JP6249096B2 - 空気清浄機 - Google Patents

Description

本発明は、吸込んだ空気から塵埃を除去し、清浄化した空気を吹出す空気清浄機に関する。

従来、例えば特許文献１には、吸気口の向きを変更可能な空気清浄機が開示されている。より詳しくは、この空気清浄機には室内を走査して人を検知するセンサが搭載されている。そして、空気清浄機の本体正面に配置された吸気口がこのセンサが検知した人の方向を向くように本体が回転される。

日本特開平２−２４５２１２号公報

上述した従来の空気清浄機では、空気清浄機の本体正面に配置された吸気口を人が存在する方向に向けることにより、人の周囲の空気を積極的に吸込んで清浄化するように構成されている。しかしながら、空気清浄機に吸込まれる空気の風速は空気清浄機から吹出される空気の風速よりも遅い。このため、吸気口を人が存在する方向に向ける吸気方向の制御だけでは人の周囲の空気を効率よく吸込むことができないおそれがある。また、上記従来の技術では、空気清浄機から吹出される吹出風の方向を考慮していないため、吹出風が直接人にあたってしまい人に不快感を与えてしまうおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、在室する人に対して不快感を与えることなく、人の周囲の空気を効率的に清浄化することが可能な空気清浄機を提供することを目的としている。

この発明に係る空気清浄機は、室内の空気を吸込む吸込口と当該空気を吹出す吹出口とを有するケーシングと、吸込口からケーシングの内部に空気を吸込み、当該空気を吹出口から吹出す送風手段と、ケーシングの内部を流れる空気を清浄化する清浄化手段と、吹出口から吹出す吹出し空気の風向を可変させる機能を有する風向可変機構と、人の居る方向を検出する人検出手段と、送風手段、及び風向可変機構を制御する制御手段とを備え、風向可変機構は、吹出口を略水平方向に回転させる水平回転機構と、吹出口から吹出す吹出し空気の風向を上下方向に変更可能な可動ルーバと、を備え、制御手段は、人検出手段により室内に居る人が検出されたときに、前記風向の最大風速箇所の風向ベクトルの前後方向成分は人の居る方向を向き、前記風向ベクトルの全方向成分の合計ベクトルは人の居ない方向を向くように、水平回転機構及び可動ルーバを制御して成る風向制御機能を有したものである。

この発明によれば、室内に居る人が検出されたときに、風向の最大風速箇所の風向ベクトルの前後方向成分は人の居る方向を向き、風向の最大風速箇所の風向ベクトルの全方向成分の合計ベクトルは人の居ない方向を向くように制御される。これにより、在室する人に対して不快感を与えることなく、人の周囲の空気を効率的に清浄化することが可能となる。

本発明の実施の形態１による空気清浄機を示す斜視図である。 図１中の空気清浄機を示す縦断面図である。 可動ルーバ及び整流機構の作動状態（ａ），（ｂ）を示す図１中の要部拡大図である。 本発明の実施の形態１による空気清浄機の制御系統を示す構成図である。 赤外線センサの構造を模式的に示す断面図である。 赤外線センサの各受光素子の配置及び配光視野角を示す斜視図である。 赤外線センサを含む外部検出装置の回転動作（ａ），（ｂ），（ｃ）を示す説明図である。

以下、図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。なお、各図中において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化ないし省略する。また、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図７を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１による空気清浄機を示す斜視図である。また、図２は、図１中の空気清浄機を示す縦断面図である。これらの図に示すように、本実施の形態の空気清浄機１は、床面設置型の空気清浄機として構成されている。空気清浄機１は、ケーシング２、台座３、吸込口４、吹出口５、送風手段６、風路７Ａ，７Ｂ、清浄化手段８、可動ルーバ９、ルーバ駆動部１０、開口可変機構１１、開口駆動部１２、整流機構１３、整流駆動部１４、水平回転機構１５等を備えている。

ケーシング２は、例えば略四角形の角筒状に形成され、部屋の床面に設置される台座３により水平方向に回転可能な状態で支持されている。ケーシング２の内部空間のうち、吸込口４から吹出口５に至る空間には、図２に示すように、清浄化手段８、送風手段６及び風路７が上流から下流に向けて順に配置されている。なお、以下の説明では、ケーシング２の側面部のうち、主として室内の空間に面して配置される部分を正面部と表記し、正面部と対向する部分を背面部と表記する。また、ケーシング２の正面部が面した方向を前方と表記し、前方からみたケーシング２の左右両側に対応する方向を左右方向と表記し、更に、場合によっては鉛直方向を上下方向と表記する。空気清浄機１は、例えば部屋の何れかの壁に近い位置で床面上に設置され、ケーシング２の背面部を当該壁面に向けると共にケーシング２の正面部を室内の空間に向けた状態で使用される。

吸込口４は、室内の空気をケーシング２の内部に吸込むための開口部であり、例えばケーシング２の正面部に設けられている。吹出口５は、ケーシング２の内部に吸込まれた空気を外部に吹出すための開口部であり、例えばケーシング２の上面部に開口した２個の吹出口５Ａ，５Ｂにより構成されている。２個の吹出口５Ａ，５Ｂは、ケーシング２の左右方向に沿って互いに並行に延びている。なお、以下の説明では、吹出口５Ａ，５Ｂを特に区別しないときには、これらを単に「吹出口５」と表記する場合がある。また、吹出口５から吹出す空気は「吹出し空気」と表記する場合がある。なお、図２には吹出し空気の最大風速箇所の風向ベクトル５０を示している。風向ベクトル５０は鉛直方向ベクトル５０ａと前後方向ベクトル５０ｂ、図示はしていないが左右方向ベクトル５０ｃの合成から成る。なお、図２の場合は吹出口５Ａ、５Ｂの吹出し空気が合成されているため、風向ベクトル５０は一か所として示しているが、吹出口５Ａ、５Ｂそれぞれにおいて風向ベクトル５０が存在する。また、本発明では、吸込口４を、ケーシング２の背面部、側面部、下面部等に配置してもよいし、吹出口５を、ケーシング２の正面部、側面部等に配置してもよい。さらに、ケーシング２には、１個のみの吹出口５を配置したり、３個以上の吹出口５を配置してもよい。即ち、吹出口５の位置又は個数は実施の形態１に限定されるものではない。

送風手段６は、吸込口４からケーシング２の内部に空気を吸込んで当該空気を吹出口５から吹出すもので、装置の本体部分であるファン６Ａと、ファン６Ａを回転させる電動式のモータ６Ｂとを備えている。ファン６Ａの回転数は、制御手段２３により制御されるもので、当該回転数に応じて吹出し空気の風量が変更される。ケーシング２の内部には、図２に示すように、例えば２個の送風手段６が前後方向に位置をずらした状態で、上下方向に並べて配置されている。

また、ケーシング２の内部には、送風手段６と吹出口５とを接続し、送風手段６から吹出された空気を吹出口５に案内する風路７が設けられている。風路７は、ケーシング２の内部に設けられた隔壁２Ａにより、正面側の風路７Ａと背面側の風路７Ｂとに分割されている。２つの風路７Ａ，７Ｂは、ケーシング２の内部で上下方向に伸長し、例えば水平断面で見ると、前後方向に並列に配置されている。

風路７Ａ，７Ｂの下部側は、それぞれ異なる送風手段６に接続され、風路７Ａ，７Ｂの上部側は、それぞれ吹出口５Ａ，５Ｂに接続されている。即ち、空気清浄機１は、一方の送風手段６から風路７Ａを介して吹出口５Ａに到達する第１の送風系統と、他方の送風手段６から風路７Ｂを介して吹出口５Ｂに到達する第２の送風系統とを備えており、これらの送風系統では、風量、風向及び風速を別々に制御することができる。

このように、実施の形態１では、ケーシング２の内部に隔壁２Ａを配置し、２個の風路７Ａ，７Ｂを前後方向に並列に形成している。また、２個の送風手段６のうち、少なくとも図２中の上側に位置する一方の送風手段６は、ファン６Ａの内部にモータ６Ｂの一部が埋込まれたモータ内蔵型の送風手段により構成されている。これにより、ケーシング２の内部に２つの送風系統を効率よく形成しながら、空気清浄機１の設置面積を小型化することができ、小型で高性能な空気清浄機１を実現することができる。

清浄化手段８は、ケーシング２の内部を通過する空気を清浄化するもので、例えば吸込口４と送風手段６との間に設けられている。ここで、「清浄化」とは、例えば空気中に浮遊する塵埃、煙、花粉、ウイルス、カビ、菌、アレルゲン、臭気分子等からなる汚染物質を除去することを意味するもので、具体的には、これらの汚染物質を捕集、不活性化、吸着又は分解する動作を意味している。本実施の形態の清浄化手段８は、このような清浄化が可能な装置として、例えば空気中の塵埃等を捕集する集塵フィルタ、臭気成分を吸着する脱臭フィルタ、電極に高電圧を印加することで汚染物質を除去及び分解する電圧印加デバイス等により構成されるか、またはこれらの組み合わせにより構成されている。なお、図４では電圧印加デバイスを想定し、清浄化手段８が制御手段２３に電気的に接続され、制御されるように示している。しかしながら、清浄化手段８は脱臭フィルタや集塵フィルタ等、電気的に制御が出来ない部材で構成される場合の方が一般的であり、清浄化手段８と制御手段２３は必ずしも電気的に接続されるものでは無く、清浄化手段８は制御手段２３によって制御されるとは限らない。本記載は清浄化手段８が電気的な制御によるものに限定するものでは無く、制御手段２３によって制御される事に限定するものでも無い。基本的には空気を汚染する何らかの物質を捕集、不活化、分解等の手段で浄化する機能があれば清浄化手段８の範疇に入るものとする。

空気の流れ方向において清浄化手段８の上流側には、ケーシング２の内部に吸込んだ汚染物質の量を検知する汚れ検出装置２０が設けられている。汚れ検出装置２０は、例えば埃センサ、ガスセンサ、風速センサ等により構成されるか、または、これらのセンサを組合わせた複合型センサにより構成されている。汚れ検出装置２０によれば、空気清浄機１により特定の方向に空気を吹出し、この方向から還流してくる空気中の汚染物質の量を検出することにより、特定の方向における空気の汚れ度合を検出することができる。なお、汚れ検出装置２０は、本実施の形態において、汚れ度合の指標となる情報を検出する汚れ度合情報検出手段の具体例を構成している。

図３は、可動ルーバ及び整流機構の作動状態（ａ），（ｂ）を示す図１中の要部拡大図である。可動ルーバ９は、図２及び図３に示すように、吹出し空気の風向を上下方向に揺動させるもので、ケーシング２の吹出口５Ａ，５Ｂに１個ずつ設けられている。詳しく述べると、可動ルーバ９は、例えばケーシング２の左右方向に延在する細長い平板等により形成されている。そして、可動ルーバ９の基端側は、吹出口５Ａ，５Ｂにそれぞれ設けられたルーバ駆動部１０を介して個々の吹出口５Ａ，５Ｂに取付けられ、可動ルーバ９の先端側は、ルーバ駆動部１０により上下方向に揺動可能となっている。また、２個の可動ルーバ９は、吹出口５Ａ，５Ｂから吹出す空気の風向をそれぞれ個別に変更可能に構成されている。なお、本実施の形態では、２個の可動ルーバ９を備える場合を例示したが、本発明は、吹出口５の個数に応じて１個のみまたは３個以上の可動ルーバ９を備える構成としてもよい。

可動ルーバ９は、上下方向に揺動することにより、当該揺動角に応じて吹出し空気の風向を前方と上方との間で上下方向にスイングさせる。風向の仰角は、可動ルーバ９の仰角とほぼ等しい角度に変更される。なお、本明細書において、「仰角」とは、床面と平行な水平方向を基準として、上方に傾斜した角度を意味している。即ち、仰角＝０°は水平方向を表し、仰角＝９０°は鉛直方向の真上を表している。

ルーバ駆動部１０は、可動ルーバ９を揺動可能に支持する支軸と、この支軸を回転させるアクチュエータ（図示せず）とを備えている。可動ルーバ９及びルーバ駆動部１０は、吹出し空気の風向を上下方向に変更することが可能な風向可変機構の具体例を構成している。開口可変機構１１は、図２に示すように、例えば片方の可動ルーバ９と前後方向で対向する位置に設けられ、当該可動ルーバ９と協働して吹出口５Ａの開口面積を変更するものである。なお、図１及び図３では、後述の整流機構１３を明示するために、開口可変機構１１の図示を省略している。また、図２では、一方の吹出口５Ａのみに開口可変機構１１を配置する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、他方の吹出口５Ｂのみ、または両方の吹出口５Ａ，５Ｂに開口可変機構１１を配置する構成としてもよい。

開口可変機構１１は、例えばケーシング２の左右方向に延在する細長い平板等により形成されている。開口可変機構１１の基端部は、ルーバ駆動部１０とほぼ同様の構成を有する開口駆動部１２を介して吹出口５Ａに取付けられている。開口可変機構１１の先端部は、開口駆動部１２により前後方向に揺動され、可動ルーバ９に対して近接及び離間するように変位する。これにより、開口可変機構１１は、吹出口５Ａの開口面積を増減させ、当該開口面積に応じて吹出し空気の風速を変更することができる。即ち、開口可変機構１１及び開口駆動部１２は、吹出し空気の風速を変更することが可能な送風変更手段の具体例を構成している。なお、開口可変機構１１は、吹出口５ではなく風路７Ａ，７Ｂの一方または両方に配置し、風路７の開口面積（つまり流路面積）を変更する機構としてもよい。

整流機構１３は、可動ルーバ９により設定された風向の仰角を保持した状態で、当該風向を左右方向に調整するものである。整流機構１３は、図２及び図３に示すように、例えば略三角形状（又は扇形状）のフィンにより形成され、各可動ルーバ９の受風面側から突出すると共に、左右方向に間隔をもって複数個配置されている。そして、個々の整流機構１３は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、左右方向に揺動し、当該揺動角に応じて吹出し空気の風向を左右方向に変化させる。

また、整流機構１３の揺動動作は、例えば可動ルーバ９に設けられた整流駆動部１４（図４にのみ図示）により実行される。すなわち、整流機構１３及び整流駆動部１４は、吹出し空気の風向を左右方向に変更することが可能な風向可変機構の具体例を構成している。なお、本発明では、必ずしも整流機構１３を設ける必要はない。また、整流機構１３は、例えば可動ルーバ９の左右両端側にのみ１個ずつ配置する構成としてもよい。

水平回転機構１５は、図１及び図２に示すように、ケーシング２と台座３との間に設けられ、ケーシング２を台座３上で少なくとも左右方向に回転させるものである。吹出口５の向きは、ケーシング２と共に水平方向に変化するので、水平回転機構１５は、吹出し空気の風向を左右方向に変更することが可能な風向可変機構の具体例を構成している。また、同様に、吸込口４の向きについても、ケーシング２と共に水平方向に変化するので、水平回転機構１５は、吸込口４を水平方向に回転させる吸込口水平回転機構の具体例を構成している。なお、前述するように、本実施の形態１は、ファンを二つ上下方向に並べる構造とすることで、ファン一つで駆動する同風量の装置よりも正方形や円形に成型しやすくし、設置面積を小型化している。特に、正方形や円形は水平方向に回転動作する際に必要な設置面積をも小型化する事が可能であり、水平回転機構１５を稼働させる上で最適な形状となっている。これにより、水平回転機構１５を有していても、家具等の間に設置し易く、部屋の状況に応じて使用者が自由に配置換えを出来、汎用性がある構成を実現している。

また、ケーシング２の正面上部側には人検出装置２１が設けられている。人検出装置２１は、室内に存在する人を検出する人検出手段として機能するものである。人検出装置２１は、赤外線を利用して人を検出する人検出センサとしての赤外線センサ４０と、当該赤外線センサ４０の向きをケーシング２に対して水平方向（つまり左右方向の両側）に回転駆動させるセンサ水平回転機構としてのセンサ稼動部４４とを備えている。なお、人検出装置２１の詳細については後述する。

（制御系統）
次に、図４等を参照して、空気清浄機１の制御系統について説明する。図４は、本発明の実施の形態１による空気清浄機の制御系統を示す構成図である。空気清浄機１は、赤外線センサ４０及び汚れ検出装置２０を含むセンサ系統と、空気清浄機１を操作するための操作部２２と、空気清浄機１の運転状態を制御する制御手段２３とを備えている。

一方、操作部２２は、空気清浄機１のユーザが各種の設定及び運転の切換を行うときに操作するもので、空気清浄機１を起動及び停止するための電源スイッチと、空気清浄機１の運転状態等を表示する表示部とを備えている。また、操作部２２は、制御手段２３に対して双方向の通信が可能な状態で接続されている。

制御手段２３は、空気清浄機１の運転状態を制御するもので、図示しない演算処理装置、入出力ポート及び記憶回路等を備えている。制御手段２３の入力側には、図４に示すように、赤外線センサ４０及び汚れ検出装置２０を含むセンサ系統が接続されている。制御手段２３の出力側には、送風手段６、清浄化手段８、ルーバ駆動部１０、開口駆動部１２、整流駆動部１４、水平回転機構１５、センサ稼動部４４等を含むアクチュエータが接続されている。そして、制御手段２３は、センサ系統の出力に基いてアクチュエータを制御することにより、空気清浄機１を作動させる。

次に、空気清浄機１の基本的な動作について説明する。空気清浄機１の作動時には、まず、制御手段２３により送風手段６及び清浄化手段８が駆動される。これにより、ケーシング２の吸込口４から内部に空気が吸込まれ、この空気は、清浄化手段８により清浄化される。そして、清浄化された空気は、各送風手段６及び風路７Ａ，７Ｂを経由して吹出口５Ａ，５Ｂに到達し、吹出口５Ａ，５Ｂから外部に送風される。このとき、本実施の形態の空気清浄機１の制御手段２３は、人検出装置２１を用いて室内に居る人の方向及び当該人の高さを検出する人検出制御、及び検出された人の頭上のエリアに吹出風が送風されるように可動ルーバ９、開口可変機構１１、整流機構１３、水平回転機構１５等を駆動する風向制御を行う。以下、人検出装置２１の構成、人検出制御、及び風向制御について順に説明する。

（人検出装置の構成）
次に、図５から図７を参照して、人検出装置２１の構成について説明する。図５は、赤外線センサの構造を模式的に示す断面図である。図６は、赤外線センサを構成する受光素子の配置及び各受光素子の検出範囲を示す斜視図である。図７は、センサ稼動部による赤外線センサの回転動作（ａ），（ｂ），（ｃ）を示す説明図である。上述したように、人検出装置２１は、赤外線センサ４０とセンサ稼動部４４とを備えている。赤外線センサ４０は、検出対象物から発生する赤外線を検出するもので、図５に示すように、複数の受光素子４１ａ〜４１ｈにより構成された多素子受光ユニット４１と、集光レンズ４２とを備えている。なお、図５では、多素子受光ユニット４１を８個の受光素子４１ａ〜４１ｈにより構成する場合を例示した。しかし、本発明において、受光素子の個数は８個に限定されるものではなく、多素子受光ユニット４１は、７個以下または９個以上となる任意の個数の受光素子により構成してもよい。

各受光素子４１ａ〜４１ｈは、赤外線の受光及び人の検出をそれぞれ個別に実行可能な検出素子であり、例えば上下方向に直線状に並べて配置されている。これにより、赤外線センサ４０は、室内の温度を互いに高さが異なる８個のエリアに区分して検出する機能を備えている。集光レンズ４２は、多素子受光ユニット４１に対して赤外線を効率よく集光するもので、例えば凸レンズにより構成されている。集光レンズ４２は、多素子受光ユニット４１のＺ方向上部に配置してもよい。赤外線センサ４０は、個々の受光素子４１ａ〜４１ｈにより検出対象物の温度を検出し、例えば室内の熱画像データに対応する信号を出力する。

図６は、赤外線センサの各受光素子の配置及び配光視野角を示す斜視図である。この図に示すように、各受光素子４１ａ〜４１ｈの配光視野角４３ａ〜４３ｈは、互いに大きさが等しい四角形状のエリアとして設定されている。また、１個の受光素子４１ａ（４１ｂ〜４１ｈでもよい）の配光視野角４３ａ（４３ｂ〜４３ｈ）は、例えば上下方向における縦配光視野角が７°に設定され、左右方向の横配光視野角が８°に設定されている。

配光視野角４３ａ〜４３ｈを合わせた全体の配光視野角４３は、上下方向に細長いエリアとして設定され、配光視野角４３の上限である視野角上限４３ｍａｘと、配光視野角４３の下限である視野角下限４３ｍｉｎとを有している。なお、本発明では、配光視野角４３ａ〜４３ｈを必ずしも同じ形状、同じ大きさにする必要はなく、縦配光視野角及び横配光視野角の具体的な値についても、上記例示に限定されるものではない。

センサ稼動部４４は、赤外線センサ４０の向きをケーシング２に対して水平方向に回転可能に構成されている。センサ稼動部４４は、例えば、赤外線センサ４０の回転駆動角度を正確に調整可能なステッピングモータが用いられ、上述した水平回転機構１５の動作とは独立して制御可能に構成される。図７は、センサ稼動部による赤外線センサの回転動作を示す説明図であり、（ａ）は右端部へ回転駆動された場合を、（ｂ）は中央部に回転駆動された場合を、そして（ｃ）は左端部へ回転駆動された場合をそれぞれ示している。この図に示すように、人検出装置２１は、まず、センサ稼動部４４により赤外線センサ４０の向き（検出方向）を左右方向に回転駆動する。より具体的に述べると、赤外線センサ４０の向きは、図７中（ａ）に示す右端部から（ｂ）に示す中央部を経由して（ｃ）に示す左端部まで回転駆動される。そして、（ｃ）に示す左端部に到達すると、回転方向を反転して（ｃ）に示す左端部から（ｂ）に示す中央部を経由して（ａ）に示す右端部に戻される。人検出装置２１はこのような動作を繰り返し行うことにより、室内の温度検出対象範囲を左右方向に走査して温度を順に検出する。

（人検出制御）
次に、制御手段２３により実行される人検出制御について説明する。制御手段２３は、人検出装置２１を用いて室内の壁又は床の熱画像データを取得し、当該熱画像データに基づいて室内に在室する人の検出を行う。より詳しくは、先ず、制御手段２３は、センサ稼動部４４を予め定められた可動角度（ここでは１．６°とする）左右方向に可動させる。これにより、赤外線センサ４０は１．６°回転駆動される。次に、赤外線センサ４０を予め定められた待機時間（例えば０．１〜０．２秒）停止させる。そして、この間に赤外線センサ４０の８個の受光素子４１ａ〜４１ｈによって熱画像データがそれぞれ検出され、制御手段２３に取り込まれる。待機時間の経過後、制御手段２３は、再びセンサ稼動部４４を可動角度（１．６°）左右方向に可動させる。そして、上記同様の動作によって熱画像データが制御手段２３に取り込まれる。このような処理が可動角度１．６°毎に９４箇所において行われる。この場合、赤外線センサ４０の左右方向の可動範囲（すなわち左右方向に回転駆動する角度範囲）は、約１５０．４°となる。

このような人検出装置２１の構成によれば、赤外線センサ４０の左右方向の可動範囲において、熱画像データを時間毎に比較することにより、室内空間内に現れた人の方向及び高さを検出することができる。また、本実施の形態の人検出装置２１によれば、赤外線センサ４０の８個の受光素子４１ａ〜４１ｈによって各配光視野角４３ａ〜４３ｈのエリアの熱画像データがそれぞれ取り込まれるので、何れの配光視野角のエリアに人の存在が検出されたかによって人体の高さについても高精度に検出することが可能となる。更に、制御手段２３は、センサ稼動部４４を水平回転機構１５の動作とは独立して制御するので、後述する風向制御に影響を与えることなく赤外線センサ４０の左右方向の向きを回転駆動させることができる。

なお、人検出装置２１は、必ずしも赤外線センサ４０により構成する必要はなく、室内に居る人の方向及びその高さを検出可能なセンサであれば、汚れセンサ、動体センサ、距離センサ、湿度センサ、又は照度センサ等、またはこれらのセンサと赤外線センサ４０とを組み合わせることにより構成してもよい。

ここで、汚れセンサ（埃センサ）は、半導体素子、光学素子等により構成され、空気中の塵埃、煙、花粉等の濃度を検出する。距離センサは、例えば超音波センサ、光センサ、画像認識センサ等の非接触式センサにより構成され、音波または電磁波を利用して、空気清浄機１と検出対象物との距離を検出する。検出対象物には、室内における壁、天井、家具、人、動物等が含まれる。照度センサは、照度の変化に基づいて、室内における人及び動物の有無、動き等を検出する。また、湿度センサの出力は、上記各センサの感度を湿度に応じて補正するときに用いられる。なお、上記各センサの組合わせは一例に過ぎず、本発明は、上記各センサの組合わせによる人検出手段に限定されるものではない。

（風向制御）
次に、制御手段２３により実行される風向制御について説明する。制御手段２３は、人検出装置２１の赤外線センサ４０により取得された熱画像データに基づいて、室内に人が存在すると判断した場合に、風向制御を実行する。風向制御では、先ず、空気清浄機１の正面部を人の方向に向けるために必要な水平方向の回転角度θ１を算出する。次に、制御手段２３は、水平回転機構１５によりケーシング２を回転角度θ１だけ回転させる。これにより、吹出口５は、水平方向において人がいる方向に向いた状態となる。また、風向ベクトル５０の少なくとも前後方向ベクトル５０ｂは人の方向を向いた状態となる。

次の処理では、上下方向における可動ルーバ９の仰角θ２、即ち、風向の仰角θ２を、風向が人の高さよりも上方の送風エリアに向くように設定する。ここでは、例えば、受光素子４１ａ〜４１ｈのうち受光素子４１ｆ〜４１ｈにおいて人を検知した場合、受光素子４１ａ〜４１ｅの部分を送風エリアとする。そして、この送風エリアに対して送風可能な可動ルーバ９の仰角θ２を算出し、可動ルーバ９を駆動する。これにより、室内に在室する人の頭上に吹出風が送風される。即ち、風向ベクトル５０の鉛直方向ベクトル５０ａは人に向かないように設定され、各ベクトル成分５０ａ、５０ｂ、５０ｃの合計である風向ベクトル５０は人の方向を向かないようになる。なお、ここでは鉛直方向ベクトル５０ａを動かして、前後方向ベクトル５０ｂを人の方向に向かせつつ合計の風向ベクトル５０を人に向かせないようにしているが、左右方向ベクトル５０ｃを変更しても良いし、５０ａ、５０ｃの両方を変更しても良い。即ち、前後方向ベクトル５０ｂは人の方向を向きつつも、風向ベクトル５０は人の方向を向いていない事が重要である。

可動ルーバ９の仰角θ２は、各受光素子４１ａ〜４１ｈのうち、人体を検知した受光素子の数である人体検知素子数Ｎと、風量Ｑ及び風速Ｖで送風した際の気流の広がり角度Δθ２のうち、下側の広がり角度Δθ２₋（Ｑ，Ｖ）と、視野角下限４３ｍｉｎを水平から下方向へ傾斜させた傾斜角θ３を用いて、次式（１）により決定することができる。
θ２≧７×Ｎ−θ３＋Δθ２₋（Ｑ，Ｖ） ・・・（１）

なお、上記風向制御において、可動ルーバ９の仰角θ２は上式（１）の右辺の値（固定値）としてもよいし、また、上式（１）の右辺の値以上となる範囲で変動させて、可動ルーバ９を送風エリア内において揺動させることとしてもよい。

また、上記風向制御により人の上方の送風エリアに送風が行われている間、制御手段２３は、汚れ検出装置２０を用いて、吸込口４から吸い込まれる空気の汚れ度合を常に検出している。そして、制御手段２３は、検出された汚れ度合が閾値以下となったか否かを判定する。ここで、閾値は、空気が清浄されたことを示す汚れ度合の閾値として予め設定された値が用いられる。その結果、検出された汚れ度合が閾値以下となったと判定された場合には、現在の風向のエリアの空気は十分に清浄化されたと判断できるので、当該風向に対する風向制御を終了する。次に、制御手段２３は、上記人検出制御によって現在送風が向けられている人とは異なる人が室内に在室しているか否かを判定する。その結果、室内に前回と異なる条件の人が居ると判定された場合には、次に、当該異なる条件の人を対象とした風向制御を実行する。これにより、室内に居る人の方向に対して順次送風を行うことができる。

一方、室内に異なる人が在室していないと判定された場合には、送風を継続しつつ水平回転機構１５を駆動させて吹出し空気の風向を変更し、汚れ検出装置２０によって閾値よりも大きな汚れ度合が検出される風向があるか否かを確認する。その結果、汚れ度合が閾値よりも大きな値となる風向が存在する場合には、当該風向に向けて重点的に吹出し空気の送風を行う第二風向制御を行う。一方、汚れ度合が閾値よりも大きな値となる風向が存在しない場合には、空気清浄機１の水平回転機構１５を初期位置に戻して風量を下げた運転を行う。このような制御を行うことにより、室内に人が居ない場合であっても汚れ度合が大きいエリアの空気を重点的に清浄化することができる。

ところで、上述した風向き制御では、人検出制御によって検出された在室している人の方向及び人の高さに基づいて、風向を調整することとしているが、在室している人が室内を移動することも想定される。そこで、人検出制御は常に動作させて在室している人の動きを常に監視し、在室している人が移動した場合にはそれを受けて風向制御の送風エリアも変更することが望ましい。また、在室している人数が途中で増えた場合には、それぞれの人の方向に送風した場合の汚れ度合を汚れ検出装置２０を用いて検出し、検出された汚れ度合が大きい方の人の方向から順に優先的に送風を行うことが望ましい。なお、複数の人が近傍に固まっている場合はそこを人エリアとして認識し、人と人との間を狙って送風する事で、人エリア全体を一括して空清する方が良い場合も有る。即ち予め送風する風で清浄化可能な範囲を測定しておき、人と人との距離感に応じた送風条件を定める事で、水平回転する動作回数を減らし、無駄を減らした効率の良い空気清浄が出来る。これにより、在室している人が移動した場合、または在室している人数が増えた場合であっても、在室する人に対して不快感を与えることなく、人の周囲の空気を効率的に清浄化することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態の空気清浄機によれば、吹出口５から吹出される清浄空気を直接人に当てずに且つ人の方向に送風させることができる。この際、吹出風は高速であるため、人の居るエリアから空気清浄機１の吸込口４への誘引気流が発生する。また、吹出風は清浄された空気であるため、周囲との濃度勾配による気流も発生する。これにより、人に与える吹かれ感を抑制しつつ、人の居るエリアの埃を吸込口４へ有効に誘引して人の周囲を優先的に浄化することができる。

また、本実施の形態の空気清浄機によれば、風向制御において、水平回転機構１５によって左右方向の風向を調整し、可動ルーバ９によって上下方向の風向を調整することとしている。これにより、風向制御を高精度に行うことができるので、在室している人に対して常に同じ効果を安定して提供することが可能となる。

尚、風向制御では、整流機構１３により風向を左右方向に調整することもできる。但し、整流機構１３による風向の調整は人の真上へ精度よく送風することが難しく左右方向にズレが生じ易い。また、整流機構１３による風向の調整は、特に左右端へ送風する際の圧力損失が大きいという特徴もある。しかしながら、整流機構１３は水平回転機構１５よりも制御応答性が優れている。このため、左右方向の風向制御においては、これらの機構の互いの利点を勘案しつつ適宜各機構の動作を組み合わせて実行すればよい。

また、本実施の形態の空気清浄機によれば、整流機構１３を左右別の方向へ向けることで室内の左右方向に広がった気流を発生させることができる。これにより、複数人の人が在室し、人のいるエリアが広い場合にもその頭上への送風を広く網羅することができる。

また、本実施の形態の空気清浄機によれば、人検出装置２１による人検出制御が風向制御とは個別に動作するように構成されている。このため、風向を変化させずに広い範囲で人を検知することができる。また、風向制御の実行中に常に人を見張ることができるので、人の動作に対して柔軟に対応することができる。

なお、人検出装置２１による人検出制御では、センサ稼動部４４による赤外線センサ４０の回転駆動に水平回転機構１５によるケーシング２の回転駆動を組み合わせることとしてもよい。このような動作によれば、二軸にて赤外線センサ４０を可動させることができるので、同一箇所の画像を異なる方向から得ることができる。これにより、在室している人の方向及びその高さ情報だけでなく位置情報も取得することができるので、風向制御の更なる精度向上が期待できる。

また、本実施の形態の空気清浄機では、吸込口４がケーシング２の正面に配置されているため、水平回転機構１５によって吸込口４を人の方向に向けつつ風向を人の方向に調整することができる。これにより、人を中心とした気流、すなわち吹出口５から吹き出されて人の頭上を通過し、壁伝いに背面を通過し、足元をすり抜けて吸込口４へ吸い込まれる気流の形成が容易となるので、人の周囲の埃を効率よく誘引することが可能となる。

なお、本実施の形態の空気清浄機では、吸込口４がケーシング２の正面に配置されているが、吸込口４がケーシング２の正面に配置されていない態様も想定される。そこで、このような態様の場合には、水平回転機構１５の動作に整流機構１３の動作を組み合わせて風向制御を実行することができる。より詳しくは、水平回転機構１５によって吸込口４を人の居る方向に向け、更に整流機構１３によって風向を左右方向において人の居る方向へ向けるように制御すればよい。これにより、吸込口４がケーシング２の正面に配置されていない場合であっても、人を中心とした気流を有効に発生させることができる。

また、本実施の形態の空気清浄機では、汚れ検出装置２０によって吸込み空気の汚れ度合を検出可能に構成されている。在室している人の周囲を浄化しても、汚れの発生源が別にある場合には室内が清浄化されたとはいえない。また、人が動くときに、動いた先が浄化されて居なければ快適性を保持することはできない。汚れ検出装置２０と人検出装置２１との連動はこれらの課題を解決する方法で、この動作により人が動いた先でも快適を保持することが可能となる。即ち、先ずは人を検知して人の周囲を浄化する事が必要だが、人の周囲の清浄度が所定の状態よりも改善された場合は、人が居ない方向へも向いて、汚れ検出装置２０の値に応じ人以外の空間全体を浄化するように制御されて成る事が望ましい。

ところで、人検出装置２１では、例えば人が椅子等に座っている場合に、足元を検知することができないことが想定される。また、人検出装置２１では、例えば家具に体が隠れてしまう場合には、誤って人が居ないと判断してしまうことが想定される。このような人検出装置２１による誤検出があると、意図する風向制御が行われずに空気清浄動作を効率よく行うことができないおそれがある。そこで、本実施の形態１の空気清浄機では、家の間取り又は障害物に関する室内情報を入力する手段を備える構成としてもよい。より詳しくは、例えば室内の家具、窓又は扉の位置、又は部屋の広さ等の室内情報を入力しておく室内情報取得手段を備え、この入力された情報を用いて風向制御における風向を補正することとしてもよい。

なお、上述した室内情報取得手段は、データを直接入力する形態に限らず、例えば、人検出装置２１に超音波センサ等を合わせて持たせることとし、間取り情報をセンシングする構成でもよい。また、公知の通信手段によって、スマートフォン又はパソコン等の外部機器と連動可能な構成とし、これらの外部機器から通信によって間取り情報を取得する形態でもよい。また、通信手段には、他の製品からのセンシング情報又は動作情報、位置情報を受信可能な機能を持たせることが望ましい。これにより、例えばエアコンにて高い位置から得た人情報を取得し、家具に隠れた人を見つけるような動作が可能となる。また、冷蔵庫、掃除機、電子レンジ、又はＴＶ等の動作情報又は位置情報を取得し、人以外の熱源を予め把握しておくことで、誤検知を防止することも可能となる。

１ 空気清浄機、２ ケーシング、２Ａ 隔壁、３ 台座、４ 吸込口、５、５Ａ、５Ｂ 吹出口、６ 送風手段、６Ａ ファン、６Ｂ モータ、７，７Ａ，７Ｂ 風路、８ 清浄化手段、９ 可動ルーバ（風向可変機構）、１０ ルーバ駆動部（風向可変機構）、１１ 開口可変機構、１２ 開口駆動部、１３ 整流機構（風向可変機構）、１４ 整流駆動部（風向可変機構）、１５ 水平回転機構（風向可変機構）、２０ 汚れ検出装置（汚れ度合情報検出手段）、２１ 人検出装置（人検出手段）、２２ 操作部、２３ 制御手段、４０ 赤外線センサ、４１ 多素子受光ユニット、４１ａ〜４１ｈ 受光素子（検出素子）、４２ 集光レンズ、４３，４３ａ〜４３ｈ 配向視野角、４４ センサ稼動部（センサ動作機構）、５０ 風向ベクトル、５０ａ 鉛直方向ベクトル、５０ｂ 前後方向ベクトル、５０ｃ 左右方向ベクトル

Claims (11)

1. 室内の空気を吸込む吸込口と当該空気を吹出す吹出口とを有するケーシングと、
   前記吸込口から前記ケーシングの内部に空気を吸込み、当該空気を前記吹出口から吹出す送風手段と、
   前記ケーシングの内部を流れる空気を清浄化する清浄化手段と、
   前記吹出口から吹出す吹出し空気の風向を可変させる機能を有する風向可変機構と、
   人の居る方向を検出する人検出手段と、
   前記送風手段、及び前記風向可変機構を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記風向可変機構は、
   前記吹出口を略水平方向に回転させる水平回転機構と、
   前記吹出口から吹出す吹出し空気の風向を上下方向に変更可能な可動ルーバと、を備え、
   前記制御手段は、前記人検出手段により室内に居る人が検出されたときに、前記風向の最大風速箇所の風向ベクトルの前後方向成分は人の居る方向を向き、前記風向の最大風速箇所の風向ベクトルの全方向成分の合計ベクトルは人の居ない方向を向くように、前記水平回転機構及び前記可動ルーバを制御して成る風向制御機能を有した空気清浄機。
2. 前記人検出手段は人の居る方向と合わせ、人の高さを検知する機能を有し、前記制御手段は、吹出し空気を前記風向可変機構によって、前記人検出手段が検知した人の高さよりも上方に向かって吹くように制御して成る請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記人検出手段は、
   人の居る方向及び当該人の高さを検出する人検出センサと、
   前記人検出センサの向きを変更するセンサ動作機構と、を備え、
   前記制御手段は、前記センサ動作機構を前記風向可変機構と独立して制御する請求項１又は請求項２に記載の空気清浄機。
4. 前記人検出手段は、それぞれ個別に人を検出可能な検出素子であって上下方向に並べて配置された複数の検出素子を備えて成るとともに前記センサ動作機構は水平回転動作を行う請求項３に記載の空気清浄機。
5. 前記水平回転機構は前記吹出口と共に前記吸込口も水平方向に回転させる機能を更に備え、
   前記制御手段は、前記人検出手段により室内に居る人が検出されたときに、前記吸込口を水平方向において前記人が居る方向に向けるように前記水平回転機構を制御して成る請求項１又は請求項２に記載の空気清浄機。
6. 前記吸込口から吸込まれる空気の汚れ度合の指標となる情報を検出する汚れ度合情報検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記風向制御機能の実行中に前記汚れ度合が閾値以下となった場合に前記風向制御機能を終了する構成とした請求項５に記載の空気清浄機。
7. 前記制御手段は、前記風向制御機能が終了された後、前記人検出手段により前回と異なる条件の人の居る方向及び当該人の高さが検出されたときに、検出された前記人の居る方向及び当該人の高さに基づいて前記風向制御機能を実行する構成とした請求項６に記載の空気清浄機。
8. 前記制御手段は、前記風向制御機能が終了された後、前記吸込口の方向を水平方向に回転させて前記汚れ度合を検出し、閾値よりも大きい汚れ度合が検出されたときに、前記風向を水平方向において前記吸込口の方向に向けて風向を制御する構成とした請求項６に記載の空気清浄機。
9. 室内の間取り又は障害物に関する室内情報を取得する室内情報取得手段を備え、
   前記制御手段は、前記室内情報に基づいて前記送風手段及び前記風向可変機構を制御する請求項１から請求項８の何れか１項に記載の空気清浄機。
10. 前記室内情報取得手段は、室内に設置されている外部機器から前記室内情報を取得するよう構成されて成る請求項９に記載の空気清浄機。
11. 前記ケーシングは、床面に設置されるように構造されている請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の空気清浄機。

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