(57)【要約】【課題】吸引装置の吸引管に取付けることにより吸引された毛髪を検出し、検知結果に基づいて毛髪を計数可能な毛髪検知センサを提供する。【解決手段】毛髪検知センサ１００は、毛髪５０を含む異物が送られる吸引管３０の湾曲部に設けられた開口部３２を塞ぐように取付けられるカバーユニット１０５と、カバーユニット１０５に取付けられた発光器１１０および受光器１２０の対により構成される光学式センサとを含む。カバーユニット１０５は、衝突面１５０および接続面１５５を含む。衝突面１５０は、吸引された毛髪５０と衝突するような所定位置に配され、かつ、毛髪５０との衝突によって毛髪５０が光学式センサの光束存在領域２００♯を通過する時間を延ばすように構成される。【選択図】図３
2008299622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引機により吸引された物体が送られる吸引管に取付けられる毛髪検知センサであって、
対を成す発光器および受光器により構成され、前記発光器および前記受光器の間の光束の遮光有無に基づいて前記物体の通過を検知するための光学式センサと、
前記吸引管を送られる毛髪と衝突するような所定位置に配されて、前記毛髪との衝突により、前記毛髪が前記光束の存在領域を通過する時間を延ばすように構成された減速機構とを備え、
前記減速機構は、衝突後の前記毛髪を前記吸引機へ向けて再び送出可能な形状で設けられ、
前記受光器による前記光束の受光量に基づいて、前記毛髪が通過したか否かを判断するための信号処理部をさらに備える、毛髪検知センサ。
【請求項２】
前記減速機構は、前記吸引管の湾曲部の外周側に設けられた開口部を塞ぐように配置されるカバーユニットを含み、
前記カバーユニットは、前記湾曲部の外延線に対して前記光束の存在領域を隔てて設けられる第１の壁面部を有する、請求項１記載の毛髪検知センサ。
【請求項３】
前記カバーユニットは、前記第１の壁面部と前記吸引管との間に形成される第２の壁面部をさらに有し、
前記第２の壁面部には、前記発光器および前記受光器を取付けるための取付口が設けられる、請求項２記載の毛髪検知センサ。
【請求項４】
前記第２の壁面部は、前記第１の壁面部に対して鈍角を成すように設けられる、請求項３記載の毛髪検知センサ。
【請求項５】
前記カバーユニットは、前記開口部に対して着脱可能に取付けられる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の毛髪検知センサ。
【請求項６】
前記吸引機と連結される筒状ユニットをさらに備え、
前記減速機構は、前記物体の吸引方向に対して鈍角を成すように前記筒状ユニットの内壁面から伸長され、かつ、先端が対向する内壁面との間に隙間を有するように配置された複数のワイヤピンを含み、
前記複数のワイヤピンは、前記光束の存在領域およびそれよりも上流側の領域の少なくとも一方に、前記光束と干渉しないように設けられる、請求項１記載の毛髪検知センサ。
【請求項７】
前記筒状ユニット内での前記物体の通過領域の、前記物体の吸引方向に対して垂直な断面の断面積は、前記光束の存在領域において、その上流側および下流側の領域の少なくとも一方よりも狭い、請求項５記載の毛髪検知センサ。
【請求項８】
前記信号処理部は、所定周期毎に前記毛髪の通過有無を判定し、
前記毛髪検知センサは、前記信号処理部によって前記毛髪の通過有と判定された前記所定周期の数に基づいて前記毛髪の通過本数を算出するカウンタをさらに備える、請求項１記載の毛髪検知センサ。
【請求項９】
前記受光器は、前記受光量がしきい値以下となったことに応答して前記毛髪が通過したことを検知し、
前記信号処理部は、入力される調整指示に従って、前記発光器から前記光束が出力されている状態における前記受光器の受光量に基づいて前記しきい値を更新するしきい値調整部を有する、請求項１記載の毛髪検知センサ。
【請求項１０】
前記信号処理部は、所定期間連続的に前記光束が遮光されたことが前記受光器によって検出されると、前記毛髪が通過したことを検知し、
前記所定期間は、塵埃と前記毛髪との間での、前記減速機構衝突時の前記光束の存在領域の通過時間の差異に対応して設定される、請求項１記載の毛髪検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、毛髪検知センサに関し、より特定的には、吸引装置により吸引された毛髪を計数するための毛髪検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の電気掃除機において、吸引した塵埃を検知する塵埃検知センサを内蔵したものが、特開平５−１３０９６２号公報（特許文献１）、特許第２６６８８９９号公報（特許文献２）、特開平５−２５３１４４号公報（特許文献３）、および特開２０００−３０８６１１号公報（特許文献４）等に開示されている。
【０００３】
特許文献１〜４に開示された電気掃除機では、吸引された塵埃が通過する通路内に発光器および受光器の対をなす光学式センサを配置して、受光器での受光量変化を検出することによって塵埃の通過を検知している。特に、特許文献１〜３では、上記受光量の変化を示すパルス信号の発生数をカウントすること、および、カウント数に基づいて電動送風機の制御を行なうことが開示されている。また、特許文献４では、電気掃除機の風量の大小に関わらず塵埃の検出感度を安定させるための構成が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１３０９６２号公報
【特許文献２】特許第２６６８８９９号公報
【特許文献３】特開平５−２５３１４４号公報
【特許文献４】特開２０００−３０８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電気掃除機と同様の原理の業界向け吸引装置によって、作業者が作業エリアに入る前に、作業者の衣服に付着した毛髪等の異物を吸引することが行なわれている。特に、食品製造業界等では、食品に毛髪が混入することを防止する必要があることから、食品、化粧品、精密電子部品などの製造工場、加工工場の作業場の出入口に産業用途の吸引装置を設置し、品質管理上の基礎データとするために、吸引装置によって吸引された毛髪の本数を簡易に計数するニーズがある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されるような、電気掃除機における塵埃センサでは、塵埃の有無やその程度を大まかに検出することは可能であるものの、光学式センサの応答時間との関係から、吸引された毛髪を１本毎に区別して検知して計数するような検出結果を得ることは困難である。すなわち、吸引装置において、毛髪が吸引される経路内に特許文献１〜４と同様にセンサを設けるだけでは、吸引した毛髪を計数可能な検知結果を得ることは困難である。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、吸引装置の吸引管に取付けることにより吸引された毛髪を計数可能に検知することが可能な毛髪検知センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による毛髪検知センサは、吸引機により吸引された物体が送られる吸引管に取付けられる毛髪検知センサであって、光学式センサと、減速機構と、信号処理部とを備える。光学式センサは、対を成す発光器および受光器により構成され、発光器および受光器の間の光束の遮光有無に基づいて物体の通過を検知する。減速機構は、吸引管を送られる毛髪と衝突するような所定位置に配されて、毛髪との衝突により毛髪が光束の存在領域を通過する時間を延ばすように構成される。さらに、減速機構は、衝突後の毛髪を吸引機へ向けて再び送出可能な形状で設けられる。そして、信号処理部は、受光器による光束の受光量に基づいて毛髪が通過したか否かを判断する。
【０００８】
上記毛髪検知センサによれば、吸引された毛髪を減速機構と衝突させることにより、毛髪が光学式センサの光束存在領域を通過する時間を延ばすことができる。これにより、光学式センサの応答時間不足の問題を解決して、吸引された毛髪を１本毎に検知することが可能となるので、この検知結果に基づいて毛髪の計数が可能となる。また、減速機構に衝突した毛髪が吸引管内に詰まることがないので、吸引装置に支障をきたすこともない。
【０００９】
好ましくは、減速機構は、吸引管の湾曲部の外周側に設けられた開口部を塞ぐように配置されるカバーユニットを含む。そして、カバーユニットは、湾曲部の外延線に対して光束の存在領域を隔てて設けられる第１の壁面部を有する。
【００１０】
上記毛髪検知センサでは、吸引管の湾曲部に設けられた開口部に対して、湾曲部通過時に遠心力が作用する毛髪と衝突する第１の壁面部を設けることによって、減速機構を簡易な構造で実現できる。
【００１１】
さらに好ましくは、カバーユニットは、第１の壁面部と吸引管との間に形成される第２の壁面部をさらに有する。そして、第２の壁面部には、発光器および受光器を取付けるための取付口が設けられる。あるいは、第２の壁面部は、第１の壁面部に対して鈍角を成すように設けられる。
【００１２】
このような構成とすることにより、受光器および発光器を効率的に取付けられる。また、第１および第２の壁面の成す角を鈍角とすることにより、吸引管の開口部から第１および第２の壁面を介して吸引管へ戻る空気経路で発生する騒音を低減することができる。
【００１３】
また好ましくは、カバーユニットは、開口部に対して着脱可能に取付けられる。
このような構成とすることにより、光学式センサの発光面および受光面の清掃等のメンテナンス作業が容易になる。
【００１４】
好ましくは、毛髪検知センサは、吸引機と連結される筒状ユニットをさらに備える。そして、減速機構は、物体の吸引方向に対して鈍角を成すように筒状ユニットの内壁面から伸長され、かつ、先端が対向する内壁面との間に隙間を有するように配置された複数のワイヤピンを含む。さらに、複数のワイヤピンは、光束の存在領域およびそれよりも上流側の領域の少なくとも一方に、光束と干渉しないように設けられる。
【００１５】
上記毛髪検知センサでは、吸引管の形状に関わらず取付け可能な筒状ユニットの内壁面に配置した複数のワイヤピンによって、毛髪が光束の存在領域を通過する時間を延ばすとともに、毛髪がワイヤピンに滞留しないような減速機構を実現できる。
【００１６】
さらに好ましくは、筒状ユニット内での物体の通過領域の、物体の吸引方向に対して垂直な断面の断面積は、光束の存在領域において、その上流側および下流側の領域よりも狭い。
【００１７】
このような構成とすることにより、光学式センサによる毛髪の検出精度を高めることができる。
【００１８】
あるいは好ましくは、信号処理部は、所定周期毎に毛髪の通過有無を判定し、毛髪検知センサは、信号処理部によって毛髪の通過有と判定された所定周期の数に基づいて毛髪の通過本数を算出するカウンタをさらに備える。
【００１９】
このような構成とすることにより、同一の毛髪が重複して計数（ダブルカウント）されることを防止できるので、より正確に毛髪を計数できる。
【００２０】
また、好ましくは、受光器は、受光量がしきい値以下となったことに応答して毛髪が通過したことを検知する。そして、信号処理部は、入力される調整指示に従って、発光器から光束が出力されている状態における受光器の受光量に基づいてしきい値を更新するしきい値調整部を有する。
【００２１】
このような構成とすることにより、発光器あるいは受光器への埃の付着等によって光束の光量レベルが経時的に変化した場合にも、毛髪の検出を正確に行なうことが可能となる。
【００２２】
好ましくは、信号処理部は、所定期間連続的に光束が遮光されたことが受光器によって検出されると、毛髪が通過したことを検知する。そして、この所定期間は、塵埃と毛髪との間での、減速機構衝突時の光束の存在領域の通過時間の差異に対応して設定される。
【００２３】
このような構成とすることにより、光学式センサのチャタリングあるいは塵埃の通過に応答して、毛髪の通過を誤検知することを防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、吸引装置の吸引管に取付けた毛髪検知センサによって、吸引された毛髪を検出し検知結果に基づいて計数することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則として繰返さないものとする。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００が適用される吸引装置５の全体構成を説明する概略ブロック図である。
【００２７】
図１を参照して、吸引装置５は、吸引機（吸引器）１０と、吸引口２０と、吸引管３０と、蓄積部４０とを含む。吸引機１０によって発生された風により、吸引口２０から毛髪５０を含む異物が吸引される。吸引口２０から吸引された異物は、吸引管３０によって吸引機へ向けて送られ、蓄積部４０に蓄積される。実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００は、吸引管３０の湾曲部に対応して設けられる。
【００２８】
図２は、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００の吸引管３０への取付状態を説明する斜視図である。
【００２９】
図２を参照して、毛髪検知センサ１００は、吸引管３０の湾曲部の外側（外周側）に設けられた開口部（図示せず）に取付けられている。毛髪検知センサ１００は、この開口部を塞ぐように取付けられるカバーユニット１０５を含む。カバーユニット１０５は、バンド穴１０７に通されるバンド（図示せず）等により吸引管３０と締結することによって、取付けられる。
【００３０】
さらに、カバーユニット１０５には、光学式センサの受光器および発光器を取付けるための取付口１１０♯が適宜設けられている。取付口１１０♯に挿入される発光器および受光器は、図示しないファイバケーブルを介して、投受光を制御する光学式センサ本体（図示せず）と接続される。
【００３１】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
図３を参照して、吸引管３０の外周側に設けられた開口部３２を覆うように、カバーユニット１０５が取付けられる。なお、図３の例では、カバーユニット１０５は、湾曲形状の中心線３１０に対して対称に取付けられているが、吸引管３０の上流側あるいは下流側にずらして取付けることも可能である。なお、本明細書において、「上流側」および「下流側」は、毛髪等の吸引方向に従って定義されるものとする。
【００３２】
毛髪検知センサ１００は、発光器１１０および受光器１２０の対により構成される光学式センサと、衝突面１５０および接続面１５５が設けられたカバーユニット１０５とを含む。
【００３３】
衝突面１５０は、開口部３２における吸引管３０の湾曲形状の外延線３００よりも外周側に設けられるので、吸引管３０を送られる異物のうち、比較的質量の大きい毛髪５０は、湾曲部の通過時に作用する遠心力により、衝突面１５０に高い確率で衝突する。一方、質量が比較的小さい塵埃については、作用する遠心力も小さいので、衝突面１５０に衝突する可能性が相対的に低い。
【００３４】
接続面１５５は、開口部３２の外周側において、衝突面１５０と吸引管３０の壁面との間を接続する。接続面１５５には、図２に示した取付口１１０♯に挿入された、発光器１１０および受光器１２０が設けられる。対をなす発光器１１０および受光器１２０の間には、光束２００が発生される。
【００３５】
衝突面１５０と、開口部３２における吸引管３０の湾曲形状の外延線３００との間の領域に、光束２００の存在領域２００♯の少なくとも一部が配される。すなわち、衝突面１５０は、外延線３００との間に光束存在領域２００♯を隔てて設けられる。
【００３６】
開口部３２から衝突面１５０へ導かれ、衝突面１５０に衝突した毛髪５０は、衝突面１５０の鉛直方向の速度成分が反転するので、再び開口部３２を通過して吸引管３０へ向けて送出される。この際に、毛髪５０が再び光束存在領域２００♯を通過するので、毛髪５０が衝突面１５０に衝突することにより光束存在領域２００♯の通過時間が延ばされる。また、衝突面１５０は樹脂等の材料からなっていて完全な弾性体ではなく、また毛髪５０も完全な弾性体ではないことから、衝突面１５０を跳ね返る際、完全弾性衝突は生じないので、速度成分が減少する。この減速した分、毛髪５０が光束存在領域２００♯を再び通過する際の通過時間が延ばされる。
【００３７】
この結果、発光器１１０および受光器１２０の対によって構成される光学式センサの応答時間を過度に高めることなく、毛髪５０の検知が可能となる。
【００３８】
なお、衝突面１５０については、光束２００と平行な方向の長さを確保することにより、毛髪５０が光束存在領域２００♯を通過する時間の確保が容易となる。
【００３９】
すなわち、衝突面１５０および接続面１５５により、本発明での「カバーユニット（減速機構）」が構成される。特に、衝突面１５０は本発明での「第１の壁面」に対応し、接続面１５５は本発明での「第２の壁面」に対応する。
【００４０】
また、接続面１５５は、衝突面１５０に対して鉛直な形状で設けられるのではなく、衝突面１５０との間に鈍角θ０を形成するように形成される。これにより、開口部３２から衝突面１５０および接続面１５５を介して吸引管３０へ戻る空気経路で発生する騒音、すなわち、毛髪検知センサ１００を取付けることによる発生する騒音を抑制できる。
【００４１】
図４には、毛髪検知センサ１００における光学式センサの配置例が示される。図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面からＩＩＩ−ＩＩＩ方向に接続面１５５を見た平面図に対応する。
【００４２】
図４を参照して、毛髪検知センサ１００には、カバーユニット１０５の取付口１１０♯を用いて取付けられた１０対の光学式センサ（チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０）が設けられる。すなわち、上述の光束存在領域２００♯は、チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０にそれぞれ対応する１０本の光束が走らされる領域を含む。
【００４３】
図５に示されるように、チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０の光学式センサは、光ファイバケーブル１１５，１２５により、それぞれ対応の光学式センサ本体２１０と接続される。光学式センサ本体２１０は、光源(図示せず)、受光素子（図示せず）、および、発光器１１０からの光照射タイミングを制御するとともに、受光器１２０によって検知された受光量に基づく検出信号を出力する処理回路（図示せず）等を内蔵している。光学式センサの検出原理の概要を説明すると、光学式センサ本体２１０の光源はパルス点灯していて、その光が光ファイバケーブル１１５によって導光され、発光器１１０である光ファイバ先端面から照射される。その照射光は、領域２００♯を経由し、対向する受光器１２０の光ファイバ先端面に入る。受光器１２０にて受光した光は、光ファイバケーブル１２５によって導光され、光学式センサ本体２１０の受光素子にて受光される。この受光量の変化を信号処理にて検出し、被検出物体である毛髪の有無を検出する。なお、図示を省略しているが、各チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０とも、光学式センサの発光器１１０および受光器１２０が、光ファイバケーブル１１５，１２５により対応のチャネルの光学式センサ本体２１０とそれぞれ接続されている。また、この例で示した光学式センサは、チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０それぞれで独立している。つまり、ＣＨ１の発光器１１０とＣＨ１の受光器１２０とが一対となって対向し、ＣＨ２の発光器１１０とＣＨ２の受光器１２０とが一対となって対向するというように、それぞれが独立した１０組の光学式センサから成り立っている。１組の光学式センサにおいて自己の発光を受光できるよう、また他のチャネルの照射光を受光して相互干渉が生じないように、処理回路が投光タイミングおよび受光ゲートタイミングを適切に制御する（後述の図８参照）。
【００４４】
なお、光学式センサとしては、たとえばオムロン製Ｅ３Ｘ−ＤＡ−Ｓを用いることができ、光学式センサ本体２１０としては、オムロン製Ｅ３２−Ｔ２２Ｒを用いることができる。
【００４５】
図６を参照して、発光器１１０からは、ファイバケーブルにて束ねられた複数の光源から所定角度で広がるように放射する形状で、光（たとえばレーザ光、赤色ＬＥＤ光など）が照射される。したがって、その光量分布はファイバ径（たとえば５００μｍ）に対応して、図示するような分布を有することとなる。
【００４６】
これに対して、日本人の毛髪の太さは一般に０．０７ｍｍ〜０．０８ｍｍと言われている。このため、最低限５０μｍの太さの毛髪が通過したときには、最低でも、５０μｍ／５００μｍ＝１０％程度の受光量低下が発生することが期待される。
【００４７】
したがって、受光器１２０による受光量のしきい値を、遮光物が無い場合の受光量レベルの−６％程度に設定することにより、受光量がしきい値より低くなったときに、毛髪５０により光束２００が遮光されたこと、すなわち、毛髪５０が通過したことを検知できる。光学式センサ本体２１０は、受光器の受光量がしきい値より低くなると、検出信号を発生するように構成される。
【００４８】
なお、一般的に電気掃除機による吸引時のスピードは２００ｋｍ／ｈ程度と言われている。２００ｋｍ／ｈの物体が５００μｍのファイバを横切る時間が約９μｓであることを考慮すると、図２に示したカバーユニット１０５によって構成される減速機構を設ける必要性が理解される。こうすることにより、光学式センサの応答速度を過度に高める必要性がなくなる。
【００４９】
図７は、光学式センサ本体２１０からの出力を処理する信号処理回路２５０の構成を説明する機能ブロック図である。
【００５０】
図７を参照して、信号処理回路２５０は、検出部２６０と、タイマ設定部２７０と、出力部２８０と、しきい値調整指示部２８５とを含む。なお、ここでは信号処理回路２５０を光学式センサ２１０に外付けした例を示しているが、光学式センサ２１０に信号処理回路２５０を内蔵させてもよい。
【００５１】
ここで、光学式センサのチャネルＣＨ１〜ＣＨ１０での光束発生タイミングは、光学式センサ本体２１０によって図８に示すように制御されている。なお、光束発生タイミングは、光学式センサの各チャネル毎の光源の発光タイミング、または各チャネル毎の発光器１２０が光照射する発光タイミングと同じ意味である。
【００５２】
図８を参照して、光学式センサのチャネルＣＨ１〜ＣＨ１０の発光タイミングは、パルス状に順次切換えられている。このため、瞬間的には、１つのチャネルのみで光束２００が発生されている。そして、各受光器１２０からの出力信号は、対応の発光器１１０からの発光タイミングにおいて有効とされる。つまり、光学式センサは、対をなす発光および受光のタイミングを連鎖させて制御する。具体的には、ＣＨ１の発光タイミングとＣＨ１の受光有効タイミングを適切に合わせ、ＣＨ２の発光タイミングにＣＨ２の受光有効タイミングを合わせるというように、各チャネルごとに発光・受光のタイミングをずらすための制御をする。これにより、検知確率を向上するために光学式センサを並列に複数チャネル設ける構成としても、チャネル間で互いの出力が干渉することによる誤検出を防止できる。
【００５３】
光学式センサのチャネルＣＨ１〜ＣＨ１０からの出力は、周期Ｔｃごとに一巡する。さらに、検出部２６０では、毛髪５０の通過検出を行なうための検出単位期間Ｔｓが設定される。この検出単位期間Ｔｓは、好ましくは、上記一巡周期Ｔｃの整数倍（ｎ倍）で与えられる。そして、この検出単位期間Ｔｓの間、光学式センサの同一チャネルにおいて、ｎ回連続して受光器１２０での受光量がしきい値を下回ることにより、検出部２６０は、当該チャネルにおいて毛髪５０を検出した検出信号（パルス信号）を出力することになる。ここで、ｎ回連続としているのは、所定期間連続的に光束が遮光された場合にのみ、毛髪が領域２００＃をまたがって通過したものとみなし、その受光量の変化から毛髪を安定して検出するためである。一方で、例えば１回だけしきい値を下回り、次にはしきい値を上回り、また１回だけしきい値を下回るといった、不安定な検出状態（チャタリング）が生じないようにするためでもある。また、ノイズ信号等に起因して１回だけ受光器１２０での受光量がしきい値を下回る場合や、検出対象でない微細物体が領域２００♯を通過することによってｎ回に満たない期間だけ受光器１２０での受光量がしきい値を下回る場合に、検出信号を出力しないようにするためでもある。つまり、ｎ回連続して受光量が変化するこの所定期間は、塵埃と毛髪とでの減速機構衝突時の通過時間の差異に対応して設定される。
【００５４】
これにより、各光学式センサのチャタリングや、毛髪５０よりもさらに通過速度の速い塵埃等の通過に反応して、毛髪５０の通過が誤検出されることを防止することができる。  
【００５５】
なお、検出単位期間Ｔｓについては後述する実験結果等から導くことができ、毛髪が領域２００♯を通過するのに要するであろう想定時間よりも短い時間となるよう設定、調整をすればよく、たとえば、Ｔｓ＝２５０ｍｓに設定される。
【００５６】
再び図７を参照して、タイマ設定部２７０は、所定のオフディレイ期間を設定するとともに、各オフディレイ期間内において、それぞれチャネルでの検出部２６０からの出力パルス信号を蓄積する。出力部２８０は、タイマ設定部２７０により設定されるオフディレイ期間ごとに、チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０のそれぞれにおいて、毛髪５０の通過有無を示すパルス信号を出力する。すなわち、単一のオフディレイ期間の間で、検出部２６０から複数回パルス信号が出力されても、出力部２８０からのパルス出力信号は、１個にまとめることとする。
【００５７】
図９には、種々の長さの毛髪通過時における検出部２６０からの出力パルス信号の実測例が示される。
【００５８】
図９に示されるように、毛髪が比較的短いとき、たとえば毛髪長１ｃｍ，２ｃｍの場合には、検出部２６０から単一のパルス信号が出力されるのに対し、毛髪長が長くなると、減速機構の作用により光束存在領域２００♯の通過時間が延びるのに伴い、検出部２６０から複数回パルス信号が発生されていることが分かる。これは、一本の長い毛髪の一部が光束存在領域２００♯をまたがって通過した後、別の一部が光束存在領域２００♯を再度またがって通過することによるものだと思われる。１本の毛髪通過時にパルス信号の発生が収まるまでの期間ｔｄは、図９中に示すように毛髪長に応じて異なった値となっている。
【００５９】
これらの複数のパルス信号をそれぞれカウントすれば、同一の毛髪が重複して計数（ダブルカウント）されることとなり、通過した毛髪数を誤って多くカウントしてしまうこととなる。
【００６０】
このため、タイマ設定部２７０では、上述のように、オフディレイ期間内で検出部２６０からの出力パルス信号を蓄積することにより、光学式センサの各チャネルにおいて各オフディレイ期間における毛髪の通過有無を検出する構成としている。図９に示した出力パルス信号の実測例（ｔｄ）を考慮すれば、マージンを考慮して、たとえばオフディレイ期間を１００ｍｓ程度に設定することにより、上記のダブルカウントの問題を確実に解消できることが期待される。したがって、本実施の形態による毛髪検知センサでは、オフディレイ期間＝１００ｍｓに設定する。なお、業界向け吸引装置によって作業者が作業エリアに入る前に衣服に付着した毛髪を吸引する場合であれば、数本の毛髪が領域２００♯を一定時間おきに間欠的に通過することとなるので、このような信号処理をしても複数の毛髪を１本だと検出することによる検出とりこぼしはあまり生じない。
【００６１】
再び図７を参照して、出力部２８０からの出力パルス信号は、ＯＲ回路２９０に入力される。上述のように、出力部２８０からの出力パルス信号は、光学式センサのチャネルごとに、各オフディレイ期間における毛髪５０の通過有無を示すものである。そして、ＯＲ回路２９０は、出力部２８０からの出力パルス信号のＯＲ論理演算結果を出力する。すなわち、ＯＲ回路２９０の出力信号は、オフディレイ期間ごとに、チャネルＣＨ１〜ＣＨ１０の少なくとも１つにおいて毛髪の通過が検出されたか否かを示す１ビットの信号である。
【００６２】
したがって、後段に配置されたカウンタ４００を用いて、ＯＲ回路２９０の出力信号に基づいて、毛髪通過有と判断されたオフディレイ期間の数をカウントすることによって、吸引された毛髪を計数することが可能となる。
【００６３】
しきい値調整指示部２８５は、入力部２９５から、受光器１２０のしきい値レベル調整を指示する指示信号が入力される。この指示信号は、吸引装置５による異物の吸引作業時以外に入力される。たとえば、指示信号の入力は、吸引機１０の非作動時や、作動前の準備段階に限って有効とされる。
【００６４】
しきい値調整指示部２８５は、指示信号が入力されると、調整指示を各光学式センサ本体２１０へ伝達する。各光学式センサ本体２１０は、調整指示に応答して、発光器１１０から光を照射するとともに、そのときの受光器１２０での受光量の所定倍（たとえば、−６％に対応して０．９４倍）にしきい値を更新する。
【００６５】
このような構成とすると、発光器１１０あるいは受光器１２０での埃の堆積や、光学式センサの経時特性変化に対応させて、毛髪５０の通過有無を検知するためのしきい値を適切に設定できるので、検出精度を向上することができる。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に従う毛髪検知センサによれば、吸引管の湾曲部に開口部を設け、当該開口部に減速機構および光学式センサを配置することにより、吸引された毛髪が光学式センサの光束存在領域を通過する時間を延ばすことができるので、光学式センサの応答速度を過度に高めることなく毛髪の通過を検知することができる。このため、この検知結果に基づいて吸引した毛髪を計数可能なシステムを実現できる。
【００６７】
さらに、光学式センサでの受光量変化に基づく出力信号に対して、検出単位期間Ｔｓやオフディレイ期間を設定した適切な信号処理を施すことにより、吸引された毛髪をより正確に計数するための検知結果を得ることが可能な構成とできる。
【００６８】
なお、毛髪検知センサ１００は、バンド穴１０７を用いてバンドにより取付けることにより、開口部３２０に対して着脱可能な構成とされる。このようにすると、発光器１１０あるいは受光器１２０に蓄積された埃の除去等のメンテナンスを容易に行なうことができる。なお、着脱可能な取付構造については上記に限定されるものではなく、ねじ等の取付機構を設けることも可能である。
【００６９】
また、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００において、光学式センサの配置個数は特に限定されるものではない。また、衝突面１５０の形状および配置位置についても、上述の外延線３００との間に光束存在領域２００♯を隔てて配置され、かつ衝突面１５０の衝突によって光束存在領域２００♯の通過時間を延ばすことができる限り、任意の形状とすることができる。
【００７０】
［実施の形態２］
実施の形態２では、吸引管３０の形状を問わず、すなわち湾曲部以外の部位にも取付可能な毛髪検知センサの構成について説明する。
【００７１】
図１０は、本発明の実施の形態２による毛髪検知センサ１００♯が取付けられる吸引装置５の構成を示す概略ブロック図である。
【００７２】
図１０を図１と比較して、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯は、吸引管３０の直線部に対応して設けることができる。
【００７３】
図１１を参照して、毛髪検知センサ１００♯は、吸引管３０とその両端が接続される筒状ユニット１４０を有する。筒状ユニット１４０の内壁面１４５には、光学式センサを構成する、発光器１１０および受光器１２０の対が設けられている。各発光器１１０および受光器１２０は、光ファイバケーブル１１５、１２５により、図７と同様の光学式センサ本体２１０および信号処理回路２５０と接続されている。
【００７４】
実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯においては、内壁面１４５に設けられた複数のワイヤピン１６０によって減速機構が構成される。すなわち、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯は、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００と比較して、減速機構の構成が異なるのみであり、発光器１１０および受光器１２０によって検知される光束２００の遮光有無を示す出力信号の処理については、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００と基本的に同様であるので、説明は繰り返さない。なお、減速機構の形式の相違に対応させて、実施の形態１で説明した検出単位期間Ｔｓ（図８）やタイマ設定部２７０によるオフディレイ期間については、適宜調整することが好ましい。
【００７５】
図１２を参照して、筒状ユニット１４０の内壁面１４５には、実施の形態１と同様に１０チャネルの光学式センサを構成する、発光器１１０および受光器１２０が設けられる。ようにする。すなわち、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯においても、筒状ユニット１４０内の光束存在領域２００♯に、１０本の光束が走っている。なお、毛髪検知センサ１００♯においても、光学式センサが１０チャンネル設けられる構成を例示しているが、この配置数は任意の数とすることができる。
【００７６】
次に図１３を用いて、ワイヤピンによる減速作用を説明する概念図である。
図１３を参照して、ワイヤピン１６０は、毛髪５０の吸引方向に対して鈍角θ２をなす方向に、内壁面１４５から伸長させて設けられる。そして、ワイヤピン１６０の先端は、対向する内壁面１４５との間に隙間１６５を有する。
【００７７】
これにより、吸引された毛髪５０がワイヤピン１６０に衝突して減速することにより、あるいは、ワイヤピン１６０に引っかかって一旦停止することにより、光学式センサの光束存在領域２００♯の通過時間を延ばすことができる。すなわち複数のワイヤピン１６０によって減速機構が実現される。
【００７８】
また、θ２が鈍角を成し、かつ、ワイヤピン１６０の先端に隙間１６５が設けられているので、一旦引っかかった毛髪５０についても、図１３の矢印５５の方向に移動させることにより、再び吸引方向に沿って吸引機１０へ向けて送出することができる。すなわち、ワイヤピン１６０に毛髪５０が溜まらないようにすることができる。
【００７９】
図１４には、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯における複数のワイヤピン１６０の配置例を説明するための筒状ユニット１４０の断面図が示される。
【００８０】
図１４を参照して、ワイヤピン１６０は、図１３に示したような、光束存在領域２００♯よりも毛髪の吸引方向に対して上流側の領域２１０♯のみでなく、光束存在領域２００♯に対応してさらに設けてもよい。
【００８１】
この場合にも、複数のワイヤピン１６０は、図１５に示すように、壁面鉛直方向に対して、下向き（毛髪５０の進行方向）に設けられる。すなわち、図１３で説明したように、毛髪５０の吸引方向に対して鈍角θ２をなすような方向に伸長するように配置される。ただし、光束存在領域２００♯にワイヤピン１６０を設ける場合には、ワイヤピン１６０が光束２００を遮ることがないように、発光器１１０および受光器１２０の隙間を用いて適切に配置する必要がある。
【００８２】
すなわち複数のワイヤピン１６０は、光束存在領域２００♯およびその上流側領域２１０♯の少なくとも一方に設ける構成とすることができる。
【００８３】
さらに、筒状ユニット１４０の内壁面１４５には、毛髪５０の吸引方向で見て、光束存在領域２００♯に対応する領域に凸部１４７を設けることが好ましい。このようにすると、毛髪５０の通過領域の断面積（吸引方向に垂直な平面）を、光束存在領域２００♯において、その上流側領域２１０♯および／または下流側領域２２０♯よりも小さくすることができる。この結果、光学式センサの配置数を増大させることなく、吸引された毛髪５０♯がより確実に光束存在領域２００♯を通過するようにできる。
【００８４】
以上説明した、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯によれば、直線形状の吸引管３０に対しても、複数のワイヤピン１６０によって、実施の形態１と同様の減速機構を構成して、光学式センサの光束存在領域２００♯における毛髪５０の通過時間を確保して、毛髪が通過したことの確実な検知およびその計数が可能となる。
【００８５】
［実験結果］
次に、実施の形態１および２に従う毛髪検知センサ１００または１００♯を家庭用の電気掃除機に取付けることによって吸引装置を構成して、吸引装置５♯により毛髪５０を実際に吸引する実験を行った。
【００８６】
図１６は、家庭用電気掃除機に実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００または実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯を取付けることによって構成された実験用の吸引装置５♯の構成を示す概略図である。
【００８７】
図１６に示されるように、電気掃除機の吸入口が図１または図１０における吸引口２０に相当し、吸引口２０および送風機の間の通風経路によって、吸引管３０が構成される。すなわち、本発明による毛髪検知センサが取付けられる吸引管３０は、フレキシブルホース部分および直線あるいは湾曲状の筒状部分の両方に加えて、電気掃除機本体１５の吸引管３０根元付近や、本体１５内部の通風経路を含む概念である。すなわち、これらの部分を含む上記通風経路のいずれかに毛髪検知センサ１００または１００♯を取付ける構成としてもよい。
【００８８】
なお、実験に用いた電気掃除機１５は、市販品であり、吸込仕事率４２０Ｗ、真空度１７３９０Ｐａ、風量１．４５ｍ3／分、ホース（吸引管）内径３０ｍｍであった。以下に示す実験例では、種々の長さの毛髪サンプル（１ｃｍ，２ｃｍ，３ｃｍ，５ｃｍ，７ｃｍ，１５ｃｍ程度）を準備し、１本のサンプルを吸引装置５♯によって吸引することにより、毛髪５０が通過したことを毛髪検知センサ１００ないし１００♯によって検知できるかどうかを実験した。なお以下では、１５ｃｍ程度の長さの毛髪サンプルについては長髪とも称する。
【００８９】
図１７および図１８は、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００を取付けた吸引装置５♯による実験結果を示す図表である。図１７（ｉ）〜（ｖｉ）には、毛髪長がそれぞれ１ｃｍ，２ｃｍ，３ｃｍ，５ｃｍ，７ｃｍ，長髪の場合の実験結果が示される。
【００９０】
当該実験では、光学的センサを１ｃｈ〜９ｃｈの９チャネル設けてそれぞれのチャネルにおいて毛髪の通過が検知された場合に丸印（○）を付している。そして、各毛髪長について、１本ずつ計１０回の吸引試験を行なっている。
【００９１】
なお、図１７には、毛髪検知センサ１００を、湾曲部位の中心線３１０（図３）に対して上流側に配置した場合における実験結果が示されており、図１８には、中心線３１０に対して毛髪検知センサ１００を下流側に配置した場合における実験結果が示される。
【００９２】
これまでの説明から理解されるように、光学式センサのいずれかのチャネルで毛髪の通過が検知されれば、検出結果は成功（○で表記）であり、いずれのチャネルでも毛髪の通過が検知されなければ、不成功（×で表記）である。
【００９３】
図１７を参照して、（ｉ）毛髪長１ｃｍでは、４／１０の成功率で毛髪の通過を検知でき、（ｉｉ）毛髪長２ｃｍでは、９／１０の成功率で毛髪の通過を検知できている。さらに、（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）から理解されるように、毛髪長３ｃｍ以上では、１０／１０の成功率で、毛髪の通過を検知できていることがわかる。
【００９４】
さらに、（ｖｉｉ）には、光学式センサを１個追加して１０チャネルの光学式センサのＯＲ出力によって、毛髪長１ｃｍのサンプルを吸引実験した場合の結果が示される。実験結果から理解されるように、センサを増やすことにより、毛髪長１ｃｍの場合の検知率が７／１０に向上できている。
【００９５】
図１８を参照して、（ｉ）毛髪長１ｃｍでは、４／１０の成功率で毛髪の通過を検知でき、（ｉｉ）毛髪長２ｃｍでは、５／１０の成功率で毛髪の通過を検知できている。さらに、（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）に示されるように、毛髪長３ｃｍ以上では、９／１０〜１０／１０の成功率で、毛髪の通過を検知できていることがわかる。
【００９６】
図１７および図１８に示した実験結果から理解されるように、毛髪検知センサ１００は、吸引管３０の湾曲部中心に対して、上流側あるいは下流側のいずれに取付けても、高い確率で毛髪の通過を検知できている。したがって、毛髪検知センサ１００によって、吸引した毛髪を計数するシステムを実現可能であることが理解される。
【００９７】
一方、図１９には、実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯を取付けた吸引装置５♯による実験結果が示される。
【００９８】
図１９を参照して、（ｉ）毛髪長１ｃｍでは、３／１０の成功率で毛髪の通過を検知でき、（ｉｉ）毛髪長２ｃｍでは、１／１０の成功率で毛髪の通過を検知できている。さらに、（ｉｉｉ）毛髪長３ｃｍでは、３／１０の成功率で毛髪の通過を検知でき、（ｉｖ）〜（ｖｉ）に示されるように毛髪長５ｃｍ以上では、８／１０〜１０／１０の成功率で、毛髪の通過を検知できていることがわかる。
【００９９】
図２０には、図１７〜図１９の実験結果をまとめた図表が示される。
図２０を参照して、実施の形態１に従う毛髪検知センサ１００（エルボー方式）によれば、毛髪長２〜３ｃｍ以上の毛髪であればほぼ確実に検出できていることがわかる。一方、吸引管３０の形状を問わずに取付けることができる実施の形態２に従う毛髪検知センサ１００♯（ワイヤピン方式）によっても、毛髪長５ｃｍ以上の毛髪であれば高い確率で毛髪の検出を正確に検知できている。
【０１００】
以上の実験結果からも、本発明に従う毛髪検知センサによって吸引した毛髪の検出が可能であり、当該毛髪検知センサの適用によって、吸引装置により吸引した毛髪を簡易に計数できるシステムを実現できることが理解される。
【０１０１】
例えば、この発明の毛髪検知センサは、主に業界向け吸引装置に適用することが好ましいが、家庭用の電気掃除機への適用を排除するものではない。業界向け吸引装置を使って工場作業者が作業エリアに入る前に衣服に付着した毛髪を吸引する場合、作業者の衣服に毛髪以外の大きなゴミ、異物は付着していないことを前提とすれば、毛髪を正確に検知できる。逆に、毛髪以外の異物の個数も含めて検出したいという用途なら、毛髪と同程度の大きさの異物を中心に、それ以上の大きさの異物も含めた個数を、毛髪の本数とあわせて検出することもできる。この発明の「毛髪検知センサ」を、毛髪と異物とを区別することなく、作業者の衣服に付着した異物を検出対象とするものと捉えることもできる。更に言うと「毛髪」は例示であって、この発明の毛髪検知センサは、毛髪以外の異物の個数を検知する用途を排除するものではないとも言える。
【０１０２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
この発明に従う毛髪検知センサは、家庭用電気掃除機や業界向け吸引装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１に従う毛髪検知センサが適用される吸引装置の全体構成を説明する概略ブロック図である。
【図２】実施の形態１に従う毛髪検知センサの吸引管への取付状態を説明する斜視図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】実施の形態１に従う毛髪検知センサにおける光学式センサの配置例を示す図である。
【図５】実施の形態１に従う毛髪検知センサにおける光学式センサの構成を説明する概念図である。
【図６】光学式センサによる毛髪の検出原理を説明する概念図である。
【図７】光学式センサ本体からの出力を処理する信号処理回路の構成を説明する機能ブロック図である。
【図８】光束の出力タイミングを説明する波形図である。
【図９】種々の長さの毛髪通過時における検出部からの出力パルス信号の実測例を示す波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に従う毛髪検知センサが適用される吸引装置の全体構成を説明する概略ブロック図である。
【図１１】実施の形態２に従う毛髪検知センサの構成を説明する図である。
【図１２】実施の形態２に従う毛髪検知センサにおける光学式センサの構成を説明する概念図である。
【図１３】ワイヤピンによる減速作用を説明する概念図である。
【図１４】実施の形態２に従う毛髪検知センサにおける複数のワイヤピンの配置例を説明するための筒部の断面図である。
【図１５】ワイヤピンの配置方向を説明する概念図である。
【図１６】家庭用電気掃除機に実施の形態１または２に従う毛髪検知センサを取付けることによって構成された実験用の吸引装置の構成を示す概略図である。
【図１７】実施の形態１による毛髪検知センサを取付けた吸引装置による実験結果（その１）を示す図表である。
【図１８】実施の形態１による毛髪検知センサを取付けた吸引装置による実験結果（その２）を示す図表である。
【図１９】実施の形態２による毛髪検知センサを取付けた吸引装置による実験結果を示す図表である。
【図２０】図１７〜図１９での実験結果を整理した図表である。
【符号の説明】
【０１０５】
５，５♯  吸引装置、１０  吸引機、１５  家庭用電気掃除機本体、２０  吸引口、３０  吸引管、３２  開口部、４０  蓄積部、５０  毛髪、１００，１００♯  毛髪検知センサ、１０５  カバーユニット、１０７  バンド穴、１１０  発光器、１１０♯  取付口、１１５，１２５  光ファイバケーブル、１２０  受光器、１４０  筒状ユニット、１４５  内壁面、１４７  凸部、１５０  衝突面、１５５  接続面、１６０  ワイヤピン、１６５  隙間、２００  光束、２００♯  光束存在領域、２１０  光学式センサ本体、２１０♯  上流側領域（対光束存在領域）、２２０♯  下流側領域（対光束存在領域）、２５０  信号処理回路、２６０  検出部、２７０  タイマ設定部、２８０  出力部、２８５  しきい値調整指示部、２９０  ＯＲ回路、２９５  入力部、３００  外延線（湾曲部）、３１０  中心線（湾曲部）、３２０  開口部（吸引管）、ＣＨ１〜ＣＨ１０  チャネル（光学式センサ）、Ｔｓ  検出単位期間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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