(57)【要約】【課題】分析装置の分析効率が低下することを抑制する。【解決手段】分析装置１００、２００は、分析セル１又は磁界セル２１と、センサー７、２７と、保護層Ｌ３〜Ｌ５と、を備える。分析セル１又は磁界セル２１は、分析対象ガスＧａ、Ｇａ’を含むサンプルガスＧｓ、Ｇｓ’を導入する。センサー７、２７は、分析対象ガスＧａ、Ｇａ’を分析するためのデータを取得する。保護層Ｌ３〜Ｌ５は、分析装置のサンプルガスＧｓ、Ｇｓ’が接する接ガス表面上に設けられ、サンプルガスＧｓ、Ｇｓ’に含まれる特定の成分に対して耐性を有するケイ素系材料又はフッ素系材料で構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析する分析装置であって、
光源と、
前記サンプルガスを導入するセルと、
前記セルに導入された前記サンプルガスに含まれる前記分析対象ガスを分析するためのデータを取得するセンサーと、
前記分析装置において前記光源からの光が通過しかつ前記サンプルガスが接する接ガス表面上に設けられ、前記サンプルガスに含まれる特定の成分に対して耐性を有するケイ素系材料又はフッ素系材料で構成される保護層と、
を備える分析装置。
【請求項２】
前記接ガス表面は表面処理されている、請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記接ガス表面は鏡面処理されている、請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記接ガス表面は金メッキ処理されている、請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項５】
前記保護層の膜厚は数百μｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の分析装置。
【請求項６】
前記ケイ素系材料はガラスである、請求項１〜５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
前記保護層は前記セルの接ガス表面上に設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項８】
前記光源は、前記セル内に前記分析対象ガスと相互作用する分析光を導入し、
前記センサーは、前記セルを通過した分析光の強度に基づいた信号を出力する、
請求項１〜７のいずれかに記載の分析装置。
【請求項９】
サンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析する分析装置であって、
前記サンプルガスを導入するセルと、
前記セルに導入された前記サンプルガスに含まれる前記分析対象ガスを分析するためのデータを取得するセンサーと、
前記分析装置の前記サンプルガスが接する接ガス表面上に設けられ、前記サンプルガスに含まれる特定の成分に対して耐性を有するケイ素系材料で構成される保護層と、
を備える分析装置。
【請求項１０】
前記セル内の所定の位置に磁界を発生させることで、当該所定の位置に前記分析対象ガスを引き寄せる励磁部材をさらに備え、
前記センサーは、前記セル内の前記所定の位置の近傍における圧力と、前記セル内の前記所定の位置とは異なる位置における圧力と、の圧力差に基づいた信号を出力する、
請求項９に記載の分析装置。
【請求項１１】
前記サンプルガスからドレンを分離するドレンセパレータと、
前記ドレンセパレータにて分離された前記ドレンを貯蔵するドレンポットと、
をさらに備え、
前記ドレンポットの前記ドレンが接する表面上に、前記ドレンに含まれる成分に対して耐性を有する材料で構成される層が形成される、
請求項１〜１０のいずれかに記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析対象ガスを分析する分析装置に関する。特に、分析装置の接ガス表面に対して影響を与える成分を含むガスを分析する分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析の対象とする分析対象ガスを含むサンプルガスを導入するためのセルと、分析対象ガスの分析をするためのデータを取得するセンサーと、を備えるガス分析装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に開示された分析装置では、分析対象ガスが赤外線を吸収することを利用して、サンプルガスを導入した試料セル内を通過した赤外線の強度に基づいて、分析対象ガスを分析できる。
【０００３】
この装置では、試料セルの内壁を研磨加工または表面メッキ処理することにより、試料セル内を通過する赤外線の反射率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２１８９５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の装置において、分析装置の接ガス表面（例えば、セルの内壁、センサーの接ガス部分など）に対して影響を与える成分がサンプルガスに含まれていると、接ガス表面が当該成分との相互作用によって変形、変質する可能性がある。その他、接ガス表面に当該成分が多く吸着する可能性がある。これらの現象は、分析装置による分析対象ガスの分析効率を低下させる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、サンプルガスに分析装置の接ガス表面に対して影響を与える成分が含まれていても、当該分析装置の分析効率が低下することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る分析装置は、サンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析する装置である。分析装置は、光源と、セルと、センサーと、保護層と、を備える。
セルは、サンプルガスを導入する。センサーは、セルに導入されたサンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析するためのデータを取得する。保護層は、分析装置において光源からの光が通過しかつサンプルガスが接する接ガス表面上に設けられ、サンプルガスに含まれる特定の成分に対して耐性を有するケイ素系材料又はフッ素系材料で構成される。
これにより、接ガス表面とサンプルガス中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置の分析効率が低下することを抑制できる。また、保護層の材料をケイ素系材料、フッ素系材料とすることで、コーティングなどの容易な方法で保護層を形成できる。
【０００８】
接ガス表面は表面処理されていてもよい。これにより、表面処理により分析効率を向上しつつ、当該表面処理された接ガス表面が変質することを抑制して、分析効率の低下を抑制できる。
【０００９】
接ガス表面は鏡面処理されていてもよい。これにより、例えば、分析対象ガスと光との相互作用を用いる分析装置の分析効率を向上しつつ、当該鏡面処理された接ガス表面が変質することを抑制して、分析効率の低下を抑制できる。
【００１０】
接ガス表面は金メッキ処理されていてもよい。これにより、金メッキ処理された接ガス表面が変質することを抑制して、分析効率の低下を抑制できる。
【００１１】
保護層の膜厚は数百μｍ以下であってもよい。これにより、保護層による分析効率の低下を抑制できる。
【００１２】
ケイ素系材料はガラスであってもよい。これにより、保護層による分析効率の低下を抑制できる。
【００１３】
保護層は、セルの接ガス表面上に設けられてもよい。これにより、セルの接ガス表面とサンプルガス中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置の分析効率が低下することを抑制できる。
【００１４】
光源は、セル内に、分析対象ガスと相互作用する分析光を導入してもよい。この場合、センサーは、セルを通過した分析光の強度に基づいた信号を出力する。
これにより、分析対象ガスと分析光との相互作用を用いた分析装置において、接ガス表面とサンプルガス中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置の分析効率が低下することを抑制できる。
【００１５】
本発明の他の見地に係る分析装置は、サンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析する装置である。分析装置は、セルと、センサーと、保護層と、を備える。
セルは、サンプルガスを導入する。センサーは、セルに導入されたサンプルガスに含まれる分析対象ガスを分析するためのデータを取得する。保護層は、分析装置のサンプルガスが接する接ガス表面上に設けられ、サンプルガスに含まれる特定の成分に対して耐性を有するケイ素系材料で構成される。
これにより、接ガス表面とサンプルガス中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置の分析効率が低下することを抑制できる。また、保護層の材料をケイ素系材料とすることで、コーティングなどの容易な方法で保護層を形成できる。
【００１６】
上記の分析装置は、セル内の所定の位置に磁界を発生させることで、当該所定の位置に分析対象ガスを引き寄せる励磁部材をさらに備えてもよい。この場合、センサーは、セル内の所定の位置の近傍における圧力と、セル内の所定の位置とは異なる位置における圧力と、の圧力差に基づいた信号を出力する。
これにより、常磁性を有する分析対象ガスを分析する分析装置において、接ガス表面とサンプルガス中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置の分析効率が低下することを抑制できる。
【００１７】
分析装置は、サンプルガスからドレンを分離するドレンセパレータと、ドレンセパレータにて分離されたドレンを貯蔵するドレンポットと、をさらに備えてもよい。
この場合、ドレンポットのドレンが接する表面上に、ドレンに含まれる成分に対して耐性を有する材料で構成される層が形成される。
これにより、ドレンに含まれる成分とドレンポットとの相互作用が発生する可能性を低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
上記の分析装置では、サンプルガスに接ガス表面に対して影響を与える成分が含まれていても、接ガス表面上の保護層が接ガス表面と当該成分との相互作用を抑制することで、分析効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る分析装置の構成を示す図。
【図２】表面処理後の分析セルの内壁の構造の一例を示す図。
【図３】分析セルに保護層を設けた場合と設けなかった場合における、第１センサーにて受光される分析光の強度の比較結果の一例を示す図。
【図４】第２実施形態に係る分析装置の構成を示す図。
【図５】第２実施形態に係る分析装置の励磁部材及び比較ガス導入部材近傍の拡大図。
【図６】第３実施形態に係る前処理装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．第１実施形態
（１）第１実施形態に係る分析装置の構成
以下、図１を用いて、第１実施形態に係る分析装置１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。第１実施形態に係る分析装置１００は、「非分散型赤外線吸収方式」と呼ばれる方式のガス分析装置である。
このような分析装置１００は、例えば、大気、煙道を流れる排ガス、各種プロセスにて発生するプロセスガス、ごみなどの燃焼により生じる排ガス、ボイラの燃焼（実験）にて発生する排ガス、ガスボンベなどのサンプルガスＧｓに含まれる分析対象ガスＧａを、分析対象ガスＧａの赤外光の吸収特性を用いて分析する装置である。
【００２１】
この分析装置１００にて分析可能な分析対象ガスＧａとしては、例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガス（例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）など）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）ガス（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）など）などの酸性ガスがある。その他、分析対象ガスＧａとしては、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、炭化水素ガス（例えば、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）など）、シロキサン、などがある。
【００２２】
第１実施形態に係る分析装置１００は、サンプルガスＧｓを導入する分析セル１と、比較セル３と、光源５と、分析セル１に導入されたサンプルガスＧｓに含まれる分析対象ガスＧａを分析するためのデータを取得するセンサー７と、を主に備える。分析光Ｌｍは、分析対象ガスＧａが吸収できる波長範囲の光を少なくとも含む光である。本実施形態において、分析光Ｌｍは、赤外領域の波長を有する光である。
【００２３】
（２）分析セル
（２−１）分析セルの構成
分析セル１は、サンプルガスＧｓを導入するための空間（分析空間Ｓｐと呼ぶ）を有する、金属（例えば、ＳＵＳ）製の中空部材である。サンプルガスＧｓを分析空間Ｓｐに導入するため、分析セル１には、導入口１ａと、排出口１ｂと、が設けられる。
導入口１ａは、例えば、サンプルガスＧｓを煙道などからサンプリングするサンプリング装置１１に接続される。排出口１ｂは、例えば、分析空間Ｓｐを吸引する装置（例えば、ポンプなど）（図示せず）に接続される。
また、下記の表面処理（反射層Ｌ２等の形成）前に、分析セル１の内壁ＩＳは鏡面処理（鏡面研磨）される。
【００２４】
分析セル１の長さ方向の両端は、第１光源５ａ（後述）からの分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐを通過できるよう、分析光Ｌｍに対して透明となっている。その他、例えば、分析セル１の長さ方向の両端に光学フィルタを設けるなどして、分析光Ｌｍのうち、分析対象ガスＧａが吸収できる波長範囲の光のみが、分析空間Ｓｐを通過可能となっていてもよい。
【００２５】
（２−２）表面処理
また、本実施形態においては、分析セル１の内壁ＩＳ（図２）、すなわち、分析セル１のサンプルガスＧｓが接する接ガス表面には、表面処理が施されている。具体的には、分析セル１の内壁ＩＳには、分析セル１の分析空間Ｓｐを通過する分析光Ｌｍを反射させるために、鏡面処理が施されている。さらに、鏡面処理された表面及び／又は分析セル１を保護するための層が形成されている。
具体的には、図２に示すように、本実施形態に係る分析セル１の内壁ＩＳには、保持層Ｌ１と、反射層Ｌ２と、保護層Ｌ３と、を有する三層構造が形成されている。図２は、表面処理後の分析セルの内壁の構造の一例を示す図である。
【００２６】
保持層Ｌ１は、分析セル１の内壁ＩＳ上に形成され、反射層Ｌ２を分析セル１の内壁ＩＳに保持するための層である。反射層Ｌ２が金メッキ薄膜である場合には、保持層Ｌ１は、例えば、金薄膜を保持しやすい金属の薄膜である。本実施形態において、保持層Ｌ１は、ニッケル薄膜である。
【００２７】
反射層Ｌ２は、分析セル１を通過する分析光Ｌｍを反射させるための層である。反射層Ｌ２は、保持層Ｌ１上に形成されることで、分析セル１に保持される。分析光Ｌｍは赤外光であるので、反射層Ｌ２は、赤外光を効率よく反射する金属層である。例えば、金メッキ処理により形成される金メッキ薄膜、鏡面を有するアルミニウム薄膜を、反射層Ｌ２とできる。
【００２８】
保護層Ｌ３は、反射層Ｌ２上に形成され、反射層Ｌ２を保護するための層である。反射層Ｌ２及び／又は分析セル１の内壁ＩＳと相互作用（例えば、酸化、吸着など）する成分がサンプルガスＧｓに含まれていると、反射層Ｌ２及び／又は分析セル１が劣化する可能性があり、及び／又は、分析対象ガスＧａの分析結果に影響を及ぼす可能性がある。例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガス、硫黄酸化物（ＳＯｘ）ガスなどの腐食性を有する腐食性ガスが含まれていると、反射層Ｌ２などが劣化する可能性がある。
【００２９】
従って、保護層Ｌ３は、反射層Ｌ２、保持層Ｌ１、及び分析セル１の内壁までサンプルガスＧｓを通過させず、かつ、光源５からの光（分析光Ｌｍ）が通過する箇所において赤外光である分析光Ｌｍに対してほぼ透明であることが好ましい。さらに、サンプルガスＧｓに含まれる成分と相互作用しないことが好ましい。また、保護層Ｌ３は、分析セル１の内壁ＩＳなどの複雑な形状の部分に均一な膜状に形成することが容易であることが好ましい。
【００３０】
このような保護層Ｌ３を形成するためには、ケイ素系材料（例えば、ガラス、石英など）、フッ素系材料（例えば、フッ素樹脂など）を用いることが好ましい。
例えば、ケイ素系材料としてガラス、石英を用いた場合には、これらのコーティング材を用いたコーティングにより薄膜としての保護層Ｌ３を容易に形成できる。また、フッ素系材料としてフッ素樹脂を用いた場合には、フッ素樹脂コーティング材を用いたコーティングにより薄膜としての保護層Ｌ３を容易に形成できる。
本実施形態においては、保護層Ｌ３は、ガラスコーティング材を用いて形成される。つまり、保護層Ｌ３は、ガラス薄膜である。
【００３１】
ガラス薄膜を保護層Ｌ３として用いる場合、その膜厚は、１μｍ〜数百μｍの範囲とすることが好ましく、数μｍ（２μｍ）〜１００μｍの範囲とすることがより好ましく、数μｍ〜１０μｍの範囲とすることが最も好ましい。ガラス薄膜の保護層Ｌ３をこの膜厚範囲とすることで、反射層Ｌ２（及び保持層Ｌ１）までサンプルガスＧｓを通過させず、かつ、分析光Ｌｍに対して十分透明な保護層Ｌ３を形成できる。
ガラス薄膜である保護層Ｌ３の膜厚が小さすぎると、サンプルガスＧｓを反射層Ｌ２まで通過させてしまう可能性がある。その一方、膜厚が大きすぎると、分析光Ｌｍに対する透明度が下がり反射層Ｌ２にて分析光Ｌｍを反射しにくくなり、また、保護層Ｌ３の形成に時間がかかる。
【００３２】
（３）比較セル
比較セル３は、分析セル１と並列に設けられた中空部材であり、内部に比較空間Ｓｃを形成する。比較空間Ｓｃには、分析光Ｌｍ（比較光Ｌｃ）を吸収しない比較ガスＧｃが充填されている。比較ガスＧｃとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。また、分析セル１と同様、比較セル３の少なくとも長さ方向の両端は、比較光Ｌｃに対して透明となっている。
なお、上記の分析セル１と同様に、比較セル３の内壁に、比較光Ｌｃを反射させる反射層を設けてもよい。この場合、分析セル１と条件を同一とするなどの目的で、比較セル３の内壁に、分析セル１の内壁ＩＳに形成した三層構造を形成してもよい。
【００３３】
（４）光源
光源５は、分析セル１の長さ方向の一端に配置された第１光源５ａと、比較セル３の長さ方向の一端に配置された第２光源５ｂと、を有する。第１光源５ａは、分析セル１の分析空間Ｓｐに分析光Ｌｍを出力する。第２光源５ｂは、比較セル３の比較空間Ｓｃに比較光Ｌｃを出力する。
本実施形態において、分析光Ｌｍと比較光Ｌｃは同一の赤外光である。従って、第１光源５ａ及び第２光源５ｂとしては、例えば、同種類の赤外線ランプなどの、赤外光を出力できる光源を使用できる。
【００３４】
また、光源５と分析セル１及び比較セル３との間には、光チョッパ５１が設けられる。光チョッパ５１は、例えば、分析光Ｌｍと比較光Ｌｃとを交互に遮断することで、分析光Ｌｍの分析空間Ｓｐへの出力と、比較光Ｌｃの比較空間Ｓｃへの出力とを切り替える部材である。
【００３５】
（５）センサー
センサー７は、分析セル１及び比較セル３の長さ方向の光源５が設けられた側とは反対側に、設けられる。センサー７は、分析空間Ｓｐを通過した分析光Ｌｍの強度と、比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃの強度と、の差分に基づいた信号を出力する。本実施形態に係る分析装置１００は、センサー７から出力される信号に基づいて、分析セル１に導入されたサンプルガスＧｓに含まれる分析対象ガスＧａを分析する。
【００３６】
図１に示すように、センサー７は、第１センサー７ａと、第２センサー７ｂと、を有する。第１センサー７ａは、第２センサー７ｂよりも分析セル１及び比較セル３に近い位置に設けられる。本実施形態において、第１センサー７ａは、ニューマチック検出器であり、封入セル７１ａと、封入セル７１ａを２つの空間に分割するコンデンサマイクロフォン７３ａと、を有する。封入セル７１ａには、分析対象ガスＧａ又はこれと類似の赤外光に対する光学的特性を有するガスを含むガスが封入されている。
封入セル７１ａの２つの空間のうちの一方には分析空間Ｓｐを通過した分析光Ｌｍが入射され、他方には比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃが入射される。
【００３７】
上記の第１センサー７ａは、分析空間Ｓｐを通過した分析光Ｌｍが封入セル７１ａの一方の空間に入射したときの圧力と、比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃが封入セル７１ａの他方の空間に入射したときの圧力と、の差分に基づいた信号を出力する。
【００３８】
なお、第１センサー７ａと分析セル１及び比較セル３との間には、特定の波長領域の分析光Ｌｍ及び比較光Ｌｃのみを通過させる光学フィルタ７５を設けてもよい。
【００３９】
第２センサー７ｂは、分析光Ｌｍ及び比較光Ｌｃの伝搬方向において、第１センサー７ａのよりも後方に設けられる。第２センサー７ｂは、第１センサー７ａと同様にニューマチック検出器であり、封入セル７１ｂと、封入セル７１ｂを２つの空間に分割するコンデンサマイクロフォン７３ｂと、を有する。
封入セル７１ｂには、分析対象ガスＧａ又はこれと同様の光学的特性を有するガスと、分析対象ガスＧａ以外のサンプルガスＧｓに含まれる干渉ガスＧｉ又はこれと同様の光学的特性を有するガスとを含むガスが封入されている。干渉ガスＧｉは、分析対象ガスＧａが吸収する赤外光の一部を吸収することにより、第１センサー７ａの出力信号に影響を与えるガス成分である。
封入セル７１ｂの２つの空間のうちの一方には第１センサー７ａを通過した分析光Ｌｍが入射され、他方には第１センサー７ａを通過した比較光Ｌｃが入射される。
【００４０】
上記の第２センサー７ｂは、第１センサー７ａを通過した分析光Ｌｍが封入セル７１ｂの一方の空間に入射したときの圧力と、第１センサー７ａを通過した比較光Ｌｃが封入セル７１ｂの他方の空間に入射したときの圧力と、の差分に基づいた信号を出力する。
【００４１】
なお、第１センサー７ａと第２センサー７ｂとの間には、特定の波長領域の分析光Ｌｍ及び比較光Ｌｃのみを通過させる光学フィルタを設けてもよい。
【００４２】
（６）分析動作
以下、非分散型赤外線吸収方式の分析装置１００を用いた分析対象ガスＧａの分析動作について簡単に説明する。  
分析対象ガスＧａの分析動作は、煙道などのサンプルガスＧｓの分析空間Ｓｐへの導入から開始される。その後、第１光源５ａから分析光Ｌｍを出力し、第２光源５ｂから比較光Ｌｃを出力しつつ、光チョッパ５１を動作させる。これにより、分析光Ｌｍの分析空間Ｓｐへの導入と、比較光Ｌｃの比較空間Ｓｃへの導入とが所定の周期にて切り替えられる。
【００４３】
分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐへ導入されると、分析光Ｌｍは、分析空間Ｓｐを通過する間に一部が分析対象ガスＧａと相互作用し、さらに、封入セル７１ａの一方の空間のガスと相互作用する。封入セル７１ａを分析光Ｌｍが通過することで、封入セル７１ａの一方の空間の圧力が上昇し、その圧力上昇に応じた信号が第１センサー７ａから出力される。封入セル７１ａには分析対象ガスＧａと同様の光学的特性を有するガスが封入されているので、第１センサー７ａから出力される当該信号は、分析対象ガスＧａの濃度に応じた信号となる。
【００４４】
また、第１センサー７ａを通過した分析光Ｌｍは、第２センサー７ｂの封入セル７１ｂの一方の空間のガスと相互作用する。封入セル７１ｂの一方の空間を分析光Ｌｍが通過することで、当該一方の空間の圧力が上昇し、その圧力上昇に応じた信号が第２センサー７ｂから出力される。封入セル７１ｂには干渉ガスＧｉと同様の光学的特性を有するガスが封入されているので、第２センサー７ｂから出力される当該信号は、干渉ガスＧｉの濃度に応じた信号となる。
【００４５】
一方、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃへ導入されると、比較光Ｌｃは、比較ガスＧｃとほとんど相互作用することなく分析空間Ｓｐを通過し、封入セル７１ａの他方の空間のガスと相互作用する。これにより、封入セル７１ａの他方の空間の圧力が上昇し、その圧力上昇に応じた信号が第１センサー７ａから出力される。
比較光Ｌｃが比較ガスＧｃとほとんど相互作用しないことにより、封入セル７１ａを通過する比較光Ｌｃの強度は、分析光Ｌｍよりも大きくなる。その結果、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃへ導入されたときの第１センサー７ａからの出力の大きさは、分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐへ導入されたときとは異なる。また、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃへ導入されたときの第１センサー７ａからの出力の大きさは、サンプルガスＧｓ中の分析対象ガスＧａの濃度に対して不変である。
【００４６】
また、第１センサー７ａを通過した比較光Ｌｃは、第２センサー７ｂの封入セル７１ｂの他方の空間のガスと相互作用する。封入セル７１ｂの他方の空間を比較光Ｌｃが通過することで、当該他方の空間の圧力が上昇し、その圧力上昇に応じた信号が第２センサー７ｂから出力される。
比較光Ｌｃが比較ガスＧｃとほとんど相互作用しないことにより、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃへ導入されたときの第２センサー７ｂからの出力の大きさは、分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐへ導入されたときとは異なる。また、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃへ導入されたときの第２センサー７ｂからの出力の大きさは、サンプルガスＧｓ中の干渉ガスＧｉの濃度に対して不変である。
【００４７】
分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐを通過したときの第１センサー７ａからの出力の大きさと、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃを通過したときの第１センサー７ａからの出力の大きさと、の差分に基づいて、サンプルガスＧｓに含まれる分析対象ガスＧａの濃度に応じた値を算出できる。
【００４８】
また、分析光Ｌｍが分析空間Ｓｐを通過したときの第２センサー７ｂからの出力の大きさと、比較光Ｌｃが比較空間Ｓｃを通過したときの第２センサー７ｂからの出力の大きさと、の差分に基づいて、サンプルガスＧｓに含まれる干渉ガスＧｉの濃度に応じた値を算出できる。
【００４９】
さらに、上記の分析対象ガスＧａの濃度に応じた値と、干渉ガスＧｉの濃度に応じた値と、の比較に基づいて、分析対象ガスＧａについて干渉ガスＧｉの影響を除去した精度のよい分析を実行できる。
【００５０】
（７）まとめ
上記のように、第１実施形態に係る分析装置１００では、サンプルガスＧｓを導入する分析セル１の内壁ＩＳに反射層Ｌ２が形成されている。これにより、分析セル１を通過中の分析光Ｌｍを当該反射層Ｌ２にて反射させて、分析対象ガスＧａと分析光Ｌｍとの相互作用を用いる分析装置１００の分析効率を向上できる。
また、本実施形態において、反射層Ｌ２上には保護層Ｌ３が形成されている。これにより、反射層Ｌ２にサンプルガスＧｓが接触することを防止して、サンプルガスＧｓに含まれる特定の成分により反射層Ｌ２が劣化する可能性を大幅に低減できる。
例えば、腐食性ガスが反射層Ｌ２（例えば、金薄膜）に接触して、反射層Ｌ２の「くすみ」や剥がれの発生の可能性を低減できる。反射層Ｌ２の「くすみ」や剥がれは、ドリフトや指示値の低下を発生させる。
【００５１】
また、例えば、金メッキ処理により反射層Ｌ２を形成した場合には、反射層Ｌ２に隙間及び／又は孔が形成されることがあるが、上記の保護層Ｌ３により当該隙間及び孔を塞ぐことができる。これにより、反射層Ｌ２の隙間や孔を通してサンプルガスＧｓが保持層Ｌ１及び分析セル１の内壁ＩＳに到達する可能性を大幅に低減できる。その結果、サンプルガスＧｓに含まれる成分により、保持層Ｌ１や分析セル１が劣化する可能性を大幅に低減できる。
【００５２】
さらに、保護層Ｌ３は、サンプルガスＧｓと相互作用しないことにより、サンプルガスＧｓに含まれる所定の成分が分析セル１の接ガス表面に付着することを防止できる。その結果、分析装置１００を用いた分析結果が、当該所定の成分による影響を受けにくくできる。
例えば、サンプルガスＧｓが比較ガスＧｃとは異なるバックグラウンド成分（例えば、水素）を含み、分析装置１００の構成を比較ガスＧｃで行った場合に、このバックグラウンド成分が接ガス表面に付着することにより、センサー７から出力される信号値が本来の値からずれることを防止できる。
【００５３】
また、保護層Ｌ３を設けることにより、分析セル１の内壁ＩＳが汚れた場合のメンテナンス時に反射層Ｌ２が破損する可能性を大幅に低減できる。保護層Ｌ３の膜厚を数百μｍ以下とすることにより、測定結果が保護層Ｌ３により影響を受けにくくなる。
【００５４】
分析対象ガスＧａの分析結果が保護層Ｌ３の影響を受けないことを確認するために、上記の第１実施形態に係る分析装置１００において、分析セル１に保護層Ｌ３として数百μｍのガラスコーティングを用いた場合と、分析セル１に保護層Ｌ３を設けない場合とで、第１センサー７ａにより受光される分析光Ｌｍの強度を比較した。その結果を、図３に示す。図３は、分析セルに保護層を設けた場合と設けなかった場合における、第１センサーにて受光される分析光の強度の比較結果の一例を示す図である。
【００５５】
図３に示すデータを取得したときの条件は、以下のようになる。分析セル１に保護層Ｌ３を設けるか否か以外、以下に示す条件は同一とした。
サンプルガスＧｓは、窒素（Ｎ２）ガスと、分析対象ガスＧａとしての二炭化炭素（ＣＯ２）ガスとの混合ガスである。
図３に示すデータは、窒素ガスを分析セル１に導入した状態から、所定のタイミングＴにてサンプルガスＧｓが窒素ガスから切り替えられて分析セル１に導入されたときに取得された。
【００５６】
図３に示すように、数百μｍのガラスコーティング膜を保護層Ｌ３として設けた場合（図３の実線）と、保護層Ｌ３を設けなかった場合（図３の点線）で、第１センサー７ａにより受光される分析光Ｌｍの強度に違いはなかった。すなわち、膜厚が数百μｍ程度であれば、保護層Ｌ３は、分析装置１００による分析結果に影響を与えないことが分かる。
【００５７】
以上のように、保護層Ｌ３は、接ガス表面とサンプルガスＧｓ中の特定の成分との相互作用の発生を抑制し、分析装置１００の分析効率が低下することを抑制できる。
【００５８】
２．第２実施形態
（１）第２実施形態に係る分析装置の構成
第１実施形態において説明した上記の保護層Ｌ３（又は三層構造）は、非分散型赤外線吸収方式の分析装置１００の接ガス表面のみでなく、他のガス分析装置の接ガス表面にも適用できる。
例えば、図４に示すように、磁気圧力式の分析装置２００の接ガス表面に保護層を形成できる。図４は、第２実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。磁気圧力方式の分析装置２００は、サンプルガスＧｓ’に含まれる常磁性を有する分析対象ガスＧａ’（例えば、酸素）を分析するための分析装置である。
第２実施形態に係る分析装置２００は、磁界セル２１と、励磁部材２３と、比較ガス導入部材２５と、センサー２７と、を備える。
【００５９】
（２）磁界セル
磁界セル２１は、サンプルガスＧｓ’を導入するための分析空間Ｓｐ’を有する、金属製の部材である。磁界セル２１には、サンプルガスＧｓ’を導入する導入口２１ａと、排出ガス（サンプルガスＧｓ’と比較ガスＧｃ’の混合ガス）を排出する排出口２１ｂと、が設けられる。
磁界セル２１の第１主面には励磁部材２３を挿入するための開口が設けられ、当該第１主面に対向する第２主面には比較ガス導入部材２５を挿入するための開口が設けられる。
【００６０】
（３）励磁部材
励磁部材２３は、磁界セル２１内の励磁部材２３と比較ガス導入部材２５との間に磁界を発生させる部材であり、例えば電磁石である。励磁部材２３は、第１励磁部材２３ａと、第２励磁部材２３ｂと、を有する。第１励磁部材２３ａ及び第２励磁部材２３ｂは、それぞれ、磁界セル２１の第１主面に設けられた開口に挿入される。これにより、第１励磁部材２３ａと第２励磁部材２３ｂとは、互いに所定の距離だけ離れて配置される。
なお、第１励磁部材２３ａと第２励磁部材２３ｂは、独立して磁界を発生できる。
【００６１】
磁界セル２１の第１主面に設けられる開口の面積は、第１励磁部材２３ａ及び第２励磁部材２３ｂの断面積よりも大きい。従って、第１励磁部材２３ａとこれを挿入した開口との間の隙間、及び、第２励磁部材２３ｂとこれを挿入した開口との間の隙間には、これら隙間を埋めるモールドＭが形成される。モールドＭは、樹脂モールドであり、上記隙間に樹脂を流し込むことで形成できる。
【００６２】
（４）比較ガス導入部材
比較ガス導入部材２５は、磁界セル２１内に比較ガスＧｃ’（例えば、窒素（Ｎ２））を導入するための部材である。比較ガス導入部材２５は、第１導入部材２５ａと、第２導入部材２５ｂと、を有する。
第１導入部材２５ａは、磁界セル２１の第２主面に設けられた開口に挿入されることで、第１励磁部材２３ａと対向するよう配置される。第１導入部材２５ａには、比較ガスＧｃ’が通過する第１導入口２５ｃが設けられている。上記構成により、第１導入部材２５ａは、第１励磁部材２３ａの近傍に比較ガスＧｃ’を導入できる。
第２導入部材２５ｂは、磁界セル２１の第２主面に設けられた開口に挿入されることで、第２励磁部材２３ｂと対向するよう配置される。第２導入部材２５ｂには、比較ガスＧｃ’が通過する第２導入口２５ｄが設けられている。上記構成により、第２導入部材２５ｂは、第２励磁部材２３ｂの近傍に比較ガスＧｃ’を導入できる。
【００６３】
磁界セル２１の第２主面に設けられる開口の面積は、第１導入部材２５ａ及び第２導入部材２５ｂの断面積よりも大きい。従って、第１導入部材２５ａとこれを挿入した開口との間の隙間、及び、第２導入部材２５ｂとこれを挿入した開口との間の隙間には、これら隙間を埋めるモールドＭが形成される。モールドＭは、樹脂モールドであり、上記隙間に樹脂を流し込むことで形成できる。
【００６４】
（５）保護層
以下、図５を用いて、第２実施形態に係る分析装置２００の接ガス表面への保護層の適用について説明する。図５は、第２実施形態に係る分析装置の励磁部材及び比較ガス導入部材近傍の拡大図である。
図５に示すように、分析装置２００において、磁界セル２１の内壁、励磁部材２３（第１励磁部材２３ａ、第２励磁部材２３ｂ）の分析空間Ｓｐ’に挿入された側の先端部分、及び、比較ガス導入部材２５（第１導入部材２５ａ、第２導入部材２５ｂ）の分析空間Ｓｐ’に挿入された側の先端部分に、保護層Ｌ４が形成されている。
【００６５】
この保護層Ｌ４は、サンプルガスＧｓ’に含まれる特定の成分に対して耐性を有する材料で構成されており、サンプルガスＧｓ’が各部材に到達することを防止する。
保護層Ｌ４としては、例えば、金メッキ処理による金薄膜を使用できる。その他、ガラスコーティングによるガラス薄膜、フッ素樹脂コーティングによるフッ素樹脂薄膜、石英コーティングによる石英薄膜、セラミックコーティングによるセラミック薄膜を保護層Ｌ４としてもよい。
【００６６】
さらに、例えば、金メッキ処理による金薄膜層と、当該金薄膜層上に形成されたガラス薄膜、フッ素樹脂薄膜、石英薄膜、セラミック薄膜と、により保護層Ｌ４を構成してもよい。すなわち、複数の層により保護層Ｌ４を形成してもよい。
【００６７】
また、モールドＭの分析空間Ｓｐ’に面する側の接ガス表面上には、保護層Ｌ５が形成されている。保護層Ｌ５は、サンプルガスＧｓ’に含まれる特定の成分に対して耐性を有する材料で構成されており、サンプルガスＧｓ’がモールドＭに到達することを防止する。
保護層Ｌ５としては、例えば、ガラスコーティングにより形成したガラス薄膜を使用できる。その他、ガラス薄膜以外にも、例えば、フッ素樹脂薄膜、石英薄膜、セラミック薄膜などを、保護層Ｌ５として使用できる。
【００６８】
（６）センサー
センサー２７は、隔離部材２７ａにより隔離された第１空間２７ｂと第２空間２７ｃとの間の圧力差に対応する信号を出力する。
第１空間２７ｂは第１導入口２５ｃと接続され、第２空間２７ｃは第２導入口２５ｄと接続されている。また、第１空間２７ｂ及び第２空間２７ｃには、それぞれ、独立して比較ガスＧｃ’が導入される。
第１空間２７ｂに導入された比較ガスＧｃ’は、第１導入口２５ｃから第１励磁部材２３ａの近傍に導入される。一方、第２空間２７ｃに導入された比較ガスＧｃ’は、第２導入口２５ｄから第２励磁部材２３ｂの近傍に導入される。
【００６９】
（７）分析動作
以下、上記構成を有する磁気圧力式の分析装置２００における分析対象ガスＧａ’の分析動作を簡単に説明する。磁気圧力式の分析装置２００では、サンプルガスＧｓ’と比較ガスＧｃ’を磁界セル２１に導入しつつ、第１励磁部材２３ａと第２励磁部材２３ｂとを交互に励磁する。
【００７０】
第１励磁部材２３ａが励磁された場合には、第１励磁部材２３ａの近傍に常磁性の分析対象ガスＧａ’が引き寄せされることで、第１励磁部材２３ａの近傍の圧力が、第２励磁部材２３ｂの近傍の圧力よりも大きくなる。この圧力差が、第１導入口２５ｃ及び第２導入口２５ｄを介して第１空間２７ｂ及び第２空間２７ｃに伝達され、第１空間２７ｂの圧力が第２空間２７ｃの圧力よりも大きくなる。この結果、センサー２７は、第１励磁部材２３ａの近傍と第２励磁部材２３ｂの近傍との圧力差に応じた信号を出力する。
【００７１】
一方、第２励磁部材２３ｂが励磁された場合には、第２励磁部材２３ｂの近傍に分析対象ガスＧａ’が引き寄せられることで、第２励磁部材２３ｂの近傍の圧力が、第１励磁部材２３ａの近傍の圧力よりも大きくなる。この圧力差が、第１導入口２５ｃ及び第２導入口２５ｄを介して第１空間２７ｂ及び第２空間２７ｃに伝達され、第２空間２７ｃの圧力が第１空間２７ｂの圧力よりも大きくなる。この結果、第２励磁部材２３ｂが励磁された場合には、センサー２７は、第１励磁部材２３ａが励磁された場合に出力される信号の符号（正負）とは逆の符号を有する信号を出力する。
【００７２】
第１励磁部材２３ａと第２励磁部材２３ｂとを交互に励磁する１周期が経過後に、第１励磁部材２３ａが励磁された場合にセンサー２７から出力された信号と、第２励磁部材２３ｂが励磁された場合にセンサー２７から出力された信号との差分に基づいて、サンプルガスＧｓ’に含まれる分析対象ガスＧａ’を分析できる。
【００７３】
（８）まとめ
第２実施形態に係る分析装置２００では、磁界セル２１の内壁、励磁部材２３及び比較ガス導入部材２５の分析空間Ｓｐ’側の先端に、すなわち接ガス表面上に、保護層Ｌ４が設けられている。これにより、上記の各部材とサンプルガスＧｓ’に含まれる特定の成分との相互作用の発生を抑制し、当該各部材が変質して劣化する可能性を大幅に減少できる。
【００７４】
また、モールドＭの分析空間Ｓｐ’に面する表面上には、保護層Ｌ５が設けられている。これにより、モールドＭとサンプルガスＧｓ’に含まれる特定の成分との相互作用の発生を抑制し、樹脂であるモールドＭが変質して劣化する可能性を大幅に減少できる。
【００７５】
３．第３実施形態
（１）前処理装置の構成
第１実施形態及び第２実施形態においては、サンプルガスに含まれる所定の成分から分析装置を保護する保護層は、分析装置のセル内壁などの、サンプルガスが接触する接ガス表面上に設けられていた。これに限られず、サンプルガスに含まれる所定の成分が接触する表面を有する他の装置に対しても、上記の保護層を適用できる。
例えば、煙道などからサンプリングしたサンプルガスを上記の分析装置に導入する前に処理する前処理装置に対して保護層を適用できる。なお、この前処理装置は、サンプルガスをサンプリングする装置（例えば、第１実施形態のサンプリング装置１１）と、分析装置のサンプルガスの導入口との間に設けられる。
【００７６】
以下、図６を用いて、第３実施形態に係る前処理装置３００を説明する。図６は、第３実施形態に係る前処理装置の構成を示す図である。前処理装置３００は、ドレンセパレータ４１と、ドレンポット４３と、を備える。
ドレンセパレータ４１は、サンプリング装置１１’によりサンプリングしたサンプルガスＧｓ’’から、ドレンＤを分離する。ドレンＤが分離されたサンプルガスＧｓ’’は、分析装置（例えば、上記の分析装置１００、２００）に導入される。
【００７７】
ドレンポット４３は、ドレンセパレータ４１にて分離されたドレンＤを貯蔵する。具体的には、ドレンポット４３は、ドレンセパレータ４１のドレンＤの排出口に接続されるドレン入口４３ａと、ドレンＤを貯蔵する容器４３ｂと、を有する。
容器４３ｂは、例えば、透明なプラスチック（例えば、塩化ビニル）製の容器である。容器４３ｂが透明であることにより、容器４３ｂに貯蔵されたドレンＤの量を、外部より視覚的に確認できる。
容器４３ｂに貯蔵されたドレンは、例えばドレンバルブ４５などの操作により、外部に排出できる。
【００７８】
第３実施形態に係る上記の前処理装置３００では、上記ドレンＤに含まれる所定の成分と容器４３ｂの内壁との相互作用を防止するために、容器４３ｂの内壁に保護層Ｌ６が設けられる。
容器４３ｂに貯蔵されたドレンＤを外部から確認できるよう、保護層Ｌ６は、ドレンＤに含まれる所定の成分に対して耐性があるだけでなく、光学的に透明であることが好ましい。このような保護層Ｌ６としては、例えば、ガラスコーティングによるガラス薄膜、フッ素樹脂コーティングによるフッ素樹脂薄膜を使用できる。その他、石英コーティングによる石英薄膜を、保護層Ｌ６として使用することもできる。
【００７９】
なお、保護層Ｌ３は、容器４３ｂの内壁のみでなく、ドレンＤが接するドレン入口４３ａの内壁にも設けられていてもよい。
【００８０】
ドレンポット４３のドレンＤが接する表面上に保護層Ｌ６を設けることにより、例えば、ドレンＤに含まれる所定の成分（例えば、有機溶剤）とドレンポット４３との相互作用により、ドレンポット４３（特に、容器４３ｂ）が膨潤（白濁）して内部が確認できなくなってしまうことを防止できる。その結果、例えば、ドレンポット４３の交換頻度を低減できる。
また、ドレンポット４３に保護層Ｌ６を設ける構造とすることで、例えば、ドレンポット４３全体を有機溶剤に耐性のあるフッ素樹脂又はガラスなどにより構成するよりも安価に、ドレンＤに含まれる所定の成分に対して耐性のあるドレンポット４３を製造できる。
【００８１】
（２）付記事項
分析装置にて分析するサンプルガスから分離したドレンを貯蔵するドレンポットであって、
前記ドレンの排出口に接続されるドレン入口と、
前記ドレンを貯蔵する容器と、
前記ドレンが接する表面上に設けられ、前記ドレンに含まれる成分に対して耐性を有する材料で構成される保護層と、
を備えるドレンポット。
【００８２】
４．他の実施形態
以上、本発明の一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、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）上記にて説明した保護層は、非分散型赤外線吸収方式の分析装置、磁気圧力式の分析装置以外のガス分析装置に対しても適用できる。
【００８３】
（Ｂ）第１実施形態に係る分析装置１００において、反射層Ｌ２を分析セル１の内壁ＩＳに十分な強度で形成できるのであれば、保持層Ｌ１を設けなくてもよい。
また、分析セル１の内壁ＩＳにて分析光Ｌｍを反射させる必要がなければ、反射層Ｌ２及び／又は保持層Ｌ１を設けなくてもよい。
【００８４】
（Ｃ）保護層Ｌ３を分析セル１の内壁ＩＳ上に直接形成する場合には、当該内壁ＩＳ上に保護層Ｌ３を十分な強度で形成するための表面処理を、分析セル１の内壁ＩＳに施してもよい。
【００８５】
（Ｄ）例えば、ニューマチック検出器のような、分析光Ｌｍが通過する内部空間を有するセンサーにおいて、当該内部空間を形成するセンサセル（例えば、第１実施形態の封入セル７１ａ、７１ｂ）の内壁に、金メッキ処理により、分析光を反射させる金薄膜の反射層を設けてもよい。
この場合、上記センサセルに封入された封入ガスにより上記の反射層が劣化する可能性を低減するために、当該反射層上に、封入ガスに対して耐性のある保護層を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、接ガス表面に対して影響を与える成分を含むガスを分析する分析装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１００、２００分析装置
３００ 前処理装置
１     分析セル
１ａ   導入口
１ｂ   排出口
３     比較セル
５     光源
５１   光チョッパ
５ａ   第１光源
５ｂ   第２光源
７     センサー
７ａ   第１センサー
７ｂ   第２センサー
７１ａ、７１ｂ封入セル
７３ａ、７３ｂコンデンサマイクロフォン
７５   光学フィルタ
１１、１１’  サンプリング装置
２１   磁界セル
２１ａ 導入口
２１ｂ 排出口
２３   励磁部材
２３ａ 第１励磁部材
２３ｂ 第２励磁部材
２５   比較ガス導入部材
２５ａ 第１導入部材
２５ｂ 第２導入部材
２５ｃ 第１導入口
２５ｄ 第２導入口
２７   センサー
２７ａ 隔離部材
２７ｂ 第１空間
２７ｃ 第２空間
４１   ドレンセパレータ
４３   ドレンポット
４３ａ ドレン入口
４３ｂ 容器
４５   ドレンバルブ
Ｄ     ドレン
Ｇａ、Ｇａ’  分析対象ガス
Ｇｃ、Ｇｃ’  比較ガス
Ｇｉ   干渉ガス
Ｇｓ、Ｇｓ’、Ｇｓ’’      サンプルガス
ＩＳ   内壁
Ｌ１   保持層
Ｌ２   反射層
Ｌ３〜Ｌ６    保護層
Ｌｃ   比較光
Ｌｍ   分析光
Ｍ     モールド
Ｓｃ   比較空間
Ｓｐ、Ｓｐ’  分析空間
【図１】
2020118455.tif 000003
【図２】
2020118455.tif 000004
【図３】
2020118455.tif 000005
【図４】
2020118455.tif 000006
【図５】
2020118455.tif 000007
【図６】
2020118455.tif 000008