JP6156133B2 - 空気清浄機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空気清浄機10の概略の外観斜視図である。図2は、空気清浄機10の内部に収容される、空気清浄機10の空気清浄機能および加湿機能に関連する主な構成を示した図である。図3は、空気清浄機10の概略ブロック図である。
(2−1)筐体
筐体11は、空気清浄用ユニット20、加湿ユニット30、ファン40、制御ユニット50、およびホコリセンサ60等の構成を内部に収容する。
空気清浄用ユニット20は、空気中の塵埃を除去すると共に、空気中のニオイ成分等を吸着して分解するためのユニットである。
加湿ユニット30は、加湿ユニット30を通過する空気に水を供給し、加湿するためのユニットである。
ファン40は、筐体11の背面側に取り付けられる。ファン40は、ファン40を運転することで生じる筐体11内の空気の流れ方向における、加湿ユニット30の下流側に配置される。
ホコリセンサ60は、空気中の塵埃を検出するセンサである。ホコリセンサ60は、具体的には、ホコリセンサ60の検出の対象空間、言い換えれば空気清浄機10の空気清浄の対象空間から、ホコリセンサ60の内部空間に空気を取り込み、内部空間を空気と共に通過する塵埃を検出するセンサである。
制御ユニット50は、空気清浄機10の動きを制御するためのユニットである。
記憶部51は、制御部52が実行するためのプログラムや、各種情報が記憶される。例えば、記憶部51は、情報を記憶するための領域として、清浄度合い記憶領域51a、閾値記憶領域51b、およびオフセット値記憶領域51cを有する。以下に、清浄度合い記憶領域51a、閾値記憶領域51b、およびオフセット値記憶領域51cについて詳細を説明する。
清浄度合い記憶領域51aには、後述する制御部52の判定部52aの判定結果、つまり判定部52aにより判定される空気の清浄度合い、が更新して書き込まれ記憶される。清浄度合い記憶領域51aに記憶される内容は、後述する書込部52bにより、判定部52aの判定結果が書き込まれることで、更新される。
閾値記憶領域51bには、後述する判定部52aが空気の清浄度合いを判定する際に用いる閾値が記憶される。閾値が、空気の清浄度合いが判定される際にどのように用いられるかについては後述する。
オフセット値記憶領域51cには、後述する判定部52aが空気の清浄度合いを判定する際に用いられるオフセット値が記憶される記憶領域である。オフセット値は、空気の清浄度合いを判定する上で基準となる値である。判定部52aが空気の清浄度合いを判定する際に、オフセット値をどのように用いるかについては後述する。
制御部52は、記憶部51に記憶されているプログラムを実行して、空気清浄機10を制御する。具体的には、制御部52は、操作部55に入力された各種指令や、ホコリセンサ60の検出結果等に基づいて、ファンモータ40aや、モータ32a等の、空気清浄機10の各部の動きを制御する。
判定部52aは、ホコリセンサ60の検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する。判定部52aは、ホコリセンサ60の検出値(ホコリセンサ60の出力信号)を用いて算出される算出値に基づく値と、閾値記憶領域51bに記憶された閾値との大小を比較することで、空気の清浄度合いを判定する。
算出部52aaは、所定の判定時間に占める、ホコリセンサ60がLレベル信号を出力していた時間の割合(Lレベル信号割合と呼ぶ)を算出する。算出部52aaによるLレベル信号割合の算出は、空気清浄機10に電源が供給されていれば(ホコリセンサ60が塵埃の検出を行っていれば)、空気清浄機10が運転中でなくても実行される。
算出部52aaは、大塵埃に関するホコリセンサ60の検出値(ホコリセンサ60の、粒径が3μm以上の塵埃に関する信号)を用いて、所定の判定時間(第1移動平均時間)に占める、ホコリセンサ60のLレベル信号の出力時間の割合(Lレベル信号割合)を算出する。ここで、大塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて算出されるLレベル信号割合を、大塵埃Lレベル信号割合RLと呼ぶ。以下に、算出部52aaによる大塵埃Lレベル信号割合RLの算出処理について、具体的に説明する。
算出部52aaは、小塵埃に関するホコリセンサ60の検出値(ホコリセンサ60の、粒径が1μm以上の塵埃に関する信号、および、粒径が3μm以上の塵埃に関する信号)を用いて、所定の判定時間(第1移動平均時間および第2移動平均時間)に占めるホコリセンサ60のLレベル信号の出力時間の割合(Lレベル信号割合)を算出する。第1移動平均時間は、前述のように8秒であり、第2移動平均時間は、第1移動平均時間よりも長い40秒である。ここで、小塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて算出される、第1移動平均時間に占めるホコリセンサ60のLレベル信号の出力時間の割合を、第1小塵埃Lレベル信号割合RS1と呼ぶ。また、小塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて算出される、第2移動平均時間に占めるホコリセンサ60のLレベル信号の出力時間の割合を、第2小塵埃Lレベル信号割合RS2と呼ぶ。
比較判定部52abは、算出部52aaが算出したLレベル信号割合から、オフセット値記憶領域51cに記憶されたオフセット値を差し引いて算出される値と、閾値記憶領域51bに記憶された閾値との大小を比較する。さらに、比較判定部52abは、比較結果に基づいて、空気の清浄度合いを判定する。比較判定部52abによる空気の清浄度合いの判定は、空気清浄機10の運転中(ファン40の運転中)に、500m秒間隔で実行される。
比較判定部52abは、大塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、判定時間を優先する第1判定処理を行う。第1判定処理は、判定時間を優先する短時間判定処理の一例である。
比較判定部52abは、小塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、清浄度合い記憶領域51aに記憶されている空気の清浄度合いに応じて異なる判定処理を行う。
書込部52bは、判定部52aの判定結果を、記憶部51の清浄度合い記憶領域51aに更新して書き込む。小塵埃に関する空気の清浄度合い、および、大塵埃に関する空気の清浄度合い、が判定部52aにより判定された時に、書込部52bが、どのように、判定部52aの判定結果を清浄度合い記憶領域51aに更新して書き込むかについては後述する。
改善判定禁止部52cは、記憶部51の清浄度合い記憶領域51aへの書き込みを禁止する書込禁止部の一例である。
第1判定処理禁止部52dは、判定部52aが小塵埃に関する空気の清浄度合いの判定処理として、第1判定処理を実行することを禁止する。第1判定処理禁止部52dは、清浄度合い記憶領域51aに、判定部52aの判定結果として第1清浄度合いP1が更新して書き込まれた場合(リセット時に初期設定として第1清浄度合いP1が書き込まれる場合を除く)に、所定期間(例えば、清浄度合い記憶領域51aに記憶された空気の清浄度合いが書き換えられた時点から20分間)、判定部52aが、小塵埃に関する空気の清浄度合いの判定処理として第1判定処理を実行することを禁止する。第1判定処理禁止部52dが、判定部52aが小塵埃に関する空気の清浄度合いの判定処理として第1判定処理を実行することを禁止している場合には、判定部52aは、清浄度合い記憶領域51aに第1清浄度合いP1が記憶されていても、小塵埃に関する空気の清浄度合いの判定処理として第2判定処理を実行する。
ファン制御部52eは、記憶部51の清浄度合い記憶領域51aに記憶された判定部52aの判定結果に基づいて、ファン40の回転数を制御する。具体的には、ファン制御部52eは、記憶されている空気の清浄度合いが低いほど回転数が大きくなるようにファン40を制御する。例えば、ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに判定部52aの判定結果として、第2〜第4清浄度合いP2〜P4が記憶されている場合の回転数が、清浄度合い記憶領域51aに判定部52aの判定結果として、第1清浄度合いP1が記憶されている場合の回転数よりも大きくなるように、ファン40を制御する。より詳細にいえば、ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに、第1〜第4清浄度合いP1〜P4が記憶されている場合に、ファン40の回転数を、それぞれM1〜M4に制御する。M1〜M4には、M1<M2<M3<M4という関係がある。つまり、ファン制御部52eは、塵埃の濃度が高い空気の清浄度合いほど(空気の清浄度合いが低いほど)、ファン40の回転数が大きくなるように、ファン40を制御する。
オフセット値更新部52fは、記憶部51のオフセット値記憶領域51cに記憶されるオフセット値を算出して更新する。
以下に、判定部52aによる、空気の清浄度合いの判定について、図8および図9A〜Cのフローチャートを用いて説明する。
ホコリセンサ60は、空気清浄機10が電源に接続されると、空気清浄機10が運転を開始していなくても(ファン40が運転されていなくても)塵埃の検出を行い、80μ秒毎にHレベル信号又はLレベル信号を制御ユニット50に対して出力する。
ホコリセンサ60は、空気清浄機10が電源に接続されると、空気清浄機10が運転を開始していなくても塵埃の検出を行い、80μ秒毎にHレベル信号又はLレベル信号を制御ユニット50に対して出力する。
清浄度合い記憶領域51aに記憶されている空気の清浄度合いの、書込部52bによる更新処理と、この更新処理に関連する改善判定禁止部52cおよび第1判定処理禁止部52dの処理について、図10のフローチャートを用いて説明する。
(5−1)
本実施形態に係る空気清浄機10は、回転数可変のファン40と、ホコリセンサ60と、判定部52aと、記憶部51と、ファン制御部52eと、を備える。ファン40は、空気清浄用フィルタの一例としてのHEPAフィルタ22に空気が通るように空気流れを生成する。ホコリセンサ60は、粒径が小さい小塵埃と、小塵埃よりも粒径が大きな大塵埃とを区別可能に空気中の塵埃を検出する。判定部52aは、ホコリセンサ60の検出値(ホコリセンサ60の出力信号)を用いて、空気の清浄度合いを判定する。記憶部51の清浄度合い記憶領域51aには、判定部52aの判定結果が更新して書き込まれて記憶される。ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに記憶された判定結果に基づいて、ファン40の回転数を制御する。判定部52aは、大塵埃に関するホコリセンサ60の出力信号を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、判定時間を優先する第1判定処理を、空気の清浄度合いの判定として実行する。第1判定処理は、短時間判定処理の一例である。判定部52aは、小塵埃に関するホコリセンサ60の出力信号を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、第1判定処理よりも判定時間が長い、判定精度を優先する第2判定処理を、空気の清浄度合いの判定として実行する。より具体的には、判定部52aは、小塵埃に関するホコリセンサ60の出力信号を用いて空気の清浄度合いを判定する場合であって、清浄度合い記憶領域51aに第1清浄度合いP1以外が記憶されている場合に、第1判定処理よりも判定時間が長い、判定精度を優先する第2判定処理を、空気の清浄度合いの判定として実行する。第2判定処理は、長時間判定処理の一例である。
本実施形態に係る空気清浄機10では、ホコリセンサ60は、一定時間間隔(80μm)で塵埃の検出を行う。判定部52aは、第1判定処理では、第1移動平均時間分(ここでは8秒分)のホコリセンサ60の出力信号を用いる。判定部52aは、第2判定処理では、第2移動平均時間分(ここでは40秒分)のホコリセンサ60の出力信号を用いる。つまり、判定部52aは、第2判定処理において、第1判定処理より多くのホコリセンサ60の出力信号を用いる。
本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、ホコリセンサ60の出力信号を用いて0.5秒毎に算出される、単位時間算出値(500m秒に対しホコリセンサ60がLレベル信号を発信した時間の割合)の移動平均値を用いて空気の清浄度合いを判定する。判定部52aは、第2判定処理における移動平均時間(第2移動平均時間)を、第1判定処理における移動平均時間(第1移動平均時間)よりも長くする。
本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、当該空気清浄機10の起動時に第1判定処理を行う場合であって、第1判定処理における移動平均時間(第1移動平均時間)に相当する数量のホコリセンサ60の出力信号が未だ取得されていない場合には、第1判定処理における移動平均時間よりも短い時間に相当する数量のホコリセンサ60の出力信号を用いて、第1判定処理を行う。
本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、記憶部51の清浄度合い記憶領域51aに、判定部52aにより判定される空気の清浄度合いの中で最も塵埃の濃度が低い第1清浄度合いP1以外の、空気の清浄度合い(第2〜第4清浄度合いP2〜P4)が記憶されている時であって、小塵埃に関するホコリセンサ60の検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合に、第2判定処理を実行する。
本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、ホコリセンサ60の検出値を用いて算出されるLレベル信号割合からオフセット値を差し引いた値と、閾値との大小を比較することで空気の清浄度合いを判定する。特に、本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、小塵埃に関する空気の清浄度合いを判定する際に、ホコリセンサ60の検出値を用いて算出される第2小塵埃Lレベル信号割合RS2からオフセット値を差し引いた値と、改善判定用閾値1〜3又は悪化判定用閾値1〜3との大小を比較することで空気の清浄度合いを判定する。小塵埃に関する空気の清浄度合いを判定する際に、第2判定処理に用いられる改善判定用閾値1〜3および悪化判定用閾値1〜3は、判定部52aによる判定時のファン40の回転数に応じて変更される。
本実施形態に係る空気清浄機10では、判定部52aは、ホコリセンサ60の出力信号を用いて算出される大塵埃Lレベル信号割合RL、又は、小塵埃Lレベル信号割合RS1,RS2からオフセット値を差し引いた値を用いて空気の清浄度合いを判定する。オフセット値は、大塵埃に関するホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合(大塵埃Lレベル信号割合RLを用いる場合)と、小塵埃に関するホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合(小塵埃Lレベル信号割合RS1,RS2を用いる場合)とで、それぞれ設定される。
以下に、上記実施形態の変形例を示す。なお、各変形例の構成の一部又は全部は、互いに矛盾しない範囲で、他の変形例の構成の一部又は全部と組み合わされてもよい。
上記実施形態では、ホコリセンサ60は、検出値として、塵埃を検出したことを示すLレベル信号と、塵埃を検出していないことを示すHレベル信号とを出力するものであるが、これに限定するものではない。
上記実施形態では、算出部52aaは、判定時間に対するLレベル信号割合(大塵埃Lレベル信号割合RL、第1小塵埃Lレベル信号割合RS1、および第2小塵埃Lレベル信号割合RS2)を算出し、比較判定部52abは、算出部52aaの算出した、判定時間に対するLレベル信号割合からオフセット値を差し引いたものを、閾値と大小比較することで、空気の清浄度合いを判定するが、これに限定されるものではない。
上記実施形態では、判定部52aは空気の清浄度合いを、第1〜第4清浄度合いP1〜P4の4段階で判定するが、これに限定されるものではなく、判定部52aは、空気の清浄度合いを2段階以上に分けて判定するものであればよい。例えば、判定部52aは、第1清浄度合いP1と、第2清浄度合いP2の2段階で、空気の清浄度合いを判定するものであってもよい。また、判定部52aは、空気の清浄度合いを、5段階で判定するものであってもよい。
上記実施形態では、ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに記憶された、第1〜第4清浄度合いP1〜P4という空気の清浄度合いに対し、ファン40の回転数をそれぞれM1〜M4に制御するが、これに限定されるものではない。例えば、ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに第2清浄度合いP2又は第3清浄度合いP3が記憶されている場合には、第2および第3清浄度合いP2,P3のいずれであっても、ファン40の回転数を、M1より大きなある1つの値に制御するように構成されてもよい。
上記実施形態では、判定部52aが、大塵埃に対して空気の清浄度合いを判定する際に行う第1判定処理(短時間判定処理)であっても、小塵埃に対して空気の清浄度合いを判定する際に行う第1判定処理(短時間判定処理)であっても、移動平均時間は1つの値(第1移動平均時間)としたが、これに限定されるものではない。例えば、大塵埃に関する空気の清浄度合いの短時間判定処理については、移動平均時間を、より短い時間(例えば4秒)としてもよい。
上記実施形態では、算出部52aaは、判定時間に対するLレベル信号割合(大塵埃Lレベル信号割合RL、第1小塵埃Lレベル信号割合RS1、および第2小塵埃Lレベル信号割合RS2)を、移動平均を用いて算出するが、これに限定されるものではない。算出部52aaは、移動平均としてではなく、単に判定時間分のホコリセンサ60の出力信号を利用して、判定時間に占めるホコリセンサ60のLレベル信号出力時間の割合を算出してもよい。
上記実施形態では、空気清浄機10に電気が供給された時にホコリセンサ60が塵埃の検出を開始するが、これに限定されるものではなく、空気清浄機10の運転開始時にホコリセンサ60が塵埃の検出を開始してもよい。このように構成することで、運転停止中の空気清浄機10の電力消費を低減することが可能である。ただし、空気清浄機10の運転開始直後から、空気の清浄度合いが正確に判定されやすくするためには、空気清浄機10に電気が供給されている間、ホコリセンサ60が塵埃の検出を実行することが望ましい。
上記実施形態では、小塵埃に関する空気の清浄度合いの判定時に、清浄度合い記憶領域51aに、空気の清浄度合いとして第1清浄度合いP1が記憶されている場合に第1移動平均時間を用いた第1判定処理が実行され、第2〜第4清浄度合いP2〜P4が記憶されている場合には、第2移動平均時間を用いた第2判定処理が実行されるがこれに限定されるものではない。例えば、空気の清浄度合いが第2清浄度合いP2である場合にも、第1清浄度合いP1と同様に迅速に空気の清浄度合いを判定することが望ましい場合には、第1および第2清浄度合いP1,P2が記憶されている場合に第1移動平均時間を用いた第1判定処理が実行され、第3および第4清浄度合いP3,P4が記憶されている場合には、第2移動平均時間を用いた第2判定処理が実行されてもよい。
上記実施形態では、算出部52aaは、小塵埃についてのLレベル信号割合RS1,RS2を算出するために、粒径が1μm以上の塵埃に関する出力信号を用いて算出される判定時間に占めるLレベル信号の出力時間の割合から、粒径が3μm以上の塵埃に関する信号を用いて出力信号を用いて算出される判定時間に占めるLレベル信号の出力時間の割合を差し引くという計算を行うが、これに限定されるものではない。一般的に、粒径が3μm以上の塵埃は、粒径が1μm以上の塵埃に比べて数が少ないことから、算出部52aaは、粒径が1μm以上の塵埃に関する出力信号を用いて算出される判定時間に占めるLレベル信号の出力時間の割合を、小塵埃(粒径が1μm以上3μm未満の塵埃)についてのLレベル信号割合RS1,RS2として近似して用いてもよい。
上記実施形態では、第2小塵埃Lレベル信号割合RS2からオフセット値を差し引いた値と大小を比較される改善判定用閾値1〜3および悪化判定用閾値1〜3だけが、判定部52aによる判定時のファン40の回転数に応じて変更されるが、これに限定されるものではない。大塵埃Lレベル信号割合RLからオフセット値を差し引いた値と大小を比較される改善判定用閾値1〜3および悪化判定用閾値1〜3についても、判定部52aによる判定時のファン40の回転数に応じて変更されてもよい。
上記実施形態では、判定部52aの実行する判定処理の種類別、かつ、判定部52aが空気の清浄度合いの判定の対象とする塵埃の大きさ別に、オフセット値が準備されるが、これに限定されるものではない。例えば、オフセット値は、さらに判定部52aが空気の清浄度合いの判定を行う際のファン40の回転数別に準備されてもよい。これにより、空気の清浄度合いを正確に判定することが更に容易となる。
上記実施形態では、空気清浄機10は床置き型の空気清浄機であるが、これに限定されるものではない。また、本発明に係る空気清浄機は、空気清浄機能を有する空調機等であってもよい。
上記実施形態では、上記実施形態の(4)に記載したように、書込部52bは、清浄度合い記憶領域51aに1の空気の清浄度合いを更新して書き込み(ステップS33)、ファン制御部52eは、清浄度合い記憶領域51aに書き込まれた空気の清浄度合いが低いほど回転数が大きくなるようにファン40を制御する。ただし、これに限定されるものではない。
22 HEPAフィルタ(空気清浄用フィルタ)
40 ファン
51 記憶部
52a 判定部
52e ファン制御部
60 ホコリセンサ
Claims (8)
- 空気清浄用フィルタ(22)に空気が通るように空気流れを生成する回転数可変のファン(40)と、
粒径が小さい小塵埃と、前記小塵埃よりも粒径が大きな大塵埃とを区別可能に空気中の塵埃を検出するホコリセンサ(60)と、
前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する判定部(52a)と、
前記判定部の判定結果が更新して書き込まれ、記憶される記憶部(51)と、
前記記憶部に記憶された前記判定結果に基づいて、前記ファンの回転数を制御するファン制御部(52e)と、
を備え、
前記判定部は、
前記大塵埃に関する前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、短時間判定処理を、
前記小塵埃に関する前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合には、前記短時間判定処理よりも判定時間が長い、長時間判定処理を、
空気の清浄度合いの判定としてそれぞれ実行する、
空気清浄機(10)。 - 前記ホコリセンサは、一定時間間隔で塵埃の検出を行い、
前記判定部は、前記長時間判定処理において、前記短時間判定処理より多くの前記ホコリセンサの検出値を用いる、
請求項1に記載の空気清浄機。 - 前記判定部は、前記ホコリセンサの検出値を用いて算出される算出値の移動平均値を用いて空気の清浄度合いを判定するものであって、前記長時間判定処理における移動平均時間を、前記短時間判定処理における移動平均時間よりも長くする、
請求項1に記載の空気清浄機。 - 前記判定部は、当該空気清浄機の起動時に前記短時間判定処理を行う場合であって、前記短時間判定処理における移動平均時間に相当する数量の前記ホコリセンサの検出値が未だ取得されていない場合には、前記短時間判定処理における移動平均時間よりも短い時間に相当する数量の前記ホコリセンサの検出値を用いて、前記短時間判定処理を行う、
請求項3に記載の空気清浄機。 - 前記判定部は、前記記憶部に、前記判定部により判定される空気の清浄度合いの中で最も塵埃の濃度が低い空気の清浄度合い以外の、空気の清浄度合いが記憶されている時であって、前記小塵埃に関する前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合に、前記長時間判定処理を実行する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気清浄機。 - 前記判定部は、前記ホコリセンサの検出値を用いて算出される算出値に基づく値と閾値との大小を比較することで空気の清浄度合いを判定するものであって、
前記閾値は、前記判定部による判定時の前記ファンの回転数に応じて変更される、
請求項1に記載の空気清浄機。 - 前記判定部は、前記ホコリセンサの検出値を用いて算出される算出値からオフセット値を差し引いた値を用いて空気の清浄度合いを判定するものであって、
前記オフセット値は、前記大塵埃に関する前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合と、前記小塵埃に関する前記ホコリセンサの検出値を用いて空気の清浄度合いを判定する場合とで、それぞれ設定される、
請求項1に記載の空気清浄機。 - 前記オフセット値は、更に前記判定部による判定時の前記ファンの回転数に応じて設定される、
請求項7に記載の空気清浄機。
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