JP2016212024A - Fine particle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気の微細なホコリによる汚染状態を判定するために使用される、空気中に含まれるホコリ量を測定するための微粒子検知装置に関するものである。 The present invention relates to a fine particle detection device for measuring the amount of dust contained in air, which is used to determine the contamination state of fine air dust.
近年、花粉やアレルギー性ハウスダスト、およびPM2.5を代表とする、空気中に漂う微粒子であるところのホコリにまつわる健康問題が社会的に拡大している。このような問題に対処するためには空気中のホコリを捕集することで清浄な空気質を保つ空気清浄機等の空調装置の活用が有効である。 In recent years, pollutants, allergic house dusts, and health problems related to dust, which is fine particles floating in the air, such as PM2.5, are socially expanding. In order to cope with such a problem, it is effective to use an air conditioner such as an air purifier that keeps clean air quality by collecting dust in the air.
また、空気清浄機等においては、省エネルギーや利便性の観点からホコリの発生に応じて自動的に運転を行うことが望ましく、空気中のホコリ量に合わせてより最適に自動運転を行うものが求められている。 In addition, it is desirable for air purifiers, etc., to automatically operate according to the generation of dust from the viewpoint of energy saving and convenience, and those that perform automatic operation more optimally according to the amount of dust in the air are required. It has been.
しかしながら、空気中のホコリ量を正確に検知するためには高精度な微粒子質量濃度計測機を使用する必要があるが、非常に高価であることから一般的な家電商品にて活用できるものではない。 However, in order to accurately detect the amount of dust in the air, it is necessary to use a high-precision particle mass concentration measuring device, but it is very expensive and cannot be used in general home appliances. .
よって、このような空気中のホコリ量を比較的精度よく安価に検知できる装置に対する要求が高まってきている。 Therefore, there is an increasing demand for a device that can detect the amount of dust in the air relatively accurately and inexpensively.
従来、この種の空気中のホコリ量を検知する微粒子検知装置は、照射した光のホコリによる散乱反射光に基づいて検知する方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fine particle detection apparatus that detects the amount of dust in the air of this type is known based on scattered light reflected by dust of irradiated light (see, for example, Patent Document 1).
以下、その微粒子検知装置について図6を参照しながら説明する。 Hereinafter, the particle detection apparatus will be described with reference to FIG.
図に示すように、従来の微粒子検知装置は、遮光性を有する中空のハウジング100を外郭として、このハウジング100には下端に空気を取り入れるための吸気口101と、上端に空気を排出するための排気口102を開けて内部に流路103を直線的に連通させて備えている。
As shown in the figure, the conventional particle detecting apparatus has a
また、吸気口101の上部には導入した空気を発熱により、下から上に向かい流動させる抵抗素子からなるヒータ104を備え、さらに流路103の略中央部に発光手段105と受光手段106とを左右対称に備えている。
In addition, a
また、この発光手段105の光の照射方向と受光手段106の受光域の中心とが交差する位置が測定領域Rとなり、この測定領域Rとヒータ104との間には、導入した空気を測定領域Rの大きさと同等あるいは若干小さい大きさに絞るための気流誘導板107が設けられている。
The position where the light irradiation direction of the light emitting means 105 intersects the center of the light receiving area of the
また、発光手段105の光の照射方向と受光手段106の受光方向には光を集光するための第1集光レンズ108と第2集光レンズ109が配設されている。
Further, a
ここで、発光手段105は例えば半導体レーザーからなり、受光手段106は発光手段105の光の照射による測定領域Rからの浮遊粒子による散乱光を測定(検出)し、その受光した散乱光に相当するパルス電流を出力する例えばフォトダイオードを用いている。 Here, the light emitting means 105 is made of, for example, a semiconductor laser, and the light receiving means 106 measures (detects) scattered light caused by suspended particles from the measurement region R due to light irradiation of the light emitting means 105 and corresponds to the received scattered light. For example, a photodiode that outputs a pulse current is used.
このような構成において電源の通電によりヒータ104が昇温すると、ハウジング100の煙突効果により上昇気流が生じ、下端の吸気口101から室内の空気が吸引される。この吸引された空気は、気流誘導板107によって測定領域Rを通過するように絞られ、該測定領域Rを通過して排気口102から室内に排気される。
In such a configuration, when the
ハウジング100に上昇気流が生じると、測定領域Rにおいて発光手段105から照射する光により空気中に存在する浮遊粒子から散乱光が発せられ、この散乱光を受光手段106が受光するとその受光量に応じたパルス電流を出力する。
When an upward air flow is generated in the
この出力されたパルス電流のパルス数を計数して相当するパルス幅を演算し、予め求めたデーターテーブルと比較する等の判定処理を行うことで、相当する空気中に存在するホコリ量を検知するものであった。 The number of pulses of the output pulse current is counted, the corresponding pulse width is calculated, and the amount of dust existing in the corresponding air is detected by performing a determination process such as comparison with a previously obtained data table. It was a thing.
このような従来の微粒子検知装置においては、上述したようにヒータ104の昇温によりハウジング100の中の流路103に生じる上昇気流に基づいて、この上昇気流に乗り、測定領域Rを通過する浮遊粒子による発光手段105から照射した光の散乱光を受光手段106が受光することで得られた受光量に応じたパルス電流を得ていた。そしてこの得られたパルス電流からパルス数を計数し、相当するパルス幅を演算するなどして、予め求めているデーターテーブルと比較する等の判定処理を行うことで相当する空気中に存在するホコリ量を検知する構成となっていた。
In such a conventional fine particle detection device, as described above, based on the updraft generated in the flow path 103 in the
よって、予めデーターテーブルを作成した時点の装置の配置等に変化があれば同一量の微粒子が潜在する空間条件であってもホコリ量の検知結果には違いが生じることとなる。 Therefore, if there is a change in the arrangement or the like of the device at the time when the data table is created in advance, a difference in the detection result of the dust amount will occur even in a spatial condition where the same amount of fine particles are latent.
特にハウジング100を傾けて配置せざるを得ないときは流路103に傾斜が生じることとなって、ヒータ104の昇温の上昇気流に基づく浮遊粒子の測定領域Rの通過速度も変化することにより、正確なホコリ量を検知することができないという課題を有していた。
In particular, when the
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、装置を傾けて配置せざるを得ない使用条件であっても比較的正確なホコリ量が検知できる微粒子検知装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a particulate detection device that can detect a relatively accurate amount of dust even under use conditions in which the device must be tilted. And
そして、この目的を達成するために、本発明は、内部に光を透過せず中空となる外郭体と、前記外郭体の下方と上方に設けた開口と、2つの前記開口を繋ぐ流路と、前記流路の中の下方に配置した上昇気流を生じさせる加熱手段と、光の反射に基づいて前記流路の中を前記上昇気流により通過する微粒子を検出してパルス信号を出力する検出手段と、前記検出手段から出力されるパルス信号に基づいて前記微粒子の量を判定する判定手段と、前記外郭体の傾斜角度を記憶した傾斜記憶手段と、前記判定手段による判定結果と、外郭体の傾斜角度とに応じて前記微粒子の量を補正する補正手段とを備える微粒子検知装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention includes an outer shell that does not transmit light inside and is hollow, an opening provided below and above the outer shell, and a flow path that connects the two openings. A heating means for generating an updraft disposed below in the flow path, and a detection means for detecting a particulate passing through the flow path by the updraft based on reflection of light and outputting a pulse signal Determination means for determining the amount of the fine particles based on a pulse signal output from the detection means, inclination storage means for storing the inclination angle of the outer body, determination results by the determination means, The present invention provides a fine particle detection device including a correction unit that corrects the amount of the fine particles according to an inclination angle, thereby achieving an intended purpose.
本発明によれば、外郭体を傾斜させて配置する必要があってもその傾斜角度に応じて微粒子量の判定結果を補正することができることとなるので、装置を傾けて配置せざるを得ない使用条件であっても比較的正確に微粒子量が検知できるという効果を得ることができる。 According to the present invention, the determination result of the amount of fine particles can be corrected according to the inclination angle even when the outer body needs to be inclined, so the apparatus must be inclined. It is possible to obtain an effect that the amount of fine particles can be detected relatively accurately even under use conditions.
本発明に係る微粒子検知装置は、内部に光を透過せず中空となる外郭体と、前記外郭体の下方と上方に設けた開口と、2つの前記開口を繋ぐ流路と、前記流路の中の下方に配置した上昇気流を生じさせる加熱手段と、光の反射に基づいて前記流路の中を前記上昇気流により通過する微粒子を検出してパルス信号を出力する検出手段と、前記検出手段から出力されるパルス信号に基づいて前記微粒子の量を判定する判定手段と、前記外郭体の傾斜角度を記憶した傾斜記憶手段と、前記判定手段による判定結果と、外郭体の傾斜角度とに基づいて前記微粒子の量を補正する補正手段とを備える。これにより、外郭体を傾斜させて配置する必要があってもその傾斜角度に応じて微粒子量の判定結果を傾斜のない場合の値に補正することができることとなるので、装置を傾けて配置せざるを得ない使用条件であっても比較的正確に微粒子量が検知できる。 The fine particle detection device according to the present invention includes an outer body that does not transmit light inside and is hollow, an opening provided below and above the outer body, a flow path that connects the two openings, and the flow path A heating means for generating an updraft disposed below, a detection means for detecting particulates passing through the flow path by the updraft based on light reflection, and outputting a pulse signal; and the detection means Based on the determination means for determining the amount of the fine particles based on the pulse signal output from the inclination storage means for storing the inclination angle of the outer body, the determination result by the determination means, and the inclination angle of the outer body Correction means for correcting the amount of the fine particles. This makes it possible to correct the determination result of the amount of fine particles to a value when there is no inclination according to the inclination angle even if it is necessary to arrange the outer body at an inclination. The amount of fine particles can be detected with relative accuracy even under unavoidable use conditions.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお本発明にて定義される微粒子には、花粉、ハウスダスト(ホコリ)、浮遊粒子状物質(SPM:10μm以下の粒子)、PM2.5(大気中に浮遊している2.5μm以下の粒子)等が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The fine particles defined in the present invention include pollen, house dust (dust), suspended particulate matter (SPM: particles of 10 μm or less), PM2.5 (particles of 2.5 μm or less suspended in the atmosphere). ) Etc. are included.
(実施の形態1)
図1に示すように、装置の全体形状を保持する中空となる外郭体1の下方と上方には空気を外郭体1の内部に入排出できるように開口2a,2bをそれぞれ設けている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, openings 2 a and 2 b are respectively provided below and above a hollow
外郭体1の内部には空気が通過できるように開口2a,2bを繋いで流路3を設けて、この流路3の中の下方には発熱に基づく図上矢印線で模式的に示した上昇気流を生じさせるための加熱手段4を配置している。
Inside the
この加熱手段4の上方には、図1上点線にて囲み示した検出手段6を配置している。 Above this heating means 4, a detection means 6 enclosed by a dotted line in FIG.
検出手段6は、流路3の中の固定となる検知領域5を上昇気流に含まれて通過する、ホコリであるところの微粒子を、光の反射に基づいて検出してパルス信号を出力する。
The detection means 6 detects fine particles as dust that pass through the
また、この検出手段6から出力されたパルス信号を読み取り基づくことで微粒子量の判定を行う判定手段7を備えている。この判定手段7において外郭体1の製品搭載に対する取り付け時の傾斜角度に応じて傾斜記憶手段7aと補正手段7bとを備えて微粒子量の判定結果を補正するものである。
Further, a determination means 7 for determining the amount of fine particles by reading the pulse signal output from the detection means 6 is provided. The determination means 7 is provided with an inclination storage means 7a and a correction means 7b according to the inclination angle at the time of attachment of the
ここで、外郭体1は装置の全体形状を保持し、内部に光を透過しない部材であればその構成材料に規定はなく、例えば黒色着色のABS等の樹脂材にて成型する。
Here, as long as the
ここで、加熱手段4は一定の発熱を生じるものであれば特別の要件はなく、例えば一定電圧の電源の印加によって一定の電力を消費して発熱(温度上昇)を生じる抵抗素子を用いたものでよい。 Here, there is no special requirement for the heating means 4 as long as it generates a certain amount of heat. For example, the heating means 4 uses a resistance element that generates heat (temperature rise) by consuming a certain amount of power when a constant voltage power supply is applied. It's okay.
ここで、検出手段6は光を照射する発光素子8と、光を受光し、その光量に応じた電流信号を出力する受光素子9と、受光素子9から出力される電流信号から検出した微粒子の量に対応したパルス信号を変換して出力する信号変換手段10から構成している。
Here, the detection means 6 is a
この発光素子8と受光素子9は、照射した光が直接的に受光されないように光の照射方向の中心と受光方向の中心とが直行しないように対向させて配置している。
The
この発光素子8としては、例えば電源の印加で一方向に光を照射する発光LEDや半導体レーザーを用いる。
As the light-emitting
また、受光素子9は、例えば受光した光量に応じて導通電流が変化するフォトダイオードを用いる。
The light receiving
また、発光素子8の光の照射方向と受光素子9の受光方向にはレンズ11a,11bを配置して集光することにより、検知領域5での光量を高め、より微細な微粒子を検出できるようにしている。
In addition, the lenses 11a and 11b are arranged in the light irradiation direction of the
なお、このレンズ11a,11bは光量を高めるものであるため、配置しなくとも目的とする検出仕様を満足できれば必須ではない。 Since the lenses 11a and 11b increase the amount of light, they are not essential as long as the target detection specifications can be satisfied without being arranged.
ここで、信号変換手段10は図2にて一点鎖線にて囲み示しているように増幅手段12と比較手段13と電圧変換手段14とから構成している。
Here, the signal converting means 10 comprises an amplifying means 12, a comparing
増幅手段12では、発光素子8から照射し図上、微粒子15にて模式的に示す空気中の微粒子にて散乱された光を受光素子9にて受光した結果出力される電流信号を、電圧値に変換した後に増幅する。これにより扱いやすい大きさの電圧信号が得られる。
In the amplifying means 12, a current signal output as a result of receiving light received by the
比較手段13は、増幅手段12で得られた電圧信号と、判定基準値となる電圧閾値とを比較することで、パルス状の矩形波形となる電圧信号に変換して出力する。
The comparing
電圧変換手段14は、矩形波形に変換された電圧信号を、判定手段7にて読み取りに適した電圧値に変換するものであって、検出手段6から出力されるパルス状の電圧信号となるパルス信号を生成するものである。 The voltage conversion means 14 converts the voltage signal converted into a rectangular waveform into a voltage value suitable for reading by the determination means 7 and is a pulse that becomes a pulsed voltage signal output from the detection means 6. A signal is generated.
この信号変換手段10の構成要素となる増幅手段12と比較手段13と電圧変換手段14とは、電源手段16から供給される安定化した直流の電力により作動する。
The amplifying means 12, the comparing
ここで、増幅手段12は特定の仕様を求めるものではなく、微小な電圧信号を必要とする電圧に増幅するための一般的な直流型の演算増幅器(オペアンプ)を主要とした回路で構成する。 Here, the amplifying unit 12 does not require a specific specification, and is configured by a circuit mainly including a general DC type operational amplifier (op-amp) for amplifying a minute voltage signal to a required voltage.
また、比較手段13も特定の仕様を求めず入力される電圧信号と、判定基準値となる電圧閾値とを比較することで、パルス状の電圧信号に変換して出力する一般的な比較器(コンパレーター)を主要とした回路で構成する。 Further, the comparison means 13 compares a voltage signal input without obtaining a specific specification with a voltage threshold value serving as a determination reference value, thereby converting the voltage signal into a pulse voltage signal and outputting the general comparator ( Comparator) is the main circuit.
また、電圧変換手段14は、パルス信号の電圧値を判定手段7の入力に適した値に変換するものであるために、例えば単純なトランジスター素子と抵抗素子を組合せたスイッチ回路にて構成する。 In addition, the voltage conversion means 14 converts the voltage value of the pulse signal into a value suitable for the input of the determination means 7, and is constituted by a switch circuit combining a simple transistor element and a resistance element, for example.
また、電源手段16は安定化した直流の電力を供給できるものであれば特定せず、その構成は本実施の形態の要旨には関係しないことから詳細の説明は省略する。 Further, the power supply means 16 is not specified as long as it can supply stabilized DC power, and its configuration is not related to the gist of the present embodiment, so that detailed description thereof is omitted.
なお、比較手段13と電圧変換手段14は絶対的に必要となる構成ではない。
Note that the
例えば、比較手段13から出力されるパルス状の電圧信号が、判定手段7の入力に適した電圧値以内であれば電圧変換手段14は省いてもかまわない。 For example, the voltage conversion means 14 may be omitted if the pulsed voltage signal output from the comparison means 13 is within a voltage value suitable for the input of the determination means 7.
同様に、信号変換手段12から出力される増幅した電圧信号が、判定手段7の入力に適した電圧値以内であれば比較手段13も省くことができる。 Similarly, the comparison means 13 can be omitted if the amplified voltage signal output from the signal conversion means 12 is within a voltage value suitable for the input of the determination means 7.
ここで、判定手段7は、例えば1チップのマイクロコンピューターを用いて構成したものである。 Here, the determination means 7 is configured using, for example, a one-chip microcomputer.
このマイクロコンピューターは、演算や判定処理を行う中央演算装置、入出力端子、A/D入力端子、リードオンリーメモリーやランダムアクセスメモリー等を一体としたものである。入出力端子は、外部の電圧変化の信号を取り込み、出力を行い、A/D入力端子は、アナログ電圧信号をデジタル値に変換して取り込む。リードオンリーメモリーは、動作手順をソフトウェアーとして記憶している。ランダムアクセスメモリーは、演算や判定状態を一時的に保存するものである。 This microcomputer has a central processing unit that performs calculation and determination processing, an input / output terminal, an A / D input terminal, a read-only memory, a random access memory, and the like. The input / output terminal captures and outputs an external voltage change signal, and the A / D input terminal captures the analog voltage signal by converting it into a digital value. The read-only memory stores the operation procedure as software. The random access memory temporarily stores calculation and determination states.
このようなマイクロコンピューターにて構成した判定手段7においては、備える入力端子17を介して検出手段6から出力されたパルス信号をHi電位やLo電位、あるいはアナログ電圧値の変化からデジタル値の変化として内部へ読み込むこことなる。
In the determination means 7 constituted by such a microcomputer, the pulse signal output from the detection means 6 via the
なお、Hi電位は許容される電圧の電気信号の仕様で規定される駆動電源の電圧電位(例えば5V)である。Lo電位は、基準電位(GND)である。 Note that the Hi potential is a voltage potential (for example, 5 V) of the driving power source defined by the specification of an electrical signal having an allowable voltage. The Lo potential is a reference potential (GND).
また、一連の微粒子量の判定の手順をソフトウェアーにて記述したプログラムとしてリードオンリーメモリー上に記憶させ、この手順を規定のタイミングに合わせて、この内部に読み込んだ電気信号のデジタル値の変化に応じて実行することにより要求される判定処理を実現するものである。 In addition, a series of procedures for determining the amount of fine particles is stored in a read-only memory as a program written in software, and this procedure is synchronized with the specified timing to change the digital value of the electric signal read inside. The determination process required by executing the process accordingly is realized.
次に、図3に示すグラフを用いて検出手段6から出力されるパルス信号の生成の詳細を説明する。 Next, details of generation of the pulse signal output from the detection means 6 will be described using the graph shown in FIG.
同図は受光手段9から出力され、増幅手段12により変換し、増幅された電圧信号(図上Vs)と、比較手段13にて電圧比較され、電圧変換手段14にて電圧変換によりパルス状の電圧信号として出力されたパルス信号(図上Sp)の変化の一例を示している。
This figure is output from the light receiving means 9, converted by the amplifying means 12, and compared with the amplified voltage signal (Vs in the figure) by the comparing
図上、縦軸は各電圧値を示し横軸に時間(図上T)を配置して、時間の進行に対する各信号の変化の状態を示している。 In the figure, the vertical axis represents each voltage value, and the horizontal axis represents time (T in the figure), indicating the state of change of each signal with time.
なお、図上のパルス信号Spが検出手段6からの出力信号となるが信号の低位側の電圧状態が微粒子15を検知している状態となる。
Note that the pulse signal Sp in the figure is an output signal from the detection means 6, but the voltage state on the lower side of the signal is in a state where the
ここで、流路3には加熱手段4の一定の発熱に基づいてほぼ一定速度となる上昇気流が生じる。
Here, an updraft is generated in the
この一定速度となる上昇気流によって空気中に含まれる微粒子もその大きさや重さに応じて一定速度にて検知領域5を通過することとなる。
Fine particles contained in the air also pass through the
よって、受光手段9より出力される電流信号は微粒子15の粒子径が大きいほど持続時間が長く大きくなる。
Therefore, the current signal output from the light receiving means 9 has a longer duration as the particle diameter of the
このことから増幅手段12から出力される電圧信号Vsも検出対象となった微粒子15の粒子径が大きいほどパルス幅と電圧値が大きくなり、アナログ的に変化する形状となる。
For this reason, the voltage signal Vs output from the amplifying unit 12 also has a shape in which the pulse width and voltage value increase as the particle diameter of the
比較手段13においては図上一点鎖線にて示す閾値電圧(図上Vr)との間でこの電圧信号Vsを電圧比較することから、電圧信号Vsに閾値電圧Vr以上の変化があればパルス状の矩形波形となる電圧信号が出力される。 The comparison means 13 compares the voltage signal Vs with the threshold voltage (Vr in the figure) indicated by the alternate long and short dash line in the figure, so that if the voltage signal Vs changes more than the threshold voltage Vr, the voltage signal Vs has a pulse shape. A voltage signal having a rectangular waveform is output.
電圧変換手段14は、電圧変換のみを果たすために出力する電圧信号は比較手段13から出力される矩形波形と同形状(あるいは反転した形状)に変化することとなり、この信号がパルス信号(図上Sp)として検出手段6から出力されることとなる。 The voltage conversion means 14 changes the voltage signal output to perform only voltage conversion into the same shape (or inverted shape) as the rectangular waveform output from the comparison means 13, and this signal is converted into a pulse signal (in the figure). Sp) is output from the detection means 6.
以上のことから、検知領域5を一定速度にて通過する検出対象となった微粒子15の粒子径に比例して、検出手段6から出力されるパルス信号Spのパルス幅(時間)も大きくなる。
From the above, the pulse width (time) of the pulse signal Sp output from the detection means 6 increases in proportion to the particle diameter of the
また、検出対象となる微粒子15は検知領域5を一定速度にて通過していることから一定の単位時間において得られるパルス信号Spの数が多くなれば空気中に含まれる微粒子量がより多いことを示す。
Further, since the
よって、単位時間当りの全パルス信号Spの総和した時間幅より時間比率を求め、例えば高精度な微粒子質量濃度計測機等の同時測定により得た空気中の微粒子の質量濃度との関係(相関関係)を求めておけば空気中に含まれる微粒子量が特定できることとなる。 Therefore, the time ratio is obtained from the total time width of all the pulse signals Sp per unit time, for example, the relationship with the mass concentration of fine particles in air obtained by simultaneous measurement with a high-precision fine particle mass concentration measuring instrument (correlation). ), The amount of fine particles contained in the air can be specified.
判定手段7においては、マイクロコンピューター上にて前記の関係を記憶しておき、読み込むパルス信号Spの単位時間における時間比率を求める一連の処理を実行することで相関関係に基づいて空気中に含まれる微粒子量の判定が可能となる。 In the determination means 7, the above relationship is stored on the microcomputer, and a series of processes for obtaining the time ratio in the unit time of the pulse signal Sp to be read is executed, so that it is included in the air based on the correlation. The amount of fine particles can be determined.
次に、図4と図5に基づいて外郭体1の傾斜角度に対する微粒子量の判定結果の補正について説明する。
Next, correction of the determination result of the fine particle amount with respect to the inclination angle of the
図4は本装置の傾きに対する流路3の中の上昇気流の状態変化を示しており、主要構成となる外郭体1を側面から見たとき上下端に開口2a,2bを設けて流路3で繋いだ直立の中空体とみなし、下方に加熱手段4のみを配置して簡略化して表現したものである。
FIG. 4 shows a change in the state of the rising air flow in the
また、図上、左側から右側にかけて傾斜が増した状態となる。 Further, in the figure, the inclination increases from the left side to the right side.
ここで、加熱手段4の発熱に基づく空気の上昇力は常に鉛直上方向に向かう力となる。 Here, the ascending force of the air based on the heat generated by the heating means 4 is always a force directed vertically upward.
このことから図上、最左の傾きがない状態においてはこの上昇力(図上、上向きの太矢印線にて表現)は流路3の中の空気に最も強く作用して最速の上昇気流を生じさせる。
Therefore, in the state where there is no leftmost inclination in the figure, this ascending force (expressed by a thick arrow line pointing upwards in the figure) acts most strongly on the air in the
傾きが大きくなると上昇力は流路3の傾き方向と外郭体1の内面を垂直方向に押さえる力に2分化されるために流路3の傾き方向に直接的に作用する力は小さくなる(図上、一点鎖線および破線の矢印線にて表現)。
As the inclination increases, the ascending force is divided into the inclination direction of the
よって、原理的には流路3の中に生じる空気の流れとなる上昇気流も外郭体1の傾斜角度に合わせて低速化することとなる。
Therefore, in principle, the ascending air current that is the air flow generated in the
しかしながら現実の構造体においては流路3の内面構成の凹凸や傾斜時の空気の流れの偏りの影響も受けるために検知領域5を通過する上昇気流の速度や分布は変化する。
However, in an actual structure, the velocity and distribution of the ascending airflow passing through the
このような様々な要因の影響により空気中の微粒子量を同一とした条件下においても外郭体1の傾斜角度を変えると微粒子量の判定結果も変化することとなる。
Due to the influence of such various factors, the determination result of the amount of fine particles also changes when the inclination angle of the
このような外郭体1の傾斜角度に対すると微粒子量の判定結果の一例を図5に示す。
An example of the determination result of the fine particle amount with respect to the inclination angle of the
同図は横軸を傾斜角度、縦軸を判定結果となる微粒子量の質量濃度の変化率として空気中の微粒子量を同一条件とした状態において外郭体1の傾斜角度(図上dにて表現)に対する濃度比率(図上Rcにて表現)を複数回測定し記録(図上点印)したものである。 In the figure, the horizontal axis represents the inclination angle, the vertical axis represents the change rate of the mass concentration of the fine particle amount that is the determination result, and the inclination angle of the outer body 1 (expressed by d in the drawing) in the state where the amount of fine particles in the air is the same condition. ) (Represented by Rc on the figure) and measured several times and recorded (dots on the figure).
本例においては図に示されているように傾斜のない状態から角度が増すに連れ、ある角度範囲(図上ndにて表現)までは濃度比率がほぼ直線上に低下していることがわかる。 In this example, as shown in the figure, as the angle increases from a state without inclination, the density ratio decreases almost linearly up to a certain angle range (represented by nd in the figure). .
これは前記にて述べたように傾斜角度が増すに連れ、加熱手段4の発熱に基づく空気の上昇力の上昇気流に寄与する力が小さくなることから、ある程度の角度を超えると他の影響作用が勝ることで微粒子量の判定結果のバラツキが大きくなるためである。 This is because, as described above, as the inclination angle increases, the force that contributes to the ascending current of the ascending force of the air based on the heat generated by the heating means 4 becomes smaller. This is because the variation in the determination result of the amount of the fine particles becomes larger when the value is superior.
このように、この角度ndまでであれば傾斜の変化に対して濃度比率Rcは直線状に低下するとみなせることから、この直線の傾斜率の逆数を補正係数αとして予め求めて微粒子量の判定結果に対して乗ずれば傾きのない状態の微粒子量を判定できることがわかる。 As described above, since the concentration ratio Rc can be considered to decrease linearly with respect to the change in inclination up to this angle nd, the reciprocal of the inclination ratio of this straight line is obtained in advance as the correction coefficient α, and the determination result of the amount of fine particles It can be seen that the amount of fine particles with no inclination can be determined by multiplying by.
よって、外郭体1の機器への搭載時の傾斜角度に対する補正係数αを予め求めておき、この補正係数αを用いて微粒子量の判定時点において補正を行えば正しい(傾きのない状態の)微粒子量を判定できることとなる。言い換えると、外郭体1の傾斜角度を用いて補正を行うことで、正しい微粒子量を判定できる。この補正の方法を判定手段7においてルーチン化してマイクロコンピューター上にて補正処理を記憶しおく。
Therefore, if the correction coefficient α for the inclination angle when the
具体的には、傾斜記憶手段7aにて予め決められた傾斜角度を記憶し、又はこの傾斜角度に基づいた補正係数αを記憶する(本実施の形態では、傾斜角度との記載が補正係数αを含むものとする)。そして、補正手段7bが、傾斜角度と判定した微粒子量とに基づいて微粒子量を補正する。この補正に基づいて実際の微粒子量が確定するのである。 Specifically, a predetermined inclination angle is stored in the inclination storage means 7a, or a correction coefficient α based on this inclination angle is stored (in this embodiment, the description of the inclination angle is a correction coefficient α. Included). Then, the correcting unit 7b corrects the fine particle amount based on the inclination angle and the determined fine particle amount. Based on this correction, the actual amount of fine particles is determined.
そして、読み込むパルス信号Spの単位時間における時間比率を求める一連の処理を実行した上、補正を加えることで外郭体1の搭載傾斜によらない空気中に含まれる微粒子量の連続的な判定が可能となり、正確な微粒子量の検知を実現できることとなる。
Then, after executing a series of processes for obtaining a time ratio in the unit time of the pulse signal Sp to be read, it is possible to continuously determine the amount of fine particles contained in the air irrespective of the mounting inclination of the
なお、実際は装置の流路3の内面構造等の影響により外郭体1の傾斜角度と濃度比率Rcの関係は直線状に変化しない場合もある。
Actually, the relationship between the inclination angle of the
しかしながらこの時も装置に配置する状態での傾きの角度の1点での補正係数αを予め求めておけば補正が可能となることは言うまでもない。 However, it goes without saying that correction can be made by obtaining in advance the correction coefficient α at one point of the inclination angle in the state of being arranged in the apparatus.
なお、加熱手段4の発熱に基づく上昇気流の流速は空気中に含まれる微粒子の量にはほぼ影響されない。よって、装置の流路3の構造に変化がなければ外郭体1の傾斜角度と濃度比率Rcの関係は大きくは変化しないために、補正に対して微粒子量の違いは通常考慮不要である。
It should be noted that the flow rate of the ascending air flow based on the heat generated by the heating means 4 is hardly affected by the amount of fine particles contained in the air. Therefore, if there is no change in the structure of the
しかしながら実測において傾斜角度と濃度比率Rcの関係が空気中に含まれる微粒子の量に影響されるようであれば、空気中に含まれる微粒子に対する微粒子量の補正前の判定値に対する濃度比率Rcを表化してデーターベースとして記憶する。 However, if the relationship between the inclination angle and the concentration ratio Rc is influenced by the amount of fine particles contained in the air in actual measurement, the concentration ratio Rc with respect to the determination value before correction of the fine particle amount for the fine particles contained in the air is displayed. And store it as a database.
このデーター化した濃度比率Rcを用いて微粒子量の判定結果を補正すれば正しい微粒子量を検知することができる。 If the determination result of the amount of fine particles is corrected using the data-made concentration ratio Rc, the correct amount of fine particles can be detected.
このような微粒子検知装置によれば、内部に光を透過せず中空となる外郭体1と、前記外郭体の下方と上方に設けた開口2a,2bと、2つの前記開口2a,2bを繋ぐ流路3と、前記流路3の中の下方に配置した上昇気流を生じさせる加熱手段4と、光の反射に基づいて前記流路3の中を前記上昇気流により通過する微粒子を検出してパルス信号を出力する検出手段6と、前記検出手段6から出力されるパルス信号に基づいて微粒子の量を判定する判定手段7と、前記外郭体の傾斜角度を記憶した傾斜記憶手段7aと、前記判定手段7による判定結果(微粒子量判定)と、外郭体の傾斜角度とに応じて前記微粒子の量を補正する補正手段7bとを備える。
According to such a fine particle detection apparatus, the
これにより、装置の配置傾斜角度に応じて微粒子量の判定結果を補正することができることとなるので、装置を傾けて配置せざるを得ない使用条件であっても比較的に正確に微粒子量を検知することができる。 As a result, the determination result of the amount of fine particles can be corrected in accordance with the arrangement inclination angle of the device, so that the amount of fine particles can be set relatively accurately even under use conditions in which the device must be inclined and arranged. Can be detected.
なお、本実施例においては検出手段6と判定手段7を分離した構成として説明しているが、装置の構成上、検出手段6と判定手段7を一体化して備えてもよく、その効果に差異はない。 In the present embodiment, the detection means 6 and the determination means 7 are described as being separated from each other. However, the detection means 6 and the determination means 7 may be integrated in the configuration of the apparatus, and the effects differ. There is no.
また、判定手段7の微粒子量の判定と補正の処理を搭載する製品の制御装置(マイクロコンピューターを主要として成る)上にて実行するものとして単独の判定手段7を不要化してもかまわず、その効果に差異はない。 Further, the determination means 7 may be made unnecessary on the assumption that the determination means 7 is executed on a product control apparatus (mainly composed of a microcomputer) equipped with the determination and correction processing of the amount of fine particles. There is no difference in effect.
また、外郭体1の傾斜角度が予め決まっている場合は、傾斜角度(傾斜角度に基づく補正係数αも含む)を予め記憶しておればよい。しかし傾斜角度が設置状態によって変わるような場合には、傾斜角度を検知して傾斜記憶手段7aに記憶し、あるいはさらに補正係数αを演算する傾斜検出手段を備えてもよい。
When the inclination angle of the
これにより、傾斜角度が一定していない場合でも正確な微粒子量を取得することができる。 As a result, an accurate amount of fine particles can be obtained even when the tilt angle is not constant.
本発明にかかる微粒子検知装置は、照射光の散乱による反射光の強度に基づいて空気中に存在する微粒子からなる微粒子量を検知するものにあって装置の傾斜配置が必要であってもその角度に応じて微粒子量の判定結果を補正して比較的に正確な微粒子量の検知を可能とするものであるので、多様な配置条件において微粒子量をより正確に検知できる微粒子検知装置等として有用である。 The fine particle detection device according to the present invention detects the amount of fine particles composed of fine particles present in the air based on the intensity of reflected light due to scattering of irradiation light, and the angle of the device is necessary even if the device is inclined. Therefore, it is useful as a particle detector that can detect the amount of particles more accurately under various arrangement conditions. is there.
1 外郭体
2a,2b 開口
3 流路
4 加熱手段
6 検出手段
7 判定手段
7a 傾斜記憶手段
7b 補正手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記外郭体の下方と上方に設けた開口と、
2つの前記開口を繋ぐ流路と、
前記流路の中の下方に配置した上昇気流を生じさせる加熱手段と、
光の反射に基づいて前記流路の中を前記上昇気流により通過する微粒子を検出してパルス信号を出力する検出手段と、
前記検出手段から出力されるパルス信号に基づいて前記微粒子の量を判定する判定手段と、
前記外郭体の傾斜角度を記憶した傾斜記憶手段と、
前記判定手段による判定結果と外郭体の傾斜角度とに基づいて前記微粒子の量を補正する補正手段とを備える微粒子検知装置。 An outer shell that does not transmit light inside and is hollow;
Openings provided below and above the outer body;
A flow path connecting the two openings;
A heating means for generating an upward air flow disposed below in the flow path;
Detection means for detecting fine particles passing through the flow path by the updraft based on reflection of light and outputting a pulse signal;
Determination means for determining the amount of the fine particles based on a pulse signal output from the detection means;
An inclination storage means for storing an inclination angle of the outer body;
A fine particle detection apparatus comprising: a correction unit that corrects the amount of the fine particles based on a determination result by the determination unit and an inclination angle of the outer body.
前記補正手段は、前記判定手段による判定結果と前記傾斜検出手段が検出した外郭体の傾斜角度とに基づいて前記微粒子の量を補正する請求項1記載の微粒子検知装置。 Inclination detection means for detecting the inclination angle of the outer body and storing it in the inclination storage means,
2. The particle detecting apparatus according to claim 1, wherein the correcting unit corrects the amount of the particle based on a determination result by the determining unit and an inclination angle of the outer body detected by the inclination detecting unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015097804A JP2016212024A (en) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | Fine particle detection device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016212024A true JP2016212024A (en) | 2016-12-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2015097804A Pending JP2016212024A (en) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | Fine particle detection device |
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| Country | Link |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018147077A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 富士フイルム株式会社 | Immunological testing device |
| WO2018229171A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Koninklijke Philips N.V. | Air pollutant sensing |
| EP3428639A1 (en) | 2017-07-13 | 2019-01-16 | Koninklijke Philips N.V. | Air pollutant sensing |
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2015
- 2015-05-13 JP JP2015097804A patent/JP2016212024A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2018147077A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 富士フイルム株式会社 | Immunological testing device |
| CN110268266A (en) * | 2017-02-08 | 2019-09-20 | 富士胶片株式会社 | Immunization testing device |
| WO2018229171A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Koninklijke Philips N.V. | Air pollutant sensing |
| EP3428639A1 (en) | 2017-07-13 | 2019-01-16 | Koninklijke Philips N.V. | Air pollutant sensing |
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