JPH06347078A

JPH06347078A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH06347078A
Application number: JP5137478A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Genno; 広和源野; Hiroshi Kawada; 宏河田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】室内に存在する個々の人間の温冷感を簡便な
方法により検出し、その検出した温冷感に基づいて室内
の空調制御を行わせる空気調和装置を提供することを目
的とする。【構成】本発明は、室内を空調する空調手段と、前記
室内に存在する人間から放射される赤外線を画像データ
として検出する赤外画像検出手段６と、該赤外画像検出
手段６からの赤外画像データに基づいて、前記人間の顔
領域の皮膚温度を検出する皮膚温度検出手段２２と、該
皮膚温度検出手段２２により検出された皮膚温度に基づ
いて、前記人間の温冷感の感覚量を算出する温冷感算出
手段２３と、該温冷感算出手段２３により得られた前記
人間の感覚量に基づいて前記空調手段を制御する空調制
御手段２４と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内に存在する人間の
状態に応じて、その室内の空調制御を行う空気調和装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和装置として、特
開平２−１００４５号公報に示されるように、ＣＣＤな
どの固体撮像素子を用いて、室内に存在する人間の数、
及び大人か子供かを検出し、その室内の空調制御を行わ
せるものが提案されている。

【０００３】この従来装置では、ＣＣＤにより室内の画
像情報を予め初期メモリとして取込み、室内に人間が入
ってきたときの画像情報との画像差により室内の人間の
数、及び画像内面積を検出し、超音波センサーにより検
出された距離によって画像内面積の補正処理を行って、
室内に存在する人間の数、及び大人か子供かを求めてい
る。そして、その求められた室内に存在する人間の数、
及び大きさ（大人か子供かの違い）に基づいて空気調和
装置の運転能力を制御し、室内を所望の設定温度に空調
制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では室内に存在する個々の人間の温冷感に関係な
く室内の空調制御を行っているため、室内に存在する人
間の全てに対し、同一の快適性を与えることができなか
った。

【０００５】また、非接触で人間の温冷感を検出する簡
便な手法についての具体的提案については全くなかっ
た。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、室内に存在する個々の人間の温冷感を簡便
な方法により検出し、その検出した温冷感に基づいて室
内の空調制御を行わせる空気調和装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、室内を空調す
る空調手段と、前記室内に存在する人間から放射される
赤外線を画像データとして検出する赤外画像検出手段
と、該赤外画像検出手段からの赤外画像データに基づい
て、前記人間の顔領域の皮膚温度を検出する皮膚温度検
出手段と、該皮膚温度検出手段により検出された皮膚温
度に基づいて、前記人間の温冷感の感覚量を算出する温
冷感算出手段と、該温冷感算出手段により得られた前記
人間の感覚量に基づいて前記空調手段を制御する空調制
御手段と、を備えていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、室内に存在する人間の顔領域
から放射される赤外画像データに基づいてその人間の温
冷感の感覚量を算出し、その感覚量に基づいて室内の空
調制御する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。

【００１０】図１は、本発明の空気調和装置を室内に装
着させた場合の室内状態斜視図である。同図において、
１は室、２は該室１を構成している壁面であり、その壁
面２に空気調和装置の室内機３が設置されている。４は
室内に居る人間、５は室内機３に取り付けられた撮像手
段であり、室内の状態を撮像し、ＲＧＢ信号からなる映
像データを出力するＣＣＤカメラから構成されている。
６は室内機３に取り付けられ、室内に居る人間４から放
射される赤外線を検出し、赤外画像データを出力する赤
外画像検出手段であり、赤外カメラから構成されてい
る。

【００１１】次に、本発明の空気調和装置の構成につい
て、図２を参照して説明する。図２は空気調和装置の概
略ブロック図である。

【００１２】同図において、２１はＣＣＤカメラ５、及
び赤外カメラ６の駆動を制御し、検出された映像デー
タ、及び赤外画像データが供給されるＣＰＵ（マイクロ
コンピュータ）であり、２２はＣＰＵ２１からの映像デ
ータ、及び赤外画像データに基づいて、後述するよう
に、室内に居る人間４の位置検出、及び部位抽出（本実
施例では、顔領域の額部、耳部、頬部、顎部を抽出して
いる。）を行うと共に、その抽出部位の皮膚温度を検出
する皮膚温度検出部である。

【００１３】２３は皮膚温度検出部２２にて得られた前
記抽出部位の皮膚温度に基づいて、後述するように、室
内に存在する個々の人間４の温冷感を表す感覚量を算出
する温冷感算出部である。ここで、感覚量は−１００〜
１００の値を有し、感覚量＝−１００の場合には最も暑
く感じている状態を、感覚量＝１００の場合には最も寒
く感じている状態を、感覚量＝０の場合には暑くもな
く、寒くもなく最も快適と感じている状態を表してい
る。

【００１４】２４はＣＰＵ２１に接続された空調制御回
路であって、ＣＰＵ２１からの指令に基づいて空気調和
装置の運転能力、風向、風量などを制御している。ま
た、ＣＰＵ２１にはＲＯＭ２５が接続され、そのＲＯＭ
２５に予め格納されたプログラムに基づいて前記皮膚温
度検出部２２、温冷感算出部２３、及び空調制御回路２
４を制御している。

【００１５】２６は室内に人間４が居ない状態（初期状
態）における、室内状態を記憶させるための初期状態記
憶部であり、ＣＣＤカメラ５から得られた映像データを
一時記憶するＲＡＭで構成されている。

【００１６】尚、本実施例では、室内に存在する人間の
顔領域の額部、耳部、頬部、顎部の皮膚温度に基づい
て、個々の人間の温冷感を表す感覚値を算出している
が、これは各種精神的ストレスに拘らず、温冷感の変化
のみに伴って顔領域の額部、耳部、頬部、顎部の皮膚温
度が変動するためである。この点を確認するために行っ
た実験の結果について以下に説明する。

【００１７】この確認実験は、室内の湿度、風速、及び
被験者の着衣量、活動量などの環境条件一定下（湿度：
約５０％，風速：約０m/s，着衣量：約０．１clo，活動
量：約１．０met）において、環境温度のみを１５，２
０，２５，３０℃と変化させ、各環境温度下において下
記に示す手順で各種精神的ストレスを被験者に与える実
験を行った。

【００１８】手順；４５分間、安静状態にした後、実
験を開始する。実験開始に先立ち、被験者はその時点で
の温冷感の感覚量を申告（第１回目）する。

【００１９】手順；１０分間、ビデオ観賞（ライブビ
デオ）し、観賞後、被験者はその時点での温冷感の感覚
量を申告（第２回目）する。

【００２０】手順；安静状態（１０分間）にした後、
ビデオ（ホラービデオ）を１０分間、観賞する。観賞
後、被験者はその時点での温冷感の感覚量を申告（第３
回目）する。

【００２１】手順；安静状態（１０分間）にした後、
コンピュータ作業（２桁の足算暗算）を５分間行う。作
業後、被験者はその時点での温冷感の感覚量を申告（第
４回目）する。

【００２２】手順；安静状態（１０分間）にした後、
テレビゲームを５分間行う。ゲーム後、被験者はその時
点での温冷感の感覚量を申告（第５回目）する。

【００２３】手順；安静状態（１０分間）にした後、
テレビゲームを５分間行う。ゲーム後、被験者はその時
点での温冷感の感覚量を申告（第６回目）し、５分間、
安静状態にした後、実験を終了する。

【００２４】以上の手順〜の実験を、２４才〜３０
才の健丈者男女各３名の被験者について行い、実験開始
後から終了までの８０分間、被験者の顔領域の各部位
（鼻部、額部、耳部、頬部、顎部）の皮膚温度を、サー
ミスタを用いてサンプリング周期５秒で連続計測した。

【００２５】図３に各環境温度における被験者による各
申告時の温冷感の変化を示す。尚、図中の値は全被験者
の平均値を示している。

【００２６】この図から、各環境温度における温冷感
は、申告回毎に余り変化していないことが分かる。即
ち、個々の人間の温冷感は各種精神的ストレスに余り影
響を受けない感覚量であるといえる。

【００２７】また、環境温度が２０℃、２５℃の場合に
は温冷感の感覚量が０に近く、比較的快適と感じている
のに対し、環境温度が１５℃、３０℃の場合には感覚量
が０からかけ離れた値になっており、比較的不快と感じ
ていることが分かる。即ち、環境温度の変化に伴って、
温冷感がはっきりと変化しているといえる。

【００２８】次に、上記実験において、実験開始から終
了までの１人の被験者の顔領域の鼻部、額部の皮膚温度
変化を、夫々図４、及び図５に示す。

【００２９】図４から、鼻部の皮膚温度は、比較的快適
な環境温度である２０℃、２５℃において、約５℃程度
の急激な温度変化が生じていることが分かる。そして、
その鼻部の皮膚温度が、上記各種精神的ストレスを与え
た場合に低下し、安静状態時に上昇している。即ち、精
神的ストレスに鼻部の皮膚温度が良く同期して温度変化
することを表している。また、比較的不快な環境温度で
ある１５℃、３０℃において、鼻部の皮膚温度は上記各
種精神的ストレスに拘らず、ほとんど温度変化していな
い。

【００３０】これは、不快な環境温度では、体温調節機
能が優先的に働き、鼻部の皮膚温度が決定されるのに対
し、快適な環境温度では、体温調節機能よりも、精神的
ストレスに起因する交感神経系の支配を受け、緊張、集
中などの精神的ストレスが生じると、交感神経の働きに
より温度が低下し、リラックスすると交感神経の働きが
弱まり温度が上昇するためと考えられる。従って、快適
な環境温度下では、鼻部の皮膚温度が精神的ストレスに
より温度変化するため、鼻部の皮膚温度から温冷感の感
覚量を決定するのは困難である。

【００３１】また、図５に示すように、額部の皮膚温度
は、全ての環境温度において、上記各種精神的ストレス
に対する温度変化が殆ど見られず、非常に安定している
ことが分かる。そして、環境温度に応じて額部の皮膚温
度が変化しており、上記鼻部と異なり、額部の皮膚温度
は快適な環境温度下においても精神的ストレスに関係な
く体温調節機能により決定されていると考えられる。ま
た、顔領域のその他の部位、即ち、耳部、頬部、及び顎
部についても、額部と略同様の結果が得られた。

【００３２】以上のように、顔領域の鼻部を除く各部位
の皮膚温度は、温冷感の感覚量と同様に、環境温度の上
下変化に伴って上下変化しており、顔領域の鼻部を除く
各部位の皮膚温度を用いて温冷感の感覚量が決定可能で
ある。

【００３３】上記実験結果に基づいて作成した、温冷感
の感覚量ｙと、顔領域の額部の皮膚温度Ｔ₁℃、耳部の
皮膚温度Ｔ₂℃、頬部の皮膚温度Ｔ₃℃、及び顎部の皮膚
温度Ｔ₄℃との関係式を次式に示す。

【００３４】

【数１】

【００３５】ここで、この数１により算出した感覚量ｙ
と、上記実験で得られた被験者の申告による感覚量との
相関係数は、０．９３１と高い値を有しており、上記数
１により顔領域の皮膚温度から温冷感の感覚量が高精度
で算出される。

【００３６】次に、本発明の空気調和装置の動作につい
て、図６のフローチャートにより説明する。

【００３７】先ず、室内に人間４が居ない場合の初期状
態検出か否かを判断し（Ｓ１０１）、初期状態検出時に
はＣＣＤカメラ５を駆動させ、室内の映像データを初期
値データとしてＲＡＭ２６に記憶させ（Ｓ１０３）、ス
テップＳ１０１に戻る。

【００３８】また、ステップＳ１０１において初期状態
検出でない、つまり、通常動作の場合には、ＣＣＤカメ
ラ５、及び赤外カメラ６を駆動させ、室内の映像デー
タ、及び赤外画像データを読み出す（Ｓ１０５）。

【００３９】そして、ＲＡＭ２６に記憶されている初期
値データと、ステップＳ１０５において読み出された映
像データとから、室内に居る人間４の人数ｎと、各人の
室内機３からの方向θi（ｉ＝１〜ｎ）と、各人の顔領
域の額部Ａi、耳部Ｂi、頬部Ｃi、顎部Ｄi（ｉ＝１〜
ｎ）を検出する（Ｓ１０７）。

【００４０】次に、ステップＳ１０７において抽出され
た各人の額部Ａi、耳部Ｂi、頬部Ｃi、顎部Ｄiに対応す
る皮膚温度を、その抽出部位に対応する赤外画像データ
から検出する（Ｓ１０９）。尚、この皮膚温度検出は、
赤外画像データの輝度値がその画像の温度を表している
ことに基づいて行っている。

【００４１】そして、次のステップＳ１１１では、検出
した各人の額部Ａi、耳部Ｂi、頬部Ｃi、顎部Ｄiに対応
する皮膚温度を上記数１に代入して、室内に居る個々の
人間４の温冷感の感覚量ｙi（ｉ＝１〜ｎ）を算出し、
ステップＳ１１３に進む。

【００４２】ステップＳ１１３では、ステップＳ１１１
にて算出した室内に居るｎ人の温冷感の感覚量ｙiに基
づいて、空調制御回路２４を介して空気調和装置の運転
能力、風向、及び風量を自動的に制御する。

【００４３】具体的には、室内が設定温度になるよう
に、室内に居る人間４の人数ｎが多いほど、空気調和装
置の運転能力を高く設定する。また、ステップＳ１１１
にて算出した各人の温冷感の感覚量ｙiを比較し、各人
の温冷感の感覚量ｙiが等しく、且つ０に近付くよう
に、例えば冷房運転時には、０に最も近い感覚量ｙiに
比較して、正方向に大きな感覚量ｙiを有している人間
４に対しては、その方向θiへの風量を増加させる。一
方、０に最も近い感覚量ｙiに比較して、負方向に大き
な感覚量ｙiを有している人間４に対しては、その方向
θiへの風量を減少、若しくは０にする。

【００４４】以上の動作により、個々の人間４の温冷感
に基づいて室内の快適な空調制御を行うことができる。
また、上述したように室内に存在する人間４から放射さ
れる赤外線を検出し、その検出データから算出される皮
膚温度に基づいてその人間４の温冷感が求められるの
で、非接触で人間の温冷感を容易に検出できる。

【００４５】尚、上記実施例では、数１に示すように、
各人の皮膚温度に基づいて温冷感の感覚量ｙiを算出す
る場合について説明したが、この他に、所定時間内（例
えば１分間）における各人の顔領域の皮膚温度の変化を
検出し、その変化量に基づいて数１で算出した温冷感の
感覚量ｙiを補正しても構わない。具体的には、例えば
冷房運転時に、皮膚温が高く（例えば、３６℃以上）、
その低下量が小さい人間４に対しては、体内温度が通常
より高いと判断し、数１で算出した温冷感の感覚量ｙi
を正方向に増加させる。一方、皮膚温度が低く（例え
ば、３４℃以下）、その上昇量が小さい人間４に対して
は、体内温度が通常より低いと判断し、数１で算出した
温冷感の感覚量ｙiを負方向に増加させる。ここで、皮
膚温度の前記低下量、及び上昇量については、予め実験
などで求めた安静状態時の人の皮膚温度変化量と比較
し、その補正量について両者の差に応じて決定する。こ
れにより、温冷感の検出がより一層精度よく行うことが
できる。

【００４６】また、上記実施例では、ＣＣＤカメラ５か
らの映像データに基づいて、室内に居る人間４の人数ｎ
と、各人の室内機３からの方向θiと、各人の顔領域の
部位を検出する場合について説明したが、この他に、赤
外カメラ６からの画像データに基づいて行わせても構わ
ない。具体的には、赤外カメラ６からの画像データを皮
膚温度帯域に相当する輝度値範囲で抽出処理し、その抽
出データの面積情報、位置情報、及び形状情報に基づい
て、人数ｎと、各人の室内機３からの方向θiと、各人
の顔領域の部位を判別する。

【００４７】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、室内に
存在する人間の顔領域から放射される赤外画像データに
基づいてその人間の温冷感の感覚量を算出し、その感覚
量に基づいて室内の空調制御する。

【００４８】従って、非接触で人間の温冷感を容易に検
出することができると共に、室内に存在する個々の人間
の温冷感に基づいて室内の空調制御することが可能とな
り、快適な空調環境が実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置を室内に装着させた場合
の室内状態斜視図である。

【図２】本発明の空気調和装置の概略ブロック図であ
る。

【図３】確認実験における被験者による各申告時の温冷
感の変化を示す。

【図４】確認実験における実験開始から終了までの１人
の被験者の顔領域の鼻部の皮膚温変化を示す。

【図５】確認実験における実験開始から終了までの１人
の被験者の顔領域の額部の皮膚温変化を示す。

【図６】本発明の空気調和装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【符号の説明】

１室３室内機４人間５ＣＣＤカメラ（撮像手段）６赤外カメラ（赤外画像検出手段）２１ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２２皮膚温度検出部２３温冷感算出部２４空調制御回路２５ＲＯＭ２６ＲＡＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内を空調する空調手段と、前記室内に存在する人間から放射される赤外線を画像デ
ータとして検出する赤外画像検出手段と、該赤外画像検出手段からの赤外画像データに基づいて、
前記人間の顔領域の皮膚温度を検出する皮膚温度検出手
段と、該皮膚温度検出手段により検出された皮膚温度に基づい
て、前記人間の温冷感の感覚量を算出する温冷感算出手
段と、該温冷感算出手段により得られた前記人間の感覚量に基
づいて前記空調手段を制御する空調制御手段と、を備え
ていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】前記皮膚温度検出手段は、前記顔領域の額
部、耳部、頬部、顎部のうち、少なくとも１つ以上の皮
膚温度を検出することを特徴とする請求項１記載の空気
調和装置。
【請求項３】前記皮膚温度検出手段は、前記顔領域の額
部、耳部、頬部、顎部の皮膚温度を検出することを特徴
とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項４】前記温冷感算出手段は、前記皮膚温度検出
手段により検出された皮膚温度、及び該皮膚温度の経時
的変化量に基づいて、前記人間の温冷感の感覚量を算出
することを特徴とする請求項１ないし３記載の空気調和
装置。