幹部の皮膚温度が使用される。末梢部とは、血管収縮によって皮膚温度が低下する部位であり、例えば、四肢または鼻部などである。体幹部とは、皮膚温度が一定に保たれる部位であり、例えば、頭部または胴体などである。対象者が存在する空間の室内温度が対象者にとって快適であれば、末梢部の皮膚温度と体幹部の皮膚温度との差が小さくなる。室内温度が対象者にとって寒ければ、末梢部の皮膚温度は体幹部の皮膚温度に比較して低下する。室内温度が対象者にとって暑ければ、対象者は発汗するので、体幹部の皮膚温度は末梢部の皮膚温度に比較して低下する。そのため、末梢部と体幹部の皮膚温度差を監視すれば、対象者が快適なのか、寒いのか、暑いのか判定可能である。本実施例に係る空気調和機は、末梢部と体幹部の皮膚温度差から快適な温度を判定して空調制御を実行する。

【0011】

以下に説明する実施例は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示す。よって、以下の実施例で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。したがって、以下の実施例における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0012】

図１は、空気調和機１００の設置状況を示す。対象空間１０は、空調制御の対象となる部屋である。対象空間１０には空気調和機１００が設置される。空気調和機１００は、皮膚温度センサ１１０、制御部１２０、温調部１５０、及び送風部１５２を含む。温調部１５０は、冷房または暖房を実行することによって、対象空間１０の温度を制御する。送風部１５２は、温調部１５０により温度制御がなされた空気を対象空間１０に送風する。温調部１５０と送風部１５２の動作は、制御部１２０により制御される。

【0013】

対象者２０は、対象空間１０に存在する人である。空気調和機１００の皮膚温度センサ１１０は、対象者２０の皮膚温度、例えば末梢部と体幹部の皮膚温度を計測する。制御部１２０は、計測結果をもとに温調部１５０または送風部１５２の動作を制御する。

【0014】

図２は、対象者２０の皮膚温度差と室温との関係を示す。横軸は、対象空間１０の室温を示し、縦軸は、対象者２０の皮膚温度差を示す。皮膚温度差は、対象者２０の末梢部の皮膚温度から対象者２０の体幹部の皮膚温度を差し引いた値である。皮膚温度差と室温との対応関係は、Ａ領域、Ｂ領域、及びＣ領域を含む。Ｂ領域では、室温が変化しても皮膚温度差がほぼ一定、例えば０℃である。また、Ｂ領域における室温の低温部分では、室温が低下すると皮膚温度差が０℃から減少し、Ｂ領域における室温の高温部分では、室温が上昇すると皮膚温度差が０℃から増加する。このＢ領域は、心拍変動による放熱量調節可能な領域であり、血管の収縮と発汗が生じない領域である。そのため、Ｂ領域は「快適温度域」とも呼ばれる。ここでは、快適温度域においてほぼ一定になる皮膚温度差を「０℃」としたが、この温度は個人差によって「０℃」からずれてもよい。快適温度域においてほぼ一定になる皮膚温度差は「基準温度」とも呼ばれる。本実施例においては、説明を明瞭にするために基準温度を「０℃」とする。

【0015】

Ａ領域は、Ｂ領域よりも室温の低温側に配置される。Ａ領域では、室温が低下すると皮膚温度差が減少する。このＡ領域は、血管収縮により末梢部の皮膚温度が低下する領域である。一方、Ａ領域において、体幹部の皮膚温度の変化は、末梢部の皮膚温度の変化よりも小さい。Ｃ領域は、Ｂ領域よりも室温の高温側に配置される。Ｃ領域では、室温が上昇すると皮膚温度差が増加する。このＣ領域は、発汗により体幹部の皮膚温度が低下する領域である。一方、Ｃ領域において、末梢部の皮膚温度の変化は、体幹部の皮膚温度の変化よりも小さい。本実施例に係る空気調和機１００は、図２に示された皮膚温度差と室温との対応関係を利用して温度制御を実行する。

【0016】

図３（ａ）－（ｃ）は、空気調和機１００における温度制御の概要を示す。図３（ａ）－（ｃ）は、図２と同様に示される。図３（ａ）－（ｃ）において、快適温度域における室温の最高温に対する皮膚温度差は「上限値」として定義され、快適温度域における室温の最低温に対する皮膚温度差は「下限値」として定義される。そのため、快適温度域は、皮膚温度差が上限値と下限値の間である範囲として定義される。例えば、上限値は基準温度＋２℃とされ、下限値は基準温度－２℃とされる。図３（ａ）－（ｃ）では、例えば上限値が「＋２℃」とされ、下限値が「－２℃」とされる。

【0017】

図３（ａ）では、対象者２０の皮膚温度差がＰ１である。Ｐ１は下限値よりも低い温度差である。その際、室温は快適温度域よりも低い。このような状況で空気調和機１００は、設定温度を現在の値よりも高くして動作する。その結果、室温は快適温度域に向かって上昇する。図３（ｂ）では、対象者２０の皮膚温度差がＰ２である。Ｐ２は上限値と下限値の間の温度差である。その際、室温は快適温度域内である。このような状況で空気調和機１００は設定温度を現在の値のまま動作する。その結果、室温は快適温度域内を維持する。図３（ｃ）では、対象者２０の皮膚温度差がＰ３である。Ｐ３は上限値よりも高い温度差である。その際、室温は快適温度域よりも高い。このような状況で空気調和機１００は、設定温度を現在の値よりも低くして動作する。その結果、室温は快適温度域に向かって低下する。以下では、このように動作する空気調和機１００の構成を説明する。

【0018】

図４は、空気調和機１００の構成を示す。空気調和機１００は、皮膚温度センサ１１０、制御部１２０、取得部１２２、記憶部１４０、温調部１５０、及び送風部１５２を含む。制御部１２０は、演算部１２４、判定部１２６、出力部１２８、及び計時部１３０を含む。

【0019】

皮膚温度センサ１１０は、対象空間１０内を撮像可能なサーマルカメラであり、対象空間１０内を撮像する。対象空間１０内に対象者２０が存在する場合、皮膚温度センサ１１０は、対象者２０を撮像する。皮膚温度センサ１１０は、撮像した映像を、対象空間１０内に存在する対象者２０の皮膚温度情報として取得部１２２に出力する。

【0020】

取得部１２２は、皮膚温度センサ１１０から皮膚温度情報を受けつける。取得部１２２は、皮膚温度情報に対して画像認識処理を実行することによって、映像内の対象者２０の指先または鼻頭の少なくとも１つと、対象者２０の額とを特定する。取得部１２２は、皮膚温度情報から、特定した対象者２０の指先または鼻頭の少なくとも１つの皮膚温度を末梢部の皮膚温度として取得する。また、取得部１２２は、皮膚温度情報から、特定した対象者２０の額の皮膚温度を体幹部の皮膚温度として取得する。取得部１２２は、末梢部の皮膚温度と、体幹部の皮膚温度とを演算部１２４に出力する。

【0021】

計時部１３０は、時間を計測し所定の期間毎、例えば２０分毎にトリガを演算部１２４に出力する。これは、制御部１２０による温度制御を所定の期間毎に実行するためである。特に、空気調和機１００の動作が開始された場合、制御部１２０は、対象者２０が温調部１５０の温度を設定してから所定の期間経過した後に取得部１２２が取得した皮膚温度情報を使用して温調部１５０の動作を制御する。

【0022】

演算部１２４は、計時部１３０からのトリガを受けつけたタイミングで、取得部１２２から受けつけた末梢部の皮膚温度から体幹部の皮膚温度を差し引くことによって、対象者２０の皮膚温度差を算出する。つまり、演算部１２４は、取得部１２２において取得した皮膚温度情報をもとに対象者２０の末梢部と体幹部の皮膚温度差を算出する。演算部１２４は、算出した皮膚温度差を判定部１２６に出力する。

【0023】

記憶部１４０は、皮膚温度差と比較するためのテーブルを記憶する。図５は、記憶部１４０に記憶されるテーブルのデータ構造を示す。第１上限値と第１下限値は、図３（ａ）－（ｃ）の上限値と下限値にそれぞれ対応する。さらに、第１上限値よりも大きい第２上限値と、第１下限値よりも小さい第２下限値とが規定される。皮膚温度差が第２上限値より大きい場合、温調部１５０の設定温度を第３変更幅で下げることが規定される。また、皮膚温度差が第２上限値以下であり、かつ第１上限値より大きい場合、温調部１５０の設定温度を第１変更幅で下げることが規定される。さらに、皮膚温度差が第２下限値以上であり、かつ第１下限値より小さい場合、温調部１５０の設定温度を第２変更幅で上げることが規定される。さらに、皮膚温度差が第２下限値より小さい場合、温調部１５０の設定温度を第４変更幅で上げることが規定される。ここで、第３変化幅は第１変化幅よりも大きく、第４変化幅は第３変化幅よりも大きい。例えば、第１変化幅と第２変化幅は「１℃」であり、第３変化幅と第４変化幅は「２℃」である。第１変化幅から第４変化幅はこれらに限定されない。図４に戻る。

【0024】

判定部１２６は、対象者２０の皮膚温度差を演算部１２４から受けつける。判定部１２６は、皮膚温度差をもとにテーブルを参照し、皮膚温度差が条件に合致する場合に、対応した制御を決定する。その結果、設定温度が変更される。一方、判定部１２６は、皮膚温度差がすべて条件に合致しない場合に設定温度を維持することを決定する。これは、皮膚温度差が第１上限値と第１下限値との間の値となるように温調部１５０の動作を制御することに相当する。出力部１２８は、判定部１２６において決定した制御にしたがって温調部１５０の動作を制御する。送風部１５２が制御されてもよい。

【0025】

本開示における装置、システム、または方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における装置、システム、または方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）、またはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む１つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。プログラムは、コンピュータが読み取り可能なＲＯＭ、光ディスク、またはハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。

【0026】

以上の構成による空気調和機１００の動作を説明する。図６は、空気調和機１００による制御手順を示すフローチャートである。空気調和機１００の制御部１２０には、対象者２０から初期温度が入力される（ステップＳ１０）。温調部１５０は、初期温度を設定温度として動作する（ステップＳ１２）。計時部１３０による計時により２０分経過しなければ（ステップＳ１４のＮ）、待機する。計時部１３０による計時により２０分経過した場合（ステップＳ１４のＹ）、制御部１２０は快適温度の判定を開始する（ステップＳ１６）。皮膚温度センサ１１０は、対象者２０の皮膚温度情報を取得し（ステップＳ１８）、取得部１２２は、末梢－体幹の皮膚温度差を算出する（ステップＳ２０）。－２℃≦皮膚温度差≦＋２℃であれば（ステップＳ２２のＹ）、制御部１２０は設定温度を維持し（ステップＳ２４）、ステップＳ１４に戻る。

【0027】

－２℃≦皮膚温度差≦＋２℃でなく（ステップＳ２２のＮ）、＋２℃＜皮膚温度差≦＋４℃であれば（ステップＳ２６のＹ）、判定部１２６は設定温度を「－１℃」することを決定する（ステップＳ２８）。＋２℃＜皮膚温度差≦＋４℃でなく（ステップＳ２６のＮ）、－４℃≦皮膚温度差＜－２℃であれば（ステップＳ３０のＹ）、判定部１２６は設定温度を「＋１℃」することを決定する（ステップＳ３２）。－４℃≦皮膚温度差＜－２℃でなく（ステップＳ３０のＮ）、＋４℃＜皮膚温度差であれば（ステップＳ３４のＹ）、判定部１２６は設定温度を「－２℃」することを決定する（ステップＳ３６）。＋４℃＜皮膚温度差でなければ（ステップＳ３４のＮ）、判定部１２６は設定温度を「＋２℃」することを決定する（ステップＳ３８）。制御部１２０は設定温度の変更を完了し（ステップＳ４２）、ステップＳ１４に戻る。

【0028】

本実施例によれば、皮膚温度差をもとに温調部の動作を制御するので、対象者２０の皮膚温度情報を使用して温度制御による快適性を向上できる。また、皮膚温度差によって快不快の判定を行うことによって、個人差を加味した温度制御を実行できる。また、個人差を加味した温度制御が実行されるので、より快適性を高めることができる。また、皮膚温度差をもとに設定温度を変更するので、対象者に合わせた快適な温度を提供できる。また、皮膚温度差の絶対値が大きくなるほど設定温度の変更幅を大きくするので、より短時間で快適な温度を提供できる。また、皮膚温度の馴化時間を考慮するので、制御の精度を向上できる。また、低温環境下で血管収縮により皮膚温度が低下し、かつ露出している指先と、高温環境下で発汗により皮膚温度が低下し、かつ露出している額との皮膚温度差を用いることにより、精度よく温冷感を推定できる。また、指先の皮膚温度が測定できなかった場合でも、額に近い鼻頭の皮膚温度で代用できる。

【0029】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。
（項目１）
対象空間（１０）の温度を制御する温調部（１５０）と、
前記対象空間（１０）内に存在する対象者（２０）の皮膚温度情報を取得する取得部（１２２）と、
前記取得部（１２２）において取得した前記皮膚温度情報をもとに前記対象者（２０）の末梢部と体幹部の皮膚温度差を算出し、前記皮膚温度差が上限値と、前記上限値よりも小さい下限値との間の値となるように前記温調部（１５０）の動作を制御する制御部（１２０）と、
を備える、空気調和機（１００）。

【0030】

（項目２）
前記皮膚温度差は、前記末梢部の皮膚温度から前記体幹部の皮膚温度を差し引いた値であり、
前記制御部（１２０）は、前記皮膚温度差が前記上限値より大きい場合、前記温調部（１５０）の設定温度を第１変更幅で下げ、
前記制御部（１２０）は、前記皮膚温度差が前記下限値より小さい場合、前記温調部（１５０）の設定温度を第２変更幅で上げる、項目１に記載の空気調和機（１００）。

【0031】

（項目３）
前記上限値は第１上限値と定義され、前記下限値は第１下限値と定義され、
前記制御部（１２０）は、前記第１上限値よりも大きい第２上限値と、前記第１下限値よりも小さい第２下限値とを備え、
前記制御部（１２０）は、前記皮膚温度差が前記第２上限値より大きい場合、前記第１変更幅より大きい第３変更幅で前記温調部（１５０）の設定温度を下げ、
前記制御部（１２０）は、前記皮膚温度差が前記第２下限値より小さい場合、前記第２変更幅より大きい第４変更幅で前記温調部（１５０）の設定温度を上げる、項目２に記載の空気調和機（１００）。

【0032】

（項目４）
前記制御部（１２０）は、前記対象者（２０）が前記温調部（１５０）の温度を設定してから所定の期間経過した後に前記取得部（１２２）が取得した前記皮膚温度情報を使用して前記温調部（１５０）の動作を制御する、項目１から項目３のいずれかに記載の空気調和機（１００）。

【0033】

（項目５）
前記末梢部の皮膚温度として、指先または鼻頭の少なくとも１つの皮膚温度が使用され、
前記体幹部の皮膚温度として、額の皮膚温度が使用される、項目１から４のいずれかに記載の空気調和機（１００）。

【0034】

以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0035】

本実施例における皮膚温度センサ１１０は空気調和機１００に備えられる。しかしながらこれに限らず例えば、皮膚温度センサ１１０は対象者２０の皮膚に装着されて、皮膚温度情報を測定してもよい。皮膚温度センサ１１０と空気調和機１００は無線通信機能を備え、皮膚温度センサ１１０は皮膚温度情報を無線通信により空気調和機１００に送信する。空気調和機１００の取得部１２２は、皮膚温度センサ１１０からの皮膚温度情報を取得する。本変形例によれば構成の自由度を向上できる。

【符号の説明】

【0036】

１０ 対象空間、 ２０ 対象者、 １００ 空気調和機、 １１０ 皮膚温度センサ、 １２０ 制御部、 １２２ 取得部、 １２４ 演算部、 １２６ 判定部、 １２８ 出力部、 １３０ 計時部、 １４０ 記憶部、 １５０ 温調部、 １５２ 送風部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】