JP2001058114A - 光学式粒子分別センサおよび粒子分別センサを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一のセンサで空気中の大径粒子と小径粒子
の濃度を分別して検出することができ、小型化、低コス
ト化が可能な光学式粒子分別センサを得る。 【解決手段】 空気が流れる流通経路１内に光を照射す
る発光部２と、発光部２から照射され、流通経路１を流
れる空気中の粒子によって散乱された散乱光を受光し、
散乱光の強度に対応した信号を出力する受光部３とを備
えた光学式粒子センサにおいて、受光部３の出力信号か
ら所定時間内の該信号の平均値を算出するとともに、該
信号中の判定値以上の波高値を有するピークの数を検出
する特性値検出部１１と、この特性値検出部１１で検出
された前記平均値と前記ピーク数に基いて、流通経路１
を流動する空気中の粒子の濃度を該粒子の大きさによっ
て分別して検出する汚れ判断部１０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気中の汚れ粒
子の濃度を検出するセンサと該センサを用いた空気清浄
器等の空気調和機に関するもので、特に、たばこの煙等
の小粒子径の粒子と、ほこりや花粉等の比較的大粒子径
の粒子の濃度を分別して検出することが可能な光学式粒
子分別センサとこれらの粒子分別センサを用いた空気調
和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、例えば、実公平８−４０９２
号公報に開示された従来の空気清浄器の汚れ検出部の主
要構成を示すブロック図であり、図において、１２１は
空気中に含まれるガス成分を検出するガスセンサ、１２
２は空気中の汚れの粒子成分を検出する光学式粒子セン
サ、１２３はガスセンサ１２１と光学式粒子センサ１２
２の出力を受けてそれぞれの汚れ度合いを判断し、表示
回路１２４および浄化装置駆動回路１２５に、それぞ
れ、表示信号と浄化装置制御信号を出力するマイコン、
１２６はマイコン１２３に運転の開始、停止や運転モー
ドを指示する操作部である。

【０００３】また、光学式粒子センサ１２２は、赤外線
を照射する発光ダイオード１０２と、空気中のほこり等
の粒子によって散乱された赤外線を受光する受光ダイオ
ード１０３と、発光ダイオード１０２を駆動する駆動回
路１０６と、受光ダイオード１０３によって検出された
信号を増幅する増幅回路１０７と、増幅回路１０７から
出力された信号のピーク値を検出、保持するピークホー
ルド回路１０８から構成されている。

【０００４】以下、この従来装置の動作について説明す
る。ガスセンサ１２１にガス成分が接触するとガスセン
サ１２１の抵抗値Ｒｓが変化し、この抵抗値Ｒｓの変化
が電圧Ｖの変化としてマイコン１２３によって検出され
る。一方、発光ダイオード１０２は駆動回路１０６によ
って周期的（０．５秒毎）にパルス駆動され、発光ダイ
オード１０２から照射された赤外線が空気中の汚れ粒子
（たばこの煙、ほこりや花粉等）によって散乱され、こ
の散乱光が受光ダイオード１０３によって検出される。
そして、受光ダイオード１０３によって検出された信号
は増幅回路１０７によって増幅された後、ピークホール
ド回路１０８で信号中のピーク電圧が検出され、マイコ
ン１２３に入力される。

【０００５】こうして、ガスセンサ１２１によりたばこ
の煙等によるガス成分の濃度が検出され、また、光学式
粒子センサ１２２により粒子成分の濃度が検出される
と、マイコン１２３が表示回路１２４に各々の汚れ度合
いに関する表示信号を送出して汚れ度合いを利用者に表
示するとともに、ガスセンサ１２１の検出結果に光学式
粒子センサ１２２による検出結果を併用して、浄化運転
の要否等を判断し、操作部１２６で設定された運転モー
ドに従って浄化装置制御信号を浄化装置駆動回路１２５
に送出し、汚れ度合いに応じた浄化運転が実行される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１７に示した従来の空気清浄器においては、汚れを検知
する光学式粒子センサ１２２が、たばこの煙等の小粒子
径の粒子とほこり等の大粒子径の粒子の濃度を分別して
検出できないため、以下のような問題点があった。すな
わち、 １）一般に、たばこの煙等の小粒子径の粒子は主として
電気集塵機等によって、また、ほこり等の大粒子径の粒
子はフィルターによって除去されるが、上記の従来の光
学式粒子センサ１２２においては、たばこの煙等の小粒
子径の粒子とほこり等の大粒子径の粒子の濃度を分別し
て検出できないため、例えば、ほこり等の比較的大きな
粒子によって空気が汚れている場合も常に電気集塵機を
動作させることになり、電気エネルギーが無駄に消費さ
れエネルギー効率が低下する。 ２）また、小径の粒子を電気集塵機で捕集する場合と大
径の粒子をフィルタで捕集する場合とでは、それぞれ最
適な風速が異なるにもかかわらず、浄化機構に合わせて
風速を変更することできず、捕集効率が低下する。 ３）また、小粒子径の汚れの内、ガス成分を含むたばこ
の煙については、ガス成分を検出するガスセンサ１２１
と粒子成分を検出する光学式粒子センサ１２２を併用す
ることにより検知しているが、ガスセンサ１２１と光学
式粒子センサ１２２の２つのセンサが必要なため、セン
サ部の小型化が困難で、空気清浄器全体の大きさが大き
くなるとともに、コスト低減も困難であった。 ４）さらに、ガスセンサ１２１の抵抗値が電源投入直後
の数分間大きく減少したり、周囲温度等によって大きく
変化する特性を有しているため、汚れ度合いを正確に検
出するためには、例えば、起動後一定時間ガスセンサ１
２１の出力をマスクしたり、センサ出力の変化を検出す
る等、複雑な制御を行なう必要があった。

【０００７】この発明は、従来装置の上記のような問題
点を解消するためになされたもので、この発明の第１の
目的は、単一のセンサで、たばこの煙等の小粒子径の粒
子とほこり等の比較的大粒子径の粒子の濃度を分別して
検出でき、センサの小型化やコストの低減が可能な光学
式粒子分別センサを得ることを目的とする。

【０００８】また、この発明の第２の目的は、センサ部
の小型化やコスト低減が可能で、装置全体の大きさを小
さくできるとともに、制御系をシンプルに構成できる空
気調和機を得ることを目的とする。

【０００９】また、この発明の第３の目的は、たばこの
煙等の小粒子径の粒子とほこり等の大粒子径の粒子を分
別して検出することにより、エネルギー効率や空気中の
汚れ粒子の捕集効率に優れた空気調和機を得ることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光学式粒
子分別センサは、上記の目的を達成するために、空気が
流動する流通経路と、前記流通経路に光を照射する発光
部と、前記発光部から照射され、前記流通経路を流れる
空気中の粒子によって散乱された散乱光を受光し、散乱
光の強度に対応した信号を出力する受光部と、前記受光
部から出力された信号を検出するとともに、少なくとも
ひとつの判定値が設定され、所定時間内の該信号中の前
記判定値より大なる波高値を有するピークの数と前記判
定値以下の波高値を有するピークの数を検出する特性値
検出部と、前記特性値検出部から出力された前記判定値
より大なる波高値を有する前記ピーク数と前記判定値以
下の波高値を有する前記ピーク数に基いて、前記流通経
路を流動する空気中の粒子の濃度を該粒子の大きさによ
って分別して検出する汚れ判断部とを備えたものであ
る。

【００１１】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、空気が流動する流通経路と、前記流通経路に光を
照射する発光部と、前記発光部から照射され、前記流通
経路を流れる空気中の粒子によって散乱された散乱光を
受光し、散乱光の強度に対応した信号を出力する受光部
と、前記受光部から出力された信号を検出し、所定時間
内の該信号の平均値を算出するとともに、少なくともひ
とつの判定値が設定され、該信号中の前記判定値より大
なる波高値を有するピークの数を検出する特性値検出部
と、前記特性値検出部から出力された前記平均値と前記
ピーク数に基いて、前記流通経路を流動する空気中の粒
子の濃度を該粒子の大きさによって分別して検出する汚
れ判断部とを備えたものである。

【００１２】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記特性値検出部が、前記受光部から出力された
信号と前記平均値の差分信号を算出し、該差分信号と前
記判定値に基いて前記ピーク数を検出するよう構成した
ものである。

【００１３】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記発光部が断続的に光を発光するとともに、前
記特性値検出部が、前記受光部から出力された信号の波
高値を前記発光部の発光に同期させてサンプリングし、
前記判定値より大なるおよび前記判定値以下の波高値を
有する前記ピーク数として、それぞれ、前記判定値より
大なるおよび前記判定値以下の波高値を有するサンプル
の数を検出するよう構成したものである。

【００１４】さらに、この発明に係る光学式粒子分別セ
ンサは、前記発光部が断続的に光を発光するとともに、
前記特性値検出部が、前記受光部から出力された信号の
波高値を前記発光部の発光に同期させてサンプリング
し、この波高値に基いて前記平均値を算出するととも
に、前記判定値より大なる波高値を有する前記ピーク数
として前記判定値より大なる波高値を有するサンプルの
数を検出するよう構成したものである。

【００１５】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記特性値検出部が、前記受光部から出力された
信号のピーク波高値をサンプリングするよう構成したも
のである。

【００１６】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記汚れ判断部が、前記特性値検出部から出力さ
れた前記ピーク数の絶対値に基いて、粒子の濃度を判定
するよう構成したものである。

【００１７】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記汚れ判断部が、前記特性値検出部から出力さ
れた前記平均値の絶対値に基いて、粒子の濃度を判定す
るよう構成したものである。

【００１８】さらに、この発明に係る光学式粒子分別セ
ンサは、前記汚れ判断部が、前記特性値検出部から出力
された前記平均値の変化量に基いて、粒子の濃度を判定
するよう構成したものである。

【００１９】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記汚れ判断部が、前記特性値検出部から出力さ
れた前記平均値の一定時間毎の積算値の変化量に基い
て、粒子の濃度を判定するよう構成したものである。

【００２０】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記流通経路を、吐出口側の最小径が吸込口側の
最大径より大きい筒状としたものである。

【００２１】また、この発明に係る光学式粒子分別セン
サは、前記流通経路を、吸込口側に面取り部を有する筒
状に形成したものである。

【００２２】さらに、この発明に係る空気調和機は、空
気中の汚れ粒子の濃度を検出するセンサとして前記光学
式粒子分別センサを備えたものである。

【００２３】また、この発明に係る空気調和機は、比較
的小径の粒子を除去する第１の浄化機構と、主として前
記第１の浄化機構によって除去される粒子より大径の粒
子を除去する第２の浄化機構と、前記第１の浄化機構お
よび前記第２の浄化機構によって除去される各粒子の空
気中の濃度を、大きさを分別して検出する粒子分別セン
サと、前記粒子分別センサからの出力に基いて前記第１
の浄化機構および前記第２の浄化機構を制御する制御部
とを備えたものである。

【００２４】また、この発明に係る空気調和機は、前記
粒子分別センサから出力された前記第１の浄化機構によ
って除去される小径粒子の濃度が所定濃度以下の時、前
記制御部が前記第１の浄化機構の動作を停止するよう構
成したものである。

【００２５】また、この発明に係る空気調和機は、前記
第１の浄化機構および前記第２の浄化機構に空気を送風
する送風機を備え、前記粒子分別センサから出力された
前記第２の浄化機構によって除去される大径粒子の濃度
が所定濃度以下の時、前記制御部が前記送風機の風量を
前記第１の浄化機構の動作に適した風量に制御するよう
構成したものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１である光学式粒子分別センサの検出部の
構造を示す正面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図
において、１は汚れ粒子であるたばこの煙やほこり、ア
レルゲン物質（ダニの死骸、花粉等）等を含んだ空気が
通過する円筒状の流通経路、２はこの流通経路１に沿っ
て上方に配置され、流通経路１内に検出光を照射する赤
外線発光ダイオードからなる発光部、３は発光部２に対
して略Ｌ字の位置に配置され発光部２から照射された検
出光が流通経路１内のたばこの煙やほこり・アレルゲン
物質等の汚れ粒子によって散乱された散乱光を検知する
受光ダイオードからなる受光部であり、これらの流通経
路１、発光部２および受光部３は略直方体形状を有する
暗箱内に収納され光学式粒子分別センサの検出部４を構
成している。なお、発光部２および受光部３が流通経路
１に対して上方に配置されているのは、流通経路１内を
流動するほこりが発光部２および受光部３のレンズ面に
堆積することを防止するためである。

【００２７】図２には、上記の検出部４を含むこの光学
式粒子分別センサの全体構成を表すブロック図を各部で
の信号波形とともに示す。図２において、５は発光部２
の発光・消灯を制御する発光制御回路、６は発光制御回
路５から出力される駆動信号に基いて発光部２を発光さ
せる駆動回路、７は受光部３によって検知された散乱光
による出力信号を増幅する増幅回路、８はＡ／Ｄ変換器
を備え増幅回路７から出力された信号を発光制御回路５
から出力される駆動信号に同期させて逐次サンプリング
しデジタルデータを出力するサンプリング回路、９はサ
ンプリング回路８からのデジタルデータに基いて出力信
号の平均値と判定電圧（判定値）より大なる電圧（波高
値）を有するサンプルの数を算出する演算回路、１０は
演算回路９から出力される平均値とサンプル数に基いて
たばこの煙等の小径粒子による汚れ度合いと、ほこりや
アレルゲン物質等の大粒子径の粒子による汚れ度合いを
判別する汚れ判断部であり、サンプリング回路８および
演算回路９からなる特性値検出部１１と汚れ判断部１０
はＡ／Ｄ変換器を内蔵したマイコンによって構成されて
いる。

【００２８】次に、この実施の形態１の動作について図
２を用いて説明する。まず、発光制御回路５から駆動回
路６に、図に示すようなＴｓ（＝Ｔ_ON＋Ｔ_OFF：この実
施の形態１では、Ｔｓ＝１０ｍｓ）毎にＴ_ON（この実施
の形態１では、Ｔ_ON＝３００μｓ）だけＯＮされる周期
的なパルス状の駆動信号（図中Ａ）が入力されると、駆
動回路６はこの信号に基いて赤外線ダイオード２をＴ_ON
だけ周期的に発光させ、流通経路１内には駆動信号に対
応したパルス状の検出光（図中Ｂ）が照射される。こう
して、赤外線ダイオード２から照射された検出光は流通
経路１内を通過する空気中に含まれるほこり等の粒子に
よって散乱され、この散乱光が受光ダイオード３によっ
て検出されると散乱光の強度に応じた微少電圧信号（図
中Ｃ）が生成され、増幅回路７によって増幅された後サ
ンプリング回路８に入力される。

【００２９】次に、サンプリング回路８では、増幅回路
７から出力された電圧信号を発光制御回路５から出力さ
れる駆動信号に同期させて一定時間サンプルホールドす
るとともに逐次Ａ／Ｄ変換し（図中Ｄ）、サンプリング
されたデジタルデータが演算回路９に入力され、演算回
路９がこれらのデジタルデータを一定時間（Ｔ１：この
実施の形態１では、Ｔ１＝２ｓ）にわたって平均化する
ことにより平均電圧（Ｖａｖ）を算出するとともに、サ
ンプリング回路８から出力された各デジタルデータとこ
の平均電圧（Ｖａｖ）との差分電圧が算出され、上記Ｔ
１時間内において判定電圧（Ｖｒｅｆ）より大なる差分
電圧を有するサンプルの数がカウントされる（図中
Ｄ）。そして、汚れ判断部１０では、演算回路９から出
力された平均電圧（Ｖａｖ）と、判定電圧（Ｖｒｅｆ）
より大なる差分電圧を有するサンプルの数から、流通経
路１内を通過する空気中の汚れの度合いが、たばこの煙
等の小粒子径の粒子とほこり等の大粒子径の粒子に分別
されて判定される。

【００３０】図３には、図２のサンプリング回路８に用
いられるサンプルホールド回路の一例を示す。図におい
て、１２は発光制御回路５から出力される駆動信号に同
期して生成されるサンプルホールド信号により増幅回路
７から出力される信号のＯＮ／ＯＦＦを行なうＦＥＴ等
のスイッチング素子、１３は増幅回路７からの入力信号
（電圧）を保持する蓄積コンデンサ、１４は蓄積コンデ
ンサ１３に蓄積された電荷を発光制御回路５から出力さ
れる駆動信号に同期して生成されるリセット信号によっ
て放電し、出力端を接地電位にリセットするリセット用
スイッチング素子であり、このようなサンプルホールド
回路を用いた場合の信号波形は、図２の（Ｄ）のように
なる。すなわち、増幅回路７から出力された電圧が、こ
のサンプルホールド回路によって一定時間保持されてい
る間に、出力端に接続されたＡ／Ｄ変換器によってデジ
タルデータに変換（図中の黒丸の点は、サンプリング点
を示す）され、その後、リセット用スイッチング素子１
４がＯＮして蓄積コンデンサ１３の電荷を放電し、零電
位となる。

【００３１】以下では、受光部３から出力される信号波
形から、小粒子径の粒子の濃度と大粒子径の粒子の濃度
を分別して検出する原理について説明する。まず、小径
粒子および大径粒子の濃度がともに低い場合を想定する
と、受光部３によって検出される信号は散乱光の強度に
比例するため、その電圧は、発光部２が発光している期
間に流通経路１内を通過した最大粒子径の粒子による散
乱光の強度に対応する。従って、図２の信号波形（Ｄ）
に示された信号から、判定電圧（Ｖｒｅｆ）より大なる
電圧を有するサンプルの数および判定電圧（Ｖｒｅｆ）
以下の電圧を有するサンプルの数をカウントすれば、そ
れぞれ、流通経路１を通過した一定値より大なるおよび
一定値以下の大きさの粒子の数を検出することができ、
判定電圧（Ｖｒｅｆ）を適当な値に設定すれば、このカ
ウント数から、例えば、流通経路１を通過する空気中の
ほこりや花粉等の比較的大きな径を有する粒子とたばこ
の煙等の小径粒子の濃度を分別して求めることができ
る。

【００３２】なお、上記の原理から明らかなように、た
ばこの煙等の小径粒子については、一部の信号が大径粒
子の信号に埋もれてしまうことがあるが、通常の使用条
件では、たばこの煙等の粒子の濃度と比較してほこりや
花粉等の大きな粒子の濃度は低濃度であるため、大きな
径の粒子によって小径粒子の信号がマスクされる影響は
小さく、従って、上記の判定電圧（Ｖｒｅｆ）以下のサ
ンプルの数をカウントすることにより濃度を検出するこ
とが可能である。

【００３３】次に、小径粒子の濃度がさらに高い場合に
は、例えば、受光部３が同時に２つ以上の小径粒子から
の散乱光を検出するようになるため、個々の小径粒子の
散乱光に対応した判定電圧（Ｖｒｅｆ）以下のサンプル
を分離することができない。従って、このような場合に
は、出力信号の平均値から小径粒子の濃度を検出するこ
とが有用となる。また、このような場合には、大径粒子
の散乱光に高濃度の小径粒子による散乱光がバックグラ
ウンドとして影響を与えるため、粒子の大きさを正確に
分別してカウントするためには、増幅回路７の出力信号
からバックグラウンドである平均電圧を差し引いて差分
電圧を検出し、この差分電圧に基いて判定電圧（Ｖｒｅ
ｆ）より大なるサンプルの数をカウントする必要があ
る。そこで、以下では、高濃度小径粒子と低濃度大径粒
子を想定して、このような平均値と差分電圧から粒子の
濃度を算出する場合について演算回路９および汚れ判断
部１０の動作を説明する。

【００３４】図４、図５および図６には、この実施の形
態１の演算回路９および汚れ判断部１０における濃度の
算定と汚れ度合いの判断の流れを表すフローチャートを
示す。図４において、ステップＳ１で経過時間Ｔと電圧
の積算値Ｖｔが初期化されると、ステップＳ２でサンプ
リング回路８からＴｓ（１０ｍｓ）毎に検出信号のデジ
タルデータ（Ｖｉ）が演算回路９に入力され、演算回路
９内の作業メモリ内に記憶されるとともに、ステップＳ
３で平均電圧を算出するため電圧データＶｉが電圧積算
値Ｖｔに加算され、積算される。続いて、ステップＳ４
では、平均化のための時間（Ｔ１）が経過したか判定さ
れ、Ｔ１時間以内の場合はさらに電圧（Ｖｉ）を加算す
るためステップＳ２に戻り、Ｔ１が経過した時点でステ
ップＳ５に移行して、上記のステップで得られた電圧の
積算値Ｖｔから平均電圧（Ｖａｖ）が算出される。次
に、ステップＳ６で、作業メモリ内に記憶されたデータ
（Ｖｉ）と平均電圧（Ｖａｖ）から差分電圧（Ｖｃ＝Ｖ
ｉ−Ｖａｖ）が計算され、別の作業メモリ内に記憶され
る。続いて、ステップＳ７で一定電圧より大なる差分電
圧を有するサンプル数をカウントするためのカウンタＮ
ａが初期化され、ステップＳ８に移行して、ステップＳ
６で計算された差分電圧（Ｖｃ）と判定のための判定電
圧（Ｖｒｅｆ）が順次比較され、Ｖｃ＞Ｖｒｅｆの場合
はステップＳ９でカウンタＮａの値を１だけ加算し、そ
うでない場合はそのままステップＳ１０に移る。そし
て、ステップＳ１０で平均化の時間（Ｔ１）内の全デー
タに対してステップＳ８のレベル判定が実施されたかが
確認され、全データの判定が完了した時点で処理を終了
する。

【００３５】以上のようにして、演算回路９で平均電圧
（Ｖａｖ）と判定電圧より大なる差分電圧を有するサン
プル数（Ｎａ）が算出されると、次に、図５に示す汚れ
判断部１０の処理フローが開始される。まず、ステップ
Ｓ１１でカウンタＮａの値が読み込まれと、ステップＳ
１２において、このカウンタＮａの値が予め設定された
判定値（Ｋ１、Ｋ２）と比較されてほこり等の大粒子の
濃度判定が行われ、Ｎａ≦Ｋ１の場合は低濃度、Ｋ１＜
Ｎａ＜Ｋ２の場合は中濃度、Ｋ２≦Ｎａの場合は高濃
度、と３段階で濃度が判定される。

【００３６】また、たばこの煙の粒子などの小径の粒子
については、図６に示すように、ステップＳ１３で演算
回路９から平均電圧（Ｖａｖ）が読み込まれ、ステップ
Ｓ１４で平均電圧Ｖａｖが予め設定された判定値（Ｖ
１、Ｖ２）と比較されて濃度判定が行われ、Ｖａｖ≦Ｖ
１の場合は低濃度、Ｖ１＜Ｖａｖ＜Ｖ２の場合は中濃
度、Ｖ２≦Ｖａｖの場合は高濃度、と３段階で濃度が判
定される。

【００３７】以下、この実施の形態１による光学式粒子
分別センサの具体的な試験結果について図７〜図９を用
いて説明する。図７は、たばこの煙やほこり・アレルゲ
ン物質等を検出していない無埃時の光学式粒子分別セン
サの出力波形であり、（ａ）は増幅回路７からの出力波
形、（ｂ）は増幅回路７からの出力波形を平滑化し、平
均したベース電圧（平均電圧）、（ｃ）は増幅回路７の
出力波形からベース電圧を差し引いた差分電圧である。
図７（ｂ）より、無塵時においても、バックグラウンド
の散乱光により、ベース電圧（平均電圧）が発生してい
ることが分かる。

【００３８】また、図８は、光学式粒子分別センサがた
ばこの煙等の高濃度小粒子を検出した時の出力波形であ
り、上記と同様に、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞ
れ、増幅回路７からの出力波形、増幅回路７からの出力
波形を平均したベース電圧（平均電圧）、増幅回路７の
出力波形とベース電圧の差分電圧である。図８より、た
ばこの煙等の高濃度の小粒子を検出した場合、出力波形
の変動成分は無埃時とほぼ同等であるが、平均値である
ベース電圧が大きく増大しており、こうして、出力電圧
の平均値の変化量からたばこの煙等の高濃度小粒子の濃
度が求められることが分かる。

【００３９】また、図９には、光学式粒子分別センサが
ほこりやアレルゲン物質等の大粒子を検出した時の出力
波形を示す。上記と同様に、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は
それぞれ、増幅回路７からの出力波形、増幅回路７から
の出力波形を平均したベース電圧（平均電圧）、増幅回
路７の出力波形とベース電圧の差分電圧である。図９よ
り、ほこりやアレルゲン物質等の大粒子を検出した場
合、ベース電圧の変化が小さいのに比べて、差分電圧の
ピーク値が大きく変化しており、こうして、判定電圧以
上の差分電圧を有するサンプルの数をカウントすること
により、ほこりやアレルゲン物質等の低濃度大粒子の濃
度が求められることが分かる。

【００４０】以上のように、この実施の形態１の光学式
粒子分別センサによれば、特性値検出部１１が受光部３
からの出力信号の平均値と判定電圧（判定値）より大な
る電圧（波高値）を有するサンプルの数を算出し、汚れ
判断部１０が、この平均値とサンプル数に基いて、空気
中の粒子の濃度を粒子の大きさ毎に分別して検出するよ
う構成したため、単一のセンサでたばこの煙等の小粒子
径の粒子の濃度とほこり等の大粒子径の粒子の濃度を分
別して検出でき、センサの小型化および低コスト化が可
能となる効果がある。また、センサの数が１つになるの
で、解体性やリサイクル性の点でも優れたセンサが得ら
れる効果がある。

【００４１】また、この実施の形態１によれば、受光部
３からの出力信号の平均値と該出力信号との差分電圧に
基いて判定電圧より大なる波高値（電圧）を有するサン
プルの数を算出し、大径粒子の濃度を検出するよう構成
したため、流通経路１内にバックグラウンドとなる散乱
光や高濃度の小径粒子によるバックグランドがある条件
下でも、粒子径の判別が正確にでき、濃度を正確に分別
して検出できる効果がある。

【００４２】また、発光部２を断続的に発光させ、発光
部２の動作と同期させてサンプリング回路８で波高値を
サンプリングするよう構成したため、残光等によるノイ
ズの影響を除去することができ、汚れ粒子による散乱光
の波高値が確実に検知できるためノイズ耐力が向上する
とともに、粒子径の判別がより正確になる効果がある。

【００４３】また、この実施の形態１では、受光部３か
らの出力信号の平均値により空気中の小径粒子の濃度を
検出するよう構成したため、小径粒子の濃度の算出が簡
単になる効果がある。

【００４４】なお、上記実施の形態１では、たばこの煙
などの小径粒子の濃度を平均電圧から求める場合につい
て説明したが、低濃度の場合等で、個々の電圧をカウン
トして濃度を検出する場合には、上記図４および図５の
大径粒子の場合と同様にサンプル数をカウントし、汚れ
度合いを判定すれば良い。

【００４５】また、上記の説明では、粒子径の判別を行
なう判定値（電圧レベル）をひとつだけとし、２段階で
粒子径を分別するよう構成した例を示したが、複数の判
定値（電圧レベル）を設ければ、３段階以上で粒子径を
分別することも可能である。

【００４６】さらに、上記実施の形態１では、Ｖｃ＞Ｖ
ｒｅｆであるか否かによって粒子の大きさを判別してい
たが、Ｖｃ≧Ｖｒｅｆとして判定してもよく、全く同様
の効果が得られる。

【００４７】実施の形態２．図８には、この発明の実施
の形態２である光学式粒子分別センサのサンプリング回
路８のサンプルホールド回路の回路図を示す。図におい
て、１５はダイオード、１３は蓄積コンデンサ、１４は
リセット用スイッチング素子であり、全体として増幅回
路７から出力される電圧のピーク値を保持するピークホ
ールド回路を構成している。

【００４８】こうして、この実施の形態２によれば、こ
のピークホールド回路により増幅回路７から出力された
発光期間内の信号のピーク電圧を確実に検出することが
できるため、最大粒子径を確実に検出でき、粒子径のよ
り精密な分別が可能になる効果がある。また、このピー
クホールド回路の場合には、ダイオード１５が蓄積コン
デンサ１３から増幅回路７側への電荷の流れを阻止する
ため、図３の実施の形態１のサンプルホールド回路のよ
うに、駆動信号に同期させてスイッチング素子１２を制
御する必要がなく、回路構成が簡単になる効果もある。

【００４９】なお、上記実施の形態１および２では、発
光部２を断続的に発光させ、発光部２の動作と同期させ
てサンプリング回路８でサンプリングする例を示した
が、発光部２を定常的に点灯しておき、サンプリング毎
に蓄積コンデンサ１３をリセットしながら、サンプリン
グ回路８によって出力信号をサンプリングしてもよく、
この場合、図３のサンプルホールド回路においてはスイ
ッチング素子１２がＯＦＦした時点の電圧値が、また、
図８のピークホールド回路においては蓄積コンデンサ１
３をリセットした後の最大電圧がサンプルされ、上記実
施の形態１および２と全く同様の効果が得られる。

【００５０】また、上記実施の形態１および２では、サ
ンプリング回路８でのサンプリングを発光部２の動作と
同期させて毎発光毎にサンプリングする例を示したが、
必ずしも毎発光毎にサンプリングを行なう必要はなく、
また、演算回路９での演算処理も全サンプリングに対し
て行なう必要はない。さらに、汚れ判断部１０での汚れ
の判断の周期を演算回路９で実行される平均化の時間Ｔ
１と同一にしていたが、複数回のＴ１毎に汚れの判断を
行なうよう構成しても良い。

【００５１】さらに、上記実施の形態１および２では、
平均値の算出および判定電圧より大なるサンプル数のカ
ウントを、サンプリング回路８内のＡ／Ｄ変換器とマイ
コン上のソフトウェアである演算回路９によって算出す
るよう構成した例を示したが、例えば、増幅回路７から
出力されるアナログ信号を平滑コンデンサで平均化する
ことにより平均電圧を検出し、また、この信号をコンパ
レータによって判定電圧と比較することによりピーク数
を直接検出するよう構成してもよく、全く同様の効果が
得られる。また、サンプリング回路８において、増幅回
路７から出力されるアナログ信号波形をより速いサンプ
リング周期でサンプリングし、このデータから平均値を
算出するとともに、ピーク数を直接検出するよう構成し
てもよい。

【００５２】実施の形態３．図１１には、この発明の実
施の形態３である光学式粒子分別センサの汚れ判断部１
０での、高濃度小粒子径の粒子に対する汚れ度合いの判
断の流れを表すフローチャートを示す。上記実施の形態
１では、演算回路９から出力された平均電圧（Ｖａｖ）
の絶対値のみに基いてたばこの煙等の高濃度小粒子の濃
度を判断していたが、この実施の形態３においては、平
均電圧（Ｖａｖ）の絶対値とともにその変化量に基いて
よごれ度合いを判断する点に特徴がある。

【００５３】図１１において、ステップＳ２１で、演算
回路９からＴ１毎に平均電圧（Ｖａｖ）のデータが入力
されると、汚れ判断部１０は、ステップＳ２２でこのデ
ータを一旦マイコン内の作業メモリ内に格納する。続い
て、ステップＳ２３で、この平均電圧（Ｖａｖ）と判定
電圧（Ｖ１、Ｖ２）が比較され、Ｖａｖ≦Ｖ１であれば
低濃度、Ｖ２≦Ｖａｖであれば高濃度であると判断し、
Ｖ１＜Ｖａｖ＜Ｖ２の場合には、さらにステップＳ２４
に移行して、前回（Ｔ１時間前に）比較データ用メモリ
内に格納された平均電圧Ｖａｖと比較され、Ｔ１時間前
からの平均電圧の変化量が計算され、変化量が一定値
（ΔＶａｖ）以下の場合低濃度と、それ以上の場合には
中濃度と判断される。すなわち、Ｖ１＜Ｖａｖであって
も、その変化量が一定値（ΔＶａｖ）以下の場合は、低
濃度と判定される。そして、濃度判断が完了すると、ス
テップＳ２５で今回検出された平均電圧Ｖａｖが作業メ
モリから読み出され比較データ用メモリ内に格納されて
処理が完了する。

【００５４】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、濃度の判断を平均電圧（Ｖａｖ）の絶対値とその変
化量の両方に基いて判断するよう構成したため、実施の
形態１で得られた効果に加えて、例えば、経年変化によ
り検出部４の流通経路１内にたばこの煙の粒子やほこり
等が付着し、この散乱光によってバックグラウンドとな
る電圧が変化しても、空気中に汚れ粒子がない場合はＶ
ａｖの変化量が一定値（ΔＶａｖ）以下となり、低濃度
と判定されるため、汚れを誤検出することがなく、より
正確に空気中の汚れ度合いを判定できる効果がある。

【００５５】なお、上記実施の形態３では、高濃度小粒
子径の粒子の濃度判定に絶対値と変化量の両方を適用し
た例を示したが、上記した理由から、大粒子径の粒子の
濃度判定にも適用できることはいうまでもない。

【００５６】実施の形態４．図１２には、この発明の実
施の形態４である高濃度小粒子に対する濃度判断の流れ
を表すフローチャートを示す。この実施の形態４では、
演算回路９から出力された平均電圧（Ｖａｖ）をさらに
一定時間積算し、この積算値の変化量も併用して濃度判
断を行なう点に特徴がある。図１２において、ステップ
Ｓ３１で、演算回路９からＴ１毎に平均電圧（Ｖａｖ）
のデータが入力されると、汚れ判断部１０は、ステップ
Ｓ３２でこのデータを一旦マイコン内の作業メモリ内に
順次、合計１６個、すなわち、Ｔ１＊１６個の時間分だ
け格納し、以後、新しいデータが入力される度に、作業
メモリ内でデータが順送りされ、古いデータから順に削
除される。

【００５７】一方、入力されたデータがステップＳ３２
で作業メモリ内に格納されると、ステップＳ３３で、作
業メモリ内に格納されている１６個の平均電圧Ｖａｖの
データの積算値Ｓ＝ΣＶａｖが毎Ｔ１毎に計算され、続
いてステップＳ３４に移行して、入力された平均電圧
（Ｖａｖ）と判定電圧（Ｖ１、Ｖ２）が比較され、Ｖａ
ｖ≦Ｖ１であれば低濃度、Ｖ２≦Ｖａｖであれば高濃度
であると判断し、Ｖ１＜Ｖａｖ＜Ｖ２の場合には、さら
にステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、前
回（Ｔ１時間前に）更新され比較データ用メモリ内に格
納された基準積算値ＳｎとステップＳ３３で算出された
積算値Ｓの差分（Ｓ−Ｓｎ）が計算され、この差分と判
定値（ΔＳ）が比較されて、差分（Ｓ−Ｓｎ）の絶対値
が判定値（ΔＳ）以下の場合は低濃度と、それ以上の場
合は中濃度と判断される。そして、濃度判断が完了する
と、ステップＳ３６で、比較データ用メモリ内に格納さ
れた基準積算値Ｓｎが更新されて処理が完了する。

【００５８】図１３には、上記基準積算値Ｓｎの更新処
理（ステップＳ３６）の詳細な流れを示す。ステップ３
７において、差分（Ｓ−Ｓｎ）が読み込まれると、ステ
ップＳ３８で差分（Ｓ−Ｓｎ）と判定値（ΔＳ）が比較
され、差分（Ｓ−Ｓｎ）の絶対値が判定値（ΔＳ）より
大きい場合は、ステップＳ３９に移行して積算値Ｓによ
って比較データ用メモリ内の基準積算値Ｓｎを更新する
とともに、更新用のタイマーをリセットし、リスタート
させる。一方、ステップＳ３８で差分（Ｓ−Ｓｎ）の絶
対値が判定値（ΔＳ）以下の場合は、ステップＳ４０に
移行して、更新用のタイマーの経過時間と更新間隔Ｔｆ
が比較され、経過時間が更新間隔Ｔｆより大きい場合
は、ステップＳ３９に移行して、積算値Ｓによって基準
積算値Ｓｎを更新するとともに、更新用のタイマーをリ
スタートさせ、経過時間が更新間隔Ｔｆ以下であれば、
基準積算値Ｓｎを更新せずにタイマーもそのまま継続し
てカウントする。こうして、比較データ用メモリ内の基
準積算値Ｓｎは、図１２に示した汚れの判断と連動し
て、Ｔ１時間に一回見直しが行われることになる。な
お、上記の説明から明らかなように、基準積算値Ｓｎが
毎回新しい基準積算値Ｓｎに更新される場合、Ｓ−Ｓｎ
の値はＴ１＊１６の時間だけ隔てたＶａｖの差と等しく
なる。

【００５９】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、濃度の判断を平均電圧（Ｖａｖ）の絶対値とその一
定時間の積算値の変化量の両方に基いて判断するよう構
成したため、例えば、流通経路１内に堆積したほこりが
吹き飛ばされて流通経路１内の発光部２と受光部３間の
光路内を横切ることにより、一時的に粒子の濃度が増加
したような場合でも、直ぐに粒子濃度の増加と判断され
ることがないため、汚れの判定が安定する効果がある。

【００６０】なお、上記実施の形態４においては、Ｔ１
時間毎に積算値Ｓを算出し、基準積算値Ｓｎを更新して
いたが、（Ｔ１＊１６）毎、すなわち、作業メモリ内の
１６個のＶａｖの値が全て入れ替わる毎に積算値Ｓを算
出し、濃度の判定を行い、基準積算値Ｓｎを更新するよ
う構成してもよい。

【００６１】また、上記実施の形態４では、高濃度小粒
子の濃度判定を行なう場合について説明したが、上記図
１２および図１３の方法が大粒子径の粒子の濃度判定に
も適用できることはいうまでもない。

【００６２】実施の形態５．図１４には、この発明の実
施の形態５である光学式粒子分別センサの検出部４の構
造を表す左側面図（ａ）、正面断面図（ｂ）および右側
面図（ｃ）を示す。図において、１は流通経路、２は発
光部、３は受光部であり、各構成要素の作用、動作は実
施の形態１と全く同様である。このように、発光部２か
ら照射された検出光の散乱光を観測して粒子を検出する
光学式粒子センサにおいては、流通経路１を流れる空気
流に乱れが生じると、空気中の粒子が光ビーム内で拡散
するため、正確な測定結果が得られなくなる。また、流
通経路１内で空気流の乱れが発生すると、発光部２や受
光部３の光路内にほこりが拡散し、ほこりの一部が堆積
して検出光の散乱が増加し、実際の汚れ以上にセンサの
出力が大きくなって誤検出するといった問題点がある。

【００６３】これに対して、図１４に示したこの実施の
形態５の検出部４では、空気を流動させる流通経路１の
吐出口１７側の径を吸込口１６側の径に比べて大きく設
定しているため、吸込口１６で空気流の乱れが生じて
も、乱れが流通経路１の下流に伝達されにくくなり、流
通経路１内の空気の流れが整流され、安定するため、よ
り正確な測定結果が得られる効果がある。また、このよ
うな構成を採用することにより、空気流が短距離で安定
するため、流通経路１の長さを短くすることができ、検
出部４を小型化することができる効果もある。

【００６４】実施の形態６．図１５には、この発明の実
施の形態６である光学式粒子分別センサの検出部４の構
造を表す左側面図（ａ）、正面断面図（ｂ）および右側
面図（ｃ）を示す。図において、１は流通経路、２は発
光部、３は受光部であり、各構成要素の作用、動作は実
施の形態１と全く同様である。図１５に示すように、こ
の実施の形態６では、空気を流動させる流通経路１の吸
込口１６に面取り部（Ｒ部）１８を設けたため、吸込口
１６での空気流の乱れを抑えることができ、流通経路１
内の空気の流れがスムーズになって、安定するため、よ
り正確な測定結果が得られる効果がある。また、このよ
うな構成を採用することにより、空気流が短距離で安定
するため、流通経路１の長さを短くすることができ、検
出部４を小型化することができる効果もある。なお、面
取り部１８の形態としては、上記図１５に示したＲ部の
他、吸込口１６を円錐形状に形成してもよい。

【００６５】実施の形態７．図１６には、この発明の実
施の形態７として、空気調和機に上記実施の形態１に示
した光学式粒子分別センサを適用した場合の例を示す。
図は、空気調和機の一例として、空気清浄器に適用した
場合の構成を表すブロック図であり、図において、２２
は空気中の粒子の濃度を各粒子の大きさを分別して検出
する上記実施の形態１に示した光学式粒子分別センサ、
２３は光学式粒子分別センサ２２の出力を受けて、表示
回路２４および浄化装置駆動回路２５に、それぞれ、表
示信号および浄化装置制御信号を出力する制御部、２６
は制御部２３に運転の開始、停止や運転モードを指示す
る操作部、２７は浄化装置駆動回路２５によって駆動さ
れる比較的小粒子径の粒子を除去するための電気集塵機
から成る第１の浄化機構、２８は浄化装置駆動回路２５
によって駆動され第１の浄化機構２７より比較的大きな
粒子を除去するためのフィルターからなる第２の浄化機
構、２９は制御部２３によって制御され、第１の浄化機
構２７および第２の浄化機構２８に空気を送風する送風
機である。

【００６６】以下、この実施の形態７の空気清浄器の動
作について説明する。操作部２６によって空気清浄器の
運転が指示されると送風機２９が作動し、第１の浄化機
構２７および第２の浄化機構２８に空気が送り込まれる
とともに、光学式粒子分別センサ２２の流通経路１内に
も空気が流れ込み、上記実施の形態１において説明した
動作により空気中に含まれるたばこの煙等の比較的小粒
子径の粒子の濃度とほこりや花粉等の大粒子径の粒子の
濃度が分別して検出される。こうして、光学式粒子分別
センサ２２で検出された濃度は制御部２３に入力され、
制御部２３が表示回路２４に各粒子の濃度に関する表示
信号を送出して空気の汚れ度合いを粒子の大きさ別に利
用者に表示するとともに、各粒子の濃度と操作部２６で
設定された運転モードに基いて第１の浄化機構２７およ
び第２の浄化機構２８での浄化運転の要否や風量等を判
断し、浄化装置制御信号を浄化装置駆動回路２５に送出
する。

【００６７】ここで、この実施の形態７では、光学式粒
子分別センサ２２により小径粒子の濃度が低濃度である
と判断された場合、制御部２３は浄化装置駆動回路２５
にこの小径粒子を除去するための第１の浄化機構２７で
ある電気集塵機の動作を停止するよう制御信号を送出す
る。また、光学式粒子分別センサ２２により小径粒子の
濃度が中濃度または高濃度で、大径粒子の濃度が低濃度
または中濃度であると判断された場合、制御部２３は浄
化装置駆動回路２５にこの小径粒子を除去するための第
１の浄化機構２７である電気集塵機の動作に最適な風量
を送風するよう送風機２９に制御信号を送出する。さら
に、小径粒子および大径粒子の濃度とも高濃度と判断さ
れた場合は、まず、第１の浄化機構２７である電気集塵
機の動作に最適な風量を送風して小径粒子を除去した
後、小径粒子の濃度が低濃度になった時点での大径粒子
の濃度に適した風量を送風するよう送風機２９を制御す
る。

【００６８】以上のように、この実施の形態７に示した
空気清浄器によれば、光学式粒子分別センサ２２で検出
された大径粒子および小径粒子の濃度に基いて、制御部
２３が第１の浄化機構２７、第２の浄化機構２８および
送風機２９を制御するよう構成したため、小径粒子の濃
度が低濃度の場合に、第１の浄化機構２７である電気集
塵機の動作を停止することができ、電気エネルギーの無
駄がなくなりエネルギー効率の高い空気清浄器を得るこ
とができる効果がある。

【００６９】また、小径粒子の濃度が中濃度または高濃
度で、大径粒子の濃度が低濃度または中濃度であると判
断された場合、制御部２３が第１の浄化機構２７である
電気集塵機の動作に最適な風量を送風するよう送風機２
９を制御するため、空気中の汚れ粒子の捕集効率の高い
空気清浄器を得ることができる。

【００７０】さらに、この実施の形態７に示した空気清
浄器によれば、光学式粒子分別センサ２２が単一のセン
サで小径粒子と大径粒子の濃度を検出することができる
ため、センサ部が小型化でき、コンパクトな空気清浄器
が得られるとともに、複雑な制御を行なうことなく、小
径粒子と大径粒子の濃度を正確に検出することが可能な
空気清浄器が得られる効果がある。

【００７１】なお、上記実施の形態７では、粒子分別セ
ンサ２２として実施の形態１に示した光学式粒子分別セ
ンサを用いた例を示したが、実施の形態２ないし実施の
形態６に記載した光学式粒子分別センサでもよく、さら
には、空気中の粒子の濃度を各粒子の大きさを分別して
検出可能なセンサであれば、光学式以外のセンサであっ
てもよい。また、複数のセンサにより、空気中の各粒子
の濃度を大きさを分別して検出するよう構成してもよ
い。

【００７２】また、上記実施の形態７では、空気調和機
の例として、空気清浄器に上記実施の形態１の粒子分別
センサを適用した例を示したが、冷暖房機能等を有する
空気調和機（いわゆる、エアコン）でもよく、全く同様
の効果が得られる。

【００７３】

【発明の効果】この発明による光学式粒子分別センサ
は、以上説明したように構成されているので、以下に示
すような効果を奏する。

【００７４】空気が流動する流通経路と、前記流通経路
に光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、前
記流通経路を流れる空気中の粒子によって散乱された散
乱光を受光し、散乱光の強度に対応した信号を出力する
受光部と、前記受光部から出力された信号を検出すると
ともに、少なくともひとつの判定値が設定され、所定時
間内の該信号中の前記判定値より大なる波高値を有する
ピークの数と前記判定値以下の波高値を有するピークの
数を検出する特性値検出部と、前記特性値検出部から出
力された前記判定値より大なる波高値を有する前記ピー
ク数と前記判定値以下の波高値を有する前記ピーク数に
基いて、前記流通経路を流動する空気中の粒子の濃度を
該粒子の大きさによって分別して検出する汚れ判断部と
を備えたため、単一のセンサでたばこの煙等の小粒子径
の粒子の濃度とほこり等の大粒子径の粒子の濃度を分別
して検出でき、センサの小型化および低コスト化が可能
となる効果がある。また、センサの数が１つになるの
で、解体性やリサイクル性の点でも優れたセンサが得ら
れる効果がある。

【００７５】また、空気が流動する流通経路と、前記流
通経路に光を照射する発光部と、前記発光部から照射さ
れ、前記流通経路を流れる空気中の粒子によって散乱さ
れた散乱光を受光し、散乱光の強度に対応した信号を出
力する受光部と、前記受光部から出力された信号を検出
し、所定時間内の該信号の平均値を算出するとともに、
少なくともひとつの判定値が設定され、該信号中の前記
判定値より大なる波高値を有するピークの数を検出する
特性値検出部と、前記特性値検出部から出力された前記
平均値と前記ピーク数に基いて、前記流通経路を流動す
る空気中の粒子の濃度を該粒子の大きさによって分別し
て検出する汚れ判断部とを備えたため、単一のセンサで
たばこの煙等の小粒子径の粒子の濃度とほこり等の大粒
子径の粒子の濃度を分別して検出でき、センサの小型化
および低コスト化が可能となる効果がある。また、セン
サの数が１つになるので、解体性やリサイクル性の点で
も優れたセンサが得られる効果がある。

【００７６】また、前記特性値検出部が、前記受光部か
ら出力された信号と前記平均値の差分信号を算出し、該
差分信号と前記判定値に基いて前記ピーク数を検出する
よう構成したため、高濃度の小径粒子等によるバックグ
ランドがある条件下でも、粒子径の判別が正確にでき、
濃度を正確に分別して検出できる効果がある。

【００７７】また、前記発光部が断続的に光を発光する
とともに、前記特性値検出部が、前記受光部から出力さ
れた信号の波高値を前記発光部の発光に同期させてサン
プリングするよう構成したため、残光等によるノイズの
影響を除去することができ、汚れ粒子による散乱光の波
高値が確実に検知できるためノイズ耐力が向上するとと
もに、粒子径の判別がより正確になる効果がある。

【００７８】さらに、前記特性値検出部が、前記受光部
から出力された信号のピーク波高値をサンプリングする
よう構成したため、最大粒子径を確実に検出でき、粒子
径のより精密な分別が可能になる効果がある。

【００７９】また、前記汚れ判断部が、前記特性値検出
部から出力された前記平均値の変化量に基いて、粒子の
濃度を判定するよう構成したため、経年変化により流通
経路内にたばこの煙の粒子やほこり等が付着し、この散
乱光によってバックグラウンドとなる電圧が変化して
も、汚れを誤検出することがなく、より正確に空気中の
汚れ度合いを判定できる効果がある。

【００８０】また、前記汚れ判断部が、前記特性値検出
部から出力された前記平均値の一定時間毎の積算値の変
化量に基いて、粒子の濃度を判定するよう構成したた
め、一時的に粒子の濃度が増加したような場合でも、直
ぐに粒子濃度の増加と判断されることがないため、汚れ
の判定が安定する効果がある。

【００８１】また、前記流通経路を、吐出口側の最小径
が吸込口側の最大径より大きい筒状としたため、前記流
通経路内の空気の流れが整流され、安定するため、より
正確な測定結果が得られる効果がある。また、空気流が
短距離で安定するため、前記流通経路の長さを短くする
ことができ、検出部を小型化することができる効果もあ
る。

【００８２】さらに、前記流通経路を、吸込口側に面取
り部を有する筒状に形成したため、吸込口での空気流の
乱れを抑えることができ、前記流通経路内の空気の流れ
がスムーズになって、安定するため、より正確な測定結
果が得られる効果がある。また、空気流が短距離で安定
するため、前記流通経路の長さを短くすることができ、
検出部を小型化することができる効果もある。

【００８３】また、この発明による空気調和機は、以上
説明したように構成されているので、以下に示すような
効果を奏する。

【００８４】空気中の汚れ粒子の濃度を検出するセンサ
として前記光学式粒子分別センサを備えたため、単一の
センサでたばこの煙等の小粒子径の粒子の濃度とほこり
等の大粒子径の粒子の濃度を分別して検出でき、空気調
和機の小型化、低コスト化が可能となる効果がある。

【００８５】また、比較的小径の粒子を除去する第１の
浄化機構と、主として前記第１の浄化機構によって除去
される粒子より大径の粒子を除去する第２の浄化機構
と、前記第１の浄化機構および前記第２の浄化機構によ
って除去される各粒子の空気中の濃度を、大きさを分別
して検出する粒子分別センサと、前記粒子分別センサか
らの出力に基いて前記第１の浄化機構および前記第２の
浄化機構を制御する制御部とを備えたため、空気中の小
径粒子の濃度と大径粒子の濃度に応じて前記第１の浄化
機構と前記第２の浄化機構の運転を最適に制御すること
ができ、エネルギー効率や捕集効率に優れた空気調和機
が得られる効果がある。

【００８６】また、前記粒子分別センサから出力された
前記第１の浄化機構によって除去される小径粒子の濃度
が所定濃度以下の時、前記制御部が前記第１の浄化機構
の動作を停止するよう構成したため、無駄な電力を消費
することがなく、エネルギー効率に優れた空気調和機が
得られる効果がある。

【００８７】また、前記第１の浄化機構および前記第２
の浄化機構に空気を送風する送風機を備え、前記粒子分
別センサから出力された前記第２の浄化機構によって除
去される大径粒子の濃度が所定濃度以下の時、前記制御
部が前記送風機の風量を前記第１の浄化機構の動作に適
した風量に制御するよう構成したため、捕集効率に優れ
た空気調和機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの検出部の構造を表す構造図。

【図２】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの構成を表すブロック構成図。

【図３】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサのサンプルホールド回路の回路図。

【図４】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの演算回路での処理の流れを表すフローチャー
ト。

【図５】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの汚れ判断部での濃度判断の処理の流れを表す
フローチャート。

【図６】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの汚れ判断部での濃度判断の処理の流れを表す
フローチャート。

【図７】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの無塵時の出力波形。

【図８】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの高濃度小径粒子検出時（喫煙時）の出力波
形。

【図９】 この発明の実施の形態１による光学式粒子分
別センサの低濃度大径粒子検出時の出力波形。

【図１０】 この発明の実施の形態２による光学式粒子
分別センサのピークホールド回路の回路図。

【図１１】 この発明の実施の形態３による光学式粒子
分別センサの汚れ判断部での濃度判断の処理の流れを表
すフローチャート。

【図１２】 この発明の実施の形態４による光学式粒子
分別センサの汚れ判断部での濃度判断の処理の流れを表
すフローチャート。

【図１３】 この発明の実施の形態４による光学式粒子
分別センサの汚れ判断部での基準積算値の更新処理の流
れを表すフローチャート。

【図１４】 この発明の実施の形態５による光学式粒子
分別センサの検出部の構造を表す構造図。

【図１５】 この発明の実施の形態６による光学式粒子
分別センサの検出部の構造を表す構造図。

【図１６】 この発明の実施の形態７による空気清浄器
の構成を表すブロック構成図。

【図１７】 従来の空気清浄器の構成を表すブロック構
成図。

【符号の説明】

１ 流通経路 ２ 発光部 ３ 受光部 １０ 汚れ判断部 １１ 特性値検出部 １６ 吸込口 １７ 吐出口 １８ Ｒ部（面取り部） ２２ 光学式粒子分別センサ（粒子分別センサ） ２３ 制御部 ２７ 電気集塵機（第１の浄化機構） ２８ フィルタ（第２の浄化機構） ２９ 送風機

フロントページの続き (72)発明者 青木 孝充 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松本 崇 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D058 NA02 NA08 NA10 SA01 SA20

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気が流動する流通経路と、前記流通経
   路に光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、
   前記流通経路を流れる空気中の粒子によって散乱された
   散乱光を受光し、散乱光の強度に対応した信号を出力す
   る受光部と、前記受光部から出力された信号を検出する
   とともに、少なくともひとつの判定値が設定され、所定
   時間内の該信号中の前記判定値より大なる波高値を有す
   るピークの数と前記判定値以下の波高値を有するピーク
   の数を検出する特性値検出部と、前記特性値検出部から
   出力された前記判定値より大なる波高値を有する前記ピ
   ーク数と前記判定値以下の波高値を有する前記ピーク数
   に基いて、前記流通経路を流動する空気中の粒子の濃度
   を該粒子の大きさによって分別して検出する汚れ判断部
   とを備えたことを特徴とする光学式粒子分別センサ。
2. 【請求項２】 空気が流動する流通経路と、前記流通経
   路に光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、
   前記流通経路を流れる空気中の粒子によって散乱された
   散乱光を受光し、散乱光の強度に対応した信号を出力す
   る受光部と、前記受光部から出力された信号を検出し、
   所定時間内の該信号の平均値を算出するとともに、少な
   くともひとつの判定値が設定され、該信号中の前記判定
   値より大なる波高値を有するピークの数を検出する特性
   値検出部と、前記特性値検出部から出力された前記平均
   値と前記ピーク数に基いて、前記流通経路を流動する空
   気中の粒子の濃度を該粒子の大きさによって分別して検
   出する汚れ判断部とを備えたことを特徴とする光学式粒
   子分別センサ。
3. 【請求項３】 前記特性値検出部が、前記受光部から出
   力された信号と前記平均値の差分信号を算出し、該差分
   信号と前記判定値に基いて前記ピーク数を検出するよう
   構成したことを特徴とする請求項２に記載の光学式粒子
   分別センサ。
4. 【請求項４】 前記発光部が断続的に光を発光するとと
   もに、前記特性値検出部が、前記受光部から出力された
   信号の波高値を前記発光部の発光に同期させてサンプリ
   ングし、前記判定値より大なるおよび前記判定値以下の
   波高値を有する前記ピーク数として、それぞれ、前記判
   定値より大なるおよび前記判定値以下の波高値を有する
   サンプルの数を検出するよう構成したことを特徴とする
   請求項１に記載の光学式粒子分別センサ。
5. 【請求項５】 前記発光部が断続的に光を発光するとと
   もに、前記特性値検出部が、前記受光部から出力された
   信号の波高値を前記発光部の発光に同期させてサンプリ
   ングし、この波高値に基いて前記平均値を算出するとと
   もに、前記判定値より大なる波高値を有する前記ピーク
   数として前記判定値より大なる波高値を有するサンプル
   の数を検出するよう構成したことを特徴とする請求項２
   または請求項３に記載の光学式粒子分別センサ。
6. 【請求項６】 前記特性値検出部が、前記受光部から出
   力された信号のピーク波高値をサンプリングするよう構
   成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載
   の光学式粒子分別センサ。
7. 【請求項７】 前記汚れ判断部が、前記特性値検出部か
   ら出力された前記ピーク数の絶対値に基いて、粒子の濃
   度を判定するよう構成したことを特徴とする請求項１な
   いし請求項３のいずれかに記載の光学式粒子分別セン
   サ。
8. 【請求項８】 前記汚れ判断部が、前記特性値検出部か
   ら出力された前記平均値の絶対値に基いて、粒子の濃度
   を判定するよう構成したことを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載の光学式粒子分別センサ。
9. 【請求項９】 前記汚れ判断部が、前記特性値検出部か
   ら出力された前記平均値の変化量に基いて、粒子の濃度
   を判定するよう構成したことを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載の光学式粒子分別センサ。
10. 【請求項１０】 前記汚れ判断部が、前記特性値検出部
    から出力された前記平均値の一定時間毎の積算値の変化
    量に基いて、粒子の濃度を判定するよう構成したことを
    特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の
    光学式粒子分別センサ。
11. 【請求項１１】 前記流通経路を、吐出口側の最小径が
    吸込口側の最大径より大きい筒状としたことを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載の光学式粒子分別セン
    サ。
12. 【請求項１２】 前記流通経路を、吸込口側に面取り部
    を有する筒状に形成したことを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載の光学式粒子分別センサ。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１２のいずれか
    に記載の光学式粒子分別センサを備えたことを特徴とす
    る空気調和機。
14. 【請求項１４】 比較的小径の粒子を除去する第１の浄
    化機構と、主として前記第１の浄化機構によって除去さ
    れる粒子より大径の粒子を除去する第２の浄化機構と、
    前記第１の浄化機構および前記第２の浄化機構によって
    除去される各粒子の空気中の濃度を、大きさを分別して
    検出する粒子分別センサと、前記粒子分別センサからの
    出力に基いて前記第１の浄化機構および前記第２の浄化
    機構を制御する制御部とを備えたことを特徴とする空気
    調和機。
15. 【請求項１５】 前記粒子分別センサから出力された前
    記第１の浄化機構によって除去される小径粒子の濃度が
    所定濃度以下の時、前記制御部が前記第１の浄化機構の
    動作を停止するよう構成したことを特徴とする請求項１
    ４に記載の空気調和機。
16. 【請求項１６】 前記第１の浄化機構および前記第２の
    浄化機構に空気を送風する送風機を備え、前記粒子分別
    センサから出力された前記第２の浄化機構によって除去
    される大径粒子の濃度が所定濃度以下の時、前記制御部
    が前記送風機の風量を前記第１の浄化機構の動作に適し
    た風量に制御するよう構成したことを特徴とする請求項
    １４または請求項１５に記載の空気調和機。