特開 2024-106718 粒子計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106718

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】粒子計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/0227 20240101AFI20240801BHJP

   G01N 15/10 20240101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

G01N15/02 C

G01N15/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011125

(22)【出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】大垣 龍男

(57)【要約】

【課題】粒子の大きさおよび材質を判別することができると共に、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供する。
【解決手段】検知領域（４２）に向けて照射光を発する発光部（２５）と、検知領域（４２）を通過した通過光を検出する受光部（２６）と、受光部（２６）による受光量に時間変化が生じた場合に、該時間変化中の受光量の大きさに基づいて、検知領域（４２）を自由落下により通過した粒子の大きさを判別するとともに、該時間変化の期間の長さに基づいて、粒子の材質を判別する制御部（２７）と、を備えるように構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検知領域に向けて照射光を発する発光部と、
前記検知領域を通過した通過光を検出する受光部と、
前記受光部による受光量に時間変化が生じた場合に、該時間変化中の受光量の大きさに基づいて、前記検知領域を自由落下により通過した粒子の大きさを判別するとともに、該時間変化の期間の長さに基づいて、前記粒子の材質を判別する制御部と、を備える粒子計測装置。

【請求項2】

前記受光部に入射する光の一部を通過させるスリットが設けられたスリット部材をさらに備え、
前記スリット部材は、前記スリットの長手方向が水平方向となるように配置される、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項3】

前記発光部から出射された光をコリメート光に変換し、前記検知領域に照射するコリメートレンズをさらに備える、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の最小値を検出し、該最小値に基づいて前記粒子の大きさを判別する、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の受光量低下時の所定値におけるパルス幅を検出し、該パルス幅に基づいて前記粒子の材質を判別する、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項6】

前記制御部は、予め設定された期間における前記粒子の大きさの範囲毎および前記粒子の材質の種別毎の粒子検知数を、通信部に出力するまたは表示部に表示する制御を行う、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項7】

前記発光部からの光を導光して検知領域に向けて照射する、および、前記受光部に対して前記通過光を導光する、の少なくともいずれか一方を行う光ファイバを備える、請求項１に記載の粒子計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒子計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、微粒子等を検出する技術に関し、種々提案されている。例えば、下記特許文献１に記載される粒子計数装置では、粒子をフローセルに導き、通過する流路中にレーザ光を照射する。そして、計測部は、粒子によって散乱された拡散光を受光することで粒子を検出する。また、計測部は、拡散光の拡散光量によって粒径を区分し、粒径区分ごとの粒子数をカウントするように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－３０９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の光拡散方式は、粒子の拡散反射光量でサイズを判定するため、粒子反射率によってはサイズ判別性能が低下する。また、上述の粒子数計数装置では、粒子の材質の判別ができない。更に、粗大粒子は、空中に浮遊しにくく落下するため、検出部は、粒子の落下位置に置く必要がある。また、フローセルに粒子の流路を持つ構成は吸入ポンプなどの吸入機構が必要なため、装置のサイズが大きくなり、粒子の落下位置の空間が狭いと置けないという問題がある。

【0005】

本発明は、一側面では、このような問題点を鑑みてなされたものであり、粒子の大きさおよび材質を判別することができると共に、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

【0007】

すなわち、本発明の一側面に係る粒子計測装置は、検知領域に向けて照射光を発する発光部と、前記検知領域を通過した通過光を検出する受光部と、前記受光部による受光量に時間変化が生じた場合に、該時間変化中の受光量の大きさに基づいて、前記検知領域を自由落下により通過した粒子の大きさを判別するとともに、該時間変化の期間の長さに基づいて、前記粒子の材質を判別する制御部と、を備える。

【0008】

上記の構成によれば、検知領域を通過した粒子の検出は、該検知領域を通過した通過光の受光量によって行われる。よって、光拡散方式の場合に生じていた、粒子の反射率によって受光量が変化するという問題を解消することができる。

【0009】

また、粒子の反射率の影響を受けないことにより、受光部による受光量の値は、粒子の大きさに応じて変動することになる。さらに、粒子の落下速度は、粒子の比重と大きさに応じて変動するので、受光量の時間変化の期間の長さに基づいて粒子の材質を判別することができる。すなわち、上記の構成によれば、受光量の時間変化に基づいて、粒子の大きさおよび材質を正確に判定することができる。また、自由落下する粒子を検知するので、吸入ポンプなどの装置を不要とすることができる。よって、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供することができる。

【0010】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記受光部に入射する光の一部を通過させるスリットが設けられたスリット部材をさらに備え、前記スリット部材は、前記スリットの長手方向が水平方向となるように配置されるようにしてもよい。

【0011】

上記の構成によれば、受光部で受光される光は、スリットによってその鉛直上下方向の領域の光が遮られて、検知領域を通過した光だけとなる。よって、検知領域を粒子が通過した際には、受光部は、検知領域において光量変化が生じた光を検出することになる。ここで、スリットは水平方向に配置されているので、自由落下する粒子による受光量の変化は急峻となる。したがって、粒子が通過している状態と通過していない状態との受光量の差異を大きくすることができるので、粒子の大きさを精度よく計測することができる。また、受光量の時間変化の期間の長さが、粒子の落下速度に応じて急峻に変化することになるので、粒子の材質を精度よく計測することができる。

【0012】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記発光部から出射された光をコリメート光に変換し、前記検知領域に照射するコリメートレンズをさらに備えるようにしてもよい。上記の構成によれば、検知領域にコリメート光が照射されるので、例えば、拡散光が照射される場合と比較して、検知領域内の光量分布をより均一にすることができる。よって、粒子の検知領域内での位置に依存する光量変化を低減することができるので、粒子の大きさおよび材質の判別精度を高めることができる。

【0013】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の最小値を検出し、該最小値に基づいて前記粒子の大きさを判別するようにしてもよい。上記の構成によれば、受光部からの出力信号の最小値を検出することによって、粒子の大きさを判別することができる。

【0014】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の受光量低下時の所定値におけるパルス幅を検出し、該パルス幅に基づいて前記粒子の材質を判別するようにしてもよい。上記の構成によれば、受光部からの出力信号のパルス幅を検出することによって、粒子の材質を判別することができる。

【0015】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記制御部は、予め設定された期間における前記粒子の大きさの範囲毎および前記粒子の材質の種別毎の粒子検知数を、通信部に出力するまたは表示部に表示する制御を行うようにしてもよい。上記の構成によれば、利用者は、粒子の大きさの範囲毎および粒子の材質の種別毎の粒子検知数を把握することができるので、所定空間内に存在する粒子の状態を正確に認識することが可能となる。

【0016】

上記一側面に係る粒子計測装置において、前記発光部からの光を導光して検知領域に向けて照射する、および、前記受光部に対して前記通過光を導光する、の少なくともいずれか一方を行う光ファイバを備えるようにしてもよい。上記の構成によれば、発光部および受光部の少なくともいずれか一方を、検知領域とは異なる場所に配置することが可能となるので、検知領域近傍に配置される構造の小型化を実現できる。よって、狭い空間での粒子検出が可能な粒子計測装置を実現することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、粒子の大きさおよび材質を判別することができると共に、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態１に係る粒子計測装置の一例を模式的に示す外観斜視図である。

【図2】実施形態１に係る粒子を検出する検出部の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。

【図3】実施形態１に係る粒子計測装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。

【図4】実施形態１に係る粒子計測装置が備える制御部の機能ブロック図である。

【図5】流路部内を粒子が落下したときの受光部の検出信号の一例を模式的に示す図である。

【図6】ＡＢＳ樹脂、アルミニウム、銅の自由落下時における粒子径区分毎の落下速度の一例を示す図である。

【図7】制御部が実行する粒子計測処理の一例を示すメインフローチャートである。

【図8】図７の計測処理のサブ処理の一例を示すサブフローチャートである。

【図9】図７の出力表示処理のサブ処理の一例を示すサブフローチャートである。

【図10】測定結果の出力表示の一例を示す図である。

【図11】実施形態２に係る粒子を検出する検出部の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。

【図12】変形例５に係る粒子計測装置の粒子を検出する検出部の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。

【図13】変形例６に係る粒子計測装置の一例を模式的に示す外観斜視図である。

【図14】変形例７に係る上位装置における測定結果の出力表示の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を具体化した実施形態１および実施形態２について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。

【0020】

§１ 適用例
〔実施形態１〕
先ず、図１を用いて、本発明が適用される粒子計測装置の一例について説明する。図１は、実施形態１に係る粒子計測装置の一例を模式的に示す外観斜視図である。実施形態１に係る粒子計測装置１は、図１に示すように、箱体状の本体ケース１１と、高さが低い箱体状の検出部３０と、本体ケース１１と検出部３０とを電気的に接続する信号線３８とを有している。

【0021】

本体ケース１１は、図１中、上面にディスプレイ１６と、電源スイッチ１７と、操作部１９と、が配置されている。本体ケース１１は、手前側の前側壁面１５に、出力端子１８が配置され、更に、ＰＣ等の上位装置３（図４参照）と本体ケース１１とを通信可能に電気的に接続する通信ケーブル３９が前側壁面１５から引き出されている。

【0022】

ディスプレイ１６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等で構成されている。ディスプレイ１６は、後述のように、小さな粒子の金属やプラスチック等の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、粒子の大きさの範囲毎、および、粒子の材質の種別毎の通過した個数等と、の検出結果を表示する。電源スイッチ１７は、粒子計測装置１の電源をオン、オフするスイッチである。

【0023】

出力端子１８は、当該粒子計測装置１による計測結果を、電気的に接続された外部の装置に出力する端子である。操作部１９は、複数のボタンスイッチで構成され、周囲のボタンスイッチを押下することによって、ディスプレイ１６に表示されたカーソルが移動する。また、操作部１９の中央のボタンスイッチを押下することによって、カーソルが位置する各種指示ボタンの入力を決定する。粒子計測装置１が検出する粒子径は、例えば、１０［μｍ］～５００［μｍ］等である。

【0024】

検出部３０のセンサケース２４の略矩形状で平坦な天面２２には、空気中を落下する小さな粒子が進入可能な断面略四角形の流路部２１が、粒子が通過する粒子通過方向（鉛直方向）に沿って貫通して形成されている。流路部２１は、各壁面２１Ａ～２１Ｄによって断面略四角形で鉛直方向に沿って貫通する内部空間２３（図２参照）を構成している。従って、流路部２１に進入した小さな粒子は、内部空間２３を自由落下する。壁面２１Ａおよび２１Ｃは、透明樹脂等によって形成され、光を透過可能に構成されている。

【0025】

なお、実施形態１では、粒子が自由落下することによって流路部２１を通過するため、粒子通過方向は鉛直方向となっている。また、流路部２１内に粒子を吸い込むための吸引ポンプなどは、設けられていない。これにより、装置サイズの小さい粒子計測装置１を提供することができる。

【0026】

また、検出部３０内には、流路部２１に進入して、内部空間２３を落下する小さな粒子を検出するための発光部２５（図３参照）と受光部２６（図３参照）とが壁面２１Ａおよび２１Ｃを挟んで配置されている（図２参照）。また、図１に示すように、本体ケース１１内には、制御部２７が配置されている。制御部２７は、受光部２６から入力されたパルス状の粒子検出信号のパルス幅と振幅から、後述のように、小さな粒子の金属やプラスチック等の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、粒子の大きさの範囲毎、および、粒子の材質の種別毎の個数等を算出する。

【0027】

§２ 構成例
次に、小さな粒子を検出する検出部３０について図２に基づいて説明する。図２は、粒子を検出する検出部３０の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、検出部３０は、光源３１と受光素子３２とが、流路部２１の壁面２１Ａ、２１Ｃを挟んで互いに対向して配置されている。光源３１と壁面２１Ａとの間には、発光側レンズ３３が配置されている。受光素子３２と壁面２１Ｃとの間には、受光側レンズ３５が配置されている。

【0028】

発光側レンズ３３は、光源３１から出射された光をコリメート化し、鉛直方向に対して垂直な略平行光として壁面２１Ａの全幅に亘って流路部２１へ照射するための光学部材である。発光側レンズ３３は、コリメートレンズの一例として機能する。受光側レンズ３５は、流路部２１を通過した略平行光を壁面２１Ｃの全幅に亘って集光して受光素子３２に入射させる光学部材である。そして、光源３１から発光側レンズ３３を介して照射される照射光の光軸と、受光素子３２が受光側レンズ３５を介して受光する入射光の光軸とは、鉛直方向に対して直交する同一光軸Ｌ１上に位置するように配置されている。

【0029】

また、流路部２１の壁面２１Ｃと受光側レンズ３５との間には、光を透過させない不透明の樹脂板や金属板で形成された略矩形板状のスリット部材４１が、壁面２１Ｃに対して平行に配置されている。スリット部材４１の鉛直方向の高さは、受光側レンズ３５よりも鉛直方向の両外側まで、壁面２１Ｃを覆うように形成されている。スリット部材４１の幅は、壁面２１Ｃよりも鉛直方向に対して直交する方向の両外側まで覆うように形成されている。

【0030】

そして、スリット部材４１には、光軸Ｌ１が貫通する位置に、鉛直方向に対して直交する方向、つまり、水平方向に沿って幅の狭いスリット４１Ａが形成されている。スリット４１Ａの鉛直方向に対して直交する方向の両端部は、壁面２１Ｃの両側縁よりも外側に対向するように形成されている。

【0031】

その結果、発光側レンズ３３介して流路部２１内に照射されるコリメート光のうち、スリット４１Ａを通過して受光側レンズ３５を介して受光素子３２まで到達できる領域が、流路部２１内を落下する粒子Ｗを検知できる検知領域４２となる。従って、流路部２１の内部空間２３における、検知領域４２に対応する断面領域が全て粒子Ｗを検知する領域となっている。

【0032】

スリット４１Ａは、鉛直方向の受光範囲を制限して、検知領域４２以外から受光側レンズ３５および受光素子３２へ入射する光が遮られる。スリット４１Ａは、粒子Ｗの落下位置によらず遮光量をほぼ均一にする効果を有する。スリット４１Ａは、受光素子３２の全受光量に対する粒子Ｗによる変化量を大きくするために配置する。なお、スリット部材４１は、発光側レンズ３３と流路部２１の壁面２１Ａとの間に配置してもよい。

【0033】

光源３１は、電力の供給により所定波長の光を発光する光源であり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子や半導体レーザが挙げられる。光源３１が発光する波長は、受光素子３２の受光帯域範囲であり、例えば、赤外光や赤色光、緑色光や青色光、近紫外光等が挙げられる。光源３１として、緑色ＬＥＤを用いると、赤外光や赤色光よりも照射光の波長が短いため、回折の影響を受けにくくなり、より位置による信号変化が少なくなる。

【0034】

受光素子３２は、所定波長の光を受光して光信号を電気信号に変換するものであり、例えば、フォトダイオード等が挙げられる。

【0035】

次に、粒子計測装置１の電気的構成の一例について図３に基づいて説明する。図３は、実施形態１に係る粒子計測装置１の電気的構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、粒子計測装置１は、発光部２５と、受光部２６と、制御部２７と、ディスプレイ１６と、出力端子１８と、操作部１９と、通信部２０とを備えている。通信部２０は、ＰＣ等の上位装置３（図４参照）と通信するための通信インタフェースの一例である。

【0036】

発光部２５は、光源３１と、光源３１に電気的に接続される光源駆動回路４５と、を有している。受光部２６は、受光素子３２と、受光素子３２に電気的に接続される受光回路４６と、受光回路４６と電気的に接続されるＡＤコンバータ４６Ａと、を有している。

【0037】

光源駆動回路４５は、制御部２７からの発光信号に基づいて、駆動電流を供給する。その結果、光源３１は、所定波長の光を発光する。

【0038】

受光回路４６は、受光素子３２で生じた電流信号を電圧値に変換して増幅した後、アナログ信号である電圧値をＡＤコンバータ４６Ａによりデジタル信号に変換して制御部２７に出力する。具体的には、検知領域４２に落下した粒子Ｗにより受光素子３２の受光量が減少するため、受光回路４６は、受光素子３２から受光量の変化に対応したパルス状の電流信号が入力される（図５参照）。そして、受光回路４６は、受光素子３２から入力されたパルス状の電流信号を電圧値に変換して増幅した後、アナログ信号である電圧値をＡＤコンバータ４６Ａによりデジタル信号に変換して制御部２７に出力する。

【0039】

制御部２７は、ＣＰＵ、不揮発性メモリとしてのＲＯＭ（フラッシュメモリなど）、ＲＡＭ等を備えた、いわゆる公知のデジタル信号処理回路である。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種のプログラムや各種パラメータに基づいて、種々の演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や受光部２６から入力されたデータを一時的に記憶する。

【0040】

ＲＯＭは、例えば、流路部２１を落下する粒子の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、粒子の大きさの範囲毎、および、粒子の材質の種別毎の通過した個数等を検知する後述の粒子計測処理（図７参照）のプログラム等を記憶する。なお、制御部２７は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific IC）などで構成されていてもよい。

【0041】

図４は、制御部２７の機能ブロック図である。図４に示すように、制御部２７は、駆動処理部２７１、パルス幅検出部２７２、パルス振幅検出部２７３、粒子判定部２７４、粒子カウント部２７５、表示制御部２７６、出力制御部２７７、操作制御部２７８、および、通信部２０を備えている。駆動処理部２７１は、光源駆動回路４５が電気的に接続され、光源駆動回路４５に対して、光源３１に供給する駆動電流を指示する発光信号を出力する。

【0042】

パルス幅検出部２７２は、受光回路４６がＡＤコンバータ４６Ａを介して電気的に接続されて、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号のパルス幅ＰＷを検出して粒子判定部２７４に出力する。また、パルス振幅検出部２７３は、受光回路４６がＡＤコンバータ４６Ａを介して電気的に接続されて、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐ（最小値）を検出して、粒子判定部２７４に出力する。

【0043】

粒子判定部２７４は、パルス幅検出部２７２から入力された検出信号のパルス幅ＰＷに基づいて、粒子Ｗの材質を判別して、粒子カウント部２７５に出力する。また、粒子判定部２７４は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐに基づいて、粒子Ｗのサイズを判別して、粒子カウント部２７５に出力する。粒子カウント部２７５は、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子の材質の種別毎の粒子検知数をカウントする。また、粒子カウント部２７５は、合計粒子検知数もカウントする。従って、粒子判定部２７４は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐ、つまり、受光量変化の大きさに基づいて、粒子Ｗのサイズを判別するため、粒子Ｗの反射率の影響を受けない。

【0044】

ここで、検知領域４２を粒子Ｗが通過した際に、受光回路４６から出力される検出信号の一例について図５に基づいて説明する。図５は、流路部２１内を粒子Ｗが落下したときの受光部２６の検出信号の一例を模式的に示す図である。

【0045】

図５の左側に示すように、受光回路４６から出力された検出信号４７は、粒子Ｗが検知領域４２を通過すると受光量が振幅閾値ＰＴＨを超えて振幅値Ｐ１（最小値）まで減少している。従って、パルス振幅検出部２７３は、検出信号４７の振幅値Ｐ１を検出して、粒子判定部２７４に出力する。受光量の減少は、粒子サイズが大きくなるに従って大きくなる。粒子判定部２７４は、入力された振幅値Ｐ１は、サイズ閾値ＳＴＨを超えているため、粒子Ｗの粒子サイズは、「大」と判定する。なお、サイズ閾値ＳＴＨは、予めＲＯＭに記憶されている。

【0046】

また、パルス幅検出部２７２は、受光回路４６から入力された検出信号４７の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅Ｔ１を検出して、粒子判定部２７４に出力する。粒子判定部２７４は、入力されたパルス幅Ｔ１が、パルス幅閾値ＷＴＨ以下であることから、粒子Ｗの比重が大きく、材質は「金属」であると判定する。そして、粒子判定部２７４は、粒子サイズが「大」と、材質が「金属」との判定結果を粒子カウント部２７５に出力する。なお、パルス幅閾値ＷＴＨは、予めＲＯＭに記憶されている。

【0047】

また、図５の中央に示すように、受光回路４６から出力された検出信号４８は、粒子Ｗが検知領域４２を通過すると受光量が振幅閾値ＰＴＨを超えて振幅値Ｐ２（最小値）まで減少している。従って、パルス振幅検出部２７３は、検出信号４８の振幅値Ｐ２を検出して、粒子判定部２７４に出力する。粒子判定部２７４は、入力された振幅値Ｐ２は、サイズ閾値ＳＴＨを超えているため、粒子Ｗの粒子サイズは、「大」と判定する。

【0048】

また、パルス幅検出部２７２は、受光回路４６から入力された検出信号４８の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅Ｔ２を検出して、粒子判定部２７４に出力する。粒子判定部２７４は、入力されたパルス幅Ｔ２が、パルス幅閾値ＷＴＨより大きいことから、粒子Ｗの比重が小さく、材質は「樹脂」であると判定する。そして、粒子判定部２７４は、粒子サイズが「大」と、材質が「樹脂」との判定結果を粒子カウント部２７５に出力する。

【0049】

また、図５の右側に示すように、受光回路４６から出力された検出信号４９は、粒子Ｗが検知領域４２を通過すると受光量が振幅閾値ＰＴＨを超えて振幅値Ｐ３（最小値）まで減少している。従って、パルス振幅検出部２７３は、検出信号４９の振幅値Ｐ３を検出して、粒子判定部２７４に出力する。粒子判定部２７４は、入力された振幅値Ｐ３は、サイズ閾値ＳＴＨを超えていないため、粒子Ｗの粒子サイズは、「小」と判定する。

【0050】

また、パルス幅検出部２７２は、受光回路４６から入力された検出信号４９の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅Ｔ３を検出して、粒子判定部２７４に出力する。粒子判定部２７４は、入力されたパルス幅Ｔ３が、パルス幅閾値ＷＴＨより大きいことから、粒子Ｗの比重が小さく、材質は「樹脂」であると判定する。そして、粒子判定部２７４は、粒子サイズが「小」と、材質が「樹脂」との判定結果を粒子カウント部２７５に出力する。

【0051】

ここで、流路部２１の内部空間２３を落下する粒子の沈降速度（落下速度）と粒子の材質との関係について説明する。流路部２１の内部空間２３を自由落下する粒子の沈降速度（落下速度）ｖ［ｃｍ／ｓ］は、例えば、下記ストークスの式（１）により算出される。

【0052】

ｖ＝｛（ρｓ－ρｗ）×ｇ×ｄ^２｝／１８η ・・・・（１）
ρｓ：粒子密度［ｇ/ｃｍ^３］、ρｗ：空気の流体密度 １．２×１０^－３［ｇ/ｃｍ^３］、ｇ：重力加速度 ９８０［ｃｍ／ｓ^２］、η：空気の流体粘度 １．８×１０^－４［ｇ/ｃｍ^３］、ｄ：粒子径［ｃｍ］とする。

【0053】

上記ストークスの式（１）により算出した、ＡＢＳ樹脂、アルミニウム、銅の自由落下時における粒子径区分毎の落下速度の一例について図６に基づいた説明する。図６は、ＡＢＳ樹脂、アルミニウム、銅の自由落下時における粒子径区分毎の落下速度の一例を示す図である。なお、ＡＢＳ樹脂の粒子密度は、１［ｇ／ｃｍ^３］とする。アルミニウムの粒子密度は、２．７［ｇ／ｃｍ^３］とする。銅の粒子密度は、８．９４［ｇ／ｃｍ^３］とする。

【0054】

図６に示すように、例えば、粒子径が１００［μｍ］の場合には、ＡＢＳ樹脂の落下速度は、２７．７８［ｃｍ／ｓ］、アルミニウムの落下速度は、６４．２［ｃｍ／ｓ］、銅の落下速度は、１５８［ｃｍ／ｓ］である。これより、流路部２１内を１［ｍｍ］落下する時間は、ＡＢＳ樹脂の場合は、３．６［ｍｓｅｃ］、アルミニウムの場合は、１．６［ｍｓｅｃ］、銅の場合は、０．６［ｍｓｅｃ］である。従って、粒子径が１００［μｍ］の場合のパルス幅閾値ＷＴＨを、例えば、２．０［ｍｓｅｃ］とすることによって、粒子判定部２７４は、粒子Ｗの材質を、「樹脂」と「金属」とに判別することが可能となる。

【0055】

また、図４に示すように、操作制御部２７８は、操作部１９の複数のボタンスイッチが電気的に接続され、各ボタンスイッチの操作信号が入力される。表示制御部２７６は、ディスプレイ１６と電気的に接続され、例えば、操作部１９を介して選択された、流路部２１を落下する粒子Ｗの大きさの範囲および粒子の材質の種別の粒子検知数や合計粒子検知数などの検知した結果をディスプレイ１６に表示する。

【0056】

出力制御部２７７は、出力端子１８に他の装置が電気的に接続されている場合には、計測結果を出力端子１８から他の装置に出力する。通信部２０は、通信ケーブル３９を介してＰＣ等の上位装置３へ、例えば、流路部２１を落下する粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子の材質の種別毎の粒子検知数や合計粒子検知数などの検知した結果を送信する。

【0057】

§３ 動作例
次に、上記のように構成された粒子計測装置１の制御部２７が実行する、流路部２１を落下する粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子Ｗの材質の種別毎の粒子Ｗの個数を検知する粒子計測処理の一例について図７乃至図１０に基づいて説明する。図７は、制御部２７が実行する粒子計測処理の一例を示すメインフローチャートである。

【0058】

尚、制御部２７は、起動された場合に、所定時間毎（例えば、約１分～２分間隔）にて、図７のフローチャートで示される処理手順を繰り返し実行する。図７乃至図９のフローチャートで示されるプログラムは、ＲＯＭに予め記憶されている。また、振幅閾値ＰＴＨと、サイズ閾値ＳＴＨと、パルス幅閾値ＷＴＨと、最大測定時間ＴＭとは、ＲＯＭに予め記憶されている。

【0059】

図７に示すように、先ず、ステップＳ１１において、制御部２７は、後述の計測処理のサブ処理（図８参照）を所定時間（例えば、約１分間～２分間）実行した後、ステップＳ１２に進む。制御部２７は、計測処理のサブ処理を実行することによって、流路部２１の内部空間２３を落下する粒子Ｗの大きさ、および、粒子Ｗの材質を検知する。そして、制御部２７は、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子Ｗの材質の種別毎の粒子検知数をカウントする。

【0060】

また、制御部２７は、流路部２１の内部空間２３を落下する粒子Ｗの合計粒子検知数もカウントする。そして、制御部２７は、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子Ｗの材質の種別毎の粒子検知数と、合計粒子検知数とを通信部２０を介してＰＣ等の上位装置３へ送信する。

【0061】

ステップＳ１２において、制御部２７は、後述の出力表示処理のサブ処理（図９参照）を実行した後、粒子計測処理を終了する。制御部２７は、表示制御部２７６を介して、出力表示処理のサブ処理を実行することによって、操作部１９を介して選択された粒子Ｗの材質および粒子Ｗの大きさに対する粒子検知数をディスプレイ１６に表示する。

【0062】

出力端子１８に他の装置が電気的に接続されている場合には、制御部２７は、出力制御部２７７を介して、計測結果を出力端子１８から他の装置に出力する。

【0063】

次に、上記ステップＳ１１で制御部２７が実行する計測処理のサブ処理の詳細について図８に基づいて説明する。図８は、計測処理のサブ処理の一例を示すサブフローチャートである。図８に示すように、先ず、ステップＳ１１１において、制御部２７は、ＲＡＭからカウンタリセットフラグを読み出し、ＯＦＦに設定されているか否かを判定する。尚、カウンタリセットフラグは、制御部２７の起動時に、ＯＦＦに設定されてＲＡＭに記憶されている。

【0064】

そして、制御部２７は、カウンタリセットフラグがＯＮに設定されていると判定した場合には（Ｓ１１１：ＮＯ）、後述のステップＳ１１５に進む。一方、制御部２７は、カウンタリセットフラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合には（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１２に進む。

【0065】

ステップＳ１１２において、制御部２７は、カウント値Ｎと、カウント値ＭＨと、カウント値ＭＬと、カウント値ＣＨと、カウント値ＣＬとをＲＡＭから読み出し、各カウント値Ｎ、ＭＨ、ＭＬ、ＣＨ、ＣＬに「０」を代入して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３において、制御部２７は、ＲＡＭからカウンタリセットフラグを読み出し、ＯＮに設定して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１１４に進む。

【0066】

ここで、カウント値Ｎは、流路部２１内の検知領域４２を通過して検知された粒子Ｗの合計粒子検知数をカウントするカウンタのカウント値である。カウント値ＭＨは、検知領域４２を通過して検知されたアルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値である。カウント値ＭＬは、検知領域４２を通過して検知されたアルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値である。

【0067】

カウント値ＣＨは、検知領域４２を通過して検知されたＡＢＳ等の樹脂粒子、つまり、非金属粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値である。カウント値ＣＬは、検知領域４２を通過して検知されたＡＢＳ等の樹脂粒子、つまり、非金属粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値である。

【0068】

ここで、粒子サイズが「大」とは、例えば、粒子Ｗの粒子径が１００［μｍ］以上の大きさを表す。また、粒子サイズが「小」とは、例えば、粒子Ｗの粒子径が１００［μｍ］よりも小さい大きさを表す。

【0069】

ステップＳ１１４において、制御部２７は、検知領域４２を通過する粒子Ｗを検知する計測時間ＴＫの計測を開始した後、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５において、制御部２７は、パルス振幅検出部２７３を介して、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐ（最小値）が振幅閾値ＰＴＨ以上のパルスを検出したか否かを判定する。

【0070】

そして、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐ（最小値）が振幅閾値ＰＴＨ以上のパルスを検出していないと判定した場合は（Ｓ１１５：ＮＯ）、再度ステップＳ１１５の処理を実行する。一方、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐ（最小値）が振幅閾値ＰＴＨ以上のパルスを検出したと判定した場合は（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１１６に進む。

【0071】

ステップＳ１１６において、制御部２７は、粒子判定部２７４を介して、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅ＰＷがパルス幅閾値ＷＴＨ以下であるか否かを判定する。そして、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅ＰＷがパルス幅閾値ＷＴＨ以下であると判定した場合は（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１１７に進む。つまり、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知された粒子Ｗが、アルミニウム等の金属粒子であると判定して、ステップＳ１１７に進む。

【0072】

ステップＳ１１７において、制御部２７は、粒子判定部２７４を介して、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えているか否かを判定する。そして、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えていると判定した場合は（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８において、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知されたアルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値ＭＨをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＭＨに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、後述のステップＳ１２３に進む。

【0073】

一方、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えていないと判定した場合は（Ｓ１１７：ＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９において、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知されたアルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値ＭＬをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＭＬに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、後述のステップＳ１２３に進む。

【0074】

他方、上記ステップＳ１１６において、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅閾値ＰＴＨにおけるパルス幅ＰＷがパルス幅閾値ＷＴＨよりも大きいと判定した場合は（Ｓ１１６：ＮＯ）、ステップＳ１２０に進む。つまり、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知された粒子Ｗが、ＡＢＳ等の樹脂粒子、つまり、非金属粒子であると判定して、ステップＳ１２０に進む。

【0075】

ステップＳ１２０において、制御部２７は、粒子判定部２７４を介して、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えているか否かを判定する。そして、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えていると判定した場合は（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１において、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知されたＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値ＣＨをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＣＨに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、後述のステップＳ１２３に進む。

【0076】

一方、制御部２７は、受光回路４６から入力された粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨを超えていないと判定した場合は（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１２２の処理に進む。ステップＳ１２２において、制御部２７は、検知領域４２を通過して検知されたＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値ＣＬをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＣＬに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１２３に進む。

【0077】

ステップＳ１２３において、制御部２７は、流路部２１内の検知領域４２を通過して検知された粒子Ｗの合計粒子検知数をカウントするカウンタのカウント値ＮをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値Ｎに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４において、制御部２７は、検知領域４２を通過する粒子Ｗを検知する計測時間ＴＫをＲＡＭから読み出し、計測時間ＴＫが最大測定時間ＴＭ以上になったか否か、つまり、計測時間ＴＫが最大測定時間ＴＭに達したか否かを判定する。なお、最大測定時間ＴＭは、所定時間の実行時間、例えば、約１分間～２分間の実行時間に相当する。

【0078】

そして、制御部２７は、計測時間ＴＫが最大測定時間ＴＭに達していないと判定した場合は（Ｓ１２４：ＮＯ）、再度ステップＳ１１１以降の処理を実行する。一方、制御部２７は、計測時間ＴＫが最大測定時間ＴＭに達したと判定した場合は（Ｓ１２４：ＹＥＳ）、ステップ１２５に進む。ステップＳ１２５において、制御部２７は、ＲＡＭからカウンタリセットフラグを読み出し、ＯＦＦに設定して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１２６に進む。

【0079】

ステップＳ１２６において、制御部２７は、カウント値Ｎと、カウント値ＭＨと、カウント値ＭＬと、カウント値ＣＨと、カウント値ＣＬと、カウント値ＮとをＲＡＭから読み出し、通信部２０を介して上位装置３へ送信する。その後、制御部２７は、計測処理のサブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップＳ１２に進む。

【0080】

次に、上記ステップＳ１２で制御部２７が実行する出力表示処理のサブ処理の詳細について図９及び図１０に基づいて説明する。図９は、出力表示処理のサブ処理の一例を示すサブフローチャートである。図１０は、測定結果の出力表示の一例を示す図である。

【0081】

図９に示すように、ステップＳ２１１において、制御部２７は、操作部１９を介して、ディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「金属」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介してディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「金属」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２に進む。

【0082】

ステップＳ２１２において、制御部２７は、粒子検知数を表示する材質として「金属」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２１３に進む。例えば、図１０に示すように、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａの「材質」の下側に「金属」を表示した後、ステップＳ２１３に進む。

【0083】

ステップＳ２１３において、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「大」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「大」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４において、制御部２７は、粒子検知数を表示する粒子サイズとして「大」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２１５に進む。例えば、図１０に示すように、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａの「粒子径」の下側に「大」を表示した後、ステップＳ２１５に進む。

【0084】

ステップＳ２１５において、制御部２７は、アルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値ＭＨをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＭＨをディスプレイ１６に表示した後、出力表示処理のサブ処理を終了してメインフローチャートに戻り、粒子計測処理を終了する。

【0085】

例えば、図１０に示すように、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａの右側の「カウント値」の下側に、例えば、「６５」を表示する。これにより、ユーザは、アルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数が「６５」個である旨を容易に確認することができる。

【0086】

一方、上記ステップＳ２１３において、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「大」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２１３：ＮＯ）、ステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６において、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「小」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「小」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２１６：ＮＯ）、再度、ステップＳ２１３以降の処理を実行する。

【0087】

一方、制御部２７は、操作部１９を介して、金属粒子の粒子サイズとして「小」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、ステップＳ２１７に進む。ステップＳ２１７において、制御部２７は、粒子検知数を表示する粒子サイズとして「小」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２１８に進む。例えば、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の「粒子径」の下側に「小」を表示した後、ステップＳ２１８に進む。

【0088】

ステップＳ２１８において、制御部２７は、アルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値ＭＬをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＭＬをディスプレイ１６に表示した後、出力表示処理のサブ処理を終了してメインフローチャートに戻り、粒子計測処理を終了する。

【0089】

例えば、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の右側の「カウント値」の下側に、例えば、「３５６」を表示する。これにより、ユーザは、アルミニウム等の金属粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数が「３５６」個である旨を容易に確認することができる。

【0090】

他方、上記ステップＳ２１１において、操作部１９を介してディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「金属」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２１１：ＮＯ）、ステップＳ２１９に進む。ステップＳ２１９において、制御部２７は、操作部１９を介して、ディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「樹脂」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介してディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「樹脂」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２１９：ＮＯ）、再度、ステップＳ２１１以降の処理を実行する。

【0091】

一方、制御部２７は、操作部１９を介してディスプレイ１６に粒子検知数を表示する材質として「樹脂」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２１９：ＹＥＳ）、ステップS２２０に進む。ステップＳ２２０において、制御部２７は、粒子検知数を表示する材質として「樹脂」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２２２１に進む。例えば、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の「材質」の下側に「樹脂」を表示した後、ステップＳ２２１に進む。

【0092】

ステップＳ２２１において、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「大」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「大」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２２に進む。ステップＳ２２２において、制御部２７は、粒子検知数を表示する粒子サイズとして「大」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２２３に進む。例えば、図１０に示すように、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａの「粒子径」の下側に「大」を表示した後、ステップＳ２２３に進む。

【0093】

ステップＳ２２３において、制御部２７は、ＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数をカウントするカウント値ＣＨをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＣＨをディスプレイ１６に表示した後、出力表示処理のサブ処理を終了してメインフローチャートに戻り、粒子計測処理を終了する。

【0094】

例えば、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の右側の「カウント値」の下側に、例えば、「２５」を表示する。これにより、ユーザは、ＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「大」の粒子検知数が「２５」個である旨を容易に確認することができる。

【0095】

一方、上記ステップＳ２２１において、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「大」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２２１：ＮＯ）、ステップＳ２２４に進む。ステップＳ２２４において、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「小」が選択されたか否かを判定する。そして、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「小」が選択されていないと判定した場合は（Ｓ２２４：ＮＯ）、再度、ステップＳ２２１以降の処理を実行する。

【0096】

一方、制御部２７は、操作部１９を介して、樹脂粒子の粒子サイズとして「小」が選択されたと判定した場合は（Ｓ２２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２２５に進む。ステップＳ２２５において、制御部２７は、粒子検知数を表示する粒子サイズとして「小」をディスプレイ１６に表示した後、ステップＳ２２６に進む。例えば、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の「粒子径」の下側に「小」を表示した後、ステップＳ２２６に進む。

【0097】

ステップＳ２２６において、制御部２７は、ＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数をカウントするカウント値ＣＬをＲＡＭから読み出す。そして、制御部２７は、カウント値ＣＬをディスプレイ１６に表示した後、出力表示処理のサブ処理を終了してメインフローチャートに戻り、粒子計測処理を終了する。

【0098】

例えば、制御部２７は、ディスプレイ１６の対象表示部１６Ａ（図１０参照）の右側の「カウント値」の下側に、例えば、「１３２７」を表示する。これにより、ユーザは、ＡＢＳ等の樹脂粒子のうちの粒子サイズが「小」の粒子検知数が「１３２７」個である旨を容易に確認することができる。

【0099】

以上詳細に説明した通り、実施形態１に係る粒子計測装置１では、検知領域４２を通過した粒子Ｗの検出は、該検知領域４２を通過した通過光の受光量によって行われる。よって、光拡散方式の場合に生じていた、粒子Ｗの反射率によって受光量が変化するという問題を解消することができる。また、粒子Ｗの反射率の影響を受けないことにより、受光部２６による受光量の大きさ、つまり、信号波形の振幅値Ｐは、粒子Ｗの大きさに応じて変動することになる。

【0100】

さらに、粒子Ｗの落下速度は、粒子Ｗの比重（粒子密度）に応じて変動するので、受光量の時間変化の期間の長さ、つまり、信号波形のパルス幅ＰＷに基づいて粒子Ｗの材質を判別することができる。従って、信号波形のパルス幅ＰＷに基づいてアルミニウム等の金属粒子と、ＡＢＳ等の樹脂粒子とを判別することができる。すなわち、上記の構成によれば、受光量の時間変化、つまり、信号波形の振幅値Ｐとパルス幅ＰＷに基づいて、粒子Ｗの大きさおよび材質を正確に判定することができる。また、流路部２１の内部空間２３を自由落下する粒子Ｗを検知するので、吸入ポンプなどの装置を不要とすることができる。よって、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供することができる。

【0101】

受光部２６で受光される光は、スリット４１Ａによってその鉛直上下方向の領域の光が遮られて、検知領域４２を通過した光だけとなる。よって、検知領域４２を粒子Ｗが通過した際には、受光部２６は、検知領域４２において光量変化が生じた光を検出することになる。ここで、スリット４１Ａは水平方向に配置されているので、流路部２１の内部空間２３を自由落下する粒子Ｗによる受光量の変化は急峻となる。

【0102】

したがって、粒子Ｗが通過している状態と通過していない状態との受光量の差異を大きくすることができるので、粒子Ｗの大きさを精度よく計測することができる。また、アルミニウム等の金属粒子と、ＡＢＳ等の樹脂粒子とでは、受光量の時間変化の期間の長さ、つまり、信号波形のパルス幅ＰＷが、粒子Ｗの落下速度に応じて急峻に変化することになるので、粒子Ｗの材質を精度よく計測することができる。

【0103】

光源３１から発光側レンズ３３によって、検知領域４２にコリメート光が照射されるので、例えば、拡散光が照射される場合と比較して、検知領域４２内の光量分布をより均一にすることができる。よって、粒子Ｗの検知領域４２内での位置に依存する光量変化を低減することができるので、粒子Ｗの大きさおよび材質の判別精度を高めることができる。

【0104】

制御部２７は、アルミニウム等の金属粒子と、ＡＢＳ等の樹脂粒子とのそれぞれの粒子サイズ「大」と「小」の粒子検知数をディスプレイ１６に表示する。これにより、利用者は、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子の材質の種別毎の粒子検知数を把握することができるので、所定空間内に存在する粒子の状態を正確に認識することが可能となる。また、制御部２７は、通信部３０を介して、ＰＣ等の上位装置３へ、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子Ｗの材質の種別毎の粒子検知数と、合計粒子検知数とを送信することができる。利用者は、ＰＣ等の上位装置３を利用して所定空間内に存在する粒子の状態を正確に認識することが可能となる。

【0105】

§４ 変形例
［実施形態２］
次に、実施形態２に係る粒子計測装置６１について図１１に基づいて説明する。図１１は、実施形態２に係る粒子Ｗを検出する検出部６２の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。尚、説明の便宜上、上記実施形態１に係る粒子計測装置１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0106】

実施形態２に係る粒子計測装置６１は、実施形態１に係る粒子計測装置１とほぼ同じ構成である。但し、図１１に示すように、検出部６２は、光源３１と発光側レンズ３３との間に、発光側光ファイバ６５が配置されている。また、検出部６２は、受光側レンズ３５と受光素子３２との間に、受光側光ファイバ６６が配置されている。また、光源３１と受光素子３２とは、本体ケース１１内に配置され、信号線３８に替えて、発光側光ファイバ６５と受光側光ファイバ６６とが配置されている。

【0107】

発光側光ファイバ６５の光が出射される出射側端面と、受光側光ファイバ６６の光が入射される入射側端面とは、流路部２１の壁面２１Ａ、２１Ｃを挟んで互いに対向して配置されている。発光側光ファイバ６５の出射側端面と壁面２１Ａとの間には、発光側レンズ３３が配置されている。受光側光ファイバ６６の入射側端面と壁面２１Ｃとの間には、受光側レンズ３５が配置されている。

【0108】

光源３１は、発光側光ファイバ６５の光が入射される入射側端面に対向して配置されている。従って、発光側光ファイバ６５は、光源３１から出射された光を導光して、発光側レンズ３３に向けて出射する。受光素子３２は、受光側光ファイバ６６の光が出射される出射側端面に対向して配置されている。従って、受光側光ファイバ６６は、受光側レンズ３５によって集光された光を導光して、受光素子３２に向けて出射する。

【0109】

また、発光側光ファイバ６５から発光側レンズ３３を介して照射される照射光の光軸と、受光側光ファイバ６６が受光側レンズ３５を介して受光する入射光の光軸とは、鉛直方向に対して直交する同一光軸Ｌ１上に位置するように配置されている。

【0110】

また、流路部２１の壁面２１Ｃと受光側レンズ３５との間には、光を透過させない不透明の樹脂板や金属板で形成された略矩形板状のスリット部材４１が、壁面２１Ｃに対して平行に配置されている。スリット部材４１には、光軸Ｌ１が貫通する位置に、鉛直方向に対して直交する方向、つまり、水平方向に沿って幅の狭いスリット４１Ａが形成されている。

【0111】

その結果、発光側レンズ３３介して流路部２１内に照射されるコリメート光のうち、スリット４１Ａを通過して受光側レンズ３５を介して受光側光ファイバ６６の入射側端面まで到達できる領域が、流路部２１内を落下する粒子Ｗを検知できる検知領域４２となる。従って、流路部２１の内部空間２３における、検知領域４２に対応する断面領域が全て粒子Ｗを検知する領域となっている。

【0112】

以上詳細に説明した通り、実施形態２に係る粒子計測装置６１は、上記粒子計測装置１が奏する効果と同様の効果を奏することができる。更に、実施形態２に係る粒子計測装置６１では、発光部２５（図３参照）と受光部２６（図３参照）とを検知領域４２とは異なる本体ケース１１内に配置することが可能となるので、検知領域４２近傍に配置される構造の小型化を実現できる。よって、装置サイズの小型化を図り、狭い空間での粒子検出が可能な粒子計測装置６１を実現することができる。

【0113】

なお、粒子計測装置６１では、発光側光ファイバ６５と受光側光ファイバ６６とのうち、いずれか一方を備える構成にしてもよい。この場合にも、発光部２５（図３参照）または受光部２６（図３参照）を検知領域４２とは異なる本体ケース１１内に配置することが可能となるので、検知領域４２近傍に配置される構造の小型化を実現できる。よって、狭い空間での粒子検出が可能な粒子計測装置６１を実現することができる。

【0114】

［変形例１］
実施形態１に係る粒子計測装置１において、パルス幅検出部２７２は、受光回路４６から入力された検出信号の振幅値Ｐの１／２の振幅におけるパルス幅ＰＷを検出して、粒子判定部２７４に出力するようにしてもよい。これにより、粒子判定部２７４は、パルス幅ＰＷから粒子Ｗの材質を判定することが可能となる。

【0115】

［変形例２］
実施形態１に係る粒子計測装置１において、粒子判定部２７４は、振幅閾値ＰＴＨよりも大きいサイズ閾値ＳＴＨ１と、サイズ閾値ＳＴＨ１よりも大きいサイズ閾値ＳＴＨ２とにより、粒子Ｗの粒子サイズ「大」、「中」、「小」を判定してもよい。具体的には、粒子判定部２７４は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐが、振幅閾値ＰＴＨ以上で、かつ、サイズ閾値ＳＴＨ１未満の場合は、粒子Ｗの粒子サイズを「小」と判定してもよい。

【0116】

また、粒子判定部２７４は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨ１以上で、かつ、サイズ閾値ＳＴＨ２未満の場合は、粒子Ｗの粒子サイズを「中」と判定してもよい。また、粒子判定部２７４は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐが、サイズ閾値ＳＴＨ２以上の場合は、粒子Ｗの粒子サイズを「大」と判定してもよい。そして、粒子判定部２７４は、粒子Ｗの粒子サイズと、粒子Ｗの材質との判定結果を粒子カウント部２７５に出力するようにしてもよい。なお、サイズ閾値ＳＴＨ１とサイズ閾値ＳＴＨ２とは、予めＲＯＭに記憶されている。

【0117】

［変形例３］
実施形態１に係る粒子計測装置１において、パルス振幅検出部２７３に替えて、パルス幅検出部２７２を更に複数設けてもよい、そして、各パルス幅検出部２７２のパルス幅を検出する振幅閾値を順番に大きくなるように設定してもよい。各パルス幅検出部２７２は、それぞれの振幅閾値における、粒子Ｗの検出信号のパルス幅ＰＷを検出して、粒子判定部２７４に出力するようにしてもよい。

【0118】

粒子判定部２７４は、各パルス幅検出部２７２から入力されたパルス幅ＰＷのうち、パルス幅ＰＷが略ゼロになったパルス幅検出部２７２の振幅閾値を粒子Ｗの検出信号の振幅値Ｐ（最小値）として、粒子Ｗの粒子サイズを判定してもよい。また、粒子判定部２７４は、振幅閾値ＰＴＨのパルス幅検出部２７２から入力されたパルス幅ＰＷが、パルス幅閾値ＷＴＨより大きい場合は、粒子Ｗの材質は「樹脂」であると判定してもよい。また、粒子判定部２７４は、振幅閾値ＰＴＨのパルス幅検出部２７２から入力されたパルス幅ＰＷが、パルス幅閾値ＷＴＨ以下の場合は、粒子Ｗの材質は「金属」であると判定してもよい。

【0119】

これにより、粒子Ｗの大きさおよび材質を正確に判定することができる。また、流路部２１の内部空間２３を自由落下する粒子Ｗを検知するので、吸入ポンプなどの装置を不要とすることができる。よって、装置サイズの小さい粒子計測装置を提供することができる。

【0120】

［変形例４］
実施形態１に係る粒子計測装置１において、制御部２７は、パルス振幅検出部２７３から入力された検出信号の振幅値Ｐから粒子Ｗの粒子サイズを数値データとして取得してもよい。また、制御部２７は、パルス幅検出部２７２から入力された検出信号のパルス幅ＰＷから粒子Ｗの粒子密度（比重）を数値データとして取得してもよい。そして、制御部２７は、粒子Ｗの粒子サイズの数値データと粒子密度（比重）の数値データとを、通信部２０を介してＰＣ等の上位装置３へ送信するようにしてもよい。

【0121】

そして、ＰＣ等の上位装置３において、受信した数値データから、粒子Ｗの金属やプラスチック等の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、を判定するようにしてもよい。そして、ＰＣ等の上位装置３において、粒子Ｗの金属やプラスチック等の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、粒子の大きさの範囲毎、および、粒子の材質の種別毎の通過した個数等と、の検出結果やアラーム警告などを表示するようにしてもよい。

【0122】

［変形例５］
変形例５に係る粒子計測装置７１の検出部７２について図１２に基づいて説明する。図１２は、変形例５に係る粒子計測装置７１の粒子を検出する検出部７２の概略構成の一例を模式的に示す斜視図である。なお、以下の説明において、実施形態１に係る粒子計測装置１と同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。

【0123】

図１２に示すように、粒子計測装置７１の検出部７２は、実施形態１に係る粒子計測装置１の検出部３０とほぼ同じ構成である。

【0124】

但し、図１２に示すように、発光側レンズ３３と流路部２１の壁面２１Ａとの間にも、光を透過させない不透明の樹脂板や金属板で形成された略矩形板状のスリット部材４３が、壁面２１Ａに対して平行に配置されている。スリット部材４３の鉛直方向の高さは、発光側レンズ３３よりも鉛直方向の両外側まで、壁面２１Ａを覆うように形成されている。スリット部材４３の幅は、壁面２１Ａよりも鉛直方向に対して直交する方向の両外側まで覆うように形成されている。

【0125】

そして、スリット部材４３には、光軸Ｌ１が貫通する位置に、鉛直方向に対して直交する方向、つまり、水平方向に沿って幅の狭いスリット４３Ａが形成されている。スリット４３Ａの鉛直方向に対して直交する方向の両端部は、壁面２１Ａの両側縁よりも外側に対向するように形成されている。

【0126】

その結果、発光側レンズ３３介して流路部２１内に照射されるコリメート光のうち、スリット４３Ａを通過したコリメート光だけを検知領域４２に向けて照射することができる。従って、発光側レンズ３３介して流路部２１内に照射されるコリメート光が、鉛直方向に広がることを制限して、検知領域４２以外に照射することを防ぐことができる。

【0127】

［変形例６］
変形例６に係る粒子計測装置８１について図１３に基づいて説明する。図１３は、変形例６に係る粒子計測装置８１の一例を模式的に示す外観斜視図である。なお、以下の説明において、実施形態１に係る粒子計測装置１と同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。

【0128】

図１３に示すように、粒子計測装置８１は、本体ケース１１と検出部３０とが一体化された箱体状の本体ケース８２と、本体ケース８２の底面の４隅には、同じ長さで下方に突出する４個の脚部８６とを有している。粒子計測装置８１は、図１３中、手前側の前側壁面８５に、ディスプレイ１６と、電源スイッチ１７と、出力端子１８と、操作部１９と、が配置されている。

【0129】

粒子計測装置８１の略矩形状で平坦な天面８３には、空気中を落下する小さな粒子が進入可能な断面略四角形の流路部２１が、天面８３から底面８４まで、粒子が通過する粒子通過方向（鉛直方向）に沿って貫通して形成されている。流路部２１は、各壁面２１Ａ～２１Ｄによって断面略四角形で鉛直方向に沿って貫通する内部空間２３を構成している。従って、流路部２１に進入した小さな粒子は、内部空間２３を自由落下する。壁面２１Ａおよび２１Ｃは、透明樹脂等によって形成され、光を透過可能に構成されている。

【0130】

従って、粒子計測装置８１では、粒子が自由落下することによって流路部２１を通過するため、粒子通過方向は鉛直方向となっている。また、流路部２１内に粒子を吸い込むための吸引ポンプなどは、設けられていない。これにより、装置サイズの小さい粒子計測装置８１を提供することができる。

【0131】

また、本体ケース８２内には、流路部２１に進入して、内部空間２３を落下する小さな粒子を検出する検出部３０（図２参照）が配置されている。また、図１３に示すように、本体ケース１１内には、制御部２７が配置されている。制御部２７は、受光部２６から入力されたパルス状の粒子検出信号のパルス幅と振幅から、小さな粒子の金属やプラスチック等の材質と、各材質の種類毎の粒子の大きさと、粒子の大きさの範囲毎、および、粒子の材質の種別毎の個数等を検出することができる。従って、粒子計測装置８１は、実施形態１に係る粒子計測装置１と同様の効果を奏することができる。

【0132】

［変形例７］
次に、変形例７に係るＰＣ等の上位装置３が有するディスプレイ３Ａに表示された測定結果の出力表示の一例について図１４に基づいて説明する。図１４は、変形例７に係る上位装置３における測定結果の出力表示の一例を示す図である。

【0133】

なお、金属粒子のうちの粒子サイズが「大」のアラーム設定閾値である第１閾値は、１００［個］に設定されている。また、樹脂粒子のうちの粒子サイズが「大」のアラーム設定閾値である第３閾値は、１００［個］に設定されている。また、金属粒子のうちの粒子サイズが「小」のアラーム設定閾値である第２閾値と、樹脂粒子のうちの粒子サイズが「小」のアラーム設定閾値である第４閾値との設定は、取り消されている。また、合計粒子検知数のアラーム設定閾値である第５閾値は、５０００［個］に設定されている。

【0134】

図１４に示すように、ディスプレイ３Ａには、左側上端に金属粒子を表す「材質：金属」の表題が表示され、左側中央部に樹脂粒子を表す「材質：樹脂」の表題が表示され、左側下方に合計粒子検知数を表す「合計」が表示されている。そして、「材質：金属」と、「材質：樹脂」と、「合計」とのそれぞれの下側には、「ＡＬＡＲＭ」と、「計測値」と、「判定値」との欄が左右方向に配置されている。

【0135】

そして、上端の「ＡＬＡＲＭ」の欄の下側には、各アラームマーク５１、５２が表示され、中央の「ＡＬＡＲＭ」の欄の下側には、各アラームマーク５３、５４が表示され、下方の「ＡＬＡＲＭ」の欄の下側には、アラームマーク５５が表示されている。また、各アラームマーク５１、５３の右側には、粒子サイズが「大」である旨を表す「粒子サイズ：大」が表示されている。各アラームマーク５２、５４の右側には、粒子サイズが「小」である旨を表す「粒子サイズ：小」が表示されている。アラームマーク５５の右側には、合計粒子検知数を表す「粒子ＡＬＬ」が表示されている。

【0136】

上端の「計測値」の欄の下側には、金属粒子のカウント値ＭＨが表示され、その下側に、金属粒子のカウント値ＭＬが表示される。中央の「計測値」の欄の下側には、樹脂粒子のカウント値ＣＨが表示され、その下側に、樹脂粒子のカウント値ＣＬが表示される。下方の「計測値」の欄の下側には、合計粒子検知数を表すカウント値Ｎが表示される。

【0137】

また、上端の「判定値」の欄の下側には、金属粒子の粒子サイズ「大」のアラーム設定値である第１閾値の「１００」［個］が表示され、その下側に、金属粒子の粒子サイズ「小」のアラーム設定値である第２閾値が表示される。しかし、金属粒子の粒子サイズ「小」のアラーム設定値である第２閾値の設定は、取り消されているため、表示されていない。

【0138】

また、中央の「判定値」の欄の下側には、樹脂粒子の粒子サイズ「大」のアラーム設定値である第３閾値の「１００」［個］が表示され、その下側に、樹脂粒子の粒子サイズ「小」のアラーム設定値である第４閾値が表示される。しかし、樹脂粒子の粒子サイズ「小」のアラーム設定値である第４閾値の設定は、取り消されているため、表示されていない。下方の「判定値」の欄の下側には、合計粒子検知数のアラーム設定値である第５閾値の「５０００」［個］が表示される。

【0139】

そして、図１４の上段に示すように、金属粒子の粒子サイズ「大」のカウント値ＭＨが「６５」［個］で、第１閾値「１００」［個］以下である。また、樹脂粒子の粒子サイズ「大」のカウント値ＣＨが「２５」［個］で、第３閾値「１００」［個］以下である。更に、合計粒子検知数のカウント値Ｎが、「１７７３」［個］で、第５閾値「５０００」［個］以下である。その結果、各アラームマーク５１～５５は、点滅表示されておらず、正常である旨が報知されている。

【0140】

一方、図１４の下段に示すように、金属粒子の粒子サイズ「大」のカウント値ＭＨが「１２５」［個］で、第１閾値「１００」［個］よりも大きい値である。また、樹脂粒子の粒子サイズ「大」のカウント値ＣＨが「６５」［個］で、第３閾値「１００」［個］以下である。更に、合計粒子検知数のカウント値Ｎが、「２９７３」［個］で、第５閾値「５０００」［個］以下である。その結果、アラームマーク５１が点滅表示され、警告報知がなされている。

【0141】

これにより、粒子計測装置１から上位装置３へ全てのデータを送信して、上位装置３のディスプレイ３Ａに、アルミニウム等の金属粒子と、ＡＢＳ等の樹脂粒子とのそれぞれの粒子サイズ「大」と「小」の粒子検知数と、合計粒子検知数とを表示することができる。これにより、利用者は、粒子Ｗの大きさの範囲毎および粒子の材質の種別毎の粒子検知数を把握することができるので、所定空間内に存在する粒子の状態を正確に認識することが可能となる。

【0142】

本発明は上述した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。

【0143】

［付記事項］
第１態様の粒子計測装置は、検知領域に向けて照射光を発する発光部と、前記検知領域を通過した通過光を検出する受光部と、前記受光部による受光量に時間変化が生じた場合に、該時間変化中の受光量の大きさに基づいて、前記検知領域を自由落下により通過した粒子の大きさを判別するとともに、該時間変化の期間の長さに基づいて、前記粒子の材質を判別する制御部と、を備える。

【0144】

第２態様は、第１態様の粒子計測装置であって、前記受光部に入射する光の一部を通過させるスリットが設けられたスリット部材をさらに備え、前記スリット部材は、前記スリットの長手方向が水平方向となるように配置される。

【0145】

第３態様は、第１態様または第２態様の粒子計測装置であって、前記発光部から出射された光をコリメート光に変換し、前記検知領域に照射するコリメートレンズをさらに備える。

【0146】

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか一の態様の粒子計測装置であって、前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の最小値を検出し、該最小値に基づいて前記粒子の大きさを判別する。
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか一の態様の粒子計測装置であって、前記制御部は、前記受光部からの出力信号に所定値以上の時間変化が生じた場合に、該時間変化内での該出力信号の受光量低下時の所定値におけるパルス幅を検出し、該パルス幅に基づいて前記粒子の材質を判別する。

【0147】

第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか一の態様の粒子計測装置であって、前記制御部は、予め設定された期間における前記粒子の大きさの範囲毎および前記粒子の材質の種別毎の粒子検知数を、通信部に出力するまたは表示部に表示する制御を行う。

【0148】

第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか一の態様の粒子計測装置であって、前記発光部からの光を導光して検知領域に向けて照射する、および、前記受光部に対して前記通過光を導光する、の少なくともいずれか一方を行う光ファイバを備える。

【符号の説明】

【0149】

１、６１、７１、８１ 粒子計測装置、１６ ディスプレイ、２０ 通信部、２５ 発光部、２６ 受光部、２７ 制御部、３１ 光源、３２ 受光素子、３３ 発光側レンズ、４１、４３ スリット部材、４１Ａ、４３Ａ スリット、４２ 検知領域、６５ 発光側光ファイバ、６６ 受光側光ファイバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】