(57)【要約】【課題】センサ結果に応じて適切な空調制御を実行する空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機の制御装置は、各センサでの検出結果を取得し（Ｓ１０３）、それに基づいて空気の汚染状態を算出する（Ｓ１０５）。また、イオン発生装置や送風装置などの空気調和機構で設定されている制御レベルを取得し（Ｓ１０７）、それらを比較する（Ｓ１０９）。その結果、空気の汚染状態よりも制御レベルの方が上回っている場合には制御レベルを下げるように、逆の場合には制御レベルを下げるように、警告を報知する（Ｓ１１１，１２１）。【選択図】図３０
2012072946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の所定の粒子を検出するための第１のセンサと、
空気を調和させるための空気調和機構と、
前記第１のセンサと前記空気調和機構とに接続された、前記空気調和機構を制御するための制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記空気調和機構の制御状況と前記第１のセンサでの検出結果とに基づいて、前記空気調和機構の制御状況の適否を判定し、その判定結果に基づく制御を行なう、空気調和機。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１のセンサの検出結果と、前記空気調和機構の制御状況との入力を受け付けるための入力手段と、
前記空気の状態を表わす値として、前記粒子についての基準とする所定量に対する前記検出結果の割合を算出するための算出手段と、
前記空気調和機構の制御状況を表わす値と前記空気の状態を表わす値とを比較することにより、前記空気の状態に対する前記空気調和機構の制御状況の適否を判定するための判定手段とを含み、
前記判定の結果に基づく情報を報知するための報知手段を備える、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記報知は、前記空気調和機構の制御状況を前記空気の状態に対応したバランスに変更させるためのものであり、
前記制御装置は、前記報知に用いる情報を記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記報知に用いる情報は前記判定の結果に対応付けられている、請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記空気調和機構に対して前記判定の結果に応じた制御信号を出力するための出力手段をさらに含む、請求項２または３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記第１のセンサとは異なる粒子または成分を検出するための第２のセンサを含み、
前記算出手段は、前記空気の状態を表わす値として、前記粒子または成分の種類ごとの前記所定量に対する割合を算出すると共に、すべての種類の粒子または成分についての前記所定量に対する割合を算出する、請求項２〜４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記判定手段は、前記空気調和機構の制御状況を表わす値と、当該空気調和機構に予め対応付けられている粒子または成分の種類についての前記検出結果から算出された前記空気の状態を表わす値とを比較する、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記判定を所定の時間間隔で繰り返す、請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項８】
前記空気調和機構は、イオン発生装置、送風装置、湿度調整装置、および温度調整装置のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は空気調和機に関し、特に、センサ機能を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な空気清浄機として、たとえば特開２０００−２８３５３３号公報（以下、特許文献１）は、ファンで外気を取り込んでフィルタで塵埃や臭気等を除去して排気する装置が開示されている。装置内のマイコンにはダストセンサが接続されている。ダストセンサでは単位体積あたりの埃等の粒子数やその成分が検出され、マイコンがその検出結果を表示する。この表示を見ることでユーザは現在の空気の汚れ度を把握することができ、空気清浄機のモードを適切なモードに切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、空気の状態に影響するものは埃の量のみならず、微生物の量や、温度、湿度、気候、天候もある。これら指標が組み合わさって空気の状態が構成されるものである。そのため、たとえ特許文献１に開示された技術を応用してそれぞれの状態が表示されたとしても、その表示を見て空気調和機のモードを適切なモードに切り替えることは難しい、という問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、センサ結果に応じて適切な空調制御を実行す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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、空気調和機は、空気中の所定の粒子を検出するための第１のセンサと、空気を調和させるための空気調和機構と、第１のセンサと空気調和機構とに接続された、空気調和機構を制御するための制御装置と含む。制御装置は、空気調和機構の制御状況と第１のセンサでの検出結果とに基づいて、空気調和機構の制御状況の適否を判定し、その判定結果に基づく制御を行なう。
【０００７】
好ましくは、制御装置は、第１のセンサの検出結果と、空気調和機構の制御状況との入力を受け付けるための入力手段と、空気の状態を表わす値として、粒子についての基準とする所定量に対する検出結果の割合を算出するための算出手段と、空気調和機構の制御状況を表わす値と空気の状態を表わす値とを比較することにより、空気の状態に対する空気調和機構の制御状況の適否を判定するための判定手段とを含む。空気調和機は、さらに、判定の結果に基づく情報を報知するための報知手段を備える。
【０００８】
より好ましくは、報知は、空気調和機構の制御状況を空気の状態に対応したバランスに変更させるためのものであり、制御装置は、報知に用いる情報を記憶するための記憶手段をさらに含む。報知に用いる情報は判定の結果に対応付けられている。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、空気調和機構に対して判定の結果に応じた制御信号を出力するための出力手段をさらに含む。
【００１０】
好ましくは、空気調和機は第１のセンサとは異なる粒子または成分を検出するための第２のセンサを含む。算出手段は、空気の状態を表わす値として、粒子または成分の種類ごとの所定量に対する割合を算出すると共に、すべての種類の粒子または成分についての所定量に対する割合を算出する。
【００１１】
より好ましくは、判定手段は、空気調和機構の制御状況を表わす値と、当該空気調和機構に予め対応付けられている粒子または成分の種類についての検出結果から算出された空気の状態を表わす値とを比較する。
【００１２】
好ましくは、制御手段は、上記判定を所定の時間間隔で繰り返す。
好ましくは、空気調和機構は、イオン発生装置、送風装置、湿度調整装置、および温度調整装置のうちの少なくとも１つを含む。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によると、センサ結果に応じて適切な空調制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態にかかる空気清浄機の外観の具体例、およびその構成の具体例を示す図である。
【図２】空気清浄機に含まれる、検出装置の基本構成の具体例を示す図である。
【図３】サイズが同じ埃粒子と微生物粒子とについての、散乱角と散乱強度との相関のシミュレーションの結果を表わす図である。
【図４】検出装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図５】検出信号の具体例を示す図である。
【図６】パルス幅と散乱強度との関係を表わす図である。
【図７】微生物検出装置での検出方法の具体例を示すフローチャートである。
【図８】空気清浄機に含まれる検出装置の基本構成の他の具体例、および捕集治具ならびにヒータ周辺の構成を示す図である。
【図９】検出装置の、検出機構の構成を説明する図である。
【図１０】検出機構における遮光機構の他の具体例として、導入孔に設けられる機構を説明する図である。
【図１１】加熱処理前後での大腸菌の蛍光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図１２】加熱処理前後での大腸菌の蛍光顕微鏡写真である。
【図１３】加熱処理前後でのバチルス菌の蛍光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図１４】加熱処理前後でのバチルス菌の蛍光顕微鏡写真である。
【図１５】加熱処理前後でのアオカビ菌の蛍光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図１６】加熱処理前後でのアオカビ菌の蛍光顕微鏡写真である。
【図１７】加熱処理前後での蛍光発光する埃の蛍光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図１８】加熱処理前後での蛍光発光する埃の蛍光顕微鏡写真である。
【図１９】加熱処理前後での蛍光発光する埃の蛍光スペクトルの比較結果を示す図である。
【図２０】検出装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図２１】検出装置での動作の流れを示すタイムチャートである。
【図２２】蛍光の減衰量と微生物濃度との対応関係の具体例を示す図である。
【図２３】空気清浄機に含まれる検出装置の基本構成の他の具体例を示す図である。
【図２４】検出装置の捕集ユニットの動作を説明する図である。
【図２５】検出装置での動作の流れを示すフローチャートである。
【図２６】空気清浄機に含まれるイオン発生装置の一部の外観の具体例を示す図である。
【図２７】イオン発生装置の、一対の孔に対応した回路構成の具体例を示す図である。
【図２８】図２７中の正極側の回路構成の具体例を示す図である。
【図２９】駆動制御部の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図３０】判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３１】表示制御部の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図３２】表示画面の具体例を示す図である。
【図３３】表示画面の具体例を示す図である。
【図３４】表示画面の具体例を示す図である。
【図３５】表示画面の具体例を示す図である。
【図３６】図３５の表示画面で表わされた空気の汚染状態の内訳の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００１６】
＜空気調和機の全体構成＞
図１（Ａ）は、本実施の形態にかかる空気調和機１の外観の具体例を示す図である。ここで、空気調和機とは、空気の状態を検出するためのセンサ機能と、空気の状態を設定した状態にするための空気調和機能とを有する装置を指す。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、空気調和機１は、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、検出結果などを表示するための表示パネル１３０と、センサ機構としての、複数の種類の、空気中の所定の粒子または成分や、空気の状態を検出するためのセンサ１００Ａ，１００Ｂ，…（これらを代表させてセンサ１００とも称する）と、空気調和機構としての、イオン発生装置３００と、送風装置４００と、湿度調整装置５００と、温度調整装置６００とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、空気調和機１は、他の装置と通信するための通信部１５０を含んでもよい。
【００１８】
センサ１００のうちの空気中の所定の粒子または成分を検出するためのセンサとしては、後述する空気中の浮遊粒子から微生物を検出するためのセンサや、花粉センサや、においセンサ（ガスセンサ）、などが該当する。ここでは、センサ１００Ａが微生物を検出するためのセンサ、センサ１００Ｂが花粉センサ、センサ１００Ｃがにおいセンサであるものとする。この「微生物」とは、以降の説明においては菌、ウィルスなどの微生物（死骸も含む）が代表されるが、生死に関わらず、生命活動を行なうものまたはその一部であって空気中に浮遊する程度のサイズのものを指す。具体的には、菌、ウィルスなどの微生物（死骸も含む）の他に、ダニ（死骸も含む）等を含み得る。
【００１９】
センサ１００のうちの空気の状態を検出するためのセンサとしては、温度センサや湿度センサなどが該当する。これらセンサは所定のタイミングで空気の状態を検出し、または常に空気の状態を検出し、その検出結果を表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力する。
【００２０】
表示パネル１３０での表示方法としては、好ましくは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶等による電光掲示板方式が採用される。
【００２１】
図１（Ｂ）を参照して、空気調和機１は、さらに、制御装置２００を含む。制御装置２００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含む。ＣＰＵは、スイッチ１１０からの指示信号に従って、メモリに記憶されているプログラムを読み出して実行する。これにより、表示パネル１３０での表示や、センサ１００の制御や、通信部１５０の制御や、イオン発生装置３００の制御などを実現する。すなわち、制御装置２００は、スイッチ１１０において空気調和機構のＯＮ／ＯＦＦやレベルの設定の指示操作を受け付けると、その操作信号に従った制御信号をイオン発生装置３００等の該当する空気調和機構に対して出力することで、これら装置を制御する。また、センサ１００からの検出結果を表示パネル１３０に表示させる。そのため、制御装置２００は、表示パネル１３０での表示を制御するための表示制御部２１０と、センサ１００を制御するための検出制御部２２０と、イオン発生装置３００、送風装置４００、湿度調整装置５００、および温度調整装置６００を制御するための駆動制御部２３０とを含む。表示制御部２１０、検出制御部２２０および駆動制御部２３０は、プログラムを実行することで主にＣＰＵに構成される機能であってもよいし、電気回路などのハードウェアで構成される機能であってもよい。
【００２２】
＜送風装置４００の説明＞
送風装置４００はファンとその駆動機構とを含み、駆動機構が駆動制御部２３０に接続される。駆動制御部２３０は駆動機構を制御することによってファンの回転を制御する。それにより、送風装置４００からの風量が制御される。
【００２３】
空気調和機１の図示しない吸引口にはフィルタが設けられる。ファンによって機外から取り込まれた外気が該フィルタを通過することで、含まれる埃や微生物がフィルタに付着し、それらが除去されて清浄された空気が排気口から機外に排気される。
【００２４】
駆動制御部２３０は、高い清浄モードで駆動させる場合にはファンの回転数を高くなるよう駆動機構を制御し、低い清浄モードで駆動させる場合にはファンの回転数を低くなるよう駆動機構を制御する。このようにすることで、空気の清浄度合いが制御される。
【００２５】
駆動制御部２３０での送風装置４００の制御結果、つまり清浄された空気量である送風装置４００からの風量の情報は、表示制御部２１０に対して出力される。出力のタイミングは、予め設定されている所定の時間間隔や、表示制御部２１０から要求されたタイミングなどである。
【００２６】
＜湿度調整装置５００の説明＞
湿度調整装置５００は、一般的な加湿、除湿機能を有する装置であればよい。すなわち、図示しない水を保持するタンク、加熱機構、および冷却機構を有し、タンク内の水を加熱することで蒸気を空気中に送り出し、機外から取り込まれた空気を冷却することで空気内の水蒸気を水にして取り除く。
【００２７】
加熱機構および冷却機構は駆動制御部２３０に接続される。駆動制御部２３０は加熱機構および冷却機構を制御する。
【００２８】
＜温度調整装置６００の説明＞
温度調整装置６００は、一般的な加熱、冷却機能を有する装置であればよい。すなわち、図示しない加熱機構および冷却機構を有し、機外から取り込まれた空気を加熱することで空気温度を上げ、機外から取り込まれた空気を冷却することで空気温度を下げる。
【００２９】
加熱機構および冷却機構は駆動制御部２３０に接続される。駆動制御部２３０は加熱機構および冷却機構を制御する。
【００３０】
＜センサ１００の説明＞
（センサ１００Ａの第１の例）
図２は、センサ１００Ａの一つの具体例を示す図である。図２を参照して、第１の例によるセンサ１００Ａは、吸引口からの空気を導入するための導入孔１０および図示されない排気孔が設けられたケース５を有し、その内部に、センサ機構２０、信号処理部３０、および測定検出部４０を含む。
【００３１】
センサ１００Ａにはセンサ１００Ａ外の空気をセンサ１００Ａ内に導入するための導入機構５０が設けられる。導入機構５０によって、吸引口からの空気が、所定の流速でケース５に導入される。導入機構５０としては、たとえば、ケース５外に設置されたファンやポンプ、およびその駆動機構などであってよい。またたとえば、ケース５内に組み込まれた熱ヒータやマイクロポンプ、マイクロファン、およびその駆動機構などであってもよい。以降の説明では、導入機構５０は送風装置４００とは異なるものとしているが、送風装置４００が導入機構５０として機能してもよい。以降、センサ１００Ａの第２の例、第３の例でも同様とする。
【００３２】
導入機構５０に含まれる駆動機構は、検出制御部２２０によって制御されることで、導入する空気の流速が制御される。導入機構５０で空気を導入する際の流速は所定の流速には限定されないが、センサ１００Ａでは以降に説明される方法で受光素子９からの電流信号から浮遊粒子のサイズを換算するため、それが可能となるように、流速が大きすぎない範囲に制御される必要がある。好ましくは、導入する空気の流速は０．０１L（リットル）/minから１０L/minである。
【００３３】
センサ機構２０は、光源である発光素子６と、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ７と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、平行光により空気中に存在する浮遊微粒子からの生じる散乱光を受光素子９に集光するための集光レンズ８とを含む。
【００３４】
発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む。波長は、紫外、可視、または近赤外のいずれの領域の波長でもよい。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００３５】
レンズ７および集光レンズ８は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。レンズ７による平行光の幅は特定の幅に限定されないが、好ましくは、０．０５mmから５mm程度である。
【００３６】
発光素子６からの照射光が紫外領域の波長の光である場合は、微生物からの蛍光が受光素子９に入らないように、集光レンズ８または受光素子９の前に、蛍光をカットするような光学フィルタが設置される。
【００３７】
ケース５は、各辺が３mmから５００mmの長さの直方体である。本実施の形態ではケース５の形状を直方体としているが、直方体に限定されず、他の形状であってもよい。好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。ケース５の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。ケース５に設けられる導入孔１０および排出孔は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【００３８】
発光素子６およびレンズ７と、受光素子９および集光レンズ８とは、それぞれ、レンズ７によって平行光とされた発光素子６の照射方向と、集光レンズ８で集光されることで受光素子９において受光可能な方向とが、所定の角度αとなる角度を保って設置される。さらに、これらは、それぞれ、導入孔１０から排出孔へと移動する空気が、レンズ７によって平行光とされた発光素子６からの照射領域と、集光レンズ８で集光されることで受光素子９において受光可能な領域との重なる領域である、図２の領域Ａを通過するような角度を保って、設置される。図２では、角度αが約６０度となる位置関係であり、かつ、領域Ａが導入孔１０の正面となるように、これらが設置されている例が示されている。角度αは６０度に限定されず、他の角度であってもよい。
【００３９】
受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。図２の構成により、発光素子６から照射され、導入機構５０によって領域Ａで導入孔１０から排出孔へと所定速度で移動する空気中に浮遊する粒子で散乱された光のうちの、発光素子６の照射方向に対して角度α（＝６０度）方向の散乱光が、受光素子９において受光され、その受光量が検出される。
【００４０】
信号処理部３０は測定検出部４０に接続されて、パルス状の電流信号を処理した結果を測定検出部４０に対して出力する。測定検出部４０は、信号処理部３０からの処理結果に基づいて、空気中の浮遊粒子から微生物を検出し、検出結果として出力するための処理を行なう。
【００４１】
ここで、第１の例によるセンサ１００Ａにおける検出原理について説明する。
空気中の浮遊粒子からの散乱光の強度は、浮遊粒子のサイズと屈折率とに依存する。微生物は細胞内が水に近い液体で満たされていることから、屈折率が水に近い、透明な粒子と近似できる。センサ１００Ａは、空気中の浮遊する微生物の屈折率を水に近い屈折率であると仮定したときの、同サイズの埃粒子との、光を照射したときの特定の散乱角での散乱強度の差を利用して、微生物をそうでない浮遊粒子から分別し、検出する。
【００４２】
図３は、直径１μmの球形の粒子であって、屈折率が水と同程度の１．３のものと、水とは異なる１．６のものとについて、各散乱角における散乱強度をプロットしたシミュレーション結果を示している。図３において、太線は屈折率１．３の粒子での散乱強度のシミュレーション結果を表わし、点線は屈折率１．６の粒子での散乱強度のシミュレーション結果を表わしている。
【００４３】
図３を参照して、たとえば、散乱角６０度での散乱強度を比較すると、屈折率１．３の粒子、すなわち微生物からの散乱強度Ｘ１と、屈折率１．６の粒子、すなわち埃の代表と仮定した粒子からの散乱強度Ｘ２との間に、判別可能な差が生じることがわかる。すなわち、予め、散乱強度Ｘ１と散乱強度Ｘ２と間の値を境界値として用いることで、直径が１μmの球形の粒子の散乱角６０度での散乱強度について、該境界値よりも小なる場合に微生物の粒子、大なる場合に埃粒子、と判別することができる。
【００４４】
センサ１００Ａは、この原理を用いて、導入された空気中の浮遊粒子を微生物とそれ以外とに判別する。そのため、センサ１００Ａには、予め、粒子サイズごとの、微生物とそれ以外の浮遊粒子とを判別するための境界値が設定される。センサ１００Ａは、導入された空気中の浮遊粒子のサイズと散乱強度とを測定し、測定された散乱強度が、測定されたサイズに対して予め設定された境界値よりも小なる場合に微生物、大なる場合に埃粒子と判別する。
【００４５】
センサ１００Ａは、次の原理を用いて導入された空気中の浮遊粒子のサイズを検出できる。すなわち、ある流速で運ばれる空気中の浮遊粒子の速度は、空気の流速が大きくない場合、浮遊粒子のサイズが大きくなれば、遅くなることが知られている。この原理によると、浮遊粒子のサイズが大きくなると速度が遅くなるために、浮遊粒子が照射光を横切る時間が長くなる。センサ１００Ａの受光素子９は、ある流速で運ばれる浮遊粒子が発光素子６からの照射光を横切ることによって当該浮遊粒子が発生させた散乱光を受光する。そのため、受光素子９が出力する電流信号はパルス状になり、そのパルス幅は、当該浮遊粒子が照射光を横切る時間に関係する。したがって、出力される電流信号のパルス幅から浮遊粒子のサイズが換算される。この換算を可能とするため、検出制御部２２０は、導入機構５０で空気を導入する際の流速を、受光素子９からの電流信号のパルス幅は浮遊粒子のサイズを反映したものとなるような、大きすぎない速度となるように制御する。
【００４６】
図４は、上の原理を利用して空気中の微生物を検出する、第１の例としてのセンサ１００Ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。図４では、信号処理部３０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部３０が図示しないＣＰＵを備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、測定検出部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００４７】
図４を参照して、信号処理部３０は、受光素子９に接続されるパルス幅測定回路３２と、パルス幅測定回路３２に接続されるパルス幅−電圧変換回路３３と、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５と、パルス幅−電圧変換回路３３および増幅回路３５に接続される電圧比較回路３６とを含む。好ましくは、図４に示されるように、受光素子９とパルス幅測定回路３２および電流−電圧変換回路３４との間に、予め設定した電流値以下の信号を除去するためのフィルタ回路３１が設けられる。フィルタ回路３１が設けられることにより、受光素子９の検出信号中の、迷光によるノイズ成分を低減できる。
【００４８】
測定検出部４０は、算出部４５と、記憶部４２と、検出結果を出力するための出力部４３とを含む。
【００４９】
ケース５に導入された浮遊粒子に発光素子６から照射されることで、図２の領域Ａにある当該浮遊粒子からの散乱光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた、図５に示される、パルス状の電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、信号処理部３０のパルス幅測定回路３２および電流−電圧変換回路３４に入力される。受光素子９からの電流信号のうちの、予め設定された電流値以下の信号は、フィルタ回路３１を介することでカットされる。
【００５０】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より散乱強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、電圧比較回路３６に対して出力される。
【００５１】
パルス幅測定回路３２は、受光素子９から入力された電流信号のパルス幅Ｗを測定する。パルス幅測定回路３２でのパルス幅またはそれに関連した値の測定方法は特定の方法に限定されず、従来よく知られた信号処理方法でよい。一例として、パルス幅測定回路３２に図示しない微分回路が組み込まれている場合の測定方法について説明する。すなわち、パルス状の電流信号が入力されることで、微分回路では、最初のパルス信号に応じて決められた一定電圧が生じ、次のパルス信号に応じて、電圧が０に戻る。パルス幅測定回路３２は、微分回路に生じた電圧信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を測定して、それをパルス幅とすることができる。すなわち、パルス幅Ｗは、たとえば、図５において点線で表わされている、微分回路を通して得られる微分曲線のピーク間の幅でもよい。他の例としては、パルス波形のピーク電圧値の半分の値の間隔、すなわち半値幅でもよいし、パルス波形の立ち上がりから立下りの間隔でもよい。このような方法により、または他の方法により測定されたパルス幅Ｗを示す信号は、パルス幅−電圧変換回路３３に対して出力される。
【００５２】
パルス幅−電圧変換回路３３には、予め、各パルス幅Ｗに対して、微生物であるか否かの判別を行なうための散乱強度の境界値として用いる電圧値Ｅｗが設定されている。パルス幅−電圧変換回路３３は、該設定に従って、入力されるパルス幅Ｗを電圧値Ｅｗに変換する。パルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応は、関数や係数として設定されてもよいし、テーブルで設定されてもよい。電圧値Ｅｗは電圧比較回路３６に対して出力される。
【００５３】
パルス幅Ｗに対応する境界値である電圧値Ｅｗは、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、センサ１００Ａを用いて、受光素子９からの電流信号よりパルス幅および散乱強度（ピーク電圧値）を測定する。同様に、サイズが揃ったポリスチレン粒子などを埃の代替とし、センサ１００Ａを用いて、パルス幅および散乱強度（ピーク電圧値）を測定する。図６は、このようにして、センサ１００Ａを用いて、微生物およびポリスチレン粒子のそれぞれから得られた、パルス幅に対する散乱強度（ピーク電圧値）をプロットしたときの模式図である。図６中の領域５１には、主に、ポリスチレン粒子から得られたパルス幅に対する散乱強度がプロットされ、領域５２には、主に、微生物から得られたパルス幅に対する散乱強度がプロットされる。実際には、これらのプロットの一部は両領域にまたがり、ある程度混ざり合う。その原因としては、空気のケース５内への導入流速のばらつき、浮遊粒子の照射光を横切るルートのばらつき、および照射光の強度分布、などが挙げられる。実験から領域５１および領域５２が得られることで、これらの境界が、たとえば直線５３のように決定される。パルス幅−電圧変換回路３３には一例としてこの直線５３を表わす関数または係数が設定される。
【００５４】
直線５３で表わされるパルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係は、スイッチ１１０などの操作によって入力され、検出制御部２２０によって電圧比較回路３６に設定されてもよい。または、通信部１５０がパルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係を記録した記録媒体からかかる情報を読出し、検出制御部２２０によって設定されてもよい。または、通信部１５０が、専用回線など接続されたＰＣや、インターネットまたは赤外線を用いて通信する他の装置から受信し、検出制御部２２０によって設定されてもよい。また、いったん電圧比較回路３６に設定されたパルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係が、検出制御部２２０により更新されてもよい。
【００５５】
電圧比較回路３６は、電流−電圧変換回路３４から増幅回路３５を介して入力された散乱強度を表わす電圧値Ｅｈと、パルス幅−電圧変換回路３３から入力されたパルス幅Ｗに対応した境界値としての電圧値Ｅｗとを比較する。電圧比較回路３６は、この比較に基づいて、受光素子９が受光した散乱光を生じた浮遊粒子が微生物であるか否かを判定する。
【００５６】
電圧比較回路３６での判定方法の具体例を、図６を用いて説明する。たとえば、ある浮遊粒子Ｐ１について、パルス幅ｒ１、散乱光強度、すなわちピーク電圧値Ｙ１が検出された場合、パルス幅−電圧変換回路３３は、設定されている直線５３で表わされる対応関係に基づき、パルス幅ｒ１を電圧値Ｙ３に変換する。電圧比較回路３６には、ピーク電圧値Ｙ１と電圧値Ｙ３とが入力され、これらが比較される。ピーク電圧値Ｙ１は境界値である電圧値Ｙ３より小さいので、粒子Ｐ１は微生物と判定される。
【００５７】
またたとえば、ある浮遊粒子Ｐ２について、パルス幅ｒ２、散乱光強度、すなわちピーク電圧値Ｙ４が検出された場合、パルス幅−電圧変換回路３３は、設定されている直線５３で表わされる対応関係に基づき、パルス幅ｒ２を電圧値Ｙ２に変換する。電圧比較回路３６には、ピーク電圧値Ｙ４と電圧値Ｙ２とが入力され、これらが比較される。ピーク電圧値Ｙ４は境界値である電圧値Ｙ２より大きいので、粒子Ｐ２は微生物ではないと判定される。
【００５８】
電圧比較回路３６での判定は、発光素子６からの照射光を浮遊粒子が横切るたびにその粒子からの散乱光に基づいて行なわれ、判定結果を示す信号が、測定検出部４０に対して出力される。測定検出部４０の算出部４５は電圧比較回路３６からの判定結果の入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００５９】
算出部４５は、記憶部４２に記憶された所定の検出時間分の判定結果について、検出対象の浮遊粒子が微生物であるとの判定結果を示す信号の入力回数、および／またはそれ以外の判定結果を示す信号の入力回数を集計する。
【００６０】
算出部４５は、導入機構５０から、導入される空気の流速を読出し、上記検出時間に乗じることで、上記検出時間にケース５に導入された空気量Ｖｓを得る。算出部４５は、検出結果として、上述の集計結果である微生物の個数Ｎｓまたは埃粒子の個数Ｎｄを空気量Ｖｓで除して、微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓまたは埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓを得る。
【００６１】
検出結果である、当該検出時間内にカウントされた微生物の個数Ｎｓ、埃粒子の個数Ｎｄや、算出された微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓ、埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓは、記憶部４２に記憶される。そして、所定のタイミングで、出力部４３によって、検出結果が表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。出力部４３での出力のタイミングは、予め設定されている所定の時間間隔や、表示制御部２１０および／または駆動制御部２３０から要求されたタイミングなどである。
【００６２】
第１の例のセンサ１００Ａでの検出方法の具体例を、図７を用いて説明する。図７の検出方法は、センサ１００Ａに含まれている図示しないＣＰＵなどの演算装置からの制御信号が信号処理部３０および測定検出部４０に入力され、該制御信号に従って図４に示された各回路および各機能が発揮されることにより実現される。
【００６３】
図７を参照して、移動する空気によって運ばれた浮遊粒子が発光素子６からの照射光を横切ることによって、当該浮遊粒子が発生させた散乱光による電流信号が、ステップ（以下、Ｓと略する）１０１で、受光素子９からフィルタ回路３１を介して信号処理部３０に入力されると、Ｓ０３でパルス幅測定回路３２において、パルス状の当該電流信号のパルス幅Ｗが検出される。Ｓ０５でパルス幅−電圧変換回路３３において、予め設定されている対応関係に基づいて、Ｓ０３で検出されたパルス幅Ｗが境界値である電圧値Ｅｗに変換される。
【００６４】
一方、Ｓ０７で電流−電圧変換回路３４において、Ｓ０１で受光素子９から入力されたパルス状の電流信号より、散乱強度を表わすピーク電流値Ｈが検出され、ピーク電圧値Ｅｈに変換される。なお、Ｓ０３〜Ｓ０７の処理順は、この順には限定されない。
【００６５】
Ｓ０７で得られた電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、Ｓ０９で、電圧比較回路３６において、Ｓ０５で得られた電圧値Ｅｗと比較される。その結果、ピーク電圧値が境界値よりも小さい場合には（Ｓ１１でＹＥＳ）、電圧比較回路３６において、当該電流信号として検出された散乱光を発生された浮遊粒子が微生物であると判断され、その結果を示す信号が測定検出部４０に対して出力される。一方、ピーク電圧値が境界値よりも大きい場合には（Ｓ１１でＮＯ）、電圧比較回路３６において、当該浮遊粒子が微生物ではないと判断され、その結果を示す信号が測定検出部４０に対して出力される。
【００６６】
Ｓ１３またはＳ１５で電圧比較回路３６から出力された検出結果は、Ｓ１７で測定検出部４０の記憶部４２に記憶される。そして、Ｓ１９で算出部４５において、記憶部４２に記憶された所定の検出時間分の判定結果について、微生物であるとの判定結果の入力回数、および／または微生物ではないとの判定結果の入力回数が集計され、前者が微生物の個数Ｎｓ、後者が埃粒子の個数Ｎｄとの検出値とされる。さらに、算出部４５では、上記検出時間に空気の流速を乗じることで上記検出時間にケース５に導入された空気量Ｖｓが得られる。そのため、集計で得られた微生物の個数Ｎｓまたは埃粒子の個数Ｎｄを空気量Ｖｓで除することで、検出値として、微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓまたは埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓが得られる。Ｓ１９で得られた検出値は、Ｓ２１で出力部４３より、所定のタイミングで表示制御部２１０に対して出力される。
【００６７】
第１の例によるセンサ１００Ａでは上述のようにして微生物と埃とが判定される。これにより、リアルタイムに、かつ精度よく、空気中の浮遊粒子から微生物と埃とを分離して検出することができる。
【００６８】
（センサ１００Ａの第２の例）
図８（Ａ）は、センサ１００Ａの他の具体例を示す図である。図８（Ａ）を参照して、第２の例によるセンサ１００Ａは、吸引口からの空気を導入するための導入孔１０および排出孔１１が設けられたケース５を有し、ケース５、信号処理部３０、および測定検出部４０を内部に含んだセンサ機構２０を含む。図８（Ａ）において、第１の例によるセンサ１００Ａと同じ参照符号を付した部材は第１の例によるセンサ１００Ａのそれとほぼ同じものであり、以降、第１の例によるセンサ１００Ａとの差異を特に説明する。
【００６９】
第２の例によるセンサ１００Ａにも導入機構５０が設けられ、それによって吸引口からの空気がケース５に導入される。第２の例によるセンサ１００Ａでは、好ましくは、導入機構５０で導入する空気の流速は１L（リットル）/minから５０ｍ3/minである。
【００７０】
センサ機構２０は、検出機構と捕集機構と加熱機構とを含む。図８（Ａ）は、捕集機構の一例として、放電電極１７、捕集治具１２、および高圧電源２を含むものを示している。放電電極１７は高圧電源２の負極に電気的に接続される。高圧電源２の正極は接地される。これにより、導入された空気中の浮遊粒子は放電電極１７付近にて負に帯電される。捕集治具１２は、導電性の透明の皮膜３を有する、ガラス板などからなる支持基板４である。皮膜３は、接地される。これにより、負に帯電された空気中の浮遊粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜３に吸着されることで、捕集治具１２上に捕集される。
【００７１】
支持基板４は、ガラス板には限定されず、その他、セラミック、金属等であってもよい。また、支持基板４表面に形成される皮膜３は、透明に限定されない。他の例として、支持基板４は、金属皮膜をセラミック等の絶縁材料の上に形成して構成されてもよい。また、支持基板４が金属材料の場合は、その表面に皮膜を形成する必要もない。具体的には、支持基板４として、シリコン基板、ＳＵＳ（Stainless Used Steel）基板、銅基板などが利用できる。
【００７２】
検出機構は、光源である発光素子６と、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）７と、アパーチャ１３と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる蛍光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）８と、照射光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）１４とを含む。このうち、アパーチャ１３は、必要に応じて設けられる。これらの構成は、従来技術を応用できる。
【００７３】
発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ素子を含む。波長は、微生物を励起して蛍光を発させるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長でもよい。好ましくは、特開２００８−５０８５２７号公報に開示されているように、微生物中に含まれ、蛍光を発するトリプトファン、ＮａＤＨ、リボフラビン等が効率よく励起される３００nmから４５０nmである。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００７４】
レンズ７および集光レンズ８は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。レンズ７とアパーチャ１３との組み合わせにより、発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。
【００７５】
フィルタ１４は、単一または数種のフィルタの組み合わせで構成され、集光レンズ８または受光素子９の前に設置される。これにより、捕集治具１２で捕集された粒子からの蛍光と共に、発光素子６からの照射光が捕集治具１２やケース５に反射した迷光が受光素子９に入射することを抑えることができる。
【００７６】
加熱機構は、測定検出部４０に電気的に接続され、測定検出部４０によって加熱量（加熱時間、加熱温度等）が制御されるヒータ９１を含む。ヒータ９１としては、好適にはセラミックヒータが用いられる。以降の説明ではヒータ９１としてセラミックヒータが想定されているが、その他、遠赤外線ヒータや遠赤外線ランプなどであってもよい。
【００７７】
ヒータ９１は、捕集治具１２上に捕集された空気中の浮遊粒子を加熱し得る位置であって、少なくとも加熱時には発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から何かによって隔てられる位置に配備される。好ましくは、図８（Ａ）に表わされたように、捕集治具１２を間に挟んで発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から遠い側に配備される。このようにすることにより加熱時にヒータ９１は捕集治具１２によって発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。より好ましくは、図２Ｂに示されるように、ヒータ９１は周囲が断熱材で囲まれる。断熱材としては、好適にはガラスエポキシ樹脂が用いられる。このように構成することによって、セラミックヒータであるヒータ９１が約２分で２００℃に到達したときに断熱材を介してヒータ９１に接続される部分（図示せず）の温度が３０℃以下であったことを発明者らが確認している。
【００７８】
上述のように、フィルタ１４は、受光素子９の前に設置されて迷光の受光素子９への入射を防止する役割を果たすものである。しかしながら、より大きな蛍光強度を得ようとすると、発光素子６での発光強度を大きくする必要がある。これは、反射光強度、すなわち、迷光強度の増大を招く。そこで、好ましくは、発光素子６および受光素子９が、迷光強度がフィルタ１４による遮光効果を上回らないような位置関係で配置される。
【００７９】
図８（Ａ）、図９（Ａ）、および図９（Ｂ）を用いて、発光素子６および受光素子９の配置の一例について説明する。図９（Ａ）は、第２の例によるセンサ１００Ａを図８（Ａ）のＡ−Ａ位置から矢印の方向に見た断面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ位置から矢印の方向に見た断面図である。なお、説明の便宜上、これらの図には捕集治具１２以外の収集機構は示されていない。
【００８０】
図９（Ａ）を参照して、発光素子６およびレンズ７と、受光素子９および集光レンズ８とは、図８（Ａ）の矢印Ａ方向（上面）から見て直角または略直角に設けられる。発光素子６からレンズ７およびアパーチャ１３を通って捕集治具１２表面に形成される照射領域１５からの反射光は、入射光に沿った方向に向かう。そのため、この構成とすることで、反射光が直接受光素子９に入らない。なお、捕集治具１２表面からの蛍光は等方的に発光するので、反射光および迷光の受光素子９への入射を抑えられる配置であれば、図示された配置には限定されない。
【００８１】
より好ましくは、捕集治具１２は、照射領域１５に対応する表面に捕集した粒子からの蛍光を受光素子９に集めるための構成を備える。該構成は、図９（Ｂ）を参照して、たとえば球面状の窪み５１が該当する。さらに、捕集治具１２は、好ましくは、受光素子９に捕集治具１２表面が相対するよう、受光素子９に向かう方向に角度θだけ傾けて設けられる。この構成により、球面状の窪み５１内の粒子から等方的に発光した蛍光が球面表面で反射して受光素子９方向に集められる効果があり、受光信号を大きくできるメリットがある。窪み５１の大きさは限定されないが、好ましくは、照射領域１５よりも大きい。
【００８２】
再び図８（Ａ）を参照して、受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された蛍光は、受光素子９において受光され、信号処理部３０においてその受光量が検出される。
【００８３】
さらに、ケース５の導入孔１０および排出孔１１には、それぞれ、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが設置される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂは、それぞれ測定検出部４０に接続され、その開閉が制御される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞されることでケース５内への空気の流入および外部光の入射が遮断される。測定検出部４０は、後述する蛍光測定時にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞し、ケース５内への空気の流入および外部光の入射を遮断する。これにより、蛍光測定時には捕集機構での浮遊粒子の捕集が中断される。また、蛍光測定時に外部光のケース５内への入射が遮断されることで、ケース５内の迷光が抑えられる。なお、シャッタ１６Ａ，１６Ｂのうちのいずれか一方、たとえば、少なくとも排出孔１１のシャッタ１６Ｂのみが備えられてもよい。
【００８４】
または、導入孔１０および排出孔１１には、ケース５内への空気の出入りは可能として外部光の入射を遮断するための構成として、それぞれ、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に表わされるような遮光部１０Ａおよび遮光部１１Ａが備えられてもよい。
【００８５】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して、導入孔１０に備えられる遮光部１０Ａおよび排出孔１１に備えられる遮光部１１Ａ共に、４．５mm程度の間隔で遮光板１０ａおよび遮光板１０ｂが交互に重ねられた構造を有する。遮光板１０ａおよび遮光板１０ｂは、それぞれ図１０（Ｃ）および図１０（Ｄ）に示されるように導入孔１０および排出孔１１の形状（ここでは円形）に対応した形状であって、互いに重ならない部分に削孔を有する。具体的には、遮光板１０ａは周辺部分に削孔を有し、遮光板１０ｂは中央部分に削孔を有する。遮光板１０ａおよび遮光板１０ｂが重ねられたときに、それぞれの板に設けられた孔は重ならない。図１０（Ａ）に示されるように、導入孔１０に備えられる遮光部１０Ａは外部から内部へ遮光板１０ａ、遮光板１０ｂ、遮光板１０ａ、遮光板１０ｂの順に遮光板が配置され、図１０（Ｂ）に示されるように、排出孔１１に備えられる遮光部１１Ａは外部（導入機構５０側）から内部へ遮光板１０ｂ、遮光板１０ａ、遮光板１０ｂの順に遮光板が配置される。この構成によって、ケース５内への空気の出入りは可能となるものの、外部光の入射が遮断され、ケース５内の迷光が抑えられる。
【００８６】
ここで、第２の例によるセンサ１００Ａにおける検出原理について説明する。
特開２００８−５０８５２７号公報にも開示されているように、空気中に浮遊する微生物に紫外光または青色光を照射すると蛍光を発することは、従来から知られている。しかし、空気中には化学繊維の埃など同様に蛍光を発するものが浮遊しており、蛍光を検出するのみでは、微生物からのものであるか化学繊維の埃などからのものであるかが区別されない。
【００８７】
そこで、発明者らは、微生物と化学繊維の埃などとのそれぞれに対して加熱処理を施し、加熱の前後における蛍光の変化を測定した。発明者らによる、具体的な測定結果が図１１〜図１７に示されている。測定の結果より、発明者らは、埃は加熱処理によって蛍光強度が変化しないのに対して、微生物は加熱処理によって蛍光強度が増加することを見出した。
【００８８】
具体的に、図１１は、大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前（曲線７１）および加熱処理後（曲線７２）の蛍光スペクトルの測定結果である。図１１に表わされた測定結果より、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが分かった。また、図１２（Ａ）に示された加熱処理前の蛍光顕微鏡写真と、図１２（Ｂ）に示された加熱処理後の蛍光顕微鏡写真との比較によっても、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが明らかとなっている。
【００８９】
同様に、図１３は、バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７３）および加熱処理後（曲線７４）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１４（Ａ）が加熱処理前、図１４（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。また、図１５は、アオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７５）および加熱処理後（曲線７６）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１６（Ａ）が加熱処理前、図１６（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。これらに示されるように、他の微生物でも大腸菌と同様に加熱処理によって蛍光強度が大幅に増加することが分かった。
【００９０】
これに対して、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、それぞれ、蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７７）および加熱処理後（曲線７８）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１８（Ａ）が加熱処理前、図１８（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１７（Ａ）に示された蛍光スペクトルと図１７（Ｂ）に示された蛍光スペクトルとを重ねると図１９に示されるように、これらはほぼ重なることが検証された。すなわち、図１９の結果や図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）の比較に示されるように、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことが分かった。
【００９１】
第２の例によるセンサ１００Ａにおける検出原理として、発明者らの検証した上述の現象が応用される。すなわち、空気中では、埃と、微生物が付着した埃と、微生物とが混合されている。上述の現象を基にすると、捕集した粒子に蛍光を発する埃が混ざっている場合、加熱処理前に測定される蛍光スペクトルには、微生物からの蛍光と蛍光を発する埃からの蛍光とが含まれ、微生物を化学繊維の埃などから区別して検出することができない。しかしながら、加熱処理を施すことで微生物だけが蛍光強度が増加し、蛍光を発する埃の蛍光強度は変化しない。そのため、加熱処理前の蛍光強度と所定の加熱処理後の蛍光強度との差を測定することで、微生物の量を求めることができる。
【００９２】
図２０は、上の原理を利用して空気中の微生物を検出する、第２の例としてのセンサ１００Ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。図２０でも、信号処理部３０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部３０が図示しないＣＰＵを備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、測定検出部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００９３】
図２０を参照して、信号処理部３０は、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５とを含む。
【００９４】
測定検出部４０は、制御部４１、記憶部４２、およびクロック発生部４７を含む。さらに、測定検出部４０は、スイッチ１１０の操作に伴ったスイッチ１１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４４と、通信部１５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４６と、シャッタ１６Ａ，１６Ｂ、導入機構５０、およびヒータ９１を駆動させるための駆動部４８とを含む。
【００９５】
ケース５に導入され捕集治具１２上に捕集された粒子に対して発光素子６から照射されることで、照射領域１５にある当該粒子からの蛍光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路３４に入力される。
【００９６】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より蛍光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、測定検出部４０に対して出力される。測定検出部４０の制御部４１は信号処理部３０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００９７】
クロック発生部４７はクロック信号を発生させ、制御部４１に対して出力する。制御部４１は、クロック信号に基づいたタイミングで、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開閉させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂの開閉を制御する。また、制御部４１は発光素子６および受光素子９と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００９８】
制御部４１は計算部４１１を含み、計算部４１１において、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の微生物量を算出するための動作が行なわれる。具体的な動作について、図２２の制御部４１での制御の流れを示すタイムチャートを用いて説明する。ここでは、微生物量として、ケース５内に導入された空気中の微生物濃度を算出するものとする。
【００９９】
図２１を参照して、測定検出部４０の制御部４１は、センサ１００ＡがＯＮされたことに伴って駆動部４８に対して制御信号を出力し、導入機構５０を駆動させる。また、制御部４１は、クロック発生部４７からのクロック信号に基づいた時刻Ｔ１に、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開放（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ１から時間△Ｔ１経過後の時刻Ｔ２に、制御部４１は、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【０１００】
これにより、時刻Ｔ１から時間△Ｔ１の間シャッタ１６Ａ，１６Ｂが開放され、導入機構５０の駆動により外部空気がケース５内に導入孔１０を通じて導入される。ケース５内に導入された空気中の粒子は、放電電極１７により負電荷に帯電され、空気の流れと放電電極１７および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面に時間△Ｔ１の間、捕集される。
【０１０１】
また、時刻Ｔ２にシャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞され、ケース５内の空気の流れが止まる。これにより、捕集治具１２での浮遊粒子の捕集が終了する。また、これにより、外部からの迷光が遮光される。
【０１０２】
制御部４１は、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞した時刻Ｔ２に、受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ２）または時刻Ｔ２から少し遅れた時刻Ｔ３に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ３から蛍光強度を測定するための予め規定した測定時間である時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ４に、制御部４１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。なお、上記測定時間は制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブルを介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１０３】
これにより、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）より発光素子６からの照射が開始される。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から蛍光が発光される。時刻Ｔ３から規定の測定時間△Ｔ２分の蛍光が受光素子９により受光され、その蛍光強度Ｆ１に応じた電圧値が測定検出部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【０１０４】
このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いてＦ１／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、発光素子や受光素子の温度、湿度等の環境条件や劣化等による特性変動に起因する蛍光強度の変動を補償することができるという利点が生じる。
【０１０５】
制御部４１は、発光素子６の発光および受光素子９の受光を終了させた時刻Ｔ４（または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻）に、ヒータ９１に加熱を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。そして、ヒータ９１の加熱開始（時刻Ｔ４または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻）から加熱処理のための予め規定した加熱処理時間である時間△Ｔ３経過後の時刻Ｔ５に、制御部４１はヒータ９１に加熱を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【０１０６】
これにより、時刻Ｔ４または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻から加熱処理時間△Ｔ３の間、ヒータ９１によって捕集治具１２表面の照射領域１５に捕集した粒子に対して加熱処理が施される。このときの加熱温度は予め規定されている。時間△Ｔ３の間加熱処理されることで、捕集治具１２表面に捕集された粒子に対して所定の加熱量が加えられることになる。なお、加熱処理時間△Ｔ３（すなわち加熱量）もまた、上記測定時間と同様に、制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブルを介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１０７】
その後、△Ｔ４の間、加熱した粒子が冷却処理される。冷却処理には導入機構５０が用いられてもよく、この場合、別途ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタを設けた導入口（図８（Ａ）には図示せず）から外部空気が取り込まれてもよい。または、別途ペルチェ素子等の冷却機構が用いられてもよい。
【０１０８】
その後、制御部４１は導入機構５０の動作を終了させるための制御信号を出力し、時刻Ｔ６に受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ６）または時刻Ｔ６から少し遅れた時刻Ｔ７に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ７から測定時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ８に、制御部４１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【０１０９】
これにより、発光素子６から捕集治具１２表面の照射領域１５に捕集した粒子に対して時間△Ｔ３の間加熱処理された後の、測定時間△Ｔ２分の蛍光が受光素子９により受光される。その蛍光強度Ｆ２に応じた電圧値は測定検出部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【０１１０】
計算部４１１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２との差分を増大量△Ｆとして算出する。上述のように、増大量△Ｆは微生物量（微生物数または濃度等）に関連している。計算部４１１は、予め、図２２に表わされたような、増大量△Ｆと微生物量（濃度）との対応関係を記憶しておく。そして、計算部４１１は、算出された増大量△Ｆと該対応関係とを用いて得られる微生物濃度を、ケース５内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の微生物濃度として算出する。
【０１１１】
増大量△Ｆと微生物濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、微生物濃度をＮ個／ｍ3に維持して、センサ１００Ａを用いて、上述の検出方法により時間△Ｔ１の間微生物を捕集する。そして、所定加熱量（加熱時間△Ｔ３、所定の加熱温度）で捕集した微生物に対してヒータ９１によって加熱処理を施し、所定時間△Ｔ４の冷却の後、加熱前後の蛍光強度の増大量△Ｆを測定する。種々の微生物濃度について同様の測定がなされることで、図２２に示された増大量△Ｆと微生物濃度（個／ｍ3）との関係が得られる。
【０１１２】
増大量△Ｆと微生物濃度との対応関係は、スイッチ１１０などの操作によって入力されることで計算部４１１に記憶されてもよい。または、該対応関係を記録した記録媒体が通信部１５０に装着され、外部接続部４６が読み込むことで計算部４１１に記憶されてもよい。または、ＰＣ３００によって入力および送信され、通信部１５０に接続されたケーブルを介して外部接続部４６が受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。または、通信部１５０が赤外線通信やインターネット通信を行なう場合には、外部接続部４６が通信部１５０でのそれらの通信によって他の装置から受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。また、いったん計算部４１１に記憶された該対応関係が、測定検出部４０により更新されてもよい。
【０１１３】
計算部４１１は、増大量△Ｆが差分△Ｆ１と算出された場合、図２２の対応関係から増大量△Ｆ１に対応する値を特定することで微生物濃度Ｎ１（個／ｍ3）を算出する。
【０１１４】
ただし、増大量△Ｆと微生物濃度との対応関係は、微生物の種類（たとえば菌種）によって異なる可能性がある。そこで、計算部４１１は、いずれかの微生物を標準の微生物と規定して、増大量△Ｆと該微生物の濃度との対応関係を記憶する。これにより、様々な環境における微生物濃度が、標準の微生物を基準として換算された微生物濃度として算出される。その結果、様々な環境を比較することが可能となり、環境管理が容易となる。
【０１１５】
なお、上述の例では増大量△Ｆには、所定の加熱量（所定の加熱温度、加熱時間△Ｔ３）の加熱処理の前後の蛍光強度の差分が用いられているが、これらの比率が用いられてもよい。
【０１１６】
計算部４１１で算出された捕集された微生物の濃度は、制御部４１から表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。
【０１１７】
このように、第２の例によるセンサ１００Ａは、微生物からの蛍光と蛍光を発する埃からの蛍光との加熱処理による性質の差を利用し、所定の加熱処理後の増大量に基づいて微生物を検出するものである。すなわち、第２の例によるセンサ１００Ａは、捕集された微生物と埃とに加熱処理を施すと微生物は蛍光強度が増加し埃は変化しない、という現象を利用して微生物を検出するものである。そのため、導入された空気中に蛍光を発する埃が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、微生物を蛍光を発する埃から分離して検出することができる。
【０１１８】
さらに、第２の例によるセンサ１００Ａでは図２１の制御がなされることによって、捕集機構での捕集工程から検出機構での検出工程に移行する際にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞してケース５内への外部光の入射が遮断される。これにより、蛍光測定中に浮遊粒子による散乱等での迷光が抑えられ、測定精度を向上させることができる。
【０１１９】
（センサ１００Ａの第３の例）
図２３は、センサ１００Ａの他の具体例を示す図である。第３の例によるセンサ１００Ａは第２の例によるセンサ１００Ａの変形例である。
【０１２０】
図２３を参照して、第３の例にかかるセンサ１００Ａは、検出機構と捕集機構と加熱機構とを含む。図２３において、第１の例によるセンサ１００Ａおよび第２の例によるセンサ１００Ａと同じ参照符号を付した部材はそれらの部材とほぼ同じものであり、以降、第２の例によるセンサ１００Ａとの差異を特に説明する。
【０１２１】
詳しくは、図２３を参照して、第３の例にかかるセンサ１００Ａは、孔５Ｃ’を有する区切り壁である壁５Ｃで隔てられた、捕集機構の少なくとも一部を含んだ捕集室５Ａと、検出機構を含んだ検出室５Ｂとを備える。捕集室５Ａには、捕集機構として針状の放電電極１７および捕集治具１２が配備され、検出室５Ｂには、検出機構として発光素子６、受光素子９、および集光レンズ８が配備される。
【０１２２】
捕集室５Ａの放電電極１７側および捕集治具１２には、それぞれ、捕集室５Ａ内に空気を導入するための導入孔１０および排出孔１１が設けられる。図２３に示されるように、導入孔１０にはフィルタ（プレフィルタ）１０Ｂが設けられてもよい。
【０１２３】
導入孔１０および排出孔１１には、捕集室５Ａ内への空気の出入りは可能として外部光の入射を遮断するための構成として、それぞれ、第２の例によるセンサ１００Ａと同様の図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に表わされるような遮光部１０Ａおよび遮光部１１Ａが備えられてもよい。
【０１２４】
排出孔１１近傍には空気導入機構としてのファン５０Ａが設けられる。ファン５０Ａによって、吸引口からの空気が捕集室５Ａに導入される。好ましくは、ファン５０Ａの駆動機構は、測定検出部４０によって制御され、導入する空気の流速が制御される。好ましくは、ファン５０Ａで導入する空気の流速は１L（リットル）/minから５０ｍ3/minである。ファン５０Ａは測定検出部４０によって制御される図示しない駆動機構により駆動することで、図中の点線矢印で表わされたように、導入孔１０から捕集室５Ａ外の空気を捕集室５Ａ内に導入し、捕集室５Ａ内の空気を排出孔１１から捕集室５Ａ外に排気する。
【０１２５】
捕集機構は第２の例によるセンサ１００Ａと同様の捕集機構を採用することができる。すなわち、図２３を参照して、捕集機構は、放電電極１７、捕集治具１２、および高圧電源２を含む。放電電極１７は高圧電源２の正極に電気的に接続される。捕集治具１２と高圧電源２の負極に電気的に接続される。
【０１２６】
捕集治具１２は、第２の例によるセンサ１００Ａと同様の、導電性の透明の皮膜を有する、ガラス板などからなる支持基板である。捕集治具１２の皮膜側は高圧電源２の負極に電気的に接続される。これにより、放電電極１７と捕集治具１２と間に電位差が発生し、これらの間に図２３の矢印Ｅに示される向きの電界が構成される。
【０１２７】
ファン５０Ａの駆動によって導入孔１０から導入された空気中の浮遊粒子は、放電電極１７付近にて負に帯電される。負に帯電した粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜に吸着されることで、捕集治具１２上に捕集される。ここで、放電電極１７として針状電極を用いることによって、帯電した粒子を捕集治具１２の放電電極１７に対面する、（後述する）発光素子の照射領域１５に対応したきわめて狭い範囲に吸着させることができる。これにより、後述する検出工程において、吸着された微生物を効率的に検出することができる。
【０１２８】
検出室５Ｂに含まれる検出機構は、光源である発光素子６と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる蛍光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）８とを含む。その他、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）、アパーチャ、照射光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）などが含まれてもよい。これらの構成は、従来技術を応用できる。集光レンズ８は、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。
【０１２９】
検出室５Ｂは、好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。捕集室５Ａおよび検出室５Ｂ筐体の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。導入孔１０および排出孔１１は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔１１の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【０１３０】
発光素子６は、第２の例によるセンサ１００Ａと同様のものである。発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。
【０１３１】
受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された蛍光は、受光素子９において受光され、信号処理部３０においてその受光量が検出される。
【０１３２】
検出室５Ｂ内の、捕集治具１２表面に触れる位置には、捕集治具１２表面をリフレッシュするためのブラシ６０が設けられる。ブラシ６０は、測定検出部４０によって制御される図示しない移動機構に接続され、図中の両側矢印Ｂに示されるように、すなわち、捕集治具１２上を往復するように移動する。これにより、捕集治具１２表面に付着した埃や微生物が取り除かれる。
【０１３３】
ヒータ９１は、好ましくは、図２３に表わされたように、捕集治具１２の放電電極１７から遠い側の面に配備される。
【０１３４】
捕集治具１２とヒータ９１とを含んだユニットをここでは捕集ユニット１２Ａと称する。捕集ユニット１２Ａは測定検出部４０によって制御される図示しない移動機構に接続され、図中の両側矢印Ａに示されるように、すなわち、捕集室５Ａから検出室５Ｂへ、検出室５Ｂから捕集室５Ａへ、壁５Ｃに設けられた孔５Ｃ’を通って移動する。なお、上述のように、ヒータ９１は、捕集治具１２上に捕集された空気中の浮遊粒子を加熱し得る位置であって、少なくとも加熱時には発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から何かによって隔てられる位置に配備されればよいため、捕集ユニット１２Ａに含まれず、他の位置に備えられてもよい。後述するように加熱動作が捕集室５Ａで行なわれる場合、ヒータ９１は捕集ユニット１２Ａに含まれず、捕集室５Ａの、捕集ユニット１２Ａがセットされる位置であって、捕集治具１２の、発光素子６、受光素子９等のセンサ機器と反対側に固定されていてもよい。このようにすることよっても加熱時にはヒータ９１は捕集治具１２によって発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。この場合、捕集ユニット１２Ａには少なくとも捕集治具１２が含まれていればよい。
【０１３５】
図２４に示されるように、捕集ユニット１２Ａの壁５Ｃから最も遠い側の端部には、上下に突起を有したカバー６５Ａが備えられる。壁５Ｃの捕集室５Ａ側の面であって、孔５Ｃ’の周囲には、カバー６５Ａに対応したアダプタ６５Ｂが備えられる。アダプタ６５Ｂには、カバー６５Ａの上記突起に嵌合する凹部が設けられ、これによりカバー６５Ａとアダプタ６５Ｂとが完全に接合され、孔５Ｃ’を覆うことになる。すなわち、捕集ユニット１２Ａが図２４中の矢印Ａ’の方向に、孔５Ｃ’を通って捕集室５Ａから検出室５Ｂへ移動し、捕集ユニット１２Ａが完全に検出室５Ｂに入った時点で、カバー６５Ａがアダプタ６５Ｂに接合されて孔５Ｃ’が完全に覆われ、検出室５Ｂ内が遮光される。これにより、検出室５Ｂで検出動作が行なわれている間には検出室５Ｂ内への入射が遮断される。
【０１３６】
第３の例によるセンサ１００Ａでも、上述の、図１１〜図１６を用いて説明した原理を利用して空気中の微生物を検出する。第３の例によるセンサ１００Ａの機能構成は、図２０に示された第２の例によるセンサ１００Ａの機能構成とほぼ同様である。第３の例によるセンサ１００Ａの機能構成では、駆動部４８は、ヒータ９１、導入機構５０およびシャッタ１６Ａ，１６Ｂに替えて、ファン５０Ａ、ヒータ９１、捕集ユニット１２Ａを往復移動させるための図示しない機構、およびブラシ６０を往復移動させるための図示しない機構を駆動させる。
【０１３７】
制御部４１での、捕集室５Ａに導入された空気中の微生物量を算出するための具体的な動作について、図２５のフローチャートを用いて説明する。ここでは、微生物量として、捕集室５Ａ内に所定時間の間に導入された空気中の微生物濃度を算出するものとする。
【０１３８】
図２５を参照して、センサ１００ＡがＯＮされると、Ｓ３１で、予め規定されている捕集時間である時間△Ｔ１の間、捕集室５Ａでの捕集動作が行なわれる。Ｓ３１での具体的な動作としては、制御部４１は駆動部４８に対して制御信号を出力してファン５０Ａを駆動させて捕集室５Ａ内に空気を取り込む。捕集室５Ａ内に導入された空気中の粒子は、放電電極１７により負電荷に帯電され、ファン５０Ａによる空気の流れと放電電極１７および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面の照射領域１５に対応した狭い範囲に捕集される。捕集時間△Ｔ１が経過すると制御部４１は捕集動作を終了、すなわち、ファン５０Ａの駆動を終了させる。
【０１３９】
これにより、時間△Ｔ１の間、外部空気が捕集室５Ａ内に導入孔１０を通じて導入され、その空気中の粒子は、捕集治具１２表面に時間△Ｔ１の間、捕集される。
【０１４０】
次に、Ｓ３３で制御部４１は、駆動部４８に対して制御信号を出力して捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａから検出室５Ｂに移動させる。移動が完了すると、Ｓ３５で検出動作が行なわれる。Ｓ３５では第２の例によるセンサ１００Ａと同様に、制御部４１は発光素子６に発光させ、規定の測定時間△Ｔ２の間、受光素子９により蛍光を受光させる。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から蛍光が発光される。その蛍光強度Ｆ１に応じた電圧値が測定検出部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。これにより、加熱前の蛍光量Ｓ１が測定される。
【０１４１】
なお、上記測定時間△Ｔ２は制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブルを介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１４２】
このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いてＦ１／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、発光素子や受光素子の温度、湿度等の環境条件や劣化等による特性変動に起因する蛍光強度の変動を補償することができるという利点が生じる。
【０１４３】
Ｓ３５の測定動作が終了すると、Ｓ３７で制御部４１は、駆動部４８に対して制御信号を出力して捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを検出室５Ｂから捕集室５Ａに移動させる。移動が完了すると、Ｓ３９で加熱動作が行なわれる。Ｓ３９では第２の例によるセンサ１００Ａと同様に、制御部４１は予め規定した加熱処理時間である時間△Ｔ３の間、ヒータ９１に加熱を行なわせる。このときの加熱温度は予め規定されている。
【０１４４】
加熱動作後、Ｓ４１で冷却動作が行なわれる。Ｓ４１では、制御部４１は、駆動部４８に制御信号を出力して、所定の冷却時間、ファン５０Ａを逆回転させる。捕集ユニット１２Ａに外部の空気を触れさせることで冷却する。加熱処理時間△Ｔ３、加熱温度、および冷却時間も、制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブルを介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１４５】
Ｓ３７で捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａに移動させた後に捕集室５Ａ内で加熱動作および冷却動作が行なわれ、冷却後に捕集ユニット１２Ａが検出室５Ｂに移動することで、加熱時にヒータ９１は発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられた距離に位置し、また、壁５Ｃ等によっても隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。なお、このように加熱時にヒータ９１は発光素子６、受光素子９等のセンサ機器とは壁５Ｃ等によっても隔てられた捕集室５Ａ内にあることから、ヒータ９１は捕集ユニット１２Ａ内の必ずしも放電電極１７から遠い側の面、すなわち検出室５Ｂに捕集ユニット１２Ａが移動したときに発光素子６、受光素子９等から遠い側の面になくてもよく、たとえば放電電極１７から近い側の面にあってもよい。
【０１４６】
Ｓ３９の加熱動作およびＳ４１の冷却動作が終了すると、Ｓ４３で制御部４１は、駆動部４８に対して制御信号を出力して捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａから検出室５Ｂに移動させる。移動が完了すると、Ｓ４５で再度検出動作が行なわれる。Ｓ４５の検出動作はＳ３５での検出動作と同じである。ここでの蛍光強度Ｆ２に応じた電圧値が測定検出部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。これにより、加熱後の蛍光量Ｓ２が測定される。
【０１４７】
Ｓ４５で加熱後の蛍光量Ｓ２が測定されると、Ｓ４７で捕集ユニット１２Ａのリフレッシュ動作が行なわれる。Ｓ４７で制御部４１は、駆動部４８に対して制御信号を出力してブラシ６０を移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａ表面でブラシ６０を所定回数往復移動させる。このリフレッシュ動作が完了すると、Ｓ４９で制御部４１は、駆動部４８に対して制御信号を出力して捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを検出室５Ｂから捕集室５Ａに移動させる。これにより、開始の指示を受けると直ちに次の捕集動作（Ｓ３１）を開始することができる。
【０１４８】
計算部４１１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２との差分を増大量△Ｆとして算出する。そして、第２の例によるセンサ１００Ａと同様にして、算出された増大量△Ｆと、予め記憶している増大量△Ｆと微生物量（濃度）との対応関係（図２２）とを用いて得られる微生物濃度を、捕集室５Ａ内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の微生物濃度として算出する。算出された捕集された粒子中の微生物の濃度は、制御部４１から表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。
【０１４９】
このように、第３の例によるセンサ１００Ａでは捕集室５Ａと検出室５Ｂとが区切られ、その間を捕集ユニット１２Ａが行き来して捕集と検出とが行なわれるため、捕集と検出とを連続して行なうことができる。また、上述のように捕集室５Ａで捕集治具１２が加熱され、冷却された後に検出室５Ｂに移動させるため、検出室５Ｂ内にあるセンサ等への熱の影響を抑えることができる。
【０１５０】
さらに、第３の例によるセンサ１００Ａでは捕集室５Ａでの捕集工程から検出室５Ｂでの検出工程に捕集ユニット１２Ａが移動する際に捕集ユニット１２Ａに備えられたカバーが壁５Ｃの孔５Ｃ’を遮蔽する。そのため、検出室５Ｂ内への外部光の入射が遮断される。これにより、蛍光測定中に浮遊粒子による散乱等での迷光が抑えられ、測定精度を向上させることができる。
【０１５１】
なお図２３では壁５Ｃで区切られた捕集室５Ａ、検出室５Ｂが示されているが、第３の例によるセンサ１００Ａは、それぞれを完全に分離された別の個体である捕集装置、検出装置で構成され、それらの間で捕集ユニット１２Ａを移動させる構成、またはそれぞれの装置に捕集ユニット１２Ａをセットする構成であってもよい。この場合、捕集治具１２の加熱は発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられた位置として、検出装置以外の箇所で行なわれればよい。たとえば、上述のように捕集室５Ａに対応した捕集装置内で行なわれてもよいし、捕集装置および検出装置のいずれでもないその他の位置（たとえば捕集装置から検出装置への移動の途中等）で行なわれてもよい。ヒータ９１は捕集ユニット１２Ａに含まれてもよいし、検出装置以外の箇所である加熱を行なう箇所に設けられてもよい。また、捕集装置と検出装置とをセットとして用いるのみならず、上記捕集室５Ａに対応した捕集装置、または上記検出室５Ｂに対応した検出装置単体で用いてもよい。その場合、用いる方の装置に信号処理部３０および測定検出部４０等に対応した機能が含まれる。
【０１５２】
さらに図２３では捕集ユニット１２Ａが１つ設けられ、両側矢印Ａで表わされた往復運動を行なうことで捕集室５Ａと検出室５Ｂとの間を往復移動するものとしている。しかしながら、捕集ユニット１２Ａの他の例として回転可能な円盤の上に２以上設けられ、回転に伴って捕集室５Ａと検出室５Ｂとの間を移動するものとしてもよい。この場合、複数の捕集ユニット１２Ａのうちの１つを捕集室５Ａに位置させ、他の１つを検出室５Ｂに位置させることで、捕集動作と検出動作とを並行して行なわせることができる。このような構成にすることで、連続的に捕集動作を行なうことが可能となり、それと並行して検出動作を連続して行なうことが可能となる。
【０１５３】
（センサ１００Ｂの例）
センサ１００Ｂとしては、一般的な花粉センサを採用することができる。その具体的な手法としては、たとえば、特開平５−２４０７６８号公報、特開２００３−３８１６３号公報、特開２００５−２８３１５２号公報、および特開平４−３１５０５３号公報、などに開示されている手法が挙げられる。具体的には、第１の例によるセンサ１００Ａと同様の構成とし、所定角度、所定波長の散乱光を測定し、その強度に基づいて空気中に浮遊する花粉量（数、濃度）を検出することができる。この検出値もまた、表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。
【０１５４】
（センサ１００Ｃの例）
センサ１００Ｃとしては、一般的なガスセンサを採用することができる。たとえば、エフアイエス社製ＳＢ−ＡＱ１などの半導体ガスセンサを用いることができる。具体的には、金属酸化物二次粒子としてたとえば酸化第ニスズ（ＳｎＯ2）などに増感剤を添加して高温で焼結させた感ガス材料に、ヒータコイルと電極リード線とを埋設して感ガス素子として用いる。この感ガス素子は３本の電極端子付のベースにマウントされ、ヒータに一定の電圧を印加して感ガス素子の温度を制御した状態で、センサ抵抗と直列に接続されている、固定あるいは可変負荷抵抗両端の出力電圧変化を検出することでガスが検出される。
【０１５５】
エフアイエス社製ＳＢ−ＡＱ１でのガス検出原理を説明する。
酸化第ニスズなどの金属酸化物結晶は、清浄空気中ではその表面に空気中の酸素が吸着し、安定状態を保つ。空気中に還元性ガスが存在すると、結晶表面の酸素とガスと反応することで吸着酸素が減少し、その結果、結晶内の電子が増加する。これにより、当該金属酸化物の抵抗値が下がる。
【０１５６】
センサ１００Ｃは上述の原理を利用して空気中のガス濃度を検出することができる。つまり、エフアイエス社製ＳＢ−ＡＱ１を利用する場合にはセンサ抵抗値はガス濃度の増加に伴って減少することになり、センサ抵抗と直列に接続されている負荷抵抗両端の出力電圧変化に基づいてセンサ抵抗値を算出することによって、ガス濃度を得ることができる。この検出値もまた、表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。
【０１５７】
＜イオン発生装置３００の説明＞
図２６は、イオン発生装置３００の一部の外観の具体例を示す図である。図２６を参照して、イオン発生装置３００は、削孔された直方体のケースを有し、該ケースから図示しない１２V程度の直流電源に接続するためのラインが伸びる。孔は複数対削孔されており、一対の孔のそれぞれのほぼ中央には、正極の針状電極３０１Ａと、負極の針状電極３０１Ｂとが位置する。
【０１５８】
図２７は、イオン発生装置３００の、一対の孔に対応した回路構成の具体例を示す図である。イオン発生装置３００内には、図２８に表わされた回路構成が複数含まれる。
【０１５９】
図２７を参照して、ケース内の回路構成の具体例としては、大きくは、正極側の回路と負極側の回路とからなり、それぞれ、スイッチ３０２Ａ，３０２Ｂによって、直流電源に接続／非接続となる。各回路は、トランジスタと圧電素子とを有する直流を交流に変換するための変換回路と、高圧発生回路３０３Ａ，３０３Ｂとを含む。
【０１６０】
図２８は、図２７中の正極側の回路構成の具体例を示す図である。図２８を参照して、スイッチ３０２Ａが閉じると、１．５V〜１２V程度である直流電源からの電流は変換回路によって直流に変換され、ダイオードによって正極側に整流された後に保護回路を経て高圧発生回路３０３Ａに入力される。高圧発生回路３０３Ａは圧電素子を含み、正極側に整流された入力電圧を昇圧させて高電圧を発生させる。高電圧は正極の針状電極３０１Ａに供給され、電極３０１Ａの先端でコロナ放電が生じる。これにより、正イオンが発生し、電極３０１Ａが設けられたイオン発生装置３００のケースの孔からケース外に放出される。
【０１６１】
負極側の回路についても、図２８の回路のダイオードの向きを逆とするのみで、後は同様である。すなわち、スイッチ３０２Ｂが閉じると、負極の針状電極３０１Ｂの先端でもコロナ放電が生じ、これにより負イオンが発生してケース外に放出される。
【０１６２】
ここで、正イオンは、水素イオン（Ｈ+）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）として表わされる。また負イオンは、酸素イオン（Ｏ2-）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｏ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）として表わされる。
【０１６３】
スイッチ３０２Ａ，３０２Ｂは駆動制御部２３０に接続され、その制御によってＯＮ／ＯＦＦされる。両スイッチともＯＮの場合には当該回路から正イオンおよび負イオンの両極性のイオンが放出され、いずれか一方のスイッチのみＯＮの場合には当該回路から正イオンまたは負イオンの単極性のイオンが放出される。両スイッチともＯＦＦの場合には当該回路からいずれのイオンも放出されない。
【０１６４】
従来のイオン発生装置として機能する場合、駆動制御部２３０がいずれか一方のスイッチのみＯＮさせることで、当該回路から単極イオン、たとえば負イオンを発生させる。
【０１６５】
当該回路から正イオンおよび負イオンの両極性のイオンが放出される場合には、空気中の正イオンであるＨ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）と、負イオンであるＯ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とが略同等量発生することにより、両イオンが空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される活性種の水酸化ラジカル（・ＯＨ）の作用により、浮遊カビ菌などを除去することが可能となる。
【０１６６】
イオン発生装置３００は、空気調和機１内の空気の流路において、フィルタよりも下流側に設置される。これにより、発生したイオンは、フィルタによって清浄された空気に乗って排気口から機外に放出される。
【０１６７】
駆動制御部２３０は、イオン発生装置３００をイオンを高濃度で発生させるモードで駆動させる場合にはイオン発生装置３００に含まれるすべての回路のスイッチをＯＮとし、その他の濃度のモードで駆動させる場合には、予め記憶されている所定数の回路のスイッチをＯＮとしその他の回路のスイッチをＯＦＦとする。このようにすることで、発生させるイオン濃度が制御される。駆動制御部２３０でのスイッチのＯＮ／ＯＦＦの制御結果は、発生させたイオン量に関する情報として表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力される。出力のタイミングは、予め設定されている所定の時間間隔や、表示制御部２１０および／または駆動制御部２３０から要求されたタイミングなどである。
【０１６８】
なお、発生させたイオン量に関する情報は、駆動制御部２３０でのスイッチのＯＮ／ＯＦＦの制御結果に替えて、図示しない測定装置を含む場合には該測定装置での測定結果であってもよい。この場合、イオン発生装置３００は発生させたイオン量に関する情報として該測定装置での測定結果を表示制御部２１０および駆動制御部２３０に対して出力する。
【０１６９】
なお、発生させるイオン濃度を制御する方法の他の例としては、スイッチ３０２Ａ，３０２ＢのＯＮ／ＯＦＦの間隔を制御する方法も挙げられる。この方法では簡易にイオン濃度を制御することができる。
【０１７０】
＜駆動制御の説明＞
駆動制御部２３０は、センサ１００からの検出結果を示す出力と空気調和機構である各装置３００，４００，５００，６００からの駆動状態を示す出力とを受け取り、これらに基づいて制御を行なう。
【０１７１】
空気調和機１には、制御モードとしてユーザからの設定に従って各装置３００，４００，５００，６００の駆動を制御する手動モードと、自動的に各装置３００，４００，５００，６００の駆動を制御する自動モードとがある。駆動制御部２３０は、手動モードの場合にはスイッチ１１０からの制御信号に従って各装置３００，４００，５００，６００の駆動を制御する。一方、自動モードの場合には、後述する判定処理を行なって、その処理結果に従って各装置３００，４００，５００，６００の駆動を制御する。なお、手動モードである場合にも、駆動制御部２３０は、表示制御部２１０に後述する判定処理の結果に応じた情報を表示パネル１３０で報知させるための制御を行なう。
【０１７２】
図２９は、上記の制御を行なうための駆動制御部２３０の機能構成の具体例を示すブロック図である。図２９では、駆動制御部２３０の機能が主にソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【０１７３】
図２９を参照して、駆動制御部２３０は、センサ１００の検出結果の入力を受け付けるための第１の入力部２３１と、センサ１００の検出結果を用いて後述する「空気の汚染状態」を算出するための演算部２３２と、各装置３００，４００，５００，６００から当該装置の駆動状態を示す信号の入力を受け付けるための第２の入力部２３３と、算出された「空気の汚染状態」と各装置３００，４００，５００，６００の制御状況とを比較して空気の状態に対する空気調和機構の制御状況の適否を判定するための比較部２３４と、比較結果に応じた制御信号を出力するための出力部２３５と、比較結果に対応付けた報知情報を記憶するための記憶部２３６とを含む。
【０１７４】
ここで「空気の汚染状態」とは、センサ１００Ａ〜１００Ｃでの検出結果に基づいて算出される、空気中の汚染物質（所定の粒子または成分）の量を表わす値を指す。具体的には、センサ１００Ａ〜１００Ｃそれぞれの検出結果を加算して得られる値を指す。たとえば、「空気の汚染状態」として、空気中の微生物量、空気中の埃量、空気中の花粉量、および空気中のガス量のそれぞれについて、所定のセンシング対象の空気量に対する割合（％）を算出し、各割合を加えて得られる値（％）を用いることができる。「空気の汚染状態」は、センシング対象の空気量における清浄ではない要素の量の割合を表わしていると言える。「空気の汚染状態」は、センサ１００Ａ〜１００Ｃの検出結果に基づいた他の方法で算出されてもよい。
【０１７５】
各センサでの検出結果の所定のセンシング対象の空気量に対する割合（％）を得るための、基準値とする所定のセンシング対象の空気量は、予め演算部２３２に記憶されているものであってもよいし、所定の登録動作によってたとえばスイッチ１１０などによって入力され、記憶されるものであってもよい。
【０１７６】
空気中の微生物量の所定のセンシング対象の空気量に対する割合（％）を得るための演算を行なうため、センサ１００Ａにおいて微生物量が粒子個数として得られる場合、演算部２３２は、所定のセンシング対象の空気量（たとえば上述の検出時間あたりにケース５に導入された空気量Ｖｓ）中の微生物数の最大値Ｎｍａｘを記憶しておき、検出結果として入力される所定体積あたりの微生物の数Ｎをかかる最大値Ｎｍａｘで除することで、所定体積あたりの粒子数の最大値に対する微生物数の割合Ｎ／Ｎｍａｘを得る。または、センサ１００Ａにおいて微生物量が粒子濃度として得られる場合、演算部２３２は、所定のセンシング対象の空気量中の微生物濃度の最大値を記憶しておき、検出結果として入力される微生物の濃度をかかる最大値で除することで、濃度の最大値に対する微生物濃度の割合を得る。
【０１７７】
空気中の埃量、花粉量、ガス量の所定のセンシング対象の空気量に対する割合（％）を得るための演算も同様に行なわれる。
【０１７８】
演算部２３２は、さらに、上述のように算出された空気中の微生物量、空気中の埃量、空気中の花粉量、および空気中のガス量のそれぞれを加えて、「空気の汚染状態」を表わす値（％）を得る。「空気の汚染状態」を表わす値を得る方法の一例としては、空気中の微生物量、空気中の埃量、空気中の花粉量、および空気中のガス量のそれぞれに予め規定された係数を乗じた上で加える方法が挙げられる。たとえば、空気中の埃量を表わす係数を乗じた後の値が２０点、空気中の微生物量を表わす係数を乗じた後の値が２５、および空気中のガス量を表わす係数を乗じた後の値が１０で得られた場合、「空気の汚染状態」を表わす値はそれらを加えて５５％で得られる。なお、この場合は、すべての項目の値が１００％でなくても空気状態は１００％となる場合がある。たとえば、空気中の埃量を表わす係数を乗じた後の値が４０、空気中の微生物量を表わす係数を乗じた後の値が４０、および空気中のガス量を表わす係数を乗じた後の値が２０となった場合には、「空気の汚染状態」を表わす値はそれらを加えて１００％となる。なお、ここでの係数は所定の係数に限定されない。たとえば、すべての項目の値が１００％となるときに「空気の汚染状態」を表わす値が１００％となるよう設定されていてもよい。
【０１７９】
なお、「空気の汚染状態」を表わす値を得る方法の他の例としては、空気中の微生物量、空気中の埃量、空気中の花粉量、および空気中のガス量のそれぞれについて予め規定値を定め、該規定値に対するそれぞれのセンサ出力値の割合（％）を用いて算出する方法も挙げられる。
【０１８０】
図３０は、判定処理の流れを示すフローチャートである。図３０のフローチャートに示される処理は、制御装置２００に含まれる図示しないＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出して実行することによって図１（Ａ）および図２９に示された各機能を発光させて実現される。
【０１８１】
図３０を参照して、駆動制御部２３０は、はじめにＳ１０１で、メモリのセンサ１００から出力された検出結果を示す値を記憶するための領域と、各装置３００，４００，５００，６００から出力された当該装置の駆動状態を示す値を記憶するための領域とを初期化する。
【０１８２】
次に、Ｓ１０３で駆動制御部２３０は、センサ１００から出力された信号を受信することで、センサ１００Ａ〜１００Ｃのそれぞれでの検出値、および温度センサで検出された温度、湿度センサで検出された湿度をメモリの所定領域に書き込む。そして、Ｓ１０５で駆動制御部２３０は、センサ１００Ａ〜１００Ｃでの検出値に基づいて「空気の汚染状態」を算出する。
【０１８３】
また、Ｓ１０７で駆動制御部２３０は、各装置３００，４００，５００，６００から出力された信号を受信することで、装置３００，４００，５００，６００それぞれの制御状況を表わす情報をメモリの所定領域に書き込む。制御状況を表わす情報は、具体的には、イオン発生装置３００からの信号に基づいて現在設定されているイオン濃度、送風装置４００からの信号に基づいて現在設定されている風量、湿度調整装置５００からの信号に基づいて現在設定されている湿度、温度調整装置６００からの信号に基づいて現在設定されている温度、が該当する。
【０１８４】
Ｓ１０９で駆動制御部２３０は、現在の空気の汚染状態と各装置３００，４００，５００，６００の現在の制御状況とを比較する。具体的には、駆動制御部２３０は各装置３００，４００，５００，６００における制御状況を空気の汚染状態と比較可能とするような換算式を記憶しており、比較対象とする装置の制御状況を該換算式で比較可能な値に換算してＳ１０５で算出された空気の汚染状態と比較する。
【０１８５】
比較の結果、空気の汚染状態が各装置３００，４００，５００，６００における制御状況を表わす値よりも小さい場合（Ｓ１０９で「状態＜能力」）、駆動制御部２３０は、現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況が現在の空気の状態に対して過剰である「過剰駆動状態」であると判定する。この場合、Ｓ１１１で駆動制御部２３０は、表示パネル１３０に省エネルギーを促すような警告表示をさせる。なお、Ｓ１１１での警告は表示パネル１３０での表示には限定されず、音声（ブザー、チャイム）やメロディや光やテキスト表示やそれらの組み合わせであってもよい。
【０１８６】
なお、予め、判定結果に対応付けて警告のための情報が記憶部２３６に記憶されている。「過剰駆動状態」であるとの判定結果に対しては、省エネルギーを促すような警告内容である警告情報が記憶されている。そこで、この場合、駆動制御部２３０では当該警告情報を読み出して、表示させるための制御信号と共に表示制御部２１０に入力する。
【０１８７】
このとき、制御モードが手動モードである場合には（Ｓ１１３で「手動」）、Ｓ１１５で駆動制御部２３０は現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況を維持する。しかしながら、制御モードが自動モードである場合は（Ｓ１１３で「自動」）、Ｓ１１７で駆動制御部２３０は、現在の空気の汚染状態に対して各装置３００，４００，５００，６００の制御状況が適切になるような制御を実行する。Ｓ１１７の制御の具体例としては、具体的には、装置３００，４００，５００，６００の内の制御対象の装置の制御状況を、予め規定しているランク分だけ清浄能力を落とす方向に変更する制御が挙げられる。たとえば、イオン発生装置３００におけるイオンの発生量を所定量だけ減少させる制御が挙げられる。またたとえば、送風装置４００における送風量を所定量だけ減少させる制御が挙げられる。このための制御信号もまた、予めこの判定結果である「過剰駆動状態」であるとの判定結果に対応付けて記憶部２３６に記憶されている。
【０１８８】
さらにこの場合、手動モードから自動モードに変更する指示入力を受け付けてもよいし、逆に、自動モードから手動モードに変更する指示入力を受け付けてもよい。その場合、駆動制御部２３０は制御モードを指示されたモードに変更し、Ｓ１１５の処理またはＳ１１７の処理を実行する。
【０１８９】
Ｓ１０９での比較の結果、空気の汚染状態が各装置３００，４００，５００，６００における制御状況を表わす値とほぼ同等である場合（Ｓ１０９で「状態≒能力」）、駆動制御部２３０は、現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況が現在の空気の状態に対して適切である「適正駆動状態」であると判定する。この場合、Ｓ１１９で駆動制御部２３０は、現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況を維持するための制御信号を出力する。
【０１９０】
Ｓ１０９での比較の結果、空気の汚染状態が各装置３００，４００，５００，６００における制御状況を表わす値よりも大きい場合（Ｓ１０９で「状態＞能力」）、駆動制御部２３０は、現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況が現在の空気の状態に対して過少である「過少駆動状態」であると判定する。この場合、Ｓ１２１で駆動制御部２３０は、表示パネル１３０に各装置３００，４００，５００，６００の制御モードのアップを促すような警告表示をさせる。なお、Ｓ１２１での警告も表示パネル１３０での表示には限定されず、音声（ブザー、チャイム）やメロディや光やテキスト表示やそれらの組み合わせであってもよい。このための警告情報も、予め、「過少駆動状態」であるとの判定結果に対応付けて記憶部２３６に記憶されている。
【０１９１】
このとき、制御モードが手動モードである場合には（Ｓ１２３で「手動」）、Ｓ１２５で駆動制御部２３０は現在の各装置３００，４００，５００，６００の制御状況を維持する。しかしながら、制御モードが自動モードである場合は（Ｓ１２３で「自動」）、Ｓ１２７で駆動制御部２３０は、現在の空気の汚染状態に対して各装置３００，４００，５００，６００の制御状況が適切になるような制御を実行する。
【０１９２】
さらにこの場合、手動モードから自動モードに変更する指示入力を受け付けてもよいし、逆に、自動モードから手動モードに変更する指示入力を受け付けてもよい。その場合、駆動制御部２３０は制御モードを指示されたモードに変更し、Ｓ１２５の処理またはＳ１２７の処理を実行する。
【０１９３】
Ｓ１２７の制御の具体例としては、具体的には、装置３００，４００，５００，６００の内の必要な装置の制御状況を、予め規定しているランク分だけ清浄能力を挙げる方向に変更する制御が挙げられる。たとえば、イオン発生装置３００におけるイオンの発生量を所定量だけ増加させる制御が挙げられる。またたとえば、送風装置４００における送風量を所定量だけ増加させる制御が挙げられる。
【０１９４】
所定の判定タイミングで以上の判定および制御を行なった後、駆動制御部２３０は次の判定タイミングに達するまで待機する。そして、次の判定タイミングに達すると（Ｓ１２９でＹＥＳ）、Ｓ１０３以降の処理を繰り返す。好ましくは、駆動制御部２３０は、当該空気清浄機１が稼動している間、所定の時間間隔でＳ１０３以降の処理を繰り返す。これにより、空気調和機構の制御状況が空気の状態に対してバランスのよい状態となる。
【０１９５】
以上の処理については、後に、表示例と併せて具体的に説明する。
＜表示制御の説明＞
表示制御部２１０は、センサ１００から受信した検出結果および各装置３００，４００，５００，６００での制御状況を表示パネル１３０に表示させるための処理を実行する。ここでは、具体例として、表示制御部２１０は、空気中の微生物量、空気中の埃量、空気中の花粉量、および空気中のガス量を総合して得られた空気の汚染状態と、送風装置４００からの信号より得られた風量とを表わした表示画面を表示パネル１３０に表示させるを挙げて、説明する。装置３００，４００，５００，６００のうちの他の装置での制御状況を表示する場合も同様である。
【０１９６】
図３１は、表示制御部２１０の機能構成の具体例を示すブロック図である。図３１では、表示制御部２１０の機能が主にソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【０１９７】
図３１を参照して、表示制御部２１０は、センサ１００からの検出結果の入力および装置３００，４００，５００，６００からの制御状況を示す信号の入力を受け付けるための入力部２０１と、後述する表示量を演算するための演算部２０２と、表示データを生成するための生成部２０３と、表示データを表示パネル１３０に対して出力し画面表示を行なわせるための出力部２０４とを含む。
【０１９８】
図３２（Ａ）は、表示画面の具体例を示す図である。図３２（Ａ）を参照して、表示制御部２１０は、全割合（１００％）に相当する長さの表示バー１３１において、現時点での空気の汚染状態をその値に応じた長さの表示セグメント１３１Ａで表わす。「空気の汚染状態」は駆動制御部２３０での制御において算出されたものと同じである。演算部２０２は演算部２３２と同様にして空気の汚染状態を算出してもよいし、演算部２３２から演算結果を取得してもよい。
【０１９９】
表示バー１３１としては、所定数のライト（たとえばＬＥＤ等）を連続してなるものであって、そのうちの「空気の汚染状態」として表わされる値に応じた数のライトを点灯させることで表示セグメント１３１Ａを表示するものが挙げられる。または、表示バー１３１は、液晶画面である表示パネル１３０上で表示される所定長さの矩形形状であって、そのうちの「空気の汚染状態」として表わされる値に応じた長さ部分が他の部分と表示形態が異なるものであってもよい。
【０２００】
演算部２０２は、算出された空気の状態を表わす値に基づいて表示セグメント１３１Ａの長さを算出する。ここでは、予め１００％に対応した表示バー１３１の長さまたは表示バー１３１を形成するライトの数を記憶しており、それに対して算出された空気の汚染状の値（％）に対応した長さ、またはライトの数を算出する。
【０２０１】
さらに、演算部２０２は、図３２（Ａ）に示されるように、入力された装置３００，４００，５００，６００での制御状況のうちの表示対象とする送風装置４００の制御状況を表示するための表示領域１３２に当該制御状況を表示する。そのため、演算部２０２は、表示領域１３２における当該制御状況を表わす表示位置を算出する。
【０２０２】
表示領域１３２としても、所定数のライト（たとえばＬＥＤ等）を連続してなるものであって、そのうちの送風装置４００の制御状況に応じた位置や数のライトを点灯させることで当該制御状況を表示させるものが挙げられる。
【０２０３】
表示領域１３２の表示幅は表示バー１３１の表示幅と対応しており、表示領域１３２の表示幅は、表示バー１３１の全表示幅に対応した空気の汚染状態に対して適正な制御状況を表わすものである。演算部２０２は、予め各装置３００，４００，５００，６００の制御状況について表示バー１３１の全表示幅に対応した空気の汚染状態に対して適正な制御状況を記憶しており、それに対する現在の制御状況の割合を算出することで、表示領域１３２における表示位置を特定する。
【０２０４】
なお、表示領域１３２における表示位置は、駆動制御部２３０に記憶されている換算式を用いて、上記Ｓ１０９で各装置３００，４００，５００，６００からの出力値を空気の汚染状態と比較可能な値に換算したときの、換算後の値の表示バー１３１での表示位置に相当する。従って、演算部２０２は、駆動制御部２３０の上記処理で得られた換算された値を取得するようにしてもよい。
【０２０５】
制御状況を示す表示位置を決定する他の方法も挙げられる。すなわち、送風装置４００の制御状況を反映して、たとえば、送風装置４００における風量のレベルが「弱」「中」「強」の３段階ならば、「強」のときに表示領域１３２の全表示幅に相当する位置、「中」のときに全表示幅の２／３の位置、「弱」のときに全表示幅の１／３の位置と特定する、などの方法が挙げられる。この方法では、３段階以上の多段階であっても、同様に全表示幅に対しての比率で表示位置を特定することができる。
【０２０６】
具体例として、送風装置４００からの制御状況を示す信号に基づいてその制御状況を表示する場合、演算部２０２は、表示バー１３１の全表示幅に対応した空気の汚染状態に対して適正な風量を表示領域１３２の全表示幅とし、送風装置４００からの信号から得られる現在設定されている風量の上記適正な風量に対する割合を算出して、表示領域１３２の全表示幅に対する該割合に相当する位置をその制御状況に応じた位置として特定する。
【０２０７】
生成部２０３は、演算部２０２で算出された表示セグメント１３１Ａの長さ（またはライトの数）および表示領域１３２上の制御状況を表わす表示位置に基づいて、図３２（Ａ）に示されたような画面を表示パネル１３０に表示させるための表示データを生成する。出力部２０４は、生成された表示データを表示パネル１３０に対して出力し、該表示データで表わされる表示画面を表示パネル１３０で表示させる。
【０２０８】
なお、図３２（Ａ）は表示画面の一例であって、制御状況の表示の他の例として、たとえば図３２（Ｂ）に示されたように、予め各風量に応じた表示セグメントを設け、現在設定されている風量に該当する表示セグメントを点灯するような表示方法であってもよい。または、図３２（Ｃ）に示されるように、表示領域１３２は表示バー１３１と重なって設けられ、表示バー１３１内に空気の汚染状態を表わす表示セグメント１３１Ａが表示されると共に、現在設定されている風量に相当する位置が点灯するような表示方法であってもよい。または、図３２（Ｄ）に示されるように、表示領域１３２が表示バー１３１と同様の構成であって、現在設定されている風量に該当する位置が点灯するような表示方法であってもよい。
【０２０９】
＜表示と駆動制御との具体例＞
（第１の例）
図３３（Ａ）は、あるタイミングにおける表示画面の具体例を示す図である。この状態において判定タイミングに達し、駆動制御部２３０において判定処理が行なわれるものとする。
【０２１０】
図３３（Ａ）を参照して、このとき、空気の汚染状態を示す表示セグメント１３１Ａの表示幅は、現在設定されている風量を示す表示位置を越えている。従って、この場合、駆動制御部２３０において「過少駆動状態」であると判定される。そして、図示しない、警告表示がなされて、風量が不足している旨、および空気の汚染状態が進んでいる旨が報知される。
【０２１１】
また、自動制御モードである場合には、駆動制御部２３０においてＳ１２７の制御が行なわれ、送風装置４００の風量を増加するように制御される。この制御によって送風装置４００からの風量が増加し、それによって空気の汚染状態が減少する。そして、図３３（Ｂ）に示されるように、空気の汚染状態を示す表示セグメント１３１Ａの表示幅が現在設定されている風量を示す表示位置を下回ると、駆動制御部２３０において「適正駆動状態」であると判定され、その駆動状態が維持される。
【０２１２】
（第２の例）
図３４（Ａ）は、あるタイミングにおける表示画面の具体例を示す図である。この状態において判定タイミングに達し、駆動制御部２３０において判定処理が行なわれるものとする。
【０２１３】
図３４（Ａ）に示されるように、表示制御部２１０は、装置３００，４００，５００，６００の内の複数の装置の制御状況を表示するようにしてもよい。図３４（Ａ）の例では、イオン濃度と風量とが表示されている。
【０２１４】
図３４（Ａ）を参照して、このとき、空気の汚染状態を示す表示セグメントの表示幅はイオン濃度の表示位置および風量の表示位置のいずれも上回っていない。従って、この場合、Ｓ１０９で駆動制御部２３０において「適正駆動状態」と判定されてもよい。
【０２１５】
しかしながら、第２の例として、駆動制御部２３０は、センサ１００でのそれぞれの検出結果のうち、装置３００，４００，５００，６００のそれぞれに対応する項目について、該装置の制御状況と比較する。たとえば、イオン濃度に関しては、ガスセンサでの検出結果よおび微生物センサでの微生物の検出結果が対応する項目とされ、現在設定されているイオン濃度とこれらセンサでの検出結果とが比較される。
【０２１６】
対応する項目の具体例として、イオン発生装置に対してはガスセンサでの検出結果や微生物センサでの微生物の検出結果や花粉センサでの検出結果が該当する。送風装置に対しては微生物センサでの埃の検出結果や花粉センサでの検出結果が該当する。空気調和機１が空気清浄機能としてフィルタや活性炭フィルタを採用するものである場合には、さらに、ガスセンサでの検出結果も該当し得る。湿度調整装置５００に対しては湿度センサでの検出結果および微生物センサでの微生物の検出結果が該当し、温度調整装置６００に対しては温度センサでの検出結果および微生物センサでの微生物の検出結果が該当する。
【０２１７】
図３４（Ａ）に表わされた空気の汚染状態の内訳として、ガスセンサでの検出結果と微生物センサでの微生物の検出結果とが、それぞれ図３４（Ｂ）に示されるような内訳である場合、いずれの検出結果を表わす表示セグメントも現在設定されているイオン濃度の表示位置を上回っていない。そのため、この内訳である場合には、駆動制御部２３０は「適正駆動状態」と判定する。
【０２１８】
一方、図３４（Ａ）に表わされた空気の汚染状態の内訳として、ガスセンサでの検出結果と微生物センサでの微生物の検出結果とが、それぞれ図３４（Ｃ）に示されるような内訳である場合、微生物センサでの微生物の検出結果を表わす表示セグメントが現在設定されているイオン濃度の表示位置を上回っている。そのため、この内訳である場合には、駆動制御部２３０はイオン発生装置に関して「過少駆動状態」と判定し、自動制御モードである場合にはイオン濃度を増加させるようイオン発生装置を制御する。すなわち、第２の例の場合、空気の汚染状態を表わす表示セグメントがイオン濃度の表示位置を下回っていても、空気の汚染状態の内訳として微生物センサでの微生物の検出結果を表わす表示セグメントやガスセンサでの検出結果を表わす表示セグメントが一つでもイオン濃度の表示位置を上回っているなら、イオン発生装置に関して「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告や自動制御を行なう。
【０２１９】
第２の例の場合、空気の汚染状態を表わす表示セグメントがイオン濃度の表示位置を上回っていても、空気の汚染状態の内訳として微生物センサでの微生物の検出結果を表わす表示セグメントやガスセンサでの検出結果を表わす表示セグメントがイオン濃度の表示位置を上回っていない場合には、イオン発生装置に関しては「過少駆動状態」と判定しないようにしてもよい。なぜなら、この場合は、イオン濃度に関連しないたとえば埃等の項目を要因として空気が汚染していると考えられるからである。
【０２２０】
なお、空気の汚染状態を表わす表示セグメントが風量の表示位置を上回った場合は、その内訳に関わらず送風装置に関して「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告や自動制御を行なうようにしてもよい。
【０２２１】
（第３の例）
図３５は、あるタイミングにおける表示画面の具体例を示す図である。この状態において判定タイミングに達し、駆動制御部２３０において判定処理が行なわれるものとする。図３５の例でも、装置３００，４００，５００，６００の内の複数の装置の制御状況が表示され、具体的には、イオン濃度と風量とが表示されている。
【０２２２】
第２の例では、空気の汚染状態を表わす表示セグメントが風量の表示位置を上回った場合は、その内訳に関わらず送風装置に関して「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告や自動制御を行なうものとしている。しかしながら、第３の例では、表示される制御状況のそれぞれについて、空気の汚染状態の内訳の対応する項目について判定して、それぞれの装置について警告や自動制御を行なう。
【０２２３】
具体的には、図３５に表わされた空気の汚染状態の内訳として、ガスセンサでの検出結果と微生物センサでの微生物の検出結果と微生物センサでの埃の検出結果とが、それぞれ図３６（Ａ）に示されるような内訳である場合、イオン濃度に関しては、対応する項目であるガスセンサでの検出結果も微生物センサでの微生物の検出結果も表示位置は上回っていない。そのため、イオン発生装置に関して駆動制御部２３０は「適正駆動状態」と判定する。
【０２２４】
しかしながら、風量に関していは対応する項目である微生物センサでの埃の検出結果の表示位置が上回っている。そのため、送風装置に関して駆動制御部２３０は「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合には風量を増加させるよう送風装置を制御する。
【０２２５】
図３５に表わされた空気の汚染状態の内訳として、ガスセンサでの検出結果と微生物センサでの微生物の検出結果と微生物センサでの埃の検出結果とが、それぞれ図３６（Ｂ）に示されるような内訳である場合、イオン濃度に関しては、対応する項目であるガスセンサでの検出結果の表示位置は上回っていないものの微生物センサでの微生物の検出結果の表示位置が上回っている。そのため、イオン発生装置に関して駆動制御部２３０は「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合にはイオン発生量を増加させるようイオン発生装置を制御する。
【０２２６】
風量に関しては、対応する項目である微生物センサでの埃の検出結果の表示位置が上回っていない。そのため、送風装置に関して駆動制御部２３０は「適正駆動状態」と判定する。
【０２２７】
図３５に表わされた空気の汚染状態の内訳として、ガスセンサでの検出結果と微生物センサでの微生物の検出結果と微生物センサでの埃の検出結果とが、それぞれ図３６（Ｃ）に示されるような内訳である場合、イオン濃度に関しては、対応する項目であるガスセンサでの検出結果の表示位置は上回っていないものの微生物センサでの微生物の検出結果の表示位置が上回っている。そのため、イオン発生装置に関して駆動制御部２３０は「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合にはイオン発生量を増加させるようイオン発生装置を制御する。
【０２２８】
また、風量に関しては、対応する項目である微生物センサでの埃の検出結果の表示位置が上回っている。そのため、送風装置に関して駆動制御部２３０は「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合には風量を増加させるよう送風装置を制御する。
【０２２９】
すなわち、第３の例では、空気の汚染状態に関わらず、イオン濃度に対応した項目（菌および臭い）の検出結果のいずれか１つでも表示セグメントがイオン濃度の表示位置を上回っている場合には、イオン発生装置に関して「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合にはイオン発生量を増加させるようイオン発生装置を制御する。
【０２３０】
また、空気の汚染状態に関わらず、風量（空気清浄機能）に対応した項目（埃等）の検出結果のいずれか１つでも表示セグメントが風量の表示位置を上回っている場合には、送風装置に関して「過少駆動状態」と判定し、その旨の警告を行なうと共に自動制御モードである場合には風量を増加させるよう送風装置を制御する。
【０２３１】
なお、イオン濃度に対応した項目の検出結果の表示セグメントがいずれもイオン濃度の表示位置を下回り、かつ、風量に対応した項目の検出結果の表示セグメントがいずれも風量の表示位置を下回る場合には、駆動制御部２３０はイオン発生装置についても送風装置についても「適正駆動状態」と判定し、警告等は行なわない。
【０２３２】
さらに、好ましくは、現在表示されている検出結果とは異なる項目が原因として「過少駆動状態」と判定された場合には、表示制御部２１０は、その判定に用いた項目を空気の汚染状態と共に表示するよう表示画面を切り替える。
【０２３３】
＜実施の形態の効果＞
上述の制御および表示が行なわれることで、空気調和機１では検出された空気の状態に応じてイオン発生装置や送風装置などの制御を適正に行なうことができる。すなわち、手動モードの場合には上述の警告によってユーザは適正な制御レベルを指示することができ、自動モードである場合には自動的に適正な制御状況とされる。
【０２３４】
これにより、空気の状態を適正にできると共に、過剰な駆動を抑えて省エネルギーも実現できる。
【０２３５】
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】
【０２３６】
１  空気調和機、２  高圧電源、３  皮膜、４  支持基板、５  ケース、５Ａ  捕集室、５Ｂ  検出室、５Ｃ  壁、５Ｃ’  孔、６  発光素子、７  レンズ、８  集光レンズ、９  受光素子、１０  導入孔、１０Ａ，１１Ａ  遮光部、１０ａ，１０ｂ  遮光板、１１  排出孔、１２  集治具、１２Ａ  捕集ユニット、１３  アパーチャ、１４  フィルタ、１５  照射領域、１６Ａ，１６Ｂ  シャッタ、１７  放電電極、２０  センサ機構、３０  信号処理部、３１  フィルタ回路、３２  パルス幅測定回路、３３，３４  電圧変換回路、３５  増幅回路、３６  電圧比較回路、４０  測定検出部、４１  制御部、４２，２０５  記憶部、４３，２０４  出力部、４４，２０１  入力部、４５  算出部、４６  外部接続部、４７  クロック発生部、４８  駆動部、５０  空気導入機構、５０Ａ  ファン、５１，５２  領域、５３  直線、６０  ブラシ、６５Ａ  カバー、６５Ｂ  アダプタ、７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８  曲線、９１  ヒータ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  センサ、１１０，３０２Ａ，３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｂ  スイッチ、１３０  表示パネル、１３１  表示バー、１３１Ａ  表示セグメント、１３２  表示領域、１５０  通信部、２００  制御装置、２０１  入力部、２０２  演算部、２０３  生成部、２０４  出力部、２１０  表示制御部、２２０  検出制御部、２３０  駆動制御部、２３１  第１の入力部、２３２  演算部、２３３  第２の入力部、２３４  比較部、２３５  出力部、２３６  記憶部、３００  イオン発生装置、３０１Ａ，３０１Ｂ  電極、３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ａ  高圧発生回路、４００  送風装置、４１１  計算部、５００  湿度調整装置、６００  温度調整装置。
【図１】
2012072946.tif 000003
【図２】
2012072946.tif 000004
【図３】
2012072946.tif 000005
【図４】
2012072946.tif 000006
【図５】
2012072946.tif 000007
【図６】
2012072946.tif 000008
【図７】
2012072946.tif 000009
【図８】
2012072946.tif 000010
【図９】
2012072946.tif 000011
【図１０】
2012072946.tif 000012
【図１１】
2012072946.tif 000013
【図１３】
2012072946.tif 000014
【図１５】
2012072946.tif 000015
【図１７】
2012072946.tif 000016
【図１９】
2012072946.tif 000017
【図２０】
2012072946.tif 000018
【図２１】
2012072946.tif 000019
【図２２】
2012072946.tif 000020
【図２３】
2012072946.tif 000021
【図２４】
2012072946.tif 000022
【図２５】
2012072946.tif 000023
【図２６】
2012072946.tif 000024
【図２７】
2012072946.tif 000025
【図２８】
2012072946.tif 000026
【図２９】
2012072946.tif 000027
【図３０】
2012072946.tif 000028
【図３１】
2012072946.tif 000029
【図３２】
2012072946.tif 000030
【図３３】
2012072946.tif 000031
【図３４】
2012072946.tif 000032
【図３５】
2012072946.tif 000033
【図３６】
2012072946.tif 000034
【図１２】
2012072946.tif 000035
【図１４】
2012072946.tif 000036
【図１６】
2012072946.tif 000037
【図１８】
2012072946.tif 000038