(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機と、空気中を浮遊しているホコリ、タバコの煙等を検出するダスト検出器と、前記送風機の風量をダスト検出器の出力信号に応じて制御する制御回路と、前記ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を切り替えるレベル切替回路とを備え、
前記レベル切替回路は、ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を２段階設け、前記制御回路は、前記レベル切替回路をコントロールし、ダスト検出器内部の粒子判定回路の前記２段階のしきい値を交互に切り替えるようにし、粒子径の異なる複数の浮遊物質を１個のダスト検出器で識別できるようにしたことを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を浄化する空気清浄機に係り、さらに詳しくは、空気中を浮遊しているホコリやタバコの煙を検出するダスト検出器を備えた空気清浄機に関するもである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の空気清浄機では「自動運転」機能がどの機種にも搭載されており、電源スイッチを押すだけで自動的に空気中のホコリやニオイを検出して集塵能力を汚れに応じて制御することができる。そのセンサーとなる部品には、ホコリやタバコの煙を検出するダスト検出器とタバコのニオイ、ペット臭などの臭いに反応するニオイ検出器がある。
【０００３】
中でも、ダスト検出器はニオイ検出器に比べて高価で有り、高機能タイプの製品に多く使用されているが、高機能であるはずが、前記ダスト検出器を使った細かい制御となると、能力不足であることは歪めない。
【０００４】
図４は従来の空気清浄機におけるダスト検出器の制御ブロック図、図５は従来の空気清浄機におけるダスト検出器内部のコンパレータへの入出力信号波形を示す図で、（ａ）はコンパレータへの入力信号波形としきい値を示し、（ｂ）はコンパレータからの出力信号波形を示す。図６は空気中に浮遊している代表的な物質の粒子径分布図である。
図４において、１はダスト検出器、２は通過するホコリに光を照射するＬＥＤ発光回路、３はホコリに反射した反射光を受光する受光回路、４は受光した信号を増幅する増幅回路、５は増幅された信号のうち、必要な成分のみをパルス信号で出力するコンパレータ、６はコンパレータ５からのパルス信号をマイコンに読みやすい振幅まで増幅して出力する出力回路、７は空気中の浮遊物質、８は空気清浄機の制御回路の中核部品であるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）、９はマイコン８の命令によって回転数が可変される送風機である。
【０００５】
図５において、１０はコンパレータ５に入力される入力信号波形、Ｖはコンパレータ５が必要な成分のみを取り出してパルス出力するための判定基準値となるしきい値である。１１はコンパレータ５６から出力される出力信号波形である。
図６において、Ａは通常空気中を浮遊している物質の粒子径の分布特性を示し、Ｂは汚染物質の代表例として挙げたタバコ喫煙時に発生する煙の粒子径の分布特性を示し、Ｃはどの家庭でも発生するホコリの粒子径の分布特性を示す図である。
【０００６】
空気清浄機の役割は、室内の空気中に浮遊している汚れ物質等により人間が不快と感じるホコリやニオイを除去するための集塵と脱臭の機能を有することであるが、その内、集塵機能に注目すると、その代表とされるものに、布団などの上げ下ろしで発生するホコリ、タバコを喫煙して発生する煙、及び花粉などが挙げられる。
【０００７】
それらの浮遊物質の有無を検出する方法として、空気清浄機では、どこのメーカーの製品でもダスト検出器１を搭載している。ダスト検出器１の原理は、ダスト検出器１に侵入してきた浮遊物質にＬＥＤ発光回路２により発光させた光を照射すると、浮遊物質の表面で光が反射することを利用して、その反射光を受光する受光素子で捕らえ、その捕らえた光を受光回路３で電気信号に変換して増幅回路４で増幅し、コンパレータ５で基準値と比較判定して、必要な信号のみを取り出し出力回路６から浮遊物質の有無をマイコン８に出力し、浮遊物質が多い時には送風機９の回転数を高くして吸い込み風量を増やし、浮遊物質が少ない時には送風機９の回転数を低くして吸い込み風量を減らす制御を行い、空気中に含まれる浮遊物質の量に応じた送風機９の回転数制御が行われる。
【０００８】
図６に示したように、ホコリとタバコの煙を比べても、それぞれを構成している粒子の大きさとその割合は異なる。どんな物質でもダスト検出器１で検出させるには、通常時に比べて粒子数の増減をマイコン８で捕らえやすい、そういう変化が生じる位置にしきい値を設定する必要がある。具体的な波形で説明すると、図６は粒子の大きさとその個数を測定したデータであるが、横軸は粒子径の大きさを示し、左端がおよそ０．３μｍ、右端が数十μｍ、縦軸はその個数を示している。
分布特性Ｂのタバコの煙の場合では、０．３〜０．５μｍの小さい粒子径で構成されており、分布特性Ｃのホコリは数μｍ〜数十μｍの大きな粒子径で構成されていることが分かる。そのような浮遊物質をダスト検出器１で検出すると、図５（ａ）のように、コンパレータ５への入力信号のうち、ホコリは粒子径が大きいために反射光も強く、振幅の高い波形となり、タバコの煙では粒子径が小さいために反射光も弱く、振幅の低い波形となって現れる。しきい値Ｖは図６のｂ−ｃ間のどちらの浮遊物質でもその量が変化するポイントに決定されている。その結果、コンパレータ５から出力される出力信号の波形は例えば、図５（ｂ）のようになる。
【０００９】
従って、オールマイティなダスト検出器としての機能は有しているが、花粉のように空気清浄機の購入目的の上位の機能についてみると、花粉はタバコのホコリなどに比べて空気中を浮遊している数が非常に少なく、実際には検出不可能である。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、室内に浮遊して人間が不快に感じるホコリ、タバコの煙及び花粉などを識別できるようにして、より使用目的にあった制御を 行うことができる空気清浄機を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気清浄機は、送風機と、空気中を浮遊しているホコリ、タバコの煙等を検出するダスト検出器と、前記送風機の風量をダスト検出器の出力信号に応じて制御する制御回路と、前記ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を切り替えるレベル切替回路とを備え、前記レベル切替回路は、ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を２段階設け、前記制御回路は、前記レベル切替回路をコントロールし、ダスト検出器内部の粒子判定回路の前記２段階のしきい値を交互に切り替えるようにし、粒子径の異なる複数の浮遊物質を１個のダスト検出器で識別できるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明による空気清浄機の実施の形態１を示すダスト検出器の制御ブロック図、図２は本発明の実施の形態１におけるダスト検出器内部の入出力信号波形を示す図で、（ａ）はコンパレータへの入力信号波形としきい値を示し、（ｂ）はしきい値Ｖ1 時のコンパレータからの出力信号波形を示し、（ｂ）はしきい値Ｖ2 時のコンパレータからの出力信号波形を示している。図３はマイコンに入力されるパルス数と送風機の回転数との相関関係を示す図である。
なお、図４〜図７で説明した従来例と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１５】
図１において、１２はコンパレータ５のしきい値をマイコン８の命令によってあらかじめ決められた一定時間間隔で繰り返し切り替えるレベル切替回路である。
図２において、Ｖ1 はレベル切替回路１６によって切り替えられるコンパレータ５の第１のしきい値、Ｖ2 は同じく前記レベル切替回路１６によって切り替えられるコンパレータ５の第２のしきい値である。
図３において、Ｄは第１のしきい値Ｖ1 設定時に出力されるパルスの数、Ｅは第２のしきい値Ｖ2 設定時に出力されるパルスの数である。
【００１６】
本発明のポイントとなる点は、以下の２点にある。
まず１点は、ダスト検出器１のコンパレータ５のしきい値を切り替えるレベル切替回路１２を設けたことである。２点目は、これが特に重要であるが、例えば、タバコの煙とホコリを見分けるために必要はしきい値Ｖ1 ，Ｖ2 を２段階に設けることであり、そのレベル値を何Ｖにするかが重要である。
【００１７】
次に、図６を用いてしきい値Ｖの設定電圧値の決定を詳細に説明する。
通常、一般の家庭に分布している粒子径とその分布特性を調査してみると、図６の分布特性Ａのようになり、細かいホコリ（０．３μｍ〜０．５μｍ）がたくさん浮遊しており、数μｍくらいの大きなホコリはあまり通常は空気中を浮遊していない。これは大きなホコリは室内には存在しているが、短時間で床に落ちてしまうため、長い間空気中に浮遊していないために観測されてないものと思われる。
【００１８】
分布特性Ｂで示すタバコの煙の粒子径の大きさは通常浮遊しているものとあまり変わりがないが、喫煙すると小さい粒子径（０．３μｍ〜０．５μｍ）の数が急激に増加する。大きい粒子径のものはほとんど存在しない。
一方、分布特性Ｃに示す布団などの上げ下ろしで発生するホコリの分布では、タバコの煙と反対に小さな粒子径は殆ど存在せず、数μｍ〜数十μｍの粒子径がたくさん発生する。
【００１９】
これらの個々の分布特性をもとに、しきい値を設定していくと、タバコの煙を検出するには図６のＶ2 付近に、ホコリの検出にはＶ1 付近にしきい値を設定するのが最適である。また、この設定しきい値Ｖ1 ，Ｖ2 はそれぞれ反対の物質の影響を受けない位置に設定することができ、両方が同時に存在してもそれぞれが目的とする物質を明確に識別できる。
【００２０】
以上のように設定した第１及び第２のしきい値Ｖ1 ，Ｖ2 が具体的にコンパレータ５でどのように判別されるのかを説明する。
これまで説明してきたように、コンパレータ５への入力信号の特徴は、大きな粒子径を検出すると振幅の大きな信号が入力され、小さい粒子径では小さい振幅として入力されるが、コンパレータ５の出力信号は、設定されたしきい値Ｖ1 ，Ｖ2 より振幅の大きい入力信号のみを取り出して出力される。
従って、しきい値Ｖ1 ，Ｖ2 は図２（ａ）で示す通り、タバコの煙検出時のしきい値Ｖ2 がホコリ検出時のしきい値Ｖ1 よりも電圧の低い位置になる。
【００２１】
また、この二つのしきい値Ｖ1 ，Ｖ2 の切り替えは、マイコン８の命令でレベル切替回路１２によって行われ、その切り替え時間はマイコン８でコントロールされており、それぞれの一定時間内のパルス数をカウントすることによって両方のパルス数の増減をモニターする。
図３によれば、ホコリ検出用の第１のしきい値Ｖ1 に切り替えられた時は、一定時間内のマイコン８でカウントされたパルス数が１パルスの場合は、回転数を弱風量に制御し、２パルスで回転数を中風量に制御し、３パルス以上で回転数を強風量に制御するのに対して、発生量の多いタバコの煙検出用の第２のしきい値Ｖ2 に切り替えられた時は、一定時間内のマイコン８でカウントされたパルス数が５パルスの場合は、回転数を弱風量に制御し、６パルスで回転数を中風量に制御し、７パルス以上で回転数を強風量に制御することによって、一度に大量に発生するタバコの煙とホコリや花粉のように数が少なく、散発的に発生する物質個々に送風機９の回転数を制御することができる。
【００２２】
このように、本実施の形態１では、ダスト検出器１内部のコンパレータ５のしきい値を２段階に切り替えられるようにし、マイコン８の命令によりレベル切替回路１２で切り替えることにより、ダスト検出器１で粒子径の分布の異なる複数の物質を識別することができるようになり、送風機９の回転数を目的にあった風量のコントロールを行うことができる。すなわち、前記レベル切替回路１２は、ダスト検出器１内部の粒子径判定回路であるコンパレータ５のしきい値を２段階に切り替えることによって、主に花粉やホコリなどの浮遊物質とタバコの煙等の浮遊物質を１個のダスト検出器１で識別することが可能となり、コストも安価に提供できる。
【００２３】
さらに、前記レベル切替回路１２は、マイコン８によってコントロールされ、ダスト検出器１内部のコンパレータ５のしきい値をあらかじめ決められた一定時間間隔で繰り返し切り替えるので、使用者が別途用意された切替スイッチなどをいちいち操作して切り替えるという必要がなく、使用者の手間も省ける。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る空気清浄機は、送風機と、空気中を浮遊しているホコリ、タバコの煙等を検出するダスト検出器と、前記送風機の風量をダスト検出器の出力信号に応じて制御する制御回路と、前記ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を切り替えるレベル切替回路とを備え、前記レベル切替回路は、ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を２段階設け、前記制御回路は、前記レベル切替回路をコントロールし、ダスト検出器内部の粒子判定回路の前記２段階のしきい値を交互に切り替えるようにし、粒子径の異なる複数の浮遊物質を１個のダスト検出器で識別できるようにしたことにより、粒子径の異なる複数の浮遊物質を識別できるため、室内の空気の汚れの種類によるより細かな送風機の風量制御が可能になる。
【００２５】
また、前記レベル切替回路は、ダスト検出器内部の粒子径判定回路のしきい値を２段階設け、前記制御回路が前記２段階のしきい値を交互に切り替えるため、主に花粉やホコリなどの浮遊物質とタバコの煙等の浮遊物質を１個のダスト検出器で識別することが可能なり、コストも安価に提供できる。
【００２６】
さらに、前記制御回路は、前記レベル切替回路をコントロールし、ダスト検出器内部の粒子判定回路のしきい値を交互に切り替えるようにしたので、使用者がいちいち切り替える手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による空気清浄機の実施の形態１を示すダスト検出器の制御ブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態１におけるダスト検出器内部のコンパレータへの入出力信号波形を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態１における送風機の回転数とダスト検出器からのパルス数出力との相関関係を示す図である。
【図４】  従来の空気清浄機の制御ブロック図である。
【図５】  従来の空気清浄機のダスト検出器内部のコンパレータへの入出力信号波形を示す図である。
【図６】  空気中に浮遊している代表的な物質の粒子径分布図である。
【符号の説明】
１  ダスト検出器、２  ＬＥＤ発光回路、３  受光回路、４  増幅回路、５  コンパレータ、６  出力回路、７  浮遊物質、８  マイコン、９  送風機、１０コンパレータへの入力信号、１１  コンパレータからの出力信号、１２  レベル切替回路、Ａ  平均的な粒子径分布特性、Ｂ  タバコの煙の粒子径分布特性、Ｖ1   第１のしきい値、Ｃ  ホコリの粒子径分布特性、Ｖ2   第２のしきい値、Ｄ  ホコリ検出時のマイコン入力信号、Ｅ  タバコの煙検出時のマイコン入力信号。
【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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【図６】
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