JP6437195B2 - 空気清浄システムおよび制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気清浄システムおよび制御装置に関し、特に、複数の運転強度で運転される空気清浄ユニットを含む空気清浄システム、および、このような空気清浄ユニットを制御する制御装置に関する。

空気清浄システムまたは装置は、一般的に、空気中の汚染質を検知する汚れセンサと、空気清浄機能を果たす空気清浄ユニットとを備えている。空気清浄ユニットは、汚れセンサによる検知結果に基づいて、運転強度が変えられる。

空気清浄ユニットによる清浄効率を高めるために、人体センサを利用した技術も存在する。特開２００９−２６０１号公報（特許文献１）には、空気清浄ユニットを備えた空気調和機において、パトロール運転中に人体センサによって人を検知した場合に、室内ファンを空調運転時よりも低い速度で運転することで、汚れセンサの検知速度を増大させることが開示されている。

特開２００９−２６０１号公報

一般的に、汚れセンサは、空気清浄ユニットを含む本体部と一体に設けられるか、あるいは、リモートコントローラに内蔵されている。汚れセンサは、その近傍の空気の汚染質の濃度が上昇すると反応する。しかし、汚染質の発生位置は必ずしも汚れセンサの近傍とは限らない。汚染質が汚れセンサの遠方で発生すると、汚れの検出が遅れる。このような場合、空気の清浄効率が低下する。

特許文献１の空気清浄ユニットは、人が検知された場合に、汚れた空気を汚れセンサまで迅速に循環させるべく、室内に弱い循環気流を送るように制御されている。しかし、室内に弱い循環気流を送ったとしても、室内の家具等が障壁となって、汚れた空気が汚れセンサまですぐに到達しない恐れがある。

また、一方で、複数の運転強度で運転される空気清浄ユニットにおいて、たとえば人が検知された段階で強運転して清浄効率を上げることも考えられるが、そうすると、運転騒音が問題となる場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、空気の清浄効率を向上させることのできる空気清浄システムおよび制御装置を提供することである。

また、騒音を考慮しつつ、空気の清浄効率を向上させることのできる空気清浄システムおよび制御装置を提供することも、本発明の他の目的とする。

この発明のある局面に従う空気清浄システムは、部屋内の空気を清浄するために、選択的に、第１の運転強度、および第１の運転強度よりも高い第２の運転強度で運転される空気清浄ユニットと、空気中の汚染質を検知するための汚れセンサと、人体を検知するための人体センサとを備える。空気清浄システムは、人体センサによる検知結果に基づいて、部屋に人が入室したか否かを判定する判定手段と、判定手段によって部屋に人が入室したと判定された場合に、空気清浄ユニットの運転状態を第１の運転強度から第２の運転強度に変更し、一定時間、第２の運転強度で空気清浄ユニットを運転する運転制御手段とをさらに備える。

好ましくは、運転制御手段は、一定時間経過した後においては、汚れセンサによる検知結果に基づいて、第１の運転強度および第２の運転強度のいずれかで空気清浄ユニットを運転する。

あるいは、空気清浄ユニットは、第２の運転強度よりもさらに高い第３の運転強度でも運転され、運転制御手段は、一定時間経過した後においては、汚れセンサによる検知結果に基づいて、第１の運転強度、第２の運転強度および第３の運転強度のいずれかで空気清浄ユニットを運転してもよい。

好ましくは、汚れセンサによる検知結果に基づいて、部屋の空気の汚染度を検出する検出手段をさらに備える。運転制御手段は、検出手段により同じ汚染度が検出された場合であっても、部屋内に人が居ないときには、部屋内に人が居るときの運転強度よりも高い運転強度を選択することが望ましい。

検出手段は、空気の汚染度が、第１、第２および第３レベルのいずれであるかを検出し、運転制御手段は、検出手段により第２レベルの汚染度が検出された場合に、空気清浄ユニットの運転強度を最大にしてもよい。

好ましくは、空気清浄ユニットは、部屋の天井に設けられている。

この発明の他の局面に従う空気清浄システムは、部屋内の空気を清浄するために、選択的に、複数の運転強度で運転される空気清浄ユニットと、空気中の汚染質を検知するための汚れセンサと、人体を検知するための人体センサと、汚れセンサによる検知結果と人体センサによる検知結果とに基づいて複数の運転強度のうちの１つを選択し、選択した運転強度で空気清浄ユニットを運転する運転制御手段とを備える。運転制御手段は、部屋内に人が居ないときには、部屋内に人が居るときの運転強度よりも高い運転強度を選択する。

この発明のさらに他の局面に従う制御装置は、部屋内の空気を清浄するために、選択的に、第１の運転強度、および第１の運転強度よりも高い第２の運転強度で空気清浄ユニットを運転するよう制御するための制御装置である。制御装置は、部屋に人が入室したか否かを判定する判定手段と、判定手段によって部屋に人が入室したと判定された場合に、空気清浄ユニットの運転状態を第１の運転強度から第２の運転強度に変更し、一定時間、第２の運転強度で空気清浄ユニットを運転する運転制御手段とを備える。

本発明によれば、空気の清浄効率を向上させることができる。

また、運転制御手段が、部屋内に人が居ないときに、部屋内に人が居るときの運転強度よりも高い運転強度を選択するように構成される場合には、騒音を考慮しつつ、空気の清浄効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気清浄システムの概略構成を概念的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る空気清浄システムの清浄対象の部屋内における、空気清浄ユニットの位置を概念的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る空気清浄システムの機能構成を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処理を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜概要について＞
はじめに、本発明の実施の形態に係る空気清浄システムの概要について説明する。図１および図２を参照して、空気清浄システムは、部屋１内の空気を清浄するための空気清浄ユニット２と、空気清浄ユニット２を制御する制御装置３と、空気中の汚染質を検知する汚れセンサ５とを含む。汚れセンサ５は、複数種類の汚染質（ホコリ、ニオイ、水蒸気など）のうち、少なくとも１種類の汚染質を検知する。

空気清浄ユニット２は、図１に示されるように、たとえば部屋１の天井１１に設けられている。空気清浄ユニット２は、空気清浄フィルタ２２、ファン２３、および、ルーバ２５を含む。空気清浄ユニット２が搭載された本体部（筐体）２０は、その下方側に吸い込み口２１および吹き出し口２４を有している。吸い込み口２１から本体部２０に吸い込まれた部屋１内の空気は、空気清浄フィルタ２２を通過し、清浄後の空気が、ファン２３によって吹き出し口２４から部屋１内に吹き出される。

空気清浄ユニット２は、選択的に、複数の運転強度で運転される。具体的には、空気清浄ユニット２の運転状態は、たとえば３段階の運転強度（すなわち、弱、中、強）のうちから選択される。公知の運転切替方法では、空気清浄ユニットの運転状態は、汚れセンサ５による検知結果に基づいて選択される。つまり、汚染度が低い場合には「弱」運転、汚染度が高くなれば「中」または「強」運転が行われる。

図２に示されるように、部屋１がダイニング空間１Ａとリビング空間１Ｂとを含んでおり、汚れセンサ５はダイニング空間１Ａ寄りに配置されていると仮定する。この場合、リビング空間１Ｂに人が居る時、汚れセンサ５による汚れの検知は遅れてしまう。そうすると、公知の運転切替方法のように、汚れセンサ５によって汚れが検知されてから運転強度を高くしても、一旦、部屋１内に拡散した汚染質を除去する（汚染質濃度を所定値以下とする）には、たとえば２〜４時間程度の時間を要する。

そこで、本実施の形態では、汚れセンサ５により汚れが検知されていなくても、部屋１に人が入室した時点で、空気清浄ユニット２の運転強度を少なくとも１段階高く変更し、一定時間、変更後の運転強度で空気清浄ユニット２を運転する。部屋１の空気は、人体活動に伴って汚染質濃度が上昇することが確認されているからである。これにより、汚染質が部屋１に拡散する前に、人体活動の開始に伴う発塵を早期に除去または低減させることができる。

以下に、このような処理を行うための、空気清浄システムの機能構成および動作について、詳細に説明する。

＜機能構成について＞
図３は、本実施の形態に係る空気清浄システムの機能構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る空気清浄システムは、上記構成に加え、操作パネル４と、人体センサ６とをさらに含む。

操作パネル４は、ユーザからの指示の入力を受け付ける操作部として機能するとともに、空気清浄ユニット２の運転状態などを表示する表示部としても機能する。操作パネル４は、図１に示されるように、たとえば部屋１の壁面１２に設けられている。汚れセンサ５は、操作パネル４に内蔵されていてもよい。

人体センサ６は、たとえば赤外線または電波によって人体の所在を検知する人感センサである。人体センサ６は、本体部２０の下部に取り付けられている。つまり、人体センサ６は、部屋１の天井１１側に配置されている。なお、人体を広範囲で検知可能とするために、複数の人体センサ６を設けてもよい。図２の例では、人体センサ６が、ダイニング空間１Ａ側とリビング空間１Ｂ側とに１つずつ設けられている。また、人体センサ６は、本体部２０近傍の天井１１に取り付けられてもよい。

制御装置３は、空気清浄ユニット２、操作パネル４、汚れセンサ５および人体センサ６と有線または無線にて接続されている。制御装置３は、各種演算および処理を行う制御部３１と、各種データおよびプログラムを記憶する記憶部３２と、計時動作を行う計時部３３とを含む。制御部３１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置により実現される。記憶部３２には、後述の空気清浄処理を実現するためのプログラムが予め記憶されている。記憶部３２は、たとえばフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置により実現される。計時部３３は、制御部３１からの指示に応じて時間を計測するタイマである。なお、計時部３３は、常に日時を計測するクロックであってもよい。

制御部３１は、その機能として、汚染度検出部３４と、判定部３５と、運転制御部３６とを含む。なお、汚れセンサ５および人体センサ６からの検知信号は、デジタル信号に変換された後に、制御部３１に入力される。

汚染度検出部３４は、汚れセンサ５による検知結果に基づいて、部屋１の空気の汚染度を検出する。汚染度は、たとえば、汚染質の濃度または量と予め定められた複数の閾値とを比較することによって検出される。具体的には、汚染度検出部３４は、部屋１の汚染度が、複数レベルのいずれであるかを検出する。典型的には、レベルの数は、空気清浄ユニット２の運転強度の数と同じである。たとえば、汚染度検出部３４は、空気の汚染度がレベル１〜３のいずれであるかを検出する。

なお、汚れセンサ５が、異なる種類の汚染質を検知する複数のセンサを含む場合には、たとえば、種類ごとに複数の閾値が設けられていてもよい。この場合、いずれか１種類でも汚染質濃度が第１の閾値を超えていれば、部屋１の空気の汚染度は、レベル２として検出し、同様に、いずれか１種類でも汚染質濃度が第２の閾値を超えていれば、レベル３として検出してもよい。あるいは、汚染度検出部３４は、所定の汚染質（たとえばホコリ）に対して重み付けを行って、部屋１の空気の汚染度を検出してもよい。

判定部３５は、人体センサ６による検知結果に基づいて、部屋１に人が居るか否かを判定する。具体的には、人体センサ６により所定時間（たとえば１分）以上連続して人体が検知されたか否かによって、部屋１内における人の有無を判定する。そして、判定部３５は、人が居ない状態から人が居る状態となった場合に、部屋１に人が入室したと判定する。反対に、人が居る状態から人が居ない状態となった場合に、部屋１から人が退室したと判定する。

運転制御部３６は、空気清浄ユニット２の運転を制御する。具体的には、運転制御部３６は、汚染度検出部３４による検出結果、および、判定部３５による判定結果に基づいて、空気清浄ユニット２の運転強度（弱、中、強）を選択する。そして、選択した運転強度に応じてファン２３の駆動を制御することによって、吹き出し口２４からの風量を調整する。運転制御部３６は、選択された運転強度や人が検知された位置に応じて、ルーバ２５の向きを制御してもよい。

運転制御部３６は、判定部３５により部屋１に人が入室したと判定された場合、空気清浄ユニット２の運転状態を強度「弱」から強度「中」に変更する。そして、一定時間（たとえば３０分間）、強度「中」で空気清浄ユニット２を運転する。一定時間経過後、運転制御部３６は、基本的には、汚染度検出部３４により検出された汚染度に応じた運転強度で空気清浄ユニット２を運転する。具体的には、汚染度がレベル１であれば「弱」運転、レベル２であれば「中」運転、レベル３であれば「強」運転を行う。ただし、運転制御部３６は、部屋１の汚染度がレベル２であっても、部屋１内に人が居ないときには、レベル３相当の「強」運転を行うことが望ましい。

なお、本実施の形態では、汚染度検出部３４、判定部３５および運転制御部３６の機能は、制御部３１がソフトウェアを実行することで実現されるものとするが、これらのうちの少なくとも１つについては、ハードウェアにより実現されてもよい。

＜動作について＞
図４は、本実施の形態における空気清浄処理を示すフローチャートである。この空気清浄処理は、制御装置３の制御部３１が記憶部３２に記憶されたプログラムを読出して実行することで実現される。なお、図４に示す処理は、たとえば、ユーザによって操作パネル４が操作され、自動運転開始の指示が入力された場合に開始される。自動運転開始の指示信号は、たとえば、操作パネル４の電源ボタンがオンされた場合に、制御部３１に送信される。

図４を参照して、はじめに、運転制御部３６は、空気清浄ユニット２を「弱」運転する（ステップＳ２）。また、判定部３５は、人体センサ６からの検知信号に基づいて、部屋１内に人が入室したか否かを判定する（ステップＳ４）。人の入室が判定されるまで（ステップＳ４にてＮＯ）、「弱」運転が継続される。

判定部３５によって人が入室したと判定された場合（ステップＳ４にてＹＥＳ）、運転制御部３６は、運転強度を１段階高くし、たとえば３０分間「中」運転を行う（ステップＳ６）。３０分間が経過したか否かの判断は、計時部３３からの計時信号に基づいて行われる。なお、本実施の形態では、自動運転開始前から部屋１内に人が居る場合であっても、判定部３５は、自動運転開始後にはじめて人が居ると判定されたときに、人が入室したと判定するものとする。

「中」運転を開始して３０分が経過すると、汚染度検出部３４は、汚れセンサ５からの検知信号に基づいて、部屋１の汚染度を検出する（ステップＳ８）。空気が清浄化され、汚染度がレベル１（最小レベル）であれば、運転制御部３６は、空気清浄ユニット２を「弱」運転する。レベル１が検出されたときに、判定部３５により部屋１内に人が居ると判定された場合には（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、ステップＳ１２にて「弱」運転が行われる。この場合、再度、ステップＳ８において汚染度の検出が行われる。これに対し、レベル１が検出されたときに、人体センサ６により人体が検知されず、人が居ないと判定された場合は（ステップＳ１０にてＮＯ）、ステップＳ２に戻り、入室待ち状態とされる。部屋１内に人が居ないと、通常、汚染度は安定しているからである。

ステップＳ８において、汚染度としてレベル２（中レベル）が検出された場合、ここでも、部屋１内に人が居るか否かが判定される（ステップＳ１４）。人が居ると判定された場合（ステップＳ１４にてＹＥＳ）、運転制御部３６は、通常通り、空気清浄ユニット２を「中」運転する（ステップＳ１６）。一方、人が居ない（退室した）と判定された場合（ステップＳ１４にてＮＯ）、ステップＳ１８に進み、空気清浄ユニット２を「強」運転する。

ステップＳ８において、汚染度としてレベル３（最大レベル）が検出された場合、運転制御部３６は、人の有無に関わらず、空気清浄ユニット２を「強」運転する（ステップＳ１８）。ステップＳ１６およびＳ１８の後も、ステップＳ８に戻り、上記処理を繰り返す。なお、汚染度に応じた運転強度の選択は、たとえば５分ごとに行われる。これにより、空気清浄ユニット２のハンチング制御を防止することができる。

上述のように、本実施の形態では、人が入室した時点で、汚れセンサ５による検知結果に関わらず、空気清浄ユニット２は一定時間「中」運転される。そのため、汚染質の発生位置が汚れセンサ５から遠い場合であっても、人体活動に伴う発塵を、早期に効率良く除去または低減させることができる。したがって、汚染質が部屋１に拡散してしまうことを防止することもできる。

また、人体センサ６は天井１１に設けられた本体部２０に取り付けられているため、部屋１内における人体の有無を精度良く検知できる。汚れセンサ５のみによって汚染質の発生を早期に検知するためには、複数の汚れセンサ５を部屋１内の異なる箇所に設置する必要がある。しかし、本実施の形態によれば、人体センサ６を本体部２０に設置するだけで、汚染質の早期除去が可能となる。

また、汚染質が部屋１に拡散してしまい、その結果、汚染度としてレベル２（中レベル）が検出されたとしても、人の居ない間に、空気清浄ユニット２の運転強度が最大とされる。したがって、汚染質の除去速度を上昇させることができる。運転強度を最大として風量を増加させると、運転騒音の増加を招く。しかし、本実施の形態では、汚染度がレベル２の場合、人が居ない間にのみ運転強度を最大としているため、居住者の生活に支障をきたすことなく、早期に室内の清浄度を高めることができる。

なお、ステップＳ６にて「中」運転している３０分間の間にも、汚染度検出部３４により汚染度が検出されてもよい。この場合、検出された汚染度がレベル３であった場合には、「中」運転から「強」運転に変更してもよい。

また、本実施の形態では、入室待ち状態においては、空気清浄ユニット２を「弱」運転することとしたが（ステップＳ２）、入室待ち状態においても、汚染度に応じて運転強度を決定してもよい。その場合、入室待ち状態での運転強度が「中」であれば、入室が検知されたときに運転強度を「強」に変更してもよい。あるいは、入室待ち状態を含むステップＳ２〜Ｓ６の処理を省いてもよい。

また、本実施の形態では、空気清浄ユニット２の運転状態が、「弱」、「中」、「強」の３段階の運転強度のうちから選択されることとしたが、２段階の運転強度（第１および第２の運転強度）から選択されてもよい。あるいは、４段階以上の運転強度から選択されてもよい。

なお、本実施の形態では、空気清浄ユニット２は、天井１１に設置されることとしたが、限定的ではなく、たとえば部屋１の床面に設置されてもよい。このような場合、空気清浄ユニット２を含む本体部２０に、操作パネル４としての操作部および表示部と、汚れセンサ５と、人体センサ６とを搭載することによって、空気清浄システムを単体の空気清浄機として提供することもできる。

なお、図４に示した空気清浄処理に応じた部屋１の空気清浄方法をプログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの光学媒体や、メモリカードなどのコンピュータ読取り可能な一時的でない（non-transitory）記録媒体にて記録させて提供することができる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 部屋、１Ａ ダイニング空間、１Ｂ リビング空間、２ 空気清浄ユニット、３ 制御装置、４ 操作パネル、５ 汚れセンサ、６ 人体センサ、１１ 天井、１２ 壁面、２０ 本体部、２１ 吸い込み口、２４ 吹き出し口、２２ 空気清浄フィルタ、２３ ファン、２５ ルーバ、３１ 制御部、３２ 記憶部、３３ 計時部、３４ 汚染度検出部、３５ 判定部、３６ 運転制御部。

Claims (4)

1. 清浄後の空気を部屋内に送風するファンを有するユニットであって、第１の運転強度、前記第１の運転強度よりも高い第２の運転強度、および前記第２の運転強度よりもさらに高い第３の運転強度を含む、複数の運転強度で運転される空気清浄ユニットと、
   空気中の汚染質を検知するための汚れセンサと、
   前記汚れセンサによる検知結果に基づいて、前記部屋の空気の汚染度を検出する検出手段と、
   人体を検知するための人体センサと、
   前記人体センサによる検知結果に基づいて、前記部屋に人が入室したか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって人の入室が判定されるまでの間、前記空気清浄ユニットの運転状態が前記第１の運転強度となるように前記ファンを駆動し、前記判定手段によって前記部屋に人が入室したと判定された場合に、前記空気清浄ユニットの運転状態を前記第１の運転強度から前記第２の運転強度に変更し、一定時間、前記第２の運転強度で前記空気清浄ユニットを運転する運転制御手段とを備え、
   前記運転制御手段は、前記一定時間経過した後においては、前記部屋内に人が居る間、前記検出手段により検出された空気の汚染度に応じて前記第１〜第３の運転強度のうちのいずれかで前記空気清浄ユニットを運転し、前記第２の運転強度の選択中に、前記判定手段により人が退室したと判定されたときには、前記空気清浄ユニットの運転状態を前記第２の運転強度から前記第３の運転強度に変更する、空気清浄システム。
2. 前記検出手段は、前記空気の汚染度が、第１レベル、前記第１レベルよりも高い第２レベル、前記第２レベルよりも高い第３レベルのいずれであるかを検出し、
   前記運転制御手段は、前記一定時間経過した後、前記検出手段により前記第２レベルの汚染度が検出された場合に、前記人体センサによる人体の検知の有無に応じて前記第２の運転強度または前記第３の運転強度を選択し、前記検出手段により前記第３レベルの汚染度が検出された場合には、前記人体センサによる人体の検知の有無に関わらず、前記第３の運転強度を選択する、請求項１に記載の空気清浄システム。
3. 前記空気清浄ユニットは、前記部屋の天井に設けられている、請求項１または２に記載の空気清浄システム。
4. 清浄後の空気を部屋内に送風するファンを有する空気清浄ユニットを、第１の運転強度、前記第１の運転強度よりも高い第２の運転強度、および前記第２の運転強度よりもさらに高い第３の運転強度を含む、複数の運転強度で運転するよう制御するための制御装置であって、
   前記部屋に人が入室したか否かを判定する判定手段と、
   汚れセンサによる検知結果に基づいて、前記部屋の空気の汚染度を検出する検出手段と、
   前記判定手段によって人の入室が判定されるまでの間、前記空気清浄ユニットの運転状態が前記第１の運転強度となるように前記ファンを駆動し、前記判定手段によって前記部屋に人が入室したと判定された場合に、前記空気清浄ユニットの運転状態を前記第１の運転強度から前記第２の運転強度に変更し、一定時間、前記第２の運転強度で前記空気清浄ユニットを運転する運転制御手段とを備え、
   前記運転制御手段は、前記一定時間経過した後においては、前記部屋内に人が居る間、前記検出手段により検出された空気の汚染度に応じて前記第１〜第３の運転強度のうちのいずれかで前記空気清浄ユニットを運転し、前記第２の運転強度の選択中に、前記判定手段により人が退室したと判定されたときには、前記空気清浄ユニットの運転状態を前記第２の運転強度から前記第３の運転強度に変更する、制御装置。

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