JP2010216688A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線センサの受光素子の数を増加することなく、高分解能の２次元熱画像データをより短時間で取得し、空調制御に反映させることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】この発明に係る空気調和機は、部屋の空気を吸い込む吸込口と調和空気を吹き出す吹出口とを有する略箱状の本体と、本体の前面に所定の俯角で取り付けられ、温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する赤外線センサと、赤外線センサを所定の方向に駆動する駆動装置と、赤外線センサにより人体や発熱機器の存在を検知して、当該空気調和機の制御を司る制御部とを備え、制御部は、赤外線センサが温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する際に、走査方向の変更点において、赤外線センサを駆動装置により、任意の方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御するものである。
【選択図】図１２

Description

この発明は、温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する赤外線センサを備えた空気調和機に関する。

従来の熱起電力型赤外線センサによる２次元熱画像データ検出装置は、１×ｎ素子の配列を持つ赤外線検出素子群と光学系とを一体化した赤外線センサを備え、赤外線センサを任意の俯角θだけ傾けた回転軸を中心として回転させ、各赤外線検出素子群が検出するエリア１〜エリアｎの出力を画像に投影して２次元熱画像データを取得している。

２次元熱画像データは、熱起電力型赤外線センサを、回転軸を中心として初期位置から回転させ任意の角度ごとに取得した複数の１次元熱画像データより構築する。赤外線センサは熱画像データ取得後、赤外線センサを熱画像取得時とは逆方向に回転させ初期位置に戻し、再度熱画像データを取得するために回転を始めるような往復運動を行っている。往復動作中の復時では熱画像取得は行っていない。

熱型赤外線検出センサの主なものに焦電型と熱起電力型が知られている（例えば、特許文献１参照）。

焦電型赤外線検出センサは微分変化出力特性をもつセンサで温度変化しか測定できないため、絶対温度を測定することができない。一方、熱起電力型センサは離れた位置の温度変化および絶対温度を検出することが可能であり、エアコンなど床面、壁面のような離れた位置の温度情報を必要とする機器への搭載に適している。

特開２００７−０１７３９０号公報

よりリアルタイムに２次元熱画像データを空気調和機の制御に反映するための手段として、従来の往復動作の往時にのみ熱画像データを取得する方法では、２次元熱画像データのサンプリング時間を改善するために、駆動速度を上げるといった手段があるが、駆動速度を上げると駆動音が大きくなる課題がある。

また、より分解能の高い２次元熱画像データを空気調和機の制御に反映するための手段として、従来の往時にのみ熱画像データをサンプリングする方法では、１次元熱画像データのサンプリング回数を増加するといった手段があるが、サンプリング回数の増加分だけ２次元熱画像データの取得時間がかかってしまうといった課題がある。

また、熱起電力型赤外線センサを２次元に配列し、２次元熱画像データを得る方式では、システム構成が複雑化してしまう課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、赤外線センサの受光素子の数を増加することなく、高分解能の２次元熱画像データをより短時間で取得し、空調制御に反映させることができる空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係る空気調和機は、
部屋の空気を吸い込む吸込口と調和空気を吹き出す吹出口とを有する略箱状の本体と、
本体の前面に所定の俯角で取り付けられ、温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する赤外線センサと、
赤外線センサを所定の方向に駆動する駆動装置と、
赤外線センサにより人体や発熱機器の存在を検知して、当該空気調和機の制御を司る制御部とを備え、
制御部は、赤外線センサが温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する際に、走査方向の変更点において、赤外線センサを駆動装置により、任意の方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御するものである。

この発明に係る空気調和機は、制御部が赤外線センサが温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する際に、走査方向の変更点において、赤外線センサを駆動装置により、任意の方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御するので、赤外線センサの受光素子の数を増加することなく、高分解能の２次元熱画像データをより短時間で取得し、空調制御に反映させることができるとともに、無駄な気流、無駄な空調を省くことにより、省エネルギー化に貢献できる効果が得られる。

実施の形態１を示す図で、右側前方から見た空気調和機１００の斜視図。 実施の形態１を示す図で、右側下方から見た空気調和機１００の斜視図。 実施の形態１を示す図で、空気調和機１００の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３と受光素子の各配光視野角を示す図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３を収納する筐体５の斜視図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３付近の斜視図（（ａ）は赤外線センサ３が右端端部へ回動した状態、（ｂ）は赤外線センサ３が中央部へ回動した状態、（ｃ）は赤外線センサ３が左端端部へ回動した状態）。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角を示す図。 実施の形態１を示す図で、能力２．２ｋｗ時の中央据付時条件を示す図。 実施の形態１を示す図で、空気調和機１００の能力２．２ｋｗ時に、リモコンの据付位置ボタンが中央に設定された際の熱画像データ上の床面と壁面との位置関係を示す図。 実施の形態１を示す図で、人体検知位置履歴による部屋形状の算出フローを示す図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の往時と復時との簡略化した熱画像データの概念図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際（左右方向１／２画素ずらし）の往時と復時との赤外線センサ３の動作を示す図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３の往時と復時との熱画像データを合成した合成熱画像データの概念図。 実施の形態１を示す図で、人体付近の熱画像データを示す図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際（上下方向１／２画素ずらし）の往時と復時との赤外線センサ３の動作を示す図。 実施の形態１を示す図で、赤外線センサ３の往時と復時との熱画像データを合成した合成熱画像データの概念図。 実施の形態１を示す図で、図１５における赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角を示す図。 実施の形態１を示す図で、センサ組立１０に第２のステッピングモーター２６を取り付けた斜視図。 実施の形態１を示す図で、上下及び左右のずらしを組み合わせたときの左右スキャン方法を示す図。

実施の形態１．
図１乃至図１９は実施の形態１を示す図で、図１は右側前方から見た空気調和機１００の斜視図、図２は右側下方から見た空気調和機１００の斜視図、図３は空気調和機１００の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）、図４は赤外線センサ３と受光素子の各配光視野角を示す図、図５は赤外線センサ３を収納する筐体５の斜視図、図６は赤外線センサ３付近の斜視図（（ａ）は赤外線センサ３が右端端部へ回動した状態、（ｂ）は赤外線センサ３が中央部へ回動した状態、（ｃ）は赤外線センサ３が左端端部へ回動した状態）、図７は赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角を示す図、図８は能力２．２ｋｗ時の中央据付時条件を示す図、図９は空気調和機１００の能力２．２ｋｗ時に、リモコンの据付位置ボタンが中央に設定された際の熱画像データ上の床面と壁面との位置関係を示す図、図１０は人体検知位置履歴による部屋形状の算出フローを示す図、図１１は赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の往時と復時との簡略化した熱画像データの概念図、図１２は赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の往時と復時との赤外線センサ３の動作を示す図、図１３は赤外線センサ３の往時と復時との熱画像データを合成した合成熱画像データの概念図、図１４は人体付近の熱画像データを示す図、図１５は赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際（上下方向１／２画素ずらし）の往時と復時との赤外線センサ３の動作を示す図、図１６は赤外線センサ３の往時と復時との熱画像データを合成した合成熱画像データの概念図、図１７は図１５における赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角を示す図、図１８はセンサ組立１０に第２のステッピングモーター２６を取り付けた斜視図、図１９は上下及び左右のずらしを組み合わせたときの左右スキャン方法を示す図である。

本実施の形態の空気調和機１００は、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際に、往時と復時とで左右方向又は上下方向に画素を所定値（例えば、１／２画素）ずらして、高分解能の熱画像データを得る点に特徴がある。

本論に入る前に、先ず赤外線センサ３を備える空気調和機１００の基本的な構成、及び赤外線センサ３の基本的な動作について説明する。

図１乃至図３により、空気調和機１００（室内機）の全体構成を説明する。図１、図２共に、空気調和機１００の外観斜視図であるが、見る角度が異なる点と、図１は上下フラップ４３（上下風向制御板、左右に２個）が閉じているのに対して、図２は上下フラップ４３が開き奥の左右フラップ４４（左右風向制御板、多数）が見えている点とが異なる。

図１に示すように、空気調和機１００（室内機）は、略箱状の室内機筺体４０（本体と定義する）の上面に部屋の空気を吸い込む吸込口４１が形成されている。

また、前面の下部に調和空気を吹き出す吹出口４２が形成されていて、吹出口４２には吹き出し風の風向を制御する上下フラップ４３と、左右フラップ４４とが設けられる。上下フラップ４３は吹き出し風の上下風向を制御し、左右フラップ４４は吹き出し風の左右風向を制御する。

室内機筺体４０の前面の下部で、吹出口４２の上に、赤外線センサ３が設けられている。赤外線センサ３は、俯角約２４．５度の角度で下向きに取り付けられている。以下、赤外線センサ３を、単にセンサと呼ぶ場合もある。

俯角とは、赤外線センサ３の中心軸と鉛直線とがなす角度である。別の言い方をすると、赤外線センサ３は、鉛直線に対して約２４．５度の角度で下向きに取り付けられている。図１７において、θで示す角度が俯角である。

図３に示すように、空気調和機１００（室内機）は、内部に送風機４５を備え、該送風機４５を囲むように熱交換器４６が配置されている。熱交換器４６は、断面が逆Ｖ字形状であり、前面上部熱交換器４６ａ、前面下部熱交換器４６ｂ、及び背面熱交換器４６ｃからなる。

熱交換器４６は、室外機（図示せず）に搭載された圧縮機等と接続されて冷凍サイクルを形成している。冷房運転時は蒸発器として、暖房運転時は凝縮器として動作する。

吸込口４１から送風機４５により室内空気が吸い込まれ、熱交換器４６で冷凍サイクルの冷媒と熱交換を行い、送風機４５を通過して吹出口４２から調和空気が室内へ吹き出される。

吹出口４２では、上下フラップ４３と左右フラップ４４（図３では図示していない）とにより、上下方向及び左右方向の風向が制御される。図３は、上下フラップ４３が水平吹き出しの角度になっている。

次に、図４乃至図７により赤外線センサ３について説明する。図４に示すように、赤外線センサ３は、金属缶１内部に、例えば８個の受光素子（図示せず）を縦方向に一列に配列している。金属缶１の上面には、８個の受光素子に赤外線を通すためのレンズ製の窓（図示せず）が設けられている。各受光素子の配光視野角２は、縦方向７度、横方向８度である。尚、各受光素子の配光視野角２は、縦方向７度、横方向８度のものを示したが、縦方向７度、横方向８度に限定されるものではない。各受光素子の配光視野角２に応じて、受光素子の数は変化する。例えば、１個の受光素子の縦配光視野角と受光素子の数との積が一定になるようにすればよい。

図５は、赤外線センサ３付近を裏側（空気調和機１００の内部から）から見た斜視図である。図５に示すように、赤外線センサ３は、筐体５内に収納されている。そして、筐体５の上方に赤外線センサ３を駆動する第１のステッピングモーター６が設けられる。筐体５と一体の取付部７が空気調和機１００の前面下部に固定されることにより、赤外線センサ３が空気調和機１００に取り付けられる。赤外線センサ３が空気調和機１００に取り付けられた状態では、第１のステッピングモーター６と筐体５は垂直である。そして、筐体５の内部で赤外線センサ３が、俯角約２４．５度の角度で下向きに取り付けられている。第１のステッピングモーター６は、赤外線センサ３を構成する受光素子の配列方向の軸を中心として赤外線センサ３を回転させるものである。

赤外線センサ３の基本動作を、以下に説明する。ここで、左右方向とは、赤外線センサ３から見た左右をいう。赤外線センサ３は、第１のステッピングモーター６により左右方向に所定角度範囲を回転駆動する（このような回転駆動をここでは、回動する、と表現する）が、図６に示すように右端端部（ａ）から中央部（ｂ）を経由して左端端部（ｃ）まで回動し、左端端部（ｃ）に来ると逆方向に反転して回動する。この動作を繰り返す。赤外線センサ３は、部屋の温度検出対象範囲を左右に走査しながら温度検出対象の温度を検出する。

従来は、右端端部（ａ）から中央部（ｂ）を経由して左端端部（ｃ）まで回動するときに、部屋の熱画像を取り込み、左端端部（ｃ）に来て逆方向に反転して回動するときは、部屋の熱画像は取り込まないで、右端端部（ａ）に戻るだけである。

ここで、赤外線センサ３による部屋の壁や床の熱画像データの取得方法について述べる。尚、赤外線センサ３等の制御は、所定の動作がプログラムされたマイクロコンピュータによって行われる。所定の動作がプログラムされたマイクロコンピュータを制御部と定義する。以下の説明では、一々夫々の制御を制御部（所定の動作がプログラムされたマイクロコンピュータ）が行うという記載は省略する。

部屋の壁や床の熱画像データを取得する場合、赤外線センサ３を第１のステッピングモーター６により左右方向（右から左へ）に回動し、例えば、第１のステッピングモーター６の回動角度（赤外線センサ３の回転駆動角度）１．６度毎に各位置で赤外線センサ３を所定時間（０．１〜０．２秒）停止させる。

赤外線センサ３を停止した後、所定時間（０．１〜０．２秒より短い時間）待ち、赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。

赤外線センサ３の検出結果を取り込み終了後、再び第１のステッピングモーター６を駆動（回動角度１．６度）した後停止し、同様の動作により赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。

上記の動作を繰り返し行い、左右方向に９４箇所の赤外線センサ３の検出結果をもとに検知エリア内の熱画像データを演算する。

第１のステッピングモーター６の回動角度１．６度毎に９４箇所で赤外線センサ３を停止させて熱画像データを取り込むので、赤外線センサ３の左右方向の回動範囲（左右方向に回転駆動する角度範囲）は、約１５０．４度である。

尚、赤外線センサ３を第１のステッピングモーター６により左右方向に回動して部屋の壁や床の熱画像データを取得する場合、空気調和機１００の上下フラップ４３の向きは水平に固定する。そして、左右フラップ４４は、右側に最大に傾けた場合と、左側に最大に傾けた場合との二つのケースについて部屋の熱画像データを取得する。

図７は空気調和機１００を部屋の床面から１８００ｍｍの高さに据付けた状態で、８個の受光素子が縦に一列に配列された赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角を示す。

図７に示す角度７°は、１個の受光素子の縦配光視野角である。

また、図７の角度３７．５°は、赤外線センサ３の縦視野領域に入らない領域の空気調和機１００が取り付けられた壁からの角度を示す。赤外線センサ３の俯角が０°であれば、この角度は、９０°−４（水平より下の受光素子の数）×７°（１個の受光素子の縦配光視野角）＝６２°になる。本実施の形態の赤外線センサ３は、俯角が２４．５°であるから、６２°−２４．５°＝３７．５°になる。

本実施の形態では、上記構成で取得する熱画像の空気調和機１００据付け側の壁面に直交する方向を、直交座標のｙ軸とする。また、熱画像の空気調和機１００据付け側の壁面に平行な方向を、直交座標のｘ軸とする。

図８に、能力２．２ｋｗ時の中央据付時条件を示す。図８に示すように、初期値の横距離中間地点を空気調和機１００の原点とする。空気調和機１００の原点は、縦横３．５ｍの部屋の中央部（横から１．８ｍ）の位置関係となる。

図９に、空気調和機１００の能力２．２ｋｗ時に、リモコンの据付位置ボタンが中央に設定された際の熱画像データ上の床面と壁面との位置関係を示す。赤外線センサ３側から見て左壁面１６、正面壁１９、右壁面１７、そして床面１８が熱画像データ上に示されている様子がうかがえる。初期設定時における能力２．２ｋｗの床面形状寸法は図８に示す通りである。以下、左壁面１６、正面壁１９、右壁面１７をまとめて壁面と呼ぶ。

次に、人体検知位置履歴から求まる部屋形状の算出について説明する。図１０に人体検知位置履歴による部屋形状の算出フローを示す。人体検出部６１は、赤外線センサ３を駆動する赤外線センサ駆動部５１の出力から赤外線画像取得部５２にて熱画像データとして生成された縦８＊横９４の熱画像データを、直前の熱画像データとの差分を取ることで人体の位置を判断することを特徴としている。

そして、熱画像データ上において、各素子の座標点（Ｘ，Ｙ）を、床面座標変換部５５が床面座標点として変換し、床面１８に投影する。

また、熱画像データの差分により求められた人体の足元位置座標（Ｘ，Ｙ）を床面座標変換部５５を介して、人体位置履歴蓄積部６２は人体位置履歴を蓄積していく。

この人体位置履歴蓄積部６２からの人体検知位置履歴情報により、部屋形状である床面１８、壁面（左壁面１６、右壁面１７、正面壁１９）を壁位置判断部５８にて求める。

人体の有無ならびに人体の位置を検出する人体検出部６１は、熱画像データの差分を取る際に、人体の比較的表面温度の高い頭部付近を差分検知可能とする閾値Ａと、やや表面温度の低い足元部分の差分検知可能とする閾値Ｂを個々に持つことを特徴としている。

従来は、右端端部（ａ）から中央部（ｂ）を経由して左端端部（ｃ）まで回動するときに（往時）、部屋の熱画像を取り込み、左端端部（ｃ）に来て逆方向に反転して回動するときは（復時）、部屋の熱画像は取り込まないで、右端端部（ａ）に戻るだけであったが、本実施の形態では、復時にも部屋の熱画像を取り込む。しかも、復時は、左方向に、例えば、１／２画素分ずらしてからスキャンを開始する点に特徴がある。

図１１乃至図１４により、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際に、往時と復時とで左右方向に画素を所定値（例えば、１／２画素）ずらして、高分解能の熱画像データを得る方法について説明する。

赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の往時とは、赤外線センサ３を右から左に回転させる場合をいう。そして、赤外線センサ３を右から左に回転させて熱画像を取得するスキャンを、スキャン１とする。

赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の復時とは、赤外線センサ３を左から右に回転させる場合をいう。そして、赤外線センサ３を左から右に回転させて熱画像を取得するスキャンを、スキャン２とする。往時から復時へ切り替わる点を、走査方向の変更点とする。

図１１、図１３では、熱画像は簡略化して示している。実際には、スキャン１及びスキャン２とも８×９４画素の熱画像を取得する。

図１２に示すように、スキャン１（右から左）では、赤外線センサ３は、先ずＳ１−１で赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。次に、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を１．６度だけ左に回転させて停止させ、所定時間（０．１〜０．２秒より短い時間）待ち、同様に赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。この動作を、計９４回繰り返す。

図１２のＳ１−２で、スキャン１は完了する。従来は、このＳ１−２で、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を反転させて右方向に戻す動作を行っていたが、本実施の形態では、Ｓ１−２からさらに左方向へ、例えば、１／２画素分（０．８度）回転させる。このときは、赤外線センサ３は熱画像データを取り込まない。ただ、０．８度回転させるだけである。

次に、スキャン２（左から右）を開始する。スキャン２の開始点は、Ｓ１−２から１／２画素分左にずれたＳ２−１である。Ｓ２−１で、赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。次に、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を１．６度だけ右に回転させて停止させ、所定時間（０．１〜０．２秒より短い時間）待ち、同様に赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。この動作を、計９４回繰り返す。図１２のＳ２−２で、スキャン２は完了する。

Ｓ２−２でスキャン２が完了したら、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を１／２画素分右に回転させて、スキャン１のＳ１−１に戻る。このときは、赤外線センサ３は熱画像データを取り込まない。ただ、０．８度回転させるだけである。

以上の、スキャン１（右から左）、１／２画素分のずらし（左方向へ）、スキャン２（左から右）、１／２画素分のずらし（右方向へ）の動作で、１サイクルが構成される。このサイクルを以降繰り返して実行する。

図１２に示す動作による作用・効果を、図１３を参照しながら説明する。尚、図１３では、各スキャンの画素を簡略化して４×６画素で示している。実際には、前述したように、各スキャンで得られる熱画像の画素数は、８×９４画素（縦×横）である。

スキャン１とスキャン２とで、左右方向に１／２画素分ずらしているので、スキャン１とスキャン２との合成画像は、画素数が左右方向で増加する。

図１３の例では、スキャン１及びスキャン２の夫々の画素数が４×６に対して、スキャン１とスキャン２との合成画像では、画素数が４×１３に増加している。

実際は、各スキャンの画素数は８×９４画素であるから、スキャン１とスキャン２との合成画像の画素数は８×１８９画素に増加することになる。これにより、得られる熱画像データの分解能をずらし方向で大幅に向上させることができる。

例えば、人体付近の熱画像データにおいて、人体の左右方向の境界部分（エッジ領域）における人体のエッジの検出精度が向上する例を示すと、図１４のようになる。

スキャン１のみによる人体付近の熱画像データにおける人体の左右方向の一方のエッジは、図１４のエッジ領域Ａに存在する。また、スキャン１とスキャン２とを合成したときの人体付近の熱画像データにおける人体の左右方向の一方のエッジは、図１４のエッジ領域Ｂに存在する。

エッジ領域Ｂにおける人体の占める割合は、エッジ領域Ａにおける人体の占める割合よりも大幅に大きくなる。エッジ領域における人体の占める割合が大きくなると、人体の温度に相当するセンサの出力も大きくなる。従って、１サイクルを、スキャン１（右から左）、１／２画素分のずらし（左方向へ）、スキャン２（左から右）、１／２画素分のずらし（右方向へ）の動作で構成して、スキャン１（右から左）とスキャン２（左から右）との熱画像を合成することにより、例えば、人体の左右方向のエッジの検出精度が向上する。

図１５乃至図１８により、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際に、往時と復時とで上下方向に画素を所定値（例えば、１／２画素（１／２角））ずらして、高分解能の熱画像データを得る方法について説明する。

赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の往時とは、赤外線センサ３を右から左に回転させる場合をいう。そして、赤外線センサ３を右から左に回転させて熱画像を取得するスキャンを、スキャン１とする。

赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際の復時とは、赤外線センサ３を左から右に回転させる場合をいう。そして、赤外線センサ３を左から右に回転させて熱画像を取得するスキャンを、スキャン２とする。

図１５、図１６では、各スキャンの画素を簡略化して４×６画素（縦、横）で示している。実際には、スキャン１及びスキャン２とも８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

図示はしないが、スキャン１（右から左）では、赤外線センサ３は、先ず赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。次に、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を１．６度だけ左に回転させて停止させ、所定時間（０．１〜０．２秒より短い時間）待ち、同様に赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。この動作を、計９４回繰り返す。

スキャン１が完了したら、第２のステッピングモーター２６（図１８）により赤外線センサ３を上方向に所定角度（一例では、受光素子の配光視野角２の縦方向７度の半分の３．５度）回転させる。この受光素子の配光視野角２の縦方向７度の半分の３．５度を、「１／２角」、「１／２画素（縦方向）」とも呼ぶ。

図１８に示すように、第２のステッピングモーター２６は、赤外線センサ３と、赤外線センサ３を駆動する第１のステッピングモーター６とを内蔵するセンサ組立１０の側部に取り付けられて、センサ組立１０を上下方向に回転させる。センサ組立１０が上下方向に回転すると、赤外線センサ３もそれに追従して上下方向に回転する。第２のステッピングモーター２６は、赤外線センサ３を構成する受光素子の配列方向の軸に直交する軸を中心として赤外線センサ３を回転させることになる。

尚、赤外線センサ３を所定の方向に駆動する駆動装置の構成は、第１のステッピングモーター６と第２のステッピングモーター２６と２つのモーターの組合せに限定するものではなく、左右方向もしくは上下方向の回動のどちらか一方を、モーター（例えば、左右方向は第１のステッピングモーター６）で行い、他方は、そのモーターの駆動力を利用して動作する機械部品から構成される機構で駆動させるようにしてもよい。

また、赤外線センサ３を回動させずに、モーターの動力をベルトやチェーンで伝達させて、赤外線センサ３を、例えばレール上をスライド移動させることで、左右方向もしくは上下方向に駆動させてもよく、例えば赤外線センサ３を左右方向には回動させ、上下方向はスライド移動させるといったように、回動とスライド移動を組み合わせるような構成の駆動装置であってもよい。赤外線センサ３の所定の方向への駆動装置は、種々の駆動手段から選択されるものである。

次に、スキャン２（左から右）を開始する。スキャン２の開始点は、左右方向はスキャン１（右から左）の終点と同じであるが、上下方向が異なり、１／２角（１／２画素（縦方向））だけ上方向にずれている。

スキャン２の開始点において、赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。次に、第１のステッピングモーター６により赤外線センサ３を１．６度だけ右に回転させて停止させ、所定時間（０．１〜０．２秒より短い時間）待ち、同様に赤外線センサ３の８個の受光素子の検出結果（熱画像データ）を取り込む。この動作を、計９４回繰り返して、スキャン２は完了する。

スキャン２が完了したら、第２のステッピングモーター２６により赤外線センサ３を１／２角（１／２画素（縦方向））だけ下方向に回転させて、スキャン１の開始点に戻る。

以上の、スキャン１（右から左）、１／２角（１／２画素（縦方向））のずらし（上方向へ）、スキャン２（左から右）、１／２角（１／２画素（縦方向））のずらし（下方向へ）の動作で、１サイクルが構成される。このサイクルを以降繰り返して実行する。

図１５、図１６に示す動作による作用・効果を、図１７を参照しながら説明する。図１７に示すように、人体が部屋の赤外線センサ３の縦断面における縦配光視野角における或るエリア１（ここでは、空気調和機１００に最も近いエリア１（領域））に、居る場合を想定する。

仮に、人体がエリア１の中央よりも奥側に存在するとする。その場合、例えば、従来のようにスキャン１（右から左）だけの走査では、人体はエリア１に存在することはわかるが、エリア１内の何処に存在するかはわからない。

開始点が１／２角（１／２画素（縦方向））だけ上方向にずらしたスキャン２を行うことにより、図１７に示すように人体はエリア１の中央よりも奥側に存在することを熱画像データから検出することができる。

人体の奥行き方向の位置の詳細を求めることができるので、熱画像上で検出された人体の詳細な奥行き方向の位置を考慮した精度のよい気流制御を行うことができる。人体が存在しないエリアよりも人体が存在するエリアに集中して気流を供給することにより、無駄は気流、ひいては無駄な空調を省くことができ、省エネルギー化にも寄与する。

次に、図１９により、赤外線センサ３を左右方向に走査して熱画像を取得する際に、上下及び左右のずらしを組み合わせることにより、高分解能の熱画像データを得る方法について説明する。

図１９では、各スキャンの画素を簡略化して４×６画素（縦、横）で示している。実際には、スキャン１及びスキャン２とも８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

先ず、スキャン１では、赤外線センサ３を右から左に回転させて８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

スキャン１が完了したら、第２のステッピングモーター２６（図１８）により赤外線センサ３を上方向に所定角度（一例では、受光素子の配光視野角２の縦方向７度の半分の３．５度、１／２画素）回転させる。

そして、スキャン２では、赤外線センサ３を左から右に回転させて８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

スキャン２が完了したら、第１のステッピングモーター６（図５、図１８）により赤外線センサ３を左方向に所定角度（１／２画素）回転させてから、スキャン３を実行する。スキャン３では、赤外線センサ３を右から左に回転させて８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

スキャン３が完了したら、第２のステッピングモーター２６（図１８）により赤外線センサ３を下方向に所定角度（一例では、受光素子の配光視野角２の縦方向７度の半分の３．５度、１／２画素）回転させる。

そして、スキャン４では、赤外線センサ３を左から右に回転させて８×９４画素（縦、横）の熱画像を取得する。

スキャン４が完了したら、第１のステッピングモーター６（図５、図１８）により赤外線センサ３を右方向に所定角度（１／２画素）回転させる。この状態は、スキャン１の開始点に一致する。

このように、１スキャン毎に、上→左→下→右の順に、１／２画素ずらすことにより、元（ずらしを行わない）の８×９４画素の熱画像データを、１７×１８９画素の高分解能の熱画像データにすることができる。

これにより、人体の左右方向のエッジの検出精度が向上するとともに、人体の奥行き方向の距離の詳細を求めることができるので、熱画像上で検出された人体の詳細な奥行き方向の位置を考慮した精度のよい気流制御を行うことができる。人体が存在しないエリアよりも人体が存在するエリアに集中して気流を供給することにより、省エネにも寄与する。

１スキャン毎のずらしは、上→左→下→右に限定されるものではない。その他に、例えば、上→右→下→左、下→左→上→右、下→右→上→左、左→上→右→下、左→下→右→上、右→上→左→下、右→下→左→上等でもよい。

以上の説明では、赤外線センサ３の第１のステッピングモーター６による左右方向のずらし、及び赤外線センサ３の第２のステッピングモーター２６による上下方向のずらしは１／２画素（１／２角）としたが、１／２画素（１／２角）に限定されるものではない。ずらし量は、任意に選択可能である。

例えば、左右方向のずらしを１／４画素としたときは、赤外線センサ３の左右方向の走査が２往復で１サイクルとなる。１サイクルの所要時間が長くなり、検出対象の状態が変化する恐れがあるものの、検出対象の状態に変化がない場合は、さらに分解能を向上させることができる。

また、赤外線センサ３は、俯角約２４．５度の角度で下向きに取り付けられているので、天井の熱画像は検出しにくい。そこで、赤外線センサ３を第２のステッピングモーター２６により上方向に大きくずらして天井の熱画像データを取得することも可能である。

また、赤外線センサ３は、金属缶１内部に、例えば８個の受光素子を縦方向に一列に配列しているものを示したが、横方向に一列に配列したものでもよい。

また、赤外線センサ３のスキャン方向として、受光素子を縦方向に複数配列した場合に、左右方向にスキャンする例を示したが、受光素子を横方向に配列させて上下方向にスキャンする動作をさせてもよい。

１ 金属缶、２ 配光視野角、３ 赤外線センサ、５ 筐体、６ 第１のステッピングモーター、７ 取付部、１０ センサ組立、１６ 左壁面、１７ 右壁面、１８ 床面、１９ 正面壁、２６ 第２のステッピングモーター、４０ 室内機筺体、４１ 吸込口、４２ 吹出口、４３ 上下フラップ、４４ 左右フラップ、４５ 送風機、４６ 熱交換器、４６ａ 前面上部熱交換器、４６ｂ 前面下部熱交換器、４６ｃ 背面熱交換器、５１ 赤外線センサ駆動部、５２ 赤外線画像取得部、５５ 床面座標変換部、５８ 壁位置判断部、６１ 人体検出部、６２ 人体位置履歴蓄積部、１００ 空気調和機。

Claims (6)

1. 部屋の空気を吸い込む吸込口と調和空気を吹き出す吹出口とを有する略箱状の本体と、
   前記本体の前面に所定の俯角で取り付けられ、温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する赤外線センサと、
   前記赤外線センサを所定の方向に駆動する駆動装置と、
   前記赤外線センサにより人体や発熱機器の存在を検知して、当該空気調和機の制御を司る制御部とを備え、
   前記制御部は、前記赤外線センサが温度検出対象範囲を走査して温度検出対象の温度を検出する際に、走査方向の変更点において、前記駆動装置により、任意の方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御することを特徴とする空気調和機。
2. 前記赤外線センサは、前記本体の前面に所定の俯角で下向きに取り付けられ、温度検出対象範囲を左右に走査して温度検出対象の温度を検出するものであり、
   前記制御部は、前記赤外線センサの左右方向の走査方向の変更点において、前記駆動装置により、左右方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、前記赤外線センサの左右方向の走査方向の変更点において、前記駆動装置により、左右方向に１／２画素分ずらしてから次の走査を行うように制御することを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 前記赤外線センサは、前記本体の前面に所定の俯角で下向きに取り付けられ、温度検出対象範囲を左右に走査して温度検出対象の温度を検出するものであり、
   前記制御部は、前記赤外線センサの左右方向の走査方向の変更点において、前記前記駆動装置により、上下方向に所定量ずらしてから次の走査を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
5. 前記制御部は、前記赤外線センサの左右方向の走査方向の変更点において、前記駆動装置により、上下方向に１／２角ずらしてから次の走査を行うように制御することを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 前記赤外線センサは、前記本体の前面に所定の俯角で下向きに取り付けられ、温度検出対象範囲を左右に走査して温度検出対象の温度を検出するものであり、
   前記制御部は、前記赤外線センサの左右方向の走査方向の変更点において、前記駆動装置により、左右又は上下方向に所定量ずらしてから次の走査を行うとともに、左右又は上下方向のずらしの順は、左右方向と上下方向とを交互に行うことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。

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