JP2015061996A

JP2015061996A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2015061996A
Application number: JP2015000055A
Authority: JP
Inventors: 裕介河野; Yusuke Kono
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2015-04-02

Abstract

【課題】家屋内での熱中症を防止することができる空気調和機を提供すること。【解決手段】本発明の空気調和機は、室温を検知する室温検知手段と、相対湿度を検知する相対湿度検知手段とを備え、前記室温検知手段が検知した室温が、前記相対湿度検知手段が検知した相対湿度が低下するにしたがって上昇する所定温度以上となる熱中症の危険領域となった場合、強制的に冷房運転を行うものである。これによって、家屋内での熱中症を防止することができる。【選択図】図１４

Description

本発明は、人体検知センサを備えた空気調和機に関する。

従来、空気調和機に人体検知センサを搭載し、空気調和機の運転中に人の在否を検知して、不在が確認されると、通常運転時より消費電力が少ない省電力運転を行ったりする制御技術が存在した（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２２４１３２号公報

しかしながら、空気調和機においては、空調運転の制御に、更なる改善の余地を有していた。人間は老年期に入ると、室温の変化に鈍感になってしまい、知らず知らずのうちに熱中症の危険性が増加してしまうという社会的な問題がある。

本発明は、家屋内での熱中症を防止す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。

前記従来の課題を解決するために本発明は、室温を検知する室温検知手段と、相対湿度を検知する相対湿度検知手段とを備え、室温検知手段が検知した室温が、相対湿度検知手段が検知した相対湿度が低下するにしたがって上昇する所定温度以上となる熱中症の危険領域となった場合、強制的に冷房運転を行うことにより、家屋内での熱中症を防止することができる。

本発明は、家屋内での熱中症を防止することができる空気調和機を提供することができる。

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人体検知装置を構成するセンサユニットで検知される人位置判別領域を示す概略図図５に示される各領域に領域特性を設定するためのフローチャート図５に示される各領域における人の在否を最終的に判定するフローチャート各センサユニットによる人の在否判定を示すタイミングチャート図１の室内機が設置された住居の概略平面図図９の住居における各センサユニットの長期累積結果を示すグラフ図図１の室内機が設置された別の住居の概略平面図図１１の住居における各センサユニットの長期累積結果を示すグラフ図本発明の実施の形態における室温と相対湿度による熱中症危険領域の定義図本発明の実施の形態における熱中症対策を実施するためのフローチャート本発明の実施の形態における効果に関する、従来制御との比較を行った室温と時間のグラフ図

第１の発明の空気調和機は、室温を検知する室温検知手段と、相対湿度を検知する相対湿度検知手段とを備え、室温検知手段が検知した室温が、相対湿度検知手段が検知した相対湿度が低下するにしたがって上昇する所定温度以上となる熱中症の危険領域となった場合、強制的に冷房運転を行うことにより、家屋内での熱中症を防止することができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、人の在否を検知する人体検知センサを備え、人体検知センサが人の存在を検知した場合に、室温検知手段が検知した室温が、熱中症の危険領域となっているかを判定することにより、省エネ効果を向上させることができる。

第３の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、危険領域は、操作装置で変更可能であるものである。

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（例えば、図示しないマイコン）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。

また、吸込みセンサ１０１は、熱交換器６の上部に配置されており、室温、あるいは室温に比例した温度を検出することができる。

さらに、相対湿度センサ１０２は、室内機本体２のいずれかの場所に配置されるが、室内の相対湿度を検出するセンサであり、吸込みセンサ近傍に配置されることが好ましい。

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。

なお、本実施の形態において、人体検知センサは固定されたタイプのものを例としてあげたが、これに限定されることはなく、例えば、左右に首振りタイプの駆動式の人体検知センサであってもよい。

図５は、センサユニット２４，２６，２８で検知される人位置判別領域を示しており、センサユニット２４，２６，２８は、それぞれ次の領域に人がいるかどうかを検知することができる。また、センサユニット２４：領域Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ、センサユニット２６：領域Ｂ＋Ｃ＋Ｅ＋Ｆ、センサユニット２８：領域Ｃ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｇを検知するものとする。

すなわち、本発明に係る空気調和機の室内機においては、各センサユニット２４，２６，２８で検知できる領域が一部重なっており、領域Ａ〜Ｇの数よりも少ない数のセンサユニットを使用して各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否を検知するようにしている。表１は、各センサユニット２４，２６，２８の出力と、在判定領域（人がいると判定された領域）との関係を示している。なお、表１及び以下の説明ではセンサユニット２４，２６，２８を第１のセンサ２４、第２のセンサ２６、第３のセンサ２８という。

図６は、第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８を使用して、領域Ａ〜Ｇの各々に後述する領域特性を設定するためのフローチャートで、図７は、第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８を使用して、領域Ａ〜Ｇのどの領域に人がいるか否かを判定するフローチャートであり、これらのフローチャートを参照しながら人の位置判定方法について以下説明する。

ステップＳ１において、所定の周期Ｔ１（例えば、５秒）で各領域における人の在否がまず判定されるが、この判定方法につき、領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける人の在否を判定する場合を例にとり、図８を参照しながら説明する。

図８に示されるように、時間ｔ１の直前の周期Ｔ１において第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８がいずれもＯＦＦ（パルス無し）の場合、時間ｔ１において領域Ａ，Ｂ，Ｃに人はいないと判定する（Ａ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０）。次に、時間ｔ１から周期Ｔ１後の時間ｔ２までの間に第１のセンサ２４のみＯＮ信号を出力し（パルス有り）、第２及び第３のセンサ２６，２８がＯＦＦの場合、時間ｔ２において領域Ａに人がいて、領域Ｂ，Ｃには人がいないと判定する（Ａ＝１，Ｂ＝０，Ｃ＝０）。さらに、時間ｔ２から周期Ｔ１後の時間ｔ３までの間に第１及び第２のセンサ２４，２６がＯＮ信号を出力し、第３のセンサ２８がＯＦＦの場合、時間ｔ３において領域Ｂに人がいて、領域Ａ、Ｃには人がいないと判定する（Ａ＝０，Ｂ＝１，Ｃ＝０）。以下、同様に周期Ｔ１毎に各領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける人の在否が判定される。

この判定結果に基づいて各領域Ａ〜Ｇを、人が良くいる第１の領域（良くいる場所）、人のいる時間が短い第２の領域（人が単に通過する領域、滞在時間の短い領域等の通過領域）、人のいる時間が非常に短い第３の領域（壁、窓等人が殆ど行かない非生活領域）とに判別する。以下、第１の領域、第２の領域、第３の領域をそれぞれ、生活区分１、生活区分２、生活区分３といい、生活区分１、生活区分２、生活区分３はそれぞれ、領域特性１の領域、領域特性２の領域、領域特性３の領域ということもできる。また、生活区分１（領域特性１）、生活区分２（領域特性２）を併せて生活領域（人が生活する領域）とし、これに対し、生活区分３（領域特性３）を非生活領域（人が生活しない領域）とし、人の在否の頻度により生活の領域を大きく分類してもよい。

この判別は、図６のフローチャートにおけるステップＳ３以降で行われ、この判別方法について図９及び図１０を参照しながら説明する。

図９は、一つの和室とＬＤ（居間兼食事室）と台所とからなる１ＬＤＫのＬＤに本発明に係る空気調和機の室内機を設置した場合を示しており、図９における楕円で示される領域は被験者が申告した良くいる場所を示している。

上述したように、周期Ｔ１毎に各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否が判定されるが、周期Ｔ１の反応結果（判定）として１（反応有り）あるいは０（反応無し）を出力し、これを複数回繰り返した後、ステップＳ２において、全てのセンサ出力をクリアする。

ステップＳ３において、所定の空調機の累積運転時間が経過したかどうかを判定する。ステップＳ３において所定時間が経過していないと判定されると、ステップＳ１に戻る一方、所定時間が経過したと判定されると、各領域Ａ〜Ｇにおける当該所定時間に累積した反応結果を二つの閾値と比較することにより各領域Ａ〜Ｇをそれぞれ生活区分Ｉ〜ＩＩＩのいずれかに判別する。

長期累積結果を示す図１０を参照してさらに詳述すると、第１の閾値及び第１の閾値より小さい第２の閾値を設定して、ステップＳ４において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第１の閾値より多いかどうかを判定し、多いと判定された領域はステップＳ５において生活区分Ｉと判別する。また、ステップＳ４において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第１の閾値より少ないと判定されると、ステップＳ６において、各領域Ａ〜Ｇの長期累積結果が第２の閾値より多いかどうかを判定し、多いと判定された領域は、ステップＳ７において生活区分ＩＩと判別する一方、少ないと判定された領域は、ステップＳ８において生活区分ＩＩＩと判別する。

図１０の例では、領域Ｃ，Ｄ，Ｇが生活区分Ｉとして判別され、領域Ｂ，Ｆが生活区分ＩＩとして判別され、領域Ａ，Ｅが生活区分ＩＩＩとして判別される。

また、図１１は別の１ＬＤＫのＬＤに本発明に係る空気調和機の室内機を設置した場合を示しており、図１２はこの場合の長期累積結果を元に各領域Ａ〜Ｇを判別した結果を示している。図１１の例では、領域Ｂ，Ｃ，Ｅが生活区分Ｉとして判別され、領域Ａ，Ｆが生活区分ＩＩとして判別され、領域Ｄ，Ｇが生活区分ＩＩＩとして判別される。

なお、上述した領域特性（生活区分）の判別は所定時間毎に繰り返されるが、判別すべき室内に配置されたソファー、食卓等を移動することがない限り、判別結果が変わることは殆どない。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否の最終判定について説明する。

ステップＳ２１〜Ｓ２２は、上述した図６のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ２と同じなので、その説明は省略する。ステップＳ２３において、所定数Ｍ（例えば、１５回）の周期Ｔ１の反応結果が得られたかどうかが判定され、周期Ｔ１は所定数Ｍに達していないと判定されると、ステップＳ２１に戻る一方、周期Ｔ１が所定数Ｍに達したと判定されると、ステップＳ２４において、周期Ｔ１×Ｍにおける反応結果の合計を累積反応期間回数として、１回分の累積反応期間回数を算出する。この累積反応期間回数の算出を複数回繰り返し、ステップＳ２５において、所定回数分（例えば、Ｎ＝４）の累積反応期間回数の算出結果が得られたかどうかが判定され、所定回数に達していないと判定されると、ステップＳ２１に戻る一方、所定回数に達したと判定されると、ステップＳ２６において、既に判別した領域特性と所定回数分の累積反応期間回数を元に各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否を推定する。

なお、ステップＳ２７において累積反応期間回数の算出回数（Ｎ）から１を減算してステップＳ２１に戻ることで、所定回数分の累積反応期間回数の算出が繰り返し行われることになる。

表２は最新の１回分（時間Ｔ１×Ｍ）の反応結果の履歴を示しており、表２中、例えばΣＡ０は領域Ａにおける１回分の累積反応期間回数を意味している。

ここで、ΣＡ０の直前の１回分の累積反応期間回数をΣＡ１、さらにその前の１回分の累積反応期間回数をΣＡ２・・・とし、Ｎ＝４の場合、過去４回分の履歴（ΣＡ４、ΣＡ３、ΣＡ２、ΣＡ１）のうち、生活区分Ｉについては、１回以上の累積反応期間回数が１回でもあれば、人がいると判定する。また、生活区分ＩＩについては、過去４回の履歴のうち、１回以上の累積反応期間回数が２回以上あれば、人がいると判定するとともに、生活区分ＩＩＩについては、過去４回の履歴のうち、２回以上の累積反応期間回数が３回以上あれば、人がいると判定する。

次に、上述した人の在否判定から時間Ｔ１×Ｍ後には、同様に過去の４回分の履歴と生活区分と累積反応期間回数から人の在否の推定が行われる。

すなわち、本発明に係る空気調和機の室内機においては、判別領域Ａ〜Ｇの数よりも少ない数のセンサを使用して人の在否を推定することから、所定周期毎の推定では人の位置を誤る可能性があるので、重なり領域かどうかに関わらず単独の所定周期では人の位置推定を行うことを避け、所定周期毎の領域判定結果を長期累積した領域特性と、所定周期毎の領域判定結果をＮ回分累積し、求めた各領域の累積反応期間回数の過去の履歴から人の所在地を推定することで、確率の高い人の位置推定結果を得るようにしている。

表３は、このようにして人の在否を判定し、Ｔ１＝５秒、Ｍ＝１２回に設定した場合の在推定に要する時間、不在推定に要する時間を示している。

このようにして、本発明に係る空気調和機の室内機により空調すべき領域を第１乃至第３のセンサ２４，２６，２８により複数の領域Ａ〜Ｇに区分した後、各領域Ａ〜Ｇの領域特性（生活区分Ｉ〜ＩＩＩ）を決定し、さらに各領域Ａ〜Ｇの領域特性に応じて在推定に要する時間、不在推定に要する時間を変更するようにしている。

すなわち、空調設定を変更した後、風が届くまでには１分程度要することから、短時間（例えば、数秒）で空調設定を変更しても快適性を損なうのみならず、人がすぐいなくなるような場所に対しては、省エネの観点からあまり空調を行わないほうが好ましい。そこで、各領域Ａ〜Ｇにおける人の在否をまず検知し、特に人がいる領域の空調設定を最適化している。

詳述すると、生活区分ＩＩと判別された領域の在否推定に要する時間を標準として、生活区分Ｉと判別された領域では、生活区分ＩＩと判別された領域より短い時間間隔で人の存在が推定されるのに対し、その領域から人がいなくなった場合には、生活区分ＩＩと判別された領域より長い時間間隔で人の不存在を推定することにより、在推定に要する時間を短く、不在推定に要する時間は長く設定されることになる。逆に、生活区分ＩＩＩと判別された領域では、生活区分ＩＩと判別された領域より長い時間間隔で人の存在が推定されるのに対し、その領域から人がいなくなった場合には、生活区分ＩＩと判別された領域より短い時間間隔で人の不存在を推定することにより、在推定に要する時間を長く、不在推定に要する時間は短く設定されることになる。さらに、上述したように長期累積結果によりそれぞれの領域の生活区分は変わり、それに応じて、在推定に要する時間や不在推定に要する時間も可変設定されることになる。

空気調和機が停止中であった場合、断続的に（例えば、５分毎）前述の人体検知センサにより室内に人がいるかどうか確認を行う。また、同様に（５分毎）吸込みセンサ１０１と相対湿度センサ１０２によって、室温と相対湿度の確認を行う。

そして検出した結果、図１３に示す、危険領域に検知した室温が適合した場合、強制的に冷房運転を実施し、危険領域以下の室温になるように空気調和機を運転する。ただし、図１３に示す危険領域は一例であり、危険領域は他の切り分け方でもよい。また、例えばユーザーが、操作装置（例えば、図示しないリモコン）などを用いて、危険領域を変更することを可能としてもよい。

図１４に熱中症対策を実施するためのフローチャートを示す。空気調和機の運転が停止された場合、あるいは当初から運転がされていなかった場合、ステップＳ３１において、前回、人、室温、相対湿度を検出してから５分以上経過したかどうかの判断が行われ、そうであればステップＳ３２に進み、そうでなければステップＳ３１に戻る。ステップＳ３２において、人、室温、相対湿度のセンサを動作させ人の存在、不在室温、湿度を検出し、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３において、室内に人が存在しているかどうかの判断が行われ、そうであればステップＳ３４に進み、そうでなければステップＳ３１に戻る。ステップＳ３４において、図１３に基づき、検出された室温は危険領域かどうかの判断が行われ、そうであればステップＳ３５に進み、そうでなければステップＳ３１に戻る。ステップＳ３５において、室温が危険領域外になるように冷房運転を行う。

図１５に、本発明の効果に関する室温の時間推移のグラフを示す。破線が従来制御、実線が本実施の形態を実行した場合の室温の推移である。破線部は熱中症対策を行わないので、室温が危険領域内にあるのに対し、実践部は熱中症対策を行っており、室温が危険領域外に変化している様子が見て取れる。

以上のように本発明は、人体検知センサを備えた空気調和機に適用することができる。

２本体
２ａ前面開口部
２ｂ上面開口部
４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
１２ａ上羽根
１２ｂ下羽根
１４左右羽根
１６フィルタ
１０１吸込みセンサ
１０２相対湿度センサ

Claims

室温を検知する室温検知手段と、相対湿度を検知する相対湿度検知手段とを備え、前記室温検知手段が検知した室温が、前記相対湿度検知手段が検知した相対湿度が低下するにしたがって上昇する所定温度以上となる熱中症の危険領域となった場合、強制的に冷房運転を行うことを特徴とした空気調和機。
人の在否を検知する人体検知センサを備え、前記人体検知センサが人の存在を検知した場合に、前記室温検知手段が検知した室温が、前記熱中症の危険領域となっているかを判定することを特徴とした請求項１に記載の空気調和機。
前記危険領域は、操作装置で変更可能であることを特徴とした請求項１に記載の空気調和機。