JP5211820B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、ガスセンサを有する空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機には脱臭機能を備えたものがあり、例えば室内機の吸込口に設けた空気清浄用プレフィルタにより臭気成分を吸着したり、送風路の途中に設けた酸化分解機能を有する脱臭ユニットにより臭気成分を吸着したりしている。

しかしながら、脱臭機能を有する空気調和機は、吸込口から吸い込まれた空気中に含まれる臭気成分を取り除いて脱臭するため、室内の空気中に含まれる臭気成分や、カーテンや壁等に付着した臭気成分を除去することはできなかった。

そこで、室内機の送風路に静電霧化装置を設け、静電霧化装置により発生した粒子径がナノメートルサイズの静電ミストを空気とともに室内に吹き出すことで、室内空気に含まれる臭気成分や、カーテンや壁等に付着した臭気成分を除去するようにした空気調和機も提案されている（例えば、特許文献１あるいは２参照）。

また、静電霧化装置をペルチェ素子で構成するとともに、室内機に吸い込まれる空気の温度と湿度を検知する吸込温度検知手段と湿度検知手段を設け、吸込温度検知手段と湿度検知手段の検知結果に基づいてペルチェ素子の駆動電源と高電圧電極に高電圧を印加する高電圧電源を制御することで、給水を行うことなく静電霧化に必要な水を得られるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、吸込温度検知手段と湿度検知手段を設けることなく、結露水量と静電霧化時に発生する放電電流量との相関関係を利用して、検知した放電電流に基づいてペルチェ素子駆動電源をフィードバック制御することで、安定した静電霧化制御を行うようにしたものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

また、従来のガスセンサを利用した空気調和機において、その動作は室内の空質の悪化を推測し空気調和機に併設された換気装置を稼動させることにより室内空気を清浄にするものであった（例えば、特許文献５参照）。

また、空気清浄装置や換気装置を有する空気調和機においてはガスセンサの検知結果により特許文献５と同様に室内の空質の悪化を推測しその結果を表示装置に表現することにより使用者に対し空気清浄装置あるいは換気装置の稼動指示を促すものであった（例えば、特許文献６参照）。

また、酸素供給装置を有する空気調和機においてはガスセンサによる炭酸ガス量の増減が室内酸素量の増減と関連があるとして酸素供給装置の制御に利用されていた（例えば、特許文献７参照）。
特開２００５−２８２８７３号公報 特開２００６−２３４２４５号公報 特開２００６−１４９５３８号公報 特開２００７−２１３７３号公報 特開平６−１５９７２６号公報 特開２００４−３８６４号公報 特開２００５−１７２２９５号公報

しかしながら、特許文献１乃至４に記載の空気調和機にあっては、空気調和機の運転と共に静電霧化装置を運転する構成である。また、静電霧化装置により発生したイオンを含んだ静電ミストは人の皮膚へ適度な湿度を供給し肌の乾燥防止やミストに含まれたイオンによる活性化などが報告されている。これらは空気調和機の設置されている部屋に人がいるときに有効であるが、人の在、不在に応じた静電霧化装置の運転制御は行われていない。従って、静電霧化装置が不必要に連続運転されることになり空気調和機として不要電力を消費することとなる。

特許文献５には、換気装置を有する空気調和機であって換気センサによる検知結果を室内のよごれ指標としあらかじめ設定された値を超えると換気装置が動作する構成が記載されている。

特許文献６には空気清浄装置、換気装置、除湿装置、加湿装置を具備する空気調和機であって室内空気の汚染の検知により前記いずれかの装置の稼動を促すよう使用者に表示装置により告知する構成が記載されている。

特許文献７には酸素供給装置を具備した空気調和機であってガスセンサにより室内の一酸化あるいは二酸化炭素ガス等の炭酸ガス量検知により酸素量を推定し前記酸素供給装置の制御を行なう構成が記載されている。

いずれの構成も空質つまり空気の汚れ改善を目的としており、センサによる検知結果により換気装置、空気清浄装置、酸素供給装置といった付加装置の制御を行なっているのに過ぎず、能力を適切に制御して不要な電力を消費しないようにする制御については言及していない。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、空気中の汚れ度に応じて静電霧化装置の能力を適切に制御することで、不要な電力を消費しない省エネの空気調和機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機であって、前記室内機に設けられ、放電電極に高電圧を印加して静電ミストを発生させる静電霧化装置と、前記室内機及び前記静電霧化装置を制御する制御手段と、室内空気の汚れ度を検知する汚れ検知手段とを備え、前記汚れ検知手段で検知した汚れ度が所定以上の場合に前記静電霧化装置を動作させるとともに、その後検知した汚れ度が減少する場合、または所定の時間変化しない場合に前記静電霧化装置を停止するように制御することを特徴とするもので、空気中の汚れ度に応じて静電霧化装置の能力を適切に制御することで、不要な電力を消費しないようにすることができる。

本発明の空気調和機は、汚れ検知手段で検知した汚れ度の検知結果により、特に人の在室を判定して静電霧化装置を動作させることにより人が不在すなわち不必要なときは静電霧化装置を停止させることにより不要な電力消費を避けることが出来省エネを実現する空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機で
あって、前記室内機に設けられ、放電電極に高電圧を印加して静電ミストを発生させる静電霧化装置と、前記室内機及び前記静電霧化装置を制御する制御手段と、室内空気の汚れ度を検知する汚れ検知手段とを備え、前記汚れ検知手段で検知した汚れ度が所定以上の場合に前記静電霧化装置を動作させるとともに、その後検知した汚れ度が減少する場合、または所定の時間変化しない場合に前記静電霧化装置を停止するように制御することを特徴とするもので、空気中の汚れ度に応じて静電霧化装置の能力を適切に制御することで、不要な電力を消費しないようにすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、汚れ検知手段が一酸化炭素あるいは二酸化炭素等の炭酸ガス濃度を検知するガスセンサであることを特徴とするもので、炭酸ガスの発生量により在室する人の多さや活動量を的確に把握することができる。

第３の発明は、静電霧化装置がペルチェ素子を備え、該ペルチェ素子により前記放電電極を冷却して結露させることを特徴とするもので、静電霧化装置の放電電極の放電により静電ミストを発生させるために、静電霧化装置に水をわざわざ供給する手間を除くことができる。

第４の発明は、室内空気の汚れ度を表示することを特徴とするもので、室内の空気の状態や静電霧化装置の運転状況を知らせることができる。

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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されており、図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の概略構成図である。図２は同室内機に設けられた静電霧化装置の概略構成図で、図３は同静電霧化装置のブロック図である。

ここで、従来公知の静電霧化装置３０について図２及び図３を参照しながら説明する。図２に示されるように、静電霧化装置３０は、放熱面３６ａと冷却面３６ｂとを有する複数のペルチェ素子３６と、放熱面３６ａに熱的に密着して接続された上述した放熱部（例えば、放熱フィン）２８と、冷却面３６ｂに電気絶縁材（図示せず）を介して熱的に密着して立設された放電電極３８と、この放電電極３８に対し所定距離だけ離隔して配置された対向電極４０とで構成されている。

また、図３に示されるように、静電霧化装置３０は制御部４２により制御され、この制御部４２にペルチェ駆動電源４４と高電圧トランス２４は電気的に接続されており、ペルチェ素子３６及び放電電極３８はペルチェ駆動電源４４及び高電圧トランス２４にそれぞれ電気的に接続されている。

なお、静電霧化装置３０として放電電極３８から高電圧放電させて静電ミストを発生させるためには、対向電極４０を設けなくても可能である。例えば、放電電極３８に高電圧電源の一方の端子を接続し、他方の端子をフレーム接続するようにしておけば、フレーム接続された構造体の放電電極３８に近接した部分と放電電極３８との間で放電することとなる。そのような構成の場合には、そのフレーム接続された構造体を対向電極４０と見なすことができる。

上記構成の静電霧化装置３０において、制御部４２によりペルチェ駆動電源４４を制御してペルチェ素子３６に電流を流すと、冷却面３６ｂから放熱面３６ａに向かって熱が移
動し、放電電極３８の温度が低下することで放電電極３８に結露する。さらに、制御部４２により高電圧トランス２４を制御して、結露水が付着した放電電極３８に高電圧を印可すると、結露水に放電現象が発生して粒子径がナノメートルサイズの静電ミストが発生する。なお、本実施の形態においては、高電圧トランス２４としてマイナス高電圧電源を用いているので、静電ミストは負に帯電している。

図４は、ある一室においてガスセンサにより検知した炭酸ガス量の変化の特性図である。ここで使用するガスセンサは、主に一酸化炭素あるいは二酸化炭素等の炭酸ガスを検知するセンサである。一酸化炭素あるいは二酸化炭素等の炭酸ガスは人の活動量に比例することが知られている。従って特定の部屋においてガスセンサによる炭酸ガスの検知結果を時系列に追うことにより人の入出による増減、活動量の増減を推定可能である。

図４において、初期値に対して急激な増加が発生した場合は人が入室した、さらに増加した場合は人が増加または、室内で人が活動したために炭酸ガス量が増加したと推測することができる。逆に、人が退室した以降は炭酸ガスの発生がなくなるので室内の炭酸ガス量は減少してゆく。

本実施の形態１では、空気調和機が設置された室内空気の汚れ度としてガスセンサにより一酸化炭素あるいは二酸化炭素等の炭酸ガス量を監視し、あらかじめ実験値により求められ設定された変化量を検知したとき、室内に人が入ってきたと判定して静電霧化装置を連続稼動させる。また、一定時間ガス量の変化がなく安定状態となってからは人が安静状態にいると判断し、静電霧化装置を間欠運転させる。さらに検知ガス量が減少した場合には室内から人が退出したと判断して静電霧化装置を停止させる制御としている。

このガスセンサを汚れ検知手段として使用した場合について、図５の静電霧化装置の制御回路を示すブロック図及び図６の静電霧化装置の制御方法を示すフローチャートを参照しながら説明する。図６のフローチャートにおいては、閾値を３つ設けてよりきめ細かく制御している。なお、閾値については、静電霧化装置の能力を上げる場合及び能力を下げる場合などにおいて、それぞれ任意に設定してよりきめ細かく制御しても良いし、図６のフローチャートは一例であり、判定時間、運転率なども任意に設定することができる。

図５に示されるように、ガスセンサ（以下、汚れセンサという）８０は室内機の電子制御部７０に駆動回路８４を介して接続され、電子制御部７０にはさらに表示部８６が接続されている。電子制御部７０は記憶部８８を有し、記憶部８８には汚れ度の第１の閾値と第２の閾値及び第３の閾値が設定されている。この閾値は、人の人数や活動量から設定したものである。また、表示部８６には空気の汚れ度を表示し、例えばＬＥＤ表示を用いて空気の汚れ度が大きい方から順に赤（大）、橙（中）、緑（清浄）のような複数色で表示したり、ＬＥＤの点灯数によって表示したりされるので、居住者はこの表示部８６を確認して空気の汚れ度の状態を容易に知ることができる。

汚れセンサ８０により検知された室内の汚れ度は駆動回路８４を介して電子制御部７０に入力され、記憶部８８に設定された第１の閾値あるいは第２の閾値などと比較され、比較結果に応じて静電霧化装置３０の能力が制御される。

図６のフローチャートを参照しながらさらに詳述すると、ステップＳ２１において空気調和機が運転を開始すると同時に、間欠運転モードが選択されて静電霧化装置１８，１８Ａが間欠運転され、ステップＳ２２において、汚れセンサ８０により室内の汚れ度が検知される。次のステップＳ２３において、検知された室内空気の汚れ度が第１の閾値と比較され、第１の閾値より小さい場合には、室内空気は「清浄」と判定する。静電霧化装置の運転開始後１回目はステップＳ２８をパスし、ステップＳ２４において、静電霧化装置３
０の間欠運転が継続され、表示部８６に「緑」が点灯する。この場合、静電霧化装置３０の能力は、例えば運転率５０％に設定され、約１０分間の運転と約１０分間の停止を繰り返すことになり、静電霧化装置３０が発生した静電ミストの効果（脱臭浄化効果）と静電霧化装置３０の省電力化を両立させている。

一方、ステップＳ２３において、検知された室内空気の汚れ度が第１の閾値以上と判定されると、連続運転モードが選択されるとともに、ステップＳ２５に移行し、検知された室内空気の汚れ度が第１の閾値より大きい第２の閾値と比較される。第２の閾値より小さい場合には、室内空気の汚れ度は「中（普通）」と判定して、ステップＳ２６において、静電霧化装置３０が連続運転されるとともに、表示部８６に「橙」が点灯する。

一方、ステップＳ２５において、検知された室内空気の汚れ度が第２の閾値以上の場合は、室内空気の汚れ度は「大」と判定して、ステップＳ２７において、静電霧化装置３０が連続運転されるとともに、表示部８６に「赤」が点灯する。

そして、その後所定時間ごとにステップＳ２２において汚れ度の検知を繰り返してゆき、汚れ度が低下したり、図示はしないが所定時間変化がない場合などには運転率を低下させ、汚れ度が第１の閾値より小さくなり、かつステップＳ２８において汚れ度がさらに減少して、例えば第３の閾値以下にまで減少していることが判断されれば、もはや室内から人が退出したと判断して静電霧化装置３０を停止する（ステップＳ２９）。その後もステップＳ２２汚れ検知を行い、図示はしないが、汚れ度が第３の閾値以上になれば静電霧化装置の運転を再開する。

このように静電霧化装置を不要なときには停止または低い能力として間欠運転することにより空気調和機の不要電力を削減する省エネ効果を得ることができる。

本発明にかかる空気調和機は、空気清浄機あるいは空気清浄装置または換気装置を具備した空気調和機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の概略構成図 同室内機に設けられた静電霧化装置の概略構成図 同静電霧化装置のブロック図 本発明の実施の形態１におけるガスセンサにより検知した炭酸ガス量の変化の特性図 本発明の実施の形態１における静電霧化装置の制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態１における静電霧化装置の制御方法を示すフローチャート

符号の説明

１ 室内機
３０ 静電霧化装置
３６ ペルチェ素子
３８ 放電電極
４２ 制御部
７０ 電子制御部
８０ ガスセンサ（汚れ検知手段）
８６ 表示部

Claims (4)

1. 室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機であって、前記室内機に設けられ、放電電極に高電圧を印加して静電ミストを発生させる静電霧化装置と、前記室内機及び前記静電霧化装置を制御する制御手段と、室内空気の汚れ度を検知する汚れ検知手段とを備え、前記汚れ検知手段で検知した汚れ度が所定値以上の場合に前記静電霧化装置を動作させるとともに、その後検知した汚れ度が所定値以上で減少する場合または所定の時間変化しない場合には前記静電霧化装置の能力を低下させ、検知した汚れ度が所定値未満で減少する場合には前記静電霧化装置を停止させるように制御することを特徴とする空気調和機。
2. 汚れ検知手段は、一酸化炭素あるいは二酸化炭素等の炭酸ガス濃度を検知するガスセンサであることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 静電霧化装置がペルチェ素子を備え、該ペルチェ素子により前記放電電極を冷却して結露させることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 室内空気の汚れ度を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の空気調和機。