JPH0638272Y2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、室内への吹出風の吹出方向を自動的に変更
する機能を有する空気調和機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の従来例としては、例えば特公
昭61-38778号公報記載の装置を挙げることができる。第
10図にその装置の室内配置図を示しており、同図のよう
に、床置形の空気調和機本体50には、その前面に光電ス
イッチ及び投光器より成る複数の検知器51、52、53が取
着され、そいて上記各検知器51〜53からの各投光方向の
壁面に反射板54、55、56がそれぞれ配設されている。上
記検知器51〜53と反射板54〜56とを往復する光が遮られ
たときに、その遮られた方向に人がいると判断して、そ
の結果を基に本体50からの吹出風の吹出方向を制御する
ようになされている。

ところで物体の温度に応じてその物体から放射される赤
外線を検出し、その物体の温度を求めるための赤外線セ
ンサを用いて、室内における人の位置を検出することも
可能である。つまり室内を複数の領域に区画し、床面等
から放射される赤外線が各領域毎にセンサに入射するよ
うに構成する。このとき人がいない領域では、その領域
の床面や壁面、家具等の静止体から放射される赤外線が
上記センサに入射し、これらの温度が検出される。これ
らの静止体の温度変化は、空調運転による室温の変化に
応じる極く緩慢な変化である。一方、動体である人がい
る領域では、床面等からの赤外線に加えて、人体から放
射される赤外線もセンサに入射し、この人体からの赤外
線量は人の動きに伴って変動することから、検出温度
は、人がいない場合に比べて大きな変化量を呈すること
となる。したがってこの変化量を検出していくことによ
って、いずれの領域に人がいるかを検出することが可能
となる。これにより、人を検出するための構成部品を全
て空気調和機本体に内蔵する構成で、上記と同様に人を
中心とした風向制御を行うことによって、より快適な空
調運転を行うことが可能となる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら上記のような赤外線センサを設けて人の位
置を検出し、吹出風の制御を行う構成においては、例え
ば冷房運転の開始時等において、室温が高く、床面等の
温度と人体温度との間にあまり温度差がない場合に、人
体からの赤外線量が変動してもセンサに入射する合計の
赤外線量には大きな変動を生じなくなるために、人の検
出を行えず、この結果、適切な風向制御が行われなくな
って空調快適性が損なわれるという問題がある。

この考案は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、赤外線センサによる人の検出不能時にもより適正な
風向制御を行って空調快適性を極力維持し得る空気調和
機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの考案の空気調和機は、第１図に示しているよ
うに、複数の領域Ａ〜Ｆに区画される冷房室内からの赤
外線が上記各領域Ａ〜Ｆ毎に入射すべく構成した赤外線
センサ３と、上記赤外線センサ３の出力から赤外線放射
物の温度を各領域Ａ〜Ｆ毎に求める温度検出手段44毎に
求める温度検出手段44と、上記赤外線センサ３の出力の
変化量を基準値と比較して上記各領域Ａ〜Ｆ毎の人の存
在を判別する人検出手段43とを備え、さらに上記人検出
手段43でいずれの領域Ａ〜Ｆにも人の存在が判別されな
い間、空気調和機本体20における上記冷房室内への吹出
風の吹出方向制御手段23、24を、上記温度検出手段44で
求められる各領域Ａ〜Ｆ毎の温度の中で高い温度領域の
方向に設定する人検出不能時風向制御手段46を設けてい
る。

なおこの明細書の中では、波長0.1〜15μｍ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） 上記の空気調和機においては、例えば冷房運転開始時の
ように室温が高く、床面等の温度が人体温度と近くて室
内における人の位置を検出できない場合、このときの各
領域Ａ〜Ｆ毎に求められる温度から、高い温度領域を逐
次抽出してその領域に向けて冷気を吹出す制御が行われ
る。したがって例えば特定方向のみに固定して吹出す場
合や、一定の周期で吹出方向を変更しながら室内全域に
吹出す場合等には室内に局部的な温度差を生じ易く、こ
のため場所的に充分な冷房感を得られない場合が生じる
のに比べて、上記においては室内全体のより均一な温度
低下が与えられることとなり、いずれの領域においても
冷房感が得られるので、空調快適性の低下を極力抑えた
運転を維持することができる。また局部的な人の検出不
能領域を残さない室内全体のより均一な温度低下を生じ
ることから、早期に人の検出位置を中心とした風向制御
に切換えることも可能となり、これによっても、より空
調快適性を向上し得る運転が可能となる。

（実施例） 次にこの考案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。

まず第２図には、この考案の一実施例における空気調和
機の壁掛け形室内機（空気調和機本体）20が一壁面に取
付けられた室内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と、この吸込口21の下側
に吹出口22とが形成され、この吹出口22に吹出方向制御
手段しとての水平フラップ23、垂直フラップ24が設けら
れている。そして上記吸込口21の側部に赤外線検出装置
30が内装されている。

第３図及び第４図には、上記赤外線検出装置30の内部構
成を示す断面図を示しており、図において、１は、上記
赤外線検出装置30の略箱形のケーシングであって、この
ケーシング１の内部にはその中央位置に回路基板２が立
設され、そして熱電形の赤外線センサ３が、その受光面
を上記ケーシング１における前面（第３図において下側
の面）４に臨ませて上記回路基板２に取着されている。

さらに上記前面４にはフレネルレンズより成る集光板５
が装着される一方、上記ケーシング１内には、上記回路
基板２を囲う位置に円筒状のドラム６が立設されてい
る。このドラム６の下端軸部には、第４図に示している
ように、上記ドラム６を回転駆動するためのステップモ
ータ７が連結されている。

上記集光板５は、上記赤外線検出装置30が例えば８畳間
の壁面に据付けられる室内機に内装される場合、第４図
に示すように、上下二段、左右三列の計６個の小レンズ
部5a〜5fを有するフレネルレンズにより構成される。こ
れらの小レンズ部5a〜5fは、第２図に示すように、上記
８畳間の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据付壁面からの前後方向に二分割、左
右方向び三分割した計６領域Ａ〜Ｆにそれぞれ対応して
設けられ、領域Ａの床面や壁面、家具等から放射される
赤外線が小レンズ部5aを通して、また領域Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆからの各赤外線はそれぞれ小レンズ部5b、5c、5
d、5e、5fを通して、上記センサ３の受光面に集光する
ようになされている。

一方、上記センサ３と集光板５との間に円筒面の一部が
位置する前記ドラム６には、その円筒面に、第５図に示
すように、周方向に互いに離間すると共に上下方向に位
置の異なる小形状の第１、第２開口８、９と、さらに形
状の大きな第３開口10とが形成されている。このドラム
６を、例えば第３図において左回転させる場合に、まず
回転の初期位置において、第３開口10が集光板５とセン
サ３との間に位置し、このときには室内における全領域
Ａ〜Ｆからの赤外線が上記第３開口10を通してセンサ３
に入射する。そして回転を開始すると、上記第３開口10
が全入射光路から外れた時点で第１開口８が領域Ａから
の入射光路上に位置し、このとき、領域Ａからの赤外線
のみがセンサ３に入射する。次いでさらに回転させるこ
とによって上記センサ３への入射が領域Ｂ、Ｃからの赤
外線に順次切換えられる。そして第１開口８が領域Ｃか
らの入射光路上を超えた時点で、第２開口９が領域Ｄか
らの入射光路上に位置し、したがってさらに回転させる
ことで、上記と同様に、センサ３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30を有する空気調和機で
の風向制御について説明する。第６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
30の前記回路基板２上に、上記のようなドラム６の回転
制御と、センサ３に入射する赤外線量から各領域Ａ〜Ｆ
毎の床面等の温度及び人の検出を行う制御回路部40が構
成されている。この制御回路部40において、センサ３か
らの出力は、増幅回路31、補正演算部32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３の周囲温度によ
る温度補正回路36の他に、センサ３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。

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６の回転角度位置を
制御する機能と、上記温度変換部33での温度信号から各
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７図の制御フロ
ーチャートを参照して説明する。

第７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７が作動されて、ドラム６は、まず前
記した第１開口８が領域Ａからの入射光路上に位置する
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、その
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。そしてステップS4で上記
温度変換部33から入力される温度信号の読込が、またス
テップS5で後述する温度差ΔＴと基準値Tbとの比較が、
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S6）、所定のサンプリング時間毎に繰返される。

上記温度差ΔＴは、検出操作開始直後の最初の読込温度
からその後逐次読込まれる温度を引いて求められる差の
絶対値であって、領域Ａに人が存在せず、領域Ａにおけ
る床面や壁面、家具等の静止物からの放射赤外線のみが
センサ３に入射している場合には、数秒の検出操作時間
の間では入射赤外線量に殆ど変化を生じず、したがって
上記ΔＴは殆ど０に維持される。一方、動体である人が
領域Ａにおり、人体から放射される赤外線も上記センサ
３に入射する場合には、この人の動きに伴って入射赤外
線量に変動を生じ、上記温度変換部33からの温度信号は
検出操作時間の間で変化する。このことから上記温度差
ΔＴを、静止体のみの場合と人がいる場合との変化量の
差異を識別し得る基準値Tbと比較することによって、領
域Ａにおける人の有無を判別することが可能である。

そこで上記ステップS5においてΔＴが基準値Tbを超えた
ことが判別された時にはステップS7に移行し、記憶部42
における領域Ａに対応するメモリに人の存在ありの確定
信号を格納する。そして領域Ａに対する検出操作を終了
し、後述するステップS9に移行する。

一方、ΔＴが基準値Tbを超えることなくタイマtm1での
計時が設定時間t1に達した場合には、続いてステップS8
において上記の領域Ａに対する検出操作の終了直前の温
度を領域Ａの温度として確定し、これを記憶部42に格納
して領域Ａに対する検出操作を終了し、ステップS9に移
行する。したがってこの実施例の場合には上記ステップ
S5、S7によって人検出手段43を、またステップS8によっ
て温度検出手段44を構成している。

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、上
記のステップS1からステップS8の処理が繰返される。す
なわち、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からの赤外線センサ３に入
射するようにドラム６の回転が行われ、以降、上記と同
様に、領域Ｂにおける人の有無、或いは温度の検出が行
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、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。

第８図（ａ）（ｂ）には上記制御結果の一例を示してい
る。同図（ａ）において、領域Ａ、Ｃ、Ｄでの各検出温
度は検出操作時間t1の間、大きな変化を生じておらず、
この結果、同図（ｂ）に示しているように、これらの各
領域Ａ、Ｃ、Ｄは人の不在領域として確定され、それぞ
れの検出温度が各領域温度として求められる。一方、同
図（ａ）中の領域Ｂにおいては、検出操作時間t1の間に
検出温度の大きな変化を生じたことから、同図（ｂ）に
示すように、この領域Ｂに人ありの確定がなされてい
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。この風向制御について、便宜上、冷房運転時を例
に挙げて第９図の制御フローチャートを参照して次に説
明する。

同図におけるステップS21は人の検出が行われたか否か
を判別するステップである。すなわち赤外線検出装置30
から領域Ａ〜Ｆに対する検出結果を受信する毎に、その
受信データ内に人検出ありの領域があるか否かを判別す
る。人検出領域が存在しない場合には、ステップS22に
移行する。このステップS22とステップS23とは人検出不
能時風向制御手段（46）を構成するステップであって、
ステップS22では各領域Ａ〜Ｆ毎の検出温度の中から最
も高い温度が検出された領域を抽出し、次いでステップ
S23において、水平、垂直フラップ作動用のステップモ
ータ（図示せず）へ作動信号を出力して、吹出口22から
の吹出方向を上記の高温領域に設定する。その後、上記
ステップS21に戻る処理が行われ、以降、赤外線検出装
置30からの受信データ内に人検出領域が存在するように
なるまでは、上記の処理が繰返される。

この制御の結果、例えば冷房運転の開始時等において、
室温が高く、床面等の温度と人体温度との間にあまり温
度差がない場合には、人の動きに伴う人体からのセンサ
３への入射赤外線量が変動しても床面等からの赤外線と
の合計赤外線量にはあまり変動を生じず、このため、例
えば第８図（ａ）中の領域Ｂにおける破線の温度変化で
示すように、温度変化量が小さくなり、この結果、人の
検出を行えない期間が生じるが、この間、室内の高温領
域に向けて冷気を吹出す制御が行われる、これによっ
て、室内全体のより均一な温度低下が与えられることと
なり、人がいずれの領域にいる場合にも冷房感が得られ
るので、空調快適性の低下を極力抑えた運転を維持する
ことができる。また室内全体がより均一に温度低下を生
じ、局部的な人の検出不能領域、すなわち高温温度領域
が残存してしまうようなことがなく、室内全域に渡って
早期の人の検出を行い得る温度状態となる。

そして人検出ありの領域を含む検出結果を赤外線検出装
置30から受信するようになると、第９図のステップS21
からステップS24に移行し、人の検出位置を中心とした
風向制御に切換える。例えばステップS24において、空
気調和機本体20への吸込空気温度から検出される室温を
基準温度T1と比較し、T1よりも高い場合には、ステップ
S25で人が検出された領域に吹出方向を設定し、冷気を
直接的に人に向けて吹くことで、より大きな冷房感を人
に与える制御を行う。一方、室温が低下して設定室温に
近づきT1以下になると、ステップS24からステップS26に
移行し、各領域毎の検出温度から高温温度領域の有無を
判別し、これがない場合には、ステップS27において人
の周辺領域に向ける風向制御に切換え、人に直接冷気が
当たることによる冷えすぎを防止する。また高温温度領
域が存する場合には、ステップS28においてその高温温
度領域に向けて吹くことで局部的な高温残存領域を解消
する。つまり人から離れた場所であってもその領域が人
の位置する領域よりもかなり高い温度状態である場合に
は、その領域からの輻射熱を受けることとなって、充分
な冷房感が得られなくなるので、人から離れた領域もあ
る程度低温温度状態に維持し、これによってより快適な
空調空間となるように制御するのである。

以上、この考案の具体的な実施例についての説明を行っ
たが、上記実施例はこの考案を限定するものではなくこ
の考案の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば赤外
線センサ３をチョッパ付きの焦電形赤外線センサで構成
することや、室内の複数の区画領域に対応させて、複数
の赤外線センサを設ける構成とすることも可能である。
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
意の区画数としてこの考案を適用して構成することが可
能である。

（考案の効果） 上記のようにこの考案の空気調和機においては、例えば
冷房運転開始時等、室内における人の位置を検出できな
い場合、室内の高い温度領域に向けて冷気を吹出す制御
が行われる。この結果、室内全体のより均一な温度低下
を生じ、このため人がいずれの領域に位置する場合にも
冷房感が得られるので、空調快適性の低下を極力抑えた
運転を維持することができ、また局部的な人の検出不能
領域を残さない室内全体のより均一な温度低下を生じる
ことから、早期に人の検出位置を中心とした風向制御に
切換えることも可能となり、これによっても、より空調
快適性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の機能ブロック図、第２図はこの考案
の一実施例における空気調和機の室内機が据付けられる
室内の模式図、第３図は上記室内機に内装されている赤
外線検出装置の内部構成を示す平面図、第４図は第３図
のIV-IV線矢視図、第５図は上記赤外線検出装置におけ
るドラムの斜視図、第６図は上記空気調和機の制御ブロ
ック図、第７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、第８図
（ａ）は上記赤外線検出装置による室内の各領域毎の検
出温度の変化の一例を示すグラフ、第８図（ｂ）は第８
図（ａ）の各検出温度に基づく上記赤外線検出装置での
確定結果の一例を示す説明図、第９図は上記空気調和機
の空間運転制御装置で行う風向制御の制御フローチャー
ト、第10図は従来装置の構成を示す室内平面模式図であ
る。 ３……赤外線センサ、20……室内機（空気調和機本
体）、23……水平フラップ（吹出方向制御手段）、24…
…垂直フラップ（吹出方向制御手段）、43……人検出手
段、44……温度検出手段、46……人検出不能時風向制御
手段、Ａ〜Ｆ……領域。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の領域（Ａ〜Ｆ）に区画される冷房室
   内からの赤外線が上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎に入射すべく
   構成した赤外線センサ（３）と、上記赤外線センサ
   （３）の出力から赤外線放射物の温度を各領域（Ａ〜
   Ｆ）毎に求める温度検出手段（44）と、上記赤外線セン
   サ（３）の出力の変化量を基準値と比較して上記各領域
   （Ａ〜Ｆ）毎の人の存在を判別する人検出手段（43）と
   を備え、さらに上記人検出手段（43）でいずれの領域
   （Ａ〜Ｆ）にも人の存在が判別されない間、空気調和機
   本体（20）における上記冷房室内への吹出風の吹出方向
   制御手段（23）（24）を、上記温度検出手段（44）で求
   められる各領域（Ａ〜Ｆ）毎の温度の中で高い温度領域
   の方向に設定する人検出不能時風向制御手段（46）を設
   けていることを特徴とする空気調和機。