JP3564591B2

JP3564591B2 - Dust detection device and dust detection method

Info

Publication number: JP3564591B2
Application number: JP32729896A
Authority: JP
Inventors: 利夫田中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: JPH10170424A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は埃検出装置および埃検出方法に関し、さらに詳細にいえば、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出する埃検出装置および埃検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空気中の埃の濃度を検出する埃検出装置として、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出する埃検出装置が提案されている。この埃検出装置は、いわゆるパーティクルカウンタと、光電式塵埃センサとに大別される。ここで、パーティクルカウンタは、埃検出のための空間に同時には２個以上の粒子が存在しないようにしておき、この状態で散乱反射光を受光し、図１３に示すように、散乱反射光の強度から粒径を、散乱反射光の検出回数から粒子の個数を求めるものである（「空気調和と冷凍」、１９８５年、第１０号、６４〜６６頁参照）。これに対して、光電式塵埃センサは、埃検出のための空間に同時に２個以上の粒子が存在することを許容するものであり、散乱反射光を受光することにより、図１４に示すように、複数の粒子を群として一括に把握することができる（特開昭６３−３２６８７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記パーティクルカウンタは、２個以上の粒子が同時には存在しないようにするために埃検出のための空間を小さくしたり、微弱な散乱反射光を正確に計測したりする必要があるので、光源としてレーザ光源を採用することが必要になるだけでなく、光学系の精度を著しく高める必要があり、全体として著しく高価なものになってしまい、適用可能な範囲が大幅に狭められてしまうという不都合がある。
【０００４】
前記光電式塵埃センサは、強力な発塵行為（例えば、布団の上げおろしなど）が行われた場合に、大量の埃が浮遊することに起因して、埃検出のための空間内にある程度の量の埃が常時存在することに起因して比較的大きな散乱反射光強度が得られるのであるから、パーティクルカウンタにおける上記の不都合を解消させることができる。しかし、強力な発塵行為が行われず、その結果、埃が微量である場合には、埃検出のための空間を時折埃の粒子が通過する程度になることがあり、このような場合には、常時一定の散乱反射光強度が得られるのではなく、粒子が通過した時にのみ散乱反射光が得られることになるので、埃検出出力（ゼロレベルに対するレベルの変動幅が塵埃量に対応する）を、ゼロレベル（埃がないとされる状態に対応する値）に対して明確に差を持つレベルに維持することが著しく困難である。したがって、微量の埃の検出（例えば、埃検出装置の近傍で居住者が動いた場合の発塵などの検出）を行うことが著しく困難になってしまうという不都合がある。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、特別な光源、高精度の光学系などを用いることなく、微量な埃をも含めて埃の総量のほぼ正確な検出を達成でき、全体として安価にできる埃検出装置および埃検出方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の埃検出装置は、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出するものであって、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力を保持する埃検出出力保持手段と、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力同士の差の絶対値を累積加算して、予め設定した所定期間毎の累積値を得、評価値として出力する評価手段と、評価値を入力として埃の濃度を出力する濃度検出手段とを含むものである。
【０００７】
請求項２の埃検出装置は、濃度検出手段として、所定期間毎に得られる、予め設定した所定個数の累積値を入力として、所定個数の累積値が得られた期間における平均的な埃の濃度を出力するものを採用している。
【０００８】
請求項３の埃検出装置は、濃度検出手段として、埃検出部の煙検出感度に比例する値をも入力として平均的な埃の濃度を得るものを採用している。
請求項４の埃検出装置は、評価手段から出力される評価値を予め設定した所定の閾値と比較し、所定の閾値よりも大きい評価値のみを埃検出のための評価値として採用する比較手段をさらに含むものである。
【０００９】
請求項５の埃検出装置は、所定期間毎に得られる、予め設定した所定個数の評価値のうち、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数よりも少ないか否かを判定する個数判定手段と、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数よりも少ないことに応答して、濃度検出手段による埃の濃度の出力を禁止し、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数以上であることに応答して、濃度検出手段による埃の濃度の出力を行わせる濃度検出制御手段とをさらに含むものである。
【００１０】
請求項６の埃検出装置は、所定の閾値として、埃検出部の煙検出感度に比例する値を採用するものである。
請求項７の埃検出方法は、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出する埃検出方法であって、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力を保持し、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力同士の差の絶対値を累積加算して、予め設定した所定期間毎の累積値を得、評価値として出力し、評価値を入力として埃の濃度を出力する方法である。
【００１１】
【作用】
請求項１の埃検出装置であれば、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出するに当たって、埃検出出力保持手段によって、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力を保持し、評価手段によって、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力同士の差の絶対値を累積加算して、予め設定した所定期間毎の累積値を得、評価値として出力し、濃度検出手段によって、評価値を入力として埃の濃度を出力することができる。したがって、特別の光源、高精度の光学系等を採用することなく、微量の埃をも考慮した埃の検出を達成することができる。
【００１２】
さらに詳細に説明すると、一般のハウスダストにおいては、埃全体に対する各粒径の分布は一定であると仮定できる（アレルギー源としての性質を有するハウスダストを含む埃を検出対象とすべく粒径を例えば２μｍ以上に限定すれば、各粒径の分布は一定であると仮定できる）ので、検出空間を通過する粒子の粒径が大きいほど、また通過する個数が多いほど、埃の全体量が多いことの確率が高くなる。このため、埃の全体量を評価する場合には、粒径や個数を適宜重み付けして評価することが重要になる。また、埃検出装置は、検出空間における埃粒子の通過に伴う散乱光強度の変化を出力するため、その出力はパルス状になり、前記粒径はパルスの高さに、個数はパルスの頻度に概ね対応する。
【００１３】
そして、前記累積値は、パルスの高さと頻度とを反映する値であり、換言すれば、粒子の粒径や個数を反映する値である。また、例えば、１個の大径粒子が通過する場合と、ある程度の数が密集して小径粒子が通過する場合とで散乱光強度が同等となると、両者を識別することができなくなってしまう。また、時系列で考えると、所定時間内に大径粒子が少数通過した場合と小径粒子が多数通過した場合とで累積値が同等となり、この場合には両者を識別することができなくなってしまう。しかし、この埃検出装置では、粒径と個数との双方を評価するようにしているのであるから、上述のような識別を行うことに大きな意義はなく、両者を対等に評価しても全く不都合はない。
【００１４】
なお、粒径が２μｍ以上ではあるが著しく微少な粒子の場合、散乱光強度も著しく弱いため、埃を検出するための空間をこのような粒子が通過しても、検出することは殆ど不可能になってしまう。しかし、上述したように、埃全体に対する各粒径の分布は一定であるから、このような微少な粒子を検出できなくても、検出可能な範囲の粒子のみから埃の全体量を推定することができ、測定上は何ら支障をきたさないのである。この結果、上述のように、特別の光源、高精度の光学系等を採用することなく、微量の埃をも考慮した埃の検出を達成することができるのである。
【００１５】
請求項２の埃検出装置であれば、濃度検出手段として、所定期間毎に得られる、予め設定した所定個数の累積値を入力として、所定個数の累積値が得られた期間における平均的な埃の濃度を出力するものを採用しているので、埃の検出精度を高めることができる。
さらに詳細に説明する。
【００１６】
埃の粒子は、その挙動が煙のような拡散運動とならないために、その濃度は不均一性が高くなってしまう。このため、ごく短時間に検出空間を通過する粒子のみから埃の全体量を推定すると、大きな誤差が含まれる可能性がある。しかし、十分に長い時間内に検出空間を通過する全ての粒子に関しては、その粒径分布が埃全体の粒径分布に一致し、また、粒子数が埃の全体量を反映することは、確率論的にも明らかである。このように、請求項２の埃検出装置では、平均的な埃の濃度を出力するのであるから、埃検出精度の向上を達成することができる。
【００１７】
請求項３の埃検出装置であれば、濃度検出手段として、埃検出部の煙検出感度に比例する値をも入力として平均的な埃を得るものを採用しているので、検出感度特性のばらつきの影響を抑制し、正確な埃の検出を行うことができるほか、請求項２と同様の作用を達成することができる。
請求項４の埃検出装置であれば、評価手段から出力される評価値を予め設定した所定の閾値と比較し、所定の閾値よりも大きい評価値のみを埃検出のための評価値として採用する比較手段をさらに含んでいるので、ノイズ成分の影響を排除することができるほか、請求項１から請求項３の何れかと同様の作用を達成することができる。
【００１８】
請求項５の埃検出装置であれば、所定期間毎に得られる、予め設定した所定個数の評価値のうち、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数よりも少ないか否かを判定する個数判定手段と、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数よりも少ないことに応答して、濃度検出手段による埃の濃度の出力を禁止し、所定の閾値よりも大きい評価値の個数が予め設定した所定の数以上であることに応答して、濃度検出手段による埃の濃度の出力を行わせる濃度検出制御手段とをさらに含んでいるので、概ね清浄な環境下において突発的に大粒径の粒子が通過したような場合に、埃が多い状態であるとの検出（誤検出）を行ってしまうという不都合の発生を未然に防止することができるほか、請求項１から請求項４の何れかと同様の作用を達成することができる。
【００１９】
請求項６の埃検出装置であれば、所定の閾値として、埃検出部の煙検出感度に比例する値を採用しているので、検出感度特性のばらつきの影響を抑制し、正確な埃の検出を行うことができるほか、請求項４または請求項５と同様の作用を達成することができる。
請求項７の埃検出方法であれば、埃粒子に起因する散乱光を受光して埃の濃度を検出する埃検出方法であって、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力を保持し、所定のサンプリング周期毎に得られる埃検出出力同士の差の絶対値を累積加算して、予め設定した所定期間毎の累積値を得、評価値として出力し、評価値を入力として埃の濃度を出力するのであるから、特別の光源、高精度の光学系等を採用することなく、微量の埃をも考慮した埃の検出を達成することができる。
【００２０】
【発明の実施の態様】
以下、添付図面を参照して、この発明の実施の態様を詳細に説明する。
図１はこの発明の埃検出装置に含まれる埃センサの一例の内部機構を示す平面図、図２は概略正面図である。
この埃センサは、発光ダイオードなどからなる発光部１ａおよびフォトダイオードなどからなる受光部１ｂが搭載された基板１と、暗箱（ケース体）２とから構成されている。ここで、基板１としては、例えば、ガラスエポキシからなるプリント配線基板が例示でき、暗箱２としては、例えば、アクリルニトリルブタジエンスチレン共重合体（以下、ＡＢＳと略称する）を用いて成形された箱体が例示できる。
【００２１】
暗箱２は全体が直方体状の箱体であり、その内部に上方に延びる壁部材を形成することにより、発光部収容空間２ａ、受光部収容空間２ｂを形成しているとともに、発光部収容空間２ａ、受光部収容空間２ｂにそれぞれレンズ系２ｃ，２ｄを設けている。そして、両レンズ系２ｃ，２ｄの光軸が所定の角度をなすように両レンズ系２ｃ，２ｄが配置されている。また、レンズ系２ｃの光軸上であって、発光部収容空間２ａの内奥部に発光部１ａを侵入させるための穴が形成されている。なお、レンズ系２ｃは省略することが可能である。
【００２２】
そして、発光部収容空間２ａと受光部収容空間２ｂとの中間部に、発光部１ａからレンズ系２ｃを通して出射される光が直接レンズ系２ｄを通して受光部１ｂに導かれることを防止する遮光部材２ｅが設けられている。また、ノイズ光として作用する可能性がある光がレンズ系２ｄを通して受光部１ｂに導かれることを防止するノイズ光遮光部材２ｆが発光部収容空間２ａ、受光部収容空間２ｂ、遮光部材２ｅとほぼ正対する位置に設けられている。ノイズ光遮光部材２ｆは複数個設けられており、互いに隣り合うノイズ光遮光部材２ｆによってノイズ光減衰室を構成している。このノイズ光減衰室に導入された光はこの室の吸光度が高い内壁面で複数回反射させられることにより、その強度が十分に減衰させられる。また、発光部１ａからの直接光が照射されるノイズ光遮光部材２ｆの所定位置に直接光を通過させるための穴２ｊが形成されているとともに、このノイズ光遮光部材２ｆと、受光部収容空間２ｂを規定する板部材と、暗箱２の外壁部材とで光トラップ２ｋを構成している。さらに、遮光部材２ｅの先端に近接する所定位置に流体導入用の開口２ｉが設けられている。もちろん、基板１の対応箇所にも流体導入用の開口（図示せず）が設けられている。
【００２３】
図３はこの発明の埃検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
この埃検出装置は、所定のサンプリング時間（例えば、０．０１秒）毎に埃センサ１１からの埃検出出力を取り込んで一時的に、かつ時系列的に所定個数（例えば、１００個）だけ保持する埃検出出力保持部１２と、埃検出出力保持部１２により時系列的に保持されている所定個数の埃検出出力に基づいて、時系列的に隣り合う埃検出出力どうしの差の絶対値を算出する差算出部１３と、差算出部１３により算出された差の絶対値を累積的に加算して累積値を得る累積値算出部（評価手段）１４と、累積値算出部１４により算出された累積値を入力として埃の濃度等を出力する埃検出部１５とを有している。ただし、差算出部１３、累積値算出部１４の処理は、埃検出出力保持部１２に所定個数の埃検出出力が保持される毎に行ってもよいが、前記所定のサンプリング時間毎に行ってもよい。もちろん、後者の場合には、埃検出出力保持部１２に必要最小限の埃検出出力（２個の埃検出出力）を保持するだけで足りる。
【００２４】
前記埃検出部１５は、大粒径の埃粒子に対して小粒径の埃粒子が含まれていると経験的に知見できる累積値と埃の全体量との相関を考慮して埃の濃度等を出力するものである。
上記の構成の埃検出装置の作用は次のとおりである。
所定のサンプリング時間毎に時系列的に取り込まれた埃検出出力どうしの差を累積的に加算して累積値を得れば、この累積値は、埃検出出力（パルス出力）の出現頻度と高さとの双方を反映した値になる。すなわち、パルス出力が高いほど、またパルス出力が多く出現するほど累積値が大きくなる。したがって、累積値を得ることにより、埃検出出力を評価して評価値を出力したことになる。そして、この累積値を入力として、埃検出部１５によって埃の濃度等を出力することができる。埃検出部１５は、差の累積値に基づいて埃の濃度等を出力するのであるから、微量のハウスダストでもほぼ正確に検出することができる。さらに、光学系が汚れた場合には、全体的に埃センサからの埃検出出力のレベルが変動することになるが、この実施態様を採用した場合には、差に基づく処理を行っているのであるから、埃検出出力のレベルの変動の影響を排除して正確に埃の濃度等を検出することができる。すなわち、汚れ等の経年変化に強くなる。さらにまた、煙草の煙のように緩慢な濃度変動を示す粒子との識別を達成することが可能であり、煙草の煙などによる誤検出を防止することができる。
【００２５】
図４はこの発明の埃検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
この埃検出装置は、差算出部１３により算出された差の絶対値が埃検出装置の分解能以下であるか否かを判定する判定部１６と、差算出部１３により算出された差の絶対値が埃検出装置の分解能以下であることを示す判定部１６の判定結果に応答して、差算出部１３により算出された差の絶対値を０に補正する差補正部１７とをさらに含むとともに、累積値算出部１４として、差算出部１３により算出された差の絶対値および差補正部１７により補正された値（０）を累積的に加算して累積値を得るものを採用した点において図３の埃検出装置と異なるのみであり、他の構成要素は図３の埃検出装置と同様である。
【００２６】
この埃検出装置を採用した場合には、著しく小さい差の絶対値が得られるはずであるにも拘らず、分解能に相当する値として採用され、しかもこの値が累積加算されることに起因する誤差の発生を未然に防止することができる。
さらに詳細に説明する。
時系列的に隣り合う埃検出出力が殆ど同じであっても、分解能により定まる境界値の上と下とである場合には、両埃検出出力の差の絶対値は分解能と等しくなり、実際の差の絶対値よりも大きくなってしまう。そして、このように実際の差の絶対値よりも大きい差の数が増加すると、累積値の増加が無視し得なくなってしまう（例えば、累積値を所定の閾値と比較する場合などに、閾値を越えるべきでない累積値が閾値を越えてしまう）。この不都合は、埃の量が多い場合には、もともと差の絶対値が分解能よりも著しく多いことが殆どであるから、特には問題にはならないのである。しかし、埃の量が少ない場合には、実際の差の絶対値が分解能よりも小さいことが殆どであるから、この不都合は到底無視し得ないことになる。
【００２７】
図４の埃検出装置は、埃の量が多い場合における累積値を多少小さくしてしまうという不都合を有しているが、埃の量が少ない場合における累積値の増加を大幅に抑制し、埃の量が少ない場合における埃の検出精度を高めることができる。以上の説明から明らかなように、図４の埃検出装置は、十分な分解能を得ることができるようなマイコン（例えば、１６ビット、３２ビットなどのマイコン）を採用した場合には、差の絶対値の増加が少ないので実用上顕著な効果を奏することはできないが、十分な分解能を得ることができないようなマイコン（例えば、４ビット、８ビットなどのマイコン）を採用した場合には、実用上顕著な効果を奏する。
【００２８】
図５はこの発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。この埃検出装置は、所定のサンプリング時間（例えば、０．０１秒）毎に埃センサ１１からの埃検出出力を取り込んで一時的に、かつ時系列的に所定個数（例えば、１００個）だけ保持する埃検出出力保持部１２と、埃検出出力保持部１２により時系列的に保持されている所定個数の埃検出出力に基づいて、時系列的に隣り合う埃検出出力どうしの差の絶対値を算出する差算出部１３と、差算出部１３により算出された差を、図６に示すように、複数個にランク分けするとともに、各ランク毎に該当する差の数を計数する区分計数部１８と、区分計数部１８により計数された各ランク毎の差の数を入力として埃の濃度等を出力する埃検出部１９とを有している。ただし、差算出部１３、区分計数部１８の処理は、埃検出出力保持部１２に所定個数の埃検出出力が保持される毎に行ってもよいが、前記所定のサンプリング時間毎に行ってもよい。もちろん、後者の場合には、埃検出出力保持部１２に必要最小限の埃検出出力（２個の埃検出出力）を保持するだけで足りる。
【００２９】
この埃検出部１９は、例えば、それぞれのランクの中間値に該当する差の数を乗算して、全てを加算することにより、埃の濃度等を反映する値を出力するものである。
したがって、この実施態様を採用した場合にも、埃の濃度等を正確に出力することができる。また、ランク分けされた差の総和に基づいて埃の濃度等を出力するのであるから、微量のハウスダストでも検出することができる。さらに、光学系が汚れた場合には、全体的に埃センサからの埃検出出力のレベルが変動することになるが、この実施態様を採用した場合には、差に基づく処理を行っているのであるから、埃検出出力のレベルの変動の影響を排除して正確に埃の濃度等を検出することができる。すなわち、汚れ等の経年変化に強くなる。さらにまた、煙草の煙のように緩慢な濃度変動を示す粒子との識別を達成することが可能であり、煙草の煙などによる誤検出を防止することができる。
【００３０】
図７はこの発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。この埃検出装置は、累積値算出部１４により算出された累積値を予め設定された所定の閾値と比較し、閾値を越える累積値を検出したことを示す比較結果信号を出力する比較部２０をさらに有している点、および埃出力部１５を省略した点において図３の埃検出装置と異なるだけであり、他の構成要素は図３の埃検出装置と同様である。
【００３１】
この埃検出装置を採用した場合には、閾値を越える累積値が検出されたか否かに対応する比較結果信号を出力することができる。したがって、この比較結果信号を空気清浄機の運転制御信号として用いることにより、埃の濃度などの大小に対応させて空気清浄機の運転、停止を制御することができる。もちろん、この閾値は、１つだけ設定していてもよいが、空気清浄機の運転を複数段階に制御する場合には、閾値を２つ以上設定すればよい。
【００３２】
図８は、埃検出結果および空気清浄機の運転のシミュレーションを行った結果を示す図である。なお、図８において、縦軸は空気１０リットル中の粒子数（２０〜３０μｍの粒子の数）を示し、横軸は経過時間（秒）を示し、黒の菱形はパーティクルカウンタで計測した粒子数を示し、細い実線は累積値を示し、太い実線は空気清浄機の風量（大、小、ゼロ）を示している。
【００３３】
図８から明らかなように、累積値は粒子数と良好な相関を示していることが分かる。そして、粒子数に応じて空気清浄機の風量を適正に制御できていることが分かる。
図９はこの発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
この埃検出装置は、累積値算出部１４により算出された累積値から予め設定された所定のオフセット値を減算して埃検出部１５に供給する減算部２１をさらに有している点において図３の埃検出装置と異なるだけであり、他の構成要素は図３の埃検出装置と同様である。ここで、オフセット値としては、例えば、埃が存在しない状態において測定された埃検出出力どうしの差の累積値を採用すればよく、埃の濃度等を正確に反映する累積値を得ることができる。
【００３４】
この埃検出装置を採用した場合には、埃の濃度等の検出精度を高めることができるほか、図３の埃検出装置と同様の作用を達成することができる。
図１０はこの発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
この埃検出装置は、累積値算出部１４により算出された所定数の累積値を予め設定された所定の閾値と比較し、閾値を越える累積値の数を計数する比較計数部２２と、閾値を越える累積値の個数と予め設定された数とを比較する比較部２３と、閾値を越える累積値の個数が予め設定された数を越えることを示す比較部２３からの比較結果に応答して、累積値を埃検出部１５に供給し、閾値を越える累積値の個数が予め設定された数以下であることを示す比較部２３からの比較結果に応答して、累積値の埃検出部１５への供給を禁止する累積値供給制御部２４とをさらに有している点において図３の埃検出装置と異なるだけであり、他の構成要素は図３の埃検出装置と同様である。なお、ここで、予め設定された数としては、例えば、累積値の所定数が５である場合に、１もしくは２に設定することが好ましい。また、累積値の所定数が任意の数である場合には、この数の１／２以下にすればよい。
【００３５】
この埃検出装置を採用した場合には、概ね清浄な環境下において突発的に大きな埃粒子が通過したような場合に、実際には埃が少ないにも拘らず埃が多いと判定されてしまうという不都合が発生することを未然に防止することができるほか、図３の埃検出装置と同様の作用を達成することができる。
なお、上記の各実施態様において、何れの閾値についても、予め設定した固定値を採用する代わりに、埃センサ１１の煙検出感度に比例する値を採用することが好ましく、埃センサ１１の埃検出特性のばらつきの影響を抑制して、正確な埃検出結果を得ることができる。
【００３６】
さらに詳細に説明する。
埃に対する埃センサの感度が分かれば、感度に応じた閾値を設定することができるが、個々の埃センサの感度もしくはその相関を正確に測定するためには、全ての埃センサに対して全く同じ形状の埃粒子を、広い埃検出領域の中の常に同じ場所に固定し、もしくは通過させる必要があり、このような条件設定を比較的低コストで実現することは殆ど不可能である。しかし、以下のようにすれば、埃センサの感度を正確に検出することができる。
【００３７】
先ず、１つの埃センサを用いて煙草等の煙に対する煙感度Ｄ（Ｖ／ｍｇ／ｍ^３）を測定する。具体的には、線香の煙などが導入され、ファンで塵埃濃度が一様にされ、かつ粉塵計が収容された高塵埃環境において塵埃濃度と埃センサの塵埃検出出力とを得るとともに、線香の煙等が導入されず、しかも空気清浄機によって塵埃の量が低減され、かつファンで塵埃濃度が一様にされ、かつ粉塵計が収容された低塵埃環境において塵埃濃度と埃センサの塵埃検出出力とを得、埃センサの塵埃検出出力が塵埃濃度の増加に伴って直線的に増加するという特性を考慮して、埃センサの感度を算出する。ただし、線香の煙などの導入、非導入と、空気清浄機の運転、停止を制御することによって高塵埃環境、低塵埃環境を得るようにしてもよい。次いで、この埃センサとパーティクルカウンタとを用い、埃センサを通過した空気がそのままパーティクルカウンタに導かれるように両者を位置決めし（図１１参照）、埃センサからの埃検出出力とパーティクルカウンタから出力される粒径および粒径毎の埃粒子数とに基づいて、粒径、粒子数と埃検出出力（例えば、差の累積値）との相関を得る。ただし、粒径が予め設定された範囲内になるように設定しておけば、粒子数と埃検出出力との相関が得られる。ここで、粒径範囲を限定しているのは、埃の粒径分布が一様であることによる。したがって、このようにして得られた相関、実際の環境においてパーティクルカウンタを用いて測定したデータなどに基づいて、検出したい粒子数に相当する累積値Ｓが得られるので、前記埃センサの閾値ＶｂをＶｂ＝Ｓとすればよい。
【００３８】
また、他の埃センサが煙感度Ｄ’（Ｖ／ｍｇ／ｍ^３）である場合には、その埃センサの閾値Ｖｂ’をＶｂ’＝Ｓ×Ｄ’／Ｄとすればよい。
図１２はこのようにして２つの埃センサの閾値を設定した状態を示す図である。
図１２中（Ａ）においては、煙感度がＶａの埃センサの閾値がＳｐａ，Ｓｗａとして設定されているのに対し、図１２中（Ｂ）においては、埃センサの煙感度が１．５Ｖａであることに伴って、閾値がＳｐｂ（＝１．５Ｓｐａ），Ｓｗｂ（＝１．５Ｓｗａ）に設定されている。もちろん、埃センサの埃検出出力も、図１２中（Ａ）および図１２中（Ｂ）に示すように、煙感度の大小に応じて増減する。したがって、煙感度の大小に応じて埃検出出力が増減した場合であっても、埃検出出力の増減に対応して閾値が設定されていることに起因して、正確な埃の濃度等の検出を達成することができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、特別の光源、高精度の光学系等を採用することなく、微量の埃をも考慮した埃の検出を達成することができるという特有の効果を奏する。
請求項２の発明は、埃の検出精度を高めることができるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【００４０】
請求項３の発明は、検出感度特性のばらつきの影響を抑制し、正確な埃の検出を行うことができるほか、請求項２と同様の効果を奏する。
請求項４の発明は、ノイズ成分の影響を排除することができるほか、請求項１から請求項３の何れかと同様の効果を奏する。
請求項５の発明は、概ね清浄な環境下において突発的に大粒径の粒子が通過したような場合に、埃が多い状態であるとの検出（誤検出）を行ってしまうという不都合の発生を未然に防止することができるほか、請求項１から請求項４の何れかと同様の効果を奏する。
【００４１】
請求項６の発明は、検出感度特性のばらつきの影響を抑制し、正確な埃の検出を行うことができるほか、請求項４または請求項５と同様の効果を奏する。
請求項７の発明は、特別の光源、高精度の光学系等を採用することなく、微量の埃をも考慮した埃の検出を達成することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の埃検出装置に含まれる埃センサの一例の内部機構を示す平面図である。
【図２】同上の概略正面図である。
【図３】この発明の埃検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図４】この発明の埃検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【図５】この発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図６】区分計数部の動作を説明する図である。
【図７】この発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図８】埃検出結果および空気清浄機の運転のシミュレーションを行った結果を示す図である。
【図９】この発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１０】この発明の埃検出装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１１】埃センサとパーティクルカウンタとの関係を示す概略斜視図である。
【図１２】煙感度が互いに異なる２つの埃センサの閾値を設定した状態を示す図である。
【図１３】パーティクルカウンタによる埃検出原理を説明する概略図である。
【図１４】塵埃センサによる埃検出原理を説明する概略図である。
【符号の説明】
１２埃検出出力保持部１３差算出部
１４累積値算出部１５埃検出部
２０，２３比較部２４累積値供給制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dust detection device and a dust detection method, and more particularly, to a dust detection device and a dust detection method for detecting scattered light caused by dust particles and detecting the concentration of dust.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, as a dust detection device that detects the concentration of dust in the air, a dust detection device that receives scattered light caused by dust particles and detects the concentration of dust has been proposed. This dust detection device is roughly classified into a so-called particle counter and a photoelectric dust sensor. Here, the particle counter keeps no two or more particles in the space for dust detection at the same time, receives the scattered reflected light in this state, and as shown in FIG. The particle size is determined from the intensity and the number of particles is determined from the number of times of detection of the scattered reflected light (see “Air Conditioning and Freezing”, 1985, No. 10, pp. 64-66). On the other hand, the photoelectric dust sensor allows two or more particles to exist in the space for dust detection at the same time, and receives the scattered reflected light, as shown in FIG. A plurality of particles can be collectively grasped as a group (see JP-A-63-32687).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the particle counter needs to reduce the space for dust detection in order to prevent two or more particles from being present at the same time, or to accurately measure weak scattered reflected light, it is used as a light source. In addition to the necessity of using a laser light source, the precision of the optical system needs to be significantly increased, and the overall cost becomes extremely high, and the applicable range is greatly reduced. is there.
[0004]
When a strong dusting action (for example, lifting and lowering of a futon) is performed, a large amount of dust floats, so that a certain amount of dust is detected in a space for dust detection. Since a relatively large intensity of scattered and reflected light is obtained due to the presence of a constant amount of dust, the above-described inconvenience in the particle counter can be solved. However, when a strong dusting action is not performed, as a result, when the amount of dust is very small, dust particles may occasionally pass through the space for dust detection. Dust detection output (the level of fluctuation with respect to the zero level corresponds to the amount of dust) because the scattered reflected light is obtained only when particles pass, instead of obtaining a constant scattered reflected light intensity at all times. Is very difficult to maintain at a level that clearly differs from the zero level (a value corresponding to the condition that is assumed to be free of dust). Therefore, there is an inconvenience that it is extremely difficult to detect a minute amount of dust (for example, detection of dust generation when a resident moves near the dust detection device).
[0005]
[Object of the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, without using a special light source, high-precision optical system, etc., can achieve almost accurate detection of the total amount of dust including a small amount of dust, It is an object of the present invention to provide a dust detection device and a dust detection method that can be manufactured at a low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
2. A dust detection device according to claim 1, wherein the dust detection device receives scattered light caused by dust particles to detect a dust concentration, and holds a dust detection output obtained at a predetermined sampling cycle. Evaluation means for cumulatively adding the absolute value of the difference between the dust detection outputs obtained at each predetermined sampling period to obtain a cumulative value for each predetermined period, and outputting the evaluation value as an evaluation value; And a density detecting means for outputting the density of dust.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the dust detection device, wherein, as the density detection means, a predetermined predetermined number of cumulative values obtained every predetermined period is input, and an average dust density during a period in which the predetermined number of cumulative values is obtained. Is output.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a dust detection apparatus which obtains an average dust density by inputting a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust detection unit as the density detection means.
A comparing means for comparing the evaluation value output from the evaluation means with a predetermined threshold value set in advance, and adopting only an evaluation value larger than the predetermined threshold value as an evaluation value for dust detection. Is further included.
[0009]
The dust detection device according to claim 5, wherein, among the predetermined predetermined number of evaluation values obtained every predetermined period, whether the number of evaluation values larger than the predetermined threshold is smaller than the predetermined number is determined. Means for determining whether the number of evaluation values greater than a predetermined threshold is less than a predetermined number, and prohibiting output of dust density by the density detection means, A density detection control unit for causing the density detection unit to output the density of dust in response to the number of evaluation values larger than the predetermined number being set in advance.
[0010]
The dust detection device according to claim 6 employs a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust detection unit as the predetermined threshold.
A dust detection method according to a seventh aspect is a dust detection method for detecting scattered light caused by dust particles and detecting the concentration of dust, wherein a dust detection output obtained at every predetermined sampling period is held, and The absolute value of the difference between the dust detection outputs obtained in each sampling cycle is cumulatively added to obtain a cumulative value for each predetermined period, output as an evaluation value, and output the dust concentration using the evaluation value as an input. Is the way.
[0011]
[Action]
In the dust detection device according to the first aspect, when detecting the concentration of dust by receiving scattered light caused by dust particles, the dust detection output holding means holds the dust detection output obtained every predetermined sampling cycle. The evaluation means accumulates and adds the absolute value of the difference between the dust detection outputs obtained at each predetermined sampling period, obtains a cumulative value for each predetermined period, and outputs the accumulated value as an evaluation value. Thus, the dust concentration can be output using the evaluation value as an input. Therefore, it is possible to achieve dust detection in consideration of a minute amount of dust without using a special light source, a high-precision optical system, or the like.
[0012]
More specifically, in general house dust, it can be assumed that the distribution of each particle size with respect to the entire dust is constant (the particle size is determined so that dust including house dust having properties as an allergic source is detected). For example, if it is limited to 2 μm or more, it can be assumed that the distribution of each particle size is constant.) Therefore, the larger the particle size of the particles passing through the detection space and the larger the number of particles passing, the larger the total amount of dust. The probability of that is high. Therefore, when evaluating the total amount of dust, it is important to appropriately weight and evaluate the particle size and the number. Further, since the dust detection device outputs a change in the intensity of scattered light accompanying the passage of dust particles in the detection space, the output is in a pulse shape, and the particle size is determined by the pulse height, and the number is determined by the pulse frequency. Generally correspond.
[0013]
The accumulated value is a value that reflects the pulse height and frequency, in other words, a value that reflects the particle size and number of particles. Also, for example, if the scattered light intensity is the same between the case where one large particle passes and the case where a small number of small particles pass by a certain number, the two cannot be distinguished. In addition, when considering in a time series, the accumulated value becomes equal between the case where a large number of small particles pass and the case where a large number of small particles pass within a predetermined time, and in this case, it becomes impossible to discriminate both. . However, in this dust detection device, since both the particle size and the number are evaluated, there is no significant significance in performing the above-described identification, and even if both are evaluated equally, there is no inconvenience. There is no.
[0014]
In the case of extremely small particles having a particle diameter of 2 μm or more, the intensity of scattered light is extremely weak, so that even if such particles pass through a space for detecting dust, it is almost impossible to detect them. Become. However, as described above, since the distribution of each particle size with respect to the entire dust is constant, even if such minute particles cannot be detected, it is necessary to estimate the entire amount of dust only from the particles within a detectable range. It does not hinder the measurement. As a result, as described above, it is possible to achieve dust detection in consideration of a minute amount of dust without employing a special light source, a high-precision optical system, or the like.
[0015]
According to the dust detecting device of the present invention, as a density detecting means, a predetermined predetermined number of accumulated values obtained every predetermined period is input, and an average dust in a period in which a predetermined number of accumulated values are obtained. Since the output of the density is adopted, the dust detection accuracy can be improved.
This will be described in more detail.
[0016]
Since the behavior of the dust particles is not a smoke-like diffusion movement, the concentration of the dust particles becomes highly non-uniform. Therefore, if the total amount of dust is estimated only from particles passing through the detection space in a very short time, a large error may be included. However, for all particles that pass through the detection space within a sufficiently long time, the particle size distribution matches the particle size distribution of the entire dust, and it is probable that the number of particles reflects the total amount of dust. It is clear in theory. As described above, in the dust detection device according to the second aspect, the average dust concentration is output, so that the dust detection accuracy can be improved.
[0017]
In the dust detection device according to the third aspect, since the density detection unit is configured to obtain an average dust by also inputting a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust detection unit, variation in the detection sensitivity characteristics is obtained. In addition to suppressing the influence of dust, accurate detection of dust can be achieved, and the same operation as that of claim 2 can be achieved.
In the dust detection device according to the fourth aspect, the evaluation value output from the evaluation means is compared with a predetermined threshold value set in advance, and only the evaluation value larger than the predetermined threshold value is adopted as the evaluation value for dust detection. Since a comparison means is further included, the effect of the noise component can be eliminated, and the same operation as any one of claims 1 to 3 can be achieved.
[0018]
In the dust detection device according to claim 5, whether the number of evaluation values larger than a predetermined threshold value among the predetermined number of evaluation values obtained in a predetermined period is smaller than the predetermined number is determined. A number determining means for determining whether or not the number of evaluation values larger than a predetermined threshold is smaller than a predetermined number, and prohibiting the output of the density of the dust by the density detecting means; And a density detection control means for outputting the density of the dust by the density detection means in response to the number of the evaluation values larger than the threshold value being equal to or more than a predetermined number. When large particles suddenly pass through in a clean environment, it is possible to prevent the occurrence of the inconvenience of detecting (erroneous detection) that there is a large amount of dust in a dusty state. In addition, from claim 1 It can achieve the effect similar to those of one of the 4.
[0019]
In the dust detection device according to the sixth aspect, since a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust detection unit is adopted as the predetermined threshold, the influence of variation in detection sensitivity characteristics is suppressed, and accurate dust detection is performed. Can be performed, and the same operation as that of claim 4 or claim 5 can be achieved.
The dust detection method according to claim 7 is a dust detection method for detecting the concentration of dust by receiving scattered light caused by dust particles, and holding a dust detection output obtained every predetermined sampling cycle, The absolute value of the difference between the dust detection outputs obtained at each predetermined sampling period is cumulatively added to obtain a cumulative value at each predetermined period, which is set in advance, output as an evaluation value, and the evaluation value is used as an input to determine the dust concentration. Since the output is performed, dust detection can be achieved in consideration of a minute amount of dust without employing a special light source, a high-precision optical system, or the like.
[0020]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an internal mechanism of an example of a dust sensor included in the dust detection device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic front view.
The dust sensor includes a substrate 1 on which a light emitting unit 1a including a light emitting diode and a light receiving unit 1b including a photodiode are mounted, and a dark box (case) 2. Here, as the substrate 1, for example, a printed wiring board made of glass epoxy can be exemplified, and as the dark box 2, for example, a box molded using an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (hereinafter abbreviated as ABS) The body can be exemplified.
[0021]
The dark box 2 is a rectangular parallelepiped box. A wall member extending upward is formed inside the dark box 2 to form a light-emitting unit accommodating space 2a and a light-receiving unit accommodating space 2b. The lens systems 2c and 2d are provided in the light receiving unit housing space 2b, respectively. The two lens systems 2c and 2d are arranged so that the optical axes of the two lens systems 2c and 2d form a predetermined angle. Further, a hole is formed on the optical axis of the lens system 2c and in the inner part of the light-emitting unit housing space 2a to allow the light-emitting unit 1a to enter. Note that the lens system 2c can be omitted.
[0022]
A light shielding member 2e is provided between the light emitting unit housing space 2a and the light receiving unit housing space 2b to prevent light emitted from the light emitting unit 1a through the lens system 2c from being directly guided to the light receiving unit 1b through the lens system 2d. Is provided. Further, a noise light shielding member 2f for preventing light possibly acting as noise light from being guided to the light receiving portion 1b through the lens system 2d is substantially equal to the light emitting portion housing space 2a, the light receiving portion housing space 2b, and the light shielding member 2e. It is provided at a position facing directly. A plurality of noise light shielding members 2f are provided, and the noise light shielding members 2f adjacent to each other constitute a noise light attenuation chamber. The light introduced into the noise light attenuating chamber is reflected a plurality of times on the inner wall surface of the chamber where the absorbance is high, so that its intensity is sufficiently attenuated. In addition, a hole 2j is formed at a predetermined position of the noise light shielding member 2f to which the direct light from the light emitting unit 1a is irradiated, and the noise light shielding member 2f and the light receiving unit housing space are formed. The light trap 2k is composed of the plate member defining the second box 2b and the outer wall member of the dark box 2. Further, an opening 2i for introducing a fluid is provided at a predetermined position near the tip of the light shielding member 2e. Of course, an opening (not shown) for introducing a fluid is also provided at a corresponding position of the substrate 1.
[0023]
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the dust detection device of the present invention.
This dust detection device takes in the dust detection output from the dust sensor 11 every predetermined sampling time (for example, 0.01 second) and temporarily and chronologically retains a predetermined number (for example, 100). Based on the dust detection output holding unit 12 and a predetermined number of dust detection outputs held in time series by the dust detection output holding unit 12, the absolute value of the difference between the dust detection outputs adjacent in time series is calculated. The difference calculation unit 13 to be calculated, a cumulative value calculation unit (evaluation means) 14 for cumulatively adding the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 13 to obtain a cumulative value, and the cumulative value calculation unit 14 And a dust detection unit 15 that outputs the concentration of dust and the like by using the accumulated value as an input. However, the processing of the difference calculation unit 13 and the accumulation value calculation unit 14 may be performed each time a predetermined number of dust detection outputs are held in the dust detection output holding unit 12, but may be performed every predetermined sampling time. Is also good. Of course, in the latter case, it is sufficient to hold the minimum required dust detection output (two dust detection outputs) in the dust detection output holding unit 12.
[0024]
The dust detection unit 15 considers a correlation between an accumulated value that can be empirically found to include dust particles having a small particle size and dust particles having a large particle size and the total amount of dust. Etc. are output.
The operation of the dust detection device having the above configuration is as follows.
If the difference between the dust detection outputs taken in time series at predetermined sampling times is cumulatively added to obtain a cumulative value, the cumulative value will be higher than the frequency of appearance of the dust detection output (pulse output). And the value reflecting both. That is, the cumulative value increases as the pulse output increases and as the pulse output increases. Therefore, by obtaining the cumulative value, the dust detection output is evaluated and the evaluation value is output. Then, the dust detection unit 15 can output the dust concentration and the like by using the accumulated value as an input. Since the dust detection unit 15 outputs the density of the dust and the like based on the accumulated value of the difference, it can almost accurately detect even a small amount of house dust. Further, when the optical system becomes dirty, the level of the dust detection output from the dust sensor will fluctuate as a whole. However, when this embodiment is adopted, since the processing based on the difference is performed, Therefore, it is possible to accurately detect the concentration of dust and the like by eliminating the influence of the fluctuation of the level of the dust detection output. That is, it is resistant to secular changes such as dirt. Furthermore, it is possible to achieve discrimination from particles exhibiting slow density fluctuations, such as tobacco smoke, and prevent erroneous detection due to tobacco smoke or the like.
[0025]
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the dust detection device of the present invention.
The dust detection device includes a determination unit 16 that determines whether the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 13 is equal to or less than the resolution of the dust detection device, and an absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 13. And a difference correction unit 17 that corrects the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 13 to 0 in response to the determination result of the determination unit 16 indicating that the difference is equal to or less than the resolution of the dust detection device, The difference is that the cumulative value calculating unit 14 is configured to obtain a cumulative value by cumulatively adding the absolute value of the difference calculated by the difference calculating unit 13 and the value (0) corrected by the difference correcting unit 17. 3 and the other components are the same as the dust detection device of FIG.
[0026]
When this dust detection device is adopted, an absolute value of a remarkably small difference should be obtained, but it is adopted as a value corresponding to the resolution, and furthermore, an error caused by cumulative addition of this value is obtained. Can be prevented from occurring.
This will be described in more detail.
Even if the dust detection outputs that are adjacent in time series are almost the same, if they are above and below the boundary value determined by the resolution, the absolute value of the difference between the two dust detection outputs will be equal to the resolution, and the actual difference It will be larger than the absolute value. Then, when the number of differences larger than the absolute value of the actual difference increases in this way, the increase in the accumulated value cannot be ignored (for example, when comparing the accumulated value with a predetermined threshold, the threshold value is increased). Cumulative values that should not be exceeded will exceed the threshold). This inconvenience is not particularly a problem when the amount of dust is large, since the absolute value of the difference is usually much larger than the resolution. However, when the amount of dust is small, the absolute value of the actual difference is often smaller than the resolution, so that this inconvenience cannot be ignored.
[0027]
Although the dust detection device of FIG. 4 has a disadvantage that the accumulated value when the amount of dust is large is slightly reduced, the increase in the accumulated value when the amount of dust is small is greatly suppressed, When the amount of dust is small, the detection accuracy of dust can be improved. As is clear from the above description, when the dust detection device of FIG. 4 employs a microcomputer capable of obtaining a sufficient resolution (for example, a 16-bit or 32-bit microcomputer), the absolute value of the difference is Since the increase in the value is small, no significant effect can be obtained in practical use, but if a microcomputer (for example, a 4-bit or 8-bit microcomputer) that cannot obtain sufficient resolution is employed, the Has a remarkable effect.
[0028]
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention. This dust detection device takes in the dust detection output from the dust sensor 11 every predetermined sampling time (for example, 0.01 second) and temporarily and chronologically retains a predetermined number (for example, 100). Based on the dust detection output holding unit 12 and a predetermined number of dust detection outputs held in time series by the dust detection output holding unit 12, the absolute value of the difference between the dust detection outputs adjacent in time series is calculated. As shown in FIG. 6, the difference calculation unit 13 to be calculated and the division counting unit 18 that classifies the difference calculated by the difference calculation unit 13 into a plurality of ranks and counts the number of differences corresponding to each rank. And a dust detection unit 19 that receives the number of differences for each rank counted by the division counting unit 18 and outputs dust concentration and the like. However, the processing of the difference calculation unit 13 and the division counting unit 18 may be performed each time a predetermined number of dust detection outputs are held in the dust detection output holding unit 12, but may be performed every predetermined sampling time. Good. Of course, in the latter case, it is sufficient to hold the minimum required dust detection output (two dust detection outputs) in the dust detection output holding unit 12.
[0029]
The dust detection unit 19 outputs, for example, a value that reflects the dust concentration or the like by multiplying the intermediate value of each rank by the number of the corresponding differences and adding all of them.
Therefore, even when this embodiment is adopted, it is possible to accurately output the density of dust and the like. Further, since the dust concentration and the like are output based on the sum of the differences classified, it is possible to detect even a small amount of house dust. Further, when the optical system becomes dirty, the level of the dust detection output from the dust sensor will fluctuate as a whole. However, when this embodiment is adopted, since the processing based on the difference is performed, Therefore, it is possible to accurately detect the concentration of dust and the like by eliminating the influence of the fluctuation of the level of the dust detection output. That is, it is resistant to secular changes such as dirt. Furthermore, it is possible to achieve discrimination from particles exhibiting slow density fluctuations, such as tobacco smoke, and prevent erroneous detection due to tobacco smoke or the like.
[0030]
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention. This dust detection device compares a cumulative value calculated by the cumulative value calculating unit 14 with a predetermined threshold value set in advance, and outputs a comparison result signal indicating that a cumulative value exceeding the threshold value has been detected. It further differs from the dust detection device of FIG. 3 only in that it has the dust output unit 15, and the other components are the same as those of the dust detection device of FIG. 3.
[0031]
When this dust detection device is employed, a comparison result signal corresponding to whether or not a cumulative value exceeding a threshold value has been detected can be output. Therefore, by using this comparison result signal as the operation control signal of the air purifier, it is possible to control the operation and stop of the air purifier in accordance with the magnitude of dust concentration and the like. Of course, only one threshold may be set, but if the operation of the air purifier is controlled in a plurality of stages, two or more thresholds may be set.
[0032]
FIG. 8 is a diagram showing a result of dust detection and a result of simulation of the operation of the air purifier. In FIG. 8, the vertical axis represents the number of particles in 10 liters of air (the number of particles of 20 to 30 μm), the horizontal axis represents elapsed time (seconds), and the black diamond represents the number of particles measured by a particle counter. , The thin solid line indicates the accumulated value, and the thick solid line indicates the air volume (large, small, zero) of the air purifier.
[0033]
As is clear from FIG. 8, the cumulative value shows a good correlation with the number of particles. And it turns out that the air volume of an air cleaner can be controlled appropriately according to the number of particles.
FIG. 9 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
This dust detection device further includes a subtraction unit 21 that subtracts a preset offset value from the cumulative value calculated by the cumulative value calculation unit 14 and supplies the result to the dust detection unit 15 in FIG. The other components are the same as the dust detection device of FIG. 3 except for the dust detection device of FIG. Here, as the offset value, for example, a cumulative value of a difference between dust detection outputs measured in a state where dust does not exist may be used, and a cumulative value that accurately reflects the dust concentration and the like can be obtained. .
[0034]
When this dust detection device is employed, detection accuracy of dust concentration and the like can be improved, and the same operation as the dust detection device of FIG. 3 can be achieved.
FIG. 10 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
The dust detection device compares a predetermined number of cumulative values calculated by the cumulative value calculating unit 14 with a predetermined threshold value, and counts the number of cumulative values exceeding the threshold value. In response to a comparison result from the comparison unit 23 that compares the number of accumulated values exceeding the predetermined number with the comparison unit 23 indicating that the number of cumulative values exceeding the threshold exceeds the predetermined number, The accumulated value is supplied to the dust detection unit 15 and the accumulated value is sent to the dust detection unit 15 in response to the comparison result from the comparison unit 23 indicating that the number of the accumulated values exceeding the threshold is equal to or less than a preset number. 3 in that it further includes a cumulative value supply control unit 24 for inhibiting supply of the dust detection device, and the other components are the same as the dust detection device in FIG. Here, as the preset number, for example, when the predetermined number of the accumulated value is 5, it is preferable to set it to 1 or 2. Further, when the predetermined number of the accumulated values is an arbitrary number, it may be set to half or less of this number.
[0035]
When this dust detection device is employed, when large dust particles suddenly pass in a substantially clean environment, it is determined that the amount of dust is large despite the fact that the amount of dust is actually small. In addition to preventing the occurrence of inconvenience, it is possible to achieve the same operation as the dust detection device of FIG.
In each of the above-described embodiments, it is preferable to use a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust sensor 11 instead of using a fixed value set in advance for each of the threshold values. An accurate dust detection result can be obtained by suppressing the influence of the characteristic variation.
[0036]
This will be described in more detail.
If the sensitivity of the dust sensor to dust is known, a threshold value corresponding to the sensitivity can be set, but in order to accurately measure the sensitivity of each dust sensor or its correlation, exactly the same value is applied to all dust sensors. It is necessary to fix or pass dust particles having a shape at the same position in a wide dust detection area at all times, and it is almost impossible to realize such a condition setting at a relatively low cost. However, in the following manner, the sensitivity of the dust sensor can be accurately detected.
[0037]
First, using one dust sensor, the smoke sensitivity D (V / mg / m ³ ) Is measured. Specifically, smoke and the like of incense are introduced, the dust concentration is made uniform by a fan, and the dust concentration and the dust detection output of the dust sensor are obtained in a high dust environment in which the dust meter is housed. Smoke etc. are not introduced, the amount of dust is reduced by an air purifier, the dust concentration is made uniform by a fan, and the dust concentration and the dust detection output of the dust sensor in a low dust environment containing a dust meter The sensitivity of the dust sensor is calculated in consideration of the characteristic that the dust detection output of the dust sensor increases linearly with an increase in the dust concentration. However, a high dust environment and a low dust environment may be obtained by controlling the introduction and non-introduction of incense smoke and the like and the operation and stop of the air purifier. Next, using the dust sensor and the particle counter, the two are positioned so that the air that has passed through the dust sensor is directly guided to the particle counter (see FIG. 11), and the dust detection output from the dust sensor and the output from the particle counter are output. Based on the particle size and the number of dust particles for each particle size, a correlation between the particle size, the number of particles and the dust detection output (for example, the cumulative value of the difference) is obtained. However, if the particle diameter is set so as to be within a preset range, a correlation between the number of particles and the dust detection output can be obtained. Here, the reason for limiting the particle size range is that the particle size distribution of dust is uniform. Therefore, the accumulated value S corresponding to the number of particles to be detected is obtained based on the correlation obtained in this way, data measured using a particle counter in an actual environment, and the like. Vb = S may be set.
[0038]
Another dust sensor detects the smoke sensitivity D ′ (V / mg / m ³ ), The threshold value Vb ′ of the dust sensor may be set to Vb ′ = S × D ′ / D.
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the threshold values of the two dust sensors are set in this way.
In FIG. 12A, the threshold value of the dust sensor having the smoke sensitivity of Va is set as Spa and Swa, while in FIG. 12B, the smoke sensitivity of the dust sensor is 1.5 Va. Accordingly, the thresholds are set to Spb (= 1.5 Spa) and Swb (= 1.5 Swa). Of course, the dust detection output of the dust sensor also increases and decreases according to the magnitude of the smoke sensitivity as shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B). Therefore, even when the dust detection output increases or decreases according to the level of smoke sensitivity, accurate detection of dust concentration or the like is caused by the threshold being set in accordance with the increase or decrease of the dust detection output. Can be achieved.
[0039]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 has a unique effect that it is possible to achieve dust detection in consideration of even a minute amount of dust without employing a special light source, a high-precision optical system, or the like.
According to the second aspect of the present invention, the dust detection accuracy can be enhanced, and the same effect as that of the first aspect can be obtained.
[0040]
According to the third aspect of the invention, the effect of the variation in the detection sensitivity characteristic can be suppressed, dust can be accurately detected, and the same effect as that of the second aspect can be obtained.
According to the fourth aspect of the present invention, the effect of the noise component can be eliminated, and the same effect as any one of the first to third aspects is obtained.
According to the fifth aspect of the present invention, when large particles suddenly pass in a substantially clean environment, the detection of a large amount of dust (erroneous detection) occurs. Can be prevented beforehand, and the same effect as any one of claims 1 to 4 can be obtained.
[0041]
The invention according to claim 6 suppresses the influence of the variation in the detection sensitivity characteristic, can perform accurate dust detection, and has the same effect as claim 4 or claim 5.
The invention of claim 7 has a specific effect that it is possible to achieve dust detection in consideration of a minute amount of dust without employing a special light source, a high-precision optical system, or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an internal mechanism of an example of a dust sensor included in a dust detection device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view of the same.
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a division counting unit.
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a result of dust detection and a result of performing a simulation of the operation of the air purifier.
FIG. 9 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing still another embodiment of the dust detection device of the present invention.
FIG. 11 is a schematic perspective view showing a relationship between a dust sensor and a particle counter.
FIG. 12 is a diagram illustrating a state where threshold values of two dust sensors having different smoke sensitivities are set.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the principle of dust detection by a particle counter.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the principle of dust detection by a dust sensor.
[Explanation of symbols]
12 Dust detection output holding unit 13 Difference calculation unit
14 Cumulative value calculation unit 15 Dust detection unit
20, 23 comparator 24 cumulative value supply controller

Claims

A dust detection device that receives scattered light caused by dust particles and detects dust concentration,
A dust detection output holding means (12) for holding a dust detection output obtained at each predetermined sampling period, and an absolute value of a difference between the dust detection outputs obtained at each predetermined sampling period are cumulatively added and set in advance. Dust characterized by including evaluation means (13) and (14) for obtaining a cumulative value for each predetermined period and outputting the evaluation value as an evaluation value, and density detection means (15) for outputting the density of dust with the evaluation value as input. Detection device.

The density detecting means (15) receives, as an input, a predetermined number of accumulated values obtained every predetermined period, and outputs an average dust density in a period in which the predetermined number of accumulated values are obtained. The dust detection device according to claim 1.

The dust detection device according to claim 2, wherein the density detection means (15) obtains an average dust density by also inputting a value proportional to the smoke detection sensitivity of the dust detection unit.

Comparison means (16), (17) comparing the evaluation value output from the evaluation means (13) with a predetermined threshold value set in advance, and adopting only an evaluation value larger than the predetermined threshold value as an evaluation value for dust detection. The dust detection device according to claim 1, further comprising:

A number determining means (23) for determining whether the number of evaluation values greater than a predetermined threshold value among the predetermined number of evaluation values obtained for each predetermined period is smaller than a predetermined number; In response to the fact that the number of evaluation values larger than the predetermined threshold is smaller than the predetermined number, the output of the density of the dust by the density detecting means (15) is prohibited, and The density detection control means (24) for causing the density detection means (15) to output the density of dust in response to the number of evaluation values being equal to or greater than a predetermined number set in advance. The dust detection device according to claim 4.

The dust detection device according to claim 4, wherein the predetermined threshold value is a value proportional to a smoke detection sensitivity of the dust detection unit.

A dust detection method for detecting the concentration of dust by receiving scattered light caused by dust particles,
Holding the dust detection output obtained every predetermined sampling period, cumulatively adding the absolute value of the difference between the dust detection outputs obtained every predetermined sampling period, and obtaining a cumulative value every predetermined period of time, A dust detection method, comprising: outputting as an evaluation value; and outputting the dust concentration using the evaluation value as an input.