JP2015052431A - 空気調和機の室内機および空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、壁の冷え過ぎを防止する空気調和機の室内機および空気調和機を提供することを課題とする。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
<装置の全体構成>
図1は、本実施例にかかる空気調和機1の外観構成の説明図である。空気調和機1は、例えばヒートポンプ技術などを用い、冷房などの室内の空気調和を行う装置である。空気調和機1は、大別して、室内の壁などに設置される室内機100と、屋外などに設置される室外機200と、赤外線通信などにより室内機100と通信してユーザが空気調和機1を操作するためのリモコンReとからなる。空気調和機1が設置されるときは、室内機100と室外機200とは冷媒配管(図示せず)で接続される。また、室内機100と室外機200とは通信ケーブル(図示せず)で接続され、互いに通信することができる。
空気調和機1は、これらの信号に基づいて、少なくとも室内の冷房を行うことができる。本実施例では、更に暖房、除湿も行うことができる。また、空気清浄など、その他の空気調和の機能を備えていてもよい。
図2は、室内機100をその長手方向と直交する方向に切断した縦断面図である。室内機100の筐体ベース112は、熱交換器113、送風ファン114、フィルタ115などの内部構造体を収容している。
上下風向板122は、室内機100の長手方向両端部に設けられた回転軸(図示せず)を支点にして上下風向板用モータ344(図6)により正逆回転される。これにより、上下風向板122の先端側は上下方向に振れるように動作可能である。
前面パネル123は、室内機100の前面を覆うように設置されており、下端部の回転軸(図示せず)を支点として前面パネル用モータ345(図6)により正逆回転可能である。ちなみに、前面パネル123は、回転動作を行うことなく、室内機100の下端に固定されたものとしてもよい。
その他に、空気調和機1の室外機200には、冷媒を圧縮する圧縮機、高圧の冷媒を減圧する膨張弁(膨張機構)、冷媒の流路を切り替える四方弁、外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器などの装置を備えているが、これらの装置構成や作用については公知であるため、図示、説明は省略する。
図3は、撮像素子131の向きを水平方向に駆動する機構の例を説明する説明図である。撮像素子131は、例えば室内機100の長手方向中央部下部の吹出口126近傍から室内の画像を撮像することで、吹出口126側からの室内の画像の撮像を行うことができる。図3の(a)〜(c)は、それぞれ異なる機構の例を示している。何れの例においても、撮像素子131は、取付部材141に取り付けられている。図1の例においては、撮像素子131、温度検出素子132は、水平方向に並列して配置されているが、上下に配置する等、様々な位置関係で配置することができる。取付部材141は、ステッピングモータ142により駆動され、これによって、撮像素子131の撮像側の水平方向の向きが可変となる(首振り制御による可変)。
図4は、撮像素子131の水平方向の向きの移動と視野角について説明する説明図である。図4は、室内機100及び当該室内機100が設けられている室内を鉛直上方側からみた概念図であり、図4の上側は当該室内機100が取り付けられている壁側となり、下側は室内機100が取り付けられている室内の室内機100の前方側の空間となる。
図6は、空気調和機1の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。制御部341は、マイクロコンピュータを中心に構成され、空気調和機1を集中的に制御する制御装置である。制御部341には、所定のインターフェイスを介して、撮像素子131、温度検出素子132が接続されている。また、制御部341には、所定のインターフェイスを介して、リモコンReからの赤外光を受信するリモコン受信部342と、左右風向板121を駆動する左右風向板用モータ343と、上下風向板122を駆動する上下風向板用モータ344とが接続されている。さらに、制御部341には、所定のインターフェイスを介して、前面パネル123を駆動する前面パネル用モータ345と、送風ファン114を駆動する送風ファンモータ346と、取付部材141を駆動するステッピングモータ142とが接続されている。撮像制御部351,第1の判定部・設定部353〜第2の制御部358は、制御部341で実現する各機能を示しており、その詳細な説明は後述する。記憶部352は、制御部341で様々な情報を記憶する揮発性及び不揮発性の各記憶装置である。
ところで、空気調和機1において、空気調和を行う室内の状況に応じた適切な空気調和を行うには、当該室内の形状やサイズを認識し、当該認識結果に基づいた制御を行うことが必要である。
このような室内の形状やサイズを認識する手段としては、超音波センサを用いて室内の奥行きを検出する、サーモパイルなどの温度センサで室内の温度ムラを検出する、などの手段が考えられる。
しかしながら、これらの手段では、室内のコーナーが室内機100からみてどの方向にあるかを的確に判断することはできない。
そこで、本実施例の室内機100は、室内のコーナーの方向を検出して冷風の吹き出し方向などを制御し、室内の冷え過ぎを防止するなどしている。以下では、かかる制御の内容について具体的に説明する。
図7は、撮像素子131を用いた撮像処理について説明するフローチャートである。撮像素子131での室内の撮像は所定時間t1(一例を挙げれば1時間)ごとに行う。すなわち、撮像制御部351(図6)は、前回の撮像素子131による撮像処理の終了から(後述のステップS11により記憶された前回の時刻から)所定時間t1を経過したときは(S1のYes)、ステッピングモータ142を制御して取付部材141を駆動することにより、例えば一定の角速度で撮像素子131の水平方向の向きの移動を開始する(S2)。この動作は、例えば図4に示す向き318側から向き317側に向かって開始する。そして、撮像制御部351は、撮像素子131の向きが方向315に達したときは(S3のYes)、必要に応じて一時停止するなどして撮像素子131で撮像を行い、画像データを「左画像」として記憶部352(図6)に記憶する(S4)。次に、撮像素子131の向きが方向311に達したときは(S5のYes)、撮像制御部351は、必要に応じて一時停止するなどして撮像素子131で撮像を行い、画像データを「正面画像」として記憶部352に記憶する(S6)。次に、撮像素子131の向きが方向313に達したときは(S7のYes)、撮像制御部351は、必要に応じて一時停止するなどして撮像素子131で撮像を行い、画像データを「右画像」として記憶部352に記憶する(S8)。
次に、図7の撮像処理で取得した画像データに基づく画像処理について説明する。まず、撮像素子131からみた室内のコーナーの方向の判定処理について説明する。図8は、当該判定処理を説明するフローチャートであり、図9は、当該判定処理で行う画像処理を、順を追って説明する説明図である。このコーナー方向判定処理は、図7の撮像処理が実行されるたびに行う。
図1に示すように、撮像素子131は、吹出口126の長手方向の中央部近傍に位置するので、前記のようにして特定した重心373は、吹出口126側からみた室内のコーナーとみなすことができる。
以上の処理により、制御部341は、吹出口126側からみた部屋の左右のコーナー373a,373bの方向376,377(図4)を的確に判断することができる。また、制御部341は、吹出口126側からみて室内の左右の壁336,337のうちどちらが近く、どちらが遠いかも判断することができる。
次に、撮像素子131からみた室内の人体の位置の判定処理について説明する。図12は、当該判定処理のフローチャートである。まず、第3の判定部355は、図7の撮像処理で取得した左画像、正面画像、右画像から人体の位置を検出する(S31)。次に、第3の判定部355は、この検出した人体の位置に関し、画面上の座標系から実空間の座標系に変換する(S32)。これにより、室内のどこに人体が存在していたかを判定することができる。このようにして、人体の実空間の座標を判定すると、第3の判定部355は、当該座標の情報を記憶部352に記憶する(S33)。
次に、図12の判定処理の結果を用いて室内の拡がりの範囲を判定する処理について説明する。図14は、当該判定処理について説明するフローチャートであり、図15は、当該判定処理について説明する室内配置の平面図である。まず、所定時間t1ごとに図7の撮像処理が行われ、その度に図12の処理が実行され、その結果が記憶部352に記憶されている。そこで、第4の判定部356は、前記ステップS33により、新たに人体の座標情報が記憶部352に記憶されると(S41のYes)、当該人体の座標情報から、室内の左右のコーナーの方向376と方向377との間の領域383の外側の領域381に人体の座標が存在するか否かを判断する(S42)。領域381に人体の座標が存在するときは(図15の符号382で当該人体の例を示している)(S42のYes)、当該人体のX方向の座標(図15の左右方向)位置を室内機100に向かって右側の壁336(又は左側の壁335)の位置と推定する(S43)。これは当該座標に人体382が位置するということは、壁336(又は左側の壁335)は少なくとも当該座標の位置あるいはさらにその外側にあることになるので、その人体382の位置を現時点での壁336(又は左側の壁335)の位置とするものである。
図15には、人体384に基づいて推定される壁331,334,335,336の位置をそれぞれ331a,334a,335a,336aとして示している。同様に、人体382に基づいて推定される壁331,334,335,336の位置をそれぞれ331b,334b,335b,336bとして示している。
次に、図8の室内のコーナーの方向の判定処理に基づいて行う、左右風向板121で吹出口126から吹き出す風の水平方向の向きの制御(スイング制御)について説明する。図16、図17は、当該処理のフローチャートであり、図18は、当該処理について説明する室内の平面図である。
そして、第1の制御部357は、S52で特定した室内の左右のコーナーの方向376,377の一方(この例では、コーナー373aの方向376として説明)(第1の方向)が吹出口126からの冷風の吹き出し方向となるように左右風向板121の向きを調節する(S54)。次に、第1の制御部357は、冷房運転などで空気調和機1の冷媒サイクル(図示せず)の駆動を開始し、風速s1で送風ファン114の駆動を開始する(S55)。これにより冷風が吹出口126から吹き出す。そして、第1の制御部357は、左右風向板121の向きを、方向376から方向377に向けて移動を開始する(S56)。
なお、前記の例では、スイング制御を、左右風向板121の向きを調節してから(S54)、行っているが(S56)、このような調整を行わず、現在の左右風向板121の向きからスイング制御を開始するようにしてもよい。
なお、図16、図17の例では、遠い方の壁335側のコーナーの方向377に吹出口126側からの冷風の方向が達した段階で、当該冷風の風速を高め始めるようにしている。よって、当該風速が最高速度s2に達するのは、コーナーの方向377より内側の位置になる。
この場合は、図16、図17の処理に比べて、より領域402に近い向きで前記の風速が最大のs2になるので、領域402にも更に多くの冷気をいきわたらせ、室内全体の冷房効果を高めることができる。
それにもかかわらず、吹出口126から直接届く冷風が当たるのは、壁335のうち吹出口126から最も遠い部分に限定されるので、壁335の表面や内部の断熱材に結露を生じることを防ぐことができる。
これにより、現実に人体が存在している位置まで吹出口126から直接冷風が届くので、在室者にとって効果的な冷房を行うことができる。
また、遠い方の壁335側のコーナーの方向377での一時停止時間t2は、近い方の壁336側のコーナーの方向376での一時停止時間t3より長い。よって、近い方の壁336の前方の比較的狭い空間である領域403に比べて、遠い方の壁335の前方の比較的広い空間である領域402に充分な冷気をいきわたらせることができる。
次に、図14を参照して前記した室内の拡がりの範囲を判定する処理に基づいて実行する空気調和機1の運転制御について説明する。図20は、かかる運転制御処理について説明するフローチャートである。まず、リモコンReの操作により、スイング制御による冷房運転(あるいは除湿運転)が指示されると(S81のYes)、第2の制御部358(図6)は以下の処理を実行する。
これにより、図16、図17の処理により、室内の広さが広い程、吹出口126からの冷風が遠くに届くので、室内全体を効果的に冷やすことができる。
これにより、室内の広さを自動認識し、室内が広くても速やかに冷やすことができる。
さらに、図7の撮像処理は所定時間t1ごとに行い、図8のコーナー方向判定処理を撮像処理がなされるたびに行なっている。
よって、室内の家具配置の変更などにも速やかに対応して、室内のコーナーの方向を判定することができる。
次に、図21及び図22を参照して、複数台の空気調和機を連動させる制御処理について説明する。図21は、本発明の一実施例である空気調和機の複数台設置例を説明する説明図である。図22は、本発明の一実施例である空気調和機の複数台設置例を説明する説明図である。図21及び図22において、複数台、例えば2台の室内機101及び室内機102は、前記した室内機100(空気調和機1)と基本構成や動作は同じである。
室内機101及び室内機102は、一定の時間間隔で人物位置判定処理(図12、図13を参照して前記したとおり)を行ない、撮像素子131で撮像した画像内の人体391の中心の位置(図13のx座標、z座標(以下、このx座標、z座標で説明する))を検出する。
次に、図23を参照して、空気調和機による照明機器の制御処理について説明する。図23は、本発明の一実施例である空気調和機の照明制御処理を説明する説明図である。すなわち、室内には、照明551,552が設けられている。そして、室内機101、室内機102は、この照明装置551,552を制御する制御装置108をそれぞれ備えている。この例では、室内機101は照明装置551を、室内機102は照明装置552を、それぞれ制御できる構成としている。この場合に、室内機101が照明装置551及び照明装置552の両方を制御できるようにしてもよく、室内機102が照明装置551及び照明装置552の両方を制御できるようにしてもよい。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
113 熱交換器
114 送風ファン(第2の調節部)
121 左右風向板(第1の調節部)
124 吸込口
126 吹出口
131 撮像素子(撮像部)
142 ステッピングモータ(撮像部)
351 撮像制御部(撮像部)
353 第1の判定部・設定部(第1の判定部)
354 第2の判定部
355 第3の判定部
356 第4の判定部
357 第1の制御部
358 第2の制御部
Claims (12)
- 室内の空気を吸い込む吸込口と、
前記吸込口から吸い込んだ空気を調和する熱交換器と、
前記熱交換器を通過した空気を室内に吹き出す吹出口と、
前記吹出口から吹き出す空気の水平方向の向きを調節する第1の調節部と、
前記第1の調節部の水平方向に向きを室内の前記吹出口の前方側の右のコーナー又はその近傍の方向である第1の方向から室内前記吹出口の前方側の左のコーナー又はその近傍の方向である第2の方向まで往復移動させる第1の制御部と、
を備えていることを特徴とする空気調和機の室内機。 - 前記第1の制御部は、前記第1の方向及び前記第2の方向のうち、一方を前記左右のコーナーのうち前記吹出口に近い方の壁側のコーナーの方向とし、他方を遠い方の壁側のコーナーより当該遠い壁側に幾分寄った方向としていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室内機。
- 前記吹出口側から画像の撮像を行う撮像部と、
前記撮像部で撮像した画像を画像処理することにより前記左右のコーナーの方向を判定する第1の判定部と、
を備え、
前記第1の制御部は、前記第1の判定部で判定した前記左右のコーナーの方向に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室内機。 - 前記吹出口側から画像の撮像を行う撮像部と、
前記撮像部で撮像した画像を画像処理することにより前記左右のコーナーの方向を判定する第1の判定部と、
前記第1の判定部で判定した前記左右のコーナーの方向により前記室内の前記吹出口側からみた左右の壁のどちらが当該吹出口側からみて遠いかあるいは近いかを判定する第2の判定部と、
を備え、
前記第1の制御部は、前記第1の判定部で判定した前記左右のコーナーの方向及び前記第2の判定部で判定した前記左右の壁の遠近に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の室内機。 - 前記吹出口から吹き出す空気の風速を調節する第2の調節部を備え、
前記第1の制御部は、前記第1の方向及び前記第2の方向のうち前記吹出口に遠い方の壁側のコーナー又はその近傍の方向では、近い方の壁側のコーナー又はその近傍の方向に比べて、前記風速が速くなるように前記第2の調節部を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和機の室内機。 - 前記第1の制御部は、前記第1の方向及び第2の方向で前記向きを一時停止し、この一時停止の時間は、前記第1の方向及び前記第2の方向のうち前記吹出口に遠い方の壁側のコーナー又はその近傍の方向では、近い方の壁側のコーナー又はその近傍の方向に比べて長くなるように前記制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和機の室内機。
- 第1の制御部は、前記往復移動の一往復の間に前記風速を変動させている時間を当該一往復に要する時間より短くしていることを特徴とする請求項5に記載の空気調和機の室内機。
- 前記室内の人体の位置を判定する第3の判定部と、
前記第1の判定部で判定した前記左右のコーナーの方向と前記第3の判定部で判定した前記人体の位置とに基づいて前記室内の範囲を判定する第4の判定部と、
前記第4の判定部で判定した室内の範囲に基づいて空気調和に関する所定の制御を行う第2の制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和機の室内機。 - 前記第1の判定部は、前記左右のコーナーの方向の何れかについて複数の候補があると判断したときは、その複数の候補の方向の平均値を当該コーナーの方向として判定することを特徴とする請求項3又は4に記載の空気調和機の室内機。
- 前記撮像部は、所定時間ごとに前記撮像を行い、
前記第1の判定部は、前記所定時間ごとに撮像した画像に基づいて新たに前記左右のコーナーの方向を判定することを特徴とする請求項3又は4に記載の空気調和機の室内機。 - 請求項1に記載の空気調和機の室内機を複数備え、
前記第1の制御部は、前記複数の室内機の前記第1の調節部の連携により、前記水平方向の向きを、室内の前記吹出口の前方側の右のコーナー又はその近傍の方向である第1の方向から室内の前記吹出口の前方側の左のコーナー又はその近傍の方向である第2の方向まで往復移動させることを特徴とする空気調和機。 - 請求項1乃至10のいずれかの一項に記載の空気調和機の室内機と、
圧縮機、膨張機構及び室外熱交換器を有する室外機と、
を備えていることを特徴とする空気調和機。
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