CN108713134A - 粒子检测传感器 - Google Patents
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Abstract
粒子检测传感器(1)，具备：外围壳体(63)，具有外部空气流入部(631)以及外部空气流出部(632)；壳体(10)，具有被收纳在外围壳体(63)的内部且使外部空气的一部分流入的壳体流入部(101)、以及使流入的气体流出的壳体流出部(102)；光学系统(20)，具有被设置在壳体(10)的内部的投光系统(120)以及受光系统(130)，由受光系统(130)接受，在检测区域(DA)的由粒子(3)产生的来自投光系统(120)的光的散射光，从而检测粒子(3)；送风机构(66)，被配置在外部空气流入部(631)以及外部空气流出部(632)的至少一方的附近；第一流路(61)，穿过壳体(10)的内部的检测区域(DA)；以及第二流路(62)，穿过壳体(10)的外侧且外围壳体(63)的内侧，第一流路(61)的流路阻力比第二流路(62)的流路阻力大。
Description
技术领域
本发明涉及，粒子检测传感器。
背景技术
以往，检测空气中浮游的粒子的粒子检测传感器为人所知。在粒子检测传感器中，将空气中浮游的粒子与气流一起捕获到传感器内部，检测因粒子横过位于传感器内部具备的投光元件与受光元件之间的检测区域而产生的受光量的变化。据此，粒子检测传感器，根据受光量的变化比例检测粒子的大小或数量。
现在，光电式粒子检测传感器，逐渐小型化，以被安装在空调或空气净化器等的民用机器中。并且，为了防止因小型化而干扰光向受光元件照射，而在传感器内部安装光阱结构(例如，参照专利文献1)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本特开2013－195261号公报
在计数粒子的数量的粒子检测传感器中，将空气中浮游的粒子捕获到传感器内部的检测区域的气流优选为，层流。然而，在以往的粒子检测传感器中，不仅因传感器的小型化而气流流动的流路宽度变窄，还因内置的光阱结构而流路形状变得复杂。因此，在以往的粒子检测传感器中，流路宽度变得复杂，从而在检测区域中容易发生湍流，因此，粒子的检测精度降低。
发明内容
为了解决这样的课题，本发明的目的在于，提供能够抑制检测区域的湍流的发生，能够抑制粒子的检测精度的降低的粒子检测传感器。
为了实现所述目的，本发明涉及的粒子检测传感器的实施方案之一，具备：外围壳体，具有使外部空气流入的至少一个外部空气流入部、以及使流入的外部空气流出的至少一个外部空气流出部；壳体，具有壳体流入部以及壳体流出部，所述壳体流入部被收纳在所述外围壳体的内部，并且使作为所述外部空气的一部分的第一气体流入，所述壳体流出部使流入的所述第一气体流出；光学系统，具有设置在所述壳体的内部的投光系统以及受光系统，由所述受光系统接受在检测区域的由所述第一气体中包含的粒子产生的来自所述投光系统的光的散射光，从而检测所述粒子，所述检测区域是所述投光系统的投光区域与所述受光系统的受光对象区域重叠的区域；送风机构，被配置在所述外部空气流入部以及所述外部空气流出部的至少一方的附近；第一流路，该第一流路是，所述第一气体，从所述外部空气流入部经过所述壳体流入部被引导到所述壳体的内部后，穿过所述检测区域，经过所述壳体流出部从所述外部空气流出部排出为止的流路；以及第二流路，该第二流路是，作为所述外部空气的另一部分的第二气体，从所述外部空气流入部被引导到所述外围壳体的内部后，穿过所述壳体的外侧且所述外围壳体的内侧，从所述外部空气流出部排出为止的流路，所述第一流路的流路阻力，比所述第二流路的流路阻力大。
根据本发明，能够抑制检测区域的湍流的发生，能够抑制粒子的检测精度的降低。
附图说明
图1是本发明的实施例1涉及的粒子检测传感器的概要斜视图。
图2是本发明的实施例1涉及的传感器主体部的概要斜视图。
图3是本发明的实施例1涉及的传感器主体部的分解斜视图。
图4是本发明的实施例1涉及的传感器主体部的六面图。
图5是本发明的实施例1涉及的传感器主体部的横截面图。
图6是本发明的实施例1涉及的粒子检测传感器的横截面图。
图7是示意性地示出本发明的实施例1涉及的粒子检测传感器具备的两个流路的图。
图8是本发明的变形例1涉及的粒子检测传感器的横截面图。
图9是示意性地示出本发明的变形例2涉及的粒子检测传感器具备的两个流路的图。
图10是示意性地示出本发明的变形例3涉及的粒子检测传感器具备的两个流路的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施例，参照附图进行说明。而且，以下说明的实施例，都示出本发明的优选的一个具体例子。因此，以下的实施例示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接形态、以及步骤(工序)及步骤的顺序等是一个例子而不是限定本发明的宗旨。因此，对于以下的实施例的构成要素中的、示出本发明的最上位概念的实施方案中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素而被说明。
而且，各个图是示意图，并不一定是严密示出的图。并且，在各个图中，对实质上相同的结构附上相同的符号，省略或简化重复的说明。
(实施例)
[粒子检测传感器]
首先，对于本实施例涉及的粒子检测传感器的概要，利用图1至图6进行说明。
图1是本实施例涉及的粒子检测传感器1的概要斜视图。图2至图5分别是，本实施例涉及的粒子检测传感器1的传感器主体部2的概要斜视图、分解斜视图、六面图以及横截面图。图6是本实施例及的粒子检测传感器1的横截面图。
如图1示出，粒子检测传感器1是，扁平的大致长方体状，将沿着彼此正交的两个边的方向分别设为X轴方向以及Y轴方向。并且，将粒子检测传感器1的厚度方向设为Z轴方向。在本实施例中，粒子检测传感器1为，例如，处于X:64mm×Y:47mm×Z:34mm的范围内的大小，但是，不仅限于此。
而且，在本说明书以及附图中，X轴、Y轴以及Z轴示出，三维正交坐标系的三轴。图6等示出的横截面，相当于XY截面。
粒子检测传感器1，例如，以将Y轴的正方向设为上侧，将Y轴的负方向设为下侧的姿势被安装在设备等。而且，粒子检测传感器1的姿势，不仅限于此，例如，也可以将X轴的正方向设为上侧，将X轴的负方向设为下侧。
如图1示出，粒子检测传感器1是，具备外围壳体63、以及收纳在外围壳体63的内部的传感器主体部2的光电式粒子检测传感器。并且，如图1以及图6示出，粒子检测传感器1具备，送风机构66、气流引导壁64、以及补助气流引导壁65。如图5示出，传感器主体部2具备，壳体10、以及配置在壳体10的内部的光学系统20。
在本实施例中，在粒子检测传感器1中，光学系统20向壳体10内的检测区域DA照射光，由受光系统130接受通过检测区域DA的由粒子3(气溶胶)产生的光的散射光，从而检测粒子3的有无。并且，粒子检测传感器1，不仅限于粒子3的有无，也可以检测粒子3的个数以及大小等。而且，成为粒子检测传感器1检测的对象的粒子3是，例如微小的尘埃、花粉、烟、PM2.5等的微粒子。
外围壳体63是，包围壳体10的结构体。在本实施例中，如图1示出，外围壳体63具有，外部空气流入部631以及外部空气流出部632。包含粒子3的外部空气，从外部空气流入部631流入到粒子检测传感器1，其至少一部分(第一气体)穿过壳体10内的检测区域DA，从外部空气流出部632流出。对于外围壳体63的详细结构，在后面进行说明。
壳体10是，覆盖光学系统20以及检测区域DA的壳体(外壳)。壳体10，覆盖光学系统20以及检测区域DA，以不使外光照射到光学系统20以及检测区域DA，并且，固定光学系统20以及检测区域DA各自的相对位置。
如图2至图5示出，壳体10具有，用于向内部流入粒子3的壳体流入部101、以及用于使流入到内部的粒子3向外部流出的壳体流出部102。在本实施例中，如图5的粗虚线的箭头线示出，粒子3从壳体流入部101流入，通过壳体10的内部(例如，检测区域DA)从壳体流出部102流出。对于壳体10的详细结构，在后面进行说明。
光学系统20，对经由壳体流入部101流入到壳体10内、且通过由壳体10覆盖的检测区域DA的粒子3进行光学检测。在本实施例中，如图5示出，光学系统20，具有在检测区域DA以彼此的光轴(光轴P以及光轴Q)交叉的方式配置的投光系统120以及受光系统130，利用投光系统120输出的光由受光系统130检测通过检测区域DA的粒子3。具体而言，光学系统20，在检测区域DA中，流入到壳体10的内部的第一气体中包含的粒子3所产生的来自投光系统120的光的散射光，由受光系统130接受，从而检测粒子3。而且，具体的粒子3的个数以及大小等是，通过形成在电路板70的控制电路等的信号处理检测的。
如图3以及图5示出，投光系统120具备，投光元件121、以及投光透镜122。受光系统130具备，受光元件131、以及受光透镜132。对于光学系统20的详细结构，在后面进行说明。
而且，检测区域DA(光散射部)是，作为用于检测测量对象的气体中包含的粒子3的区域的气溶胶检测区域(气溶胶测量部)。具体而言，检测区域DA是，投光系统120的投光区域和受光系统130的受光对象区域重叠的区域。投光区域是，从投光系统120射出的光通过的区域，例如，是包含投光系统120的光轴P的区域。受光对象区域是，受光系统130能够接受的光通过的区域，例如，是包含受光系统130的光轴Q的区域。
检测区域DA是，例如，直径(φ)为大致2mm的大致球状的区域(空间)。测量对象的气体(第一气体)，从壳体10的壳体流入部101流入，被引导到检测区域DA后，从壳体流出部102流出。
如图2、图3以及图5示出，粒子检测传感器1的传感器主体部2还具备，光阱40、电路板70、连接器80、第一屏蔽罩90、以及第二屏蔽罩91。
在本实施例中，光阱40具有，捕获从投光系统120输出后穿过检测区域DA的光的第一光阱41、以及捕获不由第一光阱41捕获的光的第二光阱42。第一光阱41，被设置在夹着检测区域DA与投光系统120相对的位置。并且，第二光阱42被设置在夹着检测区域DA与受光系统130相对的位置。如图5示出，第二光阱42是，例如，设置有多个楔形突出部115的迷宫结构。
电路板70是，形成有粒子检测传感器1的控制电路的印刷布线板。控制电路，例如，对投光系统120的光的输出、以及基于受光系统130接受的光信号的电信号的处理进行控制。例如，控制电路，检测粒子3的有无、大小以及个数等，经由连接器80向外部输出检测结果。
电路板70是，例如，矩形的平板，在一方的主面(表面)固定有壳体10。在另一方的主面(背面)，安装有构成控制电路的一个或多个电路元件(电路部件)。而且，投光元件121以及受光元件131各自的电极端子，贯通壳体10的背面罩110(在后面进行详细说明)以及电路板70，被焊接在电路板70的背面。据此，投光元件121以及受光元件131的每一个，与控制电路电连接，工作由控制电路控制。
多个电路元件包括，例如，电阻、电容器、线圈、二极管或晶体管等。作为多个电路元件之一的电解电容器71，如图5示出，被设置在电路板70的表面，被配置在壳体10内。
连接器80是，用于连接粒子检测传感器1的控制电路(电路板70)、与外部的控制电路或电源电路的连接器。连接器80，被安装在电路板70的背面。例如，粒子检测传感器1，因经由连接器80从外部提供的电力而工作。
第一屏蔽罩90是，为了保护控制电路免于外部噪声而设置的金属制的罩。第一屏蔽罩90，被安装在电路板70的背面侧。
第二屏蔽罩91是，为了保护受光系统130的受光元件131免于外部噪声而设置的金属制的罩。如图4的(a)、(d)以及(e)示出，第二屏蔽罩91，覆盖壳体10的前面、上面以及左侧面的一部分的、在内部配置有受光元件131的部分。
而且，第一屏蔽罩90以及第二屏蔽罩91，例如，由通过焊接等容易连接的铁皮等构成。
以下，对于粒子检测传感器1具备的各个构成要素，进行详细说明。
[壳体]
在壳体10的内部设置有，包含检测区域DA和光学系统20的传感器部、以及光阱40。在本实施例中，如图2以及图3示出，壳体10，由前面罩100、以及背面罩110的两个部件构成。如图1示出，壳体10，被收纳在外围壳体63的内部。
壳体10具有遮光性。例如，壳体10的至少内表面为黑色，以吸收漫射光。
在此，漫射光是，粒子3所产生的散射光以外的光，具体而言，是投光系统120输出的光之中的在检测区域DA中不由粒子3散射而在壳体10内行进的光。
壳体10，例如，通过利用了ABS树脂等的树脂材料的注射成型而被形成。具体而言，前面罩100以及背面罩110的每一个，通过利用了树脂材料的注射成型而被形成后，彼此组合来构成壳体10。此时，例如，利用添加黑色的颜料或染料的树脂材料，从而能够将壳体10的内表面成为黑色面。
如图3以及图4示出，壳体10是，扁平的多面体，具有前面部10a、背面部10b、下面部10c、上面部10d、左侧面部10e、以及右侧面部10f。具体而言，如图4的(a)示出，壳体10是，以矩形的四个角部之中的右上以及左上的角部倾斜的大致七角形为底面的方柱形状。
前面部10a、背面部10b、下面部10c、上面部10d、左侧面部10e以及右侧面部10f，分别形成壳体10的前面(正面)、背面、下面、上面、左侧面、右侧面。前面部10a是，前面罩100的底部，背面部10b是，背面罩110的底部。下面部10c、上面部10d、左侧面部10e以及右侧面部10f，组合前面罩100的侧周部和背面罩110的侧周部而被形成。
而且，壳体10的形状是一个例子，不仅限于此。例如，壳体10，也可以是底面(前面部10a以及背面部10b)为矩形的长方体，或者，也可以是底面为圆形的圆柱。
如图2至图4示出，壳体10具有，壳体流入部101以及壳体流出部102。具体而言，在壳体10的前面部10a，设置有壳体流入部101、以及壳体流出部102。
壳体流入部101是，被设置为贯通壳体10的外壁的规定形状的开口。作为外部空气的一部分的包含粒子3的第一气体，经由壳体流入部101，流入到壳体10的内部。壳体流入部101是，例如，5.5mm×12mm的大致矩形的开口，但是，壳体流入部101的形状，不仅限于此。例如，壳体流入部101也可以是，圆形或椭圆形等的开口。
在本实施例中，壳体流入部101，如图5示出，没有被设置在检测区域DA的正下方(Y轴向的负方向)，而被设置在前面罩100的下部的角落。据此，能够使从壳体流入部101进入的外光难以照射到检测区域DA，并且，能够防止作为漫射光向受光元件131入射。
壳体流出部102是，被设置为贯通壳体10的外壁的规定形状的开口。流入到壳体10的内部的第一气体、即包含粒子3的第一气体，经由壳体流出部102，向壳体10的外部流出。壳体流出部102是，例如，5mm×12mm的大致矩形的开口，但是，流出口102的形状，不仅限于此。例如，壳体流出部102也可以是，圆形或椭圆形等的开口。壳体流出部102的大小，例如，与壳体流入部101大致相同。
而且，壳体流入部101以及壳体流出部102，被设置在壳体10的前面部10a，但是，不仅限于此。例如，壳体流入部101，也可以被设置在壳体10的背面部10b、下面部10c、左侧面部10e或右侧面部10f。并且，壳体流出部102，也可以被设置在壳体10的背面部10b、上面部10d、左侧面部10e或右侧面部10f。
在壳体10，设置有用于构成光阱40的内部结构。具体而言，如图5示出，背面罩110具有，从内表面竖立设置的第一光反射壁111、第二光反射壁112、第三光反射壁113、第四光反射壁114以及多个楔形突出部115。第一光反射壁111以及第二光反射壁112，形成第一光阱41。由第三光反射壁113、第四光反射壁114以及多个楔形突出部115，形成第二光阱42。
如图2至图4示出，在壳体10的前面部10a，还设置有扫除窗108。具体而言，扫除窗108是，被设置在前面罩100的中央部的梯形状的贯通孔。扫除窗108，为了除去付着在投光透镜122、受光透镜132以及壳体10的内部的污垢或尘埃而被设置。例如，将棉花棍等从扫除窗108插入到壳体10的内部，从而能够进行内部的扫除。扫除窗108，在使粒子检测传感器1工作时，由没有图示的罩部件覆盖，以不使外光经由扫除窗108照射到检测区域DA。
[光学系统]
光学系统20，被配置在壳体10的背面罩110，由前面罩100夹住，从而收纳在壳体10的内部。如图5示出，投光系统120和受光系统130被配置为，各自的光轴(光轴P以及光轴Q)交叉。
投光系统120，以聚光到检测区域DA的方式输出光。投光系统120具备，投光元件121、以及投光透镜122。
投光元件121是，发出规定的波长的光的光源(发光部)，例如，是LED(LightEmitting Diode)或半导体激光器等的固体发光元件。投光元件121的光轴，与投光系统120的光轴P一致，例如，通过检测区域DA。
对于投光元件121，可以利用发出紫外光、蓝光、绿光、红光或红外光的发光元件。在此情况下，投光元件121也可以被构成为，发出两个波长以上的混合波。在本实施例中，鉴于粒子3所产生的光的散射强度，作为投光元件121，利用例如输出600nm至800nm的波长的光的炮弹型的LED。
投光透镜122，被配置在投光元件121的前方，被构成为使从投光元件121射出的光向检测区域DA行进。也就是说，从投光元件121射出的光，经由投光透镜122通过检测区域DA。通过检测区域DA的粒子3使来自投光元件121的光散射。
投光透镜122是，例如，使从投光元件121射出的光聚焦于检测区域DA的聚光透镜，例如，是聚碳酸酯(PC)等的透明树脂透镜或玻璃透镜。例如，投光透镜122的焦点，存在于检测区域DA。
受光系统130，接受检测区域DA中的粒子3所产生的来自投光系统120的光的散射光。而且，在图5中，以粗实线的箭头线示出光的路径的一个例子。受光系统130具备，受光元件131、以及受光透镜132。
受光元件131，接受检测区域DA中的粒子3所产生的来自投光元件121的光的散射光的至少一部分。受光元件131是，具体而言，将接受的光变换为电信号的光电变换元件，例如，光电二极管、光电IC二极管、光电晶体管或光电子倍增管等。受光元件131的光轴，与受光系统130的光轴Q一致，例如，通过检测区域DA。
受光透镜132，被配置在受光元件131与检测区域DA之间，被构成为将从检测区域DA侧入射的光聚光到受光元件131。具体而言，受光透镜132是，使检测区域DA中的粒子3所产生的散射光，聚光到受光元件131的聚光透镜，例如，是PC等的透明树脂透镜或玻璃透镜。例如，受光透镜132的焦点，存在于检测区域DA以及受光元件131的表面。
[外围壳体]
外围壳体63是，在内部收纳传感器主体部2的壳体。具体而言，在外围壳体63的内部，配置有壳体10，在壳体10与外围壳体63之间设置有第二流路(在后面进行详细说明)。在本实施例中，如图1示出，外围壳体63，由外围前面罩633、外围背面罩634、以及外围侧面罩635的三个部件构成。
外围壳体63，例如，通过利用了ABS树脂等的树脂材料的注射成型而被形成。具体而言，外围前面罩633、外围背面罩634以及外围侧面罩635的每一个，通过利用了树脂材料的注射成型而被形成后，彼此组合来构成外围壳体63。
在本实施例中，如图1示出，外围壳体63，是大致长方体形状，具有前面部63a、背面部63b、下表面部63c、上表面部63d、左侧面部63e、以及右侧面部63f。
前面部63a是，外围前面罩633的底部，背面部63b是，外围背面罩634的底部，右侧面部63f是，外围侧面罩635。下表面部63c、上表面部63d以及左侧面部63e，组合外围前面罩633的侧面部和外围背面罩634的侧面部而被形成。
而且，外围壳体63的形状是一个例子，不仅限于此。例如，外围壳体63，也可以是底面(前面部63a以及背面部63b)为大致多方形的方柱形状，或者，也可以是底面为圆形的圆柱。
如图1示出，外围壳体63具有，外部空气流入部631以及外部空气流出部632。
在本实施例中，外部空气流入部631，被形成在外围壳体63的外围前面罩633的底部的左侧，壳体流入部101的附近。例如，外部空气流入部631，也可以由前面部63a的面内排列所形成的多个矩形贯通孔构成。外部空气经由外部空气流入部631流入到外围壳体63的内部。
在本实施例中，外部空气流出部632，被设置在外围侧面罩635。外部空气流出部632是，贯通外围侧面罩635的一部分的贯通孔。流入到外围壳体63的内部的外部空气，经由外部空气流出部632流出。
外围背面罩634具有，切口部636。切口部636，被设置在粒子检测传感器1的连接器80的附近。连接器80，经由切口部636，与从外部提供电力的电力线等连接。
[送风机构]
送风机构66是，使气流发生的结构部，被配置在外部空气流入部631以及外部空气流出部632的至少一方的附近。在本实施例中，在外部空气流出部632的内部设置送风机构66。
送风机构66，使在外部空气流出部632内，从外围壳体63的内部朝向外围壳体63的外部的气流发生。据此，包含粒子3的气体(外部空气)从外部空气流入部631流入到外围壳体63的内部。流入到外围壳体63的内部的外部空气，穿过壳体10内的第一流路61(参照图7)、或壳体10的外部且外围壳体63的内部的第二流路62(参照图7)，从外部空气流出部632向外部排出。
[第一流路以及第二流路]
在此，对于外部空气流入部631至外部空气流出部632的外部空气的流路，利用图7进行说明。图7是示意性地示出本实施例涉及的粒子检测传感器1具备的两个流路的图。
如图7示出，第一流路61是，作为外部空气的一部分的第一气体，从外部空气流入部631经过壳体流入部101被引导到壳体10的内部后，穿过检测区域DA，经过壳体流出部102从外部空气流出部632排出为止的流路。在图7中，以虚线的箭头线示出第一流路61中的第一气体的流动。
第二流路62是，作为外部空气的另一部分的第二气体，从外部空气流入部631被引导到外围壳体63的内部后，穿过壳体10的外侧、且外围壳体63的内侧，从外部空气流出部632排出为止的流路。在图7中，以一点虚线的箭头线示出第二流路62中的第二气体的流动。
在本实施例中，第二流路62，由外围壳体63的内壁和壳体10的外壁形成。具体而言，第二流路62，被形成在外围壳体63的内部空间、且壳体10的外侧的空间(间隙)。
而且，在本实施例中，外部空气流入部631与壳体流入部101之间的空间、以及壳体流出部102与外部空气流出部632之间的空间，分别由第一流路61和第二流路62共享。也就是说，通过外部空气流入部631流入到外围壳体63的内部的外部空气分开为，从壳体流入部101向壳体10的内部行进的第一气体、以及不进入到壳体10的内部，而在壳体10的外部行进的第二气体。并且，穿过壳体10的内部从壳体流出部102流出的第一气体、和不进入到壳体10而行进的第二气体，在外部空气流出部632之前的空间合流，经由外部空气流出部632向外围壳体63的外部排出。
第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大。在此，流路阻力是，作为流体的气体通过流路时产生的、在形成流路的内壁与气体之间向与流动相反方向发生的摩擦力。在流路为直管的情况下，若将流路摩擦系数设为λ，将流路的长度设为L[m]，将流路中流动的外部空气的密度设为ρ[kg/m3]，将流路内的流速设为Va[m/s]，将流路的直径设为d[m]，则能够由以下的式1表示流路的流入出口的差压P[Pa]。
(数式1)
在此，例如，在流路内流动的流体的流动为层流的情况下，若将流体的雷诺数设为Re，则能够由以下的式2表示流路摩擦系数λ。
(数式2)
并且，例如，在流路内流动的流体的流动为湍流的情况下，若将流体的雷诺数设为Re，则能够由以下的式3表示流路摩擦系数λ。
(数式3)
(式3)λ＝0.3164×Re-0.25
在此，流路阻力，相当于(式1)的除外Va的部分。因此，流路越长，流路阻力就越大。并且，流路越细，即，流路的有效截面积越小，流路阻力就越大。
在本实施例中，如图7示出，第二流路62的长度，比第一流路61的长度短。具体而言，第二流路62被形成为，沿着X轴以直线连结外部空气流入部631至外部空气流出部632。另一方面，第一流路61，行进在比第二流路62深的位置，因此，比第二流路62长。并且，如图5以及图6示出，壳体流入部101和壳体流出部102，在沿着Y轴的方向上分离，因此，第一流路61，不仅在X轴方向上，也在Y轴方向上延伸。据此，在本实施例中，第二流路62的长度比第一流路61的长度短，因此，第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大。
并且，例如，第二流路62的有效截面积也可以，比第一流路61的有效截面积大。具体而言，在第一流路61上，设置有壳体流入部101以及壳体流出部102。壳体流入部101以及壳体流出部102分别是，设置在壳体10的开口(贯通孔)，其开口面积，比形成第二流路62的壳体10的外壁与外围壳体63的内壁之间的空间的横截面面积(YZ截面)小。据此，第二流路62的有效截面积比第一流路61的有效截面积大，因此，第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大。
并且，流路阻力也是，因在流路弯曲的部分发生能量损失的折弯损失、作为分支部的能量损失的分支损失、在流路缩小的部位发生能量损失的缩小损失、在流路扩大的部位发生能量损失的扩大损失等而发生的。因此，流路的弯曲部位、分支、出入口或流路的粗细的变化越多，流路阻力就越大。
据此，第一流路61也可以，例如，与第二流路62相比弯曲部位、分支、障碍物或出入口多。例如，在本实施例中，如图5以及图7示出，第一流路61，在进入到外部空气流入部631之后，具有壳体流入部101、壳体10内的流路的弯曲、壳体流出部102、以及壳体流出部102与外部空气流出部632之间的流路的弯曲。对此，第二流路62，在从外部空气流入部631进入后外部空气流出部632为止之间，几乎没有流路的弯曲等而笔直行进。因此，第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大。
如上所述，构成为第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大，从而包含检测区域DA的第一流路61中流动的气流的流量被限制，流速变慢。据此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
[气流引导壁]
如图1以及图6示出，气流引导壁64，被设置在壳体流出部102的附近，抑制穿过第二流路62的第二气体，从壳体流出部102向壳体10的内部流入。在本实施例中，气流引导壁64，与形成第二流路62的壳体10的前面部10a的外壁接触。气流引导壁64，在与壳体10的前面部10a平行的规定的方向上延伸。具体而言，如图6示出，气流引导壁64，在俯视时，以包围壳体流出部102的方式形成为L字状。
例如，气流引导壁64，该延伸方向的两端之中的一方的端部641，与外围壳体63的上表面部63d的内壁连接。并且，气流引导壁64的延伸方向的两端之中的另一方的端部642，没有与外围壳体63的内壁连接。
在本实施例中，L字状的气流引导壁64被配置为，其一部分与第二流路62中流动的第二气体的流动方向(具体而言，X轴的正方向)交叉。具体而言，气流引导壁64，被配置为堵塞与壳体流出部102相比外部空气流入部631侧(X轴的负侧)，没有被配置在外部空气流出部632侧(X轴的正侧)。据此，能够抑制第二气体向壳体流出部102流入，并且，能够使从壳体流出部102流出的第一气体向外部空气流出部632流动。根据这样的结构，能够抑制从与外围壳体63的上表面部63d的内壁连接的端部641侧向壳体流出部102的第二气体的逆流。
进而，也可以将气流引导壁64配置为，没有与外围壳体63的内壁连接的端部642，朝向外部空气流出部632。也就是说，气流引导壁64的端部642的延伸方向，与从外部空气流入部631向外部空气流出部632的方向(即，X轴的正方向)大致平行。
据此，气流引导壁64，难以成为第二流路62中的障碍物，能够使第二流路62的流路阻力变小。
补助气流引导壁65也可以，被设置在壳体流入部101的附近。补助气流引导壁65，与壳体10的前面部10a的外壁连接。
在本实施例中，如图1以及图6示出，补助气流引导壁65，在俯视时以包围壳体流入部101的方式形成为L字状。具体而言，补助气流引导壁65，被配置为堵塞与壳体流入部101相比外部空气流出部632侧，没有被配置在外部空气流入部631侧。
据此，能够使经由外部空气流入部631流入到外围壳体63的内部的外部空气的一部分，作为第一气体顺利地流入到壳体流入部101。并且，设置补助气流引导壁65，从而从外部空气流入部631流入的外部空气的大部分，沿着补助气流引导壁65被引导到外部空气流出部632。据此，第二流路62被整流，因此，能够使第二流路62的流路阻力变小。
[效果等]
如上所述，本实施例涉及的粒子检测传感器1，具备：外围壳体63，具有使外部空气流入的至少一个外部空气流入部631、以及使流入的外部空气流出的至少一个外部空气流出部632；壳体10，具有被收纳在外围壳体63的内部且使作为外部空气的一部分的第一气体流入的壳体流入部101、以及使流入的第一气体流出的壳体流出部102；光学系统20，具有被设置在壳体10的内部的投光系统120以及受光系统130，由受光系统130接受，在作为投光系统120的投光区域与受光系统130的受光对象区域重叠的区域的检测区域DA的由第一气体中包含的粒子3产生的来自投光系统120的光的散射光，从而检测粒子3；以及送风机构66，被配置在外部空气流入部631以及外部空气流出部632的至少一方的附近。粒子检测传感器1，还具备：第一流路61，即，第一气体，从外部空气流入部631经过壳体流入部101被引导到壳体10的内部后，穿过检测区域DA，经过壳体流出部102从外部空气流出部632排出为止的流路；以及第二流路62，即，作为外部空气的另一部分的第二气体，从外部空气流入部631被引导到外围壳体63的内部后，穿过壳体10的外侧且外围壳体63的内侧，从外部空气流出部632排出为止的流路。第一流路61的流路阻力，比第二流路62的流路阻力大。
据此，第一流路61的流路阻力比第二流路62的流路阻力大，因此，经由外部空气流入部631流入到外围壳体63的内部的外部空气，容易在第二流路62中行进。因此，通过检测区域DA的第一流路61中行进的第一气体的流速被抑制，因此，能够抑制在检测区域DA的附近发生湍流。
如此，根据本实施例涉及的粒子检测传感器1，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
并且，例如，第二流路62的长度也可以，比第一流路61的长度短。
据此，第一流路61的长度长，因此，能够容易使第一流路61的流路阻力比第二流路62的流路阻力大。不需要使壳体10的内部结构等变得复杂，因此，能够以简单的结构实现检测精度的降低被抑制的粒子检测传感器1。
并且，例如，第二流路62的有效截面积也可以，比第一流路61的有效截面积大。
据此，第一流路61的有效截面积大，因此，能够容易使第一流路61的流路阻力比第二流路62的流路阻力大。不需要使壳体10的内部结构等变得复杂，因此，能够以简单的结构实现检测精度的降低被抑制的粒子检测传感器1。
并且，例如，也可以是，壳体流出部102与外部空气流出部632之间的空间，由第一流路61和第二流路62共享，在壳体流出部102的附近，设置有用于抑制第二气体从壳体流出部102流入到壳体10的内部的气流引导壁64。
据此，能够抑制向第一流路61的逆流，因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
并且，例如，也可以是，第二流路62，由外围壳体63的内壁和壳体10的外壁形成，气流引导壁64，与壳体10的外壁接触，并且，规定的方向上的两端之中的一方的端部641与外围壳体63的内壁连接，另一方的端部642不与外围壳体63的内壁连接。
据此，能够有效地抑制向第一流路61的逆流，因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够更抑制粒子3的检测精度的降低。
并且，例如，气流引导壁64也可以被配置为，另一方的端部642朝向外部空气流出部632。
据此，难以成为第二流路62中的障碍物，能够使第二流路62的流路阻力变低。
(变形例1)
接着，对于本发明的变形例1涉及的粒子检测传感器1A的结构，利用图8进行说明。图8是本变形例涉及的粒子检测传感器1A的横截面图。而且，在以下的说明中，说明与所述实施例涉及的粒子检测传感器1不同之处，其他结构，与粒子检测传感器1同样。
本变形例涉及的粒子检测传感器1A，与实施例涉及的粒子检测传感器1相比，不同之处是，气流引导壁64中的，没有与外围壳体63的内壁连接的另一方的端部642的方向、与外部空气流出部632A的位置关系。具体而言，在本变形例涉及的粒子检测传感器1A中，比较图6与图8可见，外部空气流出部632A的位置不同。
图8中没有示出，但是，在本变形例中，外部空气流入部631，被设置在与实施例涉及的粒子检测传感器1相同的位置。也就是说，作为捕获到外围壳体63内的外部空气的另一部分的第二气体，从外部空气流入部631到外部空气流出部632A，沿着Y轴的正方向行进。
在本变形例涉及的粒子检测传感器1A中，如图8示出，气流引导壁64中的没有与外围壳体63的内壁连接的另一方的端部642被配置为，朝向与外部空气流出部632A不同的方向。也就是说，气流引导壁64的端部642的延伸方向，与X轴大致平行，不与第二气体的行进方向(Y轴的正方向)平行。
在本变形例中，L字状的气流引导壁64被配置为，其一部分与第二流路62中流动的第二气体的流动方向(具体而言，X轴的正方向)交叉。具体而言，气流引导壁64被配置为，堵塞与壳体流出部102相比外部空气流入部631侧(Y轴的负侧)以及外部空气流出部632侧(X轴的负侧)的双方。气流引导壁64，没有被配置在与外部空气流入部631侧以及外部空气流出部632A均不同的方向(X轴的正侧)。
如上所述，在本变形例涉及粒子检测传感器1A中，气流引导壁64被配置为，另一方的端部642朝向与外部空气流出部632不同的方向。
据此，第一流路61中的壳体流出部102与外部空气流出部632A之间的距离变长。进而，第一流路61弯曲的部位增加，其结果为，第一流路61的流路阻力变得更大。因此，第一流路61的流路阻力，相对于第二流路62的流路阻力变得更大，因此，包含检测区域DA的第一流路61中流动的气流的流量被限制，流速变慢。因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
(变形例2)
接着，对于本发明的变形例2涉及的粒子检测传感器1B的结构，利用图9进行说明。图9是示意性地示出本变形例涉及的粒子检测传感器1B具备的两个流路的图。而且，在以下的说明中，对于粒子检测传感器1B的特征结构，说明与所述实施例涉及的粒子检测传感器1不同之处，其他结构，与粒子检测传感器1同样。
本变形例涉及的粒子检测传感器1B，与实施例涉及的粒子检测传感器1相比，不同之处是，壳体流入部101的气流流入方向、与外部空气流入部631的气流流入方向的方向关系。而且，气流流入方向是，与相当于壳体流入部101以及外部空气流入部631的每一个的开口面正交的方向、或贯通孔的贯通方向。并且，外部空气流出部632的结构、以及送风机构66的位置不同。
本变形例涉及的粒子检测传感器1B，与实施例涉及的粒子检测传感器1同样，仅具备一个外部空气流入部631B。如图9示出，送风机构66，被设置在外部空气流入部631B的附近、且外围壳体63的外部。送风机构66，以使外部空气向外围壳体63的内部流动的方式，产生气流。
由送风机构66产生的气流(外部空气)，在外部空气流入部631B中，在与X轴平行的气流流入方向上流动。作为从外部空气流入部631B流入的外部空气中的一部分的第一气体，作为从壳体流入部101向与Z轴平行的气流流入方向的气流的流动，从壳体流入部101向壳体10的内部流入。也就是说，壳体流入部101的气流流入方向(Z轴的负方向)、与外部空气流入部631的气流流入方向(X轴的正方向)彼此正交。而且，壳体流入部101的气流流入方向、与外部空气流入部631的气流流入方向，也可以不正交，也可以倾斜交叉。
进而，在本变形例涉及的粒子检测传感器1B中，外部空气流出部具有第一外部空气流出部671以及第二外部空气流出部672。并且，第一外部空气流出部671和第二外部空气流出部672，被形成在外围壳体63的互不相同的位置。
第一流路61B，与第一外部空气流出部671连接。也就是说，第一流路61B是，外部空气流入部631至第一外部空气流出部671的流路。检测区域DA位于第一流路61B上。
并且，第二流路62B，与第二外部空气流出部672连接。也就是说，第二流路62B是，外部空气流入部631至第二外部空气流出部672的流路。
在本变形例中，第二外部空气流出部672的截面积，比第一外部空气流出部671的截面积大。进而，第二流路62B的有效截面积，比第一流路61B的有效截面积大。
如上所述，在本变形例涉及的粒子检测传感器1B中，壳体流入部101的气流流入方向、与外部空气流入部631B的气流流入方向正交。
据此，向外部空气外围壳体63的内部流入的方向、与作为流入的外部空气的一部分的第一气体向壳体10的内部流入的方向不同，因此，能够使在壳体10内的第一流路61B行进的第一气体的流速变慢。因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
并且，例如，粒子检测传感器1B，仅具备一个外部空气流入部631B。送风机构66，被配置在外部空气流入部631的附近。外部空气流出部具有，第一外部空气流出部671以及第二外部空气流出部672。第一流路61，与第一外部空气流出部671连接，第二流路62，与第二外部空气流出部672连接。第一外部空气流出部671、与第二外部空气流出部672也可以，被形成在外围壳体63的互不相同的位置。
据此，第一流路61B的流路阻力，相对于第二流路62B的流路阻力变得更大。因此，包含检测区域DA的第一流路61B中流动的气流的流量被限制，能够使流速变慢。因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
(变形例3)
接着，对于本发明变形例3涉及的粒子检测传感器1C的结构，利用图10进行说明。图10是示意性地示出本变形例涉及的粒子检测传感器1C具备的两个流路的图。而且，在以下的说明中，对于粒子检测传感器1C的特征结构，说明与所述实施例涉及的粒子检测传感器1不同之处，其他结构，与粒子检测传感器1同样。
本变形例涉及的粒子检测传感器1C，与实施例涉及的粒子检测传感器1相比，不同之处是，外部空气流入部631的结构，以及送风机构66的位置。
本变形例涉及的粒子检测传感器1C，与实施例涉及的粒子检测传感器1同样，仅具备一个外部空气流出部632。如图10示出，送风机构66，被设置在外部空气流出部632的附近、且外围壳体63的外部。送风机构66，以将流入到外围壳体63的内部的外部空气从外围壳体63的内部引导到送风机构66的方式，产生气流。
进而，在本变形例涉及的粒子检测传感器1C中，外部空气流入部具有第一外部空气流入部681以及第二外部空气流入部682。并且，第一外部空气流入部681和第二外部空气流入部682，被形成在外围壳体63的互不相同的位置。
第一流路61C，与第一外部空气流入部681连接。也就是说，第一流路61C是，第一外部空气流入部681至外部空气流出部632的流路。
并且，第二流路62C，与第二外部空气流入部682连接。也就是说，第二流路62C是，第二外部空气流入部682至外部空气流出部632的流路。
如上所述，本变形例涉及的粒子检测传感器1C，仅具备一个外部空气流出部632。送风机构66，被配置在外部空气流出部632的附近。外部空气流入部，第一外部空气流入部681以及第二外部空气流入部682。第一流路61C，与第一外部空气流入部681连接，第二流路62C，与第二外部空气流入部682连接。第一外部空气流入部681和第二外部空气流入部682，被形成在外围壳体63的互不相同的位置。
据此，第一流路61C的流路阻力，相对于第二流路62C的流路阻力变得更大。因此，包括检测区域DA的第一流路61C中流动的气流的流量被限制，能够使流速变慢。因此，能够抑制检测区域DA的湍流的发生，能够抑制粒子3的检测精度的降低。
在本变形例中，在粒子检测传感器1C，设置有两个外部空气流入部，因此，不需要设置气流引导壁64以及补助气流引导壁65。
(其他)
以上，对于本发明涉及的粒子检测传感器，根据实施例以及变形例进行了说明，但是，本发明，不仅限于所述实施例以及变形例。
例如，在所述实施例中示出了，能够将壳体10分割为前面罩100和背面罩110的例子，但是，不仅限于此。也可以通过利用树脂材料和模具的注射成型等，将壳体10形成为一体。
并且，例如，在所述实施例中，光学系统20，投光系统120和受光系统130夹着检测区域DA被配置在水平方向上，但是，也可以被配置在上下方向上。
并且，例如，在所述实施例中，作为对来自投光元件121的光进行聚光的部件、以及使光聚光于受光元件131的部件，示出了投光透镜122以及受光透镜132，但是，也可以使用聚光镜等的反射部件。
另外，对各个实施例实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态，以及在不脱离本发明的宗旨的范围内任意组合实施例的构成要素以及功能来实现的形态，也包含在本发明中。
符号说明
1、1A、1B、1C 粒子检测传感器
3 粒子
10 壳体
20 光学系统
61、61B、61C 第一流路
62、62B、62C 第二流路
63 外围壳体
64 气流引导壁
66 送风机构
101 壳体流入部
102 壳体流出部
120 投光系统
130 受光系统
631、631B 外部空气流入部
632、632A 外部空气流出部
641 端部(一方的端部)
642 端部(另一方的端部)
671 第一外部空气流出部
672 第二外部空气流出部
681 第一外部空气流入部
682 第二外部空气流入部
DA 检测区域
Claims (10)
1.一种粒子检测传感器，具备：
外围壳体，具有使外部空气流入的至少一个外部空气流入部、以及使流入的外部空气流出的至少一个外部空气流出部；
壳体，具有壳体流入部以及壳体流出部，所述壳体流入部被收纳在所述外围壳体的内部，并且使作为所述外部空气的一部分的第一气体流入，所述壳体流出部使流入的所述第一气体流出；
光学系统，具有设置在所述壳体的内部的投光系统以及受光系统，由所述受光系统接受在检测区域的由所述第一气体中包含的粒子产生的来自所述投光系统的光的散射光，从而检测所述粒子，所述检测区域是所述投光系统的投光区域与所述受光系统的受光对象区域重叠的区域；
送风机构，被配置在所述外部空气流入部以及所述外部空气流出部的至少一方的附近；
第一流路，该第一流路是，所述第一气体，从所述外部空气流入部经过所述壳体流入部被引导到所述壳体的内部后，穿过所述检测区域，经过所述壳体流出部从所述外部空气流出部排出为止的流路；以及
第二流路，该第二流路是，作为所述外部空气的另一部分的第二气体，从所述外部空气流入部被引导到所述外围壳体的内部后，穿过所述壳体的外侧且所述外围壳体的内侧，从所述外部空气流出部排出为止的流路，
所述第一流路的流路阻力，比所述第二流路的流路阻力大。
2.如权利要求1所述的粒子检测传感器，
所述第二流路的长度，比所述第一流路的长度短。
3.如权利要求1或2所述的粒子检测传感器，
所述第二流路的有效截面积，比所述第一流路的有效截面积大。
4.如权利要求1至3的任一项所述的粒子检测传感器，
所述壳体流出部与所述外部空气流出部之间的空间，由所述第一流路和所述第二流路共享，
在所述壳体流出部的附近，设置有用于抑制所述第二气体从所述壳体流出部流入到所述壳体的内部的气流引导壁。
5.如权利要求4所述的粒子检测传感器，
所述第二流路，由所述外围壳体的内壁和所述壳体的外壁形成，
所述气流引导壁，与所述壳体的外壁接触，并且，规定的方向上的两端之中的一方的端部与所述外围壳体的内壁连接，另一方的端部不与所述外围壳体的内壁连接。
6.如权利要求5所述的粒子检测传感器，
所述气流引导壁被配置为，所述另一方的端部朝向所述外部空气流出部。
7.如权利要求5所述的粒子检测传感器，
所述气流引导壁被配置为，
所述另一方的端部朝向与所述外部空气流出部不同的方向。
8.如权利要求1至7的任一项所述的粒子检测传感器，
所述壳体流入部的气流流入方向，与所述外部空气流入部的气流流入方向正交。
9.如权利要求1至8的任一项所述的粒子检测传感器，
所述粒子检测传感器，仅具备一个所述外部空气流入部，
所述送风机构，被配置在所述外部空气流入部的附近，
所述外部空气流出部具有，第一外部空气流出部以及第二外部空气流出部，
所述第一流路，与所述第一外部空气流出部连接，
所述第二流路，与所述第二外部空气流出部连接，
所述第一外部空气流出部、和所述第二外部空气流出部，被形成在所述外围壳体的互不相同的位置。
10.如权利要求1至8的任一项所述的粒子检测传感器，
所述粒子检测传感器，仅具备一个所述外部空气流出部，
所述送风机构，被配置在所述外部空气流出部的附近，
所述外部空气流入部具有，第一外部空气流入部以及第二外部空气流入部，
所述第一流路，与所述第一外部空气流入部连接，
所述第二流路，与所述第二外部空气流入部连接，
所述第一外部空气流入部和所述第二外部空气流入部，被形成在所述外围壳体的互不相同的位置。
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