JP2009229415A - ガス検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】検知対象ガスを確実且つ高精度に検知できるとともに、取り扱いが容易で、小型化・軽量化された長寿命のガス検知器を提供する。
【解決手段】検知対象ガスの吸収波長を含み、所定以上の帯域幅を有する光を検査光として照射する固体発光素子１と、第１素子２ａ及び第２素子２ｂを備えるとともに、検知対象ガスが導入されるガス導入部２ｃを第１素子２ａと第２素子２ｂとの間に備えてなり、固体発光素子１から照射された検査光を第１素子２ａから入射させて、検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を第２素子２ｂとの間で選択的に連続反射させるとともに、その入射光又は反射光の一部を第２素子２ｂから透過して出射させる選択反射部２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、検知対象ガスに光を照射し、当該検知対象ガスによって一部が吸収された透過光の強度を測定することにより、前記検知対象ガスの濃度を検知するガス検知器に関する。

空気中に存在する特定のガス種の濃度を測定するためのガス検知器として、例えば、赤外吸収式ガス検知器が知られている。赤外吸収式ガス検知器は、検知対象となる特定のガスの分子が特定の波長の光（赤外光）を吸収する性質を利用することにより、ガスの検知を行うものである。このような赤外吸収式ガス検知器において、ガスの種類については、ガスが吸収する赤外光の吸収波長によって判別することができる。また、ガスの濃度については、赤外光吸収の大小によって測定することができる。

この種の赤外吸収式ガス検知器の一つとして、気体中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を測定する赤外吸収式のＣＯセンサがあった（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１のＣＯセンサは、導波管内に、赤外光を検知対象ガスに向けて照射する光源としてのランプと、検知対象ガスを透過した赤外光を検出する検出手段としての検出器と、ＣＯによる赤外吸収波長帯域を透過させるフィルタとを備えて構成されている。

また、光源から検知対象ガスに対して出力されるパルス光の吸収率を測定することにより、ガスの検知を行う吸光分析装置もあった（例えば、特許文献２を参照）。
特許文献２の吸光分析装置は、光源としてパルスレーザ光を使用し、光導波路及び光方向性結合器を用いた光封止手段によってパルスレーザ光を閉じ込めている。そして、閉じ込めたパルスレーザ光を光導波路内で往復させ、測定対象ガスに繰り返し吸収させる所謂キャビティリングダウン分光法を実行することにより、検知対象ガスによるパルスレーザ光の吸収率を求めている。

特開２００４−２３９６１１号公報（図１） 特開２００４−３３３３３７号公報（図１）

ところで、近年、赤外吸収式ガス検知器の小型化・軽量化が求められている。この点に関し、特許文献１の赤外吸収式ガス検知器は、光源として一般的なランプが使用されている。なお、同文献の明細書にはタングステン等をフィラメントに用いたランプが開示されており、このタイプのランプとしては、ハロゲンランプが代表的である。
ところが、ハロゲンランプは、光源ユニットとは別に電源ユニットや冷却ユニット等を備える必要がある。また、ハロゲンランプからの波長選択用にフィルタの稼動部を設ける必要もある。このため、赤外吸収式ガス検知器の大型化・重量化を招くという問題がある。
また、ハロゲンランプのようなフィラメントを使用するランプは、寿命が比較的短いため不経済であり、球切れを起こした場合には交換の手間がかかる。
さらに、ハロゲンランプは、電源を投入してから十分な発光強度に達するまで時間がかかり、その発光強度も不安定になり易い。

一方、特許文献２の吸光分析装置は、光源としてパルスレーザ光を出力する半導体レーザダイオードを使用しているため、ハロゲンランプのように大型化・重量化することは少ないと言える。しかし、半導体レーザダイオードから出力されるパルスレーザ光は波長帯域が非常に狭い略単一光（例えば、半値幅として約１ｎｍ以下）であるため、当該パルスレーザ光が検知対象ガスの吸収波長を含んでいない場合は、検知対象ガスを検知することは困難である。言い換えると、検知対象ガスが複数種ある場合、それらのガスを全て検知するためには、検知対象ガスの数だけ夫々の検知対象ガスの吸収波長に対応した半導体レーザダイオードが必要となる。
また、半導体レーザダイオードの出力波長は温度によってシフトするが、そのシフト幅は、例えば、約０．１ｎｍ／℃となる。このため、光源として半導体レーザダイオードを使用すると、その出力波長を検知対象ガスの吸収波長に安定させるために、温度調整が必須となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、検知対象ガスを確実且つ高精度に検知できるとともに、取り扱いが容易で、小型化・軽量化された長寿命のガス検知器を提供することを目的とする。

本発明にかかるガス検知器の特徴構成は、検知対象ガスに光を照射し、当該検知対象ガスによって一部が吸収された透過光の強度を測定することにより、前記検知対象ガスの濃度を検知するガス検知器であって、前記光として、前記検知対象ガスの吸収波長を含み、所定以上の帯域幅を有する光を検査光として照射する固体発光素子と、第１素子及び第２素子を備えるとともに、前記検知対象ガスが導入されるガス導入部を前記第１素子と前記第２素子との間に備えてなり、前記固体発光素子から照射された前記検査光を前記第１素子から入射させて、前記検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を前記第２素子との間で選択的に連続反射させるとともに、その入射光又は反射光の一部を前記第２素子から透過して出射させる選択反射部とを備えた点にある。

従来技術の欄でも説明したように、検知対象ガスに検査光を照射してガス検知を行うガス検知器は、特定のガス分子が特定の波長の光を吸収する特性を利用している。
この点に関し、本構成のガス検知器は、光源として、検知対象ガスの吸収波長を含み、所定以上の帯域幅を有する光を検査光として照射する固体発光素子を用いているので、検知対象ガスに対して、半導体レーザダイオードでは必須であった温度調整をしなくても、確実に吸収波長を有する光を照射することができる。
また、本構成のガス検知器は、検知対象ガスが導入されるガス導入部を間に備える第１素子及び第２素子を備えるものであるが、固体発光素子から照射された検査光を第１素子から入射させて、検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を第２素子との間で選択的に連続反射させる。そして、第２素子はこの工程の最中に、入射光又は反射光の一部を透過して出射させる。これにより、検査光の光路長を大きく確保することができるとともに、第２素子から入射光又は反射光が出射される回数が多くなるので、高精度の強度減衰曲線を得ることができる。そして、このような高精度の強度減衰曲線を用いれば、検知対象ガスの濃度を高精度に検知することができる。
このように、本構成のガス検知器は、波長選択用フィルタ等の稼動部を不要としながら、検知対象ガスを確実に検知できるとともに、取り扱いが容易であり、小型化・軽量化された長寿命のものとして実現することができる。

本発明のガス検知器において、前記選択反射部から経時的に出射する出射光の強度に関し、当該出射光の強度、時間領域における当該出射光の強度微分値、時間領域における当該出射光の強度積分値の何れか一種以上から、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得る処理部を備えることが好ましい。

検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報は、選択反射部からの出射光（検知対象ガスを通過した検査光）の経時変化をモニタリングすることによって得られる強度減衰曲線に基づいて求められるが、本構成のガス検知器では、選択反射部から経時的に出射する出射光の強度（生データ）、時間領域における当該出射光の強度微分値（微分データ）、時間領域における当該出射光の強度積分値（積分データ）の何れか一種以上から求めている。
このように、本構成のガス検知器においては、多角的に検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を求めているので、精度の高い結果が得られる。

本発明のガス検知器において、前記固体発光素子は、前記検査光としてパルス光を照射することが好ましい。

本構成のように、固体発光素子が照射する検査光としてパルス光を採用すると、キャビティリングダウン分光法によって検知対象ガスの濃度検知を行う場合に、解析に好適な減衰曲線（ガス導入部にガスが存在しない場合の減衰曲線を含む）を得ることができる。

本発明のガス検知器において、前記出射光の強度に基づいて、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得るに、前記選択反射部から経時的に出射する出射光の強度減衰挙動に関し、前記ガス導入部に前記検知対象ガスが存在する場合の強度減衰挙動と、存在しない場合の強度減衰挙動との関係で、強度差が明確である時間ｔ又は時間帯Ｔの出射光の強度から、前記処理部が、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得ることが好ましい。

ガス導入部に検知対象ガスが存在する場合、選択反射部からの出射光（検知対象ガスを通過した検査光）は、ランベルト・ベール則に基づいて徐々に強度が減衰する挙動を示すが、この強度減衰挙動とガス導入部に検知対象ガスが存在しない場合の強度減衰挙動との関係から、検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得ることができる。
すなわち、本構成のガス検知器では、両者の強度差が明確である時間ｔ又は時間帯Ｔの出射光の強度を見ることにより、検知対象ガスの濃度がどの程度変化したかを知ることができる。なお、検知対象ガスの濃度に関係する情報とは、そこから検知対象ガスの濃度を直接的又は間接的に求めることができる情報を意味する。

本発明のガス検知器において、前記処理部に、前記出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値が、前記検知対象ガスが前記ガス導入部に存在しない場合の対応する出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値に対して所定の比率以下又は所定以上の差となった場合に、前記検知対象ガスが所定の濃度以上であると判定する判定手段を備えることが好ましい。

検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報は、ガス導入部に検知対象ガスが存在する場合の出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値と、存在しない場合の対応する出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値とを比較することによって得ることができる。すなわち、上記の比較を行う判定手段を設け、前者の強度が後者の強度に対して比較演算を実行すればよく、例えば、本構成のガス検知器では、所定の比率以下又は所定以上の差となった場合に、検知対象ガスが所定の濃度以上であると判定している。
このように、本構成のガス検知器では、判定手段が出射光強度の比較及び判定を行うことにより、検知対象ガスの濃度を簡便に求めることができる。

本発明のガス検知器において、前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、前記固体発光素子から照射される前記検査光を前記検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、前記分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部とを備えることが好ましい。

ガス検知器においては、単一の装置で複数種のガス検知を行うことが求められることも多い。この点に関し、本構成のガス検知器では、複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備えており、さらに、固体発光素子から照射される検査光を検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される選択反射部とを備えている。このため、単一の固体発光素子（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して同時に濃度検知を行うことが可能となる。

本発明のガス検知器において、前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、前記固体発光素子から照射される前記検査光の前記選択反射部への光路を前記検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、前記切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部とを備えることが好ましい。

ガス検知器においては、単一の装置で複数種のガス検知を行うことが求められることも多い。この点に関し、本構成のガス検知器では、複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備えており、さらに、固体発光素子から照射される検査光の選択反射部への光路を検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される選択反射部とを備えている。このため、単一の固体発光素子（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して濃度検知を択一的に行うことが可能となる。

本発明のガス検知器に関する実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のガス検知器は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。
なお、本実施形態では、複数種のガス種として、メタン（ＣＨ₄）及び一酸化炭素（ＣＯ）を検知する複合ガス検知器を例に挙げて説明するが、他の複数種のガスを検知するものであっても構わない。また、複数のガス種ではなく、単一のガス種を検知するガス検知器であっても構わない。

図１は、本実施形態によるガス検知器１０の概略構成図である。
ガス検知器１０は、主たる構成として、固体発光素子１、及び選択反射部２，３を備える。また、その他の構成として、分割器４、検出器５、及び処理部６を備える。

固体発光素子１は、広帯域の光を出力可能な光源である。本実施形態では、固体発光素子１として、スーパールミネッセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）１を採用している。ＳＬＥＤ１から検査光として出力される光は、検知対象ガスであるメタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）、及び一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）を含み、所定以上の帯域幅を有するパルス光である。この検査光は、例えば、図１の左下に示すスペクトルを有する。

ＳＬＥＤ１から出力された広帯域且つ高出力の検査光は、分割器４に入射し、ここでメタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）を含む長波長成分と、一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）を含む短波長成分とに分割される。例えば、１６００ｎｍを境界として、二つの成分の光に分割される。

分割器４で分割された長波長成分の検査光は、選択反射部２に入射する。選択反射部２は、一対のメタン検知用のファイバーブラッグ格子（ＦＧＢ）２（以下、単にＦＧＢ２と称する）から構成される。ＦＢＧ２は、選択波長が１６５３ｎｍ（半値幅：０．５〜１．０ｎｍ）に設定された第１素子２ａ及び第２素子２ｂから構成され、両素子２ａ，２ｂの間にガス導入部（メタン導入部）２ｃが備えられる。第１素子２ａは、ＳＬＥＤ１から照射された検査光を入射させて、メタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）に対応する成分の光を第２素子２ｂとの間で選択的に連続反射させる。そして、この過程において、例えば、第１素子２ａ及び第２素子２ｂにおける反射率が９９．９％に設定されていると、入射光又は反射光の一部（０．１％）が第２素子２ｂから透過して出射する。
分割器４で分割された短波長成分の検査光は、選択反射部３に入射する。選択反射部３は、一対の一酸化炭素検知用のファイバーブラッグ格子（ＦＢＧ）３（以下、単にＦＧＢ３と称する）から構成される。ＦＢＧ３は、選択波長が１５６８ｎｍ（半値幅：０．５〜１．０ｎｍ）に設定された第１素子３ａ及び第２素子３ｂから構成され、両素子３ａ，３ｂの間にガス導入部（一酸化炭素導入部）３ｃが備えられる。第１素子３ａは、ＳＬＥＤ１から照射された検査光を入射させて、一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）に対応する成分の光を第２素子３ｂとの間で選択的に連続反射させる。そして、この過程において、例えば、第１素子３ａ及び第２素子３ｂにおける反射率が９９．９％に設定されていると、入射光又は反射光の一部（０．１％）が第２素子３ｂから透過して出射する。

ＦＢＧ２の第２素子２ｂ及びＦＢＧ３の第２素子３ｂから夫々出射した光は、キャビティリングダウン分光法を用いて、対応する検知器５ａ、５ｂで夫々検知される。検知器５ａ、５ｂとしては、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード等を採用することができる。

次に、夫々のＦＢＧ２，３から出射された光の挙動について説明する。なお、以後の説明では、例として、ＦＢＧ２の第２素子２ｂから出射された長波長成分の検査光の挙動について説明するが、ＦＢＧ３の第２素子３ｂから出射される短波長成分の光の挙動についてもＦＢＧ２の場合と同様であるため、説明を省略する。

図２は、ＦＢＧ２の第２素子２ｂから出射された光の強度の経時変化を示すグラフである。なお、このグラフでは、時間に対して光強度を連続的な曲線で描画しているが、ＦＢＧ２の第２素子２ｂから出射される光は、第１素子２ａと第２素子２ｂとの間を連続的且つ選択的に反射しつつ、その反射過程において反射光の一部が第２素子２ｂから経時的に出射されたものである。従って、第２素子２ｂからの出射光は、実際には不連続な光であり、よって、検知器５ａで検知される光強度も不連続となる。ただし、この不連続な出射光における不連続区間の間隔は極めて短いため、図２のグラフでは便宜上連続的な曲線で示してある。

図２において、（ａ）はガス導入部２ｃにメタンが存在しない（すなわち、空気が存在する）場合の挙動を示したものであり、（ｂ）はガス導入部２ｃにメタンが存在する場合の挙動を示したものである。
（ａ）に示されるように、空気中を進行する光は、徐々に強度が減衰する。このときの減衰曲線は、以下の式（１）によって表される。
Ｉ（ｔ）＝Ｉ₀ｅｘｐ（−（１／τ₀）ｔ） ・・・ （１）

上記式（１）において、Ｉ₀は、ＦＢＧ２の第１素子２ａに入射し、反射することなく最初に第２素子２ｂから出射した光の強度（初期の光強度）である。Ｉ（ｔ）は、第１素子２ａと第２素子２ｂとの間で連続的且つ選択的に反射を繰り返し、第２素子２ｂから出射した時刻ｔにおける光の強度である。τ₀は寿命時間（緩和時間）であり、光が伝播する媒体によって決まる値である。
上記式（１）で示されるように、空気中を進行する光の強度は、時間の経過（すなわち、光路長の増加）とともに指数関数的に減少する。

一方、（ｂ）に示されるように、メタン中を進行する光についても、時間とともに徐々に強度が指数関数的に減衰する。このときの減衰曲線は、以下の式（２）によって表される。
Ｉ（ｔ）＝Ｉ₀ｅｘｐ[−（１／τ₀＋ρｎｃ）ｔ] ・・・ （２）

上記式（２）において、ρはメタンの吸収断面積であり、ｎはメタンの密度であり、ｃは光路長である。ここで、括弧内の第一項（すなわち、１／τ₀）は第２素子２ｂから出射した光の減衰に関連するファクターであり、第二項（すなわち、ρｎｃ）はメタンによる吸収に関連するファクターである。
このように、メタン中を進行する光は、メタンの吸収波長においてその一部が吸収されるため、減衰の度合いは空気中を進行する光よりも大きいものとなる。そして、上記式（２）のメタン吸収に関連する第二項において、ランベルト・ベール則（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ ｌａｗ）を適用することができ、（ａ）の減衰曲線と（ｂ）の減衰曲線との関係で、両者の強度差が明確である時間ｔ又は時間帯Ｔの出射光の強度からメタンの濃度を得ることができる。

図３に示すように、式（１）で示される（ａ）の減衰曲線と、式（２）で示される（ｂ）の減衰曲線との差分を求め、この差分を経過時間に対してプロットする。
図３の差分曲線において、時間軸において極大値をとる時間ｔ_maxは、空気中を通過する光の強度減衰曲線（ブランク）とメタン中を通過する光の強度減衰曲線との差が最大となる時間である。従って、この時間ｔ_maxにおいて、あるいは時間ｔ_maxを中心とする所定幅の時間帯ｔ₂−ｔ₁＝Ｔ_maxにおいて、以下に説明する所定の演算を処理部６で行うことにより、メタンの濃度がどの程度変化したかを知ることができる。

処理部６は、メタンの濃度もしくは濃度に関係する情報を演算する。また、処理部６は、出射光の強度が、メタンがガス導入部２ｃに存在しない場合の出射光の強度（ブランク）に対して所定の比率以下となった場合に、メタンが所定の濃度以上であると判定する判定手段７を備える。
処理部６は、例えば、コンピュータで構成される。判定手段７は、例えば、コンピュータに組み込まれたプログラムで構成される。処理部６が行う演算手法として、例えば、以下に説明する３つのパターンが挙げられる。

第１の演算手法として、時間ｔにおける出射光の強度（生データ）から直接メタン濃度を求める。この場合、処理部６は、例えば、図４に示すように、時間ｔ_maxを含む時間帯ｔ₁〜ｔ₂における光強度とメタン濃度との関係を示すマップを有している。検出器５ａから処理部６に出射光に関する情報が入力されると、処理部６は光強度を求めるとともに、判定手段７は前記マップからメタンが所定の濃度以上であるか否かを判定する。あるいは、処理部６は、図４中の矢印Ｐに示すように、前記マップを参照して、求めた光強度からメタン濃度を直接導出する。
また、処理部６は、マップに加えて所定の閾値Ｓを有することもできる。この閾値Ｓは、光強度がブランクにおける光強度に対して所定の比率となるように設定される。図４に示す例では、閾値Ｓはブランクにおける光強度に対して０．７に設定されている。検出器５ａから処理部６に光強度に関する情報が入力されると、判定手段７は、処理部６が求めた光強度を閾値Ｓと比較する。そして、当該光強度が閾値Ｓを下回った場合、メタンが所定濃度以上であると判定する。
閾値Ｓを用いて所定濃度以上のガスの有無を判定する場合は、光強度とメタン濃度との関係を示すデータは少なくとも閾値Ｓの前後だけあればよい。従って、マップ上に適切に閾値Ｓを設定すれば、マップのデータ量を少なくすることができる。また、閾値Ｓを時間ｔ_maxに対して設けるようにすれば、閾値Ｓの設定幅が最大となるため好ましい。

第２の演算手法として、時間帯ｔ₁〜ｔ₂における出射光の強度微分値（微分データ）からメタン濃度を求める。この場合、処理部６は、出射光の強度微分値とメタン濃度との関係を示すマップ（図示省略）を有している。判定手段７が行う判定ロジックは、第１の演算手法で述べた説明と同様であるため省略する。

第３の演算手法として、時間帯ｔ₁〜ｔ₂における出射光の強度積分値（積分データ）からメタン濃度を求める。この場合、処理部６は、出射光の強度積分値とメタン濃度との関係を示すマップ（図示省略）を有している。判定手段７が行う判定ロジックは、第１の演算手法で述べた説明と同様であるため省略する。

上記第１の演算手法ないし第３の演算手法は、夫々単独で実行してもよいし、任意に組み合わせて総合的に濃度判定を行ってもよい。
また、上記第１の演算手法ないし第３の演算手法では、出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値が、メタンがガス導入部２ｃに存在しない場合の対応する出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値に対して所定の比率以下となった場合に、メタンが所定の濃度以上であると判定しているが、所定以上の差となった場合にメタンが所定の濃度以上であると判定することも可能である。すなわち、比較演算であれば、任意の演算手法を採用することができる。
このように、本実施形態のガス検知器１０においては、ガス導入部２ｃに存在するメタンの濃度を、ＦＢＧ２の第２素子２ｂから経時的に出射する出射光の強度（生データ）、時間領域における当該出射光の強度微分値（微分データ）、時間領域における当該出射光の強度積分値（積分データ）の何れか一種以上から多角的に求めることができる。従って、精度の高いメタン濃度判定結果を得ることができる。

以上より、本実施形態のガス検知器１０によれば、検知対象ガスを確実且つ高精度に検知できるとともに、取り扱いが容易で、小型化・軽量化された長寿命のガス検知器として実現することができる。

〔別実施形態〕
（１）単一の装置で複数種のガス検知を行う場合において、上記実施形態では、ＳＬＥＤ１から出力された広帯域且つ高出力の検査光は、分割器４により、メタンの吸収波長（１６５０ｎｍ）を含む長波長成分と、一酸化炭素の吸収波長（１５６０ｎｍ）を含む短波長成分とに分割していた。ここで、上記分割器４に代えて、ＳＬＥＤ１から照射される検査光のＦＢＧ２，３への光路を検知対象ガスに応じて切り替える切替器（図示せず）を採用することも可能である。この場合も、上記実施形態と同様に、単一のＳＬＥＤ（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して濃度検知を行うことが可能となる。また、切替器を採用する場合、検出器５ａ、５ｂを共通化することも可能である。

（２）上記実施形態で説明したガス検知器１０において、火災によって発生する煙を検知する煙検知器を組み合わせることも可能である。この場合、ガス検知器１０の光学系を暗室内に配置し、当該暗室の周囲に煙粒子の流入を可能とするラビリンス構造を設ける。火災発生による煙の粒子が暗室内に侵入すると、ＳＬＥＤ１から出力された光は煙粒子によって一部が散乱する。従って、この散乱光を暗室内に別に設けた受光素子で受光することにより、煙火災の検知が可能となる。このように、ガス検知器と煙検知器とを組み合わせることにより、多角的に火災を検知することができるため、種々の火災に対応した火災警報装置を実現することができる。

本実施形態によるガス検知器の概略構成図 ＦＢＧの第２素子から出射された光の強度の経時変化を示すグラフ 図２における（ａ）の減衰曲線と（ｂ）の減衰曲線との差分を経過時間に対してプロットしたグラフ 時間ｔ_maxを含む時間ｔ₁〜ｔ₂における光強度とメタン濃度との関係を示すマップ

符号の説明

１ ＳＬＥＤ（固体発光素子）
２ ＦＢＧ（選択反射部）
２ａ 第１素子
２ｂ 第２素子
２ｃ ガス導入部
３ ＦＢＧ（選択反射部）
３ａ 第１素子
３ｂ 第２素子
３ｃ ガス導入部
４ 分割器
５ 検出器
６ 処理部
７ 判定手段
１０ ガス検知器

Claims (7)

1. 検知対象ガスに光を照射し、当該検知対象ガスによって一部が吸収された透過光の強度を測定することにより、前記検知対象ガスの濃度を検知するガス検知器であって、
   前記光として、前記検知対象ガスの吸収波長を含み、所定以上の帯域幅を有する光を検査光として照射する固体発光素子と、
   第１素子及び第２素子を備えるとともに、前記検知対象ガスが導入されるガス導入部を前記第１素子と前記第２素子との間に備えてなり、前記固体発光素子から照射された前記検査光を前記第１素子から入射させて、前記検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を前記第２素子との間で選択的に連続反射させるとともに、その入射光又は反射光の一部を前記第２素子から透過して出射させる選択反射部と
   を備えたガス検知器。
2. 前記選択反射部から経時的に出射する出射光の強度に関し、当該出射光の強度、時間領域における当該出射光の強度微分値、時間領域における当該出射光の強度積分値の何れか一種以上から、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得る処理部を備えた請求項１に記載のガス検知器。
3. 前記固体発光素子は、前記検査光としてパルス光を照射する請求項１又は２に記載のガス検知器。
4. 前記出射光の強度に基づいて、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得るに、前記選択反射部から経時的に出射する出射光の強度減衰挙動に関し、
   前記ガス導入部に前記検知対象ガスが存在する場合の強度減衰挙動と、存在しない場合の強度減衰挙動との関係で、強度差が明確である時間ｔ又は時間帯Ｔの出射光の強度から、前記処理部が、前記検知対象ガスの濃度もしくは濃度に関係する情報を得る請求項３に記載のガス検知器。
5. 前記処理部に、前記出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値が、前記検知対象ガスが前記ガス導入部に存在しない場合の対応する出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値に対して所定の比率以下又は所定以上の差となった場合に、前記検知対象ガスが所定の濃度以上であると判定する判定手段を備えた請求項２〜４の何れか一項に記載のガス検知器。
6. 前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、
   前記固体発光素子から照射される前記検査光を前記検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、前記分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部とを備えた請求項１〜５の何れか一項に記載のガス検知器。
7. 前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、
   前記固体発光素子から照射される前記検査光の前記選択反射部への光路を前記検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、前記切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部とを備えた請求項１〜５の何れか一項に記載のガス検知器。

Images