(57)【要約】【課題】  室内ユニット内に付着した水を検出し、加熱により水を確実に蒸散させることにより、カビの生長を抑制できる空気調和装置を提供することを目的としている。【解決手段】  本発明の空気調和装置においては、室内ユニット１の送風ファン５のファンブレード５ｂに付着した水を検出する検出手段と、室内ユニット１内を乾燥させる加熱手段と、検出手段からの信号により加熱手段を制御する制御装置とを備えている。検出手段の光センサにより送風ファン５のファンブレード５ｂに付着した水を検出し、加熱手段により室内ユニット１内を乾燥させるようにしているので、水の残留がなく、カビの生長を抑制し、室内ユニット１内を良好な衛生状態に維持できる。【選択図】  図１
2008209051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内ユニットの送風ファンのファンブレードに付着した水を検出する検出手段と、
前記室内ユニット内を乾燥させる加熱手段と、
前記検出手段からの信号により前記加熱手段を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
検出手段は発光素子と受光素子とを備えた光センサであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
検出手段は発光素子および受光素子とファンブレードとの間に導光手段を備えた光センサであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
ファンブレード表面には光学的反射処理が施されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
発光素子の発光波長が３８０から６３０ｎｍであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項６】
送風ファンを回転させた状態で検出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項７】
受光素子からの出力信号を平均化処理することを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カビの生長を抑制する機能を有する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置内のカビの生長を抑制する方法としては、空気調和装置の冷房運転後に内部を乾燥する運転が通常行われており、送風ファンや熱交換器の温度を検知するサーミスタなどによる温度検知手段により、タイマーにより所定の時間、所定の時間間隔で加熱制御を行う方法が一般的に行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、空気調和装置の熱交換器の表面近くに結露を検出するセンサを設け、結露が存在したと判断した場合に、熱交換器を昇温させて乾燥運転を行い、熱交換器の表面温度を温度センサにより微生物の蛋白質変性温度に保持して、カビの生長を抑えるという方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、空気調和装置の送風ファン等に繁殖するカビの例としては、Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属があるが、このうち、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｕｍ属とＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属の一部は、生育条件によって悪臭を発生することが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６１７４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１３８５４５号公報
【非特許文献１】「数種のカビの悪臭発生特性」、生活衛生、Ｖｏｌ．４３、Ｎｏ.４、ｐｐ.１３５−１４３（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気調和装置の室内ユニット内でのカビの生長は、内部に付着した水が原因で空気中のカビの胞子によって増殖するものであるが、従来の特許文献１によるサーミスタとタイマーによるカビの生長抑制方法では、所定の運転時間毎に所定の時間、加熱することにより、カビの胞子や菌糸に熱ダメージを与え、生長を抑制する方法を採っている。
また、結露を検出するセンサを設けた特許文献２による方法では、除湿サイクル運転に切り替えて室内熱交換器の表面に結露水を付着させた後、高温暖房サイクル運転にて微生物の蛋白質変性温度以上で所定の時間保持し、微生物を不活性化させて、増殖を抑制している。
【０００６】
しかしながら、上記従来のいずれの方法も加熱を時間で制御しているため、加熱後、室内ユニットの内部に付着した水がなくなったことを直接検知しておらず、水の蒸散不足による水の残余や加熱時間が長くなりがちで、消費電力の増大やプラスチック材料の劣化を早めるという問題があった。このため、カビの生長を充分に抑制できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、室内ユニット内に付着した水を検出し、加熱により水を確実に蒸散させることにより、カビの生長を抑制できる空気調和装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る空気調和装置は、室内ユニットの送風ファンのファンブレードに付着した水を検出する検出手段と、室内ユニット内を乾燥させる加熱手段と、検出手段からの信号により加熱手段を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
この課題解決手段によれば、室内ユニット内に付着した水を蒸散させ、乾燥させることによりカビの生長を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空気調和装置によれば、検出手段により送風ファンのファンブレードに付着した水を検出し、加熱手段により室内ユニット内を乾燥させるようにしているので、水の残留がなく、カビの生長を抑制し、室内ユニット内を良好な衛生状態に維持できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室内ユニットの構成断面図を示すものである。図２は、室内ユニットの送風ファン要部の構成断面図である。
図１に示すように、室内ユニット１の上部には吸込みグリル２が設けられ、室内ユニット１の内部には、吸込みグリル２の下部にフィルタ３、フィルタ３の下に熱交換器４、さらに、熱交換器４が取り囲む位置に送風ファン５が設けられ、熱交換器４の下部には、ドレンパン６が設けられており、送風ファン５の近傍には、水を検出する検出手段である光センサユニット７と、加熱手段である乾燥用のヒータ８が設けられ、また、このヒータ８を制御する制御装置９が設けられており、室内ユニット１の吹出し口１０には開閉可能な吹出しルーバ１１が設けられている。
図２の送風ファン要部に示すように、送風ファン５にはファンブレード５ｂが取り付けられており、このファンブレード５ｂの曲面の法線５ｈに対して対称な位置に配置された発光素子７ｔと受光素子７ｒを組み合わせた光センサを持つ光センサユニット７が配設され、さらに、光センサユニット７は制御装置９に接続されている。この制御装置９内には、発光素子７ｔに信号を送出する駆動回路１２と受光素子７ｒの出力信号を判定する処理回路１３、また、処理回路１３の信号によりヒータ８を作動させるヒータ制御回路１４がある。
【００１２】
空気調和装置を冷房運転すると、室内ユニット１の熱交換器４は冷却状態となり、空気中の水分が結露しやすい。結露した水分の大部分はドレンパン６に集められ、戸外に排出されるが、一部は飛散して送風ファン５のブレード５ｂに付着する。または冷房運転を停止した場合には、室内ユニット１は冷えた状態をしばらく保っているため、室内ユニット１外から空気が流入した場合、ファンブレード５ｂの表面等、室内ユニット１内が結露する。送風ファン５の状態を詳細に観察した結果、付着した水や結露した水（付着水）は、送風ファン５の回転による遠心力の影響や、送風ファン５内部の方が外部に比べて湿度が高いことにより、ファンブレード５ｂの先端部およびファンブレード５ｂの凹部分の全面に残存しやすいことが明らかになった。いずれにしても送風ファン５のブレード５ｂの表面は水が残余しやすいため、放置するとカビが生長しやすい。カビが生長すると空気調和装置の再運転時に室内ユニット１の吹出し口１０から、いわゆるカビ臭が発生する。また、カビが大量に繁殖するとファンブレード５ｂ間も塞ぐことになり、風量や熱交換効率の低下や、騒音の原因ともなる。
【００１３】
発明者らは、長期間使用した室内ユニットの内部の構成部材を個別に調べ、内部に付着した汚れ物質の顕微鏡観察や微生物分析を行った。その結果、送風ファンの表面に付着している汚れ物質は埃がほとんどなく、ほぼ全てがカビの菌糸と厚膜細胞であることを確認した。カビの濃度としては１ｃｍ２あたり１０３から１０４個程度であった。一方、フィルタ、ドレンパンや熱交換器は１ｃｍ２あたり１０１から１０２個程度のカビ濃度であり、送風ファンのカビ汚染が他の部材よりも特に著しいことが分かった。このことから、送風ファンに付着する水の除去を行なえばカビ臭は解消される。
【００１４】
次に、実施の形態１に係る空気調和装置の動作について、図１および図２を参照して説明する。
空気調和装置運転時は、室内の空気は吸込みグリル２から送風ファン５により室内ユニット１に取り込まれ、熱交換器４で取り込まれた空気は熱交換され、送風ファン５を通って、吹出しルーバ１１が取り付けられた吹出し口１０から空気調和された空気が室内に送出される。冷房または除湿運転時は熱交換器４で凝集により発生した結露水はドレンパン６で集められ戸外へ排出される。このとき室内ユニット１内の湿度が高くなり、結露し易い状態となる。特に、送風ファン５のファンブレード５ｂには水が付着し易く、カビ等の微生物の繁殖に適した環境となる。この状態で空気調和装置を停止すればカビ等の微生物が生長し、悪臭の原因ともなり、健康上も好ましくない。
【００１５】
そこで、空気調和装置１の冷房運転、除湿運転を行っている場合には所定時間毎に、あるいは空気調和装置１の停止時には、ファンブレード５ｂに水が付着しているかどうかを判定し、水が付着している場合には、室内ユニット１内を乾燥させるためヒータ８にて加熱する。すなわち、空気を吸込み、送出するための送風ファン５のファンブレード５ｂに、駆動回路１２により光センサユニット７の発光素子７ｔから放射された光は、ファンブレード５ｂの表面で反射され、その反射光は光センサユニット７の受光素子７ｒで受光される。ファンブレード５ｂの表面に水が付着していると、反射率の変化、光の散乱や反射角度のずれが生じるため、受光素子７ｒにて受光される光量が減少する。受光素子７ｒの出力を増幅して得られた出力電圧Ｖが処理回路１３により、予め設定された電圧Ｖ１以下であると判定されれば、ヒータ制御回路１４に信号を送出してヒータ８の電源を入れ、また、受光素子７ｒからの出力電圧Ｖが、処理回路１３により、予め設定された電圧Ｖ２以上であると判定されれば、ヒータ制御回路１４に信号を送出してヒータ８の電源を切る。ここで、Ｖ１はヒータ８の電源の投入を判定する受光素子７ｒの出力電圧Ｖで、ファンブレード５ｂが濡れている状態での出力電圧Ｖｗよりも高く設定されている。また、Ｖ２はヒータ８の電源を切る判定をする受光素子の出力電圧Ｖで、ファンブレード５ｂが完全に乾燥している状態での出力電圧Ｖｄよりも低く設定されている。ファンブレード５ｂが乾燥した状態になれば、室内ユニット１の内側の乾燥も終了している。
【００１６】
ここで、必ずしもファンブレード５ｂが完全に乾燥するまでヒータ８に通電しておく必要はなく、Ｖ２は完全に水が除去されていない状態に設定されているが、わずかに残った水も室内ユニット１内は加熱された状態であり、送風により乾燥されるためである。予めヒータ８の電源を遮断してから水が蒸散され、乾燥されるまでの時間を見込んで加熱時間を調整しておけば、ヒータ８の加熱時間が短縮され、電力消費量を減らすことができる。
【００１７】
次に、図３は、実施の形態１によりファンブレード５ｂに付着した水を検出した測定結果を示す例である。発光素子７ｔには、発光波長６１０ｎｍで、光ビームの放射角が１０度の可視光発光ダイオードを用いた。また、受光素子７ｒには、ｐｉｎフォトダイオードを用いた。測定は冷房運転を行わないで送風ファン５のみを動作させて行った。図４の横軸は経過時間Ｔを、縦軸は受光素子７ｒの出力電圧Ｖを示している。測定は１０秒間隔で行った。まず、送風ファン５の運転を開始し、２分後に定常状態になったことを確認した後、霧吹きでファンブレード５ｂの表面に水滴を付着させた。ここでは、送風ファン５は、１００ｒｐｍで回転させた状態で測定した。水滴がない場合の出力電圧Ｖは、１．７Ｖであったものが、着水と同時に０．７Ｖと大幅に低下する。これは水滴が光を散乱させ、受光素子７ｒに到達する光量が減少する結果によるものである。この状態で送風ファン５の運転を続けると、徐々に出力電圧Ｖが上昇する。これは、ファンブレード５ｂ表面が徐々に乾燥して水滴が減少することに対応している。さらに、運転を継続すると、約３０分後には出力電圧Ｖが初期状態の１．７Ｖに戻ることが確認された。この時、送風ファン５の回転を停止させて目視で観察したところ、ファンブレード５ｂの表面には水滴の付着がないことが確認された。
【００１８】
この結果から、例えばＶ１を０．９Ｖに、Ｖ２を１．４６Ｖに設定しておけば、出力電圧ＶがＶ１以下でファンブレード５ｂに水が付着していると判定して、ヒータ８の電源を入れ加熱すれば、短時間で付着水は減少する。出力電圧がＶ２となったところでヒータ８の電源を切り、乾燥作業は完了される。出力電圧Ｖが変動しているのは、ファンブレード５ｂが回転することにより、また、光センサユニット７との距離が変動していること等によるものである。送風ファン５を停止させた状態で、ファンブレード５ｂに付着した水を光センサユニット７で検出する方法でも構わないが、送風ファン５を回転させた状態で測定して出力電圧Ｖの時間平均化処理をすることにより変動誤差を最小にすることができる。また、発光素子からの出射光に特定の周波数による変調をかけ、外乱光の影響を排除することも精度を上げるうえで有効である。
【００１９】
また、ファンブレード５ｂ表面の付着水の有無を高感度に検出するためには、光センサユニット７の発光素子７ｔと受光素子７ｒを光学的な反射条件の位置関係とし、発光素子の光の放射角は小さい方が好ましい。
さらに、反射光量を増し、受光感度の向上を図るため、ファンブレード５ｂの表面を金属蒸着などにより、光学的反射処理を施し、反射率を高めておくことが望ましい。蒸着の他、イオンプレーティングやメッキ等により金属コーティング層を形成する方法、金属板や金属箔テープを貼付する方法であってもよい。
【００２０】
なお、ファンブレード５ｂ間での付着水のばらつきを考慮し、複数の光センサユニット７を用いて、複数のファンブレード５ｂからの受光素子７ｒの出力電圧Ｖの位置平均を取ることにより誤差を少なくできるので、この平均値を利用して付着水の有無を検出することは精度向上に有効である。いずれにおいても、送風ファン５を回転させた状態で測定することが好ましい。
また、ファンブレードの反射率の経時変化や発光素子の劣化等で出力電圧の変化が生じることがあり、定期的に乾燥状態の出力電圧Ｖｄ（図３参照。）を基準にキャリブレーションを行うことによりＶ２を補正する。合わせてＶ１をＶ２に対して一定の比率で補正することも有効である。
【００２１】
図４は、ファンブレード５ｂの着水の有無による検出感度の光波長依存性の測定結果を示す。発光素子７ｔとしては、３８０ｎｍ（紫）、４７０ｎｍ（青）、５２０ｎｍ（緑）、５９１ｎｍ（黄）、６１０ｎｍ（橙）、６３０ｎｍ（赤）、９５０ｎｍ（赤外）、１２００ｎｍ（赤外）の異なる発光波長の発光ダイオードを用いて、同一条件下で実施した。発光ダイオードの放射角はいずれも１０度のものを使用した。測定時の雰囲気温度は２８℃、相対湿度は６５％であった。図４の横軸は光波長を示し、縦軸はファンブレード５ｂに水が付着している状態における出力電圧Ｖｗに対する水が付着していない状態における出力電圧Ｖｄの比、すなわち検出感度（Ｖｄ／Ｖｗ）を表している。この値が高いほどＳＮ比が高く、高感度で水が検出できることを意味する。この図から明らかなように６３０ｎｍよりも短波長では、検出感度の比が高く、感度が高くなることが分かった。特に、高感度で水の検出を行うには、光波長３８０ｎｍから５３０ｎｍの光源を使用することが好ましい。
【００２２】
なお、上記で使用した発光ダイオードの発光波長は、発光スペクトルの中心波長を示しているが、必ずしもこの値である必要はなく、この範囲の発光波長を有する発光素子であればよい。上記測定では発光素子７ｔとして発光ダイオードを用いたが、他の光源、例えばレーザーダイオードやキセノンランプ、ハロゲンランプなどであってもよい。受光素子７ｒについても、Ｐｉｎフォトダイオードの他、ＣＭＯＳセンサ、フォトマルチプライヤー、ＣＣＤなどであっても同様の効果が期待できる。さらに、発光素子７ｔとして白色の発光ダイオードやキセノンランプなどスペクトル分布が広い素子を用いることもできるが、特定の狭い波長域の光のみを透過あるいは反射する光デバイス、例えばバンドパスフィルタとそれぞれに光を通過あるいは遮閉可能なシャッターとを組み合わせたものを用いることも可能である。
【００２３】
次に、実施の形態１の空気調和装置における室内ユニットの乾燥運転を実行する運転手順の例について図５から図７のフロー図を参照して説明する。
図５は、室内ユニットの乾燥運転処理の全体手順について説明するものである。まず、空気調和装置が運転されている状態で（ステップＳ１）、運転時間が所定時間を経過しているかどうか判定される（ステップＳ２）。次に、所定時間が経過していれば、運転モードが、冷房運転であるか除湿運転であるかを判定される（ステップＳ３）。いずれかの運転モードであれば乾燥運転の設定がなされているかが判定される（ステップＳ４）。乾燥運転の設定がされている場合には乾燥運転を実行する（ステップ５）。この時、一時的に運転モードは停止される（ステップ６）。乾燥運転が終了すれば、元の運転モードに戻る。ただし、任意の時間に乾燥運転ボタンが押された場合は、ステップ３から処理が始まる。
【００２４】
図６は、室内ユニットの乾燥運転の手順について説明するものである。乾燥運転が開始されると、光センサユニット７の受光素子７ｒの出力電圧がモニターされ、Ｖ１以下であれば（ステップＳ７）、吹出しルーバが閉じているか、開いているかが確認され（ステップＳ８）、開いている場合には閉じられ、（ステップＳ１２）、その後、ヒータ８の電源が入れられ（ステップＳ９）、室内ユニット１内の乾燥が行なわれる。出力電圧がＶ２以上になれば（ステップＳ１０）、ヒータ８の電源が切られ、乾燥運転が終了する（ステップＳ１１）。
【００２５】
図７は、運転停止時の室内ユニットの乾燥運転の手順について説明するものである。運転終了時の乾燥運転設定があるかどうか確認し（ステップＳ１３）、設定されている場合に乾燥運転を行い（ステップＳ１４）、運転終了処理がなされる（ステップＳ１５）。
【００２６】
このように、実施の形態１に係る空気調和装置は、送風ファンのファンブレードに水が付着したことを光センサにより検出し、室内ユニット内を乾燥させる加熱を行って、水を蒸散させ、水がなくなる状態で乾燥動作を停止させているので、これにより室内ユニット内を確実に乾燥された状態に保ち、カビ等の微生物の繁殖を抑制し、良好な衛生状態に保持することができる効果がある。
【００２７】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る光センサユニット周辺部の側面断面図である。
図８に示すように、光センサユニット７の発光素子７ｔおよび受光素子７ｒには導光手段である光ファイバ１５、１６がそれぞれ取り付けられており、光ファイバ１５、１６の他端は送風ファン５のファンブレード５ｂ近傍に配置されている。光ファイバ１５と光ファイバ１６はファンブレード５ｂの法線５ｈに対して対称な位置に設置されている。他の構成は実施の形態１の図２と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
次に、実施の形態２に係る空気調和装置の動作について、図８を参照して説明する。
光センサユニット７の発光素子７ｔから出射された光は光ファイバ１５に伝搬され、出射された光がファンブレード５ｂ表面で反射され、反射した光は光ファイバ１６に入射伝搬され、受光素子７ｒに導かれる。受光素子７ｒからの出力電圧Ｖによりヒータ８の電源を入れるか否か制御装置９内の処理回路１３で判定され、ヒータ８を作動させるヒータ制御回路１４で制御される。ここで、導光手段として、光ファイバを使用する場合について述べたが、シート状の導光板などであってもよい。
【００２９】
このように、実施の形態２に係る空気調和装置は、導光手段を用いてファンブレードの水の付着を検出するようにしているので、実施の形態１が有する効果の他、光センサユニットを送風ファンの近くに配置するのが困難である場合に、光センサユニットを離れた位置に自由に設置することができる効果がある。
【００３０】
なお、加熱手段として、実施の形態では乾燥用のヒータ８を設置する場合について説明したが、室内ユニットに内蔵されている暖房用補助ヒータを利用することもできる。また、ヒートポンプによる暖房運転モードとすることによって熱交換器を利用して乾燥させることも可能である。
【００３１】
また、実施の形態では、ファンブレードが曲面を持つものについて説明したが、平面や他の形状を持つものであってもよい。
【００３２】
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１に係る空気調和装置の室内ユニットを示す側面断面図である。
【図２】実施の形態１に係る空気調和装置の光センサユニット周辺部の側面断面図である。
【図３】実施の形態１に係る空気調和装置におけるファンブレードに付着した水の検出結果を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る空気調和装置における検出感度の光波長依存性の結果を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る空気調和装置における室内ユニットの乾燥運転処理の全体手順を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る空気調和装置における室内ユニットの乾燥運転の手順を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る空気調和装置における運転停止時の室内ユニットの乾燥運転の手順を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る空気調和装置の光センサユニット周辺部の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  室内ユニット
４  熱交換器
５  送風ファン
５ｂ  ファンブレード
７  光センサユニット
７ｔ  発光素子
７ｒ  受光素子
８  ヒータ
９  制御装置
１５、１６  光ファイバ
【図１】
2008209051.tif 000003
【図２】
2008209051.tif 000004
【図３】
2008209051.tif 000005
【図４】
2008209051.tif 000006
【図５】
2008209051.tif 000007
【図６】
2008209051.tif 000008
【図７】
2008209051.tif 000009
【図８】
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