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JP2000019108A - Infrared gas analyzer - Google Patents

Infrared gas analyzer

Info

Publication number
JP2000019108A
JP2000019108A JP19068298A JP19068298A JP2000019108A JP 2000019108 A JP2000019108 A JP 2000019108A JP 19068298 A JP19068298 A JP 19068298A JP 19068298 A JP19068298 A JP 19068298A JP 2000019108 A JP2000019108 A JP 2000019108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflecting mirror
infrared
light source
infrared light
reflected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19068298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Sotani
俊之 操谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Priority to JP19068298A priority Critical patent/JP2000019108A/en
Publication of JP2000019108A publication Critical patent/JP2000019108A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared gas analyzer capable of ensuring miniaturization and structural simplification. SOLUTION: This analyzer comprises a concave reflector 11 and a flat reflector 15 arranged mutually on opposite sides, an infrared light source 13 provided on the flat-reflector 15 side in such a way as to radiate infrared lights S1, S2 in the direction of the concave reflector 11, and an infrared radiation detector 14 provided in or near a position where the reflected rays A3, B3 are focused after the multiple reflection of the infrared lights S1, S2 radiated from the infrared light source 13 off the concave reflector 11 and the flat reflector 15. Also, the infrared light source 13 is arranged on the flat-reflector 15 side in such a way that the reflected light flux A1, B1 by the first reflection of the infrared lights S1, S2 radiated from the infrared light source 13 off the concave reflector 11 form the parallel rays A1//B1 at a predetermined angle α to a principal axis X of the concave reflector 11, reaching the flat reflector 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、空調制御用ガス
センサや、工場等のガス管理区域内等ガスに対する安全
管理が必要な作業現場に設置されるガス警報機あるいは
ガス濃度測定器などに使用される赤外線ガス分析計に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for a gas sensor for air conditioning control, a gas alarm or a gas concentration measuring instrument installed in a work site where gas safety management is required, such as in a gas management area such as a factory. Infrared gas analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線吸収を利用した赤外線ガス分析計
で用いられる吸収セルは、円筒形状がとられることが多
く、赤外光源と赤外線検出器はこの吸収セルの両端に位
置するのが一般的である。
2. Description of the Related Art In many cases, an absorption cell used in an infrared gas analyzer utilizing infrared absorption has a cylindrical shape, and an infrared light source and an infrared detector are generally located at both ends of the absorption cell. It is.

【0003】例えば、2つの光源を採用したダブルビー
ム形の赤外線吸収方式〔NDIR(Non Dispersive Inf
rared Analyzer)方式〕のCO2 ガス濃度計(以下、C
2計という)の場合、図9に示すように、基準ガスが
流れる比較セル91と、被測定ガスが流れる測定セル9
2と、測定セル92に対応する赤外線検出器93および
比較セル91に対応する赤外線検出器94の計2つの検
出器とにより光学系ベンチが構成されている。そして、
測定セル92に対応する赤外線検出器93は、その前面
にCO2 のみの特性吸収帯域の赤外光を通過させる光学
フィルタ(例えば、中心透過波長4.3μmのバンドパ
スフィルタ)95を備える一方、比較セル91に対応す
る赤外線検出器94は、その前面にCO2 に対して吸収
帯域のないところの波長の赤外光を通過させる光学フィ
ルタ(例えば、中心透過波長3.7μmのバンドパスフ
ィルタ)96を備え、赤外光源97,98から等しく出
された赤外線は、測定セル72中のCO2 により吸収さ
れ、各検出器93,94から出力された検出信号を演算
処理することによりCO2 ガスの濃度値を出力する。
For example, a double beam type infrared absorbing system employing two light sources [NDIR (Non Dispersive Inf
rared analyzer) type CO 2 gas concentration meter (hereinafter, C
In the case of O 2 meter), as shown in FIG. 9, a comparison cell 91 through which a reference gas flows and a measurement cell 9 through which a gas to be measured flows
2 and an infrared detector 93 corresponding to the measurement cell 92 and an infrared detector 94 corresponding to the comparison cell 91, a total of two detectors constitute an optical system bench. And
The infrared detector 93 corresponding to the measurement cell 92 is provided with an optical filter (for example, a band-pass filter having a central transmission wavelength of 4.3 μm) 95 on the front surface thereof, which transmits infrared light in a characteristic absorption band of only CO 2 . The infrared detector 94 corresponding to the comparison cell 91 is an optical filter (for example, a band-pass filter having a central transmission wavelength of 3.7 μm) that allows infrared light having a wavelength not having an absorption band for CO 2 to pass in front of the infrared detector 94. Infrared light equally emitted from the infrared light sources 97 and 98 is absorbed by CO 2 in the measurement cell 72, and the detection signal output from each of the detectors 93 and 94 is processed to calculate the CO 2 gas. The density value of is output.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、作業環境の
安全性に対する関心が高まるにつれて、小型で安価でメ
ンテナンス性の優れたCO2 計が求められるようになっ
てきており、CO2 計を空調制御用ガスセンサやガス管
理区域内に設置されるガス警報機あるいはガス濃度測定
器として使用するためには、光学系ベンチの構造を小型
化、かつ簡素化することが望まれる。一方、NDIR方
式は、原理上、測定するガスの濃度に応じて十分な吸収
を得るための相応の光路長(吸収長)を確保することが
要求される。しかし、上記構成のCO2 計では、吸収の
ための光路長と同程度の長さ(セル長)を有するセル管
が必要となる。特に、低濃度のガスを検出するために
は、光路長をできるだけ長くするしかなく、セル長の長
い吸収セルが要求され、CO2計全体の構成が大型化す
る。その上、光源と検出器を吸収セルの両端に設置せざ
るを得ないため、赤外光源と赤外線検出器への配線が必
要であり、そのための電気回路の構成が複雑である。
The object of the invention is to be Solved by the way, as the increased interest in the safety of the work environment, small in size and have come to maintenance of the excellent CO 2 meter is obtained at a low cost, air-conditioning control the CO 2 meter In order to use the optical system bench as a gas sensor or a gas alarm device or a gas concentration measuring device installed in a gas management area, it is desired that the structure of the optical bench be reduced in size and simplified. On the other hand, in principle, the NDIR method is required to secure an appropriate optical path length (absorption length) for obtaining sufficient absorption according to the concentration of the gas to be measured. However, the CO 2 meter having the above configuration requires a cell tube having a length (cell length) substantially equal to the optical path length for absorption. In particular, in order to detect a low-concentration gas, the optical path length must be as long as possible, an absorption cell having a long cell length is required, and the overall configuration of the CO 2 meter becomes large. In addition, since the light source and the detector have to be installed at both ends of the absorption cell, wiring to the infrared light source and the infrared detector is required, and the configuration of the electric circuit therefor is complicated.

【0005】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、小型化および構造の簡素化を図
ることができる赤外線ガス分析計を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to provide an infrared gas analyzer which can be reduced in size and simplified in structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、対向配置された凹面反射鏡および平面
反射鏡と、この平面反射鏡の側に、凹面反射鏡側に向け
て赤外光が放射状に出射するように設けられた赤外光源
と、この赤外光源から出射された前記赤外光が前記凹面
反射鏡および平面反射鏡間で多重反射した後、その反射
光束が集束する位置またはその近傍に設けた赤外線検出
器とを備え、更に、赤外光源から放射状に出射する前記
赤外光の前記凹面反射鏡での1回目の反射による反射光
束が前記凹面反射鏡の主軸と所定の角度を持つ平行光束
となって前記平面反射鏡に至るよう前記平面反射鏡の側
に赤外光源を配置する一方、前記平行光束が前記平面反
射鏡で反射された後も前記凹面反射鏡に向かって進む反
射光束が、平行光束のままで、かつこの反射光束の光軸
と前記凹面反射鏡の主軸とが一致するよう前記平面反射
鏡を傾けて設置した点に特徴がある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is directed to a concave reflector and a plane reflector which are arranged opposite to each other, and an infrared ray is provided on the side of the plane reflector toward the concave reflector. An infrared light source provided so that light is emitted radially, and after the infrared light emitted from the infrared light source is multiple-reflected between the concave reflecting mirror and the plane reflecting mirror, the reflected light flux is converged. An infrared detector provided at the position or in the vicinity thereof, and further, the reflected light flux of the infrared light emitted radially from the infrared light source by the first reflection at the concave reflecting mirror is the main axis of the concave reflecting mirror. An infrared light source is arranged on the side of the plane reflecting mirror so as to reach the plane reflecting mirror as a parallel light beam having a predetermined angle, and the concave reflecting mirror is also provided after the parallel light beam is reflected by the plane reflecting mirror. The reflected light traveling toward is a parallel light Remains at, and is characterized in that set up at an angle to the plane reflecting mirror so that the principal axis of the concave reflector and the optical axis of the reflected light beam coincides.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面に基づいて説明する。図1、図2はこの発明の第1の
実施形態の赤外線ガス分析計を示し、図3は動作を示す
図である。この実施の形態における赤外線ガス分析計と
して、例えば大気中のCO2 濃度を検出するCO2 ガス
濃度計(以下、CO2 計という)を採用している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an infrared gas analyzer according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing an operation. As the infrared gas analyzer in this embodiment, for example, a CO 2 gas concentration meter (hereinafter, referred to as a CO 2 meter) that detects the CO 2 concentration in the atmosphere is employed.

【0008】まず、図1および図2において、1は例え
ば直方体形状のケースで、下部ケース2と上部ケース3
とからなる。これら2,3はともに例えば金属板よりな
る。すなわち、下部ケース2は、方形の金属板の相対向
する2辺を上方に直角に折り曲げてなる。上部ケース3
は、下方が開口するように直方体形状に折り曲げられて
なり、対向する二つの側壁に空気などのガスを通過させ
るための短冊状の孔(上下方向に長い)4が複数開設さ
れている。そして、下部ケース2に対して上部ケース3
を被着した状態で、ねじ部材5によって互いに固定され
てケース1を構成する。なお、6は孔4に対応するよう
に設けられたフィルタで、前記ガスに含まれる塵などの
異物がケース1内へ侵入するのを防止するものである。
First, in FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes, for example, a rectangular parallelepiped case, and a lower case 2 and an upper case 3 are provided.
Consists of Both of these 2 and 3 are made of, for example, a metal plate. That is, the lower case 2 is formed by bending two opposing sides of a rectangular metal plate upward at right angles. Upper case 3
Is bent in a rectangular parallelepiped shape so that the lower side is opened, and a plurality of strip-shaped holes (long in the vertical direction) 4 for allowing gas such as air to pass therethrough are formed on two opposing side walls. And, the upper case 3 with respect to the lower case 2
Are fixed to each other by the screw member 5 to form the case 1. Reference numeral 6 denotes a filter provided so as to correspond to the hole 4 for preventing foreign matter such as dust contained in the gas from entering the case 1.

【0009】前記ケース1内には、次のような各部材が
収容される。すなわち、7は下部ケース2の上方に適宜
長さのスペーサ部材8を介して水平に保持されるベース
基板としての機能をも有する回路基板で、例えばプリン
ト基板である。この回路基板7には、詳細な図示は省略
しているが、赤外光源(後述する)に電流を供給する定
電流駆動回路、赤外線検出器(後述する)の2つの出力
をそれぞれ増幅し演算する受光出力の増幅・演算回路、
指示校正回路、電圧安定化回路など(いずれも図示して
ない)が形成されている。9は固定用のねじ部材で、ス
ペーサ部材8の内周に形成された雌ねじ部と螺合する。
The following components are accommodated in the case 1. That is, reference numeral 7 denotes a circuit board also having a function as a base board which is horizontally held above the lower case 2 via a spacer member 8 of an appropriate length, for example, a printed board. Although not shown in detail, the circuit board 7 amplifies and calculates two outputs of a constant current drive circuit for supplying a current to an infrared light source (described later) and an infrared detector (described later). Amplification / arithmetic circuit for received light output
An instruction calibration circuit, a voltage stabilizing circuit, and the like (both not shown) are formed. Reference numeral 9 denotes a fixing screw member which is screwed with a female screw portion formed on the inner periphery of the spacer member 8.

【0010】10は前記回路基板7に立設される門型の
保持部材で、適宜の高さを有する二つの脚部10Aとこ
れらの脚部10Aを連結する水平な天板部10Bとから
なり、両脚部10Aの下端を対向するように水平方向に
折り曲げてなる折り曲げ部10aを回路基板7にねじ部
材(図示してない)によって固定することにより、回路
基板7に立設されている。そして、この保持部材9の天
板部10Bの下面側には凹面反射鏡11が両面テープな
どの接着部材12を用いて保持されている。
Reference numeral 10 denotes a gate-shaped holding member which stands upright on the circuit board 7, and comprises two leg portions 10A having appropriate heights and a horizontal top plate portion 10B connecting these leg portions 10A. The circuit board 7 is erected by fixing a bent portion 10a formed by bending the lower ends of both leg portions 10A in the horizontal direction so as to face each other to the circuit board 7 with a screw member (not shown). A concave reflecting mirror 11 is held on the lower surface side of the top plate portion 10B of the holding member 9 using an adhesive member 12 such as a double-sided tape.

【0011】すなわち、前記凹面反射鏡11は、鋳造用
金属またはABSなどの射出成形用合成樹脂よりなり、
その一方の面(図1および図2において下方側の面)1
1aが例えば凹面反射面となるように、赤外領域で高い
反射率を示すアルミニウムやクロムなどの金属を蒸着ま
たはコーティングして形成されている。符号Xは、凹面
反射鏡11の主軸である。
That is, the concave reflecting mirror 11 is made of a casting metal or a synthetic resin for injection molding such as ABS.
One surface (lower surface in FIGS. 1 and 2) 1
It is formed by depositing or coating a metal such as aluminum or chromium, which has a high reflectance in the infrared region, so that 1a becomes, for example, a concave reflecting surface. Symbol X is the main axis of the concave reflecting mirror 11.

【0012】13,14は前記回路基板7に設けられる
赤外光源、赤外線検出器で、これら13,14は、それ
ぞれ凹面反射鏡11の二つの焦点位置にそれぞれ配置さ
れている。
Reference numerals 13 and 14 denote infrared light sources and infrared detectors provided on the circuit board 7, respectively. These 13 and 14 are respectively disposed at two focal positions of the concave reflecting mirror 11.

【0013】15は前記凹面反射鏡11に対向する形
で、前記赤外光源13および赤外線検出器14の側に設
けられる平面反射鏡である。この平面反射鏡15は箱型
で、鋳造用金属またはABSなどの射出成形用合成樹脂
よりなる。15aは、平面反射鏡15の底面を構成する
下部水平面(図1および図2において下方側の面)で、
15bは、平面反射鏡15の上面を構成する上部傾斜面
(図1および図2において上方側の面)である。つま
り、上部傾斜面(平面反射鏡15の上面)15bは、下
部水平面15aに対してわずかな角度θを有する状態で
赤外光源13側から赤外線検出器14側にかけて上方に
傾斜している。すなわち、平面反射鏡15の上面15b
における法線n(図3参照)を前記主軸(X)に対し一
定角度θ傾斜させた状態で平面反射鏡15は凹面反射鏡
11に対向配置されている。そして、この上部傾斜面
(上面)15bが平面反射面となるように、赤外領域で
高い反射率を示すアルミニウムやクロムなどの金属を蒸
着またはコーティングして形成されている。
Reference numeral 15 denotes a flat reflecting mirror provided on the side of the infrared light source 13 and the infrared detector 14 so as to face the concave reflecting mirror 11. The flat reflecting mirror 15 is box-shaped and is made of a casting metal or a synthetic resin for injection molding such as ABS. Reference numeral 15a denotes a lower horizontal plane (a lower surface in FIGS. 1 and 2) constituting the bottom surface of the plane reflecting mirror 15, and
Reference numeral 15b denotes an upper inclined surface (upper surface in FIGS. 1 and 2) which forms the upper surface of the flat reflecting mirror 15. That is, the upper inclined surface (the upper surface of the plane reflecting mirror 15) 15b is inclined upward from the infrared light source 13 side to the infrared detector 14 side with a slight angle θ with respect to the lower horizontal surface 15a. That is, the upper surface 15b of the plane reflecting mirror 15
The flat reflecting mirror 15 is arranged to face the concave reflecting mirror 11 in a state where the normal line n (see FIG. 3) is inclined at a fixed angle θ with respect to the main axis (X). The upper inclined surface (upper surface) 15b is formed by vapor deposition or coating of a metal such as aluminum or chromium having a high reflectance in the infrared region so as to be a plane reflecting surface.

【0014】更に、前記平面反射鏡15は、回路基板7
に設けられた赤外光源13および赤外線検出器14を上
方から覆う状態で収容する赤外光源13の収容部16お
よび赤外線検出器14の収容部17を有する。
Further, the flat reflecting mirror 15 is mounted on the circuit board 7.
And a housing 16 for the infrared light source 13 and a housing 17 for the infrared detector 14 which house the infrared light source 13 and the infrared detector 14 provided in a state of being covered from above.

【0015】前記赤外光源13の収容部16は、その光
出口側に、上部傾斜面15b側から下部水平面15a側
に行くほど先細りしたテーパ状の穴18を有する。な
お、この実施形態では、赤外光源13はタングステンラ
ンプよりなり、図示してない制御回路により一定の周期
でオンまたはオフとなるように制御され、直接変調方式
に構成されている。
The housing portion 16 of the infrared light source 13 has a tapered hole 18 on the light exit side, which tapers from the upper inclined surface 15b to the lower horizontal surface 15a. In this embodiment, the infrared light source 13 is made of a tungsten lamp, is controlled by a control circuit (not shown) so as to be turned on or off at a constant cycle, and is configured as a direct modulation method.

【0016】前記赤外線検出器14の収容部17は、前
記上部傾斜面15bのほぼ中央に円形状の開口部分85
が形成され、この開口部分85を閉塞するように2種類
(中心波長3.7μmと4.3μm)の狭帯域透過型の
光学フィルタ86が保持されている。そして、前記開口
部分85に連通する形で収容空間Sが形成され、この収
容空間Sには、赤外線検出器14と赤外光を遮断する素
材よりなる被覆体41が設けられている。この被覆体4
1は、赤外線検出器14を上方から覆うようして着脱自
在に設けられるもので、光を通過させるための開口43
を有する。また、開口部分85と収容空間Sの間の連通
部Pは下方に広がる形のテーパ部を有する。
The receiving portion 17 of the infrared detector 14 has a circular opening 85 substantially at the center of the upper inclined surface 15b.
Are formed, and two types of narrow-band transmission type optical filters 86 (center wavelength: 3.7 μm and 4.3 μm) are held so as to close the opening 85. An accommodation space S is formed so as to communicate with the opening 85, and the accommodation space S is provided with the infrared detector 14 and a cover 41 made of a material that blocks infrared light. This coating 4
Reference numeral 1 denotes an opening 43 for detachably provided so as to cover the infrared detector 14 from above.
Having. In addition, the communication portion P between the opening portion 85 and the accommodation space S has a tapered portion extending downward.

【0017】更に、回路基板7は、赤外光源13および
赤外線検出器14を仕切る形で形成された切欠部7bを
有する。この切欠部7bは、被覆体41によって覆われ
た状態で赤外線検出器14を回路基板7に設置したとき
に、被覆体41の垂直平面部41aの直下に位置するよ
う形成されている。
Further, the circuit board 7 has a notch 7b formed so as to partition the infrared light source 13 and the infrared detector 14. The notch 7b is formed so as to be located immediately below the vertical plane portion 41a of the cover 41 when the infrared detector 14 is installed on the circuit board 7 in a state covered by the cover 41.

【0018】以下、前記赤外線検出器14の構成につい
て、図4および図5を参照しながら説明すると、この赤
外線検出器14は、例えば焦電型赤外線検出器に構成さ
れており、しかも、二対の独立した受光部が一つのパッ
ケージに収容された複合検出器、いわゆる、デュアルツ
インタイプに構成されている。
The structure of the infrared detector 14 will now be described with reference to FIGS. 4 and 5. The infrared detector 14 is, for example, a pyroelectric infrared detector. Are configured as a composite detector in which independent light receiving sections are accommodated in one package, that is, a so-called dual twin type.

【0019】より具体的には、図4において、19は下
方が開口した円筒状の容器本体20と、この容器本体2
0の下部開口を閉鎖するステム21とからなる金属より
なる容器である。容器本体20の上面部のほぼ中央に矩
形状の開口22が形成され、この開口22を閉塞するよ
うにBaF2 またはAl2 3 などのような赤外線透過
性に優れた素材よりなる窓材23が取り付けられてい
る。
More specifically, in FIG. 4, reference numeral 19 denotes a cylindrical container main body 20 having an open bottom,
And a stem 21 for closing a lower opening of the container. A rectangular opening 22 is formed substantially at the center of the upper surface of the container body 20, and a window material 23 made of a material having an excellent infrared transmittance such as BaF 2 or Al 2 O 3 so as to close the opening 22. Is attached.

【0020】前記容器本体20内には、例えばPZT
(チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス)よりなる赤外
線検出素子24が収容され、この赤外線検出素子24に
は、4つの受光素子25,26,27,28が形成され
ている。そして、受光素子25と26、受光素子27と
28は、同一形状、同一受光面積を有し、対称(受光素
子25と26、受光素子27と28がそれぞれ線対称)
にしかも近接した状態で、「田」字状に配置されてい
る。また、受光素子25と26とで一対のデュアル素子
29を構成し、受光素子27と28とでもう一対のデュ
アル素子30を構成している。
In the container body 20, for example, PZT
An infrared detecting element 24 made of (lead zirconate titanate-based ceramics) is accommodated, and four light receiving elements 25, 26, 27, and 28 are formed in the infrared detecting element 24. The light receiving elements 25 and 26 and the light receiving elements 27 and 28 have the same shape and the same light receiving area, and are symmetrical (the light receiving elements 25 and 26 and the light receiving elements 27 and 28 are line-symmetrical, respectively).
And in close proximity to each other. The light receiving elements 25 and 26 constitute a pair of dual elements 29, and the light receiving elements 27 and 28 constitute another pair of dual elements 30.

【0021】そして、前記受光素子25と26、27と
28は、図5に示すように、それらの電極(符号+,−
で示す)が直列逆接続されている。この図5において、
31,32はインピーダンス変換用のFET、33,3
4は時定数調整用の高抵抗、35はデュアル素子29,
30に電圧を供給するための電源端子であり、これらの
回路用部材31〜35は、図2および図5には図示して
ないが、回路基板7の下面に設けられている。また、3
6,37はデュアル素子29,30の出力端子、38は
デュアル素子29,30に共通のアース端子である。
As shown in FIG. 5, the light receiving elements 25 and 26 and 27 and 28 have their electrodes (+ and-).
) Are connected in series in reverse. In FIG.
31 and 32 are FETs for impedance conversion;
4 is a high resistance for adjusting the time constant, 35 is a dual element 29,
A power supply terminal for supplying a voltage to the power supply 30. These circuit members 31 to 35 are provided on the lower surface of the circuit board 7, though not shown in FIGS. 2 and 5. Also, 3
Reference numerals 6 and 37 denote output terminals of the dual elements 29 and 30, and reference numeral 38 denotes a ground terminal common to the dual elements 29 and 30.

【0022】上記のように電気的接続されるデュアル素
子29,30は、それらの受光素子25〜28が全て赤
外光を受光するのではなく、図4に示すように、それぞ
れにおける一方の受光素子25,27に外部の赤外光が
入射するように、窓材23の表裏(上下)両面に遮光部
39(図中、仮想線で示すハッチング部分)を設け、受
光素子25,27に対応する部分のみを光透過部40
(図中、白抜き部分)とし、他方の受光素子26,28
には外部の赤外光が入射しないようにして、受光素子2
6,28を温度補償用としている。
In the dual elements 29 and 30 electrically connected as described above, the light receiving elements 25 to 28 do not all receive infrared light, but as shown in FIG. Light-shielding portions 39 (hatched portions indicated by phantom lines in the figure) are provided on both front and back (upper and lower) sides of the window material 23 so that external infrared light is incident on the elements 25 and 27. Only the light transmitting portion 40
(Opened portions in the figure), and the other light receiving elements 26 and 28
To prevent external infrared light from entering the
6, 28 are used for temperature compensation.

【0023】また、前記光学フィルタ86は、上述した
ように、一方の受光素子25,26の前面に設けられた
CO2 に対して吸収帯域のないところの波長の赤外光を
通過させる光学フィルタ部分と、他方の受光素子27,
28の前面に設けられたCO 2 のみの特性吸収帯域の赤
外光を通過させる光学フィルタ部分からなり、これによ
って、一方の受光素子25,26がCO2 やその他のガ
スの特性吸収のない波長帯である3.7μm±0.1μ
mの範囲のみに感度を有し、他方の受光素子27,28
は、CO2 の特性吸収帯である4.3μm±0.01μ
mのみに感度を有するように構成されている。この場
合、前記各フィルタが受光素子25,26と受光素子2
7,28にそれぞれ対応するように前記平面反射鏡15
と赤外線検出器14が位置決めされている。
Further, the optical filter 86 has the structure described above.
As described above, provided on the front surface of one of the light receiving elements 25 and 26.
COTwoInfrared light with a wavelength where there is no absorption band
An optical filter portion to be passed, and the other light receiving element 27,
28 provided on the front of TwoOnly characteristic absorption band of red
It consists of an optical filter that allows outside light to pass through,
Therefore, one of the light receiving elements 25 and 26 is COTwoAnd other moths
3.7μm ± 0.1μ which is a wavelength band without absorption
m and the other light receiving elements 27 and 28
Is COTwo4.3 μm ± 0.01 μ which is the characteristic absorption band of
It is configured to have sensitivity only to m. This place
In this case, each of the filters comprises the light receiving elements 25 and 26 and the light receiving element 2
7 and 28, respectively.
And the infrared detector 14 are positioned.

【0024】上記構成の赤外線ガス分析計の動作につい
て説明する。工場等の作業現場の天井および床に上部ケ
ース3の短冊状の孔4をそれぞれ対向させながら下部ケ
ース2を天井および床間の壁に取り付けた状態でケース
1を設ける(図3参照)。このケース1には孔4が形成
されているので、ケース1内に流入した空気は、凹面反
射鏡11と赤外光源13および赤外線検出器14側の平
面反射鏡15との間の空間を流通する。この状態におい
て赤外光源13を所定の状態で点滅させると、図3に示
すように、赤外光源13から凹面反射鏡11に向かって
放射状に出射された赤外光S1 ,S2 は凹面反射鏡11
で反射して平行光A1 ,B1 となる。
The operation of the infrared gas analyzer having the above configuration will be described. The case 1 is provided in a state where the lower case 2 is attached to the wall between the ceiling and the floor, with the strip-shaped holes 4 of the upper case 3 facing the ceiling and the floor of a work site such as a factory (see FIG. 3). Since the hole 4 is formed in the case 1, the air flowing into the case 1 flows through the space between the concave reflecting mirror 11, the infrared light source 13, and the flat reflecting mirror 15 on the infrared detector 14 side. I do. In this state, when the infrared light source 13 is turned on and off in a predetermined state, the infrared lights S 1 and S 2 radially emitted from the infrared light source 13 toward the concave reflecting mirror 11 are concave as shown in FIG. Reflector 11
, And become parallel lights A 1 and B 1 .

【0025】この場合、赤外光源13を凹面反射鏡11
の焦点位置に配置しているので、凹面反射鏡11での1
回目の反射による反射光A1 ,B1 は平行光束(A1
1)となる。つまり、反射光束(A1 ,B1 )が凹面
反射鏡11の主軸Xと所定の角度αを持つ平行光束とな
って平面反射鏡15に至る。
In this case, the infrared light source 13 is
Is located at the focal position of
The reflected lights A 1 and B 1 by the second reflection are parallel light fluxes (A 1
B 1 ). That is, the reflected light beams (A 1 , B 1 ) become parallel light beams having a predetermined angle α with the main axis X of the concave reflecting mirror 11 and reach the plane reflecting mirror 15.

【0026】続いて、この平行光A1 ,B1 は平面反射
鏡15で反射する。そして、この反射光A2 ,B2 は再
び凹面反射鏡11に戻る。
Subsequently, the parallel lights A 1 and B 1 are reflected by the plane reflecting mirror 15. Then, the reflected lights A 2 and B 2 return to the concave reflecting mirror 11 again.

【0027】この場合、平面反射鏡15から凹面反射鏡
11に向かって進む反射光束(A2,B2 )が、平行光
束(A2 ‖B2 )のままで、かつこの反射光束(A2
2)の光軸と凹面反射鏡11の主軸Xとが一致するよ
う平面反射鏡15を傾斜させているので、平行光A1
1 が反射後も平行光束のままで凹面反射鏡11に向か
って進むことができる。
In this case, the reflected light beam (A 2 , B 2 ) traveling from the plane reflecting mirror 15 toward the concave reflecting mirror 11 remains a parallel light beam (A 2 ‖B 2 ) and the reflected light beam (A 2 ,
Since the plane reflecting mirror 15 is inclined so that the optical axis of B 2 ) and the main axis X of the concave reflecting mirror 11 coincide, the parallel light A 1 ,
Even after B 1 is reflected, it can travel toward the concave reflecting mirror 11 while maintaining the parallel light flux.

【0028】そして、凹面反射鏡11でもう一度反射し
た反射光A3 ,B3 は凹面反射鏡11のもう一つの焦点
位置に配置した赤外線検出器14に集光される。
The reflected lights A 3 and B 3 reflected once again by the concave reflecting mirror 11 are condensed on an infrared detector 14 arranged at another focal position of the concave reflecting mirror 11.

【0029】すなわち、赤外光源13から出た光束は凹
面反射鏡11で2回、平面反射鏡15で1回、合計3回
折り返すことになり、従来に比べて4倍の光路長(吸収
長)を得ることができる。また、赤外吸収に係る光路の
開き角(赤外光源13の開き角、赤外線検出器14の受
光角)を大きくとれるため、従来構造よりも発光の伝達
効率を高くできる。例えば、この実施形態では、赤外光
源13の収容部16の出口側にテーパ状の穴18を設け
ることで赤外光源13からの発光パワーを有効に利用で
きる。また、赤外線検出器14の収容部17の光入口側
における連通部Pに、下方に広がる形のテーパ部を設け
ることで光入口側で赤外線検出器14側に向かうよう反
射する反射光(迷光)が発生するのを防止できる。
That is, the light beam emitted from the infrared light source 13 is reflected twice by the concave reflecting mirror 11 and once by the plane reflecting mirror 15, that is, three times in total, and the optical path length (absorption length) is four times as large as the conventional one. ) Can be obtained. In addition, since the opening angle of the optical path related to infrared absorption (the opening angle of the infrared light source 13 and the receiving angle of the infrared detector 14) can be increased, the transmission efficiency of light emission can be higher than that of the conventional structure. For example, in this embodiment, the emission power from the infrared light source 13 can be effectively used by providing the tapered hole 18 on the exit side of the housing 16 of the infrared light source 13. Further, by providing a downwardly expanding tapered portion in the communication portion P on the light entrance side of the housing portion 17 of the infrared detector 14, reflected light (stray light) reflected toward the infrared detector 14 side on the light entrance side. Can be prevented from occurring.

【0030】このように、平面反射鏡15側に赤外光源
13と赤外線検出器14を、凹面反射鏡11に対向させ
る形で同一回路基板7上に配置して赤外線検出器14内
の赤外線検出素子24に反射光A3 ,B3 が集束するよ
うに構成したので、多重反射が可能となる。したがっ
て、赤外吸収に係る光路を折り返し型に、しかも従来の
4倍の光路長(セル内を2往復)が得られる。また、例
えば、測定レンジが500ppmの低濃度対応のCO2
計の場合、従来構造のセル92,91の長さWは240
mmであったが、この実施形態では、赤外光源13およ
び凹面反射鏡11間の距離Mはセル92,91の長さW
の1/4の60mmで済むことになり、光路中の光の減
衰は少ない。よって、従来構造に比して、十分な吸収長
を持ちながら、かつ小型でも十分な赤外吸収および吸光
度を得ることができる。なお、図2において、上部ケー
ス3の横の長さNは72mmである。
As described above, the infrared light source 13 and the infrared detector 14 are arranged on the same circuit board 7 on the side of the plane reflecting mirror 15 so as to face the concave reflecting mirror 11 so that the infrared detection in the infrared detector 14 can be performed. Since the reflected lights A 3 and B 3 are focused on the element 24, multiple reflections are possible. Therefore, the optical path relating to the infrared absorption is folded, and an optical path length four times that of the conventional one (two reciprocations in the cell) can be obtained. Also, for example, a low-concentration CO 2 measuring range of 500 ppm
In the case of the total, the length W of the cells 92 and 91 of the conventional structure is 240
In this embodiment, the distance M between the infrared light source 13 and the concave reflecting mirror 11 is equal to the length W of the cells 92 and 91.
60 mm, which is 1/4 of the above, and the attenuation of light in the optical path is small. Therefore, sufficient infrared absorption and absorbance can be obtained even with a small size while having a sufficient absorption length as compared with the conventional structure. In FIG. 2, the lateral length N of the upper case 3 is 72 mm.

【0031】また、赤外光源13と赤外線検出器14を
1つの回路基板7上に設置できるため、回路基板7の構
成も簡素化できる。さらに、従来の構成に比べて、部品
点数を減らすことができ、ケース内部の構成を簡素化で
きる。
Since the infrared light source 13 and the infrared detector 14 can be installed on one circuit board 7, the structure of the circuit board 7 can be simplified. Furthermore, the number of components can be reduced as compared with the conventional configuration, and the configuration inside the case can be simplified.

【0032】更に、この発明では、以下に示す特有の利
点を有する。すなわち、凹面反射鏡11と平面反射鏡1
5を対向配置しているので、赤外光源13と赤外線検出
器14間の設置距離L1 を、凹面反射鏡を対向配置さ
せ、一方の側に赤外光源と赤外線検出器を設置する場合
に比して、大にできる。しかも、回路基板7における赤
外光源13および赤外線検出器14間に切欠部7bを設
けているので、赤外光源13からの熱伝導や電気雑音を
抑制できる利点を有する。これにより、赤外線検出器1
4周囲の断熱設計、電気雑音低減を容易に行える。測定
レンジが500ppmの低濃度対応のCO2 計の場合、
平面反射鏡15の傾斜角θが約3.5°で、前記設置距
離L1 は17mmである。
Further, the present invention has the following specific advantages. That is, the concave reflecting mirror 11 and the flat reflecting mirror 1
5 since the opposed to the installation distance L 1 between the infrared light source 13 and infrared detector 14, the concave reflector is placed opposite, when installing the infrared light source and an infrared detector on one side It can be much larger. Moreover, since the notch 7b is provided between the infrared light source 13 and the infrared detector 14 on the circuit board 7, there is an advantage that heat conduction and electric noise from the infrared light source 13 can be suppressed. Thereby, the infrared detector 1
(4) Heat insulation design of the surroundings and reduction of electrical noise can be easily performed. In the case of a low concentration CO 2 meter with a measurement range of 500 ppm,
The inclination angle θ of the plane reflecting mirror 15 is about 3.5 °, and the installation distance L 1 is 17 mm.

【0033】そのため、赤外光源13と赤外線検出器1
4を含む回路基板7全体を熱的に安定化させることがで
き、周囲温度の変化に対しても指示値の変化は少なく、
また、外部のノイズに対しても強いCO2 計が容易に得
られる。
Therefore, the infrared light source 13 and the infrared detector 1
4 can be thermally stabilized, and the change in the indicated value is small with respect to the change in the ambient temperature.
Further, a CO 2 meter that is strong against external noise can be easily obtained.

【0034】図6は、測定レンジが500ppmの低濃
度対応で用いた凹面反射鏡11よりも曲率を大に設定し
てある凹面反射鏡11’を用いた測定レンジが2000
ppmの高濃度対応の赤外線ガス分析計を示す。図5に
おいて、図1〜図4に示したものと同一符号は同一また
は相当物とする。この場合は、従来構造のセルの長さは
80mmであったが、この実施形態では、その1/4の
20mmで済むことになる。また、上部ケース3の横の
長さNは30mm程度であり、平面反射鏡15の傾斜角
θが約4.5°で、赤外光源13と赤外線検出器14間
の設置距離L2は12mmである。
FIG. 6 shows that the measuring range using the concave reflecting mirror 11 'whose curvature is set to be larger than that of the concave reflecting mirror 11 used for a low concentration of 500 ppm is 2,000.
1 shows an infrared gas analyzer for high concentrations of ppm. In FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. In this case, the length of the cell having the conventional structure is 80 mm, but in this embodiment, it is only 1/4 of 20 mm. The horizontal length N of the upper case 3 is about 30 mm, the inclination angle θ of the plane reflecting mirror 15 is about 4.5 °, and the installation distance L 2 between the infrared light source 13 and the infrared detector 14 is 12 mm. It is.

【0035】図7は、赤外光源および赤外線検出器の側
に設けられる平面反射鏡に2つの傾斜面15b’,15
b”を形成し、2光路を形成することにより、CO2
COの2成分を同時に検出できるようにしたこの発明の
第2の実施形態を示す。なお、図7において、図1〜図
6と同一符号のものは、同一または相当物である。
FIG. 7 shows two inclined surfaces 15b 'and 15b on a plane reflecting mirror provided on the side of the infrared light source and the infrared detector.
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention in which b ″ is formed and two optical paths are formed so that two components of CO 2 and CO can be detected at the same time. Those with the same reference numerals are the same or equivalent.

【0036】図7において、70,71は、傾斜面15
b’,15b”により構成される平面反射鏡である。赤
外光源(図示せず)は、テーパ状の穴18に収容され
る。
In FIG. 7, reference numerals 70 and 71 denote inclined surfaces 15.
b ′, 15b ″. An infrared light source (not shown) is housed in the tapered hole 18.

【0037】この実施形態が前述した第1の実施形態と
異なる点は、単一の傾斜面15から構成される平面反射
鏡15の代わりに2つの2つの傾斜面15b’,15
b”を設けた点と、凹面反射鏡11の凹面反射面11a
および平面反射鏡70の傾斜面15b’間で多重反射し
た光を、一方の収容部72に収容されているCO2 測定
用赤外線検出器(図示せず)に集光させるとともに、凹
面反射鏡11の凹面反射面11aおよび平面反射鏡71
の傾斜面15b”間で多重反射した光を、他方の収容部
73に収容されているCO測定用赤外線検出器(図示せ
ず)に集光させる点である。
This embodiment is different from the first embodiment in that two inclined surfaces 15b 'and 15b are used instead of the plane reflecting mirror 15 composed of a single inclined surface 15.
b ″ and the concave reflecting surface 11 a of the concave reflecting mirror 11.
The light reflected multiple times between the inclined surfaces 15 b ′ of the plane reflecting mirror 70 is condensed on a CO 2 measuring infrared detector (not shown) housed in one housing part 72, and the concave reflecting mirror 11 is Concave reflecting surface 11a and flat reflecting mirror 71
The light reflected multiplely between the inclined surfaces 15b ″ is focused on a CO measurement infrared detector (not shown) housed in the other housing 73.

【0038】各赤外線検出器は、上記第1の実施形態で
用いた赤外線検出器14と同一構成であり、それぞれ図
4に示すようなデュアルツインタイプに構成されてい
る。そして、CO測定用赤外線検出器は、その前面に2
種類の狭帯域透過型の光学フィルタfを有する。すなわ
ち、平面反射鏡71に形成された光学フィルタf設置用
穴77には、2種類(中心波長3.7μmと4.7μ
m)の狭帯域透過型のフィルタが設置されている。一方
のフィルタはCOに対して吸収帯域のないところの波長
の赤外光を通過させるもので、他方のフィルタは、CO
の特性吸収の無い波長3.7μmのみに感度を有する。
Each infrared detector has the same configuration as the infrared detector 14 used in the first embodiment, and is configured as a dual twin type as shown in FIG. And the infrared detector for CO measurement has 2
It has a kind of narrow band transmission type optical filter f. That is, two types (center wavelengths of 3.7 μm and 4.7 μm) are provided in the optical filter f installation holes 77 formed in the plane reflecting mirror 71.
m) a narrow band transmission type filter is installed. One filter passes infrared light at a wavelength where there is no absorption band for CO, and the other filter
It has sensitivity only at a wavelength of 3.7 μm without absorption.

【0039】この場合も、赤外光源から出た光束は、凹
面反射鏡11で2回、傾斜面15b’で1回、合計3回
折り返すとともに、凹面反射鏡11で2回、傾斜面15
b”で1回、合計3回折り返すことになり、従来に比べ
て4倍の光路長(吸収長)を得ることができる。また、
赤外吸収に係る光路の開き角(赤外光源の開き角、各赤
外線検出器の受光角)を大きくとれるため、従来構造よ
りも発光の伝達効率を高くできる。
In this case as well, the light beam emitted from the infrared light source is reflected twice by the concave reflecting mirror 11 and once by the inclined surface 15b ', that is, three times in total, and is reflected by the concave reflecting mirror 11 twice and the inclined surface 15b'.
b "is repeated three times once, so that an optical path length (absorption length) four times as large as that of the related art can be obtained.
Since the opening angle of the optical path related to infrared absorption (the opening angle of the infrared light source, the receiving angle of each infrared detector) can be made large, the transmission efficiency of light emission can be higher than in the conventional structure.

【0040】なお、CO2 とCOは、感度比が異なるの
で、各傾斜面15b’,15b”の形状を感度比に応じ
て適切なものに予め設定しておくのが好ましい。すなわ
ち、各傾斜面15b’,15b”の分割比(面積比)を
変えることにより感度アップを行い、CO2 、COごと
に光学利得(optical gain)を変えることが可能であ
る。例えば、COはCO2 に比して高感度であるので、
測定濃度レンジが同じであれば傾斜面15b’の面積を
傾斜面15b”のものよりも大に設定すればよい。
Since CO 2 and CO have different sensitivity ratios, it is preferable that the shape of each of the inclined surfaces 15 b ′ and 15 b ″ is set in advance to an appropriate one according to the sensitivity ratio. surface 15b ', 15b performs a sensitivity up by changing dividing ratio (area ratio) of ", it is possible to change the optical gain (optical gain) for each CO 2, CO. For example, since CO is more sensitive than CO 2 ,
If the measured density range is the same, the area of the inclined surface 15b 'may be set to be larger than that of the inclined surface 15b ".

【0041】このように、測定するCO2 、COといっ
た感度比の異なるガス種に対しても2光路を形成できる
上に、傾斜面15b’,15b”の分割比を変えること
により、CO2 、COごとに光学利得を変えることがで
きるため、回路設計の負担も低減できる。
As described above, two optical paths can be formed for gas species having different sensitivity ratios such as CO 2 and CO to be measured, and by changing the division ratio of the inclined surfaces 15 b ′ and 15 b ″, CO 2 and CO can be changed. Since the optical gain can be changed for each CO, the burden on circuit design can be reduced.

【0042】図8は、CO2 、CO、HCの3つの成分
を同時に検出できるようにしたこの発明の第3の実施形
態を示す。なお、図8において、図1〜図7と同一符号
のものは、同一または相当物である。
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention in which three components of CO 2 , CO and HC can be detected simultaneously. In FIG. 8, those having the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 7 are the same or equivalent.

【0043】この場合、上記第1,2各実施形態で用い
たような単一のミラーから構成される凹面反射鏡11の
代わりに2つの凹面反射面78,79から構成される凹
面反射鏡80,81を用い、かつ2つの傾斜面15
b’,15b”により構成される平面反射鏡70a,7
1aを設けている。しかも、凹面反射面78,79と平
面反射鏡70a,71aは、両者共分割軸X,Y同士を
直交させた状態で対向配置されており、これにより、反
射光束を効率よく各測定用赤外線検出器に集束させるこ
とができる。各収容部72,73,74,75には、C
2 測定用赤外線検出器(図示せず)、CO測定用赤外
線検出器(図示せず)、HC測定用赤外線検出器(図示
せず)および比較用赤外線検出器(図示せず)が収容さ
れている。
In this case, instead of the concave reflecting mirror 11 composed of a single mirror as used in the first and second embodiments, a concave reflecting mirror 80 composed of two concave reflecting surfaces 78 and 79 is used. , 81 and two inclined surfaces 15
b ', 15b "
1a is provided. In addition, the concave reflecting surfaces 78 and 79 and the plane reflecting mirrors 70a and 71a are both arranged opposite to each other with the split axes X and Y orthogonal to each other, thereby efficiently detecting the reflected light beam for each measurement infrared ray. Can be focused on a vessel. Each of the housing sections 72, 73, 74, 75 has a C
The infrared detector for O 2 measurement (not shown), the infrared detector for CO measurement (not shown), the infrared detector for HC measurement (not shown), and the infrared detector for comparison (not shown) are accommodated. ing.

【0044】そして、赤外光源13をオン・オフして直
接変調するのに代えて、赤外光源13側または赤外線検
出器14側に機械的なチョッパーを設けるようにしても
よい。
Instead of turning on and off the infrared light source 13 to perform direct modulation, a mechanical chopper may be provided on the infrared light source 13 side or the infrared detector 14 side.

【0045】また、赤外線検出器14としてはサーモパ
イルを用いたものにも構成することができる。
Also, the infrared detector 14 may be configured using a thermopile.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、対向配置された凹面反射鏡および平面反射鏡と、こ
の平面反射鏡の側に、凹面反射鏡側に向けて赤外光が放
射状に出射するように設けられた赤外光源と、この赤外
光源から出射された前記赤外光が前記凹面反射鏡および
平面反射鏡間で多重反射した後、その反射光束が集束す
る位置またはその近傍に設けた赤外線検出器とを備え、
更に、赤外光源から放射状に出射する前記赤外光の前記
凹面反射鏡での1回目の反射による反射光束が前記凹面
反射鏡の主軸と所定の角度を持つ平行光束となって前記
平面反射鏡に至るよう前記平面反射鏡の側に赤外光源を
配置する一方、前記平行光束が前記平面反射鏡で反射さ
れた後も前記凹面反射鏡に向かって進む反射光束が、平
行光束のままで、かつこの反射光束の光軸と前記凹面反
射鏡の主軸とが一致するよう前記平面反射鏡を傾けて設
置してあるので、以下の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the concave reflecting mirror and the plane reflecting mirror which are arranged to face each other, and the infrared light is radiated on the side of the plane reflecting mirror toward the concave reflecting mirror. An infrared light source provided so as to emit light, and after the infrared light emitted from the infrared light source is multiple-reflected between the concave reflecting mirror and the plane reflecting mirror, a position where the reflected light flux converges or in the vicinity thereof And an infrared detector provided in the
Further, a reflected light beam of the infrared light emitted radially from the infrared light source due to the first reflection by the concave reflecting mirror becomes a parallel light beam having a predetermined angle with respect to the main axis of the concave reflecting mirror. While the infrared light source is arranged on the side of the plane reflecting mirror to reach, the reflected light traveling toward the concave reflecting mirror even after the parallel light is reflected by the plane reflecting mirror, the parallel light remains as it is, In addition, since the plane reflecting mirror is installed so as to be inclined so that the optical axis of the reflected light beam and the main axis of the concave reflecting mirror coincide, the following effects are obtained.

【0047】赤外吸収に係る光路の開き角を大きくでき
るとともに、折り返し光路を形成できるので、従来構造
に比して、十分な吸収長を持ちながら、かつ小型でも十
分な赤外吸収および吸光度を得ることができ、赤外線検
出器の出力を演算処理することによりガス種の濃度値ま
たは警報を出力して空調制御が確実に行える。
Since the opening angle of the optical path relating to infrared absorption can be increased and a folded optical path can be formed, sufficient infrared absorption and absorbance can be obtained while having a sufficient absorption length and a small size as compared with the conventional structure. By performing arithmetic processing on the output of the infrared detector, the concentration value of the gas species or an alarm is output, and the air conditioning control can be reliably performed.

【0048】また、赤外線検出器および赤外光源を1つ
の回路基板上に設置できるため、回路基板の構成も簡素
化できる。さらに、従来の構成に比べて、部品点数を減
らすことができ、ケース内部の構成を簡素化できる。
Further, since the infrared detector and the infrared light source can be installed on one circuit board, the configuration of the circuit board can be simplified. Furthermore, the number of components can be reduced as compared with the conventional configuration, and the configuration inside the case can be simplified.

【0049】更に、凹面反射鏡と平面反射鏡を対向配置
しているので、赤外光源と赤外線検出器間の設置距離
を、凹面反射鏡を対向配置させ、一方の側に赤外光源と
赤外線検出器を設置する場合に比して、大にできること
から、赤外光源からの熱伝導や電気雑音を抑制でき、こ
れにより、赤外線検出器周囲の断熱設計、電気雑音低減
を容易に行える。その結果、赤外線検出器および赤外光
源を含む回路基板全体を熱的に安定化させることがで
き、周囲温度の変化に対しても指示値の変化は少なく、
また、外部のノイズに対しても強い赤外線ガス分析計が
容易に得られる。
Further, since the concave reflecting mirror and the flat reflecting mirror are arranged to face each other, the installation distance between the infrared light source and the infrared detector can be reduced by disposing the concave reflecting mirror to face each other, and the infrared light source and the infrared light As compared with the case where a detector is provided, the size can be made larger, so that heat conduction and electric noise from the infrared light source can be suppressed, and thereby, insulation design around the infrared detector and reduction of electric noise can be easily performed. As a result, the entire circuit board including the infrared detector and the infrared light source can be thermally stabilized, and the change in the indicated value is small with respect to the change in the ambient temperature.
Further, an infrared gas analyzer that is strong against external noise can be easily obtained.

【0050】更に、複数の傾斜面、凹面反射面を組み合
わせることにより、マルチ光路化が容易に実現できる。
したがって、多成分化も容易であり、かつ、感度比の異
なるガス種に対しても各傾斜面の分割比を変えることに
より、ガス種ごとに光学利得を変えることができるた
め、回路設計の負担も低減できる。
Further, by combining a plurality of inclined surfaces and concave reflecting surfaces, a multi-optical path can be easily realized.
Therefore, it is easy to increase the number of components, and the optical gain can be changed for each gas type by changing the division ratio of each inclined surface even for gas types having different sensitivity ratios. Can also be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施形態を示す構成説明図である。FIG. 2 is a configuration explanatory view showing the first embodiment.

【図3】上記第1の実施形態における動作を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an operation in the first embodiment.

【図4】この発明で用いた赤外線検出器を示す構成説明
図である。
FIG. 4 is a structural explanatory view showing an infrared detector used in the present invention.

【図5】上記第1の実施形態における等価回路図であ
る。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram in the first embodiment.

【図6】上記第1の実施形態の変形例における動作を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an operation in a modified example of the first embodiment.

【図7】この発明の第2の実施形態を示す構成説明図で
ある。
FIG. 7 is a configuration explanatory view showing a second embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第3の実施形態を示す構成説明図で
ある。
FIG. 8 is a configuration explanatory view showing a third embodiment of the present invention.

【図9】従来例を示す構成説明図である。FIG. 9 is a configuration explanatory view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7…回路基板、11…凹面反射鏡、13…赤外光源、1
4…赤外線検出器、15…平面反射鏡、S1 ,S2 …赤
外光源から出射された赤外光、A1 ,B1 、A 2 ,B2
…多重反射光、A3 ,B3 …反射収束光、θ…平面反射
鏡の傾斜角。
 7 circuit board, 11 concave mirror, 13 infrared light source, 1
4: infrared detector, 15: flat mirror, S1, STwo…Red
Infrared light emitted from an external light source, A1, B1, A Two, BTwo
... Multiple reflected light, AThree, BThree… Reflection convergent light, θ… Plane reflection
Mirror tilt angle.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向配置された凹面反射鏡および平面反
射鏡と、この平面反射鏡の側に、凹面反射鏡側に向けて
赤外光が放射状に出射するように設けられた赤外光源
と、この赤外光源から出射された前記赤外光が前記凹面
反射鏡および平面反射鏡間で多重反射した後、その反射
光束が集束する位置またはその近傍に設けた赤外線検出
器とを備え、更に、赤外光源から放射状に出射する前記
赤外光の前記凹面反射鏡での1回目の反射による反射光
束が前記凹面反射鏡の主軸と所定の角度を持つ平行光束
となって前記平面反射鏡に至るよう前記平面反射鏡の側
に赤外光源を配置する一方、前記平行光束が前記平面反
射鏡で反射された後も前記凹面反射鏡に向かって進む反
射光束が、平行光束のままで、かつこの反射光束の光軸
と前記凹面反射鏡の主軸とが一致するよう前記平面反射
鏡を傾けて設置してあることを特徴とする赤外線ガス分
析計。
1. A concave reflecting mirror and a plane reflecting mirror arranged to face each other, and an infrared light source provided on the side of the plane reflecting mirror so that infrared light is emitted radially toward the concave reflecting mirror. An infrared detector provided at or near a position where the reflected light flux converges after the infrared light emitted from the infrared light source is multiply reflected between the concave reflecting mirror and the plane reflecting mirror, and The reflected light beam of the infrared light emitted radially from the infrared light source due to the first reflection by the concave reflecting mirror becomes a parallel light beam having a predetermined angle with the main axis of the concave reflecting mirror, and is reflected by the flat reflecting mirror. While the infrared light source is arranged on the side of the plane reflecting mirror so as to reach, the reflected light traveling toward the concave reflecting mirror even after the parallel light is reflected by the plane reflecting mirror, remains a parallel light, and The optical axis of this reflected light beam and the main axis of the concave reflecting mirror An infrared gas analyzer, wherein the flat reflecting mirror is installed at an angle so that the axis coincides with the axis.
【請求項2】 前記赤外光源および赤外線検出器を、前
記平面反射鏡側に設けた同一回路基板上に配置し、か
つ、前記赤外線検出器を、その対向する前記凹面反射鏡
の主軸上に設置する一方、前記赤外光源を前記赤外線検
出器とは所定の間隔を有する状態で前記凹面反射鏡の主
軸外に設置し、更に、前記平面反射鏡は、前記平面反射
鏡で反射された前記反射光束の光軸を前記凹面反射鏡の
主軸に一致させるべく前記平面反射鏡の上面における法
線を前記主軸に対し一定角度傾斜させた状態で、傾斜設
置してある請求項1に記載の赤外線ガス分析計。
2. The infrared light source and the infrared detector are arranged on the same circuit board provided on the plane reflecting mirror side, and the infrared detector is mounted on a main axis of the opposing concave reflecting mirror. On the other hand, the infrared light source is installed outside the main axis of the concave reflecting mirror with a predetermined distance from the infrared detector, and the flat reflecting mirror is reflected by the flat reflecting mirror. The infrared ray according to claim 1, wherein the infrared ray is installed in a state where the normal line on the upper surface of the plane reflecting mirror is inclined at a fixed angle with respect to the main axis so that the optical axis of the reflected light beam coincides with the main axis of the concave reflecting mirror. Gas analyzer.
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