JPH02166335A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動温調機能の他、人の動きに応じた運転
制御機能を有する空気調和機に関するものである。

（従来の技術） 近年の空気調和機は、室内の温度を利用者の希望する設
定温度に近づけ、そしてこの温度に維持するように運転
を制御する自動温調機能を備えている。ところで室内に
おける利用者の行動状態は種々変化し、例えば大きな動
きを行った後には体温の上昇を生じることから、静止状
態で快適であった略設定温度の室温状態も、そのままで
は逆に暑苦しさを感じるものとなってしまう。

そこで本出願人は、人の動きを検出し、その検出結果に
応じて設定温度を変更する機能を有する空気調和機を先
に提案した（特願昭６３−２１９６９０号参照）。その
装置は、人体の体温相当の赤外線に感応する赤外線セン
サを備えると共に、室内に対して離散的な複数の検知ゾ
ーンを設定する集光レンズを設けて、室内における人の
動きに伴って、非検知ゾーンから上記検知ゾーンへの人
の出入りを生じたときの上記赤外線センサへの入射赤外
線量の変化を検出するように構成している。そして所定
時間内の変化回数を計数することによって、室内におけ
る人の動きの頻度、すなわち活動量を把握し、その結果
に基づいて、設定温度を自動的に変更する。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように人の動きに適応した制御を行うことによっ
て、より快適感を向上することが可能である。しかしな
がら、上記では検知ゾーンへの人の出入りの回数が同じ
であれば大きな動きも小さな動きも同質なものとして把
握されるために、体温の変化に対しては必ずしも的確に
追随した制御とはならない場合を生じ、このため充分に
満足し得る快適性が得られないという問題を生じている
。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、人の動きに伴う体温変化をより的確に検出すること
が可能であり、これによって空調快適性をさらに向上し
得る空気調和機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の空気調和機は、室内
から放射される赤外線が入射する赤外線センサ３と、上
記赤外線センサ３の出力から赤外線放射物の温度を求め
る温度検出手段４４と、上記赤外線センサ３の出力の所
定時間内における変化量を基準値と比較して人の存在を
判別する人検出手段４３と、人の存在が判別されたとき
の上記温度検出手段４４で求められる温度を人体表面温
度として記憶する記憶手段４２と、上記人体表面温度の
変化に基づいて空気調和機本体２０の運転を制御する運
転制御手段４５とを設けている。

また第２請求項記載の空気調和機は、上記第１請求項記
載の装置において、室内温度を設定温度に近づけるべく
上記空気調和機本体２０の運転を制御する上記運転制御
手段４５が、上記人体表面温度の上昇変化量が基準量を
超えた時に設定温度を低い温度に変更する設定温度変更
手段４８を有している。

なおこの明細書の中では、波長１〜１５μｍの赤外線を
対象とし、この赤外線に光に係る誘電を適宜用いて説明
する。

（作用） 上記第１請求項記載の空気調和機においては、室内の床
面等から放射される赤外線が赤外線センサ３に入射し、
その強度から床面等の温度が検出される。また検出する
領域に人がおり、人体から放射される赤外線が上記セン
サ３に入射する場合には、その人の動きに伴って上記セ
ンサ３への入射赤外線量が人体からの赤外線量と床面等
からの赤外線量との間で変動するものとなり、この入射
赤外線量の変化量を基準値と比較することによって、人
の存在が判別される。そして通常、空調室内は人体温度
よりも低い温度に調節されることから、上記入射赤外線
量の変化の中で、最大の赤外線量に応じる温度が人体表
面温度として同時に求められる。このように、上記にお
いては室内における人の検出がなされると共に、その人
の体温が直接的に検出されるので、この検出結果に基づ
いて運転を制御することで、空調快適性の向上を図るこ
とが可能となり、例えば第２請求項記載の空気調和機の
ように、人体表面温度の上昇変化量が大きくなったこと
が検出された場合に、設定温度を低く変更し、室温を低
下させることによって、体感温度の上昇が抑えられ、快
適な空調感を維持することが可能となる。

（実施例） 次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には、この発明の一実施例における空気調和
機の壁掛は形室内機（空気調和機本体）２０が一壁面に
取付けられた室内の模式図を示している。上記室内機２
０には、その前面パネルに吸込口２１と、この吸込口２
１の下側に吹出口２２とが形成され、この吹出口２２に
吹出風の吹出方向を制御するための水平フラップ２３、
垂直フラップ２４が設けられている。そして上記吸込口
２１の側部に赤外線検出装置Ｍが内装されている。

第３図には、上記赤外線検出装置Ｍの内部構成を示す断
面図を示しており、図において、ｌは、上記赤外線検出
装置Ｍの略箱形のケーシングであって、このケーシング
１の内部に立設されている回路基板２に、熱雷形の赤外
線センサ３がその受光面を上記ケーシングｌにおける前
面（第３図において下側の面）４に５Ｒませて取着され
ている。

そして上記前面４にはフレネルレンズより成る集光板５
が装着される一方、ケーシング１内に上記回路基板２を
囲う円筒状のドラム６が立設されている。このドラム６
の下端軸部には、第４図に示しているようにステップモ
ータ７が連結されている。

上記集光板５は、赤外線検出装置Ｍが例えば８畳間の壁
面に据付けられる室内機に内装される場合、第４図に示
すように、上下二段、左右三列の計６個の小レンズ部５
ａ〜５ｆを有するフレネルレンズにより構成される。こ
れらの小レンズ部５ａ〜５ｆは、第２図に示すように、
上記８畳間の室内において室内機２０の直下近傍を除く
床面を、上記室内機２０据付壁面からの前後方向に二分
割、左右方向に三分割した計６領域Ａ−Ｆにそれぞれ対
応して設けられ、領域Ａの床面や壁面、家具等から放射
される赤外線が小レンズ部５ａを通して、また領域Ｂ、
Ｃ，Ｄ、ＥＳＦからの各赤外線はそれぞれ小レンズ部５
ｂ、　５ｃ、　５ｄ、　５ｅ、　５ｆを通して、上記セ
ンサ３の受光面に集光するようになされている。

一方、第５図に示すように、前記ドラム６の円筒面には
、周方向に互いに離間すると共に上下方向に位置の異な
る小形状の第１、第２開口８．９と、さらに形状の大き
な第３開口１０とが形成されている。このドラム６を、
例えば第３図において左回転させる場合に、まず回転の
初期位置において、第３開口１０が集光板５とセンサ３
との間に位置し、このときには室内における全領域Ａ〜
Ｆからの赤外線が上記第３開口１０を通してセンサ３に
入射する。そして回転を開始すると、上記第３開口１０
が全入射光路から外れた時点で第１開口８が領域Ａから
の入射光路上に位置し、このとき、領域Ａからの赤外線
のみがセンサ３に入射する。次いでさらに回転させるこ
とによって上記センサ３への入射が領域Ｂ、Ｃからの赤
外線に順次切換えられる。そして第１開口８が領域Ｃか
らの入射光路上を超えた時点で、第２開口９が領域りか
らの入射光路上に位置し、したがってさらに回転させる
ことで、上記と同様に、センサ３への入射が領域り、Ｅ
、Ｆからの赤外線に順次切換わるようになされている。

次に上記構成の赤外線検出装置Ｍを有する空気調和機で
の運転の制御について説明する。第６図にはその制御ブ
ロック図を示しており、図のように、上記赤外線検出装
置Ｍの前記回路基板２上に、上記のようなドラム６の回
転制御と、センサ３に入射する赤外線量から各領域Ａ−
Ｆ毎の床面等の温度及び人の検出を行う制御回路３０が
構成されている。この制御回路３０において、センサ３
からの出力は、増幅回路３１、補正演算部３２で信号増
幅と補正とが行われた後、温度変換部３３において温度
信号に変換され、マイクロコンピュータの機能を有する
制’４１１　Ｉ　Ｃから成るシーケンス処理部３４に入
力される。上記補正演算部３２には、放射率補正回路３
５、センサ３の周囲温度による温度補正回路３６の他に
、センサ３の受光面への入射赤外線の入射角が各領域Ａ
−Ｆ毎に異なることを補正する赤外線入射エネルギ補正
回路３７、また床面までの距離や小レンズ部で規定され
る集光面積が各領域Ａ−Ｆ毎に異なることを補正する距
離・面積補正回路３８が設けられている。これらの赤外
線入射エネルギ補正回路３７と距離・面積補正回路３８
とには、各領域Ａ−Ｆ毎の検出操作開始時に、シーケン
ス処理部３４から検出しようとする領域に対応する補正
定数が入力される。

上記シーケンス処理部３４は、モータ駆動部４１に逐次
作動信号を出力し、これによってドラム６の回転角度位
置を制御する機能と、上記温度変換部３３での温度信号
から各領域Ａ−Ｆ毎の温度と人との検出操作を行い、そ
の結果を記憶部（記憶手段）４２に格納する機能とを有
しており、以下、上記シーケンス処理部３４での制御に
ついて第７図の制御フローチャートを参照して説明する
。

第７図のステップＳ１は検出領域の切換を行うステップ
であって、モータ駆動部４１に作動信号を出力し、これ
によりステップモータ７が作動されて、ドラム６は、ま
ず前記した第１開口８が領域Ａからの入射光路上に位置
するまで回転される。

次いでステップＳ２において上記した補正演算部３２に
領域Ａに対応する補正定数を出力した後、ステップＳ３
において、−領域当たりの検出操作時間ｔｌ　（例えば
３秒）の時間設定がなされているタイマｔｍｌの計時を
開始し、このタイマｔｍｌでの計時が設定時間ｔ１に達
するまで（ステップＳ５）、ステップＳ４で上記温度変
換部３３から入力される温度信号の読込を所定のサンプ
リング時間毎に繰返す。

次いでステップＳ６は、上記検出操作時間ｔ１の間に読
込まれた温度の中から最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍ
１ｎとの温度差を基準値ΔＴと比較するステ・ンプであ
る。検出領域Ａに人が存在せず、領域Ａにおける床面や
壁面、家具等の静止物からの放射赤外線のみが上記検出
操作時間ｔｌＯ間にセンサ３に入射している場合には、
数秒の検出操作時間の間では入射赤外線量に殆ど変化を
生じない。一方、動体である人が領域Ａにいる場合には
、この人の動きに伴って人体から放射される赤外線量と
、床面等からの放射赤外線量との間で上記センサ３への
入射赤外線量の変動を生じる。このことから、静止体の
みの場合と人がいる場合とを識別し得る基準値へＴと上
記温度差（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）とを比較することによ
って、人の有無を判別することが可能であり、また、人
の存在が判別された領域における高低温度によって、通
常、空調室内は人体温度よりも低い温調状態となされる
ことから、上記最高温度Ｔｍａｘが人体の表面温度とし
て、また最低温度Ｔｍ１ｎが床面等の背景温度としてそ
れぞれ求められることとなる。

そこで上記ステップＳ６において、温度差（ＴｍａｘＴ
ｍｉｎ）がΔＴを超えている場合には、ステップＳ７に
おいて記憶部４２における領域Ａに対応する人検出メモ
リに人の存在ありの確定信号を格納すると共に、ステッ
プＳ８において上記最高温度Ｔｍａｘを人体表面温度と
して、またステップＳ９において最低温度Ｔｍ１ｎをそ
の領域の床面等の温度を示す領域温度として、それぞれ
記憶部４２の領域Ａに対応する温度メモリに格納する。

一方、上記温度差（Ｔｍａｘ　　Ｔｍ１ｎ）がΔＴ以下
である場合には、ステップＳ１０において上記人検出メ
モリに人不在信号を格納した後、ステップＳ９に移行す
ることによって領域温度として最低温度Ｔｍ１ｎのみを
上記温度メモリに格納して、領域Ａに対する検出操作を
終了する。したがってこの実施例の場合には上記ステッ
プＳ６、Ｓ７、ＳＩＯによって人検出手段４３を、また
ステップＳ８、Ｓ９によって温度検出手段４４を構成し
ている。

次のステップＳｌｌは、領域Ｆに対する検出操作を終了
したか否かを判別するステップであり、領域Ｆに対する
検出操作を終了するまではステップＳ１に戻る処理が行
われる。したがってステップＳ１において検出領域を次
の領域Ｂとする切換操作、すなわち領域Ｂからの赤外線
がセンサ３に入射するようにドラム６の回転が行われ、
以降ステップＳｌｌまでの処理が繰返されることによっ
て、上記と同様に、領域Ｂにおける人の有無と温度の検
出が行われる。続いて領域Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆの順で順次同
様の操作が繰返され、領域Ｆに対する検出操作を完了し
た段階で、ステップＳｌｌからステップＳ１２に移行し
て、空気調和機全体の運転を制御する空調運転制御装置
（運転制御手段）４５に、検出操作完了信号と、上記記
憶部４２に格納された各頌域毎の温度と人の判別結果を
送信する。その後、再びステップＳ１に戻る処理を行い
、したがって以降、領域ＡからＦに至る検出操作が繰返
され、領域Ｆまでの操作が完了する毎に、約２０秒の時
間間隔で検出操作完了信号と、そのときの検出結果とが
上記空調運転制御装置４５に順次送信される。

第８図（ａ）（ｂ）には上記制御結果の一例を示してい
る。同図（ａ）において、領域Ｃ，Ｅ、Ｆでの各検出温
度は検出操作時間ｔ１の間、大きな変化を生じておらず
、この結果、同図（ｂ）に示しているように、これらの
各領域Ｃ，Ｅ、Ｆは人の不在領域として確定され、それ
ぞれの検出温度が各領域温度として求められる。一方、
同図（ａ）中の領域りにおいては、検出操作時間ｔ１の
間に検出温度の大きな変化を生じたことから、同図（ｂ
）に示すように、この領域りに人ありの確定がなされる
と共に、変化前後の検出温度から人体表面温度と領域温
度とが求められている。

一方、上記空調運転制御装置４５には、第６図に示すよ
うに、希望室温を設定するための温度設定スイッチ４６
と、室内機２０への吸込空気温度を室温として検出する
室温センサ４７とが接続されており、上記空調運転制御
装置４５により、室外機（図示せず）に内装されている
圧縮機の運転を制御して、上記室温センサ４７での検出
室温を設定温度に近づけ、そしてこの設定温度に略維持
する空調運転が行われる。そしてこの際に、上記設定温
度を、赤外線検出装置Ｍから送信される人体表面温度の
変化に基づいて自動的に変更する設定温度変更部（設定
温度変更手段）４８を上記空調運転制御装置４５内に設
けており、次にこの設定温度変更部４８でなされる制御
について、第９図の制御フローチャートを参照して説明
する。

まず第９図のステップＳ２１においては、上記、赤外線
検出装置Ｍで室内の領域Ａ−Ｆの検出操作が完了した後
、前記した検出操作完了信号と共に送信されてくるデー
タの中から、人が検出された領域での人体表面温度の読
込みを行って、この温度を初期温度Ｔ１として記憶する
。次いでステップＳ２２においてカウンタＮに０を設定
した後、次のステップＳ２３においては、上記赤外線検
出装置Ｍで次の回の検出操作が完了し、新たに検出操作
完了信号が送信されてきたときの人体表面温度Ｔの読込
みを行う。そしてステップＳ２４においてこのＴから初
期温度Ｔ１を引いた温度差を第１基ｔ＄温度差Ｔａと比
較する。上記温度差がＴａ以上の場合には、ステップＳ
２５において上記カウンタＮに１を加算し、このＮを次
のステップＳ２６で第１基準回数ｎ１と比較して、ｎｌ
に達するまでは上記ステップＳ２３に戻る処理を行う。

一方、ステップＳ２４において温度差（Ｔ−Ｔｌ）がＴ
ａよりも小さい場合には、このステップからステップＳ
２２に戻る処理を行う。

この結果、上記初期温度Ｔ１の読込みの後で、赤外線検
出装置Ｍから室内の領域Ａ−Ｆの検出操作が完了する毎
に送信されてくる人体表面温度が（Ｔｌ＋Ｔａ）以上で
ある状態が連続してｎ１回継続した場合に、ステップＳ
２６からステップＳ２７に移行する処理が行われ、この
ステップＳ２７において、設定温度Ｔｓが、前記温度設
定スイッチ４６で利用者によって設定されている希望室
温Ｔｓｅｔよりも低い温度（Ｔｓｅｔ−α）に変更され
る。

次のステップ５２８においては、再度カウンタＮにＯが
設定され、次いでステップＳ２９において以降の検出操
作の完了毎に人体表面温度Ｔが読込まれ、この人体表面
温度Ｔから上記初期温度Ｔｌを引いた温度差と第２基準
温度差Ｔｂとの比較がステップＳ３０で行われ、ステッ
プＳ３１において、上記Ｔｂよりも小さい状態の連続回
数が上記カウンタＮでカウントされる。そして、二〇カ
ウンタ値が第２基準回数０２に達したとき（ステップ５
３２）に、ステップＳ３３において、上記設定温度Ｔｓ
を希望室温Ｔｓｅ　ｔに戻した後、上記ステップＳ２１
に戻る処理が行われる。

上記制御の結果、室内にいる人の動きが大きくなり、こ
のため人体表面温度が初期温度よりもｔａｏＣを超える
体温上昇を生じ、その状態の継続が検出された場合に、
それまでの室温は自動的に低下されることとなり、利用
者に自ら希望室温の変更操作を行わせることなく、快適
感を継続して与え得る空調状態とすることができる。ま
たこのような設定温度の自動変更がなされた後、人の動
きが小さくなって、人体表面温度が初期温度に近づいた
状態が検出された場合にも、設定温度を自動的に元に戻
す変更が行われるので、同様に快適感の損なわれること
のない空調状態を維持し得るものとなっている。

なお上記空調運転制御装置４５は、赤外線検出装置Ｍか
らの人の検出位置及び各領域毎の温度データに基づいて
、第６図に示すように、水平、垂直フラップ作動用のス
テップモータ４９．５ｏへ作動信号を出力して、前記水
平、垂直フラップ２３．２４の吹出角の制御、すなわち
室内への吹出風の風向制御を行う機能も有しており、例
えば暖房運転開始時を例に挙げて説明すると、起動後、
吹出風の温度が例えば４０°Ｃに達するまでは、人の頭
上へと水平に吹く吹出方向の設定を行って、低温の吹出
風が人に当たらないようにしてコールドドラフトを防止
する。次いで吹出温度が４０°Ｃを超えた段階で、水平
フラップ２３は真下方向にして床面を暖め、垂直フラッ
プ２４は、赤外線検出装置Ｍから送信されてくる人の検
出領域に隣接する周辺領域の方向に設定して吹出風が人
を包み込むような吹出し状態とする。そしてこの状態で
検出室温が例えば１５°Ｃを超えたときに、吹出方向を
人検出領域とする設定を行い、人に温風を直接層てて人
の周囲を急速に暖める風向制御を行う。その後、検出室
温が略設定室温Ｔｓに達すると、人検出領域の周辺領域
に向かう吹出方向の設定を行い、気流が直接人体に当た
ることによる不快感を防止しなから略設定室温での風向
制御を行う。このように、上記では起動時のコールドド
ラフトを防止しながら、より速暖性の向上した制御が行
われると共に、室内における人の検出位置に応じた制御
を行う構成であるので、人の動きにもより的確に追随し
た風向制御が行われる。

また上記では、赤外線センサ３からの出力により人の検
出と温度の検出との双方が行われ、それぞれ独立したセ
ンサを設ける場合に比べて構成が簡素になり、さらにド
ラム６を設けて検出領域の切換えを行う構成とすること
により、高価な赤外線センサ３を一個設ける構成で全領
域に渡る人の検出と温度の検出とが可能であり、製作費
をより安価にし得るものともなっている。

以上、この発明の具体的な実施例についての説明を行っ
たが、上記実施例はこの発明を限定するものではなくこ
の発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記
実施例においては、熱電形の赤外線センサ３を用いた例
を挙げたが、チョッパ付きの焦電形赤外線センサで構成
することや、室内の複数の区画領域に対応させて、複数
の赤外線センサを設ける構成とすることも可能である。

また上記では室内を６区画した例を挙げて説明したが任
意の区画数としてこの発明を適用して構成することが可
能である。また人体表面温度の変化に基づいて、例えば
上昇変化が検出された場合に人の検出領域から離れた領
域へと吹出方向を変更する風向制御を行う構成や、或い
は吹出風量を低下させる風量制御を行う構成とすること
がこの発明の第１請求項記載の空気調和機において可能
である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載の空気調和機に
おいては、室内における人の動きに伴う体温変化が直接
的に検出されるので、この検出結果に基づいて運転を制
御することで、空調快適性の向上を図ることが可能とな
り、例えば第２請求項記載の空気調和機のように、人体
表面温度の上昇変化量が大きくなったことが検出された
場合に、設定温度を低く変更することによって、人が実
際に感する空調感がより快適な状態に維持され、この結
果、空調快適性が従来よりも向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図はこの発明
の一実施例における空気調和機の室内機が据付けられる
室内の模式図、第３図は上記室内機に内装されている赤
外線検出装置の内部構成を示す平面図、第４図は第３図
のＩＶ−ＴＶ線矢視図、第５図は上記赤外線検出装置に
おけるドラムの斜視図、第６図は上記空気調和機の制御
ブロック図、第７図は上記赤外線検出装置におけるシー
ケンス処理部でなされる制御のフローチャート、第８図
（ａ）は上記赤外線検出装置による室内の各領域毎の検
出温度の変化の一例を示すグラフ、第８図（ｂ）は第８
図（ａ）の各検出温度に基づく上記赤外線検出装置での
確定結果の一例を示す説明図、第９図は上記空気調和機
の設定温度変更部で行う制御フローチャートである。 ３・・・赤外線センサ、２０・・・室内機（空気調和機
本体）、４２・・・記憶部（記憶手段）、４３・・・人
検出手段、４４・・・温度検出手段、４５・・・空調運
転制御装置（運転制御手段）、４８・・・設定温度変更
部（設定温度変更手段）。 第 図 第２図 第３図 第９図 第８図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．室内から放射される赤外線が入射する赤外線センサ
   （３）と、上記赤外線センサ（３）の出力から赤外線放
   射物の温度を求める温度検出手段（４４）と、上記赤外
   線センサ（３）の出力の所定時間内における変化量を基
   準値と比較して人の存在を判別する人検出手段（４３）
   と、人の存在が判別されたときの上記温度検出手段（４
   ４）で求められる温度を人体表面温度として記憶する記
   憶手段（４２）と、上記人体表面温度の変化に基づいて
   空気調和機本体（２０）の運転を制御する運転制御手段
   （４５）とを設けていることを特徴とする空気調和機。
2. ２．室内温度を設定温度に近づけるべく上記空気調和機
   本体（２０）の運転を制御する上記運転制御手段（４５
   ）が、上記人体表面温度の上昇変化量が基準量を超えた
   時に設定温度を低い温度に変更する設定温度変更手段（
   ４８）を有していることを特徴とする第１請求項記載の
   空気調和機。