气体浓度计算装置及气体浓度测量模块的制作方法

气体浓度计算装置及气体浓度测量模块的制作方法
【专利摘要】具备：气室(10X)，其形成导入对象气体的导入空间(11X)；红外光源(20X)，其配置于气室(10X)的一端；调制镜(70X)，其配置于气室(10X)的一端，且使自红外光源(20X)放射的光反射或透过；反射镜(60X)，其使已透过调制镜(70X)的光反射；饱和气体室(40X)，其封入有规定的比较气体，且配置于已透过调制镜(70X)的光的光路上；受光部(30X)，其配置于气室(10X)的另一端，接收经调制镜(70X)反射的光、及透过调制镜(70X)并穿过饱和气体室(40X)并且经反射镜(60X)反射的光；及计算电路(3X)，其基于通过调制镜(70X)使光反射及透过的各情况下的受光部(30X)的受光能量值来计算对象气体的浓度。
【专利说明】气体浓度计算装置及气体浓度测量模块
[0001] 本申请是申请日为2011年2月14日、申请号为201180009780. 0、发明名称为气体 浓度计算裝置及气体浓度测量樽块的专利申请的分案申请。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种气体浓度计算装置及气体浓度测量模块。

【背景技术】
[0003] -直以来，例如将计算二氧化碳等气体的浓度的气体浓度计算装置导入到空调系 统的领域等中。基于该气体浓度计算装置中的计算结果来控制换气的0N/0FF(开/关） 等，由此使空调系统高效地运转，实现消耗电力的降低。在这样的气体浓度计算装置中使用 NDIR(Non_dispersive Infrared,非分散型红外线吸收）法，所谓NDIR(非分散型红外线吸 收）法，是指基于红外光穿过对象气体中时的衰减来计算气体的浓度的方法。
[0004] 作为使用NDIR(非分散型红外线吸收）法的气体浓度计算装置，例如有专利文献 1中所记载的装置。该气体浓度计算装置使来自单一光源的光照射至气室（gas cell)内， 并通过第1检测器及第2检测器对穿过气室内的光进行检测。第1检测器对穿过由被测定 气体区域及封入至测定气体室内的不活泼气体区域构成的光路的光进行检测。第2检测器 对穿过由被测定气体区域及封入至比较气体室内的与被测定气体种类相同的气体区域构 成的光路的光进行检测。另外，公开有通过第2检测器检测照射光量的增减，且校正第1检 测器的输出。
[0005] 另外，在专利文献2中记载有检测气缸内的样品气体浓度的气体浓度计算装置。 此处，将反射镜设置于在气缸内往复移动的活塞的头部，并且在气缸的头部朝向气缸内配 置光源及检测器。通过这样的构成，自光源发射且由活塞上的反射镜反射的光被检测器接 收。伴随着活塞的往复移动，经由反射镜的自光源至检测器为止的光路长度发生变化，因此 检测器中所接收的能量值发生变化。然后，基于自检测器输出的输出值的变化来计算样品 气体的浓度。
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2007-256242号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开平5-180760号公报


【发明内容】

[0009] 发明所要解决的问题
[0010] 在上述专利文献1所记载的气体浓度计算装置中，使用第1检测器及第2检测器 这两个不同的受光元件来计算气体的浓度。因此，受光元件自身的个体差（灵敏度、噪声特 性的差、或者其对于周围温度的差或对于长期变化的差等）对气体浓度的测定精度造成不 良影响。这样的不良影响由受光元件各自的个体差而引起，因此通过使用来自两个受光元 件的输出值的比等，不会消除这样的不良影响。
[0011] 在上述专利文献2的气体浓度计算装置中，由于使用单一的受光元件，因此可以 说不存在因受光元件的个体差而产生的问题。但是，在专利文献2的技术中，用于使自光源 直至检测器为止的光路长度变化的单元即反射镜设置于活塞的头部并且在与光路的方向 相同的方向进行上下运动。因此，为了实现高精度的测量，必需在测量时暂时停止活塞的运 动、即反射镜的运动。其原因在于：当反射镜未停止而在与光路的方向相同的方向上运动的 情况下，光路长度不稳定，从而无法实现高精度的测量。因此，通过暂时停止活塞的运动，参 照光的测定时间与信号光的测定时间之间产生大幅度的时间偏差。若参照光的测定时间与 信号光的测定时间之间产生大幅度的时间偏差，则基于各自的测定结果的比而计算的气体 浓度也会产生仅与大幅度的时间偏差相应的误差。
[0012] 另外，在专利文献2的技术中，气缸的上下运动的振动或表面的变质等对光的检 测精度造成不良影响。另外，由于信号的进入成为上下死点，因此测定间隔从属于气缸的运 动速度，难以应对高速化。在使用单一的受光元件的情况下，若参照光的测定时间与信号光 的测定时间之间产生时间偏差，则基于各自的测定结果的比而计算的气体浓度也会产生仅 与时间偏差相应的误差。
[0013] 因此，本发明的一个方面是有鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种可防止因 受光元件的个体差而产生的问题，并且可防止因光路长度不稳定而产生的问题的气体浓度 计算装置及气体浓度测量模块。
[0014] 另外，本发明的另一个方面的目的在于提供一种可防止因受光元件的个体差而产 生的问题，并且可防止因用于使光路长度变化的要素的振动所致的光检测精度的下降，进 而可抑制因光的测定时间偏差所致的光检测精度的下降的气体浓度计算装置及气体浓度 测量模块。
[0015] 另外，本发明的另外一个方面的目的在于提供一种可防止因受光元件的个体差而 产生的问题，并且可防止因用于使光路长度变化的要素在与光路的方向相同的方向上运动 所致的问题的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块。
[0016] 解决问题的技术手段
[0017] 为了解决上述问题，本发明的一个方面的气体浓度计算装置的特征在于：其是具 备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所 述气体浓度测量模块具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所 述气室的一端；反射切换单元，其配置于所述气室的所述一端或另一端，且使自所述光源放 射的光反射或透过；反射单元，其使透过了所述反射切换单元的光反射；比较气室，其封入 有规定的比较气体，且配置于透过了所述反射切换单元的光的光路上；及受光单元，其配 置于所述气室的所述另一端，接收自所述光源放射且通过所述反射切换单元反射的光、及 自所述光源放射、透过所述反射切换单元并穿过所述比较气室且通过所述反射单元反射的 光；所述气体浓度计算模块基于通过所述反射切换单元使光反射及透过的各情况下的所述 受光单元的受光能量值，而计算所述对象气体的所述浓度。
[0018] 另外，本发明的一个方面的气体浓度测量模块的特征在于：其是计算对象气体的 浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，具备：气室，其形成导入所述对象气体的 导入空间；光源，其配置于所述气室的一端；反射切换单元，其配置于所述气室的所述一端 或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透过；反射单元，其使透过了所述反射切换单元 的光反射；比较气室，其封入有规定的比较气体，且配置于透过了所述反射切换单元的光的 光路上；及受光单元，其配置于所述气室的所述另一端，接收自所述光源放射且通过所述反 射切换单元反射的光、及自所述光源放射、透过所述反射切换单元并穿过所述比较气室、且 通过所述反射单元反射的光。
[0019] 根据如上所述的本发明的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，受光单元接收 通过反射切换单元反射的光及透过反射切换单元并穿过比较气室的光的两者，因此可防止 由不同的受光单元分别接收通过反射切换单元切换反射与透过的各情况下的光时的、因受 光单元的个体差而产生的问题。另外，由于构成为将反射切换单元配置于导入有对象气体 的气室的一端或另一端、即在气室外配置有反射切换单元，因此通过反射切换单元切换反 射与透过的各情况下的光穿过气室内的对象气体中的光路长度无变化。因此，可防止因穿 过对象气体中的光的光路长度不稳定而产生的问题。
[0020] 另外，在本发明中，优选为，所述反射切换单元是对相对于自所述光源放射的光的 反射率进行电性调整而切换光的反射与透过的反射率调整单元。
[0021] 在此情况下，用于使受光单元所接收的光的受光能量值的差异产生的单元为反射 率调整单元，该反射率调整单元的动作通过反射率的电性控制而进行。因此，为了产生受光 能量值的差异而不伴随振动等，从而不存在因该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因 此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下降。
[0022] 另外，通过反射率调整单元对反射率进行电性控制，从而可高速地切换反射率。因 此，受光单元所接收的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有时间偏差也非常短，疑似 可同时测定。
[0023] 再者，作为具有这样的效果的反射率调整单元，优选为空间光调制器（SLM)或液 晶光学兀件。
[0024] 另外，在本发明中，优选为，所述反射切换单元是对于自所述光源放射的光通过旋 转而切换反射与透过的旋转机构。
[0025] 在此情况下，用于使受光单元所接收的光的受光能量值的差异产生的单元为旋转 机构，即使该旋转机构进行旋转，由于在气室外配置有旋转机构，因而切换反射与透过的各 情况下的光穿过气室内的对象气体中的光路长度也无变化。因此，与例如上述专利文献2 的情况不同，由于光路长度稳定，因而不必暂时停止旋转机构。其结果，可防止因旋转机构 暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏差等的问题。
[0026] 另外，在本发明中，也可利用由反射板与孔构成的旋转镜构成所述旋转机构。
[0027] 在此情况下，利用由反射板与孔构成的旋转镜，可实现简单的构成。
[0028] 另外，在本发明中，优选为，所述反射单元具备角度不同的多个反射面，使透过了 所述反射切换单元的光被所述多个反射面依次反射并且在每次通过所述反射面的反射时 穿过所述比较气室。
[0029] 在此情况下，由于经反射单元的反射面反射的光多次穿过比较气室中，因而可加 长穿过比较气室内的光路。因此，可使自光源放射的光的特性在比较气室内充分变化。另 夕卜，由于构成为光多次穿过比较气室，因此可通过小型的比较气室来增加穿过比较气室的 光的光路长度，而无需使比较气室大型化。
[0030] 另外，在本发明中，优选为，所述规定的比较气体是与所述对象气体种类相同的饱 和气体。通过与对象气体相配合地变更带通滤波器及比较气体，也可实现多种气体的测量。
[0031] 在此情况下，利用光穿过与对象气体种类相同的饱和气体时的特性的变化，可产 生受光单元的受光能量值的差异。
[0032] 另外，在本发明中，优选为进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源 与所述受光单元之间的光路上，且仅使规定波长的光通过。
[0033] 通过带通滤波器，可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可降低因接收不同 的波段的光而产生的光检测精度的下降。
[0034] 另外，在本发明中，所述光源优选为放射红外线的光源。
[0035] 可利用当红外线穿过对象气体时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。
[0036] 另外，在本发明中，所述对象气体优选为二氧化碳。
[0037] 可利用当光穿过二氧化碳时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。
[0038] 优选为具备：所述气体浓度测量模块，其具备所述对象气体不同的多个所述受光 单元；及多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。
[0039] 在此情况下，通过增加带通滤波器、比较气体及受光部，也可同时对多种气体进行 测量。在此情况下，带通滤波器优选为配置于受光部前面。另外，通过具备多个对象气体不 同的气体浓度测量模块，可同时高精度地计算多种气体的浓度。
[0040] 另外，本发明的另一个方面的气体浓度计算装置的特征在于：其是具备气体浓度 测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所述气体浓度 测量模块具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室内； 反射率调整单元，其配置于所述气室的一端，且对相对于自所述光源放射的光的反射率进 行电性调整；及受光单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接 光、及自所述光源放射并且通过所述反射率调整单元反射的反射光；所述气体浓度计算模 块基于通过所述反射率调整单元对所述反射率进行了电性调整的各情况下的所述受光单 元的受光能量值的比来计算所述对象气体的所述浓度。
[0041] 另外，本发明的另一个方面的气体浓度测量模块的特征在于：其是计算对象气体 的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，具备：气室，其形成导入所述对象气体 的导入空间；光源，其配置于所述气室内；反射率调整单元，其配置于所述气室的一端，且 对相对于自所述光源放射的光的反射率进行电性调整；及受光单元，其配置于所述气室的 另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通过所述反射率调 整单元反射的反射光。
[0042] 根据如上所述的本发明的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，受光单元接收 直接光及反射光的两者，因此可防止分别通过不同的受光单元接收直接光及反射光时、或 通过不同的受光单元分别接收通过反射率调整单元对反射率进行了电性调整的各情况下 的光时的、因受光单元的个体差而产生的问题。
[0043] 另外，在本发明中，用于使受光单元所接收的光的光路长度的变化或受光能量值 的差异产生的单元为反射率调整单元，该反射率调整单元的动作取决于反射率的电性控 制。因此，为了产生光路长度的变化或受光能量值的差异而不伴随振动等，从而不存在因 该振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块的光检测精度的下 降。
[0044] 另外，通过反射率调整单元对反射率进行电性控制，从而可高速地切换反射率。因 此，受光单元所接收的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有时间偏差也非常短，疑似 可同时测定。
[0045] 根据以上所述，根据本发明，可防止因受光单元的个体差而产生问题、因振动所致 的误差、因时间偏差所致的误差。再者，作为具有这样的效果的反射率调整单元，优选为光 电装置（E0(Electro Optic)装置）或液晶光学元件。
[0046] 另外，在本发明中，优选为进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源 与所述受光单元之间的光路上，且仅使规定波长的光通过。
[0047] 通过带通滤波器，可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可防止因接收不同 波段的光而产生的光检测精度的下降。
[0048] 另外，在本发明中，所述光源优选为放射红外线的光源。
[0049] 可利用当红外线穿过对象气体时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。
[0050] 另外，在本发明中，所述对象气体优选为二氧化碳。
[0051] 可利用当光穿过二氧化碳时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。
[0052] 另外，在本发明中，优选为进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述对 象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式，且所述气体浓度计算模块基于 所述数据库或所述近似式而计算与所述比相对应的所述浓度。
[0053] 根据本发明，基于预先准备的数据库或近似式可高精度地计算对象气体的浓度。
[0054] 另外，在本发明中，优选为具备：所述气体浓度测量模块，其具备所述对象气体不 同的多个所述受光单元；及多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。
[0055] 根据本发明，通过具备多个对象气体不同的气体浓度测量模块，可同时高精度地 计算多种气体的浓度。
[0056] 另外，本发明的另外一个方面的气体浓度计算装置的特征在于：其是具备气体浓 度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置，所述气体 浓度测量模块具备：气室，其形成导入所述对象气体的导入空间；光源，其配置于所述气室 内；旋转机构，其配置于所述气室的一端，且通过旋转使自所述光源放射的光反射或透过； 及受光单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述 光源放射并且通过所述旋转机构反射的反射光；所述气体浓度计算模块基于通过所述旋转 机构使所述光反射或透过的各情况下的所述受光单元的受光能量值的比而计算所述对象 气体的所述浓度，所述旋转机构在与自所述光源直至所述受光单元为止的光路的方向不同 的方向上进行所述旋转。
[0057]另外，本发明的另外一个方面的气体浓度测量模块的特征在于：其是计算对象气 体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块，且具备：气室，其形成导入所述对象 气体的导入空间；光源，其配置于所述气室内；旋转机构，其配置于所述气室的一端，且通 过旋转而使自所述光源放射的光反射或透过；及受光单元，其配置于所述气室的另一端，且 接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通过所述旋转机构反射的反射 光；所述旋转机构在与自所述光源直至所述受光单元为止的光路的方向不同的方向上进行 所述旋转。
[0058] 根据如上所述的本发明的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，受光单元接收 直接光及反射光的两者，因此可防止通过不同的受光单元分别接收直接光及反射光时、或 通过不同的受光单元分别接收由旋转机构使光反射或透过的各情况下的光时的、因受光单 元的个体差而产生的问题。
[0059] 另外，在本发明中，用于使受光单元所接收的光的光路长度的差异或受光能量值 的差异产生的单元为旋转机构，该旋转机构通过在与自光源直至受光单元为止的光路的方 向不同的方向上进行旋转而使光反射或透过。此处，所谓"在与光路的方向不同的方向上旋 转"，例如可通过使旋转机构的旋转轴成为与光路相同的方向而实现。即，由于产生光路长 度的变化或受光能量值的差异，因而旋转机构不必沿光路的方向进行运动，因此，即使旋转 机构旋转，旋转机构与受光单元之间的绝对距离也无变动。因此，与例如上述专利文献2的 情况不同，由于光路长度稳定，因而不必暂时停止旋转机构。其结果，可防止因旋转机构暂 时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏差。
[0060] 如以上所述，根据本发明，可防止因受光单元的个体差而产生的问题、及因用于使 光路长度变化的要素在与光路的方向相同的方向上运动而产生的问题。
[0061] 另外，在本发明中，也可利用由反射板与孔构成的旋转镜构成所述旋转机构。
[0062] 利用由反射板与孔构成的旋转镜，可实现简单的构成。
[0063] 另外，在本发明中，也可构成为，所述旋转镜在与自所述光源直至所述受光单元为 止的所述光路的方向大致垂直的方向上进行所述旋转。
[0064] 例如通过使旋转镜的旋转轴成为与光路大致相同的方向，可使旋转镜在与光路的 方向大致垂直的方向上旋转。由此，可明确地切换光的反射与透过。
[0065] 另外，在本发明中，也可由微电子机械系统（MEMS)致动器与镜面构成所述旋转机 构。
[0066] 在此情况下，通过使用MEMS致动器，可抑制旋转时的振动并可实现高速旋转。因 此，可防止因振动而产生的光检测精度的下降。另外，通过MEMS致动器的高速旋转而可高 速地进行光的反射与透过的切换，受光单元的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有 时间偏差也非常短，疑似可同时测定。
[0067] 另外，在本发明中，优选为，进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光 源与所述受光单元之间的光路上，且仅使规定波长的光通过。
[0068] 通过带通滤波器可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可防止因接收不同波 段的光而产生的光检测精度的下降。
[0069] 另外，在本发明中，所述光源优选为放射红外线的光源。
[0070] 可利用当红外线穿过对象气体时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。
[0071] 另外，在本发明中，所述对象气体优选为二氧化碳。
[0072] 可利用当光穿过二氧化碳时能量衰减的现象，来计算对象气体的浓度。再者，气体 并不限定于二氧化碳。进而，通过仅增加带通及受光部也可实现多种气体的测量。
[0073] 另外，在本发明中，优选为，进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述 对象气体的所述浓度与所述比的相关关系的数据库或近似式，且所述气体浓度计算模块基 于所述数据库或所述近似式而计算与所述比相对应的所述浓度。
[0074] 根据本发明，基于预先准备的数据库或近似式，可高精度地计算对象气体的浓度。 [0075] 另外，在本发明中，优选为具备：所述气体浓度测量模块，其具备所述对象气体不 同的多个所述受光单元；及多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。 [0076] 根据本发明，通过具备对象气体不同的多个气体浓度测量模块，可同时高精度地 计算多种气体的浓度。
[0077] 发明的效果
[0078] 根据本发明的一个方面，可提供一种能够防止因受光元件的个体差而产生的问 题，且能够防止因光路长度不稳定而产生的问题的气体浓度计算装置及气体浓度测量模 块。
[0079] 另外，根据本发明的另一个方面，可提供一种气体浓度计算装置及气体浓度测量 模块，其能够防止因受光单元的个体差而产生的问题，且能够防止因用于产生光路长度的 变化或受光能量值的差异的要素的振动所致的光检测精度的下降，进而能够抑制因光的测 定时间偏差所致的光检测精度的下降。
[0080] 另外，根据本发明的另外一个方面，可提供一种气体浓度计算装置及气体浓度测 量模块，其能够防止因受光单元的个体差而产生的问题，且能够防止因用于使光路长度变 化的要素在与光路的方向相同的方向上运动而产生的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0081] 图1是第1实施方式中的气体浓度计算装置IX的概略剖面图。
[0082] 图2是第2实施方式中的气体浓度计算装置1XA的概略剖面图。
[0083] 图3是第3实施方式中的气体浓度计算装置1XB的概略剖面图。
[0084] 图4是表示反射镜60X的变形例的图。
[0085] 图5是气体浓度计算装置IX的变形例的概略剖面图。
[0086] 图6是气体浓度计算装置IX的变形例的概略剖面图。
[0087] 图7是气体浓度计算装置IX的变形例的概略剖面图。
[0088] 图8是自箭头L方向观察图7中的反射切换单元300XA的图。
[0089] 图9是表示气体浓度计算装置1Y的概略剖面图。
[0090] 图10是用于说明用以使光路长度或受光能量值产生差异的构造的图。
[0091] 图11是用于说明储存部4Y的储存信息的图。
[0092] 图12是表示储存部4Y中所储存的数据库的一例的图。
[0093] 图13是表示储存部4Y中所储存的图表的一例的图。
[0094] 图14是表示通过气体浓度计算装置1Y进行的二氧化碳浓度计算处理的流程的流 程图。
[0095] 图15是表示气体浓度计算装置1Y的变形例的概略剖面图。
[0096] 图16是表示气体浓度计算装置1Y的变形例的概略剖面图。
[0097] 图17是表示本发明的第5实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Z的概略剖面 图。
[0098] 图18是用于说明第5实施方式中的用以使光路长度或受光能量值产生差异的构 造的图。
[0099] 图19是用于说明储存部4Z的储存信息的图。
[0100] 图20是表示储存部4Z中所储存的数据库的一例的图。
[0101] 图21是表示储存部4Z中所储存的图表的一例的图。
[0102] 图22是表示由气体浓度计算装置1Z进行的二氧化碳浓度计算处理的流程的流程 图。
[0103] 图23是表示本发明的第6实施方式所涉及的气体浓度计算装置1ZA的概略剖面 图。
[0104] 图24是用于说明第6实施方式中的用以使光路长度或受光能量值产生差异的构 造的图。
[0105] 图25是表示气体浓度计算装置1Z的变形例的概略剖面图。
[0106] 符号的说明
[0107] 1X、1XA?1XE…气体浓度计算装置、2X、2XA、2XB…气体浓度测量模块、3X、3XA? 3XD…计算电路、10X…气室、11X…导入空间、20X…红外光源、20XA?20XD…光源、30X…受 光部、40X…饱和气体室、41X…饱和气体、50X…样品气体、60X、60XA…反射镜、70X…调制 镜、8(^..旋转镜、8%..反射板、82乂?孔、9(^..带通滤波器、10(^、10(^4、10(^8、20(^八? 200XD、300XA?300XD…反射切换单元。
[0108] 1Y…气体浓度计算装置、2Y…气体浓度测量模块、3Y…计算电路、4Y…储存部、 10Y…气室、11Y…导入空间、12Y…气体导入部、13Y…气体排出部、20Y…光源、30Y…调制 镜、40Y…带通滤波器、50Y…受光部、60Y…样品气体。
[0109] 1Z···气体浓度计算装置、2Z···气体浓度测量模块、3Z···计算电路、4Z···储存部、 10Z…气室、11Z…导入空间、12Z…气体导入部、13Z…气体排出部、20Z…光源、30Z…反射 镜、40Z…带通滤波器、50Z…受光部、60Z…样品气体、70Z…MEMS致动器、71Z…镜面。

【具体实施方式】
[0110] 以下，参照附图，对本发明所涉及的气体浓度计算装置及气体浓度测量模块的优 选的实施方式进行详细的说明。再者，在附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，省 略重复的说明。
[0111] [第1实施方式]
[0112] 第1实施方式是将调制镜70X配置于气室10X的一端（配置有红外光源20X的一 侦D的情况。
[0113](气体浓度计算装置IX的整体构成）
[0114] 首先，对第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置IX的整体构成进行说明。图1 是表示气体浓度计算装置IX的概略剖面图。气体浓度计算装置IX包括如下部件而构成： 气体浓度测量模块2X，其接收来自红外光源20X(相当于权利要求中的"光源"）的光，并测 定其能量值；及计算电路3X(相当于权利要求中的"气体浓度计算模块"），其基于气体浓度 测量模块2X的测定结果而计算气体浓度；该气体浓度计算装置IX是计算对象气体的浓度 的装置。通过计算电路3X所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于 例如空调系统等的控制中。再者，在第1实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2X 的样品气体50X中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体时的例子进行说明。
[0115] 气体浓度测量模块2X包括气室10X、具有红外光源20X的反射切换单元100X、及 受光部30X(相当于权利要求中的"受光单元"）而构成。
[0116] 气室10X形成内部导入样品气体50X的导入空间11X。关于气室10X，在气室10X 的一端侧设置有用于向导入空间11X内导入样品气体50X的气体导入部12X，在气室10X的 另一端侧设置有用于将导入空间11X内的样品气体50X向外部排出的气体排出部13X。作 为气体导入部12X或气体排出部13X，也可使用设置在气室的内壁（例如上部或底部）的多 个孔。
[0117] 反射切换单元100X配置于气室10X的一端，且包括如下部件而构成：红外光源 20X、调制镜70X(相当于权利要求中的"反射切换单元、反射率调整单元"）、封入有饱和气 体41X(相当于权利要求中的"比较气体"）的饱和气体室40X(相当于权利要求中的"比较 气室"）、反射镜60X(相当于权利要求中的"反射单元"）、及带通滤波器90X。
[0118] 红外光源20X为放射红外线的光源。在第1实施方式中，作为红外光源20X，使用 放射包括4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的光源。来自红外光源20X的红外线被样品气体 50Χ中的二氧化碳分子5IX吸收而衰减。
[0119] 调制镜70Χ对相对于自红外光源20Χ放射的光的反射率进行电性调整。此处，调 制镜70Χ通过对反射率进行电性调整，而使自红外光源20Χ放射的光全反射或全透过。经 调制镜70Χ反射的光朝向受光部30Χ放射。再者，在第1实施方式中，作为调制镜70Χ，例如 采用液晶光学元件或空间光调制器（SLM)。除此以外，也可使用通过介电体或金属丝网等进 行反射率的控制的其它方法。
[0120] 反射镜60Χ使透过了调制镜70Χ的光朝向受光部30Χ反射。此处，在调制镜70Χ 与反射镜60Χ之间配置有饱和气体室40Χ。因此，透过了调制镜70Χ的光穿过饱和气体室 40Χ内的饱和气体41Χ且通过反射镜60Χ反射。经反射镜60Χ反射的光再次穿过饱和气体 41Χ，且透过调制镜70Χ并入射至受光部30Χ。
[0121] 封入至饱和气体室40Χ内的饱和气体41Χ使用与样品气体50Χ种类相同的饱和气 体。
[0122] 带通滤波器90Χ配置于红外光源20Χ与受光部30Χ之间的光路上，且仅使规定波 长的光通过。在第1实施方式中，带通滤波器90Χ使用配置于反射切换单元100Χ内且仅透 过4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的带通滤波器。另外，在将带通滤波器90Χ未设置于反射 切换单元100Χ内的情况下，例如也可设置于受光部30Χ与气室10Χ之间。
[0123] 再者，反射切换单元100Χ的框体101Χ内，例如填充有相对于红外光源20Χ所放射 的红外线为不活泼的不活泼气体或样品气体50Χ。
[0124] 受光部30Χ是配置于气室10Χ的另一端，接收自红外光源20Χ放射且通过调制镜 70Χ反射的光、及自红外光源20Χ放射且透过调制镜70Χ并穿过饱和气体室40Χ的光的两者 的受光元件。即，一个受光部30Χ接收穿过饱和气体室40Χ的光及未穿过饱和气体室40Χ 的光的两者。因此，与为了接收多种光而分别使用多个受光单元的情况相比，完全不存在因 受光单元的个体差而产生的危害。
[0125] (用于使受光能量值产生差异的构造）
[0126] 对于由受光部30Χ接收的光的受光能量值的差异进行说明。此处，通过进行调制 镜70Χ中的光的反射或透过的控制，而使由受光部30Χ所接收的光的受光能量值产生差异。
[0127] 具体而言，在被控制为调制镜70Χ使光反射的状态的情况下，如图1中箭头所示的 光路Α所示，自红外光源20Χ放射的光通过调制镜70Χ反射，经反射的光穿过气室10Χ内的 样品气体50X中且入射至受光部30X。
[0128] 另一方面，在被控制为调制镜70X使光透过的状态的情况下，如图1中箭头所示的 光路B所示，自红外光源20X放射的光透过调制镜70X，穿过饱和气体室40X并通过反射镜 60X反射。经反射镜60X反射的光再次穿过饱和气体室40X且透过调制镜70X，进而穿过气 室10X内的样品气体50X中而入射至受光部30X。
[0129] 这样，在将调制镜70X控制为透过状态的情况下，与将调制镜70X控制为反射状态 的情况相比，光路长度仅加长光穿过饱和气体室40X中的部分。另外，由于红外光线穿过封 入于饱和气体室40X的饱和气体41X中，因而通过饱和气体吸收光的能量。因此，在受光部 30X接收穿过了饱和气体室40X的光的情况（光透过调制镜70X的情况）下，与接收未穿过 饱和气体室40X的光的情况（通过调制镜70X使光反射的情况）相比，接收能量值较低的 光。
[0130] 如上所述，在第1实施方式中，受光能量值的变更可通过调制镜70X而电性地进 行。因此，可实现小型化而且可去除可动部，并且不存在因振动所致的位置偏离或附带的噪 声等危害，从而精度提高。进而，与机械式相比，可使调制速度大幅度地高速化。
[0131] (二氧化碳的浓度计算处理）
[0132] 继而，对于计算电路3X根据受光部30X所接收的光的受光能量值而计算二氧化碳 的浓度的处理进行说明。受光部30X将由调制镜70X反射且仅穿过样品气体50X的光的受 光能量值、与透过调制镜70X且穿过饱和气体室40X及样品气体50X的光的受光能量值输 出至计算电路3X。计算电路3X基于穿过饱和气体室40X与样品气体50X的光的受光能量 值而计算放射光量的增减，且对于仅穿过样品气体50X的光的受光能量值进行校正，由此 可计算样品气体50X中的二氧化碳的浓度。再者，关于基于2个受光能量值来计算气体浓 度的顺序，例如如专利文献1所公开的那样，可使用一直以来已知的气体相关法进行计算， 因而省略详细的说明。
[0133] (第1实施方式的作用?效果）
[0134] 继而，对第1实施方式所涉及的气体浓度计算装置IX的作用及效果进行说明。根 据第1实施方式的气体浓度计算装置IX，由于受光部30X接收经调制镜70X反射的光、及透 过调制镜70X且穿过饱和气体室40X的光的两者，因此可防止通过不同的受光部30X分别 接收由调制镜70X切换反射与透过的各情况下的光时的、因受光部30X的个体差而产生的 问题。另外，由于构成为在导入有样品气体50X的气室10X的一端配置调制镜70X、即在气 室10X外配置有调制镜70X，因此通过调制镜70X切换反射与透过的各情况下的光穿过样品 气体50X的光路长度不存在变化。因此，可防止因穿过样品气体50X中的光的光路长度不 稳定而产生的问题。
[0135] 另外，在第1实施方式中，用于使受光部30X所接收的光的光路长度的差异或受光 能量值的差异产生的单元为调制镜70X，该调制镜70X的动作通过反射率的电性控制而进 行。因此，为了产生光路长度的差异或受光能量值的差异而不伴随振动等，从而不存在因该 振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块2X的光检测精度的 下降。
[0136] 另外，通过调制镜70X对反射率进行电性控制，而可高速地切换反射率。因此，受 光部30X所接收的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有时间偏差也非常短，疑似可 同时测定。
[0137] 再者，作为具有这样的效果的调制镜70X，优选为空间光调制器（SLM)或液晶光学 元件。
[0138] 另外，利用自红外光源20X放射的光穿过与样品气体50X种类相同的饱和气体41X 中时的特性的变化，可使受光部30X的受光能量值的差异产生。
[0139] 另外，通过带通滤波器90X，可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可防止因 接收不同波段的光而产生的光检测精度的下降。
[0140] 另外，通过红外光源20X放射红外线，可利用当红外线穿过样品气体50X时通过二 氧化碳而使能量衰减的现象，来计算样品气体50X的二氧化碳的浓度。
[0141] 另外，可利用当自红外光源20X放射的红外光穿过样品气体50X中的二氧化碳时 能量衰减的现象，来计算样品气体50X中的二氧化碳的浓度。再者，显然的，通过带通滤波 器选择所使用的光的波长，将比较气体作为所测定的气体，由此，可测定的气体的种类并不 限定为二氧化碳，而可任意选取。
[0142] [第2实施方式]
[0143] 第2实施方式是将调制镜70X配置于气室10X的另一端侧（配置受光部30X的一 侦D的情况。再者，关于与第1实施方式相同的构成物，标注相同编号并省略详细的说明。
[0144] (气体浓度计算装置1XA的整体构成）
[0145] 首先，对于第2实施方式所涉及的气体浓度计算装置1XA的整体构成进行说明。图 2是表示气体浓度计算装置1XA的概略剖面图。气体浓度计算装置1XA包括如下部件而构 成：气体浓度测量模块2XA，其接收来自红外光源20X(相当于权利要求中的"光源"）的光， 并测定其能量值；及计算电路3X(相当于权利要求中的"气体浓度计算模块"），其基于气体 浓度测量模块2XA的测定结果而计算气体浓度；该气体浓度计算装置1XA是计算对象气体 的浓度的装置。通过计算电路3X所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并 利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第2实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模 块2XA的样品气体50X中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体时的例子进行说明。
[0146] 气体浓度测量模块2XA包括气室10X、反射切换单元100XA、及红外光源20X而构 成。
[0147] 红外光源20X配置于气室10X的一端，且放射红外线。在第2实施方式中，作为红 外光源20X，使用放射包括4. 2 μ m?4. 3 μ m的波段的光的光源。来自红外光源20X的红外 线被样品气体50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰减。
[0148] 反射切换单元100XA配置于气室10X的另一端，且包括如下部件而构成：受光部 30X(相当于权利要求中的"受光单元")、调制镜70X(相当于权利要求中的"反射切换单元、 反射率调整单元")、封入有饱和气体41X(相当于权利要求中的"比较气体"）的饱和气体室 40X(相当于权利要求中的"比较气室"）、反射镜60X(相当于权利要求中的"反射单元"）、 及带通滤波器90X。
[0149] 调制镜70X对相对于自红外光源20X放射且穿过样品气体50X的光的反射率进行 电性调整。此处，调制镜70X通过对反射率进行电性调整而使自红外光源20X放射且穿过 样品气体50X的光全反射或全透过。经调制镜70X反射的光朝向受光部30X放射。再者， 在第2实施方式中，作为调制镜70X，例如采用液晶光学元件或空间光调制器（SLM)。除此 以外，也可使用通过介电体或金属丝网等进行反射率的控制的其它方法。
[0150] 反射镜60X使透过了调制镜70X的光朝向受光部30X反射。此处，在调制镜70X 与反射镜60X之间配置有饱和气体室40X。因此，透过调制镜70X的光穿过饱和气体室40X 内的饱和气体41X并通过反射镜60X反射。经反射镜60X反射的光再次穿过饱和气体41X， 且透过调制镜70X而入射至受光部30X。
[0151] 受光部30X是接收自红外光源20X放射、穿过样品气体50X且通过调制镜70X反 射的光、及自红外光源20X放射、穿过样品气体50X且通过反射镜60X反射并且穿过饱和气 体室40X的光的两者的受光元件。即，一个受光部30X接收穿过饱和气体室40X的光及未 穿过饱和气体室40X的光的两者。因此，与为了接收多种光而分别使用多个受光单元的情 况相比，完全不存在因受光单元的个体差而产生的危害。
[0152] 再者，反射切换单元100XA的框体101XA内，例如填充有相对于红外光源20X所放 射的红外线为不活泼的不活泼气体或样品气体50X。
[0153] (用于使受光能量值产生差异的构造）
[0154] 对于由受光部30X所接收的光的受光能量值的差异进行说明。此处，通过进行调 制镜70X中的光的反射或透过的控制，而使由受光部30X所接收的光的受光能量值产生差 异。
[0155] 具体而言，在将调制镜70X控制为使光反射的状态的情况下，如图2中箭头所示的 光路A1所示，自红外光源20X放射的光穿过气室10X中的样品气体50X后通过调制镜70X 反射，经反射的光入射至受光部30X。
[0156] 另一方面，在将调制镜70X控制为使光透过的状态的情况下，如图2中箭头所示的 光路B1所示，自红外光源20X放射的光穿过气室10X中的样品气体50X后透过调制镜70X， 且穿过饱和气体室40X，并通过反射镜60X反射。经反射镜60X反射的光再次穿过饱和气体 室40X且透过调制镜70X，并入射至受光部30X。
[0157] 这样，在将调制镜70X控制为透过状态的情况下，与将调制镜70X控制为反射状态 的情况相比，光路长度仅加长了光穿过饱和气体室40X中的部分。另外，由于红外光线穿过 封入于饱和气体室40X的饱和气体41X中，因而通过饱和气体吸收光的能量。因此，在受光 部30X接收穿过了饱和气体室40X的光的情况（光透过调制镜70X的情况）下，与接收未 穿过饱和气体室40X的光的情况（通过调制镜70X使光反射的情况）相比，受光能量值变 低。
[0158] 如上所述，在第2实施方式中，受光能量值的变更通过调制镜70X电性地进行。因 此，可实现小型化而且可去除可动部，并且不存在因振动所致的位置偏离或附带的噪声等 危害，从而精度提高。进而，与机械式相比，可使调制速度大幅度地高速化。
[0159] (二氧化碳的浓度计算处理）
[0160] 关于计算电路3X根据受光部30X所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓度的 处理，与第1实施方式的情况相同，可使用一直以来已知的气体相关法而计算，省略详细的 说明。
[0161] (第2实施方式的作用?效果）
[0162] 继而，对第2实施方式所涉及的气体浓度计算装置1XA的作用及效果进行说明。根 据第2实施方式的气体浓度计算装置1XA，由于受光部30X接收经调制镜70X反射的光、及 透过调制镜70X并穿过饱和气体室40X的光的两者，因此可防止通过不同的受光部30X分 别接收由调制镜70X切换反射与透过的各情况下的光时的、因受光部30X的个体差而产生 的问题。另外，由于构成为在导入有样品气体50X的气室10X的另一端配置调制镜70X、即 在气室10X外配置有调制镜70X，因此即使通过调制镜70X切换光的反射与透过，穿过样品 气体50X的光的光路长度也无变化。因此，可防止因穿过样品气体50X中的光的光路长度 不稳定而产生的问题。
[0163] 另外，在第2实施方式中，用于使受光部30X所接收的光的光路长度的差异或受光 能量值的差异产生的单元为调制镜70X，该调制镜70X的动作通过反射率的电性控制而进 行。因此，为了产生光路长度的差异或受光能量值的差异而不伴随振动等，从而不存在因该 振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块2XA的光检测精度的 下降。
[0164] 另外，通过调制镜70X对反射率进行电性控制，可高速地切换反射率。因此，受光 部30X所接收的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有时间偏差也非常短，疑似可同 时测定。
[0165] 再者，作为具有这样的效果的调制镜70X，优选为空间光调制器（SLM)或液晶光学 元件。
[0166] 另外，利用当自红外光源20X放射的光穿过与样品气体50X种类相同的饱和气体 41X中时的特性的变化，可使受光部30X的受光能量值的差异产生。
[0167] [第3实施方式]
[0168] 第3实施方式使用旋转镜80X而使自红外光源20X放射的光反射或透过。再者， 关于与第1实施方式相同的构成物，标注相同编号并省略详细的说明。
[0169] (气体浓度计算装置1XB的整体构成）
[0170] 首先，对第3实施方式所涉及的气体浓度计算装置1XB的整体构成进行说明。图 3是表示气体浓度计算装置1XB的概略剖面图。气体浓度计算装置1XB包括如下部件而构 成：气体浓度测量模块2XB，其接收来自红外光源20X(相当于权利要求中的"光源"）的光， 并测定其能量值；及计算电路3X(相当于权利要求中的"气体浓度计算模块"），其基于气体 浓度测量模块2XB的测定结果而计算气体浓度；该气体浓度计算装置1XB是计算对象气体 的浓度的装置。通过计算电路3X所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并 利用于例如空调系统等的控制中。再者，在第3实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模 块2XB的样品气体50X中的二氧化碳作为浓度计算的对象气体时的例子进行说明。
[0171] 气体浓度测量模块2XB包括气室10X、包含红外光源20X的反射切换单元100XB、 及受光部30X (相当于权利要求中的"受光单元"）而构成。
[0172] 气室10X形成内部导入样品气体50X的导入空间11X。关于气室10X，在气室10X 的一端侧设置有用于向导入空间11X内导入样品气体50X的气体导入部12X，在气室10X的 另一端侧设置有用于将导入空间11X内的样品气体50X向外部排出的气体排出部13X。
[0173] 反射切换单元100XB配置于气室10X的一端，且包括如下部件而构成：红外光 源20X、旋转镜80X (相当于权利要求中的"反射切换单元、旋转机构"）、封入有饱和气体 41X (相当于权利要求中的"比较气体"）的饱和气体室40X (相当于权利要求中的"比较气 室"）、反射镜60X(相当于权利要求中的"反射单元"）、及带通滤波器90X。
[0174] 红外光源20X为放射红外线的光源。在第3实施方式中，作为红外光源20X，使用 放射包括4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的光源。来自红外光源20X的红外线被样品气体 50Χ中的二氧化碳分子5IX吸收而衰减。
[0175] 旋转镜80Χ使自红外光源20Χ放射的光通过旋转而反射或穿过。旋转镜80Χ由反 射板81Χ与孔82Χ构成，且通过旋转驱动机构83Χ控制旋转方向及旋转速度等。孔82Χ是 由框82aX包围而成的空间。
[0176] 反射镜60X使穿过旋转镜80X的孔82X的光朝向受光部30X反射。此处，在旋转 镜80X的反射板81X与反射镜60X之间配置有饱和气体室40X。因此，穿过旋转镜80X的孔 82X的光穿过饱和气体室40X内的饱和气体41X后通过反射镜60X反射。经反射镜60X反 射的光再次穿过饱和气体41X，且穿过旋转镜80X的孔82X并入射至受光部30X。再者，在 图3中，表示自红外光源20X放射的光穿过旋转镜80X的孔82X并通过反射镜60X反射的 状态。
[0177] 封入至饱和气体室40X内的饱和气体41X使用与样品气体50X种类相同的饱和气 体。
[0178] 带通滤波器90X配置于红外光源20X与受光部30X之间的光路上，且仅使规定波 长的光通过。在第3实施方式中，带通滤波器90X配置于反射切换单元100XB内，且使用仅 透过4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的带通滤波器。另外，在将带通滤波器90X未设置于反 射切换单元100ΧΒ内的情况下，例如也可设置于受光部30Χ与气室10Χ之间。
[0179] 再者，反射切换单元100ΧΒ的框体101ΧΒ内，例如填充有相对于红外光源20Χ所放 射的红外线为不活泼的不活泼气体或样品气体50Χ。
[0180] 受光部30Χ是配置于气室10Χ的另一端，接收自红外光源20Χ放射且通过旋转镜 80Χ的反射板81Χ反射的光、及自红外光源20Χ放射且穿过旋转镜80Χ的孔82Χ并穿过饱和 气体室40Χ的光的两者的受光元件。即，一个受光部30Χ接收穿过饱和气体室40Χ的光与 未穿过饱和气体室40Χ的光的两者。因此，与为了接收多种光而分别使用多个受光单元的 情况相比，完全不存在因受光单元的个体差而产生的危害。
[0181] (用于使受光能量值产生差异的构造）
[0182] 对于由受光部30Χ所接收的光的受光能量值的差异进行说明。此处，使旋转镜80Χ 旋转，对光进行控制，使其由反射板81Χ反射、或者穿过孔82Χ，由此使通过受光部30Χ所接 收的光的受光能量值产生差异。
[0183] 具体而言，在通过反射板8IX的旋转而将旋转镜80Χ控制为通过反射板8IX使光 反射的状态的情况下，如图3中箭头所示的光路Α2所示，自红外光源20Χ放射的光通过旋 转镜80Χ的反射板81Χ而反射，经反射的光穿过气室10Χ内的样品气体50Χ中而入射至受 光部30Χ。
[0184] 另一方面，在将旋转镜80Χ控制为通过孔82Χ而使光穿过的状态的情况下，如图3 中箭头所示的光路Β2所示，自红外光源20Χ放射的光穿过旋转镜80Χ的孔82Χ，且穿过饱和 气体室40Χ后通过反射镜60Χ反射。通过反射镜60Χ反射的光再次穿过饱和气体室40Χ，且 穿过旋转镜80Χ的孔82Χ，进而穿过气室10Χ内的样品气体50Χ中后入射至受光部30Χ。
[0185] 这样，在将旋转镜80Χ控制为通过孔82Χ使光穿过的状态的情况下，与控制为通过 反射板81Χ使光反射的状态的情况相比，光路长度仅加长了光穿过饱和气体室40Χ中的部 分。另外，由于红外光线穿过封入至饱和气体室40X的饱和气体41X中，因而通过饱和气体 吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿过饱和气体室40X的光的情况（光穿过孔82X 的情况）下，与接收未穿过饱和气体室40X的光的情况（通过反射板81X使光反射的情况） 相比，受光能量值变低。
[0186] 如上所述，在第3实施方式中，受光能量值的变更通过旋转镜80X的旋转而进行。 旋转镜80X的构成为，配置于导入样品气体50X的气室10X的一端，因此即使旋转镜80X旋 转，通过反射板81X反射的光与穿过孔82X的光穿过对象气体中的光路长度也无变化。因 此，由于光路长度稳定，即使暂时停止旋转镜80X，也可实现高精度的测量。其结果，可防止 因旋转镜80X暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏差。
[0187] (二氧化碳的浓度计算处理）
[0188] 继而，对于计算电路3X根据受光部30X所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓 度的处理进行说明。受光部30X将经旋转镜80X的反射板81X反射且仅穿过样品气体50X 的光的受光能量值、及透过旋转镜80X的孔82X且穿过饱和气体室40X及样品气体50X的光 的受光能量值输出至计算电路3X。计算电路3X基于穿过饱和气体室40X与样品气体50X的 光的受光能量值而计算放射光量的增减，且校正仅穿过样品气体50X的光的受光能量值， 由此可计算样品气体50X中的二氧化碳的浓度。再者，关于基于2个受光能量值计算气体 浓度的顺序，例如如专利文献1所公开的那样，可使用一直以来已知的气体相关法而计算， 因而省略详细的说明。
[0189] (第3实施方式的作用?效果）
[0190] 继而，对于第3实施方式所涉及的气体浓度计算装置1XB的作用及效果进行说明。 根据第3实施方式的气体浓度计算装置1XB，由于受光部30X接收经旋转镜80X的反射板 81X反射的光、及穿过旋转镜80X的孔82X且穿过饱和气体室40X的光的两者，因此可防止 通过不同的受光部30X分别接收由旋转镜80X切换反射与穿过的各情况下的光时的、因受 光部30X的个体差而产生的问题。另外，由于构成为在导入有样品气体50X的气室10X的一 端配置旋转镜80X、即在气室10X外配置旋转镜80X，因此即使通过旋转镜80X切换光的反 射与穿过，穿过样品气体50X的光的光路长度也无变化。因此，可防止因穿过样品气体50X 中的光的光路长度不稳定而产生的问题。
[0191] 另外，例如与上述专利文献2的情况不同，由于光路长度稳定，因而不必暂时停止 旋转镜80X。其结果，可防止因旋转镜80X暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间 偏差等问题。
[0192] 另外，通过由反射板81X与孔82X构成旋转镜80X，由此可实现简单的构成。在此 情况下，旋转部分可由较薄的圆盘构成，因此用于使反射板81X旋转的驱动电力减少，而且 可使旋转镜80X小型化。
[0193] 再者，本发明的一个方面并不限定于上述各实施方式。
[0194] 例如，也可代替如图1?3中所示将反射镜60X配置于调制镜70X或旋转镜80X 的后段的构成，而如图4所示，使用圆锥状的饱和气体室40XA，在饱和气体室40XA的周面 形成反射镜60XA。在此情况下，自21放射且透过调制镜70X或旋转镜80X的光在反射镜 60XA的内侧依次反射，每次反射时光穿过饱和气体室40XA。由此，可增加穿过饱和气体室 40XA内的光路长度，并且可使自红外光源20X放射的光的能量被饱和气体室40X的饱和气 体41X充分吸收。另外，由于构成为光多次穿过比较气室，因此可通过小型的比较气室而增 加穿过比较气室的光的光路长度，而无需使比较气室大型化。
[0195] 再者，在图4中，使用圆锥状的反射镜60XA使光多次反射，但形状并不限定于此， 例如也可为由多个反射面所构成的三角锤状或四角锤状。再者，所谓权利要求中的"角度不 同的多个反射面"包括如以圆锥状形成反射镜60XA的情况那样，由曲面形成反射面的情况。
[0196] 另外，也可构成为使饱和气体室40X与带通滤波器90X可装卸。在此情况下，通过 准备封入有分别不同的饱和气体41X的多个饱和气体室40X、或使波长分别不同的光穿过 的多个带通滤波器90X，可根据导入至气室10X内的样品气体50X或作为测定对象的气体的 种类，选择使用最佳的饱和气体室40X或带通滤波器90X，并且可测定多种气体的浓度。
[0197] 另外，也可相对于1个调制镜70X或旋转镜80X，设置多个气室10X及受光部30X， 将种类分别不同的气体导入至气室10X内。在此情况下，可同时测定多种气体浓度。
[0198] 继而，表示对混合存在多种气体的样品气体的气体浓度进行检测的气体浓度计算 装置的变形例。如上所述为了计算种类不同的气体的浓度，必需使用不同波长的光、及将欲 测定的气体作为饱和气体的比较气体室，分别测定气体浓度。为了实现上述测定，在该变形 例的气体浓度测量模块中，使用多个反射切换单元与受光单元的组，针对每个受光单元设 置气体浓度计算模块。图5是表示对4种气体混合存在的样品气体的各气体的气体浓度进 行测定的气体浓度计算装置1XC的概略剖面图。为了使反射切换单元200XA?200XD相 比于受光部30XA?30XD体积变大，而在气室10XA的两端，在图5中的最上段的左边配置 反射切换单元200XA、在右边配置受光部30XA，在其下一段的左边配置受光部30XB、在右边 配置反射切换单元200XB，在其下一段的左边配置反射切换单元200XC、在右边配置受光部 30XC，在其下一段的左边配置受光部30XD、在右边配置反射切换单元200XD。由此，即使在 各反射切换单元与各受光部的组使用共同的气室10XA的情况下，气体浓度计算装置1XC整 体也变小。
[0199] 在配置于气室10XA的外部的反射切换单元200XA?200XD中，分别配置有放射用 于测定的波长的光的光源20XA?20XD。再者，只要是放射的光的波长范围较广、且包括可 利用于各气体的吸收的波段的光源，则可使用一个光源。各反射切换单元200XA?200XD 具有与上述的第1实施方式的反射切换单元100X相同的构成，各反射切换单元200XA? 200XD内的比较气体室中封入有与作为测定对象的气体相对应的饱和气体。自各反射切换 单元200XA?200XD的光源20XA?20XD放射的光通过各反射切换单元200XA?200D中 所具备的反射镜或调制镜反射，且分别入射至受光部30XA?30XD。
[0200] 另外，在各受光部30XA?30XD分别配置带通滤波器90XA?90XD。各带通滤波器 90XA?90XD是使各受光部30XA?30XD中成为测定对象的气体所吸收的波长的光透过、且 截断除此以外的波长的光的光学元件，并且在各个受光部30XA?30XD中不同。计算电路 3XA?3XD基于各受光部30XA?30XD所接收的光的能量值而计算作为测定对象的气体的 浓度。
[0201] 在上述的变形例中，将反射切换单元200XA?200XD与受光部30XA?30XD彼此 错开地配置，但也可如图6所示的气体浓度计算装置1XD所示，与第2实施方式相同，将光 源20XA?20XD与具备分别接收自光源20XA?20XD放射的光的受光部的反射切换单元 300XA?300XD彼此错开地配置于气室10XA的两端。
[0202] 另外，图7表示另外的变形例中的气体浓度计算装置1XE。图8是自图7中的箭头 L方向观察气体浓度计算装置1XE的反射切换单元300XA的图。本变形例中的气体浓度计 算装置1XE如图7所示，在气室10XA的一侧配置有反射切换单元300XA?300XD，在另一侧 对齐配置有光源20XA?20XD。反射切换单元300XA?300XD的构成与使用图2进行说明 的第2实施方式中的反射切换单元100XA相同。该反射切换单元300XA?300XD使自各光 源20XA?20XD放射的光通过反射镜及调制镜朝向与反射单元300XA?300XD的排列方向 正交的方向反射且由受光部接收。即，通过反射镜及调制镜使自光源20XA?20XD放射的 光朝向图7的纸面里侧反射且由受光部30X接收。再者，在图7、图8所示的气体浓度计算 装置1XE的情况下，只要是放射用于多种气体的测定的波长的光的光源，则也可不准备各 气体的光源20XA?20XD而使用一个光源即可。
[0203] 另外，由气体浓度计算装置1X、1XA?1XE所计算出的气体的浓度除了空调的控制 以外，也可适用于计算气体的浓度的各种设备中。
[0204] [第4实施方式]
[0205] (气体浓度计算装置1Y的整体构成）
[0206] 首先，对于第4实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Y的整体构成进行说明。图 9是表示气体浓度计算装置1Y的概略剖面图。气体浓度计算装置1Y包括如下部件而构成： 气体浓度测量模块2Y，其接收来自光源20Y的光，并测定其能量值；计算电路3Y(相当于权 利要求中的"气体浓度计算模块"），其基于气体浓度测量模块2Y的测定结果而计算气体浓 度；及储存部4Y (相当于权利要求中的"储存单元"），其储存有计算电路3Y计算气体浓度 时所必需的信息；该气体浓度计算装置1Y是计算对象气体的浓度的装置。通过计算电路 3Y所计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制 中。再者，在第4实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2Y的样品气体60Y中的二 氧化碳作为浓度计算的对象气体时的例子进行说明。
[0207] 气体浓度测量模块2Y包括如下部件而构成：气室10Y、光源20Y、调制镜30Y (相当 于权利要求中的"反射率调整单元")、带通滤波器40Y、及受光部50Y(相当于权利要求中的 "受光单元"）。
[0208] 气室10Υ形成内部导入样品气体60Υ的导入空间11Υ。关于气室10Υ，在气室10Υ 的一端侧设置有用于向导入空间11Υ内导入样品气体60Υ的气体导入部12Υ，在气室10Υ的 另一端侧设置有用于将导入空间11Υ内的样品气体60Υ向外部排出的气体排出部13Υ。气 体排出部13Υ也可为在气室的内壁（例如底部）设置有多个的孔的气体排出部。
[0209] 光源20Υ配置于气室10Υ内，且放射红外线。在第4实施方式中，作为光源20Υ， 使用放射包括4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的光的光源。在图9中，表示将光源20Υ配置 于气室10Υ内的中央的底部的例子，但并不限定于此，可将光源20Υ配置于气室10Υ内的中 央的上部或中央部，也可以某种程度偏向调制镜30Υ侧或受光部50Υ侧而配置。来自光源 20Υ的红外线被样品气体60Υ中的二氧化碳分子61Υ吸收而衰减。
[0210] 调制镜30Υ配置于气室10Υ的一端，且对相对于自光源20Υ放射的光的反射率进 行电性调整。在第4实施方式中，作为调制镜30Υ，采用例如液晶光学元件或光电装置（Ε0 装置）。除此以外，也可使用通过介电体或金属丝网等进行反射率的控制的其它方法。
[0211] 带通滤波器40Υ配置于光源20Υ与受光部50Υ之间的光路上，且仅使规定波长的 光通过。在第4实施方式中，带通滤波器40Y使用配置于气室ΙΟΥ的受光部50Y侧的端部、 且仅使4. 2 μ m?4. 3 μ m的波段的光透过的带通滤波器。
[0212] 受光部50Y配置于气室10Y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放射并且通过调制镜30Y反射的反射光的两者的受光元件。即，一个受光部50Y 接收直接光及反射光的两者。换言之，一个受光部50Y接收由调制镜30Y对反射率进行电 性调整的各情况下的光（如下所述，直接光、及直接光与反射光的合计等）。因此，与为了接 收多种光而分别使用多个受光单元的情况相比，完全不存在因受光单元的个体差而产生的 危害。
[0213] (用于使光路长度或受光能量值产生差异的构造）
[0214] 图10是用于说明第4实施方式中的用以使光路长度或受光能量值产生差异的构 造的图。与图9相同，自配置于气室10Y的中央部的光源20Y发射且到达受光部50Y的光 的光路长度及受光能量值的变更通过调制镜30Y的反射率的变更而进行。在该说明中，为 了方便说明，对于通过使调制镜30Y全反射（调制镜30Y为0N)或全透过（调制镜30Y为 OFF)而调整反射率的情况进行说明。
[0215] 图10㈧表示调制镜30Y成为0N的状态而将自光源20Y到达的光完全反射的情 况。在图10 (A)中，将自光源20Y放射且直接到达受光部50Y的光即直接光表示为II (-)， 直接光所穿过的光路的长度大致为L。另外，关于反射光，表示为II ( - )(自光源20Y放 射且到达调制镜30Y的光）及12 (通过调制镜30Y反射且到达受光部50Y的光），反射光 所穿过的光路的长度大致为3L(L+2L)。在调制镜30Y为0N的状态下，直接光及反射光的 两者分别经由L及3L的光路而到达受光部50Y，并且测定受光能量值。另一方面，图10 (B) 表示调制镜30Y成为OFF的状态而使自光源20Y到达的光完全不反射而透过的情况。在此 情况下，仅直接光经由大致L的光路而到达至受光部50Y，并且测定受光能量值。再者，在图 10中，通过阴影线的有无来表示调制镜30Y的0N/0FF。另外，图10(B)中记载有使未反射 的光透过的情况，但并不限定于此，也可进行吸收。
[0216] 如上所述，在第4实施方式中，光路长度及受光能量值的变更通过调制镜30Y而电 性进行。因此，可实现小型化而且可去除可动部，从而不存在因振动所致的位置偏离或附带 的噪声等危害，精度提高。进而与机械式相比，调制速度可大幅度地高速化。
[0217] (储存部4Y的储存信息）
[0218] 继而，对储存部4Y所储存的信息进行说明。储存部4Y中预先储存有表示通过调 制镜30Y对反射率进行电性调整的各情况下的受光部50Y的受光能量值的比、与作为对象 气体的二氧化碳的浓度的相关关系的数据库或近似式。
[0219] 图11是用于说明储存部4Y的储存信息的图。图11是基本上与图9及图10相同 的图，但仅保留用于以下说明而必需的要素，关于光路长度由L或2L概略地表示。在图11 中，如下的式（1)?（3)成立。
[0220] I = II ( - )+11 (-)…（1)
[0221] II ( - )/1 = X... (2)
[0222] II ( - )/1 = 1-x…（3)
[0223] 其中，I为自光源20Y放射的红外线的总能量值，II (―)为直接光、即图11中自 光源20Y向右方向放射的红外线的能量值，II (-)为图11中自光源20Y向左方向放射的 红外线的能量值，X为II (-)与II (-)的分配比率。
[0224] 在图11中，在调制镜30Y为0N的状态的情况下，根据Lambert-Beer定律，如下的 式⑷?⑵成立。
[0225] II ( - ) = xlexp (-KCL)…（4)
[0226] II ( - ) = (1-χ) Iexp (-KCL)... (5)
[0227] 12 = (II ( - ) Ron) exp (-2KCL) = (((l_x) Iexp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL)…（6)
[0228] Ion =I1( - )+12 = xlexp (_KCL) + (((l_x) Iexp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL)... (7)
[0229] 其中，K为吸收系数，C为导入至气室10Y内的样品气体60Y中的二氧化碳的浓度， L为自光源20Y至受光部50Y的距离，2L为自调制镜30Y至受光部50Y为止的距离，12为 反射光、即自光源20Y向左方向放射且经调制镜30Y反射的红外线的能量值，Ron为调制镜 30Y为0N状态下的反射率，Ion为调制镜30Y为0N的状态时到达受光部50Y的红外线的总 能量、即直接光与反射光的合计能量值。
[0230] 另外，在图11中，在调制镜30Y为OFF的状态的情况下，根据Lambert-Beer定律， 如下的式（8)?（11)成立。
[0231] II ( - ) = xlexp (-KCL)... (8)
[0232] II ( - ) = (l-χ) Iexp (-KCL)... (9)
[0233] 12 = (11 ( - )Roff)exp(-2KCL) = (((1-x) Iexp(-KCL))Roff)exp(-2KCL)…（10)
[0234] Ioff = II ( - )+12 = xlexp (_KCL) + (((l_x) Iexp (_KCL)) Roff) exp (-2KCL)... (11)
[0235] 其中，Roff是调制镜30Y为OFF的状态下的反射率，Ioff是调制镜30Y为OFF的 状态时到达受光部50Y的红外线的总能量、即直接光与反射光的合计能量值。
[0236] 调制镜30Y为0N的状态时受光部50Y所接收的光的能量值Ion与调制镜30Y为 OFF的状态时受光部50Y所接收的光的能量值Ioff的比（相当于权利要求中的"通过所述 反射率调整单元对所述反射率进行电性调整的各情况下的所述受光单元的受光能量值的 比"）如以下所述。
[0237] Ion/Ioff = [x I exp (-KCL) + ( ( (1-χ) I exp (-KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] / [xlexp (-KCL) + (((1-x) Iexp (-KCL)) Roff) exp (-2KCL) ]... (12)
[0238] 假设Roff = 0且x = 0. 5,即调制镜30Y为OFF的状态时为完全透明（全透过）， 且光源20Y的分配为二分之一的情况下，关于Ion与Ioff的比，下述的关系成立。
[0239] Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL)) ··· (13)
[0240] 此处，根据装置构成，Ron、K、L成为常数，因此上述的式（13)可改写为如下。
[0241] C = f(Ratio(透明镜））…（14)
[0242] 其中，Ratio (透明镜）为Roff = 0且χ = 0. 5时的Ion与Ioff的比，f为函数， 且是表示Ratio (透明镜）与浓度C的相关关系的近似式。储存部4Y中储存表示该式（14) 的近似式f的信息。
[0243] 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)，计算各情况下的Ion或Ioff，且计算其比即Ion/Ioff。然后，将其结 果作为表格并制成数据库。图12表示以此方式制成的数据库的一例。图12的数据库中表 示有Ion/I、Ioff/I、Ion/Ioff的各值所对应的二氧化碳的浓度。
[0244] 进而，也可使用图12的数据库而得出如图13所示的图表。图13所示的图表是表 示二氧化碳的浓度与比Ion/Ioff的相关关系等。在图13中，G1是表示二氧化碳的浓度与 比Ion/Ioff的相关关系的图表，G2是表示二氧化碳的浓度与比Ion/I的相关关系的图表， G3是表示二氧化碳的浓度与比Ioff/I的相关关系的图表。储存部4Y中储存有表示这样的 数据库或图表的信息。再者，在图12或图13中，为了容易判断数据库或图表，而在二氧化 碳的浓度为零ppm时，将各能量值相对于自光源放射的能量值I的比以Ion/I成为1、Ιο--/ I成为0. 5、11( - )/1、11( - )/1及Ι2/Ι成为0. 5的方式表示，但在实际的测定中，无法 测定自光源放射的能量I，因此数据库或图表中所表示的值中作为测定值而获得的值仅为 能量值的比Ion/Ioff。
[0245] 通过以上所述，基于式（14)的近似式f或图12的数据库或图13的图表，可知二氧 化碳的浓度与Ion/Ioff的相关关系，因此只要测定Ion/Ioff，则可计算二氧化碳的浓度。
[0246] (二氧化碳的浓度计算处理）
[0247] 继而，对于计算电路3Y根据受光部50Y所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓 度的处理流程进行说明。计算电路3Y基于通过调制镜30Y对反射率进行电性调整的各情 况下的受光部50Y的受光能量值的比（上述Ion/Ioff)，进而基于上述说明的近似式f、图 12的数据库、或图13的图表，计算与该比相对应的二氧化碳的浓度，且是包括CPU等而构成 的运算电路。图14是表示二氧化碳浓度计算处理的流程的流程图。
[0248] 在步骤S101Y中，计算电路3Y获取调制镜30Y为0N的状态时受光部50Y所接收 的光的能量值Ion、及调制镜30Y为OFF的状态时受光部50Y所接收的光的能量值IofT。
[0249] 继而，在步骤S102Y中，计算电路3Y计算所获取的能量值Ion与能量值Ioff的比 (Ion/Ioff)。在步骤S103Y中，计算电路3Y使用储存部4Y中所储存的近似式f，根据步骤 S103Y所计算出的比（Ion/Ioff)来计算二氧化碳的浓度。通过使用近似式f来计算浓度， 可容易地进行计算处理。
[0250] 在步骤S104Y中，计算电路3Y将表示所计算出的二氧化碳的浓度的信号输出至未 图示的控制装置等中。表示二氧化碳的浓度的信号利用于例如控制装置中空调的控制等 中。
[0251] 以上，对使用近似式f的情况进行了说明，但在使用图12所示的表格的情况下， 也可使用步骤S102Y中所计算出的比（Ion/Ioff)检索表格，将相对应的浓度值作为步骤 S104Y中的输出值进行输出。另外，在使用图13所示的图表的情况下，也可自图13的图表 中读出与步骤S102Y中所计算出的比（Ion/Ioff)相对应的浓度值，且将该浓度值作为步骤 S104Y中的输出值予以输出。
[0252] (第4实施方式的作用?效果）
[0253] 继而，对于第4实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Y的作用及效果进行说明。 根据第4实施方式的气体浓度计算装置1Y，由于受光部50Y接收直接光及反射光的两者，因 此可防止通过分别不同的受光部50Y接收直接光及反射光时、或通过不同的受光部50Y分 别接收由调制镜30Y对反射率进行电性调整的各情况下的光时的、因受光部50Y的个体差 而产生的问题。
[0254] 另外，在第4实施方式中，用于使受光部50Y所接收的光的光路长度的变化或受光 能量值的差异产生的单元为调制镜30Y，该调制镜30Y的动作通过反射率的电性控制而产 生。因此，为了产生光路长度的变化或受光能量值的差异而不伴随振动等，从而不存在因该 振动所致的位置偏离或附带的噪声等，因此可防止气体浓度测量模块2Y的光检测精度的 下降。
[0255] 另外，通过调制镜30Y对反射率进行电性控制，可高速地切换反射率。因此，受光 部50Y所接收的光测定时间同样不存在时间偏差，即使有时间偏差也非常短，疑似可同时 测定。
[0256] 通过以上所述，根据第4实施方式，可防止因受光部50Y的个体差而产生的问题， 并且可防止因振动所致的误差、因时间偏差所致的误差。再者，作为具有这样的效果的调制 镜30Y，优选为光电装置（E0装置）或液晶光学元件。
[0257] 另外，通过带通滤波器，可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可防止因接收 不同波段的光而产生的光检测精度的下降。
[0258] 另外，根据第4实施方式，基于预先准备的数据库或近似式，可高精度地计算对象 气体的浓度。
[0259] (变形例）
[0260] 以上，对于本发明的优选的第4实施方式进行了说明，当然本发明的一个方面并 不限定于上述第4实施方式。
[0261] (变形例、其1)
[0262] 例如，在上述第4实施方式中，对于通过气体浓度计算装置1Y计算二氧化碳的浓 度的情况进行了说明，但当然也可通过改变用于测定的光的波长来计算除此以外的气体的 浓度。另外，可根据欲测定浓度的气体的种类或测定范围、进而测定精度等，对光源的种类 或气室的形状适当进行最优化。
[0263] (变形例、其2)
[0264] 图15及图16中表示用于对混合存在多种气体的样品气体60Y的气体浓度以总括 处理的方式进行检测的变形例。如上所述计算种类不同的气体的浓度时，必需使用不同光 的波长来分别测定气体浓度，但在本申请的气体浓度测定模块中，通过使用多个受光单元、 以及针对每个受光单元设置气体浓度计算模块，可使对于多种气体的浓度测定以总括处理 的方式实现。即，如图15及图16所示，具备：气体浓度测量模块2Y，其具备对象气体不同的 多个受光单元50YA、50YB、50YC、50YD ;及多个气体浓度计算模块（计算电路3YA、3YB、3YC、 3YD及储存部4YA、4YB、4YC、4YD)，其与多个受光单元50YA、50YB、50YC、50YD相对应；由此， 可同时检测混合存在多种气体的样品气体60Y中的多种气体浓度。
[0265] 图15及图16中例示有对混合存在4种气体的样品气体60Y的各气体的气体浓度 进行测定的装置。在气室10Y的内部配置有放射用于测定的波长的光的光源。只要是放射 的光的波长范围较广、且包含可利用于各气体的吸收中的波段的光源，则可如图15所示， 使用一个光源20Y。另外，如图16所示，也可针对每个受光单元50YA、50YB、50YC、50YD而设 置分别放射由各受光单元50YA、50YB、50YC、50YD所检测的波长范围的光的不同种类的光 源20YA、20YB、20YC、20YD。另外，在调制镜中，在可控制反射率的波长范围狭窄的情况下， 也可如图16所示，对应于可利用于各气体的吸收的各个波长，使用4个调制镜30YA、30YB、 30YC、30YD，分别进行ON-OFF控制。
[0266] 在图15及图16中，针对各受光单元50YA、50YB、50YC、50YD而分别配置的带通滤 波器40YA、40YB、40YC、40YD是使各受光单元50YA、50YB、50YC、50YD中成为测定对象的气 体所吸收的波长的光透过、且截断除此以外的波长的光的光学元件，并且针对各受光单元 50YA、50YB、50YC、50YD而配置不同的带通滤波器40YA、40YB、40YC、40YD。另外，向气室10Y 中供给样品气体60Y并进行测定。另外，关于针对各受光单元50YA、50YB、50YC、50YD所计 算的气体浓度的计算方法，与上述的算法相同。再者，在图16中，气室10Y成为针对各受光 单元50YA、50YB、50YC、50YD而分割的形状，但并不限定于此，也可如图15所示，在所有的受 光单元50YA、50YB、50YC、50YD上为共同的一个气室10Y。
[0267] (变形例、其3)
[0268] 另外，也可将气体浓度计算装置1Y构成为调制镜30Y进行全反射（Ron = 1)及全 透过（Roff = 0)，在此情况下，以下的数式成立。
[0269] Ion =I1( - )+12 = xlexp (-KCL) + (((1-χ) Iexp (-KCL))) exp (-2KCL)…（15)
[0270] Ioff = II ( - ) = xlexp (_KCL)... (16)
[0271] (变形例、其4)
[0272] 另外，在上述第4实施方式中，对于权利要求中的"通过所述反射率调整单元对所 述反射率进行电性调整的情况"，例示有调制镜30Y设为0N/0FF的情况，但并不限定于此， 也可将调制镜30Y维持0N的状态并且使反射率不同的情况作为权利要求中的"通过所述反 射率调整单元对所述反射率进行电性调整的情况"的一例。
[0273] (变形例、其5)
[0274] 另外，通过气体浓度计算装置1Y所计算出的气体的浓度，除了空调的控制以外， 也可适用于计算气体的浓度的各种设备中。
[0275] [第5实施方式]
[0276] (气体浓度计算装置1Z的整体构成）
[0277] 首先，对于第5实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Z的整体构成进行说明。图 17是表示气体浓度计算装置1Z的概略剖面图。气体浓度计算装置1Z包括如下部件而构 成：气体浓度测量模块2Z，其接收来自光源20Z的光，并测定其能量值；计算电路3Z (相当 于权利要求中的"气体浓度计算模块"），其基于气体浓度测量模块2Z的测定结果而计算气 体浓度；及储存部4Z (相当于权利要求中的"储存单元")，其储存有计算电路3Z计算气体浓 度时所必需的信息；该气体浓度计算装置1Z是计算对象气体的浓度的装置。通过计算电路 3Z而计算出的气体浓度被输出至未图示的控制装置等中，并利用于例如空调系统等的控制 中。再者，在第5实施方式中，对于将导入至气体浓度测量模块2Z的样品气体60Z中的二 氧化碳作为浓度计算的对象气体时的例子进行说明。
[0278] 气体浓度测量模块2Z包括气室10Z、光源20Z、旋转镜30Z(相当于权利要求中的 "旋转机构"）、带通滤波器40Z、及受光部50Z(相当于权利要求中的"受光单元"）而构成。
[0279] 气室10Z形成内部导入样品气体60Z的导入空间11Z。关于气室10Z，在气室10Z 的一端侧设置有用于向导入空间11Z内导入样品气体60Z的气体导入部12Z，在气室10Z的 另一端侧设置有用于将导入空间11Z内的样品气体60Z向外部排出的气体排出部13Z。气 体排出部13Z也可为在气室的内壁（例如底部）设置有多个的孔的气体排出部。
[0280] 光源20Z配置于气室10Z内，且放射红外线。在第5实施方式中，作为光源20Z，使 用放射包括4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的光的光源。在图17中，表示有将光源20Z配置 于气室10Z内的中央的底部的例子，但并不限定于此，可将光源20Z配置于气室10Z内的中 央的上部或中央部，也可以某种程度偏向旋转镜30Z侧或受光部50Z侧而配置。来自光源 20Z的红外线被样品气体60Z中的二氧化碳分子61Z吸收而衰减。
[0281] 旋转镜30Z配置于气室10Z的一端10aZ侧，且通过旋转而使自光源20Z放射的光 反射或透过。旋转镜30Z通过在与自光源20Z直至受光部50Z为止的光路的方向不同的方 向上进行旋转或运动，而使光反射或透过。对于图17所示的XYZ坐标系而言，自光源20Z 直至受光部50Z为止的光路的方向为X方向，旋转镜30Z的旋转沿YZ面进行。即，旋转镜 30Z在与光路的方向即X方向垂直的YZ面上旋转。图17中以箭头表示旋转镜30Z在YZ面 上的旋转。换言之，在此情况下，光路的方向与旋转镜30Z的旋转轴成为相同的X方向，但 旋转镜30Z的端部30aZ在YZ面上一边画圆一边旋转。再者，在装置构成方面，只要光路的 方向与旋转镜30Z的旋转轴成为大致相同的方向即可。旋转镜30Z并非沿光路的方向即X 方向运动。在第5实施方式中，旋转镜30Z由反射板31Z与孔32Z构成，且通过旋转驱动机 构33Z控制旋转方向及旋转速度等。孔32Z是由框32aZ包围而成的空间。在气室10Z的 一端10aZ侧设置有由相对于红外线具有较高的透过性的材料构成的窗部14Z。
[0282] 带通滤波器40Z配置于光源20Z与受光部50Z之间的光路上，且仅使规定波长的 光通过。在第5实施方式中，带通滤波器40Z使用配置于气室10Z的受光部50Z侧的端部 且仅透过4. 2μπι?4. 3μπι的波段的光的带通滤波器。
[0283] 受光部50Ζ是配置于气室10Ζ的另一端，且接收自光源20Ζ直接放射的直接光、及 自光源20Ζ放射并且通过旋转镜30Ζ反射的反射光的两者的受光兀件。S卩，一个受光部50Ζ 接收直接光及反射光的两者。换言之，一个受光部50Ζ接收通过旋转镜30Ζ使光反射或透 过的各情况下的光（如下所述，直接光、及直接光与反射光的合计）。因此，与为了接收多种 光而分别使用多个受光单元的情况相比，完全不存在因受光单元的个体差而产生的危害。
[0284] (用于使光路长度或受光能量值产生差异的构造）
[0285] 图18是用于说明第5实施方式中的用以使光路长度或受光能量值产生差异的构 造的图。与图17相同，自配置于气室10Ζ的中央底部的光源20Ζ发射且到达受光部50Ζ的 光的光路长度及受光能量值的变更，可通过旋转镜30Ζ的旋转而进行。在该说明中，为了方 便说明，对于旋转镜30Ζ通过进行全反射或全透过而对反射率进行调整的情况进行说明。
[0286] 图18 (Α)表示通过旋转镜30Ζ的旋转而使反射板31Ζ以面对光源20Ζ的方式位于 气室10Ζ的一端10aZ侧，使自光源20Ζ到达的光完全反射至气室10Ζ内的情况。在图18 (Α) 中，自光源20Z放射且直接到达受光部50Z的光即直接光表示为II (―)，直接光穿过的光 路的长度大致为L。另外，关于反射光，表示为II (-)(自光源20Z放射且到达反射板31Z 的光）及12 (通过反射板31Z反射且到达受光部50Z的光），反射光穿过的光路的长度大致 为3L(L+2L)。在反射板31Z位于面对光源20Z的位置的状态下，直接光及反射光的两者分 别经由L及3L的光路而到达受光部50Z，并且测定受光能量值。另一方面，图18 (B)表示 通过旋转镜30Z的旋转而使孔32Z成为面对光源20Z而位于气室10Z的一端10aZ侧的状 态，使自光源20Z到达的光完全不反射而透过的情况。在此情况下，仅直接光经由大致L的 光路而到达受光部50Z，并测定受光能量值。再者，图18(B)中记载有使未反射的光通过孔 32Z透过的情况，但并不限定于此，也可进行吸收。在此情况下，也可设置吸收体（未图示） 而代替孔32Z。
[0287] 如上所述，在第5实施方式中，光路长度及受光能量值的变更可通过与旋转镜30Z 的光路长度方向不同的方向上的旋转而进行。因此，为了产生光路长度的变化或受光能量 值的差异，不必使旋转镜30Z沿光路长度方向进行运动。即，旋转镜30Z进行旋转，但并非 在光路长度方向上运动，因此旋转镜30Z与受光部50Z之间的绝对距离无变动。因此，光路 长度稳定，因而即使暂时停止旋转镜30Z，也可实现高精度的测量。其结果，可防止因旋转镜 30Z暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏差。
[0288] (储存部4Z的储存信息）
[0289] 继而，对于储存部4Z所储存的信息进行说明。储存部4Z中预先储存有表示通过 旋转镜30Z而使光反射或透过的各情况下的受光部50Z的受光能量值的比与作为对象气体 的二氧化碳的浓度的相关关系的数据库或近似式。
[0290] 图19是用于说明储存部4Z的储存信息的图。图19是基本上与图17及图18相 同的图，但仅保留用于以下说明而必需的要素，关于光路长度由L或2L概略地表示。在图 19中，如下的式（1)?（3)成立。
[0291] I = II (― )+11 ( - )... (1)
[0292] II ( - )/1 = X... (2)
[0293] II ( - )/1 = 1-x... (3)
[0294] 其中，I为自光源20Z放射的红外线的总能量值，II (―)为直接光即图19中自光 源20Z向右方向放射的红外线的能量值，II (-)为图19中自光源20Z向左方向放射的红 外线的能量值，X为II (―)与II (―)的分配比率。
[0295] 在图19中，在通过旋转镜30Z的旋转而使反射板31Z面对光源20Z而位于气室10Z 的一端10aZ侧的情况（图18 (A)的状态）下，根据Lambert-Beer定律，如下的式⑷? (7)成立。
[0296] II ( - ) = xlexp (-KCL)…（4)
[0297] II ( - ) = (1-χ) Iexp (-KCL)... (5)
[0298] 12 = (II ( - ) Ron) exp (-2KCL) = (((l_x) Iexp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL)…（6)
[0299] Ion =I1( - )+12 = xlexp (_KCL) + (((l_x) Iexp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL)... (7)
[0300] 其中,K为吸收系数，C为导入至气室10Z内的样品气体60Z中的二氧化碳的浓度， L为自光源20Z至受光部50Z为止的距离，2L为自旋转镜30Z(反射板31Z)直至受光部50Z 为止的距离，12为反射光即自光源20Z向左方向放射且经旋转镜30Z(反射板31Z)反射的 红外线的能量值，Ron为该状态下的旋转镜30Z(反射板31Z)的反射率，Ion为该状态下到 达受光部50Z的红外线的总能量、即直接光与反射光的合计能量值。
[0301] 另外，在图19中，在通过旋转镜30Z的旋转而使孔32Z面对光源20Z而位于气室 10Z的一端10aZ侧的情况（图18⑶的状态）下，根据Lambert-Beer定律，如下的式⑶? (11)成立。
[0302] II ( - ) = xlexp (-KCL)…（8)
[0303] II ( - ) = (1-χ) Iexp (-KCL)…（9)
[0304] 12 = (11 ( - )Roff)exp(-2KCL) = (((1-x) Iexp(-KCL))Roff)exp(-2KCL)…（10)
[0305] Ioff = II ( - )+12 = xlexp (_KCL) + (((l_x) Iexp (_KCL)) Roff) exp (-2KCL)... (11)
[0306] 其中，Roff为该状态下的旋转镜30Z (孔32Z)的反射率，由于为孔32Z因而Roff 基本上为0。Ioff为该状态下到达受光部50Z的红外线的总能量，且由于孔32Z的存在而 并非为反射光，而是仅直接光的能量值。
[0307] 在反射板31Z面对光源20Z的状态下受光部50Z所接收的光的能量值Ion、与在 孔32Z面对光源20Z的状态下受光部50Z所接收的光的能量值Ioff的比（相当于权利要 求中的"通过所述旋转机构使所述光反射或透过的各情况下的所述受光单元的受光能量值 的比"）如下所述。
[0308] I on/1 off = [XI exp (-KCL) + ( ( (1-X) I exp (-KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] / [xlexp (-KCL) + (((1-x) Iexp (-KCL)) Roff) exp (-2KCL) ]... (12)
[0309] 此处，在Roff = 0且x = 0. 5,即孔32Z面对光源20Z的状态下完全透明（全透 过），且光源20Z的分配为二分之一的情况下，关于Ion与Ioff的比，下述的关系成立。
[0310] Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL))... (13)
[0311] 此处，根据装置构成，Ron、K、L成为常数，因此上述的式（13)可改写为如下。
[0312] C = f(Ratio(透明镜））…（14)
[0313] 其中，Ratio (透明镜）为Roff = 0且X = 0. 5时的Ion与Ioff的比，f为函数， 且是表示Ratio (透明镜）与浓度C的相关关系的近似式。储存部4Z中储存有表示该式 (14)的近似式f的信息。
[0314] 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)，计算各情况下的Ion及Ioff，并计算其比即Ion/Ioff。然后，将其结 果作为表格并制成数据库。图20表示以这样的方式制成的数据库的一例。在图20的数据 库中，表示有与I〇n/I、Ioff/I、Ion/Ioff各值相对应的二氧化碳的浓度。
[0315] 进而，也可使用图20的数据库而得出如图21所示的图表。图21所示的图表中表 示二氧化碳的浓度与比Ion/Ioff的相关关系等。在图21中，G1是表示二氧化碳的浓度与 比Ion/Ioff的相关关系的图表，G2是表示二氧化碳的浓度与比Ion/I的相关关系的图表， G3是表示二氧化碳的浓度与比Ioff/I的相关关系的图表。储存部4Z中储存有表示这样的 数据库或图表的信息。再者，在图20及图21中，为了容易判断数据库或图表，当二氧化碳 的浓度为零ppm时，以Ion/Ioff成为2的方式，将自各能量值相对于自光源放射的能量值I 的比以Ion/Ι成为1、Ioff/I成为0· 5的方式、II ( - )/1、II ( - )/1及I2/I成为0· 5的 方式表示，但在实际的测定中，由于无法测定自光源放射的能量I，因此数据库或图表中所 表示的值中作为测定值而获得的值仅为能量值的比Ion/Ioff。
[0316] 通过以上所述，基于式（14)的近似式f、图20的数据库、或图21的图表，可知二氧 化碳的浓度与Ion/Ioff的相关关系，因此只要测定Ion/Ioff，则可计算二氧化碳的浓度。
[0317] (二氧化碳的浓度计算处理）
[0318] 继而，对于计算电路3Z根据受光部50Z所接收的光的能量值而计算二氧化碳的浓 度的处理的流程进行说明。计算电路3Z基于通过旋转镜30Z而使光反射或透过的各情况 下的受光部50Z的受光能量值的比（上述Ion/Ioff)，进而基于上述说明的近似式f、图20 的数据库或图21的图表，而计算与该比相对应的二氧化碳的浓度，且是由包括CPU等而构 成的运算电路。图22是表示二氧化碳浓度计算处理的流程的流程图。
[0319] 在步骤S101Z中，计算电路3Z获取反射板31Z面对光源20Z的状态下受光部50Z 所接收的光的能量值Ion、及孔32Z面对光源20Z的状态下受光部50Z所接收的光的能量值 Ioff。
[0320] 继而，在步骤S102Z中，计算电路3Z计算所获取的能量值Ion与能量值Ioff的比 (Ion/Ioff)。在步骤S103Z中，计算电路3Z使用储存部4Z中所储存的近似式f并根据步 骤S103Z中所计算的比（Ion/Ioff)，来计算二氧化碳的浓度。通过使用近似式f来计算浓 度，可容易进行计算处理。
[0321] 在步骤S104Z中，计算电路3Z将表示所计算出的二氧化碳的浓度的信号输出至未 图示的控制装置等中。表示二氧化碳的浓度的信号例如利用于控制装置中空调的控制等 中。
[0322] 以上，对使用近似式f的情况进行了说明，但在使用图20所示的表格的情况下， 也可使用步骤S102Z中所计算出的比（Ion/Ioff)检索表格，将相对应的浓度值作为步骤 S104Z中的输出值予以输出。另外，在使用图21所示的图表的情况下，也可自图21的图表 中读出与步骤S102Z中所计算出的比（Ion/Ioff)相对应的浓度值，将该浓度值作为步骤 S104Z中的输出值予以输出。
[0323] (第5实施方式的作用?效果）
[0324] 继而，对于第5实施方式所涉及的气体浓度计算装置1Z的作用及效果进行说明。 根据第5实施方式的气体浓度计算装置1Z，受光部50Z接收直接光及反射光的两者，因此可 防止通过分别不同的受光部50Z接收直接光及反射光时、或通过不同的受光部50Z分别接 收由旋转镜30Z使光反射或透过的各情况下的光时的、因受光部50Z的个体差而产生的问 题。
[0325] 另外，在第5实施方式中，用于使受光部50Z所接收的光的光路长度的变化或受 光能量值的差异产生的单元为旋转镜30Z，通过使该旋转镜30Z在与自光源20Z直至受光 部50Z为止的光路的方向不同的方向上进行旋转而使光反射或透过。此处，所谓"在与光 路的方向不同的方向上旋转"，例如可通过使旋转镜30Z的旋转轴成为与光路相同的方向而 实现。即，由于产生光路长度的变化或受光能量值的差异，因而旋转镜30Z不必沿光路的方 向进行运动，因此，即使旋转镜30Z旋转，旋转镜30Z与受光部50Z之间的绝对距离也无变 动。因此，与例如上述专利文献2的情况不同，由于光路长度稳定，因而不必暂时停止旋转 镜30Z。其结果，可防止因旋转镜30Z暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏 差。
[0326] 通过以上所述，根据第5实施方式，可防止因受光部50Z的个体差而产生的问题、 及因用于使光路长度变化的要素在与光路的方向相同的方向上运动而产生的问题。
[0327] 另外，根据第5实施方式，通过由反射板31Z与孔32Z构成的旋转镜30Z而可实现 简单的构成，并且通过使旋转镜30Z在与光路的方向大致垂直的方向上旋转而可明确地进 行光的反射与透过的切换。
[0328] 另外，通过带通滤波器，可使所接收的光的波段成为相同波段，从而可防止因接收 不同波段的光而产生的光检测精度的下降。
[0329] 另外，根据第5实施方式，基于预先准备的数据库或近似式，而可高精度地计算对 象气体的浓度。
[0330] [第6实施方式]
[0331] 接着，对于本发明的第6实施方式进行说明。在第6实施方式的气体浓度计算装 置1ZA中，与第5实施方式的主要不同点在于：用于使受光部50Z所接收的光的光路长度的 变化或受光能量值的差异产生的单元由MEMS致动器70Z构成而代替了旋转镜30Z。以下， 以该不同点为中心进行说明。
[0332] (气体浓度计算装置1ZA的整体构成）
[0333] 图23 (A)是表示气体浓度计算装置1ZA的概略剖面图。MEMS致动器70Z配置于气 室10Z的一端10aZ侧，且通过使镜面71Z旋转一定角度而使自光源20Z放射的光反射或透 过。此处，所谓"反射"是指将来自光源20Z的光反射至气室10Z内，所谓"透过"是指将来 自光源20Z的光不反射至气室10Z内而是透过至气室10Z外、或者反射至气室10Z外。以 下，为了方便说明，以"透过"表示将光反射至气室10Z外的情况进行说明。另外，所谓MEMS 致动器70Z的旋转是指通过MEMS致动器70Z进行的镜面71Z的旋转。
[0334] MEMS致动器70Z通过使镜面71Z在与自光源20Z直至受光部50Z为止的光路的方 向不同的方向上进行旋转或运动而使光反射或透过。对于图17所示的XYZ坐标系而言，自 光源20Z直至受光部50Z为止的光路方向为X方向，MEMS致动器70Z的镜面71Z将与X轴 仅偏移规定的角度Φ的轴K作为旋转轴而仅旋转一定角度。图23中以箭头表示镜面71Z 的旋转。MEMS致动器70Z并不沿光路的方向即X方向运动。MEMS致动器70Z的旋转方向 及旋转速度等通过未图示的旋转驱动机构而控制。在气室10Z的一端10aZ侧配置有由相 对于红外线具有较高的透过性的材料构成的窗部14Z。实际上，MEMS致动器70Z如图23 (B) 所示，在镜面71Z的两端具备沿X方向运动的致动器元件73Z，当一者沿+X方向运动时另一 者沿-X方向运动，镜面71Z的中心的X方向的位置不运动，并且使镜面71Z仅旋转一定角 度。通过在镜面71Z的中心反射来自光源20Z的光，由此，即使镜面71Z进行旋转、即MEMS 致动器70Z进行旋转，光源20Z与镜面71Z、镜面71Z与受光部50Z的X方向上的距离也不 变化而可保持为一定。另外，与第5实施方式的旋转镜30Z相比，MEMS致动器70Z的尺寸 较小，因此如图23 (C)所示，并非镜面71Z的两端，而是仅一端具备致动器元件73Z且另一 端固定，实质上光源20Z与镜面71Z、镜面71Z与受光部50Z的X方向上的距离不变化而可 视为为一定。
[0335] (用于使光路长度或受光能量值产生差异的构造）
[0336] 图24是用于说明第6实施方式中的用以使光路长度或受光能量值产生差异的构 造的图。自光源20Z发射且到达受光部50Z的光的光路长度及受光能量值的变更可通过 MEMS致动器70Z的旋转而进行。在该说明中，为了方便说明，以通过将MEMS致动器70Z所 输入的光完全反射至气室10Z内或外而对反射率进行调整的情况进行说明。
[0337] 图24(A)表示通过MEMS致动器70Z镜面71Z的旋转而使自光源20Z到达的光完全 反射至气室10Z内的情况。在图24(A)中，自光源20Z放射且直接到达受光部50Z的光即直 接光表示为11 (-)，直接光穿过的光路的长度大致为L。另外，关于反射光，表示为11 (-) (自光源20Z放射且到达MEMS致动器70Z的镜面71Z的光）及12 (通过MEMS致动器70Z 的镜面71Z反射且到达受光部50Z的光），反射光穿过的光路的长度大致为3L(L+2L)。在 MEMS致动器70Z的镜面71Z将来自光源20Z的光完全反射至气室10Z内的状态下，直接光 及反射光的两者分别经由L及3L的光路而到达受光部50Z，并且测定受光能量值。另一方 面，图24(B)表示通过MEMS致动器70Z的镜面71Z的旋转而使自光源20Z到达的光完全反 射至气室10Z外的情况。在此情况下，仅直接光经过大致L的光路而到达受光部50Z，并且 测定受光能量值。
[0338] 如上所示，在第6实施方式中，光路长度及受光能量值的变更通过MEMS致动器70Z 的镜面71Z在与光路长度方向不同的方向上的旋转而进行。因此，由于产生光路长度的变 化或受光能量值的差异，因而镜面71Z不必沿光路长度方向进行运动。即，镜面71Z进行旋 转，但并非在光路长度方向上运动，因此镜面71Z与受光部50Z之间的绝对距离无变动。因 此，光路长度稳定，因而即使暂时停止镜面71Z，也可实现高精度的测量。其结果，可防止因 镜面71Z暂时停止运动而使光测定时间产生大幅度的时间偏差。
[0339] 另外，根据第6实施方式，通过使用MEMS致动器70Z，可抑制旋转时的振动并且可 实现高速旋转。因此，可防止因振动所致的光检测精度的下降。另外，通过MEMS致动器70Z 的镜面71Z的高速旋转而可高速地切换光的反射与透过（向气室10Z外反射），受光部50Z 的光测定时间同样不存在时间偏差，或即使有时间偏差也非常短，疑似可同时测定。
[0340] (变形例）
[0341] 以上，对于本发明的另外一个方面的优选的实施方式进行说明，但本发明的另外 一个方面当然不限定于上述第5及第6实施方式。例如，在上述第5及第6实施方式中，对 通过气体浓度计算装置1Z、1ZA而计算二氧化碳的浓度的情况进行了说明，但当然也可通 过改变用于测定的光的波长而测定除此以外的气体的浓度。另外，可根据欲测定浓度的气 体的种类或测定范围、进而测定精度等，对光源的种类或气室的形状适当进行最优化。
[0342] 图25表示用于对混合存在多种气体的样品气体60Z的气体浓度以总括处理的方 式进行检测的变形例。如上所述计算种类不同的气体的浓度时，必需使用不同光的波长来 测定分别气体浓度，但在本申请的气体浓度测定模块中，通过使用多个受光单元、及针对每 个受光单元设置气体浓度计算模块，可对于多种气体的浓度测定以总括处理的方式实现。 艮P，如图25所示，具备包括对象气体不同的多个受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD的气体浓 度测量模块2Z、及与多个受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD相对应的多个气体浓度计算模块 (计算电路3ZA、3ZB、3ZC、3ZD及储存部4ZA、4ZB、4ZC、4ZD)，因而可同时检测混合存在多种 气体的样品气体60Z中的多种气体浓度。
[0343] 图25中例示有对混合存在4种气体的样品气体60Z中的各气体的气体浓度进行 测定的装置。在气室10Z的内部配置有放射用于测定的波长的光的光源。只要是放射的光 的波长范围较广、且包含可利用于各气体的吸收的波段的光源，则可如图23所示，使用一 个光源20Z。另外，虽未图示，但也可针对每个受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而设置分别 放射由各受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD所检测的波长范围的光的种类不同的光源20ZA、 20ZB、20ZC、20ZD。
[0344] 在图25中，针对各受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而分别配置的带通滤波器 40ZA、40ZB、40ZC、40ZD是使各受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中成为测定对象的气体所吸 收的波长的光透过、且截断除此以外的波长的光的光学元件，并且针对各受光单元50ZA、 50ZB、50ZC、50ZD而配置不同的带通滤波器40ZA、40ZB、40ZC、40ZD。另外，向气室10Z中供 给样品气体60Z，并进行测定。另外，关于各受光单元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中所计算的气 体浓度的计算方法，与上述的算法相同。另外，在图25中，表示有将第6实施方式多个化的 方式，但也可将第5实施方式多个化。此时，只要在上下排列的气体浓度测量模块间共有旋 转机构，当一者反射时另一者透过即可。
[0345] 另外，在上述第5及第6实施方式中，将旋转镜30Z或MEMS致动器70Z进行全反 射或全透过的情况作为一例进行了说明，但并不限定于此，也可以具有某种程度的反射率 或透过率而进行反射或透过的方式构成装置。
[0346] 另外，通过气体浓度计算装置1Z、1ZA而计算的气体的浓度，除了空调的控制以 夕卜，也可适用于计算气体的浓度的各种设备中。
[0347] 产业上的可利用性
[0348] 本发明的一个方面提供一种气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，其可防止因 受光元件的个体差而产生的问题，且可防止因光路长度不稳定而产生的问题。
[0349] 本发明的另一个方面提供一种气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，其可防止 因受光单元的个体差而产生的问题，且可防止因用于产生光路长度的变化或受光能量值的 差异的要素的振动而产生的光检测精度的下降，进而可抑制因光的测定时间偏差而产生的 光检测精度的下降。
[0350] 本发明的另外一个方面提供一种气体浓度计算装置及气体浓度测量模块，其可防 止因受光单元的个体差而产生的问题，且可防止因用于产生光路长度的变化或受光能量值 的差异的要素在与光路的方向相同的方向上运动而产生的问题。
【权利要求】
1. 一种气体浓度计算装置，其特征在于， 其是具备气体浓度测量模块及气体浓度计算模块且计算对象气体的浓度的气体浓度 计算装置， 所述气体浓度测量模块具备： 气室，形成导入所述对象气体的导入空间； 光源，其配置于所述气室内； 旋转机构，其配置于所述气室的一端，且通过旋转使自所述光源放射的光反射或透过； 及 受光单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所 述光源放射并且通过所述旋转机构反射的反射光， 所述气体浓度计算模块基于通过所述旋转机构使所述光反射或透过的各情况下的所 述受光单元的受光能量值的比，来计算所述对象气体的所述浓度， 所述旋转机构在与自所述光源直至所述受光单元为止的光路的方向不同的方向上进 行所述旋转。
2. 如权利要求1所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 所述旋转机构为由反射板与孔构成的旋转镜。
3. 如权利要求2所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 所述旋转镜在与自所述光源直至所述受光单元为止的所述光路的方向大致垂直的方 向上进行所述旋转。
4. 如权利要求1所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 所述旋转机构为微电子机械系统致动器。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 进一步具备带通滤波器，该带通滤波器配置于所述光源与所述受光单元之间的光路 上，且仅使规定波长的光通过。
6. 如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 所述光源为放射红外线的光源。
7. 如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 所述对象气体为二氧化碳。
8. 如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 进一步具备储存单元，该储存单元预先储存表示所述对象气体的所述浓度与所述比的 相关关系的数据库或近似式， 所述气体浓度计算模块基于所述数据库或所述近似式来计算与所述比相对应的所述 浓度。
9. 如权利要求1至4中任一项所述的气体浓度计算装置，其特征在于， 具备： 所述气体浓度测量模块，其具备所述对象气体不同的多个所述受光单元；及 多个所述气体浓度计算模块，其与多个所述受光单元相对应。
10. -种气体浓度测量模块，其特征在于， 其是计算对象气体的浓度的气体浓度计算装置中的气体浓度测量模块， 具备： 气室，其形成导入所述对象气体的导入空间； 光源，其配置于所述气室内； 旋转机构，其配置于所述气室的一端，且通过旋转使自所述光源放射的光反射或透过； 及 受光单元，其配置于所述气室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所 述光源放射并且通过所述旋转机构反射的反射光， 所述旋转机构在与自所述光源直至所述受光单元为止的光路的方向不同的方向上进 行所述旋转。
【文档编号】G01N21/05GK104111233SQ201410331121
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2011年2月14日 优先权日:2010年2月16日
【发明者】井泽利之, 村上忠良 申请人:浜松光子学株式会社