(57)【要約】  水面による影響を受けずにバイオフィルムの存否を検出することが可能な空気調和機。空気調和機は、少なくとも冷房運転、又は、加湿運転を行う空気調和機であって、水を受けるドレンパンと、前記ドレンパンが受けた水を排出する排出部と、前記ドレンパンに生成されたバイオフィルムを検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記ドレンパンの水の排出が完了した状態で、バイオフィルムの検出を実施するものである。
2017149883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも冷房運転、又は、加湿運転を行う空気調和機であって、
水を受けるドレンパンと、
前記ドレンパンが受けた水を排出する排出部と、
前記ドレンパンに生成されたバイオフィルムを検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、前記ドレンパンの水の排出工程が完了した状態で、バイオフィルムの検出を実施する
空気調和機。
【請求項２】
前記ドレンパンは、
前記冷房運転、又は、前記加湿運転が終了した後、一定時間が経過すると水の排出が完了した状態である
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記ドレンパンが受けた水の水位を検出する水位センサを更に備え、
前記水位センサにより検出された水位がゼロ又はゼロの近似値のときに、前記ドレンパンが水の排出が完了した状態となる
請求項１又は２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記検出部は、
超音波を発信する超音波発信器と、
前記超音波を検出する超音波検出器と、を備え、
前記超音波発信器は、
水の排出が完了した状態であると、前記超音波を発信する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記検出部は、
前記ドレンパンの下部に設けられている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記検出部は、
前記ドレンパンの上方に設けられている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記超音波検出器は、
前記超音波発信器から発信され、前記バイオフィルムを透過した超音波を検出する
請求項４に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記超音波検出器は、
前記超音波発信器から発信され、前記バイオフィルムにより反射された超音波を検出する
請求項４に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記検出部の上方に、超音波を反射させる反射板を備えた
請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記ドレンパンは、
水平面に対して傾斜した領域を有する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記排出部は、
前記ドレンパンの上方に設けられ、吸込部から前記ドレンパンの水を吸い上げるドレンポンプと、
前記ドレンポンプが吸い上げた水を排出するドレン排水管と、を備え、
前記吸込部と、前記検出部とは、水平位置が同じ、又は、前記吸込部が、前記検出部よりも低い位置に配置される
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記検出部は、
超音波の発信と受信を行う超音波素子と、
超音波を反射する反射板と、を備え、
前記超音波素子が発信し、前記バイオフィルムで反射された超音波が、前記超音波素子で受信されて前記バイオフィルムが検出され、
前記超音波素子が発信し、前記反射板で反射された超音波が、前記超音波素子で受信されない
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関し、特に、ドレンパンに生成されるバイオフィルムを検出する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば、特許文献１に記載された空気調和機のように、熱交換器と、熱交換器から流下するドレン水を受けるドレンパンと、ドレンパンに溜まったドレン水を汲み上げて排出ドレンポンプとを備える空気調和機が知られている。【０００３】
また、加湿エレメントなどを用いた加湿機能を備えた空気調和機の一種である加湿付全熱交換型換気装置として、例えば、特許文献２に記載された空気調和機がある。加湿付全熱交換型換気装置においては、加湿で使われなかった加湿水を受けるドレンパンに溜まったドレン水はドレン配管の配管勾配により外部へ自然排出されるか、あるいはドレンポンプにより強制的に外部へ排出されている。【０００４】
いずれの方法においても、ドレンパンに貯溜したドレン水に微生物が繁殖すると、バイオフィルムと呼ばれる半固形状のヌメリが発生する。バイオフィルムは、ドレンポンプやドレンホースを詰まらせるおそれがあり、衛生面でも好ましいものではない。また、ドレンパンは、排水受けとも呼ばれ、建築物衛生法で法定点検の対象であることから、定期的な清掃やメンテナンスを実施する必要がある。更に、ドレンパンは、空気調和機の内部でドレンポンプ等と一体として構成されており、清掃、メンテナンス等は、空気調和機を分解して行う必要があるため、例えば、天井裏などに空気調和機が配置されていると、非常に手間とコストがかかってしまう。【０００５】
特許文献３では、配管内の内面付着物の検出方法として、超音波発信装置を用いた方法が開示されている。この方法では、検出対象領域である管の両端に探触子を配置し水で満たされた管の両端の探触子間で超音波発信装置が発生する超音波を送受信させることによって、管内のバイオフィルムなどの付着物の存否を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１２０８号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２０９５号公報
【特許文献３】特許第４２５７０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３の超音波技術を用いてドレンパンにおけるバイオフィルムの存否の検出を行った場合、反射された超音波が検出されるとバイオフィルムが存在すると判断されることになる。ところが、水が溜まったドレンパンに向けて超音波を発生させると、ドレンパン上の水の表面により反射される。この場合、超音波がバイオフィルムにより反射されたものでなくても、バイオフィルムによるものであると誤認され、バイオフィルムの存否を判断することができないという課題がある。【０００８】
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、ドレンパン上の水の表面による反射の影響を受けずにバイオフィルムの存否を検出することができる空気調和機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】
【０００９】
本発明に係る空気調和機は、少なくとも冷房運転、又は、加湿運転を行う空気調和機であって、水を受けるドレンパンと、前記ドレンパンが受けた水を排出する排出部と、前記ドレンパンに生成されたバイオフィルムを検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記ドレンパンの水の排出工程が完了した状態で、バイオフィルムの検出を実施する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空気調和機によれば、水の排出が完了したと判断すると、前記検出部によりバイオフィルムの存否が検出される。ドレンパンから水が排水された状態で検出が行われることになるため、バイオフィルムからの検出結果がドレンパンの水面からの検出結果と誤認されることを防止し、且つ、バイオフィルムの存否の判断を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る空気調和機の断面を示す概略模式図である。
【図２】実施の形態１に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図３】図２のドレンパンに設けられた検出部の超音波発信器を説明する概略模式図である。
【図４】実施の形態１に係る空気調和機の運転のフローを示す図である。
【図５】実施の形態１に係る空気調和機の加湿運転又は冷房運転中のドレンパン周辺の断面を示す概略模式図である。
【図６】ドレン水が排出された図２の状態における超音波の応答を示すグラフである。
【図７】実施の形態１に係るバイオフィルムとドレン水の混合物の一部を採取するための仕切板４５の概略図である。
【図８】実施の形態１に係る空気調和機の加湿運転を停止後のバイオフィルムとドレン水との混合物の単位面積あたりの水分量の変化を示したグラフである。
【図９】実施の形態１に係る空気調和機のドレンパンにドレン水が溜まった状態を示す概略模式図である。
【図１０】ドレンパンにドレン水が溜まった図９の状態における超音波の応答を示すグラフである。
【図１１】実施の形態１に係る空気調和機において、バイオフィルムが生成されており、且つ、ドレンパンにドレン水が溜まった状態を示す概略模式図である。
【図１２】バイオフィルムが生成されており、且つ、ドレンパンにドレン水が溜まった状態の図１１の状態における超音波の応答を示すグラフである。
【図１３】実施の形態２に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図１４】実施の形態２に係る空気調和機の加湿運転又は冷暖房運転が終了し、電源が停止した状態のドレンパン周辺の断面を示す概略模式図である。
【図１５】実施の形態３に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図１６】実施の形態３に係る空気調和機の加湿運転又は冷房運転中のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図１７】実施の形態４に係る空気調和機のドレンパンの周辺を示す概略模式図である。
【図１８】実施の形態４に係る空気調和機の検出部の動作時の様子を示す模式図である。
【図１９】実施の形態５に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図２０】実施の形態５に係る空気調和機の初期状態における実験結果を示す図である。
【図２１】実施の形態５に係る空気調和機の排水前の実験結果を示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る空気調和機の排水後の実験結果を示す図である。
【図２３】実施の形態５に係る超音波強度と単位面積あたりの水分量の時間変化とを示す図である。
【図２４】実施の形態５に係る空気調和機のドレンパンの周辺の変形例を示す概略模式図である。
【図２５】実施の形態６に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図２６】実施の形態７に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図２７】実施の形態８に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【図２８】実施の形態９に係る空気調和機のドレンパンの周辺の断面を示す概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
＜空気調和機１００の構成＞
図１は、本実施の形態に係る空気調和機１００の断面を示す概略模式図である。図１において、白抜き矢印は空気流の方向を示している。図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和機１００は、筐体１の内部に、ファン４、熱交換器５、加湿材６、ドレンパン１１、及び、加湿用の水を供給する供給部７を有し、冷房機能と、暖房機能と、加湿機能とを備えている。筐体１の一方の側面側には、下面に開口する吸込口２が形成されており、筐体１の他方の側面には、吹出口１０が形成されている。空気調和機１００は、ファン４が駆動することにより、吸込口２から空気が吸い込まれ、熱交換器５通過した調和空気を吹出口１０から吹き出す。
【００１３】
吸込口２の上部には、筐体１に吸い込まれた空気から塵埃を除去するフィルタ３が配置されている。フィルタ３の下流側には、ファン４が配置されており、吸込口２から上方に向けて吸い込まれた空気が、フィルタ３を通過し、筐体１の内部に送風される。
【００１４】
熱交換器５は、ファン４の下流側に位置しており、熱交換器５の上流側が下端部となり、下流側が上端部となるように傾斜して配置されている。熱交換器５は、アルミニウムを材料とした、例えば、フィンアンドチューブの構造を有し、周囲を通過する空気と内部を流通する冷媒との熱交換により、空気の加熱又は冷却を行う。
【００１５】
加湿材６は、例えば、複数の板状部材を平行に立設して形成され、熱交換器５の下方に熱交換器５の傾斜に沿って配置され、せん断変形した形状を有する。加湿材６は、長辺の長さが熱交換器５とほぼ同等の長さである。加湿材６の上端部は、上面が山形の形状であり、山形の形状の上面に拡散材９が載置されている。加湿材６の上端部の上方には、加湿材６に水を供給するための供給部７及びノズル８が配置されており、加湿材６の上面に配置された拡散材９を介して加湿材６に水が供給される。水は水道水でも工業用水でもいずれも使用可能であるが、カルシウム、マグネシウム、シリカなど、堆積物の原因となるスケール成分が少ないほうが望ましい。
【００１６】
ドレンパン１１は、熱交換器５又は加湿材６から排水された水滴１２を受けるために、熱交換器５及び加湿材６の下方に配置されている。ドレンパン１１は、熱交換器５及び加湿材６から重力により自然流下した水滴１２をドレン水２２として溜める。
【００１７】
＜ドレンパン１１の周辺の構成＞
図２は、本実施の形態に係る空気調和機１００のドレンパン１１の周辺の断面を示す概略模式図である。図２に示すように、ドレンパン１１の下面には、排水管１３が接続し、検出部１５が配置されている。排水管１３は、ドレンパン１１に溜まったドレン水２２を外部に排出する。ドレンパン１１に供給される水滴１２の量が、排水管１３から排出されるドレン水２２の量よりも少ないと、ドレンパン１１にドレン水２２は溜まらない。ドレンパン１１に供給される水滴１２の量が、排水管１３から排出されるドレン水２２の量よりも多いと、ドレンパン１１のドレン水２２の水位が上昇する。なお、排水管１３は、本発明の排出部の一例である。検出部１５は、ドレンパン１１の上面に生成されるバイオフィルム１４を検出するものであり、電線１８、電線１９により接続された電源２０、アンプ検出回路２１、超音波発信器１６、及び、超音波検出器１７により構成される。
【００１８】
バイオフィルム１４は、細菌やカビ等が代謝する粘着性多糖類及び空気中に含まれる汚れ成分が複合したものであり、スライムとも呼ばれる粘性を持つ集合体である。バイオフィルム１４は、空気調和機１００の周辺を浮遊する浮遊菌やカビの胞子が混入した水滴１２がドレンパン１１に滴下することで、ドレンパン１１の上面に生成される。バイオフィルム１４が排水管１３とドレンパン１１との接合部分や壁面に付着して堆積すると、ドレン水２２の排出ができなくなる。また、バイオフィルム１４には、人体に有害な細菌やカビが繁殖する可能性がある。一例としてレジオネラ属菌と呼ばれる好気性グラム陰性の細菌が挙げられる。１９７６年にアメリカ合衆国のペンシルベニア州において集団で発生した肺炎の原因が、冷却塔から飛散したエアロゾルに含まれていたレジオネラに起因していた事例が知られている。レジオネラは、レジオネラ属菌の一種であり、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａと記載されるものである。バイオフィルム１４に、土壌などに常在する細菌であるレジオネラ属菌が育成し、空気中に放散されてしまうと病原リスクになる。
【００１９】
バイオフィルム１４は、衛生上の観点から、可能な限り増殖させない方が望ましく、定期的な点検として例えば１ヶ月に１回のドレンパン１１の点検と清掃が推奨されている。しかし、空気調和機１００の加湿部分は天井部分に設置されていることが多く、分解して清掃することは困難である。また、ドレンパン１１の内部に抗菌剤を設置することで、バイオフィルム１４の増殖を防止した場合にも、抗菌剤が時間と共に消失して、効果が無くなってしまう。更に、バイオフィルム１４の増殖速度は、空気中に含まれる栄養成分の量などにより、環境に大きく依存するため、経過時間からバイオフィルム１４の増殖の有無を判断することもできない。検出部１５は、バイオフィルム１４が生成されているか否かの判断に基づき、ドレンパン１１の清掃の要否を警告することが望ましい。
【００２０】
検出部１５は、矢印ａの方向に超音波を発信し、バイオフィルム１４において矢印ｂの方向に反射された超音波を検出し、ドレンパン１１の上面に生成されたバイオフィルム１４の存否を判断する。検出部１５は、検出部１５とドレンパン１１との隙間部分を無くすため、ドレンパン１１と一体となった構造に形成されている。隙間部分が存在すると、空気と固体部分の界面の反射があるため、透過する超音波の大きさが小さくなり、ＳＮ比が悪化してしまうためである。ＳＮ比とは、Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ比の略称であり、信号雑音比と呼ばれるものである。検出部１５は、ドレンパン１１と一体構造とすることでドレンパン１１との接触箇所において材料の共振インピーダンスが揃い、検出信号に与えるノイズの影響が低減される。
【００２１】
＜検出部１５の構成＞
図３は、図２のドレンパン１１に設けられた検出部１５の超音波発信器１６を説明する概略模式図である。図３に示すように、超音波発信器１６は、圧電素子２３、電極２５、電極２６、リード線２７、及び、リード線２８が筐体２４に収容されて構成されている。電極２５は、リード線２７を介して圧電素子２３と電気的に接続されている。電極２６は、リード線２８を介して筐体２４と電気的に接続されている。電極２５と電極２６との間に高周波の電圧を印加すると、圧電素子２３が振動し、超音波を発生させる。なお、圧電素子２３は、本発明の超音波素子の一例である。
【００２２】
超音波検出器１７は、超音波発信器１６と同様、圧電素子２３、電極２５、電極２６、リード線２７、及び、リード線２８が筐体２４に収容された構造を有する。超音波検出器１７においては、圧電素子２３に超音波由来の振動が生じると、振動により電圧が生じた、電気的な信号に変換され、電極２５と電極２６とにより検出される。なお、超音波検出器１７を構成する電極２５と電極２６との間には、電圧が印加されない。
【００２３】
超音波発信器１６と、超音波検出器１７とは、同一の構造であり、同一の筐体２４に纏めて収容し、超音波発信器１６と超音波検出器１７とを一体的に構成することができる。この場合、２つの構造のうちの一方が超音波発信器１６として発信を行い、他方が超音波検出器１７として受信を行う。
【００２４】
超音波は、発信方法をパルス波とし、周波数を４０ｋＨｚ以上、５００ｋＨｚ以下の超音波とする。超音波は、一般に、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波のことを指す。超音波の周波数が高いほど、分解能が良くなる特性があるが、その反面、到達距離が短くなるというトレードオフの関係が存在する。そのため、超音波の周波数は、３００ｋＨｚであると望ましい。なお、超音波の発信方法は、パルス波に限定されず、連続波であってもよい。波長λは、周波数が３００ｋＨｚ、音の空気中の速度が３４３ｍ／秒であるとすると、音の速度３４３／周波数３００＝１．１ｍｍとなる。また、周期Ｔは、周波数の逆数であるので、１／３００ｋＨｚ＝３×１０−６秒＝３マイクロ秒となる。パルス幅は任意でよいが、あまり長くすると検出が困難となるため、波長の１〜５倍が適切である。
【００２５】
超音波発信器１６から発信された超音波は、バイオフィルム１４に照射される。超音波は、物体の界面で反射するという特性を有する一方、バイオフィルム１４は、多孔質の形状を有する。超音波発信器１６により発信された超音波は、空気中を矢印ａの方向に伝搬し、バイオフィルム１４の界面に到達する。そして、超音波の特性、及び、バイオフィルム１４の形状により、界面に到達した超音波は、一部が反射されて、矢印ｂの方向に伝搬し、超音波検出器１７に到達し、応答として検出される。界面に到達した超音波の他の一部は、バイオフィルム１４に反射されず、透過する。
【００２６】
＜空気調和機１００の動作＞
図４は、本実施の形態に係る空気調和機１００の運転のフローを示す図である。図４に示すように、空気調和機１００は、加湿運転及び冷暖房運転の機能を備え、必要とされる出口空気の温度、湿度条件に応じて空気加湿運転と冷暖房運転とを同時又は選択的に行う。運転が開始されると、空気調和機１００は、ステップＳ１において、加湿をするか否かを判断し、ステップＳ２において冷暖房運転が必要か否かを判断する。
【００２７】
＜加湿運転＞
図４のステップＳ１において、加湿をすると判断され、加湿運転が開始されると、供給部７に貯留された水が加湿水として拡散材９の上方のノズル８へ搬送される。ノズル８へ搬送された加湿水は、ノズル８の先端から拡散材９の上部へ向けて滴下され、加湿材６に水が供給される。加湿水は、拡散材９が有する毛細管力と重力とを利用して、加湿材６の全体に均一に拡散し、一定量の加湿水が加湿材６に保持される。
次に、ファン４が動作を開始する。ファン４の動作により吸込口２から吸い込まれた空気は、フィルタ３、ファン４、熱交換器５を介して加湿材６を通過し、加湿装置付きの空気調和機１００の外部、つまり室内へと搬送される。加湿材６に保持されている加湿水は、空気と接触して蒸散し、空気を加湿し、空気と共に室内へ搬送される。蒸散せず、加湿に使用されなかった加湿材６の余剰の加湿水は、重力によって加湿材６の下端部近傍に集合し、加湿材６の下端部から漏れ出して下方に滴下する。加湿材６から漏れ出して滴下した水滴１２は、ドレンパン１１に供給され、ドレン水２２として受けられる。そして、ドレン水２２は、排水管１３から排出される。このような加湿装置の加湿運転により、加湿した空気が加湿対象となる空間に供給される。
【００２８】
＜冷暖房時＞
図４のステップＳ２において、冷暖房運転が必要と判断され、冷暖房運転が開始されると、熱交換器５に加熱又は冷却した冷媒を流すことにより熱交換器５の表面は加熱又は冷却される。具体的には、暖房運転時には、加熱された冷媒が熱交換器５に流入し、熱交換器５の表面が加熱され、熱交換器５の表面を通過する空気を加熱する。冷房運転時には、冷却された冷媒が熱交換器５に流入し、熱交換器５の表面が冷却され、熱交換器５の表面を通過する空気を冷却する。冷房運転時に熱交換器５の表面の温度が低くなると、空気中に含まれる水蒸気が熱交換器５の表面で結露水となる。結露水は、熱交換器５から流下し、水滴１２となってドレンパン１１に流れ、ドレン水２２として受けられる。そして、ドレン水２２は、加湿運転の時と同様、排水管１３を介して排出される。
【００２９】
次に、ステップＳ３に移行し、ドレン水２２の排水を開始し、ステップＳ４において、ドレン水２２の排出が完了しているか否かを判断する。このとき、排出完了の時間は、１〜２時間とすればよい。ステップＳ４において、排水が完了したと判断すると、ステップＳ５において、検出部１５によりバイオフィルム１４の存否を検出し、ステップＳ６において、バイオフィルム１４が設定値を超えているか否かを判断する。そして、ステップＳ６において、バイオフィルム１４が規定値を超えていれば、ステップＳ７に移行し、ドレンパン１１の清掃を警告する。一方、ステップＳ６においてバイオフィルム１４が規定値を超えていなければ、ステップＳ８に移行し、空気調和機１００の運転が完了したとして空気調和機１００が停止する。
【００３０】
図５は、本実施の形態に係る空気調和機１００の加湿運転又は冷房運転中のドレンパン１１周辺の断面を示す概略模式図である。図５に示すように、加湿運転又は冷房運転においてドレンパン１１が受けた水滴１２は、ドレン水２２としてドレンパン１１に溜められる。同時に、ドレンパン１１においては、排水管１３によりドレン水２２が排出される。その後、加湿運転又は冷房運転が停止されると、水滴１２が供給されなくなる一方、ドレン水２２が排水管１３から排出され、一定時間が経過するとドレン水２２の排出工程が完了する。
【００３１】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
検出部１５によるバイオフィルム１４の検出は、空気調和機１００の加湿運転又は冷房運転の停止後、ドレン水２２が存在しない状態で行われる。加湿運転又は冷房運転が停止されると、水滴１２の供給が停止され、一定時間が経過すると、排水管１３によるドレン水２２の排出が完了する。検出部１５は、一定時間が経過すると、排出工程が完了したとみなしバイオフィルム１４の検出を開始する。
【００３２】
検出部１５においては、超音波発信器１６の内部の圧電素子２３が振動し、波長３００ｋＨｚの超音波のパルス波を発信する。超音波は、空気中を矢印ａの方向に伝搬し、バイオフィルム１４と空気との界面において反射される。反射した超音波は、矢印ｂの方向に伝搬して超音波検出器１７の圧電素子２３を振動させる。すると、電極２５と電極２６との間に電圧が発生し、アンプ検出回路２１がバイオフィルム１４からの応答として電圧を検出する。検出部１５は、アンプ検出回路２１において検出された応答に基づき、ドレンパン１１の清掃を警告する。
【００３３】
図６は、ドレン水２２が排出された図２の状態における超音波の応答を示すグラフである。図６において、縦軸は、超音波強度を示し、横軸は、時間を示している。図６に示すように、バイオフィルム１４が存在しており、ドレン水に浸漬していない図２の状態では、時間ｔ＝０において、超音波発信器１６から超音波が発信されると、時間ｔ＝ｔ１後に超音波強度がピーク値を示す。ピーク値は、空気中を伝搬しバイオフィルム１４の界面において反射された超音波が超音波検出器１７により応答として受信されたものである。超音波検出器１７において受信するピーク値が、バイオフィルム１４による応答となる。
【００３４】
このように、検出部１５は、ドレン水２２が排出された状態において超音波発信器１６から超音波を発信し、超音波検出器１７において反射された超音波が受信され、応答として検出されるか否かによりバイオフィルム１４の存否を判断する。そして、バイオフィルム１４の存在を検出するとドレンパン１１の清掃を警告する。これにより、使用者は、バイオフィルム１４の存在の有無を知ることが可能となる。
【００３５】
実際の状況を考慮した場合、バイオフィルム１４は大部分が水を含んだ状態で存在していることから、バイオフィルム１４とドレン水２２とを完全に分離させることは困難である。また、検出部１５によるバイオフィルム１４の存否の判断においては、ドレン水２２による妨害をなくすことが問題であって、バイオフィルム１４が含む水を完全になくすことは、バイオフィルム１４を検出する上で重要ではない。例えば、図５に示すように、バイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬している状態であれば、バイオフィルム１４の固液界面とドレン水２２の気液界面との両方が存在する状態である。この場合には、ドレン水２２の気液界面によりバイオフィルム１４の検出が影響を受ける。一方、図２に示すように、ドレンパン１１にバイオフィルム１４だけが存在する状態では、水滴状のドレン水２２がドレンパン１１の底面で局所的に存在していても、バイオフィルム１４の検出に影響を及ぼすことはない。
【００３６】
図７は、バイオフィルム１４とドレン水２２の混合物４４の一部を採取するための仕切板４５の概略図である。図７に示すように、ドレンパン１１の底面の一定面積の領域を仕切板４５により区分けし、バイオフィルム１４とドレン水２２との混合物の単位面積あたりの水分量の変化を検証した。仕切板４５は、矩形の中空形状となっており、ドレンパン１１に静置することで、混合物４４を区分けする。区分けする面積は、採取面積であり、５ｃｍ×５ｃｍなど任意でよい。仕切板４５で区分けされた混合物４４は、スポイトにより全て吸い取り、採取した混合物４４の全体重量を測定した。その後、１００℃の恒温槽に３時間置いて水を完全に蒸発させた後、混合物４４の乾燥重量を測定した。そして、このときの混合物４４における単位面積あたりの水分量を以下の式で求めた。
単位面積あたりの水分量（ｍｇ／ｃｍ２）＝（全体重量−乾燥重量）／採取面積
【００３７】
図８は、空気調和機１００の加湿運転を停止後のバイオフィルム１４とドレン水２２との混合物４４の単位面積あたりの水分量の変化を示すグラフである。図８において、横軸は、加湿運転を停止後の経過時間を示し、縦軸は、単位面積あたりの水分量を示している。ここで、バイオフィルム１４は、加湿運転を６時間連続で動作させ、その後１８時間停止させるサイクルを６０日間繰り返すことで、ドレンパン１１の底面に生成させて作製した。その後、加湿運転を６時間連続して動作させ、バイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬し、バイオフィルム１４が空間に露出しない状態とした。そして、この状態における経過時間を０分とし、上記の方法によりバイオフィルム１４とドレン水２２との混合物４４の単位面積あたりの水分量を算出して経過時間に伴う単位面積あたりの水分量を計測した。
【００３８】
図８に示すように、経過時間０分、つまり、加湿運転停止直後においては、バイオフィルム１４とドレン水２２との混合物４４の水分量は、１１０ｍｇ／ｃｍ２であった。そして、時間の経過と共に、排水管１３によりドレンパン１１の水位が低下し、単位あたりの水分量が急激に下がっていき、経過時間２０分において、５０ｍｇ／ｃｍ２となった。経過時間２０分移行は、水分量が５０ｍｇ／ｃｍ２のほぼ定常状態となり、経過時間１２０においては、４８ｍｇ／ｃｍ２であり、ほぼ同じ値であった。
【００３９】
このとき、ドレンパン１１の状態を観察すると、経過時間０分では、バイオフィルム１４がドレン水２２の中に浸漬しており、バイオフィルム１４は、表面に露出していなかった。一方、経過時間２０分以降は、バイオフィルム１４が空気中に露出していた。
【００４０】
超音波の測定は、単位面積あたりの水分量が０〜５０ｍｇ／ｃｍ２の範囲内であれば問題なく測定が可能であるが、５０ｍｇ／ｃｍ２を超えるとバイオフィルム１４が水に浸漬し、ドレン水２２の界面による影響を受ける。つまり、単位面積あたりの水分量が５０ｍｇ／ｃｍ２以内で超音波の測定をすることで、ドレン水２２の界面の影響を除外することが可能である。従って、超音波の測定は、経過時間２０分の時間で排出工程が完了したと判断して超音波の測定を行えば良い。ただし、排水管１３の大きさや、ドレンパン１１の傾斜によって排水速度が異なるため、排水工程を完了とする時間は、排水特性に応じて変更すればよい。また、単位面積あたりの水分量が充分に定常状態になった時間領域を予め求め、その時間を排水工程が完了する時間に代用してもよい。
【００４１】
また、図８の実験結果を参照すると、経過時間２０分から経過時間３０分までの単位面積あたりの水分量の変化率は４％であった。例えば、１０分後の単位面積あたりの水分量の変化率が４％以下となった場合に、定常状態になったものとみなすこともできる。この場合、定常状態となるまでの経過時間を予め求めておき、求めた経過時間が経過した後に排水工程が完了したとみなし、超音波の測定を実施すればよい。
【００４２】
また、ドレンパン１１の底面は、プラスチック製のため通常は撥水性であり、ドレン水２２の水位が低くなるとドレン水２２が水滴状となる。このことから、ドレンパンの底部の一部にだけドレン水２２が存在し、離散的に水滴が存在する場合にドレン水２２の排水工程が完了したとみなしてもよい。
【００４３】
具体的には、直径が２０ｍｍ以下の水滴がドレンパン１１の底面に存在するまでの経過時間を予め求め、その時点で排水工程が完了したとみなしてもよい。又は、漏水検知器として市販されている電極間の抵抗の変化を検知する水検知センサをドレンパン１１の上面に複数個配置してもよい。この場合、それぞれの水検知センサの出力が低下した時点、又は、ばらつきが大きくなった時点でドレン水２２の排水工程が完了したと見なすことができる。
【００４４】
また、バイオフィルム１４もドレン水２２も存在しない場合は、ドレンパン１１の底面において超音波は反射し、検出部１５に超音波が到達する。ドレンパン１１の材質は、ＡＢＳなどのプラスチックであり、音響インピーダンスがバイオフィルム１４や水よりも高い上に、平滑性が高いため、超音波の反射率が高い。一方、バイオフィルム１４は、凹凸が大きく、超音波は散乱しやすい性質がある。
【００４５】
従って、バイオフィルム１４もドレン水２２も存在しない状態において、超音波強度を測定し、その超音波強度をベースとして、超音波がどの程度散乱されたかの測定を行うことでバイオフィルム１４を定量化できる。水の界面にもバイオフィルム１４と同様に超音波を散乱又は反射する性質があるが、凹凸がバイオフィルム１４よりも小さいため、バイオフィルム１４により散乱される超音波よりも少なく、測定に大きな影響を与えない。
【００４６】
図９は、本実施の形態に係る空気調和機１００のドレンパン１１にドレン水２２が溜まった状態を示す概略模式図である。図９に示すように、ドレンパン１１にドレン水２２が溜まった状態で超音波発信器１６から超音波が発信されると、超音波は、ドレン水２２中を矢印ｃの方向に伝搬し、ドレン水２２の水面に到達する。そして、ドレン水２２と空気との界面において反射された超音波は、矢印ｄの方向に伝搬し、超音波検出器１７において応答として検出されることになる。
【００４７】
図１０は、ドレンパン１１にドレン水２２が溜まった図９の状態における超音波の応答を示すグラフである。図１０に示すように、時間ｔ＝０において、超音波発信器１６から超音波が発信されると、時間ｔ＝ｔ２が経過したときに超音波検出器１７においてピーク値が検出される。時間ｔ＝ｔ２は、超音波発信器１６からドレン水２２の水面までの距離により決定されるものであり、ドレン水２２の量が少ないと、時間ｔ＝ｔ２は小さく、ドレン水２２の量が多いと、時間ｔ＝ｔ２は大きくなる。
【００４８】
図１１は、本実施の形態に係る空気調和機１００において、バイオフィルム１４が生成されており、且つ、ドレンパン１１にドレン水２２が溜まった状態を示す概略模式図である。図１１に示すように、加湿運転時又は冷房運転が行われる図５の場合に、ドレン水２２の水位の上昇により、ドレンパン１１の上方に生成されたバイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬する。この状態で超音波発信器１６から超音波が発信された場合、超音波は、ドレン水２２中を矢印ａの方向に伝搬する。超音波の一部は、バイオフィルム１４に到達すると、ドレン水２２とバイオフィルム１４との界面において反射されて矢印ｂの方向に伝搬し、超音波検出器１７において応答として検出される。超音波の他の一部は、バイオフィルム１４に到達すると、反射されることなくドレン水２２とバイオフィルム１４との界面通過し、ドレン水２２の水面まで伝搬する。そして、ドレン水２２の水面に到達し、ドレン水２２と空気との界面において反射され、超音波検出器１７において応答として検出される。
【００４９】
図１２は、バイオフィルム１４が生成されており、且つ、ドレンパン１１にドレン水２２が溜まった状態の図１１の状態における超音波の応答を示すグラフである。図１２に示すように、時間ｔ＝０において超音波発信器１６から超音波が発信されると、時間ｔ＝ｔ１が経過したときに超音波検出器１７において１つ目のピーク値が検出される。時間ｔ＝ｔ１からΔｔ時間後の時間ｔ＝ｔ２が経過したときに２つ目のピーク値が検出される。超音波検出器１７において検出される１つ目のピーク値は、時間ｔ＝ｔ１においてドレン水２２とバイオフィルム１４と界面において反射された超音波によるものである。２つ目のピーク値は、時間ｔ＝ｔ２においてドレン水２２の表面と空気と界面において反射された超音波によるものである。
【００５０】
時間ｔ＝ｔ１と、時間ｔ＝ｔ２とは、超音波発信器１６からそれぞれの界面までの距離により決定される。超音波発信器１６からバイオフィルム１４までの距離と、超音波発信器１６からドレン水２２の水面までの距離とが大きく異なる場合には、２つのピーク値は、それぞれの距離に応じた時間ｔ＝ｔ１と、時間ｔ＝ｔ２とに出現する。この場合には、２つのピーク値のうちの一方がバイオフィルム１４に起因すると推定することができる。一方、それぞれの距離が大きく異ならない場合には、２つのピーク値が近接して出現し、識別することができない。この場合には、バイオフィルム１４が存在しているか否かを識別することが不可能となってしまう。
【００５１】
このように、バイオフィルム１４の検出は、ドレンパン１１にドレン水２２が溜まった状態で行うと、超音波が伝搬する経路に、複数の界面が存在することとなる。この場合に超音波検出器１７は、超音波を受信しても、ドレン水２２の水面において反射した超音波であるか、バイオフィルム１４により反射された超音波であるかを特定することができない。そのため、超音波検出器１７において応答を受信するか否かに応じてバイオフィルム１４の存在の有無を判断することが不可能となり、使用者にバイオフィルム１４の存在の有無を知らせることができない。
【００５２】
なお、バイオフィルム１４が蓄積しているかどうかの判定は、ある一定の閾値を設定し、それを上回っているか下回っているかで判断すればよい。例えば、バイオフィルム１４もドレン水２２も存在しない場合の超音波強度をＰ０とし、加湿運転ないし冷暖房運転後に測定した超音波強度をＰ１とする。そして、その差分であるＰ０−Ｐ１が一定値、すなわち、閾値を超えた場合をバイオフィルム１４が蓄積したものと判断することができる。
【００５３】
ここでは加湿運転ないし冷房運転の終了時から一定時間が経過し、排出工程が完了した時点において測定を行ったが、ドレン水２２の水面による測定の妨害が無い状態を実現できれば他の方法でも可能である。例えば超音波検出器１７の近傍にヒーターを設置し加湿運転ないし冷房運転終了時に加熱してドレン水２２を蒸発させた後に、バイオフィルム１４の測定を行っても同様な効果を得ることができる。
【００５４】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、ドレン水２２が充分に排出された、すなわち排出工程が完了したと判断されると、検出部１５が、超音波発信器１６から超音波を発信させる。そして、超音波検出器１７において応答を受信するか否かが検出され、検出結果に基づき、バイオフィルム１４の存在の有無が判断される。そのため、ドレンパン１１の水面など、バイオフィルム１４以外の物体により反射された超音波がバイオフィルムによるものであると誤認されることが防止される。これにより、検出された超音波に基づき使用者に警告を出力することができ、バイオフィルムの存否の判断が容易となる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、ドレンパン１１は、冷房運転、又は、加湿運転が終了した後、一定時間が経過すると、排水が完了した状態である。一定時間が経過した後に検出を行うことで、ドレン水２２が完全に排出された状態でバイオフィルム１４の検出を行うことができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、検出部１５は、超音波を発信する超音波発信器１６と、超音波発信器が発信した超音波を検出する超音波検出器１７と、を備えている。超音波発信器１６は、水の排出が完了した状態で超音波を発信するため、超音波検出器１７において検出された超音波をバイオフィルム１４により反射された超音波であると特定することができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、検出部１５がドレンパン１１の下部に設けられているため、ドレンパン１１以外からの応答により検出結果に誤認が生ずることを防止することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、超音波検出器１７がバイオフィルム１４により反射された超音波を検出するため、超音波発信器１６と超音波検出器１７とを隣接させ、一体的な構造にすることができる。
【００５９】
実施の形態２．
図１３は、本実施の形態に係る空気調和機１０２のドレンパン５０の周辺の断面を示す概略模式図である。図１３に示すように、本実施の形態に係るドレンパン５０は、ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を備える点で実施の形態１と相違する。ドレンパン５０は、例えば、実施の形態１の排水管１３を介した重力による自然排水が困難な配置場所に適用される。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
＜ドレンパン５０の周辺の構成＞
ドレンポンプ２９は、例えば、電気で動作するプロペラ付きポンプであり、ドレンパン５０の上方に配置され、ドレンパン５０のドレン水２２を吸込部２９ａから吸い上げる。ドレン排水管３０は、ドレンポンプ２９に接続され、ドレンポンプ２９により吸い上げられたドレン水２２を外部に排出する。ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０は、本発明の排出部の他の一例である。ドレンパン５０に溜まったドレン水２２は、ドレンポンプ２９の動力によりドレンパン５０から強制的に吸い上げられ、ドレン排水管３０により外部に排出される。
【００６１】
＜空気調和機１０２の動作＞
本実施の形態においても、空気調和機１０２は、実施の形態１と同様、加湿運転又は冷房運転を行うと、加湿に使用されず加湿材６から漏出した水滴１２、又は、熱交換器５の周囲で生じた凝縮水は、ドレン水２２としてドレンパン５０に受けられる。ドレン水２２は、ドレンポンプ２９の動作により汲み上げられ、ドレンパン５０に溜まることなくドレン排水管３０を介して排出され、ドレン水２２の水位が吸込部２９ａよりも低い、排出された状態が維持される。
【００６２】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
加湿運転時又は冷房運転中においては、ドレンポンプ２９の動作によりドレンパン５０から排水された図１３の状態である。このとき、検出部１５は、超音波発信器１６の内部の圧電素子２３を振動させ、波長３００ｋＨｚの超音波のパルス波を発信する。超音波は、空気中を矢印ａの方向に伝搬し、バイオフィルム１４に到達すると、バイオフィルム１４と空気との界面において反射される。超音波は、矢印ｂの方向に伝搬し、超音波検出器１７の内部に透過する。そして、圧電素子２３を振動させ、電極２５と電極２６との間に電圧を発生させ、アンプ検出回路２１においてバイオフィルム１４からの応答として検出される。検出部１５は、応答を検出すると、バイオフィルム１４が存在するものとして、ドレンパン５０の清掃を警告する。
【００６３】
図１４は、本実施の形態に係る空気調和機１０２の加湿運転又は冷暖房運転が終了し、電源が停止した状態のドレンパン５０周辺の断面を示す概略模式図である。図１４に示すように、加湿運転ないし冷暖房運転が終了し、電源が停止される夜間などにおいては、ドレンポンプ２９の運転も停止される。ドレンポンプ２９、ドレン排水管３０に堆積したドレン水２２は、重力によりドレンパン５０に落下し、バイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬する。この状態において超音波発信器１６から超音波が発信されると、超音波検出器１７において２つのピーク値が検出され、バイオフィルム１４の存否を検出することが不可能であるが、空気調和機１０２の電源が停止した状態では、検出部１５が動作することはない。空気調和機１０２が動作状態となることで、ドレンポンプ２９の駆動が開始され、ドレン水２２の排水が再開され、ドレンパン５０が排出された状態となり、検出部１５がバイオフィルム１４を検出することができる。
【００６４】
なお、ドレンパン５０は、ドレンポンプ２９が動作しても、直ちに排水された状態となるわけではなく、時間差が生じる。つまり、初期状態では、バイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬して水没状態であり、経過時間に伴い水位が低下してバイオフィルム１４が空気中に露出する。そのため、ドレンポンプ２９が動作することによる排出工程においても、実施の形態１の図７に示すような単位面積あたりの水分量の変化を同様に把握することが可能である。実施の形態１と同様に一定時間が経過した後、すなわち定常状態になった後で、バイオフィルム１４の検出を行うことがドレン水２２の界面の影響を排除できるため、バイオフィルム１４の検出の動作にとっては好ましい。
【００６５】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０２においては、ドレンパン５０の上方に設けられ、水を吸い上げるドレンポンプ２９と、水を排出するドレン排水管３０とを備えている。そのため、加湿運転又は冷暖房運転中であってもバイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬することがなく、バイオフィルム１４の存否をドレン水２２の水面による検出結果であると誤認することなく検出することが可能となる。
【００６６】
実施の形態３．
図１５は、本実施の形態に係る空気調和機１０３のドレンパン５１の周辺の断面を示す概略模式図である。図１５に示すように、本実施の形態においては、ドレンパン５１の底面が、ドレンパン５１の上方に配置されたドレンポンプ２９の直下において最も低くなるように、水平面に対して傾斜した領域を備える点で実施の形態１、２と相違する。その他の部分は実施の形態１、２と同様であるため説明を省略する。
【００６７】
＜ドレンパン５１の周辺の構成＞
ドレンパン５１は、ドレンパン５１の下面に配置された検出部１５と、上部に配置されたドレンポンプ２９と、傾斜した底面を備える。ドレンポンプ２９の吸込部２９ａの水平位置は、検出部１５の超音波検出器１７との水平位置よりも低い位置に配置されている。
【００６８】
＜空気調和機１０３の動作＞
図１６は、本実施の形態に係る空気調和機１０３の加湿運転又は冷房運転中のドレンパン５１の周辺の断面を示す概略模式図である。加湿運転又は冷房運転が行うと、加湿に使用されず加湿材６から漏出した水滴１２、又は、熱交換器５の周囲で生じた凝縮水は、ドレン水２２としてドレンパン５０受けられる。水位が徐々に上昇したドレン水２２は、ドレンポンプ２９の吸込部２９ａに到達すると、ドレンポンプ２９により汲み上げられ、ドレン排水管３０を介して排出され、ドレン水２２の水面が吸込部２９ａの高さに維持される。
【００６９】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
加湿運転時又は冷房運転中においては、ドレンパン５１の傾斜により、検出部１５の上部のドレンパン５１からドレン水２２が排除された状態である。検出部１５は、超音波発信器１６により超音波のパルス波を矢印ａの方向に発信し、バイオフィルム１４に到達して反射された超音波の応答を検出する。検出部１５は、応答を検出すると、すなわち閾値を超えているとバイオフィルム１４が存在するものとして、ドレンパン１１の清掃を警告する。
【００７０】
このように、ドレンポンプ２９の吸込部２９ａ直下のドレンパン５１の高さと、検出部１５の上部のドレンパン５１の高さとを一致させることで、検出部１５の上部のドレン水２２がドレンポンプ２９により完全に排出されることになる。これにより、検出部１５の上部にドレン水２２が溜まることがなくなり、超音波によりドレン水２２の水面の影響を受けることなくバイオフィルム１４の存否を検出できる。
【００７１】
なお、上記においては、ドレンパン５１が一方向に同一角度で傾斜している例を説明しているが、ドレンパン５１は、ドレンポンプ２９の吸込部２９ａ直下の領域において最も低く配置されていればよく、複数の方向及び角度で傾斜していてもよい。
【００７２】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０３においては、ドレンパン５１が水平面に対して傾斜した領域を有する。そのため、ドレンポンプ２９の吸込部２９ａ直下のドレンパン５１の高さと、検出部１５の上部のドレンパン５１の高さとを一致させることが可能となり、検出部１５の上部のドレン水２２をドレンポンプ２９により多く排出することができる。
【００７３】
実施の形態４．
図１７は、本実施の形態に係る空気調和機１０４のドレンパン５２の周辺を示す概略模式図である。図１７に示すように、本実施の形態においては、ドレンパン５２の上方に散乱板３１が配置されている点で実施の形態１〜３と相違する。その他の部分は実施の形態１〜３と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
散乱板３１は、水平方向と角度θで傾けて設置する。散乱板３１は、本発明の反射板の一例である。角度θは、超音波発信器１６の指向性に依存するが、３０度以上であると好ましい。散乱板３１の材質としては、吸音性のあるものが好ましく、例えばウレタン系やスチロール系の発泡材が好適である。また、角度θを０度とし、散乱板３１の材料をまったく反射性のない吸音材、例えばロックウールやグラスウールで構成してもよい。検出部１５は、超音波発信器１６の発信方向、超音波検出器１７の受信方向を垂直方向とせず角度を傾けて設置してもよい。
【００７５】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
図１８は、本実施の形態に係る空気調和機１０４の検出部１５の動作時の様子を示す模式図である。図１８に示すように、超音波発信器１６から発信された超音波のうちの一部は、バイオフィルム１４を透過して矢印ｃの方向に進む。そして、超音波は、散乱板３１において反射され、矢印ｄの方向に進むことになる。バイオフィルム１４を透過し、バイオフィルム１４以外のものにより反射した超音波は、超音波検出器１７には届くことが防止される。これにより、超音波検出器１７による計測の阻害となるノイズが混入することが少なくなり、より精度の高い測定をすることが可能となる。
【００７６】
なお、超音波は、周波数の高い超音波を用いることが望ましい。一般に、周波数の高い超音波は指向性が高い。指向性の低い超音波が発信された場合には、バイオフィルム１４を透過した超音波が散乱板３１以外の場所で反射され、超音波検出器１７において検出されてしまう可能性が生じる。これに対し、超音波発信器１６から指向性の高い超音波が発信されることで、バイオフィルム１４を透過した超音波が散乱板３１により反射され、超音波検出器１７においてバイオフィルム１４で反射された超音波のみが検出されることになる。
【００７７】
上記においては、ドレンパン５２に接続された排水管１３により排出される構成を一例に説明しているが、ドレンパン５２の上部にドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を設けた実施の形態２又は３の構成において本実施の形態を適用することもできる。
【００７８】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０４においては、検出器の上方に、散乱板３１を備えている。これにより、バイオフィルム１４を透過した超音波が散乱板３１により超音波検出器１７以外の方向に反射され、超音波検出器１７においてノイズが混入した応答が検出されなくなり、より精度の高い測定をすることが可能となる。
【００７９】
実施の形態５．
図１９は、本実施の形態に係る空気調和機１０５のドレンパン５３の周辺の断面を示す概略模式図である。図１９に示すように、本実施の形態においては、ドレンパン５３の上方に検出部１５が配置され、ドレンパン５３と検出部１５との間が空間となっている点で実施の形態１〜４と相違する。その他の部分は実施の形態１〜４と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
＜検出部１５の構成＞
検出部１５は、超音波発信器１６、及び超音波検出器１７の方向がドレンパン５３の底面に対向するように配置されている。超音波発信器１６は、ドレンパン５３の底面の方向に超音波を発信し、超音波検出器１７は、ドレンパン５３の方向から到達した超音波を検出する。
【００８１】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
検出部１５は、空気調和機１０５の加湿運転ないし冷房運転を終了して一定時間が経過し、ドレンパン５３に接続された排水管１３からドレン水２２の排出が完了した状態となると、超音波発信器１６から超音波を発信させる。超音波は、発信方向に存在するバイオフィルム１４により反射され、超音波検出器１７に到達し、応答として検出される。超音波検出器１７において、バイオフィルム１４により反射された超音波による応答のピーク値が検出されると、検出部１５は、バイオフィルム１４が存在しているとして警告する。
【００８２】
＜実験結果＞
本実施の形態における実験結果に基づきバイオフィルム１４が蓄積しているかどうかの判定事例を以下に示す。実験においては、図１７に示す空気調和機１０５の検出部１５により超音波強度を測定した。このとき、超音波発信器１６及び超音波検出器１７と、ドレンパン５３の底面との距離は、３５ｍｍとした。
【００８３】
＜超音波強度Ｐ０の測定＞
図２０は、本実施の形態に係る空気調和機１０５の初期状態における実験結果を示す図であり、超音波発信器１６から超音波が発信されたときの電圧と経過時間との関係を示すグラフである。電圧は、アンプ検出回路２１で検出された電圧を示し、経過時間は、経過時間が０ｍｓに超音波が発信されたときの経過時間を示している。図２０において、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲での電圧の変化がドレンパン５３から反射された超音波に相当する。なお、経過時間０．２ｍｓまでの電圧の変化は、検出部１５の共振現象に由来するものである。
【００８４】
図２０に示すように、バイオフィルム１４が存在しない初期状態において、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲の電圧は、プラスとマイナスに振れておりそのままでは超音波強度を算出できなかった。そのため、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲の電圧を自乗した上で時間積分を行い、超音波強度Ｐ０を得た。超音波強度Ｐ０の単位は、（ｍＶ）２＊ｍｓである。
【００８５】
＜超音波強度Ｐ１の測定＞
続いて、加湿運転を６時間連続で動作させ、その後１８時間停止させるというサイクルを６０日間繰り返し、ドレンパン５３の底面にバイオフィルム１４を生成させた。この時のバイオフィルムの付着量は、実施の形態１で示した測定法を実施した結果、４．８ｍｇ／ｃｍ２であった。その後、加湿運転を６時間連続で動作させ、バイオフィルム１４がドレン水２２に浸漬し、バイオフィルム１４が空間に露出していない状態とした。
【００８６】
図２１は、本実施の形態に係る空気調和機１０５の排水前の実験結果を示す図である。加湿運転停止直後、つまり、停止後０分では、排水前であり、バイオフィルム１４が空間に露出していない状態において、超音波発信器１６から超音波が発信されたときの電圧と経過時間との関係を示している。図２１に示すように、排水前の時点においては、図２０と同様、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲でアンプ検出回路２１の電圧変化を確認した。また、図２０との比較から電圧の絶対値の低下が確認されなかった。これは、ドレン水２２の影響によるものであり、バイオフィルム１４の蓄積を判定することができなかった。
【００８７】
図２２は、本実施の形態に係る空気調和機１０５の排水後の実験結果を示す図である。加湿運転停止後２０分の時点、つまり、ドレンパン１１の排水が確認された後の時点において、超音波発信器１６から超音波が発信されたときの電圧と経過時間との関係を示している。図２２に示すように、加湿運転停止後２０分が経過した時点においても、図２０と同様、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲でアンプ検出回路２１の電圧変化が確認された。一方で、図２０と比較すると電圧の絶対値が低下しており、バイオフィルム１４により散乱した超音波をドレン水２２の影響を受けずに確認することができた。従って、経過時間０．２３〜０．３２ｍｓの範囲で電圧変化を自乗した上で時間積分を行い、超音波強度Ｐを得た。
【００８８】
図２３は、本実施の形態に係る超音波強度Ｐと単位面積あたりの水分量の時間変化とを示す図である。図２３において、超音波強度を実線で表し、単位面積あたりの水分量を破線で表している。ここで、経過時間０分とは、加湿運転が終了した時点を示し、経過時間は、加湿運転終了から経過した時間を示している。なお、単位面積あたりの水分量の算出方法は実施の形態１に示した方法と同様である。
【００８９】
図２３に示すように、加湿運転停止直後の経過時間０分においては、超音波強度が５４（ｍＶ）２＊ｍｓであり、経過時間に伴って排水されるため超音波強度が徐々に低下し、加湿運転停止後２０分で２１．１（ｍＶ）２＊ｍｓとなった。そして、その後ほぼ２１（ｍＶ）２＊ｍｓの一定値となった。また、単位面積あたりの水分量についても、超音波強度と同様の傾向を示し、加湿運転停止後２０分において５５ｍｇ／ｃｍ２まで低下し、その後も５５ｍｇ／ｃｍ２の一定値となり、超音波強度と同様の傾向を示していた。
【００９０】
この実験結果から、加湿運転停止後２０分以後の時点を排出工程が完了したとみなし、その時間領域で測定された超音波強度を、加湿運転又は冷暖房運転後の超音波強度Ｐ１とすることが適切であることがわかった。なお、排出工程が完了した時点は、単位面積あたりの水分量が一定とみなせる時点であり、１０分間で単位面積あたりの水分量の低下率が５％以下となった時点とした。
【００９１】
＜差分と閾値Ｐｓとの比較＞
続いて、バイオフィルム１４が存在しない場合の超音波強度Ｐ０と、加湿運転後の超音波強度Ｐ１との差分を求め、閾値Ｐｓとの比較を行った。図２０から、バイオフィルム１４が存在しない場合の超音波強度Ｐ０、つまり、超音波強度の初期値は５４（ｍＶ）２＊ｍｓであった。また、図２２から、加湿運転後の超音波強度Ｐ１、つまり、加湿運転停止後２０分のＰ１が２１．１（ｍＶ）２＊ｍｓであった。
【００９２】
閾値Ｐｓは、超音波強度として、３０（ｍＶ）２＊ｍｓを設定した。ここで、閾値Ｐｓは、許容できる範囲のバイオフィルム１４の堆積量に相当し、その量によって変化するため、実測されるバイオフィルム１４の量に応じた超音波強度を予め求めた。そして、許容されるバイオフィルム１４の量と、超音波強度との相関式により閾値を設定した。なお、実測されたバイオフィルム１４の量は１〜１０ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００９３】
以上の手順により、バイオフィルム１４が存在しない場合の超音波強度Ｐ０、及び、加湿運転後の超音波強度Ｐ１の差分を閾値Ｐｓと比較し、差分が閾値Ｐｓよりも大きければ、バイオフィルム１４が存在し、堆積していると判断される。
【００９４】
＜変形例１＞
図２４は、本実施の形態に係る空気調和機１０５のドレンパン５３の周辺の変形例を示す概略模式図である。図２４に示すように、変形例においては、ドレンパン５３の底面の一部が、検出部１５と対向しない方向に傾斜している。検出部１５から発信された超音波は、矢印ｅの方向に進み、ドレンパン５３により反射され、超音波検出器１７の方向ではなく、矢印ｆの方向に進む。これにより、検出部１５とドレンパン５３との間に存在するバイオフィルム１４により反射された超音波が超音波検出器１７に到達し、ドレンパン５３により反射された超音波が排除される。
【００９５】
このように、超音波の発信方向がドレンパン５３の底面であると、ドレンパン５３の底面からの反射も検出されることになるが、変形例のようにドレンパン５３が傾斜することで、超音波の影響を除外することができる。なお、ドレンパン５３が傾斜する構成と同様、超音波発信器１６の発信方向や超音波検出器１７の受信方向を垂直方向とせず、垂直方向から傾斜させて設置してもよい。また、ドレンパン５３の超音波が照射される範囲の部分を吸音材により構成し、吸音材の設けられた範囲のドレンパン５３から反射する超音波を低減することもできる。
【００９６】
なお、上記において、ドレン水２２がドレンパン５２に接続された排水管１３により排出される構成を一例に説明したが、ドレンパン５２の上部にドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を設けた構成に適用することもできる。
【００９７】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０５においては、検出部１５は、ドレンパン５３の上方に設けられている。これにより、ドレン水２２の水面の影響を受けることなくバイオフィルム１４を検出することが可能となり、且つ、検出部１５の配置の自由度を向上させることができる。
【００９８】
実施の形態６．
図２５は、本実施の形態に係る空気調和機１０６のドレンパン５４の周辺の断面を示す概略模式図である。図２５に示すように、本実施の形態においては、ドレンパン５４の底面の上面に、水位センサ３２が設置されている点で実施の形態１〜５と相違する。その他の部分は実施の形態１〜５と同様であるため説明を省略する。水位センサ３２は、電線１８を介して電源２０と接続され、ドレンパン５４に溜まったドレン水２２の水位を常に監視する。検出部１５は、水位センサ３２により水位がゼロに近い一定値以下になったことが検出されると、ドレン水２２の排出が終了した状態として、検出を開始する。水位センサ３２としては、例えば、フロートによるスイッチ方式の装置を用いればよい。
【００９９】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
空気調和機１０６が加湿運転又は冷房運転が終了すると、水滴１２の供給が停止され、ドレン水２２がドレンパン５４から排出される。水位センサ３２から水位がゼロに近い一定値以下ことが通知されると、検出部１５は、バイオフィルム１４の検出を開始する。検出部１５は、超音波発信器１６により矢印ａの方向に超音波を発信する。超音波は、バイオフィルム１４により矢印ｂの方向に反射し、超音波検出器１７に到達し、圧電素子２３を振動させる。これにより、電圧が生じ、アンプ検出回路２１において応答が検出され、バイオフィルム１４が存在するとして検出部１５が警告をする。
【０１００】
上記において、水位センサ３２として、フロートによるスイッチ方式の装置を一例に説明したが、他にも、超音波反射方式や、赤外線反射方式の装置を用いてもよい。また、水位センサ３２の設置位置は、ドレンパン５３の底面の上面部分であればどこでもよい。更に、ドレン水２２は、ドレンパン５２の上部に配置されたドレンポンプ２９及びドレン排水管３０により排出される構成であってもよい。
【０１０１】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０６においては、ドレンパン５３の上面に水位センサ３２が設けられており、ドレン水２２の水位がゼロ又はゼロの近似値であるとドレン水２２の排出が完了したことが検知される。検出部１５は、水位センサ３２の検出結果に基づき、バイオフィルム１４の検出を開始するため、ドレン水２２の水面の影響を受けることなくバイオフィルム１４を検出することができる。
【０１０２】
実施の形態７．
図２６は、本実施の形態に係る空気調和機１０７のドレンパン５５の周辺の断面を示す概略模式図である。図２６に示すように、本実施の形態のドレンパン５５においては、超音波発信器１６と超音波検出器１７とがドレンパン５５の両側面に分離して配置されている点で実施の形態１〜６と相違する。その他の部分は実施の形態１〜６と同様であるため説明を省略する。
【０１０３】
＜ドレンパン５５の周辺の構成＞
ドレンパン５５の一方の側板の外側には、超音波発信器１６が配置され、ドレンパン５５の他方の側板の外側には、超音波検出器１７が超音波発信器１６と対向して配置されている。超音波発信器１６と超音波検出器１７とは、分離されており、一体構造となっていない。超音波発信器１６は、超音波検出器１７の方向、つまり、矢印ｇの方向に超音波を発信する。ドレンパン５５には、ドレン水２２を排出する排水管１３が接続されている。
【０１０４】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
空気調和機１０５の加湿運転又は冷房運転が終了し、一定時間が経過すると、ドレンパン５３からのドレン水２２の排出が完了する。この状態において、検出部１５は、超音波発信器１６の圧電素子２３を振動させて超音波を発信する。超音波発信器１６と超音波検出器１７との間に物体が介在しない状態、つまり、バイオフィルム１４が存在していない状態であると、超音波は、空気中を伝搬し、ほぼ全てが超音波検出器１７に到達して応答として検出される。一方、ドレンパン５５の上方にバイオフィルム１４が生成されていると、発信された超音波の一部は、バイオフィルム１４により反射、散乱され、一部がバイオフィルム１４を透過し、超音波検出器１７に到達して応答として検出される。超音波検出器１７において検出される応答は、反射、散乱されることで、発信された超音波と比較して強度が低下することになる。従って、検出部１５は、例えば、応答が所定の閾値を下回ると、ドレンパン５５内にバイオフィルム１４が存在するとして警告をする。
【０１０５】
なお、上記の説明においては、ドレンパン５５に接続された排水管１３によりドレン水２２を排出する構成について説明したが、ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を備えた構成であってもよい。この場合、ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０は、超音波の伝搬経路を妨げない位置に配置する。
【０１０６】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０７においては、超音波検出器１７が超音波発信器１６から発信された超音波のうち、バイオフィルム１４を透過した超音波を検出する。これにより、超音波発信器１６から発信され、超音波検出器１７に到達する超音波の強度に基づき、バイオフィルム１４の存否を判断でき、ドレン水２２の水面が与える検出結果への影響を低減することができる。
【０１０７】
実施の形態８．
図２７は、本実施の形態に係る空気調和機１０８のドレンパン５６の周辺の断面を示す概略模式図である。図２７に示すように、本実施の形態のドレンパン５６には、ＬＥＤ３５とフォトダイオード３６とにより構成された光学検出部３４が設けられている点で実施の形態１〜７と相違する。その他の部分は実施の形態１〜７と同様であるため説明を省略する。なお、ＬＥＤは、発光ダイオードの英語名であるＬｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅの略称である。
【０１０８】
実施の形態１において説明したように、バイオフィルム１４は、細菌やカビ、その他、それらが代謝する粘着性多糖類や空気中に含まれる汚れ成分が複合した粘性を持つ集合体である。バイオフィルム１４など、代謝機能により生成されたものには、蛍光性を持つも物質が含まれていることが知られている。そのような物質としては、リボフラビン、トリプトファン、ＮＡＤＨの略称が用いられるニコチンアミドアデニンジヌクレオチドなどがある。これらの物質は、３００〜４５０ｎｍの光すなわち励起光を照射すると蛍光を発する性質を有する。この性質は、非微生物では見られない。
【０１０９】
光学検出部３４は、バイオフィルム１４に含まれるリボフラビンの蛍光特性に着目し、励起光の照射により蛍光が検出されるか否かによりバイオフィルム１４の存否を検出する。具体的には、リボフラビンの励起波長の３６５ｎｍと蛍光波長の４４５ｎｍとの中心波長３６０ｎｍの励起光を照射する。
【０１１０】
＜ドレンパン５６の周辺の構成＞
光学検出部３４は、ドレンパン５６の上方に配置され、電線１８により電源２０に接続したＬＥＤ３５と、電線１９によりアンプ検出回路２１に接続されたフォトダイオード３６とにより構成される。ＬＥＤ３５は、波長３６０ｎｍの励起光を発生させ、フォトダイオード３６は、ＬＥＤ３５が発した励起光によりバイオフィルム１４が発する蛍光を検出する。ＬＥＤ３５としては、中心波長が３６０ｎｍの光を発するＬＥＤを用いる。フォトダイオード３６は、ＬＥＤ３５の波長３６０ｎｍの光によるノイズの影響を除外するために、３６０ｎｍ近傍の光を除去するフィルタを内蔵することが望ましい。
【０１１１】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
光学検出部３４は、加湿運転又は冷暖房運転時においてドレンパン５３に溜まったドレン水２２がドレンパン５３に接続された排水管１３から排出されると、ＬＥＤ３５から励起光を発光させる。波長３６０ｎｍの励起光は、矢印ａの方向に伝搬し、バイオフィルム１４に到達する。励起光が照射されたバイオフィルム１４は、バイオフィルム１４に含まれるリボフラビンの蛍光特性により波長４４５ｎｍ付近の蛍光を発光する。蛍光は、矢印ｂの方向に伝搬し、フォトダイオード３６において受光されて電圧を生じさせ、電圧がアンプ検出回路２１により検出される。これにより、バイオフィルム１４が存在すると判断されて警告が出力される。なお、ＬＥＤ３５が発光した励起光がバイオフィルム１４に到達しない場合には、励起光がドレンパン５６の底面に照射される。ドレンパン５６は蛍光特性を示さないため、励起光が照射されても蛍光は発光されることはない。ドレンパン１１において反射された励起光は、フォトダイオード３６において、フィルタにより除外されることになる。
【０１１２】
なお、ＬＥＤ３５としては、発光ダイオードに代えて、例えば、半導体レーザーなどを用いることもできる。またフォトダイオード３６としては、光を検出する受光素子として、フォトマルチプライヤを用いてもよい。光の場合も超音波と同じく、水面による反射や散乱が起こるためにドレン水２２が無い状態で検出を行うことが望ましい。
【０１１３】
＜変形例２＞
変形例２においては、ＬＥＤ３５には、紫外線、可視光、又は、赤外線を発光するＬＥＤが用いられ、フォトダイオード３６には、光を除去するフィルタが内蔵されない。その他の部分は実施の形態８と同様であるため説明を省略する。
【０１１４】
バイオフィルム１４はドレンパン１１とは異なる光学的反射特性を示す。ＬＥＤ３５により紫外線、可視光、又は、赤外線を発光し、フォトダイオード３６において検出された光の反射特性からバイオフィルム１４の存否を検出する。ＬＥＤ３５が発する光の中心波長としては、バイオフィルム１４が黄色で着色されていることが多いことから、黄色付近の５９０ｎｍを用いればよい。
【０１１５】
なお、上記の説明において、ドレンパン５５に接続された排水管１３によりドレン水２２を排出する構成について説明したが、ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を備えた構成であってもよい。
【０１１６】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０８においては、ＬＥＤ３５とフォトダイオード３６とにより構成された光学検出部３４がドレンパン５３の上方に設けられており、ドレン水２２が排出されるとバイオフィルム１４の検出が行われる。これにより、ＬＥＤ３５において発光された励起光により生じた蛍光をフォトダイオード３６において、ドレン水２２の影響を受けることなく検出することができる。
【０１１７】
実施の形態９．
図２８は、本実施の形態に係る空気調和機１０９のドレンパン５７の周辺の断面を示す概略模式図である。図２８に示すように、本実施の形態においては、ドレンパン５７の低面に水晶振動子３８と感応膜３９とにより構成された水晶振動子検出部３７が設けられている点で実施の形態１〜８と相違する。その他の部分は実施の形態１〜８と同様であるため説明を省略する。
【０１１８】
＜ドレンパン５７の周辺の構成＞
水晶振動子検出部３７は、ドレンパン５７の底面の上面に設けられた感応膜３９と、ドレンパン５７の底面の下面に設けられた水晶振動子３８とにより構成されている。水晶振動子３８は、電線４０により電源４２に電気的に接続すると共に、電線４１により周波数分析器４３に電気的に接続されている。感応膜３９は、ポリオレフィン系の樹脂など、バイオフィルム１４と親和性の高い材料を用いる。
【０１１９】
＜バイオフィルム１４の検出の動作＞
水晶振動子検出部３７は、加湿運転又は冷暖房運転時においてドレンパン５６に溜まったドレン水２２が排水管１３から排出されると、電源４２を動作させて水晶振動子３８を発信させる。同時に電線４１を介して周波数分析器４３により共振周波数を測定する。感応膜３９は、バイオフィルム１４の付着により水晶振動子３８の共振周波数を低下させる。従って、水晶振動子３８の共振周波数の低下が検出されると、バイオフィルム１４が存在すると判断され、警告が出力される。
【０１２０】
なお、上記の説明において、ドレンパン５５に接続された排水管１３によりドレン水２２を排出する構成について説明したが、ドレンポンプ２９及びドレン排水管３０を備えた構成であってもよい。
【０１２１】
以上説明した、本実施の形態に係る空気調和機１０９においては、水晶振動子３８と感応膜３９とにより構成された水晶振動子検出部３７がドレンパン５３の底面に設けられており、ドレン水２２が排出されるとバイオフィルム１４の検出が行われる。これにより、感応膜３９にバイオフィルム１４が付着すると、水晶振動子３８の共振周波数を低下することとなり、ドレン水２２の影響を受けることなくバイオフィルム１４を検出することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  筐体、２  吸込口、３  フィルタ、４  ファン、５  熱交換器、６  加湿材、７  供給部、８  ノズル、９  拡散材、１０  吹出口、１１、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７  ドレンパン、１２  水滴、１３  排水管、１４  バイオフィルム、１５  検出部、１６  超音波発信器、１７  超音波検出器、１８、１９  電線、２０  電源、２１  アンプ検出回路、２２  ドレン水、２３  圧電素子、２４  筐体、２５、２６  電極、２７、２８  リード線、２９  ドレンポンプ、２９ａ  吸込部、３０  ドレン排水管、３１  散乱板、３２  水位センサ、３４  光学検出部、３５  ＬＥＤ、３６  フォトダイオード、３７  水晶振動子検出部、３８  水晶振動子、３９  感応膜、４０、４１、電線、４２  電源、４３  周波数分析器、４４  混合物、４５  仕切板、１００、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９  空気調和機。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
2017149883.tif 000031
2017149883.tif 000032
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