特許 6608305 異物センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6608305

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】異物センサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/53 20060101AFI20191111BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/53 Z

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-30448(P2016-30448)

(22)【出願日】2016年2月19日

(65)【公開番号】特開2017-146284(P2017-146284A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 栄作

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１８５６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８６０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０９２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３５２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７０９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１８１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８２１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１８８９６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｂ０１Ｄ ４６／００−４６／５４

Ｆ２４Ｆ １１／００−１１／８９

Ｇ０２Ｆ １／１３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を出射する発光素子と、
点灯および消灯が交互に繰り返されるように上記発光素子を駆動する駆動部と、
上記発光素子から出射される光が異物で反射した反射光を受光する受光素子と、を備えた異物センサであって、
上記発光素子の各回の点灯時間の累積結果である点灯累積時間を計測する計測部と、
上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、異物の検出感度の低下を抑制する制御を行う制御部と、
上記駆動部に侵入する所定の電流閾値を超える強いサージ電流を検知するサージ電流検知部と、を備え、
上記制御部は、検知された上記強いサージ電流が流れた時間に応じて、上記点灯累積時間を長くすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする異物センサ。

【請求項2】

上記制御部は、上記発光素子の点灯累積時間と上記発光素子の輝度の低下率との対応関係に基づいて、上記異物センサの検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の異物センサ。

【請求項3】

上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記駆動部による上記発光素子の少なくとも１回の点灯時間を長くすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の異物センサ。

【請求項4】

上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記駆動部が駆動する上記発光素子の駆動電流を大きくすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の異物センサ。

【請求項5】

上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記受光素子の出力電圧のピーク値が所定の電圧閾値を超えるか否か判定する場合の上記電圧閾値を小さくすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の異物センサ。

【請求項6】

上記発光素子の周辺温度を検出する温度センサを備え、
上記制御部は、上記温度センサによって検出された周辺温度に応じて、上記発光素子の輝度の低下率を補正することで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の異物センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子から出射される光を異物に反射させて、その反射光を受光素子で受光する異物センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光電方式のほこりセンサ装置は、マイコン等によってパルス駆動されたＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）から出射される光を、ほこりやタバコの煙粒子などの異物に反射させて、その反射光を受光素子で捉える。また、ほこりセンサ装置は、受光素子で捉えた反射光を電気信号に代え、この電気信号を増幅してパルス出力する。さらに、ほこりセンサ装置は、上記増幅された電気信号を受けてマイコン等で情報処理することにより、異物の濃度を算出するようになっている。従来のほこりセンサ装置では、定められた周期および定められたパルス幅を有するパルスによってＬＥＤを駆動すると共に、定められたサンプリングタイミングにて受光素子からの出力パルスを読み込んで、異物の濃度を算出するようになっている。

【0003】

図５は、従来の光電方式のほこりセンサ装置における異物検出領域の周辺図である。このほこりセンサ装置は、ＬＥＤ１と、フォトダイオード２とを備え、略直方体のケース５の内部に内部領域３（異物検出領域）が設けられている。

【0004】

ＬＥＤ１は、その発光面の法線がケース５の一面１２と所定角度（＜９０°）をなすと共に、その発光面がケース５の略中央部を向くように、ケース５の角部（二つの面が交わる部分）の近傍に配置されている。

【0005】

また、フォトダイオード２は、その受光面の法線がケース５の一面１２と上記所定角度と略同じ所定角度（＜９０°）をなすと共に、その受光面がケース５の略中央部を向くように、ケース５におけるＬＥＤ１が配置されている角部に対向する角部に配置されている。

【0006】

また、紙面に対して垂直方向に対向して並ぶケース５の二つの面のそれぞれの中央部分には、ケース５の内外を連通させるほこり通過穴１０が形成されている。そして、異物の汚染源からの異物がこのほこり通過穴１０を介して異物検出領域であるケース５の内部領域３に浸入できるようになっている。

【0007】

このほこりセンサ装置は、ＬＥＤ１から出射されてケース５の中央部付近に浮遊している異物で反射してフォトダイオード２に入射した光の光量に基づいて、ケース５内の異物の濃度を算出するようになっている。

【0008】

次に、図６は、上記ほこりセンサ装置の回路構成を示す図である。同図に示すように、ほこりセンサ装置は、マイクロコンピュータ（以下、単に「マイコン」という）３０、駆動回路３１、ＬＥＤ１、フォトダイオード２、第１の増幅回路３７、第２の増幅回路３９、および第３の増幅回路４５などを備える。

【0009】

マイコン３０は、内部にＡ／Ｄ変換部（アナログデジタル変換部）２４を備えている。マイコン３０は、駆動回路３１にパルス信号を出力するようになっている。また、駆動回路３１は、マイコン３０からのパルス信号を受けて、ＬＥＤ１の駆動や停止の制御を行っている。また、３段の増幅回路構成を形成している第１の増幅回路３７、第２の増幅回路３９、および第３の増幅回路４５は、フォトダイオード２が出力した非常に小さなアナログ信号を、マイコン３０が読み取れる迄増幅して、この増幅されたアナログ信号をマイコン３０に出力するようになっている。また、マイコン３０は、増幅されたアナログ信号を受けると、このアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換部２４でデジタル信号に変換して、このデジタル信号に基づいて異物の濃度を算出するようになっている。

【0010】

図６において、４６は、収納容器を示し、４７は、ほこりやタバコの煙粒子などの異物を示している。また、同図において、４２は、抵抗を示し、４３は、コンデンサを示し、４０は、可変抵抗を示している。抵抗４２とコンデンサ４３とは、マイコン３０のグランドＧＮＤと電位Ｖｃｃとの間に、コンデンサ４３がグランドＧＮＤ側になるように、直列に配置されている。また、コンデンサ４３の両端の端子のそれぞれは、駆動回路３１に接続されている。抵抗４２およびコンデンサ４３は、駆動回路３１に印加する電圧を調整する役割を担っている。また、可変抵抗４０は、第２の増幅回路３９とグランドＧＮＤとの間に配置されて、マイコン３０に出力する増幅信号の大きさを調整する役割を担っている。

【0011】

次に、図７は、ほこりセンサ装置の動作タイミングチャートである。より詳しくは、同図は、マイコン３０が出力したＬＥＤ駆動電流パルスと、そのＬＥＤ駆動電流パルスに対応してフォトダイオード２から増幅器を介してマイコン３０に出力された出力パルスと、のタイミングチャートである。同図において横軸は、時間を示し、縦軸は、電流および電圧を示している。

【0012】

図７の（ａ）に８１で示す波形は、ＬＥＤ駆動電流の入力電流波形であり、９１で示す波形は、フォトダイオード２から出力されて増幅されてマイコン３０に出力された出力電圧波形である。同図に示すように、ＬＥＤ駆動電流波形は、周期が一定のＴ１で、パルス幅ＰＷが一定のＴ２で、電流振幅がＡのパルスになっている。このほこりセンサ装置は、電流がハイの状態（今の場合Ａ）になっている期間、ＬＥＤが駆動されて、ＬＥＤが発光するようになっている。一方、電圧がロウの状態になっている期間、ＬＥＤが消灯するようになっている。

【0013】

また、図７の（ｂ）に示すように、上記出力信号の電圧波形は、ＬＥＤ駆動電圧がロウの状態からハイの状態になった瞬間から徐々に上昇してピークに達した後、徐々に降下する丘形状の局所波形を有している。出力信号の電圧波形９１において、丘形状の局所波形９３は、異物が検出されていない状態を示し、丘形状の局所波形９４は、異物が検出された状態の一例を示している。上記局所波形９３の存在でもわかるように、タバコの煙やほこり等の異物が無いときにおいても出力レベルが存在するが、これは、ＬＥＤ１から出射されてケースの壁面で反射してフォトダイオード２に到達する不要光に起因するものである。

【0014】

同図に示すように、異物が検出された場合の丘形状の局所波形９４の出力値は、異物が検出されていない場合の丘形状の局所波形９３の出力値よりも大きくなっている。異物の検出や、異物の濃度算出は、上記出力信号の電圧波形のピーク値を読み取ることにより行う。異物の有無のみを検出するのであれば、予めピーク値の閾値を決めておき、閾値を超えた場合異物を検出したと判断すれば良い。

【0015】

このようなセンサ構造を有するほこりセンサ装置において、ＬＥＤの発光出力の低下によりホコリの検出感度の低下が問題になっている。ＬＥＤの発光出力が低下すれば上記出力信号の電圧波形のピーク値も下がるため、異物の量が同じでも測定結果が異なってしまう。

【0016】

このため、特許文献１に記載された技術では、無塵時におけるＬＥＤの初期状態での上記出力信号の電圧を記憶しておき、測定時の無塵時におけるＬＥＤの上記出力信号の電圧と比較することにより、ＬＥＤの発光出力低下の補正を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開平１１−９４７４１号公報（１９９９年４月９日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

しかしながら、上記従来の感度補正の方法では、予め無塵時の状態を測定しておく必要があり、ほこりセンサ装置の実使用状態では無塵時の状態を実現することが困難であるという問題がある。

【0019】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、予め無塵時の状態を測定しておくことを不要とし、長期使用において異物の検出感度の低下を抑制することができる異物センサを実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る異物センサは、光を出射する発光素子と、点灯および消灯が交互に繰り返されるように上記発光素子を駆動する駆動部と、上記発光素子から出射される光が異物で反射した反射光を受光する受光素子と、を備えた異物センサであって、上記発光素子の各回の点灯時間の累積結果である点灯累積時間を計測する計測部と、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、異物の検出感度の低下を抑制する制御を行う制御部と、を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一態様によれば、予め無塵時の状態を測定することを不要とし、長期使用において異物の検出感度の低下を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態１に係るほこりセンサ装置（異物センサ）の電気的構成を示す回路図である。

【図2】（ａ）は、実使用温度での発光素子の動作試験データの一例を示す図であり、（ｂ）は、発光素子を駆動する駆動パルスの一例を示し、（ｃ）は、発光素子を駆動する駆動パルスの別の例を示す。

【図3】本発明の実施形態２に係るほこりセンサ装置（異物センサ）の電気的構成を示す回路図である。

【図4】本発明の実施形態４および５に係るほこりセンサ装置（異物センサ）の電気的構成を示す回路図である。

【図5】従来の光電方式のほこりセンサ装置における異物検出領域の周辺図である。

【図6】上記従来のほこりセンサ装置の電気的構成を示す回路図である。

【図7】上記従来のほこりセンサ装置の動作に関するタイミングチャートであり、（ａ）は、マイコンが出力したＬＥＤ駆動電流パルスのタイミングチャートであり、（ｂ）は、上記ＬＥＤ駆動電流パルスに対応してフォトダイオードから増幅器を介してマイコンに出力された出力パルスのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施の形態について図１〜図４に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。

【0024】

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るほこりセンサ装置（異物センサ）１１０の電気的構成を示す回路図である。ほこりセンサ装置１１０（後述するほこりセンサ装置１２０、１３０も同様）は、ＬＥＤ（発光素子）１から出射された光を、ほこりやタバコの煙粒子などの異物４７に反射させて、その反射光をフォトダイオード（受光素子）２で受光する光電方式の装置である。また、ほこりセンサ装置１１０（後述するほこりセンサ装置１２０、１３０も同様）は、ほこりやタバコの煙粒子等を検知して自動運転する空気清浄機等に適用することができる。

【0025】

また、本実施形態のほこりセンサ装置１１０は、図６に示す従来のほこりセンサ装置と比較して、点灯時間計測部（計測部）２２を備え、マイコン３０内に駆動時間調整部２１を備えている点が異なっている。

【0026】

（駆動回路３１）
駆動回路（駆動部）３１は、ＬＥＤ１をパルス駆動する。具体的には、駆動回路３１は、点灯および消灯が交互に繰り返されるようにＬＥＤ１を駆動する。

【0027】

（点灯時間計測部２２）
点灯時間計測部２２は、ＬＥＤ１の各回の点灯時間の累積結果である点灯累積時間を計測する。

【0028】

（マイコン３０）
マイコン（制御部）３０は、ＬＥＤ１の点灯累積時間とＬＥＤ１の輝度の低下率との対応関係に基づいて、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行う。本実施形態では、点灯時間計測部２２が計測したＬＥＤ１の点灯累積時間に応じて、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行う。

【0029】

（駆動時間調整部２１）
マイコン３０は、駆動時間調整部２１を備える。駆動時間調整部２１は、マイコン３０から出力されるパルス信号の一周期中におけるＬＥＤ１の駆動時間（パルス幅に相当する）を長くする（ＬＥＤ１の少なくとも１回の点灯時間を長くする）ことで、上記検出感度の低下を抑制する。この駆動時間の調整は以下の方法で行う。

【0030】

ＬＥＤ１の動作時間は、ＬＥＤ１の輝度の低下率と相関がある。例えば、ＬＥＤ１の光出力（Ｐ）は、動作時間（ｔ）に対して指数関数的に減少し、以下の式で表される。
Ｐ＝Ｐｏ×ｅｘｐ（−βｔ）・・・（１）
ここで、Ｐｏは、初期の光出力であり、βは、劣化率（または輝度の低下率）であり、ｔは、ＬＥＤ１の動作時間であり、より厳密には、ＬＥＤ１の各回の点灯時間の累積結果である点灯累積時間である。図２の（ａ）に、実使用温度（３５℃、４５０ｍＡ）でのＬＥＤの動作試験データの一例を示す。

【0031】

式（１）中の劣化率（β）は、素子の材料、構造および使用条件などで異なるため、想定される環境でのテスト等により予め算出しておく。

【0032】

動作時間（ｔ）は、点灯時間計測部２２にて、マイコン３０から駆動回路３１へ出力されるＬＥＤ駆動パルスのパルス数をカウントすることにより算出する。ＬＥＤ駆動パルスのパルス数のカウント結果は、図示しない記憶部などに保持する。

【0033】

上記の劣化率（β）を設定すれば、式（１）から動作時間（ｔ）に対するＬＥＤ１の光出力の劣化具合（または、輝度の低下の程度）がわかるので、マイコン３０は、この劣化分（低下分）の輝度を上げて調整を行うことで、検出感度の低下を抑制する制御を行う。

【0034】

輝度の調整は、ＬＥＤ駆動パルスのパルス幅を広げて、ＬＥＤの駆動時間（点灯時間）を長くすることにより行う。例えば、図２の（ｂ）に示す初期状態のＬＥＤ駆動パルスのパルス幅を、図２の（ｃ）に示すように広げる。

【0035】

（ほこりセンサ装置１１０の効果）
ほこりセンサ装置１１０は、上記のように、ＬＥＤ１の点灯累積時間に応じて、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行うことで、長期使用においても異物４７の検出感度の低下を抑制することができる。また、ほこりセンサ装置１１０は、ＬＥＤ１の点灯累積時間とＬＥＤ１の輝度の低下率との相関関係（ＬＥＤ１の特性）を利用するものであるため、上述した特許文献１に記載された技術のように、予め無塵時の状態を測定しておく必要はない。以上により、予め無塵時の状態を測定しておくことを不要とし、長期使用において異物４７の検出感度の低下を抑制することができる。

【0036】

〔実施形態２〕
図３は、本発明の実施形態２に係るほこりセンサ装置（異物センサ）１２０の電気的構成を示す回路図である。

【0037】

（可変抵抗４４）
本実施形態のほこりセンサ装置１２０は、可変抵抗（制御部）４４を設けている点で、実施形態１と異なっている。

【0038】

本実施形態では、マイコン３０および可変抵抗４４は、点灯時間計測部２２が計測したＬＥＤ１の点灯累積時間に応じて、駆動回路３１が駆動するＬＥＤ１の駆動電流を大きくすることで、検出感度の低下を抑制する制御を行う。

【0039】

点灯時間計測部２２で算出した点灯累積時間に応じたＬＥＤ１の光出力の劣化具合（輝度の低下の程度）を補正するように、ＬＥＤ１の駆動電流を大きくする。具体的には、可変抵抗４４の抵抗値をマイコン３０から制御可能にしておき、上記補正を行うようにＬＥＤ駆動電流を変更する。

【0040】

（ほこりセンサ装置１２０の効果）
ほこりセンサ装置１２０は、上述したように可変抵抗４４の抵抗値を変化させて、駆動回路３１が駆動するＬＥＤ１の駆動電流を大きくすることで、ＬＥＤ１の輝度を向上させる。このため、ＬＥＤ１の輝度の低下分を補うことができるため、異物４７の検出感度の低下を抑制することができる。

【0041】

〔実施形態３〕
本実施形態のほこりセンサ装置（異物センサ）は、図１に示すほこりセンサ装置１１０の機能ブロックを適用することができる。

【0042】

本実施形態では、マイコン３０が、点灯時間計測部２２が計測したＬＥＤ１の点灯累積時間に応じて、フォトダイオード２の出力電圧のピーク値が所定の電圧閾値を超えるか否か判定する場合の上記電圧閾値を小さくすることで、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行う。例えば、フォトダイオード２の出力電圧の判定レベル（所定の電圧閾値）をマイコン３０において、補正する。より具体的には、点灯時間計測部２２が計測したＬＥＤ１の点灯累積時間から算出されるＬＥＤ１の光出力の劣化具合（輝度の低下率）に対応して、フォトダイオード２の出力電圧のピーク値が下がることを予めプログラムしておけば、点灯累積時間を計測することにより自動的に補正を行うことができる。

【0043】

〔実施形態４〕
図４は、本発明の実施形態４に係るほこりセンサ装置（異物センサ）１３０の電気的構成を示す回路図である。

【0044】

本実施形態のほこりセンサ装置１３０は、温度センサ２６を備えている点で、上述した実施形態と異なっている。

【0045】

（温度センサ２６、マイコン３０）
温度センサ２６は、ＬＥＤ１の周辺温度を検出するようになっており、マイコン３０は、温度センサ２６によって検出された周辺温度に応じて、ＬＥＤ１の輝度の低下率を補正することで、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行う。

【0046】

ＬＥＤ１の劣化（輝度の低下）は点灯累積時間に比例するが、ＬＥＤ１の周囲温度により劣化のスピードが異なる。一般に温度が高くなると劣化スピードが速くなる。このため、温度を測定して温度累積を記録し、一定の累積値に達した時点で上記式（１）の劣化率βを調整する。

【0047】

例えば、上記式（１）の劣化率βの算出を環境温度７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃で行っておき、それぞれの劣化率をβ７５、β８０、β８５、β９０、β９５としておく。

【0048】

マイコン３０は、点灯時間１００ｈ毎での累積温度から平均温度を求め、平均温度が７５℃以上、８０℃未満であればβ７５を使用し、平均温度が８０℃以上、８５℃未満であればβ８０を使用し劣化率の見直し（補正）を行う。なお、平均温度は、測定温度の累積を測定時間で割って求める。

【0049】

また、平均温度が８５℃以上、９０℃未満であればβ８５を使用し、平均温度が９０℃以上、９５℃未満であればβ９０を使用し、平均温度が９５℃以上、１００℃未満であればβ９５を使用し、劣化率の見直し（補正）を行う。これにより、実際に使用される環境にあった補正（検出感度の抑制処理）が可能になり、補正精度（検出感度の抑制処理の精度）が向上する。

【0050】

〔実施形態５〕
図４は、本発明の実施形態５に係るほこりセンサ装置（異物センサ）１３０の電気的構成を示す回路図である。

【0051】

本実施形態のほこりセンサ装置１３０は、サージ電流検知回路（サージ電流検知部）２５を備えている点で、上述した実施形態と異なっている。

【0052】

（サージ電流検知回路２５、駆動時間調整部２１）
サージ電流検知回路２５は、駆動回路３１に侵入する所定の電流閾値を超える強いサージ電流を検知し、マイコン３０の駆動時間調整部２１は、検知された上記強いサージ電流が流れた時間に応じて、ＬＥＤ１の点灯時間の累積結果である点灯累積時間を長くすることで、異物４７の検出感度の低下を抑制する制御を行う。

【0053】

ＬＥＤ１の劣化（輝度の低下）は、点灯累積時間に比例するが、駆動回路３１に侵入するサージ電流により、劣化が進む。このため、サージ電流を検知し、一定以上の強度のサージ電流を検知した場合、ＬＥＤ１の点灯累積時間を調整する。

【0054】

サージ電流検知回路２５は、ＬＥＤ１の回路電源より電圧の高い設定電圧以上の電圧による電流（または所定の電流閾値を超える強いサージ電流）が流れたときに起動する回路である。駆動時間調整部２１は、サージ電流がＡ秒流れる毎に点灯累積時間にＢ秒追加する補正を行う。サージ電流と追加の補正時間の関係は、加速度試験等により予め算出しておく。

【0055】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る異物センサは、光を出射する発光素子（ＬＥＤ１）と、点灯および消灯が交互に繰り返されるように上記発光素子を駆動する駆動部（駆動回路３１）と、上記発光素子から出射される光が異物で反射した反射光を受光する受光素子（フォトダイオード２）と、を備えた異物センサ（ほこりセンサ装置１１０〜１３０）であって、上記発光素子の各回の点灯時間の累積結果である点灯累積時間を計測する計測部（点灯時間計測部２２）と、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、異物の検出感度の低下を抑制する制御を行う制御部（マイコン３０、可変抵抗４４）と、を備える構成である。

【0056】

発光素子の点灯累積時間は、発光素子の輝度の低下率と相関がある。このため、上記構成のように、発光素子の点灯累積時間に応じて、異物の検出感度の低下を抑制する制御を行うことで、長期使用においても異物の検出感度の低下を抑制することができる。また、上記構成は、発光素子の点灯累積時間と発光素子の輝度の低下率との相関関係（発光素子の特性）を利用するものであるため、特許文献１に記載された技術のように、予め無塵時の状態を測定しておく必要はない。以上により、予め無塵時の状態を測定しておくことを不要とし、長期使用において異物の検出感度の低下を抑制することができる。

【0057】

本発明の態様２に係る異物センサは、上記態様１において、上記制御部は、上記発光素子の点灯累積時間と上記発光素子の輝度の低下率との対応関係に基づいて、上記異物センサの検出感度の低下を抑制する制御を行うことが好ましい。上記構成によれば、予め無塵時の状態を測定しておくことを不要とし、長期使用において異物の検出感度の低下を抑制することができる。

【0058】

本発明の態様３に係る異物センサは、上記態様１または２において、上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記駆動部による上記発光素子の少なくとも１回の点灯時間を長くすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行っても良い。

【0059】

上記構成によれば、駆動部による上記発光素子の少なくとも１回の点灯時間を長くすることで、発光素子の輝度を向上させることができる。このため、発光素子の輝度の低下分を補うことができるため、異物の検出感度の低下を抑制することができる。

【0060】

本発明の態様４に係る異物センサは、上記態様１または２において、上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記駆動部が駆動する上記発光素子の駆動電流を大きくすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行っても良い。

【0061】

上記構成によれば、駆動部が駆動する上記発光素子の駆動電流を大きくすることで、発光素子の輝度を向上させることができる。このため、発光素子の輝度の低下分を補うことができるため、異物の検出感度の低下を抑制することができる。

【0062】

本発明の態様５に係る異物センサは、上記態様１または２において、上記制御部は、上記計測部が計測した上記発光素子の点灯累積時間に応じて、上記受光素子の出力電圧のピーク値が所定の電圧閾値を超えるか否か判定する場合の上記電圧閾値を小さくすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行っても良い。

【0063】

上記構成によれば、受光素子の出力電圧のピーク値が所定の電圧閾値を超えるか否か判定する場合の電圧閾値を小さくすることで、受光素子の検出感度の低下を抑制することができる。

【0064】

本発明の態様６に係る異物センサは、上記態様２において、上記発光素子の周辺温度を検出する温度センサを備え、上記制御部は、上記温度センサによって検出された周辺温度に応じて、上記発光素子の輝度の低下率を補正することで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行っても良い。

【0065】

上記構成によれば、実際に使用される環境にあった検出感度の抑制処理が可能になり、検出感度の抑制処理の精度を向上させることができる。

【0066】

本発明の態様７に係る異物センサは、上記態様１〜６の何れかにおいて、上記駆動部に侵入する所定の電流閾値を超える強いサージ電流を検知するサージ電流検知部を備え、上記制御部は、検知された上記強いサージ電流が流れた時間に応じて、上記点灯累積時間を長くすることで、上記検出感度の低下を抑制する制御を行っても良い。

【0067】

発光素子の輝度の低下は累積点灯時間に比例するが、駆動部へ侵入するサージ電流により、輝度の低下が進む。そこで、上記構成では、検知された強いサージ電流が流れた時間に応じて、発光素子の累積点灯時間を長くすることで、異物の検出感度の低下を抑制することができる。

【0068】

〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係るほこりセンサは、発光ダイオードからの光をほこりや煙粒子に反射させ、その反射光を受光素子で受光する光電方式のほこりセンサにおいて、上記発光ダイオードの点灯累積時間に対する発光ダイオードの輝度低下に対する検出誤差を補正する手段を備えていても良い。

【0069】

また、本発明の一態様に係るほこりセンサは、上記構成に加えて、上記発光ダイオードはパルス駆動にて点灯され、上記点灯累積時間は上記パルスのカウントにて行われ、上記補正は、上記発光ダイオードの点灯時間を調整することにより行われても良い。

【0070】

また、本発明の一態様に係るほこりセンサは、上記構成に加えて、上記発光ダイオードはパルス駆動にて点灯され、上記点灯累積時間は上記パルスのカウントにて行われ、上記補正は、上記発光ダイオードの駆動電流を調整することにより行われても良い。

【0071】

また、本発明の一態様に係るほこりセンサは、上記構成に加えて、上記発光ダイオードはパルス駆動にて点灯され、上記点灯累積時間は上記パルスのカウントにて行われ、上記補正は、上記受光素子の出力電圧を調整することにより行われても良い。

【0072】

また、本発明の一態様に係るほこりセンサは、上記構成に加えて、上記発光ダイオードの周辺温度を測定するセンサと温度の累積記録装置を備え、上記補正は、上記温度の累積記録により調整されても良い。

【0073】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ ＬＥＤ（発光素子）
２ フォトダイオード（受光素子）
２２ 点灯時間計測部（計測部）
２５ サージ電流検知回路（サージ電流検知部）
２６ 温度センサ
３０ マイコン（制御部）
３１ 駆動回路（駆動部）
４４ 可変抵抗（制御部）
１１０〜１３０ ほこりセンサ装置（異物センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】