JP6533751B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、除湿機などの空気調和機に係り、特に、タンクの水位を検出する機能を有する空気調和機に関する。

空気調和機の一例である除湿機には、発生したドレン水を溜めるドレンタンクが設けられている。このドレンタンクには、満水を検知するための装置が設けられている。例えば特許文献１には、タンク内に回動自在に軸支されたフロートが開示されている。このフロートは、両端部の支軸をタンクの一対のリブに設けた軸穴に挿入することで、排水タンクに回動自在に保持されている。

フロートの一端にはマグネットが設けられている。マグネットは、フロートの動きに対応した上下動によって除湿機本体側に設置されたリードスイッチの接点を開閉する。これにより、タンク内に貯められた水の満水検知を行う。

特開２００１−２６３７２３号公報

回動軸を有するフロートは、その検出機構からフロートの構造が複雑になってしまう。これに起因して、タンクの構造は複雑になり、フロートやタンクの清掃性も低下してしまう。

また、リードスイッチを使用した検出機構は、接点の機械動作による劣化から信頼性が低いという課題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、構造が簡易化でき信頼性の高い水位検知が可能な空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、上述した課題を解決するために、水を溜めるタンクと、前記タンク内の水位に応じて上下動する浮きと、前記浮きに設けられたマグネットと、前記マグネットの磁界を検出するＡＭＲ（Anisotropic-Magneto-Resistance）センサと、前記ＡＭＲセンサの検出結果に基づいて前記タンクの水位を検知する制御部と、を備え、前記浮きは、突起を有し、前記タンクは、鉛直下向き方向を挿入方向として挿入される浮きを収容し、前記突起を前記挿入方向に案内するスリットを有する浮き収容部を有することを特徴とする。

本発明に係る空気調和機においては、構造が簡易化でき信頼性の高い水位検知が可能である。

本実施形態における除湿機の外観斜視図。 除湿機の分解斜視図。 除湿機の縦断面図。 除湿機の機能構成を示す概略的な機能ブロック図。 ドレンタンクを上方から見た斜視図。 ドレンタンクの内側から見た浮きが収容された浮き収容部を特に示す図であり、（Ａ）は浮き収容部の縦断面図、（Ｂ）は浮きが挿入された場合の浮き収容部を示すドレンタンクの縦断面図、（Ｃ）は図６（Ｂ）の浮きが上昇した場合のドレンタンクの縦断面図。 満水検知ユニットを特に説明する除湿機の縦断面図。 （Ａ）は浮きの表面から見た外観斜視図、（Ｂ）は浮きの裏面から見た外観斜視図、（Ｃ）は浮きの縦断面図。

本発明に係る空気調和機の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明の空気調和機を、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用し空気中に含まれる水分を結露させて除湿する除湿機に適用して説明する。

図１は、本実施形態における除湿機１の外観斜視図である。
図２は、除湿機１の分解斜視図である。
図３は、除湿機１の縦断面図である。
図４は、除湿機１の機能構成を示す概略的な機能ブロック図である。

除湿機１は、除湿機１の外観を構成する右枠２と、左枠３と、化粧板４と、ベース５とを有している。右枠２と左枠３とが嵌まり合った上端部分は、取手１０を形成する。右枠２は、複数のスリットを有する吸込口１１を有している。吸込口１１は、外側表面１２側にフィルタ１３と、フィルタケース１４とを有している。フィルタ１３は、樹脂製の網や不織布などからなり、吸入空気に混入する塵埃や臭い成分などを取り除く。フィルタケース１４は、フィルタ１３を吸込口１１に取り付ける。また、右枠２は、ドレンタンク１５が着脱されるタンク挿入口１６を吸込口１１下部に有している。

左枠３は、複数のスリットを有する吹出口２０を上部に有している。吹出口２０は、乾燥空気の吹出方向を斜め上方向から水平方向に制御可能な風向板２１を有している。風向板２１は、風向板モータ２２により駆動される。

化粧板４は、上方に操作部２５を有している。操作部２５は、図２に示すように、化粧板４の上面２６と、操作部ケース２７と、操作ユニット２８とで構成されている。操作部２５は、例えば、運転スイッチ、タイマースイッチ、運転モード選択スイッチなどのスイッチ類２９と、運転ランプなどのランプ類３０とを有している。

除湿機１は、主な内部部品として、シロッコファン３１と、ファンモータ３２と、冷凍装置と、ドレンタンク１５と、コントロールユニット３４と、満水検知機構とを有している。

シロッコファン３１は、ファンモータ３２の回転軸と同軸状に回転中心が固定されている。シロッコファン３１は、吸込口１１から空気を吸い込み、吹出口２０から吹き出す風路を形成する。シロッコファン３１およびファンモータ３２は、ファンケース３６に取り付けられている。

冷凍装置は、冷媒が流れる順に、圧縮機４０と、凝縮器４１と、減圧装置４２と、蒸発器４３と、アキュムレータ４４とを有している。冷媒は、蒸発器４３を流れる際に蒸発器４３の外側を通過する空気から熱を奪い蒸発する。これにより、蒸発器４３の表面は露点温度以下に冷却され、そこを通過する空気中の水分が蒸発器４３の表面に結露する。この原理により、除湿機１が空気中から水分を除去して除湿する。

圧縮機４０は、ベース５上に固定されており、配管４５を介して蒸発器４３および凝縮器４１に接続されている。蒸発器４３および凝縮器４１は、第１熱交換器４８と第２熱交換器４９とでそれぞれ構成されている。第１熱交換器４８と第２熱交換器４９とは、それぞれフィンチューブ型の熱交換器であり、同一風路内に上流側から第１熱交換器４８、第２熱交換器４９の順に配置されている。蒸発器４３および凝縮器４１は、ファンケース３６におけるシロッコファン３１が固定された面と逆の面にドレンパン５０を介して固定されている。ドレンパン５０は、蒸発器４３で発生した結露水を受け、排水口５１からドレンタンク１５へ結露水を導く。

以上の構成により、吸込口１１から吸込まれた空気は、フィルタ１３で塵埃や臭い成分などが取り除かれた後、蒸発器４３で水分が除去され、さらに凝縮器４１を通過し、シロッコファン３１によって吹出口２０から吹き出される。

ドレンタンク（タンク）１５は、ドレンパン５０の排水口５１から排水される、発生したドレン水を溜める。ドレンタンク１５は、タンク挿入口１６を介してファンケース３６に対して水平方向のスライドにより着脱される。ドレンタンク１５は、ファンケース３６により形成されたタンク室５２（図３）に装着される。

ドレンタンク１５はタンク蓋５３を有し、排水口５１からの結露水はタンク蓋５３よりドレンタンク１５内に落下する。ドレンタンク１５は、鉛直下向き方向を挿入方向として挿入される浮き８０を収容する浮き収容部５４を有する。

ここで、図５は、ドレンタンク１５を上方から見た斜視図である。

図６は、ドレンタンク１５の内側から見た浮き８０が収容された浮き収容部５４を特に示す図であり、（Ａ）は浮き収容部５４の縦断面図、（Ｂ）は浮き８０が挿入された場合の浮き収容部５４を示すドレンタンク１５の縦断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の浮き８０が上昇した場合のドレンタンク１５の縦断面図である。

浮き収容部５４は、ドレンタンク１５装着方向における奥側であって、後述するＡＭＲセンサ８２と対向する位置に設けられる。浮き収容部５４は、スリット５５と、挿入ガイド５６と、立ち上がり部５７と、抜け防止ピン５８とを有する。特に、スリット５５と挿入ガイド５６とは、浮き８０が所定の挿入向きでのみ挿入を可能とする挿入案内部として機能する。

スリット５５は、浮き収容部上端６０から下端６１まで縦方向に設けられ、ドレンタンク１５内のドレン水を浮き収容部５４に浸入させる。また、スリット５５は、浮き８０の挿入方向に突起８７を案内する。挿入ガイド５６は、浮き収容部５４の側面６２より立ち上がって形成される。挿入ガイド５６は、左右両側面６２側から浮き８０側への立ち上がり高さが変化する。これにより、浮き収容部５４に対する浮き８０の挿入方向手前側から奥側に向って幅広領域６３と幅狭領域６４（図６（Ｃ））とが浮き８０が収容される空間に形成される。

立ち上がり部５７は、浮き収容部５４の底面６５およびスリット５５の端部より浮き収容部５４の内側に向けて垂直に立ち上がった２本の部材である。挿入ガイド５６および立ち上がり部５７は、挿入された浮き８０と線接触し浮き８０を支持することにより、浮き収容部５４の側面６２や底面６５と浮き８０とが面接触し表面張力により張り付いてしまうことを防止する。抜け防止ピン５８は、浮き収容部５４の上端に着脱可能に設けられ、浮き８０が浮き収容部５４から抜け落ちることがないように浮き８０を支持する。

図４に示すコントロールユニット３４（制御部）は、スイッチ類２９からの指示に基づいて風向板モータ２２、ファンモータ３２や圧縮機４０などを電気的に制御することにより、除湿機１の動作を制御する。コントロールユニット３４は、記憶部７０およびタイマ７１を有している。記憶部７０は、スイッチ類２９より受け付けた指示に基づいて実行される、風向板モータ２２、ファンモータ３２、圧縮機４０およびランプ類３０の動作プログラムなどを記憶する。タイマ７１は、除湿機１のタイマ運転などのための計時を行う。温度センサ７５および湿度センサ７６は、除湿機１本体の所定位置に設けられ、除湿機１の周囲温度および湿度を計測し、コントロールユニット３４は必要に応じて得られた値を制御に使用する。報知部７８は、コントロールユニット３４の指示に基づいてユーザに状況を知らせるためのアラームを報知する。

コントロールユニット３４は、ＡＭＲセンサ８２の検出結果に基づいて、ドレンタンク１５の水位（満水）を検知する。以下、ＡＭＲセンサ８２を含む満水検知ユニットの詳細について説明する。

図７は、満水検知ユニットを特に説明する除湿機１の縦断面図である。

満水検知ユニットは、浮き８０と、浮き８０に設けられたマグネット８１と、マグネット８１の磁界を検出するＡＭＲセンサ８２とを有している。

図８（Ａ）は浮き８０の表面８８から見た外観斜視図、（Ｂ）は浮き８０の裏面８６から見た外観斜視図、（Ｃ）は浮き８０の縦断面図である。

浮き８０は、ドレンタンク１５の浮き収容部５４に収容され、ドレンタンク１５内の水位に応じて上下動する。浮き８０は、縦長の直方体であり、発泡ポリスチレンなどの浮力を有する材料で形成されている。浮き８０は、浮き収容部５４の挿入案内部と対になる被挿入案内部として、幅広部８５と、突起８７とを有する。

幅広部８５は、浮き８０の上端部において幅を大きくする部分である。図８（Ａ）に示す幅広部８５の幅Ｗ_１は、図６（Ｃ）に示すように、浮き収容部５４内に形成される幅狭領域６４の幅よりも大きく、かつ幅広領域６３の幅よりも小さい。これに対し、幅広部８５以外の浮き８０の幅Ｗ_２は、幅狭領域６４の幅よりも小さい。なお、幅広部８５（幅広領域６３）の挿入方向（図７におけるＸ軸方向）長さは特に限定されず、本実施形態で図示するよりも長くても短くてもよい。

突起８７は、浮き８０のＡＭＲセンサ８２との対向面と反対の面である裏面８６に設けられ、スリット５５に沿って浮き収容部５４に挿入可能な寸法を有する。なお、幅広部８５の幅方向（Ｚ軸方向）は、突起８７の突出方向（Ｙ軸方向）と直交する方向である。

マグネット８１は、ＡＭＲセンサ８２との対向面における水平方向（Ｚ軸方向）に着磁方向（Ｎ極、Ｓ極の位置は問わない）を有する、薄板状で縦長の直方体である。マグネット８１の寸法は、例えば、長さ１５ｍｍ×幅８ｍｍ×厚さ３ｍｍである。マグネット８１は、浮き８０のＡＭＲセンサ８２との対向面である表面８８に形成された凹部に、マグネット８１の幅方向中心が浮き８０の幅方向中心と一致するように嵌め込まれて配置されている。なお、浮き８０の幅Ｗ_２は幅狭領域６４の幅よりも小さいため、浮き収容部５４内で浮き８０が幅方向に移動する。マグネット８１は、この場合であってもＡＭＲセンサ８２がマグネット８１の磁界を検出可能となるような寸法に設計されている。

ＡＭＲセンサ（Anisotropic-Magneto-Resistance、異方性磁気抵抗センサ）８２は、信号処理回路などと共に基板９０に実装され、マグネット８１の着磁方向に平行な、水平方向の磁界を検出するようにファンケース３６に取り付けられている。具体的には、ＡＭＲセンサ８２は、ファンケース３６のタンク室５２とは逆面であってドレンタンク１５の浮き収容部５４（浮き８０、マグネット８１）に対応する位置に設けられる。すなわち、マグネット８１およびＡＭＲセンサ８２は、挿入方向と直交する方向（Ｙ軸方向）において対向している。

マグネット８１とＡＭＲセンサ８２との位置関係は、ドレンタンク１５の水位が規定の満水位置になるまでＡＭＲセンサ８２がマグネット８１の磁界を検出し（所定値以上の強さの磁界を検出し）、満水位置になった場合に磁界を検出しない（所定値より小さい強さの磁界を検出する）ように規定されている。

次に、本実施形態における満水検知ユニットの作用について説明する。

ドレンタンク１５がタンク室５２に装着されると、ＡＭＲセンサ８２は、所定値以上の強さのマグネット８１の磁界を検出する。ＡＭＲセンサ８２の検出結果は、コントロールユニット３４に送信され、コントロールユニット３４はドレンタンク１５が装着されたと判断する。

ドレン水の水位が上昇すると、スリット５５より浮き収容部５４にドレン水が浸入し、浮き８０は浮力により徐々に上昇する。浮き８０の幅Ｗ_２は、浮き収容部５４内の収容空間において幅狭領域６４の幅よりも小さいため、幅方向に移動する恐れがある。しかし、マグネット８１は、このような場合であってもＡＭＲセンサ８２が所定値以上の強さの磁界を検出できるような寸法に設計されている。このため、浮き８０の幅方向の移動が生じても検出精度は確保されている。

また、マグネット８１の形状は、浮き８０の移動（上下動）方向に沿った縦長の直方体であり、着磁方向はＡＭＲセンサ８２との対向面における水平方向となっている。これにより、マグネット８１から発生する磁界はマグネット８１の上下動方向に広く磁束を発生させ、広い範囲で磁界の水平成分をＡＭＲセンサ８２に有効に作用させることができる。

ドレン水の水位が規定の満水位置になるまで、ＡＭＲセンサ８２はマグネット８１により発生した所定値以上の磁界を検出し続ける。コントロールユニット３４は検出結果に基づいて、未だドレン水の水位が満水に達していないと判断する。

ドレン水の水位が規定の満水位置になると、ＡＭＲセンサ８２が検出する磁界の強さは、所定値より小さく変化する。コントロールユニット３４は検出結果に基づいて、ドレン水の水位が満水位置に達したと判断する。これに伴い、コントロールユニット３４は、報知部７８を介してユーザへ満水を報知したり、ファンモータ３２や圧縮機４０の運転を停止したりする。

ここで、ドレンタンク１５からのドレン水の排水時やドレンタンク１５の清掃時において、抜け防止ピン５８を取り外し、浮き収容部５４より浮き８０が取り出され、浮き８０は再度浮き収容部５４に挿入される場合がある。ここで、上下表裏方向に対称な形状の浮きを想定した場合、ユーザが浮きの挿入方向を誤ることが想定される。挿入方向を誤ると、マグネットと磁気センサとの位置が離れすぎたり近すぎたりして不適切となるため、磁気センサの検知タイミングが変更されてしまう。具体的には、ドレンタンクの水位が満水位置に達していないにもかかわらず磁界を検出しなかったり、満水位置にも関わらず磁界を検知し続けたりする恐れがある。これに伴い、ドレンタンクよりドレン水があふれたり、ユーザに対して頻繁な満水通知をしたりという不具合が生じる恐れがある。

これに対し、本実施形態においては、ドレンタンク１５の浮き収容部５４は、浮き８０が所定の挿入向きでのみ挿入を可能とする挿入案内部として、スリット５５および挿入ガイド５６を有している。また、浮き８０は、スリット５５および挿入ガイド５６にそれぞれ対応した突起８７および幅広部８５を有している。これにより、挿入ガイド５６により形成された幅狭領域６４に対して、この幅狭領域６４よりも大きい幅を有する幅広部８５が作用し、浮き８０の挿入方向（上下方向）に対して逆向きに挿入されることがない。また、突起８７とスリット５５とが作用し、浮き８０の表面８８と裏面８６とが逆向きに挿入されることがない。よって、浮き８０とＡＭＲセンサ８２との位置関係は常に適切になり、高い検出精度を確保することができる。

このような本実施形態における除湿機１は、ＡＭＲセンサ８２を用いた満水検知ユニットを有することにより、水位検知を高精度に行うことができる上、構造を簡素化することができる。

すなわち、満水検知ユニットに回転軸を有するフロートを用いた場合、フロートの構造が複雑化する上、ドレンタンクにこの回転軸を支える構造を設ける必要がある。これは、構造の複雑に伴い製造性を低下させ、かつユーザにとっても使用性、清掃性を低下させてしまう。また、磁界の検出にリードスイッチやマイクロスイッチを用いた場合、接点における機械動作により劣化が生じる恐れがあり信頼性に欠ける。また、これらスイッチは、検出機構上、大型化が避けられない。さらに、ＡＭＲセンサ８２と同様の半導体の磁気センサであるホールＩＣを用いることも考えられるが、ホールＩＣは垂直方向の磁界を検出するという特性上、検出範囲が限られてしまい、除湿機内における限られた空間内でのマグネットとホールＩＣとの配置に関する設計自由度が大きく低下してしまう。

これに対し、ＡＭＲセンサ８２を用いた場合には、上記方法に比べて、部品寸法を小型化できる。また、ＡＭＲセンサ８２は水平方向の磁界を検出可能というセンサの特性から、配置に関して設計自由度が高い。

さらに、マグネット８１は、浮き８０の移動範囲を考慮し、ＡＭＲセンサ８２との対向面における水平方向に着磁方向を有する、薄板状縦長の直方体とした。このため、水位検知が広い範囲で高精度に行われる。例えば、マグネットの形状を例えば円形にした場合には、本実施形態におけるマグネット８１と同様の範囲でＡＭＲセンサ８２に磁界を検出させようとすると、円形のマグネットの直径はマグネット８１の高さ寸法（例えば１５ｍｍ）よりも大きくする必要がある。マグネットが大きくなると、浮き８０はより大きな浮力を必要とするため、浮き８０の容積が大きくなる。この結果、満水検知ユニット全体の寸法が大きくなったり、組立作業時に着磁方向を水平にするための注意が必要になったりする。この点においても、本実施形態におけるマグネット８１の形状は、満水検知ユニット、ひいては除湿機１の小型化を実現することができる。

さらにまた、挿入案内部および被挿入案内部を有しているため、浮き８０の挿入が常に正しく行われ、高い検出精度を確保することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本発明に係る空気調和機は、除湿機１以外にも空調機、加湿機、乾燥機などの水位検知が必要なタンクを有する機器にも適用することができる。

また、挿入案内部および被挿入案内部としての挿入ガイド５６および幅広部８５と、スリット５５および突起８７は、いずれか一方のみ設けられていてもよい。また、幅広部８５の突出方向は、浮き８０の両端において幅を大きくする必要はなく、いずれか一方のみ幅が大きくてもよい。

１ 除湿機
１５ ドレンタンク
１６ タンク挿入口
３４ コントロールユニット
３６ ファンケース
４０ 圧縮機
４１ 凝縮器
４３ 蒸発器
５２ タンク室
５３ タンク蓋
５４ 浮き収容部
５５ スリット
５６ 挿入ガイド
５７ 立ち上がり部
５８ 抜け防止ピン
６３ 幅広領域
６４ 幅狭領域
８０ 浮き
８１ マグネット
８２ ＡＭＲセンサ
８５ 幅広部
８７ 突起

Claims (7)

1. 水を溜めるタンクと、
   前記タンク内の水位に応じて上下動する浮きと、
   前記浮きに設けられたマグネットと、
   前記マグネットの磁界を検出するＡＭＲ（Anisotropic-Magneto-Resistance）センサと、
   前記ＡＭＲセンサの検出結果に基づいて前記タンクの水位を検知する制御部と、を備え、
   前記浮きは、突起を有し、
   前記タンクは、鉛直下向き方向を挿入方向として挿入される浮きを収容し、前記突起を前記挿入方向に案内するスリットを有する浮き収容部を有することを特徴とする空気調和機。
2. 前記浮きは、前記浮きの上端部において幅を大きくする幅広部を有し、
   前記浮き収容部は、前記浮き収容部の幅を前記幅広部の幅より小さい幅にする挿入ガイドを有する請求項１記載の空気調和機。
3. 前記幅広部の幅方向は、前記突起の突出方向と直交する請求項２記載の空気調和機。
4. 前記マグネットは、前記浮きの前記ＡＭＲセンサとの対向面に配置されており、
   前記突起は、前記対向面と反対の面に設けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の空気調和機。
5. 前記マグネットは、前記浮き収容部内で幅方向に移動した場合であっても前記ＡＭＲセンサが検出可能な寸法を有する請求項１〜４のいずれか一項記載の空気調和機。
6. 前記マグネットは、前記ＡＭＲセンサとの対向面における水平方向に着磁方向を有する、縦長の直方体であり、
   前記ＡＭＲセンサは、前記着磁方向に平行な磁界を検出する請求項１〜５のいずれか一項記載の空気調和機。
7. 前記空気調和機は、除湿機である請求項１〜６のいずれか一項記載の空気調和機。

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