(57)【要約】【課題】燃焼ガスを簡易に分析可能な燃焼ガス分析装置を提供する。【解決手段】燃焼ガスの炎が発した光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光を受光し、蛍光強度を測定する蛍光測定器４と、光を遮光した後の蛍光強度の減衰特性に基づき、燃焼ガスのガス種を特定する特定部３０２と、を備える燃焼ガス分析装置を提供する。燃焼ガス分析装置は、燃焼ガスを燃焼させる、光学窓１１が設けられた燃焼室１２と、燃焼ガスの炎が発した光を蛍光体１に進行させる光導波路１３と、光導波路１３に設けられた、光を遮光可能な遮光器１４と、をさらに備えていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスが発した光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
前記光を遮光した後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記燃焼ガスのガス種を特定する特定部と、
を備える燃焼ガス分析装置。
【請求項２】
前記燃焼ガスのガス種と、前記蛍光強度の減衰特性と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項１に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項３】
前記光を前記蛍光体に進行させる光導波路と、
前記光導波路に設けられた、前記光を遮光可能な遮光器と、
を更に備える、請求項１又は２に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項４】
前記燃焼ガスを燃焼させる燃焼室を更に備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項５】
前記蛍光体の雰囲気温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定された雰囲気温度における前記蛍光強度の減衰特性を、所定の雰囲気温度における減衰特性に換算する補正部と、
を更に備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項６】
前記蛍光体の雰囲気温度を一定にする温度調節器を更に備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項７】
前記蛍光体を格納する恒温槽を更に備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項８】
前記蛍光強度に基づき、前記燃焼ガスの燃焼強度を測定する燃焼強度測定部を更に備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃焼ガス分析装置。
【請求項９】
燃焼ガスが発した光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度を測定することと、
前記光を遮光した後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記燃焼ガスのガス種を特定することと、
を含む燃焼ガスの分析方法。
【請求項１０】
前記燃焼ガスのガス種と、前記蛍光強度の減衰特性と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項９に記載の燃焼ガスの分析方法。
【請求項１１】
光導波路を介して前記光を前記蛍光体に進行させることと、
前記光導波路に設けられた遮光器で前記光を遮光することと、
を更に含む、請求項９又は１０に記載の燃焼ガスの分析方法。
【請求項１２】
前記燃焼ガスを燃焼室で燃焼させることを更に含む、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の燃焼ガスの分析方法。
【請求項１３】
前記蛍光体の雰囲気温度を測定することと、
前記測定された雰囲気温度における前記蛍光強度の減衰特性を、所定の雰囲気温度における減衰特性に換算することと、
を更に含む、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の燃焼ガスの分析方法。
【請求項１４】
前記蛍光体の雰囲気温度を一定にすることを更に含む、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の燃焼ガスの分析方法。
【請求項１５】
前記蛍光強度に基づき、前記燃焼ガスの燃焼強度を測定することを更に含む、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の燃焼ガスの分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定技術に係り、燃焼ガス分析装置及び燃焼ガスの分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼ガスの炎の放つ光は、炭素−水素（Ｃ−Ｈ）結合や炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合の振動、及び炭素原子の固体輻射等によって構成されている。したがって、燃焼ガスの炎の放つ光のスペクトルを分光器で測定することにより、燃焼ガスを構成するガス種を特定することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、分光器は構造が複雑で大型であり、かつ高価であるという問題がある。そこで、本発明は、燃焼ガスを簡易に分析可能な燃焼ガス分析装置及び燃焼ガスの分析方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様は、（ａ）燃焼ガスが発した光を照射される蛍光体と、（ｂ）蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度を測定する蛍光測定器と、（ｃ）光を遮光した後の蛍光強度の減衰特性に基づき、燃焼ガスのガス種を特定する特定部と、を備える燃焼ガス分析装置であることを要旨とする。
【０００６】
本発明の他の態様は、（ａ）燃焼ガスが発した光を蛍光体に照射することと、（ｂ）蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度を測定することと、（ｃ）光を遮光した後の蛍光強度の減衰特性に基づき、燃焼ガスのガス種を特定することと、を含む燃焼ガスの分析方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃焼ガスを簡易に分析可能な燃焼ガス分析装置及び燃焼ガスの分析方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置の第１の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る化学種と、発光波長と、の関係を示す表である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼しているアルコールガスの炎の分光スペクトルである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る完全燃焼しているメタンガスの炎の分光スペクトルである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命と、の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼ガスの分析方法のフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼ガスのガス種及び蛍光の減衰特性の関係と、燃焼ガスの燃焼強度及び蛍光体の蛍光強度の関係と、の取得方法のフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置の第２の模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置の模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置の第１の模式図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る燃焼ガスの分析方法のフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る蛍光体の雰囲気温度の変動量と、蛍光寿命の変動量と、の関係の取得方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置の第２の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、図１に示すように、燃焼ガスの炎が発した光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光を受光し、蛍光強度を測定する蛍光測定器４と、光を遮光した後の蛍光強度の減衰特性に基づき、燃焼ガスのガス種を特定する特定部３０２と、を備える。また、燃焼ガス分析装置は、燃焼ガスを燃焼させる、光学窓１１が設けられた燃焼室１２と、燃焼ガスの炎が発した光を蛍光体１に進行させる光導波路１３と、光導波路１３に設けられた、光を適宜遮光可能な遮光器１４と、を備える。
【００１１】
燃焼室１２は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる。燃焼室１２は、アルミニウム及び鋳鉄等からなる。燃焼室１２に設けられた光学窓１１は、燃焼ガスの炎が発した光を、燃焼室１２の外部に透過させる。光学窓１１の材料には、耐熱ガラス等が使用可能である。
【００１２】
ここで、炎色反応の色は、原子が励起されて発する光のうち、ある特定波長の光が最も強いために生じる。化学反応中、原子のもつ電子のエネルギーが、高いエネルギー準位から低いエネルギー準位に移るときに、エネルギーが光となって放射される。放出されるエネルギーが大きければ、短波長の光が放射される。また、放出されるエネルギー小さければ、長波長の光が放射される。図２に、自然発光しているガスを構成する化学種と、波長と、の関係を示す。また、図３にアルコールガスを燃焼させた場合の炎のスペクトルの例、図４にメタンガスを完全燃焼させた場合の炎のスペクトルの例を示す。
【００１３】
図１に示す光学窓１１を透過した光は、光導波路１３を経て、光導波路１３の端部に対向して配置された蛍光体１に到達する。光導波路１３の端部は、例えば、平面研摩されている。光導波路１３には、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））からなるプラスチック光ファイバ等が使用可能である。あるいは、光導波路１３は、コア及びクラッドを含む光ファイバと、光ファイバを覆う保護管と、を備えていてもよい。ただし、光が伝搬可能であれば、光導波路１３はこれらに限定されない。光導波路１３に設けられた遮光器１４には、シャッター等の機械式チョッパ及び液晶フィルタ等の偏光フィルタが使用可能である。
【００１４】
蛍光体１は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ3+系材料、Ｍｎ2+系材料、Ｍｎ4+系材料、及びＦｅ2+系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体１は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ2Ｏ4系）、アレクサンドライト（ＢｅＡｌ2Ｏ4の変種）、クロム・ドープ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｃｒ4+：ＹＡＧ）、チタニウム・ドープ・サファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、クロム添加フッ化リチウム・ストロンチウム・アルミニウム（Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ）、又はイッテルビウム・ドープ・イットリウム・アルミニウム（Ｙｂ：ＹＡＧ）等からなるが、これらに限定されない。なお、蛍光体１は、保持部材等に格納されていてもよい。
【００１５】
光を照射された蛍光体１は、蛍光を発する。図５に示すように、蛍光強度は、照射された光の強度に依存して、時間経過とともに一定の値まで増加する。また、図１に示す遮光器１４で光を遮光すると、蛍光強度は時間経過とともに減衰する。光を遮光した瞬間又は直後と比較して蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間は、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。ここで、燃焼ガスの炎のスペクトルは、図２乃至図４に示したように、燃焼ガスのガス種によって異なる。蛍光物質の蛍光寿命τ等の減衰特性は、励起光の波長に依存する。そのため、図１に示す蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性は、燃焼ガスのガス種に依存して変化する。
【００１６】
蛍光測定器４は、例えば蛍光体１に対向して配置されている。蛍光測定器４は、例えば、フォトダイオード等の受光素子２、及び受光素子２の出力信号を増幅する処理部３を含む。蛍光測定器４には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。ＣＰＵ３００は、蛍光強度取得部３０１を含む。蛍光強度取得部３０１は、遮光器１４が炎の光を遮光した瞬間又は直後から蛍光測定器４が測定した蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を取得する。
【００１７】
ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、例えば図６に示すような、燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τ等の減衰特性と、の予め取得された関係を保存する。なお、関係記憶部４０１は、燃焼ガスのガス種と、蛍光の減衰特性と、の関係を、表形式で保存していてもよい。また、特定のガス種に対応する蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性の値は、一点の値で特定されていてもよいし、所定の範囲内の値で特定されていてもよい。図１に示すＣＰＵ３００に含まれる特定部３０２は、蛍光体１の蛍光の減衰特性の測定値と、関係記憶部４０１に保存されているガス種及び減衰特性の関係と、に基づいて、燃焼室１２中で燃焼しているガスのガス種を特定する。
【００１８】
関係記憶部４０１は、燃焼ガスの燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の予め取得された関係をさらに保存する。なお、燃焼ガスの燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の関係は、蛍光体１の蛍光強度を独立変数とし、燃焼ガスの燃焼強度を従属変数とする関数で表現されていてもよい。ＣＰＵ３００には、燃焼強度測定部３０３がさらに含まれる。燃焼強度測定部３０３は、遮光器１４が炎の光を遮光した瞬間又は直後の蛍光体１の蛍光強度の測定値と、関係記憶部４０１に保存されている燃焼強度及び蛍光強度の関係と、に基づいて、燃焼室１２中で燃焼しているガスの燃焼強度を特定する。なお、「燃焼強度」とは、一般的には、燃焼速度（ｃｍ／ｓｅｃ）と、ガスの真発熱量（ｋｃａｌ／ｃｍ3）と、の積で定量的に定義される。ただし「燃焼強度」は、燃焼の強さを定性的に示す指標としても定義され得る。例えば、火炎安定性、燃焼速度、火炎温度、及び火炎の輝度等の燃焼ガスの特徴から総合的に判断される燃焼の強さが、「燃焼強度」として定義される場合もある。本開示において、「燃焼強度」とは、定量的な指標及び定性的な指標のいずれをも意味する。
【００１９】
ＣＰＵ３００は、関係取得部３０４をさらに備える。関係取得部３０４は、燃焼ガスのガス種と、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性と、の関係を取得する。また、関係取得部３０４は、燃焼ガスの燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の関係も取得する。関係取得部３０４については、後に詳述する。
【００２０】
ＣＰＵ３００には、入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４がさらに接続されている。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置３２２は、特定部３０２が特定した燃焼ガスのガス種、及び燃焼強度測定部３０３が測定したガスの燃焼強度を出力する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。
【００２１】
次に図７に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る燃焼ガスの分析方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、ガス種が未知のガスを図１に示す燃焼室１２中で燃焼させ、炎色反応を生じさせる。次に、ステップＳ１０２で、遮光器１４を開き、燃焼ガスが発した光を、光導波路１３を介して蛍光体１に伝搬させ、蛍光体１に蛍光を発生させる。その後、ステップＳ１０３で、遮光器１４を閉じ、燃焼ガスが発した光が蛍光体１に到達するのを妨げる。
【００２２】
（ｂ）ステップＳ１０４で、蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、遮光器１４が炎の光を遮光した瞬間又は直後の蛍光体１の蛍光強度の測定値を取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した蛍光強度の測定値を、燃焼強度測定部３０３に伝送する。また、ステップＳ１０５で、蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、遮光器１４が炎の光を遮光した瞬間又は直後からの蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した減衰特性の測定値を、特定部３０２に伝送する。
【００２３】
（ｃ）ステップＳ１０６で、特定部３０２は、関係記憶部４０１から、燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τ等の減衰特性と、の予め取得された関係を読み出す。次に、特定部３０２は、ガス種及び減衰特性の関係と、減衰特性の測定値と、に基づいて、燃焼室１２で燃焼しているガスのガス種を特定する。次に、ステップＳ１０７で、燃焼強度測定部３０３は、関係記憶部４０１から、特定されたガス種からなる燃焼ガスの燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の予め取得された関係を読み出す。次に、燃焼強度測定部３０３は、燃焼強度及び蛍光強度の関係と、蛍光強度の測定値と、に基づいて、燃焼室１２で燃焼しているガスの燃焼強度を特定する。これにより、第１の実施の形態に係る燃焼ガスの分析方法を終了する。
【００２４】
以上説明した第１の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置及び燃焼ガスの分析方法によれば、高価で構成が複雑な分光器を用いることなく、燃焼ガスのガス種を正確に特定することが可能となる。
【００２５】
次に図８に示すフローチャートを用いて、図１に示す関係記憶部４０１に保存される燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τ等の減衰特性と、の関係の取得方法について説明する。また、燃焼ガスの燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の関係の取得方法についても説明する。
（ａ）ステップＳ２０１で、図１に示す燃焼室１２の代わりに、図９に示すように、波長帯域が広い励起光を放射する光源２０１を光導波路１３の端部に配置する。光源２０１には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、光源２０１には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。光源２０１には、光源駆動部２０４が接続されている。
【００２６】
（ｂ）ステップＳ２０２で、光源２０１が放射した励起光を波長選択的に透過させる波長選択素子２０２を配置する。波長選択素子２０２は、所定のガス種からなる燃焼ガスの炎が発する光の波長成分と同じ波長成分のみ透過するよう、設定される。なお、波長選択素子２０２は、予め光源２０１と一体化されていてもよい。次に、ステップＳ２０３で、励起光の光強度を低下させる減光素子２０３を配置する。減光素子２０３は、励起光の光強度が、所定の燃焼強度で燃焼している所定の燃焼ガスの炎が発する光の光強度と等しくなるよう、設定される。なお、減光素子２０３は、予め光源２０１及び波長選択素子２０２と一体化されていてもよい。
【００２７】
（ｃ）ステップＳ２０４で、遮光器１４を開き、光源駆動部２０４から光源２０１に電源を供給し、光源２０１から励起光を放射させる。励起光は、波長選択素子２０２及び減光素子２０３を透過し、光導波路１３を伝搬して、蛍光体１に到達する。ここで、蛍光体１に到達した励起光は、所定の燃焼強度で燃焼している所定の燃焼ガスの炎が発した光と同じ波長成分を有し、かつ同じ光強度を有している。ステップＳ２０５で、励起光を照射された蛍光体１は蛍光を発する。次に、ステップＳ２０６で、遮光器１４を閉じるか、光源駆動部２０４から光源２０１に電源を供給するのを停止し、励起光で蛍光体１を照射するのを停止する。
【００２８】
（ｄ）ステップＳ２０７で、蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、励起光を遮光した瞬間又は直後の蛍光体１の蛍光強度の測定値を取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した蛍光強度の測定値を、関係取得部３０４に伝送する。また、ステップＳ２０８で、蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、励起光を遮光した瞬間又は直後からの蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した蛍光の減衰特性の測定値を、関係取得部３０４に伝送する。
【００２９】
（ｅ）ステップＳ２０９で、関係取得部３０４は、燃焼ガスの所定のガス種と、蛍光の減衰特性の測定値と、を関係づける。次に、関係取得部３０４は、燃焼ガスの所定のガス種と、蛍光の減衰特性の測定値と、の関係を関係記憶部４０１に保存する。また、ステップＳ２１０で、関係取得部３０４は、所定の燃焼ガスの所定の燃焼強度と、蛍光強度の測定値と、を関係づける。さらに、関係取得部３０４は、所定の燃焼ガスの所定の燃焼強度と、蛍光強度の測定値と、の関係を、関係記憶部４０１に保存する。
【００３０】
以上説明した方法によって、所定の燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τ等の減衰特性と、の関係を取得することが可能となる。また、所定の燃焼ガスの所定の燃焼強度と、蛍光体１の蛍光強度と、の関係を取得することも可能となる。さらに、ステップＳ２０３で、複数の燃焼強度に対応するよう、減光素子２０３の透過率を変えながらステップＳ２０１乃至ステップＳ２１０を繰り返すことにより、所定の燃焼ガスの複数の燃焼強度のそれぞれと、蛍光体１の複数の蛍光強度と、の関係を取得することが可能となる。また、ステップＳ２０２で、複数種の燃焼ガスの炎に対応するよう、波長選択素子２０２の透過波長を変えながらステップＳ２０１乃至ステップＳ２１０を繰り返すことにより、燃焼ガスの複数のガス種のそれぞれと、蛍光寿命τ等の減衰特性と、の関係を取得することが可能となる。
【００３１】
なお、減光素子２０３の透過率及び波長選択素子２０２の透過波長を自動的に変えながらステップＳ２０１乃至ステップＳ２１０を繰り返すことにより、所定の燃焼ガスの複数の燃焼強度及び蛍光体１の複数の蛍光強度の関係と、燃焼ガスの複数のガス種及び蛍光の複数の減衰特性の関係と、を自動的に取得してもよい。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図１０は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔを変えた場合における、励起光消光後の蛍光体１の蛍光強度の例を示している。なお、蛍光体１の雰囲気温度Ｔとは、例えば、蛍光体１又は蛍光体１を格納する熱伝導性の保持部材に接する気体の温度である。ここで、第１の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度Ｔは最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度Ｔは順次高くなる。図１０に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度Ｔが上昇するとともに、短くなる傾向にある。
【００３３】
したがって、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度Ｔが変動すると、燃焼ガスのガス種を正確に特定することが困難になり得る。これに対し、第２の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、図１１に示すように、蛍光体１の雰囲気温度Ｔを一定に保つ温度調節器５を備える。第２の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置のその他の構成要素は、図１に示す第１の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置と同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
図１１に示す第２の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、温度調節器５が蛍光体１の雰囲気温度Ｔを一定に保つため、雰囲気温度Ｔの変動に基づく蛍光体１の蛍光の減衰特性の変動が抑制される。そのため、第２の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、燃焼ガスのガス種をより正確に特定することを可能にする。
【００３５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、図１２に示すように、蛍光体１の雰囲気温度の測定値Ｔｍを測定する温度計６と、雰囲気温度Ｔの変動による蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性の変動を補正する補正部３０５と、を備える。温度計６には、例えば、サーミスタ及び白金温度センサ等が使用可能である。
【００３６】
また、第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τと、の関係を取得した際の蛍光体１の雰囲気温度Ｔを基準温度Ｔｓとして、基準温度Ｔｓからの雰囲気温度の変動量ΔＴと、蛍光体１の蛍光寿命の変動量Δτと、の関係を保存す
る補正情報記憶部４０２をさらに備える。
【００３７】
雰囲気温度の変動量ΔＴと、蛍光寿命の変動量Δτと、の関係は、下記（１）式に示す
ように、雰囲気温度の変動量ΔＴを独立変数とし、蛍光寿命の変動量Δτを従属変数とす
る、関数で表現されていてもよい。
Δτ＝ｆ（ΔＴ）  ・・・（１）
補正部３０５は、下記（２）式に従って、蛍光体１の雰囲気温度の測定値Ｔｍと、基準温度Ｔｓと、の差をとり、雰囲気温度の変動量の値ΔＴｃを算出する。
ΔＴｃ＝Ｔｍ−Ｔｓ  ・・・（２）
【００３８】
また、補正部３０５は、雰囲気温度の変動量の算出値ΔＴｃを、（１）式の雰囲気温度
の変動量の変数ΔＴに代入し、蛍光寿命の変動量の値Δτｃを算出する。さらに補正部３
０５は、下記（３）式に従って、蛍光強度取得部３０１が取得した蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の変動量の算出値Δτｃと、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃを算出する
。これにより、測定された雰囲気温度Ｔｍにおける蛍光寿命τｍが、基準温度Ｔｓにおける蛍光寿命τｃに換算される。
τｃ＝τｍ−Δτｃ  ・・・（３）
【００３９】
第３の実施の形態において、特定部３０２は、蛍光体１の蛍光寿命の補正値τｃと、関係記憶部４０１に保存されているガス種及び蛍光寿命τの関係と、に基づいて、燃焼室１２中で燃焼しているガスのガス種を特定する。
【００４０】
次に図１３に示すフローチャートを用いて第３の実施の形態に係る燃焼ガスの分析方法について説明する。
（ａ）まず、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０４を、図７のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４と同様に実施する。次に、ステップＳ３０５で、図１２に示す蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、遮光器１４が炎の光を遮光した瞬間又は直後からの蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命の測定値τｍを取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した減衰特性の測定値τｍを、補正部３０５に伝送する。
【００４１】
（ｂ）ステップＳ３０６で、温度計６は、蛍光体１の雰囲気温度の測定値Ｔｍを測定する。さらに温度計６は、蛍光体１の雰囲気温度の測定値Ｔｍを、補正部３０５に伝送する。なお、ステップＳ３０６は、ステップＳ３０３乃至ステップＳ３０５と並行して実施してもよい。
【００４２】
（ｃ）ステップＳ３０７で、補正部３０５は、蛍光体１の雰囲気温度の測定値Ｔｍと、基準温度Ｔｓと、の差である雰囲気温度の変動量の値ΔＴｃを算出する。また、補正部３
０５は、補正情報記憶部４０２から、雰囲気温度の変動量ΔＴと、蛍光寿命の変動量Δτ
と、の関係を読み出す。その後、補正部３０５は、雰囲気温度の変動量の算出値ΔＴｃと
、雰囲気温度の変動量ΔＴ及び蛍光寿命の変動量Δτの関係と、に基づいて、蛍光寿命の
変動量の算出値Δτｃを算出する。
【００４３】
（ｄ）ステップＳ３０８で、補正部３０５は、蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の変動量の算出値Δτｃと、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃを算出する。その後、補正部
３０５は、算出した蛍光寿命の補正値τｃを特定部３０２に伝送する。ステップＳ３０９で、特定部３０２は、関係記憶部４０１から、燃焼ガスのガス種と、蛍光寿命τと、の予め取得された関係を読み出す。次に、特定部３０２は、ガス種及び蛍光寿命τの関係と、蛍光寿命の補正値τｃと、に基づいて、燃焼室１２で燃焼しているガスのガス種を特定する。
【００４４】
以上説明した第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの変動による蛍光寿命τ等の減衰特性の変動を補正可能である。そのため、第３の実施の形態に係る燃焼ガス分析装置は、燃焼ガスのガス種をより正確に特定することを可能にする。
【００４５】
次に図１４に示すフローチャートを用いて、図１２に示す補正情報記憶部４０２に保存される、基準温度Ｔｓからの温度の変動量ΔＴと、蛍光体１の蛍光寿命τの変動量Δτと
、の関係の取得方法について説明する。
（ａ）ステップＳ４０１で、図１２に示す燃焼室１２の代わりに、図１５に示すように、光源２０１を光導波路１３の端部に配置する。ステップＳ４０２で、所定のガス種からなる燃焼ガスの炎が発する光の波長成分と同じ波長成分のみ透過するよう、波長選択素子２０２を設定する。
【００４６】
（ｂ）ステップＳ４０３で、温度調節器５によって、蛍光体１の雰囲気温度Ｔを所定の値に設定する。温度調節器５は、蛍光体１の雰囲気温度の設定値Ｔａを、関係取得部３０４に伝送する。その後、図８のステップＳ２０４乃至ステップＳ２０６と同様に、図１４のステップＳ４０４乃至ステップＳ４０６を実施する。次に、ステップＳ４０７で、蛍光測定器４及び蛍光強度取得部３０１は、励起光を遮光した瞬間又は直後からの蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命の測定値τｍを取得する。蛍光強度取得部３０１は、取得した蛍光寿命の測定値τｍを、関係取得部３０４に伝送する。
【００４７】
（ｃ）ステップＳ４０８で、関係取得部３０４は、蛍光寿命の測定値τｍと、基準温度Ｔｓにおける蛍光寿命の値τｓと、の差である蛍光寿命の変動量Δτを算出する。また、
関係取得部３０４は、蛍光体１の雰囲気温度の設定値Ｔａと、基準温度Ｔｓと、の差である雰囲気温度の変動量ΔＴを算出する。次に、関係取得部３０４は、燃焼ガスの所定のガ
ス種と、蛍光寿命の変動量Δτと、蛍光体１の雰囲気温度の変動量ΔＴと、を関係づける
。次に、関係取得部３０４は、燃焼ガスの所定のガス種と、蛍光寿命の変動量Δτと、蛍
光体１の雰囲気温度の変動量ΔＴと、の関係を補正情報記憶部４０２に保存する。
【００４８】
以上説明した方法によって、所定の燃焼ガスにおける、蛍光寿命の変動量Δτと、蛍光
体１の雰囲気温度の変動量ΔＴと、の関係を取得することが可能となる。さらに、ステッ
プＳ４０３で蛍光体１の雰囲気温度を変えながら、ステップＳ４０１乃至ステップＳ４０８を繰り返すことにより、蛍光体１の雰囲気温度の複数の変動量ΔＴのそれぞれと、蛍光
寿命の変動量Δτと、の関係を取得することが可能となる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
以上、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態においては、図１に示す光導波路１３を介して、燃焼ガスの炎が発する光を伝搬させる例を示した。これに対し、光導波路１３を介さずに光を進行させてもよい。
【００５０】
また、蛍光体１を構成する蛍光物質は、燃焼室１２に注入されるガス種の候補に基づいて選択されてもよい。さらに、燃焼室１２に注入されるガス種の候補に基づいて、複数の蛍光物質を組み合わせて蛍光体１を構成してもよい。またさらに、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの変動を抑制するため、蛍光体１を恒温槽に格納してもよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１  蛍光体
２  受光素子
３  処理部
４  蛍光測定器
５  温度調節器
６  温度計
１１  光学窓
１２  燃焼室
１３  光導波路
１４  遮光器
２０１  光源
２０２  波長選択素子
２０３  減光素子
２０４  光源駆動部
３０１  蛍光強度取得部
３０２  特定部
３０３  燃焼強度測定部
３０４  関係取得部
３０５ 補正部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 補正情報記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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