JP2019190766A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業空間に障害物がある場合であっても、上下方向に温度差のある温度分布を形成でき、人の作業効率向上を支援できる空気調和装置を提供する。【解決手段】この発明に係る空気調和装置は、吹出口２０が形成された本体と、吹出口２０から吹き出す空気の上下風向を変更可能な風向可変手段と、予め設定された対象範囲内の物体を検出可能な物体検出手段と、を備える。風向可変手段は、上下風向を吹出口２０から吹き出す空気が目標平面部に当たるようにする。目標平面部は、前記対象範囲内において上下方向に延びて存在する平面部のうち本体に最も近いものである。【選択図】図１

Description

この発明は、空気調和装置に関するものである。

空気調和装置において、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赤外線センサにより構成された人感センサユニットの検知信号に基づいて、上下風向変更羽根の下羽根と上羽根との間隔を調整することにより、室内機の吹出口から吹き出される空気を上部空間と下部空間に向けるように分配し、当該分配される空気の風量を調整し、空調すべき室内における上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールしようとするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−０３１８９５号公報

このように、特許文献１に示されるような空気調和装置においては、上下風向変更羽根の下羽根と上羽根との間隔を変えることで上部空間と下部空間とに送る風の風量を変えて上部空間と下部空間の温度差を形成しようとするものである。しかしながら、空調すべき室内（作業空間）に家具等の障害物がある場合、障害物に気流を阻まれて上下方向に温度差のある温度分布が形成できず、人の作業効率向上を支援できるような温熱的環境を形成することが困難となる可能性がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、作業空間に家具等の障害物がある場合であっても、上下方向に温度差のある温度分布を形成でき、人の作業効率向上を支援することが可能である空気調和装置を得ることにある。

この発明に係る空気調和装置は、吹出口が形成された本体と、前記吹出口から吹き出す空気の上下風向を変更可能な風向可変手段と、予め設定された対象範囲内の物体を検出可能な物体検出手段と、を備え、前記風向可変手段は、前記上下風向を前記吹出口から吹き出す空気が目標平面部に当たるようにし、前記目標平面部は、前記対象範囲内において上下方向に延びて存在する平面部のうち前記本体に最も近いものである。

この発明に係る空気調和装置によれば、作業空間に家具等の障害物がある場合であっても、上下方向に温度差のある温度分布を形成でき、人の作業効率向上を支援することが可能であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る空気調和装置が設置された作業空間の構成を模式的に示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室内機の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置が設置された作業空間の構成を模式的に示す平面図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図４は、この発明の実施の形態１に係るものである。図１は空気調和装置が設置された作業空間の構成を模式的に示す側面図である。図２は空気調和装置の室内機の斜視図である。図３は空気調和装置の制御系統の構成を示すブロック図である。そして、図４は空気調和装置が設置された作業空間の構成を模式的に示す平面図である。

この実施の形態に係る空気調和装置は、図１に示すような作業空間１００を空気調和の対象としている。作業空間１００は、例えば１つの部屋の内部空間である。この実施の形態に係る空気調和装置は、室内機１を備えている。室内機１は、作業空間１００に係る部屋の壁面５２又は天井面５４に設置される。ここで説明する構成例では、室内機１は、天井面５４に設置されている。

次に図１に加えて図２も参照しながら、室内機１の構成について説明する。室内機１は、筐体３０を備えている。室内機１の筐体３０は、略直方体形を呈する箱状に形成されている。室内機１の筐体３０の下部には、矩形状又は正方形状の下面パネル３１が設けられている。筐体３０の下面パネル３１には、吸込口５及び吹出口２０が形成されている。

吸込口５は、外部から筐体３０の内部に空気を取り込むための開口である。吸込口５は、下面パネル３１の中央に配置されている。吹出口２０は、筐体３０の内部から外部へと空気を排出するための開口である。吹出口２０は、下面パネル３１における吸込口５の周囲に配置されている。この構成例では、吹出口２０は、下面パネル３１の各辺に沿って４つ設けられている。このように、室内機１は、吹出口２０が形成された本体を備えている。

それぞれの吹出口２０には、ルーバー２が設けられている。ルーバー２は、吹出口２０から吹き出す空気の上下方向の吹き出し角度を調整するためのものである。ルーバー２は、矩形板状を呈する部材である。ルーバー２の一端は、吹出口２０のパネル中央側の縁部に回動可能に取り付けられている。この一端を軸にしてルーバー２を回動させることで、吹出口２０から吹き出す空気の上下方向の吹き出し角度を変更できる。

以上のように構成された、この実施の形態におけるルーバー２は、吹出口２０から吹き出す空気の上下風向を変更可能な風向可変手段の例である。なお、この構成例では、ルーバー２の向きを最も上向きにすることで、吹出口２０をルーバー２で閉塞できる。ルーバー２で閉塞することで、一部の吹出口２０からの送風を停止させることが可能である。

筐体３０の内部には、吸込口５から吹出口２０へと通じる風路が形成されている。風路中には、いずれも図示しない熱交換器及び送風ファンが設置されている。熱交換器は、風路を流れる空気と熱交換して、風路を流れる空気を加熱又は冷却する。空気を加熱するか冷却するかは、室内機１が暖房運転であるか冷房運転であるかによる。具体的には、暖房運転時には熱交換器は空気を加熱する。一方、冷房運転時には熱交換器は空気を冷却する。

熱交換器は、風路を流れる空気を加熱又は冷却することで、当該空気の温度、湿度等を調整し、調和空気を生成する。熱交換器は、このようにして、吸込口５から吸い込まれた空気と熱交換して調和空気を生成する。なお、暖房運転時には、調和空気として温風が生成され、冷房運転時には、調和空気として冷風が生成される。

送風ファンは、吸込口５から吹出口２０へと向かう空気流を風路中に生成するためのものである。送風ファンが動作すると、吸込口５から吹出口２０へと向かう空気流が風路中に生成され、吸込口５から空気が吸い込まれ、吹出口２０から空気が吹き出される。吸込口５から吸い込まれた空気は、室内機１の内部の風路を、熱交換器、送風ファンの順に通過する空気流となり、吹出口２０から吹き出す。この際、送風ファンの風下側に配置されたルーバー２により、吹出口２０から吹き出される風の方向（送風方向）が調整（変更）される。

室内機１の筐体３０の下面パネル３１には、温度センサ３及び表面温度センサ４が取り付けられている。温度センサ３は作業空間１００内の空気の温度を検出するセンサである。

表面温度センサ４は、例えば、一方向に並べた複数のサーモパイルを備えている。複数のサーモパイルのそれぞれは、赤外線の受光及び温度の検出を個別に実行可能な素子を有している。そして、表面温度センサ４は、複数のサーモパイルの前述の一方向と直交する方向の向きを変えることができる。このようにすることで、表面温度センサ４は、一方向に並んだ複数のサーモパイルのそれぞれを走査させて、室内機１の下方の予め設定された対象範囲内について表面温度を検出することができる。この対象範囲は、作業空間１００内の全体をカバーすることが望ましい。

表面温度センサ４は、このような構成により、前述した対象範囲内を走査して当該範囲内の表面温度分布を非接触で取得する。表面温度センサ４の検出結果、すなわち、表面温度センサ４により取得した表面温度分布データを、後述するコントローラ部６等で処理することで、作業空間１００内の床面５１及び壁面５２、机５３等の障害物、人（作業者５０）を含む熱源の有無等を検出できる。また、作業空間１００内に作業者５０がいる場合、当該作業者５０の位置及び皮膚温度を検出できる。なお、表面温度分布データは、熱画像データともいう。

次に、図３を参照しながら、室内機１の制御系統の構成について説明する。室内機１は、コントローラ部６及び制御基板１０を備えている。コントローラ部６は、表面温度センサ４の動作を制御し、表面温度センサ４から出力された表面温度分布データの処理を行うものである。コントローラ部６は、情報取得部７、作業性判定部８及び位置判定部９を備えている。

情報取得部７は、表面温度センサ４から出力された表面温度分布データを取得する。位置判定部９は、情報取得部７が取得した表面温度分布データに基づいて、前述した対象範囲内の物体の位置を判定する。位置判定部９が位置を判定する物体には、例えば、作業者５０、床面５１、壁面５２及び机５３等が含まれる。位置判定部９は、表面温度の違い及び表面温度の分布形状等から、これらの物体の位置を特定する。以上のように構成された、この実施の形態における表面温度センサ４及びコントローラ部６は、前述した対象範囲内の物体を検出可能な物体検出手段の例である。

作業性判定部８は、情報取得部７が取得した表面温度分布データからの作業者５０の作業性を判定する。具体的に例えば、作業性判定部８は、まず、位置判定部９が判定した作業者５０の位置の情報を用いて、この作業者５０の皮膚温度を検出する。そして、作業者５０の皮膚温度に基づいて、この作業者５０の作業性を判定する。例えば、作業者５０の皮膚温度からこの作業者５０の体感温度を推定できる。そして、体感温度が高過ぎたり、低過ぎたりする場合には、作業性判定部８は、作業者５０の作業性が低下していると判定する。

以上のように構成された、この実施の形態における表面温度センサ４及びコントローラ部６は、前述した対象範囲内の人の作業性を検出する作業性検出手段の例でもある。そして、この実施の形態の構成例では、作業性検出手段は、前述した対象範囲内の人の皮膚温度を検出し、当該人の皮膚温度から当該人の作業性を判定する。

なお、人の皮膚温度からでなく、その他の生体情報から人の作業性を判定するようにしてもよい。その他の生体情報として、具体的に例えば、人の呼吸、脳波、心拍リズム、交感神経と副交感神経のバランス特徴、視点距離、瞳孔経又はまばたき回数等が挙げられる。このような生体情報から人の作業性を判定する場合、生体情報を検出するためウェアラブルセンサ又は生体情報センサを設ける。

制御基板１０には、室内機１を含む空気調和装置の運転動作全般を制御するための制御回路が搭載されている。制御基板１０は、情報処理部１１、制御部１２、風向ルーバー制御部１３、圧縮機制御部１４及びファンモータ制御部１５を備えている。

風向ルーバー制御部１３は、ルーバー２の向きを制御して吹出口２０から吹きだす空気の風向を変更する。圧縮機制御部１４は、空気調和装置の圧縮機（図示せず）の動作を制御する。圧縮機は、冷媒を圧縮して、図示しない室外機及び室内機１の熱交換機内に流通させる。圧縮機制御部１４が圧縮機の動作を制御することで、熱交換機の熱交換能力が制御され、空気調和装置により空気を加熱する又は冷却する程度を変更できる。ファンモータ制御部１５は、室内機１の送風ファンを駆動するファンモータの動作を制御する。ファンモータ制御部１５は、送風ファンの回転数を制御して吹出口２０から吹きだす空気の風量を変更する。

情報処理部１１は、コントローラ部６により検出された前述の対象範囲内の物体の位置の情報及び前述の対象範囲内の人の作業性の情報に基づいて、空気調和装置の制御内容を決定する。制御部１２は、情報処理部１１が決定した制御内容に従って、風向ルーバー制御部１３、圧縮機制御部１４及びファンモータ制御部１５のそれぞれに具体的な制御指令を出力する。風向ルーバー制御部１３、圧縮機制御部１４及びファンモータ制御部１５は、制御部１２からの制御指令に従って、ルーバー２、圧縮機及びファンモータのそれぞれの動作を制御する。

この実施の形態に係る空気調和装置においては、風向可変手段であるルーバー２は、上下風向を吹出口２０から吹き出す空気が目標平面部に当たるようにする。目標平面部とは、前述の対象範囲内において上下方向に延びて存在する平面部のうち室内機１の本体すなわち筐体３０に最も近いものである。

この点について、図１を参照しながら具体例を拳げて説明する。図１に示す構成例において、向かって左側の室内機１（以下、単に「左側の室内機１」という）の本体について、前述の目標平面部は、向かって左側の壁面５２（以下、単に「左側の壁面５２」という）である。そして、左側の室内機１の壁面に最も近いルーバー２ａは、壁面に最も近い吹出口２０ａから吹き出す空気が左側の壁面５２に当たるように、上下風向を変更する。

また、図１に示す構成例において、向かって右側の室内機１（以下、単に「右側の室内機１」という）の本体について、前述の目標平面部は、向かって右側の壁面５２（以下、単に「右側の壁面５２」という）である。そして、右側の室内機１の壁面に最も近いルーバー２ａは、壁面に最も近い吹出口２０ａから吹き出す空気が右側の壁面５２に当たるように、上下風向を変更する。この際、壁面に最も近いルーバー２ａと水平面とがなす角度αは、例えば４５°である。

このようにすることで、吹出口２０から吹き出された風は、壁面５２に当たると、上下方向に延びて存在する壁面５２に沿って下方に流れる。そして、図１中の矢印Ａで示すように、床面５１に当たると作業空間１００の中央へと向きを変えて流れる。このため、作業空間１００に机５３等の障害物があっても、作業者５０の足元に空気調和後の温風又は冷風を送り込み、上下方向に温度差のある温度分布を形成できる。すなわち、冷房運転時には作業者５０の足元に冷風を送り込み、作業者５０の体感温度を低下させ、作業者５０の作業効率向上を支援することが可能である。また、暖房運転時には作業者５０の足元に温風を送り込み、いわゆる「頭寒足熱」の状態をつくり出し、作業者５０の作業効率向上を支援することが可能である。

この際、図１に示すように、壁面から最も遠いルーバー２ｂについては、壁面から最も遠い吹出口２０ｂを閉じるようにしてもよい。壁面から最も遠い吹出口２０ｂを閉じることで、壁面から最も遠い吹出口２０ｂの送風は停止される。このようにすることで、壁面から最も遠い吹出口２０ｂからの気流により図中に矢印Ａで示す気流が乱されることを抑制できる。なお、壁面から最も遠い吹出口２０ｂを閉じない場合には、壁面から最も遠い吹出口２０ｂからの風も、それぞれの前述した目標平面部に向かうように上下風向を調整するとよい。

この実施の形態の構成例では、前述したように、対象範囲内の物体の位置及び人の作業性の情報に基づいて、室内機１の動作が制御される。そこで、制御基板１０は、作業者５０の作業性が基準時点より低下したことが検出された場合に、吹出口２０から吹き出す空気が当該室内機１に最も近い壁面５２に当たるように制御してもよい。すなわち、風向可変手段であるルーバー２は、前述した対象範囲内の人の作業性が基準時点より低下した場合に、上下風向を吹出口２０から吹き出す空気が前述の目標平面部に当たるようにする。このようにすることで、作業者５０の作業性の低下した場合に、作業者５０の作業性向上を支援する環境を構築できる。

なお、壁面５２は目標平面部の一例である。目標平面部は、前述の対象範囲内において上下方向に延びて存在する平面部のうち室内機１の本体すなわち筐体３０に最も近いものであれば、壁面５２に限られない。他に例えば、作業空間１００内に設置されたパーティション、広い鉛直面を有する棚、ロッカー等の家具も目標平面部になり得る。

風向可変手段であるルーバー２は、吹出口２０から吹き出す空気の上下風向だけでなく左右風向も変更可能としてもよい。そして、吹出口２０の左右風向を変更可能とした場合、制御基板１０は、左右風向を、吹出口２０から吹き出して前述の目標平面部に当たった後の空気が、机５３等の障害物に当たらないように制御するとよい。

図４を参照しながら、この左右風向制御について説明する。図４は、この実施の形態にかかる空気調和装置の室内機１が設置された作業空間１００の平面図である。同図に示すのは、吹出口２０から吹き出す空気が前述の目標平面部である壁面５２に当たるような上下風向である場合である。この場合、吹出口２０から吹き出す空気は、まず壁面５２に向かう。そして、壁面５２に当たった空気が作業空間１００の中央に向かう。

同図に示すように、室内機１が机５３の直上にある場合、吹出口２０からまっすぐに壁面５２に空気を吹き出すと、壁面５２に当たった空気が机５３に向かってしまう。そこで、図４中の矢印Ｂに示す左右風向で、吹出口２０から空気を吹き出すようにする。このようにすると、壁面５２に当たった空気は、図４中の矢印Ｃに示すように、机５３を避けて作業空間１００の中央に向かう。このため、作業空間１００内の机５３に妨げられることなく、作業空間１００内に循環気流を生成できる。

なお、前述の対象範囲内に存在する障害物の位置は、コントローラ部６の特に位置判定部９により検出された前述した対象範囲内の物体の位置情報から特定できる。そこで、制御基板１０の情報処理部１１は、位置判定部９により検出された物体の位置情報から机５３等の障害物の位置を特定する。そして、情報処理部１１は、吹出口２０から吹き出して壁面５２に当たった後の空気が、机５３等の障害物に当たらないように、ルーバー２による左右風向の制御内容を決定する。

１ 室内機
２ ルーバー
２ａ 壁面に最も近いルーバー
２ｂ 壁面から最も遠いルーバー
３ 温度センサ
４ 表面温度センサ
５ 吸込口
６ コントローラ部
７ 情報取得部
８ 作業性判定部
９ 位置判定部
１０ 制御基板
１１ 情報処理部
１２ 制御部
１３ 風向ルーバー制御部
１４ 圧縮機制御部
１５ ファンモータ制御部
２０ 吹出口
２０ａ 壁面に最も近い吹出口
２０ｂ 壁面から最も遠い吹出口
３０ 筐体
３１ 下面パネル
５０ 作業者
５１ 床面
５２ 壁面
５３ 机
５４ 天井面
１００ 作業空間

Claims (5)

1. 吹出口が形成された本体と、
   前記吹出口から吹き出す空気の上下風向を変更可能な風向可変手段と、
   予め設定された対象範囲内の物体を検出可能な物体検出手段と、を備え、
   前記風向可変手段は、前記上下風向を前記吹出口から吹き出す空気が目標平面部に当たるようにし、
   前記目標平面部は、前記対象範囲内において上下方向に延びて存在する平面部のうち前記本体に最も近いものである空気調和装置。
2. 前記風向可変手段は、
   前記吹出口から吹き出す空気の左右風向をさらに変更可能であり、
   前記左右風向を、前記吹出口から吹き出し前記目標平面部に当たった後の空気が、前記対象範囲内に存在する障害物に当たらないようにする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記吹出口は、複数設けられ、
   前記目標平面部から最も遠い前記吹出口からの送風を停止する請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記対象範囲内の人の作業性を検出する作業性検出手段をさらに備え、
   前記風向可変手段は、前記対象範囲内の人の作業性が基準時点より低下した場合に、前記上下風向を前記吹出口から吹き出す空気が目標平面部に当たるようにする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記作業性検出手段は、前記対象範囲内の人の皮膚温度を検出し、当該人の皮膚温度から当該人の作業性を判定する請求項４に記載の空気調和装置。

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