JP7217403B2 - 除湿機 - Google Patents

Description

本発明は、主に一般家庭における室内の空調もしくは室内に干した洗濯物の乾燥に使用される除湿機の制御装置に関するものである。

地域によっては冬場の気候は非常に湿度が高くなり、室外干しによる乾かしが難しく、さらに近年、生活スタイルの変化に伴い、時間を問わずに洗濯物を室内にて乾かしたいという要望が多くなっている。そこで、除湿機を用いることで、室内の居住、非居住部分を乾燥の場所として利用することが普及している。

この種の除湿機の制御装置については、既に種々の方法によって、衣類等被乾燥物の乾燥状態を判断することが考案されている。

例えば、除湿機に設けた温度センサや湿度センサの検出値から衣類などの被乾燥物近傍の湿度を推測し、推測した湿度の変化から衣類などの被乾燥物の乾燥度を推定するものがある（特許文献１）。

例えば、浴室衣類乾燥機に設けた水分量センサの検出値から衣類などの被乾燥物の水分量を検知し、衣類などの被乾燥物の乾燥度を推定するものがある（特許文献２）。

例えば、除湿機に設けた赤外線センサと温度センサから衣類などの被乾燥物近傍の温度と室内の温度を検知し、検知した衣類などの被乾燥物の温度と室内の温度差から衣類などの被乾燥物の乾燥度を推定するものがある（特許文献３）。

特開２０１１－８３６７３号公報 特開平１１－３１９３９４号公報 特開２００７－２４０１００号公報

ところで、このような従来の除湿機における自動衣類乾燥制御方法では、予め設定された相対湿度の所定値、あるいは絶対湿度の変位量によって衣類の乾燥状態を判断する場合、気候、天候などの環境の変化、また、衣類乾燥を行う空間の大きさ、衣類乾燥を行う部屋の形成材質等によって衣類等被乾燥物の乾燥状態の判断に大きく影響を及ぼし正確に乾燥状態を検知できないという課題がある。

また、従来の除湿機における乾燥度は、除湿機の送風側に面した側の被乾燥物の乾燥度を算出しており、除湿機の送風側に面していない側の被乾燥物の乾燥度を検知し、除湿機の送風側に面していない側の被乾燥物の乾燥度を考慮した除湿機の運転制御が行えていない課題があった。したがって、除湿機の送風側に面していない側の被乾燥物が乾燥していないにもかかわらず、除湿機の送風側に面した側の被乾燥物の乾燥度が乾燥を検知すると除湿機の運転を停止するため、被乾燥物の全体を適切に乾燥させることができないおそれがある。

上記課題を解決するために、本発明の除湿機は、本体と、空気を前記本体内に吸い込む吸込口と、前記吸込口から吸い込んだ空気を外部へ吹き出す吹出口と、前記吸込口から前記吹出口へ空気を搬送させる送風部と、前記吸込口から吸い込んだ空気を除湿する除湿部と、対象物へ向けて発光する発光部と、前記発光に対して前記対象物から反射された光を受光する受光部と、前記送風部及び前記除湿部を制御する制御部と、を備え、前記発光部は、水に吸収される波長の光である検知光と前記検知光より水に吸収されにくい波長の光である参照光とを発光し、前記受光部は、前記反射された前記検知光と、前記反射された前記参照光とを受光し、前記制御部は、前記受光部が受光した前記検知光と前記参照光の強度とを比較して対象物の水分量を算出する水分量算出部と、前記水分量算出部による水分量算出結果に基づいて前記対象物の乾燥度を算出する乾燥度算出部とを備え、前記乾燥度算出部が所定の乾燥度以上を算出した場合、前記制御部は、前記対象物における前記送風部による送風側に面していた側である送風側面と前記対象物における前記送風部による送風側に面していなかった側である非送風側面とを入れ替える時期であることを使用者に通知し、前記除湿部の除湿量を低下させ、
前記乾燥度算出部が前記所定の乾燥度以上を算出した後、所定の待機時間の間に対象物の乾燥度の低下を算出した場合、前記制御部は、前記対象物の前記送風側面と前記非送風側面との入れ替えが前記使用者によって行われたと判断し、前記除湿部の除湿量を増加させるものとし、これにより初期の目的を達成するものである。

本発明の除湿機によれば、対象物の除湿機の送風側に面した側と除湿機の送風側に面していない側とが配置換されたことを算出し、除湿機の運転を制御することで、対象物の乾燥を最適に行うことがきる。

本発明の実施の形態に係る除湿機の概略構成を示す斜視図である。 同除湿機の概略構成を示す側断面構成図である。 同除湿機の発光部と受光部の概略構成を示す側断面構成図である。 同除湿機の制御構成を示すブロック図である。 同除湿機の水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。 同除湿機の検出範囲Ａと領域Ｒとを示す模式図である。 同除湿機の発光部と受光部の走査方向を示す模式図である。 同除湿機の水分量算出のフローチャートを示す図である。 同除湿機の水分量算出による対象物の水分量分布Ｔの図である。 水分量と乾燥度との関係を示すグラフである。 同除湿機の水分量算出による対象物の乾燥度分布Ｋの図である。 同除湿機の外側面に取り付けられた表示部を示す図である。 同除湿機外の表示部を示す図である。 同除湿機と対象物の配置を示す図である。 同除湿機の乾燥運転の制御のフローチャートを示す図である。 （ａ）除湿機の運転時間と対象物の乾燥度の関係を示すグラフである。（ｂ）除湿機の運転時間と除湿機の除湿量の関係を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態に係る除湿機について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

本発明の除湿機は、本体と、空気を前記本体内に吸い込む吸込口と、吸込口から吸い込んだ空気を外部へ吹き出す吹出口と、吸込口から前記吹出口へ空気を搬送させる送風部と、吸込口から吸い込んだ空気を除湿する除湿部と、対象物へ向けて発光する発光部と、発光に対して象物から反射された光を受光する受光部と、送風部及び前記除湿部を制御する制御部と、制御部による制御情報を表示する表示部とを備え、発光部は、水に吸収される波長の光である検知光と、検知光より水に吸収されにくい波長の光である参照光とを発光し、受光部は、前記反射された前記検知光と、前記反射された前記参照光とを受光し、制御部は、受光部が受光した検知光と参照光の強度とを比較して対象物の水分量を算出する水分量算出部と、水分量算出部による水分量算出結果に基づいて対象物の乾燥度を算出する乾燥度算出部とを備え、乾燥度算出部が所定の乾燥度以上を算出した場合、制御部は除湿部の除湿量を低下させ、乾燥度算出部が所定の乾燥度以上を算出した後、所定の待機時間の間に対象物の乾燥度の低下を算出した場合、制御部は前記除湿部の除湿量を増加させる構成ある。

この構成によって、除湿機の送風側に面した対象物の送風側面の乾燥を検知し、所定の待機時間後に対象物の乾燥度の低下を算出した場合、除湿機の送風側に面した対象物の送風側面と除湿機の送風側に面していない非送風側面とが使用者によって配置換されたこと判断し、除湿量を増加させることで、対象物の乾燥運転を最適に行うことがきるという効果を備える。

また、本発明の除湿器は、待機時間の経過後に乾燥度算出部が所定の乾燥度以上を算出した場合、制御部は除湿部を停止させる構成としてもよい。

この構成によって、対象物の送風側面と配置換された非送風側面について、所定の乾燥度以上を検出すると、対象物が十分に乾燥されたと判断し、制御部は除湿部の運転を停止させることで、最適な除湿運転を最適に行うことがきるという効果を備える。

また、本発明の除湿器は、乾燥度算出部が待機時間の間に対象物の乾燥度の低下を算出しなかった場合、制御部は除湿部及び送風部を所定時間運転させた後、停止させる構成としてもよい。

この構成によって、除湿機の送風側に面した対象物の送風側面と除湿機の送風側に面していない非送風側面とが使用者によって配置換されなかった場合においても、制御部は除湿部及び送風部を所定時間運転させることで、非送風側面の乾燥も最適に行うことができるという効果を備えている。

（実施の形態の説明）
（除湿機）
除湿機１について説明する。図１は除湿機１の概略構成を示す斜視図である。図２は除湿機１の概略構成を示す側断面構成図である。本体２において、上面には吹出口１１と発光部７と受光部８とを設け、側面の下方には吸込口１０を設ける。なお、吹出口１１と吸込口１０は同一の側面に係るように設けられている。送風部３は、除湿部４を通過した空気を吹出口１１へ導き、吹出口１１より所定の対象範囲にある対象物１００に送風する。除湿部４は、室内空気を除湿できればよく、例えば、シリカゲルなどの除湿材を用いたデシカント除湿や蒸気圧縮式のヒートポンプなどである。吸込口１０から取り込まれた室内空気は、除湿部４にて除湿され、送風部３によって吹出口１１から除湿空気として送風される。

除湿機１における除湿量は、単位時間当たりに除湿できる水分量とする。この場合、送風部３の空気の送風量と除湿部４の脱水量を増減して除湿量を制御することができる。例えば、除湿部４がデシカント除湿の場合、シリカゲルなどの吸湿材を通過する空気から水分を吸着して、シリカゲルなどの吸湿材をヒーターなどで熱することで吸着した水分を脱着する。このことから、シリカゲルなどの吸湿材への単位時間当たりの空気からの水分の吸着量は単位時間当たりにシリカゲルなどの吸湿材を通過する空気の量に比例し、単位時間当たりのシリカゲルなどの吸湿材からの水分の脱着量はシリカゲルなどの吸湿材に加えられる熱量に比例する。よって、送風部３の空気の送風量の増減と除湿部４のヒーターなどの熱量の増減による脱水量の増減により除湿量を増減することが可能となる。また、除湿部４が蒸気圧縮式のヒートポンプの場合、蒸気圧縮式のヒートポンプで冷却した所に空気を通過させて、空気を冷却することで空気中の水分を水滴に変える。このことから、単位時間当たりの空気中に含まれた水分の水滴への変化量である脱水量は、ヒートポンプで冷却された所を通過する単位時間当たりの空気の量とヒートポンプで冷却された所と空気の温度差に比例することになる。よって、送風部３の空気の送風量の増減と除湿部４の蒸気圧縮式のヒートポンプの冷却量の増減により除湿量を増減することが可能となる。例えば、蒸気圧縮式のヒートポンプの冷却量の制御にはインバータなどがある。

制御部５は、１つまたは複数のマイクロコントローラで構成される。制御部５は、発光部７より照射される参照光を制御する光源制御部５１、受光部８によって受光した光を検知し、水分量を算出する水分量算出部５６と、除湿機１の統括的な動作プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。

具体的には、制御部５は、発光部７より照射される参照光が対象物１００によって反射した反射光を受光部８が受光し、受光した波長の異なる２つの光の強度を比較することによって、対象物１００の水分量を算出する。そして、算出した水分量に基づいて対象物１００の乾燥度を算出し、送風部３と除湿部４のうち少なくとも１つの乾燥手段を制御し、表示部６に対象物１００の乾燥度を表示する。これにより、対象物１００の水分量に応じて、適切な乾燥制御と乾燥度表示がなされる。

次に実施の形態に係る発光部７と受光部８と制御部５の構成の概要について説明する。

図３は、実施の形態に係る発光部７と受光部８の構成と対象物１００とを示す模式図である。図４は、実施の形態に係る除湿機１の制御構成を示すブロック図である。

本実施の形態では、図３に示すように、発光部７は、空間を隔てて存在する対象物１００に向けて光を照射し、反射した光を受光部８で検出し、図４に示す水分量算出部５６で対象物１００に含まれる水分量を算出する。対象物１００に含まれる水分量とは、対象物１００上に溜まった水分と、対象物１００の表面部分に浸透した水分のことである。

以下では、各構成要素について詳細に説明する。

（発光部）
発光部７は、水に吸収される波長の光である第一波長帯を含む検知光と、第一波長帯よりも水による吸収が小さい第二波長帯を含む参照光とを対象物１００に向けて発する。具体的には、発光部７は、投光レンズ２１と、光源２２とを備えている。投光レンズ２１は、光源２２が発した光を、対象物１００に対して集光する集光レンズである。投光レンズ２１は、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。光源２２は、検知光をなす第一波長帯と参照光をなす第二波長帯とを含み、ピーク波長が第二波長帯側にある連続した光を発するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源である。具体的には、光源２２は、化合半導体からなるＬＥＤ光源である。

図５は、水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。図５に示すように、水分は、約１４５０ｎｍ及び約１９４０ｎｍの波長に吸収ピークを有する。水蒸気は、水分の吸収ピークよりやや低い波長、具体的には約１３５０ｎｍ～１４００ｎｍ及び約１８００ｎｍ～１９００ｎｍの波長に吸収ピークを有する。

このため、検知光をなす第一波長帯としては、水の吸光度が高い波長帯を選択し、参照光をなす第二波長帯としては、第一波長帯よりも水の吸光度が小さい波長帯を選択する。そして、一例としては、第二波長帯の平均波長は、第一波長体の平均波長よりも長くする。光源２２は、第一波長帯と第二波長帯とを連続して含む光を照射するので、対象物１００には、水による吸収が大きな第一波長帯を含む検知光と、水による吸収が第一波長帯よりも小さい第二波長帯を含む参照光が照射される。

（受光部）
図３に示すように受光部８では、発光部７によって照射され対象物１００に反射した反射光ＲＡ１を、受光レンズ７１によって集光しハーフミラー３４によって第一光路ＬＲ０１と第二光路ＬＲ０２に分割される。

受光レンズ７１は、対象物１００によって反射された反射光ＲＡ１を第一受光素子７３および第二受光素子４３に集光するための集光レンズである。受光レンズ７１は、例えば、焦点が第一受光素子７３の受光面に位置するように受光部８に固定されている。受光レンズ７１は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。

ハーフミラー３４は、例えば、受光レンズ７１と第一受光素子７３の間に配置され、受光レンズ７１によって集光された光のうち半分を透過し、残りを反射する。ハーフミラー３４を透過した第一光路ＬＲ０１の先には、第一バンドパスフィルタ７２と、第一受光素子７３とを備えている。

第一バンドパスフィルタ７２は、反射光ＲＡ１から第一波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。具体的には、第一バンドパスフィルタ７２は、ハーフミラー３４と、第一受光素子７３との間に配置されており、ハーフミラー３４を透過して第一受光素子７３に入射する反射光の光路上に設けられている。第一バンドパスフィルタ７２は、第一波長帯の光を透過するとともに、それ以外の波長帯の光を反射または吸収する。

第一受光素子７３は、対象物１００によって反射され、ハーフミラー３４を透過し、第一バンドパスフィルタ７２を透過した第一波長帯の光を受光し、第一電気信号に変換する受光素子である。第一受光素子７３は、受光した第一波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第一電気信号を生成する。生成された第一電気信号は、制御部５に出力される。第一受光素子７３は、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、第一受光素子７３は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。

第二バンドパスフィルタ４２は、ハーフミラー３４で反射された光から第二波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。具体的には、第二バンドパスフィルタ４２は、ハーフミラー３４と、第二受光素子４３との間に配置されており、ハーフミラー３４を反射して第二受光素子４３に入射する光の光路上に設けられている。そして、第二バンドパスフィルタ４２は、第二波長帯の光を透過し、かつ、それ以外の波長帯の光を反射または吸収する。

第二受光素子４３は、対象物１００によって反射され、第二バンドパスフィルタ４２を透過した第二波長帯の光を受光し、第二電気信号に変換する受光素子である。第二受光素子４３は、受光した第二波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第二電気信号を生成する。生成された第二電気信号は、制御部５に出力される。第二受光素子４３は、第一受光素子７３と同形の受光素子である。つまり、第一受光素子７３がフォトダイオードである場合には、第二受光素子４３もフォトダイオードである。

（制御部）
制御部５は、発光部７の光源２２を点灯制御するとともに、第一受光素子７３及び第二受光素子４３から出力された第一電気信号及び第二電気信号を処理することで、水分量を演算する水分量算出部５６と、対象物１００の乾燥度を算出する乾燥度算出部５７を備える。そして、乾燥度の変化に応じて、送風部３または除湿部４のうち少なくとも１つの乾燥手段を制御し、表示部６に乾燥度などを伝達する。

制御部５は、本体２に収容されていてもよく、又は、本体２の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、制御部５は、複数に分かれており無線通信などの通信機能を有し、第一受光素子７３からの第一電気信号及び第二受光素子４３からの第二電気信号を受信し、表示部６に乾燥度などの情報を送信してもよい。

具体的には、図４に示すように、制御部５は、光源制御部５１、第一増幅部５２、第二増幅部５３、第一信号処理部５４、第二信号処理部５５及び水分量算出部５６を備えている。

光源制御部５１は、駆動回路及びマイクロコントローラで構成される。光源制御部５１は、光源２２の制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。光源制御部５１は、光源２２の点灯及び消灯が所定の発光周期で繰り返されるように、光源２２を制御する。具体的には、光源制御部５１は、所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）のパルス信号を光源２２に出力することで、光源２２を所定の発光周期で点灯及び消灯させる。

第一増幅部５２は、第一受光素子７３が出力した第一電気信号を増幅して第一信号処理部５４に出力する。具体的には、第一増幅部５２は、第一電気信号を増幅するオペアンプである。

第一信号処理部５４は、マイクロコントローラで構成される。第一信号処理部５４は、第一電気信号に対する処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。第一信号処理部５４は、第一電気信号に対して、通過帯域制限を行うとともに当該通過帯域制限による位相遅延を補正してから、光源２２の発光周期との乗算処理を施す。この第一電気信号に対する処理は、いわゆるロックインアンプ処理である。これにより、外乱光に基づくノイズを第一電気信号から抑制することが可能である。

第二増幅部５３は、第二受光素子４３が出力した第二電気信号を増幅して第二信号処理部５５に出力する。具体的には、第二増幅部５３は、第二電気信号を増幅するオペアンプである。

第二信号処理部５５は、マイクロコントローラで構成される。第二信号処理部５５は、第二電気信号に対する処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。第二信号処理部５５は、第二電気信号に対して、通過帯域制限を行うとともに当該通過帯域制限による位相遅延を補正してから、光源２２の発光周期との乗算処理を施す。この第二電気信号に対する処理は、いわゆるロックインアンプ処理である。これにより、外乱光に基づくノイズを第二電気信号から抑制することが可能である。

水分量算出部５６は、第一受光素子７３から出力された第一電気信号と、第二受光素子４３から出力された第二電気信号とに基づいて、対象物１００が含む水分を検出する。具体的には、水分量算出部５６は、第一電気信号の電圧レベルと第二電気信号の電圧レベルとの比（信号比）に基づいて、対象物１００が含む水分量を検出する。本実施の形態では、水分量算出部５６は、第一信号処理部５４によって処理された第一電気信号と、第二信号処理部５５によって処理された第二電気信号とに基づいて、対象物１００が含む水分量を検出する。水分量算出部５６は、検出した水分量を乾燥度算出部５７に出力する。具体的な水分量の検出処理については後で説明する。

水分量算出部５６は、例えば、マイクロコントローラである。水分量算出部５６は、信号処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。

（水分量の検出処理）
水分量算出部５６による水分量の検出処理について説明する。本実施の形態では、水分量算出部５６は、反射光に含まれる検知光の光エネルギーＰｄと、参照光の光エネルギーＰｒとを比較することで、対象物１００に含まれる成分量を検出する。なお、検知光の光エネルギーＰｄは、第一受光素子７３から出力される第一電気信号の強度に対応し、参照光の光エネルギーＰｒは、第二受光素子４３から出力される第二電気信号の強度に対応する。

光エネルギーＰｄは、次の（式１）で表される。

（式１）Ｐｄ＝Ｐｄ０×Ｇｄ×Ｒｄ×Ｔｄ×Ａａｄ×Ｉｖｄ、ここで、Ｐｄ０は、光源２２が発した光のうち、検知光をなす第一波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｄは、第一波長帯の光の第一受光素子７３に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｄは、光源２２が発した光のうち、対象物（対象物１００）で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる検知光）になる部分の割合に相当する。

Ｒｄは、対象物１００による検知光の反射率である。Ｔｄは、第一バンドパスフィルタ７２により検知光の透過率である。Ｉｖｄは、第一受光素子７３における反射光に含まれる検知光に対する受光感度である。

Ａａｄは、対象物１００に含まれる成分（水分）による検知光の吸収率であり、次の（式２）で表される。

（式２） Ａａｄ＝１０^{－αａ×Ｃａ×Ｄ}
ここで、αａは、予め定められた吸光係数であり、具体的には、成分（水分）による検知光の吸光係数である。Ｃａは、対象物１００に含まれる成分（水分）の体積濃度である。Ｄは、検知光の吸収に寄与する成分の厚みの２倍である寄与厚みである。

より具体的には、水分が均質に分散した対象物１００では、光が対象物１００に入射し、反射して対象物１００から出射する場合において、Ｃａは、対象物１００の成分に含まれる体積濃度に相当する。また、Ｄは、反射して対象物１００から出射するまでの光路長に相当する。例えば、Ｃａは、対象物１００を覆っている液相に含まれる水分の濃度である。また、Ｄは、対象物１００を覆っている液相の平均的な厚みとして換算される寄与厚みである。

したがって、αａ×Ｃａ×Ｄは、対象物１００に含まれる成分量（水分量）に相当する。以上のことから、対象物１００に含まれる水分量に応じて、第一電気信号の強度に相当する光エネルギーＰｄが変化することが分かる。なお、水分と比べて湿気の吸光度は極端に小さいので、無視することができる。

同様に、第二受光素子４３に入射する参照光の光エネルギーＰｒは、次の（式３）で表される。

（式３） Ｐｒ＝Ｐｒ０×Ｇｒ×Ｒｒ×Ｔｒ×Ｉｖｒ
本実施の形態では、参照光は、対象物１００に含まれる成分によって実質的には吸収されないとみなすことができるので、（式１）と比較して分かるように、水分による吸収率Ａａｄに相当する項は（式３）には含まれていない。

（式３）において、Ｐｒ０は、光源２２が発した光のうち、参照光をなす第二波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｒは、光源２２が発した参照光の第二受光素子４３に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｒは、参照光のうち、対象物１００で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる参照光）になる部分の割合に相当する。Ｒｒは、対象物１００による参照光の反射率である。Ｔｒは、第二バンドパスフィルタ４２による参照光の透過率である。Ｉｖｒは、第二受光素子４３の反射光に対する受光感度である。

本実施の形態では、光源２２から照射される光、つまり、検知光と参照光とは、同軸かつ同スポットサイズで照射されるため、検知光の結合効率Ｇｄと参照光の結合効率Ｇｒとは略等しくなる。また、検知光と参照光とはピーク波長が比較的近いので、検知光の反射率Ｒｄと参照光の反射率Ｒｒとが略等しくなる。

したがって、（式１）と（式３）との比（信号比）を取ることにより、次の（式４）が導き出される。

（式４） Ｐｄ／Ｐｒ＝Ｚ×Ａａｄ
ここで、Ｚは、定数項であり、（式５）で示される。

（式５） Ｚ＝（Ｐｄ０／Ｐｒ０）×（Ｔｄ／Ｔｒ）×（Ｉｖｄ／Ｉｖｒ）
光エネルギーＰｄ０及びＰｒ０はそれぞれ、光源２２の初期出力として予め定められている。また、透過率Ｔｄ及び透過率Ｔｒはそれぞれ、第一バンドパスフィルタ７２及び第二バンドパスフィルタ４２の透過特性により予め定められている。受光感度Ｉｖｄ及び受光感度Ｉｖｒはそれぞれ、第一受光素子７３及び第二受光素子４３の受光特性により予め定められている。したがって、（式５）で示されるＺは、定数とみなすことができる。

水分量算出部５６は、第一電気信号に基づいて検知光の光エネルギーＰｄを算出し、第二電気信号に基づいて参照光の光エネルギーＰｒを算出する。具体的には、第一電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｄに相当し、第二電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｒに相当する。

したがって、水分量算出部５６は、（式４）に基づいて、対象物１００に含まれる水分の吸収率Ａａｄを算出することができる。これにより、水分量算出部５６は、（式２）に基づいて水分量を算出することができる。

なお、空間には湿気（水蒸気）も存在しているが、水蒸気によって検知光及び参照光が吸収される場合も想定される。この水蒸気による吸収分をキャンセルするように第一電気信号及び第二電気信号を補正する補正部を制御部５に設けてもよい。

（水分量の検出範囲）
図６は、実施の形態に係る発光部７及び受光部８の検出範囲Ａを模式的に示す平面図である。検出範囲Ａは、除湿機１によって除湿された風が送風される範囲と同等または広く設定されていることが好ましい。また、検出範囲Ａは、受光部８の受光範囲と同等または広い範囲である。図６に示すように、領域Ｒは、受光部８によって個別に光の検出が行われる領域である。領域Ｒは検出範囲Ａと同等サイズでも良いし、検出範囲Ａよりも小さいサイズでも良い。例えば、領域Ｒは検出範囲Ａを縦方向に６分割し、横方向に６分割したサイズである。領域ＲのＳ１１～Ｓ６６ごとに検出を行う方法として、例えば、第一受光素子７３と第二受光素子４３にイメージセンサを採用しても良い。また、他の方法として図７のように発光部７の照射領域を走査させながら照射すると同時に受光部８の受光領域も走査させて、各領域の反射光を受光する方法を採用しても良い。走査の手段としては、例えば発光部７と受光部８を固定した台座を２つのステッピングモータ（図示せず）を用いて直行する２軸に回転可能に配置する。一方のステッピングモータは、図７の主走査方向に照射領域を走査できる角度に配置し、もう一方のステッピングモータは、図７の副走査方向に照射領域を走査できる角度に配置する。図６および図７では、一行あたり等間隔で６箇所検出し、一列あたり等間隔で６箇所検出する場合を例示している。

次に、この場合の走査方法について図８のフローチャートを用いて説明する。先ず、発光部７の照射領域と受光部８の受光領域とを図７のＳ１１に移動する。また、変数ｎを１に設定する。次に各領域の指定位置をＳｎ６に設定する。照射領域と受光領域を、図７の主走査方向と平行に移動させ、Ｓｎ６に位置するようにステッピングモータによって動かす。同時に照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置するかどうかを判定する。領域Ｒの中心に位置しているかどうかの判定は、例えばステッピングモータの駆動ステップ数から算出する。照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置していない場合、Ｓｔｅｐ２に戻りステッピングモータの駆動を続ける。照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置していた場合、受光強度を取得し、強度の比すなわち水分量を算出し、水分量テーブルＴに格納する。その後Ｓｔｅｐ３を実行する。Ｓｔｅｐ３では、現在位置する領域Ｒが指定位置であるＳｎ６かどうかの判定を行う。Ｓｎ６でなければ、Ｓｔｅｐ２に戻りステッピングモータの駆動を続ける。ここで、Ｓｎ６であればＳｔｅｐ４に移りステッピングモータの駆動を停止させる。その後、ｎに１を足して、図７の副走査方向と平行にＳｎ６に向かって照射領域と受光領域を動かす。

次に指定位置をＳｎ１に設定する。Ｓｔｅｐ６では、照射領域と受光領域を、図７の主走査方向と平行にＳｔｅｐ２とは逆に移動させ、指定位置であるＳｎ１に位置するようにステッピングモータを動かす。同時に照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置するかどうかを判定する。領域Ｒの中心に位置しているかどうかの判定は、例えばステッピングモータの駆動ステップ数から算出する。照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置していない場合、Ｓｔｅｐ６に戻りステッピングモータの駆動を続ける。照射領域と受光領域が領域Ｒの中心に位置していた場合、受光強度を取得し、強度の比すなわち水分量を算出し、水分量テーブルＴに格納する。その後、Ｓｔｅｐ７を実行する。

Ｓｔｅｐ７では、現在位置する領域Ｒが指定位置であるＳｎ１かどうかの判定を行う。Ｓｎ１でなければ、Ｓｔｅｐ６に戻りステッピングモータの駆動を続ける。ここで、Ｓｎ１であればＳｔｅｐ８に移りステッピングモータの駆動を停止させる。

ここでｎが６で無ければ、Ｓｔｅｐ９に移動しｎに１を足して指定位置Ｓｎ１に向かって図７の副走査方向と平行に照射領域と受光領域を動かす。以後Ｓｔｅｐ１に戻り、動作を繰り返す。ｎが６であれば、検出動作を終了する。

検出動作が終了した時、領域Ｒごとの水分量の算出結果を図９のような水分量テーブルＴに一時的に記録し、この水分量テーブルＴの情報に基づいて乾燥の判断を行う。水分量テーブルＴの情報は、領域ごとに個別に判断しても良いし、平均化して１つまたは少数の情報に加工しても良い。

（乾燥度算出）
図１０に示す通り、衣類の水分量が多ければ乾燥度は低く（濡れている状態）、衣類の水分量が少なければ乾燥度は高くなる（乾燥している状態）。水分量と乾燥度は、概ね線形の変化を示しており、水分量と乾燥度との関係を一次近似直線Ｃで表すことができる。この一次近似曲線Ｃは、対象物１００の水分量が０である場合の乾燥度を１００％と定義している。

この一次近似曲線Ｃに基づいて、乾燥度算出部５７は、図９に示す各検出位置の水分量テーブルＴ（Ｔ１１からＴ６６）に対応する各検出位置の乾燥度をそれぞれ算出する。そして、乾燥度算出部５７は、図９に示す各検出位置の水分量テーブルＴ（Ｔ１１からＴ６６）に対応する図１１に示す乾燥度テーブルＫ（Ｋ１１からＫ６６）を作成する。このとき、乾燥度テーブルＫもまた、平均化して１つまたは少数の情報に加工しても良い。

乾燥度算出部５７は、例えば、マイクロコンピューターである。乾燥度算出部５７は、信号処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。

（乾燥度表示）
表示部６は、例えば、図１２のように、乾燥度テーブルＫを基に検出位置毎に乾燥度が１００％の領域を「乾燥」、それ以外を「湿潤」となるように表示する。よって、使用者は、表示部６を基に対応する位置に配置される対象物１００の乾燥状態を認識することができる。なお、図１２に示すように、表示部６は設定部９とともに操作端末に設けられている。

また、このとき表示部６に表示されるデータは、乾燥度テーブルＫの値そのものでもよいし、乾燥度を任意の閾値で、例えば５段階に分けて、５段階表示（数値、あるいは、文字）しても良い。さらには、カラーバーや色の濃淡で乾燥度を表示しても良いし、いずれかの組み合わせによって表示しても良い。

また、表示範囲は、領域毎に個別に表示しても良いし、平均化して１つまたは少数の情報に加工しても良い。

表示部６は、本体２の外側面に取り付けられているか、あるいは、本体２とは別の外部の無線通信などの通信機能を有した表示器、例えば、リモコンやスマートフォンなどでもよい（図１３）。

以上のように、本実施の形態に係る除湿機１によれば、本体２と、空気を前記本体２の内部に吸い込む吸込口１０と、吸込口１０から吸い込んだ空気を外部へ吹き出す吹出口１１と、吸込口１０から前記吹出口１１へ空気を搬送させる送風部３と、吸込口１０から吸い込んだ空気を除湿する除湿部４と、対象物１００へ向けて発光する発光部７と、前記発光に対して前記対象物１００から反射された光を受光する受光部８と、吹出口１１からの送風と空気の除湿を制御する制御部５と制御部５による制御情報を表示する表示部６を備えた除湿機１であって、発光部７は水に吸収される光である第一波長帯を含む検知光と、検知光よりも水に吸収されにくい光である第二波長帯を含む参照光を対象物１００に向けて照射し、受光部８は、対象物１００によって反射された検知光を受光し、第一電気信号に変換する第一受光素子７３と、対象物１００によって反射された参照光を受光し、第二電気信号に変換する第二受光素子４３とを備え、制御部５は第一電気信号及び第二電気信号の信号比から水分量を算出する水分量算出部５６と、水分量に基づいて対象物１００の乾燥度を算出する乾燥度算出部５７を備え、乾燥度算出部５７によって算出された乾燥度を表示する表示部６を備える。

図１４は、乾燥運転を行うときの除湿機１と対象物１００の位置関係を示す図であり、真横から見た図である。一般的に衣類などの被乾燥物は複数同時に干されることが多いため、図１４に示すような除湿機１と対象物１００の配置で使用されることが多い。そこで、図１４に示すように、除湿機１の乾燥運転の開始時に対象物１００の除湿機１の送風側に面していた側を送風側面Ｆ、除湿機１の乾燥運転開始時に対象物１００の除湿機１の送風側に面していなかった側を非送風側面Ｈとして、乾燥運転の説明をする。

この構成によれば、図１５に示すように、除湿機１の乾燥運転を開始すると、前述した図８の方法で対象物１００の送風側面Ｆの水分量分布を図９のように算出する。次に、算出した水分量分布と図１０の水分量と乾燥度の関係を用いて図１１のように対象物１００の送風側面Ｆの乾燥度分布図を算出する。そして、図１２に示すように、表示部６に対象物１００の送風側面Ｆの乾燥度を表示し、対象物１００の送風側面Ｆの乾燥度を確認しながら乾燥運転を継続する。Ｓｔｅｐ１にて、対象物１００の送風側面Ｆの検出位置毎の乾燥度すべてが「乾燥」になり、対象物１００の送風側面Ｆの乾燥を判断すると、制御部５は、図１２に示すように、表示部６に「乾燥待機」の表示をする。そして、使用者に対象物１００の送風側面Ｆが乾燥したことを通知し、さらに送風部３の送風量と除湿部４の脱水量を低下させることで除湿量を減少させる。ここでは、Ｓｔｅｐ１で対象物１００の送風側面Ｆの乾燥を判断した直後の動作の順序が、「乾燥待機」の表示、除湿量の低下の順となっているが、順序が入れ替わっても影響はない。また、「乾燥待機」の表示は、ブザーや音声などの通知やいずれかの組み合わせによって通知してもよく、図１３に示すように、本体２の外側面に取り付けられているか、あるいは、本体２とは別の外部の無線通信などの通信機能を有した表示器、例えば、リモコンやスマートフォンなどに表示および通知をしても良い。また、ステップ１で「乾燥待機」の表示が通知されると、使用者に対して対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈを入れ替える時期の合図となる。そして、予め設定された所定の待機時間Ｗの時間内に、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈを入れ替える。すると、Ｓｔｅｐ２で乾燥していない対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥度を算出することになる。よって、非送風側面Ｈの乾燥度を算出することになり、乾燥度が低下する。この乾燥度の低下により、除湿機は、使用者によって対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えが行われたと判断する。そして、表示部６の表示のいくつかの領域は「乾燥」から「湿潤」に変わり、「乾燥待機」は解消されるので「乾燥待機」の表示を消し、制御部５は、送風部３の送風量と除湿部４の脱水量を上昇させることで除湿量を増加させる。そして、対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈの乾燥度を確認しながら乾燥運転を継続する。その後、Ｓｔｅｐ３にて、対象物１００の非送風側面Ｈの検出位置毎のすべての乾燥度が「湿潤」から「乾燥」になり、対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥を判断すると、表示部６の表示を消し、送風部３と除湿部４を停止し、対象物１００の乾燥運転を停止する。

図１６のグラフ（ａ）は、除湿機１の乾燥運転の開始から停止までの乾燥度算出部５７で算出される対象物１００の送風側面Ｆと非送風側面Ｈの乾燥度の時間経過の推移の一例である。また、グラフ（ｂ）は、除湿機１の乾燥運転の開始から停止までのグラフ（ａ）の乾燥度算出部５７で算出される対象物１００の送風側面Ｆと非送風側面Ｈの乾燥度の推移に合わせて増減する除湿機１の除湿量の推移の一例である。

図１６に示すように、除湿機１の乾燥運転を開始すると、送風側面Ｆの乾燥度は時間の経過と共に上昇していく。そして、対象物１００の送風側面Ｆの乾燥を検知すると（Ｓｔｅｐ１）、除湿機１の除湿量を減少させて乾燥運転を継続する。そして、待機時間Ｗの時間内に、使用者によって対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈが配置交換されると、除湿機１の乾燥度算出部５７で算出される乾燥度が低下する（Ｓｔｅｐ２）。この乾燥度の低下から対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈが使用者によって配置交換されたと判断する。そして、除湿機１の除湿量を増加させて乾燥運転を継続し、対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥を判断すると（Ｓｔｅ３）、除湿機１の送風部３と除湿部４を停止して、乾燥運転を停止する。このように、対象物１００の送風側面Ｆと非送風側面Ｈの乾燥度と除湿機１の除湿量は推移する。

よって、対象物１００の送風側面Ｆの乾燥を判断したら、使用者に対象物１００の送風側面Ｆが乾燥したことを使用者に通知して、除湿機１の除湿量を減少させて運転を継続する。そして、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈを入れ替えることにより、対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈの乾燥度を算出する。よって、検出位置毎のいくつかの乾燥度が低下するので、使用者によって対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えが行われたと判断する。この乾燥度の低下を検知して、除湿機１の除湿量を増加させて運転を継続する乾燥運転を実現することができる。

また、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈを入れ替えることにより、対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈの乾燥度を算出することになる。よって、検出位置毎のいくつかの乾燥度の低下から使用者によって対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えが行われたと判断し、除湿機１の除湿量を増加させて運転を継続する。そして、対象物１００の乾燥していない非送風側面Ｈの乾燥度が上昇して対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥を判断すると、除湿機１の送風部３と除湿部４を停止する。このように制御することで、対象物１００の送風側面Ｆと非送風側面Ｈの乾燥を正確に検知して停止する乾燥運転を実現することができる。

図１５のＳｔｅｐ２で待機時間Ｗの時間内に、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えをしなかった場合は、対象物１００の乾燥度の低下が発生しない。そのため、乾燥度の低下を判断できないため、Ｓｔｅｐ４で所定時間Ｑの間、乾燥運転を継続する。このとき、制御部５は、所定時間Ｑの間、減少した除湿能力のまま乾燥運転を継続する。そして、待機時間Ｗを越えて、さらに所定時間Ｑ以上の時間運転を継続したら、除湿機１の送風部３と除湿部４を停止して乾燥運転を停止する。

図に示していないが、除湿機１の乾燥運転を開始すると、対象物１００の送風側面Ｆの乾燥度は時間の経過と共に上昇していき、送風側面Ｆの乾燥を判断すると、除湿機１の除湿量を減少させて乾燥運転を継続する。そして、待機時間Ｗの時間内に、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えをしなかった場合は、対象物１００の乾燥度の低下を判断できない。そのため、除湿機１の除湿量を変化させずそのまま乾燥運転を継続する。そして、運転継続時間が所定時間Ｑ以上になると、除湿機１の送風部３と除湿部４を停止し、乾燥運転を停止する。このように、乾燥度と除湿機１の除湿量は推移する。なお、このとき、待機時間Ｗを越えた後、除湿機１の除湿量を変更しないで運転を継続しているが、除湿機１の除湿量を変更しても良い。

そして、待機時間Ｗと所定時間Ｑの合計は、対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥予測よりも長い時間となるように設定する。また、待機時間Ｗと所定時間Ｑは、様々な環境や被乾燥物の条件を変えて検証した実験などから導かれる定数であり、対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥度予測も同様に様々な環境や被乾燥物の条件を変えて検証した実験などから導かれる定数である。

よって、待機時間Ｗの間に、使用者が対象物１００の乾燥した送風側面Ｆと乾燥していない非送風側面Ｈの入れ替えをしないと、対象物１００の乾燥度の低下を判断できない。このような場合でも、所定時間Ｑの間運転を継続し、対象物１００の非送風側面Ｈの乾燥を推定して停止する乾燥運転を実現することができる。

その他、各実施の形態に対して当業者が想到する各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

以上のように、本発明にかかる技術は、除湿機の運転制御に有用である。

１ 除湿機
２ 本体
３ 送風部
４ 除湿部
５ 制御部
６ 表示部
７ 発光部
８ 受光部
９ 設定部
１０ 吸込口
１１ 吹出口
２１ 投光レンズ
２２ 光源
３４ ハーフミラー
４２ 第二バンドパスフィルタ
４３ 第二受光素子
５１ 光源制御部
５２ 第一増幅部
５３ 第二増幅部
５４ 第一信号処理部
５５ 第二信号処理部
５６ 水分量算出部
５７ 乾燥度算出部
７１ 受光レンズ
７２ 第一バンドパスフィルタ
７３ 第一受光素子
１００ 対象物
Ｆ 送風側面
Ｈ 非送風側面
Ｗ 待機時間
Ｑ 所定時間

Claims (3)

1. 本体と、
   空気を前記本体内に吸い込む吸込口と、
   前記吸込口から吸い込んだ空気を外部へ吹き出す吹出口と、
   前記吸込口から前記吹出口へ空気を搬送させる送風部と、
   前記吸込口から吸い込んだ空気を除湿する除湿部と、
   対象物へ向けて発光する発光部と、
   前記発光に対して前記対象物から反射された光を受光する受光部と、
   前記送風部及び前記除湿部を制御する制御部と、を備え、
   前記発光部は、水に吸収される波長の光である検知光と、前記検知光より水に吸収されにくい波長の光である参照光とを発光し、
   前記受光部は、前記反射された前記検知光と、前記反射された前記参照光とを受光し、
   前記制御部は、前記受光部が受光した前記検知光と前記参照光の強度とを比較して対象物の水分量を算出する水分量算出部と、前記水分量算出部による水分量算出結果に基づいて前記対象物の乾燥度を算出する乾燥度算出部とを備え、
   前記乾燥度算出部が所定の乾燥度以上を算出した場合、前記制御部は、前記対象物における前記送風部による送風側に面していた側である送風側面と前記対象物における前記送風部による送風側に面していなかった側である非送風側面とを入れ替える時期であることを使用者に通知し、前記除湿部の除湿量を低下させ、
   前記乾燥度算出部が前記所定の乾燥度以上を算出した後、所定の待機時間の間に対象物の乾燥度の低下を算出した場合、前記制御部は、前記対象物の前記送風側面と前記非送風側面との入れ替えが前記使用者によって行われたと判断し、前記除湿部の除湿量を増加させることを特徴とする除湿機。
2. 前記待機時間の経過後に前記乾燥度算出部が前記所定の乾燥度以上を算出した場合、前記制御部は前記除湿部を停止させることを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
3. 前記乾燥度算出部が前記待機時間の間に対象物の乾燥度の低下を算出しなかった場合、前記制御部は前記除湿部及び前記送風部を所定時間運転させた後、停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の除湿機。
   

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