JP2013231550A

JP2013231550A - 空気調和システム

Info

Publication number: JP2013231550A
Application number: JP2012103652A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Nagatomi; 吉成永富
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-14

Abstract

【課題】エネルギ消費量を抑制するとともに、使用者が居る任意の空間に向けて調和空気を簡単に送風することができる空気調和システムを提供すること。
【解決手段】室内１１を空調する空気調和装置１３の室内ユニット１７と、室内１１の任意な位置に配置される扇風機１５とを備え、空気調和装置１３は、扇風機１５及び在室者４０の位置をそれぞれ検出し、当該室内ユニット１７に対する扇風機１５及び在室者４０の相対位置関係に基づいて、扇風機１５の動作を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置と扇風機とを備えた空気調和システムに関する。

一般に、室内を空調する空気調和装置と、室内空気を循環させるサーキュレータとを備え、このサーキュレータを空気調和装置と連動させて室内の空調を行う空気調和システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の空気調和システムでは、空気調和装置から送風された調和空気をサーキュレータにより強制的に循環させて室内空気の温度ムラの発生を抑え、室内を快適に空調することを可能としている。

特開２００４−１５０６７９号公報

しかし、従来の構成では、サーキュレータは、室内空気の温度ムラを抑える、すなわち室内温度を均一にするために循環している。このため、室内における使用者（在室者）が居る領域のみならず、使用者がいない領域をも均一に空調することにより、室内全体が冷えすぎ、もしくは暖めすぎの傾向となり、エネルギ消費量が上昇する問題があった。
さらに、従来の構成では、サーキュレータは、使用者が居る任意の領域に関わらず、所定の方向に送風しているため、使用者が居る任意の領域に向けて調和空気の送風することが難しく、使用者が不快感を覚えることもあった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、エネルギ消費量を抑制するとともに、使用者が居る任意の空間に向けて調和空気を簡単に送風することができる空気調和システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、室内に設置される室内ユニットを有し、当該室内を空調する空気調和装置と、前記室内の任意な位置に配置される扇風機とを備え、前記空気調和装置は、前記扇風機及び在室者の位置をそれぞれ検出し、前記室内ユニットに対する扇風機及び在室者の相対位置関係に基づいて、前記扇風機の動作を制御することを特徴とする。

この構成によれば、空気調和装置は、扇風機及び在室者の位置をそれぞれ検出し、当該空気調和装置の室内ユニットに対する扇風機及び在室者の相対位置関係に基づいて、扇風機の動作を制御するため、在室者に向けて調和空気を簡単に送風することができる。さらに、扇風機の送風する方向を在室者の相対位置に基づいて制御するため、在室者が居る任意の領域に優先して調和空気を送風することができ、エネルギ消費量の抑制を実現することができる。

この構成において、前記扇風機が前記在室者よりも前記室内ユニットに近い位置に配置されている場合、前記空気調和装置は、前記扇風機に向けて調和空気を吹き出すとともに、この調和空気を前記在室者に向けて送風するように前記扇風機を制御しても良い。
また、前記扇風機が前記在室者よりも前記室内ユニットから遠い位置に配置されている場合、前記空気調和装置は、前記在室者に向けて調和空気を吹き出すとともに、前記室内の空気を前記室内ユニットに向けて送風するように前記扇風機を制御しても良い。

また、前記扇風機が前記在室者に向けて送風する場合、前記扇風機の送風量が定期的もしくは不定期的に低減される構成としても良い。また、前記空気調和装置は、前記扇風機から発せられる信号に基づいて当該扇風機の位置を検出しても良い。

本発明によれば、空気調和装置は、扇風機及び在室者の位置をそれぞれ検出し、当該空気調和装置の室内ユニットに対する扇風機及び在室者の相対位置関係に基づいて、扇風機の動作を制御するため、在室者に向けて調和空気を簡単に送風することができる。さらに、扇風機の送風する方向を在室者の相対位置に基づいて制御するため、在室者が居る任意の領域に優先して調和空気を送風することができ、エネルギ消費量の抑制を実現することができる。

本実施形態に係る空気調和システムを示す説明図である。空気調和システムの機能構成を示すブロック図である。空気調和システムの動作の手順を示すフローチャートである。扇風機が在室者よりも室内ユニットに近い位置に配置されている状態を示す模式図である。扇風機が在室者よりも室内ユニットから遠い位置に配置されている状態を示す模式図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における空気調和システムの配置構成を示す説明図であり、図２は、空気調和システムの機能構成を示すブロック図である。
空気調和システム１０は、図１に示すように、室内１１を空調する空気調和装置１３と、この室内１１の任意な位置に配置される扇風機１５とを備え、例えば赤外線による無線通信によって相互に通信可能に接続されている。

空気調和装置１３は、室内１１の上部壁面に設置される室内ユニット１７と、屋外に設置される室外ユニット１９（図２）とを備える。室内ユニット１７は、図２に示すように、室内の空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器２１と、この室内熱交換器２１で熱交換された空気を室内に吹き出すための送風機２２と、吹出方向を案内する風向板の向きを変更する風向変更部２３と、室内１１に人（在室者）の存在を検出する人感センサ２４と、室内１１の温度を検出する温度センサ２５とを備える。

また、室内ユニット１７は、空気調和装置１３の動作を制御する制御部２６と、この制御部２６に対して各種操作を指示するリモコン等の操作部２７と、上記した扇風機１５と各種制御指令や制御用信号を送受信する送受信部２８とを備える。本実施形態では、室内ユニット１７の制御部２６が、空気調和システム１０の動作を統合的に制御する制御手段として機能する。

風向変更部２３は、室内ユニット１７の吹出口１７Ａに設けられた縦羽根及び横羽根（不図示）をそれぞれ回動させて吹出口１７Ａから吹き出される風の向きを所望の向きに変更するものである。
人感センサ２４は、人体表面から放出される赤外線を受信することで、背景と人体の温度差に基づいて人の存在を検出するパッシブセンサと、検出された人までの距離を検出する距離センサとを備える。距離センサは、例えば、人が検出された方向に超音波信号を出力し、この超音波信号が返ってくるまでの時間によって、人までの距離を算出する。

扇風機１５は、室内に空気を送風する送風機３１と、この送風機３１を支軸１６（図１）に対して右回り及び左回りに回転させる首振りモータ３２と、支軸１６を高さ方向に伸縮して送風機３１の高さ位置を変更する伸縮装置３３と、室内ユニット１７（空気調和装置１３）が扇風機１５の位置及び向きを検出できるように、室内ユニット１７に対して信号を発信する信号発信部３４と、室内ユニット１７と共同して扇風機１５の動作を制御する制御部３５と、この制御部３５に対して各種操作を指示する操作部３６と、室内ユニット１７と各種制御指令や制御用信号を送受信する送受信部３７とを備える。
制御部３５は、操作部３６からの制御指令、または、室内ユニット１７の制御部２６からの制御指令に基づいて、送風機３１の運転、停止及び回転数の制御、首振りモータ３２の動作制御、及び、伸縮装置３３の伸縮制御を実行する。

本実施形態では、信号発信部３４として、波長の異なる複数の超音波センサを支軸１６の周囲に備える。室内ユニット１７の制御部２６は、各超音波センサから発せられた信号が室内ユニット１７に到達するまでの時間に基づいて、当該室内ユニット１７と扇風機１５との距離を算出するとともに、受信した信号の波長に基づいて、室内ユニット１７に対する扇風機１５の相対的な向きを検出する。なお、室内ユニット１７が扇風機１５までの距離を検出する距離センサを設ける構成としても良い。また、信号発信部３４として超音波センサまたは赤外線センサを、例えば送風機３１に設け、この送風機３１を支軸１６回りに回転させることにより、当該センサの取付位置と、室内ユニット１７の制御部２６が受信した回転位置とから、室内ユニット１７に対する扇風機１５の相対的な向きを検出しても良い。
さらに、上記した超音波センサまたは赤外線センサを支軸１６に設け、当該センサが支軸１６と共に回転する構造としても良いし、支軸１６を固定してセンサだけが支軸１６に対し回転する構造としても良い。

このように、室内ユニット１７（空気調和装置１３）の制御部２６は、人感センサ２４及び扇風機１５から発せられる信号に基づいて、室内ユニット１７に対する人及び扇風機１５の相対的な位置関係を取得する。このため、制御部２６は、在室者及び扇風機１５の相対的な位置関係に基づいて、当該室内ユニット１７及び扇風機１５の動作を制御することができる。

次に、空気調和システム１０の動作について説明する。
図３は、空気調和システム１０の動作の手順を示すフローチャートである。図４は、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７に近い位置に配置されている状態を示す模式図であり、図５は、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７から遠い位置に配置されている状態を示す模式図である。

室内ユニット１７の制御部２６は、リモコン等の操作部２７を介して、空気調和装置１３の運転指示が出ているか否かを判別する（ステップＳ１）。この判別において、運転指示が出ていなければ（ステップＳ１；Ｎｏ）、指示が出るまで待機する。
一方、空気調和装置１３の運転指示が出ている場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）には、制御部２６は、送受信部２８，３７を介して、扇風機１５の制御部３５に運転指令を出力し（ステップＳ２）、この指令を受信した扇風機１５は運転を開始する。

続いて、制御部２６は、室内ユニット１７に対する在室者４０及び扇風機１５の相対的位置関係を検出する（ステップＳ３）。具体的には、制御部２６は、人感センサ２４としてのパッシブセンサを作動させて、人体表面から放出される赤外線を受信することで、背景と人体の温度差に基づいて在室者４０の存在する方向を検出するとともに、在室者４０の存在が検出された方向に超音波センサから超音波信号を発信し、この信号が在室者４０ではね返ってくるまでの時間から在室者と室内ユニット１７との距離Ｌ１を検出する。
また、制御部２６は、扇風機１５から発信された波長の異なる超音波信号を送受信部２８で受信した方向によって、室内ユニット１７に対する扇風機１５の位置を検出する。また、制御部２６は、上記した超音波信号が発信されてから受信されるまでの時間に基づいて扇風機１５と室内ユニット１７との距離Ｌ２を検出する。また、制御部２６は、受信した超音波信号の波長に基づき、当該扇風機１５がどちらの方向を向いて設置されているのかを検出する。

続いて、制御部２６は、在室者４０と室内ユニット１７との距離Ｌ１と、扇風機１５と室内ユニット１７との距離Ｌ２とを比較し、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７の近くに配置されているか否かを判別する（ステップＳ４）。
この判別において、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７の近くに配置されている場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）には、制御部２６は、図４に示すように、室内ユニット１７の吹出口１７Ａから吹き出された調和空気が扇風機１５に向かうように風向変更部２３を動作させる（ステップＳ５）。さらに、制御部２６は、扇風機１５が在室者４０に向けて送風するように首振りモータ３２及び伸縮装置３３を動作させ、扇風機１５の風向きを在室者４０に向けて設定する（ステップＳ６）。

この構成によれば、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７の近くに配置されている場合には、室内ユニット１７から送風された調和空気を、扇風機１５を介して、在室者４０に送風することができるため、在室者４０が室内ユニット１７の送風範囲の外側に居る場合であっても、この在室者４０に向けて調和空気を簡単に送風することができる。
また、一般に、扇風機１５の送風機３１は、室内ユニット１７の送風機２２よりも送風量が大きく消費電力も小さいため、室内ユニット１７の送風機２２で在室者４０に直接送風する場合に比べて、消費電力の低減を図ることができる。
さらに、扇風機１５の送風する方向を在室者４０の相対位置に基づいて制御するため、在室者４０が居る任意の領域に優先して調和空気を送風することができる。このため、在室者４０が居ない領域については、温度ムラを許容することにより、室内１１全体を一様に空調する必要がなくなるため、その分、空調運転時のエネルギ消費量の抑制を実現することができる。

続いて、制御部２６は、扇風機１５が在室者４０に向けて送風する場合、扇風機１５の送風量を定期的に低減するように制御する（ステップＳ７）。これによれば、在室者４０は、扇風機１５から連続して送風されることが抑制されるため、在室者４０の不快感を低減することができる。
この場合、送風機３１の送風量を低減するだけでなく、定期的に送風機３１を停止しても良いし、定期的に首振りモータ３２を作動させても良い。さらに、上記した構成は、定期的でなく、不定期的に実行しても良いことは勿論である。

一方、ステップＳ４の判別において、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７から近くに配置されている場合（ステップＳ４；Ｎｏ）には、制御部２６は、図５に示すように、室内ユニット１７の吹出口１７Ａから吹き出された調和空気が在室者４０に向かうように風向変更部２３を動作させる（ステップＳ８）。さらに、制御部２６は、室内１１の空気を室内ユニット１７に向けて送風するように首振りモータ３２及び伸縮装置３３を動作させ、扇風機１５の風向きを室内ユニット１７に向けて設定する（ステップＳ９）。

この構成によれば、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７から遠くに配置されている場合には、室内ユニット１７から送風された調和空気を直接在室者４０に送風することができる。この場合、室内空気が在室者４０の周りの領域と室内ユニット１７との間で循環するエアーショートが生じるおそれがあるため、室内１１の空気を室内ユニット１７に向けて送風することで、室内１１の空気が攪拌されて、上記したエアーショートを解消することができる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、室内１１に設置される室内ユニット１７を有し、当該室内１１を空調する空気調和装置１３と、室内１１の任意な位置に配置される扇風機１５とを備え、空気調和装置１３は、扇風機１５及び在室者４０の位置をそれぞれ検出し、室内ユニット１７に対する扇風機１５及び在室者４０の相対位置関係に基づいて、扇風機１５の動作を制御するため、在室者４０に向けて調和空気を簡単に送風することができる。さらに、扇風機１５の送風する方向を在室者４０の相対位置に基づいて制御するため、在室者４０が居る任意の領域に優先して調和空気を送風することができ、エネルギ消費量の抑制を実現することができる。

また、本実施形態によれば、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７に近い位置に配置されている場合、制御部２６は、扇風機１５に向けて調和空気を吹き出すとともに、この調和空気を在室者４０に向けて送風するように扇風機１５を制御するため、在室者４０が室内ユニット１７の送風範囲の外側に居る場合であっても、この在室者４０に向けて調和空気を簡単に送風することができる。また、扇風機１５の送風機３１は、室内ユニット１７の送風機２２よりも送風量が大きく消費電力も小さいため、室内ユニット１７の送風機２２で在室者４０に直接送風する場合に比べて、消費電力の低減を図ることができる。

また、本実施形態によれば、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７から遠い位置に配置されている場合、制御部２６は、在室者４０に向けて調和空気を吹き出すとともに、室内１１の空気を室内ユニット１７に向けて送風するように扇風機１５を制御するため、室内１１の空気が攪拌され、エアーショートを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、扇風機１５が在室者４０に向けて送風する場合、扇風機１５の送風量が定期的もしくは不定期的に低減されるため、在室者４０は、扇風機１５から連続して送風されることが抑制されるため、在室者４０の不快感を低減することができる。

また、本実施形態によれば、制御部２６は、扇風機１５から発せられる信号に基づいて当該扇風機１５の位置を検出するため、室内ユニット１７の構成を簡素化することができる。

以上、本発明を実施するための最良の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本実施形態では、室内ユニット１７の制御部２６は、空気調和システム１０の全体を制御する制御部として機能する構成として説明したが、空気調和システム１０の制御部として別個独立に設けても良い。

また、例えば、暖房運転時に、室内ユニット１７から吹き出される調和空気によって、室温が高いにもかかわらず、在室者の温度の下がる速度が速い（例えば、寝ているときなど）場合には、室内ユニット１７から送風された調和空気を、扇風機１５を介して、在室者４０に送風する構成とすることで、在室者が快適に睡眠を継続することができる。
また、在室者４０の体温が高い状態を維持した場合や、室内ユニット１７が室温を検出し、平均的に高いと判断した場合（例えば平均３０℃など）には、室内ユニット１７から直接在室者４０に向けて吹き出すとともに、室内１１の空気を室内ユニット１７に向けて送風することで、室温を素早く低下（例えば２８℃）させることができ、空調運転時のエネルギ消費量の抑制を実現できる。

また、扇風機１５が在室者４０よりも室内ユニット１７に近い位置に配置されている場合であって、さらに室温が全体的に高く、扇風機１５を介して、在室者４０に送風する間に、調和空気が暖まってしまう場合には、上記した配置関係にかかわらず、制御部２６は、在室者４０に向けて調和空気を吹き出すとともに、室内１１の空気を室内ユニット１７に向けて送風するように扇風機１５を制御しても良い。

また、室内ユニット１７、在室者４０及び扇風機１５が同一線上に並んでしまった場合には、扇風機１５が役に立たないこともあるため、扇風機１５を停止しても良い。この場合、伸縮装置３３を作動させて、室内空気を高さ方向的に循環した方が全体の消費電力が落とせると判断した場合には扇風機１５を動作しても良い。

１０空気調和システム
１３空気調和装置
１５扇風機
１７室内ユニット
１７Ａ吹出口
１９室外ユニット
２２送風機
２３風向変更部
２４人感センサ
２６制御部
３１送風機
３２首振りモータ
３３伸縮装置
３４信号発信部
４０在室者

Claims

室内に設置される室内ユニットを有し、当該室内を空調する空気調和装置と、前記室内の任意な位置に配置される扇風機とを備え、
前記空気調和装置は、前記扇風機及び在室者の位置をそれぞれ検出し、前記室内ユニットに対する扇風機及び在室者の相対位置関係に基づいて、前記扇風機の動作を制御することを特徴とする空気調和システム。
前記扇風機が前記在室者よりも前記室内ユニットに近い位置に配置されている場合、
前記空気調和装置は、前記扇風機に向けて調和空気を吹き出すとともに、この調和空気を前記在室者に向けて送風するように前記扇風機を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
前記扇風機が前記在室者よりも前記室内ユニットから遠い位置に配置されている場合、
前記空気調和装置は、前記在室者に向けて調和空気を吹き出すとともに、前記室内の空気を前記室内ユニットに向けて送風するように前記扇風機を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和システム。
前記扇風機が前記在室者に向けて送風する場合、前記扇風機の送風量が定期的もしくは不定期的に低減されることを特徴とする請求項２に記載の空気調和システム。
前記空気調和装置は、前記扇風機から発せられる信号に基づいて当該扇風機の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和システム。