(57)【要約】【課題】人の呼気に含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる非分散型赤外線分析式ガス検知器を提供する。【解決手段】非分散型赤外線分析式ガス検知器１は、光源１１と、測定セル１３と、赤外線センサ１５と、ヒータ１７と、を備える。赤外線センサ１５は、赤外線検知素子３１と、台座３３と、キャップ３５と、バンドパスフィルタ３７と、熱伝導抑制部３９と、を備える。非分散型赤外線分析式ガス検知器１は、熱伝導抑制部３９を備えることで、台座３３から赤外線検知素子３１への熱伝導経路に熱伝導抑制部３９が配置されるため、ヒータ１７から測定セル１３および台座３３を介した赤外線検知素子３１への熱伝導を抑制できる。これにより、ヒータ１７の加熱の影響による赤外線検知素子３１の出力変動が生じがたくなり、ヒータ１７に起因するガス検知精度の低下を抑制できる。【選択図】 図１
2013185996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の呼気に含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
赤外線を放射する光源と、
前記光源より放射される赤外線を反射する内壁面を有し、人の呼気が内部に導入される測定セルと、
前記光源から放射されて前記測定セルの内部を通過もしくは前記測定セルの内壁面で反射して到達した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線センサと、
前記測定セルを加熱するヒータと、
を備えており、
前記光源および前記赤外線センサは、前記測定セルに対して熱伝導される状態で連結されており、
前記赤外線センサは、
受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線検知素子と、
前記赤外線検知素子に接する熱伝導抑制部と、
前記熱伝導抑制部を介して前記赤外線検知素子を支持する台座と、
を備えており、
前記赤外線検知素子は、前記熱伝導抑制部に接する枠部と、前記枠部の内側に設けられ、前記熱伝導抑制部から離間してなる薄膜部と、を備える、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項２】
請求項１に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記熱伝導抑制部の熱伝導率は前記台座の熱伝導率よりも低い、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記熱伝導抑制部と前記赤外線検知素子との接触面積は、前記赤外線検知素子の前記枠部の底面積よりも小さい、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記ヒータは、前記測定セルへの加熱時の制御温度が４０［℃］以上である、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記赤外線センサは、前記赤外線検知素子を少なくとも２個備える、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項６】
請求項５に記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
少なくとも２個の前記赤外線検知素子は、それぞれの枠部が一体に形成されている、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記熱伝導抑制部は、前記台座および前記赤外線検知素子のうち少なくとも１つに対する設置位置を示すマーキングを有する、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記熱伝導抑制部は、前記台座および前記赤外線検知素子のうち少なくとも１つに対する相対位置を特定する位置特定部を備える、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記赤外線検知素子はサーモパイルである、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、
前記赤外線検知素子は焦電センサである、
という非分散型赤外線分析式ガス検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の呼気に含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、雰囲気中の特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式（ＮＤＩＲ式）ガス検知器が知られている。
非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ガスの分子が特定波長の赤外線を吸収する特性を利用しており、測定対象ガスを通過した赤外線について、この特定波長の赤外線強度を測定することにより特定ガスを検知するものである。
【０００３】
そして、非分散型赤外線分析式ガス検知器の構成部材は大きく分けて、光源、測定セル（鏡筒）、波長選択フィルタ（バンドパスフィルタ）、受光器（赤外線センサ）である。このうち、測定セルは、一般的に、光源から発せられる赤外線を赤外線センサに届ける鏡筒の役割を兼ねる（特許文献１）。
【０００４】
ところで、このようなガス検知器を湿度の高い雰囲気で使用した場合、測定セル（鏡筒）の内壁面への結露の発生により赤外光の反射率が著しく低下して、誤検知するおそれがある。このような結露が発生する場合としては、例えば、人の呼気に含まれる特定ガスを検知する用途が挙げられる。
【０００５】
このような問題に対するガス検知器としては、測定セルを加熱するヒータを備えるものがある（特許文献２）。この非分散型赤外線分析式ガス検知器は、ヒータで測定セルを加熱することで、測定セルの内壁面が結露するのを抑制する構成である。
【０００６】
また、結露は、測定セルのみならず、受光部（赤外線センサ）の表面（特に、赤外線を入射させる窓部など）にも発生する場合もある。そのようなガス検知器においては、測定セルを介して受光部（赤外線センサ）にもヒータからの熱伝導を行い、測定セルのみならず受光部（赤外線センサ）についても加熱することで、結露の発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３８４９９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０８６５５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のように測定セルのみならず受光部（赤外線センサ）もヒータにより加熱する構成において、受光部（赤外線センサ）の赤外線検知素子としてＭＥＭＳ型（微小電機機械素子型）サーモパイルやＭＥＭＳ型焦電センサを用いた場合、ヒータ加熱による急激な温度変化により、受光部（赤外線センサ）の検知結果（出力信号）が変動するおそれがある。
【０００９】
例えば、ＭＥＭＳ型サーモパイルは、薄膜部（メンブレン）に形成された温接点と、枠部（リム）に形成された冷接点との温度差により起電力を生じる構成であるが、ヒータから冷接点および温接点への熱伝導速度がそれぞれ異なるために、一時的に冷接点と温接点の温度差にズレが生じてしまい、結果として検知結果（赤外線検知信号）が変動するおそれがある。その結果、ＭＥＭＳ型サーモパイルが入射赤外線の強度を正しく測定できなくなる可能性がある。
【００１０】
ここで、ＭＥＭＳ型サーモパイルの構造について、図３および図４を用いて簡単に説明する。
ＭＥＭＳ型サーモパイルとしての赤外線検知素子３１は、枠部４１（冷接点４９）は台座（図示省略）に対して熱的に接触しており、一方、薄膜部４３（温接点４８）は台座や冷接点４９から熱的に分離された構造である。温接点４８の上には赤外線吸収層４７が形成されており、外部から赤外線が赤外線吸収層４７に照射されると、赤外線吸収層４７が温度変化（ΔＴ）する。赤外線検知素子３１（サーモパイル）は温度変化量に応じて起電力（ΔＶ）を生じるため、この起電力より、後述する［数１］の関係式を用いて赤外線の強度（Ｉ）を求めることが出来る。
【００１１】
ここで、上述のように結露防止のためのヒータにより測定セル（鏡筒）及び赤外線センサを加熱する時、赤外線検知素子３１（ＭＥＭＳ型サーモパイル）の枠部４１（冷接点４９）は測定セルおよび台座を介した熱伝達経路を通じて加熱される。このため、台座に熱的に接触している枠部４１（冷接点４９）は、薄膜部４３（温接点４８）よりも周囲温度と熱的な結びつきが強く、早く周囲温度の変化に応答するため、一時的に冷接点４９と温接点４８の温度差にズレが生じて、結果として検知結果（赤外線検知信号）が変動するという現象が起きる。即ち、赤外線入射以外の影響で温度変化（ΔＴ）が生じるため、一時的に入射赤外線の強度を正しく測定できないおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、人の呼気に含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる非分散型赤外線分析式ガス検知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、人の呼気に含まれる特定ガスを検知する非分散型赤外線分析式ガス検知器であって、赤外線を放射する光源と、光源より放射される赤外線を反射する内壁面を有し、人の呼気が内部に導入される測定セルと、光源から放射されて測定セルの内部を通過もしくは測定セルの内壁面で反射して到達した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線センサと、測定セルを加熱するヒータと、を備えている。
【００１４】
これらのうち、光源および赤外線センサは、測定セルに対して熱伝導される状態で連結されている。
赤外線センサは、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する赤外線検知素子と、赤外線検知素子に接する熱伝導抑制部と、熱伝導抑制部を介して赤外線検知素子を支持する台座と、を備えている。
【００１５】
赤外線検知素子は、熱伝導抑制部に接する枠部と、枠部の内側に設けられ、熱伝導抑制部から離間してなる薄膜部と、を備える。
このように熱伝導抑制部を備える赤外線センサは、台座から赤外線検知素子への熱伝導経路に熱伝導抑制部が配置されるため、ヒータから測定セルおよび台座を介した赤外線検知素子への熱伝導を抑制できる。
【００１６】
これにより、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じがたくなり、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
よって、本発明によれば、人の呼気に含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、熱伝導抑制部の熱伝導率は台座の熱伝導率よりも低い、という構成を採ることができる。
このような構成であれば、熱伝導抑制部を設けない場合に比べて、台座から赤外線検知素子への熱伝導速度を確実に遅らせることができ、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じがたくなる。
【００１８】
よって、本発明によれば、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。なお、熱伝導抑制部の熱伝導率は、台座の熱伝導率の１／１０以下の値［単位：Ｗ／ｍ・Ｋ］に設定することがより好ましく、これにより、台座から赤外線検知素子への熱伝導速度をより確実に遅らせることができる。
【００１９】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、熱伝導抑制部と赤外線検知素子との接触面積は、赤外線検知素子の枠部の底面積よりも小さくしてもよい。
このような構成であれば、赤外線検知素子の枠部における底面の全体が熱伝導抑制部に接触するのではなく、枠部の底面の一部のみが熱伝導抑制部に接触することになるため、枠部の底面の全体が熱伝導抑制部に接触する構成に比べて、台座から赤外線検知素子への熱伝導経路の断面積が小さくなる。これにより、熱伝導抑制部による断熱効果を高めることができ、台座から赤外線検知素子への熱伝導速度を確実に遅らせることができる。
【００２０】
よって、本発明によれば、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じがたくなり、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ヒータは、測定セルへの加熱時の制御温度が４０［℃］以上であるとよい。
【００２１】
つまり、ヒータの制御温度が高くなるほど、ヒータから測定セルおよび台座を介して赤外線検知素子へ熱伝導する熱量が大きくなるため、ヒータの制御温度が４０［℃］以上である非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じ易くなる。
【００２２】
これに対して、本発明のように、熱伝導抑制部を備えることで、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じがたくなり、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
【００２３】
よって、本発明によれば、ヒータの制御温度が４０［℃］以上であっても、台座から赤外線検知素子への熱伝導速度を確実に遅らせることができ、ヒータ加熱による赤外線検知素子の出力変動が生じがたくなる。
【００２４】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、赤外線センサは、赤外線検知素子を少なくとも２個備えてもよい。
このような構成であれば、複数の赤外線検知素子からそれぞれ赤外線検知信号を得ることができ、それぞれの赤外線検知信号は、各赤外線検知素子の検知特性（検知対象となる周波数帯域など）の相違に応じてそれぞれ異なる検知結果を示す。なお、赤外線検知素子の検知特性は、例えば、特定周波数帯域の光を透過させるバンドパスフィルタを用いることで、任意に調整できる。つまり、バンドパスフィルタの種類（換言すれば、透過中心波長の種類）などに基づいて、赤外線検知素子の検知特性を任意に調整できる。
【００２５】
例えば、複数の赤外線検知素子として、「特定ガスを検知する赤外線検知素子」と「特定ガスを検知しない赤外線検知素子」とを備えておき、それぞれの赤外線検知信号を比較し、両信号の相違点に基づいて特定ガスを検知する構成を採ることができる。このような構成であれば、両信号の波形が同形状となる時期は、特定ガス以外の成分によって両信号が変動したと判断でき、特定ガスの誤検出を抑制できる。
【００２６】
また、例えば、検知環境下で発生するノイズが既知の場合には、「特定ガスを検知しない赤外線検知素子」として、ノイズ成分を検知する赤外線検知素子を備えておき、両信号の相違点に基づいてノイズの影響を除去することで、ガス検知精度の低下を抑制できる。
【００２７】
よって、本発明によれば、１個の赤外線検知素子でガス検知を行う構成に比べて、ノイズ等の影響を抑制しつつガス検知を行うことができるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
【００２８】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、赤外線センサが赤外線検知素子を少なくとも２個備える場合には、少なくとも２個の赤外線検知素子は、それぞれの枠部が一体に形成されていてもよい。
【００２９】
このような構成であれば、一体に形成された枠部での温度差は生じがたく、複数の赤外線検知素子どうしでの枠部の温度差が小さくなるため、赤外線検知素子どうしの温度差に起因する赤外線検知信号の違いが生じ難くなる。これにより、赤外線検知素子どうしの温度差のみに起因して各赤外線検知素子の検知結果に差が生じることを抑制できる。
【００３０】
よって、本発明によれば、複数の赤外線検知素子の検知結果を用いたガス検知において、赤外線検知素子どうしの温度差に起因して各赤外線検知素子の検知結果に差が生じることを抑制でき、ガス検知における検出精度の低下を抑制できる。
【００３１】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、熱伝導抑制部は、台座および赤外線検知素子のうち少なくとも一方に対する設置位置を示すマーキングを有していてもよい。
【００３２】
このように熱伝導抑制部にマーキングを施しておくことにより、台座と熱伝導抑制部との位置合わせ作業や赤外線検知素子と熱伝導抑制部との位置合わせ作業が容易となり、赤外線センサの生産性（ひいては、非分散型赤外線分析式ガス検知器の生産性）が向上する。
【００３３】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、熱伝導抑制部は、台座および赤外線検知素子のうち少なくとも１つに対する相対位置を特定する位置特定部を備えてもよい。
【００３４】
このような位置特定部を備える熱伝導抑制部を用いることで、台座と熱伝導抑制部との位置合わせ作業や赤外線検知素子と熱伝導抑制部との位置合わせ作業が容易となり、赤外線センサの生産性（ひいては、非分散型赤外線分析式ガス検知器の生産性）が向上する。
【００３５】
本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、赤外線検知素子はサーモパイルであってもよい。
サーモパイルは、振動のある環境下でも振動によるノイズの影響を抑えてガスを検知することができる。また、この赤外線検知素子は、薄膜部を有する構造であるため、熱容量が小さくなり、入射赤外線に対する温度変化量が大きくなることから、精度よくガス検知を行うことができる。
【００３６】
また、本発明の非分散型赤外線分析式ガス検知器においては、赤外線検知素子は焦電センサであってもよい。
焦電センサは、温度変化の変化量と変化速度に応じて検知結果を出力する特性を有することから、緩やかな温度変化に対しては検知結果が変動しない。このため、この赤外線検知素子は、ヒータからの熱伝導による緩やかな温度変化が生じても、その温度変化に起因する検知結果の変動（ドリフト。ゼロ点の自己変動。）を抑制できる。
【００３７】
また、この赤外線検知素子は、薄膜部を有する構造であるため、熱容量が小さくなり、入射赤外線に対する温度変化量が大きくなることから、精度よくガス検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器の内部構成を示す断面図である。
【図２】赤外線センサの内部構成を示す断面図である。
【図３】赤外線検知素子の外観を表す平面図である。
【図４】赤外線検知素子の図３におけるＡ−Ａ視断面を表す断面図である。
【図５】熱伝導抑制部の外観を表す平面図である。
【図６】第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサの内部構成を示す断面図である。
【図７】第３実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサの内部構成を示す断面図である。
【図８】第４実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における熱伝導抑制部の外観を示す平面図である。
【図９】第４実施形態の熱伝導抑制部の図８におけるＢ−Ｂ視断面を表す断面図である。
【図１０】第４実施形態の２個の赤外線検知素子が配置された状態の熱伝導抑制部の外観を表す平面図である。
【図１１】第４実施形態の２個の赤外線検知素子および熱伝導抑制部の図１０におけるＣ−Ｃ視断面を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、第１実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器１の内部構成を示す断面図である。
【００４０】
この非分散型赤外線分析式ガス検知器１（以下、単に、ガス検知器１ともいう）は、人の呼気に含まれる炭化水素ガスを検知するために用いられる。
ガス検知器１は、光源１１と、測定セル１３と、赤外線センサ１５と、ヒータ１７と、を備えている。
【００４１】
光源１１は、赤外線を含んだ光を放射する。
測定セル１３は、アルミニウム製の円筒形状の部材であり、円筒の軸線方向における一端の内部に光源１１が配置される。測定セル１３は、光源１１から発せられる赤外線を赤外線センサ１５に届ける鏡筒の役割を兼ねる。
【００４２】
測定セル１３は、光源１１より放射される赤外線を反射する内壁面２１と、人の呼気が導入されるガス空間２３と、測定対象ガス（人の呼気）をガス空間２３に導入・排出するためのガス入出部２５と、を備えている。
【００４３】
赤外線センサ１５は、測定セル１３の端部のうち光源１１が配置される側とは反対の端部に配置されており、光源１１から出力されて測定セル１３のガス空間２３を通過した赤外線もしくは測定セル１３の内壁面２１で反射して到達した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。
【００４４】
図２は、赤外線センサ１５の内部構成を示す断面図である。
赤外線センサ１５は、赤外線検知素子３１と、台座３３と、キャップ３５と、バンドパスフィルタ３７と、熱伝導抑制部３９と、を備える。
【００４５】
赤外線検知素子３１は、ＭＥＭＳ型（微小電機機械素子型）のサーモパイルであり、受光した赤外線の強度に応じた赤外線検知信号を出力する。
ここで、赤外線検知素子３１の構造について、図３および図４を用いて簡単に説明する。なお、図３は、赤外線検知素子３１の外観を表す平面図であり、図４は、赤外線検知素子３１の図３におけるＡ−Ａ視断面を表す断面図である。
【００４６】
赤外線検知素子３１は、枠部４１の内側に薄膜部４３を備えて構成されている。
赤外線検知素子３１は、薄膜部４３から枠部４１にかけて配置された複数の熱電対部４５と、熱電対部４５のうち薄膜部４３に配置される部分を覆う赤外線吸収層４７と、熱電対部４５と電気的に接続される電極パッド５０と、を備えている。
【００４７】
熱電対部４５の端部のうち、赤外線吸収層４７に覆われるとともに薄膜部４３に配置される端部が温接点４８であり、枠部４１に配置される端部が冷接点４９である。
この赤外線検知素子３１は、照射される赤外線の強度に応じて赤外線吸収層４７が温度変化すると、その温度変化量ΔＴに応じた起電力ΔＶを生じ、その起電力ΔＶに応じた赤外線検知信号を電極パッド５０から外部に出力する。
【００４８】
詳細には、ＭＥＭＳ型サーモパイルとしての赤外線検知素子３１は、枠部４１（冷接点４９）は台座３３（図２参照）に対して熱的に接触しており、一方、薄膜部４３（温接点４８）は台座３３や冷接点４９から熱的に分離された構造である。換言すれば、枠部４１は台座３３に接しており、薄膜部４３は枠部４１の上部で架橋されるように配置されると共に台座３３から離間してなる。温接点４８の上には赤外線吸収層４７が形成されており、外部から赤外線が赤外線吸収層４７に照射されたとき、赤外線吸収層４７が温度変化（ΔＴ）する。サーモパイルは温度変化量に応じて起電力（ΔＶ）を生じるため、この起電力より、以下の関係式を用いて赤外線の強度（Ｉ）を求めることが出来る。
【００４９】
【数１】
2013185996.tif 000003
なお、Ｉは赤外線強度であり、Ｖは赤外線照射時のサーモパイル起電力であり、Ｖ０は赤外線照射前のサーモパイル起電力であり、αおよびＡは係数である。
【００５０】
図２に戻り、台座３３は、熱伝導抑制部３９を介して赤外線検知素子３１を支持する鉄製部材である。台座３３を構成する鉄製部材の熱伝導率は、８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。台座３３は、赤外線検知素子３１に接続される信号線５１を挿通するための挿通孔３４を備えている。挿通孔３４の内壁には絶縁材料３６が配置されており、絶縁材料３６は、台座３３と信号線５１とを電気的に絶縁する。
【００５１】
信号線５１は、一端が赤外線検知素子３１の電極パッド５０に電気的に接続され、他端が外部機器に電気的に接続されることで、赤外線検知信号を外部に出力するための信号経路を形成する。信号線５１は、台座３３の挿通孔３４および熱伝導抑制部３９の貫通孔４０に挿通された状態で、金製のリードワイヤ５４を用いたボンディングにより、赤外線検知素子３１の電極パッド５０に電気的に接続される。
【００５２】
図５に熱伝導抑制部３９の外観を表す平面図を示す。
熱伝導抑制部３９は、エポキシ樹脂で形成された板状の部材であり、信号線５１を挿通するための貫通孔４０を備えている。熱伝導抑制部３９を形成するエポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。熱伝導抑制部３９は、赤外線検知素子３１の設置位置を示すマーキング５３が記載されている。このマーキング５３は、熱伝導抑制部３９の表面色とは異なる色の塗料で描かれた線である。
【００５３】
熱伝導抑制部３９は、エポキシ系接着剤により台座３３（図２参照）に固定される。
赤外線検知素子３１（図２参照）は、熱伝導抑制部３９のマーキング５３で示される設置位置に、エポキシ系接着剤により固定される。
【００５４】
図２に戻り、キャップ３５は、ステンレス合金により構成され、台座３３に支持された赤外線検知素子３１を収容する素子配置空間５５を形成する部材である。キャップ３５は、抵抗溶接により台座３３と接合されることで、台座３３とともに素子配置空間５５を形成する。キャップ３５は、外部から素子配置空間５５に光を取り込む窓部５７を備える。
【００５５】
バンドパスフィルタ３７は、キャップ３５の窓部５７を覆うように、エポキシ系接着剤によりキャップ３５に固定される。バンドパスフィルタ３７は、透過中心波長が３．４［μｍ］であり、炭化水素ガス検知用のフィルタである。
【００５６】
このような構成の赤外線センサ１５は、図１に示すように、アルミニウム製の固定治具５９により測定セル１３の端部に固定される。
ヒータ１７は、シリコンラバーヒータであり、測定セル１３を取り囲むように配置される。ヒータ１７は、４０［℃］以上に設定された特定の制御温度（本実施形態では、５０［℃］に設定）で、測定セル１３を加熱する。
【００５７】
［１−２．ガス検知］
このような構成のガス検知器１は、ガス入出部２５を介して測定セル１３のガス空間２３に人の呼気を導入・排出した上で、ガス空間２３に導入された呼気に含まれる炭化水素ガスの濃度を検知する。
【００５８】
つまり、光源１１から照射される赤外線は、測定セル１３のガス空間２３に導入された呼気に含まれる炭化水素ガスに吸収されるため、赤外線センサ１５に到達する赤外線の強度は、炭化水素ガスの濃度に応じて変化する。そして、赤外線センサ１５（赤外線検知素子３１）から出力される赤外線検知信号が炭化水素ガスの濃度に応じて変化することから、赤外線検知信号に基づいて人の呼気に含まれる炭化水素ガスの濃度を検知できる。なお、赤外線センサ１５は、バンドパスフィルタ３７の透過中心周波数に応じた周波数の赤外線を検知する。
【００５９】
ガス検知器１は、ヒータ１７が測定セル１３を加熱して測定セル１３の内壁面２１に結露が生じるのを抑制することで、光源１１から照射される赤外線が測定セル１３の内壁面２１で反射する際の減衰量を低減する。
【００６０】
ヒータ１７が発する熱は、測定セル１３のみならず、測定セル１３を通じて固定治具５９や赤外線センサ１５にも熱伝導する。このとき、赤外線センサ１５のうち、台座３３やキャップ３５などはヒータ１７からの熱伝導による温度変化が生じるが、赤外線検知素子３１は、熱伝導抑制部３９によって熱伝導経路が遮断されるため、ヒータ１７からの熱伝導による温度変化が抑制される。
【００６１】
これにより、赤外線検知素子３１の温度変化は、ヒータ１７からの熱伝導による影響が抑制されるため、赤外線検知素子３１（特に、赤外線吸収層４７）の温度変化は、光源１１から測定セル１３の内部を介して到達した赤外線の強度に応じたものとなる。
【００６２】
このようにして赤外線検知素子３１（特に、赤外線吸収層４７）の温度が変化することで、赤外線センサ１５は、測定セル１３に導入された人の呼気に含まれる炭化水素ガスの濃度に応じた赤外線検知信号を出力する。
【００６３】
よって、このガス検知器１を用いることで、赤外線検知信号に基づいて人の呼気に含まれる炭化水素ガスの濃度を検知することが可能となる。なお、ヒータ１７が発する熱は、測定セル１３を通じて赤外線センサ１５の台座３３に伝わり、熱伝導抑制部３９の存在によって赤外線検知素子３１への熱伝導は有効に抑制されるが、キャップ３３には熱伝導していく。そのため、ヒータ１７の加熱によって、キャップ３３の表面の結露防止を図ることができる。
【００６４】
［１−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器１は、熱伝導抑制部３９を備えることで、台座３３から赤外線検知素子３１への熱伝導経路に熱伝導抑制部３９が配置されるため、ヒータ１７から測定セル１３および台座３３を介した赤外線検知素子３１への熱伝導を抑制できる。
【００６５】
これにより、ヒータ１７の加熱の影響による赤外線検知素子３１の出力変動が生じがたくなり、ヒータ１７に起因する（換言すれば、ヒータ１７から赤外線検知素子３１への熱伝導に起因する）ガス検知精度の低下を抑制できる。
【００６６】
よって、本実施形態のガス検知器１によれば、人の呼気に含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
また、このガス検知器１は、熱伝導抑制部３９の熱伝導率（０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］）が台座３３の熱伝導率（８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）よりも低い、という構成である。
【００６７】
この構成であれば、熱伝導抑制部３９を設けない場合に比べて、台座３３から赤外線検知素子３１への熱伝導速度を確実に遅らせることができ、ヒータ加熱による赤外線検知素子３１の出力変動が生じがたくなる。よって、ガス検知器１によれば、ヒータ１７に起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
【００６８】
さらに、本実施形態においては、ガス検知器１は、ヒータ１７の制御温度が５０［℃］であり、比較的高い制御温度であるため、ヒータ１７から測定セル１３および固定治具５９を介して赤外線センサ１５へ熱伝導する熱量が大きい。
【００６９】
しかし、本実施形態のガス検知器１においては、赤外線センサ１５が熱伝導抑制部３９を備えることで、台座３３から赤外線検知素子３１への熱伝導速度を確実に遅らせることができ、ヒータ加熱による赤外線検知素子３１の出力変動が生じがたくなり、ヒータ１７に起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
【００７０】
よって、ガス検知器１によれば、ヒータ１７の制御温度が５０［℃］であるものの、台座３３から赤外線検知素子３１への熱伝導速度を確実に遅らせることができ、ヒータ加熱による赤外線検知素子３１の出力変動が生じがたくなる。
【００７１】
また、このガス検知器１に備えられる熱伝導抑制部３９は、赤外線検知素子３１に対する設置位置を記したマーキング５３を有している。
このように熱伝導抑制部３９にマーキング５３を施しておくことにより、赤外線検知素子３１と熱伝導抑制部３９との位置合わせ作業が容易となり、赤外線センサ１５の生産性（ひいては、非分散型赤外線分析式ガス検知器１の生産性）が向上する。
【００７２】
また、熱伝導抑制部３９は、貫通孔４０に信号線５１を挿通することで、熱伝導抑制部３９と台座３３との相対位置を容易に特定できる。このように貫通孔４０を備えることで、台座３３と熱伝導抑制部３９との位置合わせ作業が容易となり、赤外線センサ１５の生産性（ひいては、非分散型赤外線分析式ガス検知器１の生産性）が向上する。
【００７３】
さらに、ガス検知器１に備えられる赤外線検知素子３１は、サーモパイルであるため、振動のある環境下でも振動によるノイズの影響を抑えてガスを検知することができる。また、この赤外線検知素子３１は、薄膜部４３を有する構造であるため、熱容量が小さくなり、入射赤外線に対する温度変化量が大きくなることから、精度よくガス検知を行うことができる。
【００７４】
［１−４．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
熱伝導抑制部３９の貫通孔４０が位置特定部の一例に相当する。
【００７５】
［２．第２実施形態］
第２実施形態として、２個の赤外線検知素子を有する赤外線センサ１１５を備えて構成される非分散型赤外線分析式ガス検知器について説明する。
【００７６】
第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、第１実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサ１５を赤外線センサ１１５に置き換えて構成されている。
【００７７】
なお、以下の説明では、第２実施形態の構成のうち第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同一を付して説明を省略し、第２実施形態の構成のうち第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
図６は、第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサ１１５の内部構成を示す断面図である。
この赤外線センサ１１５は、２個の赤外線検知素子１３１，１３２と、２個のバンドパスフィルタ１３７，１３８と、を備える。この赤外線センサ１１５のキャップ１３５は、外部から素子配置空間５５に光を取り込むための２つの窓部１５７，１５８を有する。
【００７９】
２個の赤外線検知素子１３１，１３２は、枠部４１が一体となって形成されている。２個の赤外線検知素子１３１，１３２は、第１実施形態の赤外線検知素子３１を２つ並べて枠部４１を接合したものと略同様の構成である。
【００８０】
２個のバンドパスフィルタ１３７，１３８は、キャップ１３５の２つの窓部１５７，１５８をそれぞれ覆うように、エポキシ系接着剤によりキャップ１３５に固定される。バンドパスフィルタ１３７は、透過中心波長が３．４［μｍ］であり、炭化水素ガス検知用のフィルタである。バンドパスフィルタ１３８は、透過中心波長が３．９［μｍ］であり、炭化水素ガスとは異なるガス検知用のフィルタである。
【００８１】
赤外線検知素子１３１は、バンドパスフィルタ１３７（透過中心波長が３．４［μｍ］）を透過した赤外線を受光するため、測定セル１３のガス空間２３における炭化水素ガス分子濃度に応じて赤外線検知信号が変動する。
【００８２】
赤外線検知素子１３２は、バンドパスフィルタ１３８（透過中心波長が３．９［μｍ］）を透過した赤外線を受光するため、測定セル１３のガス空間２３における炭化水素ガスのガス分子濃度に応じた赤外線検知信号の変動は生じない。
【００８３】
このような構成の赤外線センサ１１５を用いて、赤外線検知素子１３１の赤外線検知信号と赤外線検知素子１３２の赤外線検知信号とを比較することで、炭化水素ガス以外の成分による赤外線検知信号の変動の影響を除去しつつ、炭化水素ガス分子濃度を演算できる。例えば、両信号の波形が同形状となる時期は、炭化水素ガス以外の成分によって両信号が変動したと判断でき、そのような時期には炭化水素ガスは存在しないと判断することが可能となる。このように、２つの赤外線検知信号を利用することで、炭化水素ガスの誤検出を抑制できる。
【００８４】
よって、第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器によれば、１個の赤外線検知素子３１でガス検知を行う第１実施形態に比べて、炭化水素ガス以外の成分による赤外線検知信号の変動の影響を抑制しつつガス検知を行うことができるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。
【００８５】
また、２つの赤外線検知素子１３１，１３２は、枠部４１が一体となって形成されており、一体に形成された枠部４１は均一な温度となり、２つの赤外線検知素子１３１，１３２どうしでの枠部４１の温度差が小さくなる。このため、ヒータ１７から２つの赤外線検知素子１３１，１３２それぞれへの熱伝導速度の違いが生じ難くなる。これにより、ヒータ１７からの熱伝導速度の違いのみに起因して２つの赤外線検知素子１３１，１３２の検知結果に差が生じることを抑制できる。
【００８６】
また、枠部４１が一体に形成されることで、２個の赤外線検知素子１３１，１３２のそれぞれの冷接点４９の温度が同等となるため、ヒータからの熱伝導以外の要因によって温度変化が生じても、２個の赤外線検知素子１３１，１３２のそれぞれの冷接点４９は同じ温度変化を示す。このため、冷接点４９どうしの温度差に起因して、ガス検知精度が低下することを抑制できる。
【００８７】
つまり、このような構成の赤外線センサ１１５であれば、一体に形成された枠部４１での温度差は生じがたく、２個の赤外線検知素子１３１，１３２どうしでの枠部４１の温度差が小さくなるため、赤外線検知素子どうしの温度差に起因する赤外線検知信号の違いが生じ難くなる。これにより、赤外線検知素子どうしの温度差のみに起因して各赤外線検知素子の検知結果に差が生じることを抑制できる。
【００８８】
よって、第２実施形態によれば、２個の赤外線検知素子１３１，１３２どうしの温度差のみに起因して２個の赤外線検知素子１３１，１３２の検知結果に差が生じることを抑制でき、ガス検知における検出精度の低下を抑制できる。
【００８９】
［３．比較実験］
ここで、熱伝導抑制部を設けたことによる効果を確認するための比較実験について説明する。
【００９０】
この比較実験では、第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器と、第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器から熱伝導抑制部３９を取り除いた構成の非分散型赤外線分析式ガス検知器（比較例）と、を用いて、ヒータによる加熱開始から赤外線センサの検知状態が安定するまでの所要時間（出力安定時間）を計測した。なお、この計測は、第２実施形態、および、比較例の非分散型赤外線分析式ガス検知器を、２０℃に設定され大気雰囲気下に晒して行った。
【００９１】
実験結果を［表１］に示す。
【００９２】
【表１】
2013185996.tif 000004
［表１］に示すように、第２実施形態の出力安定時間は５６［ｓｅｃ］であり、比較例の出力安定時間は１２０［ｓｅｃ］である。
【００９３】
この実験結果によれば、第２実施形態のガス検知器は、比較例のガス検知器に比べて、出力安定時間が半分以下であり、ヒータ加熱の影響が早期に収束することが判る。
このように出力安定時間が短くなることで、ヒータの温度変化に起因して赤外線検知信号が変動する時間を短縮することができ、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
【００９４】
よって、この実験結果によれば、第２実施形態のガス検知器は、人の呼気に含まれる特定ガスを検知するにあたり、ヒータ加熱の影響によるガス検知精度の低下を抑制できる。
［４．第３実施形態］
第３実施形態として、第１実施形態および第２実施形態の台座とは異なる台座を有する赤外線センサ２１５を備えて構成される非分散型赤外線分析式ガス検知器について説明する。
【００９５】
なお、第３実施形態の赤外線センサ２１５は、第２実施形態と同様に、２個の赤外線検知素子を有する。
第３実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、第２実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサ１１５を赤外線センサ２１５に置き換えて構成されている。
【００９６】
以下の説明では、第３実施形態の構成のうち第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、第１実施形態および第２実施形態と同一符号を付して説明を省略し、第３実施形態の構成のうち第１実施形態および第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００９７】
図７は、第３実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における赤外線センサ２１５の内部構成を示す断面図である。
この赤外線センサ２１５は、鉄製の台座ではなく、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製の台座２３３を備える。台座２３３を構成するアルミナの熱伝導率は、２４［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
【００９８】
台座２３３は、熱伝導抑制部１３９を設置するための凹部２３４と、信号線２５１を挿通するための貫通孔２４０を備えている。
熱伝導抑制部１３９は、エポキシ樹脂で形成された板状の部材であり、台座２３３の凹部２３４に配置可能な大きさである。熱伝導抑制部１３９を形成するエポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。熱伝導抑制部１３９は、エポキシ系接着剤により台座２３３の凹部２３４に固定される。
【００９９】
赤外線検知素子１３１，１３２は、エポキシ系接着剤により熱伝導抑制部１３９の所定位置に固定される。赤外線検知素子１３１，１３２は、金製のリードワイヤ５４を用いたボールボンディングにより、信号線２５１に対して電気的に接続される。
【０１００】
キャップ２３５は、素子配置空間５５が外気に対して封止される状態で、エポキシ系接着剤により台座２３３と接着される。
この赤外線センサ２１５は、増幅回路付き固定板２５０を備えている。増幅回路付き固定板２５０は、半田ボールを用いたリフロー工程により、増幅回路が信号線２５１に電気的に接続されると共に、台座２３３に対して機械的に接続（固定）される。
【０１０１】
第３実施形態においては、赤外線センサ２１５の台座２３３が、アルミナ製（熱伝導率：２４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）であることから、鉄製（熱伝導率：８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）の台座に比べて、熱伝導率が小さい。
【０１０２】
このため、ヒータから増幅回路付き固定板２５０および台座２３３を介して赤外線検知素子１３１，１３２に至る熱伝導経路においては、熱伝導速度が遅くなり、ヒータからの熱伝導による赤外線検知素子１３１，１３２の温度変化が抑制される。
【０１０３】
よって、第３実施形態によれば、ヒータの加熱の影響による赤外線検知素子１３１，１３２の出力変動が生じがたくなり、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
［５．第４実施形態］
第４実施形態として、第１〜第３実施形態の熱伝導抑制部とは異なる形状の熱伝導抑制部２３９を備えて構成される非分散型赤外線分析式ガス検知器について説明する。
【０１０４】
第４実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器は、第３実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における熱伝導抑制部１３９を熱伝導抑制部２３９に置き換えて構成されている。
【０１０５】
以下の説明では、第４実施形態の構成のうち第１〜３実施形態と同様の構成については、第１〜第３実施形態と同一符号を付して説明を省略し、第４実施形態の構成のうち第１〜第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０６】
図８は、第４実施形態の非分散型赤外線分析式ガス検知器における熱伝導抑制部２３９の外観を示す平面図であり、図９は、熱伝導抑制部２３９の図８におけるＢ−Ｂ視断面を表す断面図である。
【０１０７】
熱伝導抑制部２３９は、エポキシ樹脂で形成された四角形の枠形状の部材である。熱伝導抑制部２３９は、２個の赤外線検知素子１３１，１３２（詳細には、枠部４１）を配置可能な内側空間２４２と、内側空間２４２の４箇所の角部分において内向きに突出した支持部２４１と、を備える。
【０１０８】
支持部２４１は、２個の赤外線検知素子１３１，１３２を支持するために形成されている。
図１０は、２個の赤外線検知素子１３１，１３２が配置された状態の熱伝導抑制部２３９の外観を表す平面図である。図１１は、２個の赤外線検知素子１３１，１３２および熱伝導抑制部２３９の図１０におけるＣ−Ｃ視断面を表す断面図である。
【０１０９】
熱伝導抑制部２３９を用いる場合、２個の赤外線検知素子１３１，１３２（詳細には、枠部４１）を内側空間２４２に配置することで、熱伝導抑制部２３９と２個の赤外線検知素子１３１，１３２との位置決めを容易に実現できる。
【０１１０】
熱伝導抑制部２３９を用いる場合、２個の赤外線検知素子１３１，１３２の底面（詳細には、枠部４１の底面）は、その全体が熱伝導抑制部２３９に接するのではなく、４つの支持部２４１のみと接するため、２個の赤外線検知素子１３１，１３２の底面と熱伝導抑制部２３９との接触面積が小さくなる。
【０１１１】
つまり、このような構成であれば、２個の赤外線検知素子１３１，１３２の枠部４１における底面の全体が熱伝導抑制部２３９に接触するのではなく、枠部４１の底面の一部のみが熱伝導抑制部２３９に接触することになる。このため、第４実施形態の赤外線センサは、枠部４１の底面の全体が熱伝導抑制部２３９に接触する構成に比べて、台座から赤外線検知素子への熱伝導経路の断面積を小さくすることができる。これにより、熱伝導抑制部２３９による断熱効果を高めることができ、台座から赤外線検知素子への熱伝導速度を確実に遅らせることができる。
【０１１２】
よって、第４実施形態のガス検出器によれば、ヒータに起因するガス検知精度の低下を抑制できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。熱伝導抑制部２３９の支持部２４１および内側空間２４２が位置特定部の一例に相当する。
【０１１３】
［６．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１１４】
例えば、熱伝導抑制部３９のマーキング５３は、線に限られることはなく、赤外線検知素子３１の設置領域の全体を塗りつぶした態様であってもよい。また、熱伝導抑制部は、台座に対する設置位置を示すマーキングを備えても良く、例えば、熱伝導抑制部のうち台座の特定位置に接する部位を示すマーキングを備えても良い。このようなマーキングを備える熱伝導抑制部を用いる場合、そのマーキング部位を台座の特定位置に接するように熱伝導抑制部を配置すれば、台座と熱伝導抑制部との位置合わせ作業を容易に実行でき、赤外線センサの生産性（ひいては、非分散型赤外線分析式ガス検知器の生産性）が向上する。
【０１１５】
また、第２実施形態の赤外線検知素子１３２におけるバンドパスフィルタ１３８として、検知環境で発生するノイズ成分に応じたバンドパスフィルタを備えることで、ノイズ成分の検知が可能となる。このような赤外線検知素子１３２を備えることで、検知環境でのノイズ成分の影響を抑制しつつ、ガス検知を行うことが可能となり、ガス検知精度の低下を抑制できる。
【０１１６】
上記の各実施形態では、赤外線検知素子３１，１３１，１３２として、ＭＥＭＳ型のサーモパイルを用いた構成について説明したが、サーモパイルに代えて、ＭＥＭＳ型の焦電センサを用いても良い。焦電センサは、温度変化の変化量と変化速度に応じた検知信号を出力するため、緩やかな温度変化に対しては検知信号を出力せず、検知信号のドリフト（ゼロ点の自己変動）が生じがたい。
【０１１７】
よって、焦電センサを用いた赤外線検知素子を用いることで、検知信号のドリフトに伴うガス検知精度の低下を抑制できる。
また、熱伝導抑制部の材料は、エポキシ樹脂に限られることはなく、ＰＥＥＫ樹脂（熱伝導率：０．２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、ＰＰＳ樹脂（熱伝導率：０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、ポリイミド樹脂（熱伝導率：０．２９［Ｗ／ｍ・Ｋ］）などを用いてもよい。
【０１１８】
さらに、ヒータの制御温度は、５０［℃］に限られることはなく、用途に応じた任意の値に設定しても良い。
また、赤外線センサに備えられる赤外線検知素子は、１個または２個に限られることはなく、検知用途に応じた任意の個数としてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１…非分散型赤外線分析式ガス検知器、１１…光源、１３…測定セル、１５…赤外線センサ、１７…ヒータ、２１…内壁面、２３…ガス空間、２５…ガス入出部、３１…赤外線検知素子、３３…台座、３４…挿通孔、３５…キャップ、３７…バンドパスフィルタ、３９…熱伝導抑制部、４０…貫通孔、４１…枠部、４３…薄膜部、５１…信号線、５３…マーキング、５７…窓部、１１５…赤外線センサ、１３１…赤外線検知素子、１３２…赤外線検知素子、１３５…キャップ、１３７…バンドパスフィルタ、１３８…バンドパスフィルタ、１３９…熱伝導抑制部、２１５…赤外線センサ、２３３…台座、２３４…凹部、２３５…キャップ、２３９…熱伝導抑制部、２４１…支持部、２４２…内側空間、２５１…信号線。
【図８】
2013185996.tif 000005
【図１】
2013185996.tif 000006
【図２】
2013185996.tif 000007
【図３】
2013185996.tif 000008
【図４】
2013185996.tif 000009
【図５】
2013185996.tif 000010
【図６】
2013185996.tif 000011
【図７】
2013185996.tif 000012
【図９】
2013185996.tif 000013
【図１０】
2013185996.tif 000014
【図１１】
2013185996.tif 000015