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GAS DETECTOR, GAS DETECTION METHOD AND OPTICAL COMPONENT

Patent code P130010029
File No. S2013-0875-N0
Posted date Nov 6, 2013
Application number P2013-087683
Publication number P2014-211362A
Patent number P6063333
Date of filing Apr 18, 2013
Date of publication of application Nov 13, 2014
Date of registration Dec 22, 2016
Inventor
  • (In Japanese)西島 喜明
  • (In Japanese)阿達 佑太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人横浜国立大学
Title GAS DETECTOR, GAS DETECTION METHOD AND OPTICAL COMPONENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To solve an inherent problem in which: in a method represented by an NDIR method which measures target gas density according to the attenuation of light, it is required that an optical path length should be secured long for improving detection sensitivity.
SOLUTION: A gas detector 10 comprises: an in-cell space 130 to which a target gas exhibiting an absorption peak in an absorption spectrum is supplied; a light source 410 which can generate light having a wave length belonging to at least the absorption peak; and a light detection part 420 which can detect light radiated from the light source 410 and propagated through the in-cell space 130. The gas detector 10 further comprises a conductive thin film 220 in which a plurality of optical openings 222 are regularly arranged so that a permeation peak of a permeation spectrum is superimposed on a wave length axis with respect to the absorption peak of the absorption spectrum. The conductive thin film 220 is formed in a light path which reaches the light detection part 420 from the light source 410, and arranged so as to be contactable with the target gas in the in-cell space 130.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

医療、環境測定、各種試験等の様々な分野においてガス検出装置が活用されている。ガス検出装置は、例えば、エアコンの排気ガス、自動車の排気ガス、工場の排気ガス、家庭における漏えいガス、シックハウス症候群等の有毒ガス、生ごみ、ペット等の異臭ガスの検出に活用されている。

ガス検出方式には、半導体式、接触燃焼式、熱伝導式、NDIR(Non Dispersive InfraRed)式等が挙げられる。半導体式は、半導体に晒されたガスによる電気抵抗の変化を検出するものであり、小型かつ量産性が高いが、安定性に欠ける欠点がある。接触燃焼式は、装置内でガスを燃焼させるものであり、可燃性ガスに限定される。熱電動式は、ガスの熱伝導性の差に応じて温度変化を検出するものであり、感度が低いという欠点がある。NDIR式は、様々なガスに対応でき、高感度及び長期間安定動作という利点があるが、光路長の確保に由来して装置が大型化してしまう欠点がある。

特許文献1には、同文献の要約に記載のように、赤外線光源8の出力光の強度を一定に保つためにガスにより吸収されない波長の赤外線を光学フィルタ10Bを介して赤外線検出器9Bで検出して赤外線光源8の印加電圧を制御することが開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ガス検出装置、ガス検出方法、及び光学部品に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
吸収スペクトルにおいて吸収ピークを呈するターゲットガスが供給される空間と、
少なくとも前記吸収ピークに属する波長の光を生成可能である光源と、
前記光源から放射されて前記空間を伝播した光を検出可能である光検出部と、を備えるガス検出装置であって、
前記吸収スペクトルの前記吸収ピークに対して透過スペクトルの透過ピークが波長軸上で重畳するように複数の光学的開口が規則的に配置され、前記光源からの光を受けて表面プラズモンポラリトンが励起されて前記光学的開口の間隔に応じた前記透過ピークの光を透過する導電性薄膜
前記光源から放射された光の前記空間への伝播を中継する、若しくは前記光源から放射されて前記空間を伝播した光の前記光検出部への伝播を中継する窓材を更に備え、
前記導電性薄膜が、少なくとも前記光源から前記光検出部に至る光路上の前記窓材上に設けられ、かつ前記空間内の前記ターゲットガスに接触可能に設けられる、ガス検出装置。

【請求項2】
 
前記複数の光学的開口は、前記導電性薄膜の平面において互いに直交関係の第1及び第2方向に沿って所定間隔をあけて2次元状に配置される、請求項1に記載のガス検出装置。

【請求項3】
 
前記複数の光学的開口が、前記第1方向に沿って前記光学的開口が配置された第1及び第2光学的開口列を含み、前記第2光学的開口列が、前記第1光学的開口列に対して前記第2方向に隣接して配置され、前記第2光学的開口列における前記光学的開口の配列位置が、前記第1光学的開口列における前記光学的開口の配列位置に対して前記所定間隔の半分の値だけ前記第1方向にシフトしている、請求項2に記載のガス検出装置。

【請求項4】
 
前記第1方向に沿って前記光学的開口が配置された光学的開口列において隣接する前記光学的開口同士の間隔と、当該光学的開口列における前記光学的開口に対して斜め方向において隣接する他の光学的開口列における前記光学的開口との間隔とが等しい、請求項2又は3に記載のガス検出装置。

【請求項5】
 
前記複数の光学的開口は、各々、三角格子の構成単位の三角形の頂点に対応する位置に設けられる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項6】
 
前記導電性薄膜が、銀、金、銅、クロム、アルミニウム、及び鉄から成る群から選択される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項7】
 
前記空間が、ガス導入部及びガス排出部を有するガスセルにより画定される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項8】
 
前記空間が、ガス導入部及びガス排出部を有するガスセルにより画定され、当該ガスセルの反射性の内面には前記導電性薄膜が設けられる、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項9】
 
前記空間が、反射性の球面により画定され、当該球面上に前記導電性薄膜が設けられる、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のガス検出装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013087683thum.jpg
State of application right Registered
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