(57)【要約】【課題】粒径の測定レンジを大きく確保することができる粒子測定装置などを提供する。【解決手段】気体又は液体である流体中に含まれる粒子２の粒径を測定する粒子測定装置１であって、検知領域ＤＡに光を投光する投光素子１１１と、検知領域ＤＡに位置する粒子２によって散乱された光の散乱光を受光する受光素子１１２とを有する粒子２検出センサと、（ｉ）受光素子１１２からの出力を示すセンサ信号に含まれる粒子２に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満の場合、当該ピーク値を用いて粒子２の粒径を演算し、（ｉｉ）ピーク値が閾値以上の場合、閾値未満の所定の電圧におけるパルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する演算部１６２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体又は液体である流体中に含まれる粒子の粒径を測定する粒子測定装置であって、
検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域に位置する前記粒子によって散乱された光の散乱光を受光する受光素子とを有する粒子検出センサと、
（ｉ）前記受光素子からの出力を示すセンサ信号に含まれる前記粒子に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満の場合、当該ピーク値を用いて前記粒子の粒径を演算し、（ｉｉ）前記ピーク値が前記閾値以上の場合、前記閾値未満の所定の値における前記パルス波形の時間幅を用いて前記粒子の粒径を演算する演算部とを備える
粒子測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記閾値として所定の測定レンジの上限電圧を用いて、前記粒子の粒径を演算する
請求項１に記載の粒子測定装置。
【請求項３】
さらに、
前記受光素子から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部と、
前記電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化することにより、デジタル化された前記センサ信号を生成して前記演算部に出力するＡＤ変換部とを備える
請求項１又は２に記載の粒子測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記ピーク値が前記閾値以上の場合、前記時間幅と前記閾値未満の前記パルス波形の単位時間当たりの変化量とから前記粒子の粒径を演算する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子測定装置を備える空気清浄機。
【請求項６】
検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域に位置する粒子によって散乱された光の散乱光を受光する受光素子とを有する粒子検出センサを用いて、気体又は液体である流体中に含まれる前記粒子を測定する粒子測定方法であって、
前記受光素子からの出力を示すセンサ信号に含まれる前記粒子に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満か否かを判断するステップと、
前記ピーク値が前記閾値未満であると判断された場合、当該ピーク値を用いて前記粒子の粒径を演算するステップと、
前記ピーク値が前記閾値以上であると判断された場合、前記閾値未満の所定の電圧における前記パルス波形の時間幅を用いて前記粒子の粒径を演算するステップとを含む
粒子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体又は液体である流体中に含まれる粒子を測定する粒子測定装置、当該粒子測定装置を備える空気清浄機、及び、粒子測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光散乱式粒子検出センサは、投光素子と受光素子とを備える光電式センサであり、測定対象の気体を取り込んで投光素子の光を当該気体に照射し、その散乱光によって気体に含まれる粒子の有無を検出するものである。例えば、大気中に浮遊するホコリ・花粉・煙等の粒子を検出することができる。
【０００３】
この種の光散乱式粒子検出センサを含む粒子測定装置として、当該光散乱式粒子検出センサからの検知信号を用いて、大気中の単位体積当たりの粒子の量（濃度）を検出するものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０８７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、粒子測定装置では、気体を漂う粒径の小さな粒子（微小粒子）から大きな粒子（粗大粒子）まで、粒径を測定できることが期待される。しかしながら、上記従来の構成では、例えば、微小粒子の粒径を測定可能に調整した場合には粗大粒子の粒径が測定できない虞がある等、粒径の測定レンジが限定される場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、粒径の測定レンジを大きく確保することができる粒子測定装置など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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る粒子測定装置は、気体又は液体である流体中に含まれる粒子の粒径を測定する粒子測定装置であって、検知領域に光を投光する投光素子と、前記検知領域に位置する前記粒子によって散乱された光の散乱光を受光する受光素子とを有する粒子検出センサと、（ｉ）前記受光素子からの出力を示すセンサ信号に含まれる前記粒子に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満の場合、当該ピーク値を用いて前記粒子の粒径を演算し、（ｉｉ）前記ピーク値が前記閾値以上の場合、前記閾値未満の所定の値における前記パルス波形の時間幅を用いて前記粒子の粒径を演算する演算部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粒径の測定レンジを大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る粒子測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る受光素子から出力される電流信号の一例を示す波形図である。
【図３】実施の形態に係る信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係るＡＤ変換部によって生成されたデジタルデータの一例を示す波形図である。
【図５】実施の形態に係る粒径演算処理を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る粒径演算処理の具体例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態に係る汎用ＭＰＵへ入力される粒径ごとのパルス波形（電圧信号）の一例を示す図である。
【図８】実施の形態において、所定の測定レンジの上限電圧以上のピーク値をとるパルス波形を示すグラフである。
【図９】実施の形態において、時間幅と粒径との相関関係を示す情報の一例である。
【図１０】実施の形態において、時間幅と粒径との相関関係を示す関数の一例である。
【図１１Ａ】実施の形態の変形例において、サンプリング速度を向上させた場合に奏される効果について説明するための図である。
【図１１Ｂ】実施の形態の変形例において、サンプリング速度を向上させた場合に奏される効果について説明するための図である。
【図１２】空気清浄機の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態に係る粒子測定装置などについて、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、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及び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。
【００１１】
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。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
【００１２】
（実施の形態）
［１．構成］
まず、本発明の実施の形態に係る粒子測定装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る粒子測定装置１の構成の一例を示すブロック図である。
【００１３】
同図に示すように、粒子測定装置１は、粒子検出センサ１１０、アナログ信号処理部１２０、及び、電源部１３０を含むセンサモジュール１０と、汎用ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１６０とを備え、大気（気体）のうち、本実施の形態に係る粒子測定装置１の近傍に漂う空気（以下、周辺空気と称する）に含まれる粒子の粒径を測定する。
【００１４】
以下、粒子測定装置１の各構成について、具体的に説明する。
【００１５】
［１−１．粒子検出センサの構成］
粒子検出センサ１１０は、投光素子１１１と受光素子１１２とを備える光電式センサであり、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光素子１１１からの光の散乱光を受光素子１１２で受光することにより周辺空気中に含まれる粒子２を検出するものである。これらの投光素子１１１、受光素子１１２及び検知領域ＤＡは、外光が照射されないように、筐体１１３の内部に配置され、投光素子１１１及び受光素子１１２は当該筐体１１３によって保持されている。また、本実施の形態における粒子検出センサ１１０は、さらに、周辺空気を加熱して粒子測定装置１の内部空間へ引き込む流動を引き起こす加熱部１１５を有する。
【００１６】
投光素子１１１は、所定の波長の光を発する光源（発光部）であり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１１１としては、赤外光、青色光、緑色光、赤色光又は紫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１１１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１１１として、例えば、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を出力する砲弾型のＬＥＤを用いる。
【００１７】
なお、投光素子１１１の発光波長が短いほど、粒径の小さな粒子２を検出しやすくなる。また、投光素子１１１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１１１から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光又はパルス光等とすることができる。また、投光素子１１１の出力の大きさは、時間的に変化していてもよい。
【００１８】
投光素子１１１から出射された光は、例えば、投光素子１１１の前方に配置された投光レンズを介して検知領域ＤＡを通過する。この際、検知領域ＤＡを粒子２が通過していると、当該粒子２によって投光素子１１１からの光が散乱される。
【００１９】
受光素子１１２は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光素子１１１からの光の散乱光を受光する受光部であり、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、光電子倍増管等、光を受けて電気信号に変換する素子（光検出器）である。具体的には、受光素子１１２は、電気信号として電流信号を生成する。つまり、受光素子１１２は、受光した光強度に応じた電流信号を出力する。
【００２０】
粒子２による散乱光は、例えば、検知領域ＤＡと当該受光素子１１２との間に配置された受光レンズによって、受光素子１１２に集光される。
【００２１】
筐体１１３は、遮光性を有し、粒子２を含む周辺空気（気体）が流れる筒状の空間領域である粒子流路が設けられた部材である。例えば、筐体１１３は、迷光を減衰させやすいように、少なくとも内面が黒色である。具体的には、筐体１１３の内面は、光の減衰率が高く、かつ、光を鏡面反射する。なお、筐体１１３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。
【００２２】
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、投光素子１１１が出射した光のうち検知領域ＤＡにおいて粒子２に散乱されることなく、筐体１１３内を進行する光等である。また、迷光には、粒子流路によって筐体１１３の内部に進入した外光も含まれる。
【００２３】
筐体１１３は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いた射出成形により形成される。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１１３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１１３の内面を黒色面にすることができる。また、筐体１１３の内面にシボ加工などの表面処理を行うことによって、迷光を減衰させてもよい。
【００２４】
検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子２（エアロゾル）を検知するための領域であるエアロゾル検知領域（エアロゾル測定部）であり、投光素子１１１の光が投光される空間領域と投光素子１１１の光が粒子２に当たって発生した散乱光を受光素子１１２に導くための空間領域とが重なる空間領域である。また、検知領域ＤＡは、粒子流路内に存在するように設定されており、測定対象の気体は、粒子流路の入口１０１から筐体１１３の内部に進入し、粒子流路を通って検知領域ＤＡに導かれ、粒子流路の出口１０２から筐体１１３の外部に流出される。
【００２５】
なお、本実施の形態において、粒子流路の流路方向（測定対象の気体が流れる方向）は、図１の紙面上下方向としているが、図１の紙面垂直方向としてもよい。つまり、本実施の形態では、粒子流路の流路軸は、投光素子１１１及び受光素子１１２の各光軸が通る平面上に存在するように設定しているが、当該平面と直交するように設定されていてもよい。
【００２６】
加熱部１１５は、粒子２を含む周辺空気を検知領域ＤＡに導入するために気体を加熱するものであり、粒子流路内に流れる気体の流れを促進させるための気流を発生させる気流発生装置として機能する。具体的には、加熱部１１５は、低コストのヒータ抵抗等であり、本実施の形態では、粒子流路内に配置されている。つまり、加熱部１１５は、粒子流路内の気体を加熱する。
【００２７】
例えば、加熱部１１５がヒータ抵抗である場合、ヒータ抵抗に電圧を印加すると、ヒータ抵抗が加熱される。これにより、ヒータ抵抗の周囲の気体は、加熱されて密度が小さくなり、重力と逆方向の上方向に移動する。つまり、加熱部１１５によって粒子流路内の気体を加熱すると、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。
【００２８】
このように、加熱部１１５によって粒子流路内の気体を加熱することによって、筐体１１３（粒子流路）内に測定対象の気体（周辺空気）を容易に引き込むことができるので、加熱部１１５を設けない場合と比べて、粒子検出センサ１１０内に多くの粒子２を取り込むことができる。したがって、粒子流路に含まれる検知領域ＤＡにおける単位体積あたりの粒子２の量を大きくすることができるので、感度を高くすることができる。
【００２９】
また、加熱部１１５は、上昇気流を発生させるので、図１に示すように、粒子流路の下方部分に設置するとよい。なお、加熱部１１５が動作していない状態でも、気体は粒子流路内を通過することができる。つまり、加熱部１１５が動作していない場合でも、大気中に含まれる粒子２を検出することは可能である。
【００３０】
［１−２．信号処理部の構成］
次に、粒子検出センサ１１０から出力される電流信号を信号処理して、粒子２の粒径を演算する信号処理部（アナログ信号処理部１２０及び汎用ＭＰＵ１６０）の構成について、説明する。この信号処理部は、アナログ信号である上記電流信号を電圧信号に変換してアナログ手段（回路）で信号処理を行うアナログ信号処理部１２０と、当該アナログ信号処理部１２０で信号処理された電圧信号をデジタル化することで生成されたデジタルデータを用いて粒子２の粒径を演算する汎用ＭＰＵ１６０とを備える。以下、信号処理部の各構成について、詳細に説明する。
【００３１】
［１−２−１．アナログ信号処理部］
アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に対して各種の信号処理を施すことにより、当該電流信号に基づくアナログ電圧信号を出力する。ここで、各種の信号処理とは、例えば、電流（Ｉ）を電圧（Ｖ）に変換するＩ／Ｖ変換、入力された信号の所望の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理、及び、入力された信号を増幅して出力する増幅処理である。
【００３２】
なお、アナログ信号処理部１２０は、ここに例示した各処理に限らず、さらに他の信号処理（例えば、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理、及び、減衰処理等）を行うものであってもよい。
【００３３】
このアナログ信号処理部１２０は、図１に示すように、ＩＶ変換部１２２と、増幅部１２３とを含む。
【００３４】
［１−２−１−１．ＩＶ変換部］
ＩＶ変換部１２２は、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換（ＩＶ変換）する。つまり、ＩＶ変換部１２２は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号を電圧信号に変換する。このように電圧信号に変換することにより、以降の信号処理を容易にするとともに、ＩＶ変換部１２２の後段に接続された増幅部１２３の設計が容易になる。
【００３５】
［１−２−１−２．増幅部］
増幅部１２３は、ＩＶ変換部１２２で変換された電圧信号の所定の帯域を増幅する。具体的には、当該電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を、他の帯域の周波数成分よりも高い増幅率で増幅する。ここで、所定の帯域とは、例えば、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体の流速ｖ１に対応する周波数ｆ１を中心周波数、帯域幅をｆｂｗとする帯域である。なお、ｆｂｗは所定の周波数であってもよいし、電圧信号のノイズに応じて適宜設定される周波数であってもよい。言い換えれば、増幅部１２３は、ＩＶ変換部１２２で変換された電圧信号を増幅し、粒子２に対応したパルス波形を含む電圧信号に変換する。
【００３６】
ここで、粒子２に対応したパルス波形とは、検知領域ＤＡを通過する粒子２の速度、及び、当該粒子２の粒径等に対応した正弦波、または、それに類似の波形である。ただし、例えば、大粒径の粒子２と小粒径の粒子２とが同じタイミングで検知領域ＤＡを通過する場合等には、その限りではない。
【００３７】
この増幅部１２３は、例えば、図１に示すように、ＩＶ変換部１２２から出力された電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を通過するバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを通過した周波数成分からなる信号を増幅する増幅器とを含む。なお、バンドパスフィルタ及び増幅器の接続順はこれに限らず、増幅器がバンドパスフィルタよりも前段に設けられていてもよい。
【００３８】
このような構成により、アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく電圧信号を出力する。
【００３９】
［１−３．汎用ＭＰＵの構成］
汎用ＭＰＵ１６０は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログ電圧信号を用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径を算出する。この汎用ＭＰＵ１６０は、例えば、集積回路であるシステムＬＳＩにより実現され、以下で説明する構成毎に個別に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。
【００４０】
また、汎用ＭＰＵ１６０は、システム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。
【００４１】
このような汎用ＭＰＵ１６０は、図１に示すように、ＡＤ変換部１６１及び演算部１６２を有し、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子についての種々の分析を行うことができる。この種々の分析とは、例えば、当該粒子の粒径の算出、又は、当該粒子の同定等である。以下、汎用ＭＰＵ１６０の各構成について、詳細に説明する。
【００４２】
［１−３−１．ＡＤ変換部］
ＡＤ変換部１６１は、増幅部１２３で増幅された電圧信号をサンプリング（標本化）及び量子化する。言い換えると、当該ＡＤ変換部１６１は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログの電圧信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換することにより、当該電圧信号に対応する時系列のデジタルデータを生成する。つまり、ＡＤ変換部１６１は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく時系列のデジタルデータを生成する。
【００４３】
すなわち、ＡＤ変換部１６１は、受光素子１１２からの出力を示す電圧信号（センサ信号）をサンプリング及び量子化することにより、デジタル化された当該電圧信号であるデジタルデータを生成する。
【００４４】
具体的には、このＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであり、当該汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力された電圧信号をデジタルデータに変換する。例えば、ＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０においてアナログ入力用に設定された端子に入力された０．０〜５．０Ｖの範囲の電圧信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングされた電圧信号の電圧を１０ビットのデジタル値に変換することにより、デジタルデータを生成する。
【００４５】
なお、汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力される電圧の範囲は、上記例に限らず、例えば、当該入力される電圧の最大値は、汎用ＭＰＵ１６０の外部から指定される電圧（例えば３．３Ｖ）であってもよい。また、ＡＤ変換部１６１で生成されるデジタルデータのビット数は、上記例に限らず、例えば８ビットであっても１２ビットであってもよい。
【００４６】
［１−３−２．演算部］
演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子２の粒径を算出する。具体的には、演算部１６２は、（ｉ）受光素子１１２からの出力を示すデジタルデータ（センサ信号）に含まれる粒子に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満の場合、当該ピーク値を用いて粒子２の粒径を演算し、（ｉｉ）ピーク値が閾値以上の場合、閾値未満の所定の値（所定の電圧）におけるパルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する。この演算部１６２による粒径演算処理の詳細については、後述する。
【００４７】
［１−４．電源部］
電源部１３０は、センサモジュール１０が備える構成のうち、当該電源部１３０以外の各構成（粒子検出センサ１１０、及び、アナログ信号処理部１２０）に対して、電源を供給する。この電源部１３０は、例えば、センサモジュール１０の外部から供給された電圧を所望の電圧に変換するレギュレータ等により構成される。
【００４８】
以上、本実施の形態に係る粒子測定装置１の構成について、説明した。
【００４９】
［２．動作］
次に、粒子測定装置１の動作について、説明する。
【００５０】
［２−１．粒子検出センサの動作］
まず、粒子検出センサ１１０による粒子２の検出動作について説明する。
【００５１】
加熱部１１５により空気が加熱されると、筐体１１３内の粒子流路に上昇気流が生じる。これに伴い、周辺空気中の粒子は、粒子流路の入口１０１から筐体１１３の内部に進入し、粒子の検知領域ＤＡを通過して、粒子流路の出口１０２から筐体１１３の外部に流出される。
【００５２】
投光素子１１１から出射された光は、検知領域ＤＡの粒子２が存在する場合、当該粒子２によって散乱される。
【００５３】
その後、粒子２から散乱された散乱光（散乱光の一部）が、受光素子１１２により受光されると、当該受光素子１１２から受光量（受光した散乱光の光強度）に応じた電流信号が出力される。
【００５４】
図２は、受光素子１１２から出力される電流信号の一例を示す波形図である。
【００５５】
同図に示す波形には、４つの粒子の散乱光の強度を示す波形が含まれている。より具体的には、当該波形には、ピーク値（「波高値」とも言う）Ｉ１を有する波形Ｗ１と、波高値Ｉ２を有する波形Ｗ２と、波高値Ｉ３を有する波形Ｗ３と、波高値Ｉ４を有する波形Ｗ４とが含まれる。これらの波形Ｗ１〜Ｗ４には、ノイズによる波形ＷＮが重畳されている。
【００５６】
ここで、検知領域ＤＡに位置する粒子２の粒径が大きいほど、当該粒子２による散乱光の光強度は大きくなる。よって、受光素子１１２から出力される電流信号は、粒子２の粒径が大きいほどピーク値が大きくなる信号である。
【００５７】
また、散乱光の光強度のピーク１つ１つは、気流が粒子流路を流れることによって共に移動する粒子２の１つ１つに対応する。よって、受光素子１１２から出力される電流信号のピーク値の１つ１つは、対応する粒子２の粒径に応じた値である。
【００５８】
このような動作により、粒子検出センサ１１０は、気体に含まれる粒子２を検出することができる。
【００５９】
［２−２．信号処理部の動作］
次に、信号処理部（アナログ信号処理部１２０及び汎用ＭＰＵ１６０）の動作について、説明する。図３は、本実施の形態に係る信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【００６０】
同図に示すように、まず、ＩＶ変換部１２２は、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換することにより、電圧信号を生成する（Ｓ１０）。つまり、受光素子１１２から出力された電流信号は電圧信号へと変換される。
【００６１】
次に、増幅部１２３は、当該電圧信号を所定の帯域で増幅する（Ｓ２０）。
【００６２】
その後、ＡＤ変換部１６１は、増幅部１２３で増幅されたアナログ信号である電圧信号をデジタル変換（ＡＤ変換）することにより、デジタルデータを生成する（Ｓ３０）。つまり、ＡＤ変換部１６１は、サンプリング及び量子化することにより、受光素子１１２からの出力を示すセンサ信号がデジタル化された時系列のデジタルデータを生成して、演算部１６２に出力する。
【００６３】
図４は、ＡＤ変換部１６１によって生成されたデジタルデータの一例を示す波形図である。
【００６４】
同図に示すデジタルデータは、例えば、１０ビットの時系列のデジタルデータである。なお、デジタルデータの波形はステップ状の波形であるが、同図では、当該ステップの幅が非常に小さいものとして、見た目上曲線で図示している。また、同図では、デジタルデータの各サンプルのデジタル値を電圧に換算して図示している。
【００６５】
同図に示すように、ＡＤ変換部１６１によって生成されたデジタルデータには、粒子２の各々に対応したパルス波形Ｗ１〜Ｗ４が含まれる。
【００６６】
最後に、演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１によって生成されたデジタルデータを用いて粒子２の粒径を演算する（Ｓ４０）。具体的には、演算部１６２は、時系列のデジタルデータに含まれるパルス波形Ｗ１〜Ｗ４のピークを検出し、検出したピーク値Ｖ１１〜Ｖ１４及びパルス波形Ｗ１〜Ｗ４の時間幅の一方を用いて当該粒子２の粒径を算出する。
【００６７】
また、粒子検出センサ１１０から出力される電流信号のピークの１つ１つ、つまり、粒子による散乱光の光強度のピーク１つ１つは、粒子の１つ１つに対応する。よって、演算部１６２は、粒子検出センサ１１０内に導入された周辺空気の中の粒子の個数（量）も算出することができる。
【００６８】
［２−３．粒径演算処理］
以下、演算部１６２による粒径演算処理（粒子測定方法）について、詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る粒径演算処理を示すフローチャートである。図６は、当該粒径演算処理の具体例を示すフローチャートである。図７は、汎用ＭＰＵ１６０へ入力される粒径ごとのパルス波形（電圧信号）の一例を示す図である。同図では、説明のため、粒径が２．０μｍ、１．０μｍ、０．５μｍ及び０．３μｍの粒子に対応するパルス波形Ｗ１１〜Ｗ１４が示されている。
【００６９】
図５に示すように、まず、演算部１６２は、図７に示す各パルス波形について、検出したピーク値が所定の電圧（閾値）未満か否かを判断する（Ｓ４１）。本実施の形態では、当該所定の電圧は所定の測定レンジの上限電圧である。
【００７０】
具体的には、図６に示すように、演算部１６２は、ピーク値判別処理（Ｓ４１）において、ピークサーチ動作を行い（Ｓ１４１）、ピークサーチ動作（Ｓ１４１）によるピーク値の検出の成否によって、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧未満であるか否かを判別する。より具体的には、演算部１６２は、ピークサーチ動作によるピーク値の検出が成功したか否かを判別し（Ｓ１４２）、成功した場合（Ｓ１４２でＹｅｓ）に、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧未満（Ｓ４１でＹｅｓ）とする。一方、ピークサーチ動作によるピーク値の検出が失敗した場合（Ｓ１４２でＮｏ）に、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧以上である（Ｓ４１でＮｏ）とする。
【００７１】
ここで、ピークサーチ動作によるピーク値の検出方法は任意である。上述したように、ＡＤ変換部１６１から演算部１６２へ入力される信号は、デジタルデータである。そのため、判定対象のサンプルのデジタル値と比較して、以降の所定数のサンプルにおいて、連続してデジタル値が低下した場合に、判定対象のサンプルのデジタル値をピーク値として検出してもよい。また、判定対象のサンプルのデジタル値と比較して、直後のサンプルのデジタル値が所定値以上低下している場合に判定対象のサンプルのデジタル値をピーク値として検出してもかまわない。また、判定対象のサンプルのデジタル値が前後のサンプルのデジタル値よりも大きい場合に、判定対象のサンプルと比較されるサンプルの数は、１以上であればよく、複数であってもかまわない。
【００７２】
このようなピークサーチ動作によって、図７に示す例では、パルス波形Ｗ１１及びＷ１２についてピーク値の検出に成功する（Ｓ１４２でＹｅｓ）ため、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧未満（Ｓ４１でＹｅｓ）と判別される。一方、パルス波形Ｗ１３及びＷ１４については、デジタルデータが飽和するために、ピーク値の検出に失敗する（Ｓ１４２でＮｏ）。よって、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧以上である（Ｓ４１でＮｏ）と判別される。
【００７３】
ここで、「所定の測定レンジ」とは、例えば、粒子測定装置１の仕様、粒子検出センサ１１０及びアナログ信号処理部１２０に含まれるアナログ素子の飽和レベル、並びに、汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力電圧の上限値及びＡＤ変換部１６１のダイナミックレンジ等によって予め決定される、正常に測定可能な電圧範囲に含まれる範囲である。
【００７４】
言い換えると、所定の測定レンジ外では、粒子検出センサ１１０の受光素子１１２における散乱光の光強度を示す電流信号、当該電流信号がＩＶ変換された電圧信号、及び、当該電圧信号がＡＤ変換されたデジタルデータが飽和することにより、歪みが生じる場合がある。
【００７５】
この要因は、例えば、粒子検出センサ１１０の受光素子１１２、及び、増幅部１２３に含まれる増幅器等が飽和状態となることが挙げられる。また、例えば、汎用ＭＰＵ１６０において、アナログ信号処理部１２０から入力される電圧信号が、アナログ入力端子の仕様によって定まる最大電圧を超えることにより計測できなくなること等が挙げられる。
【００７６】
つまり、演算部１６２が検出したピーク値が所定の測定レンジ内であれば、当該ピーク値は、粒子検出センサ１１０の受光素子１１２における散乱光の光強度に対応する。一方、演算部１６２が検出したピーク値が所定の測定レンジ外であれば、当該ピーク値は散乱光の光強度に対応しない場合がある。なお、所定の測定レンジには、当該測定レンジの上限及び下限が含まれる。
【００７７】
そこで、演算部１６２は、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧未満の場合（Ｓ４１でＹｅｓ）、当該ピーク値を用いて粒子２の粒径を演算する（Ｓ４２）。図７に示す例では、パルス波形Ｗ１１及びＷ１２の各々について、検出したピーク値０．５５Ｖ及び１．５５Ｖを用いて粒子２の粒径を演算する。
【００７８】
具体的には、図６に示すように、演算部１６２は、ピーク値を用いた粒径演算処理（Ｓ４２）において、ピークサーチ動作（Ｓ１４１）によって検出されたピーク値を保持（ピークホールド）する（Ｓ１４３）。これにより、図７に示す例では、パルス波形Ｗ１１について０．５５Ｖに対応するデジタル値が保持され、パルス波形Ｗ１２について１．５５Ｖに対応するデジタル値が保持される。
【００７９】
その後、演算部１６２は、保持したピーク値を用いて微小粒子の粒径を推定する（Ｓ１４４）。微小粒子とは、ピーク値判別処理（Ｓ４１）においてピーク値が測定レンジの上限電圧未満（Ｓ４１でＹｅｓ）となるような粒径が比較的小さい粒子２である。
【００８０】
ここで、微小粒子では、粒径が大きくなるほどパルス波形のピーク値が大きくなる所定の相関関係を有する。そこで、演算部１６２は、微小粒子について、当該所定の相関関係とパルス波形のピーク値とを用いて粒径を推定することにより、粒径を精度よく求めることができる。
【００８１】
図７に示す例では、パルス波形Ｗ１１に対応する粒子２について、当該所定の相関関係とパルス波形Ｗ１１のピーク値０．５５Ｖとから、粒径を０．３μｍと推定する。また、パルス波形Ｗ１２に対応する粒子２について、当該所定の相関関係とパルス波形Ｗ１２のピーク値１．５５Ｖとから、粒径を０．５μｍと推定する。
【００８２】
この相関関係を示す関数（相関関数）については、例えば、予め粒径が明らかになっている粒子２を粒子検出センサ１１０内に導入することによって取得されてもよい。また、当該関数については、粒子測定装置１の仕様等により求められていてもかまわない。
【００８３】
また、演算部１６２は、微小粒子の粒径を算出するために、互いに異なる粒径に対応する複数の閾値（例えば、１０段階の閾値）を有し、パルス波形のピーク値が当該複数の閾値で区分けされた何れの区分に属するかを判別することにより、粒径を推定してもよい。
【００８４】
一方、演算部１６２は、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧以上の場合（Ｓ４１でＮｏ）、パルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する（Ｓ４３）。図７に示す例では、パルス波形Ｗ１３及びＷ１４の各々について、３．０Ｖにおける時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する。
【００８５】
具体的には、図６に示すように、演算部１６２は、時間幅を用いた粒径演算処理（Ｓ４３）において、所定の測定レンジの上限電圧以下の所定の電圧（図７では、３．０Ｖ）における時間幅を取得する（Ｓ１４５）。例えば、演算部１６２は、各パルス波形に対応するデジタルデータのうち、当該所定の電圧に対応するデジタル値を超えたサンプル数とサンプリング速度とを用いて、当該所定の電圧における時間幅を取得する。これにより、図７に示す例では、パルス波形Ｗ１３について１７ｍｓが取得され、パルス波形Ｗ１４について２１ｍｓが取得される。
【００８６】
その後、演算部１６２は、取得した時間幅を用いて取得した時間幅を用いて粗大粒子の粒径を推定する（Ｓ１４６）。粗大粒子とは、ピーク値判別処理（Ｓ４１）においてピーク値が測定レンジの上限電圧以上（Ｓ４１でＮｏ）となるような粒径が比較的大きい粒子２である。
【００８７】
ここで、粗大粒子では、粒径が大きくなるほど測定レンジ内の所定の電圧における時間幅が大きくなる所定の相関関係を有する。
【００８８】
図８は、所定の測定レンジの上限電圧ＶＲｍａｘ以上のピーク値をとるパルス波形を示すグラフである。同図には、粒径Ｄ１〜Ｄ３（ただし、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）の粒子２に対応する３つのパルス波形が示されている。
【００８９】
同図に示すように、これらのパルス波形は、いずれも測定レンジの上限電圧ＶＲｍａｘで飽和するため、ピーク値は当該上限電圧ＶＲｍａｘと実質的に等しくなる。つまり、これらのパルス波形は、互いに異なる粒径Ｄ１〜Ｄ３の粒子２に対応するにも関わらず、ピーク値が実質的に等しくなる。
【００９０】
ただし、所定の測定レンジの上限電圧ＶＲｍａｘ以下の所定の電圧（同図ではＶｔｈ）において、各パルス波形の時間幅Ｔ１１〜Ｔ１３は、Ｔ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３となる。つまり、比較的大きい粒径に対応するパルス波形ほど時間幅が大きくなる。
【００９１】
そのため、演算部１６２は、粗大粒子について、パルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算することができる。つまり、演算部１６２は、粗大粒子について、粒径が大きくなるほどパルス波形の時間幅が大きくなる所定の相関関数を用いて粒径を推定することにより、粒径を求めることができる。
【００９２】
図７に示す例では、パルス波形Ｗ１３に対応する粒子２について、当該所定の相関関係とパルス波形Ｗ１３の時間幅１７ｍｓから、粒径を１．０μｍと推定する。また、パルス波形Ｗ１４に対応する粒子２について、当該所定の相関関係とパルス波形Ｗ１４の時間幅２１ｍｓから、粒径を２．０μｍと推定する。
【００９３】
この相関関係を示す関数（相関関数）については、例えば、予め粒径が明らかになっている粒子２を粒子検出センサ１１０内に導入することによって取得されてもよい。また、当該関数については、粒子測定装置１の仕様等により求められていてもかまわない。
【００９４】
例えば、演算部１６２は、この相関関係を示す情報を保持しており、取得した時間幅と当該情報とから、粒径を推定してもかまわない。図９は、時間幅と粒径との相関関係を示す情報の一例である。
【００９５】
同図に示すように、演算部１６２は、相関関係を示す情報として、例えば、測定レンジ内の所定の電圧における時間幅と、当該ピーク値に対応する粒径とを保持している。よって、取得した時間幅を用いて粒径を推定することができる。
【００９６】
また、例えば、演算部１６２は、この相関関係を示す関数（相関関数）を保持しており、取得した時間幅と当該関数とから、粒径を推定してもかまわない。図１０は、時間幅（図中の「波形時間幅」）と粒径との相関関係を示す関数の一例である。なお、同図は、一例として、所定の電圧を１．５Ｖとした場合における、粒径Ｄ１１〜Ｄ１４（ただし、Ｄ１１＜Ｄ１２＜Ｄ１３＜Ｄ１４）の粒子２に対応する時間幅を示すグラフである。
【００９７】
同図において、粒径Ｄ１１及びＤ１２の粒子２では、粒径が小さいために、演算部１６２によって取得された時間幅がゼロとなっている。
【００９８】
同図に示すような相関関数を用いることにより、演算部１６２は、取得した時間幅を用いて粒径を推定することができる。
【００９９】
また、例えば、演算部１６２は、時間幅と測定レンジの上限電圧未満のパルス波形の単位時間当たりの変化量（増加率）とから、粒径を推定（演算）してもかまわない。例えば、演算部１６２は、当該時間幅と当該変化量とから当該パルス波形の本来のピーク（パルス波形が歪んでいないと仮定した理想的なピーク）の値を推定し、推定したピーク値を用いて、粒径を推定してもかまわない。
【０１００】
このように、演算部１６２は、粒径演算処理（Ｓ４０）において、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧未満の場合、当該ピーク値を用いて粒子２の粒径を演算し、検出したピーク値が所定の測定レンジの上限電圧以上の場合、当該測定レンジ内の所定の電圧におけるパルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する。
【０１０１】
なお、演算部１６２は、上述したデジタルデータのピークを検出する演算（ピークサーチ）を、常時行っていてもよいし、所定の条件を満たしている場合のみに行っていてもよい。
【０１０２】
例えば、演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータが粒子の粒径を推定するための複数の閾値（例えば、１０段階の閾値）のうち最低の閾値より大きい場合に、ピークサーチを行ってもよい。言い換えると、演算部１６２は、当該デジタルデータが最低の閾値を超えた場合に、ピークサーチを開始してもよい。
【０１０３】
このように、演算部１６２は、所定の条件を満たしている場合のみにピークサーチを行うことにより、常時ピークサーチを行う場合と比較して、演算量（処理量）を低減することができる。つまり、汎用ＭＰＵ１６０として高性能なデバイスを用いることなく、粒子の粒径を算出することができる。
【０１０４】
ここで、粒子の粒径を算出するための複数の閾値のうち最低の閾値は、ＡＤ変換部１６１に入力された電圧信号のノイズフロアに対応するデジタル値より大きい値であってもよい。電圧信号のノイズフロアは、電流信号のノイズフロアＩＮ（図２を参照）に対応する。
【０１０５】
これにより、演算部１６２がノイズのピークを算出することにより生じる各種の誤検知を低減できる。なお、各種の誤検知とは、例えば、粒子の粒径の誤検知、及び、粒子の個数の誤検知等である。
【０１０６】
なお、演算部１６２は、ピークサーチを非同期で実行してもよい。つまり、演算部１６２によるピーチサーチ動作は、所定時間間隔に限らず、任意の時間間隔で実行されてもよい。これにより、互いに異なる粒径の複数の粒子２が連続して検知領域ＤＡに導入された場合であっても、これら複数の粒子２各々の粒径を算出することができる。
【０１０７】
これにより、デジタルデータに含まれるパルス波形のピークが出現する位相が変化した場合であっても、各ピークを検出することができる。よって、精度良くピークを検出できるので、各粒子２の粒径を精度良く算出することができる。
【０１０８】
［３．効果等］
以上のように、本発明の実施の形態に係る粒子測定装置１は、検知領域ＤＡに光を投光する投光素子１１１と、検知領域ＤＡに位置する粒子２によって散乱された光の散乱光を受光する受光素子１１２とを有する粒子検出センサ１１０と、（ｉ）受光素子１１２からの出力を示すセンサ信号（本実施の形態では、デジタルデータ）に含まれる粒子２に対応したパルス波形のピーク値が所定の閾値未満（本実施の形態では、所定の測定レンジの上限電圧未満）の場合、当該ピーク値を用いて粒子２の粒径を演算し、（ｉｉ）ピーク値が閾値以上の場合、閾値未満の所定の値（本実施の形態では、所定の電圧に対応するデジタル値）におけるパルス波形の時間幅を用いて粒子２の粒径を演算する演算部１６２とを備える。
【０１０９】
これにより、比較的粒径が小さい小粒径の粒子２については、パルス波形のピーク値を用いて粒径を演算することにより、高精度に粒径を測定できる。また、比較的粒径が大きい粒子２については、当該パルス波形の時間幅を用いて粒径を演算することにより、パルス波形が飽和している場合であっても粒径を測定することができる。したがって、本実施の形態によれば、粒径の測定レンジを大きく確保することができる。
【０１１０】
ここで、本実施の形態では、演算部１６２は、閾値として所定の測定レンジの上限電圧を用いて、粒子２の粒径を演算する。
【０１１１】
これにより、高精度に粒径の測定ができる範囲を最大にしつつ、粒径の測定レンジを大きく確保することができる。
【０１１２】
なお、所定の閾値は、所定の測定レンジの上限電圧に限らず、当該所定の測定レンジの上限電圧及び下限電圧を含む範囲内の予め定められた任意の電圧であればよい。このような構成の場合、高精度に粒径の測定ができる範囲は小さくなるものの、粒径の測定レンジについては、所定の閾値を上記の上限電圧とした場合と同様に大きく確保することができる。
【０１１３】
また、粒子測定装置１は、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部１２２と、電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部１２３と、増幅部１２３で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化することにより、デジタル化されたセンサ信号（本実施の形態では、デジタルデータ）を生成して演算部１６２に出力するＡＤ変換部１６１とを備える。
【０１１４】
これにより、電圧信号をデジタルで波形分析することができるので、周辺空気に含まれる粒子２について、例えば個数及び質量濃度等の種々の分析を行うことができる。
【０１１５】
また、演算部１６２は、ピーク値が閾値以上の場合、時間幅と閾値未満のパルス波形の単位時間当たりの変化量とから粒子２の粒径を演算してもよい。
【０１１６】
ここで、粒子２に対応するパルス波形において、例えば半値幅等で規定される当該パルス波形の幅は、検知領域ＤＡを通過する当該粒子２に速度に応じて変化する。つまり、粒子検出センサ１１０の粒子流路を流れる気体の流速に応じて変化する。よって、互いに粒径が異なる複数の粒子２に対応する複数のパルス間であっても、所定の電圧における時間幅が同等となる虞がある。ただし、この場合、パルス波形の単位時間当たりの変化量は互いに異なる。
【０１１７】
そこで、時間幅とパルス波形の単位時間当たりの変化量とから粒径を演算することにより、気体の流速が変動する場合であっても、パルス波形が飽和するような粒子２について、粒径測定の精度を維持することができる。
【０１１８】
（変形例）
なお、粒子測定装置１は、パルス波形の飽和時間が長い場合、ＡＤ変換部１６１のサンプリング速度を向上させてもかまわない。また、パルス波形のピーク値が上限電圧未満の場合、ＡＤ変換部１６１のサンプリング速度を低下させてもかまわない。つまり、粒子測定装置１は、粗大粒子が多い環境下で使用される場合にはＡＤ変換部１６１のサンプリング速度を高速化し、微小粒子が多い環境下で使用される場合には当該サンプリング速度を低速化してもかまわない。
【０１１９】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、サンプリング速度を向上させた場合に奏される効果について説明するための図であり、図１１Ｂでは、図１１Ａよりも高速でサンプリングされている場合を示す。具体的には、これらの図には粒径の異なる２つの粗大粒子の各々に対応するパルス波形が示されており、図１１Ａはサンプリング速度が１．０ｍｓの場合を示し、図１１Ｂはサンプリング速度が０．５ｍｓの場合を示す。
【０１２０】
一般的に、ＡＤ変換では、サンプリング速度が高いほど分解能が低くなる。つまり、サンプリング速度と分解能とはトレードオフの関係にある。
【０１２１】
ここで、上記実施の形態で説明したように、演算部１６２は、パルス波形のピーク値が上限電圧に達する場合、粒径の演算処理に当該ピーク値を用いずに時間幅を用いる。よって、この場合、粒径を高精度に求めるためには、時間幅を精度良く求めることが重要であり、これはパルス波形の飽和時間が長いほど顕著である。
【０１２２】
しかしながら、図１１Ａに示すように、サンプリング速度が比較的低速の場合、粒径の異なる２つの粒子に対応するパルス波形の所定の電圧Ｖｔｈにおける時間差がサンプリング誤差に埋もれて検出できない虞がある。つまり、異なる粒径の粗大粒子について、所定の電圧Ｖｔｈにおける時間幅が等しくなることにより、同一の粒径であると誤検知する虞がある。
【０１２３】
そこで、図１１Ｂに示すように、サンプリング速度を比較的高速にすることにより、当該時間差がサンプリング誤差に埋もれにくくなる。つまり、異なる粒径の粗大粒子について、所定の電圧Ｖｔｈにおける時間幅が異なることにより、上記誤検知を低減できる。また、所定の電圧Ｖｔｈにおける時間幅を精度良く求めることができるため、粒径を高精度に求めることができる。
【０１２４】
このように、パルス波形の飽和時間が長い場合、ＡＤ変換のサンプリング速度を向上させることにより所定の電圧Ｖｔｈにおける時間幅を高精度に測定できるため、粗大粒子が多い環境下において粒径を精度良く求めることができる。
【０１２５】
一方、パルス波形のピーク値が上限電圧未満の場合、ＡＤ変換部１６１のサンプリング速度を低下させることによりパルス波形のピーク値を高精度に検出できるため、微粒子が多い環境下においても粒径を精度良く求めることができる。
【０１２６】
このような粒子測定装置は、例えば、さらに、パルス波形の飽和時間に応じて、ＡＤ変換部１６１による変換方式を切り替える制御部を備えてもよい。ＡＤ変換部による変換方式には、変換速度の速い順に、例えば、フラッシュ型、パイプライン型、及び、ΔΣ型等が挙げられるが、制御部は、ＡＤ変換部による変換方式を、これらの変換方式のうちパルス波形の飽和時間が長いほど変換速度の速い変換方式へと切り替えてもよい。
【０１２７】
（その他の変形例）
以上、本発明について実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
【０１２８】
例えば、粒子測定装置１は、ＩＶ変換部１２２、増幅部１２３、ＡＤ変換部１６１のうち少なくとも１つを備えていなくてもよく、例えば、粒子測定装置１がＡＤ変換部１６１を備えず、演算部１６２が増幅部１２３から出力された電圧信号を用いて粒子２の粒径を演算してもよい。ただし、以下の観点から、粒子測定装置１はＡＤ変換部１６１を備えることが好ましい。
【０１２９】
すなわち、粒子測定装置１がＡＤ変換部１６１を備えない場合、電圧信号のピークをアナログで算出する構成としては、例えば、ピークホールド回路、及び、複数の閾値と比較するための複数のコンパレータを用いる構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、ピークホールド回路内のコンデンサの充放電に時間を要することにより、電圧信号のピークを高速に検出することが困難である。さらに、アナログ回路構成として、複数のコンパレータを備えることが必要である。
【０１３０】
これに対して、粒子測定装置１が汎用ＭＰＵ１６０に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであるＡＤ変換部１６１を備える場合、上記ピークホールド回路を用いる場合よりも電圧信号のピークを高速に検出することができるため、粒子の粒径を高速に演算できる。さらに、アナログ回路構成として複数のコンパレータを備える必要がないので、アナログ回路構成を簡素化及び低コスト化できる。
【０１３１】
また、上記説明において、粒子を含む媒体は、気体（空気）としたが、気体以外の媒体（水等の液体）であってもよい。つまり、粒子測定装置１は、気体又は液体である流体中に含まれる粒子の粒径を測定する。
【０１３２】
また、粒子検出センサの構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくとも、投光素子１１１と受光素子１１２とを備え、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子の光の散乱光を受光素子で受光することにより周辺空気中に含まれる粒子を検出すればよい。このような構成であっても、当該粒子検出センサを備える粒子測定装置は、周辺空気中に含まれる粒子の粒径を測定できる。
【０１３３】
また、増幅部の構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくともＩＶ変換部１２２から出力された電圧信号を所定の帯域で増幅すればよい。つまり、増幅部はバンドパスフィルタを含まなくてもよく、ハイパスフィルタ又はローパスフィルタ等を含んでもよい。また、増幅器は１段であっても複数段であってもよい。
【０１３４】
また、上記説明において、汎用ＭＰＵ内の各構成要素は、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またはプロセッサなど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。
【０１３５】
また、本発明は、上記実施の形態及び変形例で説明した粒子測定装置として実現できるだけでなく、例えば、図１２に示す当該粒子測定装置を備える空気清浄機として実現されてもかまわない。この場合、上記説明した汎用ＭＰＵ１６０を構成する構成要素（機能）の一部又は全ては、空気清浄機に搭載されたマイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の一部として実現されていてもかまわない。
【０１３６】
また、本発明は、このような粒子測定装置として実現することができるだけでなく、粒子測定装置が行う特徴的な処理をステップとする粒子測定方法としても実現することができる。
【０１３７】
また、本発明は、粒子測定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１３８】
その他、各実施の形態及び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、本開示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開示に含まれる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  粒子測定装置
２  粒子
１１０  粒子検出センサ
１１１  投光素子
１１２  受光素子
１２２  ＩＶ変換部
１２３  増幅部
１６１  ＡＤ変換部
１６２  演算部
ＤＡ  検知領域
【図１】
2016128795.tif 000003
【図２】
2016128795.tif 000004
【図３】
2016128795.tif 000005
【図４】
2016128795.tif 000006
【図５】
2016128795.tif 000007
【図６】
2016128795.tif 000008
【図７】
2016128795.tif 000009
【図８】
2016128795.tif 000010
【図９】
2016128795.tif 000011
【図１０】
2016128795.tif 000012
【図１１Ａ】
2016128795.tif 000013
【図１１Ｂ】
2016128795.tif 000014
【図１２】
2016128795.tif 000015