CN102346073A - 红外线传感器以及空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了红外线传感器和空调机。无需花费新受光元件开发等开发成本就提供提高了期望的位置的温度探测灵敏度的红外线传感器。特别是在具备于空调机中时，提供从空调机安装位置位于远方的热探测灵敏度优良的红外线传感器。在具备多个受光元件(2a～2h)在直线上配置成一列的多元件受光单元(2)和聚光透镜(3)的红外线传感器(1)中，使接收通过了聚光透镜(3)的红外线的强度分布的峰值的位置从多元件受光单元(2)的中心位置偏移而对准到期望的受光元件位置。特别是在具备于空调机中时，使接收红外线的强度分布的峰值的位置对准到在从空调机安装位置位于远方的热探测中所使用的受光元件的位置。

Description

红外线传感器以及空调机
技术领域
本发明涉及红外线传感器以及空调机。
背景技术
在空调机中，为了根据室内的温度信息、是否存在人体来控制例如温度、风量以及风向，而配备了用于温度检测的红外线传感器。
为了使设置了空调机的室内的温度分布变得均匀，以往，通过使用多个红外线传感器来进行室内的多个区域的温度检测(例如，参照专利文献1)。
通过其他手段也改善了通过红外线传感器进行的温度检测(例如，参照专利文献2～5)。
【专利文献1】日本特开昭61-195232
【专利文献2】日本特开平8-152483
【专利文献3】日本特开2006-58228
【专利文献4】日本特开2009-276126
【专利文献5】日本特开2008-298665
发明内容
本发明的实施方式的目的在于，提供一种提高了例如期望的位置的温度探测灵敏度的红外线传感器。
本发明的红外线传感器，其特征在于，具备：
多元件受光单元，多个受光元件在直线上配置成一列；以及
一个聚光透镜，
所述多元件受光单元配置在接收通过了所述聚光透镜的红外线的位置，接收通过了所述聚光透镜的红外线的强度分布的峰值的位置从所述多元件受光单元的中心偏移。
本发明的红外线传感器可以将多元件受光单元中的红外线检测灵敏度的峰值设定到期望的位置。
附图说明
图1是示出实施方式1的图，是空调机100的立体图。
图2是示出实施方式1的图，是空调机100的立体图。
图3是示出实施方式1的图，是空调机100的纵剖面图。
图4是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的构造的图。((a)是剖面图、(b)是示出聚光透镜3与多元件受光单元2的位置关系的投影图。)
图5是示出实施方式1的图，是在示出红外线传感器1的构造的剖面图中示出了聚光强度的分布的图。((a)是剖面图、(b)是示出聚光透镜3与多元件受光单元2的位置关系的投影图。)
图6是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的红外线检测灵敏度分布的图。
图7是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1中的聚光透镜3的焦点20与多元件受光单元2的位置关系的图。((a)是剖面图、(b)是示出聚光透镜3与多元件受光单元2的位置关系的投影图。)
图8是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的周边的结构的图。
图9是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的SN(信号/噪声比)比特性的图。
图10是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1与受光元件的各配光视场角的图。
图11是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角的图。
图12是示出实施方式1的图，是收纳红外线传感器1的壳体5的立体图。
图13是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的受光元件2a～2h与各纵配光视场角11a～11b的位置关系的图。
图14是示出实施方式1的图，是红外线传感器1附近的立体图((a)是红外线传感器1向右端端部移动了的状态、(b)是红外线传感器1向中央部移动了的状态、(c)是红外线传感器1向左端端部移动了的状态)。
图15是示出实施方式1的图，是示出主妇12抱着幼儿13的房间的热图像数据的图。
图16是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并记载了具体的数值的图。
图17是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1可探测的地面部分距空调机100的距离的图。
图18是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并在地面部分中配置了就座人体模型15的图。
图19是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的配光灵敏度特性的图。
图20是示出实施方式1的图，是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并用记号常数一般化了的图。
图21是示出实施方式2的图，是示出受光元件是10个元件的情况的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角的图。
图22是示出实施方式2的图，是示出红外线传感器1的构造的剖面图。
图23是示出实施方式2的图，是示出红外线传感器1的红外线检测灵敏度分布的图。
图24是示出实施方式2的图，是示出红外线传感器1的SN(信号/噪声比)比特性的图。
图25是示出实施方式2的图，是示出红外线传感器1的配光灵敏度特性的图。
图26是示出实施方式3的图，是示出在聚光透镜3中使用了片凸透镜的情况的红外线传感器1的构造的剖面图。
图27是示出实施方式4的图，是示出聚光透镜3的焦点20偏心了的情况的红外线传感器1的构造的剖面图。
图28是示出实施方式5的图，是示出使探测远方的受光元件的纵配光视场角变窄并使探测附近的受光元件的纵配光视场角变宽了的情况的红外线传感器1的受光元件2a～2h与各纵配光视场角11a～11h的位置关系的图。
图29是示出实施方式5的图，是示出使探测远方的受光元件的纵配光视场角变窄并使探测附近的受光元件的纵配光视场角变宽了的情况的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并配置了就座人体模型15的图。
(附图说明)
1：红外线传感器；2：多元件受光单元；2a～2h：受光元件；3：聚光透镜；4：金属罐；5：壳体；6：步进电动机；7：安装部；8：基板；9：传感器输出微型机；10：连接器；11：配光视场角；12：主妇；13：幼儿；15：就座人体模型；20：焦点；21a～21h：检测灵敏度；22：垂线；40：室内机壳体；41：吸入口；42：吹出口；43：上下活叶；44：左右活叶；45：送风机；46：热交换器；46a：前面上部热交换器；46b：前面下部热交换器；46c：背面热交换器；52：多元件受光单元；54：配光视场角；55：受光灵敏度；100：空调机。
具体实施方式
实施方式1.
首先，说明本实施方式的概要。空调机(室内机)具备一边对温度检测对象范围进行扫描一边检测温度的红外线传感器，通过红外线传感器进行热源探测，探测人、发热设备的存在，进行温度、风量以及风向的控制。
该红外线传感器例如是热电堆传感器。
通过图1至图3，说明空调机100(室内机)的整体结构。图1、图2都是空调机100的外观立体图，但不同点在于：观察的角度不同；在图1中上下活叶43(上下风向控制板、左右2个)关闭，相对于此，在图2中上下活叶43打开而看到里面的左右活叶44(左右风向控制板、多个)。
另外，图3是空调机100的纵剖面图。
如图1～图3所示，空调机100(室内机)在大致箱状的室内机壳体40(定义为本体)的上表面形成了吸入房间的空气的吸入口41。
另外，在前面的下部形成了吹出调和空气的吹出口42，并在吹出口42中设置有控制吹出风的风向的上下活叶43和左右活叶44。上下活叶43控制吹出风的上下风向，左右活叶44控制吹出风的左右风向。
在室内机壳体40的前面的下部且在吹出口42之上，设置了红外线传感器1。红外线传感器1以俯角约24.5度的角度朝下安装。
俯角是指，红外线传感器1的中心轴和水平线所形成的角度。换言之，红外线传感器1相对水平线以约24.5度的角度朝下安装。
使该红外线传感器左右进行驱动扫描，获取室内环境的热图像数据。
如图3所示，空调机100(室内机)在内部具备送风机45，以包围该送风机45的方式配置了热交换器46。
在送风机45中，使用具有直径比较小且在横向上长的风扇的横向流通风扇(corss flow fan)。横向流通风扇所产生的风不会像螺旋桨风扇那样成为旋涡状，而成为宽度为风扇长度的平静的层流。可以得到静压低且大的风量。
横向流通风扇的别称为线流式风扇(注册商标)、切向风扇、横流风扇、或者、贯流风扇。横向流通风扇从叶轮的一方的半径方向吸入空气，向90°(直角)左右的半径方向送风，且易于延长吹出口的长度，所以用于壁挂型空调机的室内机风扇、隔板墙部的狭缝型吹出口等。
热交换器46与搭载于室外机(未图示)的压缩机等连接而形成冷冻循环。热交换器46在制冷运转时作为蒸发器工作，在制热运转时作为冷凝器工作。
热交换器46的侧视的剖面形状是大致倒V字形状。热交换器46由前面上部热交换器46a、前面下部热交换器46b、背面热交换器46c构成。
另外，热交换器46是由传热管和散热片构成的交叉翅片管型热交换器。
从吸入口41通过送风机45吸入室内空气，在热交换器46中与冷冻循环的制冷剂进行热交换而生成调和空气，通过送风机45从吹出口42向室内吹出调和空气。
在吹出口42中，通过上下活叶43和左右活叶44，控制上下方向以及左右方向的风向。在图3中，上下活叶43关闭。
图4是示出用于进行热源探测的红外线传感器的构造的图。图中的坐标轴示出XY平面和高度Z。
图4(a)是红外线传感器1的剖面图。红外线传感器1在金属罐4内部在X方向上一列地排列例如8个受光元件2a～2h，形成了多元件受光单元2。
在金属罐4的上表面、多元件受光单元2的Z方向上部，设置了用于使红外线高效地聚光到多元件受光单元2的聚光透镜3。聚光透镜3是例如凸透镜。
另外，图4(b)是示出从聚光透镜3的上方观察时的聚光透镜3与多元件受光单元2的位置关系的投影图。
在图4(b)所示的Y方向上，聚光透镜3和多元件受光单元2的中心配置到大致一致的位置。
图5是示出由聚光透镜3聚光了的光的强度的图。
图5(a)示出X方向的聚光强度的强度分布，图5(b)示出Y方向的聚光强度的分布。
如图5那样聚光透镜3是例如圆形的凸透镜的情况下，被聚光的光的强度在图5所示的坐标轴的X方向、Y方向上，聚光透镜3的中心的光的强度都最强，随着向聚光透镜3的外周，光的强度变弱。
即，在红外线传感器1的聚光透镜3的聚光特性上，能最高效地对来自探测对象物的红外线进行聚光的受光元件是配置于聚光透镜3中央部的受光元件。
在此，在图5所示的坐标轴的Y方向上，光或者红外线的强度分布的峰值位置与多元件受光单元2的中心大致一致。另一方面，关于X方向，光或者红外线的强度分布的峰值位置从多元件受光单元2的中心偏移，构成多元件受光单元2的受光元件2a～2h输出与光或者红外线的强度对应的例如电压等检测值。
到达受光元件2a～2h的光的强度越强，受光元件2a～2h的检测值越大，检测灵敏度越高，所以受光元件2a～2h的每一个的检测灵敏度特性如图6所示。
在此，图6是示出红外线传感器1的红外线检测灵敏度分布的图。检测灵敏度21a表示通过受光元件2a得到的检测灵敏度，检测灵敏度21h表示通过受光元件2h得到的检测灵敏度，图6示出与从探测对象物得到的红外线对应的输出根据聚光透镜3和受光元件排列场所而存在差异的情形。
即，通过使对通过了聚光透镜3的光或者红外线的强度分布的峰值进行受光的多元件受光单元2的位置，从多元件受光单元2的中心偏移，从而可以得到期望的检测灵敏度特性或者在期望的位置处具有检测灵敏度的峰值的多元件受光单元2。
图7是示出红外线传感器1中的聚光透镜3的焦点20与多元件受光单元2的位置关系的图。通过了聚光透镜3的光或者红外线的强度分布的峰值可以成为聚光透镜3的焦点20的位置。因此，通过使从聚光透镜3的焦点20到多元件受光单元2的垂线22与多元件受光单元2的交点，从多元件受光单元2的中心偏移，由此得到图5的结构。
红外线传感器1安装在例如空调机100中。通过具备红外线传感器1，得到期望的场所的感知优良的空调机。
图8示出红外线传感器1的周边的结构。红外线传感器1搭载于基板8，将红外线传感器1的模拟输出变换为数字输出的传感器输出微型机9和用于连接到空调机100的连接器10也同样地搭载于基板8。
红外线传感器1获取例如室内环境的热图像数据，在构成多元件受光单元2的各个受光元件2a～2h中需要与探测对象物的温度对应的传感器输出。为此，在传感器输出微型机9中以使受光元件2a～2h的每一个的输出成为相同的方式设定放大率，受光元件2a～2h将信号灵敏度特性设为相同。
图9示出设定了使受光元件2a～2h的每一个的输出成为相同那样的放大率时的、受光元件2a～2h的每一个的SN(信号/噪声)比特性。受光元件2a～2h的每一个的SN(信号/噪声)比表示信号输出的比例越高，灵敏度特性越好。
图10是示出各受光元件的配光视场角11的图。
空调机100设置在例如屋内，构成多元件受光单元2的各受光元件2a～2h相对屋内地面，纵向配置。
各受光元件2a～2h的配光视场角11a～11h全部相同，是纵向(纵配光视场角)7度、横向(横配光视场角)8度。另外，虽然示出了各受光元件2a～2h的配光视场角11a～11h是纵向7度、横向8度的例子，但不限于纵向7度、横向8度。根据各受光元件2a～2h的配光视场角11a～11h，受光元件的数量变化。例如，对于受光元件的数量，使1个受光元件的纵配光视场角与受光元件的数量之积恒定为例如56°即可。
图11是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角的图。图11示出将空调机100从房间的地面安设于任意的高度的状态下，8个受光元件2a～2h纵向排列成一列的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角。随着从配光视场角11h成为配光视场角11a，基于配光视场角11的探测距离增加。
这样各受光元件2a～2h相对屋内地面纵向配置，从而可以实现屋内的纵深方向上的温度检测，并且可以使纵深方向上的检测灵敏度分布变化。
图12是收纳红外线传感器1的壳体5的立体图。
如从里侧(空调机100的内部)观察了红外线传感器1附近的图12所示，红外线传感器1在搭载于基板8的状态下收纳于壳体5内。而且，在壳体5的上方设置了对搭载了红外线传感器1的基板8进行驱动的步进电动机6。与壳体5一体的安装部7被固定于空调机100的前面下部，由此搭载了红外线传感器1的基板8被安装到空调机100。在红外线传感器1安装于空调机100的状态下，步进电动机6和壳体5成为垂直。而且，在壳体5的内部，红外线传感器1以俯角约24.5度的角度朝下安装。
在此，聚光透镜3是例如凸透镜，由于在该聚光透镜3中像发生反转，所以以使分配给图10中位于最上部的配光视场角11a的受光元件2a位于最下部、使分配给图10中位于最下部的配光视场角11h的受光元件2h位于最上部的方式，将红外线传感器1安装在空调机100中。
即，如图13所示。
从聚光透镜3的焦点20到多元件受光单元2的垂线22与多元件受光单元2的交点相对多元件受光单元的全长，位于下半部分的位置。
图14是红外线传感器1附近的立体图。红外线传感器1通过步进电动机6在左右方向上在规定角度范围内进行旋转驱动(将这样的旋转驱动在此表现为移动)。例如，红外线传感器1如图14所示，从右端端部(a)经由中央部(b)移动至左端端部(c)(用未涂黑的箭头表示)。
红外线传感器1如图14所示在到左端端部(c)时逆向地反转，从左端端部(c)经由中央部(b)移动至右端端部(a)(用涂黑的箭头表示)。反复该动作。
红外线传感器1一边对房间的温度检测对象范围进行左右扫描一边检测温度检测对象的温度。另外，此处的左右是从空调机100侧观察时的左右。
在此，叙述通过红外线传感器1获取房间的壁、地面的热图像数据的获取方法。另外，红外线传感器1等的控制是通过编入了规定的动作的微型计算机进行的。将编入了规定的动作的微型计算机定义为控制部。在以下的说明中，省略由控制部(编入了规定的动作的微型计算机)进行各个控制这样的记载。
在获取房间的壁、地面的热图像数据的情况下，通过步进电动机6使红外线传感器1在左右方向上移动，针对步进电动机6的移动角度(红外线传感器1的旋转驱动角度)的每1.6度，在各位置处使红外线传感器1停止规定时间(0.1～0.2秒)。
在使红外线传感器1停止之后，等待规定时间(比0.1～0.2秒短的时间)，取入红外线传感器1的8个受光元件的检测结果(热图像数据)。
在结束取入红外线传感器1的检测结果之后，再次使步进电动机6驱动(移动角度1.6度)之后停止，通过同样的动作，取入红外线传感器1的8个受光元件的检测结果(热图像数据)。
反复进行上述动作，根据左右方向94个部位的红外线传感器1的检测结果，运算探测区域内的热图像数据。
由于针对步进电动机6的移动角度的每1.6度在94个部位处使红外线传感器1停止而取入热图像数据，所以红外线传感器1的左右方向的移动范围(在左右方向上旋转驱动的角度范围)是约150.4°。
图15示出基于在使例如图11那样的纵配光视场角的红外线传感器1在左右方向上移动约150.4°的同时得到的检测结果将主妇12抱着幼儿13的一个生活场景作为热图像数据进行运算而得到的结果。
图像的最上部的列是通过受光元件2a探测到的远方的数据，依次从上第2列是通过受光元件2b探测到的数据、图像的最下部的列是通过受光元件2h探测到的附近的数据。
通过进行在每规定时间所获取的热图像数据的差分，由此可以实现在室内居住空间内出现的人体的探测。
图15是在季节为冬天并且天气为多云的日子所获取的热图像数据。因此，窗14的温度低至10～15℃。主妇12和幼儿13的温度最高。特别是，主妇12和幼儿13的上半身的温度是26～30℃。这样，通过使红外线传感器1在左右方向上移动，可以获取例如房间的各部的温度信息。
图16是对图11进一步详细地进行数值化而得到的图。纵轴表示高度、横轴表示距空调机100的设置壁面的距离。
图16示出将空调机100安装于距房间的地面2m的高度的状态下8个受光元件纵向排列成一列的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角。
图16示出的角度7°是1个受光元件的纵配光视场角。
因此，通过8个受光元件，红外线传感器视场角成为56°。
另外，图16的角度37.5°表示没有进入到红外线传感器1的纵视场区域中的区域的从安装了空调机100的壁的角度。如果红外线传感器1的俯角是0°，则该角度成为90°-4(水平以下的受光元件的数量)×7°(1个受光元件的纵配光视场角)＝62°。本实施方式的红外线传感器1的俯角是24.5°，所以成为62°-24.5°＝37.5°。
图17是示出红外线传感器1可探测的地面部分距空调机100的距离的图。
通过与各受光元件2a～2h对应的配光视场角11a～11h，可探测的地面部分距空调机100的距离如图17所示。
图18是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并配置了就座人体模型15的图。在图18中，在与图16相同的条件下，在距空调机设置壁面的距离为1m、3m、6m的距离位置，示出了大人的就座人体模型15。将大人的就座人体模型15的头部位置用15a表现，将躯体位置用15b表现。
在希望探测距空调机的安设位置就座于例如1m的被试验者时，以配光视场角11h、11g、11f探测。另一方面，在希望探测就座于远方的例如6m的被试验者时，以配光视场角11b、11c探测。在该情况下，在红外线传感器的特性上，探测距离越延长，传感器元件单体的视场范围越宽，所以有如下趋势：相对传感器探测区域面积的被试验者的占有面积比例变低，更难以探测。
为了对在室内起居室生活的用户进行探测，不言而喻需要大幅改善传感器的灵敏度特性，但如果用非常高价的部件来构成就没有意义。
例如，为了通过具有图10的配光视场角的红外线传感器来探测图18所示的6m位置的就座人体，需要大幅改善配光视场角11b、11c的SN(信号/噪声)比。这意味着提高受光元件整体的灵敏度，存在成本提高等大的课题。
为了克服该课题，原样地挪用金属罐4和聚光透镜3，将多元件受光单元2的位置错开而配置，以使将比空调机100的安装位置远方的就座人体进行探测的上部的配光视场角、例如11a～11d的SN(信号/噪声)比变得最有效。
即，如图4所示，以如下方式配置多元件受光单元2：从被聚光的光的强度最强的位置(即聚光透镜3的焦点)到多元件受光单元2的垂线与多元件受光单元2的交点位于与配光视场角11a～11d分别对应的受光元件2a～2d之间。
换言之，设置于空调机100中的红外线传感器1的多元件受光单元2以如下方式配置：从聚光透镜3的焦点到多元件受光单元2的垂线与多元件受光单元2的交点相对多元件受光单元2的全长位于下半部分的位置。
通过如上方式提高纵向配置的多元件受光单元2的下半部分的检测灵敏度，可以得到远方探测优良的特性。
如果进一步限定，则是：将多元件受光单元2的位置错开而配置，以使对探测距离6m的就座人体进行探测的配光视场角11b、11c的SN(信号/噪声)比成为最有效。
即，如图4所示，以如下方式配置多元件受光单元2：使与配光视场角11b、11c分别对应的受光元件2b、2c的中间位置成为从被聚光的光的强度最强的位置即聚光透镜3的焦点到多元件受光单元2的垂线与多元件受光单元2的交点位置。
换言之，设置于空调机100中的红外线传感器1的多元件受光单元2以如下方式配置：从聚光透镜3的焦点到多元件受光单元2的垂线与多元件受光单元2的交点相对多元件受光单元2的全长位于下部1/5的位置。
通过该配置，得到图6所示的受光元件2a～2h的每一个的红外线入射灵敏度特性。
同样地得到图9所示的受光元件2a～2h的每一个的SN(信号/噪声)比特性。
图19是示出红外线传感器1的配光灵敏度特性的图。在配光视场角11a～11h的图上，补记了多元件受光单元2即受光元件2a～2h的受光灵敏度25。
通过使红外线传感器1的受光元件2a～2h的排列错开，实现探测距离扩大和搭载于空调机中的人感传感器所需的人探测功能的最佳化，可以实现广大区域的起居室内的探测精度大幅改善和舒适性。
具体而言，红外线传感器1在距空调机100的安装位置6m的距离处探测1m高度的就座人体优良。
通过使多元件受光单元2的位置错开，相反地近距离侧的元件灵敏度降低。但是，如从图18的配光特性也可知，对近距离1m时的就座人体进行探测的受光元件配光角可以通过配光覆盖至11f～11h。即，检测被试验者热源的配光视场角的数量或者通过近距离下的传感器配光中的被试验者热源的面积占有率大幅提高，从而可以充分地补偿由于配置偏差引起的近距离元件的SN(信号/噪声)劣化量，所以不会产生问题，也不会探测分辨率变粗。
接下来，叙述通过公式求出与任意的距离D的就座人体的探测对应的受光元件的方法。
图20是示出红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并用记号常数一般化了的图。
如图20所示，如果将红外线传感器1的俯角设为δ、将每1个受光元件的纵配光角设为θ、将空调机100即红外线传感器1的安装高度设为h、将形成多元件受光单元2的受光元件的数量设为N，则不进入到红外线传感器1的纵视场区域中的区域的角度η成为下式。
η＝90-δ-N×θ÷2(°)
而且，纵向排列的受光元件的上数第n个受光元件可探测的距空调机100即红外线传感器1的安装位置的地面部分的水平距离D成为下式。
D＝h×tan(η+n×θ)(m)
例如，上述第3个受光元件2f的配光11f可探测的距空调机的距离D是3.26m，与图17的表的值一致。
据此，为了求出与任意的距离D的就座人体的脚底附近的探测对应的上数第n个受光元件，成为下式，
n＝(tan-1(D÷h)-η)÷θ
对通过该计算得到的n的值在小数点第1位进行四舍五入而设成整数的数值为可以对就座人体的脚底附近进行探测的上数第n个受光元件。
接下来，如果为了求出与任意的距离D的就座人体的头部附近的探测对应的上数第m个受光元件，将就座人体的身长设为L，则成为下式，
m＝(tan-1(D÷(h-L))-η)÷θ
对通过该计算得到的m的值在小数点第1位进行四舍五入而设成整数的数值为可以对就座人体的头部附近进行探测的上数第m个受光元件。
即，为了探测任意的距离D的就座人体，需要纵向排列的受光元件的上数第n个～第m个受光元件。
换言之，成为纵向排列的受光元件的下数第(N-m)个～第(N-n)个受光元件，如果用相对多元件受光单元2的全长的比例来表示，则成为下式。
(N-m)÷N至(N-n)÷N
通过本实施方式，为了改善远方被试验者的探测精度，无需新开发红外线传感器1的受光元件，可以通过已有的元件来改善远方灵敏度。
另外，为了改善远方被试验者的探测精度、即传感器SN(信号/噪声)比，无需使用红外线透过特性高且价格非常高的硅滤色片，可以采用廉价且具有通用性的聚乙烯材质的滤色片。由此，具有降低成本的显著的效果。
进而，通过本实施方式，提高远方探测元件的SN(信号/噪声)比意味着针对利用通过使传感器扫描而生成的热图像的差分来运算的人体探测软件算法中的软件阈值具有余量，意味着还可以进一步提高放大率。
另外，对于人体探测软件算法，在日本特开2010-91253中示出。
实施方式2.
图21是示出受光元件是10个元件的情况的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角的图。
图21示出例如受光元件是10个、俯角是24.5°、每1个受光元件的纵配光角是6°的情况的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角。
在该情况下，如果希望提高6m的距离的就座人体的检测灵敏度，则需要提高配光视场角54b～54c的检测灵敏度。
图22是示出红外线传感器1的构造的剖面图、图23是示出红外线传感器1的红外线检测灵敏度分布的图、图24是示出红外线传感器1的SN(信号/噪声比)比特性的图。
为了提高配光视场角54b～54c的检测灵敏度，如图22所示，在将受光元件52a～52j排列成1列的多元件受光单元52的全长约1/5的位置处配置聚光透镜3的中心。
通过该配置，得到图23所示的受光元件52a～52j的每一个的红外线入射灵敏度特性。
同样地，得到图24所示的受光元件52a～52j的每一个的SN(信号/噪声)比特性。
图25是示出红外线传感器1的配光灵敏度特性的图。图25示出在配光视场角54a～54j的图上补记了多元件受光单元52、即受光元件52a～52j的受光灵敏度55的配光灵敏度特性。
实施方式3.
图26是示出在聚光透镜3中使用了例如片凸透镜时的红外线传感器1的构造的剖面图。如图26那样，聚光透镜3既可以是片凸透镜，也可以是其他形状。
实施方式4.
图27是示出聚光透镜3的焦点20偏心时的红外线传感器1的构造的剖面图。
如图27那样，聚光透镜3的焦点也可以从聚光透镜3的中心偏心。
如果聚光透镜3的焦点处于期望的位置，则还可以使从聚光透镜3的中心到多元件受光单元2的垂线与多元件受光单元2的交点和多元件受光单元2的中心一致。
实施方式5.
图28是示出使探测远方的受光元件的纵配光视场角变窄并使探测附近的受光元件的纵配光视场角变宽了的情况的红外线传感器1的受光元件2a～2h与各纵配光视场角11a～11h的位置关系的图。
图29是示出使探测远方的受光元件的纵配光视场角变窄并使探测附近的受光元件的纵配光视场角变宽了的情况的红外线传感器1的纵剖面中的纵配光视场角，并配置了就座人体模型15的图。
如图28，在纵向排列成一列的受光元件之中，使下部的受光元件的纵配光视场角变窄，随着接近上部，使受光元件的纵配光视场角变宽。即，使探测远方的受光元件的纵配光视场角变窄，使探测附近的受光元件的纵配光视场角变宽。
在图28中，探测最远方的受光元件2a的纵配光视场角11a最窄，随着接近附近，纵配光视场角变宽，探测最附近的受光元件2h的纵配光视场角11h最宽。
通过该结构，可以增加从空调机的安设位置探测远方的受光元件的数量，进一步改善远方的检测灵敏度。
例如，如图29所示，在希望探测就座于距空调机的安设位置1m的被试验者时，通过配光视场角11h、11g进行探测。另一方面，在希望探测就座于远方的例如6m的被试验者时，通过配光视场角11b、11c、11d、11e、11f进行探测，探测远方的受光元件的数量增加，远方探测灵敏度进一步提高。

Claims (9)

1.一种红外线传感器，其特征在于，具备：
多元件受光单元，多个受光元件在直线上配置成一列；以及
一个聚光透镜，
所述多元件受光单元配置在接收通过了所述聚光透镜的红外线的位置，接收通过了所述聚光透镜的红外线的强度分布的峰值的位置从所述多元件受光单元的中心偏移。
2.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
从所述聚光透镜的焦点到所述多元件受光单元的垂线与所述多元件受光单元的交点从所述多元件受光单元的中心偏移。
3.一种空调机，其特征在于，具备权利要求1所述的红外线传感器。
4.根据权利要求3所述的空调机，其特征在于，
所述空调机设置在屋内，
形成所述多元件受光单元的多个受光元件相对屋内地面纵向配置。
5.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
从所述聚光透镜的焦点到所述多元件受光单元的垂线与所述多元件受光单元的交点相对所述多元件受光单元的全长，位于下半部分的位置。
6.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
从所述聚光透镜的焦点到所述多元件受光单元的垂线与所述多元件受光单元的交点相对所述多元件受光单元的全长，位于下部约1/5的位置。
7.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
在将所述红外线传感器的俯角设为δ、将每1个所述受光元件的配光角设为θ、将所述红外线传感器的安装高度设为h、将形成所述多元件受光单元的所述受光元件的数量设为N、将通过所述红外线传感器进行热检测的对象物的高度设为L、将通过所述红外线传感器进行热检测的对象物与所述红外线传感器的水平距离设为D时，从所述聚光透镜的焦点到所述多元件受光单元的垂线与所述多元件受光单元的交点相对所述多元件受光单元的全长，处于下部的(N-m)÷N～(N-n)÷N的范围，
其中，
n是对n＝(tan-1(D÷h)-(90-δ-N×θ÷2))÷θ的计算值的小数点第1位进行四舍五入而得到的整数，
m是对m＝(tan-1(D÷(h-L))-(90-δ-N×θ÷2))÷θ的计算值的小数点第1位进行四舍五入而得到的整数，
而且，所述红外线传感器的俯角是指，所述红外线传感器相对水平线的安装角度，所述每1个受光元件的配光角是指，每1个所述受光元件能探测的纵向的角度。
8.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
所述多元件受光单元的下部的受光元件的配光角比上部的受光元件的配光角窄。
9.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
通过所述红外线传感器进行人体的位置探测。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102889667A (zh) * 2012-09-26 2013-01-23 珠海优华节能技术有限公司 基于移动热源分布的公共建筑智慧节能系统及方法
CN103292415A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 珠海格力电器股份有限公司 温度检测方法和装置以及空调器的控制方法和系统
CN103697560A (zh) * 2013-11-13 2014-04-02 青岛海尔软件有限公司 一种空调的控温方法
CN105492880A (zh) * 2013-08-28 2016-04-13 三菱电机株式会社 热图像传感器以及空气调节机
CN105651397A (zh) * 2016-01-27 2016-06-08 四川长虹电器股份有限公司 一种精确识别人体温度的方法
CN105865636A (zh) * 2015-02-06 2016-08-17 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN106163047A (zh) * 2015-05-15 2016-11-23 阿自倍尔株式会社 控制装置、控制系统及器件控制设备
CN106168508A (zh) * 2015-05-20 2016-11-30 松下知识产权经营株式会社 受光传感器、使用它的空调机、电子烹饪设备和运输设备
CN107543617A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN109186044A (zh) * 2018-07-11 2019-01-11 青岛海信日立空调系统有限公司 一种人体感知方法、装置及空调器

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2669591B1 (en) * 2011-01-28 2021-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning system and air-conditioning method
JP5863593B2 (ja) * 2012-08-08 2016-02-16 三菱電機株式会社 空気調和機の室内機
KR102138502B1 (ko) * 2013-06-19 2020-07-28 엘지전자 주식회사 인체감지용 안테나 유닛을 가지는 공기조화장치
WO2015015718A1 (ja) * 2013-07-31 2015-02-05 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ センサーアセンブリ
JP5847985B2 (ja) * 2013-08-09 2016-01-27 Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 赤外線温度センサ及び赤外線温度センサを用いた装置
WO2015170414A1 (ja) * 2014-05-09 2015-11-12 三菱電機株式会社 空調換気システム
JP6344213B2 (ja) * 2014-11-21 2018-06-20 三菱電機株式会社 空気清浄機
JP6577235B2 (ja) * 2015-05-15 2019-09-18 アズビル株式会社 照明制御システムおよび照明制御方法
AU201612097S (en) * 2015-12-30 2016-05-30 Samsung Electronics Co Ltd Filter for air conditioner
AU201612098S (en) * 2015-12-30 2016-05-30 Samsung Electronics Co Ltd Filter for air conditioner
WO2018029783A1 (ja) * 2016-08-09 2018-02-15 三菱電機株式会社 空気調和装置
JP6956898B2 (ja) * 2018-10-19 2021-11-02 三菱電機株式会社 浴室乾燥機
CN109737568B (zh) * 2018-12-29 2021-03-16 青岛海尔空调器有限总公司 防直吹空调的控制方法、装置、存储介质及计算机设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674524A (ja) * 1992-08-24 1994-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和装置
US5326028A (en) * 1992-08-24 1994-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. System for detecting indoor conditions and air conditioner incorporating same
JP2004226216A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Nippon Ceramic Co Ltd サーモパイルアレイ
JP2007178301A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 赤外線センサシステム
DE102007039228A1 (de) * 2007-08-20 2009-02-26 Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co.Kg Sensorkappenanordnung Sensor Schaltung
US20100063636A1 (en) * 2008-09-10 2010-03-11 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioner

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788957B2 (ja) 1985-02-25 1995-09-27 株式会社東芝 空気調和装置
US4949074A (en) * 1988-05-18 1990-08-14 Eastman Kodak Company Method of intrusion detection
JP2677128B2 (ja) 1992-09-17 1997-11-17 松下電器産業株式会社 熱画像検出装置
US5442178A (en) * 1994-03-18 1995-08-15 Hubbell Incorporated Cross-over field-of-view composite Fresnel lens for an infrared detection system
JPH0875545A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 焦電型赤外線検出装置
JPH08152483A (ja) 1994-11-30 1996-06-11 Shimadzu Corp 人体検知器
JP2006058228A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Nippon Ceramic Co Ltd 多素子型サーモパイルモジュール
JP2006226988A (ja) 2005-01-24 2006-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 赤外線センサシステム
US7297953B2 (en) * 2005-04-13 2007-11-20 Robert Bosch Gmbh Infrared detecting apparatus
JP2008298665A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp 赤外線センサ及び赤外線検出装置
JP2009276126A (ja) 2008-05-13 2009-11-26 Nippon Ceramic Co Ltd サーモパイル型赤外線検出装置
DE102010013663A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Perkinelmer Technologies Gmbh & Co. Kg Strahlungssensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674524A (ja) * 1992-08-24 1994-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和装置
US5326028A (en) * 1992-08-24 1994-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. System for detecting indoor conditions and air conditioner incorporating same
JP2004226216A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Nippon Ceramic Co Ltd サーモパイルアレイ
JP2007178301A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 赤外線センサシステム
DE102007039228A1 (de) * 2007-08-20 2009-02-26 Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co.Kg Sensorkappenanordnung Sensor Schaltung
US20100063636A1 (en) * 2008-09-10 2010-03-11 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioner

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103292415A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 珠海格力电器股份有限公司 温度检测方法和装置以及空调器的控制方法和系统
CN103292415B (zh) * 2012-03-01 2016-01-20 珠海格力电器股份有限公司 温度检测方法和装置以及空调器的控制方法和系统
CN102889667A (zh) * 2012-09-26 2013-01-23 珠海优华节能技术有限公司 基于移动热源分布的公共建筑智慧节能系统及方法
CN105492880B (zh) * 2013-08-28 2018-09-07 三菱电机株式会社 热图像传感器以及空气调节机
CN105492880A (zh) * 2013-08-28 2016-04-13 三菱电机株式会社 热图像传感器以及空气调节机
CN103697560A (zh) * 2013-11-13 2014-04-02 青岛海尔软件有限公司 一种空调的控温方法
CN103697560B (zh) * 2013-11-13 2016-05-04 青岛海尔软件有限公司 一种空调的控温方法
CN105865636B (zh) * 2015-02-06 2022-01-11 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN105865636A (zh) * 2015-02-06 2016-08-17 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN106163047A (zh) * 2015-05-15 2016-11-23 阿自倍尔株式会社 控制装置、控制系统及器件控制设备
CN106168508A (zh) * 2015-05-20 2016-11-30 松下知识产权经营株式会社 受光传感器、使用它的空调机、电子烹饪设备和运输设备
CN106168508B (zh) * 2015-05-20 2020-01-31 松下知识产权经营株式会社 受光传感器、使用它的空调机、电子烹饪设备和运输设备
CN105651397A (zh) * 2016-01-27 2016-06-08 四川长虹电器股份有限公司 一种精确识别人体温度的方法
CN107543617A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN107543617B (zh) * 2016-06-23 2021-06-01 松下知识产权经营株式会社 红外线检测装置
CN109186044A (zh) * 2018-07-11 2019-01-11 青岛海信日立空调系统有限公司 一种人体感知方法、装置及空调器
CN109186044B (zh) * 2018-07-11 2021-03-19 青岛海信日立空调系统有限公司 一种人体感知方法、装置及空调器

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JP5404548B2 (ja) 2014-02-05
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