(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液が収容された容器内に作用電極、対極及び参照電極が配置され、測定ガスがガス拡散膜を介して容器内に拡散され、前記容器内の化学反応に応じた電解電流を測定する定電位電解式のガスセンサ部と、
前記ガスセンサ部に対する測定ガスの供給とエアの供給とを交互に切り換える切換機構と、
前記切換機構による測定ガス供給期間のエンドで測定値をホールドし、当該測定値を次回の測定ガス供給期間のエンドまでホールドして測定値として出力する演算処理部と、を備えたことを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
前記切換機構は、
前記エアの供給路を、前記ガス拡散膜に通じる測定ガス流路又は排気系統に通じる排気ガス流路に選択的に接続する第１の流路切換え弁と、前記測定ガスの供給路を、前記測定ガス流路又は前記排気ガス流路に選択的に接続する第２の流路切換え弁と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記切換機構は、
前記エアにより前記容器内の前記測定ガスをパージすることを特徴とする請求項２記載のガス分析装置。
【請求項４】
前記切換機構は、
前記エアの供給路を、前記ガス拡散膜に通じる測定ガス流路又は排気系統に通じる排気ガス流路に選択的に接続する第１の流路切換え弁を備え、
前記測定ガスの供給路が切換え弁を介さずに前記測定ガス流路経由で前記ガス拡散膜に通じる一方、前記エアの供給路が前記第１の流路切換え弁を介して前記測定ガス流路に接続され、エア供給時は、前記第１の流路切換え弁を介して前記測定ガス流路に前記エアを供給し、前記エアと前記測定ガスを混合した酸素混入測定ガスを前記容器内へ供給することを特徴とする請求項１記載のガス分析装置。
【請求項５】
前記測定ガスは、無酸素雰囲気中のサンプルガスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境用、プロセス用などに用いられる定電位電解式のガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス分析装置に用いられるガスセンサとして、測定ガスを検出する作用電極と、作用電極との間で電解電流を流通する対極と、作用電極の電位を一定電圧に保つ参照電極と、を有する定電位電解式ガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。定電位電解式ガスセンサでは、作用電極、対極及び参照電極が、ガス透過性隔膜であるガス拡散膜にて仕切られた空間に配置され、この空間内は電解液で満たされている。
【０００３】
測定ガスは、ガス拡散膜を透過して、電解液に溶解し作用電極に接触する。作用電極では、測定ガスを溶解するため、参照電極に対して一定電位に保たれており、ガス拡散膜を透過した測定ガスが、作用電極と電解液との界面で電解される。このとき、測定ガス濃度に比例した電流値を計測して、電流計測値を測定ガス濃度に変換している。
【０００４】
図７は、定電位電解式ガスセンサを備えたガス分析装置の原理図である。なお、図７では測定ガスとしてＨ２Ｓが用いられている。作用電極７０と対極７１との間が電解液で満たされ、作用電極７０が参照電極７２に対して一定電位に保たれるように、オペアンプ７４の一方の入力端に参照電極７２を接続し、他方の入力端に参照電極用基準電池７５を接続している。そして、参照電極用基準電池７５の負極端と作用電極７０とが同一電位（接地電位）に固定されている。
【０００５】
測定ガスとしてＨ２Ｓガスを用いる場合、作用電極７０では、Ｈ２＋４Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４＋８Ｈ＋＋８ｅ−の反応が起こっている。また対極７１では、Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏの反応が起こっている。これにより全反応は、Ｈ２Ｓ＋２Ｏ２→Ｈ２ＳＯ４となる。このように、Ｈ２Ｓガスは電解される際、酸素と反応してＨ２ＳＯ４に変化している。
【０００６】
したがって、測定ガスに酸素が含まれていれば、上記の反応が起こり、測定ガスの濃度測定を行うことができる。大気中のＨ２Ｓ等の警報器として用いる場合や、燃焼排ガス中のＨ２Ｓを測定する場合は、測定ガス中に酸素が含まれているため、測定ガスの濃度測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３０９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、プロセスガスの品質管理や漏えい監視などのモニタリングなどでは、測定ガス中に酸素が含まれていない場合があり、測定ガスに酸素が含まれていない場合は、何らかの方法で測定ガス中に酸素を混合しなければ、定電位電解式のガスセンサでは測定不能になる問題があった。また、定電位電解式のガスセンサに対して測定ガスの供給を一定期間停止して、代わりに酸素を供給する対策を講じたとしても、測定ガスの供給を停止している期間は、実際のプロセスガスのガス濃度とは関係なく、センサ出力が急激に低下するので、プロセスガスのガス濃度とガス分析装置の測定値とが大きく乖離する不具合が生じる。また、ガスクロマトグラフなどの原理を採用すれば測定ガス中に酸素が含まれていない場合にも適用可能であるが、装置本体が非常に高価となるだけでなく、操作性、メンテナンス性において複雑な操作も必要となる問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、酸素を含まない測定ガスであっても定電位電解式ガスセンサを用いたガス分析を可能とし、安定して連続モニタリングを実現できるガス分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のガス分析装置は、電解液が収容された容器内に作用電極、対極及び参照電極が配置され、測定ガスがガス拡散膜を介して容器内に拡散され、前記容器内の化学反応に応じた電解電流を測定する定電位電解式のガスセンサ部と、前記ガスセンサ部に対する測定ガスの供給とエアの供給とを交互に切り換える切換機構と、前記切換機構による測定ガス供給期間のエンドで測定値をホールドし、当該測定値を次回の測定ガス供給期間のエンドまでホールドして測定値として出力する演算処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成により、切換機構によって、エアをガスセンサ部に供給することができ、エアに含まれる酸素を定期的にガスセンサ部に供給することができるため、測定ガスに酸素が含まれない場合でも、電極反応を進行させて、測定ガスの連続測定を可能とする。また、直前のエア停止期間に測定された電流測定値を順次ホールドして連続測定値として出力するので、エア供給時にセンサ出力が低下しても、測定値にはセンサ出力の変動がそのまま現れなくなり、安定した連続測定値を得ることができる。
【００１２】
本発明のガス分析装置においては、切換機構は、ガスセンサ部に対して測定ガスとエアとを選択的に供給可能であり、切換機構を介して容器内に測定ガスとエアとを交互に供給する構成としてもよい。
【００１３】
本発明のガス分析装置においては、切換機構は、エアの供給路を、ガス拡散膜に通じる測定ガス流路又は排気系統に通じる排気ガス流路に選択的に接続する第１の流路切換え弁と、測定ガスの供給路を、測定ガス流路又は排気ガス流路に選択的に接続する第２の流路切換え弁と、を備えた構成としてもよい。
【００１４】
本発明のガス分析装置においては、切換機構は、エアにより容器内の測定ガスをパージすることが好ましい。この構成により、エアにより容器内の測定ガスをパージするので、測定ガス供給期間となる測定期間での酸素濃度を同一条件とすることができる。
【００１５】
本発明のガス分析装置においては、切換機構は、エアの供給路を、ガス拡散膜に通じる測定ガス流路又は排気系統に通じる排気ガス流路に選択的に接続する第１の流路切換え弁を備え、測定ガスの供給路が切換え弁を介さずに測定ガス流路経由でガス拡散膜に通じる一方、エアの供給路が第１の流路切換え弁を介して測定ガス流路に接続され、エア供給時は、第１の流路切換え弁を介して測定ガス流路にエアを供給し、エアと測定ガスを混合した酸素混入測定ガスを容器内へ供給する構成としてもよい。この構成により、簡易な装置構成とすることができ、安価なガス分析装置の提供が可能となる。
【００１６】
本発明のガス分析装置においては、測定ガスは、無酸素雰囲気中のサンプルガスとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、酸素を含まない測定ガスであっても定電位電解式ガスセンサを用いたガス分析を可能とし、安定した連続モニタリングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態に係るガス分析装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施の形態における測定ガスとエアの供給タイミングを説明するための説明図である。
【図３】第１の実施の形態における測定値ホールドによる連続測定結果を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係るガス分析装置の全体構成図である。
【図５】第２の実施の形態における測定ガスとエアの供給タイミングを説明するための説明図である。
【図６】第２の実施の形態における測定値ホールドによる連続測定結果を示す図である。
【図７】定電位電解式ガスセンサを備えたガス分析装置の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施の形態に係るガス分析装置について、詳細に説明する。本実施の形態のガス分析装置は、プロセスガスの品質管理や漏えい監視などのモニタリングにおいて、酸素が含まれていない測定ガスを測定対象とするが、測定ガスに酸素が含まれている場合であっても適用可能である。
【００２０】
図１は、第１の実施の形態のガス分析装置の全体構成図である。ガス分析装置１は、定電位電解式のガスセンサ部２と、ガスセンサ部２に測定ガスと酸素供給用のエア（本例ではパージ用エア）とを交互に供給可能な切換機構を構成するガス切換え機構３と、前回の測定ガス供給時の電流測定値をホールドして連続測定値として出力する演算処理部４と、を有する。
【００２１】
ガスセンサ部２は、作用電極２０、対極２１及び参照電極２２と、これら電極（２０，２１，２２）が配置されると共に電解液２３が充填される容器２４と、容器２４のガス流入口２４ａに設けられたガス拡散膜２５とを備えている。容器２４は、容器ホルダ２６に取り付けられている。容器ホルダ２６は、ガス拡散膜２５に連通するガス導入路２６ａが形成されると共に、ガス拡散膜２５の近傍でガス導入路２６ａに連結するガス排出路２６ｂが形成されている。容器２４は、例えば、樹脂にて形成することができる。作用電極２０、対極２１及び参照電極２２は、電解液２３に対して不溶な材質で形成される。例えば、対極２１と参照電極２２は白金で形成され、作用電極２０は白金や金等の貴金属により形成される。ガス拡散膜２５は、拡散孔を有しており、ガスは透過するが電解液２３は透過しない膜である。ガス拡散膜２５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂によりなる多孔質膜を用いることができる。また電解液２３は、例えば、硫酸、リン酸、水酸化カリウム等、既存の電解液を用いることができる。
【００２２】
作用電極２０、対極２１及び参照電極２２は、電解液２３中に浸漬された状態で配置され、これら３つの電極が電解液２３を介して導通状態とされている。ここで、電解電流の測定回路は図７に示す回路図の通り構成されている。なお、以下の測定回路の説明において、カッコ内は図７の参照符号を示している。作用電極２０（７０）は接地電位（基準電位）に固定し、オペアンプ（７４）の一方の入力端に参照電極２２（７２）を接続し、他方の入力端に参照電極用基準電池（７５）の正極を接続し、参照電極用基準電池（７５）の負極と作用電極２０（７０）とが同一電位となる接地電位に固定している。そして、オペアンプ（７４）の出力端が電流計（７３）を介して対極２１（７１）に接続されている。これにより、オペアンプ（７４）が参照電極２２（７２）を参照電極用基準電池（７５）と同電位に維持するように動作するので、参照電極２２（７２）に対する作用電極２０（７０）の電位を規定して電解が行われ、その時に流れる電解電流が電流計（７３）で計測される。電流計（７３）で計測された電解電流の電流測定値は電圧信号としてアンプ４１に入力される。
【００２３】
ガス切換え機構３は、無酸素雰囲気の測定ガスをサンプリング場所から引き込む測定ガスの供給路を構成するサンプリングガス流路３１と、パージ用エアをエア供給源から引き込むエアの供給路を構成するエア流路３２と、に接続されている。また、ガス切換え機構３は、測定ガス又はパージ用エアをガスセンサ部２のガス導入路２６ａへ供給する測定ガス流路３３と、排気系統に通じる排気ガス流路３４と、に接続されている。無酸素雰囲気のサンプルガスとしては、例えば、バイオガスプラントにおけるメタン回収の際に生成されるガスが挙げられる。この生成ガスは酸素を含まないが、純度の高いメタンガスを回収するために生成ガス中に含まれる不純物である硫化水素をモニタリングする必要がある。
【００２４】
また、ガス切換え機構３は、サンプリングガス流路３１を、ガスセンサ部２のガス導入路２６ａに通じる測定ガス流路３３又は排気系統に通じる排気ガス流路３４に選択的に接続する流路切換え弁３８と、エアの供給路となるエア流路３２を、測定ガス流路３３又は排気ガス流路３４に選択的に接続する流路切換え弁３９と、を備えている。説明の便宜上、エアの供給路側に備える流路切換え弁３９を第１の流路切換え弁３９と呼び、測定ガスの供給路側に備える流路切換え弁３８を第２の流路切換え弁３８と呼ぶこととする。第１及び第２の流路切換え弁３９、３８は、例えば、三方電磁弁で構成することができる。三方電磁弁は、流入ポート（Ｃｏｍｍｏｎポート）と、ＮＣ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｃｌｏｓｅ）流出ポート及びＮＯ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｏｐｅｎ）流出ポートから構成されている。第２の流路切換え弁３８は、流入ポートがサンプリングガス流路３１に接続され、ＮＣ流出ポートが排気ガス流路３４に接続され、ＮＯ流出ポートが測定ガス流路３３に接続されている。第１の流路切換え弁３９は、流入ポートがエア流路３２に接続され、ＮＯ流出ポートが排気ガス流路３４に接続され、ＮＣ流出ポートが測定ガス流路３３に接続されている。
【００２５】
ガスセンサ部２に測定ガスを供給する場合、第１の流路切換え弁３９のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる。一方で、第２の流路切換え弁３８のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる。これにより測定ガスは、第２の流路切換え弁３８の流入ポート及びＮＯ流出ポートを通り、測定ガス流路３３を通ってガスセンサ部２に供給される。このとき、パージ用エアは、第１の流路切換え弁３９の流入ポート及びＮＯ流出ポートを通り、ＮＯ流出ポートに連通する排気ガス流路３４を通って排気される。
【００２６】
ガスセンサ部２にパージ用エアを供給する場合、第１の流路切換え弁３９のＮＣ流出ポートが開かれ、ＮＯ流出ポートが閉じられる。一方で、第２の流路切換え弁３８のＮＣ流出ポートが開かれ、ＮＯ流出ポートが閉じられる。これによりパージ用エアは、第１の流路切換え弁３９の流入ポート及びＮＣ流出ポートを通り、測定ガス流路３３を通ってガスセンサ部２に供給される。測定ガスは第２の流路切換え弁３８の流入ポート及びＮＣ流出ポートを通り、ＮＣ流出ポートに連通する排気ガス流路３４を通って排気される。
【００２７】
第１の実施の形態は、第１及び第２の流路切換え弁３９、３８の開閉タイミングを制御することにより、測定ガスとパージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給する構成となっている。測定ガスとパージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給することにより、パージ用エアに含まれる酸素を定期的にガスセンサ部２に供給することができ、測定ガスに酸素が含まれない場合でも、ガスセンサ部２における電極反応を継続させて測定ガスを連続的に測定することができる。
【００２８】
演算処理部４は、アンプ４１出力の電圧値で示される電流測定値をＡ／Ｄ変換部４２でバイナリデータに変換してから取り込み、パージ用エア供給期間の欠測が生じないように見かけ上は連続した測定値となるように演算処理して連続測定値として出力する。また、演算処理部４は、第１及び第２の流路切換え弁３９、３８の開閉タイミングを制御する切換制御信号を出力する。切換制御信号は例えばＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）４３を介して第１及び第２の流路切換え弁３９、３８の制御端子に印加される。ＳＳＲ４３は、サイリスタ、トライアック、ダイオード、トランジスタなど、半導体スイッチング素子を使用して構成されたリレーであり、フォトカプラなどを介して入出力間を絶縁している。なお、演算処理部４０は、各種処理を実行するマイクロプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。
【００２９】
次に、以上のように構成された第１の実施の形態の動作について説明する。
図２は、測定ガスとパージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給する供給タイミングを示すと共に、測定ガス供給時及びパージ用エア供給時のセンサ出力を示している。図２に示す例では、測定ガス供給期間とパージ用エア供給期間とを同じスパンで交互に繰り返している。１回あたりの測定ガス供給期間は、ガスセンサ部２の電解液２３中の酸素が完全に消費される期間よりも短い時間に設定することが望ましい。また、１回あたりのパージ用エア供給期間は、電解液２３中に拡散された測定ガスがパージされて、電解液２３中の酸素量が基準量になるように設定される。例えば、基準量は、測定ガス供給期間に消費される電解液２３の酸素量以上となるように設定されてもよい。
【００３０】
ガス分析装置１は、無酸素雰囲気のサンプルガスを連続測定することが可能となる。無酸素雰囲気のサンプルガスとしては上述した通り、例えば、バイオガスプラントにおけるメタン回収の際に生成されるガスが挙げられる。この生成ガスは酸素を含まないが、純度の高いメタンガスを回収するために生成ガス中に含まれる不純物である硫化水素をモニタリングする必要がある。このように酸素を含まないサンプルガスは、定電位電解式センサで測定する場合、センサの電極反応が進行せず急激な感度低下を招き、ガス濃度を測定することができなかった。しかし、第１の実施の形態に係るガス分析装置１は、ガス切換え機構３により測定ガスとパージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給することができ、エアに含まれる酸素を定期的にガスセンサ部２に供給することができる。このため、測定ガスが無酸素雰囲気のサンプルガスであってもガスセンサ部２の電極反応を進行させて、測定ガスを連続的に測定することができる。
【００３１】
図１に示すように、測定ガス流路３３の端部は、ガスセンサ部２のガス流入口２６ａに連通している。したがって図１に示すように、測定ガスを測定ガス流路３３へ導入すると、測定ガスがガスセンサ部２のガス流入口２６ａからガスセンサ部２内へ拡散するようになっている。測定ガスのうちガス流入口２６ａへ流入しなかったガスはガス排出口２６ｂ排出され、ガス排出口２６ｂに連通する排気ガス流路３５から排気される。
【００３２】
測定ガス流路３３は、ガスセンサ部２を構成する容器ホルダ２６と一体で形成されていてもよいし別体で形成されていてもよい。別体の場合、測定ガス流路３３には、ガスセンサ部２のガス流入口２６ａと対向する位置に開口部を有し、開口部を介してガスセンサ部２と測定ガス流路３３とが接続固定される。測定ガス流路３３の材質を限定するものでないが、例えば、測定ガス流路３３を、ガスセンサ部２の容器２４と同様に樹脂にて形成することができる。
【００３３】
ガス分析装置１は、ガス切換え機構３の第１及び第２の流路切換え弁３９、３８を制御して、測定ガスと、パージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給する。これにより、パージ用エアに含まれる酸素を定期的にガスセンサ部２に供給することができるため、測定ガスに酸素が含まれない場合でも、ガスセンサ部２の作用電極２２及び対極２１における電極反応を進行させて測定ガスを連続的に測定することができる。
【００３４】
演算処理部４は、切換制御信号を出力し、ＳＳＲ４３を介して、第１及び第２の流路切換え弁３９、３８に与えて開閉状況を切換え、測定ガスと、エアとを交互にガスセンサ部２に供給する。ガスセンサ部２に測定ガスを供給するときは、上述の通り第２の流路切換え弁３８のＮＯ流出ポートを開き、第１の流路切換え弁３９のＮＣ流出ポートが閉じるように、演算処理部４０から切換制御信号が出力される。ガスセンサ部２にエアを供給するときは、第２の流路切換え弁３８のＮＯ流出ポートを閉じ、第１の流路切換え弁３９のＮＣ流出ポートを開くように切換制御信号が出力される。
【００３５】
ガスセンサ部２に測定ガスを供給しているときは、図２に示すように測定ガス中の対象ガス濃度（本例ではＨ２Ｓガス濃度）に対応したセンサ出力が演算処理部４に入力される。また、ガスセンサ部３にパージ用エアを供給しているときは、測定ガスが供給されないのでセンサ出力はゼロになる。ガス分析装置１の演算処理部４から出力される測定信号を用いてプロセスガスの品質管理をする場合、パージ用エア供給期間はセンサ出力がゼロになるので、見かけ上はプロセスガスのガス濃度（本例ではＨ２Ｓガス濃度）がゼロとなり、好ましくない。
【００３６】
第１の実施の形態では、パージ用エア供給期間であっても、見かけ上のプロセスガスのガス濃度（本例ではＨ２Ｓ濃度）がゼロとならないように、演算処理部４において後述する連続化処理を行っている。図３は、演算処理部４において連続化処理を加えた測定値の信号波形を示している。図３において、測定期間とは、図２における測定ガス供給期間に対応しており、パージ期間とは、図２におけるパージ用エア供給期間に対応している。
【００３７】
演算処理部４は、測定ガスが供給されないパージ期間（パージ用エア供給期間）においても、前回測定値（測定ガス供給期間の測定値）をホールドするように演算処理している。図３に示す具体例では、前回測定値のうちパージ期間への切換え直前の測定値をホールドしている。演算処理部４は、第１及び第２の流路切換え弁３９、３８に与える切換制御信号によって測定ガス供給期間とパージ用エア供給期間を切り換えているので、切換制御信号に同期して測定ガス供給期間のエンドで測定値をホールドし、当該測定値を次回の測定ガス供給期間のエンドまでホールドする。なお、ホールドする測定値は、前回の測定ガス供給期間における最大値をホールド（ピークホールド）するようにしてもよいし、前回の測定ガス供給期間における任意のタイミングの測定値をホールドするようにしてもよい。
【００３８】
第１の実施の形態に係るガス分析装置１によれば、ガス切換え機構３によって、測定ガスとパージ用エアとを交互にガスセンサ部２に供給することにより、定期的にガスセンサ部２にエアに含まれる酸素を供給することができ、測定ガスに酸素が含まれない場合でも、電極反応を進行させて、測定ガスの連続測定を実現できる。
【００３９】
また、第１の実施の形態のガス分析装置１によれば、演算処理部４が測定ガスの供給されないパージ期間（パージ用エア供給期間）においても、前回測定値（測定ガス供給期間の測定値）をホールドするように演算処理しているので、パージ用エア供給期間にセンサ出力がゼロになり、見かけ上はプロセスガスのガス濃度（本例ではＨ２Ｓガス濃度）がゼロとなる不都合を回避できる。
【００４０】
次に、第２の実施の形態に係るガス分析装置について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態で具備したガス切換え機構３に代えて、第１及び第２の切換え弁（３９，３８）のうちエアの供給路側の切換え弁を備えるが、測定ガスの供給路側の切換え弁は除去した簡易構成の切換機構を具備したものである。第１の実施の形態と相違している部分を主に説明する。
【００４１】
図４は、第２の実施の形態に係るガス分析装置の全体構成図である。測定ガスの供給路を構成するサンプリング流路６１の一部が測定ガス流路６３を形成している。サンプリング流路６１が切換え弁（電磁弁）を介さずに測定ガス流路６３経由でガス拡散膜２５に通じている。切換機構６は、１つの流路切換え弁である第１の流路切換え弁６９で構成されている。第１の流路切換え弁６９は、例えば、三方電磁弁で構成することができる。第１の流路切換え弁６９は、流入ポートがエア流路６２に接続され、ＮＯ流出ポートが排気ガス流路６４に接続され、ＮＣ流出ポートが測定ガス流路６３に接続されている。このように、切換機構６は、エア流路６２側にのみ第１の流路切換え弁６９が設けられているので、２つの流路切換え弁である第１及び第２の流路切換え弁３９、３８で構成される第１の実施の形態に比べて、電磁弁数の削減が可能となる。
【００４２】
測定ガスは、途中経路に切換え弁が無いため、サンプリング流路６１から測定ガス流路６３を通って継続的にガスセンサ部２に供給される。ガスセンサ部２に測定ガスのみを供給する場合（エア停止期間）は、第１の流路切換え弁６９のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれて、エアは排気ガス流路６４を通って排気される。
【００４３】
ガスセンサ部２に酸素供給用のエアを供給する場合（エア供給期間）、第１の流路切換え弁６９のＮＣ流出ポートが開かれ、ＮＯ流出ポートが閉じられる。エアは、第１の流路切換え弁６９の流入ポート及びＮＣ流出ポートを通り、測定ガス流路６３で測定ガスに混合されて、測定ガスに混合された状態でガスセンサ部２に供給される。
【００４４】
次に、以上のように構成された第２の実施の形態の動作について説明する。
図５は、エアをガスセンサ部２に供給する供給タイミングを示すと共に、エア停止時及びエア供給時のセンサ出力を示している。但し、第１の実施の形態と同様に、図５に示すエア供給期間のセンサ出力は、測定値として最終出力される数値ではない。エア停止時のセンサ出力は、測定ガス濃度に対応したセンサ出力を示している。エア供給時のセンサ出力は、エアと測定ガスを混合した酸素混入測定ガスのセンサ出力を示している。第２の実施の形態では、測定ガスのみが供給されるエア停止期間と、測定ガスにエアが混合されて供給されるエア供給期間とを交互に繰り返すように、第１の流路切換え弁６９が制御される。１回あたりのエア供給期間は、電解液２３中の酸素量が基準量になるように設定される。第２の実施の形態においては、エア供給期間において測定ガスの供給が停止されず、ガスセンサ部２に測定ガスが供給され続けるため、エア供給期間に電解液２３中の酸素が消費され続ける。このため、基準量はエア停止期間及びエア供給期間に消費される酸素量以上となるように設定される。
【００４５】
エア供給期間に、酸素混入測定ガスをガスセンサ部２に供給しているときは、ガスセンサ部２に供給されるガス中の測定ガスの割合が低下して測定ガスの供給量が減少するので本来のセンサ出力は低下する。しかし、酸素混入測定ガスの測定値をそのまま用いたのでは、演算処理部４から出力される測定信号を用いてプロセスガスの品質管理をする場合、プロセスガス自体のガス濃度が正確に把握できない期間が生じ、好ましくない。そこで、第１の実施の形態と同様の連続化処理を実施している。
【００４６】
図６は、演算処理部４において連続化処理を加えた測定値の信号波形を示している。図６において、測定期間とは、図５におけるエア停止期間に対応しており、エアが混合されていない測定ガスのみのガス濃度を測定している状態である。演算処理部４は、測定ガスにエアが混合されてしまい本来のガス濃度の測定ができなくなるエア供給期間には、前回測定値（直前のエア停止期間の測定値）をホールドするように連続化処理している。図６に示す具体例では、前回測定値のうちエア供給期間への切換え直前の測定値をホールドし、当該測定値を次回のエア停止期間のエンドまでホールドする。エア停止期間中のどのタイミングで測定値をホールドするかはプラントの特性等を考慮して適宜設定可能である。
【００４７】
第２の実施の形態に係るガス分析装置１によれば、切換機構６において第１の流路切換え弁６９がエア流路６２側にのみ設けられているため、第１の実施の形態に比べて、電磁弁数の削減が可能となる。これにより、簡易な装置構成とすることができ、安価なガス分析装置の提供が可能となる。
【００４８】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、第１の流路切換え弁３９、６９、第２の流路切換え弁３８として三方電磁弁を用いたが、三方電磁弁に限定されない。
【符号の説明】
【００４９】
１  ガス分析装置
２  ガスセンサ部
３  ガス切換え機構
４  演算処理部
６  切換機構
２０、７０  作用電極
２１、７１  対極
２２、７２  参照電極
２３  電解液
２４  容器
２５  ガス拡散膜
３１  サンプリングガス流路
３２  エア流路
３３  測定ガス流路
３４、３５  排気ガス流路
３８  第２の流路切換え弁
３９、６９  第１の流路切換え弁
６１  サンプリングガス流路
６２  エア流路
６３  測定ガス流路
６４、６５  排気ガス流路
【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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