JP6952288B2 - 粒子検出センサ及び粒子検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒子検出センサ及び粒子検出方法に関する。

従来、屋外環境において、大気に含まれる粒子の濃度を算出する方法としては、粒子検出装置の内部に粒子を堆積させる重量式が一般的である。しかしながら、重量式を用いた粒子検出装置は、大型化してしまい、費用も高額であるため、使用用途に制約がある。さらに、重量式を用いた粒子検出装置では、十分な質量の粒子を堆積させなければ、粒子の濃度を精度よく算出することができない。重量式を用いた粒子検出装置よりも小型で安価な粉塵計測方式としては、光学式を用いた特許文献１の煙感知器が開示されている。

煙感知器は、発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子と、使用状況を示す状態情報に対応する補正特性に基づき受光素子の感度を補正する感度補正部とを備える。煙感知器には、状態情報毎に受光素子の感度を補正する補正特性が予め記憶されている。

この煙感知器では、使用状況に応じて適切に受光素子の感度を補正することができる。

特開２０１３−３７６０号公報

煙感知器では、大気に含まれる粒子の濃度が高すぎる場合、煙感知器の内部に粒子が堆積してしまい、短期間で計測不能な事態に陥ってしまう。煙感知器を長期間使用するためには、分流機構及び遮断機構を設ける必要がある。しかし、このような機構を設ければ、煙感知器の大型化、及び、製造コストの高騰化を招いてしまう。また、光学式の場合では、受光素子を構成する部品の温度依存性及び経年劣化による出力変動が、大気に含まれる粒子の濃度を算出する精度の低下の要因となる。

そこで、本開示は、大気に含まれる粒子の濃度を精度よく算出することができる粒子検出センサ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センサは、光学式の粒子検出センサであって、気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に光を出力する投光素子と、前記粒子による前記投光素子からの光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力する受光素子と、前記受光素子が出力した光学式の前記検出値に基づいて前記粒子の数を示す粒子数を算出する算出部と、光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力する計測部と、記憶部とを備え、前記算出部は、前記計測部が出力した前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子数を算出し、前記記憶部は、前記積算期間情報である前記投光素子が点灯した点灯期間を示す点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第４補正値を示す第４テーブルとを記憶し、前記算出部は、前記第４テーブルから前記濃度情報に応じた前記第４補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第４補正値に応じてさらに補正する。
また、本発明の一態様に係る粒子検出センサは、光学式の粒子検出センサであって、気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に光を出力する投光素子と、前記粒子による前記投光素子からの光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力する受光素子と、前記受光素子が出力した光学式の前記検出値に基づいて前記粒子の数を示す粒子数を算出する算出部と、光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力する計測部と、前記積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第３補正値を示す第３テーブルとを記憶する記憶部とを備え、前記算出部は、前記計測部が出力した前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子数を算出し、前記第３テーブルから前記濃度情報に応じた前記第３補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第３補正値に応じてさらに補正する。

また、本発明の一態様に係る粒子検出方法は、気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に投光素子が光を出力し、光学式の粒子検出センサの受光素子が前記粒子による光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力し、光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力し、出力された前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子の数を示す粒子数を算出し、前記積算期間情報である前記投光素子が点灯した点灯期間を示す点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第４補正値を示す第４テーブルとを記憶部に記憶し、前記第４テーブルから前記濃度情報に応じた前記第４補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第４補正値に応じてさらに補正する。
また、本発明の一態様に係る粒子検出方法は、気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に投光素子が光を出力し、光学式の粒子検出センサの受光素子が前記粒子による光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力し、光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力し、出力された前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子の数を示す粒子数を算出し、前記積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第３補正値を示す第３テーブルとを記憶部に記憶し、前記第３テーブルから前記濃度情報に応じた前記第３補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第３補正値に応じてさらに補正する。

本開示によれば、大気に含まれる粒子の濃度を精度よく算出することができる。

図１は、実施の形態１に係る粒子検出センサの概観斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る粒子検出センサの分解斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る粒子検出センサの断面図である。 図４は、実施の形態１に係る粒子検出センサの筐体内部を示す斜視図である。 図５は、実施の形態１に係る粒子検出センサを示すブロック図である。 図６は、実施の形態１に係る粒子検出センサの算出部が行う補正を示す説明図である。 図７は、実施の形態１に係る粒子検出センサの動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態２に係る粒子検出センサの投光素子の経年劣化を示す説明図である。 図９は、大気塵試験が行われたＰＭ２．５の積算値と、粒子検出センサ１による検出値と基準器による検出値との出力比との関係を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示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、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示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、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

なお、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、実質的に同一の構成に対し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。

以下、本開示の実施の形態に係る粒子検出センサについて説明する。

（実施の形態１）
［構成］
まず、本実施の形態に係る粒子検出センサ１の概要について説明する。

図１は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１の概観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１の分解斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線における実施の形態１に係る粒子検出センサ１の断面図である。図４は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１の筐体１０内部を示す斜視図である。図５は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１を示すブロック図である。

受光系１３０から投光系１２０への並び方向をＸ軸プラス方向と規定し、加熱装置６０が発生させる上昇気流の方向をＹ軸プラス方向と規定し、Ｘ軸プラス方向及びＹ軸プラス方向と直交する背面カバー１１０から前面カバー１００への並び方向をＺ軸プラス方向と規定し、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向を表示する。図１に示す各方向は、図２に示す各方向に対応させて表示する。Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向を表示していない図を除き、図２以降の図においても、同様である。

図１〜図４に示すように、本実施の形態では、粒子検出センサ１は、光散乱式粒子検出センサであるが、光電式粒子検出センサであってもよい。粒子検出センサ１は、光学系２０が筐体１０内の検知領域ＤＡに光を照射し、検知領域ＤＡを通過する粒子２による光の散乱光を受光することで、粒子２の有無を検出する。また、粒子検出センサ１は、粒子２の有無に限らず、粒子２の個数、大きさ、形等を検出する。なお、粒子検出センサ１が検出の対象とする粒子２は、例えば、２μｍ以下の微小なホコリ、花粉、煙、ＰＭ２．５等の粒子である。

粒子検出センサ１は、筐体１０と、筐体１０の内部に配置された光学系２０と、ホコリ抑制壁３０と、光トラップ４０と、光トラップ５０と、加熱装置６０と、回路基板７０と、コネクタ８０と、シールドカバー９０と、シールドカバー９１とを備える。

［筐体］
図１及び図３に示すように、筐体１０は、光学系２０及び検知領域ＤＡを覆う、扁平な略直方体状である。筐体１０は、粒子検出センサ１の本体部であり、内部には、検知領域ＤＡ、光学系２０、ホコリ抑制壁３０、光トラップ４０、光トラップ５０及び加熱装置６０を収容している。

筐体１０は、矩形の４つの角のうち対角に位置する２つの角が斜めになった略七角形を底面とする角柱形状である。なお、筐体１０の形状は一例であって、これに限らない。例えば、筐体１０は、底面が矩形の直方体でもよく、あるいは、底面が円形の円柱でもよい。

筐体１０は、光学系２０及び検知領域ＤＡに外光が照射されないように、光学系２０及び検知領域ＤＡを覆っている。筐体１０は、遮光性を有する。例えば、筐体１０は、迷光を吸収させるために、少なくとも内面が黒色である。具体的には、筐体１０の内面は、光の吸収率が高く、かつ、光を鏡面反射する。なお、筐体１０の内面における反射は、鏡面反射でなくてもよく、光の一部が散乱反射されてもよい。

ここで、迷光は、粒子２による散乱光以外の光であり、具体的には、投光系１２０が出力する光のうち検知領域ＤＡにおいて粒子２に散乱されることなく、筐体１０内を進行する光である。また、迷光は、粒子２によって散乱されなかった光だけでなく、投光系１２０のレンズ表面での反射光、及び、検知領域ＤＡを通過しない光等も含む。また、迷光は、筐体１０の外部から流入口１０１又は流出口１０２を介して筐体１０の内部に進入した外光も含む。

本実施の形態では、筐体１０は、前面カバー１００と、背面カバー１１０との２つの部材によって構成される。筐体１０は、例えば、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料を用いた射出成形により形成される。具体的には、前面カバー１００及び背面カバー１１０の各々が、樹脂材料を用いた射出成形により形成された後、互いに組み合わされることで筐体１０を構成する。このとき、例えば、黒色の顔料又は染料を添加した樹脂材料を用いることで、筐体１０の内面を黒色面にすることができる。あるいは、射出成形後に内面に黒色塗料を塗布することで、筐体１０の内面を黒色面にすることができる。また、筐体１０の内面にシボ加工等の表面処理を行うことによって、迷光を吸収させてもよい。

筐体１０は、内部に粒子２が流入するための流入口１０１と、内部に流入した粒子２が外部に流出するための流出口１０２とを有する。本実施の形態では、図３の太点線の矢印で示すように、粒子２を含む気体が流入口１０１から流入し、検知領域ＤＡを含む筐体１０の内部を通って流出口１０２から流出する。

流入口１０１は、筐体１０のＹ軸マイナス方向側の面に設けられた所定形状の開口であり、当該開口を介して、粒子２を含む気体が筐体１０の内部に流入する。例えば、流入口１０１は、円形又は楕円形等の開口でもよい。

本実施の形態では、流入口１０１は、図４に示すように、検知領域ＤＡの直下方向には設けられておらず、前面カバー１００下のＸ軸マイナス方向側の隅に設けられている。これにより、流入口１０１から進入する外光が検知領域ＤＡに照射されにくくなり、また、迷光として受光素子１３１に入射されるのを抑制する。

流出口１０２は、筐体１０の側面に設けられた所定形状の開口であり、当該開口を介して、粒子２を含む気体が筐体１０の外部に流出する。例えば、流出口１０２は、円形又は楕円形等の開口でもよい。流出口１０２の大きさは、例えば、流入口１０１と略同じである。本実施の形態では、流出口１０２は、検知領域ＤＡのＹ軸プラス方向であって、前面カバー１００のＸ軸方向の中央部分に設けられている。加熱装置６０によって生成された気流をスムーズに流出口１０２から外部に放出する。

なお、流入口１０１及び流出口１０２は、筐体１０の前面カバー１００に設けたが、これに限らない。

筐体１０には、ホコリ抑制壁３０、光トラップ４０及び光トラップ５０の各々を構成するための内部構造が設けられている。具体的には、前面カバー１００は、内面１００ａの底面から立設した壁１０３を有する。また、背面カバー１１０は、内面１１０ａから立設した壁１１１を有する。壁１０３と壁１１１とが、ホコリ抑制壁３０を形成する。

図２及び図４に示すように、背面カバー１１０は、筐体１０のＺ軸マイナス方向側に配置されている。背面カバー１１０は、さらに、内面１１０ａから立設した光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５を有する。光反射壁１１２は、壁１１１とともに光トラップ４０を形成する。光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５は、光トラップ５０を形成する。

前面カバー１００は、筐体１０のＺ軸プラス方向側に配置されている。前面カバー１００は、投光系保持部１０４と、受光系保持部１０５とを有する。同様に、背面カバー１１０は、投光系保持部１１６と、受光系保持部１１７とを有する。投光系保持部１０４及び投光系保持部１１６は、前面カバー１００と背面カバー１１０とが組み合わされた場合に、投光系１２０を保持する。受光系保持部１０５及び受光系保持部１１７は、前面カバー１００と背面カバー１１０とが組み合わされた場合に、受光系１３０を保持する。これにより、投光系１２０及び受光系１３０は、予め定められた場所に検知領域ＤＡを形成する。

前面カバー１００は、係止部１０６及び係止部１０７を有する。また、背面カバー１１０は、被係止部１１８及び被係止部１１９を有する。前面カバー１００と背面カバー１１０とを組み合わせることで、係止部１０６が被係止部１１８に係止し、係止部１０７が被係止部１１９に係止する。これにより、前面カバー１００と背面カバー１１０とは固定される。なお、係止部１０６及び係止部１０７並びに被係止部１１８及び被係止部１１９の設ける位置、個数及び形状等は、いかなるものでもよい。

図１及び図３に示すように、筐体１０のＹ軸プラス方向側の部分には、さらに、掃除窓１０８が設けられている。具体的には、掃除窓１０８は、前面カバー１００の中央部に設けられた台形状の貫通孔である。掃除窓１０８は、投光レンズ１２２、受光レンズ１３２及び筐体１０の内部に付着した汚れ又はホコリを取り除くために設けられている。例えば、掃除窓１０８から綿棒等を筐体１０の内部に挿入することで、内部の掃除を行うことができる。掃除窓１０８は、粒子検出センサ１を動作させる際には、掃除窓１０８を介して外光が検知領域ＤＡに照射されないように、図示しないカバー部材によって蓋がされる。

本実施の形態において、壁１０３、投光系保持部１０４、受光系保持部１０５、係止部１０６及び係止部１０７は、前面カバー１００と一体に形成されている。また、壁１１１、光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４、複数の楔形突出部１１５、投光系保持部１１６、受光系保持部１１７、被係止部１１８及び被係止部１１９は、背面カバー１１０と一体に形成されている。

［光学系］
光学系２０は、流入口１０１を介して筐体１０内に流入し、かつ、筐体１０に覆われた検知領域ＤＡを通過する粒子２を光学的に検出する。本実施の形態では、光学系２０は、検知領域ＤＡを通過する粒子２を、投光系１２０が出力する光を用いて検出する。光学系２０は、筐体１０の背面カバー１１０に配置されて、前面カバー１００によって挟まれることで、筐体１０の内部に収納されている。

本実施の形態では、光学系２０は、投光系１２０及び受光系１３０を有する。投光系１２０と受光系１３０とは、光軸Ｐ及び光軸Ｑが交差するように、筐体１０に覆われた検知領域ＤＡの両側に配置されている。

ここでいう検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子２を検知するための領域である。本実施の形態では、検知領域ＤＡは、投光系１２０の光軸Ｐと受光系１３０の光軸Ｑとが交差する交点を含む領域である。検知領域ＤＡは、例えば、φ２ｍｍである。測定対象の気体は、筐体１０の流入口１０１から流入し、検知領域ＤＡに誘導された後、流出口１０２から流出する。

投光系１２０は、検知領域ＤＡに集光するように光を出力する。投光系１２０は、投光素子１２１と、投光レンズ１２２とを備える。

投光素子１２１は、所定の波長の光を発する光源であり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１２１の光軸は、投光系１２０の光軸Ｐに一致し、例えば、検知領域ＤＡを通過する。

投光素子１２１としては、紫外光、青色光、緑色光、赤色光又は赤外光を発する発光素子を用いることができる。この場合、投光素子１２１は、２波長以上の混合波を発するように構成されてもよい。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１２１として、例えば、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光を出力する砲弾型のＬＥＤを用いる。

なお、投光素子１２１の発光波長が短い程、粒径の小さな粒子２を検出しやすくなる。また、投光素子１２１の発光制御方式は特に限定されるものではなく、投光素子１２１から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光等でもよい。また、投光素子１２１の出力の大きさは、時間的に変化させてもよい。

投光レンズ１２２は、投光素子１２１の前方に配置されており、投光素子１２１から出射する光を検知領域ＤＡに向けて進行させるように構成されている。つまり、投光素子１２１から出射する光は、投光レンズ１２２を介して検知領域ＤＡを通過する。検知領域ＤＡを通過する粒子２が投光素子１２１からの光を散乱させる。

投光レンズ１２２は、例えば、投光素子１２１から出射する光を検知領域ＤＡに集束させる集光レンズであり、例えば、ポリカーボネート等の透明樹脂レンズ又はガラスレンズである。例えば、投光レンズ１２２の焦点は、検知領域ＤＡに存在する。

受光系１３０は、受光素子１３１と、受光レンズ１３２とを備える。

受光系１３０は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光系１２０からの光の散乱光を受光する。なお、図３では、太実線の矢印で光の経路の一例を示している。受光系１３０は、受光素子１３１と、受光レンズ１３２とを備える。

受光素子１３１は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光素子１２１からの光の散乱光の少なくとも一部を受光する。受光素子１３１は、具体的には、受光した光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えば、フォトダイオード、フォトＩＣダイオード、フォトトランジスタ又は光電子増倍管等である。受光素子１３１の光軸は、受光系１３０の光軸Ｑに一致し、例えば、検知領域ＤＡを通過する。

受光レンズ１３２は、受光素子１３１と検知領域ＤＡとの間に配置されており、検知領域ＤＡ側から入射する光を受光素子１３１に集光するように構成されている。具体的には、受光レンズ１３２は、検知領域ＤＡにおいて粒子２による散乱光を、受光素子１３１に集束させる集光レンズであり、例えば、ポリカーボネート等の透明樹脂レンズ又はガラスレンズである。例えば、受光レンズ１３２の焦点は、検知領域ＤＡ及び受光素子１３１の表面に存在する。

［ホコリ抑制壁］
ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１と検知領域ＤＡとの間に設けられた壁であって、粒子２より大きいホコリが検知領域ＤＡに進入するのを抑制する。ここで、検知領域ＤＡへの進入を抑制すべき対象となるホコリは、例えば、２μｍ以上の粒子である。

また、ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１と光トラップ４０との間に設けられた壁であって、気体が光トラップ４０に進入しないように気体を誘導する気体誘導壁である。

ホコリ抑制壁３０は、図４に示すように、筐体１０の内部において、加熱装置６０より流入口１０１に近い位置に設けられている。具体的には、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、流入口１０１の縁に沿って設けられている。本実施の形態では、流入口１０１は略矩形の開口であり、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、当該開口に沿って設けられている。

また、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、加熱装置６０が生成する気流に交差する方向と平行に設けられている。加熱装置６０は気体を加熱することで上昇気流を生成するので、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、上昇気流に直交する方向に平行に設けられている。

また、ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１の幅より長い。ここで、流入口１０１の幅は、気体が流れる方向に交差する方向における幅である。具体的には、流入口１０１の幅は、加熱装置６０によって生成される上昇気流に交差する方向における幅であり、例えば、Ｘ軸方向における幅である。これにより、流入口１０１から進入する外光が検知領域ＤＡを照射するのを抑制する。なお、ホコリ抑制壁３０は、遮光性を有する。

また、ホコリ抑制壁３０は、光トラップ４０の幅より長い。これにより、ホコリ抑制壁３０は、気体が光トラップ４０に進入するのを抑制する。光トラップ４０の幅は、ホコリ抑制壁３０の主面に平行な方向において、光トラップ４０の開口から奥までの距離である。例えば、光トラップ４０の幅は、背面カバー１１０のＸ軸マイナス方向側の側面部と光反射壁１１２の先端との距離である。

本実施の形態では、ホコリ抑制壁３０は、内面１００ａから立設した壁１０３と、内面１１０ａから立設した壁１１１とを有する。壁１０３と壁１１１とは、互いに接している。具体的には、壁１０３及び壁１１１は、ＸＺ面で互いに接している。なお、内面１００ａ及び内面１１０ａは、筐体１０が有する内面であって、互いに対向する２つの内面である。具体的には、内面１００ａは、前面カバー１００の内側の面であり、内面１１０ａは、背面カバー１１０の内側の面である。

壁１０３は、流入口１０１の縁に沿って設けられている。壁１１１は、図２に示すように、流入口１０１の近傍に設けられている。具体的には、壁１１１は、壁１０３に沿って設けられており、直線形状を有する。本実施の形態では、壁１１１は、背面カバー１１０のＺ軸マイナス方向側の背面部及び背面カバー１１０のＸ軸マイナス方向側の側面部の各々から垂直に立設した平板状の壁である。言い換えると、壁１１１は、Ｘ軸方向において、一方の端部は背面カバー１１０のＸ軸マイナス方向側の側面部に接続され、他方の端部は、筐体１０のいずれの内面にも接続されていない。

前面カバー１００と背面カバー１１０とを組み合わせた際に壁１０３と壁１１１とが重なることで、壁１０３及び壁１１１をＹ軸方向に見た場合に隙間をなくしている。これにより、ホコリ抑制壁３０は、ホコリ及び外光が検知領域ＤＡに進入するのを抑制する。

なお、壁１１１の立設方向であるＺ軸方向における先端は、前面カバー１００と背面カバー１１０とを組み合わせた際に、前面カバー１００の内面１００ａに当接し、隙間が形成されないように設計されていてもよい。

［光トラップ］
光トラップ４０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光をトラップする。具体的には、光トラップ４０は、内部に一旦入射した光が外部に出射しないように吸収する。本実施の形態では、光トラップ４０は、ラビリンス構造として楔形の閉空間を有する。

光トラップ４０は、検知領域ＤＡを介して投光系１２０と対向する位置に設けられている。具体的には、光トラップ４０は、複数の閉空間４１及び閉空間４３と、複数の開口部４２及び４４と、光反射壁１１２と、ホコリ抑制壁３０とを有する。光トラップ４０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光を、光反射壁１１２で分割してからトラップする。

ここで、複数の開口部４２及び４４は、検知領域ＤＡに向かって開口しており、投光系１２０から出力された光が直接通過する。具体的には、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通過した後に広がった光の略全ては、筐体１０の内面及び内部構造等に反射されることなく、開口部４２及び４４を通過する。開口部４２には、光軸Ｐが通過している。

閉空間４１は、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間４１には、迷光が入射するための開口部４２が設けられている。なお、光反射壁１１２の端部と受光系保持部１０５及び１１７との間が開口部４２に相当する。

開口部４２を介して、閉空間４１と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、検知領域ＤＡを通過した光の一部は、開口部４２を介して閉空間４１へ進入する。進入した光は、閉空間４１内で多重反射することで、壁面に吸収されて減衰する。

閉空間４３は、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間４３には、迷光が入射するための開口部４４が設けられている。なお、光反射壁１１２の端部とホコリ抑制壁３０の端部との間が開口部４４に相当する。

開口部４４を介して、閉空間４３と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、検知領域ＤＡを通過した光の一部は、開口部４４を介して閉空間４３へ進入する。入射した光は、閉空間４３内で多重反射することで、壁面に吸収されて減衰する。

光反射壁１１２は、屈曲した壁である。光反射壁１１２は、開口部４２を通過した光を反射することで、当該光を閉空間４１の奥部に進行させる。さらに、光反射壁１１２は、開口部４４を通過した光を反射することで、当該光を閉空間４３に進行させる。

以上の構成により、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通過した光の一部は、開口部４２を通過し、光反射壁１１２によって反射されて閉空間４１に進行する。また、出射光の別の一部は、開口部４４を通過し、ホコリ抑制壁３０によって反射されて閉空間４３に進行する。閉空間４１及び４３に進行した光は、反射の度に壁面に吸収されて減衰する。

光トラップ５０は、光トラップ４０にトラップされない光をトラップする。例えば、光トラップ５０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通らない漏れ光、及び、光トラップ４０に一旦入射したものの再び光トラップ４０から出射された光等をトラップする。

光トラップ５０は、検知領域ＤＡを介して受光系１３０と対向する位置に設けられている。光トラップ５０は、閉空間５１と、開口部５２と、光反射壁１１３と、光反射壁１１４と、複数の楔形突出部１１５とを有するラビリンス構造である。

閉空間５１は、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間５１には、検知領域ＤＡに向かって開口した開口部５２が設けられている。開口部５２は、受光系１３０の光軸Ｑと交差している。光反射壁１１３の端部と光反射壁１１４の端部との間が開口部５２に相当する。閉空間５１は、開口部５２を介して、閉空間５１と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、閉空間５１から開口部５２を介して光が出射された場合、検知領域ＤＡを通って受光系１３０に到達する可能性がある。このため、光トラップ５０は、開口部５２を介して閉空間５１に進入した光が、再び開口部５２を介して出射されないように形成されている。

光反射壁１１３は、複数の楔形突出部１１５の突出方向に交差し、かつ、受光系１３０の光軸Ｑと略平行に配置されている。光反射壁１１３は、例えば平板状の壁であり、背面カバー１１０の内面１１０ａから立設している。光反射壁１１３は、投光系１２０から出力されて筐体１０の内面で反射された光を、複数の楔形突出部１１５に向けて反射する。例えば、光反射壁１１３は、開口部５２を略水平方向に通過する光を、複数の楔形突出部１１５に向けて反射する。

光反射壁１１４は、投光系１２０から出射されて光トラップ４０にトラップされなかった迷光を反射する。光反射壁１１４は、Ｙ軸方向における一方の端部がＹ軸マイナス方向側の側面部に接続され、他方の端部が筐体１０のいずれの内面にも接続されていない。当該他方の端部が検知領域ＤＡに向かうように、光反射壁１１４は設けられている。本実施の形態では、光反射壁１１４は、屈曲した壁である。

また、光反射壁１１４は、ホコリ抑制壁３０によって誘導された気体を検知領域ＤＡに向けて誘導する気体誘導壁である。また、光反射壁１１４は、流入口１０１と光トラップ５０との間に設けられた壁であり、ホコリ抑制壁３０によって誘導された気体が光トラップ５０に進入しないように誘導する。このとき、光反射壁１１４が検知領域ＤＡを指すように配置されているので、気体を検知領域ＤＡに向けて効率良く誘導する。

複数の楔形突出部１１５は、閉空間５１に設けられ、筐体１０の側面から内方に向かって突出した楔形の壁である。複数の楔形突出部１１５は、閉空間５１内において、背面カバー１１０の内面１１０ａから立設している。

本実施の形態では、複数の楔形突出部１１５の各々の突出方向は、受光系１３０の光軸Ｑに交差している。突出方向は、例えば、楔形の先端からＹ軸マイナス方向側の筐体１０の側面である底辺への中線の方向である。

［加熱装置］
加熱装置６０は、流入口１０１から流入した粒子２を含む気体を、検知領域ＤＡを通るように筐体１０内に気流を生成する。本実施の形態では、加熱装置６０は、筐体１０の下部に配置されて、大気を加熱するヒータである。具体的には、加熱装置６０は、粒子２を含む気体を加熱することで、図３に示すように、筐体１０内にＹ軸プラス方向への気体の流れである上昇気流を生成し、検知領域ＤＡに粒子２を含む気体を誘導する。加熱装置６０は、例えば、低コストのヒータ抵抗である。なお、太点線の矢印は気流の一例を示している。

［回路基板］
図３及び図５に示すように、回路基板７０は、粒子検出センサ１の制御回路が形成されたプリント配線基板である。制御回路は、例えば、投光系１２０による光の出力、受光系１３０によって受光した光信号に基づく電気信号の処理、加熱装置６０による気体の加熱等の処理を制御する。例えば、制御回路は、粒子２の有無、大きさ及び個数等を検出し、コネクタ８０を介して外部装置に信号を出力する。

回路基板７０は、計測部７１と、算出部７２と、記憶部７３と、リセットスイッチ７４とを有する。

計測部７１は、粒子検出センサ１を使用した積算期間を計測して、積算期間情報を出力する。計測部７１は、例えば粒子検出センサ１の使用時間を計測するタイマである。計測部７１は、使用開始時点から現在までの使用期間を積算した積算期間を算出する。計測部７１は、算出した積算期間を示す積算期間情報を、期間情報として記憶部７３に記憶させる。

算出部７２は、受光素子１３１が受光した散乱光から粒子数を算出する。具体的には、算出部７２は、計測部７１が出力した積算期間情報が示す積算期間に基づいて第１補正値を算出する。算出部７２は、第１補正値に応じて検出値を補正し、補正した検出値から粒子数を算出する。また、算出部７２は、粒子検出センサ１の受光素子１３１が受光した信号からパルス幅を計数する。算出部７２は、パルス幅から粒子数を算出する。第１補正値は補正値に含まれる。

具体的には、算出部７２は、粒子２が検知領域ＤＡを通過した際に受光素子１３１から出力された信号を、変換回路が矩形波からなるデジタルパルス波形に変換する。例えば、１つの粒子２が検知領域ＤＡを通過した場合と、２つの粒子２が検知領域ＤＡを通過した場合とでは、受光素子１３１が検知した信号に差異が生じる。この場合に、信号の波高は大きく変わり、第１のパルス幅を変換した矩形波、及び第２のパルス幅を変換した矩形波の数にも差異が生じる。この差異により、粒子数を算出する。これにより、算出部７２は、大気に含まれる粒子２の濃度を算出する。

大気に含まれる粒子２の濃度の算出は、例えば、検知領域ＤＡを面積Ｓと、大気の流速Ｖと、積算時間Ｔと、検出した粒子数ｎとで算出される。つまり、大気に含まれる粒子２の濃度Ｃ＝ｎ／（Ｓ×Ｖ×Ｔ）により算出することができる。大気の流速の検出には、例えば流量計等が用いられてもよく、記憶部７３に予め記憶されたデータテーブルによって算出してもよく、その検出は特に限定しない。

また、大気に含まれる粒子２の濃度の算出は、例えば、検知領域ＤＡを面積Ｓと、大気の流速Ｖと、積算時間Ｔと、検出した粒子数ｎ１，ｎ２・・・と、粒子の大きさＭ１，Ｍ２・・・とで算出される。つまり、大気に含まれる粒子２の濃度Ｃ＝｛Σ（ｎ１×Ｍ１）＋（ｎ２×Ｍ２）・・・｝／（Ｓ×Ｖ×Ｔ）により算出してもよい。（ｎ１×Ｍ１）は、所定の大きさの粒子Ｍ１がｎ１個存在していることを意味する。（ｎ２×Ｍ２）もＭ１と異なる所定の大きさの粒子Ｍ２がｎ２個存在していることを意味する。

算出部７２は、パルス幅に相当する矩形波の数と、その矩形波の数に相当する粒子数との関係を示すデータテーブルを内蔵した記憶部７３であるＲＡＭ等を有することで実現する。

算出部７２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）あるいはマイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを備えるコンピュータシステムで実現してもよい。この場合、メモリには、粒子２の濃度の算出を行うためのコンピュータプログラムが記憶されている。ＣＰＵあるいはマイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、粒子２の濃度の算出を行うことができる。

次に、算出部７２が行う補正値について説明する。

図６は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１の算出部７２が行う補正を示す説明図である。図６は、横軸が粒子検出センサ１の積算期間を示し、縦軸が重量式のセンサの検出値に対する粒子検出センサ１の検出値との割合を示している。実線は、粒子検出センサ１の受光素子１３１が出力した検出値の補正を行った場合の検出値である。また、破線は、粒子検出センサ１の受光素子１３１が出力した検出値の補正を行わない場合の検出値である。

破線からも判るように、光学式である粒子検出センサ１では、積算期間の経過とともに受光素子１３１が出力した検出値は低下する傾向がある。そこで、重量式のセンサは積算期間に関わらず一定であると仮定し、重量式のセンサの検出値に対する粒子検出センサ１の検出値との割合から、第１補正値を算出する。

こうして、算出部７２は、計測部７１が出力した積算期間情報が示す積算期間に基づいて第１補正値を算出し、第１補正値に応じて検出値を補正する。

記憶部７３は、積算期間情報と、積算期間情報が示す積算期間に基づいて算出される第１補正値とを記憶している。記憶部７３は、積算期間情報と対応する第１補正値を示すデータテーブルを記憶していてもよい。

リセットスイッチ７４は、積算期間情報が示す積算期間をリセットする。例えば、掃除窓１０８から投光レンズ１２２、受光レンズ１３２及び筐体１０の内部に付着した汚れ又はホコリを取り除いた場合、粒子検出センサ１を使用した積算期間をリセットすることで、検出値の補正もリセットされる。リセットスイッチ７４は、記憶部７３に記憶されている積算時間情報が示す積算時間をリセットして０にする。粒子検出センサ１を使用した積算期間をリセットしないと、検出値が補正されてしまうため、正確な検出値を得ることができない。

［動作］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１の動作について説明する。

図７は、実施の形態１に係る粒子検出センサ１の動作を示すフローチャートである。

図７に示すように、まず、粒子検出センサ１の投光素子１２１は、光を出力する（Ｓ１）。これにより、投光レンズ１２２は、投光素子１２１から出射する光を検知領域ＤＡに集束させる。投光レンズ１２２の焦点は、検知領域ＤＡに存在する。検知領域ＤＡを通過する粒子２は、投光素子１２１からの光を散乱させる。

次に、粒子検出センサ１の受光素子１３１は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光素子１２１からの光の散乱光の少なくとも一部を受光する。受光素子１３１は、受光レンズ１３２によって集束された散乱光を受光する。受光素子１３１は、受光した散乱光の検出値を出力する（Ｓ２）。

次に、計測部７１は、粒子検出センサ１を使用した積算期間を計測し（Ｓ３）、積算期間を示す積算期間情報を算出部７２に出力する。

次に、算出部７２は、計測部７１が出力した積算期間情報が示す積算期間に基づいて補正値である第１補正値を算出する（Ｓ４）。

次に、算出部７２は、第１補正値に応じて検出値を補正し、補正した検出値から粒子数を算出する（Ｓ５）。そして、粒子検出センサ１は、この処理を終了する。

［作用効果］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１及び粒子検出方法の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、気体に浮遊する粒子２が通過する検知領域ＤＡに光を出力する投光素子１２１と、粒子２による投光素子１２１からの光の散乱光を受光して検出値を出力する受光素子１３１と、受光素子１３１が出力した検出値に基づいて粒子２の数を示す粒子数を算出する算出部７２と、当該粒子検出センサ１を使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力する計測部７１とを備える。そして、算出部７２は、計測部７１が出力した積算期間情報が示す積算期間に基づいて第１補正値を算出し、第１補正値に応じて検出値を補正し、補正した検出値から粒子数を算出する。

粒子検出センサ１内に粒子２が堆積すること等により、受光素子１３１が受光する光の強度が所定の割合で低下しても、これによれば、算出部７２は、計測部７１が出力した積算期間情報が示す積算期間に基づいて第１補正値を算出し、第１補正値に応じて受光素子１３１が出力した検出値を補正する。このため、大気に含まれる粒子２の濃度が高い環境下でも、第１補正値に応じて受光素子１３１が出力した検出値を補正することで、大気に含まれる粒子２の濃度を算出することができる。これにより、補正された検出値から、大気に含まれる粒子２の濃度を精度よく導き出すことができる。

したがって、粒子検出センサ１によれば、大気に含まれる粒子２の濃度を精度よく算出することができる。

特に、この粒子検出センサ１では、検出値が低下しても検出値を補正するため、長期間の使用を実現することができる。また、所定の粒子２が堆積することを待つことなく、短期間の計測で大気に含まれる粒子２の濃度を算出することができる。さらに、この粒子検出センサ１では、従来のように分流機構及び遮断機構等を設ける必要もないため、製造コストの高騰化が抑制される。

また、本実施の形態に係る粒子検出方法は、気体に浮遊する粒子２が通過する検知領域ＤＡに光を出力し、粒子２による光の散乱光を受光して検出値を出力し、当該粒子検出センサ１を使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力し、出力された積算期間情報が示す積算期間に基づいて補正値を算出し、補正値に応じて検出値を補正し、補正した検出値から粒子数を算出する。

この粒子検出方法においても、上述と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、さらに、積算期間情報が示す積算期間をリセットするリセットスイッチ７４を備える。

粒子検出センサ１の内部に堆積した粒子２を取り除くといった掃除を行えば、受光素子１３１の検出値の出力の低下をリセットすることができる。これによれば、粒子検出センサ１は、積算期間情報が示す積算期間をリセットするリセットスイッチ７４を備えることで、掃除後に第１補正値を算出することができる。このため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

（実施の形態１の変形例）
本変形例に係る粒子検出センサ１について説明する。

本変形例では、積算期間情報が点灯期間情報である点で実施の形態１と異なっている。また、本変形例の粒子検出センサ１は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。また、粒子検出センサ１の動作についても同様であるため、詳細な説明を省略する。

記憶部７３は、積算期間情報である投光素子１２１が点灯した期間を示す点灯期間情報と、点灯期間情報に対応する第１補正値を示す第１テーブルとを記憶している。

算出部７２は、記憶部７３に記憶されている、点灯期間情報と、点灯期間情報に対応する第１補正値を示す第１テーブルとから第１補正値を算出する。

このように、本変形例に係る粒子検出センサ１は、さらに、積算期間情報である投光素子１２１が点灯した点灯期間を示す点灯期間情報と、点灯期間情報に対応する第１補正値を示す第１テーブルとを記憶する記憶部７３を備える。そして、算出部７２は、第１テーブルから点灯期間に応じて第１補正値を算出する。

粒子検出センサ１内に粒子２が堆積すること等により、受光素子１３１が受光する光の強度は、所定の割合で低下しても、これによれば、算出部７２は、記憶部７３に記憶されている点灯期間情報から第１補正値を算出する。このため、粒子検出センサ１の使用期間が長くなることで、受光素子１３１が受光する光の強度が所定の割合で低下しても、第１補正値を算出することができる。このため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

本変形例における他の作用効果についても、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態２）
［構成］
本実施の形態に係る粒子検出センサ１の構成について説明する。

本実施の形態では、第２テーブルから第２補正値をさらに算出する点で実施の形態１と異なっている。また、本実施の形態の粒子検出センサ１は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。また、粒子検出センサ１の動作についても同様であるため、詳細な説明を省略する。

記憶部７３は、第１テーブルとの他に、点灯期間情報と、点灯期間情報に紐付けられた投光素子１２１の発光強度を示す強度情報との関係から導かれた投光素子１２１の経年劣化を示す劣化情報と、劣化情報に対応する第２補正値とを示す第２テーブルとを記憶している。

算出部７２は、第１補正値の他に、第２テーブルから劣化情報に応じた第２補正値を算出する。算出部７２は、第１補正値により補正した検出値を、第２補正値に応じてさらに補正する。第２補正値も補正値に含まれる。

算出部７２が行う補正について説明する。

図８は、実施の形態２に係る粒子検出センサ１の投光素子１２１の経年劣化を示す説明図である。図８では、縦軸は投光素子１２１の発光強度である明るさ（％）を示し、横軸は投光素子１２１が点灯した積算期間である点灯期間（ｈ）を示している。実線は、投光素子１２１の発光強度の寿命曲線を示している。寿命曲線は、ＬＴ７０と呼ばれる、投光素子１２１の輝度が初期の輝度の７０％となる時間を示す曲線の一例である。図８からも判るように、点灯期間が経過するに従い、投光素子１２１の明るさが低下していることがわかる。図８の点灯期間を示す情報は図６の積算期間を示す情報と紐付けられており、点灯期間は、積算期間と実質的に同一である。

算出部７２は、投光素子１２１の経年劣化からくる、投光素子１２１の発光強度の寿命曲線に合わせて、第２補正値を算出する。具体的には、図６で粒子検出センサ１の検出値を重量式の検出値で除算して算出した第１補正値と、図８の点灯時間に対応する明るさを乗算して第２補正値とを算出する。算出部７２は、検出値に第１補正値を乗算し、さらに、乗算した検出値に第２補正値を乗算することで、補正された検出値を得る。

フローチャートは省略するが、第１補正値及び第２補正値の算出は、図７のステップＳ４に相当する。また、算出部７２が第１補正値により補正した検出値を、第２補正値に応じてさらに補正された検出値を算出する処理は、図７のステップＳ５に相当する。

［作用効果］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る粒子検出センサ１において、記憶部７３は、さらに、点灯期間情報と点灯期間情報に紐付けられた投光素子１２１の発光強度を示す強度情報との関係から導かれた投光素子１２１の経年劣化を示す劣化情報と、劣化情報に対応する第２補正値を示す第２テーブルとを記憶する。そして、算出部７２は、第２テーブルから劣化情報に応じた第２補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第２補正値に応じてさらに補正する。

これによれば、算出部７２は、第２テーブルから劣化情報に応じた第２補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第２補正値に応じてさらに補正する。このため、投光素子１２１の劣化を加味した補正をすることで、検出値をより精度よく算出することができるため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

本実施の形態における他の作用効果についても、実施の形態１等と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態３）
本実施の形態に係る粒子検出センサ１の構成について説明する。

本実施の形態では、第３テーブルから第３補正値をさらに算出する点で実施の形態１等と異なっている。また、本実施の形態の粒子検出センサ１は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。また、粒子検出センサ１の動作についても同様であるため、詳細な説明を省略する。

記憶部７３は、積算期間情報の他に、積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる微粒子の濃度を示す濃度情報と、濃度情報に対応する第３補正値とを示す第３テーブルとを記憶している。第３補正値は補正値に含まれる。

算出部７２が行う補正について説明する。

図９は、大気塵試験が行われたＰＭ２．５の積算値と、粒子検出センサ１による検出値と基準器による検出値との出力比との関係を示す図である。

図９は、横軸がＰＭ２．５について大気塵試験が行われたＰＭ２．５の積算値を示し、縦軸がたばこの煙が存在している環境下での、粒子検出センサ１の検出値と基準器の検出値との出力比（センサ／基準器）を示している。たばこの煙が存在している環境下は、６００μｇ／ｍ^３である。

図９では、場所Ａ〜Ｅまでのそれぞれ異なる場所で、この積算値と出力比とを算出した。場所Ａ〜Ｅまでの初期値である白抜きのプロット点は、測定を開始した時点の積算値及び出力比を意味している。そして、場所Ａ〜Ｅまでのハッチの入ったプロット点は、初期値から所定期間を経て測定された積算値及び出力比を示している。

図９では、場所Ａ〜Ｅでの粒子検出センサ１の出力比の違いはさほど見られないことがわかった。また、ＰＭ２．５の積算値が大きくなるほど、出力比が低下する傾向にあることがわかった。この結果から、最小二乗法により、積算値をｘとし、出力比をｙとした式（１）を算出した。

ｙ＝−０．０００００６ｘ＋０．８８７６ （式１）

算出部７２は、式（１）に基づいて、大気に含まれる粒子２の濃度を示す積算値ｘに応じて出力比ｙを算出する。大気に含まれる粒子２の濃度を示す積算値ｘが濃度情報に対応し、出力比ｙが第３補正値に対応する。このように、算出部７２は、式（１）に基づいて、記憶部７３に記憶されている第３テーブルから濃度情報に応じた第３補正値を算出する。

算出部７２は、第１補正値により補正した検出値を、第３補正値に応じてさらに補正する。具体的には、算出部７２は、図６で粒子検出センサ１の検出値を重量式の検出値で除算して算出した第１補正値に検出値を乗算し、さらに、乗算した検出値に第３補正値を乗算することで、補正された検出値を算出する。そして、算出部７２は、第３補正値で補正された補正値から大気に含まれる粒子２の濃度を算出する。

フローチャートは省略するが、第１補正値及び第３補正値の算出は、図７のステップＳ４に相当する。また、算出部７２が第１補正値により補正した検出値を、第３補正値に応じてさらに補正された検出値を算出する処理は、図７のステップＳ５に相当する。

このような粒子検出センサ１を使用するに際し、大気に含まれる粒子２の濃度が大きければ粒子検出センサ１内に粒子２が多く堆積していると考えられるため、検出値が低下することが考えられる。また、大気に含まれる粒子２の濃度が大きければ粒子検出センサ１内に粒子２が少なければ、粒子検出センサ１内に粒子２がさほど堆積していないと考えられる。そこで、第１補正値により補正した検出値を、第３補正値に応じてさらに補正することで、精度よく検出値を算出することができる。このため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

［作用効果］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、さらに、積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子２の濃度を示す濃度情報と、濃度情報に対応する第３補正値を示す第３テーブルとを記憶する記憶部７３を備える。そして、算出部７２は、第３テーブルから濃度情報に応じた第３補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第３補正値に応じてさらに補正する。

これによれば、算出部７２は、積算期間情報と濃度情報とから第３補正値を算出することができる。算出部７２は、第３テーブルから濃度情報に応じた第３補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第３補正値に応じてさらに補正する。このため、濃度情報を加味した補正をすることで、検出値をより精度よく算出することができるため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

本実施の形態における他の作用効果についても、実施の形態１等と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態３の変形例）
本変形例に係る粒子検出センサ１について説明する。

本変形例では、第４テーブルから第４補正値をさらに算出する点で実施の形態１等と異なっている。また、本実施の形態の粒子検出センサ１は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。また、粒子検出センサ１の動作についても同様であるため、詳細な説明を省略する。

記憶部７３は、点灯期間情報と、第１テーブルとの他に、点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子２の濃度を示す濃度情報と、濃度情報に対応する第４補正値を示す第４テーブルとを記憶している。第４補正値は補正値に含まれる。

算出部７２は、式（１）に基づいて、記憶部７３に記憶されている第４テーブルから濃度情報に応じた第４補正値を算出する。

算出部７２は、第１補正値により補正した検出値を、第４補正値に応じてさらに補正する。具体的には、算出部７２は、図６で粒子検出センサ１の検出値を重量式の検出値で除算して算出した第１補正値に検出値を乗算し、さらに、乗算した検出値に第４補正値を乗算することで、補正された検出値を得る。そして、算出部７２は、第４補正値で補正された補正値から大気に含まれる粒子２の濃度を算出する。

フローチャートは省略するが、第１補正値及び第４補正値の算出は、図７のステップＳ４に相当する。また、算出部７２が第１補正値により補正した検出値を、第４補正値に応じてさらに補正された検出値を算出する処理は、図７のステップＳ５に相当する。

このように、本変形例に係る粒子検出センサ１において、記憶部７３は、さらに、点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子２の濃度を示す濃度情報と、濃度情報に対応する補正値を示す第４テーブルとを記憶する。そして、算出部７２は、第４テーブルから濃度情報に応じた第４補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第４補正値に応じてさらに補正する。

これによれば、算出部７２は、点灯期間情報と濃度情報とから第４補正値を算出することができる。算出部７２は、第４テーブルから濃度情報に応じた第４補正値を算出し、第１補正値により補正した検出値を、第４補正値に応じてさらに補正する。このため、濃度情報を加味した補正をすることで、検出値をより精度よく算出することができるため、大気に含まれる粒子２の濃度をより精度よく算出することができる。

本変形例における他の作用効果についても、実施の形態１等と同様の作用効果を奏する。

（その他変形例等）
以上、本発明について、実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例において、リセットスイッチがリセットをするタイミングは、粒子検出センサが煙感知器、空気清浄機、換気扇、エアコン等の家電機器に搭載される場合において、これら家電機器の筐体の開口を開閉する蓋を開く際に、リセットスイッチが押下されることでもよい。また、リセットスイッチがリセットをするタイミングは、使用者が掃除を行った後に任意のタイミングでリセットスイッチを押下されることでもよい。

また、上記実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例において、発光素子を点灯しない状態で、粒子検出センサの初期状態における迷光量を計測し、迷光量を示す初期情報を記憶部に格納していてもよい。初期情報と現在の迷光量を示す情報とを比較して、期間の経過により迷光量が増加すれば、粒子検出センサの内部が汚れていると、算出部が判断してもよい。

また、上記実施の形態３及び実施の形態３の変形例において、検出値を第１補正値で補正した後に第３補正値又は第４補正値で補正するが、第１補正値の代わりに第３補正値を用いて検出値を補正してもよく、第４補正値の代わりに第３補正値を用いて検出値を補正してもよい。

また、上記実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例に係り、粒子検出センサに含まれる各処理部は典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、上記実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例に係り、回路基板は、電圧を増幅する増幅回路を有していてもよい。増幅回路は、算出部が算出した第１補正値に基づいて、受光素子が出力した検出値が示す出力電圧を増幅してもよい。増幅回路は、増幅した検出値の出力電圧を算出部に入力してもよい。これにより、算出部は、増幅された検出値から粒子数を算出してもよい。

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は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。

なお、上記各実施の形態１、２において、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またはプロセッサ等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等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、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態は例示された数字に制限されない。

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。

その他、実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例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実施の形態１〜３、実施の形態１の変形例、及び、実施の形態３の変形例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 粒子
７１ 計測部
７２ 算出部
７３ 記憶部
７４ リセットスイッチ
１２１ 投光素子
１３１ 受光素子
ＤＡ 検知領域

Claims (7)

1. 光学式の粒子検出センサであって、
   気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に光を出力する投光素子と、
   前記粒子による前記投光素子からの光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力する受光素子と、
   前記受光素子が出力した光学式の前記検出値に基づいて前記粒子の数を示す粒子数を算出する算出部と、
   光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力する計測部と、
   記憶部とを備え、
   前記算出部は、前記計測部が出力した前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子数を算出し、
   前記記憶部は、前記積算期間情報である前記投光素子が点灯した点灯期間を示す点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第４補正値を示す第４テーブルとを記憶し、
   前記算出部は、前記第４テーブルから前記濃度情報に応じた前記第４補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第４補正値に応じてさらに補正する
   粒子検出センサ。
2. 前記記憶部は、前記点灯期間情報と、前記点灯期間情報に対応する前記第１補正値を示す第１テーブルとを記憶し、
   前記算出部は、前記第１テーブルから前記点灯期間に応じて前記第１補正値を算出する
   請求項１に記載の粒子検出センサ。
3. 前記記憶部は、さらに、前記点灯期間情報と前記点灯期間情報に紐付けられた前記投光素子の発光強度を示す強度情報との関係から導かれた前記投光素子の経年劣化を示す劣化情報と、前記劣化情報に対応する第２補正値を示す第２テーブルとを記憶し、
   前記算出部は、前記第２テーブルから前記劣化情報に応じた前記第２補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第２補正値に応じてさらに補正する
   請求項２に記載の粒子検出センサ。
4. 光学式の粒子検出センサであって、
   気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に光を出力する投光素子と、
   前記粒子による前記投光素子からの光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力する受光素子と、
   前記受光素子が出力した光学式の前記検出値に基づいて前記粒子の数を示す粒子数を算出する算出部と、
   光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力する計測部と、
   前記積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第３補正値を示す第３テーブルとを記憶する記憶部とを備え、
   前記算出部は、
   前記計測部が出力した前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子数を算出し、
   前記第３テーブルから前記濃度情報に応じた前記第３補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第３補正値に応じてさらに補正する
   粒子検出センサ。
5. さらに、前記積算期間情報が示す前記積算期間をリセットするリセットスイッチを備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
6. 気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に投光素子が光を出力し、
   光学式の粒子検出センサの受光素子が前記粒子による光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力し、
   光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力し、
   出力された前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子の数を示す粒子数を算出し、
   前記積算期間情報である前記投光素子が点灯した点灯期間を示す点灯期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第４補正値を示す第４テーブルとを記憶部に記憶し、
   前記第４テーブルから前記濃度情報に応じた前記第４補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第４補正値に応じてさらに補正する
   粒子検出方法。
7. 気体に浮遊する粒子が通過する検知領域に投光素子が光を出力し、
   光学式の粒子検出センサの受光素子が前記粒子による光の散乱光を受光することで得られた値である光学式の検出値を出力し、
   光学式の前記粒子検出センサを使用した積算期間を計測して積算期間情報を出力し、
   出力された前記積算期間情報が示す前記積算期間に基づいて、重量式の粒子検出装置を用いて検出された値である重量式の検出値に対する光学式の前記粒子検出センサの前記受光素子が出力した光学式の前記検出値の割合から第１補正値を算出し、算出した前記第１補正値に応じて光学式の前記検出値を補正し、補正した光学式の前記検出値から前記粒子の数を示す粒子数を算出し、
   前記積算期間情報に紐付けられた気体に含まれる粒子の濃度を示す濃度情報と、前記濃度情報に対応する第３補正値を示す第３テーブルとを記憶部に記憶し、
   前記第３テーブルから前記濃度情報に応じた前記第３補正値を算出し、前記第１補正値により補正した光学式の前記検出値を、前記第３補正値に応じてさらに補正する
   粒子検出方法。

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