JPH0749879B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷房もしくは暖房、加湿もしくは除湿及び／
又は空気の浄化などを行う空気調和装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、一般に、空気調和装置においては、空調を行う部
屋の温度、湿度及び気流などの条件を検出し、これらの
条件に基づいて風量、風向及び吹出温度などの制御を行
うものであった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記の制御方法では、温度、湿度などの条件
が等しければ、部屋の中での居住者の活動状態にかかわ
らず同一の制御が行われるので、例えば、冷房時に、部
屋の中で居住者が静かに座っている場合、冷房の過剰や
送風ファンの騒音による不快感が生じたり、逆に、居住
者が部屋の中で活発に活動している場合には、冷房が不
足するように感じるなど、居住者の活動状態に応じた空
調制御が行われにくい問題があった。そのような場合、
適性な冷房状態を得るためには、手動調整を行わねばな
らないので、操作が煩雑になる。なお、以上では冷房時
について述べたが、上記のような問題は暖房時などにも
同様に生じるものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る空気調和装置は、上記の課題を解決するた
めに、赤外線の放射量を検出する赤外線検出手段と、こ
の赤外線検出手段を回転させて室内の各方向を走査させ
る回転走査手段と、この回転走査手段により上記赤外線
検出手段を回転させて上記赤外線検出手段により検出さ
れる室内の各方向からの赤外線の放射量を順次読み込ん
で方向と放射量を対応させた放射量分布を検出する放射
量分布検出手段と、この放射量分布検出手段にて検出さ
れた各走査時毎の放射量分布を前回のものと比較して居
住者の位置の時間的変化量を求め、これを居住者の活動
状態として検出する活動状態検出手段と、この活動状態
検出手段にて検出された居住者の活動状態に応じて空調
状態の制御を行う制御手段とを備えていることを特徴と
するものである。

［作用］ 上記の構成を有する本発明は、居住者の人体からの赤外
線の放射量が、回りの環境からの赤外線の放射量に比し
てかなり大きいことに着目しており、放射量分布検出手
段が、回転走査することで空調を行う部屋の各方向から
の赤外線の放射量を得て放射量分布を検出するようにな
っている。得られた放射量分布からは、居住者の有無及
び、居住者の位置を検出できる。そして、活動状態検出
手段が、走査時毎の放射量分布を比較して、居住者の位
置の時間的変化量を求め、これを居住者の活動状態とし
て検出し、制御手段が、活動状態検出手段にて検出され
た居住者の活動状態に応じて空調状態の制御を行うよう
になっている。

これにより、居住者の移動量、即ち、実際の消費エネル
ギー量に対応する活動量に応じて空調状態を制御でき
る。例えば、冷房時には、冷房を行っている室内での居
住者の活動量が少なければ、換言すれば、室内の各方向
からの赤外線の放射量の時間的変化が少なければ、それ
に応じて冷房量を小さくして過剰冷房の防止及び騒音の
抑制を図ることができる。

一方、居住者の活動量が多ければ、すなわち、室内の各
方向からの赤外線の放射量の時間的変化が多ければ、そ
れに応じて冷房量を大きくして、十分な冷房状態が得ら
れるようにすることができる。この場合、冷房量は、例
えば、風量及び吹出温度を調整することにより加減す
る。又、暖房時には、基本的に冷房時と逆の制御を行う
ことができる。

なお、空調の制御に際しては、居住者の活動状態ばかり
でなく、これに、室内の温度、湿度、気流なども加味し
て制御を行うことができるのは言うまでもない。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

第１図に示すように、本実施例の空気調和装置は、制御
手段、放射量分布検出手段、及び活動状態検出手段とし
ての主制御部１を備えている。主制御部１としては、例
えば、マイクロコンピュータが使用される。

主制御部１は、空調を行うべき部屋の中の居住者の人体
及び居住者の周囲の環境から放射される赤外線を検出す
る赤外線温度検出装置２の出力信号及び、部屋の中の温
度を検出する室温検出器３の出力信号に応じて、室外圧
縮機４及び室内送風機５の運転及び作動を制御するよう
に構成されている。

室外圧縮機４は主制御部１からの制御信号に応じて室内
に吹き出すエアの吹出温度の調整を行い、一方、室内送
風機５は、内蔵した送風フアンの回転速度を制御するこ
とにより、室内に吹き出すエアの風量の調整を行うよう
になっている。

第２図に示すように、赤外線温度検出手段２は、居住者
の人体６などから放射される赤外線をレンズ７を通して
検出する、赤外線検出手段としての赤外線センサ８を備
えている。レンズ７は部屋の中の居住者の位置を正確に
検出するために、赤外線センサ８により赤外線の検出を
行う方向を限定し、それにより、赤外線センサ８に指向
性を持たせるとともに、赤外線を効率的に赤外線センサ
８に入力させる役割を果たす。

赤外線センサ８は、回転走査手段としての駆動モータ10
の出力軸11の一端部に取り付けられている。出力軸11は
上記一端部側が屈曲させられているので、赤外線センサ
８の中心軸は駆動モータ10の回転の中心軸に対して傾斜
することになる。その結果、駆動モータ10にて赤外線セ
ンサ８を回転させることにより、赤外線センサ８で空調
を行うべき部屋の中の各方向を隈なく走査できるように
なっている。

又、駆動モータ10の出力軸11の他端部には、赤外線セン
サ８の走査角、つまり、赤外線センサ８がいずれの方向
を向いているかを検出するための走査角検出器12が取り
付けられている。なお、赤外線センサ８及び走査角検出
器12の各出力信号は主制御部１に送られるようになって
おり、主制御部１は、赤外線センサ８及び走査角検出器
12の各出力信号に基づいて放射量分布を検出するように
なっている。

以下、上記空調調和装置の動作について述べる。

上記の空気調和装置を作動させると、空調を行う部屋に
室内送風機５により所定温度のエアが吹き出される。
又、赤外線センサ８が作動させられると同時に、この赤
外線センサ８が駆動モータ10により所定回転速度で回転
させられ、部屋の中の各方向からの赤外線の放射量がそ
れぞれ所定時間間隔で検出される。

そして、赤外線センサ８により検出される。部屋の中の
各方向からの赤外線の放射量と、走査角検出器12の出力
信号とに基づいて、走査角に対する赤外線の放射量分布
が検出され、さらに、この放射量分布の時間的変化に基
づいて、主制御部１により部屋の中での居住者の移動量
に応じた活動状態が検出され、この居住者の活動状態及
び室温検出器３により検出される室温に応じて、主制御
部１により空調状態、具体的には、風量及び吹出温度の
制御が行われる。

次に、主制御部１に送られる赤外線センサ８の出力信号
の波形の具体例を第３図に示す。

このグラフは、室内の各方向と、各方向からの赤外線の
放射量との関係、即ち走査角に対する赤外線の放射量の
分布を示したものであって、赤外線センサ８の走査範囲
内に居住者がいれば、居住者のいる方向に極大値Ｐが現
れる。

赤外線センサ８による部屋の中の各方向からの赤外線の
放射量の検出は所定時間間隔で繰り返し行われるが、そ
の場合、居住者が部屋の中の活発に活動していれば、居
住者の存在する位置の時間的変化が大きいので、第４図
（ａ）に示すように、実線で表した今回の走査時におけ
る赤外線センサ８の出力波形Ａと、点線で表した前回の
走査時における赤外線センサ８の出力波形Ｂとの間に、
第５図（ａ）に示すような、大きなずれが生じることに
なる。

なお、例えば、冷房を行うに際して、上記のように、単
位時間内での赤外線センサ８の出力波形Ａ・Ｂの差が大
きく、従って、部屋の中での居住者の活動量が大きい場
合は、風量が多めに、かつ、吹出温度が低めになるよう
に制御される。

一方、空調を行っている部屋の中での居住者の活動量が
少ない場合は、第４図（ｂ）に示すように、実線Ｃで表
した今回の走査時における赤外線センサ８の出力波形
と、点線Ｄで表した前回の走査時における赤外線センサ
８の出力波形との間の差は、第５図（ｂ）に示すよう
に、僅かなものとなる。

冷房に際して、このように、単位時間内での赤外線セン
サ８の出力波形Ｃ・Ｄの差が小さく、従って、部屋の中
での居住者の活動量の少ない時には、それに応じて風量
が少なめに、かつ、吹出温度が高めになるように制御さ
れ、冷房が抑制される。

次に、第６図のフローチャートを参照しながら、空気調
和装置により冷房を行う場合の主制御部１による具体的
な制御例を述べる。

ここでは、部屋の中の各方向からの赤外線の放射量の検
出を１゜間隔で行うようになっている。まず、走査角検
出器12の出力信号を読み込み、これにより、赤外線セン
サ８の走査角、つまり、その時点で、赤外線センサ８が
いずれの方向を向いているかを検出する（S1）。

続いて、赤外線センサ８の出力信号を読み込み、これに
より、S1で検出した方向からの赤外線の放射量を求め
て、方向と放射量とを対応させて記憶する（S2）。

次に、S1で検出した方向からの今回の赤外線の放射量を
表す赤外線センサ８の今回の出力信号と、同じ方向から
の前回の赤外線の放射量を表す赤外線センサ８の前回の
出力信号との差Vdifを計算する（S3）。そして、得られ
た差Vdifを、赤外線センサ８の走査角の１゜間隔で求め
た、今回と前回の赤外線センサ８の出力信号の差Vdifの
累算値Vdif′に加算し、１゜間隔の各方向からの今回と
前回の赤外線センサ８の出力信号の差の累算値Vdif′を
更新する（S4）。

続いて、赤外線センサ８の走査角を１゜進めた（S5）
後、走査角が360゜に達したか否か、換言すれば、赤外
線センサ８が１回転したか否かを判定する（S6）。そし
て、走査角が360゜に達していなければ、S1に戻り、上
述と同様の処理を繰り返す。

一方、S6で走査角が360゜に達していれば、赤外線セン
サ８が１回転したので、走査角を０゜に戻した（S7）
後、赤外線センサ８が１回転する間の今回と前回の出力
信号の差の累算値Vdif′が予め設定した基準値Vc以上で
あるか否かを判定する（S8）。

そして、累算値Vdif′が基準値Vc以上であれば、空調を
行っている部屋の中での居住者の活動量が大きいものと
みなされて、室内送風機５により送り出される風量が多
めに設定されるとともに、吹出温度が低めになるように
制御され、十分な冷房状態がえられるようにされる（S
9）。この場合、居住者は活発に活動しているので、冷
房を強くすることによる多少の騒音の増加は居住者にさ
ほど不快感を与えないものである。

一方、累算値Vdif′が基準値Vcより小さければ、部屋の
中での居住者の活動量が小さいものとみなされ、それに
基づいて、風量が少なめに、かつ、吹出温度が高めにな
るように制御されて（S10）、過剰冷房が防止されると
ともに、騒音の抑制が図られる。

なお、上記の実施例では、空気調和装置により冷房を行
う場合について説明したが、空気調和装置により暖房を
行う場合は基本的に冷房時と逆の制御を行うようにすれ
ば良い。すなわち、暖房に際して、室内での居住者の活
動量が大きければ、それに応じて、風量を少なくした
り、吹出温度を低くするなどにより暖房を弱めに設定
し、一方、居住者の活動量が小さければ、それに応じて
暖房を強めに設定すれば良い。

又、上記の実施例では、説明を簡単にするため、室内で
の居住者の活動量及び室温のみに基づいて空調の制御を
行うものとしたが、実際には、それ以外に湿度、気流な
どの条件も考慮に入れることができる。又、それらの条
件に基づく制御対象についても、上述した風量及び吹出
温度以外に風向や除湿もしくは加湿による湿度調整など
を含めることができるものである。

［発明の効果］ 本発明に係る空気調和装置は、以上のように、赤外線の
放射量を検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出手
段を回転させて室内の各方向を走査させる回転走査手段
と、この回転走査手段により上記赤外線検出手段を回転
させて上記赤外線検出手段により検出される室内の各方
向からの赤外線の放射量を順次読み込んで方向と放射量
を対応させた放射量分布を検出する放射量分布検出手段
と、この放射量分布検出手段にて検出された各走査時毎
の放射量分布を前回のものと比較して居住者の位置の時
間的変化量を求め、これを居住者の活動状態として検出
する活動状態検出手段と、この活動状態検出手段にて検
出された居住者の活動状態に応じて空調状態の制御を行
う制御手段とを備えている構成である。

これにより、居住者の人体からの赤外線の放射量が、回
りの環境からの赤外線の放射量に比して大きいという現
象を利用して、赤外線の放射に基づいて居住者の有無及
び、居住者がいる場合はその位置を検出し、更に、居住
者の位置の時間的変化に基づいて居住者の活動状態を検
出し、居住者の活動状態に応じた適正な空調状態が得ら
れるように制御を行うことが可能になるる 従って、例えば、冷房時には、冷房を行っている室内で
の居住者の活動量が少なければ、それに応じて冷房量を
小さくして過剰冷房の防止及び騒音の抑制が図れ、一
方、居住者の活動量が多ければ、それに応じて冷房量を
大きくして十分な冷房状態を得ることができるようにな
る。又、暖房時には、冷房時と逆の制御を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示すものであっ
て、第１図は全体構成を示すブロック図、第２図は赤外
線温度検出装置の概略正面図、第３図は赤外線温度検出
装置の概略正面図、第３図は赤外線センサの走査角とそ
の出力信号との関係の一例を示すグラフ、第４図（ａ）
は赤外線センサの出力信号の時間的変化の一例を示すグ
ラフ、第４図（ｂ）は赤外線センサの出力信号の時間的
変化の他の例を示すグラフ、第５図（ａ）は第４図
（ａ）における２つの出力信号の差を示すグラフ、第５
図（ｂ）は第４図（ｂ）における２つの出力信号の差を
示すグラフ、第６図は主制御部による制御の一例を示す
フローチャートである。 １は主制御部（制御手段）、８は赤外線センサ（赤外線
検出手段）、10は駆動モータ（回転走査手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線の放射量を検出する赤外線検出手段
   と、この赤外線検出手段を回転させて室内の各方向を走
   査させる回転走査手段と、この回転走査手段により上記
   赤外線検出手段を回転させて上記赤外線検出手段により
   検出される室内の各方向からの赤外線の放射量を順次読
   み込んで方向と放射量を対応させた放射量分布を検出す
   る放射量分布検出手段と、この放射量分布検出手段にて
   検出された各走査時毎の放射量分布を前回のものと比較
   して居住者の位置の時間的変化量を求め、これを居住者
   の活動状態として検出する活動状態検出手段と、この活
   動状態検出手段にて検出された居住者の活動状態に応じ
   て空調状態の制御を行う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。