(57)【要約】【課題】天井の形状あるいは天井に付随している照明等の障害物を検知し、その状態に合わせた気流制御を行うことにより、快適性を向上させるとともに省エネ運転が可能な空気調和機を提供すること。【解決手段】室内機本体２に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器６と、該熱交換器６で熱交換された空気を吹き出すための吹出口１０と、該吹出口１０に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根１２、１４と、距離を検知する距離検知装置とを備え、距離検知装置により水平より上向き方向を検知することにより、天井形状を判断し、気流の妨げとなる障害物が認識された場合には、その障害物を回避する気流制御を行うことで、快適性が向上するとともに省エネ運転が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、該吹出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、前記室内機から障害物までの距離を検知する距離検知装置とを備えた空気調和機であって、
前記距離検知手段を水平より上向きにすることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室内機に、空気を吸い込む吸入口と、該吸入口から吸い込まれた空気を熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を吹き出すための吹出口と、該吹出口に設けられ吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根と、前記室内機から障害物までの距離を検知する距離検知装置とを備えた空気調和機であって、
前記距離検知手段が水平より下向きの場合にその視野範囲が水平以上の領域も含まれることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記距離検知装置は、前記室内機から見た上方高さに加えて天井形状もしくは天井に付随する障害物までの距離の少なくとも一つを検知することを特徴とする請求項１もしくは２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記室内機が取り付けられた部屋の天井の複数箇所の検知を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項５】
空調運転停止時に、前記検知を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項６】
距離検知手段に音波方式を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項７】
距離検知手段に赤外線方式を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項８】
距離検知手段にレーザー方式を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項９】
距離検知手段に画像方式を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
天井形状もしくは天井付随の障害物によって前記室内機から吹き出す気流を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機の室内機であって、室内の状況を検知する室内機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機の室内機では、吸込み口から室内空気を吸込み、これを熱交換器での熱交換によって温度調節をした後、空調風として吹出口から室内へ吹き出すようになっている。そして、吸込口から取り入れた空気を調和し、吹出口より上方に送出する際に、空気調和機の室内機と天井との距離に応じて空気調和機の運転を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１に記載の空気調和機では、室内機と天井との距離を検知する手段として、光や音の反射による計測や棒状の部材を用いた計測、あるいはサーミスタなどの温度検知手段の利用による計測などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の空気調和機にあっては、サーミスタなどの温度検知手段の利用による計測が提案されているものの、温度検知手段の利用による計測ではその精度が悪く、実用性は低い。また、光や音の反射による計測や棒状の部材を用いた計測においては漠然とした提案しかなく、これだけでは実用化は困難である。さらに、天井には一般的に照明等が配置されているため、室内機から天井までの距離が分かるだけでは空調を制御するに当たって不十分であり、気流の妨げとなりうる照明等の障害物を検知する必要がある。さらに、天井全体が均一面ではなく、例えば室内機の取り付けられた壁面の天井部のみ他の天井部分より低いといったことも起こりうる。このような現状を考えると、室内機上方の天井の高さよりもその天井全体の形状を把握することが重要となってくる。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、距離検知手段を用いて天井までの距離や照明等の障害物の位置、さらには天井の形状をも判断することが出来る空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、室内機に、距離を検知する距離検知装置を設け、距離検知手段を水平より上向きにすることで、天井あるいはその付帯物までの距離検知精度を高める。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、空気調和機の室内機と天井との距離、そして照明等の障害物位置や天井形状を検知した上で最適な気流制御を行うため、空調風を吹出口より上方に送出する際のユーザーの快適性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る空気調和機の室内機の正面図
【図２】図１の室内機の縦断面図
【図３】可動前面パネルが前面開口部を開放するとともに、上下羽根が吹出口を開放した状態の図１の室内機の縦断面図
【図４】上下羽根を構成する下羽根を下向きに設定した状態の図１の室内機の縦断面図
【図５】天井高さ物検知装置の断面図
【図６】天井の対象点までの距離と高さの求め方を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、距離検知手段を水平より上向きにすることにより、天井あるいはその付帯物までの距離検知精度を高めることができる。
【００１１】
第２の発明は、距離検知手段が水平より下向きの場合にその視野範囲が水平以上の領域も含まれることにより、距離検知手段を上下方向に駆動させる必要がなくなる、あるいは駆動させる場合でもその駆動角度を小さく抑えることができる。
【００１２】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、空気調和機上方高さに加えて天井形状もしくは天井に付随する障害物のまでの距離の少なくとも一つを認識することにより、気流制御の幅を広げ、より快適な空調を提供することが可能となる。
【００１３】
第４の発明は、特に第１〜第３の発明において、前記空気調和機が取り付けられた部屋の天井の複数箇所の検知を行うことにより、距離の確からさを高めることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に第１〜第４の発明において、空調運転停止時に前記検知動作を行うことにより、検知精度を高めることができる。
【００１５】
第６の発明は、特に第１〜第５の発明において、距離検知手段に音波方式を用いることにより、比較的安価に製造できる。
【００１６】
第７の発明は、特に第１〜第５の発明において、距離検知手段に赤外線方式を用いることにより、比較的安価に製造できる。
【００１７】
第８の発明は、特に第１〜第５の発明において、距離検知手段にレーザー方式を用いることにより、精度の高い距離検知が可能となる。
【００１８】
第９の発明は、特に第１〜第５の発明において、距離検知手段に画像方式を用いることにより、一回の検知でより多くの情報を得ることができる。
【００１９】
第１０の発明は、特に第１〜第９の発明において、天井形状もしくは天井付随の障害物に応じた気流（風向／風量／吹き出し温度）制御を行うことによって、天井形状に合った適切な気流を生み出し、ユーザーの快適性を上げることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
＜空気調和機の全体構成＞
一般家庭で使用される空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されている。図１〜図４は、本発明に係る空気調和機の室内機を示している。
【００２２】
室内機は、室内機本体２と、室内機本体２の前面開口部２ａを開閉自在の可動前面パネ
ル４を有しており、空気調和機停止時は、前面パネル４は室内機本体２に密着して前面開口部２ａを閉じているのに対し、空気調和機運転時は、前面パネル４は室内機本体２から離反する方向に移動して前面開口部２ａを開放する。なお、図１及び図２は前面パネル４が前面開口部２ａを閉じた状態を示しており、図３及び図４は前面パネル４が前面開口部２ａを開放した状態を示している。
【００２３】
図１から図４に示されるように、室内機本体２の内部には、熱交換器６と、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂから取り入れられた室内空気を熱交換器６で熱交換して室内に吹き出すための室内ファン８と、熱交換した空気を室内に吹き出す吹出口１０を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更する上下羽根１２と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右羽根１４とを備えており、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂと熱交換器６との間には、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂから取り入れられた室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ１６が設けられている。
【００２４】
また、前面パネル４上部は、その両端部に設けられた２本のアーム１８，２０を介して室内機本体２上部に連結されており、アーム１８に連結された駆動モータ（図示せず）を駆動制御することで、空気調和機運転時、前面パネル４は空気調和機停止時の位置（前面開口部２ａの閉塞位置）から前方斜め上方に向かって移動する。
【００２５】
さらに、上下羽根１２は、上羽根１２ａと下羽根１２ｂとで構成されており、それぞれ室内機本体２下部に揺動自在に取り付けられている。上羽根１２ａ及び下羽根１２ｂは、別々の駆動源（例えば、ステッピングモータ）に連結されており、室内機に内蔵された制御装置（例えば、マイコン）によりそれぞれ独立して角度制御される。また、図３及び図４から明らかなように、下羽根１２ｂの変更可能な角度範囲は、上羽根１２ａの変更可能な角度範囲より大きく設定されている。この上下羽根１２は３枚以上の上下羽根で構成することも可能で、この場合、少なくとも２枚（特に、最も上方に位置する羽根と最も下方に位置する羽根）は独立して角度制御できるのが好ましい。
【００２６】
また、左右羽根１４は、室内機の中心から左右に５枚ずつ配置された合計１０枚の羽根で構成されており、それぞれ室内機本体２の下部に揺動自在に取り付けられている。また、左右の５枚を一つの単位として別々の駆動源（例えば、ステッピングモータ）に連結されており、室内機に内蔵された制御装置により左右５枚の羽根がそれぞれ独立して角度制御される。
【００２７】
＜天井高さ検知装置の構成＞
図１に示されるように、室内機本体２の片側（正面から見て左側）の下部には、部屋内に存在する家具等を検知するための距離測定装置３０が設けられている。この距離測定装置３０の設置位置および駆動制御を変更することによって天井高さ検知装置として流用可能であるため、図１記載の距離測定装置３０を上下反転させたものである図５を参照しながら説明する。なお、本実施例では距離検知手段として音波方式を用いたものであるが、この距離検知手段は音波方式に限ることはなく、レーザー、赤外線方式、画像方式であっても類似の方法を用いることが可能である。また、距離測定装置３０は室内機のどこに配置しても良いが、本体左右どちらかの上部（できれば天面付近）、あるいは全面パネル上部がより有用である。
【００２８】
距離測定装置３０は、距離検知手段としての超音波式距離センサ（以下、単に「超音波センサ」という）３２と、超音波センサ３２を回転自在に支承する球状の支持体３４と、超音波センサ３２の音波出口方向に位置する支持体３４に形成されたホーン３６と、超音波センサ３２の向きを変えて距離検知方向を変更するための距離検知方向変更手段（駆動手段）とを備えている。ホーン３６は、超音波センサ３２が送信した超音波の感度を向上
させるとともに指向性を強くして距離検知精度を向上させるためのものである。
【００２９】
また、支持体３４は、水平（横）回転用回転軸４０と、水平回転用回転軸４０と直交する方向に延びる垂直（縦）回転用回転軸４２を有し、水平回転用回転軸４０は水平回転用モータ４４に連結されて駆動され、垂直回転用回転軸４２は垂直回転用モータ４６に連結されて駆動される。すなわち、距離検知方向変更手段は、水平回転用モータ４４、垂直回転用モータ４６等により構成され、超音波センサ３２の方向角度を２次元で変更することができるとともに、超音波センサ３２の向いている方向角度を認識することができる。
【００３０】
なお、図５のように距離検知手段を水平より上方に向けた方が天井面の検知精度が上がるが、床上の家具を検知するための距離測定装置を流用する場合には、その視野角を大きくすることにより、超音波センサ３２を水平もしくは水平より下方を向かせながらも、天井までの距離を検知することが可能となる。
【００３１】
ここで、距離検知手段としての超音波センサ３２の作用は以下のようになる。
【００３２】
本実施の形態における超音波センサ３２は、超音波送信部と受信部を兼用しており、超音波パルスを送信して、超音波パルスが障害物等に当たると、反射して、この反射波を超音波センサ３２で受信する。この送信から受信までの時間をｔ、音速をＣとすると、超音波センサ３２から障害物までの距離ＤはＤ＝Ｃｔ／２で表される。なお、超音波センサ３２の超音波送信部と受信部が別体の場合も、原理的あるいは機能的にはなんの変わりもなく、本実施の形態においても採用できる。
【００３３】
＜主となる天井高さの決定＞
距離検知方向変更手段により超音波センサ３２の向いている方向を、垂直方向の角度（仰角、水平線から方向に測定した角度）α、水平方向の角度（室内機から見て左側の基準線から右向きに測定した角度）βとして認識することができる。ここで、図６に示すように、ある方向における対象物（例えば天井）までの距離がＤであった場合、空気調和機からその対象物までの垂直方向の距離ＨはＨ＝Ｄｓｉｎα、水平方向の距離ＬはＬ＝Ｄｃｏｓαとなる。したがって、垂直方向の角度αと水平方向の角度βを所定の角度間隔で変化させて超音波センサ３２に検知動作（走査）を行わせることで、天井までの高さおよび照明等の付帯物の位置を認識することができる。
【００３４】
上記の考え方を元に、α、βを順次変更して水平より上方の距離を複数点計測し、その各々を垂直方向Ｈと水平方向Ｌに分離する。各点におけるＨ（つまり、Ｄｓｉｎα）の値を表１に示すが、このデータより主となる天井高さを決定するため、以下の処理を行う。つまり、求められた垂直方向距離Ｈの値のうち、全数Ｎ（今回の例では１１）の上位２０％を排除したうちの最大値を主となる天井高さとする。表１のような検知結果が得られた場合、Ｎ＝１１であるため、その中の数字の大きいものから２つ（９０と８０）を排除し、その残りの中で最大の数字を選択すると、８０が選ばれるが、これが主となる天井高さとするのである。この大きな数字の排除は、超音波式センサの誤検知（例えば、多重反射）などによって得られた値を除外するためである。なお、本実施の形態では、測定数Ｎを１１としたが、測定点数に特に決まりはなく、多いほど誤認識する可能性は低くなる。また、排除する数字の数をＮのうちの２０％としたが、この割合は２０％に限られるものではない。さらに、全数値の中で最も多く含まれている値や、あるいは得られた数値（もしくはその一部）の平均値を用いてもよい。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
なお、超音波式センサを初めとする各種センサは、周囲の環境（温度／湿度／音、等）に影響されやすいため、距離検知は空気調和機の空調運転停止時に行うと良い。特に、運転停止後は、部屋内の温度分布ムラも小さく、また、人も部屋外に出ている確率が高いために音の影響も受けにくいことから、超音波センサ３２による距離測定に比較的好ましい環境と言える。さらに、空気調和機を遠隔操作するリモコン（遠隔操作装置）に時刻設定手段を設け、時刻設定手段で設定された時刻に超音波センサ３２による距離測定を開始するようにしてもよい。この場合、時刻設定手段で設定された時刻に空気調和機が運転中の場合は、距離測定を開始することなく、時刻設定手段で設定された時刻に圧縮機あるいは室内ファン８が停止している場合に、距離測定を開始するのが好ましい。
【００３７】
＜天井全体形状の認識と形状に合わせた快適空調制御＞
以上により求められた主となる天井高さを基準に考え、それより低いものに関しては、鴨居、あるいは天井から下がっている照明等であると判断し、その天井からの高さ（＝主となる天井高さ−該当障害物高さ）およびその水平距離を室内機に内蔵された制御装置（例えば、マイコン）に記録する。これにより、天井形状が認識される。
【００３８】
次にこの認識した天井形状に合わせた快適気流制御例を述べる。
【００３９】
吹出口より上方に送出する効果の１つに、天井に沿わせることによるコアンダ効果、つまり遠方まで気流を届けやすいということが挙げられる。しかし、送出方向に鴨居やシャンデリア等の大きな照明がぶら下がっていた場合、これらは気流の妨げとなり、遠方まで気流を届けることが難しくなる。そのため、送出方向に鴨居や照明等の障害物を検知した場合、左右から回避してその後方に気流を届ける。例えば表１の場合、β＝１２０度および１５０度の方向に天井からの高さが７０ｍｍ〜６０ｍｍの障害物が存在していることが分かる。そのため、この方向に送出する際には、左右から回避する気流を生み出す。なお、この左右からの回避方法は風向変更羽根のスイングでもかまわなければ、左右一方からの回避でもかまわない。あるいは、一定時間に左と右から吹き分けても良い（例えば３０秒左方向に送出した後、３０秒間右方向に送出する）。さらには、天井からの距離が短い（例えば天井から２０ｍｍしか突出していない）障害物に関しては、上下風向変更羽根を通常よりやや下向き（例えば３度下向き）にすることで、その障害物の下から回避しても良く、上下と左右の組み合わせで回避しても良い。
【００４０】
以上のような天井ならびに天井付随障害物の検知、そしてその天井状態に合わせた気流制御を行うことにより、気流を遠くまで運べるだけでなく、気流が障害物と衝突することよる温度分布の悪化を抑えることができる。これにより、ユーザーの快適度が高まるだけでなく、より省エネとなる運転も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る空気調和機は、天井の状態を検知し、その状態に合わせた制御を行うことによって快適な空調を生み出すことができるので、特に一般家庭用の空気調和機として有
用である。
【符号の説明】
【００４２】
２  室内機本体、  ２ａ  前面開口部、  ２ｂ  上面開口部、  ４  可動前面パネル、６  熱交換器、  ８  室内ファン、  １０  吹出口、  １２  上下羽根、  １４  左右羽根、  １６  フィルタ、  １８，２０  前面パネル用アーム、  ３０  障害物検知装置、
３２  超音波距離センサ、  ３４  支持体、  ３６  ホーン、  ４０  水平回転用回転軸、  ４２  垂直回転用回転軸、４４  水平回転用モータ、４６  垂直回転用モータ、  ４８  第１の基板、  ５０  第２の基板、  ５２  第３の基板、  ５４  センサ入力増幅部、  ５６  帯域増幅部、  ５８  比較部、  ６０  ラッチ回路部、  ６２  水平回転用モータドライバ、  ６４  垂直回転用モータドライバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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