JPH0729450U - ガス濃度測定用の赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス濃度測定用の赤外線センサであって、チ
ョッパの回転軸と光路の中心軸がある二軸構造とするこ
となく、コンパクトな構造の赤外線センサを提供するこ
と。 【構成】 内部に光路を設けた光路ボディにガス入口と
排出口を設け、該光路ボディの下部にコイル並びに光源
フィルタを内蔵した光源ボディを取り付け、前記の光路
ボディの上部に赤外線検出素子並びに増幅部を設けた素
子カバを取り付け、かつ前記のガス入口と排出口の間の
光路に、貫通孔を有する球状回転構造のチョッパを設け
たことからなるガス濃度測定用の赤外線センサである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガス濃度測定用の赤外線センサの構造に関するものであり、特に、 炭酸ガス測定等に用いるガス濃度測定用の赤外線センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、特定波長域の赤外線を検出することによる炭酸ガスの濃度測定用の 赤外線センサが用いられている。 即ち、炭酸ガスが赤外線を吸収するピーク波長は、４.３μｍであり、このピ ークを中心に±０.１μｍでは他のガスの吸収波長はほとんどない。従って、こ の波長域の赤外線のみを検出できれば、その赤外線の通り路にある炭酸ガスの濃 度を知ることができる。

【０００３】 そして、従来から使用されている赤外線センサは、基本的には検出部とチョッ パを備えた光路並びに通気路のボディと光源部からなるものである。 ここで、従来から使用されている赤外線センサの構造の１例を、図４に基づい て説明する。この赤外線センサは、上から順に検出器１、通気パイプ４を有する 光路ボディ３、さらにその下に、光源とチョッパの支持体７に、コイルを収納し た光源ボディ９、回転軸１１を備えたモータ１３を取り付けて組立てられたもの であり、上記の光源ボディ９と支持体７の間に板状の回転チョッパ６を回転軸１ １に取り付けてなるものである。 この構造の赤外線センサにより、光源からの赤外線はチョッパにより断続的に 遮断されて検出器に当り、その間に光路を通過する測定対象のガスに吸収される 構造となっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記の従来の赤外線センサの構造は、板状のチョッパを縦方向の回転軸により 回転させる構造であり、このチョッパの回転軸とコイルを光源とする光路の中心 軸とを一致させることができない構造である。即ち、二軸となっているため、そ れだけセンサ全体の幅をとることになり、種々不都合な面がある。

【０００５】 本考案は、上記の従来技術による赤外線センサの問題に鑑みてなされたもので あり、その目的は、チョッパの回転軸と光路の中心軸の二軸構造とすることなく 、コンパクトな構造のガス濃度測定用の赤外線センサを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】

本考案者は、上記の課題の解決について種々検討した結果、チョッパを貫通孔 を有する球状回転構造のものとし、その回転軸を横方向とすることに着目した。

【０００７】 本考案は上記の着想に基づくものであり、その要旨は、内部に光路を設けた光 路ボディにガス入口と排出口を設け、該光路ボディの下部にコイル並びに光源フ ィルタを内蔵した光源ボデイを取り付け、前記の光路ボディの上部に赤外線検出 素子並びに増幅部を設けた素子カバを取り付け、かつ前記のガス入口と排出口の 間の光路に、貫通孔を有する球状回転構造のチョッパを設けたことを特徴とする ガス濃度測定用の赤外線センサである。

【０００８】 炭酸ガスを例にとり、赤外線センサの動作原理を説明する。炭酸ガスが赤外線 を吸収するピーク波長は、４.３μｍであり、このピークを中心に±０.１μｍで は他ガスの吸収波長はほとんど無い。従って、この波長域の赤外線のみを検出で きれば、その赤外線の通り路にある炭酸ガスの濃度を知ることができる。 そして、赤外線の光源は、光源ボディ内に不活性ガスを封入して設置されてい るコイルに電圧を印加し、発熱したコイル及び反射板から赤外線が放射される。 この光源からは、広波長域の赤外線が放射されており、光源フィルタはこれを 最小限の損失にとどめて透過させる。

【０００９】 次に、光源より放射された赤外線は、光路を通過する間に、光路内に導入され た試料ガス中の炭酸ガス濃度に応じて４.３μｍをピークとする波長の吸収を受 ける。そして、図２に示すように、吸収されなかった同波長の残りと他の波長の 赤外線が検出素子に到達する。一方、検出素子は、図３に示すように、特殊の窓 材により特定波長のみを透過検出できるようにしてある。

【００１０】 そこで、検出素子は窓材を通過してきた赤外線の強さに応じて電荷を生じ、こ れを出力信号として取り出す。しかしながら、素子は赤外線が当り続けると、そ の出力信号を失なってゆくので、赤外線を断続して当てるようにする必要がある 。このために、上記のチョッパを必要とするものである。 さらに、検出素子の出力信号は、チョッパによる断続のため、交流信号として 取り出されて増幅され、コネクタで信号処理部と接続される。そして、出力信号 は、検出素子が受ける赤外線の強さに比例するから、ゼロガス時が出力最大とな り、ガス吸引時はそのガス濃度に応じた出力となる。

【００１１】

【実施例】

以下実施例に基づいて、本考案を説明する。図１は、本考案に係るガス濃度測 定用の赤外線センサの構造の１例を示すものである。本考案の赤外線センサは、 素子カバ２３、光路ボディ２５、光源ボデイ３１からなるものである。 光路ボデイ２５は、低濃度用や高濃度用で長さが異なるものであり、その内部 に光路２４を設けるが、この光路はチャンバでもあり、試料ガス中の炭酸ガスが 光源からの赤外線を吸収する部位である。光路ボディ２５にはガス入口３４と排 出口３５を設ける。 そして、このガス入口と排出口の間の光路には、貫通孔２６ａを有する球状回 転構造のチョッパ２６を設けるが、このチョッパ２６は、光路ボディ２５に取り 付けたチョッパモータ２７に直結して回転可能な構造としたものである。このチ ョッパの回転にとって、光源からの赤外線を断続させることができる。

【００１２】 次ぎに、光路ボディ２５の下部には、光源ボデイ３１を接続する。この光源ボ デイは、コイルの収納部であり、放熱効果を高めた構造をとる。そしてコイル３ ０は、ニクロム線で、光源ボディ内に不活性ガスを封入して、凹面反射板構造室 内に設置され、通電発熱により赤外線を放射する。この赤外線２８は、光路中の 炭酸ガスの濃度に応じて吸収され、残りが検出素子まで到達する。図において、 ２９は光源フィルタであり、光源の密閉用窓材で、赤外線の広波長域透過材であ る。そして、３３は密封用パイプであり、不活性ガスを封入した後にプレス密封 する。また、３２は電源並びに増幅信号等のコネクタであり、センサ信号処理部 （図示せず）に接続する。

【００１３】 さらに、光路ボディ２５の上部には、素子カバ２３を取り付ける。この素子カ バは、樹脂製で風、熱からの影響を防げるものとする。そして、素子カバ２３に は、赤外線検出素子２２と検出素子からの信号を増幅する検出器プリント基板２ １を設ける。この赤外線検出素子２２は、光源からの赤外線を検出するものであ るが、特殊な窓材により特定波長のみを検出する機能を有するものである。

【００１４】

【考案の効果】

本考案は、内部に光路を設けた光路ボディにガス入口と排出口を設け、該光路 ボディの下部にコイル並びに光源フィルタを内蔵した光源ボデイを取り付け、前 記の光路ボディの上部には赤外線検出素子並びに増幅部を設けた素子カバを取り 付け、かつ前記のガス入口と排出口の間の光路に、貫通孔を有する球状回転構造 のチョッパを設けたことからなるガス濃度測定用の赤外線センサであるが、本考 案によれば、 チョッパの構造を、貫通孔を有する球状回転構造のものとし、その回転軸を横方 向とすることができるので、チョッパの回転軸とコイルを光源とする光路の中心 軸による二軸構造ではないので、センサ全体の幅をとる必要がなく、コンパクト な構造のガス濃度測定用の赤外線センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案に係るガス濃度測定用の赤外線
センサの構造の１例を示す断面図である。

【図２】図２は、炭酸ガスで吸収されなかった同波長の
残りと他の波長の赤外線が検出素子に到達して検出され
る放射強度を示す図である。

【図３】図３は、窓材により特定波長の放射強度のみを
透過検出できることを示す図である。

【図４】図４は、従来から使用されている赤外線センサ
の構造の１例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 検出器 ３ 光路ボ
ディ ４ 通気パイプ ６ チョッ
パ ７ 支持体 ９ 光源ボ
ディ １１ 回転軸 １３ モータ ２１ 検出器プリント基板 ２２ 赤外線
検出素子 ２３ 素子カバ ２４ 光路 ２５ 光路ボディ ２６ チョッ
パ ２７ チョッパモータ ２８ 赤外線 ２９ 光源フィルタ ３０ コイル ３１ 光源ボディ ３２ コネク
タ ３３ 密封用パイプ ３４ ガス入
口 ３５ ガス排出口

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に光路を設けた光路ボディにガス入
   口と排出口を設け、該光路ボディの下部にコイル並びに
   光源フィルタを内蔵した光源ボデイを取り付け、前記の
   光路ボディの上部に赤外線検出素子並びに増幅部を設け
   た素子カバを取り付け、かつ前記のガス入口と排出口の
   間の光路に、貫通孔を有する球状回転構造のチョッパを
   設けたことを特徴とするガス濃度測定用の赤外線セン
   サ。
2. 【請求項２】 チョッパが、光路ボディに取り付けたチ
   ョッパモータに直結して回転可能な構造としたものであ
   る請求項１に記載のガス濃度測定用の赤外線センサ。