JP6472340B2 - センサー搭載装置 - Google Patents
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Description
図1は、装置10が備え付けられた部屋の内部を模式的に示した図である。図1に例示する装置10は、センサー12を搭載した空気調和機であって、部屋の壁面に取り付けられている。人(ユーザ)51は、掛布団53a及び敷布団53bからなる寝具53に入って就寝しているものとする。以下、この就寝している人を就寝者51と表現する。
図22に示す従来の空気調和機1000は、電源部1100、センサー1200、第1の制御部1300、スイッチ部1400、第2の制御部150、操作部160、及び装置機能部170を備えている。装置機能部170は、ルーバー171、コンプレッサー172、及びファン173等を含んでいる。
例えば、切タイマーを設定して空気調和機1000を動作させた状態で、人が就寝した場合を考える。この場合、タイマー(操作部160)で設定した時間が経過した後に、タイマーからの信号によりスイッチ部1400がオフ状態に切り替わるので、センサー1200の動きも含めて空気調和機1000の全体が停止することになる。
そこで、本発明者らは、センサーが搭載された装置において、電源が切られることによって装置の主要機能部が停止していても、センサーを動作させておくことに着目し、ユーザにとって利便性や快適性等を向上させた装置を新たに創案した。
この新たな創案に基づいた本発明の様々な態様は、次の通りである。
発明に基づいた本開示の一態様によるセンサーが搭載された装置は、装置に供給する電源を生成する電源部と、装置周辺の情報を取得するセンサーと、センサーが取得した情報に基づいて指示を与える第1の制御部と、第1の制御部の指示に従って装置を制御する第2の制御部とを備え、センサー及び第1の制御部へは、電源部から電源が直接供給され、第2の制御部へは、第1の制御部によってオンオフ状態が制御されるスイッチ部を介して、電源部から電源が供給される。
また、センサーには、温度センサー及び湿度センサーの少なくとも1つが含まれていてもよい。
この一態様によれば、装置が停止している間もセンサー及び第1の制御部を動作させることができる。
この一態様によれば、第1の制御部を通じて、必要に応じて装置の動作を開始することが可能である。これにより、ユーザの利便性や快適性等を向上させることができる。
さらに、第1の制御部は、センサーが取得した情報に基づく指示を装置の外に送信することで、指示を受信した別の装置を遠隔制御することができる。
ここで、例えば、第1の制御部は、センサーにおいて以前に取得された装置周辺の情報と差異がない新たな装置周辺の情報が取得された場合、装置の外に送信しなければ、装置の消費電力を低減できる。
この他の一態様によれば、様々な別の装置を容易に遠隔操作することができる。
(第1の実施形態)
図2は、上述した図1の状況における装置10として用いられる、本開示の第1の実施形態における空気調和機100の構成を示す図である。
図2に示す空気調和機100は、電源部110、センサー120、第1の制御部130、スイッチ部140、第2の制御部150、操作部160、及び装置機能部170を備えている。装置機能部170は、ルーバー171、コンプレッサー172、及びファン173等を含んでいる。なお、装置機能部170の構成は一例であって、他の構成が含まれていても、一部の構成が欠けていてもよい。
まず、センサー120及び第1の制御部130への電源が、スイッチ部140を介さずに電源部110から直接供給されていることである。次に、第1の制御部130が、スイッチ部140のオン/オフ状態を切り替える機能を有していることである。
つまり、スイッチ部140がオフ状態で第2の制御部150が動作していない、すなわち空気調和機100が機能を停止している場合であっても、スイッチ部140をオン状態に切り替えて空気調和機100を動作させることができる(ステップS33、S34)。従って、常に室内の温度を監視して、特徴量に基づいた装置の制御が必要な状態になれば(ステップS32:Yes)、直ちに空気調和機100を動作させて室内の温度を最適に調整することができる(ステップS35)。また、スイッチ部140がオン状態で空気調和機100が動作している場合であっても、スイッチ部140をオフ状態に切り替えて空気調和機100を停止させることができる(ステップS36、S37)。従って、常に室内の温度を監視して、特徴量に基づいた装置の制御が不要な状態になれば(ステップS32:No)、直ちに空気調和機100を停止することができる。
就寝時における具体例を説明する。
切タイマーなどによって空気調和機100が停止した後に、センサー120及び第1の制御部130によって、就寝者51の顔温度が所定温度以上になったことを検出することができる。この状態を検出すると、周囲温度が高くて就寝者51は不快であろうと第1の制御部130が判断し、スイッチ部140をオン状態に切り替える。これにより、第2の制御部150、つまり空気調和機100を動作させることができる。この際、第1の制御部130は、抽出した特徴量に基づいてどの位置に向けてどの程度の風量でどの程度の温度の風を発生させるかを判断できるため、その判断した制御内容を第2の制御部150に出力して、ルーバー171、コンプレッサー172、及びファン173を適切に制御させることができる。
この制御によって、就寝者51の周囲温度を一定温度以下に抑えることができるので、就寝者51は快適に睡眠し続けることができる。
図5を用いて、覚醒時における具体例を説明する。
空気調和機100が停止していてもセンサー120及び第1の制御部130は動作しているので、図5のように部屋に入ってきた人54(以下、入室者54と記す)を検出することができる。この時、センサー120及び第1の制御部130によって、例えば検出された顔温度が所定温度以上であることが検出された場合、入室者54は不快であろうと第1の制御部130が判断し、スイッチ部140をオン状態に切り替える。これにより、第2の制御部150、つまり空気調和機100を動作させることができる。
この制御によって、入室者54の周囲温度を一定以下に抑えることや風を当てること等で、入室者54及び室内を快適にすることができる。
なお、本実施形態における空気調和機100では、空気調和機100が停止していてもセンサー120及び第1の制御部130が常に動作している。このため、従来の空気調和機1000と比べて消費電力が増えるという課題がある。そこで、空気調和機100が停止している間の消費電力を、できるだけ少なくさせる工夫を説明する。図6は、図3のフローチャートに消費電力を制御するための手順(ステップS61〜S64)を加えたフローチャートである。
この制御により、実施形態における空気調和機100において、適切に消費電力を削減することができる。
図7、図8A〜図8Dを用いて、第2の実施形態における空気調和機200の構成及び制御を説明する。図7に、第2の実施形態における空気調和機200の構成を示す。図8A〜図8Dは、空気調和機200を用いた具体例1〜4をそれぞれ説明する図である。
この第2の実施形態における空気調和機200は、送信処理部231を含んだ第1の制御部230を備えていることが、第1の実施形態における空気調和機100と異なる。第1の制御部230以外の構成は、空気調和機100の構成と同じであるので説明を省略する。
[具体例1]
図8Aは、空気調和機200、ルーター281、受信機付きファン282が備え付けられた部屋の内部を模式的に示した図である。受信機付きファン282は、空気調和機200の第1の制御部230が送信処理部231を介して送信してくる制御信号を、受信及び解釈して実行する機能を有している。この制御信号は、例えばルーター281を介して送受信される。また、受信機付きファン282は、空気調和機200のセンサー120が感知して自らの存在を認識させることができる指標信号を発生させる指標機能部283を有している。例えば、指標機能部283としてセンサー120が感知できる赤外線を発生する赤外線LEDを受信機付きファン282に搭載し、赤外線を所定の周期で点滅させて指標信号とすることができる。あるいは、指標機能部283としてセンサー120が感知できる熱を発生する発熱体を受信機付きファン282に搭載し、所定の温度で発熱体を発熱させて指標信号とすることができる。勿論、この赤外線LEDや発熱体以外にも指標機能部283として用いることが可能である。
図8Bは、空気調和機200、ルーター281、受信機付き照明284が備え付けられた部屋の内部を模式的に示した図である。受信機付き照明284は、空気調和機200の第1の制御部230が送信処理部231を介して送信してくる制御信号を、受信及び解釈して実行する機能を有している。この制御信号は、例えばルーター281を介して送受信される。また、受信機付き照明284は、上述した受信機付きファン282と同様に、空気調和機200のセンサー120が感知して自らの存在を認識させることができる指標信号を発生させる指標機能部283を有している。
また、この具体例では、就寝者51の体動量を検出して制御する場合を説明したが、他の方法で制御しても構わない。例えば、睡眠時の体温は、通常入眠期から徐々に低下し、起きる1〜2時間前から上昇するようなリズムを取る。また、睡眠時の体動に関して、入眠期よりも起床前の方が量は増加することが知られている。そこで、これらの体温情報や体動情報を第1の制御部230で抽出し、そこから起床時刻を想定しても構わない。その場合、想定される起床時刻の前から少しずつ受信機付き照明284の明るさを上昇させることで、緩やかな目覚めを促すことも可能である。
図8Cは、図8Bと同様に、空気調和機200、ルーター281、受信機付き照明284が備え付けられた部屋の内部を模式的に示した図であるが、2人の就寝者51及び55がいることが異なる。この場合、センサー120で得られた画像から、第1の制御部230では就寝者が2人存在することが検出されている。この時、例えば就寝者51が目覚めた場合、第1の制御部230では、就寝者51は目覚めたが、就寝者55はまだ睡眠中であることが分かる。そこで、第1の制御部230が受信機付き照明284に送信する信号によって明るさを落として点灯するように設定することで、就寝者55の睡眠を妨害せず、かつ就寝者51の利便性を確保できるという効果を有する。
図8Dは、空気調和機200、ルーター281、受信機付き掃除機285が備え付けられた部屋の内部を模式的に示した図である。受信機付き掃除機285は、空気調和機200の第1の制御部230が送信処理部231を介して送信してくる制御信号を、受信及び解釈して実行する機能を有している。この制御信号は、例えばルーター281を介して送受信される。また、受信機付き掃除機285は、上述した受信機付きファン282と同様に、空気調和機200のセンサー120が感知して自らの存在を認識させることができる指標信号を、発生させる指標機能部283を有している。
次に、図9を用いて、センサー120で測定されたデータ(取得された情報)の扱いに関して説明する。
図9は、センサー120で測定されて第1の制御部230にて抽出されたデータである、就寝者51の顔温度の推移の一例である。図9では、横軸が時間を縦軸が顔温度を示している。
上述の第1及び第2の実施形態において、睡眠中を例にとって熱画像センサーを搭載した空気調和機100及び200に関して説明した。この第3の実施形態では、熱画像センサーを搭載した空気調和機100及び200において具体的にどのような制御をすればより快適な睡眠が得られるのかを説明する。
図10(a)は睡眠の深さの時間経過を、図10(b)は睡眠中の体温や体表面温度の時間経過を、図10(c)は体動量の時間経過を、それぞれ示している。なお、図10に示すデータは、典型的な人における一例であり、個人差や周囲環境等に依存してこれらの波形は異なる。
睡眠中は、眼球が急速に動作するREM(Rapid Eye Movement)睡眠と、眼球運動を伴わないノンREM睡眠の二種類に分けられ、さらにノンREM睡眠は睡眠の深さに応じて1〜4の段階が存在する。なお、睡眠段階4が最も睡眠が深く脳も眠っているが、一方でREM睡眠は、体は眠っているのに脳は活動している状態と言われている。図10(a)で示すように、睡眠中にはREM睡眠とノンREM睡眠とは交互に現れる。入眠直後はまずノンREM睡眠が現れ、次にREM睡眠が現れる。この周期は約90分程度であることが一般的とされており、一晩の間にはこの周期が4〜5回現れるのが普通と言われている。この約90分の周期のことをウルトラディアンリズムとも言う。
睡眠中は代謝量が下がるため、深部体温(実線)は、睡眠前から低下する傾向にあり、一般に睡眠中期から後期に最低体温まで下がった後、目覚めに向けて上昇する。また、額部皮膚温(点線)は、体表面温度であるが比較的深部体温に近く環境温度の影響を受けにくい部位であり、睡眠中は定常状態に落ち着いた以降はほぼ一定温度を示す傾向にある。一方で、鼻部皮膚温(破線)は、末梢部に該当し、環境温度の影響を受けやすい。また、一般にREM睡眠中は自律神経系の活動が不安定となるため、末梢部の皮膚温は環境温度の影響を受けやすくなると言われており、図10(b)の鼻部皮膚温のように、環境温度によってはREM睡眠時近傍において体表面温度が変動する場合があることが知られている。また、睡眠時に一時的に覚醒する中途覚醒は、REM睡眠やその前後の睡眠深度1〜2程度の比較的浅い睡眠のタイミングで発生頻度が高いとされており、この期間の室内環境を快適に保つことが、中途覚醒頻度の低減、ひいては快適な睡眠の増進に繋がると考えられる。
なお、ここでは、末梢皮膚温として鼻部皮膚温を例として示したが、勿論他の部位でも構わず、頬部や手背、手掌部等もあり、測定部位を限定するものではない。
図13は、第3の実施形態における空気調和機300に搭載したセンサー120で就寝者51の皮膚温を測定する様子の模式図である。センサー120は、例えば図14に示す温度センサー121でも構わない。図14に示す温度センサー121は、赤外線検出素子121eを設けた赤外線検出素子アレイ121bと、赤外線検出素子アレイ121bを保持する軸121dと、軸121dを保持する基板121aと、赤外線検出素子121e上に熱画像を結像するレンズ121fと、軸121cとからなる。軸121cは、紙面における左右方向に回転することが可能で、軸121dは、紙面における上下方向に回転することができる。また、レンズ121fは、図示しない部材により赤外線検出素子アレイ121bに対して固定されている。この状態において、軸121cや軸121dを回転させることで、上下左右方向から熱画像を広く結像することが可能である。
ここで、人が布団に入ったかどうかは、図10(c)に示すような体動量から判断しても構わない。布団に入った場合の体動量は、起きている場合と比較して少なくなるため、体動量が一定以下の値になった場合に布団に入ったと見なすことができる。それ以外であっても、例えば人の存在が検出された状態において所定温度以上の温度域が所定面積以下になった段階で、布団に入ったと判断しても構わない。勿論、人が布団に入ったと判別できればこれら以外の方法でも構わないし、人が操作部160(リモコン等)でその旨を空気調和機に送信しても構わない。
ここまでは、センサー120で得た情報から、第1の制御部130又は230で状態を検出していたが、他の装置から状態を受信しても構わない。
図20Aは、送信処理部231及び受信処理部232を備えた第1の制御部430を構成に含んだ、第4の実施形態における空気調和機400の構成を示す図である。受信処理部232は、例えば、無線電波を受信する受信機や受信機を制御するコントローラなどから構成される。
上記各実施形態においては、センサーが搭載された装置として、空気調和機を用いて説明した。本第5の実施形態においては、図21(a)のようにセンサー120が搭載されたディスプレイ機器500を用いた場合に関して説明する。
ディスプレイ機器500は、電源部110、センサー120、第1の制御部130、スイッチ部140、第2の制御部150、操作部160、及び装置機能部570を備えている。装置機能部570は、チューナ571及びスピーカ572等を含んでいる。なお、装置機能部570の構成は一例であって、他の構成が含まれていても、一部の構成が欠けていてもよい。図2に示した第1の実施形態に係る空気調和機100の構成と同様に、本ディスプレイ機器500においても、センサー120及び第1の制御部130への電源が、スイッチ部140を介さずに電源部110から直接供給されており、スイッチ部140がオフされている間であっても、室内の温度分布を測定し続けることができる。
ディスプレイ機器500が左右のステレオスピーカを搭載した機器であれば、第1の制御部130は、第2の制御部150を制御して、抽出した視認者56の位置に基づいて左右のスピーカのバランスを調整することができる。これにより、視認者56がどこの位置で視認しても、常に臨場感にあふれた音を提供することができる。
100、200、300、301、400、401、1000 空気調和機
12、120、1200 センサー
51、54、55、56 人(就寝者、入室者、視認者)
53 寝具
53a 掛布団
53b 敷布団
110、1100 電源部
121、122 温度センサー
121a、122a 基板
121b、122b 赤外線検出素子アレイ
121c、121d 軸
121e、122e 赤外線検出素子
121f、122f、122g レンズ
122h ズームレンズ
130、230、430、1300 第1の制御部
140、1400 スイッチ部
150、350 第2の制御部
160 操作部
170、370、570 装置機能部
171 ルーバー
172 コンプレッサー
173 ファン
231 送信処理部
232 受信処理部
281 ルーター
282 受信機付きファン
283 指標機能部
284 受信機付き照明
285 受信機付き掃除機
306 血管部位
307 非血管部位
500 ディスプレイ装置
571 チューナ
572 スピーカ
Claims (4)
- センサーが搭載された空気調和機であって、
前記空気調和機が設置される空間の温度分布に関する情報を取得する前記センサーと、
(i)前記温度分布に関する情報から、前記空間内の人が就寝状態か否かを検出し、(ii)前記検出された結果に基づいて、前記空気調和機が動作する際に生じる音を制御する、制御部と、
を備え、
前記空気調和機が動作する際に生じる音は、前記空気調和機のコンプレッサーを動作させることによって生じる騒音であり、
前記制御部は、
(1)前記人が就寝状態でなければ、前記センサーにて設定された温度から第1の温度制御幅以上乖離したと判断した場合に、前記コンプレッサーの動作を制御し、
(2)前記人が就寝状態であれば、前記センサーにて設定された温度から前記第1の温度制御幅より小さい第2の温度制御幅以上乖離したと判断した場合に、前記コンプレッサーの動作を制御する、
空気調和機。 - 前記センサーは熱画像センサーであり、前記温度分布に関する情報は前記熱画像センサーで取得した熱画像であることを特徴とする、
請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記温度分布に関する情報に基づいて、前記人が動いた量である体動量を測定し、前記体動量を用いて前記人が就寝状態か否かを検出する、
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の空気調和機。 - センサーが搭載された空気調和機の制御方法であって、
前記センサーによって前記空気調和機が設置される空間の温度分布に関する情報を取得し、
前記温度分布に関する情報から、前記空間内の人が就寝状態か否かを検出し、
前記検出された結果に基づいて、前記空気調和機が動作する際に生じる音を制御し
前記空気調和機が動作する際に生じる音は、前記空気調和機のコンプレッサーを動作させることによって生じる騒音であり、
(1)前記人が就寝状態でなければ、前記センサーにて設定された温度から第1の温度制御幅以上乖離した場合に、前記コンプレッサーの動作を制御し、
(2)前記人が就寝状態であれば、前記センサーにて設定された温度から前記第1の温度制御幅より小さい第2の温度制御幅以上乖離した場合に、前記コンプレッサーの動作を制御する、
制御方法。
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