(57)【要約】【課題】微粒子の質量濃度が精度よく得られる汎用性の高い微粒子検出装置を提供する。【解決手段】本開示は、被測定ガスに含まれる微粒子を検出する微粒子検出装置である。微粒子検出装置は、センサ部と、回路部と、制御部と、を備える。センサ部は、コロナ放電によって生じたイオンによって被測定ガス中の微粒子を帯電させるように構成される。回路部は、センサ部から放出される微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値を検出するように構成される。制御部は、イオン電流値を微粒子の粒子数濃度に換算すると共に、予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、粒子数濃度を微粒子の質量濃度に換算するように構成される。【選択図】図３
2019190839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスに含まれる微粒子を検出する微粒子検出装置であって、
コロナ放電によって生じたイオンによって前記被測定ガス中の前記微粒子を帯電させるように構成されたセンサ部と、
前記センサ部から放出される前記微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値を検出するように構成された回路部と、
前記イオン電流値を前記微粒子の粒子数濃度に換算すると共に、予め取得した前記微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、前記粒子数濃度を前記微粒子の質量濃度に換算するように構成された制御部と、
を備える、微粒子検出装置。
【請求項２】
前記相関関係は、所定の形式の近似関数である、請求項１に記載の微粒子検出装置。
【請求項３】
前記近似関数は、前記微粒子の粒子数をＸ、質量をＹとしたとき、定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を用いて下記式（１）で表される関数である、請求項２に記載の微粒子検出装置。
Ｙ＝Ｋ１・Ｘ２＋Ｋ２・Ｘ＋Ｋ３      ・・・（１）
【請求項４】
前記制御部は、前記粒子数濃度又は前記粒子数濃度に基づく粒子数パラメータと、前記質量濃度又は前記質量濃度に基づく質量パラメータとを出力するように構成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の微粒子検出装置。
【請求項５】
被測定ガスに含まれる微粒子を検出する微粒子検出方法であって、
コロナ放電によって生じたイオンによって前記被測定ガス中の前記微粒子を帯電させる工程と、
前記微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値であるイオン電流値を検出する工程と、
前記イオン電流値を前記微粒子の粒子数濃度に換算する工程と、
予め取得した前記微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、前記粒子数濃度を前記微粒子の質量濃度に換算する工程と、
を備える、微粒子検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、微粒子検出装置及び微粒子検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍａｔｅｒ）等の微粒子を検出する装置として、排気ガス中の微粒子をイオンを用いて帯電させる方式を用いたものが公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
上記微粒子検出装置は、イオン発生部にてコロナ放電で発生したイオンを、帯電室にて排気ガス中の微粒子に帯電させ、帯電室から放出される微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値を検出するものである。微粒子の検出にあたっては、例えば、イオン電流値を粒子数濃度に換算し、この粒子数濃度をさらに換算することで、微粒子の質量濃度を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の微粒子検出装置では、微粒子の中心粒子径を一定値に設定し、この中心粒子径における粒子数濃度の分析結果と質量濃度の分析結果とから求められる両者の比（つまり相関ゲイン）を用いて、粒子数濃度を質量濃度へ換算する。
【０００６】
しかし、微粒子検出装置において検知されるイオン電流値は、粒子表面の帯電量に基づく数値であるため、粒子数との相関が強い一方で、粒子径に対する依存性を有する。そのため、上記相関ゲインは、中心粒子径の変動に合わせて変化する。
【０００７】
また、粒子数濃度が上昇すると、粒子径の大きい粒子の割合が高くなるため、粒子の中心粒子径が、相関ゲインの設定中心粒子径よりも大きくなる。そのため、粒子数濃度と質量濃度との乖離が大きくなり、結果として微粒子の質量濃度の検出誤差が大きくなる。
【０００８】
一方で、排気ガス中の微粒子の粒径分布は車両等の種類によって異なる。そのため、従来の微粒子検出装置では、微粒子の質量濃度を算出するための相関ゲインの設定中心粒子径を例えば車種ごとに設定する必要があり、汎用性に改善の余地がある。
【０００９】
本開示の一局面は、微粒子の質量濃度が精度よく得られる汎用性の高い微粒子検出装置及び微粒子検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討した結果、被測定ガスに含まれる微粒子の粒子数と質量との間に、上述の相関ゲインのような単純な比では表されない一定の相関関係があることを見出した。
【００１１】
この知見に基づいた本開示の一態様は、被測定ガスに含まれる微粒子を検出する微粒子検出装置である。微粒子検出装置は、センサ部と、回路部と、制御部と、を備える。センサ部は、コロナ放電によって生じたイオンによって被測定ガス中の微粒子を帯電させるように構成される。回路部は、センサ部から放出される微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値を検出するように構成される。制御部は、イオン電流値を微粒子の粒子数濃度に換算すると共に、予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、粒子数濃度を微粒子の質量濃度に換算するように構成される。
【００１２】
このような構成によれば、予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用いることで、イオン電流値の粒子径依存性を考慮しながら、粒子数濃度から質量濃度を精度よく算出することができる。また、相関関係を一度設定すれば、被測定ガス中の微粒子の粒径分布が異なる場合でも微粒子の質量濃度の算出精度を維持することができる。そのため、微粒子検出装置の汎用性を高めることができる。
【００１３】
本開示の一態様では、相関関係は、所定の形式の近似関数であってもよい。このような構成によれば、微粒子の質量濃度の算出精度を高めることができる。なお、所定の形式の近似関数としては、多項式近似、線形近似、指数近似、累乗近似、対数近似等を用いた関数を挙げることができる。
【００１４】
本開示の一態様では、近似関数は、微粒子の粒子数をＸ、質量をＹとしたとき、定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を用いて下記式（１）で表される関数であってもよい。このような構成によれば、容易かつ確実に、質量濃度の算出精度を高めることができる。
Ｙ＝Ｋ１・Ｘ２＋Ｋ２・Ｘ＋Ｋ３      ・・・（１）
【００１５】
本開示の一態様では、粒子数濃度又は粒子数濃度に基づく粒子数パラメータと、質量濃度又は質量濃度に基づく質量パラメータとを出力するように構成されてもよい。このような構成によれば、被測定ガス中の微粒子の粒子数及び質量の双方を精度よくモニタリングすることができる。
【００１６】
本開示の別の態様は、被測定ガスに含まれる微粒子を検出する微粒子検出方法である。微粒子検出方法は、コロナ放電によって生じたイオンによって被測定ガス中の微粒子を帯電させる工程と、微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値であるイオン電流値を検出する工程と、イオン電流値を微粒子の粒子数濃度に換算する工程と、予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、粒子数濃度を微粒子の質量濃度に換算する工程と、を備える。
【００１７】
このような構成によれば、微粒子の粒子数と質量との相関関係を用いることにより、被測定ガス中の微粒子の粒径分布が異なる場合でも質量濃度の算出精度を維持することができる。そのため、様々な被測定ガスに対して共通した手法を用いて微粒子の質量濃度を精度よく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の微粒子検出装置を示す模式的な構成図である。
【図２】図１の微粒子検出装置のセンサ部の模式的な断面図である。
【図３】図１の微粒子検出装置の回路構成を示す模式的な構成図である。
【図４】図１の制御部による換算処理の一例を示す説明図である。
【図５】質量濃度とイオン電流値との相関関係の粒径分布による変化を示すグラフである。
【図６】微粒子の粒子数と質量との関係を示すグラフである。
【図７】実施形態の微粒子検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す微粒子検出装置１は、被測定ガスＧに含まれる微粒子を検出するための装置である。微粒子検出装置１は、センサ部２と、駆動部３とを備える。
【００２０】
微粒子検出装置１の測定対象の被測定ガスは、微粒子を含むものであれば特に限定されないが、自動車、農機、建機、船舶、試験場、工場等で用いられる内燃機関の排気ガスが被測定ガスとして挙げられる。微粒子検出装置１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに含まれる微粒子であるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍａｔｅｒ）の検出に好適に使用できる。なお、微粒子の径は、例えば０．１μｍから数十μｍ程度である。
【００２１】
＜センサ部＞
センサ部２は、図１に示すように、被測定ガスＧが流れる配管１００内に挿入されている。また、センサ部２は、排気ガス流路のＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等のフィルタよりも下流側に配置されている。
【００２２】
センサ部２は、図２に示すように、コロナ放電によって生じた陽イオンＩによって被測定ガスＧ中の微粒子Ｐを帯電させる。センサ部２は、イオン発生部２１と、帯電部２２と、イオン捕捉部２３とを備える。
【００２３】
イオン発生部２１、帯電部２２及びイオン捕捉部２３は、センサ部２の先端に向かってこの順に配置されている。また、イオン発生室２１Ａ、帯電部２２及びイオン捕捉部２３は、導電性のケーシング２４の内部に設けられている。
【００２４】
イオン発生部２１は、イオン発生室２１Ａと、イオン発生室２１Ａ内に配置された棒状の第１電極２１Ｂとを有する。イオン発生室２１Ａ内には、空気供給孔２１Ｃによって高圧の空気Ａが供給される。高圧の空気Ａは、センサ部２とは別に設置されたポンプ（図示せず）より供給される。
【００２５】
イオン発生部２１は、第１電極２１Ｂを陽極、イオン発生室２１Ａの内面（つまりケーシング２４の内壁）を陰極として、直流電圧（例えば２〜３ｋＶ）の印加によるコロナ放電を行う。コロナ放電によって、空気Ａの分子の一部が電離し、陽イオンＩが発生する。
【００２６】
このようにしてイオン発生部２１で生成された陽イオンＩは、イオン発生室２１Ａの底面の中央部分に設けられたオリフィス状のノズル２１Ｄを介して、帯電部２２に供給される。
【００２７】
帯電部２２は、帯電室２２Ａを有する。帯電室２２Ａは、ノズル２１Ｄによってイオン発生室２１Ａと連通している。帯電室２２Ａ内には、流入孔２２Ｂによって微粒子Ｐを含む被測定ガスＧが流入する。
【００２８】
具体的には、ノズル２１Ｄから陽イオンＩが空気Ａと共に帯電室２２Ａに流れ込むと、帯電室２２Ａ内が負圧になる。その結果、一定量の被測定ガスＧが流入孔２２Ｂから帯電室２２Ａ内に取り込まれ、微粒子Ｐを含む被測定ガスＧと陽イオンＩを含む空気Ａとが混合される。
【００２９】
この混合によって、微粒子Ｐの少なくとも一部が陽イオンＩによって帯電する。帯電した微粒子Ｐと帯電に供されなかった陽イオンＩとを含む空気は、ガス流路２５によって、イオン捕捉部２３に供給される。
【００３０】
イオン捕捉部２３は、捕捉室２３Ａと、捕捉室２３Ａ内に配置された棒状の第２電極２３Ｂとを有する。捕捉室２３Ａは、排出口２３Ｃを介して配管１００の内部と連通している。
【００３１】
第２電極２３Ｂは、１００Ｖ程度の電圧が印加されることによって、微粒子Ｐの帯電に供されなかった陽イオンＩの捕捉を補助する補助電極として機能する。具体的には、第２電極２３Ｂを陽極、捕捉室２３Ａの内面（つまりケーシング２４の内壁）を陰極とする電圧の印加によって、微粒子Ｐの帯電に供されなかった陽イオンＩは、第２電極２３Ｂから斥力を受け、第２電極２３Ｂから離れる方向へと偏向される。そして、偏向された陽イオンＩは、捕捉室２３Ａの内面に捕捉される。
【００３２】
一方、陽イオンＩが帯電された微粒子Ｐは、第２電極２３Ｂから斥力を受けるが、質量が陽イオンＩに比して大きいため、捕捉室２３Ａにおいて捕捉されず、被測定ガスＧの流れに沿って、排出口２３Ｃからセンサ部２の外部（つまり、配管１００内）へと放出される。
【００３３】
＜駆動部＞
駆動部３は、図３に示すように、センサ部２を駆動させる回路部４と、粒子数濃度及び質量濃度を算出する制御部５とを有する。
【００３４】
（回路部）
回路部４は、コロナ放電用の電流をセンサ部２に供給すると共に、微粒子Ｐに帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値を検出するように構成されている。
【００３５】
回路部４は、ドライバ４１と、絶縁トランス４２と、コロナ電流測定回路４３と、イオン電流測定回路４４と、３つの整流回路４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃとを含んでいる。
絶縁トランス４２は、一次側に印加された交流電圧を一次側のコイルと二次側のコイルとの巻線比より変換し、二次側の電圧を生成する。絶縁トランス４２の一次側のコイルと二次側のコイルとは、絶縁されている。
【００３６】
回路部４は、図３の破線で示すように、絶縁トランス４２の一次側と二次側とに分けられる。一次側の回路と二次側の回路とは、完全に切り離され、それぞれ独立の電源により動作する。
【００３７】
一次側の回路には、ドライバ４１が含まれると共に、制御部５が接続されている。一次側の電源は、電源４６により供給される。図３中のＶｐは、電源４６との接続を示している。二次側の回路には、整流回路４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが含まれ、センサ部２が接続されている。
【００３８】
コロナ電流測定回路４３とイオン電流測定回路４４とは、絶縁トランス４２の一次側の回路と二次側の回路とに跨がって配置され、両方の回路にそれぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
一次側の回路及び二次側の回路には、それぞれ接地配線が設けられ、個別にグランド電位（つまり接地電位）が定められている。図３中の「▽」は、一次側の回路の基準電位（以下、「一次側グランド」ともいう。）ＰＧＬを示し、「▼」は、二次側の回路の基準電位（以下、「二次側グランド」ともいう。）ＳＧＬを示している。絶縁トランス４２は、二次側の巻線の終端が二次側グランドＳＧＬに接続されている。
【００４０】
ドライバ４１は、絶縁トランス４２の一次側に供給する電力を調整する回路であり、絶縁トランス４２と共にプッシュプル型の電源回路を構成している。ドライバ４１は、放電電圧制御回路４１Ａとトランス駆動回路４１Ｂとを有する。
【００４１】
放電電圧制御回路４１Ａは、出力電圧可変のＤＣ／ＤＣコンバータ（図示省略）を内蔵し、電源４６の出力する電源電圧Ｖｐを昇圧し、絶縁トランス４２の一次側巻線のセンタタップＰＴ１に印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、制御部５によって調整可能である。
【００４２】
トランス駆動回路４１Ｂは、絶縁トランス４２の一次側巻線の両端のタップＰＴ２，ＰＴ３にそれぞれ接続される２つのスイッチング素子を備える。２つのスイッチング素子は、ドライバ４１の一次側グランドＰＧＬと２つのタップＰＴ２，ＰＴ３との間に配置されている。トランス駆動回路４１Ｂは、この２つのスイッチング素子を交互に繰り返しオンオフすることで、放電電圧制御回路４１Ａから供給される直流電圧を交流に変換する。
【００４３】
第１整流回路４５Ａ及び第２整流回路４５Ｂは、それぞれ、絶縁トランス４２から出力された交流電圧を整流し、直流に変換する。第１整流回路４５Ａにより印加される直流電圧は、ほぼ第１電極２１Ｂにおける放電電圧となる。第１整流回路４５Ａから供給される直流電流は、第１電極２１Ｂに入力される入力電流Ｉinとなる。
【００４４】
第２整流回路４５Ｂは、整流後の直流電圧を第２電極２３Ｂに印加する。第２電極２３Ｂに印加される電圧は、第１電極２１Ｂに印加される電圧の放電電圧制御回路４１Ａによる調整に伴って変化する。
【００４５】
第３整流回路４５Ｃは、絶縁トランス４２から出力された交流電圧を整流して直流に変換し、二次側の増幅器等を動作させる駆動電圧Ｖccを生成する。
コロナ電流測定回路４３は、イオン発生部２１において発生するコロナ放電によって流れる放電電流（つまりコロナ電流）の電流値を検出するための回路である。
【００４６】
コロナ電流測定回路４３の二次側には、シャント抵抗器Ｒ１が接続されている。また、センサ部２のケーシング２４に接続された信号線４７は、シャント抵抗器Ｒ１を介して、二次側グランドＳＧＬに接続されている。また、信号線４７は、イオン電流測定回路４４の二次側とも接続されている。
【００４７】
シャント抵抗器Ｒ１には、第１電極２１Ｂからケーシング２４に流れる電流Ｉｄｃと、ケーシング２４に捕捉された陽イオンＩの電荷に相当する電流Ｉｔｒｐとが信号線４７を介して流れる。
【００４８】
イオン電流測定回路４４は、イオン捕捉部２３において捕捉されずにセンサ部２から放出された陽イオンＩに相当する電流Ｉｅｓｃと同等のイオン電流Ｉcをシャント抵抗器Ｒ１に供給する。これにより、第１整流回路４５Ａから第１電極２１Ｂに供給された放電用の入力電流Ｉｉｎと、センサ部２から回収される合計電流とが等しくなり、回路部４における電流の収支がバランスする。なお、電流Ｉｅｓｃは、センサ部２から放出される微粒子Ｐに帯電したイオン量に応じて流れる電流である。
【００４９】
コロナ電流測定回路４３は、シャント抵抗器Ｒ１の電圧を制御部５に出力する。制御部５は、コロナ電流測定回路４３の出力に基づいて、コロナ放電に用いられる合計電流、ひいては入力電流Ｉｉｎが一定値となるように、ドライバ４１をフィードバック制御する。
【００５０】
イオン電流測定回路４４は、イオン電流Ｉｃの検出信号であるイオン電流値を制御部５に出力する。イオン電流測定回路４４は、イオン電流値としてイオン電流Ｉｃの電流値をそのまま出力してもよいし、例えばオペアンプを用いてイオン電流Ｉｃを電圧に変換して出力してもよい。オペアンプを用いる場合、イオン電流測定回路４４には制御部５から制御信号が入力される。
【００５１】
（制御部）
制御部５は、マイクロプロセッサ及びＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶媒体を内蔵し、予め記憶されたプログラムを実行することで、微粒子検出装置１を制御する。
【００５２】
制御部５は、ドライバ４１に内蔵された放電電圧制御回路４１Ａ及びトランス駆動回路４１Ｂを制御する。
また、制御部５は、イオン電流測定回路４４の出力であるイオン電流値によって、微粒子Ｐの検出を行なう。
【００５３】
具体的には、まず、制御部５は、図４に示すように、微粒子Ｐに帯電したイオン量に相当する電流値としてのイオン電流値Ｉｖを、微粒子Ｐの粒子数濃度ＰＮ１［個／ｃｍ３］に換算する。制御部５が換算するイオン電流値Ｉｖは、イオン電流測定回路４４の出力値であり、イオン電流Ｉｃの大きさを示す信号である。
【００５４】
制御部５は、イオン電流値Ｉｖを予め求めた換算式を用いて粒子数濃度ＰＮ１に換算する。この換算式は、例えば１つの微粒子Ｐに帯電し得るイオンの数等から求めたものを用いることができるが、換算式はこれに限定されない。
【００５５】
次に、制御部５は、粒子数濃度ＰＮ１［個／ｃｍ３］を質量濃度ＰＭ１［ｍｇ／ｃｍ３］に換算する。ここで、図５に示すように、粒径分布によって、センサ出力であるイオン電流値と質量濃度との相関ゲインにはバラつきが生じる。そのため、単純な相関ゲインを用いて質量濃度を算出すると、精度が低下する。なお、図５中、「Ｄ３０」、「Ｄ５０」、「Ｄ７５」及び「Ｄ９０」は、それぞれ、ピーク粒径が３０ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ及び９０ｎｍの粒径分布における計測結果を示す。
【００５６】
そこで、制御部５は、予め取得した微粒子Ｐの粒子数と質量との相関関係を示す所定の形式の近似関数を用い、粒子数濃度を微粒子Ｐの質量濃度に換算する。この近似関数は、例えば、粒径分布の異なる被測定ガス（例えば複数の車種の排気ガス）を流す実試験を行い、上述の分析計で求めた被測定ガス中の粒子数［個］と質量［ｍｇ］とをグラフにプロットした際の近似曲線として求められる。図６に、微粒子Ｐの粒子数と質量との相関関係のグラフの一例を示す。
【００５７】
図６のグラフから求められる微粒子の粒子数と質量との相関関係を示す近似関数は、微粒子の粒子数をＸ［個］、質量をＹ［ｍｇ］としたとき、定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を用いて下記式（１）で表される２次の多項式である。
Ｙ＝Ｋ１・Ｘ２＋Ｋ２・Ｘ＋Ｋ３      ・・・（１）
【００５８】
なお、微粒子の粒子数と質量との相関関係を示す近似関数は、２次の多項式に限定されず、１次又は３次以上の多項式であってもよい。また、上記相関関係を示す近似関数は、所定の形式の近似関数を設定すればよく、指数近似、累乗近似、対数近似等を用いた関数であってもよい。
【００５９】
図４に示すように、制御部５は、排気ガス流量Ｑ［ｍ３／ｓ］を用いて粒子数濃度ＰＮ１［個／ｃｍ３］を単位時間当たりに排出される粒子数である粒子数瞬時値ＰＮ２［個／ｓ］に換算し、さらに車両の走行距離Ｄ［ｋｍ］を用いて粒子数瞬時値ＰＮ２を、車両の単位走行距離当たりでの排気ガス中の粒子数である粒子数エミッションＰＮ３［個／ｋｍ］（［個］）に換算する。なお、排気ガス流量Ｑは、マスエアフロー（ＭＡＦ）の出力Ｍ［ｇ／ｓ］に配管温度Ｔ［℃］による温度補正を行って求められる。
【００６０】
同様に、制御部５は、排気ガス流量Ｑ［ｍ３／ｓ］を用いて質量濃度ＰＭ１［ｍｇ／ｃｍ３］を単位時間当たりに排出される粒子質量である質量瞬時値ＰＭ２［ｍｇ／ｓ］に換算し、さらに車両の走行距離Ｄ［ｋｍ］を用いて質量瞬時値ＰＭ２を、車両の単位走行距離当たりでの排気ガス中の粒子質量である質量エミッションＰＭ３［ｍｇ／ｋｍ］（［ｍｇ］）に換算する。なお、これらの換算は必ずしも行われる必要はない。
【００６１】
また、制御部５は、粒子数濃度及び／又は粒子数濃度に基づく粒子数パラメータ（つまり、粒子数瞬時値、粒子数エミッション等）と、質量濃度及び／又は質量濃度に基づく質量パラメータ（つまり、質量瞬時値、質量エミッション等）とを、外部に出力可能に構成されている。
【００６２】
［１−２．検出方法］
図７に示す微粒子検出方法は、図１に示す微粒子検出装置１を用いて、車両の排気ガス等の被測定ガスに含まれる微粒子を検出する。本実施形態の微粒子検出方法は、図７に示すように、帯電工程Ｓ１０と、検出工程Ｓ２０と、粒子数濃度換算工程Ｓ３０と、質量濃度換算工程Ｓ４０とを備える。
【００６３】
＜帯電工程＞
本工程では、上述したセンサ部２において、コロナ放電によって生じたイオンによって被測定ガス中の微粒子を帯電させる。
【００６４】
＜検出工程＞
本工程では、上述した回路部４において、微粒子に帯電したイオン量に相当する電流値であるイオン電流値を検出する。
【００６５】
＜粒子数濃度換算工程＞
本工程では、上述した制御部５において、イオン電流値を微粒子の粒子数濃度に換算する。
【００６６】
＜質量濃度換算工程＞
本工程では、上述した制御部５において、予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用い、粒子数濃度を微粒子の質量濃度に換算する。
【００６７】
［１−３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）予め取得した微粒子の粒子数と質量との相関関係を用いることで、イオン電流値の粒子径依存性を考慮しながら、粒子数濃度から質量濃度を精度よく算出することができる。また、相関関係を一度設定すれば、被測定ガス中の微粒子の粒径分布が異なる場合でも微粒子の質量濃度の算出精度を維持することができる。そのため、微粒子検出装置の汎用性を高めることができる。
【００６８】
（１ｂ）制御部５から粒子濃度又は粒子数濃度に基づく粒子数パラメータと、質量濃度又は質量濃度に基づく質量パラメータとを出力することで、被測定ガス中の微粒子の粒子数及び質量の双方を精度よくモニタリングすることができる。
【００６９】
［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００７０】
（２ａ）上記実施形態の微粒子検出装置１において、制御部５で用いる微粒子の粒子数と質量との相関関係は、近似関数に限定されない。例えば、上記相関関係として、微粒子の粒子数と質量との対応を表すテーブルを用いてもよい。
【００７１】
（２ｂ）上記実施形態の微粒子検出装置１において、制御部５は、必ずしも粒子数濃度又は粒子数濃度に基づく粒子数パラメータを出力しなくてもよい。つまり、微粒子検出装置１は、微粒子の質量濃度又は質量濃度に基づく質量パラメータのみを出力してもよい。
【００７２】
（２ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００７３】
１…微粒子検出装置、２…センサ部、３…駆動部、４…回路部、５…制御部、
２１…イオン発生部、２１Ａ…イオン発生室、２１Ｂ…第１電極、
２１Ｃ…空気供給孔、２１Ｄ…ノズル、２２…帯電部、２２Ａ…帯電室、
２２Ｂ…流入孔、２３…イオン捕捉部、２３Ａ…捕捉室、２３Ｂ…第２電極、
２３Ｃ…排出口、２４…ケーシング、２５…ガス流路、４１…ドライバ、
４１Ａ…放電電圧制御回路、４１Ｂ…トランス駆動回路、４２…絶縁トランス、
４３…コロナ電流測定回路、４４…イオン電流測定回路、４５Ａ…第１整流回路、
４５Ｂ…第２整流回路、４５Ｃ…第３整流回路、４６…電源、４７…信号線、
１００…配管。
【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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【図６】
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【図７】
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