JP2770600B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、使用者の位置及び温
度並びに壁、天井あるいは床面等の物体の温度に応じて
設定温度、送風速度及び送風方向を変更する空気調和機
の制御装置に関するものであり、また、使用者の温度を
精度よく検出するために使用者の位置を精度良く検出す
る人位置検知センサを備えた空気調和機の制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、例えば特開平１−１６７５５１
号公報に示された従来の空気調和機の自動温度設定装置
を示すものであり、図４において３は室内の温度を検出
する室内温度センサ、４は使用者が温熱感覚を入力する
ための感覚入力部、１６は使用者である人体が輻射する
赤外線を検知して人位置を検出する人位置検知手段、１
７は使用者の位置における人体の体表面温度を検知する
体表面温度センサ、１８は設定温度変更量を算出する中
央処理演算手段（以下、ＣＰＵと称す）である。

【０００３】１９はメモリ、５は上記体表面温度センサ
１７によって検出された人体の体表面温度を、上記人位
置検知手段１６によって検出された人位置が変化した場
合に、人位置の変化前と変化後とに区別して記憶する体
表面温度記憶部、６は上記室内温度センサ３、上記感覚
入力部４、上記入位置検知手段１６及び上記体表面温度
センサ１７と上記ＣＰＵ１８との間のデータのやり取り
を行うインターフェースである。２０はインバータ部、
９ａは圧縮機である。

【０００４】次に、この様に構成された空気調和機の自
動温度設定装置の動作について説明する。人位置検出手
段１６にて検出された人位置を示すデータ、体表面温度
センサ１７にて検出された使用者の体表面温度を示すデ
ータ及び室内温度センサ３からの室内温度を示すデータ
がインターフェース６を介してＣＰＵ１８に送られる。
また、使用者が感覚入力部４から温熱感覚を入力した場
合にも、感覚入力部４から入力されたデータがインター
フェース６を介してＣＰＵ１８に送られる。同時に、Ｃ
ＰＵ１８から使用者の位置の移動前後における体表面温
度センサ１７にて検出された使用者の体表面温度を示す
データは、体表面温度記憶部５に記憶される。

【０００５】ＣＰＵ１８では、体表面温度記憶部５に記
憶された使用者の位置の移動前後における体表面温度セ
ンサ１７にて検出された使用者の体表面温度を示すデー
タによって使用者の体表面温度変化量を求め、この体表
面温度変化量と室内温度センサ３からの室内温度を示す
データとによって室温の設定温度変化量を算出し、この
設定温度変化量に基づいて室温の設定温度を変更する。
この室温の設定温度の変更はインターフェース６を介し
てインバータ部２０に送信され、このインバータ部２０
は変更された室温の設定温度に基づいて圧縮機９ａを制
御、つまり、空気調和機からの送風温度を調整するもの
である。

【０００６】この様に構成された空気調和機の自動温度
設定装置の動作を、さらに図５に示したフローチャート
によって説明を加える。まず、ステップ１１にて人位置
検知手段１６が使用者から輻射される赤外線を検知し、
使用者の位置を示すデータをインターフェース６を介し
てＣＰＵ１８に送る。ステップ１２では、ＣＰＵ１８が
人位置検知手段１６からの人位置を示すデータに基づき
使用者の位置が変化したかを確認し、使用者の位置が変
化していると判断するとステップ１３に進む。

【０００７】ステップ１３では、使用者の位置が変化し
たと判断してから一定時間経過したか否かを確認する。
一定時間経過していない場合はこのステップ１３の処理
を一定時間経過するまで繰り返し、一定時間経過すると
ステップ１４に進む。このステップ１４では、体表面温
度センサ１７が使用者の表面温度を検知し、使用者の表
面温度を示すデータをインターフェース６を介してＣＰ
Ｕ１８に送るとともに、体表面温度記憶部５に記憶さ
す。

【０００８】ステップ１５では、ＣＰＵ１８が体表面温
度記憶部５に記憶された使用者の位置の移動前後におけ
る体表面温度センサ１７にて検出された使用者の体表面
温度を示すデータによって使用者の体表面温度変化量△
ＴＳを求め、この体表面温度変化量△ＴＳと室内温度セ
ンサ３からの室内温度を示すデータとによって室温の設
定温度変化量△ＴＳＥＴを算出し、ステップ１６に進
む。このステップ１６では、この設定温度変化量△ＴＳ
ＥＴに基づいて室温の設定温度を変更する。この室温の
設定温度の変更はインターフェース６を介してインバー
タ部２０に送信され、このインバータ部２０は変更され
た室温の設定温度に基づいて圧縮機９ａを制御、つま
り、空気調和機からの送風温度を調整するものである。

【０００９】ステップ１７では、ＣＰＵ１８が室内温度
センサ３からの室内温度を示すデータと変更された室温
の設定温度とを比較し、室内温度センサ３からの室内温
度を示すデータが変更された室温の設定温度に達してい
ない場合は、変更された室温の設定温度に達するまでこ
のステップ１７の処理を繰り返し、変更された室温の設
定温度に達するとステップ１１に戻り、上記した動作を
繰り返すことになる。なお、ステップ１２において、Ｃ
ＰＵ１８が使用者の位置が変化していないと判断した場
合は、ステップ１３に進まずに、ステップ１４に進み、
以降の処理が行われるものである。

【００１０】

【発明が解決するための課題】しかるに、図４に示した
従来の空気調和機の自動温度設定装置にあっては、人位
置検知手段１６からの検知出力から使用者の位置の変化
を判定して変化したときに設定温度の変更を行なってい
るだけであるので、使用者が頻繁に移動しているときに
は空気調和機の制御が追従できず、例え追従できたとし
ても室内の温度むらが大きくなるものであった。また、
使用者の位置の変更前と変更後の体表面温度差により設
定温度を変更しているので、必ずしも、使用者が感じて
いる温感とは一致しておらず、細かい温度制御ができな
いものであった。さらに、使用者が室温、風向及び風速
を設定しない限り一定に保たれているために使用者にと
っては退屈な空調となり、しかも使用者の活動状況にか
かわらず一定であるため不快に感じる場合もあるもので
あった。

【００１１】この発明は、上記した点に鑑みてなされた
ものであり、部屋全体をむらなく空調でき、しかも使用
者の活動状況に応じて室温、風向及び風速を制御できる
空気調和機の制御装置を得ることを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる空気調
和機の制御装置は、人体が輻射する赤外線を検知して人
体の存在位置及び温度を検出するとともに、壁、天井あ
るいは床面等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の
温度を検出する輻射温度検出手段と、この輻射温度検出
手段からの人体存在位置検出出力の一定時間内の変化数
が所定値より大か小かに応じて異なった設定温度を演算
する設定温度演算手段と、輻射温度検出手段からの検出
出力の一定時間内の変化数が所定値より大か小かに応じ
て異なった送風速度を演算する送風速度演算手段と、輻
射温度検出手段からの検出出力の一定時間内の変化数が
所定値より大か小かに応じて、大の時人体の位置方向以
外の方向に、小の時人体の位置方向にそれぞれ送風方向
を演算する送風方向演算手段と、設定温度演算手段から
の演算出力を受けて設定温度を変更する設定温度変更手
段と、送風速度演算手段からの演算出力を受けて送風速
度を変更する送風速度変更手段と、送風方向演算手段か
らの演算出力を受けて送風方向を変更する送風方向変更
手段とを設けたものである。

【００１３】

【作用】この発明にあっては、輻射温度検出手段が人体
の位置及び温度を検出すると共に物体の温度を検出し、
この輻射温度検出手段からの人体存在位置検出出力によ
って、設定温度演算手段及び設定温度変更手段が設定温
度を変更し、送風速度演算手段及び送風速度変更手段が
送風速度を変更し、送風方向演算手段及び送風方向変更
手段が送風方向を変更して使用者の位置及び活動状況に
よって適切な空調を行なわせしめる。

【００１４】

【実施例】実施例１． 以下に、この発明の実施例１を図１ないし図３に基づい
て説明すると、図１において、１は使用者である人体が
輻射する赤外線を検知して人体の存在位置及び表面温度
を検出する人体検知手段で、サーモパイル型赤外線セン
サによって構成されているものである。２は使用者の周
囲に存在する壁、天井及び床面等の物体が輻射する赤外
線を検知して物体の表面温度を検出する物体温度検出手
段で、サーモパイル型赤外線センサを放射温度計として
使用したものによって構成したものであり、上記人体検
知手段１とで輻射温度検出手段を構成しているものであ
る。

【００１５】３は空気調和機の吸込口に設けられて室内
の温度を検出する室内温度センサで、サーモスタットな
どによって構成されている。４は使用者が感じた暑い、
寒い、むす及び快適等の温熱感覚をキー入力するための
感覚入力部、５は上記人体検知手段１及び物体温度検知
手段２からの検出出力を記憶する体表面温度記憶部で、
検出された人体の体表面温度を、人位置が変化した場合
に、人位置の変化前と変化後とに区別して記憶するもの
である。

【００１６】６は上記人体検知手段１、上記物体温度検
知手段２、上記室内温度センサ３及び上記感覚入力部４
からのデータのやり取りを行なうインターフェース、７
は上記人体検知手段１及び上記物体温度検知手段２から
の検出出力と上記感覚入力部４によって入力された情報
とを上記インターフェース６を介して入力され、最適な
室温の設定温度、送風速度及び送風方向を演算する演算
手段で、上記人体検知手段１及び物体温度検知手段２か
らなる輻射温度検出手段からの検出出力を受けて設定温
度を演算する設定温度演算手段７ａと、上記輻射温度検
出手段からの検出出力を受けて送風速度を演算する送風
速度演算手段７ｂと、上記輻射温度検出手段からの検出
出力を受けて送風方向を演算する送風方向演算手段７ｃ
とによって構成されているものである。

【００１７】８は上記演算手段７からの演算結果を上記
インターフェース６を介して受け、室温の設定温度、送
風速度及び送風方向を変更する変更手段で、上記設定温
度演算手段７ａからの演算出力を受けて設定温度を変更
する設定温度変更手段８ａと、上記送風速度演算手段７
ｂからの演算出力を受けて送風速度を変更する送風速度
変更手段８ｂと、上記送風方向演算手段７ｃからの演算
出力を受けて送風方向を変更する送風方向変更手段８ｃ
とから構成されているものである。

【００１８】９は上記変更手段８からの出力を受けて制
御される空調制御手段で、冷媒を圧縮する圧縮機９ａ
と、送風を行なう送風機９ｂと、送風方向を変更して配
風を行なう風向変更翼９ｃとからなるものである。な
お、上記インターフェース６、演算手段７及び変更手段
８はマイクロコンピュータによって構成しても良いもの
である。また、図３の(ａ)及び(ｂ)は使用者１０が頻繁
に活動している状態を示す図及び使用者１０が静止して
いる状態を示す図であり、１１は空気調和機、１２は
壁、１３は天井、１４は床面、１５は高温部を示してい
る。

【００１９】次に、この様に構成された空気調和機の制
御装置の動作について説明する。人体検知手段１にて検
出された使用者１０の位置を示す人位置及び使用者の体
表面温度を示すデータと、物体温度検知手段２にて検出
された壁１２、天井１３及び床面１４等の物体の表面温
度を示すデータがインターフェース６を介して演算手段
７に送られる。また、使用者１０が感覚入力部４から温
熱感覚を入力した場合にも、感覚入力部４から入力され
たデータがインターフェース６を介して演算手段７に送
られる。同時に、演算手段７から使用者１０の位置の移
動前後における人体検知手段１にて検出された使用者１
０の体表面温度を示すデータは、体表面温度記憶部５に
記憶される。

【００２０】演算手段７では、設定温度演算手段７ａ、
送風速度演算手段７ｂ及び送風方向演算手段７ｃそれぞ
れが入力された人体検知手段１からの使用者１０の体表
面温度及び物体温度検知手段２からの物体の表面温度を
示すデータに基づいて室温の設定温度、送風速度及び送
風方向を演算する。

【００２１】ここで、図３の(ａ)に示すように使用者１
０が活動状況にあるときの演算手段７の演算方法を説明
する。人体検知手段１から検出された人位置が一定時間
に何回か移動していたことにより使用者１０が活動状況
にあることを判断して活動状態の演算が行なわれる。演
算手段７における設定温度演算手段７ａでは、室内温度
センサ３によって検出された室温に応じて設定されてい
た設定温度から１〜２℃低い設定温度に再設定する。例
えば、室内温度センサ３によって検出された室温が２４
℃以上の場合には再設定温度を設定温度より２℃低い温
度に、室温が２４℃以下の場合には再設定温度を設定温
度より１℃低い温度に、室温が２０℃以下の場合には再
設定温度を設定温度と同じ温度に再設定する。

【００２２】また、演算手段７における送風速度演算手
段７ｂでは、例えば、設定温度演算手段７ａにて設定さ
れた再設定温度と室内温度センサ３によって検出された
室温が２℃以上違う場合には急ノッジに、２℃以下の場
合には弱ノッジに設定するとともに、物体温度検知手段
２によって検知した壁１２、天井１３及び床面１４等の
物体の温度が再設定温度より高い場合には急ノッジに、
低い場合には弱ノッジに設定する。さらに、演算手段７
における送風方向演算手段７ｃでは、人体検知手段１に
より検出した使用者１０の位置方向以外に送風するよう
に送風方向を演算するものであり、物体温度検知手段２
によって検出された壁１２、天井１３及び床面１４等の
物体の表面温度の情報によって輻射利用の空調を行なう
ように送風方向を演算するものであり、例えば、太陽光
が差し込む床面１４の表面温度が壁１２や天井１３の表
面温度に比較して高い場合には、暖房時は壁１２方向
に、冷房時は床面１４方向に送風方向を設定するもので
ある。

【００２３】一方、図３の(ｂ)に示すように使用者１０
が静止状態である場合の演算手段７における演算、即
ち、設定温度演算、送風速度演算及び送風方向演算は、
使用者１０が活動状況にあるときとは異なり以下のよう
に行なっているものである。つまり、演算手段７におけ
る設定温度演算手段７ａでは、室内温度センサ３によっ
て検出された室温に応じて設定されていた設定温度から
１〜２℃高い設定温度に再設定する。例えば、室内温度
センサ３によって検出された室温が２４℃以上の場合に
は再設定温度を設定温度と同じ温度に、室温が２４℃以
下の場合には再設定温度を設定温度より１℃高い温度
に、室温が２０℃以下の場合には再設定温度を設定温度
より２℃高い温度に再設定する。

【００２４】また、演算手段７における送風速度演算手
段７ｂでは、物体温度検知手段２により検出された壁１
２、天井１３及び床面１４等の物体の表面温度が再設定
温度より低い場合は、使用者１０が活動状況にあるとき
とは異なった送風速度、例えば、送風停止、弱ノッジ、
強ノッジ及び急ノッジを一定間隔で行なうように送風速
度を演算するか、１／ｆ揺らぎ制御に従った送風速度を
演算するとともに、物体の表面温度が再設定温度より高
い場合は急ノッジに、低い場合は弱ノッジに設定するも
のである。さらに、演算手段７における送風方向演算手
段７ｃでは、人体検知手段１により検出した使用者１０
の位置方向に送風するように送風方向を演算するもので
あり、物体温度検知手段２によって検出された壁１２、
天井１３及び床面１４等の物体の表面温度の情報によっ
て輻射利用の空調を行なうように送風方向を演算するも
のである。

【００２５】そして、上記のようにして演算手段７によ
って演算された演算結果は、インターフェース６を介し
て変更手段８に送られる。この変更手段８における設定
温度変更手段８ａでは、演算手段７における設定温度演
算手段７ａからの演算結果から設定温度の再設定を行な
い、空調制御手段９における圧縮機９ａ及び送風機９ｂ
を室内温度センサ３にて検出された室温が再設定温度に
なるように制御する。

【００２６】また、変更手段８における送風速度変更手
段８ｂでは、演算手段７における送風速度演算手段７ｂ
からの演算結果に基づいて空調制御手段９における送風
機９ｂの回転数を制御して送風速度を変更するように制
御する。さらに、変更手段８における送風速度変更手段
８ｃでは、演算手段７における送風速度演算手段７ｃか
らの演算結果に基づいて空調制御手段９における風向変
更翼９ｃの向きを制御して送風方向を変更するように制
御する。

【００２７】この様に構成された空気調和機の制御装置
の動作を、さらに図２に示したフローチャートによって
図３の(ａ)及び(ｂ)に示した冷房の場合について説明を
加える。まず、ステップ１にて、人体検知手段１によっ
て使用者１０の存在位置及び使用者１０の体表面温度が
検出されるとともに、物体温度検知手段２からの壁１
２、天井１３及び床面１４等の物体の表面温度が検出さ
れる。そして、この検出されたデータはステップ２にて
記憶部５に記憶されてステップ３に進む。

【００２８】ステップ３では人体検知手段１にて使用者
１０の検知動作を開始してから一定時間経過したかどう
かを確認し、一定時間経過していなければステップ１に
戻る。このステップ３では、例えば、人体検知手段１に
て使用者の検知を行い、１０秒毎に記憶部５の内容を演
算手段７に転送し、その都度記憶部５の記憶内容をクリ
アにする構成にしておけば記憶部５の記憶容量を比較的
少なくできるものである。ステップ３で一定時間経過し
ていると確認されるとステップ４に進み、このステップ
４では使用者が一定時間内に一定回数以上存在位置を移
動したか否かを確認する。例えば、人体検知手段１にて
使用者の位置を確認した回数をカウントし、このカウン
ト数が３回／１０秒以上であれば使用者１０の活動が頻
繁に行なわれているとみなし、３回／１０秒以下であれ
ば使用者１０は静止しているとみなす。

【００２９】そして、このステップ４で使用者が一定回
数以上存在位置を移動したと確認すると、使用者が活動
状態であると判断してステップ５以降のステップに進
み、一定回数以下であると確認すると使用者が静止状態
であると判断してステップ８以降のステップに進む。ス
テップ５では、演算手段７において人体検知手段１及び
物体温度検知手段２からの検知出力に基づいて演算して
ステップ６に進む。ステップ６では、演算手段７にて演
算された演算結果に基づき変更手段８が空調制御手段９
を制御する。すなわち、送風方向は使用者１０を避け、
演算結果に基づいた風速に従って、演算結果により再設
定された設定温度になるまで、図３の(ａ)に示したよう
に、使用者を包み込むような輻射を利用した空調が行な
われることになる。そして、ステップ７に進み、室内温
度センサ３からの室温が再設定温度になったか否かを確
認し、再設定温度に達したならばステップ１に戻って上
記した動作を繰り返すものである。

【００３０】一方、ステップ８に進むと、ステップ８に
て演算手段７において人体検知手段１及び物体温度検知
手段２からの検知出力に基づいて、ステップ５とは異な
るよう演算してステップ９に進む。ステップ９では、演
算手段７にて演算された演算結果に基づき変更手段８が
空調制御手段９を制御する。すなわち、送風方向は使用
者１０の方向に、演算結果に基づいた風速に従って演算
結果により再設定された設定温度になるように、図３の
(ｂ)に示したように、自然感覚のドラフト感のある送風
が行なわれるものである。そして、ステップ１０に進
み、ステップ９による空調を始めてから一定時間、例え
ば１分間、経過したかどうかを確認し、一定時間経過し
ていればステップ１に戻って上記した動作を繰り返すも
のである。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、以上に述べたように、人体
が輻射する赤外線を検知して人体の存在位置及び温度を
検出するとともに、壁、天井あるいは床面等の物体が輻
射する赤外線を検知して物体の温度を検出する輻射温度
検出手段と、この輻射温度検出手段からの人体存在位置
検出出力の一定時間内の変化数が所定値より大か小かに
応じて異なった設定温度を演算する設定温度演算手段
と、輻射温度検出手段からの検出出力の一定時間内の変
化数が所定値より大か小かに応じて異なった送風速度を
演算する送風速度演算手段と、輻射温度検出手段からの
検出出力の一定時間内の変化数が所定値より大か小かに
応じて、大の時人体の位置方向以外の方向に、小の時人
体の位置方向にそれぞれ送風方向を演算する送風方向演
算手段と、設定温度演算手段からの演算出力を受けて設
定温度を変更する設定温度変更手段と、送風速度演算手
段からの演算出力を受けて送風速度を変更する送風速度
変更手段と、送風方向演算手段からの演算出力を受けて
送風方向を変更する送風方向変更手段とを設けたので、
使用者の活動状況及び使用者の周囲の環境を考慮した空
調が行なえ、部屋全体をむらなく空調でき、しかも使用
者の活動状況に応じて常に最高の快適感が得られるよう
な室温、風向及び風速に制御できるという効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック線図。

【図２】この発明の実施例１の動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図３】この発明の実施例１における制御状態を説明す
るための図。

【図４】従来の空気調和機の自動温度設定装置を示すブ
ロック線図。

【図５】図４に示したものの動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１ 人体検知手段 ２ 物体温度検知手段 ７ 演算手段 ７ａ 設定温度演算手段 ７ｂ 送風速度演算手段 ７ｃ 送風方向演算手段 ８ 変更手段 ８ａ 設定温度変更手段 ８ｂ 送風速度変更手段 ８ｃ 送風方向変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体が輻射する赤外線を検知して人体の
   存在位置及び温度を検出するとともに、壁、天井あるい
   は床面等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の温度
   を検出する輻射温度検出手段、この輻射温度検出手段か
   らの上記人体存在位置検出出力の一定時間内の変化数が
   所定値より大か小かに応じて異なった設定温度を演算す
   る設定温度演算手段、上記輻射温度検出手段からの検出
   出力の一定時間内の変化数が所定値より大か小かに応じ
   て異なった送風速度を演算する送風速度演算手段、上記
   輻射温度検出手段からの検出出力の一定時間内の変化数
   が所定値より大か小かに応じて、大の時人体の位置方向
   以外の方向に、小の時人体の位置方向にそれぞれ送風方
   向を演算する送風方向演算手段、上記設定温度演算手段
   からの演算出力を受けて設定温度を変更する設定温度変
   更手段、上記送風速度演算手段からの演算出力を受けて
   送風速度を変更する送風速度変更手段、及び上記送風方
   向演算手段からの演算出力を受けて送風方向を変更する
   送風方向変更手段を備えた空気調和機の制御装置。