JPH09184803A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents
赤外線ガス分析計Info
- Publication number
- JPH09184803A JPH09184803A JP35445895A JP35445895A JPH09184803A JP H09184803 A JPH09184803 A JP H09184803A JP 35445895 A JP35445895 A JP 35445895A JP 35445895 A JP35445895 A JP 35445895A JP H09184803 A JPH09184803 A JP H09184803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- reflecting mirror
- infrared
- light source
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化および簡素化を図ることができる赤外
線ガス分析計を提供すること。 【解決手段】 凹面反射鏡２に対向させて光源４を設
け、この光源４から出射された赤外光Ｓ1 の反射光束Ｓ
2 が集束する位置またはその近傍に受光器５を設け、光
源４および受光器５と凹面反射鏡２との間の空間に被測
定ガスを含むガスを流入させ、その特性吸収の度合いを
測定するよう構成している。
線ガス分析計を提供すること。 【解決手段】 凹面反射鏡２に対向させて光源４を設
け、この光源４から出射された赤外光Ｓ1 の反射光束Ｓ
2 が集束する位置またはその近傍に受光器５を設け、光
源４および受光器５と凹面反射鏡２との間の空間に被測
定ガスを含むガスを流入させ、その特性吸収の度合いを
測定するよう構成している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、空調制御用ガス
センサやガス管理区域内に設置されるガス警報機あるい
はガス濃度測定器として使用される赤外線ガス分析計に
関する。
センサやガス管理区域内に設置されるガス警報機あるい
はガス濃度測定器として使用される赤外線ガス分析計に
関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線吸収を利用した赤外線ガス分析計
で用いられる吸収セルは、パイプ形状がとられることが
多く、光源と検出器はこの吸収セルの両端に位置するの
が一般的である。
で用いられる吸収セルは、パイプ形状がとられることが
多く、光源と検出器はこの吸収セルの両端に位置するの
が一般的である。
【０００３】例えば、２つの光源を採用したダブルビー
ム形の赤外線吸収方式のＣＯ2 ガス濃度計（以下、ＣＯ
2 計という）の場合、基準ガスが流れる比較セルと、被
測定ガスが流れる測定セルと、測定セルに対応する検出
器および比較セルに対応する検出器の計２つの検出器と
が設けられ、光学系ベンチが構成されている。そして、
測定セルに対応する検出器は、その前面にＣＯ2 のみの
特性吸収帯域の赤外光を通過させる光学フィルタ（例え
ば、中心透過波長４．３μｍのバンドパスフィルタ）を
備える一方、比較セルに対応する検出器は、その前面に
ＣＯ2 に対して吸収帯域のないところの波長の赤外光を
通過させる光学フィルタ（例えば、中心透過波長３．７
μｍのバンドパスフィルタ）を備え、光源から等しく出
された赤外線は、測定セル中のＣＯ2 により吸収され、
各検出器から出力された検出信号を演算処理することに
よりＣＯ2 ガスの濃度値を出力する。
ム形の赤外線吸収方式のＣＯ2 ガス濃度計（以下、ＣＯ
2 計という）の場合、基準ガスが流れる比較セルと、被
測定ガスが流れる測定セルと、測定セルに対応する検出
器および比較セルに対応する検出器の計２つの検出器と
が設けられ、光学系ベンチが構成されている。そして、
測定セルに対応する検出器は、その前面にＣＯ2 のみの
特性吸収帯域の赤外光を通過させる光学フィルタ（例え
ば、中心透過波長４．３μｍのバンドパスフィルタ）を
備える一方、比較セルに対応する検出器は、その前面に
ＣＯ2 に対して吸収帯域のないところの波長の赤外光を
通過させる光学フィルタ（例えば、中心透過波長３．７
μｍのバンドパスフィルタ）を備え、光源から等しく出
された赤外線は、測定セル中のＣＯ2 により吸収され、
各検出器から出力された検出信号を演算処理することに
よりＣＯ2 ガスの濃度値を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
ＣＯ2 計を、空調制御用ガスセンサやガス管理区域内に
設置されるガス警報機あるいはガス濃度測定器として使
用するためには、光学系ベンチの構造を小型化、かつ簡
素化することが望まれるけれども、上記構成では、光源
と検出器の開き角を大きくとれないため、感度を上げる
には、光路長（吸収長）をできるだけ長くするしかな
く、セル長の長い吸収セルが要求され、ＣＯ2 計全体の
構成が大型化する。その上、光源と検出器を吸収セルの
両端に設置せざるを得ないため、光源や検出器への配線
が必要であり、そのための電気回路の構成が複雑であ
る。
ＣＯ2 計を、空調制御用ガスセンサやガス管理区域内に
設置されるガス警報機あるいはガス濃度測定器として使
用するためには、光学系ベンチの構造を小型化、かつ簡
素化することが望まれるけれども、上記構成では、光源
と検出器の開き角を大きくとれないため、感度を上げる
には、光路長（吸収長）をできるだけ長くするしかな
く、セル長の長い吸収セルが要求され、ＣＯ2 計全体の
構成が大型化する。その上、光源と検出器を吸収セルの
両端に設置せざるを得ないため、光源や検出器への配線
が必要であり、そのための電気回路の構成が複雑であ
る。
【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、小型化および簡素化を図ること
ができる赤外線ガス分析計を提供することにある。
たもので、その目的は、小型化および簡素化を図ること
ができる赤外線ガス分析計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の赤外線ガス分析計は、凹面反射鏡に対向
させて光源を設け、この光源から出射された赤外光の反
射光束が集束する位置またはその近傍に受光器を設け、
前記光源および受光器と前記凹面反射鏡との間の空間に
被測定ガスを含むガスを流入させ、その特性吸収の度合
いを測定するよう構成したものである。
め、この発明の赤外線ガス分析計は、凹面反射鏡に対向
させて光源を設け、この光源から出射された赤外光の反
射光束が集束する位置またはその近傍に受光器を設け、
前記光源および受光器と前記凹面反射鏡との間の空間に
被測定ガスを含むガスを流入させ、その特性吸収の度合
いを測定するよう構成したものである。
【０００７】この発明では、光源から出射された赤外光
の反射光束が集束する位置またはその近傍に受光器を設
けているので、赤外吸収に係る光路の開き角を大きくで
きるとともに、折り返し光路を形成できる。
の反射光束が集束する位置またはその近傍に受光器を設
けているので、赤外吸収に係る光路の開き角を大きくで
きるとともに、折り返し光路を形成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１、図２はこの発明の赤外線
ガス分析計を示し、図３はその断面図、図４は動作を示
す図である。この第１の実施形態では、赤外線ガス分析
計としてＣＯ2ガス濃度計（以下、ＣＯ2 計という）を
採用している。
面に基づいて説明する。図１、図２はこの発明の赤外線
ガス分析計を示し、図３はその断面図、図４は動作を示
す図である。この第１の実施形態では、赤外線ガス分析
計としてＣＯ2ガス濃度計（以下、ＣＯ2 計という）を
採用している。
【０００９】図１〜図４において、１は、金属製の上部
ケース１ａ，金属製の下部ケース１ｂからなる１つの金
属ケースで、上部ケース１ａの内面に楕円反射鏡（凹面
反射鏡の一例）２が形成されている。この楕円反射鏡２
の材質は、例えば鋳造用金属または射出成形用合成樹脂
（ＡＢＳなど）であり、公知の方法で形成され、楕円反
射鏡２の表面２ａには赤外域で高い反射率を示す金属
（アルミニウム、クロムなど）Ｍが蒸着されたり、コー
ティングされている。
ケース１ａ，金属製の下部ケース１ｂからなる１つの金
属ケースで、上部ケース１ａの内面に楕円反射鏡（凹面
反射鏡の一例）２が形成されている。この楕円反射鏡２
の材質は、例えば鋳造用金属または射出成形用合成樹脂
（ＡＢＳなど）であり、公知の方法で形成され、楕円反
射鏡２の表面２ａには赤外域で高い反射率を示す金属
（アルミニウム、クロムなど）Ｍが蒸着されたり、コー
ティングされている。
【００１０】３は、上部ケース１ａの４つの側面に設け
られた正面視矩形の開口部で、この開口部３は各側面に
複数個形成されており、被測定ガスはこれら開口部３よ
り、自然拡散によりＣＯ2 計内に流入する。
られた正面視矩形の開口部で、この開口部３は各側面に
複数個形成されており、被測定ガスはこれら開口部３よ
り、自然拡散によりＣＯ2 計内に流入する。
【００１１】４は光源で、例えばタングステンランプで
あり、後述する回路基板１３上に配置されている。そし
て、電気的に光源４をオン・オフする直接変調方式を採
用している。
あり、後述する回路基板１３上に配置されている。そし
て、電気的に光源４をオン・オフする直接変調方式を採
用している。
【００１２】受光器５は、例えば焦電型赤外線センサや
サーモパイルであり、この受光器５はデュアルツインタ
イプに構成されている。具体的に説明すると、図５にお
いて、受光器５の容器２１の上面部のほぼ中央に開口部
Ａが形成され、この開口部Ｍを閉塞するように赤外線透
過性の窓材Ｂが取り付けられている。この窓材Ｂはサフ
ァイア、ＢａＦ2 等の材料からなり、容器２１内には例
えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス）よ
りなる赤外線検出素子６が収容され、この赤外線検出素
子６には、４つの受光素子７，８，９，１０が形成され
ている。受光素子７と８、受光素子９と１０は、同一形
状、同一受光面積を有し、対称（受光素子７と８、受光
素子９と１０がそれぞれ線対称）にしかも近接した状態
で、例えば「田」字状に配置されている。そして、受光
素子７と８とで一対のデュアル素子１１を構成し、受光
素子９と１０とでもう一対のデュアル素子１２を構成し
ている。そして、前記受光素子７と８、９と１０は、そ
れらの電極（符号＋，−で示す）が直列逆接続されてお
り、更に、デュアル素子１１，１２は、インピーダンス
変換用のＦＥＴ、時定数調整用の高抵抗、デュアル素子
１１，１２に電圧を供給するための電源端子等で電気的
接続され、それらの受光素子７〜１０が全て赤外光を受
光するのではなく、図５に示すように、それぞれにおけ
る一方の受光素子７，９に外部の赤外光が入射するよう
に、窓材Ｂの表裏（上下）両面に遮光部１９（図中、仮
想線で示すハッチング部分）を設け、受光素子７，９に
対応する部分のみを光透過部２０（図中、白抜き部分）
とし、他方の受光素子８，１０には外部の赤外光が入射
しないようにして、受光素子８，１０を例えば温度補償
用としている。
サーモパイルであり、この受光器５はデュアルツインタ
イプに構成されている。具体的に説明すると、図５にお
いて、受光器５の容器２１の上面部のほぼ中央に開口部
Ａが形成され、この開口部Ｍを閉塞するように赤外線透
過性の窓材Ｂが取り付けられている。この窓材Ｂはサフ
ァイア、ＢａＦ2 等の材料からなり、容器２１内には例
えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス）よ
りなる赤外線検出素子６が収容され、この赤外線検出素
子６には、４つの受光素子７，８，９，１０が形成され
ている。受光素子７と８、受光素子９と１０は、同一形
状、同一受光面積を有し、対称（受光素子７と８、受光
素子９と１０がそれぞれ線対称）にしかも近接した状態
で、例えば「田」字状に配置されている。そして、受光
素子７と８とで一対のデュアル素子１１を構成し、受光
素子９と１０とでもう一対のデュアル素子１２を構成し
ている。そして、前記受光素子７と８、９と１０は、そ
れらの電極（符号＋，−で示す）が直列逆接続されてお
り、更に、デュアル素子１１，１２は、インピーダンス
変換用のＦＥＴ、時定数調整用の高抵抗、デュアル素子
１１，１２に電圧を供給するための電源端子等で電気的
接続され、それらの受光素子７〜１０が全て赤外光を受
光するのではなく、図５に示すように、それぞれにおけ
る一方の受光素子７，９に外部の赤外光が入射するよう
に、窓材Ｂの表裏（上下）両面に遮光部１９（図中、仮
想線で示すハッチング部分）を設け、受光素子７，９に
対応する部分のみを光透過部２０（図中、白抜き部分）
とし、他方の受光素子８，１０には外部の赤外光が入射
しないようにして、受光素子８，１０を例えば温度補償
用としている。
【００１３】また、受光器５の前面（受光器５の入射
側）には、２種類（中心波長３．７μｍと４．３μｍ）
の狭帯域透過型の光学フィルタ（図示せず）が設置され
ている。例えば、一方の受光素子７と８の前面にＣＯ2
に対して吸収帯域のないところの波長の赤外光を通過さ
せる光学フィルタを設けることで、受光素子７と８は、
ＣＯ2 の特性吸収の無い波長３．７μｍのみに感度を有
する。そして、他方の受光素子９と１０の前面にＣＯ2
のみの特性吸収帯域の赤外光を通過させる光学フィルタ
を設けることで、受光素子９と１０は、ＣＯ2 の特性吸
収帯である４．３μｍのみに感度を有する。この２種類
の光学フィルタは、後述する遮蔽板１６に形成された光
学フィルタ設置用穴１８に設置される。
側）には、２種類（中心波長３．７μｍと４．３μｍ）
の狭帯域透過型の光学フィルタ（図示せず）が設置され
ている。例えば、一方の受光素子７と８の前面にＣＯ2
に対して吸収帯域のないところの波長の赤外光を通過さ
せる光学フィルタを設けることで、受光素子７と８は、
ＣＯ2 の特性吸収の無い波長３．７μｍのみに感度を有
する。そして、他方の受光素子９と１０の前面にＣＯ2
のみの特性吸収帯域の赤外光を通過させる光学フィルタ
を設けることで、受光素子９と１０は、ＣＯ2 の特性吸
収帯である４．３μｍのみに感度を有する。この２種類
の光学フィルタは、後述する遮蔽板１６に形成された光
学フィルタ設置用穴１８に設置される。
【００１４】１３は回路基板で、この回路基板１３に
は、光源４と受光器５が楕円反射鏡２に対向させる形で
配置されており、かつ、楕円反射鏡２のそれぞれの焦点
位置に光源４と受光器５が配置され、回路基板１３は、
光源４と受光器５を含めて１つの金属ケース１に覆われ
ている。なお、この回路基板１３には、図示しない電気
回路が形成されている。すなわち、光源４に電流を供給
する定電流駆動回路、受光器５の２つの出力をそれぞれ
増幅し演算する、受光出力の増幅・演算回路、指示校正
回路、電圧安定化回路などが形成されており、更に、Ｃ
Ｏ2 ガスの濃度値を電圧または電流の形で伝送するか、
または警報信号を出力する外部出力回路が形成されてい
る。また、これらの出力をコントロールパネルに伝送す
る場合には、送信回路を具備してもよい。要するに、光
源４と受光器５は、上述の電気回路を含めて１つの回路
基板１３上に形成されており、さらに回路基板１３およ
び楕円反射鏡２は１つの金属ケース１内に収納・固定さ
れている。したがって、周囲温度の変化に対しても指示
値が安定するとともに、外部のノイズに対しても強いＣ
Ｏ2 計が容易に得られる。
は、光源４と受光器５が楕円反射鏡２に対向させる形で
配置されており、かつ、楕円反射鏡２のそれぞれの焦点
位置に光源４と受光器５が配置され、回路基板１３は、
光源４と受光器５を含めて１つの金属ケース１に覆われ
ている。なお、この回路基板１３には、図示しない電気
回路が形成されている。すなわち、光源４に電流を供給
する定電流駆動回路、受光器５の２つの出力をそれぞれ
増幅し演算する、受光出力の増幅・演算回路、指示校正
回路、電圧安定化回路などが形成されており、更に、Ｃ
Ｏ2 ガスの濃度値を電圧または電流の形で伝送するか、
または警報信号を出力する外部出力回路が形成されてい
る。また、これらの出力をコントロールパネルに伝送す
る場合には、送信回路を具備してもよい。要するに、光
源４と受光器５は、上述の電気回路を含めて１つの回路
基板１３上に形成されており、さらに回路基板１３およ
び楕円反射鏡２は１つの金属ケース１内に収納・固定さ
れている。したがって、周囲温度の変化に対しても指示
値が安定するとともに、外部のノイズに対しても強いＣ
Ｏ2 計が容易に得られる。
【００１５】１４は、ゴミや粉塵の流入防止のためのフ
ィルタで、楕円反射鏡２と回路基板１３との間の上部ケ
ース１ａの側面に形成された開口部３を覆うように配置
される。
ィルタで、楕円反射鏡２と回路基板１３との間の上部ケ
ース１ａの側面に形成された開口部３を覆うように配置
される。
【００１６】１６は、前記光学フィルタを搭載する遮蔽
板で、赤外光を遮蔽する。この遮蔽板１６は、回路基板
１３上の光源４および受光器５に対応する位置にそれぞ
れ、赤外光の通過穴１７および前記光学フィルタが設置
される穴１８を有する。そして、通過穴１７にはサファ
イア、ＢａＦ2 等の材料からなる赤外線透過部材（図示
せず）が取り付けられいる。
板で、赤外光を遮蔽する。この遮蔽板１６は、回路基板
１３上の光源４および受光器５に対応する位置にそれぞ
れ、赤外光の通過穴１７および前記光学フィルタが設置
される穴１８を有する。そして、通過穴１７にはサファ
イア、ＢａＦ2 等の材料からなる赤外線透過部材（図示
せず）が取り付けられいる。
【００１７】以下動作について説明する。図３、図４に
おいて、楕円反射鏡２の一方の焦点位置に配置された光
源４から出射された赤外光Ｓ1 は、通過穴１７から楕円
反射鏡２に至り、この楕円反射鏡２で反射し、この反射
光Ｓ2 は楕円反射鏡２の他方の焦点位置に配置された受
光器５に穴１８を介して集光される。すなわち、光源４
から出た光束は楕円反射鏡２で１回折り返すことにな
り、従来に比べて２倍の光路長（吸収長）を得ることが
できる。また、赤外吸収に係る光路の開き角（光源４の
開き角、受光器５の受光角）を大きくとれるため、従来
構造よりも発光の伝達効率を高くできる。
おいて、楕円反射鏡２の一方の焦点位置に配置された光
源４から出射された赤外光Ｓ1 は、通過穴１７から楕円
反射鏡２に至り、この楕円反射鏡２で反射し、この反射
光Ｓ2 は楕円反射鏡２の他方の焦点位置に配置された受
光器５に穴１８を介して集光される。すなわち、光源４
から出た光束は楕円反射鏡２で１回折り返すことにな
り、従来に比べて２倍の光路長（吸収長）を得ることが
できる。また、赤外吸収に係る光路の開き角（光源４の
開き角、受光器５の受光角）を大きくとれるため、従来
構造よりも発光の伝達効率を高くできる。
【００１８】このように、楕円反射鏡２のそれぞれの焦
点位置に光源４と受光器５を配置し受光器５内の受光素
子７，９に反射光Ｓ2 が集束するように構成したので、
赤外吸収に係る光路を折り返し型にできるため、小型で
も十分な赤外吸収を得ることができ、受光器５の２つの
出力を演算処理することによりＣＯ2 ガスの濃度値また
は警報を出力して空調制御が確実に行える。
点位置に光源４と受光器５を配置し受光器５内の受光素
子７，９に反射光Ｓ2 が集束するように構成したので、
赤外吸収に係る光路を折り返し型にできるため、小型で
も十分な赤外吸収を得ることができ、受光器５の２つの
出力を演算処理することによりＣＯ2 ガスの濃度値また
は警報を出力して空調制御が確実に行える。
【００１９】また、光源４と受光器５を１つの回路基板
１３上に設置できるため、回路基板１３の構成も簡素化
できる。さらに、従来の構成に比べて、部品点数を減ら
すことができ、ケース内部の構成を簡素化できる。しか
も光源４と受光器５を含む回路基板１３全体を熱的に安
定化させることができるので、周囲温度の変化に対して
も指示値の変化は少なく、また、外部のノイズに対して
も強いＣＯ2 計が容易に得られる。
１３上に設置できるため、回路基板１３の構成も簡素化
できる。さらに、従来の構成に比べて、部品点数を減ら
すことができ、ケース内部の構成を簡素化できる。しか
も光源４と受光器５を含む回路基板１３全体を熱的に安
定化させることができるので、周囲温度の変化に対して
も指示値の変化は少なく、また、外部のノイズに対して
も強いＣＯ2 計が容易に得られる。
【００２０】なお、この実施形態では、光源４をオン・
オフする直接変調方式を採用したものを示したが、光源
側または受光器側に機械式の光断続器を設けてもよい。
オフする直接変調方式を採用したものを示したが、光源
側または受光器側に機械式の光断続器を設けてもよい。
【００２１】また、上記実施形態では凹面反射鏡とし
て、１枚のミラー片により構成される（１面の）楕円反
射鏡２を用い、一方の焦点に配置された光源４と、他方
の焦点に配置され、感度波長の異なる２つのデュアル素
子１１およびデュアル素子１２が内蔵された受光器５と
により構成された単一折り返し光路を有するＣＯ2 計を
示したが、焦点位置の異なるミラー片を組み合わせたマ
ルチセグメントミラーにより構成される（複数面の）楕
円反射鏡を用いることにより、マルチ光路を有するＣＯ
2 計を得ることができる。すなわち、この第２の実施形
態では、凹面反射鏡として、焦点の異なる２枚のミラー
片により構成される楕円反射鏡を用い、一方のミラー片
がＣＯ2 の特性吸収帯である４．３μｍのみに感度を有
する受光素子に、もう一方のミラー片がＣＯ2 の特性吸
収の無い波長３．７μｍのみに感度を有する受光素子に
それぞれ焦点を結ぶよう楕円反射鏡を２分割する。この
ようにすれば、測定精度、信頼性共に優れた赤外線ガス
センサとしてのＣＯ2 計を、小型、軽量かつ構成部品も
少なくして得ることができる。
て、１枚のミラー片により構成される（１面の）楕円反
射鏡２を用い、一方の焦点に配置された光源４と、他方
の焦点に配置され、感度波長の異なる２つのデュアル素
子１１およびデュアル素子１２が内蔵された受光器５と
により構成された単一折り返し光路を有するＣＯ2 計を
示したが、焦点位置の異なるミラー片を組み合わせたマ
ルチセグメントミラーにより構成される（複数面の）楕
円反射鏡を用いることにより、マルチ光路を有するＣＯ
2 計を得ることができる。すなわち、この第２の実施形
態では、凹面反射鏡として、焦点の異なる２枚のミラー
片により構成される楕円反射鏡を用い、一方のミラー片
がＣＯ2 の特性吸収帯である４．３μｍのみに感度を有
する受光素子に、もう一方のミラー片がＣＯ2 の特性吸
収の無い波長３．７μｍのみに感度を有する受光素子に
それぞれ焦点を結ぶよう楕円反射鏡を２分割する。この
ようにすれば、測定精度、信頼性共に優れた赤外線ガス
センサとしてのＣＯ2 計を、小型、軽量かつ構成部品も
少なくして得ることができる。
【００２２】上記各実施形態ではＣＯ2 の１成分を測定
対象成分とする赤外線ガス分析計を示したが、この発明
は、例えばＣＯ2 、ＣＯ、ＨＣの３つの成分を同時に検
出する多成分同時赤外線ガス分析計にも適用できる。
対象成分とする赤外線ガス分析計を示したが、この発明
は、例えばＣＯ2 、ＣＯ、ＨＣの３つの成分を同時に検
出する多成分同時赤外線ガス分析計にも適用できる。
【００２３】図６〜図８は、焦点の異なる２枚のミラー
片により構成される楕円反射鏡を用い、ＣＯ2 とＣＯの
２成分を同時に検出できるように２光路を形成したこの
発明の第３の実施形態を示す。なお、図６〜図８におい
て、図１〜図５と同一符号のものは、同一または相当物
である。
片により構成される楕円反射鏡を用い、ＣＯ2 とＣＯの
２成分を同時に検出できるように２光路を形成したこの
発明の第３の実施形態を示す。なお、図６〜図８におい
て、図１〜図５と同一符号のものは、同一または相当物
である。
【００２４】図６〜図８は、ＣＯ2 とＣＯの２成分を同
時にできるガスセンサを示す図である。楕円反射鏡３０
は２枚のミラー片により構成され、３０ａは一方のミラ
ー片の表面を示し、３０ｂは他方のミラー片の表面を示
す。３１はＣＯ2 測定用受光器で、例えば焦電型赤外線
センサやサーモパイルであり、デュアルツインタイプに
構成されている。このＣＯ2 測定用受光器３１は上記第
１の実施形態で用いたものと同一構成である。３２はＣ
Ｏ測定用受光器で、例えば焦電型赤外線センサやサーモ
パイルであり、デュアルツインタイプに構成されてい
る。この受光器３２とＣＯ2 測定用受光器３１の相違点
は、受光器３２がＣＯ測定用であるので受光器３２の前
面（受光器３２の入射側）に設置される２種類の狭帯域
透過型の光学フィルタが異なるだけである。すなわち、
遮蔽板１６に形成された光学フィルタ設置用穴３８に
は、２種類（中心波長３．７μｍと４．７μｍ）の狭帯
域透過型の光学フィルタ（図示せず）が設置されてい
る。例えば、受光器３２を構成する一方のデュアル素子
（図示せず）の前面にＣＯに対して吸収帯域のないとこ
ろの波長の赤外光を通過させる光学フィルタを設けるこ
とで、一方のデュアル素子は、ＣＯの特性吸収の無い波
長３．７μｍのみに感度を有する。そして、他方のデュ
アル素子（図示せず）の前面にＣＯのみの特性吸収帯域
の赤外光を通過させる光学フィルタを設けることで、他
方のデュアル素子の特性吸収帯である４．７μｍのみに
感度を有する。そして、一方のミラー片がＣＯ2 測定用
受光器３１に、もう一方のミラー片がＣＯ測定用受光器
３２にそれぞれ焦点を結ぶよう楕円反射鏡が２分割され
ている。
時にできるガスセンサを示す図である。楕円反射鏡３０
は２枚のミラー片により構成され、３０ａは一方のミラ
ー片の表面を示し、３０ｂは他方のミラー片の表面を示
す。３１はＣＯ2 測定用受光器で、例えば焦電型赤外線
センサやサーモパイルであり、デュアルツインタイプに
構成されている。このＣＯ2 測定用受光器３１は上記第
１の実施形態で用いたものと同一構成である。３２はＣ
Ｏ測定用受光器で、例えば焦電型赤外線センサやサーモ
パイルであり、デュアルツインタイプに構成されてい
る。この受光器３２とＣＯ2 測定用受光器３１の相違点
は、受光器３２がＣＯ測定用であるので受光器３２の前
面（受光器３２の入射側）に設置される２種類の狭帯域
透過型の光学フィルタが異なるだけである。すなわち、
遮蔽板１６に形成された光学フィルタ設置用穴３８に
は、２種類（中心波長３．７μｍと４．７μｍ）の狭帯
域透過型の光学フィルタ（図示せず）が設置されてい
る。例えば、受光器３２を構成する一方のデュアル素子
（図示せず）の前面にＣＯに対して吸収帯域のないとこ
ろの波長の赤外光を通過させる光学フィルタを設けるこ
とで、一方のデュアル素子は、ＣＯの特性吸収の無い波
長３．７μｍのみに感度を有する。そして、他方のデュ
アル素子（図示せず）の前面にＣＯのみの特性吸収帯域
の赤外光を通過させる光学フィルタを設けることで、他
方のデュアル素子の特性吸収帯である４．７μｍのみに
感度を有する。そして、一方のミラー片がＣＯ2 測定用
受光器３１に、もう一方のミラー片がＣＯ測定用受光器
３２にそれぞれ焦点を結ぶよう楕円反射鏡が２分割され
ている。
【００２５】而して、被測定ガスは上部ケース１ａ側面
の開口部３より、自然拡散によりケース１内に流入す
る。そして、楕円反射鏡３０の焦点位置に配置された光
源４から出射された赤外光Ｓ1 は２光路を通過する。す
なわち、赤外光Ｓ1 は、通過穴１７から楕円反射鏡３０
の一方および他方のミラー片の表面３０ａ，３０ｂにそ
れぞれ至り、これら表面３０ａ，３０ｂで反射し、この
反射光Ｓ2 はそれぞれ各ミラー片の焦点位置に配置され
た受光器３１および３２に穴１８および３８を介してそ
れぞれ集光される。すなわち、光源４から出た光束は各
ミラー片で１回折り返すことになり、従来に比べて２倍
の光路長（吸収長）を得ることができる。また、赤外吸
収に係る光路の開き角（光源４の開き角、受光器３１，
３２の受光角）を大きくとれるため、従来構造よりも発
光の伝達効率を高くできる。
の開口部３より、自然拡散によりケース１内に流入す
る。そして、楕円反射鏡３０の焦点位置に配置された光
源４から出射された赤外光Ｓ1 は２光路を通過する。す
なわち、赤外光Ｓ1 は、通過穴１７から楕円反射鏡３０
の一方および他方のミラー片の表面３０ａ，３０ｂにそ
れぞれ至り、これら表面３０ａ，３０ｂで反射し、この
反射光Ｓ2 はそれぞれ各ミラー片の焦点位置に配置され
た受光器３１および３２に穴１８および３８を介してそ
れぞれ集光される。すなわち、光源４から出た光束は各
ミラー片で１回折り返すことになり、従来に比べて２倍
の光路長（吸収長）を得ることができる。また、赤外吸
収に係る光路の開き角（光源４の開き角、受光器３１，
３２の受光角）を大きくとれるため、従来構造よりも発
光の伝達効率を高くできる。
【００２６】なお、ＣＯ2 とＣＯは、感度比が異なるの
で、各ミラー片の形状を感度比に応じて適切なものに予
め設定しておくのが好ましい。すなわち、ミラー片の分
割比（面積比）を変えることにより感度アップを行い、
ＣＯ2 、ＣＯごとに光学利得を変えることが可能であ
る。例えば、ＣＯはＣＯ2 に比して高感度であるので、
測定濃度レンジが同じであれば他方のミラー片３０ｂの
面積を一方のミラー片３０ａのものよりも大に設定すれ
ばよい。
で、各ミラー片の形状を感度比に応じて適切なものに予
め設定しておくのが好ましい。すなわち、ミラー片の分
割比（面積比）を変えることにより感度アップを行い、
ＣＯ2 、ＣＯごとに光学利得を変えることが可能であ
る。例えば、ＣＯはＣＯ2 に比して高感度であるので、
測定濃度レンジが同じであれば他方のミラー片３０ｂの
面積を一方のミラー片３０ａのものよりも大に設定すれ
ばよい。
【００２７】このように、測定するＣＯ2 、ＣＯといっ
た感度比の異なるガス種に対しても２光路を形成できる
上に、ミラー片の分割比を変えることにより、ＣＯ2 、
ＣＯごとに光学利得を変えることができるため、回路設
計の負担も低減できる。
た感度比の異なるガス種に対しても２光路を形成できる
上に、ミラー片の分割比を変えることにより、ＣＯ2 、
ＣＯごとに光学利得を変えることができるため、回路設
計の負担も低減できる。
【００２８】図９は、ＣＯ2 、ＣＯ、ＨＣの３つの成分
を同時に検出できるガスセンサを示す図である（第４の
実施形態）。楕円反射鏡４１は焦点位置の異なる３枚の
ミラー片により構成され、４０ａは第１のミラー片の表
面を示し、４０ｂは第２のミラー片の表面を示し、４０
ｃは第３のミラー片の表面を示す。４０はＨＣ測定用受
光器で、例えば焦電型赤外線センサやサーモパイルであ
り、デュアルツインタイプに構成されている。そして、
第１のミラー片がＣＯ2 測定用受光器３１に、第２のミ
ラー片がＣＯ測定用受光器３２に、第３のミラー片がＨ
Ｃ測定用受光器４０にそれぞれ焦点を結ぶよう楕円反射
鏡４１が３分割されている。
を同時に検出できるガスセンサを示す図である（第４の
実施形態）。楕円反射鏡４１は焦点位置の異なる３枚の
ミラー片により構成され、４０ａは第１のミラー片の表
面を示し、４０ｂは第２のミラー片の表面を示し、４０
ｃは第３のミラー片の表面を示す。４０はＨＣ測定用受
光器で、例えば焦電型赤外線センサやサーモパイルであ
り、デュアルツインタイプに構成されている。そして、
第１のミラー片がＣＯ2 測定用受光器３１に、第２のミ
ラー片がＣＯ測定用受光器３２に、第３のミラー片がＨ
Ｃ測定用受光器４０にそれぞれ焦点を結ぶよう楕円反射
鏡４１が３分割されている。
【００２９】而して、焦点位置の異なる３枚のミラー片
により構成される楕円反射鏡４１を用いたので、３光路
化が容易に実現できる。
により構成される楕円反射鏡４１を用いたので、３光路
化が容易に実現できる。
【００３０】なお、上記各実施形態では、凹面反射鏡と
して楕円反射鏡を用いたものを示したが、同様の機能を
有するものであれば放物面を有する反射鏡やその他の球
面形状を有する反射鏡を用いてもよい。
して楕円反射鏡を用いたものを示したが、同様の機能を
有するものであれば放物面を有する反射鏡やその他の球
面形状を有する反射鏡を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、凹面反射鏡に対向させて光源を設け、この光源から
出射された赤外光の反射光束が集束する位置またはその
近傍に受光器を設けているので、赤外吸収に係る光路の
開き角を大きくできるとともに、折り返し光路を形成で
きる。したがって、小型でも十分な赤外吸収を得ること
ができ、受光器の出力を演算処理することによりガス種
の濃度値または警報を出力して空調制御が確実に行え
る。
は、凹面反射鏡に対向させて光源を設け、この光源から
出射された赤外光の反射光束が集束する位置またはその
近傍に受光器を設けているので、赤外吸収に係る光路の
開き角を大きくできるとともに、折り返し光路を形成で
きる。したがって、小型でも十分な赤外吸収を得ること
ができ、受光器の出力を演算処理することによりガス種
の濃度値または警報を出力して空調制御が確実に行え
る。
【００３２】また、光源と受光器を１つの回路基板上に
設置できるため、回路基板の構成も簡素化できる。さら
に、従来の構成に比べて、部品点数を減らすことがで
き、ケース内部の構成を簡素化できる。しかも光源と受
光器を含む回路基板全体を熱的に安定化させることがで
きるので、周囲温度の変化に対しても指示値の変化は少
なく、また、外部のノイズに対しても強い赤外線ガス分
析計が容易に得られる。
設置できるため、回路基板の構成も簡素化できる。さら
に、従来の構成に比べて、部品点数を減らすことがで
き、ケース内部の構成を簡素化できる。しかも光源と受
光器を含む回路基板全体を熱的に安定化させることがで
きるので、周囲温度の変化に対しても指示値の変化は少
なく、また、外部のノイズに対しても強い赤外線ガス分
析計が容易に得られる。
【００３３】更に、焦点位置の異なるミラー片を組み合
わせたマルチセグメントミラーにより構成される凹面反
射鏡を用いることにより、マルチ光路化が容易に実現で
きる。したがって、多成分化も容易であり、かつ、感度
比の異なるガス種に対してもミラー片の分割比を変える
ことにより、ガス種ごとに光学利得を変えることができ
るため、回路設計の負担も低減できる。
わせたマルチセグメントミラーにより構成される凹面反
射鏡を用いることにより、マルチ光路化が容易に実現で
きる。したがって、多成分化も容易であり、かつ、感度
比の異なるガス種に対してもミラー片の分割比を変える
ことにより、ガス種ごとに光学利得を変えることができ
るため、回路設計の負担も低減できる。
【図１】この発明の第１の実施形態を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図２】上記第１の実施形態を示す全体斜視図である。
【図３】上記第１の実施形態を示す構成説明図である。
【図４】上記第１の実施形態を示す動作説明図である。
【図５】上記第１の実施形態で用いた受光器を示す図で
ある。
ある。
【図６】この発明の第３の実施形態を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図７】上記第３の実施形態を示す構成説明図である。
【図８】上記第３の実施形態を示す動作説明図である。
【図９】上記第４の実施形態を示す動作説明図である。
２…楕円反射鏡（凹面反射鏡）、４…光源、５…受光
器、Ｓ1 …赤外光、Ｓ2…反射光。
器、Ｓ1 …赤外光、Ｓ2…反射光。
Claims (3)
- 【請求項１】 凹面反射鏡に対向させて光源を設け、こ
の光源から出射された赤外光の反射光束が集束する位置
またはその近傍に受光器を設け、前記光源および受光器
と前記凹面反射鏡との間の空間に被測定ガスを含むガス
を流入させ、その特性吸収の度合を測定するよう構成し
たことを特徴とする赤外線ガス分析計。 - 【請求項２】 前記凹面反射鏡が楕円形状を有する単一
のミラーから構成され、一方の焦点に光源を、他方の焦
点に受光器を設けた請求項１に記載の赤外線ガス分析
計。 - 【請求項３】 前記凹面反射鏡が、それぞれ異なる焦点
の楕円形状を有する複数のミラーを組み合わせて構成さ
れ、反射光束が集束する複数の位置にそれぞれ受光器を
設けた請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35445895A JPH09184803A (ja) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 赤外線ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35445895A JPH09184803A (ja) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 赤外線ガス分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09184803A true JPH09184803A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=18437700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35445895A Pending JPH09184803A (ja) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 赤外線ガス分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09184803A (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221743A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Yokogawa Electric Corp | 赤外線ガス分析計 |
| JP2002503806A (ja) * | 1998-02-17 | 2002-02-05 | マーティン、ハンス、ゲラン、エバルト | ガス・センサに属する検出器を製作する方法およびこの方法に従って製作した検出器 |
| GB2395259A (en) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | E2V Tech Uk Ltd | Gas sensor with predetermined optical paths between its different detectors |
| WO2005062024A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor |
| JP2005208009A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-08-04 | Denso Corp | 赤外線検知式ガスセンサ |
| JP2006266769A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Riken Keiki Co Ltd | 反射型赤外線ガス検知器 |
| KR100694635B1 (ko) * | 2006-08-24 | 2007-03-14 | (주)유성씨앤씨 | 타원 돔형 반사경이 구비된 비분산 적외선 가스 센서 |
| KR100729228B1 (ko) * | 2001-12-12 | 2007-06-15 | 삼성전자주식회사 | 설비 내부의 가스 검출 장치 |
| JP2008145293A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Riken Keiki Co Ltd | 赤外線式ガス検知器 |
| JP2008145292A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Riken Keiki Co Ltd | 赤外線式ガス検知器 |
| JP2009526217A (ja) * | 2006-02-06 | 2009-07-16 | ガス センシング ソリューションズ リミテッド | ドーム型ガスセンサ |
| JP2014016268A (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-30 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | ガスセンサ |
| US9035256B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-05-19 | Gas Sensing Solutions Ltd. | Gas sensor with radiation guide |
| US9134224B2 (en) | 2011-04-11 | 2015-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas component detection device |
| JP2017187466A (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 多焦点レインセンサー |
| WO2017179648A1 (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | ガスセンサ及び恒温装置 |
| CN110361351A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-22 | 深圳市诺安环境安全股份有限公司 | 具有安装座的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置 |
| CN110361352A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-22 | 深圳市诺安环境安全股份有限公司 | 具有双通道的气体浓度检测装置、检测方法及报警装置 |
| JP2020095035A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-18 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ガスセンサ |
| WO2020225977A1 (ja) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | フィガロ技研株式会社 | 非分散型赤外線ガス検出装置 |
| CN114486790A (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-13 | 旭化成微电子株式会社 | 气体检测装置 |
-
1995
- 1995-12-29 JP JP35445895A patent/JPH09184803A/ja active Pending
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002503806A (ja) * | 1998-02-17 | 2002-02-05 | マーティン、ハンス、ゲラン、エバルト | ガス・センサに属する検出器を製作する方法およびこの方法に従って製作した検出器 |
| JP2001221743A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Yokogawa Electric Corp | 赤外線ガス分析計 |
| KR100729228B1 (ko) * | 2001-12-12 | 2007-06-15 | 삼성전자주식회사 | 설비 내부의 가스 검출 장치 |
| US7488942B2 (en) | 2002-11-07 | 2009-02-10 | E2V Technologies (Uk) Limited | Gas sensors |
| GB2395259A (en) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | E2V Tech Uk Ltd | Gas sensor with predetermined optical paths between its different detectors |
| WO2005062024A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor |
| US7880886B2 (en) | 2003-12-20 | 2011-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Gas sensor |
| JP2005208009A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-08-04 | Denso Corp | 赤外線検知式ガスセンサ |
| JP2006266769A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Riken Keiki Co Ltd | 反射型赤外線ガス検知器 |
| JP2009526217A (ja) * | 2006-02-06 | 2009-07-16 | ガス センシング ソリューションズ リミテッド | ドーム型ガスセンサ |
| KR100694635B1 (ko) * | 2006-08-24 | 2007-03-14 | (주)유성씨앤씨 | 타원 돔형 반사경이 구비된 비분산 적외선 가스 센서 |
| JP2008145292A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Riken Keiki Co Ltd | 赤外線式ガス検知器 |
| JP2008145293A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Riken Keiki Co Ltd | 赤外線式ガス検知器 |
| US9035256B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-05-19 | Gas Sensing Solutions Ltd. | Gas sensor with radiation guide |
| US9134224B2 (en) | 2011-04-11 | 2015-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas component detection device |
| JP2014016268A (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-30 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2017187466A (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 多焦点レインセンサー |
| WO2017179648A1 (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | ガスセンサ及び恒温装置 |
| JPWO2017179648A1 (ja) * | 2016-04-15 | 2019-01-31 | Ｐｈｃホールディングス株式会社 | ガスセンサ及び恒温装置 |
| US10816461B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-10-27 | Phc Holdings Corporation | Gas sensor and constant-temperature apparatus |
| JP2020095035A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-18 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ガスセンサ |
| WO2020225977A1 (ja) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | フィガロ技研株式会社 | 非分散型赤外線ガス検出装置 |
| CN110361352A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-22 | 深圳市诺安环境安全股份有限公司 | 具有双通道的气体浓度检测装置、检测方法及报警装置 |
| CN110361351A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-22 | 深圳市诺安环境安全股份有限公司 | 具有安装座的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置 |
| CN110361352B (zh) * | 2019-08-15 | 2023-11-24 | 深圳市诺安智能股份有限公司 | 具有双通道的气体浓度检测装置、检测方法及报警装置 |
| CN114486790A (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-13 | 旭化成微电子株式会社 | 气体检测装置 |
| CN114486790B (zh) * | 2020-10-28 | 2023-10-20 | 旭化成微电子株式会社 | 气体检测装置 |
| US11921030B2 (en) | 2020-10-28 | 2024-03-05 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Gas detection apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH09184803A (ja) | 赤外線ガス分析計 | |
| JPH09229858A (ja) | 赤外線ガス分析計 | |
| EP1987346B1 (en) | Dome gas sensor | |
| US5767976A (en) | Laser diode gas sensor | |
| US6714298B2 (en) | Spectral instrument using multiple non-interfering optical beam paths and elements for use therewith | |
| US4171909A (en) | Apparatus for measuring light intensities | |
| RU2451285C1 (ru) | Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем | |
| JPS59206745A (ja) | 赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器 | |
| US6989549B2 (en) | Optical gas sensor | |
| US6818895B2 (en) | Respiratory gas analyzer | |
| US4123172A (en) | Comparison type colorimeter | |
| JPH11118711A (ja) | ガス濃度を指示する方法およびガスセンサ装置 | |
| JP2007507723A (ja) | 測光式ガスセンサ用のレフレクタモジュール | |
| US7034304B2 (en) | Chamber for gas detector | |
| CN100592075C (zh) | 气体传感器 | |
| US5874737A (en) | Gas analyzer | |
| EP0457624A1 (en) | A gas detector | |
| US4875773A (en) | Optical system for a multidetector array spectrograph | |
| JP2000019108A (ja) | 赤外線ガス分析計 | |
| JP2003510560A (ja) | 分光分析用内蔵型光学ブロック | |
| KR101720944B1 (ko) | 감도향상을 위한 적외선 다중가스 측정장치 및 시스템 | |
| CN115568285B (zh) | 具有长吸收路径长度的气体传感器 | |
| US3901601A (en) | Chopper arrangement for atomic absorption spectrophotometer | |
| JPH10332585A (ja) | ガスセンサ | |
| WO2023009605A1 (en) | Differential path length sensing using monolithic, dual-wavelength light emitting diode |