(57)【要約】【課題】  赤外光を用いた、ＣＯ２濃度計においては、赤外光領域波長に感度を有する受光素子として、通常サーモパイルが用いられている。サーモパイルは、受光出力が、直流レベルで出力され、信号処理が容易なため、使用されている。しかし、価格性、光感度特性、ともに優れた性能の、赤外光受光素子として、パイロ素子（焦電素子）を、赤外光センサー受光素子として用いたい。焦電素子受光出力は、受光光量の変化分を出力する、変化分出力であり、使い難い点が、使用上の課題である。【解決手段】赤外光受光素子出力の赤外光点灯による増幅信号の増加分のみの波形をＰ１０とする。Ｐ１０は、赤外光源からの赤外光が、ＣＯ２により吸収され減衰した結果の光量値を示している。このＰ１０値を組み込んだ、  Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２（ｖ）−Ｐ１０）・・・関係式▲１▼を得て、関係式▲１▼により得られるＰ３信号を用いた、演算方式で、ＣＯ２濃度値出力値Ｐ１３を得る。【選択図】図３
2010107489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線光源に白熱ランプを用い、赤外線受光素子に焦電素子を用いて構成したＮＤＩＲ方式赤外線ＣＯ２濃度計において、測定対象空気中のＣＯ２により、吸収を受け、減衰した受光素子増幅信号をＰ２とし、Ｐ２を赤外線光源点灯と同期整流して得られる信号をＰ１０とした時、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２−Ｐ１０）・・・式▲１▼
の、Ｐ３波形ボトムピーク値をＰ１３として保存し、ＣＯ２濃度値出力とする事を特長としたＣＯ２濃度計。
【請求項２】
［請求項１］の構成において、次の測定タイミングで、
Ｐ３ボトムピーク値Ｐ１３が、より大きなＰ１３値であれば、値を更新し、
Ｐ３ボトムピーク値Ｐ１３が、より小さなＰ１３値であれば、値を保持し続ける事を特長とするＣＯ２濃度計。
【請求項３】
［請求項２］の構成において、得られた濃度値出力Ｐ１３を可変倍率手段により、任意の乗数を与え、測定値の校正を行う方式のＣＯ２濃度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は赤外光を用いたＣＯ２濃度計に関する。
【背景具術】
【０００２】  従来の赤外線ＣＯ２濃度計は、赤外光受光素子にサーモパイルを使用
しているもが、多い。
【非特許文献１】
2010107489.tif 000003
【０００３】サーモパイル出力は、赤外光量に応じた電圧強度の信号出力を出すもので、受光する赤外光の光量を知りたい時に、よく使用される。
【０００４】原理的には、赤外光を熱電対に照射し、熱電対の、赤外光による温度上昇を熱電対出力電圧値で読む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  文献１に見られる、赤外光を用いた、ＣＯ２濃度計においては、赤外光領域波長に感度を有する受光素子ＩＲ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒとして、通常サーモパイルが用いられている。サーモパイルは、受光出力が、直流レベルで出力され、信号処理が容易なため、使用されている。しかし、価格性、光感度特性、ともに優れた性能の、赤外光受光素子として、焦電素子を、赤外光センサー受光素子として用いたい。焦電素子受光出力は、受光光量の変化分を出力する、変化分出力であり、使い難い点が、使用上の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  赤外光受光素子出力増幅信号をＰ１０とする。【０００７】、Ｐ１０は、赤外光源からの赤外光が、ＣＯ２により吸収され減衰した結果の光量値をしめすものである。
このＰ１０値を組み込んだ数式、、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２（ｖ）−Ｐ１０）・・・式▲１▼
を得る。
式▲１▼により得られるＰ３信号を用いる事で、赤外光量の変化分出力Ｐ１０を用いながら、ＣＯ２濃度計として必要な直流信号として扱う事が可能となる。
【発明の効果】
【０００８】  前述のように、Ｐ３波形は、関係式▲１▼中に、Ｐ１０を含んでいる。
Ｐ１０は、光電素子増幅出力であり、図１の波形のように、Ｐ１０は、赤外光源の白熱ランプが点灯され、赤外光量がゼロから増大し、一定値に達するまで増大する変化をを有する。赤外線光源赤外光がＣＯ２により、吸収を受けた結果の信号であり、赤外線吸収が大きい、つまり、ＣＯ２濃度が大きい場合には、Ｐ１０のピーク値は小さくなる。【０００９】  Ｐ３信号は、図２の波形を有し、ボトムピークを有する波形となる。ボトムピークは、（ｋ−Ｐ１０）により、Ｐ１０の逆相変化波形のピークを持つ。つまり、Ｐ３のボトムピーク値により、ＣＯ２濃度値が得られる事となる。【００１０】  Ｐ３変化に対し、十分大きな時定数τ１で、容量（Ｃ１）をチャージする。チャージされた容量（Ｃ１）の電圧値をＰ１３とし、その、Ｐ１３を、Ｐ３と比較し、Ｐ１３とＰ３の比較で、Ｐ３≦Ｐ１３の時、Ｃ１電圧値（Ｐ１３）を放電させる。放電の時定数τ２は、τ１に対し、数パーセントと十分小さくする。【００１１】  以上の、動作により、受光量の変化分しか出力しない焦電素子出力のＰ３ボトムピーク値をＰ１３とする事により、ＣＯ２濃度に応じた直流レベルで得る事が可能となる。
【実施例】  ［図１に実施例の回路を示す。］
【産業上の利用可能性】  ＣＯ２濃度センサーは、省エネ、安全装置として、近年要求が大きく、本申請内容の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例回路図
【図２】信号図  Ｐ１０、Ｐ３
【符号の説明】
【００１３】  ａ  バッファ
ｂ  可変倍率器
ｃ  比較器
ｄ  Ｐ３波形
ｅ  Ｐ１０波形
【図１】
2010107489.tif 000004
【図２】
2010107489.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月4日(2010.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定時間間隔で連続して出力される点灯信号ＰＬｎにより、赤外線光源を点灯させ、該点灯により、発光された赤外光が、空気を透過した後、赤外線受光素子、パイロ素子で受光され、受光信号Ｐ２が得られ、該点灯信号ＰＬｎによる、受光信号Ｐ２の変化分のみを、取り出す同期整流で得られる信号をＰ１０ｎとするとき、演算式Ｐ３＝ｋ１−ｋ２×Ｐ１０ｎで得られるＰ３値の最小値を、点灯信号ＰＬｎに於けるＣＯ２濃度測定値とする。
【請求項２】
請求項１に於いて、Ｐ３値の最小値を求める際、置数値の増大・減少が可能な値数器Ｐ１３を設けて置き、該Ｐ１０ｎを用いた演算式Ｐ３＝ｋ１−ｋ２×Ｐ１０ｎによるＰ３値と、置数器値Ｐ１３値を比較し、Ｐ３値≧Ｐ１３時に、Ｐ１３値を増大させ保存し、Ｐ３≦Ｐ１３時に、Ｐ１３を減少させ保存し、赤外先光源点灯毎に得られる新しい保存値Ｐ１３値を、該赤外線光源点灯によるガス濃度測定値として用いるガス濃度値測定方式。
【請求項３】
［請求項１］の動作に於いて、得られた値数器値Ｐ１３に対し、可変倍率手段により、任意の係数を与え、測定値の較正を行う方式のＣＯ２濃度計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、赤外線を用いたＣＯ２ガス濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＣＯ２ガス濃度測定は、近年要求が増大している。一般的な技術として、ＣＯ２ガスが、赤外線の特定波長を吸収する性質を利用するＮＤＩＲと云う方法が用いられる。
図１に、ＮＤＩＲ法の模式図をしめす。図１に示すように、ＮＤＩＲ法は、埃等の侵入を防ぐエアフィルタを通過させた測定空気満たした、セルと称される容器中で、測定動作が行われる。
セルには、赤外線光源（模式図では、ＩＲ  ＬＡＭＰ）と、赤外線光に受光感度を有する、赤外光受光素子（模式図では、ＩＲ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ）が、設けられている。赤外光受光素子の前面には、、光学フィルター（模式図では、ＩＲ  Ｆｉｌｔｅｒ）が、設置されている。
ＣＯ２が、よく吸収する赤外光波長（４．３μｍ）の赤外線を選択的に透過する特性の光学的フィルターであり、ＣＯ２が吸収する、微小な光量変化を、大きな電圧出力変化にさせるために設けられている。【０００３】  赤外線光源から、出された赤外光は、空気中のＣＯ２により吸収されるが、吸収の度合いにより、、赤外線受光素子出力が、減衰する。赤外線受光素子出力の大きさを評価する事で、空気中のＣＯ２の量、ＣＯ２濃度を知る事が、可能となる。
赤外線光受光素子が直流的出力を出す素子であれば、受光素子出力を、安定性の有る直流増幅を行う事で、赤外線光受光素子の、出力変動を安定して、知る事が、可能となり、空気中のＣＯ２濃度測定を安定して、行う事が、可能である。。
【受光素子の選択】
【０００４】  前記により、安定した赤外線受光素子出力を安定した増幅器で増幅することが、安定した、ＣＯ２濃度測定に重要である事が、分る。
一方、赤外線受光素子としては、サーモパイル（熱電堆素子）、パイロ（焦電素子）が、知られている。
【サーモパイル】
【０００５】  サーモパイルは、熱電対を、束ねた構造の赤外線受光素子であり、多数の熱電対を束ねることにより、出力値を大きくしたものである。原理的には、赤外光の熱作用に反応するものであり、赤外光強度（熱強度）に対する出力値であり、熱強度に比例した、直流出力のため、直流増幅器により、出力はそのままＣＯ２濃度測定データとして使用可能である。赤外線方式ＣＯ２濃度計の赤外線受光素子としての使用歴は、古く、広く使用されている。多数の熱電対を束ねた構造で、比較的出力は大きくなっているが、出力絶対値は、微小であり、直流増幅器としては、安価な供給の増幅器の使用は望み難い状況である。
【パイロ（焦電素子）】
【０００６】  パイロ素子は、セラミック素子であり、赤外光による光電効果で、出力電圧を発生するものであり、「金属の熱電効果による熱起電力発生」を用いる、サーモパイルとは、異なる。サーモパイルとの大きな相違は、赤外光に対すして、高感度であり、出力値も大きく、増幅器は、交流増幅で可能あり、増幅器の安価な供給が可能である。ただ、増幅器が、安価な供給可能な反面、赤外光受光入力の変化分に反応するタイプ、変化分対応受光素子であり、直流的な入光には、反応しない。このため、ＣＯ２濃度測定のような、直流的赤外光入光信号の処理には、信号処理に、工夫が必要であり、困難さを伴なう。サーモパイルのように、直流アンプのみで、増幅信号を得る事は、不可能であり、一般的機器には、マイコンを使用した、構成となり、低価格化の障害と、なっていた。このため、低価格ＣＯ２濃度計への応用は遅れている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３９６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】［特許文献１］に於いては、赤外線受光素子として、直流出力の、サーモパイル使用を主として記さあれている。変化分出力のパイロ素子（焦電素子）も使用可と、記されているが、、具体的記載は、無い。【０００９】当申請書記載の本発明は、赤外線受光素子にパイロ素子を用いて、マイコン等不使用で、安価に対応可能な、増幅・信号処理を可能にする方式を提供するための、考案であり、パイロ素子を使用した赤外線応用ＣＯ２濃度計の低価格化・高性能化に寄与するものである。勿論、マイコンを使用した場合にも、問題無く使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記課題を解決する為に為された、請求項１記載の発明は、パイロ素子出力信号処理を、マイコン不使用、汎用ディスクリートＩＣ使用による、ＣＯ２センサー供給を可能にするものである。【００１１】  赤外線光源に白熱ランプを用い、赤外線受光素子に焦電素子を用いて構成したＮＤＩＲ方式赤外線ＣＯ２濃度計において、一定周期で赤外線光源を点灯させ、該赤外線光源から発光される赤外光は、ＣＯ２濃度測定対象空気中のＣＯ２により、赤外光吸収を受け、減衰し、受光素子に照射され、受光素子は、光電信号を、出力し、該光電信号は、増幅器に入力され、増幅光電信号Ｐ２（図２ｅ１）となる。【００１２】  一方、測定タイミングＴｎで、赤外線光源が、非点灯から、点灯と変化した時、赤外線光源点灯による赤外線光源光量増加で、赤外線受光素子の増幅光電信号出力Ｐ２は、図２ｅに示されるように増加するが、その増加分波形をＰ１０（図２ｅ２）とした時、Ｐ１０は、ＣＯ２測定対象空気中のＣＯ２濃度により、赤外線吸収の度合いが異なり、波高値は、変化する。
つまり、Ｐ１０は、測定対象空気中のＣＯ２濃度が高いと、赤外線光源からの、赤外光は、測定対象空気中のＣＯ２により、より大きく吸収され、、受光素子に達する赤外光量は、低下し、波高値は低くなる。この波形、Ｐ１０を、含んだ以下の式▲１▼の値をＰ３とし、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２−Ｐ１０）＝ｋ３−ｋ１Ｐ１０・・・式▲１▼
式▲１▼のＰ３値により、空気中のＣＯ２濃度を得る事が可能となる。【００１３】  式▲１▼により、得られる値、Ｐ３値は、縦軸をＰ３値、横軸を赤外線光源点灯後の時間経過を示す、図２ｄの変化となる。図２ｄの最小値（ボトムピーク値、Ｐ３‐ＢＰ）は、赤外線光源の光量が、ランプフィラメントにランプ点灯電圧印加後、最大光量となり、それに伴いパイロ素子光電出力が、増加し、ピーク値となる時と関係している。この、Ｐ３ボトムピーク値が、測定タイミングＴｎに於けるガス濃度測定値（未較正値）する事の合理性は、見られる。
この未較正値を、請求項３の方法により、較正を行えば、測定ガス濃度値較正値なる。【００１４】式▲１▼から、ＣＯ２濃度値を得る動作は、［請求項１］［請求項２］の動作により可能となる。
赤外線光源（白熱ランプ）を一定周期で点灯させ、赤外線光学フィルター付き赤外線受光素子（パイロ素子）で受光し、赤外線光源と受光素子間の、空気中のＣＯ２濃度を測定するＮＤＩＲ方式ＣＯ２濃度センサーに於いて、
赤外線受光素子出力信号のうち、
赤外線光源のみによる、出力をＰ１０とし、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２−Ｐ１０）・・・式▲１▼
式▲１▼で得られるＰ３測定値を、請求項２では、予め初期値を０として置いた置数器Ｐ１３置数と、比較し、
（測定値）Ｐ３≧（置数器値）Ｐ１３の場合は、
置数器値Ｐ１３の値に応じ決められた数式で求まる値にＰ１３値を置数変更し、
（測定値）Ｐ３≦（値数器値）Ｐ１３の場合は、
置数器値Ｐ１３の値に一致させる事で、当該測定値を得る事が可能となる。【００１５】
【発明の効果】
【００１６】  前述のように、式▲１▼で表されるＰ３信号値は、関係式中に、赤外線受光素子出力信号のうち、赤外線光源のみによる、光電出力Ｐ１０値は、空気中のＣＯ２ガスにより赤外線吸収を受けた結果の光量値情報であるＰ１０値を、含んでいるために、空気中のＣＯ２ガス濃度を示すものとなる。
式▲１▼中の、Ｐ１０値を用いて、ＣＯ２ガス濃度値を表現可能な事は、Ｐ１０値、１点の情報で、ＣＯ２濃度値表現可能な事を意味し、環境要素、周囲温度値を包含した測定値を得る事が、可能となり、演算処理の簡素化をもたらす。【００１７】演算処理に、マイコンを用いる場合で、式▲１▼を用いた演算方法で無くても、Ｐ３波形を、多点値取り込む方式で、波形解析を行う方法で、ＣＯ２濃度値を、得る事は、可能であるが、式▲１▼を用いる方法は、取り込む情報は、Ｐ３値、１点のみで用を足りることと比較すれば、「多点情報」と「１点情報」の違いは大きく、コストの差として、顕著なものとなる。【００１７】  図３に実施の、使用例回路をしめす。図３の使用例回路では、マイコンを使用せず、低価格な、アンプを用いた回路であり、部品数は、少なく構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、、本発明の実施の形態を、図３実施回路例により、示す。【００１９】  図３実施回路例に於いては、式▲１▼は、図３中のアンプＵ２の出力、Ｕ２‐１４が、式▲１▼出力Ｐ３に相当し、該アンプ入力として、空気中のＣＯ２による赤外線吸収を受け、減衰した赤外光を受光した、受光素子出力（Ｐ１０）が、入力されている。
一方、置数器として用いている容量Ｃ１電圧値は、バッファアンプ出力Ｕ２‐１、Ｐ１３として使用され、前出Ｐ３とＰ１３を、比較器で比較し、アンプ出力Ｐ１１、（Ｕ２‐８）を得る。
Ｐ１１は、置数器Ｃ１の置数置の増減を制御する。【００２０】  Ｕ２‐８＝Ｐ１１の極性の正・負により、Ｐ１３値の増大・減少を制御する事で、ＣＯ２濃度の演算を行い、容量Ｃ１の電圧値として保存し、測定濃度値を得る事が可能となる。【００２１】  置数器として用いる容量Ｃ１の充電値の増減は、Ｃ１への充電動作が、充電値＝濃度値の増大、Ｃ１の放電動作が、充電値＝濃度値の減少となる。
実施例に於いては、充電は、内部低電圧で、常時行い、放電を、Ｐ１１極性で、制御している。【００２２】  ＣＯ２濃度値は、赤外線光源点灯毎に、測定値として、容量Ｃ１電圧値として、保存され、Ｐ１３＝ＣＯ２濃度値として使用可能であるが、実際のＣＯ２濃度と容量Ｃ１電圧値の較正値を、得たい場合は、可変倍率演算を行う演算増幅器（アンプ出力Ｕ２‐７）を介することで、較正値を得る事が可能となる。（［請求項３］）【００２３】マイコンを用いた演算で実行させる場合は、置数器、容量Ｃ１を、  ディジタルレジスタとし、Ｐ３，Ｐ１３の比較演算をディジタル演算で行い、置数器増減をディジタル制御とすれば同様な結果を得る事が、可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】前述の動作により、得られるＣＯ２濃度値は、低価格な構成により、ＣＯ２濃度ちを得るる事が可能となり、ＣＯ２濃度測定の応用分野を拡大させる事の寄与するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010107489.tif 000006
【図２】
2010107489.tif 000007
【図３】
2010107489.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術の分野】
【０００１】  本発明は、赤外線を用いたＣＯ２ガス濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＣＯ２ガス濃度測定は、近年要求が増大している。一般的な技術として、ＣＯ２ガスが、赤外線の特定波長を吸収する性質を利用するＮＤＩＲと云う方法が用いられる。
図１に、ＮＤＩＲ法の模式図をしめす。図１に示すように、ＮＤＩＲ法は、埃等の侵入を防ぐエアフィルタを通過させた測定空気満たした、セルと称される容器中で、測定動作が行われる。
セルには、赤外線光源（模式図では、ＩＲ  ＬＡＭＰ）と、赤外線光に受光感度を有する、赤外光受光素子（模式図では、ＩＲ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ）が、設けられている。赤外光受光素子の前面には、、光学フィルター（模式図では、ＩＲ  Ｆｉｌｔｅｒ）が、設置されている。
ＣＯ２が、よく吸収する赤外光波長（４．３μｍ）の赤外線を選択的に透過する特性の光学的フィルターであり、ＣＯ２が吸収する、微小な光量変化を、大きな電圧出力変化にさせるために設けられている。【０００３】  赤外線光源から、出された赤外光は、空気中のＣＯ２により吸収されるが、吸収の度合いにより、、赤外線受光素子出力が、減衰する。赤外線受光素子出力の大きさを評価する事で、空気中のＣＯ２の量、ＣＯ２濃度を知る事が、可能となる。
赤外線光受光素子が直流的出力を出す素子であれば、受光素子出力を、安定性の有る直流増幅を行う事で、赤外線光受光素子の、出力変動を安定して、知る事が、可能となり、空気中のＣＯ２濃度測定を安定して、行う事が、可能である。。【００００４】（受光素子の選択）
前記により、安定した赤外線受光素子出力を安定した増幅器で増幅することが、安定した、ＣＯ２濃度測定に重要である事が、分る。
一方、赤外線受光素子としては、サーモパイル（熱電堆素子）、パイロ（焦電素子）が、知られている。【０００５】（サーモパイル）
サーモパイルは、熱電対を、束ねた構造の赤外線受光素子であり、多数の熱電対を束ねることにより、出力値を大きくしたものである。原理的には、赤外光の熱作用に反応するものであり、赤外光強度（熱強度）に対する出力値であり、熱強度に比例した、直流出力のため、直流増幅器により、出力はそのままＣＯ２濃度測定データとして使用可能である。赤外線方式ＣＯ２濃度計の赤外線受光素子としての使用歴は、古く、広く使用されている。多数の熱電対を束ねた構造で、比較的出力は大きくなっているが、出力絶対値は、微小であり、直流増幅器としては、安価な供給の増幅器の使用は望み難い状況である。【０００６】（パイロ（焦電素子））
パイロ素子は、セラミック素子であり、赤外光による光電効果で、出力電圧を発生するものであり、「金属の熱電効果による熱起電力発生」を用いる、サーモパイルとは、異なる。サーモパイルとの大きな相違は、赤外光に対して、高感度であり、出力値も大きく、増幅器は、交流増幅で可能あり、増幅器の安価な供給が可能である。ただ、増幅器が、安価な供給可能な反面、赤外光受光入力の変化分に反応するタイプ、変化分対応受光素子であり、直流的な入光には、反応しない。このため、ＣＯ２濃度測定のような、直流的赤外光入光信号の処理には、信号処理に、工夫が必要であり、困難さを伴なう。サーモパイルのように、直流アンプのみで、増幅信号を得る事は、不可能であり、一般的機器には、マイコンを使用した、構成となり、低価格化の障害と、なっていた。このため、低価格ＣＯ２濃度計への応用は遅れている。【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３９６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】［特許文献１］に於いては、赤外線受光素子として、直流出力の、サーモパイル使用を主として記さあれている。変化分出力のパイロ素子（焦電素子）も使用可と、記されているが、、具体的記載は、無い。【０００９】当申請書記載の本発明は、赤外線受光素子にパイロ素子を用いて、マイコン等不使用で、安価に対応可能な、増幅・信号処理を可能にする方式を提供するための、考案であり、パイロ素子を使用した赤外線応用ＣＯ２濃度計の低価格化・高性能化に寄与するものである。勿論、マイコンを使用した場合にも、問題無く使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記課題を解決する為に為された、請求項１記載の発明は、パイロ素子出力信号処理を、マイコン不使用、汎用ディスクリートＩＣ使用による、ＣＯ２センサー供給を可能にするものである。【００１１】  赤外線光源に白熱ランプを用い、赤外線受光素子に焦電素子を用いて構成したＮＤＩＲ方式赤外線ＣＯ２濃度計において、一定周期で赤外線光源を点灯させ、該赤外線光源から発光される赤外光は、ＣＯ２濃度測定対象空気中のＣＯ２により、赤外光吸収を受け、減衰し、受光素子に照射され、受光素子は、光電信号を、出力し、該光電信号は、増幅器に入力され、増幅光電信号Ｐ２（図２ｅ１）となる。【００１２】  一方、測定タイミングＴｎで、赤外線光源が、非点灯から、点灯と変化した時、赤外線光源点灯による赤外線光源光量増加で、赤外線受光素子の増幅光電信号出力Ｐ２は、図２ｅに示されるように増加するが、その増加分波形をＰ１０（図２ｅ２）とした時、Ｐ１０は、ＣＯ２測定対象空気中のＣＯ２濃度により、赤外線吸収の度合いが異なり、波高値は、変化する。
つまり、Ｐ１０は、測定対象空気中のＣＯ２濃度が高いと、赤外線光源からの、赤外光は、測定対象空気中のＣＯ２により、より大きく吸収され、、受光素子に達する赤外光量は、低下し、波高値は低くなる。この波形、Ｐ１０を、含んだ以下の式▲１▼の値をＰ３とし、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２−Ｐ１０）＝ｋ３−ｋ１Ｐ１０・・・式▲１▼
式▲１▼のＰ３値により、空気中のＣＯ２濃度を得る事が可能となる。【００１３】  式▲１▼により、得られる値、Ｐ３値は、縦軸をＰ３値、横軸を赤外線光源点灯後の時間経過を示す、図２ｄの変化となる。図２ｄの最小値（ボトムピーク値、Ｐ３−ＢＰ）は、赤外線光源の光量が、ランプフィラメントにランプ点灯電圧印加後、最大光量となり、それに伴いパイロ素子光電出力が、増加し、ピーク値となる時と関係している。この、Ｐ３ボトムピーク値が、測定タイミングＴｎに於けるガス濃度測定値（未較正値）する事の合理性は、見られる。
この未較正値を、請求項３の方法により、較正を行えば、測定ガス濃度値較正値なる。【００１４】式▲１▼から、ＣＯ２濃度値を得る動作は、［請求項１［請求項２］］の動作により可能となる。
赤外線光源（白熱ランプ）を一定周期で点灯させ、赤外線光学フィルター付き赤外線受光素子（パイロ素子）で受光し、赤外線光源と受光素子間の、空気中のＣＯ２濃度を測定するＮＤＩＲ方式ＣＯ２濃度センサーに於いて、
赤外線受光素子出力信号のうち、
赤外線光源のみによる、出力をＰ１０とし、
Ｐ３＝ｋ１×（ｋ２−Ｐ１０）・・・式▲１▼
式▲１▼で得られるＰ３測定値を、請求項２では、予め初期値を０として置いた置数器Ｐ１３置数と、比較し、
（測定値）Ｐ３≧（置数器値）Ｐ１３の場合は、
置数器値Ｐ１３の値に応じ決められた数式で求まる値にＰ１３値を置数変更し、
（測定値）Ｐ３≦（値数器値）Ｐ１３の場合は、
置数器値Ｐ１３の値に一致させる事で、当該測定値を得る事が可能となる。【００１５】
【発明の効果】
【００１６】  前述のように、式▲１▼で表されるＰ３信号値は、関係式中に、赤外線受光素子出力信号のうち、赤外線光源のみによる、光電出力Ｐ１０値は、空気中のＣＯ２ガスにより赤外線吸収を受けた結果の光量値情報であるＰ１０値を、含んでいるために、空気中のＣＯ２ガス濃度を示すものとなる。
式▲１▼中の、Ｐ１０値を用いて、ＣＯ２ガス濃度値を表現可能な事は、Ｐ１０値、１点の情報で、ＣＯ２濃度値表現可能な事を意味し、環境要素、周囲温度値を包含した測定値を得る事が、可能となり、演算処理の簡素化をもたらす。【００１７】演算処理に、マイコンを用いる場合で、式▲１▼を用いた演算方法で無くても、Ｐ３波形を、多点値取り込む方式で、波形解析を行う方法で、ＣＯ２濃度値を、得る事は、可能であるが、式▲１▼を用いる方法は、取り込む情報は、Ｐ３値、１点のみで用を足りることと比較すれば、「多点情報」と「１点情報」の違いは大きく、コストの差として、顕著なものとなる。【００１８】  図３に実施の、使用例回路をしめす。図３の使用例回路では、マイコンを使用せず、低価格な、アンプを用いた回路であり、部品数は、少なく構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  以下、、本発明の実施の形態を、図３実施回路例により、示す。【００２０】  図３実施回路例に於いては、式▲１▼は、図３中のアンプＵ２の出力、Ｕ２−１４が、式▲１▼出力Ｐ３に相当し、該アンプ入力として、空気中のＣＯ２による赤外線吸収を受け、減衰した赤外光を受光した、受光素子出力（Ｐ１０）が、入力されている。
一方、置数器として用いている容量Ｃ１電圧値は、バッファアンプ出力Ｕ２−１、Ｐ１３として使用され、前出Ｐ３とＰ１３を、比較器で比較し、アンプ出力Ｐ１１、（Ｕ２−８）を得る。
Ｐ１１は、置数器Ｃ１の置数置の増減を制御する。【００２１】  Ｕ２−８＝Ｐ１１の極性の正・負により、Ｐ１３値の増大・減少を制御する事で、ＣＯ２濃度の演算を行い、容量Ｃ１の電圧値として保存し、測定濃度値を得る事が可能となる。【００２２】  置数器として用いる容量Ｃ１の充電値の増減は、Ｃ１への充電動作が、充電値＝濃度値の増大、Ｃ１の放電動作が、充電値＝濃度値の減少となる。
実施例に於いては、充電は、内部低電圧で、常時行い、放電を、Ｐ１１極性で、制御している。【００２３】  ＣＯ２濃度値は、赤外線光源点灯毎に、測定値として、容量Ｃ１電圧値として、保存され、Ｐ１３＝ＣＯ２濃度値として使用可能であるが、実際のＣＯ２濃度と容量Ｃ１電圧値の較正値を、得たい場合は、可変倍率演算を行う演算増幅器（アンプ出力Ｕ２−７）を介することで、較正値を得る事が可能となる。（［請求項３］）【００２４】マイコンを用いた演算で実行させる場合は、置数器、容量Ｃ１を、
ディジタルレジスタとし、Ｐ３，Ｐ１３の比較演算をディジタル演算で行い、置数器増減をディジタル制御とすれば同様な結果を得る事が、可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】前述の動作により、得られるＣＯ２濃度値は、低価格な構成により、
ＣＯ２濃度を、得る事が可能となり、ＣＯ２濃度測定の応用分野を拡大させる事に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】模式図
【図２】信号図
【図３】実施回路図
【符号の説明】
【００２７】  Ｅ３  Ｃｈａｒｇ  Ｖｏｌｔａｇｅ
Ｐ１１  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  測定濃度値、Ｐ１３の増減を行なう。
Ｐ２  受光素子出力波形Ｐ２ｅ
Ｐ１０  受光素子出力赤外光成分波形Ｐ１０ｅ
2010107489.tif 000009