JP2004294214A - ガス検出装置 - Google Patents
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- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
Abstract
【課題】小型化したガス検出装置を提供する。
【解決手段】光源（１）と、光センサ素子（２）と、光源から放射された光が直接前記光センサ素子に到達することを防止する遮蔽板（４）とを同一パッケージ（９）内に備え、光源から放射された光を反射して光センサ素子に到達するように配置された反射板（６）を備え、反射板と光源及び光センサ素子との間の空間に被測定ガスを流入させ、記被測定ガスによる光の吸収の度合いを光センサ（２）により検出するように構成した。
【選択図】 図１
【解決手段】光源（１）と、光センサ素子（２）と、光源から放射された光が直接前記光センサ素子に到達することを防止する遮蔽板（４）とを同一パッケージ（９）内に備え、光源から放射された光を反射して光センサ素子に到達するように配置された反射板（６）を備え、反射板と光源及び光センサ素子との間の空間に被測定ガスを流入させ、記被測定ガスによる光の吸収の度合いを光センサ（２）により検出するように構成した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス検出装置に関し、特に小型化を図ったガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、水分、一酸化窒素、ハイドロカーボン等のガス検知に関するニーズが高くなっている。これらのガス検知のために、各々のガスが特定波長の赤外線を吸収するという特徴を利用する赤外線吸収方式のガス検知器が利用されている。
【０００３】
図２は従来のガス検出装置の一例としての赤外線によるガス検出装置の構成を示す図である。同図において、２１は赤外線源、２２は赤外線センサ、２３は回路部、２４は筺体、２５は筺体に設けられた通気口である。
【０００４】
赤外線源２１が発光中に、通気口２５を介して赤外線源２１と赤外線センサ２２の間の空間にガスを導入すると、そのガスに特有の波長の赤外線が吸収される。その吸収の度合いを赤外線センサ２２及び回路部２３により測定することにより、そのガスの濃度が測定できる。
【０００５】
図２に示した従来のガス検出装置においては、赤外線源２１と赤外線センサ２２とが対向して配置されているので、小型化が困難であり、また、回路部２３と赤外線源２１及び赤外線センサ２２との配線が長くなるという問題があった。
【０００６】
図３は図２に示した従来の装置における問題を解決するべく提案された従来のガス検出装置の他の一例としての、特開平９−１８４８０３号公報に記載の赤外線ガス分析計の構成を示す図である。同図において、３１は赤外線源、３２は赤外線センサ、３３は赤外線源を搭載するパッケージ、３４は赤外線センサ３２を搭載するパッケージ、３５はパッケージ３３及び３４を搭載する回路基板、３６は反射板、３７は筺体、３８は筺体に設けられた通気口である。
【０００７】
赤外線源３１が発光中に、通気口３８を介して赤外線源３１及び赤外線センサ３２と反射板３６との間の空間にガスを導入すると、そのガスに特有の波長の赤外線が吸収される。その吸収の度合いを赤外線センサ３２及び回路部３５により測定することにより、そのガスの濃度が測定できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１８４８０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４３６９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の構成では、赤外線源３１と赤外線センサ３２とが別々のパッケージ３３及び３４に搭載されているので、小型化の効果は不十分であるという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、単一のパッケージ内に光源と光センサ素子を搭載するという構想に基づき、一層小型化したガス検出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、光源と、光センサ素子と、光源から放射された光が直接光センサ素子に到達することを防止する遮蔽板とを同一パッケージ内に備えたガス検出装置を採用することができる。
【００１２】
この手段によると、遮蔽板を設けたことにより、図３に示した従来の装置における単一パッケージ３３又は３４内に光源と光センサとを搭載させることができるので、ガス検出装置を大幅に小型化できる。
【００１３】
なお、上記光源は赤外線光源であり、光センサ素子は赤外線センサ素子であることが望ましく、それによりガスの検出を確実に行うことができる。
【００１４】
さらに、上記ケージは光源から放射された光を通過させる放射窓と、反射板により反射された光を通過させて光センサに到達させる受光窓とを備えていることが望ましく、それにより、ガスの検出を確実に行うことができる。
【００１５】
また、放射窓と受光窓との少なくともひとつは所定の波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタを備えていることが望ましく、それにより、特定のガスの検出が可能になる。
【００１６】
また、光源と光センサとは同一の回路チップ上に搭載されていても、異なる回路チップ上に搭載されていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態によるガス検出装置の構成を示す図である。同図において、１は光源である赤外線源、２は光センサ素子である赤外線検知素子、３は回路チップ、４は赤外線源１から放射された赤外線が直接赤外線検知素子２に到達することを防止する遮蔽板、５は赤外線放射窓、６は反射板、７は通気口、８は受光窓を構成するバンドパスフィルター、９はパッケージである。
【００１９】
図示のように、赤外線源１と、赤外線検知素子２と、遮蔽板４とを同一パッケージ９内に備えている。赤外線源１から放射された赤外線は反射板６により反射された赤外線検知素子２に到達する。反射板６と赤外線源１及び赤外線検知素子２との間の空間に通気口７から被測定ガスを流入させ、被測定ガスによる赤外線の吸収の度合いを赤外線検知素子２により検出する。
【００２０】
回路チップ３上に、赤外線源１及び赤外線検知素子２は、回路チップ３とワイヤ１０及び１１でそれぞれ接続されている。
【００２１】
赤外線源１は回路チップ３内の回路素子により制御され、ヒータ（図示省略）で加熱されることにより、赤外線を放射する。
【００２２】
赤外線源１より放射された赤外線は、遮蔽板４により、パッケージ９内部に並置された赤外線検知素子２に直接到達することはなく、赤外線放射窓５を通過して反射板６により反射される、反射板６は効率よく赤外線検知素子に到達するように、光学設計されている。
【００２３】
反射板６により反射された赤外線は、バンドパスフィルター８により、所定の波長域の赤外線のみを通過させてパッケージ９内に導く。このようにして赤外線検知素子２に赤外線が到達し、赤外線検知素子２により赤外線の強度が測定される。
【００２４】
例えば、被測定ガスが二酸化炭素の場合、バンドパスフィルター８による透過波長は４．２６μｍである。
【００２５】
測定時には、通気口７を通して、測定対象雰囲気のガスがパッケージ９と反射板６の間の空間に導入される。被測定ガスが存在しない状態では、放射された赤外線は、すべて赤外線検知素子２にまで到達するが、測定ガス雰囲気中に被測定ガスが存在するとそのガスの濃度に応じた赤外線がそのガスにより吸収され、赤外線検知素子２に到達する赤外線量が減少する。この赤外線量の減少量に基づいて、被測定ガスの量を測定する。
【００２６】
更に高精度なガス検出装置とする場合には、３．４μｍや４．０μｍなど、二酸化炭素による吸収がない波長域を基準として用いることもできる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、単一の回路チップ３上に赤外線源１と赤外線検知素子２とを搭載したが、別々の回路チップに赤外線源１と赤外線検知素子２とを搭載してもよい。
【００２８】
二酸化炭素以外の、例えば、一酸化炭素、アンモニア、水分、一酸化窒素、ハイドロカーボン等の他のガスについても、測定対象ガスによる赤外線吸収波長をバンドパスフィルターの透過波長とすることにより、検出が可能である。
【００２９】
さらに、バンドパスフィルターは受光窓に限定されるものではなく、放射窓５をバンドパスフィルターで構成してもよいし、受光窓と放射窓を共にバンドパスフィルターで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるガス検出装置の構成を示す図である。
【図２】従来のガス検出装置の一例としての赤外線によるガス検出装置の構成を示す図である。
【図３】特開平９−１８４８０３号公報に記載の赤外線ガス分析計の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…赤外線源
２…赤外線検知素子
３…回路チップ
４…遮蔽板
５…透過窓
６…反射板
７…通気口
８…バンドパスフィルター
９…パッケージ
１０…ワイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明はガス検出装置に関し、特に小型化を図ったガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、水分、一酸化窒素、ハイドロカーボン等のガス検知に関するニーズが高くなっている。これらのガス検知のために、各々のガスが特定波長の赤外線を吸収するという特徴を利用する赤外線吸収方式のガス検知器が利用されている。
【０００３】
図２は従来のガス検出装置の一例としての赤外線によるガス検出装置の構成を示す図である。同図において、２１は赤外線源、２２は赤外線センサ、２３は回路部、２４は筺体、２５は筺体に設けられた通気口である。
【０００４】
赤外線源２１が発光中に、通気口２５を介して赤外線源２１と赤外線センサ２２の間の空間にガスを導入すると、そのガスに特有の波長の赤外線が吸収される。その吸収の度合いを赤外線センサ２２及び回路部２３により測定することにより、そのガスの濃度が測定できる。
【０００５】
図２に示した従来のガス検出装置においては、赤外線源２１と赤外線センサ２２とが対向して配置されているので、小型化が困難であり、また、回路部２３と赤外線源２１及び赤外線センサ２２との配線が長くなるという問題があった。
【０００６】
図３は図２に示した従来の装置における問題を解決するべく提案された従来のガス検出装置の他の一例としての、特開平９−１８４８０３号公報に記載の赤外線ガス分析計の構成を示す図である。同図において、３１は赤外線源、３２は赤外線センサ、３３は赤外線源を搭載するパッケージ、３４は赤外線センサ３２を搭載するパッケージ、３５はパッケージ３３及び３４を搭載する回路基板、３６は反射板、３７は筺体、３８は筺体に設けられた通気口である。
【０００７】
赤外線源３１が発光中に、通気口３８を介して赤外線源３１及び赤外線センサ３２と反射板３６との間の空間にガスを導入すると、そのガスに特有の波長の赤外線が吸収される。その吸収の度合いを赤外線センサ３２及び回路部３５により測定することにより、そのガスの濃度が測定できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１８４８０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４３６９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の構成では、赤外線源３１と赤外線センサ３２とが別々のパッケージ３３及び３４に搭載されているので、小型化の効果は不十分であるという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、単一のパッケージ内に光源と光センサ素子を搭載するという構想に基づき、一層小型化したガス検出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、光源と、光センサ素子と、光源から放射された光が直接光センサ素子に到達することを防止する遮蔽板とを同一パッケージ内に備えたガス検出装置を採用することができる。
【００１２】
この手段によると、遮蔽板を設けたことにより、図３に示した従来の装置における単一パッケージ３３又は３４内に光源と光センサとを搭載させることができるので、ガス検出装置を大幅に小型化できる。
【００１３】
なお、上記光源は赤外線光源であり、光センサ素子は赤外線センサ素子であることが望ましく、それによりガスの検出を確実に行うことができる。
【００１４】
さらに、上記ケージは光源から放射された光を通過させる放射窓と、反射板により反射された光を通過させて光センサに到達させる受光窓とを備えていることが望ましく、それにより、ガスの検出を確実に行うことができる。
【００１５】
また、放射窓と受光窓との少なくともひとつは所定の波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタを備えていることが望ましく、それにより、特定のガスの検出が可能になる。
【００１６】
また、光源と光センサとは同一の回路チップ上に搭載されていても、異なる回路チップ上に搭載されていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態によるガス検出装置の構成を示す図である。同図において、１は光源である赤外線源、２は光センサ素子である赤外線検知素子、３は回路チップ、４は赤外線源１から放射された赤外線が直接赤外線検知素子２に到達することを防止する遮蔽板、５は赤外線放射窓、６は反射板、７は通気口、８は受光窓を構成するバンドパスフィルター、９はパッケージである。
【００１９】
図示のように、赤外線源１と、赤外線検知素子２と、遮蔽板４とを同一パッケージ９内に備えている。赤外線源１から放射された赤外線は反射板６により反射された赤外線検知素子２に到達する。反射板６と赤外線源１及び赤外線検知素子２との間の空間に通気口７から被測定ガスを流入させ、被測定ガスによる赤外線の吸収の度合いを赤外線検知素子２により検出する。
【００２０】
回路チップ３上に、赤外線源１及び赤外線検知素子２は、回路チップ３とワイヤ１０及び１１でそれぞれ接続されている。
【００２１】
赤外線源１は回路チップ３内の回路素子により制御され、ヒータ（図示省略）で加熱されることにより、赤外線を放射する。
【００２２】
赤外線源１より放射された赤外線は、遮蔽板４により、パッケージ９内部に並置された赤外線検知素子２に直接到達することはなく、赤外線放射窓５を通過して反射板６により反射される、反射板６は効率よく赤外線検知素子に到達するように、光学設計されている。
【００２３】
反射板６により反射された赤外線は、バンドパスフィルター８により、所定の波長域の赤外線のみを通過させてパッケージ９内に導く。このようにして赤外線検知素子２に赤外線が到達し、赤外線検知素子２により赤外線の強度が測定される。
【００２４】
例えば、被測定ガスが二酸化炭素の場合、バンドパスフィルター８による透過波長は４．２６μｍである。
【００２５】
測定時には、通気口７を通して、測定対象雰囲気のガスがパッケージ９と反射板６の間の空間に導入される。被測定ガスが存在しない状態では、放射された赤外線は、すべて赤外線検知素子２にまで到達するが、測定ガス雰囲気中に被測定ガスが存在するとそのガスの濃度に応じた赤外線がそのガスにより吸収され、赤外線検知素子２に到達する赤外線量が減少する。この赤外線量の減少量に基づいて、被測定ガスの量を測定する。
【００２６】
更に高精度なガス検出装置とする場合には、３．４μｍや４．０μｍなど、二酸化炭素による吸収がない波長域を基準として用いることもできる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、単一の回路チップ３上に赤外線源１と赤外線検知素子２とを搭載したが、別々の回路チップに赤外線源１と赤外線検知素子２とを搭載してもよい。
【００２８】
二酸化炭素以外の、例えば、一酸化炭素、アンモニア、水分、一酸化窒素、ハイドロカーボン等の他のガスについても、測定対象ガスによる赤外線吸収波長をバンドパスフィルターの透過波長とすることにより、検出が可能である。
【００２９】
さらに、バンドパスフィルターは受光窓に限定されるものではなく、放射窓５をバンドパスフィルターで構成してもよいし、受光窓と放射窓を共にバンドパスフィルターで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるガス検出装置の構成を示す図である。
【図２】従来のガス検出装置の一例としての赤外線によるガス検出装置の構成を示す図である。
【図３】特開平９−１８４８０３号公報に記載の赤外線ガス分析計の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…赤外線源
２…赤外線検知素子
３…回路チップ
４…遮蔽板
５…透過窓
６…反射板
７…通気口
８…バンドパスフィルター
９…パッケージ
１０…ワイヤ
Claims (6)
- 光源と、光センサ素子と、前記光源から放射された光が直接前記光センサ素子に到達することを防止する遮蔽板とを同一パッケージ内に備え、前記光源から放射された光を反射して前記光センサ素子に到達するように配置された反射板を備え、前記反射板と前記光源及び前記光センサ素子との間の空間に被測定ガスを流入させ、前記被測定ガスによる光の吸収の度合いを前記光センサにより検出するように構成したことを特徴とするガス検出装置。
- 前記光源は赤外線光源であり、前記光センサ素子は赤外線検知素子であることを特徴とする請求項１記載のガス検出装置。
- 前記パッケージは前記光源から放射された光を通過させる放射窓と、前記反射板により反射された光を通過させて前記光センサに到達させる受光窓とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス検出装置。
- 前記放射窓と前記受光窓との少なくともひとつは所定の波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルターを備えていることを特徴とする請求項３記載のガス検出装置。
- 前記光源と前記光センサとは同一の回路チップ上に搭載されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のガス検出装置。
- 前記光源と前記光センサとは異なる回路チップ上に搭載されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のガス検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085711A JP2004294214A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | ガス検出装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085711A JP2004294214A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | ガス検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004294214A true JP2004294214A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=32985114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003085711A Pending JP2004294214A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | ガス検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2004294214A (ja) |
| DE (1) | DE102004014727A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012215396A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線ガスセンサ |
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