JP2017187236A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】活動量や寝返りといった人の動きが必ずしも就寝者が感じる暑いや寒いといった感覚を表すものではないため人によっては暑すぎたり、寒すぎたりし無駄な運転をおこなってしまう場合があった。
【解決手段】設定時間内で段階的に室温の目標温度を変化させるおやすみタイマー機能を制御する制御手段と、人の表面温度を検知する熱画像検出手段と、前記熱画像検出手段が検知した表面温度から当該人の温度を演算する画像処理手段と、前記画像処理手段が検出した人の温度に基づき人の温冷感を推定する温冷感推定手段を設け、前記制御手段はおやすみタイマ機能―制御中に温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値に応じて、所定時間毎に室温の目標温度を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に空気調和機のおやすみタイマー運転制御に関するものである。

従来の空気調和機では、赤外線センサーにより人体の発する熱を検知し単位時間内の熱の移動を人の活動量に置き換え活動量の「大」、「小」、「無」に応じて室内の目標温度を変化させていた。
例えば活動量が大きければ就寝者が寝苦しいと判断し目標温度を１．０℃低下させ活動量が小さければ目標温度を０．５℃だけ低下させ、活動量が無であれば寝苦しくないと認識しおやすみタイマーの基本的な処理である目標温度を０．５℃上昇させていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１２７５２０号公報

しかしながら、必ずしも人の動きが利用者の暑い寒いといった感覚を現しているわけではなく、人によっては暑すぎたり寒すぎたりして無駄な運転を行ってしまう場合があった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、人が感じる暑い寒いといった温冷感を推定し、その温冷感に基づいて空気調和機の目標温度を補正するものである。

また、おやすみタイマータイムアップ後も一定時間温冷感を推定し、その温冷感に基づいて空気調和機の運転を再開させるものである。

本発明は上記目的を達成するため、設定時間内で段階的に室温の目標温度を変化させるおやすみタイマー機能を制御する制御手段と、人の表面温度を検知する熱画像検出手段と、前記熱画像検出手段が検知した表面温度から当該人の温度を演算する画像処理手段と、前記画像処理手段が検出した人の温度に基づき人の温冷感を推定する温冷感推定手段を設け、前記制御手段はおやすみタイマー機能制御中に温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値に応じて、所定時間毎に室温の目標温度を補正するものである。

本発明によれば、人が感じる暑いや寒いといった感覚である温冷感に基づいておやすみタイマー運転時の室温の目標温度を補正することで、就寝時の快適性の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機外観斜視図 同空気調和機の赤外線センサー設置部分を示すための室内機外観斜視図 図２のＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図 本発明の実施の形態１におけるおやすみタイマー機能の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２におけるおやすみタイマー機能の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３におけるおやすみタイマータイムアップ後の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１におけるおやすみタイマー機能による目標温度の変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態２におけるおやすみタイマー機能による目標温度の変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態３におけるおやすみタイマータイムアップ後の空気調和機の動作を示す説明図である。

第１の発明は、設定時間内で段階的に室温の目標温度を変化させるおやすみタイマー機能を制御する制御手段と、人の表面温度を検知する熱画像検出手段と、前記熱画像検出手段が検知した表面温度から当該人の温度を演算する画像処理手段と、前記画像処理手段が検出した人の温度に基づき人の温冷感を推定する温冷感推定手段を設け、前記制御手段はおやすみタイマー機能制御中に温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値に応じて、所定時間毎に室温の目標温度を補正するものである。
これにより使用者の暑いや寒いといった感覚に沿った室温制御を行うことが可能である。

第２の発明は、第１の発明において、さらに温冷感推定手段により推定された人の温冷感推定値がある一定の基準値を超えた場合には、直ちに目標温度を変更するものである。これにより、使用者の暑いや寒いといった感覚に即座に応答できる室温制御を行うことが可能である。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、おやすみタイマーがタイムアップし空気調和機の運転が停止した後、所定時間温冷感の監視を行い温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値がある一定の基準値を超えた場合に、即座に空気調和機の運転を再開するものである。これにより、おやすみタイマータイムアップ後の室温上昇に対しても即座に室温制御を行うことが可能である。

（実施の形態１）
本実施の形態の空気調和機は、冷媒配管及び制御用配線等により互いに接続された室内機と室外機とで構成され、室外機には圧縮機が設けられている。

図１〜図３はこの空気調和機の室内機を示している。図１〜図３、特に図３に示すように、室内機の外観を構成する空気調和機本体１は、空気を吸い込む吸込み口２と、熱交換された空気を吹き出す吹出し口３とを備えている。また、空気調和機本体１は、空気調和機本体１の前面を覆う前面パネル４を備えている。

空気調和機本体１の内部には、室内空気に含まれる塵埃を補足するためのフィルタ５と、取り入れた室内空気を熱交換する熱交換器６と、吸込み口２からフィルタ５を通して取り入れた室内空気を熱交換器６で熱交換して吹出し口３から室内に吹き出すための気流を発生させる貫流式のファン７とが設けられている。

吹出し口３には、当該吹出し口３を開閉するとともに、空気の吹出し方向を上下方向に変更することができる上下風向変更板８が設けられている。上下風向変更板８は、上羽根８ａと下羽根８ｂとからなり、上羽根８ａ、下羽根８ｂはそれぞれ、左右両端のいずれか
の回転軸において、ステッピングモータ等からなる駆動モータの回転軸に連結されている（図示せず）。そして、この駆動モータの動作により、上羽根８ａ、下羽根８ｂは、それぞれ上下方向に回動する。なお、上下風向変更板８は上羽根８ａと下羽根８ｂからなるものではなく一つの羽根で構成されるものであってもよい。

また、ファン７の下流側から吹出し口３の上流側に至る通風路９には、空気の吹出し方向を左右に変更することができる複数枚の左右風向変更羽根１０が設けられている。複数枚の左右風向変更羽根１０は、動きを連動させる連結桟により連結され、連結桟はステッピングモータ等からなる駆動モータの回転軸に連結されている（図示せず）。そして、この駆動モータの動作により、複数枚の左右風向変更羽根１０は、それぞれ左右方向に回動する。

また、前記空気調和機本体１の天面と前面パネル４とフィルタ５との間には制御手段１１が配置してある。この制御手段１１は空気調和機本体１を構成する台枠の一部を利用して装着してあり、前記ファン７、上下風向変更板８、左右風向変更羽根１０、圧縮機等を制御して当該空気調和機の運転を制御するようになっている。

ここで、上記のような構成を持つこの空気調和機には、図１に示すように前記空気調和機本体１の前面部分すなわち前面パネル４と、吹出し口３との間にセンサー保持枠体１２が設けてある。センサー保持枠体１２の前面は、略垂直に設けられた前面パネル４に対して、傾斜して設けられている。

上記センサー保持枠体１２には、その一方端側に人体を検知する人体検知センサー１３、他方端側に床面や壁面等の温度或いは人体温度もしくはその両方を検出する赤外線センサー１４が組み込んである。

更に前記センサー保持枠体１２の前面は、前記センサー保持枠体１２に貼付け装着した赤外線透過型の１枚の樹脂製の装飾シート１５で覆われている。つまり、人体検知センサー１３及び赤外線センサー１４の前方は装飾シート１５で覆われ、人体検知センサー１３及び赤外線センサー１４は、当該装飾シート１５を介して、人体や部屋内の温度を検出するように構成してある。

上記人体検知センサー１３は、人体から放射される赤外線を検知する焦電素子型の赤外線センサーを備え、空調すべき部屋内の赤外線量の変化により人存否と人移動を検出するものである。人体検知センサー１３は、部屋内の赤外線量の変化を検出するから、前方が装飾シート１５で覆われていても、装飾シート１５により誤検出するような恐れがなく、補正の必要がない。

一方、前記赤外線センサー１４は、多数の熱電素子型のセンサー素子を配列したセンサー群素子体を備え、空調すべき部屋の床面や壁面等の温度或いは人体温度もしくはその両方の温度を検出するものである。前記赤外線センサー１４は、前記人体検知センサー１３のように赤外線量の変化を検出するのではなく赤外線量そのものを検出する。したがって、赤外線センサー１４の前方を装飾シート１５で覆っていると、その装飾シート１５の温度の影響を受けるので、補正が必要となる。

図４は、本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図を示すものである。
空気調和機は室内機４０１、室外機４１１とで構成され室内機４０１は室温センサー４０７、受信部４０６、室内ファンモータ４０２、上下風向モータ４０３、左右風向モータ４０４を備えている。受信部はリモコン４１２から送信される運転モード、設定温度、風量設定、風向設定、おやすみタイマー設定などの情報を受信し電子制御装置４０５に受信情
報を入力する。また、室内機４０１は、人の表面温度を検知する熱画像検出手段４０８と前記熱画像検出手段４０８が検知した表面温度から当該人の温度を演算する画像処理手段４０９と、前記画像処理手段４０９が検出した人の温度に基づき人の温冷感を推定する温冷感推定手段４１０を備えている。

前記温冷感推定手段４１０は、人が存在する領域毎に温冷感を演算し、領域毎の温冷感を推定するものである。以下、温冷感検出方法について説明する。前記熱画像検出手段４０８は、物質から輻射されている赤外線を検出することで物質の表面温度を非接触で検知する赤外線センサーと、前記赤外線センサーを保持しているセンサーホルダーと、前記センサーホルダーを左右方向に自在に回転させる駆動モータから構成される。前記赤外線センサーの左右視野角が狭いため、前記駆動モータを用いてセンサーを走査させることで室内の温冷感を検出するのに十分な左右視野角を確保する。これにより、前記温冷感推定手段４１０は空気調和機本体１の前方の空間に存在する物体の二次元的な熱画像を取得することができる。

前記熱画像検出手段４０８で取得された熱画像は、前記画像処理手段４０９で画像処理を加えることで人が存在する領域を特定し、その画像領域の平均温度を人体温度として算出する。さらに、検出された周囲温度をその人の周囲温度として算出する。このとき、複数人の人を検出した場合は、それぞれの人毎に人温度と周囲温度を算出する。

なお、人の存在領域の特定についてだが、人は代謝により常に放熱しているため、表面温度は周囲温度よりも必ず高くなる。よって、検出した周囲温度と比較して所定温度以上の画像領域を人に該当する画像領域とするができる。このようにして画像処理手段４０９は、人の画像領域を特定する。この得られた人温度と周囲温度により温冷感推定手段４１０において温冷感を推定する。

人が感じる温冷感は放熱温度と周囲温度の差が大きい時は涼しく（寒い）感じ、逆に小さい時は暖かく（暑い）感じる傾向にありこの性質を利用して人が「暑い」「寒い」を感じる温冷感の度合いを算出している。

本実施例では温冷感を「大」「小」２つの閾値で区分し、温冷感の推定値が２つの閾値で区分されたどの領域に存在するかで設定温度に対して温度の補正を実施し室内の目標温度をコントロールする。本実施例では温冷感の推定値が大きい方向は「暑い」、小さい方向は「寒い」と定義する。

図８は本実施例の目標温度を示すタイムチャートである。
空気調和機の運転中におやすみタイマーが設定されると、設定時から１時間経過後に目標温度を設定温度＋０．５℃に設定する。

この時、温冷感推定値の加算も実施する。この場合温冷感推定値は「大」と「小」の間、すなわち暑くも寒くもない値のため温冷感による温度シフト値は０℃となり目標温度は設定温度におやすみタイマーによる温度シフト値＋０．５℃のみを加算した値となる。そして２時間経過後も温冷感推定値が「大」と「小」の間であるため、目標温度は設定温度におやすみシフト値＋０．５℃のみが加算されこの目標温度に対して空気調和機を運転する。そして３時間経過後は温冷感推定値が「大」以上であるので温冷感シフト値は−０．５℃でおやすみシフト値の＋０．５℃を加算し温度シフト値は±０℃となり、結果的に設定温度を目標温度として空気調和機を運転する。

同様に４時間経過後は目標温度を設定温度におやすみシフト＋０．５℃を加算した値で空気調和機を運転する。そして５時間経過後は温冷感推定値が「小」未満のため温冷感シ
フト値は＋０．５℃でおやすみシフト値＋０．５℃を加算し目標温度を設定温度＋１℃で空気調和機を運転する。同様に６時間、７時間、８時間経過後は温冷感推定値が「大」と「小」の間であるため温冷感シフト値は０℃で目標温度を設定温度におやすみシフト値＋０．５℃を加算した値で空気調和機を運転する。９時間経過後はおやすみタイマーがタイムアップし空気調和機の運転を停止する。

以上の動作を図５に示すフローチャートで説明する。

ステップ１でおやすみタイマーのタイムアップの判定を行う。おやすみタイマーの開始時はまだおやすみタイマーがタイムアップしていないのでステップＳ２に進む。ステップ２ではおやすみタイマー開始から１時間毎の判定を実施している。１時間経過時点でステップ３にておやすみシフト値に０．５℃を代入する。ステップ４では温冷感推定値の判定を行い、温冷感推定値が「大」以上と判断されれば、温冷感シフト値に−０．５℃を代入する。温冷感推定値が「大」未満であればステップ５にて温冷感推定値が「小」以上かの判定を行う。温冷感推定値が「小」以上であれば温冷感シフトに値に＋０℃を代入する。温冷感推定値が「小」未満であれば温冷感シフト値に＋０．５℃を代入する。ステップＳ９では設定温度におやすみシフトと温冷感シフトを加算した値を目標設定温度に代入する。おやすみタイマーがタイムアップするとステップ１０で空気調和機の運転を停止する。

以上説明したように人の「暑い」「寒い」という温冷感に対して目標温度を補正する処理を行う構成であるため、使用者の居室の環境条件の変化により使用者の「暑い」「寒い」といった感覚を推定して目標温度を補正するので、使用者に快適な睡眠を提供できる。

次に、図９は本実施例の別の動作による目標温度の変化を示すタイムチャートである。おやすみタイマーがセットされてから温冷感推定値が「大」以上となった時点で温冷感シフト値−１℃を設定温度に加算し目標温度としている。

図６に示すフローチャートで説明すると、ステップＳ１０２でおやすみ温度シフトの時間に達していない場合ステップＳ１１１にジャンプする。ここで温冷感推定値を判定し温冷感推定値が「大」以上であればステップＳ１０８で−０．５℃の値を温冷感シフト値に代入する。そしてステップＳ１０９で設定温度に温冷感温度シフト−０．５℃とおやすみシフト＋０．５℃を加算し目標温度としている。

上記の動作は急激な温冷感の変化に対して即座に目標温度を補正するためより早く使用者に快適な睡眠を提供できるものである。

次に、図１０は本実施例の更に別の動作による目標温度の変化を示すタイムチャートである。おやすみタイマーがタイムアップし空気調和機が停止後、所定時間温冷感推定値の監視を行う。そして温冷感推定値が「大」以上となった時点で空気調和機の運転を再開している。

図７に示すフローチャートで説明すると、ステップＳ２００でおやすみタイマーがタイムアップするとステップＳ２１０で所定時間経過の判定を行う。所定時間経過していればステップＳ２１３にジャンプし空気調和機を停止する。所定時間経過していない場合ステップＳ２１１で温冷感推定値の判定を行う。ここで温冷感推定値が「大」未満であればステップＳ２１３で空気調和機は停止を継続する。温冷感推定値が「大」以上であればステップＳ２１２で空気調和機を運転させる。

上記の動作はおやすみタイマータイムアップ後の居室の環境の変化に対しても使用者の温冷感に基づき一定時間空気調和機を運転するため使用者により快適な睡眠を提供できる
ものである。

以上のように本発明は、人が感じる「暑い」「寒い」といった感覚（温冷感）を推定しその温冷感の推定値に応じておやすみタイマー運転時の目標温度を補正したり、おやすみタイマータイムアップ後も一定時間温冷感推定値に従って空気調和機を運転することで、睡眠時の使用者の快適性の向上を図ることができる。

１ 空気調和機本体
２ 吸込み口
３ 吹出し口
４ 前面パネル
５ フィルタ
６ 熱交換器
７ ファン
８ 上下風向変更板
９ 通風路
１０ 左右風向変更羽根
１１ 制御手段
１２ センサー保持枠体
１３ 人体検知センサー
１４ 赤外線センサー
１５ 装飾シート
４０１ 室内機
４０２ 室内ファンモータ
４０３ 上下風向モータ
４０４ 左右風向モータ
４０５ 電子制御装置
４０６ 受信部
４０７ 室温センサー
４０８ 熱画像検出手段
４０９ 画像処理手段
４１０ 温冷感推定手段
４１１ 室外機
４１２ リモコン

Claims (3)

1. 設定時間内で段階的に室温の目標温度を変化させるおやすみタイマー機能を制御する制御手段と、人の表面温度を検知する熱画像検出手段と、前記熱画像検出手段が検知した表面温度から当該人の温度を演算する画像処理手段と、前記画像処理手段が検出した人の温度に基づき人の温冷感を推定する温冷感推定手段を設け、前記制御手段はおやすみタイマー機能制御中に温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値に応じて、所定時間毎に室温の目標温度を補正することを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は前記温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値が所定値を超えた場合、室温の目標温度を変更することを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
3. おやすみタイマーがタイムアップし前記空気調和機の運転が停止した後、前記温冷感推定手段により推定された人の温冷感指標の値が所定値を超えた場合、所定時間空気調和機を運転させることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。

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