JPWO2011016225A1

JPWO2011016225A1 - 空気調和機

Info

Publication number: JPWO2011016225A1
Application number: JP2011525786A
Authority: JP
Inventors: 井上　茂之; 茂之井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: WO2011016225A1; JP5789760B2; BR112012002625A2; CN102472518A; KR20120050989A

Abstract

室内空間全体の可視画像を撮像する撮像手段１からの画像情報を表示する表示手段３と、ユーザの指定する前記可視画像上の点又は領域を前記座標系の重点座標情報として指定する領域指定手段５とを備え、ユーザが指定した重点座標情報に基づき、重点送風方向を決定するとともに当該部分が所定の温度になるように能力制御する構成としてあり、ユーザに空調の対象となる室内の映像を提示し、前記室内の所望の領域を指定させることにより、所望の領域について重点的な空気調和が可能になり、消費電力を抑えながら快適な空調環境を実現することができる。

Description

本発明は、空気調和の対象となる室内の熱画像や可視画像から得られる情報を制御指標とする空気調和機に関するものである。

室内の熱画像や可視画像から得られる情報をその室内における空気調和の制御指標とする空気調和機に関する従来の技術としては、赤外線センサーを用いて人の位置検出を行い空調制御を行うものがあった（例えば、特許文献１参照）。

上記従来の技術は、室内を複数の領域に分けて、それら各領域毎の赤外線を検知する赤外線センサーを設け、各領域の人の検出と、床面に対応する領域の温度を検出する。そして、これら人が検出された位置と、人付近の床面の温度、および室温の関係から、通常時は室温を設定温度に達するような設定温度制御を行い、風向は人の位置検出結果に基づき変更する。また、室温が設定温度範囲に入る場合で、かつ床面温度と室温の差が大きい場合は、床方向の吹き出しを行い床面を暖める。このことにより、人の位置する領域に対応する制御と、温度は設定温度に達しているが、人の足元付近の冷え込みがある場合の不快感を減らす制御が行われる。

特開平２−１４３０４７号公報

しかしながら、従来の技術に示した空気調和機の制御装置は、室内の床や壁面に対する個々人の位置や室内温熱環境に関する正確な情報を検出することは困難であった。更に、電気製品や日射を受けた壁面や床面などの静止発熱箇所があった場合に、人のいる場所、人体の表面温度との識別が困難であった。

このような個人や室内環境情報を正確に検出するためには、室内の一人の人間が複数個以上の画素のかたまりとして検出される程度の解像度と画素数を有する熱画像が必要とされ、高価なため中々実用化できず、その結果として重点的に空調を行う部分が比較的広いものとなって、その分空調能力が大き目なものとなるとともに比較的大雑把な空調制御となるという課題があった。

そこで、本発明は、所望の領域について正確に位置と温度を測定することにより、所望の領域について重点的な空気調和を可能とし、消費電力を抑えながら快適な空調環境を実現する空気調和機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る空気調和機は、空気調和機の能力を制御することで空気調和を行う空気調和機であって、空気調和の対象となりうる室内空間の可視画像を撮像する撮像手段と、可視画像を表示する表示手段と、を設け、ユーザの指定する、可視画像上の点又は領域を重点座標として、重点座標の情報に基づいて空気調和機の能力を制御するものである。

これにより、ユーザが所望する領域について正確に位置を測定でき、効率的で快適な空気調和の実現が可能となる。

本発明によれば、ユーザに空調の対象となる室内の映像を提示し、前記室内の所望の領域を指定させることにより、所望の領域について重点的な空気調和が可能になり、消費電力を抑えながら快適な空調環境を実現できる。

図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機のブロック図図２は同実施の形態１に係る表示手段に表示された画面構成を示す図図３は本発明の実施の形態２に係る空気調和機のブロック図図４は本発明の実施の形態２に係る表示手段に表示された画面構成を示す図図５は本発明の実施の形態２に係る表示手段に表示された画面構成の他の例を示す図図６は本発明の実施の形態２に係る表示手段に表示された画面構成の他の例を示す図図７は本発明の実施の形態２に係る表示手段に表示された画面構成の他の例を示す図図８は撮像手段及び温度検知手段の構成を示す図

本発明の空気調和機は、空気調和機の能力を制御することで空気調和を行う空気調和機であって、空気調和の対象となりうる室内空間の可視画像を撮像する撮像手段と、可視画像を表示する表示手段と、を設け、ユーザの指定する、可視画像上の点又は領域を重点座標として、重点座標の情報に基づいて空気調和機の能力を制御するとしたものである。

また、好ましくは、重点座標の情報に基づいて重点送風方向を決定するものであり、快適な気流制御を行うことができる。

また、好ましくは、室内空間に含まれる領域の温度を検知する温度検知手段を設け、温度検知手段によって重点座標における温度である重点温度を検知するとともに、重点温度が所望の温度になるよう空気調和機の能力を制御するとしたものである。これによって、ユーザが所望する領域について、位置と温度を測定でき、効率的で快適な空気調和が実現できる。

また、好ましくは、温度検知手段は、少なくとも１素子の放射温度センサからなる放射温度検知部と、少なくとも自由度が１の関節を有し放射温度検知部を支持する支持部と、座標に基づき支持部の関節角を調節する支持制御部とで構成するものである。これによって、ユーザの所望する空調領域の温度情報を少なくとも１素子の放射温度センサで得ることができる。

また、温度検知手段を赤外線センサにより構成した場合には、センサを安価に構成することができる。

また、好ましくは、撮像手段及び温度検知手段の受光部を近接させて設ける。これによって撮像手段と温度検知手段との光軸のずれを防ぐことができる。

また、撮像手段及び温度検知手段の受光部は、ハーフミラーを介してそれぞれ受光するように構成することで、撮像手段と温度検知手段との光軸のずれを防ぐことができる。

また、吹き出し口から吹き出される気流の温度若しくは室内熱交換器の温度と、予め設定された室内空間に含まれる領域ごとの温度補正値とに基づいて、重点座標における温度である重点温度を推定し、重点温度が所望の温度になるよう温度制御手段を制御した場合には、既存の温度検知手段を用いて、重点座標における温度情報を得ることができるので、安価に構成することができる。

また、表示手段は可視画像上に、重点座標、重点温度、重点送風方向、ユーザの指定する温度のうち少なくとも一つを表示した場合には、ユーザが所望した空調領域の位置、温度情報、空気調和機によって制御された風向を確認することが可能となる。

また、重点温度とユーザの指定する温度とを、可視画像上に交互に、若しくは並列に表示した場合には、表示手段の画面が小さい場合であっても、ユーザにとって見やすいものとなる。

また、表示手段を室内機のリモコンに設けた場合には、新たな表示手段が不要となる。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態において、本発明について図面を用いて説明するが、この実施の形態によって限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機のブロック図である。この空気調和機は、空気調和の対象となりうる空間の内、ユーザが所望する必要な領域を対象として重点的に空気調和を行うようになっており、撮像手段１と空間情報記憶手段２と表示手段３と温度検知手段４と領域指定手段５と温度情報生成手段６と温度情報選択手段７と風向制御手段８と温度情報記憶手段９と能力制御手段１０とを備える。

撮像手段１は、空気調和機の本体前面に設置され、空気調和機からの送風が直達しうる室内の領域を画角に納める光学系を備え、可視画像を撮像するＣＣＤカメラで構成してある。空間情報記憶手段２は空気調和機本体に納められたメモリであり、撮像手段１によって得られた可視画像を４８０ドット×６４０ドットのマトリクス状の座標空間を有する画像データとして記憶する。表示手段３は、空気調和機のリモコンに設置された液晶および前記画像データの入力インタフェイスを供えた信号入力回路を有し、前記画像データを空間情報記憶手段２から読み出し、表示することができる。

領域指定手段５は、前記液晶画面上に設置され、前記画像データと同じ座標系を有する透明のタッチパネルとその信号出力回路からなり、前記表示手段に表示された室内の可視画像に対して、ユーザが所望する領域を指で触れて指し示すことによって、前記所望する領域を画像データの座標系で出力することができる。温度検知手段４は、画素数が１６の焦電薄膜を有するチョッパ型赤外線センサであり、空気調和の対象である前記画像データの全域を１６の検知領域に分割して、それぞれの領域の放射温度を検知することができる。なお、この赤外線センサは壁や床、人や物の放射温度の検知が可能である。

温度情報生成手段６は、温度検知手段４で検知した１６領域と前記画像データの座標系との対応付けを行い、放射温度を検知した１６領域を前記座標系の座標として表し、それぞれの領域における温度データに属性値として付加したメタデータを温度情報として生成する。温度情報記憶手段９はリモコンに設置されたメモリであり、前記温度情報を記憶する。温度情報選択手段７は、リモコンに内蔵されたプログラムであり、前記領域指定手段５で指定された重点座標情報と、前記温度情報を入力し、前記温度情報の中から、前記重点座標情報を検知領域に含む温度情報を重点温度情報として出力する。能力制御手段１０は前記重点温度情報を制御目標として空気調和機の能力制御を行う。風向制御手段８は、領域指定手段５から重点座標情報を読み取り、送風経路に前記重点座標が含まれるように空気調和機の風向変更板の角度を制御する。

図２は、リモコン１１に設置された表示手段１２に、撮像手段１により得られた室内画像１３が表示された状態を示す模式図であり、図２のごとくユーザは前記室内画像１３を見ながら、所望の領域を指定することができる。

上記構成において、この空気調和機は運転を開始すると、撮像手段１が空気調和の対象となりうる室内空間全体の可視画像を撮像し、空間情報記憶手段２が前記可視画像を所定の平面座標系に展開した空間情報として記憶する。前記空間情報記憶手段２に記憶された画像情報は表示手段３に表示され、ユーザが表示手段３に触れることにより領域指定手段５が前記可視画像上の点又は領域を前記座標系の重点座標情報として指定する。

一方、前記室内空間の温度は１６領域に分けて温度検知手段４で検知され、温度情報生成手段６が前記領域と前記座標系との対応付けを行い、前記温度に前記座標系の座標情報を付与して温度情報を生成するとともに、温度情報記憶手段９が前記温度情報と前記重点温度情報を記憶する。

そして、温度情報選択手段７が前記重点座標情報と前記温度情報に基づき、前記温度情報の中から前記重点座標情報を検知領域に含む温度情報を重点温度情報（制御対象温度）として出力し、この重点温度情報が所定の温度になるように能力制御手段１０が能力を制御するとともに、前記風向制御手段８が前記重点温度情報（制御対象温度）とした領域（ユーザーが指定した重点座標）に風を向け、この部分の温度が予め設定されている目標温度となるように重点的に制御する。このとき、室内機及び室外機に設けられたファンの回転数や、圧縮機回転数、膨張弁開度などを調整することで、吹き出し口の気流の温度や風量、風向、熱交換器温度などを制御する。そして、このように空気調和機の能力を制御するとともに、風向を制御することで、重点座標が目標温度となるようにする。

このようにこの空気調和機はユーザが画像を見て指定した領域に風を向けるのできわめて精度よく局所空調ができ、しかもその際の空調は重点温度情報（制御対象温度）と目標温度との差に応じた能力で制御する、例えば重点温度情報（制御対象温度）が目標温度に近ければ比較的低い能力で空調を行うことになるから、消費電力を抑えながらのきめ細かい省エネ運転が可能となる。

なお、赤外線センサなどの温度検知手段４を設ける代わりに、吹き出し口から吹き出される気流の温度若しくは室内熱交換器の温度と、予め設定された室内空間に含まれる領域ごとの温度補正値とに基づいて、重点座標における温度である重点温度を推定することも可能である。この場合も、推定した重点温度が所望の温度になるよう空気調和機の能力を制御することができる。すなわち、既存の温度検知手段を用いて重点座標における温度情報を得て空調制御ができるので、安価に構成することができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２にかかる空気調和機のブロック図である。主要な構成要素とその作用は実施の形態１と同様であるので説明を省く。この実施の形態２の表示手段３における画像構成部２１はプログラムであり、空間情報記憶手段２から撮像手段１で撮像された画像データと、風向制御手段８で設定された風向変更板の角度と、領域指定手段５から出力された重点座標情報と、温度情報選択手段７で選択された温度情報を入力し、前記画像データ上に前記角度、前記重点座標情報、温度情報を重ねた画像データを生成し、表示手段３に表示させる。

また温度検知手段４は、画素数が１視野角３度の望遠光学系を有する焦電センサからなる放射温度検知部２２と、空気調和機の室内機に対し左右方向および上下方向に自由度を有する支持部２３と、支持部２３のヒンジ回転角を制御する支持制御部２４からなる。支持制御部２４は領域指定手段５から重点座標情報を入力し、その座標情報から回転角を演算し、ユーザが所望する領域に放射温度検知部２２を回転させ、前記領域の温度情報を検知することによりリアルタイムで重点温度情報を生成することが可能となる。支持制御部２４は、領域指定手段５から重点座標情報を入力しない場合は順次空調領域の温度データを収集し、温度情報生成手段６、温度情報記憶手段９は実施の形態１と同様の動作をする。

図４は、リモコン１１に設置された表示手段１２に、撮像手段１により得られた室内画像１３が表示され、さらに前記室内画像１３の上にユーザの所望する領域１４として重点座標情報の表示、重点温度情報の検知温度の表示１５が表示された状態を示す模式図である。図５は本実施の形態において画像構成部２１が風向制御手段８より読み込んだ風向変更板の角度に基づき、送風の通過領域を演算し、撮像手段１により得られた室内画像１３の上に合成した画像の表示を示す。

また、図６には表示手段１２に、重点温度情報の温度表示及びユーザの指定する設定温度を併記した例を示している。図６のように現在の温度である検知温度の表示１５と設定温度４６を対比可能に表示させると、室内空間の空調情報が一目で分かりやすい。また、ユーザが当該情報をもとに室温を設定することで、より快適な室内空間を作り出すことが可能となる。

なお、重点温度と設定温度とを交互に表示手段１２に表示させるようにしてもよい。この場合は、表示手段１２の画面が小さい場合であっても、ユーザにとって見やすいものとなる。

また、ユーザが温度を設定する場合には、図７に示すように、設定温度用のアナログスケール４３と、設定用温度表示４５を画面に表示させると、ユーザが簡単に温度を設定できる。

以上の画面構成によりユーザは所望の空調領域、および所望の空調領域の正確な温度を確認でき、本実施の形態にかかる空気調和機によれば、所望の領域について重点的な空気調和が可能になり、消費電力を抑えながら快適な空調環境を実現できる。

なお、表示手段１２は、リモコンに設けた場合に限定されるものではなく、持ち運び可能な他の端末であってもいいし、テレビやパソコンのモニター等であっても良い。

（実施の形態３）
撮像手段及び温度検知手段の具体的な構成について、説明する。
上記実施の形態１、２で説明した撮像手段１及び温度検知手段４は、その受光部が互いに近接していることが好ましい。

図８に、撮像手段１及び温度検知手段４の構成の一例を示す。図８に示すように、撮像手段１を構成するＣＣＤカメラと、温度検知手段４を構成する赤外線センサの受光部は、レンズ２５及び光軸に対して４５度の角度で配置されるハーフミラー２６を介して、同じ光軸で受光するように構成されている。

このように構成することで、実際の可視画像上でユーザの指定する重点座標と、放射温度検知部により検知される温度情報との座標とのずれ防ぐことができる。また、同じ光軸を確保しながらも、撮像手段１を固定して温度検知手段４を駆動することが可能となる。

なお、室内空間全体を撮像するためには、レンズ２５は広角であるものが望ましい。

また、図８ではハーフミラー２６で透過したものを撮像手段１に導き、ハーフミラー２６で反射させたものを温度検知手段４に導く構成としているが、その逆であっても良い。

なお、撮像手段については、空気調和機の室内機が壁掛けタイプである場合には、室内機の下部、床置きタイプの場合には、室内機の上部に設置することによって、部屋全体を撮像することができる。

なお、撮像手段については、ユーザが表示手段を操作した場合や操作をしている間にのみ撮像するとした場合には、消費電力を抑えることが可能となる。

本発明は、空気調和の対象となる室内の熱画像や可視画像から得られる情報を制御指標とする空気調和機に利用可能である。

１撮像手段
２空間情報記憶手段
３表示手段
４温度検知手段
５領域指定手段
６温度情報生成手段
７温度情報選択手段
８風向制御手段
９温度情報記憶手段
１０能力制御手段
１１リモコン
１２表示手段
１３室内画像
１４ユーザの所望する領域
１５検知温度の表示
１６送風通過領域
２１画像構成部
２２放射温度検知部
２３支持部
２４支持制御部
２５レンズ
２６ハーフミラー
４３アナログスケール
４５設定用温度表示
４６設定温度

Claims

空気調和機の能力を制御することで空気調和を行う空気調和機であって、
空気調和の対象となりうる室内空間の可視画像を撮像する撮像手段と、前記可視画像を表示する表示手段と、を設け、
ユーザの指定する、前記可視画像上の点又は領域を重点座標として、前記重点座標の情報に基づいて前記空気調和機の能力を制御することを特徴とする空気調和機。
前記重点座標の情報に基づいて重点送風方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記室内空間に含まれる領域の温度を検知する温度検知手段を設け、
前記温度検知手段によって前記重点座標における温度である重点温度を検知するとともに、前記重点温度が所望の温度になるよう前記空気調和機の能力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
前記温度検知手段は、少なくとも１素子の放射温度センサからなる放射温度検知部と、少なくとも自由度が１の関節を有し前記放射温度検知部を支持する支持部と、前記座標に基づき前記支持部の関節角を調節する支持制御部からなることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
前記温度検知手段は、赤外線センサにより構成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の空気調和機。
前記撮像手段及び前記温度検知手段の受光部が近接していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記撮像手段及び前記温度検知手段の受光部は、ハーフミラーを介してそれぞれ受光することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の空気調和機。
吹き出し口から吹き出される気流の温度若しくは室内熱交換器の温度と、予め設定された前記室内空間に含まれる領域ごとの温度補正値とに基づいて、前記重点座標における温度である重点温度を推定し、前記重点温度が所望の温度になるよう前記空気調和機の能力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
前記表示手段は前記可視画像上に、前記重点座標、前記重点温度、前記重点送風方向、ユーザの指定する温度のうち少なくとも一つを表示することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記重点温度とユーザの指定する温度とを、前記可視画像上に交互に、若しくは並列に表示することを特徴とする請求項９に記載の空気調和機。
前記表示手段が室内機のリモコンであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記可視画像を所定の平面座標系に展開した空間情報として記憶する空間情報記憶手段と、ユーザの指定する前記可視画像上の点又は領域を前記座標系の重点座標情報として指定する領域指定手段と、前記領域と前記座標系との対応付けを行い、前記温度に前記座標系の座標情報を付与して温度情報を生成する温度情報生成手段と、前記重点座標情報に基づき、前記温度情報から重点温度情報を選択する温度情報選択手段と、前記温度情報と前記重点温度情報を記憶する温度情報記憶手段と、前記重点座標情報に基づき、重点送風方向を決定する風向制御手段と、前記重点温度情報が所定の温度になるように空気調和機の能力を制御する能力制御手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。