JP2017058023A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なモータを用いて精度の高い赤外線検出を可能とした空気調和機の提供。【解決手段】センサ群素子体２１ａを有するセンサ基板２１と、センサ基板２１を回動させるモータ２３と、センサ基板２１とモータ２３とを保持するセンサ筐体２０とを有する赤外線センサ１４を備え、センサ筐体２０は、赤外線センサ１４が人または部屋の温度を検出する場合のモータ２３の回転方向とは反対の方向にセンサ基板２１を付勢するコイルバネ２７を備える。これにより、人または部屋の温度を検出する回動時にはバックラッシュによる位置ずれのない駆動が実現でき、精度の高い温度検出が可能になる。【選択図】図９

Description

本発明は空気調和機、特にその空調制御に用いる赤外線センサの構成に関するものである。

一般に空気調和機は、部屋内の空気の温度を検出する温度センサに加え、赤外線センサを設けて、部屋の温度、例えば人位置とともに床面温度を検出し、この人がいる位置を快適にする空調制御が主流となりつつある。

また、上記以外にも赤外線センサを活用して空調制御するものの中には、当該赤外線センサにより更に人数や人の活動量をも検出し、その出力に基づき空調負荷を算出して空調を行う等、数多くの制御手法が実用化され、快適な空間とする制御を実現している。

このような赤外線センサを用いて空調制御を行う空気調和機は、本体の前面部に赤外線センサを設け、この赤外線センサを左右に回動させて部屋内の温度状態を検出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は上記特許文献１記載の空気調和機を示し、この空気調和機は本体１０１の前面略中央部に人体及び床温を検出する赤外線センサ１０２を設け、この赤外線センサ１０２を左右に回動させて部屋の中にいる人と床面温度を検出し、これら両方の情報に基づき風向、風量、圧縮機回転数の少なくともいずれか一つを制御して、空調するようになっている。

特開２００９−９２２５２号公報

上記従来の赤外線センサを用いた空気調和機は、赤外線センサからの出力に基づいて高度な空調制御が可能となり、その空調空間の快適性をかなり高いものとすることができるようになってきている。

しかしながら、上記快適な制御を実現するためには前記赤外線センサによる温度検出の解像度を上げ精度のよいものとする必要がある。そのため、赤外線センサはこれを回動させるモータを停止位置精度の高いサーボモータ等としてあり、コスト高になる、という課題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、安価なモータを用いて精度の高い赤外線検出を可能とした空気調和機を提供するものである。

本発明は上記目的を達成するため、センサ素子を有するセンサ基板と、前記センサ基板を回動させるモータと、前記センサ基板と前記モータとを保持するセンサ筐体とを有する赤外線センサを備え、前記センサ筐体は、前記赤外線センサが人または部屋の温度を検出する場合の前記モータの回転方向とは反対の方向に前記センサ基板を付勢する付勢手段を備えるものである。

本発明は、上記構成によって、コストアップを抑制しつつ精度の高い赤外線検出が実現でき、空調制御の精度を高めてより快適な空調ができる空気調和機を安価に提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の外観斜視図 同空気調和機の赤外線センサ設置部分を示すための外観斜視図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 同空気調和機の赤外線センサを設置したセンサ保持枠体の分解斜視図 同空気調和機の赤外線センサの設置部分を示す正面透視斜視図 同空気調和機の赤外線センサの設置部分を示す半裁斜視図 同空気調和機の赤外線センサの斜視図 同空気調和機の赤外線センサの分解斜視図 同空気調和機の赤外線センサのセンサ筐体にセンサ基板保持部を組み込んだ状態の斜視図 同空気調和機の赤外線センサのセンサ基板保持部を示す斜視図 （ａ）同空気調和機の赤外線センサのセンサ基板保持部の正面図、（ｂ）同（ａ）に示すセンサ基板保持部のＣ−Ｃ断面図 従来の空気調和機の外観斜視図

第１の発明は、センサ素子を有するセンサ基板と、前記センサ基板を回動させるモータと、前記センサ基板と前記モータとを保持するセンサ筐体とを有する赤外線センサを備え、前記センサ筐体は、前記赤外線センサが人または部屋の温度を検出する場合の前記モータの回転方向とは反対の方向に前記センサ基板を付勢する付勢手段を備えるものである。

これにより、赤外線を検出する回動時にはバックラッシュによる位置ずれのない駆動が実現でき、精度の高い赤外線検出が可能になるとともに、ステッピングモータのような安価なモータを用いて赤外線検出を行うことが可能となる。すなわち、コストアップを抑制しつつ精度の高い赤外線検出ができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記赤外線センサは、人または部屋の温度を検出する場合の前記モータの回転方向とは反対の方向に回動するときには、前記温度を検知しないものである。

これにより、赤外線センサを駆動するモータとして、バックラッシュを防止する機能を持たないモータ、すなわち一般市販の安価で汎用性の高いモータを使用しても、精度の高い赤外線検出が可能になる。

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）
本実施の形態の空気調和機は、冷媒配管及び制御用配線等により互いに接続された室内機と室外機とで構成され、室外機には圧縮機が設けられている。

図１〜図４はこの空気調和機の室内機を示している。図１〜図４、特に図３に示すよう
に、室内機の外観を構成する空気調和機本体１は、空気を吸い込む吸込み口２と、熱交換された空気を吹き出す吹出し口３とを備えている。吸込み口２は、空気調和機本体１の天面部分の吸込み開口２ａに本体前面の開口部分２ｂを合わせた形となっている。また、空気調和機本体１は、空気調和機本体１の前面を覆う前面パネル４を備えている。

空気調和機本体１の内部には、室内空気に含まれる塵埃を補足するためのフィルタ５と、取り入れた室内空気を熱交換する熱交換器６と、吸込み口２からフィルタ５を通して取り入れた室内空気を熱交換器６で熱交換して吹出し口３から室内に吹き出すための気流を発生させる貫流式のファン７とが設けられている。

吹出し口３には、当該吹出し口３を開閉するとともに、空気の吹出し方向を上下方向に変更することができる上下風向変更板８が設けられている。上下風向変更板８は、上羽根８ａと下羽根８ｂとからなり、上羽根８ａ、下羽根８ｂはそれぞれ、左右両端のいずれかの回転軸において、ステッピングモータ等からなる駆動モータの回転軸に連結されている（図示せず）。そして、この駆動モータの動作により、上羽根８ａ、下羽根８ｂは、それぞれ上下方向に回動する。なお、上下風向変更板８は上羽根８ａと下羽根８ｂからなるものではなく一つの羽根で構成されるものであってもよい。

また、ファン７の下流側から吹出し口３の上流側に至る通風路９には、空気の吹出し方向を左右に変更することができる複数枚の左右風向変更羽根１０が設けられている。複数枚の左右風向変更羽根１０は、動きを連動させる連結桟により連結され、連結桟はステッピングモータ等からなる駆動モータの回転軸に連結されている（図示せず）。そして、この駆動モータの動作により、複数枚の左右風向変更羽根１０は、それぞれ左右方向に回動する。

また、前記空気調和機本体１の天面と前面パネル４とフィルタ５との間には電装ユニット１１が配置してある。この電装ユニット１１は空気調和機本体１を構成する台枠の一部を利用して装着してあり、前記ファン７、上下風向変更板８、左右風向変更羽根１０、圧縮機等を制御して当該空気調和機の運転を制御するようになっている。

ここで、上記のような構成を持つこの空気調和機には、前記空気調和機本体１の前面部分すなわち前面パネル４と、吹出し口３との間にセンサ保持枠体１２が設けてある。センサ保持枠体１２の前面は、略垂直に設けられた前面パネル４に対して、傾斜して設けられている。

上記センサ保持枠体１２には、図２及び図５に示すようにその一方端側に人体を検知する人体検知センサ１３、他方端側に床面や壁面等の温度或いは人体の表面温度もしくはその両方を検出する赤外線センサ１４が組み込んである。

更に前記センサ保持枠体１２の前面は、前記センサ保持枠体１２に貼付け装着した赤外線透過型の１枚の樹脂製の装飾シート１５（図５参照）で覆われている。つまり、人体検知センサ１３及び赤外線センサ１４の前方は装飾シート１５で覆われ、人体検知センサ１３及び赤外線センサ１４は、当該装飾シート１５を介して、人体や部屋内の温度を検出するように構成してある。

上記人体検知センサ１３は、人体から放射される赤外線を検知する焦電素子型の赤外線センサを備え、空調すべき部屋内の赤外線量の変化により人存否と人移動を検出するものである。人体検知センサ１３は、センサ保持枠体１２には固定状態で取り付けてある。

一方、前記赤外線センサ１４は、多数の熱電素子型のセンサ素子を配列したセンサ群素
子体を備え、空調すべき部屋の床面や壁面等の温度或いは人体の表面温度もしくはその両方の温度を赤外線量によって検出するものである。赤外線センサ１４は、部屋全域の温度状態を検出できるように左右に回動自在として、センサ保持枠体１２に取り付けられている。

以下、その回動構成について図３〜図１２を用い説明する。

まず上記人体検知センサ１３および赤外線センサ１４を組み込んだセンサ保持枠体１２の構成を説明する。図３〜図５に示すように、センサ保持枠体１２は、その外周縁に設けた枠部１６の背部にカバー体１７を装着して、人体検知センサ１３および赤外線センサ１４を覆う構成としてある。センサ保持枠体１２は、その両端部を空気調和機本体１に枢支して手前側に回動可能となっている。センサ保持枠体１２を手前側に回動させることにより背部側に位置するフィルタ５を容易に着脱できるようにしてある。

また、図２及び図６に示すように、センサ保持枠体１２の前面の赤外線センサ１４のセンサ群素子体２１ａ（後述する図８参照）に対向する位置には、略円形の孔であるセンサ窓１８が設けられている。また、センサ保持枠体１２の前面には、前記センサ窓１８を中心に左右方向へ延びる凹状溝１９が設けてあり、この凹状溝１９の底は前記センサ窓１８部分から左右両端部に向かって前方へとせり出しながら傾斜する構成としてある。

そして、上記センサ窓１８に対向すべくセンサ保持枠体１２の内側に赤外線センサ１４が組み込んである。

図７に示すように、カバー体１７は、赤外線センサ１４、より具体的には、後述するセンサ筐体２０を、センサ保持枠体１２に保持するためのセンサ保持リブ１２ａを備えている。また、カバー体１７は、赤外線センサ１４、より具体的には、センサ筐体２０の側方に突出するセンサ側方リブ１２ｂを備えている。センサ保持リブ１２ａ及びセンサ側方リブ１２ｂは、カバー体１７の内面から赤外線センサ１４側に突出するリブである。

図８〜図１２に示すように、上記赤外線センサ１４は、センサ筐体２０の下部に、センサ基板２１を有するセンサ基板保持部２２を設け、このセンサ基板保持部２２を前記センサ筐体２０の上部に設けたモータ２３、例えばステッピングモータで矢印に示す如く、左右方向に回動可能としている。これにより、センサ基板２１に設けられたセンサ群素子体２１ａは、左右方向に回動し、前記センサ窓１８及び前記凹状溝１９を介し部屋内の全域をスキャンできる。

図８〜図１２に示すように、センサ基板保持部２２は、開口２２ａを備えている。また、センサ基板保持部２２は、上部に中空軸部２８を備えている。また、開口２２ａの両側には、センサ基板２１を保持する受けリブ２５と係止片２６とが設けられている。係止片２６は、開口２２ａを挟んで一対に設けられている。

図１１、図１２に示すように、センサ基板２１は、モータ２３によって駆動されるセンサ基板保持部２２に嵌め込まれている。センサ基板２１は、受けリブ２５と係止片２６とによって、センサ基板保持部２２に係合、保持されている。

図１１、図１２に示すように、センサ基板保持部２２は、その中空軸部２８をセンサ筐体２０に貫設し、センサ筐体２０上に配置した前記モータ２３の軸２３ａに仲介軸２３ｂを介し嵌合してあり、モータ２３の回転に伴って回動するようになっている。

そして、上記センサ基板保持部２２とセンサ筐体２０との間にコイルバネ２７を懸架し
てある。コイルバネ２７は、軸２３ａの時計周りおよび反時計回りのいずれか一方の回転方向に中空軸部２８を付勢している。そして、コイルバネ２７が付勢する方向は、前記センサ基板保持部２２が部屋温度を検出する場合に、軸２３ａを回転させる方向とは反対の方向としている。例えば、センサ基板保持部２２が部屋温度を検出する場合の軸２３ａの回転方向が時計回りであれば、コイルバネ２７は中空軸部２８を反時計周りに付勢する。

これによれば、軸２３ａの反回転方向側のモータ２３のギアの遊びがなくなるので、センサ基板保持部２２が部屋温度を検出する方向に回動する時には、モータ２３のバックラッシュを防止できる。

また、センサ基板保持部２２の中空軸部２８は、軸２３ａと同軸に配置されている。つまり、中空軸部２８は、ギアやリンクを介することなく、軸２３ａの径を拡大するための仲介軸２３ｂのみを介して、モータ２３の軸２３ａに直結されている。これによれば、モータ２３が有するギアの遊びの影響を最小限に抑制できる。

また、図１１に示すように、センサ基板２１に接続されるリード線は、中空軸部２８の内部を通されている。これによれば、センサ基板保持部２２は、軸２３ａと同軸に配置されているにもかかわらず、センサ基板保持部２２が回転することによる張力をリード線にかけることがない。このため、リード線が断線することを防止できる。

また、前記センサ基板保持部２２とモータ２３とはセンサ筐体２０に一体に組み付けてユニット化してある。

なお、この実施の形態では、上記モータ２３は部屋内の温度を検出するための回動範囲を超えてセンサ基板保持部２２を回動させることができるようにしてあり、赤外線センサ１４は装飾シート１５を介することなくセンサ保持枠体１２自体の温度も検出可能としてある。より具体的には、赤外線センサ１４は、前記センサ保持枠体１２の側方に位置するセンサ側方リブ１２ｂの温度を検出するようにしてある。

そして、上記赤外線センサ１４によって検出した部屋の温度を、前記センサ保持枠体１２の温度で補正することで、装飾シート１５の温度の影響を補正することができる。

また、この実施の形態では、前記赤外線センサ１４および人体検知センサ１３を設けたセンサ保持枠体１２には、更にその略中央部に前記電装ユニット１１によって制御される空気調和機の運転状態を表示する表示部３４が設けてある。

この表示部３４は、図３に示すように、センサ保持枠体１２の内面に配置したプリント基板３５上のＬＥＤ３６と、このＬＥＤ３６からの光を導く導光体３７から構成してあり、上記導光体３７の先端発光面３７ａをセンサ保持枠体１２の端縁に設けて、このセンサ保持枠体１２の端縁と前面パネル４の端縁とが接する角部Ｘが発光するようにしてあり、センサ保持枠体１２の前面側及び前面パネル４の前方側の二方向から導光体の発光を確実に視認することができるようにしてある。

以上のように構成された空気調和機について、次にその作用効果について説明する。

まずこの空気調和機は、吸込み口２から吸いこんだ空気を熱交換器６で熱交換して吹出し口３より吹出し、部屋の空調を行う。そしてセンサ保持枠体１２に設けた人体検知センサ１３が人存否と人移動を検出するとともに、赤外線センサ１４が左右に回動して空調すべき部屋の床面や壁面等の温度或いは人体の表面温度もしくはその両方の温度を検出し、それらの温度出力に基づき電装ユニット１１がファン７、上下風向変更板８、左右風向変
更羽根１０、圧縮機等を制御して空調を行う。

赤外線センサ１４は、左右いずれか一方、例えば右方向に回動する場合に、部屋の床面や壁面等の温度或いは人体の表面温度もしくはその両方の温度を検出する。

この時、赤外線センサ１４のセンサ基板保持部２２は、コイルバネ２７の附勢力によって、回動する方向とは逆方向の力を受ける。このため、モータ２３自体にバックラッシュがあっても、このバックラッシュの影響を受けることなくモータ制御パルスの指示通り正確な位置に回転、停止して、精度の高い温度検出を行うことができる。

一方、赤外線センサ１４は、上述の温度を検出する方向（例えば、右方向）と反対の方向に回動する場合には、単に初期位置に戻るだけとし、部屋の温度等を検出しない。

そして、上記赤外線センサ１４が検出した温度出力は電装ユニット１１内の制御部（図示せず）に送られ、制御部すなわち電装ユニット１１はこの温度出力に基づいて部屋の温度状態を検出し、この温度状態に応じて、圧縮機、ファン７、上下風向変更板８、左右風向変更羽根１０等を制御して空気調和を行う。

したがって、この空気調和機はモータ２３にバックラッシュがあっても、これに影響されることなく部屋の温度状態を正確な解像度で検出することができ、精度の高い空調制御が可能となる。

しかも、上記バックラッシュはセンサ基板保持部２２とセンサ筐体２０との間にコイルバネ２７を懸架して解消するようにしているから、モータ２３は、サーボモータのような高価なモータを使用する必要がない。すなわち、モータ２３として、一般市販の安価で汎用性の高いモータを使用することができる。このため、赤外線センサ１４の大幅なコストダウンが実現できる。

また、前記赤外線センサ１４は、センサを装着したセンサ基板保持部２２と、このセンサ基板保持部２２を回動させるモータ２３とを、センサ筐体２０に一体にしてユニット化してあるから、センサ筐体２０をセンサ保持枠体１２に取付けるだけで簡単に装着できる。したがって、センサ筐体２０、センサ基板保持部２２、モータ２３を別々に取付ける場合に比べその組み立て工数を低減でき、コストダウンを図ることができる。

更に、前記赤外線センサ１４を装着したセンサ保持枠体１２は、センサ窓１８を中心に左右方向へ延びる凹状溝１９を有していて、その凹状溝１９の底が前記センサ窓１８部分から左右両端部に向かって前方へとせり出すように傾斜しているから、センサ保持枠体１２のセンサ窓１８に対向させて設けた赤外線センサ１４はセンサ保持枠体１２の表面から奥まったところに設けていても、凹状溝１９の底の傾斜に沿って広角度に部屋内の温度を検出することができる。

したがって、センサ保持枠体１２の前面をフラットのまま維持してその表面から赤外線センサ１４を突出させることなく部屋内の温度状態を検出することができ、広範囲の温度検出を可能としつ外観デザインの良好なものとすることができる。

しかも、前記赤外線センサ１４の前方を装飾シート１５によって覆っているので、赤外線センサ１４が外部から見えず、違和感のないものとすることができる。また、センサ筐体２０の回動部分の隙間に塵埃が溜まることもない。

なお、この実施の形態の空気調和機は、前記赤外線センサ１４は上記した如くその前方
を装飾シート１５で覆っているので、当該装飾シート１５の温度をも検出し、その影響を受けることになる。しかし、装飾シート１５は赤外線透過性を有するシートのため、装飾シート１５自体の温度のみを直接検知することは困難である。

しかしながら、この空気調和機では、赤外線センサ１４が装飾シート１５を装着したセンサ保持枠体１２だけの温度を検出する位置まで回動可能となっており、この位置で装飾シート１５を介することなくセンサ保持枠体１２の温度を検出し、この温度を取り込んで、部屋温度を補正する。

したがって、この空気調和機は赤外線センサ１４が装飾シート１５の温度の影響を受けて部屋の温度状態を誤検出することがなく、正確に部屋の温度状態を検出するので、更に精度の高い空調制御が可能となる。

しかも、上記センサ保持枠体１２の温度検出は赤外線センサ１４を利用して行っているので、別途、専用の温度センサ等を設ける必要がなく、構成を簡素化し、かつ温度補正のためのコストアップを抑制することもできる。

また、前記赤外線センサ１４を設けたセンサ保持枠体１２は表示部３４を備え、この表示部３４はＬＥＤ３６からの光を導く導光体３７の先端をセンサ保持枠体１２の端縁に設けて、このセンサ保持枠体１２の端縁と前面パネル４の端縁とが接する角部Ｘで発光するようにしてあるから、センサ保持枠体１２の前面側及び前面パネル４の前方側の二方向から導光体３７の発光を確実に視認することができる。したがって、表示部３４の点灯状態を空気調和機本体１の近傍はもちろん遠くからでも正確に視認することができ、使い勝手の良いものとすることができる。

以上、本発明に係る空気調和機について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上のように本発明は、コストアップを抑制しつつ精度の高い赤外線検出が実現でき、空調制御の精度を高めてより快適な空調ができる空気調和機を安価に提供することができる。したがって、一般家庭用はもちろん業務用の空気調和機等にも幅広く適用できる。

１ 空気調和機本体
２ 吸込み口
３ 吹出し口
４ 前面パネル
５ フィルタ
６ 熱交換器
７ ファン
８ 上下風向変更板
９ 通風路
１０ 左右風向変更羽根
１１ 電装ユニット
１２ センサ保持枠体
１２ａ センサ保持リブ
１２ｂ センサ側方リブ
１３ 人体検知センサ
１４ 赤外線センサ
１５ 装飾シート
１６ 枠部
１７ カバー体
１８ センサ窓
１９ 凹状溝
２０ センサ筐体
２１ センサ基板
２１ａ センサ群素子体
２２ センサ基板保持部
２２ａ 開口
２３ モータ
２３ａ 軸
２３ｂ 仲介軸
２５ 受けリブ
２６ 係止片
２７ コイルバネ（付勢手段）
２８ 中空軸部
３４ 表示部
３５ プリント基板
３６ ＬＥＤ
３７ 導光体

Claims (2)

1. センサ素子を有するセンサ基板と、前記センサ基板を回動させるモータと、前記センサ基板と前記モータとを保持するセンサ筐体とを有する赤外線センサを備え、
   前記センサ筐体は、前記赤外線センサが人または部屋の温度を検出する場合の前記モータの回転方向とは反対の方向に前記センサ基板を付勢する付勢手段を備える空気調和機。
2. 前記赤外線センサは、人または部屋の温度を検出する場合の前記モータの回転方向とは反対の方向に回動するときには、前記温度を検知しない空気調和機。