(57)【要約】【課題】汚染をより正確に非破壊的に迅速に検知すること。【解決手段】汚染検知装置（１）は、汚染状態の検出箇所に光を照射する光源（３）と、光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部（４）と、汚染状態と汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部（１０）と、受光部で検出された光のスペクトルと検量線記憶部に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部（７）とを備える。好ましくは、汚染検知装置は、演算部で見積もられた汚染状態に基づいて、汚染を浄化する浄化装置（１５）を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部（１１）をさらに備える。【選択図】図１
2010223871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、
前記光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、
前記汚染状態と前記汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、
前記受光部で検出された光のスペクトルと前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部とを備える、汚染検知装置。
【請求項２】
前記演算部で見積もられた前記汚染状態を出力する汚染状態出力部をさらに備える、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項３】
前記検量線記憶部は、汚染状態を形成する第１の物質の基質が吸収する波長を含む範囲の吸光度スペクトルと前記第１の物質の濃度との関係を示す検量線データを予め記憶し、
前記演算部は、前記受光部で検出された光のスペクトルから吸光度スペクトルを算出し、算出された前記吸光度スペクトルと、前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データとに基づいて、前記汚染状態として前記物質の量または前記物質が存在する範囲を見積もる、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項４】
前記演算部で見積もられた前記汚染状態が所定レベル以上であるか判定する判定部をさらに備える、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項５】
前記演算部で見積もられた前記汚染状態を、測定時を特定可能に記憶する汚染状態記憶部をさらに備える、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項６】
前記汚染状態記憶部に記憶された前記汚染状態の経時変化を表示装置に表示させる制御を行なう表示制御部をさらに備える、請求項５に記載の汚染検知装置。
【請求項７】
前記汚染状態記憶部に記憶された前記汚染状態の経時変化に基づいて、汚染状態の変化が所定レベル以上であるか判定する判定部をさらに備える、請求項５に記載の汚染検知装置。
【請求項８】
前記判定部によって判定された判定結果を出力する汚染判定結果出力部とをさらに備える、請求項４または請求項７に記載の汚染検知装置。
【請求項９】
前記所定レベルを設定する設定部をさらに備え、
前記判定部は、前記汚染状態が前記設定部によって設定された前記所定レベル以上であるか判定する、請求項４または請求項７に記載の汚染検知装置。
【請求項１０】
前記演算部で見積もられた前記汚染状態に基づいて、汚染を浄化する浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部をさらに備える、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項１１】
前記浄化装置をさらに備える、請求項１０に記載の汚染検知装置。
【請求項１２】
前記演算部は、前記浄化装置によって浄化された後の前記汚染状態を再度見積もる、請求項１０に記載の汚染検知装置。
【請求項１３】
前記浄化装置に汚染を浄化させるかユーザが汚染を浄化するかの選択をユーザから受付ける選択受付部をさらに備え、
前記フィードバック制御部は、前記選択受付部によって前記浄化装置に汚染を浄化させる選択が受付けられた場合、前記浄化装置に、汚染を浄化させる制御を行なう、請求項１０から請求項１２までのいずれかに記載の汚染検知装置。
【請求項１４】
前記受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態として温度および湿度の少なくともいずれか一方を測定する雰囲気測定部をさらに備え、
前記演算部は、前記雰囲気測定部で測定された前記雰囲気の状態に応じて前記受光部で検出された光のスペクトルを補正して、汚染状態を見積もる、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項１５】
前記雰囲気測定部で測定された前記雰囲気の状態を、測定時を特定可能に記憶する雰囲気状態記憶部をさらに備える、請求項１４に記載の汚染検知装置。
【請求項１６】
前記雰囲気測定部で測定された前記雰囲気の状態に基づいて、前記受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態を制御する環境制御装置を制御して前記雰囲気の状態を制御させるフィードバック制御部をさらに備える、請求項１４または請求項１５に記載の汚染検知装置。
【請求項１７】
前記環境制御装置をさらに備える、請求項１６に記載の汚染検知装置。
【請求項１８】
前記雰囲気測定部は、サーミスタを有する、請求項１４から請求項１７までのいずれかに記載の汚染検知装置。
【請求項１９】
前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データを校正するための校正データの入力を受付ける入力受付部と、
前記入力受付部で受付けられた前記校正データに基づいて前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データを校正する校正部とをさらに備える、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２０】
前記光源は、ＬＥＤである、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２１】
前記光源は、白色光源であり、分光器を含む、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２２】
前記光源は、多波長光源である、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２３】
前記光源は、近赤外域の波長の光を照射する、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２４】
前記光源は、前記汚染状態を形成する第１の物質の基質が吸収する第１の波長に加えて前記第１の物質の基質が吸収しない第２の波長を含む光を照射し、
前記演算部は、前記第２の波長に対する前記汚染状態を形成しない第２の物質による吸収に基づいて、前記第１の波長に対する前記第２の物質による吸収の寄与を除去して、前記第１の波長に対する前記第１の物質による吸収を算出することによって、前記汚染状態を見積もる、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２５】
前記光源および前記受光部は、前記光源から照射された光が前記受光部に直接検出されないように設けられる、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２６】
前記受光部を含む部分と前記演算部を含む部分との情報のやりとりが無線で行なわれる、請求項１に記載の汚染検知装置。
【請求項２７】
汚染を検知する汚染検知装置と汚染を浄化する浄化装置とを備え、
前記汚染検知装置は、
汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、
前記光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、
前記汚染状態と前記汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、
前記受光部で検出された光のスペクトルと前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部と、
前記演算部で見積もられた前記汚染状態に基づいて、前記浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部とを含む、汚染浄化システム。
【請求項２８】
前記浄化装置は、紫外線光源で汚染を浄化する、請求項２７に記載の汚染浄化システム。
【請求項２９】
前記光源は、前記浄化装置の前記紫外線光源である、請求項２８に記載の汚染浄化システム。
【請求項３０】
前記受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態を制御する環境制御装置をさらに備える、請求項２７から請求項２９までのいずれかに記載の汚染浄化システム。
【請求項３１】
汚染を検知する汚染検知装置と汚染を浄化する浄化装置とを備え、
前記汚染検知装置は、
汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、
前記光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、
前記汚染状態と前記汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、
前記受光部で検出された光のスペクトルと前記検量線記憶部に記憶された前記検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部と、
前記演算部で見積もられた前記汚染状態に基づいて、前記浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部とを含む、洗濯機。
【請求項３２】
前記汚染検知装置は、前記光源が、汚染しやすい１または複数の箇所に光を照射可能で、かつ、前記受光部が、照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出可能であるように設けられる、請求項３１に記載の洗濯機。
【請求項３３】
前記汚染しやすい箇所は、水槽および前記水槽の内側の回転槽の喫水線付近である、請求項３２に記載の洗濯機。
【請求項３４】
前記汚染検知装置は、前記回転槽の外周、または、前記水槽の内周の壁面に設けられる、請求項３２または請求項３３に記載の洗濯機。
【請求項３５】
前記汚染しやすい箇所は、パルセータの駆動装置側の面である、請求項３２に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染検知装置、汚染浄化システム、および、洗濯機に関し、特に、汚染に対応することに適した汚染検知装置、汚染浄化システム、および、洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洗濯機および冷蔵庫などの家電製品、ならびに、住居、倉庫、美術館、博物館、および、遺跡などの様々な建物、ならびに、食品および商品などの人間を取り巻く環境において、不衛生、腐敗、および、汚損、ならびに、劣化の重大な原因となるカビ類および微生物類の発生による汚染に対して、様々な対策が行われてきた。
【０００３】
たとえば、定期的な除湿によって、カビの発生を防止したり成長を抑制させたりする装置として、１日１回、カビに対して一定時間の低湿度ショックを与えてカビの成長を抑制する空調機器（たとえば、特許文献１参照）があった。
【０００４】
また、紫外線によってカビを減少・死滅させる機能を有する除湿機、浴室乾燥機、エアコンがあった。また、光触媒をコーティングしておいて定期的に光照射して滅菌する機能を持たせた冷蔵庫があった。
【０００５】
また、一定の使用回数ごとにユーザに槽洗いコースの実施を促す機能を持たせた洗濯機（たとえば、特許文献２参照）があった。このように、さまざまな汚染防止方法および汚染対処方法が提案されている。これらは、使用時間または使用状況に応じて、汚染の防止または汚染に対する対策のタイミングを決定するものである。
【０００６】
一方、環境を監視することで、汚染状態を推測して対処するものも、従来から提案されている。具体的には、測定対象の環境の温度や湿度を測定したデータから、カビの発生や汚染の速度を推定する方法（たとえば、特許文献３参照）があった。また、空調運転時のカビ等の発生具合を推定して効率よく除菌する空気調和装置（たとえば、特許文献４参照）があった。
【０００７】
また、汚染状態を非破壊的に検知する方法が提案されている。たとえば、特許文献５には、特定の周波数の信号（光素子など）の減衰で、カビを検出する洗濯機が提案されている。回転槽を回転させると、内部の形状に従って反射信号が振幅するが、カビなどが発生すると、反射率が変わることを利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２３５２１４号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３３９２号公報
【特許文献３】特開平６−１１３８８６号公報
【特許文献４】特開２００８−２０２８４３号公報
【特許文献５】特開平７−１５５４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１や特許文献２のように、従来提案されている、使用時間または使用状況によって判定して汚染防止または汚染対策をとるものは、汚染の発生状況に関わらず行われる。よって、汚染が軽度であるのに不必要に浄化を行うことで、電力、浄化液または浄化の手間の無駄が生じたり、逆に汚染が発生していても、浄化が行われなかったりというように、適切な対処がなされない恐れがあるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３や特許文献４のように、湿度や温度などの環境を測定したデータから汚染状態を推定して浄化を行うタイミングを得る方法では、使用時間または使用回数によって一律に浄化するよりは効果がある。しかし、この方法では推定と実際の汚染状態との間にずれが生じやすく、やはり効果的な浄化を行えずに無駄が生じる。
【００１１】
特許文献５の方法については、カビを光によって検知しているが、回転槽の形状による電磁波の振幅の減衰または信号の受光量の変化を見ているだけである。こうした信号の変化を見るだけでは、カビ以外の糸くずやゴミなどによる誤差もあり、汚染状態を正確に検知して適切な汚染対策をとるには不十分である。
【００１２】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的の１つは、汚染をより正確に非破壊的に迅速に検知することが可能な、汚染検知装置、汚染浄化システム、および、洗濯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、この発明のある局面によれば、汚染検知装置は、汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、汚染状態と汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、受光部で検出された光のスペクトルと検量線記憶部に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部とを備える。
【００１４】
好ましくは、汚染検知装置は、演算部で見積もられた汚染状態を出力する汚染状態出力部をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、検量線記憶部は、汚染状態を形成する第１の物質の基質が吸収する波長を含む範囲の吸光度スペクトルと第１の物質の濃度との関係を示す検量線データを予め記憶し、演算部は、受光部で検出された光のスペクトルから吸光度スペクトルを算出し、算出された吸光度スペクトルと、検量線記憶部に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態として物質の量または物質が存在する範囲を見積もる。
【００１６】
好ましくは、汚染検知装置は、演算部で見積もられた汚染状態が所定レベル以上であるか判定する判定部をさらに備える。
【００１７】
好ましくは、汚染検知装置は、演算部で見積もられた汚染状態を、測定時を特定可能に記憶する汚染状態記憶部をさらに備える。
【００１８】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、汚染状態記憶部に記憶された汚染状態の経時変化を表示装置に表示させる制御を行なう表示制御部をさらに備える。
【００１９】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、汚染状態記憶部に記憶された汚染状態の経時変化に基づいて、汚染状態の変化が所定レベル以上であるか判定する判定部をさらに備える。
【００２０】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、判定部によって判定された判定結果を出力する汚染判定結果出力部とをさらに備える。
【００２１】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、所定レベルを設定する設定部をさらに備え、判定部は、汚染状態が設定部によって設定された所定レベル以上であるか判定する。
【００２２】
好ましくは、汚染検知装置は、演算部で見積もられた汚染状態に基づいて、汚染を浄化する浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部をさらに備える。
【００２３】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、浄化装置をさらに備える。
さらに好ましくは、演算部は、浄化装置によって浄化された後の汚染状態を再度見積もる。
【００２４】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、浄化装置に汚染を浄化させるかユーザが汚染を浄化するかの選択をユーザから受付ける選択受付部をさらに備え、フィードバック制御部は、選択受付部によって浄化装置に汚染を浄化させる選択が受付けられた場合、浄化装置に、汚染を浄化させる制御を行なう。
【００２５】
好ましくは、汚染検知装置は、受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態として温度および湿度の少なくともいずれか一方を測定する雰囲気測定部をさらに備え、演算部は、雰囲気測定部で測定された雰囲気の状態に応じて受光部で検出された光のスペクトルを補正して、汚染状態を見積もる。
【００２６】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、雰囲気測定部で測定された雰囲気の状態を、測定時を特定可能に記憶する雰囲気状態記憶部をさらに備える。
【００２７】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、雰囲気測定部で測定された雰囲気の状態に基づいて、受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態を制御する環境制御装置を制御して雰囲気の状態を制御させるフィードバック制御部をさらに備える。
【００２８】
さらに好ましくは、汚染検知装置は、環境制御装置をさらに備える。さらに好ましくは、雰囲気測定部は、サーミスタを有する。
【００２９】
好ましくは、汚染検知装置は、検量線記憶部に記憶された検量線データを校正するための校正データの入力を受付ける入力受付部と、入力受付部で受付けられた校正データに基づいて検量線記憶部に記憶された検量線データを校正する校正部とをさらに備える。
【００３０】
好ましくは、光源は、ＬＥＤである。好ましくは、光源は、白色光源であり、分光器を含む。好ましくは、光源は、多波長光源である。好ましくは、光源は、近赤外域の波長の光を照射する。
【００３１】
好ましくは、光源は、汚染状態を形成する第１の物質の基質が吸収する第１の波長に加えて第１の物質の基質が吸収しない第２の波長を含む光を照射し、演算部は、第２の波長に対する汚染状態を形成しない第２の物質による吸収に基づいて、第１の波長に対する第２の物質による吸収の寄与を除去して、第１の波長に対する第１の物質による吸収を算出することによって、汚染状態を見積もる。
【００３２】
好ましくは、光源および受光部は、光源から照射された光が受光部に直接検出されないように設けられる。
【００３３】
好ましくは、受光部を含む部分と演算部を含む部分との情報のやりとりが無線で行なわれる。
【００３４】
この発明の他の局面によれば、汚染浄化システムは、汚染を検知する汚染検知装置と汚染を浄化する浄化装置とを備える。汚染検知装置は、汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、汚染状態と汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、受光部で検出された光のスペクトルと検量線記憶部に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部と、演算部で見積もられた汚染状態に基づいて、浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部とを含む。
【００３５】
好ましくは、浄化装置は、紫外線光源で汚染を浄化する。さらに好ましくは、光源は、浄化装置の紫外線光源である。さらに好ましくは、汚染浄化システムは、受光部で検出される光が通過する雰囲気の状態を制御する環境制御装置をさらに備える。
【００３６】
この発明のさらに他の局面によれば、洗濯機は、汚染を検知する汚染検知装置と汚染を浄化する浄化装置とを備える。汚染検知装置は、汚染状態の検出箇所に光を照射する光源と、光源から照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出する受光部と、汚染状態と汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量線記憶部と、受光部で検出された光のスペクトルと検量線記憶部に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態を見積もる演算部と、演算部で見積もられた汚染状態に基づいて、浄化装置を制御して汚染を浄化させるフィードバック制御部とを含む。
【００３７】
好ましくは、汚染検知装置は、光源が、汚染しやすい１または複数の箇所に光を照射可能で、かつ、受光部が、照射された光の反射光および透過光の少なくともいずれかの光のスペクトルを検出可能であるように設けられる。汚染しやすい箇所は、水槽および水槽の内側の回転槽の喫水線付近である。さらに好ましくは、汚染検知装置は、回転槽の外周、または、水槽の内周の壁面に設けられる。また、汚染しやすい箇所は、パルセータの駆動装置側の面である。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、汚染をより正確に非破壊的に迅速に検知することが可能な、汚染検知装置、汚染浄化システム、および、洗濯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態における汚染検知装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における汚染検知装置の概略的な外観を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における汚染検知装置の使用例を説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態における汚染検知装置で実行される汚染検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】吸光度スペクトルの波長と、対象物質の基質の濃度との関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態における汚染検知装置を備える洗濯機の概略的な構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態における洗濯機で実行される汚染検知処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００４１】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態の汚染検知装置１は、空気、食品、商品および美術品など、カビまたは微生物など望ましくない物質による汚染に晒される危険がある測定対象６に光照射して、その透過光または反射光から吸光度スペクトルを得て、汚染状態を見積もることで検知する装置である。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、汚染検知装置１が、測定対象６の汚染状態を形成する物質の反射光のスペクトルを検出することとして説明するが、これに限定されず、測定対象６の汚染状態を形成する物質の透過光のスペクトルを検出するようにしてもよい。
【００４３】
まず、本実施の形態の汚染検知装置１を有する装置とその構成について説明する。図１は、第１の実施の形態における汚染検知装置１の概略的な構成を示す図である。
【００４４】
図１を参照して、汚染検知装置１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む光源３と、光を受光するフォトダイオード（Photodiode、以下「ＰＤ」ともいう）を含む受光部４と、光源３および受光部４を駆動する光デバイス駆動部２と、汚染状態を見積もる演算回路７と、測定データおよび汚染状態の特定結果のデータを記憶する測定データ記憶装置８と、汚染状態と汚染状態に対応するスペクトルとの関係を示す検量線データを予め記憶する検量データ記憶装置１０とを備える。
【００４５】
また、汚染検知装置１は、サーミスタを有し、測定対象６が存在する雰囲気中の温度および湿度を測定する温度湿度検知機構５と、汚染状態の特定結果を判定する判定部９と、汚染状態の検知および特定結果に基づいて浄化装置１５または環境制御装置１６を制御するフィードバック回路１１を選択的に備える。なお、汚染検知装置１には、上述した構成に加えて、本発明の実施の形態に特に関係しない構成も含まれる。
【００４６】
光デバイス駆動部２は、光源３のＬＥＤおよび受光部４のＰＤのドライバであり、演算回路７からの制御信号に応じて、光源３を発光させるための駆動信号を光源３に出力するとともに、受光部４で光を検出するための駆動信号を受光部４に出力する。
【００４７】
光源３は、光デバイス駆動部２からの駆動信号に応じて、ＬＥＤを発光させる。光源３から発光された光は、測定対象６に照射されて、測定対象６の汚染状態に応じて、測定対象６で反射することによって反射光を生じる。本実施の形態では、ＬＥＤは、カビまたは微生物に含まれる有機分子の基質に帰属する近赤外の波長に対応したものを用いるが、これに限定されず、測定対象によって異なる最適な波長範囲のものを用いるようにしてもよい。また、発光素子は、ＬＥＤに限定されず、他のものを用いてもよい。
【００４８】
受光部４は、光デバイス駆動部２からの駆動信号で駆動されて、測定対象６からの反射光を受光して、受光した光に応じた検出信号をアンプで増幅して演算回路７に出力する。本実施の形態では、ＰＤは、光源３のＬＥＤと同様、カビまたは微生物に含まれる有機分子の基質に帰属する近赤外の波長に対応したものを用いるが、これに限定されず、測定対象によって異なる最適な波長範囲のものを用いるようにしてもよい。また、受光素子は、ＰＤに限定されず、他のものを用いてもよい。
【００４９】
検量データ記憶装置１０は、汚染状態を形成する物質であるカビまたは微生物の基質が吸収する波長を含む範囲の吸光度スペクトルとその物質の濃度との関係を示す検量線データを予め記憶する。検量データ記憶装置１０に記憶される検量線データは、予め実験によって定められる。
【００５０】
演算回路７は、演算処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行されるプログラムおよび予め定められたデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびプログラムが実行されるときのワークエリアおよび一時的なデータを記憶する記憶領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
【００５１】
演算回路７は、受光部４からの検出信号に基づいて、反射光スペクトルを算出し、反射光スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。そして、演算回路７は、算出された吸光度スペクトル、および、検量データ記憶装置１０に記憶された検量線データとに基づいて、汚染状態として物質の量または物質が存在する範囲を見積もる。
【００５２】
一般に、非破壊検査において検量線法という光を用いた検査手法が知られている。ある物質に含まれる成分の濃度を知りたいときに、予めその物質の吸光度スペクトルと濃度との関係を示す検量線を作成しておいて、成分量が未知の試料の吸光度スペクトルと検量線とから、未知試料の濃度を見積もる方法である。
【００５３】
図５は、吸光度スペクトルの波長と、対象物質の基質の濃度との関係を示すグラフである。図５を参照して、成分の分子振動に由来するピークが、固有の波長λ0付近に現れる。ピーク強度の変化は、その成分の濃度に比例して表れる。このため、いろいろな濃度の測定対象物のスペクトル形状を分析することで、スペクトル形状と成分量との関係を導出することができる。
【００５４】
たとえば、カビまたは微生物などの汚染状態を形成する物質を測定したい場合は、その物質に固有の有機分子の基質が吸収を持つ波長を含む範囲の吸光度スペクトルとその物質の量との関係を示す検量線を前もって得ておく。これにより、その物質による汚染状態を知りたい測定対象の反射光スペクトルを検量線のデータと照らし合わせることで、その物質の量を見積もって、汚染状態を検知することができる。
【００５５】
図５は、成分が１つのみの場合を示す。しかし、検出した光に多成分のスペクトルが含まれる場合は、ピークが重なり合うため、単純な計算ではそれぞれの物質の量を算出できない。このような計算をする場合に、従来から、多変量解析、重回帰分析、または、ＰＬＳ（Partial Least Squares）回帰分析など、様々な工夫が凝らされている。本実施の形態では、統計的処理であるＰＬＳ回帰分析の手法を用いる。
【００５６】
ＰＬＳ回帰分析の手法は、予め、ＰＬＳ回帰分析法で導出した検量線を作っておき、その検量線を用いて、測定対象から反射した光の吸光度スペクトルをＰＬＳ回帰分析すれば、測定対象物の知りたい特定成分の成分量や含有量を算出することができるものである。
【００５７】
また、一般に、近赤外域の光には、水分の吸収が影響する。よって、温度および湿度から、水分または水蒸気の量を推測し、水分または水蒸気による光スペクトルへの寄与を考慮することで、より正確に、カビまたは微生物の汚染状態を算出することができる。
【００５８】
測定した光スペクトルに、この検量線を適用すると、カビまたは微生物など、望ましくない物質が存在する量を算出できる。ユーザーがカビの汚染を知りたいなら、カビの検量線を、特定の微生物の汚染を知りたいなら、その微生物の検量線を用いるなど、測定する対象に応じた検量線を、予め、検量データ記憶装置１０に入力しておき、それぞれの分量を算出することができる。
【００５９】
検量線を入力する方法としては、工場出荷時にメーカー側で入力する方法、または、ユーザーが初めて汚染検知装置１を使用するときに、汚染検知装置１によって得た測定結果を反映させて、検量データ記憶装置１０に入力する方法が挙げられる。
【００６０】
判定部９は、演算回路７で見積もられた汚染状態または汚染状態の変化が、所定レベル以上であるか判定する。汚染検知装置１では、カビまたは微生物の存在する量または面積などを指標として、汚染状態が見積もられる。その指標である所定レベルについては、ユーザーまたはメーカーが測定対象６の種類に応じた許容値として定義する。
【００６１】
フィードバック回路１１は、演算回路７での汚染状態の特定結果に基づいて、浄化装置１５をフィードバック制御する。つまり、フィードバック回路１１は、浄化装置１５を駆動させたり停止させたりすることによって、汚染状態が所定レベルになるように制御する。
【００６２】
また、フィードバック回路１１は、温度湿度検知機構５での温度および湿度の算出結果に基づいて、環境制御装置１６をフィードバック制御する。つまり、フィードバック回路１１は、環境制御装置１６を制御して、温度および湿度が、カビまたは微生物が発生しにくい所定値になるように制御する。
【００６３】
浄化装置１５は、測定対象６に紫外線を照射する光源を含み、汚染検知装置１のフィードバック回路１１によって制御されて、紫外線を測定対象６の汚染状態を構成する物質に照射することによって、汚染状態を構成する物質を減少させる。
【００６４】
環境制御装置１６は、汚染検知装置１のフィードバック回路１１によって制御されて、測定対象６で反射して受光部４で検出される光が通過する雰囲気の状態である温度および湿度を制御することによって、汚染状態を構成する物質が発生しにくい環境にする。
【００６５】
また、汚染検知装置１は、外部入力装置１４から入力されたデータで、検量データ記憶装置１０内のデータを更新し、補正できるように構成してもよい。本実施の形態において、外部入力装置１４は、外部からデータを入力するためのＵＳＢ端子とするが、これに限定されず、通信回線を経由してデータをダウンロードできるような装置で構成したり、パソコンを用いたりすることができる。
【００６６】
これにより、汚染検知装置１の使用状態によって工場出荷時に検量データ記憶装置１０に記憶させたデータまたは初期使用時に検出した参照データもしくは検量線にズレが生じることで検知の精度が落ちたり、判定レベルが実情にそぐわなくなったりした場合、現在の使用状況などを反映したデータを入力して補正する。その結果、精度の高い検知機能を維持できる。
【００６７】
吸光度スペクトルによる非破壊検査では、定期的な検量線のメンテナンスが有効であるので、定期的にデータを更新したり、校正したりすることは、精度の高い検知機能の維持に有効である。
【００６８】
さらに、汚染検知装置１は、表示装置である出力装置１２を制御して、汚染検知装置１からの情報を表示させることができる。これにより、汚染状態を測定した結果を、出力装置１２で告知したり、汚染状態が高ければ警告したり、ユーザー自身で手動で浄化するタイミングを知らせたりすることが可能である。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、出力装置１２は、表示装置であることとするが、出力装置１２が、外部メディアに情報を記録する外部記憶装置であってもよいし、プリンタであってもよい。
【００７０】
また、本実施の形態においては、汚染検知装置１の各要素の接続は有線で接続される。しかし、これに限定されず、少なくとも一部、たとえば、光源３、受光部４および光デバイス駆動部２で構成される部分を、データまたは制御信号を無線で伝送可能なように構成して、離れた場所または隔離された場所にある測定対象６の汚染状態を検知できるようにしていもよい。
【００７１】
図２は、第１の実施の形態における汚染検知装置１の概略的な外観を示す図である。図２を参照して、汚染検知装置１の台座１７の形状は、略円錐台の形状である。汚染検知装置１の各要素は、台座１７の内部または外面に設けられる。汚染検知装置１は、台座１７の下底が取付対象（たとえば、部屋または倉庫などの空間の天井または壁、洗濯機、冷蔵庫またはエアコンなどの内部の空間の汚染しやすい箇所に対向する面）に接するように取付けられる。
【００７２】
汚染検知装置１の光源３のＬＥＤは、周囲に光を照射可能なように、円錐台状の台座１７の側面に、等間隔に複数設けられる。受光部４のＰＤは、測定対象６から拡散反射した光を検知可能なように、台座１７の円錐台の上底に設けられる。
【００７３】
このように、円錐台状の台座１７の側面にＬＥＤが取付けられ、上底にＰＤが取付けられるので、ＬＥＤからＰＤへの迷光を低減することができるが、本実施の形態においては、さらに、上底にくぼみをつけて、そのくぼみの底面にＰＤが取付けられるようにしたので、くぼみがない場合と比較して、ＬＥＤからＰＤへの迷光をより低減することができる。
【００７４】
なお、汚染検知装置１の外形である台座１７の高さは、取付けた際に他のものと干渉しないように、できるだけ低いほうがよい。このため、本実施の形態においては、汚染検知装置１の高さは、上底および下底に平行な側面上の円周に沿った１列にＬＥＤが取付けられる最低限の高さとしている。
【００７５】
図３は、第１の実施の形態における汚染検知装置１の使用例を説明するための図である。図３を参照して、汚染検知装置１は、建物内部または装置内部の空間の上面などの面に、空間内部の測定対象６に照射光を照射可能で、測定対象６からの反射光を検出可能なように取付けられる。
【００７６】
また、浄化装置１５および環境制御装置１６は、汚染検知装置１と離れた箇所の空間内の面に取付けられる。本実施の形態においては、汚染検知装置１と、浄化装置１５および環境制御装置１６とは、無線で、制御信号をやりとりする。
【００７７】
図４は、第１の実施の形態における汚染検知装置１で実行される汚染検知処理の流れを示すフローチャートである。この汚染検知処理は、汚染検知装置１の演算回路７によって実行される処理のサブルーチンの１つである。
【００７８】
この汚染検知処理は、定期的（たとえば、２４時間ごと）に実行される。なお、本実施の形態では、汚染検知処理が定期的に実行されるようにするが、常時繰返し実行されるようにしてもよいし、ユーザが実行間隔を設定可能なように構成してもよい。
【００７９】
図４を参照して、ステップＳ１０１で、演算回路７のＣＰＵは、汚染の検出に使用する機器が汚染状態を測定するために必要な準備を開始するように制御する。具体的には、必要な準備としては、光源３の立ち上げ、受光部４のゼロ点調整、検量データ記憶装置１０から演算回路７へ汚染状態を算出するための計算式や情報を入力する工程が挙げられる。
【００８０】
続くステップＳ１０２では、ＣＰＵは、温度湿度検知機構５を制御して、測定対象６が存在する雰囲気中の温度と湿度とを測定させ、測定された温度および湿度のデータを温度湿度検知機構５から取得する。取得された温度および湿度のデータは、後のステップで、汚染状態を算出する際の参考データとして利用される。具体的には、測定対象６の環境における水分または水蒸気のスペクトルへの影響が測定スペクトルから除去されることによって、より精度の高い検知が行えるようになる。
【００８１】
ステップＳ１０３では、ＣＰＵは、光デバイス駆動部２を制御して、光源３により光照射を行わせる。これにより、光源３から測定対象６に光が照射されて、測定対象６からの反射光が受光部４で検出される。
【００８２】
続くステップＳ１０４では、ＣＰＵは、受光部４のアンプで増幅された反射光に関する検出信号が、演算回路７のＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換回路で変換された反射光に関する取得データを受信する。
【００８３】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵは、光デバイス駆動部２を制御して、光源３により照射されている光を停止させる。
【００８４】
次に、ステップＳ１１１で、ＣＰＵは、ステップＳ１０４で受信した取得データに基づいて、反射光の波長ごとの光強度としての反射スペクトルを算出する。
【００８５】
次いで、ステップＳ１１２で、ＣＰＵは、後のステップで行う汚染状態の算出の妨げとなる不正なデータを排除するため、ステップ１１１で算出された反射スペクトルの精度が適当か否かを判断することによって、反射スペクトルの信頼性が信頼可能な程度であるか否かを判断する。反射スペクトルと照らし合わせるデータは、予め検量データ記憶装置１０に記録されている。判断は、反射スペクトルと照らし合わせるデータとの、強さやスペクトル形状に基づいて行なわれる。
【００８６】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵは、ステップＳ１１２での判断の結果が信頼可能であるか否かを判断する。信頼可能でないと判断した場合（ステップＳ１１３でＮＯと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１０３の処理に戻す。一方、信頼可能であると判断した場合（ステップＳ１１３でＹＥＳと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１１４の処理に進める。
【００８７】
ステップＳ１１４では、ＣＰＵは、続くステップにおける演算を円滑にするために、反射スペクトルを変換して、吸光度スペクトルを算出するとともに、吸光度スペクトルに前処理を施す。つまり、反射スペクトルのままでは、汚染状態を算出できないので、吸光度スペクトルに変換する。その際、標準物質のスペクトルを利用した方が、より正確な吸光度スペクトルが得られる。通常は、市販の反射板などの標準物質を用いるが、汚染の無い状態、または、汚染状態が問題ないレベルの状態の光スペクトルを、標準スペクトルとして測定し記憶させておいたり、ユーザーが初めて汚染検知装置１を設置する際に測定した、未使用状態時に得られた光スペクトルを標準スペクトルとして予め記憶させておいたりしてもよい。
【００８８】
前処理にはスペクトルの減算、平滑化または微分など、様々な手法があるが、本実施の形態では、Savitzky-Golay法を施した後に、２次微分することによって、平滑化およびベースラインを補正する処理を行なう。
【００８９】
続くステップＳ１１５において、ＣＰＵは、ステップＳ１０２で取得された温度および湿度のデータと、ステップＳ１１４で算出された吸光度スペクトルと、検量データ記憶装置１０に記憶されている検量線のデータとに基づき、汚染状態と測定対象６が存在する雰囲気中の水分が吸光度スペクトルに寄与する影響とを考慮したうえで、ＰＬＳ回帰分析法により、汚染状態を見積もる。
【００９０】
なお、前述したように、ＰＬＳ回帰分析法では、予めＰＬＳ回帰分析法で導出した検量線を用いて、測定対象６からの反射光の反射スペクトルに基づいて、測定対象の汚染状態を形成する物質のうち特定成分の成分量または含有量を算出する。
【００９１】
また、本実施の形態では、未使用状態または汚染がユーザーにとって問題ないレベルの状態の測定対象６における、水蒸気または水分の温度ごとの光スペクトルの情報が、検量データ記憶装置１０に予め記録されている。そして、これらのデータと吸光度スペクトルとを比較することによって、より正確に汚染状態を算出する。
【００９２】
次に、ステップＳ１１６で、ＣＰＵは、ステップＳ１１５で見積もられた汚染状態が信頼できる値であるか否かを判定する。なお、図１においては、判定部９が演算回路７から独立して判断するように記載されているが、判定部９の機能は、演算回路７のＣＰＵが実行することにより実現される。
【００９３】
判定基準は、少なくとも、汚染度の数値、および、回帰分析において計算の確からしさを判定する指標などが挙げられる。判定の基準となる数値やレベルは、予め検量データ記憶装置１０に記録されている。
【００９４】
ステップＳ１１７では、ＣＰＵは、ステップＳ１１６での判断の結果が信頼可能であるか否かを判断する。信頼可能でないと判断した場合（ステップＳ１１７でＮＯと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１０３の処理に戻す。一方、信頼可能であると判断した場合（ステップＳ１１７でＹＥＳと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１２１の処理に進める。
【００９５】
次に、ステップＳ１２１で、ＣＰＵは、検量データ記憶装置１０に記憶されている汚染状態の適正レベルを示す参照データに基づいて、ステップＳ１１５で見積もられた汚染状態を、適正レベルと比較する。また、ＣＰＵは、測定データ記憶装置８に記憶されている汚染状態の蓄積データに基づいて、最近の経時変化と、適正変化レベルとを比較する。
【００９６】
比較用のデータとしては、工場出荷時にメーカー側で設定して記憶させておいたデータ、ユーザーが初めて使用する際にユーザー自身で測定した、未使用状態の汚染の無いデータもしくは汚染状態が問題ないレベルの測定データ、または、メーカーもしくはユーザーが設定した許容値のデータのうち、少なくとも１つを用いることができる。
【００９７】
ユーザーは、予め記憶された機器ごとの判定用データを用いた場合、手間を省くこともできる。また、ユーザーごとに汚れの許容値を設定または選択することで、ユーザーごとの環境の違いを考慮した検知機能に最適化することができる。
【００９８】
また、前回測定までに蓄積した汚染状態のデータと照らし合わせて適正変化レベル以上の変化があるかどうかを判断することで、一時の汚染状態は適正レベル以下であっても、長期的に見ると不適正な変動が現れている状態も検出することができる。
【００９９】
日々の使用形態も合わせて判断することにより、例えば汚染状態は適正レベル以下だが、汚染状態の変化が前回と比べて不自然に高めもしくは低めに検出された場合に、使用頻度または使用形態が偏った期間であれば、それらを原因のひとつと判断し、偏りの少ない期間であれば、何らかの排除すべき要因があると推定して各々の警告を表示することも可能である。
【０１００】
次いで、ステップＳ１２２で、ＣＰＵは、出力装置１２を制御して、ステップＳ１１５で見積もられた汚染状態を示すデータを表示させる。汚染状態の表示は、たとえば、数レベルの段階表示であってもよいし、数値での表示であってもよい。これにより、ユーザは、汚染状態を知ることができる。
【０１０１】
また、ＣＰＵは、ステップＳ１２１での汚染状態と適正レベルとの比較結果を表示するようにしてもよい。また、ステップＳ１２１での汚染状態の変化と適正変化レベルとの比較結果を表示するようにしてもよい。比較結果の表示は、たとえば、適正であるか不適正であるかを判別可能な表示であってもよいし、適正または不適正の度合いがどの程度であるかを判別可能な表示であってもよい。
【０１０２】
また、ＣＰＵは、ステップＳ１１１５で見積もられた汚染状態の現状のデータと合わせて、測定データ記憶装置８に記憶されている汚染状態の蓄積データを表示するようにしてもよい。汚染状態の現状のデータと蓄積データとの表示は、たとえば、経時変化が判別可能なグラフの表示であってもよいし、数値の羅列の表示であってもよい。
【０１０３】
次に、ステップＳ１２３で、ステップＳ１２１での比較の結果が、汚染状態が適正レベル以下、かつ、汚染状態の変化が適正変化レベル以下であるか否かを判断する。汚染状態が適正レベル以下でない、または、汚染状態の変化が適正変化レベル以下でないと判断した場合（ステップＳ１２３でＮＯと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１２４の処理に進める。一方、、汚染状態が適正レベル以下、かつ、汚染状態の変化が適正変化レベル以下であると判断した場合（ステップＳ１２３でＹＥＳと判断した場合）、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１２７の処理に進める。
【０１０４】
処理がステップＳ１２４に進められた場合、ＣＰＵは、フィードバック回路１１に次のような制御を実行させる。フィードバック回路１１は、演算回路７によって見積もられた結果として汚染状態が検知されたことへのフィードバックとして汚染の浄化を行なうために、浄化装置１５を制御して、紫外線を照射させる。これにより、浄化装置１５は、測定対象６の汚染状態を構成する物質に、紫外線を照射し、汚染状態を減少させる。
【０１０５】
次のステップＳ１２５では、ＣＰＵは、浄化装置１５による紫外線の照射を開始させてから所定時間（たとえば、１０分）経過したか否かを判断する。所定時間経過していないと判断した場合（ステップＳ１２５でＮＯと判断した場合）、ＣＰＵは、ステップＳ１２５の処理を繰返す。一方、所定時間経過したと判断した場合（ステップＳ１２５でＹＥＳと判断した場合）、ステップＳ１２６で、ＣＰＵは、浄化装置１５を制御して、紫外線の照射を停止させる。
【０１０６】
ステップＳ１２６の後、ＣＰＵは、実行する処理をステップＳ１０３の処理に戻し、再度、ステップＳ１０３からステップＳ１２３までの処理で汚染状態が適正になったか否かを判断する。
【０１０７】
なお、図４の汚染検知処理では、汚染状態が適正レベル以下となり、かつ、汚染状態の変化が適正変化レベル以下とならない限り、汚染状態の浄化を続けるようになっている。しかし、これに限定されず、予め設定した一定回数以上、浄化しても汚染状態が適正レベル以下となり、かつ、汚染状態の変化が適正変化レベル以下とならない場合、ＣＰＵは、出力装置１２を制御してその旨を表示させ、汚染検知処理を中断してもよい。
【０１０８】
処理がステップＳ１２７に進められた場合、ＣＰＵは、浄化前にステップＳ１１５で見積もられた汚染状態、ならびに、浄化前にステップＳ１１４で算出された吸光度スペクトル、ならびに、ステップＳ１０２で測定された温度および湿度、ならびに、浄化前の汚染状態の測定時を、測定データ記憶装置８に記憶させる。これにより、測定データ記憶装置８には、これらのデータの経時変化が蓄積データとして蓄積されることとなる。
【０１０９】
これらのデータを記録する際、すべての蓄積データを記憶すると、データの記憶領域が大きくなり、データ処理および記憶装置の負担が大きくなる。このため、一定期間以前の蓄積データを順次消去したり、一定期間以前の蓄積データは平均データとして記憶したりすることが考えられる。
【０１１０】
次に、ステップＳ１２８で、ＣＰＵは、フィードバック回路１１に次のような制御を実行させる。フィードバック回路１１は、温度湿度検知機構５による測定結果が検知されたことへのフィードバックとして温度および湿度がカビまたは微生物が発生しにくい所定値となるようにするために、環境制御装置１６を制御して、温度および湿度を制御する。その後、ＣＰＵは、実行する処理をこの汚染検知処理の呼出元の処理に戻す。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態に係る汚染検知装置１は、光源３から近赤外域の光を照射し、測定対象から反射してくる光を検出して、カビまたは微生物などの発生を検知し、汚染状態を判定することができる。このため、適切な浄化措置をとったり、浄化時期をユーザーに知らせることができる。よって、浄化する適切なタイミングを知ることができ、測定対象を汚染状態の少ない状態に維持できるので、電力を節約できたり、ユーザーの手間を省いたりすることができる。
【０１１２】
また、カビまたは微生物など汚染の光吸収の帰属を考慮した波長の選択によって汚染を検知するので、従来の温度または湿度からの一律な予測よりも、精度良くカビまたは微生物の発生を見積もることができる。よって、測定対象を汚染度の低い状態に維持でき、また、汚染状態の誤検知による汚染の浄化の無駄を省くことができる。
【０１１３】
また、ユーザーごとの使い方にあわせた判定レベルを設定したり、ユーザー自身によって汚染状態の問題ない状態での測定スペクトルを設定したりすることができるように構成することもできる。
【０１１４】
また、温度および湿度の環境データを記録しておくので、汚染状態の判定に利用できる。また、本実施の形態においては、浄化は、汚染状態に応じて自動で行なうようにしたが、警告のみを発してユーザー自身で汚染に対処するよう選択するように構成してもよい。
【０１１５】
これにより、ユーザーの使用状況による違いに左右されずに汚染状態を検知できる。また、測定対象を汚染状態の少ない状態に維持できる。さらに、浄化の必要が無いのに無駄に浄化する、といった電力や浄化の手間の無駄を省くことができる。
【０１１６】
その結果、ユーザーごとの使用状況の違いまたは実情を反映した、ユーザーに合った精度の良い検知と効率のよい浄化ができる。
【０１１７】
また、浄化の前後に汚染状態を見積もってさらに浄化を行なったり環境を制御したりしているので、浄化した結果、汚染状態が問題ないレベルまで低減されたか確認できる。
【０１１８】
また、光を用いた計測であるので、非破壊的に、迅速かつ簡単に汚染を検知できる。また、ＬＥＤおよびＰＤなどのデバイスを用いるので、小型かつ安価で省電力な構成にできる。
【０１１９】
なお、光源は、多波長レーザーまたはハロゲンランプなどの多波長光源を用いてもよい。この場合、分光器が必要になるなど構成が大掛かりになるため、製造コストおよび消費電力も増大するが、検出する波長を変更して検知の精度を補正することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、温度および湿度を測定し、水分が吸光度スペクトルに与える影響を考慮するので、測定対象の環境を考慮して、より精度の良い検知を行うことができる。
【０１２１】
汚染状態をユーザーの要求を満たす精度で検知できるものであれば、温度あるいは湿度のいずれかを測定するように構成したり、温度および湿度のいずれも測定しないように構成したりしてもよいが、温度および湿度の両方を測定して、水分が近赤外スペクトルに与える影響を考慮した方が、より正確に汚染状態を検知できる。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、Savitzky-Golay法を施した後に２次微分する前処理を行ったが、前処理の方法はこれに限るものではなく、汚染状態をユーザーの要求を満たす精度で検知できるものであれば、他の方法を用いてもかまわない。
【０１２３】
また、本実施の形態では、汚染検知装置１を１つのみ用いたが、１箇所だけでなく、カビまたは微生物が発生しやすい２箇所以上に設置し、まんべんなく光照射を行ったり、検知範囲を広げたりしても良い。この場合、製造コストがかさむが、多くの汚染検知装置と検知場所とを組み合わせた方が、検出精度が向上する。
【０１２４】
また、汚染検知装置１によって紫外線照射などで浄化を行う際に、ユーザーが紫外線を浴びないよう、紫外線照射中はユーザーが紫外線照射範囲を覗き込めないようなロック機構、たとえば、紫外線照射中に紫外線照射範囲の扉を開かないようにする仕組を設けたり、紫外線を遮断するフィルムまたはガラスなどを用いるように構成したりしたり、ユーザが紫外線照射範囲を覗き込む動作、たとえば、紫外線照射範囲の扉を開ける動作をしたときに、紫外線照射を中断する制御をしたりしてもよい。
【０１２５】
その場合、製造コストがかさんだり、構成が複雑になったりするが、ユーザーに対して安全に浄化を行うことができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、紫外線光源などを用いて汚染を浄化する浄化装置を設置して浄化するようにした。しかし、これに限定されず、浄化装置を設置せずに、ユーザーが洗剤などを用いて手動で浄化を行なうように構成しても良い。この場合、浄化を自動で行なわないので、ユーザーにとって手間となるが、手動で浄化したほうが効率が良い場合などに有効である。
【０１２７】
また、本実施の形態では、浄化装置１５と汚染検知装置１とを分離している。しかし、これに限定されず、浄化装置１５と汚染検知装置１とを一体化させてもよい。この場合、検知機能を妨害せずに浄化を行なえる構成をとる必要があるが、構成をコンパクトにできる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、環境制御装置１６と汚染検知装置１とを分離している。しかし、これに限定されず、環境制御装置１６と汚染検知装置１とを一体化させてもよい。この場合、検知機能を妨害せずに環境制御を行える構成をとる必要があるが、構成をコンパクトにできる。
【０１２９】
また、本実施の形態では、温度湿度検知機構５によって温度と湿度とを計測して汚染状態を見積もっている。しかし、ユーザーが必要とする汚染状態の検知の精度の範囲内の結果が得られるのであれば、必ずしも温度湿度検知機構５を備えなくとも良い。その場合、汚染状態の見積もりの精度は落ちるが、構成がコンパクトになる。
【０１３０】
また、本実施の形態では、温度湿度検知機構５にサーミスタを使用している。しかし、これに限定されず、温度と湿度とを精度良く検知できる装置であれば、必ずしも、サーミスタを使用せずとも良い。
【０１３１】
なお、ユーザーに汚染度を表示ディスプレイにて知らせる場合、汚染度を数値で表示する形式、汚染度を「安全・注意・危険」などのゾーンで見せる形式、または、汚染度の測定データを蓄積して経時変化をグラフ表示にする形式を採用することができる。いずれの形式を用いても、わかりやすくユーザーに汚染の状態を知らせることができる。
【０１３２】
また、本実施の形態では、近赤外の波長を用いた。しかし、これに限定されず、測定対象に合わせて、測定対象の吸収があり、精度良く検知できる波長の可視光または紫外線を用いても良い。
【０１３３】
特に、紫外線光源を用いる場合、汚染を浄化できる紫外線の波長と重なる波長の光源を用いることができれば、汚染検知のための光源と浄化装置とを兼ねて用いることができ、構成がコンパクトになる。
【０１３４】
また、カビまたは微生物などの汚染を形成する物質の吸収がある波長に加えて吸収がない波長を測定してもよい。その場合、汚染状態の算出に不要な物質の光吸収の寄与の除去に用いて、検知したい成分を精度良く検出することができる。
【０１３５】
また、図２で示したように、ＬＥＤは汚染検知装置１の台座１７の円錐台の側面に配置されているが、汚染状態を検知するに充分な面積に光照射できるのであれば、他の形態のＬＥＤの配置をとってもよい。
【０１３６】
また、図２で示したように、本実施の形態においては、フォトダイオードは測定対象６から反射した光を受光するようにした。しかし、これに限定されず、測定対象６が光源３から照射された光が透過可能な物質である場合、測定対象６を透過した光した透過光をフォトダイオードで検出して、汚染状態の検知に利用するようにしてもよい。
【０１３７】
以上説明したように、汚染検知装置１は、人間が着る服を洗う洗濯機もしくは人間が飲食する飲食物を保存する冷蔵庫などの家電製品の洗濯水もしくは飲食物に触れる筐体の内部、人間が居住する住居もしくは部屋などの空間の空気、または、倉庫，カーゴ，陳列ケース，美術館，博物館，遺跡，食料倉庫などに保管されている品物などの、汚染または劣化に繋がるカビまたは微生物などの発生が問題となるような対象に対して、光照射によって、非破壊的かつ迅速に、ユーザーの使用状況に合わせた適切な設定で、カビまたは微生物などの汚染を構成する物質に起因する望ましくない汚染を、その汚染の光吸収の帰属を考慮することによって、精度良く検知し、また、蓄積した過去のデータから経時変化を考慮して、異常な変動を検知することができる。
【０１３８】
そして、汚染検知装置１は、汚染の検知結果の情報を適宜記憶したり、自動的に汚染に対応する制御をしたり、ユーザーの選択によって手動で汚染に対応させるために、検知結果、汚染状況、および、適切な対応時期を、ユーザーに知らせたりすることができる。
【０１３９】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態における汚染検知装置１は、図６で説明するように洗濯機３０に設置されて、測定対象となるカビまたは微生物の波長に対応した光を照射して反射した光を受光するように構成される。また、第１の実施の形態においては、浄化装置１５および環境制御装置１６の両方が備えられるようにした。第２の実施の形態においては、環境制御装置１６は、設けられず、浄化装置１５は、設けられるようにする。
【０１４０】
図６は、第２の実施の形態における汚染検知装置を備える洗濯機３０の概略的な構成を示す図である。図６を参照して、左側が洗濯機３０の正面であり、右側が洗濯機３０の背面である。図６は、洗濯機３０の側面から見た縦断面を示す。
【０１４１】
洗濯機３０の外箱３１の内部には、水槽３２と、脱水槽を兼ねる回転槽３３とが配置されている。回転槽３３が、繊維構造体を浄化する浄化槽に相当する。水槽３２および回転槽３３は、両者ともに、上面が開口した円筒形のカップの形状を呈している。水槽３２および回転槽３３の軸線は、それぞれ、鉛直方向に延びている。また、水槽３２および回転槽３３は、水槽３２が外側、回転槽３３が内側となるように、同心状に配置されている。
【０１４２】
蓋３４は、洗濯機３０の筐体にヒンジで回動可能に結合されるとともに、水槽３２および回転槽３３を上から覆う。
【０１４３】
回転槽３３は、上部の開口部に向かうにつれて内壁面の径が大きくなるように形成されている。いいかえれば、回転槽３３は、上方に向かうにつれて緩やかに広がるテーパー形状の傾斜した内周壁面を有し、より具体的には、逆円錐台の側面の形状の内周壁面を有する。
【０１４４】
回転槽３３の槽壁（周壁）には、その最上部側に環状に配置した複数個の脱水孔３５および上部の開口を除き、液体を回転槽３３の外部に通過させるための開口部はない。すなわち、本実施の形態の回転槽３３は、いわゆる「穴なし」タイプである。
【０１４５】
回転槽３３の内部底面には、槽内で洗濯水およびすすぎ水の流動を生じさせるためのパルセータ３６が配置されている。
【０１４６】
水槽３２の下面の外側には、駆動ユニット３７が装着されている。駆動ユニット３７は、モータ、クラッチ機構およびブレーキ機構を含んでいる。駆動ユニット３７の中心部から、パルセータ軸３８が上向きに突出している。パルセータ軸３８は、脱水軸を外側に持ち、二重軸構造となっている。
【０１４７】
パルセータ軸３８は、下方から上方に向かって水槽３２を貫いてさらに回転槽３３の中に入り込み、パルセータ３６に連結し、これを支えている。脱水軸は、水槽３２を貫いて、回転槽３３に連結されている。脱水軸と水槽３２との間、および、脱水軸とパルセータ軸３８の間には、各々、水もれを防ぐためのシール部材が配置されている。水槽３２は、サスペンション部材によって外箱３１内で吊り下げられている。
【０１４８】
洗濯機３０の上部には、電磁的に開閉して回転槽３０に水を供給する水供給部３９が配置されている。水供給部３９は、給水弁と、給水口と、水道水などの上水を供給する給水ホースを接続するための接続管を有する。
【０１４９】
図６に示すように、水槽３２の底部には、水槽３２および回転槽３３の中の水を外箱３１の外に排水する排水管４０が取り付けられている。
【０１５０】
水槽３２と回転槽３３との間に独立した排水空間４１が形成されており、排水空間４１は回転槽３３の内部に連通している。
【０１５１】
排水管４０には、電磁的に開閉する排水弁４２が設けられている。排水管４０の排水弁４２の上流側にあたる箇所から導圧管４３が延び出ている。導圧管４３の上端には、回転槽３３または水槽３２の水量検知手段である水位スイッチ４４が接続されている。
【０１５２】
外箱３１の正面側には、制御装置４５が配置されている。制御装置４５は、操作／表示部４６を通じて、使用者からの操作指令を受け、駆動ユニット３７、水供給部３９および排水弁４２などに動作指令を発する。また、制御装置４５は、操作／表示部４６に表示指令を発する。
【０１５３】
回転槽３３は、テーパー状に上方に広がっているので、回転槽３３が回転すると、回転槽３３に貯留された水は遠心力によって回転槽３３の内側の回転槽壁を流動して上昇する。回転槽壁を上昇した洗濯水は、回転槽３３の上端にたどりついたところで脱水孔３５から放出される。脱水孔３５を離れた洗濯水は、水槽３２の内面にたたきつけられ、水槽３２の内面を伝って水槽３２の底部に流れ落ちる。そして、流れ落ちた洗濯水は、排水管４０を通って外箱３１の外に排出される。
【０１５４】
汚染検知装置１の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。汚染検知装置１は、水槽３２に設置されている。より具体的には、汚染検知装置１は、回転槽３３および水槽３２の、カビまたは微生物が発生しやすい脱水孔３５付近に、光源３が光を照射することができるように設置されている。
【０１５５】
本実施の形態の洗濯機３０のように縦型の構造の場合、喫水線は回転槽上部にあり、さらに回転槽内から水を排出する脱水孔３５は回転槽上部にあるので、この脱水孔３５付近の水槽３２の内壁面および回転槽３３の外壁面、ならびに、回転槽３３の上部の樹脂部分に、カビが発生したり微生物が付着したりしやすい。そこで、本実施の形態では、この発生しやすい箇所に光を照射しやすいよう、汚染検知装置１は設置されている。
【０１５６】
また、汚染検知装置１は、光源３を水から保護するためにシーリングされている。汚染検知装置１は、耐熱性（熱絶縁性）および防水性を備えたシール材または接着剤等を用いて水槽３２に固定されている。
【０１５７】
制御装置４５は、汚染検知装置１と連動している。制御装置４５は、洗濯工程時以外に光を照射するように光源３を制御する。この際、安全のためドアユニット３４がロック状態になるように制御する。
【０１５８】
また、汚染検知装置１の筐体は金属製の防水ケースからなり、筐体の光源３からの光および受光部に入射する光が通過する箇所は、光透過板で覆われる。光透過板の材質は、測定波長に対して光透過性があり、耐水性、耐熱性および耐衝撃性など、洗濯機に取付けられる上で必要と考えられる性質を持つ材料であればよく、たとえば、結晶性ガラスまたは合成石英などを採用するのが好ましい。本実施の形態では、近赤外の光を透過できる耐熱ガラス板を用いている。
【０１５９】
防水ケースは錆びにくいものであれば、ステンレスまたは鋼板等の一般的な金属板を用いることができる。
【０１６０】
このようにして、汚染検知装置１は、洗濯の工程で飛散する水を遮蔽することができる防水性の仕様になっている。
【０１６１】
また、出力装置１３は、操作／表示部４６に構成される。なお、洗濯機３０には、上述した構成に加えて、洗濯機３０の構成として必要な他の構成も備えられる。
【０１６２】
図７は、第２の実施の形態における洗濯機３０で実行される汚染検知処理の流れを示すフローチャートである。この汚染検知処理は、洗濯機３０に備えられる汚染検知装置１の演算回路７によって実行される処理のサブルーチンの１つである。
【０１６３】
この汚染検知処理は、洗濯機能が実行されていないときに、定期的（たとえば、２４時間ごと）に実行される。なお、本実施の形態では、汚染検知処理が定期的に実行されるようにするが、ユーザが実行間隔を設定可能なように構成してもよいし、ユーザによる汚染検知処理の実行指示に応じて実行するようにしてもよい。
【０１６４】
図４を参照して、第２の実施の形態における汚染検知処理のステップＳ２０１からステップＳ２２７までの処理は、第１の実施の形態における汚染検知処理のステップＳ１０１からステップＳ１２７までの処理と比較して、測定対象６が、水槽３２および回転槽３３とされたこと以外は、基本的に同じ処理である。このため、重複する説明は繰返さない。
【０１６５】
ステップＳ２１５においては、洗濯機３０の場合、湿度が高い状態におかれることが多いため、特に、温度および湿度から水分の光スペクトルへの寄与を考慮することで、より精度良くカビや微生物などの汚染状態を算出する。
【０１６６】
ステップＳ２２７においては、温度および湿度に加えて、洗濯機３０で使用された水量または洗濯物の汚れ具合などの情報も記憶するようにしてもよい。なお、使用された水量の検知は、水位スイッチ４４の検知した単位時間当たりの水量変化、単位水量の変化に要する時間、および、マイコンで選んだ洗濯コースの履歴などに基づいて、演算して求めることができる。
【０１６７】
ステップＳ２２４においては、紫外線を照射して汚染を浄化する。しかし、これに限定されず、洗濯機３０内に予めユーザーによって投入された浄化液を用いて水槽３２内を自動的に浄化しても良いし、また操作／表示部４６に警告を発することで、ユーザーに注意を促して、ユーザー自身が市販の洗剤を用いて手動で浄化してもよいし、ユーザーにとって最適の手段をユーザー自身が選択できるよう、操作／表示部４６を介してユーザーが設定できるように構成されてもよい。
【０１６８】
以上説明したように、本実施の形態に係る洗濯機３０に備えられる汚染検知装置１によれば、第１の実施の形態で説明した効果に加えて次のような効果が奏される。
【０１６９】
また、カビまたは微生物など汚染の光吸収の帰属を考慮した波長の選択によって汚染を検知するので、従来の使用頻度または洗濯に用いた水量からの一律な予測よりも、精度良くカビまたは微生物の発生を見積もることができる。よって、測定対象を汚染度の低い状態に維持でき、また、汚染状態の誤検知による浄化の無駄を低減することができる。
【０１７０】
その結果、ユーザーごとの洗濯機３０の使用頻度および洗濯量などの違いまたは実情を反映した、ユーザーに合った精度の良い検知と効率のよい浄化ができる。
【０１７１】
また、本実施の形態では、水槽３２および回転槽３３の汚染状態を検知する際に、回転槽３３を駆動させないで検知するので、省電力に検知できる。
【０１７２】
回転槽３３に供給される水量の調整は、一般的な給水水圧ではある範囲の流量しか流れない弁を用いて、水量をある範囲内に水量を調整する構成であってもよいし、周知の水位スイッチと流量計とを組み合わせて水量を調整する構成してもよい。
【０１７３】
本実施の形態では、洗濯機能のみの洗濯機３０に汚染検知装置１が備えられる場合について説明したが、これに限定されず、乾燥機能を持つ洗濯乾燥機に汚染検知装置１が備えられるように構成してもよい。
【０１７４】
また、本実施の形態では、縦型の洗濯機３０に汚染検知装置１が備えられる場合について説明したが、これに限定されず、水槽が斜めに設置されているドラム式の洗濯機または洗濯乾燥機に汚染検知装置１が備えられるように構成してもよい。この場合も、カビまたは微生物などの物質で構成される望ましくない汚染の発生する箇所に、汚染検知装置１の光源３から光を照射して検知できるよう、汚染検知装置１を設置することで、汚染状態を算出できる。
【０１７５】
また、パルセーター３７の裏面に光を照射できるよう、汚染検知装置１を設置するのもよい。この場合も、パルセーター３７の裏面はカビや微生物が発生しやすいので、汚染状態を検知できることで、汚染状態の浄化に役立てることができる。
【０１７６】
また、汚染検知装置１を１箇所だけでなく、パルセーター付近、または、水槽３２および回転槽３３の脱水孔３５付近の対角線上の４箇所など、カビまたは微生物が発生しやすい２箇所以上に設置し、まんべんなく光照射を行ったり、検知範囲を広げたりしてもよい。この場合、製造コストがかさむが、多くの汚染検知装置と検出場所を組み合わせた方が、検出精度が向上する。
【０１７７】
また、光源３を含む汚染検知装置１の取り付け位置は、水槽３２または回転槽３３の壁面に限定されるものではなく、汚染しやすい箇所に向かって光線を照射可能な位置であれば他の位置であってもよく、たとえば、ドアユニット３４の内側（回転槽３３側）であっても良い。
【０１７８】
この場合、ドアユニット３４を閉じたときに、ドアユニット３４に取付けられる汚染検知装置１の光源３の照射方向が回転槽３３の壁面に向くように光源３を配置して、光源３からの光が水槽３２の壁面に照射されるように、光が照射される回転槽３３の範囲に、回転槽３３の壁面を貫通する小孔を設けるようにする。
【０１７９】
このように構成されることにより、制御装置４５がドアユニット３４のロック状態等を検知することと併せて、光源３および浄化装置１５からの光の照射を制御することにより、使用者、洗濯機３０の近くにいる人または近くにある物に、光が照射されるのを効果的に防止することができるという利点、および、故障したときに修理しやすいなどの利点がある。
【０１８０】
以上説明したように、汚染検知装置１を備えた洗濯機３０は、人間が着る服を洗う洗濯機の洗濯水に触れる筐体の内部などの、汚染または劣化に繋がるカビまたは微生物などの発生が問題となるような対象に対して、光照射によって、非破壊的かつ迅速に、ユーザーの使用状況に合わせた適切な設定で、カビまたは微生物などの汚染を構成する物質に起因する望ましくない汚染を、その汚染の光吸収の帰属を考慮することによって、精度良く検知し、また、蓄積した過去のデータから経時変化を考慮して、異常な変動を検知することができる。
【０１８１】
そして、汚染検知装置１は、汚染の検知結果の情報を適宜記憶したり、自動的に汚染に対応する制御をしたり、ユーザーの選択によって手動で汚染に対応させるために、検知結果、汚染状況、および、適切な対応時期を、ユーザーに知らせたりすることができる。
【０１８２】
以上説明した実施の形態の変形例を以下で説明する。前述した実施の形態においては、受光部４が検出するのは、測定対象６の汚染状態を形成する物質の反射光のスペクトルであることとした。しかし、これに限定されず、測定対象６の汚染状態を形成する物質の透過光のスペクトルを検出可能なように、受光部４を構成してもよい。
【０１８３】
前述した実施の形態においては、温度湿度検知機構５は、温度および湿度の両方を検知するようにした。しかし、これに限定されず、温度湿度検知機構５は、温度または湿度のいずれかを検知するようにしてもよい。
【０１８４】
前述した実施の形態においては、浄化装置１５は、汚染状態を構成する物質を浄化するために紫外線を用いるようにした。しかし、これに限定されず、浄化装置１５は、プラズマ放電により作り出され空中に放出されるイオンを用いるようにしてもよい。
【０１８５】
前述した実施の形態においては、環境制御装置１６は、温度および湿度を制御するようにした。しかし、これに限定されず、環境制御装置１６は、雰囲気中に浮遊する汚染状態を構成する物質であるカビまたは微生物を、プラズマ放電により作り出され空中に放出されたイオンで、空中で分解して除去することによって、雰囲気中の汚染状態を構成する物質の数を減少させるように制御してもよい。これにより、測定対象６に付着して繁殖するカビおよび微生物の測定対象６への付着を減少させることができる。
【０１８６】
前述した実施の形態においては、光源３として、紫外線と異なる波長の光を照射するものを用いるが、これに限定されず、光源３として、紫外線を照射するものを用いてもよい。このようにすれば、浄化装置１５の機能を、光源３で代用させることができるので、光源３および浄化装置１５の両方を設ける必要がなくなり、製造コストを削減することができる。
【０１８７】
前述した実施の形態においては、出力装置１２、外部入力装置１４、浄化装置１５、および、環境制御装置１６は、汚染検知装置１と別体として構成されるようにした。しかし、これに限定されず、出力装置１２、外部入力装置１４、浄化装置１５、および、環境制御装置１６のうちのいずれかが、汚染検知装置１に含まれるように構成してもよい。
【０１８８】
前述した実施の形態においては、汚染検知装置１の発明、および、洗濯機３０の発明として説明した。しかし、これに限定されず、汚染検知装置１に加えて、浄化装置１５または環境制御装置１６を含む汚染浄化システムの発明、汚染検知装置１もしくは洗濯機３０もしくは汚染浄化システムで実行される汚染検知方法もしくは汚染浄化方法の発明、または、汚染検知装置１もしくは洗濯機３０で実行される汚染検知プログラムもしくは汚染浄化プログラムの発明と捉えることができる。
【０１８９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９０】
１  汚染検知装置、２  光デバイス駆動部、３  光源、４  受光部、５  温度湿度検知機構、６  測定対象、７  演算回路、８  測定データ記憶装置、９  判定部、１０  検量データ記憶装置、１１  フィードバック回路、１２  出力装置、１４  外部入力装置、１５  浄化装置、１６  環境制御装置、１７  台座、３０  洗濯機、３１  外箱、３２  水槽、３３  回転槽、３４  蓋、３５  脱水孔、３６  パルセータ、３７  駆動ユニット、３８  パルセータ軸、３９  水供給部、４０  配水管、４１  排水空間、４２  排水弁、４３  導圧管、４４  水位スイッチ、４５  制御装置、４６  操作／表示部。
【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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