特開 2024-34732 粒子センサ及びイオン発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024034732

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】粒子センサ及びイオン発生装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/68 20060101AFI20240306BHJP

   H01T 23/00 20060101ALI20240306BHJP

   H01T 19/04 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01N27/68 A

H01T23/00

H01T19/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139190

(22)【出願日】2022-09-01

(71)【出願人】

【識別番号】319006047

【氏名又は名称】シャープセミコンダクターイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤山 利也

(72)【発明者】

【氏名】佐々部 博一

【テーマコード（参考）】

2G041

【Ｆターム（参考）】

2G041BA03

2G041CA04

2G041DA07

2G041EA07

(57)【要約】

【課題】小さいサイズを有する粒子の粒子量を検知することができる粒子センサ及びイオン発生装置を提供する。
【解決手段】粒子センサは、検知領域にイオンを放出するイオン放出器と、前記検知領域中のイオン量を検知するイオンカウンタと、基準イオン量からの前記イオン量の減少量を取得する処理部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検知領域にイオンを放出するイオン放出器と、
前記検知領域中のイオン量を検知するイオンカウンタと、
基準イオン量からの前記イオン量の減少量を取得する処理部と、
を備える粒子センサ。

【請求項2】

前記処理部は、前記減少量から粒子量を取得し、前記減少量が大きくなるほど前記粒子量を大きくする
請求項１に記載の粒子センサ。

【請求項3】

前記処理部は、前記減少量からイオン追加量を取得し、前記減少量が大きくなるほど前記イオン追加量を多くする
請求項１に記載の粒子センサ。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれかに記載の粒子センサと、
外部の空間に吹き出される空気流を生成するファンと、
前記外部の空間に放出される放出イオンを発生するイオン発生器と、
を備え、
前記外部の空間からサンプリングされた空気が前記検知領域に導かれる
イオン発生装置。

【請求項5】

前記粒子センサは、請求項２に記載の粒子センサであり、
前記粒子量に基づいて前記ファン及び前記イオン発生器からなる群より選択される少なくともひとつを制御する制御部を備える
請求項４に記載のイオン発生装置。

【請求項6】

前記粒子センサは、請求項３に記載の粒子センサであり、
前記イオン追加量に基づいて前記イオン発生器を制御する制御部を備える
請求項４に記載のイオン発生装置。

【請求項7】

ホコリ検知領域中のホコリ量を検知するホコリセンサ
を備え、
前記検知領域は、前記ホコリ検知領域を通過した空気を通過させる
請求項４に記載のイオン発生装置。

【請求項8】

前記減少量及び前記ホコリ量に基づいて前記ファン及び前記イオン発生器からなる群より選択される少なくともひとつを制御する制御部を備える
請求項７に記載のイオン発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粒子センサ及びイオン発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光散乱方式により粒子の量を検知する粒子センサは、概ね、用いる光の波長の１／３以上のサイズを有する粒子の量しか検知することができない。このため、当該粒子センサは、概ね、０．３μｍ以上のサイズを有する粒子の量しか検知することができない。

【0003】

特許文献１は、粒子検出センサを開示する。当該粒子検出センサにおいては、投光系が、検知領域に光を投光する。受光系は、検知領域からの光を受光して、パルス状の波形を含む電気信号を生成する。信号処理部は、出力された電気信号を増幅し、増幅した電気信号を用いて粒子を検出する（段落００１５，００２３，００３２，００３３及び００４７）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１３０７３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

空気清浄機が空気を清浄にする場合は、空気中を浮遊する有害な粒子を検知することが望まれる。しかし、有害な粒子の多くは、０．１μｍ以下のサイズを有する。このため、光散乱方式により粒子の量を検知する粒子センサは、検知することが望まれる、０．１μｍ以下のサイズを有する有害な粒子を検知することができない。

【0006】

本開示は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、小さいサイズを有する粒子の粒子量を検知することができる粒子センサ及びイオン発生装置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】

本開示の一態様の粒子センサは、検知領域にイオンを放出するイオン放出器と、前記検知領域中のイオン量を検知するイオンカウンタと、基準イオン量からの前記イオン量の減少量を取得する処理部と、を備える。

【0008】

本開示の他の一態様のイオン発生装置は、本開示の一態様の粒子センサと、外部の空間に吹き出される空気流を生成するファンと、前記外部の空間に放出される放出イオンを発生するイオン発生器と、を備え、前記外部の空間からサンプリングされた空気が前記検知領域に導かれる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の粒子センサを模式的に図示する図である。

【図2】第１実施形態の粒子センサに備えられる処理部により行われる処理の内容を示す図である。

【図3】第１実施形態の粒子センサに備えられるイオン放出器及びイオンカウンタを模式的に図示する図である。

【図4】第１実施形態の粒子センサによる粒子量の検知の流れを示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【図6】第２実施形態の粒子センサを模式的に図示する図である。

【図7】第２実施形態の粒子センサに備えられる処理部により行われる処理の内容を示す図である。

【図8】第２実施形態の粒子センサによる粒子量の検知及びイオン追加量の決定の流れを示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【図10】第３実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【図11】第３実施形態のイオン発生装置による処理の流れ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】

【0010】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0011】

１ 第１実施形態
１．１ 粒子センサ
図１は、第１実施形態の粒子センサを模式的に図示する図である。

【0012】

図１に図示される第１実施形態の粒子センサ１は、サンプリングされた空気中の粒子量１０４を検知する。粒子センサ１は、当該空気中の粒子１１１が小さいサイズを有する微粒子を含む場合も、高精度で粒子量１０４を検知することができる。例えば、粒子センサ１は、粒子１１１が０．３μｍ以下のサイズを有する微粒子を含む場合も、高精度で粒子量１０４を検知することができる。

【0013】

図１に図示されるように、粒子センサ１は、筐体１２１、イオン放出器１２２、イオンカウンタ１２３及び処理部１２４を備える。

【0014】

筐体１２１は、イオン放出器１２２及びイオンカウンタ１２３を収容する。筐体１２１が、処理部１２４を収容してもよい。

【0015】

筐体１２１には、開口１２１ａ、開口１２１ｂ及び流路１２１ｃが形成される。流路１２１ｃは、開口１２１ａから開口１２１ｂに至る。これにより、流路１２１ｃは、開口１２１ａから開口１２１ｂへサンプリングされた空気を導くことができる。

【0016】

イオン放出器１２２及びイオンカウンタ１２３は、互いに離される。これにより、イオン放出器１２２とイオンカウンタ１２３との間には、間隙が形成される。形成された間隙は、検知領域１２１ｄとして用いられる。当該間隙以外の空間が検知領域１２１ｄとして用いられてもよい。検知領域１２１ｄは、流路１２１ｃ内にある。これにより、流路１２１ｃは、開口１２１ａから検知領域１２１ｄを経由して開口１２１ｂへサンプリングされた空気を導くことができる。これにより、サンプリングされた空気を検知領域１２１ｄに導くことができる。

【0017】

イオン放出器１２２は、検知領域１２１ｄにイオン１１２を放出する。

【0018】

イオンカウンタ１２３は、検知領域１２１ｄ中のイオン量１０１を検知する。検知されるイオン量１０１は、イオン放出器１２２により検知領域１２１ｄに放出されたイオン１１２のうち粒子１１１と反応せず消失しなかったイオン１１２の量である。

【0019】

図２は、第１実施形態の粒子センサに備えられる処理部により行われる処理の内容を示す図である。

【0020】

粒子センサ１は、粒子量１０４を直接的に検知せず、検知したイオン量１０１から粒子量１０４を間接的に検知する。

【0021】

そのために、図２に示されるように、処理部１２４は、基準イオン量１０２からの、検知されたイオン量１０１の減少量１０３を取得する。減少量１０３は、基準イオン量１０２からイオン量１０１を減じることにより取得される。基準イオン量１０２は、検知領域１２１ｄに粒子１１１が存在しない場合にイオンカウンタ１２３により検知されるイオン量である。基準イオン量１０２は、イオン放出器１２２により放出されるイオン１１２の量である。

【0022】

検知領域１２１ｄに存在する粒子１１１は、検知領域１２１ｄに存在する空気中を浮遊する。このため、検知領域１２１ｄに存在する粒子１１１は、検知領域１２１ｄに放出されたイオン１１２と容易に反応し、反応したイオン１１２を消失させる。このため、取得される減少量１０３は、粒子量１０４と正の相関を有する。

【0023】

そこで、処理部１２４は、取得した減少量１０３から粒子量１０４を取得する。処理部１２４は、減少量１０３が大きくなるほど取得する粒子量１０４を大きくする。

【0024】

処理部１２４は、マイクロコントローラを備える。マイクロコントローラは、プロセッサ、メモリ及びインターフェースを備える。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、処理部１２４により行われる処理をマイクロコントローラに行わせる。処理部１２４が、専用の電子回路を備えてもよく、専用の電子回路が当該処理の全部又は一部を行ってもよい。

【0025】

１．２ イオン放出器
図３は、第１実施形態の粒子センサに備えられるイオン放出器及びイオンカウンタを模式的に図示する図である。

【0026】

図３に図示されるように、イオン放出器１２２は、電源１３１、スイッチング素子１３２、パルストランス１３３、第１のダイオード１３４、第２のダイオード１３５、第１の針電極１３６、第２の針電極１３７及び対向電極１３８を備える。

【0027】

図３に図示されるように、電源１３１は、正極１４１及び負極１４２を備える。電源１３１は、正極１４１と負極１４２との間に直流電圧を発生する。

【0028】

図３に図示されるように、スイッチング素子１３２は、端子１５１及び端子１５２を備える。スイッチング素子１３２は、閉状態又は開状態となる。スイッチング素子１３２が閉状態となった場合は、端子１５２が端子１５１と導通する。スイッチング素子１３２が開状態となった場合は、端子１５２が端子１５１と導通しない。スイッチング素子１３２は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等である。

【0029】

図３に図示されるように、パルストランス１３３は、１次巻線１６１及び２次巻線１６２を備える。１次巻線１６１は、端子１７１及び端子１７２を備える。２次巻線１６２は、端子１８１及び端子１８２を備える。パルストランス１３３は、端子１７１と端子１７２との間に発生したパルスの電圧に応じた電圧を有するパルスを端子１８１と端子１８２との間に発生させる。パルストランス１３３は、昇圧トランスである。このため、端子１８１と端子１８２との間に発生するパルスの電圧は、端子１７１と端子１７２との間に発生するパルスの電圧より高い。

【0030】

図３に図示されるように、第１のダイオード１３４は、アノード１９１及びカソード１９２を備える。第１のダイオード１３４は、アノード１９１からカソード１９２へ向かう電流を通過させる。しかし、第１のダイオード１３４は、カソード１９２からアノード１９１へ向かう電流を阻止する。

【0031】

図３に図示されるように、第２のダイオード１３５は、アノード２０１及びカソード２０２を備える。第２のダイオード１３５は、アノード２０１からカソード２０２へ向かう電流を通過させる。しかし、第２のダイオード１３５は、カソード２０２からアノード２０１へ向かう電流を阻止する。

【0032】

第１の針電極１３６は、第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に正パルスが印加された場合に、第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に放電を発生させて第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に正イオン２１１を発生させる。

【0033】

第２の針電極１３７は、第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に負パルスが印加された場合に、第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に放電を発生させて第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に負イオン２１２を発生させる。

【0034】

電源１３１の負極１４２は、電気的に接地される。電源１３１の正極１４１は、スイッチング素子１３２の端子１５１に電気的に接続される。スイッチング素子１３２の端子１５２は、１次巻線１６１の端子１７１に電気的に接続される。１次巻線１６１の端子１７２は、電気的に接地され、電源１３１の負極１４２に電気的に接続される。これにより、電源１３１、スイッチング素子１３２及び１次巻線１６１が、電気的に直列接続される。また、電源１３１、スイッチング素子１３２及び１次巻線１６１が、ループ状の導通経路に挿入される。スイッチング素子１３２が閉状態となった場合は、閉回路が形成されて電源１３１、スイッチング素子１３２及び１次巻線１６１に電流が流れる。スイッチング素子１３２が開状態となった場合は、開回路が形成されて電源１３１、スイッチング素子１３２及び１次巻線１６１に電流が流れない。

【0035】

２次巻線１６２の端子１８１は、第１のダイオード１３４のアノード１９１及び第２のダイオード１３５のカソード２０２に電気的に接続される。第１のダイオード１３４のカソード１９２は、第１の針電極１３６に電気的に接続される。第２のダイオード１３５のアノード２０１は、第２の針電極１３７に電気的に接続される。対向電極１３８は、２次巻線１６２の端子１８２に電気的に接続される。これにより、端子１８１は、第１のダイオード１３４を介して第１の針電極１３６に電気的に接続される。また、端子１８１は、第２のダイオード１３５を介して第２の針電極１３７に電気的に接続される。

【0036】

スイッチング素子１３２が開状態から閉状態になった場合又はスイッチング素子１３２が閉状態から開状態になった場合は、１次巻線１６１に流れる電流が急激に変化する。このため、１次巻線１６１の端子１７１と１次巻線１６１の端子１７２との間に、リンギングを伴うパルスが発生する。これにより、２次巻線１６２の端子１８１と２次巻線１６２の端子１８２との間にも、リンギングを伴うパルスが発生する。端子１８１と端子１８２との間に発生した正パルスは、第１のダイオード１３４を経由して第１の針電極１３６と対向電極１３８との間まで伝達される。これにより、第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に正パルスが印加され、第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に正イオン２１１が発生する。端子１８１と端子１８２との間に発生した負パルスは、第２のダイオード１３５を経由して第２の針電極１３７と対向電極１３８との間まで伝達される。これにより、第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に負パルスが印加され、第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に負イオン２１２が発生する。発生した正イオン２１１及び負イオン２１２は、空気流２２２により検知領域１２１ｄまで運ばれる。これにより、正イオン２１１及び負イオン２１２からなるイオン１１２が検知領域１２１ｄに放出される。放出されたイオン１１２の全部又は一部は、検知領域１２１ｄに存在する粒子１１１に付着して消失する。

【0037】

第１の針電極１３６と対向電極１３８との間に発生する放電及び第２の針電極１３７と対向電極１３８との間に発生する放電は、放出されるイオン１１２の量が一定となるように制御される。

【0038】

イオン放出器１２２が、図３に示される構造と異なる構造を有してもよい。

【0039】

１．３ イオンカウンタ
図３に図示されるように、イオンカウンタ１２３は、第１のイオンカウンタ２３１及び第２のイオンカウンタ２３２を備える。

【0040】

第１のイオンカウンタ２３１は、ゲルディエン法により検知領域１２１ｄ中の正イオン量を検知する。第２のイオンカウンタ２３２は、ゲルディエン法により検知領域１２１ｄ中の負イオン量を検知する。これにより、イオンカウンタ１２３は、検知領域１２１ｄ中の正イオン量及び負イオン量の合計であるイオン量１０１を検知することができる。

【0041】

図３に図示されるように、第１のイオンカウンタ２３１は、第１の電源２４１、第１の二重円筒２４２及び第１の電流センサ２４３を備える。

【0042】

図３に図示されるように、第１の電源２４１は、正極２５１及び負極２５２を備える。第１の電源２４１は、正極２５１と負極２５２との間に直流電圧を発生する。

【0043】

図３に図示されるように、第１の二重円筒２４２は、内側円筒２６１及び外側円筒２６２を備える。第１の二重円筒２４２は、内側円筒２６１と外側円筒２６２との間に印加された電圧に応じた電界を内側円筒２６１と外側円筒２６２との間に発生させる。

【0044】

図３に図示されるように、第１の電流センサ２４３は、端子２７１及び端子２７２を備える、第１の電流センサ２４３は、端子２７１と端子２７２との間に流れる電流の電流値を検知する。

【0045】

第１の電源２４１の正極２５１は、第１の二重円筒２４２の内側円筒２６１に電気的に接続される。第１の電源２４１の負極２５２は、接地される。第１の二重円筒２４２の外側円筒２６２は、第１の電流センサ２４３の端子２７１に電気的に接続される。第１の電流センサ２４３の端子２７２は、接地され、第１の電源２４１の負極２５２に電気的に接続される。これにより、外側円筒２６２は、第１の電流センサ２４３を介して接地され、第１の電流センサ２４３を介して負極２５２に電気的に接続される。これにより、正極２５１と負極２５２との間に発生させられた直流電圧が内側円筒２６１と外側円筒２６２との間に印加される。また、外側円筒２６２から負極２５２へ流れる電流の電流値が第１の電流センサ２４３により検知される。検知される電流値からは、正イオン量を取得することができる。

【0046】

図３に図示されるように、第２のイオンカウンタ２３２は、第２の電源２８１、第２の二重円筒２８２及び第２の電流センサ２８３を備える。

【0047】

図３に図示されるように、第２の電源２８１は、正極２９１及び負極２９２を備える。第２の電源２８１は、正極２９１と負極２９２との間に直流電圧を発生する。

【0048】

図３に図示されるように、第２の二重円筒２８２は、内側円筒３０１及び外側円筒３０２を備える。第２の二重円筒２８２は、内側円筒３０１と外側円筒３０２との間に印加された電圧に応じた電界を内側円筒３０１と外側円筒３０２との間に発生させる。

【0049】

図３に図示されるように、第２の電流センサ２８３は、端子３１１及び端子３１２を備える、第２の電流センサ２８３は、端子３１１と端子３１２との間に流れる電流の電流値を検知する。

【0050】

第２の電源２８１の負極２９２は、第２の二重円筒２８２の内側円筒３０１に電気的に接続される。第２の電源２８１の正極２９１は、接地される。第２の二重円筒２８２の外側円筒３０２は、第２の電流センサ２８３の端子３１１に電気的に接続される。第２の電流センサ２８３の端子３１２は、接地され、第２の電源２８１の正極２９１に電気的に接続される。これにより、外側円筒３０２は、第２の電流センサ２８３を介して接地され、第２の電流センサ２８３を介して正極２９１に電気的に接続される。これにより、正極２９１と負極２９２との間に発生させられた直流電圧が外側円筒３０２と内側円筒３０１との間に印加される。また、正極２９１から外側円筒３０２へ流れる電流の電流値が第２の電流センサ２８３により検知される。検知される電流値からは、負イオン量を取得することができる。

【0051】

イオンカウンタ１２３が、図３に示される構造と異なる構造を有してもよい。

【0052】

１．４ 粒子量の検知の流れ
図４は、第１実施形態の粒子センサによる粒子量の検知の流れを示すフローチャートである。

【0053】

粒子センサ１は、図４に示されるステップＳ１０１からＳ１０５までを実行する。

【0054】

ステップＳ１０１においては、イオン放出器１２２が、イオン１１２を発生させる。

【0055】

続くステップＳ１０２においては、発生させられたイオン１１２が、空気流２２２より検知領域１２１ｄまで運ばれる。これにより、イオン放出器１２２は、検知領域１２１ｄにイオン１１２を放出する。

【0056】

続くステップＳ１０３においては、検知領域１２１ｄに空気が導かれる。放出されたイオン１１２の全部又は一部は、導かれた空気中を浮遊する粒子１１１に付着して消失する。

【0057】

続くステップＳ１０４においては、イオンカウンタ１２３が、検知領域１２１ｄ中のイオン量１０１を検知する。検知されるイオン量１０１は、粒子１１１に付着せず消失しなかったイオン１１２の量である。

【0058】

続くステップＳ１０５においては、処理部１２４が、基準イオン量１０２からの、検知されたイオン量１０１の減少量１０３を取得し、取得した減少量１０３から粒子量１０４を取得する。

【0059】

１．５ イオン発生装置
図５は、第１実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【0060】

図５に図示されるイオン発生装置１０は、外部の空間３２１に放出される放出イオン３３１を発生する。放出された放出イオン３３１は、外部の空間３２１に存在する空気３３２を清浄にする。例えば、放出イオン３３１は、空気３３２を除菌する。したがって、イオン発生装置１０は、空気清浄機である。外部の空間３２１は、イオン発生装置１０が置かれた部屋の内部の空間等である。

【0061】

図５に図示されるように、イオン発生装置１０は、第１実施形態の粒子センサ１を備える。また、イオン発生装置１０は、筐体３４１、フィルタ３４２、ファン３４３、イオン発生器３４４及び制御部３４５を備える。粒子センサ１が、イオン発生装置１０以外の装置に備えられてもよい。粒子センサ１が、単体で使用されてもよい。

【0062】

筐体３４１は、粒子センサ１、フィルタ３４２、ファン３４３、イオン発生器３４４及び制御部３４５を収容する。

【0063】

筐体３４１には、開口３４１ａ、開口３４１ｂ、流路３４１ｃ及び流路３４１ｄが形成される。

【0064】

流路３４１ｃは、開口３４１ａから粒子センサ１の開口１２１ａに至る。これにより、流路３４１ｃは、開口３４１ａから開口１２１ａへ空気３３２を導くことができる。

【0065】

流路３４１ｄは、粒子センサ１の開口１２１ｂから開口３４１ｂに至る。これにより、流路３４１ｄは、開口１２１ｂから開口３４１ｂへ空気３３２を導くことができる。

【0066】

開口３４１ａ及び開口３４１ｂは、外部の空間３２１に露出する。これにより、外部の空間３２１から開口３４１ａ、流路３４１ｃ、粒子センサ１の開口１２１ａ、粒子センサ１の流路１２１ｃ、粒子センサ１の開口１２１ｂ、流路３４１ｄ及び開口３４１ｂを経由して外部の空間３２１まで空気３３２を導くことができる。これにより、外部の空間３２１からサンプリングされた空気３３２を流路１２１ｃ内にある検知領域１２１ｄに導くことができる。

【0067】

筐体３４１には、開口３４１ｅ、開口３４１ｆ及び流路３４１ｇが形成される。流路３４１ｇは、開口３４１ｅからフィルタ３４２、ファン３４３及びイオン発生器３４４を経由して開口３４１ｆに至る。これにより、流路３４１ｇは、開口３４１ｅからフィルタ３４２、ファン３４３及びイオン発生器３４４を経由して開口３４１ｆへ空気３３２を導くことができる。開口３４１ｅ及び開口３４１ｆは、外部の空間３２１に露出する。これにより、流路３４１ｇは、外部の空間３２１から開口３４１ｅ、フィルタ３４２、ファン３４３、イオン発生器３４４及び開口３４１ｆを経由して外部の空間３２１へ空気３３２を導くことができる。

【0068】

ファン３４３は、空気流３５１を生成する。生成される空気流３５１は、外部の空間３２１から開口３４１ｅ、フィルタ３４２、ファン３４３、イオン発生器３４４及び開口３４１ｆを経由して外部の空間３２１へ至る。このため、空気流３５１は、外部の空間３２１に吹き出される。

【0069】

イオン発生器３４４は、放出イオン３３１を発生する。発生させられた放出イオン３３１は、生成された空気流３５１により外部の空間３２１まで運ばれて外部の空間３２１に放出される。

【0070】

フィルタ３４２は、生成された空気流３５１を通過させる。これにより、フィルタ３４２は、空気流３５１により流される粒子１１１を濾過する。フィルタ３４２は、集塵フィルタ、脱臭フィルタ、高効率微粒子エア（ＨＥＰＡ）フィルタ等である。

【0071】

制御部３４５は、取得された粒子量１０４に基づいてファン３４３及びイオン発生器３４４からなる群より選択される少なくともひとつを制御する。

【0072】

減少量１０３が大きいことは、空気３３２中を浮遊する、放出イオン３３１と反応していない粒子１１１の量が多いことを意味する。したがって、減少量１０３が大きいことは、粒子１１１の量に対して放出イオン３３１の量が少ないこと、すなわち、空気３３２が十分に清浄にされていないことを意味する。このため、制御部３４５は、減少量１０３が大きくなるほど、空気３３２がより清浄にされるように、ファン３４３及びイオン発生器３４４からなる群より選択される少なくともひとつに対してフィードバック制御を行う。例えば、制御部３４５は、減少量１０３が大きくなるほど、ファン３４３に、生成する空気流３５１の風量を大きくさせ、フィルタ３４２により濾過される粒子１１１の量を大きくする。制御部３４５は、そのために、検知された粒子量１０４が大きくなるほど、ファン３４３に、生成する空気流３５１の風量を大きくさせる。又は、制御部３４５は、減少量１０３が大きくなるほど、イオン発生器３４４に、発生する放出イオン３３１の量を多くさせる。制御部３４５は、そのために、検知された粒子量１０４が大きくなるほど、イオン発生器３４４に、放出イオン３３１の量を多くさせる。

【0073】

制御部３４５は、マイクロコントローラを備える。マイクロコントローラは、プロセッサ、メモリ及びインターフェースを備える。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、制御部３４５により行われる処理をマイクロコントローラに行わせる。制御部３４５が、専用の電子回路を備えてもよく、専用の電子回路が当該処理の全部又は一部を行ってもよい。

【0074】

第１実施形態のイオン発生装置１０においては、放出イオン３３１が外部の空間３２１に存在する空気３３２に及ぼす影響を、イオン１１２が外部の空間３２１からサンプリングされた空気３３２に及ぼす影響により把握することができる。このため、前者の影響を定量的に判定することができる。これにより、放出イオン３３１の量を空気３３２の汚れに適した量に制御することができる。また、空気流３５１の風量を空気３３２の汚れに適した風量に制御することができる。これにより、イオン発生装置１０の消費電力及び騒音を抑制することができる。また、空気３３２を清浄にするのに要する時間を短くすることができる。

【0075】

２ 第２実施形態
以下では、第２実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第２実施形態においても採用される。

【0076】

図６は、第２実施形態の粒子センサを模式的に図示する図である。図７は、第２実施形態の粒子センサに備えられる処理部により行われる処理の内容を示す図である。

【0077】

外部の空間３２１からサンプリングされた空気３３２中を浮遊する粒子１１１と反応するイオン１１２の量は、外部の空間３２１に存在する空気３３２中を浮遊する粒子１１１と反応しうる放出イオン３３１の量と正の相関を有する。

【0078】

そこで、第２実施形態の粒子センサ２においては、図６及び図７に図示されるように、処理部１２４が、減少量１０３からイオン追加量３６１を取得する。処理部１２４は、減少量１０３が大きくなるほど取得するイオン追加量３６１を大きくする。

【0079】

図８は、第２実施形態の粒子センサによる粒子量の検知及びイオン追加量の決定の流れを示すフローチャートである。

【0080】

粒子センサ２は、図８に示されるステップＳ１１１からＳ１１６までを実行する。

【0081】

ステップＳ１１１からＳ１１５までにおいては、図４に示されるステップＳ１０１からＳ１０５までにおいて実行される処理と同様の処理が実行される。

【0082】

ステップＳ１１６においては、処理部１２４が、取得された減少量１０３からイオン追加量３６１を取得する。

【0083】

図９は、第２実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【0084】

図９に図示されるように、第２実施形態のイオン発生装置２０は、第２実施形態の粒子センサ２を備える。

【0085】

第２実施形態のイオン発生装置２０においては、制御部３４５は、決定されたイオン追加量３６１に基づいてイオン発生器３４４を制御する。制御部３４５は、外部の空間３２１に放出される放出イオン３３１の量がイオン追加量３６１だけ増加するようにイオン発生器３４４を制御する。

【0086】

取得された減少量１０３が０でない場合、すなわち、検知されたイオン量１０１が基準イオン量１０２より小さい場合は、外部の空間３２１に放出された放出イオン３３１の量が適量より少ない。このため、処理部１２４は、イオン追加量３６１を０より大きくする。これにより、制御部３４５は、イオン発生装置２０が追加的に放出イオン３３１を放出するように、イオン発生器３４４を制御する。例えば、基準イオン量１０２が「１００」であり、検知されたイオン量１０１が基準イオン量１０２より少ない「５０」であり、減少量１０３が「５０」であり、イオン放出器１２２により放出されたイオン１１２の半分が消失している場合は、外部の空間３２１に存在する空気３３２が清浄でなく、空気３３２中に粒子１１１が存在する。このため、制御部３４５は、イオン発生装置２０が追加的に放出イオン３３１を放出するようにする。

【0087】

一方、減少量１０３が０である場合、すなわち、検知されたイオン量１０１が基準イオン量１０２と等しい場合は、外部の空間３２１に放出された放出イオン３３１の量が適量である。このため、処理部１２４は、イオン追加量３６１を０にする。これにより、制御部３４５は、イオン発生装置２０が追加的に放出イオン３３１を放出しないように、イオン発生器３４４を制御する。例えば、基準イオン量１０２が「１００」であり、検知されたイオン量１０１が基準イオン量１０２と等しい「１００」であり、減少量１０３が「０」であり、イオン放出器１２２により放出されたイオン１１２の全部が消失せずに残っている場合は、外部の空間３２１に存在する空気３３２が既に清浄である。このため、制御部３４５は、イオン発生装置２０が追加的に放出イオン３３１を放出しないようにする。

【0088】

一般的に、空気清浄機は、空気中を浮遊する粒子の量を検知し、検知した量に基づいて吹き出す空気流の風量を制御する。また、空気清浄機は、イオンを発生する機能を有する場合は、ユーザにより行われた操作に従って発生するイオンの量を制御する。しかし、ユーザにより行われた操作に従って発生するイオンの量が制御された場合は、発生するイオンの量を適切に制御することができない場合が多い。

【0089】

これに対して、第２実施形態のイオン発生装置２０においては、粒子センサ２のイオン放出器１２２及び検知領域１２１ｄは、イオン発生装置２０及び外部の空間３２１の縮図となっている。このため、イオン発生装置２０により放出された放出イオン３３１が外部の空間３２１に存在する空気３３２中を浮遊する粒子１１１に与える影響は、粒子センサ２のイオン放出器１２２により放出されたイオン１１２が検知領域１２１ｄに存在する空気３３２中を浮遊する粒子１１１に与える影響から高い精度で推認することができる。第２実施形態のイオン発生装置２０においては、このことを利用して、放出イオン３３１の量を適切に制御することができる。これにより、放出イオン３３１の量を空気３３２の汚れに適した量に制御することができる。また、空気３３２を清浄にするのに要する時間を短くすることができる。

【0090】

３ 第３実施形態
以下では、第３実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第３実施形態においても採用される。

【0091】

図１０は、第３実施形態のイオン発生装置を模式的に図示する図である。

【0092】

図１０に図示されるように、第３実施形態のイオン発生装置３０は、ホコリセンサ３７１を備える。

【0093】

ホコリセンサ３７１は、サンプリングされた空気３３２中のホコリ量３８１を検知する。検知されるホコリ量３８１は、粒子１１１に含まれる、大きなサイズを有する粒子であるホコリ３８５の量である。例えば、検知されるホコリ量３８１は、０．３μｍ以上のサイズを有する粒子であるホコリ３８５の量である。

【0094】

図１０に図示されるように、ホコリセンサ３７１は、筐体３９１、光源３９２、受光素子３９３及び処理部３９４を備える。

【0095】

筐体３９１は、光源３９２及び受光素子３９３を収容する。筐体１２１が、処理部３９４を収容してもよい。

【0096】

筐体３９１には、開口３９１ａ、開口３９１ｂ及び流路３９１ｃが形成される。流路３９１ｃは、開口３９１ａから開口３９１ｂに至る。これにより、流路３９１ｃは、開口３９１ａから開口３９１ｂへ空気３３２を導くことができる。流路３９１ｃ内には、ホコリ検知領域３９１ｄがある。これにより、流路３９１ｃは、開口３９１ａからホコリ検知領域３９１ｄを経由して開口３９１ｂへ空気３３２を導くことができる。これにより、サンプリングされた空気３３２をホコリ検知領域３９１ｄに導くことができる。

【0097】

光源３９２は、ホコリ検知領域３９１ｄに向けて光を発する。光源３９２は、発光ダイオード、白熱電球、水銀灯、エレクトロルミネッセンス素子等である。

【0098】

受光素子３９３は、ホコリ検知領域３９１ｄから到来する光の強度４００を検知する。受光素子３９３は、フォトダイオード、フォトレジスタ等である。

【0099】

処理部３９４は、検知された強度４００からホコリ検知領域３９１ｄ中のホコリ量３８１を取得する。これにより、ホコリセンサ３７１は、ホコリ検知領域３９１ｄ中のホコリ量３８１を検知する。

【0100】

処理部３９４は、マイクロコントローラを備える。マイクロコントローラは、プロセッサ、メモリ及びインターフェースを備える。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、処理部３９４により行われる処理をマイクロコントローラに行わせる。処理部３９４が、専用の電子回路を備えてもよく、専用の電子回路が当該処理の全部又は一部を行ってもよい。

【0101】

第３実施形態のイオン発生装置３０においては、流路３４１ｐ、流路３４１ｑ及び流路３４１ｒが筐体３４１に形成される。

【0102】

流路３４１ｐは、開口３４１ａからホコリセンサ３７１の開口３９１ａに至る。これにより、流路３４１ｐは、開口３４１ａから開口３９１ａへ空気３３２を導くことができる。

【0103】

流路３４１ｑは、ホコリセンサ３７１の開口３９１ｂから粒子センサ１の開口１２１ａに至る。これにより、流路３４１ｑは、開口３９１ｂから開口１２１ａへ空気３３２を導くことができる。

【0104】

流路３４１ｒは、粒子センサ１の開口１２１ｂから開口３４１ｂに至る。これにより、流路３４１ｒは、開口１２１ｂから開口３４１ｂへ空気３３２を導くことができる。

【0105】

開口３４１ａ及び開口３４１ｂは、外部の空間３２１に露出する。これにより、外部の空間３２１から開口３４１ａ、流路３４１ｐ、ホコリセンサ３７１の開口３９１ａ、ホコリセンサ３７１の流路３９１ｃ、ホコリセンサ３７１の開口３９１ｂ、流路３４１ｑ、粒子センサ１の開口１２１ａ、粒子センサ１の流路１２１ｃ、粒子センサ１の開口１２１ｂ及び流路３４１ｒを経由して外部の空間３２１まで空気３３２を導くことができる。これにより、外部の空間３２１からサンプリングされた空気３３２を流路３９１ｃ内にあるホコリ検知領域３９１ｄ及び流路１２１ｃ内にある検知領域１２１ｄに導くことができる。また、検知領域１２１ｄは、ホコリ検知領域３９１ｄを通過した空気３３２を通過させることができる。ホコリセンサ３７１は、ホコリ検知領域３９１ｄを通過する空気３３２中を浮遊する粒子１１１の量を増減させない。このため、ホコリ検知領域３９１ｄを通過した空気に検知領域１２１ｄを通過させることにより、粒子量１０４及びホコリ量３８１の両方を高精度で検知することができる。

【0106】

第３実施形態のイオン発生装置３０においては、制御部３４５は、取得された減少量１０３及びホコリ量３８１に基づいてファン３４３及びイオン発生器３４４からなる群より選択される少なくともひとつを制御する。

【0107】

第３実施形態においては、粒子センサ１が、大小様々なサイズを有する粒子１１１の量と正の相関を有する減少量１０３を取得する。また、ホコリセンサ３７１が、大きなサイズを有する粒子の量であるホコリ量３８１を取得する。このため、取得される減少量１０３及びホコリ量３８１から空気３３２中を浮遊する粒子１１１のサイズの分布等の粒子１１１の特性を特定することができる。例えば、ホコリ量３８１が小さく、減少量１０３が大きい場合は、０．３μｍ以下のサイズを有する粒子が粒子１１１に多く含まれることを特定することができる。また、ホコリ量３８１が大きく、減少量１０３が大きい場合は、０．３μｍより大きいサイズを有する粒子が粒子１１１に多く含まれることを特定することができる。ホコリ量３８１が大きく、減少量１０３が小さい場合は、イオン１１２と反応しない粒子が粒子１１１に多く含まれることを特定することができる。

【0108】

このため、制御部３４５は、取得された減少量１０３及びホコリ量３８１から特定することができる粒子１１１の特性に適した運転が行われるように、ファン３４３及びイオン発生器３４４からなる群より選択される少なくともひとつを制御する。これにより、ファン３４３及びイオン発生器３４４を適切に制御することができる。例えば、制御部３４５は、ホコリ量３８１が大きく、減少量１０３が大きい場合は、ファン３４３に、生成する空気流３５１の風量を大きくさせ、イオン発生器３４４に、発生する放出イオン３３１の量を多くさせない。また、制御部３４５は、ホコリ量３８１が小さく、減少量１０３が大きい場合は、ファン３４３に、生成する空気流３５１の風量を大きくさせ、イオン発生器３４４に、発生する放出イオン３３１の量を多くさせる。

【0109】

図１１は、第３実施形態のイオン発生装置による処理の流れを示すフローチャートである。

【0110】

第３実施形態のイオン発生装置３０は、図１１に示されるステップＳ１２１からＳ１２８までを実行する。

【0111】

ステップＳ１２１からＳ１２５までにおいては、図４に示されるステップＳ１０１からＳ１０５までにおいて実行される処理と同様の処理が実行される。

【0112】

続くステップＳ１２６においては、ホコリセンサ３７１が、ホコリ量３８１を検知する。図１１に示される処理の流れにおいては、ステップＳ１２６は、ステップＳ１２１からＳ１２５までの後に実行される。しかし、ステップＳ１２６は、ステップＳ１２１からＳ１２５までの前に実行されてよいし、ステップＳ１２１からＳ１２５までと同時に実行されてもよい。なぜならば、検知領域１２１ｄ及びホコリ検知領域３９１ｄに空気３３２が導かれてくるタイミングはほぼ同時であり、減少量１０３の取得並びにホコリ量３８１の検知のいずれかを先に行う必要はないからである。

【0113】

続くステップＳ１２７においては、制御部３４５は、減少量１０３及びホコリ量３８１から空気３３２の空気質を分析する。分析される空気質は、上述した粒子１１１の特性を含む。

【0114】

続くステップＳ１２８においては、制御部３４５は、分析した空気質に基づいてファン３４３及びイオン発生器３４４を制御する。

【0115】

本開示は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１ 粒子センサ、２ 粒子センサ、１０ イオン発生装置、２０ イオン発生装置、３０ イオン発生装置、１０１ イオン量、１０２ 基準イオン量、１０３ 減少量、１０４ 粒子量、１１１ 粒子、１１２ イオン、１２１ 筐体、１２１ａ 開口、１２１ｂ 開口、１２１ｃ 流路、１２１ｄ 検知領域、１２２ イオン放出器、１２３ イオンカウンタ、１２４ 処理部、１３１ 電源、１３２ スイッチング素子、１３３ パルストランス、１３４ 第１のダイオード、１３５ 第２のダイオード、１３６ 第１の針電極、１３７ 第２の針電極、１３８ 対向電極、１４１ 正極、１４２ 負極、１５１ 端子、１５２ 端子、１６１ １次巻線、１６２ ２次巻線、１７１ 端子、１７２ 端子、１８１ 端子、１８２ 端子、１９１ アノード、１９２ カソード、２０１ アノード、２０２ カソード、２１１ 正イオン、２１２ 負イオン、２２２ 空気流、２３１ 第１のイオンカウンタ、２３２ 第２のイオンカウンタ、２４１ 第１の電源、２４２ 第１の二重円筒、２４３ 第１の電流センサ、２５１ 正極、２５２ 負極、２６１ 内側円筒、２６２ 外側円筒、２７１ 端子、２７２ 端子、２８１ 第２の電源、２８２ 第２の二重円筒、２８３ 第２の電流センサ、２９１ 正極、２９２ 負極、３０１ 内側円筒、３０２ 外側円筒、３１１ 端子、３１２ 端子、３２１ 外部の空間、３３１ 放出イオン、３３２ 空気、３４１ 筐体、３４１ａ 開口、３４１ｂ 開口、３４１ｃ 流路、３４１ｄ 流路、３４１ｅ 開口、３４１ｆ 開口、３４１ｇ 流路、３４１ｐ 流路、３４１ｑ 流路、３４１ｒ 流路、３４２ フィルタ、３４３ ファン、３４４ イオン発生器、３４５ 制御部、３５１ 空気流、３６１ イオン追加量、３７１ ホコリセンサ、３８１ ホコリ量、３８５ ホコリ、３９１ 筐体、３９１ａ 開口、３９１ｂ 開口、３９１ｃ 流路、３９１ｄ ホコリ検知領域、３９２ 光源、３９３ 受光素子、３９４ 処理部、４００ 強度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】