(57)【要約】【課題】発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化ができる光電式粉塵検出装置を提供する。【解決手段】粉塵流入口１aを有するケーシング１と、ケーシング１内に配置され、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって発光光を照射する発光部２と、ケーシング１内に配置され、発光部２から照射された発光光が粉塵流入口１aから流入した粉塵で反射した散乱光を受光する受光部３と、ケーシング１内の検出空間に対して発光部２と反対の側に配置され、検出空間のうちの発光部２からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、発光部２から照射された発光光を反射する反射曲面４aを有する反射部４とを備える。【選択図】図１
2013195261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵流入口を有するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、上記ケーシング内の上記粉塵流入口に面する検出空間に向かって発光光を照射する発光部と、
上記ケーシング内に配置され、上記発光部から照射された上記発光光が上記粉塵流入口から流入した粉塵に当たって反射した散乱光を受光する受光部と、
上記ケーシング内の上記検出空間に対して上記発光部と反対の側に配置され、上記検出空間のうちの上記発光部からの上記発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、上記発光部から照射された上記発光光を反射する反射曲面を有する反射部と
を備えたことを特徴とする光電式粉塵検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電式粉塵検出装置において、
上記反射部の上記反射曲面は、上記発光部から照射された上記発光光を反射する凹球面状であることを特徴とする光電式粉塵検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光電式粉塵検出装置において、
上記発光部の発光素子の発光電流が流れる電流経路に設けられた第１の抵抗と、上記第１の抵抗に並列接続可能な複数の第２の抵抗とを有する並列合成抵抗部を備え、
上記並列合成抵抗部の上記第１の抵抗に上記複数の第２の抵抗のうちの１以上を並列接続することにより、上記発光部の発光素子に流れる上記発光電流を調整することを特徴とする光電式粉塵検出装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の光電式粉塵検出装置において、
上記受光部からの受光信号をＡ／Ｄ変換して、上記受光信号を表すデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換素子と、
上記Ａ／Ｄ変換素子によりＡ／Ｄ変換された上記受光信号を表すデジタル信号を送信する通信素子と
を備えたことを特徴とする光電式粉塵検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の光電式粉塵検出装置と、
ガスを検出するガス検出装置とを一体化したことを特徴とする粉塵ガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電式粉塵検出装置および粉塵ガス検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電式粉塵検出装置としては、ケーシング内の一方のコーナーに発光素子と投光レンズとを有する発光部を、発光光の光軸が対角位置に向くように配置すると共に、ケーシング内の他方のコーナーに受光素子と受光レンズとを有する受光部を、受光素子の光軸が対角位置に向くように配置して、発光素子の光軸と受光素子の光軸が交差するようにしたものがある(例えば、特開平１１−２４８６２９号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
上記光電式粉塵検出装置は、ケーシング内の発光素子の光軸と受光素子の光軸が交差する有効受光エリアの位置に合わせて粉塵流入口を設けて、その粉塵流入口から有効受光エリアに流入した粉塵に、発光素子から照射された発光光が当たって散乱した光を受光素子によって受光することにより、粉塵を検出する。
【０００４】
ところで、上記従来の光電式粉塵検出装置では、発光素子から照射された光は、スリットおよび集光レンズを通り、照射される発光光の照射領域を確保するために、発光部から粉塵流入口までの距離を狭くすることができなかった。また、受光部も、発光部と同様に集光レンズおよびスリットを経由して、粉塵流入口から流入した粉塵の反射光を受光して、粉塵の濃度を検出しているが、照射領域をカバーできる有効受光エリアを確保するために、受光部から粉塵流入口までの距離を狭くすることができなかった。また、発光部から粉塵流入口までの距離が長いことにより、発光部の発光光の拡散による迷光の受光部への入射量が増えるために、光トラップなどの迷光対策の工夫も必要となる。
【０００５】
このため、上記従来の光電式粉塵検出装置では、小型化が容易にできないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化ができる光電式粉塵検出装置を提供することにある。
【０００８】
また、この発明の課題は、発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化できる光電式粉塵検出装置を用いて、粉塵検出とガス検出の両方が可能な粉塵ガス検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の光電式粉塵検出装置は、
粉塵流入口を有するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、上記ケーシング内の上記粉塵流入口に面する検出空間に向かって発光光を照射する発光部と、
上記ケーシング内に配置され、上記発光部から照射された上記発光光が上記粉塵流入口から流入した粉塵に当たって反射した散乱光を受光する受光部と、
上記ケーシング内の上記検出空間に対して上記発光部と反対の側に配置され、上記検出空間のうちの上記発光部からの上記発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、上記発光部から照射された上記発光光を反射する反射曲面を有する反射部と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この明細書において、「粉塵」とは、空気中を浮遊する微粒子状物質のことであり、繊維ほこりやたばこの煙なども含まれる。
【００１１】
上記構成によれば、ケーシング内の粉塵流入口に面する検出空間に対して発光部と反対の側に配置された反射部の反射曲面によって、検出空間のうちの発光部からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、発光部から照射された発光光を反射することにより、発光部から粉塵流入口に面する検出空間までの距離を近づけても、反射部の反射曲面で反射された反射光が照射領域を広げることが可能になる。この照射領域を広げることによって、受光部から粉塵流入口に面する検出空間までの距離を近づけても、反射部を用いない場合に比べて有効受光エリアが狭くならないようにできる。したがって、発光光を照射して粉塵を検出する粉塵有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化ができる。また、小型化により軽量化も図れる。この発明の光電式粉塵検出装置は、粉塵を検出したときに自動運転する空気清浄機や、空気清浄機能付き空気調和機に使用される。
【００１２】
また、一実施形態の光電式粉塵検出装置では、
上記反射部の上記反射曲面は、上記発光部から照射された上記発光光を反射する凹球面状である。
【００１３】
上記実施形態によれば、反射部の反射曲面を、発光部から照射された発光光を反射する凹球面状とすることによって、反射部の凹球面状の反射曲面により反射した反射光を円錐状に広げることが可能となると共に、反射部の反射曲面による迷光の発生も少なくできる。
【００１４】
また、一実施形態の光電式粉塵検出装置では、
上記発光部の発光素子の発光電流が流れる電流経路に設けられた第１の抵抗と、上記第１の抵抗に並列接続可能な複数の第２の抵抗とを有する並列合成抵抗部を備え、
上記並列合成抵抗部の上記第１の抵抗に上記複数の第２の抵抗のうちの１以上を並列接続することにより、上記発光部の発光素子に流れる上記発光電流を調整する。
【００１５】
上記実施形態によれば、並列合成抵抗部の第１の抵抗に複数の第２の抵抗のうちの１以上を並列接続することにより、発光部の発光素子に流れる発光電流を調整することにより、粉塵の検出感度のばらつきを調整することができる。また、発光部の発光素子の発光電流を並列合成抵抗部によるステップ調整することにより、粉塵の検出感度の調整を行うとき、テスターによるリアルタイム調整は必要なく、後工程にて必要な抵抗分を第１の抵抗に並列接続させることで、求められる感度に調整でき、生産効率を向上でき、また調整の熟練も必要としない。
【００１６】
また、一実施形態の光電式粉塵検出装置では、
上記受光部からの受光信号をＡ／Ｄ変換して、上記受光信号を表すデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換素子と、
上記Ａ／Ｄ変換素子によりＡ／Ｄ変換された上記受光信号を表すデジタル信号を送信する通信素子と
を備えた。
【００１７】
上記実施形態によれば、受光部からの受光信号をＡ／Ｄ変換素子によりＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換素子によりＡ／Ｄ変換された受光信号を表すデジタル信号を通信素子により送信するので、空気清浄機や空気調和機などの機器において、マイクロコンピュータ間のデジタル通信を可能にする。
【００１８】
また、この発明の粉塵ガス検出装置では、
上記のいずれか１つの光電式粉塵検出装置と、
ガスを検出するガス検出装置とを一体化したことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、粉塵を検出しつつ、光学式では検出不可能な無色透明なガスを検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より明らかなように、この発明によれば、発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化ができる光電式粉塵検出装置を実現することができる。
【００２１】
また、この発明によれば、発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化できる光電式粉塵検出装置を用いて、粉塵検出とガス検出の両方が可能な粉塵ガス検出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図である。
【図２Ａ】図２Ａは上記光電式粉塵検出装置の有効受光エリアの形状である。
【図２Ｂ】図２Ｂは比較例の有効受光エリアの形状である。
【図３】図３は上記発光部からの発光光の経路を示す図である。
【図４】図４は比較例の光電式粉塵検出装置の構造図である。
【図５】図５は上記光電式粉塵検出装置の発光部における発光素子と集光レンズとの距離について説明するための図である。
【図６】図６はこの発明の第２実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図である。
【図７】図７はこの発明の第３実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図である。
【図８Ａ】図８Ａは上記光電式粉塵検出装置の発光回路の例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは上記光電式粉塵検出装置の受光回路の例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは従来の光電式粉塵検出装置の発光回路の例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは上記従来の光電式粉塵検出装置の受光回路の例を示す図である。
【図１０】図１０は上記光電式粉塵検出装置の受光回路の他の例を示す図である。
【図１１】図１１はこの発明の第４実施形態の光電式粉塵検出装置とガス検出装置が一体となった粉塵ガス検出装置の回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の光電式粉塵検出装置および粉塵ガス検出装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図を示している。
【００２５】
この第１実施形態の光電式粉塵検出装置は、図１に示すように、粉塵流入口１aを有するケーシング１と、ケーシング１内に配置され、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって発光光を照射する発光部２と、ケーシング１内に配置され、発光部２からの発光光が粉塵流入口１aから流入した粉塵で反射した散乱光を受光する受光部３と、ケーシング１内の検出空間に対して発光部２と反対の側に配置され、発光部２から照射された発光光を反射する反射曲面４aを有する反射部４とを備えている。
【００２６】
上記ケーシング１は、粉塵流入口１aが形成された長方形状のベース１０aの外周に側壁１０bを立設した本体部１０と、本体部１０の開口を覆う蓋体(図示せず)とを有する。図１では、蓋体を外した本体部１０の状態を示している。
【００２７】
上記発光部２は、発光素子２０とスリット２１と集光レンズ２２とを有している。また、上記受光部３は、受光素子３０とスリット３１と集光レンズ３２とを有している。
【００２８】
また、ケーシング１の発光部２と受光部３との間の内壁面から粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって延びる迷光防止壁１１,１２を設けている。また、ケーシング１の迷光防止壁１１,１２に対向する内壁面から発光部２に向かって斜めに延びる迷光防止壁１３を設けている。
【００２９】
上記構成の光電式粉塵検出装置において、発光素子２０から照射された光は、スリット２１および集光レンズ２２を経由して、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって照射される。ここで、発光素子２０から円錐状に広がるように放射された発光光を集光レンズ２２により集光して、円柱状の平行光にしている。
【００３０】
そして、発光素子２０からスリット２１,集光レンズ２２を介して照射された光は、反射部４の凹球面状の反射曲面４aによる反射によって方向が変えられて、円錐状に広がり、上記検出空間に再度照射されることになる。このとき、上記検出空間のうちの発光部２からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、かつ、粉塵流入口１aの口径程度に広がるように、反射部４の凹球面状の反射曲面４aの曲率を調整している。
【００３１】
なお、この第１実施形態では、反射部４の反射曲面４aを凹球面状としたが、これに限らず、非球面状の反射曲面や円柱面状の反射曲面などにしてもよい。
【００３２】
また、受光部３は、粉塵流入口１aからケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に粉塵(空気中を浮遊する煙などの微粒子状物質)が流入したときに、発光部２および反射部４から照射された光が、その粉塵に当たり、拡散光となって光が回折されて、受光部３の集光レンズ３２およびスリット３１を介して受光素子３０に受光される。その散乱光を受光した受光素子３０からの受光信号を表す電流信号を電圧信号に変換して、電気信号として出力する。
【００３３】
図２Ａは上記光電式粉塵検出装置の有効受光エリアの形状を示している。なお、実際の有効受光エリアは立体形状をしているが、図２Ａでは、発光部２の発光光の光軸と受光部３の光軸とを含む平面に沿った断面の形状を示している。
【００３４】
図２Ａに示すように、上記光電式粉塵検出装置によるケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間において、受光部３で拡散光が受光可能な有効受光エリアを斜線領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３で表している。ここで、領域Ｓ１は、発光部２からの発光光が粉塵に当たって拡散され、その拡散光が受光部３で受光することが可能な領域を表し、斜線領域Ｓ２,Ｓ３は、反射部４からの反射光が粉塵に当たって拡散され、その拡散光が受光部３で受光することが可能な領域のうちの領域Ｓ１を除く領域を表している。
【００３５】
なお、図２Ａにおいて、領域Ｓ１１,Ｓ１２は、発光部２からの発光光や反射部４からの反射光が照射される領域であるが、受光部３で迷光低減のために有効受光角度を絞り込んでいるため、受光部３の検出対象でない領域である。
【００３６】
また、図２Ｂは図４に示す比較例の光電式粉塵検出装置の有効受光エリアの形状を示している。なお、実際の有効受光エリアは立体形状をしているが、図２Ｂでは、発光部２の発光光の光軸と受光部３の光軸とを含む平面に沿った断面の形状を示している。この比較例の光電式粉塵検出装置によるケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間において、受光部３で拡散光が受光可能な有効受光エリアを斜線領域Ｓ２１で表している。
【００３７】
なお、図２Ｂにおいて、領域Ｓ２２〜Ｓ２５は、発光部２からの発光光が照射されない領域であり、受光部３の検出対象でない領域である。また、領域Ｓ２６,Ｓ２７は、発光部２からの発光光が照射される領域であるが、受光部３で迷光低減のために有効受光角度を絞り込んでいるため、受光部３の検出対象でない領域である。
【００３８】
図３は上記光電式粉塵検出装置の発光部２からの発光光の経路を示しており、反射部４で反射した迷光は、ケーシング１内で複数回反射を繰り返して、光量が減衰する。このとき、ケーシング１の少なくとも内壁面を黒体として、反射率を５％程度とすることにより９５％は黒体に吸収される。
【００３９】
また、図４は比較例の光電式粉塵検出装置の構造図を示しており、１０１はケーシングである。図４に示すように、発光素子１２０から照射された光は、スリット１２１および集光レンズ１２２を通り、照射される発光光の照射領域を確保するために、発光部１０２から粉塵流入口１０１aまでの距離を狭くすることができなかった。また、受光部１０３も、発光部１０２と同様に集光レンズ１３２およびスリット１３１を経由して、粉塵の流入によって得られる反射光を受光素子１３０で受光して、粉塵の濃度を検出しているが、照射領域をカバーできる有効受光エリアを確保するために、受光部１０３から粉塵流入口１０１aまでの距離を狭くすることができなかった。
【００４０】
図５は上記光電式粉塵検出装置の発光部１０２における発光素子１２０と集光レンズ１２２との距離について説明するための図である。図５に示す発光素子１２０からの発光光の放射角度(２θ)が一定であるとすると、小型化を図るために発光素子１２０と集光レンズ１２２の中心までの距離Ｌを短くするほど、集光レンズ２２から出射される発光光(平行光)は、光軸に対する幅Ｈは小さくなる。このため、粉塵流入口１０１aの口径に対して発光光(平行光)の幅が狭くなって、有効受光エリアが小さくなってしまう。
【００４１】
さらに、図４に示す比較例の光電式粉塵検出装置では、発光部１０２から粉塵流入口１０１aまでの距離が長いことにより、発光部１０２の発光光の拡散による迷光の受光部１０３への入射量が増えるため、光トラップなどの迷光対策の工夫も必要となる。
【００４２】
これに対して、この第１実施形態の光電式粉塵検出装置によれば、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に対して発光部２と反対の側に配置された反射部４の反射曲面４aによって、検出空間のうちの発光部２からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、発光部２から照射された発光光を反射することにより、発光部２の発光素子２０から粉塵流入口１aに面する検出空間までの距離を近づけても、反射部４の反射曲面４aで反射された反射光が照射領域を広げることが可能になる。この照射領域を広げることによって、受光部３の発光素子２０から粉塵流入口１aに面する検出空間までの距離を近づけても、反射部を用いない上記比較例の光電式粉塵検出装置に比べて有効受光エリアが狭くならないようにできる。したがって、発光光を照射して粉塵を検出する有効受光エリアを確保しつつ、簡単な構成で小型化することができる。また、小型化による軽量化も可能となる。
【００４３】
また、上記受光部３からの発光光は、反射部４の反射曲面４aで反射されて反射光は、粉塵流入口１aに面する検出空間に照射されるので、その反射光に起因する迷光が受光部３に入りにくくなっている。さらに、発光部２からの発光光の光軸と受光部３の光軸とが鈍角で交差するのに比べて、反射部４からの反射光の光軸と受光部３の光軸とが鋭角で交差することから、反射部４からの反射光が粉塵流入口１aに面する検出空間の粉塵に当たって反射した散乱光のうち、受光部３に向かって反射する散乱光の光量が多くなるので、粉塵の検出感度が高くなる。
【００４４】
また、上記反射部４の反射曲面４aを、発光部２から照射された発光光を反射する凹球面状とすることによって、反射部４の凹球面状の反射曲面４aにより反射した反射光を円錐状に広げることが可能となると共に、反射部４の反射曲面４aによる迷光の発生も少なくできる。
【００４５】
図８Ａは上記光電式粉塵検出装置の発光回路の例を示し、図８Ｂは上記光電式粉塵検出装置の受光回路の例を示している。
【００４６】
上記発光回路は、図８Ａに示すように、電源電圧Ｖccがアノードに印加された発光素子の一例としての発光ダイオードＤ１と、発光ダイオードＤ１のカソードにコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＱ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースに一端が接続され、他端に発光信号が印加される抵抗Ｒ０と、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースにコレクタが接続され、ベースがＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタに接続されたＮＰＮトランジスタＱ２と、ＮＰＮトランジスタＱ２のベースとエミッタとの間に接続された並列合成抵抗部ＲＡ１とを有している。また、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタをグランドＧＮＤに接続している。
【００４７】
上記並列合成抵抗部ＲＡ１は、ＮＰＮトランジスタＱ２のベースとエミッタとの間に接続された第１の抵抗Ｒ１と、第１の抵抗Ｒ１に並列接続可能な複数の第２の抵抗Ｒ２〜Ｒ１１とを有する。
【００４８】
また、上記受光回路は、図８Ｂに示すように、受光素子の一例としてのフォトダイオードＰＤ１と、フォトダイオードＰＤ１の両端が接続された増幅器ＡＭＰ１と、その増幅器ＡＭＰ１の出力に３段接続された増幅器ＡＭＰ２〜ＡＭＰ４とを有する。
【００４９】
上記発光回路は、ＮＰＮトランジスタＱ１,Ｑ２と並列合成抵抗部ＲＡ１で定電流回路構成となっており、動作電圧範囲内では発光ダイオードＤ１に一定電流が流れ、電圧依存性が少ない回路構成となっている。
【００５０】
また、発光ダイオードＤ１の発光電流を決定づける並列合成抵抗部ＲＡ１は、その並列合成抵抗部ＲＡ１の短絡数(第１の抵抗に並列接続した第２の抵抗の数)によって、発光電流が徐々に上昇していくように設定されている。
【００５１】
例えば、次の表１のように、仮に１０Ωの第１の抵抗に１００Ωの第２の抵抗を並列に８個設置しておくと、粉塵の検出感度が１００％〜１８０％まで１０％単位で感度を上げる方向で調整できる。
【００５２】
表１は並列合成抵抗部で調整できる抵抗値の一例である。
【００５３】
【表１】
2013195261.tif 000003
【００５４】
図８Ａに示す発光回路では、並列合成抵抗部ＲＡ１の第１の抵抗Ｒ１に、回路的に開放された複数の第２の抵抗Ｒ２〜Ｒ１１のうちの必要数を並列接続させることにより、発光電流を増やして粉塵の検出感度を調整するようにしている。逆に、並列合成抵抗部ＲＡ１の複数の第２抵抗Ｒ２〜Ｒ１１を全て第１の抵抗Ｒ１に並列接続した状態から解放するようにしても、同様に粉塵の検出感度を調整することは可能である。
【００５５】
従来の光電式粉塵検出装置の発光回路と受光回路は、図９Ａ,図９Ｂに示すような構成をしており、図９Ａにおいて、Ｄ１０１は発光ダイオード、Ｑ１０１はＮＰＮトランジスタ、Ｒ１０１,Ｒ１０２は抵抗であり、図９Ｂにおいて、ＰＤ１０１はフォトダイオード、ＡＭＰ１０１〜ＡＭＰ１０４は増幅器、ＶＲはボリューム抵抗である。
【００５６】
上記従来の従来の光電式粉塵検出装置では、生産工程において、部品ばらつき、組み立てばらつきにより、得られる光信号が一定ではない。このため、フォトダイオードＰＤ１０１からの電流信号を電力増幅回路ＡＭＰ１０１により電圧信号に変換して電力増幅回路ＡＭＰ１０２,１０３で増幅し、後段の電力増幅回路ＡＭＰ１０４の部分で出力電圧がある範囲になるようにボリューム抵抗ＶＲにより受光回路毎に調整される。このため、調整するときにリアルタイムで信号を確認しながら調整することになるので、テスターの占有時間が長くなるなどにより、検査の効率が悪かった。
【００５７】
これに対して、図８Ａに示す発光回路と図８Ｂに示す受光回路を備えた光電式粉塵検出装置は、発光ダイオードＤ１の発光電流を調整することにより、簡単に粉塵の検出感度を調整することができ、検査効率を向上できる。
【００５８】
このように、上記並列合成抵抗部ＲＡ１の第１の抵抗Ｒ１に複数の第２の抵抗Ｒ２〜Ｒ１１のうちの１以上を並列接続することにより、発光部２の発光素子２０に流れる発光電流を調整することが可能になる。これにより、粉塵の検出感度のばらつきを調整することができる。また、発光部２の発光素子２０の発光電流を並列合成抵抗部ＲＡ１によるステップ調整することにより、粉塵の検出感度の調整を行うとき、テスターによるリアルタイム調整は必要なく、後工程にて必要な抵抗分を第１の抵抗に並列接続させることで、求められる感度に調整でき、生産効率を向上でき、また調整の熟練も必要としない。
【００５９】
なお、図８Ｂに示す受光回路はアナログ出力であり、近年、マイクロコンピュータによる制御が一般的になってきた中で、空気清浄機などの全体の制御としてデジタル制御する思考が強くなってきている。
【００６０】
そこで、図１０に示すように、図８Ｂに示す受光回路にＡ／Ｄ変換素子１１１と、Ｉ２Ｃ方式の通信素子１１２とを備え、得られたアナログ信号をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータなど制御装置とシリアル通信できるようにしてもよい。
【００６１】
なお、通信方式は、Ｉ２Ｃ方式に限らないが、Ｉ２Ｃ方式のシリアル通信を用いることによって、マイクロコンピュータ間の通信ラインの省線化が図れる。
【００６２】
上記受光素子であるフォトダイオードＰＤ１からの受光信号をＡ／Ｄ変換素子１１１によりＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換素子１１１によりＡ／Ｄ変換された受光信号を表すデジタル信号を通信素子１１２により送信するので、空気清浄機や空気調和機などの機器において、デジタル通信を可能にする。
【００６３】
〔第２実施形態〕
図６はこの発明の第２実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図を示している。この第２実施形態の光電式粉塵検出装置は、反射部を除いて第１実施形態の光電式粉塵検出装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して、説明を省略する。
【００６４】
この第２実施形態の光電式粉塵検出装置は、図６に示すように、ケーシング１内の検出空間に対して発光部２と反対の側に配置された発光部２から照射された発光光を反射する反射曲面５aを有する反射部５を備えている。
【００６５】
上記構成の光電式粉塵検出装置において、発光素子２０から照射された光は、スリット２１および集光レンズ２２を経由して、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって照射される。ここで、発光素子２０から円錐状に放射された発光光を集光レンズ２２により集光して、円柱状の平行光にしている。
【００６６】
そして、発光素子２０からスリット２１,集光レンズ２２を介して照射された光は、反射部５の凸球面状の反射曲面５aによる反射によって方向が変えられて、円錐状に広がり、上記検出空間に再度照射されることになる。このとき、上記検出空間のうちの発光部２からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、かつ、粉塵流入口１aの口径程度に広がるように、反射部５の凸球面状の反射曲面５aの曲率を調整している。
【００６７】
また、反射部５の反射曲面５aは、発光素子２０からスリット２１,集光レンズ２２を介して照射された円柱状の発光光を反射する領域のみを有する大きさである。
【００６８】
なお、この第２実施形態では、反射部５の反射曲面５aを凸球面状としたが、これに限らず、非球面状の反射曲面や円柱面状の反射曲面などにしてもよい。
【００６９】
上記第２実施形態の光電式粉塵検出装置は、第１実施形態の光電式粉塵検出装置と同様の効果を有する。
【００７０】
〔第３実施形態〕
図７はこの発明の第３実施形態の光電式粉塵検出装置の構造図を示している。この第３実施形態の光電式粉塵検出装置は、発光部の集光レンズと反射部を除いて第１実施形態の光電式粉塵検出装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して、説明を省略する。
【００７１】
この第２実施形態の光電式粉塵検出装置は、図７に示すように、ケーシング１内の検出空間に対して発光部２と反対の側に配置された発光部２から照射された発光光を反射する反射曲面６aを有する反射部６を備えている。
【００７２】
上記構成の光電式粉塵検出装置において、発光素子２０から照射された光は、スリット２１および集光レンズ２３を経由して、ケーシング１内の粉塵流入口１aに面する検出空間に向かって照射される。ここで、発光素子２０から円錐状に放射された発光光を集光レンズ２３により集光して、先細りの円錐状にしている。
【００７３】
そして、発光素子２０からスリット２１,集光レンズ２３を介して照射された光は、反射部６の凹球面状の反射曲面６aによる反射によって方向が変えられて、円錐状に広がり、上記検出空間に再度照射されることになる。このとき、上記検出空間のうちの発光部２からの発光光により照射された領域よりも広い領域に反射光が照射されるように、かつ、粉塵流入口１aの口径程度に広がるように、反射部６の凹球面状の反射曲面６aの曲率を調整している。
【００７４】
なお、この第２実施形態では、反射部６の反射曲面６aを凹球面状としたが、これに限らず、非球面状の反射曲面や円柱面状の反射曲面などにしてもよい。
【００７５】
上記第３実施形態の光電式粉塵検出装置は、第１実施形態の光電式粉塵検出装置と同様の効果を有する。
【００７６】
〔第４実施形態〕
図１１はこの発明の第４実施形態の光電式粉塵検出装置とガス検出装置が一体となった粉塵ガス検出装置の回路を示している。この粉塵ガス検出装置では、上記第１〜第３実施形態の光電式粉塵検出装置のいずれか１つを用いている。なお、この粉塵ガス検出装置の粉塵検出のための発光回路は、図８Ａに示す発光回路と同一の構成をしており、説明を省略する。
【００７７】
この第２実施形態の粉塵ガス検出装置は、図１１に示すように、図８Ｂに示す受光回路と、ガス検出素子２０１と抵抗Ｒ２０１および増幅器ＡＭＰ２０１からなるガス検出回路と、受光回路からの信号とガス検出回路からの信号のうちの一方を択一的に選択して出力する切換素子２０２と、その切換素子２０２からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換素子１１１と、Ａ／Ｄ変換素子１１１にＡ／Ｄ変換れたデジタル信号をＩ２Ｃ方式により送信する通信素子１１２とを備えている。
【００７８】
上記構成の粉塵ガス検出装置によれば、光電式粉塵検出装置では検出不可能な透明ガスや臭いなどを検出可能なガス検出装置を具備することにより空気清浄機で検出しなければならない、ほこり、たばこの煙、アルコール、生活臭などの殆どを検出できる一体型センサーを実現できる。
【００７９】
また、Ｉ２Ｃ方式の通信により光電式粉塵検出装置とガス検出装置を切換素子で任意に切り替えて測定を行うことでシステムの簡素化が図れる。
【００８０】
また、上記回路の各ブロックに電源電圧を遮断するシャットダウン回路を設けることにより、測定する時だけ電源電圧を各ブロックに印加する方式にすることにより、より低消費電力のセンサーモジュールが提供できる。
【００８１】
なお、Ｉ２Ｃ(Inter−Integrated Circuit)は、フィリップス社が提唱した周辺デバイスとのシリアル通信の方式であり、主にＥＥＰＲＯＭ(電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ)メモリＩＣなどとの高速通信を実現する方式である。
【００８２】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１…ケーシング
１a…粉塵流入口
２…発光部
３…受光部
４,５,６…反射部
４a,５a,６a…反射曲面
１０…本体部
１０a…ベース
１０b…側壁
２０…発光素子
２１…スリット
２２,２３…集光レンズ
３０…受光素子
３１…スリット
３２…集光レンズ
１１,１２,１３…迷光防止壁
Ｄ１…発光ダイオード
Ｑ１…ＮＰＮトランジスタ
Ｒ０…抵抗
Ｑ２…ＮＰＮトランジスタ
ＲＡ１…並列合成抵抗部
Ｒ１…第１の抵抗
Ｒ２〜Ｒ１１…第２の抵抗
ＰＤ１…フォトダイオード
ＡＭＰ１〜ＡＭＰ４…増幅器
２０１…ガス検出素子
Ｒ２０１…抵抗
ＡＭＰ２０１…増幅器
２０２…切換素子
１１１…Ａ／Ｄ変換素子
１１２…通信素子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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