JPH02162239A

JPH02162239A - 微粒子検出装置における試料空気の流量制御装置

Info

Publication number: JPH02162239A
Application number: JP63317879A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Shibata; 柴田　俊介
Original assignee: Ikeda Electric Co Ltd
Current assignee: Panasonic Life Solutions Ikeda Electric Co Ltd
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1990-06-21
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658317B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空気中のゴミ、煙等の微粒子を検出する微粒
子検出装置における試料空気の流量制御装置に関する。

（従来の技術）暗箱内の検出部位に、外部から取入れた試料空気を流し
、光源からの光が試料空気中の微粒子に当った時の散乱
光を受光素子で検出し、単位量の試料空気中の微粒子数
をカウントするようにした微粒子検出装置がある。

この種の検出装置では、常に単位時間に一定量の試料空
気を検出部位に流す必要があるので、従来はポンプを使
用し、そのポンプの回転数を制御する方法を採っていた
。

（発明が解決しようとする課題）しかし、ポンプは可動部分があるため、大型になると共
に、コストも高く、また故障する可能性があるので、定
期的なメンテナンスが必要であり、管理が煩雑であった
。

本発明は、かかる従来の課題に鑑み、全く可動部分を持
たないヒーターを利用して検出部位に試料空気を流すと
共に、外気温度の変化に関係なく試料空気の流量を設定
流量に制御できるようにしたものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、暗箱４内の検出部位６に光源１９からの光を
集光し、検出部位６に流れる試料空気中の微粒子からの
散乱光を受光素子２３で検出するようにした微粒子検出
装置において、暗箱４の空気取入ロア側及び空気吐出口
８側にヒーター１１．１２を設け、試料空気の流量によ
って検出温度が変化する温度センサ１７と、外気温度を
検出する外気温度センサ３６と、温度センサ１７からの
検出温度と外気温度センサ３６からの外気温度とに基づ
いて試料空気の流量が設定流量となるようにヒーター１
１．１２の発熱量を制御する制御手段４１とを備えたも
のである。

（作　用）ヒーター１１．１２を発熱させると、試料空気が加熱さ
れて対流が発生し、検出部位６に流れる。

試料空気が流れると、それによって温度センサ１７が冷
却され、流量によって検出温度が変化する。

一方、検出温度は外気温度によっても変化するので、外
気温度センサ３６によって外気温度も検出する。そして
、制御手段４１が検出温度及び外気温度に基づいて実際
の試料空気の流量を求め、その流量が設定流量となるよ
うにヒーター１１．１２の発熱量を制御する。従って、
検出部位６に流れる試料空気の流量は、外気温度の変化
に関係なく常に設定流量に保たれる。

（実施例）以下、図示の実施例について本発明を詳述すると、第２
図及び第３図において、１は検出装置のケースであり、
このケース１の内部には取付板２と回路基板３とが設け
られている。４は取付板２に装着された暗箱で、内部空
間が暗室５となっている。暗箱４には、その暗室５内の
検出部位６に試料空気が下側から上側へ向かって流れる
ように、検出部位６の上下に相対応して下部に空気取入
ロアが、上部に空気吐出口８が夫々形成されている。

そして空気取入ロアには空気取入ダク白が、空気吐出口
８には空気吐出ダクト１０が夫々接続されている。この
各ダクト９，１０は断面角筒状であって、外部の光が暗
室５内に入り難くなるように４箇所の屈曲部で屈曲した
鉤状に形成され、かつ取付板２に沿って左右方向に長く
形成されている。また試料空気が対流によって流通する
ように、空気取入ダクト９及び空気吐出ダクトｌＯの入
口側に夫々ヒーター１１．１２が設けられている。ヒー
ター１１゜１２は抵抗器により構成されており、その本
体１３゜１４がダク）　９．１０内で空気の流れ方向に
沿う状態で両端のリードピン１５．１６が取付板２に固
定されている。１７はサーミスタ等からなる温度センサ
で、試料空気の流量によって検出温度が変化するように
、空気取入ダクト９の人口側に位置すべくり一ドピン１
８で取付板２に固定されている。

１９は赤外発光ダイオード等の光源で、光源ケース２０
を介して取付板２に装着されている。２１は集光レンズ
で、暗箱４の開口に位置すべく光源ケース２０の先端に
取付けられており、この集光レンズ２１には光源１９か
らの光が検出部位６で集光するような焦点距離を有する
ものが使用されている。２２は射光器で、光源１９から
の光が反射して暗箱４内にもれないように吸収すべく構
成され、かつ光源１９に対向してその光軸ａ上に配置さ
れている。

２３はホトトランジスタ等の受光素子で、光軸１に対し
て約３５°傾斜して取付板２に装着された受光ケース２
４内に収められており、また受光ケース２４の先端には
、検出部位６が焦点となるように集光レンズ２５が取付
けられている。従って、受光素子２３は検出部位６を流
れる試料空気中に微粒子があれば、集光レンズ２５を介
してその散乱光を検出可能である。なお、ケースｌには
各ダクｉ−９，１０に対応して通気孔２６．２７が夫々
設けられている。

受光素子２３は、第１図に示すように、増幅器２８を介
して波形整形器２９に接続される。波形整形器２９は、
増幅器２８からの出力信号〔第４図の咎〕を所定レベル
を基準としてパルス信号〔第４図の０〕に波形整形する
ようになっている。３０はマイクロコンピュータの中央
処理装置で、波形整形器２９からのパルス信号を読込ん
でカウントすると共に、そのカウント値を基に絶対評価
又は相対評価を行ない、表示部３１及び制御出力部３２
に夫々出力を出すようになっている。絶対評価は空気中
の微粒子が零の時を基準として、試料空気中の微粒子の
数を判断するものであり、相対評価は当初に試料空気中
の微粒子の数を測定し、その測定値を基準として増加又
は減少した微粒子の数を判断するものであり、これらの
モード切換えは操作部３３で行なうようになっている。

３４は第１比較器で、温度センサ１７からの検出温度と
第１設定器３５に設定された設定値を比較して両者の偏
差を求めるように構成されている。第１設定器３５には
標準温度を基準として試料空気の流量と温度との関係か
ら求めた設定流量が設定されている。３６は検出装置の
設置場所の外気温度を検出する外気温度センサ、３７は
標準外気温を設定する第２設定器である。３８は第２比
較器で、外気温度センサ３６からの外気温度と第２設定
器３７からの標準外気温とを比較して両者の偏差を求め
るように構成されている。３９は演算増幅器で、第１．
比較器３４からの偏差信号と、第２比較器３８からの偏
差信号とを演算して、見かけ上の試料空気の流量を外気
温度の変化に応じて補正し、実際の試料空気の流量を求
めるものである。４０はヒーター１１．１２の発熱量を
制御する電流制御器で、演算増幅器３９により駆動され
る。なお、これら比較器３４．３Ｂ、設定器３５．３７
　、演算増幅器３９により、検出温度と外気温度とに基
づいて設定流量となるようにヒーター１１．１２の発熱
量を制御する制御手段４１が構成されている。

上記構成において、光源１９より光軸日方向に出力され
た光は、集光レンズ２１で集光され、暗箱４内の検出部
位６に集中する。一方、ヒーター１１゜１２に通電して
発熱させると、これによって空気が加熱されるので、対
流が発生し、第２図に示すように、外部の空気が試料空
気として空気取入ダクト９から暗箱４内に取入れられる
と共に、暗箱４内の試料空気が空気吐出ダクト１０を経
て外部へと吐出される。このため検出部位６に、空気取
入ロアがら空気吐出口８へと上方に向かって試料空気が
流れるので、試料空気中に微粒子があれば、光源１９か
らの光が微粒子に当って散乱し、その散乱光が集光レン
ズ２５を介して受光素子２３に集光されて入射する。

受光素子２３が散乱光を受光すると、受光時に出力信号
のレベルが立上がり、第４図咎に示すように変化する。

そして、この出力信号を増幅器２８で増幅した後、波形
整形器２９で第４図０の如くパルス信号に波形整形し、
中央処理装置３０に入力してパルス数、即ち微粒子数を
カウントし、所定の演算処理を行なう。しかして、演算
結果を表示部３１に表示すると共に、制御出力部３２よ
り制御出力を出す。

微粒子数は試料空気の単位量におけるものであるため、
検出部位６に常に一定流量の試料空気を流す必要がある
。そこで、試料空気が流れると、その流量によって温度
センサ１７の検出温度が変化するので、この温度センサ
１７によって試料空気の流量を間接的に検出する。そし
て、この温度センサ１７の検出温度と第１設定器３５の
設定値（設定流量）とを第１比較器３４で比較し、その
偏差信号により演算増幅器３ｑを介して電流制御器４０
を駆動する。すると電流制御器４０がヒーター１１．１
２に流れる電流を制御し、検出温度が設定値と等しくな
るようにヒーターＩＬ　１２の発熱量を制御するので、
常に設定流量の試料空気が検出部位６を流れることにな
る。例えば、試料空気の流量が少な（、温度センサ１７
の検出温度が上がれば、ヒーター１１゜１２の発熱量を
上げ、対流を促進して試料空気の流量を増やす。

しかし、温度センサ１７の検出温度は外気温度の影響を
受けるため、外気温度を変われば、その検出温度は試料
空気の流量を直接に反映したものとはならない。そこで
、外気温度センサ３６で外気温度を検出し、標準温度に
対する温度差を第２比較器３８で求め、この温度差を示
す偏差信号によって演算増幅器３９で補正処理を行ない
、外気温度の変化による要因を除去した信号で電流制御
器４０を駆動する。このようにすれば、外気温度が如何
に変化しても、ヒーター１１．１２の発熱量を制御する
ことによって、常に設定流量の試料空気を流すことがで
きる。

なお、設定器３５．３７は可変式でも固定式でも良い。

外気温度の変化に応じて補正する手段としては、その他
に第５図及び第６図に示すようなものがある。

第５図は、温度センサ１７からの検出温度と外気温度セ
ンサ３６からの外気温度とを比較器４２で比較して、試
料空気の流れによる温度の低下分（流量に比例）を求め
、その温度差を比較器４３で設定器３５の設定値で比較
し、比較結果により電流制御器４０を駆動して、両者が
等しくなるようにヒーター１１．１２の発熱量を制御す
るようにしたものである。

第６図は、設定器３５で標準温度における設定流量を設
定しておき、外気温度センサ３６で実際の外気温度の変
化を検出し、演算増幅器４４でその時の外気温度に合う
ように設定流量を補正し、その補正値を比較器４５で温
度センサ１７からの検出温度と比較して電流制御器４０
を駆動するようにしたものである。

（発明の効果）本発明によれば、暗箱４の空気取入ロア側及び空気吐出
口８側にヒーター１１．１２を設け、試料空気の流量に
よって検出温度が変化する温度センサ１７と、外気温度
を検出する外気温度センサ３６と、温度センサ１７から
の検出温度と外気温度センサ３６からの外気温度とに基
づいて試料空気の流量が設定流量となるようにヒーター
１１．１２の発熱量を制御する制御手段４１とを備えて
いるので、従来のポンプ式に比べて小型かつ安価に実施
できると共に、メンテナンスフリーにでき、しかも外気
温度の変化に関係なく、検出部位６を流れる試料空気の
流量を常に設定流量に制御でき、検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は
全体の構成図、第２図は検出装置の断面正面図、第３図
は同断面底面図、第４図四〇は波形図である。第５図及
び第６図は別の実施例を示すブロック図である。４・・・暗箱、６・・・検出部位、１１．１２・・・ヒ
ーター１７・・・温度センサ、１９・・・光源、２１・
・・集光レンズ、３６・・・外気温度センサ、４１・・
・制御手段。第５図特　許　出　願　人　　池田電機株式会社第６図第７ ■ 第 ■ 第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）暗箱（４）内の検出部位（６）に光源（１９）か
らの光を集光し、検出部位（６）に流れる試料空気中の
微粒子からの散乱光を受光素子（２３）で検出するよう
にした微粒子検出装置において、暗箱（４）の空気取入
口（７）側及び空気吐出口（８）側にヒーター（１１）
（１２）を設け、試料空気の流量によって検出温度が変
化する温度センサ（１７）と、外気温度を検出する外気
温度センサ（３６）と、温度センサ（１７）からの検出
温度と外気温度センサ（３６）からの外気温度とに基づ
いて試料空気の流量が設定流量となるようにヒーター（
１１）（１２）の発熱量を制御する制御手段（４１）と
を備えたことを特徴とする微粒子検出装置における試料
空気の流量制御装置。