JP6257407B2 - 赤外線式ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガス検出器に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、赤外線光源と、赤外線を検出する赤外線センサ（検出器）と、赤外線光源に対して対向配置され、反射した赤外線を赤外線センサに入射させる凹面反射鏡と、を同一のケース内に備える赤外線式ガスセンサが知られている。このガス検出器は、凹面反射鏡に対向させて赤外線光源が設けられ、この光源から放射された赤外線の反射光が集束する位置に赤外線センサが設けられる。さらに、赤外線光源及び赤外線センサと凹面反射鏡との間に、被測定ガスを含むガスを流入させることで、ガスによる赤外線吸収の度合い（吸光度）を測定し、測定した吸光度をもって被測定ガスを検出するように構成されている。

特許文献１に示すような、吸光度を用いたガスの検出方法では、その検出感度は、被測定ガスに含まれる分子（例えば、一酸化炭素など）の「吸収係数」と、被測定ガス中を通過する距離である「光路長」によって決定される。このため、検出感度を向上させるには、吸収係数が大きくなる波長を用いる、または、光路長を長くとる、といった方法が有効である。

光路長を長くとる構成としては、特許文献２に、円筒状の導光路を複数回屈曲させ、導光路の一方の端部に光源を、他方の端部に検出器を配置する構成が開示されている。

特開２００５−２０８００９号公報 特開２００５−３３７８７５号公報

特許文献１に示すような赤外線式ガス検出器において、より高感度を実現するためには、光路長を長くとることが重要となる。しかしながら、特許文献１に示されるガスセンサの場合、赤外線光源及び赤外線センサと凹面反射鏡との距離を大きくする必要があり、ガスセンサが大型化する。

また、特許文献２に開示の構成では、光源と検出器とが物理的に離れた箇所に配置されるため、これらを動作させるための電気回路の占有場所が増え、ガスセンサ全体としては、小型化が難しい。また、特許文献２に開示の構成では、ガスセンサ内への被検出ガスの導入は、導光路に設けられた細孔から行う構成となっており、被検出ガスが自然吸気では導入され難しい。このため、例えば、室内において希薄な被検出ガスを検出する用途に用いるには、不向きである。

本発明は上記問題点に鑑み、光源と検出器との光路長を長くし高感度とするとともに、ガスセンサ全体の寸法を小型化できる赤外線式ガスセンサを実現することを目的とする。また、さらなる目的としては、赤外線式ガスセンサの小型化に加え、自然吸気であっても被検出ガスが導入され易い構造の赤外線式ガスセンサを実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明に係る赤外線式ガスセンサの特徴構成は、赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガスセンサであって、
前記光源と、前記検出器とが同一の平面基板上に実装され、
前記光源及び前記検出器に対して対向して配置され、前記赤外線を反射する第１ミラーと、
前記光源及び前記検出器の間で、かつ、前記第１ミラーと対向して配置され、前記赤外線を反射する第２ミラーと、
前記光源から放射された赤外線を、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第１ミラーの順で反射させて、前記検出器へと導く光路管と、を備え、
前記光源から前記検出器に至る赤外線の光路を渡って、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に、前記被検出ガスが導入される被検出ガス導入部を備え、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーが、平面状に形成されるとともに、平行に配置され、
前記光路管が、前記赤外線を反射する反射部材を用いて、端部が、前記光源、前記第１ミラー、前記第２ミラー、及び前記検出器に開放された筒状に形成された点にある。

上記特徴構成により、光源と検出器とを同一の平面基板上に実装するため、光源及び検出器の位置を確定できるとともに、両者を動作させるための電気回路を小型化することが可能となる。また、第１ミラーと第２ミラーとの間で複数回反射を行うため、同一の光路長であれば、ミラーを用いて１回反射させる場合に比べ、第１ミラーと光源及び検出器との距離を小さくすることが可能であり、光路長を長くとり易くとなる。すなわち、光源と検出器との光路長を長くし高感度とするとともに、ガスセンサ全体の寸法を小型化できる赤外線式ガスセンサを実現できる。

また、上記特徴構成によれば、平面形状のミラーで反射させることから反射光は一定の直進性を備える。よって、例えば、第１ミラー、第２ミラー、第１ミラーの順で反射させて、検出器へと導くにあたり、反射光の光路が一部交差するように構成しても、検出器まで赤外線を到達させることが可能となる。また、光路管の内面を反射部材とすることで、光源から放射された赤外線のうち光軸から離れる方向に散乱した光を集光することが可能となるため、光源から放射された赤外線が検出器へと集光された時の集光効率を改善することができる。すなわち、光路管の体面積を抑えるとともに、検出感度を改善した赤外線式ガスセンサを実現できる。加えて、主要な光学素子が、２枚の平面ミラーのみで済むため、ガスセンサの製造コストを抑えることができる。

加えて、前記光路管が、前記光源と前記第２ミラーとの間、前記第２ミラーと前記検出
器との間、及び前記第１ミラーにおいて赤外線が１度目に反射する箇所と２度目に反射す
る箇所との間に、前記平面基板に直交する方向に突出する突起部と、を備える構成とする
と好適である。

上記特徴構成によれば、突出部によって、光源から第２ミラー側など、光軸から大きく離れた方向へ赤外線が放射されることを防ぐことができる。よって、光路から外れた赤外線が検出器に到達することを抑えることができるため、検出感度を改善することができる。すなわち、光路管の体面積を抑えたまま、検出感度を改善した赤外線式ガスセンサを実現できる。
また、上記目的を達成するため、本願発明に係る赤外線式ガスセンサの特徴構成は、赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガスセンサであって、
前記光源と、前記検出器とが同一の平面基板上に実装され、
前記光源及び前記検出器に対して対向して配置され、前記赤外線を反射する第１ミラーと、
前記光源及び前記検出器の間で、かつ、前記第１ミラーと対向して配置され、前記赤外線を反射する第２ミラーと、
前記光源から放射された赤外線を、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第１ミラーの順で反射させて、前記検出器へと導く光路管と、を備え、
前記光源から前記検出器に至る赤外線の光路を渡って、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に、前記被検出ガスが導入される被検出ガス導入部を備え、
前記光路管が、前記光源と前記第２ミラーとの間、前記第２ミラーと前記検出器との間、及び前記第１ミラーにおいて赤外線が１度目に反射する箇所と２度目に反射する箇所との間に、前記平面基板に直交する方向に突出する突起部と、を備える点にある。
上記特徴構成により、光源と検出器とを同一の平面基板上に実装するため、光源及び検
出器の位置を確定できるとともに、両者を動作させるための電気回路を小型化することが
可能となる。また、第１ミラーと第２ミラーとの間で複数回反射を行うため、同一の光路
長であれば、ミラーを用いて１回反射させる場合に比べ、第１ミラーと光源及び検出器と
の距離を小さくすることが可能であり、光路長を長くとり易くとなる。すなわち、光源と
検出器との光路長を長くし高感度とするとともに、ガスセンサ全体の寸法を小型化できる
赤外線式ガスセンサを実現できる。
また、上記特徴構成によれば、突出部によって、光源から第２ミラー側など、光軸から大きく離れた方向へ赤外線が放射されることを防ぐことができる。よって、光路から外れた赤外線が検出器に到達することを抑えることができるため、検出感度を改善することができる。すなわち、光路管の体面積を抑えたまま、検出感度を改善した赤外線式ガスセンサを実現できる。

さらに、前記光路管が、前記平面基板と前記第１ミラーとの間に渡って、前記平面基板と平行な方向に前記被検出ガスを流通させるための貫通孔を備え、前記貫通孔の内部を前記被検出ガス導入部とした構成とすると好適である。

上記特徴構成によれば、貫通孔を、平面基板と前記第１ミラーとの間に設けることで、被検出ガスの自然吸気を行い易くできる。よって、赤外線式ガスセンサの小型化に加え、自然吸気であっても被検出ガスが導入され易い構造の赤外線式ガスセンサを実現できる。

また、前記検出器が、検出面に互いに異なる波長域を検出可能に構成された２つの受光素子を備え、
前記第２ミラーの中心位置から前記平面基板に直交する方向に延びる直線に対して、
前記２つの受光素子の中心位置と前記光源の中心位置とが線対称に配置され、
前記光源から放射される赤外線の光軸位置での前記第１ミラー上に位置する一対の反射位置も、前記直線に対して線対称に配置される構成とすると好適である。

上記特徴構成によれば、光源から放射された赤外線を、２つの受光素子において、均等に受光することができる。ガスセンサ全体の寸法を小型化できる赤外線式ガスセンサを好適に実現できる。

また、前記光路管が、前記光源の周辺部及び前記検出器の周辺部において、端部に近づくほど絞られた構成とすると好適である。

上記特徴構成によれば、光源から放射された赤外線を、効率的に検出器の周辺部まで到達させるとともに、検出器の周辺部に到達した赤外線を、効率的に検出器で受光することができる。すなわち、検出感度に優れた赤外線式ガスセンサを実現できる。

さらに、前記被検出ガスとして、一酸化炭素を用いる構成とすると好適である。

ガスセンサの概略構成図 検出器の概略図 ガスセンサの検出原理の説明図 ガスセンサの光学系 光路管の平面図 ガスセンサの検知精度比較図

以下、本発明の実施形態に係るガスセンサＳについて図面を用いて説明する。ガスセンサＳは、図１に示すように、赤外線を放射する光源Ｓｒと、被検出ガスＧによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器Ｄｔとを備える。光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔは、図１に示すように、ケース２内に配置され、ケース２内に被検出ガスＧを含むガスが自然吸気により導入されるように構成される（図３参照）。

ガスセンサＳは、ケース２に被検出ガスＧを含むガスが導入された状態で、光源Ｓｒから赤外線を放射し、検出器Ｄｔによって被検出ガスＧの濃度が検出されるように構成される。ガスセンサＳは、被検出ガスＧとして、空気中の一酸化炭素を検出するように構成される。ガスセンサＳは、例えば一般家庭などの施設内における一酸化炭素ガスの検知センサとして用いられる。

〔検出器Ｄｔの構成〕
検出器Ｄｔは、図２に示すように、検出面に互いに異なる波長域を検出可能に構成された２つの受光素子Ｓｅを備える。具体的には、円筒状の金属筒からなる本体部２０を備える。本体部２０の下部にはリード線２１を備え、本体部２０の上面には、互いに異なる波長域をバイパスする光学フィルタ（２３ａ、２３ｂ）を備える。光学フィルタ２３ａ、２３ｂは、本体部２０の上面の中心位置Ｄｔｏに対して、点対称となるように配置される。光学フィルタ２３ａ、２３ｂの下部には受光素子Ｓｅが設けられる。本実施形態においては、受光素子Ｓｅとして焦電型センサを用いる。より具体的には、Ｐｙｒｅｏｓ社製のＰＹ−ＩＴＶ−ＤｕＡＬ−ＴＯ３９を用いる。光学フィルタ２３ａ、２３ｂはそれぞれ、中心波長が４．６４μｍ、３．９１μｍである。

検出器Ｄｔの計測原理について説明する。検出器Ｄｔは、一方の受光素子Ｓｅが出力した信号を検出用信号とし、他方をレファレンス用信号としている。本実施形態においては、中心波長が４．６４μｍとなる受光素子Ｓｅの出力信号を検出用信号、３．９１μｍとなる受光素子Ｓｅの出力信号をレファレンス用信号とする。

光源Ｓｒからの赤外線を受光した際に検出される信号の様子を図３に示す。図３（ａ）は、光源Ｓｒに入力される電圧を示し、図３（ｂ）は受光素子Ｓｅの出力信号を示す。検出用信号の立ち上がり時における所定範囲Ｒ１と、立ち下がり時における所定範囲Ｒ２との、それぞれの範囲内の積分値を取得する。所定範囲Ｒ１及びＲ２は、同じ時間幅に設定される。本実施形態においては、光源Ｓｒはパルス駆動され、１回の放射時間は１０００ｍｓであり、所定範囲Ｒ１及びＲ２の幅は６５０ｍｓに設定される。

所定範囲Ｒ１における、レファレンス用信号の積分値をＲｅｆ１、検出用信号の積分値をＧａｓ１とし、所定範囲Ｒ２における、レファレンス用信号の積分値をＲｅｆ２、検出用信号の積分値をＧａｓ２とすると、以下の計算式により求まるＲａｔｉｏの値から、被検出ガスＧを検出することが可能となる。なお、Ｒａｔｉｏの値は、被検出ガスＧの濃度が高いほど、小さくなる。
Ｒａｔｉｏ＝（Ｇａｓ２−Ｇａｓ１）／（Ｒｅｆ２−Ｒｅｆ１）

〔ガスセンサの光学系〕
図４を用いて、ガスセンサＳの光学系を説明する。ガスセンサＳは、光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔに対して対向して配置され、赤外線を反射する第１ミラーＭ１と、光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔの間で、かつ、第１ミラーＭ１と対向して配置され、赤外線を反射する第２ミラーＭ２とを備える。第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２は、反射面が平面状に形成される。また、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２は、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２の反射面が平行となるように配置される。また、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２と平行となるように、光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔが実装された基板３も配置される。

以下では、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２の反射面の延長方向を第１方向Ｄ１とし、第１方向Ｄ１と垂直な方向を第２方向Ｄ２と呼ぶ。第２方向Ｄ２は、ガスセンサＳにおいて、ガスの流通方向に相当する。

ガスセンサＳは、光源Ｓｒから放射された赤外線が、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第１ミラーＭ１の順で反射させて、検出器Ｄｔへと導かれるように構成される。より具体的には、図１に示すように、ガスセンサＳは、光源Ｓｒから検出器Ｄｔへと赤外線を導くように構成された光路管１を備える。光路管１の形状について、詳しくは後述する。

光路管１を光源Ｓｒから検出器Ｄｔへと導かれる赤外線の光軸を、図４において矢印で示す。ガスセンサＳにおいて、２つの受光素子Ｓｅの中心位置Ｄｔｏと、光源Ｓｒの中心位置とが、第２ミラーＭ２の中心位置Ｍ２ｏから第２方向Ｄ２に延びる直線Ｍ２Ａに対して、線対称に配置される。また、光源Ｓｒから放射される赤外線の光軸位置での第１ミラーＭ１上に位置する一対の反射位置ｒ１、ｒ２も、直線Ｍ２Ａに対して線対称に配置される。

〔ガスセンサの構成〕
図１に示すように、光源Ｓｒと、検出器Ｄｔとが同一の平面基板３上に実装される。また、ガスセンサＳは、光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂの２つを組み合わせて、光源Ｓｒから放射された赤外線を、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第１ミラーＭ１の順で反射させて、検出器Ｄｔへと導く光路管１を形成するように構成される。

図５に、光路管１を形成する光路管下部１ｂを示す。図中、光軸Ａを破線で示す。図示するように、光路管１は、赤外線を反射する反射部材を用いて、端部が開放された筒状に形成される。より具体的には、光路管１は、光源Ｓｒ、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２及び検出器Ｄｔと対向する面が開放された形状となる。筒状光路管１は、上下対称な光路管上部１ａと光路管下部１ｂとを組み合わせることで形成される。光路管１は、円筒を略Ｗ字状に屈曲させたような形状に形成される。光路管１の光路は、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２で反射する前の光路と、反射後の光路が一部交差させて構成される。このような構成により、光路管１の第２方向Ｄ２方向の寸法を小さくすることができる。

光路管１（光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂ）は、合成樹脂により形成される。本実施形態においては、ＡＢＳ樹脂を用いる。光路管１の内面は、反射部材として金属被膜により、覆われる。具体的には、銅及びニッケルによるメッキを行う。

光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂには、図５に示すように、第１方向Ｄ１方向に突出し、第２方向Ｄ２にスリット状の溝を備えた基板固定部１２を備える。光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂは、基板固定部１２の溝に、基板３が挿入され、基板３に実装された光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔが光路の端部に位置するように、光源挿入孔１３及び検出器挿入孔１４が形成される。光路管１は、光路管下部１ｂに基板３を挿入後、光路管上部１ａを積載し、光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂの周囲に設けられた固定用孔Ｈを介して、ボルトなどの固定具で固定されることで、形成される。

第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２は、光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂに設けられた溝部に嵌めることで第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に固定される。

光路管１は、光源Ｓｒと第２ミラーＭ２との間、第２ミラーＭ２と検出器Ｄｔとの間、及び第１ミラーＭ１において赤外線が１度目に反射する箇所（反射位置ｒ１）と２度目に反射する箇所（反射位置ｒ２）との間に、第２方向Ｄ２に突出する突起部１１ａ〜１１ｃ、を備える。突起部１１ａ〜１１ｃは、図面奥行き方向に見て、第２方向Ｄ２方向に突出する三角形状に形成される

光路管１は、光源Ｓｒから検出器Ｄｔに至る赤外線の光路を渡って、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との間に、被検出ガスＧが導入される被検出ガス導入部を備える。具体的には、光路管１は、平面基板３と第１ミラーＭ１との間に渡って、第１方向Ｄ１に被検出ガスＧを流通させるための貫通孔１７を備える。具体的には、光路管上部１ａ及び光路管下部１ｂの第１方向Ｄ１方向の両端部において、凹部１７ａ、１７ｂを備えている。凹部１７ａ、１７ｂは、光路管上部１ａと光路管下部１ｂとを組み合わせた状態で、第１方向Ｄ１方向に貫通する貫通孔となる。凹部１７ａ及び１７ｂは、第２方向Ｄ２方向の幅が、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２の間に収まるように形成される。

より具体的には、第２方向Ｄ２方向の第２ミラーＭ２側の端部は、第１突起部１１ａ及び第３突起部１１ｃの第２方向Ｄ２方向頂点位置より、第１ミラーＭ１側に形成される。第１ミラーＭ１側の端部は、第２突起部１１ｂの第２方向Ｄ２方向頂点位置より、第２ミラーＭ２側に形成される。

光路管１は、光源Ｓｒの周辺部（光源周辺部１５）及び検出器Ｄｔの周辺部（検出器周辺部１６）において端部に近づくほど絞られた形状となる。具体的には、光源周辺部１５は、光源Ｓｒの位置を焦点とした放物面状に形成する。光源周辺部１５の第１方向Ｄ１一端部は、第１突起部１１ａにより形成される。このような構成とすることで、光源Ｓｒから放射される赤外線を平行光とすることができる。

また、検出器周辺部１６は、検出器Ｄｔの中心位置Ｄｔｏを焦点とする放物面状に形成する。検出器周辺部１６の第１方向Ｄ１方向一端部は、第３突起部１１ｃにより形成される。このような構成とすることで、検出器Ｄｔの２つの受光素子Ｓｅに対して、均等に赤外線を入射させることができる。

ガスセンサＳは、ケース２内に、光路管１、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、及び光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔが実装された基板３が収まるように構成される。具体的には、ケース２は、ケース上部２ａ及びケース下部２ｂから構成される。ケース２は、貫通孔１７が接する面に、空気の流通を可能とするよう複数の貫通孔を備える。

ガスセンサＳの組み立て方法について、具体的には、まずケース下部２ｂに光路管下部１ｂが固定され、基板３、第１ミラーＭ１、及び第２ミラーＭ２が取り付けられる。さらに、光路管下部１ｂ上に光路管上部１ａが固定され貫通孔１７とケース２との間にフィルタ枠Ｆが配置される。ここで、フィルタ枠Ｆは、エアフィルタを固定するための枠体である。最後に、ケース上部２ａを取り付け、ガスセンサＳが完成する。

本実施形態に係るガスセンサＳの性能評価を行った結果を図６に示す。図６において、濃度［ｐｐｍ］を記載の範囲は、当該濃度で一酸化炭素を光路管１中に導入した状態での出力を、「Ａｉｒ」と記載の範囲は、大気中での出力を示す。当該濃度図６（ａ）に、本実施形態に係るガスセンサＳの性能評価結果を、図６（ｂ）に、本実施形態に係るガスセンサＳと同様の光源Ｓｒ及び検出器Ｄｔを用い、一枚の平面ミラーを用いて略Ｖ字の光路を作製した場合の性能評価結果を示す。被検出ガスＧは、一酸化炭素とした。図６（ａ）の場合、光路長は４００ｍｍ、図６（ｂ）の場合、光路長は２００ｍｍである。

図に示すように、一枚の平面ミラーを用いた場合には、一酸化炭素の検知性能を評価した後、一酸化炭素濃度を０とした状態に戻した際、Ｒａｔｉｏが初期状態より低くなるという問題があった。この原因は、光源Ｓｒの発する熱により、検出器Ｄｔが加熱され、出力が不安定になっているものと推測される。一方、本実施形態に係るガスセンサＳでは、Ｒａｔｉｏの値が、一酸化炭素の検知性能を評価前と後で変化していない。この結果から、第２ミラーＭ２や突起部１１ａ及び１１ｃにより、光源Ｓｒと検出器Ｄｔとの間を隔てたことで、検出器Ｄｔの加熱を抑えられていると考えられる。以上より、本実施形態に係るガスセンサＳでは、検知性能を安定させることができた。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態においては、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２を平面状に形成する場合の一例を示したが、光路管１内の光軸が略Ｗ字状に屈曲させたような形状となるならば、例えば凹面形状のような他の形状を用いても構わない。

（２）上記実施形態においては、光路管１の内面に赤外線を反射する反射部材を用いる場合の例を示したが、反射部材を用いない構成としても構わない。

（３）上記実施形態においては、突起部１１ａ〜１１ｃを備える場合の構成を示したが、備えない構成としても構わない。

（４）上記実施形態においては、ガス導入部として第１方向Ｄ１の貫通孔１７を備える場合の一例を示したが、第１方向Ｄ１の貫通孔１７を備えず、例えば、光路管１の上面に複数の貫通孔を備える構成としても構わない。

（５）上記実施形態においては、光源周辺部１５及び検出器周辺部１６が端部に近づくほど絞られた形状とする場合の一例を示したが、端部においても円筒状のままとしても構わない。

赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガスセンサとして利用可能である。

１ ：光路管
２ ：ケース
３ ：平面基板
３ ：基板
１１ａ ：突起部
１１ｂ ：突起部
１１ｃ ：突起部
１７ ：貫通孔
Ａ ：光軸
Ｄｔ ：検出器
Ｄｔｏ ：中心位置
Ｇ ：被検出ガス
Ｍ１ ：第１ミラー
Ｍ２ ：第２ミラー
Ｍ２ｏ ：中心位置
Ｓ ：ガスセンサ
Ｓｅ ：受光素子
Ｓｒ ：光源
ｒ１ ：反射位置
ｒ２ ：反射位置

Claims (7)

1. 赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガスセンサであって、
   前記光源と、前記検出器とが同一の平面基板上に実装され、
   前記光源及び前記検出器に対して対向して配置され、前記赤外線を反射する第１ミラーと、
   前記光源及び前記検出器の間で、かつ、前記第１ミラーと対向して配置され、前記赤外線を反射する第２ミラーと、
   前記光源から放射された赤外線を、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第１ミラーの順で反射させて、前記検出器へと導く光路管と、を備え、
   前記光源から前記検出器に至る赤外線の光路を渡って、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に、前記被検出ガスが導入される被検出ガス導入部を備え、
   前記第１ミラー及び前記第２ミラーが、平面状に形成されるとともに、平行に配置され、
   前記光路管が、前記赤外線を反射する反射部材を用いて、端部が、前記光源、前記第１ミラー、前記第２ミラー、及び前記検出器に開放された筒状に形成された赤外線式ガスセンサ。
2. 前記光路管が、前記光源と前記第２ミラーとの間、前記第２ミラーと前記検出器との間、及び前記第１ミラーにおいて赤外線が１度目に反射する箇所と２度目に反射する箇所との間に、前記平面基板に直交する方向に突出する突起部と、を備える請求項１に記載の赤外線式ガスセンサ。
3. 赤外線を放射する光源と、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出する検出器とを同一のケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成され、前記検出器によって被検出ガスの濃度が検出される赤外線式ガスセンサであって、
   前記光源と、前記検出器とが同一の平面基板上に実装され、
   前記光源及び前記検出器に対して対向して配置され、前記赤外線を反射する第１ミラーと、
   前記光源及び前記検出器の間で、かつ、前記第１ミラーと対向して配置され、前記赤外線を反射する第２ミラーと、
   前記光源から放射された赤外線を、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第１ミラーの順で反射させて、前記検出器へと導く光路管と、を備え、
   前記光源から前記検出器に至る赤外線の光路を渡って、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に、前記被検出ガスが導入される被検出ガス導入部を備え、
   前記光路管が、前記光源と前記第２ミラーとの間、前記第２ミラーと前記検出器との間、及び前記第１ミラーにおいて赤外線が１度目に反射する箇所と２度目に反射する箇所との間に、前記平面基板に直交する方向に突出する突起部と、を備える赤外線式ガスセンサ。
4. 前記光路管が、前記平面基板と前記第１ミラーとの間に渡って、前記平面基板と平行な方向に前記被検出ガスを流通させるための貫通孔を備え、前記貫通孔の内部を前記被検出ガス導入部とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。
5. 前記検出器が、検出面に互いに異なる波長域を検出可能に構成された２つの受光素子を備え、
   前記第２ミラーの中心位置から前記平面基板に直交する方向に延びる直線に対して、
   前記２つの受光素子の中心位置と前記光源の中心位置とが線対称に配置され、
   前記光源から放射される赤外線の光軸位置での前記第１ミラー上に位置する一対の反射位置も、前記直線に対して線対称に配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。
6. 前記光路管が、前記光源の周辺部及び前記検出器の周辺部において、端部に近づくほど絞られた請求項１〜５のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。
7. 前記被検出ガスとして、一酸化炭素を用いる請求項１〜６のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。

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