JP2020193722A - 空気清浄機 - Google Patents

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Abstract

【課題】空気清浄機本体の前面の美観を損ねることなく、室内の空気汚れを高精度に検出することで、効率良く室内空気を清浄化できる空気清浄機を提供する。【解決手段】空気清浄機Mは、空気清浄機本体10を回転させる本体回転手段40と、空気清浄機本体10の回転位置を検出する回転位置検出手段と、空気清浄機本体10の側面80に配置され、空気中に含まれる塵埃を検出する塵埃センサー1と、送風機回転数を制御する制御手段とを備える。本体回転手段40は、少なくとも第一回転位置から第二回転位置までの範囲で空気清浄機本体10を回転させることが可能である。第一回転位置のとき、空気清浄機本体10の前面70は、基準となる方向である正面方向に向く。第二回転位置のとき、塵埃センサー1の向きは、正面方向に最も近くなる。制御手段は、第二回転位置において塵埃センサー1により検出された塵埃量データに基づき、送風機回転数を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、空気清浄機に関する。
下記特許文献1に開示された従来の空気清浄機は、室内の空気の汚れを検出する塵埃センサーと、人の存在を検出する人体センサーを搭載し、人の存在が検出される場合には、人の存在が検出されない場合よりも塵埃センサーの単位時間あたりの検出回数を増加させるように構成されている。
特開2014−202421号公報
特許文献1に記載の空気清浄機では、空気清浄機本体の側面部に塵埃センサーが取り付けられている。このような構成であると、人の影響で浮遊する塵埃が、空気清浄機天面部に設けられた吹出口から送風された風により、塵埃センサー付近に到達することができない。そのため、人が存在することを検出した場合に塵埃センサーの検出頻度を調整できる構成であっても、人の影響で浮遊する塵埃を含め、室内の空気汚れを高精度に検出することはできない。
一方、塵埃センサーを空気清浄機の前面に取り付けると、空気清浄機天面部の吹出口から前面方向に送風された風により、塵埃センサーに塵埃が到達する前に、塵埃が再浮遊してしまい、塵埃センサー付近に塵埃が到達することができない。さらに、空気清浄機の前面に塵埃センサーを取りつけることで、空気清浄機本体の前面の美観を損ねる。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、空気清浄機本体の前面の美観を損ねることなく、室内の空気汚れを高精度に検出することで、効率良く室内空気を清浄化できる空気清浄機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、空気を吸引する吸引口と、吸引口から吸引した空気を清浄化する空気清浄手段と、空気清浄手段により清浄化された空気を吹き出す吹出口と、吸引口から吹出口へ空気を搬送する電動送風機とを有する空気清浄機本体と、空気清浄機本体を回転させる本体回転手段と、空気清浄機本体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、空気清浄機本体の側面に配置され、空気中に含まれる塵埃を検出する塵埃センサーと、電動送風機の回転数である送風機回転数を制御する制御手段と、を備え、本体回転手段は、少なくとも第一回転位置から第二回転位置までの範囲で空気清浄機本体を回転させることが可能であり、第一回転位置のとき、空気清浄機本体の前面は、基準となる方向である正面方向に向き、第二回転位置のとき、塵埃センサーの向きは、正面方向に最も近くなり、制御手段は、第二回転位置において塵埃センサーにより検出された塵埃量データに基づき、送風機回転数を制御するものである。
本発明によれば、空気清浄機本体の前面の美観を損ねることなく、室内の空気汚れを高精度に検出することで、効率良く室内空気を清浄化できる空気清浄機を提供することが可能となる。
実施の形態1による空気清浄機を示す斜視図である。 図1中のA−A線で切断した断面側面図である。 実施の形態1による空気清浄機の機能ブロック図である。 オートターンユニットの斜視図である。 オートターンユニットの平面図と、当該平面図におけるB−B線で切断した断面図である。 オートターンユニットの分解斜視図である。 本体回転手段40により空気清浄機本体10が回転するときの動作を模式的に示す平面図である。 送風機回転数制御を実現する手段としてテーブルデータを用いた例を示す図である。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。なお、本開示で角度に言及した場合において、和が360度となる優角と劣角とがあるときには原則として劣角の角度を指すものとし、和が180度となる鋭角と鈍角とがある場合には原則として鋭角の角度を指すものとする。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による空気清浄機を示す斜視図である。図2は、図1中のA−A線で切断した断面側面図である。図3は、実施の形態1による空気清浄機の機能ブロック図である。
図1及び図2に示すように、本実施の形態の空気清浄機Mは、空気清浄機本体10と、空気清浄機本体10を回転させる本体回転手段40とを備えている。空気清浄機本体10には、空気を吸引する吸引口82aと、吸引口82aから吸引した空気を清浄化する空気清浄手段60と、空気清浄手段60により清浄化された空気を吹き出す吹出口51aと、吸引口82aから吹出口51aへ空気を搬送する電動送風機20とが備えられている。
本実施の形態の空気清浄機Mは、室内の床面上に置いて使用するように構成されている。空気清浄機Mが置かれた空間において、基準となる方向として、「正面方向」を図1に示すように定義する。
空気清浄機本体10の前面70及び側面80は、空気清浄機本体10の外壁を形成している。図示の例では、空気清浄機本体10は、実質的に直方体となる外形を有している。前面70及び側面80のそれぞれは、水平面に対して垂直な平面を形成している。前面70及び側面80は、互いに直交する。
空気清浄機本体10の側面80に塵埃センサー1が配置されている。塵埃センサー1は、空気中に含まれる塵埃を検出する。右の側面80と、左の側面80のうち、いずれか一方の側面80に塵埃センサー1が配置されていればよい。図示の例では、空気清浄機本体10の上端よりも下端に近い位置に塵埃センサー1が配置されている。
塵埃センサー1は、空気清浄機Mの周囲の空気に含まれる塵埃を検出する。塵埃センサー1は、例えば、空気清浄機Mの外部の空気を取り込む開口部と、塵埃センサー1内部のヒーターによる上昇気流により上記開口部から取り込まれた空気中の塵埃を光学的に検出する発光部及び受光部とを備えたものでもよい。また、上記開口部から空気を取り込む手段として電動送風機などを用いる構成でもよい。
電動送風機20が回転すると、空気清浄機Mの周囲の、塵埃を含んだ空気が吸引口82aから空気清浄機本体10内に吸引される。図1の例では、空気清浄機本体10の両方の側面80の前側の部分に吸引口82aが配置されている。このような例に限らず、空気清浄機本体10の下部あるいは後部などに吸引口82aが配置される構成でもよい。
空気清浄手段60は、吸引口82aから吸引された空気中の塵埃を捕集する。空気清浄手段60は、例えばエアフィルターを備える。
空気清浄手段60により浄化された清浄空気は、吹出口51aから、空気清浄機本体10の外部へ吹き出される。図示の例では、吹出口51aは、空気清浄機本体10の上部に設けられている。このような例に限らず、空気清浄機本体10の背面あるいは下部などに吹出口51aが配置される構成でもよい。
本実施の形態の空気清浄機Mは、吹出口51aから吹き出される清浄空気の気流の向きを変えるルーバー52を有している。吹出口51aから吹き出される清浄空気の気流は、前面70の法線方向の速度成分を有している。このため、吹出口51aから吹き出される清浄空気は、空気清浄機本体10の前面70が向く方向へ流れる。
本体回転手段40が空気清浄機本体10を回転させると、前面70が正面方向に対して右に向いたり左に向いたりする。これにより、吹出口51aから吹き出される清浄空気が流れる方向を、正面方向に対して右に向けたり左に向けたりすることができる。
図3に示すように、本実施の形態の空気清浄機Mは、制御部2と、空気清浄機本体10の回転位置を検出する回転位置検出手段45とを備える。制御部2は、空気清浄機Mの動作を制御する制御手段に相当する。制御部2は、塵埃センサー1により検出された塵埃量情報のデータを受信する。また、制御部2は、空気清浄機本体10の回転位置を示す情報を回転位置検出手段45から受信する。電動送風機20は、制御部2から出力される回転指示信号に応じて回転動作する。本体回転手段40は、制御部2から出力される回転指示信号に応じて回転動作する。
制御部2は、例えば、少なくとも一つのプロセッサ2aと少なくとも一つのメモリ2bとを有する制御回路を備えたものでもよい。制御部2は、メモリ2bに記憶されたプログラムをプロセッサ2aが実行することによって予め設定された処理を実行し、空気清浄機Mの動作を制御してもよい。
プロセッサ2aは、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータあるいはDSPともいう。メモリ2bには、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROM及びEEPROM等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、または磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク及びDVD等が該当する。
なお、制御部2の制御回路は、例えば、専用のハードウェアとして形成されてもよい。制御部2の制御回路の一部が専用のハードウェアとして形成され、且つ、当該制御回路にプロセッサ2a及びメモリ2bが備えられていてもよい。一部が専用のハードウェアとして形成される制御回路には、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
本実施の形態における本体回転手段40は、図4、図5及び図6を参照して以下に説明するオートターンユニットで構成される。図4は、オートターンユニットの斜視図である。図5は、オートターンユニットの平面図と、当該平面図におけるB−B線で切断した断面図である。図6は、オートターンユニットの分解斜視図である。
これらの図に示すように、オートターンユニットは、ベース台41と、空気清浄機本体10と接続して底部となる底本体ケース42と、底本体ケース42が回転自在に軸支されるオートターン軸43と、底本体ケース42をベース台41に対して回転させる回転駆動ユニット44と、底本体ケース42の回転位置を検出する回転位置検出手段45と、摺動板46と、摺動板押え47と、ベース台側車輪48と、本体側車輪49とを有する。
ベース台41は、空気清浄機Mの全体を支える底部となる部位である。ベース台41は、矩形状の外形を有する。ベース台41の内側に、円形に開口する凹部であるベース台凹部41aが形成されている。ベース台凹部41aの中央には、中心部分が開口した突出部である中心凸部41bが形成されている。中心凸部41bにオートターン軸43が設けられる。
オートターン軸43は、その中心に、上下を貫く貫通穴43aが形成されている。オートターン軸43が中心凸部41bに取り付けられた状態では、貫通穴43aの内部に中心凸部41bが位置する。中心凸部41bに貫通穴43aが嵌まり込むことにより、オートターン軸43がベース台41に取り付けられる。貫通穴43aと中心凸部41bの開口は連通している。
ベース台凹部41aの底面から突出するように、仕切り413aが設けられている。仕切り413aは、ベース台凹部41aの中心を原点に描かれる円弧となる形状を有する。仕切り413aには、等間隔に並ぶ3つのスリット414aが形成されている。ベース台凹部41aの中心は、底本体ケース42の回転中心となる。
仕切り413aに対してオートターン軸43を挟んで反対側のベース台凹部41aの開口縁には、開口縁に沿って扇状に広がるラックギア415aが形成されている。ベース台凹部41aの周囲には、複数のベース台側車輪48が設けられている。それぞれのベース台側車輪48の回転軸を延長した直線は、ベース台凹部41aの中心にて交差する。
底本体ケース42は、その中心に、軸受42aとなる開口を有する。底本体ケース42は、ベース台凹部41aの内部に挿入可能な大きさのカップ形状の外形を有する。底本体ケース42は、その上端から外方向に向かって伸びるフランジ42bを有する。底本体ケース42に、回転位置検出手段45と、回転駆動ユニット44と、摺動板46と、本体側車輪49とが設けられる。
本実施の形態における回転位置検出手段45は、3つのフォトインタラプタを有する。各フォトインタラプタは、対向する発光部及び受光部を有し、発光部からの光を受光部で検出することができるセンサである。制御部2は、回転位置検出手段45の3つのフォトインタラプタのそれぞれが光を検出したときの信号の組み合わせに基づき、空気清浄機本体10の回転位置を判定する。
回転位置検出手段45を構成する3つのフォトインタラプタのそれぞれは、底本体ケース42の回転中心(軸受42aの開口中心)から、発光部及び受光部が対向する間隙の位置までの距離が等しくなるように、底本体ケース42に形成されたフォトインタラプタ取り付け凹部42dに設けられる。このフォトインタラプタ取り付け凹部42dは、下方向に開口する凹部である。
底本体ケース42の回転中心(軸受42aの開口中心)から、フォトインタラプタの発光部及び受光部が対向する間隙までの距離は、ベース台41に設けられたオートターン軸43の中心から仕切り413aまでの距離に等しい。隣り合うフォトインタラプタの中心間の距離は、仕切り413aに形成された隣り合うスリットの間隔に等しい。フォトインタラプタの発光部及び受光部が対向する間隙は、下方向に開口する。
回転駆動ユニット44は、駆動源となるステッピングモータ44aと、ステッピングモータ44aの回転軸441aに取り付けられるピニオンギア44bと、ステッピングモータ44aの回転軸441aを受ける軸受保持板44cと、ステッピングモータ44aを下側から覆い保持するモータケース44dとを有する。
このように構成される回転駆動ユニット44は、回転軸441aが下方向を向いた状態で、モータケース44dと軸受保持板44cに形成されたねじ穴を介して、底本体ケース42の下側からねじ止めされる。このように回転駆動ユニット44が取り付けられることで、ピニオンギア44bが底本体ケース42の下方に位置する構成となる。
摺動板46は、円形の板の内側に摺動板開口46aが形成されたリング状の形状を有する。摺動板46の上面には、フランジ42bが入り込むフランジ凹部46bが形成されている。摺動板46は、摺動板開口46aに底本体ケース42を通すと共に、フランジ凹部46bにフランジ42bが入り込んだ状態で、ねじなどにより底本体ケース42に固定される。
本体側車輪49は、底本体ケース42の下面に形成された下方向に開口する凹部である車輪ハウジング42c内に、本体側車輪49の一部が底本体ケース42から下方に突出した状態で回転自在に取り付けられる。底本体ケース42には本体側車輪49が複数取り付けられる。それぞれの本体側車輪49は、底本体ケース42の回転中心(軸受42aの開口中心)から、同じ距離となるように配置されている。
以上のオートターンユニットの各部は、次のように組み立てられる。底本体ケース42は、軸受42aが、ベース台41に取り付けられたオートターン軸43に回転自在に軸支されるように取り付けることで、ベース台41に取り付けられる。
オートターン軸43から軸受42aが外れないように、ストッパー42eが取り付けられる。このストッパー42eは、軸受42aの側面開口421aからオートターン軸43の側面に形成された溝部431aに入り込み係合することで、底本体ケース42が上方向に脱落することを防いでいる。摺動板46の周縁を上方より抑える摺動板抑え47をベース台41に取り付けることで、底本体ケース42側が回転する際のふらつきを抑えることができる。
ベース台41に底本体ケース42が取り付けられた状態において、本体側車輪49はベース台41に接して底本体ケース42を支える。ベース台側車輪48は、摺動板46と接して底本体ケース42を支える。これらの車輪は、ベース台41に対して底本体ケース42が回転する際に転動することで、両部材間の抵抗を減らし、スムーズに底本体ケース42側が回転する。
このように底本体ケース42が回転すると、空気清浄機本体10が一体となって回転し、空気清浄機本体10の向きが変わる。その際、回転位置検出手段45であるフォトインタラプタは、底本体ケース42と共に回転する。底本体ケース42及び空気清浄機本体10の回転位置に応じて、スリット414aが発光部と受光部の間に位置し、発光部からの光を受光部が検出する。制御部2は、これらの個々のフォトインタラプタの受光部が検出した状態の組み合わせに基づき、底本体ケース42及び空気清浄機本体10の回転位置を判定する。
図7は、本体回転手段40により空気清浄機本体10が回転するときの動作を模式的に示す平面図である。図7において、矩形の外枠は、空気清浄機Mが内部に配置される部屋の4面の壁を示す。図7では、部屋の隅に空気清浄機本体10が配置されている。
本体回転手段40は、少なくとも第一回転位置と第二回転位置との間で空気清浄機本体10を回転させることが可能である。第一回転位置は、図1及び図7(a)に示すように、空気清浄機本体10の前面70が正面方向に向く回転位置である。第一回転位置のとき、前面70は、正面方向に対して垂直になる。第一回転位置のときには、図1に示すように、空気清浄機本体10の下端の外周部がベース台41の外周部の位置に一致した状態になる。
図7(c)に示す第二回転位置のとき、塵埃センサー1の向きは、正面方向に最も近くなる。図7(b)は、第一回転位置と第二回転位置との間の回転位置を示す。「塵埃センサー1の向き」とは、塵埃センサー1が配置された側面80の法線の方向に相当する。図示の例では、第一回転位置から空気清浄機本体10が右に90度回転すると、第二回転位置となる。第二回転位置において、側面80の法線は、正面方向に平行になる。このような例に限らず、第二回転位置のときに側面80の法線が正面方向に対して完全に平行にならない構成でもよい。
本体回転手段40は、少なくとも第一回転位置から第二回転位置までの範囲で空気清浄機本体10を回転させることが可能であればよいが、当該範囲を超えて空気清浄機本体10を回転可能でもよい。例えば、本体回転手段40は、図7(a)に示す第一回転位置から空気清浄機本体10を左に回転可能でもよい。
以下の説明では、電動送風機20の回転数すなわち回転速度を「送風機回転数」と称する。制御部2は、空気清浄機本体10の回転位置が第二回転位置であるときに塵埃センサー1により検出された塵埃量データに基づき、送風機回転数を制御する。空気清浄機本体10の回転位置が第二回転位置であるときに塵埃センサー1により検出された塵埃量データを以下「正面塵埃量データ」と称する。第二回転位置では、塵埃センサー1の向きが正面方向に最も近くなる。このため、正面塵埃量データは、正面方向の空間の塵埃量を高精度に反映していると言える。
通常、使用者は、室内のうちで、空気を清浄化したい方向に空気清浄機Mの正面方向を向けて空気清浄機Mを設置する。したがって、正面方向の空間の塵埃量に応じて送風機回転数を制御することが合理的であると言える。本実施の形態であれば、正面塵埃量データに基づいて制御部2が送風機回転数を制御することにより、使用者が空気を清浄化したい方向である正面方向の室内の空気汚れを高精度に検出することで、効率良く室内空気を清浄化できる。また、空気清浄機本体10の前面70に塵埃センサー1を配置する必要がないので、空気清浄機本体10の前面70の美観及び意匠性を損ねることもない。
制御部2は、正面塵埃量データに基づき送風機回転数を制御するためのテーブルデータまたは制御式をメモリ2bに記憶している。そのテーブルデータまたは制御式は、塵埃量が多い時には送風機回転数を高く、塵埃量が少ない時には送風機回転数が低くなるように構成されている。図8は、このような送風機回転数制御を実現する手段としてテーブルデータを用いた例を示す図である。図8に示す例では、正面塵埃量データに基づき、レベル0からレベル3までの四段階に塵埃量を判別し、そのレベルに応じて送風機回転数を350rpm、600rpm、900rpm、1200rpmの四段階に調整する。
図7(a)に示すように、第一回転位置のときには、塵埃センサー1が配置された側面80は、部屋の壁100に近接している可能性がある。このため、第一回転位置のときには、空気を清浄化したい正面空間の塵埃量を塵埃センサー1が正確に検出することが困難である。例えば、正面空間の塵埃量が多量な状態であっても、壁100の近くの塵埃量が少量な状態である可能性がある。そのような場合に、第一回転位置において塵埃センサー1により検出された塵埃量データを用いて送風機回転数を制御すると、正面空間の塵埃量が多いにもかかわらず送風機回転数が低く運転されるので、正面空間に対して十分な空気清浄効果を得ることができない。逆に、正面空間の塵埃量が少量であり、かつ壁100の近くの塵埃量が多量な状態である場合に、第一回転位置において塵埃センサー1により検出された塵埃量データを用いて送風機回転数を制御すると、不必要に高い送風機回転数で運転することとなり、必要以上の騒音及び電力消費が発生する。これに対し、本実施の形態であれば、制御部2は、空気清浄機本体10の回転位置が第一回転位置であるときに塵埃センサー1により検出された塵埃量データによらずに送風機回転数を制御する。これにより、空気を清浄化したい正面空間の塵埃量に適した送風機回転数で空気清浄機Mを運転することが可能となり、必要以上の騒音及び電力消費をすることなく、効率良く空気清浄を行うことができる。
また、制御部2は、第二回転位置を除く回転位置において塵埃センサー1により検出された塵埃量データによらずに送風機回転数を制御することが望ましい。これにより、さらに効率良く室内空気を清浄化できる。
本発明は、家庭用の空気清浄機だけでなく、車載用の空気清浄機、業務用の空気清浄機などの製品にも適用可能であり、これらの製品においても使用者の快適性を向上できる。
1 塵埃センサー、 2 制御部、 2a プロセッサ、 2b メモリ、 10 空気清浄機本体、 20 電動送風機、 40 本体回転手段、 41 ベース台、 41a ベース台凹部、 41b 中心凸部、 42 底本体ケース、 42a 軸受、 42b フランジ、 42c 車輪ハウジング、 42d フォトインタラプタ取り付け凹部、 42e ストッパー、 43 オートターン軸、 43a 貫通穴、 44 回転駆動ユニット、 44a ステッピングモータ、 44b ピニオンギア、 44c 軸受保持板、 44d モータケース、 45 回転位置検出手段、 46 摺動板、 46a 摺動板開口、 46b フランジ凹部、 48 ベース台側車輪、 49 本体側車輪、 51a 吹出口、 52 ルーバー、 60 空気清浄手段、 70 前面、 80 側面、 82a 吸引口、 100 壁、 413a 仕切り、 414a スリット、 415a ラックギア、 421a 側面開口、 431a 溝部、 441a 回転軸、 M 空気清浄機

Claims (3)

  1. 空気を吸引する吸引口と、前記吸引口から吸引した空気を清浄化する空気清浄手段と、前記空気清浄手段により清浄化された空気を吹き出す吹出口と、前記吸引口から前記吹出口へ空気を搬送する電動送風機とを有する空気清浄機本体と、
    前記空気清浄機本体を回転させる本体回転手段と、
    前記空気清浄機本体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    前記空気清浄機本体の側面に配置され、空気中に含まれる塵埃を検出する塵埃センサーと、
    前記電動送風機の回転数である送風機回転数を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記本体回転手段は、少なくとも第一回転位置から第二回転位置までの範囲で前記空気清浄機本体を回転させることが可能であり、
    前記第一回転位置のとき、前記空気清浄機本体の前面は、基準となる方向である正面方向に向き、
    前記第二回転位置のとき、前記塵埃センサーの向きは、前記正面方向に最も近くなり、
    前記制御手段は、前記第二回転位置において前記塵埃センサーにより検出された塵埃量データに基づき、前記送風機回転数を制御する空気清浄機。
  2. 前記制御手段は、前記第一回転位置において前記塵埃センサーにより検出された塵埃量データによらずに前記送風機回転数を制御する請求項1に記載の空気清浄機。
  3. 前記制御手段は、前記第二回転位置を除く回転位置において前記塵埃センサーにより検出された塵埃量データによらずに前記送風機回転数を制御する請求項1または請求項2に記載の空気清浄機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06304427A (ja) * 1993-04-23 1994-11-01 Hitachi Ltd 空気清浄機
US20050268583A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Air purifier and air purification method
KR20100019824A (ko) * 2008-08-11 2010-02-19 웅진코웨이주식회사 공기 청정기 및 그 제어방법

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