JP2012002366A - 室内用集塵システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の空気調和装置と集塵装置を備えた集塵システムでは、塵埃の発生時に、闇雲に空気調和装置と集塵装置の送風を行うと互いの気流が干渉して集塵効率が低下する課題があった。
【解決手段】人感センサ手段７で、人３の動作開始を検出すると、空気調和装置の送風のみ行って集塵装置１に向かう事前集塵気流を形成して発塵した塵埃を速やかに集塵装置１に運ぶと共に、人３の動作が大きくなり発塵が多くなる時点では空気調和装置２の送風を停止して集塵装置１のみを動作させることにより、空気調和装置２と集塵装置１の気流が干渉することなく、最も効率よく集塵できる室内用集塵システムを実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内の清浄化を行う集塵システムに関し、特に空気調和装置と集塵装置を連携させて、より効率良く集塵を行えるように気流を制御する集塵システムおよび制御方法に関するものである。

従来、この種の集塵システムとしては、室内に空気調和装置に代表される温度調節装置と、集塵装置の一例である空気清浄装置が連携して動作するシステムが提案されている（例え、特許文献１）。

特許文献１では、温度調節装置（以下、空気調和装置）に備えられた汚れセンサの信号が、通信手段により空気清浄機（以下、集塵装置）に送信され、この汚れセンサの信号を基にして集塵装置の運転を開始するといった連携動作を行う例が示されている。これにより、集塵装置が設置される床面付近の高さでの汚れセンサ情報に加えて、通常室内のエアコンが設置されている高い位置での汚れセンサ情報をも取得でき、高さの異なる場所での汚れ具合を検知して動作を開始することができるものである。

特開２００８−２６７７９５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、汚れセンサ情報を連携することで、より広い高さ範囲での汚れ具合を検知して動作を開始するといった、センサ情報を使った運転タイミングの連携方法が開示されているのみであり、空気調和装置の気流方向を制御して、人の動きや扉の開閉、その他掃除ロボットなどの動作物の動作により発生した塵埃を集塵装置でより効率的に集塵するような風向制御の方法に関しては一切開示されていないと考えられる。

加えて、一般的に考えつくように、闇雲に空気調和装置からの送風と、集塵装置を動作させると、空気調和装置が送風する気流と集塵装置からの排気気流とが互いに干渉しあって、舞上った塵埃を却って部屋中に散らすことになったり、澱みを作って塵埃を部屋の隅に落として吸引できなくするなど、結果的に集塵効率をより悪化させる場合もあることがあった。

このように、空気調和装置からの送風気流と、集塵装置の排気気流および吸引気流が互いに悪影響を及ぼさないよう、送風タイミングをずらせるなど、より効果的に集塵が行えるよう制御することが必要となる課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、空気調和装置からの気流が、人などの動作物の動作の大きさを基に予測した塵埃の巻き上がり状況から、空気調和装置での送風動作と集塵装置の吸引動作を切り替えることにより、より効率的に塵埃を集塵して除去することができるものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の室内用集塵システムは、気流を発生させる
送風手段と通信手段とを備えた室内機と、動作に伴い塵埃を発生させる動作物を検知して前記室内機に通知する塵埃発生動作物検出手段を有した空気調和装置と、排気によって室内に気流を発生させると共に吸引により前記室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段と通信手段とを有する集塵装置とを備え、前記送風手段は、前記塵埃発生動作物検出手段により前記動作物の動作開始を検知した際に送風を開始し、所定の時間経過した際に送風を停止すると共に、前記通信手段により前記集塵手段の集塵動作を開始する電文を送信する室内用集塵システムとしている。

これにより、空気調和装置からの気流が、人などの動作物の動作の大きさを基にした予測した塵埃の巻き上がり状況から、空気調和装置での送風動作と集塵装置の吸引動作を最適に切り替えることにより、より効率的に集塵して除去することができる室内用の集塵システムの提供を目的としている。

本発明によれば、本発明の集塵システムは室内全体の塵埃を一層効率良く確実に除去することが出来るため、室内の快適性をより高めることが出来る。

本発明の実施の形態１における室内用集塵システムを設置した室内のレイアウトおよび送風方向を示す上面図 本発明の実施の形態１における室内用集塵システムを設置した室内のレイアウトおよび送風方向を示す側面図 本発明の実施の形態１における室内用集塵システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における室内用集塵システムの塵埃発生動作物検出手段の出力信号の一例を示すグラフ 本発明の実施の形態１における室内用集塵システムの動作の一例を示すフローチャート

本発明の室内用集塵システムは、気流を発生させる送風手段と通信手段とを備えた室内機と、動作に伴い塵埃を発生させる動作物を検知して前記室内機に通知する塵埃発生動作物検出手段を有した空気調和装置と、排気によって室内に気流を発生させると共に吸引により前記室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段と通信手段とを有する集塵装置とを備え、前記送風手段は、前記塵埃発生動作物検出手段により前記動作物の動作開始を検知した際に送風を開始し、所定の時間経過した際に送風を停止すると共に、前記通信手段により前記集塵手段の集塵動作を開始する電文を送信する。

これにより、送風手段による送風によるプレ気流により、動作物による発生の始まり時期の塵埃を速やかに集塵装置近辺に運ぶと共に、続いて動作する集塵装置の気流と気流同士が干渉する事なく効率よく集塵を行うことができる集塵システムを実現できる。

また、所定の時間経過した際として、送風手段の送風が集塵装置に届く時間を基に決定する所定時間経過後であるとする。これにより、送風手段による送風時間を最適化でき、消費電力的にも最適化された集塵システムを実現できる。

また、塵埃発生動作物検出手段は、赤外線の増減量が所定の信号幅を越えた際に検出信号を発生する人感センサを用い、所定時間内の前記検出信号を発生する頻度が予め設定した第１の閾値を越えた際に動作物検出予知信号を出力し、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を設定した際に動作物検出信号を出力する構成とし、前記動作物の動作開始を検知する際として前記動作物検出予知信号が出力されたタイミングとし、前記所定の時間経過
した際として前記動作物検出信号が出力されたタイミングとする。これにより、室内機の送風手段の送風開始タイミングや、集塵装置の動作への切替タイミングを最適に決定することができ、より集塵効率の高い集塵システムを実現できる。

また、塵埃発生動作物検出手段は、超音波センサからの超音波の反射強度の増減量が所定の信号幅を越えた際に検出信号を発生する超音波センサを用い、所定時間内の前記検出信号を発生する頻度が予め設定した第１の閾値を越えた際に動作物検出予知信号を出力し、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を設定した際に動作物検出信号を出力する構成とし、前記動作物の動作開始を検知する際として前記動作物検出予知信号が出力されたタイミングとし、前記所定の時間経過した際として前記動作物検出信号が出力されたタイミングとする。

これにより、塵埃を発生させる動作物が、掃除ロボットや扉の開閉など人やペット以外の場合でも、同様に室内機の送風手段の送風開始タイミングや、集塵装置の動作への切替タイミングを最適に決定することができ、より集塵効率の高い室内用集塵システムを実現できる。

また、他の態様の室内用集塵システムは、気流を発生させる送風手段と通信手段とを備えた室内機と、動作に伴い塵埃を発生させる動作物を検知して前記室内機に通知する塵埃発生動作物検出手段を有した空気調和装置と、排気によって室内に気流を発生させると共に吸引により前記室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段と通信手段とを有する集塵装置とを備え、前記送風手段は、前記塵埃発生動作物検出手段により前記動作物の動作開始を検知した際に送風を開始し、所定の時間経過した際に送風を停止すると共に、前記通信手段により前記集塵手段の集塵動作を開始する電文を送信するよう制御する制御手段を備えている。

これにより、送風手段による送風によるプレ気流により、動作物による発生の始まり時期の塵埃を速やかに集塵装置近辺に運ぶと共に、続いて動作する集塵装置の気流と気流同士が干渉する事なく効率よく集塵を行うことができる室内用集塵システムを実現できる。

また、本発明のさらに他の態様は、上記室内用集塵システム、又は上記集塵装置の機能をコンピュータに実装させるためのプログラムである。これにより、プログラムなので、送風制御装置の風向の変更や配布などが簡単にできるようになっている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の本実施の形態１における室内用集塵システムを設置した室内のレイアウトおよび送風方向を示す上面図であり、図２は同室内の側面を示す側面図である。

図１において、室内には、集塵装置１と空気調和装置の室内機２（以下、単に室内機２という）とが互いに対向する壁面に沿って設置されている。また、室内には家具、例えば、ラック４、タンス５、テーブル６等が設置されている。本実施の形態１では、塵埃を発生させる動作物として人３を対象としており、人３の位置を塵埃発生位置とする例を示す。すなわち、人３の動作によって衣服に付着していた塵埃や、衣服自体の繊維からの発塵や、人の動作により床や家具に堆積していた塵埃が空中に舞上がる場合を想定している。

従って、塵埃発生動作物検出手段の一例として人感センサ手段７を採用し、人感センサ手段７を室内機２に設置して、人の発する赤外線により人を感知して、人３の動きを検知する。塵埃発生位置検知手段は、図１のように集塵装置１に一体構成であっても、別体（図示しない）であっても構わない。更に、今後はネットワーク家電として、通信手段を備え、他のネットワーク家電と情報の交換が可能な機器の普及も予測されるため、照明器具
に付設の人感センサなどと通信してセンサ情報を入力するといった方法でも構わない。

なお、塵埃を発生する動作物としては、人以外にも、ペットなどの動物や、ドアや扉の開閉動作、掃除ロボットなど機器類なども考えられる。従って、超音波センサやレーザなど対象物との距離を計測する測距センサを用いて塵埃発生動作物検出手段を構成すれば、人やペットなどの熱赤外線を検出する人感センサでは検出できない動作物を検出することができ有効なものである。

図１の人感センサ手段７では、一例として３個の人感センサにより構成され、楕円の破線８、９、１０で示す範囲は、３個の人感センサそれぞれの検出範囲を可視的に示したものであり、それぞれの破線内に人が侵入した際に対応する人感センサが信号を出力する。

この際、複数の検出範囲が重なる箇所に人が存在した場合には、複数の人感センサが信号を出力する。例えば、一例として、人３がテーブル６の室内機２側の破線８、９、１０が重なるエリアに立った場合には、３個の人感センサが信号を出力し、人感センサ手段７は、人３がこのテーブル６の室内機２側に存在すると判定することになる。

図１の網掛けブロック矢印で示す気流１２は、本実施形態での室内機２が送風する気流を可視化して図示したものである。

次に、図２の薄い網掛け矢印１３は、集塵装置１からの排気気流と集塵のための吸気気流を可視化して図示したものである。本実施形態では、室内機２からの送風１２と、集塵装置１の吸排気気流１３が同時に送風されることはないが、図２では説明の都合上同時に記載している。また塵埃１４は、図示の都合上、大きく表示しているものである。

集塵装置１からの気流１３は、天井部まで送風し、それが壁沿いに伝って下降し、部屋の下部を循環して集塵装置１に吸引される。このように、部屋全体を気流が循環し、その過程で部屋内の塵埃１４を回収して集塵する。

一方、空気調和装置２からの気流１２は、壁に取り付けた上部から吹き降ろすことになるため、空気調和装置２からの気流１２と、集塵装置１の気流１３は、同時に送風する場合には互いに干渉して、人３の動作により舞上った塵埃を却って部屋中に散らばすことになる他、澱みを作って部屋の隅に落として吸引できなくするなど、空気調和装置２が送風しない場合より結果的に集塵効率をより悪化させる場合もあることがあった。

そこで、本実施形態では、空気調和装置からの送風気流と、集塵装置の排気気流および吸引気流が互いに悪影響を及ぼさないよう、送風タイミングをずらせる方法などにより、最大限に効果的に集塵が行えるよう制御するものである。

以下、図３のブロック図、図４の人感センサ手段７の信号の一例を示すグラフを用いて、本実施の形態１の動作を説明する。図３は本実施の形態１の室内用集塵システムのブロック図の一例を示しており、大きく図１で示した空気調和装置の室内機２のブロック図（破線９で囲んだブロック図）と集塵装置１のブロック図（破線８で囲んだブロック図）の２つを示している。

図３で室内機２は、室内機２全体を制御する制御手段１７と、気流を発生させる送風手段１６、室内の人の存在範囲を検出して制御手段１７に入力する人感センサ手段１８と、集塵装置１と無線通信を行う通信手段１５を備える。通信手段１５の通信方式は、空気調和装置が一般的に備える赤外線通信方式であっても良いし、今後空気調和装置などへの普及が考えられる電波による通信方式のものや、その他の方式であっても構わない。

また、図３の集塵装置１は、集塵装置１の全体を制御する制御手段２０と、制御手段２０からの制御により室内に排気によって気流を発生させると共に吸引により室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段２１、室内機２と無線通信を行う通信手段１９を備える。制御手段１７、２０および通信手段１５、１９は、マイコン及びその周辺回路で構成し、制御手段および通信手段の一部または全部が同一のマイコン上で動作するプログラムであっても構わない。

次に、図４は、空気調和装置２と集塵装置１が、タイミングをずらして送風を行う場合のタイミングの決定方法の一例を示すグラフである。図４の（ａ）は、人感センサ手段７の出力信号の一例を示すグラフであり、縦軸に電圧信号レベル、横軸に時刻を示している。

人感センサ手段１８を構成する赤外線センサに赤外線が入射すると、その変化具合による起電力が発生し、これが赤外線センサ回路で増幅され、比較回路により基準信号と比較され、Ｈレベル若しくはＬレベルのパルス信号として出力される。すなわち、比較回路での基準信号を超える赤外線の変化、すなわち人３の大きな動作がある区間は、Ｈレベルの信号、それ以外の区間はＬレベルの信号となるパルス信号が出力される。

続いて、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）において、一定期間△Ｔの間にＨレベルとなる頻度の時刻変化を示したグラフであり、縦軸には頻度、横軸には時刻を示している。頻度は、△Ｔの間のパルスの数または、△Ｔ間のＨレベル期間の長さの比率を示し、△Ｔ時間ごとに頻度を算出する。

すなわち、（ｂ）のグラフでは、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・に頻度が算出される。このため、（ｂ）のグラフは実際には△Ｔごとの離散グラフとなるが、ここでは実線で示している。

図４の（ｂ）では、人３の動作の開始点として判定する閾値Ｃｔｈ１、塵埃１４が十分に巻き上がり始める大きな継続動作があると判断する閾値をＣｔｈ２と予め定める。従って、Ｃｔｈ１を越える時刻Ｔ２に空気調和装置２の「送風手段からの送風を開始し、Ｃｔｈ１を越える時刻Ｔ３で空気調和装置２の送風を停止すると共に、通信手段１５により集塵装置１の通信手段１９に電文を送信して、集塵手段２１により排気および吸気の送風を開始する。

このように、塵埃が巻き上がり始める時刻、すなわち人３の動作の開始点（図３ではＣｔｈ１を越えたＴ２時点）のタイミングで動作物検出予知信号を出力し、予め空気調和装置２からの送風を開始して、集塵のプレ気流として巻き上がり初期の塵埃を集塵装置１の近辺に速やかに移動させる。

更に、塵埃が本格的に巻き上がり始めるタイミング（図３ではＣｔｈ２を越えたＴ３時点）で動作物検出信号を出力し、空気調和装置２の送風を停止し、集塵装置１の気流で集塵を行うことにより、集塵装置１の気流と空気調和装置２の気流が互いに干渉することなく、最も効率良く、人３の動作で発生した塵埃を集塵できうるものである。

なお、集塵装置１の送風の停止は、再び閾値Ｃｔｈ２若しくは閾値Ｃｔｈ１を下回った場合とする方法や、部屋の大きさや塵埃の平均浮遊時間などを基に決定した、例えば１０分間といった予め設定した運転時間の経過後とする方法も有効である。また、集塵装置１に塵埃センサ（図示せず）を備え、この塵埃センサが塵埃を検出しなくなった時点や変化率が十分小さくなった時点とする方法など、いずれの方法も有効である。

また、閾値（図３ではＣｔｈ２）で空気調和装置２から集塵装置１の動作への切り替えタイミングを決める以外の方法として、１つの目の閾値Ｃｔｈ１で空気調和装置２の送風開始タイミングを決め、その後所定時間の経過後に空気調和装置２からの送風を停止し、集塵装置１の動作を開始する方法も可能である。この際、所定の時間としては、空気調和装置２からの送風が、集塵装置１に達する時間を目安に決定するのが有効である。我々の実験では、６〜１２畳といった部屋において対向する壁に空気調和装置２と集塵装置１を設置する場合には、３０秒〜６０秒といった時間が最適であると考えられる。

最後に、図５の集塵装置１および室内機２の動作フロー図の一例を示したものである。まず、室内機２の制御手段１７、集塵装置の制御手段２０がそれぞれ通電されて動作を開始する（ステップＳ２３、Ｓ３１）。室内機２では、ステップＳ２４に進み、人感センサ手段１８で人３の動作予知が検出される、すなわち検出頻度＞第１の閾値となり動作物検出予知信号が出力される、まで検出を続ける。

ステップＳ２４で、人感センサ手段１８により人３の動作予知が検出されると、空気調和装置２の送風手段１６により舞上り始めの塵埃を集塵装置１に効率よく運ぶためのプレ気流を形成するための送風を開始する（ステップＳ２５）。

次に、ステップＳ２６に進んで、人感センサ手段１８で人３の大きな動作が検出される、すなわち検出頻度＞第２の閾値となり動作物検出信号が出力される、まで検出を続ける。ステップＳ２６で、人３の動作が検出されると、人３の動作により塵埃が舞上り始めると判断して、集塵装置１の気流を干渉しないよう、送風手段１６により送風を停止する（ステップＳ２７）。

続いて、ステップＳ２８に進み、通信手段１５により、集塵装置１の通信手段１９へ「精進動作開始」の指示電文を送信する。

代わって、集塵装置１では、ステップＳ３２に進んで、「集塵動作開始」電文を受信するまで待ち受ける。ステップＳ３２で「集塵動作開始」の電文を受信すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ３３に進んで集塵手段２１により集塵動作を開始する。

再び、室内機２に戻って、ステップＳ２８で「集塵動作開始」指示電文を送信すると、ステップＳ２９で集塵動作を行う所定時間が経過したかを待つ。所定時間が経過すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ３０に進んで、通信手段１５により、集塵装置１の通信手段１９へ「精進動作終了」の指示電文を送信し、ステップＳ２４に戻って、室内機２では、ステップＳ２４に進み、人感センサ手段１８で人３の動作開始を検出するまで検出を続ける処理を繰り返す。

再び代わって、集塵装置１では、ステップＳ３３で集塵動作を開始すると、ステップＳ３４に進んで、「集塵動作終了」電文を受信するまで待ち受ける。ステップＳ３４で「集塵動作終了」の電文を受信すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ３５に進んで集塵手段２１により集塵動作を終了して、ステップＳ３２に戻って処理を繰り返す。

なお、図５の動作フロー図では、タイムアウト処理や、電文を送受信した際の確認（ＡＣＫ）電文の返送処理については省略して図示していない。しかし、実際には、各判定ステップ（例えば、ステップＳ２６、Ｓ３４）において一定時間のタイマを設けておき、タイムアウト時間が経過しても電文が到着しない場合は、各手段の動作を停止して初期状態（例えば、ステップＳ２４やＳ３２）に戻るようにしておく方法が有効である。また、確認電文の返送処理についても所定時間内に、確認電文が返送されない場合は、指示電文を
再送する処理を行う方法も有効である。

なお、以上の説明は、空気調和装置として説明したが、温度調節機能を持たないサーキュレータ機器などの装置を空気調和装置に変わる送風装置として用いる場合にも適用できうるものである。加えて、本実施形態では、塵埃発生動作物検出手段としては人感センサ手段７を備え、遮蔽物検知手段としては超音波センサ４０を備える構成を示したが、超音波センサ４０により塵埃発生動作物検出手段をするといったように、両手段を兼用するように構成しても構わない。

上記した実施の形態における構成は、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。

また、図５の動作フローに示したステップは、コンピュータプログラム又はそれを記録した記録媒体により実現されても構わない。

以上のように、本発明にかかる集塵システムは異なる複数の塵埃除去装置を連携させることができるため同じ室内で連携して動作する機器に適用できる。

１ 集塵装置
２ 空気調和装置（室内機）
３ 人（動作物）
４ ラック（家具）
５ タンス（家具）
６ テーブル（家具）
７、１８ 人感センサ手段（塵埃発生動作物検出手段）
１６ 送風手段
１７、２０ 制御手段
１５、１９ 通信手段
２１ 集塵手段

Claims (6)

1. 気流を発生させる送風手段と通信手段とを備えた室内機と、動作に伴い塵埃を発生させる動作物を検知して前記室内機に通知する塵埃発生動作物検出手段を有した空気調和装置と、排気によって室内に気流を発生させると共に吸引により前記室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段と通信手段とを有する集塵装置とを備え、
   前記送風手段は、前記塵埃発生動作物検出手段により前記動作物の動作開始を検知した際に送風を開始し、所定の時間経過した際に送風を停止すると共に、前記通信手段により前記集塵手段の集塵動作を開始する電文を送信する室内用集塵システム。
2. 所定の時間経過した際として、送風手段の送風が集塵装置に届く時間を基に決定する所定時間経過後である請求項１記載の室内用集塵システム。
3. 塵埃発生動作物検出手段は、赤外線の増減量が所定の信号幅を越えた際に検出信号を発生する人感センサを用い、所定時間内の前記検出信号を発生する頻度が予め設定した第１の閾値を越えた際に動作物検出予知信号を出力し、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を設定した際に動作物検出信号を出力する構成とし、前記動作物の動作開始を検知する際として前記動作物検出予知信号が出力されたタイミングとし、前記所定の時間経過した際として前記動作物検出信号が出力されたタイミングとする請求項１記載の室内用集塵システム。
4. 前記塵埃発生動作物検出手段は、超音波センサからの超音波の反射強度の増減量が所定の信号幅を越えた際に検出信号を発生する超音波センサを用い、所定時間内の前記検出信号を発生する頻度が予め設定した第１の閾値を越えた際に動作物検出予知信号を出力し、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を設定した際に動作物検出信号を出力する構成とし、前記動作物の動作開始を検知する際として前記動作物検出予知信号が出力されたタイミングとし、前記所定の時間経過した際として前記動作物検出信号が出力されたタイミングとする請求項１記載の室内用集塵システム。
5. 気流を発生させる送風手段と通信手段とを備えた室内機と、動作に伴い塵埃を発生させる動作物を検知して前記室内機に通知する塵埃発生動作物検出手段を有した空気調和装置と、排気によって室内に気流を発生させると共に吸引により前記室内の気流に乗って移動する塵埃を回収する集塵手段と通信手段とを有する集塵装置とを備え、
   前記送風手段は、前記塵埃発生動作物検出手段により前記動作物の動作開始を検知した際に送風を開始し、所定の時間経過した際に送風を停止すると共に、前記通信手段により前記集塵手段の集塵動作を開始する電文を送信するよう制御するする制御手段を備えた室内用集塵システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の室内用集塵システムの機能をコンピュータに実装させるためのプログラム。