JPH11213263A - 光散乱式粒子検知センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化しても高感度化を図ることができる光
散乱式粒子検知センサを提供する。 【解決手段】 それぞれ光軸を交差させる形で光学室２
内に配置された投光素子４と受光素子５とを備え、投光
素子４の投光領域と受光素子５の受光領域とが重合する
領域である検知領域イにおける煙や粉塵等の粒子による
投光素子４からの散乱光を受光素子５にて受光すること
により粒子を検知する光散乱式粒子検知センサにおい
て、受光素子５の受光領域を捕捉する開口を有し、奥に
進むにつれて筒の径が徐々に小さくなる構造を有した光
トラップ１５を受光素子５と対向する位置に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気清浄機等にお
いて粉塵や煙草の煙を検知したり、あるいは光電式煙感
知器等において煙粒子を検知したりするために用いられ
る光散乱式粒子検知センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光散乱式粒子検知センサは、それ
ぞれの光軸を交差させる形で光学室内に配置された投光
素子と受光素子とを備えている。そして、投光素子の投
光領域と受光素子の受光領域とが重合する領域である検
知領域における煙や粉塵等の粒子による投光素子からの
光の散乱光を受光素子にて受光することにより粒子を検
出するものである。光学室を形成するケースは、煙や粉
塵等の粒子が流入しやすいが外光は入りにくいラビリン
ス形状を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の光散乱式粒子
検知センサでは、小型化を図ると、投光素子からの光が
光学室の内壁によって反射され、その光が迷光となって
受光素子に達し、光学的なＳ／Ｎ比が悪化するという問
題点を有している。そこで、小型化・高感度化という相
反する課題を解決するために様々な手法が提案されてい
る。

【０００４】その一つである特開平４−１６０６９７号
公報で提案した光散乱式粒子検知センサでは、投光素子
からの光が光学室の内壁によって反射され、その光が迷
光となって受光素子に達し、光学的なＳ／Ｎ比が悪化す
るのを防止するために、光学室内に遮光壁を設けてい
る。この遮光壁により、投光素子からの迷光が受光素子
に入射されるまでに、遮光壁や光学室内の内壁等に複数
回反射させることが可能になるため、反射による光の減
衰を利用して投光パワーに対する迷光パワーを下げるこ
とが可能になるといったものである。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、小型化しても更
に高感度化を図ることができる光散乱式粒子検知センサ
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
それぞれ光軸を交差させる形で光学室内に配置された投
光素子と受光素子とを備え、投光素子の投光領域と受光
素子の受光領域とが重合する領域である検知領域におけ
る煙や粉塵等の粒子による投光素子からの散乱光を受光
素子にて受光することにより粒子を検知する光散乱式粒
子検知センサにおいて、受光素子の受光領域を捕捉する
開口を有し、奥に進むにつれて筒の径が徐々に小さくな
る構造を有した光トラップを受光素子と対向する位置に
設けたことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図１及び図２に基づき詳細に説明する。図１は光散
乱式粒子検知センサの縦断面図である。図２は光散乱式
粒子検知センサの分解斜視図である。

【０００８】本実施の形態の光散乱式粒子検知センサで
は、中空の直方状のケース１により光学室２を形成して
いる。ケース１には、光の反射率を下げるとともに、形
成を容易ならしめるために黒色のＡＢＳ樹脂などが用い
られている。なお、ケース１をアルミで構成するように
してもよい。

【０００９】ケース１の左上角には投光素子４及び投光
レンズ８を設け、投光素子４からの光ビームの光軸が対
角位置にある右下角に向けて射出されるように配置して
いる。この投光ビームが通過する範囲を投光領域とす
る。投光素子４としては、ＬＥＤや半導体レーザ、固定
レーザ等が用いられる。また、投光レンズ８は、投光素
子４から照射された光を集光させ、後述する検知領域イ
に集中させるために用いられる。

【００１０】また、ケース１の右上角には受光素子５及
び受光レンズ７を設け、受光素子５から受光レンズ７を
介して見える領域（受光領域）の光軸が対角位置にある
左下角に向くように配置している。受光素子５として
は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどが用い
られる。また、受光レンズ７は、受光効率を上げるため
に用いられており、これにより受光素子５の出力を受け
て信号処理を行う処理回路の負担を軽減している。な
お、受光素子５に対する電気ノイズの影響を少なくする
ために、シールド部材（図示せず）を用いて受光面を除
く受光素子５の外面を覆うようにしてもよい。

【００１１】投光素子４はケース１に一体形成されたア
パーチャー６によって投光領域を制限してあり、また受
光素子５はケース１に一体形成されたフード９により受
光領域を制限してある。

【００１２】上述したケース１は、図２に示すように、
位置側面が開口された矩形箱状で光学室２の一側壁とな
る面の外面に受光素子５の出力に応じて適宜信号処理を
行う処理回路を構成するプリント基板（図示せず）が装
着されたベース１ａと、このベース１ａの開口に被着さ
れるカバー１ｂとで構成してある。アパーチャー６及び
フード９は、ベース１ａとカバー１ｂとに分離形成さ
れ、ベース１ａにカバー１ｂを被着した状態でアパーチ
ャー６及びフード９が形成されるようにしてある。ま
た、検知領域イの投光素子４及び受光素子５が配置され
た側（図１中の検知領域イの上方）及びその反対側（図
１中の検知領域イの下方）における投光領域及び受光領
域に入らない近傍に遮光壁１１ａ、１１ｂを設けてあ
る。

【００１３】検知領域イは、投光素子４の投光領域と受
光素子５の受光領域とが重なる領域（図１中の斜線で示
す領域）となり、この検知領域イに一致させて煙や粉塵
などの粒子を流入させる流入口３をケース１の両側壁に
形成してある。この光散乱式粒子検知センサでは、検知
領域イにおける煙や粉塵等の粒子による投光素子４から
の光の散乱光を受光素子５にて受光することにより粒子
を検出する。この流入口３から検知領域イに入る粒子の
数が多いほど散乱光量が増えるため、受光素子５の受光
量も増えることになり、受光量を計測することにより粒
子の数を計測することができる。

【００１４】ところで、本実施の形態においては、受光
素子５へ入射する受光領域の光軸上で、感煙領域から見
て受光素子５と反対側に、受光領域をカバーするだけの
開口を有する光トラップ１５を設けている。光トラップ
１５は、筒上で筒の径が徐々に小さくなるような形状を
有しており、その先端は光軸をそれるように側方に向け
て穏やかに曲がっている。従って、光トラップ１５の開
口から光トラップ１５の先端部は見えないようになって
いる。

【００１５】一般に、受光素子５へ迷光が入射する経路
としては様々考えられるが、受光領域の光軸上にある壁
面から反射した迷光は、受光素子５に対向する位置から
反射されるため最も受光素子５に入射しやすい。しか
し、本実施の形態のように、受光素子５と対向する位置
に光トラップ１５を形成するようにすれば、受光素子５
に入射する迷光の多くが光トラップ１５に取り込まれる
ことになる。光トラップ１５に入射した迷光は、光トラ
ップ１５の内側面で反射を繰り返しながら減衰していく
ため、受光素子５に入射する迷光をほぼ完全に遮断する
ことができる。これにより、投光素子４の投光パワーに
対して受光素子５へ入射する迷光パワーの比率を非常に
小さくすることが可能になり、粒子濃度の高感度測定が
可能になる。

【００１６】また、埃等が光トラップ１５の壁面等に付
着し、迷光が光トラップ１５の奥に向けて反射されない
状況が生じたとしても、光トラップ１５が設置されてい
ない場合に比べて迷光パワーが十分減衰されることにな
る。加えて、埃の溜まりやすい光トラップ１５の先端が
受光素子５の光軸からずれるように配置されているの
で、光トラップ１５の内壁で減衰されることなく直接強
い光が光トラップ１５の先端に入射することがないた
め、先端に溜まった埃によりパワーの強い迷光が生じる
ことを防止することができる。

【００１７】なお、上述の実施の形態において、ケース
１が中空の直方体とし、かつ光トラップ１５を軸が曲線
を描く略円錐形状としているが、要は光トラップ１５に
入射した迷光が光とラップ１５の内壁において十分反射
・低減され、受光素子５に迷光が入射されないようにさ
れる構造であれば、上述した形状に限定されるものでは
ない。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、それぞれ光軸を交差させる形で光学室内に配置
された投光素子と受光素子とを備え、投光素子の投光領
域と受光素子の受光領域とが重合する領域である検知領
域における煙や粉塵等の粒子による投光素子からの散乱
光を受光素子にて受光することにより粒子を検知する光
散乱式粒子検知センサにおいて、受光素子の受光領域を
捕捉する開口を有し、奥に進むにつれて筒の径が徐々に
小さくなる構造を有した光トラップを受光素子と対向す
る位置に設けたので、投光素子から照射され迷光となる
光を光トラップで捉え、光トラップ内で減衰することが
でき、十分なＳ／Ｎ比をとることが可能になるため、従
来のものと比較して一層の高感度化を可能とする光散乱
式粒子検知センサを提供することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】光散乱式粒子検知センサの縦断面図である。

【図２】光散乱式粒子検知センサの分解斜視図である。

【符号の説明】

２ 光学室 ４ 投光素子 ５ 受光素子 １５ 光トラップ イ 検知領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ光軸を交差させる形で光学室内
   に配置された投光素子と受光素子とを備え、投光素子の
   投光領域と受光素子の受光領域とが重合する領域である
   検知領域における煙や粉塵等の粒子による投光素子から
   の散乱光を受光素子にて受光することにより粒子を検知
   する光散乱式粒子検知センサにおいて、受光素子の受光
   領域を捕捉する開口を有し、奥に進むにつれて筒の径が
   徐々に小さくなる構造を有した光トラップを受光素子と
   対向する位置に設けたことを特徴とする光散乱式粒子検
   知センサ。