(57)【要約】【課題】装置内に液体としての水分が侵入し、或いは、装置内に気体としての水分が多量に侵入した場合、その侵入を既存の構成部品を用いて検知することができるガス濃度測定装置の提供。【解決手段】光源と、光源の光路上に配置され試料ガスが導入される試料セルと、試料セルを透過した光源の光を受光して干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する干渉成分検出器と、試料セルを透過した光源の光を受光して測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する主検出器と、主検出器が検出した強度と干渉成分検出器が検出した強度に基づき測定対象成分の濃度を算出する演算部と、干渉成分検出器が検出した強度に基づき性能低下物質が侵入した可能性があることを検知する侵入検知部と、性能低下物質が侵入した可能性があることが検知された場合に性能低下物質の更なる侵入の阻止を行う侵入防止部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガス中の測定対象成分の濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
光源が配置された光源ユニットと、
前記光源の光路上に配置され、試料ガスが導入される試料セルユニットと、
前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して、前記測定対象成分に干渉する干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する干渉成分検出器と、
前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して、前記測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する主検出器と、
前記主検出器が検出した強度と前記干渉成分検出器が検出した強度に基づき、前記測定対象成分の濃度を算出する演算部と、
前記干渉成分検出器が検出した強度に基づき、前記ガス濃度測定装置の性能を低下させる性能低下物質が当該ガス濃度測定装置に侵入した可能性があることを検知する侵入検知部と、
前記性能低下物質が前記ガス濃度測定装置に侵入した可能性があることが検知された場合に前記性能低下物質の更なる侵入の阻止を行う侵入阻止部、および、前記可能性があることが検知された場合に前記性能低下物質の侵入の報知を行う報知部の少なくともいずれか一方を有する侵入防止部とを備えた、ガス濃度測定装置。
【請求項２】
前記性能低下物質が水分であることを特徴とする、請求項１に記載のガス濃度測定装置。
【請求項３】
前記侵入阻止部は、前記試料ガスが前記試料セルユニットに到達するまでの経路を遮断することにより、前記性能低下物質の侵入を阻止することを特徴とする、請求項１または２に記載のガス濃度測定装置。
【請求項４】
前記侵入阻止部は、前記試料セルユニットに試料ガスを導入するポンプを停止させることにより、前記性能低下物質の侵入を阻止することを特徴とする、請求項１乃至３いずれか１項に記載のガス濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度測定装置に関し、より詳しくは、当該装置内に性能低下物質（例えば、液体としての水分、或いは、気体としての多量の水分）が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品を用いて検知し、当該装置の性能低下や故障を防止することができるガス濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々のガスの濃度を測定する装置（ガス濃度測定装置）が開発されている。ガス濃度測定装置は、例えば、試料ガス中のＳＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯXなどの成分濃度を測定し、その測定結果を液晶画面に表示するものである。
【０００３】
ガス濃度測定装置は、ユーザによって様々な場所に設置されて使用される。例えば、煙突から排出されるガスの成分を調べる場合には、煙突にガス濃度測定装置の試料ガス入口が接続されることがある。煙突からは水分を多量に含んだガスが排出される場合が多く、そのような場合には、気体としての水分の他、液体としての水分も試料ガス入口を介してガス濃度測定装置内に侵入する。液体としての水分がガス濃度測定装置内に侵入した場合、当該水分が電子冷却器を経由してガス分析器に侵入する可能性がある。液体としての水分がガス分析器に侵入すると、特に赤外線吸収法を用いたガス分析器において、試料セルの内壁面に水分が水滴として付着し、ガス分析性能を低下させる可能性がある。また、試料セルの内壁面に付着した水分にＳＯ2が溶け込んだ場合、硫酸が生じて試料セルの内壁面が腐食する可能性がある。また、試料セルの内壁面に付着した水滴が乾燥すると、その内壁面に水アカのような模様が残り、ガス分析性能を低下させる可能性がある。
【０００４】
また、ガス濃度測定装置内に、気体としての水分が高濃度で多量に侵入した場合、電子冷却器がその水分を十分に除去することができず、ガス濃度測定装置内で液化した水分がガス分析器に侵入する可能性がある。液化した水分は、上記したようにガス分析性能を低下させる可能性がある。
【０００５】
特許文献１には、自動車に燃料ガスを供給するガス配管を開閉可能なガスメータと、ガス配管内のガス中水分を検知するセンサー部と、該センサー部の検出値が異常値か否かを判定する判定手段と、判定手段で異常値と判定された場合にガスメータにガス停止信号を出力してガスの供給を遮断させる停止信号出力手段とを備えたガス中水分監視装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１に記載の装置によれば、ガス中水分量が異常値レベルに達すると、自動車へのガスの供給を停止することができる。しかしながら、この装置においては、センサー部を別途設ける必要があり、コスト高になるという問題がある。また、この装置では、水分がセンサー部そのものに悪影響を及ぼす場合のことが全く想定されておらず、その対策もなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、ガス濃度測定装置内に性能低下物質（すなわち、ガス濃度測定装置の性能を低下させる物質。例えば、液体としての水分、或いは、気体としての多量の水分）が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品を用いて検知し、当該装置の性能低下や故障を防止することができるガス濃度測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
第１の発明は、
試料ガス中の測定対象成分の濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
光源が配置された光源ユニットと、
前記光源の光路上に配置され、試料ガスが導入される試料セルユニットと、
前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して、前記測定対象成分に干渉する干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する干渉成分検出器と、
前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して、前記測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出する主検出器と、
前記主検出器が検出した強度と前記干渉成分検出器が検出した強度に基づき、前記測定対象成分の濃度を算出する演算部と、
前記干渉成分検出器が検出した強度に基づき、前記ガス濃度測定装置の性能を低下させる性能低下物質が当該ガス濃度測定装置に侵入した可能性があることを検知する侵入検知部と、
前記性能低下物質が前記ガス濃度測定装置に侵入した可能性があることが検知された場合に前記性能低下物質の更なる侵入の阻止を行う侵入阻止部、および、前記可能性があることが検知された場合に前記性能低下物質の侵入の報知を行う報知部の少なくともいずれか一方を有する侵入防止部とを備えた、ガス濃度測定装置である。
【００１０】
第１の発明によれば、干渉成分検出器が検出した強度に基づき、ガス濃度測定装置の性能を低下させる性能低下物質の侵入が検知される。性能低下物質の侵入が検知された場合、性能低下物質の更なる侵入の阻止、および、性能低下物質の侵入の報知の少なくともいずれか一方が行われる。よって、ガス濃度測定装置内に性能低下物質（例えば、液体としての水分、気体としての高濃度で大量の水分、或いは、気体としての高濃度で大量のアンモニア）が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品（干渉成分検出器など）を用いて検知し、当該装置の性能低下や故障を防止することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
上記性能低下物質が水分であることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明によれば、ガス濃度測定装置内に性能低下物質としての水分が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品（干渉成分検出器など）を用いて検知し、当該装置の性能低下や故障を防止することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
上記侵入阻止部は、上記試料ガスが上記試料セルユニットに到達するまでの経路を遮断することにより、上記性能低下物質の侵入を阻止することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明によれば、ガス濃度測定装置内に性能低下物質が侵入した場合、試料ガスが試料セルユニットに到達するまでの経路を遮断することによって容易に性能低下物質の侵入を阻止し、当該装置の性能低下や故障を防止することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至第３いずれかの発明において、
上記侵入阻止手段は、上記試料セルユニットに試料ガスを導入するポンプを停止させることにより、上記性能低下物質の侵入を阻止することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明によれば、ガス濃度測定装置内に性能低下物質が侵入した場合、ポンプの停止によって容易に性能低下物質の侵入を阻止し、当該装置の性能低下や故障を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガス濃度測定装置内に性能低下物質（例えば、液体としての水分）が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品を用いて検知し、当該装置の性能低下や故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るガス濃度測定装置の構成を示す図
【図２】図１に示されるガス濃度測定装置のＣＯ−ＳＯ2分析器を示す図
【図３】図１に示されるガス濃度測定装置の外観の一例を示す図
【図４】図１に示されるガス濃度測定装置の動作の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態）
本発明の実施形態に係るガス濃度測定装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るガス濃度測定装置の構成を示す図である。図２は、図１に示されるガス濃度測定装置のＣＯ−ＳＯ2分析器を示す図である。
【００２０】
本実施形態に係るガス濃度測定装置１は、試料ガス中の複数の測定対象成分の濃度を測定する装置である。試料ガスは、測定対象成分を含んでいるものであれば特に限定されない。測定対象成分は、種々に選択することができ、例えば、ＳＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯXなどを選択することができる。図１に示される例では、ＳＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯX、Ｏ2を測定対象としている。なお、上記した複数の測定対象成分には、測定対象成分に干渉する干渉成分が気体としての水分であるものが含まれていることが好ましい。そのような成分を測定対象成分とすれば、ガス濃度測定装置１内に液体としての水分が侵入し、或いは、当該装置１内に気体として高濃度の水分が多量に侵入した場合に、その侵入を既存の構成部品を用いて検知することができるからである。そのような測定対象成分としては、ＳＯ2（二酸化硫黄）が挙げられる。よって、ガス濃度測定装置１は、ＳＯ2のみを測定対象成分とする装置であってもよい。試料ガスは、ガス濃度測定装置１に設けられた試料ガス入口１２から導入され、ガス濃度測定装置１で濃度が測定された後に所定の処理がなされて排気口４１から排出される。
【００２１】
図１に示されるように、ガス濃度測定装置１は、試料ガス入口１２と、ミストキャッチャ２３と、フィルタ２４Ａ〜２４Ｃと、方向切替バルブ（３方電磁バルブ）１０Ａ〜１０Ｇと、ポンプ２０と、ゼロガス精製器２５と、電子冷却器２６と、ドレンポット２７と、ドレン出口２８と、２方電磁バルブ２９と、校正ガス入口３０と、圧力調整器３１Ａ〜３１Ｂと、フローセンサ３２と、キャピラリ３３Ａ〜３３Ｇと、オゾン発生器３４と、コンバータ５０と、ＣＯ2分析器３５と、ＣＯ−ＳＯ2分析器３６と、Ｏ2分析器３７と、ＮＯX分析器３８と、スクラバ３９Ａ〜３９Ｂと、オゾン分解器４０と、排気口４１とを備えている。
【００２２】
ガス濃度測定装置１においては、まず、ポンプ２０が駆動され、試料ガス入口１２から試料ガスが採取される。採取された試料ガスは、ミストキャッチャ２３においてミスト除去処理がなされる。ミストが除去された試料ガスは、異物を除去するためのフィルタ２４Ａを透過した後、電子冷却器２６で所定温度（例えば５°Ｃ）まで冷却され、冷却により結露した水分がドレンポット２７、フィルタ２４Ｂ、および２方電磁バルブ２９を経由してドレン出口２８から排出される。電子冷却器２６において水分が或る程度除去（除湿）された試料ガスは、ＣＯ2分析器３５、ＣＯ，ＳＯ2分析器３６、Ｏ2分析器３７、およびＮＯX分析器３８に導入される。
【００２３】
ＣＯ2分析器３５は、赤外線吸収法を用いて試料ガス中のＣＯ2濃度を測定する分析器である。ＣＯ−ＳＯ2分析器３６は、赤外線吸収法を用いて試料ガス中のＣＯ濃度およびＳＯ2濃度を測定する分析器である。Ｏ2分析器３７は、ジルコニア法を用いて試料ガス中のＯ2濃度を測定する分析器である。ＮＯX分析器３８は、オゾン発生器３４が発生させたオゾンを用い、化学発光法によって試料ガス中のＮＯX濃度を測定する分析器である。なお、ＮＯX分析器３８に導入される試料ガスは、予めコンバータ５０によってＮＯ2がＮＯに変換されている。各分析器において測定を終えた試料ガスは、必要に応じてスクラバ３９Ｂおよびオゾン分解器４０等により後処理された後に排気口４１から排出される。また、各分析器の測定値を校正する際には、方向切替バルブ１０Ａを切り替えることにより、試料ガス入口１２を介して試料ガスが導入される状態から、校正ガス入口３０から校正ガスが導入される状態に切り替わり、校正ガスが各分析器に導入される。校正ガスを導入する際には、校正ガス入口３０に校正ガス封入ボンベが接続される。なお、必要に応じて校正ガス入口３０を大気解放すれば、校正ガス入口３０から外気を導入することができる。
【００２４】
本実施形態においては、ガス濃度測定装置１内に液体としての水分が侵入し、或いは、当該装置１内に気体として高濃度の水分が多量に侵入した場合、その侵入を既存の構成部品を用いて検知し、必要な対処をして当該装置１の性能低下や故障を防止することを目的としている。この目的を達成するための手段は、主として、ＣＯ−ＳＯ2分析器３６のＳＯ2分析器３６Ｂ（図２参照）に設けられる。
【００２５】
その理由は以下の通りである。赤外線吸収法を用いてＳＯ2の濃度測定を行う場合、気体としての水分（Ｈ2Ｏ）の濃度がＳＯ2の濃度に干渉する。その干渉による影響を除去するために、ＳＯ2分析器において気体としての水分（Ｈ2Ｏ）の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を測定する。ＳＯ2分析器において試料ガス中の気体としての水分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度に基づく値（例えば、干渉成分検出器５から出力される電気信号のレベルまたはその電気信号の増幅値）が閾値以下である場合には、ガス濃度測定装置１内に液体としての水分が侵入し、或いは、当該装置１内に気体としての高濃度の水分が多量に侵入していることが予想される。そこで、本実施形態では、ＳＯ2分析器３６Ｂにおいて検知された水分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度に基づいて、ガス濃度測定装置１内に液体としての水分が侵入している可能性があること、或いは、当該装置１内に気体としての高濃度の水分が多量に侵入している可能性があることを検知する。
以下、本発明の目的を達成するための手段が設けられるＣＯ−ＳＯ2分析器３６に焦点を当てて説明する。
【００２６】
図２に示されるように、ＣＯ−ＳＯ2分析器３６は、ＣＯ分析器３６Ａと、ＳＯ2分析器３６Ｂを含んでいる。ＳＯ2分析器３６Ｂは、主要な構成要素として、光源ユニット２と、試料セルユニット３と、主検出器４と、干渉成分検出器５と、演算部６と、侵入検知部７と、侵入阻止部９と、報知部１１とを備えている。侵入阻止部９と報知部１１により、侵入防止部５１が構成されている。
【００２７】
光源ユニット２は、光源８が配置されてなるものである。光源８の種類は、赤外線光源である。ＳＯ2分析器３６Ｂは、非分散型赤外線分析法を用いた分析器である。
【００２８】
試料セルユニット３は、光源８の光路上に配置され、試料ガスが導入されるものである。試料セルユニット３は、筒状の本体部３Ａと、試料ガスを本体部３Ａに導入する導入口３Ｂと、試料ガスを本体部３Ａから排出する導出口３Ｃとを備える。また、本体部３Ａの両端には、赤外線透過窓３Ｄが設けられる。試料セルユニット３の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス製、アルミニウム製、塩化ビニル製などの筒状体を本体部３Ａとして使用することができる。また、本体部３Ａの内面には、金などの金属でメッキを施してもよい。試料セルユニット３を透過した光源８の光５２（図２に破線で示す）は、ビームスプリッタ４２で２方向に分離される。分離後の一方の光５３（図２に破線で示す）は、ＳＯ2分析器３６Ｂの主検出器４および干渉成分検出器５に入射する。分離後の他方の光５４（図２に破線で示す）は、ＣＯ分析器３６Ａの主検出器４３および干渉成分検出器４４に入射する。
【００２９】
干渉成分検出器５は、試料セルユニット３を透過した光源８の光を受光して、測定対象成分に干渉する干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出するものである。具体的には、干渉成分検出器５は、試料セルユニット３を透過した光源８の光を受光して、上記干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度に対応したレベルの信号を出力する。図２に示される例では、干渉成分は、気体としての水分（Ｈ2Ｏ）である。図２に示される例では、干渉成分検出器５は、コンデンサマイクロホン（可動膜１８）を用いたニューマティック型検出器とされている。
【００３０】
主検出器４は、試料セルユニット３を透過した光源８の光を受光して、測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検出するものである。主検出器４が検出した光の強度は、干渉成分の影響を含んでいる。主検出器４は、具体的には、試料セルユニット３を透過した光源８の光を受光して、測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度に対応したレベルの信号を出力する。図２に示される例では、主検出器４は、コンデンサマイクロホン（可動膜１５）を用いたニューマティック型検出器とされている。
【００３１】
演算部６は、主検出器４が検出した強度と干渉成分検出器５が検出した強度に基づき、測定対象成分の濃度を検出するものである。演算部６は、具体的には、主検出器４の出力の増幅信号から干渉成分検出器５の出力の増幅信号を減算することにより、測定対象成分の濃度を検出（測定対象成分の濃度に対応したレベルの信号を出力）する。
【００３２】
ここで、ＣＯ−ＳＯ2分析器３６におけるガス濃度測定原理について説明する。
異なった原子からなる分子はそれぞれ特定の波長域の赤外線を吸収し、圧力一定のガスでは濃度に対応した吸収を示すことが知られている。非分散型赤外線分析法を用いた測定装置１は、ガスのこのような性質に基づいて、ガスの成分濃度を測定することができる。図２に示されるＣＯ−ＳＯ2分析器３６においては、連続的に一定周期で切り替わる方向切替バルブ１０Ｆ，１０Ｇ（図１参照）の切替動作により試料ガスと比較ガス（いわゆるゼロガス）が交互に一定流量で試料セルユニット３に導入される。試料ガスが導入されたときと、比較ガスが導入されたときとでは、赤外線吸収量に差がある。
【００３３】
光源８から放射された赤外線は、試料セルユニット３を透過して、測定対象成分（ＳＯ2）と同じガスが予め封入された主検出器４と、干渉成分（気体としての水分（Ｈ2Ｏ））と同じ吸収特性を示すガスが予め封入された干渉成分検出器５に入射する。図２において、主検出器４および干渉成分検出器５のガス封入領域をハッチング或いは着色して示している。試料セルユニット３に比較ガスが導入されたとき、赤外線は試料セルユニット３内の比較ガスにエネルギーが吸収されない。よって、エネルギーが吸収されることなく試料セルユニット３を透過した赤外線が、主検出器４および干渉成分検出器５に到達する。一方、試料セルユニット３に試料ガスが導入されたとき、赤外線は試料ガス中の測定対象成分にエネルギーが吸収される。よって、試料セルユニット３を透過する際に測定対象成分にエネルギーが吸収された赤外線が、主検出器４および干渉成分検出器５に到達する。つまり、試料ガス導入時において主検出器４および干渉成分検出器５に入射する赤外線量は、比較ガス導入時に比べ、試料ガス中の測定対象成分によって吸収されるエネルギー分だけ少ない。
【００３４】
干渉成分検出器５は受光室１７を有している。受光室１７には、その内部の封入ガスの圧力変化を受けて変位する可動膜１８が設けられている。試料セルユニット３への比較ガス導入時と試料ガス導入時とで吸収エネルギーに差があると、受光室１７内に到達する赤外線の量が異なる。そうすると、比較ガス導入時と試料ガス導入時とで受光室１７内のガスの膨張度合が異なり、その膨張度合の差に相当する分だけ受光室１７内に圧力差が生じ、その圧力差によって可動膜１８に変位が与えられる。その変位が変位センサ４７によって電気信号（特許請求の範囲における「測定対象成分に干渉する干渉成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度」に相当）として出力され、増幅器１９で増幅される。
【００３５】
主検出器４は受光室１４を有している。受光室１４には、その内部の封入ガスの圧力変化を受けて変位する可動膜１８が設けられている。試料セルユニット３への比較ガス導入時と試料ガス導入時とで吸収エネルギーに差があると、受光室１４内に到達する赤外線の量が異なる。そうすると、比較ガス導入時と試料ガス導入時とで受光室１４内のガスの膨張度合が異なり、その膨張度合の差に相当する分だけ受光室１４内に圧力差が生じ、その圧力差によって可動膜１５に変位が与えられる。その変位が変位センサ４６によって電気信号（特許請求の範囲における「測定対象成分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度」に相当）として出力され、増幅器１６で増幅される。
【００３６】
演算部６において、主検出器４から出力され増幅された信号から、干渉成分検出器５から出力され増幅された信号を減算する減算処理がなされる。この減算処理により、干渉成分の影響が除去された、測定対象成分（ＳＯ2）の濃度信号が生成される。演算部６で生成された信号は、図示しない表示部に入力される。表示部は、干渉成分の影響が除去された、測定対象成分の濃度を表示する。
【００３７】
侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号のレベルに基づき、ガス濃度測定装置１の性能を低下させる性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入した可能性があることを検知するものである。具体的には、侵入検知部７は、例えば、干渉成分検出器５からの信号のレベルが第１の閾値以下であるか否かを判断し、当該レベルが第１の閾値以下である場合、ガス濃度測定装置１の性能を低下させる性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入した可能性があると判断する。侵入検知部７は、制御部２１に設けられたマイクロコンピュータに、制御部２１に設けられたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め格納された制御プログラムを実行させることにより、機能部として実現される。
【００３８】
性能低下物質は特に限定されるものではないが、図２に示される例では、液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分である。ガス濃度測定装置１内に試料ガス入口１２等から液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分が侵入すると、それらの水分が電子冷却器２６で十分に除去されずに試料セルユニット３に侵入する場合がある。
【００３９】
そこで、本実施形態では、上記したように、干渉成分検出器５からの信号のレベルが第１の閾値以下であるか否かを判断し、当該レベルが第１の閾値以下であると判断された場合、ガス濃度測定装置１内に試料ガス入口１２等から液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分が侵入した可能性があると判断する。
【００４０】
当該レベルが第１の閾値以下であると判断された場合には、後述するように、侵入防止部５１により性能低下物質の更なる侵入を防止する措置が行われる。例えば、侵入阻止部９によって、性能低下物質の更なる侵入が阻止される。また、後述するように、報知部１１によって性能低下物質の侵入がユーザに報知されてもよい。
【００４１】
侵入阻止部９による侵入阻止と報知部１１によるユーザへの侵入の報知は、同時に行われてもよいし、或いは、互いに異なるタイミングで行われてもよい。同時に行われる場合には、性能低下物質の更なる侵入が阻止されるとともに、性能低下物質の侵入がユーザに報知される。
【００４２】
互いに異なるタイミングで行われる場合には、例えば、第１の閾値を低エマージェンシーレベル用の値と、高エマージェンシーレベル用の値に分けて設定してもよい。低エマージェンシーレベル用の値は、高エマージェンシーレベル用の値よりも高い値とされる。干渉成分検出器５からの信号のレベルが高エマージェンシーレベル用の値より大きく低エマージェンシー用の値以下である場合には、報知部１１によるユーザへの侵入の報知が行われる。当該レベルが高エマージェンシー用の値以下である場合には、報知部１１によるユーザへの侵入の報知とともに侵入阻止部９による性能低下物質の侵入阻止動作が行われる。
【００４３】
侵入阻止部９は、侵入検知部７において性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断された場合に、性能低下物質の更なる侵入を阻止するものである。侵入阻止部９は、制御部２１に設けられたマイクロコンピュータに、制御部２１に設けられたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め格納された制御プログラムを実行させることにより、機能部として実現される。侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号（増幅前の信号または増幅後の信号のいずれでもよい）のレベルが第１の閾値以上となった場合、性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断し、侵入阻止部９に侵入検知信号を出力する。
【００４４】
侵入阻止部９の具体的な機能は、特に限定されるものではないが、例えば、侵入阻止部９は、試料ガスが試料セルユニット３に到達するまでの経路を遮断することにより、性能低下物質の侵入を阻止することができる。より具体的には、侵入阻止部９は、例えば、試料セルユニット３に試料ガスを導入するポンプ２０に停止指示を出し、ポンプ２０を停止させる機能とすることができる（以下、ポンプ停止機能と称する）。ポンプ停止機能を持たせる場合には、干渉成分検出器５からの信号（増幅前の信号または増幅後の信号のいずれでもよい）のレベルが第１の閾値以下となったときに、侵入阻止部９の停止指示によってポンプ２０を停止させればよい。
【００４５】
また、侵入阻止部９は、試料セルユニット３へ試料ガスと外気のいずれか一方を選択的に導入する方向切替バルブ１０Ａに切替指示を出し、方向切替バルブ１０を外気導入側に切り替えさせる機能を有していてもよい（以下、バルブ切替機能と称する）。方向切替バルブ１０Ａは、例えば３方電磁バルブとすることができる。この機能を持たせる場合には、干渉成分検出器５からの信号のレベルが第１の閾値以下となったときに、侵入阻止部９の切替指示によって方向切替バルブ１０Ａが外気導入側に切替えられる。これにより、試料ガス入口１２から液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分が侵入するのが阻止され、校正ガス入口３０から外気が導入される。なお、校正ガス入口３０は、通常、各分析器の測定値を校正するための校正ガスが導入される部分であるが、当該入口３０を大気解放しておくことにより、上記したように外気を導入することができる。
【００４６】
なお、侵入阻止部９は、上記した２つの機能（ポンプ停止機能、バルブ切替機能）のいずれか一方のみを有していてもよいし、或いは、当該２つの機能の双方を有していてもよい。２つの機能の双方を有する場合には、例えば、以下の構成とすることができる。
【００４７】
すなわち、侵入阻止部９が侵入検知部７から侵入検知信号を入力したとき、まず、バルブ切替機能を作動させて暫く外気を導入する。所定時間経過後に干渉成分検出器５からの信号が第１の閾値より大きい所定値まで大きくなったら、侵入検知部７はガス濃度測定装置１内に液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分が侵入していないと判断し（つまり、先にした侵入判断の訂正）、侵入非検知信号を侵入阻止部９に出力する。侵入阻止部９は、侵入非検知信号を入力したら、侵入阻止動作を解除して方向切替バルブ１０Ａに切替指示を出し、方向切替バルブ１０Ａを試料ガス導入側に切り替えさせる（試料ガス導入の復帰）。
【００４８】
一方、所定時間経過後に干渉成分検出器５からの信号が第１の閾値より大きい所定値まで大きくならなかったら、侵入検知部７はガス濃度測定装置１内に液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分が侵入している可能性があると再度判断し、侵入検知信号を侵入阻止部９に出力する。侵入阻止部９は、侵入検知信号を入力すると、今度はポンプ停止機能を作動させて、ポンプ２０を停止させる。
【００４９】
このような２段階の制御を行うことで、先の侵入判断が妥当であったがどうかが検証され、先の侵入判断が間違いであった場合にはポンプ２０の作動を停止させずに済む。つまり、侵入検知信号が入力されたとしてもポンプ２０をいきなり停止させてしまうのではなく、侵入検知が正しかったかどうかが検証されてから、検証結果に応じてポンプ２０が停止される。なお、侵入の誤検知をする原因としては、例えば、水分と同程度の赤外線吸収特性を有するガスが試料ガスに含まれていて（但し、ＳＯ2以外のガス）、その濃度が高い場合が考えられる。
【００５０】
報知部１１は、侵入検知部７において性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断された場合に、性能低下物質の侵入をユーザに報知するものである。報知部１１は、制御部２１に設けられたマイクロコンピュータに、制御部２１に設けられたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め格納された制御プログラムを実行させることにより、機能部として実現される。侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号（増幅前の信号または増幅後の信号のいずれでもよい）のレベルが第１の閾値以下となった場合、性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断し、報知部１１に侵入検知信号を出力する。
【００５１】
報知部１１の具体的機能は特に限定されるものではないが、例えば、以下の機能とすることができる。図３は、ガス濃度測定装置１の外観の一例を示す図である。
報知部１１は、例えば、表示部に対して侵入報知指示を出し、表示部の表示画面５５に侵入を示すメッセージを表示させ、或いは、表示部の警告灯（図示せず）を点灯させてもよい。また、報知部１１は、音声出力部に対して侵入報知指示を出し、音声出力部のスピーカ（図示せず）から音声により侵入を示す警告音またはメッセージを出力してもよい。
【００５２】
上記したように、侵入阻止部９による侵入阻止動作と報知部１１によるユーザへの侵入の報知は、同時に行われてもよいし、或いは、互いに異なるタイミングで行われてもよい。同時に行われる場合には、侵入阻止部９の作動によって試料ガスの導入が中止されたときに、性能低下物質の侵入の可能性をユーザに報知することができる。これにより、ユーザは、性能低下物質が侵入したために試料ガスの導入が中止されたことを認識することができ、試料ガスの導入が中止されたことが装置の故障によるものではないことを認識することができる。この場合、例えば、「性能低下物質が装置内に侵入した可能性があるため、ポンプを停止しました」等のメッセージを表示画面５５に表示させ、或いは、当該メッセージをスピーカから音声で出力してもよい。
【００５３】
また、侵入阻止動作と報知が互いに異なるタイミングで行われる場合には、上記したように、エマージェンシーレベルが低いときと高いときとで侵入防止措置を異ならせることができる。
【００５４】
次に、ＳＯ2分析器３６Ｂに併設されたＣＯ分析器３６Ａについて説明する。
ＣＯ分析器３６Ａは、主要な構成として、光源ユニット２と、試料セルユニット３と、主検出器４３と、干渉成分検出器４４と、演算部４５とを備えている。しかしながら、ＣＯ分析器３６ＡはＳＯ2分析器３６Ｂとは異なり、侵入検知部、侵入阻止部、報知部は備えていない。光源ユニット２と試料セルユニット３は、ＳＯ2分析器３６Ｂと共有されている。主検出器４３および干渉成分検出器４４がＳＯ2分析器３６Ｂの主検出器４および干渉成分検出器５と異なる点は、主検出器４３が有する受光室４８にＣＯが予め封入され、干渉成分検出器４４が有する受光室４９にＣＯ2が予め封入されている点であり、その他はＳＯ2分析器３６Ｂの場合と同様である。ＣＯ分析器３６Ａにおいても、ＳＯ2分析器３６Ｂの場合と同様の原理で、干渉成分であるＣＯ2の影響が除去されたＣＯの濃度測定が行われる。しかしながら、干渉成分であるＣＯ2は、水分とは異なり、ガス濃度測定装置１に直接悪影響を及ぼす成分ではないので、特にその成分を性能低下物質として検出しなくてもよい。
【００５５】
次に、ガス濃度測定装置１における性能低下物質（液体としての水分、或いは、高濃度で多量の気体としての水分）の侵入検知動作、性能低下物質の侵入阻止動作について、図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、侵入阻止部９による侵入阻止動作と報知部１１によるユーザへの侵入の報知が同時に行われる場合を例にとって説明する。
【００５６】
図４に示されるように、まず、ポンプ２０が駆動され、試料ガス入口１２から試料ガスが採取される（ステップＳ１）。次いで、採取された試料ガスは、電子冷却器２６で所定温度（例えば５°Ｃ）まで冷却され、結露した水分がドレン出口２８から排出される（ステップＳ２）。次いで、電子冷却器２６において水分が或る程度除去された試料ガスは、ＣＯ2分析器３５、ＣＯ，ＳＯ2分析器３６、Ｏ2分析器３７、およびＮＯX分析器３８に導入され、各測定対象成分の濃度測定が行われる（ステップＳ３）。
【００５７】
次いで、ＣＯ−ＳＯ2分析器３６のＳＯ2分析器３６Ｂは、試料ガス中の気体としての水分の吸収スペクトルに合わせた波長域の光の強度を検知し、その光の強度に基づく値（例えば、干渉成分検出器５からの信号のレベル）が第１の閾値以下であるかどうかを判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、光の強度に基づく値が第１の閾値以下であると判断された場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ＳＯ2分析器３６Ｂは、ガス濃度測定装置１内に性能低下物質が侵入した可能性があると判断し、ポンプ２０に対して停止指示信号を出力するとともに、表示部に対して「多量の水分が装置内に侵入した可能性があるため、ポンプを停止しました」等のメッセージを表示させる表示指示信号を出力する（ステップＳ５）。次いで、停止指示信号を入力したポンプ２０は運転を停止し、表示部はメッセージを表示する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ４において、光の強度に基づく値が第１の閾値より大きいと判断された場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
以上が、ガス濃度測定装置１における性能低下物質の侵入検知動作、性能低下物質の侵入阻止動作の一例である。
【００５８】
以上説明したように、ガス濃度測定装置１によれば、干渉成分検出器５からの信号のレベルに基づき、ガス濃度測定装置１の性能を低下させる性能低下物質（例えば、液体としての水分）が侵入した可能性があることを検知し、その検知結果に基づいて性能低下物質の更なる侵入を阻止する。よって、ガス濃度測定装置１内に性能低下物質が侵入した場合、その侵入を既存の構成部品（干渉成分検出器５など）を用いて検知することができ、その検知結果に基づいて性能低下物質の更なる侵入を阻止し、ガス濃度測定装置１の性能低下や故障を確実に防止することができる。また、ガス濃度測定装置１によれば、性能低下物質が侵入した可能性があることが検知された場合、その侵入の可能性をユーザに報知する。よって、ユーザはポンプ２０が停止した場合等にそれが故障によるものではないことを認識することができる。性能低下物質の侵入の可能性が報知されれば、ユーザ自らが手動でポンプ２０を停止させることも可能となる。
【００５９】
なお、上記実施形態においては、侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号のレベルが第１の閾値以下である場合に、性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入した可能性があると判断しているが、これに代えて、以下のようにしてもよい。例えば、侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号のレベルの減少率が第２の閾値以上である場合に、性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断してもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、侵入検知部７は、干渉成分検出器５からの信号のレベルに基づいて算出した干渉成分の濃度が第３の閾値以上である場合に、性能低下物質がガス濃度測定装置１内に侵入したと判断してもよい。
【００６０】
また、ＳＯ2の濃度測定を行う場合、気体としてのアンモニア（ＮＨ3）の濃度もＳＯ2の濃度測定に干渉する。その干渉による影響を除去するために、干渉成分検出器において気体としてのアンモニア（ＮＨ3）の濃度を測定してもよい。アンモニアは、高濃度になると、ガス濃度測定装置１にとって性能低下物質となる。このため、水分の場合と同様、アンモニアの濃度を検知し、水分の場合と同様の侵入防止措置を採ってもよい。
【００６１】
また、上記実施形態においては、光源として赤外線光源を用いているが、本発明は、光源として紫外線光源等の他の光源を用いた場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ガス濃度測定装置内に性能低下物質（例えば、液体としての水分、或いは、気体としての大量の水分）が侵入した場合でも、その侵入を検知して当該装置の性能低下や故障を防止することができるガス濃度測定装置等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１    ガス濃度測定装置
２    光源ユニット
３    試料セルユニット
４，４３    主検出器
５，４４    干渉成分検出器
６，４５    演算部
７    侵入検知部
８    光源
９    侵入阻止部
１０    方向切替バルブ
１１    報知部
１２    試料ガス入口
１３    測定ユニット
１４，１７，４８，４９    受光室
１５，１８    可動膜
１６，１９    増幅器
２０    ポンプ
２１    制御部
２３    ミストキャッチャ
２５    ゼロガス精製器
２６    電子冷却器
２７    ドレンポット
２８    ドレン出口
２９    ２方電磁バルブ
３０    校正ガス入口
３１    圧力調整器
３２    フローセンサ
３３Ａ〜３３Ｇ    キャピラリ
３４    オゾン発生器
３５    ＣＯ2分析器
３６    ＣＯ−ＳＯ2分析器
３７    Ｏ2分析器
３８    ＮＯX分析器
３９〜３９Ｂ    スクラバ
４０    オゾン分解器
４１    排気口
４２    ビームスプリッタ
４６，４７    変位センサ
５０    コンバータ
５１    侵入防止部
５２，５３，５４    光源の光
５５    表示画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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