(57)【要約】【課題】  寒冷地や暑熱地であっても周囲温度に影響されることなくガス濃度を高精度に測定することができるガス濃度測定器を提供する。【解決手段】    オゾンガスに反応して変色する曝露部７を有するガス検知体２と、このガス検知体２の温度を一定に保つ相変化物質３と、この相変化物質３を収納する金属製の容器１０と、この金属製の容器１０とガス検知体２を収納する断熱容器Ｂとで寒冷地用のオゾンガス濃度測定器１を構成する。相変化物質３としては、液体から固体に相変化する相変化物質を用いる。断熱容器Ｂとしては、窓１７を有しガス検知体２と金属製の容器１０を収納するプラスチック製の容器１１と、開口部１９を有し前記プラスチック製容器１１を収納する断熱材製の容器１２とで構成する。ガス検知体２を金属製容器１０の表面に密着させ、この金属製容器１０とともにプラスチック製容器１１に収納し、ガス検知体２の曝露部７を窓１７および開口部１９から断熱容器Ｂの外部に露呈させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のガスに反応して変色する曝露部を有するガス検知体と、このガス検知体の温度を一定に保つ蓄熱体と、この蓄熱体と前記ガス検知体を収納する断熱容器とを備え、
前記蓄熱体を大気圧下であって一定の温度範囲内において潜熱によって相変化する相変化物質と、この相変化物質を収納する金属製の容器とで構成し、
前記ガス検知体を前記金属製の容器の表面に密着させた状態で前記断熱容器内に収納し、前記断熱容器に前記ガス検知体の曝露部を外部に露呈させる開口部分を設けたことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項２】
特定のガスに反応して変色する曝露部を有するガス検知体と、このガス検知体の温度を一定に保つ蓄熱体と、この蓄熱体と前記ガス検知体を収納する断熱容器とを備え、
前記蓄熱体を大気圧下であって一定の温度範囲内において潜熱によって相変化する相変化物質と、この相変化物質を収納する金属製の容器とで構成し、
前記断熱容器を、窓を有し前記金属製の容器と前記ガス検知体を収納するプラスチック製の容器と、前記窓に対応して開口部を有し前記プラスチック製の容器を収納する断熱材製の容器とで構成し、
前記ガス検知体を前記金属製の容器と前記プラスチック製の容器との隙間に、前記金属製の容器に密着させた状態で配置して前記曝露部を前記窓および前記開口部から断熱容器の外部に露呈させたことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項３】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記相変化物質が固体から液体、液体から固体、液体から気体、気体から液体、固体から気体、および気体から固体に相変化する物質のうちのいずれか１つであることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項４】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記金属製の容器を密閉構造とし、
前記相変化物質が固体または粉体からなり、その融解熱によりガス検知体の温度を一定に保つことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項５】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記金属製の容器を密閉構造とし、
前記相変化物質が液体からなり、その凝固熱によりガス検知体の温度を一定に保つことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項６】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記相変化物質が液体からなり、その気化熱によりガス検知体の温度を一定に保ち、
前記金属製の容器に前記相変化物質を吸い上げて容器外部に蒸散させる蒸散部を設けたことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項７】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記相変化物質が固体からなり、その昇華熱によりガス検知体の温度を一定に保ち、
前記金属製の容器に内圧が一定値以上に高くなると外部に逃がす減圧弁を設けたことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項８】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記相変化物質が、ｎ−パラフィン系炭化水素、有機化合物、香料を溶解した有機溶媒、水和物あるいは相分離防止剤が添加された水和物あるいは過冷却防止剤が添加された水和物のうちのいずれか１つであることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項９】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記蓄熱体が、前記相変化物質がマイクロカプセルに収納され、粉体としての前記マイクロカプセルを金属製の容器に充填することで構成されたことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１０】
請求項９記載のガス濃度測定器において、
前記マイクロカプセルが樹脂被覆されることにより蓄熱板を形成しており、その表面に金属膜が形成されていることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１１】
請求項８記載のガス濃度測定器において、
前記相変化物質が、ｎ−エイコサン、ｎ−ノナデカン、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘプタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−テトラデカン、およびｎ−トリデカンからなる群より選択される少なくとも１種のパラフィン系炭化水素であることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１２】
請求項８記載のガス濃度測定器において、
前記水和物または相分離防止剤が添加された水和物あるいは過冷却防止剤が添加された水和物が、水和塩化カルシウム、含水硝酸リチウム、硫酸ナトリウム・十水和物、水和炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム・十二水和物、硝酸亜鉛・六水和物、臭化カルシウム・六水和物、硫酸亜鉛・七水和物、臭化鉄・六水和物のうちのいずれか１つであることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１３】
請求項８記載のガス濃度測定器において、
前記有機化合物または香料を溶解した有機溶媒が、トリミリスティン、パルミチン酸メチル、カプリン酸、ｄ体−乳酸、グリセリン、酢酸、カプリル酸、エチレンジアミン、蟻酸、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ｎ−ブタン、１−ペンテン、アセトアルデヒド、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレンオキシド、Ｒ１１、Ｒ２１、ジクロロメタン、塩化カルボニル、Ｒ１１４、ラウリン酸、ｐ−ニトロフェノール、ｏ−ニトロアニリン、ε−カプロラクタムのうちのいずれか１つであることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１４】
請求項１または２記載のガス濃度測定器において、
前記金属製の容器を銅、アルミニウム、銀、タングステン、亜鉛のうちのいずれか１つで製作し、内面に耐食性の保護膜をコーティングし、さらに熱伝導率の良い金属の小片ないしは略球状微粒子または繊維状微粒子が容器内に充填されることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１５】
請求項１４記載のガス濃度測定器において、
充填する微粒子がアルミナ微粒子、シリカ微粒子のうちのいずれか１つであることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１６】
請求項１４記載のガス濃度測定器において、
前記耐食性の保護膜がプラスチック、ガラスまたはフッ素樹脂の表面コート膜であることを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１７】
請求項１〜１６のうちのいずれか一項に記載のガス濃度測定器において、
前記断熱材製の容器の開口部が形成されている面に、特定のガスの濃度に対応した色を示すカラーチャートが表示されたシートを貼着したことを特徴とするガス濃度測定器。
【請求項１８】
請求項６記載のガス濃度測定器において、
前記蒸散部を金属製の容器に設けた蒸散用孔と、この蒸散用孔に挿通され一端が容器外部に突出する吸液性の蒸散部材とで構成したことを特徴とするガス濃度測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれているオゾンガス、二酸化窒素ガス等の特定の種類のガスの濃度を測定するガス濃度測定器、特に暑熱地や寒冷地であっても測定環境の温度に影響されることなく高精度に測定することができるガス濃度測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境リスクが高いガス状の大気汚染物質、特に光化学オキシダントの主成分を構成するオゾンガス（Ｏ3 ）や物質の燃焼に伴って発生する二酸化窒素ガス（ＮＯ2 ）による環境への影響が大きな問題となってきている。特に、オゾンガスは、強力な酸化能を有しているため、それ自体の毒性により空気中の濃度が一定以上（０．１ｐｐｍ）になると、呼吸器系を刺激し、微量でも長時間吸入していると有害とされている。また窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスは大気汚染の原因物質であり、呼吸器系疾患との関連も指摘されている。このため、有害なオゾンガス、二酸化窒素ガス等の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器が種々開発、提案されている。
【０００３】
このようなガス濃度測定器としては、濾紙、多孔質ガラス等の小型の多孔体（外形寸法１ｃｍ平方程度、厚さ８ｍｍ以下）に、オゾンなどの検知対象ガスと選択的に反応して変色する例えばインジゴ環を含む有機系色素を含浸させ、この色素を含浸させた部分を検知対象ガスであるオゾンガスによって曝露される曝露部としたガス検知体を用いることで、安価で個人が持ち運びできる超小型のオゾンガス検知用の蓄積型センサが開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、多孔質ガラスなどの小型の多孔体に二酸化窒素ガスなどの検知対象ガスと選択的に反応して変色（発色）する色素を含む検知剤を含浸させたものをガス検知体とすることで、安価で個人が持ち運びできる超小型の二酸化窒素ガス検知用の蓄積型センサも開発されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【０００５】
これらのガス濃度測定に用いられる蓄積型センサのうち、特に濾紙などを用いたシート状のガス検知体は、主に１日間の個人のガス曝露量を検知するものであり、オゾン殺菌などでオゾンガスを利用する特殊作業従事者の曝露量の評価を想定している。このシート状ガス検知体は、平均労働時間８時間で労働基準に定められた蓄積濃度量（濃度基準×時間）で、例えば目視可能に変色（退色）するように設計されている。
【０００６】
オゾンガス（二酸化窒素ガスも同様）の測定に際しては、ガス検知体を備えたガス濃度測定器を測定環境下に一定時間曝すと、ガス検知体の曝露部が空気中に含まれているオゾンガスによって曝露されることにより変色（退色）する。この変色の度合いは、特定のガスの濃度と測定時間とによって決まる。すなわち、オゾンガスの濃度が濃い場合は、短時間でも著しく変色し、濃度が薄い場合は変色するのに長時間を要する。そして、この変色した色とカラーチャートに示されているオゾン濃度に対応した色見本とを見比べ、ガス濃度の目盛を読み取ることにより、オゾンガスの濃度を測定している。
【０００７】
しかしながら、オゾンガスの曝露による人体へのリスクは、フロンガス等のオゾン層破壊物質によって成層圏オゾンが破壊もしくはオゾン層が薄くなった結果、地表に到達する紫外線が強くしかも外気温が氷点下にも達し得る高緯度地域において高いと考えられている。また、自動車、工場等から排出されるＮＯｘや炭化水素（ＨＣ）が強い日照と高い気温によって光化学反応を起こすことにより光化学オキシダント（Ｏｘ；オゾンが主成分）が生成されるため、外気温度が４０℃にも達する低緯度地域においても人体へのリスクが高いと考えられている。このため、高緯度地域と低緯度地域において、環境中のオゾン濃度を個人や家庭レベルで検知することができるオゾンガス濃度測定器の提供が要請されてきている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１４４７２９号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０１６６２３(PCT/JP2005/014689)号公報
【特許文献３】特開平０９−２７４０３２号公報
【特許文献４】特開２０００−０８１４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特定のガスとの選択的な化学反応により退色または発色する有機系色素の退色速度（または発色速度）は、測定環境の温度によって決まる。
【００１０】
図１４に有機系色素の退色（または発色）の反応速度の温度依存性を示す。
図１４では横軸に温度の逆数をとったアレニウスプロットを示し、縦軸に退色（あるいは発色）の反応速度を示している。この図より判るように、高温になるほど退色の反応速度は速くなり、低温になるほど反応速度は遅くなる。
【００１１】
一般的に、化学反応の速度は、活性化エネルギによって決まり、温度が１０℃異なると、反応速度は２〜３倍異なる。このため、室温（約２０℃を想定）動作で８時間で退色（あるいは発色）するように設計されたガス検知体を備えたガス濃度測定器を、寒冷地（例えば、０℃を想定）で使用すると、多孔体内部で起こる化学反応は非常に遅くなる。逆に暑熱地（例えば、４０℃を想定）で使用すると化学反応は非常に速くなる。このため、従来は同じガス濃度測定器を用いてガス濃度を測定しても、測定地域の周囲温度によってガス濃度の測定値が異なってしまい、ガス濃度測定器としての信頼性が低く、使用地域が温暖地に制約されるという問題があった。
【００１２】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、寒冷地や暑熱地であっても周囲温度に影響されることなくガス濃度を高精度に測定することができるガス濃度測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、特定のガスに反応して変色する曝露部を有するガス検知体と、このガス検知体の温度を一定に保つ蓄熱体と、この蓄熱体と前記ガス検知体を収納する断熱容器とを備え、前記蓄熱体を大気圧下であって一定の温度範囲内において潜熱によって相変化する相変化物質と、この相変化物質を収納する金属製の容器とで構成し、前記ガス検知体を前記金属製の容器の表面に密着させた状態で前記断熱容器内に収納し、前記断熱容器に前記ガス検知体の曝露部を外部に露呈させる開口部分を設けたものである。
【００１４】
また、本発明は、特定のガスに反応して変色する曝露部を有するガス検知体と、このガス検知体の温度を一定に保つ蓄熱体と、この蓄熱体と前記ガス検知体を収納する断熱容器とを備え、前記蓄熱体を大気圧下であって一定の温度範囲内において潜熱によって相変化する相変化物質と、この相変化物質を収納する金属製の容器とで構成し、前記断熱容器を、窓を有し前記金属製の容器と前記ガス検知体を収納するプラスチック製の容器と、前記窓に対応して開口部を有し前記プラスチック製の容器を収納する断熱材製の容器とで構成し、前記ガス検知体を前記金属製の容器と前記プラスチック製の容器との隙間に、前記金属製の容器に密着させた状態で配置して前記曝露部を前記窓および前記開口部から断熱容器の外部に露呈させたものである。
【００１５】
また、本発明は、前記相変化物質が固体から液体、液体から固体、液体から気体、気体から液体、固体から気体、および気体から固体に相変化する物質のうちのいずれか１つである。
【００１６】
また、本発明は、前記金属製の容器を密閉構造とし、前記相変化物質が固体または粉体からなり、その融解熱によりガス検知体の温度を一定に保つものである。
【００１７】
また、本発明は、前記金属製の容器を密閉構造とし、前記相変化物質が液体からなり、その凝固熱によりガス検知体の温度を一定に保つものである。
【００１８】
また、本発明は、前記相変化物質が液体からなり、その気化熱によりガス検知体の温度を一定に保ち、前記金属製の容器に前記相変化物質を吸い上げて容器外部に蒸散させる蒸散部を設けたものである。
【００１９】
また、本発明は、前記相変化物質が固体からなり、その昇華熱によりガス検知体の温度を一定に保ち、前記金属製の容器に内圧が一定値以上に高くなると外部に逃がす減圧弁を設けたものである。
【００２０】
また、本発明は、前記相変化物質を、ｎ−パラフィン系炭化水素、有機化合物、香料を溶解した有機溶媒、水和物あるいは相分離防止剤が添加された水和物あるいは過冷却防止剤が添加された水和物のうちのいずれか１つとしたものである。
【００２１】
また、本発明は、前記蓄熱体が、前記相変化物質がマイクロカプセルに収納され、粉体としての前記マイクロカプセルを金属製の容器に充填することで構成されているものである。
【００２２】
また、本発明は、前記マイクロカプセルが樹脂被覆されることにより蓄熱板を形成しており、その表面に金属膜が形成されているものである。
【００２３】
また、本発明は、前記相変化物質を、ｎ−エイコサン、ｎ−ノナデカン、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘプタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−テトラデカン、およびｎ−トリデカンからなる群より選択される少なくとも１種のパラフィン系炭化水素としたものである。
【００２４】
また、本発明は、前記水和物または相分離防止剤が添加された水和物あるいは過冷却防止剤が添加された水和物が、水和塩化カルシウム、含水硝酸リチウム、硫酸ナトリウム・十水和物（グラウバー塩）、水和炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム・十二水和物、硝酸亜鉛・六水和物、臭化カルシウム・六水和物、硫酸亜鉛・七水和物、臭化鉄・六水和物のうちのいずれか１つとしたものである。
【００２５】
また、本発明は、前記有機化合物または香料を溶解した有機溶媒が、トリミリスティン、パルミチン酸メチル、カプリン酸（デカン酸）、ｄ体−乳酸、グリセリン（グリセロール）、酢酸、カプリル酸（オクタン酸）、エチレンジアミン、蟻酸、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ｎ−ブタン、１−ペンテン、アセトアルデヒド、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレンオキシド、Ｒ１１、Ｒ２１、ジクロロメタン、塩化カルボニル、Ｒ１１４、ラウリン酸、ｐ−ニトロフェノール、ｏ−ニトロアニリン、ε−カプロラクタムのうちのいずれか１つとしたものである。
【００２６】
また、本発明は、前記金属製の容器を銅、アルミニウム、銀、タングステン、亜鉛のうちのいずれか１つで製作し、内面に耐食性の保護膜をコーティングし、さらに熱伝導率の良い金属の小片ないしは略球状微粒子または繊維状微粒子を容器内に充填したものである。
【００２７】
また、本発明は、充填する微粒子をアルミナ微粒子、シリカ微粒子のうちのいずれか１つとしたものである。
【００２８】
また、本発明は、前記耐食性の保護膜をプラスチック、ガラスまたはフッ素樹脂の表面コート膜としたものである。
【００２９】
また、本発明は、前記断熱材製の容器の開口部が形成されている面に、特定のガスの濃度に対応した色を示すカラーチャートが表示されたシートを貼着したものである。
【００３０】
さらに、本発明は、前記蒸散部を金属製の容器に設けた蒸散用孔と、この蒸散用孔に挿通され一端が容器外部に突出する吸液性の蒸散部材とで構成したものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明においては、蓄熱保温材として固体（粉体）、液体または気体からなる相変化物質を用い、その相変化中（状態変化中）の潜熱（融解熱、凝固熱、昇華熱、蒸発（気化）熱、または凝縮熱）を利用して金属製の容器内の温度を一定に保ち、この温度を金属製の容器とプラスチック製の容器との隙間に介装したガス検知体に金属製の容器からの熱伝導によって導き、ガス検知体の温度を一定に保つようにしたので、周囲温度が高い暑熱地や低い寒冷地であっても、ガス検知体の曝露部に含まれている色素の特定のガスに対する反応速度が速くなったり、遅くなったりせず、正確に測定することができる。
【００３２】
固体から液体に相変化する物質は、融解熱を吸収することでガス検知体の温度を一定に保つから、暑熱地での使用に適している。液体から固体に相変化する物質は凝固熱を放出することでガス検知体の温度を一定に保つから、寒冷地での使用に適している。固体から液体に相変化する物質と液体から固体に相変化する物質は、体積変化が少ないために、金属製の容器を密閉構造にすると、相変化物質の消耗を少なくすることができる。
【００３３】
液体から気体に相変化する物質は、蒸発熱（気化熱）を吸収することでガス検知体を一定温度に保持するために、暑熱地での使用に適している。蒸散部は液体を蒸散させて容器外部に逃がし、容器内の圧力上昇による容器の破損を防止する。
【００３４】
固体から気体に相変化する物質は、昇華熱を吸収することでガス検知体の温度を一定に保つから、暑熱地での使用に適している。減圧弁は気化した気体を容器外部に逃がし、容器内の圧力上昇による容器の破損を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
先ず、図１を用いて本発明の動作原理を説明する。
一般に、相変化物質（Phase Change Materials：以下、ＰＣＭと略す）が固体（または粉末状）、液体または気体に相変化する際には、潜熱（もっと一般には転移熱）と呼ばれる物質の結合状態を変化させるために、温度を変化（上昇あるいは降下）させることなく吸収（あるいは放出）される熱エネルギが必要である。ＰＣＭが固相（または液相）状態から液相（または固相）状態に変わる際には、融解（または凝固）の潜熱が必要とされ、その間、圧力など状態値が指定されれば、ＰＣＭの温度（転移点、転移温度とも呼ぶ）は融点（または凝固点）と呼ばれる一定温度に固定される。融解（または凝固）の潜熱がやり取りされる間は、固−液の共存相が実現している。固相のＰＣＭが全て液化すると、加えた熱量に比例してＰＣＭの温度は上昇し、沸点に達するとＰＣＭが液相状態から気相状態に変わる。このとき、気化（蒸発）のための潜熱（気化熱あるいは蒸発熱）が必要とされ、その間の温度も沸点に固定される。逆に、ＰＣＭが気相状態から液相状態に変わる際には、凝縮（液化）の潜熱（凝縮熱）を放出し、その際の温度も沸点に固定される。
【００３６】
また、ＰＣＭが固相状態から直接気相状態に変わる（あるいはその逆の）昇華過程では、昇華の潜熱（昇華熱）が必要とされ（あるいは放出され）、その間、ＰＣＭ（この場合、固相部分）の温度は昇華点に固定される。物質固有の三重点以下の圧力においては液相が存在しないため、蒸発や凝縮、融解や凝固は起こらない。このため昇華過程が起こる。また、臨界点以上の圧力では気相と液相の相違がなくなり、単一の相しか存在しない。
【００３７】
一般に、物質の三態間の状態変化は第一種相転移であり、融点、沸点などの転移温度は圧力により変化する。いずれにせよ、極めて大量の転移熱と呼ばれる熱エネルギが、この相変化との関連（すなわち、固相から液相への変化、液相から気相への変化、または固相から気相への変化）でＰＣＭにより吸収される。相変化には大量の転移熱が必要であり、その相転移の過程で大量の熱エネルギが吸収されるにも拘わらず、この相転移の間、ＰＣＭの温度は変化せず一定に保持される。
【００３８】
本発明は、大気圧下であって一定の温度範囲内においてＰＣＭがその相状態を変化させる際に、転移熱を吸収あるいは放出することを利用して、ＰＣＭに熱接触しているガス検知体の温度がＰＣＭの転移点と総称される一定値に固定または保持されることを基本原理とする。ここで、一定の温度範囲内とは、本ガス濃度測定器が用いられる環境の温度、具体的には寒冷地においては、−２０℃〜５℃程度の範囲、暑熱地においては３５℃〜５０℃程度の範囲を想定している。
【００３９】
その場合、本発明において利用される相変化（状態変化）には以下の三種類が考えられる。
（１）ＰＣＭが固相（あるいは液相）から液相（あるいは固相）に変化する際に融解熱（あるいは凝固熱）を吸収（あるいは放出）するために、ＰＣＭの温度が融点（凝固点）に固定されることを利用する方式
【００４０】
（２）ＰＣＭが液相（あるいは気相）から気相（あるいは液相）に変化する際に蒸発熱または気化熱（あるいは凝縮熱）を吸収（あるいは放出）するために、ＰＣＭの温度が沸点に固定されることを利用する方式
【００４１】
（３）ＰＣＭが固相（あるいは気相）から気相（あるいは固相）に変化する際に昇華熱（あるいは凝固熱）を吸収（あるいは放出）するために、ＰＣＭの温度が昇華点に固定されることを利用する方式
【００４２】
前記（１）の固相から液相に相変化するＰＣＭは融解熱を吸収する。他方、液相から固相に相変化するＰＣＭは、凝固熱を放出する。これらのＰＣＭは、体積変化が僅かであるので、ＰＣＭを収容する容器について強い制約を受けない。したがって、容器を密閉構造とすることができる。また、密閉構造にすればＰＣＭの量は不変であるので、ＰＣＭが消耗されないという意味で長期間の利用が可能で最も実用的である。
【００４３】
ＰＣＭが固相から液相に変化する間に融解潜熱を吸収しているときは、ＰＣＭに熱接触しているガス検知体から熱を奪うので、ガス検知体については冷却が行われる。すなわち、固体から液体に相変化するＰＣＭを用いた場合は、ガス検知体が融解潜熱によって冷却され一定温度に保持されるため、暑熱地で使用して好適である。
【００４４】
逆に、ＰＣＭが液相から固相に変化する間に凝固熱を放出しているときは、ＰＣＭに熱接触しているガス検知体が凝固熱により加熱される。すなわち、液体から固体に相変化するＰＣＭを用いた場合は、ＰＣＭが凝縮熱を放出してガス検知体を暖め一定温度に保持するため寒冷地で使用して好適である。なお、本発明の後述する第１、第２の実施の形態は、この液体から固体に相変化するＰＣＭを用いたガス濃度測定器に関するものである。
【００４５】
前記（２）の液相から気相に相変化する際気化熱を吸収するＰＣＭの場合、ＰＣＭを蒸散部材を含む蒸散部によって容器外部に蒸発または蒸散させる必要がある。この場合は、ＰＣＭの量が使用にともない消費されていくので、長期間の利用はできないが、限定された期間であれば、蒸発の際の沸点に温度を固定することが可能である。また、この場合は、ＰＣＭが気化熱を吸収する分、ＰＣＭに熱接触しているガス検知体から熱を奪い、ガス検知体の温度を一定温度に保持するので、暑熱地で使用して好適である。なお、本発明の後述する第３の実施の形態は、この液体から気体に相変化するＰＣＭを用いたガス濃度測定器に関するものである。
【００４６】
一方、気相から液相に相変化するＰＣＭを用いた場合は、気相から液相へ変化する際に凝縮熱を放出し、この凝縮熱によってガス検知体の温度を一定に保持するため、寒冷地で使用して好適である。ただし、この場合は、予めＰＣＭを容器に加圧注入する必要があるので耐圧容器を必要とする。
【００４７】
前記（３）の固相から気相に相変化するＰＣＭを用いた場合は、固相から気相へ変化する際に昇華熱を吸収する現象を利用する。昇華の際にはＰＣＭの体積膨張が大きいので、ＰＣＭを収納する容器については密閉構造とすることができず、減圧弁などを用いて内圧を逃がすことが必要である。さらに、この場合は、ＰＣＭが昇華熱を吸収する分、熱接触しているガス検知体より熱を奪い、ガス検知体の温度を一定温度に保持するので、暑熱地で使用して好適である。また、このＰＣＭも液体から気体に相変化するＰＣＭと同様に、ＰＣＭの量は、使用にともない消費されていくので、長期間の利用はできない。しかし、限定された期間であれば、昇華の際の転移点（昇華点）に温度を固定することが可能である。なお、本発明の第４の実施の形態は、この固体から気体に相変化するＰＣＭを用いたガス濃度測定器に関するものである。
【００４８】
一方、気相から固相に相変化するＰＣＭを用いた場合は、気相から固相へ変化する際に放出される凝固熱によってガス検知体の温度を一定に保持するため、寒冷地で使用して好適である。ただし、この場合は予め気体状態のＰＣＭを圧縮により固化可能な状態にして容器に充填する必要があるので、圧縮装置と耐圧容器を必要とする。
【００４９】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明をオゾンガス濃度測定器に適用した第１の実施の形態を示す分解斜視図、図３は図２のIII −III 線断面図である。本実施の形態は、液体状態の相変化物質が固化する際に凝固熱を利用した寒冷地で使用して好適なオゾンガス濃度測定器に適用した例を示す。全体を参照符号１で示すオゾンガス濃度測定器は、ガス検知体２と、このガス検知体２の温度を一定に保持するために用いられる蓄熱体Ａと、この蓄熱体Ａと前記ガス検知体２を収納する断熱容器Ｂとを備えている。なお、蓄熱体Ａと断熱容器Ｂは、蓄熱保温体を構成している。
【００５０】
前記ガス検知体２は、特定のガスであるオゾンガスと選択的に反応して変色（退色または発色）する有機系色素を、多孔質ガラスまたは濾紙等のセルロース系を含むシート状の多孔質担体６の所望の箇所に含浸させることにより形成されており、有機系色素を含浸された部分がオゾンガスに曝露されると変色する曝露部７を構成している。曝露部７は、例えば有機系インジゴ環を含む色素と、保湿剤と、酸もしくは酸性領域に緩衝作用がある緩衝溶液を担持させることにより形成することができる。なお、本実施の形態においては、有機系色素としてインジゴ環を含む色素を用い、曝露部７を多孔質担体６の中央に形成した例を示したが、これに限らず略全面に形成してもよい。
【００５１】
このようなガス検知体２によれば、大気中に含まれている低い濃度（ｐｐｂオーダー）のオゾンガスを、インジゴ環を有する色素のオゾンガスによる分解に対応した退色反応またはインジゴ環を有する色素がオゾンガスによる分解の結果生じた分解生成物を原因とする発色反応として検知することができる。
【００５２】
インジゴ環を有する色素としては、例えばインジゴ、インジゴカルミンナトリウム塩、インジゴカルミンカリウム塩、インジゴレッドなどを用いることが好適である。保湿剤としては、グリセリン、エチレングリコールなどを用いることが好適である。酸としては、酢酸、リン酸、酒石酸などを用いることが好適である。緩衝溶液としては、ｐＨが１〜４、好ましくは２〜３、さらに好ましくは３〜４の範囲で緩衝作用がある緩衝溶液、例えば酢酸と酢酸ナトリウム、もしくはリン酸とリン酸二水素ナトリウム、もしくは酒石酸と酒石酸ナトリウムからなる緩衝溶液が用いられる。
【００５３】
ガス検知体２の具体的な作製に際しては、容器内に例えば、０．０６ｇのインジゴカルミンと、酸としての３．０ｇのクエン酸と、保湿剤としての１５ｇのグリセリンとを入れ、これらに水を所定量加えることにより、インジゴカルミンを溶解させて調整し、５０ｇの検知溶液を作製する。
【００５４】
次に、この検知溶液中にセルロース濾紙（例えば、アドバンティック社製の濾紙Ｎｏ．２）を一定時間浸漬して取り出した後、セルロース濾紙中に含まれている水分を風乾によって蒸発させる。これにより、曝露部７が藍色のガス検知体２ができあがる。ガス検知体２の大きさは、３０×３０ｍｍ程度で、厚さが１〜２ｍｍ程度である。
【００５５】
このようにして作製したガス検知体２について、オゾンガス発生器からのオゾンガスを含む被検ガス中に一定時間（例えば、８時間）曝して変色の度合いを肉眼で観察した。被検ガス中のオゾンガスは、ガス検知体２のグリセリンが保持している水分に取り込まれ、その後、インジゴ環を有する色素のＣ＝Ｃ２重結合を分解する反応を引き起こす。色素分子の構造と電子状態が変化して可視領域の６００ｎｍ付近の吸収が変化する。このため、ガス検知体２の曝露部７の色（藍色）は薄く退色する。
【００５６】
一方、インジゴ色素の分解によって生じた分解生成物は可視光領域の波長４００ｎｍ付近に光の吸収を持つため、曝露部７は黄色に変色（発色反応）し始める。このように、ガス検知体２の曝露部７がオゾンガスによって曝露されると、色素の退色反応と発色反応とが同時に起きるため、オゾン濃度がｐｐｂオーダーであっても変色し確実に検知できる。
【００５７】
前記蓄熱体Ａは、蓄熱保温材３と、この蓄熱保温材３を収納する熱伝導性の良い容器１０とで構成される。蓄熱保温材３としては、大気圧下であって一定の温度範囲内において潜熱によって相変化するＰＣＭ（以下、ＰＣＭ３という）が用いられる。熱伝導性の良い容器１０としては、熱伝導率の高い金属製の容器（以下、金属製の容器または金属製容器という）が用いられる。
【００５８】
前記ＰＣＭ３は、前記金属製の容器１０とともに前記断熱容器Ｂに収納された状態において転移点よりやや高温の状態に保持されることで液体状態に保持されており、固化するときの凝固熱を放出することにより、ガス検知体２および後述する金属製の容器１０を加熱してこれらの温度を一定に保持する。
【００５９】
ここで、ＰＣＭ３は、ガス検知体２の動作温度として想定される温度範囲に相転移点をもつ物質が選択される。そこで、４０℃以下でかつ室温近傍で使用可能な幾つかのＰＣＭの物性値を以下の表１に示す。大きく分類して、ＰＣＭ３には式ＣnＨ2n+2 で示されるｎ−パラフィン系炭化水素（すなわち、直鎖状炭化水素）、水和塩並びに有機物がある。好ましいパラフィン系炭化水素は、上記式中のｎが１３から２０の範囲にあるものである。ＰＣＭ３に好適な水和塩としては、水和塩化カルシウム、含水硝酸リチウム、硫酸ナトリウム、・十水和物（グラウバー塩）、水和炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム・十二水和物、硝酸亜鉛・六水和物、臭化カルシウム・六水和物、硫酸亜鉛・七水和物、臭化鉄・六水和物を挙げることができる。また、その他のＰＣＭ３に好適な有機物としては、トリミリスティン、パルミチン酸メチル、カプリン酸（すなわち、デカン酸）、ｄ体−乳酸、グリセリン（グリセロール）、酢酸、カプリル酸（すなわち、オクタン酸）、エチレンジアミン、蟻酸を挙げることができる。
【００６０】
前記ガス検知体２が有効に動作する温度Ｔ1 としては、室温近傍の値、すなわち、７℃から３０℃の範囲の温度が必要である。相転移温度が上記条件の範囲内にあるＰＣＭ３としては、相転移温度７℃のＲＴ６（パラフィン系物質）、１２℃のＲＴ１０（パラフィン系物質）、２８℃のコンフォテンプ（登録商標）、アウトラスト（登録商標）（パラフィンワックス）等を利用することなどが想定される。
【００６１】
【表１】
2008107091.tif 000003
【００６２】
前記金属製の容器１０は、横長矩形の薄箱型に形成されており、上蓋１３に形成したＰＣＭ３を注入するための注入口１４を金属製のキャップ１５によって気密状態となるように閉塞することにより密閉型の容器を形成している。また、金属製の容器１０は、収納するＰＣＭ３の材質によっては腐食するおそれがあるため、内面全体（好ましくは表面も）にプラスチック、ガラスまたはフッ素樹脂からなる耐食性保護膜がコーティングされている。
【００６３】
このような金属製の容器１０に関しては次の２点を特に考慮することが望ましい。
（１）ＰＣＭ３との熱の出し入れは、その容器の壁を通って行われるので、この壁とＰＣＭ３との間の伝熱特性を十分によくしておく必要がある。例えば、容器壁に熱的にしっかりと結合されたハニカム構造を容器内につくることによって伝達面積を増加させる。また、重力場中で利用するので、ＰＣＭ３の自然対流を促進させて熱伝達をよくするため、ハニカム構造のコアを鉛直方向に並べる。さらに、ＰＣＭ素材そのものの熱伝導率の低さを改善するために、熱伝導率の良い金属の小片ないしは略球状微粒子または繊維状微粒子を充填し、これにＰＣＭ３を満たすことで、金属製容器１０とＰＣＭ３とで構成される蓄熱体Ａの有効熱伝導率を大きくしてガス検知体２への伝熱促進が図れる。充填剤としては、アルミナ微粒子（直径１ｍｍ、密度３８８０［ｋｇ／ｍ3 ］、比熱０．３［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］、熱伝導率１７［Ｗ／ｍＫ］）、あるいはシリカ微粒子（直径１ｍｍ、密度２５９０［ｋｇ／ｍ3 ］、比熱０．７５［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］、熱伝導率０．７４５［Ｗ／ｍ・Ｋ］などが望ましい。
（２）熱膨張と相変化による多少の体積変化に対処するために、容器には適当な柔軟性をもたせるか、容器壁を強固なものにして圧力上昇に耐えさせる必要がある。そのためにも、ＰＣＭ３は完全に容器内に詰め込まず、多少の空間を容器内に残して充填することが望ましい。
【００６４】
上記（１）に記したように、ＰＣＭ３を収容する金属製の容器１０は、ＰＣＭ３が相変化する際に放出する凝固熱を、容器の壁を介してＰＣＭ３と熱接触しているガス検知体２に良好に伝達する必要がある。つまり、良好に熱伝達を行うために、熱伝導率が大きい値をもつ材料で容器１０を製作することが必要である。他方、選定されたＰＣＭ３を長期保存するためには、ＰＣＭ３に対して不溶性、耐食性を持つ材料により容器１０を構成する必要がある。さらに、上記（２）に記載したように、ＰＣＭ３が相変化する際の体積変化に耐える強度をもった材料であることが望ましい。そうした材料として、熱伝導の比較的大きな金属を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2008107091.tif 000004
【００６６】
表２によれば、例えば、室温近傍で大きな熱伝導率κ［Ｗ／ｍ・Ｋ］を持つ銅（κ＝３８６［Ｗ／ｍ・Ｋ］、２０℃）、銀（４１８［Ｗ／ｍ・Ｋ］、２０℃）（あるいは金（２９５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、２０℃））、あるいはアルミニウム（２０４［Ｗ／ｍ・Ｋ］、２０℃）などの金属を、容器１０の構成材料とすることが考えられる。
【００６７】
前記断熱容器Ｂとしては、前記金属製容器１０を収納する断熱性のプラスチック材料からなる容器１１（以下、プラスチック製の容器またはプラスチック製容器という）と、このプラスチック製容器１１を収納する断熱材製の容器（以下、断熱材製容器ともいう）１２とで構成されている。このため、オゾンガス濃度測定器１は、金属製の容器１０、プラスチック製の容器１１および断熱材製の容器１２とからなる三層構造の容器を備えている。
【００６８】
前記プラスチック製の容器１１は、前記金属製の容器１０との間にガス検知体２を挟みこみ実装して良好な熱接触を実現するために、金属製の容器１０の形状に整合できるように成形可能なプラスチック材料によって横長矩形の薄箱型に製作されている。また、このプラスチック製の容器１１は、上方に開放した開放部１６を有し、前面板１１Ａの表面一側寄りには、矩形の窓１７が形成されている。この窓１７は、ガス検知体２の曝露部７と略同じ大きさを有している。プラスチック製の容器１１の底板１１Ｂの中央部には、金属製の容器１０を押し出す際に利用される指用穴１８が形成されている。
【００６９】
前記断熱材製の容器１２は、上方に開放した容器からなり、前面には曝露用の開口部１９が前記プラスチック製の容器１１の窓１７に対応して形成されるとともにオゾンガスの濃度に対応した色を示すカラーチャート２１を表示したシート２０が貼着されている。窓１７と開口部１９は、略同一の大きさを有している。このような断熱材製の容器１２は、測定時に金属製の容器１０を収納するプラスチック製の容器１１が収納された後、上方に開口する開口部２２が蓋体２３によって閉塞される。蓋体２３も断熱材製の容器１２と同様な断熱材によって形成されている。
【００７０】
このような金属製容器１０、プラスチック製容器１１および断熱材製容器１２からなる三層構造の容器において、前記ガス検知体２は、金属製容器１０とプラスチック製容器１１との間に形成した隙間３０に挿入され、曝露部７がプラスチック製容器１１の窓１７および断熱材製容器１２の開口部１９から断熱容器Ｂの外部に臨んでいる。また、このガス検知体２は、蓄熱体Ａの熱が良好に伝達されるように金属製容器１０の表面に密着した状態で隙間３０に挿入されている。なお、ガス検知体２の曝露部７以外の部分は、プラスチック製容器１１によって覆われている。
【００７１】
前記シート２０は、ガス検知体２のシート状担体６と同一の材質からなり、表面には前記カラーチャート２１と、オゾンガスの濃度を表示する０ｐｐｂ、４００ｐｐｂ、８００ｐｐｂの目盛２４と、オゾンガス濃度測定器１の使用注意書き２５が印刷され、かつ表裏面全体がプラスチックコートされている。
【００７２】
カラーチャート２１は、３つに色区分されており、オゾン濃度がそれぞれ０ｐｐｂ、４００ｐｐｂ、８００ｐｐｂにおける色見本２１ａ〜２１ｃで構成されている。オゾン濃度が０ｐｐｂの色見本２１ａは、測定前におけるガス検知体２の曝露部７の色と同じ藍色を呈しており、オゾン濃度が４００ｐｐｂの色見本２１ｂの色は色見本２１ａより退色した状態を示す色であり、オゾン濃度が８００ｐｐｂの色見本２１ｃは色見本２１ｂよりさらに退色した状態を示す色である。なお、カラーチャート２１は、オゾン濃度を段階的に示すものに限らず、オゾン濃度をグラデーションの形で連続的に表示するものであってもよい。
【００７３】
ＰＣＭ３の選択に当たって考慮すべき点は、第１に与えられた作動温度範囲内に凝固点のある液体であること、第２にそのような液体のうちで潜熱が大きくて熱サイクルに対して安定していること、第３に容器材料とうまく適合することである。想定されるＰＣＭ材料に対する金属製容器１０の材料の耐食性データを表３に示す。
【００７４】
【表３】
2008107091.tif 000005
【００７５】
ＰＣＭ３として、例えば、ｎ−パラフィン系のｎ−オクタデカンを選択した場合、その融点および融解熱は上記表１よりそれぞれ２８．２℃および２４３［ｋＪ／ｋｇ］である。そして、ＰＣＭ３を収納する金属製容器１０の材料としては表２より熱伝導率が大きな値をもつ銅が選択可能である。
【００７６】
前記プラスチック製の容器１１としては、その内部に収納される蓄熱体Ａおよびガス検知体２に外気の温度の影響を受けにくくする必要があるので、可能な限り断熱特性のよい材料を選定することが望ましい。そうした材料として、熱伝導率の比較的小さなプラスチックを表４に示す。
【００７７】
【表４】
2008107091.tif 000006
【００７８】
例えば、断熱性のプラスチックとしては、室温近傍での熱伝導率κが０．１前後のポリスチレン（０．１２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、３００Ｋ）、アクリル（０．１８９［Ｗ／ｍ・Ｋ］、３００Ｋ）、塩化ビニール（０．１６１［Ｗ／ｍ・Ｋ］、３００Ｋ）などが考えられる。最後に、これら全体を外気より断熱するために用いる断熱材料の熱物性値を表５に示す。
【００７９】
【表５】
2008107091.tif 000007
【００８０】
発泡プラスチック系断熱材（押出法ポリスチレンフォーム、ビーズ法ポリスチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム）は、金型を用いて成形が可能であるため、断熱材製の容器１２として利用可能である。他方、無機繊維系断熱材（代表的なものとして、グラスウール、ロックウール）の場合、繊維状の材料を保持するための容器を別途準備する必要があり、本発明のガス濃度測定器には適さない。
【００８１】
表５より、断熱材製の容器１２の断熱材料としては、熱伝導率が０．０４［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下の物質、発泡プラスチック系断熱材の押出法ポリスチレンフォーム（κ＝０．０２８〜０．０４０［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、ビーズ法ポリスチレンフォーム（κ＝０．０３４〜０．０４３［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、硬質ポリウレタンフォーム（κ＝０．０２３〜０．０２６［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、あるいはエアロゲル、特に、シリカエアロゲル（κ＝０．０１７［Ｗ／ｍ・Ｋ］）などを利用することが考えられる。
【００８２】
このようなオゾンガス濃度測定器１によるオゾンガスの測定に際しては、液相のＰＣＭ３を金属製の容器１０内に注入口１４から充填してキャップ１５で注入口１４を気密に閉塞する。
【００８３】
次に、この金属製の容器１０の前面所定箇所にガス検知体２を密着させた状態で、金属製の容器１０をプラスチック製の容器１１に収納し、ガス検知体２の曝露部７を窓１７から容器外部に露呈させる。プラスチック製の容器１１の上方開放部１６の内側縁には、ガス検知体２および金属製の容器１０の抜けを防止する断面三角形の突状体からなる抜け防止部３１が一体に突設されている。
【００８４】
次に、プラスチック製の容器１１を断熱材製の容器１２内に装填して蓋体２３で開口部２２を閉塞する。これによりオゾンガス濃度測定器１の組立てが完了する。
【００８５】
このようなオゾンガス濃度測定器１は、オゾンガスが存在する環境下に一定時間（例えば、８時間）設置して使用するか、または測定者が携帯した状態で使用する。測定者が携帯使用する場合は、例えば断熱材製の容器１２の背面側にピン３４付きのクリップ３３を両面粘着テープ３５によって固定し、ピン３４を測定者の衣服に止めて使用するか、あるいはオゾンガス濃度測定器１を紐や鎖等の吊り下げ手段で首や腰に吊して使用する。
【００８６】
測定環境の大気中にオゾンガスが存在すると、ガス検知体２の曝露部７がオゾンガスによって曝露されて変色する。この変色した色とカラーチャート２１の色見本２１ａ〜２１ｃとを見比べることにより、オゾンガスの曝露量を測定することができる。すなわち、曝露部７の色が色見本２１ｂの色と略等しければ、オゾン濃度４００ｐｐｂと判定し、色見本２１ｃの色と略等しければ、オゾン濃度８００ｐｐｂと判定する。
【００８７】
寒冷地での測定において、金属製の容器１０内に充填されている液状のＰＣＭ３は全て凍結するために凝固熱を放出する。この凝固熱を放出するまでは金属製容器１０内のＰＣＭ３は凍結せず、金属製容器１０の温度は凝固点に固定される。このため、金属製の容器１０は、この凝固熱によって加熱され一定温度に保持される。また、この金属製の容器１０の温度は熱伝導によってガス検知体２にも伝達されるため、ガス検知体２も一定温度に保持される。この一定温度は、ＰＣＭ３が完全に固化するまで保持される。したがって、寒冷地であってもガス検知体２の曝露部７に含まれている有機系色素の化学変化が外気温度によって遅くなったりすることがなく、オゾン濃度を正確に測定することができる。凝固熱は、一般に単位質量当たりで与えられるので、その動作可能時間は、金属製容器１０に貯蔵しているＰＣＭ３の質量で決まる。つまり、測定時間を長くしたい場合は、大量のＰＣＭ３を用い、短時間でよいときは少量のＰＣＭ３を用いればよい。
【００８８】
金属製の容器１０は固−液共存相の一定圧力に耐えれば充分であるので、金属製の容器１０を構成する金属板の厚さを薄くするなどしてオゾンガス濃度測定器１の重量を軽減することが可能である。なお、オゾン濃度の測定が終了すると、ガス検知体２を断熱容器Ｂから取り出して新しいガス検知体２と交換することにより、金属製の容器１０および断熱容器Ｂ自体は再利用することができる。また、ＰＣＭ３も消耗がほとんどなく、固相から液相に戻すことによりそのまま利用することができる。
【００８９】
図４（ａ）〜（ｃ）は、オゾンガス濃度測定器１の各部を通過する１次元熱伝導を模擬して示す図である。
同図（ａ）は大気曝露用の窓１７と開口部１９を含まない断面における熱伝導を模擬して示す図、（ｂ）は蓋体２３を含む断面における熱伝導を模擬して示す図、（ｃ）は大気曝露用の窓１７と開口部１９を含んだ断面における熱伝導を模擬して示す図である。大半の部分は、図４（ａ）に示すように温度Ｔ1 のＰＣＭ３は熱伝導率κ1 で厚さδ1 の金属製容器１０に貯蔵されている。また、この金属製容器１０は、断熱性を有するプラスチック製の容器１１（熱伝導率κ2 、厚さδ2 ）中に収納されている。さらに、全体は断熱材で構成された断熱材製の容器１２（熱伝導率κ3、厚さδ3）を介して、温度Ｔ外気の大気に曝されている。
【００９０】
以下、ＰＣＭ３としてはｎ−オクタデカンを、金属製の容器１０の材質としては銅を、シート状ガス検知体２の材質としては濾紙（熱伝導率κ4 ＝０．１３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚さδ4 ＝１００［μｍ］＝０．１［ｍｍ］）を、そして、プラスチック製の容器１１の材質としてはポリエチレンを、断熱材製の容器１２の材質としては押出法ポリスチレンフオームを想定して、大気曝露によってどれだけ熱エネルギが外気へ逃げるかを概算し、必要なＰＣＭ３の質量を算出する。なお、以下の概算では、外気との自然対流による熱伝達係数ｈをｈ＝１０［Ｗ／ｍ2 ・Ｋ］とする。
【００９１】
単位面積当たりの熱移動速度（ｑ／Ａ）は、どの境界面でも同一であることから、フーリエの熱伝導の法則を用いて、次式が成り立っ。
【００９２】
【数１】
2008107091.tif 000008
【００９３】
ここで、Ａは伝熱面積、ｑは単位時間当たりの熱移動量である。
【００９４】
上記式（１）より、Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 を消去して総括伝熱係数Ｕaを求めると、次式（２）で与えられる。
【００９５】
【数２】
2008107091.tif 000009
【００９６】
総括熱伝熱係数Ｕaを用いると、熱移動量ｑは、次式（３）により与えられる。
【００９７】
【数３】
2008107091.tif 000010
【００９８】
ここで、△Ｔ全体≡（Ｔ1 −Ｔ外気）は、ＰＣＭの温度Ｔl と外気温Ｔ外気との総温度差を表している。厚さδ1 ＝１［ｍｍ］、κ1 ＝３８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］の銅、厚さδ2 ＝１．５［ｍｍ］、κ2 ＝０．３４［Ｗ／ｍ・Ｋ］のポリエチレン製の容器１１、厚さδ3 ＝１［ｃｍ］、κ3 ＝０．０２８［Ｗ／ｍ・Ｋ］の押出法ポリスチレンフォームの樹脂製容器１２から構成された多層構造に対して、前記総括伝熱係数Ｕa は、２．１７［Ｗ／ｍ2 ・Ｋ］（断熱材厚１［ｃｍ］の場合）、あるいは１．２２［Ｗ／ｍ・Ｋ］（断熱材厚２［ｃｍ］の場合）となる。
【００９９】
また、容器上部では、図４（ｂ）に示すように、温度Ｔl に保持されたＰＣＭ３は熱伝導率κ1 で厚さδ1 の金属製容器１０に貯蔵され、この金属製容器１０は熱伝導率κ3 で厚さδ3 の断熱材製の容器１２を介して、温度Ｔ外気の大気に曝されている。上記（１）式と同様に考えることで、この部分での総括伝熱係数Ｕb は次式（４）により与えられる。
【０１００】
【数４】
2008107091.tif 000011
【０１０１】
厚さδ1 ＝１［ｍｍ］、κ1 ＝３８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］の銅、厚さδ3 ＝１［ｃｍ］、κ3 ＝０．０２８［Ｗ／ｍ・Ｋ］の押出法ポリスチレンフォームから構成された多層構造に対して、前記総括伝熱係数Ｕb は、２．１９［Ｗ／ｍ2 ・Ｋ］（断熱材厚１［ｃｍ］の場合）、あるいは１．２３［Ｗ／ｍ・Ｋ］（断熱材厚２［ｃｍ］の場合）となり、図４（ａ）の構成における値と略同一であることが判る。すなわち、Ｕb≒Ｕaである。よって断熱性プラスチック材料を用いた容器１１の断熱効果は微々たるものであるといえる。
【０１０２】
さて、開口部１９では図４（ｃ）に示すようにＰＣＭ３は熱伝導率κ1 で厚さδ1 の金属製の容器１０に貯蔵され、この金属製の容器１０は熱伝導率κ4 で厚さδ4 のガス検知体２（主に紙により構成）を介して、温度Ｔ外気の大気に曝されている。上記（１）式と同様に考えることで、この部分での総括伝熱係数Ｕcは、次式（５）によって与えられる。厚さδ1 ＝１［ｍｍ］、κ1 ＝３８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］の銅、厚さδ4 ＝０．１［ｍｍ］、κ4 ＝０．１３［Ｗ／ｍ・Ｋ］のガス検知体２から構成された多層構造に対して、前記総括伝熱係数Ｕc は、９．９２［Ｗ／ｍ2 ・Ｋ ］である。この部分の伝熱は、空気による熱対流によりほぼ決まっている。
【０１０３】
【数５】
2008107091.tif 000012
【０１０４】
ここで、搭載すべきＰＣＭ３の量をＭ［ｋｇ］、ＰＣＭ３の単位質量当りの潜熱をＨｍ〔ｋＪ／ｋｇ〕とすると、このＰＣＭ３が相変化する間に外部環境へ放出する熱量Ｑ〔Ｊ〕は、Ｑ＝Ｍ・Ｈｍで与えられる。
【０１０５】
いま、名刺サイズ、すなわち縦９ｃｍ×横６ｃｍ×厚２ｃｍの金属製容器１０を仮定する。前記表１よりＰＣＭであるオクタデカンの融解熱Ｈｍは２４３［ｋＪ／ｋｇ］、密度ρは固体の場合８５０［ｋｇ／ｍ3 ］であるから、固体のオクタデカンの質量Ｍは次式（６）によって与えられる。
【０１０６】
【数６】
2008107091.tif 000013
【０１０７】
また、その融解熱Ｑは、次式（７）によって与えれられる。
【０１０８】
【数７】
2008107091.tif 000014
【０１０９】
このＰＣＭ３を充填した金属製の容器１０の全表面積Ｓは、次式（８）によって与えられる。
【数８】
2008107091.tif 000015
【０１１０】
このうち、大気曝露している部分の表面積Ｓ1 は、次式（９）によって与えられる。
【０１１１】
【数９】
2008107091.tif 000016
【０１１２】
第１の実施の形態で示された構造のオゾンガス濃度測定器１において、ＰＣＭ３であるオクタデカンが温度Ｔ1 ＝３０℃に保温されている状態から、外気温０℃の環境に曝露されたとすると、総温度差ΔＴ全体＝３０℃であり、大気曝露されている部分とそれ以外の部分の熱抵抗は、それぞれＲ大気曝露＝（Ａ開口部 ・Ｕｃ）-1＝（２．２５×１０-4×９．９２）-1＝４４８［℃／Ｗ］、Ｒそれ以外＝（Ａ被曝部 ・Ｕａ）-1＝（１．６５７５×１０-2×２．１９）-1＝２７．５５［℃／Ｗ］（断熱材厚さ１ｃｍの場合）または４９．１［℃／Ｗ］（断熱材厚さ２ｃｍの場合）である。これらが並列接続されているので、全熱抵抗１／Ｒ全体＝１／Ｒ大気曝露  ＋１／Ｒそれ以外で与えられ、それぞれＲ全体＝２５．９５［℃／Ｗ］（断熱材厚１ｃｍの場合）または４４．２５［℃／Ｗ］（断熱材厚２ｃｍの場合）である。
【０１１３】
したがって、図４に示す多層構造から外気へと逃げていく熱移動量ｑは、ｑ＝△Ｔ全体／Ｒ全体＝１．１６［Ｗ］（断熱厚１ｃｍの場合）または０．６８［Ｗ］（断熱材厚２ｃｍの場合）である。
【０１１４】
したがって、ＰＣＭ３が相変化する間に供給できる総熱量Ｑをこの単位時間当たりの熱移動量ｑで割ることによって、温度Ｔ1 に保持される時間τは、次式（１０）で与えられる。
【０１１５】
【数１０】
2008107091.tif 000017
【０１１６】
よって、開口部１９の面積が１．５［ｃｍ2 ］の場合、断熱材厚を２ｃｍとした断熱材製の容器１２を用いることで、転移温度である２８．２℃に約９．１［ｈ］程度ほど保持できることが判る。
【０１１７】
なお、全体が完全に溶解しているＰＣＭ３を冷却すると、ＰＣＭ３の熱容量と熱流量との関係にしたがって次第に温度が下降し、やがて凝固点温度に達すると凝固が始まる。凝固が進行している間中、その温度は一定に保持され、全部が凝固し終わるとまた温度は下降を始める。逆に、温度を上げていくと融解熱の吸収によりこれとは正反対の相変化（固体から液体への相変化）が起こる。
【０１１８】
以上がＰＣＭ３の理想的な温度挙動ではあるが、実際には、凝固に関してはかなりの程度の過冷却状態が現れ、かつＰＣＭ内部の温度の不均一もあり、理想的な場合とは少し異なる温度変化を示すことも懸念される。
【０１１９】
特に、高純度の媒質をＰＣＭ３として用いた場合には、過冷却の程度が大きくなる傾向があるので、やや不純物の混入したＰＣＭ３を用いてもよい。その場合、不純物の混入によるＰＣＭ３の分解、あるいは構造材の腐食などが促進される可能性があるので、不純物の選定に関しては、金属製容器１０の材質もよく考慮に入れて選択することが望ましい。
【０１２０】
そこで、本発明において用いられるＰＣＭ３としては、ＰＣＭ３（例えば、ｎ−オクタデカン）以外に、公知の蓄熱保温材、ｎ−パラフィン（ｎ−オクタデカンとは別の融点をもつもの）、グリセリン等の低分子化合物、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、フッ素樹脂等のポリマー、水不溶性吸水性樹脂、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、微粉シリカ、合成マイカ等の増粘剤、フェノール系、アミン系、ヒドロキシルアミン系、硫黄系、リン系等の酸化防止剤、クロム酸塩、ポリリン酸塩、亜硝酸ナトリウム等の金属腐食防止剤、ステアリン酸塩、ベヘン酸塩等の脂肪酸の金属塩からなる過冷却防止剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
【０１２１】
また、本実施の形態では、ＰＣＭ３の例としてパラフィン、特に、オクタデカンを念頭に記載したが、それ以外には、融解熱Ｈｍ［ｋＪ／ｋｇ］が２００前後の水和塩、例えば、水和塩化カルシウム、含水硝酸リチウム、硫酸ナトリウム・十水和物（グラウバー塩）、水和炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム・十二水和物、硝酸亜鉛・六水和物などの使用も可能である。また、その他のＰＣＭ３に好適な有機物としては、トリミリスティン、パルミチン酸メチル、カプリン酸（デカン酸）、ｄ体−乳酸、グリセリン（グリセロール）、酢酸、カプリル酸（オクタン酸）、エチレンジアミン、蟻酸なども使用可能である。
【０１２２】
また、固体状のＰＣＭ３の例として、直径２〜３μｍのマイクロカプセル中にＰＣＭ３を充填した蓄熱マイクロカプセル等を用いてもよく、上記の第１の実施の形態において詳述したように、固体や液体の純物質に限定されるものではないことはいうまでもない。
【０１２３】
例えば、表１に記載のコンフォテンプは、直径が２〜３μｍの金属酸化物ゲルで被覆された蓄熱マイクロカプセル（Thermasorb：登録商標）がウレタンフォームに分散されたものである。この蓄熱マイクロカプセルの内部にはｎ−パラフィン系の直鎖炭化水素等のＰＣＭが充填されており、温度により液体および固体と状態変化することにより、熱を吸収したり放出する機能をマィクロカプセル自体が有している。
【０１２４】
同様に、表１に記載のＰＭＣＤ（三木理研工業社）は、殻材料のメラミン樹脂により芯物質パラフィンを被覆したパウダー状の蓄熱蓄冷マイクロカプセルであり粉体形状で提供される。
【０１２５】
そこで、図５に示す第２の実施の形態のように、ＰＣＭ３を充填したマイクロカプセルを用いてもよい。すなわち、この実施の形態は、本発明を構成するガス検知体２の動作温度に対応した転移点をもつ直径が２〜３μｍの粉体からなるＰＣＭ３を蓄熱マイクロカプセル３６（３６Ａ，３６Ｂ）に充填し、このマイクロカプセル３６を金属製容器１０の中に最密充填することで、本発明の第１の実施の形態で説明したような蓄熱体を構成したものである。この場合、ＰＣＭ３をマイクロカプセル３６に収納した状態で金属容器１０に充填するだけであるので、ＰＣＭ３による腐食を防止するために金属容器１０の内面に耐食保護膜をコートしたりする工程を省くことが可能となる。マイクロカプセル３６を構成する殻部分そのものが、内蔵されるＰＣＭ３の耐酸化性や耐溶剤性、あるいは機械的耐応力性および耐燃性を向上させる被覆となっている。
【０１２６】
同様に、表１に記載のアウトラストは、パラフィンワックスを充填したやはり直径２〜３μｍの蓄熱マイクロカプセルをアクリルファイバ内に分散させた繊維状の蓄熱保温材である。この繊維状の蓄熱保温材を金属製容器１０の中に充填することで、本発明の第１の実施の形態で説明した蓄熱体を構成することも可能である。
【０１２７】
一般に、直径ｄμｍの剛体球を一辺の長さｄの立方体に充填させると、単純立方格子状に充填させた場合は剛体球の占有率はπ／６＝０．５２４に過ぎず、０．４７６もの空隙が残留する。蓄熱量はマイクロカプセル内のＰＣＭの量で決まるので、剛体球の占有率をもっと向上させる必要がある。そこで、最密充填構造といわれる面心立方格子状（あるいは六方最密充填構造）に充填させると、剛体球の占有率は√２π／６＝０．７４０まで向上するが、それでも依然として０．２６の空隙が残留する。そこで、面心位置とそれを取り囲む四つの格子点位置にある半径√２ｄ／４の鋼体球が作る隙間を別の直径をもつ第２の剛体球により埋めることにすると、その第２の剛体球の直径は第１の剛体球の直径の（２−√２）／２＝０．２９３倍であればよい。この第２の剛体球を空隙に埋めることにより、充填率は３π（２０−１４√２）／１２８＝０．０１４８だけ増加する。したがって、直径２μｍの蓄熱マイクロカプセル３６Ａとともに直径０．５８６μｍの蓄熱マイクロカプセル３６Ｂを金属製容器１０に充填し、物理的に振動を与えるなどすることで充填率が約０．７５５の蓄熱体を構成することが可能である。
【０１２８】
いうまでもなく、金属製容器１０の中に上記の方法により粉体の蓄熱マイクロカプセル３６を充填した後は、上蓋１３にある注入口１４（図２）を金属製のキャップ１５によって気密状態となるように閉塞することにより密閉型の容器を形成する。あるいは、金属製容器１０と略同体積の型枠を準備し、その中に粒子直径２μｍおよび０．５８６μｍのそれぞれにピーク粒径をそれぞれもつ蓄熱マイクロカプセルを充填して、上記と同様に物理的に振動を与えるなどして充填率を向上させた上で、残る空隙０．２４５にメタクリル酸メチル液体を圧入、浸透させ、紫外線照射などによってラジカルを発生させて付加重合させる。最終的に、蓄熱マイクロカプセルで充填されたポリメタクリル酸メチル（またはアクリル樹脂）を得る。ここで圧入、浸透させるメタクリル酸メチル液体は、予め有機溶媒に溶解したものを紫外線照射等により、その粘度がマイクロカプセルで充填された容器内に浸透していく程度まで付加重合させたものを用いる。
【０１２９】
この場合、アクリル樹脂は蓄熱板などの形状を保持するための骨格部材として作用し、蓄熱作用そのものは蓄蓄熱マイクロカプセルによって担われる。因みに、純粋なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ＝ポリメタクリル酸メチル）の熱伝導率は０．２１［Ｗ／ｍ・Ｋ］であるので、どちらかというと断熱材に近い熱伝導特性である。しかし、この蓄熱板の全体積の７５％はＰＣＭが構成しており、骨格材であるＰＭＭＡの構成比は２４％程度に過ぎない。
【０１３０】
充填する粉末状のＰＣＭとして、メラミン樹脂被覆された蓄熱蓄冷マイクロカプセルを用いる場合には、蓄熱板を構成するための骨格樹脂としてはメラミン樹脂が好適である。この場合も、メラミンとホルマリンを予め反応させてメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミンが生成された中間体の溶液を準備しておく。溶液の粘度は、この溶液が上記蓄熱蓄冷マイクロカプセル充填体へ浸透する程度のものに留めておく。中間体溶液を前記充填体に浸透させた後、マイクロカプセルのメラミン被膜を破壊しない程度の温度に加熱してメチレン化反応を行わせて硬化することで、最終的にメラミン樹脂が骨格となった蓄熱蓄冷マイクロカプセルの充填された蓄熱板が得られる。因ちに、純粋なメラミン樹脂の熱伝導率は０．３２〜０．４２１［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度あり、ＰＭＭＡの１．５〜２倍の熱伝導率をもつ。ＰＭＭＡでの議論と同様、メラミン樹脂は骨格材であるに過ぎず、蓄熱作用そのものはこの蓄熱板の全体積の７５％を占有している蓄熱蓄冷マイクロカプセルによって担われていることはいうまでもないことである。これらの蓄熱板は、ＰＣＭ３を充填した金属製容器１０と同様の作用をもたらすものである。ただし、熱伝導率を高めるとともに脱ガス化対策として、蓄熱板の表面全体にアルミニウム等の金属膜を蒸着等によって形成しておくことが望ましい。このような金属膜を形成しておくと、金属製容器１０が必ずしも必要ではなく、ガス濃度測定器自体を軽量化することが可能である。
【０１３１】
ここで、上記第１の実施の形態においては、寒冷地において使用するオゾンガス濃度測定器１について説明したが、本オゾンガス濃度測定器１を使用する場所の平均気温に合わせて、金属製容器１０に貯蔵するＰＣＭ３の相状態を変更することで、暑熱地でも利用することができる。その場合、暑熱地においては、固体から液体に相変化する際の融解熱を利用したオゾンガス濃度測定器を用いればよい。すなわち、固体が液体に変化するときは、外部から融解熱を吸収するため、ＰＣＭ３の温度は融解点に固定される。このため、金属製の容器１０の熱が奪われ、この融解点に固定される。また、金属製の容器１０が冷却されると、ガス検知体２の温度も下がり融解点に保持される。したがって、ＰＣＭ３が固体から液体に完全に相変化するまではガス検知体２の温度を一定に保持することができ、オゾンガスの測定を行なうことができる。
【０１３２】
図６は本発明をオゾンガス濃度測定器に適用した第３の実施の形態を示す分解斜視図、図７は図６のVII −VII 線断面図である。この実施の形態は、液体状態のＰＣＭ３が気化する際の蒸発熱（気化熱）を利用した暑熱地で使用して好適なオゾンガス濃度測定器４０に適用したものである。なお、上記した第１の実施の形態と同一構成部材、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
【０１３３】
液体状態のＰＣＭ３を収納する金属製の容器１０の上蓋１３には、ＰＣＭ３の注入口１４と、ＰＣＭ３を容器外部に蒸散させる複数個の蒸散部４１が設けられている。注入口１４は、ＰＣＭ３を注入した後、キャップ１５によって気密に封止される。蒸散部４１は、上蓋１３に形成された複数個の蒸散用孔４２と、容器内部のＰＣＭ３を吸い上げて容器外部に蒸散させる蒸散部材４３とで構成されている。特に、液状のＰＣＭ３を一定割合で大気中に蒸散させるための蒸散部材４３としては、吸液性のよい材料、例えば撚糸やフェルト等が用いられ、その内端が金属製容器１０内のＰＣＭ３に浸漬され、外端が蒸散用孔４２を通って容器外部に導出されている。このため、蓋体２３にもＰＣＭ３を容器外部に蒸散させるために複数個の挿通孔４６が前記各蒸散部４１に対応して形成されている。なお、その他の構成は、上記した第１の実施の形態と同一である。
【０１３４】
図８は温度が液状のＰＣＭの臨界温度以下にある場合のＰＣＭの圧力−体積線図である。
等温状態で体積が可変の場合、ＰＣＭ３が液相状態では体積の微増にともない圧力は急減し、気相状態では体積の増加にともない圧力は低減する。気−液共存状態では、体積変化が起きても圧力は一定値に保持される。これは、気−液共存状態では、体積の変化を調整するように気相の液化あるいは液相の気化が起こり、圧力が一定になるように調整されているためである。
【０１３５】
以下に詳しく示すように、本発明の第３の実施形態では、液状のＰＣＭ３の気化熱を利用してガス検知体２の温度を一定温度に保持する。そのために、撚糸などの蒸散部材４３に液状のＰＣＭ３を染み込ませ、大気中へ蒸散させることで、沸点温度に固定するとともに、金属製容器１０内の気化による圧力増加を防止している。この場合、金属製容器１０は気−液共存相の一定圧力に耐えれば充分であるので、金属製容器１０を構成する金属板の厚さを薄くするなどして金属製容器１０の重量を低減することが可能である。
【０１３６】
オゾン濃度の測定時間は、ＰＣＭ３の量、言い換えればＰＣＭ３が完全に蒸発するまでの時間によって決定される。なお、オゾン濃度の測定が終了すると、ガス検知体２を断熱容器Ｂから取り出して新しいガス検知体２と交換することにより、金属製容器１０および断熱容器Ｂは再利用することができる。
【０１３７】
液状のＰＣＭ３が金属製容器１０の内部に存在して、気相−液相共存状態を保持すると、金属製容器１０の温度Ｔ1 は、内蔵した液状のＰＣＭ３の沸点温度に固定される。そこで、金属製容器１０に収納するＰＣＭ３の種類を替えることによって沸点を変え、必要とする動作温度を実現することができる。したがって、暑熱地で利用することを想定すると、金属製容器１０に貯蔵すべきＰＣＭ３としては、沸点が該当地城の平均気温より数度下にあるような揮発性液体などが考えられる。液状のＰＣＭ３が蒸散する際の気化熱Ｈｂによって、金属製容器１０の温度は一定値（沸点温度）に保たれる。
【０１３８】
ここで、液体から気体に相変化するＰＣＭ３は、ガス検知体２の動作温度として想定される温度範囲に転移点をもつ物質が選択される。そこで、４０℃以下でかつ室温近傍で使用可能な幾つかのＰＣＭ３の物性値を以下の表６に示す。
【０１３９】
【表６】
2008107091.tif 000018
【０１４０】
本発明の本実施の形態に好適な有機化合物系のＰＣＭ３としては、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ｎ−ブタン、１−ペンテン、アセトアルデヒド、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレンオキシド、Ｒ１１（すなわち、トリクロロフルオロメタン、CCl3F ）、Ｒ２１（すなわち、ジクロロフルオロメタン、CHCl2F）、ジクロロメタン、塩化カルボニル（すなわち、ホスゲン、COCl2 ）、Ｒ１１４（すなわち、１，２−ジクロロテトラフルオロエタン、C2Cl2F4）を挙げることができる。
【０１４１】
室温近傍に沸点のある液体は、有機系の化合物ならびに冷媒液体に多く存在するが、可燃性のものが多く、人体への有害性などを考慮すると、あまりよいものがない。
【０１４２】
なお、第３の実施の形態におけるオゾンガス濃度測定器４０の動作原理は、融解熱Ｈｍの代わりに気化熱Ｈｂを利用する点で第１および第２の実施の形態と異なっている。ただし、蒸散により液状のＰＣＭ３の量が減少していくので、定期的にＰＣＭ３の量を補充する必要がある。
【０１４３】
図９は、ＰＣＭの温度−圧力線図で、Ａは水の場合の温度−圧力線図、Ｂは水以外の一般的な物質の温度−圧力線図である。温度の上昇にともなって、一定体積の容器に密封された液状のＰＣＭ（Ａ，Ｂ）は気体に相変化するので、容器の内圧が増大する。この内圧に耐えられる強度が容器には求められる。
【０１４４】
具体的に考察するため、ＰＣＭ３として沸点が２７．９℃のイソペンタンを選択すると、金属製容器１０はアルミや銅等が想定される。ただし、動作時間について考察するためには、蒸発の際の蒸発熱のみではなく、蒸発速度できまるＰＣＭ３の減少量が問題となる。
【０１４５】
今、２５℃で静止した空気層を通して等温下で蒸散部材４３からＰＣＭ３が蒸発して拡散してゆく過程について、ステファンの法則（Ｓｔｅｆａｎ’ｓ  Ｌａｗ）が成り立っていると仮定すると、ＰＣＭ３の総移動量ｍ液 （蒸発量）は、次式（１１）により与えられる。
【０１４６】
【数１１】
2008107091.tif 000019
【０１４７】
ここで、Ａは蒸散の面積［ｍ2 ］（＝９．８×１０-7［ｍ2 ］、蒸散用孔４２の直径０．５［ｍｍφ］が５本程度とする）、ｐは大気圧（＝１．０１３×１０5 ［Ｐａ］）、（ｚ2 −ｚ1  ）は蓋体２３に設けられた蒸散用の挿通孔４６の長さ（＝２×１０-2［ｍ］、ただし断熱厚２［ｃｍ］の場合、したがって、ｚl は上蓋１３の高さで、ｚ2 は蓋体２３の蒸散用通気孔４６の高さ）、Ｐ液1はｚ1 の上蓋１３にある蒸散用孔４２におけるＰＣＭ３の分圧で、ここでは２５℃でのイソペンタンの飽和蒸気圧（＝９．１８４×１０4 ［Ｐａ］）を仮定する。他方、ｚ2 の位置にある断熱材製の蓋体２３に設けられた蒸散用通気孔４６でのＰＣＭ３の蒸気圧ｐ液2は乾燥空気中に拡散するから０である。Ｍ相変化物質 はＰＣＭ３の分子量（Ｍイソペンタン＝７２．１）、Ｔ外気は外気温度で２５℃であり、Ｒ0（ ＝８．３１４［Ｊ／ｍｏ１・Ｋ］）はガス定数、イソペンタンの２５℃での拡散係数Ｄは、Ｄ＝８．４２×１０-6［ｍ2］を用いる（N.H.Chen,D.F.Othmer,J.Chem.Eng.Data,7,37(1962)）。よって、イソペンタンの蒸発速度ｍイソペンタンは、次式（１２）によって与えられる。
【０１４８】
【数１２】
2008107091.tif 000020
【０１４９】
上記した第１の実施の形態と同様に、名刺サイズ、すなわち、縦９ｃｍ×横６ｃｍ×厚２ｃｍの金属製容器１０を仮定すると、イソペンタン（液体）の密度ρは、ρ＝０．６２００７［ｇ／ｃｍ3 ］であるから、この金属製容器１０には、Ｍ＝ρＶ＝０．６２００７×９×６×２＝６６．９７［ｇ］のイソペンタンが存在する。上記の蒸発速度で減少していくとすると、全部蒸発するのに２．３２２×１０7 ［ｓ］＝６．４５×１０3 ［ｈ］の時間を必要とする。全て蒸発してしまうと金属製容器１０の温度はイソペンタンの転移点に固定されなくなるので、全部でなく約１／３が蒸発するまでの時間としても、２．１８×１０3 ［ｈ］＝９０［ｄａｙ］の時間はイソペンタンが金属製容器１０内に１／３以上の量残留することになる。
【０１５０】
図１０は本発明の第４の実施の形態を示す分解斜視図、図１１は減圧弁の断面図である。この実施の形態は、固体（または粉末）状態のＰＣＭ３が気化する際の昇華熱を利用した暑熱地で使用して好適なオゾンガス濃度測定器６０に適用したものである。固体（粉末状）のＰＣＭ３が金属製容器１０内に存在して、気−固相共存状態を保持する限り、金属製容器１０の温度は内蔵した固体（粉末）状のＰＣＭ３の昇華温度に固定される。固体からの昇華により、容器１０の内部圧力は高くなるので、この圧力を上蓋１３に設けた減圧弁６１によって容器外部に逃がすことにより、金属製容器１０を沸点温度に固定するとともに、金属製容器１０内のＰＣＭ３の気化による圧力増加を防止している。この場合、金属製容器１０は固−気共存相の一定圧力に耐え得る形状、厚さ等が要求される。
【０１５１】
このため、本実施の形態においては、金属製容器１０の横断面形状を楕円形にしている。また、プラスチック製の容器１１も、金属製容器１０を収納し得る大きさの横断面形状を楕円形とし、さらに断熱材製容器１２についてもプラスチック製の容器１１を収納し得る大きさの横断面形状を楕円形としている。
【０１５２】
金属製容器１０に収納されるＰＣＭ３の種類を替えることにより昇華点を変え、必要とする動作温度を実現することができる。例えば、暑熱地で利用することを想定すると、金属製容器１０に貯蔵すべきＰＣＭ３としては、昇華点が該当地域の平均気温より数度下にあるような昇華性固体などが考えられる。ＰＣＭ３が昇華する際の昇華熱Ｈｓによって、金属製容器１０の温度は、一定値（昇華点）に保たれる。
【０１５３】
ここで、固体から気体に相変化するＰＣＭ３はガス検知体２の動作温度として想定される温度範囲に転移点をもつ物質が選択される。そこで、４０℃以下でかつ室温近傍で使用可能な幾つかのＰＣＭの物性値を以下の表７に示す。
【０１５４】
【表７】
2008107091.tif 000021
【０１５５】
本発明の本実施の形態に好適な有機化合物系のＰＣＭ３としては、デカン酸（すなわち、カプリン酸）、ラウリン酸（すなわち、ドデカン酸）、ｐ−ニトロフェノール、ｏ−ニトロアニリン、ε−カプロラクタムを挙げることができる。
【０１５６】
図１１において、前記減圧弁６１は、両端開放の円筒体からなる本体６３と、同じく両端開放の筒体からなり前記本体６３の上端側開口部に螺合されたキャップ６４と、本体６３内に組み込まれたボール６５およびこのボール６５を下方に付勢し、シートリング６６に押し付ける圧縮コイルばね６７と、この圧縮コイルばね６７とボール６５を収納する筒体６８と、本体６３の下端部に螺合されたダブルナット６９等で構成されている。本体６３は、下端部が上蓋１３に形成したねじ孔に螺合され、ダブルナット６９によって固定されている。ボール６５は、通常シートリング６６に圧接されることにより減圧弁６１を全閉状態に保持しており、金属製容器１０内の圧力が一定値以上に上昇すると圧縮コイルばね６７に抗して押し上げられ、減圧弁６１を開くように構成されている。すなわち、金属製容器１０内の内圧は、気化したＰＣＭ３の飽和蒸気圧だけ増加するので、この圧力増加分を減圧弁６１が逃がすようにしている。なお、キャップ６４によって圧縮コイルばね６７のボール６５に対する押圧力を調整することによって、開弁開始動作圧を変更することができる。この動作圧は、１．１気圧程度に設定される。なお、蓋体２３には貫通孔６２が減圧弁６１（図１０）に対向する位置に形成されている。
【０１５７】
このオゾンガス濃度測定器６０の動作原理は、上記した第１および第２の実施の形態で示した融解熱Ｈｍの代わりに昇華熱Ｈｓを利用する点で異なっている。ただし、固体（粉末）状のＰＣＭ３は、昇華により気化すると減圧弁６１を介して大気中に拡散して量が減少していくので、定期的に固体（粉末）状のＰＣＭ３を補充する必要がある。
【０１５８】
このようなオゾンガス濃度測定器６０においても、金属製の容器１０の温度は固体状のＰＣＭ３が全て気化するまでその昇華温度に固定されるので、暑熱地であってもガス検知体２の曝露部７に含まれている有機系色素の化学変化が外気温度によって速くなったりすることがなく、オゾン濃度を正確に測定することができる。
【０１５９】
図１２は、本発明の第５の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器７０の外観斜視図である。この実施の形態は、蓄熱体Ａおよび断熱容器Ｂを縦長の薄箱型に形成し、紐７１によって首から吊下げて使用するように構成したものである。オゾンガス濃度測定器７０は、第３の実施の形態と同様に液体から気体に相変化するＰＣＭを用いた暑熱地用の測定器を構成している。
【０１６０】
図１３は、本発明の第６の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器８０の外観斜視図である。この実施の形態は、同じく蓄熱体Ａおよび断熱容器Ｂを縦長の薄箱型に形成し、ピン３４とクリップ８１によって衣服に止めて使用するように構成したものである。オゾンガス濃度測定器８０は、第３の実施の形態と同様に液体から気体に相変化するＰＣＭを用いた暑熱地用の測定器を構成している。
【０１６１】
なお、本発明は上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、種々の変形、変更、組み合わせが可能である。例えば、上記した実施の形態においては、いずれもオゾンガスに反応する色素としてインジゴ環を有する色素を用いたが、これに限らずトリフェニルメタン色素やフクソイミン環等を用いてもよい。
【０１６２】
また、上記した実施の形態は、いずれもオゾンガス濃度測定器１，４０，６０，７０，８０に適用した例について説明したが、これに何ら特定されるものではなく、例えば検知剤として二酸化窒素ガス（ＮＯ2 ）に反応するジアゾ化試薬およびカップリング試薬の混合物等を多孔体に含浸させたガス検知体を用いた場合には、二酸化窒素ガス濃度測定器にも適用することが可能である。
【０１６３】
さらに、液体から固体、液体から気体、固体から気体に相変化するＰＣＭを用いたガス濃度測定器に限らず、固体から液体（暑熱用）、気体から液体（寒冷地用）、気体から固体（寒冷地用）に相変化する物質を用いたガス濃度測定器にも適用することが可能である。その場合、上記したように、金属製容器１０を耐圧構造としたり、圧縮機を用いればよい。
【０１６４】
さらにまた、断熱容器は、プラスチック製の容器と断熱材製の容器を一体に形成したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の動作原理を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器の分解斜視図である。
【図３】図２のIII −III 線断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は多層構造を通過する一次元熱伝導を模擬して示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器の分解斜視図である。
【図７】図６のVII −VII 線断面図である。
【図８】液状相変化物質の圧力−体積線図である。
【図９】相変化物質の温度−圧力線図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示すオゾンガス濃度測定器の分解斜視図である。
【図１１】減圧弁の断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態を示すガス濃度測定器の外観斜視図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態を示すガス濃度測定器の外観斜視図である。
【図１４】有機系色素の退色（または発色）反応速度の温度依存性（アレニウスプロット）を示す図である。
【符号の説明】
【０１６６】
１…オゾンガス濃度測定器、２…ガス検知体、３…相変化物質、７…曝露部、１０…金属製の容器、１１…プラスチック製の容器、１２…断熱材製の容器、１７…窓、１９…開口部、２１…カラーチャート、３６…マイクロカプセル、４１…蒸散部、４２…蒸散用孔、４３…蒸散部材、４０…オゾンガス濃度測定器、６０…オゾンガス濃度測定器、６１…減圧弁、７０，８０…オゾンガス濃度測定器、Ａ…蓄熱体、Ｂ…断熱容器。
【図１】
2008107091.tif 000022
【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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