JP2008209051A - Air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カビの生長を抑制する機能を有する空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner having a function of suppressing mold growth.
空気調和装置内のカビの生長を抑制する方法としては、空気調和装置の冷房運転後に内部を乾燥する運転が通常行われており、送風ファンや熱交換器の温度を検知するサーミスタなどによる温度検知手段により、タイマーにより所定の時間、所定の時間間隔で加熱制御を行う方法が一般的に行われている(例えば、特許文献1参照。)。 As a method of suppressing the growth of mold in the air conditioner, an operation of drying the inside after the cooling operation of the air conditioner is normally performed, and temperature detection by a thermistor for detecting the temperature of the blower fan or the heat exchanger is performed. A method of performing heating control by means of a timer at a predetermined time and a predetermined time interval is generally performed (see, for example, Patent Document 1).
また、空気調和装置の熱交換器の表面近くに結露を検出するセンサを設け、結露が存在したと判断した場合に、熱交換器を昇温させて乾燥運転を行い、熱交換器の表面温度を温度センサにより微生物の蛋白質変性温度に保持して、カビの生長を抑えるという方法がある(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, a sensor that detects dew condensation is provided near the surface of the heat exchanger of the air conditioner.When it is determined that dew condensation has occurred, the heat exchanger is heated to perform a drying operation, and the surface temperature of the heat exchanger is Is kept at the protein denaturation temperature of microorganisms by a temperature sensor to suppress mold growth (see, for example, Patent Document 2).
また、空気調和装置の送風ファン等に繁殖するカビの例としては、Cladosporium属、Penicillium属、Aspergillus属があるが、このうち、Penicillum属とAspergillus属の一部は、生育条件によって悪臭を発生することが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
空気調和装置の室内ユニット内でのカビの生長は、内部に付着した水が原因で空気中のカビの胞子によって増殖するものであるが、従来の特許文献1によるサーミスタとタイマーによるカビの生長抑制方法では、所定の運転時間毎に所定の時間、加熱することにより、カビの胞子や菌糸に熱ダメージを与え、生長を抑制する方法を採っている。
また、結露を検出するセンサを設けた特許文献2による方法では、除湿サイクル運転に切り替えて室内熱交換器の表面に結露水を付着させた後、高温暖房サイクル運転にて微生物の蛋白質変性温度以上で所定の時間保持し、微生物を不活性化させて、増殖を抑制している。
Mold growth in the indoor unit of an air conditioner is caused by mold spores in the air caused by water adhering to the inside, but the growth of mold by the thermistor and timer according to the
Further, in the method according to
しかしながら、上記従来のいずれの方法も加熱を時間で制御しているため、加熱後、室内ユニットの内部に付着した水がなくなったことを直接検知しておらず、水の蒸散不足による水の残余や加熱時間が長くなりがちで、消費電力の増大やプラスチック材料の劣化を早めるという問題があった。このため、カビの生長を充分に抑制できないという問題があった。 However, since any of the above conventional methods controls the heating by time, it does not directly detect the absence of water adhering to the interior of the indoor unit after heating, and the remaining water due to insufficient transpiration of water. In addition, the heating time tends to be long, and there is a problem of increasing power consumption and deteriorating the plastic material. For this reason, there was a problem that mold growth could not be sufficiently suppressed.
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、室内ユニット内に付着した水を検出し、加熱により水を確実に蒸散させることにより、カビの生長を抑制できる空気調和装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects air adhering to an indoor unit, and air that can suppress mold growth by reliably evaporating water by heating. It aims to provide a harmony device.
上記課題を解決するために、本発明に係る空気調和装置は、室内ユニットの送風ファンのファンブレードに付着した水を検出する検出手段と、室内ユニット内を乾燥させる加熱手段と、検出手段からの信号により加熱手段を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, an air conditioner according to the present invention includes a detection unit that detects water attached to a fan blade of a blower fan of an indoor unit, a heating unit that dries the interior of the indoor unit, and a detection unit. And a control device for controlling the heating means by a signal.
この課題解決手段によれば、室内ユニット内に付着した水を蒸散させ、乾燥させることによりカビの生長を抑制することができる。 According to this problem solving means, the growth of mold can be suppressed by evaporating the water adhering to the indoor unit and drying it.
本発明の空気調和装置によれば、検出手段により送風ファンのファンブレードに付着した水を検出し、加熱手段により室内ユニット内を乾燥させるようにしているので、水の残留がなく、カビの生長を抑制し、室内ユニット内を良好な衛生状態に維持できる効果がある。 According to the air conditioner of the present invention, the water adhering to the fan blades of the blower fan is detected by the detecting means, and the interior of the indoor unit is dried by the heating means, so there is no residual water and mold growth. And the indoor unit can be maintained in good hygiene.
以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室内ユニットの構成断面図を示すものである。図2は、室内ユニットの送風ファン要部の構成断面図である。
図1に示すように、室内ユニット1の上部には吸込みグリル2が設けられ、室内ユニット1の内部には、吸込みグリル2の下部にフィルタ3、フィルタ3の下に熱交換器4、さらに、熱交換器4が取り囲む位置に送風ファン5が設けられ、熱交換器4の下部には、ドレンパン6が設けられており、送風ファン5の近傍には、水を検出する検出手段である光センサユニット7と、加熱手段である乾燥用のヒータ8が設けられ、また、このヒータ8を制御する制御装置9が設けられており、室内ユニット1の吹出し口10には開閉可能な吹出しルーバ11が設けられている。
図2の送風ファン要部に示すように、送風ファン5にはファンブレード5bが取り付けられており、このファンブレード5bの曲面の法線5hに対して対称な位置に配置された発光素子7tと受光素子7rを組み合わせた光センサを持つ光センサユニット7が配設され、さらに、光センサユニット7は制御装置9に接続されている。この制御装置9内には、発光素子7tに信号を送出する駆動回路12と受光素子7rの出力信号を判定する処理回路13、また、処理回路13の信号によりヒータ8を作動させるヒータ制御回路14がある。
Hereinafter, the configuration and operation of an air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an indoor unit of an air-conditioning apparatus according to
As shown in FIG. 1, a
As shown in the main part of the blower fan in FIG. 2, a
空気調和装置を冷房運転すると、室内ユニット1の熱交換器4は冷却状態となり、空気中の水分が結露しやすい。結露した水分の大部分はドレンパン6に集められ、戸外に排出されるが、一部は飛散して送風ファン5のブレード5bに付着する。または冷房運転を停止した場合には、室内ユニット1は冷えた状態をしばらく保っているため、室内ユニット1外から空気が流入した場合、ファンブレード5bの表面等、室内ユニット1内が結露する。送風ファン5の状態を詳細に観察した結果、付着した水や結露した水(付着水)は、送風ファン5の回転による遠心力の影響や、送風ファン5内部の方が外部に比べて湿度が高いことにより、ファンブレード5bの先端部およびファンブレード5bの凹部分の全面に残存しやすいことが明らかになった。いずれにしても送風ファン5のブレード5bの表面は水が残余しやすいため、放置するとカビが生長しやすい。カビが生長すると空気調和装置の再運転時に室内ユニット1の吹出し口10から、いわゆるカビ臭が発生する。また、カビが大量に繁殖するとファンブレード5b間も塞ぐことになり、風量や熱交換効率の低下や、騒音の原因ともなる。
When the air conditioner is in cooling operation, the
発明者らは、長期間使用した室内ユニットの内部の構成部材を個別に調べ、内部に付着した汚れ物質の顕微鏡観察や微生物分析を行った。その結果、送風ファンの表面に付着している汚れ物質は埃がほとんどなく、ほぼ全てがカビの菌糸と厚膜細胞であることを確認した。カビの濃度としては1cm2あたり103から104個程度であった。一方、フィルタ、ドレンパンや熱交換器は1cm2あたり101から102個程度のカビ濃度であり、送風ファンのカビ汚染が他の部材よりも特に著しいことが分かった。このことから、送風ファンに付着する水の除去を行なえばカビ臭は解消される。 The inventors individually examined the components inside the indoor unit that has been used for a long period of time, and performed microscopic observation and microbial analysis of the soiled substances adhering to the interior. As a result, it was confirmed that the contaminants adhering to the surface of the blower fan had almost no dust, and almost all were mold mycelium and thick film cells. The mold concentration was about 10 3 to 10 4 per 1 cm 2 . On the other hand, filter, drain pan and the heat exchanger is a fungus concentration of 10 about two from 1 cm 2 per 10 1, fungal contamination of the blower fan has been found to be particularly pronounced than the other members. From this, the mold odor is eliminated by removing the water adhering to the blower fan.
次に、実施の形態1に係る空気調和装置の動作について、図1および図2を参照して説明する。
空気調和装置運転時は、室内の空気は吸込みグリル2から送風ファン5により室内ユニット1に取り込まれ、熱交換器4で取り込まれた空気は熱交換され、送風ファン5を通って、吹出しルーバ11が取り付けられた吹出し口10から空気調和された空気が室内に送出される。冷房または除湿運転時は熱交換器4で凝集により発生した結露水はドレンパン6で集められ戸外へ排出される。このとき室内ユニット1内の湿度が高くなり、結露し易い状態となる。特に、送風ファン5のファンブレード5bには水が付着し易く、カビ等の微生物の繁殖に適した環境となる。この状態で空気調和装置を停止すればカビ等の微生物が生長し、悪臭の原因ともなり、健康上も好ましくない。
Next, the operation of the air-conditioning apparatus according to
During operation of the air conditioner, indoor air is taken into the
そこで、空気調和装置1の冷房運転、除湿運転を行っている場合には所定時間毎に、あるいは空気調和装置1の停止時には、ファンブレード5bに水が付着しているかどうかを判定し、水が付着している場合には、室内ユニット1内を乾燥させるためヒータ8にて加熱する。すなわち、空気を吸込み、送出するための送風ファン5のファンブレード5bに、駆動回路12により光センサユニット7の発光素子7tから放射された光は、ファンブレード5bの表面で反射され、その反射光は光センサユニット7の受光素子7rで受光される。ファンブレード5bの表面に水が付着していると、反射率の変化、光の散乱や反射角度のずれが生じるため、受光素子7rにて受光される光量が減少する。受光素子7rの出力を増幅して得られた出力電圧Vが処理回路13により、予め設定された電圧V1以下であると判定されれば、ヒータ制御回路14に信号を送出してヒータ8の電源を入れ、また、受光素子7rからの出力電圧Vが、処理回路13により、予め設定された電圧V2以上であると判定されれば、ヒータ制御回路14に信号を送出してヒータ8の電源を切る。ここで、V1はヒータ8の電源の投入を判定する受光素子7rの出力電圧Vで、ファンブレード5bが濡れている状態での出力電圧Vwよりも高く設定されている。また、V2はヒータ8の電源を切る判定をする受光素子の出力電圧Vで、ファンブレード5bが完全に乾燥している状態での出力電圧Vdよりも低く設定されている。ファンブレード5bが乾燥した状態になれば、室内ユニット1の内側の乾燥も終了している。
Therefore, it is determined whether water is attached to the
ここで、必ずしもファンブレード5bが完全に乾燥するまでヒータ8に通電しておく必要はなく、V2は完全に水が除去されていない状態に設定されているが、わずかに残った水も室内ユニット1内は加熱された状態であり、送風により乾燥されるためである。予めヒータ8の電源を遮断してから水が蒸散され、乾燥されるまでの時間を見込んで加熱時間を調整しておけば、ヒータ8の加熱時間が短縮され、電力消費量を減らすことができる。
Here, it is not always necessary to energize the
次に、図3は、実施の形態1によりファンブレード5bに付着した水を検出した測定結果を示す例である。発光素子7tには、発光波長610nmで、光ビームの放射角が10度の可視光発光ダイオードを用いた。また、受光素子7rには、pinフォトダイオードを用いた。測定は冷房運転を行わないで送風ファン5のみを動作させて行った。図4の横軸は経過時間Tを、縦軸は受光素子7rの出力電圧Vを示している。測定は10秒間隔で行った。まず、送風ファン5の運転を開始し、2分後に定常状態になったことを確認した後、霧吹きでファンブレード5bの表面に水滴を付着させた。ここでは、送風ファン5は、100rpmで回転させた状態で測定した。水滴がない場合の出力電圧Vは、1.7Vであったものが、着水と同時に0.7Vと大幅に低下する。これは水滴が光を散乱させ、受光素子7rに到達する光量が減少する結果によるものである。この状態で送風ファン5の運転を続けると、徐々に出力電圧Vが上昇する。これは、ファンブレード5b表面が徐々に乾燥して水滴が減少することに対応している。さらに、運転を継続すると、約30分後には出力電圧Vが初期状態の1.7Vに戻ることが確認された。この時、送風ファン5の回転を停止させて目視で観察したところ、ファンブレード5bの表面には水滴の付着がないことが確認された。
Next, FIG. 3 is an example showing a measurement result of detecting water adhering to the
この結果から、例えばV1を0.9Vに、V2を1.46Vに設定しておけば、出力電圧VがV1以下でファンブレード5bに水が付着していると判定して、ヒータ8の電源を入れ加熱すれば、短時間で付着水は減少する。出力電圧がV2となったところでヒータ8の電源を切り、乾燥作業は完了される。出力電圧Vが変動しているのは、ファンブレード5bが回転することにより、また、光センサユニット7との距離が変動していること等によるものである。送風ファン5を停止させた状態で、ファンブレード5bに付着した水を光センサユニット7で検出する方法でも構わないが、送風ファン5を回転させた状態で測定して出力電圧Vの時間平均化処理をすることにより変動誤差を最小にすることができる。また、発光素子からの出射光に特定の周波数による変調をかけ、外乱光の影響を排除することも精度を上げるうえで有効である。
From this result, for example, if V1 is set to 0.9V and V2 is set to 1.46V, it is determined that the output voltage V is equal to or lower than V1 and water is attached to the
また、ファンブレード5b表面の付着水の有無を高感度に検出するためには、光センサユニット7の発光素子7tと受光素子7rを光学的な反射条件の位置関係とし、発光素子の光の放射角は小さい方が好ましい。
さらに、反射光量を増し、受光感度の向上を図るため、ファンブレード5bの表面を金属蒸着などにより、光学的反射処理を施し、反射率を高めておくことが望ましい。蒸着の他、イオンプレーティングやメッキ等により金属コーティング層を形成する方法、金属板や金属箔テープを貼付する方法であってもよい。
In addition, in order to detect the presence or absence of water adhering to the surface of the
Further, in order to increase the amount of reflected light and improve the light receiving sensitivity, it is desirable to increase the reflectivity by subjecting the surface of the
なお、ファンブレード5b間での付着水のばらつきを考慮し、複数の光センサユニット7を用いて、複数のファンブレード5bからの受光素子7rの出力電圧Vの位置平均を取ることにより誤差を少なくできるので、この平均値を利用して付着水の有無を検出することは精度向上に有効である。いずれにおいても、送風ファン5を回転させた状態で測定することが好ましい。
また、ファンブレードの反射率の経時変化や発光素子の劣化等で出力電圧の変化が生じることがあり、定期的に乾燥状態の出力電圧Vd(図3参照。)を基準にキャリブレーションを行うことによりV2を補正する。合わせてV1をV2に対して一定の比率で補正することも有効である。
In consideration of the variation of the water adhering between the
Further, the output voltage may change due to a change in the reflectance of the fan blade over time or the deterioration of the light emitting element, and the calibration is periodically performed based on the output voltage Vd in the dry state (see FIG. 3). To correct V2. In addition, it is also effective to correct V1 at a constant ratio with respect to V2.
図4は、ファンブレード5bの着水の有無による検出感度の光波長依存性の測定結果を示す。発光素子7tとしては、380nm(紫)、470nm(青)、520nm(緑)、591nm(黄)、610nm(橙)、630nm(赤)、950nm(赤外)、1200nm(赤外)の異なる発光波長の発光ダイオードを用いて、同一条件下で実施した。発光ダイオードの放射角はいずれも10度のものを使用した。測定時の雰囲気温度は28℃、相対湿度は65%であった。図4の横軸は光波長を示し、縦軸はファンブレード5bに水が付着している状態における出力電圧Vwに対する水が付着していない状態における出力電圧Vdの比、すなわち検出感度(Vd/Vw)を表している。この値が高いほどSN比が高く、高感度で水が検出できることを意味する。この図から明らかなように630nmよりも短波長では、検出感度の比が高く、感度が高くなることが分かった。特に、高感度で水の検出を行うには、光波長380nmから530nmの光源を使用することが好ましい。
FIG. 4 shows the measurement result of the light wavelength dependence of the detection sensitivity depending on whether or not the
なお、上記で使用した発光ダイオードの発光波長は、発光スペクトルの中心波長を示しているが、必ずしもこの値である必要はなく、この範囲の発光波長を有する発光素子であればよい。上記測定では発光素子7tとして発光ダイオードを用いたが、他の光源、例えばレーザーダイオードやキセノンランプ、ハロゲンランプなどであってもよい。受光素子7rについても、Pinフォトダイオードの他、CMOSセンサ、フォトマルチプライヤー、CCDなどであっても同様の効果が期待できる。さらに、発光素子7tとして白色の発光ダイオードやキセノンランプなどスペクトル分布が広い素子を用いることもできるが、特定の狭い波長域の光のみを透過あるいは反射する光デバイス、例えばバンドパスフィルタとそれぞれに光を通過あるいは遮閉可能なシャッターとを組み合わせたものを用いることも可能である。
Note that the emission wavelength of the light emitting diode used above indicates the center wavelength of the emission spectrum, but it is not necessarily this value, and any light emitting element having an emission wavelength in this range may be used. In the above measurement, a light-emitting diode is used as the light-emitting
次に、実施の形態1の空気調和装置における室内ユニットの乾燥運転を実行する運転手順の例について図5から図7のフロー図を参照して説明する。
図5は、室内ユニットの乾燥運転処理の全体手順について説明するものである。まず、空気調和装置が運転されている状態で(ステップS1)、運転時間が所定時間を経過しているかどうか判定される(ステップS2)。次に、所定時間が経過していれば、運転モードが、冷房運転であるか除湿運転であるかを判定される(ステップS3)。いずれかの運転モードであれば乾燥運転の設定がなされているかが判定される(ステップS4)。乾燥運転の設定がされている場合には乾燥運転を実行する(ステップ5)。この時、一時的に運転モードは停止される(ステップ6)。乾燥運転が終了すれば、元の運転モードに戻る。ただし、任意の時間に乾燥運転ボタンが押された場合は、ステップ3から処理が始まる。
Next, an example of an operation procedure for executing an indoor unit drying operation in the air-conditioning apparatus of
FIG. 5 explains the entire procedure of the indoor unit drying operation process. First, in a state where the air conditioner is being operated (step S1), it is determined whether or not the operation time has passed a predetermined time (step S2). Next, if the predetermined time has elapsed, it is determined whether the operation mode is a cooling operation or a dehumidifying operation (step S3). In any operation mode, it is determined whether the drying operation is set (step S4). If the drying operation is set, the drying operation is executed (step 5). At this time, the operation mode is temporarily stopped (step 6). When the drying operation is completed, the original operation mode is restored. However, if the drying operation button is pressed at an arbitrary time, the process starts from
図6は、室内ユニットの乾燥運転の手順について説明するものである。乾燥運転が開始されると、光センサユニット7の受光素子7rの出力電圧がモニターされ、V1以下であれば(ステップS7)、吹出しルーバが閉じているか、開いているかが確認され(ステップS8)、開いている場合には閉じられ、(ステップS12)、その後、ヒータ8の電源が入れられ(ステップS9)、室内ユニット1内の乾燥が行なわれる。出力電圧がV2以上になれば(ステップS10)、ヒータ8の電源が切られ、乾燥運転が終了する(ステップS11)。
FIG. 6 explains the procedure of the drying operation of the indoor unit. When the drying operation is started, the output voltage of the
図7は、運転停止時の室内ユニットの乾燥運転の手順について説明するものである。運転終了時の乾燥運転設定があるかどうか確認し(ステップS13)、設定されている場合に乾燥運転を行い(ステップS14)、運転終了処理がなされる(ステップS15)。 FIG. 7 explains the procedure of the drying operation of the indoor unit when the operation is stopped. It is confirmed whether or not there is a drying operation setting at the end of the operation (step S13). If it is set, a drying operation is performed (step S14), and an operation end process is performed (step S15).
このように、実施の形態1に係る空気調和装置は、送風ファンのファンブレードに水が付着したことを光センサにより検出し、室内ユニット内を乾燥させる加熱を行って、水を蒸散させ、水がなくなる状態で乾燥動作を停止させているので、これにより室内ユニット内を確実に乾燥された状態に保ち、カビ等の微生物の繁殖を抑制し、良好な衛生状態に保持することができる効果がある。
As described above, the air conditioner according to
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る光センサユニット周辺部の側面断面図である。
図8に示すように、光センサユニット7の発光素子7tおよび受光素子7rには導光手段である光ファイバ15、16がそれぞれ取り付けられており、光ファイバ15、16の他端は送風ファン5のファンブレード5b近傍に配置されている。光ファイバ15と光ファイバ16はファンブレード5bの法線5hに対して対称な位置に設置されている。他の構成は実施の形態1の図2と同様であるので説明を省略する。
FIG. 8 is a side cross-sectional view of the periphery of the optical sensor unit according to
As shown in FIG. 8,
次に、実施の形態2に係る空気調和装置の動作について、図8を参照して説明する。
光センサユニット7の発光素子7tから出射された光は光ファイバ15に伝搬され、出射された光がファンブレード5b表面で反射され、反射した光は光ファイバ16に入射伝搬され、受光素子7rに導かれる。受光素子7rからの出力電圧Vによりヒータ8の電源を入れるか否か制御装置9内の処理回路13で判定され、ヒータ8を作動させるヒータ制御回路14で制御される。ここで、導光手段として、光ファイバを使用する場合について述べたが、シート状の導光板などであってもよい。
Next, the operation of the air-conditioning apparatus according to
The light emitted from the
このように、実施の形態2に係る空気調和装置は、導光手段を用いてファンブレードの水の付着を検出するようにしているので、実施の形態1が有する効果の他、光センサユニットを送風ファンの近くに配置するのが困難である場合に、光センサユニットを離れた位置に自由に設置することができる効果がある。 As described above, the air conditioner according to the second embodiment detects the adhesion of the water of the fan blade using the light guiding means, so that in addition to the effects of the first embodiment, the optical sensor unit When it is difficult to dispose near the blower fan, there is an effect that the optical sensor unit can be freely installed at a distant position.
なお、加熱手段として、実施の形態では乾燥用のヒータ8を設置する場合について説明したが、室内ユニットに内蔵されている暖房用補助ヒータを利用することもできる。また、ヒートポンプによる暖房運転モードとすることによって熱交換器を利用して乾燥させることも可能である。
In addition, although the case where the
また、実施の形態では、ファンブレードが曲面を持つものについて説明したが、平面や他の形状を持つものであってもよい。 In the embodiment, the fan blade has a curved surface. However, the fan blade may have a flat surface or other shapes.
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
1 室内ユニット
4 熱交換器
5 送風ファン
5b ファンブレード
7 光センサユニット
7t 発光素子
7r 受光素子
8 ヒータ
9 制御装置
15、16 光ファイバ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記室内ユニット内を乾燥させる加熱手段と、
前記検出手段からの信号により前記加熱手段を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする空気調和装置。 Detecting means for detecting water adhering to the fan blade of the blower fan of the indoor unit;
Heating means for drying the interior of the indoor unit;
A control device for controlling the heating means by a signal from the detection means;
An air conditioner comprising:
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