JP7091906B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、清浄な空気を送風する送風装置に係わる。

空気を吸引し、送風する送風装置においては、送風経路上にフィルタを配置し、粉塵を取り除くことで清浄な空気を送風するものがある。例えば、特許文献１には、３μｍ以上の粉塵を捕集するフィルタを持つ空気清浄器が記載されている。

特開平１１－９９２２号公報

粉塵の捕集を1つのフィルタで対応すると、特定の粒径以上の粉塵をすべて１つのフィルタで捕えるため、フィルタの寿命が短くなってしまうという問題がある。

本発明は、フィルタの寿命を伸ばせる送風装置を提供することを目的とする。また風量が安定した送風装置を提供することを目的とする。

本発明は、送風装置のフィルタを選択する制御部と、捕集する粉塵の粒径が異なる３つ以上のフィルタを格納するフィルタ格納部と、フィルタ格納部から制御部が選択した複数のフィルタを送風経路に配置してある送風部と、周辺大気の粉塵情報を取得する粉塵センサとを備え、制御部の複数のフィルタの選択は、粉塵情報に基づいて行うことを特徴とする送風装置を提供する。

本発明の送風装置によれば、従来よりもフィルタの寿命を伸ばしつつ、風量が安定した送風装置を提供できる。

本発明の送風装置の概略を示す図である。 本発明の送風装置の電気回路のブロック図である。 本発明の送風装置の制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の送風装置の粉塵の粒径分布に対する対応例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態の送風装置について説明する。

図１は、本発明の送風装置１の概略を示す図である。送風装置１は、送風部１０、フィルタ格納部２０を含む。送風部１０とフィルタ格納部２０は隣接して配置されることが望ましい。

送風部１０は空気の経路を構成するブロックで、空気を吸入する吸入口１１、空気を送風するファン１２、空気を排出する送風口１３を含んでおり、ファン１２と送風口１３の間に複数のフィルタを配置している。フィルタについては後述する。吸入口１１から送風口１３までの送風部１０の側面は外装、あるいは前記複数のフィルタの側面部で覆われていて、吸入口１１から入った空気は送風口１３以外からは出ないようになっている。

フィルタ格納部２０は、フィルタを格納しておくブロックで、少なくとも３つのフィルタを格納する。少なくとも３つ格納する理由は、後述するように、複数のフィルタを選択し、かつその組み合わせを変えることでフィルタ特性の切り替えを行うためには、少なくとも３つのフィルタを格納する必要があるためである。すなわち、少なくとも３つのフィルタを格納することにより、本発明の目的に合う送風装置を提供できる。図１では、例として、フィルタ２１、フィルタ２２、フィルタ２３、フィルタ２４、フィルタ２５の５つのフィルタを格納する構成になっている。

フィルタ格納部２０に格納しているフィルタ２１～２５は、図示しない機構により、送風部１０に移動され、ファン１２と送風口１３との間に配置される。図１では、例として、送風部１０にはフィルタ２２、およびフィルタ２４が配置させてある。送風部１０に配置するフィルタの数は２つ以上であればいくつでもよい。例えば、フィルタ２１～２５の全てを配置するようにしてもよい。

フィルタ２１～２５にはそれぞれ所定の大きさの穴（以下、目という）が多数開いており、その目よりも大きな粒径の粉塵は通さないような構造になっている。フィルタ２１～２５は送風部１０内の送風経路に対して直列に配置する。したがって、図１のようにフィルタ２２、２４が配置されている場合、送風はまずフィルタ２２を通り、その後フィルタ２４を通る。

ここで、フィルタ２１～２５は、例えば フィルタ２１からフィルタ２５の順にフィルタの目が細かくなるように並んでいる。したがって、複数のフィルタが送風部１０内に配置されていると、送風経路にしたがって、粒径の大きな粉塵から順に捕集される構成になっている。

図２にこの送風装置１の電気回路のブロック図を示す。送風装置１の電気回路は、風速を計測する風速センサ３１、周辺大気の粉塵の分布を測定する粉塵センサ３２、送風装置１を制御する制御部３３、フィルタ２１～２５を移動させる機構であるフィルタ機構部３４、ファン１２を回転させるモータ３５を含む。

風速センサ３１は、送風口１３での風速を測定する。風速センサ３１は、例えば、サーミスタのように温度変化を計測できる素子を使い、風の流速に応じて奪われる熱を測定し、風速を測定する。測定した風速はデジタル信号に変換され、制御部３３に供給される。制御部３３は風速と送風口１３の断面積から1分当たりの送り出す大気の量を計算し、風量（L／分）を得る。

粉塵センサ３２は、吸入口１１付近の大気の粉塵を測定する。粉塵センサ３２は、例えば、図示しないチューブに空気を流し、そこに光を当て、乱反射させることで、乱反射した数から粉塵の数を測定し、乱反射した光量から粒径を測定する。測定した粉塵の数、粒径はデジタル信号に変換され、制御部３３に供給される。

制御部３３は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵで制御用プログラムを動作させて、送風装置１を制御する。制御部３３はフィルタ機構部３４に第１の制御信号を供給し、モータ３５に第２の制御信号を供給する。

フィルタ機構部３４は、モータなどの駆動部品、フィルタの位置を計測するセンサなどを含み、制御部３３からの第１の制御信号にしたがって、フィルタ格納部２０にあるフィルタを送風部１０に移動させる。または逆に送風部１０にあるフィルタを、フィルタ格納部２０に戻す。

モータ３５はファン１２を回転させているモータであり、制御部３３からの第２の制御信号にしたがって、モータの回転数を変化させ、送風部１０の風量を変化させる。

図３のフローチャートを用いて、制御部３３の動作を説明する。

制御部３３が図示しない送風装置の外部からのＯＮ信号により、ｓｔｅｐ１で動作を始めると、制御部３３はｓｔｅｐ２で粉塵センサ３２から粉塵情報を取得する。粉塵センサ３２からは、粉塵の粒径と数の分布に関する情報を取得する。すると、制御部３３はｓｔｅｐ３で、粉塵情報をもとに、後述するように、どのフィルタを用いるとフィルタの寿命が最大になるかを計算する 。その計算結果にしたがって制御部３３は、フィルタ格納部２０にあるフィルタの中から２つ以上のフィルタを選択する。ｓｔｅｐ４で、制御部３３は、フィルタ機構部３４に第１の制御信号を供給し、フィルタ機構部３４は選択されたフィルタをフィルタ格納部２０から送風部１０に移動させる。送風部１０に制御部３３に選択されていないフィルタがある場合は、送風部１０からフィルタ格納部２０に移動させる。ｓｔｅｐ５で、制御部３３は第２の制御信号をモータ３５に供給し、モータを回転させ、風速センサ３１から風速情報を取得する。また、取得した風速と送風口１３の断面積から風量を計算する。ｓｔｅｐ６で、制御部３３は風速センサ３１の情報にしたがって、第２の制御信号を通して、風量が所定の量になるようにモータ３５を制御する。ｓｔｅｐ７で、図示しない送風装置の外部からのＯＦＦ信号があるかどうかで装置の動作が終了かどうかを判断し、ＯＦＦ信号がないＮｏの場合はｓｔｅｐ２に戻る。ＯＦＦ信号があるＹｅｓの場合は、ｓｔｅｐ８で終了となる。

ここで、ｓｔｅｐ７でＮｏとなった場合について説明する。このとき、ｓｔｅｐ２でこれまでと異なる粉塵情報を取得し、その結果、ｓｔｅｐ３でこれまでと異なるフィルタを選択した場合、制御部３３は、第２の制御信号を通して、モータ３５の回転を止める。そしてｓｔｅｐ４で新たに選択したフィルタを配置したのち、ｓｔｅｐ５で再び第２の制御信号を通して、モータ３５を回転させる。一方、ｓｔｅｐ３で、これまでと同じフィルタを選択した場合は、モータ３５を止めず、ｓｔｅｐ４では何も行わず、ｓｔｅｐ５を実行する。このように送風装置１は、粉塵センサ３２から供給される粉塵情報に応じて、随時寿命が最大になる最適なフィルタを選択し、良好な空気を送風する。

フィルタの数を増やすと、その分、送風の抵抗が上がる。その結果、風量が減るので、制御部３３は第２の制御信号を通して、モータ３５の回転数を増やす。また同じ数のフィルタでも目の細かいフィルタほど空気抵抗が高いので、モータ３５の回転数を増やす。

ここで、粉塵センサ３２の情報に応じてフィルタを選択する実施例を、図４を用いて説明する。

図４は粉塵センサ３２が制御部３３に供給する粉塵情報の例である。横軸は粒径であり、対数表現になっており、単位はμｍである。縦軸は粉塵の個数であり、対数表現になっており、単位は１／ｍ^３である。

いまフィルタ２１の目の大きさが５．０μｍであり、図４の目盛２１０に対応しているものとする。同様に、フィルタ２２の目の大きさが２．０μｍであり目盛２２０に対応し、フィルタ２３の目の大きさが１．０μｍであり目盛２３０に対応し、フィルタ２４の目の大きさが０．５μｍであり目盛２４０に対応し、フィルタ２５の目の大きさが０．２μｍであり目盛２５０に対応しているものとする。

ここで１立方メートルあたり粉塵１０個以下は清浄とみなしてよいとすると、目盛２４０のフィルタ２４を選べば十分である。そこで、フィルタ２４のみを選択した場合について考える。この時、目盛２４０、すなわち０．５μｍより大きな粉塵はフィルタ２４を通過できないので、グラフの領域２４１と領域２２１の粉塵はすべてフィルタ２４が捕集する。すると、フィルタ２４に過大な負担がかかり、フィルタ２４の寿命が短くなる。一般にフィルタの値段は目が細かいほど高いので、フィルタ２４の寿命はなるべく長くしたい。

そこで、粉塵のピークが２つあることを利用して、目盛２２０に対応するフィルタ２２をもうひとつのフィルタとして選択すると、フィルタ２２が領域２２１の粉塵を捕集するので、その分フィルタ２４の寿命が延び、交換するコストを抑えることができる。例えばこのように制御部３３はフィルタを選択する。

一般にフィルタの数を増やすほどそれぞれのフィルタの寿命は延びる。しかし、フィルタ数を増やすと、その分、送風の抵抗が上がるため、モータ３５の回転数を最大に上げても必要な風量を確保できない可能性が出てくる。したがって、粉塵の状況に応じて最適なフィルタ数あるいは組合せを選択する必要がある。また粉塵を捕集するにしたがって、フィルタの目が詰まり、それぞれのフィルタの送風の抵抗が上昇する。つまり、各フィルタの使用履歴も送風の特性に影響を与える。制御部３３はこのような使用履歴情報も勘案しながら最適なフィルタを選択する。

なお、処理部３３は、コンピュータで構成するとしたが、ハードウェアの回路で構成してもよい。またハードウェアとソフトウェアを適宜組み合わせた構成にしてもよい。

本発明の送風装置は、例えば光学装置への応用に好適である。例えばプロジェクタなどの画像表示装置の熱排気用に使用すれば、粉塵の多い場所で使用した時の、光学部品の故障を防ぐことができる。しかし、本発明の送風装置は、粉塵を除去する必要のある種々の装置において応用可能であり、この応用例に限らないことはもちろんである。

１ 送風装置
１０ 送風部
１１ 吸入口
１２ ファン
１３ 送風口
２０ フィルタ格納部
２１～２５ フィルタ
３１ 風速センサ
３２ 粉塵センサ
３３ 処理部
３４ フィルタ機構部
３５ モータ

Claims (4)

1. 送風装置であり、
   前記送風装置のフィルタを選択する制御部と
   捕集する粉塵の粒径が異なる３つ以上の前記フィルタを格納するフィルタ格納部と、
   前記フィルタ格納部から前記制御部が選択した複数の前記フィルタを送風経路に配置してある送風部と
   周辺大気の粉塵情報を取得する粉塵センサと
   を備え、
   前記粉塵情報は粉塵の粒径に対する個数の分布情報であり、
   前記制御部の複数の前記フィルタの選択は、前記粉塵情報の前記分布情報における分布のピークに基づいて行い、前記ピークが２つある場合は、各ピークを含む分布の領域ごとにフィルタを選択する
   ことを特徴とする送風装置。
2. 前記送風部には送風ファンと、
   風速センサと、
   をさらに備え、
   前記制御部は前記風速センサの風速情報に基づいて前記送風ファンの送風量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の送風装置。
3. 前記制御部は複数の前記フィルタを選択する場合、目の細かいフィルタの寿命を最大化するように選択を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の送風装置。
4. 前記制御部は前記複数のフィルタを選択するときに、各フィルタの使用履歴を考慮することを特徴とする請求項３に記載の送風装置。
   
   
   

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