JP2015081757A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数箇所で空気の汚れが発生している状況であっても、短時間でそれらを検知して除去する機能を有する空気清浄機を提供する。【解決手段】吹き出し気流の風向を変化させるための可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５と、空気の汚れ度合（汚れ濃度Ｃｎ）を検知する内部センサー部１１と、を備える空気清浄機において、風向を変化させながら汚れ度合を検知することにより、複数方向に対応する汚れ度合を当該方向に関連付けて記憶する。そして、可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５を駆動して汚れ度合が高い方向から順に清浄動作を行う。【選択図】図４

Description

この発明は、吸引した含塵空気から塵埃を除去し、清浄化した空気を排気する空気清浄機に関するものである。

従来、例えば特許文献１には、広い室内の浄化を効率的に行う空気清浄機の動作が開示されている。この空気清浄機では、より詳しくは、可動ルーバーを前後もしくは左右に自動にスイングさせて室内の気流を変化させながらセンサーで汚れを検知し、部屋の空気汚れを素早く探す機能を備えている。

特開２００６−５７９１９号公報

しかしながら、上記特許文献１の空気清浄機では、規定以上の空気汚れが検知された際に、その位置でルーバーを一端停止させて清浄運転が行われる。このため、複数箇所で空気の汚れが発生しているような状況においては、空気の清浄化に要する時間が長期化する課題がある。

本発明は、上述するような課題を解決するためになされたものであり、複数箇所で空気の汚れが発生している状況であっても、短時間でそれらを検知して除去する機能を有する空気清浄機を提供することを目的とする。

この発明に係る空気清浄機は、空気を吸気する吸気口と、吸気した空気を浄化するためのフィルタと、浄化した空気を室内に吐出するための吹出口と、空気を吸気口から吸気して吹出口から吐出させるファン装置と、吹出口からの吹き出し気流の風向を変化させるための駆動機構と、空気の汚れ度合を検知する汚れセンサーと、駆動機構を操作して風向を変化させながら汚れセンサーによって汚れ度合を検知することにより、複数方向に対応する汚れ度合を当該方向に関連付けて記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された汚れ度合が高い方向から順に駆動機構を操作するとともに、ファン装置を駆動する制御手段と、を備えるものである。

本発明によれば、複数箇所で汚れが発生している状況下であっても、短時間でそれらを検知して除去することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る空気清浄機の中央断面図である。 図１に記載の空気清浄機のａ−ａ’断面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気清浄機に搭載された制御回路の構成図である。 実施の形態１に係る空気清浄機において実行される空気清浄動作のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は以下の実施の形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１は本発明の実施の形態１に係る空気清浄機の中央断面図である。また、図２は図１に記載の空気清浄機のａ−ａ’断面図である。さらに、図３は本発明の実施の形態１に係る空気清浄機に搭載された制御回路の構成図である。以下、図１から図３に示す図を参照して本発明の実施の形態１に係る空気清浄機の構成について説明する。

図１及び図２に示すように、実施の形態１に係る空気清浄機は、本体１の内部の風路にあたる箇所に、吸気口２、プレフィルタ３、埃帯電部４、埃帯電部保護フィルタ５、脱臭フィルタ６、集塵フィルタ７、ファン装置８、及び吹出口９が順に設置されている。吹出口９には駆動機構としての可動ルーバー１０が設置されており、可動ルーバー１０の動作によって風向制御ができるように形成されている。また、吸気口２とプレフィルタ３との間には内部センサー部１１が設置されている。また、図示はしていないが、空気清浄機はコンセントを有している。

本体１の風路外部には、制御回路１２、操作部１３、外部センサー部１４、及び駆動機構としての本体方向制御機構１５がそれぞれ設置されている。図３に示すように、制御回路１２の内部には、主制御装置（制御手段）１６と、当該主制御装置１６に入力された情報を一時的に記憶するための記憶装置（記憶手段）１７とが設置されている。また、制御回路１２の外部には、埃帯電部４、ファン装置８、可動ルーバー１０、内部センサー部１１、操作部１３、外部センサー部１４、及び本体方向制御機構１５が電気的に接続され、主制御装置１６にて制御されている。

次に、内部センサー部１１について説明する。内部センサー部１１は埃センサー、ガスセンサー、及び風速センサーを組み合わせて形成されたものであり、空気の汚れ度合を検知する汚れセンサーとして機能するものである。埃センサーは、例えば半導体素子又は光学素子によって構成されており、塵埃の濃度を検知するものである。また、ガスセンサーは、例えば半導体素子で構成され、臭気又はＶＯＣ等の有害ガスを検知するものである。さらに、風速センサーは、例えば超音波素子にて構成され、風速の変動を電流値の大きさに変換して検知するものである。内部センサー部１１によって検知された信号は制御回路１２に送られて、空気の汚れ度合を表す指標として使用される。なお、内部センサー部１１を形成するセンサーは上記に限定されるものではなく、例えば他に、湿度センサー又は温度センサーを有していてもよいし、またガスセンサーを複数種類有していてもよい。

次に、外部センサー部１４について説明する。外部センサー部１４は、障害物検知センサー、動体検知センサー、サーモグラフィー、及び湿度センサーを組み合わせて形成されている。障害物検知センサーは、例えば光又は音を検知するセンサーまたは画像認識センサーによって形成されており、障害物の有無又は部屋の壁までの距離等を検知するものである。動体検知センサーは、照度又は温度変化を検知して人の動きを捉えるものである。サーモグラフィーは、人または動物を障害物と分けるためのものである。さらに、湿度センサーはセンサー感度の補正等を行うためのものである。なお、外部センサー部１４を形成するセンサーは、内部センサー部１１と同様に、上記に限定されるものではなく、他のセンサーを有していてもよい。

次に実施の形態１に係る空気清浄機の動作について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係る空気清浄機において実行される空気清浄動作のルーチンを示すフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ずステップＳ１にてコンセントの差込による通電が検知されると、次のステップＳ２に移行し、可動ルーバー１０の仰角及び本体方向制御機構１５の回転角が初期位置に移動される。ここでは、可動ルーバー１０の仰角をθ、本体方向制御機構１５の回転角をωと定義する。仰角θは所定の分解能ｎ１に合わせ、θ０〜θｎ１まで変動する。また、回転角ωは所定の分解能ｎ２に合わせ、ω０〜ωｎ１まで変化する。すなわち、ステップＳ２では、通電と共に仰角θ、回転角ωがθ＝θ０、ω＝ω０に設定される。

ステップＳ４において、操作部１３の操作により空気清浄動作のスイッチが押下されると、次のステップＳ５に移行し、送風が開始される。ここでは、ファン装置８のファンの回転数をｒと定義する。回転数はファン装置８の入力によって制御され、ｒ０〜ｒｎ３まで制御することができる。なお、ｎ３は任意の自然数とする。

次のステップＳ６では、汚れのマッピングが行われる。ここでは、先ずθ＝θ０、ω＝ω０、ｒ＝ｒ０の条件で、所定の時間Ｔ１だけ空気清浄動作が行われる。その後、所定の風向角度θ１に可動ルーバー１０が駆動され、またＴ１だけ空気清浄動作が繰り返される。所定の角度θｎ１まで可動ルーバー１０が駆動された後、次いで本体方向制御機構１５が所定の角度ω１に駆動されて、吸気口２及び吹出口９の方向が変化した状態で、再度可動ルーバー１０の角度がθ０からθｎ１まで順次変更される。そして、本体方向制御機構１５が所定の角度ωｎ２まで駆動された後、必要に応じてファン装置８の回転数がｒ２に変更されて、再度可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５の動作が行われる。なお、ここでは、可動ルーバー１０、本体方向制御機構１５、ファン装置８の順で数値を変更しているが、この順番は定まったものではない。また、必ずしも全てを動作させなくともよい。

上記ステップＳ６では、可動ルーバー１０の位置により決定される風向角度θと本体方向制御機構１５にて決定される吸気口２及び吹出口９の向きω、及びファン装置８への入力ｒに、この動作条件において内部センサー部１１から主制御装置１６に送信される汚れの情報が関連付けられて随時記憶装置１７に記憶される。ここで、動作条件変更開始後の汚れの初期濃度（汚れ度合）をｃ０、Ｔ１動作後の汚れの濃度をｃ１と定義する。また、汚れの閾値をＬと定義する。ｃ１が閾値Ｌを超えている場合、その動作条件では汚れている箇所に向かって送風していると判断する。送風完了後の汚れ濃度はＣにて定義し、各動作条件毎にＣ０〜ｎとしてｃ１の値を順次記録していく。すなわち、ｎ＝ｎ１＊ｎ２＊ｎ３で定義される。

なお、この段階では、仮に内部センサー部１１にて閾値Ｌの値を超える数値が示されたとしても、可動ルーバー１０の動作を必要以上に停滞させず、所定の時間Ｔ１が経過した時点で異なる方向に向くこととしている。ここで、所定の時間Ｔ１は、少なくとも汚れの濃度の除去を検知することができる程度の時間に設定することが望ましい。すなわち、例えば、ｃ０＞ｃ１となる時間とすることが望ましい。ただし、汚れの発生源が定常的であるとｃ０≦ｃ１になる場合もあるため、上記条件は必須条件ではない。

なお、上記汚れのマッピングでは、主制御装置１６に搭載されるタイマー機能と内部センサー部１１から送信される汚れを示す数値の変化から、汚れの減衰率αを算出し、汚れのマッピングの情報に合わせて記憶する機能があるとより好ましい。ここで、αはα０〜ｎまで変化する。すなわち、Ｃと同様に全ての動作条件において減衰率αを計算し、記録するとよい。なお、図４中ではα＝１−ｃ１/ｃ０として定義しているが、他の計算方式にて計算を行うこととしてもよい。例えば、部屋の広さを検知して部屋の広さを係数として計算式に加えることや、Ｔ１で除して単位時間あたりの減衰率として定義することも考えられる。但し、図４に示すαの式が最もシンプルであり、短時間で計算することができるため、動作レスポンスの誤差を抑制し精度のよい計算を期待できる。このため、本実施の形態１では、図４に示すαの式を採用している。

所定の全方向について汚れのマッピングが行われた後は、実際の空気清浄動作に移行する。ここでは、汚れのマッピングにおいて記憶された位置の中で最も汚れていた位置に可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５の向きが変更され、風向を微調整しながら所定の時間Ｔ２の間空気清浄動作が行われる。より詳しくは、ステップＳ７において、汚れ濃度Ｃｎ≧Ｌ且つ汚れの減衰率α≦Ｋとなるｎが検出される。そして、ステップＳ９においてＣｎが最大となるｎが検出されてＣｍａｘ＝Ｃｎとされる。そして、ステップＳ１０において、Ｃｍａｘに対応する動作条件（θ、ω）に可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５が操作された上で、ファン装置８が所定の時間Ｔ２秒駆動されて空気清浄動作が行われる。

ステップＳ１０における空気清浄動作の後は、当該動作条件におけるＣｎが更新されて、再びステップＳ９に移行し、新たなＣｍａｘが特定されて空気清浄動作が繰り返し行われる。このような動作は、全ての動作条件での汚れ濃度Ｃｎが所定の値Ｌより小さくなるまで行われる。なお、全ての動作条件での汚れ濃度Ｃｎが所定の値Ｌより小さくなった場合には、ステップＳ８からステップＳ１１に進み、予め規定する又はユーザの操作によって指定される任意のｒにて所定の時間Ｔ３だけ動作される。ステップＳ１１の処理の後はステップＳ６に戻り、汚れが再び発生していないかの確認を行う。このような処理を繰り返すことで、汚れが再び発生したとしても迅速にその汚れを取り除くことができる。ここで、所定の時間Ｔ３は、発生した汚れの拡散時間または除去にかかる時間を参照して決定するのがよい。このようにすることで、空気清浄動作をより効率よく行うことができる。

ここで、αの値を記録している場合、空気清浄動作を行う判断としてαの値も加えるとよい。αが所定の閾値Ｋ以下である場合は、そのときの動作条件での除去性能が顕著に得られないと判断し、他を優先する動作をしてもよい。ここで、Ｋの設定には例えば次のような考え方がある。先ず、Ｋ＝０と定義する場合がある。α≦０であった場合、汚れの除去性能が全くない、或いは埃の発生源となる可能性がある。すなわち、そのときの動作条件が汚れの除去に適していないことを示す。他にも、閾値Ｌ以下の濃度での減衰率αをＫと定義してもよい。Ｋ＝０とすると僅かでも汚れ濃度を減衰出来れば動き続けることになるが綺麗になるまでに時間がかかっても動作し続けることになる。すなわち、効率が悪くなる場合がある。このＫの指定の仕方であると、より効率の良い動作が期待できる。なお、図４には示していないが、いかなる条件でもα≦０である場合、空気清浄機１００が正常に動作しておらず、汚れの発生源になっていると判断することができる。この場合、フィルタの寿命或いはファンが動作していない等の不具合があると判断して、ユーザに報知し、メンテナンスを行うように促すこととしてもよい。

上記空気清浄動作において、可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５の所定の方向又はファン装置８の動作は、外部センサー部１４から主制御装置１６に送信される部屋の間取り又は広さの情報に基づき決定することとしてもよい。すなわち、部屋の隅まで風を送り届ける最適な動作条件となるように、可動ルーバー１０または本体方向制御機構１５の動作範囲ω、動作角θ、時間Ｔ１等を変更すると共に、ファン装置８への入力ｒｎも変更（つまりｎ１、ｎ２、ｎ３の値を調整）し、風向、風速、風量の条件を自動調整する機能を有することとしてもよい。また、障害物を検知して、障害物に風を当てないように動作させることとしてもよい。

ここで、例えば規定の閾値Ｌを超える汚れ濃度Ｃｎがマッピングの中で複数箇所発見された場合、所定の時間Ｔ２のみ動作させたら次の位置に移動することが好ましい。この場合、汚れ度合いは風向を変更するたびに更新し、常に最新の汚れ状態を記憶した状態を保つ。これにより、部屋全体を均一に清浄化することができる。逆に閾値Ｌを超える値が一箇所発見された場合、汚れ濃度Ｃｎが所定のＬになるまで動作させることが好ましい。

また、固定箇所から汚れが発生し続ける場合には、先にマッピングの時に合わせて数値として補完した埃の減衰率αからこれを判断する。これについては風向を大きく変化させずに汚れの濃度あるいは減衰速度が所定の数値となるまで除去し続けることが望ましい。

以上、説明したとおり、実施の形態１に係る空気清浄機では、先ずは全ての条件で可動ルーバー１０、本体方向制御機構１５、及びファン装置８を動かして、複数箇所の汚れの位置をマッピングする仕様としている。これにより、複数箇所に汚れが発生していても、汚れ度合が高い位置から順に空気清浄動作を行うことができるので、速やかに汚れを除去することが可能となる。また、例えば複数箇所に汚れがあった場合には、内部センサー部１１の値ではなく別途動作時間Ｔ２を設定して除去動作を行う等の対応ができるので、より短時間にて複数箇所の汚れを漏れなく除去することができる。

また、実施の形態１に係る空気清浄機では、室内の障害物を検知する障害物検知センサーを外部センサー部１４に有し、可動ルーバー１０の制御可能な方向から、障害物の検知された方向を除外する機能が設けられている。これにより、無駄な方向への送風によるタイムロスを避け、より早く室内全体の汚れを除去することが可能となる。

また、実施の形態１に係る空気清浄機では、室内の広さを検知する間取り検知センサーを外部センサー部１４に有し、部屋の広さ、間取りに応じて、可動ルーバー１０の制御の駆動範囲又は風向角度の区切り数を調整する機能が備えられている。これにより、可動ルーバー１０及び本体方向制御機構１５の無駄な動作を抑制し、更に早く室内の汚れを除去することが可能となる。

また、実施の形態１に係る空気清浄機では、本体方向制御機構１５の搭載により吸気口２の方向を変更する機能が備えられている。これにより、吸気口２の方向を汚れの発生源方向に向けることができ、直接的に汚れを吸引しやすくなり、除去速度の向上効果が得られる。

また、実施の形態１に係る空気清浄機では、可動ルーバー１０の搭載により吹出口９の方向を前後に変更する機能が備えられている。これにより、吹出口９の方向を汚れの発生源方向に向けることができ、直接的に汚れを除去しやすくなり、除去速度の向上効果が得られる。

なお、可動ルーバー１０は一回で異なる複数方向に送風方向を調整することが可能なように設置されていてもよい。一回で二箇所以上に向けて送風することを可能とすることで、マッピング時間を大幅に短縮することが可能となる。

更に、実施の形態１に係る空気清浄機では、可動ルーバー１０を複数備える構成としてもよい。これにより、吹出口９の開口面積を調整することもでき、風速を上げることで風の指向性を高めることができる。また、室内での風の循環を積極的に行うこともできるので、より早く汚れを除去する性能が得られる。

更に、実施の形態１に係る空気清浄機では、可動ルーバー１０による風向調節に合わせてファン装置８への入力を調整し、風向と共に風量又は吹出風速を変更することが可能なように構成されている。これにより、使用環境又はシーンに合わせ、動作条件を細かく変更でき、動作音等まで調整しつつ使用することが可能になり、より汎用性が高まる。

１ 空気清浄機（本体）、２ 吸気口、３ プレフィルタ、４ 埃帯電部、５ 埃帯電部保護フィルタ、６ 脱臭フィルタ、７ 集塵フィルタ、８ ファン装置、９ 吹出口、１０ 可動ルーバー（駆動機構）、１１ 内部センサー部（汚れセンサー）、１２ 制御回路、１３ 操作部、１４ 外部センサー部、１５ 本体方向制御機構（駆動機構）、１６ 主制御装置（制御手段）、１７ 記憶装置（記憶手段）

Claims (8)

1. 空気を吸気する吸気口と、
   吸気した空気を浄化するためのフィルタと、
   浄化した空気を室内に吐出するための吹出口と、
   空気を前記吸気口から吸気して前記吹出口から吐出させるファン装置と、
   前記吹出口からの吹き出し気流の風向を変化させるための駆動機構と、
   空気の汚れ度合を検知する汚れセンサーと、
   前記駆動機構を操作して前記風向を変化させながら前記汚れセンサーによって汚れ度合を検知することにより、複数方向に対応する汚れ度合を当該方向に関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された汚れ度合が高い方向から順に前記駆動機構を操作するとともに、前記ファン装置を駆動する制御手段と、
   を備える空気清浄機。
2. 室内の障害物を検知する障害物検知センサーを更に備え、
   前記制御手段は、前記駆動機構を操作する方向から障害物の検知された方向を除外する手段を含む請求項１に記載の空気清浄機。
3. 室内の広さを検知する間取り検知センサーを更に備え、
   前記制御手段は、部屋の間取りに応じて、前記駆動機構の駆動範囲又は風向角度の区切り数を調整する手段を含む請求項１または２に記載の空気清浄機。
4. 前記駆動機構は、前記吹出口に配置され、前記風向を前後方向に可変させる可動ルーバーを含む請求項１から３の何れか１項に記載の空気清浄機。
5. 前記可動ルーバーは、異なる複数方向に送風方向を調整することが可能なように構成されて成る請求項４に記載の空気清浄機。
6. 前記可動ルーバーは、前記吹出口の面積を調整する機能を備えて成る請求項４又は５に記載の空気清浄機。
7. 前記駆動機構は、前記空気清浄機の本体を鉛直軸周方向へ可動させる本体方向制御機構を含む請求項１から６の何れか１項に記載の空気清浄機。
8. 前記制御手段は、前記汚れ度合に応じて前記ファン装置によって前記吹出口から吐出させる風量を調整する手段を含む請求項１から７の何れか１項に記載の空気清浄機。

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