JP2668993B2 - 塵埃量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は塵埃量検出装置に関するものであり、特
に、浮遊塵埃を除去する空気清浄機に取付けて光散乱式
ダストセンサとして利用できる塵埃量検出装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 第５図は従来の塵埃量検出装置を示す概略構成図であ
る。

図において、（１）は光を発光する光源、（２）は光
源（１）から投光される光を受光する受光素子であり、
この受光素子（２）は受光量に応じた起電力を発生した
り、或いは電気抵抗が変化するものである。（３）は光
の反射に用いられる反射鏡、（４）は清浄前の空気が流
通する光非通過性の金属製パイプ等からなる通風路であ
る。（５）及び（６）は清浄前の空気の通風路（４）の
内部に光入出光するための光透過性を有するガラスまた
はプラスチック等からなる窓、（７）は清浄前の空気の
通風路（４）に清浄前の空気を取入れる空気取入口、
（８）は同じく清浄前の空気を取出す空気取出口であ
る。この空気取出口（８）は空気清浄機本体（図示せ
ず）に接続されており、清浄前の空気は前記通風路の内
部を通り、前記清浄機本体（図示せず）に送られて清浄
される。（９）は清浄前の空気中に浮遊する塵埃、（1
0）は光源（１）と受光素子（２）との間に設けられた
遮蔽壁である。したがって、光源（１）から投光された
光は清浄前の空気の通風路（４）の内部を通過すること
なく受光素子（２）で直接受光されることはない。

従来の塵埃量検出装置は上記のように構成されてお
り、光源（１）で投光される光は窓（５）を透過して清
浄前の空気の通風路（４）内に入り、反射光（３）で反
射後、窓（６）を経て受光素子（２）に至る。この光を
受けて受光素子（２）では受光量に比例した起電圧等が
発生する。この電圧値により空気中の塵埃量を検出す
る。

すなわち、この種の塵埃量検出装置では、浮遊塵埃の
物理的性質がほぼ等しい場合にば、塵埃による散乱光量
と単位体積辺りの塵埃の質量とが比例することを応用し
て、受光素子（２）で得られる出力から空気中の塵埃量
が検出できる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の塵埃量検出装置では、光源（１）
から投光される光を清浄前の空気中を通過させて受光素
子（２）で受光することにより、清浄前の空気中の塵埃
量を検出していた。

したがって、光源（１）の光量の低下及び受光素子
（２）の劣化等による受光量の低下によって、塵埃量の
真の値よりも高い値として誤検出されることがあった。
このため、この種の塵埃量検出装置では、正確な塵埃量
の検出を維持できるように改善する必要があった。

他の先行技術として、特開昭52−116100号公報、特開
昭59−60342号公報等の技術がある。

特開昭52−116110号公報に掲載の技術は、光源から単
一の受光素子に至る光路を２経路設け、第１の光路は煙
の影響を受け易く、第２の光路は煙の影響を受け難くな
り、これらの第１の光路と第２の光路を交互に切替えて
用いるものである。しかし、煙の影響を受け易くした光
路に固定鏡が配設されており、しかも、光路が全く異な
るものであるから、固定鏡の曇りにより検出値の低下で
あるが、煙の影響であるかが明確に判定できないという
問題がある。

また、特開昭59−60342号公報に記載の技術は、測定
容器内に複数の受光素子を配置し、それらの受光素子の
平均値をもって塵埃の濃度を決定するものである。しか
し、受光素子の汚れ等が塵埃の濃度検出値を左右するか
ら、汚れ状態によって正確な検出状態が得られない。

そこで、この発明は、光源の光量の低下及び受光素子
の劣化、光路の変化等を補正でき、空気中の塵埃の除去
状態を正しく検出できる塵埃量検出装置の提供を課題と
するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる塵埃量検出装置は、光源から投光さ
れる光を環境の影響を受けることなく直接受光素子で受
光する第１の光路と、前記光源から投光される光を清浄
前の空気中を通過させて前記受光素子で受光する清浄前
の空気中の塵埃量を検出する第２の光路と、前記光源か
ら投光される光を清浄後の空気中を通過させて前記受光
素子で受光する清浄後の空気中の塵埃量を検出する第３
の光路とを具備し、前記第１の光路と第２の光路と第３
の光路とを所定の時間的間隔で隔てて３つの光路を順次
切換えるものである。

［作用］ この発明の塵埃量検出装置においては、光源から投光
された光を周囲環境の影響を受けずに直接受光素子で受
光する第１の光路、前記光源から投光された光を清浄前
の空気中を通過させて前記受光素子で受光する清浄前の
空気中の塵埃量を検出する第２の光路、前記光源から投
光される光を清浄後の空気中を通過させて前記受光素子
で受光する清浄後の空気中の塵埃量を検出するための第
３の光路とを所定の時間的間隔を隔てて３つの光路を順
次切換えるものであるから、第１の光路と第２の光路と
第３の光路とによる光源から投光される光の受光素子で
の受光量を各々比較することにより、光源の光量の低下
及び受光素子の劣化等による受光量の低下を相対比較に
よって知ることができ、これを補正できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である塵埃量出装置を示
す概略構成図、第２図は第１図の塵埃量検出装置の受光
素子の出力電圧を示す特性の説明図、第３図の（ａ）か
ら（ｈ）は第１図の塵埃量検出装置の受光素子の各種条
件下での出力電圧を示す特性の説明図、第４図は第３図
の（ａ）から（ｈ）の場合の取入空気の浄化度と光源及
び受光素子の劣化度と空気洗浄機の能力度を示す表であ
る。なお、図中、（１）から（９）は上記従来例の構成
部分と同一また相当する構成部分であるから、ここで
は、重複する説明を省略する。

図において、（11）は円筒状の回転式のシャッターで
あり、周囲壁に開口部（11a）を有し、光源（１）中心
にして一定の周期で時計回りに回転できるように配設さ
れている。（13）は光の反射に用いられる反射鏡、（1
4）は清浄後の空気が流通する光非透過性の金属製パイ
プ等からなる通風路である。（15）及び（16）は清浄後
の空気の通風路（14）の内部に光を透過するための光透
過性を有するガラスまたはプラスチック等からなる窓、
（17）は清浄後の空気の通風路（14）に清浄後の空気を
取入れる空気取入口、（18）は同じく清浄後の空気を取
出す空気取出口である。この空気取入口（17）は空気洗
浄機本体（図示せず）に接続されており、空気清浄機本
体で清浄後の空気が送られてくる。すなわち、清浄前の
空気は清浄前の空気の通風路（４）の空気取入口（７）
から流入して空気取出口（８）を経て、空気清浄機本体
（図示せず）に送られ、この空気清浄機本体により清浄
後に、清浄後の空気の通風路（14）の空気取入口（17）
から流入して空気取出口（18）から排気される。

（19）は光源（１）から投光される光を周囲環境の影
響を受ずに直接受光素子（２）で受光することにより形
成される第１の光路である。（20）は前記第１の光路
（19）と同一の光源（１）から投光される光を清浄前の
空気の通風路（４）の内部の清浄前の空気中を通過させ
て前記と同一の受光素子（２）で受光することにより形
成される第２の光路であり、清浄前の空気中の塵埃量を
検出するための光路となる。（21）は前記第１の光路
（19）及び第２の光路（20）と同一の光源（１）から投
光される光を清浄後の空気の通風路（14）の内部の清浄
後の空気中を通過させて前記と同一の受光素子（２）で
受光することにより形成される第３の光路であり、清浄
後の空気中の塵埃量を検出するための光路となる。

この実施例の塵埃量検出装置は上記のように構成され
ており、光源（１）で投光される光はシャッター（11）
の回転により、第１の光路（19）と第２の光路（20）と
第３の光路（21）とが所定の時間的間隔を隔てて順次切
換えられる。そして、この第１の光路（19）と第２の光
路（20）と第３の光路（21）とによる光源（１）からの
光を受けて、受光素子（２）では受光量に比例した起電
圧を出力する。したがって、この出力電圧の値は時間に
応じて変化する。

これを、第２図により説明する。第２図は第１図の塵
埃量検出装置の受光素子の出力電圧を示す特性の説明図
である。

図において、E1は第１の光路（19）による受光素子
（２）の出力電圧、E2は第２の光路（20）による受光素
子（２）の出力電圧、E3は第３の光路（21）による受光
素子（２）の出力電圧である。

第２の光路（20）と第３の光路（21）とによる光源
（１）からの光を受けて、受光素子（２）で検出される
光路において、第２の光路（20）に流れる空気の汚れが
比較的少なく、第２の光路（20）と第３の光路（21）の
汚れの経時的変化に違いが少ないとすれば、次のように
判断できる。

シャッター（11）の回転に同期する第１、第２、及び
第３の光路による出力電圧（E1、E2、E3）を各々比較す
ることで、光源（１）及び受光素子（２）の劣化、光路
の光の透過度の変化等を相対比較によって知ることがで
きる。そして、光源（１）の光量の低下及び受光素子
（２）の劣化、光路の光の透過度の変化等による受光量
の低下にする塵埃量検出装置の誤検出を防止できる。ま
た、同時に空気清浄機自体の能力低下を相対比較によっ
て知ることができる。

したがって、この塵埃量検出装置を使用すれば、光源
（１）の光源の低下及び受光素子（２）の劣化、光路の
光の透過度の変化等による受光量の低下を補正でき、空
気中の塵埃量の変化を正しく検出することができる。

以下に、この塵埃量検出装置による空気中の塵埃量の
正確な検出動作について説明する。

第３図の（ａ）から（ｈ）は第１図の塵埃量検出装置
の受光素子の各種条件下での出力電圧を示す特性の説明
図、第４図の第３図の（ａ）から（ｈ）の場合の取入空
気の浄化度と光源及び受光素子の劣化度と空気清浄機の
能力度を示す表である。ただし、第３図の（ａ）から
（ｈ）の特性図はいずれも縦軸に受光素子（２）の出力
電圧を、横軸に時間をとったものである。

第３図の（ａ）において、Ea1は第１の光路（19）に
よる受光素子（２）の出力電圧、Ea2は同じく第２の光
路（20）による出力電圧、Ea3は同じく第３の光路（2
1）による出力電圧である。この第３図の（ａ）は清浄
前の空気の通風路（４）の空気取入口（７）から取入れ
られる空気が清浄であり、光源（１）及び受光素子
（２）が正常であり、且つ、空気清浄機も正常な状態で
の受光素子（２）の出力電圧を示す。

第３図の（ｂ）において、Eb1は光路（19）による受
光素子（２）の出力電圧、Eb2は同じく第２の光路（2
0）による出力電圧、Eb3は同じく第３の光路（21）によ
る出力電圧である。この（ｂ）は清浄前の汚染空気が清
浄空気に対して受光素子（２）の出力電圧が1/2になる
程度の汚染量を示している。この第３図の（ｂ）は清浄
前の空気取入口（７）から取入れられる空気が汚染され
ており、他の条件（光源（１）、受光素子（２）、及び
空気清浄機）が正常な状態での受光素子（２）の出力電
圧を示す。

第３図の（ｃ）において、Ec1は第１の光路（19）に
よる受光素子（２）の出力電圧、Ec2は同じく第２の光
路（20）による出力電圧、Ec3は第３の光路（21）によ
る出力電圧である。この第３図の（ｃ）は光源（１）及
び受光素子（２）が正常時に比較して1/2程度の出力電
圧になるように劣化した場合を示している。そして、清
浄前の空気取入口（７）から取入れられる空気が清浄で
あり、且つ、空気清浄機も正常な状態での受光素子
（２）からの出力電圧を示す。

第３図の（ｄ）において、Eb1は第１の光路（19）に
よる受光素子（２）の出力電圧、Ed2は同じく第２の光
路（20）による出力電圧、Ed3は同じく第３の光路（2
1）による出力電圧である。この第３図の（ｄ）は清浄
前の空気取入口（７）から取入れられる空気が（ｂ）の
場合と同程度に汚染されており、他の条件（光源
（１）、受光素子（２）、及び空気清浄機）は（ｃ）の
場合と同一の状態での受光素子（２）の出力電圧を示
す。したがって、この（ｄ）の場合も、（ｃ）との関係
において、第２の光路（20）と第３の光路（21）の汚れ
の違いが少ないとすれば、清浄前の汚染空気が清浄空気
に対して受光素子（２）の出力電圧が1/2になる程度の
汚染量となる。

第３図の（ｅ）及び（ｆ）において、Ee1及びEf1は第
１の光路（19）による受光素子（２）の出力電圧、Ee2
及びEf2は同じく第２の光路（20）による出力電圧、Ee3
及びEf3は同じく第３の光路（21）による出力電圧であ
る。この第３図の（ｅ）及び（ｆ）は空気清浄機の能力
が正常時の1/2まで低下した場合を示しており、（ｅ）
は清浄前の空気取入口（７）から取入れられる空気が清
浄であり、（ｆ）は同空気が（ｂ）及び（ｄ）の場合と
同程度に汚染されている。なお、光源（１）及び受光素
子（２）は共に正常状態である。

第３図の（ｇ）及び（ｈ）において、Eg1及びEh1は第
１の光路（19）による受光素子（２）の出力電圧、Eg2
及びEh2は同じく第２の光路（20）による出力電圧、Eg3
及びEh3は同じく第３の光路（21）による出力電圧であ
る。この第３図の（ｇ）及び（ｈ）は光源（１）及び受
光素子（２）が共に劣化し、且つ、空気清浄機の能力も
低下した場合を示しており、（ｇ）は清浄前の空気取入
口（７）から取入れられる空気が清浄であり、（ｈ）は
同空気が汚染されている。

なお、ここでは、空気清浄機の能力低下が起きても、
同機による汚染は発生しないものとする。

したがって、第３図の（ａ）と（ｂ）、及び（ｃ）と
（ｄ）に見られるように、光源（１）及び受光素子
（２）の劣化による出力電圧値の低下が起きても、第１
の光路（19）の出力電圧（Ea1、Eb1、Ec1、Ed1）の第２
の光路（20）の出力電圧（Ea2、Eb2、Ec2、Ed2）とを各
々比較することにより、取入れ空気中の塵埃量を正しく
検出することができる。

また、第３図の（ｆ）と（ｈ）に見られるように、光
源（１）及び受光素子（２）の能力の低下に拘らず、第
１の光路（19）の出力電圧（Ef1、Eh1）より第３の光路
（21）の出力電圧（Ef3、Eh3）が低いことによって、空
気清浄機の能力を低下を知ることができる。そして、こ
の空気清浄機の除塵能力Acを、 Ac＝｛（E3−E2）／（E1−E2）｝×100［％］ で表わすことができる。

このように、この実施例の塵埃検出装置では、シャッ
ター（11）の回転に同期する第１、第２、及び第３の各
光路による出力電圧を各々比較することにより、光源
（１）及び受光素子（２）等の劣化等を知ることができ
る。そして、譬え、光源（１）及び受光素子（２）に劣
化により各出力電圧値の低下が起きても、第１の光路
（19）の出力電圧と第２の光路（20）の出力電圧とを各
々比較することにより、光源（１）の光量の低下及び受
光素子（２）の劣化等による受光量の低下を知ることが
できる。しかも、この実施例ではこれを補正できるの
で、清浄前の取入空気中の塵埃量を正しく検出すること
ができる。

また、この実施例のように塵埃量検出装置を空気清浄
機に利用すれば、光源（１）及び受光素子（２）の劣化
等による能力低下に関係なく、第１の光路（19）の出力
電圧と第３の光路（21）の出力電圧とを比較すること
で、空気清浄機自体の能力の低下を容易に知ることがで
きる。

ところで、上記実施例では第２の光路（20）と第３の
光路（21）とに反射鏡（３）（13）を各々１個づつ配し
たものについて説明したが、測定効率を向上させるため
に複数個の反射鏡を設けて多重反射させてもよい。ま
た、上記実施例では、シャッター（11）を回転式として
時計回りに回転させたが、反時計回りに回転させてもよ
い。さらに、このシャッター（11）を第１、第２、及び
第３の各光路に各々別個に配設して時間に差をもたせて
開閉させてもよい。或いは複数の光源（１）を電気的に
切替て使用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の塵埃量検出装置は、
光源から投光される光を周囲環境の影響を受けずに直接
受光素子で受光して第１の光路を形成して、前記光源か
ら投光される光を清浄前の空気中を通過させて前記受光
素子で受光し、清浄前の空気中の塵埃量を検出するため
の第２の光路を形成し、前記光源から投光される光を清
浄後の空気中を通過させて前記受光素子で受光し、清浄
後の空気中の塵埃量を検出するための第３の光路を形成
し、前記第１の光路と第２の光路と第３の光路とを所定
の時間的間隔を隔てて順次切換えることにより、第１の
光路と第２の光路と第３の光路とによる光源から投光さ
れる光の受光素子での受光量を各々比較することで、第
２の光路と第３の光路の汚れに差異がないとすれば、光
源の光量の低下及び受光素子の劣化等による受光量の低
下を知ることができ、これを相対的に補正できるので、
清浄前の取入空気中の塵埃量から清浄後の空気中の塵埃
量の変化を正しく検出できる。よって、光源の光量の低
下及び受光素子の劣化、光路の変化等を補正でき、空気
中の塵埃の除去状態を正しく検出できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である塵埃量検出装置を示
す概略構成図、第２図は第１図の塵埃量検出装置の受光
素子の出力電圧を示す特性の説明図、第３図の（ａ）か
ら（ｈ）は第１図の塵埃量検出装置の受光素子の各種条
件下での出力電圧を示す特性の説明図、第４図は第３図
の（ａ）から（ｈ）の場合の取入空気の浄化度と光源及
び受光素子の劣化度と空気清浄機の能力度を示す表、第
５図は従来の塵埃量検出装置を示す概略構成図である。 図において、 1:光源、2:受光素子 19:第１の光路、20:第２の光路 21:第３の光路 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から投光される光を環境の影響を受け
   ることなく直接受光素子で受光する第１の光路と、 前記光源から投光される光を清浄前の空気中を通過させ
   て前記受光素子で受光する清浄前の空気中の塵埃量を検
   出する第２の光路と、 前記光源から投光される光を清浄後の空気中を通過させ
   て前記受光素子で受光する清浄後の空気中の塵埃量を検
   出する第３の光路と、 前記第１の光路と第２の光路と第３の光路とを所定の時
   間的間隔で隔てて３つの光路を順次切換える手段と を具備することを特徴とする塵埃量検出装置。