(57)【要約】【課題】ガス分析計においては、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制することが好ましい。【解決手段】内部にガス封入空間が設けられた金属筐体と、ガラス板とを備え、ガラス板の外縁部は金属筐体に挟まれ、ガス封入空間は金属筐体とガラス板とにより密閉されているガス分析計を提供する。金属筐体は、金属筐体の上面に設けられた溝部を有してよく、溝部は、ガラス板の上面視でガラス板の少なくとも一部を囲ってよい。溝部は、ガラス板の上面視でガラス板の全体を囲ってもよい。【選択図】図１
2020139867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガス封入空間が設けられた金属筐体と、
ガラス板と、
を備え、
前記ガラス板の外縁部は、前記金属筐体に挟まれ、
前記ガス封入空間は、前記金属筐体と前記ガラス板とにより密閉されている、
ガス分析計。
【請求項２】
前記金属筐体は、前記金属筐体の上面に設けられた溝部を有し、
前記溝部は、前記ガラス板の上面視で前記ガラス板の少なくとも一部を囲う、
請求項１に記載のガス分析計。
【請求項３】
前記溝部は、前記ガラス板の上面視で前記ガラス板の全体を囲う、請求項２に記載のガス分析計。
【請求項４】
前記溝部の前記金属筐体の上面からの深さは、前記ガラス板の厚さよりも大きい、請求項２または３に記載のガス分析計。
【請求項５】
前記溝部の底面は、前記ガラス板の上面よりも上方に配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載のガス分析計。
【請求項６】
前記ガラス板の前記外縁部の上方において、前記金属筐体の厚さは、前記ガラス板の厚さ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス分析計。
【請求項７】
前記ガラス板の前記外縁部において、前記ガラス板の上面と前記金属筐体との間に設けられた保護部材をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス分析計。
【請求項８】
前記保護部材はゴム材である、請求項７に記載のガス分析計。
【請求項９】
金属筐体の上面を摩擦攪拌して、前記金属筐体の上面よりも下方に配置されたガラス板と前記金属筐体とを圧接させる、ガス分析計の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分析計およびガス分析計の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス分析計の金属筐体とガラス板とは、接着剤により接合されていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２００３−１３０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガス分析計においては、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、ガス分析計を提供する。ガス分析計は、内部にガス封入空間が設けられた金属筐体と、ガラス板とを備える。ガラス板の外縁部は、金属筐体に挟まれている。ガス封入空間は、金属筐体とガラス板とにより密閉されている。
【０００５】
金属筐体は、金属筐体の上面に設けられた溝部を有してよい。溝部は、ガラス板の上面視でガラス板の少なくとも一部を囲ってよい。
【０００６】
溝部は、ガラス板の上面視でガラス板の全体を囲ってもよい。
【０００７】
溝部の金属筐体の上面からの深さは、ガラス板の厚さよりも大きくてよい。
【０００８】
溝部の底面は、ガラス板の上面よりも上方に配置されてよい。
【０００９】
ガラス板の上面と平行な方向において、溝部の底面は、溝部の金属筐体の上面における開口よりもガラス板に近くなるように設けられていてよい。
【００１０】
ガラス板の側面の少なくとも一部は、ガラス板の断面視でガラス板の下面から上面にかけて先細るテーパー状であってよい。
【００１１】
ガラス板のテーパー状の側面に垂直な方向の垂直線は、溝部と重なってよい。
【００１２】
ガラス板の外縁部の上方において、金属筐体の側面は、金属筐体の断面視で金属筐体の下面側から上面側にかけて先細るテーパー状であってよい。
【００１３】
ガラス板の外縁部の上方において、金属筐体の厚さは、ガラス板の厚さ以上であってよい。
【００１４】
ガス分析計は、ガラス板の外縁部において、ガラス板の上面と金属筐体との間に設けられた保護部材をさらに備えてよい。
【００１５】
保護部材はゴム材であってよい。
【００１６】
本発明の第２の態様においては、ガス分析計の製造方法を提供する。ガス分析計の製造方法は、金属筐体の上面を摩擦攪拌して、金属筐体の上面よりも下方に配置されたガラス板と金属筐体とを圧接させる。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の断面の一例を示す図である。
【図２】本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の上面の一例を示す図である。
【図３】比較例のガス分析計２００の断面を示す図である。
【図４】比較例のガス分析計２００の上面を示す図である。
【図５】図１における領域Ａの拡大図である。
【図６】本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の他の断面の一例を示す図である。
【図７】本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の他の断面の一例を示す図である。
【図８】図７における領域Ａ'の拡大図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るガス分析計３００の断面の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一つの実施形態に係るガス分析計の製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の断面の一例を示す図である。本例のガス分析計１００は、金属筐体１０およびガラス板２０を備える。金属筐体１０の内部には、ガス封入空間３０が設けられている。金属筐体１０は、例えばアルミニウムで形成される。
【００２１】
本明細書においては、ガラス板２０の厚さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。ガラス板２０またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は重力方向に限定されない。
【００２２】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書では、ガラス板２０の上面と平行な面をＸＹ面とし、ガラス板２０の上面と垂直な厚さ方向をＺ軸とする。また、ＸＹ面内における所定の方向をＸ軸方向とし、ＸＹ平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、上面視において、とは、ガラス板２０の上面をＺ軸正側から負側に見た場合を意味する。
【００２３】
本例のガス分析計１００は、金属筐体１０の上面１２側に設けられたガラス板２０−１および金属筐体１０の下面１４側に設けられたガラス板２０−２を備える。ガラス板２０−１の外縁部２２−１およびガラス板２０−２の外縁部２２−２は、それぞれ金属筐体１０に挟まれている。外縁部２２はＸＹ面内におけるガラス板２０の端を含む。外縁部２２は、ガラス板２０の外周に沿って環状に設けられている。ＸＺ断面においては、外縁部２２はガラス板２０のうちＸ軸方向における両端に配置される部分である。また、外縁部２２は上面視において、金属筐体１０とガラス板２０とが重なる部分である。
【００２４】
外縁部２２が金属筐体１０に挟まれた構成は、外縁部２２と金属筐体１０とをカシメ圧接させることにより形成されてよい。外縁部２２と金属筐体１０とのカシメ圧接は、金属筐体１０の上面１２および下面１４を摩擦攪拌して、金属筐体１０を塑性変形させることにより行ってよい。外縁部２２と金属筐体１０とをカシメ圧接させることにより、ガス封入空間３０を金属筐体１０とガラス板２０とにより封止できる。なお、ガス分析計１００の製造方法は、後の図１０の説明において詳細に述べる。
【００２５】
ガラス板２０は、赤外線を透過する材料で形成されてよい。ガラス板２０の材料は、例えばフッ化ガラスである。ガス封入空間３０は、ガラス板２０−１およびガラス版２０−２、並びに金属筐体１０の側面１６により密閉されている。ガス封入空間３０には、測定対象ガスと同じ赤外線吸収特性を示す収容ガスが封入されている。
【００２６】
ガラス板２０−１の上面に照射された赤外線は、ガラス板２０−１を透過しガス封入空間３０に入射する。ガス封入空間３０を下方に進んだ赤外線は、ガラス板２０−２を透過しガス分析計１００の外部に放出される。ガス封入空間３０においては、収容ガスの種類に応じた波長の赤外線が収容ガスの濃度に応じた吸収量で吸収される。このため、ガラス板２０−２を透過しガス分析計１００の外部に放出された赤外線のスペクトルを測定することにより、ガス分析計１００は測定対象ガスの濃度を測定できる。
【００２７】
金属筐体１０は、溝部４０を有してよい。本例において、溝部４０−１は上面１２に、溝部４０−２は下面１４に、それぞれ設けられている。溝部４０−１および溝部４０−２は、それぞれ上面１２および下面１４を摩擦攪拌することにより形成されてよい。後の製造方法の説明において述べるが、上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１を形成することにより、溝部４０−１に配置されていた金属がＸＹ面内においてガラス板２０の中央方向に移動し、外縁部２２−１と金属筐体１０とが圧接される。
【００２８】
本例のガス分析計１００において、金属筐体１０とガラス板２０とは金属筐体１０が塑性変形することより圧接されて固定されており、接着剤により固定されていない。このため、本例のガス分析計１００は、ガス封入空間３０に密閉された収容ガスが接着剤の成分と吸着することを抑制できる。このため、本例のガス分析計１００は収容ガスの濃度低下を抑制でき、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制できる。
【００２９】
また、本例のガス分析計１００において、金属筐体１０とガラス板２０とは金属筐体１０が塑性変形することにより圧接され固定されているので、金属筐体１０とガラス板２０とを接合するために、ガス分析計１００を高温の環境下で熱処理する必要が無い。また、金属筐体１０とガラス板２０とを接合するために、ガラス板２０にアルミニウム等の中間材料をめっき等により成膜する必要も無い。このため、本例のガス分析計１００は製造プロセスを簡易化でき、製造コストを抑制できる。
【００３０】
図２は、本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の上面の一例を示す図である。本例の金属筐体１０およびガラス板２０は、上面視で円状である。また、本例の金属筐体１０およびガラス板２０は、同心円状に配置されている。ガラス板２０は、上面視で金属筐体１０の内側に設けられている。図２において、ガラス板２０の外周部を細かい破線部にて示している。
【００３１】
溝部４０−１は、上面視でガラス板２０を囲うように円状に設けられてよい。金属筐体１０の側面１６は、上面視でガラス板２０の内側に配置されてよい。図２において、側面１６の位置を粗い破線部にて示している。
【００３２】
金属筐体１０およびガラス板２０は、上面視で矩形状等、その他の形状であってもよい。なお図１は、図２において金属筐体１０およびガラス板２０の中心を通るａ−ａ'線における断面図である。
【００３３】
図３は、比較例のガス分析計２００の断面を示す図である。ガス分析計２００は、金属筐体２１０とガラス板２２０とを備える。比較例のガス分析計２００は、金属筐体２１０とガラス板２２０とが接着剤５０で接合されている点で、図１のガス分析計１００と異なる。接着剤５０は、ガラス板２２０の側面（ＹＺ面に平行な面）と金属筐体２１０とを接合している。
【００３４】
一般に金属とガラスとを、はんだ付けおよびロウ付け等の液相接合技術、低融点ガラス接合およびガラスフリット接合等の固液反応接合技術、または、レーザー溶接技術等の固相接合技術により接合する場合、ガラスが溶融しにくいので、ガラスにアルミニウム等の中間材料をめっき等により成膜し、その中間材料を利用してガラスと金属とを接合している。これらの接合技術により金属とガラスとを接合する場合、金属とガラスとを３００℃〜１０００℃の温度下で熱処理する。
【００３５】
金属筐体２１０とガラス板２２０とをこれらの接合技術により接合する場合、ガラス板２２０の主な材料であるフッ化カルシウムは熱衝撃に弱いので、ガラス板２２０が破損し易い。熱衝撃とは、物体を急激に加熱または冷却した場合に当該物体の内部に急激な温度変化が生じ，それに伴う衝撃的な熱応力のために当該物体が損傷する現象である。このため、金属筐体２１０とガラス板２２０との接合には接着剤５０が用いられている。
【００３６】
しかしながら、金属筐体２１０とガラス板２２０とを接着剤５０によって接合した場合、ガス封入空間２３０に密閉された収容ガスが、接着剤５０の成分と吸着する場合がある。このため、比較例のガス分析計２００は収容ガスの濃度低下が生じ得る。このため、比較例のガス分析計２００は、測定対象ガスの測定感度が低下しやすい。
【００３７】
図４は、比較例のガス分析計２００の上面を示す図である。比較例の金属筐体２１０およびガラス板２２０は、上面視で円状である。金属筐体２１０およびガラス板２２０は、同心円状に配置されている。金属筐体２１０とガラス板２２０は、接着剤５０−１で固定されている。接着剤５０−１は、ＸＹ平面内においてガラス板２２０−１と金属筐体２１０との間に環状に設けられている。なお図３は、図４において金属筐体２１０およびガラス板２２０の中心を通るｂ−ｂ'線における断面図である。
【００３８】
図５は、図１における領域Ａの拡大図である。図５は、上面１２およびガラス板２０−１を含む領域を拡大して示している。溝部４０−１は、Ｘ軸方向においてガラス板２０−１を挟んで配置されている。Ｘ軸方向において、溝部４０−１のガラス板２０−１側の側面の位置を位置Ｐ１とする。Ｘ軸方向において、ガラス板２０−１の側面２１の位置を位置Ｐ２とする。Ｘ軸方向において、ガラス板２０−１の側面２１に対向する金属筐体１０の側面４４の位置を位置Ｐ３とする。
【００３９】
溝部４０−１は、ガラス板２０−１の上面視でガラス板２０−１の少なくとも一部を囲ってよい。溝部４０−１がガラス板２０−１の少なくとも一部を囲うとは、Ｘ軸方向においては、２つの位置Ｐ１の間にガラス板２０−１の少なくとも一部が配置される状態を指す。上面視においては、図２に示されるようにＸＹ面内において周回状に設けられた溝部４０−１の内側に、ガラス板２０−１の少なくとも一部が配置された状態を指す。図５は、溝部４０−１がガラス板２０−１の全体を囲っている例である。即ち、図５においては、Ｘ軸方向において２つの位置Ｐ２が２つの位置Ｐ１よりもガラス板２０−１の中央側に配置されている。また、上面視においては、ＸＹ面内において周回状に設けられた溝部４０−１の内側に、ガラス板２０−１の全体が配置されている。
【００４０】
上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１が形成される場合、上面視で溝部４０−１がガラス板２０−１の全体を囲う位置に溝部４０−１が形成されることが好ましい。溝部４０−１がこのような位置に形成されることにより、上面１２を摩擦攪拌した場合にガラス板２０−１にＺ軸方向の応力が印加されにくくなる。このため、ガラス板２０−１が破損しにくくなる。
【００４１】
上面１２から溝部４０−１の底面４２−１までの深さ（Ｚ軸方向における距離）を深さＤ１とする。ガラス板２０−１の厚さを厚さＴ１とする。また、外縁部２２−１の上方に配置された金属筐体１０の厚さを厚さＴ２とする。厚さＴ２は、言い換えると、外縁部２２−１の上方に配置された金属筐体１０の上面からガラス板２０−１の上面２４までの距離である。深さＤ１、厚さＴ１および厚さＴ２は、平均値を用いてよく、最大値を用いてもよい。
【００４２】
深さＤ１は、厚さＴ１よりも大きくてよい。また、厚さＴ２は厚さＴ１以上であってよい。上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１が形成される場合、深さＤ１は、厚さＴ２の金属が、Ｘ軸方向においてガラス板２０−１の外周側から中央側に押し出され得る大きさであることが好ましい。厚さＴ２が厚さＴ１以上であることで、ガラス板２０と金属筐体１０との接合強度が確保されやすくなる。ガラス板２０と金属筐体１０との接合強度の観点からは、厚さＴ２は厚さＴ１の２倍以上であることが好ましい。
【００４３】
深さＤ１は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であってよい。厚さＴ１は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であってよい。また、厚さＴ２は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であってよい。
【００４４】
ＸＺ断面において、溝部４０−１の面積、および、外縁部２２−１の上方に配置される金属筐体１０の面積を、それぞれ面積Ｓ１および面積Ｓ２とする。図５において、面積Ｓ１の領域を斜線部で、面積Ｓ２の領域を交差する斜線部で、それぞれ示している。面積Ｓ２は面積Ｓ１と等しくてよい。上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１が形成される場合、溝部４０−１に配置されていた金属筐体１０の材料が外縁部２２−１の上方に移動する。このため、面積Ｓ１と面積Ｓ２は等しくてよい。面積Ｓ１と面積Ｓ２は、１０％以内の誤差を有していてもよい。
【００４５】
Ｘ軸方向において、位置Ｐ３はガラス板２０−１よりも外側に配置されてよい。上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１が形成される場合、金属筐体１０の側面４４は、Ｘ軸方向においてガラス板２０−１の外周側から中央側への応力を受けて、ガラス板２０−１の側面２１の位置Ｐ２に接近しやすい。このため、位置Ｐ３が位置Ｐ２よりもガラス板２０−１の外側に配置されることで、側面４４が側面２１と衝突することを抑制できる。
【００４６】
Ｚ軸方向において、溝部４０−１の底面４２−１はガラス板２０−１の上面２４よりも上方に配置されてよい。上面１２を摩擦攪拌して溝部４０−１が形成される場合、底面４２−１が上面２４よりも下方となる深さまで溝部４０−１が形成されると、金属筐体１０の側面４４が、位置Ｐ３からガラス板２０−１のＸ軸方向における中央側に突出しやすくなる。側面４４がガラス板２０−１の中央側に突出すると、側面４４がガラス板２０−１の側面２１と衝突しやすくなる。このため、溝部４０−１の底面４２−１はガラス板２０−１の上面２４よりも上方に配置されることが好ましい。
【００４７】
上面１２側に設けられるガラス板２０−１の厚さＴ１と、下面１４側に設けられるガラス板２０−２（図１参照）の厚さは、等しくてよく、異なっていてもよい。Ｘ軸方向において、ガラス板２０−１の幅（上面視における直径）はガラス板２０−２の幅と等しくてよく、異なっていてもよい。また、ガラス板２０−１とガラス板２０−１の材料は、同じであってよく、異なっていてもよい。
【００４８】
上面１２側に設けられる溝部４０−１の深さＤ１と、下面１４側に設けられる溝部４０−２（図１参照）の深さは、等しくてよく、異なっていてもよい。Ｘ軸方向において、溝部４０−１の位置と溝部４０−２の位置は、等しくてよく、異なっていてもよい。溝部４０−１および溝部４０−２の深さおよびＸ軸方向における位置は、ガラス板２０−１およびガラス板２０−２の厚さ、幅、材質により、決定されてよい。
【００４９】
図６は、本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の他の断面の一例を示す図である。本例のガス分析計１００は、上面視で溝部４０とガラス板２０の外縁部２２とが重なって配置されている点で、図１のガス分析計１００と異なる。
【００５０】
本例において、溝部４０−１はガラス板２０−１の上面視でガラス板の一部を囲う。即ち、Ｘ軸方向において、２つの位置Ｐ１の間にガラス板２０−１の一部が配置されている。
【００５１】
溝部４０は、Ｘ軸方向において一対の側面を有する。上述したように、一対の側面のうち、ガラス板２０−１に近い方の側面のＸ軸方向における位置を位置Ｐ１とする。また、一対の側面のうち、ガラス板２０−１から遠い方の側面のＸ軸方向における位置を位置Ｐ４とする。本例において、位置Ｐ４は、位置Ｐ２よりもガラス板２０−１のＸ軸方向における中央側に配置されている。位置Ｐ４は、位置Ｐ２よりも、ガラス板２０−１のＸ軸方向における外周側に配置されていてもよい。
【００５２】
本例のガス分析計１００は、ガラス板２０の外縁部２２が金属筐体１０に挟まれ、ガス封入空間３０が金属筐体１０とガラス板２０とにより密閉されている。このため、本例のガス分析計１００は、ガス封入空間３０に収容された収容ガスの濃度低下を抑制でき、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制できる。
【００５３】
図７は、本発明の一つの実施形態に係るガス分析計１００の他の断面の一例を示す図である。本例のガス分析計１００は、外縁部２２−１において、ガラス板２０−１の上面２４−１と金属筐体１０との間に設けられた保護部材８０−１をさらに備える点で、図１のガス分析計１００と異なる。同様に、本例のガス分析計１００は、外縁部２２−２においてガラス板２０−２の上面２４−２（ガス分析計１００の外部側の面）と金属筐体１０との間に設けられた保護部材８０−２をさらに備える。
【００５４】
保護部材８０は、ガラス板２０−１の外縁部２２−１に印加されるＺ軸方向の応力を緩和できる弾性部材であればよい。保護部材８０は、ガラス板２０−１よりも弾性係数の低い材料であってよい。保護部材８０は、例えばゴム材である。
【００５５】
本例のガス分析計１００は、上面２４−１と金属筐体１０との間に保護部材８０−１が設けられるので、上面１２を摩擦攪拌することにより溝部４０−１が形成される場合、ガラス板２０−１の外縁部２２−１にＺ軸方向に印加される応力を緩和できる。このため、ガラス板２０−１が破損しにくくなる。
【００５６】
図８は、図７における領域Ａ'の拡大図である。Ｘ軸方向において、保護部材８０−１のガラス板２０−１の中央側および外周側の端部を、それぞれ端部Ｅ１および端部Ｅ２とする。
【００５７】
保護部材８０−１は、上面視で外縁部２２−１の全体と重なるように設けられてよい。即ち、Ｘ軸方向において端部Ｅ１は、外縁部２２−１の上方における金属筐体１０の側面７０の位置と等しいか、または側面７０の位置よりもガラス板２０−１の中央側に配置されてよい。図８においては、端部Ｅ１のＸ軸方向における位置と側面７０のＸ軸方向における位置は等しい。また、Ｘ軸方向において端部Ｅ２は、ガラス板２０−１の側面２１の位置Ｐ２と、金属筐体１０の側面４４の位置Ｐ３との間に配置されてよい。
【００５８】
上面１２を摩擦攪拌することにより溝部４０−１が形成される場合、ガラス板２０−１の外縁部２２−１にＺ軸方向に印加される応力を緩和するためには、ガラス板２０−１の上面２４−１と保護部材８０−１の下面とが接する面積が大きい方が好ましい。本例の保護部材８０−１は、上面視で外縁部２２−１の全体と重なるように設けられるので、ガラス板２０−１の外縁部２２−１にＺ軸方向に印加される応力を緩和できる。
【００５９】
保護部材８０−１は、Ｘ軸方向において金属筐体１０の側面４４とガラス板２０−１の側面２１−１との間に、さらに設けられてもよい。保護部材８０−１は、外縁部２２−１においてガラス板２０−１の下面２６−１と、当該下面２６−１の下方に配置される金属筐体１０との間に、さらに設けられてもよい。
【００６０】
図９は、本発明の他の実施形態に係るガス分析計３００の断面の一例を示す図である。本例のガス分析計３００は、Ｚ軸方向においてガラス板２０−１とガラス板２０−２との間にガラス板９０をさらに備える点で、図１のガス分析計１００と異なる。ガラス板９０は、赤外線を透過する材料で形成されてよい。ガラス板９０の材料は、ガラス板２０の材料と同じであってよい。ガラス板９０の材料は、例えばフッ化ガラスである。
【００６１】
本例のガス封入空間３０−１は、金属筐体１０と、ガラス板２０−１およびガラス板９０とにより密閉されている。また、本例のガス封入空間３０−２は、金属筐体１０と、ガラス板２０−２およびガラス板９０とにより密閉されている。ガス封入空間３０−１およびガス封入空間３０−２には、測定対象ガスと同じ赤外線吸収特性を示す収容ガスが封入されている。
【００６２】
本例において、ガラス板２０−１の外縁部２２−１は金属筐体１０とガラス板２０−１に挟まれて設けられ、ガラス板２０−２の外縁部２２−２は金属筐体１０とガラス板２０−２に挟まれて設けられている。外縁部２２が金属筐体１０に挟まれた構成は、図１の例と同様に外縁部２２と金属筐体１０とをカシメ圧接させることにより形成されてよい。
【００６３】
ガラス板９０の外縁部９２は、上面視において金属筐体１０と重なる部分である。本例において、ガラス板９０の外縁部９２と金属筐体１０とは、接着剤８２により接合されている。接着剤８２は、外縁部９２の上面と金属筐体１０との間、外縁部９２の下面と金属筐体１０との間、および、外縁部９２の側面と金属筐体１０との間に、それぞれ充填されていてよい。
【００６４】
本例のガス分析計３００は、ガス封入空間３０に封入された収容ガスが通る通路３２を備える。通路３２の一端および他端は、それぞれガス封入空間３０−１およびガス封入空間３０−２と連通して設けられている。通路３２の一端と他端との間には、通路３２における収容ガスの流れを感知するセンサ３４が設けられている。通路３２およびセンサ３４は、金属筐体１０に設けられていてよい。
【００６５】
ガラス板２０−１の上面に照射された赤外線は、ガラス板２０−１を透過しガス封入空間３０−１に入射する。ガス封入空間３０−１を下方に進んだ赤外線は、ガラス板９０を透過しガス封入空間３０−２に入射する。ガス封入空間３０−２を下方に進んだ赤外線は、ガラス板２０−２を透過しガス分析計１００の外部に放出される。
【００６６】
ガラス板２０−１の上面から照射された赤外線は、ガス封入空間３０−１において収容ガスの濃度に応じた吸収量で吸収され、その後ガス封入空間３０−２において収容ガスの濃度に応じた吸収量で吸収される。ガス封入空間３０−１およびガス封入空間３０−２のそれぞれの収容ガスの体積は、赤外線吸収量に比例して膨張する。このため、ガス封入空間３０−１の収容ガスの圧力とガス封入空間３０−２の収容ガスの圧力に差が生じる。通路３２には、この圧力の差に基づいて微小なガスの流れが生じる。本例のガス分析計３００は、このガスの流れをセンサ３４で検出する。
【００６７】
センサ３４は、通路３２を通るガスの流量の変化を電気抵抗の変化として検出してよい。これにより、ガス分析計３００は測定対象ガスの濃度を測定できる。
【００６８】
本例のガス分析計３００は、ガラス板２０の外縁部２２が金属筐体１０に挟まれており、ガラス板９０の外縁部９２が接着剤８２により接合されている。ガラス板２０と金属筐体１０とは接着剤により接合されていない。このため、本例のガス分析計３００はガラス板２０と金属筐体１０とが接着剤により接合される場合と比較して、接着剤の量を減少できる。このため、本例のガス分析計３００は、ガス封入空間３０に密閉された収容ガスが接着剤の成分と吸着する量を減少できる。このため、本例のガス分析計３００は、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制できる。
【００６９】
図１０は、本発明の一つの実施形態に係るガス分析計の製造方法の一例を示す図である。ステップＳ１００において、金属筐体１０の内周側の角部を切削し、金属筐体１０に凹部１８を形成する。金属筐体１０は、後述のステップＳ１０４における摩擦攪拌において、比較的低温度（例えば５００℃以下）で軟化する金属で形成されていることが好ましい。金属筐体１０は、例えばアルミニウムで形成されている。
【００７０】
凹部１８−１は上面１２側の凹部である。凹部１８−２は下面１４側の凹部である。また、底面１９は凹部１８の底面である。位置Ｐ３は、凹部１８の側面のＸ軸方向における位置である。
【００７１】
上面１２から底面１９−１までの凹部１８−１の深さ、および、下面１４から底面１９−２までの凹部１８−２の深さを、深さＤ２とする。また、側面１６から位置Ｐ３までの幅を幅Ｗ１とする。
【００７２】
ステップＳ１０２において、底面１９−１にガラス板２０−１を、底面１９−２にガラス板２０−２を、それぞれ載置する。ガラス板２０は、赤外線を透過する材料で形成されていてよい。ガラス板２０の材料は、例えばフッ化ガラスである。
【００７３】
ガラス板２０−１は上面１２よりも下方に配置されてよい。即ち、ガラス板の厚さＴ１は、深さＤ２よりも小さくてよい。ガラス板２０の厚さＴ１は、深さＤ２の１／２以下であってよく、１／３以下であってもよい。後述のステップＳ１０４における摩擦攪拌において、ガラス板２０の外縁部２２の上方に、金属筐体１０とガラス板２０との接合強度を十分に確保し得る厚さの金属筐体１０を形成するためには、厚さＴ１は、深さＤ２の１／２以下であることが好ましい。
【００７４】
凹部１８の角部を角部１１とする。角部１１−１は、金属筐体１０の上面１２と凹部１８−１の側面との角部である。角部１１−２は、金属筐体１０の下面１４と凹部１８−２の側面との角部である。
【００７５】
位置Ｐ２は、ガラス板２０の側面のＸ軸方向における位置である。側面１６から位置Ｐ２までの幅を幅Ｗ２とする。
【００７６】
幅Ｗ２は幅Ｗ１よりも小さくてよい。即ち、ガラス板２０の側面と凹部１８の側面とは接しなくてよい。後のステップＳ１０４において説明するように、金属筐体１０の角部１１の近傍を摩擦攪拌すると、角部１１はＸ軸方向においてガラス板２０の外周側から中央側への応力を受けやすい。図１０において、この応力の向きを矢印で示している。このため、幅Ｗ２を幅Ｗ１よりも小さくすることで、摩擦攪拌後のガラス板２０の側面と凹部１８の側面とが衝突しにくくなる。
【００７７】
続いて、ステップＳ１０４において上面１２および下面１４の所定位置をスポット摩擦攪拌し、金属筐体１０とガラス板２０とをカシメ圧接する。ステップＳ１０４においては、先端が突起状の円筒状の工具を回転させながら、当該先端を金属筐体１０において溝部４０を形成すべき位置に押し付けることで、金属筐体１０の内部に当該先端を貫入させる。金属筐体１０は、工具と金属筐体１０との間に発生する摩擦熱により軟化して塑性変形する。このとき、溝部４０を形成したことにより押し出された金属材料がガラス板２０と圧接する。ステップＳ１０４においては、上面１２および下面１４を摩擦攪拌することで、上面１２に溝部４０−１を、下面１４に溝部４０−２を、それぞれ形成する。深さＤ１は、溝部４０の深さである。
【００７８】
位置Ｐ１は、Ｘ軸方向において溝部４０−１のガラス板２０の中央側の側面の位置である。上面１２および下面１４をスポット摩擦攪拌する所定位置は、位置Ｐ１が位置Ｐ３よりも、Ｘ軸方向においてガラス板２０の外周側に配置される位置であってよい。
【００７９】
ステップＳ１０４においては、図２の上面視における溝部４０−１の位置を摩擦攪拌する。即ち、円筒状の工具の先端を上面１２に押し付け、その先端部を溝部４０−１の位置に周回状に移動させることで、溝部４０−１を形成する。上面１２には、溝部４０−１を形成することによる渦巻き状の跡が残っていてよい。
【００８０】
上面１２および下面１４の所定位置を摩擦攪拌することで、角部１１はＸ軸方向においてガラス板２０の外周側から中央側への応力を受け、ガラス板２０の外縁部２２の上方に移動する。外縁部２２の上方に移動した金属筐体１０の角部を角部１３とする。角部１３−１は上面１２側の角部１３である。角部１３−２は下面１４側の角部１３である。
【００８１】
上面１２および下面１４の所定位置を摩擦攪拌することで、金属筐体１０とガラス板２０は角部１３と底面１９に挟まれて圧接される。金属筐体１０とガラス板２０とが圧接されることにより、ガス封入空間３０が密閉される。
【００８２】
本例のガス分析計の製造方法によれば、金属筐体１０とガラス板２０とを接着剤で接合せず、摩擦攪拌することで接合している。このため、本例のガス分析計の製造方法により製造されたガス分析計は、ガス封入空間３０に密閉された収容ガスが接着剤の成分と吸着することを抑制できる。このため、当該ガス分析計は収容ガスの濃度低下を抑制でき、測定対象ガスの測定感度の低下を抑制できる。
【００８３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１０・・・金属筐体、１１・・・角部、１２・・・上面、１３・・・角部、１４・・・下面、１６・・・側面、１８・・・凹部、１９・・・底面、２０・・・ガラス板、２１・・・側面、２２・・・外縁部、２４・・・上面、２６・・・下面、３０・・・ガス封入空間、３２・・・通路、３４・・・センサ、４０・・・溝部、４２・・・底面、４４・・・側面、５０・・・接着剤、７０・・・側面、８０・・・保護部材、８２・・・接着剤、９０・・・ガラス板、９２・・・外縁部、１００・・・ガス分析計、２００・・・ガス分析計、２１０・・・金属筐体、２２０・・・ガラス板、３００・・・ガス分析計
【図１】
2020139867.tif 000003
【図２】
2020139867.tif 000004
【図３】
2020139867.tif 000005
【図４】
2020139867.tif 000006
【図５】
2020139867.tif 000007
【図６】
2020139867.tif 000008
【図７】
2020139867.tif 000009
【図８】
2020139867.tif 000010
【図９】
2020139867.tif 000011
【図１０】
2020139867.tif 000012