氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊的製作方法

2023-07-12 19:17:21

專利名稱：氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。
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導入到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值發生變化。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在上述專利文獻I所記載的氣體濃度計算裝置中，使用第I檢測器及第2檢測器這兩個不同的受光元件來計算氣體的濃度。因此，受光元件自身的個體差(靈敏度、噪聲特性的差、或者其對於周圍溫度的差或對於長期變化的差等)對氣體濃度的測定精度造成不良影響。這樣的不良影響由受光元件各自的個體差而引起，因此通過使用來自兩個受光元件的輸出值的比等，不會消除這樣的不良影響。在上述專利文獻2的氣體濃度計算裝置中，由於使用單一的受光元件，因此可以說不存在因受光元件的個體差而產生的問題。但是，在專利文獻2的技術中，用於使自光源直至檢測器為止的光路長度變化的單元即反射鏡設置於活塞的頭部並且在與光路的方向相同的方向進行上下運動。因此，為了實現高精度的測量，必需在測量時暫時停止活塞的運動、即反射鏡的運動。其原因在於當反射鏡未停止而在與光路的方向相同的方向上運動的情況下，光路長度不穩定，從而無法實現高精度的測量。因此，通過暫時停止活塞的運動，參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產生大幅度的時間偏差。若參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產生大幅度的時間偏差，則基於各自的測定結果的比而計算的氣體濃度也會產生僅與大幅度的時間偏差相應的誤差。另外，在專利文獻2的技術中，氣缸的上下運動的振動或表面的變質等對光的檢測精度造成不良影響。另外，由於信號的進入成為上下死點，因此測定間隔從屬於氣缸的運動速度，難以應對高速化。在使用單一的受光元件的情況下，若參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產生時間偏差，則基於各自的測定結果的比而計算的氣體濃度也會產生僅與時間偏差相應的誤差。因此，本發明的一個方面是有鑑於上述而完成的，其目的在於提供一種可防止因受光元件的個體差而產生的問題，並且可防止因光路長度不穩定而產生的問題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可防止因受光元件的個體差而產生的問題，並且可防止因用於使光路長度變化的要素的振動所致的光檢測精度的下降，進而可抑制因光的測定時間偏差所致的光檢測精度的下降的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，本發明的另外一個方面的目的在於提供一種可防止因受光元件的個體差而產生的問題，並且可防止因用於使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運動所致的問題的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。解決問題的技術手段為了解決上述問題，本發明的一個方面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；反射切換單元，其配置於所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過；反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射；比較氣室，其封入有規定的比較氣體，且配置於透過了所述反射切換單元的光的光路上；及受光單元，其配置於所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元並穿過所述比較氣室且通過所述反射單元反射的光；所述氣體濃度計算模塊基於通過所述反射切換單元使光反射及透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值，而計算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發明的一個方面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；反射切換單元，其配置於所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過；反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射；比較氣室，其封入有規定的比較氣體，且配置於透過了所述反射切換單元的光的光路上；及受光單元，其配置於所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元並穿過所述比較氣室、且通過所述反射單元反射的光。根據如上所述的本發明的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收通過反射切換單元反射的光及透過反射切換單元並穿過比較氣室的光的兩者，因此可防止由不同的受光單元分別接收通過反射切換單元切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產生的問題。另外，由於構成為將反射切換單元配置於導入有對象氣體的氣室的一端或另一端、即在氣室外配置有反射切換單元，因此通過反射切換單元切換反射與透過的各情況下的光穿過氣室內的對象氣體中的光路長度無變化。因此，可防止因穿過對象氣體中的光的光路長度不穩定而產生的問題。另外，在本發明中，優選為，所述反射切換單元是對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整而切換光的反射與透過的反射率調整單元。
在此情況下，用於使受光單元所接收的光的受光能量值的差異產生的單元為反射率調整單元，該反射率調整單元的動作通過反射率的電性控制而進行。因此，為了產生受光能量值的差異而不伴隨振動等，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，通過反射率調整單元對反射率進行電性控制，從而可高速地切換反射率。因此，受光單元所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。再者，作為具有這樣的效果的反射率調整單元，優選為空間光調製器(SLM)或液晶光學兀件。另外，在本發明中，優選為，所述反射切換單元是對於自所述光源放射的光通過旋轉而切換反射與透過的旋轉機構。在此情況下，用於使受光單元所接收的光的受光能量值的差異產生的單元為旋轉機構，即使該旋轉機構進行旋轉，由於在氣室外配置有旋轉機構，因而切換反射與透過的各情況下的光穿過氣室內的對象氣體中的光路長度也無變化。因此，與例如上述專利文獻2的情況不同，由於光路長度穩定，因而不必暫時停止旋轉機構。其結果，可防止因旋轉機構暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差等的問題。另外，在本發明中，也可利用由反射板與孔構成的旋轉鏡構成所述旋轉機構。在此情況下，利用由反射板與孔構成的旋轉鏡，可實現簡單的構成。另外，在本發明中，優選為，所述反射單元具備角度不同的多個反射面，使透過了所述反射切換單元的光被所述多個反射面依次反射並且在每次通過所述反射面的反射時穿過所述比較氣室。在此情況下，由於經反射單元的反射面反射的光多次穿過比較氣室中，因而可加長穿過比較氣室內的光路。因此，可使自光源放射的光的特性在比較氣室內充分變化。另夕卜，由於構成為光多次穿過比較氣室，因此可通過小型的比較氣室來增加穿過比較氣室的光的光路長度，而無需使比較氣室大型化。另外，在本發明中，優選為，所述規定的比較氣體是與所述對象氣體種類相同的飽和氣體。通過與對象氣體相配合地變更帶通濾波器及比較氣體，也可實現多種氣體的測量。在此情況下，利用光穿過與對象氣體種類相同的飽和氣體時的特性的變化,可產生受光單元的受光能量值的差異。
另外，在本發明中，優選為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。通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可降低因接收不同的波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，在本發明中，所述光源優選為放射紅外線的光源。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，在本發明中，所述對象氣體優選為二氧化碳。可利用當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。優選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光 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。 在此情況下，通過增加帶通濾波器、比較氣體及受光部，也可同時對多種氣體進行測量。在此情況下，帶通濾波器優選為配置於受光部前面。另外，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，其配置於所述氣室內；反射率調整單元，其配置於所述氣室的一端，且對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整；及受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述反射率調整單元反射的反射光；所述氣體濃度計算模塊基於通過所述反射率調整單元對所述反射率進行了電性調整的各情況下的所述受光單元的受光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，其配置於所述氣室內；反射率調整單元，其配置於所述氣室的一端，且對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整；及受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述反射率調整單元反射的反射光。根據如上所述的本發明的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收直接光及反射光的兩者，因此可防止分別通過不同的受光單元接收直接光及反射光時、或通過不同的受光單元分別接收通過反射率調整單元對反射率進行了電性調整的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產生的問題。另外，在本發明中，用於使受光單元所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產生的單元為反射率調整單元，該反射率調整單元的動作取決於反射率的電性控制。因此，為了產生光路長度的變化或受光能量值的差異而不伴隨振動等，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，通過反射率調整單元對反射率進行電性控制，從而可高速地切換反射率。因此，受光單元所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。
根據以上所述，根據本發明，可防止因受光單元的個體差而產生問題、因振動所致的誤差、因時間偏差所致的誤差。再者，作為具有這樣的效果的反射率調整單元，優選為光電裝置(E0(Electro Optic)裝置)或液晶光學元件。另外，在本發明中，優選為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。通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，在本發明中，所述光源優選為放射紅外線的光源。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，在本發明中，所述對象氣體優選為二氧化碳。
可利用當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，在本發明中，優選為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而計算與所述比相對應的所述濃度。根據本發明，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，在本發明中，優選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；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。根據本發明，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，本發明的另外一個方面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，其配置於所述氣室內；旋轉機構，其配置於所述氣室的一端，且通過旋轉使自所述光源放射的光反射或透過；及受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述旋轉機構反射的反射光；所述氣體濃度計算模塊基於通過所述旋轉機構使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比而計算所述對象氣體的所述濃度，所述旋轉機構在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進行所述旋轉。另外，本發明的另外一個方面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，且具備氣室，其形成導入所述對象氣體的導入空間；光源，其配置於所述氣室內；旋轉機構，其配置於所述氣室的一端，且通過旋轉而使自所述光源放射的光反射或透過；及受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述旋轉機構反射的反射光；所述旋轉機構在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進行所述旋轉。根據如上所述的本發明的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收直接光及反射光的兩者，因此可防止通過不同的受光單元分別接收直接光及反射光時、或通過不同的受光單元分別接收由旋轉機構使光反射或透過的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產生的問題。
另外，在本發明中，用於使受光單元所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產生的單元為旋轉機構，該旋轉機構通過在與自光源直至受光單元為止的光路的方向不同的方向上進行旋轉而使光反射或透過。此處，所謂「在與光路的方向不同的方向上旋轉」，例如可通過使旋轉機構的旋轉軸成為與光路相同的方向而實現。即，由於產生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而旋轉機構不必沿光路的方向進行運動，因此，即使旋轉機構旋轉，旋轉機構與受光單元之間的絕對距離也無變動。因此，與例如上述專利文獻2的情況不同，由於光路長度穩定，因而不必暫時停止旋轉機構。其結果，可防止因旋轉機構暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差。如以上所述，根據本發明，可防止因受光單元的個體差而產生的問題、及因用於使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運動而產生的問題。另外，在本發明中，也可利用由反射板與孔構成的旋轉鏡構成所述旋轉機構。利用由反射板與孔構成的旋轉鏡，可實現簡單的構成。另外，在本發明中，也可構成為，所述旋轉鏡在與自所述光源直至所述受光單元為止的所述光路的方向大致垂直的方向上進行所述旋轉。例如通過使旋轉鏡的旋轉軸成為與光路大致相同的方向，可使旋轉鏡在與光路的方向大致垂直的方向上旋轉。由此，可明確地切換光的反射與透過。另外，在本發明中，也可由微電子機械系統(MEMS)致動器與鏡面構成所述旋轉機構。在此情況下，通過使用MEMS致動器，可抑制旋轉時的振動並可實現高速旋轉。因此，可防止因振動而產生的光檢測精度的下降。另外，通過MEMS致動器的高速旋轉而可高速地進行光的反射與透過的切換，受光單元的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。另外，在本發明中，優選為，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。通過帶通濾波器可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，在本發明中，所述光源優選為放射紅外線的光源。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，在本發明中，所述對象氣體優選為二氧化碳。可利用當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。再者，氣體並不限定於二氧化碳。進而，通過僅增加帶通及受光部也可實現多種氣體的測量。另外，在本發明中，優選為，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而計算與所述比相對應的所述濃度。根據本發明，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，在本發明中，優選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；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。根據本發明，通過具備對象氣體不同的多個氣體濃度測量模塊，可同時高精度地計算多種氣體的濃度。、
發明的效果根據本發明的一個方面，可提供一種能夠防止因受光元件的個體差而產生的問題，且能夠防止因光路長度不穩定而產生的問題的氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，根據本發明的另一個方面，可提供一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，其能夠防止因受光單元的個體差而產生的問題，且能夠防止因用於產生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素的振動所致的光檢測精度的下降，進而能夠抑制因光的測定時間偏差所致的光檢測精度的下降。另外，根據本發明的另外一個方面，可提供一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，其能夠防止因受光單元的個體差而產生的問題，且能夠防止因用於使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運動而產生的問題。


圖I是第I實施方式中的氣體濃度計算裝置IX的概略剖面圖。圖2是第2實施方式中的氣體濃度計算裝置IXA的概略剖面圖。圖3是第3實施方式中的氣體濃度計算裝置IXB的概略剖面圖。圖4是表示反射鏡60X的變形例的圖。圖5是氣體濃度計算裝置IX的變形例的概略剖面圖。

圖6是氣體濃度計算裝置IX的變形例的概略剖面圖。圖7是氣體濃度計算裝置IX的變形例的概略剖面圖。圖8是自箭頭L方向觀察圖7中的反射切換單元300XA的圖。圖9是表示氣體濃度計算裝置IY的概略剖面圖。圖10是用於說明用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。圖11是用於說明儲存部4Y的儲存信息的圖。圖12是表示儲存部4Y中所儲存的資料庫的一例的圖。圖13是表示儲存部4Y中所儲存的圖表的一例的圖。圖14是表示通過氣體濃度計算裝置IY進行的二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。圖15是表示氣體濃度計算裝置IY的變形例的概略剖面圖。圖16是表示氣體濃度計算裝置IY的變形例的概略剖面圖。圖17是表示本發明的第5實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZ的概略剖面圖。圖18是用於說明第5實施方式中的用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。圖19是用於說明儲存部4Z的儲存信息的圖。圖20是表示儲存部4Z中所儲存的資料庫的一例的圖。圖21是表示儲存部4Z中所儲存的圖表的一例的圖。圖22是表示由氣體濃度計算裝置IZ進行的二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。
圖23是表示本發明的第6實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZA的概略剖面圖。圖24是用於說明第6實施方式中的用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。圖25是表示氣體濃度計算裝置IZ的變形例的概略剖面圖。符號的說明IX、1XA 1XE…氣體濃度計算裝置、2X、2XA、2XB…氣體濃度測量模塊、3X、3XA 3XD…計算電路、IOX…氣室、IlX…導入空間、20X…紅外光源、20XA 20XD…光源、30X…受光部、40X…飽和氣體室、41X…飽和氣體、50X…樣品氣體、60X、60XA…反射鏡、70X…調製鏡、80X…旋轉鏡、81X…反射板、82X…孔、90X…帶通濾波器、100X、IOOXA, 100XB、200XA 200XD、300XA 300XD…反射切換單元。 IY…氣體濃度計算裝置、2Y…氣體濃度測量模塊、3Y…計算電路、4Y…儲存部、IOY…氣室、IlY…導入空間、12Y…氣體導入部、13Y…氣體排出部、20Y…光源、30Y…調製鏡、40Y…帶通濾波器、50Y…受光部、60Y…樣品氣體。IZ…氣體濃度計算裝置、2Z…氣體濃度測量模塊、3Z…計算電路、4Z…儲存部、IOZ…氣室、IlZ…導入空間、12Z…氣體導入部、13Z…氣體排出部、20Z…光源、30Z…反射鏡、40Z…帶通濾波器、50Z…受光部、60Z…樣品氣體、70Z…MEMS致動器、71Z…鏡面。
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及氣體濃度測量模塊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]第I實施方式是將調製鏡70X配置於氣室IOX的一端(配置有紅外光源20X的一偵D的情況。(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IX的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IX包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2X，其接收來自紅外光源20X(相當於權利要求中的「光源」)的光，並測定其能量值；及計算電路3X(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2X的測定結果而計算氣體濃度；該氣體濃度計算裝置IX是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3X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I實施方式中，對於將導入至氣體濃度測量模塊2X的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體時的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2X包括氣室10X、具有紅外光源20X的反射切換單元100X、及受光部30X(相當於權利要求中的「受光單元」)而構成。氣室IOX形成內部導入樣品氣體50X的導入空間11X。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。作為氣體導入部12X或氣體排出部13X，也可使用設置在氣室的內壁(例如上部或底部)的多個孔。反射切換單元100X配置於氣室IOX的一端，且包括如下部件而構成紅外光源20X、調製鏡70X(相當於權利要求中的「反射切換單元、反射率調整單元」)、封入有飽和氣體41X(相當於權利要求中的「比較氣體」)的飽和氣體室40X(相當於權利要求中的「比較氣室」)、反射鏡60X(相當於權利要求中的「反射單元」)、及帶通濾波器90X。紅外光源20X為放射紅外線的光源。在第I實施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。調製鏡70X對相對於自紅外光源20X放射的光的反射率進行電性調整。此處，調製鏡70X通過對反射率進行電性調整，而使自紅外光源20X放射的光全反射或全透過。經調製鏡70X反射的光朝向受光部30X放射。再者，在第I實施方式中，作為調製鏡70X，例如採用液晶光學元件或空間光調製器(SLM)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網等進 行反射率的控制的其它方法。反射鏡60X使透過了調製鏡70X的光朝向受光部30X反射。此處，在調製鏡70X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，透過了調製鏡70X的光穿過飽和氣體室40X內的飽和氣體41X且通過反射鏡60X反射。經反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且透過調製鏡70X併入射至受光部30X。封入至飽和氣體室40X內的飽和氣體41X使用與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體。帶通濾波器90X配置於紅外光源20X與受光部30X之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。在第I實施方式中，帶通濾波器90X使用配置於反射切換單元100X內且僅透過4. 2 y nT4. 3 u m的波段的光的帶通濾波器。另外，在將帶通濾波器90X未設置於反射切換單元100X內的情況下，例如也可設置於受光部30X與氣室IOX之間。再者，反射切換單元100X的框體IOlX內，例如填充有相對於紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。受光部30X是配置於氣室IOX的另一端，接收自紅外光源20X放射且通過調製鏡70X反射的光、及自紅外光源20X放射且透過調製鏡70X並穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光及未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產生的危害。(用於使受光能量值產生差異的構造)對於由受光部30X接收的光的受光能量值的差異進行說明。此處，通過進行調製鏡70X中的光的反射或透過的控制，而使由受光部30X所接收的光的受光能量值產生差異。具體而言，在被控制為調製鏡70X使光反射的狀態的情況下，如圖I中箭頭所示的光路A所示，自紅外光源20X放射的光通過調製鏡70X反射，經反射的光穿過氣室IOX內的樣品氣體50X中且入射至受光部30X。另一方面，在被控制為調製鏡70X使光透過的狀態的情況下，如圖I中箭頭所示的光路B所示，自紅外光源20X放射的光透過調製鏡70X，穿過飽和氣體室40X並通過反射鏡60X反射。經反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X且透過調製鏡70X，進而穿過氣室IOX內的樣品氣體50X中而入射至受光部30X。這樣，在將調製鏡70X控制為透過狀態的情況下，與將調製鏡70X控制為反射狀態的情況相比，光路長度僅加長光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由於紅外光線穿過封入於飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過了飽和氣體室40X的光的情況(光透過調製鏡70X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過調製鏡70X使光反射的情況)相比，接收能量值較低的光。 如上所述，在第I實施方式中，受光能量值的變更可通過調製鏡70X而電性地進行。因此，可實現小型化而且可去除可動部，並且不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，從而精度提高。進而，與機械式相比，可使調製速度大幅度地高速化。( 二氧化碳的濃度計算處理) 繼而，對於計算電路3X根據受光部30X所接收的光的受光能量值而計算二氧化碳的濃度的處理進行說明。受光部30X將由調製鏡70X反射且僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值、與透過調製鏡70X且穿過飽和氣體室40X及樣品氣體50X的光的受光能量值輸出至計算電路3X。計算電路3X基於穿過飽和氣體室40X與樣品氣體50X的光的受光能量值而計算放射光量的增減，且對於僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值進行校正，由此可計算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。再者，關於基於2個受光能量值來計算氣體濃度的順序，例如如專利文獻I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。(第I實施方式的作用 效果)繼而，對第I實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IX的作用及效果進行說明。根據第I實施方式的氣體濃度計算裝置IX，由於受光部30X接收經調製鏡70X反射的光、及透過調製鏡70X且穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由調製鏡70X切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產生的問題。另外，由於構成為在導入有樣品氣體50X的氣室IOX的一端配置調製鏡70X、即在氣室IOX外配置有調製鏡70X，因此通過調製鏡70X切換反射與透過的各情況下的光穿過樣品氣體50X的光路長度不存在變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩定而產生的問題。另外，在第I實施方式中，用於使受光部30X所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產生的單元為調製鏡70X，該調製鏡70X的動作通過反射率的電性控制而進行。因此，為了產生光路長度的差異或受光能量值的差異而不伴隨振動等，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，通過調製鏡70X對反射率進行電性控制，而可高速地切換反射率。因此，受光部30X所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。再者，作為具有這樣的效果的調製鏡70X，優選為空間光調製器(SLM)或液晶光學元件。
另外，利用自紅外光源20X放射的光穿過與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體41X中時的特性的變化，可使受光部30X的受光能量值的差異產生。另外，通過帶通濾波器90X，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，通過紅外光源20X放射紅外線，可利用當紅外線穿過樣品氣體50X時通過二氧化碳而使能量衰減的現象，來計算樣品氣體50X的二氧化碳的濃度。另外，可利用當自紅外光源20X放射的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。再者，顯然的，通過帶通濾波器選擇所使用的光的波長，將比較氣體作為所測定的氣體，由此，可測定的氣體的種類並不限定為二氧化碳，而可任意選取。
[第2實施方式]第2實施方式是將調製鏡70X配置於氣室IOX的另一端側(配置受光部30X的一偵D的情況。再者，關於與第I實施方式相同的構成物，標註相同編號並省略詳細的說明。(氣體濃度計算裝置IXA的整體構成)首先，對於第2實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IXA的整體構成進行說明。圖2是表示氣體濃度計算裝置IXA的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IXA包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2XA，其接收來自紅外光源20X(相當於權利要求中的「光源」)的光，並測定其能量值；及計算電路3X(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2XA的測定結果而計算氣體濃度；該氣體濃度計算裝置IXA是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3X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，對於將導入至氣體濃度測量模塊2XA的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體時的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2XA包括氣室10X、反射切換單元100XA、及紅外光源20X而構成。紅外光源20X配置於氣室IOX的一端，且放射紅外線。在第2實施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。反射切換單元100XA配置於氣室IOX的另一端，且包括如下部件而構成受光部30X(相當於權利要求中的「受光單元」)、調製鏡70X(相當於權利要求中的「反射切換單元、反射率調整單元」)、封入有飽和氣體41X(相當於權利要求中的「比較氣體」)的飽和氣體室40X(相當於權利要求中的「比較氣室」)、反射鏡60X(相當於權利要求中的「反射單元」)、及帶通濾波器90X。調製鏡70X對相對於自紅外光源20X放射且穿過樣品氣體50X的光的反射率進行電性調整。此處，調製鏡70X通過對反射率進行電性調整而使自紅外光源20X放射且穿過樣品氣體50X的光全反射或全透過。經調製鏡70X反射的光朝向受光部30X放射。再者，在第2實施方式中，作為調製鏡70X，例如採用液晶光學元件或空間光調製器(SLM)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網等進行反射率的控制的其它方法。反射鏡60X使透過了調製鏡70X的光朝向受光部30X反射。此處，在調製鏡70X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，透過調製鏡70X的光穿過飽和氣體室40X內的飽和氣體41X並通過反射鏡60X反射。經反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且透過調製鏡70X而入射至受光部30X。受光部30X是接收自紅外光源20X放射、穿過樣品氣體50X且通過調製鏡70X反射的光、及自紅外光源20X放射、穿過樣品氣體50X且通過反射鏡60X反射並且穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光及未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產生的危害。再者，反射切換單元100XA的框體101XA內，例如填充有相對於紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。(用於使受光能量值產生差異的構造)
對於由受光部30X所接收的光的受光能量值的差異進行說明。此處，通過進行調製鏡70X中的光的反射或透過的控制，而使由受光部30X所接收的光的受光能量值產生差
巳升。具體而言，在將調製鏡70X控制為使光反射的狀態的情況下，如圖2中箭頭所示的光路Al所示，自紅外光源20X放射的光穿過氣室IOX中的樣品氣體50X後通過調製鏡70X反射，經反射的光入射至受光部30X。另一方面，在將調製鏡70X控制為使光透過的狀態的情況下，如圖2中箭頭所示的光路BI所示，自紅外光源20X放射的光穿過氣室IOX中的樣品氣體50X後透過調製鏡70X，且穿過飽和氣體室40X，並通過反射鏡60X反射。經反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X且透過調製鏡70X，併入射至受光部30X。這樣，在將調製鏡70X控制為透過狀態的情況下，與將調製鏡70X控制為反射狀態的情況相比，光路長度僅加長了光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由於紅外光線穿過封入於飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過了飽和氣體室40X的光的情況(光透過調製鏡70X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過調製鏡70X使光反射的情況)相比，受光能量值變低。如上所述，在第2實施方式中，受光能量值的變更通過調製鏡70X電性地進行。因此，可實現小型化而且可去除可動部，並且不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，從而精度提高。進而，與機械式相比，可使調製速度大幅度地高速化。( 二氧化碳的濃度計算處理)關於計算電路3X根據受光部30X所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理，與第I實施方式的情況相同，可使用一直以來已知的氣體相關法而計算，省略詳細的說明。(第2實施方式的作用 效果)繼而，對第2實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IXA的作用及效果進行說明。根據第2實施方式的氣體濃度計算裝置1XA，由於受光部30X接收經調製鏡70X反射的光、及透過調製鏡70X並穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由調製鏡70X切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產生的問題。另外，由於構成為在導入有樣品氣體50X的氣室IOX的另一端配置調製鏡70X、即在氣室IOX外配置有調製鏡70X，因此即使通過調製鏡70X切換光的反射與透過，穿過樣品氣體50X的光的光路長度也無變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩定而產生的問題。另外，在第2實施方式中，用於使受光部30X所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產生的單元為調製鏡70X，該調製鏡70X的動作通過反射率的電性控制而進行。因此，為了產生光路長度的差異或受光能量值的差異而不伴隨振動等，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2XA的光檢測精度的下降。另外，通過調製鏡70X對反射率進行電性控制，可高速地切換反射率。因此，受光部30X所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。
再者，作為具有這樣的效果的調製鏡70X，優選為空間光調製器(SLM)或液晶光學元件。另外，利用當自紅外光源20X放射的光穿過與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體41X中時的特性的變化，可使受光部30X的受光能量值的差異產生。[第3實施方式]第3實施方式使用旋轉鏡80X而使自紅外光源20X放射的光反射或透過。再者，關於與第I實施方式相同的構成物，標註相同編號並省略詳細的說明。(氣體濃度計算裝置IXB的整體構成)首先，對第3實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IXB的整體構成進行說明。圖3是表示氣體濃度計算裝置IXB的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IXB包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2XB，其接收來自紅外光源20X(相當於權利要求中的「光源」)的光，並測定其能量值；及計算電路3X(相當於權利要求中的「氣體濃度計算模塊」)，其基於氣體濃度測量模塊2XB的測定結果而計算氣體濃度；該氣體濃度計算裝置IXB是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3X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3實施方式中，對於將導入至氣體濃度測量模塊2XB的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體時的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2XB包括氣室10X、包含紅外光源20X的反射切換單元100XB、及受光部30X (相當於權利要求中的「受光單元」)而構成。氣室IOX形成內部導入樣品氣體50X的導入空間11X。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。反射切換單元100XB配置於氣室IOX的一端，且包括如下部件而構成紅外光源20X、旋轉鏡80X (相當於權利要求中的「反射切換單元、旋轉機構」)、封入有飽和氣體41X(相當於權利要求中的「比較氣體」)的飽和氣體室40X(相當於權利要求中的「比較氣室」)、反射鏡60X(相當於權利要求中的「反射單元」)、及帶通濾波器90X。紅外光源20X為放射紅外線的光源。在第3實施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。
旋轉鏡80X使自紅外光源20X放射的光通過旋轉而反射或穿過。旋轉鏡80X由反射板81X與孔82X構成，且通過旋轉驅動機構83X控制旋轉方向及旋轉速度等。孔82X是由框82aX包圍而成的空間。反射鏡60X使穿過旋轉鏡80X的孔82X的光朝向受光部30X反射。此處，在旋轉鏡80X的反射板81X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，穿過旋轉鏡80X的孔82X的光穿過飽和氣體室40X內的飽和氣體41X後通過反射鏡60X反射。經反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且穿過旋轉鏡80X的孔82X併入射至受光部30X。再者，在圖3中，表示自紅外光源20X放射的光穿過旋轉鏡80X的孔82X並通過反射鏡60X反射的狀態。
封入至飽和氣體室40X內的飽和氣體41X使用與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體。帶通濾波器90X配置於紅外光源20X與受光部30X之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。在第3實施方式中，帶通濾波器90X配置於反射切換單元100XB內，且使用僅透過4. 2 y nT4. 3 u m的波段的光的帶通濾波器。另外，在將帶通濾波器90X未設置於反射切換單元100XB內的情況下，例如也可設置於受光部30X與氣室IOX之間。再者，反射切換單元100XB的框體101XB內，例如填充有相對於紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。受光部30X是配置於氣室IOX的另一端，接收自紅外光源20X放射且通過旋轉鏡80X的反射板81X反射的光、及自紅外光源20X放射且穿過旋轉鏡80X的孔82X並穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光與未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產生的危害。(用於使受光能量值產生差異的構造)對於由受光部30X所接收的光的受光能量值的差異進行說明。此處，使旋轉鏡80X旋轉，對光進行控制，使其由反射板81X反射、或者穿過孔82X，由此使通過受光部30X所接收的光的受光能量值產生差異。具體而言，在通過反射板8IX的旋轉而將旋轉鏡80X控制為通過反射板8IX使光反射的狀態的情況下，如圖3中箭頭所示的光路A2所示，自紅外光源20X放射的光通過旋轉鏡80X的反射板81X而反射，經反射的光穿過氣室IOX內的樣品氣體50X中而入射至受光部30X。另一方面，在將旋轉鏡80X控制為通過孔82X而使光穿過的狀態的情況下，如圖3中箭頭所示的光路B2所示，自紅外光源20X放射的光穿過旋轉鏡80X的孔82X，且穿過飽和氣體室40X後通過反射鏡60X反射。通過反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X，且穿過旋轉鏡80X的孔82X，進而穿過氣室IOX內的樣品氣體50X中後入射至受光部30X。這樣，在將旋轉鏡80X控制為通過孔82X使光穿過的狀態的情況下，與控制為通過反射板81X使光反射的狀態的情況相比，光路長度僅加長了光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由於紅外光線穿過封入至飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光的情況(光穿過孔82X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過反射板81X使光反射的情況)相比，受光能量值變低。如上所述，在第3實施方式中，受光能量值的變更通過旋轉鏡80X的旋轉而進行。旋轉鏡80X的構成為，配置於導入樣品氣體50X的氣室IOX的一端，因此即使旋轉鏡80X旋轉，通過反射板81X反射的光與穿過孔82X的光穿過對象氣體中的光路長度也無變化。因此，由於光路長度穩定，即使暫時停止旋轉鏡80X，也可實現高精度的測量。其結果，可防止因旋轉鏡80X暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差。( 二氧化碳的濃度計算處理)繼而，對於計算電路3X根據受光部30X所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理進行說明。受光部30X將經旋轉鏡80X的反射板81X反射且僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值、及透過旋轉鏡80X的孔82X且穿過飽和氣體室40X及樣品氣體50X的光的受光能量值輸出至計算電路3X。計算電路3X基於穿過飽和氣體室40X與樣品氣體50X的光的受光能量值而計算放射光量的增減，且校正僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值， 由此可計算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。再者，關於基於2個受光能量值計算氣體濃度的順序，例如如專利文獻I所公開的那樣，可使用一直以來已知的氣體相關法而計算，因而省略詳細的說明。(第3實施方式的作用 效果)繼而，對於第3實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IXB的作用及效果進行說明。根據第3實施方式的氣體濃度計算裝置1XB，由於受光部30X接收經旋轉鏡80X的反射板81X反射的光、及穿過旋轉鏡80X的孔82X且穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由旋轉鏡80X切換反射與穿過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產生的問題。另外，由於構成為在導入有樣品氣體50X的氣室IOX的一端配置旋轉鏡80X、即在氣室IOX外配置旋轉鏡80X，因此即使通過旋轉鏡80X切換光的反射與穿過，穿過樣品氣體50X的光的光路長度也無變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩定而產生的問題。另外，例如與上述專利文獻2的情況不同，由於光路長度穩定，因而不必暫時停止旋轉鏡80X。其結果，可防止因旋轉鏡80X暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差等問題。另外，通過由反射板81X與孔82X構成旋轉鏡80X，由此可實現簡單的構成。在此情況下，旋轉部分可由較薄的圓盤構成，因此用於使反射板81X旋轉的驅動電力減少，而且可使旋轉鏡80X小型化。再者，本發明的一個方面並不限定於上述各實施方式。例如，也可代替如圖f 3中所示將反射鏡60X配置於調製鏡70X或旋轉鏡80X的後段的構成，而如圖4所示，使用圓錐狀的飽和氣體室40XA，在飽和氣體室40XA的周面形成反射鏡60XA。在此情況下，自21放射且透過調製鏡70X或旋轉鏡80X的光在反射鏡60XA的內側依次反射，每次反射時光穿過飽和氣體室40XA。由此，可增加穿過飽和氣體室40XA內的光路長度，並且可使自紅外光源20X放射的光的能量被飽和氣體室40X的飽和氣體41X充分吸收。另外，由於構成為光多次穿過比較氣室，因此可通過小型的比較氣室而增加穿過比較氣室的光的光路長度，而無需使比較氣室大型化。再者，在圖4中，使用圓錐狀的反射鏡60XA使光多次反射，但形狀並不限定於此，例如也可為由多個反射面所構成的三角錘狀或四角錘狀。再者，所謂權利要求中的「角度不同的多個反射面」包括如以圓錐狀形成反射鏡60XA的情況那樣，由曲面形成反射面的情況。另外，也可構成為使飽和氣體室40X與帶通濾波器90X可裝卸。在此情況下，通過準備封入有分別不同的飽和氣體41X的多個飽和氣體室40X、或使波長分別不同的光穿過的多個帶通濾波器90X，可根據導入至氣室IOX內的樣品氣體50X或作為測定對象的氣體的種類，選擇使用最佳的飽和氣體室40X或帶通濾波器90X，並且可測定多種氣體的濃度。另外，也可相對於I個調製鏡70X或旋轉鏡80X，設置多個氣室IOX及受光部30X，將種類分別不同的氣體導入至氣室IOX內。在此情況下，可同時測定多種氣體濃度。繼而，表示對混合存在多種氣體的樣品氣體的氣體濃度進行檢測的氣體濃度計算 裝置的變形例。如上所述為了計算種類不同的氣體的濃度，必需使用不同波長的光、及將欲測定的氣體作為飽和氣體的比較氣體室，分別測定氣體濃度。為了實現上述測定，在該變形例的氣體濃度測量模塊中，使用多個反射切換單元與受光單元的組，針對每個受光單元設置氣體濃度計算模塊。圖5是表示對4種氣體混合存在的樣品氣體的各氣體的氣體濃度進行測定的氣體濃度計算裝置IXC的概略剖面圖。為了使反射切換單元200XA100XD相比於受光部30XA 30XD體積變大，而在氣室IOXA的兩端，在圖5中的最上段的左邊配置反射切換單元200XA、在右邊配置受光部30XA，在其下一段的左邊配置受光部30XB、在右邊配置反射切換單元200XB，在其下一段的左邊配置反射切換單元200XC、在右邊配置受光部30XC，在其下一段的左邊配置受光部30XD、在右邊配置反射切換單元200XD。由此，即使在各反射切換單元與各受光部的組使用共同的氣室IOXA的情況下，氣體濃度計算裝置IXC整體也變小。在配置於氣室IOXA的外部的反射切換單元200XA 200XD中，分別配置有放射用於測定的波長的光的光源20XA10XD。再者，只要是放射的光的波長範圍較廣、且包括可利用於各氣體的吸收的波段的光源，則可使用一個光源。各反射切換單元200XA100XD具有與上述的第I實施方式的反射切換單元100X相同的構成，各反射切換單元200XA 200XD內的比較氣體室中封入有與作為測定對象的氣體相對應的飽和氣體。自各反射切換單元200XA 200XD的光源20XA 20XD放射的光通過各反射切換單元200XA 200D中所具備的反射鏡或調製鏡反射，且分別入射至受光部30XA 30XD。另外，在各受光部30XA 30XD分別配置帶通濾波器90XA 90XD。各帶通濾波器90XA 90XD是使各受光部30XA 30XD中成為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的光學元件，並且在各個受光部30XA10XD中不同。計算電路3XA^3XD基於各受光部30XA 30XD所接收的光的能量值而計算作為測定對象的氣體的濃度。在上述的變形例中，將反射切換單元200XA 200XD與受光部30XA 30XD彼此錯開地配置，但也可如圖6所示的氣體濃度計算裝置IXD所示，與第2實施方式相同，將光源20XA 20XD與具備分別接收自光源20XA 20XD放射的光的受光部的反射切換單元300XA 300XD彼此錯開地配置於氣室IOXA的兩端。另外，圖7表示另外的變形例中的氣體濃度計算裝置1XE。圖8是自圖7中的箭頭L方向觀察氣體濃度計算裝置IXE的反射切換單元300XA的圖。本變形例中的氣體濃度計算裝置IXE如圖7所示，在氣室IOXA的一側配置有反射切換單元300XA 300XD，在另一側對齊配置有光源20XA 20XD。反射切換單元300XA 300XD的構成與使用圖2進行說明的第2實施方式中的反射切換單元IOOXA相同。該反射切換單元300XA 300XD使自各光源20XA^20XD放射的光通過反射鏡及調製鏡朝向與反射單元300XA 300XD的排列方向正交的方向反射且由受光部接收。即，通過反射鏡及調製鏡使自光源20XA 20XD放射的光朝向圖7的紙面裡側反射且由受光部30X接收。再者，在圖7、圖8所示的氣體濃度計算裝置IXE的情況下，只要是放射用於多種氣體的測定的波長的光的光源，則也可不準備各氣體的光源20XA 20XD而使用一個光源即可。另外，由氣體濃度計算裝置1X、1XA IXE所計算出的氣體的濃度除了空調的控制以外，也可適用於計算氣體的濃度的各種設備中。
[第4實施方式](氣體濃度計算裝置IY的整體構成)首先，對於第4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9是表示氣體濃度計算裝置IY的概略剖面圖。氣體濃度計算裝置IY包括如下部件而構成氣體濃度測量模塊2Y，其接收來自光源20Y的光，並測定其能量值；計算電路3Y(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Ti的測定結果而計算氣體濃度；及儲存部4Y(相當於權利要求中的「儲存單元」)，其儲存有計算電路3Y計算氣體濃度時所必需的信息；該氣體濃度計算裝置IY是計算對象氣體的濃度的裝置。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4實施方式中，對於將導入至氣體濃度測量模塊Ti的樣品氣體60Y中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體時的例子進行說明。氣體濃度測量模塊2Y包括如下部件而構成氣室10Y、光源20Y、調製鏡30Y (相當於權利要求中的「反射率調整單元」)、帶通濾波器40Y、及受光部50Y(相當於權利要求中的「受光單元」)。氣室IOY形成內部導入樣品氣體60Y的導入空間11Y。關於氣室10Y，在氣室IOY的一端側設置有用於嚮導入空間IlY內導入樣品氣體60Y的氣體導入部12Y，在氣室IOY的另一端側設置有用於將導入空間UY內的樣品氣體60Y向外部排出的氣體排出部13Y。氣體排出部13Y也可為在氣室的內壁(例如底部)設置有多個的孔的氣體排出部。光源20Y配置於氣室IOY內，且放射紅外線。在第4實施方式中，作為光源20Y，使用放射包括4. 2iinT4. 3iim的波段的光的光的光源。在圖9中，表示將光源20Y配置於氣室IOY內的中央的底部的例子，但並不限定於此，可將光源20Y配置於氣室IOY內的中央的上部或中央部，也可以某種程度偏向調製鏡30Y側或受光部50Y側而配置。來自光源20Y的紅外線被樣品氣體60Y中的二氧化碳分子6IY吸收而衰減。調製鏡30Y配置於氣室IOY的一端，且對相對於自光源20Y放射的光的反射率進行電性調整。在第4實施方式中，作為調製鏡30Y，採用例如液晶光學元件或光電裝置(E0裝置)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網等進行反射率的控制的其它方法。帶通濾波器40Y配置於光源20Y與受光部50Y之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。在第4實施方式中，帶通濾波器40Y使用配置於氣室IOY的受光部50Y側的端部、且僅使4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光透過的帶通濾波器。受光部50Y配置於氣室IOY的另一端，且是接收自光源20Y直接放射的直接光、及自光源20Y放射並且通過調製鏡30Y反射的反射光的兩者的受光元件。即，一個受光部50Y接收直接光及反射光的兩者。換言之，一個受光部50Y接收由調製鏡30Y對反射率進行電性調整的各情況下的光(如下所述，直接光、及直接光與反射光的合計等)。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產生的危害。(用於使光路長度或受光能量值產生差異的構造)圖10是用於說明第4實施方式中的用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。與圖9相同，自配置於氣室IOY的中央部的光源20Y發射且到達受光部50Y的光的光路長度及受光能量值的變更通過調製鏡30Y的反射率的變更而進行。在該說明中，為了方便說明，對於通過使調製鏡30Y全反射(調製鏡30Y為0N)或全透過(調製鏡30Y為OFF)而調整反射率的情況進行說明。圖10 (A)表示調製鏡30Y成為ON的狀態而將自光源20Y到達的光完全反射的情 況。在圖10 (A)中，將自光源20Y放射且直接到達受光部50Y的光即直接光表示為Il (—)，直接光所穿過的光路的長度大致為L。另外，關於反射光，表示為Il( —)(自光源20Y放射且到達調製鏡30Y的光)及12 (通過調製鏡30Y反射且到達受光部50Y的光)，反射光所穿過的光路的長度大致為3L(L+2L)。在調製鏡30Y為ON的狀態下，直接光及反射光的兩者分別經由L及3L的光路而到達受光部50Y，並且測定受光能量值。另一方面，圖10(B)表示調製鏡30Y成為OFF的狀態而使自光源20Y到達的光完全不反射而透過的情況。在此情況下，僅直接光經由大致L的光路而到達至受光部50Y，並且測定受光能量值。再者，在圖10中，通過陰影線的有無來表示調製鏡30Y的0N/0FF。另外，圖10(B)中記載有使未反射的光透過的情況，但並不限定於此，也可進行吸收。如上所述，在第4實施方式中，光路長度及受光能量值的變更通過調製鏡30Y而電性進行。因此，可實現小型化而且可去除可動部，從而不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，精度提高。進而與機械式相比，調製速度可大幅度地高速化。(儲存部4Y的儲存信息)繼而，對儲存部4Y所儲存的信息進行說明。儲存部4Y中預先儲存有表示通過調製鏡30Y對反射率進行電性調整的各情況下的受光部50Y的受光能量值的比、與作為對象氣體的二氧化碳的濃度的相關關係的資料庫或近似式。圖11是用於說明儲存部4Y的儲存信息的圖。圖11是基本上與圖9及圖10相同的圖，但僅保留用於以下說明而必需的要素，關於光路長度由L或2L概略地表示。在圖11中，如下的式(1) (3)成立。I=Il (― )+11 ( — )... (I)Il ( — )/I=x…(2)Il ( — )/I=l-x…(3)其中，I為自光源20Y放射的紅外線的總能量值，Il (―)為直接光、即圖11中自光源20Y向右方向放射的紅外線的能量值，Il (—)為圖11中自光源20Y向左方向放射的紅外線的能量值，X為Il (―)與Il( —)的分配比率。在圖11中，在調製鏡30Y為ON的狀態的情況下，根據Lambert-Beer定律，如下的式(4) (7)成立。
11 ( — ) =x I exp (_KCL)…(4)11 ( — ) = (1-x) Iexp (_KCL)…(5)12=(11( — )Ron)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Ron)exp(-2KCL)…(6)Ion=II ( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL)) Ron)exp(-2KCL)…(7)其中，K為吸收係數，C為導入至氣室IOY內的樣品氣體60Y中的二氧化碳的濃度，L為自光源20Y至受光部50Y的距離，2L為自調製鏡30Y至受光部50Y為止的距離，12為反射光、即自光源20Y向左方向放射且經調製鏡30Y反射的紅外線的能量值，Ron為調製鏡30Y為ON狀態下的反射率，Ion為調製鏡30Y為ON的狀態時到達受光部50Y的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計能量值。另外，在圖11中，在調製鏡30Y為OFF的狀態的情況下，根據Lambert-Beer定律， 如下的式(8廣(11)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(8)Il ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(9)12=(II( — ) Roff) exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(10)Ioff = Il( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(11)其中，Roff是調製鏡30Y為OFF的狀態下的反射率，Ioff是調製鏡30Y為OFF的狀態時到達受光部50Y的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計能量值。調製鏡30Y為ON的狀態時受光部50Y所接收的光的能量值Ion與調製鏡30Y為OFF的狀態時受光部50Y所接收的光的能量值Ioff的比(相當於權利要求中的「通過所述反射率調整單元對所述反射率進行電性調整的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比」)如以下所述。I on/1 of f = [x I exp (_KCL) + ( ( (I _x) I exp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] /[xlexp (-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)]…(12)假設Roff = 0且x=0. 5，即調製鏡30Y為OFF的狀態時為完全透明(全透過)，且光源20Y的分配為二分之一的情況下，關於Ion與Ioff的比，下述的關係成立。Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL))... (13)此處，根據裝置構成，Ron、K、L成為常數，因此上述的式(13)可改寫為如下。C=f (Ratio (透明鏡))...(14)其中，Ratio (透明鏡)為Roff = 0且x=0. 5時的Ion與Ioff的比，f為函數，且是表示Ratio (透明鏡)與濃度C的相關關係的近似式。儲存部4Y中儲存表示該式(14)的近似式f的信息。另一方面，也可代替求出上述的近似式f,而使用已知的I、K、C、L、x、Ron、Roff,且使用上述(7)或(11)，計算各情況下的Ion或Ioff，且計算其比即Ion/Ioff。然後，將其結果作為表格並製成資料庫。圖12表示以此方式製成的資料庫的一例。圖12的資料庫中表示有Ion/I、Ioff/I、Ion/Ioff的各值所對應的二氧化碳的濃度。進而，也可使用圖12的資料庫而得出如圖13所示的圖表。圖13所示的圖表是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關關係等。在圖13中，Gl是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關關係的圖表，G2是表示二氧化碳的濃度與比Ion/I的相關關係的圖表，G3是表示二氧化碳的濃度與比Ioff/I的相關關係的圖表。儲存部4Y中儲存有表示這樣的資料庫或圖表的信息。再者，在圖12或圖13中，為了容易判斷資料庫或圖表，而在二氧化碳的濃度為零ppm時，將各能量值相對於自光源放射的能量值I的比以Ion/I成為UIofT/I成為0. 5、11( — )/1、11( — )/1及I2/I成為0. 5的方式表示，但在實際的測定中，無法測定自光源放射的能量I，因此資料庫或圖表中所表示的值中作為測定值而獲得的值僅為能量值的比Ion/Ioff。通過以上所述，基於式(14)的近似式f 或圖12的資料庫或圖13的圖表，可知二氧化碳的濃度與Ion/Ioff的相關關係，因此只要測定Ion/Ioff，則可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3Y根據受光部50Y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。計算電路3Y基於通過調製鏡30Y對反射率進行電性調整的各情況下的受光部50Y的受光能量值的比(上述Ion/Ioff)，進而基於上述說明的近似式f、圖12的資料庫、或圖13的圖表，計算與該比相對應的二氧化碳的濃度，且是包括CPU等而構成的運算電路。圖14是表示二氧化碳濃度計算處理的流程的流程圖。 在步驟SlOlY中，計算電路3Y獲取調製鏡30Y為ON的狀態時受光部50Y所接收的光的能量值Ion、及調製鏡30Y為OFF的狀態時受光部50Y所接收的光的能量值IofT。繼而，在步驟S102Y中，計算電路3Y計算所獲取的能量值Ion與能量值Ioff的比(Ion/Ioff)。在步驟S103Y中，計算電路3Y使用儲存部4Y中所儲存的近似式f，根據步驟S103Y所計算出的比(Ion/Ioff)來計算二氧化碳的濃度。通過使用近似式f來計算濃度，可容易地進行計算處理。在步驟S104Y中，計算電路3Y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利用於例如控制裝置中空調的控制等中。以上，對使用近似式f的情況進行了說明，但在使用圖12所示的表格的情況下，也可使用步驟S 102Y中所計算出的比(Ion/Ioff)檢索表格，將相對應的濃度值作為步驟S104Y中的輸出值進行輸出。另外，在使用圖13所示的圖表的情況下，也可自圖13的圖表中讀出與步驟S102Y中所計算出的比(Ion/Ioff)相對應的濃度值，且將該濃度值作為步驟S104Y中的輸出值予以輸出。(第4實施方式的作用 效果)繼而，對於第4實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IY的作用及效果進行說明。根據第4實施方式的氣體濃度計算裝置1Y，由於受光部50Y接收直接光及反射光的兩者，因此可防止通過分別不同的受光部50Y接收直接光及反射光時、或通過不同的受光部50Y分別接收由調製鏡30Y對反射率進行電性調整的各情況下的光時的、因受光部50Y的個體差而產生的問題。另外，在第4實施方式中，用於使受光部50Y所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產生的單元為調製鏡30Y，該調製鏡30Y的動作通過反射率的電性控制而產生。因此，為了產生光路長度的變化或受光能量值的差異而不伴隨振動等，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Ti的光檢測精度的下降。另外，通過調製鏡30Y對反射率進行電性控制，可高速地切換反射率。因此，受光部50Y所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。通過以上所述，根據第4實施方式，可防止因受光部50Y的個體差而產生的問題，並且可防止因振動所致的誤差、因時間偏差所致的誤差。再者，作為具有這樣的效果的調製鏡30Y，優選為光電裝置(E0裝置)或液晶光學元件。另外，通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，根據第4實施方式，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。(變形例)
以上，對於本發明的優選的第4實施方式進行了說明，當然本發明的一個方面並不限定於上述第4實施方式。(變形例、其I)例如，在上述第4實施方式中，對於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，但當然也可通過改變用於測定的光的波長來計算除此以外的氣體的濃度。另外，可根據欲測定濃度的氣體的種類或測定範圍、進而測定精度等，對光源的種類或氣室的形狀適當進行最優化。(變形例、其2)圖15及圖16中表示用於對混合存在多種氣體的樣品氣體60Y的氣體濃度以總括處理的方式進行檢測的變形例。如上所述計算種類不同的氣體的濃度時，必需使用不同光的波長來分別測定氣體濃度，但在本申請的氣體濃度測定模塊中，通過使用多個受光單元、以及針對每個受光單元設置氣體濃度計算模塊，可使對於多種氣體的濃度測定以總括處理的方式實現。即，如圖15及圖16所示，具備氣體濃度測量模塊2Y，其具備對象氣體不同的多個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD ;及多個氣體濃度計算模塊(計算電路3YA、3YB、3YC、3YD及儲存部4YA、4YB、4YC、4YD)，其與多個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD相對應；由此，可同時檢測混合存在多種氣體的樣品氣體60Y中的多種氣體濃度。圖15及圖16中例示有對混合存在4種氣體的樣品氣體60Y的各氣體的氣體濃度進行測定的裝置。在氣室IOY的內部配置有放射用於測定的波長的光的光源。只要是放射的光的波長範圍較廣、且包含可利用於各氣體的吸收中的波段的光源，則可如圖15所示，使用一個光源20Y。另外，如圖16所示，也可針對每個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而設置分別放射由各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD所檢測的波長範圍的光的不同種類的光源20YA、20YB、20YC、20YD。另外，在調製鏡中，在可控制反射率的波長範圍狹窄的情況下，也可如圖16所示，對應於可利用於各氣體的吸收的各個波長，使用4個調製鏡30YA、30YB、30YC、30YD，分別進行ON-OFF控制。在圖15及圖16中，針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而分別配置的帶通濾波器40YA、40YB、40YC、40YD是使各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD中成為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的光學元件，並且針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而配置不同的帶通濾波器40YA、40YB、40YC、40YD。另外，向氣室IOY中供給樣品氣體60Y並進行測定。另外，關於針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD所計算的氣體濃度的計算方法，與上述的算法相同。再者，在圖16中，氣室IOY成為針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而分割的形狀，但並不限定於此，也可如圖15所示，在所有的受光單元50YA、50YB、50YC、50YD上為共同的一個氣室10Y。(變形例、其3)另外，也可將氣體濃度計算裝置IY構成為調製鏡30Y進行全反射(Ron=I)及全透過(Roff = 0),在此情況下，以下的數式成立。Ion=II( — )+I2=xlexp(-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))) exp(-2KCL)…(15)Ioff = Il ( — ) =xlexp (_KCL)…(16)(變形例、其4)
另外，在上述第4實施方式中，對於權利要求中的「通過所述反射率調整單元對所述反射率進行電性調整的情況」，例示有調製鏡30Y設為0N/0FF的情況，但並不限定於此，也可將調製鏡30Y維持ON的狀態並且使反射率不同的情況作為權利要求中的「通過所述反射率調整單元對所述反射率進行電性調整的情況」的一例。(變形例、其5)另外，通過氣體濃度計算裝置IY所計算出的氣體的濃度，除了空調的控制以外，也可適用於計算氣體的濃度的各種設備中。[第5實施方式](氣體濃度計算裝置IZ的整體構成)首先，對於第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17是表示氣體濃度計算裝置IZ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，其接收來自光源20Z的光，並測定其能量值；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」)，其儲存有計算電路3Z計算氣體濃度時所必需的信息；該氣體濃度計算裝置IZ是計算對象氣體的濃度的裝置。通過計算電路3Z而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60Z中的二氧化碳作為濃度計算的對象氣體時的例子進行說明。氣體濃度測量模塊TL包括氣室10Z、光源20Z、旋轉鏡30Z(相當於權利要求中的「旋轉機構」)、帶通濾波器40Z、及受光部50Z(相當於權利要求中的「受光單元」)而構成。氣室IOZ形成內部導入樣品氣體60Z的導入空間11Z。關於氣室10Z，在氣室IOZ的一端側設置有用於嚮導入空間IlZ內導入樣品氣體60Z的氣體導入部12Z，在氣室IOZ的另一端側設置有用於將導入空間IlZ內的樣品氣體60Z向外部排出的氣體排出部13Z。氣體排出部13Z也可為在氣室的內壁(例如底部)設置有多個的孔的氣體排出部。光源20Z配置於氣室IOZ內，且放射紅外線。在第5實施方式中，作為光源20Z，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光的光源。在圖17中，表示有將光源20Z配置於氣室IOZ內的中央的底部的例子，但並不限定於此，可將光源20Z配置於氣室IOZ內的中央的上部或中央部，也可以某種程度偏向旋轉鏡30Z側或受光部50Z側而配置。來自光源20Z的紅外線被樣品氣體60Z中的二氧化碳分子6IZ吸收而衰減。旋轉鏡30Z配置於氣室IOZ的一端IOaZ側，且通過旋轉而使自光源20Z放射的光反射或透過。旋轉鏡30Z通過在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進行旋轉或運動，而使光反射或透過。對於圖17所示的XYZ坐標系而言，自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向為X方向，旋轉鏡30Z的旋轉沿YZ面進行。即，旋轉鏡30Z在與光路的方向即X方向垂直的YZ面上旋轉。圖17中以箭頭表示旋轉鏡30Z在YZ面上的旋轉。換言之，在此情況下，光路的方向與旋轉鏡30Z的旋轉軸成為相同的X方向，但旋轉鏡30Z的端部30aZ在YZ面上一邊畫圓一邊旋轉。再者，在裝置構成方面，只要光路的方向與旋轉鏡30Z的旋轉軸成為大致相同的方向即可。旋轉鏡30Z並非沿光路的方向即X方向運動。在第5實施方式中，旋轉鏡30Z由反射板31Z與孔32Z構成，且通過旋轉驅動機構33Z控制旋轉方向及旋轉速度等。孔32Z是由框32aZ包圍而成的空間。在氣室IOZ的一端IOaZ側設置有由相對於紅外線具有較高的透過性的材料構成的窗部14Z。
帶通濾波器40Z配置於光源20Z與受光部50Z之間的光路上，且僅使規定波長的光通過。在第5實施方式中，帶通濾波器40Z使用配置於氣室IOZ的受光部50Z側的端部且僅透過4. 2 ii nT4. 3um的波段的光的帶通濾波器。受光部50Z是配置於氣室IOZ的另一端，且接收自光源20Z直接放射的直接光、及自光源20Z放射並且通過旋轉鏡30Z反射的反射光的兩者的受光兀件。S卩，一個受光部50Z接收直接光及反射光的兩者。換言之，一個受光部50Z接收通過旋轉鏡30Z使光反射或透過的各情況下的光(如下所述，直接光、及直接光與反射光的合計)。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產生的危害。(用於使光路長度或受光能量值產生差異的構造)圖18是用於說明第5實施方式中的用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。與圖17相同，自配置於氣室IOZ的中央底部的光源20Z發射且到達受光部50Z的光的光路長度及受光能量值的變更，可通過旋轉鏡30Z的旋轉而進行。在該說明中，為了方便說明，對於旋轉鏡30Z通過進行全反射或全透過而對反射率進行調整的情況進行說明。圖18 (A)表示通過旋轉鏡30Z的旋轉而使反射板31Z以面對光源20Z的方式位於氣室IOZ的一端IOaZ側，使自光源20Z到達的光完全反射至氣室IOZ內的情況。在圖18 (A)中，自光源20Z放射且直接到達受光部50Z的光即直接光表示為11 (―)，直接光穿過的光路的長度大致為L。另外，關於反射光，表示為Il( —)(自光源20Z放射且到達反射板31Z的光)及12 (通過反射板31Z反射且到達受光部50Z的光)，反射光穿過的光路的長度大致為3L (L+2L)。在反射板31Z位於面對光源20Z的位置的狀態下，直接光及反射光的兩者分別經由L及3L的光路而到達受光部50Z，並且測定受光能量值。另一方面，圖18(B)表示通過旋轉鏡30Z的旋轉而使孔32Z成為面對光源20Z而位於氣室IOZ的一端IOaZ側的狀態，使自光源20Z到達的光完全不反射而透過的情況。在此情況下，僅直接光經由大致L的光路而到達受光部50Z，並測定受光能量值。再者，圖18(B)中記載有使未反射的光通過孔32Z透過的情況，但並不限定於此，也可進行吸收。在此情況下，也可設置吸收體(未圖示)而代替孔32Z。如上所述，在第5實施方式中，光路長度及受光能量值的變更可通過與旋轉鏡30Z的光路長度方向不同的方向上的旋轉而進行。因此，為了產生光路長度的變化或受光能量值的差異，不必使旋轉鏡30Z沿光路長度方向進行運動。即，旋轉鏡30Z進行旋轉，但並非在光路長度方向上運動，因此旋轉鏡30Z與受光部50Z之間的絕對距離無變動。因此，光路長度穩定，因而即使暫時停止旋轉鏡30Z，也可實現高精度的測量。其結果，可防止因旋轉鏡30Z暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差。(儲存部4Z的儲存信息)繼而，對於儲存部4Z所儲存的信息進行說明。儲存部4Z中預先儲存有表示通過旋轉鏡30Z而使光反射或透過的各情況下的受光部50Z的受光能量值的比與作為對象氣體的二氧化碳的濃度的相關關係的資料庫或近似式。圖19是用於說明儲存部4Z的儲存信息的圖。圖19是基本上與圖17及圖18相同的圖，但僅保留用於以下說明而必需的要素，關於光路長度由L或2L概略地表示。在圖19中，如下的式(1) (3)成立。I=Il (― )+11 ( — )... (I)
Il ( — )/I=x…(2)Il ( — )/I=l-x…(3)其中，I為自光源20Z放射的紅外線的總能量值，Il (―)為直接光即圖19中自光源20Z向右方向放射的紅外線的能量值，Il (—)為圖19中自光源20Z向左方向放射的紅外線的能量值，X為Il (―)與Il( —)的分配比率。在圖19中，在通過旋轉鏡30Z的旋轉而使反射板31Z面對光源20Z而位於氣室IOZ的一端IOaZ側的情況(圖18⑷的狀態)下,根據Lambert-Beer定律,如下的式⑷ (7)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(4)11 ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(5)12=(11( — )Ron)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Ron)exp(-2KCL)…(6)Ion=II ( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL)) Ron)exp(-2KCL)…(7)其中，K為吸收係數，C為導入至氣室IOZ內的樣品氣體60Z中的二氧化碳的濃度，L為自光源20Z至受光部50Z為止的距離，2L為自旋轉鏡30Z(反射板31Z)直至受光部50Z為止的距離，12為反射光即自光源20Z向左方向放射且經旋轉鏡30Z(反射板31Z)反射的紅外線的能量值，Ron為該狀態下的旋轉鏡30Z(反射板31Z)的反射率，Ion為該狀態下到達受光部50Z的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計能量值。另外，在圖19中，在通過旋轉鏡30Z的旋轉而使孔32Z面對光源20Z而位於氣室IOZ的一端IOaZ側的情況(圖18⑶的狀態)下,根據Lambert-Beer定律，如下的式(8廣(11)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(8)11 ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(9)12=(II( — )Roff)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp (-2KCL)…(10)Ioff = Il( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(11)其中，Roff為該狀態下的旋轉鏡30Z (孔32Z)的反射率，由於為孔32Z因而Roff基本上為O。Ioff為該狀態下到達受光部50Z的紅外線的總能量，且由於孔32Z的存在而並非為反射光，而是僅直接光的能量值。在反射板31Z面對光源20Z的狀態下受光部50Z所接收的光的能量值Ion、與在孔32Z面對光源20Z的狀態下受光部50Z所接收的光的能量值Ioff的比(相當於權利要求中的「通過所述旋轉機構使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比」)如下所述。Ion/Ioff = [x I exp (-KCL) + ( ( (I-X) I exp (-KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] /[xlexp (-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)]…(12)此處，在Roff = 0且x=0. 5，即孔32Z面對光源20Z的狀態下完全透明(全透過)，且光源20Z的分配為二分之一的情況下，關於Ion與Ioff的比，下述的關係成立。Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL))…(13)此處，根據裝置構成，Ron、K、L成為常數，因此上述的式(13)可改寫為如下。C=f (Ratio (透明鏡))...(14)其中，Ratio (透明鏡)為Roff = 0且x=0. 5時的Ion與Ioff的比，f為函數，且 是表示Ratio (透明鏡)與濃度C的相關關係的近似式。儲存部4Z中儲存有表示該式(14)的近似式f的信息。另一方面，也可代替求出上述的近似式f，而使用已知的I、K、C、L、x、Ron、Roff,且使用上述(7)或(11)，計算各情況下的Ion及Ioff，並計算其比即Ion/Ioff。然後，將其結果作為表格並製成資料庫。圖20表示以這樣的方式製成的資料庫的一例。在圖20的資料庫中，表示有與Ion/I、Ioff/I、Ion/Ioff各值相對應的二氧化碳的濃度。進而，也可使用圖20的資料庫而得出如圖21所示的圖表。圖21所示的圖表中表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關關係等。在圖21中，Gl是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關關係的圖表，G2是表示二氧化碳的濃度與比Ion/I的相關關係的圖表，G3是表示二氧化碳的濃度與比Ioff/I的相關關係的圖表。儲存部4Z中儲存有表示這樣的資料庫或圖表的信息。再者，在圖20及圖21中，為了容易判斷資料庫或圖表，當二氧化碳的濃度為零ppm時，以Ion/Ioff成為2的方式，將自各能量值相對於自光源放射的能量值I的比以Ion/I成為I、Ioff/I成為0. 5的方式、Il ( — )/1、Il ( — )/1及I2/I成為0. 5的方式表示，但在實際的測定中，由於無法測定自光源放射的能量I，因此資料庫或圖表中所表示的值中作為測定值而獲得的值僅為能量值的比Ion/Ioff。通過以上所述，基於式(14)的近似式f、圖20的資料庫、或圖21的圖表，可知二氧化碳的濃度與Ion/Ioff的相關關係，因此只要測定Ion/Ioff，則可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3Z根據受光部50Z所接收的光的能量值而計算二氧化碳的濃度的處理的流程進行說明。計算電路3Z基於通過旋轉鏡30Z而使光反射或透過的各情況下的受光部50Z的受光能量值的比(上述Ion/Ioff)，進而基於上述說明的近似式f、圖20的資料庫或圖21的圖表，而計算與該比相對應的二氧化碳的濃度，且是由包括CPU等而構成的運算電路。圖22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獲取反射板31Z面對光源20Z的狀態下受光部50Z所接收的光的能量值Ion、及孔32Z面對光源20Z的狀態下受光部50Z所接收的光的能量值Ioff。繼而，在步驟S102Z中，計算電路3Z計算所獲取的能量值Ion與能量值Ioff的比(Ion/Ioff)。在步驟S103Z中，計算電路3Z使用儲存部4Z中所儲存的近似式f並根據步驟S103Z中所計算的比(Ion/Ioff)，來計算二氧化碳的濃度。通過使用近似式f來計算濃度，可容易進行計算處理。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。以上，對使用近似式f的情況進行了說明，但在使用圖20所示的表格的情況下，也可使用步驟S102Z中所計算出的比(Ion/Ioff)檢索表格，將相對應的濃度值作為步驟S104Z中的輸出值予以輸出。另外，在使用圖21所示的圖表的情況下，也可自圖21的圖表中讀出與步驟S102Z中所計算出的比(Ion/Ioff)相對應的濃度值，將該濃度值作為步驟S104Z中的輸出值予以輸出。(第5實施方式的作用 效果)繼而，對於第5實施方式所涉及的氣體濃度計算裝置IZ的作用及效果進行說明。根據第5實施方式的氣體濃度計算裝置1Z，受光部50Z接收直接光及反射光的兩者，因此可 防止通過分別不同的受光部50Z接收直接光及反射光時、或通過不同的受光部50Z分別接收由旋轉鏡30Z使光反射或透過的各情況下的光時的、因受光部50Z的個體差而產生的問題。另外，在第5實施方式中，用於使受光部50Z所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產生的單元為旋轉鏡30Z，通過使該旋轉鏡30Z在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進行旋轉而使光反射或透過。此處，所謂「在與光路的方向不同的方向上旋轉」，例如可通過使旋轉鏡30Z的旋轉軸成為與光路相同的方向而實現。即，由於產生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而旋轉鏡30Z不必沿光路的方向進行運動，因此，即使旋轉鏡30Z旋轉，旋轉鏡30Z與受光部50Z之間的絕對距離也無變動。因此，與例如上述專利文獻2的情況不同，由於光路長度穩定，因而不必暫時停止旋轉鏡30Z。其結果，可防止因旋轉鏡30Z暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差。通過以上所述，根據第5實施方式，可防止因受光部50Z的個體差而產生的問題、及因用於使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運動而產生的問題。另外，根據第5實施方式，通過由反射板31Z與孔32Z構成的旋轉鏡30Z而可實現簡單的構成，並且通過使旋轉鏡30Z在與光路的方向大致垂直的方向上旋轉而可明確地進行光的反射與透過的切換。另外，通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產生的光檢測精度的下降。另外，根據第5實施方式，基於預先準備的資料庫或近似式，而可高精度地計算對象氣體的濃度。[第6實施方式]接著，對於本發明的第6實施方式進行說明。在第6實施方式的氣體濃度計算裝置IZA中，與第5實施方式的主要不同點在於用於使受光部50Z所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產生的單元由MEMS致動器70Z構成而代替了旋轉鏡30Z。以下，以該不同點為中心進行說明。(氣體濃度計算裝置IZA的整體構成)
圖23 (A)是表示氣體濃度計算裝置IZA的概略剖面圖。MEMS致動器70Z配置於氣室IOZ的一端IOaZ側，且通過使鏡面71Z旋轉一定角度而使自光源20Z放射的光反射或透過。此處，所謂「反射」是指將來自光源20Z的光反射至氣室IOZ內，所謂「透過」是指將來自光源20Z的光不反射至氣室IOZ內而是透過至氣室IOZ外、或者反射至氣室IOZ外。以下，為了方便說明，以「透過」表示將光反射至氣室IOZ外的情況進行說明。另外，所謂MEMS致動器70Z的旋轉是指通過MEMS致動器70Z進行的鏡面7IZ的旋轉。MEMS致動器70Z通過使鏡面71Z在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進行旋轉或運動而使光反射或透過。對於圖17所示的XYZ坐標系而言，自光源20Z直至受光部50Z為止的光路方向為X方向，MEMS致動器70Z的鏡面71Z將與X軸僅偏移規定的角度0的軸K作為旋轉軸而僅旋轉一定角度。圖23中以箭頭表示鏡面71Z的旋轉。MEMS致動器70Z並不沿光路的方向即X方向運動。MEMS致動器70Z的旋轉方向 及旋轉速度等通過未圖示的旋轉驅動機構而控制。在氣室IOZ的一端IOaZ側配置有由相對於紅外線具有較高的透過性的材料構成的窗部14Z。實際上，MEMS致動器70Z如圖23 (B)所示，在鏡面71Z的兩端具備沿X方向運動的致動器元件73Z，當一者沿+X方向運動時另一者沿-X方向運動，鏡面71Z的中心的X方向的位置不運動，並且使鏡面71Z僅旋轉一定角度。通過在鏡面71Z的中心反射來自光源20Z的光，由此，即使鏡面71Z進行旋轉、即MEMS致動器70Z進行旋轉，光源20Z與鏡面71Z、鏡面71Z與受光部50Z的X方向上的距離也不變化而可保持為一定。另外，與第5實施方式的旋轉鏡30Z相比，MEMS致動器70Z的尺寸較小，因此如圖23(C)所示，並非鏡面71Z的兩端，而是僅一端具備致動器元件73Z且另一端固定，實質上光源20Z與鏡面71Z、鏡面7IZ與受光部50Z的X方向上的距離不變化而可視為為一定。(用於使光路長度或受光能量值產生差異的構造)圖24是用於說明第6實施方式中的用以使光路長度或受光能量值產生差異的構造的圖。自光源20Z發射且到達受光部50Z的光的光路長度及受光能量值的變更可通過MEMS致動器70Z的旋轉而進行。在該說明中，為了方便說明，以通過將MEMS致動器70Z所輸入的光完全反射至氣室IOZ內或外而對反射率進行調整的情況進行說明。圖24 (A)表示通過MEMS致動器70Z鏡面71Z的旋轉而使自光源20Z到達的光完全反射至氣室IOZ內的情況。在圖24(A)中，自光源20Z放射且直接到達受光部50Z的光即直接光表示為11 (—)，直接光穿過的光路的長度大致為L。另外，關於反射光，表示為11 (—)(自光源20Z放射且到達MEMS致動器70Z的鏡面71Z的光)及12 (通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z反射且到達受光部50Z的光)，反射光穿過的光路的長度大致為3L(L+2L)。在MEMS致動器70Z的鏡面7IZ將來自光源20Z的光完全反射至氣室IOZ內的狀態下，直接光及反射光的兩者分別經由L及3L的光路而到達受光部50Z，並且測定受光能量值。另一方面，圖24(B)表示通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z的旋轉而使自光源20Z到達的光完全反射至氣室IOZ外的情況。在此情況下，僅直接光經過大致L的光路而到達受光部50Z，並且測定受光能量值。如上所示，在第6實施方式中，光路長度及受光能量值的變更通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z在與光路長度方向不同的方向上的旋轉而進行。因此，由於產生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而鏡面71Z不必沿光路長度方向進行運動。即，鏡面71Z進行旋轉，但並非在光路長度方向上運動，因此鏡面71Z與受光部50Z之間的絕對距離無變動。因此，光路長度穩定，因而即使暫時停止鏡面71Z，也可實現高精度的測量。其結果，可防止因鏡面71Z暫時停止運動而使光測定時間產生大幅度的時間偏差。另外，根據第6實施方式，通過使用MEMS致動器70Z，可抑制旋轉時的振動並且可實現高速旋轉。因此，可防止因振動所致的光檢測精度的下降。另外，通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z的高速旋轉而可高速地切換光的反射與透過(向氣室IOZ外反射)，受光部50Z的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。(變形例)以上，對於本發明的另外一個方面的優選的實施方式進行說明，但本發明的另外一個方面當然不限定於上述第5及第6實施方式。例如，在上述第5及第6實施方式中，對通過氣體濃度計算裝置1Z、1ZA而計算二氧化碳的濃度的情況進行了說明，但當然也可通 過改變用於測定的光的波長而測定除此以外的氣體的濃度。另外，可根據欲測定濃度的氣體的種類或測定範圍、進而測定精度等，對光源的種類或氣室的形狀適當進行最優化。圖25表示用於對混合存在多種氣體的樣品氣體60Z的氣體濃度以總括處理的方式進行檢測的變形例。如上所述計算種類不同的氣體的濃度時，必需使用不同光的波長來測定分彆氣體濃度，但在本申請的氣體濃度測定模塊中，通過使用多個受光單元、及針對每個受光單元設置氣體濃度計算模塊，可對於多種氣體的濃度測定以總括處理的方式實現。即，如圖25所示，具備包括對象氣體不同的多個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD的氣體濃度測量模塊2Z、及與多個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD相對應的多個氣體濃度計算模塊(計算電路3ZA、3ZB、3ZC、3ZD及儲存部4ZA、4ZB、4ZC、4ZD)，因而可同時檢測混合存在多種氣體的樣品氣體60Z中的多種氣體濃度。圖25中例示有對混合存在4種氣體的樣品氣體60Z中的各氣體的氣體濃度進行測定的裝置。在氣室IOZ的內部配置有放射用於測定的波長的光的光源。只要是放射的光的波長範圍較廣、且包含可利用於各氣體的吸收的波段的光源，則可如圖23所示，使用一個光源20Z。另外，雖未圖示，但也可針對每個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而設置分別放射由各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD所檢測的波長範圍的光的種類不同的光源20ZA、20ZB、20ZC、20ZD。在圖25中，針對各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而分別配置的帶通濾波器40ZA、40ZB、40ZC、40ZD是使各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中成為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的光學元件，並且針對各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而配置不同的帶通濾波器40ZA、40ZB、40ZC、40ZD。另外，向氣室IOZ中供給樣品氣體60Z，並進行測定。另外，關於各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中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25中，表示有將第6實施方式多個化的方式，但也可將第5實施方式多個化。此時，只要在上下排列的氣體濃度測量模塊間共有旋轉機構，當一者反射時另一者透過即可。另外，在上述第5及第6實施方式中，將旋轉鏡30Z或MEMS致動器70Z進行全反射或全透過的情況作為一例進行了說明，但並不限定於此，也可以具有某種程度的反射率或透過率而進行反射或透過的方式構成裝置。另外，通過氣體濃度計算裝置1Z、1ZA而計算的氣體的濃度，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。產業上的可利用性本發明的一個方面提供一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光元件的個體差而產生的問題，且可防止因光路長度不穩定而產生的問題。本發明的另一個方面提供一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光單元的個體差而產生的問題，且可防止因用於產生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素的振動而產生的光檢測精度的下降，進而可抑制因光的測定時間偏差而產生的光檢測精度的下降。
本發明的另外一個方面提供一種氣體濃度計算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光單元的個體差而產生的問題，且可防止因用於產生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素在與光路的方向相同的方向上運動而產生的問題。
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； 反射切換單元，其配置於所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過； 反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射； 比較氣室，其封入有規定的比較氣體，且配置於透過了所述反射切換單元的光的光路上；及 受光單元，其配置於所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元、穿過所述比較氣室並通過所述反射單元反射的光， 所述氣體濃度計算模塊基於通過所述反射切換單元使光反射及透過了的各情況下的所述受光單元的受光能量值，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， 所述反射切換單元是對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整而切換光的反射與透過的反射率調整單元。
3.如權利要求2所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述反射率調整單元為空間光調製器。
4.如權利要求2所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述反射率調整單元為液晶光學元件。
5.如權利要求I所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述反射切換單元是對於自所述光源放射的光通過旋轉來切換反射與透過的旋轉機構。
6.如權利要求5所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述旋轉機構為由反射板與孔構成的旋轉鏡。
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， 所述反射單元具備角度不同的多個反射面，使透過了所述反射切換單元的光被所述多個反射面依次反射並且在每次由所述反射面的反射時穿過所述比較氣室。
8.如權利要求I至7中任一項所述的氣體濃度檢測裝置，其特徵在於， 所述規定的比較氣體為與所述對象氣體種類相同的飽和氣體。
9.如權利要求I至8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。
10.如權利要求I至9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。
11.如權利要求I至10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。
12.如權利要求I至11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，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；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。
13.一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； 反射切換單元，其配置於所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過； 反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射； 比較氣室，其封入有規定的比較氣體，且配置於透過了所述反射切換單元的光的光路上；及 受光單元，其配置於所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元、穿過所述比較氣室並通過所述反射單元反射的光。
14.一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，其配置於所述氣室內； 反射率調整單元，其配置於所述氣室的一端，且對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整；及 受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述反射率調整單元反射的反射光， 所述氣體濃度計算模塊基於通過所述反射率調整單元對所述反射率進行了電性調整的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比，來計算所述對象氣體的所述濃度。
15.如權利要求14所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述反射率調整單元為光電裝置。
16.如權利要求14所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述反射率調整單元為液晶光學元件。
17.如權利要求14至16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。
18.如權利要求14至17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。
19.如權利要求14至18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。
20.如權利要求14至19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。
21.如權利要求14至20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，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；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。
22.—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，其配置於所述氣室內； 反射率調整單元，其配置於所述氣室的一端，且對相對於自所述光源放射的光的反射率進行電性調整；及 受光單元，其配置於所述氣室的另一端，接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述反射率調整單元反射的反射光。
23.一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，形成導入所述對象氣體的導入空間； 光源，其配置於所述氣室內； 旋轉機構，其配置於所述氣室的一端，且通過旋轉使自所述光源放射的光反射或透過；及 受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述旋轉機構反射的反射光， 所述氣體濃度計算模塊基於通過所述旋轉機構使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比，來計算所述對象氣體的所述濃度， 所述旋轉機構在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進行所述旋轉。
24.如權利要求23所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述旋轉機構為由反射板與孔構成的旋轉鏡。
25.如權利要求24所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述旋轉鏡在與自所述光源直至所述受光單元為止的所述光路的方向大致垂直的方向上進行所述旋轉。
26.如權利要求23所述的氣體濃度計算裝置，其特徵在於， 所述旋轉機構為微電子機械系統致動器。
27.如權利要求23至26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。
28.如權利要求23至27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。
29.如權利要求23至28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。
30.如權利要求23至29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。
31.如權利要求23至30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，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；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。
32.—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，其配置於所述氣室內； 旋轉機構，其配置於所述氣室的一端，且通過旋轉使自所述光源放射的光反射或透過；及 受光單元，其配置於所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射並且通過所述旋轉機構反射的反射光， 所述旋轉機構在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進行所述旋轉。
全文摘要
具備氣室(10X)，其形成導入對象氣體的導入空間(11X)；紅外光源(20X)，其配置於氣室(10X)的一端；調製鏡(70X)，其配置於氣室(10X)的一端，且使自紅外光源(20X)放射的光反射或透過；反射鏡(60X)，其使已透過調製鏡(70X)的光反射；飽和氣體室(40X)，其封入有規定的比較氣體，且配置於已透過調製鏡(70X)的光的光路上；受光部(30X)，其配置於氣室(10X)的另一端，接收經調製鏡(70X)反射的光、及透過調製鏡(70X)並穿過飽和氣體室(40X)並且經反射鏡(60X)反射的光；及計算電路(3X)，其基於通過調製鏡(70X)使光反射及透過的各情況下的受光部(30X)的受光能量值來計算對象氣體的濃度。
文檔編號G01N21/61GK102762976SQ201180009780
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, 村上忠良 申請人:浜松光子學株式會社