JP2755031B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は室内への吹出風の吹出
方向を自動的に変更する機能を備えた空気調和機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内の赤外線を検知して温度分布
状態を検知し、この分布状態に基づいて風量、風向及び
空気調和機の吹出し温度を制御することにより、人のい
る場所及び壁面や床面等からの輻射熱の影響を考慮し
て、常に快適な空気調和を行うようにしたのが、特開平
１−１４７２４１号公報に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら室内の各
領域からの赤外線強度によって、人位置及び温度分布状
態を検出する赤外線センサーにおいて、人と壁、床等の
温度とを区別することは可能であっても、人と人体相当
のテレビ等の熱源とを区別することができなかった。そ
のため誤検知によって信頼性が低下するという問題があ
った。

【０００４】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、人かテレビ等の
熱源かを判別して、誤検知の減少、人位置検出の信頼性
向上を図ることが可能な空気調和機を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の空気調
和機は、室内の全体を分割した各領域を走査して赤外線
センサー１５により人位置を検出して適宜な風向制御を
行うようにした空気調和機において、隣接する両領域の
温度差を算出して人体相当の熱源か否かの判断を行う熱
源判断手段３１と、人体相当の熱源であると判断した上
記熱源判断手段３１からの信号により当該領域の温度を
所定時間検出し、温度変化があった場合には人と判断す
る人検出手段３２を設けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】上記構成の空気調和機においては、図１に示す
ように、赤外線センサー１５からの信号で、ある領域の
温度を検出し、次いで隣接する領域の温度を検出して２
つの領域の温度差を算出し、この温度差が大きいか小さ
いかで壁等の背景の温度か人体相当の熱源かを熱源判断
手段３１で判断する。そして人体相当の熱源であると判
断した場合には、さらにその領域の温度を所定時間検出
し、この所定時間内に温度変化があれば人体の微妙な動
きによる温度変化とみなし、温度変化が全くなければテ
レビ等の熱源であると人検出手段３２により判断するよ
うにしている。

【０００７】

【実施例】次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず図５
には、この発明の一実施例における空気調和機の壁掛け
形室内機としての空気調和機本体１が一壁面に取付けら
れた状態を示している。上記空気調和機本体１には、そ
の前面パネルに吸込口２と、この吸込口２の下側に吹出
口３とが形成されている。そしてこの吹出口３には、複
数の薄板状の偏向板を並設することによってそれぞれ構
成した垂直フラップ４、水平フラップ５が設けられてい
る。

【０００８】これらのフラップ４、５にはそれぞれステ
ップモータ（図示せず）が連結されており、各ステップ
モータを作動することによって、垂直フラップ４はその
偏向角を図６（ａ）に示すように、空気調和機本体１に
直交する方向（偏向角０度）から、例えば左右４０度の
範囲で、また水平フラップ５は、図６（ｂ）に示すよう
に水平方向（偏向角０度）から、例えば真下方向（偏向
角９０度）の範囲でそれぞれ可変し得るように形成され
ている。

【０００９】なお上記垂直フラップ４は、後述するよう
に全体の数量を任意の箇所で適宜に分割し、偏向角を可
変して風向の方向を制御できるようになっている。また
吹出口３からの吹出し風は、上記各フラップ４、５の偏
向角度位置に応じた方向に吹出される。

【００１０】一方上記空気調和機本体１には、図５に示
すように、吸込口２の側部位置に赤外線検出装置１０が
内装されている。図７及び図８にこの赤外線検出装置１
０の構成を示す。図示するように、略箱形のケーシング
１１は、水平走査用及び垂直走査用の２つのステップモ
ータ１２、１３によって、それぞれ水平方向及び垂直方
向に回動制御し得るようになされている。

【００１１】またケーシング１１の前面には波長９μｍ
前後の赤外線が透過する、例えばポリエチレン製のフレ
ネルレンズから成る集光板１４が装着されている。この
集光板１４の光軸方向からの赤外線が、該集光板１４を
通してケーシング１１内に配設されている熱電形の赤外
線センサー１５の受光面に集光するようにしてある。な
お赤外線センサー１５は熱電形でも、チョッパ付きの焦
電形のセンサーでもよい。

【００１２】上記集光板１４による集光範囲は、室内の
床面よりも充分小さな面積となるように構成されてお
り、したがって室内における床面や壁面、家具等からそ
の温度に応じて放射されている赤外線のうち、上記集光
範囲内の室内における局部領域、すなわち検知領域内に
位置する赤外線放射物からの赤外線のみが上記赤外線セ
ンサー１５の受光面に集光する。

【００１３】そして上記水平走査用ステップモータ１２
を作動することによって、上記検知領域は図５におい
て、空気調和機本体１の据付け壁面に略平行な左右方向
への移動を生じる。また垂直走査用ステップモータ１３
を作動することによって、検知領域は空気調和機本体１
と直交する方向に移動する。

【００１４】すなわち図示のような水平方向検出角φと
垂直方向検出角θとを座標値とする検知領域を、上記各
ステップモータ１２、１３の作動によって、空気調和機
本体１の真下付近を除く室内床面のほぼ全領域にわたっ
て移動させること、すなわち走査することが可能であ
り、そして各検知領域内に位置する赤外線放射物の温度
に応じた電圧が上記赤外線センサー１５から順次出力さ
れるように構成されている。

【００１５】図１６は、上記垂直、水平フラップ４、５
を作動して吹出口３からの吹出し風の風向制御を行うた
めの制御ブロック図を示している。同図において、空気
調和機本体１内に設けた風向制御装置２０により、上記
検知領域を室内床面のほぼ全領域にわたって走査するた
めの各ステップモータ１２、１３の作動が制御されると
共に、このときの赤外線センサー１５からの出力電圧が
上記風向制御装置２０に順次入力される。

【００１６】なお空気調和機本体１には、利用者によっ
て操作される運転スイッチ２１と、希望室温設定スイッ
チ２２とを有する運転操作用リモコンが接続されると共
に、上記吸込口２付近に室内空気の温度を室温として検
出する室温検出センサー２３が設けられている。

【００１７】上記運転スイッチ２１が利用者によってオ
ン操作されると、上記室温検出センサー２３での検出室
温を希望室温設定スイッチ２２での設定室温に近づける
べく、室外機（図示せず）に内装されている圧縮機の運
転を開始して空気調和機本体１の熱交換器を冷房時には
蒸発器として機能させる冷媒循環を行うと共に、空気調
和機本体１内の室内ファンを作動して、上記熱交換器を
通して冷風を室内へと吹出す運転が運転制御装置（図示
せず）によって行われる。

【００１８】しかし上記運転スイッチ２１の操作信号
と、希望室温設定スイッチ２２での設定室温Ｔｄ及び室
温検出センサー２３での検出室温Ｔａとは、上記風向制
御装置２０にも入力されるようになっており、以下、こ
れらの信号に基づく風向制御装置２０での一般的な制御
について、便宜上、冷房運転時を例に挙げて図９の制御
フローチャートを参照して説明する。なお本発明の要旨
の人の判断かテレビ等の熱源かの判断の制御について
は、一般的な風向制御の後に説明する。

【００１９】上記運転スイッチ２１がオン操作されるこ
とにより、図９に示した処理が開始され、まずステップ
Ｓ１において、第１タイマーｔｍ１の計時が開始され
る。次いでステップＳ２においては、上記検出室温Ｔａ
から設定室温Ｔｄを引いた温度差と基準温度差ΔＴαと
の比較が、またステップＳ３において、上記第１タイマ
ーｔｍ１での計時時間ｔ１が第１設定時間ｔαに達した
か否かの判別が行われ、上記温度差が基準温度差ΔＴα
よりも大きく、かつ運転開始後、ｔαの時間が経過する
までは、ステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返される。す
なわちステップＳ４において人位置検出作業が行われる
が、この作業は以下のように行われる。

【００２０】まず上記のように各ステップモータ１２、
１３の作動を制御して、検知領域を室内床面のほぼ全領
域にわたって走査すると共に、この間の赤外線センサー
１５からの出力電圧に、信号増幅と放射率補正等の信号
補正を行うことによって、各検知領域からの入射赤外線
量に応じた温度信号に変換し、これらの温度信号を各検
知領域の座標植、すなわち上記水平方向検出角φと垂直
方向検出角θとに対応させて記憶部２４に順次格納す
る。

【００２１】このときの赤外線センサー１５からの出力
電圧変化の一例を室内の床面に対応させて示した模式図
を図１０に、また上記出力電圧から垂直方向検出角がθ
αのときに水平方向検出角φを順次変更させた際の空気
調和機本体１の据付け壁面に略平行な走査領域内での温
度変化を図１１に示している。

【００２２】図のようにこの温度変化の中で局部的な突
出点が生じている場合に、この突出点に対応する検知領
域（θα，φα）に人が存在しているものとして、上記
検知領域の座標（θα，φα）を記憶部２４における人
位置検出装置メモリ内に格納する。

【００２３】すなわち検知頭域に人が存在する場合に、
その人体表面温度は周囲温度よりも高いことから、その
検知領域からの赤外線の入射強度、つまり人体表面から
の放射赤外線を含む強度は、人が位置しない床面からの
入射強度よりも大きくなる。したがって上記のように検
出温度が局部的に突出している領域を検出することによ
って、その領域を人の存在領域とすることができる。

【００２４】これらの操作を床面全体にわたって行うこ
とで、人の位置、人数を容易に検出することができる。

【００２５】上記のような人検出操作を行った後、次い
で図９のステップＳ５において、空気調和機本体１から
の吹出し風の吹出方向を人の検出された領域に向かわせ
るための垂直、水平フラップ４、５の各偏向角を算出
し、ステップＳ６において、これらの偏向角となるよう
に上記各フラップ４、５を作動することにより、空気調
和機本体１からの吹出風を人の検出領域に集中させる制
御、いわゆる人方向のスポット吹きの風向制御を行う。

【００２６】そしてステップＳ２に戻る処理を行い、し
たがって以降、検出室温Ｔｉから設定室温Ｔｄを引いた
温度差が基準温度差ΔＴαよりも小さくなり、あるいは
運転開始後の経過時間が第１設定時間ｔαとなるまで、
上記ステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返される。

【００２７】運転の開始時、上記のような人の検出領域
に向かうスポット吹きが行われる結果、室温が設定室温
に達するのを待つことなく、速やかな冷風感を利用者に
与えることが可能となる。またこのスポット吹きは逐次
行われる人の位置の検出操作の結果に基づいて行われる
ので、室内での人の動きにも自動的に追随し、したがっ
て人の動きを制約せず、これによってより快適感を与え
る起動時の空調制御が行われることとなる。

【００２８】上記のようなスポット吹きの制御を継続し
ている間に、検出室温Ｔａが低下して設定室温Ｔｄに近
づき、温度差が基準温度差ΔＴα以下に小さくなったこ
とがステップＳ２において判別された場合、あるいはス
テップＳ３において運転開始後の上記スポット吹きの継
続時間が第１設定時間ｔαに達したことが判別された場
合には、それぞれステップＳ７に移行して第２タイマー
ｔｍ２による計時を開始した後、ステップＳ８において
床温分布の測定操作を行う。

【００２９】この床温分布の測定操作は、上記と同様に
各ステップモータ１２、１３の作動を制御して、検知領
域を室内床面のほぼ全領域にわたって走査すると共に、
この間の赤外線センサー１５からの出力電圧に対応する
温度信号を、各検知領域の座標値に対応させて記憶部２
４に順次格納する操作によって行われる。

【００３０】次いでステップＳ９においては、上記各検
知領域毎の検出温度の平均温度Ｔｍｅａｎを算出する。
そしてステップＳ１０において、各検知領域毎の検出室
温Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎは検知領域数）から上記平均温
度Ｔｍｅａｎを算出して、これらの温度差ΔＴｉの中で
基準温度差ΔＴβを超えているものがあるか否かを判別
する。

【００３１】なおこの場合に、人の存在による局部的な
温度の突出領域については上記の算出から除外する。あ
るいはこの人の存在する領域の床面温度を、その周辺の
検出温度の平均温度から求めて上記の算出を行う構成と
することもできる。

【００３２】上記ΔＴβを超えている検知領域がある場
合には、次いでステップＳ１１において、上記第２タイ
マーｔｍ２での計時時間ｔ２を第２基準時間ｔβと比較
し、ｔ２がｔβに達するまでは、ステップＳ１２におい
て、空気調和機本体１からの吹出風の吹出方向を上記Δ
Ｔβを超えている検知領域に向かわせるための垂直、水
平フラップ４、５の各偏向角を算出する。

【００３３】そしてステップＳ１３において、これらの
偏向角となるように上記各フラップ４、５の設定を行っ
て、空気調和機本体１からの吹出風を上記ΔＴβを超え
ている温度の高い領域に向けて吹く均温化風向制御とし
た後、上記ステップＳ８に戻る処理を行う。

【００３４】なお上記ステップＳ１１において、第２設
定時間ｔβが経過したことが判別されたときにはステッ
プＳ１４に移行する処理が行われ、上記均温化風向制御
を一旦中断して、空気調和機本体１からの吹出風の吹出
方向を室内のほぼ全域にわたるように各フラップ４、５
の偏向角を設定した、いわゆるワイド吹きの制御に切換
える。

【００３５】そしてステップＳ１５において第２タイマ
ーｔｍ２の計時時間ｔ２が第３設定時間ｔγに達したと
きに、上記ステップＳ７に戻る処理を行って、第２タイ
マーｔｍ２をリセットした新たにその計時動作を再開さ
せ、ステップＳ８以下の処理を繰り返す。したがって温
度の高い領域に向けて吹く均温化風向制御をｔβの間継
続しても温度ムラの解消が図れない場合には、一旦ワイ
ド吹きの風向制御を行うことによって室内全体の空気の
撹拌が行われる。

【００３６】つまり上記均温化風向制御のみをいつまで
も継続するような場合には、その吹出し方向以外の領域
での室内空気は滞留状態に近い状態で放置され、この領
域での冷房感が損なわれてくるおそれがあるので、適宜
ワイド吹きを行って、上記の不具合を解消しながら室内
の温度分布の均一化を図るようにしている。

【００３７】上記のように運転開始後の経過時間が設定
時間ｔα（例えば、２０分）に達したとき、あるいはそ
の前に検出室温Ｔａが設定室温Ｔｄにほぼ達したとき
に、上記スポット吹きの風向制御から室内全体の温度分
布の均温化を図る均温化風向制御に自動的に切換わるこ
とによって、上記スポット吹きによって体感温度の低下
した利用者に、吹出風が直接人体に当たる場合の気流感
による不快感を感じさせず、また室内全体が略均一な温
度状態に維持されることによって、利用者が室内を動く
場合にも、任意の場所で快適な冷房感を与え得る空調状
態に自動的に変化する。

【００３８】なお上記ステップＳ１０において、各検知
領域毎の検出温度Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）から平均温度Ｔｍ
ｅａｎを引いた温度差ΔＴｉ（ｉ＝１〜ｎ）が全て基準
温度差ΔＴβ以内であることが判別される場合には、ス
テップＳ１６に移行して、上記ワイド吹きの設定を行
う。

【００３９】その後、上記ステップＳ７に戻り、このス
テップにて第２タイマーｔｍ２を一旦リセットした後、
この第２タイマーｔｍ２での計時を再開してステップＳ
８以下の処理を行う。したがって室内の温度分布がほぼ
均一である場合には、ステップＳ７〜Ｓ１０、ステップ
Ｓ１６の繰り返し処理となり、ステップＳ７で第２タイ
マーｔｍ２のリセットを行いながら、ステップＳ１６に
おけるワイド吹きの風向制御が継続されることとなる。

【００４０】そして上記のような室温温度分布がぼぼ均
一である状態から、ステップＳ１０において温度ムラを
生じたことが新たに検出された場合、この検出時点の直
前でのステップＳ７での第２タイマーｔｍ２の計時動作
の開始時刻に基づいて、ステップＳ８〜Ｓ１５の処理が
行われる。

【００４１】図１２〜図１５は上記風向制御の一例の説
明図であって、例えば図１２に示すように、検知領域を
空気調和機本体１の据付けられた壁面から遠近方向に２
分割すると共に、左右方向に３分割した計６領域をＡ１
〜Ａ６とする場合を例に挙げて説明する。

【００４２】冷房運転の開始時、まず上記スポット風向
制御によって、図１３（ａ）に示すように人が検出され
た領域、例えばＡ６に吹出風が向かうように垂直フラッ
プ４が制御され、またこのときの水平フラップ５は、図
１３（ｂ）のように、その偏向角を４０度〜６０度程度
にした設定、あるいはこの角度範囲でスイングさせる制
御を行う。

【００４３】上記のスポット風向制御を運転開始後、例
えば２０分継続し、あるいは検出室温と設定室温との温
度差が例えば２℃以内に達した時点で上記スポット風向
制御は停止されるが、このときの室内の温度分布が例え
ば図１４（ａ）のようにほぼ均一である場合には、図１
４（ｂ）のように水平の吹出方向が空気調和機本体１の
左右４０度の範囲にわたるように垂直フラップ４の偏向
角をその左側は左４０度、右側は右４５度にそれぞれ設
定して上記ワイド吹きを行わせる。またこのときの水平
フラップ５は、図１４（ｃ）のようにほぼ水平（偏向角
０度）にする。

【００４４】一方、図１５（ａ）には、室内の温度分布
に温度ムラがある場合の一例を示しており、この場合に
算出される全体の平均温度は２８℃であって、この平均
温度との温度差が基準温度差（例えば４℃）以上の領域
としてＡ１とＡ４との２領域が抽出され、この結果、図
１５（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示すように、上記領域Ａ
１、Ａ４に吹出風が向かうように垂直フラップ４、水平
フラップ５の偏向角の設定を行った風向制御が行われ
る。

【００４５】次に本発明の要旨の部分について説明す
る。上述したように人等の熱源があると赤外線センサー
１５の出力電圧により容易に検出できるものの、テレビ
等の熱源がある場合にも人体相当の熱源として誤判断し
てしまう。そこで本発明においては、人体の熱源か人体
の熱源に相当するテレビ等の熱源かを判断するようにし
ている。

【００４６】ここで図２は人位置を判断する場合の模式
図を示し、図３（ａ）は室内における温度分布をアナロ
グ的に示し、図３（ｂ）は室内における温度分布をデジ
タル的に示したものである。図４は人位置の判断制御の
フローチャートを示し、図４に基づいて動作を説明す
る。

【００４７】まずステップＳ１でステップモータにより
赤外線センサー１５を駆動し、ステップＳ２で図２に示
す領域１の温度を検出する。次に隣接する領域２の温度
を同様に検出し、ステップＳ３において、領域２と領域
１の温度差を算出する。この温度差が大きいか小さいか
で壁等の背景の温度か人体相当の熱源かを判断する。

【００４８】すなわちステップＳ４において、予め設定
した値ｔより温度差が小さければ、ステップＳ１１のよ
うに床面の全領域にわたって温度を検出する。温度差が
大きい場合には、ステップＳ５でタイマをスタートさ
せ、さらに領域２の温度を検出する（ステップＳ６）。
温度変化があった場合には、ステップＳ８でこの領域２
を人位置として角度を記憶部２４に格納する。

【００４９】 ステップＳ７での温度変化がない場合に
は、ステップＳ９に示すようにタイマがオーバフローす
るまで繰り返す。タイマがクリア（ステップＳ１０）さ
れれば、この温度検出を全領域にわたって行う。そして
床面の全領域の温度検出を行った後は、ステップＳ１２
で人位置を算出し、上述のような風向制御を行う（ステ
ップＳ１３）。

【００５０】このようにステップＳ４〜Ｓ１０におい
て、人体相当の熱源であればさらにその領域の温度を所
定時間検出し、この所定時間内に温度変化があれば、図
３に示すように人体の微妙な動きによる温度変化とみな
し、温度変化がなければ床あるいはテレビ等の熱源であ
るとみなす。したがってこの制御を床面の全領域にわた
って繰り返すことにより、人位置をすばやく確実に検出
することが可能となる。

【００５１】

【発明の効果】上記のようにこの発明の空気調和機は、
室内の全体を分割した各領域を走査して赤外線センサー
により人位置を検出して適宜な風向制御を行うようにし
た空気調和機において、隣接する両領域の温度差を算出
して人体相当の熱源か否かの判断を行う熱源判断手段
と、人体相当の熱源であると判断した上記熱源判断手段
からの信号により当該領域の温度を所定時間検出し、温
度変化があった場合には人と判断する人検出手段を設け
たものであるから、赤外線センサーからの信号で、ある
領域の温度を検出し、次いで隣接する領域の温度を検出
して２つの領域の温度差を算出し、この温度差が大きい
か小さいかで壁等の背景の温度か人体相当の熱源かを熱
源判断手段で判断し、人体相当の熱源であると判断した
場合には、さらにその領域の温度を所定時間検出し、こ
の所定時間内に温度変化があれば人体の微妙な動きによ
る温度変化とみなし、温度変化が全くなければテレビ等
の熱源であると人検出手段により判断することができる
ものであり、そのため人かテレビ等の熱源かを容易にか
つ迅速に判別でき、誤検知の減少、人位置検出の信頼性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の機能ブロック図である。

【図２】同上の人位置検出する場合の説明図である。

【図３】同上の室内における温度分布を示す図である。

【図４】同上の人位置検出する場合のフロー図である。

【図５】同上の空気調和機を壁面に取付けた状態を示す
模式図である。

【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の空気調和機の垂
直、水平フラップの各偏向角の可変範囲の説明図であ
る。

【図７】同上の赤外線検出装置の斜視図である。

【図８】同上の赤外線検出装置の断面図である。

【図９】同上の人検知による風向制御を示すフロー図で
ある。

【図１０】同上の赤外線センサーの出力電圧を示す模式
図である。

【図１１】同上の赤外線センサーによる床面の温度分布
を示す図である。

【図１２】同上の検知領域の説明図である。

【図１３】同上のスポット吹出し時の説明図である。

【図１４】同上の室内の温度分布がほぼ均一な場合の吹
出し制御の説明図である。

【図１５】同上の室内の温度ムラがある場合の吹出し制
御の説明図である。

【図１６】同上の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ 空気調和機本体 １５ 赤外線センサー ３１ 熱源判断手段 ３２ 人判断手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内の全体を分割した各領域を走査して
   赤外線センサー（１５）により人位置を検出して適宜な
   風向制御を行うようにした空気調和機において、隣接す
   る両領域の温度差を算出して人体相当の熱源か否かの判
   断を行う熱源判断手段（３１）と、人体相当の熱源であ
   ると判断した上記熱源判断手段（３１）からの信号によ
   り当該領域の温度を所定時間検出し、温度変化があった
   場合には人と判断する人検出手段（３２）を設けたこと
   を特徴とする空気調和機。