(57)【要約】【課題】  外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することが可能な炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法を提供する。【解決手段】  燃焼熱を利用して発電し、具体的には暖房用の火炎に基づく燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することにより発電する発電機４０Ｃを備えるように、暖房機器に搭載された炭酸ガスセンサ４０を構成する。発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギーを利用して炭酸ガスセンサ４０が作動するため、乾電池などの消耗型電源を使用して作動していた従来の場合とは異なり、発電機構４０Ｃにより電気エネルギーが発電されている限りにおいて、赤外線Ｒの放出強度が経時的に変動せず、あるいは制御回路４７による演算処理が阻害されないため、それらの赤外線Ｒの放出強度の変動や制御回路４７による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度Ｃの測定結果に誤差が含まれにくくなる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定装置であって、
燃焼熱を利用して発電する発電手段と、
前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出する第１の赤外線強度検出手段と、
前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、少なくとも前記第１の赤外線強度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２】
前記発電手段が、前記燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換するものである
ことを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項３】
前記発電手段が、熱電素子と、この熱電素子に温度差を生じさせるための放熱機構とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項４】
前記発電手段が、前記燃焼熱の熱エネルギーに基づいて生じる外気の対流現象を利用して、その燃焼熱の熱エネルギーを間接的に電気エネルギーに変換するものである
ことを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項５】
前記発電手段が、風力発電素子を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項４記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項６】
さらに、前記発電手段により発電された電気エネルギーを蓄電する蓄電手段を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項７】
さらに、前記赤外線源から放出された赤外線のうちの第１の波長域の赤外線を選択的に透過させることにより前記第１の赤外線強度検出手段へ導く第１の光学フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項８】
前記第１の光学フィルタが、前記第１の波長域として４．２６μｍまたは４．４３μｍの波長を含む波長域の赤外線を選択的に透過させるものである
ことを特徴とする請求項７記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項９】
前記赤外線源が、前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動することにより赤外線を放出するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１０】
さらに、前記赤外線源を備え、
前記発電手段、前記第１の赤外線強度検出手段および前記演算手段が、前記燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置に取り付け可能になっている
ことを特徴とする請求項９記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１１】
前記赤外線源が、前記燃焼熱によって加熱されることにより、前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用せずに赤外線を放出するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１２】
前記赤外線源が、前記燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置であり、
前記発電手段、前記第１の赤外線強度検出手段および前記演算手段が前記燃焼熱発生装置に取り付け可能になっている
ことを特徴とする請求項１１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１３】
前記燃焼熱が、前記燃焼熱発生装置において生じる火炎に基づくものであり、
前記赤外線源が、前記燃焼熱発生装置の一部を構成すると共に前記燃焼熱によって加熱される被加熱部材である
ことを特徴とする請求項１２記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１４】
さらに、前記赤外線源を備え、
前記発電手段、前記第１の赤外線強度検出手段および前記演算手段が、前記燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置に取り付け可能になっている
ことを特徴とする請求項１１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１５】
前記燃焼熱が、前記燃焼熱発生装置において生じる火炎に基づくものであり、
前記赤外線源が、前記燃焼熱発生装置の一部を構成すると共に前記燃焼熱によって加熱される被加熱部材、に取り付けられた赤外線放出部材である
ことを特徴とする請求項１４記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１６】
前記赤外線源と前記第１の赤外線強度検出手段との間に外気を通過させるための外気流路が設けられており、
前記第１の赤外線強度検出手段が、前記外気流路を経由して導かれた赤外線の強度を検出するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１７】
さらに、前記赤外線源の温度を検出する第１の温度検出手段を備え、
前記演算手段が、前記第１の赤外線強度検出手段の検出結果と共に前記第１の温度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１８】
前記第１の温度検出手段が、
前記赤外線源から放出された赤外線の強度を検出する第２の赤外線強度検出手段と、
前記赤外線源から放出された赤外線のうち、前記第１の赤外線強度検出手段において検出される第１の波長域とは異なる第２の波長域の赤外線を選択的に透過させることにより前記第２の赤外線強度検出手段へ導く第２の光学フィルタと、を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項１９】
さらに、前記第１の赤外線強度検出手段の温度を検出する第２の温度検出手段を備え、
前記演算手段が、前記第１の赤外線強度検出手段の検出結果と共に前記第２の温度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２０】
さらに、前記第１の赤外線強度検出手段および前記演算手段を収納し、それらの第１の赤外線強度検出手段および演算手段を周囲から空間的に分離する収納部材を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２１】
さらに、前記赤外線源から放出された赤外線の光路を覆い、その赤外線の光路を周囲から空間的に分離する被覆部材を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２２】
前記被覆部材には、赤外線の光路を通して外気を通過させるための通気口が設けられている
ことを特徴とする請求項２１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２３】
前記発電手段が、熱電素子を含んで構成されており、
前記被覆部材が、前記通気口を通過する外気によって冷却されることにより、前記熱電素子に温度差を生じさせるための放熱機構としての機能を兼ねるものである
ことを特徴とする請求項２２記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２４】
前記燃焼熱によって加熱されることにより、前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用せずに赤外線源を放出する前記赤外線源と共に、
さらに、前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して赤外線を放出する補助赤外線源を備え、
前記第１の赤外線強度検出手段が、前記赤外線源に代えて前記補助赤外線源から赤外線が放出されているときに、その補助赤外線源から放出された赤外線の強度を検出するものである
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項２３のいずれか１項に記載の炭酸ガス濃度測定装置。
【請求項２５】
炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定方法であって、
燃焼熱を利用して発電しながら、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出し、その赤外線の強度の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する
ことを特徴とする炭酸ガス濃度測定方法。
【請求項２６】
炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機能を備えた燃焼機器であって、
燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置と、
前記燃焼熱を利用して発電する発電手段と、
前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出する赤外線強度検出手段と、
前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、前記赤外線強度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする燃焼機器。
【請求項２７】
前記燃焼熱が、暖房用の火炎に基づくものである
ことを特徴とする請求項２６記載の燃焼機器。
【請求項２８】
前記燃焼熱発生装置が、前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して点火することにより前記火炎を生じさせる点火手段を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項２７記載の燃焼機器。
【請求項２９】
前記燃焼熱発生装置が、さらに、
外気の温度を検出する外気温度検出手段と、
前記発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、前記外気温度検出手段の検出結果に基づいて前記火炎の火力を調整する火力調整手段と、を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気中の炭酸ガス濃度を測定するために使用される炭酸ガス濃度測定装置、外気中の炭酸ガス濃度を測定するための炭酸ガス濃度測定方法、ならびに炭酸ガス濃度測定機能を備えた燃焼機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼熱を利用して各種効果を発揮する多様な燃焼機器が知られている。この燃焼機器としては、例えば、燃焼熱を利用して暖房効果を発揮する暖房機器が世界的に広く使用されており、この暖房機器としては、使用地域の気候等の条件に応じた暖房性能を有する多様な種類のものが知られている。この暖房機器に関しては、近年、本来の暖房機能以外に、安全基準や環境保全等の観点から新たな機能も要望されている。
【０００３】
一例を挙げれば、欧州では、暖房機器として、青炎バーナやホワイトフレームを利用した石油ストーブが広く使用されており、この種の暖房機器に関して、地球温暖化現象の進行を欧州規模で抑制することを目的として、炭酸ガス（二酸化炭素）濃度を測定することが要望されている。この炭酸ガス濃度の測定機能を備えた暖房機器は、必要に応じて外気、すなわち石油ストーブが使用されている室内空気中の炭酸ガス濃度を測定しており、その炭酸ガス濃度が規定値以上となったときに、ユーザにより随時停止させられている。
【０００４】
炭酸ガス濃度の測定機構に関しては、従来から既にいくつかの技術が知られている。具体的には、例えば、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収特性、すなわち炭酸ガスが固有の波長域の赤外線を吸収する性質を利用して炭酸ガス濃度を測定する機構が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。この種の炭酸ガス濃度の測定機構では、フィラメント電球などの赤外線源（光源）から外気中に放出された赤外線を受光素子（赤外線センサ）において受光し、その赤外線の強度変化（光源から放出された赤外線の放出強度と赤外線センサにおいて検出された赤外線の検出強度との差異）に基づいて、演算用回路が炭酸ガスに対する赤外線の被吸収率を演算することにより外気中の炭酸ガス濃度を測定している。上記した炭酸ガス濃度の測定機構は、一般に、乾電池などの消耗型電源を使用して作動している。この種の炭酸ガス濃度の測定機構は、炭酸ガスセンサとして既に商品化されており、この炭酸ガスセンサを備えた暖房機器も併せて商品化されている。
【特許文献１】特開平０５−０６０６８７号公報
【非特許文献１】株式会社ガステックホームページ  「二酸化炭素センサ  ＣＯ２−１０３Ｒ  インターネット＜URL:http://www.gastec.co.jp/seihin/sensa/red_sensa.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、暖房機器に炭酸ガス濃度の測定機構を搭載させた場合には、当然ながら、炭酸ガス濃度を高精度に測定するために、その炭酸ガス濃度の測定精度を確保する必要がある。しかしながら、従来の炭酸ガス濃度の測定機構では、例えば、乾電池などの消耗型電源を使用している構成的要因に起因して、炭酸ガス濃度の測定精度が劣化し得るという問題があった。具体的には、従来の炭酸ガスの測定機構では、赤外線源や演算用回路などが乾電池を使用して作動している関係上、その乾電池の消耗具合によっては赤外線の放出強度が経時的に変動したり、あるいは演算用回路による演算処理が阻害される（演算用回路が演算処理を正常に実行し得なくなる）ため、それらの赤外線の放出強度の変動や演算用回路による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれるおそれがあった。
【０００６】
なお、従来の炭酸ガス濃度の測定機構に関して上記した問題を改善するためには、例えば、赤外線の放出強度の変動や演算用回路による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれないようにするために、その赤外線の放出強度が変動せず、かつ演算用回路による演算処理が阻害されないような頻度で乾電池を交換すればよいが、この乾電池交換を要する対策は、頻繁に乾電池を交換しなければならない点において手間を要すると共に不経済である。また、上記した他、例えば、赤外線の放出強度の変動や演算用回路による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれることを見越して、補正演算用回路を使用して誤差を解消するように炭酸ガス濃度の測定結果を補正する対策も考えられるが、この補正演算用回路を使用する対策は、新たに補正演算用回路を搭載しなければならない点において暖房機器の構成が煩雑化すると共にコストアップを招いてしまう。
【０００７】
確認までに、炭酸ガス濃度の測定機構を搭載した暖房機器に関して、赤外線の放出強度が経時的に変動せず、かつ演算用回路による演算処理が阻害されないようにするためには、例えば、乾電池などの消耗型電源を使用して光源や演算用回路を作動させずに、コンセントなどの非消耗型電源を使用して光源や演算用回路を作動させればよいが、上記した石油ストーブに代表される移動型の暖房機器、すなわち根本的にコンセントを使用せずに移動自在に使用されることを前提としている暖房機器は、当然ながら、必ずしもコンセントが設置されている場所で使用されるとは限らないため、上記したように、乾電池などの消耗型電源を使用して光源や演算用回路を作動させている限り、炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれ得る。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することが可能な炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、外気中の炭酸ガス濃度を測定する機能を備え、その外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することが可能な燃焼機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る炭酸ガス濃度測定装置は、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定するものであり、燃焼熱を利用して発電する発電手段と、発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出する第１の赤外線強度検出手段と、発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、少なくとも第１の赤外線強度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する演算手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明に係る炭酸ガス濃度測定方法は、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する方法であり、燃焼熱を利用して発電しながら、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出し、その赤外線の強度の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算するようにしたものである。
【００１２】
本発明に係る炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法では、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する際に、燃焼熱を利用して電気エネルギーが発電されるため、その電気エネルギーを利用しながら炭酸ガス濃度の測定処理（赤外線の強度の検出処理および炭酸ガス濃度の演算処理）が実行される。この場合には、乾電池などの消耗型電源を使用して炭酸ガス濃度の測定処理を実行する場合とは異なり、電気エネルギーが発電されている限りにおいて、赤外線の放出強度が経時的に変動せず、あるいは演算用回路による演算処理が阻害されないため、それらの赤外線の放出強度の変動や演算用回路による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれにくくなる結果、その炭酸ガス濃度の測定精度が向上する。
【００１３】
本発明に係る燃焼機器は、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機能を備えたものであり、燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置と、燃焼熱を利用して発電する発電手段と、発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、赤外線源から放出された赤外線の強度を検出する赤外線強度検出手段と、発電手段により発電された電気エネルギーを利用して作動し、赤外線強度検出手段の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する演算手段とを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る燃焼機器では、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する際に、燃焼熱発生装置において発生した燃焼熱を利用することにより発電された電気エネルギーを利用しながら炭酸ガス濃度の測定処理が実行されるため、上記したように、炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれにくくなる結果、その炭酸ガス濃度の測定精度が向上する。なお、「外気」とは、燃焼機器の周辺空気、すなわち燃焼機器が使用されている室内の空気である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法によれば、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する際に、燃焼熱を利用して発電された電気エネルギーを利用しながら炭酸ガス濃度の測定処理が実行されることに基づき、炭酸ガス濃度の測定結果に誤差が含まれにくくなるため、その炭酸ガス濃度の測定精度が向上する。したがって、外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することができる。これにより、これらの炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法を使用して、外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することが可能な燃焼機器を具現化することができる。
【００１６】
また、本発明に係る燃焼機器によれば、炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気中の炭酸ガス濃度を測定する際に、燃焼熱発生装置において発生した燃焼熱を利用することにより発電された電気エネルギーを利用しながら炭酸ガス濃度の測定処理が実行されることに基づき、炭酸ガス濃度の測定精度が向上する。したがって、外気中の炭酸ガス濃度を測定する機能を備え、その外気中の炭酸ガス濃度を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る燃焼機器としての暖房機器の構成について説明する。図１は暖房機器の外観構成を模式的に表しており、図２は図１に示した暖房機器の断面構成を模式的に表している。なお、本発明の「炭酸ガス濃度測定装置」は暖房機器に搭載されるものであると共に、本発明の「炭酸ガス濃度測定方法」は暖房機器の動作に基づいて実現されるものであるため、それらの「炭酸ガス濃度測定装置」および「炭酸ガス濃度測定方法」に関しては以下で併せて説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る暖房機器は、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度を測定し、より具体的には炭酸ガスに対する赤外線の被吸収現象を利用して外気Ｇ中の炭酸ガス濃度を測定する機能を有するものであり、特に、乾電池などの消耗型電源を使用せずに作動用の電気エネルギーを確保する機能、すなわち発電機能を有している。この暖房機器は、例えば、移動型の石油ストーブであり、燃焼熱を発生させる燃焼熱発生装置に、炭酸ガスセンサ４０が搭載されたものである。具体的には、暖房機器は、図１および図２に示したように、主に、タンク１０上に配置された外筒２０の周囲を囲むようにガード３０が設置されており、そのガード３０に炭酸ガスセンサ４０が取り付けられた構成を有している。この外筒２０には、上蓋２３が取り付けられている。また、外筒２０の内部には、暖房用の火炎Ｆを安定化させるための内炎板２１、芯外筒２４および外炎板２５が収納されている。なお、図２では、ガード３０の図示を省略している。なお、上記した「燃焼熱発生装置」とは、暖房機器のうちの炭酸ガスセンサ４０を除いた部分の総称であり、すなわち石油ストーブ本体である。
【００２０】
タンク１０は、例えば灯油などの燃料１１を貯蔵するための貯蔵部材であると共に、外筒２０を支持するための支持部材である。このタンク１０には、例えば、燃焼反応に利用する酸素源として外気Ｇを導入させるための導入口１０Ｋが下面に設けられていると共に、暖房機器の暖房能力（いわゆる火力）を手動で調整するために使用されるダイヤル式のつまみ１２が表面に設けられている。この暖房機器では、例えば、タンク１０に貯蔵されている燃料１１に気化芯１３の一端が浸漬されていると共にその気化芯１３の他端が内炎板２１の近傍まで延設されており、その気化芯１３を利用して気化された燃料１１が点火されることにより火炎Ｆが生じるようになっている。なお、タンク１０には、例えば、給油口や油量メータ（いずれも図示せず）なども設けられている。
【００２１】
外筒２０は、上記した内炎板２１、芯外筒２４および外炎板２５を収納するための筒状の外装部材であると共に、燃焼熱によって加熱される被加熱部材である。この外筒２０には、例えば、暖房機器の燃焼状態を視認可能とするための窓２２が設けられている。なお、外筒２０には、例えば、内筒や内炎板押さえ（いずれも図示せず）なども収納されている。この外筒２０に収納されている内炎板２１は、気流を安定に維持して火炎Ｆを安定化させることにより、上記したように暖房機器の燃焼状態を安定化させる燃焼安定化部材であると共に、燃焼熱によって加熱される被加熱部材である。
【００２２】
ガード３０は、暖房機器を使用するユーザが誤って外筒２０に触れることを防止するための防護部材である。このガード３０は、例えば、外筒２０の延在方向に沿って延在する複数の線状部材が両端近傍において２つのリング状部材を介して固定された略網状構造を有している。
【００２３】
炭酸ガスセンサ４０は、炭酸ガスを含む外気Ｇ、すなわち暖房機器の周辺空気（暖房機器が使用されている室内の空気）中の炭酸ガス濃度を測定するために使用される炭酸ガス濃度測定装置である。この炭酸ガスセンサ４０は、例えば、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより赤外線源から放出された赤外線を利用して炭酸ガス濃度を測定するものであり、具体的には、炭酸ガス濃度を測定するために、燃焼熱によって加熱されることにより後述する赤外線放出板４０Ａ（図３参照）から放出された赤外線を利用するものである。特に、炭酸ガスセンサ４０は、上記した発電機能を有している。なお、炭酸ガスセンサ４０は、例えば、ガード３０に取り付けられることにより支持されており、必要に応じて自由に着脱可能になっている。
【００２４】
次に、図１〜図３を参照して、暖房機器の主要部の構成について説明する。図３は、図１および図２に示した炭酸ガスセンサ４０およびその周辺部の断面構成を拡大して表している。なお、図３では、図示内容を簡略化するために、外筒２０および炭酸ガスセンサ４０のみを図示しており、他の内炎板２１およびガード３０等の図示を省略している。
【００２５】
炭酸ガスセンサ４０は、例えば、図１〜図３に示したように、燃焼熱、具体的には暖房機器において生じる暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより、電気エネルギーを利用せずに赤外線Ｒを放出する赤外線源としての赤外線放出板４０Ａと、この赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを検出することにより炭酸ガス濃度を測定する測定ユニット４０Ｂと、燃焼熱を利用して発電する発電機４０Ｃとを含んで構成されている。赤外線放出板４０Ａと測定ユニット４０Ｂとの間には、外気Ｇを通過させるための外気流路６０が設けられており、例えば、室内の自然対流現象を利用して外気Ｇを外気流路６０に導くようになっている。この外気流路６０の幅、すなわち赤外線放出板４０Ａと測定ユニット４０Ｂとの間の間隔は、例えば、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを測定ユニット４０Ｂにおいて十分に検出可能な限り、自由に設定可能である。なお、外気Ｇを外気流路６０に導くための方法は必ずしも自然対流に限らず、例えば、暖房機器が吸気・排気機構を有している場合には、その吸気・排気機構を利用して自然的または機械的（強制的）に外気Ｇを外気流路６０に導くようにしてもよい。
【００２６】
赤外線放出板４０Ａは、例えば、外筒２０の外壁面に取り付けられた板状の赤外線放出部材である。この赤外線放出板４０Ａは、例えば、接着剤などを介して外筒２０に貼り付けられており、燃焼熱の熱伝導現象、すなわち燃焼熱が外筒２０を経由して赤外線放出板４０Ａに直接的に伝導する現象を利用して加熱されることにより赤外線Ｒを放出するものである。赤外線放出板４０Ａは、例えば、燃焼熱によって加熱されることにより赤外線Ｒを放出可能な材料により構成されており、具体的にはグラファイト、ガラス（ケイ素酸化物）または金属酸化物などにより構成されている。この金属酸化物としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）またはリチウム（Ｌｉ）などの金属の酸化物が挙げられる。この赤外線放出板４０Ａの構成材料としては、例えば、放射率が高い上、その放射率と波長との間の相関が既知である材料が好ましい。特に、赤外線放出板４０Ａの立体的構造としては、例えば、表面が平滑でない凹凸構造が好ましい。なお、赤外線放出板４０Ａは必ずしも外筒２０に取り付けられている必要はなく、例えば、赤外線放出板４０Ａが外筒２０から離間されて配置されており、その赤外線放出板４０Ａが燃焼熱の熱放射現象、すなわち燃焼熱が外筒２０と赤外線放出板４０Ａとの間の空間を経由して間接的に伝導する現象を利用して加熱されるようにしてもよい。
【００２７】
測定ユニット４０Ｂは、例えば、ケース４１の内部に、赤外線Ｒを波長分離するフィルタ４２と、このフィルタ４２において波長分離された赤外線Ｒ（Ｒ１）の強度を検出する赤外線センサ４３と、赤外線放出板４０Ａの温度を検出する温度センサ４６と、炭酸ガスセンサ４０全体を制御する制御回路４７と、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギーを蓄電するバッテリ４８とが収納された構成を有している。この温度センサ４６は、例えば、フィルタ４２と同様に赤外線Ｒを波長分離するフィルタ４４と、このフィルタ４４において波長分離された赤外線Ｒ（Ｒ２）の強度を検出する赤外線センサ４５とを含んで構成されている。すなわち、フィルタ４２、赤外線センサ４３、温度センサ４６（フィルタ４４，赤外線センサ４５）、制御回路４７およびバッテリ４８は、例えば、一括してケース４１に収納されており、すなわちケース４１に収納された状態で測定ユニット４０Ｂとしてユニット化されている。
【００２８】
ケース４１は、赤外線センサ４３および制御回路４７を含む一連の炭酸ガス濃度測定用のデバイスを収納し、それらのデバイスを周囲から空間的に分離する収納部材であり、より具体的には、赤外線センサ４３および制御回路４７を含む一連の炭酸ガス濃度測定用のデバイスが周囲から熱や光などの影響を受けることを防止するものである。ここでは、例えば、上記したように、ケース４１に、赤外線センサ４３および制御回路４７と共に、フィルタ４２、温度センサ４６（フィルタ４４，赤外線センサ４５）およびバッテリ４８も併せて収納されている。このケース４１には、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを導き入れるための開口（導入口）４１Ｋが設けられている。上記した「熱の影響」とは、例えば、外気流路６０を流れる外気Ｇの気流に起因する影響や、赤外線放出板４０Ａ以外の物体（例えば外筒２０）から放出される不要な赤外線に起因する影響などである。また、「光の影響」とは、例えば、火炎Ｆの光に起因する影響や、暖房機器が使用されている室内の照明光に起因する影響などである。このケース４１の構成材料としては、例えば、熱伝導性が低い上、光透過性が低い材料が好ましい。特に、ケース４１の表面には、例えば、上記した不要な赤外線を反射させるために、金鍍金などのコーティング処理が施されていてもよい。また、ケース４１には、例えば、そのケース４１自体が加熱されることにより温度上昇することを防止するために、ヒートシンク機構やラジエータ機構が設けられていてもよい。
【００２９】
フィルタ４２は、赤外線放出板４０Ａから放出されることにより外気流路６０を経由して測定ユニット４０Ｂへ導かれた赤外線Ｒを波長域Ｗ１（第１の波長域）に波長分離し、すなわち赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１を選択的に透過させることにより赤外線センサ４３へ導く光学フィルタ（第１の光学フィルタ）である。このフィルタ４２は、例えば、波長域Ｗ１以外の波長域に赤外線吸収特性を有するバンドパスフィルタにより構成されている。上記した波長域Ｗ１は、赤外線Ｒの全波長域のうちの炭酸ガスに吸収されやすい波長を含む波長域であり、例えば、４．２６μｍまたは４．４３μｍのいずれかの波長を含む波長域である。これらの２つの波長域はいずれも使用可能であるが、例えば、２つの波長域の間で炭酸ガスに対する赤外線の被吸収率を比較すると、その被吸収率は４．４３μｍの波長を含む波長域よりも４．２６μｍの波長を含む波長域において高くなるため、一般には、炭酸ガス濃度が低濃度（例えば１％以下）の場合には４．２６μｍの波長を含む波長域を使用し、高濃度（例えば１０％以上）の場合には４．４３μｍの波長を含む波長域を使用するのが好ましい。
【００３０】
赤外線センサ４３は、赤外線Ｒの強度を検出する赤外線強度検出手段（第１の赤外線強度検出手段）であり、具体的にはフィルタ４２において波長域Ｗ１に波長分離された赤外線Ｒ１の強度を検出するものである。この赤外線センサ４３は、例えば、サーモパイルなどの熱起電力型素子、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などの焦電素子、あるいはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）セルなどの光導電素子により構成されている。
【００３１】
温度センサ４６は、赤外線Ｒの強度を検出することにより赤外線放出板４０Ａの温度を検出する温度検出手段（第１の温度検出手段）である。フィルタ４４は、赤外線放出板４０Ａから放出されることにより外気流路６０を経由して測定ユニット４０Ｂへ導かれた赤外線Ｒを上記した波長域Ｗ１とは異なる波長域Ｗ２（第２の波長域；Ｗ２≠Ｗ１）に波長分離し、すなわち赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２を選択的に透過させることにより赤外線センサ４５へ導く光学フィルタ（第２の光学フィルタ）である。このフィルタ４４は、例えば、波長域Ｗ２以外の波長域に赤外線吸収特性を有するバンドパスフィルタ、具体的には５．５０μｍ以上の波長域に赤外線透過特性を有するローパスフィルタにより構成されている。上記した波長域Ｗ２は、赤外線Ｒの全波長域のうちの炭酸ガスに吸収されにくい波長を含む波長域である。特に、波長域Ｗ２としては、例えば、上記したように炭酸ガスに吸収されにくい上、その炭酸ガス以外の他の吸収源（例えば外気中の水分など）に吸収されにくい波長を含む波長域が好ましく、波長域Ｗ２の一例を挙げれば、３．００μｍの波長を含む波長域である。なお、波長域Ｗ２は必ずしも３．００μｍの波長を含む波長域に限らず、波長域Ｗ１と重複しない波長範囲において自由に設定可能である。
【００３２】
赤外線センサ４５は、赤外線Ｒの強度を検出することにより赤外線放出板４０Ａの温度を検出するために使用される赤外線強度検出手段（第２の赤外線強度検出手段）であり、具体的にはフィルタ４４において波長域Ｗ２に波長分離された赤外線Ｒ２の強度を検出するものである。この赤外線センサ４５は、例えば、サーモパイルなどの熱起電力型素子により構成されている。
【００３３】
制御回路４７は、炭酸ガスセンサ４０全体を制御するためのものであり、特に、少なくとも赤外線センサ４３の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算する演算手段（演算用回路）である。この制御回路４７は、例えば、赤外線センサ４３の検出結果と共に温度センサ４６（赤外線センサ４５）の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度を演算するようになっている。特に、制御回路４７は、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギー、具体的にはバッテリ４８に蓄電された電気エネルギーを利用して作動可能になっている。なお、制御回路４７に限らず、例えば、赤外線センサ４３や温度センサ４６（赤外線センサ４５）も同様に、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギーを利用して作動可能になっている。
【００３４】
バッテリ４８は、乾電池などの消耗型電源を使用せずに炭酸ガスセンサ４０を継続的に作動可能とするために、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギーを蓄電する蓄電手段である。このバッテリ４８は、例えば、二次電池や電気二重層コンデンサなどの蓄電デバイスにより構成されている。
【００３５】
発電機４０Ｃは、燃焼熱、具体的には暖房機器において生じる暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱を利用して発電する発電手段である。この発電機４０Ｃは、例えば、燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換するものであり、具体的には、外筒２０の外壁面に取り付けられた発電素子４９と、この発電素子４９に取り付けられ、すなわち発電素子４９を挟んで外筒２０と反対側に配置された放熱機構５０とを含んで構成されている。なお、発電機４０Ｃは、上記した発電素子４９および放熱機構５０と共に、例えば、ＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータなどの電気的制御デバイスなども含んで構成されており、図示しない配線を介して制御回路４７に接続されている。
【００３６】
発電素子４９は、火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより実質的に熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この発電素子４９は、例えば、熱電素子を含んで構成されており、主に、温度差を利用して発電可能なｎ型半導体およびｐ型半導体が電極を介して交互に直列接続された構成を有している。この発電素子４９を構成するｎ型半導体およびｐ型半導体としては、例えば、使用温度（燃焼熱によって加熱された際の温度）に応じて多様な半導体を使用可能であり、具体的には２５０℃以下の条件においてビスマステルル（Ｂｉ2 Ｔｅ3 ）などを使用し、１０００℃以下の条件においてケイ素ゲルマニウム（Ｓｉ1-x Ｇｅx ）やケイ化鉄（ＦｅＳｉ2 ）などを使用することが可能である。なお、発電素子４９の発電性能を確保する上では、例えば、上記したｎ型半導体およびｐ型半導体の組み合わせが５０組以上直列接続されているのが好ましい。なお、発電素子４９は、例えば、熱電素子に代えて、熱光起電力（ＴＰＶ；Thermo Photo Voltaic）素子を含んで構成される場合もある。
【００３７】
放熱機構５０は、発電素子４９（ｎ型半導体およびｐ型半導体）において温度差を利用して発電可能とするために、発電素子４９の一端側、具体的には発電素子４９のうちの外筒２０から遠い側を部分的に放熱（いわゆる冷却）させることにより、その発電素子４９に温度差を生じさせるものである。この放熱機構５０は、例えば、冷却フィンなどの放熱部材により構成されている。なお、放熱機構５０は、例えば、冷却フィンに代えて、ヒートパイプまたはベーパーチャンバーや、あるいは冷却水を循環させた水冷系などにより構成される場合もある。
【００３８】
なお、発電機４０Ｃの発電原理を簡単に説明すると、以下の通りである。すなわち、暖房機器の稼働中には、火炎Ｆに基づく燃焼熱によって外筒２０を介して発電素子４９が加熱されるため、その発電素子４９の温度が全体的に上昇するが、放熱機構５０の放熱作用に基づいて発電素子４９が部分的に冷却されるため、結果として発電素子４９では、外筒２０に近い側と遠い側（放熱機構５０に近い側）との間で温度差が生じる。発電素子４９において温度差が生じると、ｎ型半導体およびｐ型半導体のそれぞれの内部を高温側から低温側へ向かってキャリアが移動することに基づき、それらのｎ型半導体およびｐ型半導体において温度差に対して逆向きとなるように電位差が生じるため、その電位差を利用して発電機４０Ｃにおいて発電されるのである。
【００３９】
次に、図１〜図４を参照して、暖房機器の詳細な構成について説明する。図４は、暖房機器のブロック構成を表している。なお、図４では、以下で説明する一連の構成要素と共に、図３に示した発電機４０Ｃ、赤外線センサ４３、温度センサ４６およびバッテリ４８を併せて示している。
【００４０】
暖房機器のうちの炭酸ガスセンサ４０を構成する制御回路４７は、例えば、図４に示したように、制御回路４７の制御主体であるコントローラ４７１と、各種情報を記憶するためのメモリ４７２と、赤外線センサ４３の出力信号を増幅するアンプ４７３と、その赤外線センサ４３の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４７４と、温度センサ４６の出力信号を増幅するアンプ４７５と、その温度センサ４６の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４７６と、警告音を鳴らすブザー４７７とを含んで構成されている。
【００４１】
コントローラ４７１は、メモリ４７２から必要に応じてデータを読み出すことにより、そのデータと共に赤外線センサ４３の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）などの制御デバイスにより構成されている。このコントローラ４７１は、例えば、上記したように、赤外線センサ４３の検出結果と共に温度センサ４６の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するものであり、具体的には温度センサ４６により検出された赤外線放出板４０Ａの温度Ｔに基づき、その赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒの放出強度ＳＰを演算することにより、その赤外線Ｒの放出強度ＳＰに基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するようになっている。特に、コントローラ４７１は、例えば、炭酸ガス濃度Ｃを演算すると、その炭酸ガス濃度Ｃを評価するための基準値（基準濃度ＣＳ；例えばＣＳ＝１％）と炭酸ガス濃度Ｃとを比較することにより、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上（Ｃ≧ＣＳ）となったときにブザー４７７を作動させるようになっている。
【００４２】
メモリ４７２は、コントローラ４７１が炭酸ガス濃度Ｃを演算するために必要なデータを記憶しており、例えば、レジスタ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ）などの記憶デバイスにより構成されている。このメモリ４７２には、例えば、上記した基準濃度ＣＳ、プランクの式を利用して赤外線Ｒの放出強度ＳＰを演算するために必要な赤外線放出板４０Ａの放射率Ｈ、ならびに後述する赤外線Ｒ１の被吸収率Ｐと炭酸ガス濃度Ｃとの間の相関を表すテーブルデータＤなどがあらかじめ定数として記憶されている。
【００４３】
ブザー４７７は、コントローラ４７１から出力される作動信号に基づいて作動し、必要に応じて警告音を鳴らすものである。
【００４４】
なお、暖房機器は、上記した一連の構成要素の他に、暖房機器の燃焼状態を制御する制御回路２６と、点火用の点火プラグ２７と、外気Ｇの温度を検出する温度センサ２８とを含んで構成されている。
【００４５】
制御回路２６は、暖房機器の燃焼状態を自動的に制御するものであり、すなわち暖房機器の火力を自動的に調整する火力調整手段である。この制御回路２６は、例えば、温度センサ２８の検出結果、すなわち温度センサ２８により検出された外気Ｇの温度に基づいて、暖房機器が設置されている室内の雰囲気温度を把握することにより、ユーザにより設定された設定温度に基づいて、燃料１１（図２参照）の供給量を調整しながら火炎Ｆ（図２参照）の火力を調整するようになっている。なお、制御回路２６は、例えば、炭酸ガスセンサ４０を構成する制御回路４７と同様に、温度センサ２８の出力信号を処理するためのアンプやＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）などを含んで構成されている。
【００４６】
点火プラグ２７は、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギー、具体的にはバッテリ４８に蓄電された電気エネルギーを利用して点火することにより火炎Ｆを生じさせる点火手段である。
【００４７】
温度センサ２８は、制御回路２６が暖房機器の燃焼状態を制御する上で必要な外気Ｇの温度を検出する外気温度検出手段であり、例えば、室内温度検出用の一般的な温度計により構成されている。なお、温度センサ２８の設置位置は、自由に設定可能である。
【００４８】
次に、図１〜図４を参照して、暖房機器の動作について説明する。以下では、主に、炭酸ガス濃度Ｃの演算動作について言及している。なお、本発明の炭酸ガス濃度測定方法は、以下で説明する暖房機器の動作に基づいて実現される。
【００４９】
この暖房機器では、炭酸ガスセンサ４０を構成する赤外線放出板４０Ａと測定ユニット４０Ｂ（フィルタ４２，赤外線センサ４３，温度センサ４６（フィルタ４４，赤外線センサ４５））との間に以下の光学的原理が成立する。すなわち、気化芯１３を利用して気化された燃料１１が点火されることにより火炎Ｆが発生し、その火炎Ｆに基づいて燃焼熱が生じると、その燃焼熱によって外筒２０が加熱され、すなわち燃焼熱が外筒２０を経由して伝導することにより赤外線放出板４０Ａが加熱されるため、その赤外線放出板４０Ａから測定ユニット４０Ｂへ向けて赤外線Ｒが放出される。赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒが外気流路６０を経由して測定ユニット４０Ｂへ導かれ、すなわち赤外線Ｒが導入口４１Ｋを通じてケース４１内のフィルタ４２へ導かれると、その赤外線Ｒがフィルタ４２において波長分離されるため、赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１が選択的に赤外線センサ４３へ導かれる。これにより、赤外線センサ４３において赤外線Ｒ１の強度（検出強度）Ｓが検出される。一方、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒが導入口４１Ｋを通じてケース４１内のフィルタ４４へ導かれると、その赤外線Ｒがフィルタ４４において波長分離されるため、赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２が選択的に赤外線センサ４５へ導かれる。これにより、赤外線センサ４５において赤外線Ｒ２の強度が検出されるため、温度センサ４６において赤外線Ｒ２の強度に基づいて赤外線放出板４０Ａの温度Ｔが検出される。
【００５０】
制御回路４７のコントローラ４７１は、以下の手順を経ることにより、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを演算する。すなわち、まず、温度センサ４６（赤外線センサ４５）において検出された赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを取得すると、メモリ４７２から赤外線放出板４０Ａの放射率Ｈを読み出し、プランクの式を利用して温度Ｔおよび放射率Ｈに基づいて赤外線Ｒ１の放出強度ＳＰを演算する。この「放出強度ＳＰ」とは、赤外線放出板４０Ａから放出された直後の赤外線Ｒ１の強度（初期強度）であり、すなわち炭酸ガスに吸収される前の赤外線Ｒ１の強度（最大強度）である。続いて、赤外線センサ４３において検出された赤外線Ｒ１の検出強度Ｓと先に演算した放出強度ＳＰとに基づき、放出強度ＳＰに対する検出強度Ｓの減少率、すなわち炭酸ガスに対する赤外線Ｒ１の被吸収率Ｐを演算する。最後に、メモリ４７２からテーブルデータＤを読み出し、そのテーブルデータＤを参照して被吸収率Ｐに対応する炭酸ガス濃度Ｃを特定する。これにより、赤外線センサ４３の検出結果および温度センサ４６（赤外線センサ４５）の検出結果に基づいて外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃが演算される。
【００５１】
炭酸ガス濃度Ｃを演算したコントローラ４７１は、メモリ４７２から基準濃度ＣＳを読み出すことにより炭酸ガス濃度Ｃと比較し、その炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったとき（Ｃ≧ＣＳ）にブザー４７７を作動させる。これにより、ブザー４７７が警告音を鳴らすため、その警告音を合図にしてユーザにより暖房機器が停止させられる。
【００５２】
なお、暖房機器は、発電機能に基づいて発電された電気エネルギーを利用して稼働する。すなわち、暖房機器の稼働に伴って火炎Ｆが発生することにより燃焼熱が生じると、その燃焼熱によって外筒２０を介して発電機４０Ｃが加熱されるため、上記した発電原理に基づいて発電機４０Ｃが発電することにより電気エネルギーが生じ、その電気エネルギーがバッテリ４８に蓄電される。このバッテリ４８に蓄電された電気エネルギーを利用することにより、制御回路４７と共に赤外線センサ４３や温度センサ４６（赤外線センサ４５）などが併せて作動する。
【００５３】
本実施の形態に係る暖房機器では、燃焼熱を利用して発電し、具体的には暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することにより発電する発電機４０Ｃを備えるようにしたので、その発電機４０Ｃにおいて発電された電気エネルギーを利用して炭酸ガスセンサ４０（赤外線センサ４３および制御回路４７）が作動する。この場合には、上記「背景技術」の項において説明した従来の炭酸ガス濃度の測定機構、すなわち乾電池などの消耗型電源を使用して作動していた場合とは異なり、発電機構４０Ｃにより電気エネルギーが発電されている限りにおいて、赤外線Ｒの放出強度が経時的に変動せず、かつ制御回路４７（コントローラ４７１）による演算処理が阻害されないため、それらの赤外線Ｒの放出強度の変動や制御回路４７による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度Ｃの測定結果に誤差が含まれにくくなる結果、その炭酸ガス濃度Ｃの測定精度が向上する。したがって、本実施の形態では、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを測定する機能を備え、その外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、炭酸ガスに対する赤外線Ｒの被吸収現象を利用して外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを測定する炭酸ガスセンサ４０において、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱を利用して赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒを放出させることにより、その赤外線Ｒの強度の検出結果（赤外線Ｒ１の強度変化）に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしたので、燃焼熱の熱エネルギーを赤外線発生用のエネルギーとして流用することにより赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒが放出され、すなわち熱エネルギーを光エネルギーに変換する非電力消費型の赤外線源（赤外線放出板４０Ａ）を使用して赤外線Ｒが放出される。この場合には、電気エネルギーを光エネルギーに変換する電力消費型の赤外線源（例えばフィラメント電球などの光源）を使用する場合とは異なり、例えば乾電池の消耗などの電気的変動要因に起因して赤外線Ｒの放出強度が経時的に変動しにくくなる。これにより、燃焼熱の熱エネルギーが維持されている限りにおいて赤外線Ｒの放出強度が安定化され、上記した電気的変動要因に起因して炭酸ガス濃度Ｃに誤差が含まれにくくなるため、その炭酸ガス濃度Ｃの測定精度が向上する。したがって、この観点においても、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを波長域Ｗ１に波長分離するフィルタ４２を備え、そのフィルタ４２の波長分離作用を利用して赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１を選択的に赤外線センサ４３へ導くようにしたので、その赤外線センサ４３において、炭酸ガス濃度Ｃを測定するために必要な波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１が選択的に検出される。したがって、赤外線センサ４３において赤外線Ｒ１の強度を安定かつ容易に検出することができる。
【００５６】
この場合には、特に、上記したように炭酸ガス濃度Ｃを測定するために必要な波長域Ｗ１、すなわち炭酸ガスに対する被吸収性が高い特定の波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１の強度に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしたので、炭酸ガスに対する被吸収性が低い波長域の赤外線の強度に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算する場合と比較して、炭酸ガスに対する被吸収性に基づく赤外線Ｒ１の検出感度が向上する。したがって、炭酸ガス濃度Ｃをより高精度に測定することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、赤外線センサ４３をケース４１に収納し、その赤外線センサ４３を周囲から空間的に分離するようにしたので、そのケース４１の存在に基づき、赤外線センサ４３が周囲から熱や光の影響を受けにくくなる。この場合には、赤外線センサ４３をケース４１に収納させずに露出させる場合と比較して、赤外線センサ４３の検出結果に上記した熱や光の影響に起因する誤差が含まれにくくなるため、その赤外線センサ４３の検出精度が向上する。したがって、赤外線センサ４３において赤外線Ｒ１の強度を高精度に検出することができる。この場合には、例えば、上記したように、ケース４１に不要な赤外線を反射させるためのコーティング処理を施したり、あるいはケース４１に温度上昇を防止するためのヒートシンク機構やラジエータ機構を設けるようにすれば、赤外線センサ４３の検出精度をより向上させることができる。もちろん、赤外線センサ４３に関して上記した効果は、その赤外線センサ４３と共にケース４１に収納されている温度センサ４６（赤外線センサ４５）に関しても同様に得られるため、その温度センサ４６（赤外線センサ４５）において赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを高精度に検出することもできる。
【００５８】
また、本実施の形態では、赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを検出する温度センサ４６（赤外線センサ４５）を備え、制御回路４７のコントローラ４７１が赤外線センサ４３の検出結果（赤外線Ｒ１の検出強度Ｓ）と共に温度センサ４６（赤外線センサ４５）の検出結果（赤外線放出板４０Ａの温度Ｔ）に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしたので、上記したように、炭酸ガス濃度Ｃの演算過程において、プランクの式を利用することにより赤外線センサ４３の温度Ｔに基づいて赤外線Ｒの放出強度ＳＰが特定される。この場合には、温度センサ４６（赤外線センサ４５）の検出結果を加味せずに赤外線センサ４３の検出結果のみに基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算し、すなわち赤外線放出板４０Ａから放出される赤外線Ｒの放出強度ＳＰを不変の定数として扱うことにより炭酸ガス濃度Ｃを演算する場合とは異なり、例えば暖房能力（いわゆる火力）の変化等に基づいて赤外線Ｒの放出強度ＳＰが変動したとしても、その放出強度ＳＰの変動分を加味して炭酸ガス濃度Ｃが演算されるため、炭酸ガス濃度Ｃの測定精度がより向上する。したがって、炭酸ガス濃度Ｃをより高精度に測定することができる。
【００５９】
この場合には、特に、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを波長域Ｗ１とは異なる波長域Ｗ２に波長分離するフィルタ４４を含むように温度センサ４６を構成し、そのフィルタ４４の波長分離作用を利用して赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２を選択的に赤外線センサ４５へ導くようにしたので、その赤外線センサ４５において炭酸ガス濃度Ｃを測定するために必要な波長域Ｗ１以外の波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２が選択的に検出される。したがって、炭酸ガスに対する被吸収性が低い波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２に基づいて赤外線放出板４０Ａの温度Ｔが検出されるため、温度センサ４６（赤外線センサ４５）において赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを検出する際に、炭酸ガスに対する被吸収性の影響を受けにくくなる。したがって、温度センサ４６（赤外線センサ４５）において赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを安定、容易かつ高精度に検出することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、上記したように、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱を利用して赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒを放出させることにより、例えば、暖房機器の点火時にのみ電力が消費されるため、赤外線Ｒを放出させるために電力が消費される場合と比較して、電力消費量が低減する。したがって、電力消費量の低減に基づき、例えば、予備の電源として乾電池を搭載する場合に、その乾電池の交換頻度が減少するため、１シーズン（いわゆる一冬期間）に渡って電池交換を行わずに暖房機器を稼働させることが可能となり、すなわち暖房機器の使用に関する利便性を向上させることができる。
【００６１】
また、上記した他、本実施の形態に係る炭酸ガス濃度測定装置（炭酸ガスセンサ４０）または炭酸ガス濃度測定方法では、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱を利用して発電しながら、赤外線Ｒの強度の検出結果に基づいて炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしたので、上記したように、炭酸ガス濃度Ｃの測定精度が向上する結果、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することができる。これにより、この炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法を使用することにより、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することが可能な暖房機器を具現化することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、赤外線源として板状の外観構造を有する赤外線放出板４０Ａを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、赤外線源の外観構造は自由に変更可能である。具体的には、例えば、赤外線源の外観構造は上記した板状に代えてシート状であってもよいし、あるいは外筒２０の表面に塗布された塗膜であってもよい。これらのいずれの場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより発電機４０Ｃを発電可能とするために、図２に示したように、その発電機４０Ｃを外筒２０の外壁面に取り付けるように炭酸ガスセンサ４０を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、その外筒２０の外壁面に取り付けた場合と同様に加熱されることにより発電機４０Ｃが発電可能な限りにおいて、その発電機４０Ｃの取り付け箇所は自由に変更可能である。具体的には、例えば、図５に示したように、外筒２０に代えて内炎板２１に発電機４０Ｃを取り付けるように炭酸ガスセンサ４０を構成してもよい。この場合には、例えば、放熱機構５０（図３参照）を含まずに発電素子４９のみを含むように発電機４０Ｃを構成すると共に、内炎板２１と外筒２０との間の隙間に発電機４０Ｃを設置することにより、それらの内炎板２１と外筒２０とで挟むことにより発電機４０Ｃを支持するのが好ましい。特に、発電機４０Ｃの設置個数は自由に設定可能であり、図５では、例えば、導入口１０Ｋを挟んで両側に配置されるように発電機４０Ｃを２つ設置した場合を示している。この炭酸ガスセンサ４０では、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって内炎板２１を介して発電機４０Ｃが加熱されると共に、導入口１０Ｋを通じて導入される外気Ｇによって外筒２０が冷却されることに基づいて発電素子４９に温度差が生じることにより、その発電機４０Ｃにおいて発電可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図５に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図２に示した場合と同様である。
【００６４】
また、本実施の形態では、図３に示したように、赤外線Ｒを放出する赤外線源（赤外線放出板４０Ａ）を備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、炭酸ガスセンサ４０とは別個に赤外線源が確保される場合には、その赤外線源を備えないように炭酸ガスセンサ４０を構成してもよい。
【００６５】
具体的には、第１に、例えば、図６に示したように、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより外筒２０から赤外線Ｒが放出され、すなわち外筒２０が赤外線源として機能し得る場合には、その外筒２０を赤外線源として使用することが可能である。この炭酸ガスセンサ４０においても、外筒２０から放出された赤外線Ｒを利用することにより測定ユニット４０Ｂにおいて炭酸ガス濃度Ｃを測定することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図６に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００６６】
また、第２に、例えば、図７に示したように、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより内炎板２１から赤外線が放出され、すなわち内炎板２１が赤外線源として機能し得る場合には、その内炎板２１を赤外線源として使用することが可能である。この内炎板２１を赤外線源として使用する場合には、例えば、内炎板２１から放出される赤外線を検出可能とするために測定ユニット４０Ｂを導入口１０Ｋ内に配置するのが好ましい。この炭酸ガスセンサ４０においても、内炎板２１から放出された赤外線を利用することにより測定ユニット４０Ｂにおいて炭酸ガス濃度Ｃを測定することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。参考までに、図７では、例えば、測定ユニット４０Ｂを導入口１０Ｋ内に配置したことに伴い、図５に示した場合と同様に、発電機４０Ｃ（発電素子４９）を内炎板２１と外筒２０との間の隙間に２つ設置した場合を示している。なお、図７に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００６７】
また、本実施の形態では、赤外線Ｒを放出する赤外線源として、図３に示したように、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより電気エネルギーを利用せずに赤外線Ｒを放出する赤外線放出板４０Ａを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図８に示したように、電気エネルギーを利用せずに赤外線Ｒを放出する赤外線放出板４０Ａに代えて、電気エネルギーを利用して赤外線Ｒを放出する光源４０Ｄを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成してもよい。この光源４０Ｄは、制御回路４７と同様に、発電機４０Ｃにより発電された電気エネルギーを利用して作動するものであり、例えば、フィラメント電球などである。この炭酸ガスセンサ４０においても、光源４０Ｄから放出された赤外線Ｒを利用することにより測定ユニット４０Ｂにおいて炭酸ガス濃度Ｃを測定することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図８に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００６８】
また、本実施の形態では、図３に示したように、互いに異なる２つの波長域Ｗ１，Ｗ２の赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を検出するために、２つの赤外線Ｒ１，Ｒ２に対応して２つのフィルタ４２，４４および２つの赤外線センサ４３，４５を備えるように炭酸ガスセンサ４０（測定ユニット４０Ｂ）を構成することにより、それらの２つの赤外線センサ４３，４５を使用して赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を別個に検出するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、図３に示した２つのフィルタ４２，４４および２つの赤外線センサ４３，４５に代えて、例えば、図９に示したように、１つのフィルタ１４２および１つの赤外線センサ１４３を備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成することにより、その１つの赤外線センサ１４３を使用して赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を一括して検出するようにしてもよい。フィルタ１４２は、例えば、波長分離の波長域（選択的に透過させる波長域）を必要に応じて互いに異なる複数の波長域に切り替え可能な可変フィルタにより構成されている。具体的には、フィルタ１４２は、例えば、赤外線Ｒを２つの波長域Ｗ１，Ｗ２の赤外線Ｒ１，Ｒ２に可変的に波長分離するものであり、すなわち上記実施の形態において説明した２つのフィルタ４２，４４の役割を一括して担うものである。赤外線センサ１４３は、フィルタ１４２において波長分離された赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を検出するものであり、上記実施の形態において説明した赤外線センサ４３，４５の役割を一括して担うものである。この赤外線センサ１４３は、例えば、赤外線センサ４５と同様の構成を有している。これらのフィルタ１４２および赤外線センサ１４３を備えた炭酸ガスセンサ４０では、フィルタ１４２の波長分離の波長域が波長域Ｗ１に設定されている状態において赤外線Ｒが導かれると、そのフィルタ１４２の波長分離作用を利用して赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ１の赤外線Ｒ１が選択的に赤外線センサ１４３へ導かれ、その赤外線センサ１４３において赤外線Ｒ１の強度が検出されると共に、フィルタ１４２の波長分離の波長域が波長域Ｗ１から波長域Ｗ２へ切り替えられた状態において赤外線Ｒが導かれると、そのフィルタ１４２の波長分離作用を利用して赤外線Ｒのうちの波長域Ｗ２の赤外線Ｒ２が選択的に赤外線センサ１４３へ導かれ、その赤外線センサ１４３において赤外線Ｒ２の強度が検出される。したがって、この炭酸ガスセンサ４０においても赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を検出することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図９に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００６９】
参考までに、具体的に図面を参照して説明しないが、図９に示したように、１つの赤外線センサ１４３を使用して赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を一括して検出する場合には、例えば、可変フィルタにより構成されたフィルタ１４２に代えて、上記実施の形態において説明した２つのフィルタ４２，４４（図３参照）を搭載し、必要に応じて各フィルタ４２，４４の位置を赤外線センサ１４３に対向させるように交互に切り替えることが可能なターレット式のフィルタ機構を備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成してもよい。この場合においても、フィルタ機構を使用してフィルタ４２，４４の位置を切り替えることにより、それらのフィルタ４２，４４の波長分離作用を利用して赤外線センサ１４３において赤外線Ｒ１，Ｒ２の強度を検出することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、図３に示したように、温度検出用センサ（温度センサ４６）を赤外線放出板４０Ａから離間させて配置し、すなわち非接触型の温度検出用センサ（温度センサ４６）を使用することにより、その非接触型の温度検出用センサ（温度センサ４６）において赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを間接的に検出するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、非接触型の温度検出用センサ（温度センサ４６）に代えて、例えば、図１０に示したように、接触型の温度検出用センサ（温度センサ５１）を備えるように炭酸ガスセンサ４０（測定ユニット４０Ｂ）を構成することにより、その接触型の温度検出用センサ（温度センサ５１）を使用して赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを直接的に検出するようにしてもよい。この温度センサ５１は、例えば、赤外線放出板４０Ａの表面に取り付けられ、具体的には赤外線放出板４０Ａに貼り付けられており、サーミスタなどの抵抗変化型素子や熱電対などの熱起電力型素子により構成されている。なお、当然ながら、非接触型の温度センサ４６に代えて接触型の温度センサ５１を使用する場合には、図３に示した温度センサ４６（フィルタ４４，赤外線センサ４５）は不要となる。この温度センサ５１を備えた炭酸ガスセンサ４０においても赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを測定することが可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。確認までに、図１０では、温度センサ５１を制御回路４７に接続させるための配線を示していないが、その配線の引き回し方は自由に設定可能である。なお、図１０に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００７１】
また、本実施の形態では、図４に示したように、ブザー４７７を備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成し、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときに制御回路４７のコントローラ４７１がブザー４７７を作動させることによりユーザに注意を促すようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときにコントローラ４７１がブザー４７７を作動させたのち、そのコントローラ４７１が暖房機器を強制的に停止させるようにしてもよい。このコントローラ４７１が暖房機器を強制的に停止させる機構としては、例えば、電気的な信号処理を使用し、アクチュエータを作動させて気化芯１３を下げる（内炎板２１から遠ざける）ことにより暖房機器の燃焼動作を停止させるようにしてもよいし、あるいはリレー回路を使用し、電動消火機構を作動させるようにしてもよい。この場合には、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときに暖房機器を停止させることにより、その暖房機器から引き続き炭酸ガスが発生しなくなるため、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃが過剰に増加することを防止することができる。
【００７２】
また、本実施の形態では、図４に示したように、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときに作動する作動主体としてブザー４７７を備えるように炭酸ガスセンサ４０（測定ユニット４０Ｂ）を構成し、そのブザー４７７が警告音を鳴らすことにより炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となった旨をユーザに伝達するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となった旨をユーザに伝達し得る限り、上記した作動主体は自由に変更可能である。具体的には、例えば、ブザー４７７に代えてランプや表示パネルを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成することにより、炭酸ガスの濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときにランプを点灯させたり、あるいは表示パネルに警告メッセージを表示するようにしてもよい。これらのランプや表示パネルは、例えば、ユーザが視認しやすいように、ケース４１の表面に取り付けられるのが好ましい。この場合においても、ランプの点灯時に発生する光や表示パネルに表示される警告メッセージを利用して、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となった旨をユーザに伝達することができる。なお、表示パネルを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成する場合には、例えば、上記したように表示パネルに警告メッセージを表示させる他、その表示パネルに炭酸ガス濃度Ｃをリアルタイムで表示するようにしてもよい。
【００７３】
また、本実施の形態では、炭酸ガス濃度Ｃの測定精度を向上させるための構成例として、上記したように、赤外線放出板４０Ａの温度Ｔを検出する温度センサ４６を備えるように炭酸ガスセンサ４０（測定ユニット４０Ｂ）を構成することにより、その赤外線放出板４０Ａの温度Ｔに基づいて赤外線Ｒの放出強度ＳＰを演算し、その放出強度ＳＰを加味して炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、炭酸ガス濃度Ｃの要求測定精度を満たす限り、炭酸ガスセンサ４０の構成は自由に変更可能である。
【００７４】
具体的には、第１に、例えば、図１１に示したように、赤外線センサ４３の温度を検出する温度センサ５２を新たに備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成し、その温度センサ５２において検出された赤外線センサ４３の温度を加味することにより炭酸ガス濃度Ｃを演算するようにしてもよい。この温度センサ５２は、上記したように、赤外線センサ４３の温度を検出する温度検出手段（第２の温度検出手段）であり、例えば、図１０に示した温度センサ５１と同様の構成を有している。この温度センサ５２を備えた炭酸ガスセンサ４０では、暖房機器において発生した暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱の影響を受けて加熱されることにより赤外線センサ４３の温度が上昇し、その赤外線センサ４３の温度上昇に起因して赤外線Ｒ１の検出強度に誤差が含まれたとしても、温度センサ５２において検出される赤外線センサ４３の温度と赤外線Ｒ１の検出強度に含まれる誤差との間の相関関係を把握しておけば、その相関関係に基づいて赤外線センサ４３の温度に対応する誤差を特定することが可能なため、その誤差を解消するように炭酸ガス濃度Ｃを補正することにより、炭酸ガス濃度Ｃの測定精度を向上させることができる。なお、図１１に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００７５】
参考までに、図１１に示したように、新たに温度センサを設ける場合には、必ずしも赤外線センサ４３の温度を検出する温度センサ５２に限らず、その赤外線センサ４３以外の他の構成要素の温度を検出する温度センサを設けるようにしてもよい。具体的には、例えば、制御回路４７、ケース４１、あるいはケース４１内の雰囲気温度を検出する温度センサを設けるようにしてもよい。これらのいずれの場合においても、図１１に示した場合と同様に温度上昇に起因する誤差を解消するように炭酸ガス濃度Ｃを補正することが可能なため、炭酸ガス濃度Ｃの測定精度を向上させることができる。
【００７６】
また、第２に、例えば、図１２に示したように、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒの光路を覆う光路筒５３を備えるように炭酸ガスセンサ４０（測定ユニット４０Ｂ）を構成してもよい。この光路筒５３は、上記したように赤外線Ｒの光路を覆うことにより、その赤外線Ｒの光路を周囲から空間的に分離する被覆部材であり、例えば、ケース４１の構成材料と同様の材料により構成されている。この場合には、例えば、放熱機構５０（図３参照）を含まずに発電素子４９のみを含むように発電機４０Ｃを構成すると共に、赤外線放出板４０Ａを挟むように外筒２０に発電機４０Ｃを２つ取り付けることにより、光路筒５３が一端側においてケース４１に連結されると共に他端側において発電機４０Ｃに連結されることにより支持されるようにするのが好ましい。この光路筒５３には、例えば、外気流路６０に対応する箇所に、赤外線Ｒの光路を通して外気Ｇを通過させるための通気口５３Ｋが設けられており、すなわち光路筒５３は、通気口５３Ｋを通過する外気Ｇによって冷却されることにより、発電素子４９に温度差を生じさせる放熱機構としての機能を兼ねている。この通気口５３Ｋが設けられた光路筒５３の構造としては、例えば、光路筒５３内に不要な熱や光が浸入することを防止しつつ、外気流路６０を通じて外気Ｇを円滑に通過させるために、外気流路６０に対応する箇所において外気Ｇを外気流路６０の延在方向に対して斜めに通過させることが可能な多孔構造が好ましい。なお、通気口５３Ｋは光路筒５３の周囲全体に設けられていてもよいし、あるいは光路筒５３の周囲に部分的に設けられていてもよい。この光路筒５３を備えた炭酸ガスセンサ４０では、光路筒５３の存在に基づき、赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒを外気流路６０を経由して測定ユニット４０Ｂへ導きつつ、その外気流路６０を通じて不要な熱や光が測定ユニット４０Ｂへ導かれることを防止することが可能であり、すなわち上記した不要な熱や光の影響を受けて赤外線センサ４３および温度センサ４６（赤外線センサ４５）の検出結果に誤差が含まれることを防止することが可能なため、赤外線センサ４３において赤外線Ｒ１の強度をより高精度に検出することができると共に、温度センサ４６（赤外線センサ４５）において赤外線放出板４０Ａの温度Ｔをより高精度に検出することができる。なお、図１２に示した炭酸ガスセンサ４０に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００７７】
また、本実施の形態では、上記したように、炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定する観点から、電力消費型の赤外線源（例えばフィラメント電球）に代えて、非電力消費型の赤外線源（赤外線放出板４０Ａ）のみを備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成したが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、例えば、図１３に示したように、暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱によって加熱されることにより電気エネルギーを利用せずに赤外線Ｒを放出する非電力消費型の赤外線源（赤外線放出板４０Ａ）に加えて、電気エネルギーを利用して赤外線Ｒを放出する電力消費型の赤外線源（光源４０Ｅ）を備えるように炭酸ガスセンサ４０を構成してもよい。この光源４０Ｅは、上記したように、電気エネルギーを利用して赤外線Ｒを放出する補助赤外線源であり、例えば、フィラメント電球などにより構成され、測定ユニット４０Ｂと並列配置されている。この場合には、例えば、光源４０Ｅから外筒２０へ向けて放出された赤外線Ｒを測定ユニット４０Ｂへ導くために、外筒２０に赤外線放出板４０Ａと共に反射板４０Ｆを並列させて貼り付けるのが好ましい。これらの光源４０Ｅおよび反射板４０Ｆを備えた炭酸ガスセンサ４０では、暖房機器が稼働している場合、すなわち赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒが放出されている場合には、赤外線センサ４３が赤外線放出板４０Ａから放出された赤外線Ｒの強度を検出するが、暖房機器が停止している場合、すなわち赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒが放出されていない場合には、その赤外線放出板４０Ａに代えて光源４０Ｅから赤外線Ｒが放出されると、赤外線センサ４３が反射板４０Ｆを介して導かれた赤外線Ｒの強度を検出する。この場合には、例えば、炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ以上となったときにユーザが暖房機器を停止させたため、赤外線放出板４０Ａから赤外線Ｒが放出されていない場合に、臨時に光源４０Ｅから赤外線Ｒが放出されることにより、その赤外線Ｒを利用して炭酸ガス濃度Ｃが測定されるため、ユーザが炭酸ガス濃度Ｃに基づいて暖房機器を再稼働させることが可能か否か、すなわち炭酸ガス濃度Ｃが基準濃度ＣＳ未満になったか否かを判断することが可能になる。具体的には、例えば、上記したように、ケース４１に表示パネルを設け、その表示パネルに炭酸ガス濃度Ｃをリアルタイムで表示しておけば、暖房機器を停止させたのちに再稼働させたいユーザは、表示パネルに表示された炭酸ガス濃度Ｃに基づいて、暖房機器を再稼働させることが可能か否かを判断することができる。なお、電力消費型の赤外線源として光源４０Ｅを使用する場合には、当然ながら光源４０Ｅを使用した分だけ電力が消費されることとなるが、上記したように、光源４０Ｅはあくまでも暖房機器が停止している場合に予備の赤外線源として一時的に使用されるものであるため、その光源４０Ｅの使用に伴う電力消費量は著しく低くなる。
【００７８】
なお、確認までに補足しておくと、上記実施の形態において説明した炭酸ガスセンサ４０の構成、ならびに炭酸ガスセンサ４０の構成に関して上記した一連の変形例は、それそれ単独で炭酸ガスセンサ４０に適用されるようにしてもよいし、あるいは２つ以上組み合わされて炭酸ガスセンサ４０に適用されるようにしてもよい。
【００７９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８０】
図１４は本実施の形態に係る燃焼機器としての暖房機器の断面構成を模式的に表しており、上記第１の実施の形態において変形例として説明した図７に対応する断面構成を示している。図１４では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の要素に同一の符号を付している。なお、本発明の「炭酸ガス濃度測定装置」は暖房機器に搭載されるものであると共に、本発明の「炭酸ガス濃度測定方法」は暖房機器の動作に基づいて実現されるものであるため、それらの「炭酸ガス濃度測定装置」および「炭酸ガス濃度測定方法」に関しては以下で併せて説明する。
【００８１】
本実施の形態に係る暖房機器は、例えば、図１４に示したように、燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換する発電機４０Ｃに代えて、その燃焼熱の熱エネルギーに基づいて生じる外気Ｇの対流現象を利用し、その燃焼熱の熱エネルギーを間接的に電気エネルギーに変換する発電機４０Ｇを備えるように炭酸ガスセンサ４０が構成されていると共に、その炭酸ガスセンサ４０を構成する測定ユニット４０Ｂの配置位置をシフトさせている点を除き、図７に示した暖房機器と同様の構成を有している。
【００８２】
発電機４０Ｇは、発電機４０Ｃと同様に、暖房機器において生じる暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱を利用して発電する発電手段であり、上記したように、外気Ｇの対流現象を利用して燃焼熱の熱エネルギーを間接的に電気エネルギーに変換するものである。この発電機４０Ｇは、例えば、タンク１０に設けられた導入口１０Ｋに配置されており、発電素子５４と、この発電素子５４を支持する固定翼５５と、発電素子５４に接続されると共に固定翼５５に対向して配置された回転翼５６とを含んで構成されている。この発電機４０Ｇは、図示しない配線を介して測定ユニット４０Ｂに接続されている。なお、図１４では、導入口１０Ｋに発電機４０Ｅを配置させたことに伴い、図７に示した場合とは異なり、上記したように、測定ユニット４０Ｂの配置位置を上方にシフトさせた場合を示している。
【００８３】
発電素子５４は、外気Ｇの対流現象を利用して実質的に熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、例えば、外気Ｇの対流現象に応じて回転翼５６が回転運動する際の運動エネルギーを利用して電気エネルギーを発生させる風力発電素子を含んで構成されている。
【００８４】
固定翼５５は、外気Ｇの通過方向に対して斜めに配置された複数の翼板（図示せず）を備え、その翼板を利用して外気Ｇに回転運動を付与するものである。すなわち、固定翼５５は、外気Ｇの対流現象に応じて回転翼５６を円滑かつ安定に回転させるために、導入口１０Ｋを通じて暖房機器に導入される外気Ｇの流れを制御し、すなわち気流を整流させるためのものである。
【００８５】
回転翼５６は、外気Ｇの対流現象に応じて回転軸Ｊを中心として回転するものであり、例えば、プロペラ状の構造を有している。
【００８６】
なお、発電機４０Ｇの発電原理を簡単に説明すると、以下の通りである。すなわち、暖房機器の稼働中に暖房用の火炎Ｆに基づいて燃焼熱が生じると、この燃焼熱に基づいて外気Ｇが対流する。この際、外気Ｇが導入口１０Ｋを通じて暖房機器に導入されると、その外気Ｇが固定翼５５において整流されたのちに回転翼５６に到達するため、その外気Ｇの対流現象を利用して回転翼５６が回転する。これにより、回転翼５６の回転運動が発電素子５４に伝達されるため、その回転翼５６の回転運動を利用して発電機４０Ｇにおいて発電されるのである。
【００８７】
本実施の形態に係る暖房機器では、燃焼熱を利用して発電し、具体的には暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱の熱エネルギーに基づいて生じる外気Ｇの対流現象を利用し、その燃焼熱の熱エネルギーを間接的に電気エネルギーに変換することにより発電する発電機４０Ｇを備えるようにしたので、その発電機４０Ｇにおいて発電された電気エネルギーを利用して炭酸ガスセンサ４０が作動する。したがって、上記第１の実施の形態と同様の作用により、赤外線Ｒの放出強度の変動や制御回路４７による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度Ｃの測定結果に誤差が含まれにくくなる結果、その炭酸ガス濃度Ｃの測定精度が向上するため、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態に係る暖房機器に関する上記以外の構成、作用、効果および変形例、ならびに炭酸ガス濃度測定装置および炭酸ガス濃度測定方法のそれぞれに関する効果等は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、上記各実施の形態では、暖房用の火炎に基づく燃焼熱を利用して電気エネルギーを発生させるために、発電素子として熱電素子や風力発電素子を含むように発電機を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、燃焼熱を利用して電気エネルギーを発生させ得る限り、熱電素子や風力発電素子以外の他の発電素子を含むように発電機を構成してもよい。一例を挙げれば、上記したように、熱電素子に代わる「他の発電素子」として熱光起電力（ＴＰＶ）素子などを含むように発電機を構成することが可能である。この他の発電素子を含むように発電機を構成した場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
また、例えば、上記各実施の形態では、本発明の燃焼機器を石油ストーブなどの暖房機器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、本発明の燃焼機器を石油ストーブ以外の他の暖房機器に適用してもよいし、あるいは暖房機器以外の他の機器に適用してもよい。この「他の暖房機器」としては、例えば、石炭ストーブや暖炉などが挙げられる。また、「他の機器」としては、例えば、ボイラや溶鉱炉などが挙げられる。これらの他の暖房機器や他の機器に本発明の燃焼機器を適用した場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る炭酸ガス濃度測定装置または炭酸ガス濃度測定方法は、例えば暖房機器（例えば石油ストーブ）などの燃焼機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼機器としての暖房機器の外観構成を模式的に表す外観図である。
【図２】図１に示した暖房機器の断面構成を模式的に表す断面図である。
【図３】図１に示した暖房機器の主要部の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図４】暖房機器のブロック構成を表すブロック図である。
【図５】炭酸ガスセンサの構成に関する第１の変形例を表す断面図である。
【図６】炭酸ガスセンサの構成に関する第２の変形例を表す断面図である。
【図７】炭酸ガスセンサの構成に関する第３の変形例を表す断面図である。
【図８】炭酸ガスセンサの構成に関する第４の変形例を表す断面図である。
【図９】炭酸ガスセンサの構成に関する第５の変形例を表す断面図である。
【図１０】炭酸ガスセンサの構成に関する第６の変形例を表す断面図である。
【図１１】炭酸ガスセンサの構成に関する第７の変形例を表す断面図である。
【図１２】炭酸ガスセンサの構成に関する第８の変形例を表す断面図である。
【図１３】炭酸ガスセンサの構成に関する第９の変形例を表す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る燃焼機器としての暖房機器の断面構成を模式的に表す断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…タンク、１０Ｋ，４１Ｋ…導入口、１１…燃料、１２…つまみ、１３…気化芯、２０…外筒、２１…内炎板、２２…窓、２３…上蓋、２４…芯外筒、２５…外炎板、２６，４７…制御回路、２７…点火プラグ、２８，４６，５１，５２…温度センサ、３０…ガード、４０…炭酸ガスセンサ、４０Ａ…赤外線放出板、４０Ｂ…測定ユニット、４０Ｃ，４０Ｅ，４０Ｇ…発電機、４０Ｄ，４０Ｅ…光源、４０Ｆ…反射板、４１…ケース、４２，４４，１４２…フィルタ、４３，４５，１４３…赤外線センサ、４８…バッテリ、４９，５４…発電素子、５０…放熱機構、５３…光路筒、５３Ｋ…通気口、５５…固定翼、５６…回転翼、６０…外気流路、４７１…コントローラ、４７２…メモリ、４７３，４７５…アンプ、４７４，４７６…Ａ／Ｄ変換器、４７７…ブザー、Ｃ…炭酸ガス濃度、ＣＳ…基準濃度、Ｄ…テーブルデータ、Ｆ…火炎、Ｇ…外気、Ｈ…放射率、Ｊ…回転軸、Ｐ…被吸収率、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…赤外線、Ｓ…検出強度、ＳＰ…放出強度、Ｔ…温度。
【図１】
2005345146.tif 000003
【図２】
2005345146.tif 000004
【図３】
2005345146.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005345146.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005345146.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月27日(2005.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
本実施の形態に係る暖房機器では、燃焼熱を利用して発電し、具体的には暖房用の火炎Ｆに基づく燃焼熱の熱エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することにより発電する発電機４０Ｃを備えるようにしたので、その発電機４０Ｃにおいて発電された電気エネルギーを利用して炭酸ガスセンサ４０（赤外線センサ４３および制御回路４７）が作動する。この場合には、上記「背景技術」の項において説明した従来の炭酸ガス濃度の測定機構、すなわち乾電池などの消耗型電源を使用して作動していた場合とは異なり、発電機４０Ｃにより電気エネルギーが発電されている限りにおいて、赤外線Ｒの放出強度が経時的に変動せず、かつ制御回路４７（コントローラ４７１）による演算処理が阻害されないため、それらの赤外線Ｒの放出強度の変動や制御回路４７による演算処理の阻害に起因して炭酸ガス濃度Ｃの測定結果に誤差が含まれにくくなる結果、その炭酸ガス濃度Ｃの測定精度が向上する。したがって、本実施の形態では、外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを測定する機能を備え、その外気Ｇ中の炭酸ガス濃度Ｃを高精度に測定することができる。