JPWO2020032111A1

JPWO2020032111A1 - 空気調和器

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Publication number: JPWO2020032111A1
Application number: JP2020535840A
Authority: JP
Inventors: 教和岡田; 祥平鎌田; 朋弘石川; 光義山下
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-08-12
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Abstract

空気調和器（加湿器１０）は、貯水容器（貯水トレイ１３０）と、水面までの距離を検知するＴｏＦ型距離センサ（１５０）とを備え、ＴｏＦ型距離センサ（１５０）に設けられるカバー（１５１）が、発光部（１５８）を覆う透過領域（１５１ａ）と、測定光受光部（１５４）を覆う散乱領域（１５１ｂ）とを有する。

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して設けられ、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カバーと、を備え、前記ＴｏＦ型距離センサは、発光部と測定光受光部とを有し、前記カバーは、前記発光部を覆う透過領域と、前記測定光受光部を覆う散乱領域とを有する構成を備えている。

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光学構成を示す断面図である。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。

〔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には、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。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には、ＴｏＦ型距離センサ１５０とカバー１５１の光学的な関係が、断面図として示されている。ＴｏＦ型距離センサ１５０は概略平板上の外形を有している。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。

発光部１５８は、超高速変調が可能な垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）であることが好ましいが、端面発光レーザなど、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。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。

ＴｏＦ型距離センサ１５０の保護のため、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において、発光部１５８を覆う領域は、単に発光を透過する透過領域１５１ａであるのに対し、測定光受光部１５４を覆う領域は散乱領域１５１ｂである。透過領域１５１ａは表面が両面とも平坦面である。発光部１５８からの出射光は透過領域１５１ａを通過する。散乱領域１５１ｂでは、測定光がカバー１５１を透過するだけでなく、散乱される。ここで、散乱領域１５１ｂは、一方の表面に凹凸が設けられて構成される。ただし、散乱の効果は、一方の表面に凹凸を設けることで得られることに限られるものではなく、両面に凹凸を設けることで得ても良い。光透過性樹脂を用いる場合には、カバーのうち散乱領域１５１ｂの表面のみに凹凸を設ける構造は金型成形で製造できる。また、カバー１５１の材質がガラスまたは光透過性樹脂である場合においては、表面のエッチング処理などの化学的加工手法、あるいは、サンドブラストや研削などの物理的加工手法を用い、散乱領域１５１ｂの表面のみに凹凸を形成することで製造することもできる。さらには、散乱領域１５１ｂが、板材の表面に凹凸を設けることで構成されることに限らず、材料自体が光を散乱する材料、例えば屈折率の異なる物質が入り混じった材料からなることで得られるものであっても良い。散乱の程度を示す指標として、日本工業規格ＪＩＳＫ７１３６で規定されるヘーズを用いることができる。実施形態１において適したヘーズは、１０〜９５％である。典型的には、ヘーズ９０％とすることができる。

（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。また、その光の一部は、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、最も測定面（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。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、水位の評価が可能であることが実証された。また検出の分解能も、少なくとも５％はあり、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た図であり、いずれの場合もほぼ一定の値を示しており、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、図５には示していないが、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を覆う領域が、単に発光を透過する透過領域１５１ａであるのに対し、測定光受光部１５４を覆う領域が散乱領域１５１ｂであ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、全面透過領域（全面平坦）となっている他は、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。なお、センサ出力の数値は任意単位であり、図５とは直接の比較はできない。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、顕著に時間経過に伴い変動している。このようにカバー１５１の測定光受光部１５４を覆う領域を散乱領域１５１ｂとすることで、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、今のところ明確とはなっていない。しかし、発明者らは、その理由について、以下のいずれかが影響している、またはいくつかが複合的に影響しているものと推定している。

図４には、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、迷光となり得る他の光路も合わせて示している。光路Ｂは、水面Ｆを通過し、貯水トレイ底面１３１で反射して戻ってくる光路である。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、カバー１５１内部を往復しながら伝搬し測定光受光部１５４に入射する光である。また、カバー１５１で反射し、カバー１５１とＴｏＦ型距離センサ１５０の表面とで反射を繰り返して伝搬し、測定光受光部１５４に入射する光も光路Ｃとして併せて考える。

可能性の一つとして、光路Ｂや光路Ｃの光は、本来の信号光である光路Ｓの光量と比較すると、相対的に小さいことが関係していることが考えられる。発光部１５８が垂直共振器面発光レーザ等であると放射角度が絞られて反射面に向けて光が出射する。光路Ｓの光は、水面で鏡面反射する反射光であるので、スポット光として絞られたまま反射して、高い光密度で測定光受光部１５４に入射し得る。一方、光路Ｂの光は貯水トレイ底面１３１からの反射であり、鏡面反射ではあり得ず、拡散して拡がって測定光受光部１５４に入射するため光密度が小さい。また、光路Ｃは迷光であって、もともと光量が小さい。カバー１５１に散乱領域１５１ｂを設け、散乱の効果により微小な測定光受光部１５４に入射してくる光の光密度を下げると、もともと弱い光の方が、測定光受光部１５４で検出されなくなる確率が高くなる。つまりは、弱い光は足切りされてしまい光路Ｓの本来の信号光が相対的に検出されやすくなるというものである。こうして、加湿器１０の検知においては迷光の影響を受けにくくなったことが考えられる。

また、別の可能性として、水面Ｆが揺らいでいるため、絞られたスポット光として鏡面反射されて戻ってくる光路Ｓの測定光は、測定光受光部１５４位置において激しく変動しやすいことが影響していることが考えられる。いわば、光路Ｓの測定光は、測定光受光部１５４位置でおおきくちらついている。これを散乱させることで、スポットが拡大および平均化されて、変動が抑制されているというものである。

さらに別の可能性として、光路Ｃの光は、カバー１５１に散乱部が設けられることによって、測定光受光部１５４に向かって伝搬しにくくなり、その影響が抑制されるというものである。

いずれの理由がセンサ出力変動の原因であるかは明確ではないが、カバー１５１の測定光受光部１５４を覆う領域を散乱領域１５１ｂとすることにより、再現性を持ってセンサ出力の変動が抑制される効果がある。

（短パルス光のパルス幅の検討）
次に発光部１５８が出射する短パルス光のパルス幅について検討を行った。図５に示された水位の検知結果を得た実施形態１において、パルス幅は、約２．７ｎｓである。検討のため、パルス幅を６．５ｎｓとしたところ、センサ出力の安定性が若干悪くなった。

そこで、貯水トレイ１３０の深さなど、種々の条件においてパルス幅と安定性の関係を調べた。すると、短パルス光のパルス幅を、光がＴｏＦ型距離センサ１５０から、貯水トレイ底面１３１の間を往復する時間の概略１５０％以下にすれば良好な結果が得られることが分かった。例えば、ＴｏＦ型距離センサ１５０と貯水トレイ底面１３１の距離が３０ｃｍであるときは、概略３ｎｓ以下にすればよい。パルス幅分を検出時の検出距離の探索範囲（往復時間に相当）とすることができ、必要以上にパルス幅を広げると、ノイズ成分が増える。そこでパルス幅を検出距離に対応する範囲に抑えることで、水面Ｆの検知のためのノイズとなる可能性が低くなるからである。

（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を覆う透過領域１５１ａと、測定光受光部１５４を覆う散乱領域１５１ｂとを有するという特徴的構成を備える。このことによって上記実証した通り、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。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、各実施形態での例示では、ＴｏＦ型距離センサ１５０から水面Ｆまでの距離を検知することにより、直接水位の検出を行った。しかし、測定光は水を透過するため、多数の短パルス光について測定を行う各実施形態での例示において、貯水容器（貯水トレイ１３０または貯水タンク２２０）の底面で反射した光が測定されることが一定の確率であり得る。このことを利用し、検知された水面Ｆまでの距離と、検知された貯水容器の底面までの距離の差分を水位として検出することも可能である。このような処理は、加湿器１０、２０が制御部を備えて、その制御部が個々の短パルス光に対して測定された距離（飛行時間と等価であり飛行時間であってもよい）についての結果の統計を取り、水面Ｆでの反射による測定結果と、貯水容器の底面での反射による測定結果を分離抽出することで行うことができる。より具体的には、測定された距離についてのヒストグラムにおいて、水面Ｆでの反射による測定結果は、ある距離の値をピークとしてばらついて分布する。また、貯水容器の底面での反射による測定結果は、水面Ｆでの反射よりも長い距離の値をピークとしてばらついて分布する。ヒストグラムに現れたこれらのピークをそれぞれ水面Ｆまでの距離、貯水容器の底面までの距離と判断し、その差分を水位として検出する。なお、通常後者のピークの大きさは、前者のピークの大きさと比べると小さい。貯水容器の底面での反射は、水面Ｆの揺らぎの影響を受けにくいため、差分から水位を検出することで、直接水面Ｆまでの距離を検出する方法に比べて、さらに精度を高められる可能性がある。

さらに、各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して設けられ、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カバーと、を備え、前記ＴｏＦ型距離センサは、発光部と測定光受光部とを有し、前記カバーは、前記発光部を覆う透過領域と、前記測定光受光部を覆う散乱領域とを有す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、前記発光部が出射するパルス光が、前記ＴｏＦ型距離センサから前記貯水容器の底面までの距離に応じたパルス幅を有す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ＴｏＦ型距離センサにより、前記貯水容器の底面までの距離をも検知し、検知した前記貯水容器の底面までの距離と、検知した水面までの距離とから、前記貯水容器内の水位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、より精度の高い検出が可能となる。

本発明の態様４に係る空気調和器は、上記態様１から３のいずれかにおいて、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５に係る空気調和器は、上記態様４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６に係る空気調和器は、上記態様４または５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７に係る空気調和器は、上記態様１から３のいずれかにおいて、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。

〔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
１５０ＴｏＦ型距離センサ
１５１カバー
１５１ａ透過領域
１５１ｂ散乱領域
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

貯水容器と、
貯水容器内の水面に対向して設けられ、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カバーと、を備え、
前記ＴｏＦ型距離センサは、発光部と測定光受光部とを有し、
前記カバーは、前記発光部を覆う透過領域と、前記測定光受光部を覆う散乱領域とを有することを特徴とする空気調和器。
前記発光部が出射するパルス光は、前記ＴｏＦ型距離センサから前記貯水容器の底面までの距離に応じたパルス幅を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和器。
前記ＴｏＦ型距離センサにより、前記貯水容器の底面までの距離をも検知し、
検知した前記貯水容器の底面までの距離と、検知した水面までの距離とから、前記貯水容器内の水位を検出す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。
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から３のいずれか１項に記載の空気調和器。
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４に記載の空気調和器。
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４または５に記載の空気調和器。
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から３のいずれか１項に記載の空気調和器。