JP6564998B2

JP6564998B2 - 空気清浄機

Info

Publication number: JP6564998B2
Application number: JP2015188471A
Authority: JP
Inventors: 弘士小原; 陽一宮田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: CN108027158A; CN108027158B; WO2017051523A1; JP2017062091A

Description

本発明は、空気清浄機に関する。

従来、本体ケース内にフィルタなどの空気清浄部と、ファンモータなどの送風部とを有し、送風部を駆動させることで吸込み口から吸い込んだ空気の塵埃などを空気清浄部で除去（捕集）する空気清浄機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の空気清浄機では、空気中に含まれる塵埃などの微粒子を検出する汚れ検出部（特許文献１では第２検出装置）を備え、汚れ検出部の検出結果に基づいて送風部の駆動を制御するようになっている。また、この空気清浄機では、汚れ検出部において安定したセンシングを図るべく、汚れ検出部を通過する空気の流量を直接又は間接的に計測する流量計測部（特許文献１では第１検出装置）を備え、汚れ検出部を通過する空気の量の調整を行っている。

特開２０１３−１３０３６２号公報

ところで、上記のような空気清浄機では、汚れ検出部を通過する空気の流量を直接又は間接的に計測する流量計測部を備え、汚れ検出部を通過する空気の量の調整を行うことで安定したセンシングが可能となっている。しかしながら、流量計測部を備えることで、部品点数が増加するといった問題が懸念され、部品点数の増加を抑えつつ汚れ検出部での風の影響を考慮して動作可能な空気清浄機が望まれている。

本発明は、上記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、部品点数の増加を抑えつつ空気清浄機により発生する風の影響を考慮して動作可能な空気清浄機を提供することにある。

上記課題を解決するために、空気清浄機は、吸込み口及び吹出し口を備えた本体ケース内に、前記吸込み口から流入した空気を前記吹出し口から吹き出させるための送風部と、前記吸込み口から流入した空気を空気清浄部と、室内の汚れに応じて出力信号を出力する汚れ検出部と、前記汚れ検出部で出力される出力信号に基づいて前記送風部を制御する制御部と、を有する空気清浄機であって、前記送風部によって発生する前記本体ケース内並びに前記本体ケース外の風の影響を考慮して予め設定された補正情報に基づき、前記汚れ検出部で出力される出力信号の補正を行う補正部を備え、前記送風部の風量変更に伴って生じる前記汚れ検出部の出力信号が安定するまでの安定化時間を予め記憶する記憶部を有し、前記補正部は、前記送風部の風量変更が行われた場合、前記風量変更前における前記出力信号の補正結果を保持し、前記安定化時間の間において前記風量変更後の前記補正情報を用いて前記出力信号を補正した風量変更後補正結果と前記保持した保持補正結果とを比較し、風量が大きくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更後補正結果が大きくなる場合、又は、風量が小さくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更補正結果が小さくなる場合には前記風量変更後補正結果を用い、これら以外の場合には前記保持補正結果を用いる。

本発明の空気清浄機によれば、部品増加を部品点数の増加を抑えつつ空気清浄機により発生する風の影響を考慮して動作可能となる。

実施形態における空気清浄機の斜視図である。同上における空気清浄機の断面図である。同上における空気清浄機のブロック図である。空気清浄機のファンモータの回転数と汚れ検出部のセンサ出力との関係を示すグラフである。空気清浄機の風量設定の違いによる汚れ検出部のセンサ出力比と補正係数とについて説明するための説明図である。（ａ）は補正部によるほこりセンサの出力補正を適用した状態のグラフであり、（ｂ）は補正部によるほこりセンサの出力補正を適用していない状態のグラフである。（ａ）は補正部によるほこりセンサの出力補正を適用した状態のグラフであり、（ｂ）は補正部によるほこりセンサの出力補正を適用していない状態のグラフである。

以下、空気清浄機の一実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、本実施形態の空気清浄機は、略箱状の本体ケース１を有し、本体ケース１の前面側には吸込み口２が設けられる。また、本体ケース１の上面（天面）側には吐出し口３が設けられる。

図１及び図２に示すように、吸込み口２には空気清浄部としてのフィルタ４が着脱可能に設けられる。フィルタ４は、２種類のフィルタ４ａ，４ｂを有する。フィルタ４ａは、例えば塵埃や所謂ＰＭ２．５などを捕集する集塵フィルタとして作用し、フィルタ４ｂは臭いを除去する脱臭フィルタとして作用する。本体ケース１内には吸込み口２から流入した空気を吹出し口３から吹き出させるための送風部としてのファンモータ５が収容される。

また、本体ケース１の側面には汚れ検出部としてのほこりセンサ６が設けられている。

また、本体ケース１の上部側には各種の駆動を司る制御部７が設けられ、フィルタ４の前面側にはフィルタ４を覆うようにフロントパネル８が設けられる。

制御部７は、操作部９、表示部１０、補正部１１、及び記憶部１２を備えている。また、図３に示すように、制御部７には、ほこりセンサ６と、ファンモータ５とが電気的に接続される。そして、制御部７は、ほこりセンサ６から出力される出力信号に基づいてファンモータ５の制御を行うようになっている。

操作部９は、使用者が操作可能な操作スイッチを複数備えて構成される。操作部９の一例としては、例えば使用者の好みによって風量の調整を切り替えることが可能となっており、例えば風量の低い方から順に「弱」、「中」、「強」が設定可能となっている。これに加えて、ほこりセンサ６の出力信号に基づいて風量の調整（ファンモータ５の回転数の調整）を行う「風量自動」が設定可能となっている。

表示部１０は、前記操作部９の操作に基づいて現在の空気清浄機の運転状況（風量など）を使用者に対して報知するためのものである。

補正部１１は、後述する記憶部１２に予め設定された補正係数に基づいてほこりセンサ６の出力信号を補正するものである。補正部１１は、各種駆動を司る制御部７を構成する１チップマイクロコンピュータで構成、即ち補正部１１と制御部７とは実質的に同一部材である。

記憶部１２は、ファンモータ５によって生じる風の影響によって生じるほこりセンサ６の出力比の変動を考慮した補正係数が予め記憶されている。

以下に、ファンモータ５の回転数とほこりセンサ６の出力比の変動との関係について説明する。

図４及び図５に示すように、ファンモータ５が回転していない時のほこりセンサ６のセンサ出力を１とした場合、ファンモータ５の回転数が高まるにつれてセンサの出力比も高まる傾向（正比例傾向）になる。より具体的には、図５に示すように、風量設定が最も低い風量設定「０」（ファンモータ５の回転数がゼロ）の場合のセンサ出力比を「１．００」とした場合に、風量設定が「１」の時のセンサ出力比が「１．１６」となる。そして、順に、風量設定が「２」の時のセンサ出力比が「１．２３」、風量設定が「３」の時のセンサ出力比が「１．３７」、風量設定が「４」の時のセンサ出力比が「１．４３」、風量設定が「５」の時のセンサ出力比が「１．５０」、風量設定が「６」の時のセンサ出力比が「１．５８」、風量設定が「７」の時のセンサ出力比が「１．６８」、風量設定が「８」の時のセンサ出力比が「１．８５」、風量設定が「９」の時のセンサ出力比が「１．９０」、風量設定が「１０」の時のセンサ出力比が「１．９５」となる。これらのことを勘案し、本実施形態の記憶部１２には、風量の大きさ（ファンモータ５の回転数）に応じて補正係数が設定されている。具体的には、センサ出力比の逆数を補正係数として設定し、これらの補正係数（補正情報）を記憶部１２に記憶させる。

上記のように構成された空気清浄機の作用（一動作例）を説明する。

本実施形態の空気清浄機では、操作部９が使用者によって操作されることでその操作に基づいて制御部７はファンモータ５の駆動を制御する。このとき、制御部７は、例えば「風量自動」が設定されている場合、ほこりセンサ６の出力信号に応じてファンモータ５の回転数を制御して風量の調整が行われるようになっている。即ち、ほこりセンサ６の出力信号によって室内の塵埃等の量が多く汚れている場合には、ファンモータ５を高回転で駆動させて風量を大きくし、室内の汚れを素早く除去するようになっている。一方、ほこりセンサ６の出力信号によって室内の塵埃等の量が少ない場合には、ファンモータ５を最も低回転（例えばモーター停止も含む）として、省電力化が図られている。

ここで、「風量自動」が設定されている場合であって、例えば風量が変更される場合の処理について図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、図６（ａ）では、本実施形態の補正処理を適用した場合を示しており、図６（ｂ）では、参考例として補正処理を適用していない場合を示している。

図６（ｂ）に示すように、タイミングｔ１においてファンモータ５の回転数が高まって風量が大きくなる方向に変更されると、ほこりセンサ６付近の風量も大きくなるため、センサ出力（出力信号）が高くなる。このときの風量設定の変更が「３」→「４」であるとすると、図５に示すように、センサ出力比が「１．３７」→「１．４３」に変化する。そのため、風量設定の変更が行われる場合、補正部１１は、記憶部１２に記憶されている補正係数の内で該当する風量設定に対応した補正係数（本例では０．７０）を取得し、その補正係数をもちいてセンサ出力（出力信号）の補正を実施する。すると、図６（ａ）においてタイミングｔ１で示すように、風の影響によるセンサ出力の変化が抑えられる。

また、図６（ｂ）に示すように、タイミングｔ２においてファンモータ５の回転数が低くなって風量が低くなる方向に変更されると、ほこりセンサ６付近の風量も小さくなるため、センサ出力（出力信号）が低くなる。このときの風量設定の変更が「４」→「３」であるとすると、図５に示すように、センサ出力比が「１．４３」→「１．３７」に変化する。そのため、風量設定の変更が行われる場合、補正部１１は記憶部１２に記憶されている補正係数の内で該当する風量設定に対応した補正係数（本例では０．７３）を取得し、その補正係数を用いてセンサ出力（出力信号）の補正を実施する。すると、図６（ａ）においてタイミングｔ２で示すように、風の影響によるセンサ出力の変化が抑えられる。

次に、本実施形態の効果を記載する。

（１）ファンモータ５の駆動によって発生する本体ケース１内並びに本体ケース１外の風の影響を考慮して予め設定された補正係数に基づき、ほこりセンサ６で出力されるセンサ出力（出力信号）の補正を行う補正部１１を備える。これにより、風の影響によるほこりセンサ１１のセンサ出力の変化が抑えられる。また、別途風量を計測するための計測部を設ける必要がないため、部品点数の増加も抑えることができる。

（２）補正部１１は、ファンモータ５の風量設定に応じて予め設定された前記補正係数を用いてほこりセンサ６のセンサ出力（出力信号）の補正を行う。このように、空気清浄機内において風を発生させるファンモータ５に着目して、そのファンモータ５の風量設定に応じた補正を行うことができるため、別途風量を計測するための計測部を設けることなく、適切な補正が可能となる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では特に言及していないが、例えば風量変更によって伴うほこりセンサ６のセンサ出力（出力信号）の安定化に要する時間について考慮してもよい。

図７（ｂ）に示すように、ファンモータ５の風量変更に伴ってほこりセンサ６の出力信号が安定化するまでに所定期間Ｔ１，Ｔ２を要する。これらは、ほこりセンサ６の応答性やほこりセンサ６の設置位置によって変化するものである。つまり、設計時に必然的に決まる。

このため、所定期間Ｔ１，Ｔ２を記憶部１２に記憶させておき、その期間Ｔ１，Ｔ２において図７（ｂ）に示すように段階的（比例）変化する場合には、段階的に補正係数を例えば演算等によって算出してセンサ信号（出力信号）の補正を行うようにしてもよい。ここで、風量変化前の補正係数をＡ１とし、風量変化後の補正係数をＡ２とし、ほこりセンサ６によるデータ取得タイミング（センサ信号出力タイミング）をｎとした場合、所定期間Ｔ１における補正係数はＡ１＋（Ａ２−Ａ１）＊ｎ／Ｔ１で表される。同様に、所定期間Ｔ２おける補正係数はＡ１＋（Ａ２−Ａ１）＊ｎ／Ｔ２で表される。なお、データ取得タイミングｎは所定期間Ｔ１，Ｔ２の開始時間を基準としたタイミングであり、例えば所定期間Ｔ１，Ｔ２が１秒間の場合、データ取得タイミングｎが所定期間Ｔ１の中間位置である場合にはｎ＝０．５となる。

このような構成とすることで、安定化に要する時間を考慮して図７（ａ）に示すようにセンサ出力比の大きな変化を抑えることができる。

また、このような構成に限らず、例えば、所定期間Ｔ１，Ｔ２においては出力信号の補正（変更）を行わずに風量変更前（現在）の補正係数（保持補正係数）により補正した補正結果（保持補正結果）を保持（固定）するようにしてもよい。これによって、所定期間Ｔ１，Ｔ２における補正係数変更によって生じるセンサ出力比の変化を抑えることができる。

また、次のような構成を採用してもよい。即ち、所定期間Ｔ１，Ｔ２において風量変更後の補正係数を用いてセンサ信号（出力信号）を補正した補正結果（風量変更後補正結果）と、前述した保持補正係数を用いてセンサ信号（出力信号）を補正した補正結果（保持補正結果）とを比較する。そして、その比較した結果、例えば風量が大きくなる方向に変更された場合（期間Ｔ１）であって、風量変更後補正結果が大きくなる場合、又は、風量が小さくなる方向に風量変更された場合（期間Ｔ２）であって、風量変更後補正結果が小さくなる場合に、風量変更後の補正結果（風量変更後補正結果）に変更するような構成としてもよい。

具体的には、例えば、所定期間Ｔ１の開始タイミングにおいて風量設定が「３」→「４」に変更された場合であって前述したように補正係数の変更を行わずに保持する場合、風量変更前における補正係数は「０．７３」となるが、風量変更後においては補正係数が「０．７０」となる。同様に、所定期間Ｔ２の開始タイミングにおいて風量設定が「４」→「３」に変更された場合であって前述したように補正係数の変更を行わずに保持する場合、風量変更前における補正係数は「０．７０」となるが、風量変更後においては、補正係数が「０．７３」となる。しかしながら、例えば所定期間Ｔ１中にほこりセンサ６のセンサ出力が塵埃等によって変更した場合が考えられるため、前述のように風量変更後の補正係数を用いて風量変更後補正結果を用いて即座に対応することが好ましい。
また、保持した補正結果に対して例えば所定の割合の幅（±１０％など）を持たせて、この範囲から逸脱した場合や、この範囲内で設定される保持補正結果との比較処理を行うことで補正結果を変更する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、ファンモータ５の風量設定に応じて段階的に補正係数を設定したが、例えばファンモータ５の回転数に応じて連続的に補正係数を設定する構成を採用してもよい。なお、空気清浄機の仕様等で決められるファンモータ５の回転数と風量とは比例関係になることを勘案し、演算によって補正係数を算出して補正部１１で用いる構成を採用してもよい。この場合における演算は、例えば補正部１１又は制御部７によって行うことが可能である。

・上記実施形態では、例えばほこりセンサ６によって検出された情報を表示部１０に表示して報知する構成としたが、報知方法はこれに限らず、音声等で実施してもよい。また、報知を行わない構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、補正部１１の機能を制御部７に有し、例えば１チップマイクロコンピュータで補正等を行う構成としたが、これに限らない。補正部１１の機能を制御部７とを別のマイクロコンピュータ等で構成してもよい。

・上記実施形態では、汚れ検出部としてのほこりセンサ６の位置を吸込み口２と吹出し口３との間の風路（流路）から外れた位置に設けたが、吸込み口２と吹出し口３との間の風路（流路）にほこりセンサ６を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、ファンモータ５の回転数とほこりセンサ６の出力比とが正比例の関係となることを利用して補正係数を設定したが、これに限らない。例えば、反比例やその他の関係であっても設計時（製造時）に予め製造者側（メーカー側）でそれらを確認して補正係数を設定することが可能である。

・上記実施形態では、フィルタ４をフィルタ４ａ及びフィルタ４ｂの２つで構成したが、１枚としたり、３枚以上としたりして適宜変更してもよい。

・上記実施形態では特に言及していないが、例えば室内の加湿を行う加湿ユニットや、室内の除湿を行う除湿ユニットを備えた構成を更に加えてもよい。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に付記として追記する。

（付記１）吸込み口及び吹出し口を備えた本体ケース内に、前記吸込み口から流入した空気を吹出し口から吹き出させるための送風部と、前記吸込み口から流入した空気を清浄する空気清浄部と、室内の汚れに応じて出力信号を出力する汚れ検出部と、前記汚れ検出部で出力される出力信号に基づいて前記送風部を制御する制御部と、を有する空気清浄機であって、
前記送風部によって発生する前記本体ケース内並びに前記本体ケース外の風の影響を考慮して予め設定された補正情報に基づき、前記汚れ検出部で出力される出力信号の補正を行う補正部を備えたことを特徴とする空気清浄機。

（付記２）前記補正部は、前記送風部の風量設定又は前記送風部の回転数に応じて予め設定された前記補正情報を用いて前記汚れ検出部の出力信号の補正を行うことを特徴とする付記１に記載の空気清浄機。

（付記３）前記送風部の風量変更に伴って生じる前記汚れ検出部の出力信号が安定するまでの安定化時間を予め記憶する記憶部を有し、
前記補正部は、前記送風部の風量変更が行われても前記風量変更前における前記出力信号の補正結果を保持し、前記安定化時間の間、保持した前記補正結果を用いることを特徴とする付記１又は２に記載の空気清浄機。

（付記４）前記送風部の風量変更に伴って生じる前記汚れ検出部の出力信号が安定するまでの安定化時間を予め記憶する記憶部を有し、
前記補正部は、
前記送風部の風量変更が行われた場合、前記風量変更前における前記出力信号の補正結果を保持し、
前記安定化時間の間において前記風量変更後の前記補正情報を用いて前記出力信号を補正した風量変更後補正結果と前記保持した保持補正結果とを比較し、
風量が大きくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更後補正結果が大きくなる場合、又は、風量が小さくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更補正結果が小さくなる場合には前記風量変更後補正結果を用い、これら以外の場合には前記保持補正結果を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄機。

（付記５）前記送風部の風量変更に伴って生じる前記汚れ検出部の出力信号が安定するまでの安定化時間を予め記憶する記憶部を有し、
前記補正部は、前記安定化時間において段階的に変化させた補正情報に基づいて前記汚れ検出部で出力される出力信号の補正を行うことを特徴とする付記１又は２に記載の空気清浄機。

以上のように、本発明にかかる空気清浄機は、風量測定を行うことなくほこりセンサの出力の補正を行うことができ、ほこりセンサを例えば他の空調装置などに用いる場合に上記構成を適用可能である。

１…本体ケース、２…吸込み口、３…吹出し口、４…フィルタ（空気清浄部）、５…ファンモータ（送風部）、６…ほこりセンサ（汚れ検出部）、７…制御部、１１…補正部。

Claims

吸込み口及び吹出し口を備えた本体ケース内に、前記吸込み口から流入した空気を前記吹出し口から吹き出させるための送風部と、前記吸込み口から流入した空気を清浄する空気清浄部と、室内の汚れに応じて出力信号を出力する汚れ検出部と、前記汚れ検出部で出力される出力信号に基づいて前記送風部を制御する制御部と、を有する空気清浄機であって、
前記送風部によって発生する前記本体ケース内並びに前記本体ケース外の風の影響を考慮して予め設定された補正情報に基づき、前記汚れ検出部で出力される出力信号の補正を行う補正部を備え、
前記送風部の風量変更に伴って生じる前記汚れ検出部の出力信号が安定するまでの安定化時間を予め記憶する記憶部を有し、
前記補正部は、
前記送風部の風量変更が行われた場合、前記風量変更前における前記出力信号の補正結果を保持し、
前記安定化時間の間において前記風量変更後の前記補正情報を用いて前記出力信号を補正した風量変更後補正結果と前記保持した保持補正結果とを比較し、
風量が大きくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更後補正結果が大きくなる場合、又は、風量が小さくなる方向に風量変更された場合であって前記風量変更補正結果が小さくなる場合には前記風量変更後補正結果を用い、これら以外の場合には前記保持補正結果を用いることを特徴とする空気清浄機。
前記補正部は、前記送風部の風量設定又は前記送風部の回転数に応じて予め設定された前記補正情報を用いて前記汚れ検出部の出力信号の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
前記補正部は、使用する前記風量変更後補正結果又は前記保持補正結果を前記安定化時間において段階的に変化させた補正情報に基づいて前記汚れ検出部で出力される出力信号の補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄機。