JPH03197846A - 赤外線式ガスセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光源から放射された赤外線がガスにより吸収さ
れ減衰する性質を利用してガスの濃度を測定する赤外線
式ガスセンサーに関する。

（ロ）従来の技術 赤外線式ガスセンサーは被測定ガスに吸収されずに到達
する赤外線の量を検出することにより非接触でガス濃度
を測定するガス濃度計等に用いられており、赤外線の検
出に用いられる素子は一般的に微分入力形で、焦電素子
はその代表的なものである。

従来の赤外線式ガスセンサー１００を第５図に示す。セ
ンサー１００は焦電素子がら成る赤外線検出部Ｓ、切欠
部１０１を有しモータ１０２によって回転される金属円
板１０３がら成るチョッパ１０４、金属円板１０３の位
置検出器１０５とがら構成されており、赤外線量に応じ
た出方を、金属円板１０３が入射赤外線Ｕを断続するの
と同じ周波数の交流信号として発生するものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 係る構成によると、モータ１０２や金属円板１０３を有
しているため装置全体が大型化してしまい非常に大なる
設置容積が必要となって、センサーが取り付けられる装
置全体の設計上の制約が大きくなる問題があった。

本発明は、係る課題を解決することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、被測定ガスを通過した赤外線を赤外線検出部
に照射して出力を得る赤外線式ガスセンサーに於て、前
記赤外線発生用の光源を収納する光源ブロックと、赤外
線透過部を有してその内部を被測定ガスが流通するガス
セルと、赤外線検出部が取り付けられる支持部材とを準
備し、ガスセルを光源ブロックと赤外線検出部間に介在
せしめた状態で光源ブロックとガスセル及び支持部材を
一体に組み立てたものである。

（ホ）作用 本発明によれば赤外線式ガスセンサー全体の寸法を極め
て小型化できると共に、光源と被測定ガス及び赤外線検
出部の位置関係のズレが生じない構造にできる。

（へ）実施例 次に本発明の実施例を図面において説明する。

第１図は本発明の赤外線式ガスセンサーＡの斜視図を、
また、第２図はその縦断面図を示す。更に第３図は近年
開発された所謂モジュレーションタイプの焦電形赤外線
検出器１の分解斜視図を示している。検出Ｓ１はシール
ドボックス２内に前述の赤外線検出部Ｓを収納し、シー
ルドボックス２に形成した図示しない透孔に対応する位
置に圧電バイモルフ振動子３によって駆動されるスリッ
ト部材４から成るチョッパＣを設け、更にそれに対応す
る位置に透孔５を形成したケース６にて全体をカバーし
て構成されている。スリット部材４は第４図に示す如く
スリットを形成した２枚の板を重合関係に取り付けて構
成され、チョッパＣに入力される駆動電圧の周波数と同
じ周波数で圧電バイモルフ振動子３が振動することによ
りスリットを開閉し、透孔５より入射して赤外線検出部
Ｓに到達する赤外線Ｕを断続して、赤外線量に応じた出
力をチョッパＣの入力周波数と同じ周波数の交流信号と
して発生する。

この様な構成によって赤外線検出器１は非常に小型にな
り、プリント回路基板に実装できる様になっている。赤
外線検出器１からの信号は整流及びＡ／Ｄ変換された後
、図示しないマイクロコンピュータに入力されてガス濃
度の制御や表示をするためのデータとして演算処理に供
されることになる。

赤外線式ガスセンサーＡは、例えば二酸化炭素ガス濃度
の測定に用いられるもので、透孔５には赤外線を透過す
るサファイヤガラス窓７が取り付けられている。

次に第１図及び第２図において、８は赤外線検出器Ｉを
取り付けるためのプリント回路基板、９は基板８を支持
するための支持板である。支持板９はＴｏ、８程度の薄
肉ステンレス板にて箱状に形成されており、下方に開放
し、且つ、上面に挿通孔１０が穿設されている。また、
基板８には赤外線検出器１が電気的に接続される他の電
子部品１１も取り付けられる。

１２は真鍮酸るいはアルミニウムの削り出し等にて矩形
状に成形したガスセルであり、内部に被測定ガスである
二酸化炭素ガスが流通するための通路１３が左右に形成
され、更に、この通路１３を貫通して上下に透孔１４が
穿設され、サファイヤガラス１５．１５にて上下を封止
されている。

また１６．１７はガスを導入する為の図示しないチュー
ブが接続されることになるガス入口及び出口である。

１８はやはり真鍮酸るいはアルミニウムの削り出し等に
て矩形状に成形した光源ブロックであり内部は中空とな
っていて、ここと上面を連通する透孔１９が形成されて
いる。

２０は赤外線を発する電気ヒータから成る光源であり、
先端部が約６００℃に発熱することにより赤外線を放射
する。

次に各部の組立て手順を説明する。光源２０は光源ブロ
ック１８内部に収納し、先端部を透孔１９に対応させて
閉塞板２１にて位置決めして遮蔽する。次にガスセル１
２を光源ブロック１８上に載せ、透明ガラス１５を透孔
１９に対応させた状態で、ガスセル１２の上面よりネジ
２２．２２にて光源ブロック１８に固定する。更にガス
セル１２の上から支持板９を被せて両側よりネジ２３、
２３にてガスセル１２に固定する。この時支持板９はガ
スセル１２を内包し、その切欠部２５がらガス人口１６
及び出口１７のみが外部に臨んでいる。切欠部２５の深
さはその最深部がガス人口１６成るいは出口１７に当接
した状態で支持板９とガスセル１２のネジ２３の螺合す
るネジ孔が一致する関係として置くことにより位置決め
が非常に容易となる。

赤外線検出器１は予め基板８に半田付けしておく。而し
て基板８は検出５１を挿通孔１ｏがら支持板９内に挿入
した状態で支持板９にネジ２６．２６にて固定する。こ
の時双方のネジ孔は赤外線検出器１の透孔５が透明ガラ
ス１５に対応する様な位置関係で形成しておく。

この様にして光源ブロック１８と赤外線検出器１間にガ
スセル１２を介在せしめた状態で光源ブロック１８とガ
スセル１２及び支持板９を一体に組み立てることにより
、赤外線式ガスセンサーＡ全体の小型化が図れると共に
、光源２０、透孔１５．１５及び赤外線検出器１を極め
て容易に一直線上に位置させることができる。また、光
源２０から発せられる熱は支持板９を伝導する過程で放
牧せられるので赤外線検出部Ｓが熱によって劣化するの
を防止できる。更に、支持板９は赤外線検出器１を密閉
する形となり、これによって外部からの塵埃及び光の進
入を防ぎ、赤外線検出部Ｓへの赤外線の入射量が変化し
ない様にして赤外線検出が良好な状態で行われる様にし
ている。

光源２０から発射された赤外線はガスセル１２の通路１
３内を流通する被測定ガス内を通過する過程で吸収され
て減衰し、残りが検出器１の赤外線検出部Ｓに到達する
。このガスに吸収される赤外線の量はガスの濃度によっ
て変化するので、前述の交流信号の出力の変化として、
ガス濃度を捕らえ、表示や濃度制御の情報として使用す
ることができる。

尚、実施例では二酸化炭素ガスの検出に本発明のセンサ
ーを適用したが、それに限られず、他の種類のガスにも
適用できる。その場合は窓７の材質をガスの種類に合わ
せて変更する。

（ト）発明の効果 本発明によれば赤外線式ガスセンサー全体の寸法を極め
て小型化できるので、特に小型の装置において設計上の
制約が解消される。また、光源と被測定ガス及び赤外線
検出部の位置が極めて接近するので王者の位置決めが容
易となり、位置ズレによる不良を解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例を示し、第１図は赤
外線式ガスセンサーの斜視図、第２図は同縦断面図、第
３図はモジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器の
分解斜視図、第４図はスリット部材の斜視図であり、第
５図は従来の赤外線検出器の斜視図である。 １・・・赤外線検出器、８・・・プリント回路基板、９
・・支持板、１２・・・ガスセル、１８・・・光源ブロ
ック、２０・・・光源、Ａ・・・赤外線式ガスセンサー
、Ｓ・・・赤外線検出部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）被測定ガスを通過した赤外線を赤外線検出部に照射
   して出力を得るものに於て、前記赤外線発生用の光源を
   収納する光源ブロックと、赤外線透過部を有してその内
   部を被測定ガスが流通するガスセルと、前記赤外線検出
   部が取り付けられる支持部材とから成り、前記ガスセル
   を前記光源ブロックと赤外線検出部間に介在せしめた状
   態で前記光源ブロックとガスセル及び支持部材を一体に
   組み立てて成る赤外線式ガスセンサー。