JP2013160449A - エアフィルタの目詰まり検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱光の影響を受け難く、暗所においても好適に適用することができる熱交換ユニットにおけるエアフィルタの目詰まり検知装置を提供する。
【解決手段】目詰まり検知装置４２は、エアフィルタ４０の一次側から当該エアフィルタ４０に向けて赤外線を照射する光源４５と、エアフィルタ４０に設けられ、光源４５から照射された赤外線を反射可能なパターン５５と、エアフィルタ４０の一次側に設けられ、パターン５５から反射された赤外線を受光可能なイメージセンサ４６と、イメージセンサ４６の出力信号によりパターン５５の形状を認識する認識部４９と、認識部４９の認識結果からエアフィルタ４０の目詰まりを検出する検出部５０と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気調和装置の室内機のような熱交換ユニットに設けられるエアフィルタの目詰まり検知装置に関する。

空気調和装置の室内機には、内部に取り込んだ空気に含まれる埃や塵を捕集するためにエアフィルタが設けられている。このエアフィルタに埃等が堆積すると通風抵抗が増加し、熱交換効率が低下するため、従来、使用者に対して適切な清掃時期を知らせたり、当該時期になると自動的に清掃を行ったり、風量を調整して能力低下を防いだりする技術が知られている。
また、下記特許文献１には、上記のような機能を実現するために、エアフィルタの目詰まりを検知する手段が開示されている。具体的には、フィルタを透過する光の輝度を検知して、実輝度との比較によって目詰まりを自動的に検知している。

特開２００６−２７５３１０号公報

特許文献１記載の技術のように、エアフィルタの目詰まりを自動的に検出することによって、エアフィルタの清掃時期、交換時期を使用者が把握することができ、また、室内機の能力を適切に調節することが可能となる。しかしながら、特許文献１の技術では、窓から入射する太陽光やスポット的な照明などの外乱光の影響を受けやすく、正確に目詰まりを検知することが困難である。また、フィルタ透過光の輝度を検知対象としているので、天井裏等の暗所に設置された室内機には適用することができないという欠点もある。

本発明は、以上のような実情に鑑み、外乱光の影響を受け難く、暗所においても好適に適用することができるエアフィルタの目詰まり検知装置を提供する。

（１）本発明の第１の観点に係る目詰まり検知装置は、熱交換ユニットにおける空気の流通路に設けられたエアフィルタの目詰まりを検知する目詰まり検知装置であって、
前記エアフィルタの一次側から当該エアフィルタに向けて赤外線を照射する光源と、
前記エアフィルタに設けられ、前記光源から照射された赤外線を反射可能なパターンと、
前記エアフィルタの一次側に設けられ、前記パターンから反射された赤外線を受光可能なイメージセンサと、
前記イメージセンサの出力信号により前記パターンの形状を認識する認識部と、
前記認識部の認識結果から前記エアフィルタの目詰まりを検出する検出部と、を備えていることを特徴とする。

第１の観点に係る目詰まり検知装置は、光源から照射されかつパターンによって反射された赤外線をイメージセンサにより受光し、このイメージセンサの出力信号によりパターンの形状を認識し、その認識結果からエアフィルタの目詰まりを検出しているので、外部から入射する外乱光（可視光）の影響をほとんど受けることが無く、埃等から反射された赤外線の影響を排除することができ、さらに、暗所に設置された熱交換ユニットにも好適に適用することができる。

（２）本発明の第２の観点に係る目詰まり検知装置は、熱交換ユニットにおける空気の流通路に設けられたエアフィルタの目詰まりを検知する目詰まり検知装置であって、
前記エアフィルタの一次側及び二次側の一方に設けられ、当該エアフィルタに向けて赤外線を照射する光源と、
前記エアフィルタの一次側及び二次側の他方に設けられ、前記光源から照射されかつエアフィルタを透過した赤外線を反射可能なパターンと、
前記エアフィルタの一次側及び二次側の前記一方に設けられ、前記パターンから反射された赤外光を受光可能なイメージセンサと、
前記イメージセンサの出力信号により前記パターンの形状を認識する認識部と、
前記認識部における認識結果から前記エアフィルタの目詰まりを検出する検出部と、
を備えていることを特徴とする。

第２の観点に係る目詰まり検知装置は、光源から照射されかつパターンによって反射された赤外線をイメージセンサにより受光し、このイメージセンサの出力信号によりパターンの形状を認識し、その認識結果からエアフィルタの目詰まりを検出しているので、外部から入射する外乱光（可視光）の影響をほとんど受けることが無く、埃等から反射された赤外線の影響を排除することができ、さらに、暗所に設置された熱交換ユニットにも好適に適用することができる。さらに、エアフィルタに対してパターンを設けなくてもよいので、汎用のエアフィルタを使用することができる。

（３）上記第１及び第２の観点に係る目詰まり検知装置において、前記検出部は、前記エアフィルタの使用前に前記認識部によって認識された前記パターンの形状と、前記エアフィルタの使用後に前記認識部によって認識された前記パターンの形状との比較に基づいて前記エアフィルタの目詰まりを検出することが好ましい。
このような構成によって、エアフィルタの使用前後におけるパターン認識の変化から正確に目詰まりの状態を判定することができる。

（４）上記（１）の目詰まり検知装置において、前記パターンは、前記エアフィルタに対して予め組み込まれていてもよい。
これにより、エアフィルタの製造段階でパターンを設けることができる。

（５）また、上記（１）の目詰まり検知装置において、前記パターンは、前記エアフィルタの一次側の面に設けられていてもよい。
このような構成によって、エアフィルタに対して後付けでパターンを設けることができる。また、エアフィルタを透過していないパターンからの反射光を受光することができるので、埃の影響のみによるパターン認識の変化を正確に取得することができる。

（６）上記（２）の目詰まり検知装置において、前記パターンは、前記エアフィルタの周囲に設けられた前記熱交換ユニットの構成部品に設けられていてもよい。
このような構成によって、パターンを設けるために新規な部材を追加しなくてもよい。

（７）上記（６）の目詰まり検知装置において、前記構成部品は、前記熱交換ユニットの空気取入口に設けられたグリルであってもよい。
一般に、空気取入口に設けられるグリルは、フィルタの近傍に配置されるので、パターンの設置箇所として最適である。

本発明の目詰まり検知装置は、外乱光の影響を受け難く、暗所に設置される熱交換ユニットに対しても好適に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る目詰まり検知装置を備えた室内機を示す概略断面図である。 エアフィルタの目詰まり検知装置を概略的に示す説明図である。 エアフィルタに埃等が付着した状態における目詰まり検知装置を概略的に示す説明図である。 パターンの一例を示す正面図である。 パターンの他の例を示す正面図である。 パターンのさらに他の例を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る目詰まり検知装置を備えた室内機の概略断面図である。この室内機１０は、室内の天井裏等に設置される天井埋込型の室内機であり、本体ケーシング１１、送風ファン１２、熱交換器１３、ドレンパン３１等を備えている。
本体ケーシング１１は、天井裏の上階床の下面等に吊り下げ可能な天板部１６と、この天板部１６の下方に対向して配置された底板部１７と、天板部１６及び底板部１７の前後両側に設けられた前板部１８及び後板部１９と、天板部１６、底板部１７、前板部１８、及び後板部１９の左右両側に設けられた側板部（図示省略）とを備え、左右方向（図１の紙面に垂直な方向）に長く、上下方向に薄い直方体の箱型に形成されている。

本体ケーシング１１の後板部１９には、本体ケーシング１１内に空気を吸い込むための吸い込み口２１が形成され、この吸い込み口２１には編み目構造のグリル２２が取り付けられている。また、グリル２２よりも本体ケーシング１１の内部側には、吸い込んだ空気に含まれる塵や埃を捕集するエアフィルタ４０が設けられている。前板部１８には、温度や湿度が調整された空気を前方に吹き出す吹き出し口２３が形成されている。本体ケーシング１１の内部には、仕切り板２４が立設されており、この仕切り板２４によって、本体ケーシング１１の内部が前後方向に２つの空間１１Ａ，１１Ｂに区画されている。

送風ファン１２は、本体ケーシング１１内の後部側の空間１１Ｂに配置され、仕切り板２４等によって支持されている。送風ファン１２は、例えばシロッコファン等の多翼型ファンであり、図示しないモータによって駆動される。そして、送風ファン１２は、本体ケーシング１１の後板部１９に形成された吸い込み口２１から本体ケーシング１１外の空気を吸い込み、仕切り板２４の前方の空間１１Ａへ流れる空気流を生成するように構成されている。

熱交換器１３は、本体ケーシング１１内の前部側の空間１１Ａに配置されており、送風ファン１２によって生成された前方へ向かう空気流を通過させるように配置されている。この熱交換器１３は、左右方向に所定間隔で並べて配置された多数のフィンと、このフィンを貫通するように設けられた伝熱管とを含むクロスフィン型のフィンアンドチューブ式熱交換器である。送風ファン１２は、熱交換器１３の範囲全体に空気流を送るように左右方向に分散して複数配置されている。空気調和装置は、この熱交換器１３を蒸発器として用いることで冷房運転が可能であり、凝縮器として用いることで暖房運転が可能である。

熱交換器１３は、上部側が前方（吹き出し口２３側；空気流の下流側）に位置し、かつ下部側が後方（送風ファン１２側；空気流の上流側）に位置するように傾斜して配置されている。そして、この熱交換器１３の下方には、熱交換器１３で発生した結露水を受け止めるドレンパン３１が配置されている。

本実施の形態の室内機１０には、空気の吸い込み口２１に設けられたエアフィルタ４０の目詰まりを検知する目詰まり検知装置４２が設けられている。この目詰まり検知装置４２は、エアフィルタ４０の特定部位を撮像するとともに、その画像情報からエアフィルタ４０の目詰まりを検出するセンサモジュール４３を備えている。
図２は、目詰まり検知装置を概略的に示す説明図である。センサモジュール４３は、エアフィルタ４０に対して空気流方向（吸い込み方向）の上流側（一次側）に配置されており、基板４４上に光源４５、イメージセンサ４６、レンズ４７、信号処理部４８等を実装してなる。このセンサモジュール４３は、例えば吸い込み口２１に設けられたグリル２２等に装着することができる。

光源４５は、例えば０．７μｍ〜２．５μｍの近赤外線を照射するものが使用されている。イメージセンサ４６は、赤外線を受光するとともに、赤外線の強度に応じた電気信号を出力するものが使用されている。具体的に、イメージセンサ４６は、光源４５から照射され、かつエアフィルタ４０に設けられたパターン５５（詳細については後述する）によって反射された赤外線を受光する。イメージセンサ４６としては、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の公知のセンサを用いることができる。ただし、比較的安価で消費電力の小さいＣＭＯＳセンサを用いることが好ましい。

レンズ４７は、パターン５５から反射された赤外線をイメージセンサ４６上に結像するために設けられている。
なお、イメージセンサ４６によって可視光が受光されるのを防止するため、イメージセンサ４６の受光面やレンズ４７には可視光領域を遮蔽するフィルタが設けられていてもよい。また、光源４５や信号処理部４８は、イメージセンサ４６とは別の基板上に設けられていてもよい。

信号処理部４８は、プロセッサ（演算部）やメモリ（記憶部）等から構成されており、その機能構成として、イメージセンサ４６の出力信号からパターンの形状を認識する認識部４９と、この認識部４９による認識結果からエアフィルタ４０に対する目詰まりを検出する検出部５０とを備えている。認識部４９は、イメージセンサ４６から出力された電気信号を、例えば２値化処理やグレー処理（濃淡処理）を行うことによって画像信号に変換し、パターンの形状を認識する。検出部５０は、認識部４９により認識されたパターンの形状を、予め取得していた所定の基本形状（基本パターン）と比較し、その比較に基づいてエアフィルタ４０の目詰まりを検出する。

エアフィルタ４０には、所定形状のパターン５５が設けられている。このパターン５５は、例えば、図４に示されるような格子型（井型）、図５に示されるような星型、図６に示されるような多重円型など、様々な形状を呈したものが用いられる。また、本実施の形態においては、図４〜６に示されるようなパターン５５が、赤外線を反射可能な材質により形成されている。例えば、パターン５５は、赤外線を反射可能な糸（線材）をエアフィルタ４０に編み込むことによって設けられる。

空気調和装置を使用すると、図３に示されるように、室内機１０に吸い込まれる空気中の埃Ｆ等がエアフィルタ４０の一次側の表面に付着する。そして、この埃Ｆ等の付着量が多くなるほど光源４５から照射された赤外線が埃Ｆ等によって遮られ、パターン５５からの反射光の強度が低下し、認識部４９においてパターン５５の形状を完全に認識（再現）することが困難となる。

そのため、本実施の形態の目詰まり検知装置４２は、空気調和装置の出荷時、エアフィルタ４０の清掃直後又は交換直後など、埃Ｆ等が付着していない状態のエアフィルタ４０が使用される前に、センサモジュール４３によってパターン５５を撮像し、その形状を「基本パターン」として信号処理部４８のメモリ内に記憶する。そして、センサモジュール４３は、その後の所定の時期、例えば空気調和装置の運転を開始する度、又は運転を終了する度に、検出対象となるエアフィルタ４０のパターン５５を撮像し、そのパターン５５の形状を基本パターンの形状と比較することによって、両者の一致度（相関度）を求める。そして、両者の一致度が予め設定された閾値よりも低い場合には、エアフィルタ４０に多くの埃Ｆ等が捕集されることによって目詰まりが生じていると判断する。

信号処理部４８は、検出部５０がエアフィルタ４０の目詰まりを検出した場合には、その検出信号を室内機１０の制御部５７（図２（ｂ）参照）に送信する。室内機１０の制御部５７は、報知手段を介してエアフィルタ４０が目詰まりしていることを使用者に知らせる。報知手段としては、例えば、リモートコントローラ５８に設けられた特定のＬＥＤを点灯したり、警報音を発したりすることができる。また、室内機１０にエアフィルタ４０の自動清掃機能が設けられている場合には、制御部５７は、信号処理部４８の検出部５０における目詰まり検出信号に基づいて自動清掃機能を実行することができる。

本実施の形態の目詰まり検知装置４２は、光源４５から照射され、パターン５５によって反射された赤外線をイメージセンサ４６により受光しているので、外部から入射する外乱光（可視光）の影響を受けることがほとんど無く、エアフィルタ４０に付着した埃Ｆ等から反射した赤外線とパターン５５から反射した赤外線とを適切に区別することができ、埃Ｆ等の影響を排除することができる。また、赤外線を利用することによって、天井裏等の暗い場所に設置される室内機１０に対して目詰まり検知装置４２を好適に適用することができる。また、目詰まり検知装置４２は、エアフィルタ４０の使用前後のパターン５５の形状を比較して目詰まりを検出しているので、埃Ｆ等の付着によるパターン５５の認識の変化から正確に目詰まりを検出することができる。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。本実施の形態では、パターン５５がエアフィルタ４０における１次側の面に設けられている。例えば、エアフィルタ４０の１次側の面に、所定形状の塗装を施すことによってパターン５５が設けられる。センサモジュール４３は、第１の実施の形態と同様に、エアフィルタ４０の１次側に配置され、パターン５５から反射した赤外線を受光してパターン５５の形状を認識し、目詰まりを検出する。

本実施の形態では、エアフィルタ４０の一次側の表面にパターン５５が設けられるので、光源４５から照射された赤外線はエアフィルタ４０を透過することなくパターン５５により反射する。そのため、イメージセンサ４６によって受光される赤外線の強度は、エアフィルタ４０の一次側の表面に付着した埃Ｆ等の影響だけを受けて変化することになり、エアフィルタ４０に対する埃Ｆ等の付着の状態を正確に判断し、目詰まりを検出することができる。また、本実施の形態では、汎用のエアフィルタ４０に対して後付けでパターン５５を設けることも可能となる。

図８は、本発明の第３の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。本実施の形態では、エアフィルタ４０の二次側（空気流方向の下流側）にセンサモジュール４３が設けられ、一次側（空気流方向の上流側）にパターン５５が設けられている。より具体的に、パターン５５は、室内機１０の吸い込み口２１に設けられたグリル２２に取り付けられている。そして、センサモジュール４３のイメージセンサ４６は、光源４５から照射され、エアフィルタを透過してパターン５５において反射された赤外線を受光する。エアフィルタ４０の一次側の表面に埃Ｆ等が付着すると、パターン５５において反射された赤外線の強度が低下するため、目詰まりを好適に検出することができる。

本実施の形態では、エアフィルタ４０にパターン５５を設ける必要が無いので、汎用のエアフィルタ４０を使用することができ、より安価な構成でエアフィルタ４０の目詰まりを検出することが可能となる。また、室内機１０の構成部品であるグリル２２にパターン５５を設けているので、パターン５５を設けるために新たな部品を設ける必要が無く、目詰まり検知装置４２を設けることに伴うコスト増を抑制することができる。また、本実施の形態においては、グリル２２そのものをパターン５５として利用することもできる。

図９は、本発明の第４の実施の形態に係る目詰まり検知装置を示す説明図である。本実施の形態では、センサモジュール４３とパターン５５の配置が上記第３の実施の形態とは逆の関係となっている。すなわち、エアフィルタ４０の１次側にセンサモジュール４３が設けられ、二次側にパターン５５が設けられている。また、パターン５５は、室内機１０の本体ケーシング１１から突設されたブラケット１１ａに取り付けられている。したがって、本実施の形態においても、エアフィルタ４０にパターン５５を設ける必要がないので、汎用のエアフィルタ４０を使用することができ、安価な構成でエアフィルタ４０の目詰まりを検出することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、適宜変更することができる。
例えば、本発明の目詰まり検知装置は、天井埋込ダクト型の室内機１０に限らず、天井吊り型、天井埋込カセット型、壁掛け型等の他型式の室内機や、熱交換器を備えた換気装置等、あらゆる熱交換ユニットに対して適用することができる。また、本発明の目詰まり検知装置は、暗い場所に限らず、明るい場所に設置される熱交換ユニットにも適用することができる。また、パターン５５の形状についても、上記実施の形態において説明したものに限らず、適宜変更することが可能である。

１０ 室内機（熱交換ユニット）
２１ 吸い込み口
２２ グリル
４０ エアフィルタ
４２ 目詰まり検知装置
４３ センサモジュール
４５ 光源
４６ イメージセンサ
４８ 信号処理部
４９ 認識部
５０ 検出部
５５ パターン

Claims (7)

1. 熱交換ユニット（１０）における空気の流通路に設けられたエアフィルタ（４０）の目詰まりを検知する目詰まり検知装置であって、
   前記エアフィルタ（４０）の一次側から当該エアフィルタ（４０）に向けて赤外線を照射する光源（４５）と、
   前記エアフィルタ（４０）に設けられ、前記光源（４５）から照射された赤外線を反射可能なパターン（５５）と、
   前記エアフィルタ（４０）の一次側に設けられ、前記パターン（５５）から反射された赤外線を受光可能なイメージセンサ（４６）と、
   前記イメージセンサ（４６）の出力信号により前記パターン（５５）の形状を認識する認識部（４９）と、
   前記認識部（４９）の認識結果から前記エアフィルタ（４０）の目詰まりを検出する検出部（５０）と、を備えていることを特徴とするエアフィルタの目詰まり検知装置。
2. 熱交換ユニット（１０）における空気の流通路に設けられたエアフィルタ（４０）の目詰まりを検知する目詰まり検知装置であって、
   前記エアフィルタ（４０）の一次側及び二次側の一方に設けられ、当該エアフィルタ（４０）に向けて赤外線を照射する光源（４５）と、
   前記エアフィルタ（４０）の一次側及び二次側の他方に設けられ、前記光源（４５）から照射されかつ前記エアフィルタ（４０）を透過した赤外線を反射可能なパターン（５５）と、
   前記エアフィルタ（４０）の一次側及び二次側の前記一方に設けられ、前記パターン（５５）から反射された赤外光を受光可能なイメージセンサ（４６）と、
   前記イメージセンサ（４６）の出力信号により前記パターン（５５）の形状を認識する認識部（４９）と、
   前記認識部（４９）における認識結果から前記エアフィルタ（４０）の目詰まりを検出する検出部（５０）と、を備えていることを特徴とするエアフィルタの目詰まり検知装置。
3. 前記検出部（５０）は、前記エアフィルタ（４０）の使用前に前記認識部（４９）によって認識された前記パターン（５５）の形状と、前記エアフィルタ（４０）の使用後に前記認識部（４９）によって認識された前記パターン（５５）の形状との比較に基づいて前記エアフィルタ（４０）の目詰まりを検出する、請求項１又は２に記載のエアフィルタの目詰まり検知装置。
4. 前記パターン（５５）は、前記エアフィルタ（４０）に対して予め組み込まれている、請求項１に記載のエアフィルタの目詰まり検知装置。
5. 前記パターン（５５）は、前記エアフィルタ（４０）の一次側の面に設けられている、請求項１に記載のエアフィルタの目詰まり検知装置。
6. 前記パターン（５５）は、前記エアフィルタ（４０）の周囲に設けられた前記熱交換ユニット（１０）の構成部品に設けられている、請求項２に記載のエアフィルタの目詰まり検知装置。
7. 前記構成部品は、前記熱交換ユニット（１０）における空気の吸い込み口（２１）に設けられたグリル（２２）である、請求項６に記載のエアフィルタの目詰まり検知装置。

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