JPH0629786B2 - 空気調和機用赤外線検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、空調室内の温度分布や人の位置の検出結果
に基づいて、空気調和機からの吹出風の風向制御を行っ
て空調快適性の向上を図る際等に、上記の温度分布や人
の位置の検出のために用いられる空気調和機用赤外線検
出装置に関するものである。

（従来の技術） 上記のような空気調和機用赤外線検出装置を備えた空気
調和機の従来例として、例えば特開昭61-195232 号公報
記載の装置を挙げることができる。その空気調和機にお
いては、壁面に据付けられた室内機からの前後、また左
右方向に室内を複数の領域に区画し、各領域にそれぞれ
対応させて複数の赤外線センサを上記室内機内に設けて
いる。そして各領域から到来する赤外線によって、各領
域毎の床面等の温度を測定し、この測定結果を基に上記
室内機からの吹出風の吹出方向を制御して室内の温度分
布を均一にするようになされている。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような温度測定に用いる赤外線センサは
比較的高価な部品であり、上記従来装置では、室内の区
画領域にそれぞれ対応させて赤外線センサを複数設ける
構成であるために、製作費が高くなるという問題があ
る。一方、人体より放射される体温相当の赤外線を赤外
線センサで検出することにより、室内の人の位置を検出
し、これによって、人を中心に吹出風の吹出方向を制御
するように構成することで、さらに空調快適性の向上を
図ることができる。しかしながらこのために、上記と同
様に室内の区画領域にそれぞれ対応させて複数の人検出
用赤外線センサを別途設ける場合にはさらに製作費が高
くなる。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、室内の温度分布の測定と人の位置の検出とをより安
価な構成でなし得ると共に、さらに室内全体に渡る温度
及び人の検出操作をより短時間でなし得る空気調和機用
赤外線検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の空気調和機用赤外線
検出装置は、空調室内における床面等の赤外線放射物の
温度を検出するための第１赤外線センサ４と、人体から
放射される体温相当の赤外線に感応する第２赤外線セン
サ５とを各１個設けると共に、複数の領域Ａ〜Ｆに区画
される空調室内の上記各領域Ａ〜Ｆに対応する複数の偏
光部7a〜7f、8a〜8fをそれぞれ有する第１、第２集光手
段７、８を設けて、空調室内からの赤外線が上記各領域
Ａ〜Ｆ毎に、上記第１集光手段７の対応する偏光部7a〜
7fを介して上記第１赤外線センサ４に、また上記第２集
光手段８の対応する偏光部8a〜8fを介して上記第２赤外
線センサ５にそれぞれ集光すべく構成し、さらに上記第
１、第２赤外線センサ４、５への上記各領域Ａ〜Ｆから
の赤外線の集光径路上を移動する切換手段９を設けると
共に、この切換手段９に、上記第１赤外線センサ４への
上記各領域Ａ〜Ｆ毎の各集光径路の中の一つの径路上に
位置させることによってこの径路内の赤外線のみを透過
する温度検出用透過窓１１、１２と、上記第２赤外線セ
ンサ５への上記各領域Ａ〜Ｆ毎の各集光径路の中の一つ
の径路上に位置させることによってこの径路内の赤外線
のみを透過する人検出用透過窓１３、１４とを形成して
いる。

また第２請求項記載の空気調和機用赤外線検出装置は、
上記第１請求項記載の装置において、上記温度検出用透
過窓１１、１２を上記第１赤外線センサ４への上記各領
域Ａ〜Ｆ毎の各集光径路の中の一つの径路上に位置させ
たときに、この温度検出用透過窓１１、１２を透過する
赤外線を発する領域と同一の領域からの上記第２赤外線
センサ５への集光赤外線が上記人検出用透過窓１３、１
４を透過すべく構成している。

なおこの明細書の中では、波長１〜15μｍの赤外線を対
象とし、この赤外線に光に係る語彙を適宜用いて説明す
る。

（作用） 上記第１請求項記載の空気調和機用赤外線検出装置にお
いては、温度検出用透過窓１１、１２が第１赤外線セン
サ４への各領域Ａ〜Ｆ毎の各集光径路上に位置に順次位
置していくように切換手段９を移動していくことによっ
て、上記第１赤外線センサ４への集光赤外線が上記領域
Ａ〜Ｆ毎の赤外線に順次切換わり、したがって各領域Ａ
〜Ｆ毎の赤外線放射物、例えば床面の温度が求められて
室内の温度分布が検出される。さらに上記切換手段９の
移動によって、人検出用透過窓１３、１４も第２赤外線
センサ５への各領域Ａ〜Ｆ毎の各集光径路上を移動して
いくことから、この第２赤外線センサ５への集光赤外線
が上記領域Ａ〜Ｆ毎の赤外線に順次切換わり、この第２
赤外線センサ５の出力から各領域Ａ〜Ｆ毎の人の存在が
判別され、室内における人の位置が検出される。このよ
うに上記では、室内の温度分布の測定と人の位置の検出
とがそれぞれ各一個の赤外線センサ４、５を設ける構成
で可能であると共に、温度と人との各検出領域の切換え
も同一の切換手段９によって行われ、それぞれに独立し
た切換手段を設ける必要はないので、構成部品点数が少
なくなり、これにより構成が簡素になって製作費をより
安価なものとすることができる。

また上記第２請求項記載の空気調和機用赤外線検出装置
においては、切換手段９を移動して上記第１赤外線セン
サ４への集光赤外線を上記領域Ａ〜Ｆ毎の赤外線に順次
切換えて各領域Ａ〜Ｆ毎の温度の検出操作を行うとき
に、同時に第２赤外線センサ５への集光赤外線が上記領
域Ａ〜Ｆ毎の赤外線に順次切換わり、この第２赤外線セ
ンサ５の出力から各領域Ａ〜Ｆ毎の人の存在を判別する
ことができる。したがって温度の検出とは別に上記切換
手段９を移動して人の検出を行うための操作時間は不要
であり、この結果、より短時間で温度と人との検出を行
うことができる。

（実施例） 次にこの発明の空気調和機用赤外線検出装置の具体的な
実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図には、空気調和機の壁掛け形室内機に内装される
この発明の一実施例における空気調和機用赤外線検出装
置Ｍの縦断面図を示している。同図において、１は、略
箱形のケーシングであって、このケーシング１の内部に
は、その上面２から回路基板３が垂設されており、この
回路基板３に、室内における床面等の温度分布を検出す
るための熱電形の第１の赤外線センサ（以下、第１セン
サと言う）４と、室内における人の位置を検出するため
の焦電形の第２の赤外線センサ（以下、第２センサと言
う）５とが各受光面をケーシング１の前面（第１図にお
いて左側の面）６に臨ませて上下に並設されている。そ
してこの前面６に、第１集光板（第１集光手段）７と第
２集光板（第２集光手段）８とが装着されているが、そ
れらの機能については後で説明する。さらに上記ケーシ
ング１内には、上記回路基板３を囲う円筒状のドラム
（切換手段）９が立設されており、このドラム９の下端
軸部には、このドラム９を回転駆動するためのステップ
モータ１０が連結されている。

第４図には、上記赤外線検出装置Ｍを内装する空気調和
機の室内機２０が一壁面に取付けられた室内において、
室内機２０の直下近傍を除く床面を、上記室内機２０の
据付壁面から前後方向に二分割、左右方向に三分割の計
６領域Ａ〜Ｆに区画して各領域Ａ〜Ｆ毎の温度の検出と
人の検出とを上記赤外線検出装置Ｍによって行う場合の
模式図を示している。上記室内機２０には、その前面パ
ネルに吸込口２１が形成されており、この吸込口２１の
側部に赤外線検出装置Ｍが配設されている。なお上記吸
込口２１の下側には吹出口２２が形成され、この吹出口
２２に吹出方向を制御するための水平フラップ２３、垂
直フラップ２４が設けられている。

前記各集光板７、８は、上記室内を６分割した区画領域
Ａ〜Ｆに対応させて、第２図に示すように、それぞれ上
下二段、左右三列の計６個の小レンズ部（偏光部）7a〜
7f、8a〜8fを有するフレネルレンズにより構成されてい
る。まず第１集光板７の小レンズ部7aは、室内における
床面や壁面、家具等からそれらの温度に応じて放射され
る赤外線の中で領域Ａから放射され、この小レンズ部7a
を透過する赤外線のみを第１センサ４に集光させる機能
を有している。また第１集光板７のその他の小レンズ部
7b、7cは、・・はそれぞれ領域Ｂ、Ｃ、・・から放射さ
れ各小レンズ部7b、7c、・・を透過する赤外線を第１セ
ンサ４にそれぞれ集光させる機能を有している。つまり
各小レンズ部7a〜7fによって、それぞれ室内の各領域Ａ
〜Ｆ毎に集光領域が規定され、各集光領域から対応する
小レンズ部7a〜7fを透過する赤外線のみが第１センサ４
にそれぞれ集光する集光径路が構成されている。そして
上記と略同様に、第２集光板８の小レンズ部8a〜8fによ
って、室内の各領域Ａ〜Ｆから第２センサ５に至る集光
径路が形成され、この第２センサ５には、各領域Ａ、
Ｂ、・・からそれぞれ対応する小レンズ部8a、8b、・・
を透過する赤外線のみが集光するように構成されてい
る。

一方、上記センサ４、５と集光板７、８との間に円筒面
の一部が位置する前記ドラム９の円筒面には、第３図に
示すように、第１〜第４開口１１〜１４が上下方向の位
置をずらせてそれぞれ穿設されている。上部側の第１、
第２開口１１、１２は温度検出用透過窓として形成され
ているものであって、最上部位置の第１開口１１は、こ
のドラム９を回転させていくときに、上記第１集光板７
における上段側の各小レンズ部7a、7b、7cから第１セン
サ４への各集光径路を横切る位置に形成され、またこの
第１開口１１より下側で周方向に離れた位置の第２開口
１２は、第１集光板７の下段側の各小レンズ部7d、7e、
7fから第１センサ４への各集光径路を横切る位置に形成
されている。

そして上記第２開口１２よりも下側に形成されている第
３、第４開口１３、１４は人検出用透過窓として形成さ
れているものであって、第３開口１３は上記第１開口１
１と、また第４開口は上記第２開口１２とそれぞれ略同
一の周方向位置に形成されると共に、まず第３開口１３
は、第２集光板８の上段側の各小レンズ部8a、8b、8cか
ら第２センサ５への各集光径路を横切る位置に、そして
最下部位置の第４開口１４は、第２集光板８の下段側の
各小レンズ部8d、8e、8fから第２センサ５への各集光径
路を横切る位置にそれぞれ形成されている。

上記各開口１１〜１４の形成されたドラム９を回転させ
て、例えば第１開口１１を、第１集光板７の小レンズ部
7aから第１センサ４への集光径路上に位置させた場合、
第１センサ４には上記小レンズ部7aを通して集光する赤
外線、すなわち領域Ａからの赤外線のみが上記第１開口
１１を透過して入射する。そしてこのとき同時に、第３
開口１３は第２集光板８の小レンズ部8aから第２センサ
５への集光径路上に位置し、したがって領域Ａからの赤
外線のみが第２センサ５に入射する。この結果、ドラム
９のこの回転位置において、領域Ａからの赤外線が第１
センサ４と第２センサ５とにそれぞれ入射し、したがっ
て双方のセンサ４、５において領域Ａからの入射赤外線
に応じた信号が出力され、後述するように、第１センサ
４からの出力によって領域Ａでの床面等の温度が、また
第２温度センサ５からの出力によって、この領域Ａに人
が存在するか否かが判別される。

そしてドラム９を上記の位置から第３図において左回り
に回転させていき、第１開口１１を第１集光板７の小レ
ンズ部7bから第１センサ４への集光径路上に位置させた
ときに、同時に第３開口１３が第２集光板８の小レンズ
部8bから第２センサ５への集光径路上に位置し、また第
１開口１１を第１集光板７の小レンズ部7cから第１セン
サ４への集光径路上に位置させたときに、同時に第３開
口１３が第２集光板８の小レンズ部8cから第２センサ５
への集光径路上に位置することとなって、それぞれの位
置で、第１センサ４及び第２センサ５への入射が領域
Ｂ、Ｃからの赤外線に順次切換えられる。

さらに上記ドラム９を回転させて第１開口１１及び第３
開口１３が領域Ｃからの集光径路上を超える位置に達す
ると、これらの第１、第３開口１１、１３とは周方向に
離れた位置に形成されている第２開口１２と第４開口１
４とがそれぞれ第１集光板７及び第２集光板８の各下段
側の小レンズ部7d、8dから第１センサ４、第２センサ５
にそれぞれ集光する径路上に同時に位置し、したがって
さらに回転させていくことによって、上記と同様に、第
１センサ４、第２センサ５への入射が領域Ｄ、Ｅ、Ｆか
らの赤外線に順次切換わるようになされている。

次に上記構成の赤外線検出装置Ｍを有する空気調和機で
の風向制御について説明する。第５図にはその制御ブロ
ック図を示しており、図のように、上記赤外線検出装置
Ｍの前記回路基板３上に、上記のようなドラム９の回転
制御と、各センサ４、５に入射する赤外線から各領域Ａ
〜Ｆ毎の床面等の温度及び人の検出を行う制御回路部３
０が構成されている。この制御回路部３０において、第
１センサ４からの出力は、増幅回路３１、補正演算部３
２で信号増幅と補正とが行われた後、温度変換部３３に
おいて入射赤外線量に応じた温度信号に変換され、マイ
クロコンピュータの機能を有する制御ＩＣから成るシー
ケンス処理部３４に入力される。上記補正演算部３２に
は、放射率補正回路３５、センサ４の周囲温度による温
度補正回路３６の他に、センサ４の受光面への入射赤外
線の入射角が各領域Ａ〜Ｆ毎に異なることを補正する赤
外線入射エネルギ補正回路３７、また床面までの距離や
小レンズ部で規定される集光面積が各領域Ａ〜Ｆ毎に異
なることを補正する距離・面積補正回路３８が設けられ
ている。これらの赤外線入射エネルギ補正回路３７と距
離・面積補正回路３８とには、各領域Ａ〜Ｆ毎の検出操
作開始時に、シーケンス処理部３４から検出しようとす
る領域に対応する補正定数が入力される。

一方、第２センサ５からの出力は増幅回路３９によって
信号増幅が行われた後、上記シーケンス処理部３４に入
力される。この第２センサ５は人体からの体温相当の赤
外線に感応すると共に、入射赤外線量に変化が生じた時
にパルス状の電圧信号を出力するように構成されてお
り、したがって検出領域内に人が存在する場合に、その
人の動きに伴う上記第２センサ５への入射赤外線量の変
化に応じて上記電圧信号が出力され、これが人検出信号
としてシーケンス処理部３４に入力される。

上記シーケンス処理部３４は、モータ駆動部４１に逐次
作動信号を出力し、これによってドラム９の回転角度位
置を制御する機能と、各センサ４、５の出力信号から各
領域Ａ〜Ｆ毎の温度と人との検出操作を行い、その結果
を記憶部４２に格納する機能とを有しており、以下、上
記シーケンス処理部３４での制御について第６図の制御
フローチャートを参照して説明する。

第６図のステップS1は検出領域の切換を行うステップで
あって、モータ駆動部４１に作動信号を出力し、これに
よりステップモータ１０が作動されて、ドラム９は、ま
ず前記した第１、第３開口１１、１３が領域Ａからの集
光径路上に位置するまで回転される。次いでステップS2
において上記した補正演算部３２に領域Ａに対応する補
正定数を出力した後、ステップS3においてタイマtm1 の
計時を開始する。このタイマtm1 には１領域当たりの検
出操作時間t1（例えば３秒）が設定されている。次いで
ステップS4は第２センサ５で人検出信号が発生されたか
否かを判別するステップであり、この判別を、上記タイ
マtm1 での計時が設定時間t1に達するまで（ステップS
5）継続する。この間に、人検出信号が発生されたこと
が判別された場合には、上記ステップS4からステップS6
に移行し、このステップにおいて、記憶部４２における
領域Ａに対応する人検出メモリに人の存在ありの確定信
号を格納し、後述するステップS8に移行する。

一方、ステップS4において人検出信号が判別されること
なくタイマtm1 の計時が設定時間t1に達した場合には、
続いてステップS7において人不在の確定信号を上記人検
出メモリに格納した後、続いてステップS8の処理を行
う。

このステップS8は第１センサ４から温度変換部３３を介
して入力される温度信号の読込みを行うステップであっ
て、この温度を記憶部４２における領域Ａに対応する温
度メモリに格納して領域Ａに対する検出操作を終了す
る。次のステップS9は、領域Ｆに対する検出操作を完了
したか否かを判別するステップであり、領域Ｆに対する
検出操作を完了するまではステップS1に戻る処理が行わ
れる。したがってステップS1において検出領域を次の領
域Ｂとする切換操作、すなわち領域Ｂからの赤外線が第
１、第２センサ４、５に入射するようにドラム９の回転
が行われ、以降ステップS9に至る処理が繰返されること
によって、上記と同様に、領域Ｂにおける人の有無と温
度の検出とが行われる。続いて領域Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順
で順次同様の操作が繰返され、領域Ｆに対する検出操作
を完了した段階で、ステップS9からステップS10 に移行
して、空気調和機全体の運転を制御する空調運転制御装
置４５に、上記記憶部４２に格納された各領域毎の温度
と人の判別結果を送信する。その後、再びステップS1に
戻る処理を行い、したがって以降、領域ＡからＦに至る
検出操作が繰返され、領域Ｆまでの操作が完了する毎
に、そのときの検出結果が上記空調運転制御装置４５に
順次送信される。

上記のような人の検出位置及び各領域毎の温度から空調
運転制御装置４５では、室内機２０の吹出口２２に設け
ている水平、垂直フラップ２３、２４を作動して、吹出
方向を制御する。例えば暖房運転開始後、吹出温度が40
℃になるまでの起動時には吹出風が人に当たらないよう
にしコールドドラフトを防止し、吹出温度が40℃以上と
なったときには水平フラップ１３を真下方向にして床面
を暖め、その後、室温が15℃以上となった段階で、人に
温風を直接当てるような方向に吹出角を変更し、人の周
囲を急速に暖める。そしてこの場合、室内に低温領域が
残っているような場合には、この領域からの冷輻射によ
って充分な温暖感が得られないので、適宜低温領域にも
温風を吹出し、実内全体の温度分布を改善しながら、よ
り速暖感、温暖感を与え得る風向制御を行う。このよう
な制御によって、より快適な空調状態とすることができ
る。

以上、この発明の具体的な実施例について説明したが、
上記実施例はこの発明を限定するものではなくこの発明
の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記実施例
においては、円筒状のドラム９で切換手段を構成した
が、各センサ４、５への集光径路上を往復動する板状体
や帯状部材で切換手段を構成すること等が可能である。
また各集光手段７、８を分割形の複数の小レンズ凹面鏡
を組付けて構成すること等も可能であり、また上記では
室内を６区画した例を挙げて説明したが任意の区画数に
対応し得るようにこの発明を適用して構成することが可
能である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載の空気調和機用
赤外線検出装置においては、複数の領域に区画される室
内での温度分布と人の位置の検出とがそれぞれ各一個の
赤外線センサを設ける構成で可能であると共に、温度と
人との各検出領域の切換えも同一の切換手段によって行
われ、それぞれに独立した切換手段を設ける必要はない
ので、構成部品点数が少なく、これにより構成が簡素に
なって製作費をより安価なものとすることができる。

また第２請求項記載の空気調和機用赤外線検出装置にお
いては、室内の各領域毎の温度の検出と人の検出とが同
時に行われ、温度の検出とは別に切換手段を移動して人
の検出を行うような操作時間は不要であるので、より短
時間で温度と人との検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気調和機の壁掛け形室内機に内装されるこの
発明の一実施例における空気調和機用赤外線検出装置の
縦断面図、第２図は第１図のII−II線矢視図、第３図は
上記装置におけるドラムの斜視図、第４図は上記装置を
内装する空気調和機の室内機が据付けられた室内の模式
図、第５図は上記空気調和機の制御ブロック図、第６図
は上記赤外線検出装置におけるシーケンス処理部でなさ
れる制御のフローチャートである。 ４……第１赤外線センサ、５……第２赤外線センサ、７
……第１集光板（第１集光手段）、８……第２集光板
（第２集光手段）、９……ドラム（切換手段）、１１…
…第１開口（温度検出用透過窓）、１２……第２開口
（温度検出用透過窓）、１３……第３開口（人検出用透
過窓）、１４……第４開口（人検出用透過窓）、7a〜7
f、8a〜8f……小レンズ部（偏光部）、Ａ〜Ｆ……領
域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空調室内における床面等の赤外線放射物の
   温度を検出するための第１赤外線センサ（４）と、人体
   から放射される体温相当の赤外線に感応する第２赤外線
   センサ（５）とを各１個設けると共に、複数の領域（Ａ
   〜Ｆ）に区画される空調室内の上記各領域（Ａ〜Ｆ）に
   対応する複数の偏光部（7a〜7f）（8a〜8f）をそれぞれ
   有する第１、第２集光手段（７）（８）を設けて、空調
   室内からの赤外線が上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎に、上記第
   １集光手段（７）の対応する偏光部（7a〜7f）を介して
   上記第１赤外線センサ（４）に、また上記第２集光手段
   （８）の対応する偏光部（8a〜8f）を介して上記第２赤
   外線センサ（５）にそれぞれ集光すべく構成し、さらに
   上記第１、第２赤外線センサ（４）（５）への上記各領
   域（Ａ〜Ｆ）からの赤外線の集光径路上を移動する切換
   手段（９）を設けると共に、この切換手段（９）に、上
   記第１赤外線センサ（４）への上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎
   の各集光径路の中の一つの径路上に位置させることによ
   ってこの径路内の赤外線のみを透過する温度検出用透過
   窓（11）（12）と、上記第２赤外線センサ（５）への上
   記各領域（Ａ〜Ｆ）毎の各集光径路の中の一つの径路上
   に位置させることによってこの径路内の赤外線のみを透
   過する人検出用透過窓（13）（14）とを形成しているこ
   とを特徴とする空気調和機用赤外線検出装置。
2. 【請求項２】上記温度検出用透過窓（11）（12）を上記
   第１赤外線センサ（４）への上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎の
   各集光径路の中の一つの径路上に位置させたときに、こ
   の温度検出用透過窓（11）（12）を透過する赤外線を発
   する領域と同一の領域からの上記第２赤外線センサ
   （５）への集光赤外線が上記人検出用透過窓（13）（1
   4）を透過すべく構成していることを特徴とする第１請
   求項記載の空気調和機用赤外線検出装置。