(57)【要約】【課題】  粉塵センサが測定した空気の汚れに応じてイオン発生器の出力を変更する空気調和システムにおいて、ホコリ検出量に対してより適切な制御が可能な空気調和システムを提供する。【解決手段】  粉塵センサの検出値について、過去４回分のサンプリングの値を採用し、直近のサンプリングの値に対する重みを０．４とし、残るそれ以前のサンプリングの値に対する重みを０．２とする指数移動平均値を用いる。この指数移動平均値に基づいて、イオン発生器の出力を制御する。指数移動平均値のほうが本来のセンサ値の変化に対する応答が速い。１５項目で、センサ値は１８から１９へとプラスしているにもかかわらず単純移動平均値が逆転する現象が起こっているが、指数移動平均値は本来のセンサ値の変化に忠実に応答している。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正イオン及び負イオンのうち少なくとも一方を発生させるイオン発生器と、送風機と、粉塵センサと、前記イオン発生器及び送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置において、前記制御部は前記粉塵センサの出力をサンプリングするセンサ出力測定手段と、サンプリングされた値の指数移動平均値を算出する指数移動平均算出手段と、算出された前記指数移動平均値と予め設定した汚れ基準値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段による比較結果に応じて前記イオン発生器で発生される前記正イオン又は前記負イオンのイオン濃度を変化させることを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
前記汚れ基準値は、複数段の基準値として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉塵センサが測定した空気の汚れに応じてイオン発生器の出力を変更する制御が可能な空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来、一般的な空気調和機の構成を示すブロック図である。空気調和機の冷凍サイクルは周知の構造でよく、冷凍サイクルの運転を制御する制御部１はマイクロコンピュータから成っている。制御部１は、使用者による操作や吸込空気の温度を検知する温度センサ２の検出信号に基づいて、室内側熱交換器用送風機３、圧縮機４、室外側熱交換器用送風機５、縦横のルーバ６及び導風板７の駆動制御を行っている。また、制御部１は、光学式粉塵センサ８の検出信号に基づいて、イオン発生器９の駆動制御を行っている。
【０００３】
従来、この種の光学式粉塵センサとイオン発生器とを備えた空気調和装置においては、センサの感度が高いために僅かなホコリにも反応し、室内空気の清浄時にもワンショットパルスとなるノイズを発生している。こうしたノイズに応答してイオン発生器の出力が頻繁に変動することは、平均的なホコリの量の変動に対応するものではなく、適切なイオン発生器の制御になっていない。また、イオン発生器の寿命を低下させる等の不具合の原因になるので、好ましいことではない。したがって、この種の空気調和装置においては、光学式粉塵センサの出力を一定時間サンプリングした後、平均化する処理がなされている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１１９８９０号公報（段落［００１５］〜［００１７］，図１、図２）
【０００４】
その他の従来例として、一定時間ごとにサンプリングされたセンサ値を、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４としたときに、単純移動平均値の公式に則ったＸｓ１＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）／４を求め、その平均値を制御に使用していた。次にＸ５を測定したときは、Ｘｓ２＝（Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４＋Ｘ５）／４というように常時過去４回分の平均値（移動平均）を計算し、汚れ基準値と比較していた。そして、その比較値の大小によりイオン発生器の出力を変更し、空気中のカビ菌・花粉等を不活化する機能を持つイオン（正イオン、負イオン）の発生濃度を変更可能としている。
【０００５】
しかしながら、この方法では４回分のセンサ値が同レベルで計算されるため、Ｘ１＞＞Ｘ５＞Ｘ４のような場合に、Ｘ５がＸ４より大きくなっている（汚れが増加している）にもかかわらず、Ｘｓ２はＸｓ１より小さくなる（移動平均は逆に小さくなる）ことがある。このような場合、本来の制御方向は、Ｘ４よりも大きな値Ｘ５を検出したときにイオン発生器の出力をアップさせるべきであるところ、小さくなったＸｓ２によって逆の制御（イオン発生器の出力のダウン）をすることがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の空気調和システムにおいて、本来の制御方向とは逆方向の制御を行うことがあるという事態の原因は、移動平均を求める際にセンサが検出した過去の値と新しい値を同レベルとする単純移動平均値を用いていることにある。そこで、このことに着目して、イオン発生器の出力を制御に用いる粉塵センサのセンサ検出値について、移動平均を適用する際に、過去の値と新しい値とを均等に評価せず、軽重を付けて評価してホコリ量の変化により適切に対応する点で解決すべき課題がある。
【０００７】
この発明の目的は、粉塵センサが測定した空気の汚れに応じてイオン発生器の出力を変更可能な空気調和システムにおいて、検出したホコリの量の変化に対して上記のような逆方向の制御を回避したより適切なイオン発生器の制御をすることができる空気調和システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による空気調和システムは、正イオン及び負イオンのうち少なくとも一方を発生させるイオン発生器と、送風機と、粉塵センサと、イオン発生器及び送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置において、制御部は粉塵センサの出力をサンプリングするセンサ出力測定手段と、サンプリングされた値の指数移動平均値を算出する指数移動平均算出手段と、算出された指数移動平均値と予め設定した汚れ基準値とを比較する比較手段とを備え、比較手段による比較結果に応じてイオン発生器で発生される正イオン又は前記負イオンのイオン濃度を変化させることを特徴としている。
【０００９】
この空気調和システムによれば、制御部において、センサ出力測定手段が粉塵センサの出力をサンプリングし、指数移動平均算出手段がサンプリングされた値の指数移動平均値を算出し、比較手段が算出された指数移動平均値と予め設定した汚れ基準値とを比較し、比較手段による比較結果に応じてイオン発生器で発生するイオン量を変化させる。指数移動平均値は、現在に近いサンプリング時期の値ほど大きな重みを付した移動平均値である。したがって、イオン発生器の制御においては、粉塵センサの出力から得られたサンプリング値の単純な移動平均ではなく新しいホコリ量のデータ値ほど大きく反映させているので、粉塵について、より現在に近い状況に対応してイオン濃度を制御することができる。なお、汚れが大であるほど、イオン発生量を増加させる、或いはイオン濃度を高める制御をすることは、従来のとおりである。
【００１０】
この空気調和システムにおいて、汚れ基準値は、複数段に設定することができる。汚れ基準値を複数段に設定することで、汚れの程度に応じて、イオン発生器の出力のきめ細かい制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
この空気調和システムによれば、粉塵センサが測定した空気の汚れに応じてイオン発生器の出力を変更する制御が可能であり、粉塵センサの検出値について過去の値と新しい値とで異なる重みを付けて計算する移動平均値を用いることによって、新しい測定値が大きな重みで評価されるので、逆方向の制御が頻繁に生じる現象を回避することができる。したがって、ホコリ、カビ菌、花粉等の増減に適切に対応したイオン量を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明による空気調和システムの実施例について詳述する。図１はこの発明による空気調和システムにおける制御部の一実施例を示すブロック図である。制御部１０は図５に示す従来の空気調和システムと同様に、温度センサ２からの検出信号の入力を受けて、送風機３，５、圧縮機４、ルーバ６、導風板７にも各制御信号を出力するが、それらの信号については省略している。光学式粉塵センサ８から常に出力される検出信号は、制御部１０においてセンサ出力測定手段１１に入力され、サンプリング時期に応じて逐次サンプリング値Ｘ（ｉ）が指数移動平均算出手段１２に出力される。指数移動平均算出手段１２では、例えば、四つの信号Ｘ（ｉ）〜Ｘ（ｉ＋３）の指数移動平均値Ｘｅｉが算出され、比較手段１４に出力される。メーカの出荷段階等において、汚れ基準値設定手段１６から汚れ基準値Ｌ１〜Ｌ３が入力され、制御部１０内の汚れ基準値記憶手段１３内に記憶される。比較手段１４は、指数移動平均値Ｘｅｉと汚れ基準値Ｌ１〜Ｌ３とを比較して、比較結果をイオン発生器制御出力手段１５に出力する。イオン発生器制御出力手段１５は、上記比較結果に基づいて、イオン発生器９の出力を制御する。
【００１３】
図２は、本空気調和システムにおける制御部の動作を表すフローチャートである。図２に示すフローチャートによれば、スタート後、まず、空気中のカビ菌、花粉などを検知する粉塵センサの一種である光学式粉塵センサにより検知された粉塵濃度の出力値が読み込まれる（ステップ１。「Ｓ１」と略す。以下、同じ）。粉塵濃度の出力値は、詳細には、制御部に設けられるセンサ出力測定手段により測定される。次に、測定された上記粉塵濃度値は、一定時間サンプリングして平均化するサンプリング処理後、平均粉塵濃度値として確定される。フローチャートでは、サンプリングが終了したか否かが判定される（Ｓ２）。Ｓ２の判定において、Ｎｏであればこの処理は終了し、Ｙｅｓであれば移動平均を計算する（Ｓ３）。
【００１４】
Ｓ３において計算された平均粉塵濃度値と、設定され且つ記憶されている複数段の汚れ基準値とが比較される（Ｓ４）。Ｓ４における基準値の設定と設定された基準値との比較により、空気中のカビ菌・花粉等を不活化するための正イオン、負イオンの出力値が決定される。正負イオンの効果については、特開２００２−９５７３１号公報に詳細に記されているが、ここでは、簡単に説明する。イオン発生素子の作動原理は、プラズマ領域を形成してイオンを発生するイオン発生電極を有するイオン発生素子の電極間に交流の高電圧（多くの場合はパルス電圧）を印加すると、放電によりイオン発生電極から正イオンと負イオンを発生する。発生した正イオンとしてはＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）、負イオンとしてはＯ２-（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）が最も安定に生成している。イオン種については、質量分析法による精密な測定で確認されている。これらの正イオンと負イオンが空気中に同時に生成すると化学反応を起こし、活性種である過酸化水素Ｈ２Ｏ２又はヒドロキシラジカル・ＯＨを生成する。これらの酸化水素Ｈ２Ｏ２又はヒドロキシラジカル・ＯＨが極めて強力な活性を示し、これにより空気中の浮遊菌やウイルスや花粉やダニのアレルゲン成分を除去・不活化することができるというものである。
【００１５】
Ｓ４における比較により、平均粉塵濃度値と予め設定されている判定基準値（清浄かどうかを判定するレベルＬ１と、汚れの３段階を決定する２種類のレベルＬ２，Ｌ３の計３段階の基準値がある。なお、上記汚れレベルは、Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１の順で空気が汚れていることを示している。）とが比較される。具体的には、平均粉塵濃度値と各判定基準値とが比較される。判定基準値は複数段（本実施例の場合、Ｌ１〜Ｌ３の３段）に設けられており、各段に応じてイオン発生器の運転強度がきめ細かく制御される。Ｓ４において平均粉塵濃度値が清浄レベル（Ｌ１未満）であると判定された場合には、判定Ｓ５においてＹｅｓが選択され、イオンを発生させる必要がないので、プラズマクラスタが「ＯＦＦ」とされる（Ｓ８）。Ｓ４において、平均粉塵濃度値が汚れ強レベル（Ｌ３以上）であると判定された場合には、判定Ｓ５においてＮｏが、また判定Ｓ６においてＹｅｓが選択され、プラズマクラスタが「強ＯＮ」に設定される（Ｓ１１）。Ｓ４において平均粉塵濃度値が汚れ強レベルではないが汚れ中レベル（Ｌ２以上Ｌ３未満）であると判定された場合には、Ｓ５及びＳ６の判定においてそれぞれＮｏが選択され、判定Ｓ７においてＹｅｓが選択され、プラズマクラスタが「中ＯＮ」に設定される（Ｓ１０）。Ｓ４において平均粉塵濃度値が汚れ中レベルではないが清浄レベルを超える（Ｌ１以上Ｌ２未満）であると判定された場合には、Ｓ５〜Ｓ７の判定においてそれぞれＮｏが選択され、プラズマクラスタが「弱ＯＮ」に設定される（Ｓ９）。
【００１６】
図２において、プラズマクラスタ「ＯＦＦ」では正イオン及び／又は負イオンは発生させない。また、プラズマクラスタ「弱ＯＮ」、プラズマクラスタ「中ＯＮ」、プラズマクラスタ「強ＯＮ」においては、プラズマクラスタ「強ＯＮ」＞プラズマクラスタ「中ＯＮ」＞プラズマクラスタ「弱ＯＮ」の順で、正イオン及び／又は負イオンの発生量が多くなる。すなわち、プラズマクラスタ「強ＯＮ」の場合がイオンの発生量が一番多く、プラズマクラスタ「弱ＯＮ」がイオンの発生量が一番少ない。
【００１７】
このフローチャートのうち、平均化処理（Ｓ３の移動平均の計算方法）が従来の方法と異なっている。従来は前述のようにサンプリングした値の過去４回分を単純に平均化しているだけであるが、本発明では移動平均を求めるときに、数値に現在に近いサンプリング値ほど大きな重みを持たせた指数移動平均（加重移動平均）を行っている。最初の４回分の平均については、前記の単純平均と同じである。つまり最初の平均値Ｘｅ１＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）／４で前記のＸｓ１と同じ数値である。次にＸ５を測定した時点でＸ５を除く過去３回分の値を全てＸｅ１と同等とみなし、下記公式によって算出する。
Ｘｅ２＝｛（Ｘ５＊１．６）＋（Ｘｅ１＊０．８）＋（Ｘｅ１＊０．８）＋（Ｘｅ１＊０．８）｝／４
＝（Ｘ５＊０．４）＋（Ｘｅ１＊０．６）
以下、Ｘ６，Ｘ７を測定した時点で、
Ｘｅ３＝（Ｘ６＊０．４）＋（Ｘｅ２＊０．６）
Ｘｅ４＝（Ｘ７＊０．４）＋（Ｘｅ３＊０．６）
つまり過去の値より最新の値に高い価値を与えている。以後新しい値Ｘｎを測定するたびに上記式によりＸｅｎを求める。なお、この０．４は４回分の指数平均値を求めるのに最適な数値として設定されている（平均回数が変われば係数の０．４も変わる。即ち、統計の理論から、サンプル数をＮとしたとき、直近のデータに２／（Ｎ＋１）の重みが付けられ、それ以前のデータには｛１−２／（Ｎ＋１）｝を等分した重みが付けられる）。
【００１８】
図３は、それぞれの移動平均値の計算例である。最初の平均値は両方とも同じであるが、２項目以降は計算方法が異なるため平均値も異なっている。図４は、センサ出力値について、従来の単純移動平均値と本発明に基づく指数移動平均値の違いの一例を示すグラフである。図４から明らかなように、指数移動平均値のほうが本来のセンサ値の変化に対する応答が速い。また、図の１５項目をみると、センサ値は１８から１９へとプラスしているにもかかわらず単純移動平均値が１８．７５から１８．２５へとマイナスになるという逆転現象が起こっている。ここでも指数移動平均値は１８．２２から１８．５３へとプラスとなり本来のセンサ値の変化に忠実に応答していることがわかる。なお、本発明では、光学式粉塵センサにより粉塵濃度を検出しているが、例えば、イオン濃度測定器を使用し、イオン濃度を変化させるような仕様にしてもよい。この場合、例えばマイナスイオンを発生させる空気調和システムであれば、マイナスイオンの濃度を測定して、濃度のコントロールをすることで、快適な空間をよりきめ細やかに維持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による空気調和システムにおける制御部の一例を示すブロック図。
【図２】この発明による空気調和システムにおける制御部の動作を表すフローチャートの一例を示す図。
【図３】単純移動平均値と指数移動平均値の違いを示す例。
【図４】センサ値と単純移動平均値と指数移動平均値を示す表及びグラフ。
【図５】一般的な空気調和機の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２０】
１  制御部
２  温度センサ
３  送風機（室内側熱交換器用）
４  圧縮機
５  送風機（室外側熱交換器用）
６  縦横のルーバ
７  導風板
８  光学式粉塵センサ
９  イオン発生器
１０  制御部
１１  センサ出力測定手段
１２  指数移動平均算出手段
１３  汚れ基準値記憶手段
１４  比較手段
１５  イオン発生器制御出力手段
１６  汚れ基準値設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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