JPH07294415A - 粒子検出方法及び粒子検出装置とこれを用いた空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の粒子径の粒子を簡単な受光手段で検出
できる粒子検出方法及ぶ粒子検出装置及びこれを用いた
空調装置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザ光を出力する半導体レーザ１と、半導
体レーザ１から出力されるレーザ光を粒子に照射するた
めの平行光に変換するコリメータレンズ２と、変換され
たレーザ光が所定粒子径を有する粒子により回折されて
なる光のうち、回折光強度分布において所定の副極大又
はその近傍にある部分の光を取り出せる遮蔽部材５と、
遮蔽部材５から出た光を集光させる集光手段６と、集光
手段６からの集光された光を受光する受光手段７と、を
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、花粉等の粒子を検出す
る粒子検出方法及び粒子検出装置とこれを用いた空調装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、杉、ヒノキ等の植物の花粉に起因
する花粉症をはじめとして、空気中の花粉や塵などの粒
子によるアレルギー症に悩む人の数は増加の傾向にあ
り、大きな社会問題となっている。

【０００３】このアレルギー症の人にとっては、症状が
出るのを防止するため、環境雰囲気中のその症状を引き
起こす特定の花粉や塵などの粒子濃度を知ることが重要
である。

【０００４】この雰囲気中の塵や花粉を検出する方法と
して、発光ダイオード（ＬＥＤ）から出力される光を照
射し、空気中の塵や花粉の粒子による散乱光を受光素子
で検出して粒子を特定することなく空気中の粒子を検出
する方法が知られている。

【０００５】また、特開昭６２−１００６３７号（Ｇ０
１Ｎ １５／０２）や特開平２−２０３２４６号（Ｇ０
１Ｎ １５／０２）には、フラウンホーファー回折を利
用した粒子群の粒度分布を測定する方法が開示されてい
る。この方法は、粒子群にレーザ光を照射し回折された
光をレンズで集光することにより得られるリング状の回
折像における半径方向の光強度分布（フラウンホーファ
ー回折光強度分布）と、粒子群の粒度分布と、の相関関
係を用いている。

【０００６】上記公報では、リング状の光強度分布を受
光するために、同心円状に配置された複数のフォトダイ
オードからなるリングデテクタや半径方向に向かって受
光面積が大きい複数のフォトダイオードからなる扇状デ
テクタが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記散
乱光を検出する方法では、特定の粒子、即ち所望粒子径
の粒子、例えば花粉のみを検出できないといった問題が
あった。

【０００８】また、上記フラウンホーファー回折を利用
した方法では、所望粒子径の粒子濃度を検出することは
できるが、この方法では、特殊なデテクタを用いる必要
があり、装置が高価になるといった問題があった。

【０００９】従って、本発明は上述の問題点を鑑みなさ
れたものであり、所望粒子径の粒子を簡単な受光手段を
用いて検出できる粒子検出方法及び粒子検出装置とこれ
を用いた空調装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の粒子検出方法
は、光を照射して生じた回折光を用いて粒子を検出する
ことを特徴とする。

【００１１】本発明の粒子検出装置は、光を照射して生
じた回折光を用いて粒子を検出することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に光
を照射して生じた回折光を用いて所望粒子径の粒子を検
出することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に光
を照射し、所望粒子径の粒子によって回折されてなる回
折光の一部を受光手段で受光して所望粒子径の粒子を検
出することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に光
を照射し、所望粒子径の粒子によってフラウンホーファ
ー回折されてなる回折光の一部を受光手段で受光して所
望粒子径の粒子を検出することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の粒子検出装置は、粒子にコ
ヒーレント光を照射し、所望粒子径の粒子によってフラ
ウンホーファー回折されてなる回折光の一部を受光手段
で受光して所望粒子径の粒子を検出することを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に平
行光をなすコヒーレント光を照射して生じた回折光を、
光取出部を有する遮蔽部材からなる光取出手段を介して
受光手段で受光することにより、所望粒子径の粒子を検
出することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に平
行光をなすコヒーレント光を照射して生じた回折光を、
同心円で囲まれる領域に光取出部が設けられた遮蔽部材
からなる光取出手段を介して受光手段で受光することに
より、所望粒子径の粒子を検出することを特徴とする。

【００１８】また、本発明の粒子検出装置は、粒子にコ
ヒーレント光を照射して生じたフラウンホーファー回折
されてなる光を、同心円で囲まれる領域に光取出部が設
けられた遮蔽部材からなる光取出手段を介して受光手段
で受光することにより、所望粒子径の粒子を検出するこ
とを特徴とする。

【００１９】特に、上記光取出手段は、その光取出部が
所望粒子径を有する粒子により回折された光のみを主に
取り出せる位置にあることを特徴とする。

【００２０】また、本発明の粒子検出装置は、粒子にコ
ヒーレント光を照射して生じたフラウンホーファー回折
されてなる光のうち、所望粒子径を有する粒子により回
折された光のみを主に取り出せる光取出手段と、該光取
出手段から取り出された光を受光する受光手段と、を備
え、所望粒子径を有する粒子を検出することを特徴とす
る。

【００２１】また、本発明の粒子検出装置は、粒子に平
行光をなすコヒーレント光を照射する光源手段と、該光
が所定粒子径を有する粒子によりフラウンホーファー回
折されてなるフラウンホーファー回折光強度分布を有す
る光のうち、該回折光強度分布において所定の副極大又
はその近傍にある部分の光を取り出せる光取出手段と、
該取出手段から取り出された光を受光する受光手段と、
を備え、所望粒子径を有する粒子を検出することを特徴
とする。

【００２２】また、本発明の粒子検出装置は、導入され
た外部空気に含まれる粒子に平行光をなすコヒーレント
光を照射する光源手段と、該光が所定粒子径を有する粒
子により回折されてなる光のうち、回折光強度分布にお
いて所定の副極大又はその近傍にある部分の光を取り出
せる光取出手段と、該光取出手段から取り出された光を
受光する受光手段と、を備え、所望粒子径を有する粒子
を検出することを特徴とする。

【００２３】特に、上記光取出手段から取り出された光
を上記受光手段に集光させる集光手段を備えたことを特
徴とする。

【００２４】特に、上記コヒーレント光は、レーザ光で
あることを特徴とする。

【００２５】また、本発明の粒子検出装置は、レーザ光
を出力する半導体レーザ手段と、該半導体レーザ手段か
ら出力されるレーザ光を粒子に照射するための平行光に
変換する変換手段と、該変換されたレーザ光が所定粒子
径を有する粒子により回折されてなる光のうち、回折光
強度分布において所定の副極大又はその近傍にある部分
の光を取り出せる光取出手段と、該光取出手段から取り
出された光を集光させる集光手段と、該集光手段からの
集光された光を受光する受光手段と、を備え、所望粒子
径を有する粒子を検出することを特徴とする。

【００２６】特に、上記光取出手段は、少なくとも異な
る２つの副極大又はその近傍にある部分の光を取り出せ
ることを特徴とする。

【００２７】特に、上記所定の副極大又はその近傍にあ
る部分は、上記所望粒子径を有さない粒子により回折さ
れる光の回折光強度分布における極小近傍にある部分に
対応することを特徴とする。

【００２８】特に、上記光取出手段は、同心円で囲まれ
る領域に光取出部が設けられた遮蔽部材からなることを
特徴とする。

【００２９】特に、上記光取出手段は、リング状の光取
出部が設けられた遮蔽部材からなることを特徴とする。

【００３０】特に、上記光取出手段の上記同心円面は上
記粒子に照射される光の光軸に対して垂直であると共
に、該同心円中心は、上記光軸の延長線上に位置するこ
とを特徴とする。

【００３１】特に、上記粒子に照射される光の光軸に対
して側方に配置され、該粒子の回折光を受光する他の受
光手段を備えることを特徴とする。

【００３２】特に、上記所望粒子径を有する粒子は、花
粉であることを特徴とする。

【００３３】本発明の空調装置は、上記粒子検出装置を
備えたことを特徴とする。

【００３４】

【作用】本発明によれば、所望粒子径の粒子に光が照射
されて生じた回折光の全部又は一部を選択的に受光手段
で受光するので、他の粒子径の粒子をあまり受光するこ
となく、所望粒子径の粒子を簡単な受光手段で検出でき
る。

【００３５】特に、平行光を照射して生じた回折光、所
謂光を照射して生じたフラウンホーファー回折光は、粒
子径に応じたフラウンホーファー回折光強度分布を有す
るので、この回折光の一部を検知することにより、所望
粒子径の粒子を簡単な受光手段で精度よく検出できる。
更に、粒子に照射する光がコヒーレント光である場合に
は、検出精度が高くなる。

【００３６】特に、粒子が略球形である場合のフラウン
ホーファー回折光強度分布は、主極大ピークの回りに略
同心円状に複数の副極大ピークを有し、この複数の副極
大ピーク位置が粒子径によって異なり、且つ粒子が略球
形でない場合のフラウンホーファー回折光強度分布は、
略同心円状にならないので、同心円で囲まれた領域に光
取出部が設けられた光取出手段で所望粒子径の略球形粒
子の所定副極大又はその近傍の部分の光を主に取り出せ
る。従って、この取り出した光を検出することにより、
所望粒子径の略球形粒子を簡単な受光手段で精度よく検
出できる。

【００３７】更に、上記光取出部がリング状である場合
には、受光手段に入る所望粒子径の略球形粒子に係る光
の量と、所望粒子径以外の粒子に係る光の量の差が大き
くなるので、所望粒子径の略球形粒子の検出感度が上が
る。

【００３８】また、上記光取出手段が、少なくとも異な
る２つの副極大又はその近傍にある部分の光を取り出す
場合には、受光手段に入る所望粒子径の略球形粒子に係
る光の量と、所望粒子径以外の粒子に係る光の量の差が
大きくなるので、所望粒子径の略球形粒子の検出感度が
上がる。

【００３９】特に、上記光取出手段の上記同心円面が上
記粒子に照射される光の光軸に対して垂直であると共
に、該同心円中心が上記光軸の延長線上に位置する場合
には、直進光や回折角の小さい光が受光手段に入射する
のを防止すると共に、取り出せる所望粒子径の略球形粒
子に係る光量が最も大きくできるので、感度が上がる。

【００４０】特に、上記粒子に照射される光の光軸に対
して側方に配置され、該粒子の回折光を受光する他の受
光手段を備える場合には、上記所望粒子径以外の粒子も
検出できる。例えば、他の受光手段が上記光軸に対して
直交配置される場合、この方向への数十μｍ以上である
粒子に係る回折光の強度が非常に弱くなるので、１０μ
ｍ以下のタバコなどの微粒子が良好に検出できる。

【００４１】

【実施例】本発明の第１実施例に係る粒子検出装置を図
面を用いて説明する。図１は本実施例装置の概略構成
図、図２はその装置の断面図、図３はその装置に用いら
れる遮蔽部材の上面図である。

【００４２】図１及び図２中、１はレーザ光を出力する
半導体レーザ、２は半導体レーザ１の前方に位置し、上
記レーザ光を平行光（平行レーザ光）に変換するコリメ
ータレンズ、３は図示しない吸気ポンプに連結され、内
部に一定流量、例えば３リットル／分の外部空気が図中
矢印方向に流れる表面黒塗りの金属製又は樹脂製フロー
セルである。

【００４３】このセル３には、コリメータレンズ２にて
変換された平行レーザ光が入射する入射開口３ａと、該
平行レーザ光が上記外部空気に含まれる花粉等の略球形
粒子によって回折され、粒子径に応じたフラウンホーフ
ァー回折強度分布を有する回折光が出射する上記入射開
口３ａに対向した位置に設けられた出射開口３ｂと、が
設けられている。これら入射開口３ａ、出射開口３ｂ
は、セル３中に迷光が入射するのを防止するためにそれ
ぞれ円筒状、円錐状の遮蔽部材３ｃ、３ｄが設けられて
いる。また、セル３は、吸引した花粉等の略球形粒子に
平行レーザを効率よく照射するためと、吸引した外部空
気が入射開口３ａ及び出射開口３ｂから漏れ出るのを防
止するために、入射開口３ａ及び出射開口３ｂの設けら
れた狭い部分（照射部：φ３ｍｍ）と、その両側を円錐
状に拡がる形状から構成されている。尚、斯る狭い部分
の吸引した外部空気の線速度は７ｍ／秒である。

【００４４】４はセル３に導入される外部空気の中に含
まれるある粒子径以上（本実施例では１００μｍ以上）
の粒子を除去するフィルターである。

【００４５】５は出射開口３ｂの前方に配置された図３
に示すように同心円で囲まれる領域に開口（光取出部）
５ａを有する０．１ｍｍ厚の遮蔽部材（光取出手段）
で、本実施例の遮蔽部材５は直径Ｌ、幅Ｗの略リング状
の開口を有する。この遮蔽部材５は、上記同心円の中心
が前記入射平行レーザ光の中心光軸に位置し、該光軸と
開口５ａ面が直交すると共に、所定粒子径を有する略球
形粒子によりフラウンホーファー回折されてなるフラウ
ンホーファー回折光強度分布を有する光のうち、該回折
光強度分布において所定の副極大にある部分の光を開口
５ａから取り出せるように配置されている。即ち所望粒
子径を有する略球形粒子の光のみを主に開口５ａから取
り出せるように配置されている。

【００４６】６は遮蔽部材５の開口５ａの前方に配置さ
れた集光手段で、第１、第２のレンズ６ａ、６ｂで構成
されている。

【００４７】７は集光手段６で集光された開口５ａから
出射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号に
変換するフォトダイオード等からなる受光手段である。

【００４８】８は受光手段７にて得られた電気信号から
所定積算流量（単位体積）中の所望粒子径を有する略球
形粒子の個数の信号に変換する信号検出回路、９は信号
検出回路８で出力される信号に応じて空気中の所望粒子
径を有する略球形粒子の濃度を表示する表示部、１０は
半導体レーザを駆動するための発振回路、１１は容器で
あって、その内壁は迷光が乱反射しないように黒塗りさ
れている。

【００４９】以下、本実施例装置の原理について説明す
る。

【００５０】粒子に平行光をなすコヒーレント光（レー
ザ光）が照射され生じる回折光は、所謂フラウンホーフ
ァー回折光と呼ばれる。

【００５１】粒子が球形粒子である場合、図４（ａ）に
示すフラウンホーファー回折パターン、図４（ｂ）に示
す回折光強度分布を有する。

【００５２】即ち、球形粒子によるフラウンホーファー
回折光強度分布には、主極大１２の周りに極小を介して
同心円状に第１の副極大１３、第２の副極大１４、第３
の副極大１５、・・・が存在し、これら副極大は粒子径
が異なれば、異なる回折角度に生じる。尚、このフラウ
ンホーファ回折光強度分布は略球形粒子でも略同様であ
る。

【００５３】他方、粒子が略球形でない場合には、同心
円状の強度分布を示さない。

【００５４】従って、本実施例装置では、回折光を略リ
ング状の開口５ａを有する遮蔽部材５を介して検出する
ので、略球形でない粒子による回折光を殆ど検出するこ
とがなく、且つ遮蔽部材５は直進光及び回折角の小さい
光が受光手段７に入射するのを防止する。しかも、上記
遮蔽部材５は、その開口５ａが所定粒子径の略球形粒子
の副極大またはその近傍の部分の光を主に透過するよう
に、即ち、所望粒子径の略球形粒子に係る光のみを主に
透過し、これ以外の略球形粒子に係る光を殆ど透過しな
い構成、配置とするので、所望粒子径の略球形粒子を感
度よく検出できる。

【００５５】以下、一例として、環境雰囲気中の花粉症
を引き起こす杉、ヒノキの花粉を検出する場合について
説明する。これら杉花粉、ヒノキ花粉とも略球形であ
り、粒子径はそれぞれ２５〜３５μｍ、２０〜３０μｍ
程度である。

【００５６】図５は、粒子径が１０μｍ、３０μｍ、５
０μｍの粒子によるフラウンホーファ回折光強度分布と
回折角度の関係を示す図、図６は図５の破線で囲む範囲
の１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ
の粒子によるフラウンホーファ回折光強度分布と回折角
度の関係を示す図である。

【００５７】図５及び図６から、粒子径によってその副
極大の位置が異なることが判り、回折角度を選択するこ
とにより所望粒子径の略球形粒子を検出可能なことが判
る。特に、図６から、杉、ヒノキ花粉を検出するための
遮蔽部材５の開口５ａは、同図中の領域Ｘで示す部分の
光が通過するように構成されればよいことが判る。即
ち、この領域Ｘは、所定粒子径が３０μｍに係る副極大
にある光を始め、所望粒子径が２０〜４０μｍ程度に係
る光が透過でき、且つこの領域Ｘは、粒子径が２０〜４
０μｍ程度にない略球形粒子に係る強度分布の極小近傍
に対応する。

【００５８】しかも、空気中に存在する塵などの粒子は
殆ど略球形でないので、斯る遮蔽部材５を用いた粒子検
出装置は、粒子径が２０〜４０μｍ程度の粒子、即ち杉
花粉、ヒノキ花粉を精度よく検出できる。

【００５９】具体的には、上記装置は、杉花粉、ヒノキ
花粉を検出するために、上記レーザ光の波長が７９０ｎ
ｍ、上記遮蔽部材５と照射部の距離Ｘが４ｃｍ、遮蔽部
材５の開口５ａの直径Ｌが１４ｍｍ、幅Ｗが０．２ｍｍ
と設定される。尚、本実施例の半導体レーザ１は、後方
側に出力されるモニター用レーザ光を図示しない受光手
段で検出し、該検出信号を用いたＡＰＣ（自動出力制
御）駆動回路にて駆動され、上記前方側に出力されるレ
ーザ光を一定にするように制御される。

【００６０】以下、斯る装置の動作を示す。

【００６１】まず、最初に吸気ポンプを動作しない状態
で、半導体レーザ１及び受光手段７を動作させ、この時
の受光手段７にて得られたバックグランドノイズに係る
信号を信号検出回路８にて保存する。

【００６２】この状態で、上記吸気ポンプを動作してフ
ローセル３内にフィルタ４で１００μｍ以上の粒子を除
去した外部空気を上記一定流量で流し、受光手段７で電
気信号を得る。その後、信号検出回路８にて、この電気
信号からバックグランドノイズに係る信号を減算した信
号のうち、所定水準以上の信号を取り出し、所定積算流
量内における所定水準以上の信号を加算することによ
り、所望粒子径の花粉の個数を積算する。この積算個数
に係る信号が表示部９に送られて表示部９に空気中の所
望粒子径の花粉の濃度が表示される。

【００６３】尚、図７は受光手段７での信号強度を示す
図であり、図中の三角印が上記花粉を示している。従っ
て、本実施例では、上記所定水準は受光手段７での信号
強度が１０ｍＶに設定されている。

【００６４】図８は、上記装置で検出した花粉の個数
と、実際に捕獲した花粉の個数を示す図である。この図
から、斯る装置は通常の受光手段を用いて空気中の花粉
を精度よく検出できることが判る。

【００６５】次に、斯る装置を組み込んだ空調装置の一
種である空気清浄機を図面を用いて説明する。図９はこ
の空気清浄機を模式的に示す概略斜視図、図１０はこの
空気清浄機の構成を模式的に示す構造断面図である。こ
の清浄機では、内部に組み込まれた粒子検出装置に空気
清浄機の吸気機構を用いて外部空気が導入され、また清
浄機の表示部が表示部９を兼ねる。

【００６６】図中、２１は空気清浄機本体、２２、２３
はこの本体２１前面に設けられた第１、第２の吸気口、
２４は第１の吸気口２２の後方に設けれた空気中の花粉
や塵を集塵する集塵フィルター、２５は第２の吸気口２
３の後方に設けられた上記粒子検出装置である。

【００６７】２６は、第１、第２の吸気口２２、２３の
後方に配置された吸気手段としての吸気ファン、２７は
本体２１の上面側に設けられた排気口である。

【００６８】２８は上記粒子検出装置２５及び前記吸気
ファン２６を制御する制御手段、２９は本体２１上面に
設けられた操作部、３０は上記粒子検出装置２５で得ら
れた粒子濃度を表示する表示部である。

【００６９】この構成において、操作部２９にてスイッ
チをオン状態にすると制御手段２８が作動し、前記粒子
検出装置２５が動作すると共に吸気ファン２６が適宜動
作する。この結果、前記第１、第２の吸気口２２、２３
から外部空気が適宜吸い込れ、上記粒子検出装置２５の
フローセル３内に外部空気が適宜導入されると共に、集
塵フィルター２４にて花粉や塵が捕捉される。この空気
清浄機では、吸気ファン２６の回転数の情報信号が粒子
検出装置２５の信号処理回路８に送られ、該回転数から
所定積算流量が算出されて、該所定積算流量内での所望
粒子径の粒子の濃度が上記信号検出回路８にて算出され
て、表示部３０に表示される。

【００７０】次に、本発明の粒子検出装置に係る第２実
施例について図面を用いて説明する。尚、第１実施例と
大きく異なる点は、粒子による側方側への回折光を検出
する受光手段を設けた点であり、第１実施例と同一部分
または対応する部分には同一符号を付してその説明は割
愛する。

【００７１】３１は、フローセル３の入射開口３ａ及び
出射開口３ｂが設けられている照射部の側面に設けられ
た入射光の光軸に直交する方向に出射される回折光を取
り出す開口である。

【００７２】３２は、開口３１から出射された回折光を
受光するフォトダイオード等からなる他の受光手段であ
り、該受光手段で得られた信号は信号検出回路８に送ら
れ、受光手段７と同様の演算処理が行われる。この受光
手段３２では、入射光の光軸に対して直交配置されるの
で、この方向への数十μｍ以上である粒子に係る回折光
の強度が非常に弱く、しかも回折された光を光取出手段
を介さずに受光するので、１０μｍ以下のタバコなどの
微粒子が良好に検出できる。

【００７３】斯る装置では、所望粒子径の略球形粒子が
検出できると共に、１０μｍ以下の粒子も検出できる。

【００７４】上述では、遮蔽部材の光取出部は、回折角
の大きい、即ち主極大から離れた副極大の光を透過する
ようにした方が、直進光及び主極大にある光の影響を受
けないので、受光手段の感度が上がり、また主極大から
極端に離れた副極大の強度は小さいので、受光手段の感
度が下がる。

【００７５】従って、上述では所定粒子径が３０μｍに
係る第６副極大にある光を透過するよに設定したが、第
１〜第７副極大としても可能であり、好ましいのは第５
〜第７副極大、最も好ましいのは上述の第６副極大であ
る。杉やヒノキの花粉を検出するためには、所定粒子径
が２０μｍ〜４０μｍに係る副極大にある光を透過する
ようにしてもよく、所定粒子径が２０μｍの場合は、そ
の粒子径に係る第１〜第６副極大にある光を透過するの
が好ましく、所定粒子径が４０μｍの場合は、その粒子
径に係る第１〜第１０副極大にある光を透過するのが好
ましい。

【００７６】また、上述では、遮蔽部材は、所定の副極
大にある光を透過するようにしたが、その副極大の近傍
の光を透過するようにして所望粒子径の粒子のみが主に
透過するようにしてもよい。

【００７７】また、図１２に示すように、少なくとも異
なる２つの副極大又はその近傍にある部分の光を取り出
せるようにして、所望粒子径の粒子の検出感度を高める
ようにしてもよい。

【００７８】また、上述では、粒子検出装置を空気清浄
機に組み込んだが、空気清浄機の他の空調装置に組み込
んでもよい。

【００７９】また、本発明に係るリング状とは、上述し
たように完全なリングを形成しないものも含み、また本
発明に係る平行光とは、略平行光であるものも含む。

【００８０】また、本発明に係るコヒーレント光とは、
シングルモードのレーザ光、マルチモードのレーザ光、
自励発振してなるレーザ光でもよい。

【００８１】また、照射する光の波長を変える場合、回
折角度が変わるので、光取出手段の光取出部の位置など
を適宜変更する必要がある。

【００８２】更に、半導体レーザの代わりにガスレーザ
等を用いる場合には、コリメータレンズを用いなくとも
よい。

【００８３】

【発明の効果】本発明では、花粉などの所望粒子径の粒
子に光が照射されて生じた回折光の一部又は全部を選択
的に光手段で受光するので、他の粒子径の粒子をあまり
受光することなく、所望粒子径の粒子を簡単な受光手段
で検出できる。

【００８４】特に、平行光を照射して生じた回折光、所
謂光を照射して生じたフラウンホーファー回折光は、粒
子径に応じたフラウンホーファー回折光強度分布を有す
るので、この回折光の一部を検出することにより、所望
粒子径の粒子を簡単な受光手段で精度よく検出できる。
更に、粒子に照射する光がコヒーレント光である場合に
は、検出精度が高くなる。

【００８５】特に、粒子が略球形である場合のフラウン
ホーファー回折光強度分布は、主極大ピークの回りに略
同心円状に複数の副極大ピークを有し、この複数の副極
大ピーク位置が粒子径によって異なり、且つ粒子が略球
形でない場合のフラウンホーファー回折光強度分布は、
略同心円状にならないので、同心円で囲まれた領域に光
取出部が設けられた光取出手段で所望粒子径の略球形粒
子の所定副極大又はその近傍の部分の光を主に取り出せ
る。従って、この取り出した光を検出することにより、
所望粒子径の略球形粒子を簡単な受光手段で精度よく検
出できる。

【００８６】特に、上記光取出部がリング状である場合
には、受光手段に入る所望粒子径の略球形粒子に係る光
の量と、所望粒子径以外の粒子に係る光の量の差が大き
くなるので、所望粒子径の略球形粒子の検出感度が上が
る。

【００８７】特に、上記光取出手段が、少なくとも異な
る２つの副極大又はその近傍にある部分の光を取り出す
場合には、受光手段に入る所望粒子径の略球形粒子に係
る光の量と、所望粒子径以外の粒子に係る光の量の差が
大きくなるので、所望粒子径の略球形粒子の検出感度が
上がる。

【００８８】特に、上記光取出手段の上記同心円面が上
記粒子に照射される光の光軸に対して垂直であると共
に、該同心円中心が上記光軸の延長線上に位置する場合
には、直進光や回折角の小さい光を受光手段に入射する
のを防止すると共に、取り出せる所望粒子径の略球形粒
子に係る光量が大きいので、感度が上がる。

【００８９】特に、上記粒子に照射される光の光軸に対
して側方に配置され、該粒子の回折光を受光する他の受
光手段を備える場合には、所望粒子径以外の粒子も検出
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る粒子検出装置の模式
概略構成図である。

【図２】上記実施例の粒子検出装置の断面図である。

【図３】上記実施例で用いた遮蔽部材の上面図である。

【図４】フラウンホファー回折パターンとその強度分布
を示す図である。

【図５】粒子径が１０、３０、５０μｍの粒子に係るフ
ラウンホファー回折光強度分布を示す図である。

【図６】粒子径が１０、２０、３０、４０、５０μｍの
粒子に係るフラウンホファー回折光強度分布を示す図で
ある。

【図７】上記実施例の受光手段で得られた信号強度と時
間との関係を示す図である。

【図８】上記粒子検出装置で得られた花粉の個数と実際
に捕集した花粉の個数の関係を示す図である。

【図９】上記粒子検出装置を組み込んだ空気清浄機の概
略斜視図である。

【図１０】上記空気清浄機の断面図である。

【図１１】本発明の第２実施例に係る粒子検出装置の模
式概略構成図である。

【図１２】他の遮蔽部材の上面図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ（光源） ２ コリメータレンズ（変換手段） ５ 遮蔽部材（光取出手段） ５ａ 開口 ６ 集光手段 ７ 受光手段 ３１ 他の受光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 黒木 和彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を照射して生じた回折光を用いて粒子
   を検出することを特徴とする粒子検出方法。
2. 【請求項２】 光を照射して生じた回折光を用いて粒子
   を検出することを特徴とする粒子検出装置。
3. 【請求項３】 粒子に光を照射して生じた回折光を用い
   て所望粒子径の粒子を検出することを特徴とする粒子検
   出装置。
4. 【請求項４】 粒子に光を照射し、所望粒子径の粒子に
   よって回折されてなる回折光の一部を受光手段で受光し
   て所望粒子径の粒子を検出することを特徴とする粒子検
   出装置。
5. 【請求項５】 粒子に光を照射し、所望粒子径の粒子に
   よってフラウンホーファー回折されてなる回折光の一部
   を受光手段で受光して所望粒子径の粒子を検出すること
   を特徴とする粒子検出装置。
6. 【請求項６】 粒子にコヒーレント光を照射し、所望粒
   子径の粒子によってフラウンホーファー回折されてなる
   回折光の一部を受光手段で受光して所望粒子径の粒子を
   検出することを特徴とする粒子検出装置。
7. 【請求項７】 粒子に平行光をなすコヒーレント光を照
   射して生じた回折光を、光取出部を有する遮蔽部材から
   なる光取出手段を介して受光手段で受光することによ
   り、所望粒子径の粒子を検出することを特徴とする粒子
   検出装置。
8. 【請求項８】 粒子に平行光をなすコヒーレント光を照
   射して生じた回折光を、同心円で囲まれる領域に光取出
   部が設けられた遮蔽部材からなる光取出手段を介して受
   光手段で受光することにより、所望粒子径の粒子を検出
   することを特徴とする粒子検出装置。
9. 【請求項９】 粒子にコヒーレント光を照射して生じた
   フラウンホーファー回折されてなる光を、同心円で囲ま
   れる領域に光取出部が設けられた遮蔽部材からなる光取
   出手段を介して受光手段で受光することにより、所望粒
   子径の粒子を検出することを特徴とする粒子検出装置。
10. 【請求項１０】 上記光取出手段は、その光取出部が所
    望粒子径を有する粒子により回折された光のみを主に取
    り出せる位置にあることを特徴とする請求項７、８又は
    ９記載の粒子検出装置。
11. 【請求項１１】 粒子にコヒーレント光を照射して生じ
    たフラウンホーファー回折されてなる光のうち、所望粒
    子径を有する粒子により回折された光のみを主に取り出
    せる光取出手段と、該光取出手段から取り出された光を
    受光する受光手段と、を備え、所望粒子径を有する粒子
    を検出することを特徴とする粒子検出装置。
12. 【請求項１２】 粒子に平行光をなすコヒーレント光を
    照射する光源手段と、該光が所定粒子径を有する粒子に
    よりフラウンホーファー回折されてなるフラウンホーフ
    ァー回折光強度分布を有する光のうち、該回折光強度分
    布において所定の副極大又はその近傍にある部分の光を
    取り出せる光取出手段と、該光取出手段から取り出され
    た光を受光する受光手段と、を備え、所望粒子径を有す
    る粒子を検出することを特徴とする粒子検出装置。
13. 【請求項１３】 導入された外部空気に含まれる粒子に
    平行光をなすコヒーレント光を照射する光源手段と、該
    光が所定粒子径を有する粒子により回折されてなる光の
    うち、回折光強度分布において所定の副極大又はその近
    傍にある部分の光を取り出せる光取出手段と、該光取出
    手段から取り出された光を受光する受光手段と、を備
    え、所望粒子径を有する粒子を検出することを特徴とす
    る粒子検出装置。
14. 【請求項１４】 上記光取出手段から取り出された光を
    上記受光手段に集光させる集光手段を備えたことを特徴
    とする請求項７、８、９、１０、１１、１２又は１３記
    載の粒子検出装置。
15. 【請求項１５】 上記コヒーレント光は、レーザ光であ
    ることを特徴とする請求項６、７、８、９、１０、１
    １、１２、１３又は１４記載の粒子検出装置。
16. 【請求項１６】 レーザ光を出力する半導体レーザ手段
    と、該半導体レーザ手段から出力されるレーザ光を粒子
    に照射するための平行光に変換する変換手段と、該変換
    されたレーザ光が所定粒子径を有する粒子により回折さ
    れてなる光のうち、回折光強度分布において所定の副極
    大又はその近傍にある部分の光を取り出せる光取出手段
    と、該光取出手段から取り出された光を集光させる集光
    手段と、該集光手段からの集光された光を受光する受光
    手段と、を備え、所望粒子径を有する粒子を検出するこ
    とを特徴とする粒子検出装置。
17. 【請求項１７】 上記光取出手段は、少なくとも異なる
    ２つの副極大又はその近傍にある部分の光を取り出せる
    ことを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１
    ２、１３、１４、１５又は１６記載の粒子検出装置。
18. 【請求項１８】 上記所定の副極大又はその近傍にある
    部分は、上記所望粒子径を有さない粒子により回折され
    る光の回折光強度分布における極小近傍にある部分に対
    応することを特徴とする請求項１２、１３、１５、１６
    又は１７記載の粒子検出装置。
19. 【請求項１９】 上記光取出手段は、同心円で囲まれる
    領域に光取出部が設けられた遮蔽部材からなることを特
    徴とする請求項７、１０、１１、１２、１３、１４、１
    ５、１６、１７又は１８記載の粒子検出装置。
20. 【請求項２０】 上記光取出手段は、リング状の光取出
    部が設けられた遮蔽部材からなることを特徴とする請求
    項８、９、１９記載の粒子検出装置。
21. 【請求項２１】 上記光取出手段の上記同心円面は上記
    粒子に照射される光の光軸に対して垂直であると共に、
    該同心円中心は、上記光軸の延長線上に位置することを
    特徴とする請求項１９又は２０記載の粒子検出装置。
22. 【請求項２２】 上記粒子に照射される光の光軸に対し
    て側方に配置され、該粒子の回折光を受光する他の受光
    手段を備えることを特徴とする請求項４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
    １７、１８、１９、２０又は２１記載の粒子検出装置。
23. 【請求項２３】 上記所望粒子径を有する粒子は、花粉
    であることを特徴とする請求項、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
    １７、１８、１９、２０、２１又は２２記載の粒子検出
    装置。
24. 【請求項２４】 請求項２、３、４、５、６、７、８、
    ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１
    ７、１８、１９、２０、２１、２２又は２３記載の粒子
    検出装置を備えたことを特徴とする空調装置。