(57)【要約】【課題】高温多湿時の冷房または除湿運転中に発生しやすい空調機吹き出し口からの水滴滴下を事前に検出可能な着露検出装置を提供する。【解決手段】空調機の風路外壁面に着露検出電極２１を貼り付け、風路内壁面に生じる結露を、着露検出電極２１と接地部６０の間の仮想コンデンサの静電容量として検出する。静電容量検出部３０が検出した静電容量値に基づいて信号処理部４０が結露の発生を判定し、伝送部５０から空調機の制御部１００へ報知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機を構成する部材の所定位置に設置される着露検出電極を有する着露検出部と、
前記着露検出電極の周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記静電容量検出部が検出した静電容量値に基づく着露の検出信号を生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成した検出信号を前記空調機に伝送する伝送部とを備える着露検出装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、静電容量値に対してフィルタ処理および平滑化処理してノイズを除去することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項３】
前記着露検出部は、複数の着露検出電極を有し、
前記静電容量検出部は、前記複数の着露検出電極を切り替えて、各着露検出電極の静電容量を個別に検出するか、または各着露検出電極の静電容量の総和を検出することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項４】
所定の静電容量をもつ参照コンデンサを備え、
前記静電容量検出部は、前記着露検出電極および前記参照コンデンサを切り替えてそれぞれの静電容量を検出し、
前記信号処理部は、前記参照コンデンサの静電容量値を用いて前記着露検出電極の静電容量値を校正するか、または前記参照コンデンサと前記着露検出電極の静電容量値を比較して前記着露検出電極の検定を行うことを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項５】
前記着露検出部は、水を吸収する誘電体が設置された着露検出電極を有することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項６】
バス接続された複数の着露検出装置が設置される場合に、各着露検出装置の伝送部は、当該着露検出装置に割り振られた固定アドレスを有し、前記空調機から当該固定アドレスが指定されると検出信号を伝送することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項７】
前記着露検出部は、空調機の風路に設置される着露検出電極を有することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項８】
前記着露検出電極との間に仮想のコンデンサを形成する、接地された接地部を備え、
前記静電容量検出部は、誘電体となる結露の水滴の増加を前記仮想のコンデンサの静電容量として検出することを特徴とする請求項７記載の着露検出装置。
【請求項９】
前記着露検出部は、前記風路に、風流方向に並べて設置される複数の着露検出電極を有し、
前記静電容量検出部は、前記複数の着露検出電極を切り替えて、各着露検出電極の静電容量の総和を検出することを特徴とする請求項７記載の着露検出装置。
【請求項１０】
前記着露検出部は、前記風路に、風流方向に並べて設置される複数の着露検出電極を有し、
前記静電容量検出部は、前記複数の着露検出電極を切り替えて、各着露検出電極の静電容量を個別に検出し、
前記信号処理部は、各着露検出電極の静電容量値の差分を求めて着露分布の状態を判定することを特徴とする請求項７記載の着露検出装置。
【請求項１１】
前記着露検出部は、空調機の配管に設置される着露検出電極を有することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項１２】
前記着露検出部は、冷凍機の配管または熱交換機に設置される着露検出電極を有し、
前記静電容量検出部は、前記着露検出電極の周辺に結露した水滴または結氷した氷の静電容量を検出することを特徴とする請求項１記載の着露検出装置。
【請求項１３】
空調機を構成する部材の所定位置に設置された着露検出電極の周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出ステップと、
前記静電容量検出ステップで検出した静電容量値に基づき着露の検出信号を生成する信号処理ステップと、
前記信号処理ステップで生成した検出信号を前記空調機に伝送する伝送ステップとを備えることを特徴とする着露検出方法。
【請求項１４】
請求項１記載の着露検出装置と、
前記着露検出装置の伝送部が伝送する検出信号を受信して、当該検出信号に応じて空調機の運転を制御する制御部とを備えることを特徴とする空調機。
【請求項１５】
複数の前記着露検出装置はバス接続され、伝送部は当該着露検出装置に割り振られた固定アドレスを有し、
前記制御部は、前記固定アドレスを指定して当該着露検出装置から検出信号を受信することを特徴とする請求項１４記載の空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調機（エアコン）の室内機、室外機に設置して結露を検出する着露検出装置および着露検出方法、ならびにこの着露検出装置を用いた空調機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空調機を高温多湿かつ塵埃が多い環境で冷房運転すると、風路内で結露過多となり、冷風吹き出し口から結露水の滴下が発生することがある。この結露水発生を抑制する空調制御に必要な気体流路（風路）の結露センサが求められている。
【０００３】
従来の結露センサとしては、例えば特許文献１〜３がある。特許文献１に係る結露状態検出センサは、一対の電極と、当該一対の電極のそれぞれから連設された一対の導体と、当該一対の導体に対応して形成された高分子被膜とを有し、高分子被膜の水分吸着による静電容量の変化に基づいて結露を検出する。
また、特許文献２に係る鏡面冷却式露点計は、第一の光源部およびその直進光を受ける第一の受光部と、測定対象内に設置した反射鏡と、当該反射鏡へ光を送る第二の光源部およびその反射光を受ける第二の受光部とを有し、反射鏡を冷却していき、その鏡面に付着する水滴による反射光の変化に基づいて露点を検出する。
さらに、特許文献３に係る露点測定装置も鏡面冷却式であり、湿度と鏡面温度から露点を算出することで露点検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６８０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４７５６号公報
【特許文献３】特表平１１−５１１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１〜３の結露センサは測定対象内に設置する必要があるため、空調機の風路内部の結露状況を検出する結露センサとして利用する場合には風路内部に結露センサを設置して結露検出を行わなければならず、塵埃およびカビ等に汚損されるという問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献１の結露センサは、高分子皮膜の水分吸着による静電容量の変化に基づいて結露を検出する構成であって、誘電体量、即ち結露水量の増加による静電容量の変化に基づいて結露を検出する構成ではない。また、特許文献２，３に係る鏡面冷却式の露点計も静電容量の変化に基づいて結露を検出する構成ではなく、さらに特許文献３の露点計では結露検出のために１００％以上の湿度を計測する必要があり、実現不可能であった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高温多湿時の冷房または除湿運転中に発生しやすい空調機吹き出し口からの水滴滴下を事前に検出可能な着露検出装置および着露検出方法、ならびに結露の発生を抑制して空調機吹き出し口からの水滴滴下および部材の腐食等を防止可能な空調機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る着露検出装置は、空調機を構成する部材の所定位置に設置される着露検出電極を有する着露検出部と、着露検出電極の周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出部と、静電容量検出部が検出した静電容量値に基づく着露の検出信号を生成する信号処理部と、信号処理部が生成した検出信号を空調機に伝送する伝送部とを備えるものである。
【０００９】
この発明に係る着露検出方法は、空調機を構成する部材の所定位置に設置された着露検出電極の周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出ステップと、静電容量検出ステップで検出した静電容量値に基づく着露の検出信号を生成する信号処理ステップと、信号処理ステップで生成した検出信号を空調機に伝送する伝送ステップとを備えるものである。
【００１０】
この発明に係る空調機は、上述の着露検出装置と、当該着露検出装置の伝送部が伝送する検出信号を受信して、当該検出信号に応じて空調機の運転を制御する制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、空調機に設置された着露検出電極の周辺に結露した水滴の静電容量を検出して空調機に報知するようにしたので、着露検出電極を風路等に設置することによって、高温多湿時の冷房または除湿運転中に発生しやすい空調機吹き出し口からの水滴滴下および着露による空調機部材の腐食等を事前に検出可能な着露検出装置および着露検出方法を提供することができる。
【００１２】
また、この発明によれば、着露検出装置の検出信号に応じて空調機の運転を制御するようにしたので、過剰な冷房または除湿運転による結露の発生を抑制することができ、空調機吹き出し口からの水滴滴下、および空調機部材の腐食等を防止可能な空調機を提供することができる。また、着露検出を観測することにより、風路内の結露を乾燥するための運転制御時間を着露状態に応じて制御できるので、運転時間の短縮に繋がり空調機の消費電力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る着露検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】着露検出部の構成例を示す図である。
【図３】着露検出部の別の構成例を示す図であり、図３（ａ）は単独の着露検出電極を有する場合、図３（ｂ）は複数の着露検出電極を有する場合である。
【図４】着露検出部の別の構成例を示す図である。
【図５】静電容量検出部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】着露検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係る着露検出装置を空調機の風路に設置した例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る着露検出装置を空調機の配管に設置した例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る着氷検出装置を冷凍機の配管に設置した例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る複数の着露検出装置を１次元配置した例を示す図であり、図１０（ａ）は結露の流れ方向に対して直交方向に配置した場合、図１０（ｂ）は平行方向に配置した場合である。
【図１１】実施の形態４に係る複数の着露検出装置を２次元配置した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１に示す着露検出装置１０は、結露を検出する着露検出部２０と、着露検出部２０と接続し着露検出部２０周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出部３０と、静電容量検出部３０で得たデータに対し平滑化、数値変換などの信号処理を行う信号処理部４０と、信号処理部４０でデータ処理した信号を制御部１００に伝送する伝送部５０と、着露検出部２０の電極の一方を回路のグラウンド等に接地する接地部６０とから構成される。
制御部１００は、着露検出装置１０と接続し、着露検出装置１０から着露検出信号を受信すると結露防止動作を行う空調機の制御装置である。
【００１５】
着露検出部２０は接地部６０との間で仮想のコンデンサを形成する。着露検出部２０と接地部６０との間に誘電体となる結露水滴が増加することにより、そのコンデンサの静電容量が増加する。着露検出部２０の電極の面積をＳ、接地部６０との距離をｄ、誘電体の比誘電率をεとすると、静電容量Ｃは式（１）となる。ここで、静電容量Ｃは浮遊容量であってもよい。
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【００１６】
図２に着露検出部２０の構成例を示す。
図２の例では、着露検出部２０を構成する着露検出電極２１を任意の形状の検出対象物１０１に貼り付けて利用するため、着露検出電極２１をフレキシブル基板、金属箔テープなどを用いた柔軟な電極として構成する。この着露検出電極２１を検出対象物１０１の表面１０２に、両面テープなどの接着部材２３を用いて貼り付けることで、検出対象物１０１の裏面１０３の結露を検出する。この着露検出電極２１と静電容量検出部３０とは配線２２により接続する。なお、説明のため検出対象物１０１の表裏を呼び分けるが区別はなく、裏面１０３に着露検出電極２１を貼り付けて表面１０２の結露を検出可能なことは言うまでもない。
【００１７】
図３に着露検出部２０の別の構成例を示す。
検出対象物１０１の貼付領域が平面であれば、着露検出部２０を堅牢な素材で構成してもよく、例えば着露検出電極２１を金属板にしたり、着露検出電極２１の電極パターンが形成されたプリント基板２４にしたりしてもよい。図３（ａ）の例では、着露検出電極２１がプリント基板２４上に形成されており、このプリント基板２４上に静電容量検出部３０も実装している。この構成の場合にも、プリント基板２４の着露検出電極２１を接着部材２３により検出対象物１０１に貼り付けることで、結露を検出する。
【００１８】
検出対象物１０１に発生する結露は、風などにより移動することがある。そこで、図３（ｂ）に示すように着露検出電極２１を流れ方向に複数並べて、結露の流れ方向を検出するようにしてもよい。図３（ｂ）の例では２つの着露検出電極２１−１，２１−２を配線２２−１，２２−２によりそれぞれ静電容量検出部３０に接続する。この構成の場合、それぞれの着露検出電極２１−１，２１−２付近の静電容量を検出することにより、結露分布を検出することができる。また、それぞれの着露検出電極２１−１，２１−２の静電容量値の差分から近接飛散を検出してもよいし、それぞれの着露検出電極２１−１，２１−２の静電容量値の総和を求めて着露検出結果としてもよい。
【００１９】
静電容量の検出感度は、上式（１）より、着露検出電極２１の表面積に比例するので、着露検出電極２１を凹凸形状にして表面積を増加させて検出感度を高めてもよい。
【００２０】
図４に着露検出部２０の別の構成例を示す。
図４（ａ）に示す着露検出部２０は、検出対象物１０１を間に挟んで非接触で裏面１０３の着露を検出できるだけでなく、着露検出電極２１に水滴が付着することでも着露検出できる。この場合、結露が付着しやすい構造にすることで検出感度が高くなるので、水を含むことで誘電率が増加する素材、例えば高分子膜２５を着露検出電極２１に塗布または貼付してもよい。
また、着露検出部２０は、検出対象物１０１に貼り付けずに、検出対象物１０１付近の空中に設置してもよい。この場合、着露検出電極２１の周辺に結露が生じるか、または着露検出電極２１に結露水が直接的に付着することで検出対象物１０１の着露検出ができる。
【００２１】
ここで、例えば着露検出電極２１を空調機の風路（即ち検出対象物１０１）の外壁面に取り付け、風路内壁面の着露を検出する場合を考える。この場合、風路外にも結露が生じることがあるため、着露検出電極２１が風路外壁面の着露を検出しないように、この着露検出電極２１を着露検出電極カバー２６で覆う構成にしてもよい。構成例を図４（ｂ）に示す。また、この着露検出電極カバー２６の電位は、静電容量検出部３０の接地電位と同電位とする。
【００２２】
図５は、着露検出部２０と静電容量検出部３０のブロック図である。図５の例では、着露検出部２０が複数の着露検出電極２１−１〜２１−ｎ（ｎは２以上の整数）を有する。
静電容量検出部３０は、着露検出電極２１と接地部６０との間に発生している静電容量により電荷を充電し、その静電容量の値を検出する回路であり、基準電圧印加部３１、切り替え部３２、ＣＶ変換部３３、ＡＤ変換部３４より構成される。また、着露検出装置１０は所定の静電容量をもつ参照コンデンサ７０を有するものとする。
基準電圧印加部３１は、着露検出電極２１−１〜２１−ｎおよび参照コンデンサ７０の各一端に接続し、基準電圧を印加して充電を行う。切り替え部３２はスイッチであり、着露検出電極２１−１〜２１−ｎおよび参照コンデンサ７０の各一端に接続して、着露検出電極と参照コンデンサとを切り替えることによって静電容量の出力を切り替える。なお、着露検出電極が複数ある場合には切り替え部３２が各着露検出電極を切り替えるようにする。また、参照コンデンサ７０についても、異なる静電容量を持つコンデンサを複数用意して、切り替え部３２で出力を切り替えるようにしてもよい。
【００２３】
ＣＶ変換部３３は、静電容量／電圧変換（ＣＶ変換）して静電容量値を表す電圧データを得る。ただしＣＶ変換以外の変換方法であってもよい。例えば、静電容量／周波数変換して静電容量値を表す周波数データを得る構成であってもよく、加えて周波数／電圧変換して電圧データを得る構成であってもよい。
【００２４】
ＡＤ変換部３４はアナログ／デジタルコンバータであり、ＣＶ変換部３３の電圧出力をデジタルデータに変換して静電容量値を得る。静電容量値のデジタルデータは信号処理部４０へ出力される。
【００２５】
図６は、着露検出装置１０の動作を示すフローチャートである。
信号処理部４０は、電源起動時または制御部１００からの指示により、初期化処理（ステップＳＴ１）を行う。初期処理では、信号処理部４０内部に備えるメモリのクリアおよび初期値設定を行う。
【００２６】
続く校正処理（ステップＳＴ２）において信号処理部４０は、図５に示す切り替え部３２が参照コンデンサ７０と着露検出電極２１とを切り替えて取得した静電容量値のデジタルデータを用い、参照コンデンサ７０の静電容量と着露検出電極２１の静電容量を比較して着露検出電極２１の検出開始値を設定することにより、着露検出電極２１を校正する。また、着露検出電極２１の静電容量値が規定値（即ち、参照コンデンサ７０の静電容量値）以内かを検定し、着露検出電極２１の異常を検出する。なお、校正処理は割愛してもよい。
また、着露検出電極２１を複数設けた場合には、切り替え部３２が各着露検出電極２１を切り替えて個別の静電容量値を順次、信号処理部４０に出力するようにする。そして、信号処理部４０は、個別の静電容量値それぞれについてステップＳＴ２〜ＳＴ７の処理を行うか、または静電容量値の総和についてステップＳＴ２〜ＳＴ７の処理を行う。
【００２７】
校正処理が終了すると、信号処理部４０は、静電容量検出部３０より着露検出電極２１の静電容量値のデジタルデータを取得開始し、着露検出を行う（ステップＳＴ３）。
続くトレンド処理（ステップＳＴ４）において信号処理部４０は、校正処理時に設定した着露検出電極２１の検出開始値をオフセット値とし、着露検出電極２１の静電容量値からオフセット値を差し引く、即ち、着露検出電極２１に着露がない場合、検出値０とする。なお、校正処理を割愛して検出開始値を設定していない場合にはトレンド処理も割愛してよい。
【００２８】
続いて信号処理部４０は、トレンド処理した着露検出値のデータに対してフィルタ処理（ステップＳＴ５）および平滑化処理（ステップＳＴ６）を行ってノイズを除去する。なお、検出値データの信号状態によりこれらの処理は割愛してもよい。
フィルタ処理（ステップＳＴ５）は、着露の高感度検出のために行う商用電源周波数成分除去処理であり、着露検出値データに混入した商用電源周波数などのノイズを、国内では５０Ｈｚ／６０Ｈｚのノッチフィルタまたはコムフィルタを用いて除去する。従来ではアナログノッチフィルタにより実現している構成も見られるが、アナログフィルタであると、設置場所により回路変更しなくてはならず、コストアップにつながる。これを回避するために、例えばコムフィルタとしてデジタルフィルタを用い、リソースが比較的少なくてよいといわれるデジタルフィルタの１種であるＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型コムフィルタとする。
【００２９】
平滑化処理（ステップＳＴ６）は、短期的なノイズ成分を除去するために行う処理であり、移動平均または加算平均を用いる。着露検出値をｘ（ｔ）とすると、平滑化後の出力値ｙは式（２）である。平均区間ｎは、初期化処理時に設定するが、それ以外にも、制御部１００から随時設定してもよい。また、平均区間ｎは、短期間平均区間と長期間平均区間などと複数の平均区間を有してもよく、その場合には突発的なノイズの除去およびドリフトの影響を低減できる。
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【００３０】
続く検定処理（ステップＳＴ７）において信号処理部４０は、着露検出値データの最大・最小値を設定し、その範囲を超えた場合は検出異常として、結露と判定する。異常時は、後述のステップＳＴ９において、例えば出力可能な最大値または最小値などの固定値を連続的に出力して制御部１００側に報知してもよいし、異常を検出したフラグを立てたり、異常値を通知するコマンドを送信したりしてもよい。
【００３１】
または、事前に求めていた多項式近似による着露検出モデルを用い、着露検出値から着露検出予測値を求め、その予測値を最終出力としてもよい。あるいは、着露検出値と着露検出予測値を比較し、その差分が規定範囲ならば正常とみなし、規定範囲外であれば異常（即ち、結露の可能性がある）として、上述のように検出異常とする処理を実施してもよい。
【００３２】
例えば多項式近似による着露検出モデルを以下に仮定する。
ここでは、差分方程式モデルとして、ＡＲＸモデル（Ａｕｔｏ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ  ｗｉｔｈ  ｅＸｔｒａｉｎｐｕｔ  ｍｏｄｅｌ）を用いた最小二乗法を用いる。ＡＲＸモデルは、時刻ｋのとき、入力をｕ（ｋ）、出力をｙ（ｋ）、雑音をｗ（ｋ）として、下式（３）で与えられる。ａｎおよびｂｎは、事前にシミュレーションを行い、決定する。
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【００３３】
信号処理部４０は、着露検出値を入力ｕ（ｋ）に用いて上式（３）より着露検出予測値ｙ（ｋ）を得て、着露検出値ｕ（ｋ）と比較して差分などを計算し、その計算値が規定以内であれば正常として着露検出値ｕ（ｋ）または着露検出予測値ｙ（ｋ）を伝送部５０へ出力する。
【００３４】
ここで、着露検出モデルはＡＲＸモデル以外にもＡＲＭＡＸモデル（Ａｕｔｏ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ａｖｅｒａｇｅ  ｅＸｔｒａｉｎｐｕｔ  ｍｏｄｅｌ）など複数候補が挙げられるが、実機実験により最適なモデルを選択して、信号処理部４０に設定するものとする。
【００３５】
続く受信割込処理（ステップＳＴ８）および送信処理（ステップＳＴ９）は制御部１００との間で行う伝送部５０のデータ伝送処理に係る部分であって、例えば家電などで用いられているＩＩＣバス通信（Ｉｎｔｅｒ−ＩＣ  ｂｕｓ）またはシリアル通信を用いる。
着露検出装置１０からみた受信では、制御部１００から送信されるデータおよびコマンドを伝送部５０にて受信し（ステップＳＴ８）、その受信内容によっては（ステップＳＴ８“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１の初期化処理に移行する。
【００３６】
着露検出装置１０からみた送信では、所定のフォーマットで着露検出データ（上述した出力可能な最大値または最小値などの固定値、異常を検出したフラグ、異常値を通知するコマンド、着露検出値、着露検出予測値など）および着露検出装置１０の状態を送信する（ステップＳＴ９）。この場合、送信データは通信路で誤りとなる可能性もあるため、送信パケットのチェックサムとして、送信パケットの総和の下位１バイトを最終パケットとして伝送してもよい。
【００３７】
次に、着露検出装置１０の適用例を説明する。
図７は、空調機２００内に着露検出装置１０を設置した例である。この空調機２００は、空気吸込口側に熱交換機２０１が設置されており、この熱交換機２０１によって冷却された空気が風路２０２内のファン２０３によって空気吐出口側へ送風される。
着露検出装置１０は、風路２０２内に直接設置してもよいが、図示例では塵埃およびカビの影響を避けるために風路２０２外に設置する。具体的には、風路２０２の外壁面２０４に着露検出部２０の着露検出電極２１を貼り付ける。外壁面２０４に貼付する場合には不図示の接地部６０が必須であり、この接地部６０を例えば空調機制御部２０６の回路に接地して回路接地電位にする。
【００３８】
着露検出装置１０を風路２０２の外壁面２０４に設置しても、静電容量検出のため、風路２０２およびファン２０３などの影響を受ける。しかし、信号処理部４０において、静電容量値を検出開始値に対するＤＣオフセット値にするため、着露がない状態での静電容量値を測定して、校正処理およびトレンド処理により上記影響を除去できる。よって、風路２０２の内壁面２０５の着露を検出できる。なお、着露は、熱交換機２０１によって冷却された空気内の湿度が結露して発生するため、より温度が低い空気に曝される位置、即ち熱交換機２０１に近い位置に着露検出部２０を設置することが好ましい。
【００３９】
ここで、風路２０２内の空気はファン２０３により風流が発生しているため、この風流により内壁面２０５およびファン２０３から着露が剥離するなどして、空気吐出口から空調機２００外へ飛散してしまうことがある。そこで、着露検出電極２１をファン２０３の風流方向に複数設け、各着露検出電極２１の着露を検出し、各着露検出電極２１間の差分をとるなどして、着露分布を検出するようにしてもよい。
【００４０】
空調機制御部２０６は、着露検出装置１０から着露検出データを受信すると、結露防止動作として風路２０２内の結露を乾燥するための運転を空調機２００に指示する。これにより、空調機２００の空気吐出口からの水滴滴下を防止できる。
また、従来は、空調機の冷房運転終了時、電源遮断までにカビの発生等を予防するために、風路内、熱交換機、およびファンの結露を乾燥すべく乾燥運転を行うことが多かった。この結露乾燥運転は、決めうち制御である事例が多く、結露の状態に関係なく一定時間行いその後に電源を遮断する。これに対して、本実施の形態１の空調機２００は着露検出装置１０から着露検出データを受信するので風路２０２内の結露の状態を判断できる。このため、着露検出を観測することにより着露状態が把握できるため、状態に応じて乾燥運転時間を可変にする等して結露乾燥運転時間を抑制でき、結果として空調機２００の消費電力の抑制を図ることができる。
【００４１】
以上より、実施の形態１に係る着露検出装置１０は、空調機を構成する部材の所定位置に設置される着露検出電極２１を有する着露検出部２０と、着露検出電極２１の周辺に結露した水滴の静電容量を検出する静電容量検出部３０と、静電容量検出部３０が検出した静電容量値に基づき着露の検出信号を生成する信号処理部４０と、信号処理部４０が生成した検出信号を空調機の制御部１００に伝送する伝送部５０とを備えるように構成した。これにより、空調機部材の結露を空調機に報知することができ、空調機吹き出し口からの水滴滴下および空調機部材の腐食等を防止することができる。
【００４２】
特に、着露検出電極２１を空調機の風路に設置することにより、過剰な冷房または除湿運転による風路内の着露発生を検出できるようになる。これにより、空調機風路内の結露を空調機の制御部１００に報知することができ、過剰な冷房および除湿運転による着露発生を抑制し、空調機吹き出し口からの水滴滴下を防止することができる。
また、着露検出装置１０は、着露検出電極２１との間に仮想のコンデンサを形成する、接地された接地部６０を備え、静電容量検出部３０は、誘電体となる結露の水滴の増加を仮想のコンデンサの静電容量として検出するように構成することにより、空調機の風路内に発生した着露を風路外から非接触で検出することができるようになる。この構成であれば、着露検出装置１０が風路内の汚れ、カビ等の影響を受けず、耐汚損性を高めることができる。
【００４３】
また、実施の形態１によれば、信号処理部４０が、静電容量値に対してフィルタ処理および平滑化処理してノイズを除去するようにしたので、着露検出部２０が商用電源、風路およびファン等の影響を受ける場合でも、それらの影響を除去して着露を検出することができる。
【００４４】
また、実施の形態１によれば、着露検出部２０が複数の着露検出電極２１を有し、静電容量検出部３０は、切り替え部３２を用いて複数の着露検出電極２１を切り替えて、各着露検出電極２１の静電容量を個別に検出するか、または各着露検出電極２１の静電容量の総和を検出するように構成した。このため、空調機部材の複数箇所に発生した着露を検出し、個別の検出結果または検出結果の総和を制御部１００に報知することができる。よって、空調機部材の着露発生を抑制し、空調機部材の腐食等を防止することができる。
特に、複数の着露検出電極２１を風路に、風流方向に並べて設置し、静電容量検出部３０が切り替え部３２を用いて複数の着露検出電極２１を切り替えて、各着露検出電極２１の静電容量値の総和を検出するように構成すれば、着露検出感度を向上することができる。また、この構成の場合に、静電容量検出部３０が各着露検出電極２１の静電容量を個別に検出し、信号処理部４０が、各着露検出電極２１の静電容量値の差分を求めて着露分布の状態を判定するように構成すれば、風路内で風流によって移動する結露の状況を把握することができる。
【００４５】
また、実施の形態１によれば、着露検出装置１０は所定の静電容量をもつ参照コンデンサ７０を備え、静電容量検出部３０は、切り替え部３２を用いて着露検出電極２１および参照コンデンサ７０を切り替えてそれぞれの静電容量を検出し、信号処理部４０は、参照コンデンサ７０の静電容量値を用いて着露検出電極２１の静電容量値を構成するか、または参照コンデンサ７０と着露検出電極２１の静電容量値を比較して着露検出電極２１の検定を行うように構成した。このため、着露検出電極２１の校正および検定を行うことができる。
【００４６】
また、実施の形態１によれば、着露検出部２０は水を吸収する誘電体である高分子膜２５が設置された着露検出電極２１を有するようにしたので、着露による静電容量が増加し、着露検出を増感することができる。
【００４７】
実施の形態２．
本実施の形態２では、上記実施の形態１で説明した着露検出装置１０の適用例を説明する。以下、図１および図７を援用して説明する。
図８は、空調機の配管２１０に着露検出装置１０を設置した例である。この配管２１０には、気温より低温の冷却液（水、フロンなど）が流れている。例えば夏場に湿度が高くなるなど周囲の環境によっては、この配管２１０の周面にも着露することがある。また、この配管２１０は人目に触れない屋内設置場所（壁、天井、床など）に設置されることが多く、着露しても空調機利用者は判別することができない。
【００４８】
そこで、配管２１０が空気に曝されている箇所に着露検出装置１０を設置し、配管２１０周面の着露を検出して空調機制御部２０６に報知することにより、空調機制御部２０６が空調機を制御して冷却を抑制し、着露による屋内設備の腐食を防止することができる。なお、不図示の接地部６０は例えば空調機制御部２０６の回路に接地して回路接地電位にする。
【００４９】
以上より、実施の形態２によれば、着露検出部２０が、空調機の配管２１０に設置される着露検出電極２１を有する構成にしたので、配管２１０に生じる結露により配管周辺の構造物が腐食することを防止できる。
【００５０】
また、実施の形態２の着露検出装置１０についても、上記実施の形態１と同様に、着露検出電極２１を複数設けて静電容量値の総和を用いることにより、検出感度を向上させてもよい。または、複数の着露検出電極２１の静電容量値の差分から着露の分布状況を検出するようにしてもよい。さらに、着露検出電極２１に高分子膜を設けて、着露による静電容量を増加させ、着露検出を増感させてもよい。
【００５１】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２で説明した着露検出装置１０は、誘電体の静電容量を検出できるため、水による着露だけでなく、氷の着氷または着霜を検出することもできる。そこで、本実施の形態３では着露検出装置１０を、構成は変更せずに、着氷および着霜を検出可能な着氷検出装置１０ａとして利用する。
図９は、冷凍機の配管３００に着氷検出装置１０ａを設置した例である。着氷検出装置１０ａは、着露検出部２０に代えて着氷検出部２０ａを、着露検出電極２１に代えて着氷検出電極２１ａを備えるが、名称を変更するのみで構成は変わらない。そのため、図９において図１〜図５に示す構成と同一または相当の部分に同一の符号を付し説明を省略する。
【００５２】
図９の例では、冷凍機の配管３００に着氷検出装置１０ａを設置する。着氷により配管３００の周面が破損したり、腐食したりすることがある。そこで、配管３００の周面に着氷検出装置１０ａを設置し、着氷を検出して冷凍機制御部３０１に報知することにより、配管３００周面の破損・腐食を防止することができる。なお、不図示の接地部６０は例えば冷凍機制御部３０１の回路に接地して回路接地電位にする。
【００５３】
以上より、実施の形態３によれば、着氷検出部（着露検出部に相当する）２０ａが、冷凍機の配管３００または熱交換機に設置される着氷検出電極（着露検出電極に相当する）２１ａを有し、静電容量検出部３０は、着氷検出電極２１ａの周辺に結露した水滴または結氷した氷の静電容量を検出するように構成した。このため、冷凍機の配管３００または熱交換機の着氷を検出することができるため、配管３００または熱交換機が氷により腐食または破損することを防止できる。
【００５４】
また、実施の形態３の着氷検出装置１０ａについても、上記実施の形態１と同様に、着氷検出電極２１ａを複数設けて静電容量値の総和を用いることにより、検出感度を向上させてもよい。または、複数の着氷検出電極２１ａの静電容量値の差分から着氷の分布状況を検出するようにしてもよい。さらに、着氷検出電極２１ａに高分子膜を設けて、着氷による静電容量を増加させ、着氷検出を増感させてもよい。
なお、冷凍機の配管だけでなく、冷蔵機の配管または熱交換機に着氷検出装置１０ａを設置して着氷および着霜を検出することも可能である。
【００５５】
実施の形態４．
本実施の形態４では、上記実施の形態１〜３で説明した着露検出装置１０（または着氷検出装置１０ａ）の適用例を説明する。以下、図１〜図９を援用して説明する。
図１０は、複数の着露検出装置１０の配置例を示す。本実施の形態４では、複数の着露検出装置１０（または着氷検出装置１０ａ）が備える不図示の各伝送部５０をバス接続し、広範囲の着露（または着氷）を検出する。
【００５６】
図１０（ａ）は、結露の流れ方向に対して直交する方向に、ｎ（ｎは２以上の整数）個の着露検出装置１０を１次元配置した例である。また、図１０（ｂ）は、結露の流れ方向と平行な方向に、ｎ個の着露検出装置１０を１次元配置した例である。着露検出装置１０−１〜１０−ｎにはそれぞれ固定のアドレス１〜ｎが割り振られており、空調機などの制御部４００はそのアドレスを指定して着露検出データを受信する。これにより、結露の流れ方向に対して直交する方向または水平な方向の着露検出範囲を拡大できる。
【００５７】
図１１は、結露の流れ方向に対して直交する方向にｎ列、水平な方向にｍ（ｍは２以上の整数）列の着露検出装置１０を２次元配置した例である。ｎ×ｍ個の着露検出装置１０−１−１〜１０−ｎ−ｍには、上記同様にそれぞれ固定のアドレス１−１〜ｎ−ｍが割り振られており、不図示の空調機などの制御部４００はそのアドレスを指定して着露検出データを受信する。これにより、結露を面的に広く検出することができる。
【００５８】
以上より、実施の形態４によれば、バス接続された複数の着露検出装置１０−１〜１０−ｎまたは着露検出装置１０−１−１〜１０−ｎ−ｍが設置される場合に、各着露検出装置の伝送部５０は、当該着露検出装置に割り振られた固定アドレスを有し、外部の制御部４００から当該固定アドレスが指定されると着露の検出信号を伝送するように構成した。このため、より広範囲の着露検出を行うことができる。また、実施の形態４の構成を上記実施の形態３に係る着氷検出装置１０ａに適用した場合には、より広範囲の着氷検出を行うことができる。
【００５９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０，１０−１−１〜１０−ｎ−ｍ  着露検出装置、１０ａ  着氷検出装置、２０  着露検出部、２０ａ  着氷検出部、２１，２１−１〜２１−ｎ  着露検出電極、２１ａ  着氷検出電極、２２，２２−１，２２−２  配線、２３  接着部材、２４  プリント基板、２５  高分子膜、２６  着露検出電極カバー、３０  静電容量検出部、３１  基準電圧印加部、３２  切り替え部、３３  ＣＶ変換部、３４  ＡＤ変換部、４０  信号処理部、５０  伝送部、６０  接地部、７０  参照コンデンサ、１００  制御部、１０１  検出対象物、１０２  表面、１０３  裏面、２００  空調機、２０１  熱交換機、２０２  風路、２０３  ファン、２０４  外壁面、２０５  内壁面、２０６  空調機制御部、２１０  配管、３００  配管、３０１  冷凍機制御部、４００  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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