JP5240331B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機に関する。
従来、室内にいる人の所在位置に応じて、送風方向および温度などを制御して、より効率的で快適な空調環境を提供する空気調和機が用いられている。例えば、特許文献1(特開2009−85527号公報)に開示されている空気調和機は、人の存否を検知する複数のセンサが、互いに異なる方向を向くように室内機の前面に取り付けられている。このような空気調和機では、各センサの検知領域に応じて快適な空気環境を高い精度で実現するために、各センサの検知領域の境界が正確に確定される必要がある。
本発明の目的は、室内機に取り付けられたセンサの検知領域の境界を正確に確定することができる空気調和機を提供することである。
本発明の第1観点に係る空気調和機は、第1センサと、第2センサと、マスキング部材と、制御部とを備える。第1センサおよび第2センサは、壁掛け型の室内機に取り付けられる。第1センサは、第1検知可能領域にいる人の存否を検知することができる。第2センサは、第2検知可能領域にいる人の存否を検知することができる。制御部は、第1センサおよび第2センサによって検知された人の存否に応じて運転を制御する。第1センサは、室内機から見て左方向にいる人の存否を検知する。第2センサは、室内機から見て右方向にいる人の存否を検知する。マスキング部材は、第1検知可能領域をマスキングして、第1検知可能領域を第1検知領域に限定し、かつ、第2検知可能領域をマスキングして、第2検知可能領域を第2検知領域に限定する。マスキング部材は、第1検知可能領域および第2検知可能領域の両方をマスキングする一体の部材である。マスキング部材は、室内機から見て、第1検知可能領域の右側の境界を限定し、かつ、第2検知可能領域の左側の境界を限定する。
第1観点に係る空気調和機では、壁掛け型の室内機は、第1センサおよび第2センサの2つの人検知センサを有する。第1センサは、本来、第1検知可能領域にいる人の存否を検知することができ、第2センサは、本来、第2検知可能領域にいる人の存否を検知することができる。そして、マスキング部材は、第1検知可能領域を、設定された第1検知領域に限定し、かつ、第2検知可能領域を、設定された第2検知領域に限定する。すなわち、マスキング部材によって、第1センサの検知領域および第2センサの検知領域が、所定の領域に限定される。従って、第1観点に係る空気調和機は、室内機に取り付けられたセンサの検知領域の境界を正確に確定することができる。
なお、第1観点に係る空気調和機では、第1センサ、第2センサおよびマスキング部材は、ユニット化されて室内機に取り付けられてもよいし、ユニット化されずに別個に室内機に取り付けられてもよい。
本発明の第2観点に係る空気調和機は、第1観点に係る空気調和機において、第1センサ、第2センサおよびマスキング部材は、第1検知領域の一部と第2検知領域の一部とが重複する領域である第3検知領域が存在するように配置される。
第2観点に係る空気調和機では、第1検知領域、第2検知領域および第3検知領域にいる人の存否を区別して検知することができる
本発明の第3観点に係る空気調和機は、第1観点または第2観点に係る空気調和機において、水平フラップをさらに備える。水平フラップは、運転時において室内機の前方に向かって迫り出し、かつ、調和空気の吹出方向を上下方向に変化させる。マスキング部材は、運転時における水平フラップが第1検知領域および第2検知領域に入らないように、第1検知可能領域および第2検知可能領域をマスキングする。
第3観点に係る空気調和機では、第1センサおよび第2センサの検知領域に水平フラップが入らないように、第1検知可能領域および第2検知可能領域がマスキング部材によってマスキングされる。従って、第3観点に係る空気調和機は、水平フラップを誤って検知することを防ぐことができる。
本発明の第1観点または第2観点に係る空気調和機は、室内機に取り付けられたセンサの検知領域の境界を正確に確定することができる。
本発明の第3観点に係る空気調和機は、水平フラップを誤って検知することを防ぐことができる。
本発明の実施形態における、空気調和機の外観図である。 本発明の実施形態における、空気調和機の冷媒回路の概略図である。 本発明の実施形態における、室内機の内部構造を示す外観図である。 本発明の実施形態における、人検知センサユニットの外観図である。 本発明の実施形態における、人検知センサユニットの正面図である。 本発明の実施形態における、マスキング部材を除いた人検知センサユニットの正面図である。 本発明の実施形態における、マスキング部材を除いた人検知センサユニットの下面図である。 本発明の実施形態における、マスキング部材の正面図である。 本発明の実施形態における、制御部のブロック図である。 本発明の実施形態における、赤外線センサの検知領域を示す図である。 本発明の実施形態における、赤外線センサの検知可能領域を示す図である。 本発明の変形例Bにおける、人検知センサユニットの正面図である。 本発明の変形例Cにおける、室内機の断面図および赤外線センサの検知可能領域を示す図である。
以下、本発明に係る空気調和機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る空気調和機の実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(1)空気調和機の構成
図1は、本発明の実施形態に係る空気調和機1の外観図である。空気調和機1は、室内に設置される室内機2と、室外に設置される室外機3とを備える。空気調和機1は、室内の冷房、暖房および除湿などを行うことができる。
図2は、空気調和機1が有する冷媒回路10の概略図である。空気調和機1の冷媒回路10は、主に、室内熱交換器12、アキュムレータ31、圧縮機32、四路切換弁33、室外熱交換器34および膨張弁35から構成される。
室内機2は、室内熱交換器12、室内ファン13および室内ファンモータ14を収納する。室内ファンモータ14は、室内ファン13を回転させて、室内熱交換器12と熱交換を行う空気流を発生させる。
室外機3は、アキュムレータ31、圧縮機32、四路切換弁33、室外熱交換器34、膨張弁35、室外ファン38および室外ファンモータ39を収納する。室外ファンモータ39は、室外ファン38を回転させて、室外熱交換器34と熱交換を行う空気流を発生させる。
(2)室内機の構成
図3は、室内機2の内部構造を示す外観図である。室内機2の本体20には、制御部4、室内熱交換器12、室内ファン13、水平フラップ17およびフィルタ21が収納されている。室内機2の本体20の前面パネル20aには、人検知センサユニット41が取り付けられている。室内機2の本体20の底面には、吹出口15が設けられている。
(2−1)フィルタ
フィルタ21は、本体20の前面パネル20aと室内熱交換器12との間に配置されている。フィルタ21は、室内熱交換器12に向って流入してくる空気に含まれる塵埃を除去する。室内機2は、塵埃が付着したフィルタ21を自動清掃する機構を有する。
(2−2)水平フラップ
水平フラップ17は、吹出口15の周囲に回動可能に保持され、調和空気の吹き出し方向を上下方向に変更する。空気調和機1が停止しているとき、水平フラップ17は吹出口15を閉じている。空気調和機1が運転しているとき、水平フラップ17は、室内機2の前方に向かって迫り出して、吹出口15を開いている。
水平フラップ17は、水平フラップ迫り出し機構駆動用モータ18aおよび水平フラップ角度調整機構駆動用モータ18bによって駆動される。水平フラップ迫り出し機構駆動用モータ18aは、水平フラップ迫り出し機構(図示せず)を駆動するステッピングモータである。水平フラップ迫り出し機構は、水平フラップ17が吹出口15の近傍から室内機2の前方に向かって迫り出すように、水平フラップ17を前後方向にスライドさせる。水平フラップ角度調整機構駆動用モータ18bは、水平フラップ角度調整機構(図示せず)を駆動するステッピングモータである。水平フラップ角度調整機構は、水平フラップ17の傾斜角度を変更させる。
水平フラップ迫り出し機構駆動用モータ18aおよび水平フラップ角度調整機構駆動用モータ18bによって、水平フラップ17の前後方向の位置および傾斜角度が変更されることによって、調和空気の吹き出し方向が上下方向に変更される。なお、水平フラップ17を駆動する水平フラップ迫り出し機構駆動用モータ18aおよび水平フラップ角度調整機構駆動用モータ18bの詳細な構成および動作は、特開2011−21809号公報に開示されている。
(2−3)人検知センサユニット
人検知センサユニット41は、室内機2を正面から視たとき、前面パネル20aの中央下部に配置されている。人検知センサユニット41は、主に、ユニット基板42と、第1赤外線センサ43aと、第2赤外線センサ43bと、マスキング部材44からなる。図4は、人検知センサユニット41の外観図である。図5は、人検知センサユニット41の正面図である。図6は、マスキング部材44を除いた人検知センサユニット41の正面図である。図7は、マスキング部材44を除いた人検知センサユニット41の下面図である。図8は、マスキング部材44の正面図である。
ユニット基板42は、第1センサ保持部42aおよび第2センサ保持部42bを有する。第1センサ保持部42aおよび第2センサ保持部42bは、水平方向に並んで配置される。
第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bは、室内機2の正面にいる人の存否を検知することができるセンサである。赤外線センサ43a,43bは、物体から放射される赤外線放射エネルギーの強度に応じて電気信号を出力する。赤外線放射エネルギーは、物体の温度と放射率によって定まり、温度が低いものは赤外線放射エネルギーが小さく、温度が高いものは赤外線放射エネルギーが大きい。赤外線センサ43a,43bは、この原理を応用することによって、人の存否を検知する。
例えば、温度が一定の物体からは常に同じ赤外線放射エネルギーが出ているので、その物体表面を監視している赤外線センサ43a,43bは、一定の電気信号を出力する。そして、この物体が比較的早い速度で移動したとき、赤外線センサ43a,43bは、その物体表面から出ていた赤外線放射エネルギーを受けなくなり、替わりに、その物体が在った場所の表面から出ている赤外線放射エネルギーを受ける。これにより、赤外線センサ43a,43bが出力する電気信号は大きく変化する。すなわち、赤外線センサ43a,43bの出力する電気信号が大きく変動したときは、赤外線センサ43a,43bの監視対象物が比較的早い速度で移動したと判断することができる。
本実施形態において、第1赤外線センサ43aは、第1センサ保持部42aに保持されており、第2赤外線センサ43bは、第2センサ保持部42bに保持されている。図7および後述する図10に示されるように、第1センサ保持部42aに保持された第1赤外線センサ43aは、室内機2の正面左側の空間を向くように配置され、第2センサ保持部42bに保持された第2赤外線センサ43bは、室内機2の正面右側の空間を向くように配置されている。
マスキング部材44は、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bが保持されたユニット基板42の正面を覆う部材である。図5に示されるように、マスキング部材44は、正面から視て、第1赤外線センサ43aの左側の一部を覆い、第2赤外線センサ43bの右側の一部を覆う。すなわち、後述する図11に示されるように、マスキング部材44は、室内機2側から前方を視た場合において、第1赤外線センサ43aの右側の一部を覆い、第2赤外線センサ43bの左側の一部を覆う。
(2−4)制御部
図9は、制御部4のブロック図である。制御部4は、マイコン4a、メモリ4bおよび駆動回路4cを有している。マイコン4aは、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bから出力される電気信号の変化から、部屋に人がいるか否かを判定する。マイコン4aは、その判定結果に基づいて、駆動回路4cに制御信号を出力する。駆動回路4cは、マイコン4aから出力される制御信号に基づいて、水平フラップ迫り出し機構駆動用モータ18aへ駆動パルスを出力して水平フラップ17を前後方向にスライドさせ、かつ、水平フラップ角度調整機構駆動用モータ18bへ駆動パルスを出力して水平フラップ17の傾斜角度を変更させる。制御信号の出力条件および出力形態は、メモリ4bに記憶されている。
本実施形態において、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bは、室内を常時監視している。例えば、温度が安定している無人の部屋に人が入ってきたときは、赤外線センサ43a,43bは、人体から発せられる赤外線放射エネルギーを受けるので、出力される電気信号が大きく変化する。制御部4は、赤外線センサ43a,43bからの電気信号の変化を「人がいる」と認識させるプログラムを記憶することで、室内の人の存否を検知することができる。
なお、制御部4は、室内ファンモータ14、および、フィルタ21を自動清掃する機構を駆動するモータへ駆動パルスを出力して、これらの動作を制御する機能を有する。
(3)空気調和機の動作
冷房運転時では、四路切換弁33は、図2において実線で示す状態に保持される。圧縮機32から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁33を介して室外熱交換器34に流入し、室外空気と熱交換して凝縮し液化する。液化した冷媒は、膨張弁35を通過する際に減圧され、さらに室内熱交換器12で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒の蒸発によって冷却された室内空気は、室内ファン13によって室内へと吹き出され、室内を冷房する。また、室内熱交換器12で蒸発して気化した冷媒は、冷媒配管を通って室外機3に戻り、四路切換弁33およびアキュムレータ31を経て圧縮機32に吸い込まれる。
暖房運転時では、四路切換弁33は、図2において破線で示す状態に保持される。圧縮機32から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁33を介して室内熱交換器12に流入し、室内空気と熱交換して凝縮し液化する。冷媒の凝縮によって加熱された室内空気は、室内ファン13によって室内へと吹き出され、室内を暖房する。室内熱交換器12において液化した冷媒は、冷媒配管を通って室外機3に戻る。室外機3に戻った冷媒は、膨張弁35を通過する際に減圧され、さらに室外熱交換器34で室外空気と熱交換して蒸発する。そして、室外熱交換器34で蒸発して気化した冷媒は、四路切換弁33およびアキュムレータ31を経て圧縮機32に吸い込まれる。
(4)人検知センサユニットの動作
図10は、室内機2が設置された空間の上面図である。図10は、人検知センサユニット41が人の存否を検知することができる範囲を示す。図10において、第1検知領域R1は、第1赤外線センサ43aが、人の存否を検知することができる領域であり、第2検知領域R2は、第2赤外線センサ43bが、人の存否を検知することができる領域である。本実施形態において、第1検知領域R1は、第2検知領域R2と一部が重なっている。以下、第1検知領域R1と第2検知領域R2とが重なっている領域を、第3検知領域R3と呼ぶ。また、第1検知領域R1から第3検知領域R3を除いた領域を、第4検知領域R4と呼び、第2検知領域R2から第3検知領域R3を除いた領域を、第5検知領域R5と呼ぶ。
制御部4は、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bから出力される電気信号の変化に応じて、第3検知領域R3、第4検知領域R4および第5検知領域R5のいずれの領域に人がいるのかを検知することができる。すなわち、制御部4は、第1赤外線センサ43aからの電気信号のみが変化した場合に、第4検知領域R4に人がいると検知し、第2赤外線センサ43bからの電気信号のみが変化した場合に、第5検知領域R5に人がいると検知し、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bからの電気信号が変化した場合に、第3検知領域R3に人がいると検知する。
(5)空気調和機の特徴
図11は、室内機2が設置された空間の上面図である。図11は、第1検知領域R1、第2検知領域R2、第1検知可能領域DR1および第2検知可能領域DR2を示す。第1検知可能領域DR1は、マスキング部材44が取り付けられていない場合において、第1赤外線センサ43aが人の存否を検知することができる領域である。第2検知可能領域DR2は、マスキング部材44が取り付けられていない場合において、第2赤外線センサ43bが人の存否を検知することができる領域である。
図11に示されるように、第1検知可能領域DR1は、第1検知領域R1より広い範囲を有し、第2検知可能領域DR2は、第2検知領域R2より広い範囲を有する。マスキング部材44は、人検知センサユニット41を正面から視た場合に第1赤外線センサ43aの左側の一部を覆う。これにより、室内機2を上から視た場合における第1検知可能領域DR1の右側境界RB1は、マスキング部材44によって、第1検知領域R1の右側境界RB2に変更される。また、マスキング部材44は、人検知センサユニット41を正面から視た場合に第2赤外線センサ43bの右側の一部を覆う。これにより、室内機2を上から視た場合における第2検知可能領域DR2の左側境界LB1は、マスキング部材44によって、第2検知領域R2の左側境界LB2に変更される。
すなわち、本実施形態では、マスキング部材44が、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの前面の一部を覆うことによって、第1検知可能領域DR1は第1検知領域R1に制限され、第2検知可能領域DR2は第2検知領域R2に制限される。そして、マスキング部材44を用いることによって、第1検知領域R1および第2検知領域R2の境界を正確に確定することができる。これにより、本実施形態の室内機2は、第1赤外線センサ43aの第1検知領域R1および第2赤外線センサ43bの第2検知領域R2に応じて、快適な空気環境を高い精度で実現することができる。
また、本実施形態では、マスキング部材44の形状を変更することによって、第1検知領域R1および第2検知領域R2の範囲を適宜に設定することができる。これにより、本実施形態の室内機2は、室内機2が設置される部屋の形状や室内機2の設置場所に応じて第1検知領域R1および第2検知領域R2を変更することで、快適な空気環境を高い精度で実現することができる。
(6)変形例
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。以下、本発明の実施形態に対する適用可能な変形例について説明する。
(6−1)変形例A
本実施形態では、人検知センサユニット41は、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの2つの赤外線センサを有するが、3つ以上の赤外線センサを有してもよい。例えば、人検知センサユニット41は、3つの赤外線センサが水平方向に並んで配置され、各赤外線センサの検知領域の一部が互いに重なっていてもよい。一般的に、赤外線センサの数が多いほど、より多くの領域ごとに、人の存否を検知することができる。
(6−2)変形例B
本実施形態では、マスキング部材44は、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの前面の一部を覆う一体の部材であるが、複数の部品から構成されてもよい。例えば、図12に示されるように、マスキング部材44は、第1マスキング部品144aおよび第2マスキング部品144bから構成されてもよい。この場合、第1マスキング部品144aは、第1赤外線センサ43aの前面の一部を覆う部材であり、第2マスキング部品144bは、第2赤外線センサ43bの前面の一部を覆う部材である。
(6−3)変形例C
マスキング部材44は、室内機2の運転時において、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの検知領域に水平フラップ17が入らないように、第1検知可能領域DR1および第2検知可能領域DR2をマスキングすることが好ましい。
図13は、図5の鎖線の位置で人検知センサユニット41を切断した場合における、人検知センサユニット41を含む室内機2全体の断面図である。本変形例では、第1赤外線センサ43aの第1検知可能領域DR1は、マスキング部材44によって、第1検知領域R1に制限され、第2赤外線センサ43bの第2検知可能領域DR2は、マスキング部材44によって、第2検知領域R2に制限されている。マスキング部材44は、第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの下方において、室内機2の前方に向かって突き出ている突出部44aを有する。図13に示されるように、第1検知可能領域DR1および第2検知可能領域DR2の下側境界DB1は、マスキング部材44の突出部44aによって、第1検知領域R1および第2検知領域R2の下側境界DB2に変更される。
本変形例では、図13に示されるように、室内機2の前方に向かって水平フラップ17が最大限迫り出したときに、水平フラップ17の先端は、第1検知可能領域DR1および第2検知可能領域DR2の下側境界DB1よりも上方に位置しているが、第1検知領域R1および第2検知領域R2の下側境界DB2よりも下方に位置している。すなわち、水平フラップ17が第1赤外線センサ43aおよび第2赤外線センサ43bの検知領域に入ることを、マスキング部材44によって防いでいる。従って、本変形例では、制御部4が、水平フラップ17を誤って検知してしまうことを防ぐことができる。
(6−4)変形例D
本実施形態では、人検知センサユニット41が、室内機2の前面パネル20aの中央下部に配置されている。人検知センサユニット41は、第1赤外線センサ43aと、第2赤外線センサ43bと、マスキング部材44とを有する。すなわち、第1赤外線センサ43a、第2赤外線センサ43bおよびマスキング部材44は、ユニット基板42によってユニット化されて、室内機2に取り付けられている。しかし、第1赤外線センサ43a、第2赤外線センサ43bおよびマスキング部材44は、ユニット化されずに、別個に室内機2に取り付けられてもよい。例えば、ユニット基板42を用いずに、第1赤外線センサ43a、第2赤外線センサ43bおよびマスキング部材44が、室内機2の前面パネル20aに直接取り付けられてもよい。
本発明に係る空気調和機は、室内機に取り付けられたセンサの検知領域の境界を正確に確定することができる。
1 空気調和機
2 室内機
4 制御部
17 水平フラップ
43a 第1赤外線センサ(第1センサ)
43b 第2赤外線センサ(第2センサ)
44 マスキング部材
144a 第1マスキング部品
144b 第2マスキング部品
DR1 第1検知可能領域
DR2 第2検知可能領域
R1 第1検知領域
R2 第2検知領域
R3 第3検知領域
特開2009−85527号公報

Claims (3)

  1. 壁掛け型の室内機(2)に取り付けられ、かつ、第1検知可能領域(DR1)にいる人の存否を検知することができる第1センサ(43a)と、
    前記室内機に取り付けられ、かつ、第2検知可能領域(DR2)にいる人の存否を検知することができる第2センサ(43b)と、
    マスキング部材(44)と、
    前記第1センサおよび前記第2センサによって検知された人の存否に応じて運転を制御する制御部(4)と、
    を備え、
    前記第1センサは、前記室内機から見て左方向にいる人の存否を検知し、
    前記第2センサは、前記室内機から見て右方向にいる人の存否を検知し、
    前記マスキング部材は、前記第1検知可能領域をマスキングして、前記第1検知可能領域を第1検知領域(R1)に限定し、かつ、前記第2検知可能領域をマスキングして、前記第2検知可能領域を第2検知領域(R2)に限定し、
    前記マスキング部材は、前記第1検知可能領域および前記第2検知可能領域の両方をマスキングする一体の部材であり、かつ、前記室内機から見て、前記第1検知可能領域の右側の境界を限定し、前記第2検知可能領域の左側の境界を限定する、
    空気調和機(1)。
  2. 前記第1センサ、前記第2センサおよび前記マスキング部材は、前記第1検知領域の一部と前記第2検知領域の一部とが重複する領域である第3検知領域(R3)が存在するように配置される、
    請求項1に記載の空気調和機。
  3. 運転時において前記室内機の前方に向かって迫り出し、かつ、調和空気の吹出方向を上下方向に変化させる水平フラップ(17)をさらに備え、
    前記マスキング部材は、運転時における前記水平フラップが前記第1検知領域および前記第2検知領域に入らないように、前記第1検知可能領域および前記第2検知可能領域をマスキングする、
    請求項1または2に記載の空気調和機。
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