JP7415023B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本開示は空調システムに関するものである。

特許文献１に、天井の高さと、天井に付随する照明や鴨居の存在を検知し、照明や鴨居を避けるように気流を制御することで室内を効率よく空調する空気調和機が記載されている。

特開２０１２－５２６８０号公報

ところで、近年は室内の解放感の向上や、採光用の窓の設置を目的として、天井面のうち一部を高くした高天井を設けるケースが多くなりつつある。このような室内では、冬季に暖房を行っても暖かい空気が高天井付近に集中してしまい、人が生活する空間が思うように暖まらないことがある。結果、人の快適性の低下や、エネルギーの無駄といった課題が生じる。上記課題を解決するためには、高天井の有無と位置を検知し、高天井付近に暖かい空気が集中したときに、それを人が生活する空間に導くことが必要になる。しかしながら特許文献１に記載された空気調和機においては、天井面に付随する照明や鴨居を検出し、それらの障害物をよける気流を発生させることが可能であるものの、高天井を検出し、高天井付近と人が生活する空間で温度差が生じた場合の空調方法は考慮していない。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされた。本開示の目的は、天井の一部が高くなっている高天井を設けた室内において、高天井が存在することを確実に検知し、さらに高天井空間と人が生活する空間で温度差が発生したときに、上記温度差を解消できる空調システムを提案するものである。

本開示に係る空調システムは、室内機と、室内に高さが異なる複数の天井が存在する場合に、複数の天井のうち最も低い天井より高い位置の高天井空間を検知する高天井検知手段と、床を検知する床検知手段と、高天井空間及び床の表面温度を計測する温度計測手段と、温度計測手段が検知した、高天井空間の温度と床の表面温度の温度差を算出する温度差算出手段と、温度差算出手段が算出した温度差が、第１閾値未満の場合あらかじめ定められた運転条件に従って第１気流を発生させ、温度差が第１閾値以上の場合、少なくとも第１気流より温度が低いか、あるいは、上下方向の速度成分が大きい第２気流を生成する制御を行う制御手段と、を備える。

本開示の空調システムは、室内に高天井が存在していることを検知し、さらに高天井付近の空気温度と床付近の空気温度に差が生じたときに、高天井付近の空気と床付近の空気とを混合させることで、上記温度差を解消する。これにより、室内の人の快適性の向上や省エネが達成される。

実施の形態１の空調システムの構成を示す図である。 実施の形態１の室内機が設置された室内の図である。 実施の形態１の室内機の構造を示す図である 実施の形態１の風向調整手段の機能を示す図である。 実施の形態１の距離計測手段の構造を示す図である。 実施の形態１の制御手段の構成を示す図である。 実施の形態１の距離計測手段の計測結果を示す図である。 実施の形態１の空調システムの動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１の温度差低減モードの実施条件を示す図である。 実施の形態１の温度差低減モードの実施条件の詳細を示す図である。 実施の形態１の運転モードの制御対象と変更値を示す図である。 実施の形態１の温度差低減モードの機能を示す図である。 実施の形態１の温度差低減モードの別の機能を示す図である。 実施の形態２の制御手段の構成を示す図である。 実施の形態２の空調システムの動作例を示すフローチャートである。 実施の形態２の運転モードの制御対象と変更値を示す図である。 実施の形態３の制御手段の構成を示す図である。 実施の形態３の空調システムの動作例を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して、本開示を実施するための形態について説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示し、当該部分の重複する説明は適宜簡略化または省略する。なお本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態の構成の種々の変形が含まれ得る。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における空調システム１０００の構成を示す図である。空調システム１０００は、所謂セパレートタイプのヒートポンプ式空調システムである。図１に示すように空調システム１０００は、室内機１００と、室外機１０１と、人が操作を行うための端末７０を有する。室内機１００と室外機１０１とは銅管などの配管で接続され、冷媒回路を構成する。冷媒回路内には例えばＲ３２(ジフルオロメタン)などのＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎｓ）冷媒やＲ２９０（プロパン）などの自然冷媒が循環している。本実施の形態では、冷媒回路内に流れる冷媒の種類は特に限定しない。以下では空調システム１０００の各構成要素の構造及び機能について、高天井空間３００の空気温度と床２０６付近の空気温度とに差が生じやすい暖房運転を中心に説明する。

室外機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器２と、室外熱交換器２に外気を送る室外送風手段３と、開度可変の膨張弁４と、を有する。圧縮機１と室外熱交換器２、及び室外熱交換器２と膨張弁４とは銅管などで接続される。また室外機１０１は、制御手段５０を有する。制御手段５０は後述するように高天井検知手段５１、床検知手段５２、温度差算出手段５３、記憶手段５４、及び運転制御手段５５を有する。

室内機１００は、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器５と、室内熱交換器５に室内の空気を送る室内送風手段６と、室内機から吹き出される気流の方向を調整する風向調整手段７と、を有する。室内熱交換器５は銅管などで室外機１０１の圧縮機１及び膨張弁４と接続される。また室内機１００には室内の測距を行う距離計測手段１０と、室内の温度分布を計測する温度計測手段１１と、室内機１００に吸い込まれる空気の温度を計測する吸い込み温度計測手段１２と、を有する。なお、室内送風手段６、風向調整手段７、距離計測手段１０、温度計測手段１１、及び吸い込み温度計測手段１２は制御手段５０で制御される。

圧縮機１は、例えばスクロール圧縮機、ロータリー圧縮機、その他の方式で冷媒を圧縮する装置である。圧縮機１は流入した低圧の冷媒蒸気を圧縮して、高温高圧の冷媒蒸気を吐出する。圧縮機１が吐出した冷媒蒸気は室内機１００の室内熱交換器５に流入する。

室内熱交換器５では、室内の空気と冷媒との間で熱交換が行われる。暖房運転時、室内熱交換器５は凝縮器として機能し、流入した高温高圧の冷媒蒸気は凝縮し高圧の液冷媒に変化する。室内熱交換器５から流出した液冷媒は膨張弁４に流入する。

膨張弁４は、開度を連続的に変更可能な減圧装置である。膨張弁４は、室内熱交換器５から流入した液冷媒を減圧し、低圧低温の蒸気－液の二相冷媒に変化させる。膨張弁４から流出した二相冷媒は室外熱交換器２に流入する。

室外熱交換器２では、外気と冷媒との間で熱交換が行われる。暖房運転時、室外熱交換器２は蒸発器として機能し、流入した低温低圧の二相冷媒は蒸発して低圧の冷媒蒸気に変化する。室外熱交換器２から流出した冷媒蒸気は圧縮機１に流入する。

圧縮機１では、流入した低圧の冷媒蒸気を再び高温高圧の冷媒蒸気とし室内熱交換器５に吐出する。このようにして、室内機１００と室外機１０１の間を冷媒が循環する。つまり、空調システム１０００において暖房運転が実行されるとき、冷媒は圧縮機１、室内熱交換器５、膨張弁４、室外熱交換器２の順に通過して循環する。

室外送風手段３は、例えばプロペラファンである。室外送風手段３は、室外熱交換器２の近傍に配置される。室外送風手段２が動作することで、外気が室外機１０１に吸い込まれ、室外熱交換器２を通過した後、室外機１０１から吹き出される。

端末７０は、人が空調システム１０００を操作するための遠隔操作端末である。端末７０は、リモコン、スマートフォン、ウェアラブル端末、あるいはスマートスピーカーなどである。端末７０は、人から入力された目標温度、風向設定、時間予約などを受け付けて、空調システム１０００を制御するための信号を運転制御部５５に送信する。

図２（ａ）、（ｂ）は室内機１００が設置された空調対象の室内の例を表す図である。図２（ａ）、（ｂ）は同一の形状の室内であり、壁２００、２０２、２０４及び２０５と、天井２０１及び２０３と、床２０６とに囲まれた空間である。ここで天井２０１と天井２０３とは高さが異なり、天井２０１の方が天井２０３より低い。また線２０７は天井２０１を水平に延長してなる延長線である。本実施の形態では、壁２０２、天井２０３、壁２０４及び線２０７とで囲まれる空間を高天井空間３００と規定する。高天井空間３００は実際に人が生活する空間でなく、室内の解放感を向上させたり、採光用の窓を設置するための空間である。高天井空間３００は人が生活する空間でないため空調を行う必要はない。しかしながら、空調システム１０００を暖房運転で動作させた場合、暖かく密度の小さい空気が高天井空間３００に滞留する傾向がある。また、壁２００、天井２０１、線２０７、壁２０５、及び床２０６で囲まれる空間を生活空間３０１と規定する。

図２（ａ）において室内機１００は壁２００に設置されている。また点線Ｌ３０及びＬ４０は、後述する距離計測手段１０の上下方向の角度を、上方向に３０度及び４０度にした場合の超音波の到達経路を示す線である。同様に点線Ｌー６０、Ｌー３０及びＬ―２０は、後述する距離計測手段１０の上下方向の角度を、下方向に６０度、３０度及び２０度にした場合の超音波の到達経路を示す線である。

また本開示においては室内機１００の設置位置は特に限定しない。室内機１００は、図２（ａ）では壁２００に設置されているが、図２（ｂ）のように壁２０５に設置されていてもよい。この場合、図２（ａ）と図２（ｂ）に示す例では、高天井空間３００と室内機１００の相対的な位置が異なる。さら室内機１００はに図２（ｃ）のように、壁面に埋め込まれる壁埋ビルトイン型であってもよく、床２０６上に置かれる床置き型であってもよい。なお、壁埋ビルトイン型や、床置き型の室内機では、吹き出し口が室内機の筐体の正面にある場合も多く、さらに室内機の吹き出し口から上方向に気流を吹き出すことができる場合もある。このような場合でも、以下で説明する空調システム１０００の構造及び動作は同じである。

なお本開示においては、上記のような高天井空間３００が存在するならば、室内空間の用途は特に限定しない。例えば、室内機１００を設置する室内は居住用リビングでも、オフィスでも、工場であってもよい。また任意の壁及び天井には、窓、ドア、及び換気口などが取り付けられていてもよい。

図３は本実施の形態における室内機１００の構造を示す図である。室内機１００は、筐体３０を有する。筐体３０には吸い込み口３１及び吹き出し口３２が設けられている。吸い込み口３１には、吸い込み温度計測手段１２が取り付けられている。吸い込み温度計測手段１２は、例えばサーミスタである。吹き出し口３２には、風向調整手段７が取り付けられている。また、筐体３０内部には室内熱交換器５及び室内送風手段６が収められている。さらに、筐体３０右下部には距離計測手段１０及び温度計測手段１１が取り付けられている。なお距離計測手段１０及び温度計測手段１１の取り付け位置は上記筐体の右下部に限定せず、例えば筐体３０の任意の位置に取り付けてもよいし、筐体３０に埋め込んでもよい。

室内送風手段６は例えばクロスフローファンである。室内送風手段６は、室内熱交換器５の近傍に配置される。室内送風手段６が動作することで、室内の空気が吸い込み口３１から室内機１００に吸い込まれ、室内熱交換器５を通過した後、吹き出し口３２から室内に吹き出される。なお室内送風手段６は、プロペラファン及びシロッコファンなどでもよく、それらを複数配置したものであってもよい。

風向調整手段７は例えば板状のフラップとベーンから構成される。図３においては、風向調整手段７はフラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄと、ベーン７ｅ及び７ｆから構成される。フラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄはそれぞれ独立した回動機構を有しており、フラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄが回動し角度が変化することで、室内機１００から吹き出される気流の上下方向が変化する。同様にベーン７ｅ及び７ｆもそれぞれ独立した回動機構を有しており、ベーン７ｅ及び７ｆが回動し角度が変化することで、室内機１００から吹き出される気流の左右方向が変化する。

図４はフラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄの角度の変化を表す図である。図４に示されるように、フラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄは水平方向である「上下風向１」から鉛直下方である「上下風向５」までの５段階のうちいずれか１つの状態に制御される。例えば、フラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄは「上下風向３」から１段階下がると、「上下風向４」に制御される。これにより、室内機１００から吹き出される気流の上下方向が変化する。なお、図４ではフラップ７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄの角度の変化を５段階で示しているが、角度の変化は５段階に限らず、これよりも多くても少なくてもよい。また、図示はしないがベーン７ｅ及び７ｆの角度も同様にして左右方向に変化する。

以上のような室内機１００において、室内送風手段６が動作することで、吸い込み口３１から室内の空気が吸い込まれ、室内熱交換器５によって空気が加熱される。加熱された空気は吹き出し口３２から吹き出され、その風向は風向調整手段７によって調整される。これにより室内の空気の温度が調整され、暖房運転による空気調和が行われる。

なお吸い込み口３１及び吹き出し口３２の位置は図３に示した例に限らない。例えば吸い込み口３１は筐体３０の下部あるいは側部に設けられていてもよい。同様に吹き出し口３２は筐体３０の上部あるいは側部に設けられていてもよい。さらに、吸い込み口３１及び吹き出し口３２の形状や数は任意としてよく、例えば円形の吸い込み口を筐体３０の側部両方に設けてもよいし、大きさの異なる複数の吹き出し口を筐体３０の下部に並べて設けてもよい。なお、室内熱交換器５、室内送風手段６、及び風向調整手段７の形状や配置は、吸い込み口３１及び吹き出し口３２の位置や形状に応じて適宜変更される。

距離計測手段１０は、室内を走査し距離データを取得する。距離計測手段１０は室内機１００を基準として、可能な限り上下方向に広い角度で測距を行うことが望ましい。距離計測手段１０が計測した距離データは、高天井検知手段５１、床検知部５２、及び記憶手段５４に送信される。高天井検知手段５１は上記距離データのうち、特に距離計測手段１０が水平より上方向を向いていた時の距離データを分析し、上記距離データが複数の群に分けられるかによって、室内に高天井空間３００が存在するかを検知する。高天井空間３００が存在する場合、高天井検知手段５１はさらに高天井空間３００の範囲を検知する。また床検知手段５２は、距離計測手段１０が計測した距離データのうち、特に距離計測手段１０が水平より下方向を向いていた時の距離データを分析し、距離の増減の傾向によって床２０６の範囲を検知する。高天井検知手段５１及び床検知手段５２の距離データの分析方法の詳細については後述する。

距離計測手段１０は、例えば超音波式距離センサ（以下超音波センサと記載）と駆動機構から構成される。超音波センサは、特定の方向に超音波パルスを放出し、壁や天井等に当たり反射した反射波を受信する。超音波パルスを送信してから受信するまでの時間と音速とを乗じ、さらに２で除することで超音波センサから壁や天井までの距離を取得する。なお、距離計測手段１０はレーザー式距離センサあるいは赤外線式距離センサと駆動機構から構成されていてもよい。

超音波センサは、駆動機構により少なくとも上下方向に回動可能である。駆動機構は例えばステッピングモータであり、モータ軸の方向は水平であり、超音波センサは支持部材を介してモータ軸に取り付けられている。図５は駆動機構の一例を模式的に示したものである。図５においては、モータ本体２１から延びるモータ軸２２に支持部材２３が取り付けられており、支持部材２３に超音波センサ２４が取り付けられている。このような駆動機構により、超音波センサ２４は上下方向に回動する。

なお図５に示す距離計測手段１０の構成において、ステッピングモータをもう一つ追加すれば超音波センサを上下左右方向に回動できる。超音波センサが上下左右方向に回動可能であれば、室内に高天井空間３００が存在するかをより確実に検知でき望ましい。以下では、超音波センサは上下左右方向に回動可能であるとして説明を行う。

温度計測手段１１は、室内を走査し床、壁及び天井の温度分布を計測する。温度計測手段１１は、少なくとも床２０６と、高天井空間３００を構成する天井２０３や壁２０４を含む範囲の温度を計測する。なお温度計測手段１１が壁２０４の温度を計測する場合、できるだけ高い位置の温度を計測することが望ましい。これは後述する温度差算出手段５３が、室内の上下方向の温度差をより確実に算出できるようにするためである。このとき天井２０３や壁２０４の温度は、概ね高天井空間３００の空気温度に等しく、床２０６の温度は、概ね床２０６付近の空気の温度に等しいと考えられる。温度計測手段１１は計測した温度分布を温度差算出手段５３及び記憶手段５４に送信する。温度差算出手段５３は、高天井空間３００と床２０６との温度差を算出する。

温度計測手段１１は、例えば赤外線センサを格子状に配置したサーモパイルと駆動機構から構成される。サーモパイルは床、壁、天井から放射される赤外線に基いて温度を計測する。なお、温度計測手段１１は非冷却赤外線イメージセンサ等と駆動機構から構成されていてもよい。

温度計測手段１１の駆動機構は、図５に示す距離計測手段１０の駆動機構と同等の機構でよく、さらに距離計測手段１０と温度計測手段１１とは一つの駆動機構を共有してもよい。図２（ａ）、（ｂ）及び図３では、距離計測手段１０と温度計測手段１１とが一つの駆動機構で駆動するとして例示している。以下では、距離計測手段１０と温度計測手段１１とが一つの上下左右に駆動可能な駆動機構を共有するとして説明を行う。

吸い込み温度計測手段１２は、室内機１００において、吸い込み口３１から室内熱交換器５の間に取り付けられる。吸い込み温度計測手段１２は、吸い込み口３１から吸い込まれる室内の空気の温度を計測する。吸い込み温度計測手段１２は計測した温度を記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信する。

制御手段５０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｉｉｎｇ Ｕｎｉｉｉｔ）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の作業用メモリ、およびＣＰＵ、ＲＯＭ，及びＲＡＭ間で信号をやり取りする信号回路から構成される。

さらに制御手段５０は、外部のクラウドサーバと通信を行うための通信手段を備えていてもよい。この場合制御手段５０は上記通信手段を介して、各種情報をクラウドサーバとの間で送受信することができる。具体的にはクラウドサーバから制御プログラムの更新データを受信したり、空調システム１０００の運転履歴をクラウドサーバへ送信する。

制御手段５０は、距離計測手段１０、温度計測手段１１、及び吸い込み温度計測手段１２の計測結果と、端末７０への人の入力結果を受信する。制御手段５０には空調システム１０００の機能を発揮させるための制御プログラムが記憶されており、上記受信結果と、上記制御プラグラムを元に圧縮機１、室外送風手段３、膨張弁４、室内送風手段６、及び風向調整手段７を動作させるための指令を発する。

図６は制御手段５０の構成を示す図である。制御手段５０は、高天井検知手段５１、床検知手段５２、温度差算出手段５３、記憶手段５４、及び運転制御手段５５を有する。

高天井検知手段５１は、距離計測手段１０が計測した距離データをもとに、高天井空間３００が存在するかを検知し、高天井空間３００が存在する場合、さらにその範囲を検知する。高天井検知手段５１は上記処理の結果を温度差算出部５３、記憶手段５４及び運転制御部５５に送信する。

高天井検知手段５１は例えば以下の方法で高天井空間３００が存在するかを検知する。高天井検知手段５１は、まず距離計測手段１０が計測した距離データのうち、距離計測手段１０の上下方向角度が上方向であったときの距離データを抽出する。ここで距離計測手段１０の上下方向角度が上方向とは水平方向より上を意味する。高天井検知手段５１は抽出したデータについて、有意に異なるデータ群が存在するか否かによって、高天井空間３００が存在するかを検知する。

図７（ａ）、（ｂ）は距離計測手段１０が計測した距離データのうち、距離計測手段１０の上下方向角度が上方向であったときの距離データを抽出した一例である。図７（ａ）、（ｂ）で距離計測手段１０の左右方向角度が０度とは室内機１００の正面方向を意味する。図７（ａ）に示す例では、距離計測手段１０の上下方向角度が３０度以下の場合は距離が大きく、上下方向角度が３０度より大きい場合は距離が小さい。これは図２（ａ）に示すように、距離計測手段１０の上下方向角度が３０度の場合は、距離計測手段１０は線Ｌ３０が示すように室内機１００から壁２０４までの距離を計測し、上下方向角度が３０度より大きい場合は線Ｌ４０が示すように天井２０１までの距離を計測するからである。高天井空間３００が存在する場合、このように距離計測手段１０の上下方向角度の変化に対して、距離データが有意に異なる群に分けられる。このようにして、高天井検知手段５１は高天井空間３００が存在すると検知する。

また図７（ｂ）は図２（ｂ）のように室内機１００の上方に高天井空間３００がある場合の、距離計測手段１０が計測した距離データを一部抽出した例である。なお図７（ａ）、（ｂ）において距離計測手段１０の左右方向角度と上下方向角度は、０度から８０度の範囲で１０度刻みで変化しているが、これは距離計測手段１０の計測範囲及び計測間隔を限定するものではない。

なお距離計測手段１０が計測した距離データを、有意な複数の群に分けることができるかの基準は任意に設定してよい。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示す距離データを値の大きなものから順に並べた場合に、上からＮ(ある整数)番目の距離データと、Ｎ＋１番目の距離データの間に、所定の値（例えば１００［ｃｍ］）以上の減少があったとき、有意な複数の群に分けることができるとしてもよい。

なお距離計測手段１０の誤計測により、極端に大きいあるいは小さい距離データや、室内機１００から高天井空間３００までの距離と、室内機１００から天井２０１までの距離の中間的な距離データが計測される可能性がある。この場合、高天井空間３００の存在の有無を見誤る虞がある。誤計測の影響を低減するため、高天井検知手段５１は例えば下記のような方法により距離データを選別してもよい。図７（ａ）、（ｂ）のように抽出された距離データのうちある一つの距離データを選択し、その距離データとの差が所定の値（例えば５０［ｃｍ］）以内の別の距離データが存在しない場合、選択された距離データは誤計測によるものと見做す。誤計測によるものと見做された距離データは除去され、それ以外の距離データに対し、上記の方法で有意な複数の群に分けることができるかを判断する。

なお、上記説明した方法は高天井検知手段５１が高天井空間３００の有無を検知する方法の一例であり、高天井検知手段５１はこれ以外の方法で高天井空間３００の有無を検知してもよい。例えば、距離データから床面の段差の有無を検知する方法が公知技術として開示されているが、同様の方法を空調システム１０００に適用することでも高天井空間３００の有無を検知することは可能である。

さらに高天井検知手段５１は、高天井空間３００の左右方向の範囲を検知する。具体的には、高天井検知手段５１は室内機１００から見た場合の天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離と、室内機１００から壁２０５までの距離とから高天井空間３００の範囲を検知する。まず、高天井検知手段５１は左右の各方向において、下記計算式（ｉ）により、室内機１００から天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離を算出する。

Ｄ×ｃｏｓα・・・（ｉ）

ここでαは天井２０１と高天井空間３００とが切り替わった直後の距離計測手段１０の上下方向の角度であり、図７（ａ）では４０度である。またＤはその場合の距離データである。図７（ａ）において距離計測手段１０の左右方向角度が０度の場合は、計算式（ｉ）の計算結果は、１３３［ｃｍ］（１７５×ｃｏｓ４０°）である。この場合、高天井検知手段５１は室内機１００の正面方向において、室内機１００から天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離は１３３［ｃｍ］以上であると算出する。

室内機１００の正面方向以外の方向についても、同様の方法で天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離を算出する。なお、上記方法では厳密には天井２０１と高天井空間３００の境目のやや手前までの距離を算出するので、上記計算結果に所定の値（例えば３０［ｃｍ］）を足した値を天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離としてもよい。

高天井検知部５１は、さらに距離計測手段１０の上下方向角度が０度であった場合の距離データから、室内機１００から壁２０５までの距離を取得する。図７（ａ）では５２５［ｃｍ］である。高天井検知部５１は、上記壁２０５までの距離から、上記天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離を減ずることによって高天井空間３００の範囲を検知する。

なお、高天井検知手段５１が高天井空間３００の範囲を検知する方法についても、上記説明した以外の方法を用いることができる。例えば、距離データから床面の凹部を検出しその大きさを検知する方法が公知技術として開示されている。これと同様の方法を空調システム１０００に適用することで、高天井空間３００の範囲を検知することも可能である。

床検知手段５２は、距離計測手段１０が計測した室内の距離データを基に床２０６と、壁２０５との境界を特定し、床２０６の左右方向の範囲を検知する。具体的には、距離計測手段１０が計測した距離データのうち、距離計測手段１０の上下方向角度が下向きのときの距離データを抽出する。ここで距離計測手段１０の上下方向角度が下方向とは水平方向より下を意味する。床検知手段５２は、左右方向を一定として、距離計測手段１０の角度を下方向から上方向に変更していったときに、室内機１００からの距離が大きくなり続ける範囲を床２０６と検知する。床検知手段５２は、上記処理の結果を温度差算出部５３、記憶手段５４及び運転制御部５５に送信する。

上記の方法を図２（ａ）の例で説明する。距離計測手段１０の角度が、例えば下方向に６０度から下方向に３０度まで変化するとき、線Ｌ－６０と線Ｌ－３０が示すように室内機１００からの距離は大きくなる。一方、距離計測手段１０の角度が下方向に２０度になると、線Ｌ－２０が示すように、室内機１００からの距離は小さくなり始める。これにより距離計測手段１０から見て、下方向に３０度と、下方向に２０度との間に床２０６と、壁２０５との境界が存在し、少なくとも下方向に３０度の範囲までは床２０６であると検知できる。

なお高天井空間３００の有無を検知した場合と同様、距離データを使用して床の範囲を検知する方法は公知技術として開示されている。床検知手段５２は、それらの公知技術を用いて床２０６の範囲を検知してもよい。

また床検知手段５２は下記の方法で床２０６の範囲を検知してもよい。床検知手段５２は、温度計測手段１１が計測した温度データを基に床２０６の範囲を検知する。一般的な建物において、床の温度分布は、壁の温度分布と傾向が異なることが知られている。例えば、床の温度分布は均一に近くなることが多いが、壁の温度分布は均一となりにくいことが知られている。このような傾向の違いを利用して床を特定している公知技術がある。本実施の形態においても、同様の方法により床２０６の範囲を検知してもよい。

温度差算出手段５３は、高天井検知手段５１及び床検知手段５２で行われた処理の結果と、温度計測手段１１が計測した温度データとから、高天井空間３００の温度と床２０６の温度を取得する。次いで、上記高天井空間３００の温度から、上記床２０６の温度を減ずることによって室内温度差を算出する。温度差算出手段５３は、算出した室内温度差を記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信する。

なお温度計測手段１１が高天井空間３００の温度を、天井２０３や壁２０４の複数の位置で計測しているとき、温度差算出手段５３はその複数の計測結果の平均値あるいは中央値を高天井空間３００の温度としてよい。さらに複数の計測結果から標準偏差を算出し、その標準偏差に基いて決定される条件(例えば、平均値からの差が標準偏差の三倍以上)によって、誤計測と考えられる値を排除し、そのうえで平均値を算出するなどの処理を行ってもよい。なお床２０６の複数の位置での温度の計測結果がある場合、上記処理は床２０６の温度に対しても適用してよい。

記憶手段５４は、空調システム１０００を動作させるための制御プログラムを記憶している。より具体的には、記憶手段５４は、圧縮機１、室外送風手段３、膨張弁４、室内送風手段６、風向設定手段７、距離計測手段１０、温度計測手段１１、及び吸い込み温度計測手段１２を動作させるプログラムを記憶している。加えて記憶手段５４は、距離計測手段１０、温度計測手段１１、及び吸い込み温度計測手段１２の計測結果と、高天井検知手段５１、床検知手段５２、及び温度差算出手段５３の処理の結果と、端末７０への人の入力結果も記憶している。

運転制御手段５５は、空調システム１０００の運転動作全般を制御するために、空調システム１０００を構成する各要素に対し指令を発する。具体的には、運転制御手段５５は圧縮機１、室外送風手段３、膨張弁４、室内送風手段６、風向調整手段７、距離計測手段１０、温度計測手段１１、及び吸い込み温度計測手段１２に対して指令を発する。これにより空調システム１０００を構成する各要素が動作し、空調システム１０００の機能が発揮される。

このとき、運転制御手段５５が発する指令の内容は、少なくとも高天井検知手段５１、床検知手段５２、及び温度差算出手段５３の処理の結果と、端末７０への人の入力と、記憶手段５４に記憶された制御プログラムとに基いて決定される。

続いて、空調システム１０００の動作について説明する。図８は空調システム１０００の動作例を表すフローチャートである。なお重複する説明は適宜簡略化或いは省略する。

図８に示される空調システム１０００の動作は、人によって端末７０に暖房運転開始の指令が入力されることで開始される。このとき、人により少なくとも室内空気の温度調整の目標温度が指定される。目標温度は記憶手段５４に記憶される。その後、直ちにＳ１０１が開始される。

Ｓ１０１では、吸い込み温度計測手段１２が室内機１００に吸い込まれる室内空気の温度を計測する。吸い込み温度計測手段１２が計測した温度は記憶手段５４に記憶される。

Ｓ１０２では、高天井検知手段５１が高天井空間３００の有無を検知し、その範囲を検知する。さらに床検知手段５２が床２０６の範囲を検知する。まず距離計測手段１０が、室内を走査し距離データを取得する。取得された距離データは高天井検知手段５１と床検知手段５２に送信される。

次に高天井検知手段５１は、上記距離データを分析する。具体的には、上記距離データのうち距離計測手段１０の上下方向角度が上向きであった場合のデータを抽出し、そのデータが有意な複数の群に分けられるかで高天井空間３００の有無を検知する。高天井空間３００が存在する場合、高天井検知手段５１は、室内機１００から壁２０５までの距離と、上室内機１００から天井２０１と高天井空間３００の境目までの距離とから、高天井空間３００の範囲も検知する。

なお、Ｓ１０２で室内に高天井空間３００が存在せず単一高さの天井しかない場合でも空調システム１０００は動作を継続する。高天井空間３００が存在する場合と、存在しない場合とでは、動作に共通する部分があるため以下説明は必要な部分についてのみ行う。

続いて床検知手段５２は、床２０６の範囲を検知する。床検知手段５２は、距離計測手段１０が計測した距離データから床２０６の範囲を特定する。具体的には、距離計測手段１０の上下方向角度が下方向であった時のデータを抽出し、上下方向角度を上方向に変更していったときに、室内機１００からの距離が増加し続ける範囲を床２０６だと検知する。高天井検知手段５１と床検知手段５２の処理の結果は温度差算出手段５３、記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。

Ｓ１０３では、温度計測手段１１は室内を走査し温度分布を計測する。温度計測手段１１は、少なくとも高天井空間３００と床２０６の温度を計測する。温度計測手段１１が計測した温度データは温度差算出手段５３、記憶手段５４、及び運転制御手段５５に送信される。

なお高天井空間３００が存在しない場合、温度計測手段１１は天井の温度を計測する。後述するＳ１１１などの空調システム１０００の動作で、高天井空間３００の温度を用いる場合には、代わりに上記天井の温度を用いる。

Ｓ１０４では温度差算出手段５３が、高天井空間３００と床２０６の温度差である室内温度差を算出する。温度差算出手段５３は、高天井検知手段５１及び床検知手段５２の処理の結果と、温度計測手段１１の計測結果から、高天井空間３００及び床２０６の温度を抽出する。温度差算出手段５３は抽出した高天井空間３００の温度から床２０６の温度を減じることで、室内温度差を算出する。算出された室内温度差は、記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。

なお室内に高天井空間３００が存在しない場合、天井の温度から床の温度を減じることで室内温度差を算出する。後述するＳ１１２などで、高天井空間３００が存在する場合の室内温度差と、存在しない場合の室内温度差とは、空調システム１０００の動作上区別はされない。

Ｓ１０５では、運転制御手段５５が室内の温調が必要か判断する。まず吸い込み温度計測手段１２が室内機１００に吸い込まれる室内の空気の温度を計測する。計測された温度は記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。次に運転制御手段５５は、記憶手段５４を参照し、スタート時に設定された目標温度とＳ１０１で計測された室内空気の温度を比較する。室内空気の温度が目標温度未満であれば、運転制御手段５５は温調が必要と判断し、Ｓ１０６に進む。一方、室内空気の温度が目標温度以上であれば、運転制御手段５５は温調が必要ないと判断し、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０６では、運転制御手段５５は、空調システム１０００を温調有り暖房運転で動作させる。温調有り暖房運転では、運転制御手段５５は圧縮機１、室外送風手段３、膨張弁４、室内送風手段６、及び風向調整手段７を動作させ、室温が目標温度に等しくなるよう加熱された空気を室内に供給する。

Ｓ１０７では、運転制御手段５５は、空調システム１０００を温調無し運転で動作させる。温調無し運転とは、例えば送風運転である。送風運転では、運転制御手段５５は室内送風手段６と風向調整手段７だけを動作させる。これにより、室内機１００から室内空気と同じ温度の気流が吹き出される。

Ｓ１０８では、運転制御手段５５は、Ｓ１０６あるいはＳ１０７で実行された空調システム１０００の運転を所定の時間継続する。ここで所定の時間とは任意の時間でよく、例えば１０秒間、１分間又は１０分間である。所定の時間が経過後、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９では、吸い込み温度計測手段１２は再び室内機１００に吸い込まれる室内の空気の温度を計測する。計測された温度は記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。なお、このとき記憶手段５４はＳ１０１で計測された温度と、Ｓ１０９で計測された温度との両方を記憶する。

Ｓ１１０では運転制御手段５５は、空調システム１０００が温調有り暖房運転で動作しているかを判定する。具体的には、運転制御手段５５は圧縮機１などの制御状態を参照し、空調システム１０００が温調有り暖房運転で動作しているかを判断する。空調システム１０００が温調有り暖房運転で動作していると判断された場合、Ｓ１１１に進む。一方、空調システム１０００が温調有り暖房運転で動作していないと判断された場合、Ｓ１２０に進む。

Ｓ１１１では、温度計測手段１１は再び高天井空間３００と床２０６の温度を計測する。このとき、高天井空間３００と床２０６の温度を計測する位置は、Ｓ１０３で温度の計測を行った位置と同一にすることが望ましい。計測された温度は記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。

Ｓ１１２では、温度差算出手段５３は室内温度差の時間変化を算出する。温度差算出手段５３は、まずＳ１１１で計測された高天井空間３００の温度から床２０６の温度を減じ室内温度差を算出する。この室内温度差と、記憶手段５４に記憶されたＳ１０４で算出された室内温度差とを比較し、室内温度差の時間変化を算出する。

より具体的には、温度差算出手段５３は、Ｓ１１１の温度を基に算出された室内温度差をΔＴ（ｎ＋１）、Ｓ１０４で算出された室内温度差をΔＴ（ｎ）、ΔＴ（ｎ＋１）を算出した時刻をｔ（ｎ＋１）、ΔＴ（ｎ）を算出した時刻をｔ（ｎ）として、下記計算式（ｉｉ）により室内温度差の時間変化を算出する。

（ΔＴ（ｎ＋１）-ΔＴ（ｎ））／（ｔ（ｎ＋１）-ｔ（ｎ））・・・（ｉｉ）

算出された室内温度差の時間変化は、記憶手段５４及び運転制御手段５５に送信される。

Ｓ１１３では、運転制御手段５５はＳ１１２で算出された室内温度差の時間変化が、所定の第１閾値ΔＴｈ１以上であるかを判定する。室内温度差の時間変化がΔＴｈ１以上である場合、Ｓ１１７に進む。Ｓ１１７では、空調システム１０００は温度差低減モード１で動作する。なお温度差低減モード１の詳細は後述する。一方、室内温度差の時間変化がΔＴｈ１未満である場合、Ｓ１１４に進む。

Ｓ１１４では、運転制御手段５５はＳ１１２で算出された室内温度差の時間変化が、所定の第２閾値ΔＴｈ２以上であるかを判定する。ここで第２閾値ΔＴｈ２は、第１閾値ΔＴｈ１より小さい。室内温度差の時間変化がΔＴｈ２以上である場合、Ｓ１１８に進む。Ｓ１１８では、空調システム１０００は温度差低減モード２で動作する。なお温度差低減モード２の詳細は後述する。一方、室内温度差の時間変化がΔＴｈ２未満である場合、Ｓ１１５に進む。

Ｓ１１５では、運転制御手段５４はＳ１１２で算出された室内温度差が、所定の第３閾値ΔＴｓ１以上であるかを判定する。室内温度差がΔＴｓ１以上である場合、Ｓ１１９に進む。Ｓ１１９では、空調システム１０００は温度差低減モード３で動作する。なお温度差低減モード３の詳細は後述する。一方、室内温度差がΔＴｓ１未満である場合、Ｓ１１６に進む。

上記説明したＳ１１３、Ｓ１１４、及びＳ１１５は、高天井空間３００と床２０６の間の温度差が時間経過とともに拡大しているか、拡大しているならばどの程度の速さで拡大しているかを検知するための処理である。例えば、Ｓ１１３では室内温度差が急速に拡大しているかが判断される。一方、Ｓ１１４とＳ１１５ではそれぞれ室内温度差が緩やかに拡大しているか、室内温度差はあるが拡大していないかが判断される。これは後述するように、室内温度差の拡大度合に応じて、空調システム１０００の動作を変更するためである。Ｓ１１３、Ｓ１１４、及びＳ１１５のような処理は、必ずしも３段階で行う必要はないが、室内の状態を反映して空調システム１０００を制御することができるので、複数段階あることが望ましい。

Ｓ１１６では、運転制御手段５５は、空調システム１０００を温調有り暖房運転で動作させる。このときの空調システム１０００の動作はＳ１０６の動作と同じである。またＳ１１６では、Ｓ１０９で計測された室内の空気の温度とスタート時に定められた目標温度とに基いて、Ｓ１０５の処理を行ってもよい。この場合、処理の結果に応じて温調無し運転を行うようにしてもよい。

Ｓ１１６、Ｓ１１７、Ｓ１１８，あるいはＳ１１９が実行された後、所定の時間経過後に空調システム１０００の動作はＳ１０９に戻る。Ｓ１０９に戻った後、空調システム１０００は上記説明した動作を繰り返す。

Ｓ１１０で運転制御手段５５が、空調システム１０００が温調有り暖房運転で動作していないと判断した場合、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０では直前のＳ１０９で計測された室内の空気の温度が、一つ前に計測された室内の空気の温度未満であるかを判定する。例えば、Ｓ１０９が合計三回実行されている場合は、三回目のＳ１０９で計測された室内の空気の温度が、二回目のＳ１０９で計測された室内の空気の温度未満であるかを判定する。直前のＳ１０９で計測された室内の空気の温度が、一つ前に計測された室内の空気の温度未満である場合、Ｓ１２１に進む。一方、直前のＳ１０９で計測された室内の空気の温度が、一つ前に計測された室内の空気の温度未満でない場合、Ｓ１１１に進む。Ｓ１１１以下の空調システム１０００の動作は上記説明したとおりである。

Ｓ１２１では、運転制御手段５５は、空調システム１０００を温調優先の暖房運転で動作させる。温調優先の暖房運転は、室内の空気の温度を目標温度に到達させることを優先する。なお温調優先の暖房運転の詳細は後述する。Ｓ１２１が実行された後、処理はＳ１０９に戻る。

続いて、Ｓ１１７、Ｓ１１８、及びＳ１１９における温度差低減モード１～３と、Ｓ１２１における温調優先の暖房運転について説明する。Ｓ１１７、Ｓ１１８、及びＳ１１９で実行される温度差低減モード１～３は、室内温度差を低減することを目的としている。なお、上記説明したように、Ｓ１１７、Ｓ１１８、及びＳ１１９のいずれが実行されるかは、Ｓ１１３、Ｓ１１４、及びＳ１１５の判定結果に依る。また温調優先の暖房は、室内温度差の低減よりも室温を目標温度に到達させることを優先している。

図９は、温度差低減モード１が実施されるＳ１１３の判定条件を示す図である。また、図１０は室内温度差と経過時間との関係において、温度差低減モード１～３が実施される条件を示す図である。また、図１１は温度差低減モード１～３と、温調優先の暖房運転が実施される条件、各運転での制御対象、及び制御内容を示す図である。以下では、各運転モードが実施される条件について詳細に説明した後、温度差低減モード１～３及び温調優先の暖房運転の制御対象及び制御内容を説明する。

図９は、人により暖房運転が開始されてからの時間と、高天井空間３００の温度、床２０６の温度、及び室内温度差とを示す図である。また、図９には上記の値から求められる１時間当たりの室内温度差の変化も示している。

図９では、室内温度差は暖房運転が開始したとき１．５℃であり、暖房運転開始１５分後では２．０℃になり、暖房運転開始後３０分では２．５℃になっている。ここで、時間あたりの室内温度差変化は２．０℃／ｈとなる。ここで例えば第１閾値ΔＴｈ１が１．５℃／ｈであるならば、上記室内温度差の時間変化はΔＴｈ１より大きい。このような条件が満たされた場合、温度差低減モード１が実行される。なお図９に示す値は一例であり、温度差低減モード１が実施される条件は図９の例に限らない。例えば、暖房運転が開始されてから１時間後の室内温度差と、２時間後の室内温度差とを比較して上記判断を行ってもよい。また温度差低減モード２は、室内温度差の時間変化が第２閾値ΔＴｈ２以上の場合に実行される。

図１０は、人により暖房運転が開始されてからの時間と、室内温度差の関係を示す図である。図１０の線Ｓ１、Ｓ２はそれぞれ室内温度差が時間とともに急速に拡大している場合と、緩やかに拡大している場合の例を示している。また線Ｓ１１は室内温度差の時間変化がΔＴｈ１に等しい場合を示し、線Ｓ１２は室内温度差の時間変化がΔＴｈ２に等しい場合を示す。

図１０において、線Ｓ１１より上側の薄いハッチングが付された領域Ａ１内では、室内温度差が急速に拡大している。室内温度差が線Ｓ１のように変化した場合は、室内温度差の時間変化がΔＴｈ１より大きいため、温度差低減モード１が実行される。一方、線Ｓ１１と線Ｓ１２に挟まれた濃いハッチングが付された領域Ａ２内では、室内温度差は緩やかに拡大していく。このとき、室内温度差の時間変化はΔＴｈ１より小さく、ΔＴｈ２より大きいので、室内温度差が線Ｓ２のように変化した場合は、温度差低減モード２が実行される。さらに、線Ｓ１２より下側の領域Ａ３内で室内温度差が変化する場合、温度差低減モード３又は温調有り暖房運転が実施される。

なお、領域Ａ３ではあくまでも室内温度差の時間変化が小さい場合であって、室内温度差が無いことを示すわけではない。温度差低減モード３は、室内温度差の時間変化が小さいが、室内温度差自体は第３閾値ΔＴｓ１以上の場合に実行される。また上記温度差低減モード１～３の実施条件に対し、温調優先の暖房運転は、吸い込み温度計測手段１２によって計測される室内の空気の温度の時間変化を参照し、室内の空気の温度が時間とともに低下している場合に実行される。

続いて図１１を参照し、温度差低減モード１～３と、温調優先の暖房運転の制御対象及び制御内容について説明する。Ｓ１１７の温度差低減モード１では、運転制御手段５５は圧縮機１の周波数をＦ１だけ低下させる。これにより、空調システム１０００の暖房能力が小さくなるので、室内機１００から吹き出される空気の温度が低下する。室内温度差が時間とともに増大する理由の一つは、室内機１００から吹き出される暖かい空気が、室内の空気との密度差により吹き上がってしまうことである。室内機１００から吹き出される空気の温度が低下すると、室内の空気との密度差が小さくなるので、床２０６付近まで暖かい空気が届くようになり室内温度差の低減が達成される。

さらにＳ１１７では、運転制御手段５５は室内送風手段６の回転数をｆ１だけ増加させる。また運転制御手段５５は風向調整手段７を制御し、室内機１００から吹き出す気流の上下方向を、下方向に少なくとも１段階以上変更する。これにより、温度差低減モード１の実行前よりも下方向に強い気流が生成され、暖かい空気が床２０６付近に到達しやすくなる。さらに、室内機１００から下方向に強い気流が吹き出されることで、室内全体に上下方向の空気の流れが生成される。これにより、温度の高い高天井空間３００の空気と、温度の低い床２０６付近の空気とが攪拌され室内温度差のさらなる低減が達成される。

なお、Ｓ１１７において制御対象の変更値は室内機１００の取り付け位置や高天井空間３００の位置によって決定するようにしてもよい。例えば、図２（ａ）では室内機１００にから離れた位置に高天井空間３００が存在し、図２（ｃ）では室内機１００の上に高天井空間３００が存在する。このとき、図２（ａ）のような場合は、気流の方向を１段階だけ変化させ、図２（ｃ）のような場合は、気流の方向を２段階以上変化させるようにしてもよい。上記のような制御を行うことで、図１２（ａ）、（ｂ）で後述するように高天井空間３００と床２０６付近の空気をより効率的に混合させることができる。

Ｓ１１８の温度差低減モード２では、運転制御手段５５は圧縮機１の周波数をＦ２だけ低下させる。このとき、Ｆ２はＦ１より小さい。これは温度差低減モード２が実行される場合、時間経過による室内温度差の拡大は緩やかであり、空調システム１０００の動作状態を大きく変えなくても室内温度差の低減が達成できるからである。圧縮機１の周波数の低下度合を小さくすることで、室内機１００から吹き出される気流の温度を必要以上に低下させることがなくなる。

さらにＳ１１８では、室内送風手段６の回転数をｆ２だけ増加させるとともに、風向調整手段７を制御して室内機１００から吹き出す気流の上下方向を下方向に少なくとも１段階以上変更する。このとき、ｆ２はｆ１より小さい。これは時間経過による室内温度差の拡大が緩やかなので、必要以上に風速を上げすぎないためである。

Ｓ１１９の温度差低減モード３では、運転制御手段５５は、圧縮機１の周波数をＦ３だけ低下させる。このとき、Ｆ３はＦ２より小さい。温度差低減モード３が実行される場合、室内温度差の時間変化は小さく、室内の空気の状態は安定していると考えられる。そのため、空調システム１０００の動作状態を大きく変更せずとも、安定した状態を崩すことによって室内温度差が低減できるからである。

同様にＳ１１９では、運転制御手段５５は室内送風手段６の回転数をf３だけ増加させ、風向調整手段７を制御して室内機１００から吹き出す気流の上下方向を下方向に少なくとも１段階以上変更する。このとき、ｆ３はｆ２より小さい。これは上下方向の空気の攪拌が弱くても室内温度差が低減されるからである。

なお、上記説明した温度差低減モード１～３が実行される際、必ずしも圧縮機１の周波数の低下と、室内送風手段６の回転数の増加と、風向調整手段７の方向の変化とのすべてを実行する必要はない。例えば、まず室内送風手段６の回転数の増加と、風向調整手段７の方向の変化だけを行い、室内温度差が低減されるかを判定するようにしてもよい。この場合、室内温度差が十分低減されれば、圧縮機１の周波数を低下させる必要はない。また圧縮機１、室内送風手段６、及び風向調整手段７の設計上、条件を変更できない場合は条件を変更しなくともよい。

空調システム１０００がＳ１１７～Ｓ１１９の温度差低減モード１～３のいずれかで動作している場合、所定の時間経過後に処理はＳ１０９に戻る。Ｓ１１２の処理が再び行われると、上記説明した室内温度差の時間変化について改めて判定を行い、温度差低減モード１～３のいずれかあるいは温調有り暖房運転が実行される。これを繰り返すことによって、室内温度差の時間変化に基づいて、適宜最適な運転が実行される。

図１２（ａ）、（ｂ）は空調システム１０００が温度差低減モード１～３で動作しているときの、室内の状態の一例を示す図である。図１２（ａ）のような場合、温度差低減モード１～３では、室内機１００から下向きの気流４００が吹き出される。気流４００は、室内全体で強い上下方向の空気の攪拌を発生させる。これにより高天井空間３００に滞留していた暖気５００が生活空間３０１の空気と混合される。これにより室内温度差が低減される。

また図１２（ｂ）では室内機１００は壁埋ビルトイン型である。この場合、温度差低減モード１～３の制御対象の変更値を、室内機１００と高天井空間３００相対的な位置によって決定するようにしてもよい。例えば気流の方向でいえば、図１２（ａ）のように室内機１００と高天井空間３００が離れているときは気流の方向を下方向に１段階だけ変更し、図１２（ｂ）のように室内機１００と高天井空間３００が近い場合は、気流の方向を上方向に２段階以上変更するようにしてもよい。このとき図１２（ａ）では室内機１００から距離のある高天井空間３００まで届く気流が形成され、図１２（ｂ）では高天井空間３００に特に強い上下方向の気流が形成される。このように温度差低減モード１～３の制御対象の変更値を、室内機１００と高天井空間３００相対的な位置によって決定することで、高天井空間３００の暖気と床２０６付近の空気が効率よく混合する。

なお高天井空間３００が存在しない場合についても、温度差低減モード１～３の動作は同じである。この場合、天井付近に溜まっていた暖気が生活空間の空気と混合されることになり、室内の上下方向の温度差は低減される。

再び図１１を参照すると、Ｓ１２１において空調システム１０００が温調優先の暖房運転で動作する場合、運転制御手段５５は圧縮機１の周波数をＦ４だけ上昇させる。これにより、空調システム１０００の暖房能力が上昇し、室内機から吹き出される気流の温度が高くなる。この温度が高い気流によって、室内の空気が温められ室温の低下を回避することができる。なお温調優先の暖房運転において、室内送風機６の周波数及び風向調整手段７の方向は変化させなくともよい。

以上説明したように、空調システム１０００は高天井空間３００と床２０６との温度差を室内温度差として算出する。さらに、算出した室内温度差が第３閾値ΔＴｓ１未満であれば、温調有り暖房運転を実行する。一方、室内温度差が第３閾値ΔＴｓ１以上であれば、空調システム１０００は温度差低減モード３を実行する。これにより、室内において上下方向に空気の攪拌が発生し、高天井空間３００に滞留していた暖気５００が生活空間３０１の空気と混合される。結果、室内温度差を低減することができ、人の快適性の向上や省エネが達成される。

さらに空調システム１０００は室内温度差の時間変化を算出する。空調システム１０００は室内温度差の時間変化が第１閾値ΔＴｈ１以上の場合は温度差低減モード１で動作し、第２閾値ΔＴｈ２以上の場合は温度差低減モード２で動作する。これにより室内温度差が時間とともに拡大しているときは、室内の上下方向の空気の攪拌がより強くなり、室内温度差を効率よく低減することができる。結果、人の快適性の向上や省エネが達成される。

加えて、空調システム１０００は室内の空気の温度が時間とともに低下した場合は、温調優先の暖房運転を実行する。これにより、室内の空気の温度が低下し、人の快適性が損なわれることを回避することができる。

なお以上説明した空調システム１０００はあくまでも一例であり、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

例えば、本実施の形態は室内機１００が床置き型であっても適用可能である。

図１３は室内機１００が床置き型である場合の空調システム１０００の機能を示す図である。床２０６上に配置された室内機１００から上向き気流４０１が吹き出されており、上向き気流４０１により高天井空間３００に滞留する暖気５００が生活空間３０１の空気と混合される。

さらに、空調システム１０００には現在の運転状態を知らせる報知手段を備えてもよい。この場合、報知手段は例えば端末７０に、空調システム１０００が温度差低減モード１～３、温調有り暖房運転、温調無し暖房運転、温調優先の暖房運転のいずれで動作しているかを表示する。これにより人は空調システム１０００の動作状況を知ることができる。

さらにこの場合、人が空調システム１０００の運転状態を切り替えられるようにする機能を端末７０に持たせてもよい。空調システム１０００は、人に選択された運転状態で動作する。これにより、空調システム１０００はより人の意に沿った運転をすることが可能となる。

実施の形態２
図１４、図１５、及び図１６を参照しながら、本開示の実施の形態２について説明する。以下では、本実施の形態に係る空調システム１０００について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態１と同一である。

図１４は本実施の形態における制御手段５０の構成を示す図である。本実施の形態における制御手段５０は、図６に示す実施の形態１の制御手段５０の構成に加えて、室内にいる人を検知するための人検知手段５６を備える。

また本実施の形態では温度計測手段１１は、床２０６と、高天井空間３００を構成する天井２０３や壁２０４を含む範囲の温度に加え、人を検知するために、床２０６と高天井空間３００の間の生活空間３０１の温度についても計測を行う。具体的には、温度計測手段１１は壁２０４と壁２０５の境目から壁２０５と床２０６の境目まで手についても温度を計測する。計測された温度は温度差算出手段５３、運転制御手段５４、記憶手段５５、及び人検知手段５６に送信される。

人検知手段５６は、温度計測手段１１が計測した上記温度を基に人を検知する。なお、室内の温度分布から人を検知する技術は公知技術として開示されている。例えば、人の頭部は室内では露出されることが多く、その温度は年齢、性別による影響が少なくほぼ３６度程度であるため、これを利用して人を検知する技術が開示されている。本実施の形態においても同様の方法により人を検知してもよい。

また人検出手段５６は、室内に人がいると検出した場合、室内機１００から見た上記人がいる方向も検知する。これは後述するように、温度差低減モード１～３を実施する場合に、人に気流が直接当たって快適性を低下させることを防止するためである。人検知手段５６の検知結果は、運転制御手段５４及び記憶手段５５に送信される。

続いて、本実施の形態における空調システム１０００の動作を説明する。図１５は本実施の形態における空調システム１０００の動作を示すフローチャートである。図８にフローチャートと比較すると、図１５ではＳ１１１がＳ２０１に置き換えられ、さらにＳ２１１の後にＳ２０２が追加されている。

Ｓ２０１では温度計測手段１１は、高天井空間３００の温度、床２０６の温度、及び生活空間３００の温度も計測する。計測した温度は温度差算出手段５３、運転制御手段５４、記憶手段５５、及び人検知手段５６に送信される。

Ｓ２０２では人検知手段５６はＳ２０１で計測された生活空間３００の温度から、人を検知する。人検知手段５６は例えば、上記計測された温度を基に室内に人の頭部と思われる部位が存在しているかによって、人を検知する。さらにこの時、人検知手段５６は室内機１００から見た、人が存在する方向も検知する。人検知手段５６の検知結果は運転制御手段５４及び記憶手段５５に送信される。

Ｓ１１７、Ｓ１１８、及びＳ１１９では実施の形態１と同様に、温度差低減モード１～３が実行される。ただし、本実施の形態における温度差低減モード１～３の制御対象及び変更値は、実施の形態１と異なる。

図１６は、本実施の形態における温度差低減モード１～３の制御対象と変更値を示す図である。本実施の形態では、Ｓ２０２において人が検出された場合、温度差低減モード１～３で気流の上下方向に加えて、気流の左右方向も変更する。具体的には、温度差低減モード１～３において、運転制御手段５５は風向調整手段７を制御して、室内機１００から吹き出す気流の左右方向を人がいない方向に変更する。なおこのとき、そのほかの制御対象と変更値は実施の形態１と同様でよい。

以上説明したように、本実施の形態の空調システム１０００は、室内に人がいることを検知し、温度差低減モード１～３での気流の左右方向を人がいない方向に調整する。これにより、温度差低減モード１～３を実行する場合に、速度の大きい気流が人に直接あたることがなくなり、人の快適性が向上する。

また、本実施の形態において空調システム１０００は下記のような動作をしてもよい。図１５に示すフローチャートにおいて、Ｓ２０２で人検知手段５６が人を検知した場合、Ｓ１１６に進み、人を検知しなかった場合Ｓ１１２に進むようにしてもよい。この場合、室内に人が存在する場合温度差解消モード１～３は実行されなくなる。これにより、温度差低減モード１～３を実行する場合に、速度の大きい気流が人に直接あたることがより確実になくなり、人の快適性が向上する。

実施の形態３
図１７、１８を参照しながら、本開示の実施の形態３について説明する。以下では、本実施の形態に係る空調システム１０００について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態１と同一である。

図１７は本実施の形態における制御手段５０の構成を示す図である。本実施の形態における制御手段５０は、実施の形態１における制御手段５０の構成に加え、人の入室を予見する入室予見手段５７を有する。

入室予見手段５７は、例えば人が所有するスマートフォンやウェアラブル端末と通信することが可能で、ＧＰＳ(商標登録)などを利用して、少なくとも室内機１００が設置された室内にいない人の位置を検知する。さらに、検知した人の位置の時間変化から、室内機１００が設置された室内に人が入室することを予見する。

具体的には、入室予見手段５７は所定の時間間隔（例えば５分）で、人の位置を検知する。このとき、人が室内機１００の設置された室内から所定の距離（例えば５［ｋｍ］）以内におり、かつ室内に近づいているとき、入室予見手段５７は人が室内に入室することを予見する。予見された結果は、運転制御手段５４及び記憶手段５５に送信される。

続いて、本実施の形態の空調システム１０００の動作について説明する。図１８は本実施の形態における空調システム１０００の動作を示すフローチャートである。

Ｓ３０１では、入室予見手段５７は人が室内に入室することを予見する。具体的には、入室予見手段５７は少なくとも２つの異なる時刻で人の位置を検知し、人が室内から所定の距離に存在し、かつ時間経過とともに室内に近づいているとき人が室内に入室すると予見する。入室予見手段５７が人の入室を予見した場合、Ｓ１０２に進む。一方、入室予見手段５７が人の入室を予見しなかった場合、所定の時間間隔（例えば１０分）でＳ３０１の処理を繰り返す。

Ｓ３０２では、Ｓ１０４で温度差算出手段５３が算出した室内温度差が、第３閾値ΔＴｓ１以上であった場合、Ｓ３０４に進む。一方、上記室内温度差が第３閾値ΔＴｓ１未満であった場合、Ｓ３０３に進む。なおＳ３０２においては、必ずしも第３閾値ΔＴｓ１と室内温度差とによって判断を行う必要はなく、第３閾値ΔＴｓ１と異なる所定の第４閾値ΔＴｓ２と室内温度差とによって判断を行ってもよい。

Ｓ３０３では、運転制御手段５４は空調システム１０００の動作を停止する。なおこの時運転制御手段５４は、圧縮機１、室外送風手段３、膨張弁４、室内送風手段６、及び風向調整手段７の動作を停止させる一方、少なくとも温度計測手段１１、温度差算出手段５３の動作は継続する。空調システム１０００の動作が停止した後、Ｓ１０３に戻る。

Ｓ３０４では、空調システム１０００は温度差低減モード４で動作する。温度差低減モード４では、運転制御手段５４は室内送風手段６及び風向調整手段７を動作させる。このとき、室内送風手段６の室内ファン回転数は特に限定せず、例えば所定の一定の値でもよく、室内機１００から高天井空間３００までの距離に応じて決定するようにしてもよい。さらに風向調整手段７は、少なくとも水平以外の方向に向けて気流が吹き出されるよう制御される。図４の例でいえば、風向調整手段７は上下風向２～５のいずれかの状態に制御される。なお、実施の形態１の温度差低減モード１～３と同様に、風向調整手段７の向きを室内機１００と高天井空間３００の間の距離に応じて決定するようにしてもよい。

これにより、温度差低減モード４においては室内機１００から下方向の気流が吹き出され、さらに室内全体に上下方向の空気の流れが生成される。これにより、高天井空間３００の暖気と生活空間３０１空気とが混同され、室内温度差が解消する。

Ｓ３０５では、入室予見手段５７は人が室内に入室したかを判断する。具体的には、人が室内機１００の前方かつ室内機１００から所定の距離（例えば５［ｍ］）以内にいる場合に人が室内に入室したと判断する。室内に人が入室した場合、空調システム１０００の動作はＳ３０６で図８に示す実施の形態１の動作に切り替わる。このとき、空調システム１０００の目標温度は、例えば前回実施の形態１の動作で空調システム１０００が動作した時の目標温度などとしてもよい。一方、室内に人が入室していない場合、Ｓ１０３に戻る。

以上説明したように、本実施の形態の空調システム１０００は、人が室内に入室することを予見する。人の入室が予見され、かつ室内温度差が第３閾値ΔＴｓ１以上であるとき、空調システム１０００は温度差低減モード３を実行する。これにより、例えば人が外出先から室内に戻ってくるとき、空調システム１０００はあらかじめ高天井空間３００に滞留している暖かい空気と、生活空間３００の空気とを混合させておく。これにより、人が帰宅したとき生活空間３００の空気の温度はすでに上昇しているので、人の快適性が向上する。

なお、本実施の形態における空調システム１０００の動作を、実施の形態２における空調システム１０００の動作と組み合わせることも可能である。この場合、Ｓ３０６では空調システム１０００の動作は、図１５に示す実施の形態２の動作に切り替わる。また、この場合Ｓ３０５において人が入室したかの判断は、人検知手段５６により行ってもよい

１ 圧縮機、 ２ 室外熱交換器、 ３ 室外送風手段、 ４ 膨張弁
５ 室内熱交換器、 ６ 室内送風手段、 ７ 風向調整手段、 １０ 距離計測手段
１１ 温度計測手段、 １２ 吸い込み温度計測手段、 ２１ モータ本体
２２ モータ軸、 ２３ 支持部材、 ２４ 超音波式距離センサ、 ３０ 筐体
３１ 吸い込み口、 ３２ 吹き出し口、 ５０ 制御手段、 ５１ 高天井検知手段
５２ 床検知手段、 ５３ 温度差算出手段、 ５４ 記憶手段、 ５５ 運転制御手段
５６ 人検知手段 ７０ 端末、 １００ 室内機、 １０１ 室外機
２００、２０２、２０４、２０５ 壁 ２０１、２０３ 天井、 ２０６ 床
２０７ 天井２０１の水平延長線、 ３００ 高天井空間、 ３０１ 生活空間
４００ 気流、 ４０１ 上向きの気流、５００ 暖気、 １０００ 空調システム

Claims (10)

1. 室内機と、
   室内に高さが異なる複数の天井が存在する場合に、前記複数の天井のうち最も低い天井より高い位置の高天井空間を検知する高天井検知手段と、
   床を検知する床検知手段と、
   前記高天井空間及び前記床の表面温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度計測手段が検知した、前記高天井空間の温度と前記床の表面温度の温度差を算出する温度差算出手段と、
   前記温度差算出手段が算出した前記温度差が、第１閾値未満の場合あらかじめ定められた運転条件に従って第１気流を発生させ、前記温度差が前記第１閾値以上の場合、少なくとも前記第１気流より温度が低いか、あるいは、上下方向の速度成分が大きい第２気流を生成する制御を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする空調システム。
2. 前記室内機から前記複数の天井までの距離を計測する距離計測手段を備え、
   前記高天井検知手段は、前記距離計測手段が計測した、前記室内機から前記複数の天井までの前記距離に基づき、前記高天井空間を検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 前記室内機から前記床までの距離及び前記室内機から壁までの距離を計測する距離計測手段を備え、
   前記床検知手段は、前記距離計測手段が計測した、前記室内機から前記床までの前記距離と、前記室内機から前記壁までの前記距離と、に基づき、前記床を検知する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記温度差算出手段は、少なくとも異なる２つ以上の時刻で前記温度差を計測し、前記異なる時刻で計測した前記温度差から、前記温度差の時間変化を算出し、
   前記制御手段は、前記温度差の時間変化が前記第１閾値と異なる第２閾値以上の場合、前記第２気流と温度、風向もしくは風速が異なる第３気流を生成する制御を行う
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空調システム。
5. 前記第３気流は、少なくとも前記第２気流より温度が低いか、あるいは、上下方向の速度成分が大きい
   ことを特徴とする請求項４に記載の空調システム。
6. 前記制御手段は、前記温度差の時間変化が前記第２閾値未満であり、少なくとも異なる２つ以上の時刻で計測された前記温度差のうち、最も後に計測された前記温度差が前記第１閾値以上の場合に前記第２気流を生成する制御を行う
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の空調システム。
7. ユーザーが設定した目標温度を取得する目標温度取得手段と、
   前記室内機に吸い込まれる室内の空気の温度を計測する吸い込み温度の計測手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第２気流もしくは前記第３気流のいずれかが生成されているときに、前記目標温度取得手段が取得した目標温度より前記吸い込み温度の計測手段が計測した室内の空気の温度が低い場合、前記第１気流より温度が高い第４気流を生成する制御を行う
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の空調システム。
8. 前記制御手段は、前記室内機と前記高天井空間との距離に応じて、前記第２気流及び前記第３気流の上下方向を変化させる制御を行う
   ことを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の空調システム。
9. 前記温度計測手段は、前記床と前記高天井空間との間の空間に存在する物体の表面温度を計測し、
   前記温度計測手段が計測した物体の表面温度から室内の人の存在を検知し、さらに、前記室内機から見た場合の人がいる方向を検知する人検知手段を備え、
   前記制御手段は室内に人が存在する場合、前記第２気流あるいは前記第３気流の左右方向を、前記人検知手段が検知した人がいる方向以外の方向に制御する
   ことを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の空調システム。
10. 室外にいる人の位置を検知し、前記室外にいる人の位置の時間変化から、室内に人が入室することを予見する入室予見手段を備え、
    前記制御手段は、前記入室予見手段が室内に人が入室することを予見し、かつ、前記温度差算出手段が算出した前記温度差が前記第１閾値より大きい場合、温度調整を行わず送風のみを行う第５気流を生成する制御を行う
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の空調システム。

Images