JP6678748B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気の吹き出し方向を変更できる室内機を備えた空気調和機に関するものである。

室内に置かれた家具などの障害物を考慮して、風量および風向きを制御する空気調和機の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１には、空気調和機が、画像センサを用いて人と判定した測定対象物の形状認識を行って、測定対象物が子供か大人かを判断し、風を大人の周りに集中させ、子供には風を直接当てずに離れた所に風を向けるように、室内ファンの回転数、左右ルーバーおよび上下ルーバーの位置を調整することが記載されている。

また、特許文献１には、室内機に設けられた画像センサは、人がいない場合の室内機から室内の壁面までの距離をバックグラウンドとして予め計測し、室内に人が入ってくると、室内機から人までの距離がバックグラウンドの値と異なるので、人が室内に入ったことを認識することが記載されている。

特開２００９−１３９０１０号公報

特許文献１に開示された方法では、室内に人が居るか否かが室内機を基準に計測される距離の変化で判定され、室内に居る人が大人か子供かの判別は形状認識で行われる。形状認識だけでは大人と子供の判別は難しく、判別がうまくいかないと、利用者にとって不快な空調となってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、室内に居る人が大人であっても子供であっても快適性を向上する空気調和機を提供するものである。

本発明に係る空気調和機は、室外機に設けられた圧縮機および室内機に設けられた負荷側熱交換器を含む冷媒回路と、前記室内機に設けられ、吸い込み口から室内の空気を吸い込み、吹き出し口から空気を室内に吹き出すファンと、前記吹き出し口に設けられ、前記負荷側熱交換器が調和した空気の吹き出し方向を調整するフラップと、前記室内の温度分布を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサが検知した熱画像を用いて前記フラップ、前記ファンおよび前記圧縮機を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記熱画像において人体に相当する人体部および位置を決定する人体位置決定手段と、前記人体部の位置の情報を用いて前記室内機から前記人体までの距離を算出する距離決定手段と、前記熱画像のうち前記人体部の形状から前記人体の姿勢を判別する姿勢判別手段と、前記距離と、前記姿勢と、前記人体部の画素数と、に対して前記人体が大人か子供かの属性を判別する属性決定手段と、前記属性に応じて、前記フラップの向き、前記ファンの回転数および前記圧縮機の回転数のうち、少なくともいずれか１つを制御する動作制御手段と、を有し、前記制御装置は、前記姿勢および前記距離の複数の組と、前記複数の組のそれぞれに対応して前記人体部の画素数について前記人体が大人か子供かを判定する閾値とを記憶する記憶部を有し、前記属性決定手段は、前記姿勢判別手段によって判別された前記姿勢および前記距離決定手段によって算出された前記距離の結果から組を特定し、特定した組の閾値を前記記憶部から読み出し、前記熱画像における前記人体部の画素数が前記読み出した閾値以上である場合、前記人体を大人と判別し、前記熱画像における前記人体部の画素数が前記読み出した閾値より小さい場合、前記人体を子供と判別するものである。

本発明によれば、室内の温度分布を示す熱画像を用いて室内機から人体までの距離を算出するとともに人体の姿勢を判別し、距離および姿勢と人体部の画素数とに対応して人体が大人か子供かの属性を判別することで、形状認識のみに基づく属性の誤判別を防ぎ、大人および子供のいずれに対しても快適性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１に示した空気調和機の一構成例を示すブロック図である。 図２Ａに示す制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図１に示した室内機の一構成例を示す断面図である。 図１に示した室内機を正面から見たときの一構成例を示す外観図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機が実行する空気調和制御方法の手順を示すフローチャートである。 図２Ａに示したセンサ部が熱画像の基になる温度分布のデータを取得する方法を説明するための図である。 図２Ａに示した人体位置決定手段が熱画像を人体部の位置を示す２値画像に変換した場合の一例を示す画像である。 図２Ａに示した距離決定手段が室内機から人体までの距離を算出する際に用いる、人体部に相当する画素と距離との関係の一例を示す表である。 図２Ａに示した姿勢判別手段が人体の姿勢を判別する際に用いる、人体部の縦横比と姿勢との関係の一例を示す表である。 図２Ａに示した姿勢判別手段が実行する判別処理の対象となる座位の種類の一例を示す２値画像である。 図２Ａに示した姿勢判別手段が実行する、座位に関する詳細判別の方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機の一構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機が実行する空気調和制御方法の手順を示すフローチャートである。 図１１に示す人体位置決定手段が外形状判別手段に渡す熱画像の一例を示す画像である。

実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和機の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の一構成例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和機１００は、室内の壁面に設置された室内機１と、室内機１と冷媒配管１０９を介して接続された室外機１５とを有する。室外機１５は、外気と熱交換を行う熱源側熱交換器１０２と、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１３と、冷媒の圧力を下げる膨張弁１０１と、冷媒の流路を切り替える四方弁１０８とを有する。室内機１は、室内の空気と熱交換を行う負荷側熱交換器１０３と、ファン１２とを有する。冷媒配管１０９を介して接続された圧縮機１３、熱源側熱交換器１０２、膨張弁１０１および負荷側熱交換器１０３は、冷媒回路を構成する。

空気調和機１００の運転状態が冷房運転であるとき、圧縮機１３の吐出口から吐出される冷媒は、四方弁１０８、熱源側熱交換器１０２、膨張弁１０１および負荷側熱交換器１０３を経由して圧縮機１３の吸入口に戻る。冷房運転では、熱源側熱交換器１０２は凝縮器として機能し、負荷側熱交換器１０３は蒸発器として機能する。一方、空気調和機１００の運転状態が暖房運転であるとき、圧縮機１３の吐出口から吐出される冷媒は、四方弁１０８、負荷側熱交換器１０３、膨張弁１０１および熱源側熱交換器１０２を経由して圧縮機１３の吸入口に戻る。暖房運転では、熱源側熱交換器１０２は蒸発器として機能し、負荷側熱交換器１０３は凝縮器として機能する。

次に、図１に示した室内機１の構成を説明する。図２Ａは、図１に示した空気調和機の一構成例を示すブロック図である。図２Ｂは、図２Ａに示す制御装置の一構成例を示すブロック図である。図２Ａに示すように、室内機１は、ファン１２と、フラップ１１と、センサ部２と、入出力インターフェース（ＩＦ）９と、制御装置２０とを有する。図２Ｂに示すように、制御装置２０は、プログラムを記憶する記憶部５１と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｇ Ｕｎｉｔ）５２とを有する。記憶部５１は、後述する熱画像のデータを保持するためのフレームメモリを有する。記憶部５１は、例えば、不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。

図２Ａに示すように、制御装置２０は、属性判別部８と、動作制御手段１０とを有する。図２Ｂに示したＣＰＵ５２がプログラムを実行することで、属性判別部８および動作制御手段１０が室内機１に構成される。圧縮機１３、四方弁１０８、ファン１２、フラップ１１、センサ部２および入出力ＩＦ９は信号線を介して制御装置２０と接続されている。

入出力ＩＦ９は、リモートコントローラ１４と動作制御手段１０との間の各種信号の送受信を中継するインターフェースである。入出力ＩＦ９は、利用者がリモートコントローラ１４を操作して入力した指示内容を含む信号である指示信号をリモートコントローラ１４から赤外線通信で受信すると、受信した指示信号を動作制御手段１０に送信する。

センサ部２は赤外線センサ２２を有する。赤外線センサ２２は、３次元の空調対象空間の温度分布を２次元の矩形状の温度分布に表した熱画像を提供するために室内の温度を検知し、室内の温度分布のデータを属性判別部８および動作制御手段１０に渡す。例えば、赤外線センサ２２は、空調対象空間を矩形状にラスタースキャンして検知する温度のデータを順次、属性判別部８および動作制御手段１０に渡す。センサ部２は、赤外線センサ２２の他に、室内の空気の温度を測定する温度センサ（不図示）および室内の相対湿度を測定する湿度センサ（不図示）を有していてもよい。

次に、図２Ａに示したフラップ１１とファン１２の構成を詳しく説明する。図３Ａは、図１に示した室内機の一構成例を示す断面図である。図３Ｂは、図１に示した室内機を正面から見たときの一構成例を示す外観図である。

図３Ａに示すように、ファン１２は、室内機１の吸い込み口１０６から室内の空気を吸い込み、負荷側熱交換器１０３が空気調和を行った空気を吹き出し口１０７から室内に吹出す。図３Ａは、空気の吸い込みと空気の吹き出しの方向を矢印で示している。ファン１２は、電動機（不図示）のシャフトに複数の羽根（不図示）が取り付けられた構成である。ファン１２は、シャフトの回転数を変化させることで、風量を変更する。例えば、ファン１２は、動作に関する指令内容を含む制御指令信号を動作制御手段１０から受信すると、制御指令信号に含まれる指令内容に応じて、空調対象空間に供給する風量を調整する。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、フラップ１１は、左右フラップ１０４と、上下フラップ１０５とを有する。左右フラップ１０４および上下フラップ１０５は、室内機１の吹き出し口１０７に設けられている。上下フラップ１０５は、例えば、図３Ｂに示すように、室内機１の長手方向に沿った板状の部材を有する。この板状の部材は、図３Ａに示すように、室内機１の長手方向に垂直な方向である短手方向に沿って一定の曲率を有している。上下フラップ１０５は、板状の部材の向きを変えることで、吹き出し口１０７から吹出される風の方向を上下方向に変更する。

左右フラップ１０４は、図３Ａに示すように、多角形の板状の部材を有する。この多角形の板状の部材は、図３Ｂに示すように、吹き出し口１０７に２箇所設けられ、吹き出し口１０７の両端にも設けられている。図３Ｂでは、室内機１の外側から左右フラップ１０４を見ることができないので、左右フラップ１０４を破線で示している。左右フラップ１０４は、多角形の板状の部材の向きを変えることで、吹き出し口１０７から吹出される風の方向を左右方向に変更する。

例えば、左右フラップ１０４および上下フラップ１０５を含むフラップ１１は、動作制御手段１０から受信する制御指令信号に応じて、空調対象空間に存在する人の方向へ風を向けたり、人のいない方向へ風を向けたりする。なお、図３Ａおよび図３Ｂは、上下フラップ１０５が２枚の場合を示しているが、上下フラップ１０５の枚数は２枚に限らない。図３Ａに示す左右フラップ１０４の形状は、５角形であるが、５角形に限らない。また、図３Ｂは、左右フラップ１０４が４枚の場合を示しているが、左右フラップ１０４の枚数は４枚に限らない。

次に、図２Ａを参照して、制御装置２０の構成を詳しく説明する。図２Ａに示すように、属性判別部８は、画像取得手段３と、人体位置決定手段４と、距離決定手段５と、姿勢判別手段６と、属性決定手段７とを有する。また、制御装置２０は、人の肌が感じる温度の感覚である体感温度を取得する体感温度決定手段３１と、暑い寒いといった温冷感を取得する温冷感決定手段３２とを有する。

画像取得手段３は、室内の温度分布のデータをセンサ部２から受け取ると、室内の温度分布を示す２次元の熱画像を生成する。例えば、画像取得手段３は、記憶部５１のフレームメモリ（不図示）を構成する複数の記憶単位を複数の画素に当てはめ、記憶部５１に熱画像を格納する。熱画像は複数の画素が格子状に配置された構成である。１つの記憶単位は、例えば、６ビット分の記憶容量を有している。この場合、各画素に温度の情報として６ビットを割り当てられる。赤外線センサ２２が検知できる温度単位を１℃とし、最低温度を−１０℃とすると、画像取得手段３は、−１０℃〜＋５４℃の範囲の温度分布の熱画像を生成できる。以下では、各画素における温度の値を画素値と称する。画像取得手段３は、生成した熱画像を人体位置決定手段４に渡す。

人体位置決定手段４は、画像取得手段３から熱画像を受け取ると、人と人の周囲との温度差を利用して、熱画像において人体に相当する人体部を決定する。人の周囲とは、例えば、壁、床および家具である。人体位置決定手段４は、熱画像と人体部に相当する画素の位置を示す情報とを距離決定手段５に渡す。人体位置決定手段４は、人体部に相当する画素の位置を示す情報として、人体部に相当する画素と人体部以外の画素とを２値化した２値画像を生成してもよい。この場合、人体位置決定手段４は、熱画像および人体部に相当する画素の位置を示す情報の代わりに、２値画像を距離決定手段５に渡せばよい。

距離決定手段５は、人体位置決定手段４から受け取る熱画像と人体部の位置を示す情報とを用いて、室内機１から人体までの距離を算出する。距離決定手段５は、算出した距離の情報を属性決定手段７に渡し、熱画像と人体部の位置を示す情報とを姿勢判別手段６に渡す。姿勢判別手段６は、熱画像のうち、人体部に相当する複数の画素が表す形状から人体の姿勢を判別する。姿勢判別手段６は、熱画像と、人体部の位置を示す情報と、判別した姿勢の情報とを属性決定手段７に渡す。

属性決定手段７は、距離決定手段５が算出した距離、姿勢判別手段６が判別した姿勢、および人体部に相当する画素数の情報から、室内に居る人物が大人であるか子供であるかの属性を判別する。例えば、距離および姿勢の組毎に、人体部に相当する画素数から人体が大人であるか子供であるかの属性を判別する基準となる閾値が予め記憶部５１に格納されている。属性決定手段７は、距離および姿勢の組と人体部に相当する画素数とから、人体が大人か子供かの属性を判別する。属性決定手段７は、大人か子供かの属性示す判別結果を動作制御手段１０に渡す。

人体位置決定手段４より送られる人体部の温度情報もしくは人体部以外の周囲温度の少なくともいずれか１つを用いて、体感温度決定手段３１が室内の人物の体感温度を取得し、また、温冷感決定手段３２が温冷感を取得する。

動作制御手段１０は、入出力ＩＦ９を介してリモートコントローラ１４から指示信号を受信すると、指示信号が示す指示内容を記憶部５１に格納するとともに、指示内容に対応する制御指令信号を生成してフラップ１１、ファン１２および圧縮機１３に送信する。指示信号は、例えば、空気調和機１００の起動時にリモートコントローラ１４から入出力ＩＦ９を介して動作制御手段１０に送信される。また、利用者が室内の設定温度などを変更する際、指示信号は、リモートコントローラ１４から入出力ＩＦ９を介して動作制御手段１０に送信される。

また、動作制御手段１０は、属性判別部８から属性の判別結果を受け取り、センサ部２から人および人の周囲の温度を含む情報である温度情報を受け取る。温度情報は、赤外線センサ２２が属性判別部８に渡す温度分布と同じデータだけでなく、室内の温度および湿度の情報を含んでいてもよい。動作制御手段１０は、温度情報と、属性判別部８が判別した属性と、記憶部５１が記憶する指示内容とを基に、フラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御する空調制御を行う。制御対象は、例えば、フラップ１１の向き、ファン１２の回転数および圧縮機１３の回転数である。

具体的には、動作制御手段１０は、温度情報、属性、体感温度および指示内容を基にフラップ１１、ファン１２および圧縮機１３のうち、少なくとも１つの機器に対する制御指令信号を生成し、対象の機器に制御指令信号を送信する。例えば、温度情報に含まれる室温が指示内容に含まれる設定温度に比べて著しく大きい場合、動作制御手段１０は、回転数を大きくする旨の制御指令信号を圧縮機１３に送信する。なお、動作制御手段１０は、センサ部２から室内の温度分布のデータを受け取る代わりに、画像取得手段３が生成する熱画像を用いてもよい。

さらに、動作制御手段１０は、属性判別部８から属性の判別結果を受け取り、センサ部２から温度情報を受け取ると、室内の人物の体感温度を算出してもよい。さらに、動作制御手段１０は、属性判別部８から属性の判別結果を受け取り、体感温度決定手段３１から体感温度もしくは温冷感決定手段３２から温冷感の情報を受け取ると、室内の人物の属性に応じた体感温度もしくは温冷感を算出してもよい。一般的に子供は大人よりも体感温度が高いことが知られている。このことを考慮して、属性に対応した体感温度の算出方法の一例を説明する。ここでは、センサ部２が湿度センサ（不図示）を有しているものとする。また、大人と子供の体感温度の差をΔｔとすると、温度差Δｔは予め記憶部５１に格納されている。温度差Δｔは、例えば、３℃である。さらに、熱画像が示す人体部の表面温度を体感温度に変換する温度変換表が予め記憶部５１に格納されている。温度変換表における体感温度の値は、例えば、室温および湿度をパラメータとしたミスナールの計算式によって予め算出されている。なお、温度変換表の代わりに、表面温度から体感温度を算出する式が予め記憶部５１に登録されていてもよい。

室内に居る人体の属性が大人である場合、動作制御手段１０は、熱画像の人体部における表面温度を取得すると、温度変換表を参照し、表面温度に対応する体感温度を求める。室内の人体の属性が子供である場合、動作制御手段１０は、温度変換表を参照して、人体部の表面温度から体感温度を求めた後、体感温度に温度差Δｔを加算する。動作制御手段１０は、属性判別部８が判別した属性と、算出した体感温度と、記憶部５１が記憶する指示内容とを基に、フラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御する。

次に、室外機１５に設けられた圧縮機１３について説明する。圧縮機１３は、図１に示したように、冷媒回路の一部を構成する機器である。圧縮機１３は、回転数を変化することで、冷媒回路を循環する冷媒の量を調整する。例えば、圧縮機１３は、動作制御手段１０から受信する制御指令信号に応じて、冷媒回路を循環する冷媒量を調整し、負荷側熱交換器１０３および熱源側熱交換器１０２のそれぞれの熱交換量を制御する。

なお、室外機１５に熱源側熱交換器１０２に外気を供給するファン（不図示）が設けられていてもよい。この場合、室外機１５に設けられたファン（不図示）も、ファン１２と同様に動作制御手段１０と信号線を介して接続され、動作制御手段１０によって制御される。また、本実施の形態１では、動作制御手段１０の四方弁１０８に対する制御に関する説明と、その制御の様子を図２Ａに示すことを省略している。

次に、本実施の形態１における空気調和機１００が実行する空気調和制御方法を説明する。図４は、本発明の実施の形態１における空気調和機が実行する空気調和制御方法の手順を示すフローチャートである。図５は、図２Ａに示したセンサ部が熱画像の基になる温度分布のデータを取得する方法を説明するための図である。

空気調和機１００が起動すると（ステップＳ１）、画像取得手段３は、センサ部２から受け取る温度分布のデータを基に温度分布を示す熱画像を取得する（ステップＳ２）。図５は、赤外線センサ２２が室内の温度分布のデータを取得する様子を示す。図５に示すように、赤外線センサ２２は、例えば、子供２０３および大人２０４の人体の表面温度および人の周囲の温度を検知する。人の周囲とは、例えば、壁および床である。

次に、ステップＳ３において、人体位置決定手段４は、画像取得手段３が取得した熱画像において人体部を決定する。例えば、人体位置決定手段４は、次のようにして熱画像から人体部を認識する。室内に人が居る状態で検知された熱画像と、室内に人がいない状態で検知された熱画像とを比較すると、同じ位置でも人が存在する場合の方が画素の値が大きい。この特性を利用して、画素値の差に関して、人体が存在するか否かの判定基準となる閾値が予め記憶部５１に格納されている。人体位置決定手段４は、画像取得手段３から受け取った熱画像と室内に人がいない状態で検知された熱画像とを比較し、画素値の差が閾値以上の画素の位置を人体部に相当する位置として決定する。

図６は、図２Ａに示した人体位置決定手段が熱画像を人体部の位置を示す２値画像に変換した場合の一例を示す画像である。図６の２値画像３４に示す人体部３０３は図５に示した子供２０３に対応し、２値画像３４に示す人体部３０４は図５に示した大人２０４に対応する。人体位置決定手段４は、図５に示した大人２０４および子供２０３のそれぞれに対応する人体部３０４、３０３の位置を図６に示すように決定する。また、人体位置決定手段４は、人体部３０３、３０４の画素数を取得する。

次に、図４に示すステップＳ４において、距離決定手段５は、図６および図７を参照して、次のようにして、室内機１から人体までの距離を算出する。図７は、図２Ａに示した距離決定手段が室内機から人体までの距離を算出する際に用いる、人体部に相当する画素と距離との関係の一例を示す表である。図７に示す表は一例であって、図７に示す値に限定されない。

図７は、図６に示した２値画像において、人体部の下端の画素の位置である下端画素位置と室内機１から人体部までの距離との関係を示している。同じ人物であっても、室内機１からの距離が近い場合と遠い場合とで、熱画像で表される人体部の大きさは相対的に異なる。図５における室内機１から子供２０３および大人２０４までのそれぞれの距離は、図６に示す２値画像における人体部３０３および人体部３０４のそれぞれの下端画素位置から、図７を参照することで、算出される。

図６を参照すると、人体部３０４の下端画素位置は６である。図７を参照すると、人体部３０４の下端画素位置が６なので、室内機１から人体部３０４までの距離は３．４ｍと求まる。また、図６を参照すると、人体部３０３の下端画素位置は３である。図７を参照すると、人体部３０３の下端画素位置が３なので、室内機１から人体部３０３までの距離は１．８ｍと求まる。

次に、ステップＳ５において、姿勢判別手段６は、図８を参照して、次のようにして、人体位置決定手段４が決定した人体部に対応する人体の姿勢を判別する。図８は、図２Ａに示した姿勢判別手段が人体の姿勢を判別する際に用いる、人体部の縦横比と姿勢との関係の一例を示す表である。図８に示す表は一例であって、図８に示す値に限定されない。

図８は、熱画像において人体部に相当する複数の画素が表す形状において、縦方向の画素数の最大値である最大縦画素数と横方向の画素数の最大値である最大横画素数との比を人体縦横比ｎとしたとき、人体縦横比ｎの値に対応する姿勢を示す。人体縦横比ｎ＝（最大縦画素数／最大横画素数）で表される。姿勢は、例えば、臥位、座位および立位である。例えば、図６に示した２値画像において、姿勢判別手段６は、属性判別の対象となる人体部の人体縦横比ｎを読み出す。そして、姿勢判別手段６は、人体縦横比ｎが０．２以下であれば人体の姿勢は臥位と判定し、人体縦横比ｎが０．５以上であれば人体の姿勢は立位と判定し、人体縦横比ｎがこれらの範囲以外であれば人体の姿勢は座位と判定する。

次に、ステップＳ５の姿勢判別の結果、人体の姿勢が座位と判別された場合、姿勢判別手段６は、座位に関して詳細な判別を行う（ステップＳ６）。座位に関する詳細判別の方法の一例を、図９および図１０を参照して説明する。図９は、図２Ａに示した姿勢判別手段が実行する判別処理の対象となる座位の種類の一例を示す２値画像である。図１０は、図２Ａに示した姿勢判別手段が実行する、座位に関する詳細判別の方法を説明するための図である。

座位では、人体が椅子に座っている場合の椅子座位状態と、人体が床に座っている場合の床座位状態とを比べると、熱画像上の画素数が大きく異なる。例えば、図９に示す２値画像７２は、人体部７０１は椅子座位の場合を表し、人体部７０３は床座位の場合を表している。これらの座位の種類は、画素数だけでなく、人体部を構成する各画素の位置について重心からのばらつきが異なる傾向がある。

ステップＳ６において、姿勢判別手段６は、次のようにして、姿勢判別対象となる人体部の重心モーメントを算出して、座位が椅子座位であるか床座位であるかを判別する。図１０は、重心モーメントの算出方法を説明するためのイメージ図を示す。重心モーメントは、ある図形において、ｘ方向（左右方向）およびｙ方向（上下方向）のそれぞれについて、重心からのばらつき度合を示す値である。図９に示す２値画像７２を参照すると、椅子座位の場合の人体部７０１は、重心から上下方向のばらつき度合が重心から左右方向のばらつき度合よりも大きい。一方、床座位の場合の人体部７０３は、重心から左右方向のばらつき度合が重心から上下方向のばらつき度合よりも大きい。

このように、椅子座位と床座位とでは、重心から上下方向および左右方向のばらつき度合が異なる。そのため、姿勢判別手段６は、人体部の重心モーメントを算出し、算出した重心モーメントを予め決められた閾値と比較することで、座位が椅子座位であるか床座位であるかを判別することができる。座位の種類を判別する基準となる閾値は予め記憶部５１に格納されている。なお、重心からのばらつき度合の算出対象は、図形の外形を構成する複数の微小単位毎であってもよく、図形全体を構成する複数の微小単位毎であってもよい。

図４に示すステップＳ７において、属性決定手段７は、ステップＳ３において取得された画素数、ステップＳ４において取得された距離、およびステップＳ５〜Ｓ６において取得された姿勢判別の結果を元に、属性判別対象の人体が大人か子供かの属性判別を行う。具体例を説明する。姿勢および距離の組に対応して、人体部の画素数に関する属性判定基準として閾値が予め記憶部５１に格納されている。例えば、姿勢および距離の組が１０通りある場合、１０個の閾値が予め設定されている。属性決定手段７は、記憶部５１が記憶する情報を参照し、姿勢および距離の結果から組を特定し、特定した組の閾値を記憶部５１から読み出す。そして、属性決定手段７は、属性判別対象の人体部の画素数が閾値以上である場合、人体を大人と判別し、属性判別対象の人体部の画素数が閾値より小さい場合、人体を子供と判別する。

ステップＳ７の判定の結果、属性判別対象の人体が大人と判別された場合、動作制御手段１０は、大人に合わせた空調制御を行う（ステップＳ８）。一方、ステップＳ７の判定の結果、属性判別対象の人体が子供と判別された場合、動作制御手段１０は、子供に合わせた空調制御を行う（ステップＳ９）。さらに、ステップＳ９において、動作制御手段１０は、フラップ１１、ファン１２および圧縮機１３に対して、次のような制御を行ってもよい。

動作制御手段１０は、赤外線センサ２２が取得する人体の表面温度を基に、フラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御する場合を例に説明する。例えば、室内に複数の人が居る場合、動作制御手段１０は、表面温度の高い人に風が向くようにフラップ１１の向きを制御する。この場合、室内に子供が居ると判定されても、動作制御手段１０は、子供の表面温度が大人の表面温度と同じであれば、子供も大人と同じ体感温度と判断し、フラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御する。室内に居る大人と子供のうち、表面温度が大人の方が子供よりも大きいと、動作制御手段１０は、大人の方が子供よりも体感温度が高いと判断し、大人に風が向くようにフラップ１１の向きを制御することが考えられる。

例えば、夏季において、子供は大人よりも暑がりと言われている。そのため、動作制御手段１０が子供も大人と同じ体感温度と判断してフラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御すると、子供にとっては快適ではない場合がある。そこで、属性判別部８が室内に子供と大人の両方が居ると判断した場合、動作制御手段１０は、子供の体感温度を補正することで、子供と大人の両方が快適になるようにフラップ１１、ファン１２および圧縮機１３を制御する。具体的には、動作制御手段１０は、子供の表面温度から体感温度を求めた後、体感温度に暑がりを考慮した温度差Δｔを加算する。そして、動作制御手段１０は、子供用の補正後の体感温度と大人の体感温度とを比較し、体感温度の高い人に風が向くようにフラップ１１の向きを制御する。以下に、子供が大人に比べて暑がりであることを考慮した、別の具体例を説明する。

圧縮機１３がある一定の周波数で動作し、ファン１２がある一定の回転数で動作し、フラップ１１が人体に風があたるように動作している場合、一定時間経つと、風を受けている人の温冷感が下がり快適となる。そのまま人体に風を当て続けていると、人の温冷感がさらに下がり、人は快適から寒いと感じてしまう。そのため、動作制御手段１０は、人の温冷感が快適になったと判断した時点で人に風があたらないようにフラップ１１を動作させる。動作制御手段１０は、人の温冷感が快適になったか否かを、例えば、熱画像から取得する人体の表面温度で判断する。

属性判別部８が室内に居る人の属性が子供と判別した場合、子供は大人よりも暑がりである分、動作制御手段１０は、温冷感を暑がりの方向へ補正する。つまり、動作制御手段１０は、人の温冷感が快適になったと判断する表面温度を大人の場合よりも温度差Δｔだけ低くする。

例えば、図５に示したように、室内に子供２０３と大人２０４と判別された人体が１人ずつ存在する場合、動作制御手段１０は、大人２０４の温冷感が快適になった時点で大人２０４に風が当たらないようにフラップ１１の向きを制御する。このとき、子供２０３の温冷感は補正されているため、大人と同じタイミングでは快適にならないため、動作制御手段１０は、子供２０３に風が当たり続けるようにフラップ１１の向きを制御する。

動作制御手段１０は、子供２０３の補正された温冷感が快適になるまで風を当て続け、補正された温冷感が快適になったら、子供に風が当たらないようにフラップ１１の向きを制御する。

このとき、空気調和機１００は、何れの動作の場合であっても、子供と大人のそれぞれが快適になるよう空調制御をすればよい。例えば、ある一定の周波数で圧縮機１３が動作し、人体に風が当たる方向にフラップ１１の向きが制御されていても、室内の人の属性が大人であれば、動作制御手段１０は、回転数が低くなるようにファン１２を制御すればよい。これにより、大人に対して弱風を送り、大人は快適な状態を維持できる。また、室内の人の属性が子供であれば、動作制御手段１０は、回転数が高くなるようにファン１２を制御することで子供に強風を送り、子供の温冷感が快適となるように制御してもよい。このようにして、動作制御手段１０は、圧縮機１３の回転数とフラップ１１の向きを制御しなくても、ファン１２の回転数を制御することで、利用者にとって室内をより快適な状態にできる。

なお、ファン１２がある一定の回転数で動作し、フラップ１１の向きが人体に風が当たる方向に設定されている場合、動作制御手段１０は、圧縮機１３の回転数を制御して空調制御を行えばよい。例えば、空気調和機１００の冷房運転中に室内にいる人が子供である場合、動作制御手段１０は、圧縮機１３の回転数を高くする。

本実施の形態１の空気調和機１００は、室外機１５に設けられた圧縮機１３および室内機１に設けられた負荷側熱交換器１０３を含む冷媒回路と、室内機１に設けられたファン１２と、室内機１の吹き出し口に設けられたフラップ１１と、室内の温度分布を検知する赤外線センサ２２と、制御装置２０とを有し、制御装置２０は、熱画像において人体部を決定する人体位置決定手段４と、室内機から人体までの距離を算出する距離決定手段５、人体部の形状から人体の姿勢を判別する姿勢判別手段６、および人体部の画素数に対して、人体が大人か子供かの属性を判別する属性決定手段７と、属性に応じて、フラップ１１の向き、ファン１２の回転数および圧縮機１３の回転数のうち、少なくともいずれか１つを制御する動作制御手段１０とを有するものである。

本実施の形態１では、室内の温度分布を示す熱画像を用いて室内機１から人体までの距離を算出するとともに人体の姿勢を判別し、距離および姿勢と人体部の画素数とに対応して、人体が大人か子供かの属性を判別することで、形状認識のみに基づく属性の誤判別を防ぎ、利用者により適合した空調空間を提供することができる。その結果、大人および子供のいずれに対しても快適性を向上させることができる。

本実施の形態１において、動作制御手段１０は、熱画像から人体部の表面温度もしくは人体部以外の周囲温度を取得し、表面温度および周囲温度のうち、いずれか片方もしくは両方の温度情報を使用して温冷感もしくは人体の体感温度を算出し、温冷感または体感温度の少なくともいずれか１つおよび属性に応じて制御を行ってもよい。この場合、冷房運転時に、暑がっている子供に風を当てないで、寒がっている大人に風を当ててしまうことを防げる。

本実施の形態１において、動作制御手段１０は、属性決定手段７の判別の結果、人体が子供である場合、体感温度もしくは温冷感を補正し、補正した体感温度もしくは温冷感を制御に用いてもよい。属性判別対象が子供と判断された場合、大人よりも子供の方が暑がりなので、体感温度もしくは温冷感を暑がりの方に補正し、補正後の体感温度もしくは温冷感で空調制御を行えば、子供に対して快適な空調対象空間を提供できる。

本実施の形態１において、動作制御手段１０は、冷房運転中において、人体が子供である場合、空気の吹き出し方向が人体の方向になるようにフラップ１１の向きを変える、ファン１２の回転数を高くする、および圧縮機１３の回転数を高くすることのうち、少なくともいずれか１つの制御を行ってもよい。この場合、冷房運転が行われる夏季などにおいて、大人よりも暑がりな子供が室内に居る場合、子供に風が当たる、または室内の温度が下がることにより、子供の温冷感が快適となる。

本実施の形態１において、姿勢判別手段６は、熱画像における人体部を構成する複数の画素について、人体縦横比を算出し、算出した人体縦横比に応じて、人体の姿勢が臥位、座位および立位のうち、いずれであるかを判別してもよい。この場合、属性決定手段７が人体の姿勢および距離と人体部の画素数とに応じて属性を判別する際、判別の精度が向上する。

本実施の形態１において、姿勢判別手段６は、人体の姿勢が座位である場合、人体部を構成する複数の画素について、人体部の重心からのばらつき度合である重心モーメントを算出し、算出した重心モーメントに応じて、床座位および椅子座位のうち、いずれの座位であるかを判別するようにしてもよい。この場合、座位の状態がより詳細に判別されるため、属性決定手段７が人体の姿勢および距離と人体部の画素とに応じて属性を判別する際、判別の精度がより向上する。

実施の形態２．
本実施の形態２の空気調和機について、図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における空気調和機の一構成例を示すブロック図である。図１２は、本発明の実施の形態２における空気調和機が実行する空気調和制御方法の手順を示すフローチャートである。図１３は、図１１に示す人体位置決定手段が外形状判別手段に渡す熱画像の一例を示す画像である。

本実施の形態２における空気調和機の構成を、図１１を参照して説明する。本実施の形態２においては、図１１に示す構成のうち、外形状判別手段２５、温度分布判別手段２６および属性決定手段７を除く構成は、実施の形態１の図２Ａを参照して説明した構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、属性判別部８は、外形状判別手段２５と、温度分布判別手段２６と、属性決定手段７とを有する。外形状判別手段２５は、人体位置決定手段４から受け取る熱画像と人体部の位置を示す情報とを用いて、人体部の外形形状の特徴量情報を外形形状情報として取得する。図１３に示す熱画像８０は、２人の人体が検知された場合を示す。図１３に示す熱画像８０の例では、人体部８１の特徴量情報から求まる外形形状は三角であり、人体部８２の特徴量情報から求まる外形形状は楕円である。外形状判別手段２５は、外形形状情報および熱画像を温度分布判別手段２６に渡す。

温度分布判別手段２６は、熱画像から人体部の中で高温部および中温部を含む温度の分布の仕方を温度分布情報として取得する。人体部における温度に対して、高温および中温の判定は、記憶部５１に予め格納された閾値と比較して行われる。図１３に示した熱画像８０では、人体部８１、８２において温度分布が３つの温度範囲に分類して表示されている。熱画像８０は、ドットの分布密度が高いほど高温であることを示している。温度分布判別手段２６は、熱画像と、外形形状情報と、温度分布情報とを属性決定手段７に渡す。属性決定手段７は、外形状判別手段２５が取得した外形形状情報および温度分布判別手段２６が取得した温度分布情報から、室内に居る人物が大人であるか子どもであるか判別する。

次に、本実施の形態２における空気調和制御方法の手順を、図１２および図１３を参照して説明する。本実施の形態２においては、図１２に示す処理のうち、ステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ８およびステップＳ９は、実施の形態１で図４を参照して説明したステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ８およびステップＳ９と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

外形状判別手段２５は、人体位置決定手段４から受け取る熱画像と人体部の位置を示す情報とを用いて、図１３を参照して説明したように、人体部の外形形状の特徴量情報を取得する（ステップＳ１４）。外形状判別手段２５は、取得した外形形状情報と、熱画像とを温度分布判別手段２６に渡す。温度分布判別手段２６は、人体部の中で高温部および中温部を含む温度の分布の仕方を温度分布情報として取得する（ステップＳ１５）。温度分布判別手段２６は、熱画像と、外形形状情報と、温度分布情報とを属性決定手段７に渡す。

属性決定手段７は、外形状判別手段２５が取得した外形形状情報と、温度分布判別手段２６が取得した温度分布情報とから、室内に居る人物が大人であるか子どもであるか判別する（ステップＳ１６）。例えば、図１３に示す人体部８１は高温部が上方に集まっており、形状が三画型であることから、属性決定手段７は人体部８１の人体を大人と判別する。また、図１３に示す人体部８２は高温部が中心に集まっており、形状が楕円型であることから、属性決定手段７は人体部８２の人体を子供と判別する。属性決定手段７は、大人か子供かの属性を示す判別結果を動作制御手段１０へ渡す。

動作制御手段１０は、属性決定手段７から受け取る判定結果が示す属性に応じて、フラップ１１、ファン１２、圧縮機１３のうち、少なくともいずれか１つを制御する（ステップＳ８、ステップＳ９）。なお、ステップＳ１６において、属性決定手段７が人体部における温度分布の高温部と外形形状を用いて属性を判別したが、温度分布の高温部の替わりに中温部を用いてもよく、両方を用いてもよい。

本実施の形態２によれば、熱画像から取得した人体部の外形形状および温度分布に対応して人体が大人か子供かの属性を判別することで、形状認識のみに基づく属性の誤判別を防ぎ、大人および子供のいずれに対しても快適性を向上させることができる。

１ 室内機、２ センサ部、３ 画像取得手段、４ 人体位置決定手段、５ 距離決定手段、６ 姿勢判別手段、７ 属性決定手段、８ 属性判別部、９ 入出力ＩＦ、１０ 動作制御手段、１１ フラップ、１２ ファン、１３ 圧縮機、１４ リモートコントローラ、１５ 室外機、２０ 制御装置、２２ 赤外線センサ、２５ 外形状判別手段、２６ 温度分布判別手段 ３１ 体感温度決定手段、３２ 温冷感決定手段、３４ ２値画像、５１ 記憶部、５２ ＣＰＵ、７２ ２値画像、８０ 熱画像、８１、８２ 人体部、１００ 空気調和機、１０１ 膨張弁、１０２ 熱源側熱交換器、１０３ 負荷側熱交換器、１０４ 左右フラップ、１０５ 上下フラップ、１０６ 吸い込み口、１０７ 吹き出し口、１０８ 四方弁、１０９ 冷媒配管、２０３ 子供、２０４ 大人、３０３、３０４、７０１、７０３ 人体部。

Claims (4)

1. 室外機に設けられた圧縮機および室内機に設けられた負荷側熱交換器を含む冷媒回路と、
   前記室内機に設けられ、吸い込み口から室内の空気を吸い込み、吹き出し口から空気を室内に吹き出すファンと、
   前記吹き出し口に設けられ、前記負荷側熱交換器が調和した空気の吹き出し方向を調整するフラップと、
   前記室内の温度分布を検知する赤外線センサと、
   前記赤外線センサが検知した熱画像を用いて前記フラップ、前記ファンおよび前記圧縮機を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記熱画像において人体に相当する人体部および位置を決定する人体位置決定手段と、
   前記人体部の位置の情報を用いて前記室内機から前記人体までの距離を算出する距離決定手段と、
   前記熱画像のうち前記人体部の形状から前記人体の姿勢を判別する姿勢判別手段と、
   前記距離と、前記姿勢と、前記人体部の画素数と、に対して前記人体が大人か子供かの属性を判別する属性決定手段と、
   前記属性に応じて、前記フラップの向き、前記ファンの回転数および前記圧縮機の回転数のうち、少なくともいずれか１つを制御する動作制御手段と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記姿勢および前記距離の複数の組と、前記複数の組のそれぞれに対応して前記人体部の画素数について前記人体が大人か子供かを判定する閾値とを記憶する記憶部を有し、
   前記属性決定手段は、
   前記姿勢判別手段によって判別された前記姿勢および前記距離決定手段によって算出された前記距離の結果から組を特定し、特定した組の閾値を前記記憶部から読み出し、
   前記熱画像における前記人体部の画素数が前記読み出した閾値以上である場合、前記人体を大人と判別し、前記熱画像における前記人体部の画素数が前記読み出した閾値より小さい場合、前記人体を子供と判別する、
   空気調和機。
2. 前記動作制御手段は、
   前記熱画像から前記人体部における人体の表面温度もしくは前記人体部以外の周囲温度を取得して、いずれか片方もしくは両方の温度情報を使用して前記人体の暑い寒いといった温冷感もしくは前記人体の体感温度を算出し、前記温冷感または前記体感温度の少なくともいずれか１つおよび前記属性に応じて、前記フラップの向き、前記ファンの回転数および前記圧縮機の回転数のうち、少なくともいずれか１つを制御する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記動作制御手段は、
   前記属性決定手段の判別の結果、前記人体が子供である場合、前記体感温度もしくは前記温冷感を補正し、補正した体感温度もしくは温冷感を制御に用いる、請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記動作制御手段は、
   冷房運転中において、前記人体が子供である場合、前記空気の吹き出し方向が前記人体の方向になるように前記フラップの向きを変える、前記ファンの回転数を高くする、および前記圧縮機の回転数を高くすることのうち、少なくともいずれか１つの制御を行う、請求項３に記載の空気調和機。

Images