特許 6367571 非分散型赤外線分析式ガス検知器および非分散型赤外線分析式ガス検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367571

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】非分散型赤外線分析式ガス検知器および非分散型赤外線分析式ガス検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/61 20060101AFI20180723BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/61

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-26585(P2014-26585)

(22)【出願日】2014年2月14日

(65)【公開番号】特開2015-152438(P2015-152438A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2017年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 達典

(72)【発明者】

【氏名】中川 伸一

(72)【発明者】

【氏名】喜田 真史

【審査官】 立澤 正樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１４４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４９７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２０３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５７２６７５２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８６９０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
赤外線を放射する平面状の発光面を有するＭＥＭＳ型ヒータを備える光源と、
前記発光面に平行な向きに沿って一端側から他端側に向けて拡がるガス用空間であって、前記測定対象ガスが導入されるガス用空間を有するガスセルと、
前記光源から出力されて前記ガス用空間における前記測定対象ガスを通過した赤外線を検出する受光器と、
を備えており、
前記ガスセルは、前記ガス用空間に面し、前記一端側から他端側に向けて拡がる主面を備え、
前記光源および前記受光器は、前記ガス用空間の一端側に臨むように前記主面の外周縁寄り領域に並列配置されており、
前記ガスセルは、前記ガス用空間内の前記一端側に位置する第１反射面および第２反射面を含むと共に、少なくとも前記他端側に位置する角度変更面を含んでおり、
前記第１反射面、前記第２反射面、前記角度変更面のそれぞれは、前記光源から放射されて前記ガス用空間に入射された赤外線を、前記第１反射面、前記角度変更面、前記第２反射面の順に反射させて、前記ガス用空間から前記受光器に出射させるように配置されており、
前記ガスセルは、さらに、前記光源から前記ガス用空間に至る入射経路に設けられ、前記赤外線を透過するとともに前記測定対象ガスの流通を遮断する窓材を備えること、
を特徴とする非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項2】

前記ガスセルは、
前記角度変更面を複数備え、
前記第１反射面、複数の前記角度変更面、前記第２反射面の順に前記赤外線が進行するように、前記第１反射面、複数の前記角度変更面、前記第２反射面がそれぞれ配置されること、
を特徴とする請求項１に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項3】

前記ガスセルは、少なくとも前記主面を備える下側部材と、少なくとも前記第１反射面、前記角度変更面、前記第２反射面を備える上側部材と、を備えること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項4】

前記窓材は、前記光源から前記第１反射面に至る前記赤外線の進行経路のうち、前記主面と同一平面上に設けられること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項5】

前記赤外線のうち特定の波長を選択的に透過するフィルタであって、前記ガス用空間から前記受光器に至る前記赤外線の進行経路に設けられるフィルタ部を備えること、
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項6】

前記フィルタ部は、前記主面と同一平面上に設けられること、
を特徴とする請求項５に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項7】

前記ガスセルは、自身の外部から前記ガス用空間にかけて貫通する貫通孔であって前記主面に垂直な方向に貫通する光源用貫通孔を備えており、
前記光源は、前記光源用貫通孔を介して前記赤外線を前記ガスセルの内部の前記第１反射面に向けて放射しており、
前記主面と前記発光面との距離は３．０［ｍｍ］以下であること、
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項8】

前記主面と前記発光面との距離は、１．０［ｍｍ］以下であること、
を特徴とする請求項７に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項9】

前記ガスセルは、前記測定対象ガスを自身の内部と外部との間で導入・排出する導入排出口を複数備えており、
前記導入排出口は、前記主面および前記主面に対向する対向面のうち少なくとも一方に形成されること、
を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器と、基板と、を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置であって、
前記基板は、前記非分散型赤外線分析式ガス検知器の前記ガスセルに一体化されていること、
を特徴とする非分散型赤外線分析式ガス検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器および非分散型赤外線分析式ガス検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、雰囲気中の特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式（ＮＤＩＲ式）ガス検知器が知られている（特許文献１）。
非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ガスの分子が特定波長の赤外線を吸収する特性を利用しており、測定対象ガスを通過した赤外線について、この特定波長の赤外線強度を測定することにより特定ガスを検知するものである。

【0003】

非分散型赤外線分析式ガス検知器は、光源、測定セル（ガスセル）、波長選択フィルタ（バンドパスフィルタ）、受光器（赤外線センサ）を備える。
このうち、光源は、赤外線を放射するものであり、例えば、ガラス球の内部にフィラメントを備えるランプ等が用いられる。測定セルは、測定対象ガスが内部に導入されるガス用空間を備える。波長選択フィルタは、赤外線のうち特定の波長を選択的に透過する。受光器は、光源から出力されてガス用空間の測定対象ガスを通過した赤外線を検出する。

【0004】

非分散型赤外線分析式ガス検知器は、測定セルにおける赤外線の経路長（光学測定距離）を長く確保することで、特定ガスによる赤外線の吸収量を増大でき、ガス検出精度を向上できる。光学測定距離を長く確保する方法としては、測定セルを大型化する方法が考えられるが、この方法は検知器全体が大型化するという問題がある。

【0005】

これに対して、測定セルの内部に多数の反射面を備えて、複数回の反射を利用することで、光学測定距離を長く確保する技術が提案されている（特許文献２）。このような構成であれば、測定セルの大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保することができる。

【0006】

また、検知器を小型化するための他の手法としては、例えば、光源として、ガラス球の内部にフィラメントを備えるランプ等よりも体積の小さいＭＥＭＳ型ヒータを用いる手法が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特表２００７−５０７７２３号公報

【特許文献2】特表２０１３−５０８７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記のように光源としてＭＥＭＳ型ヒータを用いる場合、ＭＥＭＳ型ヒータが高温であるため、測定対象ガスがＭＥＭＳ型ヒータに直接接触すると、測定対象ガスが高温によって反応（接触燃焼等）する可能性がある。

【0009】

このような反応が生じると、受光器での赤外線の受光量に影響が及ぶことがあり、特定ガスの濃度以外の要因によって赤外線の受光量が変化することになり、ガス検出精度が低下する虞がある。

【0010】

そこで、本発明は、光源としてＭＥＭＳ型ヒータを用いる構成において、ガス検出精度の低下を抑制できる非分散型赤外線分析式ガス検知器および非分散型赤外線分析式ガス検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するための本発明は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、赤外線を放射する平面状の発光面を有するＭＥＭＳ型ヒータを備える光源と、発光面に平行な向きに沿って一端側から他端側に向けて拡がるガス用空間であって、測定対象ガスが導入されるガス用空間を有するガスセルと、光源から出力されてガス用空間における測定対象ガスを通過した赤外線を検出する受光器と、を備えている。

【0012】

ガスセルは、ガス用空間に面し、一端側から他端側に向けて拡がる主面を備えている。
光源および受光器は、ガス用空間の一端側に臨むように主面の外周縁寄り領域に並列配置されている。

【0013】

ガスセルは、ガス用空間内の一端側に位置する第１反射面および第２反射面を含むと共に、少なくとも他端側に位置する角度変更面を含んでいる。第１反射面、第２反射面、角度変更面のそれぞれは、光源から放射されてガス用空間に入射された赤外線を、第１反射面、角度変更面、第２反射面の順に反射させて、ガス用空間から受光器に出射させるように配置されている。

【0014】

さらに、ガスセルは、光源からガス用空間に至る入射経路に設けられ、赤外線を透過するとともに測定対象ガスの流通を遮断する窓材を備える。
まず、この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、光源がＭＥＭＳ型ヒータを備える構成であるため、フィラメントを有するランプを備える光源に比べて、小型化できる。また、このような光源を備える非分散型赤外線分析式ガス検知器は、高速点滅駆動ができ、長波長帯での測定が可能となる。

【0015】

また、この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、窓材を備えることで、ガスセルのガス用空間に導入された測定対象ガスが光源（高温のＭＥＭＳ型ヒータ）に到達するのを抑制できるため、高温のＭＥＭＳ型ヒータによって測定対象ガスが反応することを抑制できる。この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、このようにして測定対象ガスの反応を抑制することで、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0016】

さらに、この非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、光源および受光部がガスセルのうちガス用空間の同一端側に臨むように並列配置されており、光源と受光部とが近接して配置されるため、光源と受光部とが離れて配置される場合に比べて、検知器全体としての小型化が容易となる。

【0017】

また、ガスセルは、第１反射面と、角度変更面と、第２反射面と、を少なくとも備えており、これらの各面を用いた赤外線の反射を利用することで、ガスセルを大型することなく、赤外線の経路長（光学測定距離）を長く確保できる。このため、この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ガスセルの大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保できるため、ガス検出精度を向上できる。

【0018】

よって、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器によれば、光源としてＭＥＭＳ型ヒータを用いる構成において、測定対象ガスの反応（接触燃焼など）を抑制することができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。また、この非分散型赤外線分析式ガス検知器によれば、光源と受光部とが近接して配置されるため、検知器全体としての小型化が容易となる。さらに、この非分散型赤外線分析式ガス検知器によれば、複数の面を用いた赤外線の反射を利用することで、ガスセルの大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保することで、ガス検出精度を向上できる。

【0019】

次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ガスセルは、角度変更面を複数備え、第１反射面、複数の角度変更面、第２反射面の順に赤外線が進行するように、第１反射面、複数の角度変更面、第２反射面がそれぞれ配置される、という構成を採ることができる。

【0020】

このように、角度変更面を複数備えることで、赤外線の進行経路の自由度が増すことから、このガスセルを用いることで、赤外線の経路長（光学測定距離）をより長く確保できる。

【0021】

つまり、このような構成のガスセルは、大型化を抑制しつつ赤外線の経路長（光学測定距離）をより長く確保できる。
よって、本発明によれば、ガスセルの大型化を抑制しつつ赤外線の経路長（光学測定距離）をより長く確保でき、ガスの影響による赤外線の変化量が大きくなるため、ガス検出精度を向上できる。

【0022】

次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ガスセルは、少なくとも主面を備える下側部材と、少なくとも第１反射面、角度変更面、第２反射面を備える上側部材と、を備える、という構成を採ることができる。

【0023】

ガスセルをこのような上側部材および下側部材を備える構成とすることで、ガスセルの加工が容易となり、また、ガスセルに対する光源の組み付け作業および受光器の組み付け作業が容易となる。

【0024】

すなわち、下側部材は、例えば、光源および受光器を組み付けるための配置領域を有する平板として作製できる。この場合、下側部材は、特殊な形状の反射面を形成する必要がなくなり、反射面に必要な平坦化加工（鏡面加工）が容易となるため、下側部材の製造作業が容易となる。また、平板のようなシンプルな外形形状であることで、複雑な外形形状に比べて、光源および受光器の組み付け作業も容易である。

【0025】

また、上側部材は、光源や受光器のような部品を組み付ける必要がなくなり、ガスセルの製造時に光源や受光器を傷つけないように保護処理をする必要がないため、製造作業の煩雑さを軽減できる。

【0026】

よって、本発明によれば、ガスセルの製造作業が容易となり、検知器全体としての製造作業の煩雑さを軽減できる。
次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、窓材は、光源から第１反射面に至る赤外線の進行経路のうち、主面と同一平面上に設けられる、という構成を採ることができる。

【0027】

このように窓材を主面と同一平面上に設ける場合には、主面に窓材の配置領域を形成するという簡易な手法により、窓材によって光源とガスセル内の測定対象ガスとを空間的に分離でき、光源（詳細には、ＭＥＭＳ型ヒータ）の高温に起因した測定対象ガスの接触燃焼等の発生を抑制できる。

【0028】

また、予め窓材が組み付けられた光源を用いる場合には、光源に窓材を組み付けるための組み付け部材が必要になる。これに対して、本発明の構造であれば、光源と窓材とを別々に配置できるため、そのような組み付け部材が不要となり、コスト低減や小型化に有利である。

【0029】

次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、赤外線のうち特定の波長を選択的に透過するフィルタであって、ガス用空間から受光器に至る赤外線の進行経路に設けられるフィルタ部を備える、という構成を採ることができる。

【0030】

フィルタ部をこのような位置に設けることで、ガス検知に用いる所定波長の赤外線を選択的に受光器に到達させることができる。
なお、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、フィルタ部は、主面と同一平面上に設けられる、という構成を採ることができる。

【0031】

このような構成は、ガスセルのうち主面に対してフィルタ部を組み付けるための配置領域を形成することで容易に実現できる。これにより、フィルタ部と受光器とを別々に配置できるため、フィルタ部と受光器とを組み付けるための部材が不要となり、コスト低減や小型化に有利である。

【0032】

よって、本発明によれば、フィルタと受光器とを組み付けるための部材が必要となる構成に比べて、コスト低減や小型化に有利である。
次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ガスセルは、自身の外部からガス用空間にかけて貫通する貫通孔であって主面に垂直な方向に貫通する光源用貫通孔を備えており、光源は、光源用貫通孔を介して赤外線をガスセルの内部の第１反射面に向けて放射しており、主面と発光面との距離は３．０［ｍｍ］以下である、という構成を採ることができる。

【0033】

光源用貫通孔を介して赤外線をガスセルの内部に放射する場合、光源の発光面と主面との距離が大きくなると、光源から放射された赤外線のうち光源用貫通孔の内面に吸収される量が増大して、ガスセルの内部に到達する赤外線の量が低減する虞がある。

【0034】

そこで、光源用貫通孔を介して赤外線をガスセルの内部に放射する場合には、主面と発光面との距離を３．０［ｍｍ］以下とすることで、ガスセルの内部に到達する赤外線の量を確保でき、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度がガス検知可能なレベルとなる。

【0035】

よって、本発明によれば、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度を増加でき、ガス検出精度を向上できる。
なお、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、主面と発光面との距離は１．０［ｍｍ］以下である、という構成を採ることができる。

【0036】

このように、主面と発光面との距離をより短くすることで、ガスセルの内部に到達しない赤外線の量をより抑制でき、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度をより一層増加できる。

【0037】

よって、本発明によれば、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度をより一層増加でき、さらにガス検出精度を向上できる。
次に、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ガスセルは、測定対象ガスを自身の内部と外部との間で導入・排出する導入排出口を複数備えており、導入排出口は、主面および主面に対向する対向面のうち少なくとも一方に形成される、という構成を採ることができる。

【0038】

このように、主面および対向面のうち少なくとも一方に導入排出口が形成される構成は、主面に垂直な面に導入排出口が形成される構成に比べて、ガスセルの内部を主面と平行な方向に進行する赤外線のうち、導入排出口を介してガス用空間から外部に発散する量を低減できる。これにより、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度の低下を抑制できる。

【0039】

よって、本発明によれば、光源からガスセルを介して受光器に到達する赤外線の強度の低下を抑制でき、ガス検出精度を向上できる。
次に、上記目的を達成するための本発明は、上述の非分散型赤外線分析式ガス検知器と、基板と、を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置であって、基板は、非分散型赤外線分析式ガス検知器のガスセルに一体化されていてもよい。

【0040】

このような構成により、基板を備えた非分散型赤外線分析式ガス検知装置を小型化することができる。

【発明の効果】

【0041】

本発明によれば、光源としてＭＥＭＳ型ヒータを用いる構成において、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】非分散型赤外線分析式ガス検知器の外観を表す斜視図である。

【図2】非分散型赤外線分析式ガス検知器の分解斜視図である。

【図3】測定セルにおけるトップ材の内面を表した説明図である。

【図4】測定セルにおけるボトム材の底面側を表した説明図である。

【図5】主面と発光面との距離に対する赤外線の光量との関係について測定した測定結果である。

【図6】第２非分散型赤外線分析式ガス検知器および基板を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置の外観を表す斜視図である。

【図7】第２非分散型赤外線分析式ガス検知器および基板を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置の分解斜視図である。

【図8】第２測定セルにおける第２トップ材の内面を表した説明図である。

【図9】第２測定セルにおける第２ボトム材の底面側を表した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、第１実施形態の非分散型赤外線分析式（ＮＤＩＲ式）ガス検知器１の外観を表す斜視図である。

【0044】

この非分散型赤外線分析式ガス検知器１（以下、単に、ガス検知器１ともいう）は、測定対象ガスが人の呼気であり、検知対象である特定ガスが二酸化炭素（ＣＯ₂ ）である。つまり、ガス検知器１は、人の呼気に含まれる二酸化炭素を検知するために用いられる。

【0045】

図２は、ガス検知器１の分解斜視図である。なお、図２では、ガス検知器１における奥行き方向をＸ軸方向と定義し、幅方向をＹ軸方向と定義し、高さ方向をＺ軸方向と定義する。

【0046】

ガス検知器１は、光源１１と、測定セル１３と、赤外線センサ１５と、を備えている。
光源１１は、ＭＥＭＳ型（微小電気機械素子型）ヒータ２１（以下、単にヒータ２１ともいう）と、光源用台座２３と、第２光源用台座２５と、を備える。

【0047】

ＭＥＭＳ型ヒータ２１は、平面状の発光面２２を備えており、発光面２２から赤外線を放射する。ヒータ２１は、光源用台座２３の上に配置されており、光源用台座２３は第２光源用台座２５の上に配置されている。

【0048】

光源１１は、第２光源用台座２５および光源用台座２３を介して外部電源からの電力がヒータ２１に供給されることで、赤外線を放射する。
測定セル１３は、上側に配置されるトップ材３１と、下側に配置されるボトム材３３と、を備えている。

【0049】

測定セル１３のトップ材３１は、測定セル１３の内部に測定対象ガスを導入するための４個の導入口３５を備える。測定セル１３のボトム材３３は、図２におけるＸＹ平面に平行な平面である主面５１と、測定セル１３の内部から測定対象ガスを排出するための３個の排出口３７と、を備える。導入口３５および排出口３７は、測定対象ガスがガス用空間４０の内部に流入・流出する方向が主面５１の垂直方向となるように形成されている。

【0050】

図３に、測定セル１３におけるトップ材３１の内面を表した説明図を示す。
トップ材３１は、その内面側において、測定対象ガスを収容するためのガス用空間４０を備える。トップ材３１は、ガス用空間４０の内面において、光源用反射面４１、角度変更反射面４２、復路反射面４３、往路反射面４４、第２角度変更反射面４５、センサ用反射面４６を備えている。

【0051】

光源用反射面４１は、Ｘ軸と平行な回転中心軸を持つ放物面として形成されている。光源用反射面４１は、光源１１から放射されてガス用空間４０の高さ方向のうち上向き（図２でのＺ軸の正方向）に進む赤外線を、ガス用空間４０の奥行き方向のうち奥側向き（図２でのＸ軸の正方向。以下、往路方向ともいう）に進むように反射する。つまり、光源用反射面４１は、光源から放射された赤外線を、主面５１に平行な方向であってガス用空間４０の往路方向に進むように反射する。

【0052】

角度変更反射面４２は、Ｙ軸方向に対して所定の傾斜角を有する平面として形成されている。本実施形態では、角度変更反射面４２の傾斜角は、Ｙ軸方向に対して７度が設定されている。

【0053】

復路反射面４３は、Ｙ軸と平行な平面として形成されている。復路反射面４３は、ガス用空間４０の奥行き方向のうち手前側向き（図２でのＸ軸の負方向。以下、復路方向ともいう）に進む赤外線を、ガス用空間４０の往路方向に進むように反射する。

【0054】

往路反射面４４は、Ｙ軸と平行な平面として形成されている。往路反射面４４は、ガス用空間４０の往路方向に進む赤外線を、ガス用空間４０の復路方向に進むように反射する。

【0055】

第２角度変更反射面４５は、Ｙ軸方向に対して所定の傾斜角を有する平面として形成されている。本実施形態では、第２角度変更反射面４５の傾斜角は、角度変更反射面４２の傾斜角に対してＸ軸対称となるように形成されており、換言すれば、Ｙ軸方向に対して−７度が設定されている。

【0056】

センサ用反射面４６は、Ｘ軸と平行な回転中心軸を持つ放物面として形成されている。センサ用反射面４６は、第２角度変更反射面４５で反射されてガス用空間４０の復路方向に進む赤外線を、ガス用空間４０の高さ方向のうち下向き（図２でのＺ軸の負方向）に進むように反射する。つまり、センサ用反射面４６は、第２角度変更反射面４５で反射された赤外線を、赤外線センサ１５に向かう方向に反射する。

【0057】

図２に戻り、ボトム材３３は、主面５１と、光源用貫通孔５２と、センサ用貫通孔５３と、を備える。
光源用貫通孔５２は、主面５１に垂直な方向にボトム材３３を貫通する貫通孔であり、光源１１から放射される赤外線の進行経路として設けられる。換言すれば、光源用貫通孔５２は、トップ材３１およびボトム材３３が組み付けられた状態の測定セル１３において、測定セル１３の外部からガス用空間４０にかけて貫通する貫通孔として備えられる。

【0058】

光源用貫通孔５２の開口部のうち、ボトム材３３の上面側（主面５１側）における開口部には、窓材５５を配置するための窓材配置領域５４が備えられている。窓材配置領域５４は、その深さ寸法が０．５［ｍｍ］である。

【0059】

窓材５５は、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）で形成された円板形状の部材であり、その厚さ寸法は０．５［ｍｍ］である。窓材５５は、赤外線を透過するとともに、測定対象ガスを遮断する特性を有する。

【0060】

窓材配置領域５４の深さ寸法と窓材５５の厚さ寸法とを同一寸法で形成することで、窓材５５は、その表面がボトム材３３の主面５１と同一平面となるように配置される。
図４に、測定セル１３におけるボトム材３３の底面側を表した説明図を示す。

【0061】

光源用貫通孔５２の開口部のうち、ボトム材３３の底面側（主面５１の反対側）における開口部には、光源１１を配置するための光源配置領域５６が備えられている。
光源１１は、第２光源用台座２５が光源配置領域５６の所定位置に固定されることで、光源用台座２３に積層されたヒータ２１が光源用貫通孔５２に配置されるよう構成されている。このとき、ヒータ２１は、その発光面２２が主面５１と平行となる状態で光源用貫通孔５２に配置される。なお、ヒータ２１の発光面２２と主面５１との距離が１．０［ｍｍ］となるように、光源用台座２３および第２光源用台座２５のそれぞれの厚み寸法が調整されている。

【0062】

図２に戻り、センサ用貫通孔５３は、主面５１に垂直な方向にボトム材３３を貫通する貫通孔であり、赤外線センサ１５が受光する赤外線の進行経路として設けられる。
図４に示すように、センサ用貫通孔５３の開口部のうち、ボトム材３３の底面側（主面５１の反対側）における開口部には、赤外線センサ１５を配置するためのセンサ配置領域５７が備えられている。

【0063】

赤外線センサ１５は、ＭＥＭＳ型（微小電気機械素子型）サーモパイル素子６１，フィルタ６２，キャップ６３，センサ用台座６４を備える。
サーモパイル素子６１は、平面状の受光面６５を備えており、受光面６５で赤外線を受光する。フィルタ６２は、赤外線のうち特定の波長を選択的に透過するバンドパスフィルタで構成されている。サーモパイル素子６１は、受光面６５がフィルタ６２に対して平行となる状態でセンサ用台座６４の上に配置される。

【0064】

赤外線センサ１５は、サーモパイル素子６１およびフィルタ６２が配置されたセンサ用台座６４に対して、サーモパイル素子６１およびフィルタ６２を覆うようにキャップ６３が配置される状態で構成されている。

【0065】

赤外線センサ１５は、サーモパイル素子６１が赤外線を受光すると、センサ用台座６４を介して、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を外部に出力する。
赤外線センサ１５は、センサ用台座６４がセンサ配置領域５７の所定位置に固定されることで、サーモパイル素子６１がセンサ用貫通孔５３に配置されるよう構成されている。

【0066】

このとき、サーモパイル素子６１は、その受光面６５が主面５１に対して平行となる状態で、センサ用貫通孔５３に配置される。
ガス検知器１は、ボトム材３３に対して光源１１，窓材５５および赤外線センサ１５が配置された後、そのボトム材３３に対してトップ材３１が組み付けられることで構成される。

【0067】

なお、ボトム材３３は、光源１１および赤外線センサ１５を組み付けるための配置領域（光源配置領域５６，センサ配置領域５７）を有する平板であり、特殊な形状の反射面を形成する必要がないため、反射面に必要な平坦化加工（鏡面加工）が容易となる。

【0068】

また、トップ材３１は、光源１１や赤外線センサ１５のような部品を組み付ける必要がないため、測定セル１３の製造時に光源１１や赤外線センサ１５を傷つけないように保護処理をする必要がなくなる。

【0069】

［１−２．赤外線の進行経路］
上記のように構成されたガス検知器１においては、光源１１から放射された赤外線は、測定セル１３における光源用反射面４１，角度変更反射面４２，復路反射面４３，往路反射面４４，第２角度変更反射面４５，センサ用反射面４６をそれぞれ介した上で、赤外線センサ１５に至る経路を進行する。

【0070】

具体的には、まず、光源１１の発光面２２が主面５１に対して平行に配置されていることから、光源１１から放射された赤外線の主たる部分は、ガス用空間４０の高さ方向のうち上向き（図２でのＺ軸の正方向）に進行する。

【0071】

その赤外線は、窓材５５を介して光源用反射面４１に到達し、光源用反射面４１で反射されて、ガス用空間４０の往路方向（図２でのＸ軸の正方向）に進行する。
次に、光源用反射面４１で反射された赤外線は、角度変更反射面４２に到達し、角度変更反射面４２によって復路方向（図２でのＸ軸の負方向）よりも所定の角度だけＹ軸の正方向に向かう方向（換言すれば、赤外線センサ１５に近づく方向）に反射される。

【0072】

次に、角度変更反射面４２によって反射された赤外線は、復路反射面４３と往路反射面４４との間を多重反射して進行する。このとき、赤外線は、Ｘ軸に対して所定角度を有して進行するため、復路反射面４３と往路反射面４４との間を多重反射するに従い、図２でのＹ軸の正方向（換言すれば、赤外線センサ１５に近づく方向）に移動しながら進行する。

【0073】

次に、復路反射面４３と往路反射面４４との間で多重反射された赤外線は、第２角度変更反射面４５に入射し、復路方向（図２でのＸ軸の負方向）に平行な赤外線として反射される。

【0074】

次に、第２角度変更反射面４５で反射された赤外線は、センサ用反射面４６に入射し、ガス用空間４０の高さ方向のうち下向き（図２でのＺ軸の負方向）に反射される。このとき、センサ用反射面４６は、赤外線センサ１５へ集光するように赤外線を反射する。

【0075】

ガス検知器１は、このようにして反射面による反射を繰り返しながら進行することで、赤外線の経路長（光学測定距離）を長く確保することが可能となる。
なお、ガス検知器１は、測定セル１３として、幅３０［ｍｍ］×奥行き３０［ｍｍ］×高さ１０［ｍｍ］の大きさの測定セルを用いているが、光源１１から赤外線センサ１５までの赤外線の光学測定距離は約１２０［ｍｍ］である。つまり、このガス検知器１は、赤外線の進行経路が直線のみで構成されると共に赤外線の光学測定距離が１２０［ｍｍ］のガス検知器と同等の光学測定距離を確保できる。

【0076】

［１−３．ボトム材の主面と発光面との距離に対する赤外線の光量との関係について］
ここで、赤外線センサ１５に到達する赤外線の光量に関して、ボトム材３３の主面５１と発光面２２との距離を変化させた場合に、赤外線の光量がどのように変化するかを測定した測定結果を説明する。

【0077】

図５に、主面５１と発光面２２との距離に対する赤外線の光量との関係について測定した測定結果を示す。
図５に示すように、主面５１と発光面２２との距離が大きくなるに従い、赤外線センサ１５に到達する赤外線の光量が減少することが判る。

【0078】

これは、光源１１が光源用貫通孔５２を介して赤外線を測定セル１３の内部に放射する場合、光源１１の発光面２２と主面５１との距離が大きくなると、光源１１から放射された赤外線のうち光源用貫通孔５２の内面に吸収される量が増大して、測定セル１３の内部に到達する赤外線の量が低減するためと考えられる。

【0079】

このため、光源用貫通孔５２を介して赤外線を測定セル１３の内部に放射する場合においては、主面５１と発光面２２との距離を３．０［ｍｍ］以下とすることで、測定セル１３の内部に到達する赤外線の量を確保でき、光源１１から測定セル１３を介して赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度がガス検知が可能なレベルとなる。

【0080】

また、主面５１と発光面２２との距離が短いほど赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度が大きくなることから、主面５１と発光面２２との距離を１．０［ｍｍ］以下に設定することで、赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度がより大きくなる。これにより、測定対象ガス（特定ガス）の影響による赤外線の変化を検出しやすくなるため、ガス検出精度を向上できる。

【0081】

［１−４．効果］
以上説明したように、本実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器１においては、光源１１がＭＥＭＳ型ヒータ２１を備える構成であるため、フィラメントを有するランプを備える光源に比べて、小型化できるという利点がある。また、ＭＥＭＳ型ヒータ２１は、高速点滅駆動ができるとともに、長波長帯の赤外線を放出できることから、本実施形態のガス検知器１は、高速点滅駆動ができ、長波長帯での測定が可能となる。

【0082】

また、ガス検知器１は、窓材５５を備えることで、測定セル１３のガス用空間４０に導入された測定対象ガスが光源１１（特に、高温のＭＥＭＳ型ヒータ２１）に到達するのを抑制できるため、ＭＥＭＳ型ヒータ２１によって測定対象ガスが反応することを抑制できる。ガス検知器１は、このようにして測定対象ガスの反応を抑制することで、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0083】

さらに、ガス検知器１においては、光源１１および赤外線センサ１５が、主面５１の垂直方向から見たときの測定セル１３のうちガス用空間４０の同一端側に臨むように並列配置されており、光源１１と赤外線センサ１５とが近接して配置されるため、光源１１と赤外線センサ１５とが離れて配置される場合に比べて、ガス検知器１全体としての小型化が容易となる。

【0084】

また、ガス検知器１は、測定セル１３において、光源用反射面４１、角度変更反射面４２、復路反射面４３、往路反射面４４、第２角度変更反射面４５、センサ用反射面４６を備えて、これらの反射面を用いた赤外線の反射を利用することで、測定セル１３を大型することなく、赤外線の経路長（光学測定距離）を長く確保できる。このため、ガス検知器１は、測定セル１３の大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保できるため、ガス検出精度を向上できる。

【0085】

よって、本実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器１によれば、光源１１としてＭＥＭＳ型ヒータ２１を用いる構成において、測定対象ガスの反応（接触燃焼など）を抑制することができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。また、ガス検知器１によれば、光源１１と赤外線センサ１５とが近接して配置されるため、ガス検知器１全体としての小型化が容易となる。さらに、ガス検知器１によれば、複数の反射面を用いた赤外線の反射を利用することで、測定セル１３の大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保することで、ガス検出精度を向上できる。

【0086】

次に、ガス検知器１においては、測定セル１３は、光源用反射面４１などの反射面を備えるトップ材３１と、主面５１を備えるボトム材３３と、を備えており、これらを組み合わせることで構成される。

【0087】

測定セル１３がトップ材３１およびボトム材３３を組み合わせて構成される形態を採用することで、測定セル１３の加工が容易となり、また、測定セル１３に対する光源１１の組み付け作業および赤外線センサ１５の組み付け作業が容易となる。

【0088】

すなわち、ボトム材３３は、光源１１および赤外線センサ１５を組み付けるための配置領域（光源配置領域５６，センサ配置領域５７）を有する平板であり、特殊な形状の反射面を形成する必要がなくなり、反射面に必要な平坦化加工（鏡面加工）が容易となる。このため、ボトム材３３の製造作業が容易となる。また、ボトム材３３は、平板というシンプルな外形形状であるため、複雑な外形形状に比べて、光源１１および赤外線センサ１５の組み付け作業も容易である。

【0089】

また、トップ材３１は、光源１１や赤外線センサ１５のような部品を組み付ける必要がなくなり、測定セル１３の製造時に光源１１や赤外線センサ１５を傷つけないように保護処理をする必要がないため、製造作業の煩雑さを軽減できる。

【0090】

よって、本実施形態のガス検知器１によれば、測定セル１３の製造作業が容易となり、ガス検知器１全体としての製造作業の煩雑さを軽減できる。
また、ガス検知器１においては、窓材５５は、光源１１から光源用反射面４１に至る赤外線の進行経路のうち、主面５１と同一平面上に設けられる。

【0091】

このように窓材５５を主面５１と同一平面上に設ける場合には、主面５１に窓材５５の窓材配置領域５４を形成するという簡易な手法により、窓材５５によって光源１１とガス用空間４０の測定対象ガスとを空間的に分離できる。これにより、光源１１（詳細には、ヒータ２１）の高温に起因した測定対象ガスの接触燃焼等の発生を抑制できる。

【0092】

なお、予め窓材が組み付けられた光源を用いる場合には、光源に窓材を組み付けるための組み付け部材が必要になる。これに対して、本実施形態のガス検知器１であれば、光源１１と窓材５５とを別々に配置できるため、そのような組み付け部材が不要となり、コスト低減や小型化に有利である。

【0093】

次に、ガス検知器１においては、フィルタ６２は、ガス用空間４０（詳細には、センサ用反射面４６）から赤外線センサ１５に至る赤外線の進行経路に設けられている。
フィルタ６２をこのような位置に設けることで、ガス検知に用いる所定波長の赤外線を選択的に赤外線センサ１５に到達させることができる。

【0094】

次に、ガス検知器１においては、測定セル１３の主面５１と光源１１の発光面２２との距離は１．０［ｍｍ］である。
上述の測定結果に示すように、主面５１と発光面２２との距離を１．０［ｍｍ］以下に設定することで、赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度がより大きくなり、測定対象ガス（特定ガス）の影響による赤外線の変化を検出しやすくなるため、ガス検出精度を向上できる。

【0095】

よって、ガス検知器１によれば、光源１１から測定セル１３を介して赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度を増加でき、ガス検出精度を向上できる。
次に、ガス検知器１においては、測定セル１３における導入口３５および排出口３７は、主面５１に形成されている。このため、測定対象ガスがガス用空間４０の内部に導入・排出される方向は、主面５１の垂直方向となる。

【0096】

このように導入口３５および排出口３７が主面５１に形成される構成は、主面５１に垂直な面に導入口３５および排出口３７が形成される構成に比べて、測定セル１３の内部を主面５１と平行な方向に進行する赤外線のうち、導入口３５または排出口３７を介してガス用空間４０から外部に発散する量を低減できる。これにより、光源１１から測定セル１３を介して赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度の低下を抑制できる。

【0097】

よって、本実施形態のガス検知器１によれば、光源１１から測定セル１３を介して赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度の低下を抑制でき、ガス検出精度を向上できる。
［１−５．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。

【0098】

人の呼気が測定対象ガスの一例に相当し、二酸化炭素が特定ガスの一例に相当し、測定セル１３がガスセルの一例に相当し、赤外線センサ１５が受光器の一例に相当し、フィルタ６２がフィルタ部の一例に相当する。

【0099】

また、光源用反射面４１が第１反射面の一例に相当し、角度変更反射面４２，復路反射面４３，往路反射面４４，第２角度変更反射面４５が複数の角度変更面の一例に相当し、センサ用反射面４６が第２反射面の一例に相当し、トップ材３１が上側部材の一例に相当し、ボトム材３３が下側部材の一例に相当し、導入口３５および排出口３７が導入排出口の一例に相当する。

【0100】

［２．第２実施形態］
［２−１．全体構成］
第２実施形態として、第２非分散型赤外線分析式（ＮＤＩＲ式）ガス検知器１０１（以下、第２ガス検知器１０１ともいう）と、基板１１７と、を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置２０１について説明する。

【0101】

第２ガス検知器１０１は、上記第１実施形態のガス検知器１よりも反射面の数が少なく、バンドパスフィルタが主面と同一平面上に備えられる。
第２ガス検知器１０１は、第１実施形態と同様に、測定対象ガスが人の呼気であり、検知対象である特定ガスが二酸化炭素（ＣＯ₂ ）である。つまり、第２ガス検知器１０１は、人の呼気に含まれる二酸化炭素を検知するために用いられる。

【0102】

図６は、非分散型赤外線分析式ガス検知装置２０１の外観を表す斜視図である。図７は、非分散型赤外線分析式ガス検知装置２０１の分解斜視図である。なお、図７では、第２ガス検知器１０１における奥行き方向をＸ軸方向と定義し、幅方向をＹ軸方向と定義し、高さ方向をＺ軸方向と定義する。

【0103】

第２ガス検知器１０１は、第２光源１１１と、第２測定セル１１３と、第２赤外線センサ１１５と、を備えている。第２測定セル１１３は、第２トップ材１３１と、第２ボトム材１３３と、を備えている。

【0104】

第２光源１１１は、ＭＥＭＳ型（微小電気機械素子型）ヒータで構成されている。第２光源１１１は、平面状の第２発光面１２２を備えており、第２発光面１２２から赤外線を放射する。第２光源１１１は、基板１１７の上に配置される。第２光源１１１は、基板１１７を介して外部電源からの電力が供給されることで、赤外線を放射する。

【0105】

第２測定セル１１３の第２トップ材１３１は、第２測定セル１１３の内部に測定対象ガスを導入・排出するための４個の導入排出口１３５と、を備える。第２測定セル１１３の第２ボトム材１３３は、図７におけるＸＹ平面に平行な平面である第２主面１５１を備える。導入排出口１３５は、第２主面１５１に形成されている。このため、測定対象ガスがガス用空間１４０の内部に導入・排出される方向は、第２主面１５１の垂直方向となる。

【0106】

なお、本実施形態は、測定対象ガスを導入するための導入口と測定対象ガスを排出するための排出口とが別々に備えられる構成ではなく、４つ導入排出口１３５が測定対象ガスの導入・排出を兼ねる構成である。

【0107】

図８に、第２測定セル１１３における第２トップ材１３１の内面を表した説明図を示す。
第２トップ材１３１は、その内面側において、測定対象ガスを収容するための第２ガス用空間１４０を備える。第２トップ材１３１は、第２ガス用空間１４０の内面において、第２光源用反射面１４１、半円状反射面１４２、第２センサ用反射面１４６を備えている。

【0108】

第２光源用反射面１４１は、Ｘ軸と平行な回転中心軸を持つ放物面として形成されている。第２光源用反射面１４１は、第２光源１１１から放射されて第２ガス用空間１４０の高さ方向のうち上向き（図７でのＺ軸の正方向）に進む赤外線を、第２ガス用空間１４０の奥行き方向のうち奥側向き（図７でのＸ軸の正方向。以下、往路方向ともいう）に進むように反射する。つまり、第２光源用反射面１４１は、第２光源１１１から放射された赤外線を、第２主面１５１に平行な方向であって第２ガス用空間１４０の往路方向に進むように反射する。

【0109】

半円状反射面１４２は、ＸＹ平面に平行な断面形状が半円形状となる曲面として形成されている。半円状反射面１４２は、第２光源用反射面１４１で反射されて往路方向に進行する赤外線を、第２主面１５１と平行な方向であって、往路方向に対向する復路方向よりも予め定められた反射角度だけ第２赤外線センサ１１５に近づく方向に反射する。

【0110】

第２センサ用反射面１４６は、Ｘ軸と平行な回転中心軸を持つ放物面として形成されている。第２センサ用反射面１４６は、半円状反射面１４２で反射されて第２ガス用空間１４０の奥行き方向のうち手前側向き（図７でのＸ軸の負方向。以下、復路方向ともいう）に進む赤外線を、第２ガス用空間１４０の高さ方向のうち下向き（図７でのＺ軸の負方向）に進むように反射する。つまり、第２センサ用反射面１４６は、半円状反射面１４２で反射された赤外線を、第２赤外線センサ１１５に向かう方向に反射する。

【0111】

図７に戻り、第２ボトム材１３３は、第２主面１５１と、第２光源用貫通孔１５２と、第２センサ用貫通孔１５３と、を備える。
第２光源用貫通孔１５２は、第２主面１５１に垂直な方向に第２ボトム材１３３を貫通する貫通孔であり、第２光源１１１から放射される赤外線の進行経路として設けられる。換言すれば、第２光源用貫通孔１５２は、第２トップ材１３１および第２ボトム材１３３が組み付けられた状態の第２測定セル１１３において、第２測定セル１１３の外部から第２ガス用空間１４０にかけて貫通する貫通孔として備えられる。

【0112】

第２光源用貫通孔１５２の開口部のうち、第２ボトム材１３３の上面側（第２主面１５１側）における開口部には、第２窓材１５５を配置するための第２窓材配置領域１５４が備えられている。第２窓材配置領域１５４は、その深さ寸法が０．５［ｍｍ］である。

【0113】

第２窓材１５５は、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）で形成された四角形状の部材であり、その厚さ寸法は０．５［ｍｍ］である。第２窓材１５５は、赤外線を透過するとともに、測定対象ガスを遮断する特性を有する。

【0114】

第２窓材配置領域１５４の深さ寸法と第２窓材１５５の厚さ寸法とを同一寸法で形成することで、第２窓材１５５は、その表面が第２ボトム材１３３の第２主面１５１と同一平面となるように配置される。

【0115】

図９に、第２測定セル１１３における第２ボトム材１３３の底面側を表した説明図を示す。
第２光源用貫通孔１５２の開口部のうち、第２ボトム材１３３の底面側（第２主面１５１の反対側）における開口部には、第２光源１１１を配置するための第２光源配置領域１５６が備えられている。

【0116】

第２光源１１１は、基板１１７が第２ボトム材１３３の基板配置領域１５９に固定されることで、第２光源用貫通孔１５２の第２光源配置領域１５６に配置される。このとき、第２光源１１１は、その第２発光面１２２が第２主面１５１と平行となる状態で第２光源用貫通孔１５２に配置される。

【0117】

なお、第２光源１１１の第２発光面１２２と第２主面１５１との距離が１．０［ｍｍ］となるように、第２ボトム材１３３における第２光源用貫通孔１５２の深さ寸法や基板１１７の厚み寸法などが調整されている。

【0118】

図７に戻り、第２センサ用貫通孔１５３は、第２主面１５１に垂直な方向に第２ボトム材１３３を貫通する貫通孔であり、第２赤外線センサ１１５が受光する赤外線の進行経路として設けられる。

【0119】

第２センサ用貫通孔１５３の開口部のうち、第２ボトム材１３３の上面側（第２主面１５１側）における開口部には、第２フィルタ１６２を配置するための第２フィルタ配置領域１５８が備えられている。第２フィルタ配置領域１５８は、その深さ寸法が０．５［ｍｍ］である。

【0120】

第２フィルタ１６２は、赤外線のうち特定の波長を選択的に透過するバンドパスフィルタで構成されており、その厚さ寸法は０．５［ｍｍ］である。本実施形態では、第２フィルタ１６２として、透過中心波長が４．３［μｍ］のバンドパスフィルタを用いている。

【0121】

第２フィルタ配置領域１５８の深さ寸法と第２フィルタ１６２の厚さ寸法とを同一寸法で形成することで、第２フィルタ１６２は、その表面が第２ボトム材１３３の第２主面１５１と同一平面となるように配置される。

【0122】

図９に示すように、第２センサ用貫通孔１５３の開口部のうち、第２ボトム材１３３の底面側（第２主面１５１の反対側）の開口部には、第２赤外線センサ１１５を配置するための第２センサ配置領域１５７が備えられている。

【0123】

第２赤外線センサ１１５は、ＭＥＭＳ型（微小電気機械素子型）サーモパイル素子で構成されている。第２赤外線センサ１１５は、平面状の第２受光面１６５を備えており、第２受光面１６５で赤外線を受光する。

【0124】

第２赤外線センサ１１５は、第２受光面１６５が第２フィルタ１６２に対して平行となる状態で基板１１７の上に配置される。
第２赤外線センサ１１５は、赤外線を受光すると、基板１１７を介して、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を外部に出力する。

【0125】

基板１１７が基板配置領域１５９に固定されることで、第２赤外線センサ１１５は、第２センサ用貫通孔１５３の第２センサ配置領域１５７に配置される。
このとき、第２赤外線センサ１１５は、その第２受光面１６５が第２主面１５１に対して平行となる状態で、第２センサ用貫通孔１５３に配置される。

【0126】

なお、第２赤外線センサ１１５の第２受光面１６５と第２主面１５１との距離が１．０［ｍｍ］となるように、第２ボトム材１３３における第２センサ用貫通孔１５３の深さ寸法や基板１１７の厚み寸法などが調整されている。

【0127】

第２ガス検知器１０１は、第２ボトム材１３３に対して第２光源１１１，第２窓材１５５，第２赤外線センサ１１５，第２フィルタ１６２，基板１１７が配置された後、その第２ボトム材１３３に対して第２トップ材１３１が組み付けられることで構成される。

【0128】

なお、第２ボトム材１３３は、第２光源１１１および第２赤外線センサ１１５を組み付けるための配置領域（第２光源配置領域１５６，第２センサ配置領域１５７）を有する平板であり、特殊な形状の反射面を形成する必要がなくなり、反射面に必要な平坦化加工（鏡面加工）が容易となる。

【0129】

また、第２トップ材１３１は、第２光源１１１や第２赤外線センサ１１５のような部品を組み付ける必要がないため、第２測定セル１１３の製造時に第２光源１１１や第２赤外線センサ１１５を傷つけないように保護処理をする必要がなくなる。

【0130】

［２−２．赤外線の進行経路］
上記のように構成された第２ガス検知器１０１においては、第２光源１１１から放射された赤外線は、第２測定セル１１３における第２光源用反射面１４１，半円状反射面１４２，第２センサ用反射面１４６をそれぞれ介した上で、第２赤外線センサ１１５に至る経路を進行する。

【0131】

具体的には、まず、第２光源１１１の第２発光面１２２が第２主面１５１に対して平行に配置されていることから、第２光源１１１から放射された赤外線の主たる部分は、第２ガス用空間１４０の高さ方向のうち上向き（図７でのＺ軸の正方向）に進行する。

【0132】

その赤外線は、第２窓材１５５を介して第２光源用反射面１４１に到達し、第２光源用反射面１４１で反射されて、第２ガス用空間１４０の往路方向（図７でのＸ軸の正方向）に進行する。

【0133】

次に、第２光源用反射面１４１で反射された赤外線は、半円状反射面１４２に到達し、半円状反射面１４２によって復路方向（図７でのＸ軸の負方向）よりも所定の角度だけＹ軸の正方向に向かう方向（換言すれば、第２赤外線センサ１１５に近づく方向）に反射される。

【0134】

次に、半円状反射面１４２で反射された赤外線は、第２センサ用反射面１４６に入射し、第２ガス用空間１４０の高さ方向のうち下向き（図７でのＺ軸の負方向）に反射される。このとき、第２センサ用反射面１４６は、第２赤外線センサ１１５へ集光するように赤外線を反射する。

【0135】

第２ガス検知器１０１は、このようにして反射面で反射しつつ進行することで、赤外線の経路長（光学測定距離）を長く確保することが可能となる。
なお、第２ガス検知器１０１は、第２測定セル１１３として、幅１３［ｍｍ］×奥行き１３［ｍｍ］×高さ７［ｍｍ］の大きさの測定セルを用いているが、第２光源１１１から第２赤外線センサ１１５までの赤外線の光学測定距離は約２５［ｍｍ］である。つまり、この第２ガス検知器１０１は、赤外線の進行経路が直線のみで構成されると共に赤外線の光学測定距離が２５［ｍｍ］のガス検知器と同等の光学測定距離を確保できる。

【0136】

［２−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の第２非分散型赤外線分析式ガス検知器１０１においては、第１実施形態と同様に、第２光源１１１がＭＥＭＳ型ヒータで構成されるため、フィラメントを有するランプを備える光源に比べて、小型化できると共に、高速点滅駆動ができ、長波長帯での測定が可能となる。

【0137】

また、第２ガス検知器１０１は、第１実施形態と同様に、第２光源１１１としてＭＥＭＳ型ヒータを用いる構成において、測定対象ガスの反応（接触燃焼など）を抑制することができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。また、第２ガス検知器１０１によれば、第２光源１１１と第２赤外線センサ１１５とが近接して配置されるため、第２ガス検知器１０１全体としての小型化が容易となる。さらに、第２ガス検知器１０１によれば、複数の反射面を用いた赤外線の反射を利用することで、第２測定セル１１３の大型化を抑制しつつ、光学測定距離を長く確保することで、ガス検出精度を向上できる。

【0138】

さらに、第２ガス検知器１０１においては、第２フィルタ１６２は、第２主面１５１と同一平面上に設けられている。
このような構成は、第２測定セル１１３の第２主面１５１に対して第２フィルタ１６２を組み付けるための第２フィルタ配置領域１５８を形成することで容易に実現できる。これにより、第２フィルタ１６２と第２赤外線センサ１１５とを別々に配置できるため、第２フィルタ１６２と第２赤外線センサ１１５とを組み付けるための部材が不要となり、コスト低減や小型化に有利である。

【0139】

よって、第２ガス検知器１０１によれば、第２フィルタ１６２と第２赤外線センサ１１５とを組み付けるための部材が必要となる構成に比べて、コスト低減や小型化に有利である。

【0140】

このような第２ガス検知器１０１を備える非分散型赤外線分析式ガス検知装置２０１は、装置の小型化を図ることができる。
また、第２フィルタ１６２として、透過中心波長が４．３［μｍ］のバンドパスフィルタを用いることで、第２ガス検知器１０１は、従来にない非常に小さなＣＯ₂センサとして利用できる。

【0141】

［２−４．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
人の呼気が測定対象ガスの一例に相当し、二酸化炭素が特定ガスの一例に相当し、第２測定セル１１３がガスセルの一例に相当し、第２赤外線センサ１１５が受光器の一例に相当し、第２フィルタ１６２がフィルタ部の一例に相当する。

【0142】

また、第２光源用反射面１４１が第１反射面の一例に相当し、半円状反射面１４２が角度変更面の一例に相当し、第２センサ用反射面１４６が第２反射面の一例に相当し、第２トップ材１３１が上側部材の一例に相当し、第２ボトム材１３３が下側部材の一例に相当し、基板１１７が基板の一例に相当し、導入排出口１３５が導入排出口の一例に相当する。

【0143】

［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

【0144】

例えば、上記実施形態では、光源の発光面と主面との距離が１．０［ｍｍ］であるが、光源の発光面と主面との距離はこのような数値に限定されることはなく、受光部（赤外線センサ）に到達する赤外線の強度がガス検知が可能なレベルとなる範囲で任意に設定してもよい。具体的には、光源の発光面と主面との距離が３．０［ｍｍ］以下であることが望ましい。主面と発光面との距離を３．０［ｍｍ］以下とすることで、ガスセルの内部に到達する赤外線の量を確保でき、光源からガスセルを介して赤外線センサに到達する赤外線の強度がガス検知が可能なレベルとなる。

【0145】

また、測定対象ガスは、人の呼気に限られることはなく、環境雰囲気のガスや特定の閉鎖空間から採取したガスでもよい。さらに、特定ガスは、ＣＯ₂に限られることとはなく、エタノールやアセトン，ＣＯ，メタンなど赤外線を吸収する特性を有するガスでもよく、このようなガスを検知するためのガス検知器に対して本発明を適用することが可能である。

【0146】

また、窓材の材料としては、フッ化カルシウムを例に挙げたが、これに限られることはなく、フッ化バリウム，シリコン，ゲルマニウム，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，サファイア，石英，ガラス等、所望の波長の赤外線を透過させる材料の中から適宜選択して、窓材の材料として用いることができる。

【0147】

また、赤外線の経路長（光学測定距離）やガスセルの外形寸法は、上記の数値に限られることはなく、ガス検知器の用途や設置場所などの各種条件によって、任意の適切な数値に設定しても良い。

【符号の説明】

【0148】

１…非分散型赤外線分析式ガス検知器、１１…光源、１３…測定セル、１５…赤外線センサ、２１…ＭＥＭＳ型ヒータ、２２…発光面、２３…光源用台座、２５…第２光源用台座、３１…トップ材、３３…ボトム材、３５…導入口、３７…排出口、４０…ガス用空間、４１…光源用反射面、４２…角度変更反射面、４３…復路反射面、４４…往路反射面、４５…第２角度変更反射面、４６…センサ用反射面、５１…主面、５２…光源用貫通孔、５３…センサ用貫通孔、５４…窓材配置領域、５５…窓材、６２…フィルタ、６５…受光面、１０１…第２非分散型赤外線分析式ガス検知器、１１１…第２光源、１１３…第２測定セル、１１５…第２赤外線センサ、１１７…基板、１２２…第２発光面、１３１…第２トップ材、１３３…第２ボトム材、１３５…導入排出口、１４０…第２ガス用空間、１４１…第２光源用反射面、１４２…半円状反射面、１４６…第２センサ用反射面、１５１…第２主面、１５２…第２光源用貫通孔、１５３…第２センサ用貫通孔、１５４…第２窓材配置領域、１５５…第２窓材、１６２…第２フィルタ、１６５…第２受光面、２０１…非分散型赤外線分析式ガス検知装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】