TWI513974B

TWI513974B - 檢測器

Info

Publication number: TWI513974B
Application number: TW101138936A
Authority: TW
Inventors: Koji Sakamoto
Original assignee: Panasonic Ip Man Co Ltd
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2015-12-21
Also published as: EP2772749B1; US9239291B2; WO2013061817A1; US20140326889A1; JP2013092375A; TW201333447A; EP2772749A1; EP2772749A4; JP5870270B2

Description

檢測器

本發明係關於一種檢測器，特別是關於一種用於檢測氣體的種類與濃度、煙的濃度、或氣體所含有的塵埃等之檢測器。

習知之一種氣體感測器，具備內壁形狀被形成為旋轉橢球體的氣體量測室，在氣體量測室內於一方之焦點配置紅外線放射源，於另一方之焦點配置檢測紅外線之檢測器(參考例如文獻1〔日本國公開特許公報第2007-147613號〕)。

若氣體量測室存在檢測對象之氣體，則因應氣體的種類特定波長之紅外線被吸收，因而能夠以檢測器所檢測出之紅外線的強度為基礎，檢測存在於氣體量測室之氣體的組成。

另，文獻2(日本國公開特許公報第2006-275980號)亦揭露一種紅外線式氣體檢測器，具備橢球體形狀的氣體室，在氣體室內於一方之焦點配置紅外線發光裝置，於另一方之焦點配置紅外線檢測裝置。

上述文獻1之氣體感測器與文獻2之檢測器，因受光元件被配置在焦點位置，故可使旋轉橢球體表面所反射的光線聚光於受光元件。

然而，被受光元件附近之旋轉橢球體表面1次反射而入射至受光元件的光線(紅外線)，其入射角度變大。

特別是，如同上述之檢測器，於受光元件前方配置光學濾光片。若入射至受光元件的光線其入射角度變大，則入射至光學濾光片的光線其入射角度(亦即，光線往光學濾光片之入射方向與光學濾光片之光軸間的角度)亦變大。而對於往光學濾光片之入射角度大的光線，具有光學濾光片無法發揮正確的透射率-波長特性的情況，結果有S/N比惡化之疑慮。此外，光學濾光片表面之光的反射增加。

鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種，使往受光部的光線其入射角度減小的檢測器。

本發明的第1形態之檢測器具備：發光部；受光部；以及導光體，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間，使自該發光部放射出的光線通過該檢測空間並將其導往該受光部。該導光體，於該檢測空間的內面具有反射面，反射自該發光部放射出的光線。該反射面係為，以藉該發光部與該受光部所定義之直線為長軸的凹橢圓面。該反射面；於該發光部的位置具有第1焦點，並對於該受光部在與該第1焦點之相反側具有第2焦點。

本發明的第2形態之檢測器，如第1形態之檢測器，其中，具備複數之該受光部。該反射面係為，以連結該複數之受光部的中心與該發光部之直線為長軸的凹橢圓面。

本發明的第3形態之檢測器，如第1形態之檢測器，其中，具備複數之該受光部。該導光體，具備複數之該反射面。該複數之反射面，分別與該複數之受光部相對應。該複數之反射面，各自為以連結該相對應的受光部與該發光部之直線為長軸的凹橢圓面。該複數之反射面，各自於該發光部的位置具有該第1焦點，並各自對於該相對應的受光部在與該第1焦點之相反側具有第2焦點。

本發明的第4形態之檢測器，如第3形態之檢測器，其中，該導光體具備通氣口，供該既定氣體在該檢測空間與外部空間之間移動。該通氣口，形成於連結該複數之反射面間的部位。

本發明的第5形態之檢測器，如第2~4任一形態之檢測器，其中，具備：複數之光學濾光片，分別與該複數之受光部對應；以及檢測部。該複數之光學濾光片，各自配置於該對應的受光部與該發光部之間。該複數之受光部，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予該檢測部的方式構成。該檢測部，以依據自該受光部接收到的輸出判定該既定氣體之狀態的方式構成。

本發明的第6形態之檢測器，如第5形態之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有不同的透射波長帶。

本發明的第7形態之檢測器，如第5形態之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有相同的透射波長帶。

本發明的第8形態之檢測器，具備：發光部；複數之受光部；以及導光體，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間，使自該發光部放射出的光線通過該檢測空間並將其導往該複數之受光部。該導光體，於該檢測空間的內面具有複數之反射面，反射自該發光部放射出的光線。該複數之反射面，分別與該複數之受光部相對應。該複數之反射面，各自為以連結該相對應的受光部與該發光部之直線為長軸的凹橢圓面。該複數之反射面，各自於該發光部的位置具有第1焦點。

本發明的第9形態之檢測器，如第8形態之檢測器，其中，該複數之反射面，各自對於該相對應的受光部在與該第1焦點之相反側具有第2焦點。

本發明的第10形態之檢測器，如第8形態之檢測器，其中，該複數之反射面，各自於該相對應的受光部之位置具有第2焦點。

本發明的第11形態之檢測器，如第8~10任一形態之檢測器，其中，該導光體具備通氣口，供該既定氣體在該檢測空間與外部空間之間移動。該通氣口，形成於連結該複數之反射面間的部位。

本發明的第12形態之檢測器，如第8~11任一形態之檢測器，其中，具備：複數之光學濾光片，分別與該複數之受光部對應；以及檢測部。該複數之光學濾光片，各自配置於該對應的受光部與該發光部之間。該複數之受光部，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予該檢測部的方式構成。該檢測部，以依據自該受光部接收到的輸出判定該既定氣體之狀態的方式構成。

本發明的第13形態之檢測器，如第12形態之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有不同的透射波長帶。

本發明的第14形態之檢測器，如第12形態之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有相同的透射波長帶。

1‧‧‧發光部

1a‧‧‧發光元件

1b‧‧‧基底部

1c‧‧‧端子接腳

2、2A、2B‧‧‧受光部

2a‧‧‧受光元件

2b‧‧‧本體

2c‧‧‧受光窗

2d‧‧‧端子接腳

3‧‧‧導光體

3a‧‧‧檢測空間

3b‧‧‧部位

4‧‧‧下部鏡

4a~4c、5a~5c、11a、11c、21a‧‧‧凹部

4d、5d‧‧‧螺釘部

5‧‧‧上部鏡

6、6A、6B‧‧‧反射面

7、8、12a、22a‧‧‧貫通孔

9‧‧‧通氣口

10、20‧‧‧保持部

11、21‧‧‧帽蓋部

11b、21b‧‧‧圓孔

11d、12b、21c、22b‧‧‧孔

12、22‧‧‧推壓板

30、31、32‧‧‧光學濾光片

40‧‧‧檢測部(運算部)

A‧‧‧檢測器

圖1 本實施形態之檢測器的概略剖面圖。

圖2 本實施形態之檢測器的部分剖面圖。

圖3 比較例之檢測器的部分剖面圖。

圖4 本實施形態之檢測器的分解立體圖。

圖5 本實施形態之檢測器的外觀立體圖。

圖6 本實施形態之檢測器的立體剖面圖。

圖7 說明入射光往本實施形態之檢測器的光學濾光片之路徑的說明圖。

圖8 本實施形態之檢測器的光學濾光片之透射率-波長特性的說明圖。

圖9 本實施形態之檢測器的受光部之輸出波形的說明圖。

圖10 本實施形態之檢測器的第1變形例之概略剖面圖。

圖11 本實施形態之檢測器的第2變形例之概略剖面圖。

圖12 本實施形態之檢測器的第3變形例之概略剖面圖。

【實施本發明之最佳形態】

以下，依據圖1~圖12就本發明之檢測器的實施形態加以說明。

實施形態之檢測器A，係為了檢測檢測對象之氣體(例如一氧化碳或甲烷等)種類及濃度所使用。另，檢測器A並不限為檢測氣體的種類與濃度者，亦可為檢測煙與塵埃的有無或其濃度之檢測器。

此一檢測器A，如圖1、2、4~6所示，具備：發光部1、受光部2、圓柱狀的導光體3(由下部鏡4及上部鏡5構成)、保持發光部1之保持部10、保持受光部2之保持部20、以及光學濾光片30。

導光體3，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間(內部空間)3a。導光體3，使自發光部1放射出的光線通過檢測空間3a並將其導往受光部2地構成。導光體3，於檢測空間3a的內面具有反射面6，反射自發光部1放射出的光線。

反射面6係為，以藉發光部1與受光部2所定義之直線(圖1所示之例為，連結發光部1的中心與受光部2的中心之直線)L0為長軸的凹橢圓面。反射面6，於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並對於受光部2在與焦點(第1焦點)之相反側具有焦點(第2焦點)。圖1、2中，以焦點位置P1顯示反射面6之第1焦點的位置，以焦點位置P2顯示第2焦點2的位置。

導光體3，被形成為筒狀(本實施形態為圓筒狀)。導光體3具有：接近第1焦點之開口(第1開口)、及接近第2焦點之開口(第2開口)。導光體3，以將自第1開口進入導光體3內部的光線，由第2開口引導至導光體3外部的方式構成。

另，不必使反射面6之第1焦點的位置(焦點位置)P1在嚴格意義上與發光部1的位置一致，使其實質上一致即可。

第2焦點的位置P2，例如如圖2所示，係以連結導光體3之第2開口(出口側之開口)的邊緣與第2焦點之直線、與導光體3之中心軸(反射面6之長軸)的角度θ成為25°以下的方式決定。此處，給予θ為tan^-1 {Dout/(2Lf)}。Lf為導光體3之第2開口與第2焦點之位置P2的距離，Dout為導光體3之第2開口的直徑。

受光部2，宜盡可能地配置於接近導光體3之第2開口的位置。受光部2越接近導光體3之第2開口，越可防止光線自受光部2與導光體3之第2開口的間隙漏出。

若使發光部1與受光部2之距離增長，則可使來自發光部1的光線通過導光體3之檢測空間3a的距離增長(可使反射面6之長徑增大)。是故，可增加來自發光部1的光線之衰減量。因此，可提高感度。

另一方面，若反射面6之短徑為一定，則反射面6之長徑變得越大時，導光體3之第1開口的直徑變得越小。因此，為了充分地確保光線自發光部1通過導光體3之第1開口並進入檢測空間3a的量(入射光量)，亦必須使反射面6之短徑增大，造成導光體3大型化。

為了兼顧抑制導光體3之大型化與提高感度兩個面向，宜將發光部1與受光部2的距離收束在10~150mm之範圍。第2焦點的位置P2，宜藉由使入射至受光部2表面(受光面)的光線(通過導光體3的光線)之量在受光部2表面中同樣地分布的方式加以調整。此一情況，即便受光部2的位置偏移，仍可使入射至受光部2的光量之變化變少。因此，可防止製品間產生性能差異，提高產量，故生產效率變高。

本實施形態中，導光體3為例如以整體呈圓柱狀之合成樹脂成形品構成，此一導光體3，藉由通過中心軸並與中心軸平行之平面，分割為下部鏡4與上部鏡5兩個構件。

於下部鏡4及上部鏡5之接合面設置凹部，在接合下部鏡4及上部鏡5時表面的形狀成為橢球體狀。藉由在此等凹部之表面塗布反射率高的金屬(例如鍍鉻等)，形成反射面6。

下部鏡4及上部鏡5之接合面中，於軸方向之一端部設置凹部4a、5a，在互相對向的位置凹陷為半圓狀；接合下部鏡4及上部鏡5的狀態中，藉由凹部4a、5a形成貫通孔7。

下部鏡4及上部鏡5之接合面中，於軸方向之另一端部設置凹部4b、5b，在互相對向的位置凹陷為半圓狀；接合下部鏡4及上部鏡5的狀態中，藉由凹部4b、5b形成貫通孔8。

此外，下部鏡4及上部鏡5之接合面中，於與導光體3之圓周面對應的部位設置凹部4c、5c，在互相對向的位置凹陷為半圓狀；接合下部鏡4及上部鏡5的狀態中，藉由凹部4c、5c形成通氣口9。

發光部1，將發出紅外光之發光二極體等發光元件1a配置於圓板狀之基底部1b的前面，並於基底部1b後面設置複數根端子接腳1c。

此一發光部1，介由以帽蓋部11及推壓板12所構成之保持部10安裝在導光體3之軸方向的一端部。

帽蓋部11-呈略圓盤狀，於導光體3側之端面設置插入導光體3的端部之圓孔狀的凹部11a，並於凹部11a之底部中央以與導光體3之貫通孔7相連的方式設置圓孔11b。此外在帽蓋部11的與導光體3之相反側的端面，將收納發光部1之基底部1b的凹部11c設置於圓孔11b的周圍。

推壓板12呈略圓板狀，於中央部設置發光部1之端子接腳1c貫穿的貫通孔12a。此外將貫通孔12a之內徑設定為較基底部1b之外徑更小的尺寸，將推壓板12之外徑設定為較基底部1b之外徑更大的尺寸。

受光部2具備CAN類型的本體2b。於本體2b前表面將受光窗2c開口，以與此受光窗2c相鄰的方式將受光元件2a(例如由熱電型之紅外線檢測元件構成)收納在本體2b之內部。此外於本體2b後面設置複數根端子接腳 2d。

此一受光部2，介由以帽蓋部21及推壓板22構成之保持部20安裝在導光體3之軸方向的另一端部。

帽蓋部21呈略圓盤狀，於導光體3側之端面設置插入導光體3的端部之圓孔狀的凹部21a，並於凹部21a之底部中央以與導光體3之貫通孔8相連的方式設置圓孔21b。

此外推壓板22呈略圓板狀，於中央部設置受光部2之端子接腳2d貫穿的貫通孔22a。另，將貫通孔22a之內徑設定為較受光部2的本體2b之外徑更小的尺寸，將推壓板22之外徑設定為較本體2b之外徑更大的尺寸。

光學濾光片30被形成為膜狀，具有在吸收檢測對象之氣體其波長範圍以外透射率降低的透射率-波長特性。此光學濾光片30被配置於受光部2前側，但亦可配置於受光元件2b前側而與受光部2的本體2b一體設置。

其次，對此一檢測器A之組裝順序加以說明。

首先，操作者將下部鏡4與上部鏡5重合而構成導光體3後，於導光體3之軸方向一端側(設有貫通孔7之端部)蓋上帽蓋部11，並於導光體3之軸方向另一端側(設有貫通孔8之端部)蓋上帽蓋部21。

之後，操作者在發光面朝向導光體3側的狀態下將發光部1配置於凹部11c內，並於發光部1之背面側配置推壓板12。

而後，藉由將穿通過推壓板12及帽蓋部11的孔12b、11d之安裝螺釘(未圖示)鎖入導光體3之螺釘部4d、5d，使保持部10被固定於導光體3，在保持部10與導光體3之間保持發光部1。

此外，操作者在受光面朝向導光體3側的狀態下將受光部2配置於圓孔21b，並於受光部2之背面側配置推壓板22。

由此狀態，藉由將穿通過推壓板22及帽蓋部21的孔22b、21c之安裝螺釘(未圖示)鎖入導光體3之螺釘部(未圖示)，使保持部20被固定於導光體3，在保持部20與導光體3之間保持受光部2。

如此地，在介由保持部10、20將發光部1及受光部2安裝於導光體3的狀態，發光元件1a與貫通孔7對向，受光元件2a與貫通孔8對向，自發光元件1a放射出的光線照射至導光體3之內部空間，直接入射至受光元件2a，或被反射面6反射而導光至受光元件2a。

使用此一檢測器A檢測有無檢測對象之氣體的場合，若對檢測器A供給電源，則發光部1之發光元件1a將光照射至導光體3之內部空間。由於發光部1被配置於橢球體狀之反射面6的焦點位置P1，故自發光部1照射的光線被反射面6反射時，其反射光被聚光於另一方之焦點位置P2。

受光部2，被配置在連結焦點位置P1、P2之直線上的，較焦點位置P2更為接近發光部1側，故被反射面6反射之反射光介由光學濾光片30入射至受光部2，取決於受光量的大小之訊號(電流訊號或電壓訊號)由受光部2輸出。

此處，在檢測對象之氣體通過通氣口9被導入導光體3之內部空間，內部空間中檢測對象之氣體的濃度增加時，被此氣體吸收的光增加，往受光部2的入射光量降低。一旦往受光部2的入射光量降低，則由受光部2輸出的訊號之大小亦產生變化，故能夠以來自受光部2的輸出訊號為基礎，檢測檢測對象之氣體的有無與其濃度。

圖9顯示檢測對象之氣體的濃度與往受光部2的入射光量之時間變化的測定例，圖中之線D為氣體的濃度，線E為往受光部2的入射光量；隨著濃度增加而入射光量減少，隨著濃度減少而入射光量增加。

此處，本實施形態如圖1所示，將反射面6形成為橢球體狀，於反射面6其一方之焦點位置P1配置發光部1，對於另一方之焦點位置P2在接近發光部1側配置受光部2。

發光部1，因被配置在反射面6其一方之焦點位置P1，故來自發光部1之放射光被反射面6反射，聚光於另一方之焦點位置P2。

受光部2，因被配置在對於另一方之焦點位置P2接近發光部1，故與如圖3所示將受光部2配置在焦點位置P2的情況相比，可使入射至受光部2的光線其入射角度減小(參考圖2)。

藉此，與入射角度大的情況相比，可抑制入射光被受光部2表面反射而產生損耗的情形，可增加往受光部2的入射光量。

此外，吸收之光線的波長範圍(以下以吸收波長範圍稱之)依氣體的種類而不同，吸收波長範圍依檢測對象之氣體而不同，因而本實施形態中，將光學濾光片30配置於受光部2前側，此光學濾光片30中，檢測對象之氣體吸收的波長範圍(吸收波長範圍)之透射率，較其以外的波長範圍之透射率更高。藉此，由於吸收波長範圍以外的光線因光學濾光片30而衰減，可藉受光元件2a確實地檢測吸收波長範圍的光線是否存在，提高S/N比。

圖7顯示透射過光學濾光片30並入射至受光部2的光線之光路。

對於此光學濾光片30斜向地入射光線L2的情況，與對於光學濾光片30自略垂直方向入射光線L1的情況相比，光線通過濾光片內之光路長度不同，因而透射特性產生變化。

圖8顯示光學濾光片30之透射率-波長特性，其被調整為檢測對象之氣體的吸收波長範圍以外透射率低之透射率-波長特性B。

此處，對於自略垂直方向入射至光學濾光片30的光線L1，光學濾光片30的透射率-波長特性成為如線B所示之特性，可使吸收波長範圍以外的光線衰減。

另一方面，對於斜向地入射至光學濾光片30的光線L2，通過濾光片內之光路長度變長，因而透射率的峰往短波長側偏移，其透射率-波長特性成為如線C所示之特性。

此一情況，檢測對象之氣體的吸收波長範圍之透射率變低，透射率在短波長側變得較吸收波長範圍更高，故欲使透射之波長的光線衰減，不欲使透射之波長的光線透過，有S/N比降低的可能性。

然而，本實施形態中，受光部2在連結焦點位置P1、P2之直線上，對於焦點位置P2被配置於接近發光部1側，故可使入射至光學濾光片30的光線之入射角度減小。因此，透射率-波長特性自檢測對象之氣體的吸收波長範圍起之偏移變小，獲得期望的透射率-波長特性，因而抑制S/N比的降低，可確實地檢測檢測對象之氣體。

而圖1所示之示意剖面圖中雖受光部2僅為1個，亦可如圖10所示的實施形態之檢測器A的第1變形例，具備複數(例如2個)受光部2(2A、2B)，於受光部2A、2B前側分別配置透射波長帶互為不同的光學濾光片30(31、32)。

亦即，實施形態之檢測器A的第1變形例，具備複數之受光部2。反射面6係為，以連結複數之受光部2(2A、2B)的中心與發光部1之直線為長軸的凹橢圓面。第1變形例中，複數之受光部2(2A、2B)的中心為，與導光體3之軸方向(圖10的左右方向)垂直的方向(圖10的上下方向) 中之受光部2A、2B的中點。

此外，實施形態之檢測器A之第1變形例，具備：複數之光學濾光片30(31、32)，分別與複數之受光部2(2A、2B)對應；以及檢測部40。複數之光學濾光片30，各自配置於對應的受光部2與發光部1之間。複數之受光部2，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予檢測部40的方式構成。檢測部40，以依據自受光部2接收到的輸出判定既定氣體之狀態的方式構成。

如此地，實施形態之檢測器A的第1變形例中，將受光部2A、2B的輸出，輸入至例如由微電腦構成之運算部40(檢測部)。

運算部40，依據複數之受光部2A、2B接收到的光量檢測檢測對象之氣體的狀態。另，以運算部(檢測部)40檢測的檢測對象之氣體的狀態，係為內部空間的檢測對象之氣體的有無與其濃度、或存在複數檢測對象之氣體時存在於內部空間之氣體種類。

發光部1，配置於反射面6其一方之焦點位置P1。受光部2A、2B，配置在較反射面6其另一方之焦點位置P2更接近發光部1側，且於導光體3的貫通孔8與焦點位置P2之間。

於受光部2A前側配置光學濾光片31，並於受光部2B前側配置光學濾光片32。光學濾光片31為，使與檢測對象之氣體的吸收波長大致相同之波長帶的光線透射之檢測用光學帶通濾光片。此外，光學濾光片32為，使與光學濾光片31不同之波長帶的光線透射之參考用光學帶通濾光片。亦即，實施形態之檢測器A的第1變形例中，複數之光學濾光片30(31、32)，具有不同的透射波長帶。

此處，運算部40，藉由求算自受光部2A的輸出求出之受光部2A的受光量、以及自受光部2B的輸出求出之受光部2B的受光量兩者的差分，而檢測檢測對象之氣體的有無與其濃度。

檢測對象之氣體流入導光體3之內部空間時，被此氣體吸收之波長範圍的光量降低，受光部2A的受光量產生變化。另一方面，受光部2B的受光量並無變化，因而運算部40，藉由求出受光部2A的受光量與受光部2B的受光量之差分，可獲得取決於檢測對象之氣體其濃度的輸出，可偵測檢測對象之氣體流入的情形與其濃度。

另一方面，因氣體吸收以外之原因(例如對發光部1之施加電壓的變動、發光部1的劣化、反射面6的髒汙等)而使發光部1的發光光量降低之情況，受光部2A、2B的輸出雙方一同降低，故受光部2A的受光光量與受光部2B的受光光量之差分不產生變化。因此，可降低運算部40將氣體吸收以外之原因產生的發光量降低，誤檢測為檢測對象之氣體產生的光線吸收之可能性。

另，亦可使光學濾光片31、32，各自為使與不同氣體的吸收波長大致相同之波長帶的光透射之檢測用光學帶通濾光片，檢測2種氣體的狀態。

此一情況，若光學濾光片31之通過波長範圍的吸收波長範圍之氣體(以下以氣體A1稱之)流入導光體3之內部空間，則受光量2A的受光量隨著氣體A1的濃度而降低，故運算部40依據受光部2A的輸出，檢測氣體A1存在的情形與其濃度。

此外，若光學濾光片32之通帶範圍為其吸收波長範圍的氣體(以下以氣體A2稱之)流入導光體3之內部空間，則受光量2B的受光量隨著氣體A2的濃度而降低，故運算部40依據受光部2B的輸出，檢測氣體A2存在的情形與其濃度。

如此地，在使光學濾光片31、32，各自為使與不同氣體的吸收波長大致相同之波長帶的光透射之檢測用光學帶通濾光片的情況，可藉運算部40檢測複數種之氣體的狀態。

另，實施形態之檢測器A的第1變形例，亦可使複數之光學濾光片30(31、32)，具有相同的透射波長帶。此一情況，運算部40，藉由求算受光部2A的受光量與受光部2B的受光量之平均，可獲得取決於檢測對象之氣體濃度的輸出，可偵測檢測對象之氣體流入的情形與其濃度。

此外，圖10雖在焦點位置P2更接近發光部1側配置2組受光部2及光學濾光片30之組，但亦可將受光部2及光學濾光片30之組配置3組以上。

此一情況，以其內之1組作為參考用，於其光學濾光片30使用設定為透射波長範圍與檢測對象之吸收波長範圍不同的波長帶之光學帶通濾光片，並將剩餘之複數組作為檢測用，則誤檢測成氣體吸收以外的原因產生之受光量降低的情形消失，可檢測複數種氣體的狀態。

此處，圖10之檢測器A中反射面6雖以1個橢球體形狀構成，但亦可如圖11的實施形態之檢測器A的第2變形例所示，於導光體3的內面(檢測空間3a的內面)，設置以配置在發光部1的點P1為焦點之1個的橢球體狀反射面6A、6B。

圖11所示的實施形態之檢測器A的第2變形例中，導光體3，具備複數之反射面6。複數之反射面6(6A、6B)，分別與複數之受光部2(2A、2B)相對應。

第2變形例中，反射面6A係為，檢測空間3a的內面中，與導光體3之軸方向垂直的方向(圖11的上下方向)之一方的面(圖11的上面)。而反射面6B係為，檢測空間3a的內面中，與導光體3之軸方向垂直的方向(圖11的上下方向)之另一方的面(圖11的下面)。

複數之反射面6(6A、6B)，各自為以連結相對應的受光部2與發光部1之直線為長軸的凹橢圓面。

亦即，反射面6A為，以連結相對應的受光部2A與發光部1之直線L3為長軸的凹橢圓面。反射面6A，於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並對於相對應的受光部2A在與第1焦點之相反側具有第2焦點。圖11中，以焦點位置P1顯示反射面6A之第1焦點的位置，並以焦點位置P3顯示第2焦點的位置。

反射面6B為，以連結相對應的受光部2B與發光部1之直線L4為長軸的凹橢圓面。反射面6B，於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並對於相對應的受光部2B在與第1焦點之相反側具有第2焦點。圖11中，以焦點位置P1顯示反射面6A之第1焦點的位置，並以焦點位置P4顯示第2焦點的位置。

如此地，複數之反射面6(6A、6B)，具有相同的第1焦點，另一方面，具有不同的第2焦點。

以上所述之第2變形例中，受光部2A，在連結反射面6A的焦點P1、P3之直線L3，被配置在對於焦點P3之接近發光部1側，並於受光部2A前側配置光學濾光片31。受光部2B，在連結反射面6B的焦點P1、P4之直線L4上，被配置在對於焦點P4之接近發光部1側，並於受光部2B前側配置光學濾光片32。

此一情況，當來自發光部1的照射光線被反射面6A反射時，因此一反射光線聚光於反射面6A之焦點P3，故入射至配置在焦點P3近前側之受光部2A的光量變大，提高往受光部2A的入射效率。此外，當來自發光部1的照射光線被反射面6B反射時，因此一反射光線聚光於反射面6B之焦點P4，故入射至配置在焦點P4近前側之受光部2B的光量變大，提高往受光部2B的入射效率。另，第2變形例中，導光體3，亦可具備3個以上的反射面6。

此外，圖12所示的實施形態之檢測器A的第3變形例，在設置於上部鏡5之凹部內面的反射面6A、及設置於下部鏡4之凹部內面的反射面6B之邊界附近(連結複數之反射面6(6A、6B)間的部位3b)，設置使氣體流入內部空間的通氣口9。

亦即，圖12所示的實施形態之檢測器A的第3變形例中，導光體3具備通氣口9，供既定氣體在檢測空間3a與外部空間之間移動。通氣口9，形成於連結複數之反射面6(6A、6B)間的部位3b。

因反射面6A與反射面6B之邊界部分(連結複數之反射面6A、6B間的部位3b)不呈完全的橢球體狀，故來自發光部1的光線在反射面6A、6B之邊界附近被反射時，此一反射光線難以聚光於焦點P3、P4，因而變得難以入射至受光部2A、2B。

因此，藉由在反射面6A、6B之邊界附近設置通氣口9，可不對往受光部2A、2B的入射光量帶來影響地，使氣體流入導光體3之內部空間，或使氣體自內部空間往外部流出。

另，圖11~圖12所示之檢測器A，雖具備受光部2及光學濾光片30各2個(受光部2A及光學濾光片31之組與受光部2B及光學濾光片32之組)，但亦可具備3組受光部2及光學濾光片30之組。

如同以上說明，實施形態之檢測器A，具備發光部1、受光部2、及導光體3。導光體3，具有導入檢測對象之氣體的內部空間，以內部空間周圍的反射面6反射來自發光部1之放射光藉以將放射光導光往受光部2。反射面6之形狀，被形成為以2點P1、P2為焦點之橢球體狀。在一方之焦點P1的位置配置發光部1，對於另一方之焦點P2的位置在接近發光部1側配置受光部2。

換而言之，圖1所示的實施形態之檢測器A，具備：發光部1；受光部2；及導光體3，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間3a，使自發光部1放射出的光線通過檢測空間3a並將其導往受光部2。導光體3，於檢測空間3a的內面具有反射面6，反射自發光部1放射出的光線。反射面6係為，以藉受光部2與發光部1所定義之直線為長軸的凹橢圓面。反射面6，於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並對於受光部2在與第1焦點之相反側具有第2焦點。

如此地，因發光部1被配置於反射面6其一方之焦點位置P1，故來自發光部1之放射光被反射面6反射，聚光於另一方之焦點位置P2。

此外，反射面6，係以焦點位置P2位在對於發光部1較受光部2更遠側的方式形成。是故，可使入射至受光部2的光線之角度減小。

亦即，因受光部2被配置在對於另一方之焦點位置P2其接近發光部1側，故與將受光部2配置在焦點位置P2的情況相比，可使入射至受光部2的光線之入射角度減小。

藉此，與入射角度大的情況相比，可抑制入射光被受光部2表面反射而產生損耗的情形，增加往受光部2的入射光量，因而可自受光部2的輸出檢測流入內部空間之氣體的種類與其狀態(例如濃度)。

此外，將使檢測對象之氣體其吸收波長範圍以外的光線衰減之光學濾光片30，配置於受光部2前側的情況，可使入射至光學濾光片30的光線之入射角度減小。

當光學濾光片30之入射角度變大時，通過濾光片內的光路長度變長，因而降低透射率，透射波長帶產生變化而不必要的光線增加，但藉由減小光線往光學濾光片30的之入射角度，降低自檢測對象之氣體的吸收波長範圍起之透射率-波長特性偏移，可確實地檢測檢測對象之氣體。

如同上述，依實施形態之檢測器A，在反射面6其一方之焦點位置P1配置發光部1，在對於另一方之焦點位置P2其接近發光部1側配置受光部2，故可減小被反射面6反射而入射至受光部2的光線其入射角度。

此外，實施形態之檢測器A中，宜具備：複數之受光部2；光學濾光片30，於受光部2前側分別配置，其透射波長帶互不相同；以及檢測部40，依據複數之受光部2接收的光量檢測檢測對象之氣體的狀態。

例如，圖10所示的實施形態之檢測器A的第1變形例，具備複數之受光部2。反射面6係為，以連結複數之受光部2(2A、2B)的中心與發光部1之直線為長軸的凹橢圓面。此外，實施形態之檢測器A的第1變形例，具備：複數之光學濾光片30(31、32)，分別與複數之受光部2(2A、2B)對應；以及檢測部40。複數之光學濾光片30，各自配置於對應的受光部2與發光部1之間。複數之受光部2，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予檢測部40的方式構成。檢測部40，以依據自受光部2接收到的輸出判定既定氣體之狀態的方式構成。

藉此，可自複數之受光部2接受到之光量，檢測複數種氣體之存在與否和其濃度。

此外，因氣體吸收以外之原因(例如對發光部1之施加電壓的變動、發光部1的劣化、反射面6的髒汙等)而使受光部2的受光量改變之情況，因受光量一同在複數之受光部2產生變化，故藉由檢測複數之受光部2的輸出，可降低將氣體吸收以外之原因產生的發光量降低，誤檢測為氣體流入內部空間之可能性。

進一步，往光學濾光片30之入射角度變大時，雖因光學帶通濾光片的透射波長帶變化而使不必要的光線增加，但由於可減小光學濾光片30之入射角度，故降低光學濾光片30之透射率-波長特性的偏移，可確實地檢測檢測對象之氣體。

亦即，依實施形態之檢測器，可減小入射至光學濾光片30的光線之入射角度(亦即，光線往光學濾光片30之入射方向與光學濾光片之光軸間的角度)。因此，光學濾光片30可發揮正確的透射率-波長特性，可提高S/N比。此外，可降低光學濾光片表面的光線(紅外線)之反射。

此外，實施形態之檢測器A的第1變形例中，複數之光學濾光片30(31、32)，具有不同的透射波長帶。另，複數之光學濾光片30(31、32)，亦可具有相同的透射波長帶。

此外，在具備複數組受光部2(2A、2B)及光學濾光片30(31、32)的檢測器A中，反射面6，宜包含被形成為各自以連結受光部2(2A、2B)與發光部1之直線(L3、L4)為中心軸的橢球體狀之複數之反射面6(6A、6B)。

例如，圖11所示的實施形態之檢測器A的第2變形例，在圖1所示的實施形態1之檢測器A中，具備複數之受光部2。導光體3，具備複數之反射面6。複數之反射面6(6A、6B)，分別與複數之受光部2(2A、2B)相對應。複數之反射面6，各自為以連結相對應的受光部2與發光部1之直線為長軸的凹橢圓面。複數之反射面6，各自於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並各自對於相對應的受光部2在與第1焦點之相反側具有第2焦點。

亦即，圖11所示的實施形態之檢測器A的第2變形例具備：發光部1；複數之受光部2(2A、2B)；以及導光體3，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間3a，使自發光部1放射出的光線通過檢測空間3a並將其導往複數之受光部2(2A、2B)。導光體3，於檢測空間3a的內面具有複數之反射面6(6A、6B)，反射自發光部1放射出的光線。複數之反射面6(6A、6B)，分別與複數之受光部2(2A、2B)相對應。複數之反射面6，各自為以連結相對應的受光部2與發光部1之直線為長軸的凹橢圓面。複數之反射面6，各自於發光部1的位置具有焦點(第1焦點)，並各自對於相對應的受光部2在與第1焦點之相反側具有第2焦點。

此外，實施形態之檢測器A的第2變形例中，複數之反射面6，各自對於相對應的受光部2在與第1焦點之相反側具有第2焦點。另，複數之反射面6，亦可各自在相對應的受光部2之位置具有第2焦點。此外，實施形態之檢測器A的第2變形例，具備：複數之光學濾光片30(31、32)，分別與複數之受光部2(2A、2B)對應；以及檢測部40。複數之光學濾光片30，各自配置於對應的受光部2與發光部1之間。複數之受光部2，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予檢測部40的方式構成。檢測部40，以依據自受光部2接收到的輸出判定既定氣體之狀態的方式構成。

此外，實施形態之檢測器A的第2變形例，複數之光學濾光片30(31、32)，具有不同的透射波長帶。另，複數之光學濾光片30(31、32)，亦可具有相同的透射波長帶。

藉此，可使入射至各別受光部2的入射光量增大，提高往各受光部2的入射效率。

此外，更宜於檢測器A中，在複數之反射面6之邊界附近，設置使氣體出入內部空間3a的通氣口9。

例如，圖12所示的實施形態之檢測器A的第3變形例為，在第2變形例之上，使導光體3具備通氣口9，供既定氣體在檢測空間3a與外部空間之間移動。通氣口9，形成於連結複數之反射面6間的部位3b。

複數之反射面6A、6B之邊界附近(連結複數之反射面6A、6B間的部位3b附近)，不呈完全的橢球體狀，故在複數之反射面6之邊界附近被反射的光線變得難以入射至受光部2。

因此，藉由在複數之反射面6之邊界附近設置通氣口9，可不對各個往受光部2的入射光量帶來影響地，使氣體流入導光體3之內部空間3a，或使氣體自內部空間3a往外部流出。

1‧‧‧發光部

2‧‧‧受光部

3‧‧‧導光體

3a‧‧‧檢測空間

4‧‧‧下部鏡

5‧‧‧上部鏡

6‧‧‧反射面

7、8‧‧‧貫通孔

30‧‧‧光學濾光片

A‧‧‧檢測器

Claims

一種檢測器，具備：發光部；受光部；以及導光體，具有供判定既定氣體之狀態所用的檢測空間，使自該發光部放射出的光線通過該檢測空間並將其導往該受光部；其特徵為：該導光體，於該檢測空間的內面具有反射面，反射自該發光部放射出的光線；該反射面係為：以藉該發光部與該受光部所定義之直線為長軸的凹橢圓面；該反射面，於該發光部的位置具有第1焦點，並在相對於該受光部位在該第1焦點之相反側具有第2焦點，該受光部係配置於：相對該第2焦點為接近該發光部之側。
如申請專利範圍第1項之檢測器，其中，具備複數之該受光部；該反射面係為：以連結該複數之受光部的中心與該發光部之直線為長軸的凹橢圓面。
如申請專利範圍第1項之檢測器，其中，具備；該導光體，具備複數之該反射面；該複數之反射面，分別與該複數之受光部相對應；該複數之反射面，各自為以連結該相對應的受光部與該發光部之直線為長軸的凹橢圓面；該複數之反射面，各自於該發光部的位置具有該第1焦點，並各自對於該相對應的受光部在與該第1焦點之相反側具有第2焦點。
如申請專利範圍第3項之檢測器，其中，該導光體具備通氣口，供該既定氣體在該檢測空間與外部空間之間移動；該通氣口，形成於連結該複數之反射面間的部位。
如申請專利範圍第2項之檢測器，其中，具備：複數之光學濾光片，分別與該複數之受光部對應；以及檢測部；該複數之光學濾光片，各自配置於該對應的受光部與該發光部之間；該複數之受光部，各自以將取決於接收到之光量的輸出給予該檢測部的方式構成；該檢測部，以依據自該受光部接收到的輸出判定該既定氣體之狀態的方式構成。
如申請專利範圍第5項之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有不同的透射波長帶。
如申請專利範圍第5項之檢測器，其中，該複數之光學濾光片，具有相同的透射波長帶。