JP2007121145A - 光電式ほこりセンサ装置および空気清浄機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置およびそれを用いた空気清浄機および空気調和機を提供する。
【解決手段】空気中を浮遊する異物１１を検出するための異物検出領域に光を出射する発光部１０と、異物検出領域に浮遊する異物１１からの反射光を受光する受光部２０と、発光部１０の動作を制御する制御部３０dと、受光部２０の出力信号を増幅する第１〜第３の増幅回路３１,３２,３４と、第３の増幅回路３４の出力信号に基づいて、異物１１の有無または濃度を検出する異物検出部３０bと、発光部２０から光を出射しないときの第３の増幅回路３４からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期およびパルス幅を検出するノイズ検出部３０cとを備える。制御部３０dは、ノイズ検出部３０cの検出結果に基づいて、ノイズ検出部３０cに対するノイズ成分の影響が少なくなるように発光部１０の発光周期を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光電式ほこりセンサ装置および空気清浄機および空気調和機に関し、詳しくは、ほこりやたばこの煙等の空気中を浮遊する異物を検出する光電式ほこりセンサ装置およびそれを用いた空気清浄機および空気清浄機能付き空気調和機に関する。

従来、光電式ほこりセンサ装置としては、パルス駆動されたＬＥＤ(発光ダイオード)からの光を、ほこりやタバコの煙粒子等の異物で反射させて、その反射光を受光素子で捉えて電気信号に変換し、変換された電気信号を増幅してパルス出力するものがある(例えば、特開平８−６２１３６号公報(特許文献１)参照)。

このような光電式ほこりセンサ装置の具体的な構成を図６に示しており、Ａ／Ｄ変換部１２０を有するマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)１３０と、駆動回路１２１と、発光素子１０１と、受光素子１０２と、第１の増幅回路１３１と、第２の増幅回路１３２と、第３の増幅回路１３３とを備える。

上記マイコン１３０は、駆動回路１２１にパルス信号を出力し、そのパルス信号を受けて、駆動回路１２１は、マイコン１３０から発光素子１０１の駆動や停止を行う。また、３段の増幅回路構成を形成している第１〜第３の増幅回路１３１,１３２,１３３は、受光素子１０２から出力された非常に小さなアナログ信号を、マイコン１３０が読み取れるまで増幅して、この増幅されたアナログ信号をマイコン１３０に出力する。そして、上記マイコン１３０は、増幅されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１２０によりデジタル信号に変換して、このデジタル信号に基づいて異物の濃度を算出する。

また、図７は図６に示す光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の断面図を示している。この光電式ほこりセンサ装置は、発光素子１０１を、発光面がケース１０５の略中央部を向くように、ケース１０５の上側の一方のコーナー部に配置している。また、受光素子１０２を、受光面がケース５の略中央部を向くように、ケース１０５の上側の他方のコーナー部に配置している。上記発光素子１０１の発光面の前面側には、光のビーム径を絞るためのレンズ１０７を配置し、受光素子１０２の受光面の前面側には、光を集光するためのレンズ１０８を配置している。また、上記発光素子１０１の発光面とレンズ１０７との間スリット１１５を設け、発光素子１０１からの出射された光のうちでスリット１１５を通過した光のみがケース５の内部領域１０３に放射される。また、同様に、上記受光素子１０２の受光面とレンズ１０８との間にスリット１１６を設け、このスリット１１６を通過した光のみが受光面に到達する。上記発光素子１０１の光軸と受光素子１０２の光軸が交わったエリアが検出エリア１１２となる。上記スリット１１５はビームが広がらないようにし、スリット１１６は反射等による不要光を遮断する。これは、発光素子１０１からのビームが広いと、ケース１０５内部であらゆる方向からの不要反射光のため、ほこりや煙が無い時でもこれらの光を受け、出力レベルが大きくなるためである。

図７に示すように、紙面の垂直方向のケース１０５の二つの面には、夫々の中央部分に、ケース１０５の内外を連通させるほこり通過穴１１０を形成している。そして、汚染源からの異物がこのほこり通過穴１１０を介してケース１０５の内部領域１０３に浸入できるようになっている。そうして、発光素子１０１からのパルス光をほこりや煙粒子１１１で反射させ、その反射光を受光素子１０２により捉えて、第１〜第３の増幅回路１３１,１３２,１３３(図６に示す)により増幅してパルスを出力する。

図８は上記光電式ほこりセンサ装置のＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示しており、図８に示すように、周期Ｔ、パルス幅Ｐｗで発光素子１０１をパルス駆動する。

上記受光素子１０２で捉えた検出信号は非常に小さな信号であり、図６に示す構成図のようにマイコン１３０が読み取れるレベルまで増幅するため、複数段の増幅回路を必要とする。

また、上記光電式ほこりセンサ装置では、出力パルスの波高値は、ほこりやたばこの煙の反射光量に比例し、粉塵濃度やほこりの大きさが大きい程レベルが高くなる。

さらに、ほこりやたばこの煙が無い時においても出力レベルがあるが、ケース１０５内部での検出物以外での不要光によるものである。これは、あってもこのレベルをベースに検出有り時の変化分をみるため、Ｓ／Ｎ(信号雑音比)には影響しない。

これに対して、光電式ほこりセンサ装置内部のＩＣ(Integrated Circuit：集積回路)等で発生する電気ノイズや外部ノイズによるものは、図８の出力パルスの波形に示すように、検出パルスにノイズが重畳するため、Ｓ／Ｎに大きく影響する。

このため、高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置を実現することができないという問題がある。光電式ほこりセンサ装置の高感度を実現するためには、高感度を阻害するノイズにいかに対処するかが課題となる。
特開平８−６２１３６号公報

そこで、この発明の目的は、高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置およびそれを用いた空気清浄機および空気調和機を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の光電式ほこりセンサ装置は、
空気中を浮遊する異物を検出するための異物検出領域に光を出射する発光部と、
上記異物検出領域に浮遊する上記異物からの反射光または上記異物検出領域を透過した透過光を受光する受光部と、
上記発光部の動作を制御する制御部と、
上記受光部の出力信号を増幅する増幅部と、
上記増幅部の出力信号に基づいて、上記異物の有無または濃度を検出する異物検出部と、
上記増幅部からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期を検出するノイズ検出部と
を備え、
上記制御部は、上記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、上記異物の有無または濃度を検出する上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように上記発光部の発光周期を制御することを特徴とする。

上記構成の光電式ほこりセンサ装置によれば、空気中を浮遊する異物を検出するための異物検出領域に上記発光部から光を出射して、異物検出領域に浮遊する異物からの反射光または異物検出領域を透過した透過光を受光部により受光する。そして、上記受光部の出力信号を増幅部により増幅し、その増幅部の出力信号に基づいて、異物検出部により異物の有無または濃度を検出する。上記ノイズ検出部は、増幅部からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期を検出し、その検出結果に基づいて、異物の有無または濃度を検出する異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように発光部から出射される光の周期を制御する。これにより、装置内で発生するノイズや外部からのノイズの影響を低減して、Ｓ／Ｎを向上できる。したがって、高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置が実現できる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、上記制御部は、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記発光部から出射される光のパルス幅を制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記異物検出部に対するノイズ成分の影響が少なくなるように制御部により発光部から出射される光のパルス幅を制御するので、ノイズと合致しにくいパルス幅を選択することによって、ノイズの影響を容易に少なくできる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、上記制御部は、上記異物の有無または濃度を検出するときに上記異物検出部が上記増幅部の出力信号を、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように読み取るタイミングを制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記異物検出部が異物の有無または濃度を検出するとき、制御部によって、異物検出部に対するノイズ成分の影響が少なくなるように異物検出部が増幅部の出力信号の読み取るタイミングを制御するので、ノイズと合致しにくい読み取りタイミングを選択することによって、効果的にノイズの影響を低減できる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記制御部は、上記発光部から出射される光の光量を制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記異物検出部に対するノイズ成分の影響が少なくなるように、制御部により発光部から出射される光の光量を制御するので、ノイズの影響を受けやすいときに発光部から出射される光の光量を増やすことにより受光部の出力信号が大きくなり、Ｓ／Ｎ向上できる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、上記制御部は、上記発光部から光を周期的に出射する動作を連続して行うか、または、上記発光部から光を周期的に出射する動作を間欠的に行うように、上記発光部を制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、必要に応じて、上記制御部により、発光部から光を周期的に出射する動作を連続して行うか、または、発光部から光を周期的に出射する動作を間欠的に行うことにより、効率よく異物の検出ができる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、上記制御部は、上記増幅部のゲインを制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記制御部により増幅部のゲインを制御するので、上記増幅部の出力信号の絶対値を可能な限り大きくすることによって、マイコン等での信号処理が容易にでき、分解能も向上できる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、
上記受光部からの出力信号に含まれるノイズ成分を減衰させるためのフィルタ部を備え、
上記制御部は、上記フィルタ部の周波数特性を制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記制御部によりフィルタ部の周波数特性を制御することによって、フィルタ部により受光部からの出力信号に含まれるノイズ成分を減衰させるので、受光部からの出力信号に含まれるノイズ成分に応じた効果的なノイズ除去が可能となる。

また、一実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、
上記増幅部に上記受光部からの出力信号を入力するか、上記増幅部に基準電位を接続するかを切り替える切替部を備え、
上記制御部は、上記切替部により上記増幅部に基準電位を接続した状態で上記増幅部からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期に基づいて、上記発光部の発光周期を上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記発光部を制御することを特徴とする。

上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置によれば、上記増幅部に受光部からの出力信号を入力された状態から増幅部に基準電位を接続した状態に切替部により切り替えることによって、増幅部からの出力信号は、受光部の出力信号を含まないノイズ成分のみの信号となるので、ノイズ検出部によるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期を容易にかつ正確に検出できる。

また、この発明の空気清浄機は、上記のいずれか１つの光電式ほこりセンサ装置を使用したことを特徴する。

上記実施形態の空気清浄機によれば、上記光電式ほこりセンサ装置を用いることによって、高感度でかつ検出範囲の広いほこりセンサ機能を備えた空気清浄機を実現することができる。

また、この発明の空気調和機は、上記のいずれか１つの光電式ほこりセンサ装置を使用した空気清浄機能を有することを特徴とする。

上記実施形態の空気調和機によれば、上記光電式ほこりセンサ装置を用いることによって、高感度でかつ検出範囲の広いほこりセンサ機能を備え、そのほこりセンサ機能を用いて空気清浄運転を可能とする空気調和機を実現することができる。

以上より明らかなように、この発明の光電式ほこりセンサ装置および空気清浄機および空気調和機によれば、高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置を実現することができる。また、この発明の光電式ほこりセンサ装置を用いて、高感度でかつ検出範囲の広いほこりセンサ機能を備えた空気清浄機および空気調和機を実現することができる。

以下、この発明の光電式ほこりセンサ装置および空気清浄機および空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の実施の一形態の光電式ほこりセンサ装置の全体の構成を示している。

この実施形態の光電式ほこりセンサ装置は、図１に示すように、マイコン３０と、上記マイコン３０からの駆動用パルスと電流切替信号を受ける駆動回路２１と、駆動回路２１により駆動される発光部１０と、空気中を浮遊する異物(ほこりまたは煙粒子)１１からの反射光を受光する受光部２０と、上記受光部２０の出力信号を増幅する第１の増幅回路３１と、上記第１の増幅回路３１の出力信号を増幅する第２の増幅回路３２と、上記第２の増幅回路３２からの出力信号に含まれるノイズ成分を減衰させるためのフィルタ部３３と、上記フィルタ部３３の出力信号を増幅する第３の増幅回路３４とを備える。上記第１〜第３の増幅回路３１,３２,３４で増幅部を構成している。上記発光部１０および受光部２０は、ケース５(図２Ａに示す)に収納され、発光部１０と受光部２０およびケース５でセンサ部を構成している。

また、上記受光部２０の出力端子に切替部の一例としてのスイッチＳＷの一方の入力端子を接続し、スイッチＳＷの他方の入力端子をグランドＧＮＤに接続すると共に、スイッチＳＷの出力端子を第１の増幅回路３１の入力端子に接続している。上記スイッチＳＷは、異物１１の有無または濃度を検出するときは、受光部２０の出力端子と第１の増幅回路３１の入力端子を接続している。

上記マイコン３０は、外部の直流電源４０の正極側が電源端子に接続され、直流電源４０の負極側がグランド端子に接続されている。さらに、受光部２０と、第１の増幅回路３１と、第２の増幅回路３２と、フィルタ部３３と、第３の増幅回路３４に直流電源４０の電源電圧Ｖｃｃが夫々接続されている。

上記マイコン３０の電源端子に抵抗Ｒ１の一端を接続し、その抵抗Ｒ１の他端をコンデンサＣ１の一端に接続している。上記コンデンサＣ１の他端をマイコン３０のグランド端子に接続している。また、コンデンサＣ１の両端の端子の夫々は、駆動回路２１に接続されている。上記抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１は、駆動回路２１に印加する電圧を調整する役割を担っている。また、上記可変抵抗ＶＲ１は、第２の増幅回路３２とグランドとの間に接続されて、出力信号の大きさを調整する役割を担っている。

上記マイコン３０は、第３の増幅回路３４の出力信号をＡ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換するＡ／Ｄ変換部３０aと、上記Ａ／Ｄ変換部３０aの出力信号に基づいて、異物(ほこりまたは煙粒子)１１の有無または濃度を検出する異物検出部３０bと、上記Ａ／Ｄ変換部３０aの出力信号に基づいて、出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期およびパルス幅を検出するノイズ検出部３０cと、発光部１０の動作を制御する制御部３０dとを備える。

上記制御部３０dは、駆動回路２１に駆動用パルスと電流切替信号を出力し、マイコン３０からの動用パルスを受けた駆動回路２１は、発光部１０への駆動パルスや停止の制御およびＬＥＤ駆動電流の切替を行う。また、３段の増幅回路構成を形成している第１の増幅回路３１,第２の増幅回路３２および第３の増幅回路３４は、受光部２０から出力された非常に小さなアナログ信号を、マイコン３０が読み取れるまで増幅して、この増幅されたアナログ信号をマイコン３０に出力する。また、上記マイコン３０は、増幅されたアナログ信号を受けて、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換部３０aによりデジタル信号に変換して、変換されたデジタル信号に基づいて異物検出部３０bにより異物１１の有無または濃度を算出する。

また、上記制御部３０dは、可変抵抗ＶＲ１を制御することによって、第２の増幅回路３２のゲインを制御すると共に、フィルタ部３３を制御して、フィルタ部３３の周波数特性を制御する。

図２Ａは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の表板を外した状態の正面図を示している。この光電式ほこりセンサ装置のセンサ部は、図２Ａに示すように、発光素子１の発光面が箱型のケース５の略中央部を向くように、発光素子１をケース５の上側の一方のコーナー部に配置している。また、受光素子２の受光面がケース５の略中央部を向くように、受光素子２をケース５の上側の他方のコーナー部に配置している。上記発光素子１の発光面の前面側には、光のビーム径を検出に最適なビーム径に絞るためのレンズ７を配置する一方、受光素子２の受光面の前面側には、光を集光するためのレンズ８を配置している。また、上記発光素子１の発光面とレンズ７との間にスリット１５を設け、発光素子１からの出射された光のうちでスリット１５を通過した光のみがケース５の内部領域３に放射される。同様に、受光素子２の受光面とレンズ８との間にスリット１６を設け、このスリット１６を通過した光のみが受光素子２の受光面に到達する。上記発光素子１にＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)を用い、受光素子２にフォトダイオードを用いている。

上記発光素子１とレンズ７およびスリット１５で発光部１０を構成している。また、上記受光素子２とレンズ８およびスリット１６で受光部２０を構成している。なお、発光部や受光部の構成はこれに限らず、他の構成の発光部や受光部であってもよい。

この光電式ほこりセンサ装置では、スリット１５,１６を活用することによって、発光素子１の発光面から出射される光ビームの広がりを狭窄させて、ケース５の内部領域３に放射されてケース５の壁面で反射して受光面に到達するノイズ光としての不要光を遮断し、ほこりやタバコの煙等の異物が無い時でも、受光素子２の出力レベルが大きくならないようにしている。

図２Ａに示すように、紙面の垂直方向のケース５の二つの側面の中央部分に、ケース５の内外を連通させるほこり通過穴１３a,１４aを夫々形成している(図２Ａでは１４aのみを示し、１３aは図２Ｂに示す)。そして、汚染源からの異物がほこり通過穴１３a,１４aを介して異物検出領域であるケース５の内部領域３に浸入できるようになっている。そうして、発光素子１からのパルス光をほこりや煙粒子に反射させ、その反射光を受光素子２が捉えて電気信号に変換し、変換された電気信号を後段の増幅回路３１,３２,３４(図１に示す)により増幅してパルスを出力する。

図２Ｂは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の正面図を示しており、図２Ｂに示すように、表板１３の中央部分に円形のほこり通過穴１３aを設けている。また、図２Ｃは上記センサ部の底面図を示しており、発光部１０と受光部２０が収まる裏板１４の前面側を表板１３により蓋をしている。さらに、図２Ｄは上記センサ部の背面図を示しており、裏板１４の中央部分に円形のほこり通過穴１４aを設けている。

光電式ほこりセンサ装置において、高感度を実現しようとすると、装置内部の部品から発生するホワイトノイズ(ＩＣより発生)や外部からのノイズがＳ／Ｎ(信号雑音比)の阻害要因となる。このようなノイズが、光電式ほこりセンサ装置の検出周期や発光素子のパルス幅に近いと、フィルタを入れても、それにより検出信号も減衰して効果が無い。

そこで、ノイズ成分の周期やパルス幅をマイコン３０で認識し、そのようなノイズと合致しにくい周期やパルス幅を選んで発光素子の駆動パルスとすれば良い。一般に、ノイズは、短期的(数μs〜数十ｍｓ)、長期的(数十ms〜数十秒)に周期性があることが多く、マイコン３０はこの周期やパルス幅を認識して、ノイズの発生タイミングの少ないＬＥＤ駆動パルスを作成し、ＬＥＤを駆動する。

例えば、１０ｍｓ周期のノイズでパルス幅が２００μsのノイズであることをマイコン３０が認識したら、ＬＥＤ駆動周期をノイズの３倍の３０ｍｓに替えて、駆動パルスのタイミングをノイズよりずらす。これにより、ノイズの影響をなくすことができる。

上記構成の光電式ほこりセンサ装置によれば、簡単な構成で装置内で発生するノイズや外部からのノイズの影響を低減して、Ｓ／Ｎを向上できる。また、Ｓ／Ｎが向上することによって、より検出感度を高めることができると共に、濃度検出範囲も広げることが可能となる。したがって、簡単な構成により高感度でかつ検出範囲の広い光電式ほこりセンサ装置を低コストで実現することができる。

当然、ノイズはランダムなものもあるが、空気清浄機でほこりや煙を検出するセンサでは、検出時においても出力レベルがしきい値を１回でも越えたらほこりや煙が有るものとみなすことは少なく、何回かしきい値を越えればほこりや煙有りと判断してコントロールが行われている。従って、対ノイズについて完璧に影響を無くさなくても良い。

なお、発光素子のパルス幅は周期を可変した場合、発光素子の駆動許容電力に問題が出てくるが、発光素子のパルス幅を可変にすれば問題はなくなる。

また、発光素子の発光周期やパルス幅は周期を可変した場合でも、デューティを同様にすれば、許容電力には問題が無い。

また、発光素子のパルス幅を変えた場合、読み取りタイミング(サンプリングタイミング)を替えると、ノイズ成分の影響を低減するのに効果的である。

図３は上記光電式ほこりセンサ装置のサンプリングタイミングを説明するためのＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示しており、図８の従来の場合に比べて発光素子の発光周期を長くした例を示している。また、図４は上記光電式ほこりセンサ装置のＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示しており、読み取りタイミング(サンプリングタイミング)を可変とした例を示している。図４に示すように、周期Ｔ、パルス幅Ｐｗで発光素子１をパルス駆動する。

また、図５Ａは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の表板１３を外した状態の正面図であり、図５Ｂは図５Ａにおいて異物がないときの状態を示しており、図５Ｃは図５Ａにおいて異物１１があるときの状態を示している。

図５Ａに示すように、発光素子１の光軸Ｌ１と受光素子２の受光面の中心を通る法線Ｌ２とは、ケース５の略中央で交差しており、この交差点を含むほこり通過穴１４aに対向する異物検出領域Ｓに発光素子１からパルス光が出射する。このとき、図５Ｂに示すように、異物検出領域Ｓに浮遊する異物がない場合、発光素子１からのパルス光は、ケース５内の下側の一方のコーナー部に到達した後、ケース５の内面で乱反射する。この乱反射した光が不要光として受光素子２に受光され、異物検出領域Ｓに浮遊する異物がない場合でも、受光素子１から受光信号が出力される。また、図５Ｃに示すように、異物検出領域Ｓに浮遊する異物１１がある場合、発光素子１から出射した光は、異物１１で乱反射する。この異物１１で反射した光の一部が受光素子２に受光されて、受光素子１から受光信号が出力される。

上記光電式ほこりセンサ装置において、ノイズはある程度周期性はあるがランダムの場合もあり、このようなノイズの影響を受け易い時は、制御部３０dからの電流切替信号により駆動回路２１の駆動電流を切り替えることによってＬＥＤ駆動電流を増やして、光量をアップすれば検出信号が大きくなり、Ｓ／Ｎが向上する。

また、上記駆動用パルスの周期は、必ずしも連続的とは限らず、ノイズの発生のない少ないタイミングを選んで間欠的に出力してもかまわない。

ノイズの影響を除去でき、高感度にするためには検出信号の絶対値は大きい方がマイコン等での信号処理を容易にでき、分解能も向上することができる。この対応のため、上記制御部３０dによって、可変抵抗ＶＲ１を調整して、第２の増幅回路３２のゲインを可変にすれば良い。

前記以外にても、ノイズ検出部３０cのノイズの認識結果により、制御部３０dによって回路的にフィルタ部３３の周波数特性を切り替えても良い。

上記スイッチＳＷにより第１の増幅回路３１に基準電位の一例としてのグランドＧＮＤを接続した状態に切り替えることによって、第３の増幅回路３４からの出力信号は、受光部２０の出力信号を含まないノイズ成分のみの信号となるので、ノイズ検出部３０cよるノイズ成分の信号の周期とパルス幅を容易にかつ正確に検出することができる。

なお、ノイズは必ずしも規則的では無い。従って、この発明は、ノイズの影響を皆無にするのではなくノイズの影響を低減するものである。

また、上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置では、発光素子としてＬＥＤ(発光ダイオード)を用いたが、この発明の光電式ほこりセンサ装置では、半導体レーザ等のＬＥＤ以外の発光素子を用いても良い。

また、上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置では、発光部１０を駆動する電流信号として周期性を有するパルス信号を用いたが、この発明の光電式ほこりセンサ装置では、発光素子を駆動する電流信号として、正弦波(サイン波)や３角波やのこぎり波等のパルス波以外の周期性を有する電流信号を用いても良い。また、この発明の光電式ほこりセンサ装置では、周期性を有さない電流信号を用いても良い。

また、上記実施形態の光電式ほこりセンサ装置では、発光部１０から出射されてケース５の異物検出領域Ｓで反射して受光部２０に到達した光に基づいて、異物の濃度を検出し、異物の有無または濃度が高くなるに従って受光部２０に到達する光の光量が増大するようにしたが、この発明の光電式ほこりセンサ装置では、発光素子と受光素子を、異物検出領域をまたいで略直線上に配置して、発光素子から出射されて異物検出領域を透過して受光素子に到達した光に基づいて、異物の濃度を検出するようにしても良い。この場合、異物の有無または濃度が高くになるに従って異物検出領域を透過する光が減少することから、異物の濃度が高くなるに従って受光素子に到達する光の光量が減少することは勿論である。

また、この発明の光電式ほこりセンサ装置は、自動運転の空気清浄機や空気清浄機能付き空気調和機に有効である。この場合、この発明の光電式ほこりセンサ装置を用いることによって、高感度でかつ検出範囲の広いほこりセンサ機能を備えた空気清浄機を実現することができる。また、この発明の光電式ほこりセンサ装置を用いることによって、高感度でかつ検出範囲の広いほこりセンサ機能を備え、そのほこりセンサ機能を用いて空気清浄運転を可能とする空気調和機を実現することができる。

図１はこの発明の実施の一形態の光電式ほこりセンサ装置の全体の構成を示す構成図である。 図２Ａは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の表板を外した状態の正面図である。 図２Ｂは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の正面図である。 図２Ｃは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の底面図である。 図２Ｄは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の背面図である。 図３は上記光電式ほこりセンサ装置のＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示す図である。 図４は上記光電式ほこりセンサ装置のＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示す図である。 図５Ａは上記光電式ほこりセンサ装置のセンサ部の表板を外した状態の正面図である。 図５Ｂは図５Ａにおいて異物がないときの状態を示す図である。 図５Ｃは図５Ａにおいて異物がないときの状態を示す図である。 図６は従来の光電式ほこりセンサ装置の全体の構成を示す構成図である。 図７は上記光電式ほこりセンサ装置の要部の断面図である。 図８は上記光電式ほこりセンサ装置のＬＥＤ駆動電流パルスと出力パルスの波形を示す図である。

符号の説明

１…発光素子
５…ケース
２…受光素子
７,８…レンズ
１０…発光部
１１…異物
１３…表板
１３a…通過穴
１４…裏板
１４a…通過穴
１５,１６…スリット
２０…受光部
２１…駆動回路
３０…マイコン
３０a…Ａ／Ｄ変換部
３０b…異物検出部
３０c…ノイズ検出部
３０d…制御部
３１…第１の増幅回路
３２…第２の増幅回路
３３…フィルタ部
３４…第３の増幅回路
３０…マイコン
４０…直流電源
ＳＷ…スイッチ
ＶＲ１…可変抵抗
Ｒ１…抵抗
Ｃ１…コンデンサ

Claims (10)

1. 空気中を浮遊する異物を検出するための異物検出領域に光を出射する発光部と、
   上記異物検出領域に浮遊する上記異物からの反射光または上記異物検出領域を透過した透過光を受光する受光部と、
   上記発光部の動作を制御する制御部と、
   上記受光部の出力信号を増幅する増幅部と、
   上記増幅部の出力信号に基づいて、上記異物の有無または濃度を検出する異物検出部と、
   上記増幅部からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期を検出するノイズ検出部と
   を備え、
   上記制御部は、上記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、上記異物の有無または濃度を検出する上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように上記発光部の発光周期を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
2. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記制御部は、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記発光部から出射される光のパルス幅を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
3. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記制御部は、上記異物の有無または濃度を検出するときに上記異物検出部が上記増幅部の出力信号を読み取るタイミングを、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
4. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記制御部は、上記異物検出部に対する上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記発光部から出射される光の光量を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
5. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記制御部は、上記発光部から光を周期的に出射する動作を連続して行うか、または、上記発光部から光を周期的に出射する動作を間欠的に行うように、上記発光部を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
6. 請求項１または４に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記制御部は、上記増幅部のゲインを制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
7. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記受光部からの出力信号に含まれるノイズ成分を減衰させるためのフィルタ部を備え、
   上記制御部は、上記フィルタ部の周波数特性を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
8. 請求項１に記載の光電式ほこりセンサ装置において、
   上記増幅部に上記受光部からの出力信号を入力するか、上記増幅部に基準電位を接続するかを切り替える切替部を備え、
   上記制御部は、上記切替部により上記増幅部に基準電位を接続した状態で上記増幅部からの出力信号に含まれるノイズ成分の信号の周期またはパルス幅の少なくとも周期に基づいて、上記発光部の発光周期を上記ノイズ成分の影響が少なくなるように、上記発光部を制御することを特徴とする光電式ほこりセンサ装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光電式ほこりセンサ装置を使用したことを特徴とする空気清浄機。
10. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光電式ほこりセンサ装置を使用した空気清浄機能を有することを特徴とする空気調和機。

Images