(57)【要約】【課題】空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置を提供する。【解決手段】装置は、以下を備えている。（１）空気サンプルを入れる容器であって、開口部を有する容器。（２）前記開口部を開けたり密閉したりする密閉機構。（３）前記容器内に設けられ、前記容器内の前記空気サンプル中の粒子の総濃度を検知するよう機能するセンサ。（４）前記センサに接続され、前記密閉機構を制御するよう機能するコントローラ。前記コントローラは、前記開口部を開けるように前記密閉機構を制御して、粒子の第１総濃度を検知するように前記センサを制御する。また、前記コントローラは、予め定められた時間前記容器が密閉されるように、前記開口部を密閉するように前記密閉機構を制御し、粒子の第２総濃度を検知するように前記センサを制御する。また、前記コントローラは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の第２総濃度と粒子の第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出する。そして、前記コントローラは、粒子の第１総濃度と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の濃度を算出するように構成されている。【選択図】図４
2016534322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置であって、前記微粒子の各々は予め定められた値以下の空気動力学的直径を有しており、前記装置は、
前記空気サンプルを入れる容器であって、開口部を有する容器、
前記開口部を開けたり密閉したりする密閉機構、
前記容器内に設けられ、前記容器内の前記空気サンプル中の粒子の総濃度を検知するセンサ、および、
前記センサに接続され、前記密閉機構を制御するコントローラ、を備え、
前記コントローラは、
前記開口部を開けるように前記密閉機構を制御して、粒子の第１総濃度を検知するように前記センサを制御し、
予め定められた時間前記容器が密閉されるように、前記開口部を密閉するように前記密閉機構を制御して、粒子の第２総濃度を検知するように前記センサを制御し、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の前記第２総濃度と粒子の前記第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との比を算出し、
粒子の前記第１総濃度と、微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の前記濃度を算出する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記予め定められた関係は、補正係数として表され、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの前記容器の中への注入、
前記センサによる粒子の第１総基準濃度の検知、
予め定められた時間前記容器を密閉した後の、前記センサによる粒子の第２総基準濃度の検知、および、
微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記既知の比を、粒子の前記第２総基準濃度と粒子の前記第１総基準濃度との比による除算により前記補正係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記容器は、前記開口部が開いている間は開き、前記開口部が密閉されている間は閉まるチェックバルブをさらに備え、
前記装置は、前記開口部が開いている間に前記チェックバルブを介して前記容器から空気を抜き出す空気ポンプをさらに備え、前記開口部を介して前記容器内へ前記容器の外の空気が流入することを加速させて、前記容器内の粒子の拡散を加速させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記開口部は前記センサの下に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記予め定められた値は２．５μｍである、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記予め定められた時間は３分間である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
検知ユニットであって、該検知ユニットの中を通る風路（air path）を有し、該風路内の空気サンプル中の粒子の濃度を検知するよう機能する検知ユニット、
風路を開けたり密閉したりする密閉機構、および、
検知ユニットに接続され、密閉機構を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記風路を開けて、前記検知ユニットが粒子の第１総濃度を検知するように前記密閉機構を制御し、
前記風路を予め定められた時間密閉して、前記検知ユニットが粒子の第２総濃度を検知するように前記密閉機構を制御し、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の前記第２総濃度と粒子の前記第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との比を算出し、前記微粒子は、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有しており、
粒子の前記第１総濃度と、微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の濃度を算出する、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項８】
前記予め定められた関係は、補正係数として表され、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの前記風路の中への注入、
前記検知ユニットによる粒子の第１総基準濃度の検知、
予め定められた時間前記風路を密閉した後の、前記検知ユニットによる粒子の第２総基準濃度の検知、および、
微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記既知の比を、粒子の前記第２総基準濃度と粒子の前記第１総基準濃度との比による除算により前記補正係数を算出する、
ことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記予め定められた値は２．５μｍである、請求項７または８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記予め定められた時間は３分間である、請求項７または８に記載のセンサ。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置、または請求項７から１０のいずれか１項に記載のセンサを備えることを特徴とする空気清浄機。
【請求項１２】
容器内の空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する方法であって、前記微粒子の各々は予め定められた値以下の空気動力学的直径を有しており、前記方法は、
前記空気サンプル中の粒子の初期の第１総濃度を検知する工程、
前記容器を予め定められた時間密閉した後、前記空気サンプル中の粒子の第２総濃度を検知する工程、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の前記第２総濃度と粒子の前記第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出する工程、および、
粒子の前記第１総濃度と、微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の前記濃度を算出する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記予め定められた関係は、補正係数として表され、
微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの前記容器の中への注入、
粒子の第１総基準濃度の検知、
予め定められた時間前記容器を密閉した後の、粒子の第２総基準濃度の検知、および、
微粒子の前記濃度と粒子の前記総濃度との前記既知の比を、粒子の前記第２総基準濃度と粒子の前記第１総基準濃度との比による除算により前記補正係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記容器が密閉されておらず前記容器内の粒子の拡散（dispersion）を加速させる間、前記容器外の空気の前記容器内への流入を加速させる空気ポンプを用いる工程を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め定められた値は２．５μｍである、
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記予め定められた時間は３分間である、
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気の質に関し、さらに具体的には、空気サンプル中の予め定められた値以下の空気動力学的直径を有する微粒子の濃度を検知する方法、装置、センサ、および空気清浄機（air purifier）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の急速な工業化と自動車の数の爆発的な増加とによって、大気汚染はますます深刻化している。中国では、２０１３年の初頭から、空気中の主要な大気汚染物質として、微粒子、特に粒が細かい粒子（各粒子の空気動力学的直径が２．５μｍ以下であり、ＰＭ２．５としても知られる）の濃度が高いレベルである状態が続いている。かすみがかった天候が有意に増加してきており、人々の健康および日々の生活が深刻な危険にさらされている。したがって、微粒子の濃度を検出する検出装置が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近では、例えば、水晶発振微量天秤（quartz oscillating microbalance）法、β線法、および光散乱法を含む、微粒子を検出する多くの方法が存在する。これらの方法の多くは、より大きな粒子から微粒子を分離するためのfront-end deviceとしての慣性インパクタ（inertial impactor）が必要である。例えば、特許文献CN102680349Aには、慣性インパクタを備えたＰＭ２．５モニタリング装置が開示されている。慣性インパクタはサイズ分離においてはよく機能するものの、コスト高であること、寸法が大きいこと、気流速度を正確に制御することは、ホームシナリオ（home scenario）に適用するには制約となる。
【０００４】
一方、堆積（deposition）法は、液相中の粒子のサイズ分布を検出するために従来から用いられてきた。例えば、特許文献JP2011179862には、液相中の粒子の沈降速度を算出するための方法が開示されている。大気中の粒子に対する堆積プロセスも存在するものの、液相中の堆積プロセスとは非常に異なっている。気体の粘性は液体の粘性より非常に低いため、気体中のブラウン拡散（Brownian dispersion）は無視できない。ブラウン拡散は、濃度勾配、温度、および粒子サイズなどの多くの要因に対して敏感であるため、堆積法を用いて気体中の標準粒子のサイズ分布を正確に検出することは困難である。
〔要約〕
本開示の目的は、空気サンプル中の予め定められた値以下の空気動力学的直径を有する微粒子の濃度を検出するための方法、装置、センサ、および空気清浄機を提供し、コストを大きく増加させることなく、より正確に微粒子の濃度を検出することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１の態様によれば、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置が提供される。微粒子の各々は、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有する。前記装置は、以下を備えている。（１）前記空気サンプルを入れる容器であって、開口部を有する容器。（２）前記開口部を開けたり密閉したりする密閉機構（sealing mechanism）。（３）前記容器内に設けられ、前記容器内の前記空気サンプル中の粒子の総濃度を検知するよう機能するセンサ。（４）前記センサに接続され、前記密閉機構を制御するよう機能するコントローラ。前記コントローラは、前記開口部を開けるように前記密閉機構を制御して、粒子の第１総濃度を検知するように前記センサを制御する。また、前記コントローラは、予め定められた時間（time period）前記容器が密閉されるように、前記開口部を密閉するように前記密閉機構を制御し、粒子の第２総濃度を検知するように前記センサを制御する。また、前記コントローラは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の第２総濃度と粒子の第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出する。そして、前記コントローラは、粒子の第１総濃度と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の濃度を算出するように構成されている。
【０００６】
ある実施形態において、予め定められた関係は補正係数として表され、該補正係数は、以下のようにして得られる。（１）微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの容器の中への注入。（２）センサによる粒子の第１総基準濃度の検知。（３）予め定められた時間容器を密閉した後の、前記センサによる粒子の第２総基準濃度の検知。（４）微粒子の濃度と粒子の総濃度との既知の比を、粒子の第２総基準濃度と粒子の第１総基準濃度との比で除算することにより前記補正係数を算出。
【０００７】
好ましくは、前記容器は、前記開口部が開いている間は開き、前記開口部が密閉されている間は閉まるチェックバルブをさらに備える。前記装置は、前記開口部が開いている間にチェックバルブを介して容器から空気を抜き出す空気ポンプをさらに備え、前記開口部を介して前記容器内へ前記容器外の空気が流入することを加速させて、容器内の粒子の拡散を加速させる。
【０００８】
好ましくは、前記開口部は、前記センサの下に配置されている。
【０００９】
好ましくは、前記予め定められた値は２．５μｍである。
【００１０】
好ましくは、前記予め定められた時間は３分間である。
【００１１】
本開示の第２の態様によれば、センサが提供される。前記センサは、（１）検知ユニットであって、該検知ユニットの中を通る風路（air path）を有し、風路内の空気サンプル中の粒子の濃度を検知するよう機能する検知ユニット（sensing unit）、（２）前記風路を開けたり密閉したりする密閉機構;および、（３）前記検知ユニットに接続され、前記密閉機構を制御するよう機能するコントローラ、を備えている。前記コントローラは、前記風路を開けて、前記検知ユニットが粒子の第１総濃度を検知するように前記密閉機構を制御するように構成されている。また、前記コントローラは、前記風路を予め定められた時間密閉して、前記検知ユニットが粒子の第２総濃度を検知するように前記密閉機構を制御するように構成されている。また、前記コントローラは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の第２総濃度と粒子の第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出するように構成されている。ここで、微粒子の各々は、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有している。そして、前記コントローラは、粒子の第１総濃度と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の濃度を算出するように構成されている。
【００１２】
ある実施形態において、予め定められた関係は補正係数として表され、該補正係数は、以下のようにして得られる。（１）微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの前記風路の中への注入。（２）前記検知ユニットによる粒子の第１総基準濃度の検知。（３）予め定められた時間前記風路を密閉した後の、前記検知ユニットによる粒子の第２総基準濃度の検知。および、（４）微粒子の濃度と粒子の総濃度との既知の比を、粒子の第２総基準濃度と粒子の第１総基準濃度との比で除算することにより前記補正係数を算出。
【００１３】
好ましくは、前記予め定められた値は２．５μｍである。
【００１４】
好ましくは、前記予め定められた時間は３分間である。
【００１５】
本開示の第３の態様によれば、空気清浄機が提供される。該空気清浄機は、上記第１の態様に係る前記装置または上記第２の態様に係る前記センサを備えている。
【００１６】
本開示の第４の態様によれば、容器内の空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する方法が提供される。微粒子の各々は、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有している。前記方法は、以下の工程を含んでいる。（１）前記空気サンプル中の粒子の初期の第１総濃度を検出する工程。（２）前記容器を予め定められた時間密閉した後、前記空気サンプル中の粒子の第２総濃度を検知する工程。（３）微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の第２総濃度と粒子の第１総濃度との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出する工程。（４）粒子の第１総濃度と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比に基づいて、前記空気サンプル中の微粒子の濃度を算出する工程。
【００１７】
ある実施形態において、前記予め定められた関係は、補正係数として表され、該補正係数は、以下のようにして得られる。（１）微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知の基準空気サンプルの容器の中への注入。（２）粒子の第１総基準濃度の検知。（３）予め定められた時間容器を密閉した後の、粒子の第２総基準濃度の検知。（４）微粒子の濃度と粒子の総濃度との既知の比を、粒子の第２総基準濃度と粒子の第１総基準濃度との比で除算することにより前記補正係数を算出。
【００１８】
好ましくは、前記方法はさらに、前記容器が密閉されておらず前記容器内の粒子の拡散（dispersion）を加速させる間、前記容器外の空気の前記容器内への流入を加速させる空気ポンプを用いる工程を含む。
【００１９】
好ましくは、前記予め定められた値は２．５μｍである。
【００２０】
好ましくは、前記予め定められた時間は３分間である。
【発明の効果】
【００２１】
本開示の実施形態によって、コストを大きく増加させることなく、より正確に微粒子の濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本開示の、上記および他の目的、特徴、および利点は、以下に示す図を参照して、説明される以下の好ましい実施形態から、より明らかとなるであろう。
【図１】図１（ａ）および１（ｂ）は、本開示の実施形態に係る、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置の概略図である。
【図２】図２（ａ）および２（ｂ）は、本開示の別の実施形態に係る、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置の概略図である。
【図３】図３（ａ）および３（ｂ）は、本開示の実施形態に係る、センサの概略図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態に係る、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する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】
【００２３】
〔実施形態の詳細な説明〕
以下では、本開示の実施形態が図を参照することにより説明される。図中、一貫して、同じ、または同様の部材には同じ参照記号を付している。
【００２４】
本開示は、より大きな粒子であればあるほど、より早く堆積する、という基本的なエアロゾル動力学（aerosol dynamics）に従った事実に基づいている。したがって、密閉された空間内の空気サンプルについて、粒子の濃度の変動と、静的な堆積プロセスにおける微粒子と全粒子との比との間には、予め定められた関係が存在する。そのような関係から算出することによって、微粒子の濃度を適当に見積もることができる。本開示中で用いられたように、「微粒子」とは、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有する粒子物質を意味する。例えば、「微粒子」は空気動力学的直径が１０μｍ以下の粒子物質である。好ましくは、「微粒子」は空気動力学的直径が２．５μｍ以下の粒子物質（ＰＭ２．５）を含んでいる。
【００２５】
図１の（ａ）および図１の（ｂ）は、本開示の実施形態に係る、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出する装置１００の概略図である。図１の（ａ）および図１の（ｂ）は、装置１００の２つの動作状態をそれぞれ示している。図示のように、装置１００は、（１）空気サンプルを入れる容器であって、開口部を有する容器１１０、（２）開口部を開けたり密閉したりする密閉機構１２０、（３）容器１１０内に設けられ、容器１１０内の空気サンプル中の粒子の総濃度を検知するよう機能するセンサ１３０、を備えている。好ましい実施形態では、開口部はセンサ１３０の下に配置され、空気中の過度に大きな粒子が容器１１０内に入ることを回避する。もし回避しなければ、過度に大きな粒子は、検出結果に影響を及ぼす恐れがある。
【００２６】
装置１００はさらに、センサ１３０に接続され、密閉機構１２０を制御するよう機能するコントローラ１４０を備える。
【００２７】
まず、図１の（ａ）に示すように、コントローラ１４０は、開口部を開けるように密閉機構１２０を制御する。このとき、容器内の空気サンプルは、容器の外の空気と本質的に同じである。すなわち、容器内の空気サンプルの粒子の濃度と、容器の外の空気の粒子の濃度とは同じである。コントローラ１４０は、粒子の総濃度Ｃ１（すなわち、容器１１０の開口部が開いているときの容器１１０内の空気サンプル中の粒子の濃度）を検知するセンサ１３０を制御する。
【００２８】
そして、図１の（ｂ）に示すように、コントローラ１４０は、開口部を密閉するように密閉機構１２０を制御し、予め定められた時間容器１１０を密閉する。その後、コントローラ１４０は、粒子の総濃度Ｃ２（すなわち、容器１１０が予め定められた時間密閉された後の容器１１０内の空気サンプル中の粒子の総濃度）を検知するようにセンサ１３０を制御する。例示的な実施形態において、上記の予め定められた時間は、３分間である。
【００２９】
コントローラ１４０は、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒと、粒子の総濃度Ｃ２と粒子の総濃度Ｃ１との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒを算出する。
【００３０】
そして、コントローラ１４０は、粒子の総濃度Ｃ１と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒとに基づいて、空気サンプル中の微粒子の濃度Ｃを算出する。
【００３１】
すなわち、
C=C1×R      (1)
である。
【００３２】
ある実施形態において、予め定められた関係は補正係数として表すことができ、補正係数ｎは、以下のようにして得られる。（１）容器１１０の中への基準空気サンプルの注入。ここで、基準空気サンプルは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒが既知である。（２）センサ１３０による粒子の初期の総基準濃度ｃ１の検知。（３）予め定められた時間容器１１０を密閉した後に、センサ１３０による粒子の総基準濃度ｃ２の検知。（４）既知の微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を、粒子の総基準濃度ｃ２と粒子の総基準濃度ｃ１との比で除算することによる補正係数ｎの算出。
【００３３】
すなわち、
n = r / (c2 / c1)      (2)
である。
【００３４】
なお、補正係数ｎは、容器１１０内のセンサ１３０の位置、および容器１１０の形状やサイズなどの多くの要素に依存し得る。したがって、補正係数ｎを、一定の数学的な式を用いて算出することは困難である。むしろ、上記の実験によって、式(2)に基づいてｎを導出することができる。
【００３５】
ある実施形態において、ｎはルックアップテーブルの形で示され得る。c2/c1とｎとの関係の例を、以下の表１に記載する。
【００３６】
【表１】
2016534322.tif 000003
【００３７】
具体的には、補正係数ｎを取得した後、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒは、以下のように、
R = n × (C2 / C1）      (3)
算出できる。
【００３８】
本開示の別の実施形態に係る、空気サンプル中の微粒子の濃度を検出するための装置２００の概略図の、図２の（ａ）および図２（ｂ）を参照する。図１に示す装置１００と同様、装置２００は、容器２１０、密閉機構２２０、センサ２３０、およびコントローラ２４０を備える。容器２１０、密閉機構２２０、センサ２３０、およびコントローラ２４０の配置および操作（operation）は、図１に示すような容器１１０、密閉機構１２０、センサ１３０、およびコントローラ１４０の配置および操作と本質的に同じであり、ここではそれらの説明を省略する。
【００３９】
図２に示すように、容器２１０はさらに、開口部が開いている間は開き（図２の（ａ）参照）、開口部が密閉されている間は閉じている（図２の（ｂ）参照）チェックバルブ（check valve）２１２を備える。装置２００はさらに、開口部が開いている間にチェックバルブ２１２を介して容器から空気を抜き出す空気ポンプ２５０を備え、開口部を介して容器２１０内へ容器２１０の外の空気が流入することを加速させて、容器２１０内の粒子の拡散を加速させる。
【００４０】
図３の（ａ）および図３（ｂ）は、本開示の実施形態に係るセンサ３００の概略図である。図示のように、センサ３００は、検知ユニット３１０であって、該検知ユニット３１０の中を通る風路３１２を有し、風路３１２内の空気サンプル中の粒子の濃度を検知するよう機能する検知ユニット３１０を備えている。センサ３００はさらに、風路３１２を開けたり密閉したりする密閉機構３２０を備えている。図３に示す実施形態では、風路３１２は、密閉された一方の端部と、空気サンプルを入れるガラス管３１４の一方の端部に接続された他方の端部と備えている。密閉機構３２０は、開口部またはガラス管の他方の端部を密閉することが可能であり、これにより風路３１２を開けたり密閉したりすることができる。例えば、密閉機構３２０は、電磁要素（electromagnetic element）を用いて実現されてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す構造は単なる例に過ぎない。風路の両方の端部を密閉機構３２０によって開けたり密閉したりしてもよい（例えば、風路の各端部に密閉機構３２０を配置）。ガラス管３１４は必須の構成ではない。ガラス管３１４を用いることなく、密閉機構３２０は風路３１２を直接に密閉することができる。
【００４２】
センサ３００はさらに、検知ユニット３１０に接続され、密閉機構３２０を制御するよう機能するコントローラ３３０を備える。
【００４３】
まず、図３の（ａ）に示すように、コントローラ３３０は、風路３１２を開ける密閉機構３２０、および粒子の総濃度Ｃ１（すなわち、風路３１２が開いているときの風路内の空気サンプル３１２中の粒子の総濃度）を検知する検知ユニット３１０を制御する。
【００４４】
そして、図３の（ｂ）に示すように、コントローラ３３０は、予め定められた時間風路３１２を密閉するように密閉機構３２０を制御する。その後、コントローラ３３０は、粒子の総濃度Ｃ２（すなわち、風路３１２が予め定められた時間密閉された後の風路３１２内の空気サンプル中の粒子の総濃度）を検知するように検知ユニット３１０を制御する。例示的な実施形態において、上記の予め定められた時間は３分間である。
【００４５】
コントローラ３３０は、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒと、粒子の総濃度Ｃ２と粒子の総濃度Ｃ１との比との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒを算出する。
【００４６】
そして、コントローラ３３０は、粒子の総濃度Ｃ１と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒとに基づいて、空気サンプル中の微粒子の濃度Ｃを算出する。
【００４７】
ある実施形態において、予め定められた関係は補正係数ｎとして表すことができ、以下のようにして得られる。（１）風路３１２の中への基準空気サンプルの注入。ここで、基準空気サンプルは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒが既知である。（２）検知ユニット３１０による粒子の初期の総基準濃度ｃ１の検知。（３）予め定められた時間風路３１２を密閉した後に、検知ユニット３１０による粒子の総基準濃度ｃ２の検知。（４）既知の微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を、粒子の総基準濃度ｃ２と粒子の総基準濃度ｃ１との比で除算することによる補正係数ｎの算出。
【００４８】
さらに具体的には、補正係数ｎは上記の式(2)または表１に基づいて得てもよい。そして、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比Ｒは、上記の式(3)に基づいて算出されてもよい。最後に、微粒子の濃度Ｃは、上記の式(1)に基づいて算出されてもよい。
【００４９】
本開示の別の実施形態によれば、空気清浄機を提供する。空気清浄機は上記の装置１００、装置２００、またはセンサ３００を含む。
本開示のさらに別の実施形態によれば、容器内の空気サンプル中の微粒子の濃度を検出するための方法４００を提供する。微粒子の各々は、予め定められた値以下の空気動力学的直径を有している。図４に示すように、方法４００には以下の工程が含まれる。
【００５０】
工程Ｓ４１０にて、空気サンプル中の粒子の初期の第１総濃度を検知する。
【００５１】
工程Ｓ４２０にて、容器が予め定められた時間密閉された後に、空気サンプル中の粒子の第２総濃度を検知する。
【００５２】
工程Ｓ４３０にて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比と、粒子の第２総濃度と粒子の第１総濃度との間の予め定められた関係に基づいて、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比を算出する。
【００５３】
工程Ｓ４４０にて、粒子の第１総濃度と、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比に基づいて、空気サンプル中の微粒子の濃度を算出する。
【００５４】
ある実施形態において、予め定められた関係は、補正係数として表され、補正係数は、以下のようにして得られる。（１）容器の中への基準空気サンプルの注入。ここで、基準空気サンプルは、微粒子の濃度と粒子の総濃度との比が既知である。（２）粒子の第１総基準濃度の検知。（３）予め定められた時間容器を密閉した後に、粒子の第２総基準濃度の検知。（４）微粒子の濃度と粒子の総濃度との既知の比を、粒子の第２総基準濃度と粒子の第１総基準濃度との比で除算することによる補正係数の算出。
【００５５】
好ましくは、方法４００は、容器が密閉されておらず容器内の粒子の拡散（dispersion）を加速させる間、容器外の空気の容器内への流入を加速させる空気ポンプを用いる工程をさらに含んでいてもよい。
【００５６】
好ましくは、予め定められた値は２．５μｍである。
【００５７】
好ましくは、予め定められた時間は３分間である。
【００５８】
本開示は、空気サンプル中の予め定められた値以下の空気動力学的直径を有する微粒子の濃度を検出するための方法、装置、センサ、および空気清浄機を提供し、コストを大きく増加させることなく、より正確に微粒子の濃度を検出することを可能とする。
【００５９】
本開示は、それらの好ましい実施形態を参照しながら上述のように説明された。当業者であれば、本開示の思想および技術範囲から離れることなく、さまざまな変形、置換、および追加が可能であることを理解するであろう。したがって、本開示の技術的範囲は、上述した特定の実施形態に制限されることは無く、添付した特許請求の範囲およびその等価物によってのみ規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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