CN1704753A - 碳酸气体浓度测量装置、碳酸气体浓度测量方法及其燃烧机器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉提供一种能以高精度测量大气中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度测量方法。备有利用燃烧热发电、具体地将基于供暖用火焰的燃烧热的热能直接变换成电能、并进行发电的发电机(40C)，构成搭载到供暖机器上的碳酸气体传感器(40)。由于碳酸气体传感器(40)利用发电机(40C)发电的电能工作，所以，与使用干电池等消耗型电源工作的以往情况不同，只要发电机(40C)发电产生电能，红外线(R)的放出强度即不随时间变化，或者，不会对控制回路(47)的演算处理造成妨碍，所以，不会由于红外线(R)的放出强度的变化或者对控制回路(47)的演算处理的妨碍的原因引起在碳酸气体浓度(C)的测量结果方面产生误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种为测量大气中的碳酸气体浓度所使用的碳酸气体浓度测量装置，用于测量大气中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量方法及燃烧机器。
背景技术
以往，作为利用燃烧热获得各种效果的多种燃烧机器，已经是公知技术。作为这种燃烧机器，例如利用燃烧热获得供暖效果的供暖机器在世界范围内得到广泛使用。作为这种供暖机器，公知的有具有对应于使用地域的气候等条件的供暖性能的各种类型的机器。关于这种供暖机器，近年来，除了原来的供暖功能以外，从安全基准或环境保护等观点出发，人们还希望其具有新的功能。
作为一个例子，在欧洲，作为供暖机器，广泛使用能够利用青焰燃烧器或白焰的石油炉，这种供暖机器以在欧洲规模抑制地球变暖现象的加剧为目的，希望测量碳酸气体(二氧化碳)的浓度。具有这种碳酸气体浓度测量功能的供暖机器，根据需要测量大气、即使用石油炉的室内空气中的碳酸气体浓度，当该碳酸气体浓度为规定值以上时，用户随时停止。
关于碳酸气体浓度的测量机构，以往，已经知道一些技术。具体地说，例如，已知的测量机构，利用碳酸气体对红外线的吸收特性、即碳酸气体吸收固有波长域的红外线的性质，测量碳酸气体浓度(例如专利文献1及非专利文献1)。这种碳酸气体浓度的测量机构，在受光元件(红外线传感器)中，对于从灯丝灯等的红外线源(光源)放出到大气中的红外线进行受光，基于该红外线的强度变化(从光源放出的红外线放出强度和红外线传感器检测的红外线检测强度的差异)，通过演算用回路，演算红外线被碳酸气体吸收的被吸收率，测量大气中的碳酸气体浓度。上述碳酸气体浓度测量机构一般来说是使用干电池等的消耗型电源工作。作为碳酸气体传感器已经商品化，这种碳酸气体浓度测量机构也并用于备有这种碳酸气体传感器的供暖机器中，并且也商品化。
专利文献1：特开平05-060687号公报
非专利文献1：株式会社gastec主页“二氧化碳CO2-103R互联网<URL：http：//www.gastec.co.jp/seihin/sensa/red_sensa.htm>”
但是，在供暖机器搭载有碳酸气体浓度测量机构的情况下，当然，为了高精度地测量碳酸气体浓度，有必要确保该碳酸气体浓度的测量精度。然而，以往的碳酸气体浓度测量机构中，例如，由于使用了干电池等消耗型电源的构成方面的原因，带来了碳酸气体浓度的测量精度劣化的问题。具体地说，在以往的碳酸气体测量机构中，在红外线源或演算回路等使用干电池工作的关系上，根据该干电池的消耗程度，红外线的放出强度随着时间变化，或者妨碍了演算回路的演算处理(演算回路不能正常实施演算处理)，结果，由于该红外线的放出强度的变化或者对演算回路的演算处理的妨碍的原因，引起碳酸气体浓度的测量结果产生误差。
另外，关于以往的碳酸气体浓度测量机构，为了改善上述问题，例如，为了不会因红外线的放出强度的变化或者对演算回路的演算处理的妨碍的原因引起碳酸气体浓度的测量结果产生误差，以不让该红外线的放出强度发生变化，而且不妨碍演算回路的演算处理的频度交换干电池即可，但是，这种需要交换干电池的对策必须频繁地交换干电池，这样，既费时费力，也不经济。另外，除了上述之外，例如，预料到由于红外线放出强度的变化或者对演算用回路的演算处理的妨碍的原因，肯定在碳酸气体浓度的测量结果方面会产生误差，为了消除误差，虽然考虑使用补正演算用回路对碳酸气体浓度的测量结果补正的对策，但是，使用这种补正演算用回路的对策必须搭载新的补正演算用回路，这又使得供暖机器的构成复杂化，而且抬高了费用。
在确认前，关于搭载有碳酸气体浓度测量机构的供暖机器，为了不让红外线放出强度随时间变化，而且不对演算用回路的演算处理造成妨碍，例如，最好是不使用干电池等消耗型电源使光源或演算用回路工作，而是使用插座等非消耗型电源使光源或演算用回路工作，但是，以上述石油炉为代表的移动型供暖机器、即根本不能使用插座的以自由移动地使用为前提的供暖机器显然不限于在设置有插座的场所使用，因此，如上文所述，只要使用干电池等消耗型电源使光源或演算用回路工作，碳酸气体浓度的测量结果就必然会产生误差。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题提出的，其第1目的在于提供一种能以高精度测量大气中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度测量方法。
本发明的第2目的在于提供一种具有测量大气中的碳酸气体浓度的功能，并能以高精度测量该大气中的碳酸气体浓度的燃烧机器。
本发明的碳酸气体浓度测量装置利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度，包括：利用燃烧热发电的发电装置；利用该发电装置发电的电能工作、检测从红外线源放出的红外线强度的第1红外线强度检测装置；利用发电装置发电的电能工作、至少基于第1红外线强度检测装置的检测结果演算碳酸气体浓度的演算装置。
本发明的碳酸气体浓度测量方法是利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度的方法，利用燃烧热发电的同时，检测从红外线源放出的红外线强度，基于该红外线强度的检测结果演算碳酸气体浓度。
本发明的碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度的方法中，在利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象测量大气中的碳酸气体浓度的时候，由于利用燃烧热产生电能，所以，在利用电能的同时，能够实施碳酸气体浓度的测量处理(红外线强度的检测处理及碳酸气体浓度的演算处理)。在这种情况下，与使用该干电池等消耗型电源实施碳酸气体浓度的测量处理的情况不同，只要发电产生电能，红外线放出强度即不随时间变化，或者对演算用回路的演算处理没有造成妨碍，所以，不会由于红外线放出强度的变化或者对演算用回路的演算处理的妨碍的原因引起在碳酸气体浓度的测量结果方面产生误差，结果，提高了碳酸气体浓度的测量精度。
本发明的燃烧机器具有利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量功能，包括：产生燃烧热的燃烧热发生装置；利用燃烧热发电的发电装置；利用发电装置发电的电能工作，检测从红外线源放出的红外线强度的红外线强度检测装置；利用发电装置发电的电能工作，基于红外线强度检测装置的检测结果演算碳酸气体浓度的演算装置。
本发明的燃烧机器在利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象测量大气中的碳酸气体浓度的时候，对利用在该燃烧热发生装置中产生的燃烧热发电的电能加以使用，同时，实施碳酸气体浓度的测量处理，因此，如上文所述，碳酸气体浓度的测量结果不易产生误差，结果，提高了该碳酸气体浓度的测量精度。另外，所谓大气是指燃烧机器的周围空气，即使用燃烧机器的室内的空气。
根据本发明的碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度的方法，在利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象测量大气中的碳酸气体浓度的时候，由于对利用燃烧热发电的电能加以使用，同时，实施碳酸气体浓度的测量处理，基于此，碳酸气体浓度的测量结果不易产生误差，结果，提高了该碳酸气体浓度的测量精度。进而，能以高精度测量大气中的碳酸气体浓度。从而，能得到使用该碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度的方法，以高精度测量大气中的碳酸气体浓度的燃烧机器。
根据本发明的燃烧机器，在利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象测量大气中的碳酸气体浓度的时候，由于对利用燃烧热发生装置中产生的燃烧热发电的电能加以使用，同时，实施碳酸气体浓度的测量处理，基于此，提高了碳酸气体浓度的测量精度，进而可获得测量大气中的碳酸气体浓度的功能，以高精度测量该大气中的碳酸气体浓度。
附图说明
图1是模式地表示本发明第1实施方式的作为燃烧机器的供暖机器的外观构成的外观图。
图2是模式地表示图1所示供暖机器断面构成的断面图。
图3是放大地表示图1所示供暖机器主要部分断面构成的断面图。
图4是表示供暖机器方框构成的方框图。
图5是表示有关碳酸气体传感器构成的第1变形例的断面图。
图6是表示有关碳酸气体传感器构成的第2变形例的断面图。
图7是表示有关碳酸气体传感器构成的第3变形例的断面图。
图8是表示有关碳酸气体传感器构成的第4变形例的断面图。
图9是表示有关碳酸气体传感器构成的第5变形例的断面图。
图10是表示有关碳酸气体传感器构成的第6变形例的断面图。
图11是表示有关碳酸气体传感器构成的第7变形例的断面图。
图12是表示有关碳酸气体传感器构成的第8变形例的断面图。
图13是表示有关碳酸气体传感器构成的第9变形例的断面图。
图14是模式地表示本发明第2实施方式的作为燃烧机器的供暖机器的断面构成的断面图。
符号说明
10是容器，110K、41K是导入口，11是燃料，12是旋钮，13是气化芯，20是外筒，21是内焰板，22是窗口，23是上盖，24是芯外筒，25是外焰板，26、47是控制回路，27是点火火花塞，28、46、51、52是温度传感器，30是防护板，40是碳酸气体传感器，40A是红外线放出板，40B是测量单元，40C、40E、40G是发电机，40D、40E是光源，40F是反射板，41是外壳，42、44、142是滤波器，43、45、143是红外线传感器，48是蓄电池，49、54是发电元件，50是放热机构，53是光路筒，53K是通气口，55是固定叶片，56是旋转叶片，60是外气流路，471是控制器，472是存储器，473、475放大器，474、476是A/D变换器，477是蜂鸣器，C是碳酸气体浓度，CS是基准浓度，D是图表数据，F是火焰，G是大气，H是放射率，J是旋转轴，P是被吸收率，R、R1、R2是红外线，S是检测强度，SP是放出强度，T是温度。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
第1实施方式
首先，参照图1及图2，说明本发明第1实施方式的作为燃烧机器的供暖机器的构成。图1模式地示出了供暖机器的外观结构，图2模式地示出了图1所示供暖机器的断面构成。另外，本发明的“碳酸气体浓度测量装置”搭载在供暖机器上，同时本发明的“碳酸气体浓度测量方法”是基于供暖机器的动作实现的，因此，以下对该“碳酸气体浓度测量装置”及“碳酸气体浓度测量方法”同时进行说明。
本实施方式的供暖机器，测量大气中的碳酸气体浓度，更具体地说，具有利用碳酸气体对红外线的吸收现象测量大气中的碳酸气体浓度的功能，特别是具有不使用干电池等消耗型电源就能确保工作用电能的功能、即发电功能。该供暖机器是例如移动型石油炉，在产生燃烧热的燃烧热发生装置上搭载有碳酸气体传感器40。具体地说，供暖机器的结构如图1及图2所示，主要设置有防护板30，该防护板30围绕着配置在容器10上的外筒20的周围，在该防护板30上安装有碳酸气体传感器40。在该外筒20上安装有上盖23。另外，在外筒20的内部容纳有用于使供暖用火焰F稳定化的内焰板21，芯外筒24及外焰板25。此外，在图2中省略了防护板30的图示。上述的“燃烧热发生装置”是供暖机器中除碳酸气体传感器40外的部分的统称，也就是石油炉本体。
容器10是储藏例如煤油等燃料11用的储藏部件，同时，是用于支持外筒20的支持部件。在该容器10上，在下面设置有用于导入例如燃烧反应中所使用的作为氧源的大气G的导入口10K，同时，在表面上设置有刻度盘式旋钮12，该旋钮12是在用手动调整供暖机器的供暖能力(所谓火力)时使用。该供暖机器将气化芯13的一端浸渍在例如储藏于容器10中的燃料11中，同时，该气化芯13的另一端延伸设置到内焰板21的附近，对利用该气化芯13气化的燃料11点火，就能产生火焰F。另外，在容器10上还设置有例如供油口或油量表(任何一个在图中都未示出)等。
外筒20是用于容纳上述内焰板21、芯外筒24及外焰板25的筒状外装部件，同时，是通过燃烧热加热的被加热部件。在该外筒20上设置有例如可确认供暖机器燃烧状态用的窗口22。另外，在外筒20中容纳有例如内筒及内焰板压板(任何一个在图中都未示出)等。容纳在该外筒20中的内焰板21是稳定地维持气流、使火焰F稳定化，从而使上述供暖机器的燃烧状态稳定化的燃烧稳定化部件，同时，是通过燃烧热被加热的被加热部件。
防护板30是用于防止使用供暖机器的使用者接触外筒20用的防护部件。该防护板30具有通过2个环状部件将例如沿着外筒20的延伸方向延伸的多个线状部件固定在两端附近的大致网状结构。
碳酸气体传感器40是用于测量包含碳酸气体的大气G、即供暖机器周围空气(使用供暖机器的室内的空气)中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量装置。该碳酸气体传感器40，通过例如基于供暖用火焰F的燃烧热所进行的加热，利用从红外线源放出的红外线，测量碳酸气体浓度，具体地，为了测量碳酸气体浓度，借助于用燃烧热所进行的加热，利用从后述的红外线放出板40A(参照图3)放出的红外线。特别是碳酸气体传感器40具有上述的发电功能。另外，通过将碳酸气体传感器40安装在例如防护板30上，对其进行支持，使其为根据需要可自由装卸的结构。
下面，参照图1～图3，说明供暖机器的主要部分的构成。图3放大地示出了图1及图2所示的碳酸气体传感器40及其周边部分的断面构成。另外，在图3中，为了简化图示内容，只图示了外筒20及碳酸气体传感器40，省略了其他的内焰板21及防护板30等的图示。
碳酸气体传感器40的构成例如如图1～图3所示，包括：借助于利用燃烧热、具体地基于供暖机器中所产生的供暖用火焰F的燃烧热所进行的加热，不利用电能就能放出红外线R的作为红外线源的红外线放出板40A；通过检测从该红外线放出板40A放出的红外线R，测量碳酸气体浓度的测量单元40B；及利用燃烧热发电的发电机40C。在红外线放出板40A与测量单元40B之间，设置有用于让大气G通过的大气流路60，例如，利用室内自然对流现象将大气G导入大气流路60。该大气流路60的宽度，即红外线放出板40A与测量单元40B之间的间隔只要是例如测量单元40B能充分检测从红外线放出板40A放出的红外线R就可以自由地设定。另外，用于将大气G导入大气流路60的方法也不一定是自然对流，例如，在供暖机器具有吸气·排气机构的情况下，还可以是利用该吸气·排气机构且自然地或者机械地(强制地)将大气导入大气流路60。
红外线放出板40A是例如安装在外筒20的外壁面上的板状红外线放出部件。这种红外线放出板40A例如通过粘结剂等贴在外筒20上，借助于利用燃烧热的热传导现象、即燃烧热经由外筒20直接传到红外线放出板40A的现象所进行的加热，放出红外线R。红外线放出板40A由例如以燃烧热被加热可放出红外线R的材料构成，具体地，由石墨、玻璃(硅氧化物)或者金属氧化物等构成。作为这种金属氧化物，是例如铁(Fe)、锰(Mn)、锆(Zr)、钛(Ti)、铝(Al)、钠(Na)或者锂(Li)等的金属氧化物。作为这种红外线放出板40A的构成材料，最好采用例如除了放射率高之外其放射率与波长之间的关系是已知的材料。特别是，作为红外线放出板40A的立体结构，可以是例如表面不平滑的凹凸结构。另外，红外线放出板40A也不一定非要安装在外筒20上，例如，可以与外筒20有间隔地配置，利用燃烧热的放热现象，即利用燃烧热经由外筒20与红外线放出板40A之间的空间间接地传导的现象，对红外线放出板40A进行加热。
测量单元40B的构成为：在外壳41的内部容纳有对红外线R进行波长分离的滤波器42；检测该滤波器42中进行了波长分离的红外线R(R1)强度的红外线传感器43；检测红外线放出板40A的温度的温度传感器46；控制碳酸气体传感器40全体的控制回路47以及对发电机40C发电的电能进行蓄电的蓄电池48。该温度传感器46例如与滤波器42同样，由对红外线R进行波长分离的滤波器44和检测该滤波器42中进行了波长分离的红外线R(R2)的强度的红外线传感器45构成。即是说，滤波器42、红外线传感器43、温度传感器46(滤波器44、红外线传感器45)、控制回路47以及蓄电池48是在例如一起容纳在外壳41中、即在容纳于外壳41的状态下作为测量单元40B而单元化。
外壳41容纳有包含红外线传感器43及控制回路47的一系列碳酸气体浓度测量用的设备，是将该设备与周围空间分离的容纳部件，更具体地说，是用于防止包含红外线传感器43及控制回路47的一系列碳酸气体浓度测量用的设备受周围热或光等的影响。在该结构中，例如，如上述，在外壳41内，在容纳有红外线传感器43及控制回路47的同时，还一起容纳有滤波器42、温度传感器46(滤波器44、红外线传感器45)及蓄电池48。在该外壳41上，设置有用于导入从红外线放出板40A放出的红外线R的开口(导入口)41K。所谓上述的“热的影响”，是指例如因流过大气流路60的大气G的气流影响，或者因从红外线放出板40A以外的物体(例如外筒20)放出的不需要的红外线引起的影响等。另外，所谓“光的影响”是指，例如，因火焰F的光引起的影响或者因使用供暖机器的室内照明光引起的影响等。作为该外壳41的构成材料，可以是例如除了热传导性低外光透过性也低的材料。特别是，在外壳41的表面上，例如，为了反射上述不需要的红外线，可以施有镀金等的涂敷处理。另外，为了防止该外壳41本身因加热引起温度上升，在该外壳41上还可以设有例如降温机构或辐射机构。
滤波器42是光学滤波器(第1光学滤波器)，对于红外线放出板40A放出的、经由大气流路60向测量单元40B导入的红外线R以波长域W1(第1波长域)进行波长分离，换句话说，有选择地让红外线R中的波长域W1的红外线R1透过，并向红外线传感器43导引。该滤波器42由例如在波长域W1以外的波长域具有红外线吸收特性的带通滤波器构成。上述的波长域W1是包含红外线R全波长域中的很容易被碳酸气体吸收的波长的波长域，例如是包含4.26μm或4.43μm某一波长的波长域。虽然这两个波长域的任何一个都可以使用，但是，例如在两个波长域之间比较红外线被碳酸气体吸收的被吸收率时，由于包含4.26μm波长的波长域的该被吸收率高于包含4.43μm波长的波长域的该被吸收率，所以，一般来说，在碳酸气体浓度为低浓度(例如1％以下)的情况下，最好使用包含4.26μm波长的波长域，在碳酸气体浓度为高浓度(例如10％以上)的情况下，最好使用包含4.43μm波长的波长域。
红外线传感器43是用于检测红外线R强度的红外线强度检测装置(第1红外线强度检测装置)，具体地，用于检测在滤波器42中以波长域W1进行波长分离的红外线R1的强度。该红外线传感器43由例如温差电堆等的温差电动势型元件、PZT(锆酸钛酸铅)等的热电元件或硒化铅(PbSe)电池等的光敏元件构成。
温度传感器46是通过检测红外线R的强度，检测红外线放出板40A的温度的温度检测装置(第1温度检测装置)。滤波器44是光学滤波器(第2光学滤波器)，对于红外线放出板40A放出的、经由大气流路60向测量单元40B导入的红外线R以与上述波长域W1不同的波长域W2(第2波长域；W2≠W1)进行波长分离，换句话说，有选择地让红外线R中的波长域W2的红外线R2透过，并向红外线传感器45导引。该滤波器44由例如在波长域W2以外的波长域具有红外线吸收特性的带通滤波器构成，具体地，由在5.50μm以上的波长域具有红外线透过特性的低通滤波器构成。上述的波长域W2是包含红外线R全波长域中的不容易被碳酸气体吸收的波长的波长域，特别是，作为波长域W2，例如最好是，包含除了上述不容易被碳酸气体吸收之外也不容易被该碳酸气体以外的其他吸收源(例如大气中的水分等)吸收的波长的波长域，作为波长域W2的一个例子，例如是包含3.00μm的波长的波长域。另外，波长域W2并不一定限制于包含3.00μm的波长的波长域，在与波长域W1不重复的范围内，可以自由地设定。
红外线传感器45是通过检测红外线R的强度、检测红外线放出板40A的温度所使用的红外线强度检测装置(第2红外线强度检测装置)，具体地，用于检测在滤波器44中以波长域W2进行波长分离的红外线R2的强度。该红外线传感器45由例如温差电堆等的温差电动势型元件构成。
控制回路47是用于控制碳酸气体传感器40全体的控制回路，特别是至少基于红外线传感器43的检测结果演算碳酸气体浓度的演算装置(演算用回路)。该控制回路47基于红外线传感器43的检测结果以及温度传感器46(红外线传感器45)的检测结果演算碳酸气体浓度。特别是控制回路47可利用发电机40C发电的电能、具体地储蓄在蓄电池48中的电能工作。另外，并不限于控制回路47，例如，红外线传感器43及温度传感器46(红外线传感器45)也同样，可利用发电机40C发电的电能工作。
蓄电池48由于可使碳酸气体传感器40不使用干电池等消耗型电源就能继续工作，因此是蓄电发电机40C发电的电能的蓄电装置。蓄电池48由例如二次电池或电气双层电容等蓄电设备构成。
发电机40C是利用燃烧热、具体地基于供暖机器中产生的供暧用火焰F的燃烧热进行发电的发电装置。该发电机40C例如将燃烧热的热能直接转换成电能，具体讲，其构成包括：安装在外筒20外壁面上的发电元件49；以及安装在该发电元件49上，即夹着发电元件49配置在与外筒20相反的一侧的放热机构50。发电机40C的构成包括上述发电元件49及放热机构50，同时，还包括例如DC(Direct Current)-DC整流器等电控制设备等，通过图中未示的配线连接到控制回路47上。
发电元件49是由基于火焰F的燃烧热被加热而将热能实质上转换成电能的元件。该发电元件49包括例如热电元件，主要构成是，将利用温度差可发电的n型半导体及p型半导体通过电极交替地串联连接在一起。作为构成该发电元件49的n型半导体及p型半导体，例如，可根据使用温度(通过燃烧热被加热时的温度)使用各种各样的半导体，具体地说，在250℃以下的条件下，使用铋碲(Bi2Te3)等，在1000℃以下的条件下，使用硅锗(Si1-xGex)及硅化铁(FeSi2)等。另外，为了确保发电元件49的发电性能，最好是，例如上述n型半导体及p型半导体的组合为50组以上串联连接。发电元件49的构成也有例如替代热电元件、包含热光电动势(TPV；Thermo Photo Voltaic)元件的情况。
放热机构50为了在发电元件49(n型半导体及p型半导体)中利用温度差可以发电，对发电元件49的一端侧、具体地发电元件49中的远离外筒20的一侧局部地放热(所谓冷却)，使发电元件49上产生温度差。该放热机构50由例如冷却翘片等放热部件构成。此外，放热机构50也有替代冷却翘片而由热管或蒸汽管或循环冷却水的水冷系统等构成的情况。
下文简单说明发电机40C的发电原理。即是说，在供暖机器的运转过程中，借助于基于火焰F的燃烧热，通过外筒20对发电元件49加热，使该发电元件49的温度整体上升，但是，由于放热机构50的放热作用使发电元件49局部冷却，结果，在发电元件49中，在接近外筒20的一侧和远离外筒20的一侧(接近放热机构50的一侧)之间产生温度差。当发电元件49中产生温度差时，n型半导体及p型半导体各自的内部载流子从高温侧向低温侧移动，基于这种情况，由于在该n型半导体及p型半导体中产生相对温度差为逆向的电位差，因此，利用该电位差可在发电机40C中发电。
下面，参照图1～图4，说明供暖机器的详细构成。图4表示供暖机器的方框构成。另外，图4中，与下面说明的一系列构成要素一起示出图3所示的发电机40C、红外线传感器43、温度传感器46及蓄电池48。
构成供暖机器中的碳酸气体传感器40的控制回路47例如如图4所示，其构成包括：作为控制回路47的控制主体的控制器471；记忆各种信息的存储器472；使红外线传感器43的输出信号增幅的放大器473；将该红外线传感器43的输出信号从模拟信号变换成数字信号的模拟/数字(A/D)变换器474；使温度传感器46的输出信号增幅的放大器475；将该温度传感器46的输出信号从模拟信号变换成数字信号的A/D变换器476以及发出警告音的蜂鸣器477。
控制器471根据需要从存储器472读出数据，基于红外线传感器43的检测结果以及该数据演算碳酸气体浓度C，例如由CPU(CentralProcessing Unit)等控制设备等构成。控制器471例如如上述，基于红外线传感器43的检测结果以及温度传感器46的检测结果演算碳酸气体浓度C，具体讲，基于温度传感器46检测的红外线放出板40A的温度T，演算从该红外线放出板40A放出的红外线R的放出强度SP，基于该红外线R的放出强度SP演算碳酸气体浓度C。特别是，控制器471例如演算碳酸气体浓度C时，将用于评价该碳酸气体浓度C的基准值(基准浓度CS：例如CS＝1％)和碳酸气体浓度C进行比较，当碳酸气体浓度C变成基准浓度CS以上(C≥CS)时，蜂鸣器477工作。
存储器472记忆控制器471演算碳酸气体浓度C所必需的数据，例如，由寄存器、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)或者EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory)等的记忆设备构成。在该存储器472中，记忆有例如上述的基准浓度CS、利用普朗克式演算红外线R的放出强度SP所必需的红外线放出板40A的放射率H、以及后述的表示红外线R1的被吸收率P与碳酸气体浓度C之间的关系的图表数据D，并以这些作为初始常数。
蜂鸣器477基于从控制器471输出的动作信号工作，根据需要发出警告音。
另外，供暖机器除了上述一系列构成要素之外，其构成还包括：用于控制供暖机器燃烧状态的控制回路26；点火用的点火火花塞27以及检测大气温度的温度传感器28。
控制回路26可自动地控制供暖机器的燃烧状态，换句话说，是自动调整供暖机器火力的火力调整装置。该控制回路26例如，基于温度传感器28的检测结果、即温度传感器28检测的大气G的温度，把握设置有供暖机器的室内气氛温度，借此，并基于使用者所设定的设定温度，调整燃料11(参照图2)的供给量，同时调整火焰F(参照图2)的火力。另外，控制回路26例如，与构成碳酸气体传感器40的控制回路47同样，其构成包括用于处理温度传感器28的输出信号的放大器及A/D变换器(图中均未示出)等。
点火火花塞27是利用发电机40C发电的电能、具体地利用储蓄在蓄电池48的电能进行点火而产生火焰F的点火装置。
温度传感器28是在控制回路26控制供暖机器的燃烧状态的基础上检测必要的大气G的温度的大气温度检测装置，例如，由室内温度检测用的一般温度计构成。另外，温度传感器28的设置位置可以自由地设定。
下面，参照图1～图4说明供暖机器的动作。下文主要涉及碳酸气体浓度C的演算动作。另外，本发明的碳酸气体浓度测量方法基于以下说明的供暖机器的动作实现。
在该供暖机器中，在构成碳酸气体传感器40的红外线放出板40A与测量单元40B(滤波器42、红外线传感器43、温度传感器46(滤波器44、红外线传感器45))之间，以下的光学原理成立。换句话说，对于利用气化芯13气化的燃料11点火，由此产生火焰F，基于该火焰F产生燃烧热时，通过该燃烧热对外筒20加热，换句话说，燃烧热经由外筒20传导，对红外线放出板40A加热，因此，从该红外线放出板40A向测量单元40B放出红外线R。从红外线放出板40A放出的红外线R经由大气流路60被导向测量单元40B，换句话说，将红外线R通过导入口41K向外壳41内的滤波器42导引时，对该红外线R在滤波器42进行波长分离，因此，将红外线R中的波长域W1的红外线R1有选择地向红外线传感器43导引。因此，在红外线传感器43中检测红外线R1的强度(检测强度)S。另一方面，从红外线放出板40A放出的红外线R通过导入口41K被导向外壳41内的滤波器44时，由于该红外线R在滤波器44进行波长分离，所以，将红外线R中的波长域W2的红外线R2有选择地向红外线传感器45导引。借此，在红外线传感器45中检测红外线R2的强度，所以，在温度传感器46中，基于红外线R2的强度，检测红外线放出板40A的温度T。
控制回路47的控制器471经过以下顺序，演算大气G中的碳酸气体浓度C。换句话说，首先，获得在温度传感器46(红外线传感器45)中检测的红外线放出板40A的温度T时，从存储器472读出红外线放出板40A的放射率H，利用普朗克式并基于温度T及放射率H演算红外线R1的放出强度SP。该“放出强度SP”是从红外线放出板40A放出的之后的红外线R1的强度(初期强度)，换句话说，是被碳酸气体吸收之前的红外线R1的强度(最大强度)。接着，基于红外线传感器43中检测的红外线R1的检测强度S和先前演算的放出强度SP，演算相对放出强度SP的检测强度S的减少率、即红外线R1被碳酸气体吸收的被吸收率P。最后，从存储器472中读出图表数据D，参照该图表数据D，对于对应于该被吸收率P的碳酸气体浓度C进行特定。借此，基于红外线传感器43的检测结果及温度传感器46(红外线传感器45)的检测结果演算大气G中的碳酸气体浓度C。
演算碳酸气体浓度C的控制器471从存储器472中读出基准浓度CS，并与碳酸气体浓度C进行比较，当碳酸气体浓度C变成基准浓度CS以上(C≥CS)时，蜂鸣器477工作。借此，由于蜂鸣器477发出警告音，所以，以该警告音为信号，使用者停止供暖机器。
另外，供暖机器利用基于发电功能发电的电能运转。换句话说，随着供暖机器的运转产生火焰F由此产生燃烧热时，由于借助于该燃烧热通过外筒20对发电机40C加热，所以，发电机40C基于上述发电原理发电，产生电能，该电能蓄电到蓄电池48中。利用储蓄到蓄电池48中的电能，红外线传感器43及温度传感器46(红外线传感器45)与控制回路47一起工作。
本实施方式的供暖机器中，由于利用燃烧热发电，具体说，备有直接将基于供暖用火焰F的燃烧热的热能变换成电能进行发电的发电机40C，因此，利用在该发电机40C中发电的电能可使碳酸气体传感器40(红外线传感器43及控制回路47)工作。在这种情况下，与上述背景技术之项中的所说明的以往碳酸气体浓度测量机构、即使用干电池等消耗型电源工作的情况不同，只要通过发电机构40C发电出电能，则红外线R的放出强度即不随着时间变化，而且，也不会阻碍控制回路47(控制器471)进行的演算处理，因此，不易因该红外线R的放出强度的变化以及妨碍控制回路47的演算处理在碳酸气体浓度C的测量结果方面产生误差，结果，提高了碳酸气体浓度C的测量精度。进而，在本实施方式中，由于备有测量大气G中的碳酸气体浓度C的功能，所以，能以高精度测量该大气G中的碳酸气体浓度C。
另外，在本实施方式中，利用红外线R被碳酸气体吸收的被吸收现象测量大气G中的碳酸气体浓度C的碳酸气体传感器40中，利用基于供暖用火焰F的燃烧热从红外线放出板40A放出红外线R，借此，并基于红外线R的强度检测结果(红外线R1的强度变化)演算碳酸气体浓度C，因此，将燃烧热的热能作为红外线发生用的能量挪用，从而，从红外线放出板40A放出红外线R，换句话说，使用将热能变换成光能的非电力消耗型的红外线源(红外线放出板40A)放出红外线R。在这种情况下，与使用将电能变换成光能的电力消耗型的红外线源(例如灯丝灯光源)的情况不同，例如，不易由于干电池的消耗等电气变化的主要原因引起红外线R的放出强度随时间变化。进而，只要维持了燃烧热的热能，就可以使红外线R的放出强度稳定化，而且由于不易因上述电气的变化的主要原因引起碳酸气体浓度C方面产生误差，因此，提高了该碳酸气体浓度C的测量精度，结果，基于这种观点，也能以高精度测量大气G中的碳酸气体浓度C。
另外，在本实施方式中，备有将从红外线放出板40A放出红外线R以波长域W1进行波长分离的滤波器42，利用该滤波器42的波长分离作用，将红外线R中的波长域W1的红外线R1选择地导向红外线传感器43，因此，在该红外线传感器43中，可选择地检测为测量碳酸气体浓度C所必需的波长域W1的红外线R1。结果，在该红外线传感器43中，可稳定地、容易地检测红外线R1的强度。
在这种情况下，特别是由于可基于上述的为测量碳酸气体浓度C所必需的波长域W1、即被碳酸气体吸收的被吸收性高的特定的波长域W1的红外线R1的强度，演算碳酸气体浓度C，因此，与基于被碳酸气体吸收的被吸收性低的波长域的红外线强度演算碳酸气体浓度C的情况相比较，可提高基于被碳酸气体吸收的被吸收性的红外线R1的检测灵敏度。结果，能以更高的精度测量碳酸气体浓度C。
另外，在本实施方式中，由于红外线传感器43容纳在外壳41内，将该红外线传感器43与周围在空间上进行分离，因此，基于该外壳41的存在，红外线传感器43不易受到周围的热或光的影响。在这种情况下，与红外线传感器43没有容纳在外壳41中而是露出的情况相比较，红外线传感器43的检测结果不易产生因上述热或光的影响引起的误差，所以，可提高该红外线传感器43的检测精度。进而，在红外线传感器43中，能以高精度检测红外线R1的强度。在这种情况下，例如如上述，如果在外壳41上进行为反射不需要的红外线的涂敷处理，或者在外壳41上设置为防止温度上升用的降温机构或辐射机构，就能更进一步提高红外线传感器43的检测精度。当然，关于与该红外线传感器43一起容纳到外壳41中的温度传感器46(红外线传感器45)，也同样能够得到有关红外线传感器43的上述效果，从而，在温度传感器46(红外线传感器45)中，也能以高精度检测红外线放出板40A的温度T。
再者，在本实施方式中，由于备有用于检测红外线放出板40A的温度T的温度传感器46(红外线传感器45)，控制回路47的控制器471基于温度传感器46(红外线传感器45)的检测结果(红外线放出板40A的温度T)以及该红外线传感器43的检测结果(红外线R1的检测强度S)，演算碳酸气体浓度C，因此，如上文所述，在碳酸气体浓度C的演算过程中，利用普朗克式，基于红外线传感器43的温度T，对红外线R的放出强度SP进行特定，在这种情况下，不用附加温度传感器46(红外线传感器45)的检测结果，只基于红外线传感器43的检测结果，就能演算碳酸气体浓度C，换句话说，与通过将从红外线放出板40A放出的红外线R的放出强度SP作为不变的常数处理而演算碳酸气体浓度C的情况不同，即使红外线R的放出强度SP基于例如供暖能力(所谓火力)的变化等变化，由于附加了该放出强度SP的变化演算碳酸气体浓度C，所以，更进一步提高了碳酸气体浓度C的测量精度。进而，能以更高的精度测量碳酸气体浓度C。
在这种情况下，特别是，构成温度传感器46，该温度传感器46包括以与波长域W1不同的波长域W2对从红外线放出板40A放出的红外线R进行波长分离的滤波器44，利用该滤波器44的波长分离作用，选择地将红外线R中的波长域W2的红外线R2导向红外线传感器45，所以，在该红外线传感器45中可选择地检测用于测量碳酸气体浓度C所必需的、波长域W1以外的波长域W2的红外线R2。因此，基于相对碳酸气体而言被吸收性低的波长域W2的红外线R2检测红外线放出板40A的温度T，因而，在温度传感器46(红外线传感器45)中检测红外线放出板40A的温度T时，不易受相对碳酸气体而言的被吸收性的影响。结果，在温度传感器46(红外线传感器45)中可稳定、容易且高精度地检测红外线放出板40A的温度T。
另外，在本实施方式中，如上述，由于利用基于供暖用火焰F的燃烧热，从红外线放出板40A放出红外线R，例如，只在供暖机器点火时消耗电力，所以，与为了放出红外线R而消耗电力的情况相比，能减少电力的消耗量。结果，基于电力消耗量的减少，例如，在搭载有干电池作为预备电源的情况下，由于减少了该干电池的更换频率，所以，度过一个季节(所谓一冬期间)也不用进行干电池的更换，就能使供暖机器运转，也即提高了与供暖机器的使用相关的便利性。
除上文所述之外，本实施方式的碳酸气体测量装置(碳酸气体传感器40)或者碳酸气体浓度测量方法中，不仅能利用基于供暖用火焰F的燃烧热发电，而且，能基于红外线R强度的检测结果演算碳酸气体浓度C，所以，如上文所述，提高了碳酸气体浓度C测量精度，结果，能以高精度测量大气G中的碳酸气体浓度C，进而，由于使用该碳酸气体测量装置或者碳酸气体浓度测量方法，所以，能得到以高精度测量大气G中的碳酸气体浓度C的供暖机器。
在本实施方式中，虽然构成备有红外线放出板40A的碳酸气体传感器40，该红外线放出板40A作为红外线源具有板状外观结构，但是，并不限于此，红外线源的外观结构可以自由地变更。具体地说，例如，红外线源的外观结构可以是片状，以代替上述的板状，或者是在外筒20的表面涂敷的涂膜。不论是那种情况，都能获得与上述实施方式同样的效果。
在本实施方式中，发电机40C由基于供暖用火焰F的燃烧热被加热而发电，如图2所示，该发电机40C安装在外筒20的外壁面上，以此方式构成碳酸气体传感器40，但是不必限于此，只要与安装到外筒20的外壁面上的情况同样，通过被加热能使发电机40C发电，就可以自由地变更该发电机40C的安装位置。具体地说，例如，如图5所示，也可以代替外筒20，将发电机40C安装在内焰板21上构成碳酸气体传感器40。在这种情况下，例如，构成不包括放热机构50(参照图3)、只包括发电元件49的发电机40C，同时，在内焰板21与外筒20之间的间隙中设置发电机40C，因此，通过该内焰板21与外筒20来夹持，可更好地支持发电机40C。特别是，可自由地设定发电机40C的设定个数，在图5中，示出了例如夹着导入口10K配置在两侧的发电机40C设置有两个的情况。在该碳酸气体传感器40中，基于供暖用火焰F的燃烧热通过内焰板21对发电机40C加热，同时，借助于通过导入口10K导入的大气G对外筒20冷却，基于这种情况，可在发电元件49上产生温度差，因此，可在发电机40C中发电，能得到与上述实施方式同样的效果。另外，图5所示的碳酸气体传感器40的相关的上述以外的构成与图2所示的情况相同。
另外，在本实施方式中，如图3所示，虽然构成具有放出红外线R的红外线源(红外线放出板40A)的碳酸气体传感器40，但不必限于此，在能确保与该碳酸气体传感器40独立的红外线源的情况下，也可以构成不具有该红外线源的碳酸气体传感器40。
具体地说，第1：如图6所示，借助于基于供暖用火焰F的燃烧热被加热，从外筒20放出红外线R，即得到外筒20作为红外线源的功能，在这种情况下，可把该外筒20作为红外线源使用。在该碳酸气体传感器40中，由于也能利用从外筒20放出的红外线R，在测量单元40B中测量碳酸气体浓度C，所以，能得到与上述实施方式同样的效果。另外，图6所示的碳酸气体传感器40的相关的上述以外的构成与图3所示的情况相同。
第2：例如如图7所示，借助于基于供暖用火焰F的燃烧热被加热，从内焰板21放出红外线，即得到内焰板21作为红外线源的功能，在这种情况下，可把该内焰板21作为红外线源使用。在把该内焰板21作为红外线源使用的情况下，为了例如能够检测从内焰板21放出的红外线，最好是将测量单元40B配置在导入口10K内。在该碳酸气体传感器40中，由于利用从内焰板21放出的红外线，所以，在测量单元40B中可测量碳酸气体浓度C，进而能得到与上述实施方式同样的效果。基于参考，在图7中，示出的情况是例如：将测量单元40B配置在导入口10K内，结果是，与图5所示的情况同样，将2个发电机40C(发电元件49)设置在内焰板21与外筒20之间的间隙中。此外，图7所示的与碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
此外，在本实施方式中，虽然构成具有红外线放出板40A的碳酸气体传感器40，该红外线放出板40A作为放出红外线R的红外线源，如图3所示，基于供暖用火焰F的燃烧热被加热，不利用电能，就能放出红外线R，但是不必限于此，例如，如图8所示，也可以代替不利用电能而放出红外线R的红外线放出板40A，构成具有利用电能放出红外线R的光源40D的碳酸气体传感器40。该光源40D与控制回路47同样，利用发电机40C发电的电能工作，是例如灯丝灯等。在该碳酸气体传感器40中，由于也可以利用光源40D放出的红外线R，在测量单元40B中测量碳酸气体的浓度C，所以能获得与上述实施方式同样的效果。此外，图8所示的与碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
另外，在本实施方式中，虽然如图3所示，构成：为了检测相互不同的两个波长域W1、W2的红外线R1、R2的强度，设有与两种红外线R1、R2对应的两个滤波器42、44及两个红外线传感器43、45的碳酸气体传感器40(测量单元40B)，借此，使用这两个红外线传感器43、45，分别检测红外线R1、R2的强度，但是不必限于此。具体地，也可以代替图3所示的两个滤波器42、44及两个红外线传感器43、45，构成图9所示的、具有一个滤波器142及一个红外线传感器143的碳酸气体传感器40，借此，使用这一个红外线传感器143一并检测红外线R1、R2的强度。滤波器142可由例如根据需要将波长分离的波长域(有选择地透过的波长域)切换成彼此不同的多种波长域的可变滤波器构成。具体地说，滤波器142是例如将红外线R可变地进行波长分离，使其变成两种波长域W1、W2的红外线R1、R2的滤波器，，换句话说，承担着上述实施方式中所说明的两个滤波器42、44加在一起的功能。红外线传感器143检测在滤波器142中进行了波长分离的红外线R1、R2的强度，承担着上述实施方式中所说明的红外线传感器43、45加在一起的功能。该红外线传感器143具有例如与红外线传感器45同样的构成。在具有该滤波器142及红外线传感器143的碳酸气体传感器40中，在设定该滤波器142的波长分离的波长域为波长域W1的状态下引导红外线R时，利用该滤波器142的波长分离作用，有选择地将红外线R中的波长域W1的红外线R1导向红外线传感器143，在个该红外线传感器143中检测红外线R1的强度，同时，在将滤波器142波长分离的波长域从波长域W1向波长域W2转换的状态下引导红外线R时，利用该滤波器142的波长分离作用，有选择地将红外线R中的波长域W2的红外线R1导向红外线传感器143，在该红外线传感器143中检测红外线R2的强度。结果，在该碳酸气体传感器40中，也能检测红外线R1、R2的强度，因此，能获得与上述实施方式同样的效果。此外，图9所示的与碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
基于参考，虽然参照附图具体地进行了说明，但是，如图9所示，在使用一个红外线传感器143同时检测红外线R1、R2的强度的情况下，例如，代替由上述可变滤波器构成的滤波器142，也可以构成设有转塔式滤波器机构的碳酸气体传感器40，该转塔式滤波器机构搭载有上述实施方式所说明的两个滤波器42、44(参照图3)，根据需要可交替地切换各滤波器42、43的位置，使其与红外线传感器143对峙。在这种情况下，由于使用滤波器机构，切换滤波器42、44的位置，利用该滤波器42、44的波长分离作用，可在红外线传感器143中检测红外线R1、R2的强度，所以能获得与上述实施方式同样的效果。
另外，在本实施方式中，虽然如图3所示，将温度检测用传感器(温度传感器46)配置成离开红外线放出板40A的结构，换句话说，通过使用非接触型温度检测用传感器(温度传感器46)，在该非接触型温度检测用传感器(温度传感器46)中间接地检测红外线放出板40A的温度T，但是不必限于此。具体地，也可以代替该非接触型温度检测用传感器(温度传感器46)，例如如图10所示，也可以构成备有接触型温度检测用传感器(温度传感器51)的碳酸气体传感器40(测量单元40B)，使用该接触型温度检测用传感器(温度传感器51)，直接检测红外线放出板40A的温度T。该温度传感器51例如安装在红外线放出板40A的表面上，具体地，粘贴在红外线放出板40A上。由热敏电阻等可变电阻型元件或热电耦等温差电动势型元件构成。另外，当然在代替非接触型温度传感器46而使用接触型温度传感器51的情况下，不需要图3所示的温度传感器46(滤波器44、红外线传感器45)。具有该温度传感器51的碳酸气体传感器40中，由于可以测量红外线放出板40A的温度T，所以，能获得与上述实施方式同样的效果。在确认之前，在图10中，虽然没有示出了将温度传感器51连接到控制回路47上用的配线，但是，该配线的连接方式可自由地设定。另外，图10所示的碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
此外，在本实施方式中，如图4所示，构成备有蜂鸣器477的碳酸气体传感器40，当碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时，控制回路47的控制器471使蜂鸣器477工作，提请使用者注意，但是，不必限于此，也可以是例如当碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时，控制器471使蜂鸣器477工作之后，该控制器471强制地停止供暖机器。作为该控制器471强制地停止供暖机器的机构，可以是例如，使用电气信号处理，使促动器工作，气化芯13下降(离开内焰板21)，使供暖机器的燃烧动作停止，或者使用继电器回路，使电动灭火机构动作。在这种情况下，当碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时，停止供暖机器，不再从供暖机器继续产生碳酸气体，所以，可防止大气G中的碳酸气体浓度C过度地增加。
此外，在本实施方式中，虽然如图4所示，构成具有碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时进行工作的作为工作主体的蜂鸣器477的碳酸气体传感器40(测量单元40B)，通过让该蜂鸣器477发出警告音，给使用者传达碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上的旨意，但是不必限于此，只要能够将碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上的旨意传递给使用者，上述工作主体可以自由的变更。具体地说，例如，代替蜂鸣器477，构成具有灯或显示面板的碳酸气体传感器40，当碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时，让灯发光或者在显示面板上显示出警告信息。该灯或显示面板最好是例如安装在外壳41的表面上，以便使用者容易目视地确认。在这种情况下，利用灯发光时产生的光或在显示面板上显示的警告信息，也可以将碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上的旨意传递给使用者。另外，在构成具有显示面板的碳酸气体传感器40情况下，例如，除了上述的在显示面板上显示的警告信息之外，也可以在该显示面板上实时地显示碳酸气体浓度C。
此外，在本实施方式中，作为提高碳酸气体浓度C测量精度的构成例，如上述，虽然构成备有用于检测红外线放出板40A的温度T的温度传感器46的碳酸气体传感器40(测量单元40B)，基于该红外线放出板40A的温度T演算红外线R的放出强度SP，加上该放出强度SP演算碳酸气体浓度C，但是不必限于此，只要能满足碳酸气体浓度C的要求测量精度，可自由地变更碳酸气体传感器40的构成。
具体地，第1，例如，如图11所示，也可以构成具有用于检测红外线传感器43温度的新的温度传感器52的碳酸气体传感器40，通过加上该温度传感器52中检测的红外线传感器43的温度，演算碳酸气体浓度C。该温度传感器52如上文所述，是用于检测红外线传感器43温度的温度检测装置(第2温度检测装置)，具有例如与图10所示的温度传感器51同样的构成。具有该温度传感器52的碳酸气体传感器40中，即使受供暖机器中产生的、基于供暖用火焰F的燃烧热的影响被加热，使红外线传感器43的温度上升，由于该红外线传感器43的温度上升的原因引起红外线R1的检测强度产生误差，在这种情况下，如果把握温度传感器52中检测的红外线传感器43的温度和红外线R1的检测强度中所含的误差之间的相关关系，就可以基于该相关关系，特定与红外线传感器43的温度对应的误差，因此，可补正碳酸气体浓度C，消除该误差，从而提高了碳酸气体浓度C的测量精度。另外，图11所示的碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
基于参考，如图11所示，在设置新的温度传感器的情况下，不一定限于用于检测红外线传感器43的温度的温度传感器52，也可以设置用于检测该红外线传感器43以外的其他构成要素的温度的温度传感器。具体地，例如，也可以设置用于检测控制回路47、外壳41或外壳41内气氛的温度的温度传感器。在任何一种情况下，由于与图11所示的情况同样，可以补正碳酸气体浓度C，以消除温度上升引起的误差，所以，能提高碳酸气体浓度C的测量精度。
此外，第2，例如，如图12所示，也可以构成具有覆盖从红外线放出板40A放出的红外线R的光路的光路筒53的碳酸气体传感器40(测量单元40B)。该光路筒53是通过覆盖上述的红外线R的光路，将该红外线R的光路与周围空间分离的包覆部件，由例如与外壳41的构成材料同样的材料构成。在这种情况下，最好是例如，在构成不包括放热机构50(参照图3)、只包含发电元件49的发电机40C的同时，在外筒20上夹着红外线放出板40A安装有两个发电机40C，借此，将光路筒53的一端侧与外壳41连接，同时，将其另一端侧与发电机40C连接，以此支持光路筒53。在光路筒53上，例如在与大气流路60对应的位置，设置有通过红外线R的光路让大气G通过用的通气口53K，换句话说，光路筒53兼作借助于通过通气口53K的大气G的冷却，在发光元件49上产生温度差的放热机构的功能。作为设置有该通气口53K的光路筒53的结构，最好是例如多孔结构，该多孔结构为了防止不需要的热或光侵入光路筒53内，并且通过大气流路60能让大气G顺利地通过，在对应于大气流路60的位置，让大气G相对于大气流路60的延伸方向倾斜地通过。此外，通气口53K也可以设置在光路筒53的整个周围，或者设置在光路筒53周围的一部分上。在备有光路筒53的碳酸气体传感器40中，基于光路筒53的存在，可防止从红外线放出板40A放出的红外线R经由大气流路60导向测量单元40B，并且防止不需要的热或光通过大气流路60导向测量单元40B，换句话说，可防止受上述不需要的热或光的影响使红外线传感器43及温度传感器46(红外线传感器45)的检测结果存在误差。因而，在红外线传感器43中能以更高的精度检测红外线R1的强度，同时，在温度传感器46(红外线传感器45)中能以更高的精度检测红外线放出板40A的温度T。此外，图12所示的与碳酸气体传感器40有关的上述以外的构成和图3所示的情况同样。
另外，在本实施方式中，如上文所述，虽然从高精度地测量碳酸气体浓度C的观点出发，代替电力消耗型的红外线源(例如灯丝灯)，构成只备有非电力消耗型的红外线源(红外线放出板40A)的碳酸气体传感器40，但是不必限于此。具体地，如图13所示，除了利用基于供暖用火焰F的燃烧热被加热、不利用电能就能放出红外线R的非电力消耗型的红外线源(红外线放出板40A)之外，也可以构成备有利用电能放出红外线R的电力消耗型的红外线源(光源40E)的碳酸气体传感器40。该光源40E如上述是利用电能放出红外线R的辅助红外线源，例如由灯丝灯构成，与测量单元40B并列地配置。在这种情况下，例如，为了将从光源40E向外筒20放出的红外线R导向测量单元40B，最好是将反射板40F与红外线放出板40A一起并列地粘贴在外筒20上。备有该光源40E及反射板40F的碳酸气体传感器40，在供暖机器运转的情况下，换句话说，在从红外线放出板40A放出红外线R的情况下，红外线传感器43检测从红外线放出板40A放出红外线R的强度，而在供暖机器停止的情况下，换句话说，在不从红外线放出板40A放出红外线R的情况下，代替该红外线放出板40A，从光源40E放出红外线R时，红外线传感器43检测通过反射板40F引导的红外线R的强度。在这种情况下，例如，由于当碳酸气体浓度C为基准浓度CS以上时，使用者停止供暖机器，所以，在不从红外线放出板40A放出红外线R的情况下，通过从光源40E临时地放出红外线R，利用该红外线R，可测量碳酸气体浓度C，因此，使用者可以基于碳酸气体浓度C判断能否让供暖机器再度运转、即碳酸气体浓度C是否达到基准浓度CS。具体地说，例如如上文所述，如果在外壳41上设置有显示面板，在该显示面板上实时地显示碳酸气体浓度C，则在让供暖机器停止后，想让供暖机器再度运转的使用者，可基于显示在该显示面板上的碳酸气体浓度C，判断可否让供暖机器再度运转。另外，在使用光源40E作为电力消耗型红外线源的情况下，不言而喻，虽然使用光源会消耗电力，但是，如上文所述，光源40E始终是作为为供暖机器停止情况下的预备红外线源暂时使用的，所以，可显著地降低随着该光源40E的使用所导致的电力消耗量。
另外，基于确认补充时，上述实施方式中说明的碳酸气体传感器40的构成以及有关碳酸气体传感器40的构成，上述一系列的变形例也适用于单独的碳酸气体传感器40或两个以上组合的碳酸气体传感器40。
第2实施方式
下面，说明本发明的第2实施方式
图14模式地示出了本实施方式的作为燃烧机器的供暖机器的断面构成，示出了在上述第1实施方式中作变形例说明的与图7对应的断面构成。在图14中，与上述第1实施方式中说明的构成要素相同的要素标有相同的符号。另外，本发明的“碳酸气体浓度测量装置”搭载在供暖机器上，同时，本发明的“碳酸气体浓度测量方法”是基于供暖机器的动作实现的，因此，下文，对该“碳酸气体浓度测量装置”及“碳酸气体浓度测量方法”一并进行说明。
本实施方式的供暖机器例如如图14所示，代替将燃烧热的热能直接变换成电能的发电机40C，构成备有利用基于该燃烧热的热能产生的大气G的对流现象，将该燃烧热的热能间接地变换成电能的发电机40G的碳酸气体传感器40，同时，将构成碳酸气体传感器40的测量单元40B的配置位置移位，除了这些方面外，具有与图7所示的供暖机器同样的构成。
发电机40G与发电机40C同样，是利用基于供暖机器中产生的供暖用火焰F的燃烧热进行发电的发电装置，如上文所述，利用大气G的对流现象，将燃烧热的热能间接地变换成电能。该发电机40G例如配置在容器10上所设置的导入口10K处，其构成包括：发电元件54；支持该发电元件54的固定叶片55；及与发电元件54连接、同时与固定叶片55对峙地配置着的旋转叶片56。该发电机40G通过图中未示的配线连接到测量单元40B上。另外，在图14中由于发电机40G配置在导入口10K处，所以，与图7所示的情况不同，如上文所述，示出了测量单元40B上的配置位置向上方移位的情况。
发电元件54利用大气G的对流现象，实质上将热能变换成电能，其构成包括例如：利用旋转叶片56根据大气G的对流现象作旋转运动时的运动能量产生电能的风力发电元件。
固定叶片55具有相对大气G的通过方向倾斜配置的多个叶板(图中未示)，利用该叶板将旋转运动赋予大气。换句话说，固定叶片55是为了根据大气G的对流现象使旋转叶片56顺利且稳定地旋转，控制通过导入口10K导入供暖机器中的大气G的流动、即对气流整流的。
旋转叶片56根据大气G的对流现象，以旋转轴J为中心旋转，具有例如螺旋桨状的结构。
下文，简单地说明发电机40G的发电原理。即是说，在供暖机器运转过程中，基于供暖用的火焰F产生燃烧热时，基于该燃烧热大气G对流。这时，在将大气G通过导入口10K导入供暖机器中之际，该大气G在固定叶片55中经过整流之后，到达旋转叶片56处，从而利用该大气G的对流现象使旋转叶片56旋转。借此，由于能将旋转叶片56的旋转运动传递给发电元件54，所以利用该旋转叶片56的旋转运动可在发电机40G中发电。
本实施方式的供暖机器中，利用燃烧热发电，具体说，备有发电机40G，该发电机40G利用基于供暖用火焰F的燃烧热的热能产生的大气G的对流现象，将该燃烧热的热能间接地变换成电能，进行发电。因此，碳酸气体传感器40利用该发电机40G中发电的电能工作。进而，借助于与上述第1实施方式同样的作用，不易因该红外线R的放出强度的变化以及妨碍控制回路47的演算处理在碳酸气体浓度C的测量结果方面产生误差，结果，提高了碳酸气体浓度C的测量精度，所以，能以高精度测量大气G中的碳酸气体浓度C。
本实施方式的供暖机器相关的上述以外的构成、作用、效果、变形例以及碳酸气体浓度测量装置与碳酸气体浓度测量方法的各种有关的效果等，与上述第1实施方式同样。
上文，虽然列举了几个实施方式对本发明进行了说明，但是，本发明并不限于上述各实施方式，还可以作出各种变形。具体地，例如，在上述各实施方式中，为了利用基于供暖用火焰的燃烧热产生电能，构成包括热电元件或风力发电元件的作为发电元件的发电机，但是不必限于此，只要能够利用燃烧热产生电能即可，所以，也可以构成包括热电元件或风力发电元件以外的发电元件的发电机。列举一个例子，可以构成包括热光电动势(TPV)元件等的发电机，其中，以热光电动势(TPV)元件作为代替上文所述的热电元件的“其它发电元件”。构成包括该其它发电元件的发电机的情况下，也能得到与上述各实施方式同样的效果。
另外，例如，在上述各实施方式中，虽然说明了本发明的燃烧机器适用于石油炉等供暖机器的情况，但是不必限与此，发明的燃烧机器也适用于石油炉以外的其它供暖机器或供暖机器以外的其它机器。作为该“其它供暖机器”，例如，有石炭炉或暖炉等。此外，作为“其它机器”，例如，有锅炉和矿石熔炉等。在适用于这些其它供暖机器或其它机器的情况下，也能得到与上述实施方式同样的效果。
本发明的碳酸气体浓度测量装置或碳酸气体浓度测量方法，可适用于例如供暖机器(例如石油炉)等的燃烧机器。
Claims (29)
1.一种碳酸气体浓度测量装置，利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度，其特征是，包括：
利用燃烧热发电的发电装置；
利用所述发电装置发电的电能工作，检测从红外线源放出的红外线强度的第1红外线强度检测装置；及
利用所述发电装置发电的电能工作，至少基于所述第1红外线强度检测装置的检测结果演算碳酸气体浓度的演算装置。
2.根据权利要求1记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述发电装置将所述燃烧热的热能直接变换成电能。
3.根据权利要求2记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述发电装置包括热电元件及在该热电元件上产生温度差用的放热机构。
4.根据权利要求1记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述发电装置利用基于所述燃烧热的热能产生的大气对流现象，将该燃烧热的热能间接地变换成电能。
5.根据权利要求4记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述发电装置包括风力发电元件。
6.根据权利要求1～5任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，还包括将所述发电装置发电的电能蓄电的蓄电装置。
7.根据权利要求1～6任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，还包括：有选择地让从所述红外线源放出的红外线中的第1波长域的红外线透过，并导向所述第1红外线强度检测装置的第1光学滤波器。
8.根据权利要求7记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述第1光学滤波器有选择地让作为所述第1波长域的、包括4.26μm或4.43μm的波长的波长域的红外线透过。
9.根据权利要求1～8任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述红外线源利用所述发电装置发电的电能工作，并放出红外线。
10.根据权利要求9记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，还包括所述红外线源；
所述发电装置是所述第1红外线强度检测装置及所述演算装置安装在产生所述燃烧热的燃烧热发生装置上。
11.根据权利要求1～8任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述红外线源由所述燃烧热加热，借此，不利用所述发电装置发电的电能而放出红外线。
12.根据权利要求11记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
所述红外线源是产生所述燃烧热的燃烧热发生装置，
所述发电装置是所述第1红外线强度检测装置及所述演算装置安装在所述燃烧热发生装置上。
13.根据权利要求12记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
所述燃烧热是基于所述燃烧热发生装置中产生的火焰的燃烧热，
所述红外线源是构成所述燃烧热发生装置的一部分的同时由所述燃烧热加热的被加热部件。
14.根据权利要求11记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
还包括所述红外线源，
所述发电装置是所述第1红外线强度检测装置及所述演算装置安装在产生所述燃烧热的燃烧热发生装置上。
15.根据权利要求14记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
所述燃烧热是基于所述燃烧热发生装置中产生的火焰的燃烧热，
所述红外线源是安装在构成所述燃烧热发生装置的一部分的同时由所述燃烧热加热的被加热部件上的红外线放出部件。
16.根据权利要求1～15任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
在所述红外线源与所述第1红外线强度检测装置之间设置有大气可通过用的大气流路，
所述第1红外线强度检测装置用于检测经由所述大气流路导引的红外线强度。
17.根据权利要求1～16任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
还包括检测所述红外线源温度的第1温度检测装置，
所述演算装置基于所述第1红外线强度检测装置的检测结果以及所述第1温度检测装置的检测结果，演算碳酸气体浓度。
18.根据权利要求17记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，所述第1温度检测装置包括：
用于检测从所述红外线源放出的红外线强度的第2红外线强度检测装置；以及
有选择地让从所述红外线源放出的红外线中的、与所述第1红外线强度检测装置中检测的第1波长域不同的第2波长域的红外线透过，并导向所述第2红外线强度检测装置的第2光学滤波器。
19.根据权利要求1～18任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
还包括检测所述第1红外线强度检测装置的温度的第2温度检测装置，
所述演算装置基于所述第1红外线强度检测装置的检测结果以及所述第2温度检测装置的检测结果，演算碳酸气体浓度。
20.根据权利要求1～19任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
还包括容纳所述第1红外线强度检测装置及所述演算装置，将该第1红外线强度检测装置及演算装置与周围空间分离的容纳部件。
21.根据权利要求1～20任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，还包括覆盖从所述红外线源放出的红外线的光路，将该红外线的光路与周围空间分离的包覆部件。
22.根据权利要求21记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，在所述包覆部件上设置有通过红外线光路让大气通过用的通气口。
23.根据权利要求22记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，
所述发电装置包括热电元件，
所述包覆部件兼作借助于通过通气口的大气被冷却、在所述热电元件上产生温度差的放热机构的功能。
24.根据权利要求11～23任一记载的碳酸气体浓度测量装置，其特征是，还包括：
通过所述燃烧热的加热，不利用所述发电装置发电的电能而放出红外线的所述红外线源；以及
利用所述发电装置发电的电能放出红外线的辅助红外线源，
所述第1红外线强度检测装置在代替所述红外线源而从所述辅助红外线源放出红外线时检测从该辅助红外线源放出的红外线强度。
25.一种碳酸气体浓度测量方法，利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度，其特征是，利用燃烧热发电的同时，检测从红外线源放出的红外线强度，基于该红外线强度的检测结果演算碳酸气体浓度。
26.一种燃烧机器，具有利用红外线被碳酸气体吸收的被吸收现象，测量大气中的碳酸气体浓度的碳酸气体浓度测量功能，其特征是，包括：
产生燃烧热的燃烧热发生装置；
利用所述燃烧热发电的发电装置；
利用所述发电装置发电的电能工作，检测从红外线源放出的红外线强度的红外线强度检测装置；及
利用所述发电装置发电的电能工作，基于所述红外线强度检测装置的检测结果演算碳酸气体浓度的演算装置。
27.根据权利要求26记载的燃烧机器，其特征是，所述燃烧热是基于供暖用火焰的燃烧热。
28.根据权利要求27记载的燃烧机器，其特征是，所述燃烧热发生装置包括利用所述发电装置发电的电能点火，产生所述火焰的点火装置。
29.根据权利要求27或28记载的燃烧机器，其特征是，所述燃烧热发生装置还包括：
检测大气温度的大气温度检测装置；及
利用所述发电装置发电的电能工作，基于所述大气温度检测装置的检测结果，调整所述火焰的火力的火力调整装置。
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