JP6563127B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、人体を検出する機能を備えた空気調和装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載されているような空気調和装置が知られている。この空気調和装置は、室内機に配置された人体検出センサと、室内機の空気吹出口に配置された上下羽根と、空気吹出口から空気を吹き出すための送風ファンとを備えている。上下羽根は、空気吹出口から吹き出す空気の風向を上下方向に調整するように構成されている。そして、従来技術では、暖房を行うときに、人体検出センサの検出結果に基いて上下羽根の角度と送風ファンの回転数とを制御することにより、空気吹出口から吹き出した温風を人の足元近傍に到達させるようにしている。

日本特開２０１０−６０２５０号公報 日本特開平８−４２９００号公報 日本特開２００１−１７４０２２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の従来技術では、暖房を継続すると、人に温かい気流が当たり続けるため、人が不快感を感じることがあり、必ずしも快適な空調を実現できないという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、人体のうち冷暖房が必要な部位に効率よく送風しながら、人体に当たる気流を適度に抑制し、冷暖房を継続しても快適感を維持可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、空気の吸込口及び吹出口を有するケーシングと、ケーシング内に配置された熱交換器と、ケーシング内に配置され、吸込口から空気を吸い込んで熱交換器により調和された調和空気を吹出す送風機構と、送風機構から吹出す調和空気の風向を変更するように構成された風向可変機構と、熱源の有無、位置及び温度を検出する検出装置と、を備え、風向可変機構は、暖房運転時に検出装置により検出された熱源の温度が予め設定された暖房基準温度よりも低い場合に、調和空気の風向を熱源に向けて変更し、暖房運転時に検出装置により検出された熱源の温度が暖房基準温度よりも高い場合に、調和空気の風向を熱源と異なる方向に向けて変更する。

本発明によれば、人体のうち温度状態によっては暖房を集中させるのが好ましい部位が存在する場合には、この部位に向けて調和空気を効率よく送風することができる。そして、調和空気を送風した部位の温度が十分に上昇した後には、人体と異なる方向に向けて調和空気を送風し、調和空気が人体に当たり続けるのを抑制することができる。従って、暖房を継続しても、ユーザの快適感を維持することができ、ユーザにとって満足度が高い空調を実現することができる。

本発明の実施の形態１による空気調和装置を示す斜視図である。 図１中の断面Ｉにおける空気調和装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態１において、空気調和装置の制御系統を示す構成図である。 本発明の実施の形態１において、空気調和装置に搭載された人体センサを示す斜視図である。 空気調和装置からみた奥行き方向における人体センサの検出範囲を示す説明図である。 水平方向における人体センサの検出範囲を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において、暖房運転時の送風制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、冷房運転時の送風制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、暖房運転時の送風制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、冷房運転時の送風制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、暖房運転時の送風制御を実行した場合の頭部及び足の温度変化を示す特性線図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す内容のうち、組合わせ可能な内容のあらゆる組合わせを含むものである。

実施の形態１．
まず、図１から図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１による空気調和装置を示す斜視図であり、図２は、図１中の断面Ｉにおける空気調和装置の縦断面図である。また、図３は、空気調和装置の制御系統を示す構成図である。これらの図に示すように、本実施の形態の空気調和装置１は、ケーシング２、吸込口３、吹出口４、熱交換器５、送風ファン６、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ、左右風向制御板９、ステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ，１１等を備えている。このうち、熱交換器５及び送風ファン６は、空気調和装置１の外郭を構成するケーシング２の内部に収納されている。ケーシング２は、吸込口３から熱交換器５及び送風ファン６を経由して吹出口４に至る風路を形成している。また、ケーシング２の前面上部は、前面パネル２Ａにより構成されている。

吸込口３は、室内の空気をケーシング２の内部に吸込むための開口部であり、例えばケーシング２の上部側に配置されている。吹出口４は、熱交換器５を通過した空気をケーシング２から室内に吹出すための開口部であり、例えばケーシング２の下部側に配置されている。熱交換器５は、吸込口３から吸込まれた空気の温度、湿度等を調整することにより、調和空気を生成する。熱交換器５は、暖房運転時に空気を加熱する機能と、冷房運転時に空気を冷却する機能とを有している。送風ファン６は、室内の空気を吸込口３から吸い込み、吹出口４から調和空気を吹出すものであり、図示しないファンモータにより駆動される。熱交換器５は、例えば吸込口３の下側に配置され、送風ファン６は、熱交換器５の下側に配置されている。

上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂは、吹出口４から吹出す調和空気の風向を上下方向に調整するもので、それぞれ円弧状の断面形状を有する細長い板材により形成され、前面パネル２Ａの下側に配置されている。上下風向制御板７Ａ，７Ｂは、図１に示すように、互いに等しい長さ寸法をもって空気調和装置１の左右方向に伸張し、それぞれ吹出口４の左半分、右半分と重なり合う位置に配置されている。上下風向制御板８Ａ，８Ｂは、上下風向制御板７Ａ，７Ｂと同様の板材により形成され、それぞれ上下風向制御板７Ａ，７Ｂの下側かつ後側に配置されると共に、吹出口４の左半分、右半分と重なり合う位置に配置されている。なお、本実施の形態において、送風ファン６は、送風機構の具体例を構成している。また、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ、左右風向制御板９、ステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ，１１及び制御部３０は、風向可変機構の具体例を構成している。

このように、上側の上下風向制御板７Ａ，７Ｂと、下側の上下風向制御板８Ａ，８Ｂとは、上下方向で互いに対向しており、両者の対向部には、支持腕が配置されている。支持腕には、ピンを介して支柱（何れも図示せず）が回転可能に取付けられている。また、上下風向制御板７Ａ，７Ｂと上下風向制御板８Ａ，８Ｂの互いの対向部の反対側には、支持軸が取付けられており、この支持軸は、吹出口４の側壁に取付けられた軸受（何れも図示せず）に着脱可能な状態で支持されている。各支持軸は、上下風向制御用のステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ（図３参照）により個別に駆動される。即ち、左側の上下風向制御板７Ａ，８Ａと、右側の上下風向制御板７Ｂ，８Ｂとは、第１のステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂにより駆動されることで、上下方向の角度が個別に変化し、これによって吹出口４から吹出す調和空気の風向が上下方向に調整される。

左右風向制御板９は、吹出口４から吹出す調和空気の風向を水平方向に調整するもので、図２に示すように、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂの奥側で吹出口４に配置されている。左右風向制御板９は、例えば吹出口４に沿って左右方向に並んだ複数の板材により構成されている。左右風向制御板９は、第２のステッピングモータ１１（図３参照）により駆動されることで、左右方向の角度が変化し、これによって吹出口４から吹出す調和空気の風向が左右方向に調整される。

次に、図３を参照して、空気調和装置１の制御系統について説明する。空気調和装置１は、制御部３０及び操作部３１を備えている。制御部３０は、マイクロコンピュータ等により構成されており、制御用のプログラムが記憶されたメモリと、前記プログラムを実行するプロセッサとを備えている。制御部３０の入力側には、図３に示すように、後述の人体センサ２０を含むセンサ系統が接続されている。制御部３０の出力側には、送風ファン６、ステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ，１１，２２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。

また、制御部３０には、リモートコントローラ等を含む操作部３１が相互通信可能に接続されている。ユーザは、操作部３１を操作することにより、電源のＯＮ／ＯＦＦ、暖房運転と冷房運転の切換等を行ったり、温度、風向、風量等の設定を行うことができる。制御部３０は、センサ系統及び操作部３１からの入力情報に基いて各アクチュエータを駆動し、空気調和装置１の動作を制御する。制御部３０により実行される制御には、冷房運転、暖房運転、後述のスキャニング動作、送風制御等が含まれている。

次に、空気調和装置１が備える人体センサ２０について説明する。人体センサ２０は、図１及び図２に示すように、前面パネル２Ａの中央下部に配置されている。なお、人体センサ２０の取付位置は、必ずしも空気調和装置１の中央である必要はなく、ケーシング２の左側または右側の端部であってもよい。人体センサ２０は、上下方向に並んだ複数の赤外線センサ（受光素子）を備え、ケーシング２に対して水平方向にスイング可能に取付けられている。また、人体センサ２０は、センサ駆動用のステッピングモータ２２（図３参照）により駆動されることで、水平方向にスイングするように構成されている。これにより、人体センサ２０は、左右にスイングしながら室内をスキャニングし、人体を含む熱源の位置及び温度を検出する。

詳しく述べると、人体センサ２０は、スキャニングにより複数の熱画像を取得し、背景との温度差から人体の有無、肌の露出部及び非露出部を検出する。また、人体センサ２０は、体感温度を検出する体感温度センサとしても機能する。この場合、肌が露出している人体ほど、体感温度を検出し易い。また、センサの検出精度は、画素数が多いほど高くなる。このため、例えば人体センサ２０として３０画素以上の画素数を有するセンサを用いれば、室内における人体の位置、及び、人体と空気調和装置１との距離を検出することができる。

図４は、本発明の実施の形態１において、空気調和装置に搭載された人体センサを示す斜視図である。人体センサ２０は、例えば円筒状の金属缶２１を有し、金属缶２１の内部には、複数の受光素子（即ち、赤外線センサ）が上下方向に並んだ状態で配置されている。なお、図４では、人体センサ２０が８個の受光素子を備える場合を例示したが、受光素子の個数は、必要とされる任意の個数に設定すればよいものである。金属缶２１の上面部には、赤外線を通過させるレンズが嵌め込まれた窓（図示せず）が形成されている。

各受光素子の配光視野角２３は、例えば上下方向の広がり角度が７°、左右方向の広がり角度が８°となるように設定されている。これらの広がり角度の具体値は一例であり、本発明を限定するものではない。人体センサ２０が備える受光素子の個数は、各受光素子の配光視野角２３の広さに応じて決定される。具体的には、例えば１個の受光素子における配光視野角２３の上下方向の広がり角度と、受光素子の個数との積が一定になるようにすればよい。このように構成される人体センサ２０は、ステッピングモータ２２により所定の検出範囲内において空気調和装置１の水平方向にスイングされる。これにより、制御部３０は、人体センサ２０を用いて室内を走査するスキャニング動作を実行する。

ここで、上記スキャニング動作の具体例を説明する。スキャニング動作では、人体センサ２０を水平方向に一定の単位回転角度（例えば、１〜５°）だけ回転させた後に、人体センサ２０を一定の停止時間（０．１〜０．２秒）だけ停止させる。そして、この停止時間中に各受光素子が検出した熱画像データを制御部３０のメモリに取込む。このように、人体センサ２０を単位回転角度だけ回転させては熱画像データを取込む処理を繰返すことにより、例えば検出範囲内の９０〜１００箇所で熱画像データを取得する。そして、取得した各熱画像データの差分を演算することにより、人体の有無及び位置を検出する。

なお、人体センサ２０としては、赤外線センサと、他の検出機器を併用する構成としてもよい。具体例を挙げると、例えば画素数が多いカメラ、超音波センサ等を用いて人体の位置及び人体までの距離を検出する構成としてもよい。これにより、位置及び距離の検出精度を向上させることができる。また、検出精度は高くないが、フレネルレンズを用いた焦電センサを用いて、室内の左右方向及び空気調和装置１からみた奥行き方向（前後方向）における人体の位置を検出する構成としてもよい。

図５は、空気調和装置からみた奥行き方向における人体センサの検出範囲を示す説明図である。この図は、室内を水平方向からみた状態を示している。また、図中では、空気調和装置１が１８０ｃｍ程度の高さに設置され、空気調和装置１から人体までの距離が３６０ｃｍ程度の状態を例示している。図５に示すように、人体センサ２０による人体の検出範囲は、奥行き方向において、受光素子の個数（例えば、８個）と等しい複数の領域に区分されている。即ち、室内の空間は、奥行き方向において、各受光素子の配光視野角２３に対応する８個の領域に区分され、個々の領域の広さは、配光視野角２３の上下方向の広がり角度に応じて設定されている。

そして、人体センサ２０は、人体を含む熱源の有無、位置及び温度を個々の領域毎に検出する。具体的に述べると、人体センサ２０の最も下側の受光素子は、空気調和装置１に最も近い手前側の領域で人体を検出し、上側の受光素子ほど、遠方の領域で人体を検出するように構成されている。なお、図５は、最も上側から４番目までの４つの領域で人体が検出される状態を示している。

図６は、水平方向における人体センサの検出範囲を示す説明図である。この図は、室内を上方からみた状態を示している。制御部３０は、例えば図６に示す検出範囲において、人体センサ２０をスイングさせることにより、前述のスキャニング動作を実行する。なお、図６では、水平方向の検出範囲を９０°程度に設定する場合を例示したが、必要であれば、人体センサ２０が完全に１回転する構成とし、検出範囲を３６０°に設定してもよい。また、左右方向の検出範囲は、前述の単位回転角度に対応する複数の領域に区分されている。

このように、本実施の形態では、室内の空間を、奥行き方向において８個の領域に区分すると共に、水平方向において１〜５°毎の領域に区分し、人体センサ２０により人体の有無及び温度を個々の領域毎に検出する構成としている。この構成例によれば、水平方向では、奥行き方向よりも詳細な熱画像データを取得することが可能である。なお、本発明では、人体センサ２０を他のステッピングモータ等により上下方向にもスイングさせる構成としてもよい。この場合には、水平方向だけでなく、上下方向においても、詳細な熱画像データを取得することができ、人体及びその部位の検出精度を高めることができる。本実施の形態において、人体センサ２０及びステッピングモータ２２は、検出装置の具体例を構成している。

次に、図５を例に挙げて、人体各部の検出処理について説明する。制御部３０は、人体センサ２０のスキャニングにより得られた熱画像データに基いて、熱源である人体の各部の形状及び位置関係を取得すると共に、各部の絶対温度及び温度の相対的な大小関係を取得する。そして、これらの取得結果に基いて、人体の頭部、胸部、腕部、上脚部、下脚部、手及び足が属する領域をそれぞれ識別すると共に、これらの部位の温度、位置及び着衣状態を個別に検出する。

具体的に述べると、図５では、最も上側の受光素子が人体の頭部を検出している。頭部は露出している上に、人体の他の部分よりも皮膚温度が高く、例えば３０℃以上の皮膚温度を有している。従って、制御部３０は、人体センサ２０により取得した熱画像データに基いて、頭部が属する領域を識別することができる。より詳しく述べると、制御部３０は、最も上側の受光素子が水平方向のスキャニングにより取得した熱画像データを分析する。そして、水平方向において検出温度が３０℃以上である熱源の形状が予め記憶されている頭部の形状（例えば、円形状）と等しい場合に、この熱源を頭部として識別する。

また、上から２番目の受光素子は、胸部を検出している。胸部には、服を着ている部分と、腕部とが含まれている。腕部は露出している場合と、露出していない場合があるが、スキャニングにより検出した表面温度に基いて、腕部が露出しているか否かを判定する。具体的には、腕部が露出している場合には、腕部に相当する位置で頭部と同等以下の皮膚温度が検出される。腕部は、頭部よりも冷えている場合もあり、この場合には、腕部の温度が頭部よりも低い温度として検出される。

一方、上から３番目の受光素子は、上脚部を検出している。上脚部は、服を着ている場合が殆どであり、上脚部に相当する位置では、皮膚温度よりも低い服の表面温度が検出される。スキャニングによる検出データによれば、例えば手が上脚部の脇に下ろされていた場合は、手の温度が頭部と同等以下の皮膚温度として検出される。手は、頭部よりも冷えている場合もあり、この場合には、手の温度が頭部よりも低い温度として検出される。なお、「手」とは、手首よりも先端側の部分を意味している。

上から４番目の受光素子は、下脚部を検出している。靴下等の衣類を着用している場合には、下脚部の温度として衣類の表面温度が検出される。また、足が冷えている場合には、衣類を着用しているか否かに関係なく、下脚部に相当する位置で服の表面温度よりも低い温度が検出される。さらに、上から２番目、３番目及び４番目の受光素子でも、最も上側の受光素子と同様に、温度領域の形状に基いて人体の各部を識別する。なお、「足」とは、足首よりも先端側の部分を意味している。

このように構成される空気調和装置１においては、送風ファン６が作動すると、室内の空気が吸込口３からケーシング２の内部に吸い込まれる。この空気は、熱交換器５を通過することで温度、湿度等が調整された調和空気となり、送風ファン６を通過して吹出口４から室内に吹出される。このとき、制御部３０は、ステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ，１１を駆動することにより、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ及び左右風向制御板９の角度を調整する。

これにより、吹出口４から室内に吹出す調和空気の風向は、送風ファン６の風下側に配置された上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ及び左右風向制御板９により上下方向及び左右方向に調整される。このように、制御部３０は、調和空気を所望の方向に向けて吹出すことができる。なお、暖房運転時には、調和空気として温風が生成され、冷房運転時には、調和空気として冷風が生成される。

次に、図７を参照して、制御部３０により実行される送風制御について説明する。図７は、本発明の実施の形態１において、暖房運転時の送風制御を示すフローチャートである。ユーザが暖房を選択した状態で、空気調和装置１を作動させると、暖房運転が開始されると共に、暖房運転が停止されるまで図７に示すルーチンが繰返し実行される。

図７に示すルーチンにおいて、まず、ステップＳ１では、前述のスキャニング動作を行うことにより、人体の検出を開始する。次に、ステップＳ２では、室内に人体が検出された場合にステップＳ３に移行し、人体が検出されない場合にステップＳ１に戻る処理を繰返す。ステップＳ３では、人体部位温度検出の処理を実行する。この処理は、前述のように、人体センサ２０によりスキャニングした熱画像データに基いて、人体の頭部、胸部、腕部、上脚部、下脚部、手及び足が属する領域をそれぞれ識別し、これらの部位の温度を個別に検出する処理である。

次に、ステップＳ４では、手足の少なくとも一方の温度が予め設定された暖房基準温度未満であるか否かを判定する。ここで、暖房基準温度とは、例えば手足を集中的に暖める必要があるかどうかの判断基準となる温度である。ステップＳ４の判定が成立した場合には、この判定を成立させた低温な部位（判定該当部位）を集中的に暖める必要があると判断し、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ及び左右風向制御板９の角度を調整することにより、ステップＳ４の判定該当部位が属する領域に向けて調和空気（この場合、温風）を送風する。なお、ステップＳ４において、手と足の両方の温度が暖房基準温度よりも低い場合には、ステップＳ５において、例えば手と足の中間位置となる領域に向けて調和空気を送風してもよい。

一方、ステップＳ４の判定が不成立の場合には、手と足の温度が何れも暖房基準温度以上であり、手足を集中的に暖める必要がないので、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、人体が属する領域と異なる領域に向けて調和空気を送風する人除け送風を実行する。このときの送風方向は、調和空気の気流と人体との距離が最も近い位置でも０．３ｍ以上となるように設定するのが好ましい。この設定によれば、調和空気の気流がある程度拡散しても、当該気流が人体に当たるのを回避することができる。

上記送風制御によれば、暖房運転時には、手足の少なくとも一方の温度が暖房基準温度未満である場合に、手足に向けて温風が送風される第１の暖房送風動作（ステップＳ５）が実行される。そして、第１の暖房送風動作により手足が集中的に暖められ、手足の温度が暖房基準温度以上に上昇した後には、温風が人に当たらないように室内に送風される第２の暖房送風動作（ステップＳ６）が実行される。

次に、図８を参照して、冷房運転時に実行される送風制御について説明する。図８は、本発明の実施の形態１において、冷房運転時の送風制御を示すフローチャートである。ユーザが冷房を選択した状態で、空気調和装置１を作動させると、冷房運転が開始されると共に、冷房運転が停止されるまで図８に示すルーチンが繰返し実行される。

図８に示すルーチンにおいて、まず、ステップＳ１１〜Ｓ１３では、前記ステップＳ１〜Ｓ３と同様の処理を実行する。次に、ステップＳ１４では、手足の少なくとも一方の温度が予め設定された冷房基準温度よりも高いか否かを判定する。ここで、冷房基準温度とは、例えば手足を集中的に冷やす必要があるかどうかの判断基準となる温度である。冷房基準温度は、前述の暖房基準温度と異なる値に設定されている。

ステップＳ１４の判定が成立した場合には、この判定を成立させた高温な部位（判定該当部位）を集中的に冷やす必要があると判断し、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、ステップＳ１４の判定該当部位が属する領域に向けて調和空気（この場合、冷風）を送風する。なお、ステップＳ１４において、手と足の両方の温度が冷房基準温度よりも高い場合には、ステップＳ１５において、例えば手と足の中間位置となる領域に向けて調和空気を送風してもよい。

一方、ステップＳ１４の判定が不成立の場合には、手と足の温度が何れも冷房基準温度以下であり、手足を集中的に冷やす必要がないので、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、前記ステップＳ６と同様の人除け送風を実行する。

上記送風制御によれば、冷房運転時には、手足の少なくとも一方の温度が冷房基準温度よりも高い場合に、手足に向けて冷風が送風される第１の冷房送風動作（ステップＳ１５）が実行される。そして、第１の冷房送風動作により手足が集中的に冷やされ、手足の温度が冷房基準温度以下に低下すると、冷風が人に当たらないように室内に送風される第２の冷房送風動作（ステップＳ１６）が実行される。

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、暖房運転時には、人体のうち特に冷え易い手足の温度が暖房基準温度よりも低い場合に、調和空気の風向を制御して温風を手足に集中的に送風することができる。これにより、冷えた手足を効率よく暖めて、ユーザの快適感を向上させることができる。そして、手足の温度が十分に上昇した後には、調和空気の風向を人体以外の方向に切換えて室内全体の暖房に移行することができる。また、暖房運転の開始時点で手足が冷えていない場合には、手足に向けて送風せずに、最初から室内全体の暖房を行うことができる。

一方、冷房運転時には、手足の温度が冷房基準温度よりも高い場合に、調和空気の風向を制御して冷風を手足に集中的に送風することができる。これにより、温度が高い手足を効率よく冷却し、ユーザの快適感を向上させることができる。そして、手足の温度が十分に低下した後には、調和空気の風向を人体以外の方向に切換えて室内全体の冷房に移行することができる。また、冷房運転の開始時点で手足の温度がそれほど高くない場合には、手足に向けて送風せずに、最初から室内全体の冷房を行うことができる。

従って、本実施の形態によれば、必要に応じて手足を効率よく暖めながら、調和空気が人体に当たり続けるのを適度に抑制することができる。これにより、冷暖房を継続しても、ユーザの快適感を維持することができ、ユーザにとって満足度が高い空調を実現することができる。また、本実施の形態では、室内の空間を複数の領域に区分し、複数の赤外線センサを備えた人体センサ２０により個々の領域毎に人体を検出する構成としている。これにより、熱源である人体の手足及び他の部位を識別し、これらの部位の温度を精度よく検出することができる。従って、調和空気を手足に安定的に当てることができ、冷暖房時の送風制御を高い精度で行うことができる。

また、本実施の形態では、人体センサ２０の検出結果に基いてステッピングモータ１０Ａ，１０Ｂ，１１を駆動することにより、上下風向制御板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ及び左右風向制御板９の角度を調整する構成としている。このように、ステッピングモータを用いることで、調和空気の吹出し方向を高精度に制御することができる。また、水平方向においては、ステッピングモータ１１の単位回転角度に基いて各領域を区分することができる。従って、人体各部の位置及び温度が個別に検出される多数の領域を正確に設定し、送風制御の制御精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、人体センサ２０をケーシング２に設置する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、人体センサ２０は、ケーシング２と異なる場所に設置してもよい。具体的には、例えば室内の壁、天井、または、空気調和装置１のリモートコントローラ等に人体センサ２０を設置してもよい。また、本発明では、人体センサ２０をユーザの体に装着する構成としてもよい。特に、例えば人体センサ２０が空気調和装置１の本体側（制御部３０）と通信可能な構成とし、この人体センサ２０をユーザの手、足等に装着する構成としてもよい。この場合には、人体センサ２０により手足の皮膚温度を直接検出して検出結果を制御部３０に送信することができる。従って、より正確な温度情報に基いて送風制御を高い精度で実行することができる。

実施の形態２．
次に、図９から図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１と同様の構成において、人体の頭部と手足との温度差に基いて、調和空気の風向を制御することを特徴としている。図９は、本発明の実施の形態２において、暖房運転時の送風制御を示すフローチャートである。ユーザが暖房を選択した状態で、空気調和装置１を作動させると、暖房運転が開始されると共に、図９に示す送風制御が実行される。この送風制御では、まず、ステップＳ２１〜Ｓ２３において、前記ステップＳ１〜Ｓ３と同様の処理を実行する。これにより、ステップＳ２３では、人体の頭部、手及び足等の温度が検出される。

次に、ステップＳ２４では、頭部の温度から手の温度を減算することで得られる第１の温度差と、頭部の温度から足の温度を減算することで得られる第２の温度差とを算出する。そして、第１，第２の温度差が予め設定された暖房用判定値以上であるか否かを個別に判定する。ここで、暖房用判定値とは、例えば手足を集中的に暖める必要があるかどうかの判断基準となる温度差である。ステップＳ２４の判定が成立した場合には、この判定を成立させた判定該当部位が頭部と比較して低温であるため、判定該当部位を集中的に暖める必要があると判断し、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、ステップＳ２４の判定該当部位が属する領域に向けて、調和空気である温風を送風する。そして、判定該当部位を暖めるのに十分な時間だけ送風動作を行った後に、ステップＳ２１に戻る。なお、ステップＳ２４において、第１，第２の温度差の両方が暖房用判定値以上である場合には、ステップＳ２５において、例えば手と足の中間位置となる領域に向けて調和空気を送風してもよい。

一方、ステップＳ２４の判定が不成立の場合には、頭部に対する手足の温度差がそれほど大きくないので、手足を集中的に暖める必要がないと判断し、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、前記ステップＳ６と同様の人除け送風を実行する。

上記送風制御によれば、暖房運転時には、手足の少なくとも一方と頭部との温度差が暖房用判定値以上である場合には、手足に向けて温風が送風される第１の暖房送風動作が実行される。そして、第１の暖房送風動作により手足が集中的に暖められ、手足と頭部との温度差が暖房用判定値未満に減少すると、温風が人に当たらないように室内に送風される第２の暖房送風動作が実行される。

次に、図１０を参照して、冷房運転時に実行される送風制御について説明する。図１０は、本発明の実施の形態２において、冷房運転時の送風制御を示すフローチャートである。ユーザが冷房を選択した状態で、空気調和装置１を作動させると、冷房運転が開始されると共に、図１０に示す送風制御が実行される。この送風制御では、まず、ステップＳ３１〜Ｓ３３において、前記ステップＳ１〜Ｓ３と同様の処理を実行する。これにより、ステップＳ３３では、人体の頭部、手及び足等の温度が検出される。

次に、ステップＳ３４では、前記ステップＳ２４と同様に、頭部と手足の温度差である第１，第２の温度差を算出する。そして、第１，第２の温度差が予め設定された冷房用判定値以上であるか否かを個別に判定する。ここで、冷房用判定値とは、例えば調和空気である冷風を人体に向けると手足が冷え過ぎると判断されるような温度差である。冷房用判定値は、前述の暖房用判定値と異なる値に設定されている。

ステップＳ３４の判定が成立した場合には、手足の少なくとも一方が頭部に対して低温な状態であるため、冷風を人体に向けない方がよいと判断し、ステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、前記ステップＳ６と同様の人除け送風を実行する。一方、ステップＳ３４の判定が不成立の場合には、頭部を基準として手足の温度が比較的高いので、ステップＳ３６に移行する。ステップＳ３６では、前記ステップＳ５と同様に、判定該当部位が属する領域に向けて送風する。

次に、図１１を参照して、送風制御による人体の温度変化について説明する。図１１は、本発明の実施の形態２において、暖房運転時の送風制御を実行した場合の頭部及び足の温度変化を示す特性線図である。この図中の実線は、足に向けて温風を送風し続けた場合（従来と同様の風当てを実行した場合）における足の皮膚温度の変化を示している。また、太い破線は、足に向けて温風を送風した後に前記人除け送風を行った場合（実施の形態２による風当て後の人除けを実行した場合）の足の皮膚温度の変化を示している。細い実線は、頭部の皮膚温度を示すもので、頭部の皮膚温度は、温風の送風方向に関係なく、３１〜３４℃程度となるほぼ一定の温度範囲で変動している。

従来の制御（風当て）において、足の皮膚温度は、冷えた初期状態での皮膚温度（２０〜２３℃）から徐々に増加し、約２０分後に２８〜３０℃まで上昇する。しかし、そのまま温風を当て続けても、足の皮膚温度は上昇せず、横ばいの状態となる。この状態では、足に向けて送風しても暖房の効果が殆どない上に、ユーザに吹かれ感を与える虞れがある。これに対し、本実施の形態の制御（風当て後の人除け）によれば、初期状態から２０分後まで温風を足に向けて送風することにより、足の皮膚温度を従来と同等の温度まで上昇させた後に、人体を避けて送風する。このように、２０分後から人除け送風を行っても、足の皮膚温度は変化せずに横ばい状態となり、足の暖かさを維持できることがわかる。

また、初期状態から２０分後の時点、即ち、送風方向を変更する時点では、頭部の皮膚温度と足の皮膚温度との温度差が約４℃となっていることがわかる。従って、本実施の形態によれば、例えば頭部と手足との温度差が４℃以上である場合に、手足に向けて温風を送風し、前記温度差が４℃未満となってから人除け送風に切換えるのが好ましい。これにより、暖房運転時に手足が冷えている場合には、まず、手足を効率よく暖めることができる。そして、手足が十分に暖まった後には、温風を人体以外の方向に送風することで、足の暖かさを維持しつつ、ユーザに吹かれ感を与えない暖房を行うことができる。

このように、本実施の形態によれば、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができ、暖房運転時には、冷えた手足を効率よく暖めて、ユーザの快適感を向上させることができる。そして、手足の温度が十分に上昇した後には、調和空気の風向を人体以外の方向に切換えて室内全体の暖房に移行することができる。また、暖房運転の開始時点で手足が冷えていない場合には、手足に向けて送風せずに、最初から室内全体の暖房を行うことができる。また、冷房運転時において、手足の温度が低い場合には、冷風がユーザに当たらないように制御し、ユーザの冷え過ぎを防止することできる。さらに、頭部を基準として手足の温度が比較的高い場合には、手足に向けて冷風を効率よく送風することができる。

しかも、本実施の形態では、冷暖房時の送風方向に影響されずに一定の温度範囲を保持する頭部の皮膚温度を基準として、頭部と手足との温度差を算出し、この温度差に基いて送風方向を切換えることができる。これにより、例えば温度環境、個人差等に起因する体温の変動を補正することができ、送風制御の制御精度を向上させることができる。

なお、前記実施の形態１，２では、暖房運転時の送風制御と、冷房運転時の送風制御のうち一方のみを採用してもよい。また、本発明では、実施の形態１における暖房運転時の送風制御と、実施の形態２における冷房運転時の送風制御とを組合わせてもよいし、実施の形態１における冷房運転時の送風制御と、実施の形態２における暖房運転時の送風制御とを組合わせてもよい。また、実施の形態１，２では、人体の手足に向けて送風する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、集中的な送風が有効な部位であれば、手足以外の部位に向けて送風するようにしてもよい。

１ 空気調和装置
２ ケーシング
２Ａ 前面パネル
３ 吸込口
４ 吹出口
５ 熱交換器
６ 送風ファン（送風機構）
７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ 上下風向制御板（風向可変機構）
９ 左右風向制御板（送風機構）
１０Ａ，１０Ｂ，１１ ステッピングモータ（風向可変機構）
２０ 人体センサ（検出装置）
２１ 金属缶
２２ ステッピングモータ（検出装置）
２３ 配光視野角
３０ 制御部
３１ 操作部

Claims (12)

1. 空気の吸込口及び吹出口を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に配置された熱交換器と、
   前記ケーシング内に配置され、前記吸込口から空気を吸い込んで前記熱交換器により調和された調和空気を吹出す送風機構と、
   前記送風機構から吹出す前記調和空気の風向を変更するように構成された風向可変機構と、
   熱源の有無、位置及び温度を検出する検出装置と、を備え、
   前記風向可変機構は、暖房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が予め設定された暖房基準温度よりも低い場合に、前記調和空気の風向を前記熱源に向けて変更し、暖房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が前記暖房基準温度よりも高い場合に、前記調和空気の風向を前記熱源と異なる方向に向けて変更する空気調和装置。
2. 空気の吸込口及び吹出口を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に配置された熱交換器と、
   前記ケーシング内に配置され、前記吸込口から空気を吸い込んで前記熱交換器により調和された調和空気を吹出す送風機構と、
   前記送風機構から吹出す前記調和空気の風向を変更するように構成された風向可変機構と、
   熱源の有無、位置及び温度を検出する検出装置と、を備え、
   前記風向可変機構は、冷房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が予め設定された冷房基準温度よりも高い場合に、前記調和空気の風向を前記熱源に向けて変更し、冷房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が前記冷房基準温度よりも低い場合に、前記調和空気の風向を前記熱源と異なる方向に向けて変更する空気調和装置。
3. 前記風向可変機構は、冷房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が予め設定された冷房基準温度よりも高い場合に、前記調和空気を前記熱源に向けて送風し、冷房運転時に前記検出装置により検出された熱源の温度が前記冷房基準温度よりも低い場合に、前記調和空気を前記熱源と異なる方向に向けて送風する請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記熱源は、人体の手と足のうち少なくとも一方の部位である請求項１から３のうち何れか１項に記載の空気調和装置。
5. 空気の吸込口及び吹出口を有するケーシングと、
   前記ケーシングに配置された熱交換器と、
   前記ケーシング内に配置され、前記吸込口から空気を吸い込んで前記熱交換器により調和された調和空気を吹出す送風機構と、
   前記送風機構から吹出す前記調和空気の風向を変更するように構成された風向可変機構と、
   人体の有無と、人体の頭部及び手足を含む各部の位置及び温度とを個別に検出する検出装置と、
   前記風向可変機構は、前記検出装置により検出された頭部の温度から手足の温度を減算することで得られる温度差に応じて、前記調和空気の風向を変化させる空気調和装置。
6. 前記風向可変機構は、暖房運転時に人体の頭部と手足の温度差が予め設定された暖房用判定値よりも大きい場合には、手足が存在する位置に向けて前記調和空気を送風し、暖房運転時に人体の頭部と手足の温度差が前記暖房用判定値よりも小さい場合には、前記風向可変機構により前記調和空気を人体と異なる方向に向けて送風する請求項５に記載の空気調和装置。
7. 冷房運転時に人体の頭部と手足の温度差が予め設定された冷房用判定値よりも大きい場合には、前記送風機構により前記調和空気を人体と異なる方向に向けて送風する請求項５または６に記載の空気調和装置。
8. 前記風向可変機構は、
   前記吹出口から吹出す前記調和空気の風向を上下方向に調整する上下風向制御板と、
   前記吹出口から吹出す前記調和空気の風向を水平方向に調整する左右風向制御板と、
   前記上下風向制御板を駆動する第１のステッピングモータと、
   前記左右風向制御板を駆動する第２のステッピングモータと、
   を備えた請求項１から７のうち何れか１項に記載の空気調和装置。
9. 熱源と異なる方向に向けて前記調和空気を送風するときには、前記熱源と前記調和空気の気流との距離が最も近い位置でも０．３ｍ以上となるように、前記吹出口から吹出す前記調和空気の風向を設定する請求項１から８のうち何れか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記検出装置は、赤外線センサを備えた請求項１から９のうち何れか１項に記載の空気調和装置。
11. 人体を含む熱源を検出対象物として検出可能な超音波センサを備えた請求項１から１０のうち何れか１項に記載の空気調和装置。
12. 前記検出装置は、空気調和装置の本体側と通信可能であって、人体に装着する構成とした請求項１から１１のうち何れか１項に記載の空気調和装置。

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