JP2005172288A - 空気調和装置の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】在室者の個人識別を行うことで、在室者個人の好みに合った最適な環境条件に自動的に制御する空気調和装置の制御システムを提供すること。
【解決手段】室内機２と室外機４とを備えた空気調和装置１の制御システム１０は、室内に設けて在室者の情報を取得する第１の情報取得手段１１又は室外に設けて入室者の情報を取得する第２の情報取得手段１２のうち少なくとも１つを有する情報取得手段と、情報取得手段が取得した在室者又は入室者の情報に基づいて、在室者又は入室者を個別に識別する個人識別装置１５と、個人識別装置が識別した在室者又は入室者に関する情報に基づいて空気調和装置の運転を制御する制御装置１６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置の制御システムに関するものである。

従来、空気調和装置の制御システムは、室内を在室者に快適な環境に制御しており、例えば、室内の明るさにより判断基準を変えて人の動きを認識することにより、より快適でより環境に優しい制御を可能とした空気調和機の制御装置が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００１−３３０７５号公報

ところで、環境が快適であるか否かは、個人差、特に男女差が大きく、快適と感ずる範囲の幅が大きい。このため、快適な環境に制御する際に、人の動きに基づいて空気調和装置の運転を制御したとしても、在室者に快適な環境条件に室内を制御することが難しいという問題があった。しかも、従来の空気調和装置の制御システムにおいては、在室者個人を識別することで、個人毎に快適な環境に制御することは行われていなかった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、在室者の個人識別を行うことで、在室者個人の好みに合った最適な環境条件に自動的に制御する空気調和装置の制御システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る空気調和装置の制御システムは、室内機と室外機とを備えた空気調和装置の制御システムであって、室内に設けて在室者の情報を取得する第１の情報取得手段又は室外に設けて入室者の情報を取得する第２の情報取得手段のうち少なくとも１つを有する情報取得手段と、前記情報取得手段が取得した在室者又は入室者の情報に基づいて、前記在室者又は入室者を個別に識別する個人識別装置と、前記個人識別装置が識別した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記空気調和装置の運転を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、情報取得手段が取得した在室者又は入室者の情報に基づいて、個人識別装置によって在室者又は入室者を個別に識別し、識別した在室者又は入室者に関する情報に基づいて制御装置によって空気調和装置の運転を制御するようにしている。

また、請求項２に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、前記個人識別装置は、予め前記在室者名又は前記入室者名と、前記在室者又は前記入室者の身体的特徴とに関する情報が登録され、前記情報取得手段が取得した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記在室者又は前記入室者を被登録者か否か識別することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、情報取得手段が取得した情報に基づいて被登録者か否かを識別するようにしている。

また、請求項３に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、前記制御装置は、前記在室者又は入室者に対応して予め温度範囲が設定され、前記個人識別装置が識別した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記室内の温度を制御することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、個人識別装置からの情報に基づいて制御装置が室内の温度を制御するようにしている。

また、請求項４に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、前記情報取得手段は、前記在室者又は入室者に関する画像情報を取得する撮像装置であることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、在室者又は入室者を画像情報に基づいて識別するようにしている。

また、請求項５に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、更に、前記室内には、前記在室者又は前記入室者の体表面温度を検知し、検知した体温情報を前記個人識別装置に出力する体温検知手段が設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、体温検知手段によって室内を更に最適な温度となるように制御している。

また、請求項６に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、前記制御装置は、前記体温検知手段が検知した前記在室者又は前記入室者の体表面温度に基づいて前記室内の温度を調整することを特徴とする。

請求項６の発明によれば、在室者又は入室者の体温として体表面温度を使用し、室内の温度を調整するようにしている。

また、請求項７に係る空気調和装置の制御システムは、上記の発明において、前記制御装置は、前記登録された在室者が複数いる場合には、当該複数人について設定された温度範囲をもとに算出された演算温度に基づいて前記室内の温度を調整することを特徴とする。

請求項７の発明によれば、登録された在室者が複数の場合には、演算温度に基づいて前記室内の温度を調整するようにしている。

以上説明したように、この発明に係る空気調和装置の制御システムによれば、個人識別装置によって在室者の個人識別を行うことにより、在室者個人の好みに合った最適な環境条件に自動的に制御する空気調和装置の制御システムを提供することができる。

以下、この発明の空気調和装置の制御システムに係る実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、空気調和装置の本発明に係る制御システムの概略構成を示す正面図である。図２は、図１の平面図である。空気調和装置１は、図１に示すように、建物Ｈ内に配置される複数の室内機２を、室外に配置される１台の室外機４で運転するマルチタイプの空気調和装置である。制御システム１０は、複数の室内カメラ１１と、個人識別装置１５と、制御装置１６とを備え、信号線５によって複数の室内機２，室外機４及びリモートコントローラ６と共に接続されている。制御システム１０は、在室者や入室者を識別し、在室者又は入室者に関する情報に基づいて空気調和装置１の運転を制御することで、建物Ｈの室内を在室者や入室者の好みに合った最適な温度に自動的に調整する。

複数の室内機２は、それぞれ室外機４と図示しない冷媒配管で接続されると共に、信号線５によって接続されている。各室内機２は、ファンを有する蒸発器を備えている。室外機４は、圧縮機とファンを有する凝縮器とを備えている。リモートコントローラ６は、各室内機２を遠隔操作する。

室内カメラ１１は、建物Ｈ内の適宜個所に設けて在室者に関する画像情報を取得するＣＣＤカメラ等を用いた第１の情報取得手段で、所定範囲内に人が接近したことを検知して画像情報取得制御を開始する。具体的には、室内カメラ１１が取得した画像内に移動体があるか否かをベクトル解析などを用いて判別し、人の接近を検知する制御などが採用される。室内カメラ１１は、信号線５によって個人識別装置１５及び制御装置１６と接続されている。室内カメラ１１は、在室者に関する画像情報を取得できれば、室内機２或いはリモートコントローラ６を含む室内機２の付属設備に設けてもよい。ここで、建物Ｈは、室外の出入口Ｅt近傍に室外カメラ１２が設けられている。室外カメラ１２は、室内カメラ１１と同様に、出入口Ｅt近傍に人が接近したことを検知して制御を開始するものであり、建物Ｈへの入室者に関する画像情報を取得するＣＣＤカメラ等を用いた第２の情報取得手段として機能するものである。室外カメラ１２は、信号線５によって個人識別装置１５及び制御装置１６と接続されている。室外カメラ１２は、入室者に関する画像情報を取得できれば、室外機４或いはその付属設備に設けてもよい。また、室内カメラ１１及び室外カメラ１２は、人の存在を検知したときには、その旨の検知信号を個人識別装置１５及び制御装置１６へ出力する。

個人識別装置１５は、室内カメラ１１が取得した在室者の画像情報或いは室外カメラ１２が取得した入室者の画像情報に基づいて、在室者や入室者を個別に識別する画像識別装置である。個人識別装置１５は、予め在室者名や入室者名、在室者や入室者の性別，年齢，身体的特徴に関する情報が登録され、室内カメラ１１又は室外カメラ１２が取得した在室者や入室者に関する画像情報に基づいて在室者や入室者の数や在室者個人や入室者個人を識別し、特定する。ここで、来客等のように、事前に登録していない者が入室することがあることから、個人識別装置１５は、いつでも前記情報の登録あるいは削除が可能なことは言うまでもない。

この識別に当たり、個人識別装置１５においては、予め２台のＣＣＤカメラを人間の目の間隔程度に並行に配置した１対の計測カメラを２対用意し、登録予定の在室者や入室者の頭部を全周から撮影する。そして、個人識別装置１５は、２対の計測カメラの撮像データから顔の主要部の位置（座標）を、各ＣＣＤカメラからの角度，２台のＣＣＤカメラ間の距離を基準とした３点計測に基づき、３次元レベルで分析し、在室者や入室者の顔の３次元データとして名前と共に登録しておく。この登録した３次元データにおいては、髪，眉等の変更可能なデータと、顎や鼻の輪郭，目や鼻の位置，両目の間隔等の変更困難なデータとを区別して扱う。個人識別装置１５は、登録した３次元データのうち、変更困難なデータを抽出し、室内カメラ１１や室外カメラ１２が取得した在室者或いは入室者の画像情報と比較し、７５％程度以上の高い確率で一致した場合に、在室者や入室者を被登録者として識別する。このとき、複数の室内カメラ１１が設置されている場合、個人識別後においても、室内における在室者や入室者の移動をモニタすることで、被登録者か否かの識別を繰り返し、当初の識別結果をフォローする。

ここで、識別結果、即ち、在室者や入室者が被登録者であるか否かは、個人識別装置１５から制御装置１６へ出力される。また、後述する体温センサ１８を使用する場合、制御装置１６には、予め在室者や入室者個人毎の快適体表面温度と、快適体表面温度と実測体表面温度との差に基づいて作成した補正グラフとを登録しておく。

また、制御システム１０における画像による個人識別においては、在室者が両親と子供等のように少数で変動が少ない家庭での使用を考慮し、在室者を簡便に識別することができる体型等、移動体の輪郭というような身体的特徴に基づくパターンマッチング等の手段を用いてもよい。また、制御システム１０における画像による個人識別においては、上記した顔の特徴の他、例えば、目の虹彩や指紋を使用することができる。一方、制御システム１０における個人識別装置１５は、上述の画像識別の他、被登録者の声を音声情報として登録しておき、第１及び第２の情報取得手段としてマイクを使用し、音声情報に基づいて被登録者か否かの識別をするようにしてもよい。この他、制御システム１０における個人識別の手段として、例えば、ブルートゥースを利用した無線機内蔵のＩＣカードやＩＤカードを用いてもよい。

制御装置１６は、在室者又は入室者に対応して予め温度範囲が設定され、個人識別装置１５に登録されている在室者や入室者に関する情報を読み込むと共に、個人識別装置１５が識別した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて建物Ｈの室内の温度を制御する。ここで、制御装置１６は、個人識別装置１５と一体に構成されていてもよい。

体温センサ１８は、室内の出入口Ｅt近傍に設けられ、信号線５によって制御装置１６と接続されている。体温センサ１８は、入室者や在室者の体表面温度を検知する、例えば、遠赤外式の放射温度計であり、検知した体温情報を体温信号として制御装置１６に出力する。

ここで、一般に、人体の表面温度は、表面から放熱したり吸熱したりしている関係から体温とは異なるが、雰囲気温度に影響され、体温と雰囲気温度との差の大小に応じて変動する。そして、空調された室内と比較すると、外気温度は、夏場は高温で、冬場は低温である。このため、室外に長時間留まった場合、人体の表面温度は、雰囲気温度の影響により快適と感ずる快適体表面温度とは異なったものとなる。例えば、体温３６℃の人が気温３０℃の屋外に１時間程度留まった場合、体表面温度を実測したところ、３３〜３４℃であった。

従って、体表面温度は、個人が快適と感ずる温度と関連付けることができる。この場合、空調環境においては、一般的に、個人が快適と感ずる快適体表面温度に対して実測体表面温度が高い場合には空調温度を下げること、この逆に、快適体表面温度に対して実測体表面温度が低い場合には空調温度を下げる上げること、がそれぞれ快適性の向上に結びつくものと評価される。従って、この考えに基づき、在室者個人の好みに合った最適温度に室温を制御すべく体温センサ１８を基本の制御システム１０に追加して使用するものである。具体的には、実測体表面温度が高い人間が複数いる場合などには、補正する空調温度の量を多めに設定するなどして、複数の登録者の状況を踏まえた最適化を行なう。なお、各個人に対する補正については後述する。但し、在室者が、体調不良等の病気によって発熱している場合や空気調和装置１の温度制御における追従性の問題等を考慮すると、空調温度の急激な温度変化は避ける必要がある。

以上のように構成される制御システム１０は、以下のようにして在室者や入室者を識別し、空気調和装置１の運転を制御することで、建物Ｈの室内を在室者や入室者の好みに合った温度に自動的に調整する。

ここで、制御システム１０に関する作動の説明においては、説明を簡単にするため、建物Ｈの室内に在室者がおらず、外部から人が入って来る場合について図３乃至図５に基づいて以下に説明する。このとき、制御システム１０においては、予め制御装置１６に在室者や入室者個人毎の快適体表面温度及び補正グラフを登録しておく。補正グラフは、在室者の実測体表面温度（Ｔms）と在室者個人の快適体表面温度（Ｔcf）との表面温度偏差（ΔＴ＝Ｔms−Ｔcf）に基づいて各被登録者毎に定められるものである。補正グラフは、図５に示すように、横軸に表面温度偏差（ΔＴ）を、縦軸に補正温度（ΔＴcr）を取ったもので、実測体表面温度（Ｔms）が快適体表面温度（Ｔcf）よりも高く、表面温度偏差（ΔＴ）がプラスの場合には、室内温度を下げる必要があることから、補正温度（ΔＴcr）はマイナスに設定する。一方、実測体表面温度（Ｔms）が快適体表面温度（Ｔcf）よりも低く、表面温度偏差（ΔＴ）がマイナスの場合には、室内温度を上げる必要があることから、補正温度（ΔＴcr）はプラスに設定する。

先ず、建物Ｈの室内に外部から人が入ろうとしたときには、出入口Ｅt近傍に設けた室外カメラ１２が入室者を検知する（ステップＳ２０）。入室者であるか否かは、例えば、得られた画像情報に基づき移動体が存在するか否かをベクトル解析等により判別し、さらに、そのベクトルの向きが入室方向と合致するか否かを加味することにより、その移動体が入室するものであるか否かを判別できる。

そして、室外カメラ１２が入室者を検知すると、室外カメラ１２から人の存在を検知した旨の検知信号が個人識別装置１５及び制御装置１６へ出力され、制御装置１６が制御システム１０及び空気調和装置１をオンする（ステップＳ２１）。なお、以下に説明する実施形態においては、室内カメラ１１を用いた個人識別シーケンス（ステップＳ２４）を採用するが、これに限られるものではなく、例えば、建物Ｈが入室した場合には必ず特定の室内に入ることになる建物であるときには、室外カメラ１２により後述する個人識別シーケンスを実行するようにしてもよい。

次に、制御装置１６が在室者の有無を判定する（ステップＳ２２）。この在室者の有無の判定は、室内カメラ１１から制御装置１６へ出力される人の存在を検知した旨の検知信号の有無によって実行される。このステップ２２は、入室者の移動時間等を考慮し、ステップ２０における入室者の検知から所定時間経過してから実行するように予め経過時間を設定しておくことが好ましい。この場合、在室者が複数居る場合には、室内カメラ１１が取得した在室者の画像情報に基づいて個人識別装置１５が識別する。但し、制御システム１０においては、室外カメラ１２は、必須なものではなく、室内カメラ１１が在室者の存在を検知してから以下に説明する制御フローを開始してもよい。

判定結果が否定（Ｎｏ）の場合、制御装置１６は停止信号を出力し、制御システム１０及び空気調和装置１をオフし、再度ステップ２０に戻る（ステップＳ２３）。一方、判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、制御装置１６は、在室者が被登録者であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。被登録者であるか否かの判定は、個人識別装置１５から制御装置１６へ出力される識別結果に基づいて実行される。

この判定結果が否定（Ｎｏ）の場合、在室者は、例えば、郵便や荷物の配達人やセールスマン等の一時的な来訪者であって被登録者ではないので、室内温度を快適に制御する必要がないので、制御装置１６は停止信号を出力し、制御システム１０及び空気調和装置１をオフするステップＳ２３を経て、再度ステップＳ２０に戻る。ここで、例えば、来客等のように、被登録者ではないが、温度制御の対象とすべき入室者があった場合には、その都度、温度調整に必要な前述の各情報を登録すればよい。

一方、判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、在室者は被登録者であるので、制御装置１６は、個人識別装置１５から出力された在室者又は入室者に関する情報に基づき空気調和装置１の運転を制御し、室内を在室者の好みの温度に調整する（ステップＳ２５）。このとき、制御装置１６は、在室者又は入室者に対応して予め設定されている好みの温度範囲となるように、個人識別装置１５から出力された在室者又は入室者に関する情報に基づいて空気調和装置１の運転を制御する。また、被登録者が複数いる場合、在室者の好みの温度は、在室者が女性か男性か、若者か老人か等を考慮し、複数人分の好みの温度範囲を基に算出した演算温度に基づいて前記室内の温度を調整する。具体的には、演算温度は、予め設定した弱者を労わる重み付け関数に基づいて決定する。このようにして室内が在室者の好みの温度に調整されたら、制御装置１６は、再度ステップＳ２２以降の各ステップを繰り返すことにより、室内を在室者の好みの温度に自動的に保持する。より詳細には、個人識別装置１５から設定温度の優先度を設定温度情報に関連付けて制御装置１６に受け渡すことにより、この優先度を重み付けとして、例えば、単に設定温度の平均値を目標演算温度とするのではなく、優先度の数値に応じて設定温度の差を比例分配して優先度の高い設定温度よりに目標演算温度を修正するなどの処理を行なう。

ここで、基本の制御システム１０に体温センサ１８を追加した場合には、図４に示すようにして在室者個人の好みに合った最適温度に室温を制御することができる。ここで、図４においては、ステップＳ２０〜ステップＳ２４迄は図３に示す場合と同じであるので、ステップＳ２６以降を図４に基づいて説明する。

即ち、ステップＳ２４における判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、在室者は被登録者であるので、制御装置１６は、在室者の体表面温度を測定する（ステップＳ２６）。体表面温度の測定は、制御装置１６が、体温センサ１８から入力される体温信号に基づいて在室者の実測体表面温度（Ｔms）を決定することによって実行する。

次に、在室者の実測体表面温度（Ｔms）に基づき、制御装置１６は、在室者個人の快適体表面温度（Ｔcf）と実測体表面温度（Ｔms）とから表面温度偏差（ΔＴ）を求める。そして、制御装置１６は、図５に示す在室者個人の補正グラフから表面温度偏差（ΔＴ）に対応する補正温度（ΔＴcr）を読み出し、この補正温度（ΔＴcr）に基づいて室内の温度を調整する（ステップＳ２７）。この調整は、制御装置１６が空気調和装置１の運転を制御することによって実行される。これにより、例えば、在室者が運動直後で体温が通常よりも上昇している場合や、冬季に外出から戻って体温が通常よりも下降している場合等には、室内が、直ちに在室者個人の好みに合った最適温度に制御されることになる。

このようにして室内が在室者の最適温度に調整されたら、制御装置１６は、再度ステップＳ２２以降の各ステップを繰り返し、室内の温度を自動的に制御する。このとき、在室者は、時間の経過と共に体温が通常の温度に戻り、体表面の温度も快適体表面温度（Ｔcf）に接近してゆく。これに伴い、制御装置１６が、ステップＳ２２以降の各ステップを繰り返すことにより、室内は、在室者の最適温度に調整されながら温度が制御されるので、急激な温度変化が抑えられ、快適な状態に保たれる。

ここで、室内カメラ１１及び室外カメラ１２は、取得した在室者や入室者に関する画像情報を録画装置に録画しておくと、制御システム１０を防犯設備としても活用することができる。このとき、空気調和装置１に警報装置を設け、個人識別装置１５が被登録者以外の者を識別したときに制御システム１０が警報装置に警報を発生するように構成すると、一層警報装置としての機能が発揮される。また、空気調和装置１は、警報に加えて、夏季ならば暖房に切り替えたり、冬季であれば冷房に切り替えたりすると、侵入者に対して威嚇することもできる。

また、上記実施の形態においては、室内に体温検知手段を設けて室内を好みの温度に調整したが、更に湿度センサを追加すると一層好みの温度に合った快適な空気調和状態に室内を制御することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和装置の制御システムは、在室者を個人的に識別して、在室者個人の好みに合った最適な環境条件に自動的に制御するシステムとして有用である。

空気調和装置の本発明に係る制御システムの概略構成を示す正面図である。 図１の平面図である。 室内を在室者の好みの温度に調整する際の制御を示すフローチャートである。 室内に体温検知手段を設けた場合の制御を示すフローチャートである。 温度の補正グラフの一例を示す図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室内機
４ 室外機
５ 信号線
６ リモートコントローラ
１０ 制御システム
１１ 室内カメラ
１２ 室外カメラ
１５ 個人識別装置
１６ 制御装置
１８ 体温センサ
Ｅt 出入口
Ｈ 建物

Claims (7)

1. 室内機と室外機とを備えた空気調和装置の制御システムであって、
   室内に設けて在室者の情報を取得する第１の情報取得手段又は室外に設けて入室者の情報を取得する第２の情報取得手段のうち少なくとも１つを有する情報取得手段と、
   前記情報取得手段が取得した在室者又は入室者の情報に基づいて、前記在室者又は入室者を個別に識別する個人識別装置と、
   前記個人識別装置が識別した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記空気調和装置の運転を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする空気調和装置の制御システム。
2. 前記個人識別装置は、予め前記在室者名又は前記入室者名と、前記在室者又は前記入室者の身体的特徴とに関する情報が登録され、前記情報取得手段が取得した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記在室者又は前記入室者を被登録者か否か識別することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の制御システム。
3. 前記制御装置は、前記在室者又は入室者に対応して予め温度範囲が設定され、前記個人識別装置が識別した前記在室者又は入室者に関する情報に基づいて前記室内の温度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の制御システム。
4. 前記情報取得手段は、前記在室者又は入室者に関する画像情報を取得する撮像装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気調和装置の制御システム。
5. 更に、前記室内には、前記在室者又は前記入室者の体表面温度を検知し、検知した体温情報を前記個人識別装置に出力する体温検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の空気調和装置の制御システム。
6. 前記制御装置は、前記体温検知手段が検知した前記在室者又は前記入室者の体表面温度に基づいて前記室内の温度を調整することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置の制御システム。
7. 前記制御装置は、前記登録された在室者が複数いる場合には、当該複数人について設定された温度範囲をもとに重み付けを行い、算出された演算温度に基づいて前記室内の温度を調整することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の空気調和装置の制御システム。

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