(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード線を介してプリント基板との間に所定の間隔をおいて設けられるセンサの受光面側を開放してその周囲を取り囲むような中空部を有する包囲部と、前記センサとプリント基板との間に間装される台座部とを具備し、かつ、金属材料よりなる熱緩衝ブロックがプリント基板に固定され、この熱緩衝ブロックの中空部内には、前記センサの受光面周縁を押圧固定するための中空状に形成された固定部材が挿入し固定されていることを特徴とするセンサ取付構造体。
【請求項２】
前記センサと台座部との間には、Ｏリングが介装されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ取付構造体。
【請求項３】
前記固定部材の中空部が、光源側から前記センサの受光面側に向けて内径が小さくなるようなテーパ状に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ取付構造体。
【請求項４】
前記熱緩衝ブロックにおける包囲部と台座部とが、それぞれ別体に形成され、前記包囲部と台座部とを、締結具によって前記プリント基板に一体的に組み付けてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のセンサ取付構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば微量炭素・硫黄分析装置等の各種分析装置に用いられるセンサ取付構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば非分散型赤外線検出器では、図示は省略するが、光源から照射される赤外線は、一定周期で光を断続する回転チョッパーを通過し、両端を窓板で封じられたガスセルを経た後、光学フィルタを通って赤外線センサに到達し、赤外線センサは光の到達量に応じたアナログ信号を出力し、プリアンプで増幅され、Ａ／Ｄ変換されてＣＰＵに送られ演算処理される。
【０００３】
上述の赤外線センサは、通常、リード線を介してプリント基板に取り付けられているが、熱的な外乱の影響を少なくするために、例えば、ＳＵＳ等の金属材料よりなるブロック体で、赤外線センサの検出部のまわりを包囲するような構成が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような構成では、プリント基板からリード線を経由する経路で熱的外乱が赤外線センサに影響し、検出出力信号に雑音を発生させることがあった。つまり、赤外線センサの検出部のまわりからの熱的外乱にはブロック体で対処できるが、外気温の影響を受けやすいプリント基板側からの熱的外乱には対処し難いという難点があった。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされ、検出部へのプリント基板側からの熱的外乱、振動等の外乱影響及び光学的な外乱影響のいずれをも低減化できるセンサ取付構造体を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
すなわち、請求項１に記載の発明では、リード線を介してプリント基板との間に所定の間隔をおいて設けられるセンサの受光面側を開放してその周囲を取り囲むような中空部を有する包囲部と、前記センサとプリント基板との間に間装される台座部とを具備し、かつ、金属材料よりなる熱緩衝ブロックがプリント基板に固定され、この熱緩衝ブロックの中空部内には、前記センサの受光面周縁を押圧固定するための中空状に形成された固定部材が挿入し固定されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、金属材料よりなる熱緩衝ブロックの包囲部によってセンサのまわりからの熱的外乱の影響を低減抑制することができ、かつ、台座部によってプリント基板側からの熱的外乱の影響を低減抑制することができる。また、センサの受光面周縁を固定部材により押圧固定することにより、センサの取付状態が安定化し、振動等の外乱の影響を受け難くなり、かつ、その中空部によって受光面への赤外線の光路を絞り込みやすくなり、受光面よりも前方で発生する迷光等による光学的な外乱影響も効果的に低減することができる。さらに、製作が容易となり、組付性も向上する。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明における前記センサと台座部との間にＯリングを介装してなることを特徴としている。
【０００９】
請求項２によれば、センサと台座部との間にＯリングを施すことにより、センサと熱緩衝ブロック間の間隙が密封されるため、センサ後背部の雰囲気を含めた伝熱媒体が安定化し、プリント基板側からの熱的外乱の影響をより一層効果的に低減することができる。また、センサと熱緩衝ブロック間等にサンプルガス等が溜まるのが防がれると共に、プリント基板側からセンサへ大気やガスが流入するのも阻止される。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の発明における前記固定部材の中空部が、光源側から前記センサの受光面側に向けて内径が小さくなるようなテーパ状に形成されてなることを特徴としている。
【００１３】
請求項３によれば、中空部をテーパ状に形成したことによって、受光面への赤外線の光路をより一層絞り込みやすくなり、光学的な外乱影響をさらに低減することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明における前記包囲部と台座部とが、それぞれ別体に形成され、前記包囲部と台座部とを、締結具によって前記プリント基板に一体的に組み付けてなることを特徴としている。
【００１５】
請求項４によれば、包囲部と台座部とを別体に形成したことにより、熱緩衝ブロックの設計の自由度が向上し、かつ、その製作も容易となる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のセンサ取付構造体の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１はセンサ取付構造体の断面を示し、符号１は赤外線センサ（以下センサという）、２は受光面、３，４はリード線、５はリード線３，４の端部がはんだ付けにより固定されるプリント基板、６は熱容量の大きな素材、例えばＳＵＳ材等の金属材料よりなる熱緩衝ブロック（以下ブロック体という）で、そのブロック体６は、センサ１の受光面２の側を開設してその周囲を取り囲むような中空部７１を有する包囲部７と、センサ１とプリント基板５との間に間装される台座部８とが一体的に形成されてなり、その台座部８の底部に穿設したネジ孔８１にプリント基板５に貫挿させたボルト９を螺合締結させることによってプリント基板５に固定される。
【００２０】
上述のブロック体６の中空部７１は丸孔状にくり抜き形成されるが、その包囲部７と台座部８の外形は円柱状もしくは角柱状とされ、その台座部８にはセンサ１のリード線３，４を挿通させるための貫通孔８３，８４が形成され、そのリード線３，４の長さは例えば１７ｍｍ程度、台座部８の厚さは例えば１５ｍｍ程度に設定してプリント基板５の側からの熱的外乱がセンサ１に伝達されるのをその台座部８によって効果的に阻止することができ、センサ１への外気温の影響（外乱雑音）を大幅に減少することが可能となる。なお、ブロック体６の台座部８に形成される貫通孔（８３，８４等）はセンサ１個に対して１孔形成してもよく、センサ１に必要なリード線の数だけ形成してもよく、共通線（例えば接地線）を除いた孔数を形成してもよい。また、その貫通孔８３，８４には、ブロック体６とリード線３，４との間における熱抵抗を低下させるためにシリコングリスを充填してもよく、ブロック体６がＳＵＳ材等の導電性金属材料よりなる場合には、リード線３，４にビニール材等よりなる絶縁チューブを被覆させてもよい。
前記ブロック体６の包囲部７の中空部７１の内周に刻設した雌螺子７２に、中空部７５を有する固定部材７３の外周に刻設した雄螺子７４を螺合させることによって固定部材７３を中空部７１に挿入し固定して、センサ１の受光面２の周縁をその固定部材７３で押圧固定するように構成している。このような構成により、センサ１の取付状態が安定化し、振動等の外乱の影響を受け難くなる。また、その固定部材７３に形成した中空部７５によってセンサ１の受光面２への赤外線光路の絞り込みが容易となり、受光面２よりも前方で発生する迷光等による光学的な外乱影響を効果的に低減することができる。
【００２１】
図２は、非分散型赤外線検出器の構成を示し、１１は光源、１２はチョッパー、１３は両端を窓１４，１５で封止されたガスセル、１６はサンプルガスの導入口、１７はその排出口、１８は光学フィルタである。このような検出器では、光源１１から照射された赤外線は回転チョッパー１２によって一定周期で断続された後、ガスセル１３内を通過し、光学フィルタ１８を通りセンサ１の受光面２で検出され、光の到達量に応じたアナログ信号がセンサ１から出力され増幅された後Ａ／Ｄ変換されてＣＰＵ（図示省略）に送られ演算処理される。
【００２２】
このような計測過程にあって、センサ１の受光面２のまわりは包囲部７によって包囲されているため、その周囲からの熱的外乱（１）の影響はその包囲部７によって効果的に阻止される。一方、前述したように、プリント基板５の側からの熱的外乱（２）の影響はその台座部８によって効果的に阻止される。また、センサ１の受光面２の周縁が固定部材７３で押圧固定されているため、センサ１の取付状態が安定化し、振動等の外乱の影響を受け難くなる。また、その固定部材７３に形成した中空部７５によってセンサ１の受光面２に至る赤外線の光路が絞り込まれるため、受光面２よりも前方で発生する迷光等による光学的な外乱影響が効果的に低減される。よって、センサ１から出力される検出信号が安定化し、常に、安定した信頼性の高い計測値を得ることができる。
【００２３】
図３に示す実施形態では、センサ１の底部と台座部８の平坦部との間にＯリング２０を介装することにより、センサ１とブロック体６との間の間隙を密封し、センサ１の後背部の雰囲気を含めた伝熱媒体の安定化を図り、プリント基板５の側からの熱的外乱の侵入をより一層効果的に阻止できるようにすると共に、センサ１の側からサンプルガス等がブロック体６との間に溜まるのが防がれ、また、プリント基板５の側から大気やガスがセンサ１の側に流入するのが防がれる。なお、そのＯリング２０の断面の形状は円形であってもよく、楕円形であってもよく、また、適宜に選択されてよい。
【００２４】
【００２５】
図４に示す実施形態では、固定部材７３の内部に設ける中空部７６を、光源１１の側から受光面２の側へ向けて径が小さくなるようなテーパ状に形成している。このようなテーパ状中空部７６によって受光面２への赤外線の光路をより一層効果的に絞り込むことができ、光学的な外乱影響をさらに低減することが可能となる。
【００２６】
図５に示す実施形態では、ブロック体６を構成する筒状の包囲部７と柱状の台座部８とをそれぞれ別体に形成し、これら別体に形成された筒状の包囲部７と柱状の台座部８とをプリント基板５に貫挿させたボルト９によって一体化しており、これにより、ブロック体６の設計の自由度が向上し、かつ、その製作も容易となる。例えば、台座部８を共通として、適宜、異なるサイズの包囲部７と組み合わせることができるような生産体制を採ることも可能である。なお、その台座部８にはボルト９を挿通させるための挿通孔８５を形成し、包囲部７には螺子孔７７を形成している。
【００２７】
図６に示す実施形態では、ブロック体１と同じ素材で、裏当部材１８を形成し、その裏当部材１８とブロック体６との間にプリント基板５を介装挟持させるように構成し、これにより、その裏当部材１８によってプリント基板５そのものを周囲の熱的外乱のみならず、電磁波等による電気的な外乱からも保護することができるようにし、かつ、台座部８によって、プリント基板５側からのセンサ１の外乱を阻止させることができる。この場合、その裏当部材１８にボルト９を挿通させるための挿通孔１８１を穿設し、かつ、台座部８と裏当部材１８とに組付用の凹部８５，８６と凸部１８５，１８６を形成している。なお、図示は省略するが、ブロック体６は図５に示すような筒状の包囲部７のみとしてもよい。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、センサのまわりを取り囲むように設けた包囲部によってセンサのまわりからの熱的外乱の影響を低減することができ、かつ、センサとプリント基板との間に間装させる台座部によってプリント基板側からの熱的外乱の影響を低減抑制することができる。また、センサの受光面周縁を固定部材により押圧固定することにより、センサの取付状態が安定化し、振動等の外乱の影響を受け難くなり、かつ、その中空部によって受光面への赤外線の光路を絞り込みやすくなり、受光面よりも前方で発生する迷光等による光学的な外乱影響も効果的に低減することができる。これによって、検出信号の雑音が低減され、検出再現性が向上し、低濃度成分の検出が可能となる。さらに、製作が容易となり、組付性も向上する。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、Ｏリングによってセンサと熱緩衝ブロック間の間隙が密封されるため、センサ後背部の雰囲気を含めた伝熱媒体が安定化しプリント基板側からの熱的外乱の影響をより一層効果的に阻止することができ、また、センサと熱緩衝ブロック間等にサンプルガス等が溜まるのが防がれると共に、プリント基板側からセンサへの大気やガスの流入も阻止され、検出値の信頼性が向上する。
【００３６】
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、中空部をテーパ状に形成したことによって、受光面への赤外線の光路をより一層絞り込みやすくなり、光学的な外乱影響をより一層効果的に低減することができる。
【００３８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、包囲部と台座部とを別体に形成したことにより、熱緩衝ブロックの設計の自由度が向上し、かつ、その製作も容易となり、部材の共通化によって歩留を向上させることもできる。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセンサ取付構造体の一実施形態を示す要部構成図である。
【図２】  同センサ取付構造体を非分散型赤外線検出器に適用した例を示す構成図である。
【図３】  同センサ取付構造体の異なる実施形態を示す要部断面図である。
【図４】  同センサ取付構造体における固定部材の異なる例を示す断面図である。
【図５】  同センサ取付構造体の別の実施形態を示す要部構成図である。
【図６】  さらに別のセンサ取付構造体の実施形態を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１…センサ、２…受光面、３，４…リード線、５…プリント基板、６…熱緩衝ブロック（ブロック体）、７…包囲部、７１，７５，７６…中空部、７３…固定部材、８…台座部、９…締結具（ボルト）、１１…光源、２０…Ｏリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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