JPH0730938B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば室内への吹出風の吹出方向を自動的
に変更する機能等を有する空気調和機にかんするもので
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、例えば特開
昭61−195232号公報記載の装置を挙げることができる。
その装置においては、壁面に据付られた空気調和機の室
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
はかることができる。しかしながらこのために、人検出
用の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、例えば室内への吹出風の吹出方向を制御して空調快
適性を向上するための室内の温度分布の測定や人の位置
の検出をより安価な構成でなし得ると共に、さらに人の
検出の信頼性を向上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） そこで第１図に示すように、この発明の第１請求項記載
の空気調和機は、空気調和機本体20に、一個の赤外線セ
ンサ３と、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にそれぞれ対応する複数の偏光部5a〜5f
を有する集光手段５とを設けて、空調室内からの赤外線
が上記各領域Ａ〜Ｆ毎にそれぞれ対応する偏光部5a〜5f
を介して上記センサ３に入射すべく構成する一方、上記
各領域Ａ〜Ｆ毎の各入射赤外線の一つを選択的に透過さ
せ、他を遮断する切換手段６と、上記切換手段６を作動
して上記センサ３への入射赤外線を所定時間毎に順次切
換える切換制御手段34と、上記センサ３への入射赤外線
からその赤外線放射物の温度を求める温度変換手段33
と、上記各領域Ａ〜Ｆ毎の所定時間内における上記セン
サ３への入射赤外線の変化を検出して人の存在を判別す
る人検出手段43と、各領域Ａ〜Ｆ毎に求められる赤外線
放射物の温度と人の存在の判別結果とを記憶する記憶手
段42とを設けている。また上記において求められた赤外
線放射物の温度と人の存在の判別結果に基づいて室内へ
の吹出風の吹出方向等の空調状態を制御する空調運転制
御手段44を設けている。

また第２請求項記載の空気調和機は、上記第１請求項記
載の装置において、一つの領域Ａ〜Ｆにおける赤外線放
射物の温度が略人体温度であり、かつその領域Ａ〜Ｆに
おける所定時間内の上記センサ３への入射赤外線から人
の存在が判別されなかった場合に、再度その領域Ａ〜Ｆ
からの赤外線を上記センサ３に入射させるべく上記切換
手段６の作動を上記切換制御手段34が行う。

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） 上記第１請求項記載の空気調和機においては、各領域Ａ
〜Ｆ毎の赤外線が順次赤外線センサ３に入射され、各領
域Ａ〜Ｆ毎に赤外線放射物、例えば床面の温度が求めら
れ、室内の温度分布の測定が行われる。また同時に上記
センサ３への入射赤外線の変化の有無によって各領域Ａ
〜Ｆ毎の人の存在が判別される。つまり人体から放射さ
れる赤外線も上記センサ３に入射している場合には、そ
の人の動きに伴って上記センサ３への入射赤外線量が変
化することから、この入射赤外線量の変化を検出するこ
とによって、人の存在が判別され、人がいずれの領域に
位置しているかが検出できる。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一個のセンサ
で可能であるので、空調運転制御手段44によって例えば
室内への吹出風の吹出方向を制御して空調快適性を向上
し得る空気調和機をより安価に構成できる。

また上記第２請求項記載の空気調和機においては、人が
いる領域の例えば床面の温度が略人体温度である場合、
人の動きに伴う上記センサ３への入射赤外線の変化量が
小さくなり、所定時間内に検出できないおそれを生ず
る。そこでこの場合に、再度同じ領域に対する人の検出
操作を行うことで検出ミスが低減され、より検出の信頼
性が向上する。

（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。

まず第２図には、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（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、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
（集光手段）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（切
換手段）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（偏光部）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、左右方向に三分割した計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5
b、5c、5d、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。

前記回路基板２には、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が構成されて
おり、第６図にその制御ブロック図を示している。図の
ように、上記センサ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
（温度変換手段）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（切換制御手段）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（記憶手段）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において第１タイマtm1の計時を開始す
る。この第１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、上記第１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、静止体のみのばあい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、ステップS1に戻る処理を行う。したがってこの実施
例では、人検出手段43を上記ステップS5、S7にて構成し
ている。

一方、ΔＴが基準値Tbを超えることなく第１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Taが略人体温度（33〜36℃）であるか否かを判別
し、これりも低い場合、或いは高い場合には、ステップ
S9に移行して上記温度Taを領域Ａの温度として確定し、
これを記憶部34に格納して領域Ａに対する検出操作を終
了し、ステップS1に戻る処理を行う。

上記ステップS8においてTaが略人体温度と同温度であっ
た場合には、続いてステップS10において第２タイマtm2
の作動を開始する。このタイマtm2には追加の検出操作
時間t2が設定されており、この時間が経過するまで、再
度領域Ａに対して上記と同様の検出操作を行う。すなわ
ち温度信号の読込（ステップS11）と、温度差ΔＴの基
準値Tbの比較（ステップS12）とを上記設定時間t2が経
過するまで（ステップS13）繰返すのである。そして上
記ステップS12においてΔＴがTbを超えたことが判別さ
れた場合には、ステップS14において領域Ａに人ありの
確定を行ってステップS1に戻る処理を行い、またΔＴが
Tb以下のまま設定時間t2が経過した場合には、ステップ
S15においてこの時の温度Taを領域Ａの温度として確定
し、ステップS1に戻る処理を行う。つまり領域Ａの床面
等の静止体が人体温度に近い場合には、この領域Ａにい
る人の動きから生じるセンサ３への入射赤外線の変化量
が小さなものとなるために、人の存在を検出し得なくな
るおそれを多分に生じる。そこで再度同じ領域での検出
操作を繰返して検出ミスを極力生じないようにしてい
る。

上記の操作によって、領域Ａに人がいる場合にはその検
出が、また人がいない場合には領域Ａにおける床面等の
静止体の温度が検出されてステップS1に戻る処理が行わ
れる。次いでこのステップS1において検出領域を領域Ｂ
とする切換操作、すなわち領域Ｂからの赤外線がセンサ
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における操作が完了する
と、再度領域Ａからの操作を行うこととなる。なお領域
Ａから領域Ｆまでの操作を完了する毎に、シーケンス処
理部34から空気調和機全体の運転を制御する空調運転制
御装置44に、上記記憶部42に記憶された各領域の温度と
人の位置している領域との各信号が送信される。

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
検出温度が各領域に対応して求められている。なお領域
Ｃにおいては検出温度が人体温度に近いために、追加の
検出操作が行われている。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。

上記のような人の位置及び各領域毎の温度から空調運転
制御装置（空調運転制御手段）44では、室内機20の吹出
口22に設けている吹出方向偏向フラップを作動して、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
うにして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、室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。

また上記装置では、各領域毎の検出操作を行う前に、室
内全域からの赤外線をセンサ３に入射させるドラム６の
第３開口10を用いて、室内に人がいるか否かをまず判別
し、室内に人がいない場合には各領域毎の操作を行わな
いようにすることで、上記ドラム６は停止状態に維持さ
れ、不要な電力消費が抑えられて経費の節減を図ること
ができる。

なお上記実施例では第１〜第３開口８、９、10を形成し
たドラム６で切換手段を構成したが、入射光路間を往復
動する板状体や帯状部材で構成すること等が可能であ
る。またセンサ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、集光板５を分割形の複数の小レンズ
や凹面鏡を組み付けて構成すること等も可能である。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に
おいては、各領域毎の赤外線が順次赤外線センサに入射
され、この入射赤外線から、各領域毎の温度と人の有無
が求められる。とたがって室内の温度分布の測定と人の
位置の検出とが一個のセンサを設ける構成で可能である
ので、例えば室内への吹出風の吹出方向を制御して空調
快適性を向上し得る空気調和機をより安価に構成でき
る。

また第２請求項記載の空気調和機においては、人がいる
領域の例えば床面の温度が略人体温度であるために、人
の検出がなされなかった場合、再度同じ領域に対する人
の検出操作が行われるので、検出ミスが低減され、より
検出の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図はこの発明
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図は上記赤外線検出装置の制御
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である。 ３……赤外線センサ、５……集光板（集光手段）、5a〜
5f……小レンズ部（偏光部）、６……ドラム（切換手
段）、20……室内機（空気調和機本体）、33……温度変
換部（温度変換手段）、34……シーケンス処理部（切換
制御手段）42……記憶部（記憶手段）、43……人検出手
段、Ａ〜Ｆ……領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気調和機本体（20）に、一個の赤外線セ
   ンサ（３）と、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）にそれぞれ対応する複数の
   偏光部（5a〜5f）を有する集光手段（５）とを設けて、
   空調室内からの赤外線が上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎にそれ
   ぞれ対応する偏光部（5a〜5f）を介して上記センサ
   （３）に入射すべく構成する一方、上記各領域（Ａ〜
   Ｆ）毎の各入射赤外線の一つを選択的に透過させ、他を
   遮断する切換手段（６）と、上記切換手段（６）を作動
   して上記センサ（３）への入射赤外線を所定時間毎に順
   次切換える切換制御手段（34）と、上記センサ（３）へ
   の入射赤外線からその赤外線放射物の温度を求める温度
   変換手段（33）と、上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎の所定時間
   内における上記センサ（３）への入射赤外線の変化を検
   出して人の存在を判別する入検出手段（43）と、各領域
   （Ａ〜Ｆ）毎に求められる赤外線放射物の温度と人の存
   在の判別結果とを記憶する記憶手段（42）と、上記にお
   いて求められた赤外線放射物の温度と人の存在の判別結
   果とに基づいて室内への吹出風の吹出方向等の空調状態
   を制御する空調運転制御手段（44）とを設けていること
   を特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】一つの領域（Ａ〜Ｆ）における赤外線放射
   物の温度が略人体温度であり、かつその領域（Ａ〜Ｆ）
   における所定時間内の上記センサ（３）への入射赤外線
   から人の存在が判別されなかった場合に、再度その領域
   （Ａ〜Ｆ）からの赤外線を上記センサ（３）に入射させ
   るべく上記切換手段（６）の作動を上記切換制御手段
   （34）が行なうことを特徴とする第１請求項記載の空気
   調和機。