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業界最小サイズ、最短検出時間を実現したPM2.5センサー
（2013/12/24 11:00）
シャープは、「PM2.5」を検知する「PM2.5センサモジュール DN7C3JA001」を2014年2月より発売する。参考価格は10,500円。なおサンプルは、2013年12月25日より出荷される。
PM2.5と呼ばれる2.5μm(髪の毛の太さの30分の1)以下の微粒子を検知するセンサモジュール。「業界最小サイズで機器への組み込みが容易」、「業界最短の検出時間」、「大きなほこりの検出にも対応」の3つが主な特徴。各種センサーだけでなく、工学設計、モジュールなどのコア技術を用いて製作したという。
PM2.5とは、空気中に漂う微粒子で、中国の大気汚染などで注目を集めている。現在PM2.5は、「サイクロン方式」「インパクター方式」「バーチャルインパクター方式」のいずれかの方式を用い大きさ・重さで分けられ、そのあとレーザーダイオード(光センサー)で検知しているという。
従来のやり方では定期的なメンテナンスが必要、かつ機器が大型で高価なものになるという。しかし同社では、ほぼメンテナンスの必要がなく、小型で安価なセンサモジュールを実現した。
同社の開発したセンサモジュールでは、バーチャルインパクター方式を応用した技術によりPM2.5以下の粒子を分ける分流器と、LEDを利用した高感度のほこりセンサーを一体化することで小型化を実現した。ほこりセンサー自体は、約10年前から開発しており、それをPM2.5に合わせて高感度化させ応用しているという。
分流器と高感度センサーを一体化することにより、業界最小サイズを実現し空気清浄機などの機器への組み込みを容易にした上、PM2.5の検出時間を業界最短の最大10秒に縮めた。藤田氏によると、ほぼリアルタイムでPM2.5以下の粒子を検出できるという。
具体的な検知法は、PM2.5が含まれるほこりをセンサモジュールの下部に付いているファンで引き込む。大きな粒子は慣性が強いためそのまま通過するが、PM2.5以下の微粒子は慣性が弱く浮遊するため、斜め上方向に移動し取り込まれる。これを、バーチャルインパクター方式という。
バーチャルインパクター方式によって取り込まれた微粒子は、赤外線を発するLEDと光検出器のフォトダイオードの間を通過する。赤外線LEDは微粒子に当たると散乱し、散乱した光(散乱光)だけがフォトダイオードに届く。
微粒子の数に応じてフォトダイオードに届く散乱光が多くなることで、発せられる信号が多くなる。信号が多くなると、例えば空気清浄機の場合、自動で強運転に切り替わるといった現象が起こる。
会場では、センサモジュールを使ったデモンストレーションが行なわれた。デモは、グリセリンを加熱して蒸気化(大きさは2μm～5μm)したものを、パイプを通してセンサモジュールの入ったケースに送り込むという流れで実施。蒸気を吸いこんだセンサモジュールから出た信号を、PM2.5のレベルという形でパソコンで表示していた。
ただ、PM2.5を検出できるだけでは、空気清浄機やエアコンなど家庭でも利用する製品に応用できないので、視認できる大きなほこりも検出できるモードを用意し、利便性を高めている。ファンで空気の流れを制御し、PM2.5以下のほこりだけセンサー部を通過させる「PM2.5センサモード」と、ファンを間欠動作させ、大きめのほこりもセンサー部を通過させる「ほこりセンサモード」(従来の空気清浄機などに採用)を備える。
同社では、自社製品だけでなく他社製品にも同モジュールを提供できるよう、ユーザーに合わせて、センサモジュール単体、センサモジュールと信号の出る形を変えるための制御ボードのセット、センサモジュールと制御ボードと電圧などを表示するLCD(液晶ディスプレイ)のセットを用意する。
