(57)【要約】【課題】長期にわたり良好な検出精度を維持することができる浮遊粒子状物質センサユニットを提供する。【解決手段】空気の流路１１と、流路１１に設けられたフィルタ１５及びフィルタ１６と、フィルタ１５とフィルタ１６との間の空間中の浮遊粒子状物質を検出する検出手段１４と、フィルタ１５とフィルタ１６との間の空間に流路１１外から空気を供給する空気供給手段１７、１８、１９と、が含まれている。空気供給手段１７、１８、１９により、流路１１内を流れる空気の向きが切り替え可能である。【選択図】図１Ａ
2015141045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の流路と、
前記流路に設けられた第１のフィルタ及び第２のフィルタと、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間中の浮遊粒子状物質を検出する検出手段と、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間に前記流路外から空気を供給する空気供給手段と、
を有し、
前記空気供給手段により、前記流路内を流れる空気の向きが切り替え可能であることを特徴とする浮遊粒子状物質センサユニット。
【請求項２】
前記空気供給手段は、正転及び逆転の切り替えが可能なファンを有することを特徴とする請求項１に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【請求項３】
前記空気供給手段は、
少なくとも第１の方向に回転可能な第１のファンと、
少なくとも前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転可能な第２のファンと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【請求項４】
前記第１のファンは前記第２の方向にも回転可能であり、
前記第２のファンは前記第１の方向にも回転可能であることを特徴とする請求項３に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【請求項５】
前記検出手段から前記第１のフィルタ側の空気導入排出口までの距離と、前記検出手段から前記第２のフィルタ側の空気導入排出口までの距離とが実質的に等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮遊粒子状物質センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、大気環境中の浮遊粒子状物質によるヒトの健康被害が懸念されるようになり、浮遊粒子状物質への注目が高まっている。その状況のなかで、生活環境周辺の浮遊粒子状物質の濃度変化を測定し、監視しようとする動きが高まりつつある。浮遊粒子状物質の濃度の測定及び監視の方法として、対象の環境中に浮遊粒子状物質センサユニットを設置する方法がある。
【０００３】
浮遊粒子状物質センサユニットは、周辺空気を内部に取り込み、内部に設けられているセンサが空気中の浮遊粒子状物質を検出する。しかし、沈降しやすい大きな物質が空気中に含まれていることもあり、このような物質が浮遊粒子状物質センサユニットに取り込まれると、内部に沈降することがある。そして、このような物質が内部に堆積すると、検出精度が低下することがある。また、検出そのものができなくなることもある。
【０００４】
沈降しやすい物質が入り込まないように空気導入口にフィルタを設けることにより、上記の問題は回避することができる。しかし、空気導入口にフィルタを設けた場合には、フィルタの目詰まりに伴う圧力損失の増加及び空気の吸い込み量の減少が生じる。フィルタを初期化（イニシャライズ）すればフィルタの目詰まりを回避することができる。従来、フィルタの初期化のために、フィルタの交換及びフィルタの払い落としが行われている。
【０００５】
しかしながら、フィルタの初期化等のメンテナンスを行うことは煩雑である。特に、複数の浮遊粒子状物質センサユニットが用いられている場合には、メンテナンスが極めて煩雑なものとなる。また、ヒトが行くことが難しい場所に浮遊粒子状物質センサユニットが設置されることもあり、この場合、メンテナンスが容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５２３９６７号公報
【特許文献２】特開２０１１−５９０１３号公報
【特許文献３】特開２０１３−５３０３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長期にわたり良好な検出精度を維持することができる浮遊粒子状物質センサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
浮遊粒子状物質センサユニットの一態様には、空気の流路と、前記流路に設けられた第１のフィルタ及び第２のフィルタと、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間中の浮遊粒子状物質を検出する検出手段と、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間に前記流路外から空気を供給する空気供給手段と、が含まれている。前記空気供給手段により、前記流路内を流れる空気の向きが切り替え可能である。
【発明の効果】
【０００９】
上記の浮遊粒子状物質センサユニットによれば、第１のフィルタ、第２のフィルタ、及び空気供給手段の組み合わせ等により、長期にわたり良好な検出精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの構成を示す図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの構成を示す図である。
【図２】浮遊粒子状物質の濃度の変化の例を示す図である。
【図３】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの動作を示す図である。
【図４】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの効果を示す図である。
【図５】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの変形例を示す図である。
【図６】実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、実施形態に係る浮遊粒子状物質センサユニットの構成を示す図である。
【００１２】
この浮遊粒子状物質センサユニット１０では、図１に示すように、空気の流路１１にフィルタ１５及びフィルタ１６が設けられている。また、フィルタ１５とフィルタ１６との間の空間中の浮遊粒子状物質を検出する検出器１４が設けられている。検出器１４は、例えば、センサ１２及び光源１３が含まれている。センサ１２は、例えば光源１３から照射され浮遊粒子状物質により散乱された散乱光を検出する。更に、フィルタ１５とフィルタ１６との間の空間に流路１１外から空気を供給するファン１７及び１８が設けられている。ファン１７及び１８は正転及び逆転の切り替えが可能なファンである。ここでは、当該ファンを通じて流路１１外から空気を取り込む方向の回転を正転、その逆方向の回転を逆転という。また、検出器１４、ファン１７、及びファン１８の動作を制御する制御装置１９、並びに検出器１４による検出結果を外部に出力するケーブル２０が設けられている。更に、ファン１７が正転している時に点灯するインジケータ２１、及びファン１８が正転している時に点灯するインジケータ２２が設けられている。フィルタ１５及びフィルタ１６のメッシュは、例えば、検出対象の浮遊粒子状物質を透過し、それよりも大きく、流路１１に沈降するような物質を透過させない程度である。検出対象の浮遊粒子状物質は、例えば粒径が２．５μｍ以下のＰＭ２．５とよばれる微小粒子状物質である。検出器１４は検出手段の一例であり、ファン１７、ファン１８、及び制御装置１９は空気供給手段の一例である。インジケータ２１及びインジケータ２２は表示手段の一例である。
【００１３】
次に、浮遊粒子状物質センサユニット１０の動作について説明する。本実施形態では、制御装置１９が検出器１４、ファン１７、及びファン１８の動作を制御する。制御装置１９は、例えば、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ：suspended particulate matter）の濃度について予め定められた任意の設定値とセンサ１２により検出されたＳＰＭの濃度とを比較し、その結果に応じて、ファン１７及びファン１８の回転の向きを制御する。
【００１４】
制御装置１９は、例えば、センサ１２により検出されたＳＰＭの濃度が設定値以上であれば、ファン１７を正転させ、ファン１８を逆転させる。この結果、フィルタ１５を介して流路１１に空気が流入し、フィルタ１６を介して流路１１から空気が排出される。また、制御装置１９は、例えば、センサ１２により検出されたＳＰＭの濃度が設定値未満であれば、ファン１７を逆転させ、ファン１８を正転させる。この結果、フィルタ１６を介して流路１１に空気が流入し、フィルタ１５を介して流路１１から空気が排出される。空気中のＳＰＭの濃度は自然に変化しているため、このような制御が行われた場合、空気中のＳＰＭの濃度の変化に付随してファン１７及びファン１８の回転の向きが反転する。例えば、図２に示すように浮遊粒子状物質の濃度が変化している場合、期間Ａでは、ファン１７が正転し、ファン１８が逆転する。また、期間Ｂでは、ファン１７が逆転し、ファン１８が正転する。なお、設定値は、例えば、想定される空気中の浮遊粒子状物質の濃度の最大値及び最小値の平均値とする。
【００１５】
期間Ａでは、図３（ａ）に示すように、流路１１に沈降するような物質５１はフィルタ１５の外側に付着し、流路１１内に入り込みにくい。その一方で、検出対象とする物質５２、例えばＰＭ２．５は、フィルタ１５を透過し、検出器１４の検出範囲を通過してフィルタ１６を介して排出される。期間Ｂでは、図３（ｂ）に示すように、流路１１に沈降するような物質５１はフィルタ１６の外側に付着し、流路１１内には入り込みにくい。その一方で、検出対象とする物質５２、例えばＰＭ２．５は、フィルタ１６を透過し、検出器１４の検出範囲を通過してフィルタ１５を介して排出される。従って、物質５２の流入に伴う検出精度の低下を抑制することができる。また、期間Ａでは、フィルタ１５の外側に付着する物質５１の量が時間の経過と共に増加するが、その後に期間Ｂにてファン１７が反転し、ファン１８が正転すると、フィルタ１５に付着していた物質５１は空気中に排出される。つまり、フィルタ１５の初期化が行われる。また、期間Ｂでは、フィルタ１６の外側に付着する物質５１の量が時間の経過と共に増加するが、その後にファン１７が正転し、ファン１８が逆転すると、フィルタ１６に付着していた物質５１は空気中に排出される。つまり、フィルタ１５の初期化が行われる。そして、このような動作が繰り返し行われる。
【００１６】
このように、本実施形態によれば、検出精度を低下させるような物質の流路１１内への流入を抑制することができる。また、フィルタ１５及びフィルタ１６の目詰まりを抑制することができる。従って、煩雑なメンテナンスの頻度を著しく低下させたとしても、良好な検出精度を長期間にわたって維持することができる。
【００１７】
例えば、図４に示すように、本実施形態では、時刻ｔn（ｎ＝１、２、３、・・・）においてファン１７及びファン１８の回転の向きが反転し、それに伴ってフィルタ１５又はフィルタ１６に付着していた物質が取り除かれる。このため、図４（ａ）に示すように、圧力損失は低いまま維持され、図４（ｂ）に示すように、空気取り込み量は高く維持される。一方、流路内を流れる空気の方向が一方向の参考例では、時間の経過に伴ってフィルタに付着する物質の量が増加し、図４（ａ）に示すように、圧力損失が増加する。また、フィルタに付着した物質の量がある臨界を超えると、図４（ｂ）に示すように、急激に空気吸い込み量が低下する。
【００１８】
また、本実施形態では、期間Ａでは、図３（ａ）に示すように、インジケータ２１が点灯し、期間Ｂでは、図３（ｂ）に示すように、インジケータ２２が点灯する。このため、外部からでも浮遊粒子状物質センサユニット１０の動作状況を把握することができる。
【００１９】
なお、検出器１４からフィルタ１５側の空気導入排出口までの距離と、検出器１４からフィルタ１６側の空気導入排出口までの距離とが実質的に等しいことが好ましい。ファン１７が正転し、ファン１８が逆転している場合と、ファン１７が逆転し、ファン１８が正転している場合との間で検出条件が実質的に一致するからである。検出条件の相違が大きいほど、大気中の浮遊粒子状物質の濃度が変化していないにも拘わらず、検出器１４から出力されるデータに相違が生じる可能性が高くなる。検出器１４を中心として、フィルタ１５側のフィルタ１５及びファン１７を含む流路１１の構造と、フィルタ１６側のフィルタ１６及びファン１８を含む流路１１の構造とが、フィルタ１５のフィルタ特性及びフィルタ１６のフィルタ特性を含めて対称となっていることがより一層好ましい。ただし、必ずしもフィルタ１５側の構造とフィルタ１６側の構造とが一致していなくてもよい。
【００２０】
フィルタ１５及びフィルタ１６は、図５に示すように、取り外し可能で交換可能であることが好ましい。フィルタ１５及びフィルタ１６を交換可能とすることにより、メッシュの大きさを測定環境及び検出対象に応じて適宜変更することが容易となるからである。
【００２１】
上記の実施形態では、検出されたＳＰＭの濃度に応じてファン１７及びファン１８の回転方向の制御が行われるが、他の基準に基づいてファン１７及びファン１８の回転方向の制御が行われてもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、フィルタ１５と検出器１４との間に圧力センサ３１を設け、フィルタ１６と検出器１４との間に圧力センサ３２を設けておき、それらの出力に応じて切り替えてもよい。具体的には、フィルタ１５が正転している期間では圧力センサ３１の出力が、フィルタ１６が正転している期間では圧力センサ３２の出力がある閾値に達したときにファン１７及びファン１８の回転方向を切り替えてもよい。圧力センサ３１及び圧力センサ３２の出力は圧力損失を反映するため、つまりフィルタ１５及びフィルタ１６の目詰まりの程度を反映するため、目詰まり精度に悪影響を及ぼす前に回転方向を変更することが可能となる。閾値としては、例えば、最後に回転方向を切り替えた直後の圧力損失の２倍の圧力損失に相当する圧力を用いることができる。
【００２２】
図６（ｂ）に示すように、フィルタ１５を振動させる加振機構４１及びフィルタ１６を振動させる加振機構４２を設けてもよい。例えば、加振機構４１はファン１７が逆転している期間にフィルタ１５を振動させ、加振機構４２はファン１８が逆転している期間にフィルタ１６を振動させる。このような振動によりフィルタ１５又はフィルタ１６に付着した物質の除去が促進される。加振機構４１及び加振機構４２としては、例えば携帯電話機に用いられているバイブレータ等を用いることができる。加振機構４１の動作期間がファン１７の逆転開始から一定の期間であってもよく、加振機構４２の動作期間がファン１８の逆転開始から一定の期間であってもよい。加振機構４１及び加振機構４２は加振手段の一例である。
【００２３】
ファン１７及びファン１８の回転速度は、逆転開始から一定の期間はその後の期間よりも速いことが好ましい。フィルタ１５及びフィルタ１６に付着した物質をより迅速に除去するためである。
【００２４】
検出器１４に代えて、他の構造の浮遊粒子状物質センサを用いてもよい。例えば、ＱＣＭセンサ又はＴＥＯＭセンサを用いてもよい。ＱＣＭセンサは水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ：quartz crystal microbalance）法により浮遊粒子状物質を検出する。ＴＥＯＭセンサは振動素子式マイクロ天秤（ＴＥＯＭ：tapered element oscillating microbalance）法により浮遊粒子状物質を検出する。
【００２５】
また、上記の実施形態では、ファン１７を正転させながらファン１８を逆転させ、ファン１８を正転させながらファン１７を逆転させているが、ファン１７を正転させている間、ファン１８を停止させておき、ファン１８を正転させている間、ファン１７を停止させておいてもよい。この場合でも、流路１１内を流れる空気の向きは切り替え可能である。また、ファン１８を停止させたままファン１７を逆転させ、ファン１７を停止させたままファン１８を逆転させてもよい。この場合でも、流路１１内を流れる空気の向きは切り替え可能である。これらの場合、ファン１７及びファン１８として、一方向のみに回転可能なものを用いることができる。更に、検出器１４を中心とした対称性は得られなくなるが、正転及び逆転の切り替えが可能なファンが１つのみ設けられていても、流路１１内を流れる空気の向きは切り替え可能である。また、３以上のファンが設けられていてもよい。
【００２６】
上述のように、流路１１内を流れる空気の向きが切り替えられた前後で、検出条件が実質的に一致していることが好ましい。これら検出条件が一致していれば、例えば、フィルタ１５に付着した物質を除去している期間の検出結果も、フィルタ１６に付着した物質を除去している期間の検出結果も、同等の精度を示すからである。
【００２７】
なお、浮遊粒子状物質の濃度を測定する間隔は特に限定されず、例えば１時間毎に濃度の測定を行ってもよく、１分間毎に測定を行ってもよい。この間隔は、例えば制御装置１９に設定しておくことができる。
【００２８】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００２９】
（付記１）
空気の流路と、
前記流路に設けられた第１のフィルタ及び第２のフィルタと、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間中の浮遊粒子状物質を検出する検出手段と、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間の空間に前記流路外から空気を供給する空気供給手段と、
を有し、
前記空気供給手段により、前記流路内を流れる空気の向きが切り替え可能であることを特徴とする浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３０】
（付記２）
前記空気供給手段は、正転及び逆転の切り替えが可能なファンを有することを特徴とする付記１に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３１】
（付記３）
前記空気供給手段は、
少なくとも第１の方向に回転可能な第１のファンと、
少なくとも前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転可能な第２のファンと、
を有することを特徴とする付記１に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３２】
（付記４）
前記第１のファンは前記第２の方向にも回転可能であり、
前記第２のファンは前記第１の方向にも回転可能であることを特徴とする付記３に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３３】
（付記５）
前記検出手段から前記第１のフィルタ側の空気導入排出口までの距離と、前記検出手段から前記第２のフィルタ側の空気導入排出口までの距離とが実質的に等しいことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３４】
（付記６）
前記空気供給手段は、前記検出手段による検出結果を予め定められている閾値と比較し、その結果に基づいて前記流路内を流れる空気の向きを切り替えることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３５】
（付記７）
前記検出手段と前記第１のフィルタとの間に設けられた第１の圧力センサと、
前記検出手段と前記第２のフィルタとの間に設けられた第２の圧力センサと、
を有することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３６】
（付記８）
前記第１のフィルタに振動を加える第１の加振手段と、
前記第２のフィルタに振動を加える第２の加振手段と、
を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【００３７】
（付記９）
前記流路内を流れる空気の向きを示す表示手段を有することを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質センサユニット。
【符号の説明】
【００３８】
１１：流路
１２：センサ
１３：光源
１４：検出器
１５、１６：フィルタ
１７、１８：ファン
１９：制御装置
２０：ケーブル
２１、２２：インジケータ
３１、３２：圧力センサ
４１、４２：加振機構
【図１Ａ】
2015141045.tif 000003
【図１Ｂ】
2015141045.tif 000004
【図２】
2015141045.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015141045.tif 000008
【図６】
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