JP2009092252A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動式の赤外線センサで人の生活エリアを自動で認識、学習して、空調対象とするエリアを自動で判断し、そのエリアに対してムラなし運転を行うことができる空気調和機を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明に係る空気調和機は、可動式の赤外線センサと、生活エリア推論手段２と、空調対象エリア設定手段４と、温度ムラ検知手段５とを備えた制御装置を具備し、制御装置は、温度ムラ検知手段５の検知結果により、床温度の温度ムラを解消するように上下風向変更板、左右風向変更板、室内送風機の回転数、圧縮機の運転回転数の内、少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、空調すべきエリアを空気調和機が自動で認識し、識別されたエリアに向かって気流を送り、床温度を検知することで温度ムラを検出し、温度ムラを解消する空気調和機に関するものである。

ユーザーの要求に対応した快適な空調と省エネを実現できる空気調和機を提供するために、室内機と、この室内機に設けられ、部屋の床温度を検出する可動式の床温度センサーと、室内機の吹出し口に設けられ、左右に分割された上下制御フラップ（左）及上下制御フラップ（右）と、室内機の吹出し口に設けられ、左右に分割された左右制御フラップ（左）及左右制御フラップ（右）と、ユーザーが気流を送るエリアを指定するエリア指定操作部を有するリモコンとを備え、このリモコンからエリア指定の信号が送信された場合、室内機はその指定エリアに向けて気流が送られるように、風向、風速の初期値を設定し運転を行い、床温度センサーにより指定エリアの温度ムラを検出し、温度ムラがしきい値を超えた場合、風向、風速の補正を行う空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１４７１２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の空気調和機は、ユーザーが気流を送るエリアを指定するエリア設定操作部を有するリモコンを備え、このリモコンから空調したいエリアを設定し、指定された信号を送信するようになっている。そのため、リモコンでユーザーが空調したいエリアを設定しなければならず、設定の煩わしさがあった。また、設定を間違った場合は、期待した風向制御を得られず、これにより無駄なエネルギーが消費され、地球環境にも悪影響を与える等の課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、可動式の赤外線センサで人の生活エリアを自動で認識、学習して、空調対象とするエリアを自動で判断し、そのエリアに対してムラなし運転を行うことができる空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係る空気調和機は、風路に室内送風機を設置し、室内へ調和空気を吹出す吹出し口に上下風向変更板及び左右風向変更板を設けた室内機と、冷凍サイクルの圧縮機を設置した室外機とを有する空気調和機において、
人体を検知すると共に床温度を検知する可動式の赤外線センサと、
赤外線センサの人体検出結果から使用者が主に生活しているエリアを推定する生活エリア推論手段と、
生活エリア推論手段の推論結果に基づき、空調対象エリアを自動的に設定する空調対象エリア設定手段と、
空調対象エリア設定手段により設定された空調対象エリア内における床温度ムラを、前記赤外線センサの検知した床温度から算出する温度ムラ検知手段とを備えた制御装置を具備し、
制御装置は、温度ムラ検知手段の検知結果により、床温度の温度ムラを解消するように上下風向変更板、左右風向変更板、室内送風機の回転数、圧縮機の運転回転数の内、少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする。

この発明の空気調和機は、上記のような構成としたので、可動式の赤外線センサで人の生活エリアを自動で認識、学習して、空調対象とするエリアを自動で判断し、そのエリアに対して効率よくムラなし運転を行うという効果を有する。

実施の形態１．
図１乃至図１０は実施の形態１を示す図で、図１は空気調和機の制御装置の概略的な構成を示す制御ブロック図、図２は空気調和機の正面図、図３はセンサのセンシング動作を説明する図、図４はセンサのセンシングにより得られた熱画像データを示す図、図５は熱画像データを各エリアに区分けした図、図６は据付直後の運転開始時の人体検知データのカウントの状況を示す図、図７は据付から一定時間経過後の人体検知データのカウントの状況を示す図、図８は一般的な部屋の見取り図、図９は生活エリアのみとしたときの空調対象エリアを示す図、図１０は非生活エリア以外としたときの空調対象エリアを示す図である。

空気調和機の制御装置は、概略図１に示すような構成である。即ち、赤外線センサを用いた人体検知手段１、生活エリア推論手段２、赤外線センサを用いた床温度検出手段３、空調対象エリア設定手段４、部屋の温度ムラを検出する温度ムラ検知手段５を備え、温度ムラ検知手段５で温度ムラを検出した場合、上下風向変更手段６、左右風向変更手段７、送風能力変更手段８、圧縮機能力変更手段９を用いて部屋の温度ムラを解消させるように制御する。尚、制御装置は、マイコン（マイクロコンピュータ）で構成される。制御の動作は、マイコンに記憶されたプログラムをマイコンが実行することで行われる。

図２に示すように、室内機１０には、前面中央に赤外線を検知する人体検知・床温度検知センサ５０（赤外線センサと呼ぶ）を有する。人体検知・床温度検知センサ５０は、室内機１０の端部付近に設けてもよい。人体検知・床温度検知センサ５０は、単数もしくは複数の素子を有し、素子全体を図３に示すように左右に動かし、２次元的な熱画像を取得する。

また、室内機１０の吹出し口には、気流を左右に吹き分ける左右風向フラップ（左）２００ａ、左右風向フラップ（右）２００ｂ、上下風向フラップ２０１が設けられる。左右風向フラップ（左）２００ａ、左右風向フラップ（右）２００ｂを左右風向変更板と呼ぶ。また、上下風向フラップ２０１を上下風向変更板と呼ぶ。尚、図示しないが、室外機には、冷凍サイクルの圧縮機が設置されている。圧縮機はその回転数を制御することができるものである。

次に動作について説明する。
人体検知手段１、床温度検出手段３ではともに、室内機１０に取り付けられた人体検知・床温度検知センサ５０が図３に示すように左右に往復動作を行い、１動作毎に部屋の熱画像データ（図４参照）を取得し、部屋の人の存在位置、及び床温度の状況を取り込む。

そして、予め定められたエリア区画、例えば図５に示すように横方向に５区画、縦方向に３区画の計１５エリア区画毎に区分する。各エリア区画では、人の存在検知毎にカウントを１ずつ増分する人体検知カウンター（図示せず）を制御装置に設ける。

また床温度についても、各エリア毎に床温度の状況を記憶する記憶手段を制御装置に設ける。据付当初は人検知が始まったばかりで、各エリア区画毎にカウント値がまだ入っていない（図６参照）。時間が経過し、人体検知が進むに連れて、図７に示すように各エリアのカウント値が増加していく。

次に生活エリアの推論を行う。部屋のレイアウト状況が、例えば、図８のようになっていたとする。部屋には、家具、テレビ、ソファー、テーブル等が置いてある。人体検知・床温度検知センサ５０が検知した結果では、人が主にいる場所はテーブル、ソファーとなり、人体検知のカウンター値もその場所が高い値を示すようになる。

一方、家具がある場所は人の存在を検知しないため、人体検知のカウンター値も常に低い値を維持する。また、その他の場所はテーブル・ソファーの場所ほど人体検知のカウンター値は多くないものの、あるレベルで人の存在を検知している場所と言える。

人体検知のカウント値の大小により、対象エリアを、例えば、生活エリア、非生活エリア、どちらでもない中立エリアに区別する。区別する方法はカウント値の大小で判定し、しきい値としてＡｒｅａ（ａ）、Ａｒｅａ（ｂ）（Ａｒｅａ（ａ）≧Ａｒｅａ（ｂ））を定義する。
（１）Ａｒｅａ（ａ）≦各エリアのカウント値の場合は、生活エリアとする。
（２）Ａｒｅａ（ｂ）≦各エリアのカウント値＜Ａｒｅａ（ａ）の場合は、中立エリアとする。
（３）各エリアのカウント値＜Ａｒｅａ（ｂ）の場合は、非生活エリアとする。

上記の定義に従い、生活エリアの推論を行うと、テーブル及びソファーのある場所は人体検知のカウント数がしきい値Ａｒｅａ（ａ）を超えるため生活エリアと判断される。

また、家具がある場所は人体検知のカウント数がしきい値Ａｒｅａ（ｂ）を下回るため、非生活エリアと判断される。

さらに、人体検知のカウント数がＡｒｅａ（ｂ）以上、Ａｒｅａ（ａ）未満の場合はどちらでもない中立エリアと判断される。

そこで最終的に空調すべきエリアとして定義される空調対象エリアの決定は上記の判定の結果、生活エリアのみに限定する方法と、非生活エリア以外（生活エリアと中立エリアとの和）とすることもできる。

空調対象エリアを生活エリアのみに限定する場合、図９に示すように、人体検知カウンター数の高かった囲みに示される生活エリアのみがムラなし空調対象エリアとして決定される。

また、空調対象エリアを非生活エリア以外（生活エリアと、中立エリアの和）とする場合、図１０に示すように、囲みに示されるエリアをムラなし空調対象エリアと決定される。

次に、温度ムラ検出を行う。室内機１０の制御装置は、前回の運転時の空調対象エリアを記憶しておき、その情報を基に空調するエリアを決め、そのエリアに気流を向けるように風速、上下風向、左右風向を決定する。

また、人体検知とともに、各エリアの床温度も測定し、空調対象エリア内の各エリアで、床温度の最大値と最小値の差を検出する。空調対象エリアの床温度の最大値と最小値の差がしきい値を超えたかどうかを判定する。空調対象エリアの床温度の最大値と最小値の差がしきい値を超えた場合、しきい値以下になるように、室内機１０の風速、上下風向、左右風向、風速、圧縮機の回転数のいずれか１つ以上の補正を行う。

また、床温度を検知する赤外線センサは、床温度と同時に壁の温度も検知できる。このため、床温度の温度ムラだけでなく、壁からの輻射温度の影響を考慮し温度ムラを解消するように制御することもできる。

例えば、冷房運転では確定した空調対象エリア内で、各エリア毎の床温度を比較し、各エリアの中で最低温度となる床温度を決め、この最低床温度に対して予め決めたしきい値以上の床温度の場合、そのエリアを温度ムラエリアと位置づける。

暖房運転では、確定した空調対象エリア内で、各エリア毎の床温度を比較し、各エリアの中で最高温度となる床温度を決め、この最高床温度に対して予め決めたしきい値以下の床温度の場合、そのエリアを温度ムラエリアと位置づける。

その後、各温度ムラエリアに対して、室内機１０の風速、上下風向、左右風向、風速、圧縮機の回転数のいずれか１つ以上の補正を行い、温度ムラを解消し快適な空調環境を作ることができる。

以上のように、可動式の人体検知・床温度検知センサ５０で人の生活エリアを自動で認識、学習して、空調対象とするエリアを自動で判断し、そのエリアに対して床温度を検知して効率よくムラなし運転を行うことができる。そのため、無駄な暖めすぎ、冷やし過ぎがなくなり、電気代を抑えた効率の良い運転を行うことができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、生活エリアの判定において、人体検知のカウント数に応じて生活エリア判定しきい値を決めて判定するようにしたが、次に別の方法として人体検知のカウンター値を最大カウント値からの比率で生活エリアを判定する実施の形態２を説明する。

各エリアの人体検知カウンター値の内、最大カウント値を持つエリアを１００％生活エリアと定義し、各エリアが最大カウントエリアに対して何％の比率のカウント値となっているかを算出する。

人体検知のカウント値の大小により、対象エリアを例えば、生活エリア、非生活エリア、どちらでもない中立エリアに区別する。区別する方法は、最大カウント値との比率の大小で判定し、しきい値としてＡｒｅａ（ｃ）、Ａｒｅａ（ｄ）（Ａｒｅａ（ｃ）≧Ａｒｅａ（ｄ））を定義する。
（１）Ａｒｅａ（ｃ）≦各エリアのカウント値の場合、生活エリアとする。
（２）Ａｒｅａ（ｄ）≦各エリアのカウント値＜Ａｒｅａ（ｃ）の場合、中立エリアとする。
（３）各エリアのカウント値＜Ａｒｅａ（ｄ）の場合、非生活エリアとする。

上記の定義に従い、生活エリア区分を判断すると、テーブル及びソファーのある場所は人体検知のカウント数が最大カウントエリアに比べて、しきい値Ａｒｅａ（ｃ）％を超えると生活エリアと判断される。

また、家具がある場所は人体検知のカウント数が最大カウントエリアに比べてしきい値Ａｒｅａ（ｄ）％を下回ると、非生活エリアと判断される。

人体検知のカウント数比がＡｒｅａ（ｄ）％以上、Ａｒｅａ（ｃ）％未満の場合はどちらでもない中立エリアと判断される。

そこで最終的に空調すべきエリアとして定義される空調対象エリアの決定は、実施の形態１でも記述したように、判定の結果、生活エリアのみに限定する方法と、非生活エリア以外（生活エリアと、どちらでもない中立エリアの和）とすることもできる。

以上のように、人体検知カウント値を最大カウントエリアに対しての比率で各エリアの人体検知カウント数を表すことにしているので、部屋での生活エリアを相対的に認識することができ、据え付けて使用開始間もない時期で、人体カウント値があるレベルまで蓄積されていなくても、生活エリアをより正しく認識することができる。

実施の形態３．
さらに、空調対象エリアのカウント値を増分していく過程で、いずれか一つのエリアでもカウント値が最大カウント値を超えた場合、これ以上カウントを続けられなくなる。このための手段として、いずれか一つのエリアが最大カウント値を超えた場合、全エリアの現在のカウント値を１／２化する。こうすることによっても、各エリアのカウント値は最大カウントに対しての位置付けはそのまま継続でき、なおかつ、有限である記憶手段を継続して使用し続けることができる。

また、引越しや部屋の模様替えで、家具の位置が変更になった時、そのまま使用し続けると過去の部屋の状況がそのまま残ってしまい、つまり、過去の生活エリア、非生活エリアが継続され、新しい部屋で間違った生活エリア情報を元にムラなし運転を行ってしまうことになる。したがって、上記の場合は学習した生活エリア情報を一旦クリアリセットし、始めからもう一度、メモリーさせる手段を設ける。これにより、引越しや部屋の模様替えにも対応することができる。

実施の形態１を示す図で、空気調和機の制御装置の概略的な構成を示す制御ブロック図。 実施の形態１を示す図で、空気調和機の正面図。 実施の形態１を示す図で、センサのセンシング動作を説明する図。 実施の形態１を示す図で、センサのセンシングにより得られた熱画像データを示す図。 実施の形態１を示す図で、熱画像データを各エリアに区分けした図。 実施の形態１を示す図で、据付直後の運転開始時の人体検知データのカウントの状況を示す図。 実施の形態１を示す図で、据付から一定時間経過後の人体検知データのカウントの状況を示す図。 実施の形態１を示す図で、一般的な部屋の見取り図。 実施の形態１を示す図で、生活エリアのみとしたときの空調対象エリアを示す図。 実施の形態１を示す図で、非生活エリア以外としたときの空調対象エリアを示す図。

符号の説明

１ 人体検知手段、２ 生活エリア推論手段、３ 床温度検出手段、４ 空調対象エリア設定手段、５ 温度ムラ検知手段、６ 上下風向変更手段、７ 左右風向変更手段、８ 送風能力変更手段、９ 圧縮機能力変更手段、１０ 室内機、５０ 人体検知・床温度検知センサ、１００ 吹出し口、２００ａ 左右風向フラップ（左）、２００ｂ 左右風向フラップ（右）、２０１ 上下風向フラップ。

Claims (8)

1. 風路に室内送風機を設置し、室内へ調和空気を吹出す吹出し口に上下風向変更板及び左右風向変更板を設けた室内機と、冷凍サイクルの圧縮機を設置した室外機とを有する空気調和機において、
   人体を検知すると共に床温度を検知する可動式の赤外線センサと、
   前記赤外線センサの人体検出結果から使用者が主に生活しているエリアを推定する生活エリア推論手段と、
   前記生活エリア推論手段の推論結果に基づき、空調対象エリアを自動的に設定する空調対象エリア設定手段と、
   前記空調対象エリア設定手段により設定された空調対象エリア内における床温度ムラを、前記赤外線センサの検知した床温度から算出する温度ムラ検知手段とを備えた制御装置を具備し、
   前記制御装置は、前記温度ムラ検知手段の検知結果により、床温度の温度ムラを解消するように前記上下風向変更板、前記左右風向変更板、前記室内送風機の回転数、前記圧縮機の運転回転数の内、少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする空気調和機。
2. 部屋を所定数のエリア区画に区分し、各エリア区画での人の存在検知毎にカウントを１ずつ増分する人体検知カウンターを設け、前記生活エリア推論手段は、前記人体検知カウンターのカウント値の大小により、空調対象エリアを生活エリア、非生活エリア、中立エリアに分類することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 部屋を所定数のエリア区画に区分し、各エリア区画での人の存在検知毎にカウントを１ずつ増分する人体検知カウンターを設け、前記生活エリア推論手段は、前記人体検知カウンターのカウント値の最大値に対する比率の大小により、空調対象エリアを生活エリア、非生活エリア、中立エリアに分類することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 前記人体検知カウンターがカウントする前記いずれか一つのエリア区画でのカウント値が最大カウント値を超えた場合、全エリアのカウント値を１／２化することを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
5. 前記空調対象エリア設定手段は、前記生活エリア推論手段が分類した前記生活エリアを空調対象エリアとすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の空気調和機。
6. 前記空調対象エリア設定手段は、前記生活エリア推論手段が分類した前記非生活エリア以外を空調対象エリアとすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の空気調和機。
7. 前記温度ムラ検知手段は、冷房運転時は空調対象エリア内のエリア区画の床温度の内、最低床温度から予め設定されたしきい値以上の床温度を検出したエリア区画を温度ムラ区画とし、暖房運転時は空調対象エリア内のエリア区画の床温度の内、最高床温度から予め設定されたしきい値以下の床温度を検出したエリア区画を温度ムラ区画とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の空気調和機。
8. 前記人体検知カウンターのカウント値を初期化する手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の空気調和機。

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