JP2010210200A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】快適感を損なわず、省エネ運転が可能な空気調和機を提供すること。
【解決手段】空気調和機の室内機１は、室内の物体の表面温度を非接触で検出する赤外線センサ２と、赤外線センサ２の検出値に基づき室内の温度分布を示す温度分布データを作成する制御部７とを備え、制御部７はさらに、作成した温度分布データに基づき人体温度と周囲温度との関係が一定値以下の場合、非定常モードと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内の物体の表面温度を非接触で検出して、検出結果に基づき空調を制御する空気調和機に関する。

従来、この種の空気調和機は、可動式の赤外線センサが床温等を検出し、温度分布を検出するものが考案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の空気調和機は、赤外線センサの差分演算により人の存在有無、さらには人の位置を検出可能である。この検出結果に基づき、空気調和機は、人がいる場所にのみ空調を行ったり、人が不在の場合には運転を緩めたり止めたりし、これによって、電力の効率的利用を図っている。
特開２００８−１１６０９７号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和機は、人の存在又は人の位置という情報と、その周囲の床温度の情報から判断された画一的な空調を行うに過ぎない。そもそも、人の活動や状況は時々刻々と変化するので、現在の空調がその人に適したものであればよいが、そうでない場合には快適感を損なう可能性もある。もし快適でなくなった場合、その人は、好みの状態になるようにリモコン操作を行うので、その操作次第では余分な消費電力が必要になったり、過剰に冷暖房を行うことで気づかないうちに冷え過ぎたり温まり過ぎたりして体調不良を招く場合も生じるという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、快適感を損なわず、省エネ運転が可能な空気調和機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室内の物体の表面温度を非接触で検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出値に基づき室内の温度分布を示す温度分布データを作成するデータ作成手段と、前記作成された温度分布データに基づき人体温度と周囲温度との関係が一定値以下の場合、非定常モードと判定する判定手段とを室内機に備えることを特徴とする。

本発明の空気調和機は、人の表面温度と周囲温度を非接触で検出し、その関係が一定値以下の場合、非定常モードに遷移することで不適切な制御を防止し、快適感や人の健康を損なうことがなく、かつ省エネルギー化を図ることも可能である。

第１の発明は、室内の物体の表面温度を非接触で検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出値に基づき室内の温度分布を示す温度分布データを作成するデータ作成手段と、前記作成された温度分布データに基づき、人体温度と周囲温度との関係が一定値以下の場合、非定常モードと判定する判定手段とを室内機に備える空気調和機であって、不正確な制御を防止して人の状態に即した最適かつ快適な制御を行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機において、前記判定手段は、前記室内機
が冷房運転中に非定常モードと判定したとき、室内の人間が発汗状態であると判定することを特徴とするもので、発汗による不快な状態を迅速に緩和させるように制御を行うことができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の空気調和機において、室内の人間が発汗状態であると前記判定手段により判定されたとき、前記室内機からの風量を増加させる制御手段をさらに備えるもので、発汗による不快な状態を迅速に緩和させるように制御できるばかりではなく、室温を下げる制御を行う場合より少ないエネルギーで快適制御ができ、かつ人体表面を冷やしすぎることによって生じる不健康な状態を防止することもできる。

第４の発明は、特に、第１の発明の空気調和機において、前記室内機が暖房運転中に非定常モードと前記判定手段により判定されたとき、前記室内の人間の足元に暖房空気を集中して吹かせる制御手段をさらに備えるもので、冷えている人を迅速に暖めることができ、かつ周囲は暖めすぎることがないため省エネである。

第５の発明は、特に、第１〜４の発明の空気調和機において、前記判定手段は、人間温度と周囲温度との関係が一定値以下から一定値に戻った場合、定常モードと判定するもので、人の状態が変化したことに合わせて制御を変更することで人の冷やし過ぎや暖め過ぎによって生じる不健康な状態を防止でき、かつ無駄なエネルギーを消費することもない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の室内機の外観図を示すものである。また、図２は、図１に示す空気調和機の室内機のブロック図である。図１及び図２に示すように、空気調和機１の正面中央上部には可動式の赤外線センサ２が設けられており、この赤外線センサ２は居室内の温度を検出する。空気調和機１にはさらに、吸い込み口３と吹出し口４とが設けられており、吹出し口４には水平フラップ５および複数の垂直フラップ６が設けられている。また、空気調和機１には、図２に示すように、赤外線センサ２の検出結果に基づき、空調を制御する制御部７が備わる。この制御部７は、例えば、マイコン、不揮発性メモリ及びＲＡＭから構成される。

以上のように構成された空気調和機１について、以下、その動作や作用を説明する。空気調和機１がリモコン（図示せず）の指示によって運転を開始すると、空気調和機１は、冷却または暖房空気を吹出し口４から室内に送風することで、リモコンにより指示された室温になるように制御する。

図３は、図１に示す制御部７の制御フロー図を示す。以下、図３のフローに沿って、制御部７による制御を説明する。空気調和機１の運転開始と同時に、赤外線センサ２は、動きながら、居室内というエリアを複数に分割したブロック毎に、温度Ｔ１、Ｔ２、・・・を検出する（ステップＳ１）。これら検出値は、制御部７へ送られる。制御部７は、送られてきた検出値のデータとブロックの位置データとから、居室内の温度分布を示す温度分布データを作成する（ステップＳ２）。なお、赤外線センサ２による温度検出は一定時間間隔にて行われ、温度分布データは、過去複数回分蓄積される。

ここで、制御部７は室内の温度分布データから、以下のような演算を行う。まず、制御部７は、温度分布データから、発熱体等によって生じる明らかな高温値や室温に有り得ない低温値があれば、これらを排除する（ステップＳ３）。

次に、制御部７は、ステップＳ３の処理済みの全温度分布データの平均温度Ｔａを算出し（ステップＳ４）、算出した平均温度Ｔａにある一定の値Ｔαを加算してＴｂを得る（ステップＳ５）。この後、制御部７は、全温度分布データの中から、Ｔｂ以上の値を有す
る温度データを抽出する。制御部７は、抽出された温度データをＴｃ１、Ｔｃ２、・・・として扱い、これらの平均温度Ｔｃを算出し、同時にＴｃ１、Ｔｃ２、・・・の位置データも出す（ステップＳ６）。ここで、Ｔｃは人体の平均表面温度となる可能性が高い。ここで、人体に近い温度の物体の誤認識を防止するには、温度分布の複数回分のデータ比較を行い、Ｔｃ１、Ｔｃ２、・・・の位置データや温度データに変動があるかをみればよい（ステップＳ７）。室内の静物であれば、位置データに変動が全く見られないため、排除することができる。

このようにして得られた温度データＴｃはＴａとある一定の関係にあることがわかっている。人がその人にとって適切な空調を行っている室内で安静状態を保っていれば、皮膚温は安定して一定の値であるし、着衣表面の温度も室温に左右されるためである。その関係は関数としてＴｃ＝βＴａ＋γ・・・（１）と表すことが出来る。ところが、このような関係であるのは、上記のような安静状態の場合で、人が室内で活動を行って皮膚温が上昇または発汗した場合、あるいは空調された室内に暑いまたは寒い室外から入ってきたような場合や入浴後に室内に入ってきたような場合、さらに不適切な空調により皮膚温が上昇、発汗したり、逆に末梢部皮膚温が低下したりしたような場合には上記の関係は適用されないことがわかった。

そこで、このような非定常な場合（つまり、安静状態以外の場合）を判定するために、Ｔｃ＜βＴａ＋γ−δ・・・（２）となった場合に（ステップＳ８）、制御部７は、空気調和機１の状態を非定常モードに遷移させると判定し（ステップＳ９）、次ステップの制御へ移行する。非定常モードと判断された場合で、空気調和機１が冷房運転を行っていれば、制御部７は、人が発汗状態にあると判定する。また暖房時に非定常モードと判定されれば、制御部は人が寒冷暴露後にあると判定する。

発汗状態と判定された後、制御部７は、空調の制御を変更する（ステップＳ１０）。具体的には、空気調和機１は風量を現状より増加させる。またはその人の方に風向が向いていなければ水平フラップ５および複数からなる垂直フラップ６を稼働してその人の方へ向けて風を送る。これにより気化熱を利用して人を発汗による不快状態から快適状態にする。この後、また発汗が収まってくれば、また皮膚温すなわち表面温度Ｔｃが上昇してＴｃ≧βＴａ＋γ−δ・・・（３）となってくる。（３）の状態になれば、制御部７は、ステップＳ８でＮｏと判定し、つまり定常モードに戻ったと判定し（ステップＳ１１）、非定常モードで行った制御すなわち風量・風向をリモコン指示の状態に戻す（ステップＳ１２）。

このような制御を行うことで、不適切な空調や活動・入浴等による発汗状態を迅速に緩和して快適な状態にできるだけではなく、リモコンの設定温度を低下させることによるエネルギーの損失を抑えることができる。また発汗がなくなった際にも定常状態に戻すことで、冷やしすぎによる体調不良を防ぐことが可能である。

尚、非定常モードから定常モードになかなか復帰しない場合や頻繁に非定常モードになるような場合は、リモコン設定が不適切である可能性が高いので、設定温度を若干下げる制御を行うことも考えられる。

次に、暖房時に非定常モードと判定された場合には、空気調和機１は水平フラップ５および複数からなる垂直フラップ６を稼働してその人の足元に暖房空気が集中して送られるように制御を行う。暖房時に非定常モードの場合は寒い室外から帰宅した場合、または不適切な空調により末梢部が冷えた場合であり、このような制御を行えば、その人を迅速に暖めることができる。さらにその人周辺以外のエリアに無駄に暖房空気が送られることがないため、エネルギーの損失を抑えることができる。また冷房時同様（３）の状態になれ
ば、定常モードと判定して元の状態に戻すことで、暖まり過ぎを防ぐことができる。さらに冷房時同様、非定常モードから定常モードになかなか復帰しない場合や頻繁に非定常モードになるような場合は、リモコン設定が不適切である可能性が高いので、設定温度を若干上げる制御を行うことも考えられる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、居室において非接触にて人の状態に合わせた空調を行うことができるので、住宅のリビングや寝室、あるいは病院の病室やホテルの部屋などの空気調和機の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の斜視図 図１に示す空気調和機のブロック図 本発明の実施の形態１における制御フロー図

１ 空気調和機
２ 赤外線センサ
３ 吸い込み口
４ 吹出し口
５ 水平フラップ
６ 垂直フラップ
７ 制御部

Claims (5)

1. 室内の物体の表面温度を非接触で検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出値に基づき室内の温度分布を示す温度分布データを作成するデータ作成手段と、前記作成された温度分布データに基づき、人体温度と周囲温度との関係が一定値以下の場合、非定常モードと判定する判定手段とを室内機に備えることを特徴とする空気調和機。
2. 前記判定手段は、前記室内機が冷房運転中に非定常モードと判定したとき、室内の人間が発汗状態であると判定することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 室内の人間が発汗状態であると前記判定手段により判定されたとき、前記室内機からの風量を増加させる制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 前記室内機が暖房運転中に非定常モードと前記判定手段により判定されたとき、前記室内の人間の足元に暖房空気を集中して吹かせる制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
5. 前記判定手段は、人体温度と周囲温度との関係が一定値以下から一定値に戻った場合、定常モードと判定することを特徴とする請求項１から４に記載の空気調和機。