(57)【要約】【課題】使用時間による判断よりも正確に、かつ、圧力センサよりも安価に集塵フィルタの交換時期を判断できる空気清浄機を提供すること。【解決手段】現在のモータへの駆動電力指示値ｙを読み込み（Ｓ１）、読み込んだ現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８０％以下であるか否かを判断する（Ｓ２）。基準値ｘは、出荷時や、集塵フィルタの交換後リセットした時点でフラッシュメモリ等に記憶される新品の集塵フィルタ１０についての駆動電力指示値である。現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８０％以下である場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、集塵フィルタ１０の交換時期が到来しているので、スイッチパネル５の交換ＬＥＤを点滅させ、モータを停止させる（Ｓ３）。【選択図】　図３
2004130208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に形成された吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に、集塵フィルタと送風ファンとを備えた空気清浄機において、
前記送風ファンに対して、駆動電力を供給する駆動電力供給手段と、
前記送風ファンの現在の回転速度をフィードバックして、前記送風ファンの回転数を一定に制御すべく前記駆動電力供給手段に駆動電力指示値を出力する回転数制御手段と、
前記回転数制御手段が出力する駆動電力指示値が初期に比べ所定割合だけ低下した場合に、前記集塵フィルタの交換時期であると判断する交換時期判断手段と、
当該交換時期判断手段が、前記集塵フィルタの交換時期であると判断した場合に、前記集塵フィルタの交換時期であることを報知する集塵フィルタ交換時期報知手段と
を備えたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
前記集塵フィルタが新品の時の駆動電力指示値を記憶する駆動電力指示値記憶手段を備え、
前記交換時期判断手段は、当該駆動電力指示値記憶手段に記憶された前記集塵フィルタが新品のときの駆動電力指示値と現在の駆動電力指示値とを比較して、その減少割合から前記集塵フィルタの交換時期を判断することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気清浄機としては、図５に示すような構成の空気清浄機１００が知られている。これは、装置下部の吸込口１０１から部屋内の空気を取り入れ、送風ファン１０２により取り込んだ空気を吹出口１０３に向けて送り出し、その途中に集塵フィルタ１０４を配置して、塵埃を集塵フィルタ１０４で捉え、吹出口１０３から装置外へ清浄化された空気を吹き出すように構成されている。紫外線ランプや光触媒フィルタをさらに設け、紫外線ランプで殺菌し、光触媒フィルタにより悪臭成分を脱臭するようにしているものもある。
【０００３】
このような空気清浄機のスイッチパネル部１０５には、運転のＯＮ／ＯＦＦの他、吸込み・吹き出す空気の量を操作者が指定する風量切換スイッチが設けられており、これらのスイッチの状態を装置内部のコントローラ１０６で判断してファンの回転数等を制御するようにしている。
【０００４】
集塵フィルタ１０４には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等が用いられているが、これらは消耗品であり、塵埃が堆積してくると圧力損失が増えて空気流量が低下してしまうため、スイッチパネル部１０５に設けた交換ＬＥＤを点灯させ、交換を促すようにしている。集塵フィルタ１０４が交換時期に達したかどうかは、所定の使用時間の経過により判断したり、送風ファン１０２と集塵フィルタ１０４との間に圧力センサ１０７を設け、圧力センサ１０７により測定された圧力値により判断していた。使用時間により判断する場合、予め設定した使用時間を経過した場合に交換時期と判断していた。また、圧力センサ１０７を用いた場合、集塵フィルタ１０４に塵埃が堆積して詰まってくると、送風ファン１０２と集塵フィルタ１０４とに囲まれた空間の圧力が上昇するので、この圧力センサ１０７で測定した圧力値が予め定めた値を超えた場合に交換時期と判断していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集塵フィルタの寿命は、使用される風量や使用される環境により大きく左右されるため、交換時期を一律に使用時間で決めてしまうと、実際に発生している圧力損失をうまく反映できず、性能が低下しているにもかかわらず交換されなかったり、まだ十分使用できるにもかかわらず交換してしまったりすることが起こる。また、圧力センサを用いれば、集塵フィルタの目詰まりをより正確に判定できるが、圧力センサは高価である上、測定を正確に行うための配置設計（密閉性）等で難点がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、使用時間による判断よりも正確に、かつ、圧力センサよりも安価に集塵フィルタの交換時期を判断できる空気清浄機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の空気清浄機は、本体に形成された吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に、集塵フィルタと送風ファンとを備えた空気清浄機において、前記送風ファンに対して、駆動電力を供給する駆動電力供給手段と、前記送風ファンの現在の回転速度をフィードバックして、前記送風ファンの回転数を一定に制御すべく前記駆動電力供給手段に駆動電力指示値を出力する回転数制御手段と、前記回転数制御手段が出力する駆動電力指示値が初期に比べ所定割合だけ低下した場合に、前記集塵フィルタの交換時期であると判断する交換時期判断手段と、当該交換時期判断手段が、前記集塵フィルタの交換時期であると判断した場合に、前記集塵フィルタの交換時期であることを報知する集塵フィルタ交換時期報知手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成の空気清浄機では、回転数制御手段が駆動電力供給手段に駆動電力指示値を出力し、その駆動電力指示値に基づいて駆動電力供給手段が送風ファンに駆動電力を供給する。送風ファンの現在の回転速度はフィードバックされ、送風ファンの回転数が一定になるよう回転数制御手段により制御される。また、駆動電力指示値が初期に比べ所定割合だけ低下した場合には、交換時期判断手段が集塵フィルタの交換時期であると判断し、集塵フィルタの交換時期であると判断された場合には、集塵フィルタ交換時期報知手段が集塵フィルタの交換時期であることを報知する。送風ファンの回転数が一定に制御されていれば、集塵フィルタが目詰まりしてくると、送風ファンを駆動するための駆動電力が減少するため、駆動電力指示値が低下する。これを利用して現在の駆動電力指示値を初期値と比較することにより、集塵フィルタの交換時期を判断している。
【０００９】
請求項２に記載の空気清浄機は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記集塵フィルタが新品の時の駆動電力指示値を記憶する駆動電力指示値記憶手段を備え、前記交換時期判断手段は、当該駆動電力指示値記憶手段に記憶された前記集塵フィルタが新品のときの駆動電力指示値と現在の駆動電力指示値とを比較して、その減少割合から前記集塵フィルタの交換時期を判断することを特徴とする。
【００１０】
この構成の空気清浄機では、請求項１に記載の発明の作用に加え、駆動電力指示値記憶手段が集塵フィルタの新品の時点の駆動電力指示値を記憶し、交換時期判断手段が、その新品の時点の駆動電力指示値と現在の駆動電力指示値とを比較して、その減少割合から前記集塵フィルタの交換時期を判断する。集塵フィルタの目詰まりを、新品の時点の駆動電力指示値と現在の駆動電力指示値とを比較することにより判断している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は空気清浄機１の概略を示した断面図、図２は、空気清浄機１の制御系の構成を示したブロック図、図３は、集塵フィルタ１０の交換時期判断処理のフローチャートである。図１に示すように、本実施形態の空気清浄機１は、筐体２の正面下方に空気を吸い込むための吸込口３が形成され、上面に浄化された空気を吹き出す吹出口４が形成されている。筐体２の上方には、空気清浄機１を操作するためのスイッチパネル５が配設され、筐体２内部のコントローラ６に接続されている。
【００１２】
筐体２内には、吸込口３と吹出口４とを連通させ、吸込口側に配設されたファン７により、吸込口３から吹出口４の方向へ空気を流通させる空気通路８が形成されている。空気通路８の吸込口３には大きな埃を除去するためのプレフィルタ９が装着されている。空気通路の略中央には、空気通路８を横切って集塵フィルタ１０が嵌め込まれている。そして、集塵フィルタ１０の上方に殺菌用の紫外線ランプ１１が配設され、紫外線ランプ１１のさらに上方には脱臭用の光触媒フィルタ１２が配設されている。
【００１３】
集塵フィルタ１０は、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ等の高効率フィルタであり、ガラス繊維からなる濾材をプリーツ上に形成してなっている。また、紫外線ランプ１１は、集塵フィルタ１０の濾材のプリーツ方向に対して直交して配設されている。光触媒フィルタ１２は、紫外線ランプ１１により励起される酸化チタンを基材に保持してなる光触媒層により形成されている。
【００１４】
スイッチパネル５には、図２に示すように、起動用の運転スイッチ１３と、押下すると風量が弱・中・強の順に切り替わる風量切替用の風量切替スイッチ１４と、風量切替スイッチ１４により切替えられた現在の風量を強、中、弱に対応したＬＥＤを点灯して３段階で示す風量サイン１５と、集塵フィルタ１０の交換時期が近づいた場合にＬＥＤが点灯し、交換時期が到来した場合には点滅する交換サイン１６と、空気清浄機１に異常が発生した場合にＬＥＤが点灯する異常サイン１７が設けられている。
【００１５】
また、コントローラ６は、空気清浄機１を制御するマイコン１８と、ファン７を一定速度で回転させるファンモータ（図示外）を駆動するためのドライバ回路１９とから構成されている。マイコン１８には、集塵フィルタを交換した際に、集塵フィルタ１０が新品の状態でのファン７を一定回転速度で回転させるモータの駆動電力指示値を記憶するためのフラッシュメモリ等の記憶手段（図示外）が接続されている。マイコン１８は、ファンモータを駆動させる電力の量を駆動電力指示値Ｖとしてドライバ回路１９に出力する。これを受けて、ドライバ回路１９は、この駆動電力指示値Ｖに基づいてファンモータに対して駆動電力を指示し、この駆動電力によってファン７が回転する。ファン７の回転速度は、周知のＰＷＭ制御により常に一定になるように制御されている。すなわち、ファン７の回転速度は、パルス信号の形でマイコン１８にフィードバックされる。フィードバックされた回転速度に基づき、マイコン１８は回転速度が一定になるように駆動電力指示値Ｖを算出し、ドライバ回路１９に出力する。これを受けて、ドライバ回路１９は、新たな駆動電力指示値Ｖに基づいてファンモータに対して駆動電力を指示し、この駆動電力によってファン７が回転する。このようなフィードバック制御により、ファン７の回転速度は一定に保たれる。
【００１６】
次に、上記の構成を有する空気清浄機１の動作について説明する。運転スイッチ１３が投入され、空気清浄機１が運転を開始すると、紫外線ランプ１１が点灯するとともに、ファンモータによりファン７が回転し、吸込口３から空気が吸い込まれる。吸込口３から吸い込まれた空気は、プレフィルタ９により大きなほこりが除去され、集塵フィルタ１０により細かい塵埃や塵埃に付着した細菌類が高効率で捕集される。そして、集塵フィルタ１０の全体に紫外線ランプ１１からの紫外線が照射され、捕集された細菌類が効率的に殺菌される。さらに、光触媒フィルタ１２により臭気成分が除去される。このように、空気中の埃や塵埃が除去され、細菌類が殺菌され、脱臭されて清浄化された空気が、吹出口４から外部に吹き出される。
【００１７】
次に、図１及び図４を用いて空気流量とファンモータの必要トルクの関係について説明する。図４は、集塵フィルタが詰まってきた場合の空気清浄機１の概略を示した断面図である。空気通路８を通過する空気流量Ｑについて、ファンモータを駆動してファン７を回転させるとき、空気流量Ｑを送るために必要なファンモータの回転トルクＭについては、次式（１）の関係が成り立つ。
Ｍ＝γＱ＊Ａ　−−−　（１）
【００１８】
ここで、γ：空気比重量（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：空気流量（ｍ３／ｓ）、Ｍ：モータの回転に必要なトルク（Ｎｍ）、Ａ：ファン形状及び回転速度で決まる定数（ｍ２／ｓ）である。これにより、ファン７の形状が不変であるとき、ファン７の回転速度を一定に保つように制御すれば、Ａは一定となる。空気比重量は特に環境の変化がない場合は一定であるから、ファンモータの回転トルクＭは空気流量Ｑに比例することとなる。
【００１９】
上述のように、ファン７はフィードバック制御により回転速度が一定に保たれている。従って、集塵フィルタ１０が詰まってくると、通過する空気分子の量が減少し、空気流量Ｑは図１に示す当初の空気流量Ｑ１から図４に示すような空気流量Ｑ２に減少する。この時、式（１）により、ファン７を回転させるために必要とされるトルクはＭ１からＭ２に減少する。従って、マイコン１８からドライバ回路１９に出力されるモータ駆動電力指示値がＶ１からＶ２に減少する。この減少割合をマイコン１８にて監視することにより、集塵フィルタ１０の詰まり具合を判断できる。
【００２０】
次に、図３のフローチャートに基づいて、集塵フィルタ交換時期判断処理について説明する。まず、マイコン１８がドライバ回路１９に対して出力しているファンモータへの現在の駆動電力指示値ｙを読み込む（Ｓ１）。次に、読み込んだ現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８０％以下であるか否かを判断する（Ｓ２）。基準値ｘは、出荷時や、集塵フィルタの交換後リセットした時点でフラッシュメモリ等に記憶される新品の集塵フィルタ１０についての駆動電力指示値である。現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８０％以下である場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、集塵フィルタの交換時期が到来しているので、スイッチパネル５の交換ＬＥＤを点滅させ、モータを停止させる（Ｓ３）。集塵フィルタが除去すると想定されている塵埃量を超えて使用すると、集塵の性能が低下するので、交換時期が到来した場合には装置本体を運転停止するようにしているものである。通常、集塵フィルタ１０は圧力センサで計測した場合の圧力損失が新品の約２倍になった時点で交換することが推奨されている。本実施形態では、新品の集塵フィルタ１０をセットした時点の駆動電力指示値を基準値ｘとした場合、圧力損失が新品の約２倍になる時点を圧力センサを用いて計測し、この時の駆動電力指示値を計測したところ、基準値ｘの約８０％であったため、この数値（８０％）を用いて交換時期を判断するように構成している。８０％に限らず、交換時期に適当な割合を適宜設定するようにしてもよい。交換ＬＥＤの点滅、モータの停止後は、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。集塵フィルタ１０が交換された後は、モータは駆動を再開し、基準値ｘも新たに設定される。
【００２１】
次に、現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８０％に達していない場合には（Ｓ２：ＮＯ）、さらに、交換時期が近づいている場合にはこれを報知するために、現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８５％以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８５％以下であれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、集塵フィルタ１０の交換時期が近づいているので、スイッチパネル５の交換ＬＥＤを点灯させる（Ｓ５）。交換ＬＥＤを点灯後、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。
【００２２】
交換予告のための割合の設定は、８５％に限らず、交換時期の算定割合に近いものを適宜設定すればよい。現在の駆動電力指示値ｙが基準値ｘの８５％に達していない場合には（Ｓ４：ＮＯ）、集塵フィルタ１０の集塵能力に問題はないので、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の空気清浄機１では、ファン７の回転数を一定になるようにフィードバック制御し、これによって集塵フィルタ１０が詰まってくれば空気流量が減少するために、ファン７を回転するためのモータの駆動電力が減少することを利用して、マイコン１８から出力されるモータの駆動電力指示値を監視して、初期値と比較し、予め設定した割合を下回るようになった時点で交換を促すように報知している。従って、使用時間により交換時期を算出するよりも使用環境に応じた交換時期を報知することができ、圧力センサを用いて圧力損失を計測して交換時期を算出するよりも安価に構成することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、請求項１に記載の空気清浄機によれば、送風ファンの回転数が一定に制御されているので、集塵フィルタが目詰まりしてくると、送風ファンを駆動するための駆動電力が減少するため、駆動電力指示値が低下する。これを利用して現在の駆動電力指示値を初期値と比較することにより、集塵フィルタの交換時期を判断し、適切な圧力損失レベルで集塵フィルタの交換を行うことができる。
【００２５】
請求項２に記載の空気清浄機によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、集塵フィルタの目詰まりを、新品の時点の駆動電力指示値と現在の駆動電力指示値とを比較することにより判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気清浄機の概略を示した断面図である。
【図２】空気清浄機の制御系の構成を示したブロック図である。
【図３】集塵フィルタの交換時期判断処理のフローチャートである。
【図４】集塵フィルタが詰まってきた場合の空気清浄機の概略を示した断面図である。
【図５】従来の空気清浄機の概略を示した断面図である。
【符号の説明】
１　　　空気清浄機
２　　　筐体
３　　　吸込口
４　　　吹出口
５　　　スイッチパネル
６　　　コントローラ
７　　　ファン
８　　　空気通路
９　　　プレフィルタ
１０　　　集塵フィルタ
１１　　　紫外線ランプ
１２　　　光触媒フィルタ
１３　　　運転スイッチ
１４　　　風量切替スイッチ
１５　　　風量サイン
１６　　　交換サイン
１７　　　異常サイン
１８　　　マイコン
１９　　　ドライバ回路
【図１】
2004130208.tif 000003
【図２】
2004130208.tif 000004
【図３】
2004130208.tif 000005
【図４】
2004130208.tif 000006
【図５】
2004130208.tif 000007