JP2011080661A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】物体までの距離を検知する超音波センサ駆動部の検知方向にズレが生じた場合でも、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な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】各障害物位置判別領域において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前に、前記障害物検知装置を駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータのイニシャライズ処理を行うことにより各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内機に障害物の有無を検知する障害物検知装置を設け、障害物検知装置の検知結果に基づいて風向変更羽根あるいは室内ファンを制御して空調風を効率的に送出するようにした空気調和機に関するものである。

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）。

特開昭６３−１４３４４９号公報 実開平３−７２２４９号公報

しかしながら、物体までの距離を検知する超音波センサ駆動部は、お客様から見える位置に設置されており、例えば運転停止中に手で動かされ超音波センサ検知方向にズレが生じた場合、各障害物位置判別領域において誤った領域に障害物があると判定され検知ミスが発生してしまうという問題がある。

また、超音波センサを駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータがバネ等によりバックラッシュ対策されていない場合、センサ駆動メカバックラッシュ分のズレが生じ、
正確な検知方向で物体までの距離を検知することができないという問題がある。

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、障害物有無の検知を行う前に超音波センサを駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータをイニシャライズ処理することにより、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な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、本発明は、室内機に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、該吹出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを備え、該障害物検知装置の検知結果に基づいて前記風向変更羽根を制御して空調運転を行う空気調和機であって、前記障害物検知手段によって検知する領域を複数の領域に分けて障害物位置判別領域とし、該障害物位置判別領域の各々において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前に、前記障害物検知装置の位置のイニシャライズ処理を行うもので、この構成をなすことにより、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにしてから、空調すべき領域を前記障害物検知装置により複数の障害物位置判別領域に分割し、各障害物位置判別領域において前記障害物検知装置により障害物有無の一次判定を行い、該一次判定を複数回繰り返すことにより障害物の最終的な有無判定を行うようにしている。

本発明の空気調和機は、障害物の位置検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。

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７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７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７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

第１の発明は、室内機に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、該吹
出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを備え、該障害物検知装置の検知結果に基づいて前記風向変更羽根を制御して空調運転を行う空気調和機であって、前記障害物検知手段によって検知する領域を複数の領域に分けて障害物位置判別領域とし、該障害物位置判別領域の各々において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前に、前記障害物検知装置の位置のイニシャライズ処理を行うことにより、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。

第２の発明は、特に第１の発明の障害物検知装置は水平方向及び垂直方向に駆動され、前記水平方向および垂直方向への駆動のための水平回転用モータ及び垂直回転用のモータとを具備することにより、イニシャライズが容易にでき、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。

第３の発明は、特に第１〜第２の発明のイニシャライズ処理を、障害物位置判別領域の各々において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前または、前記空気調和装置の電源投入時に実施することにより、前回の運転中で障害物検知装置による障害物有無の検知中に電源ＯＦＦされた場合であっても、その次の電源投入時にはイニシャライズ処理することで、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
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、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する熱交換器６と、熱交換器６で熱交換された空気を搬送するための室内ファン８と、室内ファン８により搬送され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風向変更羽根（以下、単に「上下羽根」という）１２と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右風向変更羽根（以下、単に「左右羽根」という）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。

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。

次に人体検知装置の構成について説明する。
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。

次に障害物検知装置の構成について説明する。
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５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６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。

次に障害物検知装置の検知動作及びデータ処理について説明する。
上述したように、本発明に係る空気調和機は、各障害物位置判別領域において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前に、前記障害物検知装置を駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータのイニシャライズ処理を行うようにしている。

物体までの距離を検知する超音波センサ駆動部は、お客様から見える位置に設置されており、例えば運転停止中に手で動かされ超音波センサ検知方向にズレが生じた場合、各障害物位置判別領域において誤った領域に障害物があると判定され検知ミスが発生してしまうため、障害物有無の検知を行う前に超音波センサを駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータをイニシャライズ処理することで、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。
また、イニシャライズ処理は、各障害物位置判別領域において障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前または、電源投入時に制御させるようにしている。
前回運転が障害物検知装置による障害物有無の検知中に電源がＯＦＦされた場合、次回電源投入時には超音波センサを駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータをイニシャライズ処理することで、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減でき、効率的な空調運転を行うことができる。
上記処理の後、人体検知装置により人の在否を検知するとともに、図６に示されるよう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７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７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７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８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１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１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９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９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２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３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。

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１０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１１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１０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、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（後述するように一定の幅を持つ）、図１２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４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５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６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１３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１３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４あるいは表５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。

なお、図１０のフローチャートにおけるステップ４１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。

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。

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、障害物有無の検知を行う前に超音波センサを駆動する水平回転用モータ及び垂直回転用モータをイニシャライズ処理することにより、各障害物位置判別領域を検知する前に原点を同じにし、各障害物の検知位置ズレや検知ミスを極力低減できるので、一般家庭用の空気調和機を含む様々な空気調和機として有用である。

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 前面パネル用アーム
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 (3)

1. 室内機に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、該吹出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、障害物の有無を検知する障害物検知装置とを備え、該障害物検知装置の検知結果に基づいて前記風向変更羽根を制御して空調運転を行う空気調和機であって、前記障害物検知手段によって検知する領域を複数の領域に分けて障害物位置判別領域とし、該障害物位置判別領域の各々において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前に、前記障害物検知装置の位置のイニシャライズ処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記障害物検知装置は水平方向及び垂直方向に駆動され、前記水平方向および垂直方向への駆動のための水平回転用モータ及び垂直回転用のモータとを具備することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記イニシャライズ処理は、障害物位置判別領域の各々において前記障害物検知装置により障害物有無の検知を行う前または、前記空気調和装置の電源投入時に実施することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の空気調和装置。