JP2014219211A - Non-dispersive infrared analytical gas detector - Google Patents

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Tatsunori Ito
達典 伊藤
中川 伸一
Shinichi Nakagawa
伸一 中川
喜田 真史
Masashi Kida
真史 喜田
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-dispersive infrared analytical gas detector capable of suppressing a deterioration of gas detection accuracy due to an influence of heater heating when a specified gas contained in an object gas to be measured is detected in an atmosphere of high humidity.SOLUTION: In a non-dispersive infrared analytical gas detector 1, an infrared detection element 31 of an infrared sensor 15 detects a gas (carbon dioxide) corresponding to the infrared of a detection wavelength based on intensity of the infrared received by a detection contact 61 while a reference contact 62 is used as a reference. The reference contact 62 is hardly affected by heat conduction as a result of being provided on a reference thin film part 44 instead of a flame part 41 of an infrared detection element 31. Consequently, the infrared detection element 31 can suppress a deterioration of gas detection accuracy because a fluctuation of a sensor output caused by a temperature change of the reference contact 62 by the heat conduction from a heater 17 is hardly generated.

Description

本発明は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器に関する。   The present invention relates to a non-dispersive infrared analytical gas detector that detects a specific gas contained in a gas to be measured.

従来、雰囲気中の特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式(NDIR式)ガス検知器が知られている。
非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ガスの分子が特定波長の赤外線を吸収する特性を利用しており、測定対象ガスを通過した赤外線について、この特定波長の赤外線強度を測定することにより特定ガスを検知するものである。
Conventionally, a non-dispersive infrared analysis type (NDIR type) gas detector that detects a specific gas in an atmosphere is known.
The non-dispersive infrared analytical gas detector uses the characteristic that gas molecules absorb infrared rays of a specific wavelength, and it is specified by measuring the infrared intensity of this specific wavelength for the infrared rays that have passed through the measurement target gas. It detects gas.

そして、非分散型赤外線分析式ガス検知器の構成部材は大きく分けて、光源、測定セル(鏡筒)、波長選択フィルタ(バンドパスフィルタ)、受光器(赤外線センサ)である。このうち、測定セルは、一般的に、光源から発せられる赤外線を赤外線センサに届ける鏡筒の役割を兼ねる(特許文献1)。   The components of the non-dispersive infrared analytical gas detector are roughly divided into a light source, a measurement cell (barrel), a wavelength selection filter (bandpass filter), and a light receiver (infrared sensor). Among these, the measurement cell generally serves as a lens barrel that delivers infrared rays emitted from a light source to an infrared sensor (Patent Document 1).

ところで、このようなガス検知器を湿度の高い雰囲気で使用した場合、測定セル(鏡筒)の内壁面への結露の発生により赤外光の反射率が著しく低下して、誤検知するおそれがある。このような結露が発生する場合としては、例えば、人の呼気に含まれる特定ガスを検知する用途が挙げられる。   By the way, when such a gas detector is used in a high humidity atmosphere, the reflectance of infrared light may be significantly reduced due to the formation of condensation on the inner wall surface of the measurement cell (lens barrel), which may cause false detection. is there. Examples of the case where such condensation occurs include an application for detecting a specific gas contained in a person's breath.

このような問題に対するガス検知器としては、測定セルを加熱するヒータを備えるものがある(特許文献2)。この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ヒータで測定セルを加熱することで、測定セルの内壁面が結露するのを抑制する構成である。   As a gas detector for such a problem, there is one having a heater for heating a measurement cell (Patent Document 2). This non-dispersive infrared analytical gas detector is configured to suppress dew condensation on the inner wall surface of the measurement cell by heating the measurement cell with a heater.

また、結露は、測定セルのみならず、受光部(赤外線センサ)の表面(特に、赤外線を入射させる窓部など)にも発生する場合もある。そのようなガス検知器においては、測定セルを介して受光部(赤外線センサ)にもヒータからの熱伝導を行い、測定セルのみならず受光部(赤外線センサ)についても加熱することで、結露の発生を抑制することができる。   In addition, dew condensation may occur not only on the measurement cell but also on the surface of the light receiving unit (infrared sensor) (particularly, a window unit for receiving infrared rays). In such a gas detector, heat conduction from the heater is also conducted to the light receiving part (infrared sensor) through the measurement cell, and not only the measurement cell but also the light receiving part (infrared sensor) is heated, thereby causing condensation. Occurrence can be suppressed.

他方、赤外線センサとしてサーモパイルを用いた赤外線検出装置が知られている(特許文献3)。特許文献3では、被測定物以外から受光した赤外線による薄膜部の温度上昇によりサーモパイルにオフセット電圧が発生する問題点を解消するために、第1の薄膜部に温接点を備えるとともに第2の薄膜部に冷接点を備える赤外線検出装置が提案されている。なお、特許文献3にはヒータは記載されておらず、この赤外線検出装置は、ヒータを備えることなく赤外線を検出する用途に用いられるものである。   On the other hand, an infrared detector using a thermopile as an infrared sensor is known (Patent Document 3). In Patent Document 3, in order to solve the problem that the offset voltage is generated in the thermopile due to the temperature rise of the thin film portion due to infrared rays received from other than the object to be measured, the first thin film portion is provided with a hot junction and the second thin film. An infrared detecting device having a cold junction in the part has been proposed. Patent Document 3 does not describe a heater, and this infrared detection device is used for detecting infrared rays without providing a heater.

特開2004−138499号公報JP 2004-138499 A 国際公開第2010/086557号International Publication No. 2010/085557 特許第3101190号公報Japanese Patent No. 3101190

しかし、上記のように測定セルのみならず受光部(赤外線センサ)もヒータにより加熱する構成において、受光部(赤外線センサ)の赤外線検知素子としてMEMS型(微小電気機械素子型)サーモパイルやMEMS型焦電センサを用いた場合、ヒータ加熱の影響による急激な温度変化により、受光部(赤外線センサ)の検知結果(出力信号)が変動するおそれがある。   However, in the configuration in which not only the measurement cell but also the light receiving part (infrared sensor) is heated by the heater, a MEMS type (micro electromechanical element type) thermopile or MEMS type focus is used as the infrared detecting element of the light receiving part (infrared sensor). When an electric sensor is used, the detection result (output signal) of the light receiving unit (infrared sensor) may fluctuate due to a rapid temperature change due to the effect of heater heating.

例えば、MEMS型サーモパイルは、薄膜部(メンブレン)に形成された温接点と、枠部(リム)に形成された冷接点との温度差により起電力を生じる構成であるが、ヒータから冷接点および温接点への熱伝導速度がそれぞれ異なるために、一時的に冷接点と温接点の温度差にズレが生じてしまい、結果として検知結果(赤外線検知信号)が変動するおそれがある。その結果、MEMS型サーモパイルが入射赤外線の強度を正しく測定できなくなる可能性がある。   For example, a MEMS thermopile is configured to generate an electromotive force due to a temperature difference between a hot junction formed on a thin film portion (membrane) and a cold junction formed on a frame portion (rim). Since the heat conduction speeds to the hot junction are different from each other, the temperature difference between the cold junction and the hot junction is temporarily shifted, and as a result, the detection result (infrared detection signal) may fluctuate. As a result, there is a possibility that the MEMS thermopile cannot correctly measure the intensity of incident infrared rays.

ここで、従来のMEMS型サーモパイルの構造について、図14および図15を用いて簡単に説明する。
従来のMEMS型サーモパイルとしての赤外線検知素子931は、枠部941(冷接点949)は台座(図示省略)に対して熱的に接触しており、一方、薄膜部943(温接点948)は台座や熱電堆部945の冷接点949から熱的に分離された構造である。熱電堆部945の温接点948の上には赤外線吸収層947が形成されており、外部からの赤外線が赤外線吸収層947に照射されると、赤外線吸収層947が温度変化して、冷接点949と温接点948に温度差(ΔT)が生じる。赤外線検知素子931(サーモパイル)は温度差(ΔT)に応じて起電力(ΔV)を生じるため、この起電力を用いることで赤外線の強度(I)を求めることが出来る。この赤外線検知素子931は、起電力ΔVに応じた赤外線検知信号を2つの電極パッド950から外部に出力する。
Here, the structure of a conventional MEMS thermopile will be briefly described with reference to FIGS.
In the infrared detecting element 931 as a conventional MEMS thermopile, the frame portion 941 (cold contact 949) is in thermal contact with a pedestal (not shown), while the thin film portion 943 (hot contact 948) is pedestal. And a thermal isolation from the cold junction 949 of the thermoelectric stacking part 945. An infrared absorption layer 947 is formed on the hot contact point 948 of the thermopile unit 945. When the infrared absorption layer 947 is irradiated with infrared rays from the outside, the temperature of the infrared absorption layer 947 changes, and the cold junction 949 is changed. And a temperature difference (ΔT) occurs at the hot junction 948. Since the infrared detection element 931 (thermopile) generates an electromotive force (ΔV) according to the temperature difference (ΔT), the infrared intensity (I) can be obtained by using this electromotive force. The infrared detection element 931 outputs an infrared detection signal corresponding to the electromotive force ΔV from the two electrode pads 950 to the outside.

ここで、上述のように結露防止のためのヒータにより測定セル(鏡筒)及び赤外線センサを加熱する時、赤外線検知素子931(MEMS型サーモパイル)の枠部941(冷接点949)は測定セルおよび台座を介した熱伝達経路を通じて加熱される。このため、台座に熱的に接触している枠部941(冷接点949)は、薄膜部943(温接点948)よりも周囲温度と熱的な結びつきが強く、早く周囲温度の変化に応答する。その結果、一時的に冷接点949と温接点948の温度差にズレが生じて、検知結果(赤外線検知信号)が変動するという現象が起きる。即ち、赤外線入射以外の影響で温度差(ΔT)が生じるため、一時的に入射赤外線の強度を正しく測定できないおそれがある。   Here, when the measurement cell (lens) and the infrared sensor are heated by the heater for preventing condensation as described above, the frame portion 941 (cold junction 949) of the infrared detection element 931 (MEMS type thermopile) Heated through a heat transfer path through the pedestal. Therefore, the frame portion 941 (cold junction 949) that is in thermal contact with the pedestal has a stronger thermal connection with the ambient temperature than the thin film portion 943 (hot junction 948), and responds quickly to changes in the ambient temperature. . As a result, a phenomenon occurs in which the temperature difference between the cold junction 949 and the warm junction 948 is temporarily shifted, and the detection result (infrared detection signal) fluctuates. That is, since a temperature difference (ΔT) occurs due to an influence other than the incidence of infrared rays, the intensity of incident infrared rays may not be measured temporarily.

なお、特許文献3に記載のように、ヒータを備えない構成を採ることで、このような問題点を解消することも可能であるが、上述したような湿度の高い雰囲気での誤検知が生じる虞がある。   In addition, as described in Patent Document 3, it is possible to eliminate such a problem by adopting a configuration that does not include a heater, but erroneous detection in an atmosphere with high humidity as described above occurs. There is a fear.

そこで、本発明は、湿度の高い雰囲気において測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる非分散型赤外線分析式ガス検知器を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a non-dispersive infrared analytical gas detector capable of suppressing a decrease in gas detection accuracy due to the effect of heater heating when detecting a specific gas contained in a measurement target gas in a high humidity atmosphere. With the goal.

本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、赤外線を放射する光源と、測定対象ガスが内部に導入される測定セルと、到達した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線センサと、測定セルを加熱するヒータと、を備えている。   The non-dispersive infrared analytical gas detector of the present invention is a non-dispersive infrared analytical gas detector that detects a specific gas contained in a measurement target gas, and includes a light source that emits infrared rays and a measurement target gas inside. A measurement cell, an infrared sensor that outputs an infrared detection signal corresponding to the intensity of the infrared light that has reached, and a heater that heats the measurement cell.

これらのうち、光源および赤外線センサは、測定セルに対して熱伝導される状態で連結されている。
赤外線センサは、複数の薄膜部をそれぞれ取り囲む枠部を有すると共に薄膜部および枠部に配置される熱電堆を有する検知素子と、複数の薄膜部のそれぞれに応じて予め定められた波長の赤外線を透過する波長選択フィルタと、を備える。
Among these, the light source and the infrared sensor are connected in a state of being thermally conducted to the measurement cell.
The infrared sensor has a frame portion that surrounds each of the plurality of thin film portions, and also has a detection element having a thin film portion and a thermopile disposed in the frame portion, and infrared rays having a predetermined wavelength according to each of the plurality of thin film portions. A wavelength selective filter that transmits the light.

検知素子は、複数の薄膜部として、少なくとも1つの参照薄膜部と、少なくとも1つの検知薄膜部と、を備える。
波長選択フィルタは、参照薄膜部に対して参照波長の赤外線を透過し、検知薄膜部に対して検知波長の赤外線を透過する。
The sensing element includes at least one reference thin film portion and at least one sensing thin film portion as a plurality of thin film portions.
The wavelength selection filter transmits infrared light having a reference wavelength to the reference thin film portion, and transmits infrared light having a detection wavelength to the detection thin film portion.

熱電堆は、参照薄膜部に設けられる複数の参照接点と、検知薄膜部に設けられる複数の検知接点と、が交互に接続される構成である。
このような構成の赤外線センサは、参照接点を基準としつつ検知接点で受光する赤外線の強度に基づいて、検知波長の赤外線に対応した種類の特定ガスを検知することが可能となる。
The thermopile has a configuration in which a plurality of reference contacts provided in the reference thin film portion and a plurality of detection contacts provided in the detection thin film portion are alternately connected.
The infrared sensor having such a configuration can detect a specific gas of a type corresponding to infrared rays having a detection wavelength based on the intensity of infrared rays received by the detection contact while using the reference contact as a reference.

そして、参照接点は、検知素子の枠部ではなく、薄膜部(参照薄膜部)に設けられるため、検知素子の枠部からの熱伝導の影響を受けがたくなる。これにより、ヒータからの熱伝導による参照接点の温度変化に起因したセンサ出力の変動が起こり難くなり、ガス検知精度の低下を抑制できる。   And since a reference contact is provided not in the frame part of a detection element but in a thin film part (reference thin film part), it becomes difficult to receive the influence of the heat conduction from the frame part of a detection element. As a result, the sensor output is less likely to fluctuate due to the temperature change of the reference contact due to the heat conduction from the heater, and the deterioration of the gas detection accuracy can be suppressed.

また、熱電堆が複数の参照接点と複数の検知接点を備えるため、1つの参照接点と1つの検知接点からなる最小構成の熱電堆を複数直列接続したものと同等の構成となり、赤外線センサのセンサ出力を大きく確保できる。このように赤外線センサのセンサ出力を大きく確保することで、ノイズの影響を低減でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。   In addition, since the thermopile has a plurality of reference contacts and a plurality of detection contacts, it has the same configuration as that of a plurality of thermopiles of the minimum configuration consisting of one reference contact and one detection contact, and is connected to an infrared sensor. A large output can be secured. By ensuring a large sensor output of the infrared sensor in this way, it is possible to reduce the influence of noise and suppress a decrease in gas detection accuracy.

さらに、本発明は、測定セルを加熱するヒータを備えることで、測定セルの内壁面が結露するのを抑制できるため、結露に起因する誤検知を抑制できる。
よって、本発明によれば、湿度の高い雰囲気において測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
Furthermore, since this invention can suppress that the inner wall face of a measurement cell condenses by providing the heater which heats a measurement cell, it can suppress the misdetection resulting from condensation.
Therefore, according to the present invention, when detecting the specific gas contained in the measurement target gas in a high humidity atmosphere, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy due to the influence of heater heating.

次に、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、複数の参照接点は、参照薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置されており、複数の検知接点は、検知薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置されている、という構成を採ることができる。   Next, in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the present invention, the plurality of reference contacts are arranged radially from the center to the end of the reference thin film portion, and the plurality of detection contacts are detected. A configuration in which the thin film portions are arranged radially from the center toward the end portion can be employed.

つまり、薄膜部(参照薄膜部、検知薄膜部)においては、その中心が最も枠部からの断熱に優れるため、複数の接点(参照接点、検知接点)を配置するにあたり、薄膜部の中心から端部に向けて放射状に配置することで、少なくとも中心に近い領域に接点を配置できるため、受光した赤外線による温度変化をより精度良く検知できる。   That is, in the thin film portion (reference thin film portion, detection thin film portion), the center is most excellent in heat insulation from the frame portion. Since the contact points can be arranged at least in the region close to the center by arranging them radially toward the part, the temperature change due to the received infrared rays can be detected with higher accuracy.

よって、本発明によれば、受光した赤外線による温度変化をより精度良く検知できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
次に、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、複数の参照接点と複数の検知接点とは、線対称に配置されている、という構成を採ることができる。
Therefore, according to the present invention, a temperature change caused by received infrared rays can be detected with higher accuracy, and a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.
Next, in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which the plurality of reference contacts and the plurality of detection contacts are arranged line-symmetrically.

つまり、複数の参照接点および複数の検知接点がそれぞれ線対称に配置されていれば、周囲温度変化によって参照接点および検知接点のそれぞれが受ける影響は同等となるため、安定したガス検知が可能となる。   In other words, if the plurality of reference contacts and the plurality of detection contacts are arranged symmetrically with respect to each other, the influence of the reference contact and the detection contact due to changes in the ambient temperature is equal, so that stable gas detection is possible. .

よって、本発明によれば、周囲温度変化の影響を低減でき、安定したガス検知が実現できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
なお、線対称となる配置ではなく、複数の参照接点の配置状態と複数の検知接点の配置状態とをそれぞれ同じ配置状態としても良い。このような配置状態であっても、周囲温度変化の影響を低減でき、安定したガス検知が実現できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
Therefore, according to the present invention, the influence of the ambient temperature change can be reduced and stable gas detection can be realized, so that a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.
Note that the arrangement state of the plurality of reference contacts and the arrangement state of the plurality of detection contacts may be the same arrangement state instead of the line-symmetric arrangement. Even in such an arrangement state, the influence of the ambient temperature change can be reduced and stable gas detection can be realized, so that a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.

次に、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、検知素子は、複数の薄膜部として、少なくとも1つの参照薄膜部と、少なくとも2つの検知薄膜部と、を備えており、さらに、少なくとも2つの熱電堆を備える、という構成を採ることができる。   Next, in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the present invention, the sensing element includes at least one reference thin film portion and at least two detection thin film portions as a plurality of thin film portions, It is possible to adopt a configuration including at least two thermopile.

このように、少なくとも2つの検知薄膜部および2つの熱電堆を備えることで、少なくとも2種類の特定ガスを検知することが可能となる。また、この構成であれば、複数の検知素子を用いる場合に比べて、赤外線センサおよび非分散型赤外線分析式ガス検知器の小型化が可能となる。   Thus, it becomes possible to detect at least two kinds of specific gases by providing at least two detection thin film portions and two thermopile. Also, with this configuration, it is possible to reduce the size of the infrared sensor and the non-dispersive infrared analytical gas detector as compared with the case where a plurality of detection elements are used.

次に、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、熱電堆は、枠部に配置される部分の少なくとも一部に、検知薄膜部および参照薄膜部に配置される部分を構成する材料よりも電気抵抗値の低い材料で構成された低抵抗部を備える、という構成を採ることができる。   Next, in the non-dispersive infrared analytical gas detector according to the present invention, the thermopile constitutes at least a part of the part arranged in the frame part and a part arranged in the detection thin film part and the reference thin film part. It is possible to adopt a configuration in which a low resistance portion made of a material having an electric resistance value lower than that of the material is provided.

このように熱電堆が低抵抗部を備えることで、熱電堆のうち枠部における電気抵抗値を低減でき、ノイズの影響を低減できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
次に、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、検知薄膜部は、参照薄膜部とは異なる大きさである、という構成を採ることができる。
Since the thermopile is provided with the low resistance portion in this manner, the electric resistance value in the frame portion of the thermopile can be reduced and the influence of noise can be reduced, so that a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.
Next, in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the present invention, the detection thin film portion may have a different size from the reference thin film portion.

このように、検知薄膜部と参照薄膜部とを異なる大きさに形成することで、特定ガスが存在しない場合でも、検知接点と参照接点との間に温度差を発生できるとともに、その温度差に応じたセンサ出力を得ることができる。   In this way, by forming the detection thin film portion and the reference thin film portion in different sizes, a temperature difference can be generated between the detection contact and the reference contact even in the absence of a specific gas, and the temperature difference can be reduced. A corresponding sensor output can be obtained.

つまり、センサ出力が無い場合(ゼロの場合)に特定ガスが存在しないと判断する構成では、断線などの状態を誤ってセンサ出力が無い状態と判定してしまう可能性があるが、本発明は、特定ガスが存在しない状態をセンサ出力によって判断することが可能となる。   That is, in the configuration in which it is determined that the specific gas does not exist when there is no sensor output (in the case of zero), there is a possibility that the state such as disconnection may be erroneously determined as the state without the sensor output. It is possible to determine the state where the specific gas does not exist based on the sensor output.

また、本発明は、特定ガスが存在しない状況下において、センサ出力が無い状態であるか否かによって、断線などの異常状態を判定することが可能となる。
よって、本発明によれば、特定ガスが存在しない状態が判定可能となり、断線などの影響による誤判定を抑制できるため、ガス検知精度を向上できる。
In addition, according to the present invention, it is possible to determine an abnormal state such as a disconnection depending on whether or not there is no sensor output in a situation where the specific gas does not exist.
Therefore, according to the present invention, it is possible to determine a state in which the specific gas does not exist, and it is possible to suppress erroneous determination due to the influence of disconnection or the like, thereby improving the gas detection accuracy.

第1実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the non-dispersion type | mold infrared analysis type gas detector of 1st Embodiment. 赤外線センサの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of an infrared sensor. 赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of an infrared detection element. 赤外線検知素子の図3におけるA−A視断面を表す断面図である。It is sectional drawing showing the AA cross section in FIG. 3 of an infrared rays detection element. 第2実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における第2赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of the 2nd infrared rays detection element in the non-dispersion type | mold infrared analysis type gas detector of 2nd Embodiment. 第2赤外線検知素子の図5におけるB−B視断面を表す断面図である。It is sectional drawing showing the BB view cross section in FIG. 5 of a 2nd infrared rays detection element. 第2赤外線検知素子に関する検知薄膜部および参照薄膜部における検知接点および参照接点の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the detection contact in the detection thin film part regarding a 2nd infrared rays detection element, and a reference thin film part, and a reference contact. 第3実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における第3赤外線センサの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the 3rd infrared sensor in the non-dispersion type | mold infrared analysis type gas detector of 3rd Embodiment. 第3赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of a 3rd infrared rays detection element. 第3赤外線検知素子の図9におけるC−C視断面を表す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a third infrared detection element taken along the line CC in FIG. 9. 第4赤外線検知素子の外観を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance of a 4th infrared rays detection element. 第5赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of a 5th infrared rays detection element. 第6赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of a 6th infrared rays detection element. 従来の赤外線検知素子の外観を表す平面図である。It is a top view showing the external appearance of the conventional infrared rays detection element. 従来の赤外線検知素子の図14におけるD−D視断面を表す断面図である。It is sectional drawing showing the DD sectional view in FIG. 14 of the conventional infrared rays detection element.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
図1は、第1実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器1の内部構成を示す断面図である。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the non-dispersive infrared analytical gas detector 1 of the first embodiment.

この非分散型赤外線分析式ガス検知器1(以下、単に、ガス検知器1ともいう)は、測定対象ガスが人の呼気であり、検知対象である特定ガスが二酸化炭素(CO2 )である。つまり、ガス検知器1は、人の呼気に含まれる二酸化炭素を検知するために用いられる。 In this non-dispersive infrared analytical gas detector 1 (hereinafter also simply referred to as gas detector 1), the measurement target gas is human breath, and the specific gas that is the detection target is carbon dioxide (CO 2 ). . That is, the gas detector 1 is used to detect carbon dioxide contained in a person's breath.

ガス検知器1は、光源11と、測定セル13と、赤外線センサ15と、ヒータ17と、を備えている。
光源11は、赤外線を含んだ光を放射する。
The gas detector 1 includes a light source 11, a measurement cell 13, an infrared sensor 15, and a heater 17.
The light source 11 emits light including infrared rays.

測定セル13は、アルミニウム製の円筒形状の部材であり、円筒の軸線方向における一端の内部に光源11が配置される。測定セル13は、光源11から発せられる赤外線を赤外線センサ15に届ける鏡筒の役割を兼ねる。   The measurement cell 13 is a cylindrical member made of aluminum, and the light source 11 is disposed inside one end in the axial direction of the cylinder. The measurement cell 13 also serves as a lens barrel that delivers infrared rays emitted from the light source 11 to the infrared sensor 15.

測定セル13は、光源11より放射される赤外線を反射する内壁面21と、人の呼気が導入されるガス空間23と、測定対象ガス(人の呼気)をガス空間23に導入・排出するためのガス入出部25と、を備えている。内壁面21は、アルミニウム製である。   The measurement cell 13 introduces and discharges an inner wall surface 21 that reflects infrared rays radiated from the light source 11, a gas space 23 into which human exhalation is introduced, and a measurement target gas (human exhalation) into the gas space 23. Gas inlet / outlet portion 25. The inner wall surface 21 is made of aluminum.

赤外線センサ15は、測定セル13の端部のうち光源11が配置される側とは反対の端部に配置されており、光源11から出力されて測定セル13のガス空間23を通過した赤外線もしくは測定セル13の内壁面21で反射して到達した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。   The infrared sensor 15 is disposed at the end of the measurement cell 13 opposite to the side where the light source 11 is disposed. The infrared sensor 15 is output from the light source 11 and passes through the gas space 23 of the measurement cell 13 or An infrared detection signal corresponding to the intensity of the infrared light that is reflected by the inner wall surface 21 of the measurement cell 13 and is reached is output.

図2は、赤外線センサ15の内部構成を示す断面図である。
赤外線センサ15は、赤外線検知素子31と、台座33と、キャップ35と、2つのバンドパスフィルタ37,38(詳細には、検知用フィルタ37、参照用フィルタ38)と、を備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the infrared sensor 15.
The infrared sensor 15 includes an infrared detection element 31, a pedestal 33, a cap 35, and two band-pass filters 37 and 38 (specifically, a detection filter 37 and a reference filter 38).

赤外線検知素子31は、MEMS型(微小電気機械素子型)のサーモパイルであり、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。
ここで、赤外線検知素子31の構造について、図3および図4を用いて簡単に説明する。なお、図3は、赤外線検知素子31の外観を表す平面図であり、図4は、赤外線検知素子31の図3におけるA−A視断面を表す断面図である。
The infrared detection element 31 is a MEMS (microelectromechanical element type) thermopile, and outputs an infrared detection signal corresponding to the intensity of received infrared rays.
Here, the structure of the infrared detection element 31 will be briefly described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a plan view showing the appearance of the infrared detection element 31, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the infrared detection element 31 taken along the line AA in FIG.

赤外線検知素子31は、枠部41,検知薄膜部43,参照薄膜部44を備えて構成されている。枠部41は、検知薄膜部43および参照薄膜部44を取り囲むように形成されている。   The infrared detection element 31 includes a frame part 41, a detection thin film part 43, and a reference thin film part 44. The frame part 41 is formed so as to surround the detection thin film part 43 and the reference thin film part 44.

赤外線検知素子31は、検知薄膜部43から枠部41を介して参照薄膜部44にかけて配置された複数の熱電堆部45と、熱電堆部45のうち検知薄膜部43に配置される部分を覆う検知用赤外線吸収層47と、熱電堆部45のうち参照薄膜部44に配置される部分を覆う参照用赤外線吸収層48と、熱電堆部45と電気的に接続される2つの電極パッド50と、を備えている。   The infrared detection element 31 covers a plurality of thermoelectric stacks 45 disposed from the detection thin film 43 through the frame 41 to the reference thin film 44 and a portion of the thermoelectric stack 45 disposed on the detection thin film 43. A detection infrared absorption layer 47, a reference infrared absorption layer 48 that covers a portion of the thermoelectric stack 45 disposed on the reference thin film portion 44, and two electrode pads 50 that are electrically connected to the thermoelectric stack 45 It is equipped with.

熱電堆部45の端部のうち、検知薄膜部43に配置される端部が検知接点61であり、参照薄膜部44に配置される端部が参照接点62である。なお、図3では、熱電堆部45のうち検知用赤外線吸収層47および参照用赤外線吸収層48に覆われる部分を点線で表している。   Of the end portions of the thermoelectric stack 45, the end portion disposed on the detection thin film portion 43 is the detection contact 61, and the end portion disposed on the reference thin film portion 44 is the reference contact 62. In FIG. 3, a portion of the thermoelectric stack 45 that is covered with the detection infrared absorption layer 47 and the reference infrared absorption layer 48 is indicated by a dotted line.

また、直列接続された複数の熱電堆部45は、2つの端部がそれぞれ異なる電極用リード部64を介して2つの電極パッド50と電気的に接続される。
この赤外線検知素子31は、照射される赤外線の強度に応じて検知用赤外線吸収層47および参照用赤外線吸収層48がそれぞれ温度変化し、両者に温度差ΔTが発生すると、その温度差ΔTに応じた起電力ΔVを生じ、その起電力ΔVに応じた赤外線検知信号を電極パッド50から外部に出力する。
Further, the plurality of thermoelectric stacks 45 connected in series are electrically connected to the two electrode pads 50 via the electrode lead portions 64 having two different end portions.
In the infrared detecting element 31, when the temperature of the infrared ray absorbing layer 47 for detection and the infrared ray absorbing layer for reference 48 change according to the intensity of the irradiated infrared rays, and a temperature difference ΔT is generated between them, the temperature difference ΔT is changed accordingly. Electromotive force ΔV is generated, and an infrared detection signal corresponding to the electromotive force ΔV is output from the electrode pad 50 to the outside.

詳細には、MEMS型サーモパイルとしての赤外線検知素子31においては、枠部41は台座33(図2参照)に対して熱的に接触しており、一方、検知薄膜部43(検知接点61)および参照薄膜部44(参照接点62)は台座33から熱的に分離された構造である。換言すれば、枠部41は台座33に接しており、検知薄膜部43および参照薄膜部44は、枠部41の上部で架橋されるように配置されると共に台座33から離間している。また、検知薄膜部43(検知接点61)および参照薄膜部44(参照接点62)は、互いに熱的に分離されている。   Specifically, in the infrared detection element 31 as a MEMS thermopile, the frame portion 41 is in thermal contact with the pedestal 33 (see FIG. 2), while the detection thin film portion 43 (detection contact 61) and The reference thin film portion 44 (reference contact 62) has a structure thermally separated from the pedestal 33. In other words, the frame part 41 is in contact with the pedestal 33, and the detection thin film part 43 and the reference thin film part 44 are arranged so as to be bridged at the upper part of the frame part 41 and are separated from the pedestal 33. The detection thin film portion 43 (detection contact 61) and the reference thin film portion 44 (reference contact 62) are thermally separated from each other.

検知接点61の上には検知用赤外線吸収層47が形成され、参照接点62の上には参照用赤外線吸収層48が形成されている。検知用フィルタ37を通過した赤外線が検知用赤外線吸収層47に照射されると、検知用赤外線吸収層47は、照射された赤外線量に応じて温度が変化し、参照用フィルタ38を通過した赤外線が参照用赤外線吸収層48に照射されると、参照用赤外線吸収層48は、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。   A detection infrared absorption layer 47 is formed on the detection contact 61, and a reference infrared absorption layer 48 is formed on the reference contact 62. When the infrared ray that has passed through the detection filter 37 is irradiated to the infrared ray absorption layer 47 for detection, the temperature of the infrared ray absorption layer 47 for detection changes in accordance with the amount of irradiated infrared ray, and the infrared ray that has passed through the reference filter 38. When the reference infrared absorption layer 48 is irradiated, the temperature of the reference infrared absorption layer 48 changes according to the amount of irradiated infrared rays.

ここで、検知用フィルタ37は、検知波長(4.3[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタであり、波長が4.3[μm]の赤外線は、二酸化炭素(CO2 )に吸収される特性がある。また、参照用フィルタ38は、参照波長(3.9[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタであり、波長が3.9[μm]の赤外線は、ガスによる吸収が生じない特性がある。 Here, the detection filter 37 is a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a detection wavelength (4.3 [μm]), and infrared light having a wavelength of 4.3 [μm] is carbon dioxide (CO 2 ) Is absorbed. The reference filter 38 is a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a reference wavelength (3.9 [μm]), and infrared light having a wavelength of 3.9 [μm] is not absorbed by gas. There are characteristics.

このため、参照用赤外線吸収層48の温度を基準としつつ、検知用赤外線吸収層47の温度変化状態を検出することで、CO2 濃度の判定が可能となる。換言すれば、検知用赤外線吸収層47と参照用赤外線吸収層48との温度差に基づいて、CO2 の濃度を判定することが可能となる。 Therefore, the CO 2 concentration can be determined by detecting the temperature change state of the detection infrared absorption layer 47 while using the temperature of the reference infrared absorption layer 48 as a reference. In other words, the CO 2 concentration can be determined based on the temperature difference between the detection infrared absorption layer 47 and the reference infrared absorption layer 48.

つまり、赤外線検知素子31は、検知用赤外線吸収層47と参照用赤外線吸収層48との温度差に応じて、直列接続された複数の熱電堆部45の両端に起電力(V)を生じる。
ここで、n個の熱電堆部45を直列接続した場合の起電力Vは、次の[数1]で表される。
That is, the infrared detection element 31 generates an electromotive force (V) at both ends of the plurality of thermopile units 45 connected in series according to the temperature difference between the detection infrared absorption layer 47 and the reference infrared absorption layer 48.
Here, the electromotive force V when n thermoelectric stacking units 45 are connected in series is expressed by the following [Equation 1].

なお、T1nは検知接点61の温度であり、T2nは参照接点62の温度であり、αは熱電堆部45のゼーベック係数である。
つまり、熱電堆部45の起電力Vは、枠部41の温度の影響を受けることなく、検知接点61の温度T1nおよび参照接点62の温度T2nに応じて変化する。そして、この熱電堆部45の起電力Vは、赤外線検知素子31が検知した赤外線の強度に応じて変化する。
T1n is the temperature of the detection contact 61, T2n is the temperature of the reference contact 62, and α is the Seebeck coefficient of the thermopile 45.
That is, the electromotive force V of the thermopile 45 changes according to the temperature T1n of the detection contact 61 and the temperature T2n of the reference contact 62 without being affected by the temperature of the frame 41. The electromotive force V of the thermopile 45 changes in accordance with the intensity of the infrared detected by the infrared detecting element 31.

よって、赤外線検知素子31は、熱電堆部45の起電力Vを赤外線検知信号として出力することで、枠部41の温度変化の影響を抑えつつ、検知用赤外線吸収層47と参照用赤外線吸収層48との温度差に応じた赤外線検知信号を出力することができる。この赤外線検知信号は、測定対象ガスに含まれる二酸化炭素の濃度に応じて変化する。   Therefore, the infrared detection element 31 outputs the electromotive force V of the thermopile 45 as an infrared detection signal, thereby suppressing the influence of the temperature change of the frame 41 and detecting the infrared absorption layer 47 and the reference infrared absorption layer. An infrared detection signal corresponding to the temperature difference from 48 can be output. This infrared detection signal changes according to the concentration of carbon dioxide contained in the measurement target gas.

なお、図3では、3つの検知接点61のそれぞれに対応する温度T11,T12,T13を符号に付随して記載すると共に、3つの参照接点62のそれぞれに対応する温度T21,T22,T23を符号に付随して記載している。 In FIG. 3, the temperatures T1 1 , T1 2 , T1 3 corresponding to the three detection contacts 61 are described with reference numerals, and the temperatures T2 1 , T2 corresponding to the three reference contacts 62 are shown. 2 and T2 3 are described with reference numerals.

図2に戻り、台座33は、赤外線検知素子31を支持する鉄製部材である。台座33を構成する鉄製部材の熱伝導率は、84[W/m・K]である。台座33は、赤外線検知素子31に接続される信号線51を挿通するための挿通孔34を備えている。挿通孔34の内壁には絶縁材料36が配置されており、絶縁材料36は、台座33と信号線51とを電気的に絶縁する。   Returning to FIG. 2, the pedestal 33 is an iron member that supports the infrared detection element 31. The thermal conductivity of the iron member constituting the pedestal 33 is 84 [W / m · K]. The pedestal 33 includes an insertion hole 34 through which the signal line 51 connected to the infrared detection element 31 is inserted. An insulating material 36 is disposed on the inner wall of the insertion hole 34, and the insulating material 36 electrically insulates the base 33 and the signal line 51.

信号線51は、一端が赤外線検知素子31の電極パッド50に電気的に接続され、他端が外部機器に電気的に接続されることで、赤外線検知信号を外部に出力するための信号経路を形成する。信号線51は、台座33の挿通孔34に挿通された状態で、金製のリードワイヤ54を用いたボンディングにより、赤外線検知素子31の電極パッド50に電気的に接続される。   One end of the signal line 51 is electrically connected to the electrode pad 50 of the infrared detection element 31 and the other end is electrically connected to an external device, thereby providing a signal path for outputting an infrared detection signal to the outside. Form. The signal line 51 is electrically connected to the electrode pad 50 of the infrared detecting element 31 by bonding using a gold lead wire 54 while being inserted into the insertion hole 34 of the pedestal 33.

図2に戻り、キャップ35は、ステンレス合金により構成され、台座33に支持された赤外線検知素子31を収容する素子配置空間55を形成する部材である。キャップ35は、抵抗溶接により台座33と接合されることで、台座33とともに素子配置空間55を形成する。キャップ35は、外部から素子配置空間55に光を取り込むための第1窓部57および第2窓部58を備える。   Returning to FIG. 2, the cap 35 is a member made of a stainless alloy and forming an element arrangement space 55 that accommodates the infrared detection element 31 supported by the pedestal 33. The cap 35 is joined to the pedestal 33 by resistance welding to form an element arrangement space 55 together with the pedestal 33. The cap 35 includes a first window portion 57 and a second window portion 58 for taking light into the element arrangement space 55 from the outside.

検知用フィルタ37は、キャップ35の第1窓部57を覆うように、エポキシ系接着剤によりキャップ35に固定され、参照用フィルタ38は、キャップ35の第2窓部58を覆うように、エポキシ系接着剤によりキャップ35に固定される。   The detection filter 37 is fixed to the cap 35 with an epoxy adhesive so as to cover the first window portion 57 of the cap 35, and the reference filter 38 is an epoxy so as to cover the second window portion 58 of the cap 35. It is fixed to the cap 35 with a system adhesive.

このような構成の赤外線センサ15は、図1に示すように、アルミニウム製の固定治具59により測定セル13の端部に固定される。
ヒータ17は、シリコンラバーヒータであり、測定セル13を取り囲むように配置される。ヒータ17は、40[℃]以上に設定された特定の制御温度(本実施形態では、50[℃]に設定)で、測定セル13を加熱する。
As shown in FIG. 1, the infrared sensor 15 having such a configuration is fixed to the end portion of the measurement cell 13 by an aluminum fixing jig 59.
The heater 17 is a silicon rubber heater and is disposed so as to surround the measurement cell 13. The heater 17 heats the measurement cell 13 at a specific control temperature set to 40 [° C.] or higher (in this embodiment, set to 50 [° C.]).

[1−2.ガス検知]
このような構成のガス検知器1は、ガス入出部25を介して測定セル13のガス空間23に人の呼気(測定対象ガス)を導入・排出した上で、ガス空間23に導入された呼気に含まれる二酸化炭素(特定ガス)の濃度を検知する。
[1-2. Gas detection]
The gas detector 1 having such a configuration introduces / exhales human exhalation (measurement target gas) into the gas space 23 of the measurement cell 13 via the gas inlet / outlet 25 and then exhales into the gas space 23. Detects the concentration of carbon dioxide (specific gas) contained in.

つまり、光源11から照射される赤外線の内、波長4.3[μm]の赤外線は、測定セル13のガス空間23に導入された呼気に含まれる二酸化炭素に吸収されるため、赤外線センサ15に到達する波長4.3[μm]の赤外線の強度は、二酸化炭素の濃度に応じて変化する。そして、赤外線センサ15(赤外線検知素子31)から出力される赤外線検知信号が二酸化炭素の濃度に応じて変化することから、赤外線検知信号に基づいて人の呼気に含まれる二酸化炭素の濃度を検知できる。なお、赤外線センサ15は、参照用フィルタ38の透過中心波長(3.9[μm])に応じた赤外線を基準として、検知用フィルタ37の透過中心波長(4.3[μm])に応じた赤外線を検知する。   That is, among infrared rays emitted from the light source 11, infrared rays having a wavelength of 4.3 [μm] are absorbed by carbon dioxide contained in the exhaled breath introduced into the gas space 23 of the measurement cell 13. The intensity of the infrared ray having a wavelength of 4.3 [μm] that is reached varies depending on the concentration of carbon dioxide. And since the infrared detection signal output from the infrared sensor 15 (infrared detection element 31) changes according to the concentration of carbon dioxide, the concentration of carbon dioxide contained in human breath can be detected based on the infrared detection signal. . The infrared sensor 15 corresponds to the transmission center wavelength (4.3 [μm]) of the detection filter 37 based on the infrared rays corresponding to the transmission center wavelength (3.9 [μm]) of the reference filter 38. Detect infrared rays.

ガス検知器1は、ヒータ17が測定セル13を加熱して測定セル13の内壁面21に結露が生じるのを抑制することで、光源11から照射される赤外線が測定セル13の内壁面21で反射する際の減衰量を低減する。   In the gas detector 1, the heater 17 heats the measurement cell 13 to suppress the formation of condensation on the inner wall surface 21 of the measurement cell 13, so that infrared rays emitted from the light source 11 are emitted from the inner wall surface 21 of the measurement cell 13. Reduce the amount of attenuation when reflecting.

ヒータ17が発する熱は、測定セル13のみならず、測定セル13を通じて光源11,固定治具59,赤外線センサ15にも熱伝導する。
また、上述したように、赤外線検知素子31は、検知薄膜部43に配置される検知接点61と参照薄膜部44に配置される参照接点62との温度差に応じた赤外線検知信号を出力する。
The heat generated by the heater 17 is conducted not only to the measurement cell 13 but also to the light source 11, the fixing jig 59, and the infrared sensor 15 through the measurement cell 13.
In addition, as described above, the infrared detection element 31 outputs an infrared detection signal corresponding to the temperature difference between the detection contact 61 disposed in the detection thin film portion 43 and the reference contact 62 disposed in the reference thin film portion 44.

このとき、検知接点61は、検知用フィルタ37を透過した赤外線によって温度が変化するため、二酸化炭素の濃度に応じて温度が変化する。他方、参照接点62は、参照用フィルタ38を透過した赤外線によって温度が変化しており、温度変化に際して二酸化炭素の濃度変化の影響を受けないため、二酸化炭素の濃度検知にあたり基準温度として利用できる。このため、検知接点61と参照接点62との温度差に応じた赤外線検知信号は、二酸化炭素の濃度に応じて変化する。   At this time, the temperature of the detection contact 61 changes according to the concentration of carbon dioxide because the temperature changes due to the infrared rays transmitted through the detection filter 37. On the other hand, the temperature of the reference contact 62 is changed by the infrared rays that have passed through the reference filter 38 and is not affected by the change in the concentration of carbon dioxide when the temperature changes. Therefore, the reference contact 62 can be used as a reference temperature for detecting the concentration of carbon dioxide. For this reason, the infrared detection signal according to the temperature difference between the detection contact 61 and the reference contact 62 changes according to the concentration of carbon dioxide.

また、検知接点61および参照接点62は、検知薄膜部43および参照薄膜部44に配置されることから、枠部41の温度変化の影響も受け難い。
これらのことから、赤外線検知素子31を備える赤外線センサ15は、枠部41の温度変化の影響を抑えつつ、測定セル13に導入された人の呼気に含まれる二酸化炭素の濃度に応じた赤外線検知信号を出力する。
Further, since the detection contact 61 and the reference contact 62 are disposed on the detection thin film portion 43 and the reference thin film portion 44, they are not easily affected by the temperature change of the frame portion 41.
For these reasons, the infrared sensor 15 including the infrared detection element 31 detects infrared rays according to the concentration of carbon dioxide contained in the breath of the person introduced into the measurement cell 13 while suppressing the influence of the temperature change of the frame portion 41. Output a signal.

よって、このガス検知器1を用いることで、赤外線検知信号に基づいて人の呼気に含まれる二酸化炭素の濃度を検知することが可能となる。
なお、ヒータ17が発する熱は、測定セル13を通じて赤外線センサ15の台座33に伝わり、キャップ35には熱伝導していく。そのため、ヒータ17の加熱によって、キャップ35の表面の結露防止を図ることができる。
Therefore, by using this gas detector 1, it is possible to detect the concentration of carbon dioxide contained in human breath based on the infrared detection signal.
The heat generated by the heater 17 is transmitted to the pedestal 33 of the infrared sensor 15 through the measurement cell 13 and is conducted to the cap 35. Therefore, condensation on the surface of the cap 35 can be prevented by heating the heater 17.

[1−3.効果]
以上説明したように、本実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器1においては、赤外線センサ15の赤外線検知素子31が、参照接点62を基準としつつ検知接点61で受光する赤外線の強度に基づいて、検知波長の赤外線に対応したガス(二酸化炭素)を検知する。
[1-3. effect]
As described above, in the non-dispersive infrared analytical gas detector 1 of the present embodiment, the infrared detection element 31 of the infrared sensor 15 has the infrared intensity received by the detection contact 61 with the reference contact 62 as a reference. Based on this, the gas (carbon dioxide) corresponding to the infrared of the detection wavelength is detected.

そして、参照接点62は、赤外線検知素子31の枠部41ではなく、参照薄膜部44に設けられるため、赤外線検知素子31の枠部41からの熱伝導の影響を受けがたい。
これらのことから、赤外線検知素子31は、ヒータ17からの熱伝導による参照接点62の温度変化に起因したセンサ出力の変動が起こり難くなり、ガス検知精度の低下を抑制できる。
And since the reference contact 62 is provided not in the frame portion 41 of the infrared detection element 31 but in the reference thin film portion 44, it is difficult to be affected by heat conduction from the frame portion 41 of the infrared detection element 31.
For these reasons, the infrared detection element 31 is less likely to fluctuate in sensor output due to a temperature change of the reference contact 62 due to heat conduction from the heater 17, and can suppress a decrease in gas detection accuracy.

また、複数の熱電堆部45は、全体として複数の参照接点62と複数の検知接点61を備えるため、1つの参照接点62と1つの検知接点61からなる最小構成の熱電堆部45を複数直列接続したものと同等の構成となり、赤外線センサ15のセンサ出力を大きく確保できる。このように赤外線センサ15のセンサ出力を大きく確保することで、ノイズの影響を低減でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。   In addition, since the plurality of thermopile units 45 include a plurality of reference contacts 62 and a plurality of detection contacts 61 as a whole, a plurality of thermopile units 45 having a minimum configuration including one reference contact 62 and one detection contact 61 are connected in series. It becomes the structure equivalent to what was connected, and the sensor output of the infrared sensor 15 can be ensured largely. By ensuring a large sensor output of the infrared sensor 15 in this way, it is possible to reduce the influence of noise and suppress a decrease in gas detection accuracy.

さらに、本実施形態は、測定セル13を加熱するヒータ17を備えることで、測定セル13の内壁面が結露するのを抑制できるため、結露に起因する誤検知を抑制できる。
よって、本実施形態によれば、湿度の高い雰囲気において人の呼気に含まれる二酸化炭素を検知するにあたり、ヒータ17の加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
Furthermore, since this embodiment can suppress that the inner wall surface of the measurement cell 13 condenses by providing the heater 17 which heats the measurement cell 13, it can suppress the misdetection resulting from dew condensation.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy due to the influence of heating of the heater 17 when detecting carbon dioxide contained in human exhalation in an atmosphere with high humidity.

[1−4.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
人の呼気が測定対象ガスの一例に相当し、二酸化炭素が特定ガスの一例に相当し、赤外線検知素子31が検知素子の一例に相当し、検知用フィルタ37および参照用フィルタ38が波長選択フィルタの一例に相当する。
[1-4. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.
Human exhalation corresponds to an example of a measurement target gas, carbon dioxide corresponds to an example of a specific gas, the infrared detection element 31 corresponds to an example of a detection element, and the detection filter 37 and the reference filter 38 are wavelength selection filters. It corresponds to an example.

[2.第2実施形態]
第2実施形態として、複数の検知接点が検知薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置され、複数の参照接点が参照薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置されている第2赤外線検知素子131を備える非分散型赤外線分析式ガス検知器について説明する。
[2. Second Embodiment]
As a second embodiment, a plurality of detection contacts are arranged radially from the center to the end of the detection thin film portion, and a plurality of reference contacts are arranged radially from the center to the end of the reference thin film portion. A non-dispersive infrared analytical gas detector including the second infrared detecting element 131 is described.

第2実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、第1実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線検知素子31を第2赤外線検知素子131に置き換えて構成されている。   The non-dispersive infrared analytical gas detector of the second embodiment is configured by replacing the infrared detector 31 in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the first embodiment with a second infrared detector 131.

なお、以下の説明では、第2実施形態の構成のうち第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一を付して説明を省略し、第2実施形態の構成のうち第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。   In the following description, the same configurations as those of the first embodiment among the configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment and the description thereof is omitted, and the configurations of the second embodiment are omitted. A description will be given centering on differences from the first embodiment.

図5は、第2実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における第2赤外線検知素子131の外観を表す平面図であり、図6は、第2赤外線検知素子131の図5におけるB−B視断面を表す断面図である。   FIG. 5 is a plan view showing the appearance of the second infrared detection element 131 in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the second embodiment, and FIG. It is sectional drawing showing a B view cross section.

第2赤外線検知素子131は、MEMS型(微小電気機械素子型)のサーモパイルであり、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。
第2赤外線検知素子131は、枠部141,検知薄膜部143,参照薄膜部144を備えて構成されている。枠部141は、検知薄膜部143および参照薄膜部144を取り囲むように形成されている。
The second infrared detection element 131 is a MEMS (microelectromechanical element type) thermopile, and outputs an infrared detection signal corresponding to the intensity of received infrared light.
The second infrared detection element 131 includes a frame part 141, a detection thin film part 143, and a reference thin film part 144. The frame portion 141 is formed so as to surround the detection thin film portion 143 and the reference thin film portion 144.

第2赤外線検知素子131は、検知薄膜部143から枠部141を介して参照薄膜部144にかけて配置された複数の熱電堆部145と、熱電堆部145のうち検知薄膜部143に配置される部分を覆う検知用赤外線吸収層(図示省略)と、熱電堆部145のうち参照薄膜部144に配置される部分を覆う参照用赤外線吸収層(図示省略)と、熱電堆部145と電気的に接続される2つの電極パッド150と、を備えている。   The second infrared detecting element 131 includes a plurality of thermopile units 145 arranged from the detecting thin film unit 143 through the frame unit 141 to the reference thin film unit 144, and a portion of the thermoelectric stacking unit 145 arranged in the detecting thin film unit 143. An infrared absorbing layer for detection (not shown) that covers the reference, an infrared absorbing layer for reference (not shown) that covers a portion of the thermoelectric stack portion 145 disposed on the reference thin film portion 144, and the thermoelectric stack portion 145 are electrically connected. The two electrode pads 150 are provided.

なお、図5および図6では、検知用赤外線吸収層および参照用赤外線吸収層の図示を省略しているが、第1実施形態の検知用赤外線吸収層47および参照用赤外線吸収層48と同様に、検知用赤外線吸収層および参照用赤外線吸収層は、検知用フィルタ37および参照用フィルタ38を通過した赤外線が照射されることで、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。   In FIGS. 5 and 6, the detection infrared absorption layer and the reference infrared absorption layer are not shown, but similar to the detection infrared absorption layer 47 and the reference infrared absorption layer 48 of the first embodiment. The infrared ray absorbing layer for detection and the infrared ray absorbing layer for reference are irradiated with infrared rays that have passed through the filter for detection 37 and the filter for reference 38, so that the temperature changes according to the amount of infrared rays that are irradiated.

熱電堆部145の端部のうち、検知薄膜部143に配置される端部が検知接点161であり、参照薄膜部144に配置される端部が参照接点162である。
また、直列接続された複数の熱電堆部145は、2つの端部がそれぞれ異なる電極用リード部164を介して2つの電極パッド150と電気的に接続される。
Of the end portions of the thermoelectric stack portion 145, the end portion disposed on the detection thin film portion 143 is the detection contact 161, and the end portion disposed on the reference thin film portion 144 is the reference contact 162.
Further, the plurality of thermopile units 145 connected in series are electrically connected to the two electrode pads 150 via the electrode lead portions 164 having two different ends.

この第2赤外線検知素子131は、照射される赤外線の強度に応じて検知用赤外線吸収層(図示省略)および参照用赤外線吸収層(図示省略)がそれぞれ温度変化し、両者に温度差ΔTが発生すると、その温度差ΔTに応じた起電力ΔVを生じ、その起電力ΔVに応じた赤外線検知信号を電極パッド150から外部に出力する。   In the second infrared detecting element 131, the temperature of the detecting infrared absorbing layer (not shown) and the reference infrared absorbing layer (not shown) change depending on the intensity of the irradiated infrared rays, and a temperature difference ΔT is generated between them. Then, an electromotive force ΔV corresponding to the temperature difference ΔT is generated, and an infrared detection signal corresponding to the electromotive force ΔV is output from the electrode pad 150 to the outside.

ここで、第2赤外線検知素子131に関する検知薄膜部143および参照薄膜部144における検知接点161および参照接点162の配置状態を示す説明図を、図7に示す。
図7に示すように、検知接点161は、検知薄膜部143のうち中心から端部(詳細には、4つの角部)に向けて放射状に配置されており、27個の検知接点161が検知薄膜部143に配置されている。また、参照接点162は、参照薄膜部144のうち中心から端部(詳細には、4つの角部)に向けて放射状に配置されており、27個の参照接点162が参照薄膜部144に配置されている。
Here, FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement state of the detection contact 161 and the reference contact 162 in the detection thin film portion 143 and the reference thin film portion 144 related to the second infrared detection element 131.
As shown in FIG. 7, the detection contacts 161 are arranged radially from the center to the end portion (specifically, four corners) of the detection thin film portion 143, and 27 detection contacts 161 detect the detection contacts 161. The thin film portion 143 is disposed. The reference contacts 162 are arranged radially from the center to the end portion (specifically, four corners) of the reference thin film portion 144, and 27 reference contacts 162 are arranged on the reference thin film portion 144. Has been.

ここで、検知薄膜部143においては、中心が最も枠部141からの断熱に優れる。また、複数の検知接点161を配置するにあたり、検知薄膜部143の中心から端部に向けて放射状に配置することで、少なくとも中心に近い領域に検知接点161を配置できる。   Here, in the detection thin film part 143, the center is most excellent in heat insulation from the frame part 141. Further, when the plurality of detection contacts 161 are arranged, the detection contacts 161 can be arranged at least in a region near the center by arranging them radially from the center of the detection thin film portion 143 toward the end.

このため、第2赤外線検知素子131は、少なくとも検知薄膜部143の中心領域に検知接点161が配置されることから、そのような検知接点161には枠部141からの熱伝導が生じがたくなり、枠部141からの熱伝導による影響を抑えることができる。これにより、検知接点161は、検知用赤外線吸収層(図示省略)で受光した赤外線による温度変化をより精度良く検知できる。   For this reason, in the second infrared detection element 131, the detection contact 161 is disposed at least in the central region of the detection thin film portion 143. Therefore, heat conduction from the frame portion 141 hardly occurs in the detection contact 161. The influence of heat conduction from the frame part 141 can be suppressed. Thereby, the detection contact 161 can detect the temperature change by the infrared rays received by the infrared absorption layer for detection (not shown) with higher accuracy.

また、参照薄膜部144および複数の参照接点162においても、同様に、参照接点162への枠部141からの熱伝導が生じがたくなり、枠部141からの熱伝導による影響を抑えることができる。これにより、参照接点162は、参照用赤外線吸収層(図示省略)で受光した赤外線による温度変化をより精度良く検知できる。   Similarly, in the reference thin film portion 144 and the plurality of reference contacts 162, heat conduction from the frame portion 141 to the reference contact 162 hardly occurs, and the influence of heat conduction from the frame portion 141 can be suppressed. . Thereby, the reference contact 162 can detect the temperature change by the infrared rays received by the reference infrared absorption layer (not shown) with higher accuracy.

よって、本第2実施形態によれば、第2赤外線検知素子131で受光した赤外線による温度変化をより精度良く検知できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
また、図7に示すように、第2赤外線検知素子131は、複数の検知接点161の配置状態と複数の参照接点162の配置状態とは、仮想線170を対称軸として線対称である。
Therefore, according to the second embodiment, the temperature change due to the infrared light received by the second infrared detecting element 131 can be detected with higher accuracy, so that a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.
As shown in FIG. 7, in the second infrared detection element 131, the arrangement state of the plurality of detection contacts 161 and the arrangement state of the plurality of reference contacts 162 are line-symmetric with respect to the virtual line 170.

このように、複数の参照接点162および複数の検知接点161がそれぞれ線対称に配置されていれば、周囲温度変化によって参照接点162および検知接点161のそれぞれが受ける影響は同等となる。   In this way, if the plurality of reference contacts 162 and the plurality of detection contacts 161 are arranged symmetrically with respect to each other, the influence of the reference contact 162 and the detection contact 161 due to the ambient temperature change is equal.

このため、第2赤外線検知素子131は、周囲温度変化による影響が参照接点162と検知接点161とで大きく異なる状態となることを抑制できる。つまり、第2赤外線検知素子131は、周囲温度変化の影響が参照接点162と検知接点161とで不均一とはなりがたく、周囲温度変化の影響が不均一であることに起因した検出誤差を抑制できるため、安定したガス検知が可能となる。   For this reason, the 2nd infrared rays detection element 131 can suppress that the influence by ambient temperature change will be in the state from which a reference contact 162 and the detection contact 161 differ greatly. In other words, the second infrared detection element 131 is unlikely to have non-uniform influences of ambient temperature changes between the reference contact 162 and the detection contact 161, and has a detection error due to non-uniform influences of ambient temperature change. Since it can suppress, stable gas detection is attained.

よって、本第2実施形態によれば、周囲温度変化の影響を低減でき、安定したガス検知が実現できるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。第2赤外線検知素子131が検知素子の一例に相当する。
Therefore, according to the second embodiment, the influence of the ambient temperature change can be reduced, and stable gas detection can be realized, so that a decrease in gas detection accuracy can be suppressed.
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described. The second infrared detection element 131 corresponds to an example of a detection element.

[3.第3実施形態]
第3実施形態として、2つの検知薄膜部243,246(詳細には、第1検知薄膜部243,第2検知薄膜部246)および1つの参照薄膜部244を有する第3赤外線検知素子231を備える非分散型赤外線分析式ガス検知器について説明する。第3赤外線検知素子231は、第3赤外線センサ215に備えられる。
[3. Third Embodiment]
As a third embodiment, a third infrared detection element 231 having two detection thin film portions 243 and 246 (specifically, first detection thin film portion 243 and second detection thin film portion 246) and one reference thin film portion 244 is provided. A non-dispersive infrared analytical gas detector will be described. The third infrared detection element 231 is provided in the third infrared sensor 215.

第3実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、第1実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサ15を第3赤外線センサ215に置き換えて構成されている。   The non-dispersive infrared analytical gas detector of the third embodiment is configured by replacing the infrared sensor 15 in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the first embodiment with a third infrared sensor 215.

なお、以下の説明では、第3実施形態の構成のうち第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一を付して説明を省略し、第3実施形態の構成のうち第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。   In the following description, the same configurations as those of the first embodiment among the configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted, and the configurations of the third embodiment are omitted. A description will be given centering on differences from the first embodiment.

図8は、第3実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における第3赤外線センサ215の内部構成を示す断面図である。
この第3赤外線センサ215は、第3赤外線検知素子231と、3個のバンドパスフィルタ237,238,239(詳細には、第1検知用フィルタ237、参照用フィルタ238,第2検知用フィルタ239)と、を備える。この第3赤外線センサ215のキャップ235は、外部から素子配置空間55に光を取り込むための3つの窓部257,258,259(詳細には、第1検知用窓部257、参照用窓部258,第2検知用窓部259)を有する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the third infrared sensor 215 in the non-dispersive infrared analytical gas detector of the third embodiment.
The third infrared sensor 215 includes a third infrared detection element 231 and three bandpass filters 237, 238, and 239 (specifically, a first detection filter 237, a reference filter 238, and a second detection filter 239). And). The cap 235 of the third infrared sensor 215 has three windows 257, 258, and 259 for taking light into the element arrangement space 55 from the outside (specifically, the first detection window 257 and the reference window 258). , Second detection window 259).

第3赤外線検知素子231は、MEMS型(微小電気機械素子型)のサーモパイルであり、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。
ここで、第3赤外線検知素子231の構造について、図9および図10を用いて簡単に説明する。なお、図9は、第3赤外線検知素子231の外観を表す平面図であり、図10は、第3赤外線検知素子231の図9におけるC−C視断面を表す断面図である。
The third infrared detecting element 231 is a MEMS (microelectromechanical element type) thermopile, and outputs an infrared detection signal corresponding to the intensity of received infrared light.
Here, the structure of the third infrared detecting element 231 will be briefly described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view showing the appearance of the third infrared detection element 231, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing the third infrared detection element 231 taken along the line CC in FIG. 9.

第3赤外線検知素子231は、枠部241,第1検知薄膜部243,第2検知薄膜部246,参照薄膜部244を備えて構成されている。枠部241は、第1検知薄膜部243,参照薄膜部244,第2検知薄膜部246を取り囲むように形成されている。   The third infrared detection element 231 includes a frame part 241, a first detection thin film part 243, a second detection thin film part 246, and a reference thin film part 244. The frame portion 241 is formed so as to surround the first detection thin film portion 243, the reference thin film portion 244, and the second detection thin film portion 246.

第3赤外線検知素子231は、第1検知薄膜部243から枠部241を介して参照薄膜部244にかけて配置された複数の第1熱電堆部245と、第1熱電堆部245のうち第1検知薄膜部243に配置される部分を覆う第1検知用赤外線吸収層(図示省略)と、第1熱電堆部245のうち参照薄膜部244に配置される部分を覆う参照用赤外線吸収層(図示省略)と、第1熱電堆部245と電気的に接続される2つの第1電極パッド250と、を備えている。   The third infrared detection element 231 includes a plurality of first thermopile units 245 arranged from the first detection thin film unit 243 through the frame unit 241 to the reference thin film unit 244, and a first detection among the first thermopile units 245. A first infrared absorbing layer for detection (not shown) that covers a portion disposed in the thin film portion 243, and a reference infrared absorbing layer (not illustrated) that covers a portion disposed in the reference thin film portion 244 in the first thermoelectric stack 245. ) And two first electrode pads 250 that are electrically connected to the first thermoelectric stacking unit 245.

第1熱電堆部245の端部のうち、第1検知薄膜部243に配置される端部が第1検知接点261であり、参照薄膜部244に配置される端部が第1参照接点262である。
また、直列接続された複数の第1熱電堆部245は、2つの端部がそれぞれ異なる第1電極用リード部264を介して2つの第1電極パッド250と電気的に接続される。
Of the end portions of the first thermoelectric stack 245, the end portion disposed on the first detection thin film portion 243 is the first detection contact 261, and the end portion disposed on the reference thin film portion 244 is the first reference contact 262. is there.
Further, the plurality of first thermoelectric stacks 245 connected in series are electrically connected to the two first electrode pads 250 via the first electrode lead portions 264 having two different end portions.

次に、第3赤外線検知素子231は、第2検知薄膜部246から枠部241を介して参照薄膜部244にかけて配置された複数の第2熱電堆部249と、第2熱電堆部249のうち第2検知薄膜部246に配置される部分を覆う第2検知用赤外線吸収層(図示省略)と、第2熱電堆部249のうち参照薄膜部244に配置される部分を覆う参照用赤外線吸収層(図示省略)と、第2熱電堆部249と電気的に接続される2つの第2電極パッド252と、を備えている。   Next, the third infrared detecting element 231 includes a plurality of second thermoelectric stacking units 249 arranged from the second detecting thin film unit 246 to the reference thin film unit 244 through the frame unit 241, and the second thermoelectric stacking unit 249. A second detection infrared absorption layer (not shown) covering a portion disposed in the second detection thin film portion 246 and a reference infrared absorption layer covering a portion disposed in the reference thin film portion 244 in the second thermoelectric stack portion 249. (Not shown) and two second electrode pads 252 that are electrically connected to the second thermoelectric stacking part 249.

また、直列接続された複数の第2熱電堆部249は、2つの端部がそれぞれ異なる第2電極用リード部268を介して2つの第2電極パッド252と電気的に接続される。
なお、図9および図10では、第1検知用赤外線吸収層,参照用赤外線吸収層,第2検知用赤外線吸収層の図示を省略しているが、それぞれ第1検知用フィルタ237、参照用フィルタ238,第2検知用フィルタ239を通過した赤外線が照射されることで、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。
The plurality of second thermoelectric stacks 249 connected in series are electrically connected to the two second electrode pads 252 via the second electrode lead portions 268 having two different end portions.
In FIGS. 9 and 10, the first detection infrared absorption layer, the reference infrared absorption layer, and the second detection infrared absorption layer are not shown, but the first detection filter 237 and the reference filter are respectively shown. By irradiating the infrared rays that have passed through the second detection filter 239, the temperature changes according to the amount of the irradiated infrared rays.

この第3赤外線検知素子231は、照射される赤外線の強度に応じて第1検知用赤外線吸収層(図示省略)および参照用赤外線吸収層(図示省略)がそれぞれ温度変化し、両者に温度差ΔTが発生すると、その温度差ΔTに応じた起電力ΔVを生じ、その起電力ΔVに応じた赤外線検知信号を第1電極パッド250から外部に出力する。   In the third infrared detecting element 231, the temperature of the first detecting infrared absorbing layer (not shown) and the reference infrared absorbing layer (not shown) change according to the intensity of the irradiated infrared rays, and the temperature difference ΔT between the two changes. Occurs, an electromotive force ΔV corresponding to the temperature difference ΔT is generated, and an infrared detection signal corresponding to the electromotive force ΔV is output from the first electrode pad 250 to the outside.

また、この第3赤外線検知素子231は、照射される赤外線の強度に応じて第2検知用赤外線吸収層(図示省略)および参照用赤外線吸収層(図示省略)がそれぞれ温度変化し、両者に温度差ΔTが発生すると、その温度差ΔTに応じた起電力ΔVを生じ、その起電力ΔVに応じた赤外線検知信号を第2電極パッド252から外部に出力する。   Further, in the third infrared detecting element 231, the temperature of the second detecting infrared absorbing layer (not shown) and the reference infrared absorbing layer (not shown) are changed according to the intensity of the irradiated infrared rays, and the temperature of both is changed. When the difference ΔT occurs, an electromotive force ΔV corresponding to the temperature difference ΔT is generated, and an infrared detection signal corresponding to the electromotive force ΔV is output from the second electrode pad 252 to the outside.

詳細には、MEMS型サーモパイルとしての第3赤外線検知素子231においては、枠部241は台座33(図2参照)に対して熱的に接触しており、一方、第1検知薄膜部243(第1検知接点261),第2検知薄膜部246(第2検知接点265),参照薄膜部244(第1参照接点262および第2参照接点266)は、それぞれ台座33から熱的に分離された構造である。換言すれば、枠部241は台座33に接しており、第1検知薄膜部243,第2検知薄膜部246,参照薄膜部244は、それぞれ枠部241の上部で架橋されるように配置されると共に台座33から離間している。また、第1検知薄膜部243(第1検知接点261),第2検知薄膜部246(第2検知接点265),参照薄膜部244(第1参照接点262および第2参照接点266)は、互いに熱的に分離されている。   Specifically, in the third infrared detecting element 231 as a MEMS thermopile, the frame portion 241 is in thermal contact with the pedestal 33 (see FIG. 2), while the first detecting thin film portion 243 (first 1 detection contact 261), second detection thin film portion 246 (second detection contact 265), and reference thin film portion 244 (first reference contact 262 and second reference contact 266) are thermally separated from the base 33, respectively. It is. In other words, the frame part 241 is in contact with the pedestal 33, and the first detection thin film part 243, the second detection thin film part 246, and the reference thin film part 244 are arranged so as to be bridged at the upper part of the frame part 241. In addition, it is separated from the pedestal 33. The first detection thin film portion 243 (first detection contact 261), the second detection thin film portion 246 (second detection contact 265), and the reference thin film portion 244 (first reference contact 262 and second reference contact 266) are mutually connected. Thermally separated.

第1検知接点261の上には第1検知用赤外線吸収層(図示省略)が形成され、第2検知接点265の上には第2検知用赤外線吸収層(図示省略)が形成され、第1参照接点262および第2参照接点266の上には参照用赤外線吸収層(図示省略)が形成されている。   A first detection infrared absorption layer (not shown) is formed on the first detection contact 261, and a second detection infrared absorption layer (not shown) is formed on the second detection contact 265. A reference infrared absorbing layer (not shown) is formed on the reference contact 262 and the second reference contact 266.

第1検知用フィルタ237を通過した赤外線が第1検知用赤外線吸収層に照射されると、第1検知用赤外線吸収層は、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。第2検知用フィルタ239を通過した赤外線が第2検知用赤外線吸収層に照射されると、第2検知用赤外線吸収層は、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。参照用フィルタ238を通過した赤外線が参照用赤外線吸収層に照射されると、参照用赤外線吸収層は、照射された赤外線量に応じて温度が変化する。   When the infrared rays that have passed through the first detection filter 237 are applied to the first detection infrared absorption layer, the temperature of the first detection infrared absorption layer changes in accordance with the amount of infrared rays that are applied. When the infrared rays that have passed through the second detection filter 239 are applied to the second detection infrared absorption layer, the temperature of the second detection infrared absorption layer changes in accordance with the amount of the infrared rays applied. When the infrared rays that have passed through the reference filter 238 are applied to the reference infrared absorption layer, the temperature of the reference infrared absorption layer changes in accordance with the amount of irradiated infrared rays.

ここで、第1検知用フィルタ237は、第1検知波長(4.3[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタであり、波長が4.3[μm]の赤外線は、二酸化炭素(CO2 )に吸収される特性がある。また、第2検知用フィルタ239は、第2検知波長(4.7[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタであり、波長が4.7[μm]の赤外線は、一酸化炭素(CO)に吸収される特性がある。さらに、参照用フィルタ238は、参照波長(3.9[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタであり、波長が3.9[μm]の赤外線は、ガスによる吸収が生じない特性がある。 Here, the first detection filter 237 is a band-pass filter that selectively transmits infrared light having a first detection wavelength (4.3 [μm]), and infrared light having a wavelength of 4.3 [μm] It has the characteristic of being absorbed by carbon (CO 2 ). The second detection filter 239 is a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a second detection wavelength (4.7 [μm]), and infrared light having a wavelength of 4.7 [μm] is monoxide. It has the characteristic of being absorbed by carbon (CO). Further, the reference filter 238 is a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a reference wavelength (3.9 [μm]), and infrared light having a wavelength of 3.9 [μm] is not absorbed by gas. There are characteristics.

このため、参照用赤外線吸収層の温度を基準としつつ、第1検知用赤外線吸収層の温度変化状態を検出することで、CO2 濃度の判定が可能となる。換言すれば、第1検知用赤外線吸収層と参照用赤外線吸収層との温度差に基づいて、CO2 の濃度を判定することが可能となる。 For this reason, it is possible to determine the CO 2 concentration by detecting the temperature change state of the first detection infrared absorption layer while using the temperature of the reference infrared absorption layer as a reference. In other words, the CO 2 concentration can be determined based on the temperature difference between the first detection infrared absorption layer and the reference infrared absorption layer.

また、参照用赤外線吸収層の温度を基準としつつ、第2検知用赤外線吸収層の温度変化状態を検出することで、CO濃度の判定が可能となる。換言すれば、第2検知用赤外線吸収層と参照用赤外線吸収層との温度差に基づいて、COの濃度を判定することが可能となる。   Further, the CO concentration can be determined by detecting the temperature change state of the second detection infrared absorption layer while using the temperature of the reference infrared absorption layer as a reference. In other words, it is possible to determine the CO concentration based on the temperature difference between the second detection infrared absorption layer and the reference infrared absorption layer.

つまり、第3赤外線検知素子231は、第1検知用赤外線吸収層と参照用赤外線吸収層との温度差に応じて、直列接続された複数の第1熱電堆部245の両端に起電力(V)を生じるとともに、第2検知用赤外線吸収層と参照用赤外線吸収層との温度差に応じて、直列接続された複数の第2熱電堆部249の両端に起電力(V)を生じる。   That is, the third infrared detecting element 231 has electromotive forces (V) at both ends of the plurality of first thermoelectric stacks 245 connected in series according to the temperature difference between the first detecting infrared absorbing layer and the reference infrared absorbing layer. ) And an electromotive force (V) is generated at both ends of the plurality of second thermoelectric stacks 249 connected in series according to the temperature difference between the second detection infrared absorption layer and the reference infrared absorption layer.

そして、複数の第1熱電堆部245の両端に生じる起電力(V)は、測定対象ガスに含まれる二酸化炭素の濃度に応じて変化しており、第1電極パッド250から出力される赤外線検知信号は、二酸化炭素の濃度に応じて変化する。また、複数の第2熱電堆部249の両端に生じる起電力(V)は、測定対象ガスに含まれる一酸化炭素の濃度に応じて変化しており、第2電極パッド252から出力される赤外線検知信号は、一酸化炭素の濃度に応じて変化する。   The electromotive force (V) generated at both ends of the plurality of first thermoelectric stacks 245 changes according to the concentration of carbon dioxide contained in the measurement target gas, and detects infrared rays output from the first electrode pad 250. The signal varies with the concentration of carbon dioxide. In addition, the electromotive force (V) generated at both ends of the plurality of second thermoelectric stacks 249 varies depending on the concentration of carbon monoxide contained in the measurement target gas, and the infrared rays output from the second electrode pad 252. The detection signal varies depending on the concentration of carbon monoxide.

つまり、第3赤外線検知素子231は、1素子でありながら、2つの検知薄膜部(第1検知薄膜部243,第2検知薄膜部246)および2つの熱電堆(第1熱電堆部245,第2熱電堆部249)を備えることから、二種類のガス(二酸化炭素、一酸化炭素)を検知することができる。   That is, although the third infrared detection element 231 is one element, the two detection thin film portions (first detection thin film portion 243, second detection thin film portion 246) and two thermopile stacks (first thermoelectric stack portion 245, first Since two thermoelectric stacking parts 249) are provided, two kinds of gases (carbon dioxide and carbon monoxide) can be detected.

以上説明したように、第3赤外線検知素子231によれば、二種類のガス(二酸化炭素、一酸化炭素)を検知するにあたり、検知対象のガス毎に1つの素子を備える必要がないため、赤外線センサおよび非分散型赤外線分析式ガス検知器の小型化が可能となる。   As described above, according to the third infrared detection element 231, it is not necessary to provide one element for each gas to be detected when detecting two types of gases (carbon dioxide and carbon monoxide). The size of the sensor and the non-dispersive infrared analytical gas detector can be reduced.

ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。第3赤外線検知素子231が検知素子の一例に相当する。
[4.第4実施形態]
2種類のガスを検出するための赤外線検知素子は、上記の第3赤外線検知素子231に限られることはなく、2つの検知薄膜部および2つの参照薄膜部を有する赤外線検知素子であっても良い。
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described. The third infrared detection element 231 corresponds to an example of a detection element.
[4. Fourth Embodiment]
The infrared detection element for detecting two types of gases is not limited to the third infrared detection element 231 described above, and may be an infrared detection element having two detection thin film portions and two reference thin film portions. .

そこで、第4実施形態として、2つの検知薄膜部43および2つの参照薄膜部44を有する第4赤外線検知素子331について説明する。
図11は、第4赤外線検知素子331の外観を示す平面図である。なお、図11では、熱電堆部45のうち検知薄膜部43に配置される部分を覆う検知用赤外線吸収層と、熱電堆部45のうち参照薄膜部44に配置される部分を覆う参照用赤外線吸収層と、については、図示を省略している。
Therefore, as a fourth embodiment, a fourth infrared detection element 331 having two detection thin film portions 43 and two reference thin film portions 44 will be described.
FIG. 11 is a plan view showing the external appearance of the fourth infrared detecting element 331. In addition, in FIG. 11, the infrared rays for a detection which cover the part arrange | positioned in the detection thin film part 43 among the thermoelectric stack parts 45, and the reference infrared which covers the part arrange | positioned in the reference thin film part 44 among the thermoelectric stack parts 45 are shown. The illustration of the absorption layer is omitted.

第4赤外線検知素子331は、第1実施形態の赤外線検知素子31を2個用いて、それぞれの枠部41を一体に連結することで構成できる。
そして、2つの検知薄膜部43のそれぞれに対応するバンドパスフィルタとして、検知対象ガスに吸収される波長の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタを用いると共に、2つの参照薄膜部44のそれぞれに対応するバンドパスフィルタとして、参照波長(3.9[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタを用いる。
The 4th infrared detection element 331 can be comprised by connecting each frame part 41 integrally using the two infrared detection elements 31 of 1st Embodiment.
And as a bandpass filter corresponding to each of the two detection thin film parts 43, while using the bandpass filter which selectively permeate | transmits the infrared rays of the wavelength absorbed by detection object gas, each of the two reference thin film parts 44 is used. As a corresponding bandpass filter, a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a reference wavelength (3.9 [μm]) is used.

例えば、2つの検知薄膜部43のそれぞれに対応するバンドパスフィルタとして、第1検知波長(4.3[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタと、第2検知波長(4.7[μm])の赤外線を選択的に透過するバンドパスフィルタと、を用いることで、二酸化炭素および一酸化炭素を検知することができる。   For example, as a bandpass filter corresponding to each of the two detection thin film portions 43, a bandpass filter that selectively transmits infrared light having a first detection wavelength (4.3 [μm]) and a second detection wavelength (4. 7 [μm]) and a band-pass filter that selectively transmits infrared rays, carbon dioxide and carbon monoxide can be detected.

第4赤外線検知素子331は、2つの参照薄膜部44を備えており、第1ガス(例えば、二酸化炭素)を検知するための熱電堆部45と、第2ガス(例えば、一酸化炭素)を検知するための熱電堆部45とについて、それぞれ別々の参照薄膜部44を用いて、ガス検知を行うことができる。   The fourth infrared detecting element 331 includes two reference thin film portions 44, and includes a thermopile 45 for detecting a first gas (for example, carbon dioxide) and a second gas (for example, carbon monoxide). Gas detection can be performed using the separate reference thin film portions 44 for the thermopile 45 for detection.

これにより、第3実施形態のように、1つの参照薄膜部を2つの熱電堆部で共用する場合に比べて、一方の熱電堆部45の検知薄膜部43に入射される光量の変化の影響によって、他方の熱電堆部45の出力が変動するのを抑制できる。   Thereby, compared with the case where one reference thin film part is shared by two thermoelectric stack parts as in the third embodiment, the influence of the change in the amount of light incident on the detection thin film part 43 of one thermoelectric stack part 45 is affected. Thus, the output of the other thermopile unit 45 can be prevented from fluctuating.

したがって、第4赤外線検知素子331を用いることで、2種類のガスを検知するにあたり、誤差の発生を抑制できるため、より高精度なガス検知が実現できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。第4赤外線検知素子331が検知素子の一例に相当する。
Therefore, by using the fourth infrared detecting element 331, it is possible to suppress the occurrence of errors in detecting two types of gases, and thus it is possible to realize more accurate gas detection.
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described. The fourth infrared detection element 331 corresponds to an example of a detection element.

[5.第5実施形態]
第5実施形態として、低抵抗部を有する熱電堆部を備えた第5赤外線検知素子431について説明する。図12は、第5赤外線検知素子431の外観を表す平面図である。
[5. Fifth Embodiment]
As a fifth embodiment, a fifth infrared detection element 431 provided with a thermopile portion having a low resistance portion will be described. FIG. 12 is a plan view showing the appearance of the fifth infrared detection element 431. FIG.

なお、以下の説明では、第5赤外線検知素子の構成のうち第2実施形態と同様の構成については、第2実施形態と同一を付して説明を省略し、第5赤外線検知素子の構成のうち第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。   In the following description, the same configuration as that of the second embodiment among the configurations of the fifth infrared detection element is the same as that of the second embodiment, and the description thereof is omitted. Of these, differences from the first embodiment will be mainly described.

第5赤外線検知素子431は、第2実施形態の第2赤外線検知素子131における熱電堆部145の一部を低抵抗部445に置き換えることで構成される。つまり、第5赤外線検知素子431は、第2赤外線検知素子131における検知薄膜部143から参照薄膜部144に至る熱電堆部145のうち、枠部141に配置される部分の一部が低抵抗部445に置き換えられて構成されている。   The fifth infrared detecting element 431 is configured by replacing a part of the thermopile unit 145 in the second infrared detecting element 131 of the second embodiment with a low resistance part 445. In other words, the fifth infrared detecting element 431 is configured such that a part of the thermoelectric stacking part 145 extending from the detection thin film part 143 to the reference thin film part 144 in the second infrared detecting element 131 is a low resistance part. 445 is replaced.

そして、低抵抗部445は、アルミニウムで構成されており、アルミニウムは、熱電堆部145のうち検知薄膜部143および参照薄膜部144に配置される部分を構成する材料よりも電気抵抗値が低い。   And the low resistance part 445 is comprised with the aluminum, and aluminum has a lower electrical resistance value than the material which comprises the part arrange | positioned in the detection thin film part 143 and the reference thin film part 144 among the thermoelectric accumulation parts 145.

このため、検知接点161(検知薄膜部143)から参照接点162(参照薄膜部144)に至る熱電堆部145および低抵抗部445の全体の電気抵抗値は、第2実施形態の熱電堆部145に比べて、低い抵抗値となる。   For this reason, the entire electrical resistance value of the thermoelectric stacking unit 145 and the low resistance unit 445 from the detection contact 161 (detection thin film unit 143) to the reference contact 162 (reference thin film unit 144) is the thermoelectric stacking unit 145 of the second embodiment. The resistance value is lower than

これにより、複数の熱電堆部145および複数の低抵抗部445の全体として、センサ出力ノイズを低減することができる。つまり、高抵抗の部品は、それ自体がノイズ発生源となりうるが、抵抗値を低減することで赤外線検知素子としてノイズの発生を抑制でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。   As a result, sensor output noise can be reduced as a whole of the plurality of thermopile units 145 and the plurality of low resistance units 445. That is, the high-resistance component itself can be a noise generation source, but by reducing the resistance value, the generation of noise can be suppressed as an infrared detection element, and the deterioration of gas detection accuracy can be suppressed.

したがって、第5赤外線検知素子431を用いることで、熱電堆部の低抵抗化によりノイズの発生を低減でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。第5赤外線検知素子431が検知素子の一例に相当する。
Therefore, by using the 5th infrared detection element 431, generation | occurrence | production of noise can be reduced by the resistance reduction of a thermopile part, and the fall of gas detection accuracy can be suppressed.
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described. The fifth infrared detection element 431 corresponds to an example of a detection element.

[6.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[6. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態では、検知薄膜部および参照薄膜部のそれぞれの大きさが同等のものについて説明したが、検知薄膜部および参照薄膜部のそれぞれの大きさとが互いに異なる構成であってもよい。   For example, in the above-described embodiment, the detection thin film portion and the reference thin film portion have the same size. However, the detection thin film portion and the reference thin film portion may have different sizes.

そこで、検知薄膜部および参照薄膜部のそれぞれの大きさとが互いに異なる構成の第6赤外線検知素子531について説明する。図13は、第6赤外線検知素子531の外観を表す平面図である。   Therefore, the sixth infrared detection element 531 having a configuration in which the detection thin film portion and the reference thin film portion are different from each other will be described. FIG. 13 is a plan view showing the appearance of the sixth infrared detection element 531.

なお、以下の説明では、第6赤外線検知素子の構成のうち第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一を付して説明を省略し、第6赤外線検知素子の構成のうち第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。   In the following description, the same configuration as that of the first embodiment among the configurations of the sixth infrared detection element is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted, and the configuration of the sixth infrared detection element is omitted. Of these, differences from the first embodiment will be mainly described.

第6赤外線検知素子531は、第1実施形態の赤外線検知素子31における検知薄膜部43をより大きな拡大検知薄膜部543に置き換えるとともに、検知用赤外線吸収層47をより大きな拡大検知用赤外線吸収層547に置き換えて構成したものである。   The sixth infrared detection element 531 replaces the detection thin film portion 43 in the infrared detection element 31 of the first embodiment with a larger enlarged detection thin film portion 543, and the detection infrared absorption layer 47 becomes a larger enlarged detection infrared absorption layer 547. It is constructed by replacing with.

このように、拡大検知薄膜部543と参照薄膜部44とが異なる大きさの第6赤外線検知素子531は、特定ガス(本実施形態では、二酸化炭素)が存在しない場合でも、検知接点61と参照接点62との間に温度差を発生できるとともに、その温度差に応じたセンサ出力が生じる。   As described above, the sixth infrared detection element 531 having a size different from that of the enlarged detection thin film portion 543 and the reference thin film portion 44 is referred to the detection contact 61 even when the specific gas (carbon dioxide in the present embodiment) does not exist. A temperature difference can be generated between the contact 62 and a sensor output corresponding to the temperature difference.

つまり、センサ出力が無い場合(ゼロの場合)に特定ガスが存在しないと判断する構成では、断線などの状態を誤ってセンサ出力が無い状態と判定してしまう可能性があるが、第6赤外線検知素子531を用いることで、特定ガス(二酸化炭素)が存在しない状態をセンサ出力によって判断することが可能となる。   That is, in the configuration in which it is determined that the specific gas does not exist when there is no sensor output (in the case of zero), there is a possibility that the state such as disconnection may be erroneously determined as the state without the sensor output. By using the detection element 531, it is possible to determine a state where the specific gas (carbon dioxide) does not exist based on the sensor output.

また、第6赤外線検知素子531は、特定ガス(二酸化炭素)が存在しない状況下において、センサ出力が無い状態であるか否かによって、断線などの異常状態を判定することが可能となる。   Further, the sixth infrared detecting element 531 can determine an abnormal state such as a disconnection depending on whether or not there is no sensor output in a situation where the specific gas (carbon dioxide) does not exist.

よって、第6赤外線検知素子531によれば、特定ガス(二酸化炭素)が存在しない状態が判定可能となり、断線などの影響による誤判定を抑制できるため、ガス検知精度を向上できる。   Therefore, according to the sixth infrared detecting element 531, it is possible to determine the state where the specific gas (carbon dioxide) does not exist, and it is possible to suppress erroneous determination due to the influence of disconnection or the like, so that the gas detection accuracy can be improved.

また、上記実施形態では、特定ガスとして、二酸化炭素および一酸化炭素を検知する実施形態について説明したが、特定ガスはこれらに限られることはなく、例えば、エタノール(検知波長:3.4[μm]あるいは9.4[μm])などを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器に、本発明を適用しても良い。その場合、特定ガスの検知波長に応じて、バンドパスフィルタを適宜選択すると良い。   Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which carbon dioxide and carbon monoxide are detected as the specific gas has been described. However, the specific gas is not limited to these, for example, ethanol (detection wavelength: 3.4 [μm ] Or 9.4 [μm]) or the like may be applied to a non-dispersive infrared analytical gas detector. In that case, a band pass filter may be appropriately selected according to the detection wavelength of the specific gas.

さらに、検知薄膜部は、1個あるいは2個に限られることはなく、3個以上の検知薄膜部を備える赤外線検知素子を用いても良い。   Furthermore, the number of detection thin film portions is not limited to one or two, and an infrared detection element including three or more detection thin film portions may be used.

1…非分散型赤外線分析式ガス検知器、11…光源、13…測定セル、15…赤外線センサ、17…ヒータ、31…赤外線検知素子、33…台座、37…検知用フィルタ、38…参照用フィルタ、41…枠部、43…検知薄膜部、44…参照薄膜部、45…熱電堆部、47…検知用赤外線吸収層、48…参照用赤外線吸収層、50…電極パッド、51…信号線、61…検知接点、62…参照接点、131…第2赤外線検知素子、141…枠部、143…検知薄膜部、144…参照薄膜部、145…熱電堆部、150…電極パッド、161…検知接点、162…参照接点、215…第3赤外線センサ、231…第3赤外線検知素子、237…第1検知用フィルタ、238…参照用フィルタ、239…第2検知用フィルタ、241…枠部、243…検知薄膜部、243…第1検知薄膜部、244…参照薄膜部、245…第1熱電堆部、246…第2検知薄膜部、249…第2熱電堆部、250…第1電極パッド、252…第2電極パッド、261…第1検知接点、262…第1参照接点、264…第1電極用リード部、265…第2検知接点、266…第2参照接点、268…第2電極用リード部、331…第4赤外線検知素子、431…第5赤外線検知素子、445…低抵抗部、531…第6赤外線検知素子、543…拡大検知薄膜部、547…拡大検知用赤外線吸収層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-dispersion type infrared analytical gas detector, 11 ... Light source, 13 ... Measurement cell, 15 ... Infrared sensor, 17 ... Heater, 31 ... Infrared sensing element, 33 ... Base, 37 ... Detection filter, 38 ... For reference Filter, 41 ... Frame portion, 43 ... Detection thin film portion, 44 ... Reference thin film portion, 45 ... Thermoelectric stacking portion, 47 ... Detection infrared absorption layer, 48 ... Reference infrared absorption layer, 50 ... Electrode pad, 51 ... Signal line , 61 ... detection contact, 62 ... reference contact, 131 ... second infrared detection element, 141 ... frame part, 143 ... detection thin film part, 144 ... reference thin film part, 145 ... thermopile stacking part, 150 ... electrode pad, 161 ... detection Contact, 162 ... Reference contact, 215 ... Third infrared sensor, 231 ... Third infrared detection element, 237 ... First detection filter, 238 ... Reference filter, 239 ... Second detection filter, 241 ... Frame portion, 243 Detection thin film portion, 243 ... first detection thin film portion, 244 ... reference thin film portion, 245 ... first thermoelectric stacking portion, 246 ... second detection thin film portion, 249 ... second thermoelectric deposition portion, 250 ... first electrode pad, 252 ... Second electrode pad, 261 ... first detection contact, 262 ... first reference contact, 264 ... first electrode lead, 265 ... second detection contact, 266 ... second reference contact, 268 ... second electrode lead , 431... 4th infrared detecting element, 431... 5th infrared detecting element, 445... Low resistance part, 531... 6th infrared detecting element, 543.

Claims (6)

測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
赤外線を放射する光源と、
前記測定対象ガスが内部に導入される測定セルと、
到達した前記赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線センサと、
前記測定セルを加熱するヒータと、
を備えており、
前記光源および前記赤外線センサは、前記測定セルに対して熱伝導される状態で連結されており、
前記赤外線センサは、
複数の薄膜部をそれぞれ取り囲む枠部を有すると共に、前記薄膜部および前記枠部に配置される熱電堆を有する検知素子と、
前記複数の薄膜部のそれぞれに応じて予め定められた波長の前記赤外線を透過する波長選択フィルタと、
を備えており、
前記検知素子は、前記複数の薄膜部として、少なくとも1つの参照薄膜部と、少なくとも1つの検知薄膜部と、を備えており、
前記波長選択フィルタは、前記参照薄膜部に対して参照波長の前記赤外線を透過し、前記検知薄膜部に対して検知波長の前記赤外線を透過し、
前記熱電堆は、前記参照薄膜部に設けられる複数の参照接点と、前記検知薄膜部に設けられる複数の検知接点と、が交互に接続されること、
を特徴とする非分散型赤外線分析式ガス検知器。
A non-dispersive infrared analytical gas detector that detects a specific gas contained in a gas to be measured,
A light source that emits infrared light;
A measurement cell into which the measurement target gas is introduced;
An infrared sensor that outputs an infrared detection signal according to the intensity of the infrared light that has reached;
A heater for heating the measurement cell;
With
The light source and the infrared sensor are connected in a state of being thermally conducted to the measurement cell,
The infrared sensor is
A sensing element having a frame portion surrounding each of the plurality of thin film portions, and having a thermopile disposed on the thin film portion and the frame portion,
A wavelength selective filter that transmits the infrared light having a predetermined wavelength according to each of the plurality of thin film portions;
With
The detection element includes, as the plurality of thin film portions, at least one reference thin film portion and at least one detection thin film portion,
The wavelength selective filter transmits the infrared light of the reference wavelength to the reference thin film portion, and transmits the infrared light of the detection wavelength to the detection thin film portion,
The thermopile is alternately connected with a plurality of reference contacts provided on the reference thin film portion and a plurality of detection contacts provided on the detection thin film portion,
A non-dispersive infrared analytical gas detector.
前記複数の参照接点は、前記参照薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置されており、
前記複数の検知接点は、前記検知薄膜部のうち中心から端部に向けて放射状に配置されていること、
を特徴とする請求項1に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。
The plurality of reference contacts are arranged radially from the center to the end of the reference thin film portion,
The plurality of detection contacts are arranged radially from the center to the end of the detection thin film portion,
The non-dispersive infrared analytical gas detector according to claim 1.
前記複数の参照接点と前記複数の検知接点とは、線対称に配置されていること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。
The plurality of reference contacts and the plurality of detection contacts are arranged in line symmetry,
The non-dispersive infrared analytical gas detector according to claim 1 or 2, wherein
前記検知素子は、前記複数の薄膜部として、少なくとも1つの参照薄膜部と、少なくとも2つの検知薄膜部と、を備えており、さらに、少なくとも2つの前記熱電堆を備えること、
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。
The detection element includes at least one reference thin film portion and at least two detection thin film portions as the plurality of thin film portions, and further includes at least two thermopile,
The non-dispersive infrared analytical gas detector according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記熱電堆は、前記枠部に配置される部分の少なくとも一部に、前記検知薄膜部および前記参照薄膜部に配置される部分を構成する材料よりも電気抵抗値の低い材料で構成された低抵抗部を備えること、
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。
The thermopile is formed of a material having a lower electrical resistance value than at least a part of the portion disposed in the frame portion than the material constituting the portion disposed in the detection thin film portion and the reference thin film portion. Having a resistance part,
The non-dispersive infrared analytical gas detector according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記検知薄膜部は、前記参照薄膜部とは異なる大きさであること、
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。
The sensing thin film portion is different in size from the reference thin film portion;
The non-dispersive infrared analytical gas detector according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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