JP2002228582A

JP2002228582A - ガス検出装置

Info

Publication number: JP2002228582A
Application number: JP2001021941A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nanami; 雅也名波; Takeshi Tsukamoto; 威塚本
Original assignee: Anritsu Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Anritsu Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】小型軽量化が図れ、容易に携帯できること。【解決手段】光源部５の半導体レーザモジュール５ａ
のレーザ光は、光ファイバ５ｂを介し小型のファイバコ
リメータ５ｃから光軸Ａを有し被測定ガスに向けて出射
される。筐体２内部に設けられる凹面鏡６は、被測定ガ
ス通過後、反射体９で散乱した反射光を集光位置Ｐ上の
受光器７に集光させる。被測定ガスの吸収スペクトルに
基づき受光器７の検出出力によりガスの有無を検出でき
る。凹面鏡６は小型軽量で焦点距離が短く筐体２を小型
軽量化できる。凹面鏡６前方には小型なファイバコリメ
ータ５ｃを設けたので反射光の受光レベルの低減を防止
でき、安定してガス検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの光吸収特性
を利用して光学的に都市ガス、化学プラント等のガス漏
洩を検出するガス検出装置に係り、特に、携帯型として
小型軽量化を図ったガス検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタン、二酸化炭素、アセチレン、アン
モニア等の気体には、分子の回転や構成原子間の振動等
に応じて特定波長の光を吸収する吸収帯があることは既
に知られている。例えば、メタンの場合には、１．６５
μｍ、３．３μｍ、７．７μｍ帯等に吸収帯を有してい
る。図９は、１．６５μｍにおけるメタンの吸収スペク
トルを示す図である。

【０００３】ガス検出装置は、このようなガスの光吸収
特性を利用して、ガスの発生箇所に対し遠隔から光を当
てて光学的にガスの存在を検出する。例えば、都市ガ
ス、化学プラント等のガス漏洩を検出することができ
る。

【０００４】ガス検出装置は、ガス漏洩時や、点検時に
現場に搬入できるよう、小型携帯化が求められている。
図１０は、従来のガス検出装置を示す側断面図である
（特開平７−１０３８８７号公報）。図示のガス検出装
置５０は、筐体５１の前面に集光レンズ５２が設けら
れ、集光レンズ５２の中央にＬＤモジュールからなる光
源部５３が設けられている。光源部５３から被測定ガス
の有る空間中に所定波長のレーザ光を照射し、壁等によ
る反射光を集光レンズ５２で集光して、筐体５１内部の
受光器５４で検出する。被測定ガスは、ＬＤの所定波長
で光を吸収するため、受光器５４はこの所定波長部分で
受光レベルが減衰する。図示しない処理部は、受光器５
４の検出状態に基づき、被測定ガスの有無を検出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス検出装置５０は、集光レンズ５２が大型であるため
（直径１２ｃｍ、厚さ３ｃｍ、重量１ｋｇ以上）、装置
全体が重量化して搬送を容易に行うことができず携帯に
不向きであった。同時に集光レンズ５２が大型であるた
め、光軸ズレ等を防ぎ保持する筐体５１にも剛性強度が
必要となり、筐体５１自体の重量も重くなった。また、
光軸の中央に所定大きさ（直径４ｃｍ）の光源部５３が
設けられるため、集光レンズ５２の有効面積が小さくな
り、集光効率が低下した。この光源部５３の配置の為に
集光レンズ５２がより大型となる。

【０００６】また、ガス検出装置５０は直近から５０ｍ
程度離れた箇所までの距離（測定距離）の範囲にて被測
定ガスを検出する構成であるが、集光レンズ５２は焦点
距離が所定長さ必要であり集光レンズ５２〜受光器５４
までの間の長さが長くなって、筐体５１が大型化し重量
化した。筐体５０の小型化の為に集光レンズ５２を短焦
点のものにすると集光レンズ５２は厚くなり重量化す
る。一方、長焦点のものにすると筐体５１の長さが大き
くなり重量化する。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、小型軽量化が図れ、容易に携帯できるガス検
出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガス検出装置は、被測定ガスに向けてレー
ザ光を出射する光源部（５）と、前記光源部から出射さ
れ前記被測定ガス通過後の反射体（９）による反射光を
集光する凹面鏡（６，１６）と、前記凹面鏡による反射
光の集光位置に配置され該反射光を検出する受光器
（７）と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】また、前記光源部（５）は、前記凹面鏡
（６）に入射される反射光の通過位置の範囲外に設けら
れ、レーザ光を出射する半導体光モジュール（５ａ）
と、前記凹面鏡の前方位置に設けられ、前記半導体レー
ザモジュールから出射された光を該凹面鏡の中心に位置
する光軸（Ａ）に沿って前記被測定ガスに向け出射する
ファイバコリメータ（５ｃ）と、前記半導体レーザモジ
ュールから出射された光を前記ファイバコリメータに導
出する光ファイバ（５ｂ）とを備えてなる。

【００１０】また、前記光源部（５）は、前記凹面鏡
（１６）の中央位置の背部に設けられ、レーザ光を出射
する半導体レーザモジュール（５ａ）で構成され、前記
凹面鏡の中心位置には、前記レーザ光を通過させる開口
部（１６ｂ）を開口形成してもよい。

【００１１】また、前記凹面鏡（６，１６）と前記受光
器（７）の相対位置を移動調整自在な移動手段（１１，
２１）を備え、前記凹面鏡で集光された前記反射光の集
光位置（Ｐ）に前記受光器が位置するように、前記移動
手段により前記反射体（９）までの測定距離に応じて前
記相対位置を移動調整可能に構成してもよい。

【００１２】上記構成によれば、光源部５から出射され
たレーザ光は被測定ガスを介し反射体９で散乱され、反
射光として凹面鏡６に入射される。凹面鏡６は反射光を
受光器７の受光面に集光する。受光器７が受光する光量
の違いにより被測定ガスの有無を検出することができ
る。レーザ光を出射する光源部５は、ファイバコリメー
タ５ｃのみを凹面鏡６の前方に配置する構成として反射
光の低減を最小にできる。また、凹面鏡１６の背部に光
源部５の半導体レーザモジュール５ａを配置し出射光を
凹面鏡１６の中央の開口部１６ｃから直接出射させるこ
ともできる。装置の測定範囲の変化に応じて凹面鏡６が
集光する反射光の集光位置が変化するが、移動手段１１
は凹面鏡６と受光器７を相対的に移動させ測定距離に対
応した集光位置に受光器７の受光面を位置させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明に
よるガス検出装置の第１実施の形態を示す側断面図であ
る。図１に示すガス検出装置１は、筐体２内部に光源部
５、凹面鏡６、受光器７を備えて概略構成されている。
筐体２は、上部に携帯用としての把手２ａが設けられ、
持ち運び自在である。

【００１４】光源部５は、被測定ガス特有の吸収スペク
トルに合致した波長のレーザ光を発生する。光源部５を
構成する半導体レーザモジュール５ａには、被測定ガス
がメタンの場合、吸収波長１．６５μｍをカバーする波
長のレーザ光を出射する半導体レーザ（ＬＤ）及びその
発光駆動手段、温度制御手段等を備えてなる。

【００１５】この半導体レーザモジュール５ａには、Ｌ
Ｄから出射された光を導出する光ファイバ５ｂが接続さ
れている。光ファイバ５ｂは、レーザ光をファイバコリ
メータ５ｃまで導出させ、ファイバコリメータ５ｃから
装置外部に向けて出射させる。このファイバコリメータ
５ｃは、筐体２の前面において複数角度方向、例えば１
２０度毎に等間隔に張られた３本の各線状の支持棒（不
図示）によって支持されている。なお、半導体レーザモ
ジュール５ａの出射側には半導体レーザ側への反射光の
戻りを防止する光アイソレータ等が設けられる。

【００１６】凹面鏡６は、筐体２内部に光源部５（ファ
イバコリメータ５ｃ）が出射するレーザ光の光軸Ａに中
心を一致して設けられる。図示の凹面鏡６は、断面が放
物面状に形成されたものである。凹面鏡６は、プラスチ
ック、アルミ、ガラス等からなり、反射面６ａにアルミ
や金を蒸着させ、あるいはメッキ処理したものが用いら
れる。この反射面６ａは、直径Ｄ、焦点距離Ｆの設定に
対応した特定の放物面形状を有し、入射される反射光を
集光する。

【００１７】即ち、ファイバコリメータ５ｃの出射光
は、被測定ガスが存在する空間近傍の壁や天井、地面、
草、雪等の反射体９により散乱され、凹面鏡６への反射
光は集光位置Ｐに集光される。なお、一般にレーザ光
は、反射体９で散乱しても反射光にある程度の指向性を
有している。このため、凹面鏡６で反射光をできるだけ
集光させるには、この凹面鏡６の中心位置をファイバコ
リメータ５ｃが出射するレーザ光の光軸Ａに一致して設
けることが望ましい。

【００１８】この反射光の集光位置Ｐには受光器７が設
けられる。受光器７は受光面が凹面鏡６の中心方向に向
き配置され、凹面鏡６が集光した反射光を受光する。こ
の受光器７は、支持部材８によって筐体２内部に支持さ
れている。また受光器７の検出信号は、この支持部材８
内部を通って筐体２外部に導出される。上記の光源部
５、受光器７は、筐体２に設けられた図示しないコネク
タを介して外部の処理装置に導出される。この処理装置
は、光源部５を駆動制御し、受光器７の検出信号に基づ
き、測定対象の空間（場所）における被測定ガスの有無
を判断処理する。

【００１９】上記構成によるガス検出を説明する。ガス
漏れ点検時や漏洩報告時には、このガス検出装置１をガ
スが漏洩している現場近くで所定距離離れた箇所まで携
帯する。この後、装置を動作させて光源部５のファイバ
コリメータ５ｃから測定用のレーザ光を漏洩箇所に向け
て出射させる。レーザ光は光軸Ａでビーム状に出射さ
れ、被測定ガスの有る空間を通過して近傍の壁等反射体
９で反射される。この際、ガス検出装置１は、ガスの漏
洩箇所から所定距離（２〜５０ｍ程度）離れた遠隔箇所
に設置して測定作業が行えるようになっている。

【００２０】反射光は、凹面鏡６に入射され、凹面鏡６
はこの反射光を集光位置Ｐに配置した受光器７に集光さ
せる。被測定ガスの雰囲気が存在していると、このガス
は所定波長のレーザ光を吸収するため、受光器７で検出
される受光レベルは、この所定波長部分が減衰する。外
部の処理装置は、受光器７で検出された受光レベルのう
ち、上記吸収される波長での受光レベルが相対的に減衰
していればガスが存在していると判断し、ガスが検出さ
れたことをメータ表示や警報音等で報知出力する。

【００２１】上記構成のガス検出装置は、凹面鏡６を用
いて反射光を集光させる構成であるため、小型軽量化を
図ることができる。例えば、従来技術で説明した集光レ
ンズ５２と同様の有効面積とするには、凹面鏡６は直径
Ｄが従来比半分の６ｃｍで良く小型化できる。また、凹
面鏡６は薄厚に形成できるため、例えばプラスチック製
とした場合、重量が５０ｇと軽量化できる。これにより
筐体２の小型軽量化が図れるようになる。

【００２２】凹面鏡６は、集光レンズ５２に比して焦点
距離Ｆを短くすることができ、例えば、放物面ミラーで
構成した場合には、直径Ｄ＝１０ｃｍ、測定距離範囲２
〜５０ｍとした場合、焦点距離Ｆ＝５０ｍｍとすること
ができる。これにより、筐体２を小型化でき、特に、光
軸Ａ方向の長さを短くすることができるようになる。こ
の際、凹面鏡６自体が軽量であり、且つ、焦点距離が短
くできるため、筐体２自体も凹面鏡６の位置を固定保持
できる程度の剛性で形成できるようになり、例えば筐体
２をプラスチックで製造することも可能となり、装置全
体の軽量化が図れるようになる。

【００２３】ガス検出装置１を小型軽量化できることに
より、装置の搬送を容易に行え、また、ガスの雰囲気に
向けてレーザ光を照射させるための操作を簡単に行える
ようになる。特に、都市ガスに用いられているメタンガ
スは、空気より軽いためガス漏れがあると天井に溜まり
やすい。ガス検出装置１が小型軽量化できることによ
り、この天井に向ける操作を簡単に行えるようになる。

【００２４】ところで、上記のファイバコリメータ５
ｃ、受光器７は、それぞれ凹面鏡６の前方に位置するた
め、凹面鏡６に入射する反射光を所定量減衰させること
になる。本発明では、各種部品を内蔵して所定の大きさ
が必要な半導体レーザモジュール５ａを反射光の通過す
る領域から外れた位置に配置し、反射光の通過する領域
には光を出射する小型なファイバコリメータ５ｃだけを
設けた構成であるため、反射光の減衰を極力抑えること
ができる。現在、ファイバコリメータ５ｃは直径５ｍｍ
以下、受光器７も直径１０ｍｍ以下の大きさで形成でき
る。

【００２５】（第２実施形態）次に、図２は、上記凹面
鏡６の集光特性を示す図である。図示の例の凹面鏡６
は、上記同様に反射面６ａが直径Ｄ、焦点距離Ｆの設定
に対応した特定の放物面形状を有する。このような凹面
鏡６は、図示のように測定距離別に集光位置Ｐが異な
る。図３は上記凹面鏡６の測定距離−集光位置の関係を
示す図である。図示のように、集光位置Ｐは、測定距
離、即ちガス検出装置１に対する反射体９の位置が遠い
ほど焦点距離Ｆの位置に近づく。逆に、測定距離が近い
ほど、光軸Ａに沿って焦点距離Ｆの位置から遠ざかる特
性を有する。上記ガス検出装置１における測定距離範囲
２ｍ〜５０ｍにおいて、２ｍでは焦点距離Ｆに対する集
光位置Ｐのズレ量Δは１１．３ｍｍ、５０ｍではズレ量
Δが０．７ｍｍとなる。

【００２６】第２実施形態では、この集光位置Ｐのずれ
量を補正して、受光器７での受光量を増大させる構成と
したものである。図４は、第２実施形態のガス検出装置
１０を示す側断面図である。図示のように、受光器７を
光軸Ａ方向に移動させる移動手段１１を設ける。移動手
段１１は、受光器７が取り付けられた支持部材８を光軸
Ａに沿って移動させる操作レバー１２で構成される。支
持部材８は、把手２ａ部分まで延出される。把手２ａは
光軸Ａ方向に沿って形成されており、把手２ａ内部に案
内溝２ｂを設け操作レバー１２を光軸Ａ方向に沿って移
動自在に設ける。把手２ａ内部に操作レバー１２を設け
ることにより、ガス検知装置１を持ちながら操作レバー
１２を操作することができる。

【００２７】操作レバー１２を操作することにより、受
光器７の受光面を測定距離に対応した集光位置に移動さ
せることができるようになる。具体的には、ガス検出操
作時に、受光レベルが最も高くなるよう操作レバー１２
を操作する。この際、ガスの吸収特性によって所定波長
の受光レベルは減衰するが、該吸収波長の両側部の波長
の受光レベルは変化しないから、半導体レーザモジュー
ル５ａが出射するレーザ光の波長を可変させ、この両側
部の受光レベルが最も高くなる位置で操作レバー１２を
停止させれば、受光器７をこのときの測定距離に対応し
た集光位置に位置させたこととなる。また、被測定ガス
の濃度に変動がなく、受光レベルが安定していれば、こ
れに限らず、前記所定波長で最大の受光レベルが得られ
るよう操作レバー１２を移動操作させても良い。レーザ
光の波長の変更は、半導体レーザモジュール５ａに設け
られたペルチェ素子等の温度制御手段を制御して半導体
レーザの温度を変化させることにより行える。

【００２８】上記構成の移動手段１１は、受光器７を光
軸Ａ方向に移動させる構成としたが、逆に受光器７を筐
体２に固定し、移動手段１１により凹面鏡６を光軸Ａに
沿って移動させる構成としても良く、凹面鏡６と受光器
７を相対的に光軸Ａ方向に沿って移動させれば同様の作
用効果を得ることができる。また、上記構成の如く手動
操作するに限らず、移動手段１１をアクチエータで構成
し、処理装置により移動手段１１を電気的に移動制御さ
せる構成にもできる。この場合においても、処理装置
は、移動手段１１を移動させながら受光器７から出力さ
れる受光レベルの最大値を検出した位置で停止させる構
成とすればよい。

【００２９】（第３実施形態）次に、図５は、他の形状
の凹面鏡の集光特性を示す図である。図５（ａ）記載の
凹面鏡１６は、反射面１６ａが直径Ｄ、焦点距離Ｆの設
定に対応した特定の放物面の上半分形状を有する。簡単
には第１、第２実施形態で説明した凹面鏡６を２分割し
た形状である。

【００３０】上記凹面鏡１６を用いた場合においても、
光源部５は上記同様に半導体レーザモジュール５、光フ
ァイバ５ｂ、ファイバコリメータ５ｃを備えて構成でき
る。ファイバコリメータ５ｃは凹面鏡６を２分割した中
央位置（図５に記載の凹面鏡１６においては下端位置）
に配置し、同様に光軸Ａでレーザ光を出射させて、集光
位置Ｐに配置された受光器７で反射光を受光しガス検出
を行うことができる。この実施形態においても、移動手
段１１を設け凹面鏡１６あるいは受光器７を相対的に光
軸Ａ方向に移動させる構成とすれば、集光位置Ｐをズレ
量Δの範囲で移動させることができ、測定距離に対応し
た集光位置に受光器７を位置させることができる。

【００３１】（第４実施形態）図５（ｂ）は、図５
（ａ）同様の凹面鏡１６を用い、レーザ光の出射位置を
変更した場合の集光特性を示す図である。図示しない光
源部５から出射されるレーザ光は、凹面鏡１６の中央位
置から出射させることが望ましい。上述したように、レ
ーザ光は、反射体９で散乱しても反射光にある程度の指
向性を有している。このため、図示の光軸Ａ１は、凹面
鏡１６の中央位置から出射させるよう構成したものであ
る。このように放物面の片側で構成された凹面鏡１６に
対し出射するレーザ光の光軸Ａ１を光軸Ａに対し所定距
離離れた位置とした場合、反射光の集光位置Ｐは図示の
ように、焦点位置Ｆから斜め方向に変位した位置とな
る。

【００３２】図６は、図５（ｂ）記載のように光軸Ａ１
とした場合の凹面鏡１６の測定距離−集光位置の関係を
示す図である。図示のように、集光位置Ｐは、測定距
離、即ちガス検出装置に対する反射体の位置が遠いほど
焦点距離Ｆの位置に近づく。逆に、測定距離が近いほ
ど、光軸Ａ１に対しＹ軸上で−Ｙ方向、Ｚ軸（光軸Ａ方
向）に＋Ｚ方向で斜めに焦点距離Ｆの位置から遠ざかる
特性を有する。上記ガス検出装置における測定距離範囲
２ｍ〜５０ｍにおいて、２ｍでは焦点距離Ｆに対する集
光位置Ｐのズレ量Δは、ΔＹが−０．６９ｍｍ、ΔＺが
１．３６ｍｍであり、５０ｍでのズレ量ΔはΔＹが−
０．０２ｍｍ、ΔＺが０．０４ｍｍとなる。

【００３３】図５（ｂ）記載のように光軸Ａ１を凹面鏡
１６の中心位置に配置した場合におけるズレ量Δは最大
でもΔＺが１．３６ｍｍとなり、第１実施形態のものに
比してズレ量Δが小さくなる。このため、受光器７は焦
点位置Ｆ部分に固定配置させて使用することもできるよ
うになる。

【００３４】図７は、ズレ量ΔＹ、ΔＺの関係を示す図
である。ΔＹ、ΔＺのズレ量は、各測定距離に対して比
例関係となり、図示のようにズレ量はほぼ一直線上に位
置する。したがって、集光位置Ｐは焦点位置Ｆの方向に
対し斜めの方向に移動するため、凹面鏡１６と受光器７
を相対的にこの斜め方向に移動させることにより、集光
位置Ｐを受光器７の受光面上に位置できるようになる。

【００３５】図８は、第４実施形態におけるガス検出装
置２０を示す側断面図である。図示のように、光源部５
は、半導体レーザモジュール５ａのみで構成され、この
半導体レーザモジュール５ａから直接、レーザ光を出射
させる。この半導体レーザモジュール５ａは、凹面鏡１
６の中央位置背部に設け、凹面鏡１６の中央位置に開口
された開口部１６ｂを介してレーザ光を光軸Ａ１で出射
させる。半導体レーザモジュール５ａには、ビーム状に
絞る集光レンズが設けられる。

【００３６】また、移動手段２１は、受光器７をズレ量
Δ（ΔＹ，ΔＺ）に対応した方向に移動させる。同図に
示す凹面鏡１６は、図５（ｂ）の構成のものを上下逆に
配置させてある。移動手段２１は、受光器７を上記ズレ
量（ΔＹ、ΔＺ）が組み合わせられた斜め方向Ｘに沿っ
て移動させる。この移動手段２１は、受光器７を保持し
この斜め方向Ｘに移動させる固定及び可動のレール部材
２２と、スライド側のレール２２ａに連結され筐体２の
把手２ａ部分まで延出された支持部材８と、把手２ａ内
の案内溝２ｂを移動自在な操作レバー１２によって構成
される。レール２２ａには支持部材８が挿通される溝２
３が鉛直形成されている。図示のように、この実施形態
の構成によれば、受光器７を反射光の通過領域から外し
た位置に配置することができ、反射光の受光レベルの低
減を防止できる。

【００３７】これにより、把手２ａ内部の操作レバー１
２を光軸Ａ１方向に沿って移動操作することにより、受
光器７をズレ量（ΔＹ、ΔＺ）が組み合わせられた斜め
方向Ｘに沿って移動でき、各測定距離の集光位置Ｐに受
光器７を位置させることができる。この際、ガス検知装
置１を持ちながら操作レバー１２を操作できる。

【００３８】操作レバー１２を操作することにより、受
光器７の受光面を測定距離に対応した集光位置Ｐに移動
させることができるようになる。具体的には、前記実施
形態同様にガス検出操作時に、受光レベルが最も高くな
るよう操作レバー１２を操作すればよい。

【００３９】上記構成の移動手段２１は、受光器７を斜
め方向Ｘに移動させる構成としたが、逆に受光器７を筐
体２に固定し、移動手段１１により凹面鏡１６を斜め方
向Ｘに沿って移動させる構成としても良く、この場合で
も同様の作用効果を得ることができる。凹面鏡１６を移
動させる構成の場合、厳密には光軸の関係上、凹面鏡１
６と光源部５を一体化し、これらを一体的に移動させる
ことが望ましい。また、上記構成の如く手動操作するに
限らず、移動手段２１をアクチエータで構成し、処理装
置により移動手段２１を電気的に移動制御させる構成に
もできる。この場合においても、処理装置は、移動手段
２１を移動させながら受光器７から出力される受光レベ
ルの最大値を検出した位置で停止させる構成とすればよ
い。

【００４０】また、上記の各実施形態で説明した凹面鏡
は、反射面が放物面を有するものを例に説明したが、反
射面の形状はこれに限らない。凹面鏡の反射面としては
他に、楕円面、軸外楕円面、球面、軸外放物面の各種形
状がある。これらいずれの凹面鏡に対しても理論上の焦
点位置に受光器７を配置して反射光を集光してガス検出
する構成にできる。また、本発明のガス検出装置は、測
定距離が所定範囲を有し、理論上の焦点距離Ｆに対して
測定距離別に異なる集光位置Ｐを有するため、受光器あ
るいは凹面鏡を相対的に移動させる構成とすれば、測定
距離が異なっても反射光の集光位置を受光器の受光面に
位置させることができるようになる。この移動方向は、
上記各種凹面鏡別に必要な設定項目に基づき得ることが
できる。

【００４１】ところで、上述したガス検出装置では、半
導体レーザの発振波長を被測定ガスの吸収スペクトルに
適合させれば、上記メタンの他に二酸化炭素ガス、アセ
チレンガス等の種々のガス検出にも応用できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明のガス検出装置によれば、被測定
ガスを通過後の反射光を凹面鏡で集光する構成であるた
め、凹面鏡により焦点距離を短くでき、また製造も容易
で小型軽量化が図れる。これにより装置全体の小型化と
軽量化を図ることができ、低コストで携帯しやすいガス
検出装置を得ることができる。光源部のレーザ光は、凹
面鏡の前方に配置した小型のファイバコリメータを介し
て、あるいは凹面鏡の背部に配置した半導体レーザモジ
ュールから凹面鏡の開口部を介して被測定ガスに出射す
る構成により、凹面鏡で受ける反射光の受光レベルの低
減を防止できる。また、移動手段を用いて測定距離の変
化に合わせて凹面鏡と受光器を相対的に移動可能に構成
することにより、測定距離が異なっても常に凹面鏡の集
光位置上に受光器の受光面を位置でき常に最適な受光レ
ベルを得て安定したガス検出が行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス検出装置の第１実施形態を示
す側断面図。

【図２】第１実施形態における放物面を有する凹面鏡の
集光特性を示す図。

【図３】凹面鏡の測定距離−集光位置の関係を示す図。

【図４】第２実施形態のガス検出装置を示す側断面図。

【図５】放物面の半部からなる凹面鏡の集光特性を示す
図。

【図６】図５の凹面鏡の中央に光軸を設けた場合の測定
距離−集光位置の関係を示す図。

【図７】図５の凹面鏡のズレ量ΔＹ、ΔＺの関係を示す
図。

【図８】図５の凹面鏡を用いた第４実施形態のガス検出
装置を示す側断面図。

【図９】ガスの吸収スペクトルを示す図。

【図１０】従来のガス検出装置を示す側断面図。

【符号の説明】

１，１０，２０…ガス検出装置、２…筐体、２ａ…把
手、５…光源部、５ａ…半導体レーザモジュール、５ｂ
…光ファイバ、５ｃ…ファイバコリメータ、６…凹面
鏡、６ａ…反射面、７…受光器、８…支持部材、９…反
射体、１１，２１…移動手段、１２…操作レバー、２２
…レール部材、Ａ，Ａ１…出射光の光軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本威東京都港区南麻布五丁目10番27号アンリツ株式会社内Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB01 CC12 EE01 EE02 GG01 HH01 HH06 JJ13 JJ14 JJ17 KK01 LL01 PP04 5F088 BA01 BA16 BB06 EA09 JA20 5F089 BB02 BC11 BC17 BC25 BC30 CA03 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定ガスに向けてレーザ光を出射する
光源部（５）と、前記光源部から出射され前記被測定ガス通過後の反射体
（９）による反射光を集光する凹面鏡（６，１６）と、前記凹面鏡による反射光の集光位置に配置され該反射光
を検出する受光器（７）と、を備えたことを特徴とする
ガス検出装置。
【請求項２】前記光源部（５）は、前記凹面鏡（６）
に入射される反射光の通過位置の範囲外に設けられ、レ
ーザ光を出射する半導体レーザモジュール（５ａ）と、前記凹面鏡の前方位置に設けられ、前記半導体レーザモ
ジュールから出射された光を該凹面鏡の中心に位置する
光軸（Ａ）に沿って前記被測定ガスに向け出射するファ
イバコリメータ（５ｃ）と、前記半導体レーザモジュールから出射された光を前記フ
ァイバコリメータに導出する光ファイバ（５ｂ）とを備
えてなる請求項１記載のガス検出装置。
【請求項３】前記光源部（５）は、前記凹面鏡（１
６）の中央位置の背部に設けられ、レーザ光を出射する
半導体レーザモジュール（５ａ）で構成され、前記凹面鏡の中心位置には、前記レーザ光を通過させる
開口部（１６ｂ）が開口形成された請求項１記載のガス
検出装置。
【請求項４】前記凹面鏡（６，１６）と前記受光器
（７）の相対位置を移動調整自在な移動手段（１１，２
１）を備え、前記凹面鏡で集光された前記反射光の集光位置（Ｐ）に
前記受光器が位置するように、前記移動手段により前記
反射体（９）までの測定距離に応じて前記相対位置を移
動調整可能に構成した請求項１〜３のいずれかに記載の
ガス検出装置。