WO2017168570A1

WO2017168570A1 - 空調機

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Publication number: WO2017168570A1
Application number: PCT/JP2016/060152
Authority: WO
Inventors: 功瑛 ▲高▼栖
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2018-09-29

Abstract

本発明の課題は、空気の吸い込みの風速分布に偏りがあっても塵埃収集部に発生する汚れを感度よく検知可能にした空調機を提供することにある。　本発明の空調機は、室内の空気を吸い込むファンと、ファンが吸い込んだ空気中の塵埃を収集する塵埃収集部と、塵埃収集部における空気の吸込口または吹出口をまたいで配置された、カーボンナノチューブを含む繊維を備えた汚れ検知センサーと、予め決められた電圧を汚れ検知センサーに印加したときの繊維に流れる電流の変化に基づいて塵埃収集部に汚れが発生したか否かを判定する制御部と、を有するものである。

Description

空調機

　本発明は、空気の汚れを検知する機能を備えた空調機に関する。

　空調用室内機には、室内の空気中の埃を収集するフィルターと、室内から吸い込んだ埃を検知する埃検知センサーとが設けられているものがある。
　埃を収集するフィルターには、繊維が網目状に編み込まれたフィルターが多く使用されているが、埃を帯電して収集するフィルターが使用されることもある。埃を帯電して収集する集塵フィルターの一例が特許文献１に開示されている。
　埃検知センサーの一例が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された光学式埃センサーは、検出領域に光を照射し、検出領域を通過する埃からの反射光を検知することで、検出領域を通過する埃の数をカウントし、カウント数が一定量を超えると、汚れが発生したと判定する。

　また、室内の空気中の汚れの原因となる物質は、埃だけでなく、化学物質も考えられる。化学物質のうち、一酸化炭素および水素等のガスのセンサーとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いたセンサーが知られている。以下では、ＭＥＭＳ技術を用いたセンサーを「ＭＥＭＳセンサー」と称する。
　ＭＥＭＳセンサーは、シリコン基板上に金属酸化物が形成された構造を有する。ＭＥＭＳセンサーは、金属酸化物の表面がガス濃度の変化を電圧出力の変動として検知し、一定量の変化を検知すると、汚れが発生したと判定する。ＭＥＭＳセンサーの一例が特許文献３に開示されている。

特開２００７－１９６１５２号公報特開２００９－１８６４１６号公報特開２０１５－２１２６４９号公報

　特許文献２に開示された光学式埃センサーは検出領域を通過する埃の粒子量からフィルターの汚れ度合いを判定しているが、光学式埃センサーをどこに設置するかが重要である。例えば、室内から空調用室内機に吸い込まれる空気の吸い込みによる風速に偏りがあると、フィルターの一部にだけ埃が早く堆積してしまうことになる。埃が堆積しやすい位置に光学式埃センサーを設置しなければ、フィルターの汚れ発生の検知が遅くなってしまう。この問題は特許文献３に開示されたＭＥＭＳセンサーについても同様である。特許文献２および３に開示されたセンサーにおいては、センサー設置位置の決定が困難という課題が存在する。特許文献１に開示された集塵フィルターにセンサーを設置する場合にも、センサーの設置位置を決定するのは困難である。
　また、特許文献２に開示された光学式埃センサーは反射光の強度の弱い埃の検出感度が悪く、特許文献３に開示されたＭＥＭＳセンサーは検知対象が金属酸化物の金属の種類で決まってしまい、検知対象以外のガスには検知感度が悪いという問題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空気の吸い込みの風速分布に偏りがあっても塵埃収集部に発生する汚れを感度よく検知可能にした空調機を提供することにある。

　本発明に係る空調機は、室内の空気を吸い込むファンと、ファンが吸い込んだ空気中の塵埃を収集する塵埃収集部と、塵埃収集部における空気の吸込口または吹出口をまたいで配置された、カーボンナノチューブを含む繊維を備えた汚れ検知センサーと、予め決められた電圧を汚れ検知センサーに印加したときの繊維に流れる電流の変化に基づいて塵埃収集部に汚れが発生したか否かを判定する制御部と、を有するものである。

　本発明は、塵埃の検出感度の高いカーボンナノチューブを含むセンサーが塵埃収集部の空気の吸込口または吹出口をまたぐように設けられているので、空気の吸い込みの風速分布に偏りがあっても塵埃収集部に発生する汚れを感度よく検知できる。

本発明の実施の形態１の空調用室内機の外観の一例を示す正面図である。図１に示した空調用室内機の外観の一例を示す背面図である。図１に示した空調用室内機が１枚の熱交換器を有する場合の内部構造の一例を示す正面図である。図３に示した空調用室内機の内部構造の一例を示す側面透視図である。図１に示した空調用室内機が２枚の熱交換器を有する場合の内部構造の一例を示す側面透視図である。図４に示したフィルターの一構成例を示す平面図である。本発明の実施の形態１の空調機の一構成例を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態１の空調機に設けられた汚れ検知センサーの一構成例を示す図である。図８に示した汚れ検知センサーを用いてフィルターの汚れを検知する方法を説明するための模式図である。図８に示した汚れ検知センサーの変形例１の構成を示す平面図である。図８に示した汚れ検知センサーの変形例２の構成を示す平面図である。図８に示した汚れ検知センサーの変形例３の構成を示す平面図である。図８に示した汚れ検知センサーの変形例４の構成を示す平面図である。本発明の実施の形態２の空調機の一構成例を示す機能ブロック図である。図１１に示した汚れ検知センサーを用いてフィルターの汚れを検知する方法を説明するための模式図である。

実施の形態１．
　本実施の形態１では、種々の室内機の中でも、パッケージエアコンと称される空調機の室内機の場合で説明する。パッケージエアコンは、オフィスおよび店舗などにおいて、空調対象の部屋の用途および体積に応じて室内機の数および種類をユーザが選択できるようにした空調機である。室内機の種類には、例えば、床置形、天井カセット形および天吊形がある。
　本実施の形態１では、室内機の種類が床置形である場合で説明する。また、本実施の形態１では、室内機が１台の場合で説明するが、室内機は複数であってもよい。

（室内機の外観正面の構成）
　本実施の形態１の空調用室内機の構成を説明する。
　図１は、本発明の実施の形態１の空調用室内機の外観の一例を示す正面図である。図１の一部は透視図になっており、透視された構成を破線で示す。
　図１に示す室内機の外観形状は箱状の直方体である。図１は室内機が床面の上に設置されている状態を示す。図１に示す室内機において、床面に垂直な方向を「縦方向」とし、床面に平行な方向を「横方向」とする。
　図１に示すように、室内機の正面は、上側が化粧パネル１で覆われ、下側が正面側吸込口パネル３で覆われている。
　化粧パネル１の一部に開口部１ａが設けられ、開口部１ａに操作パネル２が配置されている。操作パネル２は、空調機の設定を含む動作状態および室内の温度を含む環境状態を表示する表示部（不図示）と、ユーザが空調機への設定および動作を指示するための操作部（不図示）とを有する。操作パネル２の表示部にタッチパネルが設けられ、操作部の機能の一部をタッチパネルに実行させるようにしてもよい。

　図１に示すように、正面側吸込口パネル３には、複数の吸気穴４が設けられている。図１に示す例では、縦方向に等間隔に配置された１３個の吸気穴４からなる列が横方向に等間隔で４列設けられている。これら複数の吸気穴４（１３個×４個の吸気穴４）を含む開口を正面側吸込口２０とする。
　吸気穴４の種類は、グリル穴、パンチ穴およびスリットなどである。図１に示す吸気穴４はスリットの一種である。正面側吸込口パネル３の材質は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウムおよびプラスチックである。
　室内機の上部には、熱変換後の空気を室内に送出する吹出口を備えたファンケースフランジ５が設けられている。
　なお、室内機が、正面側から空気の吸い込みを行う正面側吸込み仕様ではなく、背面側から空気の吸い込みを行う背面側吸込み仕様の場合については、後述する。

（室内機の外観背面の構成）
　図２は、図１に示した空調用室内機の外観の一例を示す背面図である。図２の一部は透視図になっており、透視された構成を破線で示す。
　図２に示すように、室内機の背面は背面側パネル６で覆われている。背面側パネル６には、床面に近い側に背面側吸込口７が設けられている。
　背面側吸込口７には、ビニール袋など、埃より大きいものを吸い込んでしまうことを防ぐために格子（不図示）が設けられている。格子の材質は、鉄およびアルミニウムなどの金属に限らず、プラスチックなどの非金属であってもよい。背面側吸込口７の横方向の長さである幅をＷ１とする。

（１枚の熱交換器を有する室内機の内部構成）
　図３は、図１に示した空調用室内機が１枚の熱交換器を有する場合の内部構造の一例を示す正面図である。図４は、図３に示した空調用室内機の内部構造の一例を示す側面透視図である。図３および図４は、室内機が１枚の熱交換器を有する場合の構成を示す。
　図３は、図１に示した室内機から、図１に示した化粧パネル１および正面側吸込口パネル３と、図４に示すフィルター２２を取り外した状態を示す。
　熱交換器１０の下側には、熱交換器１０で結露した水を受けるためのドレンパン１５が設けられている。熱交換器１０の上側には、室内の空気を室内機内に吸い込むファン８と、ファン８を回転駆動するモーター９とが設けられている。

　熱交換器１０は、熱交換器１０および室外機（不図示）間で冷媒が循環する配管（不図示）と複数のフィン（不図示）とが一体になって構成されたものである。図３および図４では、熱交換器１０全体の外観を、板状の直方体に簡略化して示している。
　図４に示すように、熱交換器１０は、縦方向を基準にして床面側に傾いている。図４に示す熱交換器１０の上下の辺に注目すると、上側の辺が室内機の正面側のパネルに接近し、下側の辺が室内機の背面側のパネルに接近している。
　図４に示す構成例では、熱交換器１０にフィルター２２が取り付けられている。フィルター２２は、空気中の塵埃を収集する役目を果たす塵埃収集部の一例である。
　ドレンパン１５は、ドレンパン１５に溜まった水を排出するための配管（不図示）と接続されている。

　モーター９の回転軸の先端にはモーター側プーリー１２が取り付けられている。ファン８の回転軸の先端にはファン側プーリー１１が取り付けられている。モーター側プーリー１２とファン側プーリー１１にはベルトがかけられている。ファン８の回転軸には複数のフィンが取り付けられている。モーター９の回転軸が回転すると、その回転駆動力がモーター側プーリー１２およびベルトを介してファン側プーリー１１に伝達する。ファン側プーリー１１が回転すると、ファン８の回転軸に取り付けられた複数のフィンが回転する。これにより、室内の空気が室内機に吸い込まれ、熱交換後の空気が吹出口から室内に送出される。

　正面側吸込口２０の縦方向の寸法をＬ１とし、背面側吸込口７の縦方向の寸法をＨ１とする。図３および図４に示したような、１枚の熱交換器１０を有する室内機の場合では、正面側吸込口２０の縦方向の寸法Ｌ１を３００～１５００［ｍｍ］とし、背面側吸込口７の幅Ｗ１を５００～２５００［ｍｍ］とし、背面側吸込口７の縦方向の寸法Ｈ１を５０～５００［ｍｍ］としている。また、背面側吸込口７は、背面側吸込口７の下端がドレンパン１５の上縁から上側に５～２００［ｍｍ］の範囲に位置するように、設けられている。このように、正面側および背面側の両方の吸込口を使用する場合に、風量を確保し、風速分布を決定するように、各寸法が設定されている。

　なお、図４に示す構成では、熱交換器１０にフィルター２２が取り付けられているが、背面側吸込口７にもフィルターが設けられていてもよい。

（背面側吸込み仕様の構成）
　ここで、室内機の仕様が、正面側吸込み仕様ではなく、背面側吸込み仕様の場合について説明する。
　背面側吸込み仕様の場合、図１に示す正面側吸込口パネル３の場所には、吸気穴４が設けられていないパネルが取り付けられる。吸気穴４が設けられていないパネルの材質は、例えば、ステンレス、アルミニウムおよびプラスチックである。
　図２に示した背面側吸込口７をダクトフランジおよびシャッター・ノックアウトなどの形態に変更することで、背面側吸込口の面積および位置の変更が容易になる。
　背面側吸込み仕様の場合、図４に示したフィルター２２の代わりに、背面側吸込口にフィルターが設けられていてもよい。

（２枚の熱交換器を有する室内機の内部構成）
　図３および図４を参照して、１枚の熱交換器を有する室内機の構成の一例を説明したが、図５を参照して、２枚の熱交換器を有する室内機の構成の一例を説明する。
　図５は、図１に示した空調用室内機が２枚の熱交換器を有する場合の内部構造の一例を示す側面透視図である。
　室内機は２枚の熱交換器１６ａ、１６ｂを有する。図５に示すように、熱交換器１６ａおよび熱交換器１６ｂは、室内機の側面側から見て、Ｖ字、Ｌ字またはνの字状に配置されている。
　図５に示すように、正面側パネル３ａに正面側吸込口２１が設けられ、背面側パネル６ａに背面側吸込口１７が設けられている。正面側吸込口２１は、図１に示した正面側吸込口２０と同様に、複数の吸気穴４を有する。背面側吸込口１７は図４に示した背面側吸込口７よりも高い位置に設けられている。また、背面側吸込口１７の縦方向の寸法をＨ２とすると、Ｈ２＞Ｈ１の関係になっている。

　正面側吸込口２１の室内機側にはフィルター２５ａが設けられ、背面側吸込口１７の室内機側にはフィルター２５ｂが設けられている。フィルター２５ａ、２５ｂは塵埃収集部の一例である。図５に示す構成例では、熱交換器１６ａ、１６ｂにはフィルターが設けられていない。

　図５に示したような、２枚の熱交換器１６ａ、１６ｂを有する室内機の場合では、背面側吸込口１７の幅を背面側吸込口７の幅Ｗ１と同じ５００～２５００［ｍｍ］とし、背面側吸込口１７の縦方向の寸法Ｈ２を３０～１０００［ｍｍ］としている。このように、正面側および背面側の両方の吸込口を使用する場合に、風量を確保し、最適な風速分布を決定するように、各寸法が設定されている。

　また、図５に示したような、２枚の熱交換器１６ａ、１６ｂを有する室内機の場合、背面側吸込口１７は、背面側吸込口１７の下端がドレンパン１５の上縁から上側に３０～１０００［ｍｍ］の範囲に位置するように、設けられている。このように、正面側および背面側の両方の吸込口を使用する場合に、吸込み空気の圧力損失を低減して風量を確保し、最適な風速分布を決定するように、背面側吸込口１７の位置が設定されている。

　また、図５に示す正面側吸込口２１の縦方向の寸法をＬ２とすると、正面側吸込口２１の縦方向の寸法Ｌ２を３００～１５００［ｍｍ］とする。図５に示したような、２枚の熱交換器１６ａ、１６ｂを有する室内機の場合に、吸込み空気の圧力損失を低減して風量を確保し、最適な風速分布を決定するように、正面側吸込口２１の縦方向の寸法が設定されている。

（フィルター２２の構成）
　図４に示したフィルター２２の構成を説明する。図６は、図４に示したフィルターの一構成例を示す平面図である。
　図６に示すように、フィルター２２は、枠２２ａと、開口部２２ｂとを有する。開口部２２ｂには、複数の繊維が交差するように網目状に設けられている。室内から空気と共に吸い込まれた塵埃は開口部２２ｂに網目状に設けられた繊維に引っかかる。
　図６はフィルター２２の正面側吸込口２０側を示し、図６に示す開口部２２ｂはフィルター２２の空気の吸込口に相当する。開口部２２ｂの裏側（不図示）がフィルター２２の空気の吹出口に相当する。
　なお、図６以降の図に示すフィルター２２においては、開口部２２ｂを図に示し、枠２２ａを図に示すことを省略する。
　フィルター２２の寸法は、縦方向、横方向および奥行のそれぞれの長さが５０ｍｍ以上であることが望ましい。フィルター２５ａ、２５ｂを含む他のフィルターについても、縦方向、横方向および奥行のそれぞれの寸法は５０ｍｍ以上であることが望ましい。

（空調機の機能の説明）
　図７は、本発明の実施の形態１の空調機の一構成例を示す機能ブロック図である。
　本実施の形態１では、汚れ検知方法について詳しく説明し、一般的な空調制御の機能に関する構成とその詳細な説明を省略する。例えば、温度および湿度を検知するセンサーが室内機に設けられているが、その構成を図に示すことを省略している。
　本実施の形態１の空調機は、室内機５１および室外機５２を有する。
　室内機５１は、モーター９と、汚れ検知センサー３５と、操作部２７と、制御部４０とを有する。制御部４０は、モーター９、汚れ検知センサー３５、操作部２７および室外機５２のそれぞれと接続されている。熱交換器１０は、上述したように、室外機５２と配管（不図示）で接続されている。操作部２７は操作パネル２に含まれる。汚れ検知センサー３５が図４に示したフィルター２２の吸込口に取り付けられているものとする。

　制御部４０は、予め決められた手順にしたがって処理を実行するマイクロコンピューター（不図示）と、予め決められた電圧および閾値ならびに測定される基準電流値を記憶する不揮発性メモリ（不図示）とを有する。不揮発性メモリが記憶する電圧、基準電流値および閾値は、後で説明する汚れ検知判定処理で使用される値である。
　制御部４０は、操作部２７を介して入力される指示にしたがってモーター９および室外機５２を制御する。
　制御部４０は、一定の周期で、予め決められた電圧を汚れ検知センサー３５に印加して汚れ検知センサー３５に流れる電流を測定し、測定した電流の変化に基づいてフィルター２２が汚れているか否かを判定する。一定の周期とは、例えば、１～２［回／日］である。汚れ検知センサー３５に印加される電圧は、外部から供給される交流電圧が電圧変換回路（不図示）で直流電圧に変換された後、降圧回路（不図示）によって生成される。
　なお、制御部４０は、図１に示す室内機が複数設けられている場合、他の室内機の空調制御も行うリモートコントローラとしての機能を備えていてもよい。

（汚れ検知センサー３５の構成）
　図７に示した汚れ検知センサー３５の構成を説明する。
　図８は、本発明の実施の形態１の空調機に設けられた汚れ検知センサーの一構成例を示す図である。ここでは、図７に示した汚れ検知センサー３５が図４に示したフィルター２２の吸込口側の開口部に取り付けられた場合で説明するが、吹出口側の開口部に取り付けられてもよい。また、汚れ検知センサー３５が取り付けられるフィルターはフィルター２２に限定されない。汚れ検知センサー３５がフィルター２５ａおよびフィルター２５ｂに取り付けられてもよい。
　汚れ検知センサー３５は、図８に示すように、カーボンナノチューブを含む繊維３０を備えた構成である。繊維３０の両端には、電極３１、３２が設けられている。電極３１、３２の材質は、例えば、銅である。
　図８に示す構成例では、繊維３０は、フィルター２２において、四角形の開口部の４辺のうち、横方向に対向する２辺のそれぞれの中心を結ぶ直線に沿って配置されている。フィルター２２の開口部は対向する２辺の組を２組有しているが、図８に示す繊維３０は、横方向に対向する組の２辺の中心点を結んでいる。
　図８に示す汚れ検知センサー３５は、繊維３０がフィルター２２の開口部を横方向にまたぐように設けられている。風速分布の偏りがフィルター２２の開口部の横方向に生じた場合、図８に示す汚れ検知センサー３５の構成は有効である。

（汚れ検知センサー３５の構成）
　繊維３０の材質は、カーボンナノチューブを５０～１００％含有する繊維である。繊維３０が「カーボンナノチューブ１００％の繊維」でない場合として、例えば、炭素繊維にカーボンナノチューブが添加されたものが考えられる。以下では、カーボンナノチューブを含有する炭素繊維を「ナノチューブ含有炭素繊維」と称する。
　繊維３０は、１本の繊維で構成されてもよく、複数の繊維が縄のようにより合わされて１本の束になった構成であってもよい。例えば、単層のカーボンナノチューブの場合、製造過程において、生成された複数のカーボンナノチューブはファンデルワールス力によって互いに引き合い、バンドル（束）と呼ばれる構造になりやすい。このバンドルが繊維３０であってもよい。
　繊維３０はカーボンナノチューブを含んでいるので機械的強度が高い。さらに繊維３０が複数本の繊維で構成される場合、機械的強度が増し、空気の吸い込み力に起因するたわみ等によるセンサーの感度低下を防ぐことができる。室内からの送風および塵埃等による、フィルターのたわみは、汚れ検知センサー３５への影響は小さい。たわみ等による繊維３０の伸び率は０．１～２％程度であるが、汚れ検知の感度への影響は、それ以下である。

　繊維３０の太さは１μｍ以上１０ｍｍ以下の範囲を取り得る。太さが１μｍの場合とは、例えば、カーボンナノチューブ１本の場合である。太さが１０ｍｍの場合は、例えば、上記バンドルまたはナノチューブ含有炭素繊維の場合である。繊維３０には、上記のように、太さが１μｍ～１０ｍｍの繊維を用いることが可能であるが、空調機の管理者が視認しやすい太さであって、かつ空気抵抗の増加を防ぐ太さであることが望ましい。繊維３０の太さとして、管理者が視認しやすい太さが必要なのは、繊維３０が切れてしまった場合、繊維３０が切れていることを管理者に視覚的に認識できるようにするためである。

　次に、繊維３０の電気伝導率（導電率）について説明する。
　単層カーボンナノチューブは、グラフェンと呼ばれる、炭素の１層の原子層が筒状に構成されたものであるが、その結合の仕方により、導体または半導体の性質になる。以下では、導体の性質を有するカーボンナノチューブを金属ナノチューブと称し、半導体の性質を有するカーボンナノチューブを半導体ナノチューブと称する。
　例えば、カーボンナノチューブをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で生成した場合、生成されたカーボンナノチューブには、金属ナノチューブと半導体ナノチューブが混在する。金属ナノチューブと半導体ナノチューブの分離方法として、例えば、界面活性剤を用いた遠心分離法（密度勾配遠心分離法）が知られている。半導体ナノチューブから分離した金属ナノチューブの導電率は銅の導電率の１０００倍である。

　繊維３０が全て金属ナノチューブで構成される場合、繊維３０の導電率は銅の１０００倍となる。繊維３０を全て金属ナノチューブで構成しなくても、繊維３０に占める金属ナノチューブの割合を高くして、繊維３０の導電率が銅の導電率よりも小さくなるようにしてもよい。この場合、繊維３０は空気中の汚れの原因になる物質を検知する感度が銅よりもよくなる。また、検知対象の塵埃の種類に応じて、繊維３０に含まれる半導体ナノチューブの割合を調節して、検知感度を調整することも可能となる。

　汚れ検知センサー３５の検知対象は、埃に限らず、カビであってもよく、また、工場で発生する粉塵であってもよい。例えば、空調機が設置される場所がお茶工場である場合、茶粉が検知対象であってもよい。空調機が設置される場所が金属加工工場である場合、金属等の摩耗粉が検知対象であってもよい。摩耗粉とは、例えば、金属粉である。
　なお、繊維３０に用いられるカーボンナノチューブが単層の場合で説明したが、カーボンナノチューブは多層であってもよい。

（汚れ検出方法）
　図８に示した汚れ検知センサー３５を用いてフィルター２２の汚れを検知する方法を説明する。
　図９は、図８に示した汚れ検知センサーを用いてフィルターの汚れを検知する方法を説明するための模式図である。繊維３０は繊維３０の導電率が銅の導電率よりも高い値になるように構成されているものとする。
　図９に示すように、汚れ検知センサー３５の２つの電極３１、３２のうち、一方の電極３１が配線４１を介して制御部４０と接続され、他方の電極３２が配線４２を介して制御部４０と接続されている。
　制御部４０は、一定の周期で汚れ検知センサー３５の２つの電極３１、３２間に配線４１、４２を介して電圧を印加し、汚れ検知センサー３５に流れる電流を測定する。そして、制御部４０は、測定した電流について基準電流値に対する変化率を算出し、変化率が予め決められた閾値よりも大きいと、フィルター２２に汚れが発生していると判定する。

　ここで、制御部４０が実行する、汚れ判定方法を説明する。
　繊維３０の電極３１と電極３２の間に印加される電圧をＶとし、繊維３０の抵抗をＲ_ｆとする。また、配線４１、４２、電極３１、３２のそれぞれの抵抗値をＲ_Ｗ１、Ｒ_Ｗ２、Ｒ_ｅ１、Ｒ_ｅ２とすると、制御部４０が測定する電流値Ｉ_０は、次の式（１）に対応する。なお、電極と配線間の接触抵抗等を無視する。
　Ｉ_０＝Ｖ／（Ｒ_ｆ＋Ｒ_Ｗ１＋Ｒ_Ｗ２＋Ｒ_ｅ１＋Ｒ_ｅ２）・・・式（１）
　電流値Ｉ_０が基準電流値となる。制御部４０は基準電流値として電流値Ｉ_０を不揮発性メモリ（不図示）に保存する。繊維３０に汚れが付着して抵抗値がＲ_ｆからＲ_ｆ＋ΔＲに変化し、他の抵抗素子の値が変化しなければ、制御部４０が測定する電流値Ｉ_１は、次の式（２）に対応する。
　Ｉ_１＝Ｖ／（Ｒ_ｆ＋ΔＲ＋Ｒ_Ｗ１＋Ｒ_Ｗ２＋Ｒ_ｅ１＋Ｒ_ｅ２）・・・式（２）
　閾値をＴＨとすると、制御部４０は、｜Ｉ_０－Ｉ_１｜／Ｉ_０＞ＴＨの関係を満たす場合、フィルター２２に汚れが発生したと判定する。

　なお、制御部４０は、フィルター２２の洗浄および交換の度に基準電流値の測定を実行し、記憶する基準電流値を更新することが望ましい。
　汚れ検知センサー３５の機械的強度は高いが、フィルター２２の長期間の使用に伴って、繊維３０の基準電流値が少しずつ変化する。そこで、フィルター２２が劣化しているか否かの判定基準となる基準電流値を予め制御部４０の不揮発性メモリ（不図示）に登録しておいてもよい。この基準電流値をフィルター基準と称する。この場合、制御部４０は、汚れ判定を実行する前に、測定した基準電流値がフィルター基準よりも大きい場合、フィルター２２の交換または洗浄を促すメッセージを操作パネル２の表示部（不図示）に表示する。このようにして、管理者はフィルター２２の交換および洗浄の時期を判定することが可能となる。
　また、管理者は閾値ＴＨの値を調整することで、検知感度を調整してもよい。

　また、繊維３０に含まれるカーボンナノチューブにおける半導体ナノチューブの割合を高く設定する場合が考えられる。その場合の一例を説明する。
　本実施の形態１の空調機が金属加工工場に設置される場合、金属粉を検知対象とする。この場合、繊維３０に含まれるカーボンナノチューブに占める半導体ナノチューブの割合が金属ナノチューブよりも高くなるように繊維３０を構成する。フィルター２２に付着する金属粉が増加すると、繊維３０の半導体ナノチューブに金属粉が付着し、繊維３０に電流が流れやすくなる。この場合でも、制御部４０は、繊維３０に流れる電流の変化に基づいて、フィルター２２に汚れが発生したか否かを判定することが可能となる。

　また、汚れ判定方法に電流値を用いる場合で説明したが、制御部４０は繊維３０の抵抗値の変化に基づいて判定してもよい。この場合、繊維３０以外の抵抗素子の値が制御部４０の不揮発性メモリ（不図示）に予め登録されているものとする。印加する電圧の値が電圧発生回路の不具合により予め決められた値からずれてしまっても、ずれた電圧の値が電流値に反映されるため、算出される抵抗値に電圧の変化の影響を及ぼさずに済む。式（１）および式（２）について、左辺を抵抗値とし、右辺を（電圧／電流）に変形すると、電圧に生じたずれと電流値に生じたずれが相殺されることがわかる。繊維３０の導電率を高くして検知感度を高く設定している場合、電圧の変動による影響を抑制できる抵抗値で判定することが望ましい。

（汚れ検知センサー３５の変形例１）
　図１０Ａは、図８に示した汚れ検知センサーの変形例１の構成を示す平面図である。
　図１０Ａに示すように、汚れ検知センサー３５は、繊維３０ａと、電極３１ａ、３２ａとを有する。繊維３０ａは、フィルター２２において、四角形の開口部の４辺のうち、縦方向に対向する２辺のそれぞれの中心を結ぶ直線に沿って配置されている。フィルター２２の開口部は対向する２辺の組を２組有しているが、図１０Ａに示す繊維３０ａは、縦方向に対向する組の２辺の中心点を結んでいる。
　繊維３０ａおよび電極３１ａ、３２ａのそれぞれの材質は図８を参照して説明した繊維３０および電極３１、３２のそれぞれと同様なため、その詳細な説明を省略する。
　図１０Ａに示す汚れ検知センサー３５は、繊維３０ａがフィルター２２の開口部を縦方向にまたぐように設けられている。風速分布の偏りがフィルター２２の開口部の縦方向に生じた場合、図１０Ａに示す汚れ検知センサー３５の構成は有効である。

（汚れ検知センサー３５の変形例２）
　図１０Ｂは、図８に示した汚れ検知センサーの変形例２の構成を示す平面図である。
　図１０Ｂに示すように、汚れ検知センサー３５は、繊維３０ｂと、電極３１ｂ、３２ｂとを有する。繊維３０ｂは、フィルター２２において、四角形の開口部の４つの頂点のうち、対向する２頂点を結ぶ直線に沿って配置されている。
　図１０Ｂに示す構成例では、図１０Ｂに示すフィルター２２の左下の頂点に電極３１ｂが配置され、右上の頂点に電極３２ｂが配置されているが、頂点３７に電極３１ｂが配置され、頂点３８に電極３２ｂが配置されるように繊維３０ｂが配置されてもよい。
　繊維３０ｂおよび電極３１ｂ、３２ｂのそれぞれの材質は図８を参照して説明した繊維３０および電極３１、３２のそれぞれと同様なため、その詳細な説明を省略する。
　図１０Ｂに示す汚れ検知センサー３５は、繊維３０ｂがフィルター２２の開口部を斜め方向にまたぐように設けられている。風速分布の偏りがフィルター２２の開口部の縦方向および横方向のうち、いずれの方向に生じても、図１０Ｂに示す汚れ検知センサー３５の構成は有効である。

　図８に示した汚れ検知センサー３５および変形例１～２の汚れ検知センサー３５では、繊維がフィルター２２の開口部の形状の重心を通り、開口部の外周の２点を結ぶ直線に沿って設けられている。

（汚れ検知センサー３５の変形例３）
　図１０Ｃは、図８に示した汚れ検知センサーの変形例３の構成を示す平面図である。
　汚れ検知センサー３５は２本の繊維３０ｃ、３０ｄを有する。繊維３０ｃ、３０ｄのそれぞれの両端には、電極３１ｃ、３２ｃと電極３１ｄ、３２ｄがそれぞれ設けられている。繊維３０ｃ、３０ｄは、互いに相手との絶縁性を保ってフィルター２２の開口部の形状の重心で交差している。制御部４０は繊維３０ｃ、３０ｄを１本ずつ汚れ判定を行う。
　繊維３０ｃ、３０ｄおよび電極３１ｃ、３２ｃ、３１ｄ、３２ｄのそれぞれの材質は図８を参照して説明した繊維３０および電極３１、３２のそれぞれと同様なため、その詳細な説明を省略する。
　図１０Ｃに示す汚れ検知センサー３５は、繊維３０ｃ、３０ｄがフィルター２２の開口部を縦方向および横方向にまたぐように設けられている。風速分布の偏りがフィルター２２の開口部の縦方向および横方向のうち、いずれかの方向に生じても、図１０Ｂに示す汚れ検知センサー３５の構成は有効である。

（汚れ検知センサー３５の変形例４）
　図１０Ｄは、図８に示した汚れ検知センサーの変形例４の構成を示す平面図である。
　図１０Ｄに示すように、汚れ検知センサー３５は複数の繊維３０ｅが網目状に配置された構成である。複数の繊維３０ｅの全体は、フィルター２２の開口部の大きさに対応しており、その形状は四角形である。四角形は対向する２辺の組を２組有し、複数の繊維３０ｅは、２組のそれぞれの組の２辺を結ぶ直線に沿って配置されている。以下では、図１０Ｄの左右方向を横方向と称し、上下方向を縦方向と称する。
　横方向に配置された複数の繊維３０ｅのそれぞれは、一方の端が電極３１ｅと接続され、他方の端が電極３２ｅと接続されている。横方向に配置された複数の繊維３０ｅは、縦方向に配置された複数の繊維３０ｅと直角に交差しているが、配置された方向の異なる繊維３０ｅとは絶縁性を保っている。
　制御部４０は、電極３１ｅと電極３２ｅ間に電圧を印加することで汚れ判定を行う。
　繊維３０ｅおよび電極３１ｅ、３２ｅのそれぞれの材質は図８を参照して説明した繊維３０および電極３１、３２のそれぞれと同様なため、その詳細な説明を省略する。

　図１０Ｄに示す汚れ検知センサー３５は、複数の繊維３０ｅがフィルターの開口部を横方向にまたぐように設けられている。風速分布の偏りがフィルターの開口部全体のいずれかに生じる場合、図１０Ｄに示す汚れ検知センサー３５の構成は有効である。
　また、縦方向と横方向のそれぞれに複数配置された繊維３０ｅがカーボンナノチューブを含んでいるため、風速によってフィルターに生じるたわみに対する強度が増す。

　なお、図１０Ｄに示す構成では、制御部４０が、横方向に配置された複数の繊維３０ｅに流れる電流に基づいてフィルターの汚れ判定を行うが、縦方向に配置された複数の繊維３０ｅで判定してもよい。例えば、図１０Ｄに示す構成において、全体形状が四角形の複数の繊維３０ｅの横方向の２つの辺に設けられた電極３１ｅ、３２ｅを、四角形の縦方向の２つの辺に設ければよい。

　また、縦方向の複数の繊維３０ｅと横方向の複数の繊維３０ｅのそれぞれの繊維３０ｅが互いに他の繊維３０ｅと絶縁性を保つように設けられていてもよい。この場合、制御部４０が１本の繊維３０ｅ毎に電圧を印加して電流を測定し、汚れ発生の有無を判定することが可能となる。
　また、図１０Ｄに示す汚れ検知センサー３５をフィルターとして使用してもよい。図１０Ｄに示す汚れ検知センサー３５がフィルターとして用いられる場合、繊維３０ｅは機械的強度が高いので、フィルターの寿命を延ばすことができる。

　図８および図１０Ａ～図１０Ｄを参照して説明したように、汚れ検知センサー３５はフィルターの吸込口または吹出口において縦方向、横方向または斜め方向にまたぐように配置されている。これにより、制御部４０は、風速分布に偏りがある場合にも汚れ検知センサー３５の一部に埃等の塵埃が堆積した場合に塵埃による汚れを検知できる。

　本実施の形態１の空調機は、室内の空気を吸い込むファン８と、ファン８が吸い込んだ空気中の塵埃を収集するフィルターと、フィルターにおける空気の吸込口または吹出口をまたいで配置された、カーボンナノチューブを含む繊維を備えた汚れ検知センサー３５と、予め決められた電圧を汚れ検知センサー３５に印加したときの繊維に流れる電流の変化に基づいてフィルターに汚れが発生したか否かを判定する制御部４０と、を有する構成である。
　導電率が高く、塵埃の検出感度の高いカーボンナノチューブを含む汚れ検知センサー３５がフィルターの吸込口または吹出口をまたぐように配置されているため、空気の吸い込みの風速分布に偏りがあっても、汚れ検知センサー３５の一部に塵埃が堆積した場合にフィルターに発生する汚れを感度よく検知できる。

　また、本実施の形態１によれば、カーボンナノチューブを含む汚れ検知センサー３５は機械的強度が高く、洗浄を行って再利用できる。これにより、空調機の運用費用を低減することができ、環境への影響を低減できる。

　また、本実施の形態１によれば、フィルターの劣化の有無を判定するための基準値を予め設けているので、塵埃の堆積の度合いおよび塵埃が堆積している範囲によらずに、フィルターの交換および洗浄の時期を判定することが可能となる。

　また、本実施の形態１によれば、導電率の高い繊維を汚れ検知センサー３５に使用しているため、汚れ検知センサー３５に流す電流が小さくてすむ。そのため、規模の大きな電圧発生回路および電流測定回路を設ける必要がなく、空調用室内機の小型化および低コスト化を図ることができる。

　また、本実施の形態１において、制御部４０は一定の周期で汚れ検知センサー３５に予め決められた電圧を印加して繊維に流れる電流を測定し、測定した電流について予め測定された基準電流値に対する変化率を算出し、変化率が予め決められた閾値よりも大きいと、フィルターが汚れていると判定してもよい。
　この場合、導電率が高いカーボンナノチューブを汚れ検知センサー３５に用いることで、カーボンナノチューブに塵埃が付着したときの抵抗値の変化が繊維に流れる電流値に反映されるため、制御部４０はフィルターの汚れ発生の有無をより高い精度で判定できる。

　また、本実施の形態１において、汚れ検知センサー３５および制御部４０のそれぞれと接続され検出部４５をさらに有し、検出部４５が一定の周期で汚れ検知センサー３５に予め決められた電圧を印加して繊維に流れる電流を測定し、測定した電流の値を制御部４０に通知し、制御部４０は、検出部４５から通知される電流の値について予め測定された基準電流値に対する変化率を算出し、変化率が予め決められた閾値よりも大きいと、フィルターが汚れていると判定してもよい。
　この場合、繊維に流れる電流を検出する検出部４５が制御部４０とは別に設けられるため、検出部４５をフィルターの近くに設けることが可能となる。その結果、検出部４５と制御部４０を接続する配線４１、４２の長さを短くすることができ、制御部４０が、配線４１、４２の抵抗値の変化に起因する、電流値の変化によって汚れ発生を誤判定してしまうことを抑制できる。

　また、本実施の形態１において、汚れ検知センサー３５の繊維は、フィルターの吸込口または吹出口の開口部の形状の重心を通り、かつ開口部の外周の２点を結ぶ直線に沿って配置されていてもよい。
　この場合、フィルターの開口部の外周２点と開口部の重心を通る直線上に汚れ検知センサー３５の繊維が配置されているため、制御部４０は、風速分布に偏りがあっても、より広い範囲でその偏りによるフィルターの汚れ発生を検知できる。

　また、本実施の形態１において、フィルターの吸込口または吹出口の開口部の形状が四角形であり、開口部は対向する２辺の組を２組有し、汚れ検知センサー３５の繊維は、その２組のうち、１つの組の２辺の中心点を結ぶ直線に沿って配置されていてもよい。
　この場合、汚れ検知センサー３５の繊維がフィルターの開口部を縦方向または横方向にまたぐように配置されているため、風速分布の偏りがフィルターの開口部の縦方向または横方向に生じた場合でも、制御部４０はフィルターの汚れ発生を検知できる。

　また、本実施の形態１において、汚れ検知センサー３５は２本の繊維を有し、２本の繊維は互いに相手との絶縁性を保って開口部の重心で交差していてもよい。
　この場合、汚れ検知センサー３５の２本の繊維がフィルターの開口部を縦方向および横方向にまたぐように配置されているため、風速分布の偏りがフィルターの開口部の縦方向および横方向のうち、いずれかの方向に生じても、制御部４０はフィルターの汚れ発生を検知できる。

　また、本実施の形態１において、フィルターの吸込口または吹出口の開口部の形状が四角形であり、開口部は対向する２頂点の組を２組有し、汚れ検知センサー３５の繊維は、その２組のうち、１つの組の２頂点を結ぶ直線に沿って配置されていてもよい。
　この場合、汚れ検知センサー３５の繊維がフィルターの開口部を斜め方向にまたぐように配置されているため、風速分布の偏りがフィルターの開口部の縦方向および横方向のうち、いずれの方向に生じても、制御部４０はフィルターの汚れ発生を検知できる。

　さらに、本実施の形態１において、汚れ検知センサー３５は複数の繊維を有し、フィルターの吸込口または吹出口の開口部の形状が四角形であり、開口部が対向する２辺の組を２組有し、複数の繊維は、その２組のそれぞれの組の２辺を結ぶ直線に沿って配置されていてもよい。
　この場合、汚れ検知センサー３５の複数の繊維がフィルターの開口部を縦方向および横方向にまたぐように配置されているため、風速分布の偏りがフィルターの開口部全体のいずれかに生じても、制御部４０はフィルターの汚れ発生を検知できる。

　一方、本実施の形態１の空調機は、室内の空気を吸い込むファン８と、空気中の塵埃を収集するための、カーボンナノチューブを含む複数の繊維が網目状に配置されたフィルターと、複数の繊維のうち、少なくともいずれかの繊維の両端に予め決められた電圧を印加したときの繊維に流れる電流の変化に基づいてフィルターに汚れが発生したか否かを判定する制御部と、を有するものであってもよい。
　この場合、フィルターが塵埃の検出感度の高いカーボンナノチューブを含む繊維で構成されるため、空気の吸い込みの風速分布に偏りがあっても、繊維の一部に塵埃が堆積した場合にフィルターに発生する汚れを検知できる。また、カーボンナノチューブは機械的強度が高いため、フィルターの寿命が長くなる。

実施の形態２．
　本実施の形態２の空調用室内機の構成を説明する。本実施の形態２では、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
　図１１は、本発明の実施の形態２の空調機の一構成例を示す機能ブロック図である。
　図１１に示すように、室内機５１ａは、図７に示した構成以外に、汚れ検知センサー３５および制御部４０のそれぞれと接続された検出部４５を有する。検出部４５は、一定の周期で汚れ検知センサー３５の電極３１、３２間に予め決められた電圧を印加し、繊維３０に流れる電流を測定する。繊維３０に印加する電圧は、室内機本体に設けられた降圧回路（不図示）から配線を介して供給されてもよく、検出部４５に電圧生成回路（不図示）を予め設け、検出部４５の内部から供給されてもよい。

　図１２は、図１１に示した汚れ検知センサーを用いてフィルターの汚れを検知する方法を説明するための模式図である。
　検出部４５は、一定の周期で繊維３０の電極３１、３２間に予め決められた電圧を印加して繊維３０に流れる電流を測定し、測定した電流の値を制御部４０に通知する。
　制御部４０は、検出部４５から電流の値が通知されると、通知された電流の値について基準電流値に対する変化率を算出する。そして、制御部４０は、算出した変化率が閾値よりも大きいと、フィルター２２に汚れが発生したと判定する。

　本実施の形態２では汚れ検知センサー３５が図８に示した構成の場合で説明したが、図１０Ａ～図１０Ｄを参照して説明した変形例１～４のいずれの汚れ検知センサーを、本実施の形態２に適用してもよい。

　本実施の形態２では、実施の形態１と同様な効果が得られるだけでなく、繊維３０に流れる電流を測定する検出部４５が制御部４０とは別に設けられるため、検出部４５をフィルター２２の近くに設けることが可能となる。その結果、配線４１、４２の長さを短くすることができる。そのため、制御部４０が、配線４１、４２の抵抗値の変化に起因する、電流値の変化によって汚れ発生を誤判定してしまうことを抑制できる。

　なお、上述の実施の形態１および２においては、塵埃を収集する役目を果たす塵埃収集部がフィルターの場合で説明したが、塵埃収集部は、特許文献１に開示されているような集塵フィルターであってもよい。
　また、上述の実施の形態１および２においては、空調用室内機がパッケージエアコンの室内機の場合で説明したが、本発明の空調用室内機はパッケージエアコンの場合に限定されない。
　さらに、上述の実施の形態１および２においては、空調機が熱交換を行う機能を備えた構成の場合で説明したが、本発明が適用される空調機は空気清浄機であってもよい。空調機が空気清浄機である場合、熱交換器１０および室外機５２は設けられていなくてよい。

　上述の実施の形態は、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明の特徴を損なうものでなければ、上述した実施の形態以外の形態に本発明を適用できる。

　１　化粧パネル、１ａ　開口部、２　操作パネル、３　正面側吸込口パネル、３ａ　正面側パネル、４　吸気穴、５　ファンケースフランジ、６　背面側パネル、６ａ　背面側パネル、７　背面側吸込口、８　ファン、９　モーター、１０、１６ａ、１６ｂ　熱交換器、１１　ファン側プーリー、１２　モーター側プーリー、１５　ドレンパン、１７　背面側吸込口、２０、２１　正面側吸込口、２２、２５ａ、２５ｂ　フィルター、２２ａ　枠、２２ｂ　開口部、２７　操作部、３０、３０ａ～３０ｅ　繊維、３１、３１ａ～３１ｅ　電極、３２、３２ａ～３２ｅ　電極、３５　汚れ検知センサー、３７、３８　頂点、４０　制御部、４１、４２　配線、４５　検出部、５１、５１ａ　室内機、５２　室外機。

Claims

　室内の空気を吸い込むファンと、
　前記ファンが吸い込んだ空気中の塵埃を収集する塵埃収集部と、
　前記塵埃収集部における空気の吸込口または吹出口をまたいで配置された、カーボンナノチューブを含む繊維を備えた汚れ検知センサーと、
　予め決められた電圧を前記汚れ検知センサーに印加したときの前記繊維に流れる電流の変化に基づいて前記塵埃収集部に汚れが発生したか否かを判定する制御部と、
を有する空調機。
　前記制御部は、一定の周期で前記汚れ検知センサーに前記予め決められた電圧を印加して該繊維に流れる電流を測定し、測定した電流について予め測定された基準電流値に対する変化率を算出し、該変化率が予め決められた閾値よりも大きいと、前記塵埃収集部が汚れていると判定する、請求項１に記載の空調機。
　前記汚れ検知センサーおよび前記制御部のそれぞれと接続され、一定の周期で前記汚れ検知センサーに前記予め決められた電圧を印加して該繊維に流れる電流を測定し、測定した電流の値を前記制御部に通知する検出部をさらに有し、
　前記制御部は、前記検出部から通知される前記電流の値について予め測定された基準電流値に対する変化率を算出し、該変化率が予め決められた閾値よりも大きいと、前記塵埃収集部が汚れていると判定する、請求項１に記載の空調機。
　前記繊維は、前記塵埃収集部の吸込口または吹出口の開口部の形状の重心を通り、かつ該開口部の外周の２点を結ぶ直線に沿って配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の空調機。
　前記塵埃収集部の吸込口または吹出口の開口部の形状が四角形であり、該開口部は対向する２辺の組を２組有し、
　前記繊維は、前記２組のうち、１つの組の２辺の中心点を結ぶ直線に沿って配置されている、請求項４に記載の空調機。
　前記汚れ検知センサーは２本の前記繊維を有し、
　前記２本の繊維は互いに相手との絶縁性を保って前記重心で交差している、請求項４に記載の空調機。
　前記開口部の形状が四角形であり、該開口部は対向する２頂点の組を２組有し、
　前記繊維は、前記２組のうち、１つの組の２頂点を結ぶ直線に沿って配置されている、請求項４に記載の空調機。
　前記汚れ検知センサーは複数の前記繊維を有し、
　前記塵埃収集部の吸込口または吹出口の開口部の形状が四角形であり、該開口部は対向する２辺の組を２組有し、
　前記複数の繊維は、前記２組のそれぞれの組の２辺を結ぶ直線に沿って配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の空調機。
　室内の空気を吸い込むファンと、
　前記ファンが吸い込んだ空気中の塵埃を収集するための、カーボンナノチューブを含む複数の繊維が網目状に配置されたフィルターと、
　前記複数の繊維のうち、少なくともいずれかの繊維の両端に予め決められた電圧を印加したときの該繊維に流れる電流の変化に基づいて前記フィルターに汚れが発生したか否かを判定する制御部と、
を有する空調機。