JP7271553B2 - 空気調和器 - Google Patents

Description

本発明は貯水容器を備えた空気調和器に関する。

加湿や除湿など湿度等の調整を行うことができる空気調和器において、貯水容器内の水位を検知するため、フロートを備えたものが知られている。水位の検知手段としては、フロートの上下動によりスイッチがオン／オフする方法や、フロートに磁石を備え、貯水容器の側壁の磁気センサで検知する方法がある。また、特許文献１には、投光器から出射し、水面あるいは水面上に浮かぶフロートで反射した光を受光器で検知することにより水位を検知する水位検知装置が開示されている。

日本国公開実用新案公報「実開平４－５７１３１号公報」

しかしながら、貯水容器内にフロートを設ける構成の場合、清掃・メンテナンス時のユーザの手間の増加や、貯水容器の構造設計上の制約の増加といった問題が生じる。また、水面での反射光を検知する構成では、投光器、受光器を貯水容器の周りに配置する必要があり、構成が大がかりとなる上に、水面の揺れや波うち等により反射方向が絶えず変化し、水位を適切に検知することが難しい。

本発明の一態様は、貯水容器内の水位を、安定性良く十分な精度で検出することができる空気調和器を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る空気調和器は、貯水容器と、貯水容器内の水面に対向するように設けられ、水面までの距離を検知するＴｏＦ型距離センサと、前記ＴｏＦ型距離センサに設けられる平板状のカバーと、を備え、前記ＴｏＦ型距離センサは、測定面に向けて光を出射する発光部と、前記測定面で反射した前記光を受光する測定光受光部と、前記ＴｏＦ型距離センサ内部で前記発光部からの光を受光する基準光受光部とを有し、前記カバーは、前記発光部と前記測定光受光部とを覆い、前記発光部から出射する光の光軸に垂直な面から所定の角度だけ傾斜して設置される構成を有している。

本発明の一態様によれば、精度及び安定性よく貯水容器内の水位を検出することができる空気調和器が実現できる。

本発明の実施形態１に係る空気調和器の概略構成を示す図である。（ａ）は運転時の状態を示し、（ｂ）は給水時の状態を示す図である。 本発明の実施形態１に係る空気調和器のＴｏＦ型距離センサの外形図である。 本発明の実施形態１に係る空気調和器のＴｏＦ型距離センサとカバーの構成を示す図である。（ａ）はＴｏＦ型距離センサの短辺に平行な方向から見た断面図であり、（ｂ）は、長辺に平行な方向から見た図である。 本発明の実施形態１に係る空気調和器の貯水容器内の水位を検知する動作を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る空気調和器における水位の検知結果を示す図である。 本発明の実施形態１に係る空気調和器と、比較例の空気調和器における水位の検知結果の時間推移を示す図である。 本発明の実施形態２に係る空気調和器の概略構成を示す図である。 様々なカバーの傾斜角度についてセンサ出力の安定性を示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、傾斜０度、１度、５度、１０度での結果である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（加湿器の構成）
図１は、実施の形態１に係る空気調和器である加湿器１０の概略構成を示す図であり、（ａ）は運転時の状態を示し、（ｂ）は給水時の状態を示している。

加湿器１０は、大略的には、筐体１１０の内部に貯水トレイ１３０（貯水容器）、ファン１４１およびＴｏＦ（Time-of-Flight：飛行時間）型距離センサ１５０を備えて構成されている。筐体１１０には、給水口１２１と、給水経路１２２と、放出口１４２とが設けられている。また、貯水トレイ１３０の内部には、蒸発フィルタ１３２が配置されるようになっている。

図１に示す加湿器１０は、貯水トレイ１３０に給水された水を蒸発フィルタ１３２に含ませ、この蒸発フィルタ１３２にファン１４１からの風を当てることで水を気化させる気化式の加湿器を例示したものである。すなわち、ファン１４１を作動させた場合には、図１（ａ）において矢印Ａにて示す風路に沿った風が発生し、気化した蒸気が筐体１１０上部の放出口１４２より放出される。ただし、本発明の加湿器は気化式に限定されるものではなく、熱によって蒸気を発生させるスチーム式や、超音波振動によって水を微粒子化して放出する超音波式の加湿器にも本発明は適用可能である。

加湿器１０に給水を行う場合には、図１（ｂ）に示すように、ユーザが例えばヤカンや水差し等の容器を用いて筐体１１０上部の給水口１２１から注水する。注水された水は給水経路１２２を通って筐体１１０底部の貯水トレイ１３０へ給水される。

また、貯水トレイ１３０や蒸発フィルタ１３２の清掃等のため、貯水トレイ１３０は、引き出して筐体１１０から取り外し可能となっている。

このような直接給水式の空気調和器は、転倒した場合等に、貯水トレイ１３０内の水が電装部品を濡らし、故障の原因となる怖れがある。そこで、筐体１１０には、内部に仕切り１１２を設け、電装部品への水の接触を防止している。

筐体１１０、仕切り１１２、貯水トレイ１３０は、樹脂で構成できる。

仕切り１１２に設けられた穴には、貯水トレイ１３０に蓄えられた水の水面Ｆに対向するように、ＴｏＦ型距離センサ１５０が設けられている。ＴｏＦ型距離センサ１５０は水に濡れると故障する怖れがあり、その保護のために透明なカバー１５１が、設けられる。

貯水トレイ１３０内に水が蓄えられているとき、ＴｏＦ型距離センサ１５０は、水面Ｆに対向している。しかし、水が空になると、ＴｏＦ型距離センサ１５０は、貯水トレイ底面１３１に対向する。また、貯水トレイ１３０が筐体１１０から取り外されたときは、ＴｏＦ型距離センサ１５０は、筐体底面１１１に対向することとなる。

また、図示されないが、加湿器１０は、ユーザに貯水トレイ１３０の水位を報知するための表示部を備えている。

（ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１の構成）
図２は、実施形態１におけるＴｏＦ型距離センサ１５０の外形を示す図である。ＴｏＦ型距離センサ１５０は概略平板上の外形を有している。外形のサイズは、厚み０．３～３ｍｍ程度、長辺２～１０ｍｍ程度、短辺１～５ｍｍ程度である。また、図３は、ＴｏＦ型距離センサ１５０の内部構造を示すとともに、カバー１５１との光学的配置関係を示す。図３（ａ）は、ＴｏＦ型距離センサ１５０の短辺に平行な方向から見た断面図である。図３（ｂ）は（ａ）にＸとして示される、長辺に平行な方向から見た図である。図３（ｂ）のＤ－Ｄ線は、（ａ）に表された断面位置を示す。図３に示すように、ｘｙｚ座標系を、ＴｏＦ型距離センサ１５０の長辺に平行な方向がｘ軸、短辺に平行な方向がｙ軸、高さ方向をｚ軸であるように設定する。よって、概略平板上の外形を有しているＴｏＦ型距離センサ１５０の上下の主面はそれぞれｘｙ平面に平行である。

ＴｏＦ型距離センサ１５０内部の空洞内にはチップ１５２を有している。チップ１５２は基準光受光部１５３と、測定光受光部１５４とを有している。また、ＴｏＦ型距離センサ１５０の出射開口１５５には、開口底部に発光部１５８が設置されている。出射開口１５５を通じ、外部に向かって出射された発光部１５８からの発光は、測定面で反射しＴｏＦ型距離センサ１５０に戻る。測定光受光部１５４が、測定光受光部１５４位置に設けられた受光開口１５７を通じて測定光である反射光を検出する。また、基準光受光部１５３は発光部１５８近くに配置されており、ＴｏＦ型距離センサ１５０内部の基準光経路１５６を通じて、発光部１５８からの発光を基準光として検出する。実施形態１において、発光部１５８は、垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）である。垂直共振器面発光レーザはレーザ素子の上面である出射面から、レーザ光を出射する。ここで、上面とは、ＴｏＦ型距離センサ１５０の筐体に設置されているレーザ素子の設置面とは反対の面を指している。垂直共振器面発光レーザである発光部１５８から出射される光は、出射面に垂直な軸を主軸（光軸）とした、放射角の絞られた放射パターンである。ＴｏＦ型距離センサ１５０内部の面上に搭載されたレーザ素子は、その上面（出射面）や下面（設置面）が、ＴｏＦ型距離センサ１５０の主面に平行であって、ｘｙ平面に平行である。よって、発光部１５８からの光の出射の光軸（放射パターンの主軸の方向）は、ｚ方向である。チップ１５２についてもその上面や下面（設置面）がｘｙ平面に平行である。ｘ軸方向に平行な線上に、基準光受光部１５３と測定光受光部１５４とが配置されている。

ＴｏＦ型距離センサ１５０の保護のため、平板状のカバー１５１が、出射開口１５５、受光開口１５７の側に設けられている。図４には示されていないが、ＴｏＦ型距離センサ１５０の水濡れを防止しつつ、ＴｏＦ型距離センサ１５０カバー１５１とは、適宜の連結部材で固定されている。カバー１５１とＴｏＦ型距離センサ１５０との距離は、０～５ｍｍ程度であり得る。またカバーの厚みは０．５～３ｍｍ程度であり得る。典型的には、距離が０．７ｍｍであり、厚みが１ｍｍである。カバー１５１を通じて、発光部１５８からの発光が測定面（水面Ｆ等）に照射され、測定面での反射光が測定光としてカバー１５１を通じて、測定光受光部１５４に入射し受光される。カバー１５１は発光に対して透明であり、その材質には、ガラスや光透過性樹脂が用いられ得る。カバー１５１の両面は平坦面である。しかし、受光開口１５７を覆う領域については、凹凸が設けられて、透過する光の一部を散乱するようにすることもできる。

カバー１５１はＴｏＦ型距離センサ１５０の主面と平行には配置されていない。つまりカバー１５１が発光部１５８から出射する光の光軸に垂直には設置されず（出射する光に正対せず）、垂直面から若干傾斜して配置されている。実施形態１においては、主面と平行であるｘｙ平面に平行な面から、ｘ軸周りに角度αだけ傾斜するように設置されている。角度αは実施形態１において１０度とした。

加湿器１０において、発光部１５８を垂直共振器面発光レーザからなるものとしたが、端面発光レーザや、スーパールミネッセントダイオード、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）など、他の光源であっても良い。発光波長として、例えば９４０ｎｍ帯の赤外光を選択することができるが、他の波長帯の赤外光や、赤外光に限らず可視光を用いることも可能である。基準光受光部１５３、測定光受光部１５４は、微弱な光を超高速で検出可能な単一格子アバランシェダイオード（Single Photon Avalanche Photo Diode：ＳＰＡＤ）のアレイであることが好ましい。しかしアレイでない単一素子でも良く、また他のフォトダイオードや、他のフォトダイオードのアレイなど、他の種類の受光素子であっても良い。また、測定光受光部１５４には、表面に、発光部１５８の発光波長を選択的に透過するバンドパスフィルタが設けられることが好ましい。

（水位検知動作）
実施形態１におけるＴｏＦ型距離センサ１５０は、飛行時間（Time-of-flight）方式により距離を検出するセンサである。以下に測距原理について簡単に説明する。

発光部１５８は、短パルス光（パルス光）を外部に放出する。発光部１５８として用いられる垂直共振器面発光レーザは、超高速変調が可能であり、空気調和器の水位検出といった、せいぜい数１０ｃｍ程度までの測距に対応する超短パルス光を発生させることができ好ましい。発光部１５８が放出した光の一部は、ＴｏＦ型距離センサ１５０内部で、基準光経路１５６を通じて基準光受光部１５３で基準光として受光される。出射開口１５５を通じて外部に放出された光は、測定面で反射し、測定光受光部１５４で検出される。センサから測定面が離れると、光の往復に要する時間（飛行時間）が長くなり、基準光が検出されてから反射光が検出されるまでの時間が長くなる。多数の短パルス光について飛行時間を測定し統計処理することで、迷光の影響を抑制する。また、基準光が検出されるタイミングを基準として参照し、飛行時間を相対的に測定することで、精度の高い測距が可能となる。

加湿器１０は、上記測距原理に基づき、ＴｏＦ型距離センサ１５０で貯水トレイ１３０内の水面Ｆまでの距離を測定することで、水位を検知しようとするものである。

図４は、貯水トレイ１３０の水位を検知する動作を説明するための模式図である。図において、ＴｏＦ型距離センサ１５０の発光部１５８から出射した発光が、水面Ｆで反射し、測定光受光部１５４で受光される光路がＳとして示されている。また、発光部１５８から出射した発光が、ＴｏＦ型距離センサ１５０内部で、基準光経路１５６を通じて基準光受光部１５３で検出される光路がＲとして示されている。このように加湿器１０では、ＴｏＦ型距離センサ１５０と水面Ｆとの距離を、光路Ｓで測定することで、水位を検知する。

図５は、加湿器１０において、貯水トレイ１３０の水位を種々変えた時の、ＴｏＦ型距離センサ１５０のセンサ出力を示す図である。図においてセンサ出力は、距離が離れるほど大きくなる任意単位の数値である。本試験では、水位が規定の１００％である時、測定面（水面）までの距離が小さくなり（実測値７ｃｍ程度）、水位が０％のとき（水が入っていないとき）、最も測定面までの距離が大きくなる（実測値１８ｃｍ程度）。水位が０％のとき、測定面は貯水トレイ底面１３１である。試験的に、規定を超える１２０％水位までの測定を行った。図５に示されるように、水位に応じてセンサ出力が変化し、０％水位から１２０％水位まで、判別が可能であることが実証された。また検出の分解能（差異が区別できる水位差）も、全領域に亘って少なくとも５％を超えることはなく、加湿器に用いる目的としては十分である。さらに、水位が０％以外のときと水位が０％のときとで、測定面の材質が水面または樹脂表面と全く異なるにもかかわらず、どちらも検出できることが明らかとなった。また、図５は各条件におけるセンサ出力の時間経過を示しており、いずれの場合もほぼ一定の値を示し、安定して検知ができていることが明らかとなった。

さらに、貯水トレイ１３０を筐体１１０から引き出して取り外したときには、水位０％の場合よりもさらに大きなセンサ出力が得られる（距離が離れているように検出される）。貯水トレイ１３０が取り外されているか、装着されているか、すなわち脱着の状態までもが、ＴｏＦ型距離センサ１５０で検出することができることが明らかとなった。

（比較例との対比）
上述の通り、実施形態１におけるＴｏＦ型距離センサ１５０のカバー１５１は、発光部１５８から出射する光の光軸に垂直には設置されず、垂直面から若干傾斜して配置されるという特徴を有する。以下に、本特徴の技術的意義を、比較例の加湿器と対比し説明する。比較例の加湿器は、ＴｏＦ型距離センサのカバーが、ＴｏＦ型距離センサ１５０の主面と平行には設置されている他は、加湿器１０と同じである。

図６は、一定の水位（水面Ｆ）を検知したセンサ出力の時間経過を、加湿器１０と、比較例の加湿器とで対比して示した図である。図示されるように、加湿器１０では、センサ出力がほぼ一定で変動しないのに対して、比較例の加湿器では、安定せず、時間経過に伴い顕著に変動している。このようにカバー１５１を傾斜させることで、センサ出力の時間変動が顕著に抑制される理由について、発明者らは、以下のいずれかが影響している、または複合的に影響しているものと推定している。

図４では、加湿器１０において、水面Ｆを検知するためのＴｏＦ型距離センサ１５０から反射面（水面Ｆ）への往復の光路Ｓに加えて、誤検知を発生させ得る他の光路も合わせて示している。光路Ｃは、発光部１５８から出射した発光が、カバー１５１で反射し、出射開口１５５を通じてＴｏＦ型距離センサ１５０内部に入射する経路である。

可能性の一つとして、光路Ｃの光が、基準光受光部１５３で受光されることが原因として考えられる。発光部１５８からの光は、放射角の絞られた放射パターンであり、前方（Ｚ方向）に集中して出射する。よって、カバー１５１での反射がわずかであっても、本来の参照光（経路Ｒ）と比較して、相当の光量が出射開口１５５からＴｏＦ型距離センサ１５０内部に入り込む怖れがある。すると出射開口１５５内部や基準光経路１５６内部で複雑に反射したあげく、基準光受光部１５３に達して受光される可能性がある。このような迷光は、明らかに本来の基準光とは異なるタイミングで受光されるが、その状況は複雑である。経路Ｃの光路は、経路Ｒの光路よりも明らかに長いので、経路Ｃの光の方が遅く受光され得るとも考えられるが、そう単純でもない。経路Ｒの本来の基準光は、発光部１５８から広角に出射する発光であり、そのような光は、垂直共振器面発光レーザである発光部１５８から出射するタイミング自体が、光軸方向（ｚ方向）に出射される光からは遅れている。しかしながら、いずれにせよ、このように本来の基準光（経路Ｒ）とは異なる経路の光が基準光受光部１５３で受光されると、過った飛行時間が評価され、距離が正確に検知されなくなるので、変動の原因となっていることが考えられる。

また、別の可能性として、光路Ｃの光が、発光部１５８である垂直共振器面発光レーザの共振器内部に侵入し、レーザの動作が不安定になっていることも考えられる。この場合、所要の超短パルスが放出できなくなっている怖れがある。このことも、変動の原因となっていることが考えられる。

いずれの理由がセンサ出力変動の原因であるかは今のところ明確ではないが、カバー１５１が傾斜して配置されることで、センサ出力の変動が抑制される効果が再現性を持って示されている。

（傾斜角度の検討）
実施形態１においては、カバー１５１の主面の、発光部１５８から出射する光の光軸（ｚ軸方向）に垂直な面（ｘｙ平面に平行）からの傾斜について、特定の方向、角度の例について説明した。以下では、これについて検討した結果を説明する。

カバー１５１の主面の傾斜の方向について、ｘ軸周りに回転する（主面の法線をｙ軸方向に傾ける）方向に限らず、ｙ軸周りに回転する（主面の法線をｘ軸方向に傾ける）方向、主面の法線をｘ軸とｙ軸の間の方向に傾ける（ｘ軸周りの回転とｙ軸周りの回転の合成）を検討した。その結果、傾斜の方向については特に効果に相違がなかった。しかしながら、ＴｏＦ型距離センサ１５０とは固定されているカバー１５１について、水面と対向する側に突出すると、ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１の筐体内での配置が難しくなる。突出を抑えるためには、ＴｏＦ型距離センサ１５０の長辺に平行な方向（ｘ軸方向）に主面の法線を傾けない方がよい。よって、ＴｏＦ型距離センサ１５０の短辺に平行な方向（ｙ軸方向）に主面の法線を傾ける（ｘ軸周りに回転させる）ことが望ましい。

次に、傾斜の角度αについて検討するため、センサ出力の安定性についての一連の試験を行った。図８は、その結果の一部を示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、傾斜０度（傾斜無し）、１度、５度、１０度での結果である。図８も参照しつつ、以下に結果を説明する。傾斜の角度αを５度とすると、傾斜が無いときと比べ、変動の抑制が確認された。また、傾斜の角度αを１度とすると、変動の抑制効果が小さくはなったが、傾斜が無いときと比較すると、変動が抑制されていた。傾斜の角度αを実施形態１の１０度としたところ最も変動を抑制する効果が見られた。しかし、図には示していないが傾斜の角度をさらに大きい１２度、１５度、あるいはそれ以上としたときに、変動の抑制効果は１０度である実施形態１の場合と変わらなかった。

しかし、上述の通り、ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１の水面と対向する側の突出を抑えないと筐体内での配置が難しくなるため、角度αを必要以上に大きくすることは好ましくない。よって、角度αの好ましい範囲は、１～２０度であり、より好ましくは１０～１５度である。

（実施形態１の効果）
上記構成により、実施の形態１に係る加湿器１０（空気調和器）では、以下のことが実現されている。

ＴｏＦ型距離センサは近年、携帯情報端末やデジタルカメラ等のオートフォーカス用のセンサ、あるいは携帯情報端末やゲーム機のモーションセンサとして搭載され、大量生産がなされるようになったことから、安価なセンサとなりつつある。よって、ＴｏＦ型距離センサを用いることで、安価に水位検出の機能を備えた加湿器を実現できる。

このようなＴｏＦ型距離センサは、機器から人物等までの距離、あるいは機器から手までの距離を検知するために用いられてきた。しかし、空気調和器の水位検出に適用するためには、空気調和器の貯水容器における次の様な特徴的事項を踏まえて距離の検知を可能にしなくてはならない。まず、測定対象が水面であり、鏡面反射を起こすことが挙げられる。また空気調和器の稼働中、ファン（モーター）が動作するため貯水トレイ（貯水容器）内の水面は揺らぎ、波うつ。そのため、スポット状に絞られた反射光が、激しくふらつきながらＴｏＦ型距離センサに戻ってくるという特徴がある。

また、水は測定光の透過率が高いため、光が容易に貯水トレイ底面にまで達し、距離の異なるその反射光も重畳されてしまうという特徴がある。

さらには、水を扱うため、ＴｏＦ型距離センサに保護のためのカバーが必要となる。

実施形態１に係る加湿器１０によれば、このような特徴的な検出対象に対し、保護のためのカバー１５１が、発光部１５８から出射する光の光軸に垂直な面から傾斜しているという特徴的構成を備える。このことによって上記のとおり実証したように、ＴｏＦ型距離センサを、十分な分解能・精度で、時間変動の無い安定した水位検出に適用することを可能にしたものである。

加湿器１０では、発光部と受光部とが一体となったＴｏＦ型距離センサ１５０を水面Ｆに対向して配置して用いることにより、発光部と受光部とを別々に貯水容器の周りに配置する場合の組み立ての煩雑さがなくなる。このようなシンプルな構成で水位の検知が実現することで、フロートやその他の構造体を貯水容器内に設けた場合の清掃・メンテナンス時のユーザの手間の増加や貯水容器の構造設計上の制約の増加といった従来技術の課題が解消されている。

また光の反射を利用した測距方式として、従来技術の特定角度の反射を測定する手法や、三角測量方式などのように、反射光の角度から水位を検出しようとする手法では、揺らぎ波うつ水面までの距離を安定して検知することは不可能である。しかし、加湿器１０においては、センサと水面間の光の飛行時間を測定して水位を検知しているため、このような問題が解消されている。

また、上述のように、ＴｏＦ型距離センサ１５０を利用して貯水トレイ１３０の脱着状況を検知できる。したがって、例えば貯水トレイが装着されていない場合には運転を行えないようにするインターロック機構を、他のセンサを新たに設けることなく実現することができるようになる。

以上のように十分な分解能・精度で、時間変動の無い安定した水位の検出ができるため、加湿器１０では、加湿器１０が検出した水位をユーザに報知することにより、ユーザにとって利便性が以下のように向上する。

ユーザが給水を行う際に、水位を正確に把握することができるようになり、貯水トレイ１３０から水をあふれさせてしまうことが抑制できる。

稼働中に、水位の低下状況を正確に把握することができ、ユーザが給水の必要な時期を容易に予測することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（加湿器の構成）
図７は、実施の形態２に係る空気調和器である加湿器２０の概略構成を示す図である。加湿器２０は、大略的には、筐体２１０の内部に貯水タンク２２０（貯水容器）、水受けトレイ２３０、ファン２４１およびＴｏＦ型距離センサ１５０を備えて構成されている。加湿器２０は、実施形態１の加湿器１０と異なり、貯水タンク２２０に水を蓄える方式となっている。ユーザは、取り外した貯水タンク２２０に水を注入し、筐体２１０に取り付けることで、加湿器２０への水の供給を行う。貯水タンク２２０に水を蓄える方式であるため、加湿器２０の転倒等による、内部電装部品の水濡れの怖れが、低くなっている。

筐体２１０には、放出口１４２と、貯水タンク２２０を接続するための接続部２２１が設けられている。接続部２２１は、貯水タンク２２０を筐体２１０に装着すると水が水受けトレイ２３０に一定水位で供給される機構を有している。また、水受けトレイ２３０の内部には、蒸発フィルタ２３２が配置されるようになっている。

図７に示すように、加湿器２０は、貯水タンク２２０からに水受けトレイ２３０に給水された水を蒸発フィルタ２３２に含ませ、この蒸発フィルタ２３２にファン２４１からの風を当てることで水を気化させる気化式の加湿器を例示したものである。すなわち、ファン２４１を作動させた場合には、図７において矢印Ａにて示す風路に沿った風が発生し、気化した蒸気が筐体２１０上部の放出口２４２より放出される。ただし、本発明の加湿器は気化式に限定されるものではなく、熱によって蒸気を発生させるスチーム式や、超音波振動によって水を微粒子化して放出する超音波式の加湿器にも本発明は適用可能である。

また、水受けトレイ２３０や蒸発フィルタ２３２の清掃等のため、水受けトレイ２３０は、引き出して筐体２１０から取り外し可能となっている。筐体２１０、貯水タンク２２０、水受けトレイ２３０は、樹脂で構成できる。

貯水タンク２２０には筐体に装着した状態での上部に開閉機構２２２が備えられている。開閉機構２２２は、貯水タンク２２０を筐体２１０から取り外したときは閉塞し、貯水タンク２２０内部に水を貯えられるようにする。筐体２１０に取り付けた時には、開口し、筐体に設置されたＴｏＦ型距離センサ１５０が貯水タンク２２０内部の水面Ｆに対向できるようにする。ＴｏＦ型距離センサ１５０は、水に濡れると故障する怖れがあり、その保護のために透明なカバー１５１が、設けられている。

ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１の構成、互いの相対的な配置関係は、実施形態１と全く同様である。またあるいは、開閉機構２２２の代わりに貯水タンク２２０にカバー１５１のような光透過性の窓を設けて水面Ｆを検知してもよい。

（水位検知動作）
加湿器２０は、貯水タンク式の加湿器であり、貯水タンク２２０の水位の変動を検知するために、ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１とが上述の構成の通り配置されている。しかしながら、水位の検知を貯水タンク２２０内の水面Ｆに対して行うことを除いては、その水位検知原理、動作は実施形態１の加湿器１０と何ら変わることはない。

従って実施形態２の加湿器２０においても、水位の検知に関して実施形態１の加湿器１０と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の具体的な態様について、加湿器１０、加湿器２０を例に説明した。しかし、本願発明の適用は加湿器に限られるものでなく、貯水容器を備える他の空気調和器についても同じように適用可能である。例えば、除湿器、除加湿器、加湿器としての機能を備える空気清浄器、冷風器等の、貯水容器を備える空気調和器について適用できる。

また、実施形態で例示したＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１との組み合わせは、空気調和器以外の用途に適用する水位センサとしても適用することが可能である。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る空気調和器は、貯水容器と、貯水容器内の水面に対向するように設けられ、水面までの距離を検知するＴｏＦ型距離センサと、前記ＴｏＦ型距離センサに設けられる平板状のカバーと、を備え、前記ＴｏＦ型距離センサは、測定面に向けて光を出射する発光部と、前記測定面で反射した前記光を受光する測定光受光部と、前記ＴｏＦ型距離センサ内部で前記発光部からの光を受光する基準光受光部とを有し、前記カバーは、前記発光部と前記測定光受光部とを覆い、前記発光部から出射する光の光軸に垂直な面から所定の角度だけ傾斜して設置される構成を備えている。

上記の構成によれば、貯水容器内の水位を、安定性良く十分な精度で検出することができる空気調和器が実現できる。

本発明の態様２に係る空気調和器は上記態様１において、前記発光部が、垂直共振器面発光レーザである構成を有していてもよい。

上記の構成によれば、精度の高い検出が可能となる。

本発明の態様３に係る空気調和器は、上記態様１または２において、前記貯水容器が、貯水トレイであってもよい。

上記の構成によれば、ユーザは部品を取り外さずとも給水ができるようになる。

本発明の態様４に係る空気調和器は、上記態様３において、前記貯水トレイへの給水を行う給水口を更に備えていてもよい。

上記の構成によれば、ユーザは給水をさらに容易にできるようになる。

本発明の態様５に係る空気調和器は、上記態様３または４において、前記ＴｏＦ型距離センサにより、前記貯水トレイの脱着を検出する構成を備えていてもよい。

上記の構成によれば、他のセンサを設けなくとも、貯水トレイの脱着を検出することができる。

本発明の態様６に係る空気調和器は、上記態様１または２において、前記貯水容器が、貯水タンクであってもよい。

上記の構成によれば、転倒等に際しての電装部品の水濡れによる故障を抑制することができる。

本発明の態様７に係る空気調和器は、上記態様１から６において、前記所定の角度は、１度以上２０度以下である構成を備えていてもよい。

上記の構成によれば、精度の高い検出が可能となる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１０、２０ 加湿器
１１０、２１０ 筐体
１１１ 筐体底面
１２１ 給水口
１２２ 給水経路
１３０ 貯水トレイ
１３１ 貯水トレイ底面
１３２、２３２ 蒸発フィルタ
１４１、２４１ ファン
１４２、２４２ 放出口
１５０ ＴｏＦ型距離センサ
１５１ カバー
１５２ チップ
１５３ 基準光受光部
１５４ 測定光受光部
１５５ 出射開口
１５６ 基準光経路
１５７ 受光開口
１５８ 発光部
２２０ 貯水タンク
２２１ 接続部
２２２ 開閉機構
２３０ 水受けトレイ

Claims (7)

1. 貯水容器と、
   貯水容器内の水面に対向するように設けられ、水面までの距離を検知するＴｏＦ型距離センサと、
   前記ＴｏＦ型距離センサに設けられる平板状のカバーと、を備え、
   前記ＴｏＦ型距離センサは、
   測定面に向けて光を出射する発光部と、
   前記測定面で反射した前記光を受光する測定光受光部と、
   前記ＴｏＦ型距離センサ内部で前記発光部からの光を受光する基準光受光部とを有し、
   前記カバーは、前記発光部と前記測定光受光部とを覆い、前記発光部から出射する光の光軸に垂直な面から所定の角度だけ傾斜して設置されることを特徴とする空気調和器。
2. 前記発光部は、垂直共振器面発光レーザであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和器。
3. 前記貯水容器は、貯水トレイであることを特徴とする、請求項１または２に記載の空気調和器。
4. 前記貯水トレイへの給水を行う給水口を更に備えた、請求項３に記載の空気調和器。
5. 前記ＴｏＦ型距離センサにより、前記貯水トレイの脱着を検出する請求項３または４に記載の空気調和器。
6. 前記貯水容器は、貯水タンクであることを特徴とする、請求項１または２に記載の空気調和器。
7. 前記所定の角度は、１度以上２０度以下であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の空気調和器。

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