JPH03211448A

JPH03211448A - 赤外線式ガスセンサー

Info

Publication number: JPH03211448A
Application number: JP2006643A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tamaoki; 裕一玉置
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1991-09-17

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は焦電素子か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から成るチョッパ１０４、金属円板１０３の位
置検出器１０５とから構成されており、赤外線量に応じ
た出力を、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。

また、近年第１図に示す如き所謂モジュレーションタイ
プの焦電形赤外線検出器１も開発されている。検出器１
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２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、チヨ、７バ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。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記いずれの検出器においても、赤外線検出部Ｓから得
られる交流信号は微弱なものであり、直流成分のリップ
ルとして現れる。従って、この中の交流成分は増幅しな
ければ使用できない。しかしながら赤外線検出部Ｓと増
幅回路部分が従来では離れていたため、その間の信号線
から雑音が進入し、良好な検出の妨げとなっていた。

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、赤外線を発生する光源と、被測定ガスを流通
させるためのガスセルと、圧電バイモルフチョッパを内
蔵したモジュレーションタイプの赤外線検出器と、この
赤外線検出器を内包するための支持部材とから成り、前
記被測定ガスを通過した赤外線を赤外線検出器に入射さ
せて出力を得る赤外線式ガスセンサーに於て、赤外線検
出器を他の電気部品が取り付けられる回路基板に取り付
けると共に、回路基板を支持部材に固定することにより
赤外線検出器を支持部材内所定位置に設けたものである
。

（ホ）作用本発明によれば赤外線式ガスセンサーの赤外線検出器と
他の電気部品間の距離を極めて短くすることにより、そ
の間からのノイズの侵入を低減できる。

（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の縦断面図を
、また、第２図はその斜視図を示す。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。赤外線検出器１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にて全体ヲカ
バーし、このケース６内にこれらの部品を内蔵せしめて
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
。

また、この様な構成によって赤外線検出器ｌは非常に小
型になり、プリント回路基板に実装できる寸法になって
いる。

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１を
取り付けるためのプリント回路基板、９は回路基板８を
支持するための支持部材である。

支持部材９はＴＯ０８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、回路基板８の赤外線検出
ｔｉＳｌが取り付けられる側と同一面には赤外線検出器
１が電気的に接続される他の電気部品（１１にて総称す
る。）も取り付けられる。

１２は真鍮式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り）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プロ・ン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。この光源２０は光源プロ・ｌり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１２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
部材９を被せて両側よりネジ２３．２３にてガスセル１
２に固定する。この時支持部材９はガスセル１２を内包
し、その切欠部２５からガス人口１６及び出口１７のみ
が外部に臨んでいる。

上記赤外線検出器１は予め回路基板８に半田付けしてお
く。而して回路基板８は赤外線検出器１を挿通孔１０か
ら支持部材９内に挿入した状態で支持部材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
５１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。また、電気部品１１は支持部材９の側
方に位置せしめる。

次に第５図は回路基板８に装設される赤外線検出器１及
び電気部品１１の電気回路図を示している。それぞれ破
線で該当部分を示している。ＤＣはそれぞれ十−の直流
電源、Ｐｌは出力端子、Ｐ２は接地端子である。２７は
赤外線検出Ｓ１の出力を増幅するＦＥＴである。２８は
ＦＥＴ２７の出力を増幅する交流増幅用オペアンプ、２
９はＦＥＴ用電源である。抵抗３１はオペアンプ２８の
増幅ゲインを調整するもので、これによってガスセンサ
ーとしてのバラツキを小さくでき、互換性のある装置に
できる。オペアンプ２８の出力は図示しない整流回路、
Ａ／Ｄ変換回路及びマイクロコンピュータが取り付けら
れた回路基板に接続されて当該マイクロコンピュータに
入力され、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。

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。

ここで前記ＦＥＴの出力は回路基板８上の接続部３０に
て電気部品１１部分と接続されてし）る。

従来電気部品１１部分は赤外線検出器１とは別の前記整
流回路等が装設されている回路基板上に設けられていた
ため、この接続部３０が長いリード線になりそこからノ
イズが侵入して制御が不安定となる問題があったが、本
発明の様に赤外線検出器１と電気部品１１を同一回路基
板８上に微少出力ラインと電源ラインを短くしてノイズ
の侵入を抑制できる。また、実施例では電気部品１１部
分は支持部材９の外部に存在しているので、光源２０か
らの熱の影響を受けない。

次に第６図は赤外線検出器ｌの他の実施例を示しており
、この場合電気部品１１は回路基板８の赤外線検出器１
の取り付けられた面とは反対側の面に取り付けられてい
る。これによって更に接続部３０の距離を短くできると
共に、赤外線式ガスセンサーＡ全体の寸法を更にコンパ
クトにできるものである。

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の赤外線検出器と
他の電気部品間の距離を極めて短くすることにより、そ
の間からのノイズの侵入を抑制できる。それによって検
出精度の向上が図れると共に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。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６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縦断面図、第２図は同斜視図、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図は赤外線式ガスセンサーの電気回路図、第６図は赤
外線式ガスセンサーの他の実施例を示す図であり、第７
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
・・・支持部材、１１・・・電気部品、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。第１図第６図第２図０１８第７１！１第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１）赤外線を発生する光源と、被測定ガスを流通させる
ためのガスセルと、圧電バイモルフチョッパを内蔵した
モジュレーションタイプの赤外線検出器と、該赤外線検
出器を内包するための支持部材とから成り、前記被測定
ガスを通過した赤外線を前記赤外線検出器に入射させて
出力を得るものに於て、前記赤外線検出器を他の電気部
品が取り付けられる回路基板に取り付けると共に、該回
路基板を前記支持部材に固定することにより前記赤外線
検出器を前記支持部材内所定位置に設けてなる赤外線式
ガスセンサー。