JP2017166935A - 粒子センサ、及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

粒子センサ、及びそれを備えた電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】粒子センサにおける測定中心としての検知領域に粒子を有効に集める。【解決手段】粒子センサ（１０）において、筐体（１）は、気体を検知領域（ＤＡ）へ導く誘導路（４０）を内部に備え、誘導路（４０）は、誘導路（４０）が延びる方向に対して垂直な断面形状の周長が、誘導路（４０）の入口（４２）から検知領域（ＤＡ）へ向かうに従い、徐々に小さくなるように形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、粒子センサ、及びそれを備えた電子機器に関する。
近年、粒子を検出する微粒子センサとして、光センサが提案されている。このような微粒子センサは、発光素子と受光素子とを備えており、測定対象の粒子を含む気体をセンサ内部に取り込む構成となっている。そして、前記気体に対し発光素子からの光を照射し、その散乱光を受光素子に受光させ、散乱光によって気体に含まれる粒子の有無を検出するようになっている。例えば、大気中に浮遊する埃、花粉、煙等の粒子を検出することが可能である。このような微粒子センサとして、例えば特許文献１〜３に記載されたセンサが知られている。
特許文献１に開示された花粉センサは、浮遊粒子を含有する空気中に所定の偏光方向の照射光を照射する発光手段と、第１受光手段と、第２受光手段と、を備えている。第１受光手段は、浮遊粒子による散乱光を検出し、散乱光の強度Ｉを測定する。また、第２受光手段は、浮遊粒子による散乱光のうちの照射光の偏光方向に直交する偏光方向の散乱光を検出し、直交散乱光の強度Ｉｓを検出する。そして、特許文献１の花粉センサでは、散乱光の強度Ｉと直交散乱光の強度Ｉｓとに基づいて、花粉粒子と土埃との識別を行っている。
特許文献２に開示された光散乱式粒子検知センサは、迷光を減衰させる光トラップを備えた構成である。特許文献２の光散乱式粒子検知センサの一実施形態として、受光素子及び投光素子を収容するケースの流入口の外側周縁に、先端に近いほど開口径が大きくなる略円錐形の筒部が突設した構成が記載されている。これにより、ケース内における空気の渦の発生を抑制して粉塵の堆積を抑えるようにしている。
図６は、特許文献３に開示された粒子センサの構成を示す断面図である。図６に示されるように、特許文献３に開示された粒子検出センサ１００は、投光素子１１０と受光素子１２０とを筐体１３０内に備えた光電式センサである。粒子検出センサ１００では、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１０からの光の散乱光を受光素子１２０にて受光することにより気体中に含まれる粒子を検出するようになっている。また、筐体１３０には、投光素子１１０の光が投光される投光領域１３１と、検知領域ＤＡにおいて投光素子１１０の光が粒子に当たって発生した散乱光を受光素子１２０に導くための空間領域である受光領域１３２が設けられている。受光領域１３２には、受光側レンズ（集光レンズ）１４０が設けられている。なお、測定中心としての検知領域ＤＡは、投光領域１３１と受光領域１３２とが重なる領域であり、投光素子１１０の光軸と受光素子１２０の光軸とが交差する交点を含む。
特開２００５−２８３１５２号公報（２００５年１０月１３日公開） 特開２０００−２３５０００号公報（２０００年 ８月２９日公開） 特開２０１５−２００６２９号公報（２０１５年１１月１２日公開）
しかしながら、上記従来技術、特に特許文献３に開示された技術では、測定中心としての検知領域に粒子が有効に集まらないという問題がある。
図６に示されるように、筐体１３０は、流入する粒子の流れを妨げないように、測定中心としての検知領域ＤＡ近傍の空間を広くとった構造になっている。その結果、検知領域ＤＡに粒子が集まらなくなる。それゆえ、特に、比較的粒子が少ない気体中の粒子を検出する場合、検知領域ＤＡに粒子が集まりにくいため、測定誤差が大きくなる。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができる粒子センサ、及びそれを備えた電子機器を実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の粒子センサは、検知領域へ光を照射する発光素子と、前記検知領域における粒子による前記発光素子からの光の散乱光を受光する受光素子と、を筐体内に備え、前記筐体の流入口から流入した気体に含まれる粒子を検知する粒子センサであって、前記筐体は、前記気体を前記検知領域へ導く誘導路を内部に備え、前記誘導路は、該誘導路が延びる方向に対して垂直な断面形状の周長が、該誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、徐々に小さくなるように形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、前記誘導路は、該誘導路が延びる方向に対して垂直な断面形状の周長が、該誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、徐々に小さくなるように形成されているので、前記流入口から流入した複数の粒子は、前記誘導路を通過することにより、有効に集まった状態で前記検知領域へ到達する。その結果、上記の構成によれば、前記構成の誘導路を備えていることにより、粒子の流れを妨げることなく、粒子を効率的に測定中心としての検知領域へ誘導することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができる粒子センサを実現できる。
また、前記筐体は、前記気体を前記検知領域へ導く誘導路を内部に備えているので、粒子センサの小型化を実現できる。
本発明の粒子センサは、粒子センサ内に前記気体を導くための気流発生装置が設けられていてもよい。これにより、粒子センサの周囲に存在する気体に気流を発生させ、粒子センサ内に気体を通すことが可能となる。
本発明の粒子センサにおいて、前記気流発生装置は、前記流入口側に設けられた加熱装置であってもよい。
上記の構成によれば、前記誘導路が鉛直上方に延びている形状の場合、前記加熱装置によって前記流入口へ流入する気体を加熱することによって、測定対象の気体を容易に前記誘導路内へ引き込むことができる。
また、本発明の粒子センサにおいて、前記気流発生装置は、前記流入口側に設けられた吸気ファンであってもよい。また、前記気流発生装置は、前記気体を排出する流出口側に設けられた排気ファンであってもよい。
また、本発明の粒子センサにおいて、前記発光素子及び前記受光素子それぞれの光軸は、前記気体を排出する流出口側に向いていることが好ましい。
上記の構成によれば、前記発光素子及び前記受光素子それぞれの光軸は、前記流出口側に向いているので、誘導路に沿った方向のサイズを小さくすることができる。
本発明の粒子センサにおいて、前記誘導路は、前記発光素子の光軸及び前記受光素子の光軸の両方を含む面に平行な方向に延びていることが好ましい。
これにより、粒子センサの厚さ方向の寸法を小さくでき、粒子センサの小型化を実現できる。
本発明の粒子センサにおいて、前記検知領域に対して前記誘導路と反対側に、前記検知領域を通過した気体を外部へ排出するための排出流路を筐体内に備え、前記排出流路は、前記誘導路が延びる方向に対して垂直な方向に延びており、前記気体を排出する流出口は、前記排出流路の端部に形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、前記排出流路は、前記誘導路が延びる方向に対して垂直な方向に延びており、前記気体を排出する流出口は、前記排出流路の端部に形成されており、排出流路は、前記誘導路が延びる方向に設けられていない。このような構成とすることにより、粒子センサの誘導路に沿った方向の寸法を小さくすることができ、粒子センサの小型化を実現できる。
本発明の粒子センサにおいて、前記発光素子及び前記受光素子は、前記排出流路が延びる方向に並んで配置されており、前記流出口は、前記排出流路における前記発光素子と反対側の端に形成されていることが好ましい。
これにより、前記流出口から前記筐体内に外部の光が入射されても、この光が前記受光素子に入射することを防止することができる。
本発明の粒子センサにおいて、前記誘導路は、円錐台形状であり、誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、内径が徐々に小さくなるように形成されていてもよい。これにより、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができる。
また、本発明の粒子センサにおいて、前記誘導路は、角錐台形状であり、誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、前記角錐台形状を構成する内壁面における互いに対向する少なくとも１組の内壁面同士の間隔が小さくなるように形成されていてもよい。これにより、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができる。
また、本発明の粒子センサにおいて、前記誘導路の内壁面は、曲面であってもよい。
また、本発明の粒子センサにおいて、前記誘導路は、テーパー形状に傾斜した内壁面を有してもよい。
上記の課題を解決するために、本発明の電子機器は、上述の粒子センサを備え、前記粒子センサによる粒子の検知または粒子の度合いを出力する出力部を備えたことを特徴としている。
上記の構成によれば、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができ、正確な粒子の検知結果を利用することができる電子機器を実現できる。
本発明は、測定中心としての検知領域に粒子を有効に集めることができるという効果を奏する。
本発明の実施形態１に係る粒子センサの構成を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は分解斜視図であり、（ｃ）は、Ｘ方向から見た下面図である。 本発明の実施形態１に係る粒子センサ内部を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、Ｚ方向から見た正面図である。 本発明の実施形態１に係る粒子センサの動作を説明するための図であり、（ａ）は内部構成を示す正面図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｚ平面における断面図である。 本発明の実施形態２に係る粒子センサの構成を示し、（ａ）は、内部構成を示すＺ方向から見た正面図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｚ平面における断面図であり、（ｃ）は、Ｘ方向から見た下面図である。 本発明の実施形態３に係る粒子センサの内部構成を示す、Ｚ方向から見た正面図である。 特許文献３に開示された粒子センサの構成を示す断面図である。
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態に係る粒子センサの構成について、図１の（ａ）〜（ｃ）、並びに図２の（ａ）及び（ｂ）に基づいて、詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる粒子センサ１０の構成を示し、図１の（ａ）は斜視図であり、図１の（ｂ）は分解斜視図であり、図１の（ｃ）は、Ｘ方向から見た下面図である。図２は、本実施形態にかかる粒子センサ１０内部を示し、図２の（ａ）は斜視図であり、図２の（ｂ）は、Ｚ方向から見た正面図である。
本実施形態にかかる粒子センサ１０は、カバー１Ａ及びケース１Ｂからなる筐体１と、発光部２０と、受光部３０と、ヒータ５（加熱装置）と、コネクタ６と、プリント配線板７と、を備えている。
発光部２０は、検知領域ＤＡに導入された粒子含有気体に光を照射するものである。粒子センサ１０では、検知領域ＤＡにおける粒子による発光部２０からの光の散乱光を受光部３０にて受光することにより、気体中に含まれる粒子を検出するように構成されている。
ケース１Ｂには、発光部２０、受光部３０、及びヒータ５が収容されている。そして、カバー１Ａは、ケース１Ｂを閉塞する蓋である。カバー１Ａ及びケース１Ｂからなる筐体１は、プリント配線板７に搭載されている。プリント配線板７は、筐体１に収容された発光部２０、受光部３０、及びヒータ５等と電気接続する回路が形成されている。また、コネクタ６は、外部の部材と電気接続するためのものであり、プリント配線板７に搭載されている。
筐体１には、流入口１Ｃ及び流出口１Ｄが形成されている。また、筐体１内には、流入口１Ｃから流入する気体に含まれる粒子を検知する検知領域ＤＡが設定されている。粒子センサ１０は、流入口１Ｃから流入し、検知領域ＤＡを通過した気体中の粒子を検知する構成である。筐体１は、流入口１Ｃから流入した気体を検知領域ＤＡへ導く誘導路４０を内部に備えている。
ここで、流入口１Ｃから検知領域ＤＡへ向かう方向をＸ方向とし、プリント配線板７の法線方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向の両方に垂直な方向をＹ方向とする。Ｘ方向は、誘導路４０が延びる方向であるともいえる。
また、本実施形態にかかる粒子センサ１０は、Ｚ方向が表裏方向となり、かつヒータ５が下側になるように配置される。そこで、本明細書では、粒子センサ１０におけるヒータ５が設けられた側を下側とし、該下側と反対側を上側とする。また、粒子センサ１０におけるカバー１Ａ側を表側（正面側）とし、該表側と反対側を裏側（背面側）とする。
発光部２０は、発光素子２１と発光側レンズ２２とを備えている。発光素子２１は、検知領域ＤＡへ向けて所定の波長の光を発する光源に相当し、例えばＬＥＤ、半導体レーザ等の固体発光素子が挙げられる。発光側レンズ２２は、発光素子２１に対して検知領域ＤＡ側に配置されており、発光素子２１からの光を検知領域ＤＡに向けて進行させるように構成されている。発光素子２１から出射した光は、発光側レンズ２２を介して検知領域ＤＡに到達する。発光側レンズ２２の材料は、特に限定されないが、例えば、透光性樹脂、ガラス等が挙げられる。
発光側レンズ２２は、発光素子２１から出射した光を検知領域ＤＡへ向けてコリメートさせる（平行化する）コリメートレンズであってもよいし、発光素子２１から出射した光を検知領域ＤＡへ向けて集光させる集光レンズであってもよいし、コリメートレンズと集光レンズとを組み合わせた構成であってもよい。
受光部３０は、受光素子３１と受光側レンズ３２とを備えている。受光素子３１は、光を受光する素子であり、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、または、光電子倍増管等の、光信号を電気信号に変換する素子が挙げられる。受光側レンズ３２は、受光素子３１における検知領域ＤＡ側に配置されており、その光軸が受光素子３１の光軸と一致するように構成されている。
ここで、センサ内で粒子を検出するためには、粒子センサ１０内に粒子を含む気体を通す必要がある。粒子センサ１０内部に誘導路４０を形成しただけでは、粒子センサ１０内部に粒子を含む気体を通すことは、困難である。そこで、粒子センサ１０内部の誘導路４０に気体を通すために、（ｉ）粒子センサ１０を空気清浄機またはエアコン等の電子機器内の気体流路中に配置し、強制的に粒子センサ１０内に気体を通すか、あるいは、（ｉｉ）粒子センサ１０自体に気流を発生させる気流発生装置を設け、粒子センサ１０内に気体を通す必要がある。
本実施形態に係る粒子センサ１０では、上記（ｉｉ）を採用している。ヒータ５は、大気を加熱することにより、気流を発生させる気流発生装置として機能する。
図１の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ヒータ５は、粒子センサ１０における筐体１の流入口１Ｃ側に設けられている。より具体的には、流入口１Ｃと誘導路４０の入口４２との間に配置されている。また、ヒータ５は、誘導路４０の鉛直下方に設けられている。ヒータ５による加熱により、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。このように、ヒータ５によって筐体１の流入口１Ｃ付近に存在する気体を加熱することによって、測定対象の気体を容易に誘導路４０内へ引き込むことができる。
なお、粒子センサ１０は、気流発生装置として、ヒータ５の代わりにファンを備えていてもよい。ファンを備えている場合、前記気流発生装置は、流入口側に設けられた吸気ファンであってもよい。また、前記気流発生装置は、気体を排出する流出口１Ｄ側に設けられた排気ファンであってもよい。
また、粒子センサ１０は、上記（ｉ）で述べたように、空気清浄機またはエアコン等の電子機器内の気体流路中に配置される場合もある。電子機器内の気体流路中に配置される場合、粒子センサ１０は、必ずしも気流発生装置としてのヒータ５を備える必要はなく、部品点数を少なくすることができる。
発光素子２１及び受光素子３１は、筐体１内にて、それぞれの光軸２０ａ及び３０ａが互いに交差するように配置されている。そして、発光素子２１の光軸２０ａ及び受光素子３１の光軸３０ａは，誘導路４０の軸に対して線対称である。すなわち、光軸２０ａと誘導路４０の軸とのなす角度と、光軸３０ａと誘導路４０の軸とのなす角度は同一である。これにより、発光素子２１からの直接光の影響を受けることなく、粒子による散乱光を効率的に受光素子３１にて受光することができるので、粒子の検出精度の低下を抑制できる。
また、検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子を検知するための領域である。図２の（ｂ）に示されるように、検知領域ＤＡは、誘導路４０の出口４３よりも上側に設定されており、発光部２０の発光領域と受光部３０の受光領域とが重複する領域である。より具体的には、検知領域ＤＡは、発光素子２１の光軸２０ａと受光素子３１の光軸３０ａとが交差する交点を含む領域である。測定対象の粒子含有気体は、誘導路４０を通過して検知領域ＤＡへ導かれる。
また、筐体１には、誘導路４０に大気を導入するための流入口１Ｃ、及び誘導路４０から大気を排出するための流出口１Ｄが設けられている。また、筐体１における誘導路４０の上側には、流出口１Ｄを出口とする排出流路８０が設けられている。排出流路８０は、発光部２０及び受光部３０の上側をＹ方向に延びており、検知領域ＤＡと連通するように構成されている。流入口１Ｃに流入した気体は、誘導路４０を介して、検知領域ＤＡを通過し、排出流路８０に到達する。そして、排出流路８０を経て流出口１Ｄから外部へ排出される。粒子センサ１０では、効率的に筐体１内に粒子含有気体を導入して外部へ排出するため、流入口１Ｃの開口面積は、流出口１Ｄの開口面積よりも大きくなっている。
排出流路８０には、検知領域ＤＡと連通する開口８１が形成されている。この開口８１は、誘導路４０の出口の上側に位置する。そして、開口８１は、少なくとも発光素子２１の光軸２０ａが通過するように設計されている。また、検知領域ＤＡは、開口８１と誘導路４０との間に設定されている。ここで、筐体１において、少なくとも受光素子３１の光軸３０ａと交差する部分８２ｂには内壁８２が形成されている。すなわち、排出流路８０の内壁８２における、受光素子３１の光軸３０ａと交差する部分８２ｂには開口が形成されていない。これにより、外部からの光が直接受光素子３１に入射することを防止することができる。
また、筐体１において、少なくとも発光素子２１の光軸２０ａと交差する部分８２ａには、内壁８２が設けられている。これにより、粒子センサ１０では、発光素子２１の出射光のうち検知領域ＤＡにて粒子に当たらずに検知領域ＤＡを通過した光は、開口８１を通過して排出流路８０の内壁８２にて反射し、流出口１Ｄから外部へ出射される。それゆえ、発光素子２１の出射光のうち検知領域ＤＡにて粒子に当たらずに検知領域ＤＡを通過した光が筐体１内で反射及び散乱して受光素子３１にて受光されてしまうことを防止することができ、筐体１内の迷光を抑制することができる。
また、流出口１Ｄは、排出流路８０における発光素子２１と反対側（すなわち、受光素子３１側）に設けられている。排出流路８０における受光素子３１（すなわち、発光素子２１側）と反対側に流出口１Ｄが設けられている場合、流出口１Ｄから外部の光が受光素子３１に入射して受光されてしまうおそれがある、粒子センサ１０の構成によれば、流出口１Ｄは、排出流路８０における受光素子３１と反対側に設けられておらず、発光素子２１と反対側に設けられているので、外部の光が受光素子３１に入射して受光されてしまうことを防止することができる。
また、発光素子２１の光軸２０ａ、及び受光素子３１の光軸３０ａはそれぞれ、上方向き（流出口１Ｄ側向き）に向いている。このように構成することにより、特に上下方向のサイズを小さくすることができるという利点を有する。ただし、このように構成することにより、各素子が流出口１Ｄ側を向いてしまい、外部から流出口１Ｄを通って粒子センサ１０内に入ってきた迷光が受光素子３１に到達しやすくなるという課題が生じる。このため、本実施形態に係る粒子センサ１０では、流出口１Ｄを誘導路４０の延長上に設けるのではなく、流路をＹ方向に曲げて迷光が入りにくく、また入ったとしても受光素子３１に到達しにくくなるよう構成している。
次に、本実施形態にかかる粒子センサ１０の動作について、図３の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図３は、粒子センサ１０の動作を説明するための図であり、図３の（ａ）は内部構成を示す平面図であり、図３の（ｂ）は、断面図である。なお、図３の（ａ）では、カバー１Ａを省略している。
ヒータ５が動作すると、誘導路４０内に気流が発生し、流入口１Ｃから筐体１内に粒子ｍを含む気体が引き込まれる。この気体は、誘導路４０の入口４２に入り、方向Ａへ進み誘導路４０を経由して、出口４３から検知領域ＤＡへ導かれる。
ここで、筐体１内に引き込まれた気体に粒子ｍが存在しない場合、すなわち、検知領域ＤＡに粒子ｍが流入しない場合、発光素子２１の出射光は検知領域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。それゆえ、受光素子３１には、散乱光が受光されない。したがって、粒子センサ１０に導入された気体中に粒子ｍが存在しないことが判定される。
なお、この場合、検知領域ＤＡを通過して直進した光は、筐体１内で反射して迷光となって受光素子３１に入射するおそれがある。粒子センサ１０では、上述のように、排出流路８０の開口８１は発光素子２１の光軸２０ａが通過するように設計され、発光素子２１の光軸２０ａと交差する部分には内壁８２が設けられている。それゆえ、検知領域ＤＡを通過して直進した光は、受光素子３１に入射することなく、開口８１を通過して排出流路８０の内壁８２にて反射し、流出口１Ｄから外部へ出射される。これにより、検知領域ＤＡを通過して直進した光が筐体１内で反射して迷光となって受光素子３１に入射することを抑制できる。また、内壁８２には、光の反射を抑制する塗料等が塗布されていてもよい。これにより、さらに迷光を減らすことができる。
また、筐体１内に引き込まれた気体に粒子ｍが存在する場合、すなわち、検知領域ＤＡに粒子ｍが流入する場合、発光素子２１の出射光は、検知領域ＤＡに存在する粒子ｍに当たって散乱する。そして、この粒子ｍによる散乱光は、受光側レンズ３２にて集光され、受光素子３１に入射する。そして、受光素子３１に入射した光の出力信号に基づいて、粒子センサ１０に導入された気体中に粒子ｍが存在することが判定される。
このように、粒子ｍのよる散乱光によって粒子センサ１０内に導入された気体に粒子ｍが含まれるか否か（粒子ｍの有無）を検知することができる。また、受光素子３１にて受光される光の出力信号の大きさによって、粒子ｍの大きさを判別することができる。また、受光素子３１に入射した光の出力信号のピーク数に基づいて、粒子センサ１０に導入された気体中に粒子ｍの個数（量）を算出することが可能である。
ここで、本発明の粒子センサ１０の特徴的な構成として、誘導路４０は、該誘導路４０の入口４２から検知領域ＤＡへ向かうに従い、誘導路４０の延びる方向に沿った断面における内壁面を表す直線同士間隔Ｄ１が徐々に小さくなるように形成されている。より具体的には、誘導路４０は、誘導路４０が延びる方向に対して垂直な断面形状の周長が、誘導路４０の入口４２から検知領域ＤＡへ向かうに従い、徐々に小さくなるように形成されている。
例えば、図３の（ａ）に示される本実施形態にかかる粒子センサ１０の誘導路４０は、円錐台形状（円錐筒形状）であり、誘導路４０の入口から検知領域ＤＡへ向かって、内径が小さくなるようにテーパー形状に傾斜した内壁面４１を有する。なお、「テーパー形状」とは、誘導路４０の軸方向に平行な平面で切ったときに誘導路４０の内壁に現れる切り口の直線同士が互いに平行にならないような形状のことをいう。
このように、誘導路４０の内壁面４１が検知領域ＤＡへ向かって、内径が小さくなるようにテーパー形状に傾斜したことにより、流入口１Ｃから流入した気体に含まれる複数の粒子ｍは、誘導路４０内の気流に乗って、密度が大きくなりつつ、入口４２から出口４３へ進む。それゆえ、流入口１Ｃから流入した複数の粒子ｍは、誘導路４０を通過することにより、有効に集まった状態で検知領域ＤＡへ到達する。その結果、粒子センサ１０の構成によれば、誘導路４０を備えていることにより、粒子ｍの流れを妨げることなく、粒子ｍを効率的に測定中心としての検知領域ＤＡへ誘導することが可能となる。特に、比較的粒子ｍの個数が少ない場合であっても、検知領域ＤＡへ効率的に粒子ｍを誘導することができるので、粒子ｍの測定誤差を小さくすることができる。
ここで、筐体１において、誘導路４０は、流入口１Ｃから流入される気体の気流の方向Ａに沿って延びた構成となっている。流入口１Ｃの開口方向と誘導路４０の延びる方向とは方向Ａに一致する。一方、流出口１Ｄの開口方向は、流入口１Ｃの開口方向及び誘導路４０の延びる方向（すなわち方向Ａ）に対して交差する方向、より具体的には、方向Ａに対して垂直な方向になっている。
すなわち、粒子センサ１０は、検知領域ＤＡにおける誘導路４０と反対側に、誘導路４０を通過した気体を外部へ排出するための排出流路８０を筐体１内に備えている。そして、排出流路８０は、誘導路４０が延びる方向Ａに対して垂直な方向に延びており、前記気体を排出する流出口は、排出流路８０の端部に形成されている。
それゆえ、排出流路８０は、誘導路４０が延びる方向Ａに対して交差する方向に延びて設けられており、誘導路４０が延びる方向Ａに流出口１Ｄが設けられていない。このような構成とすることにより、粒子センサ１０の上下方向（すなわちＸ方向）の寸法を小さくすることができ、装置の小型化を実現できる。
また、発光素子２１及び受光素子３１は、排出流路８０が延びる方向に並んで配置されており、流出口１Ｄは、排出流路８０における発光素子２１と反対側の端に形成されている。これにより、流出口１Ｄから筐体１内に外部の光が入射されても、この光が受光素子３１に入射することを防止することができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図４の（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図４は、本実施形態に係る粒子センサ１０Ａの構成を示し、図４の（ａ）は、内部構成を示す平面図であり、図４の（ｂ）は、断面図であり、図４の（ｃ）は、Ｘ方向から見た下面図である。
実施形態１にかかる粒子センサ１０では、誘導路４０は、円錐台形状であり、検知領域ＤＡへ向かって、内径が小さくなるようにテーパー形状に傾斜した内壁面４１を有していた。しかし、誘導路の内壁面は、検知領域へ向かうに従い、対向し合う内壁面同士の間隔が徐々に小さくなるように形成されているような形状であれば、特に限定されない。
図４の（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態にかかる粒子センサ１０Ａは、誘導路４０Ａが角錐台形状である点が、実施形態１と異なる。図４の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、粒子センサ１０Ａの誘導路４０Ａは、対向し合う１組の内壁面４１Ａ、及び対向し合う他の１組の内壁面４１Ｂによって構成された角錐台形状（角錐筒形状）である。
誘導路４０Ａの角錐台形状を構成する４つの内壁面のうち、対向し合う１組の内壁面４１Ａは、テーパー形状に傾斜した面である。対向し合う内壁面４１Ａ同士の間隔Ｄ１は、誘導路４０Ａの入口から検知領域ＤＡへ向かうに従い徐々に小さくなっている。一方、対向し合う内壁面４１Ｂ同士の間隔Ｄ２は、誘導路４０Ａの入口から検知領域ＤＡへ至るまで変化せず一定である。本実施形態に係る粒子センサ１０Ａでは、内壁面４１Ｂは、カバー１Ａ及びケース１Ｂの内壁面をそのまま利用している。
流入口１Ｃから流入した複数の粒子ｍは、誘導路４０Ａの入口４２Ａに入り、方向Ａへ進み誘導路４０Ａを経由して、出口４３Ａから検知領域ＤＡへ導かれる。誘導路４０Ａでは、対向し合う１組の内壁面４１Ａ同士の間隔Ｄ１が誘導路４０Ａの入口から検知領域ＤＡへ向かうに従い徐々に小さくなるテーパー形状となっているので、誘導路４０Ａを通過することにより、有効に集まった状態で検知領域ＤＡへ到達する。その結果、粒子センサ１０Ａの構成によれば、誘導路４０Ａを備えていることにより、粒子ｍの流れを妨げることなく、粒子ｍを効率的に測定中心としての検知領域ＤＡへ誘導することが可能となる。
本実施形態に係る粒子センサ１０Ａは、前記実施形態１と比較して、構造が簡易であり、低コストで製造することができる。
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る粒子センサの内部構成を示す、Ｚ方向から見た正面図である。図５に示されるように、本実施形態にかかる粒子センサ１０Ｂは、誘導路４０Ｂの内壁面４１Ｂが曲面である点が、実施形態１及び２と異なる。
粒子センサ１０Ｂでは、誘導路４０Ｂにおける、対向し合う内壁面４１Ｃ同士の間隔Ｄが誘導路４０Ｂの入口から検知領域ＤＡへ向かうに従い徐々に小さくなっている。そして、内壁面４１Ｃは、曲面となっている。
粒子センサ１０Ｂの構成によれば、このような構成を有する誘導路４０Ｂを備えていることにより、粒子ｍの流れを妨げることなく、粒子ｍを効率的に測定中心としての検知領域ＤＡへ誘導することが可能となる。
（本発明の粒子センサが搭載される電子機器について）
本発明の粒子センサが搭載される電子機器は、粒子センサによる粒子の検知または粒子の度合いを出力する出力部を備えた構成であれば特に限定されない。本発明の粒子センサは、例えば、ダストセンサ、煙感知器、空気清浄機、換気扇またはエアコン等の電子機器に搭載することが可能である。また、前記出力部は、例えば、粒子センサによる粒子の検知または粒子の度合いを、音や光によって報知したり、表示部に表示したりしてユーザに対して通知してもよい。
また、別の形態として、本発明の電子機器における前記出力部は、粒子の検知または粒子の度合いを電子機器の制御部に対して出力することで、粒子センサでの検出結果を機器側で利用可能にするよう構成されていてもよい。例えば、電子機器が空気清浄機である場合、前記出力部は粒子の検知または粒子の度合いを空気清浄器の制御部に対して出力し、前記制御部がその出力内容に応じて空気清浄機能を作動や停止させる、あるいは強さを変化させるように制御する構成であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１ 筐体
１Ｃ 流入口
１Ｄ 流出口
５ ヒータ（加熱装置）
１０、１０Ａ、１０Ｂ 粒子センサ
２０ａ、３０ａ 光軸
２１ 発光素子
３１ 受光素子
４０、４０Ａ、４０Ｂ 誘導路
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ 内壁面
４２、４２Ａ 入口（誘導路の入口）
４３、４３Ａ 出口
８０ 排出流路

Claims (14)

  1. 検知領域へ光を照射する発光素子と、
    前記検知領域における粒子による前記発光素子からの光の散乱光を受光する受光素子と、を筐体内に備え、前記筐体の流入口から流入した気体に含まれる粒子を検知する粒子センサであって、
    前記筐体は、前記気体を前記検知領域へ導く誘導路を内部に備え、
    前記誘導路は、該誘導路が延びる方向に対して垂直な断面形状の周長が、該誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とする粒子センサ。
  2. 粒子センサ内に前記気体を導くための気流発生装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粒子センサ。
  3. 前記気流発生装置は、前記流入口側に設けられた加熱装置であることを特徴とする請求項２に記載の粒子センサ。
  4. 前記気流発生装置は、前記流入口側に設けられた吸気ファンであることを特徴とする請求項２に記載の粒子センサ。
  5. 前記気流発生装置は、前記気体を排出する流出口側に設けられた排気ファンであることを特徴とする請求項２に記載の粒子センサ。
  6. 前記発光素子及び前記受光素子それぞれの光軸は、前記気体を排出する流出口側に向いていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の粒子センサ。
  7. 前記誘導路は、前記発光素子の光軸及び前記受光素子の光軸の両方を含む面に平行な方向に延びていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の粒子センサ。
  8. 前記検知領域に対して前記誘導路と反対側に、前記検知領域を通過した気体を外部へ排出するための排出流路を筐体内に備え、
    前記排出流路は、前記誘導路が延びる方向に対して垂直な方向に延びており、前記気体を排出する流出口は、前記排出流路の端部に形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の粒子センサ。
  9. 前記発光素子及び前記受光素子は、前記排出流路が延びる方向に並んで配置されており、
    前記流出口は、前記排出流路における前記発光素子と反対側の端に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の粒子センサ。
  10. 前記誘導路は、円錐台形状であり、誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、内径が徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の粒子センサ。
  11. 前記誘導路は、角錐台形状であり、誘導路の入口から前記検知領域へ向かうに従い、前記角錐台形状を構成する内壁面における互いに対向する少なくとも１組の内壁面同士の間隔が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の粒子センサ。
  12. 前記誘導路の内壁面は、曲面であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の粒子センサ。
  13. 前記誘導路は、テーパー形状に傾斜した内壁面を有することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の粒子センサ。
  14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の粒子センサを備え、
    前記粒子センサによる粒子の検知または粒子の度合いを出力する出力部を備えたことを特徴とする電子機器。
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