JP2017173229A - 粒子検出センサ、ダストセンサ、煙感知器、空調装置、及び、粒子検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】判定可能な粒子径のダイナミックレンジを広範囲化する。【解決手段】粒子検出センサ１は、検知領域ＤＡに光を投光する投光素子１１１と、検知領域ＤＡを通過する粒子２による投光素子１１１からの光の散乱光を受光して、当該粒子２に対応するパルス状の波形を含む電気信号を生成する受光素子１２１とを備える。また、粒子検出センサ１は、電気信号を信号処理することにより、流体中の粒子の粒子径を判定する信号処理部２０を備える。また、信号処理部２０は、所定期間において、第一閾値を超えたパルス状の波形の第一個数、及び、第一閾値より小さい第二閾値を超えたパルス状の波形の第二個数をカウントし、粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報を参照して、カウントされた第一個数及びカウントされた第二個数から流体中の粒子の粒子径を判定する。【選択図】図９

Description

本発明は、粒子検出センサ、ダストセンサ、煙感知器、空調装置、及び、粒子検出方法に関する。

光散乱式の粒子検出センサは、投光素子と受光素子とを備える光電式センサであり、測定対象の流体を取り込んで投光素子の光を当該流体に照射し、その散乱光によって流体に含まれる粒子の有無を検出する。このような粒子検出センサは、例えば、大気中に浮遊するホコリ、花粉、煙等の粒子を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２４８６２９号公報

このような粒子検出センサは、検知領域を通過する粒子が投光光を受けて発する受光光（散乱光）を受光部で受けて電気信号に変換し、Ｉ−Ｖ変換及び増幅等の信号処理が施された検知信号の波高値から粒子のサイズを判定する。したがって、このような方式では、光学設計等によって、判定可能な粒子サイズ（粒子径）のダイナミックレンジ（すなわち、粒子径の判定可能範囲）が決定される。具体的には、このような方式では、ある粒子径以上の粒子に対しては、検知信号が飽和してしまうために粒子径の判定が困難になる。このため、一般に、判定可能な最小粒子径が小さく設計された粒子検出センサほど、判定可能な最大粒子径は小さくなる。

そこで、本発明は、判定可能な粒子径のダイナミックレンジを広範囲化（広ダイナミックレンジ化）することができる粒子検出センサ等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る粒子検出センサは、検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域を通過する流体中の粒子による前記光の散乱光を受光することにより、当該粒子に対応するパルス状の波形を含む電気信号を出力する受光素子と、前記電気信号を信号処理することにより、前記流体中の粒子の粒子径を判定する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、所定期間において、第一閾値を超えた前記パルス状の波形の第一個数、及び、前記第一閾値より小さい第二閾値を超えた前記パルス状の波形の第二個数をカウントし、粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報を参照して、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数から前記流体中の粒子の粒子径を判定する。

また、本発明の一態様に係るダストセンサ、煙感知器及び空調装置の各々は、上記の粒子検出センサを備える。

また、本発明の一態様に係る粒子検出方法は、検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域を通過する流体中の粒子による前記光の散乱光を受光することにより、当該粒子に対応するパルス状の波形を含む電気信号を出力する受光素子とを有する粒子検出センサを用いた粒子検出方法であって、所定期間において、第一閾値を超えた前記パルス状の波形の第一個数、及び、前記第一閾値より小さい第二閾値を超えた前記パルス状の波形の第二個数をカウントするステップと、粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報を参照して、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数から前記流体中の粒子の粒子径を判定するステップとを含む。

本発明に係る粒子検出センサ等によれば、判定可能な粒子径のダイナミックレンジを広範囲化することができる。

実施の形態に係る粒子検出センサの構成の一例を示すブロック図である。 粒子検出センサの動作の一例を示すフローチャートである。 検知信号の一例を示すグラフである。 検知領域及びその周囲の状態を模式的に示す図である。 検知領域の中央部及び端部を通過した粒子に対応するパルス状の波形を示すグラフである。 粒子径を判定する処理の具体的な処理を示すフローチャートである。 相関テーブルを説明するための検知信号の分布の一例を示すグラフである。 相関テーブルの一例を示すグラフである。 信号処理部による粒子径の判定処理を概念的に説明する図である。 変形例１に係る信号処理部による粒子径の判定処理を概念的に説明する図である。 変形例１における検知領域及びその周囲の状態を模式的に示す図である。 検知領域の中央部及び端部を通過した粒子に対応するパルス状の波形を示すグラフである。 変形例１における粒子径を判定する処理の具体的な処理を示すフローチャートである。 変形例１に係る粒子検出センサの使用環境における粒子径の分布の一例を示すグラフである。 変形例１における補正用テーブルの一例を示すグラフである。 変形例２によって奏される効果を説明するための図である。 粒子検出センサを備える空気清浄機の外観図である。 粒子検出センサを備える煙感知器の外観図である。 粒子検出センサを備える換気扇の外観図である。 粒子検出センサを備えるエアコンの外観図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサ等について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。

（実施の形態）
［１．構成］
まず、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの全体構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る粒子検出センサ１の構成の一例を示すブロック図である。なお、同図では、センサ部１０の内部構成が模式的に示されている。

粒子検出センサ１は、当該粒子検出センサ１の周辺に漂う空気（以下、周辺空気と称する）に含まれる粒子を検出する。

同図に示すように、粒子検出センサ１は、センサ部１０と信号処理部２０とを備え、センサ部１０の検知領域ＤＡに位置する粒子２からの散乱光に基づいて、粒子検出センサ１に取り込んだ周辺空気に含まれる粒子を検出する。また、粒子検出センサ１は、さらに、粒子検出センサ１が備える各構成に対して電源を供給する電源部３０を備える。この電源部３０は、例えば、粒子検出センサ１の外部から供給された電圧を所望の電圧に変換するレギュレータ等により構成される。

以下、粒子検出センサ１の各構成について、具体的に説明する。

［１−１．センサ部］
センサ部１０は、粒子検出センサ１の測定対象である周辺空気を取り込んで、取り込んだ周辺空気に光を照射し、その散乱光の光強度を示す電気信号（ここでは電流信号）を出力する、光電式センサ（光散乱式の粒子検出センサ）である。つまり、センサ部１０は、取り込んだ周辺空気に含まれる粒子２に応じた時系列の電気信号を出力する。

具体的には、本実施の形態では、センサ部１０は、投光系１１と受光系１２と筐体１３とヒーター１５とを備え、筐体１３の流入口１８から流出口１９までの粒子流路に設けられた検知領域ＤＡを通過する（検知領域ＤＡに位置する）粒子２からの散乱光に応じた電気信号を出力する。投光系１１、受光系１２及び検知領域ＤＡは、外光が照射されないように、筐体１３に収容されている。

検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子２（エアロゾル）を検知するためのエアロゾル検知領域（エアロゾル測定部）であり、投光系１１の光軸Ｐと受光系１２の光軸Ｑとが交差する交点を含む、例えばφ２ｍｍ程度の領域である。つまり、検知領域ＤＡは、投光系１１の光が投光される空間領域と投光系１１の光が粒子２に当たって発生した散乱光を受光系１２に導くための空間領域とが重なる空間領域である。

投光系１１は、検知領域ＤＡに光を投光する光学素子からなり、本実施の形態では、投光素子１１１と、投光素子１１１の前方（光投光側）に配置された投光レンズ１１２とを有する。

投光素子１１１は、検知領域ＤＡに光を投光する、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１１１は、例えば、赤外光、青色光、緑色光、赤色光または紫外光等の所定の波長の光を投光し、２波長以上の混合波を投光してもよい。本実施の形態では、粒子２による光の散乱強度に鑑みて、投光素子１１１として、例えば、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を投光する砲弾型のＬＥＤが用いられる。

なお、投光素子１１１から投光された光の波長が短いほど、粒子径の小さな粒子２を検出しやすくなる。また、投光素子１１１の投光制御方式は特に限定されるものではなく、投光素子１１１から投光される光は、ＤＣ駆動による連続光またはパルス光等とすることができる。また、投光素子１１１から投光される光の光強度は、時間的に変化していてもよい。

投光レンズ１１２は、投光素子１１１の前方かつ投光系１１の光軸Ｐ上に配置され、投光素子１１１から投光された光を検知領域ＤＡに向けて進行させるように構成されている。例えば、投光レンズ１１２は、投光素子１１１から投光された光を検知領域ＤＡに集光する集光レンズであり、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等の透明樹脂またはガラスによって形成される。つまり、投光素子１１１から投光された光は、投光レンズ１１２を介して検知領域ＤＡに到達する。この際、検知領域ＤＡに粒子２が位置していると、当該粒子２によって投光素子１１１からの光が散乱される。

受光系１２は、検知領域ＤＡからの光を受光する光学素子からなり、本実施の形態では、受光素子１２１と、受光素子１２１の前方（光入射側）に配置された受光レンズ１２２とを有する。検知領域ＤＡに粒子２が位置する場合、当該粒子２によって散乱された光（散乱光）は、受光系１２によって受光される。

受光素子１２１は、検知領域ＤＡを通過する粒子２による投光素子１１１からの光の散乱光を受光して、当該粒子２に対応するパルス状の波形を含む電気信号を生成する。

受光素子１２１は、受光した散乱光を電気信号に変換する光電変換素子であり、本実施の形態では、投光素子１１１が投光する光に感度を有するフォトダイオード及びフォトトランジスタの少なくとも一方を含む。つまり、受光素子１２１は、受光した光強度に応じた電気信号（ここでは電流信号）を出力する。なお、受光素子１２１は、例えば、フォトＩＣダイオードまたは光電子増倍管などを含んでもかまわない。

受光レンズ１２２は、検知領域ＤＡと受光素子１２１との間に配置され、検知領域ＤＡに位置する粒子２による散乱光を受光素子１２１に集光するように構成されている。例えば、受光レンズ１２２は、検知領域ＤＡに位置する粒子２によって散乱された光を受光素子１２１に集束させる集光レンズであり、投光レンズ１１２と同様の材質により形成される。

筐体１３は、遮光性を有し、粒子２を含む周辺空気が流れる筒状の空間領域である粒子流路が設けられた部材である。例えば、筐体１３は、迷光を減衰させやすいように、少なくとも内面が黒色面である。

筐体１３は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いた射出成形により形成される。このとき、例えば、黒色の顔料または染料を添加した樹脂材料を用いて筐体１３を形成することで、筐体１３の内面を黒色面にして迷光の減衰を図ることができる。あるいは、射出成形後に筐体１３の内面に黒色塗料を塗布することで、筐体１３の内面を黒色面にして迷光の減衰を図ることができる。また、筐体１３の内面にシボ加工などの表面処理を行うことにより、迷光の減衰を図ることができる。

筐体１３には、上述したように流入口１８及び流出口１９が設けられている。このため、周辺空気は、流入口１８から筐体１３の内部に進入し、粒子流路を通って検知領域ＤＡに導かれ、流出口１９から筐体１３の外部に流出する。

なお、本実施の形態において、粒子流路の流路方向（粒子流路を気体が流れる方向）は、図１の紙面上下方向としているが、図１の紙面垂直方向としてもよい。つまり、本実施の形態では、粒子流路の流路軸は、投光系１１及び受光系１２の各光軸が通る平面上に存在するように設定しているが、当該平面と直交するように設定されていてもよい。

ヒーター１５は、検知領域ＤＡにおける流体（ここでは周辺空気）の流れを発生させる流速発生部である。本実施の形態では、ヒーター１５は、当該ヒーター１５周囲の気体を加熱することにより、粒子流路の気体を流して気流を発生させる。具体的には、ヒーター１５によって周囲の気体が加熱されると、加熱された気体は、膨張して密度が小さくなることにより重力と逆方向の上方向に移動する。つまり、ヒーター１５によって、上方向の気流（上昇気流）が発生する。この気流が粒子流路の気体を流すことにより、粒子流路に気流が生じる。その結果、粒子検出センサ１の周辺空気が流入口１８から筐体１３内部に引き込まれるため、ヒーター１５を設けない場合に比べて、センサ部１０内に多くの粒子２を取り込むことができる。

なお、本実施の形態では、図１の紙面上下方向を上下方向として説明するが、実際の使用態様はこれに限定されず、例えば、図１の紙面上下方向が水平方向となる場合もある。このため、ヒーター１５の配置位置は、図１において、検知領域ＤＡの下方には限定されず、例えば紙面手前側であってもかまわない。

また、粒子センサ１は、流速発生部として、ヒーター１５に代わり、検知領域ＤＡに流体の流れ（気流）を発生させる例えばファン（小型扇風機）を備えてもかまわない。あるいは、粒子検出センサ１は、流速発生部を備えず、当該粒子検出センサ１が搭載される空調装置（例えば、空気清浄機またはエアコン等）に設けられるファンによって、検知領域ＤＡに流れが発生させられてもかまわない。

［１−２．信号処理部］
信号処理部２０は、受光素子１２１から出力された電気信号を信号処理することにより、流体中の粒子の粒子径を判定する。図１に示すように、信号処理部２０は、アナログ信号処理を施すアナログ信号処理部２１と、デジタル信号処理を施す汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２３とを備える。

アナログ信号処理部２１は、アナログ回路により構成され、本実施の形態では、受光素子１２１から出力された電流信号に対して各種のアナログ信号処理を施すことにより、当該電流信号に基づく電圧信号を出力する。ここで、各種のアナログ信号処理とは、例えば、電流（Ｉ）を電圧（Ｖ）に変換するＩ／Ｖ変換、入力された信号の所望の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理、及び、入力された信号を増幅して出力する増幅処理である。アナログ信号処理部２１は、Ｉ／Ｖ変換を行うＩＶ変換回路２１１と、増幅処理を行う増幅回路２１２とを含む。

ＩＶ変換回路２１１は、受光素子１２１から出力された電流信号をＩ／Ｖ変換することにより、当該電流信号に応じた電圧信号を生成する。このように電流信号を電圧信号に変換することにより、以降の信号処理の容易化が図られるとともに、ＩＶ変換回路２１１の後段に接続された増幅回路２１２の設計の容易化が図られる。

増幅回路２１２は、ＩＶ変換回路２１１から出力された電圧信号を、例えば所定の周波数帯域で増幅する。例えば、増幅回路２１２は、ＩＶ変換回路２１１から出力された電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを通過した周波数成分からなる信号を増幅する増幅素子とを有する。

このように構成されたアナログ信号処理部２１は、受光素子１２１からの出力を示し、かつ、検知領域ＤＡに位置する粒子２に対応するパルス状の波形を含む電気信号である検知信号（センサ出力）を出力する。

汎用ＭＰＵ２２は、デジタル回路により構成され、アナログ信号処理部２１から出力された検知信号を用いて、検知領域ＤＡにおける流体に含まれる粒子を検出する。汎用ＭＰＵ２２は、図１に示すように、機能ブロックとして、ＡＤ変換部２２１と演算部２２２を有する。

ＡＤ変換部２２１は、増幅回路２１２で増幅された電圧信号をサンプリング（標本化）及び量子化する。言い換えると、当該ＡＤ変換部２２１は、アナログ信号処理部２１から出力されたアナログの検知信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換することにより、当該検知信号に対応する時系列のデジタルデータを生成する。つまり、ＡＤ変換部２２１は、受光素子１２１から出力された電流信号に基づく時系列のデジタルデータを生成する。

本実施の形態では、ＡＤ変換部２２１は、汎用ＭＰＵ２２に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであり、当該汎用ＭＰＵ２２のアナログ入力端子に入力された電圧信号をデジタルデータに変換する。例えば、ＡＤ変換部２２１は、汎用ＭＰＵ２２のアナログ入力端子に入力された０．０〜５．０Ｖの範囲の電圧信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングする。その後、ＡＤ変換部２２１は、サンプリングされた電圧信号の電圧を１０ビットのデジタル値に変換することにより、上記の時系列のデジタルデータを生成する。

演算部２２２は、ＡＤ変換部２２１で生成されたデジタルデータを用いて、検知領域ＤＡにおける流体に含まれる粒子を検出し、検出した個数を示す個数情報を出力する。具体的には、演算部２２２は、複数の閾値を設定し、所定期間（例えば１分間）において、複数の閾値のそれぞれについて、当該閾値を超えたピークの個数をカウントする。そして、演算部２２２は、所定期間経過ごとに、カウント結果を示す個数情報を出力する。

ＤＳＰ２３は、粒子径と個数情報との相関を示す予め定められた相関情報を記憶するメモリ２３ａを有し、メモリ２３ａに記憶された相関情報を参照して、カウント結果を示す個数情報から検知領域ＤＡにおける流体に含まれる粒子の粒子径を判定する。

なお、汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ２３は、例えば、集積回路であるシステムＬＳＩにより実現され、機能ブロック毎に個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。また、汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ２３は、システムＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。また、汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ２３は、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

［２．動作］
以上のように構成された粒子検出センサ１は、周辺空気を取り込んで（導入して）、当該周辺空気に含まれる粒子の散乱光の光強度から粒子径を判定する。この空気には、粒子径が５μｍ以下の微小粒子（例えばＰＭ２．５）から粒子径が２０μｍ以上の粗大粒子（例えば花粉）までが含まれ得る。例えば、粒子径が５０μｍの粗大粒子が導入された場合、粒子径が０．３μｍの微小粒子が導入された場合に比べて、散乱光の光強度は５万倍程度となる。

一般的な光散乱式の粒子検出センサでは、散乱光の光強度のピーク値（すなわち検知信号に含まれるパルス状の波形の波高値）から粒子径を判定する。このため、判定可能な粒子径のダイナミックレンジは、投光系及び受光系の光学設計、電子回路を構成するアナログ素子の飽和レベル、または、汎用ＭＰＵの入力電圧範囲等、種々の設計事項によって決定される。したがって、微小粒子から粗大粒子まで広範囲な粒子径を判定するためには、上記設計事項により決定されるダイナミックレンジを例えば５万倍程度確保することが必要となり、そのような構成の実現は現実的には困難である。

これに対し、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、後述する動作により、光学設計等によって決定されたダイナミックレンジ外の粒子についても粒子径を判定することができる。つまり、粒子検出センサ１は、所定の粒子径範囲内の粒子（例えばＰＭ２．５等に相当する微小粒子）の検出用に光学設計された構成を用いて、当該所定の粒子径範囲外の粒子（例えば花粉等に相当する粗大粒子）の粒子径を判定することができる。

具体的には、粒子検出センサ１は、アナログ信号処理部２１から出力される検知信号の波高値を用いて、所定の粒子径範囲内の粒子径を判定する。一方、粒子検出センサ１は、粒子径と個数情報との相関を示す予め定められた相関情報を参照して、カウント結果を示す実測に基づく個数情報から、所定の粒子径範囲外の粒子径を判定する。

なお、所定の粒子径範囲内の粒子径を判定する手法については波高値を用いる手法に限定されず、その他の公知の手法を適宜用いることができる。このため、以下では、粒子検出センサ１の動作として、所定の粒子径範囲外の粒子径を判定する場合の動作について説明し、所定の粒子径範囲内の粒子径を判定する場合の動作については説明を省略する。

以下、粒子検出センサ１の動作（粒子検出方法）について説明する。

図２は、粒子検出センサの動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ヒーター１５が、加熱によって筐体１３内の粒子流路に上昇気流を生じさせることにより、検知領域ＤＡに粒子を導入する（Ｓ１０）。具体的には、周辺空気中の粒子は、粒子流路の流入口１８から筐体１３の内部に進入し、検知領域ＤＡを通過して、粒子流路の流出口１９から筐体１３の外部に流出される。この際、検知領域ＤＡを通過する粒子２が投光系１１から投光された光を散乱することにより、アナログ信号処理部２１から、例えば図３のような電気信号（検知信号）が出力される。

図３は、検知信号の一例を示すグラフである。

同図に示すように、検知信号には、検知領域ＤＡを通過する粒子２による散乱光に対応するパルス状の波形が含まれる。このパルス状の波形は、波高値が飽和レベル（図中のＶｍａｘ）以下の場合、散乱光の光強度に対応する。つまり、散乱光の光強度が大きいほど、波高値も高くなる。

次いで、信号処理部２０は、所定期間（例えば１分間）において、閾値Ｖｔｈ１（第一閾値）を超えたパルス状の波形の個数（第一個数）、及び、閾値Ｖｔｈ１より小さい閾値Ｖｔｈ２（第二閾値）を超えたパルス状の波形の個数（第二個数）をカウント（積算）する。

具体的には、信号処理部２０（特には演算部２２２）は、図３に示すように、検知信号に対して２つ以上の閾値（本実施の形態では、Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３の３つの閾値）を設定し、波高値（ピーク値）が各閾値を超えたパルス状の波形をカウントする（Ｓ２０）。そして、この処理（Ｓ２０）を、所定期間が経過するまで（Ｓ３０でＹｅｓとなるまで）繰り返す。

本実施の形態では、演算部２２２は、パルス状の波形の波高値が複数の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３によって区分けされる複数の波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３のいずれに属するかを判定することにより、所定期間において波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３のそれぞれに属するパルス状の波形の個数Ｎ１〜Ｎ３をカウントする。

なお、複数の閾値は、検知信号の基準レベル（例えば０Ｖ）より大きく、かつ、飽和レベルＶｍａｘより小さい範囲に設定されていればよい。また、設定される閾値の個数は、複数であればよく、２つであっても４つ以上であってもかまわない。

次いで、信号処理部２０は、カウントされた個数を示す個数情報を用いて、測定対象の流体中の粒子の粒子径を判定する（Ｓ４０）。個数情報は、閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３のそれぞれを超えてカウントされた個数を示し、本実施の形態では、波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３のそれぞれに属するパルス状の波形の個数Ｎ１〜Ｎ３を示す。

ここで、検知信号に含まれるパルス状の波形は、測定対象の流体中の粒子が大きいほど散乱光の光強度が大きくなることから、波高値が大きくなる傾向にある。しかし、粒子径が略同一の粒子（単分散粒子）を含む流体が粒子検出センサ１に導入された場合であっても、パルス状の波形の波高値は一定にはならず、図３のようにバラつきが生じ得る。これは、検知領域ＤＡ内での感度が一定ではないことによる。

図４は、検知領域ＤＡ及びその周囲の状態を模式的に示す図である。図５は、検知領域ＤＡの中央部を通過した粒子２ａに対応するパルス状の波形、及び、検知領域ＤＡの端部を通過した粒子２ｂに対応するパルス状の波形を示すグラフである。

光学設計等によるダイナミックレンジを超える粗大粒子が検知領域ＤＡの中央部を通過する場合（図４中の粒子２ａの場合）、当該粗大粒子に対応するパルス状の波形は、図５の（ａ）に示すように飽和する。一方、当該粗大粒子が検知領域ＤＡの端部を通過する場合（図４中の粒子２ｂの場合）、当該粗大粒子に対応するパルス状の波形は、図５の（ｂ）に示すように、飽和せずに閾値Ｖｔｈ１以下となり得る。

このように、単分散粒子を含む流体が検知領域ＤＡに導入されると、粒子が検知領域ＤＡの中央を通過するほどパルス状の波形の波高値が大きくなる。つまり、波高値の分布は、検知領域ＤＡにおける粒子の通過位置に対する散乱光の光強度の分布（感度）に基づく。このため、単分散粒子を含む流体が導入された際の波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３ごとの個数Ｎ１〜Ｎ３の分布は、上記光強度の分布に基づき、粒子径ごとに予め定められた分布となる（図７参照）。

そこで、信号処理部２０は、粒子径と個数Ｎ１及び個数Ｎ２との相関を示す予め定められた相関情報を参照して、カウントされた個数Ｎ１及び個数Ｎ２から流体中の粒子の粒子径を判定する。具体的には、相関情報は、粒子径と個数Ｎ１及び個数Ｎ１の比率との相関を示し、カウントされた個数Ｎ１及び個数Ｎ２の比率から流体中の粒子の粒子径を判定する。

図６は、粒子径を判定する処理（図２のＳ４０）の具体的な処理を示すフローチャートである。

まず、信号処理部２０は、粒子径の判定に用いる比率を算出する（Ｓ４１）。具体的には、ＤＳＰ２３は、演算部２２２から出力された個数情報を用いて、個数Ｎ１の個数Ｎ２に対する比率Ｎ１／Ｎ２を算出する。

次いで、信号処理部２０（特にはＤＳＰ２３）は、算出した比率Ｎ１／Ｎ２と相関テーブルとを用いて、粒子径を判定する（Ｓ４２）。

図７は、相関テーブルを説明するための検知信号の分布の一例を示すグラフである。具体的には、同図には、単分散粒子を一定数含む流体を粒子検出センサ１に導入した場合に得られる、検知信号に含まれるパルス状の波形の波高値の分布が示されている。

同図に示す分布は、上述した光強度の分布に基づき、ピーク値が波高値区分ＢＳ１及びＢＳ２に属するパルス状の波形の個数は、粒子径ごとに次のようになる。例えば、２０μｍの単分散粒子を含む流体が導入された場合、波高値区分ＢＳ１の個数がＮ１（φ２０）、波高値区分ＢＳ２の個数がＮ２（φ２０）となる。また、例えば、１０μｍの単分散粒子を含む流体が導入された場合、波高値区分ＢＳ１の個数がＮ１（φ１０）、波高値区分ＢＳ２の個数がＮ２（φ１０）となる。また、例えば、１μｍの単分散粒子を含む流体が導入された場合、波高値区分ＢＳ１の個数が０、波高値区分ＢＳ２の個数がＮ２（φ１）となる。

このような粒子径ごとに得られた波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３の個数の分布を変換することにより、図８に示す相関テーブルが得られる。

図８は、相関テーブルの一例を示すグラフである。

相関テーブルは、粒子径と閾値Ｖｔｈ１（第一閾値）を超える個数及び閾値Ｖｔｈ２（第二閾値）を超える個数との相関を示す第一相関情報であり、予めメモリ２３ａに記憶されている。例えば、相関テーブルは、粒子検出センサ１の工場出荷前に、単分散粒子を含む流体で満たされたチャンバ内に粒子検出センサ１を配置して検知信号に含まれるパルス状の波形の波高値の分布を実測によって取得することにより取得される。なお、相関テーブルは、ＤＳＰ２３によって実行されるコードとして組み込まれていてもよく、例えば、ＤＳＰ２３は、粒子径を判定する処理（Ｓ４２）において、当該コードを実行することにより粒子径を判定してもかまわない。

本実施の形態では、相関テーブルは、粒子径と波高値区分ＢＳ１に属する個数Ｎ１及び波高値区分ＢＳ２に属する個数Ｎ２との相関を示し、具体的には、粒子径に対する個数Ｎ１及び個数Ｎ２の比率Ｎ１／Ｎ２の相関を示す。

図８に示すように、例えば２μｍ以上の粒子径範囲において、比率Ｎ１／Ｎ２は単調増加を示す。したがって、信号処理部２０（特にはＤＳＰ２３）は、相関テーブルを参照して、実測に基づく比率Ｎ１／Ｎ２から粗大粒子の粒子径を判定することができる。つまり、信号処理部２０は、所定期間にカウントされた個数Ｎ１及びＮ２から粒子径を判定する。

図９は、信号処理部２０による粒子径の判定処理を概念的に説明する図である。具体的には、同図の（ａ）〜（ｃ）には、それぞれ異なる粒子径の単分散粒子を含む流体が導入された場合の判定処理が概念的に示されている。

同図の（ａ）〜（ｃ）の検知信号に示すように、検知信号に含まれるパルス状の波形の波高値は、全体的に（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の順に大きくなっている。このため、波高値区分ＢＳ２の個数に対する波高値区分ＢＳ１の個数の比率も、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の順に大きくなり、Ｎ１１／Ｎ１２＜Ｎ２１／Ｎ２２＜Ｎ３１／Ｎ３２となっている。

例えば、信号処理部は、（ａ）の場合、相関テーブルを参照して、Ｎ１１／Ｎ１２から粒子径を２μｍと判定する。また、（ｂ）の場合、相関テーブルを参照して、Ｎ２１／Ｎ２２から粒子径を１０μｍと判定する。また、（ｃ）の場合、相関テーブルを参照して、Ｎ３１／Ｎ３２から粒子径を２０μｍと判定する。

［３．まとめ］
以上説明したように、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、流体中（本実施の形態では空気中）に含まれる粒子を検出する粒子検出センサである。粒子検出センサ１は、検知領域ＤＡに光を投光する投光素子１１１と、検知領域ＤＡを通過する粒子２による投光素子１１１からの光の散乱光を受光して、当該粒子２に対応するパルス状の波形を含む電気信号を生成する受光素子１２１とを備える。また、粒子検出センサ１は、電気信号を信号処理することにより、流体中の粒子の粒子径を判定する信号処理部２０を備える。この信号処理部２０は、所定期間において、第一閾値（本実施の形態では閾値Ｖｔｈ１）を超えたパルス状の波形の第一個数（本実施の形態では個数Ｎ１）、及び、第一閾値より小さい第二閾値（本実施の形態では閾値Ｖｔｈ２）を超えたパルス状の波形の第二個数（本実施の形態では個数Ｎ２）をカウントする。また、信号処理部２０は、粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報（図８に示す相関テーブル）を参照して、カウントされた第一個数及びカウントされた第二個数から流体中の粒子の粒子径を判定する。

このように、粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す第一相関情報を参照して、カウントされた第一個数及びカウントされた第二個数から粒子径を判定することにより、パルス状の波形が飽和するような粗大粒子の粒子径を判定することができる。具体的には、粒子径と第一個数及び第二個数とは、検知領域ＤＡにおける粒子の通過位置に対する散乱光の光強度の分布等に基づく予め定められた相関関係を有する。この関係は、粗大粒子を含む流体が検知領域ＤＡを通過する場合であっても、同様である。このため、当該相関関係を示す第一相関情報を参照して、カウントされた第一個数及び第二個数から、パルス状の波形が飽和するような粗大粒子の粒子径を判定することができる。つまり、光学設計等により決定される判定可能範囲外の粒子径を判定することができるので、判定可能な粒子径のダイナミックレンジを広範囲化することができる。

なお、本実施の形態では、第一閾値を閾値Ｖｔｈ１とし、第二閾値をＶｔｈ２とした。しかし、第一閾値及び第二閾値はこれに限らず、例えば、第一閾値を閾値Ｖｔｈ２とし、第二閾値をＶｔｈ３としてもかまわないし、第一閾値を閾値Ｖｔｈ１とし、第二閾値をＶｔｈ３としてもかまわない。

また、本実施の形態では、第二閾値を超えたパルス状の波形の個数は、第一閾値と第二閾値とで区分けされる波高値区分に波高値が属する波形の個数とした。つまり、第二閾値を超えたパルス状の波形の個数を、第二閾値を超えたパルス状の波形の総数Ｎ１＋Ｎ２から第一閾値を超えたパルス状の波形の総数Ｎ１を減算した個数Ｎ２とした。しかし、第二閾値を超えたパルス状の波形の個数は、第二閾値を超えたパルス状の波形の総数Ｎ１＋Ｎ２であってもかまわない。

また、本実施の形態によれば、第一相関情報は、粒子径と第一個数及び第二個数の比率（本実施の形態ではＮ１／Ｎ２）との相関を示し、信号処理部２０は、カウントされた第一個数及びカウントされた第二個数の比率から、流体中の粒子の粒子径を判定する。

このように個数の比率を用いることにより、個数自体を用いて粒子径を判定する場合に比べて、相関情報の情報量及び判定処理に要する負荷を軽減することができる。

なお、本実施の形態では、第一個数及び第二個数の比率は、第二個数に対する第一個数の比率Ｎ１／Ｎ２としたが、これに限らない。例えば、第一個数及び第二個数の比率は、第二個数に対する第一個数の比率Ｎ２／Ｎ１であってもかまわない。また、例えば、第一個数及び第二個数の比率は、第一個数または第二個数と第一個数及び第二個数の差との比率（（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ１または（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ２、等）であってもかまわない。また、例えば、第一個数及び第二個数の比率は、第一個数または第二個数と第一個数及び第二個数の和との比率（Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）またはＮ２／（Ｎ１＋Ｎ２）、等）であってもかまわない。

（変形例１）
上記実施の形態では、信号処理部２０は、１つの相関テーブルを参照して粒子径を判定するとした。しかし、信号処理部２０は、複数の相関テーブルを参照して粒子径を判定してもかまわない。

そこで、以下、実施の形態の変形例１として、このような信号処理部２０を備える粒子検出センサについて説明する。なお、本変形例に係る粒子検出センサは、実施の形態に比べ、信号処理部２０による粒子径を判定する処理が主に異なり、他の構成または処理等は同様である。このため、以下では、実施の形態と同様の構成または処理については、簡略化または省略して説明する。このことは、以降の変形例においても同様である。

図１０は、変形例１に係る信号処理部２０による粒子径の判定処理を概念的に説明する図である。

同図に示すように、本変形例に係る信号処理部２０（特には演算部２２２）は、検知信号に対してＶｔｈ１〜Ｖｔｈ４の４つの閾値）を設定し、所定期間において、各閾値を超えたパルス状の波形をカウントする。

より具体的には、演算部２２２は、パルス状の波形の波高値が複数の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４によって区分けされる複数の波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ４のいずれに属するかを判定することにより、所定期間において波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ４のそれぞれに属するパルス状の波形の個数Ｎ１〜Ｎ４をカウントする。

次いで、信号処理部２０は、粒子径の判定に用いる第一比率として、波高値区分ＢＳ１に属する個数Ｎ１の波高値区分ＢＳ２に属する個数Ｎ２に対する比率Ｎ１／Ｎ２を算出する。また、さらに、粒子径の判定に用いる第二比率として、波高値区分ＢＳ３に属する個数Ｎ３の波高値区分ＢＳ４に属する個数Ｎ４に対する比率Ｎ３／Ｎ４を算出する。

次いで、信号処理部２０は、相関テーブルを参照して、算出した比率Ｎ１／Ｎ２及びＮ３／Ｎ４から粒子径を判定する。

ここで、上記実施の形態では、相関テーブルとして、粒子径と閾値Ｖｔｈ１（第一閾値）を超える個数及び閾値Ｖｔｈ２（第二閾値）を超える個数との相関を示す第一相関情報を用いた。具体的には、上記実施の形態では、粒子径と比率Ｎ１／Ｎ２を示す１つの相関テーブルを参照して、粒子径を判定した。

これに対して、本変形例では、実施の形態で説明した相関テーブル（以下、本変形例では第一相関テーブルと記載）に加え、さらに、別の相関テーブル（以下、本変形例では第二相関テーブルと記載）を参照して、粒子径を判定する。

第二相関テーブルは、粒子径と所定の２つの閾値を超えるパルス状の波形の個数との相関を示す予め定められた第二相関情報であり、第一相関テーブルと同様に、予めメモリ２３ａに記憶されている。また、第二相関テーブルは、第一相関テーブルと同様に、例えば、粒子径ごと（例えば、２０μｍ、１０μｍ、１μｍ）に得られた波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ４ごとの個数の分布を変換することにより得ることができる。

ここで、上記所定の２つの閾値は、３以上の閾値のうち、組み合わせが第一閾値及び第二閾値とは異なる２つの閾値であり、本変形例では、閾値Ｖｔｈ３及び閾値Ｖｔｈ４である。つまり、本変形例では、第二相関テーブルは、粒子径と波高値区分ＢＳ３に属する個数Ｎ３及び波高値区分ＢＳ４に属する個数Ｎ４との相関を示し、具体的には、粒子径に対する個数Ｎ３及び個数Ｎ４の比率Ｎ３／Ｎ４の相関を示す。

図１０に示すように、信号処理部２０は、第一相関テーブルを参照して、Ｎ１／Ｎ２から粒子径を例えば１５μｍと判定する。また、信号処理部２０は、第二相関テーブルを参照して、Ｎ３／Ｎ４から粒子径を例えば１３μｍと判定する。

次いで、信号処理部２０は、例えば、第一相関テーブルを参照した判定結果と第二相関テーブルを参照した判定結果とで規定される粒子径範囲内のいずれか（平均値または中央値等）を、流体に含まれる粒子の粒子径と判定する。

以上のように、本変形例によれば、信号処理部２０は、所定期間において、第一閾値及び第二閾値を含む３以上の閾値（本変形例では、４つの閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４）のそれぞれを超えたパルス状の波形の個数をカウントする。そして、信号処理部２０は、第一相関情報（本変形例では第一相関テーブル）、及び、粒子径と所定の２つの閾値を超えるパルス状の波形の個数との相関を示す予め定められた第二相関情報（本変形例では第二相関テーブル）を参照して、カウントされた個数から流体中の粒子径を判定する。ここで、所定の２つの閾値は、３以上の閾値のうち、組み合わせが第一閾値（本変形例では閾値Ｖｔｈ１）及び第二閾値（本変形例では閾値Ｖｔｈ２）とは異なる２つの閾値（本変形例では閾値Ｖｔｈ３及び閾値Ｖｔｈ４）である。

このように、第一相関情報及び第二相関情報を参照して、カウントされた２つの組み合わせの個数から粒子径を判定することにより、粒子径の判定精度を向上することができる。

なお、上記所定の２つの閾値の組み合わせは、閾値Ｖｔｈ３及び閾値Ｖｔｈ４の組み合わせに限らず、閾値Ｖｔｈ１及び閾値Ｖｔｈ３、閾値Ｖｔｈ１及び閾値Ｖｔｈ４、閾値Ｖｔｈ２及び閾値Ｖｔｈ３、または、閾値Ｖｔｈ２及び閾値Ｖｔｈ４のいずれかの組み合わせであってもかまわない。

（変形例２）
上記実施の形態及びその変形例１では、粒子検出センサ１の測定対象の流体が単分散粒子を含むことを想定して説明したが、実際の動作環境下では、測定対象の流体が広い粒子径分布（多分散粒子）をもつ場合があり得る。このような環境下では、例えば、粗大粒子の粒子径の判定精度が微小粒子の影響により劣化する場合がある。

そこで、以下、実施の形態の変形例２として、このような流体についても、粒子径の判定精度の劣化を抑制することができる粒子検出センサについて説明する。

図１１は、検知領域ＤＡ及びその周囲の状態を模式的に示す図である。図１２は、検知領域ＤＡの中央部を通過した粒子２ｃに対応するパルス状の波形、及び、検知領域ＤＡの端部を通過した粒子２ｂに対応するパルス状の波形を示す。

微小粒子が検知領域ＤＡの中央部を通過する場合（図１１中の粒子２ｃの場合）と、粗大粒子が検知領域ＤＡの端部を通過する場合（図１１中の粒子２ｂの場合）とでは、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、波高値が同等となる場合がある。

このため、所定期間において閾値Ｖｔｈ２を超えてカウントされた個数には、検知領域ＤＡの端部を通過した粗大粒子に由来する個数と、検知領域ＤＡの中央部を通過した微小粒子に由来する個数とが含まれる。したがって、カウントされた個数をそのまま用いて粒子径を判定した場合、微小粒子の影響により判定精度が劣化し得る。

そこで、本変形例では、カウントされた個数を補正し、補正後の個数から粒子径を判定することにより、粗大粒子の粒子径の判定精度の劣化を抑制する。

図１３は、本変形例における粒子径を判定する処理（図２のＳ４０に相当）の具体的な処理を示すフローチャートである。

粒子径を判定する処理（Ｓ１４０）は、上記実施の形態の当該処理Ｓ４０（図６参照）に比べて、さらに処理Ｓ１４１を行い、処理Ｓ４１に代わり処理Ｓ１４２を含む。

以下、各処理について具体的に説明するが、本変形例では、例えば、処理Ｓ１４１の開始時点（つまり、図２の処理Ｓ３０でＹｅｓとなった時点）において、各波高値区分ＢＳ１〜ＢＳ３に属するパルス状の波形の個数Ｎ１〜Ｎ３を示す個数情報が次のように得られているものとする。

個数Ｎ１・・・３００個
個数Ｎ２・・・４００個
個数Ｎ３・・・１０００個

まず、信号処理部２０（特にはＤＳＰ２３）は、カウントされた個数Ｎ３（第三個数）を用いて、カウントされた個数Ｎ１（第一個数）及びカウントされた個数Ｎ２（第二個数）の少なくとも１つの個数を補正する（Ｓ１４１）。本変形例では、信号処理部２０は、カウントされた個数Ｎ３（ここでは１０００個）を用いて、カウントされた個数Ｎ２（ここでは４００個）を補正する。

具体的には、信号処理部２０は、予め定められた補正用テーブルを参照して、個数Ｎ２を補正する。

図１４は、粒子検出センサの使用環境における粒子径の分布の一例を示すグラフである。

同図には、大気中の塵の分布が示されている。このような粒子径の分布を変換することにより、図１５に示す補正用テーブルが得られる。

図１５は、補正用テーブルの一例を示すグラフである。

補正用テーブルは、閾値Ｖｔｈ３（第三閾値）を超えた個数と閾値Ｖｔｈ１（第一閾値）を超えた個数及び閾値Ｖｔｈ２（第二閾値）を超えた個数の少なくとも一方のうち微小粒子に由来する個数との相関を示す相関情報である。本変形例では、補正用テーブルは、個数Ｎ３と個数Ｎ２のうち微小粒子に由来する個数との相関を示す。

この補正用テーブルは、上記実施の形態で説明した相関テーブルと同様に、予めメモリ２３ａに記憶されている。なお、メモリ２３ａは、異なる使用環境に対応する複数の補正用テーブルを記憶し、信号処理部２０（特にはＤＳＰ２３）は、例えばユーザ操作によって指定される使用環境に対応する補正用テーブルを参照して個数を補正してもかまわない。

このような補正用テーブルを用いて、信号処理部２０は、カウントされた個数Ｎ３が１０００個の場合、カウントされた個数Ｎ２のうち１００個が微小粒子に由来すると推定する。

これにより、カウントされた個数Ｎ２（ここでは４００個）のうち微小粒子に由来すると推定された１００個を除く個数（ここでは３００個）が粗大粒子に由来すると推定することができる。つまり、信号処理部２０は、カウントされた個数Ｎ１〜Ｎ３を示す個数情報を次のように補正する。

個数Ｎ１・・・３００個
個数Ｎ２・・・３００個
個数Ｎ３・・・１０００個

次いで、信号処理部２０は、補正後の個数情報を用いて流体中の粒子径を判定する。つまり、信号処理部２０は、補正された個数から粒子径を判定する。具体的には、信号処理部２０は、補正後の個数情報を用いて粒子径の判定に用いる比率を算出し（Ｓ１４１）、上記実施の形態と同様に、相関テーブルを参照して比率から粒子径を判定する（Ｓ４２）。

図１６は、本変形例によって奏される効果を説明するための図である。具体的には、同図には、相関テーブルを用いた粒子径の判定処理が模式的に示されており、個数情報を補正する本変形例における判定処理（図中の「補正あり」）、及び、個数情報を補正しない比較例における判定処理（図中の「補正なし」）が示されている。

比較例では、個数情報を補正しないことにより、粒子径の判定に用いる比率（個数Ｎ１の個数Ｎ２に対する比率Ｎ１／Ｎ２）が次のようになる。

Ｎ１／Ｎ２＝３００／４００＝０．７５

これに対して、本変形例では、個数情報を補正することにより、粒子径の判定に用いる比率が次のようになる。

Ｎ１／Ｎ２＝３００／３００＝１

これにより、本変形例では、比較例に比べて、粒子径の判定結果が大きくなっている。つまり、本変形例では、補正後の個数から粒子径を判定することにより、微小粒子の影響による判定結果の低下が抑制される。

以上のように、本変形例によれば、信号処理部２０は、所定期間において、第二閾値より小さい第三閾値（本変形例では閾値Ｖｔｈ３）を超えたパルス状の波形の第三個数（本変形例では個数Ｎ３）をカウントする。そして、信号処理部２０は、カウントされた第三個数を用いて、カウントされた第一個数（本変形例では個数Ｎ１）及びカウントされた第二個数（本変形例では個数Ｎ２）の少なくとも１つの個数を補正し、補正された個数から流体中の粒子の粒子径を判定する。

このように、カウントされた第三個数を用いてカウントされた第一個数及び第二個数を補正し、補正後の個数から粒子径を判定することにより、粒子径の判定精度の劣化を抑制することができる。具体的には、第一個数及び第二個数には、粗大粒子の粒子径の判定精度を劣化させる要因となる微小粒子に由来する個数が含まれ得る。この微小粒子に由来する個数と第三個数とは、粒子検出センサの使用環境における粒子径の分布等に基づく予め定められた相関関係を有する。このため、第三個数から第一個数及び第二個数のそれぞれに含まれ得る微小粒子に由来する個数を推定し、カウントされた第一個数及び第二個数から推定した個数を減算する等の補正を施すことにより、粒子径の判定精度の劣化を抑制することができる。

なお、本変形例では、カウントされた個数Ｎ１及びカウントされた個数Ｎ２のうち、Ｎ２のみを補正したが、補正対象はこれに限らない。例えば、個数Ｎ１及び個数Ｎ２の両方を補正してもかまわないし、個数Ｎ１のみを補正してもかまわない。

ただし、粒子径の判定精度の向上を図る観点からは、粒子径の判定に用いる組み合わせ（本変形例では個数Ｎ１及び個数Ｎ２）の両方を補正することが好ましい。

（変形例３）
上記実施の形態及び変形例１、２で説明した粒子検出センサは、空気清浄機またはエアコン等の空調装置、ダストセンサあるいは煙感知器といった種々の装置に適用することができる。そこで、以下、実施の形態の変形例３として、粒子検出センサの適用例について説明する。

図１７は、粒子検出センサを備える空気清浄機の外観図である。図１８は、粒子検出センサを備える煙感知器の外観図である。図１９は、粒子検出センサを備える換気扇の外観図である。図２０は、粒子検出センサを備えるエアコンの外観図である。

これらの装置によれば、判定可能な粒子径範囲が広ダイナミックレンジ化された粒子検出センサを備えることにより、例えば、微小粒子及び粗大粒子の検出結果に応じて動作を切り替えることができる。

（その他の変形例）
以上、本発明について実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。

例えば、上記説明では、第一相関情報は粒子径と第一個数及び第二個数の比率との相関を示し、信号処理部２０は、当該第一相関情報を参照して、カウントされた第一個数及び第二個数の比率から粒子径を算出するとした。しかし、第一相関情報は、粒子径と比率との相関に限らず、例えば、粒子径と第一個数及び第二個数自体との相関であってもかまわない。また、信号処理部２０は、当該第一相関情報を参照して、カウントされた第一個数及び第二個数自体（つまりカウント値）から粒子径を算出してもかまわない。

また、上記説明において、粒子を含む媒体は、気体（空気）としたが、気体以外の媒体（水等の液体）であってもよい。つまり、粒子検出センサは、気体または液体である流体中に含まれる粒子を検出する。つまり、粒子検出センサの使用環境は大気中に限らず、例えば大気とは異なるガス中あるいは液体中であってもかまわない。

また、上記説明において、汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ２３内の各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、汎用ＭＰＵ２２及びＤＳＰ２３を構成する構成要素（機能）の一部または全ては、粒子検出センサを備える種々の装置（例えば空気清浄機）に搭載されたマイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の一部として実現されていてもかまわない。

また、本発明は、このような粒子検出センサとして実現することができるだけでなく、粒子検出センサが行うステップ（処理）を含む方法として実現できる。

例えば、それらのステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。

例えば、本発明がプログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 粒子検出センサ
２、２ａ〜２ｃ 粒子
２０ 信号処理部
１１１ 投光素子
１２１ 受光素子
２１２ 増幅回路

Claims (8)

1. 検知領域に光を投光する投光素子と、
   前記検知領域を通過する流体中の粒子による前記光の散乱光を受光することにより、当該粒子に対応するパルス状の波形を含む電気信号を出力する受光素子と、
   前記電気信号を信号処理することにより、前記流体中の粒子の粒子径を判定する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、
   所定期間において、第一閾値を超えた前記パルス状の波形の第一個数、及び、前記第一閾値より小さい第二閾値を超えた前記パルス状の波形の第二個数をカウントし、
   粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報を参照して、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数から前記流体中の粒子の粒子径を判定する
   粒子検出センサ。
2. 前記第一相関情報は、粒子径と第一個数及び第二個数の比率との相関を示し、
   前記信号処理部は、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数の比率から、前記流体中の粒子の粒子径を判定する
   請求項１に記載の粒子検出センサ。
3. 前記信号処理部は、
   前記所定期間において、前記第一閾値及び前記第二閾値を含む３以上の閾値のそれぞれを超えた前記パルス状の波形の個数をカウントし、
   前記第一相関情報、及び、粒子径と所定の２つの閾値を超えるパルス状の波形の個数との相関を示す予め定められた第二相関情報を参照して、前記カウントされた個数から前記流体中の粒子径を判定し、
   前記所定の２つの閾値は、前記３以上の閾値のうち、組み合わせが前記第一閾値及び前記第二閾値とは異なる２つの閾値である
   請求項１または２に記載の粒子検出センサ。
4. 前記信号処理部は、
   前記所定期間において、前記第二閾値より小さい第三閾値を超えた前記パルス状の波形の第三個数をカウントし、
   前記カウントされた第三個数を用いて、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数の少なくとも１つの個数を補正し、
   前記補正された個数から前記流体中の粒子の粒子径を判定する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える
   ダストセンサ。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える
   煙感知器。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える
   空調装置。
8. 検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域を通過する流体中の粒子による前記光の散乱光を受光することにより、当該粒子に対応するパルス状の波形を含む電気信号を出力する受光素子とを有する粒子検出センサを用いた粒子検出方法であって、
   所定期間において、第一閾値を超えた前記パルス状の波形の第一個数、及び、前記第一閾値より小さい第二閾値を超えた前記パルス状の波形の第二個数をカウントするステップと、
   粒子径と第一個数及び第二個数との相関を示す予め定められた第一相関情報を参照して、前記カウントされた第一個数及び前記カウントされた第二個数から前記流体中の粒子の粒子径を判定するステップとを含む
   粒子検出方法。

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