JP5300793B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば赤外線センサーにより検知された室内の人数に応じて室外機を制御する空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機では、タイマーあるいは予め設定されたスケジュールデータにより自動的に空調ＯＮとなった場合、室内機に設けられた輻射センサーにより人体存在の検知動作を行い、人体不在である場合には、空調能力を効率の良い領域にセーブして、室内温度が緩やかに設定温度に到達するように制御している（例えば、特許文献１参照）。

特願２００９−２９２７２４号（第４頁）

従来の空気調和機では、人体不在であることを検知している間、例えば圧縮機の運転周波数を６０Ｈｚなどの高運転効率状態にするとしているが、人数に応じた運転制御が行われていなかった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、室内機が設置された室内の人の有無および人数に応じて圧縮機の運転を制御する空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機を有する室外機と、延長配管を介して室外機に接続された室内機と、人感センサーと、リモコンと、リモコンからの人体検知の指令を受信したときに人感センサーを起動し、人感センサーの検知情報を基に室内の二次元画像を生成すると共に、その二次元画像と先に記憶した背景画像との差分から画素のグルーピングを行って画像の切り分けを行い、そして、切り分けた画像の平均温度が所定の閾値範囲内にあるときに、その切り分けた画像の画素数から人体が存在するか否かを判定し、これを切り分けた画像毎に行って人数を確定し、確定した人数を基に運転周波数を算出する室内制御部と、室内制御部により算出された運転周波数に基づいて圧縮機を制御する室外制御部とを備え、運転周波数は、室内に存在する人数が多くなるほど高くなる。

本発明においては、人感センサーの検知情報を基に室内の二次元画像を生成すると共に、その二次元画像と先に記憶した背景画像との差分から画素のグルーピングを行って画像の切り分けを行い、そして、切り分けた画像の平均温度が所定の閾値範囲内にあるときに、その切り分けた画像の画素数から人体が存在するか否かを判定し、これを切り分けた画像毎に行って人数を確定し、確定した人数を基に運転周波数を算出し、この運転周波数を室内に存在する人数が多くなるほど高くなるようにしている。これにより、従来、温度情報で圧縮機の運転周波数を制御していた場合と比べ、より早く必要な冷暖房能力を提供することができ、そのため、人が感じる快適性が向上し、能力の過不足をいち早く解消でき、省エネを実現できる。

本発明の実施の形態を示す空気調和機の全体構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室内機の外観を示す斜視図である。 図２の室内機の側面を切断して示す断面図である。 図２の室内機の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における検知人数と要求する圧縮機の運転周波数の相関図である。 本発明の実施の形態における検知人数と要求する圧縮機の最大運転周波数の相関図である。

図１は本発明の実施の形態に係る空気調和機の全体構成を示す模式図、図２は本発明の実施の形態に係る空気調和機の室内機の外観を示す斜視図、図３は図２の室内機の側面を切断して示す断面図、図４は図２の室内機の設置例を示す斜視図である。
実施の形態１における空気調和機は、図１に示すように、室内機Ｘと、室外機Ｙと、リモコンＺと、室内機Ｘと室外機Ｙを接続する液延長配管Ａおよびガス延長配管Ｂと、リモコンＺと室内機Ｘの室内制御部Ｘ１との間および室内制御部Ｘ１と室外機Ｙの室外制御部Ｙ１との間にそれぞれ配線された通信線Ｃと、人感センサーである例えば赤外線センサー５（図２参照）とで構成されている。なお、前述の室内機Ｘは、主に建物内の例えば天井に埋め込まれて取り付けられている（図４参照）。リモコンＺと室内制御部Ｘ１の間が通信線Ｃで接続されているとしたが、その間は無線通信で情報の送受信を行うようにしてもよい。赤外線センサー５は、後述するが、室内機Ｘの化粧パネル２に設けられている。

室内制御部Ｘ１は、リモコンＺからの運転指令（冷房運転、暖房運転、除湿運転など）が受信されると、その運転指令を室外機Ｙの室外制御部Ｙ１に送信すると共に、後述するファンモーター６を運転指令に基づいて駆動する。また、室内制御部Ｘ１は、リモコンＺからの人体検知の指令、例えば本空調機の設置後の初回運転の開始や室内の背景画像の取得の指令などが受信されたときには、赤外線センサー５を起動し、その赤外線センサー５の検知情報を基に室内の熱画像を生成し、その熱画像を背景画像として記憶する。

また、室内制御部Ｘ１は、背景画像の取得後に、リモコンＺからの人体検知の指令、例えば省エネ運転の開始の指令が受信されたときには、赤外線センサー５を起動し、赤外線センサー５の検知情報を基に室内の熱画像を生成する。そして、室内制御部Ｘ１は、その熱画像と予め記憶した室内の背景画像とを比較して人体が存在するか否かを判定し、かつ人体が存在するときには人数を判定し、その判定結果の情報を基に室外機Ｙの圧縮機の運転周波数を算出する。人体の人数の判定および運転周波数の算出については、動作を説明するときに詳述する。

室外制御部Ｙ１は、リモコンＺからの運転指令が室内制御部Ｘ１を介して受信されたときには、その運転指令に応じた運転周波数で圧縮機を制御し、室内制御部Ｘ１により算出された運転周波数が受信されたときには、その運転周波数に基づいて圧縮機を制御する。つまり、運転周波数が高くなるにつれ圧縮機の回転数が上がり、運転周波数が低くなるにつれ圧縮機の回転数が下がる。前述した室外機Ｙには、前述の圧縮機の他に、熱交換器、膨張弁などが設けられている。

室内機Ｘの外観は、図２に示すように、箱状のキャビネット１と、キャビネット１の下部に設けられた四辺形状の化粧パネル２と、化粧パネル２の中央に設けられた四辺形状の吸込口３ｂと、化粧パネル２に吸込口３ｂを囲むように設けられた４つの長方形状の吹出口３ａと、吹出口３ａに設けられ風向を上下方向に可変するための風向フラップ４とで構成されている。化粧パネル２の一角の下面には、赤外線センサー５が取り付けられている。

室内機Ｘのキャビネット１内には、図３に示すように、キャビネット１の天面中心に負荷軸を下方に向けて設置されたファンモーター６と、ファンモーター６の負荷軸に取り付けられたターボファン７と、ターボファン７を囲むように配置された熱交換器８と、熱交換器８を囲むように配置されたインナーカバー９と、熱交換器８の下部に設置され熱交換の際に発生する凝縮水を受けるドレインパン１０と、吸込口３ｂから吸い込まれた空気の温度を検出する温度センサー１３とが設けられている。前述のインナーカバー９は、熱交換器８により熱交換された空気と機外とを断熱するためのもので、熱交換器８およびドレインパン１０とで熱交換器８の外周に風路を構成している。その風路は吹出口３ａと連通している。ドレインパン１０の下部には、ターボファン７の吸込口に連通する開口部が設けられている。

化粧パネル２の吸込口３ｂには、機内に塵埃等が侵入するのを防止するエアフィルター１１と、エアフィルター１１を支持しかつ目隠しとして機能するグリル１２とが設けられている。さらに、エアフィルター１１とターボファン７の間には、吸込んだ空気をターボファン７へスムーズに導入するためのベルマウス１４が設けられている。

前述した赤外線センサー５は、多眼あるいは複数個の赤外線センサーにより構成され、センサーケース５ｂ内に設置されている。そのセンサーケース５ｂは、化粧パネル２の一角に成形された外形が略円錐状のハウジング５ａに収納され、モーター５ｃの鉛直方向の軸に３６０度回転可能に取り付けられている。赤外線センサー５は複数の検知部により構成され、その検知部は、ハウジング５ａの凸部に設けられた穴５ｄから露出し、その穴５ｄの円の法線に対して平行に配列されている。

次に、前記のように構成された空気調和機において赤外線センサー５の人体検知に基づく動作について図５を用いて説明する。なお、空気調和機の基本動作については説明を省略する。
図５は本発明の実施の形態に係る空気調和機の動作を示すフローチャートである。なお、図５（ａ）は室内機Ｘが設置された室内の背景画像を取得するときのフローチャートであり、同図（ｂ）は同じ室内に存在する人数の検知および人数に応じた圧縮機の運転周波数の算出を示すフローチャートである。

室内制御部Ｘ１は、リモコンＺのスイッチ操作から初回運転開始を検知すると（Ｓ１）、赤外線センサー５をモータ駆動力により数分から数秒の間に１回程度の速度で３６０度回転させる（Ｓ２）。この時、室内制御部Ｘ１は、回転による軌跡軸と赤外線センサー５の配列方向の軸とで得られる赤外線センサー５の検知情報（室内情報）に基づいて二次元熱画像を生成し（Ｓ３）、これを背景画像として記憶する（Ｓ４）。その背景画像の取得は、空調機の運転中または停止中の何れでもよい。

室内制御部Ｘ１は、背景画像の取得後に、リモコンＺのスイッチ操作から省エネ運転開始を検知すると（Ｓ１１）、前述したように赤外線センサー５を一回転させ（Ｓ１２）、この時に得られる赤外線センサー５の検知情報に基づいて二次元熱画像を生成する（Ｓ１３）。そして、室内制御部Ｘ１は、その二次元熱画像と先に記憶した背景画像との差分を取り（Ｓ１４）、その差分から画素のグルーピングを行って物体と想定する画像の切り分けを行う（Ｓ１５）。

室内制御部Ｘ１は、切り分けた画像のうち、その部分の平均温度Ｔが閾値Ｔａ以上、閾値Ｔｂ以下かどうかを判定する（Ｓ１６）。平均温度Ｔがその範囲内に無いときには室内に人体が存在しないと判定して次のグルーピングがあるかどうかの判定に入る（Ｓ１９）。また、室内制御部Ｘ１は、平均温度Ｔが閾値Ｔａ以上、閾値Ｔｂ以下のときには、その部分の画素数が閾値Ｓａ以上であるかどうかを判定する（Ｓ１７）。室内制御部Ｘ１は、画素数が閾値Ｓａ未満のときには室内に人体が存在しないと判定して、前記と同様に他にグルーピングがあるかどうかの判定に入る（Ｓ１９）。室内制御部Ｘ１は、画素数が閾値Ｓａ以上であると判定したときには室内に人体が存在すると判定して（Ｓ１８）、次のグルーピングがあるかどうかを判定する（Ｓ１９）。

室内制御部Ｘ１は、次のグルーピングがあるときは前述した動作を繰り返し（Ｓ１６〜Ｓ１９）、この動作を次のグルーピングが無くなるまで行う。室内制御部Ｘ１は、その動作を繰り返し行ったときに確認した人体から人数を確定する（Ｓ２０）。そして、室内制御部Ｘ１は、その人数によって予め定められた式により室外機Ｙに要求する圧縮機の運転周波数Ｈｚｍを算出し（Ｓ２１）、その運転周波数Ｈｚｍを室外制御部Ｙ１に通信線Ｃを介して送信し（Ｓ２２）、室外機Ｙの圧縮機を運転周波数Ｈｚｍで運転させる（Ｓ２３）。

以上のように実施の形態においては、省エネ運転の開始を検知したとき赤外線センサー５を起動し、赤外線センサー５の検知情報を基に熱画像を生成し、その熱画像と予め記憶した背景画像とを比較して人体が存在するか否かを判定する。そして、人体が存在するときには人数を判定し、その判定結果の情報を基に運転周波数を算出して、その運転周波数により圧縮機を制御する。これにより、従来、温度情報で圧縮機の運転周波数を制御していた場合と比べ、より早く必要な冷暖房能力を提供することができ、そのため、人が感じる快適性が向上し、能力の過不足をいち早く解消でき、省エネを実現できる。

なお、本実施の形態では、図６に示すように室内に存在する人数に応じて圧縮機の運転周波数を決定するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、人数を０人、１〜１０人、１０人以上の３段階に分け、それぞれの場合の圧縮機の運転周波数の最大値を予め決めておき、赤外線センサー５の検知に基づく人体の人数から３段階の何れかを特定して最大周波数値を決定し、その最大周波数値で室外機Ｙの圧縮機を運転させるようにしてもよい。

また、省エネを図るために以下の内容も並行して実施する。赤外線センサーを用いて対象の室内の人数を検知した後、人数によってリモコンＺの設定温度を変更する。例えば、冷房時、ユーザーが設定温度を２７℃に設定していたとする。次に、赤外線センサー５を用いて対象の室内空間における人数を検知し、０人の場合は２℃増、１〜１０人の場合は１℃増、１０人以上の場合はそのままとし、その結果を通信線Ｃを介して室外機Ｙの室外制御部Ｙ１に送信する。このモードは、リモコンＺ上でユーザーが省エネ運転を選択した場合だけ有効とする。

Ｘ 室内機、Ｘ１ 室内制御部、Ｙ 室外機、Ｙ１ 室外制御部、Ｚ リモコン、
Ａ 液延長配管、Ｂ ガス延長配管、Ｃ 通信線、１ キャビネット、２ 化粧パネル、
３ａ 吹出口、３ｂ 吸込口、４ 風向フラップ、５ 赤外線センサー、５ａ ハウジング、５ｂ センサーケース、５ｃ モーター、５ｄ ハウジングの穴、６ ファンモーター、７ ターボファン、８ 熱交換器、９ インナーカバー、１０ ドレインパン、
１１ エアフィルター、１２ グリル、１３ 温度センサー、１４ ベルマウス。

Claims (5)

1. 圧縮機を有する室外機と、
   延長配管を介して前記室外機に接続された室内機と、
   人感センサーと、
   リモコンと、
   前記リモコンからの人体検知の指令を受信したときに前記人感センサーを起動し、該人感センサーの検知情報を基に室内の二次元画像を生成すると共に、その二次元画像と先に記憶した背景画像との差分から画素のグルーピングを行って画像の切り分けを行い、そして、切り分けた画像の平均温度が所定の閾値範囲内にあるときに、その切り分けた画像の画素数から人体が存在するか否かを判定し、これを切り分けた画像毎に行って人数を確定し、確定した人数を基に運転周波数を算出する室内制御部と、
   前記室内制御部により算出された運転周波数に基づいて前記圧縮機を制御する室外制御部とを備え、
   前記運転周波数は、室内に存在する人数が多くなるほど高くなることを特徴とする空気調和機。
2. 前記室内制御部は、前記リモコンからの指令が室内の背景画像の取得であったとき前記人感センサーを起動し、該人感センサーの検知情報を基に室内の画像を生成し、その画像を背景画像として記憶することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記室内制御部は、前記リモコンにより設定された室内温度を、確定した人数に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
4. 前記室内制御部は、確定した人数に応じて前記圧縮機の最大運転周波数を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気調和機。
5. 前記人感センサーは多眼あるいは複数個の赤外線センサーであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の空気調和機。

Images