JPH0658317B2

JPH0658317B2 - 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: JPH0658317B2
Application number: JP63317879A
Authority: JP
Inventors: 俊介柴田
Original assignee: 池田電機株式会社
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH02162239A

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 を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、試料空気を加熱して対流を発生させるように、ヒー
ター11,12 を設け、該ヒーター11,12 の加熱により発生
した対流による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 を流れる。

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11,1
2 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
口7 が、上部に空気吐出口8 が夫々形成されている。そ
して空気取入口7 には空気取入ダクト9 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10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
ト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
等から成る温度センサで、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 の入口側に位
置すべくリードピン18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は封光器で、光源19からの光が反射して暗
室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ａ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24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1 には各ダクト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(A)〕を所定レベルを基準と
してパルス信号〔第４図の(B)〕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。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34,38 、
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ａ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、空気取入口7 から
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(A)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(B)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比較器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39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11,12 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11,12 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
気の流量が少なく、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(A)(B)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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、
試料空気を加熱して対流を発生させるように、ヒーター
(11)(12)を設け、該ヒーター(11)(12)の加熱により発生
した対流による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。