JP4157212B2

JP4157212B2 - 光散乱式粒子検知センサ

Info

Publication number: JP4157212B2
Application number: JP03648899A
Authority: JP
Inventors: 尚之西川; 慎司桐畑; 秀夫森; 浩司阪本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2019-02-15
Also published as: JP2000235000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄器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】
この種の光散乱式粒子検知センサは、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など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く外光が入りにくい構造とするため、２重構造としたり、煙粒子等の流入部を複雑な迷路（ラビリンス）構造としたりしている。
【０００３】
ところで、上記のような従来例においては、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比が悪化するという問題を有していた。
【０００４】
そこで、上記問題を改善した光散乱式粒子検知センサとして特開平４−１６０６９７号公報に記載されているようなものがある。この公報記載の光散乱式粒子検知センサでは、図１９に示すように光学室３０内に遮光壁３１を設け、投光素子３２からの光が受光素子３３に入るまでに、遮光壁３１や光学室３０の内壁等により囲まれた領域にて複数回反射される構造を持つようにしている。すなわち、この光散乱式粒子検知センサでは、反射による光の減衰を利用し、反射回数を増やすことで迷光のパワーを下げようとしているのである。なお、投光素子３２と受光素子３３との間には投光素子３２からの光の受光素子３３への直接の回り込みを防止する遮光部３４が設けられている。
【０００５】
しかしながら、上記公報記載の光散乱式粒子検知センサでは、迷光を多数回反射させて減衰させるために、遮光壁３１や光学室３０の内壁に囲まれた領域を大きくする必要があり、ケース自体の大きさが大きくなってしまうという問題を有している。
【０００６】
そこで、本発明者らは、投光素子及び受光素子とそれぞれ対向する位置に迷光を減衰するための光トラップを設け、投光素子と対向する光トラップを開口から奥側（投光素子と反対側）に進むにつれてその先端が受光素子の方へ向かうように配するとともに、受光素子に対向する光トラップを開口から進むにつれてその先端が投光素子に向かうように配した光散乱式粒子検知センサを提案している（特願平１０−４６４９０号参照）。而して、光学室内のデッドスペースに光トラップの一部又は全部をそれぞれ収めるようにして光学室内の空間利用率を向上し、迷光を減衰させる効果を低下させることなく小型化を達成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記出願の光散乱式粒子検知センサでは、投光素子からの光の進行方向が光トラップの奥方向である場合には迷光を効果的にトラップすることができるものの、光トラップの内壁に堆積した埃等による散乱が生じて光の進行方向が投光素子側に向いた場合には、逆に光トラップの外に光が出やすい構造となっている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、一旦光トラップに入った迷光が外に出ていくのを防止し、迷光を減衰させる能力を低下させることなく一層の小型化が図れる光散乱式粒子検知センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１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など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光散乱式粒子検知センサにおいて、検知領域に臨む開口を具備し少なくとも受光素子と対向する位置に設けられる複数の遮光板と、複数の遮光板の開口を通して入射した光を反射する反射面を具備し複数の遮光板に対して検知領域と反対側に設けられる光トラップとを備え、光トラップは、少なくとも受光素子と対向する位置に設けられ、複数の遮光板のうちで検知領域から最も離れた遮光板の開口面と平行であって当該最も離れた遮光板を含み且つ当該最も離れた遮光板の開口よりも大きい面と、当該面を前記反射面と繋ぐ１乃至複数の面と、前記反射面とで囲まれる空間よりなり且つ反射面で反射した光を検知領域から遠ざかり且つ投光素子又は受光素子のうちで対向しない位置にある素子の方へ向かう方向に曲げるような形状に形成されてなり、検知領域からの光を受光素子に集光するとともに検知領域よりも受光素子から遠い位置に結像位置を有する受光レンズを備えたことを特徴とし、光トラップの入口に遮光板を配設しているため、光トラップ内に粉塵等の粒子が堆積して散乱光が増加しても、一旦光トラップに入った迷光が外に出て行くのを遮光板によって防止し、迷光を減衰させる能力を低下させることなく一層の小型化と薄型化が図れる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、光トラップが、反射面から奥側において遮光板より離れるにつれて径が細くなる形状に形成されたことを特徴とし、迷光を更に効果的に減衰させることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記受光レンズの形状と前記遮光板の開口の形状とを相似形としたことを特徴とし、投光素子からの投光量に対する受光素子での受光量の効率を上げることができ、しかも、遮光板の開口面積を最小限に抑えることが可能となり、迷光の発生が抑制できるとともに薄型化が図れる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、投光素子と対向する位置に遮光板及び光トラップを設けるとともに、投光素子からの光を遮光板の開口近傍に集光する集光手段を備えたことを特徴とし、遮光板の開口面積を最小限に抑えることが可能となり、迷光の発生が抑制できる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、少なくとも投光素子、受光素子、遮光板並びに光トラップが内部に収納されるケースを備え、ケース内の検知領域に外部の粒子を流入させる流入口と、ケース内の粒子を外部へ流出させる流出口とをケースに設け、流出口の径を流入口の径よりも大きく形成したことを特徴とし、光学室内に留まる粒子の数を減らして迷光の発生を抑えることができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検知領域の投光素子及び受光素子が配置された側とは反対側で少なくとも先端が投光領域及び受光領域にそれぞれ臨み光学室の一部を投光素子及び受光素子側に分離する複数の遮光壁を備えたことを特徴とし、光トラップで発生する反射光や散乱光が受光領域に入射するのを防いで受光素子に達する迷光量を低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本実施形態の断面図、図２に分解斜視図をそれぞれ示す。
【００１９】
本実施形態の光散乱式粒子検知センサでは、中空の直方型のケース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、成型性を考慮して黒色のＡＢＳ樹脂等が用いられる。なお、アルミ等に黒色アルマイト処理を施したものを用いても、反射率を下げることができ、効果的である。
【００２０】
ケース１の左上角に投光素子４と投光レンズ１７を設け、投光素子４からの投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する。この投光ビームが通過する範囲を投光領域とする。ここで投光素子４としては、ＬＥＤや半導体レーザ、固体レーザ等が用いられる。なお、投光レンズ１７は必ずしも必要ではないが、本実施形態の光散乱式粒子検知センサでは投光素子４から射出される光を集光させ検知領域イに集中させるために用いている。
【００２１】
また、受光素子５と受光レンズ７は、ケース１の右上角に設け、受光素子５から受光レンズ７を通して見える領域（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する。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等が用いられる。なお、受光レンズ７は必ずしも必要ではないが、本実施形態の光散乱式粒子検知センサでは受光効率をあげるために用いている。
【００２２】
投光側のアパーチャ６は、投光素子４の投光領域の大きさを制御しているほか、迷光の原因となる投光方向に対して広がる光を除去するために用いられている。また、受光側のアパーチャ９は、受光素子５の受光領域の大きさを制御するほか、受光素子５の収まる筒内部に反射した迷光を除去するために用いられている。また、受光素子５には電気ノイズの影響を少なくするためにシールド部材１５で受光面を除く外面を覆ってある。
【００２３】
上述したケース１は、一側面が開口された矩形箱状に形成されるとともに内部にラビリンス構造を有するベース１ａと、ベース１ａの開口面を塞ぐカバー１ｂとで構成される。なお、カバー１ｂの略中央には埃や煙等の粒子を光学室２内に流入させるための流入口３が設けてあり、さらにカバー１ｂ外面の流入口３の周縁には略円筒形の筒部３ａが突設してある。また、ケース１のカバー１ｂ側には、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２０と、このプリント基板２０をシールドするシールドカバー１０とが装着される。
【００２４】
検知領域イは、投光領域と受光領域とが重なる領域である。煙草の煙や埃等の粒子は、検知領域イに合わせてカバー１ｂに設けられた流入口３から検知領域イヘ流入する。投光素子４から出た光は投光レンズ１７を通して検知領域イに入り、検知領域イ内に存在する粒子に当たった光が散乱し、散乱光の一部が受光素子５に入る。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る。従って、受光量を計測することにより、粒子の数及び粉塵の濃度を計測することができるのである。
【００２５】
本実施形態の光散乱式粒子検知センサでは、迷光を除去する目的から、投光素子４から射出される光（投光ビーム）の光軸上で検知領域イから見て投光素子４と反対側に検知領域イに臨む開口１１ａを具備する３つの遮光板１１₁〜１１₃と、各遮光板１１₁〜１１₃の開口１１ａよりも大きな径を有し遮光板１１₁〜１１₃に対して検知領域イと反対側に設けられる光トラップＡと、受光素子５に入射する光（受光ビーム）の光軸上で検知領域イから見て受光素子５と反対側に検知領域イに臨む開口１２ａを具備する３つの遮光板１２₁〜１２₃と、各遮光板１２₁〜１２₃の開口１２ａよりも大きな径を有し遮光板１２₁〜１２₃に対して検知領域イと反対側に設けられる略筒状の光トラップＢとを備えている。
【００２６】
また、２つの光トラップＡ，Ｂは、それぞれ遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａを通して入射した光を反射する反射面１３，１４を具備し、反射面１３，１４で反射した光を検知領域イから遠ざかり且つ投光素子４並びに受光素子５の方へ向かう方向に曲げるような形状に形成されている。なお、本実施形態では反射面１３，１４の形状を凹面としているが、凸面や平面の何れでも良い。また、遮光板１１₁…，１２₁…の個数は３つに限定する趣旨ではなく、１つあるいは２つ若しくは４つ以上であっても良い。
【００２７】
而して、光トラップＡ，Ｂを上記形状に形成することにより、遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａを通して入射した光が最初に反射面１３，１４にて反射した後、光トラップＡ，Ｂの奥側に反射を繰り返して進むうちに迷光を減衰させることができる。しかも、ベース１ｂにおける光学室２以外の部位（デッドスペース）に光トラップＡ，Ｂを形成することができるから、光学室２内の空間利用効率を向上し、迷光の減衰効果を低下させることなく光散乱式粒子検知センサ（ケース１）の小型化を達成することができる。なお、本実施形態における光トラップＡ，Ｂの形状は一例であり、例えば図３に示すように最奥部が遮光板１１₃，１２₃側に屈曲するような形状であってもよく、要するにケース１の小型化と迷光の減衰とが図れる形状であればよい。
【００２８】
ところで従来技術でも説明したように、光トラップＡ，Ｂの内壁面に埃や煙等の粒子が付着した場合、遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａを通して入射した光の一部が上記粒子に当たって散乱するために光トラップＡ，Ｂの外に散乱光が出てしまう虞がある。図４は一般的な光学壁（樹脂成型品、金属面）の反射、散乱のパターンを示している。光学壁に光が入射すると、一般には鏡面反射と同じ方向の正反射光と線方位に放出する散乱光の両方が発生する。しかし、一般には入射角度θが小さくなるほど正反射光が大きくなる特性がある。これは反射面に粒子が付着する付着しないの如何に関わらず、同じ傾向をもつ。そのため、粒子の堆積により光トラップＡ，Ｂ内で散乱した光のうちで入射角度θの浅い光はあまり減衰せずに光トラップＡ，Ｂの外に飛び出し、大きな迷光の発生要因となる。
【００２９】
しかしながら、本実施形態においては、光トラップＡ，Ｂの入口に光トラップＡ，Ｂの径よりも小さな開口１１ａ，１２ａを有する遮光板１１₁…，１２₁…を設けているので、図５に示すように入射角度の浅い光の反射光を遮光板１１₁…，１２₁…によって遮光し、光トラップＡ，Ｂの外に出ていくのを防いで迷光の発生を低減することができる。
【００３０】
ところで迷光を減衰させる光トラップとしては、従来より「Ｗｏｏｄのトラップ」と呼ばれるものが知られている（鶴田匡夫著、「光の鉛筆」（３０４頁〜３０５頁）参照）。しかしながら、このＷｏｏｄのトラップを光散乱式粒子検知センサの光トラップに応用する場合、迷光の減衰効果を高めるためにはケース１が大型化してしまうという欠点がある。それに対して本実施形態では、上述のように光トラップＡ，Ｂの入口に光トラップＡ，Ｂの径よりも小さな径の開口１１ａ，１２ａを有する遮光板１１₁…，１２₁…を設けているから、Ｗｏｏｄのトラップに比べて非常に小型で迷光の減衰効果の高い光トラップＡ，Ｂを得ることができる。なお、本実施形態においても、遮光板１１₁…，１２₁…より離れるにつれて径が細くなる形状に光トラップＡ，Ｂを形成していることから、迷光の減衰効果を高めつつ小型化を図ることができるものである。
【００３１】
ところで、遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａは円形とするのが一般的である。しかし昨今のセンサの小型化により大きさや厚み（幅）に制限があることが多く、また加工技術の向上により、レンズ形状も円形だけではなく四角やその他形状が作られることが多くなっている。このために光トラップＡ，Ｂの開口形状もそれに合った形状にする必要がある。而して本実施形態においても、反射面１３，１４よりも奥側の光トラップＡ，Ｂの断面形状に特に制限はなく、円形のほか長方形等の種々の形状のものでも同様の効果を奏する。
【００３２】
また、一般の円形の投光レンズ１７では投光素子４の放射効率および受光レンズ７の受光効率が不足する場合、厚み方向に目一杯に矩形のレンズを使う場合がある。ここで、遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａの面積は投光領域及び受光領域より大きければよいが、上記のように厚み方向に寸法の制限がある場合や開口面積を大きくしたくない場合には、投光レンズ１７及び受光レンズ７を相似形状にすることが望ましい。そこで本実施形態においては、投光効率を最大にし且つ薄型の光学系にするために、図２及び図６に示すように投光レンズ１７及び受光レンズ７を略正方形等の角形にしている。このようなレンズ形状に遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａの形状を合わせることにより、迷光の発生を抑制するとともにケース１の薄型化が可能となる。
【００３３】
ところで、遮光板１１₁…，１２₁…の開口１１ａ，１２ａは小さければ小さいほど、一旦光トラップＡ，Ｂに入った後に外に射出される光量を減少させる効果が高くなる。そこで、図７に示すように投光素子４からの光（投光ビーム）を遮光板１１₁の開口１１ａ近傍に集光するような投光レンズ１７を用いれば、開口１１ａの面積を小さくすることができるという利点がある。
【００３４】
ところで、図８に示すように、一般に受光レンズ７の結像位置は検知領域イの中心に設定されることが多いが、検知領域イを挟んで受光レンズ７よりも遠方では像がぼけることにより受光領域が検知領域イよりも大きくなる。しかしながら、光散乱式粒子検知センサの小型化・薄型化の為に、一般に光学室２の内壁の厚み（ベース１ａの厚み）は検知領域イの部分の厚みよりも厚くすることだけが考慮され、検知領域イより遠い部分ではケース１のベース１ａ底面やカバー１ｂ内面と受光領域とが重なっていることが多い。このためベース１ａ底面やカバー１ｂ内面の部分に粉塵等の粒子が蓄積するとそれが迷光の発生源となり、且つ直接受光領域と重なっているためにその部分からの散乱光が直接受光素子５に入射してしまう虞がある。そこで、本実施形態では上記課題を解決するために、受光レンズ７の結像位置（図９におけるＡ点）を検知領域イ（図９におけるＢ点）より遠方に設定し、できる限り受光領域の広がりを抑えることで、ベース１ａ底面やカバー１ｂ内面などの迷光の発生源が入らないようにしている。この場合、受光量はある程度犠牲にされるが、迷光の発生が抑えられることで正しい測定が可能となる。
【００３５】
ところで、ベース１ａ底面の流入口３と対向する位置には、流入口３から光学室２内に流入した粒子をケース１の外に流出させるための流出口８が設けてある。図１０に示すように、流入口３に対して垂直方向から埃や煙等の粒子を含む空気が流入した場合、流入口３での圧力損失のために流入口３を通過した直後から空気の流れがケース１内で広がる傾向を見せる。これは空気が粘性を持った流体であり、流路の形状が急激に変化する場合にその部分で圧力損失が生じて空気の流れが変わってしまうことに起因する。そして、流入した空気の広がる範囲は流出口８の近傍で最大となる。もし流出口８の寸法が小さい場合は、流入した空気の一部しか流出口８を通して流出することが出きず、ケース１内に流れていくことになる。この時、流出口８近傍やケース１の四隅などでは空気の渦の発生が見られ、ケース１内に流れた空気や渦状になった空気が徐々に失速しやがては速度がゼロの状態となり、粉塵の粒子がその近傍の光学室２の内壁に付着することになる。而して、光散乱式粒子検知センサにおいては、光学室２内に粒子が堆積すると光学室２内壁の反射率が大きくなり、迷光成分が増えることで受光素子５の受光信号が飽和して正確な計測ができなくなる虞がある。そのため光学室２内に堆積する粉塵量自体を減らす必要がある。
【００３６】
そこで本実施形態では、光学室２内に粉塵を堆積させないために、図１１に示すように流入口３と流出口８の形状を相似形（本実施形態では円形）とし両者の中心を一致させるとともに、流入口３の開口径ｒ１よりも流出口８の開口径ｒ２を大きく設定している。
【００３７】
而して、流入口３と流出口８を相似形とし両者の中心を一致させると、流入口３を通過した直後に広がった空気を流出口８から均一に流出させることができるので、ケース１内での乱流が発生せずに粉塵の堆積を防ぐことができる。また、流入口３及び流出口８を円形としているので、両者を四角形とした場合に比較して四隅に余分なエッジがなく、乱流の発生を抑えることができるのである。ここで、流入口３の開口径ｒ１と流出口８の開口径ｒ２との比（＝ｒ１／ｒ２）を種々変化させた場合のケース１内における粉塵の堆積量を調べた実験結果を図１２に示す。但し、ケース１の厚み（流入口３と流出口８の対向方向の寸法）ｔを１３ｍｍとし、流入口３の開口径ｒ１並びに流出口８の開口径ｒ２を８〜２４ｍｍの間で変化させている。図１２から明らかなように、厚みｔがｒ１＜ｔ＜３×ｒ１の範囲では、１＜ｒ１／ｒ２＜２．５となるように流入口３の開口径ｒ１並びに流出口８の開口径ｒ２を設定すれば粉塵の堆積量を抑制する効果が高い。さらに本実施形態では、図１３に示すように流入口３の外側周縁に略円筒形の筒部３ａを突設しているので、ケース１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。なお、図１４に示すように筒部３ａの形状を、先端に近いほど開口径が大きくなる略円錐形としてもよい。
【００３８】
ところで従来より、投光ビームが光学室の内壁等で反射あるいは散乱して受光素子５に到達するのを防ぐために、検知領域から見て投光素子及び受光素子とは反対側で光学室の一部を投光素子側と受光素子側に分離する遮光壁を設けた光散乱式粒子検知センサが提供されている（特開平４−１６０６９７号及び特開平８−６２１３６号公報等参照）。しかしながら、上記公報に記載されているものでは遮光壁が１つしか設けられていないため、光散乱式粒子検知センサを小型化しようとした場合に、投光ビームが光トラップＡの内壁に反射及び散乱して生じる迷光を受光領域に侵入させないようにするには不十分であった。
【００３９】
そこで本実施形態では、検知領域イの投光素子４及び受光素子５が配置された側とは反対側で少なくとも先端が投光領域及び受光領域にそれぞれ臨み光学室の一部を投光素子４及び受光素子５側に分離する複数（本実施形態では３つ）の遮光壁１６₁〜１６₃を、ベース１ａの内側壁より互いに略平行に突設してある。図１５に示すように、投光素子４に対向する光トラップＡに近い方の遮光壁１６₃並びに１６₂は、光トラップＡで発生する散乱光が投光領域に達するのを防ぐためのものであり、光トラップＡの近くに設けるほど上記防止効果を高めることができる。また、図１６に示すように、受光素子５に対向する光トラップＢに近い方の遮光壁１６₁並びに１６₂は、他方の光トラップＡに近い方の遮光壁１６₃で反射した投光ビームの散乱光が光トラップＢに入射するのを防ぐためのものである。なお、遮光壁１６₁…の個数を増加させれば上記防止効果を更に高めることができる。
【００４０】
（実施形態２）
ところで、投光素子４の投光ビームが光トラップＡで充分に減衰されている状態では、迷光の発生量が小さく、光学室２内の粒子濃度とセンサ出力との関係は図１７における直線ロに示すようなものとなる。しかしながら光学室２の内壁に粉塵が付着すると迷光が増加するため、同図における直線ハに示すように光学室２内に外部からの粒子が流入していない状態（以下、「初期状態」という）でのセンサ出力が増大して正確な測定ができなくなる虞がある。また、このような測定不能状態を回避するために、一般には初期状態でのセンサ出力を計測しておいて実際の測定値に対して補正処理を行っているが、このような補正処理のためには初期状態でのセンサ出力を一度記憶する必要がある。ところが、家庭やオフィス等の一般的な状況下では粉塵のない状態ということはほとんど考えられず、通常は所定期間におけるセンサ出力の最小値を初期状態のセンサ出力と仮定して上記補正処理を行っているために、正確な測定が行われているとは言い難い。また、迷光が増えすぎるとセンサ出力が飽和し、測定自体が不能になる場合もある。このため、粉塵が光学室２の内部に堆積しても迷光量が変化しないような構造が望ましい。
【００４１】
一方、光学室２の内壁には通常黒色で反射率の低いものが用いられるが、上述のように光学室２の内壁に粉塵が堆積すると反射率が上昇して迷光が増加し、計測誤差の原因となる。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、光学室２内部の粉塵が堆積し易い部位や迷光の発生し易い部位に粉塵と同程度の反射率となるような処理を行って迷光を故意に増加させ、粉塵が堆積した場合の迷光の変動を抑制するようにしている。
【００４３】
一般にハウスダストなどは、おおよそ反射率２０％でランバート分布に近い特性があることが分かっている。これは光学室２の内壁を灰色とし表面状態を粗面や梨地状態にした状態に近い。したがって、本実施形態では、図１８に示すようにアパーチャ６，９の表面、遮光板１１₁，１２₁の表面、反射面１３，１４並びに遮光壁１６₁〜１６₃の表面等（図１８において太線で示す部位）の粉塵が堆積し易い部位あるいは迷光の増加の原因になり易い部位に上記処理を行っている。上記処理には、２色成型や塗装等の処理方法を用いればよい。また、一部分だけ上記処理を行うのではなく、全体に行うようにしてもよい。
【００４４】
而して本実施形態によれば、粒子の付着によって迷光を増加させるような光学室２内の部位が、付着した粒子の反射率と同程度の反射率を有するように処理を施しているので、粉塵の粒子等が堆積しても迷光量の変化が少なく、迷光量に対する補正処理が不要となるという利点がある。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１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など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光散乱式粒子検知センサにおいて、検知領域に臨む開口を具備し少なくとも受光素子と対向する位置に設けられる複数の遮光板と、複数の遮光板の開口を通して入射した光を反射する反射面を具備し複数の遮光板に対して検知領域と反対側に設けられる光トラップとを備え、光トラップは、少なくとも受光素子と対向する位置に設けられ、複数の遮光板のうちで検知領域から最も離れた遮光板の開口面と平行であって当該最も離れた遮光板を含み且つ当該最も離れた遮光板の開口よりも大きい面と、当該面を前記反射面と繋ぐ１乃至複数の面と、前記反射面とで囲まれる空間よりなり且つ反射面で反射した光を検知領域から遠ざかり且つ投光素子又は受光素子のうちで対向しない位置にある素子の方へ向かう方向に曲げるような形状に形成されてなり、検知領域からの光を受光素子に集光するとともに検知領域よりも受光素子から遠い位置に結像位置を有する受光レンズを備えたので、光トラップの入口に遮光板を配設しているため、光トラップ内に粉塵等の粒子が堆積して散乱光が増加しても、一旦光トラップに入った迷光が外に出て行くのを遮光板によって防止し、迷光を減衰させる能力を低下させることなく一層の小型化と薄型化が図れるという効果がある。
【００４６】
請求項２の発明は、光トラップが、反射面から奥側において遮光板より離れるにつれて径が細くなる形状に形成されたので、迷光を更に効果的に減衰させることができるという効果がある。
【００４７】
請求項３の発明は、前記受光レンズの形状と前記遮光板の開口の形状とを相似形としたので、投光素子からの投光量に対する受光素子での受光量の効率を上げることができ、しかも、遮光板の開口面積を最小限に抑えることが可能となり、迷光の発生が抑制できるとともに薄型化が図れるという効果がある。
【００４８】
請求項４の発明は、投光素子と対向する位置に遮光板及び光トラップを設けるとともに、投光素子からの光を遮光板の開口近傍に集光する集光手段を備えたので、遮光板の開口面積を最小限に抑えることが可能となり、迷光の発生が抑制できるという効果がある。
【００５１】
請求項５の発明は、少なくとも投光素子、受光素子、遮光板並びに光トラップが内部に収納されるケースを備え、ケース内の検知領域に外部の粒子を流入させる流入口と、ケース内の粒子を外部へ流出させる流出口とをケースに設け、流出口の径を流入口の径よりも大きく形成したので、光学室内に留まる粒子の数を減らして迷光の発生を抑えることができるという効果がある。
【００５２】
請求項６の発明は、検知領域の投光素子及び受光素子が配置された側とは反対側で少なくとも先端が投光領域及び受光領域にそれぞれ臨み光学室の一部を投光素子及び受光素子側に分離する複数の遮光壁を備えたので、光トラップで発生する反射光や散乱光が受光領域に入射するのを防いで受光素子に達する迷光量を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上の他の構成を示す断面図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上における投光レンズ及び受光レンズの形状を示す図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】同上の動作説明図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】同上の動作説明図である。
【図１６】同上の動作説明図である。
【図１７】実施形態２の動作説明図である。
【図１８】同上の断面図である。
【図１９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ケース
２光学室
４投光素子
５受光素子
１１₁〜１１₃ 遮光板
１１ａ開口
１２₁〜１２₃ 遮光板
１２ａ開口
１３，１４反射面
Ａ，Ｂ光トラップ

Claims

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など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光散乱式粒子検知センサにおいて、検知領域に臨む開口を具備し少なくとも受光素子と対向する位置に設けられる複数の遮光板と、複数の遮光板の開口を通して入射した光を反射する反射面を具備し複数の遮光板に対して検知領域と反対側に設けられる光トラップとを備え、光トラップは、少なくとも受光素子と対向する位置に設けられ、複数の遮光板のうちで検知領域から最も離れた遮光板の開口面と平行であって当該最も離れた遮光板を含み且つ当該最も離れた遮光板の開口よりも大きい面と、当該面を前記反射面と繋ぐ１乃至複数の面と、前記反射面とで囲まれる空間よりなり且つ反射面で反射した光を検知領域から遠ざかり且つ投光素子又は受光素子のうちで対向しない位置にある素子の方へ向かう方向に曲げるような形状に形成されてなり、検知領域からの光を受光素子に集光するとともに検知領域よりも受光素子から遠い位置に結像位置を有する受光レンズを備えたことを特徴とする光散乱式粒子検知センサ。
光トラップは、反射面から奥側において遮光板より離れるにつれて径が細くなる形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の光散乱式粒子検知センサ。
前記受光レンズの形状と前記遮光板の開口の形状とを相似形としたことを特徴とする請求項１又は２記載の光散乱式粒子検知センサ。
投光素子と対向する位置に遮光板及び光トラップを設けるとともに、投光素子からの光を遮光板の開口近傍に集光する集光手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の光散乱式粒子検知センサ。
少なくとも投光素子、受光素子、遮光板並びに光トラップが内部に収納されるケースを備え、ケース内の検知領域に外部の粒子を流入させる流入口と、ケース内の粒子を外部へ流出させる流出口とをケースに設け、流出口の径を流入口の径よりも大きく形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光散乱式粒子検知センサ。
検知領域の投光素子及び受光素子が配置された側とは反対側で少なくとも先端が投光領域及び受光領域にそれぞれ臨み光学室の一部を投光素子及び受光素子側に分離する複数の遮光壁を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光散乱式粒子検知センサ。