JPH0816542B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、室内への吹出風の吹出方向を自動的に変
更する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） 上記のような空気調和機の従来例としては、例えば特
開昭61−195232号公報記載の装置を挙げることができ
る。その装置においては、壁面に据付けられた空気調和
機の室内機からの前後、また左右方向に室内を複数の領
域に区画し、各領域にそれぞれ対応させて複数の赤外線
センサを上記室内機内に設けている。そして各領域から
到来する赤外線によって、各領域毎の床面等の温度を測
定し、この測定結果を基に上記室内機からの吹出風の吹
出方向を制御するようになされている。

ところで近年においては、人体より放射される体温相
当の赤外線に感応する赤外線センサを用いて、予め設定
している被検知領域内から入射してくる上記体温相当の
赤外線の強度を検出する人検知センサが実用化されてい
る。このような人検知センサを空気調和機に装備させ、
複数の領域に区画した室内の各領域毎に上記人検知セン
サで人の存在を判別していくように構成することで、室
内における人の位置を検出することが可能となり、この
場合には、人を中心とした風向制御を行うことができ
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような室内における人の位置を検出し、その検
出結果に基づいて、例えば暖房運転時には温風を人の周
辺に向けて吹出すように制御することによって、室内に
おける温度分布が幾分不均一である場合にも温暖感は損
なわれず、この結果、より効率的な運転状態とすること
ができる。しかしながら人中心の吹出制御のみを継続し
て、室内における各領域の温度差が大きくなってくる
と、必ずしも充分な温暖感が維持されずに、空調快適性
が損なわれるという問題を生じてくる。それは人から離
れた領域であってもその温度が低い場合には、いわゆる
冷輻射を生じて人体から熱が奪われ、このため実際の体
感温度が低下するようになるためである。

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、空調快適性を向上し得る風向制御を行うと共に、
さらにそのための構成をより簡素になし得る空気調和機
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の空気調和機は、第１図に示している
ように、複数の領域Ａ〜Ｆに区画される室内からの赤外
線が上記各領域Ａ〜Ｆ毎に入い射すべく構成した赤外線
センサ３と、上記赤外線センサ３の出力から赤外線放射
物の温度を各領域Ａ〜Ｆ毎に求める温度検出手段44と、
上記赤外線センサ３の出力の変化量を基準値と比較して
上記各領域Ａ〜Ｆ毎の人の存在を検出する人検出手段43
とを備え、さらに上記人検出手段43によって人の存在が
検出された人検出領域の近傍領域とその他の領域とに対
する上記温度検出手段44での各検出温度の温度差を基準
温度差と比較する比較手段46と、上記基準温度差を超え
る温度差領域が生じたときに、空気調和機本体20におけ
る吹出風の吹出方向制御手段23、24を、上記人検出領域
の近傍領域への方向から上記温度差領域への方向に変更
する均温化風向制御手段47とを設けている。

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語彙を適宜用いて説明
する。

（作用） 上記の空気調和機においては、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
の温度が各領域毎に検出される。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も上記センサ３に入
射している場合には、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変化することから、この入射赤外
線量の変化を検出することによって、人の存在が判別さ
れ、人がいずれの領域に位置しているかが検出できる。
したがって人検出結果に基づいて人の中心風向制御を行
っているときに、同時に室内の温度状態を監視すること
が可能となり、そこで人検出領域近傍の領域の温度に対
して基準温度差を超える温度差領域が生じたときには、
その温度差領域に向ける吹出方向に適宜変更する制御が
行われる。この結果、例えば前記のような暖房運転時の
冷輻射を生じる低温領域の発生を防止しながら人中心の
風向制御が行われるので、より快適な空調状態とするこ
とができる。また上記構成においては、人の位置の検出
と室内の温度状態の検出とが同一の赤外線センサ３の出
力を基に行われ、それぞれに独立したセンサを設ける必
要がないので、構成が簡素になる。

（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
和機の壁掛け形室内機（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20
には、その前面パネルに吸込口21と、この吸込口21の下
側に吹出口22とが形成され、この吹出口22に吹出方向制
御手段としての水平フラップ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30が内装されている。

第３図及び第４図には、上記赤外線検出装置30の内部
構成を示す断面図を示しており、図において、１は、上
記赤外線検出装置30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、
熱電形の赤外線センサ３がその受光面を上記ケーシング
１における前面（第３図において下側の面）４に臨ませ
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30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
5a〜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、Ｅ、
Ｆからの各赤外線はそれぞれ小レンズ部5b、5c、5d、5
e、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Ｄ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Ｄ、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30を有する空気調和機
での風向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30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部40が
構成されている。この制御回路部40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御IC
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35、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に遂次作
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、そ
の後、ステップS3においてタイマtm1の計時を開始す
る。このタイマtm1には１領域当たりの検出操作時間t1
（例えば３秒）が設定されている。そしてステップS4で
上記温度変換部33から入力される温度信号の読込が、ま
たステップS5で後述する温度差ΔＴと基準値Tbとの比較
が、上記タイマtm1での計時が設定時間t1に達するまで
（ステップS6）、所定のサンプリング時間毎に繰返され
る。

上記温度差ΔＴは、各領域毎の検出操作開始直後にお
ける最初の読込温度からその後遂次読込まれる温度を引
いて求められる差の絶対値であって、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
生じず、したがって上記ΔＴは０に近い値に維持され
る。一方、動体である人が領域Ａにおり、人体から放射
される赤外線も上記センサ３に入射する場合には、この
人の動きに伴って入射赤外線量が変動し、上記温度変換
部33からの温度信号に検出操作時間の間で変化を生じ
る。このことから上記温度差ΔＴを、静止体のみの場合
と人がいる場合との変化量の差異を識別し得る基準値Tb
と比較することによって、人の有無を判別することが可
能である。

そこで上記ステップS5においてΔＴが基準値Tbを超え
たことが判別された時にはステップS7に移行し、記憶部
42における領域Ａに対応するメモリに人の存在ありの確
定信号を格納する。そして領域Ａに対する検出操作を終
了し、後述するステップS9に移行する。

一方、ΔＴが基準値Tbを超えることなくタイマtm1で
の計時が設定時間t1に達した場合には、続いてステップ
S8において上記の領域Ａに対する検出操作の終了直前の
温度を領域Ａの温度として確定し、これを記憶部42に格
納する。そして領域Ａに対する検出操作を終了し、ステ
ップS9に移行する。したがってこの実施例の場合には上
記ステップS5、S7によって人検出手段43を、またステッ
プS8によって温度検出手段44を構成している。

ステップS9は、領域Ｆに対する検出操作を完了したか
否かを判別するステップであり、領域Ｆに対する検出操
作を完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S9に至る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、或いは温度の検出が行わ
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S9からステップS10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45に、上記記
憶部42に格納された各領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、そのときの検出
結果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Ｄ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Ｄに人ありの確定がなさ
れている。

上記のような人の検出位置及び各領域毎の温度から空
調運転制御装置45では、室内機20の吹出口22に設けてい
る水平、垂直フラップ23、24を作動して、吹出方向を制
御する。この風向制御について、便宜上、暖房運転時を
例に挙げて第９図の制御フローチャートを参照して次に
説明する。

上記空調運転制御装置45では、赤外線検出装置30から
上記のように人の検出位置及び各領域毎の温度が送信さ
れてくる毎に、まずステップS21において、人が検出さ
れた領域Rcに隣接する周辺領域Riに対する各検出温度の
平均温度Tmを算出する。例えば人検出領域Rcが第２図に
おいて領域Ｄであった場合を例に挙げて説明すると、こ
の領域Ｄに隣接する領域Ａ、Ｂ、Ｅに対する各検出温度
の平均温度がTmとして求められる。

次いで第９図のステップS22においては、上記平均温
度Tmから、人検出領域Rcとは離間した領域Rjに対する検
出温度Tj、上記例の場合には領域Ｃに対する検出温度Tj
cを引いた温度差、また領域Ｆに対する検出温度Tjfを引
いた温度差をそれぞれ求め、これらを基準温度差ΔT0と
比較する。この結果、上記各離間領域Rjが、上記周辺領
域Riの平均温度Tmに近い温度である場合、すなわち室内
全体に基準温度差ΔT0を超える高低温度差を生じていな
い場合には、ステップS23〜S29で人の位置を中心とした
風向制御を行う。

この制御は、室内機20からの吹出温度Tfと、室内機20
への吸込温度から検出される室温Trとに基づいて、水
平、垂直フラップ作動用のステップモータ（図示せず）
へ作動信号を出力して、前記水平、垂直フラップ23、24
の吹出角を制御することにより行うもので、まずステッ
プS23において吹出温度Tfを第１基準温度T1（例えば40
℃）と比較し、T1以下の場合にはステップS24におい
て、人の頭上へと水平に吹く吹出方向の設定を行って、
上記ステップS21に戻る処理を行う。したがってこの状
態が継続する間、ステップS21〜ステップS24の処理が繰
返され、これにより例えば暖房運転開始時に吹出温度Tf
が充分高温の温風状態となるまでの間、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した吹出し
が行われる。次いで吹出温度Tfが上記T1を超え、また室
温Trが第２基準温度T2（例えば15℃）以下の場合には、
ステップS23からステップS25、ステップS26を経る処理
に切換わり、このステップS26において、水平フラップ2
3は真下方向にして床面を暖め、垂直フラップ24は人検
出領域Rcの周辺領域Ri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。さらにこの状態から室
温Trが第２基準温度T2を超えた段階で、ステップS25か
らステップS27、ステップS28を経る処理に切換わり、人
検出領域Rcに向かう吹出方向の設定を行って人に温風を
直接当てて人の周囲を急速に暖める。そして室温Trが設
定温度Tsに近い温度（Ts−α）に達すると、上記ステッ
プS27からステップS29を経る処理に切換わって、人検出
領域Rcの周辺領域Ri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がら
快適な温暖感を維持する吹出しを行う。このような制御
により、例えば起動時のコールドドラフトを抑えると共
に速暖性の向上した快適な空調状態となり、また室内で
の人の動きに追随する風向制御が行われることともなっ
て、より快適な空調状態に制御される。

一方、上記のような人の位置を中心とした風向制御を
行っている際に、ステップS22において、前記した温度
差が基準温度差ΔT0を超える領域が人検出領域Rcから離
れた離間領域Rjの中に生じた場合、ステップS30に移行
する。そしてこのステップにおいて、上記温度差を生じ
ている領域Rj（Δ）に向かう吹出方向の設定を行ってス
テップS21に戻る処理を行う。これにより人の位置を中
心とした風向制御は一時中断され、上記温度差領域Rj
（Δ）へと温風を吹く制御に切換えられ、この風向制御
の結果、ステップS22における温度差が基準温度差ΔT0
以内となるまで継続される。つまり上記例において人検
出領域Ｄを中心とした風向制御を行っている間に、この
領域Ｄから離れた例えば領域Ｆが低温温度状態である場
合に、適宜この領域Ｆに向かう温風の吹出しに変更する
制御が行われる。

上記制御の結果、室内全体を基準温度差ΔT0以内の高
低温度差状態に維持する制御も同時に行われることとな
る。このため低温領域からの人体への冷輻射を生じさせ
ずに人中心の風向制御が行われ、より効率的かつ快適な
暖房状態を維持し得るものとなる。また上記では、赤外
線センサ３の出力から人の検出と温度の検出との双方を
行うことにより、それぞれ独立したセンサを設ける場合
に比べて構成の簡素化が可能となり、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。

なお上記においては、第９図のステップS22で比較手
段46を、またステップS30で均温化風向制御手段47をそ
れぞれ構成したが、同様の機能を有するその他の構成と
することができる。また上記実施例では暖房運転時を例
に挙げて説明したが、室内の高低温度差を小さくしなが
ら人中心の風向制御を行うことで、冷房運転時にもより
快適な空調状態とすることができる。また赤外線センサ
３を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。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の空気調和機においては、室内
の各領域毎の人の存在と共に、各領域毎の温度とが検出
され、室内の高低温度差を基準温度差以内に維持しなが
ら人を中心とした風向制御が行われるので、例えば暖房
運転時においては低温領域からの冷輻射を迎えた人中心
の風向制御となって空調快適性が向上する。また上記構
成においては、人の位置の検出と室内の温度状態の検出
とが同一の赤外線センサで行われ、それぞれに独立した
センサを設ける必要がないので、構成が簡素になる。

【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−IV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
の空調運転制御装置で行う風向制御の制御フローチャー
トである。 ３……赤外線センサ、20……室内機（空気調和機本
体）、23……水平フラップ（吹出方向制御手段）、24…
…垂直フラップ（吹出方向制御手段）、43……人検出手
段、44……温度検出手段、46……比較手段、47……均温
化風向制御手段、Ａ〜Ｆ……領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の領域（Ａ〜Ｆ）に区画される室内か
   らの赤外線が上記各領域（Ａ〜Ｆ）毎に入射すべく構成
   した赤外線センサ（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各領域（Ａ〜Ｆ）毎に求
   める温度検出手段（44）と、上記赤外線センサ（３）の
   出力の変化量を基準値と比較して上記各領域（Ａ〜Ｆ）
   毎の人の存在を検出する人検出手段（43）とを備え、さ
   らに上記人検出手段（43）によって人の存在が検出され
   た人検出領域の近傍領域とその他の領域とに対する上記
   温度検出手段（44）での各検出温度の温度差を基準温度
   差と比較する比較手段（46）と、上記基準温度差を超え
   る温度差領域が生じたときに、空気調和機本体（20）に
   おける吹出風の吹出方向制御手段（23）（24）を、上記
   人検出領域の近傍領域への方向から上記温度差領域への
   方向に変更する均温化風向制御手段（47）とを設けてい
   ることを特徴とする空気調和機。