JPH0477650A

JPH0477650A - 粉塵検出装置

Info

Publication number: JPH0477650A
Application number: JP19207890A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kato; 隆幸加藤; Yozo Ito; 陽三伊藤; Shoji Fukami; 深見　昌二; Takashi Ota; 太田　高史
Original assignee: Amano Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Amano Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-03-11
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2888308B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は粉塵検出装置に係り、特に工場等の排気ダクト
における排気中の粉塵量を高精度でかつ連続的に測定し
粉塵状態が異常か否かを判定する光透過式の粉塵検出装
置に関する。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕特開昭６
１−１９６１４０号公報の第４図には、光透過式で粉塵
を検出する装置の原理図が開示されている。この装置は
、粉塵が通過する煙道の両側に発光部と受光部とを対向
するように取付け、発光部と受光部との間の光路を粉塵
が遮断することによって生ずる光透過率の変化から粉塵
の濃度を測定するものである。しかしながら、この装置
においては、以下に列挙する問題点がある。すなわち、
（１）発光部と受光部とが分離しているため光軸合わせ
が困難である。（２）煙道の熱歪みや機械的振動によっ
て光軸ずれが生じ易く安定性に欠ける。

（３）発光部、受光部等を構成する光学レンズの表面が
粉塵によって汚損され易く、長期安定性に欠ける。（４
）発光部の発光量、受光部の受光感度が環境温度によっ
て変化を受は易く、高精度な粉塵濃度測定ができない。

これらの問題点を解決する目的で、特開昭５９１３６６
３９号公報には光軸の安定性と発光部、受光部の光学レ
ンズ等の汚損とを防止する光透過式の塵埃濃度測定装置
が開示されている。この装置では、塵埃による発光部及
び受光部の汚損防止のために煙道と発光部との間及び煙
道と受光部との間にピンホールを備えた仕切板を設ける
と共に、清浄気体を前記ピンホールを介して煙道へ吹き
出すようにしている。さらに、中央に塵埃通路が形成さ
れた容器内に発光部と受光部とを対向配置させ、発光部
、受光部及び容器を一体とすることによって光軸安定性
及び光軸調整の容易性を確保している。また、この塵埃
濃度測定装置には温度変化による発光部の出力変動を補
正する目的で、発光部出力をハーフミラ−によって別途
設けられた参照光用受光部に照射して出力変化を補正し
たり、発光部から受光部への直接光と塵埃による散乱光
とを異なる受光部によって測定し、演算によって発光部
出力の温度変化を補正することが開示されている。かか
る装置においては、次のような問題点がある。（１）受
光部の温度補正をしていないため受光部の温度変化によ
る感度変化に伴う測定上の不安定性が発生する。（２）
複数の受光部やハーフミラ−等の光学装置を用いている
ため装置の複雑さ、不安定さ、あるいは参照光測定や直
接光と散乱光の演算など光出力信号の処理が複雑化する
。

上記で説明した欠点の１つである発光部及び受光部の温
度変化による感度変化を補正する目的で、特開平１．−
３０７６４１号公報には定温発熱体でかつ正の温度特性
を持つＰＴＣサーミスタと温度センサとによって発光器
及び受光器の温度安定化を図った粉度濃度測定装置が開
示されている。この装置は測温素子によって測定された
発光器及び受光器の温度に基づいて加熱体としてのＰＴ
Ｃサーミスタの作動をフィードバック制御することによ
って発光器及び受光器の動作温度を一定に保ち、発光器
の発光出力及び受光器の受光感度の温度安定化を図って
いる。

しかし、この粉塵検出装置においては、ＰＴＣサーミス
タと温度センサとで構成するフィードバック制御回路の
ヒステリシス特性によって温度安定化には限界があり、
発光器及び受光器の温度は通常用いられるオンオフ制御
で数℃、ＰＩ（比例・積分）制御で±１℃程度変動する
。この精度における温度安定性では、光透過率の微小変
化（１％以下）に対して誤差を与えるため高精度な粉塵
計測が行えない。

また、特開昭６１−２２１６３４号公報には、発光器と
受光器とを備えた煙量検出装置において、受光器の出力
信号のピーク値を検出し、これを長時間の積分時定数で
積分した値と比較することによって煙による変化分のみ
を検出する反射型の煙量検出装置が開示されている。

これは大きな不要反射光雰囲気内で煙による微小な信号
光のみを検出する技術に関し、発光器や受光器の劣化や
温度による特性変化及び光学系の汚損等による感度変化
を除去できるという特徴をもっている。しかし、この煙
量検出装置を用いて煙による信号光のみを高精度に検出
するためには、信号光の周波数成分に応じた最適な積分
時定数を設定する必要があり、汎用性に欠ける。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、排気ダク
ト内の排気中の粉塵を高精度かつ高安定に連続測定する
ことができ、粉塵状態が異常か否かを判定することがで
きる耐環境性に優れた粉塵検出装置を得ることを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明に係る粉塵検出装置は
、発光部及び受光部を備え、前記発光部から照射され粉
塵を介して前記受光部で検出される光量に基づいて前記
粉塵の状態を検出する粉塵検出装置であって、前記受光
部から出力される光量に応じた信号の微小時間単位で所
定値以上変動する変動成分を抽出する抽出手段と、前記
抽出手段によって抽出された変動成分を所定時間に亘っ
て積分または積算する演算手段と、前記演算手段の演算
結果と予め定められた所定値とを比較して粉塵状態が異
常であるか否かを判定する判定手段と、を有することを
特徴としている。

〔作用〕

煙突等のダクト内を通過する粉塵は、粉塵粒径が不均一
であること、さらにダクト内の気流が乱流であること等
の理由からダクト内における分布が不均一となり、発光
部と受光部と間の光路を通過する粉塵量はランダムに変
化する。これに伴って、発光部から照射され粉塵を透過
して受光部で検出される透過光量が第１図に示すように
微小時間単位で所定値以上変動することを発明者等は実
験によって確認している。なお、発光部と受光部との間
の光路上に粉塵が存在しない場合、受光部から出力され
る信号は一定のレベルとなる。また、粉塵によって反射
された光を検出する場合にも同様に変化する。

従って本発明では受光部から出力される光量に応じた信
号の微小時間単位で所定値以上変動する変動成分を粉塵
による変動とみなし、抽出手段によってこれを抽出する
。例えば、発光部及び受光部の温度変化、汚損、劣化等
の環境の変化によって受光部から出力される信号が緩や
かに変化した場合、信号の微小時間単位の変動量は所定
値未満で極めて小さく、抽出手段から出力される信号が
影響を受けることはない。従って、環境の変化を受ける
ことなく粉塵による変動成分のみを抽出できる。この微
小時間単位で所定値以上変動する変動成分を抽出する方
法としては、受光部から出力される信号を時定数の小さ
い微分回路を通過させた後、振幅が所定値以上の信号成
分を抽出したり、前記信号を微小時間毎にサンプリング
して差分、すなわち変化率を演算した後、所定値以上の
変化率の信号成分を抽出することによって行うことがで
きる。

抽出手段によって抽出された変動成分は演算手段によっ
て所定時間に亘って積分または積算される。演算手段の
演算結果は、判定手段において所定値と比較され粉塵状
態が異常か否かが判断される。例えば、集塵機のフィル
タのメインテナンスを行う場合の脱塵動作時に一時的、
瞬間的に排出される粉塵に対しては、抽出手段によって
抽出される値が第１図に矢印Ａで示すように一時的に変
化するが、演算手段による所定時間に亘る積分または積
算により前記演算結果の値が所定時間内で平均化される
ことによって変化が小さくされるため粉塵状態が異常と
判定されることはない。

しかし、フィルタ破損時に排出される粉塵は少量でも連
続的に排出されるため、演算結果に太き（反映され適確
に異常として判定することができ、高精度の測定を行う
ことができる。

また、前記のように温度変化等の環境の変化の影響を受
けないので、長期間に亘って安定して連続測定を行うこ
とができる。

以上述べたように、本発明では、環境の変化による受光
器出力信号の長期間に亙るゆるやかな変動は、抽出手段
において前記信号の微小時間単位で所定値以上変動する
変動成分を抽出することにより除去され、一方、脱塵動
作等による一時的な変動は、演算手段及び判定手段にお
いて、抽出された変動成分の所定時間に亙る積分または
積算演算により平均化して、所定値に対し実質的に小さ
な値とすることにより除去される。この結果、判定手段
からは、所定時間に亙って定常的にランダムに変動する
異常粉塵状態を反映する信号のみが正確に出力されるの
である。

〔実施例〕

第１実施例以下、図面を参照して本発明の第１実施例を説明する。

なお、以下の実施例では本発明に支障のない数値を用い
て説明するが本発明は以下の数値に限定されるものでは
ない。

第２図に示すように、本実施例の粉塵検出装置は、発光
ダイオード（ＬＥＤ）から成る発光素子を備えた発光器
１０と、ホトダイオード（Ｐ　Ｄ）から成る受光素子を
備えた受光器１２と、発光器１０と受光器１２とが対向
されて一体的に固定配置されると共に発光器１０と受光
器１２とを結ぶ光軸２８上に粉塵通路２０が形成された
容器１８と、を備えている。この容器１８は、粉塵通路
２０が集塵装置に連結された排気ダクト２２内に位置す
るように配設されている。

発光器１０の発光ダイオードのカソード及びアノードは
制御装置６０のＬＥＤ駆動回路６１に接続されており、
発光器１０はＬＥＤ駆動回路６１によって受光器１２へ
向けて一定の光量の光線を照射する。受光器１２のホト
ダイオードのカソード及びアノードは制御装置６０の電
流増幅回路６２の入力端子に接続されている。受光器１
２は発光器１０から発射され粉塵を透過した光線を受光
し、該光線の光量に応じた信号を電流増幅回路６２へ出
力する。電流増幅回路６２では受光器１２から出力され
た信号を増幅する。電流増幅回路６２の出力端子は、抽
出手段６３の一部を構成する微分回路６４の入力端子に
接続されている。微分回路６４は時定数が小さく　（例
えば１秒以下）なるように各素子の値が設定されている
。このため、微分回路６４から出力される信号は、電流
増幅回路６２から出力された信号の微小時間単位の変動
成分を抽出した信号になる。

微分回路６４の出力端子は整流回路６５の入力端子に接
続されている。整流回路６５は微分回路６４から出力さ
れた信号を全波整流して出力する。

整流回路６５の出力端子は比較回路６７の２つの入力端
子の一方に接続されている。比較回路６７の２つの入力
端子の他方には基準値ｅ１が人力される。比較回路６７
は整流回路６５から出力された信号と基準値ｅ１とを比
較し、基準値ｅ１以上の信号成分、すなわち微小時間単
位で所定値以上変動する変動成分を粉塵による信号とし
て出力する。

比較回路６７の出力端子は演算手段である積分回路６８
の入力端子に接続されている。積分回路６８は時定数が
大きく　（例えば５分〜ｌＯ分）なるように各素子の値
が設定されている。積分回路は比較回路６７の出力信号
を時定数に対応する一定時間で積分した結果を信号とし
て出力する。このため、積分回路６８から出力される信
号のレベルは時定数に対応する一定時間内の粉塵量に相
当する。

積分回路６８の出力端子は判定手段である比較判定回路
６９の２つの入力端子の一方に接続されている。比較判
定回路６９の２つの入力端子の他方には基準値ｅ２が入
力される。また、比較判定回路６９の出力端子にはラン
プやブザー等を備えた表示手段７０が接続されている。

比較判定回路６９は積分回路６８から出力された信号と
基準値ｅ２とを比較し、積分回路６８の出力信号のレベ
ルが基準値０２以下の場合に粉塵状態が正常であると判
定すると共に出力信号のレベルが基準値よりも大きい場
合に粉塵状態が異常であると判定する。比較判定回路６
９の判定結果は前記表示手段７０に出力され、判定結果
が異常の場合には警告が出力される。

次に本第１実施例の作用を説明する。

発光器１０から照射された光線は、容器１８の粉塵通路
２０を通過して受光器１２に照射され、受光器１２から
は光電流が出力される。従って、発光器ＩＯと受光器１
２との間の光路を粉塵が通過して光線を遮光することに
よってこの光路の透過率が変化するため、受光器１２の
光電流（出力信号）が変化する。

粉塵通路２０を通過する粉塵が無い場合、例として第３
図（Ａ）に示すように、受光器１２の出力信号は一定値
Ｖ。となる。この場合、微分回路６４の出力信号は常に
０となり、微小時間単位で基準値６１以上変動する変動
成分は抽出されない。

粉塵通路２０内を少量の粉塵が通過している場合、例と
して第３図（Ｂ）に示すように、受光器１２の出力信号
は一定値Ｖ。よりも低いレベルで微小時間単位に変動す
る。この場合、微分回路６４は前記変動に対応した信号
を出力する。しかし、粉塵通路２０を通過する粉塵量が
少量であるため受光器１２の出力信号の前記変動の振幅
αは小さく、上記と同様に変動成分は抽出されない。

また、集塵機のフィルタの脱塵動作によって一時的、瞬
間的に粉塵が排出された場合、例として第３図（Ｃ）に
矢印Ａで示すように、受光器１２の出力信号は一時的に
大きく変動する。これにより、微分回路６４を経て整流
回路６５から出力される信号レベルが基準値ｅ１より一
時的に大きくなるが、積分回路６８の時定数が大きくさ
れているため、積分回路６８から出力される信号のレベ
ルは平均化されて小さ（なり、粉塵状態は正常であると
判定される。

フィルタの破損等によって粉塵通路２０内を大量の粉塵
が継続して通過した場合には、例として第３図（Ｄ）に
示すように、受光器１２の出力信号は微小時間単位に激
しく変動し、かつ変動の振幅αが大きい。このような場
合は、微分回路６４を経て整流回路６５から出力される
信号レベルが基準値ｅ１より常に大きくなり、積分回路
６８から出力される信号レベルも基準値ｅ２よりも大き
くなるので、比較判定回路６９で粉塵状態が異常である
と判定されて、表示手段７０に警告メツセージ等が表示
される。

また、粒径の小さい微小な粉塵が粉塵通路２０内を大量
にかつ継続して通過した場合は、例として第３図（Ｅ）
に示すように、受光器１２の出力信号は微小時間単位の
変動数が多くなると共に変動の振幅αも大きめとなる。

このような場合は、受光器１２の出力信号の振幅αが、
微分回路６４を経て整流回路６５から出力される信号レ
ベルが基準値ｅ１を超えるような大きさであれば、前記
変動数が多いために積分結果（積分回路６８から出力さ
れる信号レベル）が大きくなり、粉塵状態が異常である
と判定される。従って微小な粉塵であっても高精度に検
出することができる。

発光器１０及び受光器１２に温度変化にあった場合、例
として第３図（Ｆ）に示すように、受光器１２の出力信
号は緩やかに変化する。ここで、前記積分の時定数は、
脱塵動作時に排出される粉塵量の大きさに応じて、比例
的に大きくすることにより、粉塵量の大きさに拘わらず
適切な積分値の平均化処理を行うことができ、粉塵異常
のみを正確に判別することができる。このように受光器
１２の出力信号が微分回路６４の時定数に対して充分大
きな時間で緩やかに変化した場合は微分回路６４の出力
信号に影響を与えないので誤って粉塵状態が異常である
と判定することはない。これは、発光器１０、受光器１
２等の光学系の汚損、発光器１０及び受光器の劣化等の
経時的、経年的な変化に対しても同様である。

このように、本第１実施例では微分回路６４によって微
分を行って微小時間単位の変動成分を粉塵による変動と
みなして抽出するようにしているので、発光器１０及び
受光器１２の温度変化や汚損、発光器１０及び受光器１
２の劣化等の環境の変化に影響されることなく長期間に
亘って安定して粉塵を検出することができる。

また、本第１実施例では積分回路６８によって時定数に
応じた時間に亘って積分を行っているため、脱塵動作等
によって一時的、瞬間的に排出された粉塵に対しては積
分値が平均化されて粉塵状態を異常と判定することはな
く、フィルタの破損等による粉塵のみを正確に検出する
ことができる。

なお、本第１実施例において整流回路６５は全波整流を
行っていたが、微分回路６４から出力された信号のうち
粉塵による変動分に相当する部分が検出できればよ（、
例えば半波整流等を行うようにしてもよい。

第２実施例以下、本発明の第２実施例を説明する。なお、第１実施
例と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する
。

第４図に示すように、本第２実施例において電流増幅回
路６２の出力端子は、抽出手段７１の一部を構成するサ
ンプルホールド回路７２．７３の各々の入力端子に接続
されている。サンプルホールド回路７２．７３には第５
図（Ａ）に示すような受光器１２の出力信号が人力され
る。

一方、抽出手段７１は発振回路７４を備えており、発振
回路７４からは第５図（Ｂ）に示すような一定周期のパ
ルスであるゲート信号Ｇが出力される。発振回路７４の
出力端子はタイミングパルス発生回路７５の入力端子に
接続されている。タイミングパルス発生回路７５は２つ
の出力端子を有し、一方の出力端子からはゲート信号Ｇ
の立上がりに同期したサンプリング信号Ｓ、　（第５図
（Ｃ）参照）を出力し、他方の出力端子からはゲート信
号Ｇの立下がりに同期したサンプリング信号Ｓ２　（第
５図（Ｅ）参照）を出力する。タイミングパルス発生回
路７５の２つの出力端子はサンプルホールド回路７２．
７３の同期信号入力端子に接続されている。

サンプルホールド回路７２は、同期信号入力端子から入
力されるサンプリング信号ＳＩの立上がりと同期して受
光器１２の出力信号をサンプリングし、サンプリング時
の出力信号レベルを保持（ホールド）した信号ｖ１を出
力する。従って第５図（Ｄ＞に示すように、信号ｖ１は
階段状にレベルが変化する。また、サンプルホールド回
路７３は、同期信号入力端子から人力されるサンプリン
グ信号Ｓ２の立下がりと同期して受光器１２の出力信号
のサンプリングし、サンプリング時の出力信号レベルを
保持（ホールド）した信号ｖ２を出力する。従って第５
図（Ｆ）に示すように、信号ｖ２は信号ｖ、と同様に階
段状にレベルが変化する。従って、ゲート信号Ｇの１パ
ルス毎にサンプルホールド回路７２．７３が交互に作動
してサンプリングを行う。

サンプルホールド回路７２の出力端子はゲート回路７６
の出力端子に接続されている。ゲート回路７６の同期信
号入力端子には、前記発振回路７４のゲート信号Ｇが入
力される。また、サンプルホールド回路７３の出力端子
はゲート回路７７の出力端子に接続されている。ゲート
回路７７の同期信号入力端子にもゲート信号Ｇが人力さ
れる。

ゲート回路７６．７７はゲート信号Ｇがオン（レベルが
１）のときにのみ人力信号ｖ１またはｖ２を通過させる
。

ゲート回路７６の出力端子は差動回路７８の２つの入力
端子の一方に接続され、ゲート回路７７の出力端子は差
動回路７８の入力端子の他方に接続されている。差動回
路７８は第５図（Ｇ）に示すように入力された２つの信
号ｖ１及びｖ２の差分ｖ、−ｖ２（ΔＶとする）を出力
する。差動回路７８の出力端子は絶対値演算回路７９の
入力端子に接続されている。絶対値演算回路７９は入力
信号ΔＶの絶対値１Δｖ１を演算し、増幅率にで増幅し
た信号Ｋ・１Δｖ１を出力する。

絶対値演算回路７９の出力端子は第１実施例と同様な比
較回路６７の２つの入力端子の一方に接続されている。

比較回路６７の２つの入力端子の他方には基準値ｅ３が
入力される。比較回路６７は、絶対値演算回路７９から
出力された信号Ｋ・ΔＶ　と基準値ｅ３とを比較し、基
準値０３以上の信号成分、すなわち微小時間単位で所定
値以上変動する変動成分を粉塵による信号として出力す
る。

比較回路６７の出力端子は第１実施例の積分回路６８に
代わって設けられた積算回路８０の入力端子に接続され
ている。積算回路８０は比較回路６７から出力された信
号を所定時間（５分〜１０分程度）に亘って積算した結
果を出力する。積算回路８０は第１実施例と同様に比較
判定回路６９の２つの入力端子の一方に接続されている
。比較判定回路６９は入力された積算結果が基準値ｅ４
よりも大きいか否か判定する。積算結果が基準値ｅ４以
下の場合には粉塵状態が正常であると判定し、積算結果
が基準値よりも大きい場合には粉塵状態が異常であると
判定する。比較判定回路６９０判定結果は表示手段７０
へ出力される。本第２実施例では表示手段７０がランプ
とされ、異常であると判定された場合に点灯される。

次に本第２実施例の作用を説明する。

本第２実施例ではゲート信号の１パルス毎、すなわち微
小時間単位に受光器１２の出力信号の差分を演算し、絶
対値演算回路７９において前記演算結果の絶対値を増幅
し、比較回路６７で所定値以上変動する変動成分を抽出
手段７１の出力信号としている。従って、本第２実施例
の抽出手段７１の出力信号は、第１実施例の抽出手段６
３から出力される信号と同様に受光器１２の出力信号の
うち粉塵による変動成分に相当する。例えば、粉塵通路
２０内に粉塵が存在しない場合は前記ΔＶが常に零にな
るので、抽出手段７１の出力信号Ｋ・１Δｖ１も零にな
る。粉塵通路２０内を粉塵が通過している場合、前記Δ
Ｖは粉塵量の多少に応じて値が増減する。発光器１０、
受光器１２の温度変化や光学系の汚損等の緩やかな変化
に対しては、微小時間単位の変化が微小であるため出力
信号が影響を受けることはない。

また、本第２実施例では抽出手段７１から出力された信
号を積算回路８０で所定時間に亘って積算しており、こ
の積算は第１実施例の積分回路６８による積分に相当す
る。例えば、脱塵動作等によって粉塵が一時的、瞬間的
に排出された場合には積算回路８０による積算値が大し
て大きくならないので、比較判定回路６９で粉塵状態が
異常と判定されることはない。また、フィルタの破損等
によって粉塵が大量かつ連続的に排出された場合には、
積算回路８０による積算値が充分に大きくなり比較判定
回路６９で粉塵状態が異常と判定される。

第３実施例次に、本発明の第３実施例を説明する。なお、第１実施
例及び第２実施例と同一の部分には同一の符号を付し、
説明を省略する。

第６図に示すように、発光器１０と粉塵通路２０との間
及び受光器１２と粉塵通路２０との間には、中心にピン
ホール２４が穿設された仕切板２６が各々複数枚配置さ
れている。これらの仕切板２６は、発光器１０と受光器
１２とを結ぶ光軸２８がピンホール２４の中心を通るよ
うに配置されている。発光器ＩＯは、温調器４６を構成
する断熱材ケース１４内に固定配置され、断熱材ケース
１４によって容器１８と一体的に保持されている。

また、受光器１２も同様に温調器４８を構成する断熱材
ケース１６内に固定配置され、断熱材ケース１６によっ
て容器１８と一体的に保持されている。容器１８の発光
器１０の近傍と受光器１２の近傍には各々導入口３６が
形成されており、これらの導入口３６は配管、エアーフ
ィルタ３４及び減圧弁３２を介して工場エアー等のエア
ー供給源に接続されている。

第７図に示すように、発光器１０は制御装置８２のＬＥ
Ｄ駆動回路６１に接続されており、受光器１２は制御装
置８２の電流増幅回路６２に接続されている。また、温
調器４６は、断熱材ケース１４内に固定保持された発光
器１０を加熱するためのＰＴＣサーミスタ等の定温発熱
体から構成されたヒータ５２と、断熱材ケース１４内の
温度を検出するサーミスタ等で構成された測温素子５０
と、を備えている。発光器１０にはヒータ５２から発生
した熱が図示しない伝熱板を介して伝達されて加熱され
る。また、測温素子５０は断熱材ケース１４内の温度を
測定する。なお、温調器４８も温調器４６と同様にヒー
タ５６及び測温素子５４を備えている。

ヒータ５２は、リレー等で構成されヒータ５２をオンオ
フするスイッチ回路８３に接続されている。ヒータ５６
はスイッチ回路８４に接続されている。スイッチ回路８
３．８４はマイクロコンピュータ８５に接続されマイク
ロコンピュータ８５によって作動が制御される。また、
測温素子５０及び測温素子５４もマイクロコンピュータ
８５に接続されている。マイクロコンピュータ８５は、
測温素子５０．５４の出力に基づいて断熱材ケース１４
．１６内の温度が予め設定された温度に達したか否かを
判定し、達したときにはヒータ５２．５６への電力を遮
断しかつ達しないときにはヒータ５２．５６へ電力を供
給するようスイッチ回路８３．８４を制御する。

電流増幅回路６２の出力端子はゲイン調整回路８６の入
力端子に接続されている。ゲイン調整回路８６には粉塵
検出装置の排気ダクトへの初期取付は時における光透過
率１００％のときの透過光信号レベルが基準レベルとし
て予め記憶されており、電流増幅回路６２から出力され
た受光器１２の透過光信号を光透過率として表現するた
約に、出力信号のレベルが前記基準レベルを１００％と
する光透過率に対応するレベルとなるように調整する。

ゲイン調整回路８６の出力端子には透過率表示部８７及
びＡＤ変換回路８８が接続されている。

透過率表示部８７はゲイン調整回路８６から出力された
信号を光透過率に変換して％表示で液晶デイスプレィま
たはメータ等に表示する。また、ＡＤ変換回路８８の出
力端子はマイクロコンピュータ８５に接続されており、
ゲイン調整回路８６から出力された光透過早信号をデジ
タル信号に変換してマイクロコンピュータ８５へ出力す
る。

マイクロコンピュータ８５ではＡＤ変換回路８８から入
力された信号に基づいて、第２実施例の抽出手段７１、
積算回路８０及び比較判定回路６９と同様な動作を行う
アルゴリズムに基づいて粉塵状態が異常か否か判定する
。マイクロコンピュータ８５にはデータ人力、設定用の
キースイッチ８９が接続されている。キースイッチ８９
は各判定を行うための判定基準値等をマイクロコンピュ
ータ８５へ入力する。また、マイクロコンピュータ８５
には、マイクロコンピュータ８５の処理結果を表示する
液晶デイスプレィ等の表示部９１、マイクロコンピュー
タ８５によって判定された粉塵状態の異常を、例えばラ
ンプを点灯または点滅させることによって作業者に報知
する報知手段９０、粉塵状態の異常時に工場の工作機械
等の停止動作を行うためのアラーム信号を出力するアラ
ーム回路９２が接続されている。

次に、本第３実施例の作用を説明する。

工場エアーはエアーの圧力を低減させる減圧弁３２のエ
アー中の水分や油分を除去するエアーフィルタ３４とを
通過することによって低圧の清浄空気とされ、導入口３
６から容器１８内へ導入される。この清浄空気は、仕切
板２６のピンホール２４を通って粉塵通路２０方向へ流
出し、粉度通路２０から発光器１０及び受光器１２方向
に粉塵が飛散して発光器１０及び受光器１２に付着して
汚損されるのを防止することができる。

マイクロコンピュータ８５は、スイッチ回路８３をオン
させてヒータ５２に電力を供給し、ヒータ５２を発熱さ
せて発光器１０及び受光器１２を加熱する。断熱材ケー
ス１４内の温度は測温素子５０によって測定され、マイ
クロコンピュータ８５は測温素子５０で測定された温度
と予め設定された設定温度とを比較し、断熱材ケース１
４内が設定温度に達するとスイッチ回路８３をオフして
ヒータ５２への電力の供給を遮断する。そして、上記の
動作を繰り返して行うことによって断熱材ケース１４内
の温度が一定温度に保持される。また、受光器１２を収
容する断熱材ケース１６内の温度も上記と同様にマイク
ロコンピュータ８５によってスイッチ回路８４がオンオ
フされて制御される。従って、それぞれ断熱ケース内に
収容された発光器１０及び受光器１２の動作温度が一定
に保持されて、発光出力あるいは受光感度の温度安定化
が容易に達成できる。

受光器１２からの透過光信号はゲイン調整回路８６で光
透過率に対応するレベルに調整され、光透過率として％
表示で透過率表示部８７に表示される。このため、粉塵
通路２０内に粉塵が無く、かつ透過率表示部８７に表示
された透過率が１００％でない場合は、発光器１０及び
受光器１２の劣化等の不都合が発生していると判断でき
る。このため、透過率表示部８７に表示された透過率か
らメインテナンスの時期等を判断することができる。

次に、第８図のフローチャートを参照してマイクロコン
ピュータ８５による粉塵状態の判定処理を説明する。

ステップ１００ではキースイッチ８９、温調器４６．４
８、エアー供給源等の周辺機器とのインターフェースが
正常か否かを判定する。本第３実施例においてマイクロ
コンピュータ８５は周辺機器等をチエツクする機能を有
している。インターフェースが正常でないと判定した場
合には前記周辺機器とのインターフェースまたは周辺機
器自体に故障が発生したと判断し、ステップ１２２へ移
行する。インターフェースが正常であると判定された場
合は、ステップ１０２でキースイッチ８９から入力され
る異常粉塵等を判定するための設定値等を確認し、表示
部９１等に表示する。

次のステップ１０４では温調器４６．４８による温度コ
ントロールが正常か否か判定する。この正常か否かの判
定は、断熱材ケース１４．１６内の温度が設定温度付近
か、または大きく外れているかによって判定することが
できる。温度コントロールが正常であると判定した場合
はステップ１０８へ移行する。また、温度コントロール
が正常でないと判定した場合は、ステップ１０６でヒー
タ５２．５６の予熱状態等の加熱準備中であるか否か判
定する。加熱準備中でないと判定した場合には温調器４
６．４８に故障が発生したと判断し、ステップ１２２へ
移行する。加熱準備中であると判定した場合にはステッ
プ１０８へ移行する。

ステップ１０８ではＡＤ変換回路８８から出力されるデ
ジタルの光透過率信号を取り込む。ステップ１１０では
透過率値が許容範囲内か否か判定する。この許容範囲は
、各装置に過大なレベルの信号等が人力されて故障が発
生することがないように定められており、許容範囲外で
ある場合にはステップ１２２へ移行する。許容範囲内で
ある場合にはステップ１１２で光透過率信号の変化分を
抽出する。すなわち、マイクロコンピュータ８５は前回
取り込んだ光透過率信号を記憶しており、前回取り込ん
だ光透過率信号と今回取り込んだ光透過率信号との差分
△Ｖを演算し、この差分ΔＶの絶対値１△Ｖ１を変化分
として演算する。次のステップ１１４ではこの変化分が
キースイッチ８９等によって設定された基準値よりも小
さいか否か判定する。変化分が基準値よりも大きい場合
には、ステップＩ五６で変化分を積算して積算用・リア
に格納しステップ１２２へ移行する。変化分が設定値よ
りも小さい場合には、ステップ１１８で変化分をＯとし
てオフセットし、ステップ１２０へ移行する。

一方、ステップ１２２では異常と判定されたアラーム対
象に対してアラーム判定条件との照合を行う。このアラ
ーム対象としては、インターフェースの異常、エアー供
給源等の周辺機器の故障、温調器の故障、粉塵状態の異
常等がある。例えば、ステップ１１４の判定が否定され
て変化分が基準値以上であると判定された場合は、ステ
ップ１１６の積算結果を異常粉塵に対応する基準値と照
合する。

ステップ１２４では照合したアラーム判定条件からアラ
ームを出力するか否か判断する。アラームを出力する必
要がないと判断した場合にはステップ１２０・＼移行す
る。また、アラームを出力する必要があると判断した場
合は、ステップ１２６で報知手段９０を作動させて、作
業者に対して異常を報知すると共にアラーム回路９２に
よってアラーム信号を出力し、ステップ１２０へ移行す
る。

ステップ１２０では表示部９１によって処理データ、セ
ルフチエツク結果の出力、表示を行ってステップ１００
へ戻る。

なお、ステップ１００乃至ステップ１２０の処理は微小
時間単位、例えば０．１〜１秒の時間で繰り返し行われ
る。このため、ステップ１１２では粉塵による変動成分
、すなわち透過率信号の微小時間単位の変動が抽出され
、ステップ１１６では微小時間単位で基準値以上変動す
る変動成分が積算される。従ってステップ１１６の積算
結果を基準値と比較判定することによって、異常粉塵状
態のみを正確に判定することができる。

このように、本第３実施例では発光器１０および受光器
１２の動作温度を一定に保持するようにしているため、
環境温度変化を受けることがなく、発光器ｌＯの発光出
力および受光器１２の受光感度を安定化させることがで
きる。

従って、光透過率の絶対値測定が可能となるので光透過
率と比例関係にある粉塵濃度を正確に知ることができる
。

更に、本第３実施例では、光透過率信号の微小時間単位
の変動成分を抽出するようにしているた必、上記光透過
率信号中に含まれる発光器及び受光器の温調による長周
期の温調変動分や外部から混入するスパイクノイズの影
響を受けることなく、粉塵によるランダムに変動する光
透過早成分のみを抽出することができる。

なお、第３実施例のマイクロコンピュータ８５は第２実
施例の抽出手段７１、積算回路８０及び比較判定回路６
９と同様な動作を行うアルゴリズムに基づいて粉塵状態
が異常か否かを判定するようにしていたが、第１実施例
の抽出手段６３、積分回路６８及び比較判定回路６９と
同様な動作を行うアルゴリズムに基づいて粉塵状態が異
常か否かを判定するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、透過光量に応じた信号
の微小時間単位で所定値以上変動する変動成分を抽出し
て所定時間に亘って積分または積算し、演算結果を予め
定められた所定値と比較して粉塵状態が異常であるか否
かを判定するようにしたので、排気ダクト内の排気中の
粉塵を高精度かつ高安定に連続測定することができ、粉
塵状態が異常か否かを判定することができる、という優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する線図、第２図は第１実
施例に係る粉塵検出装置の概略構成図、第３図（Ａ）乃
至（Ｆ）は受光器の出力信号を示す線図、第４図は第２
実施例の粉塵検出装置の概略構成図、第５図（Ａ＞乃至
（Ｈ）は第２実施例の各回路の出力信号を示す線図、第
６図は第３実施例の粉塵検出装置の概略構成図、第７図
は第６図の制御装置の概略ブロック図、第８図は第６図
の制御装置の作用を説明するフローチャートである。１０・・・発光器、１２・・・受光器、６０．８２・・・制御装置、６３．７１・・・抽出手段、６４・・・微分回路、６８・・・積分回路、６９・・・比較判定回路、７８・・・差動回路、８０・・・積算回路、８５・・・マイクロコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光部及び受光部を備え、前記発光部から照射さ
れ粉塵を介して前記受光部で検出される光量に基づいて
前記粉塵の状態を検出する粉塵検出装置であって、前記
受光部から出力される光量に応じた信号の微小時間単位
で所定値以上変動する変動成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された変動成分を所定時間に
亘って積分または積算する演算手段と、前記演算手段の
演算結果と予め定められた所定値とを比較して粉塵状態
が異常であるか否かを判定する判定手段と、を有するこ
とを特徴とする粉塵検出装置。