JP4333702B2

JP4333702B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4333702B2
Application number: JP2006172527A
Authority: JP
Inventors: 辰夫関; 利彰吉川; 光宏代田; 泰隆村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2006250532A

Description

この発明は空気調和機の環境制御に関するものであり、特に室内の各領域からの温度を検出し、この結果を環境制御に取り入れた空気調和機に関するものである。

従来から多種多用な空気調和機が様々な場所で、より快適な空間を得るために使用されている。しかし、その多くのものは室内空気の温度を制御対象としたものであった。
それは初期の頃には、他の環境要素をセンシングする技術がコストも含め困難であったことと、様々な制御対象の中で室内空気の温度が使用者の体感に与える影響が大きいこととによって、空気温度を最初の制御対象にしていた。
しかしながら、使用者の体感温度に影響を及ぼす環境要素としては、空気温度以外にも、相対湿度、風速、輻射温度等があり、最近の空気調和機にはこれらを環境制御対象とし空気調和機の制御に取り入れているものも現れてきている。

このようなものの代表例としては、室内の領域を複数の領域に分割し、この分割した各領域に対応させて各赤外線センサを設け、この各赤外線センサが集光する各領域の赤外線出射量から各領域の温度を検出し、これに応じて空気調和機の吹出気流の方向を制御し、室内温度を均一化しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、その他の代表例としては、室内空間領域の上部空間領域と下部空間領域の輻射温度をそれぞれ検出する各赤外線センサを設け、この各赤外線センサの検出結果に応じて吹出気流の方向を制御し、上部空間領域と下部空間領域との輻射温度を無くして、平均化しようとするものがある（例えば、特許文献２参照。）。

特公平７−８８９５７号公報（第４−５頁、第１、６図）特開昭５６−９１１３９号公報（第２−３頁、第１図）

以上説明したように、従来の空気調和機においては、単に、室内の各領域温度の温度差を無くして、均等な温度にする考え方のものであるために、均一な快適空間を実現するまでに時間がかかり、スピーデイに快適空間を実現できないという問題もあった。

また、室内で生活している人が特定領域のみに静止し、その特定領域だけを快適空間にして省エネしたいと思ってもできないという問題があった。

また、例えば、室内の居住者が静止した状態で生活する領域と活動した状態で生活する領域との間に快適性を損なわない温度差をつけて、省エネしながら生活空間を快適にしたいと思ってもできないという問題があった。

本発明は係る問題点を解決するためになされたもので、使用者が嗜好した室内領域とそれ以外の室内領域との間の快適性を損なわない温度差にして、無駄なエネルギーを消費しないで、スピーデイに空調する経済的で、使い勝手の良い空気調和機を得ることを目的とする。

この発明の空気調和機においては、室内を冷房もしくは暖房する空気調和機本体と、この空気調和機本体に設けられ、該空気調和機本体から吹出される空気の風向、風温、風量を制御する空調制御装置と、この空調制御装置の動作を遠隔操作するリモコンと、空気調和機本体に設けられ、複数に分割された室内の各領域からの赤外線出射量をそれぞれ検出する一つの多素子型赤外線センサと、リモコンに設けられ、空気調和機本体の室内における据付位置を、左側、中央、右側から選択して設定する据付位置設定手段と、この据付位置設定手段にて空気調和機本体の据付位置として左側もしくは右側が設定された時、室内の床全体からの赤外線出射量が検出可能となるように多素子型赤外線センサの向きを変更可能とする検出可変手段と、を備え、多素子型赤外線センサが検出する赤外線出射量に基づいて室内の全体を冷房もしくは暖房するように指定するリモコンに設けられたスイッチが押されると、据付位置設定手段の設定に対応して検出可変手段にて向きが変更された多素子型赤外センサが、室内の床全体から赤外線出射量を検出するとともに、空調制御装置が、多素子型赤外センサの検出する複数に分割された室内の全ての領域の赤外線出射量が設定された赤外線出射量となるように、少なくとも風向を制御するものである。

この発明の空気調和機においては、多素子型赤外線センサが検出する赤外線出射量に基づいて室内の全体を冷房もしくは暖房するように指定するリモコンに設けられたスイッチが押されると、据付位置設定手段の設定に対応して検出可変手段にて向きが変更された多素子型赤外センサが室内の床全体から赤外線出射量を検出するとともに、空調制御装置が、多素子型赤外センサの検出する複数に分割された室内の全ての領域の赤外線出射量が設定された赤外線出射量となるように、少なくとも風向を制御するので、空気調和機本体が室内左右の隅に据付けられても、室内中央に据付けられた時と同じように室内の床全体からの赤外線出射量を多素子型赤外線センサが、検出可能な状態となるため、リモコンに設けられた赤外線出射量に基づいた室内全体の空調を指定するスイッチが押されると、スピーディに室内全体を快適な状態にするコンパクトで経済的な空気調和機が得られる。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１について図１から３を用いて説明する。
これらの図において、１は室内を冷房又は暖房する空気調和機本体としての室内ユニットであり、１ａはこの室内ユニット１に設けられ、リモコン２からの信号を受信するリモコン信号受信部、１ｂは室内ユニット１に設けられ、室内の各領域からの赤外線出射量を各々に検出する各赤外線センサ、１ｃは室内ユニット１に設けられ、送風機から吹出される空気の風向、風温、又は風量のうちの少なくともいずれかを制御する空調制御装置、１ｄは室内ユニット１に設けられ、室内空気の各種情報を表示する表示手段である。

また、２は室内ユニット１の各種機器の動作を遠隔操作するリモコン、２ａはこのリモコン２に備え付けられた空調領域選択スイッチ、２ｂはリモコンの送信部、２ｃはリモコン２の表面に設けられ、室内ユニット１の各種操作情報や運転情報を表示するリモコン表示部、２ｄはリモコン２に設けられ、空調制御装置１ｃからの信号を受信するリモコン受信部である。

また、図２は空気調和機の室内ユニット１が室内に設置された状態を示した図であり、この図において、３は空調する室内を示し、４はこの室内３に備え付けられている窓、あるいは扉４ａ等であり、Ａ、Ｂは室内ユニット１の各赤外線センサ１ｂが検出する室内の各領域を示している。

次に、このように構成された空気調和機の動作について説明する。
まず、例えば、空気調和機の室内ユニット１が暖房運転をしている時は、外気からの強い冷却輻射エネルギーが室内３の壁面からの入射以上に窓４から入射するため、その結果、図２の窓４に近いＢ領域の方がＡ領域よりも暖房能力を必要とするものの、この現象を室内３の各領域から送られてくる赤外線エネルギーから、室内ユニット１に設けられた複数のセンサ１ｂが検知し、この検知結果と設定赤外線エネルギーとの差から各領域の必要暖房能力を知ることができる。

しかしながら、この時、従来の空気調和機と同じように、居住者が生活を営んでいる領域Ａ側のみならず、生活を営んで居ない領域Ｂも同じ温度となるように空調すると、無駄なエネルギーを消費して暖房することになるため、この発明においては、使用者が空調したい領域を選択できるようになっている。
即ち、居住者が図１のモコン２の空調領域選択スイッチ２ａを押し、自分が居る領域を主体に空調したいと考えて、その領域を空調領域選択スイッチ２ａで選択すると、その選択した領域のリモコン信号がリモコン２から室内ユニット１の空調制御装置１ｃに送られるため、空調制御装置１ｃは室内ユニット１の温かい空気をリモコン２が選択した領域に送風するようになる。

なお、この時のリモコン２の空調領域選択スイッチ２ａは、図３に示すように、例えば、「左」、「全体」、「右」を表示した押ボタン式のスイッチとなっていおり、この空調領域選択スイッチ２ａの「左」と明記されたスイッチを押すと左側の領域Ａを、「右」と明記されたスイッチを押すと右側の領域Ｂを、「全体」と明記されたスイッチを押すと、ＡとＢの双方の領域を、空調対象領域として暖房するようになる。

また、この暖房運転を冷房運転に切換えてリモコンの空調領域選択スイッチ２ａを操作しても、暖めるか冷却するかの相違はあるものの、前述したとほぼ同じ動作をする。

以上説明したように、この発明においては、居住者がリモコンの空調領域選択スイッチを操作して空調したい領域を指定すると、この指定領域を空調するようになるため、使用者の嗜好に合わせて快適な室内空調ができる経済的で使い勝手の良い空気調和機が得られる。
しかも、このような指定選択手段を設け、指定領域からの赤外線出射量を設定赤外線出射量となるように制御するので、無駄な領域を空調せずに、指定領域を主体に空調するようになるため、無駄なエネルギーを消費せず、スピーデイに指定領域を快適な状態にする経済的な空気調和機が得られる。

なお、以上の説明では、この発明の制御動作を理解し易くするために、空調制御装置１ｃが室内ユニット１から吹出される冷気又は暖気の風向だけを変化させて選択領域の温度を制御するように説明したが、風向板（図示せず）による風向変化だけではなく、リモコン２の温度設定ボタンによって、絞り機構（図示せず）を制御して冷媒量や冷媒温度を変えて風の吹出温度を変化させたり、或いは、送風機６の回転数を変えて風量等も可変させたりするようにすると、更にスピーデイに選択領域を快適な状態にする空気調和機が得られる。

また更に、一般的に、室内居住者が静止した状態で居る領域と活動した状態で居る領域とでは人間の快適体感温度は相違するので、この相違した快適体感温度に応じてそれぞれの領域を快適な体感温度となるように、即ち、例えば、空調領域選択スイッチ２ａの「左」と明記されたスイッチを押すと、左側の領域Ａを主体に空調するので、「左」と「右」との間に温度差が生じ、この温度差が所定温度差（例えば、３℃差）以上になった時は、「右」側の空調を行うようにし、この空調により所定温度差以下になった時、再び左側の領域Ａを主体に空調するように、各赤外線センサ１ｂと空調制御装置１ｃとを活用して制御する。

また、選択スイッチ２ａの「右」と明記されたスイッチが押された時は、右側の領域Ｂを主体に空調し、「左」と「右」との間に温度差が生じ、この温度差が所定温度差（例えば、３℃差）以上になった時は、「左」側の空調を行い、この空調により所定温度差以下になった時、再び右側の領域を主体に空調するように、各赤外線センサ１ｂと空調制御装置１ｃにより制御するようにする。

なお、このようにすると、更に嗜好性に対応して室内を快適にする空気調和機が得られ、しかも、各領域の床の温度差が小さくなるため、床の温度差によって生じる不快なコールドドラフトを抑制しながら空調する空気調和機が得られる。

また、リモコン２の空調領域選択スイッチ２ａの「左」、「全体」、「右」のいずれかを押した時、空調制御装置１ｃが室内ユニットから吹出される空調空気を、その押された領域内で上下又は左右方向にスイングしながら吹出すようにすると、風の流れができるので、特に「左」又は「右」のいずれかが押された時は、更に「左」と「右」の領域間の温度差がスイングした風の流れによって小さくなるため、更に不快なコールドドラフトを解消して選択領域を快適な状態にする空気調和機が得られる。

また、前述した以外に、「左」と「右」の領域間の温度差を小さくして快適な空間を維持する方法としては、次のようなものがある。

まず、空調領域選択スイッチ２ａの「左」又は「右」のいずれかのスイッチが押され、このスイッチが選定した領域が室内ユニット１から吹出された風によって空調され、この空調によって、その選定領域とそれ以外の非選定領域との間に、予め設定された温度差範囲（例えば、1℃から２℃）以上、即ち3℃以上の差がついた時、空調制御装置１ｃが室内ユニット１から吹出される風の向きを非選定領域側の選定領域内に吹出し、選定領域とそれ以外の非選定領域との温度差が小さくなるようにして、消費エネルギを抑えながら快適な空間を作り出す。

また、スイッチ２ａが選定した領域とそれ以外の非選定領域との温度差が、予め設定された温度差範囲以内、例えば、２℃以内差の時、その小さい値を維持するように空調制御装置１ｃが室内ユニット１から吹出される風の向きを制御する。
即ち、室内ユニット１から吹出された風の向きが、その選定領域の中央を向いている時、２℃以内差になった時には、その向きを維持し、前述した向きも状態で3℃から２℃になった時も、その状態を維持する。
しかし、スイッチ２ａが選定した領域とそれ以外の非選定領域との温度差が、予め設定された温度差範囲以下になった時は、非非選定領域の反対側の選定領域を空調するように、空調制御装置１ｃが室内ユニット１から吹出された風の向きを変える。

以上のようにすると、消費エネルギと気流のドラフトを抑えながら快適な空間を作り出す空気調和機が得られることになる。
また、以上の説明では、空調制御装置１ｃが、リモコン２が選択した領域とそれ以外の領域との赤外線出射量の差に応じて各領域を空調する実施代表例として２つほどの例を示したが、必ずしも、このようなやり方でなくても、、消費エネルギと気流ドラフトを抑えながら選択した領域とそれ以外の領域とを空調して快適な空間を作り出す構成ものであればどのような構成のものでも良い。

実施の形態２．
この実施の形態２は、図４に示すように、実施の形態１のリモコン２に、室内ユニット１が室内３のどの部分に据付けられているかを設定する据付位置設定手段２ｆと、この据付位置設定手段２ｆに応じて室内３の各領域に対する風向幅を可変する風向可変手段（図示せず）を室内ユニット１の空調制御装置１ｃに設け、室内ユニット１が図５、図６のように室内の隅に据付られも、室内ユニット１から吹出される風の風向幅を調整して風が極端に壁面方向に向うのを防止するようにしたものである。
なお、この図の２ｅは据付位置設定手段２ｆの設定位置を表示した設定位置表示部であり、その他の構成は実施の形態１とほぼ同じなので説明を省略する。

次に、このように構成された動作について説明する。
まず、室内ユニット１が中央部では無く、図５、図６のように、室内の隅に据付られて運転されると、元々、室内ユニット１の風向可変幅はほぼ左右１８０度方向の角度で可変されるようになっているので、例えば、室内居住者がリモコン２の空調領域選択スイッチ２ａを操作して、自分が居る左側方向を主体に空調するように指示しても、風は壁の方向に向かって吹出されることになる。

従って、この発明においては、リモコン２の据付位置設定手段２ｆを操作して、室内ユニット１が左側に据付けられていることを指示すると、即ち、据付位置設定手段２ｆを左にセットとすると、このセットされた据付信号がリモコン２から空調制御装置１ｃへ送信されるので、この信号を受信した空調制御装置１ｃは、図５に示す通り、室内ユニット１から吹出される風向幅を１８０度から角度α内に制限し、角度α内に吹出すことになる。
また、室内ユニット１が右側に据付けられている時も、図６に示す通り、同様の操作して吹出すことになるので、室内ユニット１が室内左右の隅に据付けられても、無駄な方向に風を余り吹出さ無くなるため、室内を効率良く空調する空気調和機が得られる。

また、この時、図７に示すように、各赤外線センサ１ｂが各領域を検出する時、各赤外線センサ１ｂが互いの領域をラップ（重畳）して赤外線量を検出するように、互いの各赤外線センサ１ｂの取付角度を調整すると、空気調和機本体が室内の右又は左隅に据付けられ、この据付状態に連動してリモコン２の選択スイッチ２ａで空調する領域を右又は左のいずれが選択されても、この選択された領域が隅の側壁面からラップした分だけ、図８の（ａ），（ｂ）に示すように、更に離れた状態となり、その分だけ空調領域の範囲が広くなるので、更に無駄な方向ヘの風の吹出し時間をしながら室内の各領域をほぼ均等に分割して空調するようになるため、室内ユニットが室内左右の隅に据付けられても、更に室内を効率良く空調する空気調和機が得られる。

なお、各赤外線センサ１ｂが互いの領域をラップ（重畳）して検出する時、１／２以上ラップさせると、互いの領域から検出する赤外線出射量が近似してくるため、ラップ領域は１／２以下が望ましい。

また、このように室内ユニット１が室内の隅に据付けられた時、一方の各赤外線センサ１ｂは全て床からの赤外線出射量を検出するものの、他方のセンサ１ｂは床温度と遥かに相違する壁からの赤外線出射量を多く検出し、この検出結果に基づいて空調制御装置は室内の各領域を空調するため、無駄なエネルギを消費して空調することになるので、前述した対策方法もあるが、このでは、図９，１０に示すように、室内ユニット１の据付位置に応じて各赤外線センサ１ｂの向きを検出可変手段１ｈで変え、この検出可変手段によって室内の各領域を均等に分割し、この可変分割した各領域からの赤外線出射量を検出するように、即ち、各赤外線センサ１ｂが室内をほぼ均等な領域に区分し、この均等に区分した各領域から赤外線出射量を検出して制御するようにすると、領域を過度に空調したり、無駄なエネルギを消費して空調しなくなるため、経済的な空気調和機が得られる。
しかも、このよに検出可変手段１ｈによって各赤外線センサ１ｂの向きを変えて検出するようにすると、各赤外線センサ１ｂが検出する各領域をラップさせて検出する必要がなくなるため、互いの領域の赤外線に影響されることなく正確に空調する空気調和機が得られる。

また、以上説明した実施の形態１、２において、複数の赤外線センサ１ｂを用いて各領域の赤外線量を検出するようにしたが、赤外線センサとして多素子型赤外線センサを用いると、図１１に示すように、この一つの多素子型赤外線で室内の領域を、例えば、Ｘａ，Ｘｂ、Ｘｃと分割し、この分割した各領域の赤外線量を検出できるようになるので、コンパクトで経済的な空気調和機が得られる。

実施の形態３．
この実施の形態３においては、図１２に示すように、実施の形態１、２の室内ユニット１に本体表示手段１ｃを設けたものである。
この図において、１ｆは空調機本体に設けられ、現在の空調対象領域を表示する空調対象領域表示部であり、この空調対象領域表示部１ｆはリモコンの空調領域選択スイッチ２ｃが選択した領域を表示する。また、１ｇは空調制御装置１ｃが認識している各環境要素状況を表示する環境要素データ表示部である。
なお、その他の構成は実施の形態１、２とほぼ同じであるから説明を省略する。

次に、この動作について説明する。
室内居住者がリモコン２の空調領域選択スイッチ２ｃを操作して、「左」又は「右」、或いは「全体」のいずれかの押しボタンを押すと、このリモコン２の信号が空調制御装置１ｃを介して空調対象領域表示部１ｆに送信されるので、この送信結果に基づいて「左」又は「右」、或いは「全体」のいずれかを表示手段としての空調対象領域表示部１ｆが表示する。

なお、「全体」のボタンが押された時は、図１２に示すように、空調対象領域表示部１ｆには「全体」を表示する表示部は無いので、「左」「右」の双方の表示を点灯させるようにして「全体」を表示する。
このようにすると、表示内容に対する表示スペースを小さくでき、しかも、部品点数も少なくなるため、経済的でコンパクトな表示部が得られる。

また、環境要素データ表示部１ｇは空調制御装置１ｃが認識している各環境要素状況を表示するものであるが、前述した空調対象領域表示部１ｆと連動させて表示させる。
即ち、例えば、室内の左側の領域を空調対象領域としている場合には、空調対象領域表示部1ｆの「左」の表示を点灯させ、その下の環境要素データ表示部１ｇにはその領域から入射されたエネルギー量に基づく床や風の温度を表示させる。
このように連動させて表示するようにすれば、更に、表示内容に対する表示スペースを小さくでき、しかも、部品点数も少なくなるため、経済的でコンパクトな表示部が得られる。

また更に、この環境要素データ表示部１ｇの表示内容と、リモコン２の表示部２ｃの表示内容とを連動させると、使用者が室内ユニットの動作とリモコン操作の関係を認識し易い空気調和機が得られる。

本発明の実施の形態１に係る室内ユニットとリモコンとの関係を示した関係図である。本発明の実施の形態１に係る室内ユニットを室内に設置した時の赤外線センサーの検出状況を示した赤外線検出概念図である。本発明の実施の形態１に係るリモコンの選択スイッチの概略構成図である。本発明の実施の形態２に係るリモコンの位置設定手段の概略構成図である。本発明の実施の形態２に係るリモコンの位置設定手段を左据付にセットした時の概略検出図である。本発明の実施の形態２に係るリモコンの位置設定手段を右据付にセットした時の概略検出図である。本発明の実施の形態２に係るリモコンの位置設定手段を左と右にセットした時の概略領域検出図である。本発明の実施の形態２に係る各赤外線センサが互いの領域をラップ（重畳）して赤外線量を検出する図である。本発明の実施の形態２に係る各赤外線センサの向きを検出可変手段の概略構成図である。本発明の実施の形態２に係る検出可変手段が各赤外線センサの向きを変えて互いの領域から赤外線量を検出する図である。本発明の実施の形態２に係る多素子型センサの概略検出概念図である。本発明の実施の形態３に係る空気調和機本体の表示手段の概略構成図である。

符号の説明

１室内ユニット、１ａリモコン信号受信部、１ｂ赤外線センサ、１ｃ空調制御装置、１ｄ本体表示部、１ｆ空調対象領域表示部、１ｇ環境要素データ表示部、１ｈ検出可変手段、２リモコン、２ａ空調領域選択スイッチ、２ｂリモコン送信部、２ｃリモコン表示部、２ｄリモコン受信部、２ｅ設定位置表示部、２ｆ据付位置設定手段、３室内、４扉または窓。

Claims

室内を冷房もしくは暖房する空気調和機本体と、
この空気調和機本体に設けられ、該空気調和機本体から吹出される空気の風向、風温、風量を制御する空調制御装置と、
この空調制御装置の動作を遠隔操作するリモコンと、
前記空気調和機本体に設けられ、複数に分割された前記室内の各領域からの赤外線出射量をそれぞれ検出する一つの多素子型赤外線センサと、
前記リモコンに設けられ、前記空気調和機本体の前記室内における据付位置を、左側、中央、右側から選択して設定する据付位置設定手段と、
この据付位置設定手段にて前記空気調和機本体の据付位置として左側もしくは右側が設定された時、前記室内の床全体からの赤外線出射量が検出可能となるように前記多素子型赤外線センサの向きを変更可能とする検出可変手段と、を備え、
前記多素子型赤外線センサが検出する赤外線出射量に基づいて前記室内の全体を冷房もしくは暖房するように指定する前記リモコンに設けられたスイッチが押されると、前記据付位置設定手段の設定に対応して前記検出可変手段にて向きが変更された前記多素子型赤外センサが、前記室内の床全体から赤外線出射量を検出するとともに、前記空調制御装置が、前記多素子型赤外センサの検出する前記複数に分割された室内の全ての領域の赤外線出射量が設定された赤外線出射量となるように、少なくとも前記風向を制御することを特徴とする空気調和機。
前記多素子型赤外線センサが検出する赤外線出射量に基づいて前記室内の特定の領域を冷房もしくは暖房するように指定する前記リモコンに設けられたスイッチが押されると、前記据付位置設定手段の設定に対応して前記検出可変手段にて向きが変更された前記多素子型赤外センサが、前記室内の床全体から赤外線出射量を検出するとともに、前記空調制御装置が、前記多素子型赤外センサの検出する前記複数に分割された室内の各領域のうち前記指定領域の赤外線出射量が設定された赤外線出射量となるように、少なくとも前記風向を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。