JP2006275980A - 赤外線式ガス検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 赤外線を赤外線検出部に効率よく照射させることができる赤外線式ガス検出器を提供すること。
【解決手段】 赤外線式ガス検出器100は、赤外線発光装置10、赤外線検出装置20、ハウジング30などを備える。赤外線発光装置10は、赤外線発光素子11、コネクター12などを備える。赤外線検出装置20は、赤外線検出素子21、バンドパスフィルター22、コネクター23などを備える。ハウジング30は、被検出ガス(例えば、CO2など)を楕円体形状のガス室32へ導入するための通気孔31を備える。ハウジング30は、赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20を搭載するものである。赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20は、赤外線発光素子11、赤外線検出素子21がガス室32内における異なる2つの焦点を基準として配置される。
【選択図】 図1
【解決手段】 赤外線式ガス検出器100は、赤外線発光装置10、赤外線検出装置20、ハウジング30などを備える。赤外線発光装置10は、赤外線発光素子11、コネクター12などを備える。赤外線検出装置20は、赤外線検出素子21、バンドパスフィルター22、コネクター23などを備える。ハウジング30は、被検出ガス(例えば、CO2など)を楕円体形状のガス室32へ導入するための通気孔31を備える。ハウジング30は、赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20を搭載するものである。赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20は、赤外線発光素子11、赤外線検出素子21がガス室32内における異なる2つの焦点を基準として配置される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、赤外線式ガス検出器に関するものである。
従来、赤外線式ガス検出器として特許文献1に示すものがあった。図3は、特許文献1(従来技術)における赤外線式ガス検出器の概略構成を示す断面図である。
図3に示すように、特許文献1に示す赤外線式ガス検出器は、赤外線発光部1、赤外線検出部2a、2b、バンドパスフィルター3、ガスセル4、通気孔5、上面部6などを備える。
赤外線発光部1は、通気孔5によってガスセル4を通過する被検出ガスに赤外線を照射する。赤外線検出部2a、2bは、バンドパスフィルター3を通過した特定波長の赤外線を受光して、被検出ガスによる赤外線の吸収量に応じた検出信号を出力する。また、ガスセル4の上面部6は、赤外線発光部1から赤外線検出部2a、2bとは反対方向に出力された赤外線も赤外線検出部2a、2bに照射されるように方物面形状を有している。
特開2001−228086号公報
特許文献1に示す赤外線式ガス検出器においては、赤外線発光部1から出力された赤外線は、方物面形状をなす上面部6によってガスセル4の側壁に対して平行な光となり赤外線検出部2a、2bへ照射される。ところが、赤外線発光部1から出力された赤外線は、平行な光となることによって、赤外線検出部2a、2b以外の領域へも照射されることとなり、効率よく赤外線検出部に照射されないという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、赤外線を赤外線検出部に効率よく照射させることができる赤外線式ガス検出器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の赤外線式ガス検出器は、被検出ガスに赤外線を照射して、被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出することにより被検出ガスの濃度を検出する赤外線式ガス検出器であって、赤外線を発光する赤外線発光部と、赤外線を受光して被検出ガスによる赤外線の吸収量に応じた検出信号を出力する赤外線検出部と、赤外線発光部及び赤外線検出部が搭載されるものであり、楕円体形状をなすガス室を有するハウジングとを備え、赤外線発光部及び赤外線検出部は楕円体形状のガス室内における異なる2つの焦点を基準とした位置に配置されることを特徴とするものである。
楕円体は、2つの焦点を備えており、一方の焦点から発光された光は全て他方の焦点へ集光する性質を備えている。したがって、請求項1に示すように、赤外線発光部及び赤外線検出部をハウジングに設けられた楕円体形状をなすガス室における異なる2つの焦点を基準とした位置に配置することによって、赤外線発光部から発光された赤外線を赤外線検出部に効率よく照射させることができる。
また、請求項2に記載の赤外線式ガス検出器では、赤外線検出部は、特定波長の赤外線のみを透過させるバンドパスフィルターと、バンドパスフィルターを透過した赤外線を検出する赤外線検出素子とを備え、赤外線検出素子は、バンドパスフィルターの屈折特性に応じてバンドパスフィルターと赤外線検出部を配置する位置の基準となる焦点との間に配置することを特徴とするものである。
このように、赤外線検出部に対して特定波長の赤外線のみを透過させるバンドパスフィルターを備える場合は、このバンドパスフィルターの屈折特性に応じてバンドパスフィルターと赤外線検出部を配置する位置の基準となる焦点との間に配置することによって、バンドパスフィルターによる屈折に影響されることなく効率的に赤外線を赤外線検出部に照射させることができる。
また、請求項3に示すように、ハウジングに被検出ガスが通過する通気孔を備えることによって、被検出ガスを効率的にガス室内へ供給することができる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態における赤外線式ガス検出器の概略構成を示す断面図である。図2は、楕円体の焦点位置を説明する説明図である。
図1に示すように、赤外線式ガス検出器100は、赤外線発光装置10、赤外線検出装置20、ハウジング30などを備える。そして、被検出ガス(例えば、CO2)に赤外線を照射して、その被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出することにより被検出ガスの濃度を検出するものである。
赤外線発光装置10は、赤外線発光素子11、コネクター12などを備える。赤外線発光素子11は、LED、半導体レーザ、白熱ランプなどからなる赤外線光源である。コネクター12は、赤外線発光素子11とこの赤外線発光素子11を駆動する駆動回路(図示せず)とを電気的に接続するものである。
赤外線検出装置20は、赤外線検出素子21、バンドパスフィルター22、コネクター23などを備える。赤外線検出素子21は、サーモパイル型、ボロメータ型、焦電型等の赤外線センサからなり、この赤外線検出素子21にて受光した赤外線の受光量を示す検出信号は、コネクター23にて外部の処理回路(図示せず)に出力される。
また、赤外線検出素子21は、台座と台座に取り付けられるキャップとから構成される内部空間に配置されるものである。このキャップには、特定波長の赤外線(測定ガスの赤外線吸収波長帯に合わせた)のみを選択的に透過させるバンドパスフィルター22が設けられている。このバンドパスフィルター22は、赤外線検出素子21に対応する位置に設けられている。そして、キャップは、赤外線発光素子11から放射される赤外線の透過波長、及び、赤外線検出素子21に対する入射領域を制限するものであり、バンドパスフィルター22を除く部位は赤外線を遮蔽するように構成されている。
ハウジング30は、被検出ガス(例えば、CO2など)をガス室32へ導入するための通気孔31を備える。被検出ガスは、紙面上側の通気孔31からガス室32へ導入されて、紙面下側の通気孔31から排出される。また、ハウジング30には、上述の赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20が搭載される。
このハウジング30は、例えばAlなどの赤外線に対する反射率が高い材料からなるものである。ガス室32は、楕円体形状をなすものである。このハウジング30は、例えば、アルミダイキャストで半楕円体のハウジングを作り、その半楕円体のハウジングを組み付けるなどして形成する。
ここで、ハウジング30に対する赤外線発光装置10、赤外線検出装置20の配置に関して説明する。楕円体には、2つの焦点が存在し、この2つの焦点の一方から発光された全方向の光は、他方の焦点へ全て集光するという特性を有している。
この楕円体の焦点位置F1とF2は、中心軸上に存在するものであり、図2に示すようなX−Y座標の原点からの距離がf1とf2である位置となる。この焦点距離f1とf2との関係式は(数1)から(数3)によって示すことができる。
(数1)(a−x)2/a2+y2/b2=1
(数2)2a=f1+f2
(数3)b2=f1×f2
(ただし、a,bは自然数)
したがって、赤外線発光素子11から発光された赤外線が効率よく赤外線検出素子21に入射されるようにするために、楕円体形状のガス室32を有するハウジング30において、2つの異なる焦点を基準として赤外線発光装置10、赤外線検出装置20を配置する。すなわち、赤外線発光素子11、赤外線検出素子21が2つの異なる焦点に配置されるように、ハウジング30に赤外線発光装置10、赤外線検出装置20を搭載する。
(数1)(a−x)2/a2+y2/b2=1
(数2)2a=f1+f2
(数3)b2=f1×f2
(ただし、a,bは自然数)
したがって、赤外線発光素子11から発光された赤外線が効率よく赤外線検出素子21に入射されるようにするために、楕円体形状のガス室32を有するハウジング30において、2つの異なる焦点を基準として赤外線発光装置10、赤外線検出装置20を配置する。すなわち、赤外線発光素子11、赤外線検出素子21が2つの異なる焦点に配置されるように、ハウジング30に赤外線発光装置10、赤外線検出装置20を搭載する。
なお、赤外線検出装置20には、バンドパスフィルター22が存在するため、赤外線検出装置20の位置、すなわち赤外線検出素子21の位置は、このバンドパスフィルター22による屈折率を考慮する必要がある。よって、赤外線検出装置20の位置は、バンドパスフィルター22の屈折率に応じて、バンドパスフィルター22と赤外線検出装置20を配置する位置の基準となる焦点との間に赤外線検出素子21が配置されるように決定する。
このように、赤外線発光装置10及び赤外線検出装置20を楕円体形状のガス室32における異なる2つの焦点を基準にして配置することによって、赤外線発光素子11から発光された赤外線を赤外線検出素子21に効率よく照射させることができる。
10 赤外線発光装置、11 赤外線発光素子、12 コネクター、20 赤外線検出装置、21 赤外線検出素子、22 バンドパスフィルター、23 コネクター、30 ハウジング、31 通気孔、32 ガス室
Claims (3)
- 被検出ガスに赤外線を照射して、当該被検出ガスによる特定波長の赤外線の吸収特性を検出することにより当該被検出ガスの濃度を検出する赤外線式ガス検出器であって、
赤外線を発光する赤外線発光部と、
前記赤外線を受光して前記被検出ガスによる赤外線の吸収量に応じた検出信号を出力する赤外線検出部と、
前記赤外線発光部及び前記赤外線検出部が搭載されるものであり、楕円体形状をなすガス室を有するハウジングとを備え、
前記赤外線発光部及び前記赤外線検出部は、前記楕円体形状のガス室内における異なる2つの焦点を基準とした位置に配置されることを特徴とする赤外線式ガス検出器。 - 前記赤外線検出部は、前記特定波長の赤外線のみを透過させるバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルターを透過した赤外線を検出する赤外線検出素子とを備え、前記赤外線検出素子は、前記バンドパスフィルターの屈折特性に応じて前記バンドパスフィルターと前記赤外線検出部を配置する位置の基準となる焦点との間に配置することを特徴とする請求項1に記載の赤外線式ガス検出器。
- 前記ハウジングは、前記被検出ガスが通過する通気孔を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の赤外線式ガス検出器。
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