(57)【要約】【課題】目的高さ位置の粒子状物質の濃度を精度よく推定する。【解決手段】粒子状物質濃度推定装置１００は、室内の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する濃度測定部１１０と、室内の空気の流れに関する空気流情報を取得する空気流情報取得部１２０と、測定高さ位置と測定高さ位置より下方の所定の目的高さ位置との距離、および、取得された空気流情報に基づき、測定された粒子状物質の濃度を補正して、目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する濃度推定部１３２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する濃度測定部と、
前記室内の空気の流れに関する空気流情報を取得する空気流情報取得部と、
前記測定高さ位置と前記測定高さ位置より下方の所定の目的高さ位置との距離、および、取得された前記空気流情報に基づき、測定された前記粒子状物質の濃度を補正して、前記目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する濃度推定部と、
を備える粒子状物質濃度推定装置。
【請求項２】
前記空気流情報取得部は、前記空気流情報として、所定の期間において、前記室内で人が動いていた時間を取得する請求項１に記載の粒子状物質濃度推定装置。
【請求項３】
前記空気流情報取得部は、前記空気流情報として、所定の期間において、前記室内で人を感知したことを示す情報を取得する請求項１に記載の粒子状物質濃度推定装置。
【請求項４】
前記空気流情報取得部は、前記空気流情報として、前記室内における上昇流の風速を取得する請求項１に記載の粒子状物質濃度推定装置。
【請求項５】
前記濃度推定部は、前記室内における床の材質の種類に基づいて決定される補正係数で、前記測定された粒子状物質の濃度を補正する請求項１から４のいずれか１項に記載の粒子状物質濃度推定装置。
【請求項６】
前記濃度推定部は、前記室内の湿度に基づいて、前記目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子状物質濃度推定装置。
【請求項７】
室内の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する工程と、
前記室内の空気の流れに関する空気流情報を取得する工程と、
前記測定高さ位置と前記測定高さ位置より下方の所定の目的高さ位置との距離、および、取得された前記空気流情報に基づき、測定された前記粒子状物質の濃度を補正して、前記目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する工程と、
を含む粒子状物質濃度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気中に含まれる粒子状物質の濃度を推定する粒子状物質濃度推定装置および粒子状物質濃度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気中に含まれる粒子状物質によるアレルギー等の健康被害が問題となっている。粒子状物質は、例えば、花粉や埃（ハウスダスト等）、ＰＭ２．５、ＰＭ１０である。そこで、空気中に含まれる粒子状物質を測定するセンサが開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２１５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気中を浮遊する粒子状物質は、大きさに応じた速度で地面に向かって沈降する。一方、人の活動等により空気の流れが発生すると、粒子状物質の沈降速度が低下したり、粒子状物質が舞い上がったりする。このため、空間内の位置によって粒子状物質の濃度が異なる場合がある。そうすると、粒子状物質の濃度を知りたい位置（以下、「目的高さ位置」という）と、センサによる測定高さ位置とが離れている場合、目的高さ位置の濃度と測定高さ位置の濃度とに差が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み、センサによる測定高さ位置と目的高さ位置とが離れている場合であっても、目的高さ位置の粒子状物質の濃度を精度よく推定することが可能な粒子状物質濃度推定装置および粒子状物質濃度推定方法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】
上記課題を解決するために、本発明の粒子状物質濃度推定装置は、室内の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する濃度測定部と、室内の空気の流れに関する空気流情報を取得する空気流情報取得部と、測定高さ位置と測定高さ位置より下方の所定の目的高さ位置との距離、および、取得された空気流情報に基づき、測定された粒子状物質の濃度を補正して、目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する濃度推定部と、を備える。
【０００７】
また、空気流情報取得部は、空気流情報として、所定の期間において、室内で人が動いていた時間を取得してもよい。
【０００８】
また、空気流情報取得部は、空気流情報として、所定の期間において、室内で人を感知したことを示す情報を取得してもよい。
【０００９】
また、空気流情報取得部は、空気流情報として、室内における上昇流の風速を取得してもよい。
【００１０】
また、濃度推定部は、室内における床の材質の種類に基づいて決定される補正係数で、測定された粒子状物質の濃度を補正してもよい。
【００１１】
また、濃度推定部は、室内の湿度に基づいて、目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定してもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の粒子状物質濃度推定方法は、室内の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する工程と、室内の空気の流れに関する空気流情報を取得する工程と、測定高さ位置と測定高さ位置より下方の所定の目的高さ位置との距離、および、取得された空気流情報に基づき、測定された粒子状物質の濃度を補正して、目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、目的高さ位置の粒子状物質の濃度を精度よく推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態にかかる粒子状物質濃度推定装置の使用形態を説明する図である。
【図２】粒子状物質濃度推定装置の構成を説明する図である。
【図３】直近Ｔ分間における感知時間ｘｔと、ｆ（ｘｔ）との関係を説明する図である。
【図４】測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈと、ｆ（ｈ）との関係を説明する図である。
【図５】実施形態の粒子状物質濃度推定方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
（粒子状物質濃度推定装置１００）
図１は、本実施形態にかかる粒子状物質濃度推定装置１００の使用形態を説明する図である。図１に示すように、粒子状物質濃度推定装置１００は、室内（屋内）１０における天井１２に設置される。粒子状物質濃度推定装置１００は、例えば、ガス警報器または火災報知器に組み込まれる。
【００１７】
図２は、粒子状物質濃度推定装置１００の構成を説明する図である。なお、図２中、信号の流れを実線の矢印で示す。図２に示すように、粒子状物質濃度推定装置１００は、濃度測定部１１０と、空気流情報取得部１２０と、中央制御部１３０と、情報出力部１４０とを含む。
【００１８】
濃度測定部１１０は、室内１０の所定の測定高さ位置における粒子状物質の濃度を測定する。本実施形態において、測定高さ位置は、天井１２の位置とする。濃度測定部１１０は、例えば、光散乱方式の装置である。
【００１９】
空気流情報取得部１２０は、例えば、人感センサを含む。空気流情報取得部１２０は、室内１０において人が動いたことを検知し、その時間を積分（蓄積）する。したがって、空気流情報取得部１２０は、室内１０において人が動いていれば、その人数に限らず、動いている時間がすべて積分される。本実施形態において、空気流情報取得部１２０は、直近Ｔ分間において、室内１０で人が動いていた時間（感知時間）ｘｔを取得する。
【００２０】
中央制御部１３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部１３０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して粒子状物質濃度推定装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、中央制御部１３０は、濃度推定部１３２として機能する。
【００２１】
濃度推定部１３２は、測定高さ位置の下方に位置する目的高さ位置における粒子状物質の濃度を推定する。目的高さ位置は、例えば、人の顔（顔の中心）の位置（例えば、床１４から１５０ｃｍ）、または、床１４の位置とする。濃度推定部１３２は、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈ、および、直近Ｔ分間（例えば、５分間）における感知時間ｘｔに基づき、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正して、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを推定する。なお、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈは、測定高さ位置と目的高さ位置との鉛直方向の距離である。
【００２２】
具体的に説明すると、濃度推定部１３２は、下記式（１）に基づいて、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを導出する。
ｃｍ  ＝  ｃｓ  ×  ｆ（ｘｔ）  ×  ｆ（ｈ）      …式（１）
ここで、ｆ（ｘｔ）は、粒子状物質の舞い上がり程度を示す関数であり、ｆ（ｈ）は、粒子状物質の沈降（自由落下）程度を示す関数である。ｆ（ｘｔ）とｆ（ｈ）とは独立した関数である。
【００２３】
図３は、直近Ｔ分間における感知時間ｘｔと、ｆ（ｘｔ）との関係を説明する図である。図３中、縦軸にｆ（ｘｔ）を示し、横軸にｘｔを示す。図３に示すように、ｆ（ｘｔ）は、感知時間ｘｔが０に近いほど値が大きくなり、感知時間ｘｔがＴに近づくほど１に近づく。つまり、感知時間（人が動いている時間）ｘｔが長いほど、空気が攪拌される頻度が大きくなり、粒子状物質が舞い上げられる確率が高くなる。このため、感知時間ｘｔが長いほど、目的高さ位置と測定高さ位置との粒子状物質の濃度が近くなり、ｆ（ｘｔ）は、１に近づく。
【００２４】
図４は、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈと、ｆ（ｈ）との関係を説明する図である。図４中、縦軸にｆ（ｈ）を示し、横軸にｈを示す。図４に示すように、距離ｈが０である場合、すなわち、測定高さ位置と目的高さ位置とが等しい場合、ｆ（ｈ）は１となる。また、距離ｈが大きくなるほど、目的高さ位置と測定高さ位置との濃度が乖離し、ｆ（ｈ）は大きくなる。
【００２５】
このように、濃度推定部１３２が、感知時間ｘｔ、および、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正することにより、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを精度よく推定することが可能となる。
【００２６】
情報出力部１４０は、例えば、表示器や音声出力器で構成され、濃度推定部１３２によって推定された目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを出力する。
【００２７】
（粒子状物質濃度推定方法）
続いて、上記粒子状物質濃度推定装置１００を用いた粒子状物質濃度推定方法について説明する。図５は、本実施形態の粒子状物質濃度推定方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図５に示すように、粒子状物質濃度推定方法は、測定工程Ｓ１１０と、取得工程Ｓ１２０と、推定工程Ｓ１３０と、出力工程Ｓ１４０とを含む。以下、各工程について説明する。
【００２８】
（測定工程Ｓ１１０）
測定工程Ｓ１１０は、濃度測定部１１０が、測定高さ位置における粒子状物質の濃度ｃｓを測定する工程である。
【００２９】
（取得工程Ｓ１２０）
取得工程Ｓ１２０は、空気流情報取得部１２０が、直近Ｔ分間における感知時間ｘｔを取得する工程である。
【００３０】
（推定工程Ｓ１３０）
推定工程Ｓ１３０は、濃度推定部１３２が、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈ、測定工程Ｓ１１０において測定された濃度ｃｓ、および、取得工程Ｓ１２０において取得された感知時間ｘｔに基づき、上記式（１）を用いて、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを推定する工程である。
【００３１】
（出力工程Ｓ１４０）
出力工程Ｓ１４０は、情報出力部１４０が、推定工程Ｓ１３０において推定された濃度ｃｍを出力する工程である。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態にかかる粒子状物質濃度推定装置１００およびこれを用いた粒子状物質濃度推定方法によれば、室内１０における空気の流れの状況（感知時間ｘｔ）、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正することにより、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを精度よく推定することが可能となる。
【００３３】
（第１の変形例）
上記実施形態において、空気流情報取得部１２０は、空気流情報として、直近Ｔ分間における感知時間ｘｔを取得した。しかし、空気流情報取得部１２０は、直近Ｔ分間のみならず、現在よりＴ分前時点から遡った所定の期間における感知時間を取得してもよい。
【００３４】
例えば、直近Ｔ分間における感知時間ｘｔ、Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知時間をｘ２ｔ、２Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知時間をｘ３ｔ等とする。つまり、（ｎ−１）Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知時間をｘｎｔとする（ｎは２以上の整数）。
【００３５】
そして、空気流情報取得部１２０が、感知時間ｘｔおよび感知時間ｘｎｔを取得し、濃度推定部１３２は、感知時間ｘｔ、感知時間ｘｎｔ、および、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。
【００３６】
具体的に説明すると、濃度推定部１３２は、下記式（２）に基づいて、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを導出する。
ｃｍ  ＝  ｃｓ  ×  ｆ（ｈ）×  ｆ（ｘｔ）  ×  ｆ（ｘｎｔ）      …式（２）
ここで、ｆ（ｘｎｔ）は、ｆ（ｘｔ）と同様に、粒子状物質の舞い上がり程度を示す関数であり、感知時間ｘｎｔが０に近いほど値が大きくなり、感知時間ｘｎｔがＴに近づくほど１に近づく。ただし、感知時間ｘｎｔが感知時間ｘｔと等しい場合、ｆ（ｘｔ）>ｆ（ｘｎｔ）となる。また、この場合、ｎが大きいほど、ｆ（ｘｎｔ）は小さくなる。
【００３７】
（第２の変形例）
空気流情報取得部１２０は、空気流情報として、所定の期間において、室内１０で人を感知した回数（感知回数）ｘｃを示す情報を取得してもよい。この場合、濃度推定部１３２は、直近Ｔ分間における人の感知回数ｘｃに基づく係数、および、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。例えば、濃度推定部１３２は、上記式（１）のｆ（ｘｔ）に代えて、ｆ（ｘｃ）を乗算して、粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。ここで、ｆ（ｘｃ）は、ｆ（ｘｔ）と同様に、感知回数ｘｃが０に近いほど値が大きくなり、感知回数ｘｃが多いほど１に近づく。つまり、感知回数ｘｃが多いほど、空気が攪拌される頻度が大きくなり、粒子状物質が舞い上げられる確率が高くなる。このため、感知回数ｘｃが多いほど、ｆ（ｘｃ）は１に近づく。
【００３８】
同様に、例えば、濃度推定部１３２は、上記式（２）のｆ（ｘｔ）に代えて、ｆ（ｘｃ）を乗算し、ｆ（ｘｎｔ）に代えて、ｆ（ｘｎｃ）を乗算して、粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。なお、直近Ｔ分間における感知回数ｘｃ、Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知回数をｘ２ｃ、２Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知回数をｘ３ｃ等とする。つまり、（ｎ−１）Ｔ分前時点から遡ったＴ分間における感知回数をｘｎｃとする（ｎは２以上の整数）。ｆ（ｘｎｃ）は、ｆ（ｘｃ）と同様に、粒子状物質の舞い上がり程度を示す関数であり、感知回数ｘｎｃが０に近いほど値が大きくなり、感知回数ｘｎｃがＴに近づくほど１に近づく。ただし、感知回数ｘｎｃが感知回数ｘｃと等しい場合、ｆ（ｘｃ）>ｆ（ｘｎｃ）となる。また、この場合、ｎが大きいほど、ｆ（ｘｎｃ）は、小さくなる。
【００３９】
（第３の変形例）
空気流情報取得部１２０は、空気流情報として、所定の期間において、室内１０で人を感知したことを示す情報を取得してもよい。この場合、濃度推定部１３２は、人を感知したことに基づく係数、および、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。例えば、濃度推定部１３２は、上記式（１）のｆ（ｘｔ）に代えて、所定の係数（例えば、人を感知した場合、係数を０．８とし、人を感知しない場合係数を０．２とする）を乗算して、粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。
【００４０】
（第４の変形例）
空気流情報取得部１２０は、空気流情報として、室内１０の風速ｖを取得してもよい。この場合、空気流情報取得部１２０は、風速計で構成される。また、空気流情報取得部１２０は、下から上へ向かう空気の風速ｖ（上昇流の風速ｖ）を取得する。この場合、濃度推定部１３２は、風速ｖに基づく係数、および、距離ｈに基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。例えば、濃度推定部１３２は、上記式（１）のｆ（ｘｔ）に代えて、ｆ（ｖ）を乗算して、粒子状物質の濃度ｃｓを補正する。ここで、ｆ（ｖ）は、ｆ（ｘｔ）と同様に、風速ｖが０に近いほど値が大きくなり、風速ｖが大きいほど１に近づく。つまり、風速ｖが大きいほど、粒子状物質が舞い上げられる確率が高くなる。このため、風速ｖが大きいほど、ｆ（ｖ）は１に近づく。
【００４１】
（第５の変形例）
濃度推定部１３２は、空気流情報、および、距離ｈに加えて、室内１０における床１４の材質の種類に基づいて決定される補正係数で、粒子状物質の濃度ｃｓを補正してもよい。例えば、床１４がフローリング（床１４の材質が木、プラスチック、石）の場合、粒子状物質が舞い上げられる確率が高い。一方、床１４が絨毯（床１４の材質が、毛、布）の場合、粒子状物質が舞い上げられる確率が低い。したがって、床１４がフローリングの場合、式（１）または式（２）に乗算する補正係数を１または１に近い第１値とする。また、床１４が絨毯の場合、式（１）または式（２）に乗算する補正係数を、第１値を上回る第２値とする。
【００４２】
（第６の変形例）
濃度推定部１３２は、空気流情報、および、距離ｈに加えて、室内１０の湿度に基づいて、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓを補正して、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを推定してもよい。室内１０の湿度が高いほど、粒子状物質の質量が大きくなり、沈降しやすくなる。したがって、室内１０の湿度が高いほど、式（１）または式（２）に乗算する補正係数を大きくする（１を上回る値とする）。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４４】
例えば、上記実施形態において、粒子状物質濃度推定装置１００が天井１２に設置される構成を例に挙げて説明した。しかし、粒子状物質濃度推定装置１００の設置箇所に限定はない。例えば、粒子状物質濃度推定装置１００は、天井付近に設置されてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態において、情報出力部１４０が、濃度推定部１３２が推定した、目的高さ位置の粒子状物質の濃度ｃｍを出力する構成を例に挙げて説明した。しかし、情報出力部１４０は、推定した濃度ｃｍが所定の閾値を上回った場合にのみ、推定した濃度ｃｍを出力してもよい。また、情報出力部１４０は、推定した濃度ｃｍが所定の閾値を上回った場合に、推定した濃度ｃｍ、および、所定の情報のいずれか一方または両方を出力してもよい。例えば、情報出力部１４０は、目的高さ位置が人の顔の位置である場合、所定の情報として、空気清浄機の運転を推奨する旨の情報を出力してもよい。また、情報出力部１４０は、目的高さ位置が床１４の位置である場合、所定の情報として、掃除機の運転を推奨する旨の情報を出力してもよい。
【００４６】
また、目的高さ位置は、予め設定されていてもよいし、ユーザによる操作入力に応じて変更されてもよい。この場合、ｆ（ｈ）は定数となる。
【００４７】
また、濃度推定部１３２は、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓと、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈと、人の感知時間ｘｔ、人を感知したか否か、人の感知回数ｘｃ、および、風速ｖのうちのいずれか１または複数の空気流情報に基づいて、目的高さ位置における粒子状物質の濃度ｃｍを推定してもよい。また、濃度推定部１３２は、濃度測定部１１０によって測定された粒子状物質の濃度ｃｓと、測定高さ位置と目的高さ位置との距離ｈと、人の感知時間ｘｔ、人を感知したか否か、人の感知回数ｘｃ、および、風速ｖのうちのいずれか１または複数の空気流情報に加えて、室内１０における床１４の材質の種類、および、室内１０の湿度のいずれか一方また両方に基づいて、目的高さ位置における粒子状物質の濃度ｃｍを推定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、室内の空気中に含まれる粒子状物質の濃度を推定する粒子状物質濃度推定装置および粒子状物質濃度推定方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ１１０  測定工程
Ｓ１２０  取得工程
Ｓ１３０  推定工程
１００  粒子状物質濃度推定装置
１１０  濃度測定部
１２０  空気流情報取得部
１３２  濃度推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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