JP6843303B1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

空気調和機は、熱交換器と、熱交換器に空気を供給するファンと、熱交換器から水を受けるドレンパンと、超音波を発信及び受信する超音波センサと、超音波センサで受信した超音波に基づきドレンパンの汚れを検出する検出装置と、を備える。超音波センサは、ドレンパンの上方にあって、かつファンにより送風される空気の風路において熱交換器の下流側に配置されている。

Description

本開示は、空気調和機に関し、特に、ドレンパンの汚れを検出する空気調和機に関する。

一般に、空気調和機は、熱交換器と、熱交換器に送風するファンと、熱交換器で発生したドレン水を受けるドレンパン等とを備えている。ドレン水には不純物が含まれているため、ドレンパンには汚染物が付着する。ドレンパンは、排水受けとも呼ばれ、建築物衛生法で法定点検の対象であることから、定期的なドレンパンの清掃又はメンテナンスの実施が必要とされる。ドレンパンに付着して問題を引き起こす汚染物のひとつにバイオフィルムが知られている。バイオフィルムとは、ドレンパン等に貯留した水に微生物が繁殖して発生した半固形状のヌメリである。バイオフィルムの厚み、大きさ等の性状は様々である。バイオフィルムにより、ドレンパンからドレン水を排水するドレンポンプ及びドレンホースが詰まるおそれがあり、また、衛生的な観点からもバイオフィルムを排除することが好ましい。しかし、ドレンパンの清掃及びメンテナンス等は、空気調和機を分解して行う必要があるため、これらの作業を頻繁に実施する場合には、手間とコストが非常にかかってしまう。

そこで、空気調和機において、超音波センサと、超音波センサの応答信号を解析してドレンパンに生成された汚染物を検出する検出部と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の空気調和機では、ドレンパンに付着した汚染物と超音波センサとの間で超音波を複数回にわたって反射させて汚染物の検出がなされる。

特許第６４５６７７号公報

超音波センサを用いてドレンパンに付着した汚染物の検出が行われる場合、ドレンパンと超音波センサとの間に空間を設ける必要がある。特許文献１の空気調和機においては、ファンにより送られる風が超音波センサとドレンパンとの間を通過するため、通過する風の速度に起因して検出部の検出値が変動する場合があった。そして、このようにファンにより送られる風の速度によって検出値が変動することで、同じ汚染状態を検出する場合であっても検出値が安定せず、ドレンパンに付着した汚染物の存否を検出する精度が低下する場合があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ファンから送られる風の速度によらず、ドレンパンに付着した汚染物の存否を検出する精度を向上させることができる空気調和機を提供することを目的とする。

本開示に係る空気調和機は、空気を供給するファンと、水を受けるドレンパンと、超音波を発信及び受信する超音波センサと、前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、前記ファンの下流側に配置された熱交換器と、を備え、前記構造体は、前記熱交換器の下流側に設けられ、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制するものである。
また本開示に係る空気調和機は、空気を供給するファンと、水を受けるドレンパンと、超音波を発信及び受信する超音波センサと、前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、を備え、前記構造体は、前記ファンの下流側であって且つ前記超音波センサの上流側の位置に設けられた熱交換器を含んで構成され、前記熱交換器の下流側に設けられた風よけ部を有し、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制するものであり、前記超音波センサは、超音波の送受信面を有し、前記送受信面が前記熱交換器の下端よりも高い位置となるように配置されたものである。
また本開示に係る空気調和機は、空気を供給するファンと、水を受けるドレンパンと、超音波を発信及び受信する超音波センサと、前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、前記超音波センサで受信した超音波に基づき前記ドレンパンに発生した汚れを検出する検出装置と、前記ファンの出力に応じて前記検出装置の検出値を補正する補正装置と、を備え、前記検出装置は、前記補正装置により補正された検出値に応じて前記ドレンパンの汚れの有無を判定するものであり、前記構造体は、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制するものである。

本開示によれば、超音波センサは、ドレンパンの上方にあって熱交換器の下流側に配置されているので、超音波センサとドレンパンとの間の空間を通過する風の速度が減速され、しかも均一化される。これにより、検出値の変動の幅を従来よりも小さくできるので、ドレンパンに付着した汚染物の存否を検出する精度を向上させることができる。

実施の形態１に係る空気調和機の断面を示す概略模式図である。 図１の空気調和機のドレンパン周辺の断面を示す概略模式図である。 図１の空気調和機のドレンパン周辺を背面から見た概略模式図である。 実施の形態１に係る空気調和機の第１の変形例の断面を示す概略模式図である。 図１の空気調和機のドレンパン周辺を上から見た概略模式図である。 実施の形態１に係る空気調和機の検出装置の機能を示す図である。 実施の形態１に係る空気調和機で得られた検出値と従来の装置で得られた検出値とを比較した図である。 実施の形態１に係る空気調和機の第２の変形例の断面を示す概略模式図である。 図８のＡ−Ａ断面を示す概略模式図である。 実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す概略模式図である。 実施の形態２に係る空気調和機の検出装置の機能を示す図である。 実施の形態２に係る空気調和機の検出装置及び補正装置が行う制御を示すフローチャートである。

以下、本開示の空気調和機の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の大きさ、形状は、説明のために分かりやすく表しており、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置あるいは部品の配置及び向きを限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の断面を示す概略模式図である。図２は、図１の空気調和機のドレンパン周辺の断面を示す概略模式図である。図１及び図２に基づき、空気調和機１００の構成について説明する。図１の矢印Ｘ方向は空気調和機１００の幅方向を表し、矢印Ｙ方向は空気調和機１００の奥行き方向を表し、矢印Ｚ方向は空気調和機１００の高さ方向を表している。また、図中の白抜き矢印Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ５はそれぞれ、空気流の方向を表している。また、以降の説明において上流側及び下流側という表現は、風が流れる方向に対して風上側であれば上流側、風下側であれば下流側と示す。

＜空気調和機１００の構成＞
図１に示されるように、空気調和機１００は、筐体１の内部に、ファン４、熱交換器５、加湿材６、ドレンパン１１、及び、加湿用の水を供給する供給部７を有し、冷房機能と、暖房機能と、加湿機能とを備えている。空気調和機１００の筐体１は、奥行き方向（矢印Ｙ方向）に延びる直方体形状の外形を有している。筐体１の奥行き方向（矢印Ｙ方向）における一方の側面１ａ側には、下面に開口する吸込口２が形成されており、他方の側面１ｂには、吹出口１０が形成されており、筐体１内には吸込口２と吹出口１０とを接続する風路が形成されている。なお、図２において加湿材６については図示を省略している。

筐体１の側面１ｂにおいて吹出口１０の近傍には、温度及び湿度を測定するセンサ３０が設けられており、空気調和機１００は、必要とされる出口空気の温度及び湿度の条件に応じて加湿運転と冷暖房運転とを同時又は選択的に行う。必要とされる出口空気の温度及び湿度の条件は、室内の空気の温度及び湿度と、使用者により設定された温度及び湿度等とから決定される。

運転が開始されると、ファン４が動作を開始する。ファン４の動作により、吸込口２から筐体１内に、白抜き矢印Ａ０の方向に室内の空気が吸い込まれる。吸込口２から吸い込まれた空気は、白抜き矢印Ａ１で示されるように風路を後方へ向かって流れ、白抜き矢印Ａ５で示されるように室内へ吹き出される。

吸込口２の上部には、筐体１に吸い込まれた空気から塵埃を除去するフィルタ３が配置されている。フィルタ３の下流側には、上記のファン４が配置されており、吸込口２から上方に向けて吸い込まれた空気が、フィルタ３を通過し、筐体１の内部に送風される。ファン４は、例えばシロッコファン又はプロペラファン等で構成されている。ファン４は、図示しないコントローラにより回転数が制御され、風速可変なものである。

熱交換器５は、例えば、アルミニウムを材料とした複数のフィン及び複数の伝熱管から成るフィンアンドチューブ型の熱交換器で構成される。熱交換器５は、ファン４の下流側に配置されており、ファン４により供給される空気と、伝熱管の内部を流通する冷媒との熱交換により空気の加熱又は冷却を行う。図１に示される例では、熱交換器５の下端５ａが上端よりも前方に位置するように、熱交換器５は傾斜して設置されている。なお、熱交換器５は風路に設けられていればよく、ファン４の上流側すなわちファン４よりも前方に設けられていてもよい。

加湿材６は、例えば、互いに平行となるように配列した複数の板状部材で構成され、せん断変形させた形状を有している。加湿材６は、熱交換器５の下流側であって、熱交換器５よりも下方にずらした位置に、熱交換器５に沿うように傾斜して配置されている。空気調和機１００において、ファン４の動作により筐体１内に吸い込まれた空気は、フィルタ３、ファン４、熱交換器５、及び加湿材６を通過する。

図３は、図１の空気調和機のドレンパン周辺を背面から見た概略模式図である。図１及び図３に示されるように、加湿材６の縦横のそれぞれの長さは、熱交換器５の縦横のそれぞれの長さと同等の長さとされている。図１に示されるように、加湿材６の上端部は、山形の上面を有しており、加湿材６の上端部には、その上面と接触するように拡散材９が載置されている。加湿材６の上方には、加湿材６に水を供給するための供給部７及びノズル８が配置されており、加湿材６に載置された拡散材９を介して加湿材６に水が供給される。

ドレンパン１１は、熱交換器５及び加湿材６の下方に配置されている。図２に示されるように、ドレンパン１１は、平板状の底面部１１ａと、底面部１１ａの外周に沿って、底面部１１ａから上方へ延びるように設けられたフランジ部１１ｂとを有する。ドレンパン１１は、例えばＡＢＳ等のプラスチックで構成される。ドレンパン１１は、熱交換器５及び加湿材６から重力により自然流下した水滴１２を受ける。ドレンパン１１の底面部１１ａには上下に貫通した排水口１１ａｈが形成されており、排水口１１ａｈに、排水管１３の上端が接続されている。排水管１３の下端は筐体１の外に露出しており、排水管１３は、ドレンパン１１に溜まったドレン水を外部に排出する。

ドレンパン１１に流下する水滴１２の量が、排水管１３から排出されるドレン水の量よりも少ないと、ドレンパン１１にドレン水は溜まらない。一方、ドレンパン１１に流下する水滴１２の量が、排水管１３から排出されるドレン水の量よりも多いと、ドレンパン１１のドレン水の水位が上昇する。

なお、ドレンパン１１内に溜まったドレン水を排水するための構成は、上記の構成に限定されない。図４は、実施の形態１に係る空気調和機の第１の変形例の断面を示す概略模式図である。図４に示されるように、第１の変形例では、ドレンパン１１にドレンポンプ２２が設けられ、排水管１３の上端はドレンポンプ２２に接続されている。この場合、ドレンパン１１に溜まったドレン水は、ドレンポンプ２２により排水管１３を介して外部へ排出される。また、ドレンパン１１の底面部１１ａに傾斜をつけ、ドレンパン１１の最も低い位置に排水口１１ａｈあるいは第１の変形例のドレンポンプ２２を配置することにより、ドレンパン１１に溜まったドレン水の排出を促進することができる。

ところで、ドレンパン１１は、上記のようにドレン水の貯留と排出とを繰り返すため、ドレンパン１１の内面は不純物を含むドレン水と長時間触れた状態となり、ドレンパン１１に、バイオフィルム等の汚染物１９が付着する。バイオフィルムは、細菌又はカビ等が代謝する粘着性多糖類及び空気中に含まれる汚れ成分が複合したものであり、スライムとも呼ばれる粘性を持つ集合体の汚染物である。バイオフィルムは、空気調和機１００の周辺を浮遊する浮遊菌又はカビの胞子が混入した水滴１２がドレンパン１１に滴下することで、ドレンパン１１の上面に生成される。バイオフィルムが排水管１３とドレンパン１１との接合部分及びドレンパン１１の内面等に付着して堆積すると、ドレン水の排出ができなくなる。また、バイオフィルムには、人体に有害な細菌又はカビが繁殖する可能性がある。一例としてレジオネラ属菌と呼ばれる好気性グラム陰性の細菌が挙げられる。１９７６年にアメリカ合衆国のペンシルベニア州において集団で発生した肺炎の原因が、冷却塔から飛散したエアロゾルに含まれていたレジオネラに起因していた事例が知られている。レジオネラは、レジオネラ属菌の一種であり、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａと記載されるものである。バイオフィルムに、土壌などに常在する細菌であるレジオネラ属菌が育成し、空気中に放散されてしまうと病原リスクになる。

このため、例えば１ヶ月に１回程度、ドレンパン１１の点検と清掃を実施することが推奨されている。しかし、例えば、天井に設置される空気調和機１００ではドレンパン１１を含む加湿部分が天井に設置されている場合もあり、空気調和機１００を頻繁に分解して点検を行うことは困難である。また、ドレンパン１１の内部に抗菌剤を設置することで、バイオフィルムの増殖を防止した場合にも、抗菌剤が時間と共に消失して、効果が無くなってしまう。更に、バイオフィルムの増殖速度は、空気中に含まれる栄養成分の量などにより、環境に大きく依存するため、経過時間からバイオフィルムの増殖の有無を使用者が判断することも難しい。

そこで、空気調和機１００は、ドレンパン１１の清掃の要否を判断する手段を備えている。図１に示されるように、空気調和機１００は、超音波を発信及び受信する超音波センサ１４と、超音波センサ１４と電線１５により接続され、バイオフィルム等の汚染物１９（図２参照）を検出する検出装置１６と、を有している。また空気調和機１００は、検出装置１６による汚染物１９の検出の精度を向上させる手段を備えている。実施の形態１では、まず、超音波センサ１４の位置を熱交換器５に対して規定することにより、汚染物１９の検出精度を向上させている。また空気調和機１００は、風よけ部１７を備え、これにより、汚染物１９の検出精度を更に向上させている。

図２及び図３に示されるように、超音波センサ１４は、ドレンパン１１の上方にあって、かつファン４により送風される空気の風路において熱交換器５の下流側に配置されている。超音波センサ１４は超音波の送受信面１４ａを有しており、送受信面１４ａが、ドレンパン１１の底面部１１ａの上面と対面するように、超音波センサ１４の向きが決められている。図２に示されるように、超音波センサ１４は、電線１５ａを介して供給される電力により超音波を発信し、ドレンパン１１及びドレンパン１１に生成される汚染物１９と空気との境界面において反射された超音波の振動を得る。反射された超音波が超音波センサ１４に到達して超音波由来の振動が生じると、振動により生じた電圧が電気的な信号に変換される。電気的な信号は、電線１５ｂを介して検出装置１６へ送信される。

ここで、超音波センサ１４の送受信面１４ａとドレンパン１１の上面との距離は、空気調和機１００の大きさにもよるが、１０〜２００ｍｍとすることが望ましい。更に超音波センサ１４は、熱交換器５の下流側、すなわち、筐体１内において、図２に白抜き矢印Ａ２で示される熱交換器５を通過した空気が通る領域に配置されることが好ましい。具体的には、図３に示されるように、超音波センサ１４の送受信面１４ａが熱交換器５の下端５ａよりも高い位置となり、空気調和機１００の奥行き方向（矢印Ｙ方向）に熱交換器５を投影した範囲内に超音波センサ１４が配置される。

このように超音波センサ１４を配置することにより、ファン４から送られる風の速度に対して、超音波センサ１４とドレンパン１１との間に形成される空間Ｓｄにおける風速を減速することができる。すなわち、熱交換器５に供給された空気は、複数の伝熱管と複数のフィンとにより形成される隙間を通って熱交換器５の後方へ進むため、抵抗を受け、熱交換器５を通過した風は減速されている。したがって、超音波センサ１４を熱交換器５の下流側に配置されることにより、空間Ｓｄに流入する風の速度を低減し、空間Ｓｄにおける風速を遅くすることができる。また、一般に、空気調和機において熱交換器を流れる風の速度は均一となるように設計がなされているので、超音波センサ１４が上記のように配置されることで、空間Ｓｄにおける風速の変動を抑制できる。

超音波センサ１４は、パルス波で超音波を発信するように構成されている。また超音波センサ１４は、周波数が４０ｋＨｚ以上、且つ５００ｋＨｚ以下の超音波を採用している。超音波は、一般に、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波のことを指す。超音波の周波数が高いほど、分解能が良くなる特性があるが、その反面、到達距離が短くなるというトレードオフの関係が存在する。そのため、周波数が１００〜４００ｋＨｚの超音波が用いられることが好ましい。なお、超音波の発信方法は、パルス波に限定されず、連続波であってもよい。波長λは、音の速度を周波数で除して算出でき、例えば周波数が３００ｋＨｚであり、音の空気中の速度が３４３ｍ／秒であるときに、波長λは約１．１ｍｍとなる。また、周期Ｔは周波数の逆数であるので、例えば周波数が３００ｋＨｚであるとき、周期Ｔは約３マイクロ秒となる。パルス幅は任意でよいが、長くしすぎると検出が困難となるため、波長の１〜５倍が適切である。パルス回数は多くするほど分解能が良くなる傾向があるが、その反面、残響音の影響も大きくなるので、１〜１００回程度が適切である。超音波の発振時間は、同様の理由により、０．００３〜０．５ミリ秒の範囲とするのが適切である。

図５は、図１の空気調和機のドレンパン周辺を上から見た概略模式図である。超音波センサ１４は、ドレンパン１１において水が溜まりやすい箇所の上方に配置されることが望ましい。ドレンパン１１で水が溜まりやすい箇所の例として、排水管１３に繋がる排水口１１ａｈの近傍、又は加湿材６（図１参照）の近傍がある。また、第１の変形例のようにドレンポンプ２２（図４参照）が設けられる構成においては、ドレンポンプ２２のプラグ近傍に水が溜まりやすい。

検出装置１６は、水滴１２がかからないように、例えば筐体１の内壁に設置されている。検出装置１６は、超音波センサ１４から送信された電気的な信号を解析してドレンパン１１における汚染物１９の有無を判定する。

図６は、実施の形態１に係る空気調和機の検出装置の機能を示す図である。検出装置１６は、駆動回路１６ａ、アンプ検出回路１６ｂ、演算部１６ｃ、記憶部１６ｄ及び計時部１６ｅにより構成されている。演算部１６ｃは、例えば、専用のハードウエア、又は記憶部１６ｄに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成される。記憶部１６ｄは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭといった不揮発性又は揮発性の記憶装置を採用することができる。記憶部１６ｄは、演算部１６ｃが読み出す各種データを記憶しており、また、演算部１６ｃの演算結果を記憶する。計時部１６ｅは、例えば、タイマー又はリアルタイムクロック等からなり、現在時刻などを計時する。

アンプ検出回路１６ｂは、超音波センサ１４から受信した電気的な信号により汚染物１９からの応答を検出する。汚染物１９からの応答とは、例えば、電気的な信号の電圧である。演算部１６ｃは、アンプ検出回路１６ｂにおいて検出された応答から検出値を演算し、演算された検出値から汚染物１９の存否を判断する。演算部１６ｃは、検出値を演算する際に記憶部１６ｄに記憶されたデータを参照し、汚染物１９の存否を判断する際に記憶部１６ｄに記憶された閾値を参照する。また空気調和機１００は、図示しないスピーカ等の報知部４０を有しており、検出装置１６により汚染物１９が有ると判断された場合に、報知部４０は、ドレンパン１１の清掃が必要である旨を使用者に対して報知する。

ここで、演算部１６ｃが検出値を演算する際に参照するデータとは、汚染物１９が存在しない状態のドレンパン１１に超音波をあてて測定した応答であり、例えば空気調和機１００の運用開始前に測定されて記憶部１６ｄに格納されている。汚染物１９が存在しない場合、ドレンパン１１において超音波は反射する。ドレンパン１１を構成するＡＢＳ等のプラスチックでは、音響インピーダンスが空気よりも大きい上に、平滑性が高いため、超音波の反射率が高い。それに比べて、汚染物１９の表面は凹凸が大きく、汚染物１９の表面において超音波は散乱しやすい。したがって、汚染物１９が存在しない状態において測定された超音波の応答を記憶部１６ｄに記憶しておき、空気調和機１００の運用開始後、検出制御において検出された応答と記憶部１６ｄに記憶されているデータとが比較されることで汚染物１９の有無がわかる。

また、演算部１６ｃが汚染物１９の存否を判断する際に参照する閾値は、空気調和機１００の運用開始前に例えば実験を行って決定される値である。例えば、加湿運転を６時間連続で動作させ、その後１８時間停止させるというサイクルを６０日間繰り返すことでドレンパン１１に汚染物１９を生成し、サイクルが終了するごとに、汚染物の量を観察し、超音波の散乱割合を測定するといった実験が行われる。このような、汚染具合を定量化する実験の結果に基づいて、ドレンパン１１の清掃が必要とされる状態において検出装置１６で検出される検出値を特定し、特定された検出値により閾値が決定されている。

＜汚れ検出の動作＞
図２及び図６を用いて、汚染物１９を検出する動作について説明する。検出装置１６による汚染物１９の検出は、空気調和機１００の加湿運転、冷房運転又は運転停止中の状態で行われる。例えば、予め決められたタイミングで、空気調和機１００がこれらの状態にある場合に、検出制御が開始される。検出装置１６により汚染物１９を検出するためにはドレンパン１１上にドレン水が無い状態であることが好ましい。このため、例えば、ドレン水が少ない運転開始直後又は運転が停止して数時間後といったタイミングで、検出制御が開始される。また例えば、ドレンポンプ２２が設けられる構成では、ドレンポンプ２２でドレン水を排水し終わったタイミングで検出制御が開始される。検出制御が開始されると、検出装置１６から供給される電力により、超音波センサ１４は超音波のパルス波を発信する。図２に示されるように、超音波センサ１４が発信した超音波は、空気中を矢印ａの方向すなわち下方に伝搬し、汚染物１９と空気との境界面において反射される。反射した超音波は、矢印ｂの方向すなわち上方に伝搬して超音波センサ１４に到達する。超音波センサ１４に超音波が到達すると、超音波センサ１４に振動が生じ、振動が電気的な信号に変換され、検出装置１６に送信される。

そして、図６に示されるように、検出装置１６は、受信した電気的な信号に基づいて汚染物１９からの応答を検出し、検出された応答から検出値を演算し、演算された検出値に基づいてドレンパン１１の汚染物１９の存否を判断する。汚染物１９が有ると判断された場合には、検出装置１６は、報知部４０にその旨の信号を出力し、報知部４０により、ドレンパン１１の清掃が必要である旨が使用者に対して報知される。一方、汚染物１９が無いと判断された場合には、検出装置１６は、報知部４０に信号を出力せず、報知はされない。

＜風よけ部１７の構成＞
図２に示されるように、風よけ部１７は、ドレンパン１１の上面において、熱交換器５と超音波センサ１４との間に設置され、超音波センサ１４とドレンパン１１との間に形成された空間Ｓｄを流れる風を遮るものである。具体的には、風よけ部１７の下端とドレンパン１１の底面部１１ａの上面とが接触するように風よけ部１７がドレンパン１１に固定され、風よけ部１７は、熱交換器５の下流側、且つ超音波センサ１４の上流側に配置されている。更に具体的には、風よけ部１７は、ドレンパン１１において、熱交換器５の下端５ａと対向する部分よりも後方、且つ超音波センサ１４と対向する部分よりも前方に設置されている。風よけ部１７は、例えばプラスチック等から成る板状の部材で構成され、図５に示される例では、半円筒形状を有し、空間Ｓｄ及び超音波センサ１４の前面を覆う構成とされている。

なお、風よけ部１７の形状は、上記の形状に限定されない。風よけ部１７の形状は、例えば平板形状であってもよいし、又は、平板形状の両側を後方へ延出させた断面Ｕ字状とし、周り込む空気の侵入を抑制するようにしてもよい。あるいは、平面視において超音波センサ１４の全周囲が囲まれるように、風よけ部１７の形状を例えば半円筒状又は角柱状としてもよい。風よけ部１７が超音波センサ１４の全周囲に設けられる場合には、風が筐体１の吹出口１０側の内面に当たって前方に戻り、空間Ｓｄへ流入することを抑制できる。一方、風よけ部１７が超音波センサ１４の熱交換器５側のみに設けられる場合、風よけ部１７の部材が削減でき、また、ドレンパン１１において汚れ検出の対象とされる部分とそれ以外の部分との環境の違いを最小限とできる。風よけ部１７が超音波センサ１４の全周囲に設けられる場合、風よけ部１７とドレンパン１１とが接する箇所は全周ではなく、風よけ部１７の一部となるように構成される。これは、ドレン水の流れが風よけ部１７により阻害されるのを避けるためである。

図２に示されるように、風よけ部１７の壁面の高さＨａは、ドレンパン１１の上面から超音波センサ１４の送受信面１４ａまでの高さＨ２以上であることが好ましい。超音波センサ１４とドレンパン１１との間に形成された空間Ｓｄに、風路を通る風が流入するのを抑制するためである。

ただし、上記のように熱交換器５と重複するように超音波センサ１４が熱交換器５の下流側に配置されている場合には、風よけ部１７の壁面の高さＨａを、超音波センサ１４の送受信面１４ａの高さＨ２よりも低くすることも可能である。具体的には、風よけ部１７の高さは、熱交換器５の下端の高さＨ１以上であればよい。以下、その理由について説明する。

白抜き矢印Ａ１の方向に進む風の一部は、白抜き矢印Ａ２で示されるように熱交換器５を通過し、残りの部分は、白抜き矢印Ａ３で示されるように、熱交換器５を通過せずに熱交換器５の下端５ａとドレンパン１１との隙間Ｇを通って後方へ進む。ドレンパン１１の上面から熱交換器５の下端５ａの高さＨ１まで風よけ部１７が設けられている場合、熱交換器５の下方の隙間Ｇを通過する風は、熱交換器５による抵抗を受けずに後方へ進むが、風よけ部１７により空間Ｓｄへの流入が妨げられる。一方、熱交換器５を通過する風は、熱交換器５において減速されて空間Ｓｄに流入する。したがって、風よけ部１７の壁面の高さＨａが、熱交換器５の下端５ａの高さＨ１以上であれば、風よけ部１７を設けない場合と比べて、空間Ｓｄにおける風速を低減できる。またこの場合、風よけ部１７の壁面の高さＨａを超音波センサ１４の送受信面１４ａの高さＨ２以上とする場合と比べて、熱交換器５を通過する風の後方への進行が阻害されず、風よけ部１７による風路の空気流への影響を最小限とできる。

なお、風よけ部１７の壁面は、鉛直方向真上に延びる構成でも、熱交換器５に沿うように傾斜する構成であってもよい。また、風よけ部１７の材質は、風を遮ることができればどのようなものでもよい。

上記のとおり、検出装置１６は、検出値の変化に基づいて、ドレンパン１１に付着した汚染物１９の存否を判断する。しかし、同じ汚染状態であっても空間Ｓｄにおける風速によりに検出値に差異が生じる。具体的には、ファン４により生じた風の速度が小さい場合と比べて、ファン４により生じた風の速度が大きい場合に、汚染具合が大きく見積もられてしまう。このような風速による汚れ検出の精度への影響を低減させるために、本開示では空間Ｓｄに流入する風の速度が低減される。

図７は、実施の形態１に係る空気調和機で得られた検出値と従来の装置で得られた検出値とを比較した図である。図７の横軸は、ファンの出力から得られる風速Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表す。図７の縦軸は、検出装置１６により得られた検出値Ｄｖ［％］が表示されている。ここで、汚れ検出は、汚れが付着していないドレンパン１１に対して実施された。図６において、黒丸は、図１に示される本開示の空気調和機１００で得られた検出値を表し、黒い四角は、従来例１で得られた検出値を表し、白い四角は、従来例２で得られた検出値を表している。検出値は、使用した空気調和機の検出装置で得た応答をファン停止時に取得した応答で除した値の百分率で表されている。

図７より、本開示の空気調和機１００では、ファン４の風速Ｖｆの大小によらず検出装置１６で検出された検出値Ｄｖが従来よりも安定しており、風速Ｖｆを大きくした場合の検出値の低下量が従来に比べて小さくなったことが分かる。

以上のように、実施の形態１の空気調和機１００、１００ａは、熱交換器５と、熱交換器５に空気を供給するファン４と、熱交換器５から水を受けるドレンパン１１と、を備える。また空気調和機１００、１００ａは、超音波を発信及び受信する超音波センサ１４と、超音波センサ１４で受信した超音波に基づきドレンパン１１の汚れを検出する検出装置１６と、を備える。超音波センサ１４は、ドレンパン１１の上方にあって熱交換器５の下流側に配置されている。

これにより、超音波センサ１４とドレンパン１１との間の空間Ｓｄを通過する風の速度を遅くすることができ、検出値の変動の幅を従来よりも小さくできるので、ドレンパン１１に付着した汚染物１９の存否を検出する精度を向上させることができる。

また空気調和機１００、１００ａは、熱交換器５と超音波センサ１４との間に設けられ、ドレンパン１１と超音波センサ１４との間の空間Ｓｄを流れる風を遮る風よけ部１７を更に備えている。これにより、超音波センサ１４とドレンパン１１との間の空間Ｓｄを通過する風の速度を更に遅くすることができるので、上記の効果を更に高めることができる。

ところで、空気調和機１００は、上記の構成に限定されない。例えば、空気調和機１００は、加湿材６を備えず、加湿機能を有さないものとできる。図８は、実施の形態１に係る空気調和機の第２の変形例の断面を示す概略模式図である。図９は、図８のＡ−Ａ断面を示す概略模式図である。図８及び図９に示されるように、図８及び図９において、白抜き矢印Ａ１は、ファン４から吹き出される風の方向を表す。

第２の変形例の空気調和機１００ｂにおいて、筐体１０１は、平面視で四角形状を有している。図８に示されるように、筐体１０１の下面に配置された下面部１０１ｃには、その中央に吸込口２が形成されており、吸込口２よりも外側に、吸込口２を囲むように吹出口１０が形成されている。ファン４は、例えば遠心ファンで構成されており、筐体１０１の上面に配置された上面部１０１ｄの中央に取り付けられている。熱交換器５は、例えば４つの平板状の熱交換部で構成され、４つの熱交換部は、ファン４の外周を囲むように、直立して配置されている。ドレンパン１１は、熱交換器５から排水される水滴１２を受けるために、下面部１０１ｃの上面において熱交換器５の下方の位置に設置されている。図９に示されるように、ドレンパン１１は矩形であり、ドレンパン１１には、２つの熱交換部がつながる位置に対応して、コーナー部１１ａｃが形成されている。

空気調和機１００ｂにおいても、超音波センサ１４は、ドレンパン１１の上方にあって熱交換器５の下流側に配置され、風よけ部１７は、白抜き矢印Ａ１で示される空気流の方向において熱交換器５と超音波センサ１４との間に設けられている。

また、第２の変形例の空気調和機１００ｂにおいて、超音波センサ１４は、ドレンパン１１のコーナー部１１ａｃに配置されることが望ましい。ドレンパン１１においてコーナー部１１ａｃでは、ファン４からの距離が最も遠く、また、到達までに風が通る熱交換器５中の経路が最も長いので、コーナー部１１ａｃにおいて風速が最小となるからである。このように、コーナー部１１ａｃを有するドレンパン１１においては、超音波センサ１４をドレンパン１１のコーナー部１１ａｃの上方に配置することにより、超音波センサ１４とドレンパン１１との間に形成される空間Ｓｄで、風速を更に遅くできる。よって、ドレンパン１１の汚れ検出の精度を向上させる効果を高めることができる。

なお、第２の変形例の熱交換器５は、ファン４の外周を囲むように配置されていればよく、例えば５つの熱交換部で構成することができる。またドレンパン１１は、熱交換器５から流下する水滴１２を受け止める形状であればどのような形状でもよい。

以上のように、実施の形態１の空気調和機１００ｂにおいて、ドレンパン１１は、コーナー部１１ａｃを含む矩形であり、超音波センサ１４は、ドレンパン１１のコーナー部１１ａｃの上方に配置される構成であってもよい。

これにより、ドレンパン１１において他の部分よりも風速が遅いコーナー部１１ａｃの上方に超音波センサ１４が配置されるので、空間Ｓｄを通過する風の速度を更に遅くすることができ、汚れ検出の精度を向上させるという効果を高めることができる。

実施の形態２．
＜空気調和機の構成＞
図１０は、実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す概略模式図である。実施の形態２においても、超音波センサ１４は、ドレンパン１１の上方にあって熱交換器５の下流側に配置されているので、実施の形態１の空気調和機１００の場合と同様の効果を有する。図１０に示されるように、実施の形態２の空気調和機２００は、検出装置１１６の検出値を補正する補正装置１８を更に備え、検出装置１１６により補正後の検出に基づいて汚染物１９の存否の判断がされる点で実施の形態１の場合と異なる。補正装置１８は検出装置１１６と信号線２１により接続されており、補正装置１８はファン４と信号線２０により接続されている。実施の形態２の空気調和機２００のその他の構成は、実施の形態１の空気調和機１００と同様であるため説明を省略する。

空気調和機２００は、必要とされる出口空気の温度及び湿度の条件に応じて加湿運転と冷暖房運転とを同時又は選択的に行う。運転が開始されると、ファン４が動作を開始する。運転中、ファン４の回転数が図示しないコントローラにより制御され、回転数に応じて風速が変化する。ファン４の動作により、吸込口２から筐体１内に室内の空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、白抜き矢印Ａ１で示されるように風路を後方へ向かって流れ、吹出口１０を介して室内へ吹き出される。

＜補正装置１８の構成＞
図１１は、実施の形態２に係る空気調和機の検出装置の機能を示す図である。補正装置１８は、ファン４の出力に応じて、検出装置１１６の検出値を補正するものである。ファン４の出力とは、例えばファン４の回転数といった、ファン４により送られる風の速度と関連して変化する値である。補正装置１８は、補正装置記憶部１８ａと補正部１８ｂとから構成されている。補正部１８ｂは、例えば、専用のハードウエア、又は、補正装置記憶部１８ａに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成される。補正装置記憶部１８ａは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭといった不揮発性又は揮発性の記憶装置を採用することができる。補正装置記憶部１８ａは、ファン４の出力と補正値とを複数対応づけて記憶している。複数のファン４の出力と複数の補正値とは、例えば、テーブル形式又は関係式として記憶されている。あるいは、ファン４の出力の範囲と対応させて補正値が記憶されていてもよい。

ここで、ファン４の出力が大きいほど風速は大きくなる。そして図７によれば、風速Ｖｆが大きいほど演算部１１６ｃにおいて演算された検出値Ｄｖが小さくなる。そのため、補正装置１８は、これを修正する補正を行うように構成されている。

補正値は、例えば次のような測定から決定されて記憶されている。空気調和機２００が停止している状態、つまりファン４が停止している状態で、汚染物１９が存在しないドレンパン１１からの超音波の応答を測定し、検出装置１１６の検出値をＡとする。つづいて、空気調和機２００が動作している状態で、ファン４の出力をＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎと変えて、汚染物１９が存在しないドレンパン１１からの超音波の応答を測定する。このとき、ファン４の出力に応じて得られた検出装置１１６の検出値をｂ１、ｂ２、・・・、ｂｎとする。そして、検出装置１１６の検出値を（Ａ÷ｂｎ）倍した値が補正値とされ、補正値がファン４の出力と対応づけて補正装置記憶部１８ａに記憶される。

＜汚れ検出の動作＞
図１２は、実施の形態２に係る空気調和機の検出装置及び補正装置が行う制御を示すフローチャートである。図１１及び図１２を用いて、汚染物１９を検出する動作について説明する。超音波センサ１４から検出装置１１６に電気的な信号が送信されるまでの動作は実施の形態１の場合と同様であるため、説明は省略する。

実施の形態２の空気調和機２００において、検出装置１１６のアンプ検出回路１６ｂは、超音波センサ１４から受信した電気的な信号に基づいて汚染物１９からの応答を検出する（ステップＳＴ１０１）。演算部１１６ｃは、記憶部１６ｄのデータを参照し、アンプ検出回路１６ｂにより検出された応答から検出値を演算する（ステップＳＴ１０２）。演算部１１６ｃは、演算した検出値を補正装置１８へ送信する。補正装置１８の補正部１８ｂは、検出装置１１６から検出値を受信すると、補正装置記憶部１８ａを参照し、ファン４から入力されたこのときのファン４の出力の値に対応した補正値を選択する（ステップＳＴ１０３）。補正部１８ｂは、検出装置１１６から受信した検出値を、選択した補正値で補正し（ステップＳＴ１０４）、検出装置１１６へ送信する。検出装置１１６の演算部１１６ｃは、補正装置１８から補正後の検出値を受信すると、補正後の検出値に基づいてドレンパン１１の汚染物１９の存否を判断する（ステップＳＴ１０５）。ステップＳＴ１０５で汚染物１９が有ると判断された場合には（ステップＳＴ１０５；Ｙｅｓ）、検出装置１１６は、報知部４０にその旨の信号を出力し（ステップＳＴ１０６）、汚れ検出の動作が終了する。一方、ステップＳＴ１０５で汚染物１９が無いと判断された場合には（ステップＳＴ１０５；Ｎｏ）、検出装置１１６は報知部４０に信号を出力せずに、汚れ検出の動作が終了する。

以上のように、実施の形態２において、空気調和機２００は、ファン４の出力に応じて検出装置１１６の検出値を補正する補正装置１８を更に備え、検出装置１１６は、補正装置１８により補正された検出値に応じてドレンパン１１の汚れの有無を判定する。

これにより、超音波センサ１４とドレンパン１１との間を通過する空気の速度を減速させることに加え、検出値自体をファン４の出力に応じて補正するので、風速の違いに起因した検出値の変動が一定範囲内に抑制される。よって、実施の形態２の空気調和機２００は、汚れ検出の精度を確実に向上させることができる。

なお、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形又は省略したりすることが可能である。本開示の実施の形態は上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、風よけ部１７は、ドレンパン１１の底面部１１ａを一部隆起させることにより形成されていてもよい。また、風よけ部１７は、汚れ検出の精度を向上させるという効果を高めるために備えることが好ましいが、省略可能である。

１、１０１ 筐体、１ａ、１ｂ （筐体の）側面、２ 吸込口、３ フィルタ、４ ファン、５ 熱交換器、５ａ 下端、６ 加湿材、７ 供給部、８ ノズル、９ 拡散材、１０ 吹出口、１１ ドレンパン、１１ａ 底面部、１１ａｃ コーナー部、１１ａｈ 排水口、１１ｂ フランジ部、１２ 水滴、１３ 排水管、１４ 超音波センサ、１４ａ 送受信面、１５、１５ａ、１５ｂ 電線、１６、１１６ 検出装置、１６ａ 駆動回路、１６ｂ アンプ検出回路、１６ｃ、１１６ｃ 演算部、１６ｄ 記憶部、１６ｅ 計時部、１７ 風よけ部、１８ 補正装置、１８ａ 補正装置記憶部、１８ｂ 補正部、１９ 汚染物、２０、２１ 信号線、２２ ドレンポンプ、３０ センサ、４０ 報知部、１００、１００ａ、１００ｂ、１０１ｃ 下面部、１０１ｄ 上面部、Ｄｖ 検出値、Ｇ 隙間、Ｈ１、Ｈ２、Ｈａ 高さ、Ｓｄ 空間、Ｔ 周期、Ｖｆ 風速。

Claims (8)

1. 空気を供給するファンと、
   水を受けるドレンパンと、
   超音波を発信及び受信する超音波センサと、
   前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、
   前記ファンの下流側に配置された熱交換器と、を備え、
   前記構造体は、前記熱交換器の下流側に設けられ、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制する
   空気調和機。
2. 前記超音波センサは、前記ドレンパンの上方にあって、
   前記構造体は、前記ファンの下流側であって且つ前記超音波センサの上流側の位置に設けられる
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記ドレンパンは、コーナー部を含む矩形であり、
   前記超音波センサは、前記ドレンパンの前記コーナー部の上方に配置されている
   請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 前記超音波センサは、超音波の送受信面を有し、
   前記超音波センサは、前記送受信面が前記熱交換器の下端よりも高い位置となるように配置されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記超音波センサで受信した超音波に基づき前記ドレンパンに発生した汚れを検出する検出装置を備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記ファンの出力に応じて前記検出装置の検出値を補正する補正装置を更に備え、
   前記検出装置は、前記補正装置により補正された検出値に応じて前記ドレンパンの汚れの有無を判定するものである
   請求項５に記載の空気調和機。
7. 空気を供給するファンと、
   水を受けるドレンパンと、
   超音波を発信及び受信する超音波センサと、
   前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、を備え、
   前記構造体は、
   前記ファンの下流側であって且つ前記超音波センサの上流側の位置に設けられた熱交換器を含んで構成され、前記熱交換器の下流側に設けられた風よけ部を有し、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制するものであり、
   前記超音波センサは、
   超音波の送受信面を有し、前記送受信面が前記熱交換器の下端よりも高い位置となるように配置されている
   空気調和機。
8. 空気を供給するファンと、
   水を受けるドレンパンと、
   超音波を発信及び受信する超音波センサと、
   前記ファンにより供給される空気を減速させる構造体と、
   前記超音波センサで受信した超音波に基づき前記ドレンパンに発生した汚れを検出する検出装置と、
   前記ファンの出力に応じて前記検出装置の検出値を補正する補正装置と、を備え、
   前記検出装置は、前記補正装置により補正された検出値に応じて前記ドレンパンの汚れの有無を判定するものであり、
   前記構造体は、前記ドレンパンと前記超音波センサとの間の空間を流れる空気の速度変動を抑制する
   空気調和機。

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