JP2005523775A - オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、オゾンを用いて、ウイルス類、細菌類、真菌類などが基準値以上に汚染されている対象空間を、人体に有害な影響を及ぼすことなく、効率的に殺菌又は脱臭するための装置に関する。本発明は、対象空間のサイズ（体積）に応じて対象空間を効率的に殺菌できる適正なオゾン濃度を自動に制御するための制御部を備えることを特徴とするオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置に関し、より詳しくは、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるオゾン発生部と、空間のオゾン濃度を効率的に制御する機能を行い、且つ各種安全装置を制御する制御部と、空気清浄機能及び残留オゾンを処理する役目をする機能性エアフィルタ部と、対象空間で空気を循環させるファンとを備えることを特徴とする空気清浄機能を具備したオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置に関する。本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌機により、従来の空気清浄装置に比べて、空気中に浮遊するウイルス、各種細菌類、かび類を効率的に殺菌することができ、悪臭源を除去することができるという効果を奏することができる。

Description

本発明は、オゾンの優れた脱臭力及び殺菌力を用いて空気清浄機能を行う、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置に関する。本発明は、より詳しくは、対象空間のサイズを認知し、効率的な脱臭と殺菌のための対象空間のオゾン濃度を適正数値に維持できるように制御し、殺菌動作の進行時及び進行後に人体感知及び対象空間の残留オゾンを除去する機能を有する、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置に関する。

一般に、オゾンは、特有な臭いのある微青色の気体であって、殺菌、消毒及び漂白作用をする。このようなオゾンの性質を用いたオゾン発生器は、一般に広く使われている殺菌もできる空気清浄機に応用されていて、廃水及び汚染空気の浄化、食品の殺菌などの多様な分野で使われている。

オゾン（Ｏ３）は、３つの酸素原子が結合した酸素の同素体であり、自動車において燃料の不完全燃焼時に発生する排ガス中で不安定な炭化物又は窒化物間の結合と解離のプロセスにより生成されたり、さらに、地球外郭のオゾン層の破壊によって太陽エネルギーが地表面にまで強烈に到達しながら大気中に２０％程度存在する酸素分子（Ｏ２）が励起されて生成されたりする。オゾンは、自然状態でも発生するが、電解法、光化学法、高周波電解法、放射線照射法、無声放電法などを用いて人工的に発生させることもできる。現在、オゾンの強力な酸化力と殺菌力及び脱臭力を利用するために、酸素分子に電気的放電のようなエネルギーを印加することで、人工的にオゾンを生成させて、多様な分野で活用している。このようなオゾンは、既に１００余年前から水質分野に適用し始まり、現在は生活悪臭及び病原菌による大気応用分野に対する技術適用検討がなされていることが現況である。

一般に空間に分布する汚染物質、すなわち除去対象物質をサイズ別に分類すれば、塵埃粒子のサイズは、数〜数十μｍ、真菌類は、略５μｍ程度、細菌類は、０.５〜１０μｍ程度であり、ウイルス類は、０.１μｍ以下である。従来の電気イオン化装置が備えられた空気清浄殺菌装置は、次のような問題点がある。

まず、既存の空気浄化器又は空気清浄器のほとんどは、吸入された空気に含まれたかび或いは細菌を除去するために、所定の電気イオン化装置を備えている。しかしながら、対象空間を效率的に脱臭、殺菌するよりは、対象空間の大気循環によりエアフィルタに取り付けられる制限された対象菌を、抗菌性フィルタなどを用いて除去するか、又は増殖を抑制する方式を採用しているため、その殺菌力が弱い。また、実質的に多重機能性エアフィルタに依存するため、エアフィルタが機器内で占める体積が相対的に大きくなり、機器の小型化を図ることが難しいのみならず、エアフィルタ自体が循環気体に対して抵抗成分として作用するため、対象空間内の大気循環効率が低下し、規格により提示された体積の空間を效率的に浄化させることができないという短所がある。

また、既存の空気清浄器が利用する循環式エアフィルタ方式では、粒子状の塵埃と真菌類はエアフィルタにより除去されるが、細菌類やウイルス類を捕集及び除去するために微細エアフィルタを使用する場合には、対象空間の大気循環効率が低下し、このため、実質的な清浄時間が長くなるという短所がある。

また、大気清浄の過程中に前記エアフィルタが２次汚染されるため、エアフィルタの交替及び管理を徹底にしなければならないし、エアフィルタによりろ過されない細菌類やウイルス類などの微細菌類は、一部だけ部分的に除去されるか、全く除去されないという短所がある。一方、オゾンを直接的に使用して空間を殺菌する既存の装置は、対象空間のオゾンを適正濃度に制御していないので、人体に良くない影響を及ぼすことができるという反論が提起されている。

韓国特許公開１９９８−８３６１１号公報には、対象空間のオゾン濃度が一定値以上になる場合、人が一定の距離以内に長時間接近すれば、超音波を用いてこれを探知し、警報音を発することで、ユーザが迅速に対応できるようにして、安全事故を低減できる構成が開示されている。しかしながら、これも対象空間のオゾン濃度を適正レベルに自動制御する構成ではなく、単純に人がオゾン発生器の近くに位置している場合、警報音を送出することによって、大気内の過剰オゾンによる安全事故を低減できる対策に過ぎない。

また、人体に有害なオゾンを直接的な対象空間に送らずに機器内部に対象空間の大気を吸入し、この大気の移動経路内で殺菌処理を行う方式もあるが、この方式も大気を捕集するために機器自体のサイズが大きくなり、機器内部での大気浄化後に、残留オゾンを除去するための触媒フィルタの寿命が短く、全般的な対象空間に対する殺菌効果が低下するという短所がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、対象空間の効率的脱臭及び殺菌のためのオゾン濃度を制御することによって、人体に及ぼす影響を完全に排除することができる空気清浄機能を具備した、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、対象空間における人体の有無によって自動に動作することによって、オゾンが人体に及ぼす有害な影響を完全に排除することができるように設計された、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、対象空間の空間サイズを認知し、対象空間内の効率的な脱臭と殺菌のための適正なオゾン濃度が維持されるようにする、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、人体活性度に応じてオゾン濃度を制御することによって、人が対象空間内に存在しても、人体に有害でないオゾン濃度下で対象空間の殺菌及び脱臭を行うことができる、オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係るオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置において、前記空気清浄・脱臭・殺菌装置は、待機（清浄）モード、脱臭モード又は殺菌モードのうち１つ以上のモードで動作し、前記空気清浄・脱臭・殺菌装置は、前記脱臭又は前記殺菌モードでオゾンを発生させるためのオゾン発生部と、対象空間のオゾン濃度を検出するためのオゾンセンサと、前記オゾンセンサで検出された前記対象空間のオゾン濃度に応じて前記オゾン発生部の動作を制御するための制御部とを備えることを特徴とする。

以下、添付の図面を参照して、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい一実施例によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の構成を示す図である。図１に示すように、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置は、大きく、対象空間の空気を吸入するための吸入口９０と、塵埃を除去するためのエアフィルタ部７０と、空気を外部に排出するための吐出口３０と、オゾン発生のために放電部（不図示）を備えるオゾン発生部２０と、対象空間のオゾン濃度を感知するためのオゾンセンサ８０と、対象空間内に人の有無を判断し、人体活性度を決定する人体感知センサ５０と、ユーザにより殺菌機の待機（清浄）モード、脱臭モード、殺菌モードのうちいずれか１つのモードが選択される操作部のＰＣＢ（Printed Circuit Board)６０と、空気を吸入し、この吸入した空気を空気清浄・脱臭・殺菌装置の内部へ循環させるためのシロッコファン１０と、空気清浄・脱臭・殺菌装置の全般的な動作を制御するための制御部４０とで構成される。

また、前記オゾンセンサ８０で検出されたオゾン濃度を基準にして、適正な脱臭又は殺菌濃度に到達するための各種データを演算するための論理回路部４１と、前記オゾンセンサ８０と前記論理回路部４１で演算された前記データなどを格納するための第１のメモリ手段４３及び第２のメモリ手段４５とをさらに備える。

前記制御部４０は、対象空間内の前記オゾン濃度が適正な脱臭又は殺菌濃度に到達するように、前記オゾン発生部２０のオゾン発生動作を制御し、前記オゾン発生部２０は、所定のＯＮ／ＯＦＦ周期を有するスイッチング動作をしながらオゾンを発生させるようになる。

図１に示された本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作を動作モード別に詳細に説明する。上述のように、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置１は、待機（清浄）モード、脱臭モード、殺菌モードの３つのモードで動作し、各動作モードは、操作部ＰＣＢ６０によるユーザの選択により操作される。待機（清浄）モードは空気清浄殺菌脱臭器の待機（standby）動作又は空気清浄動作モードを、脱臭モードは対象空間の悪臭源を除去する脱臭を行う動作モードを、殺菌モードは対象空間の汚染源を除去する殺菌を行う動作モードを各々意味する。

まず、待機（清浄）モードにおいて、シロッコファン１０の動作により吸入口９０側に吸入された空気は、エアフィルタ７０を通過しながら順次に塵埃除去及び脱臭が進行され、これを通過した空気は、シロッコファン１０を経て吐出口３０側に排出される。また、後述する脱臭モード又は殺菌モード動作において、前記対象空間のオゾン濃度が設定値以上になる場合には、オゾン発生が停止しながら待機（清浄）モードに切り換えられ、対象空間の残留オゾンを除去する一連の動作が行われる。

次に、脱臭モードでの動作は、前述の待機（清浄）モードの動作と基本的に同様であり、追加的に吸入口９０側では、オゾンセンサ８０が作動し、オゾン発生部２０では、ＯＮ／ＯＦＦスイッチングにより少量のオゾンを吐出口３０を介して対象空間に放出する。脱臭モードでの動作初期に、オゾンセンサ８０による対象空間認知作業が行われ、この情報に基づいてオゾン発生部２０が動作する時間及び条件を制御部４０の論理回路部４５で算出するようになる。前記オゾン発生部２０の動作時間及び動作条件を算出するに用いられる情報データとしては、前記オゾン発生部２０で発生する対象空間のオゾンの濃度データＣ、オゾン発生持続時間データＴ、及び風量データＷなどが挙げられる。前記対象空間認知過程並びに前記動作時間及び動作条件の算出過程の具体的な例については後述する。

算出された動作時間及び動作条件によって、オゾン発生部２０は、対象空間のオゾン濃度が適正な脱臭濃度になるまでオゾンを放出する。このように放出された微量のオゾンは、対象空間を循環するようになり、吸入口９０に位置したオゾンセンサ８０は、前記オゾンの濃度を感知する機能を行う。オゾンセンサ８０により対象空間のオゾン濃度が設定値以上に検出される場合、制御部４０は、オゾン発生部２０の動作を停止させて、オゾン発生が中止されるようにし、空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードは、脱臭モードから待機（清浄）モードに自動に切り換えられる。この場合、空気清浄・脱臭・殺菌装置は、対象空間内の残留オゾンを除去するために、待機（清浄）モードで所定時間連続動作するようになる。実験結果によれば、対象空間３０坪を基準に吐出部の吐出風量が５〜６ＣＭＭの時、オゾン発生器の動作後３分〜１５分以内に設定濃度（０.０３ｐｐｍｖ〜０.０６ｐｐｍｖ）がオゾンセンサ８０で検出され、検出と同時に、制御部４０は、オゾン発生部２０を制御して、オゾン発生動作を中止するようにし、この状態で約２時間の待機（清浄）モード動作で対象空間の残留オゾンが完全になくなることを確認することができた。

脱臭モードで対象空間に排出されたオゾンは、一定時間、対象空間を循環するようになり、悪臭源が存在する場合は、オゾンと悪臭源との反応によりオゾン濃度が増加しなくなる。一定時間経過後に悪臭源が消滅される場合には、悪臭源と反応しない残留オゾンにより対象空間のオゾン濃度が所定の設定値以上となり、この時、空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作は、脱臭モードから待機（清浄）モードに切り換えられ、清浄モードで吸入口９０に吸入されたオゾンは、エアフィルタ部７０の最終端に配置されたカーボンフィルタ（図示せず）により処理されることによって、対象空間の残留オゾンを除去できる。

図２ａは、オゾン発生器のＯＮ／ＯＦＦスイッチング動作周期の一例を示す図である。オゾンセンサ８０による空間認知作業は、オゾン発生部２０のＯＮ／ＯＦＦスイッチング動作を利用し、オゾン発生部２０がＯＮになる期間による対象空間のオゾン濃度の増加速度を検出することによって行われる。図２ａにおいて、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでは、オゾン発生部２０のＯＮ時間となり、立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでは、オゾン発生部２０のＯＦＦ時間となる。図２ａに示すように、オゾン発生部２０のＯＮ／ＯＦＦスイッチング周期をＰとし、オゾン発生部２０のＯＮ時間をＴとすると、前記ＯＮ時間比率Ｒは、Ｔ／Ｐで定義することができる。オゾン発生部２０のスイッチング動作中にオゾン発生部２０のＯＮ時間が長くなれば、前記比率Ｒは増加し、ＯＮ時間が短くなれば、前記比率Ｒは減少する。対象空間のサイズ（体積）が一定の場合、このような比率Ｒが大きくなるほど、対象空間のオゾン濃度Ｃが所定の基準オゾン濃度Ｃｐに到達するためのオゾン発生部２０の基準動作時間Ｔｐは短くなる。

図２ｂは、対象空間のサイズによるオゾン濃度増加率とオゾン発生部の動作時間との関係を示すグラフである。本発明の殺菌脱臭器は、動作初期に、対象空間内でオゾン発生器２０の動作時間Ｔを変化させながら、多数のＯＮ時間比率（Ｒ＝Ｔ／Ｐ）に関するデータを得る。図２ｂに示すように、対象空間のオゾン濃度Ｃとオゾン発生器２０の動作時間Ｔを２つの軸とするグラフ上で、前記得られたＯＮ時間比率Ｒは、図２ｂに示されたグラフの傾きで表される。それぞれのＯＮ時間比率Ｒの傾きは、基準オゾン濃度Ｃｐに到達する基準動作時間Ｔｐの実測によりグラフ上に表示されることができる。図２ｂに示されたグラフを参照すれば、ＯＮ時間比率Ｒが大きいほど、すなわち、傾きが大きいほど、基準オゾン濃度Ｃｐに到達する基準動作時間Ｔｐが短くなる。ここで、基準オゾン濃度Ｃｐや基準動作時間Ｔｐは、任意に指定され得る基準データであり、本発明の一実施例では、基準オゾン濃度を０.０３ｐｐｍｖ〜０.０６ｐｐｍｖに設定している。オゾン発生器２０で所定のＯＮ時間周期を有するＯＮ／ＯＦＦスイッチング動作によりオゾンを発生させた時、すなわち、所定のＯＮ時間比率Ｒでオゾン発生器２０を動作させる場合、所定の基準オゾン濃度Ｃｐに到達する基準動作時間Ｔｐを測定して、対象空間のサイズを測定することが可能である。ここで、対象空間のサイズ認知作業は、本発明の殺菌脱臭器の特定空間での初期動作時にのみ行われる作業であってもよく、他の空間内でも前記動作時間Ｔを変化させながらＯＮ時間比率Ｒを算出し、データ化することによって、適用拡張幅を広めることができる。

また、前記論理回路部４５では、前記オゾン発生部の動作が始まった時間から前記オゾンセンサで検出された前記オゾン濃度が所定の基準オゾン濃度Ｃｐに到達するまでの時間データＴＰを演算し、前記制御部は、前記オゾン発生器２０の動作時間Ｔと前記時間データＴＰとの比率が所定値未満である場合には、前記ＯＮ時間比率Ｒが減少するように、前記オゾン発生部を制御する。すなわち、比較的小さな空間（Ｔｐ／Ｔの比率が０.５未満）では、オゾン発生部２０のＯＮ時間が短いスイッチング動作を行い、逆に比較的大きい空間（Ｔｐ／Ｔの比率が０.５以上）では、ＯＮ時間が長いスイッチング動作を行う。これは、Ｔｐ／Ｔが大きければ、短時間内に空間認知が可能であるが、誤差範囲が大きくなり、Ｔｐ／Ｔが小さければ、空間認知時間は長くなるが、誤差範囲が減少する特徴を考慮して、対象空間のサイズによる適切なＯＮ時間比率Ｒを適用することで、安定したオゾン供給がなされるようにするためである。一例として、オゾン発生において、脱臭及び殺菌開始濃度ＣｓまでＯＮ時間比率Ｒを少しずつ変化させながら、対象空間内にオゾン濃度を増加させることによって、より正確な空間認知が可能なようにする。

このような空間認知作業により得られた動作時間データＴとＯＮ／ＯＦＦスイッチング周期データＰ及び前記ＯＮ時間比率Ｒなどの動作条件データは、これらのデータに対応する対象空間サイズデータと一緒に、前記第１のメモリ手段４３に格納され、前記制御部４０は、前記第１のメモリ手段４３に格納されている動作条件データを参照して、オゾン発生部２０の動作を制御することによって、対象空間サイズに最適となるオゾン発生がなされるようにすることができる。

次に、殺菌モードを説明する。ユーザが操作部のＰＣＢ６０に連結した殺菌モード動作ボタン（図示せず）を押すと、殺菌モードで動作することを知らせる音声信号が出力され、ユーザが対象空間から待避できるようにする警告信号を発生させる。所定の待機時間の経過後、人体感知センサ（ＩＲセンサ）が動作し、人体が対象空間内に存在するか否かを感知するようになる。人体を感知しなければ、殺菌モードで動作するようになる。殺菌モードの動作初期には、脱臭モードと同様に、対象空間に対する空間認知作業と、オゾン発生器２０の動作時間及び動作条件の算出作業とが行われる。従って、その詳細な説明は省略する。

続いて、吸入口９０を介して吸入された空気は、エアフィルタ部７０により順次にろ過され、対象空間の効率的な殺菌のための適正なオゾン濃度を維持するために、オゾンセンサ８０が吸入口９０側に位置し、対象空間のオゾン濃度をリアルタイムで検出する。前記オゾンセンサ８０は、検出されたオゾン濃度に対応する信号を制御部４０に送る。制御部４０は、オゾンセンサ８０から受信した信号に応じて、オゾン発生部２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するための出力信号をオゾン発生部２０に送る。この際、対象空間のオゾン濃度が特定のオゾン濃度、好ましくは人体に有害なオゾン濃度の基準値以下である０.０３ｐｐｍｖ〜０.０６ｐｐｍｖ程度の濃度に到達する時間を利用して、実験によって本発明による空気清浄・脱臭・殺菌装置に設定された適正な殺菌濃度である０.１〜０.１５ｐｐｍｖに到達するためのオゾン発生部２０の動作時間Ｔと、対象空間のサイズ及び環境的因子、好ましくは空気中のオゾン濃度に影響を及ぼす因子である、対象空間の浮遊物状態、温度、湿度及び対象空間の物理的環境（地下又は地上）又は対象空間内の対流など（以下、環境情報という）によって、充分な反復実験により設定された所定の条件（以下、動作条件）とが算定され、空気清浄殺菌装置の制御部に内部データとして入力される。

吸入口９０を介して吸入された空気は、多段型エアフィルタ７０を通過し、空気清浄・脱臭・殺菌装置内に位置したファン１０により空気清浄・脱臭・殺菌装置の内部を循環する。空気清浄・脱臭・殺菌装置の内部を循環する空気は、ファン１０と吐出部３０のグリルとの間に位置するオゾン放電部（図示せず）を経由しながらオゾンと混合され、吐出部３０側に出る。対象空間に放出されたオゾンは、対象空間を殺菌し、制御部４０は、前記オゾン発生部２０の動作時間及び動作条件によってオゾン発生部２０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

また、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置は、対象空間内の人体感知のための人体感知センサと一緒に動作することによって、人体の感知時、換気を要求する警告メッセージ又は非常ベル音を発すると共に、残留オゾンを除去するための待機（清浄）モードに自動に切り換えられるように動作できる。殺菌モード動作が完了した場合、殺菌が完了した旨のアラームと共に、殺菌動作により発生した残留オゾンを除去するために、待機（清浄）モードで連続的に動作するようになる。

図３は、人体感知センサにより感知される出力レベルと時間との関係を示すグラフである。
人体感知センサは、対象空間内に感知される人体の感知程度を感知距離Ｄと人体感知頻度Ｎで換算して、人体活性度Ｙを決定する。人体活性度Ｙにより、特定の空間内における殺菌と脱臭のための動作条件である、オゾン発生濃度Ｃ、オゾン発生時間ｔ、風量Ｗを制御できるようになる。

まず、対象空間内の殺菌（脱臭）力Ｓは、次の数式１により定義され、Ｃは、オゾン発生濃度、ｔは、発生時間を示す。

数式１から明らかなように、オゾン発生濃度Ｃと発生時間ｔが増加するにつれて、殺菌（脱臭）力Ｓが増加することが分かる。前記殺菌（脱臭）力Ｓを用いて人体活性度Ｙを表すと、次の数式２で定義される。

ここで、Ｗは、風量を示す。前記人体活性度Ｙは、殺菌（脱臭）力Ｓと風量Ｗによって変化するようになる。すなわち、前記人体活性度Ｙは、殺菌（脱臭）力Ｓに反比例し、風量Ｗに比例するようになる。しかしながら、これは、ファジー（ｆｕｚｚｙ）殺菌（脱臭）時にだけ適用され、ファジー清浄時には、人体活性度Ｙが増加するにつれて、風量Ｗは減少し、殺菌（脱臭）力Ｓは関与しない。

一方、図３に示すグラフを参照して、人体感知センサの感知距離Ｄによる出力特性を次の数式３で表す。

数式３は、人体感知センサが感知距離Ｄによって異なる出力電圧レベルを有することを利用するものであって、出力電圧レベルが高いほど、人体が近く存在することを意味するようになる。Ｋは、人体感知センサの最大感知距離に対する基準定数値（例えば、人体感知センサの最大感知距離が５Ｍなら、Ｋは５である）を示す。従って、Ｄは、Ｋより小さいか、同一である。例えば、Ｋが５の人体感知センサを使用した時、Ｖ１が１／２Ｖｍａｘなら、感知距離Ｄは２．５Ｍになる。従って、人体感知センサの感知距離Ｄは、出力電圧レベルが大きいほど、その活用度が高いことが分かる。

次の数式４で、人体感知頻度Ｎを示す。

前記数式３と一緒に前記数式４を考慮して、図３に示すように、人体感知センサが人体を感知した時、連続的な信号を出力することではなく、人体の位置移動によって非連続的な信号を出力することが分かる。数式４で、人体感知頻度Ｎは、最大でも１を超過することができなく、０と１との間の値を有するようになる。

従って、上記の数式１乃至数式４を総合して、人体活性度Ｙを次の数式５で表すことができる。

数式５から明らかなように、人体活性度Ｙは、人体感知頻度Ｎに反比例し、人体感知距離Ｄに比例することが分かり、また、前記数式２から明らかなように、人体活性度Ｙは、ファジー殺菌動作機能のための殺菌力Ｓに反比例することが分かる。

論理回路部４１では、前記演算された感知距離Ｄ及び人体感知頻度Ｎを用いて前記数式５による演算作業により人体活性度Ｙを算出する。前記第２のメモリ手段４５には、人体活性度Ｙ、前記人体活性度Ｙに対応する適正なオゾン濃度データＣ、オゾン発生持続時間データＴＤ、風量データＷなどが格納される。これにより、前記算出された人体活性度Ｙにより、制御部４０は、オゾン発生器２０の動作を制御できる。例えば、対象空間内に人が存在する状態で殺菌又は脱臭を行いたい時、人体に有害な濃度以下に対象空間のオゾン濃度が維持されるように、オゾン発生を制御できる。

図４は、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードのうち殺菌モードの動作条件設定に関するフローチャートである。動作を開始すれば、「５分後に殺菌動作が行われます。室内にいらっしゃる方は席を避けて下さい」などの音声案内と一緒に、所定の時間、対象空間内のユーザが疎開できるようにする。疎開に所定の時間が経過すれば、人体感知センサと、オゾン発生部及びオゾンセンサがＯＮとなる（ステップ４０５乃至４１５）。オゾン発生部でオゾンが発生することによって、オゾンセンサ８０で検出される対象空間のオゾン濃度が増加するようになる。オゾンセンサ８０は、対象空間のオゾン濃度を検出し、任意の設定濃度に到達したか否かを判断する（ステップ４２０）。オゾンセンサ８０によって検出されたオゾン濃度が任意の設定濃度に到達したものと判断された場合には、オゾン発生部の動作開始から任意の設定濃度に到達するまでの到達時間を算定する対象空間認知作業を行う（ステップ４２５）。この到達時間に基づいて、制御部４０に含まれた論理回路部では、既に設定された環境情報によるオゾン発生部の動作時間及び動作条件を算出する（ステップ４３０）。次に、オゾン発生部の動作が算出された動作時間及び動作条件を満足するか否かを判断し（ステップ４４０）、算出された動作時間が経過したり、動作条件を満足した場合には、オゾン発生部がＯＦＦとなる（ステップ４４５）。その後、空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードは、殺菌モードから待機（清浄）モードに切り換えられ（ステップ２５０）、殺菌モードは終了する（ステップ４５５）。この過程でオゾン発生部の動作条件付与と一緒に、別に人体感知センサを利用して、オゾン発生部の動作中に対象空間に人体が感知された場合、オゾン発生部は、動作条件設定と関係なく、上述した通り、警告アラームが発されると共に、ＯＦＦとなる。空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードは、殺菌モードから待機（清浄）モードに切り換えられる。

図５は、本発明による脱臭モードで動作する空気清浄・脱臭・殺菌装置のオゾン発生部の動作条件を示すフローチャートである。
図５のフローチャートは、脱臭モードにおいて対象空間のオゾン濃度を制御する方法に関するものである。微量のオゾンを制御するために、例えば０．０５ｐｐｍｖ以下の設定値を基準とし、その以下である場合には、オゾン発生部２０のＯＮ／ＯＦＦ動作を続いて維持し、対象空間のオゾン濃度が前記設定値以上である場合の動作回数が所定の設定基準回数を超過したか否かを判断し、これを超過した場合、脱臭モードから待機（清浄）モードに自動に切り換えられるようにする。図５のフローチャートによれば、対象空間のオゾン濃度が設定値を超過する場合でも、脱臭に必要な設定基準回数に相当分の最小限のオゾン発生を保障することによって、対象空間の効率的な脱臭を図ることができるようになる。すなわち、動作後、最初１回目において、対象空間のオゾン濃度が設定された基準値（０．０５ｐｐｍｖ）を超過すれば、オゾン発生部２０は、一旦動作を中止するものの、さらに２回目の動作において、オゾンセンサ８０で測定された対象空間の濃度が前記基準値を超過しなければ、オゾン発生部２０は、再び動作するようになる。つまり、測定された対象空間のオゾン濃度が設定された基準回数以上に連続して基準値を超過しなければ、オゾン発生部２０は、ＯＮ／ＯＦＦ動作を続けるようになる。このような方式で、１回動作サイクル毎に対象空間のオゾン濃度を検出し、例えば、連続して３回以上対象空間のオゾン濃度が基準値を超過すれば、空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードが脱臭モードから待機（清浄）モードに切り換えられるように動作する。この場合でも、たとえ設定された基準回数には達していないが、脱臭モードで動作する空気清浄・脱臭・殺菌装置から放出されたオゾンによって、対象空間のオゾン濃度が人体に有害なものと判断される所定の濃度（０．０６ｐｐｍｖ）以上である場合には、上述した通り、オゾン発生部２０の動作が中止し、空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードは、脱臭モードから待機（清浄）モードに切り換えられる。

図６は、本発明による空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作方式を概括的に示すブロック図である。基本的には、図１に示された空気清浄・脱臭・殺菌装置の一部の構成要素とその結合関係をブロックで示すものである。動作モード選択部６００は、ユーザが、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードを選択できるようにする。動作モードを選択すれば、制御部６０５に信号が入力され、全体システム（オゾン発生部、ファン、ＬＥＤ表示部、オゾンセンサ、人体感知センサ、ネオンランプ、音声出力部など）が動作するようになる。選択された動作モードによって、空気清浄・脱臭・殺菌装置の全般的な動作を制御する制御部６０５は、オゾン発生部６２０、ファン６３０を制御して、対象空間の適正なオゾン濃度を制御するようにする。対象空間のオゾン濃度は、オゾンセンサ６４０で検出され、さらに制御部６０５に帰還（feedback）される。制御部６０５は、さらにオゾン発生部６２０とファン６３０を制御して、空間のオゾン濃度を維持できるようにする。図６に示されたネオンランプ６２５は、オゾン発生部６２０に含まれた高電圧トランス（図示せず）が正常的に動作する場合、高電圧トランスの電磁気場によりネオンランプ６２５内のガスが放電されＯＮとなる。このＯＮ信号が制御部６０５に伝達され、オゾン発生部６２０の正常動作が確認されることができる。オゾン発生部６２０の誤動作がある場合、ネオンランプ６２５は断続的にＯＮ／ＯＦＦが行われる。このようなネオンランプ６２５の信号が制御部６０５に印加されると、制御部６０５は、オゾン発生部６２０の動作を中止させるようになる。

図６に示された本発明による好ましい一実施例によれば、オゾンセンサ６４０及び人体感知センサ６４５は、安全装置６１５を介して制御部６０５に連結される。図６の安全装置６１５は、制御部６０５自体の信号送受信に異常が生じた場合に対処するためのものである。例えば、オゾンセンサ６４０が故障である場合、対象空間の適正なオゾン濃度の制御が正常的に行われることができない。この場合には、安全装置６１５が、オゾンセンサ６４０の動作電圧が一定か否かを検出することによって、オゾンセンサ６４０の正常動作の可否を判断する。オゾンセンサ６４０の異常動作が検出されれば、安全装置６１５が動作し、制御部６０５は、ＬＥＤ表示部６３５の自己診断ランプがＯＮとなるようにして、ユーザが、オゾンセンサが故障であることを認識できるようにする。すなわち、制御部６０５を中心に安全装置６１５とオゾンセンサ６４０が双方向通信を行う方式で動作するようになる。また、人体感知センサ６４５は、空間の人体有無を感知し、制御部６０５に所定の信号を送る。人体感知センサ６４５が故障である場合、人体に無害な殺菌動作を行うことができなくなる。この場合には、上述したオゾンセンサ６４０と同様の方式で、人体感知センサ６４５の異常動作が検出されれば、安全装置６１５が動作し、制御部６０５は、ＬＥＤ表示部６３５の自己診断ランプがＯＮとなるようにして、ユーザが、オゾンセンサが故障であることを認識できるようにする。図６の音声出力部６５０は、制御部６０５の制御下で、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作状態を、保存された音声の形式で出力することによって、ユーザに空気清浄・脱臭・殺菌装置の現在の動作状態を知らせるように動作する。

以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置によれば、対象空間の効率的な脱臭及び殺菌のためにオゾン濃度を制御することによって、人体に及ぼす有害な影響を完全に排除しつつ、対象空間の脱臭及び殺菌を行うことができるだけでなく、付加的に空気清浄機能を提供するという技術的効果を得ることができる。
また、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置によれば、対象空間における人体の有無によって自動に対象空間の殺菌動作を行うことによって、オゾンが人体に及ぼす有害な影響を完全に排除することができるという技術的効果を得ることができる。

さらに、本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置によれば、対象空間の空間サイズを認知し、対象空間内の効率的な脱臭と殺菌のための適正なオゾン濃度が維持されるようにする技術的効果を得ることができる。
しかも、ユーザが対象空間に位置する場合でも、脱臭を希望する時は、人体有害基準値（８時間）である０.０６ｐｐｍｖ以下にオゾン濃度を維持するように制御しつつ、対象空間を脱臭できるという技術的効果を得ることができる。

以上のように、上記実施の形態を参照して詳細に説明され図示されたが、本発明は、これに限定されるものでなく、このような本発明の基本的な技術的思想を逸脱しない範囲内で、当業界の通常の知識を有する者にとっては、他の多くの変更が可能であろう。また、本発明は、添付の特許請求の範囲により解釈されるべきであることは言うまでもない。

本発明の好ましい一実施例によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の構成を示す図である。 オゾン発生器のＯＮ／ＯＦＦスイッチング動作周期の一例を示す図である。 対象空間のサイズによるオゾン濃度増加率とオゾン発生部の動作時間との関係を示す図である。 人体感知センサによって感知される出力レベルと時間との関係を示すグラフである。 本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作モードのうち殺菌モードの動作条件設定を示すフローチャートである。 本発明による脱臭モードで動作するオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置のオゾン発生部の動作条件を示すフローチャートである。 本発明によるオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置の動作を概括的に示すブロック図である。

Claims (12)

1. オゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置において、
   前記空気清浄・脱臭・殺菌装置は、待機（清浄）モード、脱臭モード又は殺菌モードのうち１つ以上のモードで動作し、
   前記空気清浄・脱臭・殺菌装置は、
   前記脱臭又は前記殺菌モードでオゾンを発生させるためのオゾン発生部と、
   対象空間のオゾン濃度を検出するためのオゾンセンサと、
   前記オゾンセンサで検出された前記対象空間のオゾン濃度に応じて前記オゾン発生部の動作を制御するための制御部とを備えることを特徴とするオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
2. 前記制御部は、前記オゾン発生部の、所定のＯＮ／ＯＦＦ周期を有するスイッチング動作により前記オゾンを発生させ、前記対象空間の前記オゾン濃度が所定の脱臭又は殺菌濃度に到達するように、前記オゾン発生部を制御することを特徴とする請求項１に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
3. 前記制御部は、前記オゾンセンサで検出された前記オゾン濃度が所定値以上の場合には、前記オゾン発生部の動作を中止させ、前記動作モードを前記待機（清浄）モードに切り換えるように制御することを特徴とする請求項２に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
4. 前記所定の脱臭又は殺菌濃度に到達するための前記オゾン発生部の動作時間Ｔ、前記オゾン発生部のＯＮ／ＯＦＦスイッチング周期Ｐ、又は前記スイッチング周期Ｐ中のＯＮ時間比率Ｒのうち１つ以上のデータを演算し、対象空間のサイズを算出するための論理回路部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
5. 前記対象空間のサイズと、前記対象空間のサイズに対応する所定の動作条件データとを格納している第１のメモリ手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１のメモリ手段を参照して、前記対象空間のサイズに対応する前記動作条件データによって前記オゾン発生部の動作を制御することを特徴とする請求項４に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
6. 前記制御部は、前記動作条件データによる前記オゾン発生部の動作が終了した場合、前記動作モードが前記待機（清浄）モードに切り換えられるように制御することを特徴とする請求項４に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
7. 前記論理回路部は、前記オゾン発生部の動作が始まった時間から前記オゾンセンサで検出された前記オゾン濃度が所定値に到達するまでの時間データＴＰをさらに演算し、
   前記制御部は、前記オゾン発生部の動作時間データＴと前記時間データＴＰとの比率が所定値未満の場合には、前記ＯＮ時間比率Ｒが減少するように、前記オゾン発生部を制御することを特徴とする請求項４に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
8. 前記対象空間に存在する人体を感知するための人体感知センサと、
   前記人体感知センサで生成されるセンサ信号を演算し、前記人体感知センサから前記人体までの距離データＤ、又は前記対象空間で前記人体を感知した頻度データＮを算出するための論理回路部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
9. 前記論理回路部は、前記演算された距離データＤ、及び前記演算された頻度データＮを用いて人体活性度Ｙを算出するように動作し、
   前記空気清浄・脱臭・殺菌装置は、前記算出された人体活性度Ｙに対応する所定の動作条件データを格納している第２のメモリ手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
10. 前記制御部は、前記第２のメモリ手段を参照して、前記人体活性度Ｙに対応する前記動作条件データによって前記オゾン発生部の動作を制御することを特徴とする請求項９に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
11. 前記動作条件データは、前記オゾン発生部で発生するオゾンの濃度データＣ、オゾン発生持続時間データＴＤ、又は風量データＷのうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項５又は１０に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置。
12. 前記人体活性度Ｙは、次の数式を満足することを特徴とする請求項９に記載のオゾンを用いた空気清浄・脱臭・殺菌装置：
    

    

    ただし式中、Ｄは人体までの距離データ、Ｎは人体を感知した頻度データである。

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