CN102762975A - 气体浓度计算装置、气体浓度测量模块、及光检测器 - Google Patents

气体浓度计算装置、气体浓度测量模块、及光检测器 Download PDF

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CN102762975A CN2011800097779A CN201180009777A CN102762975A CN 102762975 A CN102762975 A CN 102762975A CN 2011800097779 A CN2011800097779 A CN 2011800097779A CN 201180009777 A CN201180009777 A CN 201180009777A CN 102762975 A CN102762975 A CN 102762975A
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Abstract

气体浓度测量模块(2X)具备：气室(10X)，其形成导入样品气体(50X)的导入空间(11X)；红外光源(21X)，其配置于气室(10X)的一端；参照光接收元件(31X)及信号光接收元件(32X)，其配置于气室(10X)的另一端，且接收自红外光源(21X)放射的红外光；及不活泼气体室(40X)，其配置于导入空间(11X)内的红外光源(21X)与参照光接收元件(31X)之间的光路中，且封入有相对于自红外光源(21X)放射的红外光而言不活泼的不活泼气体。计算电路(3X)基于气体浓度测量模块(2X)的参照光接收元件(31X)所接收的光的能量值与信号光接收元件(32X)所接收的红外光的能量值的比来计算样品气体(50X)中的二氧化碳的浓度。

Description

气体浓度计算装置、气体浓度测量模块、及光检测器
技术领域
本发明涉及利用NDIR(非分散型红外线吸收)法进行气体的浓度计算的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块。
另外，本发明涉及检测不同的光路上的光的光检测器。
背景技术
一直以来，例如将计算二氧化碳等气体的浓度的气体浓度计算装置应用于空调系统的领域等中。基于该气体浓度计算装置中的计算结果来控制换气的ON/OFF(开/关)等，由此使空调系统高效地运转，实现消耗电力的降低。在这样的气体浓度计算装置中使用NDIR(Non-dispersive Infrared，非分散型红外线吸收)法，所谓NDIR(非分散型红外线吸收)法，是指基于红外光穿过对象气体中时的衰减来计算气体的浓度的方法。
作为使用NDIR(非分散型红外线吸收)法的气体浓度计算装置，例如有专利文献1中所记载的装置。该气体浓度计算装置使来自单一光源的光照射至气室(gas cell)内，并通过第1检测器及第2检测器对穿过气室内的光进行检测。第1检测器对穿过由被测定气体区域及封入至测定气体室内的不活泼气体区域构成的光路的光进行检测。第2检测器对穿过由被测定气体区域及封入至比较气体室内的与被测定气体种类相同的气体区域构成的光路的光进行检测。另外，公开有通过第2检测器检测照射光量的增减，且校正第1检测器的输出。
另外，在专利文献2中记载有检测气缸内的样品气体浓度的气体浓度计算装置。此处，将反射镜设置于在气缸内往复移动的活塞的头部，并且在气缸的头部朝向气缸内配置光源及检测器。通过这样的构成，自光源发射且由活塞上的反射镜反射的光被检测器接收。伴随着活塞的往复移动，经由反射镜的自光源至检测器为止的光路长度发生变化，因此检测器中所接收的能量发生变化。然后，基于自检测器输出的输出值的变化来计算样品气体的浓度。
专利文献
专利文献1：日本特开2007-256242号公报
专利文献2：日本特开平5-180760号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，引用文献1中所记载的气体浓度计算装置，需要另外配置封入有与被测定气体种类相同的气体的比较气体室等。另外，在以多种被测定气体作为检测对象的情况下，针对每种被测定气体需要多个比较气体室。另外，根据气体的情况，也存在难以填充于比较气体室中的情况。
另外，在引用文献2所记载的气体浓度计算装置中，为了使光路长度发生变化而使用活塞的往复移动，因此原则上不可能同时检测不同的光路长度的光。另外，由于因活塞的运转所致的振动等影响，活塞在光路长度方向上移动，从而存在因光路长度变化而产生测定误差之类的问题。
另外，在引用文献1所记载的气体浓度计算装置中，分别通过个别的光检测器内的受光元件对穿过不活泼气体区域的光及穿过比较气体室的光进行检测，并进行检测值的比较。因此，因2个受光元件之间所存在的固有的偏差、或在有环境变化的情况下2个受光元件所受的影响的不同等，存在无法准确地进行检测值的比较之类的问题。
因此，本发明的一个方面的目的在于提供一种可更高精度地计算多种多样的气体浓度的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块。
另外，本发明的另一个方面的目的在于提供一种能够降低各个受光元件间的固有的偏差，即使测定环境发生变动，也可通过受光元件高精度地进行检测值的比较，并且降低了各受光元件间的光的串扰的光检测器。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面所涉及的气体浓度计算装置的特征在于，其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所述气体浓度测量模块具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室的一端；信号光接收单元及参照光接收单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及不活泼气体室，其配置于所述导入空间内的所述光源与所述参照光接收单元之间的光路中，且封入有相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体；所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
另外，本发明的一个方面所涉及的计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块的特征在于，包括：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室的一端；信号光接收单元及参照光接收单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及不活泼气体室，其配置于所述导入空间内的所述光源与所述参照光接收单元之间的光路中，且封入有相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体。
在该发明中，在导入空间内，在光源与参照光接收单元之间的光路中配置不活泼气体室，因此自光源放射的光穿过导入空间内的对象气体及不活泼气体并入射至参照光接收单元。进而，自光源放射的光穿过导入空间内的对象气体并入射至信号光接收单元。因此，与入射至信号光接收单元的光穿过对象气体中的距离相比，入射至参照光接收单元的光穿过对象气体中的距离仅缩短存在有不活泼气体的空间的部分。因此，通过信号光接收单元及参照光接收单元，可同时测定穿过对象气体的距离不同的光、即由对象气体引起的吸收量不同的光。
另外，在该发明中，为不会如引用文献1所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同的气体的比较气体室等，而可测定多种多样的气体浓度的构成。另外，也可同时测量多种气体。
另外，在该发明中，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，所述不活泼气体优选为含有氩、氙、氮中的至少任意一种的气体。
在该发明中，利用当光穿过氩、氙、氮时不衰减的现象，可获得穿过对象气体的距离不同的光。
另外，本发明的一个方面所涉及的气体浓度计算装置的特征在于，其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所述气体浓度测量模块具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室的一端；及信号光接收单元及参照光接收单元，其在所述气室的另一端侧接收自所述光源放射的光，且配置于自所述光源放射的光穿过所述导入空间内的距离不同的位置；所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
另外，本发明的一个方面所涉及的计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块的特征在于，具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室的一端；及信号光接收单元及参照光接收单元，其在所述气室的另一端侧接收自所述光源放射的光，且配置于自所述光源放射的光穿过所述导入空间内的距离不同的位置。
在该发明中，由于将信号光接收单元及参照光接收单元配置于自光源放射的光穿过导入空间内的距离不同的位置，因此在信号光接收单元及参照光接收单元中的一者上入射有与另一者相比穿过对象气体的距离较短的光。因此，通过信号光接收单元及参照光接收单元，可同时测定穿过对象气体的距离不同的光、即由对象气体引起的吸收量不同的光。
另外，在该发明中，为不会如引用文献1所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同的气体的比较气体室等，而可测定吸收量不同的光的构成，且可测定多种多样的气体的浓度。另外，也可同时测量多种气体。
另外，在该发明中，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，优选进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源与所述受光单元之间的光路上且仅使规定波长的光通过。
在该发明中，通过带通滤波器可使信号光接收单元及参照光接收单元分别接收的光为相同波长，从而可防止因信号光接收单元及参照光接收单元分别所接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，所述光源优选为放射红外线的光源。
在该发明中，可利用当红外线穿过对象气体时能量衰减的现象来计算对象气体的浓度。
另外，所述对象气体优选为二氧化碳。
在该发明中，可利用当光穿过二氧化碳等对象气体时能量衰减的现象来计算对象气体的浓度。
另外，优选进一步具备预先储存表示所述对象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式的储存单元，且所述气体浓度计算模块基于所述数据库或所述近似式来计算与所述比相对应的所述浓度。
在该发明中，基于预先准备的数据库或近似式，可高精度地计算对象气体的浓度。
另外，优选具备：所述气体浓度测量模块，其具备多个所述对象气体不同的所述受光单元；及多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。
在该发明中，通过具备多个对象气体不同的气体浓度测量模块，可同时高精度地计算多种气体的浓度。
另外，本发明的另一个方面所涉及的光检测器的特征在于，其是具备分别接收不同的光路上的光的多个受光元件的光检测器，所述光检测器具备遮蔽单元，该遮蔽单元将1个所述受光元件接收的光与其它所述受光元件接收的光遮蔽，所述多个受光元件在1个受光元件芯片上邻接地形成。
另外，本发明的另一个方面所涉及的光检测器的特征在于，其是检测穿过对象气体的不同的光路上的光且计算所述对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的光检测器，所述光检测器具备：多个受光元件，其分别接收所述不同的光路上的光；及遮蔽单元，其将1个所述受光元件所接收的光与其它所述受光元件所接收的光遮蔽；所述多个受光元件在1个受光元件芯片上邻接地形成。
在该发明中，通过具备遮蔽单元，可防止入射至1个受光元件的光入射至其它受光元件。因此，可降低各受光元件间的光的串扰。因此，可高精度地检测不同的光路上的光。
另外，通过使用邻接地形成于1个受光元件芯片上的受光元件，从而由于邻接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低各个受光元件间的固有的偏差。因此，即使测定环境发生变动，各受光元件间的检测值的变动也成为相同的变化特性，从而可容易地使这些检测值的变动相互抵消。因此，可通过各受光元件高精度地进行检测值的比较。
另外，优选，所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖是在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部的封装盖，自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，所述遮蔽单元配置于所述封装盖与所述受光元件之间，且由内侧盖及内侧盖间隔板构成，该内侧盖在与所述受光元件相对的位置上形成有内侧盖开口部、且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，该内侧盖间隔板自所述内侧盖的与所述受光元件相对的面延伸至所述多个受光元件之间的区域。
在该发明中，通过具备内侧盖及内侧盖间隔板，可防止入射至1个受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通过内侧盖间隔板与内侧盖的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
另外，优选，所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖是在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部的封装盖、且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，所述遮蔽单元由间隔板构成，该间隔板自所述封装盖的与所述受光元件相对的面延伸至所述多个受光元件之间的区域。
在该发明中，通过在封装盖上设置延伸至受光元件之间的区域的间隔板，可防止入射至1个受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通过在封装盖上设置间隔板的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
另外，优选，所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖是在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部的封装盖、且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，所述遮蔽单元配置于所述封装盖与所述受光元件之间，且由筒状盖构成，该筒状盖载置于所述受光元件上。
在该发明中，通过在受光元件上配置筒状盖，从而可防止入射至1个受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通过筒状盖的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
另外，优选进一步具备带通滤波器，该带通滤波器仅使规定波长的光通过、且覆盖所述封装盖开口部。
在该发明中，通过带通滤波器可使各受光元件分别所接收的光成为相同波长，从而可防止因各受光元件分别接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，本发明的另一个方面所涉及的气体浓度计算装置的特征在于，其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所述气体浓度测量模块具备：第1气室，其形成导入所述对象气体的第1导入空间；第2气室，其形成导入所述对象气体的第2导入空间；光源，其配置于所述第1气室及第2气室的一端；参照光接收单元，其配置于所述第1气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第1导入空间的光；信号光接收单元，其配置于所述第2气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第2导入空间的光；及浓度转换单元，其将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度；所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
另外，本发明的另一个方面所涉及的气体浓度测量模块的特征在于，其是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，具备：第1气室，其形成导入所述对象气体的第1导入空间；第2气室，其形成导入所述对象气体的第2导入空间；光源，其配置于所述第1气室及第2气室的一端；参照光接收单元，其配置于所述第1气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第1导入空间的光；信号光接收单元，其配置于所述第2气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第2导入空间的光；及浓度转换单元，其将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
在该发明中，参照光接收单元接收穿过第1导入空间的光。信号光接收单元接收穿过第2导入空间的光。另外，通过浓度转换单元，将第1导入空间内的对象气体的浓度与第2导入空间内的对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。因此，通过信号光接收单元及参照光接收单元，可同时测定穿过对象气体的浓度不同的导入空间内的光、即由对象气体引起的吸收量不同的光。
另外，在该发明中，为不会如引用文献1所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同但因饱和状态而表现出不同的变化特性的气体的比较气体室等，而可测定吸收量不同的光的构成。特别是在该发明中，在第1气室与第2气室中导入相同的对象气体并转换成彼此不同的浓度，而不是如引用文献1那样从最初开始准备不同的变化特性的气体(比较气体室内的气体)。因此，即使在光源的光量或温度等存在变动的情况下，由于第1气室及第2气室内的对象气体虽温度不同但为相同的气体，因此信号光接收单元及参照光接收单元中的测定值的变化特性也相同。如此，由于信号光接收单元及参照光接收单元中的测定值的变化特性相同，因此基于这些测定值，可容易地使由光源的光量或温度等所引起的测定值的变动相互抵消，从而可更高精度地计算气体浓度。
另外，在该发明中，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，优选，所述浓度转换单元具备附设于所述第1气室上的第1加热器，通过所述第1加热器对所述第1导入空间内的所述对象气体进行升温，由此将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
在该发明中，通过第1加热器对第1导入空间内的对象气体进行升温，由此与第2导入空间内的对象气体相比第1导入空间内的对象气体的浓度变低。如此，利用通过加热而使对象气体膨胀的现象，可容易地将第1导入空间内的对象气体的浓度与第2导入空间内的对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
另外，优选，所述浓度转换单元具备附设于所述第1气室上的第1加热器、及附设于所述第2气室上的第2加热器，通过将所述第1导入空间内的所述对象气体与所述第2导入空间内的所述对象气体升温至不同的温度，而将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
在该发明中，通过第1加热器与第2加热器而将第1导入空间内的对象气体与第2导入空间内的对象气体升温至不同的温度，由此，第1导入空间内的对象气体与第2导入空间内的对象气体成为彼此不同的浓度。如此，利用因加热而使对象气体膨胀的现象，可容易地将第1导入空间内的对象气体的浓度与第2导入空间内的对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
另外，所述气体浓度测量模块优选进一步具备配置于所述第1气室与所述第2气室之间的隔热构件。
在该发明中，通过具备隔热构件，可防止第1气室与第2气室间的热的传递，从而可高效地使对象气体升温，并且可进一步可靠地保持第1气室内的对象气体与第2气室内的对象气体的温度差。
另外，优选，所述浓度转换单元进一步具备不活泼气体供给部，该不活泼气体供给部将相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体导入至所述第1导入空间内，通过将所述不活泼气体自所述不活泼气体供给部导入至所述第1导入空间内，从而将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
在该发明中，由于第1导入空间内导入有不活泼气体，因此，与第2导入空间内的对象气体相比，第1导入空间内的对象气体的浓度变低。如此，通过将不活泼气体导入至第1导入空间内，可容易地将第1导入空间内的对象气体的浓度与第2导入空间内的对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。另外，由于不活泼气体相对于自光源放射的光而言不活泼，因此即使在光源的光量或温度等存在变动的情况下，也不会对参照光接收单元中的测定值的变化特性造成影响。因此，即使在光源的光量或温度等存在变动的情况下，由于第1气室及第2气室内的对象气体虽浓度不同但为相同的气体，因此信号光接收单元及参照光接收单元中的测定值的变化特性也相同。因此，可容易使由光源的光量或温度等产生的测定值的变动相互抵消，从而可更高精度地计算气体浓度。
另外，所述不活泼气体优选为包含氩、氙、氮中的至少任意一种的气体。
在该发明中，可利用当光穿过氩、氙、氮时不衰减的现象进行稀释，而不会使对象气体的特性发生变化。
另外，优选进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源与所述受光单元之间的光路上、且仅使规定波长的光通过。
在该发明中，通过带通滤波器可使信号光接收单元及参照光接收单元分别接收的光成为相同波长，从而可防止因信号光接收单元及参照光接收单元分别接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，所述光源优选为放射红外线的光源。
在该发明中，可利用当红外线穿过对象气体时能量衰减的现象来计算对象气体的浓度。
另外，所述对象气体优选为二氧化碳。
在该发明中，可利用光穿过二氧化碳时能量衰减的现象来计算对象气体的浓度。
另外，优选进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述对象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式，且所述气体浓度计算模块基于所述数据库或所述近似式来计算与所述比相对应的所述浓度。
在该发明中，基于预先准备的数据库或近似式，可高精度地计算对象气体的浓度。
发明的效果
根据本发明的一个方面，可同时更高精度地计算多种多样的气体浓度。
另外，根据本发明的另一个方面，可降低各个受光元件间的固有的偏差，即使测定环境发生变动，也可通过受光元件高精度地进行检测值的比较，并且可降低各受光元件间的光的串扰。
另外，根据本发明的另一个方面，即使测定环境发生变动，也可更高精度地计算气体浓度。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置的剖面图。
图2是显示表示浓度与比的相关关系的数据库的图。
图3是显示表示浓度与比的相关关系的图表的图。
图4是表示气体浓度计算处理的流程的流程图。
图5是表示气体浓度计算装置的变形例的剖面图。
图6是表示第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置的变形例的剖面图。
图7是表示第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置的变形例的剖面图。
图8是表示第2实施方式所涉及的气体浓度计算装置的剖面图。
图9是表示第2实施方式所涉及的受光部的细节的剖面图。
图10是表示第3实施方式所涉及的受光部的细节的剖面图。
图11是表示第4实施方式所涉及的受光部的细节的剖面图。
图12是表示第5实施方式所涉及的气体浓度计算装置的概略剖面图。
图13是显示表示浓度与比的相关关系的数据库的图。
图14是显示表示浓度与比的相关关系的图表的图。
图15是表示气体浓度计算处理的流程的流程图。
图16是表示第6实施方式所涉及的气体浓度计算装置的概略剖面图。
图17是表示第7实施方式所涉及的气体浓度计算装置的概略剖面图。
图18是显示表示浓度与比的相关关系的数据库的图。
图19是显示表示浓度与比的相关关系的图表的图。
符号的说明
1X、1XA、1XB、1XC…气体浓度计算装置、2X、2XA…气体浓度测量模块、3X、3XA~3XD…计算电路、10X、10XA、110X、210X…气室、11X、11XA…导入空间、20X…光源部、21X…红外光源、22X、122XA~122XD…带通滤波器、30X、130XA~130XD、230XA~230XD…受光部、31X、31XA、131XA~131XD、231XA~231XD…参照光接收元件、32X、32XA、132XA~132XD、232XA~232XD…信号光接收元件、40X、140XA~140XD…不活泼气体室、41X…不活泼气体、121XA~121XD…光源。
1Y…气体浓度计算装置、30Y、30YA、30YB…受光部、31Y、31YB…参照光接收元件、32Y、32YB…信号光接收元件、34Y、34YB…受光元件芯片、35Y…封装基板、36Y、36YA…封装盖、36aY、36bY…封装盖开口部、37Y…内侧盖、37aY、37bY…内侧盖开口部、37cY…内侧盖间隔板、37dY…间隔板、38Y…带通滤波器、39YA、39YB…筒状盖、A…区域。
1Z、1ZA、1ZB…气体浓度计算装置、2Z…气体浓度测量模块、3Z…计算电路、4Z…储存部、10Z…升温侧气室、10ZA…高温侧气室、10ZB…稀释侧气室、11Z…升温侧导入空间、11ZA…高温侧导入空间、11ZB…稀释侧导入空间、15Z…加热器、15ZA…高温侧加热器、20Z…光源部、21Z…红外光源、30Z…受光部、31Z…参照光接收元件、32Z…信号光接收元件、39Z…带通滤波器、60Z…常温侧气室、60ZA…低温侧气室、60ZB…非稀释侧气室、61Z…常温侧导入空间、61ZA…低温侧导入空间、61ZB…非稀释侧导入空间、65ZA…低温侧加热器、70Z…隔热构件、80Z…稀释气体供给部。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的气体浓度计算装置、气体浓度测量模块及光检测器的优选的实施方式进行详细的说明。再者，在附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
[第1实施方式]
(气体浓度计算装置1X的整体构成)
首先，对第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置1X的整体构成进行说明。图1是表示气体浓度计算装置的剖面图。气体浓度计算装置1X被构成为包括：气体浓度测量模块2X，其接收来自红外光源21X(相当于权利要求中的“光源”)的红外光，并测定其能量；计算电路3X(相当于权利要求中的“气体浓度计算模块”)，其基于由气体浓度测量模块2X得到的测定结果而计算气体浓度；及储存部4X(相当于权利要求中的“储存单元”)，其储存计算电路3X计算气体浓度时的信息；该气体浓度计算装置1X是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置。通过计算电路3X所计算的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并用于例如空调系统等的控制中。再者，在第1实施方式中，对将导入至气体浓度测量模块2X中的样品气体中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体的情况下的例子进行说明。
气体浓度测量模块2X包括如下部件而构成：气室10X，其形成内部导入样品气体50X的导入空间11X；光源部20X，其配置于气室10X的一端；及受光部30X(相当于权利要求中的“信号光接收单元及参照光接收单元”)，其配置于气室10X的另一端且接收自光源部20X放射的光。
关于气室10X，在气室10X的一端侧设置有用于向导入空间11X内导入样品气体50X的气体导入部12X，在气室10X的另一端侧设置有用于将导入空间11X内的样品气体50X向外部排出的气体排出部13X。再者，也可如图1所示，不设置进出口而为多个穿孔形状。
光源部20X包括如下部件而构成：框体25X，其与气室10X相接合；红外光源21X，其配置于框体25X内；开口部26X，其形成于框体25X上的与红外光源21X相对的部位、且用于将红外光源21X放射的红外光引导至框体25X的外部；以及带通滤波器22X及窗构件23X，其覆盖开口部26X。自红外光源21X放射的红外光穿过窗构件23X、带通滤波器22X并导入至气室10X内。此处，红外光源21X使用放射4.2μm~4.3μm的波段的光的光源。另外，带通滤波器22X使用仅透过4.2μm~4.3μm的波段的光的带通滤波器。另外，窗构件23X由相对于红外线具有较高的透过性的材料而构成。再者，关于下述的窗构件39X、43X，也为与窗构件23X相同的构成。
受光部30X包括如下部件而构成：参照光接收元件31X(相当于权利要求中的“参照光接收单元”)及信号光接收元件32X(相当于权利要求中的“信号光接收单元”)，其配置于基板35X上；盖36X，其覆盖参照光接收元件31X及信号光接收元件32X；间隔壁37X，其自盖36X延伸至参照光接收元件31X与信号光接收元件32X之间的区域；开口部38X，其分别形成于盖36X中的与参照光接收元件31X及信号光接收元件32X相对的部位；及窗构件39X，其覆盖开口部38X。参照光接收元件31X及信号光接收元件32X将所接收的红外光的能量值向计算电路3X输出。
另外，在气室10X的导入空间11X内，在红外光源21X与参照光接收元件31X之间的光路中配置有不活泼气体室40X。在不活泼气体室40X内封入有相对于自红外光源21X放射的红外光而言不活泼的不活泼气体41X。不活泼气体室40X配置于导入空间11X内的受光部30X侧的端部。另外，不活泼气体室40X中，在来自红外光源21X的红外光入射的一侧的端部，配置有窗构件43X。虽未图示，但在图1所示的位置上未设置带通滤波器22X的情况下，也可在图1的窗构件39X的位置上设置带通滤波器。即，带通滤波器的配置位置只要是配置于光源部20X与受光部30X之间的光路上，则没有特别的限定。再者，作为不活泼气体41X，使用不吸收自红外光源21X放射的红外光(4.2μm~4.3μm的波长)的(不活泼)气体，例如使用氩或氙等不活泼气体、氮等。特别优选为使用氮或氩。其原因在于化学性方面稳定，且在成本方面也有优势。
通过以上的构成，自红外光源21X放射的红外光中的、入射至参照光接收元件31X的红外光，穿过导入空间11X中的样品气体50X与不活泼气体室40X中的不活泼气体41X。入射至信号光接收元件32X的红外光穿过导入空间11X中的样品气体50X。因此，较通过信号光接收元件32X所接收的红外光而言，通过参照光接收元件31X所接收的红外光的穿过样品气体50X内的距离仅缩短存在有不活泼气体41X的空间的部分。即，通过参照光接收元件31X及信号光接收元件32X，可同时接收由样品气体50X的二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。此处，如图1所示，通过样品气体50X中的二氧化碳分子51X而吸收红外光。
(储存部4X的储存信息)
继而，对储存部4X所储存的信息进行说明。在储存部4X中预先储存有表示二氧化碳的浓度与参照光接收元件31X及信号光接收元件32X所接收的红外光的能量值的比的相关关系的近似式。
一般而言，若将来自光源的红外线能量值设为I0、将到达受光单元的红外线能量值设为I、将自光源直至受光单元为止的光路长度设为l、将对象气体的浓度设为C、将吸收系数设为μ，则根据Lambert-Beer(郎伯-比尔)定律，以下的式(1)所表示的关系成立。
I=I0exp(-μ·C·l)…(1)
基于上述关系，使用Lambert-Beer定律，根据各个二氧化碳的浓度，预先计算参照光接收元件31X所接收的能量值A及信号光接收元件32X所接收的能量值B。即，将已知的I0、μ、C、l代入至上述式(1)中求出I，由此计算能量值A、B。进而计算能量值B与能量值A的比(B/A)。使这些所计算出的值与二氧化碳的浓度相对应，如图2所示，制成表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的数据库。进而根据图2所示的数据库而得出图3所示的表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的图表，并计算能量值的比(B/A)与二氧化碳的浓度的近似式(例如，浓度=f(比))。将所计算出的近似式预先储存于储存部4X中。
再者，在第1实施方式中，通过将自红外光源21X入射至参照光接收元件31X的红外光穿过样品气体50X中的距离例如设为2L，将自红外光源21X入射至信号光接收元件32X的红外光穿过样品气体50X的距离例如设为3L，使光路长度不同。另外，在图2的数据库中，为了方便制成数据库，以二氧化碳的浓度为零ppm时的能量值A、B成为1的方式进行标准化。
通过使参照光接收元件31X所接收的能量值A和信号光接收元件32X所接收的能量值B的比与二氧化碳的浓度相对应，从而可使用图2的数据库或近似式，基于参照光接收元件31X及信号光接收元件32X实际所接收的光的能量值的比来计算二氧化碳的浓度。
(二氧化碳的浓度计算处理)
继而，对于计算电路3X根据参照光接收元件31X及信号光接收元件32X所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓度的处理流程进行说明。再者，计算电路3X是包括CPU等而构成的电路。图4是表示二氧化碳浓度计算处理的流程的流程图。
在步骤S101X中，计算电路3X获取由参照光接收元件31X所接收的光的能量值A及由信号光接收元件32X所接收的光的能量值B。
继而，在步骤S102X中，计算电路3X计算所获取的能量值B与能量值A的比(B/A)。在步骤S103X中，计算电路3X使用储存于储存部4X的近似式，根据步骤S102X中所计算的比(B/A)计算出二氧化碳的浓度。使用近似式来计算浓度，由此可容易地进行计算处理。
在步骤S104X中，计算电路3X将表示所计算的二氧化碳的浓度的信号输出至未图示的控制装置等中。表示二氧化碳的浓度的信号例如用于控制装置中空调的控制等中。
(第1实施方式的作用·效果)
在第1实施方式中，由于在导入空间11X内、在红外光源21X与参照光接收元件31X之间的光路中配置有不活泼气体41X，因此自红外光源21X放射的红外光穿过导入空间11X内的样品气体50X及不活泼气体41X并入射至参照光接收元件31X。进而，自红外光源21X放射的红外光穿过导入空间11X内的样品气体50X并入射至信号光接收元件32X。
因此，与入射至信号光接收元件32X的红外光穿过样品气体50X中的距离相比，入射至参照光接收元件31X的红外光穿过样品气体50X中的距离仅缩短存在有不活泼气体41X的空间的部分。因此，通过参照光接收元件31X及信号光接收元件32X，可同时测定穿过样品气体50X中的距离不同的红外光、即由样品气体50X内的二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。
另外，气体浓度计算装置1X是不会如引用文献1中所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同的气体的比较气体室等，而可测定吸收量不同的光的构成，且可测定多种多样的气体的浓度。另外，也可同时测量多种气体。
另外，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块2X的光检测精度的下降。
另外，通过使用氩气、氙气、氮气作为封入至不活泼气体室40X的不活泼气体41X，可利用当红外光穿过这些气体中时不衰减的现象，获得穿过样品气体50X的距离不同的红外光。
另外，通过带通滤波器22X可使参照光接收元件31X及信号光接收元件32X分别所接收的光成为相同波长，从而可防止因参照光接收元件31X及信号光接收元件32X分别所接收的光的波长不同导致的光检测精度的下降。
另外，红外光源21X放射红外线，由此，可利用当红外线穿过样品气体50X时因二氧化碳而使能量衰减的现象，来计算样品气体50X中的二氧化碳的浓度。
另外，可利用当红外光穿过样品气体50X中的二氧化碳时能量衰减的现象来计算样品气体50X中的二氧化碳的浓度。
通过预先在储存部4X内储存近似式，可基于近似式而高精度地计算对象气体的浓度。
(变形例)
本发明的一个方面并不限定于上述的第1实施方式。
例如，在图4的步骤S103X中，计算电路3X使用近似式来计算二氧化碳的浓度，但也可不使用近似式计算二氧化碳的浓度。在此情况下，预先将使图2所示的数据库表格化后所得的表格储存于储存部4X中。计算电路3X也可将所获取的能量值A及能量值B与储存于储存部4X的表格相比较，根据该表格直接计算浓度。在此情况下，当然可由图2所示的数据库计算出能量的比(B/A)与二氧化碳的浓度之间的近似式，但也可使用表格计算出浓度。
另外，可不使用不活泼气体室40X而变更穿过样品气体50X中的光的光路长度。例如，也可如图5所示的气体浓度计算装置1XA那样，对气室10XA的形状设置阶差，将参照光接收元件31XA配置于较信号光接收元件32XA更靠近红外光源21X侧的位置。
如此，由于将参照光接收元件31XA及信号光接收元件32XA配置于自红外光源21X放射的红外光穿过导入空间11XA内的距离不同的位置上，因此，参照光接收元件31XA上入射有与信号光接收元件32XA相比穿过样品气体50X的距离较短的红外光。因此，通过参照光接收元件31XA及信号光接收元件32XA，可同时测定穿过样品气体50X的距离不同的光、即由样品气体50X内的二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。
再者，在上述第1实施方式中，对通过气体浓度计算装置1X、1XA计算二氧化碳的浓度的情况进行说明，当然也可计算除此以外的气体的浓度。另外，通过根据欲测定浓度的气体而适当追加光源或带通滤波器的种类，从而可同时计算多种气体的浓度。另外，将自红外光源21X入射至参照光接收元件31X的红外光穿过样品气体50X中的距离设为2L，将自红外光源21X入射至信号光接收元件32X的红外光穿过样品气体50X的距离设为3L，但并不限定于此，可根据欲测定浓度的气体的测定范围或精度等而适当进行最优化。
此处，在图6中表示用以检测多种气体混合存在的样品气体的气体浓度的变形例。如上所述计算不同种类的气体的浓度时，需要将光源与检测部作为1个单元并且在各个单元内测定气体浓度，该光源将多种被测定气体的各自所吸收的不同的波长的光分别放射至气室内，该检测部以在来自各个光源的光穿过样品气体的区域内构成2个光路长度不同的光路的方式配置参照光接收元件与信号光接收元件。因此，在本申请的气体浓度测量模块中，使用多个将不活泼气体室及参照光接收元件与信号光接收元件设为一对的检测部，在各检测部分别连接气体浓度计算模块，由此可实现检测。图6中，作为一例而例示有测定混合存在4种气体的样品气体的气体浓度的气体浓度计算装置1XB。
如图6所示，气体浓度计算装置1XB具备：气体浓度测量模块2XA，其具备对象气体不同的受光部130XA~130XD；及气体浓度计算模块(计算电路3XA~3XD及储存部4XA~4XD)，其与受光部130XA~130XD相对应。在气室110X的一端侧分别配置有放射不同波长的光的光源121XA~121XD。自各光源121XA~121XD放射的光分别由受光部130XA~130XD接收。再者，只要是所放射的光的波长范围较广、且含有可利用于各对象气体的吸收的波段的光源，则可使用一个光源。
受光部130XA~130XD分别具备参照光接收元件131XA~131XD及信号光接收元件132XA~132XD。在光源121XA~121XD与参照光接收元件131XA~131XD之间的光路中，配置有封入有相对于自光源121XA~121XD放射的光而言分别为不活泼的不活泼气体的不活泼气体室140XA~140XD。此处，将不活泼气体室140XA~140XD及参照光接收元件131XA~131XD与信号光接收元件132XA~132XD分别设为1对而构成检测部。另外，带通滤波器122XA~122XD分别配置于各光源121XA~121XD的前面，该带通滤波器122XA~122XD使作为各检测部测定对象的气体所吸收的波长的光透过，且截断除此以外的波长的光。再者，关于各检测部所计算的气体浓度的计算方法，与上述的算法相同。
另外，在图7中例示有气体浓度计算装置1XC，其不使用不活泼气体室而使自光源直至参照光接收元件为止的距离与自光源直至信号光接收元件为止的距离不同，测定混合存在4种气体的样品气体的气体浓度。即，对气室210X的形状设置阶差，在接收自光源121XA放射的光的受光部230XA，将参照光接收元件231XA配置于较信号光接收元件232XA更靠近光源121XA侧的位置。同样，关于分别接收自光源121XB~121XD放射的光的各受光部230XB~230XD，也将参照光接收元件231XB~231XD配置于较信号光接收元件232XB~232XD分别更靠近光源121XB~121XD侧的位置。
另外，由气体浓度计算装置1X、1XA、1XB、1XC所计算出的气体的浓度，除空调的控制以外，也可适用于计算气体的浓度的各种设备中。
在以下的第2~第4实施方式中，对将本发明的另一个方面所涉及的光检测器应用于检测穿过样品气体的不同的光路上的光且计算样品气体中的对象气体的浓度的气体浓度计算装置中所使用的光检测器中的情况进行说明。
[第2实施方式]
(气体浓度计算装置1Y的整体构成)
以下，对第2实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Y的整体构成进行说明。图8是表示气体浓度计算装置的剖面图。气体浓度计算装置1Y包括如下部件而构成：受光模块2Y，其接收红外光源21Y所放射的红外光，并测定其能量；及计算电路3Y，其基于由受光模块2Y得到的测定结果而计算气体浓度；该气体浓度计算装置1Y是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置。通过计算电路3Y所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第2实施方式中，对将导入至受光模块2Y的样品气体中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体的情况下的例子进行说明。
受光模块2Y包括如下部件而构成：气室10Y，其形成内部导入样品气体50Y的导入空间11Y；光源部20Y，其配置于气室10Y内的一端；比较气体室41Y及测定气体室42Y，其配置于气室10Y内的另一端；及受光部30Y(相当于权利要求中的“光检测器”)，其与气室10Y的另一端连接且接收自光源部20Y的红外光源21Y放射的光。
气室10Y中设置有用于向导入空间11Y内导入样品气体50Y的气体导入部12Y，进而设置有用于将导入空间11Y内的样品气体50Y向外部排出的气体排出部13Y。
光源部20Y由如下部件而构成：红外光源21Y，其放射红外光；反射构件22Y，其使自红外光源21Y放射的红外光朝向导入空间11Y内反射；及窗构件23Y，其由相对于红外线表现出较高的透过性的材料构成。
比较气体室41Y中封入有与对象气体种类相同的气体。另外，测定气体室42Y中封入有相对于红外光而言不活泼的气体。
受光部30Y包括参照光接收元件31Y(相当于权利要求中的“受光元件”)及信号光接收元件32Y(相当于权利要求中的“受光元件”)而构成。信号光接收元件32Y接收自红外光源21Y放射且在光路L1上前进并穿过测定气体室42Y的红外光。另外，参照光接收元件31Y接收自红外光源21Y放射且在光路L2上前进并穿过比较气体室41Y的红外光。受光部30Y将参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y所接收的红外光的能量值输出至计算电路3Y。
通过以上的构成，参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y接收因穿过的气体室(比较气体室41Y、测定气体室42Y)不同而能量值不同的红外光。计算电路3Y基于由参照光接收元件31Y所受光的能量值而计算放射光量的增减，并对信号光接收元件32Y所检测出的检测值进行校正，由此可计算出样品气体50Y中的二氧化碳的浓度。再者，关于气体浓度计算装置1Y中的受光部30Y的构成以外的构成，与上述所说明的专利文献1中所记载的技术相同，因而省略详细的说明。另外，关于基于2个能量值计算气体浓度的顺序，也如例如专利文献1中所公开的那样，可使用一直以来已知的气体相关法进行计算，因而省略详细的说明。
(受光部30Y的详细构造)
继而，对受光部30Y的详细构造进行说明。图9表示受光部30Y的详细构造。受光部30Y包括如下部件而构成：封装基板35Y，其载置形成有参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y的受光元件芯片34Y；及封装盖36Y，其自封装基板35Y延伸且覆盖参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y。另外，封装盖36Y中，在与参照光接收元件31Y相对的位置上形成有封装盖开口部36aY，在与信号光接收元件32Y相对的位置上形成有封装盖开口部36bY。另外，受光部30Y进一步包括覆盖封装盖开口部36aY、36bY的带通滤波器38Y而构成。
带通滤波器38Y是仅使规定波长的光通过的滤波器。另外，带通滤波器38Y可为固定于封装盖36Y上的构成，也可为通过封装盖36Y与内侧盖37Y(以下详细叙述)夹住且固定的构成。
另外，受光部30Y在封装盖36Y的内侧进一步包括内侧盖37Y而构成，该内侧盖37Y自封装基板35Y延伸且覆盖参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y。内侧盖37Y中，在与参照光接收元件31Y相对的位置上形成有内侧盖开口部37aY，在与信号光接收元件32Y相对的位置上形成有内侧盖开口部37bY。另外，内侧盖37Y具有内侧盖间隔板37cY，该内侧盖间隔板37cY自与参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y相对的面延伸至参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的区域A。再者，内侧盖37Y及内侧盖间隔板37cY相当于权利要求中的“遮蔽单元”。
参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y使用受光元件的制造工序中形成于1个受光元件芯片上的多个受光元件中的邻接地形成的元件。另外，参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y使用制造工序中彼此不分离而处于形成在芯片基板33Y上的状态的元件。另外，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的区域A可通过槽加工而形成。
再者，作为接收红外光的参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y的材料，在通过槽加工形成区域A的情况下，例如可使用PbSe、InSb、InAsSb、MCT等量子型元件，或热电堆、热敏电阻、热电元件等热型元件。再者，在使用热型元件的情况下，无需用于冷却受光元件的冷却器。另外，当使用量子型元件的情况下，优选适当地设置用于冷却受光元件的冷却器。
再者，内侧盖间隔板37cY自内侧盖37Y的与参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y相对的面延伸至芯片基板33Y为止。由此，由内侧盖37Y与封装基板35Y包围的区域，通过内侧盖间隔板37cY而分割成配置参照光接收元件31Y的一侧的区域、及配置信号光接收元件32Y的一侧的区域。
另外，封装盖36Y、内侧盖37Y、内侧盖间隔板37cY由遮蔽红外线的材料而构成。
(第2实施方式的作用·效果)
第2实施方式中，通过以上的构成，在内侧盖37Y的内侧，可通过内侧盖间隔板37cY而分割成参照光接收元件31Y侧的区域及信号光接收元件32Y侧的区域。因此，自红外光源21Y穿过光路L1而应入射至信号光接收元件32Y的红外光在进入至内侧盖37Y的内侧之后不会入射至参照光接收元件31Y。另外，关于由信号光接收元件32Y的表面进行反射等后的红外光，也不会入射至参照光接收元件31Y。同样，自红外光源21Y穿过光路L2而应入射至参照光接收元件31Y的红外光、及由参照光接收元件31Y的表面进行反射等后的红外光不会入射至信号光接收元件32Y。
因此，可降低参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的光的串扰，并且可通过受光部30Y高精度地检测不同的光路上的光。
另外，通过使用邻接地形成于受光元件芯片34Y上的参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y，由于邻接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的固有的偏差。因此，即使测定环境发生变动，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的检测值的变动也具有相同的变化特性，从而可容易使这些检测值的变动相互抵消。因此，可通过参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y高精度地进行检测值的比较。
另外，通过内侧盖间隔板37cY及内侧盖37Y，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的光的串扰降低。如此，通过内侧盖间隔板37cY与内侧盖37Y的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
再者，虽未图示，但在封装盖36Y的封装盖开口部36aY、36bY形成阶差，利用该阶差，可将气室10Y与受光部30Y连接。在此情况下，例如可使将光自气室10Y引导至受光部30Y的导光管嵌入至阶差部分，或者可嵌入光纤等。由此，可进一步可靠地将红外光自气室10Y引导至受光部30Y。
[第3实施方式]
第3实施方式是将第2实施方式中的气体浓度计算装置1Y的受光部30Y替换成构成不同的受光部30YA(相当于权利要求中的“光检测器”)的实施方式，关于受光部30YA以外的构成省略说明。另外，关于第3实施方式中的受光部30YA，对于与第2实施方式中的受光部30Y相同的构成要素标注相同编号并省略说明。
(受光部30YA的详细构造)
以下，对受光部30YA的详细构造进行说明。图10表示受光部30YA的详细构造。受光部30YA包括如下部件而构成：封装基板35Y，其载置形成有参照光接收元件31Y(相当于权利要求中的“受光元件”)及信号光接收元件32Y(相当于权利要求中的“受光元件”)的受光元件芯片34Y；封装盖36YA，其自封装基板35Y延伸且覆盖参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y。另外，封装盖36YA中，在与参照光接收元件31Y相对的位置上形成有封装盖开口部36aY，在与信号光接收元件32Y相对的位置上形成有封装盖开口部36bY。另外，受光部30YA进一步包括覆盖封装盖开口部36aY、36bY的带通滤波器38Y而构成。再者，带通滤波器38Y固定于封装盖36YA上。
另外，封装盖36YA具有间隔板37dY(相当于权利要求中的“遮蔽单元”)，该间隔板37dY自与参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y相对的面延伸至参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的区域A。
参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y使用受光元件的制造工序中形成于1个受光元件芯片上的多个受光元件中的邻接地形成的元件。另外，参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y使用制造工序中彼此不分离且处于形成在芯片基板33Y上的状态的元件。另外，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的区域A可通过槽加工而形成。
由此，由封装盖36YA与封装基板35Y所包围的区域，通过夹持间隔板37dY而分割成配置参照光接收元件31Y的一侧的区域及配置信号光接收元件32Y的一侧的区域。
另外，封装盖36YA、间隔板37dY由遮蔽红外线的材料构成。
(第3实施方式的作用·效果)
第3实施方式中，通过以上的构成，在封装盖36YA的内侧，可通过间隔板37dY而分割参照光接收元件31Y侧的区域及信号光接收元件32Y侧的区域。因此，自红外光源21Y穿过光路L1而应入射至信号光接收元件32Y的红外光，在进入至封装盖36YA的内侧之后不会入射至参照光接收元件31Y。另外，关于由信号光接收元件32Y的表面进行反射等后的红外光，也不会入射至参照光接收元件31Y。同样，自红外光源21Y穿过光路L2而应入射至参照光接收元件31Y的红外光、及由参照光接收元件31Y的表面进行反射等后的红外光不会入射至信号光接收元件32Y。
因此，可降低参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的光的串扰，并且可通过受光部30YA高精度地检测不同的光路上的光。
另外，通过使用邻接地形成于受光元件芯片34Y上的参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y，由于邻接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的固有的偏差。因此，即使测定环境发生变动，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y间的检测值的变动也具有相同的变化特性，从而可容易使这些检测值的变动相互抵消。因此，可高精度地进行参照光接收元件31Y及信号光接收元件32Y的检测值的比较。
另外，通过具备间隔板37dY的封装盖36YA，参照光接收元件31Y与信号光接收元件32Y之间的光的串扰降低。如此，通过在封装盖36YA的内侧设置间隔板37dY的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
[第4实施方式]
第4实施方式中，将第2实施方式中的气体浓度计算装置1Y的受光部30Y替换成不同构成的受光部30YB(相当于权利要求中的“光检测器”)，关于受光部30YB以外的构成省略说明。另外，关于第4实施方式中的受光部30YB，对于与第2实施方式中的受光部30Y相同的构成要素标注相同编号并省略说明。
(受光部30YB的详细构造)
对受光部30YB的详细构造进行说明。图11表示受光部30YB的详细构造。受光部30YB包括如下部件而构成：受光元件芯片34YB，其形成有参照光接收元件31YB(相当于权利要求中的“受光元件”)及信号光接收元件32YB(相当于权利要求中的“受光元件”)；封装基板35Y，其载置受光元件芯片34YB；及封装盖36Y，其自封装基板35Y延伸且覆盖受光元件芯片34YB。另外，封装盖36Y中，在与参照光接收元件31YB相对的位置上形成有封装盖开口部36aY，在与信号光接收元件32YB相对的位置上形成有封装盖开口部36bY。另外，受光部30YB进一步包括覆盖封装盖开口部36aY、36bY的带通滤波器38Y而构成。再者，带通滤波器38Y固定于封装盖36Y上。
另外，受光部30YB进一步包括如下部件而构成：筒状的筒状盖39YA(相当于权利要求中的“遮蔽单元”)，其载置于受光元件芯片34YB上的与参照光接收元件31YB相对应的位置上；及筒状的筒状盖39YB(相当于权利要求中的“遮蔽单元”)，其载置于与信号光接收元件32YB相对应的位置。筒状盖39YA将自封装盖开口部36aY进入至封装盖36Y的内侧的红外光引导至参照光接收元件31YB。另外，筒状盖39YB将自封装盖开口部36bY进入至封装盖36Y的内侧的红外光引导至信号光接收元件32YB。再者，筒状盖39YA、39YB由遮蔽红外线的材料而构成。
参照光接收元件31YB及信号光接收元件32YB使用受光元件的制造工序中形成于1个受光元件芯片34YB上的多个受光元件中的邻接地形成的元件。
(第4实施方式的作用·效果)
第4实施方式中，通过以上的构成，自受光部30YB的封装盖开口部36aY进入至封装盖36Y的内侧的红外光通过筒状盖39YA而导入至参照光接收元件31YB。另外，自封装盖开口部36bY进入至封装盖36Y的内侧的红外光，通过筒状盖39YB而导入至信号光接收元件32YB。因此，自红外光源21Y穿过光路L1而应入射至信号光接收元件32YB的红外光，在进入至封装盖36Y的内侧之后不会入射至参照光接收元件31YB。另外，关于由信号光接收元件32YB的表面进行反射等后的红外光，也不会入射至参照光接收元件31YB。同样，自红外光源21Y穿过光路L2而应入射至参照光接收元件31YB的红外光、及由参照光接收元件31YB的表面进行反射等后的红外光不会入射至信号光接收元件32YB。
因此，可降低参照光接收元件31YB与信号光接收元件32YB间的光的串扰，并且可通过受光部30YB高精度地检测不同的光路上的光。
另外，通过在受光元件芯片34YB上载置筒状盖39YA、39YB，从而参照光接收元件31YB与信号光接收元件32YB之间的光的串扰降低。如此，通过筒状盖39YA、39YB的简单的构成，可发挥能够降低光的串扰的效果。
另外，通过使用邻接地形成于受光元件芯片34YB上的参照光接收元件31YB及信号光接收元件32YB，由于邻接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低参照光接收元件31YB与信号光接收元件32YB间的固有的偏差。因此，即使测定环境发生变动，参照光接收元件31YB与信号光接收元件32YB间的检测值的变动也具有相同的变化特性，从而可容易使这些检测值的变动相互抵消。因此，可高精度地进行参照光接收元件31YB及信号光接收元件32YB的检测值的比较。
本发明的另一个方面并不限定于上述的第2~第4实施方式。
例如，也可将受光部30Y、30YA、30YB中所使用的带通滤波器38Y替换成使光透过的窗构件。在此情况下，在自红外光源21Y直至受光部30Y、30YA、30YB为止的之间的光路L1、L2上的规定位置上，设置带通滤波器。
另外，对受光部30Y、30YA、30YB而言，分别对具备2个受光元件(31Y、32Y、31YB、32YB)的情况进行了说明，但受光元件的数量并不限定于此，也可为3个以上。
再者，在上述的第2~第4实施方式中，对通过气体浓度计算装置1Y计算二氧化碳的浓度的情况进行了说明，当然也可计算除此以外的气体的浓度。
另外，作为光源，使用放射红外线的红外光源21Y，但也可使用放射其它波段的光的光源。在此情况下，使用可接收光源所放射的光的波段的参照光接收元件31Y、31YB及信号光接收元件32Y、32YB。
另外，在上述的第2~第4实施方式中，作为计算气体浓度的气体浓度计算装置，以具备比较气体室41Y及测定气体室42Y的气体浓度计算装置1Y为例进行说明，但关于计算气体浓度的装置构成，并不限定于此。
另外，在上述的第2~第4实施方式中，以将本发明的另一个方面所涉及的光检测器应用于气体浓度计算装置中所使用的光检测器的情况为例进行了说明，但只要是接收不同的光路上的光，则也可将本发明的另一个方面所涉及的光检测器应用于其它的各种装置中。
[第5实施方式]
(气体浓度计算装置1Z的整体构成)
首先，对第5实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Z的整体构成进行说明。图12是表示气体浓度计算装置的概略剖面图。气体浓度计算装置1Z包括如下部件而构成：气体浓度测量模块2Z，其接收来自红外光源21Z(相当于权利要求中的“光源”)的红外光，并测定其能量；计算电路3Z(相当于权利要求中的“气体浓度计算模块”)，其基于气体浓度测量模块2Z的测定结果而计算气体浓度；及储存部4Z(相当于权利要求中的“储存单元”)，其储存计算电路3Z计算气体浓度时的信息；该气体浓度计算装置1Z是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置。通过计算电路3Z所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第5实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2Z的样品气体中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体的情况下的例子进行说明。
气体浓度测量模块2Z包括如下部件而构成：升温侧气室10Z(相当于权利要求中的“第1气室”)，其形成内部导入有样品气体50Z的升温侧导入空间11Z(相当于权利要求中的“第1导入空间”)；常温侧气室60Z(相当于权利要求中的“第2气室”)，其形成内部直接导入有样品气体50Z的常温侧导入空间61Z(相当于权利要求中的“第2导入空间”)；光源部20Z，其配置于升温侧气室10Z及常温侧气室60Z的一端；及受光部30Z(相当于权利要求中的“信号光接收单元及参照光接收单元”)，其配置于升温侧气室10Z及常温侧气室60Z的另一端且接收自光源部20Z放射的光。
另外，气体浓度测量模块2Z进一步具备：加热器15Z(相当于权利要求中的“第1加热器、浓度转换单元”)，其附设于升温侧气室10Z上；及隔热构件70Z，其配置于升温侧气室10Z与常温侧气室60Z之间。加热器15Z使升温侧导入空间11Z内的样品气体50Z升温。再者，在第5实施方式中，通过加热器15Z使导入至升温侧导入空间11Z的样品气体50Z(常温例如25度)升温10度，而获得升温后样品气体51Z。因此，升温侧导入空间11Z内的升温后样品气体51Z成为，比与欲测定二氧化碳的浓度的样品气体50Z相同的气体即常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z高10度的温度。
关于升温侧气室10Z，在升温侧气室10Z的一端侧设置有用于向升温侧导入空间11Z内导入样品气体50Z的气体导入部12Z，在升温侧气室10Z的另一端侧设置有用于将升温侧导入空间11Z内的升温后样品气体51Z向外部排出的气体排出部13Z。另外，关于常温侧气室60Z，在常温侧气室60Z的一端侧设置有用于向常温侧导入空间61Z内导入样品气体50Z的气体导入部62Z，在常温侧气室60Z的另一端侧设置有用于将导入至常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z向外部排出的气体排出部63Z。
再者，虽未图示，但气体导入部12Z及气体导入部62Z与用以导入样品气体50Z的同一导入管相连接，向升温侧气室10Z及常温侧气室60Z内导入相同的样品气体50Z。再者，在图12中，升温侧气室10Z及常温侧气室60Z内的点表示气体的分子，且点的密度较密的部分与密度较疏的部分相比气体的浓度较浓。另外，在下述的图16、图17中，也与图12相同，通过气室内的点来表示气体的浓度。
光源部20Z包括如下部件而构成：框体25Z，其与升温侧气室10Z及常温侧气室60Z相接合；红外光源21Z，其配置于框体25Z内；开口部26Z，其形成于框体25Z中的与红外光源21Z相对的部位且用于将红外光源21Z所放射的红外光引导至框体25Z的外部；及窗构件23Z，其覆盖开口部26Z。自红外光源21Z放射的红外光穿过窗构件23Z而导入至升温侧气室10Z内及常温侧气室60Z内。此处，红外光源21Z使用放射4.2μm~4.3μm的波段的光的光源。另外，窗构件23Z由相对于红外线具有较高的透过性的材料而构成。
受光部30Z包括如下部件而构成：参照光接收元件31Z(相当于权利要求中的“参照光接收单元”)及信号光接收元件32Z(相当于权利要求中的“信号光接收单元”)，其配置于基板35Z上；盖36Z，其覆盖参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z；间隔壁37Z，其自盖36Z延伸至参照光接收元件31Z与信号光接收元件32Z之间的区域；开口部38Z，其分别形成于盖36Z的与参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z相对的部位；及带通滤波器39Z，其覆盖开口部38Z。参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z将所接收的红外光的能量值向计算电路3Z输出。带通滤波器39Z使用仅使4.2μm~4.3μm的波段的光透过的带通滤波器。另外，参照光接收元件31Z与升温侧气室10Z的另一端相对，信号光接收元件32Z与常温侧气室60Z的另一端相对。
另外，虽未图示，但当在图12所示的位置上未设置带通滤波器39Z的情况下，也可在图12的窗构件23Z的位置上设置带通滤波器。即，带通滤波器的配置位置只要是配置于光源部20Z与受光部30Z之间的光路上，则没有特别的限定。
通过以上的构成，自红外光源21Z放射的红外光中的入射至参照光接收元件31Z的红外光，在升温侧导入空间11Z内穿过已升温10度的升温后样品气体51Z。入射至信号光接收元件32Z的红外光穿过常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z。如此，与通过信号光接收元件32Z所接收的红外光相比，通过参照光接收元件31Z所接收的红外光穿过因热膨胀而使浓度变低的升温后样品气体51Z。即，参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z可同时接收因样品气体50Z(50Z、51Z)的浓度不同而使样品气体50Z(50Z、51Z)中的二氧化碳所吸收的量不同的红外光。再者，升温后样品气体51Z相对于样品气体50Z而言浓度较低，当穿过红外光时，由二氧化碳引起的吸收量较少。因此，与信号光接收元件32Z相比，参照光接收元件31Z接收较高的能量值的红外光。
(储存部4Z的储存信息)
继而，对储存部4Z所储存的信息进行说明。储存部4Z中预先储存有表示二氧化碳的浓度与参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的红外光的能量值的比的相关关系的近似式。
一般而言，若将来自光源的红外线能量值设为I0、将到达受光单元的红外线能量值设为I、将自光源直至受光单元为止的光路长度设为l、将对象气体的浓度设为C、将吸收系数设为μ，则根据Lambert-Beer定律，以下的式(1)所表示的关系成立。
I=I0exp(-μ·C·l)…(1)
基于上述关系，使用Lambert-Beer定律，根据导入至升温侧导入空间11Z及常温侧导入空间61Z的样品气体50Z内的每个二氧化碳的浓度C，预先计算参照光接收元件31Z所接收的能量值A与信号光接收元件32Z所接收的能量值B。
首先，在计算信号光接收元件32Z所受光的能量值B的情况下，通过将已知的I0、μ、C、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值B。此处，在上述式(1)中，浓度C表示样品气体50Z中的二氧化碳的浓度。
继而，关于参照光接收元件31Z所接收的能量值A，也使用上述式(1)针对样品气体50Z中的每个二氧化碳的浓度C进行计算。此时，参照光接收元件31Z所接收的红外光穿过升温后样品气体51Z。因此，根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C来计算升温后样品气体51Z中的二氧化碳的浓度C1。通过将所计算出的浓度C1及已知的I0、μ、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值A。由此，在将二氧化碳的浓度C的样品气体50Z导入至升温侧导入空间11Z内的情况下，可使用式(1)来计算参照光接收元件31Z所接收的能量值A。再者，升温后样品气体51Z的温度成为比样品气体50Z高10度的温度。因此，例如通过使用气体的状态方程式PV=nRT，可根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C且经过计算而求出升温后样品气体51Z中的二氧化碳的浓度C1。或者，也可在个别测定浓度C与浓度C1之后，分别使用式(1)来求出能量值A、B。
进而，计算能量值B与能量值A的比(B/A)。使这些所计算的值与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度相对应，如图13所示，制成表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的数据库。进而，根据图13所示的数据库而得出图14所示的表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的图表，并且计算能量值的比(B/A)与二氧化碳的浓度的近似式(例如，浓度=f(比))。将所计算出的近似式预先储存至储存部4Z。
再者，在图13的数据库中，为了方便制成数据库，以样品气体50Z中的二氧化碳的浓度为零ppm时能量值A、B成为1的方式进行标准化。
通过使参照光接收元件31Z所接收的能量值A和信号光接收元件32Z所接收的能量值B的比与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度相对应，可使用所计算出的近似式，基于参照光接收元件31Z与信号光接收元件32Z实际所接收的光的能量值的比来计算样品气体50Z中的二氧化碳的浓度。
(二氧化碳的浓度计算处理)
继而，对于计算电路3Z根据参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓度的处理流程进行说明。再者，计算电路3Z是包括CPU等而构成的电路。图15是表示二氧化碳浓度计算处理的流程的流程图。
在步骤S101Z中，计算电路3Z获取由参照光接收元件31Z所接收的光的能量值A及由信号光接收元件32Z所接收的光的能量值B。
继而，在步骤S102Z中，计算电路3Z计算所获取的能量值B与能量值A的比(B/A)。在步骤S103Z中，计算电路3Z使用储存于储存部4Z中的近似式，根据步骤S102Z中所计算出的比(B/A)来计算二氧化碳的浓度。通过使用近似式来计算浓度，可容易地进行计算处理。
在步骤S104Z中，计算电路3Z将表示计算出的二氧化碳的浓度的信号输出至未图示的控制装置等中。表示二氧化碳的浓度的信号例如利用于控制装置中空调的控制等中。
(第5实施方式的作用·效果)
在第5实施方式中，参照光接收元件31Z接收穿过升温侧导入空间11Z的红外光。信号光接收元件32Z接收穿过常温侧导入空间61Z的红外光。另外，通过加热器15Z将导入至升温侧导入空间11Z内的样品气体50Z的温度升温至规定的温度，从而获得升温后样品气体51Z。由此，升温后样品气体51Z内的二氧化碳的浓度与常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z内的二氧化碳的浓度成为彼此不同的浓度。因此，通过参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z，可同时测定穿过二氧化碳的浓度不同的导入空间(升温侧导入空间11Z、常温侧导入空间61Z)内的红外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。
另外，气体浓度计算装置1Z是不会如引用文献1中所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体同种类但因饱和状态而显示不同的变化特性的气体的比较气体室等，而可测定不同吸收量的红外光的构成。特别是向升温侧气室10Z及常温侧气室60Z中导入相同的样品气体50Z且转换成彼此不同的浓度，而并非如引用文献1所述从最初开始准备不同的变化特性的气体(比较气体室内的气体)。因此，即使在红外光源21Z的光量或温度等存在变动的情况下，由于升温后样品气体51Z与样品气体50Z虽温度不同但为相同的气体，因此参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性也相同。如此，由于参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性相同，因此基于这些测定值，可容易使因红外光源21Z的光量或温度等而产生的测定值的变动相互抵消，从而可更高精度地计算气体浓度。
另外，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，气体浓度计算装置1Z通过加热器15Z对导入至升温侧导入空间11Z的样品气体50Z进行升温而获得升温后样品气体51Z，由此，升温侧导入空间11Z内的升温后样品气体51Z的浓度与常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z相比变低。如此，利用通过加热而使气体膨胀的现象，可容易地将升温侧导入空间11Z内的升温后样品气体51Z中的二氧化碳的浓度与常温侧导入空间61Z内的样品气体50Z中的二氧化碳的浓度转换成彼此不同的浓度。
另外，由于具备隔热构件70Z，因而可防止升温侧气室10Z与常温侧气室60Z之间的热的传递，从而可高效地对样品气体50Z进行升温。另外，可进一步可靠地保持升温后样品气体51Z与常温侧气室60Z内的样品气体50Z的温度差。
另外，通过带通滤波器39Z，可使参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光成为相同波长，从而可防止因参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，因红外光源21Z放射红外线，故可利用当红外线穿过样品气体50Z及升温后样品气体51Z时因二氧化碳而使能量衰减的现象，来计算样品气体50Z及升温后样品气体51Z中的二氧化碳的浓度。
另外，可利用红外光穿过样品气体50Z及升温后样品气体51Z中的二氧化碳时能量衰减的现象，来计算样品气体50Z及升温后样品气体51Z中的二氧化碳的浓度。
另外，通过预先在储存部4Z内储存近似式，从而可基于近似式高精度地计算对象气体的浓度。
[第6实施方式]
第6实施方式中，通过个别的加热器使入射至参照光接收元件31Z的红外光穿过的样品气体50Z及入射至信号光接收元件32Z的红外光穿过的样品气体50Z升温。
(气体浓度计算装置1ZA的整体构成)
首先，对第6实施方式所涉及的气体浓度计算装置1ZA的整体构成进行说明。图16是表示气体浓度计算装置的概略剖面图。气体浓度计算装置1ZA包括如下部件而构成：气体浓度测量模块2ZA，其接收来自红外光源21Z(相当于权利要求中的“光源”)的红外光，并测定其能量；计算电路3Z(相当于权利要求中的“气体浓度计算模块”)，其基于气体浓度测量模块2ZA的测定结果而计算气体浓度；及储存部4Z(相当于权利要求中的“储存单元”)，其储存计算电路3Z计算气体浓度时的信息；气体浓度计算装置1ZA是计算对象气体的浓度的装置。通过计算电路3Z所计算的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第6实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2ZA的样品气体中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体的情况下的例子进行说明。
气体浓度测量模块2ZA包括如下部件而构成：高温侧气室10ZA(相当于权利要求中的“第1气室”)，其形成内部导入样品气体50Z的高温侧导入空间11ZA(相当于权利要求中的“第1导入空间”)；低温侧气室60ZA(相当于权利要求中的“第2气室”)，其形成内部导入样品气体50Z的低温侧导入空间61ZA(相当于权利要求中的“第2导入空间”)；光源部20Z，其配置于高温侧气室10ZA及低温侧气室60ZA的一端；及受光部30Z(相当于权利要求中的“信号光接收单元及参照光接收单元”)，其配置于高温侧气室10ZA及低温侧气室60ZA的另一端且接收自光源部20Z放射的光。再者，虽未图示，但气体导入部12Z及气体导入部62Z与用以导入样品气体50Z的同一导入管连接，向高温侧气室10ZA及低温侧气室60ZA内导入相同的样品气体50Z。
另外，气体浓度测量模块2ZA进一步具备：高温侧加热器15ZA(相当于权利要求中的“第1加热器、浓度转换单元”)，其附设于高温侧气室10ZA上；低温侧加热器65ZA(相当于权利要求中的“第2加热器、浓度转换单元”)，其附设于低温侧气室60ZA上；及隔热构件70Z，其配置于高温侧气室10ZA与低温侧气室60ZA之间。高温侧加热器15ZA使导入至高温侧气室10ZA的高温侧导入空间11ZA内的样品气体50Z升温至第1规定温度为止。由此，可由常温状态的样品气体50Z获得第1规定温度的高温样品气体51ZA。另外，低温侧加热器65ZA使导入至低温侧气室60ZA的低温侧导入空间61ZA内的样品气体50Z升温至较第1规定温度低的第2规定温度为止。由此，可由常温状态的样品气体50Z获得第2规定温度的低温样品气体52ZA。再者，在第6实施方式中，以高温侧导入空间11ZA内的高温样品气体51ZA的温度成为比低温侧导入空间61ZA内的低温样品气体52ZA高10度的温度的方式，控制高温侧加热器15ZA及低温侧加热器65ZA。
关于高温侧气室10ZA，在高温侧气室10ZA的一端侧设置有用于向高温侧导入空间11ZA内导入样品气体50Z的气体导入部12Z，在高温侧气室10ZA的另一端侧设置有用于将高温侧导入空间11ZA的高温样品气体51ZA向外部排出的气体排出部13Z。另外，关于低温侧气室60ZA，在低温侧气室60ZA的一端侧设置有用于向低温侧导入空间61ZA内导入样品气体50Z的气体导入部62Z，在低温侧气室60ZA的另一端侧设置有用于将低温侧导入空间61ZA内的低温样品气体52ZA向外部排出的气体排出部63Z。
再者，由于光源部20Z及受光部30Z的构成与第5实施方式相同，因此标注相同编号并省略说明。
通过以上的构成，自红外光源21Z放射的红外光中的入射至参照光接收元件31Z的红外光穿过高温侧导入空间11ZA内升温至第1规定温度的高温样品气体51ZA。入射至信号光接收元件32Z的红外光穿过低温侧导入空间61ZA内升温至第2规定温度的低温样品气体52ZA。即，与通过信号光接收元件32Z所接收的红外光相比，通过参照光接收元件31Z所接收的红外光穿过因热膨胀而使浓度进一步变低的高温样品气体51ZA。因此，参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z可同时接收因样品气体50Z(51ZA、52ZA)的浓度不同而使通过样品气体50Z(51ZA、52ZA)中的二氧化碳的吸收量不同的红外光。再者，较低温样品气体52ZA而言，高温样品气体51ZA的温度更高、浓度更低，因此由二氧化碳引起的红外光的吸收量较少。因此，与信号光接收元件32Z相比，参照光接收元件31Z接收更高的能量值的红外光。
(储存部4Z的储存信息)
继而，对储存部4Z所储存的信息进行说明。储存部4Z中预先储存有表示二氧化碳的浓度与参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的红外光的能量值的比的相关关系的近似式。
再者，将导入至高温侧导入空间11ZA及低温侧导入空间61ZA内的样品气体50Z设为常温(例如25度)，将低温样品气体52ZA通过低温侧加热器65ZA而升温至比常温高10度的第2规定温度(例如35度)，另外，将高温样品气体51ZA通过高温侧加热器15ZA升温至比低温样品气体52ZA高10度的第1规定温度(例如45度)。
再者，在第6实施方式中，也与第5实施方式相同，使用以下的式(1)所示的Lambert-Beer定律，根据导入至高温侧导入空间11ZA及低温侧导入空间61ZA的样品气体50Z内的每个二氧化碳的浓度C，预先计算参照光接收元件31Z所受光的能量值A与信号光接收元件32Z所受光的能量值B。
I=I0exp(-μ·C·l)…(1)
首先，对计算信号光接收元件32Z所受光的能量值B的情况进行说明。信号光接收元件32Z所接收的红外光穿过浓度较样品气体50Z更低的低温样品气体52ZA中。因此，根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C计算低温样品气体52ZA中的二氧化碳的浓度C2。此处，低温样品气体52ZA成为比样品气体50Z(常温)高10度的温度。因此，与第5实施方式相同，根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C通过计算而获得低温样品气体52ZA中的二氧化碳的浓度C2。或者，也可另外测定浓度C2。
通过将所计算或测定出的浓度C2及已知的I0、μ、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值B。由此，在将二氧化碳的浓度C的样品气体50Z导入至低温侧导入空间61ZA内的情况下，可使用式(1)来计算信号光接收元件32Z所接收的能量值B。
继而，在计算参照光接收元件31Z所接收的能量值A的情况下，与计算能量值B的情况相同，根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C，计算高温样品气体51ZA中的二氧化碳的浓度C3。或者，也可另外测定浓度C3。通过将计算或测定出的浓度C3及已知的I0、μ、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值A。
进而，计算能量值A与能量值B的比(B/A)。然后，与第5实施方式相同，使这些所计算的值与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C相对应，制成如图13所示的表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的数据库。进而，根据图13所示的数据库，得出如图14所示的表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的图表，并且计算能量值的比(B/A)与二氧化碳的浓度的近似式(例如，浓度=f(比))。所计算出的近似式预先储存于储存部4Z。
参照光接收元件31Z所接收的能量值A与信号光接收元件32Z所接收的能量值B的比与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度相对应，由此，可使用所计算出的近似式，基于参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z实际所接收的光的能量值的比来计算样品气体50Z中的二氧化碳的浓度。
(二氧化碳的浓度计算处理)
关于计算电路3Z根据参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓度的处理，由于与第5实施方式中使用图15进行说明的处理相同，因此省略说明。
(第6实施方式的作用·效果)
在第6实施方式中，参照光接收元件31Z接收穿过高温侧导入空间11ZA的红外光。信号光接收元件32Z接收穿过低温侧导入空间61ZA的红外光。另外，通过低温侧加热器65ZA，将导入至低温侧导入空间61ZA内的样品气体50Z升温至第2规定温度，从而获得低温样品气体52ZA。另外，通过高温侧加热器15ZA，将导入至高温侧导入空间11ZA内的样品气体50Z升温至较第2规定温度更高的第1规定温度，从而获得高温样品气体51ZA。由此，高温样品气体51ZA内的二氧化碳的浓度与低温样品气体52ZA内的样品气体50Z内的二氧化碳的浓度成为彼此不同的浓度。因此，通过参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z，可同时测定穿过二氧化碳的浓度不同的导入空间(高温侧导入空间11ZA、低温侧导入空间61ZA)内的红外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。
另外，气体浓度计算装置1ZA是不会如引用文献1中所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同但因饱和状态而表现出不同变化特性的气体的比较气体室等，而可测定吸收量不同的红外光的构成。特别是向高温侧气室10ZA及低温侧气室60ZA中导入相同的样品气体50Z，且转换成彼此不同的浓度，而并非如引用文献1所述，从最初开始准备不同的变化特性的气体(比较气体室内的气体)。因此，即使在红外光源21Z的光量或温度等存在变动的情况下，由于高温样品气体51ZA与低温样品气体52ZA虽温度不同但为相同的气体，因此参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性也相同。如此，由于参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性相同，因此基于这些测定值，可容易使因红外光源21Z的光量或温度等而产生的测定值的变动相互抵消，从而可更高精度地计算气体浓度。
另外，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，气体浓度计算装置1ZA通过高温侧加热器15ZA及低温侧加热器65ZA而将样品气体50Z升温至不同的温度，由此，可使高温样品气体51ZA与低温样品气体52ZA成为不同的浓度。如此，利用通过加热而使气体膨胀的现象，可容易地将高温侧导入空间11ZA内的高温样品气体51ZA中的二氧化碳的浓度与低温侧导入空间61ZA内的低温样品气体52ZA中的二氧化碳的浓度转换成彼此不同的浓度。
另外，因具备隔热构件70Z，可防止高温侧气室10ZA与低温侧气室60ZA之间的热的传递，从而可高效地对样品气体50Z进行升温。另外，可进一步可靠地保持高温样品气体51ZA与低温样品气体52ZA的温度差。
另外，通过带通滤波器39Z，可使参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光成为相同波长，从而可防止因参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，因红外光源21Z放射红外线，故可利用当红外线穿过高温样品气体51ZA及低温样品气体52ZA时因二氧化碳而使能量衰减的现象，来计算高温样品气体51ZA及低温样品气体52ZA中的二氧化碳的浓度。
另外，可利用当红外光穿过高温样品气体51ZA及低温样品气体52ZA中的二氧化碳时能量衰减的现象，来计算高温样品气体51ZA及低温样品气体52ZA中的二氧化碳的浓度。
另外，通过预先在储存部4Z内储存近似式，可基于近似式高精度地计算对象气体的浓度。
再者，在第6实施方式中，通过低温侧加热器65ZA将导入至低温侧导入空间61ZA内的样品气体50Z升温至较常温更高的第2规定温度，但并不限定于此。例如，也可使用低温侧加热器65ZA，以将导入至低温侧导入空间61ZA内的样品气体50Z保持为常温(例如25度)。
[第7实施方式]
第7实施方式中，通过使用稀释气体对样品气体50Z进行稀释，而使入射至参照光接收元件31Z的红外光与入射至信号光接收元件32Z的红外光穿过不同的浓度的样品气体中。
(气体浓度计算装置1ZB的整体构成)
首先，对第7实施方式所涉及的气体浓度计算装置1ZB的整体构成进行说明。图17是表示气体浓度计算装置的概略剖面图。气体浓度计算装置1ZB包括如下部件而构成：气体浓度测量模块2ZB，其接收来自红外光源21Z(相当于权利要求中的“光源”)的红外光，并测定其能量；计算电路3Z(相当于权利要求中的“气体浓度计算模块”)，其基于气体浓度测量模块2ZB的测定结果而计算气体浓度；及储存部4Z(相当于权利要求中的“储存单元”)，其储存计算电路3Z计算气体浓度时的信息；该气体浓度计算装置1ZB是计算对象气体的浓度的装置。通过计算电路3Z所计算的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第7实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2ZB的样品气体中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体的情况下的例子进行说明。
气体浓度测量模块2ZB包括如下部件而构成：稀释侧气室10ZB(相当于权利要求中的“第1气室”)，其形成内部导入样品气体50Z的稀释侧导入空间11ZB(相当于权利要求中的“第1导入空间”)；非稀释侧气室60ZB(相当于权利要求中的“第2气室”)，其形成内部直接导入样品气体50Z的非稀释侧导入空间61ZB(相当于权利要求中的“第2导入空间”)；稀释气体供给部80Z(相当于权利要求中的“不活泼气体供给部、浓度转换单元”)，其将稀释气体(相当于权利要求中的“不活泼气体”)导入至稀释侧导入空间11ZB内；光源部20Z，其配置于稀释侧气室10ZB及非稀释侧气室60ZB的一端；及受光部30Z(相当于权利要求中的“信号光接收单元及参照光接收单元”)，其配置于稀释侧气室10ZB及非稀释侧气室60ZB的另一端且接收自光源部20Z放射的光。再者，虽未图示，但气体导入部12Z及气体导入部62Z与用于导入样品气体50Z的同一导入管连接，向稀释侧气室10ZB及非稀释侧气室60ZB内导入相同的样品气体50Z。
稀释侧气室10ZB中，在稀释侧气室10ZB的一端侧设置有用于向稀释侧导入空间11ZB内导入样品气体50Z的气体导入部12Z，进而，在气体导入部12Z的附近设置有稀释气体导入部14Z。自稀释气体供给部90Z供给的稀释气体穿过稀释气体导入部14Z并导入至稀释侧导入空间11ZB内。通过向稀释侧导入空间11ZB内导入稀释气体，从而样品气体50Z被稀释，从而获得稀释后样品气体51ZB。另外，稀释侧气室10ZB中，在稀释侧气室10ZB的另一端侧设置有用于将稀释侧导入空间11ZB内的稀释后样品气体51ZB向外部排出的气体排出部13Z。
再者，在第7实施方式中，将样品气体50Z以稀释率20%稀释，从而获得稀释后样品气体51ZB。另外，稀释气体使用相对于红外光而言不活泼的气体，例如可使用氩气、氙气、氮气等。
非稀释侧气室60ZB中，在非稀释侧气室60ZB的一端侧设置有用于向非稀释侧导入空间61ZB内导入样品气体50Z的气体导入部62Z，在非稀释侧气室60ZB的另一端侧设置有用于将导入至非稀释侧导入空间61ZB内的样品气体50Z向外部排出的气体排出部63Z。
光源部20Z包括如下部件而构成：框体25Z，其与稀释侧气室10ZB及非稀释侧气室60ZB接合；红外光源21Z，其配置于框体25Z内；开口部26Z，其形成于框体25Z内的与红外光源21Z相对的部位，且用于将红外光源21Z所放射的红外光引导至框体25Z的外部；及窗构件23Z，其覆盖开口部26Z。自红外光源21Z放射的红外光穿过窗构件23Z并导入至稀释侧气室10ZB内及非稀释侧气室60ZB内。此处，红外光源21Z使用放射4.2μm~4.3μm的波段的光的光源。另外，窗构件23Z由相对于红外线具有较高的透过性的材料而构成。
受光部30Z包括如下部件而构成：参照光接收元件31Z(相当于权利要求中的“参照光接收单元”)及信号光接收元件32Z(相当于权利要求中的“信号光接收单元”)，其配置于基板35Z上；盖36Z，其覆盖参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z；间隔壁37Z，其自盖36Z延伸至参照光接收元件31Z与信号光接收元件32Z之间的区域；开口部38Z，其分别形成于盖36Z上的与参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z相对的部位；及带通滤波器39Z，其覆盖开口部38Z。参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z将所接收的红外光的能量值输出至计算电路3Z。带通滤波器39Z使用仅使4.2μm~4.3μm的波段的光透过的带通滤波器。另外，参照光接收元件31Z与稀释侧导入空间11ZB的另一端相对，信号光接收元件32Z与非稀释侧气室60ZB的另一端相对。
另外，虽未图示，但在未将带通滤波器39Z设置于图17所示的位置的情况下，也可在图17的窗构件23Z的位置上设置带通滤波器。即，带通滤波器的配置位置只要是配置于光源部20Z与受光部30Z之间的光路上，则没有特别的限定。
通过以上的构成，自红外光源21Z放射的红外光中的入射至参照光接收元件31Z的红外光，穿过稀释侧导入空间11ZB内的经稀释的稀释后样品气体51ZB。入射至信号光接收元件32Z的红外光穿过非稀释侧导入空间61ZB内的样品气体50Z。如此，与信号光接收元件32Z所接收的红外光相比，参照光接收元件31Z所接收的红外光穿过浓度通过稀释气体而被稀释的稀释后样品气体51ZB。即，参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z可同时接收因样品气体50Z(50Z、51ZB)的浓度不同而使通过样品气体50Z (50Z、51ZB)中的二氧化碳所吸收的量不同的红外光。再者，稀释后样品气体51ZB相对于样品气体50Z浓度较低，当红外光穿过时，由二氧化碳引起的吸收量较少。因此，参照光接收元件31Z与信号光接收元件32Z相比，接收更高的能量值的红外光。
(储存部4Z的储存信息)
继而，对储存部4Z所储存的信息进行说明。储存部4Z中预先储存有表示二氧化碳的浓度与参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的红外光的能量值的比的相关关系的近似式。
一般而言，若将来自光源的红外线能量值设为I0、将到达受光单元的红外线能量值设为I、将自光源直至受光单元为止的光路长度设为l、将对象气体的浓度设为C、将吸收系数设为μ，则根据Lambert-Beer定律，以下的式(1)所示的关系成立。
I=I0exp(-μ·C·l)…(1)
基于上述关系，使用Lambert-Beer定律，根据导入至稀释侧导入空间11ZB及非稀释侧导入空间61ZB的样品气体50Z内的每个二氧化碳的浓度C，预先计算参照光接收元件31Z所接收的能量值A及信号光接收元件32Z所接收的能量值B。
在计算信号光接收元件32Z所受光的能量值B的情况下，通过将已知的I0、μ、C、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值B。此处，在上述式(1)中，浓度C表示样品气体50Z中的二氧化碳的浓度。
继而，关于参照光接收元件31Z所受光的能量值A，也针对上述式(1)根据样品气体50Z中的每个二氧化碳的浓度C进行计算。此时，参照光接收元件31Z所接收的红外光穿过稀释后样品气体51ZB。因此，根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C，计算稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度C4。通过将所计算出的浓度C4及已知的I0、μ、l代入至上述式(1)中求出I，而计算能量值A。由此，当将二氧化碳的浓度C的样品气体50Z导入至稀释侧导入空间11ZB内的情况下，可使用式(1)计算参照光接收元件31Z所接收的能量值A。再者，在第7实施方式中，稀释后样品气体51ZB是将样品气体50Z以稀释率20%进行稀释后所得的气体。因此，样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C也以稀释率20%进行稀释。如此，通过使用稀释率，可根据样品气体50Z中的二氧化碳的浓度C，通过计算而求出稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度C4。
进而，计算能量值B与能量值A的比(B/A)。使这些所计算出的值与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度相对应，如图18所示制成表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的数据库。进而，根据图18所示的数据库而得出图19所示的表示二氧化碳的浓度与能量值的比的相关关系的图表，并且计算能量值的比(B/A)与二氧化碳的浓度的近似式(例如，浓度=f(比))。所计算出的近似式预先储存于储存部4Z。
再者，在图18的数据库中，为了方便制成数据库，以样品气体50Z中的二氧化碳的浓度为零ppm时的能量值A、B成为1的方式进行标准化。
因参照光接收元件31Z所接收的能量值A与信号光接收元件32Z所接收的能量值B的比与样品气体50Z中的二氧化碳的浓度相对应，故可使用所计算的近似式，基于参照光接收元件31Z与信号光接收元件32Z实际所接收的光的能量值的比来计算样品气体50Z中的二氧化碳的浓度。
(二氧化碳的浓度计算处理)
继而，对于计算电路3Z根据参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓度的处理流程进行说明。再者，计算电路3Z是包括CPU等而构成的电路。图15是表示二氧化碳浓度计算处理的流程的流程图。
在步骤S 101Z中，计算电路3Z获取由参照光接收元件31Z所接收的光的能量值A及由信号光接收元件32Z所接收的光的能量值B。
继而，在步骤S102Z中，计算电路3Z计算所获取的能量值B与能量值A的比(B/A)。在步骤S103Z中，计算电路3Z使用储存于储存部4Z的近似式，且根据步骤S102Z中所计算出的比(B/A)来计算二氧化碳的浓度。通过使用近似式来计算浓度，可容易地进行计算处理。
在步骤S104Z中，计算电路3Z将表示所计算出的二氧化碳的浓度的信号输出至未图示的控制装置等中。表示二氧化碳的浓度的信号例如利用于控制装置中空调的控制等中。
(第7实施方式的作用·效果)
在第7实施方式中，参照光接收元件31Z接收穿过稀释侧导入空间11ZB的红外光。信号光接收元件32Z接收穿过非稀释侧导入空间61ZB的红外光。另外，将稀释气体自稀释气体导入部14Z导入至稀释侧导入空间11ZB内并对样品气体50Z进行稀释，从而获得稀释后样品气体51ZB。由此，稀释后样品气体51ZB内的二氧化碳的浓度与非稀释侧导入空间61ZB内的样品气体50Z内的二氧化碳的浓度成为彼此不同的浓度。因此，通过参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z，可同时测定穿过二氧化碳的浓度不同的导入空间(稀释侧导入空间11ZB、非稀释侧导入空间61ZB)内的红外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的红外光。
另外，气体浓度计算装置1ZB是不会如引用文献1中所记载的气体浓度计算装置那样使用封入有与被测定气体种类相同但因饱和状态而表现出不同变化特性的气体的比较气体室等，而可测定吸收量不同的红外光的构成。特别是向稀释侧气室10ZB及非稀释侧气室60ZB中导入相同的样品气体50Z且转换成彼此不同的浓度，而并非如引用文献1所述从最初开始准备不同的变化特性的气体(比较气体室内的气体)。因此，即使在红外光源21Z的光量或温度等存在变动的情况下，由于稀释后样品气体51ZB与样品气体50Z虽浓度不同但为相同的气体，因此参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性也相同。如此，由于参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z中的测定值的变化特性相同，因此基于这些测定值，可容易地使因红外光源21Z的光量或温度等而产生的测定值的变动相互抵消，从而可更高精度地计算气体浓度。
再者，由于稀释气体相对于自红外光源21Z放射的红外光为不活泼，因此即使在光源的光量或温度等存在变动的情况下，也不会对参照光接收元件31Z中的测定值的变化特性造成影响。
另外，为了使光路长度变化而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
另外，由于向稀释侧导入空间11ZB内导入有稀释气体，因此与非稀释侧导入空间61ZB内的样品气体50Z相比，稀释侧导入空间11ZB内的稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度变低。如此，通过将稀释气体导入至稀释侧导入空间11ZB内，可容易地将稀释侧导入空间11ZB内的稀释后的样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度与非稀释侧导入空间61ZB内的样品气体50Z中的二氧化碳的浓度转换成彼此不同的浓度。
另外，通过使用氩气、氙气、氮气作为稀释气体，可利用当红外光穿过这些气体中时不衰减的现象进行稀释，而不会使样品气体50Z的特性发生变化。
另外，通过带通滤波器39Z，可使参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光成为相同波长，从而可防止因参照光接收元件31Z及信号光接收元件32Z分别所接收的光的波长不同而引起的光检测精度的下降。
另外，因红外光源21Z放射红外线，故可利用当红外线穿过样品气体50Z及稀释后样品气体51ZB时因二氧化碳而使能量衰减的现象，来计算样品气体50Z及稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度。
另外，可利用当红外光穿过样品气体50Z及稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳时能量衰减的现象，来计算样品气体50Z及稀释后样品气体51ZB中的二氧化碳的浓度。
另外，通过预先在储存部4Z内储存近似式，可基于近似式高精度地计算对象气体的浓度。
本发明的另一个方面并不限定于上述的第5~第7实施方式。
例如，在图15的步骤S103Z中，计算电路3Z使用近似式来计算二氧化碳的浓度，但也可不使用近似式而计算二氧化碳的浓度。在此情况下，预先将使图13、图18所示的数据库表格化后所得的表格储存于储存部4Z。计算电路3Z也可将所获取的能量值A及能量值B与储存于储存部4Z的表格进行比较，根据该表格直接计算浓度。在此情况下，当然可根据图13、图18所示的数据库计算能量的比(B/A)与二氧化碳的浓度之间的近似式，但也可使用表格计算浓度。
再者，在上述的第5~第7实施方式中，对于通过气体浓度计算装置1Z、1ZA、1ZB计算二氧化碳的浓度的情况进行说明，但当然可计算除此以外的气体的浓度。另外，根据欲测定浓度的气体而适当变更光源或带通滤波器的种类或稀释气体的种类等，由此可计算气体的浓度。另外，关于第5、第6实施方式中的通过加热器进行升温的温度、或第7实施方式中的对样品气体50Z进行稀释的稀释率等，可根据欲测定浓度的气体的测定范围或精度等适当地进行最优化。
另外，气体浓度计算装置1Z、1ZA、1ZB所计算出的气体的浓度，除了空调的控制以外，也可适用于计算气体的浓度的各种设备中。
另外，在第5实施方式及第6实施方式中，使用加热器(15Z、15ZA、65ZA)对样品气体50Z进行升温来转换样品气体50Z的浓度，但除此以外例如也可通过冷却器对样品气体50Z进行冷却而转换浓度。

Claims (27)

1.一种气体浓度计算装置，其特征在于，
其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，
所述气体浓度测量模块具备：
气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；
光源，其配置于所述气室的一端；
信号光接收单元及参照光接收单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及
不活泼气体室，其配置于所述导入空间内的所述光源与所述参照光接收单元之间的光路中，且封入有相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体，
所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
2.如权利要求1所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述不活泼气体为包含氩、氙、氮中的至少任意一种的气体。
3.一种气体浓度计算装置，其特征在于，
其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，
所述气体浓度测量模块具备：
气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；
光源，其配置于所述气室的一端；及
信号光接收单元及参照光接收单元，其在所述气室的另一端侧接收自所述光源放射的光，且配置于自所述光源放射的光穿过所述导入空间内的距离不同的位置，
所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源与所述受光单元之间的光路上，且仅使规定波长的光通过。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述光源为放射红外线的光源。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述对象气体为二氧化碳。
7.如权利要求1至6中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述对象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式，
所述气体浓度计算模块基于所述数据库或所述近似式来计算与所述比相对应的所述浓度。
8.如权利要求1至7中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
具备：
所述气体浓度测量模块，其具备多个所述对象气体不同的所述受光单元；及
多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。
9.一种气体浓度测量模块，其特征在于，
其是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，
具备：
气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；
光源，其配置于所述气室的一端；
信号光接收单元及参照光接收单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及
不活泼气体室，其配置于所述导入空间内的所述光源与所述参照光接收单元之间的光路中，且封入有相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体。
10.一种气体浓度测量模块，其特征在于，
其是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，
具备：
气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；
光源，其配置于所述气室的一端；
信号光接收单元及参照光接收单元，其在所述气室的另一端侧接收自所述光源放射的光，且配置于自所述光源放射的光穿过所述导入空间内的距离不同的位置。
11.一种光检测器，其特征在于，
其是具备分别接收不同的光路上的光的多个受光元件的光检测器，
具备：
遮蔽单元，其将1个所述受光元件所接收的光与其它所述受光元件所接收的光遮蔽，
所述多个受光元件在1个受光元件芯片上邻接地形成。
12.如权利要求11所述的光检测器，其特征在于，
所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，
所述遮蔽单元配置于所述封装盖与所述受光元件之间，
所述遮蔽单元由内侧盖和内侧盖间隔板构成，
所述内侧盖在与所述受光元件相对的位置上形成有内侧盖开口部，且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，
所述内侧盖间隔板自所述内侧盖的与所述受光元件相对的面延伸至所述多个受光元件之间的区域。
13.如权利要求11所述的光检测器，其特征在于，
所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部、且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，
所述遮蔽单元由间隔板构成，该间隔板自所述封装盖的与所述受光元件相对的面延伸至所述多个受光元件之间的区域。
14.如权利要求11所述的光检测器，其特征在于，
所述受光元件被载置所述受光元件的封装基板与封装盖包围，该封装盖在与所述受光元件相对的位置上形成有封装盖开口部、且自所述封装基板延伸并覆盖所述受光元件，
所述遮蔽单元配置于所述封装盖与所述受光元件之间，且由载置于所述受光元件上的筒状盖构成。
15.如权利要求12至14中任一项所述的光检测器，其特征在于，
进一步具备带通滤波器，该带通滤波器仅使规定波长的光通过且覆盖所述封装盖开口部。
16.一种光检测器，其特征在于，
其是检测穿过对象气体的不同的光路上的光并计算所述对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的光检测器，
所述光检测器具备：
多个受光元件，其分别接收所述不同的光路上的光；及
遮蔽单元，其将1个所述受光元件所接收的光与其它所述受光元件所接收的光遮蔽，
所述多个受光元件在1个受光元件芯片上邻接地形成。
17.一种气体浓度计算装置，其特征在于，
其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，
所述气体浓度测量模块具备：
第1气室，其形成导入所述对象气体的第1导入空间；
第2气室，其形成导入所述对象气体的第2导入空间；
光源，其配置于所述第1气室及第2气室的一端；
参照光接收单元，其配置于所述第1气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第1导入空间的光；
信号光接收单元，其配置于所述第2气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第2导入空间的光；及
浓度转换单元，其将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度，
所述气体浓度计算模块基于所述气体浓度测量模块的所述信号光接收单元所接收的所述光的能量值与所述参照光接收单元所接收的所述光的能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
18.如权利要求17所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述浓度转换单元具备附设于所述第1气室的第1加热器，通过所述第1加热器对所述第1导入空间内的所述对象气体进行升温，由此将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
19.如权利要求17所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述浓度转换单元具备附设于所述第1气室的第1加热器及附设于所述第2气室的第2加热器，将所述第1导入空间内的所述对象气体与所述第2导入空间内的所述对象气体升温至不同的温度，由此将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
20.如权利要求18或19所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述气体浓度测量模块进一步具备隔热构件，该隔热构件配置于所述第1气室与所述第2气室之间。
21.如权利要求17所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述浓度转换单元进一步具备不活泼气体供给部，该不活泼气体供给部将相对于自所述光源放射的光而言不活泼的不活泼气体导入至所述第1导入空间内，
通过将所述不活泼气体自所述不活泼气体供给部导入至所述第1导入空间内，从而将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
22.如权利要求21所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述不活泼气体为含有氩、氙、氮、氧、氢中的至少任意一种的气体。
23.如权利要求17至22中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源与所述受光单元之间的光路上，且仅使规定波长的光通过。
24.如权利要求17至23中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述光源为放射红外线的光源。
25.如权利要求17至24中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
所述对象气体为二氧化碳。
26.如权利要求17至25中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于，
进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述对象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式，
所述气体浓度计算模块基于所述数据库或所述近似式来计算与所述比相对应的所述浓度。
27.一种气体浓度测量模块，其特征在于，
其是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，
具备：
第1气室，其形成导入所述对象气体的第1导入空间；
第2气室，其形成导入所述对象气体的第2导入空间；
光源，其配置于所述第1气室及第2气室的一端；
参照光接收单元，其配置于所述第1气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第1导入空间的光；
信号光接收单元，其配置于所述第2气室的另一端，接收自所述光源放射且穿过所述第2导入空间的光；及
浓度转换单元，其将所述第1导入空间内的所述对象气体的浓度与所述第2导入空间内的所述对象气体的浓度转换成彼此不同的浓度。
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