WO2011102316A1

WO2011102316A1 - ガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュール

Info

Publication number: WO2011102316A1
Application number: PCT/JP2011/053041
Authority: WO
Inventors: 利之井澤; 忠良村上
Original assignee: 浜松ホトニクス株式会社
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-08-25
Also published as: US9274048B2; EP2538202A4; EP2538202A1; TW201140027A; CN104111233A; CN102762976B; KR20130042465A; CN104111233B; CN102762976A; KR101792891B1; US20130003046A1; TWI512280B

Abstract

　対象ガスが導入される導入空間１１Ｘを形成するガスセル１０Ｘと、ガスセル１０Ｘの一端に配置された赤外光源２０Ｘと、ガスセル１０Ｘの一端に配置され、赤外光源２０Ｘから放射された光を反射または透過させる変調鏡７０Ｘと、変調鏡７０Ｘを透過した光を反射させる反射鏡６０Ｘと、所定の比較ガスが封入されたものであって、変調鏡７０Ｘを透過した光の光路上に配置された飽和ガス室４０Ｘと、ガスセル１０Ｘの他端に配置され、変調鏡７０Ｘによって反射された光、及び変調鏡７０Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘを通過し、反射鏡６０Ｘで反射した光を受光する受光部３０Ｘと、変調鏡７０Ｘにより光が反射及び透過された場合のそれぞれにおける、受光部３０Ｘの受光エネルギー値に基づき、対象ガスの濃度を算出する算出回路３Ｘを備える。

Description

ガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュール

　本発明は、ガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールに関するものである。

　従来、例えば、二酸化炭素などのガスの濃度を算出するガス濃度算出装置が空調システムの分野などで導入されている。このガス濃度算出装置での算出結果に基づいて換気のＯＮ／ＯＦＦなどを制御することにより、空調システムを効率よく作動させ、消費電力の低減を図ることが行われている。このようなガス濃度算出装置にはＮＤＩＲ（Ｎｏｎ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ：非分散型赤外線吸収）法が用いられており、ＮＤＩＲ（非分散型赤外線吸収）法とは、赤外光が対象ガス中を通る際の減衰に基づいてガスの濃度を算出する手法である。

　ＮＤＩＲ（非分散型赤外線吸収）法を用いたガス濃度算出装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。このガス濃度算出装置は、単一光源からの光をガスセル内に照射し、ガスセル内を通った光を第１の検出器と第２の検出器によって検出している。第１の検出器は、被測定ガス領域と、測定ガス室内に封入された不活性ガス領域と、からなる光路を通過した光を検出している。第２の検出器は、被測定ガス領域と、比較ガス室内に封入された被測定ガスと同種のガス領域と、からなる光路を通過した光を検出している。また、照射光量の増減を第２の検出器で検出し、第１の検出器の出力を校正することが開示されている。

　また、特許文献２には、シリンダ内のサンプルガス濃度を検出するガス濃度算出装置が記載されている。ここでは、シリンダ内を往復動するピストンのヘッドに反射鏡を設けると共に、シリンダのヘッドにはシリンダ内に向けて光源と検出器とを配置する。このような構成により、光源から発せられ且つピストン上の反射鏡で反射された光が検出器で受光される。ピストンの往復動に伴って、反射鏡を経由する光源から検出器までの光路長が変化するため、検出器に受光されるエネルギー値が変化する。そして、検出器から出力される出力値の変化に基づいて、サンプルガスの濃度が算出される。

特開２００７－２５６２４２号公報特開平５－１８０７６０号公報

　上記特許文献１に記載されたガス濃度算出装置においては、第１の検出器及び第２の検出器という、それぞれ別々の二つの受光素子を用いてガスの濃度を算出している。このため、受光素子自体の個体差（感度、ノイズ特性の差、あるいはそれらの周囲温度に対する差や長期変化に対する差など）がガス濃度の測定精度に悪影響を与えてしまう。このような悪影響は、受光素子それぞれの個体差によるものであるため、両受光素子からの出力値の比等を用いることでキャンセルされるものではない。

　上記特許文献２のガス濃度算出装置においては、単一の受光素子を用いるため、受光素子の個体差による不具合はないといえる。しかし、特許文献２の技術では、光源から検出器までの光路長を変化させるための手段である反射鏡がピストンのヘッドに設けられ且つ光路の方向と同一の方向で上下運動を行っている。このため、精度の高い計測を実現するためには、ピストンの運動、つまり反射鏡の運動を計測時に一時停止させる必要がある。反射鏡が停止せず光路の方向と同一の方向で動いている場合には、光路長が安定せず、精度の高い計測ができないからである。従って、ピストンの一時運動停止により、参照光の測定タイミングと信号光の測定タイミングとの間に大幅な時間ずれが生じてしまう。参照光の測定タイミングと信号光の測定タイミングとの間に大幅な時間ずれが生じては、それぞれの測定結果の比に基づき算出されたガス濃度にも大幅な時間ずれの分だけ誤差が生じるということになる。

　また、特許文献２の技術では、シリンダの上下運動の振動や表面の変質などが光の検出精度に悪影響を及ぼすことになる。また信号の取り込みは上下死点になるので、測定間隔がシリンダの運動速度に従属することになり、高速化対応に難がある。単一の受光素子を用いる場合において、参照光の測定タイミングと信号光の測定タイミングとの間に時間ずれが生じては、それぞれの測定結果の比に基づき算出されたガス濃度にも時間ずれの分だけ誤差が生じるということになる。

　そこで、本発明の一側面は上記に鑑みてなされたもので、受光素子の個体差による不具合を防止し、且つ光路長が安定しないことによる不具合を防止することが可能なガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールを提供することを目的とする。

　また、本発明の他の一側面は、受光素子の個体差による不具合を防止し、且つ光路長を変化させるための要素の振動による光検出精度の低下を防止し、更に光の測定時間ずれによる光検出精度の低下を抑制することが可能なガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールを提供することを目的とする。

　また、本発明の更に他の一側面は、受光素子の個体差による不具合を防止し、且つ光路長を変化させるための要素が光路の方向と同一の方向で運動することによる不具合を防止することが可能なガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の一側面におけるガス濃度算出装置は、ガス濃度計測モジュール及びガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、前記ガス濃度計測モジュールは、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセルの一端に配置された光源と、前記ガスセルの前記一端または他端に配置され、前記光源から放射された光を反射または透過させる反射切替手段と、前記反射切替手段を透過した光を反射させる反射手段と、所定の比較ガスが封入されたものであって、前記反射切替手段を透過した光の光路上に配置された比較ガスセルと、前記ガスセルの前記他端に配置され、前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段によって反射された光、及び前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段を透過して前記比較ガスセルを通過し、前記反射手段によって反射した光を受光する受光手段と、を備え、前記ガス濃度算出モジュールは、前記反射切替手段により光が反射及び透過された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出する、ことを特徴とする。

　また、本発明の一側面におけるガス濃度計測モジュールは、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセルの一端に配置された光源と、前記ガスセルの前記一端または他端に配置され、前記光源から放射された光を反射または透過させる反射切替手段と、前記反射切替手段を透過した光を反射させる反射手段と、所定の比較ガスが封入されたものであって、前記反射切替手段を透過した光の光路上に配置された比較ガスセルと、前記ガスセルの前記他端に配置され、前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段によって反射された光、及び前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段を透過して前記比較ガスセルを通過し、前記反射手段によって反射した光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする。

　このような本発明のガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールによれば、受光手段が、反射切替手段によって反射された光及び反射切替手段を透過して比較ガスセルを通過した光の両方を受光するため、反射切替手段によって反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれにおける光を異なる受光手段で別々に受光する場合の、受光手段の個体差による不具合が防止される。また、反射切替手段を対象ガスが導入されたガスセルの一端または他端に配置する構成としたので、つまりガスセル外に反射切替手段を配置したため、反射切替手段によって反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれの光がガスセル内の対象ガス中を通る光路長に変化が無い。このため、対象ガス中を通る光の光路長が安定しないことによる不具合を防止することができる。

　また、本発明において、前記反射切替手段は、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整して光の反射と透過とを切り替える反射率調整手段であることが好ましい。

　この場合には、受光手段が受光する光における受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は反射率調整手段であり、この反射率調整手段の動作は反射率の電気的な制御による。従って、受光エネルギー値の差異を発生させるために振動等を伴わず、当該振動による位置ずれや付加的なノイズなどが無いので、ガス濃度計測モジュールの光検出精度の低下を防止できる。

　また、反射率調整手段が反射率を電気的に制御することにより、反射率切り替えを高速で行うことができる。従って、受光手段が受光する光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　なお、このような効果をもたらす反射率調整手段としては、空間光変調器（ＳＬＭ）や液晶光学素子が好適である。

　また、本発明において、前記反射切替手段は、前記光源から放射された光に対して回転により反射と透過とを切り替える回転機構であることが好ましい。

　この場合には、受光手段が受光する光における受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は回転機構であり、この回転機構が回転を行っていても、ガスセル外に回転機構が配置されているため、反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれの光がガスセル内の対象ガス中を通る光路長に変化が無い。従って、例えば上記特許文献２の場合とは異なり、光路長が安定するので、回転機構を一時停止する必要がない。その結果、回転機構の一時運動停止により光測定タイミングに大幅な時間ずれが生じてしまう等の不具合を防止できる。

　また、本発明において、前記回転機構を、反射板と穴からなる回転鏡で構成しても良い。

　この場合には、反射板と穴からなる回転鏡で簡潔な構成が可能となる。

　また、本発明において、前記反射手段は、角度の異なる複数の反射面を備え、前記反射切替手段を透過した光を、前記複数の反射面で順次反射させ且つ前記反射面での反射毎に前記比較ガスセルを通過させることが好ましい。

　この場合には、反射手段の反射面で反射した光が複数回比較ガスセル中を通過するため、比較ガスセル内を通過する光路を長くすることができる。このため、光源から放射された光の特性を、比較ガスセル内で十分に変化させることができる。また、光が複数回比較ガスセルを通過する構成としたので、比較ガスセルを大型化することなく小型の比較ガスセルによって、比較ガスセルを通過する光の光路長を長くすることができる。

　また、本発明において、前記所定の比較ガスは、前記対象ガスと同種の飽和ガスであることが好ましい。対象ガスに合わせてバンドパスフィルタおよび比較ガスを変更することで、複数種類のガスの計測も可能である。

　この場合には、対象ガスと同種の飽和ガスを光が通過するときの特性の変化を利用して、受光手段による受光エネルギー値の差異を発生させることができる。

　また、本発明においては、前記光源と前記受光手段との間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタをさらに備えることが好ましい。

　バンドパスフィルタにより、受光される光の波長帯を同一波長帯とすることができ、異なる波長帯の光が受光されることによる光検出精度の低下を防止できる。

　また、本発明においては、前記光源は、赤外線を放射するものであることが好ましい。

　赤外線が対象ガスを通るときにエネルギーが減衰する現象を用いて、対象ガスの濃度を算出することができる。

　また、本発明においては、前記対象ガスは二酸化炭素であることが好ましい。

　光が二酸化炭素を通るときにエネルギーが減衰する現象を用いて、対象ガスの濃度を算出することができる。

　前記対象ガスの異なる前記受光手段を複数備える前記ガス濃度計測モジュールと、複数の前記受光手段に対応する複数の前記ガス濃度算出モジュールを備える、ことが好ましい。

　この場合には、バンドパスフィルタ、比較ガスおよび受光部を増やすことで同時に複数ガスの計測も可能である。この場合、バンドパスフィルタは受光部前面に配置するのが好ましい。また、対象ガスの異なるガス濃度計測モジュールを複数備えることで、複数のガスの濃度を同時に精度良く算出することができる。

　また、本発明の他の一側面におけるガス濃度算出装置は、ガス濃度計測モジュールおよびガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、前記ガス濃度計測モジュールは、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセル内に配置された光源と、前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整する反射率調整手段と、前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記反射率調整手段により反射される反射光を受光する受光手段と、を備え、前記ガス濃度算出モジュールは、前記反射率調整手段により前記反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出する、ことを特徴とする。

　また、本発明の他の一側面におけるガス濃度計測モジュールは、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセル内に配置された光源と、前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整する反射率調整手段と、前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記反射率調整手段により反射される反射光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする。

　このような本発明のガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールによれば、受光手段が直接光および反射光の両方を受光するため、直接光および反射光をそれぞれ異なる受光手段で受光する場合や、反射率調整手段により反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける光を異なる受光手段で別々に受光する場合の、受光手段の個体差による不具合が防止される。

　また、本発明において、受光手段が受光する光における光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は反射率調整手段であり、この反射率調整手段の動作は反射率の電気的な制御による。したがって、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために振動等を伴わず、当該振動による位置ずれや付加的なノイズなどが無いので、ガス濃度計測モジュールの光検出精度の低下を防止できる。

　また、反射率調整手段が反射率を電気的に制御を行うことにより、反射率切り替えを高速で行うことができる。したがって、受光手段が受光する光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　以上により、本発明によれば、受光手段の個体差による不具合、振動による誤差、時間ずれによる誤差が生じることを防止できる。なお、このような効果をもたらす反射率調整手段としては、電気光学デバイス（ＥＯデバイス）や液晶光学素子が好適である。

　また、本発明においては、前記対象ガスの前記濃度と前記比との相関関係を示すデータベースまたは近似式を予め格納する格納手段を更に備え、前記ガス濃度算出モジュールは、前記データベースまたは前記近似式に基づき、前記比に相応する前記濃度を算出することが好ましい。

　この発明によれば、予め用意したデータベースまたは近似式に基づき、対象ガスの濃度を精度よく算出することができる。

　また、本発明においては、前記対象ガスの異なる前記受光手段を複数備える前記ガス濃度計測モジュールと、複数の前記受光手段に対応する複数の前記ガス濃度算出モジュールを備えることが好ましい。

　この発明によれば、対象ガスの異なるガス濃度計測モジュールを複数備えることで、複数のガスの濃度を同時に精度良く算出することができる。

　また、本発明の更に他の一側面におけるガス濃度算出装置は、ガス濃度計測モジュールおよびガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、前記ガス濃度計測モジュールは、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセル内に配置された光源と、前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光を回転により反射または透過する回転機構と、前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記回転機構により反射される反射光を受光する受光手段と、を備え、前記ガス濃度算出モジュールは、前記回転機構により前記光が反射または透過された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出し、前記回転機構は、前記光源から前記受光手段までの光路の方向と異なる方向で前記回転を行う、ことを特徴とする。

　また、本発明の更に他の一側面におけるガス濃度計測モジュールは、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、前記ガスセル内に配置された光源と、前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光を回転により反射または透過する回転機構と、前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記回転機構により反射される反射光を受光する受光手段と、を備え、前記回転機構は、前記光源から前記受光手段までの光路の方向と異なる方向で前記回転を行う、ことを特徴とする。

　このような本発明のガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールによれば、受光手段が直接光および反射光の両方を受光するため、直接光および反射光をそれぞれ異なる受光手段で受光する場合や、回転機構により光が反射または透過された場合のそれぞれにおける光を異なる受光手段で別々に受光する場合の、受光手段の個体差による不具合が防止される。

　また、本発明において、受光手段が受光する光における光路長の差異や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は回転機構であり、この回転機構は光源から受光手段までの光路の方向と異なる方向で回転を行うことにより、光を反射または透過する。ここで、「光路の方向と異なる方向で回転」とは、例えば回転機構の回転軸を光路と同じ方向にすることにより可能となる。つまり、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために、回転機構が光路の方向に沿って運動を行う必要がなく、このため、回転機構が回転を行っていても、回転機構と受光手段との間の絶対的な距離には変動がない。したがって、例えば上記特許文献２の場合とは異なり、光路長が安定するので、回転機構を一時停止する必要がない。その結果、回転機構の一時運動停止により光測定タイミングに大幅の時間ずれが生じてしまうことを防止できる。

　以上により、本発明によれば、受光手段の個体差による不具合や、光路長を変化させるための要素が光路の方向と同一の方向で運動することによる不具合を防止できる。

　また、本発明においては、前記回転機構を、反射板と穴からなる回転鏡で構成しても良い。

　反射板と穴からなる回転鏡で簡潔な構成が可能となる。

　また、本発明においては、前記回転鏡が前記光源から前記受光手段までの前記光路の方向と略垂直の方向で前記回転を行うように構成しても良い。

　例えば回転鏡の回転軸を光路と概ね同じ方向にすることにより、回転鏡を光路の方向と略垂直の方向で回転させることができる。これにより、光の反射と透過を明確に切り替えることができる。

　また、本発明においては、前記回転機構を、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータとミラーで構成しても良い。

　この場合には、ＭＥＭＳアクチュエータを用いることにより、回転時の振動を抑制しながらも高速回転が可能となる。したがって、振動による光検出精度の低下を防止できる。また、ＭＥＭＳアクチュエータの高速回転により、光の反射と透過の切り替えが高速で行われることとなり、受光手段の光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　光が二酸化炭素を通るときにエネルギーが減衰する現象を用いて、対象ガスの濃度を算出することができる。なお、ガスは二酸化炭素に限定されない。さらにはバンドパスおよび受光部のみを増やすことで複数ガスの計測も可能である。

　本発明の一側面によれば、受光素子の個体差による不具合を防止し、且つ光路長が安定しないことによる不具合を防止することが可能なガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールを提供することができる。

　また、本発明の他の一側面によれば、受光手段の個体差による不具合を防止し、且つ光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための要素の振動による光検出精度の低下を防止し、更に光の測定時間ずれによる光検出精度の低下を抑制することが可能なガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールを提供することができる。

　また、本発明更に他の一側面によれば、受光手段の個体差による不具合や、光路長を変化させるための要素が光路の方向と同一の方向で運動することによる不具合を防止可能なガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュールを提供することができる。

第１の実施形態におけるガス濃度算出装置１Ｘの概略断面図である。第２の実施形態におけるガス濃度算出装置１ＸＡの概略断面図である。第３の実施形態におけるガス濃度算出装置１ＸＢの概略断面図である。反射鏡６０Ｘの変形例を示す図である。ガス濃度算出装置１Ｘの変形例における概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｘの変形例における概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｘの変形例における概略断面図である。図７における反射切替ユニット３００ＸＡを矢印Ｌ方向から見た図である。ガス濃度算出装置１Ｙを示す概略断面図である。光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。格納部４Ｙの格納情報を説明するための図である。格納部４Ｙに格納されるデータベースの一例を示す図である。格納部４Ｙに格納されるグラフの一例を示す図である。ガス濃度算出装置１Ｙによる二酸化炭素濃度算出処理の流れを示すフローチャートである。ガス濃度算出装置１Ｙの変形例を示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｙの変形例を示す概略断面図である。本発明の第５の実施形態に係るガス濃度算出装置１Ｚを示す概略断面図である。第５の実施形態において、光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。格納部４Ｚの格納情報を説明するための図である。格納部４Ｚに格納されるデータベースの一例を示す図である。格納部４Ｚに格納されるグラフの一例を示す図である。ガス濃度算出装置１Ｚによる二酸化炭素濃度算出処理の流れを示すフローチャートである。本発明の第６の実施形態に係るガス濃度算出装置１ＺＡを示す概略断面図である。第６の実施形態において、光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。ガス濃度算出装置１Ｚの変形例を示す概略断面図である。

　以下、添付図面を参照して本発明にかかるガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　［第１の実施形態］
　第１の実施形態は、変調鏡７０Ｘを、ガスセル１０Ｘの一端（赤外光源２０Ｘが配置される側）に配置した場合である。

　（ガス濃度算出装置１Ｘの全体構成）
　まず、第１の実施形態に係るガス濃度算出装置１Ｘの全体構成について説明する。図１は、ガス濃度算出装置１Ｘを示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｘは、赤外光源２０Ｘ（特許請求の範囲の「光源」に相当）からの光を受光し、そのエネルギー値を測定するガス濃度計測モジュール２Ｘと、ガス濃度計測モジュール２Ｘによる測定結果に基づいてガス濃度を算出する算出回路３Ｘ（特許請求の範囲の「ガス濃度算出モジュール」に相当）と、を含んで構成され、対象ガスの濃度を算出するものである。算出回路３Ｘによって算出されたガス濃度は、図示しない制御装置などに出力され、例えば空調システムなどの制御に利用される。なお、第１の実施形態では、ガス濃度計測モジュール２Ｘに導入されるサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素を濃度算出の対象ガスとした場合の例について説明する。

　ガス濃度計測モジュール２Ｘは、ガスセル１０Ｘと、赤外光源２０Ｘを含む反射切替ユニット１００Ｘと、受光部３０Ｘ（特許請求の範囲の「受光手段」に相当）とを含んで構成される。

　ガスセル１０Ｘは、内部にサンプルガス５０Ｘが導入される導入空間１１Ｘを形成するものである。ガスセル１０Ｘは、ガスセル１０Ｘの一端側に、導入空間１１Ｘ内にサンプルガス５０Ｘを導入するためのガス導入部１２Ｘが設けられ、ガスセル１０Ｘの他端側に、導入空間１１Ｘ内のサンプルガス５０Ｘを外部へ排出するためのガス排出部１３Ｘが設けられている。ガス導入部１２Ｘやガス排出部１３Ｘとして、ガスセルの内壁（例えば上部や底部）に多数設られた穴を用いてもよい。

　反射切替ユニット１００Ｘは、ガスセル１０Ｘの一端に配置され、赤外光源２０Ｘと、変調鏡７０Ｘ（特許請求の範囲の「反射切替手段，反射率調整手段」に相当）と、飽和ガス４１Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガス」に相当）が封入された飽和ガス室４０Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガスセル」に相当）と、反射鏡６０Ｘ（特許請求の範囲の「反射手段」に相当）と、バンドパスフィルタ９０Ｘと、を含んで構成される。

　赤外光源２０Ｘは、赤外線を放射するものである。第１の実施形態では、赤外光源２０Ｘとして、４．２μｍ～４．３μｍの波長域を含んだ光を放射するものを用いる。赤外光源２０Ｘからの赤外線はサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素分子５１Ｘにより吸収され減衰する。

　変調鏡７０Ｘは、赤外光源２０Ｘから放射された光に対する反射率を電気的に調整するものである。ここで、変調鏡７０Ｘは、反射率を電気的に調整することにより、赤外光源２０Ｘから放射された光を全反射または全透過させる。変調鏡７０Ｘで反射された光は、受光部３０Ｘへ向けて放射される。なお、第１の実施形態では、変調鏡７０Ｘとして、例えば液晶光学素子や空間光変調器（ＳＬＭ）を採用している。これ以外に、誘電体や金属メッシュ等で反射率の制御を行う他の手法を用いても良い。

　反射鏡６０Ｘは、変調鏡７０Ｘを透過した光を受光部３０Ｘヘ向けて反射させるものである。ここで、変調鏡７０Ｘと反射鏡６０Ｘとの間には飽和ガス室４０Ｘが配置されている。このため、変調鏡７０Ｘを透過した光は飽和ガス室４０Ｘ内の飽和ガス４１Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射する。反射鏡６０Ｘで反射した光は、再び飽和ガス４１Ｘを通過し、変調鏡７０Ｘを透過して受光部３０Ｘに入射する。

　飽和ガス室４０Ｘ内に封入される飽和ガス４１Ｘは、サンプルガス５０Ｘと同種の飽和ガスを用いる。

　バンドパスフィルタ９０Ｘは、赤外光源２０Ｘと受光部３０Ｘとの間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるものである。第１の実施形態では、バンドパスフィルタ９０Ｘは、反射切替ユニット１００Ｘ内に配置され、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光のみを透過するものを用いる。また、バンドパスフィルタ９０Ｘを反射切替ユニット１００Ｘ内に設けない場合には、例えば、受光部３０Ｘとガスセル１０Ｘとの間に設けることもできる。

　なお、反射切替ユニット１００Ｘの筐体１０１Ｘ内は、例えば、赤外光源２０Ｘが放射する赤外線に対して不活性な不活性ガスや、サンプルガス５０Ｘが充填されているものとする。

　受光部３０Ｘは、ガスセル１０Ｘの他端に配置され、赤外光源２０Ｘから放射されたものであって変調鏡７０Ｘによって反射された光、及び赤外光源２０Ｘから放射されたものであって変調鏡７０Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光する受光素子である。つまり、一つの受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光と、飽和ガス室４０Ｘを通過していない光の両方を受光する。従って、複数種類の光を受光するために複数の受光手段をそれぞれ用いる場合に比べて、受光手段の個体差による弊害が皆無である。

　（受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組み）
　受光部３０Ｘで受光される光の受光エネルギー値の差異について説明する。ここでは、変調鏡７０Ｘにおける光の反射または透過の制御を行うことにより、受光部３０Ｘによって受光される光の受光エネルギー値に差異を発生させるものである。

　具体的には、変調鏡７０Ｘが光を反射させる状態に制御されている場合、図１中に矢印で示す光路Ａのように、赤外光源２０Ｘから放射された光は変調鏡７０Ｘで反射し、反射した光はガスセル１０Ｘ内のサンプルガス５０Ｘ中を通って受光部３０Ｘへ入射する。

　一方、変調鏡７０Ｘが光を透過させる状態に制御されている場合、図１中に矢印で示す光路Ｂのように、赤外光源２０Ｘから放射された光は変調鏡７０Ｘを透過し、飽和ガス室４０Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射する。反射鏡６０Ｘで反射した光は、再び飽和ガス室４０Ｘを通過して変調鏡７０Ｘを透過し、さらにガスセル１０Ｘ内のサンプルガス５０Ｘ中を通って受光部３０Ｘへ入射する。

　このように、変調鏡７０Ｘを透過状態に制御した場合には、変調鏡７０Ｘを反射状態に制御した場合と比較して、光が飽和ガス室４０Ｘ中を通過する分だけ光路長が長くなる。また、飽和ガス室４０Ｘに封入された飽和ガス４１Ｘ中を赤外光線が通ることにより、飽和ガスによって光のエネルギーが吸収される。従って、受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光を受光する場合（変調鏡７０Ｘを光が透過した場合）には、飽和ガス室４０Ｘを通過しない光を受光する場合（変調鏡７０Ｘで光が反射した場合）と比較して、エネルギー値が低い光を受光する。

　以上のように、第１の実施形態において、受光エネルギー値の変更は変調鏡７０Ｘにより電気的に行われる。このため、コンパクトで、しかも可動部を無くすことができ、振動による位置ずれや付加的なノイズなどの弊害が無く、精度が向上する。更に、変調速度が機械式に比べ大幅に高速化できる。

　（二酸化炭素の濃度算出処理）
　次に、受光部３０Ｘが受光した光の受光エネルギー値より、算出回路３Ｘが二酸化炭素の濃度を算出する処理について説明する。受光部３０Ｘは、変調鏡７０Ｘで反射されてサンプルガス５０Ｘのみを通過した光の受光エネルギー値と、変調鏡７０Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘとサンプルガス５０Ｘとを通過した光の受光エネルギー値とを算出回路３Ｘに出力する。算出回路３Ｘは、飽和ガス室４０Ｘとサンプルガス５０Ｘとを通過した光の受光エネルギー値に基づいて放射光量の増減を算出し、サンプルガス５０Ｘのみを通過した光の受光エネルギー値を校正することにより、サンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素の濃度を算出することができる。なお、２つの受光エネルギー値に基づいてガス濃度を算出する手順については、例えば特許文献１に開示されているように、従来から知られたガス相関法を用いて算出することができるものであり、詳細な説明を省略する。

　（第１の実施形態の作用・効果）
　続いて、第１の実施形態にかかるガス濃度算出装置１Ｘの作用及び効果について説明する。第１の実施形態のガス濃度算出装置１Ｘによれば、受光部３０Ｘが、変調鏡７０Ｘによって反射された光、及び変調鏡７０Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光するため、変調鏡７０Ｘによって反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれにおける光を異なる受光部３０Ｘで別々に受光する場合の、受光部３０Ｘの個体差による不具合が防止される。また、サンプルガス５０Ｘが導入されたガスセル１０Ｘの一端に変調鏡７０Ｘを配置する構成としたので、つまりガスセル１０Ｘ外に変調鏡７０Ｘを配置したため、変調鏡７０Ｘによって反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれの光がサンプルガス５０Ｘを通る光路長に変化が無い。このため、サンプルガス５０Ｘ中を通る光の光路長が安定しないことによる不具合を防止することができる。

　また、第１の実施形態において、受光部３０Ｘが受光する光における光路長の差異や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は変調鏡７０Ｘであり、この変調鏡７０Ｘの動作は反射率の電気的な制御による。従って、光路長の差異や受光エネルギー値の差異を発生させるために振動等を伴わず、当該振動による位置ずれや付加的なノイズなどが無いので、ガス濃度計測モジュール２Ｘの光検出精度の低下を防止できる。

　また、変調鏡７０Ｘが反射率を電気的に制御することにより、反射率切り替えを高速で行うことができる。従って、受光部３０Ｘが受光する光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　なお、このような効果をもたらす変調鏡７０Ｘとしては、空間光変調器（ＳＬＭ）や液晶光学素子が好適である。

　また、サンプルガス５０Ｘと同種の飽和ガス４１Ｘ中を赤外光源２０Ｘから放射された光が通過するときの特性の変化を利用して、受光部３０Ｘによる受光エネルギー値の差異を発生させることができる。

　また、バンドパスフィルタ９０Ｘにより、受光される光の波長帯を同一波長帯とすることができ、異なる波長帯の光が受光されることによる光検出精度の低下を防止できる。

　また、赤外光源２０Ｘが赤外線を放射することにより、赤外線がサンプルガス５０Ｘを通るときに二酸化炭素によってエネルギーが減衰する現象を用いて、サンプルガス５０Ｘの二酸化炭素の濃度を算出することができる。

　また、赤外光源２０Ｘから放射された赤外光がサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素を通るときにエネルギーが減衰する現象を用いて、サンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素の濃度を算出することができる。なお、使用する光の波長をバンドパスフィルタで選択し、比較ガスを測定するガスとすることで、測定できるガスの種類は二酸化炭素に限らず任意にとれることは明白である。

　［第２の実施形態］
　第２の実施形態は、変調鏡７０Ｘを、ガスセル１０Ｘの他端側（受光部３０Ｘが配置される側）に配置した場合である。なお、第１の実施形態と同様の構成物については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。

　（ガス濃度算出装置１ＸＡの全体構成）
　まず、第２の実施形態に係るガス濃度算出装置１ＸＡの全体構成について説明する。図２は、ガス濃度算出装置１ＸＡを示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１ＸＡは、赤外光源２０Ｘ（特許請求の範囲の「光源」に相当）からの光を受光し、そのエネルギー値を測定するガス濃度計測モジュール２ＸＡと、ガス濃度計測モジュール２ＸＡによる測定結果に基づいてガス濃度を算出する算出回路３Ｘ（特許請求の範囲の「ガス濃度算出モジュール」に相当）と、を含んで構成され、対象ガスの濃度を算出するものである。算出回路３Ｘによって算出されたガス濃度は、図示しない制御装置などに出力され、例えば空調システムなどの制御に利用される。なお、第２の実施形態では、ガス濃度計測モジュール２ＸＡに導入されるサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素を濃度算出の対象ガスとした場合の例について説明する。

　ガス濃度計測モジュール２ＸＡは、ガスセル１０Ｘと、反射切替ユニット１００ＸＡと、赤外光源２０Ｘとを含んで構成される。

　赤外光源２０Ｘは、ガスセル１０Ｘの一端に配置され、赤外線を放射するものである。第２の実施形態では、赤外光源２０Ｘとして、４．２μｍ～４．３μｍの波長域を含んだ光を放射するものを用いる。赤外光源２０Ｘからの赤外線はサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素分子５１Ｘにより吸収され減衰する。

　反射切替ユニット１００ＸＡは、ガスセル１０Ｘの他端に配置され、受光部３０Ｘ（特許請求の範囲の「受光手段」に相当）と、変調鏡７０Ｘ（特許請求の範囲の「反射切替手段，反射率調整手段」に相当）と、飽和ガス４１Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガス」に相当）が封入された飽和ガス室４０Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガスセル」に相当）と、反射鏡６０Ｘ（特許請求の範囲の「反射手段」に相当）と、バンドパスフィルタ９０Ｘと、を含んで構成される。

　変調鏡７０Ｘは、赤外光源２０Ｘから放射されてサンプルガス５０Ｘを通った光に対する反射率を電気的に調整するものである。ここで、変調鏡７０Ｘは、反射率を電気的に調整することにより、赤外光源２０Ｘから放射されてサンプルガス５０Ｘを通った光を全反射または全透過させる。変調鏡７０Ｘで反射された光は、受光部３０Ｘへ向けて放射される。なお、第２の実施形態では、変調鏡７０Ｘとして、例えば液晶光学素子や空間光変調器（ＳＬＭ）を採用している。これ以外に、誘電体や金属メッシュ等で反射率の制御を行う他の手法を用いても良い。

　受光部３０Ｘは、赤外光源２０Ｘから放射されてサンプルガス５０Ｘを通過したものであって変調鏡７０Ｘによって反射された光、及び赤外光源２０Ｘから放射されてサンプルガス５０Ｘを通過したものであって反射鏡６０Ｘで反射され且つ飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光する受光素子である。つまり、一つの受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光と、飽和ガス室４０Ｘを通過していない光の両方を受光する。従って、複数種類の光を受光するために複数の受光手段をそれぞれ用いる場合に比べて、受光手段の個体差による弊害が皆無である。

　なお、反射切替ユニット１００ＸＡの筐体１０１ＸＡ内は、例えば、赤外光源２０Ｘが放射する赤外線に対して不活性な不活性ガスや、サンプルガス５０Ｘが充填されているものとする。

　具体的には、変調鏡７０Ｘが光を反射させる状態に制御されている場合、図２中に矢印で示す光路Ａ１のように、赤外光源２０Ｘから放射された光はガスセル１０Ｘ中のサンプルガス５０Ｘを通って変調鏡７０Ｘで反射し、反射した光は受光部３０Ｘへ入射する。

　一方、変調鏡７０Ｘが光を透過させる状態に制御されている場合、図２中に矢印で示す光路Ｂ１のように、赤外光源２０Ｘから放射された光はガスセル１０Ｘ中のサンプルガス５０Ｘを通って変調鏡７０Ｘを透過し、飽和ガス室４０Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射する。反射鏡６０Ｘで反射した光は、再び飽和ガス室４０Ｘを通過して変調鏡７０Ｘを透過し、受光部３０Ｘへ入射する。

　このように、変調鏡７０Ｘを透過状態に制御した場合には、変調鏡７０Ｘを反射状態に制御した場合と比較して、光が飽和ガス室４０Ｘ中を通過する分だけ光路長が長くなる。また、飽和ガス室４０Ｘに封入された飽和ガス４１Ｘ中を赤外光線が通ることにより、飽和ガスによって光のエネルギーが吸収される。従って、受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光を受光する場合（変調鏡７０Ｘを光が透過した場合）には、飽和ガス室４０Ｘを通過しない光を受光する場合（変調鏡７０Ｘで光が反射した場合）と比較して、受光エネルギー値が低くなる。

　以上のように、第２の実施形態において、受光エネルギー値の変更は変調鏡７０Ｘにより電気的に行われる。このため、コンパクトで、しかも可動部を無くすことができ、振動による位置ずれや付加的なノイズなどの弊害が無く、精度が向上する。更に、変調速度が機械式に比べ大幅に高速化できる。

　（二酸化炭素の濃度算出処理）
　受光部３０Ｘが受光した光のエネルギー値より、算出回路３Ｘが二酸化炭素の濃度を算出する処理については、第１の実施形態の場合と同様に、従来から知られたガス相関法を用いて算出することができるものであり、詳細な説明を省略する。

　（第２の実施形態の作用・効果）
　続いて、第２の実施形態にかかるガス濃度算出装置１ＸＡの作用及び効果について説明する。第２の実施形態のガス濃度算出装置１ＸＡによれば、受光部３０Ｘが、変調鏡７０Ｘによって反射された光、及び変調鏡７０Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光するため、変調鏡７０Ｘによって反射と透過とが切り替えられた場合のそれぞれにおける光を異なる受光部３０Ｘで別々に受光する場合の、受光部３０Ｘの個体差による不具合が防止される。また、サンプルガス５０Ｘが導入されたガスセル１０Ｘの他端に変調鏡７０Ｘを配置する構成としたので、つまりガスセル１０Ｘ外に変調鏡７０Ｘを配置したため、変調鏡７０Ｘによって光の反射と透過とを切り替えても、サンプルガス５０Ｘを通る光の光路長に変化が無い。このため、サンプルガス５０Ｘ中を通る光の光路長が安定しないことによる不具合を防止することができる。

　また、第２の実施形態において、受光部３０Ｘが受光する光における光路長の差異や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は変調鏡７０Ｘであり、この変調鏡７０Ｘの動作は反射率の電気的な制御による。従って、光路長の差異や受光エネルギー値の差異を発生させるために振動等を伴わず、当該振動による位置ずれや付加的なノイズなどが無いので、ガス濃度計測モジュール２ＸＡの光検出精度の低下を防止できる。

　［第３の実施形態］
　第３の実施形態は、回転鏡８０Ｘを用いて、赤外光源２０Ｘから放射された光を反射または透過させるものである。なお、第１の実施形態と同様の構成物については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。

　（ガス濃度算出装置１ＸＢの全体構成）
　まず、第３の実施形態に係るガス濃度算出装置１ＸＢの全体構成について説明する。図３は、ガス濃度算出装置１ＸＢを示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１ＸＢは、赤外光源２０Ｘ（特許請求の範囲の「光源」に相当）からの光を受光し、そのエネルギー値を測定するガス濃度計測モジュール２ＸＢと、ガス濃度計測モジュール２ＸＢによる測定結果に基づいてガス濃度を算出する算出回路３Ｘ（特許請求の範囲の「ガス濃度算出モジュール」に相当）と、を含んで構成され、対象ガスの濃度を算出するものである。算出回路３Ｘによって算出されたガス濃度は、図示しない制御装置などに出力され、例えば空調システムなどの制御に利用される。なお、第３の実施形態では、ガス濃度計測モジュール２ＸＢに導入されるサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素を濃度算出の対象ガスとした場合の例について説明する。

　ガス濃度計測モジュール２ＸＢは、ガスセル１０Ｘと、赤外光源２０Ｘを含む反射切替ユニット１００ＸＢと、受光部３０Ｘ（特許請求の範囲の「受光手段」に相当）とを含んで構成される。

　ガスセル１０Ｘは、内部にサンプルガス５０Ｘが導入される導入空間１１Ｘを形成するものである。ガスセル１０Ｘは、ガスセル１０Ｘの一端側に、導入空間１１Ｘ内にサンプルガス５０Ｘを導入するためのガス導入部１２Ｘが設けれ、ガスセル１０Ｘの他端側に、導入空間１１Ｘ内のサンプルガス５０Ｘを外部へ排出するためのガス排出部１３Ｘが設けられている。

　反射切替ユニット１００ＸＢは、ガスセル１０Ｘの一端に配置され、赤外光源２０Ｘと、回転鏡８０Ｘ（特許請求の範囲の「反射切替手段，回転機構」に相当）と、飽和ガス４１Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガス」に相当）が封入された飽和ガス室４０Ｘ（特許請求の範囲の「比較ガスセル」に相当）と、反射鏡６０Ｘ（特許請求の範囲の「反射手段」に相当）と、バンドパスフィルタ９０Ｘと、を含んで構成される。

　赤外光源２０Ｘは、赤外線を放射するものである。第３の実施形態では、赤外光源２０Ｘとして、４．２μｍ～４．３μｍの波長域を含んだ光を放射するものを用いる。赤外光源２０Ｘからの赤外線はサンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素分子５１Ｘにより吸収され減衰する。

　回転鏡８０Ｘは、赤外光源２０Ｘから放射された光を回転により反射または通過させるものである。回転鏡８０Ｘは、反射板８１Ｘと穴８２Ｘからなり、回転駆動機構８３Ｘにより回転方向や回転速度等が制御される。穴８２Ｘは枠８２ａＸにより囲まれてなる空間である。

　反射鏡６０Ｘは、回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過した光を受光部３０Ｘヘ向けて反射させるものである。ここで、回転鏡８０Ｘの反射板８１Ｘと反射鏡６０Ｘとの間には飽和ガス室４０Ｘが配置されている。このため、回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過した光は飽和ガス室４０Ｘ内の飽和ガス４１Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射する。反射鏡６０Ｘで反射した光は、再び飽和ガス４１Ｘを通過し、回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過して受光部３０Ｘに入射する。なお、図３では、赤外光源２０Ｘから放射された光が、回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射される状態を示している。

　バンドパスフィルタ９０Ｘは、赤外光源２０Ｘと受光部３０Ｘとの間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるものである。第３の実施形態では、バンドパスフィルタ９０Ｘは、反射切替ユニット１００ＸＢ内に配置され、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光のみを透過するものを用いる。また、バンドパスフィルタ９０Ｘを反射切替ユニット１００ＸＢ内に設けない場合には、例えば、受光部３０Ｘとガスセル１０Ｘとの間に設けることもできる。

　なお、反射切替ユニット１００ＸＢの筐体１０１ＸＢ内は、例えば、赤外光源２０Ｘが放射する赤外線に対して不活性な不活性ガスや、サンプルガス５０Ｘが充填されているものとする。

　受光部３０Ｘは、ガスセル１０Ｘの他端に配置され、赤外光源２０Ｘから放射されたものであって回転鏡８０Ｘの反射板８１Ｘによって反射された光、及び赤外光源２０Ｘから放射されたものであって回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過して飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光する受光素子である。つまり、一つの受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光と、飽和ガス室４０Ｘを通過していない光の両方を受光する。従って、複数種類の光を受光するために複数の受光手段をそれぞれ用いる場合に比べて、受光手段の個体差による弊害が皆無である。

　（受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組み）
　受光部３０Ｘで受光される光の受光エネルギー値の差異について説明する。ここでは、回転鏡８０Ｘを回転させて、光を反射板８１Ｘで反射させること、または穴８２Ｘを通過させることの制御を行うことにより、受光部３０Ｘによって受光される光の受光エネルギー値に差異を発生させるものである。

　具体的には、反射板８１Ｘの回転により、回転鏡８０Ｘが反射板８１Ｘによって光を反射させる状態に制御されている場合、図３中に矢印で示す光路Ａ２のように、赤外光源２０Ｘから放射された光は回転鏡８０Ｘの反射板８１Ｘで反射し、反射した光はガスセル１０Ｘ内のサンプルガス５０Ｘ中を通って受光部３０Ｘへ入射する。

　一方、回転鏡８０Ｘが穴８２Ｘによって光を通過させる状態に制御されている場合、図３中に矢印で示す光路Ｂ２のように、赤外光源２０Ｘから放射された光は回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過し、飽和ガス室４０Ｘを通過して反射鏡６０Ｘで反射する。反射鏡６０Ｘで反射した光は、再び飽和ガス室４０Ｘを通過して回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過し、さらにガスセル１０Ｘ内のサンプルガス５０Ｘ中を通って受光部３０Ｘへ入射する。

　このように、回転鏡８０Ｘが穴８２Ｘによって光を通過させる状態に制御されている場合には、反射板８１Ｘによって光を反射させる状態に制御されている場合と比較して、光が飽和ガス室４０Ｘ中を通過する分だけ光路長が長くなる。また、飽和ガス室４０Ｘに封入された飽和ガス４１Ｘ中を赤外光線が通ることにより、飽和ガスによって光のエネルギーが吸収される。従って、受光部３０Ｘが、飽和ガス室４０Ｘを通過した光を受光する場合（穴８２Ｘを光が通過した場合）には、飽和ガス室４０Ｘを通過しない光を受光する場合（反射板８１Ｘで光が反射した場合）と比較して、受光エネルギー値が低くなる。

　以上のように、第３の実施形態において、受光エネルギー値の変更は回転鏡８０Ｘの回転により行われる。回転鏡８０Ｘは、サンプルガス５０Ｘが導入されるガスセル１０Ｘの一端に配置される構成であるため、回転鏡８０Ｘが回転を行っていても、反射板８１Ｘで反射した光と穴８２Ｘを通過した光が、対象ガス中を通る光路長に変化が無い。従って、光路長が安定するので、回転鏡８０Ｘを一時停止しなくても、精度の高い計測を実現できる。その結果、回転鏡８０Ｘの一時運動停止により光測定タイミングに大幅な時間ずれが生じてしまうことを防止できる。

　（二酸化炭素の濃度算出処理）
　次に、受光部３０Ｘが受光した光のエネルギー値より、算出回路３Ｘが二酸化炭素の濃度を算出する処理について説明する。受光部３０Ｘは、回転鏡８０Ｘの反射板８１Ｘで反射されてサンプルガス５０Ｘのみを通過した光の受光エネルギー値と、回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを透過して飽和ガス室４０Ｘとサンプルガス５０Ｘとを通過した光の受光エネルギー値と、を算出回路３Ｘに出力する。算出回路３Ｘは、飽和ガス室４０Ｘとサンプルガス５０Ｘとを通過した光の受光エネルギー値に基づいて放射光量の増減を算出し、サンプルガス５０Ｘのみを通過した光の受光エネルギー値を校正することにより、サンプルガス５０Ｘ中の二酸化炭素の濃度を算出することができる。なお、２つの受光エネルギー値に基づいてガス濃度を算出する手順については、例えば特許文献１に開示されているように、従来から知られたガス相関法を用いて算出することができるものであり、詳細な説明を省略する。

　（第３の実施形態の作用・効果）
　続いて、第３の実施形態にかかるガス濃度算出装置１ＸＢの作用及び効果について説明する。第３の実施形態のガス濃度算出装置１ＸＢによれば、受光部３０Ｘが、回転鏡８０Ｘの反射板８１Ｘによって反射された光、及び回転鏡８０Ｘの穴８２Ｘを通過して飽和ガス室４０Ｘを通過した光の両方を受光するため、回転鏡８０Ｘによって反射と通過とが切り替えられた場合のそれぞれにおける光を異なる受光部３０Ｘで別々に受光する場合の、受光部３０Ｘの個体差による不具合が防止される。また、サンプルガス５０Ｘが導入されたガスセル１０Ｘの一端に回転鏡８０Ｘを配置する構成としたので、つまりガスセル１０Ｘ外に回転鏡８０Ｘを配置したため、回転鏡８０Ｘによって光の反射と通過とを切り替えても、サンプルガス５０Ｘを通る光の光路長に変化が無い。このため、サンプルガス５０Ｘ中を通る光の光路長が安定しないことによる不具合を防止することができる。

　また、例えば上記特許文献２の場合とは異なり、光路長が安定するので、回転鏡８０Ｘを一時停止する必要がない。その結果、回転鏡８０Ｘの一時運動停止により光測定タイミングに大幅な時間ずれが生じてしまう等の不具合を防止できる。

　また、回転鏡８０Ｘを、反射板８１Ｘと穴８２Ｘとによって構成することで、簡素な構成が可能となる。この場合には、回転部分が薄い円盤で構成することができるため、反射板８１Ｘを回転させるための駆動電力が少なくてよく、回転鏡８０Ｘを小型化することができる。

　なお、本発明の一側面は上記各実施形態に限定されるものではない。

　例えば、図１～３に示したように反射鏡６０Ｘを変調鏡７０Ｘや回転鏡８０Ｘの後段に配置する構成に代えて、図４に示すように、円錐状の飽和ガス室４０ＸＡを用い、飽和ガス室４０ＸＡの周面に反射鏡６０ＸＡを形成することもできる。この場合には、２１から放射されて変調鏡７０Ｘまたは回転鏡８０Ｘを透過した光が、反射鏡６０ＸＡの内側で順次反射し、反射毎に光が飽和ガス室４０ＸＡを通過する。これにより、飽和ガス室４０ＸＡ内を通過する光路長を長くすることができ、赤外光源２０Ｘから放射された光のエネルギーを、飽和ガス室４０Ｘの飽和ガス４１Ｘによって十分に吸収させることができる。また、光が複数回比較ガスセルを通過する構成としたので、比較ガスセルを大型化することなく小型の比較ガスセルによって、比較ガスセルを通過する光の光路長を長くすることができる。

　なお、図４では、円錐状の反射鏡６０ＸＡを用いて複数回光を反射させるものとしたが、形状はこれに限定されることなく、例えば、複数の反射面で構成された三角錘状や四角錘状であってもよい。なお、特許請求の範囲における「角度の異なる複数の反射面」とは、反射鏡６０ＸＡを円錐状に形成した場合のように、反射面を曲面で形成した場合を含むものである。

　また、飽和ガス室４０Ｘとバンドパスフィルタ９０Ｘとを着脱可能な構成とすることもできる。この場合には、それぞれ異なった飽和ガス４１Ｘを封入した複数の飽和ガス室４０Ｘや、それぞれ異なる波長の光を通過させる複数のバンドパスフィルタ９０Ｘを用意することにより、ガスセル１０Ｘ内に導入するサンプルガス５０Ｘや測定対象とするガスの種類に応じて、最適な飽和ガス室４０Ｘやバンドパスフィルタ９０Ｘを選択して使用することができ、さまざまな種類のガスの濃度を測定することが可能となる。

　また、１つの変調鏡７０Ｘまたは回転鏡８０Ｘに対して、ガスセル１０Ｘ及び受光部３０Ｘを複数個備え、それぞれ異なる種類のガスをガスセル１０Ｘ内に導入することもできる。この場合には、複数種類のガス濃度を同時に測定することができる。

　次に、複数種類のガスが混在したサンプルガスのガス濃度を検出するガス濃度算出装置の変形例を示す。上述のように種類の異なるガスの濃度を算出するためには異なる波長の光と測定したいガスを飽和ガスとした比較ガス室を用いて、それぞれガス濃度を測定する必要がある。これを実現するため、本変形例におけるガス濃度計測モジュールでは、反射切替ユニットと受光手段の組を複数用い、受光手段毎にガス濃度算出モジュールを設けたものである。図５は、４種類のガスが混在したサンプルガスの各ガスのガス濃度を測定するガス濃度算出装置１ＸＣを示す概略断面図である。反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤが受光部３０ＸＡ～３０ＸＤに比べてかさばるため、ガスセル１０ＸＡの両端において、図５中の一番上の段には左に反射切替ユニット２００ＸＡ、右に受光部３０ＸＡを配置し、その次の段には左に受光部３０ＸＢ、右に反射切替ユニット２００ＸＢを配置し、その次の段には左に反射切替ユニット２００ＸＣ、右に受光部３０ＸＣを配置し、その次の段には左に受光部３０ＸＤ、右に反射切替ユニット２００ＸＤを配置する。これにより、各反射切替ユニットと各受光部の組が共通のガスセル１０ＸＡを用いる場合であってもガス濃度算出装置１ＸＣ全体が小さくなる。

　ガスセル１０ＸＡの外部に配置された反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤには、測定に用いる波長の光を放射する光源２０ＸＡ～２０ＸＤがそれぞれ配置されている。なお、放射する光の波長範囲が広く、各ガスの吸収に利用できる波長域を含むものであれば、一つの光源を用いることができる。各反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤは、上述した第１の実施形態の反射切替ユニット１００Ｘと同様の構成を有しており、各反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤ内の比較ガス室には測定対象とするガスに対応する飽和ガスが封入されている。各反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤの光源２０ＸＡ～２０ＸＤから放射された光は、各反射切替ユニット２００ＸＡ～２００Ｄに備えられた反射鏡または変調鏡で反射され、それぞれ受光部３０ＸＡ～３０ＸＤに入射する。

　また、各受光部３０ＸＡ～３０ＸＤにはそれぞれバンドパスフィルタ９０ＸＡ～９０ＸＤが配置される。各バンドパスフィルタ９０ＸＡ～９０ＸＤは、各受光部３０ＸＡ～３０ＸＤで測定対象となるガスが吸収する波長の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学素子であって、各受光部３０ＸＡ～３０ＸＤ毎に異なるものとなっている。各受光部３０ＸＡ～３０ＸＤが受光した光のエネルギー値に基づいて、算出回路３ＸＡ～３ＸＤが測定対象とするガスの濃度を算出する。

　上述の変形例では、反射切替ユニット２００ＸＡ～２００ＸＤと受光部３０ＸＡ～３０ＸＤを互い違いに配置したが、図６に示すガス濃度算出装置１ＸＤのように、第２の実施形態と同様に、光源２０ＸＡ～２０ＸＤと、光源２０ＸＡ～２０ＸＤから放射された光をそれぞれ受光する受光部を備える反射切替ユニット３００ＸＡ～３００ＸＤと、をガスセル１０ＸＡの両端に互い違いに配置してもよい。

　また、図７に他の変形例におけるガス濃度算出装置１ＸＥを示す。図８は、ガス濃度算出装置１ＸＥの反射切替ユニット３００ＸＡを図７における矢印Ｌ方向から見た図である。本変形例におけるガス濃度算出装置１ＸＥは、図７に示すように、ガスセル１０ＸＡの一方側に反射切替ユニット３００ＸＡ～３００ＸＤを配置し、他方側に光源２０ＸＡ～２０ＸＤを揃えて配したものである。反射切替ユニット３００ＸＡ～３００ＸＤは、図２を用いて説明した第２の実施形態における反射切替ユニット１００ＸＡと同じ構成となっている。この反射切替ユニット３００ＸＡ～３００ＸＤは、各光源２０ＸＡ～２０ＸＤから放射された光を反射鏡及び変調鏡によって、反射ユニット３００ＸＡ～３００ＸＤの並び方向と直交する方向に反射させて受光部で受光する。即ち、光源２０ＸＡ～２０ＸＤから放射された光を反射鏡及び変調鏡によって図７の紙面奥側に向けて反射させ、受光部３０Ｘで受光する。なお、図７，図８に示すガス濃度算出装置１ＸＥの場合、複数のガスの測定に用いる波長の光を放射する光源であれば、各ガス毎の光源２０ＸＡ～２０ＸＤを用意しなくても一つで済ますこともできる。

　また、ガス濃度算出装置１Ｘ，１ＸＡ～１ＸＥで算出されたガスの濃度は、空調の制御以外にも、ガスの濃度を算出する様々な機器に適用することができる。

　［第４の実施形態］
　（ガス濃度算出装置１Ｙの全体構成）
　まず、第４の実施形態に係るガス濃度算出装置１Ｙの全体構成について説明する。図９は、ガス濃度算出装置１Ｙを示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｙは、光源２０Ｙからの光を受光し、そのエネルギー値を測定するガス濃度計測モジュール２Ｙと、ガス濃度計測モジュール２Ｙによる測定結果に基づいてガス濃度を算出する算出回路３Ｙ（特許請求の範囲の「ガス濃度算出モジュール」に相当）と、算出回路３Ｙがガス濃度を算出する際に必要な情報を格納している格納部４Ｙ（特許請求の範囲の「格納手段」に相当）とを含んで構成され、対象ガスの濃度を算出するものである。算出回路３Ｙによって算出されたガス濃度は、図示しない制御装置などに出力され、例えば空調システムなどの制御に利用される。なお、第４の実施形態では、ガス濃度計測モジュール２Ｙに導入されるサンプルガス６０Ｙ中の二酸化炭素を濃度算出の対象ガスとした場合の例について説明する。

　ガス濃度計測モジュール２Ｙは、ガスセル１０Ｙと、光源２０Ｙと、変調鏡３０Ｙ（特許請求の範囲の「反射率調整手段」に相当）と、バンドパスフィルタ４０Ｙと、受光部５０Ｙ（特許請求の範囲の「受光手段」に相当）とを含んで構成される。

　ガスセル１０Ｙは、内部にサンプルガス６０Ｙが導入される導入空間１１Ｙを形成するものである。ガスセル１０Ｙは、ガスセル１０Ｙの一端側に、導入空間１１Ｙ内にサンプルガス６０Ｙを導入するためのガス導入部１２Ｙが設けられ、ガスセル１０Ｙの他端側に、導入空間１１Ｙ内のサンプルガス６０Ｙを外部へ排出するためのガス排出部１３Ｙが設けられている。ガス排出部１３Ｙは、ガスセルの内壁（例えば底部）に多数の穴が設けられているものとしてもよい。

　光源２０Ｙは、ガスセル１０Ｙ内に配置されており、赤外線を放射するものである。第４の実施形態では、光源２０Ｙとして、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光を含む光を放射するものを用いる。図９においては、光源２０Ｙがガスセル１０Ｙ内の中央の底部に配置されている例を示しているが、これに限らず、光源２０Ｙがガスセル１０Ｙ内の中央の上部や中央部に配置されていても良く、変調鏡３０Ｙ側や受光部５０Ｙ側にある程度偏って配置されていても良い。光源２０Ｙからの赤外線はサンプルガス６０Ｙ中の二酸化炭素分子６１Ｙにより吸収され減衰する。

　変調鏡３０Ｙは、ガスセル１０Ｙの一端に配置され、光源２０Ｙから放射された光に対する反射率を電気的に調整するものである。第４の実施形態では、変調鏡３０Ｙとして、例えば液晶光学素子や電気光学デバイス（ＥＯデバイス）を採用している。これ以外に、誘電体や金属メッシュ等で反射率の制御を行う他の手法を用いても良い。

　バンドパスフィルタ４０Ｙは、光源２０Ｙと受光部５０Ｙとの間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるものである。第４の実施形態では、バンドパスフィルタ４０Ｙは、ガスセル１０Ｙの受光部５０Ｙ側の端部に配置され、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光のみを透過するものを用いる。

　受光部５０Ｙは、ガスセル１０Ｙの他端に配置され、光源２０Ｙから直接放射される直接光、および光源２０Ｙから放射され且つ変調鏡３０Ｙにより反射される反射光の両方を受光する受光素子である。つまり、一つの受光部５０Ｙが直接光および反射光の両方を受光する。言い換えれば、変調鏡３０Ｙにより反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける光（後述するように、直接光、および直接光と反射光の合計など）を一つの受光部５０Ｙが受光する。したがって、複数種類の光を受光するために複数の受光手段をそれぞれ用いる場合に比べて、受光手段の個体差による弊害が皆無である。

　（光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組み）
　図１０は、第４の実施形態において、光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。図９同様、ガスセル１０Ｙの中央部に配置された光源２０Ｙから出発し受光部５０Ｙに到達する光の光路長および受光エネルギー値の変更は、変調鏡３０Ｙの反射率の変更によって行われる。この説明では、説明の便宜のため、変調鏡３０Ｙが全反射（変調鏡３０ＹがＯＮ）または全透過（変調鏡３０ＹがＯＦＦ）することにより、反射率を調整するものとして説明する。

　図１０（Ａ）は、変調鏡３０ＹがＯＮの状態になり、光源２０Ｙから到達した光を全て反射する様子を示す。図１０（Ａ）において、光源２０Ｙから放射され受光部５０Ｙに直接到達する光である直接光はＩ１（→）と表示されており、直接光が通る光路の長さは概ねＬである。また、反射光については、Ｉ１（←）（光源２０Ｙから放射され変調鏡３０Ｙに到達する光）およびＩ２（変調鏡３０Ｙにより反射され受光部５０Ｙに到達する光）と表示されており、反射光が通る光路の長さは概ね３Ｌ（Ｌ＋２Ｌ）である。変調鏡３０ＹがＯＮの状態では、直接光および反射光の両方がそれぞれＬおよび３Ｌの光路を経て受光部５０Ｙに到達され、受光エネルギー値が測定される。一方、図１０（Ｂ）は、変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態になり、光源２０Ｙから到達した光を全く反射せず透過している様子を示す。この場合には、直接光のみが概ねＬの光路を経て受光部５０Ｙに到達され、受光エネルギー値が測定される。なお、図１０では、ハッチングの有無により変調鏡３０ＹのＯＮ／ＯＦＦを示している。また、図１０（Ｂ）では反射しない光を透過することを記載しているが、これに限らず、吸収するようにしても良い。

　以上のように、第４の実施形態において、光路長および受光エネルギー値の変更は変調鏡３０Ｙにより電気的に行われる。このため、コンパクトで、しかも可動部を無くすことができ、振動による位置ずれや付加的なノイズなどの弊害が無く、精度が向上する。更に、変調速度が機械式に比べ大幅に高速化できる。

　（格納部４Ｙの格納情報）
　次に、格納部４Ｙが格納する情報について説明する。格納部４Ｙには、変調鏡３０Ｙにより反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける、受光部５０Ｙの受光エネルギー値の比と、対象ガスである二酸化炭素の濃度との相関関係を示すデータベースまたは近似式が予め格納されている。

　図１１は、格納部４Ｙの格納情報を説明するための図である。図１１は、基本的には図９や図１０と同様の図であるが、以下の説明のために必要な要素のみを残し、光路長についてはＬや２Ｌで概略的に表示している。図１１においては、以下のような式（１）～（３）が成立する。
　Ｉ＝Ｉ１（→）＋Ｉ１（←）…（１）
　Ｉ１（→）／Ｉ＝ｘ…（２）
　Ｉ１（←）／Ｉ＝１－ｘ…（３）
　ここで、Ｉは光源２０Ｙから放射される赤外線のトータルのエネルギー値であり、Ｉ１（→）は直接光であって図１１において光源２０Ｙから右方向に放射される赤外線のエネルギー値であり、Ｉ１（←）は図１１において光源２０Ｙから左方向に放射される赤外線のエネルギー値であり、ｘはＩ１（→）とＩ１（←）の分配比率である。

　図１１において、変調鏡３０ＹがＯＮの状態である場合には、ランバート・ベールの法則により、以下のような式（４）～（７）が成立する。
　Ｉ１（→）＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（４）
　Ｉ１（←）＝（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（５）
　Ｉ２＝（Ｉ１（←）Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）＝（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（６）
　Ｉｏｎ＝Ｉ１（→）＋Ｉ２＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（７）
　ここで、Ｋは吸収係数であり、Ｃはガスセル１０Ｙ内に導入されたサンプルガス６０Ｙ中の二酸化炭素の濃度であり、Ｌは光源２０Ｙから受光部５０Ｙまでの距離であり、２Ｌは変調鏡３０Ｙから受光部５０Ｙまでの距離であり、Ｉ２は反射光であって光源２０Ｙから左方向に放射され且つ変調鏡３０Ｙにより反射された赤外線のエネルギー値であり、Ｒｏｎは変調鏡３０ＹのＯＮ状態における反射率であり、Ｉｏｎは変調鏡３０ＹがＯＮの状態に受光部５０Ｙに到達する赤外線のトータルのエネルギーであって、直接光と反射光との合計エネルギー値である。

　また、図１１において、変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態である場合には、ランバート・ベールの法則により、以下のような式（８）～（１１）が成立する。
　Ｉ１（→）＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（８）
　Ｉ１（←）＝（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（９）
　Ｉ２＝（Ｉ１（←）Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）＝（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（１０）
　Ｉｏｆｆ＝Ｉ１（→）＋Ｉ２＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（１１）
　ここで、Ｒｏｆｆは変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態における反射率であり、Ｉｏｆｆは変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態に受光部５０Ｙに到達する赤外線のトータルのエネルギーであって、直接光と反射光との合計エネルギー値である。

　変調鏡３０ＹがＯＮの状態に受光部５０Ｙが受光した光のエネルギー値Ｉｏｎと変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態に受光部５０Ｙが受光した光のエネルギー値Ｉｏｆｆの比（特許請求の範囲の「前記反射率調整手段により前記反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比」に相当）は以下のようである。
　Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ＝[ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）]／[ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）] …（１２）

　仮に、Ｒｏｆｆ＝０且つｘ＝０．５、つまり変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態には完全に透明（全透過）であり、且つ光源２０Ｙの分配は半分である場合には、ＩｏｎとＩｏｆｆの比について下記の関係が成立する。
　Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ＝（１＋（Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ））…（１３）

　ここで、装置構成によりＲｏｎ、Ｋ、Ｌは定数となるため、上記の式（１３）は以下のように書き換えられる。
　Ｃ＝ｆ（Ｒａｔｉｏ（透明鏡））…（１４）
　ここで、Ｒａｔｉｏ（透明鏡）はＲｏｆｆ＝０且つｘ＝０．５の場合のＩｏｎとＩｏｆｆの比であり、ｆは関数であり、Ｒａｔｉｏ（透明鏡）と濃度Ｃとの相関関係を示す近似式である。格納部４Ｙはこの式（１４）の近似式ｆを示す情報を格納している。

　一方で、上記の近似式ｆを求める代わりに、既知のＩ、Ｋ、Ｃ、Ｌ、ｘ、Ｒｏｎ、Ｒｏｆｆを用い、且つ上記（７）や（１１）を用いて、それぞれの場合におけるＩｏｎやＩｏｆｆを算出し、その比であるＩｏｎ／Ｉｏｆｆを算出するようにしても良い。そして、その結果をテーブルとしてデータベースを作成する。図１２はこのように作成したデータベースの一例を示す。図１２のデータベースには、Ｉｏｎ／Ｉ，Ｉｏｆｆ／Ｉ，Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆの各値に対応する二酸化炭素の濃度が示されている。

　更に、図１２のデータベースを用いて、図１３に示すようなグラフを求めても良い。図１３に示すグラフは、二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係等を示している。図１３において、Ｇ１は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係を示すグラフであり、Ｇ２は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉとの相関関係を示すグラフであり、Ｇ３は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｆｆ／Ｉとの相関関係を示すグラフである。格納部４Ｙはこのようなデータベースまたはグラフを示す情報を格納している。なお、図１２や図１３では、データベースやグラフを判りやすくするため、二酸化炭素の濃度がゼロｐｐｍの時に、各エネルギー値の光源から放射されるエネルギー値Ｉに対する比、Ｉｏｎ／Ｉが１となるように、Ｉｏｆｆ／Ｉが０．５となるように、Ｉ１（→）／Ｉ、Ｉ１（←）／ＩおよびＩ２／Ｉが０．５となるように示してあるが、実際の測定では光源から放射されるエネルギーＩは測定できないので、データベースやグラフに示された値のうち、測定値として得られる値はエネルギー値の比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆのみである。

　以上により、式（１４）の近似式ｆや、図１２のデータベース、または図１３のグラフに基づき、二酸化炭素の濃度とＩｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係が分かるので、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆが測定されれば、二酸化炭素の濃度を算出できるようになる。

　（二酸化炭素の濃度算出処理）
　次に、受光部５０Ｙが受光した光のエネルギー値より、算出回路３Ｙが二酸化炭素の濃度を算出する処理の流れについて説明する。算出回路３Ｙは、変調鏡３０Ｙにより反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける、受光部５０Ｙの受光エネルギー値の比（上記Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）に基づき、更に上記説明した近似式ｆや、図１２のデータベース、または図１３のグラフに基づき、当該比に相応する二酸化炭素の濃度を算出するものであって、ＣＰＵ等を含んで構成された演算回路である。図１４は、二酸化炭素濃度算出処理の流れを示すフローチャートである。

　ステップＳ１０１Ｙにおいて算出回路３Ｙは、変調鏡３０ＹがＯＮの状態に受光部５０Ｙが受光した光のエネルギー値Ｉｏｎと、変調鏡３０ＹがＯＦＦの状態に受光部５０Ｙが受光した光のエネルギー値Ｉｏｆｆとを取得する。

　次に、ステップＳ１０２Ｙにおいて算出回路３Ｙは、取得したエネルギー値Ｉｏｎとエネルギー値Ｉｏｆｆの比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）を算出する。ステップＳ１０３Ｙにおいて算出回路３Ｙは、格納部４Ｙに格納された近似式ｆを用いて、ステップＳ１０３Ｙで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）から二酸化炭素の濃度を算出する。近似式ｆを用いて濃度を算出することにより、算出処理を容易に行うことができる。

　ステップＳ１０４Ｙにおいて算出回路３Ｙは、算出された二酸化炭素の濃度を示す信号を、図示しない制御装置などに出力する。二酸化炭素の濃度を示す信号は、例えば、制御装置において空調の制御等に利用される。

　以上、近似式ｆを用いた場合について説明したが、図１２に示したテーブルを用いる場合には、ステップＳ１０２Ｙで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）を用いてテーブルを検索し、相応する濃度値をステップＳ１０４Ｙにおける出力値として出力しても良い。また、図１３に示したグラフを用いる場合には、ステップＳ１０２Ｙで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）に相応する濃度値を図１３のグラフから読み出し、当該濃度値をステップＳ１０４Ｙにおける出力値として出力しても良い。

　（第４の実施形態の作用・効果）
　続いて、第４の実施形態にかかるガス濃度算出装置１Ｙの作用及び効果について説明する。第４の実施形態のガス濃度算出装置１Ｙによれば、受光部５０Ｙが直接光および反射光の両方を受光するため、直接光および反射光をそれぞれ異なる受光部５０Ｙで受光する場合や、変調鏡３０Ｙにより反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける光を異なる受光部５０Ｙで別々に受光する場合の、受光部５０Ｙの個体差による不具合が防止される。

　また、第４の実施形態において、受光部５０Ｙが受光する光における光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は変調鏡３０Ｙであり、この変調鏡３０Ｙの動作は反射率の電気的な制御による。したがって、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために振動等を伴わず、当該振動による位置ずれや付加的なノイズなどが無いので、ガス濃度計測モジュール２Ｙの光検出精度の低下を防止できる。

　また、変調鏡３０Ｙが反射率を電気的に制御を行うことにより、反射率切り替えを高速で行うことができる。したがって、受光部５０Ｙが受光する光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　以上により、第４の実施形態によれば、受光部５０Ｙの個体差による不具合、振動による誤差、時間ずれによる誤差が生じることを防止できる。なお、このような効果をもたらす変調鏡３０Ｙとしては、電気光学デバイス（ＥＯデバイス）や液晶光学素子が好適である。

　また、バンドパスフィルタにより、受光される光の波長帯を同一波長帯とすることができ、異なる波長帯の光が受光されることによる光検出精度の低下を防止できる。

　また、第４の実施形態によれば、予め用意したデータベースまたは近似式に基づき、対象ガスの濃度を精度よく算出することができる。

　（変形例）
　以上、本発明の好適な第４の実施形態について説明したが、本発明の一側面が上記第４の実施形態に限定されないことは言うまでもない。

　（変形例、その１）
　例えば、上記第４の実施形態では、ガス濃度算出装置１Ｙによって二酸化炭素の濃度を算出する場合について説明したが、測定に使用する光の波長を変えることで、これ以外のガスの濃度を算出可能であることはいうまでもない。また、濃度を測定しようとするガスの種類や測定レンジ、更に測定精度等に応じて、光源の種類やガスセルの形状について適宜最適化を行うことができる。

　（変形例、その２）
　図１５および図１６に複数種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｙのガス濃度を一括した処理として検出する為の変形例を示す。上述のように種類の異なるガスの濃度を算出するには、異なる光の波長を用いて、夫々ガス濃度を測定する必要があるが、本願のガス濃度測定モジュールにおいては、受光手段を複数用いることと、受光手段ごとにガス濃度算出モジュールを設けることで、複数種類のガスに対する濃度測定を一括した処理として実現可能となる。つまり、図１５および図１６に示すように、対象ガスの異なる受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤを複数備えるガス濃度計測モジュール２Ｙと、複数の受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤに対応する複数のガス濃度算出モジュール（算出回路３ＹＡ，３ＹＢ，３ＹＣ，３ＹＤおよび格納部４ＹＡ，４ＹＢ，４ＹＣ，４ＹＤ）を備えることにより、複数種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｙにおける複数のガス濃度を同時に検出することができる。

　図１５および図１６は、４種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｙの各ガスのガス濃度を測定する装置を例示している。ガスセル１０Ｙの内部には、測定に用いる波長の光を放射する光源が配置されている。放射する光の波長範囲が広く、各ガスの吸収に利用できる波長域を含むものであれば、図１５に示すように、一つの光源２０Ｙを用いることができる。また、図１６に示すように、各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤで検出する波長範囲の光をそれぞれ放射する異なる種類の光源２０ＹＡ，２０ＹＢ，２０ＹＣ，２０ＹＤを受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤ毎に設けても構わない。また、変調鏡において、反射率を制御できる波長範囲が狭い場合は、図１６に示すように、各ガスの吸収に利用できる波長毎に対応して４つの変調鏡３０ＹＡ，３０ＹＢ，３０ＹＣ，３０ＹＤを用い、夫々ＯＮ-ＯＦＦ制御を行うようにしても良い。

　図１５および図１６において、各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤに夫々配置されたバンドパスフィルタ４０ＹＡ，４０ＹＢ，４０ＹＣ，４０ＹＤは、各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤで測定対象となるガスが吸収する波長の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学素子であって、各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤ毎に異なるバンドパスフィルタ４０ＹＡ，４０ＹＢ，４０ＹＣ，４０ＹＤが配置される。また、ガスセル１０Ｙには、サンプルガス６０Ｙが供給され、測定が行われる。また、各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤ毎に算出されるガス濃度の算出方法については、上述のアルゴリズムと同じである。なお、図１６においては、ガスセル１０Ｙが各受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤごとに分割された形となっているが、これに限らず、図１５に示したように、全ての受光手段５０ＹＡ，５０ＹＢ，５０ＹＣ，５０ＹＤに共通の一つのガスセル１０Ｙであっても良い。

　（変形例、その３）
　また、ガス濃度算出装置１Ｙを、変調鏡３０Ｙが全反射（Ｒｏｎ＝１）及び全透過（Ｒｏｆｆ＝０）するように構成しても良く、この場合には、以下の数式が成立する。
　Ｉｏｎ＝Ｉ１（→）＋Ｉ２＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ）））ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（１５）
　Ｉｏｆｆ＝Ｉ１（→）＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（１６）

　（変形例、その４）
　また、上記第４の実施形態では、特許請求の範囲の「前記反射率調整手段により前記反射率が電気的に調整された場合」に対して、変調鏡３０ＹがＯＮ／ＯＦＦされる場合を例示したが、これに限らず、変調鏡３０ＹがＯＮの状態を維持しながらも反射率を異ならせる場合を、特許請求の範囲の「前記反射率調整手段により前記反射率が電気的に調整された場合」の一例としても良い。

　（変形例、その５）
　また、ガス濃度算出装置１Ｙで算出されたガスの濃度は、空調の制御以外にも、ガスの濃度を算出する様々な機器に適用することができる。

　[第５の実施形態]
　（ガス濃度算出装置１Ｚの全体構成）
　まず、第５の実施形態に係るガス濃度算出装置１Ｚの全体構成について説明する。図１７は、ガス濃度算出装置１Ｚを示す概略断面図である。ガス濃度算出装置１Ｚは、光源２０Ｚからの光を受光し、そのエネルギー値を測定するガス濃度計測モジュール２Ｚと、ガス濃度計測モジュール２Ｚによる測定結果に基づいてガス濃度を算出する算出回路３Ｚ（特許請求の範囲の「ガス濃度算出モジュール」に相当）と、算出回路３Ｚがガス濃度を算出する際に必要な情報を格納している格納部４Ｚ（特許請求の範囲の「格納手段」に相当）とを含んで構成され、対象ガスの濃度を算出するものである。算出回路３Ｚによって算出されたガス濃度は、図示しない制御装置などに出力され、例えば空調システムなどの制御に利用される。なお、第５の実施形態では、ガス濃度計測モジュール２Ｚに導入されるサンプルガス６０Ｚ中の二酸化炭素を濃度算出の対象ガスとした場合の例について説明する。

　ガス濃度計測モジュール２Ｚは、ガスセル１０Ｚと、光源２０Ｚと、回転鏡３０Ｚ（特許請求の範囲の「回転機構」に相当）と、バンドパスフィルタ４０Ｚと、受光部５０Ｚ（特許請求の範囲の「受光手段」に相当）とを含んで構成される。

　ガスセル１０Ｚは、内部にサンプルガス６０Ｚが導入される導入空間１１Ｚを形成するものである。ガスセル１０Ｚは、ガスセル１０Ｚの一端側に、導入空間１１Ｚ内にサンプルガス６０Ｚを導入するためのガス導入部１２Ｚが設けれ、ガスセル１０Ｚの他端側に、導入空間１１Ｚ内のサンプルガス６０Ｚを外部へ排出するためのガス排出部１３Ｚが設けられている。ガス排出部１３Ｚは、ガスセルの内壁（例えば底部）に多数の穴が設けられているものとしてもよい。

　光源２０Ｚは、ガスセル１０Ｚ内に配置されており、赤外線を放射するものである。第５の実施形態では、光源２０Ｚとして、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光を含む光を放射するものを用いる。図１７においては、光源２０Ｚがガスセル１０Ｚ内の中央の底部に配置されている例を示しているが、これに限らず、光源２０Ｚがガスセル１０Ｚ内の中央の上部や中央部に配置されていても良く、回転鏡３０Ｚ側や受光部５０Ｚ側にある程度偏って配置されていても良い。光源２０Ｚからの赤外線はサンプルガス６０Ｚ中の二酸化炭素分子６１Ｚにより吸収され減衰する。

　回転鏡３０Ｚは、ガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に配置され、光源２０Ｚから放射された光を回転により反射または透過するものである。回転鏡３０Ｚは、光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの光路の方向と異なる方向で回転または運動を行うことにより、光を反射または透過する。図１７に示したＸＹＺ座標系でいうと、光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの光路の方向はＸ方向であり、回転鏡３０Ｚの回転はＹＺ面に沿って行われる。すなわち、回転鏡３０Ｚは、光路の方向であるＸ方向とは垂直のＹＺ面上で回転する。図１７には回転鏡３０ＺのＹＺ面上での回転を矢印で表している。言い換えれば、この場合に光路の方向と回転鏡３０Ｚの回転軸とは同じＸ方向となるが、回転鏡３０Ｚの端部３０ａＺはＹＺ面上で円を描きながら回転する。なお、装置構成上、光路の方向と回転鏡３０Ｚの回転軸とが概ね同じ方向であれば良い。回転鏡３０Ｚが光路の方向であるＸ方向に沿って運動することはない。第５の実施形態では、回転鏡３０Ｚは、反射板３１Ｚと穴３２Ｚからなり、回転駆動機構３３Ｚにより回転方向や回転速度等が制御される。穴３２Ｚは枠３２ａＺにより囲まれてなる空間である。ガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側には赤外線に対して高い透過性を有する材料からなる窓部１４Ｚが設けられている。

　バンドパスフィルタ４０Ｚは、光源２０Ｚと受光部５０Ｚとの間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるものである。第５の実施形態では、バンドパスフィルタ４０Ｚは、ガスセル１０Ｚの受光部５０Ｚ側の端部に配置され、４．２μｍ～４．３μｍの波長域の光のみを透過するものを用いる。

　受光部５０Ｚは、ガスセル１０Ｚの他端に配置され、光源２０Ｚから直接放射される直接光、および光源２０Ｚから放射され且つ回転鏡３０Ｚにより反射される反射光の両方を受光する受光素子である。つまり、一つの受光部５０Ｚが直接光および反射光の両方を受光する。言い換えれば、回転鏡３０Ｚにより光が反射または透過された場合のそれぞれにおける光（後述するように、直接光、および直接光と反射光の合計）を一つの受光部５０Ｚが受光する。したがって、複数種類の光を受光するために複数の受光手段をそれぞれ用いる場合に比べて、受光手段の個体差による弊害が皆無である。

　（光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組み）
　図１８は、第５の実施形態において、光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。図１７同様、ガスセル１０Ｚの中央底部に配置された光源２０Ｚから出発し受光部５０Ｚに到達する光の光路長および受光エネルギー値の変更は、回転鏡３０Ｚの回転によって行われる。この説明では、説明の便宜のため、回転鏡３０Ｚが全反射または全透過することにより、反射率を調整するものとして説明する。

　図１８（Ａ）は、回転鏡３０Ｚの回転により反射板３１Ｚがガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に光源２０Ｚと対面するように位置され、光源２０Ｚから到達した光を全てガスセル１０Ｚ内に反射する様子を示す。図１８（Ａ）において、光源２０Ｚから放射され受光部５０Ｚに直接到達する光である直接光はＩ１（→）と表示されており、直接光が通る光路の長さは概ねＬである。また、反射光については、Ｉ１（←）（光源２０Ｚから放射され反射板３１Ｚに到達する光）およびＩ２（反射板３１Ｚにより反射され受光部５０Ｚに到達する光）と表示されており、反射光が通る光路の長さは概ね３Ｌ（Ｌ＋２Ｌ）である。反射板３１Ｚが光源２０Ｚと対面するように位置された状態では、直接光および反射光の両方がそれぞれＬおよび３Ｌの光路を経て受光部５０Ｚに到達され、受光エネルギー値が測定される。一方、図１８（Ｂ）は、回転鏡３０Ｚの回転により穴３２Ｚがガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に光源２０Ｚと対面するように位置された状態になり、光源２０Ｚから到達した光を全く反射せず透過している様子を示す。この場合には、直接光のみが概ねＬの光路を経て受光部５０Ｚに到達され、受光エネルギー値が測定される。なお、図１８（Ｂ）では反射しない光を穴３２Ｚにより透過することを記載しているが、これに限らず、吸収するようにしても良い。この場合には、穴３２Ｚの代わりに吸収体（図示せず）を設けることができる。

　以上のように、第５の実施形態において、光路長および受光エネルギー値の変更は回転鏡３０Ｚの光路長方向とは異なる方向での回転により行われる。このため、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために、光路長方向に沿って回転鏡３０Ｚが運動を行う必要がない。すなわち、回転鏡３０Ｚは回転を行っているが、光路長方向に動くわけではないため、回転鏡３０Ｚと受光部５０Ｚとの間の絶対的な距離には変動がない。したがって、光路長が安定するので、回転鏡３０Ｚを一時停止しなくても、精度の高い計測を実現できる。その結果、回転鏡３０Ｚの一時運動停止により光測定タイミングに大幅の時間ずれが生じてしまうことを防止できる。

　（格納部４Ｚの格納情報）
　次に、格納部４Ｚが格納する情報について説明する。格納部４Ｚには、回転鏡３０Ｚにより光が反射または透過された場合のそれぞれにおける、受光部５０Ｚの受光エネルギー値の比と、対象ガスである二酸化炭素の濃度との相関関係を示すデータベースまたは近似式が予め格納されている。

　図１９は、格納部４Ｚの格納情報を説明するための図である。図１９は、基本的には図１７や図１８と同様の図であるが、以下の説明のために必要な要素のみを残し、光路長についてはＬや２Ｌで概略的に表示している。図１９においては、以下のような式（１）～（３）が成立する。
　Ｉ＝Ｉ１（→）＋Ｉ１（←）…（１）
　Ｉ１（→）／Ｉ＝ｘ…（２）
　Ｉ１（←）／Ｉ＝１－ｘ…（３）
　ここで、Ｉは光源２０Ｚから放射される赤外線のトータルのエネルギー値であり、Ｉ１（→）は直接光であって図１９において光源２０Ｚから右方向に放射される赤外線のエネルギー値であり、Ｉ１（←）は図１９において光源２０Ｚから左方向に放射される赤外線のエネルギー値であり、ｘはＩ１（→）とＩ１（←）の分配比率である。

　図１９において、回転鏡３０Ｚの回転により反射板３１Ｚがガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に光源２０Ｚと対面するように位置された場合（図１８（Ａ）のの状態）には、ランバート・ベールの法則により、以下のような式（４）～（７）が成立する。
　Ｉ１（→）＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（４）
　Ｉ１（←）＝（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（５）
　Ｉ２＝（Ｉ１（←）Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）＝（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（６）
　Ｉｏｎ＝Ｉ１（→）＋Ｉ２＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（７）
　ここで、Ｋは吸収係数であり、Ｃはガスセル１０Ｚ内に導入されたサンプルガス６０Ｚ中の二酸化炭素の濃度であり、Ｌは光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの距離であり、２Ｌは回転鏡３０Ｚ（反射板３１Ｚ）から受光部５０Ｚまでの距離であり、Ｉ２は反射光であって光源２０Ｚから左方向に放射され且つ回転鏡３０Ｚ（反射板３１Ｚ）により反射された赤外線のエネルギー値であり、Ｒｏｎはこの状態における回転鏡３０Ｚ（反射板３１Ｚ）の反射率であり、Ｉｏｎはこの状態において受光部５０Ｚに到達する赤外線のトータルのエネルギーであって、直接光と反射光との合計エネルギー値である。

　また、図１９において、回転鏡３０Ｚの回転により穴３２Ｚがガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に光源２０Ｚと対面するように位置された場合（図１８（Ｂ）のの状態）には、ランバート・ベールの法則により、以下のような式（８）～（１１）が成立する。
　Ｉ１（→）＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（８）
　Ｉ１（←）＝（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ）…（９）
　Ｉ２＝（Ｉ１（←）Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）＝（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（１０）
　Ｉｏｆｆ＝Ｉ１（→）＋Ｉ２＝ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）…（１１）
　ここで、Ｒｏｆｆはこの状態における回転鏡３０Ｚ（穴３２Ｚ）の反射率であり、穴３２Ｚなので基本的にはＲｏｆｆは０である。Ｉｏｆｆは、この状態において受光部５０Ｚに到達する赤外線のトータルのエネルギーであって、穴３２Ｚの存在により反射光はなく、直接光のみのエネルギー値である。

　反射板３１Ｚが光源２０Ｚと対面する状態に受光部５０Ｚが受光した光のエネルギー値Ｉｏｎと穴３２Ｚが光源２０Ｚと対面する状態に受光部５０Ｚが受光した光のエネルギー値Ｉｏｆｆの比（特許請求の範囲の「前記回転機構により前記光が反射または透過された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比」に相当）は以下のようである。
　Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ＝[ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）]／[ｘＩｅｘｐ（－ＫＣＬ）＋（（（１－ｘ）Ｉｅｘｐ（－ＫＣＬ））Ｒｏｆｆ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ）] …（１２）

　ここで、Ｒｏｆｆ＝０且つｘ＝０．５、つまり穴３２Ｚが光源２０Ｚと対面する状態には完全に透明（全透過）であり、且つ光源２０Ｚの分配は半分である場合には、ＩｏｎとＩｏｆｆの比について下記の関係が成立する。
　Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ＝（１＋（Ｒｏｎ）ｅｘｐ（－２ＫＣＬ））…（１３）

　ここで、装置構成によりＲｏｎ、Ｋ、Ｌは定数となるため、上記の式（１３）は以下のように書き換えられる。
　Ｃ＝ｆ（Ｒａｔｉｏ（透明鏡））…（１４）
　ここで、Ｒａｔｉｏ（透明鏡）はＲｏｆｆ＝０且つｘ＝０．５の場合のＩｏｎとＩｏｆｆの比であり、ｆは関数であり、Ｒａｔｉｏ（透明鏡）と濃度Ｃとの相関関係を示す近似式である。格納部４Ｚはこの式（１４）の近似式ｆを示す情報を格納している。

　一方で、上記の近似式ｆを求める代わりに、既知のＩ、Ｋ、Ｃ、Ｌ、ｘ、Ｒｏｎ、Ｒｏｆｆを用い、且つ上記（７）や（１１）を用いて、それぞれの場合におけるＩｏｎやＩｏｆｆを算出し、その比であるＩｏｎ／Ｉｏｆｆを算出するようにしても良い。そして、その結果をテーブルとしてデータベースを作成する。図２０はこのように作成したデータベースの一例を示す。図２０のデータベースには、Ｉｏｎ／Ｉ，Ｉｏｆｆ／Ｉ，Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆの各値に対応する二酸化炭素の濃度が示されている。

　更に、図２０のデータベースを用いて、図２１に示すようなグラフを求めても良い。図２１に示すグラフは、二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係等を示している。図２１において、Ｇ１は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係を示すグラフであり、Ｇ２は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｎ／Ｉとの相関関係を示すグラフであり、Ｇ３は二酸化炭素の濃度と比Ｉｏｆｆ／Ｉとの相関関係を示すグラフである。格納部４Ｚはこのようなデータベースまたはグラフを示す情報を格納している。なお、図２０や図２１では、データベースやグラフを判りやすくするため、二酸化炭素の濃度がゼロｐｐｍの時に、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆが２となるように、各エネルギー値の光源から放射されるエネルギー値Ｉに対する比、Ｉｏｎ／Ｉが１となるように、Ｉｏｆｆ／Ｉが０．５となるように、Ｉ１（→）／Ｉ、Ｉ１（←）／ＩおよびＩ２／Ｉが０．５となるように示してあるが、実際の測定では光源から放射されるエネルギーＩは測定できないので、データベースやグラフに示された値のうち、測定値として得られる値はエネルギー値の比Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆのみである。

　以上により、式（１４）の近似式ｆや、図２０のデータベース、または図２１のグラフに基づき、二酸化炭素の濃度とＩｏｎ／Ｉｏｆｆとの相関関係が分かるので、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆが測定されれば、二酸化炭素の濃度を算出できるようになる。

　（二酸化炭素の濃度算出処理）
　次に、受光部５０Ｚが受光した光のエネルギー値より、算出回路３Ｚが二酸化炭素の濃度を算出する処理の流れについて説明する。算出回路３Ｚは、回転鏡３０Ｚにより光が反射または透過された場合のそれぞれにおける、受光部５０Ｚの受光エネルギー値の比（上記Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）に基づき、更に上記説明した近似式ｆや、図２０のデータベース、または図２１のグラフに基づき、当該比に相応する二酸化炭素の濃度を算出するものであって、ＣＰＵ等を含んで構成された演算回路である。図２２は、二酸化炭素濃度算出処理の流れを示すフローチャートである。

　ステップＳ１０１Ｚにおいて算出回路３Ｚは、反射板３１Ｚが光源２０Ｚと対面する状態に受光部５０Ｚが受光した光のエネルギー値Ｉｏｎと、穴３２Ｚが光源２０Ｚと対面する状態に受光部５０Ｚが受光した光のエネルギー値Ｉｏｆｆとを取得する。

　次に、ステップＳ１０２Ｚにおいて算出回路３Ｚは、取得したエネルギー値Ｉｏｎとエネルギー値Ｉｏｆｆの比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）を算出する。ステップＳ１０３Ｚにおいて算出回路３Ｚは、格納部４Ｚに格納された近似式ｆを用いて、ステップＳ１０３Ｚで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）から二酸化炭素の濃度を算出する。近似式ｆを用いて濃度を算出することにより、算出処理を容易に行うことができる。

　ステップＳ１０４Ｚにおいて算出回路３Ｚは、算出された二酸化炭素の濃度を示す信号を、図示しない制御装置などに出力する。二酸化炭素の濃度を示す信号は、例えば、制御装置において空調の制御等に利用される。

　以上、近似式ｆを用いた場合について説明したが、図２０に示したテーブルを用いる場合には、ステップＳ１０２Ｚで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）を用いてテーブルを検索し、相応する濃度値をステップＳ１０４Ｚにおける出力値として出力しても良い。また、図２１に示したグラフを用いる場合には、ステップＳ１０２Ｚで算出した比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）に相応する濃度値を図２１のグラフから読み出し、当該濃度値をステップＳ１０４Ｚにおける出力値として出力しても良い。

　（第５の実施形態の作用・効果）
　続いて、第５の実施形態にかかるガス濃度算出装置１Ｚの作用及び効果について説明する。第５の実施形態のガス濃度算出装置１Ｚによれば、受光部５０Ｚが直接光および反射光の両方を受光するため、直接光および反射光をそれぞれ異なる受光部５０Ｚで受光する場合や、回転鏡３０Ｚにより光が反射または透過された場合のそれぞれにおける光を異なる受光部５０Ｚで別々に受光する場合の、受光部５０Ｚの個体差による不具合が防止される。

　また、第５の実施形態において、受光部５０Ｚが受光する光における光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段は回転鏡３０Ｚであり、この回転鏡３０Ｚは光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの光路の方向と異なる方向で回転を行うことにより、光を反射または透過する。ここで、「光路の方向と異なる方向で回転」とは、例えば回転鏡３０Ｚの回転軸を光路と同じ方向にすることにより可能となる。つまり、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために、回転鏡３０Ｚが光路の方向に沿って運動を行う必要がなく、このため、回転鏡３０Ｚが回転を行っていても、回転鏡３０Ｚと受光部５０Ｚとの間の絶対的な距離には変動がない。したがって、例えば上記特許文献２の場合とは異なり、光路長が安定するので、回転鏡３０Ｚを一時停止する必要がない。その結果、回転鏡３０Ｚの一時運動停止により光測定タイミングに大幅の時間ずれが生じてしまうことを防止できる。

　以上により、第５の実施形態によれば、受光部５０Ｚの個体差による不具合や、光路長を変化させるための要素が光路の方向と同一の方向で運動することによる不具合を防止できる。

　また、第５の実施形態によれば、反射板３１Ｚと穴３２Ｚからなる回転鏡３０Ｚで簡潔な構成が可能であり、回転鏡３０Ｚを光路の方向と略垂直の方向で回転させることにより、光の反射と透過を明確に切り替えることができる。

　また、第５の実施形態によれば、予め用意したデータベースまたは近似式に基づき、対象ガスの濃度を精度よく算出することができる。

　[第６の実施形態]
　引き続き、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態のガス濃度算出装置１ＺＡでは、受光部５０Ｚが受光する光における光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための手段が回転鏡３０Ｚの代わりにＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚで構成されていることが、第５の実施形態と主に相違している。以下ではこの相違点を中心に説明する。

　（ガス濃度算出装置１ＺＡの全体構成）
　図２３（Ａ）は、ガス濃度算出装置１ＺＡを示す概略断面図である。ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚは、ガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側に配置され、光源２０Ｚから放射された光をミラー７１Ｚを一定角度回転させるにより反射または透過するものである。ここで、「反射」とは光源２０Ｚからの光をガスセル１０Ｚ内に反射することを意味し、「透過」とは光源２０Ｚからの光をガスセル１０Ｚ内に反射せずガスセル１０Ｚ外に透過するか、またはガスセル１０Ｚ外に反射することを意味する。以下では、説明の便宜上、「透過」が光をガスセル１０Ｚ外に反射することを意味するものとして説明する。また、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚの回転とは、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚによるミラー７１Ｚの回転を意味する。

　ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚは、ミラー７１Ｚが光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの光路の方向と異なる方向で回転または運動を行うことにより、光を反射または透過する。図１７に示したＸＹＺ座標系でいうと、光源２０Ｚから受光部５０Ｚまでの光路の方向はＸ方向であり、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１ＺはＸ軸とは所定の角度φだけ異なる軸Ｋを回転軸として一定角度だけ回転する。図２３にはミラー７１Ｚの回転を矢印で表している。ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚが光路の方向であるＸ方向に沿って運動することはない。ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚの回転方向や回転速度等は図示しない回転駆動機構により制御される。ガスセル１０Ｚの一端１０ａＺ側には赤外線に対して高い透過性を有する材料からなる窓部１４Ｚが設けられている。実際には、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚは図２３（Ｂ）に示したように、ミラー７１Ｚの両端にＸ方向に動くアクチュエータ素子７３Ｚを備え、片方が＋Ｘ方向に動いたときに他方が－Ｘ方向に動いて、ミラー７１Ｚの中心のＸ方向の位置はうごくことなく、ミラー７１Ｚを一定角度のみ回転している。ミラー７１Ｚの中心で光源２０Ｚからの光を反射することにより、ミラー７１Ｚの回転、すなわちＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚの回転が行われても、光源２０Ｚとミラー７１Ｚ、ミラー７１Ｚと受光部５０ＺのＸ方向の距離は変化せず一定に保つことができる。また、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚは第５の実施形態の回転鏡３０Ｚと比べて、サイズが小さいため、ミラー７１Ｚの両端ではなく、図２３（Ｃ）に示すように、片端のみアクチュエータ素子７３Ｚを備えて他端は固定としても、実質上は、光源２０Ｚとミラー７１Ｚ、ミラー７１Ｚと受光部５０ＺのＸ方向の距離は変化せず一定と見なすことができる。

　（光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組み）
　図２４は、第６の実施形態において、光路長や受光エネルギー値に差異を発生させるための仕組みを説明するための図である。光源２０Ｚから出発し受光部５０Ｚに到達する光の光路長および受光エネルギー値の変更は、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚの回転によって行われる。この説明では、説明の便宜のため、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚが入力した光を全てガスセル１０Ｚ内または外に反射することにより、反射率を調整するものとして説明する。

　図２４（Ａ）は、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚミラー７１Ｚの回転により、光源２０Ｚから到達した光が全てガスセル１０Ｚ内に反射される様子を示す。図２４（Ａ）において、光源２０Ｚから放射され受光部５０Ｚに直接到達する光である直接光はＩ１（→）と表示されており、直接光が通る光路の長さは概ねＬである。また、反射光については、Ｉ１（←）（光源２０Ｚから放射されＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚに到達する光）およびＩ２（ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚにより反射され受光部５０Ｚに到達する光）と表示されており、反射光が通る光路の長さは概ね３Ｌ（Ｌ＋２Ｌ）である。ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚが光源２０Ｚからの光を全てガスセル１０Ｚ内に反射する状態では、直接光および反射光の両方がそれぞれＬおよび３Ｌの光路を経て受光部５０Ｚに到達され、受光エネルギー値が測定される。一方、図２４（Ｂ）は、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚの回転により、光源２０Ｚから到達した光が全てガスセル１０Ｚ外に反射される様子を示す。この場合には、直接光のみが概ねＬの光路を経て受光部５０Ｚに到達され、受光エネルギー値が測定される。

　以上のように、第６の実施形態において、光路長および受光エネルギー値の変更はＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚの光路長方向とは異なる方向での回転により行われる。このため、光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるために、光路長方向に沿ってミラー７１Ｚが運動を行う必要がない。すなわち、ミラー７１Ｚは回転を行っているが、光路長方向に動くわけではないため、ミラー７１Ｚと受光部５０Ｚとの間の絶対的な距離には変動がない。したがって、光路長が安定するので、ミラー７１Ｚを一時停止しなくても、精度の高い計測を実現できる。その結果、ミラー７１Ｚの一時運動停止により光測定タイミングに大幅の時間ずれが生じてしまうことを防止できる。

　また、第６の実施形態によれば、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚを用いることにより、回転時の振動を抑制しながらも高速回転が可能となる。したがって、振動による光検出精度の低下を防止できる。また、ＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚのミラー７１Ｚの高速回転により、光の反射と透過（ガスセル１０Ｚ外へ反射）の切り替えが高速で行われることとなり、受光部５０Ｚの光測定タイミングにおける時間ずれが無いものと同然か、有っても非常に短く、擬似同時測定が可能となる。

　（変形例）
　以上、本発明の更に他の一側面における好適な実施形態について説明したが、本発明の更に他の一側面が上記第５および第６の実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記第５および第６の実施形態では、ガス濃度算出装置１Ｚ，１ＺＡによって二酸化炭素の濃度を算出する場合について説明したが、測定に使用する光の波長を変えることで、これ以外のガスの濃度を算出可能であることはいうまでもない。また、濃度を測定しようとするガスの種類や測定レンジ、更に測定精度等に応じて、光源の種類やガスセルの形状について適宜最適化を行うことができる。

　図２５に複数種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｚのガス濃度を一括した処理として検出する為の変形例を示す。上述のように種類の異なるガスの濃度を算出するには、異なる光の波長を用いて、夫々ガス濃度を測定する必要があるが、本願のガス濃度測定モジュールにおいては、受光手段を複数用いることと、受光手段ごとにガス濃度算出モジュールを設けることで、複数種類のガスに対する濃度測定を一括した処理として実現可能となる。つまり、図２５に示すように、対象ガスの異なる受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤを複数備えるガス濃度計測モジュール２Ｚと、複数の受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤに対応する複数のガス濃度算出モジュール（算出回路３ＺＡ，３ＺＢ，３ＺＣ，３ＺＤおよび格納部４ＺＡ，４ＺＢ，４ＺＣ，４ＺＤ）を備えることにより、複数種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｚにおける複数のガス濃度を同時に検出することができる。

　図２５は、４種類のガスが混在したサンプルガス６０Ｚの各ガスのガス濃度を測定する装置を例示している。ガスセル１０Ｚの内部には、測定に用いる波長の光を放射する光源が配置されている。放射する光の波長範囲が広く、各ガスの吸収に利用できる波長域を含むものであれば、図２３に示すように、一つの光源２０Ｚを用いることができる。また、図示はしないが、各受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤで検出する波長範囲の光をそれぞれ放射する異なる種類の光源２０ＺＡ，２０ＺＢ，２０ＺＣ，２０ＺＤを受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤ毎に設けても構わない。

　図２５において、各受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤに夫々配置されたバンドパスフィルタ４０ＺＡ，４０ＺＢ，４０ＺＣ，４０ＺＤは、各受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤで測定対象となるガスが吸収する波長の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学素子であって、各受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤ毎に異なるバンドパスフィルタ４０ＺＡ，４０ＺＢ，４０ＺＣ，４０ＺＤが配置される。また、ガスセル１０Ｚには、サンプルガス６０Ｚが供給され、測定が行われる。また、各受光手段５０ＺＡ，５０ＺＢ，５０ＺＣ，５０ＺＤ毎に算出されるガス濃度の算出方法については、上述のアルゴリズムと同じである。また、図２５には、第６の実施形態を複数化したものを示したが、第５の実施形態を複数化してもよい。その際には、上下に並ぶガス濃度計測モジュール間で、回転機構を共有することにし、片方が反射しているときには他方は透過するとすればよい。

　また、上記第５および第６の実施形態では、回転鏡３０ＺまたはＭＥＭＳアクチュエータ７０Ｚが全反射または全透過する場合を一例として説明したが、これに限らず、ある程度の反射率や透過率をもって反射または透過するように装置を構成しても良い。

　また、ガス濃度算出装置１Ｚ，１ＺＡで算出されたガスの濃度は、空調の制御以外にも、ガスの濃度を算出する様々な機器に適用することができる。

１Ｘ，１ＸＡ～１ＸＥ…ガス濃度算出装置、２Ｘ，２ＸＡ，２ＸＢ…ガス濃度計測モジュール、３Ｘ，３ＸＡ～３ＸＤ…算出回路、１０Ｘ…ガスセル、１１Ｘ…導入空間、２０Ｘ…赤外光源、２０ＸＡ～２０ＸＤ…光源、３０Ｘ…受光部、４０Ｘ…飽和ガス室、４１Ｘ…飽和ガス、５０Ｘ…サンプルガス、６０Ｘ，６０ＸＡ…反射鏡、７０Ｘ…変調鏡、８０Ｘ…回転鏡、８１Ｘ…反射板、８２Ｘ…穴、９０Ｘ…バンドパスフィルタ、１００Ｘ，１００ＸＡ，１００ＸＢ，２００ＸＡ～２００ＸＤ，３００ＸＡ～３００ＸＤ…反射切替ユニット。

１Ｙ…ガス濃度算出装置、２Ｙ…ガス濃度計測モジュール、３Ｙ…算出回路、４Ｙ…格納部、１０Ｙ…ガスセル、１１Ｙ…導入空間、１２Ｙ…ガス導入部、１３Ｙ…ガス排出部、２０Ｙ…光源、３０Ｙ…変調鏡、４０Ｙ…バンドパスフィルタ、５０Ｙ…受光部、６０Ｙ…サンプルガス。

１Ｚ…ガス濃度算出装置、２Ｚ…ガス濃度計測モジュール、３Ｚ…算出回路、４Ｚ…格納部、１０Ｚ…ガスセル、１１Ｚ…導入空間、１２Ｚ…ガス導入部、１３Ｚ…ガス排出部、２０Ｚ…光源、３０Ｚ…反射鏡、４０Ｚ…バンドパスフィルタ、５０Ｚ…受光部、６０Ｚ…サンプルガス、７０Ｚ…ＭＥＭＳアクチュエータ、７１Ｚ…ミラー。

　本発明の一側面は、受光素子の個体差による不具合を防止し、且つ光路長が安定しないことによる不具合を防止することが可能なガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールを提供する。

　本発明の他の一側面は、受光手段の個体差による不具合を防止し、且つ光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための要素の振動による光検出精度の低下を防止し、更に光の測定時間ずれによる光検出精度の低下を抑制することが可能なガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールを提供する。

　本発明の更に他の一側面は、受光手段の個体差による不具合を防止し、且つ光路長の変化や受光エネルギー値の差異を発生させるための要素が光路の方向と同一の方向で運動することによる不具合を防止することが可能なガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュールを提供する。

Claims

　ガス濃度計測モジュール及びガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、
　前記ガス濃度計測モジュールは、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセルの一端に配置された光源と、
　前記ガスセルの前記一端または他端に配置され、前記光源から放射された光を反射または透過させる反射切替手段と、
　前記反射切替手段を透過した光を反射させる反射手段と、
　所定の比較ガスが封入されたものであって、前記反射切替手段を透過した光の光路上に配置された比較ガスセルと、
　前記ガスセルの前記他端に配置され、前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段によって反射された光、及び前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段を透過して前記比較ガスセルを通過し、前記反射手段によって反射した光を受光する受光手段と、
　を備え、
　前記ガス濃度算出モジュールは、前記反射切替手段により光が反射及び透過された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出する、
　ことを特徴とするガス濃度算出装置。
　前記反射切替手段は、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整して光の反射と透過とを切り替える反射率調整手段であることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度算出装置。
　前記反射率調整手段は空間光変調器であることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度算出装置。
　前記反射率調整手段は液晶光学素子であることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度算出装置。
　前記反射切替手段は、前記光源から放射された光に対して回転により反射と透過とを切り替える回転機構であることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度算出装置。
　前記回転機構は、反射板と穴からなる回転鏡であることを特徴とする請求項５に記載のガス濃度算出装置。
　前記反射手段は、角度の異なる複数の反射面を備え、前記反射切替手段を透過した光を、前記複数の反射面で順次反射させ且つ前記反射面での反射毎に前記比較ガスセルを通過させることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記所定の比較ガスは、前記対象ガスと同種の飽和ガスであることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のガス濃度検出装置。
　前記光源と前記受光手段との間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記光源は、赤外線を放射するものであることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスは二酸化炭素であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスの異なる前記受光手段を複数備える前記ガス濃度計測モジュールと、複数の前記受光手段に対応する複数の前記ガス濃度算出モジュールを備える、ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセルの一端に配置された光源と、
　前記ガスセルの前記一端または他端に配置され、前記光源から放射された光を反射または透過させる反射切替手段と、
　前記反射切替手段を透過した光を反射させる反射手段と、
　所定の比較ガスが封入されたものであって、前記反射切替手段を透過した光の光路上に配置された比較ガスセルと、
　前記ガスセルの前記他端に配置され、前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段によって反射された光、及び前記光源から放射されたものであって前記反射切替手段を透過して前記比較ガスセルを通過し、前記反射手段によって反射した光を受光する受光手段と、
　を備えることを特徴とするガス濃度計測モジュール。
　ガス濃度計測モジュールおよびガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、
　前記ガス濃度計測モジュールは、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセル内に配置された光源と、
　前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整する反射率調整手段と、
　前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記反射率調整手段により反射される反射光を受光する受光手段と、
　を備え、
　前記ガス濃度算出モジュールは、前記反射率調整手段により前記反射率が電気的に調整された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出する、
　ことを特徴とするガス濃度算出装置。
　前記反射率調整手段は電気光学デバイスであることを特徴とする請求項１４に記載のガス濃度算出装置。
　前記反射率調整手段は液晶光学素子であることを特徴とする請求項１４に記載のガス濃度算出装置。
　前記光源と前記受光手段との間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１４～１６のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記光源は、赤外線を放射するものであることを特徴とする請求項１４～１７のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスは二酸化炭素であることを特徴とする請求項１４～１８のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスの前記濃度と前記比との相関関係を示すデータベースまたは近似式を予め格納する格納手段を更に備え、
　前記ガス濃度算出モジュールは、前記データベースまたは前記近似式に基づき、前記比に相応する前記濃度を算出する、
　ことを特徴とする請求項１４～１９のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスの異なる前記受光手段を複数備える前記ガス濃度計測モジュールと、複数の前記受光手段に対応する複数の前記ガス濃度算出モジュールを備える、ことを特徴とする請求項１４～２０のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセル内に配置された光源と、
　前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光に対する反射率を電気的に調整する反射率調整手段と、
　前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記反射率調整手段により反射される反射光を受光する受光手段と、
　を備えることを特徴とするガス濃度計測モジュール。
　ガス濃度計測モジュールおよびガス濃度算出モジュールを備え、対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置であって、
　前記ガス濃度計測モジュールは、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセル内に配置された光源と、
　前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光を回転により反射または透過する回転機構と、
　前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記回転機構により反射される反射光を受光する受光手段と、
　を備え、
　前記ガス濃度算出モジュールは、前記回転機構により前記光が反射または透過された場合のそれぞれにおける、前記受光手段の受光エネルギー値の比に基づき、前記対象ガスの前記濃度を算出し、
　前記回転機構は、前記光源から前記受光手段までの光路の方向と異なる方向で前記回転を行う、
　ことを特徴とするガス濃度算出装置。
　前記回転機構は、反射板と穴からなる回転鏡であることを特徴とする請求項２３に記載のガス濃度算出装置。
　前記回転鏡は、前記光源から前記受光手段までの前記光路の方向と略垂直の方向で前記回転を行うことを特徴とする請求項２４に記載のガス濃度算出装置。
　前記回転機構は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータであることを特徴とする請求項２３に記載のガス濃度算出装置。
　前記光源と前記受光手段との間の光路上に配置され、所定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２３～２６のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記光源は、赤外線を放射するものであることを特徴とする請求項２３～２７のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスは二酸化炭素であることを特徴とする請求項２３～２８のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスの前記濃度と前記比との相関関係を示すデータベースまたは近似式を予め格納する格納手段を更に備え、
　前記ガス濃度算出モジュールは、前記データベースまたは前記近似式に基づき、前記比に相応する前記濃度を算出する、
　ことを特徴とする請求項２３～２９のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　前記対象ガスの異なる前記受光手段を複数備える前記ガス濃度計測モジュールと、複数の前記受光手段に対応する複数の前記ガス濃度算出モジュールを備える、ことを特徴とする請求項２３～３０のいずれか一項に記載のガス濃度算出装置。
　対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出装置におけるガス濃度計測モジュールであって、
　前記対象ガスが導入される導入空間を形成するガスセルと、
　前記ガスセル内に配置された光源と、
　前記ガスセルの一端に配置され、前記光源から放射された光を回転により反射または透過する回転機構と、
　前記ガスセルの他端に配置され、前記光源から直接放射される直接光、および前記光源から放射され且つ前記回転機構により反射される反射光を受光する受光手段と、
　を備え、
　前記回転機構は、前記光源から前記受光手段までの光路の方向と異なる方向で前記回転を行う、
　ことを特徴とするガス濃度計測モジュール。