JP6861396B2 - 粒子検出システム及び粒子検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒子検出システム及び粒子検出方法に関する。

従来、室内の塵埃の濃度を検出する塵埃濃度検出センサが知られている。例えば、特許文献１には、塵埃濃度検出センサによって検出された室内の塵埃濃度に基づいて、全熱交換器から空気清浄機に送る給気量を制御する給気量可変式空気清浄システムが開示されている。

特開平５−１０６８８３号公報

しかしながら、上記従来の塵埃濃度検出センサは、周囲環境の変化が大きい場合に検出精度が低下するという問題がある。このため、従来の塵埃濃度検出センサは、周囲環境の変化が少ない場合など使用環境が限定されて汎用性が低い。

そこで、本発明は、粒子の質量濃度を精度良く検出することができ、汎用性が高い粒子検出システム及び粒子検出方法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システムは、気体に含まれる粒子を検出する光散乱式の粒子検出センサと、前記気体の温度を検出する温度センサと、コントローラとを備え、前記コントローラは、前記粒子検出センサから出力されるセンサ出力値と前記温度センサが検出した温度とを用いて、前記気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。

また、本発明の一態様に係る粒子検出方法は、気体に含まれる粒子を検出する光散乱式の粒子検出センサから出力されるセンサ出力値を取得し、温度センサから前記気体の温度を取得し、前記センサ出力値と前記温度とを用いて、前記気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。

また、本発明の一態様は、上記粒子検出方法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することができる。あるいは、当該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現することもできる。

本発明によれば、粒子の質量濃度を精度良く検出することができ、汎用性が高い粒子検出システム及び粒子検出方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る粒子検出システムの構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態に係る粒子検出システムが備える換気装置の模式図である。 図３は、実施の形態に係る粒子検出システムが備える粒子検出センサの内部構造を模式的に示す断面図である。 図４は、実施の形態に係る粒子検出センサのセンサ出力値と質量濃度との関係を示す図である。 図５は、実施の形態に係る粒子検出システムが備える温度センサが検出した温度と換算係数との関係を示す図である。 図６は、実施の形態に係る粒子検出システムの動作を示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態に係る粒子検出システム及び粒子検出方法について、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、ステップ、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。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
本実施の形態に係る粒子検出システムは、光散乱式の粒子検出センサからのセンサ出力値と、温度センサによって測定された温度とを用いて、気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。粒子検出システムは、粒子検出センサからのセンサ出力値だけでなく、温度を用いることで、質量濃度を精度良く検出することができる。

［構成］
まず、本実施の形態に係る粒子検出システムの構成について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る粒子検出システム１の機能構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る粒子検出システム１が備える換気装置４０の模式図である。図３は、本実施の形態に係る粒子検出システム１が備える粒子検出センサ１０の内部構造を模式的に示す断面図である。なお、図２において、白抜きの矢印は、換気装置４０を通過する気体の流れる方向を表している。

図１に示すように、粒子検出システム１は、粒子検出センサ１０と、温度センサ２０と、システムコントローラ３０と、換気装置４０とを備える。以下では、粒子検出システム１を構成する各構成要素の詳細について説明する。

［粒子検出センサ］
粒子検出センサ１０は、気体に含まれる粒子を検出する光散乱式の粒子検出センサである。粒子は、気体中を浮遊するマイクロメートルオーダーの微粒子、すなわち、粒子状物質（エアロゾル）である。具体的には、粒子は、ＰＭ２．５、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）、ＰＭ１０などである。

図２に示すように、粒子検出センサ１０は、換気装置４０の吸込口４２に設けられている。なお、粒子検出センサ１０は、換気装置４０の吹出口４３に設けられていてもよい。あるいは、粒子検出センサ１０は、換気装置４０の吸込口４４又は吹出口４５に設けられていてもよい。また、粒子検出システム１は、複数の粒子検出センサ１０を備えてもよい。例えば、粒子検出センサ１０は、換気装置４０の吸込口４２、吹出口４３、吸込口４４及び吹出口４５の各々に１つ又は複数ずつ設けられていてもよい。

図３に示すように、粒子検出センサ１０は、筐体１１と、投光素子１２と、受光素子１３と、信号処理回路１４とを備える。なお、図３に示す模式的な断面には、信号処理回路１４が表れていないので、図３では、信号処理回路１４を模式的に表している。信号処理回路１４は、例えば筐体１１の外側面などに取り付けられている。

筐体１１は、投光素子１２及び受光素子１３を収納し、内部に検出領域ＤＡを有する。筐体１１は、複数の粒子Ｐを含む気体の流路を形成している。検出領域ＤＡは、気体の流路上に位置している。

具体的には、筐体１１は、図３に示すように、内部に気体を流入させる流入口１１ａと、流入した気体を外部に流出させる流出口１１ｂとを有する。図３の太破線の矢印で示すように、筐体１１の内部を、流入口１１ａから流出口１１ｂまで至る経路が、気体の流路に相当する。図３には、気体の流路が直線状に形成されている例を示しているが、壁などの筐体１１の内部構造によって気体の流路を屈曲させてもよい。

なお、粒子検出センサ１０は、流入口１１ａから流出口１１ｂまで気体を流すための送風機構を備えてもよい。送風機構は、例えば、ヒータなどの発熱素子であり、発熱による上昇気流を生成する。あるいは、送風機構は、小型のファンなどでもよい。

筐体１１は、例えば、遮光性を有し、受光素子１３及び検出領域ＤＡに、ノイズの原因となる外光が入射するのを抑制する。筐体１１は、例えば黒色の樹脂材料を用いた射出成形により形成されている。具体的には、筐体１１は、射出成形により形成された複数の部品が組み合わされて構成されている。当該複数の部品によって、投光素子１２及び受光素子１３が挟まれて筐体１１内の所定位置に固定されている。

筐体１１の内部には、迷光を多重反射させることにより減衰させる光トラップ構造が設けられていてもよい。迷光は、投光素子１２から出射された光のうち、検出領域ＤＡを通過中の粒子Ｐによって散乱されなかった光、すなわち、散乱光Ｌ２以外の光である。光トラップ構造は、流入口１１ａ又は流出口１１ｂから内部に入射した外光も減衰させることができる。

投光素子１２は、検出領域ＤＡに向けて光Ｌ１を出射する。投光素子１２は、例えば固体発光素子であり、具体的には発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。投光素子１２は、半導体レーザ又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｓｅ）素子などでもよい。

投光素子１２が出射する光Ｌ１は、赤外光、紫外光、青色光、緑色光又は赤色光などの所定の波長にピークを有する光である。光Ｌ１のピークにおける半値幅は、例えば５０ｎｍ以下などの狭帯域でもよい。また、光Ｌ１は、ＤＣ駆動による連続光又はパルス光であるが、これらに限られない。

なお、投光素子１２と検出領域ＤＡとの間には、集光レンズが配置されていてもよい。集光レンズは、投光素子１２から出射された光Ｌ１を効率良く検出領域ＤＡに集光させる。

受光素子１３は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、又は光電子増倍管などの、受光した光を電気信号に変換する光電変換素子である。受光素子１３は、受光した光の受光強度に応じた電流信号を出力する。受光素子１３は、投光素子１２が出射する光Ｌ１の波長帯域に感度を有する。

受光素子１３は、検出領域ＤＡを通過する粒子Ｐによる光Ｌ１の散乱光Ｌ２を受光する。受光素子１３は、図３に示すように、投光素子１２が出射した光Ｌ１の直接光が入射しない位置に配置されている。具体的には、受光素子１３は、投光素子１２の光軸と重ならない位置に配置されている。なお、投光素子１２の光軸は、投光素子１２が出射する光Ｌ１のうち、強度が最も強い光の経路に相当する。具体的には、投光素子１２の光軸は、投光素子１２と検出領域ＤＡとを結ぶ直線に相当する。本実施の形態では、受光素子１３は、受光素子１３の光軸が検出領域ＤＡで投光素子１２の光軸と交差するように配置されている。

なお、受光素子１３と検出領域ＤＡとの間には、集光レンズが配置されていてもよい。集光レンズは、検出領域ＤＡにおいて粒子Ｐによって散乱された散乱光Ｌ２を効率良く受光素子１３に集光させる。

信号処理回路１４は、散乱光Ｌ２の受光強度に基づいて気体に含まれる粒子の質量濃度の実測値を算出し、算出した実測値をセンサ出力値として出力する。信号処理回路１４は、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで実現される。

本実施の形態では、検出領域ＤＡを粒子Ｐが通過した場合、粒子Ｐによる散乱光Ｌ２が受光素子１３に入射する。このため、受光素子１３から出力される電流信号は、その信号強度が大きくなる。言い換えると、電流信号には、信号強度の極大値となるピークが発生する。電流信号の信号強度の大きさ、すなわち、ピーク強度は、粒子Ｐのサイズに依存する。具体的には、粒子Ｐが大きい程、信号強度が大きくなり、粒子Ｐが小さい程、信号強度が小さくなる。

信号処理回路１４は、信号強度の大きさに基づいて、粒子Ｐをサイズ毎に分類する。粒子Ｐのサイズは、例えば、粒子径で定義される。例えば、信号処理回路１４は、信号強度の大きさに基づいて、「大粒子」、「中粒子」、「小粒子」の３つのサイズに粒子Ｐを分類する。

なお、粒子検出センサ１０では、実際には、検出領域ＤＡの中心以外の部分を通過する粒子も多数含まれる。例えば、検出領域ＤＡの端を大きな粒子が通過した場合、当該粒子による散乱光の受光素子１３による受光強度が小さくなる。このため、大きな粒子であるにも関わらず、当該粒子のサイズが「小粒子」であると誤判定されうる。

粒子検出センサ１０は、当該誤判定を抑制するため、例えば、信号強度と、粒子のサイズ毎の粒子の頻度とを対応付けたヒストグラムを保持している。ヒストグラムは、信号強度毎の粒子サイズの度数分布を示している。例えば、信号強度が大きい場合には、そのほとんどが大粒子である。一方で、信号強度が小さい場合には、小粒子だけでなく、検出領域ＤＡの中心以外の部分を通過する大粒子及び中粒子も含まれる。信号処理回路１４は、電流信号のピーク強度に基づいてヒストグラムを参照することで、当該ピークに対応する粒子Ｐのサイズを推定してもよい。

さらに、信号処理回路１４は、一定の動作期間中に検出された粒子Ｐの個数をサイズ毎にカウントする。信号処理回路１４は、サイズ毎に、予め定められた平均質量と、カウントした個数との積を算出し、算出したサイズ毎の積を加算することで、動作期間中の粒子の質量濃度の実測値を算出する。信号処理回路１４は、算出した実測値をセンサ出力値として、システムコントローラ３０に出力する。

［温度センサ］
温度センサ２０は、気体の温度を検出する。温度センサ２０は、例えば、粒子検出センサ１０と同様に、換気装置４０の吸込口４２に設けられている。なお、温度センサ２０の設置位置は、これに限らない。温度センサ２０は、粒子検出センサ１０が設置された空間と同じ空間、具体的には屋外に設けられていればよく、換気装置４０から離れて設けられてもよい。

温度センサ２０は、気体の温度を検出し、検出した温度を示す温度データをシステムコントローラ３０に出力する。なお、温度センサ２０は、温度だけでなく、湿度などの気体に関する他の情報を取得してもよい。

［システムコントローラ］
システムコントローラ３０は、粒子検出システム１の全体的な動作を制御する。図１に示すように、システムコントローラ３０は、マイクロコントローラ３１を備える。システムコントローラ３０は、有線又は無線により、粒子検出センサ１０、温度センサ２０及び換気装置４０の各々と通信可能に接続されており、情報の送受信を行う。

マイクロコントローラ３１は、粒子検出センサ１０から出力されるセンサ出力値と温度センサ２０が検出した温度とを用いて、気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。具体的には、マイクロコントローラ３１は、温度センサ２０が検出した温度をｔ、センサ出力値をＸ、質量濃度をＹ、予め定められた定数をＡ及びＢとしたとき、Ｙ＝（Ａｔ＋Ｂ）Ｘで表される式に基づいて、質量濃度を算出する。質量濃度の算出処理については、後で説明する。

図１に示すように、マイクロコントローラ３１は、メモリ３２と、プロセッサ３３とを有する。マイクロコントローラ３１は、メモリ３２から演算プログラムを読み出して実行することで、質量濃度を算出する。

なお、図示しないが、マイクロコントローラ３１は、粒子検出センサ１０から出力されたセンサ出力値、及び、温度センサ２０から出力された温度データが入力される入力ポートを有する。また、マイクロコントローラ３１は、算出した質量濃度を出力する出力ポートを有する。

メモリ３２は、半導体メモリなどの不揮発性メモリである。メモリ３２には、センサ出力値と温度センサ２０が検出した温度とが入力された場合に、質量濃度を出力する演算プログラムが記憶されている。

プロセッサ３３は、メモリ３２から演算プログラムを読み出して実行する。具体的は、プロセッサ３３は、センサ出力値及び温度データを取得し、読み出した演算プログラムを実行することで、質量濃度を算出して出力する。

なお、システムコントローラ３０は、算出された質量濃度に基づいて換気装置４０を制御してもよい。例えば、質量濃度が所定の閾値より高い場合に、屋外の空気の屋内への取り込みを抑制してもよい。あるいは、質量濃度が所定の閾値より高い場合に、屋外の空気から粒子を取り除くためのフィルタの動作効率を高めてもよい。これにより、換気装置４０を通って屋内へ供給される空気に含まれる粒子数を少なくすることができる。

［換気装置］
換気装置４０は、屋外と屋内との間で換気を行う。図２に示すように、換気装置４０は、熱交換器４１と、屋外に面した吸込口４２と、屋内に面した吹出口４３と、屋内に面した吸込口４４と、屋外に面した吹出口４５とを有する。

換気装置４０は、吸込口４２を介して屋外から気体を取り入れ、取り入れた気体を、吹出口４３を介して屋内に放出する。また、換気装置４０は、吸込口４４を介して屋内から気体を取り入れ、取り入れた気体を、吹出口４５を介して屋外に放出する。

熱交換器４１は、吸込口４２から吹出口４３に至る気体の経路、及び、吸込口４４から吹出口４５に至る気体の経路上に配置されている。熱交換器４１は、吸込口４２から取り入れた屋外の気体（すなわち、外気）に対して適切な熱を与え又は奪い、適温の気体を吹出口４３から屋内に吹き出させる。ここで、適温は、室温として適した２０℃〜２８℃程度の範囲であり、例えば、ユーザが屋内の温度として予め設定した温度である。

また、熱交換器４１は、吸込口４４から取り入れた屋内の気体に対して熱を与え又は奪った後の気体を吹出口４５から屋外に吹き出させる。なお、熱交換器４１は、吸込口４４から取り入れた屋内の気体に対して適切な熱を与え又は奪い、適温の気体を吹出口４３から屋内に吹き出させてもよい。すなわち、熱交換器４１は、屋内との間で気体を循環させてもよい。

本実施の形態では、熱交換器４１は、気体に含まれる粒子を除去するフィルタを備える。フィルタは、例えば、吸込口４２から取り入れた外気に含まれるＰＭ２．５などの粒子を取り除く。これにより、粒子の質量濃度が十分に低い清浄な気体が吹出口４３から屋内に供給される。

なお、換気装置４０の構成は、図２で示した例には限らない。例えば、換気装置４０は、換気扇などのように熱交換機能を有しなくてもよい。

［粒子検出センサの温度依存性］
続いて、本発明者らが見出した粒子検出センサ１０の温度依存性について説明する。

本実施の形態に係る粒子検出センサ１０は、温度ｔによって、実測値であるセンサ出力値と、実際の真値である質量濃度とが相違する。これは、粒子検出センサ１０が備える投光素子１２の温度特性の影響のためと考えられる。

例えば、投光素子１２が発光ダイオードである場合、同じ電力を発光ダイオードに供給したとしても、発光ダイオードは、温度が高くなる程、光出力が弱くなるという特性を有する。このため、温度が高い場合には、粒子検出センサ１０から出力されるセンサ出力値は、温度が低い場合よりも小さくなる。

したがって、センサ出力値Ｘに所定の換算係数Ｋを乗ずることで、質量濃度の真値Ｙを算出することができる。温度が高い場合の換算係数Ｋは、温度が低い場合の換算係数Ｋより大きな値である。

図４は、本実施の形態に係る粒子検出センサ１０のセンサ出力値Ｘと質量濃度Ｙとの関係を示す図である。図５は、本実施の形態に係る温度センサ２０が検出した温度ｔと換算係数Ｋとの関係を示す図である。

図４に示すように、センサ出力値Ｘと質量濃度Ｙとは、比例関係を有する。この比例関係の比例定数は、温度ｔに依存する。比例定数は、センサ出力値Ｘを質量濃度Ｙに換算するための換算係数Ｋである。

具体的には、温度ｔが大きい程、換算係数Ｋは大きくなり、温度ｔが小さい程、換算係数Ｋは小さくなる。より具体的には、図５に示すように、換算係数Ｋは、温度ｔの一次関数で表される。つまり、定数Ａ及びＢを用いて、換算係数Ｋは、Ｋ＝Ａｔ＋Ｂで表される。

したがって、質量濃度Ｙは、センサ出力値Ｘ、温度ｔ、定数Ａ及びＢを用いて、Ｙ＝（Ａｔ＋Ｂ）Ｘという式で表される。定数Ａ及びＢは、質量濃度Ｙ及び温度ｔが予め定められた条件下で、粒子検出センサ１０を用いた質量濃度の測定を行うことで決定される。

［動作］
次に、本実施の形態に係る粒子検出システム１の動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る粒子検出システム１の動作を示すフローチャートである。

なお、粒子検出センサ１０は、常時、粒子Ｐの検出を行っている。具体的には、粒子検出センサ１０では、投光素子１２が常に光Ｌ１を出射しており、検出領域ＤＡを粒子Ｐが通過した場合に、通過中の粒子Ｐによる散乱光Ｌ２が受光素子１３に受光される。信号処理回路１４は、散乱光Ｌ２の受光強度に基づいて粒子Ｐのサイズの分類、及び、個数のカウントを行う。信号処理回路１４は、分類結果及び個数のカウント値に基づいて質量濃度の実測値を算出し、算出した実測値をセンサ出力値Ｘとして出力する。センサ出力値Ｘの出力タイミングは、特に限定されない。例えば、粒子検出センサ１０は、一定期間毎にセンサ出力値Ｘを出力する。

図６に示すように、マイクロコントローラ３１は、粒子検出センサ１０から出力されたセンサ出力値Ｘを取得する（Ｓ１０）。次に、マイクロコントローラ３１は、温度センサ２０から温度データを取得する（Ｓ２０）。なお、センサ出力値Ｘの取得と温度データの取得とはいずれが先に行われてもよく、同時に行われてもよい。

次に、マイクロコントローラ３１は、センサ出力値Ｘと温度データが示す温度ｔとを用いて、気体に含まれる粒子の質量濃度Ｙを算出する（Ｓ３０）。具体的には、プロセッサ３３がメモリ３２から演算プログラムを読み出し、センサ出力値Ｘと温度ｔに基づいて演算プログラムを実行することで、質量濃度Ｙを算出する。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る粒子検出システム１は、気体に含まれる粒子Ｐを検出する光散乱式の粒子検出センサ１０と、気体の温度を検出する温度センサ２０と、マイクロコントローラ３１とを備える。マイクロコントローラ３１は、粒子検出センサ１０から出力されるセンサ出力値と温度センサ２０が検出した温度とを用いて、気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。

これにより、センサ出力値だけでなく温度を用いて質量濃度を算出するので、粒子検出センサ１０が温度によって影響を受けた場合であっても、質量濃度を精度良く検出することができる。このため、粒子検出システム１は、温度変化が大きい環境下でも使用することができ、汎用性が高い。

このように、本実施の形態によれば、質量濃度を精度良く検出することができ、汎用性が高い粒子検出システム１を提供することができる。

また、本発明者らは、異なる温度条件下で粒子検出センサ１０を用いた質量濃度の測定試験を行うことで、センサ出力値Ｘと質量濃度Ｙとが比例関係を有することを見出した。さらに、本発明者らは、比例関係の比例定数である、センサ出力値Ｘを質量濃度Ｙに換算するための換算係数Ｋは、温度ｔの一次関数で表されることを見出した。

そこで、粒子検出システム１では、例えば、マイクロコントローラ３１は、温度センサ２０が検出した温度をｔ、センサ出力値をＸ、質量濃度をＹ、予め定められた定数をＡ及びＢとしたとき、Ｙ＝（Ａｔ＋Ｂ）Ｘで表される式に基づいて、質量濃度を算出する。

これにより、温度条件に応じて質量濃度を精度良く検出することができる。

また、例えば、粒子検出センサ１０は、検出領域ＤＡに向けて光Ｌ１を出射する投光素子１２と、検出領域ＤＡを通過する粒子Ｐによる光Ｌ１の散乱光Ｌ２を受光する受光素子１３と、投光素子１２及び受光素子１３を収納し、内部に検出領域ＤＡを有する筐体１１と、散乱光Ｌ２の受光強度に基づいて気体に含まれる粒子の質量濃度の実測値を算出し、算出した実測値をセンサ出力値として出力する信号処理回路１４とを備える。

これにより、検出領域ＤＡ、投光素子１２及び受光素子１３が筐体１１に収納されているので、ノイズの原因となる外光が受光素子１３に入射しにくくなる。このため、センサ出力値の信頼性が高くなるので、質量濃度を精度良く検出することができる。

また、例えば、投光素子１２は、発光ダイオードである。

これにより、粒子検出センサ１０の投光素子１２が発光ダイオードである場合に、Ｙ＝（Ａｔ＋Ｂ）Ｘの関係への適合性が良いので、粒子検出システム１は、温度条件に応じて質量濃度を精度良く検出することができる。

また、例えば、マイクロコントローラ３１は、メモリ３２を有する。メモリ３２には、センサ出力値と温度センサ２０が検出した温度とが入力された場合に、質量濃度を出力する演算プログラムが記憶されている。マイクロコントローラ３１は、メモリ３２から演算プログラムを読み出して実行することで、質量濃度を算出する。

これにより、センサ出力値と温度とを取得するだけで、マイクロコントローラ３１が質量濃度を自動的に算出することができる。

また、例えば、粒子検出システム１は、さらに、屋外に面した吸込口４２と屋内に面した吹出口４３とを有し、吸込口４２を介して屋外から気体を取り入れ、取り入れた気体を、吹出口４３を介して屋内に放出する換気装置４０を備える。粒子検出センサ１０は、吸込口４２に設けられている。

これにより、換気装置４０の吸込口４２に設けられた粒子検出センサ１０は、屋外の空気に晒されるので、外気温の影響を受けやすくなる。特に、換気装置４０は、屋外の空気を取り入れるため、春夏秋冬、又は、乾季及び雨季などの様々な環境下に粒子検出センサ１０が晒される。特に、一日の気温の変化、及び、年間の気温の変化が大きい大陸内部での使用を考慮に入れた場合、−４０℃〜＋４０℃程度の範囲で適切な動作を保証することが期待される。

本実施の形態に係る粒子検出システム１によれば、変化が大きい外気温の影響を粒子検出センサ１０が受ける場合であっても、上述したように質量濃度を精度良く検出することができる。このため、粒子検出システム１は、換気装置４０の屋内側だけでなく、屋外側の粒子の質量濃度も検出することができ、汎用性が一層高くなる。

また、例えば、本実施の形態に係る粒子検出方法は、気体に含まれる粒子Ｐを検出する光散乱式の粒子検出センサ１０から出力されるセンサ出力値を取得し、温度センサ２０から気体の温度を取得し、センサ出力値と温度とを用いて、気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する。

これにより、質量濃度を精度良く検出することができ、汎用性が高い粒子検出方法を提供することができる。

（その他）
以上、本発明に係る粒子検出システムについて、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、粒子検出センサ１０のセンサ出力値Ｘと質量濃度Ｙとが、温度ｔに依存する換算係数Ｋを比例定数とする比例関係を有する例について示したが、これに限らない。例えば、換算係数Ｋは、温度ｔのｎ次関数又は指数関数などで表されてもよい。

また、例えば、マイクロコントローラ３１は、メモリ３２を備えていなくてもよい。例えば、システムコントローラ３０に着脱自在なメモリに演算プログラムが記憶されていてもよい。マイクロコントローラ３１は、システムコントローラ３０に着脱されたメモリから演算プログラムを読み出して実行してもよい。

また、例えば、粒子検出システム１は、換気装置４０を備えていなくてもよい。例えば、粒子検出センサ１０は、換気装置ではなく、街灯などの照明装置、信号機、監視カメラ、窓、看板、又は、車などの移動体などに設けられていてもよい。

また、例えば、マイクロコントローラ３１は、温度センサ２０が検出した温度を取得しなくてもよい。例えば、マイクロコントローラ３１は、民間機関又は公共機関などが公表する気温データから、粒子検出センサ１０が設置された地点の気温を、気体の温度として取得してもよい。

また、上記実施の形態で説明した装置間の通信方法については特に限定されるものではない。装置間で無線通信が行われる場合、無線通信の方式（通信規格）は、例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの近距離無線通信である。あるいは、無線通信の方式（通信規格）は、インターネットなどの広域通信ネットワークを介した通信でもよい。また、装置間においては、無線通信に代えて、有線通信が行われてもよい。有線通信は、具体的には、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）又は有線ＬＡＮを用いた通信などである。

また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよく、あるいは、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、粒子検出システムが備える構成要素の複数の装置への振り分けは、一例である。例えば、一の装置が備える構成要素を他の装置が備えてもよい。また、粒子検出システムは、単一の装置として実現されてもよい。

例えば、上記実施の形態において説明した処理は、単一の装置（システム）を用いて集中処理することによって実現してもよく、又は、複数の装置を用いて分散処理することによって実現してもよい。また、上記プログラムを実行するプロセッサは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、制御部などの構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、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（Central Processing Unit）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又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、制御部などの構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Integrated Circuit）又はＬＳＩ（Large Scale Integration）などが含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又は、ＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）も同じ目的で使うことができる。

また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。あるいは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

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や、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及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 粒子検出システム
１０ 粒子検出センサ
１１ 筐体
１２ 投光素子
１３ 受光素子
１４ 信号処理回路
２０ 温度センサ
３１ マイクロコントローラ
３２ メモリ
４０ 換気装置
４１ 熱交換器
４２ 吸込口
４３ 吹出口
ＤＡ 検出領域
Ｌ１ 光
Ｌ２ 散乱光
Ｐ 粒子

Claims (8)

1. 検出領域に向けて光を出射する投光素子を有し、気体に含まれる粒子を検出する光散乱式の粒子検出センサと、
   前記気体の温度を検出する温度センサと、
   コントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記粒子検出センサから出力されるセンサ出力値と前記温度センサが検出した温度とを用いて、前記気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する
   粒子検出システム。
2. 前記コントローラは、前記温度センサが検出した温度をｔ、前記センサ出力値をＸ、前記質量濃度をＹ、予め定められた定数をＡ及びＢとしたとき、
   Ｙ＝（Ａｔ＋Ｂ）Ｘ
   で表される式に基づいて、前記質量濃度を算出する
   請求項１に記載の粒子検出システム。
3. 前記粒子検出センサは、
   前記検出領域を通過する粒子による前記光の散乱光を受光する受光素子と、
   前記投光素子及び前記受光素子を収納し、内部に前記検出領域を有する筐体と、
   前記散乱光の受光強度に基づいて前記気体に含まれる粒子の質量濃度の実測値を算出し、算出した実測値を前記センサ出力値として出力する信号処理回路とを備える
   請求項１又は２に記載の粒子検出システム。
4. 前記投光素子は、発光ダイオードである
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子検出システム。
5. 前記コントローラは、メモリを有し、
   前記メモリには、前記センサ出力値と前記温度センサが検出した温度とが入力された場合に、前記質量濃度を出力する演算プログラムが記憶されており、
   前記コントローラは、前記メモリから前記演算プログラムを読み出して実行することで、前記質量濃度を算出する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子検出システム。
6. さらに、屋外に面した吸込口と屋内に面した吹出口とを有し、前記吸込口を介して前記屋外から前記気体を取り入れ、取り入れた前記気体を、前記吹出口を介して前記屋内に放出する換気装置を備え、
   前記粒子検出センサは、前記吸込口に設けられている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子検出システム。
7. 検出領域に向けて光を出射する投光素子を有し、気体に含まれる粒子を検出する光散乱式の粒子検出センサから出力されるセンサ出力値を取得し、
   温度センサから前記気体の温度を取得し、
   前記センサ出力値と前記温度とを用いて、前記気体に含まれる粒子の質量濃度を算出する
   粒子検出方法。
8. 請求項７に記載の粒子検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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