氣體濃度計算裝置、氣體濃度測量模塊、及光檢測器的製作方法
2023-10-08 06:07:14 3
專利名稱：氣體濃度計算裝置、氣體濃度測量模塊、及光檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用NDIR(非分散型紅外線吸收)法進行氣體的濃度計算的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，本發明涉及檢測不同的光路上的光的光檢測器。
背景技術：
一直以來，例如將計算二氧化碳等氣體的濃度的氣體濃度計算裝置應用於空調系統的領域等中。基於該氣體濃度計算裝置中的計算結果來控制換氣的0N/0FF(開/關)等，由此使空調系統高效地運轉，實現消耗電力的降低。在這樣的氣體濃度計算裝置中使用 NDIR(Non-dispersive Infrared,非分散型紅外線吸收)法,所謂NDIR(非分散型紅外線吸收)法，是指基於紅外光穿過對象氣體中時的衰減來計算氣體的濃度的方法。作為使用NDIR(非分散型紅外線吸收)法的氣體濃度計算裝置，例如有專利文獻I中所記載的裝置。該氣體濃度計算裝置使來自單一光源的光照射至氣室(gas cell)內，並通過第I檢測器及第2檢測器對穿過氣室內的光進行檢測。第I檢測器對穿過由被測定氣體區域及封入至測定氣體室內的不活潑氣體區域構成的光路的光進行檢測。第2檢測器對穿過由被測定氣體區域及封入至比較氣體室內的與被測定氣體種類相同的氣體區域構成的光路的光進行檢測。另外，公開有通過第2檢測器檢測照射光量的增減，且校正第I檢測器的輸出。另外，在專利文獻2中記載有檢測氣缸內的樣品氣體濃度的氣體濃度計算裝置。此處，將反射鏡設置於在氣缸內往復移動的活塞的頭部，並且在氣缸的頭部朝向氣缸內配置光源及檢測器。通過這樣的構成，自光源發射且由活塞上的反射鏡反射的光被檢測器接收。伴隨著活塞的往復移動，經由反射鏡的自光源至檢測器為止的光路長度發生變化，因此檢測器中所接收的能量發生變化。然後，基於自檢測器輸出的輸出值的變化來計算樣品氣體的濃度。專利文獻專利文獻I :日本特開2007-256242號公報專利文獻2 日本特開平5-180760號公報
發明內容
發明所要解決的問題然而，引用文獻I中所記載的氣體濃度計算裝置，需要另外配置封入有與被測定氣體種類相同的氣體的比較氣體室等。另外，在以多種被測定氣體作為檢測對象的情況下，針對每種被測定氣體需要多個比較氣體室。另外，根據氣體的情況，也存在難以填充於比較氣體室中的情況。另外，在引用文獻2所記載的氣體濃度計算裝置中，為了使光路長度發生變化而使用活塞的往復移動，因此原則上不可能同時檢測不同的光路長度的光。另外，由於因活塞的運轉所致的振動等影響，活塞在光路長度方向上移動，從而存在因光路長度變化而產生測定誤差之類的問題。另外，在引用文獻I所記載的氣體濃度計算裝置中，分別通過個別的光檢測器內的受光元件對穿過不活潑氣體區域的光及穿過比較氣體室的光進行檢測，並進行檢測值的比較。因此，因2個受光元件之間所存在的固有的偏差、或在有環境變化的情況下2個受光元件所受的影響的不同等，存在無法準確地進行檢測值的比較之類的問題。因此，本發明的一個方面的目的在於提供一種可更高精度地計算多種多樣的氣體濃度的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，本發明的另一個方面的目的在於提供一種能夠降低各個受光元件間的固有的偏差，即使測定環境發生變動，也可通過受光元件高精度地進行檢測值的比較，並且降低了各受光元件間的光的串擾的光檢測器。解決問題的技術手段 本發明的一個方面所涉及的氣體濃度計算裝置的特徵在於，其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間；光源，其配置於所述氣室的一端；信號光接收單元及參照光接收單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及不活潑氣體室，其配置於所述導入空間內的所述光源與所述參照光接收單元之間的光路中，且封入有相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體；所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發明的一個方面所涉及的計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊的特徵在於，包括氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間；光源，其配置於所述氣室的一端；信號光接收單元及參照光接收單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源放射的光；及不活潑氣體室，其配置於所述導入空間內的所述光源與所述參照光接收單元之間的光路中，且封入有相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體。在該發明中，在導入空間內，在光源與參照光接收單元之間的光路中配置不活潑氣體室，因此自光源放射的光穿過導入空間內的對象氣體及不活潑氣體併入射至參照光接收單元。進而，自光源放射的光穿過導入空間內的對象氣體併入射至信號光接收單元。因此，與入射至信號光接收單元的光穿過對象氣體中的距離相比，入射至參照光接收單元的光穿過對象氣體中的距離僅縮短存在有不活潑氣體的空間的部分。因此，通過信號光接收單元及參照光接收單元，可同時測定穿過對象氣體的距離不同的光、即由對象氣體引起的吸收量不同的光。另外，在該發明中，為不會如引用文獻I所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同的氣體的比較氣體室等，而可測定多種多樣的氣體濃度的構成。另外,也可同時測量多種氣體。另外，在該發明中，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，所述不活潑氣體優選為含有氬、氙、氮中的至少任意一種的氣體。
在該發明中，利用當光穿過氬、氙、氮時不衰減的現象，可獲得穿過對象氣體的距離不同的光。另外，本發明的一個方面所涉及的氣體濃度計算裝置的特徵在於，其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間；光源，其配置於所述氣室的一端；及信號光接收單元及參照光接收單元，其在所述氣室的另一端側接收自所述光源放射的光，且配置於自所述光源放射的光穿過所述導入空間內的距離不同的位置；所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發明的一個方面所涉及的計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊的特徵在於，具備氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間；光源，其配置於所述氣室的一端；及信號光接收單元及參照光接收單元，其在所述氣室的另一端側接收自所述光源放射的光，且配置於自所述光源放射的光穿過所述導入空間內的距離不 同的位置。在該發明中，由於將信號光接收單元及參照光接收單元配置於自光源放射的光穿過導入空間內的距離不同的位置，因此在信號光接收單元及參照光接收單元中的一者上入射有與另一者相比穿過對象氣體的距離較短的光。因此，通過信號光接收單元及參照光接收單元，可同時測定穿過對象氣體的距離不同的光、即由對象氣體引起的吸收量不同的光。另外，在該發明中，為不會如引用文獻I所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同的氣體的比較氣體室等，而可測定吸收量不同的光的構成，且可測定多種多樣的氣體的濃度。另外,也可同時測量多種氣體。另外，在該發明中，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，優選進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置於所述光源與所述受光單元之間的光路上且僅使規定波長的光通過。在該發明中，通過帶通濾波器可使信號光接收單元及參照光接收單元分別接收的光為相同波長，從而可防止因信號光接收單元及參照光接收單元分別所接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，所述光源優選為放射紅外線的光源。在該發明中，可利用當紅外線穿過對象氣體時能量衰減的現象來計算對象氣體的濃度。另外，所述對象氣體優選為二氧化碳。在該發明中，可利用當光穿過二氧化碳等對象氣體時能量衰減的現象來計算對象氣體的濃度。另外，優選進一步具備預先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關關係的資料庫或近似式的儲存單元，且所述氣體濃度計算模塊基於所述資料庫或所述近似式來計算與所述比相對應的所述濃度。在該發明中，基於預先準備的資料庫或近似式，可高精度地計算對象氣體的濃度。
另外，優選具備所述氣體濃度測量模塊，其具備多個所述對象氣體不同的所述受光單元；及多個所述氣體濃度計算模塊，其與多個所述受光單元相對應。在該發明中，通過具備多個對象氣體不同的氣體濃度測量模塊，可同時高精度地計算多種氣體的濃度。另外，本發明的另一個方面所涉及的光檢測器的特徵在於，其是具備分別接收不同的光路上的光的多個受光元件的光檢測器，所述光檢測器具備遮蔽單元，該遮蔽單元將I個所述受光元件接收的光與其它所述受光元件接收的光遮蔽，所述多個受光元件在I個受光元件晶片上鄰接地形成。 另外，本發明的另一個方面所涉及的光檢測器的特徵在於，其是檢測穿過對象氣體的不同的光路上的光且計算所述對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的光檢測器，所述光檢測器具備多個受光元件，其分別接收所述不同的光路上的光；及遮蔽單元，其將I個所述受光元件所接收的光與其它所述受光元件所接收的光遮蔽；所述多個受光元件在I個受光元件晶片上鄰接地形成。在該發明中，通過具備遮蔽單元，可防止入射至I個受光元件的光入射至其它受光元件。因此，可降低各受光元件間的光的串擾。因此，可高精度地檢測不同的光路上的光。另外，通過使用鄰接地形成於I個受光元件晶片上的受光元件，從而由於鄰接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低各個受光元件間的固有的偏差。因此，即使測定環境發生變動，各受光元件間的檢測值的變動也成為相同的變化特性，從而可容易地使這些檢測值的變動相互抵消。因此，可通過各受光元件高精度地進行檢測值的比較。另外，優選，所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋是在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部的封裝蓋，自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，所述遮蔽單元配置於所述封裝蓋與所述受光元件之間，且由內側蓋及內側蓋間隔板構成，該內側蓋在與所述受光元件相對的位置上形成有內側蓋開口部、且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，該內側蓋間隔板自所述內側蓋的與所述受光元件相對的面延伸至所述多個受光元件之間的區域。在該發明中，通過具備內側蓋及內側蓋間隔板，可防止入射至I個受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通過內側蓋間隔板與內側蓋的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。另外，優選，所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋是在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部的封裝蓋、且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，所述遮蔽單元由間隔板構成，該間隔板自所述封裝蓋的與所述受光元件相對的面延伸至所述多個受光元件之間的區域。在該發明中，通過在封裝蓋上設置延伸至受光元件之間的區域的間隔板，可防止入射至I個受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通過在封裝蓋上設置間隔板的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。另外，優選，所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋是在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部的封裝蓋、且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，所述遮蔽單元配置於所述封裝蓋與所述受光元件之間，且由筒狀蓋構成，該筒狀蓋載置於所述受光元件上。
在該發明中，通過在受光元件上配置筒狀蓋，從而可防止入射至I個受光元件的光入射至其它受光元件。如此，通過筒狀蓋的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。另外，優選進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器僅使規定波長的光通過、且覆蓋所述封裝蓋開口部。在該發明中，通過帶通濾波器可使各受光元件分別所接收的光成為相同波長，從而可防止因各受光元件分別接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，本發明的另一個方面所涉及的氣體濃度計算裝置的特徵在於，其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備第I氣室，其形成導入所述對象氣體的第I導入空間；第2氣室，其形 成導入所述對象氣體的第2導入空間；光源，其配置於所述第I氣室及第2氣室的一端；參照光接收單元，其配置於所述第I氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第I導入空間的光；信號光接收單元，其配置於所述第2氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第2導入空間的光；及濃度轉換單元，其將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度；所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發明的另一個方面所涉及的氣體濃度測量模塊的特徵在於，其是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊，具備第I氣室，其形成導入所述對象氣體的第I導入空間;第2氣室，其形成導入所述對象氣體的第2導入空間；光源，其配置於所述第I氣室及第2氣室的一端；參照光接收單元，其配置於所述第I氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第I導入空間的光；信號光接收單元，其配置於所述第2氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第2導入空間的光；及濃度轉換單元，其將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。在該發明中，參照光接收單元接收穿過第I導入空間的光。信號光接收單元接收穿過第2導入空間的光。另外，通過濃度轉換單元，將第I導入空間內的對象氣體的濃度與第2導入空間內的對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。因此，通過信號光接收單元及參照光接收單元，可同時測定穿過對象氣體的濃度不同的導入空間內的光、即由對象氣體引起的吸收量不同的光。另外，在該發明中，為不會如引用文獻I所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同但因飽和狀態而表現出不同的變化特性的氣體的比較氣體室等，而可測定吸收量不同的光的構成。特別是在該發明中，在第I氣室與第2氣室中導入相同的對象氣體並轉換成彼此不同的濃度，而不是如引用文獻I那樣從最初開始準備不同的變化特性的氣體(比較氣體室內的氣體)。因此，即使在光源的光量或溫度等存在變動的情況下，由於第I氣室及第2氣室內的對象氣體雖溫度不同但為相同的氣體，因此信號光接收單元及參照光接收單元中的測定值的變化特性也相同。如此，由於信號光接收單元及參照光接收單元中的測定值的變化特性相同，因此基於這些測定值，可容易地使由光源的光量或溫度等所引起的測定值的變動相互抵消，從而可更高精度地計算氣體濃度。
另外，在該發明中，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，優選，所述濃度轉換單元具備附設於所述第I氣室上的第I加熱器，通過所述第I加熱器對所述第I導入空間內的所述對象氣體進行升溫，由此將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。在該發明中，通過第I加熱器對第I導入空間內的對象氣體進行升溫，由此與第2導入空間內的對象氣體相比第I導入空間內的對象氣體的濃度變低。如此，利用通過加熱而使對象氣體膨脹的現象，可容易地將第I導入空間內的對象氣體的濃度與第2導入空間內的對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。另外，優選，所述濃度轉換單元具備附設於所述第I氣室上的第I加熱器、及附設於所述第2氣室上的第2加熱器，通過將所述第I導入空間內的所述對象氣體與所述第2導入空間內的所述對象氣體升溫至不同的溫度，而將所述第I導入空間內的所述對象氣體 的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。在該發明中，通過第I加熱器與第2加熱器而將第I導入空間內的對象氣體與第2導入空間內的對象氣體升溫至不同的溫度，由此，第I導入空間內的對象氣體與第2導入空間內的對象氣體成為彼此不同的濃度。如此，利用因加熱而使對象氣體膨脹的現象，可容易地將第I導入空間內的對象氣體的濃度與第2導入空間內的對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。另外，所述氣體濃度測量模塊優選進一步具備配置於所述第I氣室與所述第2氣室之間的隔熱構件。在該發明中，通過具備隔熱構件，可防止第I氣室與第2氣室間的熱的傳遞，從而可高效地使對象氣體升溫，並且可進一步可靠地保持第I氣室內的對象氣體與第2氣室內的對象氣體的溫度差。另外，優選，所述濃度轉換單元進一步具備不活潑氣體供給部，該不活潑氣體供給部將相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體導入至所述第I導入空間內，通過將所述不活潑氣體自所述不活潑氣體供給部導入至所述第I導入空間內，從而將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。在該發明中，由於第I導入空間內導入有不活潑氣體，因此，與第2導入空間內的對象氣體相比，第I導入空間內的對象氣體的濃度變低。如此，通過將不活潑氣體導入至第I導入空間內，可容易地將第I導入空間內的對象氣體的濃度與第2導入空間內的對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。另外，由於不活潑氣體相對於自光源放射的光而言不活潑，因此即使在光源的光量或溫度等存在變動的情況下，也不會對參照光接收單元中的測定值的變化特性造成影響。因此，即使在光源的光量或溫度等存在變動的情況下，由於第I氣室及第2氣室內的對象氣體雖濃度不同但為相同的氣體，因此信號光接收單元及參照光接收單元中的測定值的變化特性也相同。因此，可容易使由光源的光量或溫度等產生的測定值的變動相互抵消，從而可更高精度地計算氣體濃度。另外，所述不活潑氣體優選為包含氬、氙、氮中的至少任意一種的氣體。
在該發明中，可利用當光穿過氬、氙、氮時不衰減的現象進行稀釋，而不會使對象氣體的特性發生變化。另外，優選進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置於所述光源與所述受光單元之間的光路上、且僅使規定波長的光通過。在該發明中，通過帶通濾波器可使信號光接收單元及參照光接收單元分別接收的光成為相同波長，從而可防止因信號光接收單元及參照光接收單元分別接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，所述光源優選為放射紅外線的光源。在該發明中，可利用當紅外線穿過對象氣體時能量衰減的現象來計算對象氣體的濃度。
另外，所述對象氣體優選為二氧化碳。在該發明中，可利用光穿過二氧化碳時能量衰減的現象來計算對象氣體的濃度。另外，優選進一步具備儲存單元，該儲存單元預先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關關係的資料庫或近似式，且所述氣體濃度計算模塊基於所述資料庫或所述近似式來計算與所述比相對應的所述濃度。在該發明中，基於預先準備的資料庫或近似式，可高精度地計算對象氣體的濃度。發明的效果根據本發明的一個方面，可同時更高精度地計算多種多樣的氣體濃度。另外，根據本發明的另一個方面，可降低各個受光元件間的固有的偏差，即使測定環境發生變動，也可通過受光元件高精度地進行檢測值的比較，並且可降低各受光元件間的光的串擾。另外，根據本發明的另一個方面，即使測定環境發生變動，也可更高精度地計算氣體濃度。
圖I是表示第I實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的剖面圖。圖2是顯示表示濃度與比的相關關係的資料庫的圖。圖3是顯示表示濃度與比的相關關係的圖表的圖。圖4是表示氣體濃度計算處理的流程的流程圖。圖5是表示氣體濃度計算裝置的變形例的剖面圖。圖6是表示第I實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的變形例的剖面圖。圖7是表示第I實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的變形例的剖面圖。圖8是表示第2實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的剖面圖。圖9是表示第2實施方式所涉及的受光部的細節的剖面圖。圖10是表示第3實施方式所涉及的受光部的細節的剖面圖。圖11是表示第4實施方式所涉及的受光部的細節的剖面圖。圖12是表示第5實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。圖13是顯示表示濃度與比的相關關係的資料庫的圖。圖14是顯示表示濃度與比的相關關係的圖表的圖。
圖15是表示氣體濃度計算處理的流程的流程圖。圖16是表示第6實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。圖17是表示第7實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。圖18是顯示表示濃度與比的相關關係的資料庫的圖。圖19是顯示表示濃度與比的相關關係的圖表的圖。符號的說明IX、1XA、IXBUXC…氣體濃度計算裝置、2X、2XA…氣體濃度測量模塊、3X、3XA 3XD…計算電路、10X、IOXA、110X、210X…氣室、IIX、IIXA…導入空間、20X…光源部、21X…紅外光源、22X、122XA 122XD…帶通濾波器、30X、130XA 130XD、230XA 230XD…受光部、31X、31XA、131XA 131XD、231XA 231XD…參照光接收元件、32X、32XA、132XA 132XD、 232XA 232XD…信號光接收元件、40X、140XA 140XD…不活潑氣體室、41X…不活潑氣體、121XA 121XD…光源。IY…氣體濃度計算裝置、30Y、30YA、30YB…受光部、31Y、31YB…參照光接收元件、32Y、32YB…信號光接收元件、34Y、34YB…受光元件晶片、35Y…封裝基板、36Y、36YA…封裝蓋、36aY、36bY…封裝蓋開口部、37Y…內側蓋、37aY、37bY…內側蓋開口部、37cY…內側蓋間隔板、37dY…間隔板、38Y…帶通濾波器、39YA、39YB…筒狀蓋、A…區域。12、124、128唚氣體濃度計算裝置、22 "氣體濃度測量模塊、32"4十算電路、42"-儲存部、IOZ…升溫側氣室、IOZA…高溫側氣室、IOZB…稀釋側氣室、IlZ…升溫側導入空間、IlZA…高溫側導入空間、IIZB…稀釋側導入空間、15Z…加熱器、15ZA…高溫側加熱器、20Z…光源部、21Z…紅外光源、30Z…受光部、31Z…參照光接收元件、32Z…信號光接收元件、39Z…帶通濾波器、60Z…常溫側氣室、60ZA…低溫側氣室、60ZB…非稀釋側氣室、61Z…常溫側導入空間、61ZA…低溫側導入空間、61ZB…非稀釋側導入空間、65ZA…低溫側加熱器、70Z…隔熱構件、80Z…稀釋氣體供給部。
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發明所涉及的氣體濃度計算裝置、氣體濃度測量模塊及光檢測器的優選的實施方式進行詳細的說明。再者，在附圖的說明中，對相同的要素標註相同的符號，省略重複的說明。[第I實施方式](氣體濃度計算裝置IX的整體構成)首先，對第I實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IX的整體構成進行說明。圖I是表示氣體濃度計算裝置的剖面圖。氣體濃度計算裝置IX被構成為包括氣體濃度測量模塊2X，其接收來自紅外光源21X(相當於權利要求中的「光源」)的紅外光，並測定其能量；計算電路3X(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於由氣體濃度測量模塊2X得到的測定結果而計算氣體濃度；及儲存部4X(相當於權利要求中的「儲存單元」)，其儲存計算電路3X計算氣體濃度時的信息；該氣體濃度計算裝置IX是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置。通過計算電路3X所計算的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，並用於例如空調系統等的控制中。再者，在第I實施方式中，對將導入至氣體濃度測量模塊2X中的樣品氣體中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體的情況下的例子進行說明。
氣體濃度測量模塊2X包括如下部件而構成氣室10X，其形成內部導入樣品氣體50X的導入空間IlX ;光源部20X，其配置於氣室IOX的一端；及受光部30X(相當於權利要求中的「信號光接收單元及參照光接收單元」)，其配置於氣室IOX的另一端且接收自光源部20X放射的光。關於氣室10X，在氣室IOX的一端側設置有用於嚮導入空間IlX內導入樣品氣體50X的氣體導入部12X，在氣室IOX的另一端側設置有用於將導入空間IlX內的樣品氣體50X向外部排出的氣體排出部13X。再者，也可如圖I所示，不設置進出口而為多個穿孔形狀。光源部20X包括如下部件而構成框體25X，其與氣室IOX相接合；紅外光源21X，其配置於框體25X內；開口部26X，其形成於框體25X上的與紅外光源21X相對的部位、且用於將紅外光源21X放射的紅外光引導至框體25X的外部；以及帶通濾波器22X及窗構件23X，其覆蓋開口部26X。自紅外光源2IX放射的紅外光穿過窗構件23X、帶通濾波器22X並 導入至氣室IOX內。此處，紅外光源2以使用放射4.2111^4.311111的波段的光的光源。另 夕卜，帶通濾波器22X使用僅透過4. 2 ii nT4. 3um的波段的光的帶通濾波器。另外，窗構件23X由相對於紅外線具有較高的透過性的材料而構成。再者，關於下述的窗構件39X、43X，也為與窗構件23X相同的構成。受光部30X包括如下部件而構成參照光接收元件31X(相當於權利要求中的「參照光接收單元」)及信號光接收元件32X(相當於權利要求中的「信號光接收單元」)，其配置於基板35X上；蓋36X，其覆蓋參照光接收元件31X及信號光接收元件32X ;間隔壁37X，其自蓋36X延伸至參照光接收元件31X與信號光接收元件32X之間的區域；開口部38X，其分別形成於蓋36X中的與參照光接收元件31X及信號光接收元件32X相對的部位；及窗構件39X，其覆蓋開口部38X。參照光接收元件31X及信號光接收元件32X將所接收的紅外光的能量值向計算電路3X輸出。另外，在氣室IOX的導入空間IlX內，在紅外光源21X與參照光接收元件31X之間的光路中配置有不活潑氣體室40X。在不活潑氣體室40X內封入有相對於自紅外光源21X放射的紅外光而言不活潑的不活潑氣體41X。不活潑氣體室40X配置於導入空間IlX內的受光部30X側的端部。另外，不活潑氣體室40X中，在來自紅外光源21X的紅外光入射的一側的端部，配置有窗構件43X。雖未圖示，但在圖I所示的位置上未設置帶通濾波器22X的情況下，也可在圖I的窗構件39X的位置上設置帶通濾波器。即，帶通濾波器的配置位置只要是配置於光源部20X與受光部30X之間的光路上，則沒有特別的限定。再者，作為不活潑氣體41X，使用不吸收自紅外光源21X放射的紅外光^^^!!!^^!!!的波長)的(不活潑)氣體，例如使用氬或氙等不活潑氣體、氮等。特別優選為使用氮或氬。其原因在於化學性方面穩定，且在成本方面也有優勢。通過以上的構成，自紅外光源21X放射的紅外光中的、入射至參照光接收元件31X的紅外光，穿過導入空間IlX中的樣品氣體50X與不活潑氣體室40X中的不活潑氣體41X。入射至信號光接收元件32X的紅外光穿過導入空間IlX中的樣品氣體50X。因此，較通過信號光接收元件32X所接收的紅外光而言，通過參照光接收元件31X所接收的紅外光的穿過樣品氣體50X內的距離僅縮短存在有不活潑氣體41X的空間的部分。即，通過參照光接收元件31X及信號光接收元件32X，可同時接收由樣品氣體50X的二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。此處，如圖I所示，通過樣品氣體50X中的二氧化碳分子51X而吸收紅外光。(儲存部4X的儲存信息)繼而，對儲存部4X所儲存的信息進行說明。在儲存部4X中預先儲存有表示二氧化碳的濃度與參照光接收元件31X及信號光接收元件32X所接收的紅外光的能量值的比的相關關係的近似式。—般而言，若將來自光源的紅外線能量值設為Itl、將到達受光單元的紅外線能量值設為I、將自光源直至受光單元為止的光路長度設為I、將對 象氣體的濃度設為C、將吸收係數設為U，則根據Lambert-Beer (郎伯-比爾)定律，以下的式(I)所表示的關係成立。I=I0exp (- U C I) (I)基於上述關係，使用Lambert-Beer定律,根據各個二氧化碳的濃度,預先計算參照光接收元件31X所接收的能量值A及信號光接收元件32X所接收的能量值B。即，將已知的IriiXU代入至上述式(I)中求出I，由此計算能量值A、B。進而計算能量值B與能量值A的比(B/A)。使這些所計算出的值與二氧化碳的濃度相對應，如圖2所示，製成表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的資料庫。進而根據圖2所示的資料庫而得出圖3所示的表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的圖表，並計算能量值的比(B/A)與二氧化碳的濃度的近似式(例如，濃度=f (比))。將所計算出的近似式預先儲存於儲存部4X中。再者，在第I實施方式中，通過將自紅外光源21X入射至參照光接收元件31X的紅外光穿過樣品氣體50X中的距離例如設為2L，將自紅外光源21X入射至信號光接收元件32X的紅外光穿過樣品氣體50X的距離例如設為3L，使光路長度不同。另外，在圖2的資料庫中，為了方便製成資料庫，以二氧化碳的濃度為零PPm時的能量值A、B成為I的方式進行標準化。通過使參照光接收元件31X所接收的能量值A和信號光接收元件32X所接收的能量值B的比與二氧化碳的濃度相對應，從而可使用圖2的資料庫或近似式，基於參照光接收元件31X及信號光接收元件32X實際所接收的光的能量值的比來計算二氧化碳的濃度。( 二氧化碳的濃度計算處理)繼而，對於計算電路3X根據參照光接收元件31X及信號光接收元件32X所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理流程進行說明。再者，計算電路3X是包括CPU等而構成的電路。圖4是表示二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。在步驟SlOlX中，計算電路3X獲取由參照光接收元件31X所接收的光的能量值A及由信號光接收元件32X所接收的光的能量值B。繼而，在步驟S102X中，計算電路3X計算所獲取的能量值B與能量值A的比(B/A)。在步驟S103X中，計算電路3X使用儲存於儲存部4X的近似式，根據步驟S102X中所計算的比(B/A)計算出二氧化碳的濃度。使用近似式來計算濃度，由此可容易地進行計算處理。 在步驟S104X中，計算電路3X將表示所計算的二氧化碳的濃度的信號輸出至未圖示的控制裝置等中。表示二氧化碳的濃度的信號例如用於控制裝置中空調的控制等中。(第I實施方式的作用 效果)在第I實施方式中，由於在導入空間IlX內、在紅外光源21X與參照光接收元件31X之間的光路中配置有不活潑氣體41X，因此自紅外光源21X放射的紅外光穿過導入空間IlX內的樣品氣體50X及不活潑氣體41X併入射至參照光接收元件31X。進而，自紅外光源21X放射的紅外光穿過導入空間IlX內的樣品氣體50X併入射至信號光接收元件32X。因此，與入射至信號光接收元件32X的紅外光穿過樣品氣體50X中的距離相比，入射至參照光接收元件31X的紅外光穿過樣品氣體50X中的距離僅縮短存在有不活潑氣體41X的空間的部分。因此，通過參照光接收元件31X及信號光接收元件32X，可同時測定穿過樣品氣體50X中的距離不同的紅外光、即由樣品氣體50X內的二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。另外，氣體濃 度計算裝置IX是不會如引用文獻I中所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同的氣體的比較氣體室等，而可測定吸收量不同的光的構成，且可測定多種多樣的氣體的濃度。另外，也可同時測量多種氣體。另外，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊2X的光檢測精度的下降。另外，通過使用氬氣、氙氣、氮氣作為封入至不活潑氣體室40X的不活潑氣體41X，可利用當紅外光穿過這些氣體中時不衰減的現象，獲得穿過樣品氣體50X的距離不同的紅外光。另外，通過帶通濾波器22X可使參照光接收元件31X及信號光接收元件32X分別所接收的光成為相同波長，從而可防止因參照光接收元件31X及信號光接收元件32X分別所接收的光的波長不同導致的光檢測精度的下降。另外，紅外光源21X放射紅外線，由此，可利用當紅外線穿過樣品氣體50X時因二氧化碳而使能量衰減的現象，來計算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。另外，可利用當紅外光穿過樣品氣體50X中的二氧化碳時能量衰減的現象來計算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。通過預先在儲存部4X內儲存近似式，可基於近似式而高精度地計算對象氣體的濃度。(變形例)本發明的一個方面並不限定於上述的第I實施方式。例如，在圖4的步驟S103X中，計算電路3X使用近似式來計算二氧化碳的濃度，但也可不使用近似式計算二氧化碳的濃度。在此情況下，預先將使圖2所示的資料庫表格化後所得的表格儲存於儲存部4X中。計算電路3X也可將所獲取的能量值A及能量值B與儲存於儲存部4X的表格相比較，根據該表格直接計算濃度。在此情況下，當然可由圖2所示的資料庫計算出能量的比(B/A)與二氧化碳的濃度之間的近似式，但也可使用表格計算出濃度。另外,可不使用不活潑氣體室40X而變更穿過樣品氣體50X中的光的光路長度。例如，也可如圖5所示的氣體濃度計算裝置IXA那樣，對氣室IOXA的形狀設置階差，將參照光接收元件31XA配置於較信號光接收元件32XA更靠近紅外光源21X側的位置。如此，由於將參照光接收元件31XA及信號光接收元件32XA配置於自紅外光源21X放射的紅外光穿過導入空間IIXA內的距離不同的位置上，因此，參照光接收元件31XA上入射有與信號光接收元件32XA相比穿過樣品氣體50X的距離較短的紅外光。因此，通過參照光接收元件31XA及信號光接收元件32XA，可同時測定穿過樣品氣體50X的距離不同的光、即由樣品氣體50X內的二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。再者，在上述第I實施方式中，對通過氣體濃度計算裝置1X、1XA計算二氧化碳的濃度的情況進行說明，當然也可計算除此以外的氣體的濃度。另外，通過根據欲測定濃度的氣體而適當追加光源或帶通濾波器的種類，從而可同時計算多種氣體的濃度。另外，將自紅外光源21X入射至參照光接收元件31X的紅外光穿過樣品氣體50X中的距離設為2L，將自紅外光源21X入射至信號光接收元件32X的紅外光穿過樣品氣體50X的距離設為3L，但並不限定於此，可根據欲測定濃度的氣體的測定範圍或精度等而適當進行最優化。此處，在圖6中表示用以檢測多種氣體混合存在的樣品氣體的氣體濃度的變形例。如上所述計算不同種類的氣體的濃度時，需要將光源與檢測部作為I個單元並且在各 個單元內測定氣體濃度，該光源將多種被測定氣體的各自所吸收的不同的波長的光分別放射至氣室內，該檢測部以在來自各個光源的光穿過樣品氣體的區域內構成2個光路長度不同的光路的方式配置參照光接收元件與信號光接收元件。因此，在本申請的氣體濃度測量模塊中，使用多個將不活潑氣體室及參照光接收元件與信號光接收元件設為一對的檢測部，在各檢測部分別連接氣體濃度計算模塊，由此可實現檢測。圖6中，作為一例而例示有測定混合存在4種氣體的樣品氣體的氣體濃度的氣體濃度計算裝置1XB。如圖6所示，氣體濃度計算裝置IXB具備氣體濃度測量模塊2XA，其具備對象氣體不同的受光部130XA 130XD ;及氣體濃度計算模塊(計算電路3XA 3XD及儲存部4XA 4XD)，其與受光部130XA 130XD相對應。在氣室IlOX的一端側分別配置有放射不同波長的光的光源121XA 121XD。自各光源121XA 121XD放射的光分別由受光部130XA 130XD接收。再者，只要是所放射的光的波長範圍較廣、且含有可利用於各對象氣體的吸收的波段的光源，則可使用一個光源。受光部130XA 130XD分別具備參照光接收元件131XA 131XD及信號光接收元件132XA 132XD。在光源121XA 121XD與參照光接收元件131XA 131XD之間的光路中，配置有封入有相對於自光源121XA121XD放射的光而言分別為不活潑的不活潑氣體的不活潑氣體室140XA 140XD。此處，將不活潑氣體室140XA 140XD及參照光接收元件131XA 131XD與信號光接收元件132XA 132XD分別設為I對而構成檢測部。另外，帶通濾波器122XA 122XD分別配置於各光源121XA 121XD的前面，該帶通濾波器122XA 122XD使作為各檢測部測定對象的氣體所吸收的波長的光透過，且截斷除此以外的波長的光。再者，關於各檢測部所計算的氣體濃度的計算方法，與上述的算法相同。另外，在圖7中例示有氣體濃度計算裝置1XC，其不使用不活潑氣體室而使自光源直至參照光接收元件為止的距離與自光源直至信號光接收元件為止的距離不同，測定混合存在4種氣體的樣品氣體的氣體濃度。S卩，對氣室210X的形狀設置階差，在接收自光源12IXA放射的光的受光部230XA，將參照光接收元件231XA配置於較信號光接收元件232XA更靠近光源121XA側的位置。同樣，關於分別接收自光源121XB121XD放射的光的各受光部230XB 230XD，也將參照光接收元件231XB 231XD配置於較信號光接收元件232XB 232XD分別更靠近光源121XB 121XD側的位置。另外，由氣體濃度計算裝置1X、1XA、1XB、1XC所計算出的氣體的濃度，除空調的控制以外，也可適用於計算氣體的濃度的各種設備中。
在以下的第疒第4實施方式中，對將本發明的另一個方面所涉及的光檢測器應用於檢測穿過樣品氣體的不同的光路上的光且計算樣品氣體中的對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中所使用的光檢測器中的情況進行說明。[第2實施方式](氣體濃度計算裝置IY的整體構成)以下，對第2實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IY的整體構成進行說明。圖8是表示氣體濃度計算裝置的剖面圖。氣體濃度計算裝置IY包括如下部件而構成受光模塊2Y，其接收紅外光源21Y所放射的紅外光，並測定其能量；及計算電路3Y，其基於由受光模塊2Y得到的測定結果而計算氣體濃度；該氣體濃度計算裝置IY是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置。通過計算電路3Y所計算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，並利用於例如空調系統等的控制中。再者，在第2實施方式中，對將導入至受光模塊2Y的樣品氣體中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體的情況下的例子進行說明。受光模塊2Y包括如下部件而構成氣室10Y，其形成內部導入樣品氣體50Y的導入空間IlY ;光源部20Y，其配置於氣室IOY內的一端；比較氣體室41Y及測定氣體室42Y，其配置於氣室IOY內的另一端；及受光部30Y(相當於權利要求中的「光檢測器」)，其與氣室IOY的另一端連接且接收自光源部20Y的紅外光源21Y放射的光。氣室IOY中設置有用於嚮導入空間IlY內導入樣品氣體50Y的氣體導入部12Y，進而設置有用於將導入空間IlY內的樣品氣體50Y向外部排出的氣體排出部13Y。光源部20Y由如下部件而構成紅外光源21Y，其放射紅外光；反射構件22Y，其使自紅外光源21Y放射的紅外光朝嚮導入空間IlY內反射；及窗構件23Y，其由相對於紅外線表現出較高的透過性的材料構成。比較氣體室41Y中封入有與對象氣體種類相同的氣體。另外，測定氣體室42Y中封入有相對於紅外光而言不活潑的氣體。受光部30Y包括參照光接收元件31Y (相當於權利要求中的「受光元件」)及信號光接收元件32Y(相當於權利要求中的「受光元件」)而構成。信號光接收元件32Y接收自紅外光源21Y放射且在光路LI上前進並穿過測定氣體室42Y的紅外光。另外，參照光接收元件3IY接收自紅外光源2IY放射且在光路L2上前進並穿過比較氣體室41Y的紅外光。受光部30Y將參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y所接收的紅外光的能量值輸出至計算電路3Y。通過以上的構成，參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y接收因穿過的氣體室(比較氣體室41Y、測定氣體室42Y)不同而能量值不同的紅外光。計算電路3Y基於由參照光接收元件31Y所受光的能量值而計算放射光量的增減，並對信號光接收元件32Y所檢測出的檢測值進行校正，由此可計算出樣品氣體50Y中的二氧化碳的濃度。再者，關於氣體濃度計算裝置IY中的受光部30Y的構成以外的構成，與上述所說明的專利文獻I中所記載的技術相同，因而省略詳細的說明。另外，關於基於2個能量值計算氣體濃度的順序，也如例如專利文獻I中所公開的那樣，可使用一直以來已知的氣體相關法進行計算，因而省略詳細的說明。(受光部30Y的詳細構造)繼而，對受光部30Y的詳細構造進行說明。圖9表示受光部30Y的詳細構造。受、光部30Y包括如下部件而構成封裝基板35Y，其載置形成有參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y的受光元件晶片34Y ;及封裝蓋36Y，其自封裝基板35Y延伸且覆蓋參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y。另外，封裝蓋36Y中，在與參照光接收元件31Y相對的位置上形成有封裝蓋開口部36aY，在與信號光接收元件32Y相對的位置上形成有封裝蓋開口部36bY。另外，受光部30Y進一步包括覆蓋封裝蓋開口部36aY、36bY的帶通濾波器38Y而構成。帶通濾波器38Y是僅使規定波長的光通過的濾波器。另外，帶通濾波器38Y可為固定於封裝蓋36Y上的構成，也可為通過封裝蓋36Y與內側蓋37Y(以下詳細敘述)夾住且固定的構成。另外，受光部30Y在封裝蓋36Y的內側進一步包括內側蓋37Y而構成，該內側蓋37Y自封裝基板35Y延伸且覆蓋參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y。內側蓋37Y中，在與參照光接收元件31Y相對的位置上形成有內側蓋開口部37aY，在與信號光接收元件32Y相對的位置上形成有內側蓋開口部37bY。另外，內側蓋37Y具有內側蓋間隔板37cY，該內側蓋間隔板37cY自與參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y相對的面延伸至參 照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的區域A。再者，內側蓋37Y及內側蓋間隔板37cY相當於權利要求中的「遮蔽單元」。參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y使用受光元件的製造工序中形成於I個受光元件晶片上的多個受光元件中的鄰接地形成的元件。另外，參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y使用製造工序中彼此不分離而處於形成在晶片基板33Y上的狀態的元件。另外，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的區域A可通過槽加工而形成。再者，作為接收紅外光的參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y的材料，在通過槽加工形成區域A的情況下,例如可使用PbSe、InSb、InAsSb、MCT等量子型元件,或熱電堆、熱敏電阻、熱電元件等熱型元件。再者，在使用熱型元件的情況下，無需用於冷卻受光元件的冷卻器。另外，當使用量子型元件的情況下，優選適當地設置用於冷卻受光元件的冷卻器。再者，內側蓋間隔板37cY自內側蓋37Y的與參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y相對的面延伸至晶片基板33Y為止。由此，由內側蓋37Y與封裝基板35Y包圍的區域，通過內側蓋間隔板37cY而分割成配置參照光接收元件31Y的一側的區域、及配置信號光接收元件32Y的一側的區域。另外，封裝蓋36Y、內側蓋37Y、內側蓋間隔板37cY由遮蔽紅外線的材料而構成。(第2實施方式的作用 效果)第2實施方式中，通過以上的構成，在內側蓋37Y的內側，可通過內側蓋間隔板37cY而分割成參照光接收元件31Y側的區域及信號光接收元件32Y側的區域。因此，自紅外光源2IY穿過光路LI而應入射至信號光接收元件32Y的紅外光在進入至內側蓋37Y的內側之後不會入射至參照光接收元件31Y。另外，關於由信號光接收元件32Y的表面進行反射等後的紅外光，也不會入射至參照光接收元件31Y。同樣，自紅外光源21Y穿過光路L2而應入射至參照光接收元件31Y的紅外光、及由參照光接收元件31Y的表面進行反射等後的紅外光不會入射至信號光接收元件32Y。因此，可降低參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的光的串擾，並且可通過受光部30Y高精度地檢測不同的光路上的光。另外，通過使用鄰接地形成於受光元件晶片34Y上的參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y，由於鄰接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的固有的偏差。因此，即使測定環境發生變動，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的檢測值的變動也具有相同的變化特性，從而可容易使這些檢測值的變動相互抵消。因此，可通過參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y高精度地進行檢測值的比較。另外，通過內側蓋間隔板37cY及內側蓋37Y，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的光的串擾降低。如此，通過內側蓋間隔板37cY與內側蓋37Y的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。再者，雖未圖示，但在封裝蓋36Y的封裝蓋開口部36aY、36bY形成階差，利用該階差，可將氣室IOY與受光部30Y連接。在此情況下，例如可使將光自氣室IOY引導至受光部 30Y的導光管嵌入至階差部分，或者可嵌入光纖等。由此，可進一步可靠地將紅外光自氣室IOY引導至受光部30Y。[第3實施方式]第3實施方式是將第2實施方式中的氣體濃度計算裝置IY的受光部30Y替換成構成不同的受光部30YA(相當於權利要求中的「光檢測器」)的實施方式，關於受光部30YA以外的構成省略說明。另外，關於第3實施方式中的受光部30YA,對於與第2實施方式中的受光部30Y相同的構成要素標註相同編號並省略說明。(受光部30YA的詳細構造)以下，對受光部30YA的詳細構造進行說明。圖10表示受光部30YA的詳細構造。受光部30YA包括如下部件而構成封裝基板35Y，其載置形成有參照光接收元件3IY (相當於權利要求中的「受光元件」)及信號光接收元件32Y(相當於權利要求中的「受光元件」)的受光元件晶片34Y ;封裝蓋36YA，其自封裝基板35Y延伸且覆蓋參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y。另外，封裝蓋36YA中，在與參照光接收元件31Y相對的位置上形成有封裝蓋開口部36aY，在與信號光接收元件32Y相對的位置上形成有封裝蓋開口部36bY。另外，受光部30YA進一步包括覆蓋封裝蓋開口部36aY、36bY的帶通濾波器38Y而構成。再者，帶通濾波器38Y固定於封裝蓋36YA上。另外，封裝蓋36YA具有間隔板37dY(相當於權利要求中的「遮蔽單元」)，該間隔板37dY自與參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y相對的面延伸至參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的區域A。參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y使用受光元件的製造工序中形成於I個受光元件晶片上的多個受光元件中的鄰接地形成的元件。另外，參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y使用製造工序中彼此不分離且處於形成在晶片基板33Y上的狀態的元件。另外，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的區域A可通過槽加工而形成。由此，由封裝蓋36YA與封裝基板35Y所包圍的區域，通過夾持間隔板37dY而分割成配置參照光接收元件31Y的一側的區域及配置信號光接收元件32Y的一側的區域。另外，封裝蓋36YA、間隔板37dY由遮蔽紅外線的材料構成。(第3實施方式的作用 效果)
第3實施方式中，通過以上的構成，在封裝蓋36YA的內側，可通過間隔板37dY而分割參照光接收元件31Y側的區域及信號光接收元件32Y側的區域。因此，自紅外光源21Y穿過光路LI而應入射至信號光接收元件32Y的紅外光，在進入至封裝蓋36YA的內側之後不會入射至參照光接收元件31Y。另外，關於由信號光接收元件32Y的表面進行反射等後的紅外光，也不會入射至參照光接收元件31Y。同樣，自紅外光源21Y穿過光路L2而應入射至參照光接收元件31Y的紅外光、及由參照光接收元件31Y的表面進行反射等後的紅外光不會入射至信號光接收元件32Y。因此，可降低參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的光的串擾，並且可通過受光部30YA高精度地檢測不同的光路上的光。另外，通過使用鄰接地形成於受光元件晶片34Y上的參照光接收元件31Y及信號光接收元件32Y，由於鄰接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的固有的偏差。因此，即使測定環境發生變動，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y間的檢測值的變動也具有相同的變化特性，從而可容易使這些檢測值的變動相互抵消。因此，可高精度地進行參照光接收元件31Y及信號光接收 元件32Y的檢測值的比較。另外，通過具備間隔板37dY的封裝蓋36YA，參照光接收元件31Y與信號光接收元件32Y之間的光的串擾降低。如此，通過在封裝蓋36YA的內側設置間隔板37dY的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。[第4實施方式]第4實施方式中，將第2實施方式中的氣體濃度計算裝置IY的受光部30Y替換成不同構成的受光部30YB (相當於權利要求中的「光檢測器」)，關於受光部30YB以外的構成省略說明。另外，關於第4實施方式中的受光部30YB，對於與第2實施方式中的受光部30Y相同的構成要素標註相同編號並省略說明。(受光部30YB的詳細構造)對受光部30YB的詳細構造進行說明。圖11表示受光部30YB的詳細構造。受光部30YB包括如下部件而構成受光元件晶片34YB，其形成有參照光接收元件31YB (相當於權利要求中的「受光元件」)及信號光接收元件32YB(相當於權利要求中的「受光元件」)；封裝基板35Y，其載置受光元件晶片34YB ;及封裝蓋36Y，其自封裝基板35Y延伸且覆蓋受光元件晶片34YB。另外，封裝蓋36Y中，在與參照光接收元件31YB相對的位置上形成有封裝蓋開口部36aY，在與信號光接收元件32YB相對的位置上形成有封裝蓋開口部36bY。另外，受光部30YB進一步包括覆蓋封裝蓋開口部36aY、36bY的帶通濾波器38Y而構成。再者，帶通濾波器38Y固定於封裝蓋36Y上。另外，受光部30YB進一步包括如下部件而構成筒狀的筒狀蓋39YA (相當於權利要求中的「遮蔽單元」)，其載置於受光元件晶片34YB上的與參照光接收元件31YB相對應的位置上；及筒狀的筒狀蓋39YB(相當於權利要求中的「遮蔽單元」)，其載置於與信號光接收元件32YB相對應的位置。筒狀蓋39YA將自封裝蓋開口部36aY進入至封裝蓋36Y的內側的紅外光引導至參照光接收元件31YB。另外，筒狀蓋39YB將自封裝蓋開口部36bY進入至封裝蓋36Y的內側的紅外光引導至信號光接收元件32YB。再者，筒狀蓋39YA、39YB由遮蔽紅外線的材料而構成。
參照光接收元件31YB及信號光接收元件32YB使用受光元件的製造工序中形成於I個受光元件晶片34YB上的多個受光元件中的鄰接地形成的元件。(第4實施方式的作用 效果)第4實施方式中，通過以上的構成，自受光部30YB的封裝蓋開口部36aY進入至封裝蓋36Y的內側的紅外光通過筒狀蓋39YA而導入至參照光接收元件31YB。另外，自封裝蓋開口部36bY進入至封裝蓋36Y的內側的紅外光，通過筒狀蓋39YB而導入至信號光接收元件32YB。因此，自紅外光源21Y穿過光路LI而應入射至信號光接收元件32YB的紅外光，在進入至封裝蓋36Y的內側之後不會入射至參照光接收元件31YB。另外，關於由信號光接收元件32YB的表面進行反射等後的紅外光，也不會入射至參照光接收元件31YB。同樣，自紅外光源21Y穿過光路L2而應入射至參照光接收元件31YB的紅外光、及由參照光接收元件31 YB的表面進行反射等後的紅外光不會入射至信號光接收元件32YB。因此，可降低參照光接收元件31YB與信號光接收元件32YB間的光的串擾，並且可 通過受光部30YB高精度地檢測不同的光路上的光。另外，通過在受光元件晶片34YB上載置筒狀蓋39YA、39YB，從而參照光接收元件31 YB與信號光接收元件32YB之間的光的串擾降低。如此，通過筒狀蓋39YA、39YB的簡單的構成，可發揮能夠降低光的串擾的效果。另外，通過使用鄰接地形成於受光元件晶片34YB上的參照光接收元件31YB及信號光接收元件32YB，由於鄰接地形成的受光元件具有大致相同的特性，因此可降低參照光接收元件31YB與信號光接收元件32YB間的固有的偏差。因此，即使測定環境發生變動，參照光接收元件31YB與信號光接收元件32YB間的檢測值的變動也具有相同的變化特性，從而可容易使這些檢測值的變動相互抵消。因此，可高精度地進行參照光接收元件31YB及信號光接收元件32YB的檢測值的比較。本發明的另一個方面並不限定於上述的第2 第4實施方式。例如，也可將受光部30Y、30YA、30YB中所使用的帶通濾波器38Y替換成使光透過的窗構件。在此情況下，在自紅外光源21Y直至受光部30Y、30YA、30YB為止的之間的光路L1、L2上的規定位置上，設置帶通濾波器。另外，對受光部30Y、30YA、30YB而言，分別對具備2個受光元件(31Y、32Y、31YB、32YB)的情況進行了說明，但受光元件的數量並不限定於此，也可為3個以上。再者，在上述的第2 第4實施方式中，對通過氣體濃度計算裝置IY計算二氧化碳的濃度的情況進行了說明，當然也可計算除此以外的氣體的濃度。另外，作為光源，使用放射紅外線的紅外光源21Y，但也可使用放射其它波段的光的光源。在此情況下，使用可接收光源所放射的光的波段的參照光接收元件31Y、31YB及信號光接收元件32Y、32YB。另外，在上述的第疒第4實施方式中，作為計算氣體濃度的氣體濃度計算裝置，以具備比較氣體室41Y及測定氣體室42Y的氣體濃度計算裝置IY為例進行說明，但關於計算氣體濃度的裝置構成，並不限定於此。另外，在上述的第2 第4實施方式中，以將本發明的另一個方面所涉及的光檢測器應用於氣體濃度計算裝置中所使用的光檢測器的情況為例進行了說明，但只要是接收不同的光路上的光，則也可將本發明的另一個方面所涉及的光檢測器應用於其它的各種裝置中。[第5實施方式](氣體濃度計算裝置IZ的整體構成)首先，對第5實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZ的整體構成進行說明。圖12是表示氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IZ包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2Z，其接收來自紅外光源21Z(相當於權利要求中的「光源」)的紅外光，並測定其能量；計算電路3Z(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2Z的測定結果而計算氣體濃度；及儲存部4Z(相當於權利要求中的「儲存單元」)，其儲存計算電路3Z計算氣體濃度時的信息；該氣體濃度計算裝置IZ是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置。通過計算電路3Z所計算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，並利用於例如空調系統等的控制中。再者，在第5實施方式中，對於將導入至氣體濃 度測量模塊2Z的樣品氣體中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體的情況下的例子進行說明。氣體濃度測量模塊TL包括如下部件而構成升溫側氣室IOZ (相當於權利要求中的「第I氣室」)，其形成內部導入有樣品氣體50Z的升溫側導入空間IlZ (相當於權利要求中的「第I導入空間」)；常溫側氣室60Z(相當於權利要求中的「第2氣室」)，其形成內部直接導入有樣品氣體50Z的常溫側導入空間61Z(相當於權利要求中的「第2導入空間」)；光源部20Z，其配置於升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z的一端；及受光部30Z (相當於權利要求中的「信號光接收單元及參照光接收單元」)，其配置於升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z的另一端且接收自光源部20Z放射的光。另外，氣體濃度測量模塊2Z進一步具備加熱器15Z (相當於權利要求中的「第I加熱器、濃度轉換單元」)，其附設於升溫側氣室IOZ上；及隔熱構件70Z，其配置於升溫側氣室IOZ與常溫側氣室60Z之間。加熱器15Z使升溫側導入空間IlZ內的樣品氣體50Z升溫。再者，在第5實施方式中，通過加熱器15Z使導入至升溫側導入空間IIZ的樣品氣體50Z (常溫例如25度)升溫10度，而獲得升溫後樣品氣體51Z。因此，升溫側導入空間IlZ內的升溫後樣品氣體51Z成為，比與欲測定二氧化碳的濃度的樣品氣體50Z相同的氣體即常溫側導入空間6IZ內的樣品氣體50Z高10度的溫度。關於升溫側氣室10Z，在升溫側氣室IOZ的一端側設置有用於向升溫側導入空間IlZ內導入樣品氣體50Z的氣體導入部12Z，在升溫側氣室IOZ的另一端側設置有用於將升溫側導入空間IlZ內的升溫後樣品氣體51Z向外部排出的氣體排出部13Z。另外,關於常溫側氣室60Z，在常溫側氣室60Z的一端側設置有用於向常溫側導入空間61Z內導入樣品氣體50Z的氣體導入部62Z，在常溫側氣室60Z的另一端側設置有用於將導入至常溫側導入空間61Z內的樣品氣體50Z向外部排出的氣體排出部63Z。再者,雖未圖不,但氣體導入部12Z及氣體導入部62Z與用以導入樣品氣體50Z的同一導入管相連接，向升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z內導入相同的樣品氣體50Z。再者，在圖12中，升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z內的點表示氣體的分子，且點的密度較密的部分與密度較疏的部分相比氣體的濃度較濃。另外，在下述的圖16、圖17中，也與圖12相同,通過氣室內的點來表示氣體的濃度。光源部20Z包括如下部件而構成框體25Z，其與升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z相接合；紅外光源21Z，其配置於框體25Z內；開口部26Z，其形成於框體25Z中的與紅外光源21Z相對的部位且用於將紅外光源21Z所放射的紅外光引導至框體25Z的外部；及窗構件23Z，其覆蓋開口部26Z。自紅外光源21Z放射的紅外光穿過窗構件23Z而導入至升溫側氣室IOZ內及常溫側氣室60Z內。此處，紅外光源21Z使用放射4. 2 ii nT4. 3um的波段的光的光源。另外，窗構件23Z由相對於紅外線具有較高的透過性的材料而構成。受光部30Z包括如下部件而構成參照光接收元件31Z(相當於權利要求中的「參照光接收單元」)及信號光接收元件32Z(相當於權利要求中的「信號光接收單元」)，其配置於基板35Z上；蓋36Z，其覆蓋參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z ;間隔壁37Z，其自蓋36Z延伸至參照光接收元件31Z與信號光接收元件32Z之間的區域；開口部38Z，其分別形成於蓋36Z的與參照光接收元件31Z及信號光接收元件32 Z相對的部位；及帶通濾波器39Z，其覆蓋開口部38Z。參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z將所接收的紅外光的能量值向計算電路3Z輸出。帶通濾波器39Z使用僅使4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光透過的帶通濾波器。另外，參照光接收元件31Z與升溫側氣室IOZ的另一端相對，信號光接收元件32Z與常溫側氣室60Z的另一端相對。另外，雖未圖示，但當在圖12所示的位置上未設置帶通濾波器39Z的情況下，也可在圖12的窗構件23Z的位置上設置帶通濾波器。即，帶通濾波器的配置位置只要是配置於光源部20Z與受光部30Z之間的光路上，則沒有特別的限定。通過以上的構成，自紅外光源21Z放射的紅外光中的入射至參照光接收元件31Z的紅外光，在升溫側導入空間Iiz內穿過已升溫10度的升溫後樣品氣體51Z。入射至信號光接收元件32Z的紅外光穿過常溫側導入空間61Z內的樣品氣體50Z。如此，與通過信號光接收元件32Z所接收的紅外光相比，通過參照光接收元件31Z所接收的紅外光穿過因熱膨脹而使濃度變低的升溫後樣品氣體51Z。即，參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z可同時接收因樣品氣體50Z(50Z、51Z)的濃度不同而使樣品氣體50Z(50Z、51Z)中的二氧化碳所吸收的量不同的紅外光。再者，升溫後樣品氣體51Z相對於樣品氣體50Z而言濃度較低，當穿過紅外光時，由二氧化碳引起的吸收量較少。因此，與信號光接收元件32Z相比，參照光接收元件31Z接收較高的能量值的紅外光。(儲存部4Z的儲存信息)繼而，對儲存部4Z所儲存的信息進行說明。儲存部4Z中預先儲存有表示二氧化碳的濃度與參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的紅外光的能量值的比的相關關係的近似式。一般而言，若將來自光源的紅外線能量值設為Itl、將到達受光單元的紅外線能量值設為I、將自光源直至受光單元為止的光路長度設為I、將對象氣體的濃度設為C、將吸收係數設為U，則根據Lambert-Beer定律，以下的式(I)所表示的關係成立。I=I0exp (- U C I) (I)基於上述關係，使用Lambert-Beer定律，根據導入至升溫側導入空間IlZ及常溫側導入空間6IZ的樣品氣體50Z內的每個二氧化碳的濃度C，預先計算參照光接收元件3IZ所接收的能量值A與信號光接收元件32Z所接收的能量值B。首先，在計算信號光接收元件32Z所受光的能量值B的情況下，通過將已知的IpU、C、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值B。此處，在上述式(I)中，濃度C表示樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度。繼而，關於參照光接收元件31Z所接收的能量值A，也使用上述式(I)針對樣品氣體50Z中的每個二氧化碳的濃度C進行計算。此時，參照光接收元件31Z所接收的紅外光穿過升溫後樣品氣體51Z。因此，根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C來計算升溫後樣品氣體51Z中的二氧化碳的濃度Cl。通過將所計算出的濃度Cl及已知的L、U、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值A。由此，在將二氧化碳的濃度C的樣品氣體50Z導入至升溫側導入空間IlZ內的情況下，可使用式(I)來計算參照光接收元件31Z所接收的能量值A。再者，升溫後樣品氣體51Z的溫度成為比樣品氣體50Z高10度的溫度。因此，例如通過使用氣體的狀態方程式PV=nRT，可根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C且經過計算而求出升溫後樣品氣體51Z中的二氧化碳的濃度Cl。或者，也可在個別測定濃度C與濃度Cl之後，分別使用式⑴來求出能量值A、B。進而，計算能量值B與能量值A的比(B/A)。使這些所計算的值與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度相對應，如圖13所示，製成表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關 系的資料庫。進而，根據圖13所示的資料庫而得出圖14所示的表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的圖表，並且計算能量值的比(B/A)與二氧化碳的濃度的近似式(例如，濃度=f (比))。將所計算出的近似式預先儲存至儲存部4Z。再者，在圖13的資料庫中，為了方便製成資料庫，以樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度為零PPm時能量值A、B成為I的方式進行標準化。通過使參照光接收元件31Z所接收的能量值A和信號光接收元件32Z所接收的能量值B的比與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度相對應，可使用所計算出的近似式，基於參照光接收元件31Z與信號光接收元件32Z實際所接收的光的能量值的比來計算樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度。( 二氧化碳的濃度計算處理)繼而，對於計算電路3Z根據參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理流程進行說明。再者，計算電路3Z是包括CPU等而構成的電路。圖15是表示二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。在步驟SlOlZ中，計算電路3Z獲取由參照光接收元件31Z所接收的光的能量值A及由信號光接收元件32Z所接收的光的能量值B。繼而，在步驟S102Z中，計算電路3Z計算所獲取的能量值B與能量值A的比(B/A)。在步驟S103Z中，計算電路3Z使用儲存於儲存部4Z中的近似式，根據步驟S102Z中所計算出的比(B/A)來計算二氧化碳的濃度。通過使用近似式來計算濃度，可容易地進行計
算處理。在步驟S104Z中，計算電路3Z將表示計算出的二氧化碳的濃度的信號輸出至未圖示的控制裝置等中。表示二氧化碳的濃度的信號例如利用於控制裝置中空調的控制等中。(第5實施方式的作用 效果)在第5實施方式中，參照光接收元件3IZ接收穿過升溫側導入空間IlZ的紅外光。信號光接收元件32Z接收穿過常溫側導入空間61Z的紅外光。另外，通過加熱器15Z將導入至升溫側導入空間IlZ內的樣品氣體50Z的溫度升溫至規定的溫度，從而獲得升溫後樣品氣體51Z。由此，升溫後樣品氣體51Z內的二氧化碳的濃度與常溫側導入空間61Z內的樣品氣體50Z內的二氧化碳的濃度成為彼此不同的濃度。因此，通過參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z，可同時測定穿過二氧化碳的濃度不同的導入空間(升溫側導入空間11Z、常溫側導入空間61Z)內的紅外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。另外，氣體濃度計算裝置IZ是不會如引用文獻I中所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體同種類 但因飽和狀態而顯示不同的變化特性的氣體的比較氣體室等，而可測定不同吸收量的紅外光的構成。特別是向升溫側氣室IOZ及常溫側氣室60Z中導入相同的樣品氣體50Z且轉換成彼此不同的濃度，而並非如引用文獻I所述從最初開始準備不同的變化特性的氣體(比較氣體室內的氣體)。因此，即使在紅外光源21Z的光量或溫度等存在變動的情況下，由於升溫後樣品氣體51Z與樣品氣體50Z雖溫度不同但為相同的氣體，因此參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性也相同。如此，由於參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性相同，因此基於這些測定值，可容易使因紅外光源21Z的光量或溫度等而產生的測定值的變動相互抵消，從而可更高精度地計算氣體濃度。另外，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，氣體濃度計算裝置IZ通過加熱器15Z對導入至升溫側導入空間IlZ的樣品氣體50Z進行升溫而獲得升溫後樣品氣體51Z，由此，升溫側導入空間IlZ內的升溫後樣品氣體51Z的濃度與常溫側導入空間61Z內的樣品氣體50Z相比變低。如此，利用通過加熱而使氣體膨脹的現象，可容易地將升溫側導入空間IlZ內的升溫後樣品氣體51Z中的二氧化碳的濃度與常溫側導入空間6IZ內的樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度轉換成彼此不同的濃度。另外，由於具備隔熱構件70Z，因而可防止升溫側氣室IOZ與常溫側氣室60Z之間的熱的傳遞，從而可高效地對樣品氣體50Z進行升溫。另外，可進一步可靠地保持升溫後樣品氣體51Z與常溫側氣室60Z內的樣品氣體50Z的溫度差。另外，通過帶通濾波器39Z，可使參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光成為相同波長，從而可防止因參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，因紅外光源21Z放射紅外線，故可利用當紅外線穿過樣品氣體50Z及升溫後樣品氣體51Z時因二氧化碳而使能量衰減的現象，來計算樣品氣體50Z及升溫後樣品氣體5IZ中的二氧化碳的濃度。另外，可利用紅外光穿過樣品氣體50Z及升溫後樣品氣體51Z中的二氧化碳時能量衰減的現象，來計算樣品氣體50Z及升溫後樣品氣體51Z中的二氧化碳的濃度。另外，通過預先在儲存部4Z內儲存近似式，從而可基於近似式高精度地計算對象氣體的濃度。[第6實施方式]第6實施方式中，通過個別的加熱器使入射至參照光接收元件31Z的紅外光穿過的樣品氣體50Z及入射至信號光接收元件32Z的紅外光穿過的樣品氣體50Z升溫。(氣體濃度計算裝置IZA的整體構成)首先，對第6實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZA的整體構成進行說明。圖16是表示氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IZA包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2ZA，其接收來自紅外光源21Z (相當於權利要求中的「光源」)的紅外光，並測定其能量；計算電路3Z(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2ZA的測定結果而計算氣體濃度；及儲存部4Z(相當於權利要求中的「儲存單元」)，其儲存計算電路3Z計算氣體濃度時的信息；氣體濃度計算裝置IZA是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3Z所計算的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，並利用於例如空調系統等的控制中。再者，在第6實施方式中，對於將導入至氣體濃度測量模塊2ZA的樣品氣體中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體的情況下的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2ZA包括如下部件而構成高溫側氣室IOZA (相當於權利要求中的「第I氣室」)，其形成內部導入樣品氣體50Z的高溫側導入空間11ZA(相當於權利要求中的「第I導入空間」)；低溫側氣室60ZA(相當於權利要求中的「第2氣室」)，其形成內部導入樣品氣體50Z的低溫側導入空間61ZA(相當於權利要求中的「第2導入空間」)；光源部20Z，其配置於高溫側氣室IOZA及低溫側氣室60ZA的一端；及受光部30Z (相當於權利要求中的「信號光接收單元及參照光接收單元」)，其配置於高溫側氣室IOZA及低溫側氣 室60ZA的另一端且接收自光源部20Z放射的光。再者，雖未圖示，但氣體導入部12Z及氣體導入部62Z與用以導入樣品氣體50Z的同一導入管連接，向高溫側氣室IOZA及低溫側氣室60ZA內導入相同的樣品氣體50Z。另外，氣體濃度測量模塊2ZA進一步具備高溫側加熱器15ZA(相當於權利要求中的「第I加熱器、濃度轉換單元」)，其附設於高溫側氣室IOZA上；低溫側加熱器65ZA (相當於權利要求中的「第2加熱器、濃度轉換單元」)，其附設於低溫側氣室60ZA上；及隔熱構件70Z，其配置於高溫側氣室IOZA與低溫側氣室60ZA之間。高溫側加熱器15ZA使導入至高溫側氣室IOZA的高溫側導入空間IlZA內的樣品氣體50Z升溫至第I規定溫度為止。由此，可由常溫狀態的樣品氣體50Z獲得第I規定溫度的高溫樣品氣體51ZA。另外，低溫側加熱器65ZA使導入至低溫側氣室60ZA的低溫側導入空間61ZA內的樣品氣體50Z升溫至較第I規定溫度低的第2規定溫度為止。由此，可由常溫狀態的樣品氣體50Z獲得第2規定溫度的低溫樣品氣體52ZA。再者，在第6實施方式中，以高溫側導入空間IlZA內的高溫樣品氣體51ZA的溫度成為比低溫側導入空間61ZA內的低溫樣品氣體52ZA高10度的溫度的方式，控制高溫側加熱器15ZA及低溫側加熱器65ZA。關於高溫側氣室10ZA,在高溫側氣室IOZA的一端側設置有用於向高溫側導入空間IlZA內導入樣品氣體50Z的氣體導入部12Z，在高溫側氣室IOZA的另一端側設置有用於將高溫側導入空間IlZA的高溫樣品氣體51ZA向外部排出的氣體排出部13Z。另外，關於低溫側氣室60ZA，在低溫側氣室60ZA的一端側設置有用於向低溫側導入空間61ZA內導入樣品氣體50Z的氣體導入部62Z，在低溫側氣室60ZA的另一端側設置有用於將低溫側導入空間61ZA內的低溫樣品氣體52ZA向外部排出的氣體排出部63Z。再者，由於光源部20Z及受光部30Z的構成與第5實施方式相同，因此標註相同編號並省略說明。通過以上的構成，自紅外光源21Z放射的紅外光中的入射至參照光接收元件31Z的紅外光穿過高溫側導入空間IlZA內升溫至第I規定溫度的高溫樣品氣體51ZA。入射至信號光接收元件32Z的紅外光穿過低溫側導入空間61ZA內升溫至第2規定溫度的低溫樣品氣體52ZA。即，與通過信號光接收元件32Z所接收的紅外光相比，通過參照光接收元件31Z所接收的紅外光穿過因熱膨脹而使濃度進一步變低的高溫樣品氣體51ZA。因此，參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z可同時接收因樣品氣體50Z(51ZA、52ZA)的濃度不同而使通過樣品氣體50Z(51ZA、52ZA)中的二氧化碳的吸收量不同的紅外光。再者，較低溫樣品氣體52ZA而言，高溫樣品氣體51ZA的溫度更高、濃度更低，因此由二氧化碳引起的紅外光的吸收量較少。因此，與信號光接收元件32Z相比，參照光接收元件31Z接收更高的能量值的紅外光。(儲存部4Z的儲存信息)
繼而，對儲存部4Z所儲存的信息進行說明。儲存部4Z中預先儲存有表示二氧化碳的濃度與參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的紅外光的能量值的比的相關關係的近似式。再者，將導入至高溫側導入空間IlZA及低溫側導入空間61ZA內的樣品氣體50Z設為常溫(例如25度)，將低溫樣品氣體52ZA通過低溫側加熱器65ZA而升溫至比常溫高10度的第2規定溫度(例如35度)，另外，將高溫樣品氣體51ZA通過高溫側加熱器15ZA升溫至比低溫樣品氣體52ZA高10度的第I規定溫度(例如45度)。再者，在第6實施方式中，也與第5實施方式相同，使用以下的式(I)所示的Lambert-Beer定律,根據導入至高溫側導入空間IlZA及低溫側導入空間61ZA的樣品氣體50Z內的每個二氧化碳的濃度C，預先計算參照光接收元件31Z所受光的能量值A與信號光接收元件32Z所受光的能量值B。I=I0exp (- U C I)... (I)首先，對計算信號光接收元件32Z所受光的能量值B的情況進行說明。信號光接收元件32Z所接收的紅外光穿過濃度較樣品氣體50Z更低的低溫樣品氣體52ZA中。因此，根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C計算低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳的濃度C2。此處，低溫樣品氣體52ZA成為比樣品氣體50Z (常溫)高10度的溫度。因此，與第5實施方式相同，根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C通過計算而獲得低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳的濃度C2。或者，也可另外測定濃度C2。通過將所計算或測定出的濃度C2及已知的Ip U、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值B。由此，在將二氧化碳的濃度C的樣品氣體50Z導入至低溫側導入空間61ZA內的情況下，可使用式(I)來計算信號光接收元件32Z所接收的能量值B。繼而，在計算參照光接收元件31Z所接收的能量值A的情況下，與計算能量值B的情況相同，根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C，計算高溫樣品氣體51ZA中的二氧化碳的濃度C3。或者，也可另外測定濃度C3。通過將計算或測定出的濃度C3及已知的L、U、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值A。進而，計算能量值A與能量值B的比(B/A)。然後，與第5實施方式相同，使這些所計算的值與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C相對應，製成如圖13所示的表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的資料庫。進而，根據圖13所示的資料庫，得出如圖14所示的表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的圖表，並且計算能量值的比(B/A)與二氧化碳的濃度的近似式(例如，濃度=f (比))。所計算出的近似式預先儲存於儲存部4Z0
參照光接收元件31Z所接收的能量值A與信號光接收元件32Z所接收的能量值B的比與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度相對應，由此，可使用所計算出的近似式，基於參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z實際所接收的光的能量值的比來計算樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度。(二氧化碳的濃度計算處理)關於計算電路3Z根據參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理，由於與第5實施方式中使用圖15進行說明的處理相同，因此省略說明。(第6實施方式的作用 效果)在第6實施方式中，參照光接收元件31Z接收穿過高溫側導入空間IlZA的紅外光。信號光接收元件32Z接收穿過低溫側導入空間61ZA的紅外光。另外，通過低溫側加熱器65ZA，將導入至低溫側導入空間61ZA內的樣品氣體50Z升溫至第2規定溫度，從而獲得 低溫樣品氣體52ZA。另外，通過高溫側加熱器15ZA，將導入至高溫側導入空間IlZA內的樣品氣體50Z升溫至較第2規定溫度更高的第I規定溫度，從而獲得高溫樣品氣體51ZA。由此，高溫樣品氣體51ZA內的二氧化碳的濃度與低溫樣品氣體52ZA內的樣品氣體50Z內的二氧化碳的濃度成為彼此不同的濃度。因此，通過參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z，可同時測定穿過二氧化碳的濃度不同的導入空間(高溫側導入空間11ZA、低溫側導入空間61ZA)內的紅外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。另外，氣體濃度計算裝置IZA是不會如引用文獻I中所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同但因飽和狀態而表現出不同變化特性的氣體的比較氣體室等，而可測定吸收量不同的紅外光的構成。特別是向高溫側氣室IOZA及低溫側氣室60ZA中導入相同的樣品氣體50Z，且轉換成彼此不同的濃度，而並非如引用文獻I所述，從最初開始準備不同的變化特性的氣體(比較氣體室內的氣體)。因此，即使在紅外光源2IZ的光量或溫度等存在變動的情況下，由於高溫樣品氣體5IZA與低溫樣品氣體52ZA雖溫度不同但為相同的氣體，因此參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性也相同。如此，由於參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性相同，因此基於這些測定值，可容易使因紅外光源21Z的光量或溫度等而產生的測定值的變動相互抵消，從而可更高精度地計算氣體濃度。另外，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，氣體濃度計算裝置IZA通過高溫側加熱器15ZA及低溫側加熱器65ZA而將樣品氣體50Z升溫至不同的溫度，由此，可使高溫樣品氣體51ZA與低溫樣品氣體52ZA成為不同的濃度。如此，利用通過加熱而使氣體膨脹的現象，可容易地將高溫側導入空間IlZA內的高溫樣品氣體51ZA中的二氧化碳的濃度與低溫側導入空間61ZA內的低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳的濃度轉換成彼此不同的濃度。另外，因具備隔熱構件70Z，可防止高溫側氣室IOZA與低溫側氣室60ZA之間的熱的傳遞，從而可高效地對樣品氣體50Z進行升溫。另外，可進一步可靠地保持高溫樣品氣體5IZA與低溫樣品氣體52ZA的溫度差。另外，通過帶通濾波器39Z，可使參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光成為相同波長，從而可防止因參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，因紅外光源21Z放射紅外線，故可利用當紅外線穿過高溫樣品氣體51ZA及低溫樣品氣體52ZA時因二氧化碳而使能量衰減的現象，來計算高溫樣品氣體51ZA及低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳的濃度。另外，可利用當紅外光穿過高溫樣品氣體51ZA及低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳時能量衰減的現象，來計算高溫樣品氣體51ZA及低溫樣品氣體52ZA中的二氧化碳的濃度。另外，通過預先在儲存部4Z內儲存近似式，可基於近似式高精度地計算對象氣體的濃度。 再者，在第6實施方式中，通過低溫側加熱器65ZA將導入至低溫側導入空間61ZA內的樣品氣體50Z升溫至較常溫更高的第2規定溫度，但並不限定於此。例如，也可使用低溫側加熱器65ZA，以將導入至低溫側導入空間61ZA內的樣品氣體50Z保持為常溫(例如25 度)。[第7實施方式]第7實施方式中，通過使用稀釋氣體對樣品氣體50Z進行稀釋，而使入射至參照光接收元件31Z的紅外光與入射至信號光接收元件32Z的紅外光穿過不同的濃度的樣品氣體中。(氣體濃度計算裝置IZB的整體構成)首先，對第7實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZB的整體構成進行說明。圖17是表示氣體濃度計算裝置的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IZB包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2ZB，其接收來自紅外光源21Z (相當於權利要求中的「光源」)的紅外光，並測定其能量；計算電路3Z (相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2ZB的測定結果而計算氣體濃度；及儲存部4Z(相當於權利要求中的「儲存單元」)，其儲存計算電路3Z計算氣體濃度時的信息；該氣體濃度計算裝置IZB是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3Z所計算的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，並利用於例如空調系統等的控制中。再者，在第7實施方式中，對於將導入至氣體濃度測量模塊2ZB的樣品氣體中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體的情況下的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2ZB包括如下部件而構成稀釋側氣室IOZB (相當於權利要求中的「第I氣室」)，其形成內部導入樣品氣體50Z的稀釋側導入空間11ZB(相當於權利要求中的「第I導入空間」)；非稀釋側氣室60ZB(相當於權利要求中的「第2氣室」)，其形成內部直接導入樣品氣體50Z的非稀釋側導入空間61ZB(相當於權利要求中的「第2導入空間」)；稀釋氣體供給部80Z(相當於權利要求中的「不活潑氣體供給部、濃度轉換單元」)，其將稀釋氣體(相當於權利要求中的「不活潑氣體」)導入至稀釋側導入空間IlZB內；光源部20Z，其配置於稀釋側氣室IOZB及非稀釋側氣室60ZB的一端；及受光部30Z (相當於權利要求中的「信號光接收單元及參照光接收單元」)，其配置於稀釋側氣室IOZB及非稀釋側氣室60ZB的另一端且接收自光源部20Z放射的光。再者，雖未圖示，但氣體導入部12Z及氣體導入部62Z與用於導入樣品氣體50Z的同一導入管連接，向稀釋側氣室IOZB及非稀釋側氣室60ZB內導入相同的樣品氣體50Z。
稀釋側氣室IOZB中，在稀釋側氣室IOZB的一端側設置有用於向稀釋側導入空間IlZB內導入樣品氣體50Z的氣體導入部12Z，進而，在氣體導入部12Z的附近設置有稀釋氣體導入部14Z。自稀釋氣體供給部90Z供給的稀釋氣體穿過稀釋氣體導入部14Z並導入至稀釋側導入空間IlZB內。通過向稀釋側導入空間IlZB內導入稀釋氣體，從而樣品氣體50Z被稀釋，從而獲得稀釋後樣品氣體51ZB。另外，稀釋側氣室IOZB中，在稀釋側氣室IOZB的另一端側設置有用於將稀釋側導入空間IlZB內的稀釋後樣品氣體51ZB向外部排出的氣體排出部13Z。再者，在第7實施方式中，將樣品氣體50Z以稀釋率20%稀釋，從而獲得稀釋後樣品氣體51ZB。另外，稀釋氣體使用相對於紅外光而言不活潑的氣體，例如可使用氬氣、氙氣、
氮氣等。非稀釋側氣室60ZB中，在非稀釋側氣室60ZB的一端側設置有用於向非稀釋側導入空間61ZB內導入樣品氣體50Z的氣體導入部62Z，在非稀釋側氣室60ZB的另一端側設置有用於將導入至非稀釋側導入空間61ZB內的樣品氣體50Z向外部排出的氣體排出部63Z。 光源部20Z包括如下部件而構成框體25Z，其與稀釋側氣室IOZB及非稀釋側氣室60ZB接合；紅外光源21Z，其配置於框體25Z內；開口部26Z，其形成於框體25Z內的與紅外光源21Z相對的部位，且用於將紅外光源21Z所放射的紅外光引導至框體25Z的外部；及窗構件23Z，其覆蓋開口部26Z。自紅外光源21Z放射的紅外光穿過窗構件23Z並導入至稀釋側氣室IOZB內及非稀釋側氣室60ZB內。此處，紅外光源21Z使用放射4. 2 ii nT4. 3um的波段的光的光源。另外，窗構件23Z由相對於紅外線具有較高的透過性的材料而構成。受光部30Z包括如下部件而構成參照光接收元件31Z(相當於權利要求中的「參照光接收單元」)及信號光接收元件32Z(相當於權利要求中的「信號光接收單元」)，其配置於基板35Z上；蓋36Z，其覆蓋參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z ;間隔壁37Z，其自蓋36Z延伸至參照光接收元件31Z與信號光接收元件32Z之間的區域；開口部38Z，其分別形成於蓋36Z上的與參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z相對的部位；及帶通濾波器39Z，其覆蓋開口部38Z。參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z將所接收的紅外光的能量值輸出至計算電路3Z。帶通濾波器39Z使用僅使4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光透過的帶通濾波器。另外，參照光接收元件31Z與稀釋側導入空間IlZB的另一端相對，信號光接收元件32Z與非稀釋側氣室60ZB的另一端相對。另外，雖未圖示，但在未將帶通濾波器39Z設置於圖17所示的位置的情況下，也可在圖17的窗構件23Z的位置上設置帶通濾波器。即，帶通濾波器的配置位置只要是配置於光源部20Z與受光部30Z之間的光路上，則沒有特別的限定。通過以上的構成，自紅外光源21Z放射的紅外光中的入射至參照光接收元件31Z的紅外光，穿過稀釋側導入空間IlZB內的經稀釋的稀釋後樣品氣體51ZB。入射至信號光接收元件32Z的紅外光穿過非稀釋側導入空間61ZB內的樣品氣體50Z。如此，與信號光接收元件32Z所接收的紅外光相比，參照光接收元件31Z所接收的紅外光穿過濃度通過稀釋氣體而被稀釋的稀釋後樣品氣體51ZB。即，參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z可同時接收因樣品氣體50Z(50Z、51ZB)的濃度不同而使通過樣品氣體50Z (50Z.51ZB)中的二氧化碳所吸收的量不同的紅外光。再者，稀釋後樣品氣體51ZB相對於樣品氣體50Z濃度較低，當紅外光穿過時，由二氧化碳引起的吸收量較少。因此，參照光接收元件31Z與信號光接收元件32Z相比，接收更高的能量值的紅外光。(儲存部4Z的儲存信息)繼而，對儲存部4Z所儲存的信息進行說明。儲存部4Z中預先儲存有表示二氧化碳的濃度與參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的紅外光的能量值的比的相關關係的近似式。一般而言，若將來自光源的紅外線能量值設為Itl、將到達受光單元的紅外線能量值設為I、將自光源直至受光單元為止的光路長度設為I、將對象氣體的濃度設為C、將吸收係數設為U，則根據Lambert-Beer定律，以下的式⑴所示的關係成立。I=I0exp (- U C I) (I) 基於上述關係,使用Lambert-Beer定律,根據導入至稀釋側導入空間IlZB及非稀釋側導入空間61ZB的樣品氣體50Z內的每個二氧化碳的濃度C，預先計算參照光接收元件31Z所接收的能量值A及信號光接收元件32Z所接收的能量值B。在計算信號光接收元件32Z所受光的能量值B的情況下，通過將已知的Ic^ U、C、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值B。此處，在上述式(I)中，濃度C表示樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度。繼而，關於參照光接收元件31Z所受光的能量值A，也針對上述式(I)根據樣品氣體50Z中的每個二氧化碳的濃度C進行計算。此時，參照光接收元件31Z所接收的紅外光穿過稀釋後樣品氣體51ZB。因此，根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C，計算稀釋後樣品氣體51ZB中的二氧化碳的濃度C4。通過將所計算出的濃度C4及已知的I。、U、I代入至上述式(I)中求出I，而計算能量值A。由此，當將二氧化碳的濃度C的樣品氣體50Z導入至稀釋側導入空間IlZB內的情況下，可使用式(I)計算參照光接收元件31Z所接收的能量值A。再者，在第7實施方式中，稀釋後樣品氣體51ZB是將樣品氣體50Z以稀釋率20%進行稀釋後所得的氣體。因此，樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C也以稀釋率20%進行稀釋。如此，通過使用稀釋率，可根據樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度C，通過計算而求出稀釋後樣品氣體5IZB中的二氧化碳的濃度C4。進而，計算能量值B與能量值A的比(B/A)。使這些所計算出的值與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度相對應，如圖18所示製成表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的資料庫。進而，根據圖18所示的資料庫而得出圖19所示的表示二氧化碳的濃度與能量值的比的相關關係的圖表，並且計算能量值的比(B/A)與二氧化碳的濃度的近似式(例如，濃度=f (比))。所計算出的近似式預先儲存於儲存部4Z。再者，在圖18的資料庫中，為了方便製成資料庫，以樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度為零PPm時的能量值A、B成為I的方式進行標準化。因參照光接收元件31Z所接收的能量值A與信號光接收元件32Z所接收的能量值B的比與樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度相對應，故可使用所計算的近似式，基於參照光接收元件31Z與信號光接收元件32Z實際所接收的光的能量值的比來計算樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度。(二氧化碳的濃度計算處理)繼而，對於計算電路3Z根據參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理流程進行說明。再者，計算電路3Z是包括CPU等而構成的電路。圖15是表示二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。在步驟S IOlZ中，計算電路3Z獲取由參照光接收元件31Z所接收的光的能量值A及由信號光接收元件32Z所接收的光的能量值B。繼而，在步驟S102Z中，計算電路3Z計算所獲取的能量值B與能量值A的比(B/A)。在步驟S103Z中，計算電路3Z使用儲存於儲存部4Z的近似式，且根據步驟S102Z中所計算出的比(B/A)來計算二氧化碳的濃度。通過使用近似式來計算濃度，可容易地進行計
算處理。在步驟S104Z中，計算電路3Z將表示所計算出的二氧化碳的濃度的信號輸出至未圖示的控制裝置等中。表示二氧化碳的濃度的信號例如利用於控制裝置中空調的控制等中。 (第I實施方式的作用 效果)
在第7實施方式中，參照光接收元件31Z接收穿過稀釋側導入空間IlZB的紅外光。信號光接收元件32Z接收穿過非稀釋側導入空間61ZB的紅外光。另外，將稀釋氣體自稀釋氣體導入部14Z導入至稀釋側導入空間IlZB內並對樣品氣體50Z進行稀釋，從而獲得稀釋後樣品氣體51ZB。由此，稀釋後樣品氣體51ZB內的二氧化碳的濃度與非稀釋側導入空間61ZB內的樣品氣體50Z內的二氧化碳的濃度成為彼此不同的濃度。因此，通過參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z，可同時測定穿過二氧化碳的濃度不同的導入空間(稀釋側導入空間11ZB、非稀釋側導入空間61ZB)內的紅外光、即由二氧化碳引起的吸收量不同的紅外光。另外，氣體濃度計算裝置IZB是不會如引用文獻I中所記載的氣體濃度計算裝置那樣使用封入有與被測定氣體種類相同但因飽和狀態而表現出不同變化特性的氣體的比較氣體室等，而可測定吸收量不同的紅外光的構成。特別是向稀釋側氣室IOZB及非稀釋側氣室60ZB中導入相同的樣品氣體50Z且轉換成彼此不同的濃度，而並非如引用文獻I所述從最初開始準備不同的變化特性的氣體(比較氣體室內的氣體)。因此，即使在紅外光源2IZ的光量或溫度等存在變動的情況下，由於稀釋後樣品氣體5IZB與樣品氣體50Z雖濃度不同但為相同的氣體，因此參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性也相同。如此，由於參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z中的測定值的變化特性相同，因此基於這些測定值，可容易地使因紅外光源21Z的光量或溫度等而產生的測定值的變動相互抵消，從而可更高精度地計算氣體濃度。再者，由於稀釋氣體相對於自紅外光源21Z放射的紅外光為不活潑，因此即使在光源的光量或溫度等存在變動的情況下，也不會對參照光接收元件31Z中的測定值的變化特性造成影響。另外，為了使光路長度變化而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，由於向稀釋側導入空間IlZB內導入有稀釋氣體，因此與非稀釋側導入空間6IZB內的樣品氣體50Z相比，稀釋側導入空間IlZB內的稀釋後樣品氣體5IZB中的二氧化碳的濃度變低。如此，通過將稀釋氣體導入至稀釋側導入空間IlZB內，可容易地將稀釋側導入空間IlZB內的稀釋後的樣品氣體51ZB中的二氧化碳的濃度與非稀釋側導入空間61ZB內的樣品氣體50Z中的二氧化碳的濃度轉換成彼此不同的濃度。
另外，通過使用氬氣、氙氣、氮氣作為稀釋氣體，可利用當紅外光穿過這些氣體中時不衰減的現象進行稀釋，而不會使樣品氣體50Z的特性發生變化。另外，通過帶通濾波器39Z，可使參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光成為相同波長，從而可防止因參照光接收元件31Z及信號光接收元件32Z分別所接收的光的波長不同而引起的光檢測精度的下降。另外，因紅外光源21Z放射紅外線，故可利用當紅外線穿過樣品氣體50Z及稀釋後樣品氣體51ZB時因二氧化碳而使能量衰減的現象，來計算樣品氣體50Z及稀釋後樣品氣體5IZB中的二氧化碳的濃度。另外，可利用當紅外光穿過樣品氣體50Z及稀釋後樣品氣體51ZB中的二氧化碳時能量衰減的現象，來計算樣品氣體50Z及稀釋後樣品氣體51ZB中的二氧化碳的濃度。另外，通過預先在儲存部4Z內儲存近似式，可基於近似式高精度地計算對象氣體 的濃度。本發明的另一個方面並不限定於上述的第5 第7實施方式。例如，在圖15的步驟S103Z中，計算電路3Z使用近似式來計算二氧化碳的濃度，但也可不使用近似式而計算二氧化碳的濃度。在此情況下，預先將使圖13、圖18所示的資料庫表格化後所得的表格儲存於儲存部4Z。計算電路3Z也可將所獲取的能量值A及能量值B與儲存於儲存部4Z的表格進行比較，根據該表格直接計算濃度。在此情況下，當然可根據圖13、圖18所示的資料庫計算能量的比(B/A)與二氧化碳的濃度之間的近似式，但也可使用表格計算濃度。再者，在上述的第5 第I實施方式中，對於通過氣體濃度計算裝置1Z、1ZA、IZB計算二氧化碳的濃度的情況進行說明，但當然可計算除此以外的氣體的濃度。另外，根據欲測定濃度的氣體而適當變更光源或帶通濾波器的種類或稀釋氣體的種類等，由此可計算氣體的濃度。另外，關於第5、第6實施方式中的通過加熱器進行升溫的溫度、或第7實施方式中的對樣品氣體50Z進行稀釋的稀釋率等，可根據欲測定濃度的氣體的測定範圍或精度等適當地進行最優化。另外，氣體濃度計算裝置1Z、1ZA、1ZB所計算出的氣體的濃度，除了空調的控制以夕卜，也可適用於計算氣體的濃度的各種設備中。另外，在第5實施方式及第6實施方式中，使用加熱器(15Z、15ZA、65ZA)對樣品氣體50Z進行升溫來轉換樣品氣體50Z的濃度，但除此以外例如也可通過冷卻器對樣品氣體50Z進行冷卻而轉換濃度。
權利要求
1.一種氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間； 光源，其配置於所述氣室的一端； 信號光接收單元及參照光接收單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源放射的光 '及 不活潑氣體室，其配置於所述導入空間內的所述光源與所述參照光接收單元之間的光路中，且封入有相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體， 所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。
2.如權利要求I所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述不活潑氣體為包含氬、氙、氮中的至少任意一種的氣體。
3.一種氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間； 光源，其配置於所述氣室的一端；及 信號光接收單元及參照光接收單元，其在所述氣室的另一端側接收自所述光源放射的光，且配置於自所述光源放射的光穿過所述導入空間內的距離不同的位置， 所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。
4.如權利要求I至3中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置於所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。
5.如權利要求I至4中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述光源為放射紅外線的光源。
6.如權利要求I至5中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述對象氣體為二氧化碳。
7.如權利要求I至6中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 進一步具備儲存單元，該儲存單元預先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關關係的資料庫或近似式， 所述氣體濃度計算模塊基於所述資料庫或所述近似式來計算與所述比相對應的所述濃度。
8.如權利要求I至7中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於，具備 所述氣體濃度測量模塊，其具備多個所述對象氣體不同的所述受光單元；及 多個所述氣體濃度計算模塊，其與多個所述受光單元相對應。
9.一種氣體濃度測量模塊，其特徵在於， 其是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間； 光源，其配置於所述氣室的一端； 信號光接收單元及參照光接收單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源放射的光 '及 不活潑氣體室，其配置於所述導入空間內的所述光源與所述參照光接收單元之間的光路中，且封入有相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體。
10.一種氣體濃度測量模塊，其特徵在於， 其是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間； 光源，其配置於所述氣室的一端； 信號光接收單元及參照光接收單元，其在所述氣室的另一端側接收自所述光源放射的光，且配置於自所述光源放射的光穿過所述導入空間內的距離不同的位置。
11.一種光檢測器，其特徵在於， 其是具備分別接收不同的光路上的光的多個受光元件的光檢測器， 具備 遮蔽單元，其將I個所述受光元件所接收的光與其它所述受光元件所接收的光遮蔽， 所述多個受光元件在I個受光元件晶片上鄰接地形成。
12.如權利要求11所述的光檢測器，其特徵在於， 所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，所述遮蔽單元配置於所述封裝蓋與所述受光元件之間， 所述遮蔽單元由內側蓋和內側蓋間隔板構成， 所述內側蓋在與所述受光元件相對的位置上形成有內側蓋開口部，且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件， 所述內側蓋間隔板自所述內側蓋的與所述受光元件相對的面延伸至所述多個受光元件之間的區域。
13.如權利要求11所述的光檢測器，其特徵在於， 所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部、且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件，所述遮蔽單元由間隔板構成，該間隔板自所述封裝蓋的與所述受光元件相對的面延伸至所述多個受光元件之間的區域。
14.如權利要求11所述的光檢測器，其特徵在於，所述受光元件被載置所述受光元件的封裝基板與封裝蓋包圍，該封裝蓋在與所述受光元件相對的位置上形成有封裝蓋開口部、且自所述封裝基板延伸並覆蓋所述受光元件， 所述遮蔽單元配置於所述封裝蓋與所述受光元件之間，且由載置於所述受光元件上的筒狀蓋構成。
15.如權利要求12至14中任一項所述的光檢測器，其特徵在於， 進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器僅使規定波長的光通過且覆蓋所述封裝蓋開口部。
16.—種光檢測器,其特徵在於， 其是檢測穿過對象氣體的不同的光路上的光並計算所述對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的光檢測器， 所述光檢測器具備 多個受光元件，其分別接收所述不同的光路上的光；及 遮蔽單元，其將I個所述受光元件所接收的光與其它所述受光元件所接收的光遮蔽， 所述多個受光元件在I個受光元件晶片上鄰接地形成。
17.一種氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計算模塊且計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 第I氣室，其形成導入所述對象氣體的第I導入空間； 第2氣室，其形成導入所述對象氣體的第2導入空間； 光源，其配置於所述第I氣室及第2氣室的一端； 參照光接收單元，其配置於所述第I氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第I導入空間的光； 信號光接收單元，其配置於所述第2氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第2導入空間的光；及 濃度轉換單元，其將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度， 所述氣體濃度計算模塊基於所述氣體濃度測量模塊的所述信號光接收單元所接收的所述光的能量值與所述參照光接收單元所接收的所述光的能量值的比來計算所述對象氣體的所述濃度。
18.如權利要求17所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述濃度轉換單元具備附設於所述第I氣室的第I加熱器，通過所述第I加熱器對所述第I導入空間內的所述對象氣體進行升溫，由此將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。
19.如權利要求17所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述濃度轉換單元具備附設於所述第I氣室的第I加熱器及附設於所述第2氣室的第2加熱器，將所述第I導入空間內的所述對象氣體與所述第2導入空間內的所述對象氣體升溫至不同的溫度，由此將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。
20.如權利要求18或19所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述氣體濃度測量模塊進一步具備隔熱構件，該隔熱構件配置於所述第I氣室與所述第2氣室之間。
21.如權利要求17所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述濃度轉換單元進一步具備不活潑氣體供給部，該不活潑氣體供給部將相對於自所述光源放射的光而言不活潑的不活潑氣體導入至所述第I導入空間內， 通過將所述不活潑氣體自所述不活潑氣體供給部導入至所述第I導入空間內，從而將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。
22.如權利要求21所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述不活潑氣體為含有氬、氙、氮、氧、氫中的至少任意一種的氣體。
23.如權利要求17至22中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 進一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置於所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。
24.如權利要求17至23中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述光源為放射紅外線的光源。
25.如權利要求17至24中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述對象氣體為二氧化碳。
26.如權利要求17至25中任一項所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 進一步具備儲存單元，該儲存單元預先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關關係的資料庫或近似式， 所述氣體濃度計算模塊基於所述資料庫或所述近似式來計算與所述比相對應的所述濃度。
27.一種氣體濃度測量模塊，其特徵在於， 其是計算對象氣體的濃度的氣體濃度計算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 第I氣室，其形成導入所述對象氣體的第I導入空間； 第2氣室，其形成導入所述對象氣體的第2導入空間； 光源，其配置於所述第I氣室及第2氣室的一端； 參照光接收單元，其配置於所述第I氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第I導入空間的光； 信號光接收單元，其配置於所述第2氣室的另一端，接收自所述光源放射且穿過所述第2導入空間的光；及 濃度轉換單元，其將所述第I導入空間內的所述對象氣體的濃度與所述第2導入空間內的所述對象氣體的濃度轉換成彼此不同的濃度。
全文摘要
氣體濃度測量模塊(2X)具備氣室(10X)，其形成導入樣品氣體(50X)的導入空間(11X)；紅外光源(21X)，其配置於氣室(10X)的一端；參照光接收元件(31X)及信號光接收元件(32X)，其配置於氣室(10X)的另一端，且接收自紅外光源(21X)放射的紅外光；及不活潑氣體室(40X)，其配置於導入空間(11X)內的紅外光源(21X)與參照光接收元件(31X)之間的光路中，且封入有相對於自紅外光源(21X)放射的紅外光而言不活潑的不活潑氣體。計算電路(3X)基於氣體濃度測量模塊(2X)的參照光接收元件(31X)所接收的光的能量值與信號光接收元件(32X)所接收的紅外光的能量值的比來計算樣品氣體(50X)中的二氧化碳的濃度。
文檔編號G01N21/35GK102762975SQ20118000977
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月14日 優先權日2010年2月16日
發明者井澤利之, 山本晃永 申請人:浜松光子學株式會社