JP6386950B2 - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents
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Description
家庭用の空気調和機においても、人の体感温度を反映した空調制御が強く求められている。しかし、住宅室内に設置される家庭用の空気調和機を考えた場合、人体周囲の温熱環境を検出するためのセンサを空気調和機本体と別に設置することは現実的ではなかった。
在室者が1人または複数居る場合、前記熱画像取得部により取得されたいずれかの人の頭部、および/または、当該いずれかの人の手または人の足である末端部の温度が所定条件を満たすと、前記風向制御部により、当該所定条件を満たした人に風を向けないように風よけ制御して、在室者のうち所定割合の人の頭部および末端部の温度が前記所定条件を満たすと、設定温度を調整する空調制御部と、を備えることを特徴とする空気調和機とした。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
図1は、本実施形態における空気調和機Aの室内機100、室外機200、およびリモコンReの正面図である。
また、室内機100の中央下部には、撮像部121とサーモパイル122(非接触熱センサ)とが近接して設置されている。
なお、サーモパイル122および撮像部121の配置は、画像検出方式および検出対象、撮像部121の仕様などに応じて設定してもよい。
撮像部121およびサーモパイル122の詳細については後記する。
図2に示すように、室内機100の筐体ベース101は、室内熱交換器102、送風ファン103、フィルタ108などの内部構造体を収容している。
本実施形態の空気調和機Aの構成は、あくまで一例であり、本発明は、あらゆる空気調和機の形態についても適用可能である。
撮像部121は、被空調室内を連続的に撮像して画像情報に変換し、制御部130に出力する。
制御部130の画像認識部131は、撮像部121が撮像した画像情報に基づき室内環境を認識し、人の各部位を認識して物体温度検知部132に通知する。なお画像認識部131は、サーモパイル122から入力される熱画像の情報に基づき室内環境を認識し、人の各部位を認識して物体温度検知部132に通知してもよい。これにより、撮像部121を省略可能である。
頭部認識部1311は、画像情報から人の頭部を認識する。ここで頭部認識部1311は、単なる頭部ではなく、頭部のうち肌の露出部分を認識する。これにより、帽子やマスクによる温度検知の影響を排除できる。
末端部認識部1312は、画像情報から人の足または手の部分(末端部)を検出する。末端部認識部1312は、先ず人の足のうち肌の露出部分の認識を試みたのち、その認識に失敗したならば、手の部分のうち肌の露出部分の認識を試みる。人の体感温度を推定する上では、心臓からもっとも離れている足の方がより適しているためである。また、肌の露出部分を認識することにより、靴下や手袋による温度検知への影響を排除できる。
画像認識部131は、撮像部121が撮像した画像に検出対象である人体の頭部または/および末端部が含まれるか否を検出すると共に、この検出対象の画像領域を検出する。
本発明における空気調和機Aの冷房運転時の快適運転制御について、図4から図6を用いて、適宜図1から図3を参照しつつ説明する。
図4は、第1の実施形態の快適運転制御の冷房運転処理のフローチャートである。
リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、冷房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS10において、空調制御部136は、冷房運転を所定期間に亘って実施する。ここで空調制御部136は、通常の冷房運転モードと変わりはなく、室内機100(図2参照)の吹き出し口の上下風向板105を略水平にし、冷風が直接人に当たらないようにする。ただし、ユーザの好みによりリモコンReで上下風向板105を下向きに設定している場合はこの限りではない。
ステップS12において、物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS15において、空調制御部136は、設定温度を高くして、冷やし過ぎを防止する制御を行う。この設定温度の変更幅は、例えば+1〜+2度とする。
この快適運転制御により、冷房時は、人が寒く感じる前に、空気調和機A本体が設定温度を調節し、冷え過ぎを防ぐため、常に快適な空調を実現できる。
ひたいまたは首の温度(以下、頭部の温度)は、ほぼ一定で推移している。しかし、足の甲またはかかとの温度(以下、足部の温度)は、時間と共に徐々に低下する。ここでは25分が経過し、頭部の温度よりも足部の温度が1〜2度程度低くなると、体感上の寒さを感じていた。つまり、人が冷房の寒さを感じる条件は、頭部の温度に対する足部(末端部)の温度が−2度以下に低くなるときである。また、足部の温度の代わりに手部(末端部)の温度が頭部の温度に対して−2度以下に低くなったときも、同様に寒さを感じると思われる。
同様に、人が暖房の厚さを感じる条件は、頭部の温度よりも手部や足部(末端部)の温度が+2度以上高くなるときであると推定される。
リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、暖房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS20において、空調制御部136は、暖房運転を所定期間に亘って実施する。ここで空調制御部136は、通常の暖房運転モードと変わりはなく、室内機100(図2参照)の吹き出し口の上下風向板105を下向きにし、温風が床面に届くようにする。ただし、ユーザの好みによりリモコンReで上下風向板105を初期値より上向きに設定している場合はこの限りではない。
ステップS22において、物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS23において、空調制御部136は、頭部の温度に対する末端部の温度が所定温度(β度:第2所定値)以上に高くなっているか、または頭部の温度が36度以上にまで上昇しているかを判定する。空調制御部136は、いずれかの判定条件が成立したならば(Yes)ステップS25の処理に進み、いずれの判定条件も成立しないならば(No)、ステップS24の暖房運転を実施する。ここで、頭部の温度に対する身体の末端部の温度差(β度)の閾値は、望ましくは+2度とするが、+2度未満+1度以上のいずれの値を選択してもよい。このステップS23の処理は、この人が暑く感じるか否かを判断している。
ステップS24において、空調制御部136は、暖房運転を所定期間に亘って実施したのち、ステップS22の処理に戻る。これにより、人の頭部の温度と身体の末端部の温度監視が繰り返し実行される。
ステップS25において、空調制御部136は、設定温度を低くして、暖め過ぎを防止する制御を行う。この設定温度の変更幅は、例えば−1〜−2度とする。
ステップS26において、空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたか否かを判断し、空調運転の停止操作が行われていないならば(No)、ステップS24の暖房運転の処理に戻る。空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたときには(Yes)、この暖房運転を停止する。
この快適運転制御により、暖房時には暑く感じる前に、空気調和機A本体が設定温度を調節して暖め過ぎを防ぐため、常に快適な空調を実現できる。
次に本発明に係る空気調和機の第2の実施形態について、図7と図8とを用いて、適宜図1から図3を参照しつつ説明する。第1の実施形態では在室者の人数については限定していないが、第2実施形態では、在室者が1人または複数人居る場合の快適運転制御について説明する。
第2の実施形態でも第1の実施形態と同様に、リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、冷房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS12の処理は、図4のステップS12の処理と同様である。この処理において物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した或る個人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、その人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS13において、空調制御部136は、頭部の温度に対する末端部の温度が所定温度(α度)以下に低くなっているか、または頭部の温度が35度以下にまで低下しているかを判定する。空調制御部136は、いずれかの判定条件が成立したならば(Yes)ステップS131の風よけ制御の処理に進み、いずれの判定条件も成立しないならば(No)、ステップS14の冷房運転を実施する。このステップS13の処理は、この人が寒く感じるか否かを判断している。
ステップS131の処理において、空調制御部136は、その個人に冷気が行き渡らないように左右風向板104と上下風向板105とを調節する、いわゆる風よけ制御を行い、体感上寒くならないようにする。
ステップS132の処理において、空調制御部136は、他の人が在室しているか否かを判断し、在室しているならば(Yes)ステップS12の処理に戻り、他の人の各部温度を計測する。これらステップS12からステップS132まで処理により、ステップS13の判断条件に該当した全員の風よけ制御を実施する。
ステップS133の処理において、空調制御部136は、在室している全員について、ステップS131の風よけ制御したか否か、つまりステップS13の判断条件が成立したか否かを判断し、この判断条件が成立しないならば(No)、ステップS14の処理に戻る。空調制御部136は、この判断条件が成立し、全員が寒さを感じると判断したならば(Yes)、ステップS15の処理に進む。
ステップS15において、空調制御部136は、設定温度を高くして、冷やし過ぎを防止する制御を行う。この設定温度の変更幅は、例えば1〜2度とする。
ステップS16において、空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたか否かを判断し、空調運転の停止操作が行われていないならば(No)、ステップS14の冷房運転の処理に戻る。空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたときには(Yes)、この冷房運転を停止する。
この快適運転制御により、全ての在室者に対する冷やし過ぎを防止し、空気調和機A本体が設定温度を調節し、冷え過ぎを防ぐため、常に快適な空調を実現できる。
図8は、第2の実施形態の快適運転制御の暖房運転処理のフローチャートである。
第2の実施形態でも第1の実施形態と同様、リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、暖房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS20,S21の処理は、図6のステップS20,S21の処理と同様である。このように運転開始当初は通常の暖房運転モードと変わりはない。時間経過に伴い室温が低下し、設定温度に到達すると、ステップS22に進む。
ステップS22の処理は、図6のステップS22の処理と同様である。この処理において物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した或る個人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、その人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS232の処理において、空調制御部136は、他の人が在室しているか否かを判断し、在室しているならば(Yes)ステップS22の処理に戻り、他の人の各部温度を計測する。これらステップS22からステップS232まで処理により、ステップS23の判断条件に該当した全員の風よけ制御を実施する。
ステップS233の処理において、空調制御部136は、在室している全員について、ステップS231の風よけ制御したか否か、つまりステップS23の判断条件が成立したか否かを判断し、この判断条件が成立しないならば(No)、ステップS24の処理に戻る。空調制御部136は、この判断条件が成立し、全員が寒さを感じると判断したならば(Yes)、ステップS25の処理に進む。
ステップS26において、空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたか否かを判断し、空調運転の停止操作が行われていないならば(No)、ステップS24の暖房運転の処理に戻る。空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたときには(Yes)、この暖房運転を停止する。
ここで、頭部の温度に対する身体の末端部の温度差(β度)の閾値は第1の実施形態と同様、+1〜+2度とする。
《第3の実施形態》
次に本発明に係る空気調和機の第3の実施形態について、図9と図10とを用いて、適宜図1から図3を参照しつつ説明する。第2の実施形態では在室者が複数居る場合の快適運転制御について説明したが、本実施形態では在室者が1人の場合の快適運転制御について説明する。
第3の実施形態でも第1の実施形態と同様、リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、冷房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS12の処理は、図4のステップS12の処理と同様である。この処理において物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した或る個人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、その人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS134において、空調制御部136は、頭部の温度に対する末端部の温度が所定温度(α度)以下に低くなっているか、または頭部の温度が35度以下にまで低下しているかを再び判定する。空調制御部136は、いずれかの判定条件が成立したならば(Yes)ステップS15の処理に進み、いずれの判定条件も成立しないならば(No)、ステップS14の冷房運転を実施する。このステップS134の処理は、この人が風よけ制御後に寒く感じるか否かを判断している。
ステップS16において、空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたか否かを判断し、空調運転の停止操作が行われていないならば(No)、ステップS14の冷房運転の処理に戻る。空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたときには(Yes)、この冷房運転を停止する。
この快適運転制御により、この在室者に対する風よけ制御の後に冷やし過ぎを防止する。空気調和機A本体が風よけすると共に設定温度を調節し、冷え過ぎを防ぐため、常に快適な空調を実現できる。
図10は、第3の実施形態の快適運転制御の暖房運転処理のフローチャートである。
第3の実施形態でも第1の実施形態と同様、リモコンReからの快適運転制御モード設定の操作により、暖房快適運転制御モードの運転を開始する。
ステップS22の処理は、図6のステップS22の処理と同様である。この処理において物体温度検知部132は、画像認識部131が認識した或る個人の各部位の位置と、被空調室内の各部の温度を示す熱画像とから、その人の頭部、手足部(末端部)を特定し、特定した少なくとも一つの部位の温度物体の温度を非接触で検知する。
ステップS234において、空調制御部136は、頭部の温度に対する末端部の温度が所定温度(β度)以上に高くなっているか、または頭部の温度が36度以上にまで上昇しているかを再び判定する。空調制御部136は、いずれかの判定条件が成立したならば(Yes)ステップS25の処理に進み、いずれの判定条件も成立しないならば(No)、ステップS24の暖房運転を実施する。このステップS23の処理は、この人が風よけ制御後に暑く感じるか否かを判断している。
ステップS26において、空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたか否かを判断し、空調運転の停止操作が行われていないならば(No)、ステップS24の暖房運転の処理に戻る。空調制御部136は、空調運転の停止操作が行われたときには(Yes)、この暖房運転を停止する。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
本発明の変形例として、例えば、次の(a),(b)のようなものがある。
(b) 上記した第3の実施形態では、在室者は1人であったが、複数人の在室者について処理を繰り返してもよい。また、在室者の全員について温度条件が成立したときに、設定温度を調節するだけではなく、在室者のうち所定割合(例えば過半数)について温度条件が成立したときに、設定温度を調節してもよい。
100 室内機
200 室外機
300 冷媒配管
Re リモコン
Q リモコン送受信部
104 左右風向板 (風向制御部)
105 上下風向板 (風向制御部)
107 空気吸込み口
121 撮像部
122 サーモパイル (熱画像取得部)
123 室温センサ
130 制御部
131 画像認識部
132 物体温度検知部
133 記憶手段
136 空調制御部
150 負荷
151 圧縮機モータ
152 送風ファンモータ
153 左右風向板用モータ (風向制御部)
154 上下風向板用モータ (風向制御部)
Claims (4)
- 室内の温度分布を非接触で熱画像として取得する熱画像取得部と、
空調の風向を制御する風向制御部と、
在室者が1人または複数居る場合、前記熱画像取得部により取得されたいずれかの人の頭部、および/または、当該いずれかの人の手または人の足である末端部の温度が所定条件を満たすと、前記風向制御部により、当該所定条件を満たした人に風を向けないように風よけ制御して、在室者のうち所定割合の人の頭部および末端部の温度が前記所定条件を満たすと、設定温度を調整する空調制御部と、
を備えることを特徴とする空気調和機。 - 前記空調制御部は、在室者の頭部、および身体の末端部の温度が前記所定条件を満たすと、当該人に風を向けないように風よけ制御し、
所定時間経過後にも前記人が頭部、および身体の末端部の温度が前記所定条件を満たすと、設定温度を調節する、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 熱画像取得部が、室内の温度分布を非接触で熱画像として取得するステップと、
風向制御部が、空調の風向を制御するステップと、
在室者が1人または複数居る場合、前記熱画像取得部が取得したいずれかの人の頭部、および/または、当該いずれかの人の手または人の足である末端部の温度が所定条件を満たすと、前記風向制御部により、当該所定条件を満たした人に風を向けないように風よけ制御するステップと、
空調制御部が、在室者のうち所定割合の人の頭部および末端部の温度が前記所定条件を満たすと、設定温度を調整するステップと、
を実行することを特徴とする空気調和機の制御方法。 - 前記空調制御部は更に、在室者の頭部、および身体の末端部の温度が前記所定条件を満たすと、当該人に風を向けないように風よけ制御するステップと、
所定時間経過後にも前記人が頭部、および身体の末端部の温度が前記所定条件を満たすと、設定温度を調節するステップと、
を実行することを特徴とする請求項3に記載の空気調和機の制御方法。
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