JPH0577757U - 光電式粉塵センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】迷光の発生を少なくし、高感度の光電式粉塵セ
ンサ装置を提供する。 【構成】発光器ＥＤから発する光が浮遊粉塵に当たって
拡散反射する散乱光を受光器ＬＤに集光して検知する光
電式粉塵センサ装置Ａにおいて、少なくとも発光器ＥＤ
の照射領域が受光器ＬＤの検知領域と交差する領域で、
前記送光器ＥＤの照射領域と受光器ＬＤの検知領域の光
軸の交差する面と平行な面と発光器ＥＤの照射領域との
間に死角空間４０を確保し、しかも粉塵を検出する検知
室１２を備えたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、店舗、事務所等の非住宅及び一般家庭において使用される空気清浄 器に搭載したり、室内に単独で設置したりして、空気の汚れを検出し、空気清浄 器、換気扇等の自動運転を行ったりする光電式粉塵センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の空気清浄器の、室内の空気の汚れを検出して吸気ファンの回転、停止の 自動運転制御、又は換気扇の換気運転を行う空気汚れセンサとして、タバコの喫 煙に含まれる水素等を酸化スズ等の抵抗率変化で検出するガス式センサを用いて いる為、電源を投入してからセンサが安定状態となり機能を開始するまで約５分 程度の時間を要し、又煙が除去された段階においても、センサ素子の抵抗値は元 の状態に復帰するのに十分な時間を必要とする為、タイマ制御出力を内蔵する必 要があった。又タイマの条件は部屋の広さなど、一定の使用条件を前提とした粉 塵濃度の変化に基づく予測を加味した内容で行なったものが大半で、タバコの煙 に代表される浮遊粉塵濃度の変化に見合った運転制御とかけ離れており、空気清 浄器の使用実感（人の感じる清浄感）に合わないといった欠点を有していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

室内の空気の汚れを検出する手段として、ガス検知方式と同等レベルの濃度の 浮遊粉塵の検出性能を光電式粉塵センサ装置にて実現する為、光電式で浮遊粉塵 の検出性能を左右する検知室の迷光量を著しく低減する必要がある。光電式粉塵 センサ装置は発光器から発する光が浮遊粉塵に当たって拡散反射する散乱光を、 受光器に集光して検知するが、粉塵の無い状態においても、発光器から発した光 が検知室の内部の壁面に当たって反射し、受光器に入る光を一般的に迷光と呼ん でおり、迷光をいかに小さくするかが、設計の大きな課題とされている。即ち迷 光が大きいことは、センサ内部で、粉塵の検知とは無関係の光が絶えず受光器に 入射しているわけで、内部の壁面が汚れたり埃などの付着の影響を受けやすいこ とになる。 本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、迷光の発生を少なくする光 電式粉塵センサ装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために提案する請求項１の本考案は、発光器から発する光 が浮遊粉塵に当たって拡散反射する散乱光を受光器に集光して検知する光電式粉 塵センサ装置において、少なくとも発光器の照射領域が受光器の検知領域と交差 する領域で、前記発光器の照射領域と受光器の検知領域の光軸の交差する面と平 行な面と、発光器の照射領域との間に死角空間を確保し、しかも粉塵を検出する 検知室を備えたものである。 請求項２の本考案は、発光器の照射領域の光軸と受光器の検知領域の光軸の交 差する位置に光軸の交差する面に直交する空気の流通路を構成し、流通路開口部 の周縁に堀込み空間を設けたことを特徴したものである。

【０００５】

【作用】

請求項１の本考案では、検知室内部にて迷光の発生を少なくする構成として発 光器として指向性をより鋭利に設定し、又、受光器もレンズを使用して集光し広 範囲且つ鋭利な検知領域を構成する。よって、高感度に検知される。更に、サン プリングされる空気は前述の発光器及び受光器の光軸にて形成される面に垂直に 流路を形成するものであり、検知室を構成する側壁の条件として、前記発光器の 照射領域と受光器の検知領域の光軸の交差する面と平行な面、即ち空気の流通路 を形成する両開口部の側壁と発光器の照射領域との間に死角空間を設けているの で、発光器からの光が側壁面に当たり、拡散反射して受光器にはいることはない 。 請求項２の本考案では、空気の流通路を形成する両開口部の周縁に堀込み空間 を設けたことにより、光電式粉塵センサ装置の厚さを薄くした条件にて、限定さ れたスペースで検知室が広くなり、発光器から直接拡散反射した光エネルギが受 光器に到達せず、迷光を少なくすることが可能となる。

【０００６】

【実施例】

以下に、請求項１、２の本考案の実施例を図面に基づいて記述する。図１に本 考案に用いる光電式粉塵センサ装置の裏面カバーをあけた状態図を示す。図２（ ａ）（ｂ）（ｃ）に構成図を示す。図３に本考案に用いる光電式粉塵センサ装置 の分解斜視図を示す。 本考案は空気の汚れを検出するセンサとして、ビル管理法に定める浮遊粉塵濃 ₃ 度レベル（＝０．１５ｍｇ／ｍ）の検出を想定して説明を進める。 図１に示すように、発光ダイオ−ドよりなる発光素子ＥＤ（発光器）およびホト ダイオ−ドよりなる受光素子ＬＤ（受光器）が直方体状ケ−ス１の中に配設され る。このケ−ス１は、合成樹脂よりなる互いに対向する２面が開口した矩形枠状 のボディ１０と、ボディ１０の両開口面をそれぞれ覆う金属製の第１のカバ−２ ０及び合成樹脂製の第２のカバ−３０により構成される。ボディ１０には壁面１ １によって囲まれた検知室１２が形成されている（図２参照）。第１のカバ−２ ０及び第２のカバ−３０にはそれぞれ流通口２１、３１が形成され両流通口２１ 、３１は開口面に直交する方向の一直線上に位置する。以上のような構造によっ て、両流通口２１、３１の間に検知室１２を通る流路を形成することができ、発 光素子ＥＤの照射領域と受光素子ＬＤの受光領域との重複部分である検知空間の 中での浮遊微粒子を検知することができるのである。 一方検知室１２には、図１に示すように、発光素子ＤＥと受光素子ＬＤの間で 隔壁１８が形成され、流通窓１４（図３参照）に対応する部位では隔壁１８に切 欠１９が形成されている。この隔壁１８により、発光素子ＥＤからの直接光が受 光素子ＬＤに入射するのが防止されている。発光素子ＥＤ及び受光素子ＬＤは、 検知室１２の中で、図１の上部に配置されており、検知室１２の側壁は図１の下 部から上部に向かって次第に距離を小さくするように傾斜している。

【０００７】 検知室１２を構成する側面において、前記発光素子ＥＤの照射領域の光軸と受 光素子ＬＤの検知領域の光軸の交差する面に直交する所に空気の流通路を構成す る。発光素子ＥＤの照射領域と受光器の検知領域の光軸の交差する面と平行な面 、即ち空気の流通路を形成する両開口部の側壁において発光素子ＥＤの照射領域 と開口部を構成する側壁面４１に図４に示すように死角空間４０を確保するもの とする。この死角空間４０を確保することによって、発光素子ＥＤからの光が側 壁面４１に当たり、拡散反射して受光器ＬＤにはいることはない。

【０００８】 又、流通路開口部の周縁に検知室１２の内寸が大きくなる様、開口部を形成す るケ−ス１の検知室側及び、合成樹脂製カバ−の検知室側に堀込み空間５０、５ ０を設ける（請求項２）。図５は堀込み空間５０を示す一部断面図である。この 堀込み空間５０、５０を設けることによって、光電式粉塵センサ装置Ａの厚さを 薄くした条件にて、限定したスペース空間が広くなり、迷光を少なくすることが 可能となる。

【０００９】 ところで、発光素子ＥＤは、図６に示すように発振回路５１及び駆動回路５２ により、ほぼ一定周期で間欠的に点灯されるように駆動される。 一方、受光素子ＬＤの受光量に対応した電流出力の受光信号は、演算増幅回路 を用いて構成された入力イン−ダンスの非常に高く、帰還抵抗の非常に高い（１ ００ＭΩ程度）電流−電圧変換回路６１を通して受光量に対応する電圧出力に変 換される。その後、電圧出力に変換された、受光信号は、帯域フィルタ６２を通 り、さらに、ピ−クカット回路６３によりクリッピングされノイズ成分が除去さ れる。 このようにして、受光信号からノイズ成分を除去した後に、受光信号をサンプ ルホ−ルド回路６４に入力し、発振回路５１の出力に基づいて発光素子ＥＤの点 灯タイミングに同期するように受光信号を取り込む、次の受光信号が入力される までの間、受光信号の電圧値を保持する。そして、サンプルホ−ルド回路６４の 出力と、基準電圧発生回路６６より出力された基準電圧との差分を取って補正を 行う差動増幅回路６７を備え、差動増幅回路６７の出力を直流増幅回路６８によ り増幅することにより、受光信号に対応した連続出力が得られるように構成して ある。 基準電圧発生回路６６は、電源電圧を分圧する第１基準電圧発生回路６６ａと 、第１基準電圧発生回路６６ａより出力された第１の基準電圧に基づいて第２の 基準電圧を出力する第２基準電圧発生回路６６ｂとからなる。差動増幅回路６７ には第２の基準電圧が入力され、又、直流増幅回路６８には第１の基準電圧が入 力される。上記各回路へは、直流電圧を定電圧化する電源回路５５により給電さ れる。

【００１０】 図７は本考案による空気清浄器の全体斜視分解図である。光電式粉塵センサ装 置Ａは、空気の吸い込み口１４の反対側より空気清浄器本体Ｂのファン７２の吸 気気流の一部をバイパス通路７７にてバイパスする。この空気清浄器Ｂは、きょ う体７１の中にファン７２を備え、きょう体７１の前面から導入した空気をきょ う体７１の上面に設けた吹き出し口７６から送出するように構成されている。き ょう体７１の前面には前面カバ−７３が着脱自在に装着され、きょう体７１と前 面カバ−７３との間には、フィルタホルダ７４に保持された一対のフィルタ７５ ａ、７５ｂが配設される。フィルタ７５ａは大きな塵が中に入るのを防止する為 に設けられ、フィルタ７５ｂは浮遊微粒子や匂いの一部を除去する為に設けられ ている。

【００１１】

【考案の効果】

以上説明したように請求項１の本考案の構成によれば、検知室を構成する側壁 設置条件として、少なくとも発光器の照射領域が受光器の検知領域と交差する領 域において、前記発光器の照射領域と受光器の検知領域の光軸の交差する面と平 行な面、即ち空気の流通路を形成する両開口部の側壁と、発光器の照射領域と開 口部を構成する側壁面に死角空間を確保しているので、発光器からの光が側壁面 に当たり、拡散反射して受光器にはいることはなく、従って、所謂迷光を著しく 減少することが可能となるのである。 又、請求項２の本考案では、前記発光器の照射領域と受光器の検知領域の光軸 の交差する面と、平行な面、即ち空気の流通路を形成する両開口部の周縁に堀込 み空間を設け、限られたスペースで空間を設ける構成となり、光電式粉塵センサ 装置の厚さを薄くした条件にて、迷光を少なくすることが可能となり、粉塵セン サ装置を例えば空気清浄器に設置しようとした場合、取り付け面からのセンサの 突出が軽減でき、デザイン的に優れたものを提供することが可能となる。 以上のように、粉塵の無い状態での発光素子ＥＤから、検知室内部壁面を介し て受光素子ＬＤに到達する迷光は殆ど無くすることが可能となり、結果として、 増幅回路の増幅率を大きくとることが可能となり、微小な浮遊粉塵微粒子を高感 度に検出することができるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の光電式粉塵センサ装置の裏
面カバーをあけた状態図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本考案の一実施例の光電式粉
塵センサ装置の構成図である。

【図３】本考案の一実施例の光電式粉塵センサ装置の分
解斜視図である。

【図４】本考案の光電式粉塵センサ装置の上下死角空間
を示す一部断面図である。

【図５】本考案の光電式粉塵センサ装置の堀込み空間を
示す一部断面図である。

【図６】本考案の一実施例の回路のブロック図である。

【図７】本考案による光電式粉塵センサ装置を空気清浄
器に組み込んだ状態の斜視分解図である。

【符号の簡単な説明】

Ａ・・・光電式粉塵センサ装置 １・・・直方体状ケース １０・・・矩形枠状のボディ １２・・・検知室 ２０・・・第１のカバー ３０・・・第２のカバー ２１、３１・・・流通口 ４０・・・死角空間 ５０・・・堀込み空間 ＥＤ・・・発光素子（発光器） ＬＤ・・・受光素子（受光器）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光器から発する光が浮遊粉塵に当たっ
   て拡散反射する散乱光を受光器に集光して検知する光電
   式粉塵センサ装置において、少なくとも前記発光器の照
   射領域が前記受光器の検知領域と交差する領域で、前記
   発光器の照射領域と前記受光器の検知領域の光軸の交差
   する面と平行な面と前記発光器の照射領域との間に死角
   空間を確保し、しかも粉塵を検出する検知室を備えたこ
   とを特徴とする光電式粉塵センサ装置。
2. 【請求項２】 前記発光器の照射領域の光軸と前記受光
   器の検知領域の光軸の交差する位置に光軸の交差する面
   に直交する空気の流通路を構成し、流通路開口部の周縁
   に堀込み空間を設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の光電式粉塵センサ装置。