JP2010156491A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】人体検知装置と障害物検知装置の検知信号に基づいて風向変更手段を制御するに際し、障害物検知装置による障害物の誤認や間違った測定結果を惹起することなく、空気調和機の運転指示直後に空調運転を行うことができる空気調和機を提供すること。
【解決手段】室内機に、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、人体検知装置の検知信号及び障害物検知装置の検知信号に基づいて室内機に設けられた風向変更手段を制御するようにした。また、空気調和機の停止時に、障害物検知装置により障害物の位置検知を開始するようにした。
【選択図】図２２

Description

本発明は、室内機に人の在否を検知する人体検知装置と障害物の有無を検知する障害物検知装置を設けた空気調和機に関し、障害物検知装置で検知した障害物の位置に応じて、人体検知装置で検知した人がいる領域に空調風を効率的に送出するための技術に関する。

従来の空気調和機は、焦電型赤外線センサ等の人体検知センサと、物体までの距離を検知する超音波センサとを有する人体検知装置を室内機に設け、人体検知装置により室内にいる人の位置及び距離を検知することにより、上下羽根及び左右羽根で構成される風向変更手段を制御して人がいない領域に向けて空調風を送出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載の空気調和機では、室内に空調風の循環を妨げる家具等の障害物があり、人がいない領域と障害物がある領域が一致した場合、空調風が障害物に向かって送出されることにより空調効率が低下することから、室内機に人位置検出手段と障害物位置検出手段を設け、人位置検出手段及び障害物位置検出手段の双方の検知信号に基づいて風向変更手段を制御して空調効率を向上したものも提案されている。

この空気調和機にあっては、暖房運転が開始すると、人位置検出手段により室内に人がいるかどうかをまず判定し、人がいない場合には、障害物位置検出手段により障害物があるかどうかを判定し、障害物がない場合には、空調風が室内全体に広がるように風向変更手段を制御している。

また、人はいないが、回避できる障害物が検知された場合には、障害物がない方向に風向変更手段を制御する一方、回避できない障害物が検知された場合には、障害物に直接空調風が当たらないようにするとともに、空調風が室内全体に広がるように風向変更手段を制御している。

さらに、人がいる場合には、不在領域があるかどうかを判定し、不在領域がない場合には、空調風が室内全体に広がるように風向変更手段を制御し、不在領域がある場合には、不在領域における障害物の有無を判定し、障害物がある場合には、障害物の方向に風向制御手段を制御して障害物に空調風が強く当たらないようにする一方、障害物がない場合には、障害物がない方向に風向制御手段を制御している（例えば、特許文献２参照）。

また、多数の超音波センサを使用して室内の面積あるいは容積を求め、求められた室内の面積あるいは容積に応じて冷暖房の負荷に相当する空気調和機の運転モードを決定し、冷暖房効率を向上したものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭６３−１４３４４９号公報 実開平３−７２２４９号公報 特開平６−１８５７９０号公報

しかしながら、物体までの距離を測定する超音波センサの場合、圧縮機や室内送風機の運転中は、電気的ノイズや騒音が発生し、超音波センサに悪影響を与える可能性があり、電気的ノイズや周囲の騒音のノイズレベルが高くなり、反射音信号のレベルとの差がなくなると、反射音とノイズの識別が難しくなる。また、超音波センサは、室内送風機を運転すると、送信した音波が気流で流されたり、気流に温度差があると屈折が起こり、距離測定がさらに難しくなることもある。

室内には、テーブルやソファー等の家具、テレビ、オーディオ等の居住者以外の物が多数存在し、超音波センサを使用して物体までの距離測定を行う場合、距離測定を行うタイミングについて考慮する必要があるが、特許文献１あるいは２に記載の空気調和機では、距離測定を行うタイミングについては考慮はなされておらず、物体を誤認したり測定結果が実際とは大きく異なるおそれがある。

一方、特許文献３に記載の空気調和機では、超音波センサの作動による距離測定後に空調運転を行っており、空気調和機の運転指示後、圧縮機の停止時間があることから、空気調和機の運転指示後はできるだけ早く空調運転を開始したいという要望がある。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、これらの装置の検知信号に基づいて風向変更手段を制御するに際し、障害物検知装置による障害物の誤認や間違った測定結果を惹起することなく、空気調和機の運転指示直後に空調運転を行うことができる空気調和機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に係る発明は、室内機に、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、前記人体検知装置の検知信号及び前記障害物検知装置の検知信号に基づいて前記室内機に設けられた風向変更手段を制御するようにした空気調和機であって、空気調和機の停止時に、前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、室内機に、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、前記人体検知装置の検知信号及び前記障害物検知装置の検知信号に基づいて前記室内機に設けられた風向変更手段を制御するようにした空気調和機であって、空気調和機を遠隔操作する遠隔操作装置に時刻設定手段を設け、該時刻設定手段により設定された時刻に、空気調和機の運転状況に応じて前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、前記時刻設定手段により設定された時刻に空気調和機が停止している場合に、前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、空気調和機の運転開始時に前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、前記障害物検知装置が、超音波を送信してその反射波を受信して障害物までの距離測定を行う超音波センサを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、空気調和機の停止時に、障害物検知装置により障害物の位置検知を開始するようにしたので、空気調和機の運転に伴うノイズを障害物検知装置が拾う可能性を極力低減することができ、空気調和機の運転指示直後に空調運転を素早く行うことができる。また、空気調和機が停止しているので、気流や温度差の影響がなく、障害物が遠かったり小さい場合でも、確実に検知することができる。

また、遠隔操作装置の時刻設定手段により設定された時刻に、空気調和機の運転状況に応じて障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することにより、同様の効果を奏することもできる。この場合、時刻設定手段により設定された時刻に空気調和機が停止しているときに、障害物の位置検知を開始すると、空気調和機が停止しても問題ない時間帯を居住者が任意に選択することができ、選択した時間に障害物の位置検知を開始することができる。

さらに、上述したような障害物の位置検知開始に加えて、空気調和機の運転開始時にも障害物の位置検知を開始すると、検知精度は劣るものの、検知結果を空気調和機の運転に素早く反映することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜空気調和機の全体構成＞
一般家庭で使用される空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されており、図１乃至図４は、本発明に係る空気調和機の室内機を示している。

室内機は、本体２と、本体２の前面開口部２ａを開閉自在の可動前面パネル（以下、単に前面パネルという）４を有しており、空気調和機停止時は、前面パネル４は本体２に密着して前面開口部２ａを閉じているのに対し、空気調和機運転時は、前面パネル４は本体２から離反する方向に移動して前面開口部２ａを開放する。なお、図１及び図２は前面パネル４が前面開口部２ａを閉じた状態を示しており、図３及び図４は前面パネル４が前面開口部２ａを開放した状態を示している。

図１乃至図４に示されるように、本体２の内部には、熱交換器６と、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂから取り入れられた室内空気を熱交換器６で熱交換して室内に吹き出すための室内ファン８と、熱交換した空気を室内に吹き出す吹出口１０を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更する上下羽根１２と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右羽根１４とを備えており、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂと熱交換器６との間には、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂから取り入れられた室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ１６が設けられている。

また、前面パネル４上部は、その両端部に設けられた２本のアーム１８，２０を介して本体２上部に連結されており、アーム１８に連結された駆動モータ（図示せず）を駆動制御することで、空気調和機運転時、前面パネル４は空気調和機停止時の位置（前面開口部２ａの閉塞位置）から前方斜め上方に向かって移動する。

さらに、上下羽根１２は、上羽根１２ａと下羽根１２ｂとで構成されており、それぞれ本体２下部に揺動自在に取り付けられている。上羽根１２ａ及び下羽根１２ｂは、別々の駆動源（例えば、ステッピングモータ）に連結されており、室内機に内蔵された制御装置（後述する第１の基板４８、例えばマイコン）によりそれぞれ独立して角度制御される。また、図３及び図４から明らかなように、下羽根１２ｂの変更可能な角度範囲は、上羽根１２ａの変更可能な角度範囲より大きく設定されている。

なお、上羽根１２ａ及び下羽根１２ｂの駆動方法については後述する。また、上下羽根１２は３枚以上の上下羽根で構成することも可能で、この場合、少なくとも２枚（特に、最も上方に位置する羽根と最も下方に位置する羽根）は独立して角度制御できるのが好ましい。

また、左右羽根１４は、室内機の中心から左右に５枚ずつ配置された合計１０枚の羽根で構成されており、それぞれ本体２の下部に揺動自在に取り付けられている。また、左右の５枚を一つの単位として別々の駆動源（例えば、ステッピングモータ）に連結されており、室内機に内蔵された制御装置により左右５枚の羽根がそれぞれ独立して角度制御される。なお、左右羽根１４の駆動方法についても後述する。

＜人体検知装置の構成＞
図１に示されるように、前面パネル４の上部には、複数（例えば、三つ）の固定式センサユニット２４，２６，２８が人体検知装置として取り付けられており、これらのセンサユニット２４，２６，２８は、図３及び図４に示されるように、センサホルダ３６に保持されている。

各センサユニット２４，２６，２８は、回路基板と、回路基板に取り付けられたレンズと、レンズの内部に実装された人体検知センサとで構成されている。また、人体検知センサは、例えば人体から放射される赤外線を検知することにより人の在否を検知する焦電型赤外線センサにより構成されており、赤外線センサが検知する赤外線量の変化に応じて出力されるパルス信号に基づいて回路基板により人の在否が判定される。すなわち、回路基板は人の在否判定を行う在否判定手段として作用する。

＜人体検知装置による人位置推定＞
図５は、センサユニット２４，２６，２８で検知される人位置判別領域を示しており、センサユニット２４，２６，２８は、それぞれ次の領域に人がいるかどうかを検知することができる。
センサユニット２４：領域Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
センサユニット２６：領域Ｂ＋Ｃ＋Ｅ＋Ｆ
センサユニット２８：領域Ｃ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｇ

すなわち、本発明に係る空気調和機の室内機においては、各センサユニット２４，２６，２８で検知できる領域が一部重なっており、領域Ａ〜Ｇの数よりも少ない数のセンサユニットを使用して各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否を検知するようにしている。表１は、各センサユニット２４，２６，２８の出力と、在判定領域（人がいると判定された領域）との関係を示している。なお、表１及び以下の説明ではセンサユニット２４，２６，２８を第１のセンサ２４、第２のセンサ２６、第３のセンサ２８という。

図６は、第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８を使用して、領域Ａ〜Ｇの各々に後述する領域特性を設定するためのフローチャートで、図７は、第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８を使用して、領域Ａ〜Ｇのどの領域に人がいるか否かを判定するフローチャートであり、これらのフローチャートを参照しながら人の位置判定方法について以下説明する。

ステップＳ１において、所定の周期Ｔ１（例えば、５秒）で各領域における人の在否がまず判定されるが、この判定方法につき、領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける人の在否を判定する場合を例にとり、図８を参照しながら説明する。

図８に示されるように、時間ｔ１の直前の周期Ｔ１において第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８がいずれもＯＦＦ（パルス無し）の場合、時間ｔ１において領域Ａ，Ｂ，Ｃに人はいないと判定する（Ａ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０）。次に、時間ｔ１から周期Ｔ１後の時間ｔ２までの間に第１のセンサ２４のみＯＮ信号を出力し（パルス有り）、第２及び第３のセンサ２６，２８がＯＦＦの場合、時間ｔ２において領域Ａに人がいて、領域Ｂ，Ｃには人がいないと判定する（Ａ＝１，Ｂ＝０，Ｃ＝０）。さらに、時間ｔ２から周期Ｔ１後の時間ｔ３までの間に第１及び第２のセンサ２４，２６がＯＮ信号を出力し、第３のセンサ２８がＯＦＦの場合、時間ｔ３において領域Ｂに人がいて、領域Ａ、Ｃには人がいないと判定する（Ａ＝０，Ｂ＝１，Ｃ＝０）。以下、同様に周期Ｔ１毎に各領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける人の在否が判定される。

この判定結果に基づいて各領域Ａ〜Ｇを、人が良くいる第１の領域（良くいる場所）、人のいる時間が短い第２の領域（人が単に通過する領域、滞在時間の短い領域等の通過領域）、人のいる時間が非常に短い第３の領域（壁、窓等人が殆ど行かない非生活領域）とに判別する。以下、第１の領域、第２の領域、第３の領域をそれぞれ、生活区分Ｉ、生活区分II、生活区分IIIといい、生活区分Ｉ、生活区分II、生活区分IIIはそれぞれ、領域特性Ｉの領域、領域特性IIの領域、領域特性IIIの領域ということもできる。また、生活区分I（領域特性I）、生活区分II（領域特性II）を併せて生活領域（人が生活する領域）とし、これに対し、生活区分III（領域特性III）を非生活領域（人が生活しない領域）とし、人の在否の頻度により生活の領域を大きく分類してもよい。

この判別は、図６のフローチャートにおけるステップＳ３以降で行われ、この判別方法について図９及び図１０を参照しながら説明する。

図９は、一つの和室とＬＤ（居間兼食事室）と台所とからなる１ＬＤＫのＬＤに本発明に係る空気調和機の室内機を設置した場合を示しており、図９における楕円で示される領域は被験者が申告した良くいる場所を示している。

上述したように、周期Ｔ１毎に各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否が判定されるが、周期Ｔ１の反応結果（判定）として１（反応有り）あるいは０（反応無し）を出力し、これを複数回繰り返した後、ステップＳ２において、全てのセンサ出力をクリアする。

ステップＳ３において、所定の空調機の累積運転時間が経過したかどうかを判定する。ステップＳ３において所定時間が経過していないと判定されると、ステップＳ１に戻る一方、所定時間が経過したと判定されると、各領域Ａ〜Ｇにおける当該所定時間に累積した反応結果を二つの閾値と比較することにより各領域Ａ〜Ｇをそれぞれ生活区分Ｉ〜IIIのいずれかに判別する。

長期累積結果を示す図１０を参照してさらに詳述すると、第１の閾値及び第１の閾値より小さい第２の閾値を設定して、ステップＳ４において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第１の閾値より多いかどうかを判定し、多いと判定された領域はステップＳ５において生活区分Ｉと判別する。また、ステップＳ４において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第１の閾値より少ないと判定されると、ステップＳ６において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第２の閾値より多いかどうかを判定し、多いと判定された領域は、ステップＳ７において生活区分IIと判別する一方、少ないと判定された領域は、ステップＳ８において生活区分IIIと判別する。

図１０の例では、領域Ｃ，Ｄ，Ｇが生活区分Ｉとして判別され、領域Ｂ，Ｆが生活区分IIとして判別され、領域Ａ，Ｅが生活区分IIIとして判別される。

また、図１１は別の１ＬＤＫのＬＤに本発明に係る空気調和機の室内機を設置した場合を示しており、図１２はこの場合の長期累積結果を元に各領域Ａ〜Ｇを判別した結果を示している。図１１の例では、領域Ｂ，Ｃ，Ｅが生活区分Ｉとして判別され、領域Ａ，Ｆが生活区分IIとして判別され、領域Ｄ，Ｇが生活区分IIIとして判別される。

なお、上述した領域特性（生活区分）の判別は所定時間毎に繰り返されるが、判別すべき室内に配置されたソファー、食卓等を移動することがない限り、判別結果が変わることは殆どない。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否の最終判定について説明する。

ステップＳ２１〜Ｓ２２は、上述した図６のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ２と同じなので、その説明は省略する。ステップＳ２３において、所定数Ｍ（例えば、１５回）の周期Ｔ１の反応結果が得られたかどうかが判定され、周期Ｔ１は所定数Ｍに達していないと判定されると、ステップＳ２１に戻る一方、周期Ｔ１が所定数Ｍに達したと判定されると、ステップＳ２４において、周期Ｔ１×Ｍにおける反応結果の合計を累積反応期間回数として、１回分の累積反応期間回数を算出する。この累積反応期間回数の算出を複数回繰り返し、ステップＳ２５において、所定回数分（例えば、Ｎ＝４）の累積反応期間回数の算出結果が得られたかどうかが判定され、所定回数に達していないと判定されると、ステップＳ２１に戻る一方、所定回数に達したと判定されると、ステップＳ２６において、既に判別した領域特性と所定回数分の累積反応期間回数を元に各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否を推定する。

なお、ステップＳ２７において累積反応期間回数の算出回数（Ｎ）から１を減算してステップＳ２１に戻ることで、所定回数分の累積反応期間回数の算出が繰り返し行われることになる。

表２は最新の１回分（時間Ｔ１×Ｍ）の反応結果の履歴を示しており、表２中、例えばΣＡ０は領域Ａにおける１回分の累積反応期間回数を意味している。

ここで、ΣＡ０の直前の１回分の累積反応期間回数をΣＡ１、さらにその前の１回分の累積反応期間回数をΣＡ２・・・とし、Ｎ＝４の場合、過去４回分の履歴（ΣＡ４、ΣＡ３、ΣＡ２、ΣＡ１）のうち、生活区分Ｉについては、１回以上の累積反応期間回数が１回でもあれば、人がいると判定する。また、生活区分IIについては、過去４回の履歴のうち、１回以上の累積反応期間回数が２回以上あれば、人がいると判定するとともに、生活区分IIIについては、過去４回の履歴のうち、２回以上の累積反応期間回数が３回以上あれば、人がいると判定する。

次に、上述した人の在否判定から時間Ｔ１×Ｍ後には、同様に過去の４回分の履歴と生活区分と累積反応期間回数から人の在否の推定が行われる。

すなわち、本発明に係る空気調和機の室内機においては、判別領域Ａ〜Ｇの数よりも少ない数のセンサを使用して人の在否を推定することから、所定周期毎の推定では人の位置を誤る可能性があるので、重なり領域かどうかに関わらず単独の所定周期では人の位置推定を行うことを避け、所定周期毎の領域判定結果を長期累積した領域特性と、所定周期毎の領域判定結果をＮ回分累積し、求めた各領域の累積反応期間回数の過去の履歴から人の所在地を推定することで、確率の高い人の位置推定結果を得るようにしている。

表３は、このようにして人の在否を判定し、Ｔ１＝５秒、Ｍ＝１２回に設定した場合の在推定に要する時間、不在推定に要する時間を示している。

このようにして、本発明に係る空気調和機の室内機により空調すべき領域を第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８により複数の領域Ａ〜Ｇに区分した後、各領域Ａ〜Ｇの領域特性（生活区分Ｉ〜III）を決定し、さらに各領域Ａ〜Ｇの領域特性に応じて在推定に要する時間、不在推定に要する時間を変更するようにしている。

すなわち、空調設定を変更した後、風が届くまでには１分程度要することから、短時間（例えば、数秒）で空調設定を変更しても快適性を損なうのみならず、人がすぐいなくなるような場所に対しては、省エネの観点からあまり空調を行わないほうが好ましい。そこで、各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否をまず検知し、特に人がいる領域の空調設定を最適化している。

詳述すると、生活区分IIと判別された領域の在否推定に要する時間を標準として、生活区分Ｉと判別された領域では、生活区分IIと判別された領域より短い時間間隔で人の存在が推定されるのに対し、その領域から人がいなくなった場合には、生活区分IIと判別された領域より長い時間間隔で人の不存在を推定することにより、在推定に要する時間を短く、不在推定に要する時間は長く設定されることになる。逆に、生活区分IIIと判別された領域では、生活区分IIと判別された領域より長い時間間隔で人の存在が推定されるのに対し、その領域から人がいなくなった場合には、生活区分IIと判別された領域より短い時間間隔で人の不存在を推定することにより、在推定に要する時間を長く、不在推定に要する時間は短く設定されることになる。さらに、上述したように長期累積結果によりそれぞれの領域の生活区分は変わり、それに応じて、在推定に要する時間や不在推定に要する時間も可変設定されることになる。

＜障害物検知装置の構成＞
図１に示されるように、本体２の片側（正面から見て左側）の下部には、障害物検知装置３０が設けられており、この障害物検知装置３０について図１３を参照しながら説明する。なお、本明細書で使用する「障害物」という用語は、室内機の吹出口１０から吹き出され居住者に快適空間を提供するための空気の流れを妨げる物全般を指しており、例えばテーブルやソファー等の家具、テレビ、オーディオ等の居住者以外の物を総称したものである。

障害物検知装置３０は、距離検知手段としての超音波式距離センサ（以下、単に「超音波センサ」という）３２と、超音波センサ３２を回転自在に支承する球状の支持体３４と、超音波センサ３２の音波出口方向に位置する支持体３４に形成されたホーン３６と、超音波センサ３２の向きを変えて距離検知方向を変更するための距離検知方向変更手段（駆動手段）とを備えている。ホーン３６は、超音波センサ３２が送信した超音波の感度を向上させるとともに指向性を強くして障害物検知精度を向上させるためのものである。

また、支持体３４は、水平（横）回転用回転軸４０と、水平回転用回転軸４０と直交する方向に延びる垂直（縦）回転用回転軸４２を有し、水平回転用回転軸４０は水平回転用モータ４４に連結されて駆動され、垂直回転用回転軸４２は垂直回転用モータ４６に連結されて駆動される。すなわち、距離検知方向変更手段は、水平回転用モータ４４、垂直回転用モータ４６等により構成され、超音波センサ３２の方向角度を２次元で変更することができるとともに、超音波センサ３２の向いている方向角度を認識することができる。

次に、距離検知手段としての超音波センサ３２の作用を説明する。
本実施の形態における超音波センサ３２は、超音波送信部と受信部を兼用しており、超音波パルスを送信して、超音波パルスが障害物等に当たると、反射して、この反射波を超音波センサ３２で受信する。この送信から受信までの時間をｔ、音速をＣとすると、超音波センサ３２から障害物までの距離ＤはＤ＝Ｃｔ／２で表される。なお、超音波センサ３２の超音波送信部と受信部が別体の場合も、原理的あるいは機能的にはなんの変わりもなく、本実施の形態においても採用できる。

また、超音波センサ３２は、床面からの高さをＨとすると、Ｈ＝約２ｍの高さに通常設置される。

さらに、距離検知方向変更手段により超音波センサ３２の向いている方向を、垂直方向の角度（俯角、水平線から下方向に測定した角度）α、水平方向の角度（室内機から見て左側の基準線から右向きに測定した角度）βとして認識することができる。ここで、ある方向における障害物までの距離Ｄが、Ｄ＝Ｈ／ｓｉｎαのとき、その障害物は床面上にあるということがわかり、超音波センサ３２によりその方向の床面が見通せるということになる。

したがって、垂直方向の角度αと水平方向の角度βを所定の角度間隔で変化させて超音波センサ３２に検知動作（走査）を行わせることで、居住空間における人や物の位置を認識することができる。

本実施の形態においては、超音波センサ３２により居住空間の床面を垂直方向の角度αと水平方向の角度βに基づき、図１４に示されるように細分化し、これらの領域の各々を障害物位置判別領域あるいは「ポジション」と定義し、どのポジションに障害物が存在しているかを判別するようにしている。なお、図１４に示される全ポジションは、図５に示される人位置判別領域の全領域と略一致しており、図５の領域境界を図１４のポジション境界に略一致させ、領域及びポジションを次のように対応させることで、後述する空調制御を容易に行うことができ、記憶させるメモリを極力少なくしている。
領域Ａ：ポジションＡ１＋Ａ２＋Ａ３
領域Ｂ：ポジションＢ１＋Ｂ２
領域Ｃ：ポジションＣ１＋Ｃ２
領域Ｄ：ポジションＤ１＋Ｄ２
領域Ｅ：ポジションＥ１＋Ｅ２
領域Ｆ：ポジションＦ１＋Ｆ２
領域Ｇ：ポジションＧ１＋Ｇ２

なお、図１４の領域分割は、ポジションの領域数を人位置判別領域の領域数より多く設定しており、人位置判別領域の各々に少なくとも二つのポジションが属し、これら少なくとも二つの障害物位置判別領域を室内機から見て左右に配置しているが、各人位置判別領域に少なくとも一つのポジションが属するように領域分割して、空調制御を行うこともできる。

また、図１４の領域分割は、複数の人位置判別領域の各々が、室内機までの距離に応じて区分され、近い領域の人位置判別領域に属するポジションの領域数を遠い領域の人位置判別領域に属するポジションの領域数より多く設定しているが、室内機からの距離にかかわらず、各人位置判別領域に属するポジション数を同数にしてもよい。

＜障害物検知装置の検知動作及びデータ処理＞
上述したように、本発明に係る空気調和機は、人体検知装置により領域Ａ〜Ｇにおける人の在否を検知するとともに、障害物検知装置によりポジションＡ１〜Ｇ２における障害物の有無を検知し、人体検知装置の検知信号（検知結果）と障害物検知装置の検知信号（検知結果）に基づいて、風向変更手段である上下羽根１２及び左右羽根１４を駆動制御することにより、快適空間を提供するようにしている。

人体検知センサは、例えば人体から放射される赤外線を検知することにより人の在否を検知することができるのに対し、障害物検知装置は、送信した超音波の反射波を受信することで障害物の距離を検知していることから、人と障害物を判別することができない。

人を障害物として誤認すると、人がいる領域を空調できなかったり、人に空調風（気流）を直接当ててしまうこともあり、結果として非効率な空調制御あるいは人に不快感を与える空調制御となるおそれがある。

そこで、障害物検知装置について、以下に説明するデータ処理を行って障害物のみを検知するようにしている。

まず、図１５を参照しながら超音波センサ３２の駆動方法を説明する。
図１５に示されるように、本体２には、互いに電気的に接続された三つの基板４８，５０，５２が内蔵されており、本体２に取り付けられた前面パネル４，上下羽根１２，左右羽根１４等の可動部は第１の基板４８により制御され、第３の基板５２は、超音波センサ３２と一体的に実装されている。

また、第２の基板５０には、センサ入力増幅部５４と、帯域増幅部５６と、比較部５８と、ラッチ回路部６０とが設けられ、第１の基板４８から出力された超音波送信信号はセンサ入力増幅部５４に入力され、センサ入力増幅部５４で電圧増幅した後、第３の基板５２に入力される。超音波センサ３２は、入力された信号に基づいて、後述する各アドレスに向かって超音波を送信し、その反射波を受信して帯域増幅部５６に出力する。超音波送信信号としては、例えば１０μｓでＯＮ／ＯＦＦを繰り返す５０％デューティの５０ｋＨｚの信号を使用し、帯域増幅部５６では、５０ｋＨｚ近傍の信号を増幅する。

帯域増幅部５６の出力信号は比較部５８に入力され、比較部５８に設定された所定の閾値と比較される。比較部５８は、帯域増幅部５６の出力信号が閾値より大きい場合にＬレベル（ローレベル）の信号をラッチ回路部６０に出力する一方、帯域増幅部５６の出力信号が閾値より小さい場合にＨレベル（ハイレベル）の信号をラッチ回路部６０に出力する。また、第１の基板４８は、ノイズを分離するための受信マスク信号をラッチ回路部６０に出力する。

なお、図１５は、超音波センサ３２が送受信一体型のものを示しているが、送信機と受信機が別体のものを使用することも勿論可能である。

図１６は、ＲＳ（リセットセット）フリップフロップにより構成されたラッチ回路部６０を示しており、表４は、二つの入力（比較部５８からの入力（ＲＥＳＥＴ入力）と第１の基板４８からの入力（ＳＥＴ入力））に基づいて決定されるラッチ回路部６０からの出力（Ｑ）を示している。表４中、Ｈ^＊は、ＲＥＳＥＴ入力とＳＥＴ入力が共にＬレベルの場合は、出力はＨレベルとなり、ＲＥＳＥＴ入力とＳＥＴ入力が共にＨレベルの場合は、どちらが先にＨレベルになるかどうかで出力レベルが異なることを示している。

また、図１７は、各信号の状態を示す概略のタイミングチャートを示しており、図１７に示されるように、空気調和機の運転開始時には、比較部５８からラッチ回路部６０にはＨレベルの信号が入力される。また、第１の基板４８から第２の基板５０のセンサ入力増幅部５４に超音波送信信号が出力され、センサ入力増幅部５４からの信号が第３の基板５２に入力されると、超音波センサ３２は設定されたアドレスに向かって超音波を送信する。

また、超音波送信信号の送信直後に周囲環境からのノイズの影響を受ける可能性があり、ノイズの影響がある場合、帯域増幅部５６を介して比較部５８に入力される。比較部５８では、入力された信号を予め設定された閾値と比較し、閾値より大きい場合には、Ｌレベルの信号をラッチ回路部６０に出力する。しかしながら、このとき比較部５８に入力された信号は居住空間からの反射波を超音波センサ３２が受信して生成された信号ではないことから、超音波送信信号の送信から所定のセンサ出力マスク時間を設定し、センサ出力マスク時間中は、Ｌレベルの受信マスク信号を第１の基板４８から第２の基板５０のラッチ回路部６０に出力するようにしている。

したがって、ラッチ回路部６０から第１の基板４８に出力される超音波受信信号は、Ｈレベルを維持することになる。

一方、超音波センサ３２から送信された超音波が居住空間で反射し、この反射波（第１波）を超音波センサ３２が受信し、帯域増幅部５６を介して比較部５８に入力された信号が閾値より大きい場合にも、同様にＬレベルの信号をラッチ回路部６０に出力する。しかしながら、センサ出力マスク時間は、超音波送信から反射波受信時までの時間間隔より短く設定されていることから、このときの受信マスク信号はＨレベルとなっているので、ラッチ回路部６０から第１の基板４８に出力される超音波受信信号は、Ｌレベルとなる。

超音波受信信号がＨレベルを維持している時間は、超音波センサ３２が超音波を送信して、その反射波（第１波）を受信するまでの時間ｔを意味しているから、上述したように、超音波センサ３２から障害物までの距離Ｄは、時間ｔと音速ＣをＤ＝Ｃｔ／２に当てはめることにより求められる。

また、あるアドレスで所定の計測、演算が完了すると、第１の基板４８は、超音波センサ水平駆動用信号を水平回転用モータドライバ６２に送信して水平回転用モータ４４を駆動するとともに、超音波センサ垂直駆動用信号を垂直回転用モータドライバ６４に送信して垂直回転用モータ４６を駆動することで、計測すべきアドレスを変更する。

表５におけるｉ及びｊは、計測すべきアドレスを示しており、垂直方向の角度及び水平方向の角度は、上述した俯角α及び室内機から見て左側の基準線から右向きに測定した角度βをそれぞれ示している。すなわち、室内機から見て、垂直方向に５度〜８０度、水平方向に１０度〜１７０度の範囲で各アドレスを設定し、超音波センサ３２は各アドレスを計測し、居住空間を走査する。

なお、超音波センサ３２による居住空間の全走査は、空気調和機の運転開始時と運転停止時に分けて行われ、表６は超音波センサ３２の走査順を示している。

すなわち、空気調和機の運転開始時には、アドレス［０，０］からアドレス［３２，０］までの各アドレスでこの順番に距離測定（障害物の位置検知）を行い、次にアドレス［３２，１］からアドレス［０，１］までの各アドレスでこの順番に距離測定を行って、空気調和機の運転開始時の走査を終了する。

一方、空気調和機の運転停止時には、アドレス［０，２］からアドレス［３２，２］までの各アドレスでこの順番に距離測定を行い、次にアドレス［３２，３］からアドレス［０，３］までの各アドレスでこの順番に距離測定を行い、これを繰り返してアドレス［０，１５］での距離測定が終了すると、空気調和機の運転停止時の走査を終了する。

このように、超音波センサ３２による居住空間の全走査を、空気調和機の運転開始時と運転停止時に分けて行うようにしたのは、障害物の有無判定を効率的に行うためである。すなわち、運転停止時は、圧縮機等の可動要素が全て停止しており、空気調和機の運転開始時に比べノイズを受けにくいことから、超音波センサ３２による距離測定に比較的好ましい環境と言えるが、居住空間の全走査を空気調和機の運転停止時にのみ行うと、運転開始時に超音波センサ３２が全く反応しないことになり、居住者に不信感を与えるばかりでなく、運転停止後の走査時間が長くなるからである。

また、空気調和機の運転開始時の走査を、俯角１０度以内に制限したのは、空気調和機の運転開始時には人がいる可能性が高く、人を検知しない可能性が高い領域のみ、すなわち壁がある領域を走査することで、計測データを有効利用できるからである（人は障害物ではないので、後述するように、人がいる領域のデータは使用しない）。

次に、空気調和機の運転開始時における障害物までの距離測定について、図１８のフローチャートを参照しながら説明する。

まずステップＳ３１において、超音波センサ３２を駆動する水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６のイニシャライズ処理を行う。イニシャライズ処理とは、アドレス［０，０］を原点位置に設定するとともにアドレス［１６，０］をセンター位置に設定し、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６を原点位置でリセットした後、センター位置で停止させる制御のことである。

また、三つの基板４８，５０，５２はそれぞれリード線で接続されていることから、次のステップＳ３２において、リード線の断線、誤接続等の異常がないかどうかを判定するための超音波センサ３２の自己診断処理を行い、ステップＳ３３において異常がないと判定されると、ステップＳ３４に移行する一方、異常があると判定されると、距離測定フローを終了する。

ステップＳ３４においては、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６を目標初期位置（［ｉ，ｊ］＝［０，０］）に設定し、次のステップＳ３５において、これらのモータ４４，４６が目標位置に設定されているかどうかを判定する。ステップＳ３５において目標位置に設定されていると判定されると、ステップＳ３６に移行する一方、目標位置に設定されていないと判定されると、ステップＳ３７において、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６の駆動処理を行って、ステップＳ３５に戻る。

ステップＳ３６においては、超音波センサ３２が定常状態を維持できるように所定時間（例えば、１秒）待機し、ステップＳ３８においてノイズ検出処理を行う。すなわち、超音波センサ３２は、音響ノイズや振動や電磁ノイズによる影響を受けやすいため、周囲環境からのノイズ影響の有無を判定して、距離測定動作に移行するようにしている。

このノイズ検出処理について、図１９のタイミングチャートを参照しながら説明する。
ノイズ検出は超音波送信信号がＬレベルのときに行われ（したがって、比較部５８の出力はＨレベル）、超音波送信信号を送信する前に、周囲環境からのノイズを検知する所定の音波受信期間（例えば、１００ｍｓ）を設けている。

また、ノイズ検出前に、所定のマスク時間（例えば、１２ｍｓ）を設けることで、ノイズ検出開始時における超音波受信信号のＨレベルを確保し、マスク時間経過後にノイズ検出を開始して所定時間（例えば、４ｍｓ）毎にノイズを検出し、比較部５８において、設定された閾値と検出されたノイズを比較する。さらに、誤判定を防止するため、ノイズ検出開始から所定時間（例えば、１００ｍｓ）経過時の超音波受信信号を２度読みし、２度読み一致でＨレベル（ノイズが閾値未満）の場合は「ノイズなし」と判定する一方、片方でもＬレベル（ノイズが閾値以上）の場合は「ノイズあり」と判定する。

図１８のフローチャートに戻って、次のステップＳ３９において、ノイズがあるかどうかの判定を行い、ノイズなしと判定されると、ステップＳ４０に移行する一方、ノイズありと判定されるとステップＳ４１に移行する。

ステップＳ４０においては、同じアドレスで８回のデータを取得し、取得したデータに基づく距離測定が完了したかどうかの判定が行われ、距離測定が完了していないと判定されると、ステップＳ４２において送信処理を行った後、ステップＳ４３において受信処理を行い、ステップＳ４０に戻る。逆に、ステップＳ４０において、距離測定が完了したと判定されると、ステップＳ４４において距離番号確定処理を行う。

なお、これらの処理は第１の基板４８及び第２の基板５０で行われることから、第１の基板４８及び第２の基板５０は障害物位置検知手段として作用する。

また、ステップＳ４４における距離番号確定処理が完了すると、ステップＳ４５において距離番号確定処理を行ったアドレスが最終アドレス（［ｉ，ｊ］＝［０，１］）かどうかを判定し、最終アドレスの場合は、ステップＳ４６において超音波センサ３２を駆動する水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６のイニシャライズ処理を行った後、プログラムを終了する。なお、このイニシャライズ処理は、ステップＳ３１において行われるイニシャライズ処理と同じなので、その説明は省略する。

一方、ステップＳ４５において、最終アドレスではないと判定されると、ステップＳ４７において、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６を駆動して超音波センサ３２を次のアドレスに移動して、ステップＳ３５に戻る。

また、ステップＳ３９において、ノイズありと判定されると、現在のアドレスでの測定データは使用できないことになるので、ステップＳ４１において、第１の基板４８に格納された以前の距離データを現在の距離データとして確定し（測定データを更新しない）、ステップＳ４８において、所定時間（例えば、０．８ｓ）待機した後、ステップＳ４７に移行する。

すなわち、ノイズの有無判定結果に基づいて障害物位置検知手段の判定結果を更新するか否かを決定することで、障害物までの距離測定を正確に行うことができ、後述するように空調風が障害物を回避するように風向変更手段を制御することで空調効率を向上させることができる。

なお、ステップＳ４８において待機時間を設けたのは、各アドレスにおける合計消費時間を略一定にするためである。すなわち、ノイズありの場合、ステップＳ４０，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４における処理を行わないことになるので、待機時間を設けないと、ノイズなしの場合に比べて消費時間が短くなり、超音波センサ３２の動作が不自然になるからである。また、障害物位置判別領域のすべてを走査するとともに、各アドレスにおける合計消費時間が略一定となるように障害物検知装置を制御することで、居住者に安心感を与えることができる。

次に、ステップＳ４２における送信処理、ステップＳ４３における受信処理、ステップＳ４４における距離番号確定処理を順次説明するが、用語「距離番号」についてまず説明する。

「距離番号」は、超音波センサ３２から居住空間のある位置Ｐまでのおおよその距離を意味しており、図２０に示されるように、超音波センサ３２は床面から２ｍ上方に設置され、超音波センサ３２から位置Ｐまでの距離を「距離番号相当時間の超音波到達距離」とすると、位置Ｐは次の式で表される。
Ｘ＝到達距離×sin（９０−α）
Ｙ＝２ｍ−到達距離×sinα

また、距離番号は２〜１２までの整数値とし、各距離番号に相当する超音波伝搬往復時間を表７のように設定している。

なお、表７は、各距離番号と俯角αに相当する位置Ｐの位置を示しており、縦線を付した部分は、Ｙがマイナスの値となり（Ｙ＜０）、床に食い込む位置を示している。また、表７の設定は、能力ランク２．２ｋｗの空気調和機に適用されるものであり、この空気調和機は専ら６畳の部屋（対角距離＝４．５０ｍ）に設置されるものとして、距離番号＝６を制限値（最大値Ｘ）として設定している。すなわち、６畳の部屋では、距離番号≧７に相当する位置は、対角距離＞４．５０ｍで部屋の壁を越えた位置（部屋の外側の位置）となり、全く意味を持たない距離番号であり、横線で示している。

因みに、表８は、能力ランク６．３ｋｗの空気調和機に適用されるものであり、この空気調和機は専ら２０畳の部屋（対角距離＝８．４９ｍ）に設置されるものとして、距離番号＝１２を制限値（最大値Ｘ）として設定している。

表９は、空気調和機の能力ランクと各アドレスの垂直方向位置ｊに応じて設定された距離番号の制限値を示している。

次に、ステップＳ４２における送信処理、及び、ステップＳ４３における受信処理について、図２１のタイミングチャートを参照しながら説明する。
超音波送信信号としては、上述したように、例えば５０％デューティの５０ｋＨｚの信号を２ｍｓ送信し、１００ｍｓ後に再び超音波送信信号を送信し、これを繰り返して各アドレスで合計８回の超音波送信信号を送信する。なお、測定間隔として１００ｍｓを設定したのは、１００ｍｓの時間間隔は、前回の送信処理による反射波の影響を無視できる時間だからである。

また、出力マスク時間は、例えば８ｍｓに設定され、超音波送信信号の出力の８ｍｓ前にＬレベルの受信マスク信号を出力して、送信時における超音波受信信号のＨレベルを確保するとともに、超音波送信信号の出力から８ｍｓ経過するまで受信マスク信号を出力することで残響信号等のノイズを除去している。さらに、超音波受信信号の入力処理（ラッチ回路部６０からの出力）は、上述したノイズ検出処理と同様、例えば４ｍｓ毎に行われる。

また、超音波送信信号の送信毎にその信号レベルを４ｍｓ毎に複数回読み取り、ノイズ等による誤判定防止のため２度読み一致でＬレベルの場合に、カウント数Ｎから１を減じた値（Ｎ−１）を距離番号（超音波伝搬往復時間）としている。図２１の例では、超音波送信信号が送信された後、比較部５８の出力信号はＮ＝５とＮ＝６の間でＬレベルとなっていることから（受信マスク信号はＨレベル）、超音波受信信号は、Ｎ＝０〜５でＨレベルに、Ｎ＝６，７でＬレベルになっており、２度読み一致でＬレベルはＮ＝７のときなので、距離番号はＮ−１＝６となり、距離番号相当時間は６×４ｍｓ＝２４ｍｓとなる。

次に、ステップＳ４４における距離番号確定処理について説明する。
上述したように、距離番号には、空気調和機の能力ランクと各アドレスの垂直方向位置ｊに応じて制限値が設定されており、超音波受信信号がＮ＞最大値Ｘの場合でも２度読み一致でＬレベルでなければ、距離番号＝Ｘに設定される。

各アドレス［ｉ，ｊ］で８回分の距離番号を決定し、大きい方から順に三つの距離番号と小さい方から順に三つの距離番号を除いて、残り二つの距離番号の平均値を取り、距離番号を確定する。なお、平均値は小数点以下を切り上げて整数値とし、このようにして確定された距離番号に相当する超音波伝搬往復時間は、表７あるいは表８に記載のとおりである。

なお、本実施の形態では、各アドレスで八つの距離番号を決定し、大小それぞれ三つの距離番号を除いて、残り二つの距離番号の平均値を取り、距離番号を確定するようにしたが、各アドレスで決定する距離番号は八つに限られるものではなく、平均値を取る距離番号も二つに限られるものではない。

また、家具等の障害物までの距離測定は空気調和機の運転停止時に行われ、この空気調和機の運転停止時における障害物までの距離測定について、図２２のフローチャートを参照しながら次に説明する。なお、図２２のフローチャートは図１８のフローチャートと極めて類似しているので、異なるステップのみ以下説明する。

空気調和機の運転開始時には、ステップＳ３４において、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６を目標初期位置（［ｉ，ｊ］＝［０，０］）に設定したのに対し、空気調和機の運転停止時には、ステップＳ５４において、水平回転用モータ４４及び垂直回転用モータ４６を目標初期位置（［ｉ，ｊ］＝［０，２］）に設定している。

同様に、空気調和機の運転開始時には、ステップＳ４５において、距離番号確定処理を行ったアドレスが最終アドレス（［ｉ，ｊ］＝［０，１］）かどうかを判定しているのに対し、空気調和機の運転停止時には、ステップＳ６６において、距離番号確定処理を行ったアドレスが最終アドレス（［ｉ，ｊ］＝［０，１５］）かどうかを判定している。

空気調和機の運転停止時における障害物までの距離測定が、運転開始時と最も異なるのはステップＳ６０にあり、ステップＳ５９において、ノイズなしと判定されると、ステップＳ６０において、現在のアドレス［ｉ，ｊ］に対応する領域（図５に示される領域Ａ〜Ｇのいずれか）に人がいないと判定された場合には、ステップＳ６１に移行する一方、人がいると判定された場合には、ステップＳ６２に移行する。すなわち、人は障害物ではないので、人がいると判定された領域に対応するアドレスでは、距離測定を行うことなく以前の距離データを使用し（距離データを更新しない）、人がいないと判定された領域に対応するアドレスにおいてのみ距離測定を行い、新たに測定した距離データを使用する（距離データを更新する）ように設定している。

すなわち、各障害物位置判別領域において障害物の有無判定を行うに際し、各障害物位置判別領域に対応する人位置判別領域における人の在否判定結果に応じて、各障害物位置判別領域における障害物検知装置の判定結果を更新するか否かを決定することで、障害物の有無判定を効率的に行っている。より具体的には、人体検知装置により人がいないと判定された人位置判別領域に属する障害物位置判別領域においては、障害物検知装置による前回の判定結果を新たな判定結果で更新する一方、人体検知装置により人がいると判定された人位置判別領域に属する障害物位置判別領域においては、障害物検知装置による前回の判定結果を新たな判定結果で更新しないようにしている。

なお、図１８のフローチャートにおけるステップ４１あるいは図２２のフローチャートにおけるステップ６２において、以前の距離データを使用するようにしたが、空気調和機の据え付け直後は以前のデータは存在しないので、障害物検知装置による各障害物位置判別領域における判定が初回の場合には、デフォルト値を使用することとし、デフォルト値としては、上述した制限値（最大値Ｘ）が使用される。

図２３は、ある居住空間の立面図（超音波センサ３２を通る縦断面図）であり、超音波センサ３２の下方２ｍに床面があり、床面から０．７〜１．１ｍにテーブル等の障害物がある場合の測定結果を図面化したもので、図中、網掛け部、右上がりの斜線部、右下がりの斜線部は、近距離、中距離、遠距離（これらの距離については後述する）にそれぞれ障害物があるものと判定されている。

なお、本実施の形態においては、障害物までの距離測定を空気調和機の運転開始時と停止時に分けて行うようにしたが、圧縮機や室内送風機の運転中は、電気的ノイズや周囲の騒音が超音波センサ３２に悪影響を与える可能性があることから、すべてのアドレスにおける超音波センサ３２の距離測定を、空気調和機の運転停止時に行うようにしてもよい。

また、空気調和機を遠隔操作するリモコン（遠隔操作装置）に時刻設定手段を設け、時刻設定手段で設定された時刻に超音波センサ３２による距離測定を開始するようにしてもよい。この場合、時刻設定手段で設定された時刻に空気調和機が運転中の場合は、距離測定を開始することなく、時刻設定手段で設定された時刻に圧縮機あるいは室内ファン８が停止している場合に、距離測定を開始するのが好ましい。

さらに、上述したタイミングにおける距離測定に加えて、超音波センサ３２の検知結果を空気調和機の運転に反映するために、周囲環境のノイズを度外視して、空気調和機の運転開始時にすべてのアドレスにおける距離測定を開始することもできる。

＜障害物回避制御＞
上記障害物の存否判定に基づき、風向変更手段としての上下羽根１２及び左右羽根１４は、暖房時次のように制御される。

以下の説明においては、用語「ブロック」、「フィールド」、「近距離」、「中距離」、「遠距離」を使用するが、これらの用語をまず説明する。

図５に示される領域Ａ〜Ｇは次のブロックにそれぞれ属している。
ブロックＮ：領域Ａ
ブロックＲ：領域Ｂ，Ｅ
ブロックＣ：領域Ｃ，Ｆ
ブロックＬ：領域Ｄ，Ｇ

また、領域Ａ〜Ｇは次のフィールドにそれぞれ属している。
フィールド１：領域Ａ
フィールド２：領域Ｂ，Ｄ
フィールド３：領域Ｃ
フィールド４：領域Ｅ，Ｇ
フィールド５：領域Ｆ

さらに、室内機からの距離については次のように定義している。
近距離：領域Ａ
中距離：領域Ｂ，Ｃ，Ｄ
遠距離：領域Ｅ，Ｆ，Ｇ

表１０は、左右羽根１４を構成する５枚の左羽根と５枚の右羽根の各ポジションにおける目標設定角度を示しており、数字（角度）に付した記号は、図２４に示されるように、左羽根あるいは右羽根が内側に向く場合をプラス（＋、表１０では無記号）の方向、外側に向く場合をマイナス（−）の方向と定義している。

また、表１０における「暖房Ｂ領域」とは、障害物回避制御を行う暖房領域のことであり、「通常自動風向制御」とは、障害物回避制御を行わない風向制御のことである。ここで、障害物回避制御を行うかどうかの判定は、室内熱交換器６の温度を基準としており、温度が低い場合は居住者に風を当てない風向制御、高すぎる場合は最大風量位置の風向制御、適度な温度の場合は暖房Ｂ領域への風向制御を行う。また、ここでいう「温度が低い」、「高すぎる」、「居住者に風を当てない風向制御」、「最大風量位置の風向制御」とは、次のとおりの意味である。
・低い温度：室内熱交換器６の温度は皮膚温度（３３〜３４℃）を最適温度として設定しており、この温度以下になりうる温度（例えば、３２℃）
・高すぎる温度：例えば、５６℃以上
・居住者に風を当てない風向制御：居住空間に風を送らないように、上下羽根１２を角度制御して、風が天井に沿うように流れる風向制御
・最大風量位置の風向制御：空気調和機は、上下羽根１２及び左右羽根１４により気流を曲げると必ず抵抗（損失）が発生することから、最大風量位置とは損失が限りなく０に近くなる風向制御（左右羽根１４の場合、まっすぐ正面を向いた位置であり、上下羽根１２の場合、水平から３５度下を向いた位置）

表１１は、障害物回避制御を行う場合の上下羽根１２の各フィールドにおける目標設定角度を示している。なお、表１１における上羽根の角度（γ１）及び下羽根の角度（γ２）は水平線から測定した下向きの角度（俯角）である。

次に、障害物の位置に応じた障害物回避制御について具体的に説明するが、障害物回避制御において使用される用語「スイング動作」「ポジション停留稼動」「ブロック停留稼動」についてまず説明する。

スイング動作とは、左右羽根１４の揺動動作のことで、基本的には目標の一つのポジションを中心に所定の左右角度幅で揺動し、スイングの両端で固定時間がない動作のことである。

また、ポジション停留稼動とは、あるポジションの目標設定角度（表１０の角度）に対し、表１２の補正を行い、それぞれ、左端及び右端とする。動作としては、左端と右端でそれぞれ風向固定時間（左右羽根１４を固定する時間）を持ち、例えば、左端で風向固定時間が経過した場合、右端に移動し、右端で風向固定時間が経過するまで、右端の風向を維持し、風向固定時間の経過後、左端に移動し、それを繰り返すものである。風向固定時間は、例えば６０秒に設定される。

すなわち、あるポジションに障害物がある場合に、そのポジションの目標設定角度をそのまま使用すると、温風が常に障害物に当たるが、表１２の補正を行うことで、障害物の横から温風を人がいる位置に到達させることができる。

さらにブロック停留稼動とは、各ブロックの左端と右端に対応する左右羽根１４の設定角度を、例えば表１３に基づいて決定する。動作としては、各ブロックの左端と右端でそれぞれ風向固定時間を持ち、例えば、左端で風向固定時間が経過した場合、右端に移動し、右端で風向固定時間が経過するまで、右端の風向を維持し、風向固定時間の経過後、左端に移動し、それを繰り返すものである。風向固定時間は、ポジション停留稼動と同様に、例えば６０秒に設定される。なお、各ブロックの左端と右端は、そのブロックに属する人位置判別領域の左端と右端に一致しているので、ブロック停留稼動は、人位置判別領域の停留稼動と言うこともできる。

なお、ポジション停留稼動とブロック停留稼動は、障害物の大きさに応じて使い分けている。前方の障害物が小さい場合、障害物のあるポジションを中心にポジション停留稼動を行うことで障害物を避けて送風するのに対し、前方の障害物が大きく、例えば人がいる領域の前方全体に障害物がある場合、ブロック停留稼動を行うことで広い範囲にわたって送風するようにしている。

本実施の形態においては、スイング動作とポジション停留稼動とブロック停留稼動を総称して、左右羽根１４の揺動動作と称している。

以下、上下羽根１２あるいは左右羽根１４の制御例を具体的に説明するが、人体検知装置により人が単一の領域にのみいると判定された場合、人体検知装置により人がいると判定された人位置判別領域の前方に位置する障害物位置判別領域に障害物があると障害物検知装置により判定された場合、上下羽根１２を制御して障害物を上方から回避する気流制御を行うようにしている。また、人体検知装置により人がいると判定された人位置判別領域に属する障害物位置判別領域に障害物があると障害物検知装置により判定された場合、人がいると判定された人位置判別領域に属する少なくとも一つの障害物位置判別領域内で左右羽根１４を揺動させ、揺動範囲の両端で左右羽根１４の固定時間を設けない第１の気流制御と、人がいると判定された人位置判別領域あるいは当該領域に隣接する人位置判別領域に属する少なくとも一つの障害物位置判別領域内で左右羽根１４を揺動させ、揺動範囲の両端で左右羽根１４の固定時間を設けた第２の気流制御の一つを選択するようにしている。

また、以下の説明では、上下羽根１２の制御と左右羽根１４の制御を分けているが、人及び障害物の位置に応じて、上下羽根１２の制御と左右羽根１４の制御は適宜組み合わせて行われる。

Ａ．上下羽根制御
（１）領域Ｂ〜Ｇのいずれかに人がいて、人がいる領域の前方のポジションＡ１〜Ａ３に障害物がある場合
上下羽根１２の設定角度を通常のフィールド風向制御（表１１）に対し表１４のように補正し、上下羽根１２を上向き設定した気流制御を行う。

（２）領域Ｂ〜Ｇのいずれかに人がいて、人がいる領域の前方の領域Ａに障害物がない場合（上記（１）以外）
通常自動風向制御を行う。

Ｂ．左右羽根制御
Ｂ１．領域Ａ（近距離）に人がいる場合
（１）領域Ａにおいて障害物のないポジションが一つの場合
障害物のないポジションの目標設定角度を中心として左右にスイング動作させ第１の気流制御を行う。例えば、ポジションＡ１，Ａ３に障害物があり、ポジションＡ２に障害物がない場合、ポジションＡ２の目標設定角度を中心として左右にスイング動作させ、基本的には障害物のないポジションＡ２を空調するが、ポジションＡ１，Ａ３に人がいないとは限らないので、スイング動作を加えることで、ポジションＡ１，Ａ３に多少でも気流が振り分けられるようにする。
さらに具体的に説明すると、表１０及び表１２に基づいて、ポジションＡ２の目標設定角度及び補正角度（スイング動作時の揺動角）は決定されるので、左羽根及び右羽根は共に１０度を中心に、それぞれ±１０度の角度範囲で止まることなく揺動（スイング）し続ける。ただし、左羽根と右羽根を左右に振るタイミングは同一に設定されており、左羽根と右羽根の揺動動作は連動している。
（２）領域Ａにおいて障害物のないポジションが二つで、隣接している場合（Ａ１とＡ２あるいはＡ２とＡ３）
障害物のない二つのポジションの目標設定角度を両端としてスイング動作させ第１の気流制御を行うことで、基本的に障害物のないポジションを空調する。
（３）領域Ａにおいて障害物のないポジションが二つで、離れている場合（Ａ１とＡ３）
障害物のない二つのポジションの目標設定角度を両端としてブロック停留稼動させ第２の気流制御を行う。
（４）領域Ａにおいてすべてのポジションに障害物がある場合
どこを狙っていいのか不明なので、ブロックＮをブロック停留稼動させ第２の気流制御を行う。領域全体を狙うよりもブロック停留稼動の方が指向性のある風向となって遠くに届きやすく、障害物を回避できる可能性が高いからである。すなわち、領域Ａに障害物が点在している場合でも、障害物と障害物との間には通常隙間があり、この障害物間の隙間を通して送風することができる。
（５）領域Ａにおいてすべてのポジションに障害物がない場合
領域Ａの通常自動風向制御を行う。

Ｂ２．領域Ｂ，Ｃ，Ｄ（中距離）のいずれかに人がいる場合
（１）人がいる領域に属する二つのポジションの一方にのみ障害物がある場合
障害物のないポジションの目標設定角度を中心として左右にスイング動作させ第１の気流制御を行う。例えば、領域Ｄに人がいて、ポジションＤ２にのみ障害物がある場合、ポジションＤ１の目標設定角度を中心として左右にスイング動作させる。
（２）人がいる領域に属する二つのポジションの両方に障害物がある場合
人がいる領域を含むブロックをブロック停留稼動させ第２の気流制御を行う。例えば、領域Ｄに人がいて、ポジションＤ１，Ｄ２の両方に障害物がある場合、ブロックＬをブロック停留稼動させる。
（３）人がいる領域に障害物がない場合
人がいる領域の通常自動風向制御を行う。

Ｂ３．領域Ｅ，Ｆ，Ｇ（遠距離）のいずれかに人がいる場合
（１）人がいる領域の前方の中距離領域に属する二つのポジションの一方にのみ障害物がある場合（例：領域Ｅに人がいて、ポジションＢ２に障害物があり、ポジションＢ１に障害物がない）
（１．１）障害物があるポジションの両隣に障害物がない場合（例：ポジションＢ１，Ｃ１に障害物がない）
（１．１．１）障害物があるポジションの後方に障害物がない場合（例：ポジションＥ２に障害物がない）
障害物があるポジションを中心としてポジション停留稼動させ第２の気流制御を行う。例えば、領域Ｅに人がいて、ポジションＢ２に障害物があり、その両側にも後方にも障害物がない場合、ポジションＢ２にある障害物を横から避けて領域Ｅに気流を送り込むことができる。
（１．１．２）障害物があるポジションの後方に障害物がある場合（例：ポジションＥ２に障害物がある）
中距離領域で障害物がないポジションの目標設定角度を中心としてスイング動作させ第１の気流制御を行う。例えば、領域Ｅに人がいて、ポジションＢ２に障害物があり、その両側には障害物がないが、その後方に障害物がある場合、障害物がないポジションＢ１から気流を送り込むほうが有利である。
（１．２）障害物があるポジションの両隣のうち一方に障害物があり、他方に障害物がない場合
障害物がないポジションの目標設定角度を中心としてスイング動作させ第１の気流制御を行う。例えば、領域Ｆに人がいて、ポジションＣ２に障害物があり、ポジションＣ２の両隣のうちポジションＤ１に障害物があり、Ｃ１に障害物がない場合、障害物がないポジションＣ１からポジションＣ２の障害物を避けて気流を領域Ｆに送ることができる。
（２）人がいる領域の前方の中距離領域に属する二つのポジションの両方に障害物がある場合
人がいる領域を含むブロックをブロック停留稼動させ第２の気流制御を行う。例えば、領域Ｆに人がいて、ポジションＣ１，Ｃ２の両方に障害物がある場合、ブロックＣをブロック停留稼動させる。この場合、人の前方に障害物があり、障害物を避けようがないので、ブロックＣに隣接するブロックに障害物があるかどうかに関係なく、ブロック停留稼動を行う。
（３）人がいる領域の前方の中距離領域に属する二つのポジションの両方に障害物がない場合（例：領域Ｆに人がいて、ポジションＣ１，Ｃ２に障害物がない）
（３．１）人がいる領域に属する二つのポジションの一方のポジションにのみ障害物がある場合
障害物がない他方のポジションの目標設定角度を中心としてスイング動作させ第１の気流制御を行う。例えば、領域Ｆに人がいて、ポジションＣ１，Ｃ２，Ｆ１に障害物がなく、ポジションＦ２に障害物がある場合、人がいる領域Ｆの前方は開放されているので、遠距離の障害物を考慮して障害物のない遠距離のポジションＦ１を中心に空調する。
（３．２）人がいる領域に属する二つのポジションの両方に障害物がある場合
人がいる領域を含むブロックをブロック停留稼動させ第２の気流制御を行う。例えば、領域Ｇに人がいて、ポジションＤ１，Ｄ２に障害物がなく、ポジションＧ１，Ｇ２の両方に障害物がある場合、人がいる領域Ｇの前方は開放されているが、この領域全体に障害物があり、どこを狙っていいのか不明なので、ブロックＬをブロック停留稼動させる。
（３．３）人がいる領域に属する二つのポジションの両方に障害物がない場合
人がいる領域の通常自動風向制御を行う。

＜人壁近接制御＞
人と壁が同一領域に存在する場合、人は必ず壁よりも前に位置して壁に近接していることになり、暖房時においては、壁近傍に温風が滞留しやすく、壁近傍の室温が他の部分の室温に比べて高くなる傾向にあることから、人壁近接制御を行うようにしている。

この制御においては、表５に示されるアドレス［ｉ，ｊ］と異なるアドレスに向けて超音波センサ３２より超音波を送信し、その反射波を検知して、正面の壁と左右の壁の位置をまず認識するようにしている。

すなわち、超音波センサ３２を駆動して、まず略水平方向の正面に向かって超音波を送信し、その反射波を検知して正面の壁までの距離を測定して距離番号を求める。さらに、略水平方向の左側に向かって超音波を送信し、その反射波を検知して左側の壁までの距離を測定して距離番号を求め、右側の壁の距離番号も同様に求める。

さらに、図２５を参照しながら詳述する。図２５は、室内機が取り付けられた部屋を上から見た図であり、室内機から見て正面、左側及び右側に、正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲがそれぞれ存在する場合を示している。なお、図２５の左側の数字は、対応する升目の距離番号を示しており、表１５は室内機から距離番号に対応する近地点及び遠地点までの距離を示している。

上述したように、本明細書で使用する「障害物」とは、例えばテーブルやソファー等の家具、テレビ、オーディオ等を想定しており、これらの障害物の通常の高さを考えると、俯角１５度の角度範囲では検知されず、検知されるのは壁であると推定できるので、本実施の形態においては、俯角１５度以内で室内機の正面、左端及び右端までの距離を検知し、その位置を含む延長上に壁があるものとする。

また、水平方向の視野角では、左壁ＷＬは角度１０度、１５度の位置に、正面壁ＷＣは角度７５度〜１０５度の位置に、右壁ＷＲは角度１６５度、１７０度の位置にそれぞれ存在するものと推定できるので、表５に示されるアドレスのうち、俯角１５度以内で前記水平方向の視野角内に対応するアドレスはそれぞれ次のとおりである。
左端：［０，０］、［１，０］、［０，１］、［１，１］、［０，２］、［１，２］
正面：［１３，０］〜［１９，０］、［１３，１］〜［１９，１］、［１３，２］〜 ［１９，２］
右端：［３１，０］、［３２，０］、［３１，１］、［３２，１］、［３１，２］、［３２，２］

室内機から正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲまでの距離番号決定に際し、表１６に示されるように、まず上記各アドレスで壁面データを抽出する。

次に、表１７に示されるように、各壁面データの上限値及び下限値を削除して不必要な壁面データを排除し、このようにして得られた壁面データを基に正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲまでの距離番号を決定する。

正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲまでの距離番号としては、表１７における最大値（ＷＣ：５、ＷＬ：６、ＷＲ：３）を採用することができる。最大値を採用した場合、室内機から正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲまでの距離が遠い部屋（大きい部屋）を空調することになり、空調制御の対象としてより広い空間を設定することができる。しかしながら、必ずしも最大値である必要はなく、平均値を採用することもできる。

このようにして正面壁ＷＣ、左壁ＷＬ、右壁ＷＲまでの距離番号を決定した後、人体検知装置により人がいると判定された人位置判別領域に属する障害物位置判別領域に壁があるかどうかを障害物検知装置により判定し、壁があると判定されると、壁の前に人がいると考えられるので、暖房時においては、リモコンで設定された設定温度より低目の温度設定を行う。

以下、この人壁近接制御について具体的に説明する。
Ａ．人が近距離領域あるいは中距離領域にいる場合
近距離領域及び中距離領域は、室内機から近い位置にあり、領域面積も小さいので、室温が上昇する度合いが高くなることから、リモコンで設定された設定温度を第１の所定温度（例えば、２℃）だけ低目に設定する。

Ｂ．人が遠距離領域にいる場合
遠距離領域は、室内機から遠い位置にあり、領域面積も大きいので、室温が上昇する度合いは近距離領域あるいは中距離領域より低いことから、リモコンで設定された設定温度を第１の所定温度より少ない第２の所定温度（例えば、１℃）だけ低目に設定する。

また、遠距離領域は領域面積が大きいので、同じ人位置判別領域に人と壁があると検知しても、人と壁が離れている可能性があるので、表１８に示されるような組み合わせの場合に限り、人壁近接制御を行うようにしており、人と壁との位置関係に応じて温度シフトを行うようにしている。

なお、本実施の形態においては、距離検知手段としての超音波式距離センサを採用したが、超音波式距離センサに代えて、光電式距離センサを採用することもできる。

本発明に係る空気調和機は、空気調和機の停止時に、障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することで、空気調和機の運転に伴うノイズを障害物検知装置が拾う可能性を極力低減することができ、空気調和機の運転指示直後に空調運転を素早く行うことができるので、特に一般家庭用の空気調和機として有用である。

本発明に係る空気調和機の室内機の正面図 図１の室内機の縦断面図 可動前面パネルが前面開口部を開放するとともに、上下羽根が吹出口を開放した状態の図１の室内機の縦断面図 上下羽根を構成する下羽根を下向きに設定した状態の図１の室内機の縦断面図 図１の室内機に設けられた人体検知装置を構成するセンサユニットで検知される人位置判別領域を示す概略図 図５に示される各領域に領域特性を設定するためのフローチャート 図５に示される各領域における人の在否を最終的に判定するフローチャート 各センサユニットによる人の在否判定を示すタイミングチャート 図１の室内機が設置された住居の概略平面図 図９の住居における各センサユニットの長期累積結果を示すグラフ 図１の室内機が設置された別の住居の概略平面図 図１１の住居における各センサユニットの長期累積結果を示すグラフ 図１の室内機に設けられた障害物検知装置の断面図 障害物検知装置で検知される障害物位置判別領域を示す概略図 障害物検知装置を構成する超音波センサの駆動回路を示すブロック図 超音波センサの駆動回路を構成するラッチ回路部の構成図 図１５の超音波センサの駆動回路における各信号の状態を示すタイミングチャート 空気調和機の運転開始時における障害物までの距離測定を示すフローチャート 図１５の超音波センサの駆動回路によるノイズ検出処理を示すタイミングチャート 超音波センサから位置Ｐまでの距離を示す距離番号に相当する時間の超音波到達距離を示す概略図 図１５の超音波センサの駆動回路による受信処理を示すタイミングチャート 空気調和機の運転停止時における障害物までの距離測定を示すフローチャート ある居住空間の立面図であり、超音波センサの測定結果を示す概略図 左右羽根を構成する左羽根と右羽根の各ポジションにおける風向の定義を示す概略図 室内機から周囲の壁面までの距離を測定して距離番号を求めるための壁検知アルゴリズムを説明するための部屋の概略平面図

符号の説明

２ 室内機本体、 ２ａ 前面開口部、 ２ｂ 上面開口部、 ４ 可動前面パネル、
６ 熱交換器、 ８ 室内ファン、 １０ 吹出口、 １２ 上下羽根、
１４ 左右羽根、 １６ フィルタ、 １８，２０ 前面パネル用アーム、
３０ 障害物検知装置、 ３２ 超音波距離センサ、 ３４ 支持体、 ３６ ホーン、
３８ 距離検知方向変更手段、 ４０ 水平回転用回転軸、 ４２ 垂直回転用回転軸、
４４ 水平回転用モータ、４６ 垂直回転用モータ、 ４８ 第１の基板、
５０ 第２の基板、 ５２ 第３の基板、 ５４ センサ入力増幅部、
５６ 帯域増幅部、 ５８ 比較部、 ６０ ラッチ回路部、
６２ 水平回転用モータドライバ、 ６４ 垂直回転用モータドライバ。

Claims (5)

1. 室内機に、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、前記人体検知装置の検知信号及び前記障害物検知装置の検知信号に基づいて前記室内機に設けられた風向変更手段を制御するようにした空気調和機であって、
   空気調和機の停止時に、前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする空気調和機。
2. 室内機に、人の在否を検知する人体検知装置と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを設け、前記人体検知装置の検知信号及び前記障害物検知装置の検知信号に基づいて前記室内機に設けられた風向変更手段を制御するようにした空気調和機であって、
   空気調和機を遠隔操作する遠隔操作装置に時刻設定手段を設け、該時刻設定手段により設定された時刻に、空気調和機の運転状況に応じて前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする空気調和機。
3. 前記時刻設定手段により設定された時刻に空気調和機が停止している場合に、前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 空気調和機の運転開始時に前記障害物検知装置により障害物の位置検知を開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記障害物検知装置が、超音波を送信してその反射波を受信して障害物までの距離測定を行う超音波センサを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気調和機。

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