JP2015143592A - 空気清浄機およびそれを備えた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペースをとらず、迅速に室内の粉塵等を除去することが可能な空気清浄機を提供する。
【解決手段】空気清浄機１００は、制御部が、センサ１の検知結果によって浄化対象空間の状態に変化があった場合、左右風向板１４をセンサ１により変化があると検知された方向に向くように動作させ、上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを上下方向に幅をもった気流を生成するように動作させるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内等の浄化対象空間に浮遊している粒子状物質、塵埃や臭気（以下、浮遊物質と称する）を高効率で除去、不活化することができる空気清浄機およびそれを備えた空気調和装置に関するものである。

近年、建物内や車両内の空気を常に清浄化された状態に維持するために空気清浄機が広く使用されている。空気清浄機は、産業用の大型装置から家庭用の小型装置まで種々のタイプがあり、空気清浄機を単独で用いたり、送風機を伴った装置の内部に装着されて用いられたりしている。

従来の空気清浄機は、集塵機能と脱臭機能、その後段に送風機を備え、送風機による送風で室内に浮遊している浮遊物質を吸引し、集塵機能と脱臭機能により、室内の清浄化を行っていた。そのため、室内のどこに粒子状物質や臭気が多く存在しているかまではわからず、送風によりこれらの物質を拡散してしまうことがあった。

そこで、室内に存在している人の活動量を検知し、活動量が多い箇所に送風するものや、空気調和装置と集塵装置とが別体となっており、両者間の通信により気流制御しているものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２００９−２６０３号公報 特開２０１３−５１１０１７号公報

特許文献１に記載されているような空気調和機は、人の活動量を検知し、活動量が多い箇所に送風するようになっているが、人の活動以外に外部からの塵埃の流入を検知することができない。そのため、空気清浄能力が低くなってしまうという問題点があった。
また、特許文献２に記載されているような集塵システムでは、空気調和装置と集塵装置とが別体であり、両者間の通信により気流制御している。そのため、２つの機器を設置する置き場所が必要となり、設置スペースを確保しなければならないという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景になされたもので、設置スペースをとらず、迅速に室内の粉塵等を除去することが可能な空気清浄機およびそれを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気清浄機は、空気吸込口と空気吹き出し口とを有する本体と、前記空気吸込口から前記本体内へと空気を取り込み、前記空気吹き出し口から空気を排出する空気流を形成する送風手段と、前記本体内で前記空気吸込口と前記送風手段との間に設けられ、前記空気吸込口から取り込まれた空気中に含まれる浮遊物質を除去する空気清浄手段と、前記空気吹き出し口に設置され、前記送風手段が発生させた風を上下方向に吹き分ける上下風向板と、前記送風手段が発生させた風を左右に吹き分ける左右風向板と、前記上下風向板および前記左右風向板を駆動する制御部と、浄化対象空間の状態を検知するセンサと、を備え、前記制御部は、前記センサの検知結果によって前記浄化対象空間の状態に変化があった場合、前記左右風向板を前記センサにより変化があると検知された方向に向くように動作させ、前記上下風向板を上下方向に幅をもった気流を生成するように動作させるものである。

本発明に係る空気調和装置は、上記の空気清浄機と、前記空気清浄機に備えられている前記空気清浄手段の下流側に設置した熱交換器と、を備えたものである。

本発明に係る空気清浄機及び空気調和装置によれば、大きな設置スペースを必要とすることなく、上下風向板および左右風向板をセンサ情報に基づき駆動することができ、効率よく浄化対象空間に浮遊する浮遊物質を除去できる。

本発明の実施の形態に係る空気清浄機の電気的な構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る空気清浄機を組み込んだ空気調和装置の構成例を示す正面斜視図である。 図２中のＩで切断した断面図である。 図２中のＩＩで切断した断面図である。 図３に示す上下風向板の部分を拡大して示す拡大図である。 図４に示す上下風向板の部分を拡大して示す拡大図である。 本発明の実施の形態に係る空気清浄機を組み込んだ空気調和装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る空気清浄機を組み込んだ空気調和装置が設置されている空調対象空間の気流の状況を概念的に示す拡大上面図である。 本発明の実施の形態に係る空気清浄機を組み込んだ空気調和装置が設置されている空調対象空間の気流の状況を概念的に示す斜視図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気清浄機１００の電気的な構成例を模式的に示すブロック図である。図１に基づいて、空気清浄機１００の電気的な構成について説明する。

図１に示すように、空気清浄機１００は、センサ１、室内判定部２、判定テーブル３、ユーザ判定部４、判定テーブル５、性能制御部６、性能制御知識部７、ファンモータ制御部８、及び、風向板制御部９を有している。なお、室内判定部２、ユーザ判定部４、性能制御部６、ファンモータ制御部８、及び、風向板制御部９が、制御部として機能する。

センサ１は、設置される浄化対象空間の状態（たとえば、室内環境）をセンシングするものである。センサ１は、赤外線等の熱情報を検知するセンサ、超音波等の位置情報を検知するセンサ、カメラ等の画像を検知するセンサのうち少なくともいずれかが使用される。このセンサ１により、浄化対象空間にいる人（ユーザ）や物、浄化対象空間の間取り、浄化対象空間に設置されているドアや窓等をセンシングし、何がどこにあるかを検知する。

室内判定部２は、センサ１で得られた情報をもとに判定テーブル３に格納されているデータから浄化対象空間にある物の位置、浄化対象空間の間取り、浄化対象空間に設置されているドアや窓等の位置を判定する。この判定結果は、室内位置情報として性能制御部６に出力される。
ユーザ判定部４では、センサ１で得られた情報をもとに判定テーブル５に格納されているデータから人の位置を判定する。この判定結果は、ユーザ位置情報として性能制御部６に出力される。

性能制御部６は、室内判定部２から得られた室内位置情報と、ユーザ判定部４から得られたユーザ位置情報とから、性能制御知識部７に格納されているテーブルを選択する。そして、性能制御部６は、性能制御知識部７から選択したテーブルをもとに、風速や風の方向や風の広がりを制御するための風条件データを決定し、決定した風条件データをファンモータ制御部８及び風向板制御部９に出力する。
ファンモータ制御部８は、風条件データに基づいてファンモータの回転数を変化させる制御を行う。
風向板制御部９は、風条件データに基づいて風向きを変える上下風向板および左右風向板の制御を行う。風向板制御部９は、上下風向板および左右風向板をそれぞれ独立して駆動させることができる。なお、上下風向板および左右風向板については、図２以降で説明する。

図２は、空気清浄機１００を組み込んだ空気調和装置２００の構成例を示す正面斜視図である。図３は、図２中のＩで切断した断面図である。図４は、図２中のＩＩで切断した断面図である。空気清浄機１００は、それ単独で使用することもできるが、図２〜図４に示すように空気調和装置２００に組み込んで使用することもできる。空気清浄機１００を単独で使用する場合には、空気調和装置２００から熱交換器１７を取り外した構成とすればよい。

空気調和装置２００は、室内等の空調対象空間を空調するものである。空気清浄機１００が空気調和装置２００に組み込まれているので、浄化対象空間は空調対象空間と同じ空間となる。なお、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また、空気調和装置２００を正面視した状態において、「上」、「下」、「右」、「左」を使用する。

図２〜図４に示すように、空気調和装置２００は本体１０を有しており、本体１０の前面は、前面パネル１１で覆われる。前面パネル１１の下方には、左上の上下風向板１２ａ、右上の上下風向板１２ｂ、左下の上下風向板１３ａ、右下の上下風向板１３ｂが設けられる。具体的には、上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、ファン１６の下方に設けられている空気吹き出し口１８に設けられる。

上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、本体１０の正面に向かって長手方向のほぼ中央部において僅かな隙間を隔てて左右に分割されて配置されている。上下に配置されている上下風向板１２ａ，１２ｂが対になっており、上下に配置されている上下風向板１３ａ，１３ｂが対になっている。また、上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、断面形状が円弧状となるように形成される。

上下風向板１２ａと上下風向板１２ｂとの対向部には、支持腕（図示せず）が設けられる。同様に、上下風向板１３ａと上下風向板１３ｂとの対向部には、支持腕（図示せず）が設けられる。支持腕には、ピン（図示せず）を介して支柱（図示せず）が回転自在に取り付けられる。
上下風向板１２ａと上下風向板１２ｂとの対向部と反対側には、支持軸（図示せず）が設けられる。同様に、上下風向板１３ａと上下風向板１３ｂとの対向部と反対側には、支持軸（図示せず）が設けられる。支持軸は、空気吹出口の側壁の軸受（図示せず）に着脱自在に支持される。各支持軸は、モータの駆動により独立して回転し得るように設けられる。モータの駆動は、風向板制御部９で制御される。

上下風向板１３ａ及び上下風向板１３ｂは、上下風向板１２ａ及び上下風向板１２ｂよりも本体１０の奥側に設けられる。
上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの奥側には、左右風向板１４が設けられる。
左右風向板１４は、本体１０の正面に向かって長手方向に渡って配置される。

前面パネル１１の下部の中央部には、センサ１が設けられる。センサ１は、本体１０の左側もしくは右側端部に設けられる場合もある。図１で説明したように、センサ１は赤外線等の熱情報を検知するセンサ、超音波等の位置情報を検知するセンサ、カメラ等の画像を検知するセンサのうち少なくともいずれかが使用される。このセンサ１により、空調対象空間にいる人や物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等がセンシングされ、何がどこにあるかが検知される。

赤外線等の熱情報を検知するセンサは、縦方向に並べた複数のサーモパイルを横方向に動かしてスキャニングする機能を備える。このスキャニングにより、複数の熱画像を取得することで、背景との温度差から人体の存在有無を検知する。また、人体の体感温度を検知する体感温度センサとしても機能する。この場合、肌が露出されている人体ほど検出しやすい。また、画素数が多いほど検出精度が高い。この場合、センサ１は、人体の位置と空気調和装置２００からの距離とを明確に把握する。例えば、７００画素もあれば、空調対象空間内の人体の位置を把握できる。

なお、サーモパイル以外のものでも人体の位置を見分けるができる。例えば、カメラ等の画素数の高いもので人体の位置を見分けてもよい。また、検出精度は下がるが、フレネルレンズを用いた焦電センサで人体の存在する領域又は人体の位置（横方向、奥行き方向）を見分けてもよい。

超音波等の位置情報を検知するセンサは、赤外線等の熱情報を検知するセンサと同様に横方向に動かしてスキャニングする機能を備える。このスキャニングにより、複数の物体との距離を取得することで空調対象空間に存在する人や物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等をセンシングし、何がどこにあるかを検知し、空気調和装置２００からの距離とを明確に把握する。

つまり、いずれのセンサをセンサ１と採用したとしても、人体の位置、人体の移動、人体のくしゃみ、人体のせきなどの人体の挙動を検知できればよい。

本体１０の上方には、空気吸込口１５が設けられ、その下方には、ファン１６が設けられる。ファン１６は、ファンモータ（図示せず）に回転駆動され得るように設けられている。ファン１６は、空気吸込口１５から本体１０内へと空気を取り込み、空気吹き出し口１８から空気を排出する空気流を形成する送風手段としての機能を有する。そして、ファンモータ制御部８で、ファンモータの回転数を変化させる制御を行う。空気吸込口１５とファン１６との間には、熱交換器１７が設けられ、ファン１６の下方には空気吹き出し口１８が設けられる。

本体１０の内部には、空気清浄デバイス１９が設置される。空気清浄デバイス１９は、室内に浮遊している粒子状物質、塵埃や臭気（以下、実施の形態の説明において浮遊物質と称する）を除去、不活化するフィルタ等を有している。空気清浄デバイス１９が空気清浄手段として機能する。空気清浄デバイス１９としては、たとえば、エレクトレットフィルタ、活性炭フィルタ、触媒フィルタ等のフィルタ類や、電気集塵装置等が使用される。空気清浄デバイス１９は、熱交換器１７の風上側の風が通りやすい箇所に搭載するのが望ましい。

図５は、図３に示す上下風向板１２ａ，１３ａの部分を拡大して示す拡大図である。図６は、図４に示す上下風向板１２ｂ，１３ｂの部分を拡大して示す拡大図である。図５及び図６に基づいて、上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂについて詳しく説明する。

ある時点において、上下風向板１２ａ，１３ａは図５に示すように一定角度で上方を向いているのに対し、上下風向板１２ｂ，１３ｂは図６に示すように下方を向くようにする。このとき、上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂは、それぞれ別角度となっている。本体１０の左側の吹きだしは、図５に示すように、吹きだし風２０が上下風向板１２ａ，１３ａに沿って風路の上流側から下流側に向けて、徐々に拡大するように形成される。また、本体１０の右側の吹きだしも、図６に示すように、吹きだし風２０が上下風向板１２ｂ，１３ｂに沿って風路の上流側から下流側に向けて、徐々に拡大するように形成される。
なお、上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂは、左右が逆でも良く、また、左右の角度が時折、定期的もしくは不定期に入れ替わっても良い。

このように、上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂに一定の角度を設けることで、縦方向（上下方向）に幅をもった気流を生成することが可能となる。さらに、左右の上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂから吹き出す気流を異なる角度で吹き出すことができるので、互いの気流が誘引し合い、周囲の空気を巻き込みながら、縦長の気流を形成することが可能になる。

図７は、空気清浄機１００を組み込んだ空気調和装置２００の動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートを参照し、空気調和装置２００の動作について説明する。

電源がＯＮにされると（図７に示すスタート）、ＳＴＥＰ１で空気調和装置２００のセンサ１が稼動する。センサ１は、図１で説明したように、室内環境をセンシングするものであり、このセンサ１により、空調対象空間にいる人や物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等をセンシングし、何がどこにあるかを検知する。

ＳＴＥＰ２では、室内判定部２で、センサ１で得られた情報をもとに判定テーブル３にあるデータから空調対象空間の物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等の位置を判定する。また、ユーザ判定部４で、センサ１で得られた情報をもとに判定テーブル５にあるデータから空調対象空間に存在している人の位置を判定する。室内判定部２での判定結果は、室内位置情報として性能制御部６に出力される。ユーザ判定部４での判定結果は、ユーザ位置情報として性能制御部６に出力される。

ＳＴＥＰ３では、性能制御部６で、室内判定部２から得られた室内位置情報と、ユーザ判定部４から得られたユーザ位置情報とから、性能制御知識部７に格納されているテーブルを選択する。そして、性能制御部６は、性能制御知識部７から選択したテーブルをもとに、風速や風の方向や風の広がりを制御するための風条件データを決定する。

ＳＴＥＰ４では、性能制御部６で、空調対象空間の物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等、人の位置に変化があるかどうかを判定する。
変化がないと性能制御部６が判定した場合、ＳＴＥＰ１に戻り、以後このフローを繰り返す。
変化があると性能制御部６が判定した場内は、ＳＴＥＰ５に移行する。このとき、変化があるとの判断は、空調対象空間にある物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等が変化した場合では、例えば、物を移動した場合や、ドア、窓が開いた場合等であり、人の位置が変化した場合では、例えば、座っていた人が立ち上がった場合や、移動した場合等である。

ＳＴＥＰ５では、性能制御部６により、制御手段を設定する。具体的には、性能制御部６は、決定した風条件データを修正し、修正した風条件データをファンモータ制御部８及び風向板制御部９に出力する。修正は、変化の度合いを性能制御知識部７に格納されているテーブルと比較して決定すればよい。

ＳＴＥＰ６では、風向板制御部９により、空調対象空間にある物、空調対象空間の間取り、空調対象空間に設置されているドアや窓等が変化した箇所、もしくは、人の位置が変化した箇所に左右風向板１４を向け、上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂを図２〜６に示すように、一定の角度を設け、縦方向に幅をもった気流を生成する。

さらに、人の位置が変化した場合は、ＳＴＥＰ７で、ファンモータ制御部８により、ファンモータの回転数を変化させる制御を行う。ファンモータの回転数の変化は、回転数大小をランダムに実施するものとなっており、これにより、人に風が当たっても気流感を抑制可能となる。
ＳＴＥＰ８では、左右風向板１４をＳＴＥＰ６で向けた方向から右もしくは左に可変させる。

図８は、空気調和装置２００が設置されている空調対象空間の気流の状況を概念的に示す拡大上面図である。図９は、空気調和装置２００が設置されている空調対象空間の気流の状況を概念的に示す斜視図である。図８及び図９に基づいて、図７に示すＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ８の気流の状況について説明する。なお、図８及び図９ともに、図７に示すＳＴＥＰ６の状況を示している。

図８に示すように、人の位置が変化した箇所に左右風向板１４が向くことにより、人の位置が変化した箇所に風が向く。このとき、上下風向板１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂは、図２〜６に示すように、一定の角度を設け、縦方向に幅をもった気流を生成しており、図９に示すように縦に広い気流域ができる。次に、ＳＴＥＰ８で、この気流を左右風向板１４により水平に移動させる。

空調対象空間が安定した状態のときは、空調対象空間に浮遊している浮遊物質は変化が少ないが、空調対象空間に変化があったときは、空調対象空間に浮遊している浮遊物質は増加する。そこで、空気調和装置２００は、図７に示すフローチャートの流れに沿って動作することで、空調対象空間にある物を移動した場合や、空調対象空間に設置されているドアや窓が開いた場合、座っていた人が立ち上がったり、移動したりした場合等に多く発生する粒子状物質や臭気を効率良く除去することが可能となる。つまり、空気調和装置２００は、空調対象空間内の変化があった場所に集中的に気流域を形成し、多く発生している粒子状物質や臭気を効率良く本体１０内に回収することができる。

以上のように、空気清浄機１００によれば、センサ１により検知された人体および空調対象空間に変化があった場合に、左右風向板１４を変化があると検知された方向に向くように動作させ、上下風向板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂのいずれか一対を上もしくは水平に、もう一対を下に向けて稼動することで、設置スペースをとらず、迅速に空調対象空間の粉塵等を除去することが可能となる。

この発明に係る空気清浄機およびそれを備えた空気調和装置は、例えば、家庭のリビングやオフィス、店舗等の各種空気調和装置、空気清浄機、送風機に搭載することができ、エレベータ、ダクト等にファンを設けることでも搭載することができる。

１ センサ、２ 室内判定部、３ 判定テーブル、４ ユーザ判定部、５ 判定テーブル、６ 性能制御部、７ 性能制御知識部、８ ファンモータ制御部、９ 風向板制御部、１０ 本体、１１ 前面パネル、１２ａ 上下風向板、１２ｂ 上下風向板、１３ａ 上下風向板、１３ｂ 上下風向板、１４ 左右風向板、１５ 空気吸込口、１６ ファン、１７ 熱交換器、１８ 空気吹き出し口、１９ 空気清浄デバイス、２０ 風、１００ 空気清浄機、２００ 空気調和装置。

Claims (7)

1. 空気吸込口と空気吹き出し口とを有する本体と、
   前記空気吸込口から前記本体内へと空気を取り込み、前記空気吹き出し口から空気を排出する空気流を形成する送風手段と、
   前記本体内で前記空気吸込口と前記送風手段との間に設けられ、前記空気吸込口から取り込まれた空気中に含まれる浮遊物質を除去する空気清浄手段と、
   前記空気吹き出し口に設置され、前記送風手段が発生させた風を上下方向に吹き分ける上下風向板と、
   前記送風手段が発生させた風を左右に吹き分ける左右風向板と、
   前記上下風向板および前記左右風向板を駆動する制御部と、
   浄化対象空間の状態を検知するセンサと、を備え、
   前記制御部は、
   前記センサの検知結果によって前記浄化対象空間の状態に変化があった場合、
   前記左右風向板を前記センサにより変化があると検知された方向に向くように動作させ、
   前記上下風向板を上下方向に幅をもった気流を生成するように動作させる
   ことを特徴とする空気清浄機。
2. 前記上下風向板は、
   上下一対の風向板が、前記本体の左右方向に分割されて配置されており、
   前記制御部は、
   左右いずれか一方に配置されている上下風向板を上もしくは水平に、
   左右いずれかもう一方に配置されている上下風向板を下に向けて動作させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記制御部は、
   前記左右風向板を前記センサにより変化があると検知された方向に向くように動作させた後、右もしくは左に動作させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄機。
4. 前記センサは、
   前記浄化対象空間に設置されている窓、扉の位置と、それらの開閉を検知するものであり、
   前記制御部は、
   前記センサにより前記窓、扉の開閉が検知されたとき、前記浄化対象空間の状態に変化があったものとする
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気清浄機。
5. 前記センサは、
   人体の挙動を検知するものであり、
   前記制御部は、
   前記センサにより人体の挙動が検知されたとき、前記浄化対象空間の状態に変化があったものとする
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気清浄機。
6. 前記センサは、
   人体のくしゃみ、せきを検知するものであり、
   前記制御部は、
   前記センサにより人体のくしゃみ、せきが検知されたとき、前記浄化対象空間の状態に変化があったものとする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気清浄機。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記空気清浄機と、
   前記空気清浄機に備えられている前記空気清浄手段の下流側に設置した熱交換器と、を備えた
   ことを特徴とする空気調和装置。

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