TW201516349A - 空氣清淨機 - Google Patents

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Ayumi Saiki
Takuya Furuhashi
Akira Shiga
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Abstract

在各種的設置環境適當控制室內的氣流，以將整個房間的空氣穩定地清淨化。空氣清淨機1包括：殼體2、吸入口4、吹出口5、風扇裝置6、除臭濾器10、集塵濾器11、可動柵板12、驅動部13、擺頭機構14、內部檢出裝置15、外部檢出裝置16、控制裝置18等。從吹出口5吹出之空氣的風向，藉由可動柵板12而在前方和上方之間於上下方向上改變，並藉由擺頭機構14於左右方向改變。外部檢出裝置16，檢出至少包含到房間牆壁的距離之室內資訊。而且，控制裝置18，依據室內資訊的檢出結果控制以改變吹出空氣的風向、風量及風速當中至少其中一個送風參數，使得形成該吹出空氣在室內循環之後再回到該空氣清淨機1的位置的循環氣流。

Description

空氣清淨機
本發明係關於具有將吸入的空氣清淨化並吹出的功能之空氣清淨機。
過去已知有例如專利文獻1所記載之空氣清淨機，其具有在水平方向搖擺的可動式柵板。為了有效率地將廣大室內的空氣清淨化，過去技術的空氣清淨機構成為，一邊將柵板左右搖擺，一邊用感測器檢出各方向的空氣的髒污。
先行技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2006-57919號公報
在上述的過去技術中，將柵板左右搖擺以將整個房間的空氣清淨化。但是，依據空氣清淨機的設置環境(例如設置空氣清淨機的房間的大小、在室內的空氣清淨機、家具之配置)，即使將柵板左右搖擺，還是有可能會有難以使空氣循環到房間各角落的情況發生。亦即，在過去技術中，室內空氣的清淨化狀態受到空氣清淨機的放置環境的大幅影響，而造成難以穩定地將室內空氣清淨化的問題。
本發明係為了解決上述的問題，其目的在於提供空氣清淨機，其能夠在各種的設置環境適當地控制室內的氣流，穩定地將整個房間的空氣清淨化。
本發明的空氣清淨機，其包括：殼體，具有將室內的空氣吸入的吸入口和將該空氣吹出的吹出口；風扇裝置，將空氣從該吸入口吸入該殼體內部並將該空氣從該吹出口吹出；清淨化裝置，將在該殼體內部流動的空氣清淨化；送風可變手段，在從該吹出口吹出的吹出空氣的風向、風量及風速之3個送風參數當中，至少改變其中一個送風參數；資訊檢出手段，檢出至少包含到房間的牆壁的距離之關於該房間大小的資訊以作為室內資訊；檢出方向可變手段，能夠使該資訊檢出手段的方向改變；控制裝置，其依據該室內資訊驅動該送風可變手段，控制該送風參數，使得形成循環氣流，其係為該吹出空氣在室內循環之後再回到該殼體位置。
依據本發明，在房間大小、障礙物的配置等相異的各種的設置環境中，能夠適當地控制室內的氣流以形成例如在整個房間中循環的循環氣流。因此，抑制了空氣滯留、帶給人的不快感等，同時能夠穩定地將整個房間的空氣清淨化。
1‧‧‧空氣清淨機
2‧‧‧殼體
3‧‧‧基座
4‧‧‧吸入口
5‧‧‧吹出口
6‧‧‧風扇裝置(送風可變手段)
7‧‧‧前過濾器(清淨化裝置)
8‧‧‧埃帶電部(清淨化裝置)
9‧‧‧埃帶電保護濾器(清淨化裝置)
10‧‧‧除臭濾器(清淨化裝置)
11‧‧‧集塵濾器(清淨化裝置)
12‧‧‧可動柵板(送風可變手段，檢出方向可變手段)
13‧‧‧驅動部(送風可變手段，檢出方向可變手段)
14‧‧‧擺頭機構(送風可變手段，檢出方向可變手段)
15‧‧‧內部檢出裝置
16‧‧‧外部檢出裝置(資訊檢出手段，檢出方向可變手段)
17‧‧‧操作部
18‧‧‧控制裝置
第1圖顯示本發明實施形態1的空氣清淨機的縱剖面圖。
第2圖顯示將空氣清淨機沿著第1圖中箭頭所示A-A線剖開 的橫剖面圖。
第3圖顯示本發明實施形態1的空氣清淨機的控制系統之構成圖。
第4圖顯示在本發明實施形態1中的循環氣流的具體例的立體圖。
第5圖顯示本發明實施形態1中空氣清淨機中執行之控制的一例之流程圖。
以下，參照圖式，說明本發明的實施形態。再者，在本說明書中使用的各圖中，對於共同的元件係標示以相同的符號，並省略重複的說明。另外，本發明並不限定於以下的實施形態，在不脫離本發明主旨的範圍內可以進行各種的變形。
實施形態1
首先，參照第1圖到第5圖，說明本發明的實施形態1。第1圖顯示本發明實施形態1的空氣清淨機的縱剖面圖。另外，第2圖顯示將空氣清淨機沿著第1圖中箭頭所示A-A線剖開的橫剖面圖。如這些圖所示，本實施形態中，例示地面設置型的空氣清淨機1。空氣清淨機1包括：殼體2、基座3、吸入口4、吹出口5、風扇裝置6、前過濾器(prefilter)7、埃帶電部8、埃帶電保護濾器9、除臭濾器10、集塵濾器11、可動柵板12、驅動部13、擺頭機構14、控制裝置18等。
殼體2形成為例如略四角形的角筒形狀，藉由設置於房間地面的基座3，將其支持於可在水平方向回轉的狀態。另外，在下文的說明中，殼體2的側面部當中，將主要面對室 內空間配置的部分記述為前面部，將和前面部相對的部分記述為後面部。另外，殼體2的前面部側的方向記述為前方，從前方觀看之殼體2的水平方向的兩側則記述為左右方向。如後述的第4圖所示，空氣清淨機1，設置在地面上靠近房間的任何一個壁面的位置，在殼體2的後面部朝向該壁面且殼體2的前面部朝向室內空間的狀態下使用。
吸入口4為，用以將室內空氣吸入殼體2內部的開口部，如第2圖所示，設置在例如殼體2的前面部的左右兩側。吹出口5為，用以將吸入殼體2內部的空氣吹出到外部的開口部，設置於殼體2的前面部到上面部，在殼體2的左右方向延伸。另外，在以下的說明中，有時將從吹出口5吹出的空氣記述為「吹出空氣」。在殼體2的內部空間中，從吸入口4到吹出口5的風路中，從上游向下游依序設置前過濾器7、埃帶電部8、埃帶電保護濾器9、除臭濾器10、集塵濾器11、風扇裝置6、及可動柵板12。另外，在殼體2的內部除了風路以外的空間中，收納了控制裝置18。
風扇裝置6為，將空氣從吸入口4吸入殼體2內部並將該空氣從吹出口5吹出的裝置，其係由可由控制裝置18控制回轉數的電動風扇等構成。風扇裝置6，構成送風可變手段的具體例，其能夠對應於風扇裝置6的回轉數改變從吹出口5吹出空氣的風量。如第2圖所示，前過濾器7配置在殼體2內的風路的最上游處，其係為用以捕集從吸入口4吸入之空氣中的比較大的塵埃等。埃帶電部8為使空氣中的塵埃帶電的裝置，其配置於前過濾器7和埃帶電保護濾器9之間。除臭濾器10係為捕捉 空氣中的臭氣分子的裝置，集塵濾器11為捕捉空氣中的塵埃的裝置。
前過濾器7、埃帶電部8、埃帶電保護濾器9、除臭濾器10、集塵濾器11構成了清淨化裝置的具體例，其將在該殼體2內部流動的空氣清淨化。在此，所謂的「清淨化」為，例如將浮游在空氣中的塵埃、煙、病毒、細菌、霉菌、過敏原、臭氣分子等構成的污染物質去除之意，更具體言之，其係意味捕集這些污染物質，使其不活化，吸附及分解的動作。此外，可以使用在電極間產生高電場或放電生成物以去除污染物質的電壓施加裝置等清淨化裝置。
可動柵板12為，使得吹出空氣的風向在前方和上方之間於上下方向搖擺，以改變風向的仰角的裝置。吹出空氣係以和可動柵板12相同的仰角從吹出口5吹出。另外，在本說明書中，所謂的「仰角」為指平行於地面的水平方向為基準，向上方傾斜的角度。亦即，仰角=0°表示水平方向、仰角=90°表示鉛直方向的正上方。可動柵板12係由例如在殼體2的左右方向延伸的細長平板等形成。可動柵板12的基端側透過驅動部13而安裝在殼體2上，可動柵板12的尖端側可以藉由驅動部13而在上下方向擺動。在第1圖中，雖例示了在吹出口5設置2個可動柵板12的情況，不過，本發明也可以構成為設置僅有1個可動柵板12或有3個以上可動柵板12。
驅動部13具有：以可擺動的方式支持可動柵板12的支軸、以及使該支軸回轉的致動器(圖未顯示)。另外，擺頭機構14為，使設有吹出口5的殼體2在基座3上於左右方向轉 動的裝置，其設置於殼體2和基座3之間。可動柵板12、驅動部13、擺頭機構14為送風可變手段的具體例，能夠使吹出空氣的風向在上下方向及左右方向改變。另外，空氣清淨機1具有後述功能：個別使驅動部13驅動，以將2個可動柵板12分別在不同的角度搖擺，藉此改變吹出口5的開口面積。藉此，可動柵板12及驅動部13，構成送風可變手段的具體例，能夠對應吹出口5的開口面積改變吹出空氣的風速。
(控制系統)
繼之，參照第3圖等，說明空氣清淨機1的控制系統。第3圖顯示本發明實施形態1的空氣清淨機的控制系統的構成圖。空氣清淨機1具有：包含內部檢出裝置15及外部檢出裝置16的檢測系統、用以操作空氣清淨機1的操作部17、以及控制空氣清淨機1的運轉狀態的控制裝置18。內部檢出裝置15為檢出吸入殼體2內部的空氣中的污染物質的量之裝置，其配置在殼體2內例如吸入口4的開口端和前過濾器7之間。內部檢出裝置15由例如塵埃感測器、氣體感測器、風速感測器等構成，或者由組合這些感測器的複合型感測器構成。
在此，塵埃感測器係由半導體元件、光學元件等構成，檢出在空氣中的塵埃的濃度。氣體感測器由半導體元件等構成，其檢出臭氣分子、VOC等的有害氣體。風速感測器由超音波元件等構成，將風速的變動轉換為電流值。而且，這些感測器的檢出結果，從內部檢出裝置15輸出到控制裝置18。再者，上述各感測器的組合僅為一例，本發明並不限定於上述各感測器的組合而構成的內部檢出裝置15。舉例來說內部檢出裝 置15可以為具有溫度感測器、濕度感測器，能夠感檢出不同種類氣體的複數種類的氣體感測器等構成。
外部檢出裝置16係為檢出設有空氣清淨機1的房間的室內資訊的裝置，其構成資訊檢出手段的具體例。所謂的室內資訊為，例如關於設置空氣清淨機1的房間的大小、包含室內的家具、人、動物的障礙物的位置等的資訊，換言之，其係定義為關於室內的牆壁及障礙物和空氣清淨機1的位置關係的資訊。在室內資訊中至少包括從空氣清淨機1到房間的牆壁的距離。
另外，外部檢出裝置16由組合了距離感測器、動體感測器、熱感測器、濕度感測器等的複合型感測器構成。距離感測器為，利用音波或電磁波，檢出到檢出對象物(包含室內的牆壁、天花板、家具、人、動物等)的距離之非接觸式的感測器。舉例而言，距離感測器由超音波感測器、光感測器、影像辨識感測器等構成。動體感測器由光感測器、溫度感測器等構成，其藉由檢出照度及溫度等的變化，而捕捉到人及動物等的移動。熱感測器，能夠基於溫度來辨別人及動物、及無生物之障礙物。另外，濕度感測器的輸出，係用於對應空氣中的濕度以修正上述各感測器的感度。
另外，上述外部檢出裝置16的構成僅為一例。亦即，本發明的外部檢出裝置16，具備至少可檢出到房間牆壁的距離之距離感測器即可，並不限定於上述各感測器的組合。另外，構成外部檢出裝置16的距離感測器使用超音波感測器較佳。超音波感測器係為，依據發射出的超音波在檢出對象物反 射再傳回的時間，檢出到該檢出對象物的距離的裝置。其檢出原理和光感測器等一樣，不過超音波的速度比光的速度慢，所以適合檢出短距離。另外，藉由超音波感測器進行的距離的檢出處理，其回應性高於影像辨識感測器的影像處理。
而且，超音波感測器的可檢出距離為例如數公分到20公尺左右，適於檢出一般房間的大小。尤其是，在可聽範圍之外的20~40kHz的頻域中，因為波長比較長，容易增加振幅(音壓)，而能夠延長可檢出距離。詳言之，相較於上述頻域，在未滿20kHz的頻域中，能夠延長可檢出距離，不過，因為是人耳可以聽到的聲音，所以難以採用大音壓。另一方面，在超過40kHz的頻域，可檢出距離變短。因此，外部檢出裝置16所使用的超音波感測器的頻域設定為例如20~40kHz的頻域，設定在30~40kHz的頻域較佳。
外部檢出裝置16，如上述般具有距離感測器，所以其具有在特定的檢出方向可以檢出室內資訊的指向性。因此，空氣清淨機1構成為，具備能夠改變外部檢出裝置16的方向的檢出方向可變手段，以在室內的廣大範圍中掃瞄室內資訊。具體言之，在第1圖所示之例子中，在殼體2的前面部設置具有可動機構的外部檢出裝置16。該可動機構構成使外部檢出裝置16的方向在前方和上方之間於上下方向上改變的檢出方向可變手段。另一方面，擺頭機構14構成使外部檢出裝置16的左右方向上搖擺的檢出方向可變手段。
另外，在本發明中，也可以藉由例如第1圖中假想線所示的變形例來實現檢出方向可變手段。在此變形例中，將 外部檢出裝置16設置在可動柵板12的尖端。因此，外部檢出裝置16的方向，可以藉由驅動部13而在前方和上方之間於上下方向搖擺，並藉由擺頭機構14而在左右方向搖擺。亦即，在此變形例中，檢出方向可變手段由可動柵板12、驅動部13、擺頭機構14實現。
另外，上述變形例中，外部檢出裝置16也不一定要設置在可動柵板12，具體言之，外部檢出裝置16可以設置在例如藉由驅動部13而和可動柵板12一起擺動的其他構造物上。依據如上述般構成的變形例，藉由共通的驅動部13將可動柵板12和外部檢出裝置16的方向一起改變，所以，能夠簡化空氣清淨機1的構成。尤其是將外部檢出裝置16設置在可動柵板12的情況下，更能顯著發揮上述的效果，而且，能夠藉由簡單的構成而使外部檢出裝置16的方向和風向一致。藉此，使外部檢出裝置16的方向和風向一起改變，同時能夠順暢地執行後述的髒污映射處理。
操作部17為，空氣清淨機1的使用者為了進行各種的設定及操作所操作的裝置，如第1圖所示，其設置於例如殼體2的前面部。操作部17包括：用以啟動及停止空氣清淨機1的電源開關、以及顯示空氣清淨機1的運轉狀態的顯示部。另外，操作部17和控制裝置18連接於可進行雙向通信的狀態。
控制裝置18，為控制空氣清淨機1的運轉狀態的裝置，其具備圖未顯示的計算處理裝置、輸出入埠、及記憶電路等。如第3圖所示，包含內部檢出裝置15和外部檢出裝置16的感測系統和控制裝置18的輸入側連接。包含風扇裝置6、埃帶 電部8、驅動部13、擺頭機構14等的致動器則和控制裝置18的輸出側連接。控制裝置18，依據感測系統的輸出來驅動致動器，藉此使空氣清淨機1動作。
(空氣清淨機的控制)
本實施形態的空氣清淨機1為具有如上述構成之裝置，繼之針對其動作進行說明。首先敘述基本的動作，當空氣清淨機1動作時，由控制裝置18驅動埃帶電部8及風扇裝置6。藉此，空氣從吸入口4被吸入殼體2的內部，該空氣依序通過前過濾器7、埃帶電部8、埃帶電保護濾器9、除臭濾器10、集塵濾器11並藉此被清淨化。繼之，被清淨化的空氣經由風扇裝置6和可動柵板12從吹出口5吹出。
此時，控制裝置18，藉由驅動部13使可動柵板12擺動，並對應於該擺動角而在上下方向控制吹出空氣的風向。另外，由擺頭機構14使殼體2轉動，對應於該回轉角在左右方向控制吹出空氣的風向。另一方面，控制裝置18對應於風扇裝置6的回轉數控制吹出空氣的風量。另外，是2個可動柵板12個別地搖動以改變吹出口5的開口面積，以對應於該開口面積控制吹出空氣的風速。如上述般，空氣清淨機1構成為可以分別控制吹出空氣的風向、風量及風速所構成的送風參數。
(循環氣流控制)
另外，控制裝置18，依據外部檢出裝置16檢出的室內資訊驅動送風可變手段，藉此，執行在室內形成循環氣流的循環氣流控制。所謂的循環氣流為，吹出空氣在室內(在整個房間更佳)循環之後再回到空氣清淨機1的位置之氣流。第4圖顯示在 本發明實施形態1中的循環氣流的具體例的立體圖。在循環氣流控制中，控制上述3個送風參數當中的至少一個送風參數，藉此將該送風參數最佳化以使吹出空氣形成循環氣流。
(室內掃瞄處理)
詳言之，在循環氣流控制中，首先，由外部檢出裝置16掃瞄室內以執行檢出房間大小、障礙物位置等的室內掃瞄處理。在室內掃瞄處理中，由上述可動機構或驅動部13，使外部檢出裝置16的方向在前方和上方之間於上下方向上改變，同時藉由外部檢出裝置16的距離感測器檢出距離。此時，在空氣清淨機1的前方側檢出和房間牆壁的距離，在上方側則檢出和天花板的距離，因此，所檢出的距離的最大值，即為到天花板和牆壁的交界處的角落的距離L。
繼之，循環氣流控制中，藉由擺頭機構14使得外部檢出裝置16的方向在左右方向上改變，同時，檢出在吹出空氣可到達的複數位置的距離L，並取得所檢出的各距離L當中的最大值之距離Lmax。此時，距離L的檢出動作，可以在彼此分開的複數個位置執行，也可以在外部檢出裝置16的方向改變的同時連續地執行。另外，在本發明中，也可以不執行將外部檢出裝置16的方向在左右方向變化的動作，直接採用在空氣清淨機1前方檢出的距離L作為距離Lmax亦可。
繼之，控制裝置18，記憶取得距離Lmax時的外部檢出裝置16的方向的仰角γs及回轉角ωs、以及距離Lmax。在此，回轉角ωs表示：外部檢出裝置16的方向從預設的初期位置在水平方向回轉的角度。上述距離Lmax、仰角γs、回轉角ωs 中，包含了關於設置空氣清淨機1的房間的大小的資訊。亦即，依據距離Lmax及仰角γs，算出房間大小=Lmax×cos(γ s)，以作為房間的大小。
另外，距離Lmax、仰角γs、回轉角ωs中，包含關於在室內距離空氣清淨機1最遠的牆壁(以下記載為最遠壁)的資訊。如第4圖所示，依據本案發明人的研究，得知該最遠壁是最適合在該吹出空氣吹到時形成該循環氣流之壁面。詳言之，若使空氣朝向位於距離最遠壁和天花板交界處的角落一定的距離d的近端側的天花板的部分(目標位置P)吹出，則能夠在整個房間形成循環氣流。在此，距離d回對應於房間的大小而改變，所以，例如在榻榻米17疊蓆以上的大房間裡，其為到最遠壁的距離的一半還小的值，舉例來說，可以確認出d=2公尺左右。
如上述，依據室內掃瞄處理，能夠決定適於在整個房間形成循環氣流的風向之目標位置P。再者，上述的室內掃瞄處理，構成界定出最適合形成循環氣流之壁面的壁面界定手段的具體例。
在後述處理中，依據仰角γs及回轉角ωs設定風向，並藉由可動柵板12及擺頭機構14實現該風向，以使得吹出空氣到達天花板的目標位置P。另外，依據距離Lmax設定風量，並藉由風扇裝置6的回轉數控制實現該風量，以使得到達目標位置P的吹出空氣形成循環氣流。再者，在循環氣流控制中，也可以對應於室內的大小、在空氣的吹出方向有沒有人及動物等，藉由2個可動柵板12改變吹出口5的開口面積，適當地控制 吹出空氣的風速，使得不會造成被強風吹到的不快感。
藉由如上述般執行循環氣流控制，如第4圖所示，吹出空氣吹到目標位置P及最遠壁之後，沿著地面回到空氣清淨機1。因此，藉由循環氣流控制，在大小相異的各個房間中，能夠穩定地形成在整個房間中循環的循環氣流，將存在於房間各部分的污染物質有效率地集中到空氣清淨機1的位置，還能夠縮短室內空氣淨化所需要的時間。另外，在循環氣流控制中，藉由擺頭機構14使外部檢出裝置16的方向在左右方向改變，同時進行最遠壁的檢出動作，因此，能夠穩定地對於各種房間形狀檢出其最遠壁。
另外，在循環氣流控制可以構成為，使吹出空氣的風向在可形成循環氣流的基準之仰角θa、以及設定為大於此仰角θa的仰角之最大仰角θb之間於上下方向搖擺，並重複執行該搖擺動作。在此，基準的仰角θa為，設定以使得風向到達天花板的目標位置P時的該風向的仰角。另外，最大仰角θb設定為大於仰角θa的任意角度，所以可以設定為90度，也可以依據外部檢出裝置16檢出的室內資訊而改變。依據此控制，在整個房間中形成循環氣流，並且在空氣清淨機1的正上方的天花板附近滯留的空氣中也能形成氣流，而能夠有效地使室內空氣清淨化。
茲說明在地面設置型的空氣清淨機1中，執行循環氣流控制所得到的效果。一般來說，室內的塵埃等多存在地面，因此，為了有效除去塵埃，空氣清淨機1設置在地面較佳。另一方面，掌握房間大小等以使氣流最佳化的控制，能夠藉由 檢出從空氣清淨機1到前方的牆壁的水平距離而實現，但是，在地上多半設有家具等的障礙物，所以，難以穩定地從空氣清淨機1的位置檢出水平距離。因此，在本實施形態中係構成為，由外部檢出裝置16檢出最遠壁和天花板之間的角落。然後對應於依據到該角落的距離Lmax及角落的仰角γs所推定的房間大小，控制吹出空氣的風向、風量及風速之3個送風參數當中的至少1個送風參數，將空氣從吹出口5朝向斜上方吹出。
藉由此構成，在家具配置等相異的各種房間中，能夠在斜上方的空間中穩定地檢出相當於房間大小的室內資訊，能夠減少家具等對於該檢出動作的妨礙。另外，因為能夠將空氣從吹出口5朝向斜上方吹出，所以能夠抑制吹出空氣的流動撞到家具而亂掉，能夠穩定地形成對應於房間的大小的循環氣流。因此，能夠活用地面設置型的空氣清淨機1的優點，充分發揮其功能。
另外，因為房間的大小及形狀有各種變化，所以由擺頭機構14在水平方向上改變外部檢出裝置16的方向時的可變範圍(亦即水平方向的檢出對象範圍)設定如後述較佳：涵蓋從位於空氣清淨機1的正面的壁面(通常多半是最遠壁)到左右兩側的壁面的範圍。另外，水平方向的檢出對象範圍可以構成為依據室內資訊的檢出結果而改變，若最遠壁和天花板之間的角落為可檢出範圍，則不一定要設定為藉由擺頭機構14可實現的最大可變範圍。另外，使外部檢出裝置16的方向在上下方向改變時的可變範圍(亦即上下方向的檢出對象範圍)設定如後述較佳：包含至少從水平方向到鉛直方向的正上方的範 圍(以方向的仰角γ表示的話，是0度≦γ≦90度的範圍)。藉此，在各種形狀的房間中，能夠穩定地檢出最遠壁到天花板之間的角落。
另外，在本實施形態中，如後所述，依據外部檢出裝置16所檢出的距離的變化量，辨別牆壁及天花板與障礙物，並控制送風狀態。執行此控制時，在室內應該檢出障礙物的範圍多半是比形成循環氣流所需的風向之可變範圍還要大的範圍。因此，外部檢出裝置16的檢出對象範圍設定為包含風向的可變範圍以作為至少其範圍的一部份的廣大範圍較佳。藉此，能夠在室內的廣大範圍中檢出障礙物並執行因應的處理。
繼之，參照第5圖，說明由控制裝置18進行的控制之具體例。第5圖顯示本發明實施形態1中空氣清淨機中執行之控制的一例之流程圖。另外，該圖所示之例行程序之說明，係以將外部檢出裝置16設置於可動柵板12之構成作為前提。在第5圖所示之例行程序中，首先，在步驟S1中，若檢出空氣清淨機1已連接到電源的事實，則在步驟S2中，將驅動部13及擺頭機構14驅動，以使得可動柵板12和吹出口5移動到初期位置。亦即，將可動柵板12的仰角θ和吹出口5的水平方向的回轉角ω設定為初期值(θ=θ0,ω=ω0)。
繼之，在步驟S3中，將後述的迴圈中使用的變數i、j、k初期化為零。在此，i、j、k分別為在迴圈處理中切換仰角θ、回轉角ω、風扇裝置6的回轉數r時，計數到了哪一階的計數值。詳言之，可動柵板12的仰角θ在設定好的可變範圍內階段地在θ0到θn1之間改變。n1表示在可變範圍內改變仰角θ時的階 段數。而且，在i=0的狀態中，選擇θ0作為仰角θ。另外，在i=n1的狀態下，設定為仰角θ=θn1。
同樣地，吹出口5的回轉角ω在設定好的可變範圍內階段地在ω0到ωn2之間改變，n2表示在可變範圍內改變回轉角ω時的階段數。風扇裝置6的回轉數r在設定好的可變範圍內階段地在r0到rn3之間改變，n3表示在可變範圍內改變回轉數r時的階段數。因此，在步驟S3中，在對控制裝置18進行通電的時間點，為將仰角θ、回轉角ω分別設定為θ0及ω0的狀態。另外，上述i、j、k、n1、n2、n3為自然數。
繼之，在步驟S4中，判斷空氣清淨機1的電源開關是否被操作，在被操作的情況下，藉由步驟S5驅動風扇裝置6，開始發送動作。繼之，在步驟S6中，執行髒污映射處理，檢出室內空間的各部位的髒污狀態，並針對每個部位記憶檢出結果。在控制裝置18的記憶電路中，設有記憶室內各部的髒污狀態的髒污記憶地圖。
髒污記憶地圖由例如3維的資料地圖構成針對以仰角θ、回轉角ω、回轉數r為參數決定的各格子點記憶髒污的濃度Cijk。再者，Cijk的下標i、j、k係對應於前述的計數值，分別在0~n1、0~n2、0~n3的範圍中變化。另外，在本發明中，不一定要用髒污的濃度作為指標，也可以構成為將關於髒污程度的其他物理量記憶在髒污記憶地圖中。
在髒污映射處理中，首先，在仰角θ=θ0、回轉角ω=ω0、回轉數r=r0的條件下，將空氣從吹出口5吹出到室內，在既定的時間T1內執行空氣清淨動作。之後，使計數值i遞增 1，並重複執行在時間T1中進行空氣清淨的動作直到階段n1為止。此時，控制裝置18，藉由內部檢出裝置15檢出在室內循環之後被吸入吸入口4的空氣中的髒污，並將依據檢出結果得出的濃度Cijk記憶在髒污記憶地圖中。其結果為，在最初的處理中，在回轉角ω=ω0、回轉數r=r0的條件下，取得對應於仰角θ0到θn1之各部位的濃度C000、C100、C200、...、Cn100。
繼之，使計數值j遞增1，並在回轉角ω=ω1、回轉數r=r0的條件下，如上述般將仰角θ在θ0到θn1的範圍中改變，同時針對各仰角檢出其濃度Cijk。藉此，能夠取得在回轉角ω=ω1時，對應於仰角θ0到θn1之各部位的濃度C010、C110、C210、...、Cn1n20。繼之，重複執行同樣的處理直到回轉角ω2到ωn2為止，藉此，能夠得到在回轉數r=r0時，對應於仰角θ和回轉角ω的全部組合的濃度Cij0。然後，增加計數值k使得回轉數r在r1到r3的範圍內變化，同時取得在各個回轉數r時，對應於仰角θ和回轉角ω的全部組合的濃度Cijk。如第5圖所示，這些處理以例如3層的迴圈處理來執行。
藉此，髒污映射處理中，能夠將髒污記憶地圖上的全部格子點的濃度Cijk更新。再者，在上述的例子中，係以仰角θ、回轉角ω、回轉數r的順序改變其值，不過此順序是可以自由設定的。另外，在本發明中，不一定要將仰角θ、回轉角ω、回轉數r全部改變。另外，在1個位置持續進行空氣清淨動作的時間T1，可以依據後述為基準設定：例如由空氣清淨動作吹出空氣之後，該空氣回到內部檢出裝置15的位置所必須的時間，亦即，可以檢出因為空氣清淨動作造成的髒污的減少的 時間。
另外，在檢出髒污的濃度的各個檢出位置，首先，檢出空氣清淨動作開始時的髒污的濃度作為初期濃度C0。在初期濃度C0超過預設的判斷值X時，可以判斷要朝向髒污的位置送風。判斷值X的設定係以例如不需要空氣清淨動作的少髒污的狀態為基準。另外，當初期濃度C0在判斷值X以下時，判斷為現在的檢出位置沒有髒污，直接結束空氣清淨動作，並移行到下一個檢出位置。另外，在本發明中，也可以構成為省略初期濃度C0的檢出，將初期濃度C0設定為一定的定值。
在後續的處理中，檢出在時間T1中執行空氣清淨動作後的髒污的濃度作為結束時濃度C1。繼之，將結束時濃度C1記憶在髒污記憶地圖中作為現在的檢出位置的濃度Cijk。另外，在本實施形態中所例示的處理為，即使在例如結束時濃度C1超過判斷值X的狀態下，在空氣清淨動作開始後經過時間T1的時間點，移行到下一個檢出位置。
在一般的檢出位置，當空氣清淨動作開始時，檢出的髒污的濃度減少，多半是初期濃度C0>結束時濃度C1的情況。但是，在髒污的發生源是固定的情況下，也會有C0≦C1的情況。因此，在髒污映射處理中可以構成為，在各個檢出位置中，算出空氣清淨動作的髒污的衰減率α，記憶在髒污記憶地圖上的各格子點中作為衰減率αijk。在後述的數學式1中，表示基於初期濃度C0和結束時濃度C1算出衰減率α的方法之一例。另外，在步驟S7中，說明衰減率α的利用方法。
數學式1 α=1-C1/C0
依據上述數學式1，能夠在短時間內算出衰減率，抑制動作反應的誤差，並能夠提高衰減率的算出精確度。另外，衰減率，可以用上述數學式以外的方法算出，例如將初期濃度C0和結束時濃度C1的差分除以時間T1，算出濃度的時間變化以作為衰減率。另外，也可以構成為依據關於房間大小的係數來修正衰減率。
另外，在本發明中可以構成為，在髒污映射處理開始之前，執行上述的室內掃瞄處理檢出室內的大小，依據該檢出結果改變仰角θ、回轉角ω、回轉數r的可變範圍，或基於該檢出結果改變仰角θ、回轉角ω、回轉數r的階段數n1、n2、n3。依據此構成，可以將對應於房間大小的仰角θ、回轉角ω、回轉數r的可變範圍及階段數n1、n2、n3最佳化。亦即，例如在大房間中將可變範圍變大、增加階段數，藉此，能夠提高髒污映射處理的精確度。另外，在狹小的房間裡，把將可變範圍變小、減少階段數，藉此，能夠有效率地進行室內的掃瞄。
在髒污映射處理結束之後，移行到步驟S7。在步驟S7之後，將室內掃瞄過的範圍中最髒的位置抽出作為污染部位，使風向朝向該污染部位以優先執行將該部位的髒污清淨化的處理。該處理，在風向微調整的同時，在時間T2中執行清淨化處理。在此所謂的「微調整」為，將風向在污染部位的附近僅些微地改變，同時檢出從污染部位回流的空氣的髒污程度，對應於該檢出結果回饋控制該風向的動作。
詳言之，首先，在步驟S7中，在髒污記憶地圖的 各格子點當中，抽出Cijk≧X，而且衰減率αijk≦Y成立之格子點。在此，Y為用於判斷是否充分得到空氣清淨動作的效果的判斷值，其係為預定的值。由步驟S7抽出的格子點係對應於髒污超過容許範圍，而且，能夠由空氣清淨動作減少髒污的污染部位。再者，在步驟S7中，雖例示使用衰減率αijk的情況，但本發明也可以構成為，不使用衰減率，而抽出只有Cijk≧X成立的格子點。
繼之，在步驟S8中，判斷在抽出的格子點中是否有Cijk≧X的格子點。在此判斷成立的情況下，移行到步驟S9，選擇已抽出的格子點中Cijk最大的格子點。該格子點對應於現存的污染部位中最污染部位，因此，將該格子點的Cijk記憶以作為最大濃度Cmax，並藉由驅動部13、擺頭機構14及風扇裝置6實現對應於該格子點的仰角θi、回轉角ωj、回轉數rk。藉此，成為吹出空氣的風向朝向最污染部位的狀態，因此在步驟S10中，朝向最污染部位送風，在時間T2中執行空氣清淨動作後，回到步驟S8。
另外，時間T2為，把污染部位的空氣清淨化所需的時間，可以任意設定其與時間T1的大小關係，不過，設定為長於時間T1較佳。另外，在有複數個Cijk≧X的污染部位的情況下，較佳的方式為：對1個污染部位執行時間T2的空氣清淨動作之後，不論在該部位是否已得到清淨化的效果，都要移行到下一個污染部位。而且，對所有的污染部位執行時間T2的空氣清淨動作之後，再從最初重複執行髒污映射處理。此時，每當風向變更時就更新記憶在髒污記憶地圖中的Cijk，總是維持在 記憶了最新的髒污程度的狀態。藉此，能夠將整個房間均勻地清淨化。
另一方面，在只有一個污染部位的情況下，較佳的方式為：持續執行該污染部位的空氣清淨動作，直到充分地將髒污清淨化，亦即，直到Cijk<X為止。另外，在從固定位置持續產生髒污的情況下，可以依據衰減率αijk來判斷有無空氣清淨效果。而且，當認定有效果的情況下，較佳的方式為：不大幅改變風向，而持續除去髒污，直到髒污的濃度或衰減率到達既定的值為止。
依據上述控制，只要在髒污記憶地圖中還有Cijk≧X的格子點存在，就要重複執行步驟S8~S10的處理，在步驟S7中抽出的污染部位當中，從髒污程度較大的污染部位開始依序執行空氣清淨動作。而且，當所有的污染部位都被清淨化時，因為步驟S8的判斷不成立，所以移行到步驟S11。在步驟S11中，任意改變風扇裝置6的回轉數r並只執行時間T3的空氣清淨動作之後，回到步驟S6。
在此，在沒有Cijk≧X的格子點的情況下，亦即，在所有的位置都是Cijk未滿判斷值X的情況下，就意味著整個房間都已被淨化了，所以本來就可以停止空氣清淨動作了。不過，因為室內並不是密閉的空間，由於自然發生的換氣，會有少量但全面地塵埃持續流入。另外，暫時執行空氣清淨動作後經過短暫的時間後，有時在室內會有新的髒污大量產生的情況發生。因此，空氣清淨機1必須要定期監視室內的髒污狀態。在此，空氣清淨機1較佳為，在執行步驟S11後回到步驟S6，藉 此，繼續空氣清淨動作，持續除去流入室內的新的髒污。
此時，風扇裝置6的回轉數r可以使用例如初期設定或基於使用者的操作而設定的任意回轉數r，不過，設定為較低的回轉數較佳。其原因為，因為自然換氣而流入室內的髒污的量相對來說是微量，所以即使是控制在小的回轉數r(亦即，風量)，也能夠充分地得到髒污的清淨化效果。而且，不使回轉數r大於所需的回轉數，藉此，能夠在維持空氣清淨度的同時，減少風扇裝置6的動作音，並能夠抑制人等被風吹到而產生的被吹的感覺。因此，不讓使用者意識到空氣清淨機1在運轉中的事實，而能夠順暢地進行空氣清淨動作。
另外，風扇裝置6的回轉數r不一定要是一定值。亦即，因為自然換氣而流入室內的髒污的量會因為季節、天候、外部氣體等的影響而大幅變動。因此，回轉數r可以構成為依據內部檢出裝置15的髒污的檢出結果而改變。藉此，將各種變動因素所造成的髒污的增加控制在最小程度，而能夠維持使用者的舒適性。
另一方面，在步驟S11中，繼續送風動作的時間T3可以由使用者選擇，也可以使用預設的值。另外，也可以構成為，考慮室內的髒污狀態、或者已產生髒污的擴散時間、除去所花費的時間，以改變時間T3。藉此，能夠有效率易執行空氣清淨動作。另外，步驟S6~S11的處理較佳為，持續到使用者按壓停止鈕、或拔掉電源插頭時為止。另外，在本實施形態中也可以構成為，在所有的污染部位都已清淨化的時間點，亦即，在執行步驟S11的時間點執行前述的循環氣流控制。
另外，在上述控制中，在使用衰減率αijk的情況下，對各個污染部位執行空氣清淨動作時，可以追加依據衰減率αijk的判斷處理。具體舉例的話可以構成為，於衰減率αijk在判斷值Y以下的污染部位，判斷為未充分得到空氣清淨動作的效果，並讓其他污染部位優先進行。另外，判斷值Y能夠進行對應於其設定的使用方式。首先，敘述設定為Y=0的情況。在此情況下，在αijk≦Y成立的污染部位，有可能是空氣清淨動作完全沒有發揮功能，或者是塵埃發生源，所以能夠判斷為該污染部位不適合髒污去除。
另外，在任意的污染部位，在髒污的濃度Cijk為判斷值X以下的情況下，可以設定為衰減率αijk=X。其原因為，例如在設定為Y=0的情況下，若能使濃度Cijk稍微減少，則即使會耗費時間也能夠持續進行空氣清淨動作直到變乾淨為止，容易降低清淨化的效率。在此情況下，若如上述般設定衰減率αijk，則能夠提高清淨化的效率。
另外，雖然第5圖並未顯示，不過，在所有的格子點都成立αijk≦0的情況下，能夠判斷空氣清淨機1是髒污的發生源。在此情況下，可以構成為，判斷其原因為風扇裝置6的動作不良、或濾器類已屆使用年限等，執行促使使用者進行維修動作的通知動作。
另外，在本實施形態中，在上述循環氣流控制、髒污映射處理等的送風動作中檢出障礙物的情況下，可以進行預設的迴避動作以使得氣流不會吹到該障礙物。具體舉例之，在人迴避控制中，一邊改變外部檢出裝置16的方向一邊檢出到 檢出對象物的距離，在該距離急遽地大幅變化的情況下，依據該距離的變化以辨識室內的障礙物。而且，在該風向朝向障礙物時，進行例如停止送風動作、減弱氣流等的迴避動作。依據此控制，能夠抑制氣流吹到人或動物而產生不快感、或者吹倒到障礙物的氣流使塵埃揚起，而能夠提高空氣清淨時的舒適性。
另外，在本實施形態中可以構成為，同時執行包含循環氣流控制和髒污映射處理等的空氣清淨時的發送魚動作、以及室內掃瞄處理。藉由此構成，即使不在室內掃瞄處理特別花費時間，也能夠一般的送風動作同時進行室內掃瞄，即使在例如障礙物的位置改變的情況下，也能夠迅速地對應於該變化而修正送風動作。
另外，在本實施形態中可以構成為，空氣清淨機1的電源線接到插座等的電源時，自動改變外部檢出裝置16的方向，同時執行室內掃瞄處理。藉由此構成，在例如將空氣清淨機1設置於室內時，能夠事先取得室內資訊。而且，使用者操作電源開關時，可以直接開始送風動作而不必進行室內掃瞄，基於已取得的室內資訊就可以迅速地形成適當的氣流。因此，能夠提高空氣清淨機1的便利性。
另外，在本實施形態中可以構成為，在使用者打開空氣清淨機1的電源之後到風扇裝置6啟動之前的期間內，執行室內掃瞄處理。藉由此構成，能夠在執行空氣清淨動作的前一刻取得室內資訊，在例如障礙物的位置改變的情況下，能夠對應於該變化，而正確地執行送風動作。
如前文所詳述，依據本實施形態，能夠在各種設置環境中適當地控制室內的氣流，將整個房間的空氣穩定地予以清淨化。詳言之，在一般家庭中，由於其房間格局、家具配置、空氣清淨機1的配置等各不相同，所以當空氣清淨機1距離牆壁太遠，則有可能風無法到達牆壁，相反地，若離牆壁太近，則有時會有過度運轉的情況發生。其結果為，導致使得空氣清淨機1的噪音變大聲、風吹到人而造成不快感、寒冷感等的問題。相對於此，在本實施形態中，依據由外部檢出裝置16檢出的室內資訊(尤其是到牆壁的距離)，在風向、風量及風速之中，適當改變至少其中一個送風參數，因此能夠解決上述問題，能夠在整個房間穩定地形成循環氣流。
另外，外部檢出裝置16具備非接觸式的距離感測器，該非接觸式的距離感測器使用如超音波、光、電磁波等的非透過性的波動以檢出和障礙物的距離，其較佳為：具有至少一個以上超音波感測器。距離的檢出雖然可以藉由例如依據影像感測器的資料進行三角測量法等來實現，不過，在此情況下影像資訊的處理要耗費時間，而容易造成空氣清淨動作的回應性降低。藉此，能夠在短時間內取得室內資訊，而提高空氣清淨動作的回應性。
另外，在本實施形態中，係將外部檢出裝置16裝在可動柵板12上。藉此，能夠正確地使距離感測器等的方向和風向一致，能夠提高在風向的方向的距離檢出精確度。另外，驅動外部檢出裝置16和可動柵板12共用驅動部13，能夠減少裝置的可動部以提高可靠性，並且能夠降低成本。
另外，在本實施形態中，例示了可動柵板12及擺頭機構14作為使風向可變的手段，藉由此手段，使外部檢出裝置16的方向也能夠在上下方向及左右方向變化。藉此，能夠精確地檢出整個房間的室內資訊。另外，當使用擺頭機構14時，房間大小的檢出狀態、家具的配置的影響會對應於外部檢出裝置16的方向(回轉角)而有不同。因此，在循環氣體控制中較佳為，在執行送風動作的同時，對應於吹出口5的回轉角而將送風參數控制在最佳狀態。藉此，在水平方向的各個方向中，能夠穩定地形成循環氣流，另外也能夠順利地進行因應障礙物的處理。
另外，在上述實施形態中，係以地面設置型的空氣清淨機1為例進行說明，但本發明並不以此為限，也能夠適用於壁掛式的空氣清淨機1。另外，在實施形態中，係以風向、風量及風速之3個送風參數當中，控制風向和風量的情況為例進行說明。但是，在本發明中，只要控制至少一個送風參數即可。其原因為，例如即使風向是一定的，只要風量夠大也能夠形成涵蓋整個房間的循環氣流，關於風速的情況也是如此。因此，在僅控制1個送風參數的構成中，也能夠達成本發明的目的。
另外，在實施形態中係構成為，藉由擺頭機構14使風向在左右方向改變，但在本發明中，也可以採用可以使風向在左方向及右方向改變的同時在上下方向來回動作(點頭狀的動作)的擺頭機構。
另外，在實施形態1中，係以風扇裝置6構成改變 風量的送風可變手段的情況為例。但本發明並不以此為限，也可以為藉由不同於風扇裝置6的其他機構來改變風量的構成。
S1~S11‧‧‧為步驟

Claims (15)

  1. 一種空氣清淨機，其包括：殼體，具有將室內的空氣吸入的吸入口和將該空氣吹出的吹出口；風扇裝置，將空氣從該吸入口吸入該殼體內部並將該空氣從該吹出口吹出；清淨化裝置，將在該殼體內部流動的空氣清淨化；送風可變手段，在從該吹出口吹出的吹出空氣的風向、風量及風速之3個送風參數當中，改變至少其中一個送風參數；資訊檢出手段，檢出至少包含到房間的牆壁的距離之關於該房間大小的資訊以作為室內資訊；檢出方向可變手段，能夠使該資訊檢出手段的方向改變；控制裝置，其依據該室內資訊驅動該送風可變手段，控制該送風參數，使得形成循環氣流，其係為該吹出空氣在室內循環之後再回到該殼體位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之空氣清淨機，其中該殼體設置於房間的地面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之空氣清淨機，其包括：可動柵板，其構成該送風可變手段的至少一部份，能夠使該風向在上下方向搖擺並使該風向相對於水平方向的仰角改變；及壁面界定手段，一邊由該檢出方向可變手段使該資訊檢出手段的方向改變一邊由該資訊檢出手段檢出該室內資訊， 並依據該室內資訊，界定出最適合在該吹出空氣吹到時形成該循環氣流之壁面；該控制裝置，至少藉由該可動柵板控制該風向的仰角，以使得該循環氣流在吹到房間的天花板及該最適當的壁面之後，沿著地板回到該殼體位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之空氣清淨機，該控制裝置，在能夠形成該循環氣流的基準仰角和設定為大於該基準仰角的仰角之最大仰角之間，重複進行使該風向在上下方向搖擺的動作。
  5. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該資訊檢出手段包括利用音波或電磁波檢出到檢出對象物的距離之非接觸式的距離感測器，該控制裝置構成為，在室內中該吹出空氣能夠到達的複數位置，藉由該距離感測器檢出距離。
  6. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置，在和電源連接的時間點，啟動該資訊檢出手段以開始該室內資訊的檢出動作。
  7. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置構成為，至少在執行該風扇裝置的啟動操作之後到由該風扇裝置開始送風動作之前的期間當中，啟動該資訊檢出手段以檢出該室內資訊。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之空氣清淨機，該資訊檢出手段的方向之可變範圍，至少包含該風向的可變範圍，以作為其範圍的一部份。
  9. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該送風可變手段具有能夠使該風向在上下方向搖擺的可動柵板，該檢出方向可變手段由使該可動柵板和該資訊檢出手段的方向一起改變的驅動部構成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之空氣清淨機，該資訊檢出手段設於該可動柵板。
  11. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，包括擺頭機構，其構成該送風可變手段及該檢出方向可變手段的一部份，能夠使該吹出口及該資訊檢出手段在左右方向搖擺。
  12. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置，藉由該檢出方向可變手段使該資訊檢出手段的方向改變，同時由該資訊檢出手段檢出到房間的牆壁及天花板的距離，藉此，依據該檢出結果檢出牆壁和天花板的交界處，依據該交界處的位置以控制該送風參數。
  13. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置構成為，依據該室內資訊而可變地設定後述至少一者：由該檢出方向可變手段改變該資訊檢出手段時的可變範圍、以及在該可變範圍中使該資訊檢出手段的方向階段式地改變時的階段數。
  14. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置構成為，依據由該檢出方向可變手段改變該資訊檢出手段的方向時同時由該資訊檢出手段檢出的到檢出對象物的距離的變化，辨識室內的障礙物，在該風向朝向障礙物時，進行預設的迴避動作。
  15. 如申請專利範圍第1或2或4項所述之空氣清淨機，該控制裝置構成為，同時並行後述動作：由該檢出方向可變手段改變該資訊檢出手段的方向的同時由該資訊檢出手段檢出該室內資訊的動作、以及由該風扇裝置進行的送風動作。
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