JP3178907B2 - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被空調空間内の壁や
床などの輻射温度に基づき空調制御を行う空調制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被空調空間となる室内の冷房や暖
房を行う空気調和装置、すなわちエアコンにおいては、
室内の壁や床などの輻射温度を輻射温度センサにより検
出し、検出した輻射温度に基づき圧縮機の回転数や、室
内機の送風ファンの風向,風量を制御し、室内の空調を
制御するようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の空調制御装置においては、輻射温度センサが検出
する輻射温度は、室内に居る人間そのものの発熱も含ま
れており、したがって例えば暖房時において、実際の輻
射温度は低く寒いのに、人間の発熱により輻射温度セン
サが検出する輻射温度は適正であって快適である、とい
う結果が得られることがある。このような場合には、暖
房能力を上げるなどして室内温度を上昇させる必要があ
るが、実際にはそうならず、最適な空調制御ができない
という不具合が生じる。
【0004】図8は、室内の簡略化した平面図で、室内
の壁にはエアコンの室内機1が設置され、室内機1に設
けられた輻射温度センサは、簡単な例として左側のA領
域及び右側のB領域の2方向の輻射温度を検出するもの
とする。ここで、人間はB領域に一人座っているとし、
このときの輻射温度センサの検出温度は、A,B領域と
もに20℃とする。この場合、左右の輻射温度差は見掛
上はない。しかし、人間が座っているB領域は、人間の
発熱により実際の輻射温度より高い値を示しているだけ
であり、人は本当は寒いと感じている。したがって、左
右の輻射温度ともに20℃という値を、そのまま制御に
用いると、人の居るB領域はもっと暖めてほしいのに、
A領域と同じ制御になり、不具合が生じる。
【0005】また、赤外線センサなどにより人体を検出
して室内の空調を制御するものがあるが、この場合には
人の居る付近の温度情報が得られず、その領域が暖かい
のか、寒いのかは判断できず、最適な制御ができなかっ
た。
【0006】そこでこの発明は、人体の発熱を考慮した
正確な輻射温度に基づき最適な空調制御を行うことを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、図1に示すように、被空調空間内の輻
射温度を検出する輻射温度検出手段5と、被空調空間内
の人体を検出する人体検出手段7と、この人体検出手段
7の検出信号により前記輻射温度検出手段5が検出した
輻射温度を補正する輻射温度補正手段29と、この輻射
温度補正手段29から出力される補正温度信号に基づき
前記被空調空間内の空調制御を行う制御手段31,33
とを有する構成としたものである。
【0008】
【作用】このような構成の空調制御装置によれば、人体
検出手段7が被空調空間内の人体を検出すると、この検
出信号に基づき輻射温度検出手段5が検出した輻射温度
を輻射温度補正手段29が補正し、この補正温度に基づ
き空調制御がなされる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
【0010】図2は、この発明の一実施例における空調
制御装置の概要を示す説明図である。被空調空間となる
室内の壁の上部に取り付けられた空気調和装置の室内機
3は、内部に室内熱交換器及び室内送風ファンを備える
とともに、前面には輻射温度を検出する輻射温度検出手
段としての輻射温度センサ5及び、人体検出手段として
の人体センサ7が取り付けられている。
【0011】輻射温度センサ5及び人体センサ7は、そ
れぞれ1個であり、その視野が室内を走査できるように
回動しつつ、壁、床などの輻射温度及び、人体9の存在
並びに活動量をそれぞれ非接触で検出するように設置さ
れている。図2では、室内を4つの領域に分け、4つの
領域を各センサ5及び7が検出する例を示している。図
3及び図4に、輻射温度センサ5及び人体センサ7の一
例を示す。この場合、各センサ5,7は、平面図である
図3及び、図3のA−A断面図である図4に示すよう
に、一つのユニット11に組み込まれ、ユニット11は
ステッピングモータ13により図3中で矢印方向に回転
する。
【0012】輻射温度センサ5は、例えばサーミスタが
用いられ、反射鏡15を用いて集熱し、壁、床の輻射温
度を検出する。人体センサ7は、例えば赤外線センサが
用いられる。赤外線センサとしては、赤外線の熱による
温度上昇を電気抵抗の変化として捕え、その抵抗値に応
じた出力信号を発生する熱型と、赤外線を光として捕ら
え、そのエネルギ吸収による電離作用を利用する量子型
とがある。ここでは、熱型センサの一種である焦電型赤
外線センサを用いており、フレネルレンズ17により集
光する。これは、強誘電体の自発分極の温度特性を利用
したもので、人体を検出すると、強誘電体の温度が変化
して自発分極が変化することにより、電圧または電流が
変化する。
【0013】図5は、空調制御装置の制御回路構成を示
すブロック図である。輻射温度センサ5により検出する
輻射温度は、このセンサ5の抵抗値変化による電圧変化
を、増幅回路などにより構成される輻射温度検出回路1
9により検出する。人体センサ7の出力信号は、人が居
るかどうかの判定では、人体を検出すると図6(a)の
ようにピークが発生する。ここでは、一定時間T内に出
力信号のピークが発生した場合に、人が存在すると判断
する。一方活動量の判定では、人が室内を頻繁に歩くと
か、掃除をするなどにより活動量が激しくなると、図6
(b)に示すようにピークが連続して発生する。したが
って、一定時間T内の出力信号のピークの数を計数する
ことにより、人間の活動量を知ることができる。
【0014】このような人体センサ7の出力信号は、比
較器21に入力され、図6中で破線で示す適当な閾値V
thと比較される。比較器21は人体センサ7の出力信号
が閾値Vthを超えると、人体センサ7の出力信号にピー
クが生じたと判定し、パルス信号を出力する。
【0015】比較器21の出力はカウンタ23に入力さ
れ、比較器21の出力信号の立ち上がりまたは立ち下が
りの数Nが計数される。カウンタ23にはタイミング発
生回路25から単位時間Tの周期でリセットパルスが供
給され、カウンタ23の内容は時間T毎にクリアされ
る。したがって、カウンタ23の出力値は、人体センサ
7の出力信号のピーク数に応じた値となる。人間の活動
量は、このピーク数に比例する。
【0016】左右2方向あるいは前後左右4方向のどの
部分を検出しているかは、方向判別回路27によって判
別する。基準点を設ければ、基準点からの角度はステッ
ピングモータ13へのパルス数によって決まる。したが
って、どの部分を検出しているかが明らかになる。
【0017】輻射温度検出回路19、カウンタ23及び
方向判別回路27の各出力信号は、輻射温度補正手段と
しての輻射温度補正回路29に入力され、輻射温度セン
サ5が検出した見掛上の輻射温度を、人体センサ7の検
出値に応じて補正する。輻射温度補正回路29の出力信
号は、制御手段としての風向制御回路31及び風量制御
回路33に入力され、室内機3の風向をルーバやグリル
などで、また風量を室内ファンの回転数によりそれぞれ
制御する。
【0018】図7(a)は、前記従来例で説明した図8
と同様に、室内の簡略化した平面図で、室内の壁には室
内機3が設置され、室内機3に設けられた輻射温度セン
サ5及び人体センサ7は、簡単な例として左側のA領域
と右側のB領域での輻射温度及び人体をそれぞれ検出す
るものとする。ここで、人間はB領域に一人座っている
とし、このときの輻射温度センサ5の検出温度は、前記
図8に示したものと同様に、A,B領域ともに20℃と
する。
【0019】ここで、人体からの発熱分を考慮し、その
値を仮に2度とすると、B領域の実際の輻射温度は、2
0℃−2℃=18℃となる。左側のA領域の輻射温度
は、そのままの20℃である。つまり、人が存在すれ
ば、検出した温度より2℃引くことになる。人体の発熱
分2℃は一例であり、実際には人体センサ5の視野範囲
や感度などにより数値を決定する。
【0020】具体的には、輻射温度検出回路19の出力
は、A領域については20℃であり、この領域には人が
存在しないので、人体センサ7の出力は閾値Vthを超え
ず、比較器21の出力は0である。つまり、ピーク数N
は0である。これらのデータによりA領域の輻射温度は
20℃となる。次にB領域については、輻射温度検出回
路19の出力は、A領域同様20℃である。しかし、こ
の領域には人が存在するので、人体センサ7の出力は閾
値Vthを超え、このため比較器21はパルス信号を発生
する。そして、カウンタ23が一定時間T内にピークを
計数した時点で、輻射温度補正回路29は輻射温度セン
サ5が検出した輻射温度20℃を18℃となるよう補正
する。
【0021】次に、人間の活動量を考慮した場合につい
て説明する。活動量による補正は、活動量が小さいとき
には1℃、中程度で2℃、大きいときには3℃とする。
例えば、図7(b)のように、左側のA領域に活動量の
小さい人が一人、右側のB領域に活動量が大きい人が一
人存在するとする。そして、検出した輻射温度がA領域
で21℃、B領域で23℃とする。この場合、補正後の
輻射温度は、A領域で21−1=20℃、B領域で23
−3=20℃となる。見掛け上は異なる温度であるが、
実際の輻射温度は同じとなる。
【0022】また、図7(c)に示すように、左のA領
域に活動量の小さい人が二人、右のB領域に活動量の大
きい人が一人存在し、検出した輻射温度がA領域で22
℃、B領域で23℃とすると、実際の輻射温度はA領域
で22−2=20℃、B領域で23−3=20℃とな
る。
【0023】具体的には、カウンタ23で計数される一
定時間T内でのピーク数Nで、活動量の大、中、小を決
定する。例えば、ピークの数が1〜10個であれば活動
量小、11〜20個であれば活動量中、21個以上であ
れば活動量大とする。但し、これらの値は、あくまでも
一例である。
【0024】このようにして、各領域A,Bの実際の輻
射温度が輻射温度補正回路29で求まる。そして、暖房
時においては、輻射温度が低い領域を暖めるように、風
向制御回路31により風向制御し、風量制御回路33に
より風量制御する。つまり、温度が低い部分に風を向け
空気温度を上げ、輻射温度を上昇させる。ここで、人に
は直接風が当たらないようにするのは言うまでもない。
冷房の場合は、輻射温度が高い方に風を向け、空気温度
を下げて輻射温度を低下させる。これにより、温度むら
のない快適な居住空間を実現できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、人体の発熱量を考慮した輻射温度に基づいて室内
の空調を制御するようにしたため、正確な輻射温度に応
じた最適な空調制御が可能となり、より快適な居住空間
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のクレーム対応図である。
【図2】この発明の一実施例における空調制御装置の概
要を示す説明図である。
【図3】この発明の一実施例を示す輻射温度センサ及び
人体センサの平面図である。
【図4】図3のA−A断面図である。
【図5】この発明の一実施例における空調制御装置の回
路構成を示すブロック図である。
【図6】図3及び図4の人体センサの出力信号波形図で
ある。
【図7】この発明の一実施例における室内の人の居る領
域及び居ない領域の輻射温度を示す説明図である。
【図8】従来例における室内の人の居る領域及び居ない
領域の輻射温度を示す説明図である。
【符号の説明】
5 輻射温度センサ(輻射温度検出手段) 7 人体センサ(人体検出手段) 29 輻射温度補正回路(輻射温度補正手段) 31 風向制御回路(制御手段) 33 風量制御回路(制御手段)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被空調空間内の輻射温度を検出する輻射
    温度検出手段と、被空調空間内の人体を検出する人体検
    出手段と、この人体検出手段の検出信号により前記輻射
    温度検出手段が検出した輻射温度を補正する輻射温度補
    正手段と、この輻射温度補正手段から出力される補正温
    度信号に基づき前記被空調空間内の空調制御を行う制御
    手段とを有することを特徴とする空調制御装置。
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