特許 7094658 センサモジュールおよび電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-24

(45)【発行日】2022-07-04

(54)【発明の名称】センサモジュールおよび電気機器

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/88 20180101AFI20220627BHJP

   F24F 13/20 20060101ALI20220627BHJP

【ＦＩ】

F24F11/88

F24F1/0007 401E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017058616

(22)【出願日】2017-03-24

(65)【公開番号】P2018162885

(43)【公開日】2018-10-18

【審査請求日】2020-02-28

【審判番号】

【審判請求日】2021-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002192

【氏名又は名称】特許業務法人落合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】史 偉

(72)【発明者】

【氏名】凌 悟朗

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 裕貢

【合議体】

【審判長】松下 聡

【審判官】槙原 進

【審判官】平城 俊雅

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１６１４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F24F 1/0007 - 13/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平面に対して傾斜する回転軸線回りで回転可能に支持部材に支持されて、前記回転軸線に同軸の円筒形状に形成されたセンサケースと、
前記センサケースの中心軸を回転軸線とし前記回転軸線に所定の傾斜角で交差する斜め切断面に沿って広がる底板と、
前記センサケースの側面のうち母線が前記底板と鋭角をなす領域に区画される窓孔と、
前記センサケース内に収容されて、前記窓孔に臨むセンサと、
を備えることを特徴とするセンサモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサモジュールにおいて、前記窓孔は、前記回転軸線に平行な母線を有する円筒面に配置されることを特徴とするセンサモジュール。

【請求項3】

外面に開口を有する筐体と、
前記筐体に収容される請求項１に記載のセンサモジュールとを備え、
前記センサモジュールは、前記開口を規定する平面に対して前記傾斜角で傾斜する回転軸線回りに回転自在に支持されるとともに前記底板を前記開口に臨ませる
ことを特徴とする電気機器。

【請求項4】

請求項３に記載の電気機器において、前記筐体の内面から連続して、前記センサケースの側面を囲む囲い壁をさらに備えることを特徴とする電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は人体等を検出するセンサを有するセンサモジュールおよびそれを備えた電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は空気調和機を開示する。空気調和機は温度センサを備える。温度センサの検出部は、室内で人体の存在あるいは床面や壁面の輻射温度（以下、人体等）を検出する。温度センサは垂直軸回りで回転する。したがって、温度センサの検出部の画角よりも広範囲にわたって人体等を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－８７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、空気調和機の下面から温度センサは突出する。空気調和機の見栄えは悪化する。しかも、他物品の衝突といった事態から温度センサが保護されていない。

【0005】

本発明は、筐体内にセンサを収容することで電気機器の見栄えを向上し、簡単に保護機能を確保することができるセンサモジュールおよびそれを備えた電気機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態は、支持部材に回転可能に支持されて円筒形状に形成されたセンサケースと、前記センサケースの中心軸を回転軸線とし前記回転軸線に所定の傾斜角で交差する斜め切断面に沿って広がる底板と、前記センサケースの側面のうち母線が前記底板と鋭角をなす領域に区画される窓孔と、前記センサケース内に収容されて前記窓孔に臨むセンサとを備えるセンサモジュールである。

【0007】

センサモジュールは電気機器で利用されることができる。電気機器の筐体にセンサモジュールは収容される。センサモジュールの底板は、筐体の外面に設けられた開口に臨むよう配置される。円筒形状のセンサケースは、筐体内に収容される。センサケースの突出は防止される。電気機器の見栄えは損なわれない。このとき、センサケースの窓孔は電気機器の筐体内に向けられる。

【0008】

回転軸線回りでセンサケースが回転すると、センサケースの側面のうち母線が底板と鋭角をなす領域は筐体の外面から外側に現れる。したがって、窓孔は筐体の外側に配置される。センサは窓孔を通して筐体外の空間に検知範囲を確保する。センサは本来の検知機能を発揮する。

【0009】

センサモジュールは、前記回転軸線回りに前記センサケースの回転力を生み出す動力源を備えてもよい。動力源の働きで、センサケースは回転軸線回りで回転することができる。検知機能の動作時にセンサケースが回転すれば、センサの画角よりも広い範囲にわたって検知範囲は確保される。しかも、動力源は、非動作時に筐体内にセンサケースの側面（以下、円筒面）を格納する第１位置と、動作時に筐体外に円筒面を露出する第２位置との間でセンサケースを駆動することができる。いわゆる動作時の首振り動作と、格納および露出の切り替え動作とが単一の動力源で実現される。

【0010】

電気機器は、前記筐体の内面から連続して、前記センサケースの前記円筒面を囲む囲い壁をさらに備えてもよい。斜め切断面と、回転軸線に直交する切断面との間に広がる円筒面が筐体の外面から外側に現れる際に、筐体の開口の縁とセンサケースの底板との間に隙間が形成される。隙間は囲い壁で閉ざされる。囲い壁は筐体内の構造を覆い隠すことができる。検知機能の作動時でも電気機器の見栄えは良好に維持されることができる。

【0011】

電気機器は、前記センサの作動時に前記回転軸線回りで角位置ごとに検知範囲を設定する制御回路をさらに備えてもよい。センサケースの回転軸線は筐体の外面に対して傾斜することから、角位置の変化に応じてセンサの検知範囲に開口の縁が進入する。制御回路は、角位置に応じて検知範囲を変化させることで検知範囲から自機の筐体を除外することができる。こうしてセンサは高い精度で検知機能を実現することができる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように開示の装置によれば、電気機器の見栄えを向上し、簡単に保護機能を確保することができるセンサモジュールおよびそれを備えた電気機器は提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明による電気機器の一実施形態に係る空気調和機の構成を概略的に示す概念図である。

【図2】一実施形態に係る室内機の外観を概略的に示す正面図である。

【図3】室内機の分解斜視図である。

【図4】センサモジュールの拡大垂直断面図である。

【図5】室内機の正面図である。

【図6】センサモジュールの拡大垂直断面図である。

【図7】筐体の外面から突出するセンサモジュールの概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

【0015】

（１）空気調和機の構成
図１は本発明による電気機器の一実施形態に係る空気調和機１１の構成を概略的に示す。空気調和機１１は室内機１２および室外機１３を備える。室内機１２は例えば建物内の室内空間に設置される。その他、室内機１２は室内空間に相当する空間に設置されればよい。室内機１２には室内熱交換器１４が組み込まれる。室外機１３には圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８が組み込まれる。室外機１３は、室外空気との熱交換が可能な屋外に設置されればよい。室内熱交換器１４、圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８は冷凍回路１９を形成する。

【0016】

冷凍回路１９は第１循環経路２１を備える。第１循環経路２１は四方弁１８の第１口１８ａおよび第２口１８ｂを相互に結ぶ。第１循環経路２１には、圧縮機１５が設けられている。圧縮機１５の吸入管１５ａは四方弁１８の第１口１８ａに冷媒配管を介して接続される。第１口１８ａからガス冷媒は圧縮機１５の吸入管１５ａに供給される。圧縮機１５は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機１５の吐出管１５ｂは四方弁１８の第２口１８ｂに冷媒配管を介して接続される。圧縮機１５の吐出管１５ｂからガス冷媒は四方弁１８の第２口１８ｂに供給される。冷媒配管は例えば銅管であればよい。

【0017】

冷凍回路１９は第２循環経路２２をさらに備える。第２循環経路２２は四方弁１８の第３口１８ｃおよび第４口１８ｄを相互に結ぶ。第２循環経路２２には、第３口１８ｃ側から順番に室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４が組み込まれる。室外熱交換器１６は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。室内熱交換器１４は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。第２循環経路２２は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。

【0018】

室外機１３には送風ファン２３が組み込まれる。送風ファン２３は室外熱交換器１６に通風する。送風ファン２３は例えば羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン２３の働きで気流は室外熱交換器１６を通り抜ける。室外の空気は室外熱交換器１６を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換された冷気または暖気の気流は室外機１３から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

【0019】

室内機１２には送風ファン２４が組み込まれる。送風ファン２４は室内熱交換器１４に通風する。送風ファン２４は羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン２４の働きで室内機１２には室内空気が吸い込まれる。室内空気は室内熱交換器１４を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換された冷気または暖気の気流は室内機１２から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

【0020】

冷凍回路１９で冷房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第３口１８ｃを相互に接続し第１口１８ａおよび第４口１８ｄを相互に接続する。したがって、圧縮機１５の吐出管１５ｂから高温高圧の冷媒が室外熱交換器１６に供給される。冷媒は室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４を順番に流通する。室外熱交換器１６では冷媒から外気に放熱する。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器１４で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン２４の働きで室内空間に吹き出される。

【0021】

冷凍回路１９で暖房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第４口１８ｄを相互に接続し第１口１８ａおよび第３口１８ｃを相互に接続する。圧縮機１５から高温高圧の冷媒が室内熱交換器１４に供給される。冷媒は室内熱交換器１４、膨張弁１７および室外熱交換器１６を順番に流通する。室内熱交換器１４では冷媒から周囲の空気に放熱する。暖気が生成される。暖気は送風ファン２４の働きで室内空間に吹き出される。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器１６で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機１５に戻る。

【0022】

（２）室内機の構成
図２は一実施形態に係る室内機１２の外観を概略的に示す。室内機１２は、重力方向に直交する水平面に平行な床面と、床面に垂直な壁面とからなる部屋の壁面に設置されればよい。室内機１２は筐体２６を備える。筐体２６の底板２７には吹出口２８が形成される。吹出口２８は室内に向けて開口される。吹出口２８は、室内熱交換器１４で生成される冷気または暖気の気流を吹き出す。筐体２６の底板２７は重力方向に直交する水平面に沿って広がる。

【0023】

吹出口２８には例えば１枚の上下風向板２９が配置される。上下風向板２９は、室内機１２が設置される部屋の床面に水平な水平軸線回りに回転することができる。回転に応じて上下風向板２９は吹出口２８を開閉することができる。上下風向板２９の角度に応じて、吹き出される気流の方向は変えられる。

【0024】

筐体２６の天板３１には吸込口３２が形成される。室内熱交換器１４に流入する空気は吸込口３２から取り込まれる。筐体２６には天板３１の下方で室内熱交換器１４の前方に複数のエアフィルタアセンブリ（図示されず）が着脱自在に装着される。

【0025】

室内機１２は、筐体２６に組み込まれるセンサモジュール３３を備える。センサモジュール３３は、筐体２６の外面に開口する開口３４内に配置されるセンサケース３５を有する。開口３４は、吹出口２８から外れた位置で筐体２６の外面となる底板２７に区画される。センサケース３５の円筒面３６には窓孔３７が区画される。窓孔３７には、センサケース３５内に収容されるセンサ３８が臨む。センサモジュール３３の詳細は後述される。

【0026】

図３に示されるように、室内機１２は、室内熱交換器１４の左右両端に取り付けられる１対の取り付け部材３９を備える。取り付け部材３９は後端で例えば室内の壁面に固定されることができる。取り付け部材３９には電装品箱４１が支持される。電装品箱４１にはセンサモジュール３３の動作を制御する制御回路が収容される。制御回路は配線を通じてセンサモジュール３３に電気的に接続される。

【0027】

電装品箱４１にセンサモジュール３３は取り付けられる。センサモジュール３３は、回転軸線Ｐｘ回りで回転自在にセンサケース３５を支持する支持部材４２を備える。支持部材４２は電装品箱４１に固着される。

【0028】

図４に示されるように、センサケース３５および支持部材４２は筐体２６内に収容される。センサケース３５の外周は円筒の側面（円筒面３６）である。円筒面３６の軸心は回転軸線Ｐｘに一致する。円筒面３６は回転軸線Ｐｘと平行となる。回転軸線Ｐｘは、開口３４（底板２７の外面）を規定する平面ＶＰに対して決められた傾斜角αで傾斜する。円筒面３６の上端には回転軸線Ｐｘに直交する平板で構成される環状のフランジ４３が接続される。フランジ４３はセンサケース３５に一体に形成される。

【0029】

支持部材４２は、センサケース３５のフランジ４３を受け止める筒受け４４を備える。筒受け４４は、全周にわたって円筒面３６を囲んでフランジ４３の下面に面で接触する環状板４５を有する。筒受け４４は回転軸線Ｐｘ回りでセンサケース３５の回転を許容する。

【0030】

支持部材４２にはセンサケース３５に接続される動力源４６が支持される。動力源４６は例えばステッピングモータである。動力源４６は例えば前述の制御回路から供給される電力に基づき駆動力を発揮する。ステッピングモータの駆動軸４７は直接にセンサケース３５に結合されてもよく所定の減速比で組み立てられる歯車機構を介してセンサケース３５に連結されてもよい。

【0031】

センサケース３５は底板４８を備える。底板４８は、回転軸線Ｐｘに傾斜角αで交差する斜め切断面ＳＰに沿って広がる。窓孔３７は、センサケース３５の側面のうち母線が底板４８と鋭角をなす領域に区画される。具体的には、センサケース３５の回転軸線Ｐｘに直交し斜め切断面ＳＰと円筒の側面で交差する切断面ＳＳおよび底板４８の間である。窓孔３７は、円筒面３６の表面で最長の母線を含む位置に設けられればよい。窓孔３７は例えばフィルム状の赤外線透過フィルタ４９で塞がれる。

【0032】

センサケース３５にはセンサ基板５１が収容される。センサ基板５１の表面にセンサ（素子）３８は実装される。センサ３８には例えば赤外線センサ素子が使用される。赤外線センサ素子は検知範囲内で温度分布を検知することができる。検知範囲は、例えば回転軸線Ｐｘに直交する平面内で左右６０度ずつの角度で広がる。他に、画像により検知範囲内の人体や家具を判別する画像センサや、音波により物体の有無を検出する音波センサであってもよい。

【0033】

室内機１２は、筐体２６の内面に、センサケース３５の円筒面３６を囲む囲い壁５２を備える。囲い壁５２は回転軸線Ｐｘに同軸の円筒形状を有する。囲い壁５２の上端に支持部材４２の環状板４５は受け止められる。

【0034】

センサ３８は限られた検知範囲内で温度分布を検知する。温度分布の検知にあたってセンサケース３５は回転軸線Ｐｘ回りで回転する。決められた角度範囲で順方向の回転および逆方向の回転が繰り返される。いわゆる首振り運動は実現される。センサケース３５の回転にあたって電装品箱４１内の制御回路から動力源４６に制御信号は供給される。検知された温度分布に基づき制御回路は上下風向板２９の動きや左右風向板（図示されず）の動きを制御する。例えば、暖房運転の開始時には室内で低温の床面に暖気は向けられる。室温が所定の温度に達すると、人のいない方向に向けて暖気は送り込まれる。

【0035】

センサケース３５は、回転軸線Ｐｘ回りで回転することにより、図５および図６に示す筐体２６内に円筒面３６を格納する第１位置と、図２および図４に示す筐体２６外に円筒面３６を露出する第２位置との間で姿勢を変えることができる。図６に示されるように、第１位置ではセンサケース３５の底板４８は開口３４（底板２７の外面）を規定する平面ＶＰに沿って配置される。

【0036】

本実施形態では、センサケース３５の底板４８は第１位置で筐体２６の外面に沿って配置される。このとき、センサケース３５の突出は防止される。室内機１２の見栄えは損なわれない。センサケース３５の窓孔３７は室内機１２の筐体２６内に向けられる。

【0037】

前述のように、回転軸線Ｐｘ回りでセンサケース３５が回転すると、斜め切断面ＳＰと、回転軸線Ｐｘに直交する切断面ＳＳとの間に広がる円筒面３６は筐体２６の外面から外側に現れる。センサケース３５の回転の結果、窓孔３７は筐体２６の外側に配置される。センサ３８は窓孔３７を通して筐体２６外の空間に検知範囲を確保する。センサ３８は検知機能を発揮する。

【0038】

センサモジュール３３では、動力源４６の働きで、センサケース３５は回転軸線Ｐｘ回りで回転することができる。検知機能の動作時にセンサケース３５が回転すれば、センサ３８の素子そのものの検知範囲が限定されていても、広い範囲にわたって検知範囲を確保することができる。動力源４６は、室内機１２の非動作時に筐体２６内に円筒面３６を格納する第１位置と、動作時に筐体２６外に円筒面３６を露出する第２位置との間で回転軸線Ｐｘ回りにセンサケース３５を駆動する。いわゆる動作時の首振り動作と、格納および露出の切り替え動作とが単一の動力源４６で実現される。

【0039】

室内機１２の筐体２６は、底板２７の内面から連続して、センサケース３５の円筒面３６を囲む囲い壁５２を備える。斜め切断面ＳＰと、回転軸線Ｐｘに直交する切断面ＳＳとの間に広がる円筒面３６が筐体２６の外面から外側に現れる際に、筐体２６の開口３４の縁とセンサケース３５の底板４８との間に隙間が形成される（図４参照）。隙間は囲い壁５２で閉ざされる。囲い壁５２は筐体２６内の構造を覆い隠すことができる。検知機能の作動時でも室内機１２の見栄えは良好に維持されることができる。

【0040】

電装品箱４１内の図示しない制御部は、センサ３８が回転軸線Ｐｘ回りで位置する所定の角度ごとに、検知範囲を限定してもよい。図７に示されるように、センサケース３５の回転軸線Ｐｘは筐体２６の外面に対して傾斜することから、角位置の変化に応じてセンサ３８の検知範囲に開口３４の縁が進入する。制御回路は、角位置に応じて検知範囲を変化させることで検知範囲から自機の筐体２６を除外することができる。こうしてセンサは高い精度で検知機能を実現することができる。

【符号の説明】

【0041】

１２…電気機器（室内機）、２６…筐体、２７…（筐体の）底板、３３…センサモジュール、３４…（筐体の）開口、３５…センサケース、３６…円筒面、３７…窓孔、３８…センサ、４１…電装品箱（制御回路）、４６…動力源、５２…囲い壁、Ｐｘ…回転軸線、ＳＰ…斜め切断面、ＳＳ…（直交する）切断面、ＶＰ…（開口を規定する）平面、α…傾斜角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】