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公開番号2025012828
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115955
出願日2023-07-14
発明の名称光学式ガスセンサ装置及び光学式ガスセンサ装置の製造方法
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 21/61 20060101AFI20250117BHJP(測定;試験)
要約【課題】光源及び受光部の少なくとも一方に対する外部環境の影響を低減することである。
【解決手段】光学式ガスセンサ装置100aは、赤外線を検出対象のガスに出射する光源と、赤外線を透過する光学フィルタと、光学フィルタを介して入射された赤外線を検出して検出信号を生成する受光部と、基板6と、を備える。光学式ガスセンサ装置100aは、光学フィルタが搭載され、光源を封止する封止具20a及び受光部を封止する封止具40aを備える。封止具20a,40aは、基板6に実装されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
赤外線を検出対象のガスに出射する光源と、
前記赤外線を透過する光学フィルタと、
前記光学フィルタを介して入射された赤外線を検出して検出信号を生成する受光部と、
第１の基板と、を備える光学式ガスセンサ装置であって、
前記光学フィルタが搭載され、前記光源又は前記受光部を封止する封止具を備え、
前記封止具は、前記第１の基板に実装されている光学式ガスセンサ装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記光学フィルタは、前記赤外線の反射を防いで透過するＡＲフィルタと、前記検出対象のガスの吸収波長に対応する波長の赤外線を透過するλ選択フィルタと、の少なくとも一方である請求項１に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項３】
前記封止具は、前記光源又は前記受光部の電気的な接続部を封止する請求項１に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項４】
前記封止具は、前記光源又は前記受光部の側面を囲う第１の保護カバーを有し、
前記光学フィルタは、前記第１の保護カバーの上面の開口に搭載されている請求項１に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項５】
前記第１の保護カバーは、当該光源又は当該受光部の空間につながる通気孔を有し、
前記通気孔は、接着剤で塞がれている請求項４に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項６】
前記封止具の前記光源又は前記受光部は、前記第１の基板に直接実装されている請求項４に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項７】
前記封止具は、前記光源又は前記受光部が実装される第２の基板を有し、
前記第２の基板は、前記第１の基板に実装されている請求項４に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項８】
前記封止具は、前記光源又は前記受光部の側面及び底面を囲う第２の保護カバーを有し、
前記光学フィルタは、前記第２の保護カバーの上面の開口に搭載されている請求項１に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項９】
前記光源から出射された赤外線を、前記検出対象のガスを介して、前記受光部へ導く光学カバーを備え、
前記光学カバーは、前記第１の基板に実装されている請求項１から８のいずれか一項に記載の光学式ガスセンサ装置。
【請求項１０】
赤外線を検出対象のガスに出射する光源と、
前記赤外線を透過する光学フィルタと、
前記光学フィルタを介して入射された赤外線を検出して検出信号を生成する受光部と、
第１の基板と、を備える光学式ガスセンサ装置の製造方法であって、
前記光源及び前記受光部を前記第１の基板へ実装する第１の実装工程と、
前記光学フィルタが搭載され、前記光源又は前記受光部を封止する封止具を前記第１の基板に実装する第２の実装工程と、を含み、
前記第２の実装工程において、
前記光源又は前記受光部の側面を囲い当該光源又は当該受光部の空間につながる通気孔を有する第１の保護カバーを前記第１の基板へ実装し、前記光学フィルタを当該第１の保護カバーの上面の開口に搭載して前記封止具とし、前記第１の基板への前記光源、前記受光部及び回路部品の実装の熱処理後に、前記通気孔を接着剤で塞ぐ光学式ガスセンサ装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式ガスセンサ装置及び光学式ガスセンサ装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、家庭や工場、事業所における化学物質に関する管理や作業者の安全の視点でガス濃度の常時観測が行われている。ガス濃度の観測に、ＣＯ
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などのガスの濃度を検出する非分散赤外線吸収方式（ＮＤＩＲ：Non Dispersive InfraRed）によるガスセンサが知られている。ＮＤＩＲのガスセンサは、多くのガスが各々固有の赤外線波長を吸収する性質を利用して、検出対象のガスに赤外線を放射した時、どの波長がどれくらい吸収されたかを検出して、検出対象のガス中の濃度を測るセンサである。例えば、赤外線の光源及び受光部を備え、光源及び受光部の光路上にある被検出ガスの濃度を検出するガスセンサである。
【０００３】
また、発光ダイオードと、発光ダイオードから出射された近赤外線を案内する環状放射線ガイドと、案内された近赤外線を検出するフォトダイオードと、を備える光吸収ガスセンサが知られている（特許文献１参照）。光源としての発光ダイオードと、受光部としてのフォトダイオードとは、プリント回路板上に実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１３－５１７４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記光吸収ガスセンサは、光源及び受光部を剥き出しにしてプリント回路板上に搭載している。剥き出しの光源及び受光部において、外部環境（湿度、温度、気圧）の影響が大きいことが判明した。外部環境により、主に光源の光量が変化する。
【０００６】
例として、光源及び受光部をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で構成し、気圧が下がった場合を説明する。気圧が下がるということは、光源のヒータ表面に衝突する空気中の分子そのものの数が減るので、ヒータから熱が奪われにくくなる。真空であれば、いわゆる魔法瓶のような断熱の状態となる。このように、気圧が下がった場合には、同じエネルギーを光源に印加した時、空気中の分子に奪われる熱が減るのでヒータ表面の温度が上昇することになる。
【０００７】
上記のように、光源が剥き出しの場合には、ヒータ表面に触れる気体の分子の種類や温度、圧力の環境により、赤外線領域での光量が異なってしまう。この構成では、環境のパラメータを取得してフィードバックをかけない限り、発光強度が、工場で補正した時と異なるため、誤差が大きくなり、ガス濃度が実際と乖離した値となる。また、閾値を設けてアラートを出すような機能を設けたガスセンサモジュールの場合には、誤報となるおそれがある。ここでは、光源の現象を示したが、受光部においても同様の現象がある。
【０００８】
本発明の課題は、光源及び受光部の少なくとも一方に対する外部環境の影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
赤外線を検出対象のガスに出射する光源と、
前記赤外線を透過する光学フィルタと、
前記光学フィルタを介して入射された赤外線を検出して検出信号を生成する受光部と、
第１の基板と、を備える光学式ガスセンサ装置であって、
前記光学フィルタが搭載され、前記光源又は前記受光部を封止する封止具を備え、
前記封止具は、前記第１の基板に実装されている。
【００１０】
また、本発明は、
赤外線を検出対象のガスに出射する光源と、
前記赤外線を透過する光学フィルタと、
前記光学フィルタを介して入射された赤外線を検出して検出信号を生成する受光部と、
第１の基板と、を備える光学式ガスセンサ装置の製造方法であって、
前記光源及び前記受光部を前記第１の基板へ実装する第１の実装工程と、
前記光学フィルタが搭載され、前記光源又は前記受光部を封止する封止具を前記第１の基板に実装する第２の実装工程と、を含み、
前記第２の実装工程において、
前記光源又は前記受光部の側面を囲い当該光源又は当該受光部の空間につながる通気孔を有する第１の保護カバーを前記第１の基板へ実装し、前記光学フィルタを当該第１の保護カバーの上面の開口に搭載して前記封止具とし、前記第１の基板への前記光源、前記受光部及び回路部品の実装の熱処理後に、前記通気孔を接着剤で塞ぐ。
（【００１１】以降は省略されています）

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