JP2011196645A - 空気清浄装置およびその制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の空気清浄機の気流を衝突させて清浄空間を形成する方式では、ベッドなどに用いた場合に人の動きに合わせた気流制御が行えず、口や鼻などの重要部分への最適な気流衝突効果を実現できない場合があった。
【解決手段】人感センサ部７で検出した患者５の姿勢や位置、特に頭部の位置の近傍で気流の衝突が起こるように、送風ユニット１の送風部３と、送風ユニットの送風部４の風量（風速）を調整することにより、頭部の近傍で気流の衝突が発生するように最適化する。これにより、気流の衝突により気流が拡散して広がることを利用して、頭部の口や咽喉部などへの清浄効果や、イオンや芳香などの散布効果を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浄化空気の送風により、不浄化空気の侵入を抑制して清浄空間を形成する空気清浄装置に関するものである。

従来、この種の空気清浄装置は、吸気部から吸入した空気をＨＥＰＡフィルタなどの高性能フィルタを通すことで浄化し、浄化した空気をベッド上の空間などの清浄空間を形成したい場所に対して送風することにより、ベッド空間を擬似的に陽圧状態にして、周辺の未浄化空気がベッド空間に侵入しないようにする構成を用いたものである（例えば、特許文献１、２）。

特許文献１では、足部の吸気部から吸入した空気を、フィルタ部により浄化し、頭部に設けた吹き出し部からベッドや布団に送風することで、就寝場所を清浄化する清浄装置を構成している。

また、特許文献２では、病院などの無菌病室ユニットに応用した構成として、ベッドサイドに設けた吸気部分からプレフィルタ、ＨＥＰＡフィルタを通して浄化した空気を吹出し部から患者用ベッドに送風する構成となっている。

更に、清浄空間をより広げる構成として、清浄空間を２つの送風部で挟んだ構成とする提案されている（例えば、特許文献３）。特許文献３では、片側一方向からの送風では、送風部から離れるに従い、風量が低下して送風空間が狭まる課題を解決しようとするものであり、ファンから吸引した空気を中性能フィルタおよびＨＥＰＡフィルタを通して浄化し、これを互いに対向した送風部から送風することで、略中央部で気流を衝突させ、送風部で挟まれた部分に清浄空間を形成するものである。

この他、近年では、空気清浄機に限らず、エアコン、冷蔵庫などの気流にイオンを加えて散布することで脱臭効果や除菌効果といった、より高い清浄効果が得られるとして、イオン発生装置を搭載した家電製品が商品化されるようになってきている。

特開２０００−１７１０６７号公報 特開２００２−３７２２７３号公報 特開２００８−２７５２６６号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された従来の構成では、送風部が片側のみであるため、送風部から離れるに従って清浄空間幅が狭まってしまい、ベッド上で人が座位などに姿勢を変えた場合には、体の一部が清浄空間からはみ出してしまう恐れがあるといった課題があった。

また、特許文献３に開示された送風部で挟む構成でも、清浄効果やイオンや芳香などの散布効果の大きいと考えられる気流の衝突場所が、ほぼ清浄空間の中央部付近に固定されるため、人が姿勢を変えた場合には、鼻や咽喉部位などの重点部位への清浄効果やイオンなどの散布効果が低減してしまう恐れがあるといった課題があった。

本発明は、対向する送風部の風量や風速バランス、送風タイミングを変えることで、人の位置、特に頭部付近など重点部位の近傍で気流の衝突を発生させ、気流の衝突による広がり効果を利用して重点部位近傍の清浄効果や、イオン等の散布効果を改善する空気清浄機を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気清浄装置は、ベッド上で気流が衝突するように送風方向を対向させて前記ベッドの両端に一対の送風ユニットを設置する空気清浄装置において、前記一対の送風ユニットは、それぞれ前記ベッド方向に送風を行う送風部を備えると共に、少なくとも一方の前記送風ユニットはベッド上の人の在位置を検出する人感センサ部を備え、前記人感センサ部で検出した前記人の在位置部分の略近傍で気流が衝突するように、前記送風ユニットの風量バランスを変化させる送風制御、もしくは送風開始タイミングをずらせる送風制御の少なくとも一方の送風制御を行うようになっている。

これにより、対向する送風部の風速、風量バランス、送風タイミングを変えることにより、人感センサ部で検出した在床状態に応じて頭部付近など重点部位の近傍で気流の衝突を発生させることで、気流の衝突による広がり効果を利用して重点部位近傍の清浄効果や、イオン等の散布効果を改善することができるものである。

本発明の空気清浄装置は、気流の衝突位置をコントロールすることで、ベッド上の患者の鼻や口部分などの重点部位近傍の清浄度を、より一層高めることが出来るものである。

本発明の実施の形態１における空気清浄装置を病室ベッドに設置した場合の略上斜視図 本発明の実施の形態１における空気清浄装置を病室ベッドに設置した場合の側面断面の略ブロック図 本発明の実施の形態１における空気清浄装置の構成を示す制御ブロック図 本発明の実施の形態１における空気清浄装置の動作を示すフローチャート図

第１の発明は、ベッド上で気流が衝突するように送風方向を対向させて前記ベッドの両端に一対の送風ユニットを設置する空気清浄装置において、前記一対の送風ユニットは、それぞれ前記ベッド方向に送風を行う送風部を備えると共に、少なくとも一方の前記送風ユニットはベッド上の人の在位置を検出する人感センサ部を備え、前記人感センサ部で検出した前記人の在位置部分の略近傍で気流が衝突するように、前記送風ユニットの風量バランスを変化させる送風制御、もしくは送風開始タイミングをずらせる送風制御の少なくとも一方の送風制御を行う空気清浄装置となっている。

これにより、対向する送風部の風量や風速バランスを変えることで、人感センサ部で検出した在床状態に応じて頭部付近など重点部位の近傍で気流の衝突を発生させ、気流の衝突による広がり効果を利用して重点部位近傍の清浄効果や、イオン等の散布効果を改善することができるものである。また、風量を変化させる制御部を備えなくとも、対向する送風部の送風タイミングを変えることで、人感センサ部で検出した在床状態に応じて頭部付近など重点部位の近傍で気流の衝突を発生させ、気流の衝突による広がり効果を利用して重点部位近傍の清浄効果や、イオン等の散布効果を改善することができるものである。

第２の発明は、第１の発明に加えて、気流が衝突する状態が非定常な期間を元に決定する時間を１サイクルとした間欠運転を行う請求項１記載の空気清浄装置となっている。これにより、気流の状態が定常化するに伴い、衝突位置が徐々にズレるような場合でも、再度目的の場所で気流の衝突を発生を発生させ、繰り返し清浄効果の改善を行えるものである。

第３の発明は、、第１および第２の発明に加えて、少なくとも一方の前記送風ユニットは、イオン発生部を備え、前記気流内に前記マイナスイオン発生部のイオンを投入する空気清浄装置となっている。これにより、イオンの散布機能を追加した場合でも、同じく人感センサ部で検出した重点部位への散布効果を改善できうるものである。

第４の発明は、第１および第２の発明に加えて、少なくとも一方の前記送風ユニットは、芳香発生部を備え、前記気流内に前記芳香発生部の芳香を投入する空気清浄装置となっている。これにより、イオンの散布機能を追加した場合でも、同じく人感センサ部で検出した重点部位への散布効果を改善できうるものである。

第５の発明は、ベッド上で気流が衝突するように送風方向を対向させて前記ベッドの両端に一対の送風ユニットを設置する空気清浄装置において、前記一対の送風ユニットは、それぞれ前記ベッド方向に送風を行う送風手段を備えると共に、少なくとも一方の前記送風ユニットはベッド上の人の在位置を検出する人感センサ手段を備え、前記人感センサ手段で検出した前記人の在位置部分の略近傍で気流が衝突するように、前記送風ユニットの風量バランスを変化させる送風制御、もしくは送風開始タイミングをずらせる送風制御の少なくとも一方の送風制御を行う空気清浄装置の制御方法となっている。これにより、対向する送風部の風量や風速バランスを変えることで、人感センサ部で検出した在床状態に応じて頭部付近など重点部位の近傍で気流の衝突を発生させ、気流の衝突による広がり効果を利用して重点部位近傍の清浄効果や、イオン等の散布効果を改善することができる空気清浄装置の制御方法となっている。

第６の発明は、第１ないし５の発明のいずれかの発明における空気清浄装置の全てもしくは一部としてコンピュータに機能させるためのプログラムとなっている。これにより、プログラムなので、空気清浄装置の制御方法の変更などが簡単にできるようになっている。

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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の本実施の形態１における空気清浄装置を病室のベッドと一体構成とした場合の斜視図である。図２は、同じく本実施の形態１における空気清浄装置を既存のベッドに設置した場合の側面断面図の一例である。本発明の空気清浄装置は図１、および図２に例示するように、ベッド一体型の構成でも、既設ベッドに別設で取り付けられる構成でも可能であり、各部の機能においては同様に構成できるものである。

図１において、ベッド６の頭部側には送風ユニット１を構成し、足部側には送風ユニット２を構成する。頭部側の送風ユニット１には、ベッド側に向けた送風部３、人感センサ部７を備える。足部側の送風ユニット２は、送風部４を備える。

図１では、送風ユニット１の人感センサ手段７は、内部に複数素子からなる赤外線センサ群と、赤外線センサ前面の多焦点を有するように設計した多角形フレネルレンズなどから構成し、ベッド内での患者５の寝位や座位の判別や頭部の位置などの在床姿勢を検出する。

なお、より検出精度を改善するために、人感センサ部７の個数や設置位置は図１に限定するものでははく、頭部側の送風ユニット１の複数個所に設置する構成や、足部側の送風ユニット２に設置する構成や、両側に設置する構成でも構わない。更に、人感センサ部７は、赤外線センサに限らず、超音波センサや光反射型距離センサ、画像センサなど、他の原理のセンサを用いて構成しても構わない。

次に、送風ユニット１の内部は、図２に断面図を示すように、吸気部１４、吸気部１４から吸気した空気を浄化するＨＥＰＡフィルタ１２、層流８を発生させるクロスフローファン１０、送風部３などを備えている。足部側の送風ユニット２に関しても同様に、吸気部１５、ＨＥＰＡフィルタ１３、層流９を発生させるクロスフローファン１１を備える。

なお、使用するファンの形式や内部のダクトの構造についても、本実施の形態１に限定されるものではない。

こうした構成により、送風ユニット１および２から同風量で気流を送風した場合には、ベッド６の中央付近で気流が衝突し、衝突した気流は、下降流、及び一部はベッドサイドに向かう横方向の気流、上部に向かう気流となる。下降流もベッド６上で向きを変えベッドサイドに向かう気流となる。このように、気流の衝突部分には、ベッド外に向かう気流が発生するため、不浄化空気の侵入を防ぐ効果が高まる上、イオンや芳香を散布した場合には、より広範にイオンや芳香を拡散できる効果が生じる。

一例として、患者５が座位の場合には、患者５の頭や咽喉部などがベッドの略中央部に来ることが想定され、気流がベッド６の中央付近で気流が衝突することが望ましい。

ところが、患者５が寝位の場合には、頭の位置が頭部側の送風ユニット１に近い位置に来ることになり、気流の衝突効果の高い中央付近からは外れることになる。

そこで、この場合は、本発明の実施の形態１では、送風ユニット１および２の風量すなわち、風速バランスを変更する、もしくは、送風開始タイミングを相互にズラせることにより、気流の衝突位置を人感センサ部７で検出した頭、咽喉部の略近傍に来るように制御する。これにより、患者５が在床姿勢を変えた場合でも、気流の衝突位置を変えて、気流効果を最適化するよう制御するものである。

次に、図３、図４により、これらの気流の衝突位置を最適化する構成について説明する。図３は、図１および図２の制御回路の構成の一例を示すブロック図である。頭部側の送風ユニット１は、送風ユニット１全体を制御する制御部１８、ベッド６に患者５が在床しているか否か、座位や寝位などの姿勢やベッド上での位置に関する信号を検出する人感センサ部１６、クロスフローファン１０の回転数を制御して風量、すなわち風速を増減するファン風量制御部１７、足部側の送風ユニット２の制御部２１とデータを通信するための無線通信部１９を備えるよう構成する。同様に、足部側の送風ユニット２も、制御部２１、ファン風量制御部２２、送風ユニット１の無線通信部１９と通信するための無線通信部２０を備えるよう構成する。

こうした構成により、頭部側の送風ユニット１の制御部１８は、人感センサ部１６からの信号により、患者５の在床状態に応じて、気流の衝突位置を変更するための、頭部および足部側の送風ユニットの運転情報である風量バランスを算出し、無線通信部１９から、足側の空気清浄装置２の運転情報を送信して通知する。足部側の制御部２１は、無線通信部２１により通知された風量に従い、ファン風量制御部２１により風量を変更する。これらの一連の動作にことにより、気流の衝突位置を最適化するものである。

なお、本発明の実施の形態１では、病室のベッドに応用して、患者の在床空間を清浄に保つ構成を説明したが、ダストの少ないクリーン度の高い作業スペースを必要とする作業台を挟んで本発明の空気清浄装置を設置するなど、ベッド以外の応用に用いることも、もちろん可能なものである。

次に、図４は、以上に説明した本発明の実施の形態１における送風ユニット１、２の連携動作フローの一例を示したフローチャート図である。図４は、送風ユニット１、２の風量バランスを変更することにより気流の衝突位置を変更する例を示したものである。

図４において、送風ユニット１に通電が開始されると（ステップＳ２３）、送風ユニット１の制御部１８は人感センサ部１６により患者５がベッド６内に在床かどうか、及び、その位置を検出する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４で患者５がベッド６に不在の場合は（ＮＯの場合）、デフォルトの風量、例えば送風ユニット１の風量Ｖｗ１、送風ユニット２の風量Ｖｗ２、を同じ風量Ｖｗ１＝Ｖｗ２、または送風しない（Ｖｗ１＝Ｖｗ２＝０）に設定する（ステップＳ２５）。

またステップＳ２４において、患者がベッド６に在床で寝位である場合（ＹＥＳの場合）、送風ユニット１の風量Ｖｗ１と、送風ユニット２の風量Ｖｗ２を設定する（ステップＳ２６）。例えば、頭の位置がベッド長の約４分の１の送風ユニット１に近い場合、送風ユニット１、２の風量Ｖｗ１、Ｖｗ２を１対３の関係になるよう設定する。

次に、ステップＳ２７では決定した送風ユニット２の風量Ｖｗ２を、無線通信部１９により送風ユニット２へ送信する。続いて、送信ユニット１の、無線通信部１９が送風ユニット２の無線送信部２０からの応答電文を受信するまで待ち合わせる（ステップＳ２８）。

ステップＳ２８で応答電文を受信すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ２６で設定した風量Ｖｗ１で送風動作を開始する（ステップＳ２９）。

一旦切り替えて、送風ユニット２から送風ユニット２側を動作を説明する。送風ユニット２が通電されて動作を開始すると（ステップＳ３１）、制御部２１は無線通信部２０で送信ユニット１からの風量変更の電文を受信するのを待ち受ける（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２で風量の変更電文を受信すると（ＹＥＳの場合）、無線通信部２０から風量変更の電文を受け取った旨の応答電文（ＡＣＫ電文）を返信し（ステップＳ３３）、受信電文に指定された新風量Ｖｗ２で送風動作を開始する（ステップＳ３４）。

送信ユニット２のステップＳ３３の応答電文の送信から、送風ユニット１のステップＳ２８での応答電文は、通常数ミリ秒以内で終了するため、ステップＳ２９とステップＳ３４でほぼ同時に送風動作を開始することになる。本発明の実施の形態１では、送風ユニット１、２の総風口の面積は略一致とすれば、風量比は風速比となるため、Ｖｗ１：Ｖｗ２＝１：３であれば、気流はベッド長の１／４の送風ユニット１に近い側、すなわち患者５の寝位の頭付近で衝突することになり、気流のベッド外への流れによる浄化効果や、イオンや芳香の散布効果の増進が実現できるものである。

ところが、送風開始後の初期の気流が非定常な期間は、上述の様に風速、すなわち風量の逆比例した位置で気流の衝突が発生するが、通常気流の状態が定常状態に進むについれて、気流の衝突位置（気流方向の変曲位置）が、風量の小さい側、例えば、このケースでは患者５の頭の部分よりも送風ユニット１の近傍側に押し込まれ、気流の衝突位置の最適化の効果が薄れることが考えられる。

そこで、本発明で実施の形態１では、図４に示す様に、ステップＳ２９で送風動作を開始すると、風量に応じて予め設定した数秒〜数１０秒といった時間をサイクル時間として設定し、送風開始動作からサイクル時間を経過したかどうかを判定し（ステップＳ３０）、サイクル時間を経過した場合（ＹＥＳの場合）には、一旦送風動作を停止し（ステップＳ３５）、再びステップＳ２４に戻って、患者５の在床状態を検知するステップＳ２４を繰り返す。

また、送風ユニット２でもステップＳ３４で送風動作を開始すると、同様に受信電文に指定されたサイクル時間を経過したかどうかを判定し（ステップＳ３６）、サイクル時間を経過した場合（ＹＥＳの場合）は、一旦送風動作を停止し（ステップＳ３７）、再びステップＳ３２に戻って風量変更電文を待ち受ける。

なお、気流の衝突状態が変化して、初期の位置から変化して清浄効果の最適効果が低減しても、清浄効果が全く失われたり悪影響を生じることはないと考えられるため、サイクル時間を長めに設定したり、何サイクル時間分かの送風と停止の間欠動作を繰り返してから送風動作を停止するといった構成としても構わない。

また、本発明の実施の形態１では、頭部側と足部側の送風ユニットが分離して別体の構成を示したが、送風部の風量を変更するファンなどの構成部以外は共通な構成とすることも可能である。例えば、制御部を構成するマイコンを旧通貨して送風ユニット１、２の制御部を同じマイコンのプログラムとして実装すれば、無線通信部１９、２１などを備えないで済む構成も可能となる。

また、無線通信部を備えたが、別の通信手段や有線通信でも、もちろん構わないものである。

上記した実施の形態１における構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、実施の形態そのものの構成に限られるものではない。

以上のように、本発明にかかる空気清浄装置は、一対の送風ユニットの気流の衝突位置を制御して、人の状態に応じて清浄効果を最適化できるので、病室のベッドなどの清浄度の高い空間が必要となる分野に広く応用できる。

１ （頭部側）送風ユニット
２ （足部側）送風ユニット
３ 送風部
４ 送風部
５ 患者（人）
６ ベッド
７ 人感センサ部

Claims (6)

1. ベッド上で気流が衝突するように送風方向を対向させて前記ベッドの両端に一対の送風ユニットを設置する空気清浄装置において、前記一対の送風ユニットは、それぞれ前記ベッド方向に送風を行う送風部を備えると共に、少なくとも一方の前記送風ユニットはベッド上の人の在位置を検出する人感センサ部を備え、前記人感センサ部で検出した前記人の在位置部分の略近傍で気流が衝突するように、前記送風ユニットの風量バランスを変化させる送風制御、もしくは送風開始タイミングをずらせる送風制御の少なくとも一方の送風制御を行う空気清浄装置。
2. 気流が衝突する状態が非定常な期間を元に決定する時間を１サイクルとした間欠運転を行う請求項１記載の空気清浄装置。
3. 少なくとも一方の前記送風ユニットは、イオン発生部を備え、前記気流に前記マイナスイオン発生部の発生させたイオンを投入する請求項１記載の空気清浄装置。
4. 少なくとも一方の前記送風ユニットは、芳香発生部を備え、前記気流内に前記芳香発生部の発生させた芳香を投入する請求項１または２記載の空気清浄装置。
5. ベッド上で気流が衝突するように送風方向を対向させて前記ベッドの両端に一対の送風ユニットを設置する空気清浄装置において、前記一対の送風ユニットは、それぞれ前記ベッド方向に送風を行う送風手段を備えると共に、少なくとも一方の前記送風ユニットはベッド上の人の在位置を検出する人感センサ手段を備え、前記人感センサ手段で検出した前記人の在位置部分の略近傍で気流が衝突するように、前記送風ユニットの風量バランスを変化させる送風制御、もしくは送風開始タイミングをずらせる送風制御の少なくとも一方の送風制御を行う空気清浄装置の制御方法。
6. 請求項１ないし５項のいずれか１項に記載の空気清浄装置の各部、各手段の全てもしくは一部としてコンピュータに機能させるためのプログラム。

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