(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知領域に集光するように光を出力する投光系と、
前記検知領域における粒子による前記投光系からの光の散乱光を受光する受光系と、
前記検知領域を介して前記受光系と対向する位置に設けられた第１光トラップとを備え、
前記第１光トラップは、
前記検知領域に向かって開口した第１開口部が設けられた第１閉空間と、
前記第１閉空間に設けられた複数の楔形突出部とを有し、
前記複数の楔形突出部は、前記検知領域から遠い程、楔形の先端と底辺との距離が短く、かつ、前記検知領域から遠い程、前記検知領域から遠ざかる方向に向かって突出している
粒子検出センサ。
【請求項２】
前記複数の楔形突出部の各々の突出方向は、前記受光系の光軸に交差している
請求項１に記載の粒子検出センサ。
【請求項３】
前記複数の楔形突出部の各々は、上方に向かって突出している
請求項１又は２に記載の粒子検出センサ。
【請求項４】
さらに、
前記検知領域を介して前記投光系と対向する位置に設けられる第２光トラップを備え、
前記第２光トラップは、複数の第２開口部を有し、前記投光系から出力されて前記検知領域を通った光を、前記複数の第２開口部の各々を通過するように分割してからトラップする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項５】
前記第２光トラップは、さらに、
前記複数の第２開口部のうち一の第２開口部が設けられた第２閉空間と、
前記一の第２開口部を通過した光を反射することで、当該光を前記第２閉空間の奥部に進行させる、屈曲した第１光反射壁とを有する
請求項４に記載の粒子検出センサ。
【請求項６】
前記第２閉空間の奥部は、楔形状を有する
請求項５に記載の粒子検出センサ。
【請求項７】
前記第２光トラップは、前記投光系から出力されて前記検知領域を通った光を、前記第１光反射壁で分割する
請求項５又は６に記載の粒子検出センサ。
【請求項８】
前記第１光反射壁は、
前記投光系の光軸に交差するように設けられた平板状の第１反射部と、
前記第１反射部に対して傾斜して設けられた平板状の第２反射部とを有し、
前記投光系から出力された光のうち、前記投光系の光軸上を進行する光は、前記第１反射部と前記第２反射部とによって、この順で反射されて前記第２閉空間の奥部に進行する
請求項５〜７のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項９】
前記第１光トラップは、さらに、前記複数の楔形突出部の突出方向に交差し、かつ、前記受光系の光軸と略平行に配置された第２光反射壁を有する
請求項１〜８のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備えるダストセンサ。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える煙感知器。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える空気清浄機。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備える換気扇。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサを備えるエアコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子検出センサ、並びに、粒子検出センサを備えるダストセンサ、煙感知器、空気清浄機、換気扇及びエアコンなどの機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大気中に浮遊する粒子（エアロゾル）によって散乱された光（散乱光）を検知することで、粒子を検出する光散乱式粒子検出センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の光散乱式粒子検出センサは、筐体（光学室）内に投光素子と受光素子とを備える光電式粒子検出センサである。当該センサは、測定対象の気体を筐体内に取り込んで、取り込んだ気体に投光素子からの光を照射し、その散乱光によって気体に含まれる粒子の有無を検出する。例えば、大気中に浮遊するホコリ、花粉、煙、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）などの粒子を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光散乱式粒子検出センサでは、粒子による散乱光以外の光（迷光）が受光素子に入射されると誤検出を起こす。したがって、迷光が受光素子に入射されないようにすることで、粒子の検出精度を向上させることが要望されている。【０００６】
そこで、本発明は、粒子の検出精度を向上させることができる粒子検出センサなど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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る粒子検出センサは、検知領域に集光するように光を出力する投光系と、前記検知領域における粒子による前記投光系からの光の散乱光を受光する受光系と、前記検知領域を介して前記受光系と対向する位置に設けられた第１光トラップとを備え、前記第１光トラップは、前記検知領域に向かって開口した第１開口部が設けられた第１閉空間と、前記第１閉空間に設けられた複数の楔形突出部とを有し、前記複数の楔形突出部は、前記検知領域から遠い程、楔形の先端と底辺との距離が短い。【０００８】
また、本発明の一態様に係るダストセンサは、前記粒子検出センサを備える。【０００９】
また、本発明の一態様に係る煙感知器は、前記粒子検出センサを備える。【００１０】
また、本発明の一態様に係る空気清浄機は、前記粒子検出センサを備える。【００１１】
また、本発明の一態様に係る換気扇は、前記粒子検出センサを備える。【００１２】
また、本発明の一態様に係るエアコンは、前記粒子検出センサを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る粒子検出センサによれば、粒子の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの概観斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの六面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの筐体内部を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの背面カバーの内部構造を示す概観斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの前面カバーの内部構造を示す概観斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサのホコリ抑制壁の構造を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサのホコリ抑制壁及び第２光トラップの構造を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの第１光トラップの構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの投光系から出射される光の経路を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの第２光トラップにトラップされる光の経路を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの第２光トラップにトラップされる別の光の経路を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサの第１光トラップにトラップされる光の経路を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態の変形例に係る粒子検出センサの筐体内部を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサを備える煙感知器の外観図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサを備える空気清浄機の外観図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサを備える換気扇の外観図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサを備えるエアコンの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサなどについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１６】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１７】
（実施の形態）
［粒子検出センサ］
まず、本実施の形態に係る粒子検出センサの概要について、図１〜図６を用いて説明する。
【００１８】
図１〜図３はそれぞれ、本実施の形態に係る粒子検出センサ１を示す概観斜視図、分解斜視図、六面図である。具体的には、図３の（ａ）は粒子検出センサ１の正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は上面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）は右側面図である。
【００１９】
図４は、本実施の形態に係る粒子検出センサ１の筐体１０の内部を示す断面図であり、具体的には、図３の（ｃ）のＩＶ−ＩＶ線における断面を示している。図５及び図６はそれぞれ、本実施の形態に係る背面カバー１１０及び前面カバー１００の内部構造を示す概観斜視図である。
【００２０】
粒子検出センサ１は、流入口１０１が下方、流出口１０２が上方になるように配置される。具体的には、粒子検出センサ１は、図１に示すＹ軸方向が鉛直上向きになるように配置される。なお、粒子検出センサ１は、扁平な略直方体状であり、互いに直交する２つの辺に沿った方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、粒子検出センサ１の厚さ方向をＺ軸方向とする。本実施の形態では、粒子検出センサ１は、例えば、Ｘ：５２ｍｍ×Ｙ：４５ｍｍ×Ｚ：２２ｍｍに収まる範囲の大きさである。
【００２１】
粒子検出センサ１は、図１及び図４に示すように、筐体１０と、筐体１０の内部に配置された光学系２０とを備える光電式粒子検出センサである。本実施の形態では、粒子検出センサ１は、光散乱式粒子検出センサである。具体的には、粒子検出センサ１は、光学系２０が筐体１０内の検知領域ＤＡに光を照射し、検知領域ＤＡを通過する粒子２（エアロゾル）による光の散乱光を受光することで、粒子２の有無を検出する。また、粒子検出センサ１は、粒子２の有無に限らず、粒子２の個数及び大きさなどを検出してもよい。なお、粒子検出センサ１が検出の対象とする粒子２は、例えば、２μｍ以下の微小なホコリ、花粉、煙、ＰＭ２．５などの微粒子である。
【００２２】
筐体１０は、光学系２０及び検知領域ＤＡを覆う筐体（ケース）である。筐体１０は、光学系２０及び検知領域ＤＡに外光が照射されないように、光学系２０及び検知領域ＤＡを覆っている。
【００２３】
筐体１０は、内部に粒子２が流入するための流入口１０１と、内部に流入した粒子２が外部に流出するための流出口１０２とを有する。本実施の形態では、図４の太点線の矢印で示すように、粒子２を含む気体が流入口１０１から流入し、筐体１０の内部（例えば、検知領域ＤＡ）を通って流出口１０２から流出する。筐体１０の詳細な構成については、後で説明する。
【００２４】
光学系２０は、流入口１０１を介して筐体１０内に流入し、かつ、筐体１０に覆われた検知領域ＤＡを通過する粒子２を光学的に検出する。本実施の形態では、図４に示すように、光学系２０は、筐体１０に覆われた検知領域ＤＡに互いの光軸（光軸Ｐ及び光軸Ｑ）が交差するように配置された投光系１２０及び受光系１３０を有し、検知領域ＤＡを通過する粒子２を、投光系１２０が出力する光を用いて検出する。投光系１２０は、投光素子１２１と、投光レンズ１２２とを備える。受光系１３０は、受光素子１３１と、受光レンズ１３２とを備える。光学系２０の詳細な構成については、後で説明する。
【００２５】
なお、検知領域（光散乱部）ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子２を検知するための領域であるエアロゾル検知領域（エアロゾル測定部）である。本実施の形態では、検知領域ＤＡは、投光系１２０の光軸Ｐと受光系１３０の光軸Ｑとが交差する交点を含む領域である。検知領域ＤＡは、例えば、φ２ｍｍである。測定対象の気体は、筐体１０の流入口１０１から流入し、検知領域ＤＡに誘導された後、流出口１０２から流出する。
【００２６】
粒子検出センサ１は、図１、図２及び図４に示すように、さらに、ホコリ抑制壁３０と、光トラップ（第２光トラップ）４０と、光トラップ（第１光トラップ）５０と、加熱装置６０と、回路基板７０と、コネクタ８０と、シールドカバー９０と、シールドカバー９１とを備える。
【００２７】
ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１と検知領域ＤＡとの間に設けられた壁であって、粒子２より大きいホコリが検知領域ＤＡに進入するのを抑制する。ここで、検知領域ＤＡへの進入を抑制すべき対象となるホコリ（塵埃）は、例えば、２μｍ以上の粒子である。
【００２８】
また、ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１と光トラップ４０との間に設けられた壁であって、気体が光トラップ４０に進入しないように気体を誘導する気体誘導壁である。ホコリ抑制壁３０の詳細な構成については、後で説明する。
【００２９】
光トラップ４０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光をトラップする。具体的には、光トラップ４０は、内部に一旦入射した光が外部に出射しないように吸収する。本実施の形態では、光トラップ４０は、ラビリンス構造として楔形の閉空間を有する。
【００３０】
光トラップ４０は、第２光トラップの一例であり、検知領域ＤＡを介して投光系１２０と対向する位置に設けられている。具体的には、光トラップ４０は、複数の開口部４２及び４４を有し、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光を、複数の開口部４２及び４４の各々を通過するように分割してからトラップする。光トラップ４０の詳細な構成については、後で説明する。
【００３１】
光トラップ５０は、光トラップ４０にトラップされない光をトラップする。例えば、光トラップ５０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通らない光（漏れ光）、及び、光トラップ４０に一旦入射したものの再び光トラップ４０から出射された光などをトラップする。
【００３２】
光トラップ５０は、第１光トラップの一例であり、検知領域ＤＡを介して受光系１３０と対向する位置に設けられている。光トラップ５０は、例えば、複数の楔形突出部１１５が設けられたラビリンス構造である。光トラップ５０の詳細な構成については、後で説明する。
【００３３】
加熱装置６０は、流入口１０１から流入した粒子２を含む気体を、検知領域ＤＡを通るように流すことで、筐体１０内に気流を生成する気流生成部の一例である。本実施の形態では、加熱装置６０は、筐体１０の下部に配置されて、大気を加熱するヒータである。具体的には、加熱装置６０は、粒子２を含む気体を加熱することで、図４に示すように、筐体１０内に上昇気流（Ｙ軸正方向への気体の流れ）を生成し、検知領域ＤＡに粒子２を含む気体を誘導する。加熱装置６０は、例えば、低コストのヒータ抵抗である。なお、図４では、太点線の矢印で気流の一例を示している。
【００３４】
回路基板７０は、粒子検出センサ１の制御回路が形成されたプリント配線基板である。制御回路は、例えば、投光系１２０による光の出力、受光系１３０によって受光した光信号に基づく電気信号の処理、加熱装置６０による気体の加熱などの処理を制御する。例えば、制御回路は、粒子２の有無、大きさ及び個数などを検出し、コネクタ８０を介して外部に検出結果を出力する。
【００３５】
回路基板７０は、例えば、矩形の平板であり、一方の主面（表面）に筐体１０が固定されている。他方の主面（裏面）には、制御回路を構成する１つ又は複数の回路素子（回路部品）が実装されている。なお、投光素子１２１、受光素子１３１及び加熱装置６０（ヒータ抵抗）の各々の電極端子は、筐体１０の背面カバー１１０及び回路基板７０を貫通し、回路基板７０の裏面にはんだ付けされている。これにより、投光素子１２１、受光素子１３１及び加熱装置６０（ヒータ抵抗）の各々は、制御回路に電気的に接続されて、制御回路によって動作が制御される。
【００３６】
複数の回路素子は、例えば、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード又はトランジスタなどを含む。複数の回路素子の１つである電解コンデンサ７１は、図４及び図５に示すように、回路基板７０の表面に設けられ、筐体１０内に配置されている。
【００３７】
このように、筐体１０内の空間を有効に利用することで、回路基板７０の裏面側に配置する回路素子を少なくすることができる。これにより、回路基板７０の裏面側の回路素子用の空間を小さくすることができ、シールドカバー９０を小さくすることができる。したがって、粒子検出センサ１を小型化することができる。
【００３８】
コネクタ８０は、粒子検出センサ１の制御回路（回路基板７０）と、外部の制御回路又は電源回路とを接続するためのコネクタである。コネクタ８０は、回路基板７０の裏面に実装されている。例えば、粒子検出センサ１は、コネクタ８０を介して外部から電力が供給されて動作する。
【００３９】
シールドカバー９０は、外部ノイズから制御回路を保護するために設けられた金属製のカバーである。シールドカバー９０は、回路基板７０の裏面側に取り付けられている。
【００４０】
シールドカバー９１は、外部ノイズから受光系１３０の受光素子１３１を保護するために設けられた金属製のカバーである。シールドカバー９１は、図３の（ａ）、（ｄ）及び（ｅ）に示すように、筐体１０の前面、上面及び左側面の一部であって、内部に受光素子１３１が配置された部分を覆っている。
【００４１】
なお、シールドカバー９０及びシールドカバー９１は、例えば、半田付けなどで容易に接続ができるブリキなどから構成される。
【００４２】
以下では、粒子検出センサ１が備える各構成要素について、詳細に説明する。
【００４３】
［筐体］
筐体１０は、粒子検出センサ１の本体部であり、内部には、検知領域ＤＡ、光学系２０、ホコリ抑制壁３０、光トラップ４０、光トラップ５０及び加熱装置６０が設けられている。本実施の形態では、筐体１０は、前面カバー１００と、背面カバー１１０との２つの部材によって構成される。
【００４４】
筐体１０は、遮光性を有する。例えば、筐体１０は、迷光を吸収させるように、少なくとも内面が黒色である。具体的には、筐体１０の内面は、光の吸収率が高く、かつ、光を鏡面反射する。なお、筐体１０の内面における反射は、鏡面反射でなくてもよく、光の一部が散乱反射されてもよい。
【００４５】
ここで、迷光は、粒子２による散乱光以外の光であり、具体的には、投光系１２０が出力する光のうち検知領域ＤＡにおいて粒子２に散乱されることなく、筐体１０内を進行する光である。また、迷光は、粒子２によって散乱されなかった光だけでなく、投光系１２０のレンズ表面での反射光、及び、検知領域ＤＡを通過しない光（例えば、投光系１２０から略直下に出射された光）なども含む。また、迷光は、筐体１０の外部から流入口１０１又は流出口１０２を介して筐体１０の内部に進入した外光も含む。
【００４６】
筐体１０は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いた射出成形により形成される。具体的には、前面カバー１００及び背面カバー１１０の各々が、樹脂材料を用いた射出成形により形成された後、互いに組み合わされることで筐体１０を構成する。このとき、例えば、黒色の顔料又は染料を添加した樹脂材料を用いることで、筐体１０の内面を黒色面にすることができる。あるいは、射出成形後に内面に黒色塗料を塗布することで、筐体１０の内面を黒色面にすることができる。また、筐体１０の内面にシボ加工などの表面処理を行うことによって、迷光を吸収させてもよい。
【００４７】
筐体１０は、図１〜図３に示すように、扁平な多面体であり、前面部１０ａと、背面部１０ｂと、下面部１０ｃと、上面部１０ｄと、左側面部１０ｅと、右側面部１０ｆとを有する。具体的には、図３の（ａ）に示すように、筐体１０は、矩形の４つの角のうち右上及び左上の角が斜めになった略七角形を底面とする角柱形状である。
【００４８】
前面部１０ａ、背面部１０ｂ、下面部１０ｃ、上面部１０ｄ、左側面部１０ｅ及び右側面部１０ｆはそれぞれ、筐体１０の前面（正面）、背面、下面、上面、左側面及び右側面を形成する。前面部１０ａは、前面カバー１００の底部であり、背面部１０ｂは、背面カバー１１０の底部である。下面部１０ｃ、上面部１０ｄ、左側面部１０ｅ及び右側面部１０ｆは、前面カバー１００の側周部と背面カバー１１０の側周部とが組み合わされて形成される。
【００４９】
前面部１０ａ及び背面部１０ｂは、互いに略同じ形状であり、具体的には、図３の（ａ）に示すように、略七角形の平板部である。下面部１０ｃは、前面部１０ａ及び背面部１０ｂに垂直に設けられた略矩形の平板部である。上面部１０ｄ、左側面部１０ｅ及び右側面部１０ｆは、前面部１０ａ及び背面部１０ｂに垂直に設けられ、図３の（ａ）に示すように、平面視において筐体１０の内方に向かって屈曲した板状部である。
【００５０】
なお、筐体１０の形状は一例であって、これに限らない。例えば、筐体１０は、底面（前面部１０ａ及び背面部１０ｂ）が矩形の直方体でもよく、あるいは、底面が円形の円柱でもよい。
【００５１】
筐体１０の側面には、図１に示すように、流入口１０１と、流出口１０２とが設けられている。具体的には、筐体１０の前面部１０ａに、流入口１０１と、流出口１０２とが設けられている。
【００５２】
流入口１０１は、筐体１０の側面に設けられた所定形状の開口であり、当該開口を介して、粒子２を含む気体が筐体１０の内部に流入する。流入口１０１は、例えば、５．５ｍｍ×１２ｍｍの略矩形の開口であるが、流入口１０１の形状はこれに限らない。例えば、流入口１０１は、円形又は楕円形などの開口でもよい。
【００５３】
本実施の形態では、流入口１０１は、図４に示すように、検知領域ＤＡの直下方向には設けられておらず、前面カバー１００の下部の隅に設けられている。これにより、流入口１０１から進入する外光が検知領域ＤＡに照射されにくくなり、また、迷光として受光素子１３１に入射されるのを抑制することができる。
【００５４】
流出口１０２は、筐体１０の側面に設けられた所定形状の開口であり、当該開口を介して、粒子２を含む気体が筐体１０の外部に流出する。流出口１０２は、例えば、５ｍｍ×１２ｍｍの略矩形の開口であるが、流出口１０２の形状はこれに限らない。例えば、流出口１０２は、円形又は楕円形などの開口でもよい。流出口１０２の大きさは、例えば、流入口１０１と略同じである。
【００５５】
本実施の形態では、流出口１０２は、図４に示すように、検知領域ＤＡの直上方向であって、前面カバー１００の上部の中央に設けられている。これにより、加熱装置６０によって生成された気流をスムーズに流出口１０２から外部に放出することができる。
【００５６】
なお、流入口１０１及び流出口１０２は、筐体１０の前面部１０ａに設けたが、これに限らない。例えば、流入口１０１は、筐体１０の背面部１０ｂ、下面部１０ｃ、左側面部１０ｅ又は右側面部１０ｆに設けてもよい。また、流出口１０２は、筐体１０の背面部１０ｂ、上面部１０ｄ、左側面部１０ｅ又は右側面部１０ｆに設けてもよい。
【００５７】
筐体１０には、ホコリ抑制壁３０、光トラップ４０及び光トラップ５０の各々を構成するための内部構造（例えば、所定形状のリブなど）が設けられている。具体的には、図６に示すように、前面カバー１００は、内面１００ａから立設した壁１０３を有する。また、図５に示すように、背面カバー１１０は、内面１１０ａから立設した壁１１１を有する。壁１０３と壁１１１とは、ホコリ抑制壁３０を形成する。ホコリ抑制壁３０の詳細な構成については、後で説明する。
【００５８】
背面カバー１１０は、さらに、内面１１０ａから立設した光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５を有する。光反射壁１１２は、壁１１１とともに光トラップ４０を形成する。光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５は、光トラップ５０を形成する。それぞれの詳細については後で説明する。
【００５９】
また、前面カバー１００は、投光系保持部１０４と、受光系保持部１０５とを有する。同様に、背面カバー１１０は、投光系保持部１１６と、受光系保持部１１７とを有する。投光系保持部１０４及び投光系保持部１１６は、前面カバー１００と背面カバー１１０とが組み合わされた場合に、投光系１２０を保持する。受光系保持部１０５及び受光系保持部１１７は、前面カバー１００と背面カバー１１０とが組み合わされた場合に、受光系１３０を保持する。これにより、投光系１２０及び受光系１３０は、予め定められた場所に検知領域ＤＡを形成することができる。
【００６０】
前面カバー１００は、図６に示すように、係止部１０６及び係止部１０７を有する。また、背面カバー１１０は、図４及び図５に示すように、被係止部１１８及び被係止部１１９を有する。前面カバー１００と背面カバー１１０とを組み合わせることで、係止部１０６が被係止部１１８に係止し、係止部１０７が被係止部１１９に係止する。これにより、前面カバー１００と背面カバー１１０とは固定される。なお、係止部１０６及び係止部１０７並びに被係止部１１８及び被係止部１１９の設ける位置、個数及び形状などは、いかなるものでもよい。
【００６１】
筐体１０の前面部１０ａには、さらに、掃除窓１０８が設けられている。具体的には、掃除窓１０８は、前面カバー１００の中央部に設けられた台形状の貫通孔である。掃除窓１０８は、投光レンズ１２２、受光レンズ１３２及び筐体１０の内部に付着した汚れ又はホコリを取り除くために設けられている。例えば、掃除窓１０８から綿棒などを筐体１０の内部に挿入することで、内部の掃除を行うことができる。掃除窓１０８は、粒子検出センサ１を動作させる際には、掃除窓１０８を介して外光が検知領域ＤＡに照射されないように、図示しないカバー部材によって蓋がされる。
【００６２】
本実施の形態では、壁１０３、投光系保持部１０４、受光系保持部１０５、係止部１０６及び係止部１０７は、前面カバー１００と一体に形成されている。また、壁１１１、光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４、複数の楔形突出部１１５、投光系保持部１１６、受光系保持部１１７、被係止部１１８及び被係止部１１９は、背面カバー１１０と一体に形成されている。
【００６３】
［光学系］
光学系２０は、図５に示すように、筐体１０の背面カバー１１０に配置されて、前面カバー１００によって挟まれることで、筐体１０の内部に収納されている。投光系１２０と受光系１３０とは、図４に示すように、各々の光軸（光軸Ｐ及び光軸Ｑ）が交差するように配置されている。
【００６４】
投光系１２０は、検知領域ＤＡに集光するように光を出力する。投光系１２０は、投光素子１２１と、投光レンズ１２２とを備える。
【００６５】
投光素子１２１は、所定の波長の光を発する光源（発光部）であり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザなどの固体発光素子である。投光素子１２１の光軸は、投光系１２０の光軸Ｐに一致し、例えば、検知領域ＤＡを通過する。
【００６６】
投光素子１２１としては、紫外光、青色光、緑色光、赤色光又は赤外光を発する発光素子を用いることができる。この場合、投光素子１２１は、２波長以上の混合波を発するように構成されてもよい。本実施の形態では、粒子２による光の散乱強度に鑑みて、投光素子１２１として、例えば、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光を出力する砲弾型のＬＥＤを用いる。
【００６７】
なお、投光素子１２１の発光波長が短い程、粒径の小さな粒子を検出しやすくなる。また、投光素子１２１の発光制御方式は特に限定されるものではなく、投光素子１２１から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光又はパルス光などでもよい。また、投光素子１２１の出力の大きさ（光の強度）は、時間的に変化させてもよい。
【００６８】
投光レンズ１２２は、投光素子１２１の前方に配置されており、投光素子１２１から出射する光（投光ビーム）を検知領域ＤＡに向けて進行させるように構成されている。つまり、投光素子１２１から出射する光は、投光レンズ１２２を介して検知領域ＤＡを通過する。検知領域ＤＡを通過する粒子２が投光素子１２１からの光を散乱させる。
【００６９】
投光レンズ１２２は、例えば、投光素子１２１から出射する光を検知領域ＤＡに集束（集光）させる集光レンズであり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明樹脂レンズ又はガラスレンズである。例えば、投光レンズ１２２の焦点は、検知領域ＤＡに存在する。
【００７０】
なお、本実施の形態では、粒子検出センサ１の小型化を実現するため、投光系１２０と検知領域ＤＡとの距離が短くなる。したがって、投光レンズ１２２としては、焦点距離の短いレンズを利用する。焦点距離が短いレンズによって強く収束された光は、大きな広がり角をもって広がる。このため、本実施の形態では、広がった光を受光系１３０に入射させることなく吸収するために、光トラップ（具体的には、光を多重反射させるための閉空間）を適切に設計することが求められる。詳細については、後で説明する。
【００７１】
受光系１３０は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光系１２０からの光の散乱光を受光する。なお、図４では、太実線の矢印で光の経路の一例を示している。受光系１３０は、受光素子１３１と、受光レンズ１３２とを備える。
【００７２】
受光素子１３１は、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光素子１２１からの光の散乱光の少なくとも一部を受光する。受光素子１３１は、具体的には、受光した光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えば、フォトダイオード、フォトＩＣダイオード、フォトトランジスタ又は光電子増倍管などである。受光素子１３１の光軸は、受光系１３０の光軸Ｑに一致し、例えば、検知領域ＤＡを通過する。
【００７３】
受光レンズ１３２は、受光素子１３１と検知領域ＤＡとの間に配置されており、検知領域ＤＡ側から入射する光を受光素子１３１に集光するように構成されている。具体的には、受光レンズ１３２は、検知領域ＤＡにおいて粒子２による散乱光を、受光素子１３１に集束させる集光レンズであり、例えば、ＰＣなどの透明樹脂レンズ又はガラスレンズである。例えば、受光レンズ１３２の焦点は、検知領域ＤＡ及び受光素子１３１の表面に存在する。
【００７４】
［ホコリ抑制壁］
図７は、本実施の形態に係るホコリ抑制壁３０の構造を示す断面図であり、具体的には、図３の（ａ）に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面を示している。図８は、本実施の形態に係るホコリ抑制壁３０及び光トラップ（第２光トラップ）４０の構造を示す断面図であり、具体的には、図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面を示している。
【００７５】
ホコリ抑制壁３０は、図４に示すように、筐体１０の内部において、加熱装置６０より流入口１０１に近い位置に設けられている。具体的には、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、流入口１０１の縁に沿って設けられている。本実施の形態では、流入口１０１は略矩形の開口であり、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、当該開口に沿って設けられている。
【００７６】
また、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、加熱装置６０が生成する気流に交差する方向と平行に設けられている。加熱装置６０は気体を加熱することで上昇気流を生成するので、ホコリ抑制壁３０の少なくとも一部は、上昇気流に直交する方向（すなわち、水平方向）に平行に設けられている。
【００７７】
また、ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１の幅より長い。ここで、流入口１０１の幅は、気体が流れる方向に交差する方向における幅である。具体的には、流入口１０１の幅は、加熱装置６０によって生成される上昇気流に交差する方向における幅であり、例えば、水平方向（Ｘ軸方向）における幅である。これにより、流入口１０１から進入する外光が検知領域ＤＡを照射するのを抑制することができる。なお、ホコリ抑制壁３０は、遮光性を有する。
【００７８】
また、ホコリ抑制壁３０は、光トラップ４０の幅より長い。これにより、ホコリ抑制壁３０は、気体が光トラップ４０に進入するのを抑制することができる。光トラップ４０の幅は、ホコリ抑制壁３０の主面に平行な方向において、光トラップ４０の開口から奥までの距離である。例えば、光トラップ４０の幅は、左側面部１０ｅと光反射壁１１２の先端との距離である。
【００７９】
本実施の形態では、ホコリ抑制壁３０は、内面１００ａから立設した壁１０３と、内面１１０ａから立設した壁１１１とを有する。壁１０３と壁１１１とは、図７に示すように、互いに重なっている。好ましくは、壁１０３と壁１１１とは、互いに接している。具体的には、壁１０３及び壁１１１は、正面視した場合（Ｙ軸方向に見た場合）に、重なっている。好ましくは、壁１０３と壁１１１とは、ＸＺ面で互いに接している。なお、内面１００ａ及び内面１１０ａは、筐体１０が有する内面であって、互いに対向する２つの内面である。具体的には、内面１００ａは、前面部１０ａの内側の面であり、内面１１０ａは、背面部１０ｂの内側の面である。
【００８０】
壁１０３は、図８に示すように、流入口１０１の縁に沿って設けられている。本実施の形態では、流入口１０１は略矩形の開口であるので、壁１０３は、Ｌ字形状を有する。具体的には、壁１０３は、平板状の長辺部１０３ａと、平板状の短辺部１０３ｂとを有する。
【００８１】
長辺部１０３ａは、下面部１０ｃに平行に設けられている。また、長辺部１０３ａは、左側面部１０ｅから垂直に立設している。短辺部１０３ｂは、左側面部１０ｅに平行に設けられている。また、短辺部１０３ｂは、下面部１０ｃから垂直に立設している。長辺部１０３ａ及び短辺部１０３ｂの高さ（Ｚ軸方向の長さ）は、図７に示すように、前面カバー１００の側周部（下面部１０ｃの一部）より短い。
【００８２】
壁１１１は、図８に示すように、流入口１０１の近傍に設けられている。具体的には、壁１１１は、壁１０３の長辺部１０３ａに沿って設けられており、直線形状を有する。本実施の形態では、壁１１１は、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）及び左側面部１０ｅの各々から垂直に立設した平板状の壁である。言い換えると、壁１１１は、Ｘ軸方向において、一方の端部は左側面部１０ｅに接続され、他方の端部は、筐体１０のいずれの内面にも接続されていない。
【００８３】
このとき、壁１１１は、図４に示すように、流入口１０１の幅より長い。具体的には、壁１１１は、図８に示すように、長辺部１０３ａの幅より長い。
【００８４】
ホコリ抑制壁３０は、筐体１０の互いに対向する２つの内面を接続している。図７に示すように、壁１０３と壁１１１とが互いに重なることで、内面１００ａと内面１１０ａとを接続している。具体的には、壁１０３及び壁１１１は、正面視した場合（Ｙ軸方向に見た場合）に、内面１００ａとの間、及び、内面１１０ａとの間の各々に隙間が形成されないように設けられている。
【００８５】
本実施の形態では、前面カバー１００と背面カバー１１０とを組み合わせた際に、壁１１１の立設方向（Ｚ軸方向）における先端が前面カバー１００の内面１００ａに当接し、隙間が形成されないように設計されている。しかしながら、隙間を完全になくすことは難しい。
【００８６】
これに対して、前面カバー１００の内面１００ａから立設した壁１０３と背面カバー１１０の内面１１０ａから立設した壁１１１とが重なることで、壁１０３及び壁１１１を正面視したときに隙間をなくすことができる。これにより、ホコリ抑制壁３０は、ホコリ及び外光が検知領域ＤＡに進入するのを抑制することができる。
【００８７】
［光トラップ（第２光トラップ）］
光トラップ４０は、図４に示すように、複数の閉空間４１及び４３と、複数の開口部４２及び４４と、光反射壁１１２と、ホコリ抑制壁３０とを有する。光トラップ４０は、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光を、光反射壁１１２で分割する。
【００８８】
ここで、複数の開口部４２及び４４は、第２開口部の一例であり、検知領域ＤＡに向かって開口しており、投光系１２０から出力された光が直接通過する。具体的には、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通過した後に広がった光の略全ては、筐体１０の内面及び内部構造などに反射されることなく、開口部４２及び４４を通過する。開口部４２には、光軸Ｐが通過している。
【００８９】
閉空間４１は、第２閉空間の一例であり、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間４１には、迷光が入射するための開口部４２が設けられている。なお、図８に示すように、光反射壁１１２（具体的には、反射部１１２ａ）の端部と受光系保持部１０５及び１１７との間が開口部４２に相当する。
【００９０】
開口部４２を介して、閉空間４１と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、検知領域ＤＡを通過した光の一部は、開口部４２を介して閉空間４１へ進入する。進入した光は、閉空間４１内で多重反射することで、壁面に吸収されて減衰する。
【００９１】
本実施の形態では、閉空間４１は、図８に示すように、光反射壁１１２と、左側面部１０ｅと、受光系保持部１０５及び１１７と、前面部１０ａ（内面１００ａ）と、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）とによって囲まれた空間である。閉空間４１の奥部は、楔形状を有する。
【００９２】
なお、楔形とは、具体的にはＶ字型であり、所定の方向に見たときの形状が三角形になる形状である。楔形の閉空間（及び後述する楔形突出部）は、例えば、三角錐状又は三角柱状の空間（及び突出部）である。
【００９３】
本実施の形態では、閉空間４１の奥部は、前面部１０ａ及び背面部１０ｂが底面及び上面を形成し、左側面部１０ｅと受光系保持部１０５及び１１７とが２つの側面を形成する三角柱状の空間である。つまり、左側面部１０ｅと受光系保持部１０５及び１１７との接続部分が、閉空間４１の最奥であり、楔形の先端に相当する。
【００９４】
なお、残りの側面は、楔形の底辺に相当する面であり、楔形の先端よりも開口部４２に近い位置に位置している。開口部４２を通過した光は、当該残りの側面を通って楔形の先端方向へ進行する。
【００９５】
閉空間４３は、第２閉空間の一例であり、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間４３には、迷光が入射するための開口部４４が設けられている。なお、図８に示すように、光反射壁１１２（具体的には、反射部１１２ａ）の端部とホコリ抑制壁３０（壁１１１）の端部との間が開口部４４に相当する。
【００９６】
開口部４４を介して、閉空間４３と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、検知領域ＤＡを通過した光の一部は、開口部４４を介して閉空間４３へ進入する。入射した光は、閉空間４３内で多重反射することで、壁面に吸収されて減衰する。
【００９７】
本実施の形態では、閉空間４３は、図８に示すように、光反射壁１１２と、左側面部１０ｅと、ホコリ抑制壁３０（壁１１１）と、前面部１０ａ（内面１００ａ）と、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）とによって囲まれた空間である。閉空間４３の奥部は、楔形状を有する。
【００９８】
具体的には、閉空間４３の奥部は、前面部１０ａ及び背面部１０ｂが底面及び上面を形成し、左側面部１０ｅ及び反射部１１２ｂが２つの側面を形成する三角柱状の空間である。つまり、左側面部１０ｅと光反射壁１１２との接続部分が、閉空間４３の最奥であり、楔形の先端に相当する。
【００９９】
なお、残りの側面は、楔形の底辺に相当する面であり、楔形の先端よりも開口部４４に近い位置に位置している。開口部４２を通過した光は、当該残りの側面を通って楔形の先端方向へ進行する。
【０１００】
光反射壁１１２は、第１光反射壁の一例であり、開口部４２を通過した光を反射することで、当該光を閉空間４１の奥部に進行させる。さらに、光反射壁１１２は、開口部４４を通過した光を反射することで、当該光を閉空間４３に進行させる。
【０１０１】
光反射壁１１２は、屈曲した壁である。具体的には、図８に示すように、光反射壁１１２は、平板状の反射部１１２ａと、平板状の反射部１１２ｂとを有する。
【０１０２】
反射部１１２ａは、第１反射部の一例であり、投光系１２０の光軸Ｐに交差するように設けられている。具体的には、反射部１１２ａは、投光系１２０から出力された光のうち、光軸Ｐ上を進行する光を反射し、その反射光が反射部１１２ｂでさらに反射されるように配置されている。本実施の形態では、反射部１１２ａは、下面部１０ｃと平行に配置されている。
【０１０３】
反射部１１２ｂは、第２反射部の一例であり、反射部１１２ａに対して傾斜して設けられている。具体的には、反射部１１２ｂは、光軸Ｐ上を進行する光の、反射部１１２ａによる反射光を、閉空間４１の楔形の先端方向に向けて反射するように配置されている。
【０１０４】
本実施の形態では、反射部１１２ｂは、反射部１１２ａ及び左側面部１０ｅのそれぞれに対して所定の角度をなすように配置されている。反射部１１２ｂと左側面部１０ｅとは、鋭角をなし、当該鋭角が閉空間４３の楔形の先端に相当する。
【０１０５】
以上の構成により、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通過した光（出射光）の一部は、開口部４２を通過し、光反射壁１１２（並びに、左側面部１０ｅ、受光系保持部１０５及び１１７）によって反射されて閉空間４１に進行する。また、出射光の別の一部は、開口部４４を通過し、ホコリ抑制壁３０（並びに、光反射壁１１２及び左側面部１０ｅ）によって反射されて閉空間４３に進行する。閉空間４１及び４３に進行した光は、反射の度に壁面に吸収されて減衰する。
【０１０６】
［光トラップ（第１光トラップ）］
図９は、本実施の形態に係る光トラップ（第１光トラップ）５０の構成を示す断面図であり、具体的には、図４に示す断面の拡大図である。
【０１０７】
光トラップ５０は、図９に示すように、閉空間５１と、開口部５２と、光反射壁１１３と、光反射壁１１４と、複数の楔形突出部１１５とを有するラビリンス構造である。
【０１０８】
閉空間５１は、第１閉空間の一例であり、筐体１０の内部に設けられた、迷光を吸収するための閉じられた空間である。閉空間５１には、検知領域ＤＡに向かって開口した開口部５２が設けられている。開口部５２は、第１開口部の一例であり、受光系１３０の光軸Ｑと交差している。図９に示すように、光反射壁１１３の端部と光反射壁１１４（具体的には、反射部１１４ａ）の端部との間が開口部５２に相当する。
【０１０９】
具体的には、閉空間５１は、図９に示すように、光反射壁１１３と、光反射壁１１４と、下面部１０ｃと、右側面部１０ｆと、前面部１０ａ（内面１００ａ）と、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）とによって囲まれた空間である。
【０１１０】
開口部５２を介して、閉空間５１と検知領域ＤＡとは連通している。つまり、閉空間５１から開口部５２を介して光が出射された場合、検知領域ＤＡを通って受光系１３０に到達する可能性がある。このため、光トラップ５０は、開口部５２を介して閉空間５１に進入した光が、再び開口部５２を介して出射されないように形成されている。
【０１１１】
光反射壁１１３は、第２光反射壁の一例であり、複数の楔形突出部１１５の突出方向に交差し、かつ、受光系１３０の光軸Ｑと略平行に配置されている。光反射壁１１３は、例えば平板状の壁であり、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）及び右側面部１０ｆの各々から立設している。光反射壁１１３は、投光系１２０から出力されて筐体１０の内面で反射された光を、複数の楔形突出部１１５に向けて反射する。例えば、光反射壁１１３は、開口部５２を略水平方向に通過する光を、複数の楔形突出部１１５に向けて反射する。
【０１１２】
光反射壁１１４は、投光系１２０から出射されて光トラップ４０にトラップされなかった光（迷光）を反射する。光反射壁１１４は、所定の方向（Ｙ軸方向）における一方の端部が下面部１０ｃに接続され、他方の端部が筐体１０のいずれの内面にも接続されていない。当該他方の端部が検知領域ＤＡに向かうように、光反射壁１１４は設けられている。本実施の形態では、光反射壁１１４は、屈曲した壁である。具体的には、図９に示すように、光反射壁１１４は、平板状の反射部１１４ａと、平板状の反射部１１４ｂとを有する。
【０１１３】
反射部１１４ａは、その壁面の延長線上に検知領域ＤＡが位置するように配置されている。反射部１１４ａは、例えば、開口部５２を通過した迷光を閉空間５１側の面で反射して、反射部１１４ａと楔形突出部１１５ａとの間の空間で吸収する。また、反射部１１４ａは、例えば、加熱装置６０側の面で、下面部１０ｃで反射された光を光トラップ４０に向けて反射する。
【０１１４】
反射部１１４ｂは、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）及び下面部１０ｃの各々に垂直に立設している。反射部１１４ｂは、例えば、下面部１０ｃで反射された光を光トラップ４０に向けて反射する。
【０１１５】
また、光反射壁１１４は、ホコリ抑制壁３０（気体誘導壁）によって誘導された気体を検知領域ＤＡに向けて誘導する気体誘導壁である。また、光反射壁１１４は、流入口１０１と光トラップ５０との間に設けられた壁であり、ホコリ抑制壁３０によって誘導された気体が光トラップ５０に進入しないように誘導する。このとき、反射部１１４ａが検知領域ＤＡを指すように配置されているので、気体を検知領域ＤＡに向けて効率良く誘導することができる。
【０１１６】
複数の楔形突出部１１５は、閉空間５１に設けられ、筐体１０の側面から内方に向かって突出した楔形の壁である。複数の楔形突出部１１５は、閉空間５１内において、背面カバー１１０の内面１１０ａから立設している。
【０１１７】
本実施の形態では、図９に示すように、下面部１０ｃから所定の方向に突出するように、６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆが設けられている。６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆの各々の突出方向は、受光系１３０の光軸Ｑに交差している。なお、図９では、楔形突出部の突出方向を一点鎖線で示している。突出方向は、例えば、楔形（三角形）の先端から底辺（下面部１０ｃ）への中線の方向である。
【０１１８】
６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆは、検知領域ＤＡから遠い程、検知領域ＤＡから遠ざかる方向に突出している。例えば、図９に示すように、６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆは、この順で検知領域ＤＡ（又は、開口部５２）からの距離が大きくなるように配置されている。このとき、楔形突出部１１５ａ及び１１５ｂの突出方向は、下面部１０ｃに略垂直な方向であるのに対して、楔形突出部１１５ｃ〜１１５ｆは、各々の突出方向と下面部１０ｃとのなす角度θ１〜θ６が、順に小さくなっている。角度θ１〜θ６は、θ１≧θ２≧θ３≧θ４≧θ５≧θ６の関係を満たしている。
【０１１９】
本実施の形態では、複数の楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆの各々は、上方に向かって突出している。例えば、楔形突出部１１５ａ及び１１５ｂは、略鉛直上方に向かって突出している。楔形突出部１１５ｃ〜１１５ｆは、斜め上方に向かって突出している。
【０１２０】
また、６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆは、検知領域ＤＡから遠い程、楔形の先端と底辺との距離ｈ１〜ｈ６が短くなる。本実施の形態では、６つの楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆの各々の底辺は、下面部１０ｃに相当する。したがって、距離ｈ１〜ｈ６はそれぞれ、楔形突出部１１５ａ〜１１５ｆの各々の先端と下面部１０ｃとの距離である。図９に示すように、距離ｈ１〜ｈ６は、ｈ１≧ｈ２≧ｈ３≧ｈ４≧ｈ５≧ｈ６の関係を満たしている。
【０１２１】
［効果など］
本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、様々な機器に適用するために小型化されている。以下では、まず、粒子検出センサ１を小型化した場合に生じる問題について、図１０を用いて説明する。
【０１２２】
図１０は、本実施の形態に係る粒子検出センサ１の投光系１２０から出射される光の経路を示す図である。
【０１２３】
筐体１０が小型化されると、投光系１２０と検知領域ＤＡとの距離が短くなる。このため、投光レンズ１２２は、焦点距離の短いレンズが必要となる。焦点距離が短いレンズによって強く集束された光は、大きな広がり角をもって広がる。具体的には、図１０に示すように、検知領域ＤＡを通過する際に粒子２によって散乱されなかった光は、大きな広がり角を持って広がる。なお、図１０では、投光系１２０から出射された光の通過する領域をドットのハッチングで示している。
【０１２４】
粒子２による散乱光以外の光（具体的には、迷光）は、ノイズの要因になるため、受光系１３０に入射されないように筐体１０内で吸収させることが要求される。しかしながら、図１０に示すように、検知領域ＤＡを通過した後に大きく広がった迷光を吸収することは難しい。
【０１２５】
これに対して、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、検知領域ＤＡに集光するように光を出力する投光系１２０と、検知領域ＤＡにおける粒子２による投光系１２０からの光の散乱光を受光する受光系１３０と、検知領域ＤＡを介して投光系１２０と対向する位置に設けられた光トラップ４０とを備え、光トラップ４０は、複数の開口部４２及び４４を有し、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光を、複数の開口部４２及び４４の各々を通過するように分割してからトラップする。
【０１２６】
このように、検知領域ＤＡを通過して大きく広がった迷光は、図１０の白抜きの矢印で示すように、光反射壁１１２によって分割される。分割された光はそれぞれ、開口部４２及び４４を通過して、閉空間４１及び４３に進行し、多重反射されて吸収される。これにより、大きく広がった迷光を複数の開口部４２及び４４の各々を通過するように分割することで、効率良くトラップすることができる。
【０１２７】
例えば、迷光を分割してトラップすることで、迷光をトラップするための閉空間の設計の自由度が高くなる。例えば、様々な方向に進行する迷光を１つの閉空間でトラップするためには、複雑な構造が必要となるのに対して、迷光を分割して複数の閉空間でトラップすることで、複数の閉空間の各々の構成を簡易に、かつ、適した形状に設計することができる。これにより、簡易な構成で効果的に迷光をトラップすることができる。
【０１２８】
以下では、本実施の形態に係る粒子検出センサ１が迷光を効率良くトラップできることを、迷光の例を挙げながら、図１１〜図１３を用いて説明する。
【０１２９】
図１１及び図１２は、本実施の形態に係る光トラップ４０にトラップされる光の経路を示す図である。具体的には、図１１は、分割された光のうち、開口部４２を通過した光を閉空間４１でトラップする場合を示している。図１２は、分割された光のうち、開口部４４を通過した光を閉空間４３でトラップする場合を示している。
【０１３０】
例えば、投光系１２０の光軸Ｐ上を進行する光は、図１１の太実線の矢印で示すように、光反射壁１１２によって反射される。具体的には、まず、反射部１１２ａによって反射された後、反射部１１２ｂによってさらに反射される。つまり、光反射壁１１２は、光軸Ｐ上を進行する光を少なくとも２回反射できるように配置されている。
【０１３１】
反射部１１２ｂによって反射された光は、左側面部１０ｅによって反射され、さらに、受光系保持部１１７（及び受光系保持部１０５）によって反射される。このように、開口部４２を通過した光は、閉空間４１内で多重反射されて、閉空間４１の奥部（楔形の先端方向）へ進行する。光は、反射される度に壁面に吸収されて減衰するので、最終的に、当該光を壁面で略完全に吸収することができる。
【０１３２】
このとき、光軸Ｐ上を進行する光は、特に光エネルギーが強い。したがって、光軸Ｐ上を進行する光を多重反射させることで、効率良く光を吸収させることができる。光軸Ｐ上を進行する光が、閉空間４１から検知領域ＤＡ側に再び出射されないようにすることで、粒子の検出精度を高めることができる。
【０１３３】
また、図１２の太実線の矢印で示すように、開口部４４を通過した光は、壁１１１によって反射される。以降、反射部１１２ａ、ホコリ抑制壁３０、左側面部１０ｅの順に反射されて閉空間４３の奥部（楔形の先端方向）へ進行する。
【０１３４】
これにより、開口部４４を通過した光は、反射される度に壁面に吸収されて減衰するので、最終的に、当該光を壁面で略完全に吸収することができる。
【０１３５】
以上のように、例えば、本実施の形態に係る粒子検出センサ１では、光トラップ４０は、さらに、複数の開口部のうち一の開口部４２が設けられた閉空間４１と、開口部４２を通過した光を反射することで、当該光を閉空間４１の奥部に進行させる、屈曲した光反射壁１１２とを有する。また、例えば、光反射壁１１２は、投光系１２０の光軸Ｐに交差するように設けられた平板状の反射部１１２ａと、反射部１１２ａに対して傾斜して設けられた平板状の反射部１１２ｂとを有し、投光系１２０から出力された光のうち、投光系１２０の光軸Ｐ上を進行する光は、反射部１１２ａと反射部１１２ｂとによって、この順で反射されて閉空間４１の奥部に進行する。
【０１３６】
これにより、屈曲した光反射壁１１２によって迷光を効率良く閉空間４１に進行させることができる。特に、光エネルギーの強い光軸Ｐ上を進行する光を閉空間４１に進行させることができ、反射を繰り返すことで、効率良く減衰させることができる。したがって、受光系１３０に入射する迷光を減らすことができるので、粒子検出のＳ／Ｎ比を向上させることができる。このように、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１３７】
また、例えば、閉空間４１の奥部は、楔形状を有する。
【０１３８】
これにより、光は、楔形の奥部に向かう程、何度も多重反射されるので、光を効率良く減衰させることができる。
【０１３９】
また、例えば、光トラップ４０は、光反射壁１１２によって、投光系１２０から出力されて検知領域ＤＡを通った光を分割する。
【０１４０】
これにより、光を分割する機能と、分割した光を反射する機能とを１つの壁によって実現することができるので、筐体１０の内部を簡易な構成にすることができる。したがって、筐体１０の内部で不必要な光の反射などが起きにくくなり、迷光が受光系１３０に照射されるのを抑制することができる。よって、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１４１】
また、一方で、図１１の太破線の矢印で示すように、投光系１２０から出射された光のうち、開口部４２及び開口部４４を通過せず、反射部１１２ａの端部によって反射される光も存在する。当該光は、図１１に示すように、下面部１０ｃ及び光反射壁１１４によって順に反射され、開口部４２を通過して閉空間４１に進行する。
【０１４２】
このように、光反射壁１１４は、開口部４２及び開口部４４を通過しなかった光を反射することで、当該光を光トラップ４０に進行させることができる。これにより、受光系１３０に入射する迷光を減らすことができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１４３】
上述したように、大部分の迷光は光トラップ４０によってトラップされる。しかしながら、一部の迷光は、光トラップ４０に一旦入射したものの、再び出射される。あるいは、光トラップ４０に入射しない迷光も存在する。光トラップ５０は、これらの光（漏れ光）をトラップする。
【０１４４】
図１３は、本実施の形態に係る光トラップ５０にトラップされる光の経路を示す図である。
【０１４５】
図１３の太実線の矢印で示すように、投光レンズ１２２の一番外側を通って投光系１２０から出射された光は、略水平に進み、開口部４２を通過して光トラップ４０に入射するものの、左側面部１０ｅによって反射されて、再び開口部４２から出射される。当該光は、光トラップ５０の開口部５２を通過し、光反射壁１１３によって複数の楔形突出部１１５に向けて反射される。そして、隣り合う楔形突出部１１５の間で多重反射されて吸収される。
【０１４６】
また、図１３の太破線の矢印で示すように、投光系１２０から略直下に出射された光は、検知領域ＤＡを通過することなく、直接開口部５２を通過して光反射壁１１４に反射される。当該光は、反射部１１４ａと楔形突出部１１５との間で多重反射されて吸収される。
【０１４７】
以上のように、例えば、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、さらに、検知領域ＤＡを介して受光系１３０と対向する位置に設けられて、光トラップ４０にトラップされない光をトラップする光トラップ５０を備え、光トラップ５０は、検知領域ＤＡに向かって開口した開口部５２が設けられた閉空間５１と、閉空間５１に設けられた複数の楔形突出部１１５とを有する。
【０１４８】
これにより、光トラップ５０によって、光トラップ４０から出射された光、及び、光トラップ４０に入射されなかった光などの漏れ光をトラップすることができる。したがって、受光系１３０に入射する漏れ光を減少させて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１４９】
また、例えば、光トラップ５０は、さらに、複数の楔形突出部１１５の突出方向に交差し、かつ、受光系１３０の光軸Ｑと略平行に配置された光反射壁１１３を有する。
【０１５０】
これにより、光反射壁１１３によって複数の楔形突出部１１５に向けて反射することができる。例えば、光反射壁１１３は、筐体１０内を略水平方向に進行する漏れ光を反射することができる。したがって、受光系１３０に入射する漏れ光を減少させて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１５１】
また、例えば、複数の楔形突出部１１５の各々の突出方向は、受光系１３０の光軸Ｑに交差している。
【０１５２】
これにより、光反射壁１１３によって反射された光が、隣り合う楔形突出部１１５の間に進行しやすくなる。言い換えると、当該光は、隣り合う楔形突出部１１５の間で多重反射されやすくなる。したがって、受光系１３０に入射する漏れ光を減少させて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１５３】
また、例えば、複数の楔形突出部１１５は、検知領域ＤＡから遠い程、楔形の先端と底辺との距離が短い。
【０１５４】
これにより、楔形突出部１１５の先端で反射された光が受光系１３０に向かうのを抑制することができる。例えば、最も短い楔形突出部１１５ｆの先端で光が受光系１３０に向かって反射された場合、隣の楔形突出部１１５ｅによって再び反射される。したがって、受光系１３０に入射する漏れ光を減少させて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１５５】
また、例えば、複数の楔形突出部１１５は、検知領域ＤＡから遠い程、検知領域ＤＡから遠ざかる方向に突出している。
【０１５６】
これにより、光反射壁１１３によって反射された光が、隣り合う楔形突出部１１５の間に進行しやすくなる。言い換えると、当該光は、隣り合う楔形突出部１１５の間で多重反射されやすくなる。したがって、受光系１３０に入射する漏れ光を減少させて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１５７】
また、例えば、複数の楔形突出部１１５の各々は、上方に向かって突出している。
【０１５８】
これにより、光トラップ５０内にホコリが侵入した場合、ホコリは複数の楔形突出部１１５の間に堆積する。このため、迷光が光トラップ５０内に侵入してホコリによって拡散反射されたとしても、その反射光は、隣り合う楔形突出部１１５の間で多重反射されやすい。多重反射により反射光が減衰するので、反射光が光トラップ５０から受光系１３０に向けて出射されるのを抑制することができる。なお、これは、光トラップ５０に入射する迷光を複数の楔形突出部１１５によってトラップする原理を、逆に応用することができることを意味している。
【０１５９】
このように、複数の楔形突出部１１５の間にホコリが堆積したとしても、複数の楔形突出部１１５が設けられていない場合に比べて、ホコリによる反射光が受光系１３０に入射するのを抑制することができる。したがって、粒子検出センサ１による粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１６０】
（変形例）
続いて、上記実施の形態に係る粒子検出センサ１の変形例について、図１４を用いて説明する。以下では、上記実施の形態と異なる点を中心に説明し、同じ点については説明を省略又は簡略化する。
【０１６１】
図１４は、本変形例に係る粒子検出センサ１Ａの筐体内部を示す断面図である。図１４に示す断面は、図４と同様に、図３の（ｃ）のＩＶ−ＩＶ線における断面に相当する。
【０１６２】
本変形例に係る粒子検出センサ１Ａは、図４に示す粒子検出センサ１と比較して、光反射壁１１２、光反射壁１１３及び光反射壁１１４を備えない点が異なっている。具体的には、粒子検出センサ１Ａは、光トラップ４０及び光トラップ５０の代わりに、光トラップ４０Ａ及び光トラップ５０Ａを備える。
【０１６３】
光トラップ４０Ａは、光反射壁１１２を備えない。具体的には、光トラップ４０Ａは、１つのみの閉空間４１Ａを有する。閉空間４１Ａには、１つのみの開口部４２Ａが設けられている。閉空間４１Ａは、ホコリ抑制壁３０（壁１１１）と、左側面部１０ｅと、受光系保持部１０５及び１１７と、前面部１０ａ（内面１００ａ）と、背面部１０ｂ（内面１１０ａ）とによって囲まれた空間である。ホコリ抑制壁３０の端部と受光系保持部１０５及び１１７の端部との間が、開口部４２Ａに相当する。
【０１６４】
閉空間４１Ａの奥部、すなわち、左側面部１０ｅと受光系保持部１０５及び１１７との接続部分は、楔形状を有する。光が楔形の奥部に向かう程、何度も多重反射されるので、迷光を効率良く減衰させることができる。
【０１６５】
光トラップ５０Ａは、光反射壁１１３及び光反射壁１１４を備えない。具体的には、光トラップ５０Ａは、１つのみの閉空間５１Ａを有する。閉空間５１Ａには、１つのみの開口部５２Ａが設けられている。閉空間５１Ａは、下面部１０ｃと、右側面部１０ｆと、投光系保持部１０４及び１１６と、楔形突出部１１５ａとによって囲まれた空間である。最も検知領域ＤＡ側に位置する楔形突出部１１５ａの先端と投光系保持部１０４及び１１６の端部との間が、開口部５２Ａに相当する。
【０１６６】
以上のように、本変形例に係る粒子検出センサ１Ａによれば、複数の楔形突出部１１５を利用して迷光を効果的にトラップすることができる。なお、上記実施の形態に係る粒子検出センサ１の方が筐体内部の構造が複雑であるため、迷光のトラップ効果が高い。これに対して、本変形例に係る粒子検出センサ１Ａは、粒子検出センサ１よりもトラップ効果は低いものの、十分に高い精度で粒子を検出することができる。
【０１６７】
例えば、本変形例に係る粒子検出センサ１Ａでは、光トラップ５０Ａには複数の楔形突出部１１５が設けられている。このため、光反射壁１１３及び光反射壁１１４が設けられていなくても、複数の楔形突出部１１５の間で光が多重反射するので、迷光を充分に減衰させることができる。
【０１６８】
さらに、本変形例では、複数の楔形突出部１１５は、検知領域ＤＡから離れる程、短くなるように形成されている。したがって、光反射壁１１３及び１１４が設けられていなくても、光がより奥側の（すなわち、検知領域ＤＡからより離れた）楔形突出部１１５の間に入射されやすくなる。このため、迷光が光トラップ５０Ａから受光系１３０へ向けて漏れ出ることを、より一層抑制することができる。
【０１６９】
また、本変形例に係る粒子検出センサ１Ａによれば、筐体１０の内部の構造が簡素化されているので、内部に溜まったホコリを取り除くなどのメンテナンスが容易になる。また、筐体１０を形成するのに使用する材料の量を削減することができるので、粒子検出センサ１Ａを低コストで製造することができる。
【０１７０】
（その他）
以上、本発明に係る粒子検出センサについて、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１７１】
例えば、上記の実施の形態では、ホコリ抑制壁３０が壁１０３と壁１１１とから構成される例について示したが、これに限らない。ホコリ抑制壁３０は、例えば、壁１０３のみ又は壁１１１のみから構成されてもよい。
【０１７２】
また、例えば、上記の実施の形態では、ホコリ抑制壁３０が流入口１０１の縁に沿って下面部１０ｃに平行に設けられたが、これに限らない。ホコリ抑制壁３０は、下面部１０ｃに対して傾斜して設けられてもよい。例えば、ホコリ抑制壁３０は、流入口１０１と検知領域ＤＡとを結ぶ線に直交するように設けられてもよい。また、ホコリ抑制壁３０は、平板ではなく、湾曲した板でもよい。
【０１７３】
また、例えば、ホコリ抑制壁３０は、加熱装置６０と検知領域ＤＡとの間に設けられてもよい。
【０１７４】
また、例えば、上記の実施の形態では、２つの開口部４２及び４４によって検知領域ＤＡを通過した光を分割する例について説明したが、これに限らない。開口部は３つ以上でもよい。例えば、光トラップ４０として、複数の平行平板状の光トラップ構造を用いてもよい。つまり、複数の平行平板のそれぞれの間が、複数の開口部に相当する。平行平板の先端はテーパを有してもよい。
【０１７５】
また、例えば、上記の実施の形態では、筐体１０が前面カバー１００と背面カバー１１０とに分割可能な例について示したが、これに限らない。筐体１０は、樹脂材料と金型とを用いた射出成形などにより、一体に形成されてもよい。
【０１７６】
また、例えば、上記の実施の形態では、光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５を背面カバー１１０と一体に形成したが、これに限らない。光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５の少なくとも１つは、前面カバー１００と一体に形成してもよく、あるいは、前面カバー１００及び背面カバー１１０のいずれとも別体で形成してもよい。また、光反射壁１１２、光反射壁１１３、光反射壁１１４及び複数の楔形突出部１１５の少なくとも１つは、ホコリ抑制壁３０と同様に、前面カバー１００と背面カバー１１０との各々に形成された壁が組み合わされて形成されてもよい。
【０１７７】
また、例えば、上記の実施の形態では、壁１１１は平板状の壁である例について示したが、これに限らない。例えば、壁１１１は、左側面部１０ｅから筐体１０の内方に突出した楔形の壁（楔形突出部）でもよい。言い換えると、壁１１１の端部であって、筐体１０のいずれの側面にも接続されていない端部は、テーパを有してもよい。なお、光反射壁１１２、光反射壁１１３及び光反射壁１１４についても同様である。
【０１７８】
また、例えば、前面カバー１００及び背面カバー１１０に設けられた各構成要素の配置は、上述した例に限らない。例えば、上記の実施の形態では、投光系１２０と受光系１３０とが水平方向に並んで配置されているが、上下方向に並んで配置されてもよい。
【０１７９】
また、例えば、上記の実施の形態では、投光素子１２１からの光を集光する部材及び受光素子１３１へ光を集光する部材として、投光レンズ１２２及び受光レンズ１３２を示したが、集光ミラーなどの反射部材を利用してもよい。
【０１８０】
また、例えば、上記の実施の形態では、粒子検出センサ１が光散乱式の粒子検出センサである例について説明したが、これに限らない。粒子検出センサ１は、光電式の粒子検出センサであればよく、例えば、投光系１２０と受光系１３０とが互いに対向するように配置された場合、粒子２が検知領域ＤＡを通過した際に、投光系１２０からの光を遮ることで、受光系１３０に入射する光量が減少する。したがって、粒子検出センサは、光量の変化量（減少量）を検出することで、粒子を検出することができる。
【０１８１】
また、例えば、上記の実施の形態では、粒子を含む媒体（流体）が気体（大気）である例について示したが、水などの液体でもよい。
【０１８２】
なお、上記の実施の形態に係る粒子検出センサ１は、様々な機器に利用することができる。例えば、本発明の一態様は、粒子検出センサ１を備えるダストセンサとして実現することもできる。ダストセンサは、例えば掃除機などに利用することができる。
【０１８３】
また、例えば、本発明の一態様は、図１５に示すような煙感知器としても実現することができる。図１５は、本変形例に係る煙感知器の外観図である。図１５に示す煙感知器は、例えば、粒子検出センサ１を備える。
【０１８４】
また、例えば、本発明の一態様は、図１６に示すような空気清浄機としても実現することができる。図１６は、本変形例に係る空気清浄機の外観図である。図１６に示す空気清浄機は、例えば、粒子検出センサ１を備える。
【０１８５】
また、例えば、本発明の一態様は、図１７に示すような換気扇としても実現することができる。図１７は、本変形例に係る換気扇の外観図である。図１７に示す換気扇は、例えば、粒子検出センサ１を備える。
【０１８６】
また、例えば、本発明の一態様は、図１８に示すようなエアコンとしても実現することができる。図１８は、本変形例に係るエアコンの外観図である。図１８に示すエアコンは、例えば、粒子検出センサ１を備える。
【０１８７】
上述したような掃除機、煙感知器、空気清浄機、換気扇又はエアコンは、内蔵する粒子検出センサ１によって粒子２を検出した場合、単に粒子２を検知したことを提示（例えば、表示部に表示、又は、アラーム音などの出力）してもよい。あるいは、ファンの起動、ファンの回転速度の変更などのファンの制御を行ってもよい。
【０１８８】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１８９】
１、１Ａ  粒子検出センサ
２  粒子
４０、４０Ａ  光トラップ（第２光トラップ）
４１、４１Ａ、４３  閉空間（第２閉空間）
４２、４２Ａ、４４  開口部（第２開口部）
５０、５０Ａ  光トラップ（第１光トラップ）
５１、５１Ａ  閉空間（第１閉空間）
５２、５２Ａ  開口部（第１開口部）
１１２  光反射壁（第１光反射壁）
１１２ａ  反射部（第１反射部）
１１２ｂ  反射部（第２反射部）
１１３  光反射壁（第２光反射壁）
１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ、１１５ｆ  楔形突出部
１２０  投光系
１３０  受光系
ＤＡ  検知領域
【要約】
検知領域（ＤＡ）に集光するように光を出力する投光系（１２０）と、検知領域（ＤＡ）における粒子（２）による投光系（１２０）からの光の散乱光を受光する受光系（１３０）と、検知領域（ＤＡ）を介して受光系（１３０）と対向する位置に設けられた光トラップ（５０Ａ）とを備え、光トラップ（５０Ａ）は、検知領域（ＤＡ）に向かって開口した開口部（５２Ａ）が設けられた閉空間（５１Ａ）と、閉空間（５１Ａ）に設けられた複数の楔形突出部（１１５）とを有し、複数の楔形突出部（１１５）は、検知領域（ＤＡ）から遠い程、楔形の先端と底辺との距離が短い。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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