JP6061441B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
特許文献1(特開平11−239310号公報)には、テレビ受像機のチャンネル切替・音量調整・ステレオ切替・音声ミュート等の機能を離れた場所からリモートコントロールするリモートコントロール装置において、リモートコントロール装置に1個あるいは複数個のマイクロホン(音センサ)を有し、マイクロホンからの音を予めメモリに記憶された各種データと比較し、テレビ受像機の音量レベルを最適にする制御信号を出力するためのCPUを有するリモートコントロール装置が開示されている。
しかし、周囲環境や人の動作によっては、赤外線センサのみでは十分に検出できない場合がある。例えば、節電のために不在を検知した場合に、運転を停止する空気調和機においては、着座してテレビ受像機を視聴し、一定時間動作しない場合に、不在と誤認識するといった問題が挙げられる。
そこで、より室内環境や使用者の動作状態を正確に認識するために、空調空間の音を認識することが非常に有意義となる。音を認識することで、前述の問題を解決することができ、さらには掃除機を掛けていることを認識し、空気清浄運転を開始することで、掃除機の排気で舞い散る塵埃を清浄するといったことも可能となり、より利便性や快適性を向上させることが可能となる。
このため、空気調和機は、特に冷房運転時において、空気中の水分が結露して、音センサや音センサの実装回路に結露した水が付着し、リーク電流が発生して音センサや音センサの実装回路が誤動作するおそれがある。
また、送風ファンの回転や、空気調和機の筐体内に設けられた風路に空気が流れることにより、筐体が振動する場合がある。筐体の振動が音センサに伝わると、音センサで検出される音信号に振動ノイズが発生してしまう。
まず、本実施形態に係る空気調和機1の構成について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る空気調和機1の構成図である。
室内を空気調和する空気調和機1は、室内に設置される室内機2と、室外に設置される室外機6と、空気調和機1を遠隔操作するリモコン5と、室内機2と室外機6とを繋ぐ接続配管8とで構成される。
次に、本実施形態に係る空気調和機1を構成する室内機2について図2から図7を用いて説明する。図2は、室内機2の運転停止時の側面断面図である。図3は、室内機2の運転停止時の正面図である。図4は、室内機2の暖房運転時の側面断面図である。図5は、室内機2の冷房運転時の側面断面図である。図6は、室内機2の運転時の正面図である。図7は、室内機2の運転時の下面図である。
また、室内機2の筐体ベース21には、フィルタ231,231'、上下風向板291,292、左右風向板295等の基本的な内部構造体が取り付けられる。これらを化粧枠23で覆い、化粧枠23の前面に前面パネル25を取り付けることにより、筐体ベース21、化粧枠23、前面パネル25からなる筐体20(図1参照)に内包され室内機2を構成する。
この化粧枠23には、室内空気を吸い込む空気吸込み口27と、温度・湿度が調和された空気を吹き出す空気吹出し口29とが上下に設けられている。
ここで、前面パネル25に設けられた可動パネル251は、下端部に設けた回動軸を支点として駆動モータ(図示せず)により回動され、空気調和機1の運転時に前側空気吸込み部270'を開くように構成されている(図4,図5参照)。これによって、室内空気は、空気調和機1の運転時に前側空気吸込み部270'からも室内機2内に吸引される。
また、空気調和機1の運転停止時には、可動パネル251を回動し、前側空気吸込み部270'を閉じるように制御される(図2参照)。
フィルタ231,231'は、空気吸込み口27(上側空気吸込み部270、前側空気吸込み部270')から吸い込まれた室内空気中に含まれる塵埃を取り除くためのものであり、室内熱交換器33の吸込側を覆うように配置されている。
2枚の上下風向板291,292(前部上下風向板291,後部上下風向板292)は、両端部に設けた回動軸を支点にして、リモコン5(図1参照)からの指示に応じて、駆動モータ(図示せず)により空気調和機1の運転時に所要の角度まで回動され、空気吹出し口29を開き、その状態に保持される(図4,図5参照)。
また、空気調和機1の運転停止時には、上下風向板291,292を回動し、空気吹出し口29を閉じるように制御される(図2参照)。なお、上下風向板291,292は、閉じた状態で、吹出し風路290をほぼ隠蔽して室内機2の底面に連続するように構成されている(図2,図3参照)。
そして、前部上下風向板291を閉じた状態において、前側空気吸込み部270'と、空気吹出し口29との間に形成される内部化粧面24を隠すように、前部上下風向板291を内部化粧面24の前方に配置してある。
吹出し風路290の下流に吹出し風路上壁290aから連なって、補助風向板収納部290bを設けたことで、極弱い冷房または暖房運転を行う時に、前部上下風向板291をやや上向きにし、後部上下風向板292をほぼ閉じる姿勢にするなど適切に回動させ、室内送風機52(図22参照)の室内送風ファン311を適切な回転速度で運転して、極弱い風を流すことで、吹き出した空気を極弱い風として補助風向板収納部290bを通し、ふんわりと室内に拡散させ、微弱な冷房または暖房を行うこともできる。
更に、補助風向板収納部290bを利用して、吹き出した空気(極弱い風)をすぐさま、前側空気吸込み部270'から吸い込ませるショートサーキット運転を行うことで、室内熱交換器33の乾燥運転や室内機2内部の脱臭運転などの空気調和機1のメンテナンス動作を行わせることも可能となる。
また、空気調和機1を運転停止時に、図2に示すように、補助風向板291dやアーム291e(図15参照)が吹出し風路290の補助風向板収納部290bに収納されることにより、図3に示すように、空気調和機1を余分な凹凸の無いすっきりした意匠とすることができ、インテリアの雰囲気を乱すことが無い。
このように、空気調和機1の室内機2は、リモコン5からの指示に応じて、上下風向板291,292、左右風向板295を所要の角度まで回動して、空調空気を空気吹出し口29から上下左右に偏向し所望の方向に吹き出す(図4、図5参照)。
なお、リモコン5から指示することにより、空気調和機1の運転中に上下風向板291,292、左右風向板295を周期的に揺動させ、室内の広範囲に周期的に空調空気を吹き出すことも可能である。
また、後部上下風向板292の側方に、別体のリモコン5(図1参照)との赤外線信号を授受する送受信部396が配置されている。
次に、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18、音センサ19および内部表示部22が配置されるセンサモジュール16について説明する。図8は、センサモジュール16の斜視図である。
図8に示すように、センサモジュール16は、センサモジュール16の正面側部材16aと、背面側部材16bとを組み合せて外殻が構成され、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18、音センサ19および内部表示部22(表示窓22b)が設けられている。また、図2、図4および図5に示すように、センサモジュール16は、内部化粧面24の背部に配置されている。
焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18、音センサ19および内部表示部22を一つのケースにコンパクトに纏めて、コストの低減と機能のアップを図る。即ち、印刷配線を施した共通の基板(図示せず)に各センサ等を搭載し、電源の引き回しなどの配線を簡略化し、また、取扱いを容易にして、製造コストを低減する。加えて、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18および音センサ19を狭い範囲に纏めたので、各センサの検知領域がほぼ等しくなり、検知領域の状況を、性質の違ったセンサでほぼ同時に、多面的に検出して分析することが可能となり、検知領域の状況をより正確に把握することができる。これにより、空気調和機1の省エネ運転、快適運転、自動運転の精度を向上させることができる。
音センサ19は、室内機2の設置された室内(空調空間)の音を収音する。
図7に示すように、音センサ19は、室内機2の左右方向において、空気吹出し口29の内側に配置され、好ましくは空気吹出し口29のほぼ中心部に配置される。
また、図4および図5に示すように、音センサ19は、室内機2の上下方向において、前側空気吸込み部270'と空気吹出し口29との間に配置され、好ましくは吹出し風路上壁290aの最下端290cより下流から前側空気吸込み部270'にかけて配置され、更に好ましくは補助風向板収納部290bから前側空気吸込み部270'にかけての内部化粧面24の背部に配置される。
このように配置した音センサ19に対向する内部化粧面24に連通孔24bを設け、室内の音を効率よく音センサ19に伝える。このため、音センサ19は、内部化粧面24に隠され、室内から見えることはない。室内から見えるのは内部化粧面24に開けられた小さな連通孔24bだけになり、室内の雰囲気を乱すことはない。
また、吹出し気流から離れて、かつ、在室者の居る領域の音を収音しやすい音センサ19から俯角30度〜40度の範囲に連通孔24bが来るように、補助風向板収納部290bから前側空気吸込み部270'にかけての内部化粧面24に、音センサ19に室内の音を伝える連通孔24bを孔設されている(図4,図5参照)。
図10は、輻射センサの取り付け部で切断した斜視図である。
赤外線センサの一種である輻射センサ18は、室内の床面、または、壁面の温度を検出する。
輻射センサ18は、音センサ19と同様に、室内機2の左右方向において、空気吹出し口29の内側に配置され、好ましくは空気吹出し口29のほぼ中心部に配置される(図7参照)。また、輻射センサ18は、音センサ19と同様に、室内機2の上下方向において、前側空気吸込み部270'と空気吹出し口29との間に配置され、好ましくは吹出し風路上壁290aの最下端290cより下流から前側空気吸込み部270'にかけて配置され、更に好ましくは補助風向板収納部290bから前側空気吸込み部270'にかけての内部化粧面24の背部に配置される(図4,図5参照)。
図11は、焦電型赤外線センサの取り付け部で切断した斜視図である。
赤外線センサの一種である焦電型赤外線センサ17は、在室者の熱量から在室者の活動量を検出する。即ち、焦電型赤外線センサ17は、誘電率の大きな結晶体や樹脂が温度変化によって電荷を生じる焦電効果を利用したものであり、人から発する赤外線を非接触で検知可能としている。この焦電型赤外線センサ17の前にフレネルレンズ17aを設置し、赤外線を断続させて焦電型赤外線センサ17に入力することで、人の動きを検出することが可能である。
焦電型赤外線センサ17は、音センサ19と同様に、室内機2の左右方向において、空気吹出し口29の内側に配置され、好ましくは空気吹出し口29のほぼ中心部に配置される(図7参照)。また、焦電型赤外線センサ17は、音センサ19と同様に、室内機2の上下方向において、前側空気吸込み部270'と空気吹出し口29との間に配置され、好ましくは吹出し風路上壁290aの最下端290cより下流から前側空気吸込み部270'にかけて配置され、更に好ましくは補助風向板収納部290bから前側空気吸込み部270'にかけての内部化粧面24の背部に配置される(図4,図5参照)。
内部表示部22は、空気調和機1の運転状況を表示する機能を有している。
図9および図10に示すように、内部表示部22は、表示窓22bで覆われたセンサモジュール16の表示開口22a内に設けられた表示灯397aを点灯させることにより、運転状況を表示する。
次に、音センサ19の基板600への実装方法について説明する。
図12は、正面側部材16a(図8参照)や焦電カバー17b(図8参照)を取り外したセンサモジュール16の斜視図である。
センサモジュール16の内部に配置される基板600は、正面側に、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18、音センサ19、表示灯397aが挿入実装(スルーホール実装)されており、これらの端子が基板600を貫通し基板600の背面側に設けられたプリント配線にハンダ付けされている。また、基板600の背面側のプリント配線上には、電子部品601(図13参照)が表面実装されている。
マイクロフォン408は、収音面(図13では上面側)に開口部(図示せず)を有するシールドケース内に、振動板、固定電極等から構成される部品を入れ、底面側をカシメ工法により封止したものである。収音面の開口部よりマイクロフォン408内に入った音が振動板を振動させ、振動板と固定電極とで構成されるコンデンサの容量変化を電圧変化として出力することで音信号を出力する。なお、本実施形態のマイクロフォン408は、コンデンサマクとして説明するが、マイクロフォン408に開口部を有するものであれば、コンデンサマイクに限られるものではない。
ここで、マイクロフォン408の収音面の開口部を防水シート602が塞ぐため、収音される音信号が減衰することが考えられる。しかし、防水シート602を貼り付けたことに起因する減衰は、高周波帯域を中心に発生し、人の声の周波数帯域(例えば、1KHzから4KHz)においては、大きく減衰しない。即ち、本実施形態のマイクロフォン408(音センサ19)は、後述するように、人の声の周波数帯域を中心に収音するものであり、防水シート602を貼り付けしたことによる減衰の影響は少ない。
また、マイクロフォン408の底面と基板600とが、底面部603dの厚さ分だけ離して配置されているため、仮に、背面開口部603bの領域内に微少量の水が浸入した場合であっても、端子408a間に水滴が付着してリーク電流が発生することを防止することができる。
そして、電子部品601が実装される基板600の背面側には、基板600に実装する電子部品が取りつけられた後に、シリコーン樹脂でコートされ、シリコーンコート600aが形成される。これにより、基板600の背面側に水滴が付着しても、シリコーンコート600aにより、ハンダ付けされた端子408aや電子部品601の端子等に水滴が付着せず、水滴により電流がリークすることを防止することができる。
空気調和機1(室内機2)は内部の室内送風ファン311で風を送り出す機器であり、室内機2に音センサ19を設けると、音センサ19に風が回り込み、音センサ19が風切り音を収音してしまう。このため図14に示すように、音センサ19の前面に風除け部材(ウインドスクリーン)となるメッシュ部材19aを取り付けてもよい。
これにより、音センサ19に収音される風切り音を低減させることができる。
次に、前部上下風向板291の構成について説明する。図15は、前部上下風向板291の詳細図である。
本実施形態の前部上下風向板291は、透明な素材で形成される透明部材291aと、この透明部材291aの投影面積内に収まる大きさを備えた不透明部材291bとを含んで構成されている。そして、前部上下風向板291の先端部側に透明部材291aを大きく張り出して形成されている。
図17に示すように、前部上下風向板291を閉じた時において、前部上下風向板291の透明部材291aの上部(図15参照)、表示窓22b(図9参照)、表示開口22a(図9参照)を通してセンサモジュール16(図9参照)の表示灯397a(図9参照)の点灯/消灯を視認できるので、表示部397の表示機能が維持され、使用者に適切な情報を伝えることができる。なお、前部上下風向板291を閉じた時とは、空気調和機1の運転停止時に限られず、例えば、暖房運転の開始直後において室内熱交換器33の温度が低く室内送風ファン311の運転を見合わせて室内熱交換器33の余熱運転を行っている場合もある。この場合には、表示部397に余熱運転である旨が表示される(例えば、点灯する表示灯397aの位置や、色によって使用者が識別可能なように表示する)。なお、前部上下風向板291を閉じた時には、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18および音センサ19の開口部(焦電開口24c、輻射開口24d、連通孔24b)が室内から見えなくなり、すっきりした外観になる。
これにより、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18および音センサ19を使用しない時(空気調和機1を停止した時)に、図3に示すように、遮蔽部材(不透明部材291b)で焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18および音センサ19を隠して、余分な凹凸の無いすっきりした意匠とすることができ、インテリアの雰囲気を乱すことが無い。
また、前部上下風向板291の一部を遮蔽部材(不透明部材291b)として用いるため、専用の遮蔽部材、および遮蔽部材駆動部が不要となる。
次に、フィルタ231,231'の清掃機構について図19、図20を用いて説明する。図19はフィルタ清掃機構230を室内機2の上面側から見た図であり、図20は(a)はフィルタ清掃機構230の斜視図であり、(b)は刷毛のみを表した斜視図である。
推進軸243は多角形断面を有し、案内枠234に設けた軸受245に軸支され、片側の軸受245を貫通した一端に取付けた歯車を介して、案内枠234に固定した移動用モータ242に連結される。推進軸243にはスクリュウ244、キャリッジ261が緩装され、スクリュウ244は案内枠234に設けられた、推進軸243と平行ラック237に噛合している。
キャリッジ261とレール235,235'との間には刷毛支持枠262,262'が各々フィルタ231,231'を跨いで懸架され、刷毛支持枠262,262'にはフィルタ231,231'を掃いて掃除する刷毛267,267'が取付けられている。
フィルタ231の右方には清掃動作が行われていない時に刷毛267が待機する待機部がある。
そして、刷毛267は、刷毛267の毛先がフィルタ231と摺接しないようにして左の集塵部280から右の待機部へと移動させる(図21のB参照)。
なお、フィルタ231を刷毛267で掃引し除去された塵埃を集塵部280に収納する動作について説明したが、フィルタ231'を刷毛267'で掃引し除去された塵埃を集塵部280'に収納する場合も同様であり説明を省略する。
次に、本実施形態に係る空気調和機1の制御の概要について図22を用いて説明する。図22は制御部10のブロック図である。
空気調和機1の室内機2は、内部に制御部10を備え、各種センサからの情報や、リモコン5からの指示に応じて、室内機2や室外機6を制御する。室内900からの情報は室温センサ11、湿度センサ12、リモコン周囲温度センサ13、リモコン位置センサ14、焦電型赤外線センサ17、輻射センサ18、音センサ19などにより制御部10の内部のマイコン(図示せず)に取込まれ、各種の演算結果に沿って、空気調和機1を制御する。
湿度センサ12は、前側空気吸込み部270'(図2参照)の近くに設けられており、空気吸込み口27から室内機2へ吸い込まれる室内空気の湿度を検出する。
リモコン周囲温度センサ13は、リモコン5(図1参照)に設けられており、検出した温度は送受信部396(図1参照)を介して制御部10に入力される。
リモコン位置センサ14は、送受信部396(図1参照)であり、赤外線信号の到達方向からリモコン5(図1参照)の位置を検出する。
空調能力制御部45は、目標温度設定部44からの目標温度や室温センサ11からの吸込み空気温度情報などから圧縮機回転速度設定部46、室内送風機回転速度設定部47、室外送風機回転速度設定部48で圧縮機回転速度、室内送風機回転速度、室外送風機回転速度を設定し、圧縮機51、室内送風機52、室外送風機53を制御する。
なお、所定の値としては、空気調和機1の構造や暖房、冷房と言った運転モードにより相違するが−1〜5度程度の値が用いられている。
次に、活動量判定部41が判定する、焦電型赤外線センサ17と音センサ19とを組み合わせて在室者の活動量を細分化して判定する方法について説明する。図23は活動内容と活動量の関係を示す表である。
しかし、この方法では、焦電型赤外線センサが複数個必要であり、コストアップの要因となる。また、複数の焦電型赤外線センサがあっても在室者の動きがセンサの検知可能な動きよりも小さい場合や、同じ様な動作の場合は、活動量の判定ができないという問題があった。
図23の左側に、比較例として、焦電型赤外線センサ17だけを使用した時の活動量の区分を例として記載してある。このように、焦電型赤外線センサ17を1個だけ使用した場合、活動量の区分はせいぜい大、中、小の3区分でこれ以上細分化しようとしても、前述のような理由で精度が乏しくなっていた。
在室者が何かの動きをすると、一般にはそれに伴った音が発生する。これを、空気調和機1(室内機2)が据え付けられた室内の種々の情景を予測しておくことで焦電型赤外線センサ17の検出結果と音センサ19の検出結果から、在室者の活動量をより正確に把握することが可能となる。
同じく、「在室者の活動に関係の無い音」として取上げられたテレビジョン、ラジオ、オーディオ機器の音声、音楽、効果音も空気調和機自身の音とは別の在室者の活動に関係の無い音として他の音と区別する必要がある。以下において、テレビジョン等を放送受信機器群と称する。
同じく、「在室者の活動に伴なう音」のなかの調理機器、理美容機器、デスクワーク用機器などを使う場合は、在室者も軽く動きながらの使用しているので、重家事用機器群を使う場合や、静かな声で会話しながら休養している時とは区別する必要がある。以下において、調理機器、理美容機器、デスクワーク用機器などのように、使用時に在室者も軽く動いている機器を軽家事用機器群と称する。
このように、音源の種類による在室者の活動量の大小は、
重家事用機器群≧軽家事用機器群≧会話≧放送受信機器群≧空気調和機自身
の順になる。
第1に、在室者が活動していて、活動に伴う音が発生している場合は、活動することにより在室者の体内発熱の変化が大きくなる。以下、この活動に伴う音を発する音源の種類を「温感変動大音源」と称する。
第2に、在室者の活動はあるが、活動に伴う音がほとんど発生していない場合は、体内発熱は変化が小さい。以下、この活動に伴わない音を発する音源の種類を「温感変動小音源」と称する。
また、室内の音が温感変動大音源によるものである場合は、音の量が大きければ、活動が活発になっていると判断し、温感変動小音源の場合に、焦電型赤外線センサ17の検出結果から判定した在室者の活動量より、大きい活動量であると判定して空気調和機1を制御する。
なお、温感変動小音源としては、上述のように、空気調和機自身やテレビジョン、ラジオ等の放送受信機器群の集団が考えられ、在室者の動きを伴う温感変動大音源としては、在室者自身が相互に交わす会話の他、家事を支援する掃除機、健康促進機器やジューサ、ミキサなどの調理器具、ドライヤ、シェーバ等の理容機器などの集団が考えられる。
この場合、空気調和機自身や会話は単独の音源であるが、説明の便宜上、空気調和機自身や会話も群と表現することとする。
重家事用機器群以外の、使用者に大きな活動を強いない機器群と前述した音源の群以外のものを便宜上、軽家事用機器群と言うこととする。
図24および図25を用いて簡単に説明する。図24および図25は室内音の周波数分析例であり、図24(a)は空気調和機の音の周波数分析例、図24(b)は掃除機の音の周波数分析例、図25(a)は肉声の周波数分析例、図25(b)はテレビジョンの音の周波数分析例である。
在室者の活動に伴なう音の例として、図24(b)に示す掃除機の音(重家事用機器群)は、低い周波数の音から高い周波数の音まで満遍なく含んでいることが判る。
在室者の活動に伴なう音の例として、図25(a)に示す人の声(会話)は、高い周波数の音が少なく、1kHz付近の低い周波数の音が他の部分より優れて多いことが判る。
また、掃除機の音(重家事用機器群)は連続して聞こえ、人の声(会話)は不規則な断続があることも判った。
在室者の活動に関係の無い音の例として、図25(b)に示すテレビジョンの音(放送受信機器群)は、人の声の帯域(1kHzから4kHz)に相当する低い周波数の音のほかに、高い周波数の音も含み、4kHz以上の高い周波数の音が人の声(図25(a)参照)より格別に多いことが判る。
この場合、低い周波数の音も、高い周波数の音も低いレベルで連続して検出され、しかも、規則的な結果となる。
これにより、室内の音を音センサ19で検出した結果が所定のレベル未満で、規則的に連続する場合は音源の群を「空気調和機自身」と判定する。
この場合、低い周波数の音も、高い周波数の音も高いレベルで連続して検出され、しかも、規則的でレベルの変化がほとんど無い結果となる。
これにより、室内の音を音センサ19で検出した結果が所定のレベル以上で、ほぼ同じレベルで規則的に連続する場合は音源の群を「重家事用機器群」と判定する。
ここで、音源がテレビジョンやラジオ等の「放送受信機器群」のものか、在室者同士の現実の「会話」であるかの判別は、低い周波数帯域に注目しても判別は付きにくい。しかし、放送では現実の会話と違って長い間、沈黙が続くことは少なく、また、途中に入るコマーシャルや効果音楽などで現実の「会話」には登場しない高い周波数の音が入る。
これらの特徴を組み合わせることにより、「放送受信機器群」と「会話」を判別することができる。
このように、音センサ19で検知した信号は、周波数帯域ごとに分離して抽出され、判定に用いられる。音センサ19の構成について図26を用いて説明する。図26は音源判定ブロック図である。
検知された音信号は、微小な信号であるため、増幅する必要があるが、空気調和機1のように、大きな電力を必要とし、さらにインバータ回路やスイッチング電源回路などの高周波で駆動する回路を持つ製品においては、電源ノイズやスイッチングノイズも比較的大きいため、音信号にノイズが重畳しやすく、そのまま増幅するとノイズを重畳したまま増幅してしまうといった問題が生じる。
そのため、本実施形態においては、マイクロフォン408の実装位置を増幅器と同一の基板上に実装し、かつ、マイクロフォン408の直近に商用電源の周波数より高い、電源ノイズ除去用のハイパスフィルタ(HPF)400(例えば、商用電源の周波数50kHzの2倍周期の100kHz以上を通過)と、音源を判定する際には必要としない高域の周波数帯を遮断する、高周波除去用のローパスフィルタ(LPF)401(例えば、15kHz以上の周波数を遮断)を設け、ノイズを抑制する構成としている。
また、LPF401はオペアンプで構成され、マイクロフォン408で検知された音信号を増幅器としても機能する。
一つは、微分回路402および積分回路403から構成され、人の声の周波数帯に近い、低域を通すバンドパスフィルタ(BPF)404(例えば、1kHz〜4kHzを通過)である。
もう一つは、微分回路405から構成され、掃除機などの機械音といった人の声では出せない高域を通すハイパスフィルタ(HPF)406(例えば5kHz以上を通過)としている。
また、オペアンプで増幅する際に、オペアンプの電源ラインにノイズが発生すると、増幅率が変化し、音信号にノイズとして現れる。このため、同一基板上に電源ノイズを抑制するための電解コンデンサ(図示せず)を設けて、フィルタ回路のオペアンプに供給される電源を安定化させるとよい。
なお、コンパレータ407にてデジタル信号に変換される閾値を、空気調和機1のみの運転音では超えないように設定することで、空気調和機自身の運転音で誤動作するといったことを防止でき、外部音源からの音信号が入力された時のみ制御部10へ入力される構成としている。
次に、図27を用いて、活動量判定部41が実行する音源判定方法について説明する。
ステップS101において、活動量判定部41は、音サンプリングを実行する。
具体的には、音センサ19で、室内の音を低い周波数帯域の音(例えば、1kHz〜4kHz)と、高い周波数帯域の音(例えば、5kHz以上)とに分離して抽出する。
そして、周波数帯域毎に、所定のサンプリング周期で所定時間サンプリングを行い、低い周波数帯域での音の検出回数の割合(BP)と、高い周波数帯域での音の検出回数の割合(HP)とを算出し、1回のサンプリング結果とする。このサンプリングを複数回(m回)行い、サンプリング結果BP1〜BPm、HP1〜HPmを得る。
また、音の連続性は、全てのサンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)が音源の群毎に定めた所定の閾値の片側にあるか否かで判断する。
また、音の規則性は、サンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)の上限、下限とサンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)の平均値との差が、音源の群毎に定めた判定幅以内であるか否かで判断する。
また、音の不規則性は、サンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)が音源の群毎に定めた所定の判定閾値以上である回数が、音源の群毎に定めた所定の下限回数閾値以上、且つ、上限回数閾値以下で、更に、判定閾値以上である回の連続が途中で中断するか否かとで判断する。
また、音の長い中断が有るか否かは、サンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)が音源の群毎に定めた所定の閾値以上である回数が音源の群毎に定めた所定の上限回数閾値以下で且つ、閾値以上である回の連続が途中で中断するか否かと、サンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)の上限・下限と、サンプリング結果(BP1〜BPm、HP1〜HPm)の平均値との差が音源の群毎に定めた所定の判定幅閾値を超えるか否かと、で判断する。
ステップS102において前記判定要件を満たした場合には、ステップS103に進み、活動量判定部41は、音源が「空気調和機自身」として判定する。一方、前記判定要件を満たしていない場合には、ステップS104に進む。
ステップS104において前記判定要件を満たした場合には、ステップS105に進み、活動量判定部41は、音源が「重家事用機器群」として判定する。一方、前記判定要件を満たしていない場合には、ステップS106に進む。
ステップS106おいて前記判定要件を満たした場合には、ステップS107に進み、活動量判定部41は、音源が「放送受信機器群」として判定する。一方、前記判定要件を満たしていない場合には、ステップS108に進む。
ステップS108おいて前記判定要件を満たした場合には、ステップS109に進み、活動量判定部41は、音源が「会話」として判定する。
室内には、在室者が静かにしている時でも時計、鑑賞魚水槽のポンプの音など色々な音が有り、音センサ19によって空気調和機1を制御しようとする時には、在室者が静かにしている時の音と空気調和機自身の音を合わせた音の影響を考慮する必要が有る。このため、本実施形態の空気調和機1では、運転開始の時に、在室者が静かにしている時の音を図27に示すフローに従って判定する。
比較した結果、基準値が初期値未満の場合で、音源の判定結果が空気調和機自身の場合(ステップS103参照)は、室内を静かにしていても、空気調和機自身の音以外の室内の環境音が結果に影響していると考え、各音源の判定閾値を補正する。
焦電型赤外線センサ17はフレネルレンズ17aと共に、室内からの赤外線の量の変化を捕らえる。室内で活発な動きがあるときは、その反応量は大きく、静かな動きの時には反応量は小さい。これを利用し、焦電型赤外線センサ17からの信号は人の動きを抽出するバンドパスフィルタ(図示せず)を通して増幅され、コンパレータ(図示せず)でデジタル化されて制御部10(活動量判定部41)に伝達される。
この反応検出割合Pxが、室内の動きの量が小さいかどうかを判別する静判定閾値Pb未満の場合は、反応の検出区分を「反応:静」に区分する。
次に、反応検出割合Pxが室内の動きの量が大きいかどうかを判別する動判定閾値Pv以上の場合は、反応の検出区分を「反応:強」に区分する。
反応検出割合Pxが静判定閾値Pb以上で、動判定閾値Pv未満の場合は、反応の検出区分を「反応:中」に区分する。
なお、図29においては、空気調和機自身、放送受信機器群(TV)の場合を温感変動小音源集団とし、重家事用機器群(掃除機)、会話、軽家事用機器群(その他)の場合を温感変動大音源集団としている。
このように、焦電型赤外線センサ17の検出信号に基づく反応の検出区分が同じでも、音源が在室者の活動を伴う温感変動大音源集団の場合、音源が在室者の活動に関係のない温感変動小音源集団の場合よりも活動量を大きく判定する。
これにより、活動量の区分は従来の3段階から5〜6段階になるので、従来より格段にきめ細かい制御とすることができる。
また、活動量について、焦電型赤外線センサ17による反応の検出区分が同じ場合、
温感変動小音源集団の活動量が温感変動大音源集団の活動量以上となるように活動量が定められる。また、音センサ19による音源集団が同じ場合、「反応:静」<「反応:中」<「反応:強」の関係となるように活動量が定められている。
また、空気調和機1の暖房運転時において、在室者の活動量が大きい場合は、在室者が活発に動いていて、代謝が活発な状態なので、体内発熱が多くなり、在室者の温熱感覚も暑い側に変化するので、室温を若干下げても、快適性は許容の範囲に留まり、室温を若干下げた分、省エネ運転とすることができる。
このように、本実施形態では、焦電型赤外線センサ17に加えて音センサ19を用いて活動量をより詳細に判定し、判定された活動量に基づいて目標温度が設定されているため、より在室者の状態(活動状態)にあわせて、快適性を考慮しつつ、節電をはかる空気調和機1を提供することができる。
2 室内機
10 制御部
16 センサモジュール
17 焦電型赤外線センサ
17a フレネルレンズ
17b 焦電カバー
18 輻射センサ
19 音センサ
19a メッシュ部材(風除け部材)
311 室内送風ファン(送風機)
397 表示部
397a 表示灯
408 マイクロフォン
52 室内送風機(送風機)
600 基板(実装基板)
600a シリコーンコーティング(シリコーン樹脂層)
601 電子部品
602 防水シート(防水部材)
603 防振ゴム(防振部材)
603a 開口部
603b 背面開口部
603c 周縁部
603d 底面部
Claims (5)
- 空調空間内の音を収音するマイクロフォンと、該マイクロフォンを実装する実装基板と、を備える空気調和機であって、
前記マイクロフォンを囲う防振部材をさらに備え、
該防振部材は、
前記マイクロフォンの収音面側に表面開口部と、
前記マイクロフォンの前記収音面と対向する背面側に背面開口部と、を有し、
前記マイクロフォンを囲う前記防振部材の前記背面開口部の内径は、前記マイクロフォンの外径より小さくされて、前記マイクロフォンと前記実装基板とが直接接触しないようにされ、
前記マイクロフォンは、前記背面側で前記実装基板に密着される前記防振部材と密着されて前記実装基板にスルーホール実装され、
前記実装基板の背面側にはプリント配線が形成されて前記マイクロフォンの端子がハンダ付けされ、
前記マイクロフォンの底面と前記実装基板とは、前記防振部材の厚さ分だけ離して配置され、
前記マイクロフォンの端子は、前記背面開口部を通って前記実装基板の回路配線と接続され、
前記マイクロフォンの前記収音面側は、少なくとも前記防振部材の前記表面開口部の内側周縁部と密着されているとともに、当該マイクロフォンの収音面に貼り付けされた防水部材を備えている
ことを特徴とする空気調和機。 - 前記表面開口部の内径は、前記マイクロフォンの外径より小さく、
前記防水部材の外径は、前記表面開口部の内径より大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記実装基板には端子面を覆うシリコーン樹脂層が形成されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気調和機。 - 前記マイクロフォンは、前記空気調和機が発生する風切り音の収音を低減させる風除け部材を有している
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 風を吹き出す送風機と、前記送風機の回転速度を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、
前記マイクロフォンを起動して前記空調空間内の音を収音する際、前記送風機の回転速度を、収音する前の回転速度より低下させる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の空気調和機。
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