JP4999820B2 - 除湿機 - Google Patents

Description

本発明は、デシカントロータを備えた除湿機に関するものである。

従来、フィルタの交換時期を検出する技術として、例えば「…空中の汚れを検出する汚れセンサと、…前記汚れセンサからの汚れ検出により前記帯電装置および送風機を駆動して空気清浄運転を行う空気清浄機において、…各汚れ判別手段，送風強さ可変手段，運転時間積算手段からの出力を累積して静電フィルタに付着した汚れ量を算出する」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−５７１２３号公報（請求項１）

デシカントロータを備えた除湿機において、デシカントロータには、室内に浮遊する塵埃、花粉やダニの死骸などのアレルゲン物質等（以下「埃」という。）が堆積する。また、デシカントロータは、担持された吸湿剤などの化学変化により経年と共に変色し、その性能が低下する。このような埃による目詰まり状態や性能低下状態（以下「劣化状態」という。）は、性能低下や異臭を発生するばかりでなく発火の原因となる、という問題点があった。

上記特許文献１に記載の技術では、空気の汚れ度と、運転時間などを積算して算出することによりフィルタの交換時期を判定している。しかしながら、現にフィルタに付着している埃量などを検出するものではなく、また、変色による劣化を検知することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、デシカントロータの劣化状態を検知することができる除湿機を得ることを目的とする。

本発明に係る除湿機は、除湿空気と再生空気とが通気可能に形成され、回転駆動されることにより、前記除湿空気中に含まれる水分を吸着し、該吸着した水分を前記再生空気中に放出するデシカントロータと、所定の位置に固定され、前記デシカントロータに付着した埃量及び前記デシカントロータの変色量の少なくとも一方を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に応じて運転を制御する制御手段とを備え、前記デシカントロータは、円柱状に形成し、軸線まわりに回転駆動され、前記検知手段は、前記デシカントロータの端面側に配置された、赤外線を発光する発光素子と、赤外線を受光する受光素子とを備え、前記デシカントロータの端面の同一円周上を反射又は透過する、前記赤外線の受光光量を検知し、前記制御手段は、検知された前記受光光量の、所定時間における平均値を求め、該受光光量の平均値に応じて運転を制御するものである。

本発明は、デシカントロータに付着した埃量及びデシカントロータの変色量の少なくとも一方を検知するので、デシカントロータ劣化状態を検知することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る除湿機の概略構成図である。
図２は本発明の実施の形態１に係る制御ブロック図である。
図に示すように、実施の形態１に係る除湿機１は、デシカントロータ１１と、吸湿ファン１２と、再生ファン１４と、再生ヒータ１６と、凝縮器１７と、貯水タンク１９と、ルーバー３３とを有している。
この除湿機１は、除湿空気１３中の水分を吸着し、再生空気１５により再生し、凝縮器１７で冷却して凝縮させた水分を回収することによって空気の除湿を行うものである。

また、除湿機１は、赤外線センサ２０と、湿度センサ２２と、温度センサ２３と、制御手段３０と、操作手段３１と、表示手段３２と、記憶手段３５とを有している。

デシカントロータ１１は、除湿空気１３と再生空気１５とが通気可能に形成される。
例えば、軸方向に通風可能なハニカム構造若しくはコルゲート構造の円柱構造体に、シリカゲル、ゼオライトなどの無機質の吸着型吸湿剤、あるいは有機高分子電解質（イオン交換樹脂）などの吸湿剤、若しくは塩化リチウムなどの吸収型吸湿剤を１種類若しくは複数担持して構成される。

このデシカントロータ１１は、回動可能に立設されており、駆動用モータ（図示せず）によって軸線まわり（図１の矢印方向）に回転される。そして、除湿空気１３中に含まれる水分を吸着し、該吸着した水分を再生空気１５中に放出する。

吸湿ファン１２は、デシカントロータ１１の空気出側に設けられている。この吸湿ファン１２は、除湿空気１３を除湿機１内部に導入する。
ルーバー３３は、乾燥空気の吹出口に設けられ、制御手段３０により駆動制御されることにより、乾燥空気の吹き出し方向を調整する。
再生ファン１４は、再生ヒータ１６を介して、再生空気１５をデシカントロータ１１へ送る。
再生ヒータ１６は、再生空気１５を加熱する。

凝縮器１７は、デシカントロータ１１の空気入側に設けられている。この凝縮器１７は、当該除湿機１に流入した除湿空気１３により、再生空気１５を冷却する。
貯水タンク１９は、凝縮器１７の下方に配設され、凝縮器１７により凝縮された水を貯水する。

湿度センサ２２は、空気入側に設けられ、室内の湿度を検知する。
温度センサ２３は、空気入側に設けられ、室内の温度を検知する。

制御手段３０は、例えばマイコンのような演算装置により構成され、記憶手段３５に記憶されたプログラムに基づき、除湿機１全体の運転を制御する。この制御手段３０には、湿度センサ２２等からの各種検知信号や、操作手段３１からの操作信号などが入力され、これらに基づき当該除湿機１の各構成部を制御する。
また、制御手段３０は、後述する動作により、検知された受光光量に応じて運転を制御する。
操作手段３１は、ユーザからの操作に基づき操作信号を制御手段３０へ入力する。
表示手段３２は、例えばセグメントＬＥＤや液晶表示素子などにより構成される。この表示手段３２は、制御手段３０からの制御に基づき、例えば、運転に関する情報を表示する。
記憶手段３５は、動作制御に関するプログラムや、後述する受光光量の閾値に関する情報が記憶される。

赤外線センサ２０は、凝縮器１７とデシカントロータ１１との間に配設されている。この赤外線センサ２０は、埃量及び変色量を検知する。
尚、赤外線センサ２０は、本発明における検知手段に相当する。
この赤外線センサ２０の構成、検知方法の詳細について図３を用いて説明する。

図３は本発明の実施の形態１に係る赤外線センサの構成及び検知方法を示す図である。
図３に示すように、赤外線センサ２０は、受光素子２０ｂと発光素子２０ａとを有する。
発光素子２０ａは、例えば赤外線発光ダイオードにより構成され、赤外線をデシカントロータ１１へ照射する。
受光素子２０ｂは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタにより構成され、デシカントロータ１１で反射した赤外線を受光し、受光光量を検知する。
制御手段３０は、この受光光量に応じて、デシカントロータ１１の埃量及び変色量を判定する。

次に、埃量及び変色量の検出方法について説明する。
図３に示すように、赤外線センサ２０は、デシカントロータ１１の端面の一方側に固定して配置される。また、この赤外線センサ２０による埃量及び変色量の検出範囲は、デシカントロータ１１の端面面積に対して小さいものである。
そして、デシカントロータ１１は、後述するように運転中は回転駆動される。
これにより、赤外線センサ２０は、当該デシカントロータ１１の端面の同一円周上の埃量及び変色量を検知することが可能となる。

ここで、赤外線の受光光量と、埃量又は変色量との関係について説明する。
デシカントロータ１１は、担持された吸湿剤などの化学変化により経年と共に変色する。例えば、劣化により色の濃度が濃くなる。デシカントロータ１１で反射する反射光は、当該デシカントロータ１１の色の濃度が濃いほど少なくなる。
したがって、赤外線センサ２０により受光される受光光量により、デシカントロータ１１の色の濃度変化（変色量）を検知することが可能となる。

また、デシカントロータ１１には、室内に浮遊する塵埃、花粉やダニの死骸などのアレルゲン物質等（以下「埃」という。）が堆積する。デシカントロータ１１に照射された赤外線光は、当該デシカントロータ１１に堆積した埃により拡散される。
よって、デシカントロータ１１で反射する反射光は、当該デシカントロータ１１に堆積した埃量が多いほど少なくなる。
したがって、赤外線センサ２０により受光される受光光量により、デシカントロータ１１に堆積した埃量を検知することが可能となる。

尚、埃量及び変色量の検出は、赤外線によるものに限らず、埃量又は変色量を検出できるものであれば、任意のセンサを用いることができる。例えば、上述した色の濃淡に限らず、カラーセンサ等により色調等を検知するようにしても良い。

（除湿作用）
次に、除湿機１による除湿作用について説明する。

まず、除湿機１が運転されると、デシカントロータ１１は駆動用モータによって矢印方向に回転する。また、湿度センサ２２により検知された湿度が設定値よりも高いとき、吸湿ファン１２が動作され、除湿機１の空気入側より室内の除湿空気１３が除湿機１内部に導入される。

除湿機１内に導入された除湿空気１３は、凝縮器１７の外側通路を通って凝縮器１７を冷却した後、デシカントロータ１１に送られる。デシカントロータ１１に送られた除湿空気１３は、該デシカントロータ１１を通過する際に空気中の水分をデシカントロータ１１の吸湿剤により吸着される。そして、除湿された乾燥空気が室内に放出される。

一方、再生空気１５は、再生ファン１４により再生ヒータ１６に送られて加熱され、高温状態の空気となってデシカントロータ１１に送られる。
この高温状態の空気は、吸湿剤を加熱して吸湿剤に吸着されている水分を取出し、高温高湿状態の空気となって凝縮器１７の通路に導入される。
凝縮器１７に導入された高温高湿状態の空気は、凝縮器１７内を通過する際に露点以下に冷却されて空気中の水分が凝縮されて水滴となって滴下し、低温状態の空気となって再生ファン１４により再び循環される。滴下した凝縮水は、貯水タンク１９に一時的に貯水される。

（劣化判定）
図４は本発明の実施の形態１に係る劣化判定動作を示すフローチャートである。
以下、デシカントロータ１１の劣化判定の動作について、図４に基づき説明する。

（Ｓ１）
制御手段３０は、除湿機１の運転中、常時又は定期的に劣化判定を行う。
まず、制御手段３０は、赤外線センサ２０の発光素子２０ａから赤外線を発光させ、受光素子２０ｂが受光した赤外線の受光光量を取得する。

（Ｓ２）
次に、制御手段３０は、取得した受光光量が、記憶手段３５に予め設定された所定の閾値以下であるか否かを判断する。
尚、この閾値は、デシカントロータ１１の種類や除湿機１の性能などによって異なるため、劣化発生時の実際の変化量等を計測した実験値などで設定するのが良い。

ステップＳ２において、受光光量が閾値未満であると判断された場合は、ステップＳ１に戻り受光光量の検出を繰り返し行う。

（Ｓ３）
ステップＳ２において、受光光量が閾値以下であると判断された場合、制御手段３０は、吸湿ファン１２、再生ファン１４、再生ヒータ１６、デシカントロータ１１の駆動用モータなどの各構成部の動作を停止させ、当該除湿機１の運転を停止する。

（Ｓ４）
次に、制御手段３０は、デシカントロータ１１が劣化状態と判定された旨の情報を表示手段３２に表示させる。これにより、何故、除湿機１の運転が停止したのかを使用者に報知することが可能となる。

以上のように本実施の形態においては、デシカントロータ１１に付着した埃量及びデシカントロータ１１の変色量を検知することにより、デシカントロータ１１の劣化状態を判定することができる。

また、制御手段３０は、劣化状態であると判定したとき除湿機１の運転を停止する。このため、デシカントロータ１１が劣化状態で運転するのを防止することができる。これにより、デシカントロータ１１の劣化に伴う発火を防止することができる。

また、デシカントロータ１１は軸線まわりに回転駆動され、赤外線センサ２０は、所定位置に固定される。このため、赤外線センサ２０の検知範囲が、デシカントロータ１１の端面面積に対して小さい場合であっても、デシカントロータ１１端面の同一円周上の埃量及び変色量を検知することができ、検知範囲を拡大することができる。

尚、本実施の形態１では、赤外線センサ２０により、埃量及び変色量の両方を検出する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、埃量及び変色量の少なくとも一方を検出するようにしても良い。
また、本実施の形態１では、受光光量が所定の閾値以下となった場合、運転を停止する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば弱運転により運転を継続するなど任意の運転制御を行うことができる。
また、閾値を複数設定し、各閾値に応じて運転内容又は報知内容を変えるようにしても良い。例えば、閾値を２段階設定し、第１段階の閾値では、弱運転及び注意情報の報知をし、第２段階の閾値では、運転停止及び劣化状態の旨の報知をするようにしても良い。

また、本実施の形態１では、一度でも閾値以下となったとき、運転を停止する動作を説明したが、これに限らず、所定時間における受光光量の平均値等を求めて、この値に基づいて劣化判定をするようにしても良い。
例えば、デシカントロータ１１が１回転する時間における受光光量の平均値を求め、この平均値が閾値以下となったとき運転を停止するようにしても良い。これにより、埃量や変色量にむらがある場合であっても、適切な運転を行うことが可能となる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、赤外線センサ２０は、デシカントロータ１１の端面の一方側に配置され、デシカントロータ１１で反射した赤外線を受光するいわゆる反射型のセンサを用いた場合を説明した。本実施の形態における赤外線センサ２０は、分離型又は透過型のセンサを用いる。
尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。

図５は本発明の実施の形態２に係る赤外線センサの構成を示す図である。
図５（ａ）はいわゆる分離型の赤外線センサ２０を示している。分離型は、発光素子２０ａと受光素子２０ｂとがそれぞれ分離した別個のセンサとして構成される。
図５（ｂ）はいわゆる透過型の赤外線センサ２０を示している。透過型は、発光素子２０ａと受光素子２０ｂとが向かい合う構造のセンサである。

分離型及び透過型の何れの赤外線センサ２０においても、発光素子２０ａは、デシカントロータ１１の端面の一方側に配置され、受光素子２０ｂは、デシカントロータ１１の端面の他方側に配置される。発光素子２０ａは、デシカントロータ１１へ赤外線を照射する。受光素子２０ｂは、デシカントロータ１１を透過した赤外線を受光する。

デシカントロータ１１に堆積した埃等によって目詰まりが生じると、デシカントロータ１１を透過する赤外線量が減少する。
よって、受光素子２０ｂが受光する透過光は、当該デシカントロータ１１に堆積した埃量が多いほど少なくなる。
したがって、このような構成によっても、上記実施の形態１と同様の動作により、デシカントロータ１１の埃量を検知することができ、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る赤外線センサの構成を示す図である。
図６に示すように、本実施の形態における赤外線センサ２０は、デシカントロータ１１の半径方向に複数配置される。
このような構成により、各赤外線センサ２０は、それぞれ、デシカントロータ１１の端面の同一円周上の埃量及び変色量を検知する。
そして、制御手段３０は、複数の赤外線センサ２０のうち、少なくとも１つの受光光量が所定の閾値以下となったとき、上記実施の形態１と同様に、除湿機１の運転を停止する。
尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。

以上のように本実施の形態においては、デシカントロータ１１の半径方向に複数配置される。このため、各赤外線センサ２０の検知範囲が、デシカントロータ１１の端面面積に対して小さい場合であっても、デシカントロータ１１の広範囲にわたり、埃量及び変色量を検知することができ、検知範囲を拡大することができる。

尚、本実施の形態３においても、各赤外線センサ２０は、上述した反射型、分離型、又は透過型の何れのセンサを用いることができる。

尚、上記実施の形態１〜３では、赤外線センサ２０により、埃量及び変色量を検出したが、例えばサーモパイルを用いて、臭気成分を検出するようにしても良い。
例えば、デシカントロータ１１に付着した特定の臭気成分の赤外吸収特性を利用して、臭気成分の濃度を検知するようにしても良い。

本発明の実施の形態１に係る除湿機の概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る制御ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る赤外線センサの構成及び検知方法を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る劣化判定動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る赤外線センサの構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る赤外線センサの構成を示す図である。

符号の説明

１ 除湿機、１１ デシカントロータ、１２ 吸湿ファン、１３ 除湿空気、１４ 再生ファン、１５ 再生空気、１６ 再生ヒータ、１７ 凝縮器、１９ 貯水タンク、２０ 赤外線センサ、２０ａ 発光素子、２０ｂ 受光素子、２２ 湿度センサ、２３ 温度センサ、３０ 制御手段、３１ 操作手段、３２ 表示手段、３３ ルーバー、３５ 記憶手段。

Claims (7)

1. 除湿空気と再生空気とが通気可能に形成され、回転駆動されることにより、前記除湿空気中に含まれる水分を吸着し、該吸着した水分を前記再生空気中に放出するデシカントロータと、
   所定の位置に固定され、前記デシカントロータに付着した埃量及び前記デシカントロータの変色量の少なくとも一方を検知する検知手段と、
   前記検知手段の出力に応じて運転を制御する制御手段と
   を備え、
   前記デシカントロータは、円柱状に形成し、軸線まわりに回転駆動され、
   前記検知手段は、
   前記デシカントロータの端面側に配置された、赤外線を発光する発光素子と、赤外線を受光する受光素子とを備え、前記デシカントロータの端面の同一円周上を反射又は透過する、前記赤外線の受光光量を検知し、
   前記制御手段は、検知された前記受光光量の、所定時間における平均値を求め、該受光光量の平均値に応じて運転を制御することを特徴とする除湿機。
2. 前記所定時間は、前記デシカントロータが１回転する時間であることを特徴とする請求項１記載の除湿機。
3. 前記検知手段は、前記デシカントロータの半径方向に複数配置されることを特徴とする請求項１または２記載の除湿機。
4. 前記発光素子は、前記デシカントロータの端面の一方側に配置され、
   前記受光素子は、前記デシカントロータの端面の他方側に配置され、前記デシカントロータを透過した前記赤外線を受光することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の除湿機。
5. 前記発光素子及び前記受光素子は、前記デシカントロータの端面の一方側に配置され、
   前記受光素子は、前記デシカントロータで反射した前記赤外線を受光することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の除湿機。
6. 前記制御手段は、前記検知手段の出力が所定の値以下となったとき、当該除湿機の運転を停止することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の除湿機。
7. 運転に関する情報を表示する表示手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記検知手段の出力が所定の値以下となったとき、その旨に関する情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の除湿機。

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