JP2015137793A - 空気調和機の室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、在室人数の増減による負荷の変動に対して適切に空調制御できる空気調和機の室内機を得ることを目的とする。【解決手段】 室内の天井に設置される筐体と、該筐体の内部に設けられる送風機及び熱交換器と、前記筐体内部に室内空気を吸い込む吸込口と、該吸込口から吸い込んだ空気を前記送風機により室内へ吹き出す吹出口と、を備える空気調和機の室内機において、空調対象エリアの輻射温度を検知する輻射温度センサと、空調対象エリアの人体動作を検知する人感センサと、を備え、前記輻射温度センサが所定以上の温度変化量を検知し、かつ、前記人感センサが所定以上の活動量を検知した場合、室内の設定温度を補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を変更する信号を送信する。【選択図】図５

Description

本発明は、空気調和機の室内機に関する。

空気調和機の室内機は、室内の空気温度をユーザーがリモコンで設定した設定温度に近づけるように能力を調整し空調するものである。この室内機に省エネ性や快適性を向上させるために、人を検知するための人感センサを搭載し、センサの情報から人の活動量を測定し、その値に応じて設定温度を変更するものがある。また、室内の輻射温度を測定するための輻射温度センサを搭載し、その値に応じて設定温度を変更するものがある。

更に、この種の従来技術の精度を上げる手段としては、例えば特許文献１（特開平５−２４０４８３号公報）、特許文献２（特開２０１３−１３３９７０号公報）に記載のものがある。

特許文献１では活動量をより正確に検知するために、人の移動量を検知し、それを加味して設定温度を補正する手段が記載されている。また、特許文献２には、人の位置を正確に検知するために、検知エリアを複数に分割し、検知した人の位置に応じて風速や設定温度を補正する手段が記載されている。

特開平５−２４０４８３号公報 特開２０１３−１３３９７０号公報

上記特許文献１に記載のものでは、例えば冷房では、よく動いている人は暑いと感じやすいため、人感センサにて活動量が大きいと検知した場合は、設定温度を下げてして空調能力を強める。活動量が小さい場合は逆に設定温度を上げて省エネを測るものである。しかし、人感センサは人が動いていないと検知できないものであるため、人の動きが小さく活動量は小と検知しても室内にたくさん人いる場合があり、人の発熱により空調負荷が大きくなり、暑く感じる場合がある。

また、上記特許文献２に記載のものについても、検知エリアを分割することで人の位置を把握することができるが、在室人数の増減による負荷変動を検知して空調制御はできない。

本発明は、在室人数の増減による負荷の変動に対して適切に空調制御できる空気調和機の室内機を得ることを目的とする。例えば、人が増えた場合はすばやく能力を上げて室温が上昇してしまうのを防止することで快適性を確保し、また、人が減った場合はすばやく能力を下げて省エネ運転を行う空気調和機の室内機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、室内の天井に設置される筐体と、該筐体の内部に設けられる送風機及び熱交換器と、前記筐体内部に室内空気を吸い込む吸込口と、該吸込口から吸い込んだ空気を前記送風機により室内へ吹き出す吹出口と、を備える空気調和機の室内機において、空調対象エリアの輻射温度を検知する輻射温度センサと、空調対象エリアの人体動作を検知する人感センサと、を備え、前記輻射温度センサが所定以上の温度変化量を検知し、かつ、前記人感センサが所定以上の活動量を検知した場合、室内の設定温度を補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を変更する信号を送信することを特徴とする。

本発明によれば、在室人数の増減による負荷の変動に対して適切に空調制御できる空気調和機の室内機を得ることができる。例えば、空調対象エリア内に人が増えた場合はすばやく空調能力を上げて室温の上昇による不快感を防止し、人が減った場合はすばやく空調能力を下げて消費電力を削減する効果が得られる。

本発明の実施例における室内機が取り付けられる室内において空調対象エリアへの人の入室時の活動量を示す図である。 本発明の実施例における人の入退室時の負荷変動を示す図である。 本発明の実施例における室内機を示す外観図である。 本発明の実施例における輻射センサおよび人感センサが検知する輻射温度および活動量の変化を示す図である。 本発明の実施例における制御を示すフロー図である。 本発明の実施例における人の増減判定方法を示す図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

まず図１を用いて、人の活動量だけでは、在室人数による負荷変動に対し適切な空調制御ができないことについて、会議室に人が大勢入ってきた場合を説明する。

入室のケース
図１に会議室に人が入室するケースを示す。入室前は１人であり活動量は小である。入室中は活動量が大と検知できるが、席に座って動かなくなると、活動量は小と検知してしまう。しかし、室内は人が増えて、人体の発熱により室温が上がり、冷房運転時では在室している利用者は暑いと感じる。空調機の運転動作としては、室内空気温度が上がってからそれを検知して、能力を上げるように制御されるため、実際に室内温度が下降するまでに遅れが生じ入室直後は暑いと感じる不快な状態が一定時間できてしまう。

退室のケース
次に会議室から人が退室するケースを考えると（図示せず）、退室時は人が動くため、活動量が上がる、しかし退室後は在室者が減り、人体から発する熱量も減るため能力を抑えるべきであるがこの時検知した高い活動量に合わせて、能力を出す方向に設定温度を変更してしまう恐れがある。

以上のように、入室も退室も活動量だけを検知していたのでは負荷の変動に合わせて適切な設定温度の変更ができない。

図２はある空調エリア１に人が入室して、退室した時の空調負荷と空調機が発生する能力と室温の変化を示したものである。人が入室すると空調負荷が上がり、最初に人の周辺の空気温度が上がり、少し遅れて天井付近の温度、つまり空調機が検知できる室内空気温度が上昇する。

そのため従来技術では室内機が室内空気温度の上昇を検知してから空調能力を高めるため、人が入室してから空調機が能力を高めるまでの間は人は暑さを感じることになる。本発明では人が入室した時に室内空気温度が上がる前に空調能力を高めて、室内空気温度の上昇を抑えて不快感を防止する。

また、人が退室した場合も同じように、人が退室してから少し遅れて室内空気温度が下がるため、従来技術ではこの間空調能力を落とすことなく運転を続けるため無駄な空調能力を使用していることになる。本発明では人が退室したあとすばやく空調能力を下げて消費電力を抑える。

なお、図２は冷房運転時の場合を示しており、暖房運転時では反対に、人が入室したあと空調能力を下げ、退室したあと空調能力を高める。以下では、冷房運転時における本発明の実施例について説明する。

図３は、本発明の実施例に係る空気調和機の室内機における輻射温度センサおよび人感センサの検知エリア２を示す図（Ａ）と、本発明の実施例に係る空気調和機の室内機の外観図（Ｂ）と、本発明の実施例に係る空気調和機の室内機の輻射温度センサおよび人感センサの取り付け位置を拡大した図（Ｃ）である。

室内機１１は、室内の天井に設置されており、室内に露出する部分に意匠性を考慮して取り付けられる化粧パネルと、室内の空気を吸い込む吸込口と、室内に向けて空気を吹き出す吹出口と、が設けられる。また、室内機１１の筐体内部には図示しないが、送風機と、筐体に取り込んだ空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器と、が設けられる。

そして、輻射温度センサ１２と人感センサ１３，１４，１５，１６は化粧パネル１１のコーナー部に取り付けられている。輻射温度センサ１２は空調エリアの人や床、物の発する輻射温度の平均値を検知する。人感センサ１３〜１６は人や物の発する赤外線の変化量を検知する。

また、図示していないが、室内機１１は、屋外に設置される室外機と冷媒配管を介して接続されている。室外機は、その内部に冷媒を圧縮する圧縮機と、外気と冷媒を熱交換させる熱交換器と、熱交換器に送風する送風機と、室内機と情報を送受信する送受信部と、圧縮機や送風機の制御を行う制御部と、を備える。

本発明の内容を説明するために図４に人の入室があった場合の輻射温度と活動量の変化を示す。人感センサ１３〜１６による活動量は、人が入室して室内を移動している時と、退室しようとして室内を出口に向かって移動している時では同じ反応を示すため、人が入室したか退室したかが判別できない。

ここで本発明では輻射温度センサ１２の変化方向から人の入室と退室を見分ける。輻射温度センサ１２は検知エリア内の人や物や床の輻射温度を検知しており、検知エリア内にある程度の人数の人が入ると輻射温度が上昇する。

また、人が退室すれば輻射温度が下がる。これを利用して人の入室と退室を判別する。続いて人の入室を判定した時点から所定時間前の所定期間の活動量からおおよその人数を推定する。

図５に本発明の制御フローを示す。Ｓ１では輻射温度センサ１２で測定した輻射温度の変化量を用いて人の増減を判定する。

図６にＳ１の詳細を示す。輻射温度センサ１２は輻射温度を所定の間隔、例えば10秒おきに測定している。図６ではn=1は10秒を示す。輻射温度の変化量を測定するには、入室前の輻射温度Ｔ−入室後の輻射温度Ｔとしたいが、輻射温度だけでは入室開始と入室終了のタイミングを正確に判定することはできない。そのため、入室開始から入室終了までの時間を例えば10〜20人程度が会議室に入り終える時間として60秒(n=6)と設定する。

判定方法は会議室に人が順次入ってくる場合を想定すると、輻射温度Ｔが少しずつ上がってくるため、前回値（Ｔ(n-1)）と今回値（Ｔ(n)）との差を変化量とすると、変化量が小さくなり閾値にひっかからない恐れがある。そこで、前回値は輻射温度Ｔの60秒前までの平均値、つまりＴ(n-6)〜Ｔ(n-1)の平均とし、今回測定値Ｔ(n)との差Ｂが閾値Ｃを超えたら人が増加したと判断する。

閾値Ｂの値であるが、輻射温度センサ１２の測定値は人の増減がない場合でも例えば0.3℃程度のハンチングがあり、閾値を0.3以下にしてしまうと、人の増減が無いのに、増減があると誤判定してしまう。そのため実施例では閾値Ｂは0.4としている。

以上のように、輻射温度センサ１２が閾値Ｂ以上となるような所定以上の温度変化量を検知した場合に在室人数の増減があったと判断する。

次にＳ２では人感センサ１３〜１６の活動量から概略の人数を推定する。在室人数は人感センサ１３〜１６の活動量を基に推定する。本発明ではより実際の人数に近い値を推定するために人感センサ１３〜１６を複数個用いる。例えば本実施例では人感センサ１３〜１６は４つ用い、４つそれぞれが個別に活動量から人数を推定する。これにより同じ人を何回も測定してしまう誤判定を減らすことができる。

更に、表１に示すように判定人数が増えるにしたがい、同じ人を何回も測定してしまう可能性が上がるため、１人と判定するための活動量の閾値を上げて人数を判定しにくくする。例えば、２人目の判定は、「大」の活動量の場合には３回検知すると行われるが、３人目の判定は、４回検知しなければ行われない。なお、人数の増加に伴う回数の閾値の上げ方は、大きい活動量よりも小さい活動量の方を多くする。

Ｓ３ではＳ２で判定した人数に基づき、設定温度補正値を算出する。設定温度補正値は室温を適切な温度に保つため、人の人数つまり負荷変動の大きさに合わせて決定される必要がある。例えば１０人なら設定温度補正１℃、２０人なら２℃というようにする。

ただしこれはある定格能力の空調機の場合であり、定格能力が異なると判定した人数と設定温度補正値の関係を変える必要がある。本発明では設定温度を１℃変更すると例えば空調能力は定格能力の１０％程度変化することを利用する。例えば定格能力14kWの空調機であれば設定温度を１℃補正すると空調能力が1.4kW変化する。

ここで、人の発熱量は一般的に0.1kWとされている。すなわち、人の発熱量が1.4kWになれば設定温度を１℃変更してもよいことになる。人の発熱量1.4kWに達するためには、1.4(kW)÷0.1(kw)=14(人)となり、14人を検知した場合に設定温度１℃を補正する。この方法であれば、定格能力が異なる空調機でも適切な設定温度補正値を与えることができる。

Ｓ４ではＳ３で算出された設定温度補正値を更新するか否かを決定する。例えば今回算出された設定温度補正値が前回と同符号かつ今回値の絶対値の方が大きければ、人が更に増えた、または更に減ったと考えられるため、今回値に更新する。

前回と今回で符号が変わった場合は人が増えていた状態から人が減ったと考えられるため、その差分だけ空調能力を変化させる必要があるため、今回値を加算する。算出された設定温度補正が０であった場合や、今回値の絶対値の方が小さい場合は更新しない。

一例を挙げて説明すると、冷房運転時で設定温度が２５℃である場合、まず人の入室があり補正値として−１℃が算出されると設定温度が２４℃に更新される。その後、さらに人の入室があり補正値として前回と同符号かつ絶対値が大きい−２℃が算出されると設定温度は今回値により２３℃に更新される。続いて、今度は人の退室があり補正値として前回と異なる＋１℃が算出されると設定温度に加算されて２４℃に更新される。

なお、初回の補正の場合、設定温度補正が０でなければそのまま補正がされる。ここまでの制御のとおり、Ｓ１により輻射温度センサ１２が所定以上の温度変化量を検知することで人の増減があると判定し、Ｓ２により人感センサ１３〜１６も所定以上の活動量を検知することで、Ｓ３により必要な設定温度の補正値が算出され、設定温度が補正されることになる。

次にＳ６では設定温度補正値をクリアするかどうかを判定する。判定方法は所定時間経過後に室温が設定温度を補正した方向に変化していたら、本制御が効いたとして設定温度補正をクリアする。

例えば冷房時、設定温度２７℃でマイナス側に設定温度補正していた場合、室温が２７℃より低くなっていれば設定温度補正をクリアする。設定温度を補正した方向に変化していなかった場合は、制御が効いていないと考えられるため、能力補正運転を継続する。更に所定時間経過した場合は、室温の変化に関係なく設定温度補正をクリアする。

このように、Ｓ６では、室温が設定温度の補正した方向に変化したときに補正前の設定温度に戻す方法と、所定時間の経過により補正前の設定温度に戻す方法で、設定温度補正をクリアする。

以上のように、本実施例では、輻射温度センサ１２が所定以上の温度変化量を検知し、かつ、人感センサ１３〜１６が所定以上の活動量を検知した場合に設定温度を補正することで、入退室による在室人数の増減に対して早期にかつ適切に空調制御を行うことができる。

ここで、本実施例では設定温度を補正することで空調能力を増減させるが、室外機に設けられる圧縮機の回転数を変更する信号を直接送信するようにしても良い。具体的には、冷房運転時に輻射温度センサ１２が検知する温度変化量がプラスのときは圧縮機の回転数を上げる信号を送信し、マイナスのときは回転数を下げる信号を送信する。また、暖房運転時は反対に、輻射温度センサ１２が検知する温度変化量がプラスのときは圧縮機の回転数を下げる信号を送信し、マイナスのときは回転数を上げる信号を送信する。

なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…空調エリア
２…輻射温度センサおよび人感センサの検知エリア
１１…室内ユニット（化粧パネル）
１２…輻射温度センサ
１３〜１６…人感センサ

Claims (10)

1. 室内の天井に設置される筐体と、該筐体の内部に設けられる送風機及び熱交換器と、前記筐体内部に室内空気を吸い込む吸込口と、該吸込口から吸い込んだ空気を前記送風機により室内へ吹き出す吹出口と、を備える空気調和機の室内機において、
   空調対象エリアの輻射温度を検知する輻射温度センサと、空調対象エリアの人体動作を検知する人感センサと、を備え、
   前記輻射温度センサが所定以上の温度変化量を検知し、かつ、前記人感センサが所定以上の活動量を検知した場合、
   室内の設定温度を補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を変更する信号を送信することを特徴とする空気調和機の室内機。
2. 請求項１に記載の空気調和機の室内機において、
   冷房運転が実行されている場合、
   前記温度変化量がプラスのときには、前記設定温度をマイナスに補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を上げる信号を送信し、
   前記温度変化量がマイナスのときには、前記設定温度をプラスに補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を下げる信号を送信することを特徴とする空気調和機の室内機。
3. 請求項１に記載の空気調和機の室内機において、
   暖房運転が実行されている場合、
   前記温度変化量がプラスのときには、前記設定温度をマイナスに補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を下げる信号を送信し、
   前記温度変化量がマイナスのときには、前記設定温度をプラスに補正、または、外部に設けられる圧縮機の回転数を上げる信号を送信することを特徴とする空気調和機の室内機。
4. 請求項２または請求項３に記載の空気調和機の室内機において、
   室内空気の温度を検知する吸込温度センサを備え、前記設定温度を補正した後、前記吸込温度センサが検知する吸込温度が補正した方向に変化した場合、補正した設定温度を補正前の設定温度に戻すことを特徴とする空気調和機の室内機。
5. 請求項２または請求項３に記載の空気調和機の室内機において、
   前記設定温度を補正した後、所定時間が経過したら補正した設定温度を補正前の設定温度に戻すことを特徴とする空気調和機の室内機。
6. 請求項２または請求項３に空気調和機の室内機において、
   前記人感センサが検知した活動量に基いて設定温度の補正値が決定されることを特徴とする空気調和機の室内機。
7. 請求項６に記載の空気調和機の室内機において、
   それぞれが異なる検知範囲を有する複数の人感センサを備え、
   前記活動量の検知は、前記複数の人感センサが個別に行うことを特徴とする空気調和機の室内機。
8. 請求項２または請求項３に記載の空気調和機の室内機において、
   前記人感センサの検知した活動量から推定される在室人数の増減量と空気調和機の定格推定能力に基いて設定温度の補正値が決定されることを特徴とする空気調和機の室内機。
9. 請求項２または請求項３に記載の空気調和機の室内機において、
   前記設定温度が補正された後に、再度、前記前記輻射温度センサが所定以上の温度変化量を検知し、かつ、前記人感センサが所定以上の活動量を検知したとき、今回の補正値が前回と同符号であって前回よりも絶対値が大きい場合、今回の補正値により補正した設定温度に更新されることを特徴とする空気調和機の室内機。
10. 請求項２または請求項３に記載の空気調和機の室内機において、
    前記設定温度が補正された後に、再度、前記前記輻射温度センサが所定以上の温度変化量を検知し、かつ、前記人感センサが所定以上の活動量を検知したとき、今回の補正値が前回と逆符号である場合、今回の補正値を前回補正した設定温度に加算することを特徴とする空気調和機の室内機。