JP5352264B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、室内機に空調空間内の状態を認識するための空調空間認識装置を設け、空調空間認識装置が認識した空調空間の状態に応じて風向変更羽根を制御して空調運転を行うようにした空気調和機に関する。 The present invention provides an indoor unit with an air-conditioned space recognition device for recognizing the state in the air-conditioned space, and performs the air-conditioning operation by controlling the wind direction changing blade according to the state of the air-conditioned space recognized by the air-conditioned space recognition device. Relates to the air conditioner.
従来の空気調和機は、本体に設けた測距部で空気調和機本体と部屋の壁や障害物との距離を把握したり、画像センサを用いて部屋の様子を撮影し認識することにより、部屋の状況に応じて風向変更ベーンを制御して最適送風を行うようにしている(例えば、特許文献1参照)。 A conventional air conditioner uses a distance measuring unit provided in the main body to grasp the distance between the air conditioner main body and the wall or obstacle of the room, or by photographing and recognizing the state of the room using an image sensor, The wind direction change vane is controlled in accordance with the situation of the room to perform optimum air blowing (see, for example, Patent Document 1).
また、障害物を検知する手段として超音波センサを使用し、センサの前面側にホーンを設けることで、センサの指向性や感度の向上を図るようにしたものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, an ultrasonic sensor is used as a means for detecting an obstacle, and a horn is provided on the front side of the sensor to improve the directivity and sensitivity of the sensor (for example, patents). Reference 2).
特許文献1に記載の空気調和機においては、障害物までの距離を測定する測距部や、部屋や人の状態を撮影するセンサが室内機本体の上部に取り付けられており、室内機本体直下の床や障害物を検知するに際し、視野が本体に遮られ検知することが難しいという問題がある。 In the air conditioner described in Patent Document 1, a distance measuring unit that measures the distance to an obstacle and a sensor that captures the state of a room or a person are attached to the upper part of the indoor unit body, and is directly below the indoor unit body. When detecting floors and obstacles, there is a problem that it is difficult to detect because the field of view is blocked by the main body.
一方、特許文献2に記載の超音波センサは、例えば自動車等への搭載に適したもので、限られたスペースでホーンと一体化したセンサを上下左右に広範囲に回動させることが難しく、空気調和機への搭載が容易ではないという問題がある。
On the other hand, the ultrasonic sensor described in
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、室内機本体の正面から本体直下まで広い検知範囲を確保できるとともに、センサにホーンを一体的に設けることにより近距離から遠距離まで高精度の検知が可能な空気調和機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and can secure a wide detection range from the front of the indoor unit main body to directly below the main body, and can be obtained by providing a horn integrally with the sensor. The object is to provide an air conditioner capable of highly accurate detection from a distance to a long distance.
上記目的を達成するために、本発明は、室内機に、空気を吸い込む吸入口と、吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、吹出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、空調空間内の状態を認識するための空調空間認識装置とを備え、空調空間認識装置が認識した空調空間の状態に応じて風向変更羽根を制御して空調運転を行うようにしている。また、空調空間認識装置が、ホーンを有するセンサ部と、センサ部を上下方向に回動させる上下回転用回転軸と、センサ部を左右方向に回動させる左右回転用回転軸とを有し、左右回転用回転軸が傾斜するように空調空間認識装置を室内機の下部に配設している。 In order to achieve the above object, the present invention blows out into an indoor unit a suction port for sucking air, a heat exchanger for exchanging heat from the air sucked from the suction port, and air that has been heat-exchanged by the heat exchanger. The air-conditioning space recognition device recognizes the air-conditioning space recognition device for recognizing the state in the air-conditioned space. The air-conditioning operation is performed by controlling the wind direction changing blade according to the state of the air-conditioned space. The air-conditioning space recognition device includes a sensor unit having a horn, a vertical rotation rotary shaft that rotates the sensor unit in the vertical direction, and a horizontal rotation rotary shaft that rotates the sensor unit in the horizontal direction. The air-conditioning space recognition device is arranged at the lower part of the indoor unit so that the rotation shaft for left and right rotation is inclined.
本発明によれば、センサ部を左右方向に回動させる左右回転用回転軸が傾斜するように空調空間認識装置を室内機の下部に配設したので、室内機本体の正面から本体直下まで広い検知範囲を確保できるとともに、センサ部にホーンを設けることで遠距離まで高精度の検知が可能となる。 According to the present invention, since the air-conditioning space recognition device is disposed at the lower part of the indoor unit so that the rotation shaft for left-right rotation that rotates the sensor unit in the left-right direction is inclined, it is wide from the front of the indoor unit main body to directly below the main body. A detection range can be secured, and a horn can be provided in the sensor unit to enable highly accurate detection up to a long distance.
第1の発明は、空調空間認識装置が、ホーンを有するセンサ部と、センサ部を上下方向に回動させる上下回転用回転軸と、センサ部を左右方向に回動させる左右回転用回転軸とを有し、左右回転用回転軸が傾斜するように空調空間認識装置を室内機の下部に配設することにより、室内機本体の正面から本体直下まで広い検知範囲を確保することができる。 In the first aspect of the invention, the air-conditioned space recognition device includes a sensor unit having a horn, a rotary shaft for vertical rotation that rotates the sensor unit in the vertical direction, and a rotary shaft for horizontal rotation that rotates the sensor unit in the horizontal direction. By arranging the air-conditioning space recognition device at the lower part of the indoor unit so that the rotation shaft for left and right rotation is inclined, a wide detection range from the front of the indoor unit main body to directly below the main body can be secured.
第2の発明は、空調空間に、センサ部の上下方向の角度及び左右方向の角度で決定されるアドレスを設定し、センサ部を上下回転用回転軸あるいは左右回転用回転軸回りに回転させて、各アドレスでセンサ部が空調空間を走査することにより空調空間内の状態を認識することにより、認識精度が向上し、きめ細かい空調運転が可能となる。 In the second invention, an address determined by the vertical angle and the horizontal angle of the sensor unit is set in the air-conditioned space, and the sensor unit is rotated about the vertical rotation axis or the horizontal rotation axis. By recognizing the state in the air-conditioned space by the sensor unit scanning the air-conditioned space at each address, the recognition accuracy is improved and fine air-conditioning operation is possible.
第3の発明は、センサ部が斜め下方に向くように配設したので、室内機本体の直下近傍の視野を確保することができるとともに、一つのセンサを使用して広範囲な検知視野を確保することができる。 In the third aspect of the invention, since the sensor unit is disposed so as to face obliquely downward, it is possible to secure a visual field in the vicinity immediately below the indoor unit main body and secure a wide detection visual field using one sensor. be able to.
第4の発明は、空調空間認識装置を、センサ部を上下方向に回動させる上下駆動モータと、センサ部と上下駆動モータとを長手方向に配列して収納するセンサケーシングと、センサケーシングを左右方向に回動させる左右駆動モータとで構成することにより、上下方向及び左右方向ともに広い回動範囲を有する小型の認識装置を提供することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an air-conditioning space recognizing device that includes a vertical drive motor that rotates the sensor unit in the vertical direction, a sensor casing that houses the sensor unit and the vertical drive motor arranged in the longitudinal direction, By constituting with a left and right drive motor that rotates in the direction, a small recognition device having a wide rotation range in both the vertical and horizontal directions can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
一般家庭で使用される空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されており、図1乃至図3は、本発明に係る空気調和機の室内機を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
An air conditioner used in a general home is composed of an outdoor unit and an indoor unit that are usually connected to each other by refrigerant piping. FIGS. 1 to 3 show the indoor unit of the air conditioner according to the present invention. ing.
室内機は、本体2と、本体2の前面吸入口2aを開閉自在の可動前面パネル(以下、単に前面パネルという)4を有しており、空気調和機停止時は、前面パネル4は本体2に密着して前面吸入口2aを閉じているのに対し、空気調和機運転時は、前面パネル4は本体2から離反する方向に移動して前面吸入口2aを開放する。なお、図1及び図2は前面パネル4が前面吸入口2aを閉じた状態を示しており、図3は前面パネル4が前面吸入口2aを開放した状態を示している。
The indoor unit has a
図1乃至図3に示されるように、本体2の内部には、熱交換器6と、熱交換器6の下流側に設けられ前面吸入口2a及び上面吸入口2bから取り入れられた室内空気を熱交換器6で熱交換して室内に吹き出すための室内ファン8と、熱交換した空気を室内に吹き出す吹出口10を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更する上下風向変更羽根12と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右風向変更羽根14とを備えており、前面吸入口2a及び上面吸入口2bと熱交換器6との間には、前面吸入口2a及び上面吸入口2bから取り入れられた室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ16が設けられている。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, inside the
また、室内ファン8の下流側には吹出グリル18が設けられており、この吹出グリル18により室内ファン8の下流側の送風通路20と吹出口10が形成されている。
Further, a
前面パネル4上部は、その両端部に設けられた2本のアーム22,24を介して本体2上部に連結されており、アーム22に連結された駆動モータ(図示せず)を駆動制御することで、空気調和機運転時、前面パネル4は空気調和機停止時の位置(前面吸入口2aの閉塞位置)から前方斜め上方に向かって移動する。
The upper portion of the
上下風向変更羽根12は、本体2下部に揺動自在に取り付けられ、駆動モータ(例えば、ステッピングモータ)に連結されて、室内機に内蔵された制御装置(図示せず)により角度制御される。
The up-and-down wind
一方、左右風向変更羽根14は、本体2の下部に揺動自在に取り付けられた複数枚の羽根で構成され、駆動モータ(例えば、ステッピングモータ)に連結されて、室内機に内蔵された制御装置により角度制御される。
On the other hand, the left / right wind
また、本体2の片側(正面から見て左側)の下部における前面パネル4と上下風向変更羽根12の背面側には、空調する部屋の壁や床までの距離あるいは障害物の有無を検知して空調空間内の状態を認識する空調空間認識装置30が設けられており、この空調空間認識装置30について図4及び図5を参照しながら説明する。なお、本明細書で使用する「障害物」という用語は、室内機の吹出口10から吹き出され居住者に快適空間を提供するための空気の流れを妨げる物全般を指しており、例えばテーブルやソファー等の家具、テレビ、オーディオ等の居住者以外の物を総称したものである。
Further, on the back side of the
また、図1においては、空調空間認識装置30は本体2の左側に設けられているが、本体2の右側に設けることもできる。
In FIG. 1, the air-conditioned
空調空間認識装置30は、センサ部32と、センサ部32を上下方向に回動させる上下駆動モータ34と、センサ部32と上下駆動モータ34とを長手方向に配列して収納する縦長の筒状のセンサケーシング36と、センサケーシング36を左右方向に回動させる左右駆動モータ38とを有するセンサユニットとして構成されている。また、センサ部32は、超音波センサ40と、超音波センサ40を回転自在に支承する球状の支持体42と、超音波センサ40の音波出口方向に位置する支持体42に一体的に形成されたホーン44とで構成されている。ホーン44は、超音波センサ40が発信した超音波の感度を向上させるとともに指向性を強くして空調空間認識精度を向上させるためのものである。
The air-conditioned
また、支持体42は上下回転用回転軸46を有し、センサケーシング36は、上下回転用回転軸46と直交する方向に延びる左右回転用回転軸48を有しており、上下回転用回転軸46はセンサケーシング36に回動自在に取り付けられ、左右回転用回転軸48は、左右駆動モータ38が取り付けられたハウジング50に回動自在に取り付けられている。さらに、支持体42は、ギヤ等の駆動力伝達手段52を介して上下駆動モータ34に連結されて上下方向に回動するように駆動され、センサケーシング36は、左右駆動モータ38に連結されて左右方向に回動するように駆動される。
The
なお、空調空間認識装置30は、金属板と、金属板の片側に貼着されたセラミック振動素子と、金属板の反対側に固着された超音波送受信用のコーンとで構成されており、空気調和機の運転時、空調空間認識装置30は外部に露出するため、ホーン44に人の指等が浸入すると、コーン等が破壊される虞がある。そこで、コーン等の破壊を防止するため、あるいは、金属板と指先間の絶縁距離確保のため、ホーン44には、外部からの侵入物を防止するための複数のリブが設けられている。
The air-conditioned
さらに、図6及び図7を参照して詳述すると、ホーン44は、超音波センサ40が取り付けられる小径ののど部54と、のど部54より大径の開口部56とを有し、のど部54から開口部56まで徐々に拡開する略円錐状を呈している。また、のど部54の近傍には、ホーン44の軸方向中心線に向かって突出し軸方向に延びる薄板状の複数のリブ58が等間隔で一体的に形成されており、各リブ58の内縁はホーン44の軸方向中心線と略平行に延在している。
6 and 7, the
なお、上述したように、ホーン44は超音波の感度を向上させ指向性を強めることであるが、リブ58のある方向は指向性が弱まる傾向がある。本発明に係る空気調和機の場合、空調空間認識装置30の上方近傍には前面パネル4の下端部が配置されており、超音波センサ40から発信された超音波が、リブ58と前面パネル4の下端部で乱反射し、乱反射により虚像を障害物と誤検知する可能性がある。
As described above, the
そこで、リブ58は真上を除いた位置に設けるのが好ましく、二つのリブ58を設けた構成では、リブ58は水平に配置され、三つのリブ58を設けた構成では、二つのリブ58が斜め上方に配置されるとともに他の一つが真下に配置され、四つのリブ58を設けた構成では、図6に示されるように配置される。
Therefore, it is preferable to provide the
なお、リブ58の数は2〜4に限定されるわけではなく、五つ以上設けることもできる。
The number of
また、超音波センサ40の前方にネット状部材(図示せず)を配置すると、人の指より細い物の浸入を防止することができるので、さらに好ましい。ただし、ネット状部材は、粒子速度の節位置に配置する必要があり、節位置に配置しないと、超音波センサ40より発信された超音波の減衰が大きくなる。なお、粒子速度の節位置とは、超音波の波長をλとすると、コーンから(2n−1)/4×λの距離の近傍に相当する位置である。
Further, it is more preferable to dispose a net-like member (not shown) in front of the
空調空間認識装置30は上述した構成を採用したことで、小型化が可能となり、かつ、上下方向及び左右方向ともに広い回動範囲を有している。
The air-conditioned
また、空調空間認識装置30は、図2あるいは図3に示されるように、左右回転用回転軸48が前方に向かって上向きに傾斜するように本体2に固定されており、センサ部32は斜め下方に向くように配設される。このような配置を採用することで、空気調和機の直下近傍の視野を確保することができ、上下方向においては、略水平方向から直下近傍まで広範囲にわたる検知視野を確保することができる。
Further, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the air-conditioned
前面パネル4のアーム22を駆動する駆動モータ、上下風向変更羽根12を駆動する上下駆動モータ34、左右風向変更羽根14を駆動する左右駆動モータ38、空調空間認識装置30の上下駆動モータ34及び左右駆動モータ38等は、室内機に設けられた制御部(図示せず)に電気的に接続されており、これらの駆動手段が制御部により制御されることで、前面パネル4、上下風向変更羽根12、左右風向変更羽根14、空調空間認識装置30等の動作が制御される。
Drive motor for driving the
また、空調空間認識装置30で検知した信号も制御部で処理されて空気調和機の運転制御が行われる。
In addition, the signal detected by the air-conditioned
次に、図2乃至図5を参照しながら本発明に係る空気調和機の動作を説明する。
図2は、空気調和機の停止状態を示しており、前面吸入口2a及び吹出口10は、前面パネル4及び上下風向変更羽根12によりそれぞれ閉塞されている。
Next, the operation of the air conditioner according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a stopped state of the air conditioner, and the front suction port 2a and the
リモコン(遠隔操作装置、図示せず)を使用して空気調和機の運転を開始すると、図3に示されるように、駆動モータによりアーム22が駆動され、前面パネル4は、前面吸入口2aから前方に離間動作して任意の位置で停止する。同時に、上下風向変更羽根12が別の駆動モータにより駆動され、回動して任意の位置で停止し、空調空間認識装置30のセンサ部32が本体2から露出する。この状態で、空調空間認識装置30は空調空間である部屋の壁や床までの距離や、障害物の有無を検知して空調空間を認識する。
When the operation of the air conditioner is started using a remote controller (remote control device, not shown), as shown in FIG. 3, the
対象物までの距離の検知は、超音波センサ40から発信された超音波が対象物に当たると、反射して、この反射波を超音波センサ40で受信することにより行われる。この送信から受信までの時間をt、音速をCとすると、超音波センサ40から対象物までの距離DはD=Ct/2で表される。
The detection of the distance to the object is performed by reflecting the ultrasonic wave transmitted from the
なお、図4及び図5は、超音波送信部と受信部が一体型の超音波センサ40を示しているが、超音波送信部と受信部が別体の場合も、原理的あるいは機能的にはなんの変わりもなく、本実施の形態においても採用できる。
4 and 5 show the
また、空調空間の認識は、上下駆動モータ34によりセンサ部32を上下方向に所定の角度間隔で回転させるとともに、左右駆動モータ38によりセンサ部32を収容したセンサケーシング36を左右方向に所定の角度間隔で回転させながら、各角度において超音波を発信及び受信し、その信号を記録、処理することにより行われる。
In addition, the air-conditioned space is recognized by rotating the
その1例を挙げると、空調空間に、センサ部32の上下方向の角度及び左右方向の角度で決定されるアドレスを設定し、超音波センサ40が各アドレスを計測して居住空間を走査することで、空調空間の認識が行われる。上下方向の角度範囲は、例えば5度〜80度に設定され、左右方向の角度は、例えば10度〜170度に設定される。
For example, the address determined by the vertical and horizontal angles of the
このようにして空調空間を認識した後、空調空間の大きさに応じた能力で空調運転は行われる。また、障害物を認識した場合は、左右風向変更羽根14あるいは上下風向変更羽根12により吹出口10から吹き出される風の方向を制御したり、室内ファン8により風速を制御して障害物を回避した空調運転を行うことで、効率の良い運転を行うことができるとともに省エネを達成している。
After recognizing the air-conditioned space in this way, the air-conditioning operation is performed with the capacity corresponding to the size of the air-conditioned space. When an obstacle is recognized, the direction of the wind blown from the
なお、空調空間認識装置30による空調空間の認識動作は、空気調和機の運転開始時に行うことができる。あるいは、空調空間の状態は時間の経過に伴って大きく変化するものではないことから、空調空間の認識動作は、空調運転の終了後や、一定周期毎に行うようにしてもよい。
In addition, the recognition operation | movement of the air-conditioning space by the air-conditioning
上述した実施の形態においては、空調空間認識装置30を前面パネル4と上下風向変更羽根12との背面側に配設し、空気調和機の運転停止時にセンサ部32を前面パネル4と上下風向変更羽根12で覆い隠すようにしている。この構成により、空気調和機の運転停止時に超音波センサ40は塵埃やタバコの煙などの影響を受けにくくなり、認識性能の低下を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the air-conditioning
しかしながら、図8に示されるように、前面パネル4の上下方向の長さを短くする一方、上下風向変更羽根12の上下方向の長さを長くして、空調空間認識装置30の全てを上下風向変更羽根12の背面側に配置することもできる。
However, as shown in FIG. 8, while the length of the
すなわち、図2の構成においては、空調空間認識装置30の一部を上下風向変更羽根12の背面側に配置し、残りの部分を前面パネル4の背面側に配置したが、図8の構成においては、空調空間認識装置30の全てが上下風向変更羽根12の背面側に配置されて本体2に固定されており、空気調和機の運転停止時には空調空間認識装置30を上下風向変更羽根12のみで覆い隠すようにしている。この構成は、前面パネル4が固定式の空気調和機において特に有効で、空調空間認識装置30を上下風向変更羽根12の背面側に配置することで、空調空間認識装置30の認識性能の低下を抑制することができる。
That is, in the configuration of FIG. 2, a part of the air-conditioned
また、図8の構成においても、図2の構成と同様、空調空間認識装置30は、左右回転用回転軸48が前方に向かって上向きに傾斜するように本体2に固定されており、センサ部32は斜め下方に向くように配設されている。したがって、空気調和機の直下近傍の視野を確保することができ、一つの超音波センサ40を使用して、略水平方向から直下近傍まで広範囲にわたる検知視野を確保することができる。
Also in the configuration of FIG. 8, as in the configuration of FIG. 2, the conditioned
なお、本実施の形態においては、空調空間認識装置30として、空調空間内の壁や床、あるいは障害物までの距離を検知する超音波センサを用いたが、人の位置や体温など人の状態を検知するセンサを用いて最適空調を行うこともできる。また、風向変更羽根は上下あるいは左右のいずれか一方のみであってもよいものである。
In the present embodiment, an ultrasonic sensor that detects the distance to a wall, floor, or obstacle in the air-conditioned space is used as the air-conditioned
本発明に係る空気調和機は、空調空間認識装置のセンサ部を左右方向に回動させる左右回転用回転軸が傾斜するように空調空間認識装置を室内機の下部に配設することで、室内機本体の正面から本体直下まで広い検知範囲を確保でき、きめ細かい空調運転が可能となるので、一般家庭用の空気調和機を含む様々な空気調和機として有用である。 In the air conditioner according to the present invention, the air-conditioning space recognition device is disposed in the lower part of the indoor unit so that the rotation shaft for left-right rotation that rotates the sensor unit of the air-conditioning space recognition device in the left-right direction is inclined. Since a wide detection range can be secured from the front of the machine main body to directly under the main body, and fine air conditioning operation is possible, it is useful as various air conditioners including general household air conditioners.
2 室内機本体、 2a 前面吸入口、 2b 上面吸入口、 4 可動前面パネル、
6 熱交換器、 8 室内ファン、 10 吹出口、 12 上下風向変更羽根、
14 左右風向変更羽根、 16 フィルタ、 18 吹出グリル、 20 送風通路、
22,24 前面パネル用アーム、 30 空調空間認識装置、 32 センサ部、
34 上下駆動モータ、 36 センサケーシング、 38 左右駆動モータ、
40 超音波センサ、 42 支持体、 44 ホーン、 46 上下回転用回転軸、
48 左右回転用回転軸、 50 ハウジング、 52 駆動力伝達手段、
54 のど部、 56 開口部、 58 リブ。
2 indoor unit body, 2a front suction port, 2b top suction port, 4 movable front panel,
6 heat exchangers, 8 indoor fans, 10 air outlets, 12 up / down wind direction change blades,
14 left and right wind direction change vanes, 16 filter, 18 blowout grill, 20 air passage,
22, 24 Front panel arm, 30 Air-conditioned space recognition device, 32 Sensor unit,
34 vertical drive motor, 36 sensor casing, 38 left and right drive motor,
40 ultrasonic sensor, 42 support, 44 horn, 46 rotating shaft for vertical rotation,
48 Rotating shaft for right and left rotation, 50 Housing, 52 Driving force transmission means,
54 throat, 56 openings, 58 ribs.
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