JP6022724B1 - 空気清浄機および扇風機として機能する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内に煙や臭いが発生すると速やかに運転を開始する空気清浄機を安価に提供する。【解決手段】本発明の空気清浄機は、本体ケーシングを有し、前記本体ケーシングの内部には、羽根を収容した羽根用ケーシングと、ホコリセンサーとしての機能およびニオイセンサーとしての機能の少なくとも一方を有するセンサーを収容したセンサー用ケーシングと、が形成され、前記センサー用ケーシングは、前記羽根用ケーシングに連通するとともに、センサー用吸気口を介して前記本体ケーシングの外部に連通し、前記羽根を回転させると、前記センサー用ケーシングの内部が、前記本体ケーシングの外部の圧力より負圧になり、前記本体ケーシングの外部の空気が前記センサー用吸気口を介して前記センサー用ケーシングの内部に吸引される。【選択図】図１

Description

本発明は、センサーを備えた空気清浄機に関するものである。また、本発明は、空気清浄機ユニットと扇風機ユニットとを相互に交換可能に有し、空気清浄機および扇風機として機能する、センサーを備えた装置に関するものである。

外部から空気を取り込み、内部空間を移動する塵埃を検出するホコリセンサーを備えた空気清浄機が知られている。例えば、特許文献１において開示された空気清浄機では、ホコリセンサーは、吸気口近傍に配置されている。

特開２０１６−２３８６７号公報

上述した空気清浄機では、室内の空気は、自然対流によってホコリセンサーに到達している。それゆえ、室内に滞留しやすく分布に偏りがあるタバコの煙などは、自然対流によってホコリセンサーに到達するまでに時間がかかるため、空気清浄機の運転が遅れるという問題が生じていた。
また、本出願人は、自然対流に頼るのではなく、センサー専用のファン等を設け、室内の空気を強制吸気して、センサーに到達させる装置を提案している（特願２０１６−００２４８３号明細書）。しかしながら、この装置では、センサー専用のファン等の追加の構造が必要となり、コストがかかるという不都合が生じていた。

それゆえ、本発明は、上述した問題点を解消し、室内に煙や臭いが発生すると速やかに運転を開始する空気清浄機を安価に提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
本発明は、本体ケーシングを有する空気清浄機であって、
前記本体ケーシングの内部には、
羽根を収容した羽根用ケーシングと、
ホコリセンサーとしての機能およびニオイセンサーとしての機能の少なくとも一方を有するセンサーを収容したセンサー用ケーシングと、
が形成され、
前記センサー用ケーシングは、前記羽根用ケーシングに連通するとともに、センサー用吸気口を介して前記本体ケーシングの外部に連通し、
前記羽根を回転させると、前記センサー用ケーシングの内部が、前記本体ケーシングの外部の圧力より負圧になり、前記本体ケーシングの外部の空気が前記センサー用吸気口を介して前記センサー用ケーシングの内部に吸引される、
ことを特徴とする。

本発明は、空気清浄機ユニットと扇風機ユニットとを相互に交換可能に有する装置であって、
前記空気清浄機ユニットがモータケース部に取り付けられた際には空気清浄機として機能し、
前記扇風機ユニットが前記モータケース部に取り付けられた際には扇風機として機能し、
前記空気清浄機ユニットは、第１の羽根と、前記第１の羽根の前方のフィルターセットと、前記第１の羽根および前記フィルターセットを覆うカバーと、を有し、
前記扇風機ユニットは、第２の羽根と、前記第２の羽根を覆うカバーと、を有し、
前記モータケース部には、前記第１の羽根および前記第２の羽根を回転させるための羽根用モータが収容され、
前記モータケース部には、ホコリセンサーとしての機能およびニオイセンサーとしての機能の少なくとも一方を有するセンサーを収容したセンサー用ケーシングが形成され、
前記センサー用ケーシングは、前記空気清浄機ユニットに連通するとともに、センサー用吸気口を介して前記モータケース部の外部に連通し、
前記第１の羽根を回転させると、前記センサー用ケーシングの内部が、前記モータケース部の外部の圧力より負圧になり、前記前記モータケース部の外部の空気が前記センサー用吸気口を介して前記センサー用ケーシングの内部に吸引される、
ことを特徴とする。

本発明の空気清浄機の斜視図である。 本発明の空気清浄機の断面図である。 空気清浄機として機能する本発明の装置を示す図である。 空気清浄機として機能する本発明の装置の上下首振り運転を示す図である。 扇風機として機能する本発明の装置を示す図である。 本発明の装置の制御回路のブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１および図２を用いて、本発明の空気清浄機を説明し、図３〜図６を用いて、空気清浄機ユニットと扇風機ユニットとを相互に交換可能に有する本発明の装置を説明する。

図１は、本発明の空気清浄機１００’の概略的な斜視図である。空気清浄機１００’は、床置型であり、本体ケーシング１と前カバー２１とを有する。本体ケーシング１の前面側、すなわち、前カバー２１の外周部の、前カバー２１と本体ケーシング１との間には、吸気口ｑが形成され、本体ケーシング１の上部には排気口ｈが形成されている。空気は、矢印で示すように吸気口ｑを介して本体ケーシング１内に吸気され、排気口ｈを介して排気される。なお、吸気口ｑおよび排気口ｈは、図示の実施形態に限定されるものではない。

本体ケーシング１の内部には、センサー９１（図２参照）を収容するセンサー用ケーシング９０が形成されている。センサー用ケーシング９０は、連通部９２を有し、センサー用吸気口ｑ’を介して本体ケーシング１の外部に連通している。
なお、図示例では、センサー用吸気口ｑ’は、本体ケーシング１の側面に設けられているが、本体ケーシング１の前面または背面に設けることもできる。
センサー９１は、空気中の塵埃濃度（ホコリレベル）を検出するホコリセンサーとしての機能と、臭気濃度（ニオイレベル）を検出するニオイセンサー、例えば、空気中のニオイ分子の酸化還元反応を利用して、還元性のニオイを検出する金属酸化物半導体センサーとしての機能と、の少なくとも一方を有する。以下では、センサー９１をホコリセンサーとして説明するが、ニオイセンサーとしても同様に、空気清浄機の運転を制御することができる。

図２（ａ）は、本発明の空気清浄機１００’のｚｘ平面における断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本体ケーシング１の内部には、羽根２２（例えば、シロッコファン）を収容する羽根用ケーシング２０’が形成されている。羽根用ケーシング２０’の前方（ｘ方向）には、フィルターセット２３が配置されている。羽根用ケーシング２０’の後方（−ｘ方向）には、回転軸３１を中心に羽根２２を回転させるための羽根用モータ３２が配置されている。羽根用モータ３２の下方（−ｚ方向）には、センサー９１を収容するセンサー用ケーシング９０が配置されている。センサー用ケーシング９０は、連通部９３を介して羽根用ケーシング２０’に連通している。
図２（ｂ）に示すように、羽根用ケーシング２０’は、羽根２２の回転により発生した風の向きを規制するように、排気口ｈに向かって非対称な壁ｗ１、ｗ２と、羽根２２の円周に沿った壁ｗ３と、を形成している。

羽根２２を回転させると、羽根用ケーシング２０’に連通した連通部９３が、本体ケーシング１の外部の圧力（大気圧）より負圧になり、さらに、センサー用ケーシング９０の内部が、本体ケーシング１の外部の圧力より負圧になる。すると、本体ケーシング１の外部の空気が、センサー用吸気口ｑ’を介してセンサー用ケーシング９０の内部に吸引される。ここで、センサー９１が、吸引された空気の塵埃濃度を判定し、空気清浄機１００’の運転を制御する。センサー用ケーシング９０の内部に吸引された空気は、連通部９３を通り、排気口ｈを介して排気される。
本発明では、自然対流に頼るのではなく、羽根２２の回転により強制吸気を行うため、室内に煙や臭いが発生したことをセンサー９１が速やかに検出し、空気清浄機の運転を制御することができる。さらに、センサー専用のファン等を設ける必要がないため、このような空気清浄機を安価に提供することができる。また、センサー９１を本体ケーシング１の正面側に設置する必要がないため、本体ケーシング１がデザインの制約を受けることはない。さらに、センサー９１をフィルター面上に設置する必要がないため、フィルターの有効面積を一部減殺し、空気清浄効率が低下するという問題も回避できる。

図３（ａ）は空気清浄機として機能する本発明の装置の正面図であり、図３（ｂ）はこの装置の側面図であり、図３（ｃ）はこの装置の背面図であり、図３（ｄ）はこの装置の要部断面図である。
本発明の装置１００は、空気清浄機ユニット２０と、空気清浄機ユニット２０が取り付けられたモータケース部３０と、モータケース部３０を支持する支持部４０と、支持部４０を上下にスライドするスライドパイプ５０と、スライドパイプ５０に接続された支柱５１と、支柱５１に接続されたベース６０と、ベース６０に設けられ、装置１００の動作を制御するための表示・操作パネル７０と、空気清浄機ユニット２０とモータケース部３０との間に設けられた切り換えスイッチ部（図示せず）と、モータケース部３０の内部に形成されたセンサー用ケーシング９０に収容されたセンサー９１と、を有する。

空気清浄機ユニット２０は、前カバー２１ａと、後カバー２１ｂと、（第１の）羽根２２（例えば、シロッコファン）と、フィルターセット２３と、を有する。フィルターセット２３は、例えば、集塵フィルター２３ａ（ＪＩＳＺ８１２２に規定するＨＥＰＡフィルターなど）と、脱臭フィルター２３ｂ（活性炭など）と、これらのフィルターを固定するフィルターカバー２３ｃと、から構成される。
空気清浄機ユニット２０の前面側、すなわち、前カバー２１ａの外周部のほぼ全周にわたり、前カバー２１ａと後カバー２１ｂとの間には、吸気口ｑが形成され、空気清浄機ユニット２０の側面側、すなわち、後カバー２１ｂの水平より上方部（略４５°）には、排気口ｈが形成されている。空気は、矢印で示すように吸気口ｑを介して空気清浄機ユニット２０内に吸気され、排気口ｈを介して排気される。

モータケース部３０には、回転軸３１を中心に羽根２２を回転させるための羽根用モータ３２が収容されている。モータケース部３０は、支持部４０によって挟持され、支持部４０の両側に配置された回動軸４１によって回動自在に支持され、上下首振り運転を行う。支持部４０は、スライドパイプ５０によって回動自在に支持され、左右首振り運転を行う。なお、スライドパイプ５０を上下にスライドすることにより、空気清浄機ユニット２０の高さを約４０ｃｍ〜約９０ｃｍに調節することができる。

センサー用ケーシング９０は、前方（ｘ方向）に開口ｋ１を有している。モータケース部３０および後カバー２１ｂにも、センサー用ケーシング９０の開口ｋ１に対応する位置に開口が設けられ、センサー用ケーシング９０は、空気清浄機ユニット２０に連通している。さらに、センサー用ケーシング９０は、下方（−ｚ方向）に開口ｋ２を有している。モータケース部３０にも、センサー用ケーシング９０の開口ｋ２に対応する位置に開口が設けられ、センサー用吸気口ｑ’を形成している。センサー用ケーシング９０は、センサー用吸気口ｑ’を介してモータケース部３０の外部に連通している。

羽根２２を回転させると、空気清浄機ユニット２０に連通したセンサー用ケーシング９０の内部が、モータケース部３０の外部の圧力（大気圧）より負圧になる。すると、モータケース部３０の外部の空気が、センサー用吸気口ｑ’を介してセンサー用ケーシング９０の内部に吸引される。ここで、センサー９１が、吸引された空気の塵埃濃度を判定し、空気清浄機１００’の運転を制御する。

図４に示すように、装置１００は、水平方向に対して上方向に約６０°（仰角約６０°）と、下方向に約１０°（俯角約１０°）と、の間で上下首振りモータｍにより空気清浄機ユニット２０を上下首振り運転させることができる。また、図示を省略するが、左右に約９０°（−９０°から＋９０°の間）で左右首振りモータにより空気清浄機ユニット２０を左右首振り運転させることができる。
なお、上下方向および左右方向の首振り運転の角度は、この角度に限定されるものではなく、仰角約９０°も可能である。しかしながら、空気清浄機として機能する装置１００が壁際に設置された場合は、仰角を約６０°とすることが好ましい。なぜなら、仰角を約９０°とすると、排気口ｈが壁面に対向し、排気が壁面に当たり跳ね返って装置１００に吸気されるので、空気清浄効率が低下するおそれがあるためである。また、左右方向の首振り運転の角度は、約７０°であることが好ましい。
ただし、扇風機ユニット１０が取り付けられた場合と、空気清浄機ユニット２０が取り付けられた場合とで、首振り運転の角度を変更することもできる。
図４（ａ）に示すように、空気清浄機ユニット２０が上方を向いた状態（仰角を６０°に設定）では、主に部屋の上方の空気を吸気するので、空気中に浮遊する比較的軽い微粒子を捕集することができる。特に、スライドパイプ５０を上にスライドし、空気清浄機ユニット２０を高い位置に設定することにより、より効率的に空気中に浮遊する比較的軽い微粒子を捕集することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、空気清浄機ユニット２０が床面方向を向いた状態（俯角を１０°に設定）では、床面に堆積した花粉などの比較的重い微粒子を捕集することができる。絨毯などの床面は人が歩いた時に塵埃が舞い上がりやすいので、俯角を１０°に設定することが集塵効果を高めるために有効である。特に、スライドパイプ５０を下にスライドし、空気清浄機ユニット２０を低い位置に設定することにより、より効率的に床面に堆積した花粉などの比較的重い微粒子を捕集することができる。

テーブル上で焼肉をしたり、椅子に座って煙草を吸う場合には、空気清浄機ユニット２０を上げて高い位置で装置１００を運転させ、座卓に座る場合には、空気清浄機ユニット２０を下げて低い位置で装置１００を運転させる、といったように、空気清浄機ユニット２０を煙や臭いの発生源に近づけることができ、空気清浄機を効率的に運転させることができる。
なお、スライドパイプ５０は、手動で上下にスライドし、ラチェット機構により任意の位置に固定することができるし、電動で上下にスライドさせることもできる。

図５（ａ）は扇風機として機能する本発明の装置の正面図であり、図５（ｂ）はこの装置の側面図であり、図５（ｃ）はこの装置の背面図であり、図５（ｄ）はこの装置の要部断面図である。
本発明の装置１００は、空気清浄機ユニット２０を扇風機ユニット１０に交換すると、扇風機として機能する。
扇風機ユニット１０は、前カバー１１ａと、後カバー１１ｂと、（第２の）羽根１２（例えば、プロペラファン）と、を有する。前カバー１１ａは、羽根１２を前面から覆い、後カバー１１ｂは、羽根１２を側面および後面から覆う。
本発明の装置１００が扇風機として機能する場合は、センサー９１は機能しない。それゆえ、図５（ｄ）に示すように、後カバー１１ｂには、図３（ｄ）に示した後カバー２１ｂとは異なり、センサー用ケーシング９０の開口ｋ１に対応する位置に開口を設ける必要はない。また、図示を省略するが、センサー用吸気口ｑ’を覆うためのカバーを設けることもできる。
装置１００において、扇風機ユニット１０以外の構成要素や首振り運転は、装置１００が空気清浄機として機能する場合と同様であるので説明を省略する。
モータケース部３０には、切り換えスイッチ部（本出願人が、特願２０１６−００２４８３号明細書において提案している）が設けられ、切り換えスイッチ部により、空気清浄機ユニット２０および扇風機ユニット１０のいずれが取り付けられているのかを装置１００が識別することが好ましい。この場合、空気清浄機モードおよび扇風機モードの切り換えが自動で行われ、誤動作の心配がない。

図６に、本発明の装置１００の制御回路のブロック図を示す。
コントローラは、空気清浄機モードおよび扇風機モードを切り換えるための空気清浄機・扇風機切換スイッチと、装置１００が空気清浄機として機能する際に制御を担当する空気清浄機制御部と、装置１００が扇風機として機能する際に制御を担当する扇風機制御部と、タイマー制御部と、タイマーセット時間や風量設定などの使用状態を記憶するための記憶部と、を有する。
コントローラは、空気清浄機・扇風機切換スイッチによって、空気清浄機制御部または扇風機制御部を選択し、選択された制御部が、羽根用モータ、上下首振りモータおよび左右首振りモータを制御する。
空気清浄機制御部のセンサー制御部は、センサー９１からの信号に基づき、空気中の塵埃濃度を判定し、羽根用モータ、上下首振りモータおよび左右首振りモータの運転を制御する。
また、コントローラには、各制御部および各モータにＤＣ電源を供給するための電源供給部と、表示・操作部と、が接続されている。表示・操作部には、表示・操作パネル７０のボタンが配置されている。
羽根用モータにはＤＣブラシレスモータ等を採用し、空気清浄機および扇風機のそれぞれにおいて、羽根用モータの回転数を変更することができる。例えば、空気清浄機では、高速回転で制御し、扇風機では低速回転で制御し、それぞれ、強、中、弱等の複数段階の回転数を選択して羽根用モータを動作させることができる。

１ 本体ケーシング
１０ 扇風機ユニット
１１ａ 前カバー
１１ｂ 後カバー
１２ （第２の）羽根
２０ 空気清浄機ユニット
２０’ 羽根用ケーシング
２１、２１ａ 前カバー
２１ｂ 後カバー
２２ （第１の）羽根
２３ フィルターセット
２３ａ 集塵フィルター
２３ｂ 脱臭フィルター
２３ｃ フィルターカバー
３０ モータケース部
３２ 羽根用モータ
４０ 支持部
４１ 回動軸
５０ スライドパイプ
５１ 支柱
６０ ベース
７０ 表示・操作パネル
９０ センサー用ケーシング
９１ センサー
９２、９３ 連通部
１００ 装置
１００’ 空気清浄機
ｈ 排気口
ｋ１、ｋ２ 開口
ｍ 上下首振りモータ
ｑ 吸気口
ｑ’ センサー用吸気口
ｗ１、ｗ２、ｗ３ 壁

Claims (1)

1. 空気清浄機ユニットと扇風機ユニットとを相互に交換可能に有する装置であって、
   前記空気清浄機ユニットがモータケース部に取り付けられた際には空気清浄機として機能し、
   前記扇風機ユニットが前記モータケース部に取り付けられた際には扇風機として機能し、
   前記空気清浄機ユニットは、第１の羽根と、前記第１の羽根の前方のフィルターセットと、前記第１の羽根および前記フィルターセットを覆うカバーと、を有し、
   前記扇風機ユニットは、第２の羽根と、前記第２の羽根を覆うカバーと、を有し、
   前記モータケース部には、前記第１の羽根および前記第２の羽根を回転させるための羽根用モータが収容され、
   前記モータケース部には、ホコリセンサーとしての機能およびニオイセンサーとしての機能の少なくとも一方を有するセンサーを収容したセンサー用ケーシングが形成され、
   前記センサー用ケーシングは、前記空気清浄機ユニットに連通するとともに、センサー用吸気口を介して前記モータケース部の外部に連通し、
   前記第１の羽根を回転させると、前記センサー用ケーシングの内部が、前記モータケース部の外部の圧力より負圧になり、前記前記モータケース部の外部の空気が前記センサー用吸気口を介して前記センサー用ケーシングの内部に吸引される、
   ことを特徴とする装置。

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