(57)【要約】【課題】  簡単な構成で確実かつ効率的にほこりの検出が可能なほこりセンサ、およびこのようなほこりセンサを備える空気清浄器を提供する。【解決手段】  ほこりセンサ１は、筐体２、筐体２の表面側を保護する表ケース３、筐体２の裏側を保護する裏蓋４、発光部および受光部を保持して筐体２に内包される素子ホルダ５を主要構成としている。ほこりセンサ１では、気流吸い込み口８の大きさ（内周縁Ａａ）は、ほこり検出領域ＳＡの大きさ（外周縁Ａｂ）より小さく形成してある。これにより、ほこり検出対象としての気流をほこり検出領域ＳＡの中心部に誘導することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流吸い込み口と気流吐き出し口との間に設けられたほこり検出領域と、該ほこり検出領域に照射光を照射する発光部と、前記ほこり検出領域のほこりからの反射光を受光する受光部とを備え、前記ほこり検出領域を通過する気流中のほこりを検出するほこりセンサにおいて、
前記気流吸い込み口の内周縁は前記ほこり検出領域の外周縁より小さいことを特徴とするほこりセンサ。
【請求項２】
前記気流吸い込み口の内周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より小さいことを特徴とする請求項１に記載のほこりセンサ。
【請求項３】
前記ほこり検出領域の外周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より小さいことを特徴とする請求項２に記載のほこりセンサ。
【請求項４】
前記ほこり検出領域の外周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より大きいことを特徴とする請求項２に記載のほこりセンサ。
【請求項５】
前記気流吸い込み口は、前記発光部および前記受光部を保持する素子ホルダにより構成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のほこりセンサ。
【請求項６】
前記気流吸い込み口は、前記発光部および前記受光部を保持する素子ホルダを内包する筐体の裏蓋により構成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のほこりセンサ。
【請求項７】
前記気流吸い込み口は、入り口よりも内部を狭くしてあることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のほこりセンサ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載のほこりセンサを備えることを特徴とする空気清浄器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たばこの煙、塵などの煤塵（ほこり）を検出するほこりセンサおよびこのようなほこりセンサを備えた空気清浄器に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進展に伴い空気の汚れが問題にされるようになってきている。例えば、たばこの煙、煤塵など微粒子、微粉末に代表される汚れ粒子、あるいはハウスダストなど（本願では検出対象としてのダスト類をまとめて単にほこりという。）を除去する空気清浄器が提供されている。空気清浄器の動作効率を向上させるために空気の汚染状況を検出する光電式煙感知器（ほこりセンサ）が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図９は、従来例に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの関係を説明する説明図である。
【０００４】
ほこりセンサ５１は、筐体５２、筐体５２の表面側を保護する表ケース５３、筐体５２の裏側を保護する裏蓋５４、筐体５２に装着され発光部（不図示）、受光部（不図示）を保持する素子ホルダ５５を主要構成としている。
【０００５】
筐体５２の空間にはほこり検出領域ＳＡが形成されている。また、ほこり検出の対象となる空気（気流）を導入して、ほこり検出領域ＳＡに誘導する気流吸い込み口５８が筐体５２の裏側に形成され、ほこり検出を終了した気流を外部に放出する気流吐き出し口５９が筐体５２の表側に形成してある。
【０００６】
ほこりセンサ５１では、気流吸い込み口５８の大きさ（内周縁Ａａ）および気流吐き出し口５９の大きさ（内周縁Ａｃ）は、ほこり検出領域ＳＡの大きさ（外周縁Ａｂ）と略同一に形成してある。この構成により検出対象としての気流の流れが生じることから、気流中のほこりの検出が可能となっている。
【特許文献１】特開平８−６２１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のほこりセンサ５１では、ほこり検出領域ＳＡが、気流吸い込み口５８と同程度の大きさか、または気流吸い込み口５８より小さい構成としてあることから、気流吸い込み口５８から導入された気流の一部がほこり検出領域ＳＡを通過せず、検出対象とならずに検出漏れを生じるという現象が生じ、また、結果的に検出効率が低下するという問題があった。
【０００８】
さらに、受光部での検出レベルの大小によりほこりの大小を検出する場合、ほこり検出領域ＳＡの中央部と周辺部では受光部での受光感度が異なることから、正確な判断は困難であるという問題があった。受光感度の分布への対策として、レンズなどの光学系に工夫を施すことが考えられるが、構造が複雑となり、また、高価になるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、発光部からほこり検出領域に照射光を照射し、ほこり検出領域を通過する気流中のほこりからの反射光を受光部で受光してほこりを検出するほこりセンサにおいて、気流吸い込み口の内周縁をほこり検出領域の外周縁より小さくすることにより、簡単な構成で確実かつ効率的にほこりの検出が可能なほこりセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は本発明に係るほこりセンサを備える空気清浄器とすることにより、効率的かつ確実に空気の清浄化が可能な空気清浄器を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るほこりセンサは、気流吸い込み口と気流吐き出し口との間に設けられたほこり検出領域と、該ほこり検出領域に照射光を照射する発光部と、前記ほこり検出領域のほこりからの反射光を受光する受光部とを備え、前記ほこり検出領域を通過する気流中のほこりを検出するほこりセンサにおいて、前記気流吸い込み口の内周縁は前記ほこり検出領域の外周縁より小さいことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、検出対象としての気流を絞って集束させることにより、ほこり検出領域の中央部へ誘導することができるので、検出漏れを防止でき、また、受光感度の相違による影響を受けない正確なほこり検出が可能となる。
【００１３】
本発明に係るほこりセンサでは、前記気流吸い込み口の内周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より小さいことを特徴とする。
【００１４】
この構成により、検出対象としての気流を絞り、ほこり検出対象としての気流を確実にほこり検出領域に誘導することができるので、正確なほこり検出が可能となる。
【００１５】
本発明に係るほこりセンサでは、前記ほこり検出領域の外周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より小さいことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、ほこり検出領域を絞ることができることから、気流を正確に誘導して検出漏れを防止でき、正確なほこり検出を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明に係るほこりセンサでは、前記ほこり検出領域の外周縁は前記気流吐き出し口の内周縁より大きいことを特徴とする。
【００１８】
この構成により、ほこり検出領域の中央部を利用してほこり検出を行うことができることから、ほこり検出領域の中央部と周辺部に対する受光部での受光感度の相違による影響を排除できるので正確なほこり検出が可能となる。
【００１９】
本発明に係るほこりセンサでは、前記気流吸い込み口は、前記発光部および前記受光部を保持する素子ホルダにより構成してあることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、気流吸い込み口とほこり検出領域との位置合わせを容易かつ正確に行うことができるので、組み立てが容易となることから、製造コストを低減でき、また、正確なほこり検出が可能となる。
【００２１】
本発明に係るほこりセンサでは、前記気流吸い込み口は、前記発光部および前記受光部を保持する素子ホルダを内包する筐体の裏蓋により構成してあることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、気流吸い込み口とほこり検出領域との位置合わせを容易かつ正確に行うことができるので、組み立てが容易となることから、製造コストを低減でき、また、正確なほこり検出が可能となる。
【００２３】
本発明に係るほこりセンサでは、前記気流吸い込み口は、入り口よりも内部を狭くしてあることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、気流吸い込み口をラッパ状として、気流を絞ってほこり検出領域へ誘導することができることから、正確なほこり検出が可能となる。
【００２５】
本発明に係る空気清浄器は、本発明に係るほこりセンサを備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成により、正確なほこり検出が可能であることから、ほこりの量およびほこりの大きさに応じて効率的かつ確実に空気の清浄化を行うことが可能な空気清浄器となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るほこりセンサによれば、気流吸い込み口、ほこり検出領域、気流吐き出し口の相対的な大きさを特定することにより、簡単な構成で、ほこりの種類（大小）を正確に判定することができ、また、効率良く検出することができるという効果を奏する。
【００２８】
本発明に係る空気調整機によれば、ほこりの量およびほこりの大きさに応じて効率的かつ確実に空気の清浄化を行うことが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの相関を示す説明図である。
【００３１】
ほこりセンサ１は、筐体２、筐体２の表面側を保護する表ケース３、筐体２の裏側を保護する裏蓋４、発光部（不図示）および受光部（不図示）を保持して筐体２に内包される素子ホルダ５を主要構成としている。つまり、筐体２は、表ケース３および裏蓋４を備え、素子ホルダ５を外部から保護する構成としてある。
【００３２】
筐体２の適宜の空間にはほこり検出領域ＳＡが形成されている。また、ほこり検出の対象となる空気（気流）を導入して、ほこり検出領域ＳＡに誘導する気流吸い込み口８が筐体２の裏側（裏蓋４）に形成され、ほこり検出を終了した気流を外部に放出する気流吐き出し口９が筐体２の表側（表ケース３）に形成してある。
【００３３】
本実施の形態に係るほこりセンサ１では、気流吸い込み口８の大きさ（内周縁Ａａ）は、ほこり検出領域ＳＡの大きさ（外周縁Ａｂ）より小さく形成してある。これにより、ほこり検出対象としての気流をほこり検出領域ＳＡの中心部に誘導することが可能となり、導入した気流に対するほこりの検出漏れを防止することができ、また、ほこり検出領域ＳＡの中央部と周辺部に対する受光部での受光感度の相違による影響を排除することができる。つまり、ほこりセンサ１は、正確で検出効率の良いほこりセンサとなる。
【００３４】
また、気流吸い込み口８の大きさ（内周縁Ａａ）は、気流吐き出し口９の大きさ（内周縁Ａｃ）より小さく形成してある。これにより、気流が確実にほこり検出領域ＳＡを通過するように誘導することが可能となり、導入した気流に対するほこりの検出漏れを防止することができ、また、ほこり検出領域ＳＡの中央部と周辺部に対する受光部での受光感度の相違による影響を排除することができる。
【００３５】
ほこり検出領域ＳＡの大きさ（外周縁Ａｂ）は、気流吐き出し口９の大きさ（内周縁Ａｃ）より小さく形成してある。これにより、ほこり検出領域ＳＡを絞り、また、気流を確実に誘導することが可能となることから、正確なほこり検出が可能となり、検出効率を向上することができる。
【００３６】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの相関を示す説明図である。実施の形態１と同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態では、ほこり検出領域ＳＡの大きさ（外周縁Ａｂ）は、気流吐き出し口９の大きさ（内周縁Ａｃ）より大きく形成してある。これにより、ほこり検出領域ＳＡの中心部でのほこり検出が可能となり、ほこり検出領域ＳＡの中央部と周辺部に対する受光部での受光感度の相違による影響を排除することができ、正確なほこり検出が可能となる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
図３は、本発明の実施の形態３に係るほこりセンサの気流吸い込み口を素子ホルダにより構成した場合を示す説明図である。実施の形態１、実施の形態２と同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態では、気流吸い込み口８を素子ホルダ５により構成してある。素子ホルダ５の一部を延在させて裏蓋４を貫通して外部に連通する気流吸い込み口８とすることにより、気流吸い込み口８が素子ホルダ５の一部（素子ホルダ５により構成した気流導入経路）を介してほこり検出領域ＳＡに連通するように構成している。
【００４０】
これにより、気流吸い込み口８とほこり検出領域ＳＡとの位置合わせを容易かつ正確に行うことが可能となる。したがって、ほこりセンサ１の組み立てが容易かつ正確にできることから、製造コストを低減でき、また、正確なほこり検出が可能となる。
【００４１】
＜実施の形態４＞
図４は、本発明の実施の形態４に係るほこりセンサの気流吸い込み口を筐体の裏蓋により構成した場合を示す説明図である。実施の形態１ないし実施の形態３と同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、気流吸い込み口８を筐体の裏蓋４により構成してある。裏蓋４の一部に設けた開口を内側に延在させて素子ホルダ５を貫通する気流吸い込み口８とすることにより、気流吸い込み口８が裏蓋４の一部（裏蓋４により構成した気流導入経路）を介してほこり検出領域ＳＡに連通するように構成してある。
【００４３】
これにより、気流吸い込み口８とほこり検出領域ＳＡとの位置合わせを容易かつ正確に行うことが可能となる。したがって、ほこりセンサ１の組み立てが容易となることから、製造コストを低減でき、また、正確なほこり検出が可能となる。
【００４４】
＜実施の形態５＞
図５は、本発明の実施の形態５に係るほこりセンサの気流吸い込み口をラッパ状に構成した場合を示す説明図である。実施の形態１ないし実施の形態４と同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態では、気流吸い込み口８を入り口よりも内部を狭く構成してラッパ状としてある。これにより、気流吸い込み口８とほこり検出領域ＳＡとの位置合わせを容易かつ正確に行うとともに気流を絞ってほこり検出領域ＳＡの中央部へ誘導することが可能となる。したがって、正確なほこり検出が可能となる。なお、本実施の形態は、実施の形態４を変形したものであるが、実施の形態３に対しても適用可能である。
【００４６】
＜実施の形態６＞
図６は、本発明の実施の形態６に係るほこりセンサでの発光部、受光部のレイアウトとほこり検出領域との関係を示す透視平面図である。実施の形態１ないし実施の形態５と同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態では、筐体２の一方の壁面に発光部６、発光部６に対向する他方の壁面に受光部７が形成してある。発光部６は発光素子６ａを有し、受光部７は受光素子７ａを有する。発光素子６ａは例えば半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、受光素子７ａは例えば半導体ホトトランジスタである。なお、発光部６、受光部７では適宜のレンズを用いて照射光および反射光を集光（光ビーム径を絞って最適化）することにより検出精度を向上させている。
【００４８】
動作時には、照射光Ｌｅが発光部６（発光素子６ａ）からほこり検出領域ＳＡに向けて照射される。照射光Ｌｅは、ほこり検出領域ＳＡの気流中に含まれたほこりＤＤにより散乱、反射され、ほこりＤＤの量に応じた反射光Ｌｒとして受光部７（受光素子７ａ）に入射する。したがって、照射光Ｌｅの光軸と反射光Ｌｒの光軸とが交差する領域がほこり検出領域ＳＡとなる。受光部７は反射光Ｌｒを受光して光電変換することによりほこりＤＤを電気信号として検出することができる。つまり、ほこりＤＤの状態を電気信号として検出することができる。
【００４９】
なお、図の手前側および背面側に相互に対向して気流吸い込み口８（図６では不図示）および気流吐き出し口９（図６では不図示）がほこり検出領域ＳＡに対応させて構成してある。
【００５０】
＜実施の形態７＞
図７は、本発明の実施の形態７に係るほこりセンサの検出部および制御部の回路ブロックの構成を示す回路ブロック図である。
【００５１】
ほこりセンサ１は、検出部１０および制御部２０を備えている。検出部１０は、発光部６および受光部７を備える。発光部６は、発光素子６ａおよび発光素子６ａを駆動する駆動回路６ｂで構成され、制御部２０の信号処理部２１から供給されるＬＥＤ駆動用パルス入力に応じて照射光Ｌｅを発光する。
【００５２】
また、受光部７は、受光素子７ａ、増幅回路７ｂ、７ｃ、７ｄで構成され、反射光Ｌｒを適宜増幅し、検出出力として信号処理部２１のアナログデジタル変換器２２へ出力する。受光素子７ａで検出する信号は極めて小さいことから、複数の増幅回路（７ａ、７ｂ、７ｃ）を用いてアナログデジタル変換器２２での処理が可能なレベルにまで増幅する。
【００５３】
信号処理部２１はマイクロコンピュータで構成され、アナログ信号としての検出出力を適宜アナログデジタル変換器２２でデジタル信号に信号変換して必要な信号処理を行うことにより、ほこり検出を行う。ほこり検出によりほこりの量、ほこりの大きさ（種類）を検出することができる。なお、制御部２０には適宜の電源２３が接続してあり回路動作に必要な電力を供給する構成としてある。
【００５４】
また、信号処理部２１は信号処理をデジタル信号で行うことから、コンピュータ制御される空気清浄器（実施の形態８参照）の制御部と兼用することが可能となる。
【００５５】
図８は、本発明の実施の形態７に係るほこりセンサの制御部での信号処理の状態を説明する波形図であり、（Ａ）はＬＥＤ駆動用パルス入力の状態を示し、（Ｂ）はほこりに対応して出力された検出出力の状態を示す。
【００５６】
ＬＥＤ駆動用パルス入力は周期Ｔｓで繰り返され、周期Ｔｐの期間で発光素子６ａに電力が供給される。つまり、周期Ｔｐの期間（発光期間）に発光素子６ａから照射光Ｌｅが発光される。発光素子６ａの発光に対応して反射光Ｌｒが受光素子７ａで検出され、検出出力として検出される。検出出力はアナログ信号であり、ほこり（量、大きさ）が検出限界（閾値Ｔｈ）程度より少ない場合であれば、検出出力はＶｐａのような閾値Ｔｈ以下の波高値を有する波形となり、検出限界（閾値Ｔｈ）を越える程度の場合であれば、検出出力はＶｐｂのような閾値Ｔｈ以上の波高値を有する波形となってほこりを検出することができる。つまり、波高値はほこりの量に比例し、また、ほこりの大きさが大きいほど大きくなる。閾値Ｔｈのレベルを複数設けることによりさらに検出精度を向上させることが可能となる。
【００５７】
＜実施の形態８＞
本実施の形態に係る空気清浄器（不図示）は、実施の形態１ないし実施の形態７に記載したほこりセンサ１を備えることを特徴とする。実施の形態１ないし実施の形態７に記載したほこりセンサ１を備えることにより、正確で効率的なほこり検出が可能となることから、ほこりの量およびほこりの大きさ（種類）に応じて正確にかつ効率的に空気清浄器を制御することが可能となり、効率的で確実な空気清浄化が可能な空気清浄器となる。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る空気清浄器には空気調和機などの空調機器を含むことができる。その際、ほこりセンサ１の制御部２０（実施の形態７参照）を空気清浄器の制御部（不図示）と共通にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの相関を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの相関を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るほこりセンサの気流吸い込み口を素子ホルダにより構成した場合を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係るほこりセンサの気流吸い込み口を筐体の裏蓋により構成した場合を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係るほこりセンサの気流吸い込み口をラッパ状に構成した場合を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係るほこりセンサでの発光部、受光部のレイアウトとほこり検出領域との関係を示す透視平面図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係るほこりセンサの検出部および制御部の回路ブロックの構成を示す回路ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態７に係るほこりセンサの制御部での信号処理の状態を説明する波形図であり、（Ａ）はＬＥＤ駆動用パルス入力の状態を示し、（Ｂ）はほこりに対応して出力された検出出力の状態を示す。
【図９】従来例に係るほこりセンサでの気流吸い込み口、気流吐き出し口およびほこり検出領域の大きさの関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ほこりセンサ
２  筐体
３  表ケース
４  裏蓋
５  素子ホルダ
６  発光部
６ａ  発光素子
７  受光部
７ａ  受光素子
８  気流吸い込み口
９  気流吐き出し口
１０  検出部
２０  制御部
Ａａ  内周縁（気流吸い込み口の大きさ）
Ａｂ  外周縁（ほこり検出領域の大きさ）
Ａｃ  内周縁（気流吐き出し口の大きさ）
ＤＤ  ほこり
Ｌｅ  照射光
Ｌｒ  反射光
ＳＡ  ほこり検出領域
【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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