JP3874752B2

JP3874752B2 - 手持ち型粒子可視化装置

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Publication number: JP3874752B2
Application number: JP2003322609A
Authority: JP
Inventors: 坂本数彦; 岡本隆太; 古川太郎; 川北裕司
Original assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Current assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: JP2005091061A

Description

本発明は大気中に浮遊する塵、埃等の浮遊粒子を目視可能とする小型でハンディな手持ち型の粒子可視化装置であって、特に携帯性に優れた軽量で簡便な構成の装置を提供するものである。

従来より浮遊粒子の存在や濃度を計る手段として、粉体分布計測用にレーザを用いたレーリ散乱光を検出する方法を利用することが知られている。例えば特許文献１や特許文献２ではレーザビームを被検査体に照射し、その散乱光をフォトダイオードで検出する方法を提供している。

しかしながら、通常の室内で空気汚れ状態を感知する手段としては、厳密な浮遊粒子の分析装置でなく、凡そに浮遊粒子の存在の検出が可能な、より安価な装置が求められている。例えば、特許文献３では、外気流入口を設けた暗箱内に発光素子として一つの発光ダイオードまたは電球を配置し、空気流通路を介して受光素子として一つのフォトトランジスタまたはフォトダイオードを配置した構造を提供している。また、特許文献４では、空中に浮遊していてさらに透過性がある塵や埃に対し発光ダイオードの光を照射して、その塵や埃での屈折光のみをフォトトランジスタで検出し、塵や埃の多少を計数する装置が提供されている。これらの例ではレーザを用いることなく煙、粉塵の浮遊粒子の過多を電気的に計測できるので、室内での空気汚れを簡便的に検知する装置を安価に提供できる利点がある。しかし、この手段は汚れ物質の多少を受光素子で計測することで室内の空気汚染警報を出すことや、煙感知器として利用できるが、空気汚れ状態を直接に目視するものではない。

ところで、近年、生活空間の衛生環境はより快適で衛生的になることがより求められている。そのため、手軽で持ち運びが容易な環境管理器具が必要とされて、特に室内の空気中に漂う目に見えにくい微小な浮遊粒子やハウスダストを直感的に視認可能とする手段が望まれている。

そのような目的に比較的近い公知技術としては、流体の流れを可視化するために、粒子を流体中に混在させ、発光ダイオードで照射する手段が提供されている。例えば、特許文献５では、空中に浮遊する煙草の煙及び水蒸気ミスト、また水中の泡及びプラスチックトレーサ粒粉に一列に配置した発光ダイオードで光を照射して、それらの物質からの反射光をビデオカメラに記録することで流体の流れ分布を検出する方法が提供されている。この手段は流体の流れ状態を可視化するために、浮遊粒子の粒径を比較的大きいものを予め選んであり、その反射光が発生されるように発光ダイオードを直列配置にしているところに特徴がある。ところで、この特許文献５では特定の粒子のみを可視化するので流体の流れ状態を検出する手段としては好適であるが、不特定多数の種類から成る大気中の浮遊粒子の存在や多少から空気の汚れ具合を感覚的に捉えるためには使用できない。そこで、大気中に漂う多種類の浮遊粒子の目視化を可能にする更なる好適な手段が求められる。

ところで、本発明者の研究によれば、多種類の浮遊粒子を可視化するためには、被測定空間として均一な照度の光強度空間が必要であることを見出した。そのためには発光ダイオードを円環状に配置し、その円の中心に向け照射する構成が好適になる。

このような観点から従来技術を検討する。特許文献６では、内燃機関のオイルミストを検知する粒子の検知装置であって、オイルミストの検知手段として対向した一対の発光ダイオードを４対、すなわち８個を円環状に配置し、照射方向に対しほぼ垂直な方向にフォトダイオードを配置した構成を開示している。そして、内燃機関に通気するようにサイクロンと拡散スクリーンを介し、大きな粒子を除去して照射空間のオイルミスト粒子をフォトダイオードで監視する装置を提供している。この公知例では発光ダイオードを対向配置することでそれぞれ互いに発光力を監視する機能をもたせている。
また、特許文献７では、眼鏡用レンズの内部あるいは表面の傷や刻印コードを判別するために、対向配置した一対の発光ダイオードを円環状にして、被検査レンズの一面側に搭載し、さらにその上に透明部材を置く。そこで、対向配置した一対の発光ダイオードを順次点灯させる。この照射光はレンズと透明部材間で繰り返し反射し、レンズ表面に傷や刻印がある部分で乱反射が起き、発光ダイオードの順次点灯でその位相を確認することができる。この公知例はレンズの異常や刻印をその位相位置も含め判別する手段が提供されている。しかしながら、これら特許文献６や特許文献７の公知例では使用者がいる室内の空気をその監視空間に流入させることができないので、大気中の浮遊粒子の目視化に供することができない。
特開昭６０−０９３９４４号公報特開昭６３−１１３３４５号公報実開平０４−１１３０５８号公報特開平０９−０８９７５５号公報特開２０００−３０４５８９号公報特表２０００−５０３１２０号公報特開２０００−０２８４７６号公報

本発明は以上に説明した点に鑑みてなされたもので、大気中の浮遊粒子を肉眼で直視できるようにして、この使用者がいる室内の大気環境の汚れ程度を直視的に感知させるものである。さらに、その装置は手持ちが可能な小型軽量のハンディ性のある簡易構造で供することにある。本発明の第１の目的は通常の室内灯の下では直視できない微小な浮遊粒子を可視化させ、塵埃による空気汚れを使用者に直感的な視覚的認識を与えることにある。本発明の第２の目的はより目視を容易にする手段を付加させる構造を明らかにすることにある。本発明の第３の目的は大気の流れがない室内でも空気流れを発生させて、室内の平均的な浮遊粒子を視認可能とすることにある。本発明の第４の目的はこれらの機能を有す可視化装置を小型軽量で手持ち可能な簡易構造で提供することにある。本発明の第５の目的はこの装置の組み立て方法を提供することにある。

室内の大気中に浮遊する通常肉眼で視認できない粒子は数百ｎｍから数十μｍであり、それより大きな数百μｍの粒子は視認容易であるし、また浮遊量は少ない。そして数十μｍ以下の微小な浮遊物はその薄さから透明であることが多い。本発明装置の原理は粒子の大きさが照射光の波長に比べ近いか、あるいは大きい場合に起きるミー（Ｍｉｅ）散乱を応用したものであって、被照射粒子の前方散乱パターンが粒子径の数倍になる特性を利用するものである。すなわち、被測定空間に浮遊する粒子に照射光が当ると光波長に対し大きな粒子は前方散乱を起こすので、照射方向に直交する方向からは浮遊粒子を実物より数倍大きく視認可能になる。そこで光強度の均一場を形成するために半導体発光素子を円環状に並べ、各素子の照射方向をその円の中心に向けると、各照射方向の全てに直交する方向は、円環状の中心を通過する仮想垂直軸の方向になり、その仮想垂直軸の方向から被測定空間の照射空間に存在する浮遊粒子がミー散乱で実質拡大されてその存在が確認できる。

すなわち、円環状照射空間の仮想垂直軸線方向に視点を置くように、手持ち用に保持する部材を備えれば、この照射空間を任意の場所に使用者が持ち運びできる。そして塵や埃が実質的に多い数μｍから数十μｍの粒径でミー散乱を起こすよう、また、人間の比視感度が最も敏感になる光波長に発光ダイオードを定める。この両条件を満たす波長は５１０から５６０ｎｍであり、この光で照射空間を形成することで、空気中に漂う塵や埃が視認可能になる。ところで、発光ダイオードの発光波長は数十〜百ｎｍの波長光を通常含んでいるので、おおよそ５１０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色発光ダイオードが最も好適であり、この各種の波長により粒子径の異なる各種の浮遊粒子を視認可能となる。従来の多くの粒子計測装置がレーザを使用しているが、その波長は単一であるので各種の浮遊粒子を検出するにそぐわない。これに対し、本発明で構成される緑色発光ダイオードは室内大気中のように各種の塵埃を検出可能になり、使用者に直感的に室内の汚れを視認させ得る。

特許請求の範囲の請求項１記載の発明は、複数の半導体発光素子が共に照射する所定位置と、その半導体発光素子を両面から挟むように配置する遮光部材で照射空間を構成し、さらにこの遮光部材と実質的に一体となる部材で手持ち用のハンドル部を構成する。そして、その遮光板材に穴を開けた開口部を設け、半導体素子と遮光部材で構成される中空部を照射空間とする。この開口部は浮遊粒子を含む大気を流入可能にして、照射空間に流入する浮遊粒子を半導体発光素子で照射することにより、その浮遊粒子を目視する構成を開示した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１の発光ダイオードが、人間の比視感度と実質的にハウスダストとして最も多い浮遊粒子径から照射空間を形成すべき光波長として、最高光強度波長として５１０から５６０ｎｍの範囲にある光を発光する発光ダイオードを用いた手持ち型粒子可視化装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１あるいは２の構成に対し、発光ダイオードを円環状に配置して、その円の中心方向を所定位置にした筒状の照射空間を形成し、円形の遮光部材に円形の開口部を設けた手持ち型粒子可視化装置である。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の構成に対し、不要な光が照射空間に入らないようにして浮遊粒子をより判別し易くさせる背景遮光部材を、請求項１記載の遮光部材とほぼ平行に配置した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項５記載の発明は、請求項４の構成に対し、照射空間と背景遮光部材とさらに送風機を配置することで、空気流れの少ない室内においても、強制的に室内空気を還流させて、室内の平均的な空気汚れを視認する手持ち型粒子可視化装置である。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明で構成する送風機の駆動電源と半導体発光素子の電源を共用する手持ち型粒子可視化装置である。

請求項７記載の発明は、所定位置を照射する複数の半導体発光素子と、この半導体発光素子を挟む遮光部材を配置して、この半導体発光素子に照射される空間と、前記遮光部材に挟まれた空間を照射空間とする。そして、この遮光部材が手持ち用の部材と実質的に一体としてこの遮光部材に開口部を設ける。そこで、手持ち用の部材を手持ち保持した状態で、その開口部から照射空間が直視可能であり、さらにこの遮光部材で半導体発光素子を直視できない位置に目視点を置く。その目視点は照射空間の垂直方向にあって、この目視点から照射空間に存在する浮遊粒子を直視することを開示した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項８記載の発明は、請求項７の半導体素子が、請求項２と同じく発光波長５１０〜５６０ｎｍの発光ダイオードで構成した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項９記載の発明は、請求項７あるいは８の構成に対し、請求項３と同じく照射空間が筒形状であり、開口部が円形の手持ち型粒子可視化装置である。

請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９記載の構成に対し、請求項４と同じく背景遮光部材を配置した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項１１記載の発明は、請求項１０の構成に対し、請求項５と同じく送風機を配置した手持ち型粒子可視化装置である。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の構成に対し、請求項６と同じく共用電源を配置した手持ち型粒子可視化装置である。

本発明の手持ち型粒子可視化装置は、手持ち可能な小型軽量のハンディ性のある簡易構造であって、室内などの大気中に浮遊する通常肉眼で目視し難い粒子浮遊粒子を肉眼で可視し、塵や埃などによる大気環境の汚れ程度を直感的に視覚することができる。本発明の請求項１の発明によれば、室内空気の汚れ状態を常にリアルタイムに目認できるので、本発明の第１の目的と第４の目的を同時に具現化できる。そして、請求項２の発明によれば、粒子の大きさが異なる浮遊する塵埃であっても、比視感度に最も優れた波長で照射するので第２の目的である目視を容易にする。また、請求項３の発明によれば、第１の目的と第４の目的をより具体的に実現できる。さらに請求項４の発明によればこの目視の容易性をさらに改良して利用できる。そしてさらに請求項５の発明によれば、空気流動の無い室内においても、平均的な汚れを認めることができ第３の目的を実現でき、請求項６の発明でより簡易な構成にできる。

次に請求項７の発明によれば、使用者の視点位置の自由度があるので、使い勝手よく空気汚れ程度を容易に直視できるので、本発明の第１と第４の目的をさらに向上して利用できる。そして、請求項８の発明によれば、この使い勝手の良さに加え粒子の大きさが異なる浮遊する塵埃であっても第２の目的をさらに確実に実現できる。また、請求項９の発明によれば、第１の目的と第４の目的をより具体的に実現できる。さらに、請求項１０の発明によれば、この第２の目的が向上する。そしてさらに請求項１１の発明によれば、本発明の第３の目的を使い勝手良く利用できる上に、請求項１２の発明でより簡易な構成にできる。

本発明の第５の目的の技術を提供する請求項１３によれば、使用者は室内の明るさや大気の流動程度に合わせてこの装置の機能を任意に選択できるので、より本発明装置を活用し易くなる。

そしてこれらの発明を従来の技術と比較すれば、まず第１に従来多く用いられているレーザ光のレーリ散乱計測あるいは回折計測法は精密な光学系が必要であるが、本発明では光学系を用いない簡易な構造を提供する。第２に従来発光ダイオードを使用した装置では、暗箱の中にフォトトランジスタを配置して一対の発光素子と受光素子で粒子の存在を計数カウントする方法であるので、暗箱内の大気汚染の粒子を直視するものではない。これに対し、本発明では使用者が大気環境を直感的に視認できるので使い勝手に優れている。また多数の発光ダイオードを用いるので、２〜３個の発光ダイオードが故障しても実質この装置の機能を得ることができるので信頼性に優れている。第３に円環状のダイオード配置とこの駆動用乾電池と薄い背景遮光板と小型の送風機が主要構成部品になるので軽量小型で手持ちが容易であり、使用者はいつでもどこでも大気汚染程度を直感できるハンディ性に優れた機能を提供できる。

本発明の最良の形態を以下の実施例で詳細に説明する。

本発明の第１の実施例の構造を図１、図２、図３、図４で説明する。この第１の実施例は、本発明の浮遊粒子を肉眼で目視可能とする本発明装置の可視化構造体１になる。
先ず図１と図２で可視化構造体１の概略構成を説明する。図１は一部断面正面図であり、図２は一部断面側面図である。この可視化構造体１は円形状に配置した複数の発光ダイオード１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１４２と、それを挟み込む位置に円形の板部材２１、２２を第１及び第２の遮光部材２１、２２として配置してさらに外周部材２３で覆った遮光部材２と、その遮光部材２の第１及び第２の遮光部材２１、２２の中心部を開口させた開口部３Ａ、３Ｂと、この可視化構造体１を手持ちするための手持ち用部材４と、電源スイッチ５で構成する。使用者がこの装置を使用するさいに外部から見える部材は遮光部材２と開口部３Ａ、３Ｂと手持ち用部材４と電源スイッチ５のみであり、発光ダイオード１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１４２は直視できないよう円形の板部材２１、２２で覆っている。

次にこの全断面を示す図３、図４で内部構造を説明する。発光ダイオード１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１４２は円形状に並べて、その照射方向を円の中心方向に定めている。図３では４２個の発光ダイオードを図示しているが符号は一部省略する。この発光ダイオードの周囲には駆動回路の抵抗２０１、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３を配置して、発光ダイオードそれぞれに結線３０１、３０２、３０３、３０４で電気的接続をしている。これら抵抗や結線は１４個図示してあるが、符号は一部省略する。そして、これらの抵抗や結線の外周に外周部材２３を配置する。これらの発光ダイオードは円形の板部材２１、２２の間に配置したリング１１、１２で保持する。抵抗２０１、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３の他端は結線１３、１４とスイッチ５を介して乾電池１５、１６に電気的接続をする。手持ち用部材４の内部はこの乾電池１５、１６を保持する板１７で構成する収納室１８とスイッチ５を配置してあり、図５はこれら発光ダイオード（ＬＥＤ）と抵抗と電源から成る回路の一部を示す。この回路は図５に示すＬＥＤと抵抗の組み合わせ回路を１４個並列に接続したものであるので、この回路図では同じ回路構成部分を省略して図示した。

ここで用いる発光ダイオードは、波長５１０ｎｍから５６０ｎｍの範囲に最高光強度の発光波長を有する緑色発光ダイオードである。具体的には人間の比視感度が最も鋭敏になる光波長が５１０ｎｍから５６０ｎｍであるので、この波長範囲に最高光強度を設定するのが良いが実用的には５００〜６００ｎｍでも良い。さらに、この波長を限定することが必要な場合には、発光波長５２０ｎｍから５３０ｎｍの範囲に最高光強度を有す緑色発光型が好適である。また発光ダイオードの使用個数は本実施例では４２個使用しているが、この個数は設計上任意に定めることができる。すなわち開口部３Ａ、３Ｂの面積を大きくして被測定空間を大きくする場合はその数を多く、被測定空間が小さい場合はその数を少なくできる。

使用者がこの可視化構造体１の手持ち用部材４を持ちスイッチ５をオンすると、全ての発光ダイオードが同時に点灯する。ここで、単体の発光ダイオードの指向特性は図６に示すごとくおおよそ数度以内の狭拡散角の照射域Ｔであるが、本実施例では４２個の発光ダイオードを円の中心方向に照射しているので、図７に示すように開口部３の中心３ａに集光される。この開口部の中心３ａには４２個の照射域Ｔが指向しているが、図７では一部の発光ダイオードでの照射状態を示す。すなわち、発光ダイオード１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１は、開口部３の中心３ａに向いているので、各々の照射域１１０ａ、１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ、１１４ａ、１１５ａ、１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａ、１２１ａが中心３ａに向け照射域を形成している。なお、図７では図面左側の照射を省略して図示しているが、４２個の発光ダイオード全てが中心３ａに向け照射している。そこで開口部３から見える照射空間の緑色光強度はおおよそ均一になり、この照射空間全体が被測定空間になる。

この被測定空間に数百ｎｍから数十μｍ程度の大きさの塵や埃などの粒子が浮遊していると、発光ダイオードから照射される光は浮遊粒子に拡散される。この拡散の程度は粒子が光波長と同程度かそれより大きい場合、ミー散乱になり、粒子径の数倍の前方拡散を起こす。そこで、例えば使用者が図７の紙面上方からこの照射空間を目視すると、通常の室内光の下では見えにくい数μｍ（数千ｎｍ）から数十μｍ（数万ｎｍ）の浮遊粒子はその前方散乱と、散乱光が最も鋭敏な比視感度になる効果と重畳して視認が容易な手持ち型粒子可視化装置になる。

図８は実際の室内で目視した浮遊粒子の存在を示す写真である。図中の円形中央部の黒部が開口部３Ａ、３Ｂから見える照射空間であり、線状や白点線状に見える部分が浮遊して漂う浮遊粒子を示している。なお、この図８はカメラをシャッタ開放にて目視状態を撮影しているので、浮遊粒子が線状や白点線状に見えている。

ところで、使用者からこの照射空間を見ると、照射空間のみならず発光ダイオード光源も含め直視する可能性もあるが、発明者は発光ダイオードの光源を直視しないで、照射空間のみ直視すると、より浮遊粒子の可視化が顕著になることを見出した。そこで、本発明は目視位置６ａ、６ｂと開口部３の大きさと発光ダイオードを挟む遮光部材２のスリット幅（図２に示す円形の板部材２１、２２の間の寸法）の関係を明らかにして、本発明のより有効な構造を開示する。下記の数１はこれらの関係を示す解析式である。

ここで、ｄ；開口部の直径、Ｄは発光ダイオードの最先端の成す直径、
Ｌ；発光ダイオードが下がった距離（すなわち、Ｌ＝（Ｄ−ｄ）／２）
ｑ；目視点（使用者の瞳位置）から照射空間までの距離
ｔ；瞳孔間距離
ｓ；発光ダイオードが配置された円形の板部材間距離（発光ダイオード配置の為のスリット幅）
である。
なお、これらの記号を図９で定義する。目視位置は両眼６ａ、６ｂで示す。そして、両眼６ａ、６ｂと照射空間７に直交する垂直軸８の交点を目視点９とすると、数１によって定める設定で発光ダイオードの直射光が使用者の目に入ることが防げるので浮遊粒子１０が良く目視できる。
すなわち、本発明の粒子可視化装置をより顕著な可視化を実現する上で、数１で求めるＬより大きくして、発光ダイオードの配置直径Ｄと開口部３の直径ｄを定めれば、塵や埃の目視をより確実に達成できる。したがって、本発明をより効果的にするには数２に示す関係を満たせばよい。

表１は使用者の近点距離を調査したものであり、図１０はそれを図示したものである。

ここで、この数１と表１を利用して、瞳から照射空間までの距離ｑの値として、使用者の年齢を２０歳とした場合、近点距離値（目のピントが合う最も近い距離、この近点距離値は年齢とともに大きくなる。２０歳位の近点距離は約８０ｍｍである。）を、瞳孔間距離ｔ（通常日本人は５６ｍｍ〜７２ｍｍ）として７２ｍｍの場合、開口部の直径ｄを６０ｍｍ、スリット幅ｓを５ｍｍとすると、Ｌ＝４．３ｍｍである。つまり、スリットの奥行き４．３ｍｍ以上のところに発光ダイオードを配置することで、より浮遊粒子の可視化性能が向上する。
ところで、この実施例では光源として発光ダイオードを使用しているが、上記発光を狭拡散角の同様な発光波長で照射する半導体発光素子であれば同じ効果を得ることができる。

本発明の第２の実施例の構造を図１１で説明する。この第２の実施例は、本発明の第１の実施例をさらに肉眼で目視を容易にするために改良した本発明装置である。
可視化構造体１は手持ち用部材４の方向から第１の連結部材３０に挿入し、突起部３０ａ、３０ｂで保持する。この第１の連結部材３０は可視化構造体１の片面側（図１１の左側）に伸延する筒状部３０ｃで図１１中左側に伸ばし、突起部３０ｄ、３０ｅで背景光を除去する背景遮光部材３１を保持する。この背景遮光部材３１は可視化構造体１の照射空間を目視点から見たときに、迷光を遮断するものである。具体的には光吸収性材料を板状にして黒色つや消し塗装板、墨を塗った紙、不織布、粗表面のつや消し塗装板、微細な穴を多数開けた多穴板、表面に微細な溝を持った光除去フィルム等、迷光除去機能を有るものであれば効果を有し、可視化構造体１での大気中の浮遊粒子をより顕著に可視化できる。そして、この背景遮光部材３１は照射空間７に対しほぼ平行に取り付ける。この平行により、照射空間７への迷光はほぼ均一に防止するので、浮遊粒子を照射空間７内で均等に目視させることができる手持ち型粒子可視化装置になる。

本発明の第３の実施例の構造を図１２、図１３で説明する。この第３の実施例は、本発明の第２の実施例をさらに改良したものであって、室内のような大気流れが少ない場所で使用する上で好適なるように改善した本発明装置であり、図１２は部分断面正面図、図１３は部分断面側面図である。この図１２と図１３は前述の第１の連結部材３０に挿入した可視化構造体１を第２の連結部材４０に挿入して組み立てた状態を示している。すなわち手持ち用部材４を第２の連結部材４０の保持部４０ａで保持する。この保持部４０ａは可視化構造体１の手持ち用部材４をこの保持部４０ａの壁面４０ｂ、４０ｃで支持する。一方、送風機５０を保持する送風機保持部材５１も第２の連結部材４０の保持部４０ｄの壁面４０ｅ、４０ｆに挿入して支持する。この送風機５０はつまみ５２でファン５３ａ、５３ｂ、５３ｃを取り付けた回転軸５４の回転数を定める。この送風機は小型のＤＣモータで駆動できるので重量形状ともハンディ性を阻害するものではない。この送風機５０を備えることで、空気流れの無い室内の平均的空気汚れを視認できるようになる手持ち型粒子可視化装置になる。

図１４に示す第４の実施例はこの第３の実施例をさらに改良したものであって、発光ダイオードの電源と送風機５０の電源を共有するようにしたものである。第２の連結部材４０の内部に共有用の電源４２を配置する。この電源４２は第２の連結部材内に結線４３と接続端子４４を備え、送風機保持部材５１内の壁面５１ａで保持した結線５５と接続端子５６と電気的接続を成すものである。一方、可視化構造体１の手持ち用部材４内にも同様に結線４５（接続端子は省略する。）で発光ダイオードへの電源供給を行う。ここで使用する電源は市販乾電池である１次電池、あるいは蓄電型の２次電池のいずれも利用可能である。この実施例では第２の連結部材４０内に電源を備える例を示したが、送風機５０の電源として可視化構造体１内の乾電池１５、１６を共通電源として利用することも設計上可能である。この実施例では送風機用電源と発光ダイオード用電源を一つにできるので、より簡易で軽量の手持ち型粒子可視化装置になる。

本発明の手持ち型粒子可視化装置は、先ず第１に可視化構造体１単品で目的とする機能を有する。第２に第１の連結部材３０で背景遮光部材３１を組み立てることができ、本発明の目的をより向上した性能を提供できる。第３にさらに第２の連結部材４０で送風機５０を取り付けて組み立てすることができ、室内のように大気の流れが少ない場所においても室内の空気汚れ具合を直感的に視認できる。すなわち、この手持ち型粒子可視化装置は第１の構成体となる可視化構造体１と、背景遮光部材３１及び第１の連結部材３０と、送風機保持体と第２の連結部材４０を各々着脱可能に構成できる。この組み立ては第２の連結部材４０のみ使用することも可能であり、使用者が任意にこの組み合わせを選ぶことができる。

本発明の第１の実施例の部分断面正面図である。本発明の第１の実施例の部分断面側面図である。本発明の第１の実施例の全断面正面図である。本発明の第１の実施例の全断面側面図である。本発明の回路構成図である。本発明で構成する発光ダイオードの配光特性図である。本発明の照射空間の光強度分布の説明図である。本発明の効果を示す図である。本発明の照射空間と視点位置との関係説明図である。本発明の視点位置の説明補助図である。本発明で第２の実施例の部分断面側面図である。本発明の第３の実施例の部分断面正面図である。本発明の第３の実施例の部分断面側面図である。本発明の第４の実施例の部分断面側面図である。

符号の説明

１可視化構造体
２遮光部材
３開口部
４手持ち用部材
５電源スイッチ
６ａ、６ｂ両眼の目視位置
７照射空間
８照射空間に対する垂直軸
９目視点
１０浮遊粒子
１１リング
１２リング
１３結線
１４結線
１５乾電池
１６乾電池
１７乾電池を保持する板
１８乾電池の収納室
２１円形の板部材
２２円形の板部材
２３外周部材
３０第１の連結部材
３１背景遮光部材
４０第２の連結部材
４２共有の電源
４３結線
４４接続端子
４５結線
５０送風機
５１送風機保持部材
５３ファン
５４回転軸
５５結線
５６接続端子
１０１発光ダイオード
１０２発光ダイオード
１０３発光ダイオード
１０４発光ダイオード
１０５発光ダイオード
１０６発光ダイオード
１１０発光ダイオード
１１１発光ダイオード
１１２発光ダイオード
１１３発光ダイオード
１１４発光ダイオード
１１５発光ダイオード
１１６発光ダイオード
１１７発光ダイオード
１１８発光ダイオード
１１９発光ダイオード
１２０発光ダイオード
１２１発光ダイオード
１４２発光ダイオード

Claims

円環状に配置する複数の半導体発光素子と、円形の開口部をそれぞれに設けた第１及び第２の遮光部材と、手持ち用の部材とを有し、
前記第１及び第２の遮光部材の間に挟み込んだ前記半導体発光素子で照射される空間であり、前記空間が、前記第１及び第２の遮光部材に設けた第１及び第２の開口部をそれぞれ上面と下面とにする一つ円筒形状の照射空間であって、
浮遊粒子を含む大気が、前記第１及び第２の開口部のいずれからでも前記照射空間へ流入出するとともに、
前記第１及び第２の遮光部材が前記手持ち用の部材に取り付けてあって、
前記手持ち用の部材を保持する使用者が、前記照射空間に存在する浮遊粒子を、室内灯の下で直視可能とする手持ち型粒子可視化装置において、
前記照射空間内の前記浮遊粒子を、前記第１又は第２の開口部のいずれかの開口部を介して前記使用者が目視可能であり、
前記照射空間の円筒形状を前記第１の開口部と前記第２の開口部のいずれも通過して延ばした一つの仮想空間に視点を定めることが可能であって、前記仮想空間の視点の位置で使用者の両眼から前記半導体発光素子を直視しないように、且つ前記照射空間の全体に亘る前記浮遊粒子を室内灯の下で可視可能とする前記第１及び第２の開口部を定めることを特徴とする手持ち型粒子可視化装置。
前記複数の半導体発光素子の全てが、波長５１０ｎｍから５６０ｎｍの範囲に最高光強度の発光波長を有する発光ダイオードである請求項１記載の手持ち型粒子可視化装置。
前記第１及び第２の遮光部材とほぼ平行に背景遮光部材を有す請求項１又は２記載の手持ち型粒子可視化装置。
前記照射空間と前記背景遮光部材と送風機を有し、前記照射空間と前記背景遮光部材と前記送風機の順番に配置した請求項３記載の手持ち型粒子可視化装置。
前記半導体発光素子の電源と前記送風機の電源を共通にした請求項４記載の手持ち型粒子可視化装置。
前記複数の半導体発光素子の全てが円環状に配置され、前記所定位置が、前記円環状に囲まれた領域であって、
前記開口部の直径をｄ、前記半導体発光素子の最内周先端の成す円の直径をＤ、前記開口部の縁から前記半導体発光素子の最内周先端までの長さをＬとするとする時、前記Ｌを下記数１式で定めると共に、
Ｄ ≧ ｄ＋２Ｌ
の関係を有して、
前記Ｄの直径部が前記ｄの開口部で遮られて直視できない位置に前記目視点を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の手持ち型粒子可視化装置。

ｄ；開口部の直径、Ｄは半導体発光素子の最先端の成す直径、
Ｌ；半導体発光素子が下がった距離（すなわち、Ｌ＝（Ｄ−ｄ）／２）、
ｑ；目視点（使用者の瞳位置）から照射空間までの距離、
ｔ；使用者の瞳孔間距離、
ｓ；半導体発光素子が配置された円形の板部材間距離（半導体発光素子配置の為のスリット幅）、