JP3214850U - 粒子検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】投光レンズおよび受光レンズが汚れにくく、センサ全体をコンパクト化できる粒子検出センサを提供する。【解決手段】周囲の空気を加熱して上昇気流を生じさせる発熱部２１と、上昇気流に向かって投光を行う投光部と、投光の結果、空気中の粒子で散乱された光を受光する受光部とを備えた粒子検出センサであり、投光部の投光レンズ５２および受光部の受光レンズ６２は、それぞれ、上昇気流に対して実質的に平行に配置されている。つまり、空気中の汚染粒子がレンズの表面とほぼ平行に流れるので、レンズ面が汚れ難い。また、投光部の光軸と受光部の光軸とが実質的に直交しているので、それぞれの長手軸を直交させた状態で配置が可能で、コンパクト設計に有利であり、適用範囲が広くなる。【選択図】図１

Description

本考案は、空気中の粒子を検出する粒子検出センサに関する。

例えば、空気清浄機を用いて室内の空気を浄化する場合、粒子検出センサを用いて空気の汚れ具合を測定し、汚れ具合に応じて空気清浄機の運転を制御することが従来から行われている。

本件出願人は、上のような目的で使用される粒子検出センサを既に考案しているが（実開平５−２７６５４号）、今なお改善すべき点がある。すなわち、センサ内で使用している投光部および受光部のレンズが空気中の汚染粒子で汚れるのを如何にして防ぐかといった課題や、センサ自体をよりコンパクト化して取付け箇所に関する自由度を高めたいといった要請がある。本考案は、これら従来の課題を解決すべく考案されたものである。

本考案の粒子検出センサは、空気中に含まれる粒子を検出するものであって、「周囲の空気を加熱して上昇気流を生じさせる発熱部」と「上昇気流に向かって投光を行う投光部」と「投光の結果、空気中の粒子で散乱された光を受光する受光部」とを備えている。そして、投光部の投光レンズおよび受光部の受光レンズは、それぞれ、上昇気流に対して実質的に平行に配置されている。また、投光部の光軸と受光部の光軸とが、実質的に直交している。

上記構成を備えた本考案の粒子検出センサにおいては、汚染粒子を含む空気の上昇気流の上昇方向に対して、投光レンズおよび受光レンズが実質的に平行に配置されている。
仮にレンズが上昇気流に対して傾いている場合であれば、レンズ面に対して汚染粒子が衝突するように流れるので、レンズ面に汚染粒子が付着し、レンズが汚れやすい。これと比べて、本考案では、汚染粒子は、レンズ表面とほぼ平行に流れるので、レンズ面に付着し難い。したがって、汚染粒子に起因したレンズの汚れを、従来の粒子検出センサよりも低減することができる。

さらに、本考案の粒子検出センサにおいては、投光部の光軸と受光部の光軸とが実質的に直交している。このため、投光部と受光部を、それぞれの長手軸を直交させた状態で配置することができる。例えば、投光部と受光部（の長手軸）が１２０°の角度をもって配置された場合と比較して、粒子検出センサをコンパクトに設計することが可能となる。そして、コンパクトな分だけ、取付け位置や取付け方向等に対する自由度が高くなる。すなわち、本考案の粒子検出センサは、従来のものに比べて適用範囲が広くなる。

本考案の一実施形態に係る粒子検出センサの分解斜視図。 図１に示した粒子検出センサの使用例を示す概略斜視図。 図１に示した粒子検出センサの本体部を詳細に示す拡大図。

添付の図面を参照して、本考案の実施形態を詳細に説明する。図１は、本考案の一実施形態に係る粒子検出センサ１０を示す分解斜視図であり、図２は、その使用態様の一例を示している。

図２の例では、粒子検出センサ１０は、空気清浄機の側壁内側に固定されている。側壁には開口が設けられていて、粒子検出センサ１０の吸気口３１および排気口３２が周囲空気と連通している。すなわち、粒子検出センサ１０は、空気清浄機の周囲空気の汚れを測定するのに使用される。具体的な測定原理を、図１を参照して説明する。

＜測定原理＞
粒子検出センサ１０は、本体部２０とカバー３０とで構成されていて、カバー３０が本体部２０に取り付けられる。本体部２０の下方位置には、抵抗器等で構成される適当な発熱部２１が配置されており、これによって、センサ内で上昇気流が生じる。
粒子検出センサ１０は、投光部５０と受光部６０とを備える（図３ｂ参照）。投光部５０は、それ自体は一般的に知られたものであって、投光素子５１から投光レンズ５２を通して、上昇気流に向かって投光を行う。受光部６０もそれ自体は一般的に知られたものであって、投光された光が空気中の粒子で散乱されると、当該散乱光を受光レンズ６２を通して受光素子６１で受光する。
受光部６０が受光する光に基づいて「上昇気流に含まれる粒子の大きさ」や「粒子の数」を知ることができる。すなわち、空気の汚れ度合いを知ることができる。これらを示す信号が受光部６０から、空気清浄機の制御回路（図２参照）に送られる。

ただし、本考案の特徴は、後述するセンサ内の各要素の具体的配置にあり、具体的な制御方法は、上記のものに限られない。例えば、一般的な煙火災報知器では、散乱光の明るさのみを検知し、明るい程、空気が汚れていると判断される（汚染粒子が多い程、散乱光も多いので、汚れ度合いが高いと判断できる）。本考案の粒子検出センサを用いて、そのような制御方法を採用することも可能である。
なお、窓３３は清掃用の開口であり、ここから適宜の清掃具を挿入して、レンズ面やその周囲の清掃が行われる。

＜空気清浄機の動作＞
粒子検出センサ１０からの出力信号（空気の汚れ具合を示している）に基づいて、制御回路は、操作・表示板に空気の汚れ度合いを表示させる（例えば、５段階評価等）とともに、内蔵ファンモータの速度を制御する。つまり、汚れ度合いに応じて周囲空気の吸引速度を上げる。吸引される空気は、フィルタにより粒子が除去された上で（浄化された上で）、空気清浄機の吐出し口から排出される（図２参照）。
例えばＰＭ２．５の微少粒子を処理したい場合は、２．５ミクロン以下の粒子を除去できるフィルタを使用する。

＜粒子検出センサ１０の特徴的構成＞
次に、図３を参照して、粒子検出センサ１０の特徴的構成を説明する。図３（ａ）は、図１中の本体部２０を拡大したものであり、図３（ｂ）は、そこから、「投光部５０」、「受光部６０」、「発熱部２１」、「上昇気流Ｓ」を模式的に抜き出して図示したものである。

発熱部２１（抵抗器等）に通電を行うと、温度が上がり、上昇気流が生じる。投光部５０は、投光素子５１および投光レンズ５２を含んでいて、上昇気流Ｓに向かって投光を行う。投光された光は、上昇気流Ｓに含まれる粒子で散乱し、当該散乱光が受光部６０で受光される。受光部６０は、受光素子６１および受光レンズ６２を含んでいる。

レンズ５２、６２は、それぞれ、そのレンズ面が上昇気流の流れから距離をとって（流れ方向と平行に）鉛直向きに配置されている。したがって、上昇気流中に含まれる汚染粒子は、レンズ面に直接衝突することが殆どなく、したがって、これら汚染粒子がレンズ面に付着することが最小限に抑えられ、レンズ面は汚れ難くなる。

なお、レンズ５２、６２の各レンズ面は、上昇気流に対して完全に平行であることが好ましいが、若干のズレがあっても相当の汚れ防止効果が得られる。

さらに、図３の斜視図に最も良く示しているように、投光部５０の光軸５０Ａと、受光部６０の光軸６０Ａとが直交している。このため、例えば１２０°の角度もって両光軸が交差している場合と比べて、センサ全体をコンパクト化することが可能となる。コンパクトなセンサであれば、取付け場所や取付け方向等についての自由度が高く、したがって適用範囲が広くなる。
なお、光軸５０Ａと光軸６０Ａは、正確に直交（９０°）していなくても、ほぼ（実施的に）直交していれば、相当の効果を得ることができる。

１０ 粒子検出センサ
２０ 本体部
２１ 発熱部
３０ カバー
３１ 吸気口
３２ 排気口
３３ 清掃用窓
５０ 投光部
５１ 投光素子
５２ 投光レンズ
６０ 受光部
６１ 受光素子
６２ 受光レンズ

Claims (1)

1. 空気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサであって、
   周囲の空気を加熱して上昇気流を生じさせる発熱部と、
   上昇気流に向かって投光を行う投光部と、
   投光の結果、空気中の粒子で散乱された光を受光する受光部と、を備え、
   投光部の投光レンズおよび受光部の受光レンズは、それぞれ、上昇気流に対して実質的に平行に配置されており、
   投光部の光軸と受光部の光軸とが、実質的に直交している、粒子検出センサ。

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