JPS6252439A - 車両用光学式検出装置 - Google Patents

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〕 本発明は透過光式、散乱光式等の光学式検出装置に係り
、特に車両の車室内に導入されがちな粉′塵流体を検出
するに適した光学式検出装置に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の光学式検出装置においては、粉塵流体を
含む被検出流体が導入される筒状の導入体と、この導入
体の両側にそれぞれ設けられて同導入体の周壁を介しこ
の導入体内に開口する開口部を有する第１と第２の筒状
の収容体と、前記第１収容体内に収容されて駆動信号発
生手段から生じる駆動信号に基き前記第１収容体の開口
部に向けて発光する半導体発光素子と、前記第２収容体
内にその開口部を通し前記半導体発光素子から受光する
ように収容されて前記被検出流体が前記導入体内に導入
されたとき生じる前記受光量の変化を検出し受光信号と
して生じる半導体受光素子とにより構成したものがある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような構成においては、光学式検出
装置の車両に対する配設位置によっては、前記粉塵流体
が前記導入体内に導入されるとき、前記被検出流体の残
余の流体部分たる泥粒、水しぶき、雪、実、あられ、雨
等の細かい粒子からなる異物も前記導入体内に侵入して
、前記半導体受光素子による前記半導体発光素子からの
受光量がこれら異物によっても変動することとなる。換
言すれば、光学式検出装置が粉塵のみならず他の異物を
も検出してしまうため、その検出結果に誤りが生じると
いう不具合がある。

本発明は、このようなことに対処すべく、前記半導体受
光素子の受光量の変化をもたらす粉塵流体の時間長が、
同様に変化をもたらす前記異物の時間長よりも長いこと
に着目して、粉塵流体のみを検出するようにした車両用
光学式検出装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題の解決にあたり、本発明の構成上の特徴は、
上述した車両用光学式検出装置において、前記被検出流
体の前記導入体内への所定導入量を基準信号として発生
する基準信号発生手段と、前記受光信号の値が前記基準
信号の値を超えている時間の間これに相当する信号幅の
時間長信号を発生する時間長信号発生手段と、前記時間
長信号の信号幅が、前記粉塵流体の特定に必要な所定時
間長に相当する値を超えるとき検出信号を発生する検出
信号発生手段とを設けるようにしたことにある。

〔作用効果〕

しかして、このように本発明を構成したことにより、粉
塵流体を含む被検出流体が前記導入体内に導入されると
、前記半導体受光素子からの受光信号の値が前記基準信
号の値を超えている時間だけ前記時間長信号発生手段が
時間長信号を発生し・かつこの時間長信号の信号幅が前
記所定時間長を超えたとき前記検出信号発生手段が検出
信号を発生するので、かかる検出信号の発生が常に前記
被検出流体中の粉塵流体のみにより特定されることとな
り、その結果、前記被検出流体中の粉塵流体に伴う各種
異物流体の前記導入体内への導入にもかかわらず、常に
粉塵流体の発生のみを正しく検出し得る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図及び第２図は本発明に係る光学式検出装置の全体構成
を示しており、この光学式検出装置は、透過光式検出装
置本体Ｓと、電気制御回路Ｅとにより構成されている。

検出装置本体Ｓは、第３図に示すごとく、車両のラジェ
ータ１０とその前方に位置する当該車両のバンパー１１
との間にてシャシ−アーム１２．１２に組付けた横板１
３の略中央上方にブラケット（図示しない）によりラジ
ェータ１０のラジェータファンの中央と同一高さに支持
されているもので、第２図に示すごとく、筒状の導入体
２０と、一対の筒状の収容体３０．４０と、発光器５０
と、受光器６０とにより構成されている。

導入体２０はその導入口部２１をバンパー１１に向けて
当該車両の前後方向に沿って前記ブラケット上に固定さ
れており、この導入体２０の導入口部２１は下方へ向け
て傾斜して屈曲し、一方導入体２０の基部２２は横板１
３に平行となっている（第４図参照）。収容体３０は、
その中心軸を導入体２０の基部２２の中心軸に直交させ
て、その先端開口部３１にて、基部２２の周壁に設けた
開口部２２ａに固着されており、一方収容体４０は、基
部２２に対し収容体３０とは対称的に位置するように、
その先端開口部４１にて、基部２２の周壁に設けた開口
部２２ｂに固着されている。

かかる場合、両数容体３０．４０の各中心軸は互いに一
致している。

発光器５０は、発光ダイオード５０ａ　（第１図参照）
を内蔵して、その発光面５１を収容体３０の先端開口部
３１に向けて同収容体３０の底部内に固着されており、
この発光器５０の発光軸は収容体３０の中心軸に一致し
ている。しかして、発光ダイオード５０ａは、その導通
により発光面５１からその発光軸に沿い両隔壁板３２．
３３の各中心孔３２ａ、３３ａを通し発光する。かかる
場合、各隔壁板３２．３３は収容体３０内における発光
器５０の発光面５１側にて間隔を付与して配設されてお
り、各隔壁板３２．３３の中心孔３２ａ、３３ａの中心
は発光器５０の発光軸に一致し、各中心孔３２ａ、３３
ａの内径は基部２２の開口部２２ａの内径より小さくな
っている。

受光器６０は、ホトトランジスタ６０ａ　（第１図参照
）を内蔵してその受光面６１を収容体４０の先端開口部
４１に向けて同収容体４０の底部内に固着されており、
この受光体６０の受光軸は収容体４０の中心軸に一致し
ている。しかして、ホトトランジスタ６０ａは受光面６
１にてその受光軸に沿い両隔壁板４２．４３の各中心孔
４２ａ。

４３ａを通し発光器５０から受光したとき導通し当該受
光量に応じた受光信号を生じる。かかる場合、各隔壁板
４２．４３は収容体４０内における受光器６０の受光面
６１側にて間隔を付与して配設されており、各隔壁板４
２．４３の中心孔４２ａ、４３ａの中心は受光器６０の
受光軸に一致し、各中心孔４２ａ、４３ａの内径は基部
２２の開口部２２ｂの内径より小さくなっている。

ところで、上述のように構成した検出装置本体Ｓにおい
ては、導入体２０の諸寸法Ａ−Ｅ及びθａ〜θＣを第４
図に示すごとくとったとき、これら各諸寸法Ａ−Ｅ及び
θａ〜θＣは、次の点を考慮して定められている。

１、被検出流体中の粉塵の粒径が０．０２〜３０μｍ程
度であるのに対し、雨滴等の粉塵以外の粒子たる異物の
粒径は０．１５〜３ｆｌ程度であるため、粒径の差が大
きく、粉塵の質量が異物のそれに比べて極めて小さい。

従って、当該車両の走行時或いは同車両の停止下におけ
るラジェータ１０のラジェータファンの作動時に車両の
前方から後方に向けて横板１３に平行に流れる気流の進
行方向を導入体２０の導入口部２１にて上方へ曲げてや
れば、各粉塵の進行方向を気流に乗せて上方へ曲げ易く
、一方異物はその慣性質量のためにそのまま直進し易い
。また、このようなことは気流の流速範囲によっても形
響される。

２、導入口部２１の上縁長Ｂは、この導入口部２１の開
口高さＡ（即ち、導入口部２１の開口面積）を適正にす
れば、相対的に長い方が、異物の分離には有効である。

電気制御回路Ｅは、第１図に示すごとく、発光ダイオー
ド５０ａに接続した駆動信号発生回路７０と、ホトトラ
ンジスタ６０ａに接続した増幅回路８０と、基準信号発
生回路９０と、増幅回路８０及び基準信号発生回路９０
に接続した比較回路１００と、この比較回路１００に接
続した信号幅検出回路１１０と、この信号幅検出回路１
１０に接続した出力信号発生回路１２０とによって構成
されており、駆動信号発生回路７０は発光ダイオード５
０ａを導通させるべく駆動信号を発生し同発光ダイオー
ド５０ａに付与する。　増幅回路８０はホトトランジス
タ６０ａからの受光信号を増幅し増幅信号を発生する。

基準信号発生回路９０は、被検出流体中の粉塵、雨滴等
の異物の所定濃度に対応するレベルにて基準信号を発生
する。比較回路１００は、増幅回路８０からの増幅信号
を基準信号発生回路９０からの基準信号と比較して、増
幅信号のレベルが基準信号のレベルより低い間のみハイ
レベルにて比較信号を発生する。

信号幅検出回路１１０は、比較回路１００からの比較信
号の発生時間が所定識別時間より長くなったときにのみ
これを信号幅検出信号として発生する。出力信号発生回
路１２０は、信号幅検出回路１１０からの信号幅検出信
号に応答して出力信号を発生する。但し、前記所定識別
時間は３　（ｍｓ）〜３０（ｍｓ）の間の値に設定され
ている。また、このように所定識別時間を定めた根拠は
次の通りである。被検出流体を構成する雨、雪、あられ
、水しぶき及び粉塵の各流体成分の前記所定濃度以上に
おける通常の発生時間をこれに対応する比較回路１００
からの比較信号の発生時間でもって実験により観察した
ところ、第５図に示すごとく、比較信号の発生時間は、
フィールドにおける雨（符号Ｐ１参照）の場合、風洞中
の雨（符号Ｐ２参照）の場合、雪（符号Ｐ３参照）の場
合、あられ（符号Ｐ４参照）の場合、水しぶき（符号Ｐ
５参照）の場合、及び粉塵（符号Ｐ６参照）の場合にお
いて、１．　８　（ｍｓ）以内、３　（ｍｓ）以内、０
゜２　（ｍｓ）　〜１．　９　（ｍｓ）　、０．　２　
（ｍｓ）　〜１．　７（ｍｓ）　、０．　３　　（ｍｓ
）　〜１．　３　　（ｍｓ）　、及び３０（ｍｓ）〜１
７００（ｍｓ）にそれぞれ相当する。従って、前記所定
識別時間を、上述のごとく、３（ｍｓ）〜３０（ｍｓ）
の間の値にとれば、粉塵と異物との区別を明確になし得
ることが分かる。なお、粉塵は、ディーゼルエンジンか
ら排出される黒煙中に主として含まれている。

以上のように構成した本実施例において、本発明装置を
作動させれば、駆動信号発生回路７０との協働により発
光器５０から生じる光がその発光軸に沿い各隔壁板３２
．３３の中心孔３２ａ、３３ａ、両開口部’１２ａ、２
２ｔ）及び各隔壁板４２゜４３の中心孔４２ａ、４３ａ
を通り受光器６０によりその受光軸に沿い受光される。

このような状態にて、当該車両を走行させたとき粉塵流
体成分を含む被検出流体が気流に乗って前方から後方へ
流れると、粉塵流体成分の各粉塵の質量が上述のごとく
小さいため、同粉塵流体成分が、気流と共に導入体２０
の導入口部２１内に流入した後この導入口部２１の内壁
に沿い流体抵抗を伴うことなく気流と共に上方へ曲げら
れて円滑に進行し、さらに基部２２の内壁により曲げら
れてその後方へ円滑に進行する。かかる場合、被検出流
体中の泥、水、又は雪、実、或いは水しぶき等を構成す
る粒子等の異物からなる異物流体成分が前記粉塵流体成
分と共に気流に乗って導入体２０内に侵入しかけても、
異物の質量が上述のごとく粉塵のそれに比べて非常に大
きいために、異物が、その慣性質量に基き、上述のよう
に上方へ曲がる気流から分離してそのまま直進し、導入
口部２１の内壁下側部分に衝突した後この内壁下側部分
に沿って下降し、基部２２内への侵入を阻止される。

このため、被検出流体のうち異物流体成分を略除去され
た残余の粉塵流体成分のみが気流と共に導入体２０の基
部２２内に円滑に流入する。従って、上述のごとき受光
器６０の受光量が前記異物の影響を殆ど伴うことなく略
前記粉塵流体成分の粉塵濃度に応じて減少する。このこ
とは、ホトダイオード６０ａから生じる受光信号のレベ
ルが略粉塵濃度のみに対応して精度よく低下することを
意味する。このとき、粉塵流体成分が各開口部２２ａ、
２２ｂから各収容体３０．４０内に流入しても、各隔壁
板３２，３３．４２．４３によりその各中心孔３２ａ、
３３ａ、４２ａ、４３ａの内径のもとに発光器５０、受
光器６０から遮断され、これら光学系を汚すことはない
。

上述のごとく、ホトトランジスタ６０ａから生じる受光
信号のレベルが低下すると、増幅回路８０が受光信号の
レベル低下に応じたレベルにて増幅信号を発生する。す
ると、この増幅回路８０からの増幅信号のレベルが基準
信号発生回路９０からの基準信号のレベルより低下して
比較回路１００が比較信号を発生する。かかる場合、比
較回路１００からの比較信号の発生が粉塵流体成分のみ
ならず部分的に異物流体成分に起因しているとしても、
前記比較信号の発生時間が粉塵流体成分のために３０　
（ｍｓ）　〜１７００　（ｍｓ）の間の時間となるよう
に長く継続し前記所定識別時間より長（なる。

従って、信号幅検出回路１１０が、前記比較信号の発生
時間が前記所定識別時間より長いことに基き、信号幅検
出信号を発生し、これに応答して出力信号発生回路１２
０が出力信号を発生する。

かかる場合、上述のごとく、ホトトランジスタ６０ａか
らの受光信号のレベルが粉塵流体成分のみならず異物流
体成分によっても低下したとしても、比較回路１００か
らの比較信号の発生時間が前記所定識別時間より長いこ
とにより、信号幅検出回路１１０からの信号幅検出信号
、即ち出力信号発生回路１２０からの出力信号の発生が
粉塵流体成分のみに確実に対応して特定されるので、こ
のような出力信号を、例えば、車両用ニアコンディショ
ナの内外気切替のための入力信号として使用すれば、内
外気の切替制御を粉塵流体成分の発生のみに応答して適
確に行うことができる。また、被検出流体に粉塵流体成
分が含まれていない場合には、比較回路１００からの比
較信号の発生時間が前記所定識別時間より短いため、信
号幅検出回路１１０が信号幅検出信号を発生することな
く出力信号発生回路１２０からの出力信号の発生を禁止
するので、異物流体成分の存在によって前記出力信号の
誤発生を招くことはない。

なお、前記実施例においては、導入体２０の導入口部２
１を基部２２に対し下方へ傾斜して屈曲させるようにし
た例について説明したが、これに代えて、導入口部２１
を基部２２からその中心軸に沿い溝板１３に平行に延在
させるようにしても、比較回路１００からの比較信号の
発生時間の長さを前記所定識別時間と比較することによ
り信号幅検出回路１１０からの信号幅検出信号の発生が
異物流体成分の影響を受けることなく粉塵流体成分のみ
により特定されることとなるので、前記実施例と同様の
効果を達成できる。

また、前記実施例においては、透過光式検出装置本体Ｓ
を有する光学式検出装置に本発明が通用された例につい
て説明したが、これに限らず、散乱光式検出装置本体を
有する光学式検出装置に本発明を通用して実施してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光学式検出装置の電気回路構成
を示すブロック図、第２図は透過光式検出装置本体の要
部破断下面図、第３図は第２図における検出装置本体の
車両に対する取付状態図、第４図は第２図にて■−ｉｖ
線に沿う断面図、及び第５図は被検出流体中の雨、雪、
あられ、水しぶきの流体成分及び粉塵流体成分との関連
における比較信号の発生時間を示すグラフである。 符号の説明 Ｓ・・・検出装置本体、２０・・・導入体、３０゜４０
・・・収容体、３１．４１・・・先端開口部、５０ａ・
・・発光ダイオード、６０ａ・・・ホトトランジスタ、
９０・・・基準信号発生回路・　１００・・・比較回路
、１１０・・・信号幅検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉塵流体を含む被検出流体が導入される筒状の導入体と
   、この導入体の両側にそれぞれ設けられて同導入体の周
   壁を介しこの導入体内に開口する開口部を有する第１と
   第２の筒状の収容体と、前記第１収容体内に収容されて
   駆動信号発生手段から生じる駆動信号に基き前記第１収
   容体の開口部に向けて発光する半導体発光素子と、前記
   第２収容体内にその開口部を通し前記半導体発光素子か
   ら受光するように収容されて前記被検出流体が前記導入
   体内に導入されたとき生じる前記受光量の変化を検出し
   受光信号として生じる半導体受光素子とを備えた車両用
   光学式検出装置において、前記被検出流体の前記導入体
   内への所定導入量を基準信号として発生する基準信号発
   生手段と、前記受光信号の値が前記基準信号の値を超え
   ている時間の間これに相当する信号幅の時間長信号を発
   生する時間長信号発生手段と、前記時間長信号の信号幅
   が、前記粉塵流体の特定に必要な所定時間長に相当する
   値を超えるとき検出信号を発生する検出信号発生手段と
   を設けるようにしたことを特徴とする車両用光学式検出
   装置。