JP2006266769A - 反射型赤外線ガス検知器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 反射型赤外線ガス検知器は、平坦な回路基板と、この回路基板の一面において支持された点滅型の赤外線光源と、この赤外線光源と並ぶ位置において前記回路基板の一面において支持された赤外線センサと、前記回路基板の一面において支持された、前記赤外線光源から放射される赤外線を反射して前記赤外線センサに入射させる反射器とが一の構造体として構成されたセンサユニットを備え、当該センサユニットは、赤外線光源、赤外線センサおよび反射器がガス導入空間内に位置された状態で、設けられている。反射器は、赤外線センサの直上の位置に配置され、赤外線光源から放射される赤外線を反射して赤外線センサに対して垂直方向から入射させる構成とされていることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
このような構成の赤外線ガス検知器においては、赤外線光源より放射される赤外線が例えば光チョッパなどによって周期的に赤外線センサに供給されることにより持続的な出力信号が得られ、被検ガスの導入によって赤外線センサに受光される赤外線量が低下することによる出力信号の振幅の減少割合に応じて、二酸化炭素ガスの濃度が算出される。
而して、上記のような赤外線ガス検知器を自動車の車室内に搭載して使用するためには、十分に小型のものとして構成することが必要とされる。また、赤外線ガス検知器を小型のものとして構成する場合には、感度の低下を防止するために、赤外線光源から赤外線センサに至る光路長を十分に確保することが必要とされる。
当該センサユニットは、赤外線光源、赤外線センサおよび反射器が被検ガスが導入されるガス導入空間内に位置された状態で、設けられていることを特徴とする。
しかも、赤外線光源から放射される赤外線を反射器によって反射して赤外線センサに入射させる反射構造を採用していることにより、目的とする検知対象ガスについてのガス検知を行うために必要とされる十分な大きさの光路長を確保することができるので、所要のガス検知を高い信頼性をもって行うことができる。
また、赤外線光源、赤外線センサおよび反射器が同一の回路基板上に支持されていることにより、赤外線光源、赤外線センサおよび反射器の三者の位置関係が固定された状態とされるので、例えばセンサユニットの装着状態等に関わらず、所要のガス検知を安定して行うことができると共に、光学系の調整を極めて容易に行うことができる。
さらに、赤外線光源からの赤外線を垂直方向に反射することができる構成とされていればよいので、利用可能な反射器の選択の自由度が高くなると共に、反射器の反射特性による赤外線光源および赤外線センサの配置位置に対する制限がなくなるので、このような理由からも、ガス検知器の小型化が図りやすくなると共に、光学系の調整を容易に行うことができる。
この反射型赤外線ガス検知器10は、全体が略細長い中空柱状の本体ケース11と、赤外線光源22、反射器25および赤外線センサ23が同一の回路基板21に取り付けられて一の構造体として構成されたセンサユニット20とを備えている。
円筒状部分12の内部空間は、本体ケース11の内部空間と連通しており、円筒状部分12の一端開口が、被検ガスが自然拡散により導入されるガス導入口15として構成されている。
この円筒状部分12の一端部における内面には、径方向内方に突出する段部13が周方向の全周にわたって形成されている。
この赤外線光源22は、回路基板21によって、例えば1Hzの周期で、すなわち0.5秒間点灯した後、0.5秒間消灯するよう、点滅駆動される。
赤外センサ23は、検知対象ガスが吸収する赤外線に対してのみ高い透過率を有するバンドパスフィルター(図示せず)を備えている。
この反射器25は、反射ミラー26が赤外センサ23の直上に位置された状態で、配置されており、支持部材27の他端に形成された舌片状の固定用脚部27Aが回路基板21の他面において固定されている。これにより、赤外線光源22から回路基板21の一面に沿って放射された赤外線が反射ミラー26によって反射されて赤外線センサ23に対して垂直方向から入射される構成とされている。
そして、本体ケース11の円筒状部分12の内径と同等の大きさの直径を有する円板状のガス透過性ダストフィルタ35が、その外周縁部分の一面が円筒状部分12の段部13に係止されると共に、他面がスリーブ部材30の一端面によって支持された状態で、設けられており、これにより、スリーブ部材30の内面およびガス透過性ダストフィルタ35によって被検ガスが導入されるガス導入空間Sが形成されている。
従って、この反射型赤外線ガス検知器10においては、赤外線光源22、赤外線センサ23および反射器25がガス導入空間S内に配置された状態とされており、赤外線光源22から反射器25に至る光源側赤外線光路Iaおよび反射器25から赤外線センサ23に至るセンサ側赤外線光路Ibがガス導入空間S内に位置されている。
ここに、ガス透過性ダストフィルタ35は、例えばPP(ポリプロピレン)−PE(ポリエチレン)の複合繊維の不職布よりなり、例えば粒径が5μm以上の塵埃等の粒子を捕捉可能なものが用いられている。
また、スリーブ部材30は、例えば、内径が16.4mm、外径が17.4mm、肉厚が0.5mmのものであって、ガス導入用空間Sの内容積の大きさが2.24ccとなる長さを有する。
赤外線光源22を構成するランプは、例えば、定格電圧値が5V、定格電流値が0.115A、ランプ高さが10mmであるものである。
この状態において、被検ガスが、自然拡散によって、ガス導入用開口15からガス透過性ダストフィルタ35を介してガス導入空間S内に導入されて、目的とする検知対象ガス(特定ガス成分)の濃度測定が行われる。すなわち、検知対象ガスが被検ガスに含まれている場合には、赤外線が検知対象ガスによって吸収されることに伴って赤外線センサ23によって検出される赤外線量が減衰し、その程度に応じたガス濃度が回路基板21によって算出され、その結果が、例えば外部出力機器や出力表示器等に出力される。
しかも、赤外線光源22から放射される赤外線を反射器25によって反射して赤外線センサ23に入射させる反射構造を採用していることにより、目的とする検知対象ガスについてのガス検知を行うために必要とされる十分な大きさの光路長を確保することができるので、所要のガス検知を高い信頼性をもって行うことができる。
また、赤外線光源22、赤外線センサ23および反射器25が同一の回路基板21によって支持されていることにより、赤外線光源22、赤外線センサ23および反射器25の三者の位置関係が固定された状態とされるので、例えば本体ケース11に対するセンサユニット20の装着状態等に関わらず、所要のガス検知を安定して行うことができると共に、光学系の調整を極めて容易に行うことができる。
さらに、赤外線光源22からの赤外線を垂直方向に反射させることができる構成とされていればよいので、利用可能な反射器25の選択の自由度が高くなると共に、反射器25の反射特性による赤外線光源22および赤外線センサ23の配置位置に対する制限がなくなるので、このような理由からも、反射型赤外線ガス検知器10の小型化が図りやすくなると共に、光学系の調整を容易に行うことができる。すなわち、例えば特許文献1に開示されている反射型赤外線ガス検知器のように、凹面反射鏡が用いられている場合には、凹面反射鏡の2つの焦点位置に赤外線光源および赤外線センサを配置することが必要であり、このような条件を満足させるために、ガス検知器全体が大型化するおそれがあるが、本発明によれば、このような問題が生ずることがない。
さらにまた、赤外線光源22の動作制御、赤外線センサ23からの出力信号の処理が単一の回路基板21によって行われるので、部品点数を減少させることができる結果、構造の簡素化を図ることができると共に、所要の反射型赤外線ガス検知器10を有利に製造することができる。
このような構成の反射型赤外線ガス検知器10によれば、赤外線光源23から放射される赤外線を集光して反射器25が位置される検出光軸方向(図6において右方向)に照射することができ、これにより、赤外線を確実に反射器25によって反射させて赤外線センサ23に供給することができるので、所要のガス検知を確実に行うことができる。
例えば、本発明の反射型赤外線ガス検知器においては、反射器は、上記実施例のような構成のものに限定されるものではなく、例えば赤外線光源を臨む面が開口する枠体のものにより構成されていてもよい。
また、反射ミラーは、凹面鏡であっても、平面鏡であってもよく、反射面の表面に、赤外域で高い反射率を示す材質よりなる反射膜が形成されていてもよい。
また、本発明の反射型赤外線ガス検知器においては、検知対象ガスは二酸化炭素ガスに限定されるものではなく、赤外線吸特性を有するガスであれば、いずれのものについても適用することができ、光路長の大きさは、検知対象ガスの種類に応じて適宜に設定変更することができる。
さらに、本発明の反射型赤外線ガス検知器においては、警報器としての機能を備えた構成とされていてもよい。
11 本体ケース
12 円筒状部分
13 段部
15 ガス導入口
18 配線用空間
20 センサユニット
21 回路基板
22 赤外線光源
22A 給電部材
23 赤外線センサ
24 スペーサ部材
25 反射器
26 反射ミラー
26A 反射面
27 支持部材
27A 固定用脚部
30 スリーブ部材
35 ガス透過性ダストフィルタ
40 リフレクタ
41 反射面
S ガス導入空間
Ia 光源側赤外線光路
Ib センサ側赤外線光路
Claims (2)
- 平坦な回路基板と、この回路基板の一面において支持された点滅型の赤外線光源と、この赤外線光源と並ぶ位置において前記回路基板の一面において支持された赤外線センサと、前記回路基板の一面において支持された、前記赤外線光源から放射される赤外線を反射して前記赤外線センサに入射させる反射器とが一の構造体として構成されたセンサユニットを備えてなり、
当該センサユニットは、赤外線光源、赤外線センサおよび反射器が被検ガスが導入されるガス導入空間内に位置された状態で、設けられていることを特徴とする反射型赤外線ガス検知器。 - 反射器は、赤外線センサの直上の位置に配置されており、赤外線光源から放射される赤外線を反射して、当該反射光を赤外線センサに対して垂直方向から入射させることを特徴とする請求項1に記載の反射型赤外線ガス検知器。
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