(57)【要約】【課題】ヒータ抵抗等の加熱装置によって気流を発生させる加熱方式であっても、微粒子を高精度で検出できる粒子検出センサを提供する。【解決手段】投光素子１０と受光素子２０とを備え、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサ１であって、気体を加熱する加熱装置５０と、散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による前記投光素子の光の散乱光を前記受光素子で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサであって、
気体を加熱する加熱装置と、
前記散乱光を反射して当該散乱光を前記受光素子に導く反射体とを有する
粒子検出センサ。
【請求項２】
前記反射体は、前記散乱光を前記受光素子に集光させる
請求項１に記載の粒子検出センサ。
【請求項３】
前記反射体は、前記散乱光を前記受光素子に向けて反射する
請求項１又は２に記載の粒子検出センサ。
【請求項４】
前記反射体の内面は、曲面である
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】
前記反射体の内面は、円錐曲線の回転体の回転面の一部である
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６】
前記円錐曲線は、楕円、放物線、又は、双曲線である
請求項５に記載の粒子検出センサ。
【請求項７】
前記円錐曲線は、楕円であり、
前記反射体は、前記楕円における一方の焦点が前記検知領域内に存在するように配置されており、
前記受光素子は、前記楕円における他方の焦点近傍に配置される
請求項５に記載の粒子検出センサ。
【請求項８】
さらに、前記投光素子の前方に配置された投光レンズを有し、
前記投光レンズから出射する光の集光点は、前記楕円の前記一方の焦点と一致している
請求項７に記載の粒子検出センサ。
【請求項９】
前記円錐曲線は、放物線であり、
前記反射体は、前記放物線の焦点が前記検知領域内に存在するように配置されており、
前記受光素子は、前記放物線の焦点を挟んで前記放物線の頂点とは反対側の位置に配置される
請求項５に記載の粒子検出センサ。
【請求項１０】
前記反射体は、前記散乱光を前記受光素子に導くための空間領域である受光領域に配置されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１１】
前記検知領域を含む空間領域であって粒子を含む気体が流れる空間領域である粒子流路を有し、
前記受光領域は、前記粒子流路に向かって開口する開口部を有し、
前記反射体は、前記粒子流路に向かって開口する開口部を有し、
前記受光領域の前記開口部と前記反射体の前記開口部とは略一致する
請求項１０に記載の粒子検出センサ。
【請求項１２】
さらに、前記投光素子の光が投光される空間領域である投光領域に設けられた投光絞り部を有する
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１３】
前記投光絞り部は、開口を有する光学絞りであり、
前記光学絞りの開口の端部は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなし、
前記２つの直線の一方を含む面は、入射する光を前記検知領域以外の方向に反射させる反射面である
請求項１２に記載の粒子検出センサ。
【請求項１４】
前記投光絞り部は、各々が開口を有する複数の光学絞りからなり、
当該複数の光学絞りの各々の開口の先端を結ぶ仮想線と、前記投光素子から出射して前記検知領域に向かう光の輪郭線とが略平行である
請求項１２又は１３に記載の粒子検出センサ。
【請求項１５】
さらに、前記検知領域を挟んで前記投光素子の反対側に設けられた投光反対絞り部を有する
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１６】
前記投光反対絞り部は、開口を有する光学絞りであり、
前記光学絞りの開口の端部は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなし、
前記２つの直線の一方を含む面は、入射する光を前記検知領域以外の方向に反射させる反射面である
請求項１５に記載の粒子検出センサ。
【請求項１７】
前記投光反対絞り部は、各々が開口を有する複数の光学絞りからなり、
当該複数の光学絞りの各々の開口の先端を結ぶ仮想線と、前記投光素子から出射して前記検知領域を通過する光の輪郭線とが略平行である
請求項１５又は１６に記載の粒子検出センサ。
【請求項１８】
さらに、前記検知領域を通過した前記投光素子の光を吸収する投光トラップ部を有し、
前記投光反対絞り部は、前記投光トラップ部に設けられている
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１９】
前記投光トラップ部における前記投光反対絞り部の奥側には、光を前記検知領域側とは反対側に導く曲面が形成されている
請求項１８に記載の粒子検出センサ。
【請求項２０】
さらに、前記検知領域を挟んで前記受光素子の反対側に設けられた受光反対絞り部を有する
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項２１】
前記受光反対絞り部は、開口を有する光学絞りであり、
前記光学絞りの開口の端部は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなし、
前記２つの直線の一方を含む面は、入射する光を前記検知領域以外の方向に反射させる反射面である
請求項２０に記載の粒子検出センサ。
【請求項２２】
さらに、前記受光素子とは反対側に進行する光を吸収する受光トラップ部を有し、
前記受光反対絞り部は、前記受光トラップ部に設けられている
請求項２０又は２１に記載の粒子検出センサ。
【請求項２３】
前記受光トラップ部における前記受光反対絞り部の奥側には、光を前記検知領域側とは反対側に導く曲面が形成されている
請求項２２に記載の粒子検出センサ。
【請求項２４】
前記投光素子から出射して前記検知領域に向かう光の輪郭線と前記反射体の端面を結ぶ仮想線とが略平行である
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項２５】
さらに、前記反射体に向かわない散乱光を前記反射体に向けて反射する補助反射体を有する
請求項１〜２４のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項２６】
前記反射体は、各々が曲面又は平面を有する複数の微小ミラーの集合体である
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の粒子検出センサを搭載している
ダストセンサ。
【請求項２８】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の粒子検出センサを搭載している
煙感知器。
【請求項２９】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項２７に記載のダストセンサを搭載している
空気清浄機。
【請求項３０】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項２７に記載のダストセンサを搭載している
換気扇。
【請求項３１】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項２７に記載のダストセンサを搭載している
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、及び、粒子検出センサを備えた、ダストセンサ、煙感知器、空気清浄機、換気扇又はエアコン等の機器に関する。より具体的には、大気中に浮遊する粒子（エアロゾル）を当該粒子の散乱光によって検知する光散乱式粒子検出センサ及びこれを用いた空気清浄機等の機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光散乱式粒子検出センサは、投光素子と受光素子とを備える光電式センサであり、測定対象の気体を取り込んで投光素子の光を当該気体に照射し、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ものである。例えば、大気中に浮遊するホコリ・花粉・煙等の粒子を検出することができる。
【０００３】
この種の光散乱式粒子検出センサとして、迷光の発生を低減するために、投光素子又は受光素子と対向する位置に光トラップが設けられたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【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】
近年、より粒径の小さい微粒子を検出するために粒子検出センサのさらなる高精度化が要望されており、例えば、ファンによって気流を発生させて粒子検出センサ内に沢山の粒子を取り込むことで高精度化することが考えられている。
【０００６】
しかしながら、ファンを設けると、粒子検出センサ全体のコストが高くなったり粒子検出センサが大型化したりする。このため、低コストのヒータ抵抗（抵抗加熱）によって気流を発生させることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、ヒータ抵抗を用いた方法では、流速が遅く、粒径の小さな微粒子を精度良く検出することができない。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ヒータ抵抗等の加熱装置によって気流を発生させる加熱方式であっても、微粒子を高精度で検出できる粒子検出センサ等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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る粒子検出センサの一態様は、投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による前記投光素子の光の散乱光を前記受光素子で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサであって、気体を加熱する加熱装置と、前記散乱光を反射して当該散乱光を前記受光素子に導く反射体とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒータ抵抗等の加熱装置によって気流を発生させる加熱方式であっても、微粒子を高精度で検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサの上面図、（ｂ）は、同粒子検出センサの正面図、（ｃ）は、同粒子検出センサの下面図、（ｄ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における同粒子検出センサの断面図である。
【図２Ａ】気体中に粒子が存在しない場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】気体中に粒径の小さい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】気体中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図３】比較例の粒子検出センサの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサにおける反射体と受光素子と検知領域との位置関係を説明するための図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサの上面図、（ｂ）は、同粒子検出センサの正面図、（ｃ）は、同粒子検出センサの下面図、（ｄ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における同粒子検出センサの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサにおける反射体と投光素子と受光素子と検知領域との位置関係を説明するための図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサにおける第１遮光体周辺の構成を示す拡大断面図である。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサにおける第２遮光体周辺の構成を示す拡大断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサにおける投光素子から出射して検知領域に向かう光の光路を説明するための図である。
【図１０】本発明の変形例１に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の変形例１の変形例に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の変形例２に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の変形例３に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の変形例４に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の変形例４の変形例に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の変形例５に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の変形例６に係る粒子検出センサの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。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、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。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。
【００１３】
なお、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、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１４】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサの構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。なお、本実施の形態では、図１（ｄ）における大気排出孔３６から大気導入孔３５に向かう方向を鉛直下方（重力方向）としている。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態における粒子検出センサ１は、投光素子１０と受光素子２０とを備える光電式センサであって、検知領域（光拡散部）ＤＡにおける粒子による投光素子１０からの光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出するものである。本実施の形態における粒子検出センサ１は、さらに、反射面を有する反射体４０と、気体を加熱する加熱装置５０とを有する。
【００１６】
投光素子１０は、所定の波長の光を発する光源（発光部）であり、例えば、ＬＥＤや半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１０としては、赤外光、青色光、緑色光、赤色光又は紫外光を発する発光素子を用いることができる。この場合、２波長以上の混合波を発するように構成してもよい。
【００１７】
なお、投光素子１０の発光波長が短いほど、粒径の小さな粒子を検出しやすくなる。また、投光素子１０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１０から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光又はパルス光等とすることができる。また、投光素子１０の出力の大きさは、時間的に変化していてもよい。
【００１８】
受光素子２０は、光を受ける受光部であり、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、高電子倍増管等、光を受けて電気信号に変換する素子（光検出器）である。
【００１９】
図１（ｄ）に示すように、投光素子１０及び受光素子２０は、筐体３０（ケース）内に配置される。筐体３０は、投光素子１０及び受光素子２０を保持するように構成されている。本実施の形態において、投光素子１０及び受光素子２０は、それぞれの光軸を交差させる形で筐体３０内に配置されている。
【００２０】
受光素子２０での受光感度を大きくするには、検知領域ＤＡの粒子の散乱光のうち前方散乱光を多く取得するとよい。この場合、投光素子１０の光軸と受光素子２０の光軸とを一致させることによって前方散乱光を容易に取得することができるが、単に投光素子１０と受光素子２０との光軸を一致させただけでは、受光素子２０には前方散乱光以外に投光素子１０からの直接光が入射してしまうことになり、粒子の検出精度が低下してしまう。
【００２１】
このため、本実施の形態では、投光素子１０及び受光素子２０の各々の光軸を交差させている。一例として、投光素子１０の光軸と受光素子２０の光軸とのなす角は６０度（１２０度）である。
【００２２】
このように、投光素子１０及び受光素子２０の各々の光軸を交差させることによって、投光素子１０からの直接光の影響を受けることなく、前方散乱光に近い部分の側方散乱光を取得できるので、粒子の検出精度の低下を抑制できる。
【００２３】
図１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、筐体３０の外形は、一例として扁平直方体である。筐体３０は、第１筐体部３０ａ（蓋部）と第２筐体部３０ｂとの２つの部材によって構成されている。第２筐体部３０ｂからは、複数のリード線１１、２１及び５１が露出している。リード線１１、２１及び５１は、それぞれ、投光素子１０、受光素子２０及び加熱装置５０と電気的に接続されている。
【００２４】
筐体３０には、投光素子１０の光が投光される空間領域である投光領域３１と、検知領域ＤＡにおいて投光素子１０の光が粒子に当たって発生した散乱光を受光素子２０に導くための空間領域である受光領域３２（拡散光導入部）と、粒子を含む気体（大気等）が流れる空間領域である粒子流路３３と、トラップ部３４とが設けられている。
【００２５】
投光領域３１、受光領域３２、粒子流路３３及びトラップ部３４の各々は、筐体３０における空間領域である。投光領域３１は、投光素子１０から検知領域ＤＡまでの空間領域である。受光領域３２は、検知領域ＤＡから受光素子２０までの空間領域である。
【００２６】
例えば、図１（ｄ）に示すように、投光領域３１、受光領域３２及びトラップ部３４の各々は、周囲が筐体３０の内面（内壁）で囲まれた略円筒状又は略角筒状の有底筒状の空間領域であり、粒子流路３３との接続部分に開口部を有している。つまり、投光領域３１、受光領域３２及びトラップ部３４の各々は、各開口部が粒子流路３３に向かって開口しており、各開口部において粒子流路３３と接続されている。本実施の形態において、投光領域３１、受光領域３２及びトラップ部３４の各々の開口部は、検知領域ＤＡに向かって開口している。
【００２７】
粒子流路３３は、気体（大気等）中の粒子を測定するために筐体３０内に導入した気体を通過させる気体通過領域である。粒子流路３３は、周囲が筐体３０の内面（内壁）で囲まれた略円筒状又は略角筒状の筒状空間領域であって、検知領域ＤＡを含む空間領域である。本実施の形態において、粒子流路３３は、検知領域ＤＡ全体を含んでいる。本実施の形態において、粒子流路３３は、大気導入孔３５から大気排出孔３６に向かって真っ直ぐな流路となっており、その途中で、投光領域３１、受光領域３２及びトラップ部と接続されている。
【００２８】
また、投光領域３１、受光領域３２、粒子流路３３及びトラップ部３４における筐体３０の内面（壁面）は、迷光を吸収させるために黒色であるとよい。例えば、筐体３０を黒色の樹脂成型品であり、内部に露出部分は少なくとも黒色表面となっている。また、筐体３０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るように構成されていてもよい。
【００２９】
検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子（エアロゾル）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。検知領域ＤＡは、粒子流路３３内に存在するように設定されており、本実施の形態では、投光領域３１と受光領域３２とが粒子流路３３で重なる領域である。具体的には、検知領域ＤＡは、投光素子１０の光軸と受光素子２０の光軸とが交差する交点を含む領域である。測定対象の気体は、粒子流路３３を通って検知領域ＤＡに導かれる。検知領域ＤＡは、例えばφ２ｍｍである。
【００３０】
トラップ部３４は、投光素子１０の光のうち検知領域ＤＡで粒子に当たらずに検知領域ＤＡを通過した光が筐体３０内で反射及び散乱して受光素子２０で受光されてしまうことを防止する構造を有する。具体的に、トラップ部３４は、光トラップ構造を有し、トラップ部３４の内部に一旦進入した光がトラップ部３４から出て行かないような光吸収構造を有する。例えば、トラップ部３４における筐体３０の内面には、多重反射させて光を吸収させるための複数の黒色突起が設けられる。なお、トラップ部３４は、ラビリンス構造であってもよい。
【００３１】
本実施の形態において、トラップ部３４（光トラップ構造）は、投光素子１０と対向する位置に設けられている。具体的には、トラップ部３４の開口部が投光領域３１の開口部に対向している。なお、本実施の形態において、トラップ部３４は、投光素子１０と対向する位置にのみ設けられているが、投光素子１０及び受光素子２０の両方と対向する位置に設けられていてもよいし、受光素子２０と対向する位置にのみ設けられていてもよい。但し、受光素子２０と対向する位置にのみトラップ部３４を設ける場合、トラップ部３４の内部に一旦進入した光が戻って行かないように、トラップ部３４を貫通孔にする等の手段を設けるとよい。
【００３２】
また、筐体３０には、粒子流路３３に大気を導入するための大気導入孔３５と、粒子流路３３から大気を排出するための大気排出孔（大気放出孔）３６とが設けられている。
【００３３】
大気導入孔３５は、粒子検出センサ１の外部に存在する大気等の気体を粒子検出センサ１の内部（粒子流路３３）に供給するための大気供給口（大気流入口）であり、筐体３０における大気の入口である。
【００３４】
一方、大気排出孔３６は、粒子検出センサ１の内部（粒子流路３３）の大気を粒子検出センサ１の外部に排出するための大気排気口（大気流出口）であり、筐体３０における大気の出口である。
【００３５】
大気導入孔３５は、粒子流路３３の一方に繋がっており、大気排出孔３６は、粒子流路３３の他方に繋がっている。これにより、粒子を含む大気（測定対象の気体）は、大気導入孔３５から筐体３０内に導入されて粒子流路３３を通って検知領域ＤＡに流入され、大気排出孔３６から筐体３０外に排出される。本実施の形態では、効率良く筐体３０内に気体を導入して排気するために、大気導入孔３５の方が大気排出孔３６よりも開口面積が大きくなっている。
【００３６】
また、本実施の形態において、投光領域３１には、投光レンズ（発光レンズ）３１ａが設けられている。投光レンズ３１ａは、投光素子１０の前方に配置されており、投光素子１０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１０から出射する光は投光レンズ３１ａを介して検知領域ＤＡに到達する。投光レンズ３１ａは、例えば、透明樹脂レンズ又はガラスレンズである。
【００３７】
投光レンズ３１ａは、投光素子１０から出射する光を検知領域ＤＡに向けてコリメートさせるコリメートレンズであってもよいし、投光素子１０から出射する光を検知領域ＤＡに集光させる集光レンズであってもよいが、投光レンズ３１ａとしては、検知領域ＤＡにおいて投光素子１０の光強度を大きくするようなレンズを用いるとよい。また、検知領域ＤＡ内の場所によって光強度が異なると、同じ粒径の粒子であっても検知領域ＤＡ内の場所によって散乱光の強度が異なってしまうので、投光レンズ３１ａとしては、投光素子１０の光の強度分布が検知領域ＤＡ全体で均一になるようなレンズを用いるとよい。さらに、投光素子１０の光が筐体３０の壁面に反射すると無用な反射光及び散乱光が発生することになるので、投光レンズ３１ａとしては、投光素子１０の光が投光領域３１における筐体３０の壁面に反射することなく直接検知領域ＤＡに到達するようなレンズを用いるとよい。なお、投光レンズ３１ａは、設けなくてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態において、投光領域３１には発光絞り部３１ｂが設けられている。発光絞り部３１ｂは、投光レンズ３１ａを通過した後の投光素子１０の光を絞って不要な光を遮蔽して集光径を小さくする。発光絞り部３１ｂは、樹脂等からなり、投光領域３１の内壁に所定の形状で形成されている。発光絞り部３１ｂは、各々が円形や多角形などの開口（スリット）を有する複数の光学絞りからなる。本実施の形態において、発光絞り部３１ｂ（光学絞り）は、投光領域３１の内壁から突出するように形成されている。発光絞り部３１ｂ（光学絞り）は、樹脂等からなり、筐体３０と一体成型されていてもよいし、筐体３０と別体であってもよい。
【００３９】
反射体４０（反射板）は、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射部材である。本実施の形態において、反射体４０は、粒子の散乱光を反射して受光素子２０に集光させている。より具体的には、反射体４０は、粒子の散乱光を受光素子２０に向けて反射している。
【００４０】
図１（ｄ）に示すように、本実施の形態では、反射体４０は、受光領域３２に設けられている。具体的には、反射体４０は、受光領域３２における筐体３０の内面に沿って設けられた集光ミラーであり、反射面である内面が曲面となっている。図１（ｄ）に示すように、反射体４０の内面は、回転楕円体の回転面の一部である。つまり、反射体４０は、内面（反射面）の形状が回転楕円面の一部の形状をなす楕円ミラーであり、反射体４０の内面の断面形状は楕円の一部である。
【００４１】
また、反射体４０は、粒子流路３３に向かって開口する開口部を有する。具体的には、反射体４０の開口部は、検知領域ＤＡに向かって開口している。本実施の形態において、反射体４０の開口部は、受光領域３２の開口部と略一致している。つまり、反射体４０は、受光領域３２の開口部近傍まで設けられている。
【００４２】
反射体４０としては、ベース部材の表面そのものが反射面となるようにベース部材そのものを金属等の反射材料で構成してもよいし、樹脂や金属のベース部材の表面に反射面となる反射膜を形成してもよい。
【００４３】
反射膜としては、アルミニウム、金、銀や銅等の金属反射膜、鏡面反射膜、又は、誘電体多層膜等を用いることができる。反射膜としては、吸収率が小さく、高い反射率を有するものがよい。また、反射膜として、蒸着等で形成したアルミニウム膜の表面に当該アルミニウム膜よりも薄い薄膜を積層したものを用いてもよい。アルミニウム膜に積層する薄膜としては、例えば、ＭｇＦ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯ膜、ＡｌＮ膜、アルミナ膜、又は、増反射膜等が用いられる。このように、アルミニウム膜にこれらの薄膜を積層することによって、アルミニウム膜の劣化（腐食等）を抑制したり光増幅による光学特性を向上させたりすることができる。
【００４４】
加熱装置５０は、大気を加熱するヒータである。加熱装置５０は、粒子流路３３内に流れる気体の流れを促進させるための気流を発生させる気流発生装置として機能する。つまり、加熱装置５０によって大気を加熱することで、粒子を含む大気を検知領域ＤＡに導入しやすくできる。加熱装置５０は、例えば、低コストのヒータ抵抗等である。
【００４５】
図１（ｄ）に示すように、本実施の形態において、加熱装置５０は、粒子流路３３内に配置されている。つまり、加熱装置５０は、粒子流路３３内の気体を加熱する。なお、加熱装置５０は、大気導入孔３５の近傍に配置されている。
【００４６】
また、加熱装置５０は、検知領域ＤＡの鉛直下方に配置されている。これにより、加熱装置５０がヒータ抵抗である場合、ヒータ抵抗に電圧を印加するとヒータ抵抗が発熱してヒータ抵抗の周囲の大気が加熱されて密度が小さくなり、重力とは逆方向の鉛直方向に移動する。つまり、加熱装置５０によって粒子流路３３内の気体を加熱すると、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。
【００４７】
このように、加熱装置５０によって粒子流路３３内の気体を加熱することによって、筐体３０（粒子流路３３）内に測定対象の気体（大気）を容易に引き込むことができるので、加熱装置５０を設けない場合と比べて、粒子検出センサ１内に多くの粒子を取り込むことができる。したがって、粒子流路３３に含まれる検知領域ＤＡにおける単位体積あたりの粒子数を多くすることができるので、感度を高くすることができる。
【００４８】
なお、加熱装置５０が動作していない状態でも、大気導入孔３５と大気排出孔３６との間において気体は粒子流路３３内を通過することができる。つまり、加熱装置５０が動作していない場合でも、気体中に含まれる粒子を検出することは可能である。
【００４９】
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１の動作について、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ、気体中に粒子が存在しない場合、気体中に粒径の小さい粒子が存在する場合及び気体中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【００５０】
加熱装置５０を動作させて粒子流路３３に気流を発生させると、大気導入孔３５から粒子検出センサ１内に気体が引き込まれ、当該気体は、粒子流路３３を経由して検知領域ＤＡに導かれる。
【００５１】
この場合、図２Ａに示すように、粒子検出センサ１内に導入された気体に粒子（エアロゾル）が存在しない場合、つまり、検知領域ＤＡに粒子が流入しない場合は、投光素子１０から出射した光は検知領域ＤＡを通過してそのまま直進するので、粒子による散乱光が発生しない。したがって、この場合、基本的には受光素子２０の反応がないので、粒子検出センサ１内に導入された気体中に粒子が存在しないことが分かる。
【００５２】
なお、この場合、検知領域ＤＡを通過して直進した光が筐体３０の中で反射して迷光となって受光素子２０に入射する場合がある。本実施の形態では、トラップ部３４が設けられているので、検知領域ＤＡを通過して直進した光は、トラップ部３４で減衰吸収される。これにより、検知領域ＤＡを通過して直進した光が迷光となって受光素子２０に入射することを抑制できる。
【００５３】
また、図２Ｂに示すように、粒子検出センサ１内に導入した気体に粒径の小さい粒子（エアロゾル）Ｐ１が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の小さい粒子Ｐ１が流入した場合は、投光素子１０の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ１に当たって散乱し、当該散乱光は直接又は反射体４０で反射して受光素子２０に入射する。受光素子２０に光が入射すると所定の信号の出力があるので、粒子検出センサ１内に導入された気体中に粒子が存在することが分かる。
【００５４】
この場合、受光素子２０によって検出される散乱光の光強度は比較的に小さいので、粒子検出センサ１内に導入した気体中には粒径の小さい粒子が存在することが分かる。
【００５５】
また、図２Ｃに示すように、粒子検出センサ１内に導入した気体に粒径の大きい粒子（エアロゾル）Ｐ２が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の大きい粒子Ｐ２が流入した場合も、投光素子１０の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ２に当たって散乱し、当該散乱光は直接又は反射体４０で反射して受光素子２０に入射する。受光素子２０に光が入射すると所定の信号の出力があるので、この場合も、粒子検出センサ１内に導入された気体中に粒子が存在することが分かる。
【００５６】
この場合、受光素子２０によって検出される散乱光の光強度は比較的に大きいので、粒子検出センサ１内に導入した気体中には粒径の大きい粒子Ｐ２が存在することが分かる。
【００５７】
このように、粒子による散乱光によって粒子検出センサ１内に導入された気体に粒子が含まれるか否か（粒子の有無）を検知することができる。つまり、気体中の粒子を検出することができる。
【００５８】
また、受光素子２０で受光した信号の大きさ、つまり、粒子による散乱光の光強度の大きさによって、粒子の大きさ（粒径）を判別することができる。
【００５９】
さらに、受光素子２０で検出される信号の出力の１つ１つ、つまり、粒子による散乱光の光強度のピーク１つ1つは、粒子の１つ１つに対応するので、粒子検出センサ１内に導
入された気体の中の粒子の個数（量）も算出することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１の作用効果について、比較例の粒子検出センサ１００と比較しながら、図３及び図４を用いて説明する。図３は、比較例の粒子検出センサの断面図であり、図４は、本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサの断面図である。
【００６１】
図３に示すように、比較例の粒子検出センサ１００では、受光領域３２に反射体が設けられておらず、受光レンズ（集光レンズ）１４０が設けられている。これにより、受光レンズ１４０による制約が大きくなり、例えば、受光レンズ１４０の光軸と受光素子２０の光軸とを一致させる必要がある。また、受光レンズ１４０の形状も、その機能から変更できる自由度が小さく、例えば、レンズ光軸に対して対称形状となっている。これらのことから、図３に示すように、受光レンズ１４０を用いた場合では、検知領域ＤＡを基準とする受光レンズ１４０への見込み角が小さくなる。
【００６２】
しかも、レンズによる集光では、そもそも原理的に１８０°以上の光を取ることができず、また、様々な方向からの散乱光も取ることができない。さらに、レンズの焦点が検知領域ＤＡとなるので、検知領域ＤＡは小さい。
【００６３】
したがって、受光レンズ１４０のみで散乱光を集光する比較例の粒子検出センサ１００では、散乱光の受光感度が低い。
【００６４】
特に、気体中に浮遊する粒子には、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）等の粒径の小さな微粒子も存在する。このような微粒子を検出するには、粒子検出センサとしては、例えば粒径が０．３μｍ以下の粒子を検出できる精度が要求される。
【００６５】
粒子検出センサの粒子検出精度を向上させるには、例えば、ファンを設けることが考えられる。つまり、ファンによって粒子の流れを速くし、単位時間当たりに粒子検出センサ内に入る粒子の量を増やすことで、粒径の小さな微粒子の検出精度を向上させることが考えられる。
【００６６】
しかしながら、ファンを設けると、粒子検出センサ全体のコストが高くなったり粒子検出センサが大型化したりする。
【００６７】
一方、ファンを設けるのではなく、低コストかつ省スペースであるヒータ抵抗等の加熱装置を設けることによって気流を発生させることも考えられる。
【００６８】
しかしながら、加熱装置の場合では、ファンの場合と比べて流速が遅く、それほど検出精度を高くすることができない。このため、ＰＭ２．５等の粒径の小さな微粒子を精度よく検出することができない。
【００６９】
これに対して、本実施の形態における粒子検出センサ１は、図４に示すように、検知領域ＤＡにおける粒子による散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導くための反射体４０を有している。
【００７０】
これにより、レンズの場合と比べて、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、より多く受光素子２０に入射させることが可能となる。つまり、反射体４０は、レンズと比べて設計自由度が大きいので、より多くの散乱光を受光素子２０に導けるように形状を決めることができる。
【００７１】
例えば、図４に示すように、反射体４０の開口部を受光領域３２の開口部のぎりぎりまで延ばすことができ、検知領域ＤＡを基準とする反射体４０への見込み角を大きくすることができる。また、反射体４０の光軸（受光素子２０の光軸）に対して見込み角を対称にすることなく反射体４０の形状を決めることもできるので、反射体４０の形状を自由に変更することができる。
【００７２】
このように、本実施の形態における粒子検出センサ１では、図３に示す比較例と比べて、散乱光を集める立体角を大きくすることができるので散乱光の受光感度を高くすることが可能となり、検知領域ＤＡを大きくすることができる。
【００７３】
このため、気流がゆっくりであっても、粒子は検出領域ＤＡを通過しやすくなる。特に、粒径の小さな粒子の場合、図３に示す比較例では、検出領域ＤＡを通過する粒子の確率は小さいが、図４に示す本実施の形態では、検出領域ＤＡを通過する粒子の確率が格段に向上し、受光感度も高くなる。したがって、粒径の小さな微粒子を精度よく検出することができる。
【００７４】
以上、本実施の形態に係る粒子検出センサ１は、反射体４０を備えているので、受光領域３２にレンズを設ける場合と比べて受光感度を高くすることができる。これにより、ヒータ抵抗等の加熱装置５０によって生じさせることのできる程度の気流であったとしても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。したがって、加熱装置５０を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒子が、ホコリであるか、花粉であるか、煙であるかを判別できるだけではなく、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）のように粒径の小さな微粒子までも判別することができる。
【００７５】
このように、本実施の形態に係る粒子検出センサ１によれば、低コストかつ小型でありながら、高精度の粒子検出センサを実現することができる。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、反射体４０の内面が回転楕円体の回転面の一部をなしている。これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光の多くを受光素子２０に入射させることができるので、感度を一層高くすることができる。
【００７７】
ここで、反射体４０について、当該反射体４０と受光素子２０と検知領域ＤＡとの位置関係及びその作用効果について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る粒子検出センサにおける反射体と受光素子と検知領域との位置関係を説明するための図である。
【００７８】
図５に示すように、本実施の形態における反射体４０は、内面が回転楕円体の回転面の一部をなしており、反射体４０の内面の断面形状は、楕円の一部となっている。そして、反射体４０は、回転楕円体を構成する楕円における２つの焦点Ｆ１及びＦ２のうちの一方の焦点Ｆ１（第１の焦点）が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されている。また、受光素子２０は、当該楕円における他方の焦点Ｆ２（第２の焦点）近傍に配置されている。
【００７９】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数（１回又は数回）で受光素子２０に入射させることができる。つまり、多重反射による光の減衰を回避できる。したがって、受光素子２０における受光効率を高めることができるので、感度を一層高くすることができる。
【００８０】
さらに、受光素子２０における受光効率を高くできることから、受光素子２０として小型の検出器等を用いることができる。つまり、受光素子２０として、特段受光面の大きい光検出器を用いる必要がない。
【００８１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサ２の構成について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。なお、本実施の形態でも、図６（ｄ）における大気排出孔３６から大気導入孔３５に向かう方向を鉛直下方（重力方向）としている。
【００８２】
図６に示すように、本実施の形態における粒子検出センサ２は、実施の形態１における粒子検出センサ１と同様に、投光素子１０と受光素子２０とを備える光電式センサであって、検知領域（光散乱部）ＤＡにおける粒子による投光素子１０からの光の散乱光を受光素子２０で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出するものである。
【００８３】
本実施の形態における粒子検出センサ２は、さらに、筐体３０と、筐体３０内に配置された、反射体４０、加熱装置５０、第１遮光体６１、第２遮光体６２、投光絞り部７１、投光反対絞り部７２、受光反対絞り部７３、第１保護板８１及び第２保護板８２とを備える。
【００８４】
本実施の形態でも、投光素子１０及び受光素子２０の各々の光軸を交差させているが、本実施の形態では、投光素子１０の光軸と受光素子２０の光軸とのなす角は１２０度（６０度）にしている。
【００８５】
本実施の形態において、筐体３０には、投光領域３１と、受光領域３２と、粒子流路３３と、投光トラップ部３４ａ（第１トラップ部）と、受光トラップ部３４ｂ（第２トラップ部）とが設けられている。
【００８６】
投光領域３１、受光領域３２、粒子流路３３、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂの各々は、周囲が筐体３０の内面（内壁）で囲まれた空間領域であり、粒子流路３３との接続部分に開口部を有している。投光領域３１、受光領域３２、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂの各々の開口部は、検知領域ＤＡに向かって開口している。
【００８７】
投光領域３１、受光領域３２、粒子流路３３、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂにおける筐体３０の内面（壁面）は、迷光を吸収させるために黒色であるとよい。例えば、筐体３０を黒色の樹脂成型品にすることで、筐体３０の内面を黒色面にすることができる。
【００８８】
本実施の形態において、投光領域３１には、投光絞り部（発光絞り部）７１が設けられている。投光絞り部７１（第１絞り部）は、投光レンズ３１ａを通過した後の光を絞って不要な光を遮蔽して集光径を小さくする。投光絞り部７１を設けることによって迷光を防ぐことができ、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００８９】
投光絞り部７１は、各々が円形や多角形などの開口（スリット）を有する複数の光学絞りからなる。本実施の形態において、投光絞り部７１（光学絞り）は、投光領域３１の内壁から突出するように形成されている。投光絞り部７１（光学絞り）は、樹脂等からなり、筐体３０と一体成型されていてもよいし、筐体３０と別体であってもよい。
【００９０】
また、投光絞り部７１における光学絞りの開口の端部（端面）は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなしており、当該２つの直線の一方を含む面（平面又は曲面等）は、入射する光を検知領域ＤＡ以外の方向に反射させる反射面である。これにより、迷光を防ぐことができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９１】
投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂは、光トラップ構造を有しており、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂの内部に一旦進入した光が投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂから出て行かないような光吸収構造を有する。投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂは、例えば、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂの内部に進入した光を多重反射させて吸収する。投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ部３４ｂを設けることによって、筐体３０内の迷光を吸収することができる。これにより、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９２】
具体的には、投光トラップ部３４ａは、投光素子１０から出射する光のうち検知領域ＤＡで粒子に当たらずに検知領域ＤＡを通過した光が筐体３０内で反射及び散乱して受光素子２０で受光されてしまうことを防止する構造を有する。投光トラップ部３４ａは、検知領域ＤＡを挟んで投光素子１０と対向する位置に設けられている。
【００９３】
投光トラップ部３４ａには、投光反対絞り部７２（第２絞り部）が設けられている。つまり、投光反対絞り部７２は、検知領域ＤＡを挟んで投光素子１０の反対側に設けられている。投光反対絞り部７２を設けることによって迷光を防ぐことができ、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９４】
投光反対絞り部７２は、各々が円形や多角形などの開口（スリット）を有する複数の光学絞りからなる。本実施の形態において、投光反対絞り部７２（光学絞り）は、投光トラップ部３４ａの内壁から突出するように形成されている。投光反対絞り部７２（光学絞り）は、樹脂等からなり、筐体３０と一体成型されていてもよいし、筐体３０と別体であってもよい。
【００９５】
また、投光反対絞り部７２における光学絞りの開口の端部（端面）は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなしており、当該２つの直線の一方を含む面（平面又は曲面等）は、入射する光を検知領域ＤＡ以外の方向に反射させる反射面である。これにより、迷光を防ぐことができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９６】
本実施の形態において、投光トラップ部３４ａにおける投光反対絞り部７２の奥側には、光を検知領域ＤＡ側とは反対側に導く曲面が形成されている。これにより、投光トラップ部３４ａの内部に一旦進入した光を、投光トラップ部３４ａから出て行きにくくすることができる。この結果、迷光を防ぐことができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９７】
一方、受光トラップ部３４ｂは、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光のうち受光素子２０（受光領域３２）とは反対側に進行する光が筐体３０内で反射及び散乱して受光素子２０で受光されてしまうことを防止する構造を有する。受光トラップ部３４ｂは、検知領域ＤＡを挟んで受光素子２０と対向する位置に設けられている。
【００９８】
受光トラップ部３４ｂには、受光反対絞り部７３（第３絞り部）が設けられている。つまり、受光反対絞り部７３は、検知領域ＤＡを挟んで受光素子２０の反対側に設けられている。受光反対絞り部７３を設けることによって迷光を防ぐことができ、粒子の検出精度を向上させることができる。
【００９９】
受光反対絞り部７３は、投光反対絞り部７２と同様に、各々が円形や多角形などの開口（スリット）を有する複数の光学絞りからなる。本実施の形態において、受光反対絞り部７３（光学絞り）は、受光トラップ部３４ｂの内壁から突出するように形成されている。受光反対絞り部７３（光学絞り）は、樹脂等からなり、筐体３０と一体成型されていてもよいし、筐体３０と別体であってもよい。
【０１００】
また、受光反対絞り部７３における光学絞りの開口の端部（端面）は、当該光学絞りの光軸を含む断面において２つの直線によって鋭角をなしており、当該２つの直線の一方を含む面（曲面又は平面等）は、入射する光を検知領域ＤＡ以外の方向に反射させる反射面である。これにより、迷光を防ぐことができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１０１】
本実施の形態において、受光トラップ部３４ｂにおける受光反対絞り部７３の奥側には、光を検知領域ＤＡ側とは反対側に導く曲面が形成されている。これにより、受光トラップ部３４ｂの内部に一旦進入した光を、受光トラップ部３４ｂから出て行きにくくすることができる。この結果、迷光を防ぐことができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１０２】
本実施の形態でも、受光領域３２には反射体４０が配置されている。反射体４０によって、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光が受光素子２０に導かれる。なお、本実施の形態では、反射体４０の開口部側の端部が第１保護板８１に接触している。
【０１０３】
ここで、本実施の形態における粒子検出センサ２において、反射体４０と投光素子１０と受光素子２０と検知領域ＤＡとの位置関係及びその光学作用について、図７を用いて詳細に説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る粒子検出センサにおける反射体と投光素子と受光素子と検知領域との位置関係を示す図である。
【０１０４】
図７に示すように、本実施の形態における反射体４０も、楕円ミラーとなっており、回転楕円体によって構成されている。また、実施の形態１と同様に、反射体４０は、当該回転楕円体を構成する楕円における２つの焦点Ｆ１及びＦ２のうちの一方の焦点Ｆ１（第１の焦点）が検知領域ＤＡ内に存在するように、かつ、他方の焦点Ｆ２（第２の焦点）が受光素子２０の近傍に存在するように配置されている。つまり、受光素子２０は、当該楕円における焦点Ｆ２の近傍に配置されている。
【０１０５】
そして、図７に示すように、本実施の形態では、投光素子１０からの光が投光レンズ３１ａによって焦点Ｆ１に集光するように設定されている。つまり、投光レンズ３１ａから出射する光の集光点は、焦点Ｆ１に一致している。例えば、投光レンズ３１ａが凸レンズ等の集光レンズである場合は、投光レンズ３１ａの焦点を反射体４０（楕円ミラー）の焦点Ｆ１に一致させればよい。また、投光レンズ３１ａがコリメートレンズである場合は、投光レンズ３１ａから出射する光を投光絞り部７１によって焦点Ｆ１に集光させればよい。
【０１０６】
このように、投光レンズ３１ａから出射する光の集光点を、反射体４０の楕円の焦点Ｆ１に一致させることによって、光の密度が大きくとることができ、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光が大きくなる。したがって、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１０７】
図６（ｄ）に戻り、本実施の形態において、加熱装置５０は、第１遮光体６１と大気導入孔３５との間に配置されており、かつ、大気導入孔３５を覆うように配置されている。また、大気導入孔３５と、加熱装置５０と、第１遮光体６１と、検知領域ＤＡと、第２遮光体６２と、大気排出孔３６とは、同一直線上に存在するように配置されている。
【０１０８】
第１遮光体６１及び第２遮光体６２は、加熱装置５０から放出される光（ヒータ光）及び当該粒子検出センサ２の外部から内部に進入する光（外光）の少なくとも一方を遮光する。加熱装置５０から放出される光ヒータ光には、可視光及び赤外光が含まれる。第１遮光体６１及び第２遮光体６２は、筐体３０と同一材料によって筐体３０と一体成型されているが、筐体３０と別体でもよい。
【０１０９】
ここで、図６（ｄ）を参照しながら図８Ａ及び図８Ｂを用いて第１遮光体６１及び第２遮光体６２を詳細に説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサにおける第１遮光体周辺の構成を示す拡大断面図であり、図８Ｂは、同粒子検出センサにおける第２遮光体周辺の構成を示す拡大断面図である。
【０１１０】
図６（ｄ）及び図８Ａに示すように、第１遮光体６１は、ヒータ光を遮蔽するヒータ光遮蔽体であり、加熱装置５０と検知領域ＤＡとの間に配置されている。本実施の形態における第１遮光体６１は、さらに、大気導入孔３５を介して当該粒子検出センサ２の外部から内部に進入する光（外光）も遮蔽する入口外光遮蔽体でもある。
【０１１１】
本実施の形態において、第１遮光体６１は、第１遮光壁６１ａと第２遮光壁６１ｂとによって構成されている。第１遮光壁６１ａと第２遮光壁６１ｂは、加熱装置５０から検知領域ＤＡに向かう方向に並んで配置されている。このようにヒータ光及び外光を遮光することによって、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１１２】
第１遮光壁６１ａは、加熱装置５０に対向するように配置されている。第２遮光壁６１ｂは、第１遮光壁６１ａ及び加熱装置５０の側部を囲むように、かつ、第１遮光壁６１ａの検知領域ＤＡ側の面の一部を覆うように略箱状に形成されている。また、第２遮光壁６１ｂは、検知領域ＤＡに対向する位置に設けられた開口を有する。第１遮光壁６１ａは、第２遮光壁６１ｂの開口を覆うように設けられている。なお、第１遮光壁６１ａ及び第２遮光壁６１ｂは、粒子検出センサ２内に導入した大気を検知領域ＤＡに導くことができるように設けられている。
【０１１３】
第１遮光体６１をこのように構成することにより、大気導入孔３５から筐体３０に導入された粒子は、加熱装置５０及び第１遮光壁６１ａの各々の両側部と第２遮光壁６１ｂの内側面との２つの間を通って第２遮光壁６１ｂの開口を介して検知領域ＤＡに進むことになる。つまり、第１遮光体６１における粒子流路３３は、大気導入孔３５の入口付近で一旦２つに分岐されて第１遮光壁６１ａの検知領域ＤＡ側の面で再び１つに合流する流路となっている。これにより、ヒータ光や外光が検知領域ＤＡに進入することを抑制しつつ、粒子検出センサ２内に導入した大気を検知領域ＤＡにきちんと導くことができる。
【０１１４】
また、第２遮光体６２は、図６（ｄ）及び図８Ｂに示すように、大気排出孔３６を介して当該粒子検出センサ２の外部から内部に進入する光（外光）を遮光する出口外光遮蔽体である。このように外光を遮光することによって、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１１５】
第２遮光体６２は、検知領域ＤＡから大気排出孔３６に向かう方向に並んで配置された複数の遮蔽壁を有する。この複数の遮蔽体は、粒子検出センサ２の内部の大気を大気排出孔３６から排出できるように構成されている。
【０１１６】
本実施の形態における第２遮光体６２は、第１遮光壁６２ａと第２遮光壁６２ｂと第３遮光壁６２ｃとによって構成されている。第１遮光壁６２ａは、大気排出孔３６に対向するように、かつ、大気排出孔３６を覆うように配置されている。第２遮光壁６２ｂは、第１遮光壁６２ａの側部を囲むように形成されている。本実施の形態において、第３遮光壁６２ｃは、反射体４０の側壁である。具体的には、第３遮光壁６２ｃは、反射体４０が配置される受光領域３２の側壁である。かな、第１遮光壁６２ａ、第２遮光壁６２ｂ及び第３遮光壁６２ｃは、粒子検出センサ２の内部の大気を大気排出孔３６から排出できるように構成されている。
【０１１７】
第２遮光体６２をこのように構成することにより、迷光や外光が検知領域ＤＡに進入することを抑制しつつ、粒子検出センサ２から大気をきちんと排出することができる。
【０１１８】
また、図６（ｄ）に示すように、第１遮光体６１及び第２遮光体６２はいずれも、検知領域ＤＡの粒子による散乱光が第１遮光体６１及び第２遮光体６２に到達した場合に、当該散乱光が検知領域ＤＡに反射することを抑制する形状となっている。例えば、第１遮光体６１及び第２遮光体６２は、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を検知領域ＤＡ以外の方向に反射させる反射面を有する。これにより、ヒータ光及び外光を遮光しつつ、検知領域ＤＡに不要な光が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１１９】
本実施の形態において、第１遮光体６１では、第１遮光壁６１ａの検知領域ＤＡ側の面が、検知領域ＤＡからの散乱光が入射したときに当該散乱光を大気導入孔３５に導くような形状となっている。具体的には、第１遮光壁６１ａの検知領域ＤＡ側の面は、当該散乱光を大気導入孔３５に導くように反射する反射面であり、例えば、図８Ａに示すように、検知領域ＤＡに向かって凸状をなす湾曲面である。つまり、第１遮光壁６１ａの検知領域ＤＡ側の面は、第２遮光壁６１ｂに対向する部分（中央）から全方位に向かって鉛直下方に漸次落ち込む形状となっている。これにより、検知領域ＤＡに迷光が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１２０】
また、第１遮光壁６１ａの加熱装置５０側の面（本実施の形態では、第１遮光壁６１ａの大気導入孔３５側の面でもある）は、加熱装置５０からのヒータ光及び大気導入孔３５を介して筐体３０の内部に進入する外光を大気導入孔３５に導くような形状となっている。具体的には、第１遮光壁６１ａの加熱装置５０側の面は、ヒータ光及び外光を大気導入孔３５に導くように反射する反射面であり、本実施の形態では、検知領域ＤＡに向かって凸状をなす湾曲面である。つまり、第１遮光壁６１ａの加熱装置５０側の面は、中央から全方位に向かって鉛直下方に漸次落ち込む形状となっている。これにより、検知領域ＤＡに不要な光が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１２１】
一方、第２遮光体６２では、第１遮光壁６２ａの検知領域ＤＡ側の面が、検知領域ＤＡからの散乱光が入射したときに当該散乱光を大気排出孔３６に導くような形状となっている。具体的には、第１遮光壁６２ａの検知領域ＤＡ側の面は、当該散乱光を大気排出孔３６に導くように反射する反射面であり、例えば、図８Ｂに示すように、検知領域ＤＡに向かって凸状をなす湾曲面である。つまり、第１遮光壁６２ａの検知領域ＤＡ側の面は、中央から全方位に向かって鉛直上方に漸次せり上がる形状となっている。これにより、検知領域ＤＡに迷光が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１２２】
また、第１遮光壁６２ａの大気排出孔３６側の面は、大気排出孔３６を介して筐体３０の内部に進入する外光を大気排出孔３６に導くような形状となっている。具体的には、第１遮光壁６２ａの大気排出孔３６側の面は、外光を大気排出孔３６に導くように反射する反射面であり、本実施の形態では、検知領域ＤＡに向かって凸状をなす湾曲面である。つまり、第１遮光壁６２ａの大気排出孔３６側の面は、中央から全方位に向かって鉛直上方に漸次せり上がる形状となっている。これにより、検知領域ＤＡに不要な光が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１２３】
図６（ｄ）に戻り、第１保護板８１は、粒子が投光領域３１に入り込まないようにするための保護部材である。また、第２保護板８２は、粒子が受光領域３２に入り込まないようにするための保護部材である。第１保護板８１及び第２保護板８２の各々は、大気中に浮遊する粒子（ホコリ・花粉・煙・ＰＭ２．５等）が粒子検出センサ２の動作中及び非動作中に筐体３０内に入ってきた場合に、当該粒子が投光領域３１及び受光領域３２の各々に入り込まないようにする。
【０１２４】
図６（ｄ）に示すように、第１保護板８１は、投光領域３１の粒子流路３３との接続部分となる開口部（投光領域３１の開口部）を覆うように配置されている。同様に、第２保護板８２は、受光領域３２の粒子流路３３との接続部分となる開口部（受光領域３２の開口部）を覆うように配置されている。より具体的に、第２保護板８２は、反射体４０の開口端面を覆っている。投光領域３１及び受光領域３２の開口部を第１保護板８１及び第２保護板８２で覆うことによって、投光領域３１及び受光領域３２が閉じた空間領域となり、投光領域３１及び受光領域３２の内部にホコリ・花粉・煙等の粒子が入り込むことを防止できる。
【０１２５】
第１保護板８１及び第２保護板８２は、厚みが一様の平板状の透明板であり、例えば、ガラス、又は、ポリカーボネートやアクリル等の透明樹脂によって構成されている。一例として、第１保護板８１及び第２保護板８２は、屈折率が１．５以下で、厚みが２００μｍ以下の透明板である。第１保護板８１及び第２保護板８２の全透過率は、フレネル反射を無視すれば、例えば９９％以上である。
【０１２６】
なお、第２保護板８２の表面で粒子の散乱光が散乱しないように、第２保護板８２の表面は平滑面であるとよい。これにより、第２保護板８２による散乱光の光路の位置ずれを小さくできる。
【０１２７】
このように構成される本実施の形態における粒子検出センサ２は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃで説明したように、実施の形態１における粒子検出センサ１と同様の動作によって粒子を検出することができる。
【０１２８】
以上、本実施の形態における粒子検出センサ２は、実施の形態１における粒子検出センサ１と同様に、反射体４０を備えている。
【０１２９】
これにより、受光領域３２にレンズを設ける場合と比べて受光感度を高くすることができる。したがって、加熱装置５０を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒子が、ホコリであるか、花粉であるか、煙であるかを判別できるだけではなく、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）のように粒径の小さな微粒子までも判別することができる。このように、本実施の形態に係る粒子検出センサ２でも、低コストかつ小型でありながら、高精度の粒子検出センサを実現することができる。
【０１３０】
また、本実施の形態における粒子検出センサ２では、加熱装置５０（ヒータ）から放出されるヒータ光及び大気導入孔３５から粒子検出センサ２の内部に進入する外光を遮光する第１遮光体６１と、大気排出孔３６から粒子検出センサ２の内部に進入する外光を遮光する第２遮光体６２とを備えている。
【０１３１】
これにより、ヒータ光及び外光を遮光することができるので、粒子の検出精度を向上させることができる。
【０１３２】
しかも、第１遮光体６１及び第２遮光体６２は、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光が第１遮光体６１及び第２遮光体６２で反射して検知領域ＤＡに向かうことを抑制する形状となっている。
【０１３３】
これにより、ヒータ光及び外光を遮光しつつ、検知領域ＤＡに不要な散乱光（迷光）が進入することを抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。したがって、低コストでありながら、検出精度に優れたセンサを実現することができる。
【０１３４】
また、図６（ｄ）に示すように、本実施の形態において、反射体４０（受光領域３２）は、粒子流路３３内に伸びるように設けられており、反射体４０（受光領域３２）の一部が大気排出孔３６及び第２遮光体６２の第１遮光壁６２ａと検知領域ＤＡとの間に存在している。つまり、反射体４０（受光領域３２）の一部が検知領域ＤＡの鉛直上方に位置している。また、反射体４０（受光領域３２）の開口部は第２保護板８２で覆われている。
【０１３５】
これにより、粒子検出センサ２（筐体３０）内に導入された粒子を含む大気は、第２保護板８２にぶつかって第２保護板８２付近で一旦滞留することになる。本実施の形態では、検知領域ＤＡが第２保護板８２付近に位置するように設定されているので、粒子を含む大気は、検知領域ＤＡにおいて一旦滞留することになる。したがって、異なる粒子を含む大気を導入する場合であっても、検知領域ＤＡ付近で一定の速度にすることができるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１３６】
ここで、図９を用いて、本実施の形態に係る粒子検出センサにおける投光素子１０から出射して検知領域ＤＡに向かう光の光路について説明する。図５は、その光路を説明するための図である。
【０１３７】
図９に示すように、本実施の形態では、投光絞り部７１における複数の光学絞りの各々の開口の先端を結ぶ仮想線７１Ｌと、投光素子１０から出射して検知領域ＤＡに向かう光の輪郭線（ライン）１０Ｌとが略平行となるように、光のラインが設計されている。具体的には、仮想線７１Ｌと、投光素子１０から出射して投光レンズ３１ａによって屈折する光の輪郭線１０Ｌとが略平行である。つまり、投光素子１０から出射して投光レンズ３１ａによって屈折する光は、投光絞り部７１における複数の光学絞りの各々の開口の先端を結んでできる仮想空間領域の内側を通って検知領域ＤＡに進行する。
【０１３８】
これにより、設計外の光を確実に封じ込めることができるので、投光領域３１において迷光が発生することを抑制できる。したがって、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１３９】
また、投光反対絞り部７２における複数の光学絞りの各々の開口の先端を結ぶ仮想線７２Ｌと、投光素子１０から出射して検知領域ＤＡを通過する光の輪郭線（ライン）１０Ｌとが略平行となるように、光のラインが設計されている。具体的には、仮想線７２Ｌと、投光素子１０から出射して検知領域ＤＡを通って投光トラップ部３４ａ内に進入する光の輪郭線１０Ｌとが略平行である。つまり、投光素子１０から出射して投光レンズ３１ａによって一旦検知領域ＤＡで集光してから発散するように投光トラップ部３４ａ内に進入する光は、投光反対絞り部７２における複数の光学絞りの各々の開口の先端を結んでできる仮想空間領域の内側を通って投光トラップ部３４ａの奥に進入する。
【０１４０】
これにより、設計外の光を確実に封じ込めることができるので、投光トラップ部３４ａにおいて迷光が発生することを抑制できる。したがって、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１４１】
なお、受光反対絞り部７３における複数の光学絞りについても、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光に対して同様の構成にしてもよい。
【０１４２】
また、同図に示すように、本実施の形態では、投光素子１０から出射して検知領域ＤＡに向かう光の輪郭線（ライン）１０Ｌと反射体４０の端面を結ぶ仮想線４０Ｌとが略平行である。
【０１４３】
これにより、感度を向上させることができるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１４４】
（変形例）
以下、本発明の変形例に係る粒子検出センサについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する変形例では、主要な構成のみを図示しており、筐体等のその他の構成は、各変形例の態様に応じて適宜変更できるので、図示していない。
【０１４５】
（変形例１）
図１０は、本発明の変形例１に係る粒子検出センサ１Ａの概略構成を示す断面図である。
【０１４６】
図１０に示すように、本変形例における粒子検出センサ１Ａは、上記実施の形態と同様に、投光素子１０と投光レンズ３１ａと受光素子２０と反射体４０Ａと加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。
【０１４７】
本変形例における反射体４０Ａは、上記実施の形態と同様に、内面が回転楕円体の回転面の一部をなしている。さらに、反射体４０Ａの側部には、２つの貫通孔４１ａ及び４１ｂが設けられている。
【０１４８】
本変形例において、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０１４９】
また、投光素子１０及び投光レンズ３１ａは、貫通孔４１ａと対向するように配置されており、投光素子１０及び投光レンズ３１ａの光軸と２つの貫通孔４１ａ及び４１ｂの中心軸とが一致している。投光素子１０から出射する光は、貫通孔４１ａを通過して反射体４０Ａの内方部分に設定された検知領域ＤＡに投光される。また、投光素子１０の光のうち粒子に当たらずに直進する光は、貫通孔４１ｂを通過して反射体４０Ａの外部に抜けるので、受光素子２０に入射しない。
【０１５０】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ａによれば、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０Ａを備えている。
【０１５１】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０１５２】
しかも、本変形例では、上記実施の形態と比べて、回転楕円体の回転面の多くの部分を反射体４０Ａの反射面として利用している。具体的には、反射体４０Ａは、回転楕円体のうち２つの貫通孔４１ａ及び４１ｂと受光素子２０とを設けた箇所を除いた部分を反射面として利用している。
【０１５３】
これにより、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を多く取ることができるので、実施の形態１よりも高精度の粒子検出センサを実現できる。
【０１５４】
また、本変形例における粒子検出センサ１Ａでも、上記実施の形態と同様に、反射体４０Ａは、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、また、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０１５５】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、さらに高精度の粒子検出センサを実現できる。しかも、受光素子２０を楕円の焦点の近傍に配置することによって受光効率を高くできるので、受光素子２０として小型の光検出器等を用いることができる。
【０１５６】
なお、図１０では、２つの貫通孔４１ａ及び４１ｂは、当該貫通孔４１ａ及び４１ｂの中心軸が楕円の長軸と直交するように設けられているが、図１１に示される粒子検出センサ１Ａ’のように、反射体４０Ａ’の貫通孔４１ａ及び４１ｂの中心軸が楕円の長軸と傾斜して交差するように設けられていてもよい。
【０１５７】
（変形例２）
図１２は、本発明の変形例２に係る粒子検出センサ１Ｂの概略構成を示す断面図である。
【０１５８】
図１２に示すように、本変形例における粒子検出センサ１Ｂは、上記実施の形態と同様に、投光素子１０と投光レンズ３１ａと受光素子２０と反射体４０Ｂと加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。
【０１５９】
本変形例における反射体４０Ｂは、上記実施の形態と同様に、内面が回転楕円体の回転面の一部をなしている。また、反射体４０Ｂは、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０１６０】
本変形例では、上記実施の形態と異なり、投光素子１０の光軸と、受光素子２０の光軸と、反射体４０Ｂの回転軸（光軸）とが一致している。また、反射体４０Ｂにおいて、回転楕円体の長軸の端部には貫通孔４２が設けられている。投光素子１０から出射する光は、貫通孔４２を通過して検知領域ＤＡに投光される。
【０１６１】
さらに、本変形例では、投光素子１０と受光素子２０との間に遮蔽板６０が配置されている。遮蔽板６０は、投光素子１０から直接受光素子２０に入射する光を吸収又はカットするように構成された遮光板である。これにより、投光素子１０と受光素子２０との光軸が一致していても、投光素子１０の光のうち粒子に当たらずに受光素子２０に向かって直進する光が遮蔽板６０で遮蔽されるので、粒子の検出誤認を回避できる。
【０１６２】
なお、本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０１６３】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ｂによれば、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０Ｂを備えている。
【０１６４】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０１６５】
さらに、本変形例では、上記実施の形態と比べて、回転楕円体の回転面の多くの部分を反射体４０Ｂの反射面として利用している。具体的には、反射体４０Ｂは、回転楕円体のうち１つの貫通孔４２と受光素子２０とを設けた箇所を除いた部分を反射面として利用している。
【０１６６】
これにより、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を多く取ることができるので、実施の形態１よりも高精度の粒子検出センサを実現できる。本変形例では、変形例１よりも回転楕円体の回転面を利用する部分が多く、反射面の面積が大きい。したがって、高感度の粒子検出センサを実現できる。
【０１６７】
また、本変形例における粒子検出センサ１Ｂでも、上記実施の形態と同様に、反射体４０Ｂは、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０１６８】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、さらに高感度の粒子検出センサを実現できる。しかも、受光素子２０を楕円の焦点の近傍に配置することによって受光効率を高くできるので、受光素子２０として小型の光検出器等を用いることができる。
【０１６９】
（変形例３）
図１３は、本発明の変形例３に係る粒子検出センサ１Ｃの概略構成を示す断面図である。
【０１７０】
図１３に示すように、本変形例における粒子検出センサ１Ｃは、上記実施の形態と同様に、投光素子１０と投光レンズ３１ａと受光素子２０と反射体４０Ｃと加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。
【０１７１】
本変形例における反射体４０Ｃは、検知領域ＤＡにおける粒子による散乱光を反射して受光素子２０に導くものであるが、上記実施の形態と異なり、回転楕円体の回転面ではなく、回転放物線の回転面の一部をなしている。
【０１７２】
本変形例において、反射体４０Ｃは、放物線の焦点Ｆが検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、放物線の焦点Ｆを挟んで放物線の頂点とは反対側の位置に配置されている。つまり、本変形例では、投光素子１０の光軸と、受光素子２０の光軸と、反射体４０Ｃの回転軸（光軸）とが一致している。
【０１７３】
反射体４０Ｃは、回転放物線の頂部に貫通孔４３が設けられている。投光素子１０から出射する光は、貫通孔４３を通過して反射体４０Ｃの内方部分に設定された検知領域ＤＡに投光される。
【０１７４】
さらに、本変形例では、投光素子１０と受光素子２０との間に遮蔽板６０が配置されている。これにより、投光素子１０と受光素子２０との光軸が一致していても、投光素子１０の光のうち粒子に当たらずに受光素子２０に直進する光が遮蔽板６０で遮蔽されるので、粒子の検出誤認を回避できる。
【０１７５】
なお、本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０１７６】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ｃによれば、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０Ｃを備えている。
【０１７７】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０１７８】
また、本変形例では、反射体４０Ｃの内面が回転放物線の回転面の一部をなしており、反射体４０は、放物線の焦点Ｆが検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、放物線の焦点Ｆを挟んで放物線の頂点とは反対側に位置するように配置されている。
【０１７９】
この構成により、検知領域ＤＡに粒子が存在する場合、投光素子１０の光は検知領域ＤＡの粒子に当たって散乱し、当該散乱光は反射体４０Ｃで反射して平行光となって受光素子２０に入射する。これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を多く取ることができるとともに、当該散乱光を少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、高感度の粒子検出センサを実現できる。
【０１８０】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、さらに高感度の粒子検出センサを実現できる。
【０１８１】
なお、本変形例では、反射体４０Ｃで反射した光が平行光となって広がるので、受光素子２０の受光面を大きくするか、受光素子２０の受光面を覆うレンズを大きくして、平行光の多くを受光素子２０で受光できるように構成するとよい。
【０１８２】
（変形例４）
図１４は、本発明の変形例４に係る粒子検出センサ１Ｄの概略構成を示す断面図である。
【０１８３】
図１４に示すように、本変形例における粒子検出センサ１Ｄは、変形例３と同様に、投光素子１０と投光レンズ３１ａと受光素子２０と反射体４０Ｄと加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。
【０１８４】
本変形例における反射体４０Ｄは、検知領域ＤＡにおける粒子による散乱光を反射して受光素子２０に導くものであり、変形例３と同様に、内面が回転放物線の回転面の一部をなしている。さらに、反射体４０Ｄの側部には、２つの貫通孔４４ａ及び４４ｂが設けられている。
【０１８５】
また、投光素子１０及び投光レンズ３１ａは、貫通孔４４ａと対向するように配置されており、投光素子１０及び投光レンズ３１ａの光軸と２つの貫通孔４４ａ及び４４ｂの中心軸とが一致している。投光素子１０から出射する光は、貫通孔４４ａを通過して反射体４０Ｄの内方部分に設定された検知領域ＤＡに投光される。また、投光素子１０の光のうち粒子に当たらずに直進する光は、貫通孔４４ｂを通過して反射体４０Ｄの外部に抜けるので、受光素子２０に入射しない。
【０１８６】
本変形例でも、反射体４０Ｄは、放物線の焦点Ｆが検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、放物線の焦点Ｆを挟んで放物線の頂点とは反対側の位置に配置されている。
【０１８７】
なお、本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０１８８】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ｄによれば、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０Ｄを備えている。
【０１８９】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０１９０】
また、本変形例では、変形例３と同様に、回転放物線の回転面からなる反射体４０Ｄは、放物線の焦点Ｆが検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、放物線の焦点Ｆを挟んで放物線の頂点とは反対側に位置するように配置されている。
【０１９１】
これにより、変形例３と同様に、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光は反射体４０Ｄで反射して平行光となって受光素子２０に入射するので、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を多く取ることができるとともに、当該散乱光を少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができる。したがって、高感度の粒子検出センサを実現できる。
【０１９２】
なお、本変形例でも、反射体４０Ｄで反射した光が平行光となって広がるので、受光素子２０の受光面を大きくするか、受光素子２０の受光面を覆うレンズを大きくして、平行光の多くを受光素子２０で受光できるように構成するとよい。あるいは、図１５に示される粒子検出センサ１Ｄ’のように、受光素子２０の手前に集光レンズ７０を配置してもよい。
【０１９３】
（変形例５）
図１６は、本発明の変形例５に係る粒子検出センサ１Ｅの概略構成を示す断面図である。
【０１９４】
図１６に示すように、本変形例における粒子検出センサ１Ｅは、上記実施の形態と同様に、投光素子１０と受光素子２０と反射体４０と加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。
【０１９５】
本変形例でも、上記実施の形態と同様に、回転楕円体の回転面からなる反射体４０は、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、また、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０１９６】
そして、本変形例における粒子検出センサ１Ｅは、さらに、補助反射体４０Ｅを備える。補助反射体４０Ｅは、検知領域ＤＡにおける粒子による散乱光のうち反射体４０に向かわない散乱光を反射体４０に向けて反射する。補助反射体４０Ｅは、例えば、所定形状の凹曲面を有する反射ミラーである。
【０１９７】
なお、本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０１９８】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ｅによれば、上記実施の形態と同様に、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０を備えている。
【０１９９】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０２００】
さらに、本変形例では、補助反射体４０Ｅを備えているので、検知領域ＤＡにおける粒子による散乱光のうち反射体４０に向かわない散乱光を反射体４０に向けて反射させることができる。
【０２０１】
これにより、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を多く取ることができるので、高感度の粒子検出センサを実現できる。
【０２０２】
また、本変形例における粒子検出センサ１Ｅでは、上記実施の形態と同様に、反射体４０は、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０２０３】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、さらに高感度の粒子検出センサを実現できる。しかも、受光素子２０を楕円の焦点の近傍に配置することによって受光効率を高くできるので、受光素子２０として小型の光検出器等を用いることができる。
【０２０４】
（変形例６）
図１７は、本発明の変形例６に係る粒子検出センサ１Ｆの概略構成を示す断面図である。
【０２０５】
図１７に示すように、本変形例における粒子検出センサＦは、上記実施の形態と同様に、投光素子１０と受光素子２０と反射体４０Ｆと加熱装置（不図示）とを備えており、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１０の光の散乱光を受光素子２０で受光することにより気体中に含まれる粒子を検出する。本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路（不図示）の流路方向は、紙面垂直方向である。
【０２０６】
本変形例における反射体４０Ｆは、知領域ＤＡにおける粒子による散乱光を反射して受光素子２０に導くものであり、各々が曲面又は平面を有する複数の微小ミラーの集合体である。反射体４０Ｆの内面は、全体として略回転放物線の回転面の一部をなすような形状である。つまり、上記実施の形態及び変形例のように連続する滑らかな曲面からなる反射体ではなく、各々の内面が曲面状又は平面状の複数の微小ミラーによって構成された反射体４０Ｆを用いてもよい。
【０２０７】
なお、本変形例でも、検知領域ＤＡが存在する粒子流路３３の流路方向は紙面垂直方向であり、粒子流路３３にはヒータ抵抗等の加熱装置が設置されている。
【０２０８】
以上、本変形例における粒子検出センサ１Ｆによれば、上記実施の形態と同様に、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子２０に導く反射体４０Ｆを備えている。
【０２０９】
これにより、上記実施の形態と同様に、加熱装置（不図示）を用いた加熱方式の粒子検出センサであっても、気体中に含まれる粒径の小さな粒子を高精度で検出することができる。
【０２１０】
また、本変形例でも、反射体４０Ｆの内面が略回転楕円体の回転面の一部をなしており、反射体４０Ｆは、楕円の一方の焦点が検知領域ＤＡ内に存在するように配置されており、受光素子２０は、楕円の他方の焦点の近傍に配置されている。
【０２１１】
これにより、検知領域ＤＡの粒子によって発生する散乱光を、少ない反射回数で受光素子２０に入射させることができるので、高感度の粒子検出センサを実現できる。しかも、受光素子２０を楕円の焦点の近傍に配置することによって受光効率を高くできるので、受光素子２０として小型の光検出器等を用いることができる。
【０２１２】
（変形例７）
上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサは、ダストセンサに搭載することができる。例えば、当該ダストセンサは、内蔵する粒子検出センサによって大気中のホコリの粒子を検知した場合、ホコリを検知したことを音や光によって報知したり表示部に表示したりする。このように、上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサは、ダストセンサに応用することができる。
【０２１３】
（変形例８）
また、上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサは、煙感知器に搭載することができる。例えば、煙感知器は、内蔵する粒子検出センサによって大気中の煙の粒子を検知した場合、煙を検知したことを音や光によって報知したり表示部に表示したりする。このように、上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサは、煙感知器に応用することができる。
【０２１４】
（変形例９）
また、上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサ又は上記ダストセンサは、空気清浄機、換気扇又はエアコンに搭載することができる。例えば、当該空気清浄機、換気扇又はエアコンは、内蔵する粒子検出センサによって大気中のホコリの粒子を検知した場合、単にホコリを検知したことを表示部に表示してもよいし、ファンを起動したりファンの回転速度を変更したり等のファンの制御を行ったりしてもよい。このように、上記実施の形態及び変形例における各粒子検出センサ又はダストセンサは、空気清浄機、換気扇又はエアコン等のファンを有する機器に応用することができる。
【０２１５】
（その他変形例等）
以上、本発明に係る粒子検出センサ及びこれを備えた機器について、実施の形態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。
【０２１６】
例えば、上記実施の形態及び変形例において、反射体の内面は、回転楕円体又は回転放物線の表面の一部としたが、これに限るものではなく、円錐曲線の回転体の回転面の一部とすることができる。この場合、円錐曲線としては、円ではなく、楕円、放物線及び双曲線の中から選ぶとよい。つまり、反射体の内面は、球体の曲面（球面）よりも、回転楕円体や回転放物線、回転双曲線の曲面（回転面）の一部にするとよい。反射体の内面が球面である場合、積分球のように拡散反射を利用すると、散乱光が何回も反射（多重反射）して減衰して、受光素子２０に光があまり入らなくなる。例えば、回転楕円体の場合と比べて、球体の場合は、１／１００程度しか受光しなくなる。
【０２１７】
また、上記実施の形態及び変形例において、受光領域３２には反射体を配置したが、受光領域３２には、反射体に代えてレンズを配置してもよい。例えば、受光領域３２に、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を受光素子２０に集光させる集光レンズを配置してもよい。
【０２１８】
また、上記実施の形態及び変形例において、粒子流路３３の流路方向（測定対象の気体が流れる方向）は、紙面上下方向（鉛直方向）としているが、紙面垂直方向としてもよい。つまり、上記実施の形態では、粒子流路３３の流路軸は、投光素子１０及び受光素子２０の各光軸が通る平面上に存在するように設定したが、当該平面と直交するように設定してもよい。
【０２１９】
また、上記実施の形態２において、第１遮光体６１は、ヒータ光及び外光の両方を遮光するとしたが、いずれか一方のみを遮光するように構成してもよい。この場合、第１遮光体６１がヒータ光のみを遮蔽するヒータ光遮蔽体である場合、さらに、大気導入孔３５からの外光を遮蔽する入口外光遮蔽体を別途設けてもよい。あるいは、第１遮光体６１が大気導入孔３５からの外光のみを遮蔽する入口外光遮蔽体である場合、さらに、ヒータ光を遮蔽するヒータ光遮蔽体を別途設けてもよい。
【０２２０】
また、上記実施の形態及びへ敬礼において、粒子を含む媒体は、大気（空気）としたが、大気以外の媒体（水等の液体）であってもよい。
【０２２１】
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】
【０２２２】
１、２  粒子検出センサ
１０  投光素子
２０  受光素子
３０  筐体
３１  投光領域
３２  受光領域
３３  粒子流路
３４  トラップ部
３４ａ  投光トラップ部
３４ｂ  受光トラップ部
３５  大気導入孔
３６  大気排出孔
４０  反射体
５０  加熱装置
６１  第１遮光体（遮光体）
６１ａ  第１遮光壁
６１ｂ  第２遮光壁
６２  第２遮光体（遮光体）
７１  投光絞り部
７２  投光反対絞り部
７３  受光反対絞り部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
2015200629.tif 000007
【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８Ａ】
2015200629.tif 000012
【図８Ｂ】
2015200629.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2015200629.tif 000015
【図１１】
2015200629.tif 000016
【図１２】
2015200629.tif 000017
【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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