(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から光を照射し、その散乱光を受光素子で検出することにより粉塵量を検出する光学式のダストセンサーにおいて、上記受光素子の出力連続時間が所定時間内のものをほこりとし、出力連続時間が所定時間以上のものを煙と識別していることを特徴とするダストセンサー。
【請求項２】
光源から光を照射し、その散乱光を受光素子で検出することにより粉塵量を検出する光学式のダストセンサーにおいて、上記光源がパルス駆動されるものであるとともに受光素子はパルス発生タイミングと同期させて上記散乱光を検出するものであり、上記受光素子の出力連続本数が一定パルス本数のものをほこりとし、出力連続本数が一定パルス本数以上のものを煙と識別していることを特徴とするダストセンサー。
【請求項３】
誘引する風速に応じてほこりと煙との判断基準値を変更していることを特徴とする請求項１または２記載のダストセンサー。
【請求項４】
受光素子の連続出力時間もしくは出力連続本数から煙の存在を識別した後、受光素子出力の一定期間内における最大値と平均値の差からほこりの存在を識別していることを特徴とする請求項１または２記載のダストセンサー。
【請求項５】
受光素子出力の整流増幅後の出力から粉塵濃度を求めるとともに受光素子出力の整流前出力からほこりと煙との識別を行っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダストセンサー。
【請求項６】
整流前出力が検出できないとき、整流増幅後出力による粉塵発生濃度から煙の識別を行っていることを特徴とする請求項５記載のダストセンサー。
【請求項７】
粉塵種類に応じて表示する粉塵濃度値を最適化していることを特徴とする請求項５または６記載のダストセンサー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの項に記載のダストセンサーを備えて、該ダストセンサーの出力に応じて運転切り換えがなされる切換部を備えていることを特徴とする空気清浄機。
【請求項９】
ダストセンサーはフィルター流路のバイパス路に配設されていることを特徴とする請求項８記載の空気清浄機。
【請求項１０】
切換部はダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて通過させるフィルター流路を切り換えていることを特徴とする請求項８または９記載の空気清浄機。
【請求項１１】
ほこり識別時に通過させるフィルター流路は煙識別時に通過させる集塵フィルターとは異なる低圧力損失型集塵フィルターであることを特徴とする請求項１０記載の空気清浄機。
【請求項１２】
切換部はダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて風量制御パターンを切り換えていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は室内空気中の粉塵を光学的に検出するダストセンサー及びこれを用いた空気清浄機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内の空気中にはほこり（アレルゲン物質）と煙（タバコ）とが混在しており、ダストセンサーの出力に応じて空気清浄機や煙感知機を運転する場合、ほこりと煙とを識別することができると、より好ましい運転を行うことができることになる。
【０００３】
ここにおいて、アレルゲン物質の粒子径は３から１００μｍ（特に３から５０μｍ）に集中しており、タバコの煙粒子は１μｍ以下であることから、ほこりと煙との識別は粒子径を測定できるようにしておくことで対処することができる。
【０００４】
一方、検出した粉塵の粒子径を光学的に知りたい場合、パーティクルカウンターのように粉塵通過部の内径を絞り、光源にレーザー光のような波長の短い光を用いてその散乱光を受光素子で検出し、その特徴より粒子径を測定することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のパーティクルカウンターでは、その装置の小型化ができない上に高額になってしまうという問題があり、空気清浄器や煙感知器などに適用することができない。
【０００６】
本発明はこのような点を鑑み為されたものであり、その目的とするところは小型で且つ安価ながら、ほこりと煙との識別が可能なダストセンサーを提供するにあり、また該ダストセンサーを備えることで、ほこりや煙に応じた運転が可能である空気清浄器を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、光源から光を照射し、その散乱光を受光素子で検出することにより粉塵量を検出する光学式のダストセンサーにおいて、上記受光素子の出力連続時間が所定時間内のものをほこりとし、出力連続時間が所定時間以上のものを煙と識別していることを特徴とする。粒子径の違いにより出力の連続時間が異なることから出力連続時間からほこりと煙との識別を行うものである。
【０００８】
また、パルス駆動する光源から光を照射し、その散乱光をパルス発生タイミングと同期させて受光素子で検出することにより粉塵量を検出する光学式のダストセンサーにおいては、上記受光素子の出力連続本数が一定パルス本数のものをほこりとし、出力連続本数が一定パルス本数以上のものを煙とすればよい。
【０００９】
いずれにしても、誘引する風速に応じて判断基準値を変更することが望ましい。
【００１１】
さらに、受光素子の連続出力時間もしくは出力連続本数から煙の存在を識別した後、受光素子出力の一定期間内における最大値と平均値の差からほこりの存在を識別するようにしてもよい。
【００１２】
このほか、受光素子出力の整流増幅後の出力から粉塵濃度を求めるとともに受光素子出力の整流前出力からほこりと煙との識別を行うようにしてもよく、この時、整流前出力が検出できない場合は、整流増幅後出力による粉塵発生濃度から煙の識別を行えばよい。
【００１３】
粉塵種類に応じて表示する粉塵濃度値を最適化することも好ましい。
【００１４】
そして本発明に係る空気清浄器は、上記のダストセンサーを備えて、該ダストセンサーの出力に応じて運転切り換えがなされる切換部を備えていることに特徴を有している。
【００１５】
ダストセンサーはフィルター流路のバイパス路に配設するのが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１６】
上記切換部はダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて通過させるフィルター流路を切り換えるものを好適に用いることができる。特に、ほこり識別時に通過させるフィルター流路を煙識別時に通過させる集塵フィルターとは異なる低圧力損失型集塵フィルターとすると好ましい結果を得ることができる。
【００１７】
切換部はダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて風量制御パターンを切り換えるものであってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、このダストセンサーは、図１に示すように、光源１と、粉塵が通過した際の光源１からの照射光の散乱光を受ける受光素子２とを備えるとともに、受光素子２の出力を処理する処理回路Ｃを備える。光源１は直流で駆動するものであってもよいが、下記のようにほこりと煙との識別を行う上で検出感度の向上が求められることから、発振回路３を使用してパルス駆動するようにしてもよい。光源１をパルス駆動する場合、光源１で使用する電流を直流駆動時に比較して大きくできるために、検出感度を向上させることができる。また、パルス駆動した際のパルスの間隔は、同じ電流値であれば短くすることで、さらに検出感度を向上させることができる。例えば、パルス間隔を２０ｍｓから５ｍｓに変更することによってほこりに対する検出感度を約４倍にすることができる。
【００１９】
上記処理回路Ｃは、粉塵濃度を求めるための整流回路４及び増幅器５と、ほこりと煙との識別を行うための識別回路Ｃ１とからなるもので、粉塵濃度は受光素子２の出力を整流回路４を用いて整流し、増幅器５を使用して信号増幅した後に信号レベルから求めている。図中６は表示器６であり、濃度表示部６ａと粉塵種別表示部６ｂとを備えている。
【００２０】
一方、識別回路Ｃ１は、上記整流回路４に入る前の受光素子２の出力を処理することで上記の識別を行うもので、粉塵が通過した際の受光素子２の出力連続時間（パルス幅）が通過した粉塵の粒子径に比例（発光素子１をパルス駆動している際はパルス連続本数が粉塵の粒子径に比例）していることを利用している。
【００２１】
すなわち、粉塵粒子径と出力連続時間（パルス幅）もしくはパルス連続本数とは図２に示す関係にあり、相関線の傾きβはダストセンサー内を通過する粉塵の流速が速くなるに従い小さくなる特性がある。このために、粉塵の通過流速を決定することによって受光素子２の出力連続時間（パルス連続本数）から通過した粉塵の粒子径を推測することができる。
【００２２】
そして、粉塵のうち、アレルゲン物質が多く含まれるほこりの粒子径は３〜１００μｍ（特に３〜５０μｍ）である。
【００２３】
また、空気中には煙（タバコ）による粉塵も存在しているが、ほこりが上述のように１μｍ以上の粒子径が大半であるのに対して、煙による粉塵は１μｍ以下の粒子径のものが多い。
【００２４】
また、ほこりと煙とではその粉塵発生濃度を比較すると煙が圧倒的に多く、受光素子２の出力はほこりの場合、図３に示すようになるのに対して、煙の場合は図４に示すようなものとなる。このために、出力連続時間（パルス連続本数）が図３(b)に示すように短いもの、例えば１５０ｍｓ（パルス間隔５ｍｓなら３０本）以内のものをほこりとし、出力連続時間（パルス連続本数）が図４(b)に示すように長く連続するもの、例えば４００ｍｓ（パルス間隔５ｍｓなら８０本）以上のものを煙とすることでほこりと煙を識別するようにしてもよい。
【００２５】
さらには、受光素子２の出力の単位時間あたりの最大値と平均値とを求めて、この両者の差が図３(c)に示すように大きいもの、例えば０．５Ｖ以上のものをほこり、図４(c)に示すように上記差が小さいもの、例えば０．３Ｖ以内のものを煙とすることで、ほこりと煙を識別してもよい。
【００２６】
なお、前述のようにダストセンサー内の粉塵の通過流速により粉塵の通過した際の受光素子２の出力連続時間（パルス連続本数）が異なるために、表１に示すように、粉塵の通過流速によってほこりと煙とを識別する際の判断基準値を変更することで識別精度を向上させることができる。
【００２７】
【表１】
0004122708.tif 000002
【００２８】
ちなみに、粉塵の通過流速が速くなるにつれて判断断基準値（出力連続時間ｔda，ｔdb，ｔdcもしくはパルス連続本数ｔsa，ｔsb，ｔsc）を短くする。すなわち、
ｔda＞ｔdb＞ｔdc
ｔsa＞ｔsb＞ｔsc
とする。なお、ｔda＜＜ｔsa，ｔdb＜＜ｔsb，ｔdc＜＜ｔscである。
【００２９】
ところで、受光素子２の出力連続時間（パルス連続本数）によってほこりと煙とを識別するにあたり、ほこりと煙とが混在している時には、煙による出力でマスキングされてほこりの出力が検出しにくくなる。また、最大値と平均値の差による識別ではほこりと煙とが混在しても識別は可能であるものの感度は低い。このために、図５に示すように、出力連続時間（パルス連続本数）によってほこりと煙との識別を行った後、煙の識別時はさらに最大値と平均値の差によってほこりを検出することで、検出精度と検出感度を向上させることができる。
【００３０】
また、図６に示すように、受光素子２の出力を整流増幅して粉塵濃度を求めるにあたり、検出感度を高めて対象とする粉塵濃度が低い粉塵濃度表示用出力、例えば０〜２ｍｇ／ｍ3対象に対して、ほこりと煙の識別に使用する出力特徴を捉えるために対象とする粉塵濃度が高い整流前の出力信号、例えば０〜１２ｍｇ／ｍ3対象を使用すると、粉塵濃度表示用出力は検出できているが整流前出力が検出できないことがある。この場合、ほこりが単発的であり、識別できないときに粉塵濃度表示はでないという出力特徴から、粉塵濃度表示用出力は検出しているが整流前出力が検出できないときは煙と識別するとよい。
【００３１】
また、受光素子２の出力を整流増幅して粉塵濃度を求める場合、粉塵の粒子径によって粉塵濃度表示が異なってくることから、表示値が人間の感覚と異なることがある。この点に対しては、ほこりと煙の識別結果によって粉塵濃度表示の値を最適化、例えばヒト官能値に合わせるなどするとよい。
【００３２】
図８に上記のダストセンサーを搭載した空気清浄機の概略を示す。ダストセンサー７は、例えば、空気清浄機内８の集塵フィルター９への流路をバイパスするバイパス流路等に設けて、室内空気中のほこりや煙を検出することができるようにしておく。そして、この空気清浄器では、ダストセンサー７によるほこりと煙との識別結果から、フィルター流路を切り換えるようにしている。例えば、ほこりと識別した時は図中ロで示すように集塵フィルター９のみを通過させ、煙と識別した時は図中イで示すように集塵フィルター９と脱臭フィルター１０の両方を通過させることで粉塵の除去効率を向上させることができる。
【００３３】
図９に示すように、個々の粉塵の粒子径に合わせたフィルターを用意してもよい。ほこりと識別した時は図中ロで示すように粒子径の大きな粉塵を対象とした低圧力損失の集塵フィルター１１を通過させ、煙と識別した時は図中イで示すように集塵フィルター９と脱臭フィルター１０の両方を通過させるのである。
【００３４】
上記フィルター流路の切り換えのほかに、ほこりと煙とに応じて風量も制御するようにしてもよい。図１０に風量制御パターンの一例を示す。ほこりについては粉塵が自然沈降する前に除去することが望ましいが、あまり急速に運転するとさらに粉塵を巻き上げてしまうために図１０(a)に示すように風量を抑えて除去する。煙については集塵および脱臭ともに最初に大まかなものを除去し、時間をかけて残りのものを除去するように図１０(b)に示すように初期において大風量が得られるとともに徐々に風量を少なくする制御パターンに切り換える。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明においては、散乱光式のダストセンサーにおいて、受光素子出力連続時間が所定時間内のものをほこりとし、出力連続時間が所定時間以上のものを煙とするものであり、このために安価な構成で簡便に識別を行うことができる。
【００３７】
また、パルス駆動する光源から光を照射し、その散乱光をパルス発生タイミングと同期させて受光素子で検出することで高感度としているものにおいては、上記受光素子の出力連続本数が一定パルス本数のものをほこりとし、出力連続本数が一定パルス本数以上のものを煙とすることで、小型で且つ安価ながらほこりと煙との識別が可能となる。
【００３８】
そして誘引する風速に応じて判断基準値を変更することで、より確度の高い識別を行うことができる。
【００４０】
さらに、受光素子の連続出力時間もしくは出力連続本数から煙の存在を識別した後、受光素子出力の一定期間内における最大値と平均値の差からほこりの存在を識別するようにしてもよい。ほこりと煙とが混在する場合においても両者の存在を検出することができる。
【００４１】
受光素子出力の整流増幅後の出力から粉塵濃度を求めるとともに受光素子出力の整流前出力からほこりと煙との識別を行うと、識別と粉塵濃度表示とを行うことができる。
【００４２】
また、整流前出力が検出できないときには、整流増幅後出力による粉塵発生濃度から煙の識別を行うことで、整流前出力が検出できなくとも煙の識別を行うことができる。
【００４３】
粉塵種類に応じて表示する粉塵濃度値を最適化すれば、それぞれに最適な値で粉塵濃度表示を行うことができる。
【００４４】
そして本発明に係る空気清浄機は、上記ダストセンサーを備えて、該ダストセンサーの出力に応じて運転切り換えがなされる切換部を備えていることから、検出したほこりと煙とにそれぞれ適した運転を行うことができる。
【００４５】
この場合、切換部がダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて通過させるフィルター流路を切り換える時、ほこり及び煙をそれぞれ効率良く除去することができる。
【００４６】
特に、ほこり識別時に通過させるフィルター流路を煙識別時に通過させる集塵フィルターとは異なる低圧力損失型集塵フィルターとすることで、大風量で効率的にほこりを除去することができる。
【００４７】
また、切換部がダストセンサーによるほこりと煙との識別結果に応じて風量制御パターンを切り換えると、効率良くほこりおよび煙を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様の一例のブロック回路図である。
【図２】出力連続時間（パルス幅）及びパルス連続本数と粒子径との相関を示す説明図である。
【図３】  (a)は粉塵がほこりである場合の受光素子出力のタイムチャート、(b)は同上の出力の拡大図、(c)は同上の最大値と最小値の説明図である。
【図４】  (a)は粉塵が煙である場合の受光素子出力のタイムチャート、(b)は同上の出力の拡大図、(c)は同上の最大値と最小値の説明図である。
【図５】同上の他例のフローチャートである。
【図６】同上のさらに他例のブロック図である。
【図７】同上の別の例のブロック図である。
【図８】本発明に係る空気清浄機の一例のブロック図である。
【図９】同上の他例のブロック図である。
【図１０】  (a)はほこり識別時に風量制御パターンの説明図、(b)は煙識別時の風量制御パターンの説明図である。
【符号の説明】
１  光源
２  受光素子
Ｃ１  識別回路
【図１】
0004122708.tif 000003
【図２】
0004122708.tif 000004
【図３】
0004122708.tif 000005
【図４】
0004122708.tif 000006
【図５】
0004122708.tif 000007
【図６】
0004122708.tif 000008
【図７】
0004122708.tif 000009
【図８】
0004122708.tif 000010
【図９】
0004122708.tif 000011
【図１０】
0004122708.tif 000012