JP2008082587A - 赤外線送信ユニット - Google Patents

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【課題】LEDの数を増加させることなく、赤外線信号の届く赤外線受光範囲を大きく拡大させると共に、赤外線信号の方向を小刻みに調整でき、全方位カバーをより確実にすることができるものでありながら、低コスト化且つ小型化を図ること。
【解決手段】コントローラ3からのエアコン2の制御指令の情報を赤外線信号Sに変換して赤外線受光機能を有するエアコン2に送信可能とする赤外線送信部6を備えており、該赤外線送信部6は、一列に配置された複数個のLED7で構成されると共に、複数個のLED7を所定角度刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有している赤外線送信ユニット4である。
【選択図】図1

Description

本発明は、赤外線送信ユニットに関し、詳しくは床暖房装置とエアコンとを連動運転する際に汎用のエアコンに赤外線信号を送信するための赤外線送信ユニットに関するものである。
居室の暖房において、一般にエアコンによる温風暖房や、床暖房による床表面からの暖房などがあるが、快適性と省エネ性の観点から考えた場合、それぞれメリットとデメリットがある。つまりエアコン単独での温風暖房では、運転コストが安く、省エネであるが、温風が不快であるうえに、暖気は部屋の上部にたまり、足元が冷たくて快適であるとはいえない。また、床暖房装置単独では、輻射熱を利用するため部屋をムラなく均一にかつ足元を効率的に暖めることができ、頭寒足熱で快適性はあるが、運転コストが高く、省エネ性に優れているとはいえない。更に言えば、床暖房装置単独運転の場合、立ち上がり時に速暖性を得るためには、床温と室温とを上昇させる必要があり、そのため床暖房の設定温度を高くしてオーバーロードした床暖房をする必要があり、消費電力がその分高くなる。しかも定常状態の運転でもジュール熱を利用するため、多くの熱量を消費して熱交換効率が悪く、消費電力が高くなるという問題がある。
図9は、エアコン単独運転をする場合と、床暖房単独運転をする場合と、室内の快適温度範囲(図9のハッチングで囲んだ領域)とをグラフで示したものであり、図10は床暖房単独運転をする場合の温度(℃)と時間(分)と消費電力(kWh)の関係をグラフで示したものである。この床暖房単独運転をする場合は図10のように、立ち上がり時の消費電力A´は例えば4.09(kWh)、定常状態での運転時の消費電力B´は例えば6.31(kWh)とそれぞれ高く、しかも室温及び床温が快適温度となるまでに時間がかかるという問題もある。
そこで、従来より、一台のコントローラから床暖房装置とエアコンに制御信号を送信することで、床暖房装置とエアコンとを同時運転させるシステムが発明されている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、上記特許文献1にみられる従来例では、コントローラをエアコンよりも低い位置、つまり使用者(子供も含む)が操作できる高さ位置に設置する必要があるため、コントローラとエアコンとの角度、距離が大きくなり、電波に比べて指向性の強い赤外線がエアコンに届きにくくなる。或いは、エアコンとコントローラとの間に障害物がある場合も赤外線が届きにくくなる。このため従来ではエアコンとコントローラの位置関係に制約が生じるという問題があった。
また、他の従来例として、エアコンのリモコン用光源として、複数個のLEDを用い、左右対称に5°以内の範囲でLEDを外側に傾けて配置したリモコン送信機が発明されている(例えば、特許文献2参照)。
ところが上記特許文献2にみられる従来例では、送信可能な範囲を広げるのに限界がある。そのうえ、リモコン送信機を設置する壁面の位置によってはエアコンとの位置関係が変わることもあり、さらに障害物によって赤外線信号が届き難くなることもある。かかる場合、リモコン送信機から広範囲に赤外線信号を送信できるようにリモコン送信機の設置の向きを全方位でカバーできるようにする必要があり、そのためにはLEDの個数を増やす必要があり、リモコン送信機のコスト高、大型化を招くという問題がある。
特開2001−235208号公報 特開2005−151496号公報
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、LEDの数を増加させることなく、赤外線信号の届く赤外線受光範囲を大きく拡大させることができると共に、赤外線信号の方向を小刻みに調整でき、全方位カバーをより確実にすることができるものでありながら、低コスト化且つ小型化を図ることができる赤外線送信ユニットを提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するために本発明は、エアコン2の制御指令を赤外線信号Sとして送信する赤外線送信ユニット4であって、コントローラ3からのエアコン2の制御指令の情報を赤外線信号Sに変換して赤外線受光機能を有するエアコン2に送信可能とする赤外線送信部6を備えており、該赤外線送信部6は、一列に配置された複数個のLED7で構成されると共に、複数個のLED7を所定角度刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有していることを特徴としている。
このような構成とすることで、複数個のLED7を一列に配置して赤外線送信部6の小型化を図ることができると共に、複数個のLEdを所定角度刻みで係止可能に回転させることによって、LEd7の数を増加させることなく、赤外線信号Sの届く赤外線受光範囲を大きく拡大させることができるので、どの位置からもすべてのLEd7をエアコン2に向けることが可能となる。しかもLEd7の角度が所定角度刻みで係止可能となるので、赤外線信号Sの方向を小刻みに調整でき、全方位カバーをより確実なものとすることができる。
また、上記一列に配置された複数個のLEd7のうち少なくとも1個を斜め前上方Cに向けて配置し、残りを前方正面Eに向けて配置するのが好ましく、この場合、例えば、赤外線送信ユニット4がエアコン2よりも低い位置にあるときには、エアコン2からの距離が長い場合或いは短い場合のいずれにおいても、斜め前上方Cに傾いたLEd7aをエアコン2に向けることができ、赤外線信号Sがエアコン2に確実に届くようになる。従って、LEd7の数を増やすことなく、いずれか1個のLEd7aの方向を変えるだけで赤外線受光範囲が拡大するようになる。
また、上記一列に配置された複数個のLEd7を該配置方向と平行な軸線廻りに回転可能とするのが好ましく、この場合、複数個のLEd7の配置方向と平行な軸線廻りの回転によって全方位に赤外線信号Sを拡散送信することができるので、すべてのLEd7をエアコン2に向けることが一層確実となり、エアコン2の設置位置が制約されることもなくなる。
また、上記赤外線送信部6は、部屋の所定位置に固定される固定枠5内に正面視で90°異なる角度で可変自在に取り付けられてなるのが好ましく、この場合、固定枠5に対する赤外線送信部6の取り付け角度を任意に選択でき、例えば、赤外線送信部6の向きを縦向きと横向きのいずれか一方を選択できるので、赤外線送信ユニット4がエアコン2よりも低い位置(或いは高い位置)に設置されている場合に、LEd7を左右方向Dの回転から上下方向の回転に変更することで、すべてのLEd7を上側(或いは下側)のエアコン2に向けることが可能となる。
本発明の赤外線送信ユニットは、赤外線送信部を一列に配置された複数個のLEDで構成すると共に、複数個のLEDを所定角度刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有しているので、LEDの数を増加させることなく、赤外線信号Sの届く赤外線受光範囲を大きく拡大させることができ、どの位置からもすべてのLEDをエアコンに向けることが可能となる。しかもLEDの角度を所定角度刻みで係止可能に回転させることにより、赤外線信号の方向を小刻みに調整でき、全方位カバーをより確実にできるものでありながら、低コスト化、小型化を達成できるものである。
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
図1は一室内に設置される床暖房装置1とエアコン2とを連動運転させる本発明システムの説明図である。エアコン2は、赤外線受信機能を有する汎用エアコンであり、後述の赤外線送信ユニット4からの赤外線信号Sが壁面に取り付けられたエアコン2(室内機の赤外線受信部)に送信されることで、エアコン2の制御装置が温度設定、風量設定、運転のオン・オフ等、様々な制御を行なうようになっている。
床暖房装置1は、例えば床板の下面に電熱マットを敷設し、コントローラ3にて電熱マットを電気的に制御する電熱式の床暖房パネルで構成されている。勿論、電熱式に限らず、床板の下面に暖房用配管を配管し、コントローラ3にて暖房用配管内に流す温水量を制御する温水式の床暖房パネルなどであってもよい。
床暖房装置1を制御するコントローラ3は、使用者(子供も含む)が操作できる高さ位置、例えば床面から1m程度の高さの壁面(床面でも可)に取り付けられる。コントローラ3には、例えば、床暖房装置1のみを単独運転するための床暖房用操作部と、エアコン2のみを単独運転するためのエアコン用操作部と、床暖房とエアコン2とを連動運転するための床暖房−エアコン連動運転用操作部とが設けられている。
上記コントローラ3のエアコン用操作部又は床暖房−エアコン連動運転用操作部のいずれかの操作によるエアコン2の制御指令の情報は、一旦、電気信号として電線11を介して赤外線送信ユニット4に送られ、赤外線送信ユニット4で赤外線信号Sに変換される。この赤外線送信ユニット4は、コントローラ3とは別体で構成されており、コントローラ3から離間した位置に取り付けられている。つまりコントローラ3は使用者が操作しやすい高さ位置に取り付けられるが、使用者が操作する必要のない赤外線送信ユニット4は、例えばエアコン2に近い高さ位置に取り付けられる。ここでは、エアコン2のほぼ正面位置に対向する高さ位置に設置されている。
上記赤外線送信ユニット4は、図3に示すように、壁面に固定される固定枠5と、固定枠5に取り付けられる赤外線送信部6とからなる。赤外線送信部6は、コントローラ3からのエアコン2の制御指令の情報を赤外線信号S(リモコン信号)に変換するものであり、本例では半球面状の透明筐体6a内に4個のLED7a〜7dが縦一列に配置されて構成されている。また最上部のLED7aだけを斜め前上方Cに傾けて配置し、残りの3個のLED7b〜7cを前方正面Eに向けて配置するのが望ましい。また本例では最上部に位置する1個のLED7aの傾き角度θ1(図3(d))を例えば数十°に設定している。さらに、縦一列にLED7a〜7dを配置した赤外線送信部6を、壁面に固定される固定枠5に対して左右方向Dに首振り可能となるように回転可能に支持してあり、これによりLED7a〜7dの向きを左右に可変可能としている。なお赤外線送信部6を左右方向Dに回転させる仕組みとして、赤外線送信部6の上下両端部に上下の軸部8を突設し、固定枠5の上下両側位置で上下の軸部8を回転自在に軸支させている。
さらに本発明においては、図5に示すように、赤外線送信部6を左右方向Dに90°ずつ、180°の角度θ3で回転可能にすると共に、この回転可能範囲内で所定角度θ2、例えば10°刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有している。なお弾性係止機能の構造は特に問わない。
次に動作を説明する。コントローラ3の床暖房−エアコン連動運転用操作部が操作されると、床暖房の制御指令が電源コード10(図1)を介して床暖房装置1の制御装置に送信されると共に、エアコン2の制御指令が赤外線送信ユニット4を中継して、エアコン2の制御装置に赤外線信号Sとして送信される。この赤外線信号Sとして汎用のエアコン2が受信可能な信号を用いることによって、汎用(既存)のエアコン2をそのまま使用できるものとなるので、エアコン2の改造なしに、容易に、床暖房装置1とエアコン2の連動運転システムを構築できるものである。また、コントローラ3と赤外線送信ユニット4とは別体で構成されているため、仮りにコントローラ3とエアコン2との間に障害物が存在したり、或いは、エアコン2よりも低い位置(或いは遠い位置)にコントローラ3が設置されている場合などであっても、赤外線送信ユニット4をコントローラ3から離して、赤外線信号Sをエアコン2に確実に送信できる位置に設置できるようになる。しかも、赤外線送信ユニット4をコントローラ3と別体で構成することで、エアコン2とコントローラ3との位置関係が制限されるという従来の課題を解消しながら、赤外線送信ユニット4の設置位置の自由度を持たせることができるようになる。つまりエアコン2との位置、角度、距離などに制約されずに、赤外線送信ユニット4からの赤外線信号Sを円滑にエアコン2に送信できるようになる。
ここで、上記コントローラ3の床暖房−エアコン連動運転用操作部を操作したときには、床暖房装置1とエアコン2とが同時に運転を開始する同時運転制御も可能であるが、本例では、省エネ性を考慮して、最初にエアコン2単独運転をし、室温が一定以上に上昇してから床暖房装置1の運転を開始する時間差運転制御方式を採用している。つまり、予めエアコン2単独運転によって室温を上昇させ、室温が一定温度以上になると床暖房装置1の運転を開始する。この段階では室温と床温がエアコン2により温まっているので、床暖房装置1によって床温を一定温度まで上昇させるのに多くの熱量が必要でなく、結果的に立ち上がり時の消費電力を低く抑えることができるようになる。さらに床暖房とエアコン連動運転時は、室温はエアコン2で自動コントロールされているので、床温も一定温度以下には低下しない状態となる。
本発明の実験結果を図2に示す。図2は床暖房−エアコン連動運転をする場合の温度(℃)と時間(分)と消費電力(kWh)の関係を示したものであり、図9の床暖房単独運転の場合のA´、B´と比較して、立ち上がり時の消費電力Aは例えば1.355(kWh)、定常状態での運転時の消費電力Bは例えば4.868(kWh)とそれぞれ低く、しかも室温及び床温が短時間で快適温度になるメリットがあるのが明らかである。
すなわち、床暖房は消費電力が高いが、エアコン2を先行させてから床暖房とエアコン2との連動運転をすることで、床暖房の低温での運転設定が可能となる。また、床暖房装置1運転開始後も、エアコン2は引き続いて運転するが、室温が一定以上になるとエアコン2は自動停止し、室温が下がったときのみエアコン2を自動運転するので、トータル的にエアコン2の消費電力を低く抑えることができる。しかも床暖房とエアコン2の連動運転によって、図2の床温快適温度及び室温快適温度範囲内(図9のハッチングで囲んだ快適温度範囲内に相当)となるように、室温及び床温をそれぞれコントロールすることが容易となり、エアコン2単独運転の場合のような暖房時の温風の不快感を解消できると共に、床暖房単独運転の場合のような運転コストが高くつくという問題も同時に解消でき、この結果、より快適で、より経済的な暖房環境を提供することができる。
ところで、赤外線送信ユニット4を設置するにあたって、例えば床暖房装置1とエアコン2との施工タイミングの違いから、それぞれの設置位置を制限するには限界がある。仮りにエアコン2の赤外線受光範囲内に赤外線送信ユニット4を設置した場合であっても、赤外線送信ユニット4を設置する壁面の位置によってはエアコン2との位置関係が変わるため、赤外線送信ユニット4から広範囲に赤外線信号を送信できるように赤外線送信部6の設置の向きを全方位でカバーできるようにする必要があり、また赤外線信号が届く距離を大きくするためにはLED7の個数が増えるという問題がある。仮りに、図8(a)(b)のように、縦一列に配置した複数個のLED7の向きを縦方向に放射状に配置した場合でも、各々のLED7の強度が分散されてしまうために、送信距離が短くなり、赤外線受光範囲が図7の斜線部分に限られてしまい、斜線部分以外の部分では赤外線信号が届き難くなる。このため特に広い部屋で長い距離を必要とする場合は、各方向でLED7の数を増やす必要があり、赤外線送信ユニット4のコスト高、大型化を招くという問題がある。
そこで本発明においては、全方位をカバーするために、赤外線送信部6を、図3に示すように、室内の壁面に固定される固定枠5に対して縦一列に配置したLED7a〜7dを左右方向Dに180°回転可能に支持している。これにより、赤外線送信部6の小型化を図ることができると共に、回転によって全方位に赤外線信号Sを拡散送信することができるので、すべてのLED7a〜7dをエアコン2に向けることが一層確実となり、エアコン2の設置位置が制約されることもなくなる。
しかも、赤外線送信部6を左右方向Dに90°ずつ、180°の角度θ3で回転可能にすると共に、この回転可能範囲内で所定角度θ2、例えば10°刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有している。なお弾性係止機能の構造は特に問わない。しかして、各LED7a〜7dからの赤外線信号Sの届く赤外線受光範囲(図6の斜線部分)以外の部分も、赤外線信号Sの届く赤外線受光可能範囲となり、これにより、赤外線送信ユニット4が図6の任意の位置(壁面或いは床上)にあっても、どの位置からも赤外線送信部6のすべてのLED7a〜7dをエアコン2に向けることが可能となる。さらに、弾性係止機能によってLED7a〜7dの角度が10°刻みで係止可能に回転させることができる構成となっているので、赤外線信号Sの方向を小刻みに調整でき、全方位カバーをより確実なものとすることができる。勿論、赤外線送信部6の回転範囲は180°に限らず、左右方向Dに180°ずつ、360°の角度で回転できるようにすることも可能である。また、10°刻みではなく、それより小さい角度或いは大きい角度で係止可能に回転させることも可能である。
また図3(d)の例ではLED7a〜7dの配置方向を縦一列にして、最上部以外の3個のLED7b〜7dをそれぞれ前方正面Eに配置しているが、更に他例として、最下部の1個のLED7dを斜め前下方に向けて配置するようにしてもよく、これにより、赤外線信号Sが届く下方範囲をより広角度にすることができ、例えば、赤外線送信ユニット4がエアコン2よりも高い位置に設置されている場合に有効となる。これにより例えば、図4のように赤外線送信ユニット4はエアコン2よりも低い位置(例えば、高低差H=0.5m)にある場合に、エアコン2からの距離が長い場合(例えばd1=11m、傾斜角度α1=3°以上)或いは距離が短い場合(例えばd2=1m、傾斜角度α2=25°以上)のいずれにおいても、斜め前上方Cに傾いたLED7aをエアコン2に向けることができ、赤外線信号Sがエアコン2に確実に届くようになる。従って、LED7a〜7dの数を増やすことなく、LED7a〜7dのいずれか1の方向を変えるだけで赤外線受光範囲が拡大するようになる。
また、LED7a〜7dの配置方向は縦一列に限らず、横一列であってもよく、この場合、LED7a〜7dのうちの少なくとも1個を斜め前上方Cに向けて配置すればよい。
さらに図3の例では、赤外線送信部6の外郭形状6bを正面視で円形又は正方形状に形成すると共に、固定枠5における赤外線送信部6の取り付け部分5aの形状を固定枠5に対する赤外線送信部6の取り付け角度が正面視で90°異なる角度で可変自在となるように構成されているので、固定枠5に対する赤外線送信部6の取り付け角度を選択することで、つまり赤外線送信部6の回転軸を縦方向と横方向のいずれか一方に選択することで、縦軸廻りの左右方向Dの回転(図3(a))と横軸廻りの上下方向の回転(図3(e))間の変更が自在となり、例えば、エアコン2よりも低い位置(或いは高い位置)に赤外線送信ユニット4が設置されている場合に、LED7a〜7dを左右方向Dの回転から上下方向の回転に変更することで、すべてのLED7a〜7dを上側(或いは下側)のエアコン2に向けることが可能となる。
また本例では、床暖房装置1を制御する一台のコントローラ3に対して、設置するエアコン2の数量に応じて複数個の赤外線送信ユニット4を増設可能としている。図1の例では、一台のコントローラ3に2個の赤外線送信ユニット4を2本の電線11で接続して、2台のエアコン2が独立して動作するものであり、これによりコントローラ3の台数を増やすことなく、エアコン2の増設に容易に対応できるようになっている。なお図1中の12は漏電ブレーカ、13はコントローラ3と床暖房装置1とを接続するリレーユニット、14は増設された床暖房装置1とコントローラ3とを接続する増設リレーユニットである。ここで、赤外線送信ユニット4の数はエアコン2の台数に合わせて適宜変更自在であり、1個或いは3個以上であってもよい。またコントローラ3と赤外線送信ユニット4間の接続は有線ではなく、無線であってもよい。
ところで、一室内に複数台のエアコン2を設置し、各エアコン2ごとに赤外線送信ユニット4を増設した場合において、2個の赤外線送信ユニット4から送信される赤外線信号Sを一台のエアコン2が同時に受信すると誤動作が生じる可能性がある。つまり、赤外線信号Sが干渉して、エアコン2の制御装置は正しいデータを受信できなくなる。そこで、一台のエアコン2が複数個の赤外線送信ユニット4からの赤外線信号Sを同時に受信しないように、赤外線信号Sを一台ずつずらして送信する構成とするのが望ましい。これにより、一方の赤外線送信ユニット4からの赤外線信号Sと他方の赤外線送信ユニット4からの赤外線信号Sとが同時に送信されるのではなく、時間間隔をあけて送信されるので、赤外線信号Sの干渉を防ぐことができ、エアコン2の誤動作を確実に防止できるようになる。
なお前記実施形態では、コントローラ3と赤外線送信ユニット4とを別体で構成したが、一体化することも可能である。
本発明の一実施形態を示し、一室内に設置される床暖房装置とエアコンとを連動運転させるシステムの説明図である。 同上の床暖房−エアコン連動運転をする場合の温度(℃)と時間(分)と消費電力(kWh)の関係を示すグラフである。 (a)(b)(c)は同上の赤外線送信ユニットの正面図、側面図、平面図であり、(d)は最上部に位置する1個のLEDの傾き角度を斜め前上方に数十°に向けた例を示し、(e)は同上の固定枠に対する赤外線送信部の取り付け角度を正面視で縦向きから横向きに可変した場合の説明図である。 同上の赤外線送信ユニットがエアコンよりも低い位置であって、且つ、エアコンからの距離が長い場合と短い場合とを説明する概略側面図である。 (a)(b)は同上の赤外線送信ユニットの他例を説明する平面図、側面図である。 同上の赤外線送信ユニットからエアコンへの赤外線受光範囲が広がった場合の説明図である。 本発明の参考図であり、赤外線送信ユニットからエアコンへの赤外線受光範囲が狭い場合の説明図である。 本発明の参考図であり、(a)(b)は同上の赤外線送信ユニットの変形例の説明図である。 本発明のエアコン単独運転をする場合と、床暖房単独運転をする場合と、室内の快適温度範囲(ハッチングで囲んだ領域)との関係を示すグラフである。 本発明の床暖房単独運転をする場合の温度(℃)と時間(分)と消費電力(kWh)の関係を示すグラフである。
符号の説明
1 床暖房装置
2 エアコン
3 コントローラ
4 赤外線送信ユニット
6 赤外線送信部
S 赤外線信号

Claims (4)

  1. エアコンの制御指令を赤外線信号として送信する赤外線送信ユニットであって、コントローラからのエアコンの制御指令の情報を赤外線信号に変換して赤外線受光機能を有するエアコンに送信可能とする赤外線送信部を備えており、該赤外線送信部は、一列に配置された複数個のLEDで構成されると共に、複数個のLEDを所定角度刻みで係止可能に回転させる弾性係止機能を有していることを特徴とする赤外線送信ユニット。
  2. 上記一列に配置された複数個のLEDのうち少なくとも1個を斜め前上方に向けて配置し、残りを前方正面に向けて配置したことを特徴とする請求項1記載の赤外線送信ユニット。
  3. 上記一列に配置された複数個のLEDを該配置方向と平行な軸線廻りに回転可能としたことを特徴とする請求項1又は2記載の赤外線送信ユニット。
  4. 上記赤外線送信部は、部屋の所定位置に固定される固定枠内に正面視で90°異なる角度で可変自在に取り付けられてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の赤外線送信ユニット。
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