CN105683667A - 空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气净化器，该空气净化器在多种多样的设置环境下适当地控制室内的气流，从而稳定地对整个房间的空气进行净化。空气净化器(1)具备外壳(2)、吸入口(4)、吹出口(5)、风扇装置(6)、除臭过滤器(10)、集尘过滤器(11)、活动百叶板(12)、驱动部(13)、摇头机构(14)、内部检测装置(15)、外部检测装置(16)、控制装置(18)等。从吹出口(5)吹出的空气的风向借助活动百叶板(12)而在前方与上方之间且在上下方向上变更，并借助摇头机构(14)而在左右方向上变更。外部检测装置(16)对至少包括距房间的墙壁的距离的室内信息进行检测。而且，控制装置(18)基于室内信息的检测结果而对吹出空气的风向、风量以及风速中的至少1个送风参数进行控制，以使得吹出空气形成在室内循环之后返回至空气净化器(1)的位置的循环气流。

Description

空气净化器
技术领域
本发明涉及具备对吸入的空气进行净化并将净化后的空气吹出的功能的空气净化器。
背景技术
作为现有技术，例如专利文献1所记载的那样公知有如下空气净化器，该空气净化器具备在水平方向上摇摆(swing)的活动式百叶板。现有技术的空气净化器例如形成为如下结构：为了高效地对广阔的室内的空气进行净化，一边使百叶板左右摇摆、一边利用传感器对各方向上的空气的污染物进行检测。
专利文献1：日本特开2006-57919号公报
在上述现有技术中，使百叶板左右摇摆而对整个房间的空气进行净化。然而，根据空气净化器的设置环境(例如供空气净化器设置的房间的面积、室内的空气净化器、家具等的配置)，即便使百叶板左右摇摆，有时也难以使空气循环至房间的每个角落。即，在现有技术中，室内空气的净化状态受到空气净化器的设置环境的较大影响，因此存在难以稳定地对整个房间的空气进行净化的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种空气净化器，该空气净化器能够在多种多样的设置环境下适当地控制室内的气流，从而能够稳定地对整个房间的空气进行净化。
本发明所涉及的空气净化器具备：外壳，其具有将室内的空气吸入的吸入口、和将该空气吹出的吹出口；风扇装置，其从吸入口将空气吸入至外壳的内部并将该空气从吹出口吹出；净化装置，其对在外壳的内部流动的空气进行净化；送风可变单元，其能够对从吹出口吹出的吹出空气的风向、风量以及风速的3个送风参数中的至少1个送风参数进行变更；信息检测单元，其将至少包括距房间的墙壁的距离的、与该房间的面积有关的信息作为室内信息而进行检测；检测方向可变单元，其能够使信息检测单元的朝向变化；以及控制装置，其基于室内信息而对送风可变单元进行驱动，由此以使得吹出空气形成在室内循环而后返回至外壳的位置的循环气流的方式对送风参数进行控制。
根据本发明，能够在房间的面积、障碍物的配置等不同的多种多样的设置环境中，例如以形成在整个房间循环的循环气流的方式适当地对室内的气流进行控制。因此，既能抑制空气的滞留、给人带来的不悦感等，又能稳定地对整个房间的空气进行净化。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的空气净化器的纵剖视图。
图2是沿图1中的箭头所示A－A线对空气净化器进行剖切后的横剖视图。
图3是示出本发明的实施方式1所涉及的空气净化器的控制系统的结构图。
图4是示出本发明的实施方式1中的循环气流的具体例的立体图。
图5是示出在本发明的实施方式1中由空气净化器执行的控制的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书所使用的各图中，对于通用的要素标注相同的附图标记，并将重复的说明省略。另外，本发明并不限定于以下实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。
实施方式1.
首先，参照图1至图5对本发明的实施方式1进行说明。图1是示出本发明的实施方式1所涉及的空气净化器的纵剖视图。另外，图2是沿图1中的箭头所示的A－A线对空气净化器进行剖切后的横剖视图。如上述附图所示，在本实施方式中，举例示出了落地式的空气净化器1。空气净化器1具备外壳2、底座3、吸入口4、吹出口5、风扇装置6、预过滤器7、尘埃带电部8、尘埃带电部保护过滤器9、除臭过滤器10、集尘过滤器11、活动百叶板12、驱动部13、摇头机构14、控制装置18等。
外壳2例如形成为近似四边形的方筒状，并由在房间的地板面设置的底座3支承为能够在水平方向上旋转的状态。此外，在以下说明中，将外壳2的侧面部中的、配置为主要面向室内空间的部分表述为前表面部，将与前表面部对置的部分表述为后表面部。另外，将成为外壳2的前表面部侧的方向表述为前方，将从前方观察的外壳2的水平方向的两侧表述为左右方向。如后述的图4所示，空气净化器1例如在靠近房间的任意墙壁的位置设置于地板面上，并以使得外壳2的后表面部朝向该墙壁面、且使得外壳2的前表面部朝向室内空间的状态而使用。
吸入口4是用于将室内的空气吸入至外壳2的内部的开口部，如图2所示，吸入口4例如设置于外壳2的前表面部的左右两侧。吹出口5是用于将吸入至外壳2的内部的空气向外部吹出的开口部，吹出口5从外壳2的前表面部设置到上表面部、且在外壳2的左右方向上延伸。此外，在以下说明中，有时将从吹出口5吹出的空气表述为“吹出空气”。在外壳2的内部空间中的、从吸入口4到吹出口5的风路，从上游朝向下游按照预过滤器7、尘埃带电部8、尘埃带电部保护过滤器9、除臭过滤器10、集尘过滤器11、风扇装置6以及活动百叶板12的顺序对这些部件进行配置。另外，在外壳2的内部、且在风路以外的空间收容有控制装置18。
风扇装置6是从吸入口4将空气吸入至外壳2的内部并将该空气从吹出口5吹出的装置，该风扇装置6由能够借助控制装置18而对转速进行控制的电动风扇等构成。风扇装置6构成能够与风扇装置6的转速相应地对从吹出口5吹出的空气的风量进行变更的送风可变单元的具体例。如图2所示，预过滤器7配置于外壳2内的风路的最上游部，且是对从吸入口4吸入的空气中的较大的尘埃等进行捕集的装置。尘埃带电部8是使空气中的尘埃带电的部件，并配置在预过滤器7与尘埃带电部保护过滤器9之间。除臭过滤器10是对空气中的臭气分子进行捕捉的装置，集尘过滤器11是对空气中的尘埃进行捕捉的装置。
预过滤器7、尘埃带电部8、尘埃带电部保护过滤器9、除臭过滤器10以及集尘过滤器11构成对在外壳2的内部流动的空气进行净化的净化装置的具体例。这里，“净化”是指将例如由空气中浮游的尘埃、烟、病毒、细菌、霉菌、过敏原、臭气分子等构成的污染物质除去，更具体而言，是指对上述污染物质进行捕集、灭活、吸附以及分解的动作。此外，作为净化装置，可以使用通过使电极间产生高电场或者放电生成物而将污染物质除去的电压施加装置等。
活动百叶板12是使吹出空气的风向在前方与上方之间且在上下方向上摇摆而对风向的仰角进行变更的装置。形成为以与活动百叶板12相等的仰角将吹出空气从吹出口5吹出的结构。此外，在本说明书中，“仰角”是指以与地板面平行的水平方向为基准而向上方倾斜的角度。即，仰角＝0°表示水平方向，仰角＝90°表示铅直方向的正上方。活动百叶板12例如由沿外壳2的左右方向延伸的细长的平板等形成。活动百叶板12的基端侧经由驱动部13而安装于外壳2，活动百叶板12的前端侧能够借助驱动部13而在上下方向上摆动。在图1中，举例示出了例如在吹出口5设置有2个活动百叶板12的情况，但本发明也可以构成为仅具备1个活动百叶板12或者具备3个以上的活动百叶板12。
驱动部1具备：支轴，其将活动百叶板12支承为能够摆动；以及促动器(未图示)，其使该支轴旋转。另外，摇头机构14是使设置有吹出口5的外壳2在底座3上向左右方向旋转的机构，该摇头机构14设置在外壳2与底座3之间。活动百叶板12、驱动部13以及摇头机构14构成能够使吹出空气的风向在上下方向以及左右方向上变化的送风可变单元的具体例。另外，空气净化器1还具有如下功能：通过分别独立地对驱动部13进行驱动而使2个活动百叶板12分别以不同的角度摆动，由此对吹出口5的开口面积进行变更。由此，活动百叶板12以及驱动部13构成能够与吹出口5的开口面积相应地对吹出空气的风速进行变更的送风可变单元的具体例。
(控制系统)
接下来，参照图3等对空气净化器1的控制系统进行说明。图3是示出本发明的实施方式1所涉及的空气净化器的控制系统的结构图。空气净化器1具备：传感器系统，其包括内部检测装置15以及外部检测装置16；操作部17，其用于对空气净化器1进行操作；以及控制装置18，其对空气净化器1的运转状态进行控制。内部检测装置15是对吸入至外壳2内的空气中的污染物质的量进行检测的装置，该内部检测装置15在外壳2内例如配置于吸入口4的开口端与预过滤器7之间。内部检测装置15例如由尘埃传感器、气体传感器、风速传感器等构成，或者由上述传感器组合而成的复合型传感器构成。
这里，尘埃传感器由半导体元件、光学元件等构成，并对空气中的尘埃的浓度进行检测。气体传感器由半导体元件等构成，并对臭气分子、VOC等有害气体进行检测。风速传感器由超声波元件等构成，并将风速的变动转换为电流值。而且，上述传感器的检测结果从内部检测装置15向控制装置18输出。此外，上述各传感器的组合只不过是一个例子而已，本发明并不限定于由上述各传感器的组合构成的内部检测装置15。列举一个例子，内部检测装置15可以构成为具备温度传感器、湿度传感器、对不同种类的气体进行检测的多种气体传感器等。
外部检测装置16是对设定有空气净化器1的房间的室内信息进行检测的装置，该外部检测装置16构成信息检测单元的具体例。室内信息例如是与设置有空气净化器1的房间的面积、包括室内的家具、人以及动物在内的障碍物的位置等有关的信息，换言之，定义为与室内的墙壁以及障碍物和空气净化器1的位置关系有关的信息。室内信息至少包括从空气净化器1到房间的墙壁的距离。
另外，外部检测装置16例如由距离传感器、活动体传感器、热像仪、湿度传感器等组合而成的复合型传感器构成。距离传感器是非接触式的传感器，且利用声波或者电磁波对距室内的包括墙壁、天花板、家具、人、动物等在内的检测对象物的距离进行检测。列举具体例，距离传感器由超声波传感器、光传感器、图像识别传感器等构成。活动体传感器由光传感器、温度传感器等构成，且通过对照度、温度等的变化进行检测而捕捉人以及动物等的动作。热像仪能够基于温度来识别人及动物、和作为无生命体的障碍物。另外，在根据空气中的湿度对上述各传感器的灵敏度进行修正时使用湿度传感器的输出。
此外，上述外部检测装置16的结构只不过是一个例子而已。即，本发明所涉及的外部检测装置16只要至少具备对距房间的墙壁的距离进行检测的距离传感器即可，并不限定于上述各传感器的组合。另外，作为构成外部检测装置16的距离传感器，优选使用超声波传感器。超声波传感器是基于直至发射出的超声波由检测对象物反射而返回为止的时间对距该检测对象物的距离进行检测的装置。其检测原理与光传感器等相同，但由于超声波的速度比光的速度较慢，因此适于对短距离进行检测。另外，与基于图像识别传感器等的图像处理相比，基于超声波传感器对距离的检测处理的响应性更高。
并且，超声波传感器的可检测距离例如为几cm至20m左右，并适于对一般的房间的面积进行检测。另外，在偏离听觉区域的20kHz～40kHz的波段中，由于波长较长，所以容易使振幅(即声压)增加，从而能够延长可检测距离。更详细而言，在不足20kHz的区域，虽然与上述波段相比能够延长可检测距离，但由于是人耳能够听到的声音，所以难以使用大声压。另一方面，在超过40kHz的区域中，可检测距离变短。因此，用于外部检测装置16的超声波传感器的频带例如设定为20kHz～40kHz的波段，优选设定为30kHz～40kHz的波段。
外部检测装置16如上述那样具备距离传感器等，因此具有能够针对特定的检测方向而进行室内信息的检测的指向性。因此，空气净化器1构成为：具备能够对外部检测装置16的朝向进行变更的检测方向可变单元，从而在室内的广阔的范围对室内信息进行扫描。具体而言，在图1所示的一个例子中，具有可动机构的外部检测装置16设置于外壳2的前表面部。该可动机构构成使外部检测装置16的朝向在前方与上方之间且在上下方向上摇摆的检测方向可变单元。另一方面，摇头机构14构成使外部检测装置16的朝向在左右方向上摇摆的检测方向可变单元。
另外，在本发明中，例如可以通过图1中由假想线示出的变形例而实现检测方向可变单元。在该变形例中，将外部检测装置16设置于活动百叶板12的前端侧。因此，外部检测装置16的朝向借助驱动部13而在前方与上方之间且在上下方向上摇摆，并借助摇头机构14而在左右方向上摇摆。即，在该变形例中，检测方向可变单元由活动百叶板12、驱动部13以及摇头机构14实现。
此外，在上述变形例中，并非必须将外部检测装置16设置于活动百叶板12。具体而言，外部检测装置16例如可以设置于借助驱动部13而与活动百叶板12一同摆动的其他构造物。根据这样构成的变形例，能够利用通用的驱动部13而对活动百叶板12与外部检测装置16的朝向一同进行变更，因此能够简化空气净化器1的结构。特别是在将外部检测装置16设置于活动百叶板12的情况下，能够显著地发挥该效果，在此基础上，能够以简单的结构使外部检测装置16的朝向与风向一致。由此，能够一边使外部检测装置16的朝向与风向一同变化、一边顺畅地执行后述的污染物映射(mapping)处理。
操作部17是供空气净化器1的用户进行操作以便进行各种设定以及操作的部件，如图1所示，该操作部17例如设置于外壳2的前表面部。操作部17具备：电源开关，其用于使空气净化器1启动以及停止；以及显示部，其对空气净化器1的运转状态等进行显示。另外，操作部17以能够进行双向通信的状态而与控制装置18连接。
控制装置18是对空气净化器1的运转状态进行控制的装置，该控制装置18具备未图示的运算处理装置、输入输出端口以及存储电路等。如图3所示，在控制装置18的输入侧连接有包括内部检测装置15以及外部检测装置16的传感器系统。在控制装置18的输出侧连接有包括风扇装置6、尘埃带电部8、驱动部13、摇头机构14等的促动器。而且，控制装置18基于传感器系统的输出而对促动器进行驱动，由此使空气净化器1工作。
(空气净化器的控制)
本实施方式所涉及的空气净化器1是具有如上结构的装置，接下来对其动作进行说明。首先，对基本的动作进行叙述，在空气净化器1工作时，利用控制装置18对尘埃带电部8以及风扇装置6进行驱动。由此，从吸入口4向外壳2的内部吸入空气，该空气按照预过滤器7、尘埃带电部8、尘埃带电部保护过滤器9、除臭过滤器10以及集尘过滤器11的顺序依次从这些部件通过而被净化。而且，净化后的空气经由风扇装置6以及活动百叶板12而被从吹出口5向外部吹出。
此时，控制装置18利用驱动部13使活动百叶板12摆动，并与该摆动角相应地对上下方向上的吹出空气的风向进行控制。另外，利用摇头机构14使外壳2旋转，并与该旋转角相应地对左右方向上的吹出空气的风向进行控制。另一方面，控制装置18以与风扇装置6的转速相应的方式对吹出空气的风量进行控制。另外，通过使2个活动百叶板12分别独立地摆动而对吹出口5的开口面积进行变更，并与该开口面积相应地对吹出空气的风速进行控制。这样，空气净化器1构成为能够分别对包括吹出空气的风向、风量以及风速的3个送风参数进行控制。
(循环气流控制)
另外，控制装置18基于由外部检测装置16检测出的室内信息而对送风可变单元进行驱动，从而执行在室内形成循环气流的循环气流控制。循环气流是指吹出空气在室内(优选为整个房间)循环而后返回至空气净化器1的位置的气流。图4是示出本发明的实施方式1中的循环气流的具体例的立体图。在循环气流控制中，通过控制上述3个送风参数中的至少1个送风参数而对该送风参数进行优化以使吹出空气形成循环气流。
(室内扫描处理)
详细而言，在循环气流控制中，首先，利用外部检测装置16来执行对室内进行扫描而对房间的面积、障碍物的位置等进行检测的室内扫描处理。在室内扫描处理中，一边利用前述的可动机构或者驱动部13使外部检测装置16的朝向在前方与上方之间且在上下方向上变化，一边利用外部检测装置16的距离传感器来检测距离。此时，在空气净化器1的前方对距房间的墙壁的距离进行检测，在上方对距天花板的距离进行检测，因此，检测出的距离的最大值是距成为天花板与墙壁的分界线的角落的距离L。
接着，在循环气流控制中，一边利用摇头机构14使外部检测装置16的朝向在左右方向上变化，一边在吹出空气所能到达的多处部位对距离L进行检测，从而获取作为检测出的各距离L中的最大值的距离Lmax。此时，距离L的检测动作可以在相互分离的多处部位执行，也可以一边变更外部检测装置16的朝向、一边连续地执行。另外，在本发明中，可以不进行使外部检测装置16的朝向在左右方向上变化的动作，而是保持原样地采用在空气净化器1的前方检测出的距离L作为Lmax。
而且，控制装置18对获得距离Lmax时的外部检测装置16的朝向的仰角γs及旋转角ωs、和距离Lmax进行存储。这里，旋转角ωs表示外部检测装置16的朝向从预先设定的初始位置在水平方向上旋转的角度。上述距离Lmax、仰角γs以及旋转角ωs包括与设置有空气净化器1的房间的面积有关的信息。即，基于距离Lmax以及仰角γs并根据房间的面积＝Lmax×cos(γs)而求出房间的面积。
另外，距离Lmax、仰角γs以及旋转角ωs中包括与在室内距空气净化器1最远的墙壁(以下，表述为最远墙壁)有关的信息。根据本申请发明者的研究能够判明：如图4所示，该最远墙壁是最适合当与吹出空气接触时在整个房间形成循环气流的墙壁。更详细而言，若朝向相对于成为最远墙壁和天花板的分界线的角落以恒定距离d位于近前侧的天花板的部分(目标位置P)将空气吹出，则能够在整个房间形成循环气流。此外，能够确认：距离d与房间的大小相应地变化，例如在17个榻榻米以上的广阔的房间中，距离d为比距最远墙壁的距离的一半小的值，列举一个例子，d＝2m左右。
这样，根据室内扫描处理，能够确定适于在整个房间形成循环气流的风向的目标位置P。此外，上述室内扫描处理构成墙壁确定单元的具体例，该墙壁确定单元对最适合形成循环气流的墙壁进行确定。
在接下来的处理中，基于仰角γs以及旋转角ωs而设定风向，并利用活动百叶板12以及摇头机构14来实现该风向，以使吹出空气到达天花板的目标位置P。另外，基于距离Lmax而设定风量，并利用风扇装置6的转速控制来实现该风量，以使到达目标位置P的吹出空气形成循环气流。另外，在循环气流控制中，例如可以根据室内的面积、人以及动物的有无等并利用2个活动百叶板12来调整吹出口5的开口面积，由此适当地控制吹出空气的风速以便不会因吹拂强风而带来不悦感。
通过这样进行循环气流控制，使得吹出空气如图4所示那样在与天花板的目标位置P以及最远墙壁接触之后沿着地板面而返回至空气净化器1。因此，根据循环气流控制，能够在面积不同的各种各样的房间中稳定地形成在整个房间循环的循环气流，并能够高效地使存在于房间的各部位的污染物质集中于空气净化器1的位置，从而能够缩短室内空气的净化所需的时间。另外，在循环气流控制中，一边利用摇头机构14使外部检测装置16的朝向在左右方向上变化、一边进行最远墙壁的检测动作，因此能够针对各种各样的房间的形状而稳定地检测最远墙壁。
另外，在循环气流控制中，可以构成为：在能够形成循环气流的基准的仰角θa、与作为比该仰角θa大的仰角而设定的最大仰角θb之间使吹出空气的风向在上下方向上摇摆，并反复进行该摇摆动作。这里，基准的仰角θa是将风向设定成使得气流到达天花板的目标位置P时的该风向的仰角。另外，最大仰角θb是设定为比仰角θa大的任意角度的仰角，其可以设定为90°，也可以构成为基于由外部检测装置16检测出的室内信息而变化。根据该控制，能够一边在整个房间形成循环气流、一边使从空气净化器1观察时滞留于正上方的天花板附近的空气也形成气流，从而能够高效地对室内的空气进行净化。
这里，对在落地式的空气净化器1中通过执行循环气流控制而得到的效果进行说明。一般情况下，由于室内的尘埃等大多存在于地板面，因此为了高效地除去尘埃而优选空气净化器1设置于地板面，。另一方面，通过对从空气净化器1至前方的墙壁的水平距离进行检测，能够掌握房间的面积等而实现使气流优化的控制，但是，由于多数情况下在地板面上设定有家具等障碍物，所以难以稳定地对距空气净化器1的位置的水平距离进行检测。因此，在本实施方式中，利用外部检测装置16对最远墙壁与天花板之间的角落进行检测。而且，构成为与基于至该角落的距离Lmax以及角落的仰角γs而推定的房间的面积相应地对吹出空气的风向、风量以及风速中的至少1个送风参数进行控制，并从吹出口5朝向前方的斜上方吹出空气。
根据该结构，在家具的配置等不同的多种多样的房间中，能够在斜上方的空间稳定地对与房间的面积相当的室内信息进行检测，从而能够抑制该检测动作被家具等妨碍。另外，能够将形成循环气流的空气从吹出口5朝向斜上方吹出，因此能够抑制吹出空气的气流与家具等接触而紊乱的情况，从而能够稳定地形成与房间的面积相应的循环气流。因此，既能灵活运用落地式的空气净化器1的优点，又能充分发挥其性能。
此外，由于房间的面积、形状等多种多样，所以优选利用摇头机构14将外部检测装置16的朝向在水平方向上变化时的可变范围、即水平方向上的检测对象范围设定为：将自位于空气净化器1的正面的墙壁(通常大多为最远墙壁)起直至左右两侧的墙壁为止的范围覆盖。另外，水平方向上的检测对象范围可以构成为基于室内信息的检测结果而变更，只要是能够对最远墙壁与天花板之间的角落进行检测的范围即可，并非必须设定为利用摇头机构14所能实现的最大的可变范围。另外，优选将外部检测装置16的朝向在上下方向上变化时的可变范围、即上下方向上的检测对象范围设定为：至少包括自水平方向起直至铅直方向的正上方为止的范围(若由朝向的仰角γ来表示，则为0≤γ≤90°的范围)。由此，能够在具有各种各样的形状的房间稳定地对最远墙壁与天花板之间的角落进行检测。
另外，在本实施方式中，如后述那样基于由外部检测装置16检测出的距离的变化量来识别墙壁及天花板和障碍物，并对送风状态进行控制。在执行该控制时，在室内需要对障碍物进行检测的范围大多为比形成循环气流所需的风向的可变范围大的范围。因此，优选外部检测装置16的检测对象范围设定为至少作为范围的一部分而包括风向的可变范围的广阔的范围。由此，能够在室内的广阔的范围对障碍物进行检测而加以应对。
接下来，参照图5对基于控制装置18的控制的具体例进行说明。图5是示出在本发明的实施方式1中由空气净化器执行的控制的一个例子的流程图。此外，以将外部检测装置16设置于活动百叶板12的结构为前提对该图所示的程序(routine)进行说明。在图5所示的程序中，首先，若在步骤S1中检测出空气净化器1与电源连接，则在步骤S2中通过对驱动部13以及摇头机构14进行驱动而使活动百叶板12以及吹出口5向初始位置移动。即，将活动百叶板12的仰角θ、以及吹出口5的水平方向的旋转角ω设定为初始值(θ＝θ0，ω＝ω0)。
接下来，在步骤S3中，对后述的循环处理中所使用的变量i、j、k进行初始化而使它们变为零。这里，i、j、k分别是在循环处理中对仰角θ、旋转角ω以及风扇装置6的转速r进行切换时计算处于哪一阶梯等级的计数值。详细而言，活动百叶板12的仰角θ在设定的可变范围内阶梯式地从θ0变更至θn1。n1表示使仰角θ在可变范围内变化时的阶梯等级数。而且，在设为i＝0的状态下，选择θ0作为仰角θ。另外，在设为i＝n1的状态下，设定为仰角θ＝θn1。
与此相同，吹出口5的旋转角ω是在设定的可变范围内阶梯式地从ω0变更至ωn2的角度，n2表示使旋转角ω在可变范围内变化时的阶梯等级数。风扇装置6的转速r是在设定的可变范围内阶梯式地从r0变更至rn3的速度，n3表示使转速r在可变范围内变化时的阶梯等级数。因此，在步骤S3中，在对控制装置18进行通电的时刻，仰角θ、旋转角ω分别处于设定成θ0、ω0的状态。此外，上述i、j、k、n1、n2、n3是自然数。
接下来，在步骤S4中，判定是否对空气净化器1的电源开关进行了操作，在进行了操作的情况下，通过步骤5对风扇装置6进行驱动，从而开始进行输送动作。接着，在步骤S6中，执行污染物映射处理，在该污染物映射处理中，对室内空间的各部位的污染状态进行检测并针对每个部位而存储检测结果。在控制装置18的存储电路，设置有对室内各部的污染状态进行存储的污染物存储映射表(map)。
污染物存储映射表例如由3维数据映射表构成，针对以仰角θ、旋转角ω、转速r为变量而确定的各网格点而存储污染物的浓度Cijk。此外，浓度Cijk的下标i、j、k与前述的计数值对应，分别在0～n1、0～n2、0～n3的范围内变化。另外，在本发明中，并非必须将污染物的浓度用作指标，也可以构成为将与污染程度存在关联的其他物理量存储于污染物存储映射表。
在污染物映射处理中，首先，在仰角θ＝θ0、旋转角ω＝ω0以及转速r＝r0的条件下，从吹出口5向室内将空气吹出，并以规定的时间T1执行空气净化动作。然后，重复使计数值i加1并以时间T1来执行空气净化的动作而直至达到阶梯等级n1为止。在该情况下，控制装置18利用内部检测装置15对在室内循环而后被吸入至吸入口4的空气中的污染物进行检测，并将基于检测结果而获得的浓度Cijk存储于污染物存储映射表。其结果，在最初的处理中，在旋转角ω＝ω0以及转速r＝r0的条件下，获得与仰角θ0～θn1对应的各部位的浓度C000、C100、C200、…、Cn100。
接下来，将计数值j加1，并在旋转角ω＝ω1以及转速r＝r0的条件下以上述方式使仰角θ在θ0～θn1的范围内变更，且针对各仰角而检测浓度Cijk。由此，获取旋转角ω＝ω1时的与仰角θ0～θn1对应的各部位的浓度C010、C110、C210、…、Cn1n20。而且，从旋转角ω2至ωn2反复进行与此相同的处理，从而在转速r＝r0时获得与仰角θ和旋转角ω的所有组合对应的浓度Cij0。并且，使统计值k增加并使转速r在r1～rn3的范围内变化，且在各转速r时获取与仰角θ和旋转角ω的所有组合对应的浓度Cijk。如图5所示，例如作为3重循环处理而执行上述处理。
由此，在污染物映射处理中，能够对污染物存储映射表上的所有网格点的浓度Cijk进行更新。此外，在上述例子中，按照仰角θ、旋转角ω、转速r的顺序对值进行变更，但也可以自由地设定该顺序。另外，在本发明中，并非必须对仰角θ、旋转角ω以及转速r全部都进行变更。另外，例如基于自通过空气净化动作而将空气吹出起直至该空气返回至内部检测装置15的位置为止所需的时间、即能够检测出污染物因空气净化动作而减少的情况的时间，对在1处部位持续进行空气净化动作的时间T1进行设定。
另外，在对污染物的浓度进行检测的每一处检测部位，首先，将开始进行空气净化动作时的污染物的浓度作为初始浓度c0而进行检测。在初始浓度c0超过预先设定的判定值X的情况下，能够判定为朝向被污染的场所进行送风。例如基于无需进行空气净化动作那样的污染物较少的状态而设定判定值X。此外，可以构成为：在初始浓度c0为判定值X以下的情况下，判定为当前的检测部位未受到污染，立即结束空气净化动作并转移至下一处检测部位。另外，在本发明中，可以构成为：将初始浓度c0的检测省略，并预先将初始浓度c0设定为恒定的常量。
在接下来的处理中，将以时间T1进行空气净化动作之后的污染物的浓度作为结束时浓度c1而进行检测。而且，将该结束时浓度c1作为当前的检测部位的浓度Cijk而存储于污染物存储映射表。此外，在本实施方式中举例示出了如下处理：即使在例如结束时浓度c1超过判定值X的状态下，也在自空气净化动作开始起经过了时间T1的时刻转移至下一处检测部位。
在通常的检测部位处，若开始进行空气净化动作，则多数情况下检测出的污染物的浓度减小而使得初始浓度c0＞结束时浓度c1。但是，在污染物的产生源固定的情况下，有时也变为c0≤c1。因此，在污染物映射处理中，可以构成为：在每一处检测部位对基于空气净化动作的污染物的衰减率α进行计算，并将计算结果作为衰减率αijk而存储于污染物存储映射表上的各网格点。下述数学式1的公式示出了基于初始浓度c0与结束时浓度c1而对衰减率α进行计算的方法的一个例子。此外，在步骤S7中对衰减率α的利用方法进行说明。
[数学式1]
α=1-c1/c0
根据上述数学式1的公式，能够在短时间内计算出衰减率，从而能够抑制动作响应的误差并提高衰减率的计算精度。另外，衰减率可以通过上述公式以外的方法而计算，例如可以通过由时间T1除初始浓度c0与结束时浓度c1的差值而将浓度随时间的变化作为衰减率进行计算。另外，还可以构成为利用与房间的面积相关的系数而对衰减率进行修正。
另外，在本发明中，可以构成为：在污染物映射处理开始之前，执行上述室内扫描处理而对房间的面积进行检测，并基于该检测结果而对仰角θ、旋转角ω以及转速r的可变范围进行变更，或者基于该检测结果而对仰角θ、旋转角ω以及转速r的阶梯等级数n1、n2、n3进行变更。根据该结构，能够与房间的面积相应地对仰角θ、旋转角ω以及转速r的可变范围、阶梯等级数n1、n2、n3进行优化。即，例如在广阔的房间中通过扩大可变范围而使阶梯等级数增加，能够提高污染物映射处理的精度。另外，在狭窄的房间中通过缩小可变范围而使阶梯等级数减少，能够高效地进行室内的扫描。
在污染物映射处理结束之后，转移至步骤S7。在步骤S7以后进行如下处理：提取在对室内进行了扫描的范围内污染最严重的部位作为污染部位，并使风向朝向该污染部位而优先对该部位的污染物进行净化。一边对风向进行微调、一边以时间T2执行该处理。这里，“微调”是指如下动作：在污染部位的附近使风向略微变更，且对从污染部位返回的空气的污染程度进行检测，并根据该检测结果而对风向进行反馈控制。
详细而言，首先，在步骤S7中，提取污染物存储映射表的各网格点中的、Cijk≥X且衰减率αijk≤Y成立的网格点。这里，Y是用于判定是否能够充分获得空气净化动作的效果的判定值，并预先对Y进行设定。通过步骤S7提取的网格点与污染物超出允许范围、且能够通过空气净化动作而减少污染物的污染部位对应。此外，在步骤S7中，举例示出了使用衰减率αijk的情况，但在本发明中也可以构成为不使用衰减率而是提取只有Cijk≥X成立的网格点。
接下来，在步骤S8中，判定在所提取的网格点中是否存在Cijk≥X的网格点。在该判定成立的情况下，转移至步骤S9，并在所提取的网格点中选择Cijk最大的网格点。该网格点与现存的污染部位中的污染最严重部位对应，因此将该网格点的污染物的浓度Cijk作为最大浓度Cmax而存储，并利用驱动部13、摇头机构14以及风扇装置6而实现与该网格点对应的仰角θi、旋转角ωj以及转速rk。由此，吹出空气的风向形成为朝向污染最严重部位的状态，因此，在步骤S10中，朝向污染最严重部位送风，并以时间T2执行空气净化动作，然后返回至步骤S8。
此外，时间T2是对污染部位的空气进行净化所需的时间，时间T2与时间T1的大小关系可以任意地设定，但优选设定为比时间T1长的时间。另外，在Cijk≥X的污染部位存在多处的情况下，优选地，若针对1处污染部位而以时间T2执行了空气净化动作，则不论在该部位是否获得了净化的效果都转移至下一处污染部位。而且，若针对所有污染部位都以时间T2执行了空气净化动作，则自最初起反复进行污染物映射处理。此时，每当变更风向时都对存储于污染物存储映射表的浓度Cijk进行更新，从而始终保持存储有最新的污染程度的状态。由此，能够均匀地对整个房间进行净化。
另一方面，在污染部位仅有1处的情况下，优选持续进行该污染部位的空气净化动作，直至污染物被充分净化为止、即直至Cijk＜X成立为止。另外，在从固定部位持续产生污染物的情况下，可以基于衰减率αijk来判断空气净化效果的有无。而且，在效果得到确认的情况下，优选不使风向大幅变化地持续将污染物除去，直至污染物的浓度或者衰减速度达到规定的数值为止。
根据上述控制，只要污染物存储映射中存在Cijk≥X的网格点，就反复执行步骤S8～S10的处理，从而从通过步骤S7而提取的污染部位中的污染程度较大的污染部位按顺序执行空气净化动作。而且，若所有污染部位均被净化，则步骤S8的判定不成立，因此转移至步骤S11。在步骤S11中，在任意地变更风扇装置6的转速r并以时间T3执行了送风动作之后，返回至步骤S6。
这里，在不存在Cijk≥X的网格点的情况下、即污染物浓度Cijk在所有部位均不足判定值X的情况下，意味着整个室内已被净化，因此，原本是可以使空气净化动作停止的。但是，由于室内并非密闭的空间，所以会产生自然的换气，由此，即便是少量的尘埃也会全部都持续流入。另外，若在进行了一次的空气净化动作之后经过一段时间，则有时在室内产生大量新的污染物。因此，空气净化器1需要定期监视室内的污染物的状态。因此，优选地，在执行步骤S11之后返回至步骤S6，从而使得空气净化器1持续进行空气净化动作，由此持续除去流入室内的新的污染物。
此时，风扇装置6的转速r例如可以采用初始设定的转速、或者基于用户的操作而设定的任意的转速r，但优选设定为较低的转速。这是因为，通过自然换气而流入室内的污染物的量为微量，因此，即使将转速r(即风量)抑制为较小，也能够充分获得污染物的净化效果。而且，通过不过度地增大转速r，能够在保持空气的洁净度的同时降低风扇装置6等的动作声、且抑制因与风接触而对人等产生的吹拂感。因此，能够顺畅地进行空气净化动作，不会使用户意识到空气净化器1处于工作中。
另外，风扇装置6的转速r并非必须为恒定值。即，通过自然换气流入室内的污染物的量会因季节、天气、外部空气等的影响而大幅地变动。因此，转速r也可以构成为基于利用内部检测装置15而得到的污染物的检测结果而变更。由此，能够将因各种变动因素而产生的污染物的增加抑制为最小限度，从而能够维持用户的舒适性。
另一方面，在步骤S11中，持续进行送风动作的时间T3可以由用户选择，也可以采用预先设定的值。进而，可以构成为：考虑室内的污染物状态、以及产生的污染物的扩散时间、为了除去污染物所花费的时间而使时间T3变化。由此，能够更加高效地进行空气净化动作。此外，优选持续进行步骤S6～S11的处理，直至用户按动停止按钮、或者拔下电源插头为止。另外，在本实施方式中，可以构成为：在对所有污染部位都进行了净化的时刻、即在执行步骤S11的时刻，进行前述的循环气流控制。
另外，在上述控制中，在采用衰减率αijk的情况下，当针对各个污染部位都进行了空气净化动作时，可以追加基于衰减率αijk的判定处理。列举具体例，可以构成为：在衰减率αijk为判定值Y以下的污染部位，判断为无法充分获得空气净化动作的效果，从而优先对其他污染部位进行净化。另外，能够使判定值Y的使用方式与其设定相对应。首先，对设定为Y＝0的情况进行叙述。在该情况下，在αijk≤Y成立的污染部位，空气净化动作有可能完全未发挥功能、或者有可能成为尘埃的产生源，因此，能够判断为该污染部位不适于污染物的除去。
另外，在任意污染部位，在污染物的浓度Cijk为判定值X以下的情况下，可以设定为衰减率αijk＝X。这是因为，例如在设定为Y＝0的情况下，只要能够使浓度Cijk略微衰减，即使花费时间也持续进行空气净化动作直至变得洁净为止，从而净化的效率容易降低。在该情况下，若如上述那样设定衰减率αijk，则能够提高净化的效率。
另外，虽未在图5中进行例示，但当αijk≤0在所有网格点均成立时，能够判断为空气净化器1成为污染物的产生源。在该情况下判断为其原因在于风扇装置6的工作不良、过滤器类达到寿命等，从而可以构成为对用户进行督促维护的通报动作。
另外，在本实施方式中，当在基于上述循环气流控制、污染物映射处理等的送风动作中检测出障碍物的情况下，可以执行对送风状态进行控制以使气流不与该障碍物接触的避人控制。列举具体例，在避人控制中，一边使外部检测装置16的朝向变化、一边对距检测对象物的距离进行检测，在该距离骤然大幅变化的情况下，基于该距离的变化来识别室内的障碍物。而且，在风向朝向障碍物时，例如执行使送风动作停止、减弱气流等的避让动作。根据该控制，能够抑制气流与人或动物接触而造成不悦感、或者与障碍物接触后的气流使得尘埃飞扬的情况，从而能够提高空气净化时的舒适性。
另外，在本实施方式中，可以构成为：并行执行包括循环气流控制、污染物映射处理等的空气净化时的输送动作、以及室内扫描处理。根据该结构，即使不为了室内扫描处理而耗费专用的时间也能够与通常的送风动作并行地对室内信息进行扫描，即使在例如障碍物的位置变化的情况下，也能够与该变化对应地迅速对送风动作进行修正。
另外，在本实施方式中，可以构成为：在空气净化器1的电源线与插座等电源连接的时刻，在自动地对外部检测装置16的朝向进行变更的同时执行室内扫描处理。根据该结构，例如能够在空气净化器1设置于室内的时刻预先获取室内信息。而且，在用户对电源开关进行了操作时，即使不对室内进行扫描也能够立即开始进行送风动作，从而能够基于已获取的室内信息迅速形成适当的气流。因此，能够提高空气净化器1的便利性。
另外，在本实施方式中，可以构成为：在自用户将空气净化器1的电源开关接通起直至启动风扇装置6为止的期间中执行室内扫描处理。根据该结构，能够在即将进行空气净化动作之前获取室内信息，例如即使在障碍物的位置变化的情况下，也能够在应对了该变化的基础上准确地进行送风动作。
如以上详述，根据本实施方式，能够在多种多样的设置环境下适当地控制室内的气流，从而能够稳定地对整个房间的空气进行净化。详细而言，在一般家庭中，房间布局、家具的配置、空气净化器1的配置等各不相同，因此，若墙壁过度远离空气净化器1，则风有时无法到达墙壁，反之，若过度接近墙壁，则有时会进行过度的运转。其结果，存在如下问题：空气净化器1的噪声变大，或者因风与人接触而造成不悦感、寒冷感等。与此相对，在本实施方式中，基于由外部检测装置16检测出的室内信息(特别是距墙壁的距离)而适当地对风向、风量以及风速中的至少1个送风参数进行控制，因此能够解决上述问题，从而能够在整个房间稳定地形成循环气流。
另外，外部检测装置16具备至少1个以上的利用超声波、光、电磁波等之类的非透过性的波动而对与障碍物之间的距离进行检测的非接触式的距离传感器、优选为超声波传感器。例如还能够基于图像传感器的数据并通过三角测量法等而进行距离的检测，但是，在该情况下，图像信息的处理耗费时间，空气净化动作的响应性容易降低。由此，能够不浪费地在短时间内获取室内信息，从而能够提高空气净化器1的响应性。
另外，在本实施方式中，将外部检测装置16搭载于活动百叶板12。由此，能够使距离传感器等的朝向与风向准确地一致，从而能够提高风向的方向上的距离的检测精度。另外，能够使对外部检测装置16与活动百叶板12进行驱动的驱动部13实现通用化，从而能够减少装置的可动部而提高可靠性，并能够实现成本降低。
并且，在本实施方式中，作为使风向可变的单元，举例示出了活动百叶板12以及摇头机构14，并构成为利用该单元使外部检测装置16的朝向也在上下方向以及左右方向上变化。由此，能够高精度地检测整个房间的室内信息。此外，若使用摇头机构14，则由房间的面积的检测状态、家具的配置造成的影响等有时根据外部检测装置16的朝向(旋转角)而不同。因此，在循环气流控制中，优选一边进行送风动作、一边根据吹出口5的旋转角而将送风参数控制为最佳的状态。由此，在水平方向的各朝向上，能够稳定地形成循环气流，另外还能够圆满地处理障碍物。
此外，在上述实施方式中，列举落地式的空气净化器1为例进行了说明，但本发明并不限定于此，还能够应用于壁挂式的空气净化器。另外，在实施方式中，列举对包括风向、风量以及风速的3个送风参数中的风向与风量进行控制的情况为例进行了说明。但是，在本发明中，只要对至少1个送风参数进行控制即可。这是因为，例如即使风向恒定，若增大风量也能够形成将整个房间覆盖的循环气流，对于风速也一样。因此，在仅对1个送风参数进行控制的结构中，也能够实现本发明的目的。
另外，在实施方式中，形成为利用摇头机构14使风向在左右方向上变更的结构，但是，在本发明中，也可以采用能够实现一边使风向朝左侧以及右侧变化、一边在上下方向上往复移动的动作(波浪起伏之类的动作)的摇头机构。
另外，在实施方式1中，举例示出了由风扇装置6构成对风量进行变更的送风可变单元的情况。但是，本发明并不限定于此，可以构成为利用与风扇装置6不同的其他机构对风量进行变更。
附图标记的说明
1...空气净化器；2...外壳；3...底座；4...吸入口；5...吹出口；6...风扇装置(送风可变单元)；7...预过滤器(净化装置)；8...尘埃带电部(净化装置)；9...尘埃带电部保护过滤器(净化装置)；10...除臭过滤器(净化装置)；11...集尘过滤器(净化装置)；12...活动百叶板(送风可变单元、检测方向可变单元)；13...驱动部(送风可变单元、检测方向可变单元)；14...摇头机构(送风可变单元、检测方向可变单元)；15...内部检测装置；16...外部检测装置(信息检测单元、检测方向可变单元)；17...操作部；18...控制装置。

Claims (15)

1.一种空气净化器，其中，
所述空气净化器具备：
外壳，其具有将室内的空气吸入的吸入口、和将该空气吹出的吹出口；
风扇装置，其从所述吸入口将空气吸入至所述外壳的内部并将该空气从所述吹出口吹出；
净化装置，其对在所述外壳的内部流动的空气进行净化；
送风可变单元，其能够对从所述吹出口吹出的吹出空气的风向、风量以及风速的3个送风参数中的至少1个送风参数进行变更；
信息检测单元，其将至少包括距房间的墙壁的距离的、与该房间的面积有关的信息作为室内信息而进行检测；
检测方向可变单元，其能够使所述信息检测单元的朝向变化；以及
控制装置，其基于所述室内信息而对所述送风可变单元进行驱动，由此以使得所述吹出空气形成在室内循环之后返回至所述外壳的位置的循环气流的方式对所述送风参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的空气净化器，其中，
所述外壳构成为设置于房间的地板面。
3.根据权利要求1或2所述的空气净化器，其中，
所述空气净化器具备：
活动百叶板，其构成所述送风可变单元的至少一部分，并能够通过使所述风向在上下方向上摇摆而对该风向相对于水平方向的仰角进行变更；以及
墙壁确定单元，其一边利用所述检测方向可变单元使所述信息检测单元的朝向变化、一边利用所述信息检测单元检测所述室内信息，并基于该室内信息确定为了在与所述吹出空气接触时形成所述循环气流的最适合的墙壁，
所述控制装置构成为：至少利用所述活动百叶板而对所述风向的仰角进行控制，以使所述循环气流在与房间的天花板以及所述最适合的墙壁接触之后沿着地板面而返回至所述外壳的位置。
4.根据权利要求3所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为反复进行如下动作：在能够形成所述循环气流的基准仰角与作为比该基准仰角大的仰角而设定的最大仰角之间，使所述风向在上下方向上摇摆。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化器，其中，
所述信息检测单元具备非接触式的距离传感器，该距离传感器利用声波或者电磁波而对距检测对象物的距离进行检测，
所述控制装置构成为：在室内的所述吹出空气能够到达的多处部位，利用所述距离传感器对距离进行检测。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：在与电源连接的时刻，将所述信息检测单元启动而开始进行所述室内信息的检测动作。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：至少在自进行所述风扇装置的启动操作起直至利用所述风扇装置开始进行送风动作为止的期间中，将所述信息检测单元启动而检测所述室内信息。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的空气净化器，其中，
所述信息检测单元的朝向的可变范围构成为至少作为范围的一部分而包括所述风向的可变范围。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的空气净化器，其中，
所述送风可变单元具备活动百叶板，该活动百叶板能够使所述风向在上下方向上摇摆，
所述检测方向可变单元由使所述活动百叶板的朝向与所述信息检测单元的朝向一同变化的驱动部构成。
10.根据权利要求9所述的空气净化器，其中，
所述信息检测单元构成为设置于所述活动百叶板。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的空气净化器，其中，
所述空气净化器构成为具备摇头机构，该摇头机构构成所述送风可变单元以及所述检测方向可变单元的一部分，并能够使所述吹出口以及所述信息检测单元在左右方向上摇摆。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：利用所述检测方向可变单元使所述信息检测单元的朝向变化，且利用所述信息检测单元对距房间的墙壁以及天花板的距离进行检测，由此基于该检测结果而对墙壁与天花板的分界线进行检测，并基于所述分界线的位置而控制所述送风参数。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：对于利用所述检测方向可变机构使所述信息检测机构的朝向变化时的可变范围、以及在该可变范围内使所述信息检测机构的朝向阶梯式地变化时的阶梯等级数中的至少一方，所述控制装置基于所述室内信息而将其设定为可变。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：一边利用所述检测方向可变单元使所述信息检测单元的朝向变化、一边基于距由所述信息检测单元检测出的检测对象物的距离的变化而识别室内的障碍物，并在所述风向朝向障碍物时执行预先设定的避让动作。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的空气净化器，其中，
所述控制装置构成为：并行地进行一边利用所述检测方向可变单元使所述信息检测单元的朝向变化一边利用所述信息检测单元检测所述室内信息的动作、以及基于所述风扇装置的送风动作。
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