JPH0733078Y2 - 人体検知装置付き空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は赤外線センサを利用した人体検知装置付き空気
調和機に関する。

〔従来の技術〕

従来の人体検知装置付き空気調和機に付設されている赤
外線センサを利用した人体検知装置を第７図に示す。１
は赤外線センサで、赤外線を集光して赤外線センサ１に
十分な光強度を与えるためのフレネルレンズ２、赤外線
センサ１よりの出力を増幅するための増幅器３、増幅器
３よりの出力の大きさに応じてON−OFF出力を発生させ
るコンパレータ４より構成される。

人体は体温に応じて赤外線エネルギを輻射しているの
で、人体が人体検知装置に近づくと人体より輻射されて
いるエネルギを赤外線センサ１が感知する。その時、赤
外線センサ１からの出力は第８図に記号Ａで示すよう
に、人を感知した時、出力が増加するのでその増加レベ
ルをコンパレータ４であらかじめ決めておいた人体判定
レベルと比較する事により人体の有無を判断する。

空調機では室内機に人体検知装置を設置し人体検知装置
が人体を検知した時に室内機の風量等を制御する。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の人体検知装置付き空気調和機には解決すべき
次の課題があった。

即ち、人が赤外線センサ１の方向に近づいたり離れたり
する時には、赤外線センサ１に入る赤外線量が変化する
ため増幅器３よりの出力波形は第８図に示すようになる
が、人体が静止している場合は赤外線センサ１に入る赤
外線量が変化しないため増幅器３よりの出力波形は変化
しないので静止している人体の検知が出来ない不具合が
あった。

また、７図に示す装置において、人がいない場合の赤外
線センサ１に入る赤外線量を記憶しておいて比較するこ
とにより人体の有無を判断することは原理的には可能で
あるが、室温が変化する事により赤外線量は変化する
し、もし室温による補正が可能であったとしても空調機
のように不特定多数の部屋に設置されるものは現実とし
て人のいない時の基準となる赤外線量を決定することが
不可能である。

また、赤外線センサ１を回転させることによりその視野
角に人体が入ると赤外線センサ１への赤外線量は増加し
第８図に示すような波形が得られ、静止人体検知は可能
となるが、回転する赤外線センサ１より信号を取り出す
ためにはスリップリングのような信号伝達装置が必要で
あり赤外線センサ１より信号レベルが通常数μＶ〜数mV
と非常に小さい事を考えるとスリップリング部における
ノイズが問題となる。また、コスト的にも高くなる不具
合があった。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記課題の解決手段として、人体よりの輻射エ
ネルギに感知する赤外線センサと、同赤外線センサの前
面に設置された赤外線集光用のフレネルレンズと、前記
赤外線センサからの出力信号を増幅する増幅器と、人体
検知に必要な信号を取り出すフィルタ及び前記増幅器よ
りの出力波形の所定の判定レベルに達しているか否かに
より人体の有無を判定する人体検知装置付き空気調和機
において、前記赤外線センサ及びフレネルレンズを所定
の範囲揺動する揺動手段と、フレネルレンズから赤外線
センサに至る光路外周を被いフレネルレンズを透過して
赤外線センサに達する光以外の光を遮光する遮光手段
と、傘歯車を介し軸心に直交する２つの回転軸に別々に
設けられたリンクを前記揺動手段に連結し赤外線センサ
及びフレネルレンズを水平方向及び垂直方向に揺動可能
な一方向にのみ回転するステッピングモータとを具備し
てなることを特徴とする人体検知装置付き空気調和機を
提供しようとするものである。

〔作用〕

本考案によれば、上記構成を具えているため、赤外線セ
ンサ及びフレネルレンズが一体となって、水平方向及び
垂直方向に自動的に揺動するため、赤外線センサが静止
している人体のある方向を横切った時、その方向からの
赤外線量が増加する。

また、揺動するため赤外線センサからの出力信号はリー
ド線を余裕を持ってたるませておくだけで増幅部に伝送
可能となる。即ち、スリップリングを用いることなく反
復掃引情報を伝達できる。

〔実施例〕

本考案の第１実施例を第１図ないし第６図により説明す
る。先ず、本実施例に係る人体検知装置及び水平方向、
垂直方向の揺動の原理例を水平方向で代表させて、第１
図〜第５図により説明する。第１図及び第２図におい
て、センシング部100は、赤外線センサ101、フレネルレ
ンズ102、赤外線センサ101とフレネルレンズ102を設置
するための光の遮断構造を有するフレーム103等よりな
り、フレーム103にはステッピングモータ104のモータ軸
105と連結するためのボス部106が設けてある。赤外線セ
ンサ101よりの出力は、リード線107を通って増幅器108
に導びかれA/D変換器109を経てマイコン110に入力さ
れ、マイコン110内の所定のアルゴリズムにより処理さ
れてインターフェース111を介してアクチュエータ112を
作動させる。

センシング部100は、第３図に示すようにエアコンの室
内機113内に設置してあり、人体検知作動中はステッピ
ングモータ104は、第２図に示すように任意の角度αの
反復運動をコントローラ114により行なう。それに伴い
赤外線センサ101は角度αだけ移動するので、任意の角
度α内に人体がいれば、第４図に示すように人体に対応
した出力波形があらわれる。

又ステッピングモータ104は反復運動をするためリード
線107に十分な長さがあれば、赤外線センサ101よりの出
力を取り出すのにスリップリング等の特殊は信号伝達手
段を必要としない。

なお、フレーム103はフレネルレンズ102よりの光のみを
赤外線センサ101に入れるためフレネルレンズ102と赤外
線センサ101の間は光を遮断するように光学的に密封構
造としてある。

またセンシング部100の揺動運動はステッピングモータ1
04を通常のACないしDCモータ204とし、モータ軸205で駆
動される揺動運動機構で実現してもよい。

これを第５図（ａ），（ｂ）に示す。第５図（ａ）は斜
視的分解図を示し、第５図（ｂ）はその作動原理図であ
り、リンク、および支点の対応する符号ないし、記号は
第５図（ａ）の部位と対応する。

第５図（ａ）において、モータ204はフレーム210に取り
付けられ、モータ軸205にはリンク220が固定される。

一方、揺動板240を中心として回転可能にフレーム210に
取り付けられる。揺動板240の回転中心から定距離にあ
る点Ｂと、リンク220のモータ軸205中心から定距離にあ
る点Ｅはリンク230により夫々ピン260、ピン250により
回転支持されることにより第５図（ｂ）に示す４節リン
クが構成される。揺動板240のＡ部はリンク230が挿入さ
れる溝である。揺動板240にセンシング部100のフレーム
103を固定すれば、モータ軸205を一方向に回転するのみ
で、フレーム103を揺動させ、熱源検出のための空間掃
引を可能にし、かつ、熱源の熱線放射強度の急変部を検
出する信号処理により人体の有無を容易に検出できる。

また、モータ204は一方向回転であるため揺動運動部の
慣性能率は小さくなりモータ204の寿命を伸ばすことに
なり、標準モータを使うことができるのでセンシング部
100を駆動・制御するコストが低くてすむ。尚第５図の
揺動機構に於て、支点Ｂを揺動板240の半径方向の滑り
と回り対偶とすることができることは公知の事実であ
る。

次に第１実施例を上記原理例の一部を流用しながら第６
図により説明する。第５図に示すフレーム210上での平
面４節リンクに相当するリンクを、フレーム210を１節
に含む４節リンクとして構成すると同時に、駆動源の単
一化を計り、センシング部100は空間内の一点０の回り
に一の軸およびこれと直交する他の軸のまわりに立体揺
動を行なう。

そして一の軸の回りの揺動のための駆動軸の回転速度
と、他の軸の回りの揺動のための回転速度を変えること
により、一の軸一揺動当り他の軸の揺動回数を１以上に
することができ、センシング部100による空間の多重掃
引が可能である。

即ち、第６図において、フレーム210上での４節リンク
の動作は第５図について説明した原理例の場合と同様で
ある。なお、原理例と同様部材には同符号を付してあ
る。図においてフレーム210は固定節410に対して軸ｃ′
で回転支持される。固定節410には軸ｃ′と平行な軸Ｘ
に軸受301、軸受302を介して軸受300が設けられ、軸受3
00には傘歯車310、クランク板420が固定されている。軸
受300と直交するＹ軸上には傘歯車320が固定節410一部
を成す軸受321にハブ322を介して回転支持されている。
モータ204はモータ軸205の軸心を軸300の軸心と同芯に
固定節410に固定され、モータ軸205と軸300は一体回転
するよう固定される。Ｙ軸はフレーム210が揺動中心の
時、リンク220の回転軸350とほぼ同芯になる位置に設け
られ回転軸350とハブ322は回転軸350と軸330の一端が十
字継手340を介して連結され、軸330の他端とハブ322は
スプライン軸331とスプライン溝323（又はキーとキー溝
等相当）継手を介して連結される。この様子を第６図
（ｃ）に示す。かくしてハブ322と軸330は回転と軸方向
滑り可能であり、回転軸350と軸330は回転かつ屈折可能
である。尚十字継手340は第６図（ｄ）に示す構造でも
よいことは当然である。フレーム210はピン460によりク
ランク板420上のピン450とリンク430を介して回転支持
される。かくして、フレーム210は、軸ｃ′、ピン460、
リンク430、ピン450、クランク板420、軸300、固定節41
0とにより４節リンクを形成する。フレーム210が支点
ｃ′の回りに回転すると、フレーム210と直交する軸350
も支点ｃ′の回りに回転する。

傘歯車310と傘歯車320の歯数比を例えば1:2に取ってお
けば軸330の１回転による例えば第６図（ｂ）に示す水
平方向の揺動ΩH1回に対し、垂直方向の揺動ΩＶを２回
行なうことができ、空間の多重掃引ができ、熱源即ち、
人体有無の検出空間を細分化でき、検出機能が向上す
る。上記の掃引比は歯数比を任意に選択することにより
任意に決定できる。

〔考案の効果〕

本考案は上記のように構成されので次の効果を有する。

即ち、本考案においては、移動人体のみではなく静止人
体でも検知可能である。また、ステッピングモータは揺
動するので特殊な信号伝達手段を必要とせず、安価な人
体検知装置が得られる。そのため検知ゾーン内に人体が
いない時には空調機の能力を低下させる等の制御が可能
となり、無駄な空調を避けられるので経費節減が果たさ
れる。

水平方向及び垂直方向の揺動に、一方向にのみ回転する
ステッピングモータを用いるので標準モータを使用で
き、かつ、逆トルクを負荷することがないので耐久性が
増す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の第１実施例の原理例（水平揺動例）
に係る人体検知装置の模式的側面図、第２図は第１図の
センシング部の斜視図、第３図は上記人体検知装置を空
調機へ搭載した概略図、第４図は上記人体検知装置にお
ける赤外線センサからの出力波形図、第５図は本考案の
第１実施例に係る別の原理例の人体検知装置の図で
（ａ）は分解斜視図、（ｂ）はその作動原理図、第６図
は本考案の第１実施例の図で（ａ）は分解斜視図、
（ｂ）はその掃引範囲を示す模式図、（ｃ）は十字継手
部分の分解斜視図、（ｄ）は十字継手の代替例の分解斜
視図、第７図は従来例の模式的側面図、第８図は従来例
における赤外線センサからの出力波形図である。 100…センシング部,101…赤外線センサ,102…フレネル
レンズ,103…フレーム,104…ステッピングモータ,105…
モータ軸,108…増幅器,109…A/D変換器,110…マイコン,
112…アクチュエータ,113…室内機,114…コントローラ,
204…モータ,205…モータ軸,210…フレーム,220…リン
ク,230…リンク,240…揺動板,250…ピン,260…ピン,300
…軸,310,320…傘歯車,330…軸,340…十字継手,350…回
転軸,410…固定節,420…クランク板,430…リンク,450,4
60…ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 加藤 忠広 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)考案者 田中 隆司 愛知県名古屋市中区錦３丁目24番17号 日 本生命栄町ビル７階 伸明設計株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−175540（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】人体よりの輻射エネルギに感知する赤外線
   センサと、同赤外線センサの前面に設置された赤外線集
   光用のフレネルレンズと、前記赤外線センサからの出力
   信号を増幅する増幅器と、人体検知に必要な信号を取り
   出すフィルタ及び前記増幅器よりの出力波形が所定の判
   定レベルに達しているか否かにより人体の有無を判定す
   る人体検知装置付き空気調和機において、前記赤外線セ
   ンサ及びフレネルレンズを所定の範囲揺動する揺動手段
   と、フレネルレンズから赤外線センサに至る光路外周を
   被いフレネルレンズを透過して赤外線センサに達する光
   以外の光を遮光する遮光手段と、傘歯車を介し軸心に直
   交する２つの回転軸に別々に設けられたリンクを前記揺
   動手段に連結し赤外線センサ及びフレネルレンズを水平
   方向及び垂直方向に揺動可能な一方向にのみ回転するス
   テッピングモータとを具備してなることを特徴とする人
   体検知装置付き空気調和機。