本發(fā)明涉及粒子檢測傳感器。

背景技術(shù)：

作為以往的粒子檢測傳感器有已知的光散射式粒子檢測傳感器，對空氣中懸浮的粒子(氣溶膠)通過該粒子的散射光來檢測。

這種光散射式粒子檢測傳感器具備投光元件和受光元件，通過針對吸入的測量對象的氣體照射投光元件的光，從而產(chǎn)生粒子的散射光，以檢測在氣體中是否包含有粒子(專利文獻(xiàn)1)。通過這種光散射式粒子檢測傳感器，例如能夠檢測空氣中懸浮的塵埃、花粉、煙霧、PM2.5(微小粒子狀物質(zhì))等粒子。

(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))

(專利文獻(xiàn))

專利文獻(xiàn)1日本特開平11-248629號(hào)公報(bào)

近些年為了能夠檢測出粒徑更小的微粒子，而希望粒子檢測傳感器具有更高的效率，例如考慮到的方法是，通過風(fēng)扇產(chǎn)生氣流，并將大量的粒子吸入到粒子檢測傳感器內(nèi)來實(shí)現(xiàn)高效化。

但是，若設(shè)置風(fēng)扇，則會(huì)導(dǎo)致粒子檢測傳感器全體的成本增高，且粒子檢測傳感器也會(huì)大型化。因此，為了實(shí)現(xiàn)小型化以及低成本化而提出了采用加熱器電阻(電阻加熱)等加熱裝置的加熱方式的粒子檢測傳感器。在加熱方式的粒子檢測傳感器中，通過加熱裝置來產(chǎn)生上升氣流，并高效地吸入空氣，從而檢測空氣中包含的粒子的大小以及粒子的有無。

具體而言，通過使空氣透過由投光元件的光照射的區(qū)域(檢測區(qū)域)，從而投光元件的光在粒子產(chǎn)生反射并產(chǎn)生散射光，通過在受光元件接受散射光來檢測粒子。在這種情況下，例如含有粒子的空氣經(jīng)由通路被導(dǎo)入到檢測區(qū)域，但是從粒子的檢測效率的觀點(diǎn)來看，最好是最大限地減少空氣經(jīng)由的通路的壓力損失。尤其是在檢測區(qū)域(光散射部)的附近則希望通路的壓力損失小。在這種情況下，例如通過使通路的截面積(內(nèi)徑)增大，從而能夠減少通路的壓力損失。然而，若使通路的截面積增大，則會(huì)導(dǎo)致粒子檢測傳感器的大型化。

并且也考慮到如下的方法，即：設(shè)置反射體(鏡子)，使粒子的散射光由該反射體反射，并在受光元件進(jìn)行聚光，從而提高檢測效率。但是，需要考慮空氣經(jīng)由的通路以及投光元件射出的光的光路等，在檢測區(qū)域(光散射部)附近設(shè)置用于將粒子的散射光導(dǎo)入到受光元件的具有所希望的形狀的反射體是非常困難的。因此，在以往的粒子檢測傳感器，即使采用反射體也不能充分地提高檢測效率。

這樣，在以往的粒子檢測傳感器，在采用了使用加熱裝置的加熱方式的情況下，則難于兼顧小型化與高效化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明鑒于上述的課題，目的在于提供一種粒子檢測傳感器，即使在使用了加熱裝置的加熱方式的情況下，也能夠容易地使小型化與高效化均得以實(shí)現(xiàn)。

為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明所涉及的粒子檢測傳感器的一個(gè)方式為，該粒子檢測傳感器具備：投光元件；受光元件，接受散射光，該散射光是來自所述投光元件的光由檢測區(qū)域中的氣體中的粒子散射而產(chǎn)生的光；加熱裝置，對所述氣體進(jìn)行加熱；以及反射體，對所述散射光進(jìn)行反射，從而將該散射光導(dǎo)入到所述受光元件，所述反射體具有：第一橢圓形部，該第一橢圓形部的至少一部分被配置在所述檢測區(qū)域與所述受光元件之間的區(qū)域，并且，該第一橢圓形部的內(nèi)表面形狀構(gòu)成旋轉(zhuǎn)橢圓體的旋轉(zhuǎn)面的一部分；以及第一圓形部，該第一圓形部被配置的區(qū)域是，在以所述檢測區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)時(shí)，與所述受光元件側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域，并且，該第一圓形部的內(nèi)表面形狀構(gòu)成球體的球面的一部分，所述第一橢圓形部被形成為，使第一焦點(diǎn)位于所述檢測區(qū)域內(nèi)，使第二焦點(diǎn)位于所述受光元件的附近，所述第一焦點(diǎn)是構(gòu)成所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)中的一方的焦點(diǎn)，所述第二焦點(diǎn)是所述兩個(gè)焦點(diǎn)中的另一方的焦點(diǎn)，所述第一圓形部被形成為，構(gòu)成所述球體的圓的中心位于所述檢測區(qū)域內(nèi)。

通過本發(fā)明，即使是使用了加熱裝置的加熱方式的粒子檢測傳感器，也能夠容易地使小型化與高效化均得以實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是在模式上示出實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器的概略構(gòu)成的截面圖。

圖2是用于說明在XZ平面上的實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器的光學(xué)系統(tǒng)的圖。

圖3是用于說明在XY平面上的實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器的光學(xué)系統(tǒng)的圖。

圖4是用于說明實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器中的反射體的效果的圖。

圖5是用于說明在XZ平面上的實(shí)施方式2所涉及的粒子檢測傳感器的光學(xué)系統(tǒng)的圖。

圖6是用于說明在XY平面上的實(shí)施方式2所涉及的粒子檢測傳感器的光學(xué)系統(tǒng)的圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。以下將要說明的實(shí)施方式均為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體例子。因此，以下的實(shí)施方式所示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置以及連接方式等均為一個(gè)例子，主旨并非是對本發(fā)明進(jìn)行限定。因此，對于以下的實(shí)施方式的構(gòu)成要素中示出本發(fā)明的最上位概念的計(jì)數(shù)方案中所沒有記載的構(gòu)成要素，作為任意的構(gòu)成要素來說明。

并且，各個(gè)圖為模式圖，并非嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱D示。并且，在各個(gè)圖中，對于實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成賦予相同的符號(hào)，并省略或簡化重復(fù)的說明。

并且，在本說明書以及附圖中，X軸、Y軸以及Z軸表示三維正交坐標(biāo)系中的三軸，將Z軸方向視為鉛直方向，將與Z軸垂直的方向(與XY平面平行的方向)視為水平方向。

(實(shí)施方式1)

首先，利用圖1對實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器1進(jìn)行說明。圖1是在模式上示出實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器1的概略構(gòu)成的截面圖。

如圖1所示，粒子檢測傳感器1是具備投光元件10以及受光元件20的光電式傳感器，使來自投光元件10的光由檢測區(qū)域DA中的粒子散射而成的散射光，在受光元件20受光，從而對空氣中包含的粒子進(jìn)行檢測。

本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器1除了投光元件10以及受光元件20以外，還具備加熱裝置30、反射體40、以及框體50。投光元件10、受光元件20、加熱裝置30以及反射體40被配置在框體50內(nèi)。在本實(shí)施方式中，投光元件10以及受光元件20以各自的光軸能夠在檢測區(qū)域DA交叉的方式而被配置在框體50內(nèi)。

檢測區(qū)域DA是氣溶膠檢測區(qū)域(氣溶膠測定部)，是用于對測量對象的氣體中包含的粒子(氣溶膠)進(jìn)行檢測的區(qū)域。檢測區(qū)域DA是通過空氣中包含的粒子而產(chǎn)生散射光的光散射部。即，在檢測區(qū)域DA，從投光元件10射出的光在空氣中包含的粒子發(fā)生反射，從而產(chǎn)生散射光。在本實(shí)施方式中，檢測區(qū)域DA成為包括投光元件10的光軸與受光元件20的軸交叉的交點(diǎn)的區(qū)域，被設(shè)定在設(shè)置于框體50的通路51內(nèi)。檢測區(qū)域DA例如是

通路51是為了對氣體(空氣等)中的粒子進(jìn)行測定而使導(dǎo)入到框體50內(nèi)的氣體流通的氣體流通區(qū)域。并且，通路51是使氣體(空氣等)與氣體中包含的粒子一起流通的粒子通路。

通路51是包括檢測區(qū)域DA的空間區(qū)域，例如是周圍由框體50的內(nèi)表面(內(nèi)壁)圍起的大致圓筒狀或大致角筒狀的筒狀空間區(qū)域。在本實(shí)施方式中，通路51是從空氣導(dǎo)入孔52朝向空氣排出孔53的呈直線狀的通路。測量對象的氣體從空氣導(dǎo)入孔52被導(dǎo)入到通路51，經(jīng)由檢測區(qū)域DA從空氣排出孔53排出。

投光元件10是發(fā)出規(guī)定的波長的光的光源(發(fā)光部)，例如是發(fā)出紅外光、藍(lán)色光、綠色光、紅色光或紫外線光的發(fā)光元件。作為投光元件10例如能夠采用LED或半導(dǎo)體激光等固體發(fā)光元件，但并非受此所限。并且，投光元件10也可以被構(gòu)成為，發(fā)出兩個(gè)波長以上的混合波。在本實(shí)施方式中，投光元件10的光軸被設(shè)定成，例如通過檢測區(qū)域DA。

并且，投光元件10的發(fā)光波長越短，則越容易檢測出粒徑小的粒子。并且，投光元件10的發(fā)光控制方式?jīng)]有特殊的限定，從投光元件10射出的光能夠成為由DC驅(qū)動(dòng)的連續(xù)光或脈沖光等。并且，投光元件10的輸出的大小也可以在時(shí)間上發(fā)生變化。

受光元件20是受光部，接受由檢測區(qū)域DA中的氣體中的粒子散射的來自投光元件10的光的散射光。受光元件20例如是將接受的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件，例如是光電二極管、光電IC二極管、光感晶體管、或高電子倍增管等。

加熱裝置30是對氣體(空氣)進(jìn)行加熱的加熱器。加熱裝置30作為氣流產(chǎn)生裝置來發(fā)揮作用，產(chǎn)生用于促進(jìn)通路51內(nèi)流動(dòng)的氣體的行進(jìn)的氣流。即，通過采用加熱裝置30對氣體進(jìn)行加熱，從而能夠容易地將包含粒子的氣體導(dǎo)入到檢測區(qū)域DA。加熱裝置30例如是能夠廉價(jià)獲得的加熱器電阻。

在本實(shí)施方式中，加熱裝置30被配置在通路51內(nèi)。即，加熱裝置30對通路51內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱。并且，加熱裝置30被配置在檢測區(qū)域DA的鉛直下方。據(jù)此，在加熱裝置30為加熱器電阻的情況下，在向加熱器電阻施加電壓時(shí)，因加熱器電阻發(fā)熱，從而加熱器電阻的周圍空氣被加熱，密度減小，并且，向與重力相反的方向的鉛直上方移動(dòng)。即，在通過加熱裝置30而通路51內(nèi)的空氣被加熱時(shí)，產(chǎn)生鉛直向上的氣流(上升氣流)。

這樣，通過利用加熱裝置30來對通路51內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，從而能夠容易地將測量對象的氣體(空氣)引入到框體50(通路51)內(nèi)，這與沒有設(shè)置加熱裝置30的情況相比，能夠?qū)⒏嗟牧Ｗ訉?dǎo)入到粒子檢測傳感器1內(nèi)。這樣，由于能夠增大通路51中包括的檢測區(qū)域DA中的單位體積的粒子量，因此能夠提高靈敏度。

并且，在本實(shí)施方式中，加熱裝置30被配置在空氣導(dǎo)入孔52的附近。并且，空氣導(dǎo)入孔52、加熱裝置30、檢測區(qū)域DA、空氣排出孔53以沿著通路51存在于同一直線的方式而被配置。

并且，即使在加熱裝置30沒有進(jìn)行工作的狀態(tài)下，空氣也能夠在通路51內(nèi)流通。即，即使在加熱裝置30沒有進(jìn)行工作的情況下，也能夠檢測出空氣中包含的粒子。

反射體40是反射部件，對由檢測區(qū)域DA中的粒子散射投光元件10的光的散射光進(jìn)行反射，并將該散射光導(dǎo)入到受光元件20。在本實(shí)施方式中，反射體40是聚光鏡，將通過檢測區(qū)域DA的粒子的散射光進(jìn)行反射，并聚光到受光元件20。

反射體40具有第一橢圓形部(第一橢圓區(qū)域)41e、以及第一圓形部(第一圓形區(qū)域)41c。第一橢圓形部41e是反射體40的主反射部件(第一反射部件)，第一圓形部41c是反射體40的輔助反射部件(第二反射部件)。

第一橢圓形部41e被配置在檢測區(qū)域DA與受光元件20之間的區(qū)域。具體而言，第一橢圓形部41e被配置在通路51與受光元件20的受光面之間。

而且，第一橢圓形部41e的內(nèi)表面形狀構(gòu)成旋轉(zhuǎn)橢圓體的旋轉(zhuǎn)面的一部分。即，第一橢圓形部41e是橢圓鏡，其內(nèi)表面(反射面)的形狀構(gòu)成旋轉(zhuǎn)橢圓面的一部分，第一橢圓形部41e的內(nèi)表面的截面形狀成為橢圓的一部分。

第一橢圓形部41e具有向通路51開口的開口部，以使來自檢測區(qū)域DA的散射光入射。具體而言，第一橢圓形部41e的開口部向檢測區(qū)域DA開口。并且，在通路51設(shè)置了與第一橢圓形部41e的開口部對應(yīng)的第一開口部。該通路51的第一開口部的大小大致與第一橢圓形部41e的開口部的大小相同。

第一圓形部41c的至少一部分被配置的區(qū)域?yàn)椋谝詸z測區(qū)域DA為基準(zhǔn)時(shí)，與受光元件20側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，第一圓形部41c整體被配置在，以檢測區(qū)域DA為基準(zhǔn)時(shí)的與受光元件20側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域。換而言之，第一圓形部41c的一部分或全部位于，在以檢測區(qū)域DA(光散射部)為原點(diǎn)時(shí)，與受光元件20相離90度以上的方向。

具體而言，第一圓形部41c被配置成，第一圓形部41c與第一橢圓形部41e夾著通路51。并且，第一圓形部41c以內(nèi)表面與受光元件20的受光面相對的方式而被配置。

而且，第一圓形部41c的內(nèi)表面形狀構(gòu)成球體的球面的一部分。即，第一圓形部41c是內(nèi)表面(反射面)的形狀成為球面的一部分的形狀的球面鏡，第一圓形部41c的內(nèi)表面的截面形狀成為圓的一部分。

第一圓形部41c具有向通路51開口的開口部，以使來自檢測區(qū)域DA的散射光入射。具體而言，第一圓形部41c的開口部向檢測區(qū)域DA開口。并且，在通路51設(shè)置了與第一圓形部41c的開口部對應(yīng)的第二開口部。在該通路51的第二開口部需要使從投光元件10射出的光流通，因此，通路51的第二開口部的大小比第一圓形部41c的開口部大。

反射體40(第一橢圓形部41e、第一圓形部41c)的內(nèi)表面是反射面。反射體40的內(nèi)表面例如是不易發(fā)生散射光的面，并且，最好是吸收率小且反射率高的面(鏡面等)。據(jù)此，入射到反射體40的光大多能夠被導(dǎo)入到受光元件20。作為反射體40，為了使其內(nèi)表面本身為反射面，因此可以采用金屬等來構(gòu)成基礎(chǔ)部件，也可以在樹脂或金屬的基礎(chǔ)部件的內(nèi)表面形成作為反射面的反射膜。作為反射膜能夠采用鋁、金、銀或銅等金屬反射膜、鏡面反射膜、或者電介質(zhì)多層膜等。

框體50是收納投光元件10、受光元件20、加熱裝置30以及反射體40的外殼。具體而言，被構(gòu)成為能夠保持投光元件10、受光元件20、加熱裝置30以及反射體40?？蝮w50例如是扁平長方體的箱狀的樹脂外殼。

在框體50設(shè)置了用于將空氣導(dǎo)入到通路51的空氣導(dǎo)入孔52、以及用于將空氣從通路51排出的空氣排出孔53。

空氣導(dǎo)入孔52是用于將存在于粒子檢測傳感器1的外部的空氣等氣體供給到粒子檢測傳感器1的內(nèi)部(通路51)的空氣供給口(空氣流入口)，是框體50的空氣的入口。

并且，空氣排出孔53是用于將粒子檢測傳感器1的內(nèi)部(通路51)的空氣排出到粒子檢測傳感器1的外部的空氣排出口(空氣流出口)，是框體50中的空氣的出口。

空氣導(dǎo)入孔52與通路51的一方相通，空氣排出孔53與通路51的另一方相通。據(jù)此，含有粒子的空氣(測量對象的氣體)從空氣導(dǎo)入孔52被導(dǎo)入到框體50內(nèi)，經(jīng)由通路51流入到檢測區(qū)域DA，并從空氣排出孔53排出到框體50外。并且，通過使空氣導(dǎo)入孔52的開口面積比空氣排出孔53的開口面積大，因此能夠高效地將空氣導(dǎo)入到框體50內(nèi)并排出。

接著，參照圖1并利用圖2以及圖3，對本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器1中投光元件10、受光元件20、反射體40、以及檢測區(qū)域DA的位置關(guān)系以及他們的光學(xué)作用進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是用于說明在XZ平面上的實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器1的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖3是用于說明在XY平面上的該粒子檢測傳感器1的光學(xué)系統(tǒng)的圖。具體而言，圖2以及圖3示出了，該粒子檢測傳感器1中的光學(xué)系統(tǒng)，即示出了投光元件10、受光元件20、反射體40、以及檢測區(qū)域DA。

如圖2以及圖3所示，反射體40的第一橢圓形部41e成為橢圓鏡，由旋轉(zhuǎn)橢圓體構(gòu)成。第一橢圓形部41e被配置成，構(gòu)成該旋轉(zhuǎn)橢圓體的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)F₁₁以及F₁₂之中的一方的焦點(diǎn)F₁₁(第一焦點(diǎn))位于檢測區(qū)域DA內(nèi)，并且，兩個(gè)焦點(diǎn)F₁₁以及F₁₂之中的另一方的焦點(diǎn)F₁₂(第二焦點(diǎn))位于受光元件20的附近。即，檢測區(qū)域DA被設(shè)定成，包括構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁，并且，受光元件20被配置成，位于構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₂的附近。

這樣，在使構(gòu)成第一橢圓形部41e的內(nèi)表面的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁對應(yīng)于檢測區(qū)域DA的同時(shí)，將該橢圓的焦點(diǎn)F₁₂對應(yīng)于受光元件20，這樣，能夠使由檢測區(qū)域DA的粒子所產(chǎn)生的散射光之中向受光元件20側(cè)行進(jìn)的光(在圖2以及圖3中為，行進(jìn)到比檢測區(qū)域DA靠右側(cè)的區(qū)域的光)由第一橢圓形部41e反射，并向受光元件20入射。

并且，如圖2以及圖3所示，反射體40的第一圓形部41c成為球面鏡，由球體構(gòu)成。第一圓形部41c被形成為，構(gòu)成該球體的圓的中心O₁(球的中心)位于檢測區(qū)域DA內(nèi)。在本實(shí)施方式中，第一圓形部41c中的圓的中心O₁與第一橢圓形部41e中的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁(第一焦點(diǎn))一致。并且，第一圓形部41c中的圓的中心O₁也與檢測區(qū)域DA的中心一致。

這樣，通過使第一圓形部41c的中心O₁對應(yīng)于檢測區(qū)域DA，從而能夠?qū)⒂蓹z測區(qū)域DA的粒子產(chǎn)生的散射光之中向與受光元件20側(cè)相反一側(cè)行進(jìn)的光(在圖2以及圖3中為，行進(jìn)到比檢測區(qū)域DA靠左側(cè)的區(qū)域的光)，在第一圓形部41c反射，并返回到與第一橢圓形部41e中的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁對應(yīng)的檢測區(qū)域DA。由于檢測區(qū)域DA包括構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁，因此，返回到檢測區(qū)域DA的光經(jīng)由檢測區(qū)域DA，而在第一橢圓形部41e反射，并向與焦點(diǎn)F₁₂相對配置的受光元件20入射。

在本實(shí)施方式中，構(gòu)成第一圓形部41c的圓包括檢測區(qū)域DA。即，構(gòu)成第一圓形部41c的圓的直徑比檢測區(qū)域DA的直徑大。而且，構(gòu)成第一圓形部41c的圓的直徑也可以是，比從構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的長軸的長度減去焦點(diǎn)間距離(焦點(diǎn)F₁₁與焦點(diǎn)F₁₂之間的距離)之后的值大。

并且，如圖1所示，來自投光元件10的光被設(shè)定成聚光在檢測區(qū)域DA。在本實(shí)施方式中，來自投光元件10的光被設(shè)定成聚光在焦點(diǎn)F₁₁。例如，通過在投光元件10的前方配置光學(xué)部件(投光透鏡等)，從而，能夠使從投光元件10射出的光(投光光束)聚光到檢測區(qū)域DA(焦點(diǎn)F₁₁)。例如，可以在投光元件10的前方，配置例如由透明樹脂透鏡或玻璃透鏡構(gòu)成的聚光透鏡。在這種情況下，從聚光透鏡射出的光的聚光點(diǎn)與焦點(diǎn)F₁₁一致。并且，也可以不是聚光透鏡，而是在投光元件10之前配置準(zhǔn)直透鏡。在這種情況下，可以利用光圈，來使從準(zhǔn)直透鏡射出的光聚光到焦點(diǎn)F₁₁。

這樣，通過使從投光元件10射出的光的聚光點(diǎn)與第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁一致，從而能夠增大光的密度，因此能夠增加在檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光。因此，能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。

在具有以上這種構(gòu)成的粒子檢測傳感器1中，例如能夠進(jìn)行以下所示的粒子檢測。

當(dāng)空氣從空氣導(dǎo)入孔52被導(dǎo)入到粒子檢測傳感器1(框體50)內(nèi)時(shí)，空氣經(jīng)由框體50的通路51，而被導(dǎo)入檢測區(qū)域DA。

在這種情況下，若空氣中含有粒子(氣溶膠)，則通過來自投光元件10的光，而在檢測區(qū)域DA產(chǎn)生粒子的散射光。產(chǎn)生的粒子的散射光的一部分在反射體40被反射，而被導(dǎo)入到受光元件20。在光入射到受光元件20時(shí)，由于會(huì)有規(guī)定的信號(hào)輸出，因此能夠知道被導(dǎo)入到粒子檢測傳感器1內(nèi)的空氣中存在粒子。

并且，根據(jù)在受光元件20受光后的信號(hào)的大小，即根據(jù)由粒子產(chǎn)生的散射光的光強(qiáng)度的大小，能夠判斷出粒子的大小(粒徑)。因此，能夠判斷出空氣中所包含的粒子是塵埃、花粉、煙霧、還是PM2.5(微小粒子狀物質(zhì))。

而且，在受光元件20檢測的信號(hào)輸出的每一個(gè)，即通過粒子產(chǎn)生的散射光的光強(qiáng)度的峰值的每一個(gè)由于與粒子的每一個(gè)相對應(yīng)，因此，能夠算出被導(dǎo)入到粒子檢測傳感器1內(nèi)的空氣中的粒子的個(gè)數(shù)(數(shù)量)。

并且，若被導(dǎo)入到粒子檢測傳感器1內(nèi)的空氣中不含有粒子，則粒子沒有流入到檢測區(qū)域DA，因此，從投光元件10射出的光經(jīng)由檢測區(qū)域DA直接行進(jìn)，從而不會(huì)發(fā)生通過粒子產(chǎn)生的散射光。因此，在這種情況下，基本上受光元件20沒有反應(yīng)，所以可以知道被導(dǎo)入到粒子檢測傳感器1內(nèi)的空氣中不存在粒子。

接著，利用圖4對本實(shí)施方式所涉及的粒子檢測傳感器1中的反射體40的效果進(jìn)行說明。圖4是用于說明實(shí)施方式1所涉及的粒子檢測傳感器1的反射體40的效果的圖。

在本實(shí)施方式中，反射體40被配置在檢測區(qū)域DA與受光元件20之間的區(qū)域，并且，具有內(nèi)表面形狀為旋轉(zhuǎn)橢圓體的旋轉(zhuǎn)面的一部分的第一橢圓形部41e。這樣，如以上所述，能夠使由檢測區(qū)域DA的粒子產(chǎn)生的散射光之中向受光元件20側(cè)行進(jìn)的光，在第一橢圓形部41e反射，并向受光元件20入射。即，通過利用反射面為橢圓面的第一橢圓形部41e，能夠使檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光以少的反射次數(shù)(一次或多次)入射到受光元件20。據(jù)此，由于能夠避開因多重反射而造成的光的衰減，因此能夠提高受光元件20中的受光效率，從而能夠提高粒子的檢測效率。

并且，即使在至今的粒子檢測傳感器，也考慮到通過設(shè)置橢圓鏡等反射體，來使檢測區(qū)域DA(光散射部)中的粒子的散射光在該反射體反射，并在受光元件受光。在這種情況下，如圖4的虛線所示，至今的反射體400是，反射體400的全體均為橢圓形狀的橢圓鏡。

因此，為了實(shí)現(xiàn)小型化，在將受光元件20接近于檢測區(qū)域DA來配置時(shí)，如圖4所示，則出現(xiàn)檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光沒有入射到受光元件20的區(qū)域(無效區(qū)域)A₀，因此粒子的檢測效率降低。并且，該無效區(qū)域是，以直線連接檢測區(qū)域DA的中心與反射體400的受光元件20側(cè)的開口端部而形成的區(qū)域，該無效區(qū)域的范圍以無效角度θ來表示。

對此，在本實(shí)施方式的粒子檢測傳感器1中，反射體40的第一橢圓形部41e的橢圓的外形，比以虛線示出的反射體400的橢圓的外形小。據(jù)此，與利用反射體400的情況相比，能夠使檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光沒有入射到受光元件20的區(qū)域(無效區(qū)域)A1變窄。即，能夠使無效角度θ變小。

在這種情況下，若使反射體400的橢圓全體的外形以相似的形狀單純減小，則與外形減小的部分相對應(yīng)地檢測區(qū)域DA中的通路51的截面積(內(nèi)徑)也會(huì)減小。因此，在檢測區(qū)域DA附近，則不能設(shè)置使外形減小了的反射體400的一部分，或者即使能夠設(shè)置反射體400，但是會(huì)增大通路51的壓力損失，從而造成檢測效率降低。

對此，在本實(shí)施方式的粒子檢測傳感器1中，反射體40以檢測區(qū)域DA為基準(zhǔn)被配置在與受光元件20側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域，并且，具有內(nèi)表面形狀成為球體的球面的一部分的第一圓形部41c。

據(jù)此，即使在檢測區(qū)域DA附近配置反射體40(第一圓形部41c)，與配置全體為橢圓形狀的反射體400的情況相比，能夠增大檢測區(qū)域DA附近的通路51的截面積(內(nèi)徑)。因此，由于能夠抑制通路51的壓力損失，從而能夠提高粒子的檢測效率。

并且，第一圓形部41c被形成為，構(gòu)成球體的圓的中心O₁位于檢測區(qū)域DA內(nèi)。

據(jù)此，檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光之中向與受光元件20側(cè)相反一側(cè)行進(jìn)的光，能夠在第一圓形部41c被反射，并返回到檢測區(qū)域DA。并且，在第一圓形部41c反射并返回到檢測區(qū)域DA(焦點(diǎn)F₁₁)的光，與檢測區(qū)域DA中的粒子的散射光之中向受光元件20側(cè)行進(jìn)的光一起，在第一橢圓形部41e反射，并入射到與焦點(diǎn)F₁₂相對配置的受光元件20。

這樣，不僅設(shè)置第一橢圓形部41e，而且還設(shè)置第一圓形部41c，從而，由檢測區(qū)域DA的粒子產(chǎn)生的散射光之中向與受光元件20側(cè)相反一側(cè)行進(jìn)的光，能夠被高效地吸取到受光元件20。因此，能夠進(jìn)一步提高受光元件20中的受光效率，并能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。

以上通過本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器1，反射體40具有第一橢圓形部41e以及第一圓形部41c。據(jù)此，即使在采用通過加熱裝置30將空氣導(dǎo)入的加熱方式，并使傳感器全體小型化的情況下，也能夠在使受光元件20近傍的無效區(qū)域A1變窄的狀態(tài)下，提高粒子的檢測效率。也就是說，即使在采用了加熱裝置30的加熱方式的粒子檢測傳感器中，也能夠容易地使小型化與高效化均得以實(shí)現(xiàn)。

并且，在本實(shí)施方式中，第一圓形部41c的圓的直徑可以是，比從第一橢圓形部41e的橢圓的長徑減去焦點(diǎn)間距離后的值大。

據(jù)此，能夠在不改變檢測區(qū)域DA(光散射部)附近的大小的情況下，實(shí)現(xiàn)反射體40全體的小型化。

并且，在本實(shí)施方式中，第一圓形部41c的圓的中心O₁、與第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁(第一焦點(diǎn))一致。

據(jù)此，通過使檢測區(qū)域DA的中心與第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₂(第二焦點(diǎn))一致，從而在第一圓形部41c反射并返回到檢測區(qū)域DA(焦點(diǎn)F₁₁)光，能夠在第一橢圓形部41e反射并入射到受光元件20(焦點(diǎn)F₁₂)。即，在第一圓形部41c反射的光能夠高效地入射到受光元件20。因此，由于能夠提高受光元件20的受光效率，從而能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。

(實(shí)施方式2)

接著，利用圖5以及圖6對實(shí)施方式2所涉及的粒子檢測傳感器2進(jìn)行說明。圖5是用于說明在XZ平面上的實(shí)施方式2所涉及的粒子檢測傳感器2的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖6是用于說明在XY平面上的該粒子檢測傳感器2的光學(xué)系統(tǒng)的圖。

如圖5以及圖6所示，本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器2與上述實(shí)施方式1中的粒子檢測傳感器1不同之處是，反射體40還具備第二圓形部(第二圓形區(qū)域)42c和第二橢圓形部(第二橢圓區(qū)域)42e。對于該不同之處以外，本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器2具有與實(shí)施方式1中的粒子檢測傳感器1相同的構(gòu)成。

在本實(shí)施方式中，第二圓形部42c以及第二橢圓形部42e是反射體40的輔助反射部件。

第二圓形部42c的至少一部分被配置的區(qū)域是，在以構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₂(第二焦點(diǎn))為基準(zhǔn)時(shí)，與檢測區(qū)域DA側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，第二圓形部42c全部被配置在，以焦點(diǎn)F₁₂為基準(zhǔn)時(shí)的與檢測區(qū)域DA側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域。即，在圖5以及圖6中，第二圓形部42c被配置在比焦點(diǎn)F₁₂(第二焦點(diǎn))靠近右側(cè)的區(qū)域。換而言之，第二圓形部42c的一部分或全部所存在的方向是，在以受光元件20為原點(diǎn)時(shí)，與檢測區(qū)域DA相離90度以上的方向。

具體而言，第二圓形部42c被配置在第一橢圓形部41e的受光元件20側(cè)的端部與受光元件20之間，并且與第一橢圓形部41e的受光元件20側(cè)的端部和受光元件20連接。即，第二圓形部42c被配置在圖4中的無效區(qū)域A1。

并且，第二圓形部42c隔著檢測區(qū)域DA與第一圓形部41c相對而置，第二圓形部42c的內(nèi)表面與第一圓形部41c的內(nèi)表面相對。

第二圓形部42c的內(nèi)表面形狀成為球體的球面的一部分。并且，第二圓形部42c被形成為，構(gòu)成球體的圓的中心O₂(球的中心)位于檢測區(qū)域DA內(nèi)。在本實(shí)施方式中，第二圓形部42c中的圓的中心O₂與檢測區(qū)域DA的中心一致。即，第二圓形部42c中的圓的中心O₂也與第一圓形部41c中的圓的中心O₁一致。因此，構(gòu)成第二圓形部42c的圓、與構(gòu)成第一圓形部41c的圓為同心圓狀。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成第二圓形部42c的圓的直徑，比構(gòu)成第一圓形部41c的圓的直徑大。并且，第二圓形部42c中的圓的中心O₂也與第一橢圓形部41e中的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁一致。

第二橢圓形部42e被配置在，以檢測區(qū)域DA為基準(zhǔn)時(shí)的與受光元件20側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域。即，在圖5以及圖6中，第二橢圓形部42e被配置在比檢測區(qū)域DA靠左側(cè)的區(qū)域。

并且，第二橢圓形部42e在第一圓形部41c的一部分與第一圓形部41c連續(xù)地設(shè)置。具體而言，第二橢圓形部42e被設(shè)置在第一圓形部41c中的無效角度θ的范圍。

第二橢圓形部42e的內(nèi)表面形狀構(gòu)成旋轉(zhuǎn)橢圓體的旋轉(zhuǎn)面的一部分。并且，第二橢圓形部42e被配置成，構(gòu)成該第二橢圓形部42e的旋轉(zhuǎn)橢圓體的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)F₂₁以及F₂₂中的一方的焦點(diǎn)F₂₁(第一焦點(diǎn))位于檢測區(qū)域DA內(nèi)，并且，這兩個(gè)焦點(diǎn)F₂₁以及F₂₂中的另一方的焦點(diǎn)F₂₂(第二焦點(diǎn))存在于受光元件20的附近。

在本實(shí)施方式中，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)(焦點(diǎn)F₂₁、焦點(diǎn)F₂₂)，與構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)(焦點(diǎn)F₁₁、焦點(diǎn)F₁₂)一致。具體而言，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的焦點(diǎn)F₂₁(第一焦點(diǎn))與構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的焦點(diǎn)F₁₁(第一焦點(diǎn))一致，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的焦點(diǎn)F₂₂(第二焦點(diǎn))與構(gòu)成第一橢圓形部41e的焦點(diǎn)F₁₂(第二焦點(diǎn))一致。即，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的焦點(diǎn)F₂₁與檢測區(qū)域DA對應(yīng)，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的焦點(diǎn)F₂₂與受光元件20對應(yīng)。因此，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓、與構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的形狀相似。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成第二橢圓形部42e的橢圓的長軸(短軸)的長度比構(gòu)成第一橢圓形部41e的橢圓的長軸(短軸)的長度長。

接著，對本實(shí)施方式所涉及的粒子檢測傳感器2的反射體40的效果進(jìn)行說明。

如以上所述，在本實(shí)施方式中設(shè)置了，中心O₂與檢測區(qū)域DA對應(yīng)的第二圓形部42c、以及兩個(gè)焦點(diǎn)F₂₁以及F₂₂與檢測區(qū)域DA以及受光元件20對應(yīng)的第二橢圓形部42e。據(jù)此，入射到圖4中的無效區(qū)域A1的粒子的散射光也能夠被導(dǎo)入到受光元件20。

即，由檢測區(qū)域DA的粒子產(chǎn)生的散射光之中向第二圓形部42c入射的光，在第二圓形部42c反射，并向檢測區(qū)域DA返回。返回到檢測區(qū)域DA的來自第二圓形部42c的光穿過檢測區(qū)域DA，而向第二橢圓形部42e入射。入射到第二橢圓形部42e的來自第二圓形部42c的光，在第二橢圓形部42e反射，并直接入射向與焦點(diǎn)F22對應(yīng)配置的受光元件20。這樣，通過進(jìn)一步設(shè)置第二圓形部42c以及第二橢圓形部42e，從而向圖4中的無效區(qū)域A1入射的粒子的散射光也能夠?qū)氲绞芄庠?0。據(jù)此，能夠進(jìn)一步提高受光元件20中的受光效率，從而能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。

并且，關(guān)于由檢測區(qū)域DA的粒子產(chǎn)生的散射光之中的向與受光元件20側(cè)相反一側(cè)行進(jìn)的光，在實(shí)施方式1中為在第一圓形部41c反射，并且在第一橢圓形部41e反射之后向受光元件20入射。對此，在本實(shí)施方式中，向與受光元件20側(cè)相反一側(cè)行進(jìn)的光之中的入射到第二橢圓形部42e并反射的光，不是在第一橢圓形部41e被再次反射，而是直接向受光元件20入射。據(jù)此，能夠抑制因反射而造成的光的衰減，因此，能夠進(jìn)一步提高受光元件20中的受光效率，并且能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。

以上通過本實(shí)施方式中的粒子檢測傳感器2，反射體40除了具有第一橢圓形部41e以及第一圓形部41c之外，還具有第二圓形部42c以及第二橢圓形部42e。據(jù)此，與實(shí)施方式1中的粒子檢測傳感器1相比，能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。因此，能夠容易地實(shí)現(xiàn)小型且高效的粒子檢測傳感器。

(變形例)

以上基于實(shí)施方式對本發(fā)明所涉及的粒子檢測傳感器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并非受上述的實(shí)施方式所限。

例如，在上述的實(shí)施方式1、2中，第一橢圓形部41e以及第一圓形部41c可以是一體成形，也可以是分體成形。并且，如圖3以及圖6所示，第一橢圓形部41e與第一圓形部41c雖然是被連續(xù)形成的，不過也可以是第一橢圓形部41e與第一圓形部41c隔開配置。

并且，在上述的實(shí)施方式1、2中，為了吸收框體50內(nèi)的漫射光，也可以設(shè)置光阱(迷路部)。通過設(shè)置光阱，從而能夠進(jìn)一步提高粒子的檢測效率。例如，為了防止從投光元件10射出的光之中、在檢測區(qū)域DA沒有碰到粒子而穿過檢測區(qū)域DA的光，在框體50內(nèi)反射以及散射并由受光元件20受光，而可以在與投光元件10相對的位置上設(shè)置光阱。另外，也可以適宜地在框體50內(nèi)設(shè)置光阱。光阱例如可以是封閉的空間內(nèi)部，具有進(jìn)入到光阱的光通過多重反射而衰減，從而對光進(jìn)行吸收的結(jié)構(gòu)(楔形結(jié)構(gòu)等)。

并且，在上述的實(shí)施方式1、2中，第一橢圓形部41e以及第二橢圓形部42e是旋轉(zhuǎn)橢圓體，并且最好是扁平狀的旋轉(zhuǎn)橢圓體，不過在考慮到成型性的問題，只要被構(gòu)成為某個(gè)截面形狀為橢圓形狀即可。

并且，在上述的實(shí)施方式1至3中的粒子檢測傳感器，能夠搭載于灰塵傳感器。例如，該灰塵傳感器通過內(nèi)藏的粒子檢測傳感器檢測到塵埃的粒子的情況下，通過聲音或光等來通知檢測到了塵埃，并可以顯示到顯示部。

并且，上述的實(shí)施方式1、2中的粒子檢測傳感器能夠搭載于煙霧感知器。例如，煙霧感知器在通過內(nèi)藏的粒子檢測傳感器檢測到煙霧的粒子的情況下，通過聲音或光等來通知檢測到了煙霧，并顯示到顯示部。

并且，在上述的實(shí)施方式1、2中的粒子檢測傳感器或上述灰塵傳感器，能夠搭載于空氣濾清器、換氣扇或空調(diào)等。在這種情況下，例如該空氣濾清器、換氣扇或空調(diào)通過內(nèi)藏的粒子檢測傳感器檢測到塵埃的粒子的情況下，可以僅將檢測到塵埃之事顯示到顯示部，也可以啟動(dòng)風(fēng)扇或通過改變風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度等來進(jìn)行風(fēng)扇的控制。

另外，通過執(zhí)行針對各個(gè)實(shí)施方式本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠想到的各種變形而得到的形態(tài)、以及在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍對各個(gè)實(shí)施方式中的構(gòu)成要素以及功能進(jìn)行任意地組合而實(shí)現(xiàn)的形態(tài)均包含在本發(fā)明內(nèi)。

符號(hào)說明

1、2 粒子檢測傳感器

10 投光元件

20 受光元件

30 加熱裝置

40 反射體

41e 第一橢圓形部

42e 第二橢圓形部

41c 第一圓形部

42c 第二圓形部

DA 檢測區(qū)域