(57)【要約】【課題】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等を提供する。【解決手段】投光素子１０と、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する受光素子２０と、大気を加熱する加熱装置５０と、加熱装置５０から放出されるヒータ光及び外光の少なくとも一方を遮光する遮光体（第１遮光体６１、第２遮光体６２）とを備え、遮光体は、上記散乱光が当該遮光体に到達した場合に、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を有する。【選択図】図１
2016045093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子と、
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受光する受光素子と、
大気を加熱するヒータと、
前記ヒータから放出されるヒータ光及び外光の少なくとも一方を遮光する遮光体とを備え、
前記遮光体は、前記散乱光が当該遮光体に到達した場合に、当該散乱光が前記検知領域に反射することを抑制する形状を有する
粒子検出センサ。
【請求項２】
前記遮光体は、前記散乱光を反射する反射面を有し、
前記反射面は、前記散乱光を前記検知領域以外の方向に反射させる形状である
請求項１に記載の粒子検出センサ。
【請求項３】
さらに、当該粒子検出センサの内部に大気を導入するための大気導入孔を備え、
前記反射面は、前記散乱光を前記大気導入孔に導く形状である
請求項２に記載の粒子検出センサ。
【請求項４】
前記反射面は、湾曲面である
請求項２又は３に記載の粒子検出センサ。
【請求項５】
前記ヒータは、前記検知領域の鉛直下方に配置されており、
前記遮光体は、前記ヒータ光を遮蔽するヒータ光遮蔽体であり、前記ヒータと前記検知領域との間に配置されている
請求項１又は２に記載の粒子検出センサ。
【請求項６】
さらに、当該粒子検出センサの内部に大気を導入するための大気導入孔を備え、
前記遮光体の前記ヒータ側の面は、前記ヒータ光を前記大気導入孔に導く形状である
請求項５に記載の粒子検出センサ。
【請求項７】
前記遮光体は、前記大気導入孔を介して当該粒子検出センサの外部から内部に進入する外光も遮蔽する
請求項５又は６に記載の粒子検出センサ。
【請求項８】
さらに、
当該粒子検出センサの内部の大気を外部に排出するための大気排出孔と、
前記大気排出孔を介して当該粒子検出センサの外部から内部に進入する外光を遮光する出口外光遮蔽体とを備える
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】
前記遮光体は、前記ヒータから前記検知領域に向かう方向に並んで配置された第１遮光壁と第２遮光壁とを有し、
前記第２遮光壁は、前記検知領域に対向する開口を有し、
前記第１遮光壁は、前記開口を覆うように設けられている
請求項５〜８のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１０】
さらに、当該粒子検出センサの内部に大気を導入するための大気導入孔を備え、
前記遮光体は、前記大気導入孔を介して当該粒子検出センサの外部から内部に進入する外光を遮蔽する入口外光遮蔽体である
請求項１又は２に記載の粒子検出センサ。
【請求項１１】
前記遮光体の前記大気導入孔側の面は、前記外光を前記大気導入孔に導く形状である
請求項１０に記載の粒子検出センサ。
【請求項１２】
さらに、当該粒子検出センサの内部の大気を外部に排出するための大気排出孔を備え、
前記遮光体は、前記大気排出孔を介して当該粒子検出センサの外部から内部に進入する外光を遮光する出口外光遮蔽体である
請求項１又は２に記載の粒子検出センサ。
【請求項１３】
前記遮光体の前記大気排出孔側の面は、前記外光を前記大気排出孔に導く形状である
請求項１２に記載の粒子検出センサ。
【請求項１４】
さらに、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を備え、
前記遮光体は、前記反射体である
請求項１２又は１３に記載の粒子検出センサ。
【請求項１５】
前記遮光体は、前記検知領域から前記大気排出孔に向かう方向に並んで配置された複数の遮蔽壁を有し、
前記複数の遮蔽体は、当該粒子検出センサの内部の大気を前記大気排出孔から排出できるように構成されている
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の粒子検出センサ。
【請求項１６】
請求項１〜１５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１７】
請求項１〜１５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１８】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項１６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１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項１６に記載のダストセンサを搭載している
換気扇。
【請求項２０】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子検出センサ、又は、請求項１６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、ヒータによってセンサ内部への大気の導入を促進する技術が知られている（例えば特許文献１、２）。特許文献１に記載された浮遊物検出装置では、さらに、吸気口や排気口からの直射光を遮蔽するために、筐体の内部に遮蔽板を設けている。また、特許文献２に記載された煙検出装置では、空気導入口や空気排出口から外部の光が直接侵入しないように、粒子の流路に迷路を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１１３０５８号公報
【特許文献２】特開平８−２０１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光散乱式粒子検出センサにおいては、検知領域（光散乱部）に進入する迷光を抑制することで粒子の検出精度のさらなる向上が要望されている。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、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】
【０００７】
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、検知領域における粒子による前記投光素子からの光の散乱光を受光する受光素子と、大気を加熱するヒータと、前記ヒータから放出されるヒータ光及び外光の少なくとも一方を遮光する遮光体とを備え、前記遮光体は、前記散乱光が当該遮光体に到達した場合に、当該散乱光が前記検知領域に反射することを抑制する形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、迷光を抑制できるので、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】
【０００９】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態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２】本発明の実施の形態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３Ａ】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る。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態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４Ａ】大気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４Ｂ】大気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４Ｃ】大気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５】本発明の実施の形態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６】（ａ）は、本発明の変形例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Ｂ−Ｂ線における同粒子検出センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態に係る粒子検出センサ１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。
【００１３】
図１に示すように、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。
【００１４】
粒子検出センサ１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、第１絞り７１、第２絞り７２、第３絞り７３、第１保護板８１及び第２保護板８２とを備える。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。そこで、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１２０度（６０度）である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。本実施の形態において、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。
【００２３】
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。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。
【００２４】
投光領域３１は、投光素子１０の光が投光される領域である。例えば、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、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。
【００２８】
投光絞り部７１は、各々が円形の開口（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。
【００２９】
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、２つの平面によって鋭角をなしており、当該２つの平面の一方の面は、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。
【００３０】
受光領域３２（拡散光導入部）は、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に導くための領域である。例えば、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。
【００３１】
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。反射体４０の詳細構成は後述する。
【００３２】
粒子流路３３は、粒子を含む大気（気体）が流れる領域である。具体的には、粒子流路３３は、筐体３０内に導入された気体が通過する気体通過領域であり、周囲が筐体３０の内面（内壁）で囲まれた空間領域である。つまり、粒子流路３３は、検知領域ＤＡを含む空間領域であり、大気導入孔３５から導入した大気が検知領域ＤＡを通って大気排出孔３６から排出されるまでの筐体３０内の空間領域である。
【００３３】
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、大気導入孔３５から粒子流路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。
【００３４】
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。なお、投光トラップ部３４ａ及び受光トラップ３４ｂは、ラビリンス構造であってもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、２つの平面によって鋭角をなしており、当該２つの平面の一方の面は、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、２つの平面によって鋭角をなしており、当該２つの平面の一方の面は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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３６とが設けられている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。なお、大気導入孔３５の開口面積を大気排出孔３６の開口面積よりも大きくすることによって、効率良く筐体３０内に大気を導入して排気することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
上述のとおり、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。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。また、反射体４０の内面は、主に正反射特性をもつ平滑面あるいは鏡面であるが、これに限るものではない。
【００５１】
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。また、反射体４０の開口部側の端部は、第１保護板８１に接触している。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
ここで、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２を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態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。
【００５５】
図２に示すように、本実施の形態における反射体４０は、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。そして、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。
【００５６】
このように、焦点Ｆ１を検知領域ＤＡに対応させるとともに焦点Ｆ２を受光素子２０に対応させることによって、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。
【００５７】
また、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。
【００５８】
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。
【００５９】
なお、本実施の形態では、検知領域ＤＡと受光素子２０との間に第２保護板８２が配置されているので、第２保護板８２の屈折率を考慮した上で、反射体４０の焦点位置に検知領域ＤＡと受光素子２０とを配置するとよい。
【００６０】
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である。
【００６１】
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内の大気を加熱する。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上方に移動する。つまり、加熱装置５０によって粒子流路３３内の大気を加熱すると、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。
【００６２】
このように、加熱装置５０によって粒子流路３３内の大気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。
【００６３】
また、本実施の形態において、加熱装置５０は、大気導入孔３５の近傍に配置されている。具体的には、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。
【００６４】
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との間において大気は粒子流路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、大気中に含まれる粒子を検出することは可能である。
【００６５】
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１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。
【００６６】
ここで、図１（ｄ）を参照しながら図３Ａ及び図３Ｂ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３Ａ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３Ｂ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。
【００６７】
図１（ｄ）及び図３Ａ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１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。
【００６８】
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。
【００６９】
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及びヒータ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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、第２遮光体６２は、図１（ｄ）及び図３Ｂ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１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。
【００７２】
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１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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、図１（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。
【００７５】
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３Ａ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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３Ｂ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。
【００７８】
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。
【００７９】
図１（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１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。
【００８０】
図１（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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、それぞれ、大気中に粒子が存在しない場合、大気中に粒径の小さい粒子が存在する場合、及び、大気中に粒径の大きい粒子が存在する場合における、本発明の実施の形態に係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。
【００８４】
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内に大気が引き込まれ、当該大気は、粒子流路３３を経由して検知領域ＤＡに導かれる。
【００８５】
この場合、図４Ａに示すように、粒子検出センサ１内に導入された大気に粒子（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内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。
【００８６】
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が、受光素子２０で検出される光強度は、検知領域ＤＡに粒子が存在する場合と比べて小さい。したがって、粒子検出センサ１内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。
【００８７】
本実施の形態では、投光トラップ部３４ａ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、投光トラップ部３４ａ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。
【００８８】
また、図４Ｂに示すように、粒子検出センサ１内に導入した大気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内に導入された大気中に粒子が存在することが分かる。
【００８９】
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内に導入した大気中には粒径の小さい粒子が存在することが分かる。
【００９０】
また、図４Ｃに示すように、粒子検出センサ１内に導入した大気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内に導入された大気中に粒子が存在することが分かる。
【００９１】
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内に導入した大気中には粒径の大きい粒子Ｐ２が存在することが分かる。
【００９２】
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内に導入された大気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、大気中の粒子を検出することができる。
【００９３】
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。
【００９４】
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内に導入された大気の中の粒子の個数（量）も算出することができる。
【００９５】
特に、本実施の形態における粒子検出センサ１では、受光領域３２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が設けられている。
【００９６】
これにより、受光領域３２にレンズを設ける場合と比べて、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。
【００９７】
例えば、図１（ｄ）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。つまり、大きい立体角で散乱光を検出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る。
【００９８】
したがって、大気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容易に判別することができる。
【００９９】
以上、本実施の形態における粒子検出センサ１によれば、ヒータ加熱により大気を導入するヒータ方式が採用されているので、簡単で低コストのセンサを実現できる。
【０１００】
そして、本実施の形態における粒子検出センサ１では、加熱装置５０（ヒータ）から放出されるヒータ光及び粒子検出センサ１の外部から内部に進入する外光の少なくとも一方を遮光する遮光体を備えており、当該遮光体は、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光が当該遮光体に到達した場合に、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。
【０１０１】
具体的には、粒子検出センサ１は、ヒータ光及び外光を遮光する第１遮光体６１と、外光を遮光する第２遮光体６２とを備えており、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、本実施の形態において、第１遮光体６１（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遮光体６１（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る。
【０１０４】
これにより、検知領域ＤＡに迷光が進入することを一層抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１０５】
同様に、第２遮光体６２（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導入孔３５に導くような形状となっている。具体的には、第２遮光体６２（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る。
【０１０６】
これにより、検知領域ＤＡに迷光が進入することを一層抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１０７】
また、本実施の形態において、第１遮光体６１（第１遮光壁６１ａ）の加熱装置５０側の面（大気導入孔３５側の面）は、ヒータ光及び外光を大気導入孔３５に導くような形状となっている。具体的には、第１遮光体６１（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る。
【０１０８】
これにより、検知領域ＤＡに不要な光が進入することを一層抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１０９】
同様に、第２遮光体６２（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に導くような形状となっている。具体的には、第２遮光体６２（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る。
【０１１０】
これにより、検知領域ＤＡに不要な光が進入することを一層抑制できるので、粒子の検出精度を一層向上させることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態において、第１遮光体６１は、検知領域ＤＡに対向する開口を有する第２遮光壁６１ｂと、第２遮光壁６１ｂの開口を覆う第１遮光壁６１ａとからなる。また、第１遮光壁６１ａと第２遮光壁６１ｂとは、加熱装置５０から検知領域ＤＡに向かう方向に並ぶように配置されており、かつ、粒子検出センサ１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。
【０１１２】
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１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。
【０１１３】
また、本実施の形態において、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（第１遮光壁６２ａ、第２遮光壁６２ｂ、第３遮光壁６２ｃ）を有しており、かつ、これらの複数の遮蔽体は、粒子検出センサ１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。
【０１１４】
これにより、外光や迷光が検知領域ＤＡに進入することを抑制しつつ、粒子検出センサ１から大気をきちんと排出することができる。
【０１１５】
また、図１（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。
【０１１６】
これにより、粒子検出センサ１（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。
【０１１７】
ここで、図５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。
【０１１８】
図５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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（その他変形例等）
以上、本発明に係る粒子検出センサについて、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。
【０１２６】
例えば、上記実施の形態において、大気導入孔３５及び大気排出孔３６は、鉛直方向における筐体３０の上面及び底面に設けたが、これに限るものではない。図６に示す粒子検出センサ１Ａのように、筐体３０（図６では第１筐体部３０ａ）の主面に大気導入孔３５及び大気排出孔３６を設けてもよい。本変形例でも、遮光体６３は、第１遮光体６１及び第２遮光体６２と同様に、加熱装置５０からの光及び外光の少なくとも一方を遮光するものであり、かつ、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光が当該遮光体６３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。なお、遮光体６３には、第１遮光体６１及び第２遮光体６２の構成を適宜適用することができる。
【０１２７】
また、上記実施の形態において、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。
【０１２８】
また、上記実施の形態において、受光領域３２には反射体４０を配置したが、受光領域３２には、反射体４０に代えてレンズを配置してもよい。具体的には、第２保護板８２と受光素子２０との間には集光レンズを配置してもよい。なお、集光レンズは、検知領域ＤＡにおける粒子の散乱光を受光素子２０に集光させる機能を有する。
【０１２９】
また、上記実施の形態において、反射体４０の内面の形状は、回転楕円体の回転面の一部としたが、これに限るものではなく、回転放物線等の円錐曲線の回転体の回転面の一部とすることもできる。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、主に正反射特性をもつ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。
【０１３０】
また、上記実施の形態における粒子検出センサは、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。
【０１３１】
また、上記実施の形態における粒子検出センサは、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。
【０１３２】
また、上記実施の形態における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等に搭載することができる。この場合、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。
【０１３３】
また、上記実施の形態において、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。
【０１３４】
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】
【０１３５】
１、１Ａ  粒子検出センサ
１０  投光素子
１１、２１、５１  リード線
２０  受光素子
３０  筐体
３０ａ  第１筐体部
３０ｂ  第２筐体部
３１  投光領域
３１ａ  投光レンズ
３２  受光領域
３３  粒子流路
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（ヒータ）
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）
６２ａ  第１遮光壁
６２ｂ  第２遮光壁
６２ｃ  第３遮光壁
６３  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
８１  第１保護板
８２  第２保護板
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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