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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-67522(P2021-67522A)
(43)【公開日】2021年4月30日
(54)【発明の名称】分析装置及び分析方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 31/00 20060101AFI20210402BHJP
   G01N 21/76 20060101ALI20210402BHJP
【FI】
   G01N31/00 F
   G01N21/76
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2019-191966(P2019-191966)
(22)【出願日】2019年10月21日
(71)【出願人】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100141852
【弁理士】
【氏名又は名称】吉本 力
(72)【発明者】
【氏名】中堂薗 賢一
(72)【発明者】
【氏名】能登 紀幸
(72)【発明者】
【氏名】前田 一真
【テーマコード(参考)】
2G042
2G054
【Fターム(参考)】
2G042AA01
2G042BA05
2G042BB06
2G042BB07
2G042BB08
2G042BD12
2G042DA03
2G042DA07
2G054AA01
2G054AB10
2G054CA06
2G054CE01
2G054EA01
2G054FA12
2G054FA25
2G054FA33
2G054FB07
2G054GB10
2G054JA11
(57)【要約】
【課題】湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる分析装置及び分析方法を提供する。
【解決手段】オゾン発生器5が、オゾンを発生させる。反応部6が、オゾン発生器5から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させる。光検出器8が、反応部6における反応時に発生する光を検出する。切替機構30が、オゾン発生器5に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切替可能である。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析装置であって、
オゾンを発生させるオゾン発生器と、
前記オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させる反応部と、
前記反応部における反応時に発生する光を検出する光検出器と、
前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切替可能な切替機構とを備える、分析装置。
【請求項2】
前記第1ガスを加湿することにより前記第2ガスを生成する加湿器をさらに備え、
前記切替機構は、前記第1ガスが前記加湿器で加湿されずに前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第1ガスが前記加湿器で加湿されて前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切替可能である、請求項1に記載の分析装置。
【請求項3】
前記第2ガスを除湿することにより前記第1ガスを生成する除湿器をさらに備え、
前記切替機構は、前記第2ガスが前記除湿器で除湿されて前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第2ガスが前記除湿器で除湿されずに前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切替可能である、請求項1に記載の分析装置。
【請求項4】
前記切替機構は、前記オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記開始タイミングよりも後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項5】
前記オゾン発生器におけるオゾンの発生を検知する検知部をさらに備え、
前記切替機構は、前記検知部によりオゾンの発生が検知されるまでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記検知部によりオゾンの発生が検知された後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させる、請求項4に記載の分析装置。
【請求項6】
オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させ、反応時に発生する光を光検出器で検出することにより、サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析方法であって、
前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切り替えるステップを含み、
前記切り替えるステップでは、前記オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記開始タイミングよりも後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させる、分析方法。
【請求項7】
前記第1ガスを加湿することにより前記第2ガスを生成するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、前記第1ガスが加湿されずに前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第1ガスが加湿されて前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切り替えられる、請求項6に記載の分析方法。
【請求項8】
前記第2ガスを除湿することにより前記第1ガスを生成するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、前記第2ガスが除湿されて前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第2ガスが除湿されずに前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切り替えられる、請求項6に記載の分析方法。
【請求項9】
前記オゾン発生器におけるオゾンの発生を検知するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、オゾンの発生が検知されるまでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、オゾンの発生が検知された後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させる、請求項6〜8のいずれか一項に記載の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分析装置及び分析方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析装置の一例として、全窒素計が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。全窒素計では、例えば液体サンプルに含まれる硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素又は有機体窒素などの窒素成分の濃度が測定される。
【0003】
特許文献1に開示されているような化学発光式の全窒素計には、オゾンを発生させるためのオゾン発生器が備えられている。サンプルに含まれる窒素成分は、触媒を有する燃焼管内で加熱されることにより、熱分解及び気化される。これにより、サンプル中の窒素成分から一酸化窒素(NO)が発生する。発生した一酸化窒素が、オゾン発生器から発生するオゾンと反応することにより、二酸化窒素(NO)が発生する。二酸化窒素が発生する際には化学発光が生じるため、その発光量を測定することにより、サンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。
【0004】
サンプル中の窒素成分の濃度を測定するための分析装置には、上記のような全窒素計だけでなく、例えば排ガスから採取されるサンプルガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を測定するためのガス分析計なども含まれる。この種のガス分析計においても、オゾン発生器を用いてサンプル中の窒素成分の濃度が測定される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11−258226号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
オゾン発生器には、ガス供給源から圧縮空気が供給される。オゾン発生器は、例えば1対の電極を備えており、圧縮空気が供給される雰囲気において1対の電極間に放電を生じさせることにより、圧縮空気中の酸素成分がオゾン化される。
【0007】
オゾン発生器に供給される圧縮空気の水分量が多い場合には、圧縮空気中の水分と不純物が電極などの部品に付着し、当該部品が劣化しやすい。そのため、オゾン発生器に供給される圧縮空気としては、水分量が少ない乾燥ガスが一般的に用いられている。しかしながら、乾燥ガスを用いた場合には、オゾン発生の開始タイミングにおいて、1対の電極間に放電が生じにくくなる。その結果、放電不良が生じやすく、安定してオゾンを発生させることができない可能性がある。
【0008】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる分析装置及び分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第1の態様は、サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析装置であって、オゾン発生器と、反応部と、光検出器と、切替機構とを備える。前記オゾン発生器は、オゾンを発生させる。前記反応部は、前記オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させる。前記光検出器は、前記反応部における反応時に発生する光を検出する。前記切替機構は、前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切替可能である。
【0010】
本発明の第2の態様は、オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させ、反応時に発生する光を光検出器で検出することにより、サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析方法であって、前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切り替えるステップを含む。前記切り替えるステップでは、前記オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記開始タイミングよりも後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の第1の態様によれば、水分量が異なる第1ガスと第2ガスを切替機構で選択的にオゾン発生器に供給することができる。切替機構によるガスの切替を適切なタイミングで行うことにより、湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。
【0012】
本発明の第2の態様によれば、水分量が異なる第1ガスと第2ガスを選択的にオゾン発生器に供給することができる。ガスの切替を適切なタイミングで行うことにより、湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】分析装置の第1実施形態を示した概略図である。
図2A】加湿器の構成の一例を示した概略図である。
図2B】加湿器の構成の他の例を示した概略図である。
図3A】第1実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の一例を示したフローチャートである。
図3B】第1実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の他の例を示したフローチャートである。
図4】分析装置の第2実施形態を示した概略図である。
図5A】第2実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の一例を示したフローチャートである。
図5B】第2実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の他の例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
1.分析装置の第1実施形態
図1は、分析装置の第1実施形態を示した概略図である。この分析装置は、化学発光式の全窒素計であり、例えば液体サンプルに含まれる硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素又は有機体窒素などの窒素成分の濃度を測定するための装置である。
【0015】
図1の分析装置には、ガス源1、調整弁2、切替弁3、加湿器4、オゾン発生器5、反応部6、熱分解部7、光検出器8及び制御部9などが備えられている。制御部9は、例えばCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを備え、プロセッサがコンピュータプログラムを実行することにより分析装置の動作を制御する。制御部9には、調整弁2、切替弁3、加湿器4、オゾン発生器5及び光検出器8などが電気的に接続されている。
【0016】
ガス源1は、例えばガスボンベを備え、圧縮空気、高純度精製空気又は高純度ボンベエアーなどの不純物の少ない乾燥ガスを供給する。ガス源1から供給されるガスは、調整弁2を介して切替弁3に導入される。調整弁2は、ガス源1から切替弁3に導入されるガスの圧力及び流量を調整する。調整弁2の動作は、制御部9により自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。調整弁2の構成は任意であるが、例えばベローズ弁及び流量計を備えた構成などであってもよい。
【0017】
切替弁3には、2つの流路31,32が流体的に接続されている。流路31は、加湿器4を介してオゾン発生器5に連通している。一方、流路32は、加湿器4を介さずにオゾン発生器5に連通するバイパス流路である。切替弁3は、例えば電磁弁を備え、ガス源1からのガスを流路31又は流路32のいずれか一方に選択的に導入させる。切替弁3による切替動作は、制御部9により自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。
【0018】
切替弁3から流路31に導入されたガスは、加湿器4で加湿された上で、オゾン発生器5に供給される。加湿器4で加湿されたガスは、例えば露点10℃程度の水分量となる。一方、切替弁3から流路32に導入されたガスは、加湿器4を介さずにオゾン発生器5に供給されるため、例えば露点−30℃程度の水分量である。
【0019】
切替弁3及び流路31,32は、オゾン発生器5に供給されるガスを、加湿器4で加湿されていないガス(第1ガス)、又は、加湿器4で加湿されたガス(第1ガスよりも水分量が多い第2ガス)のいずれかに切替可能な切替機構30を構成している。このように、加湿器4は、第1ガスを加湿することにより、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスを生成する。加湿器4の動作は、制御部9により自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。ただし、切替機構30は、第1ガス及び第2ガスだけでなく、他のガスも切替可能であってもよい。
【0020】
オゾン発生器5は、ガス源1から供給されるガス中の酸素成分をオゾン化させることによりオゾンを発生させる。オゾン発生器5は、例えば1対の電極51を備えている。1対の電極51は、互いに間隔を隔てて対向しており、それぞれに交流電源52から電圧が印加されることにより放電が生じる。
【0021】
酸素成分を含むガスが供給される雰囲気において1対の電極51間に放電を生じさせることにより、ガス中の酸素成分をオゾン化させることができる。オゾン発生器5の動作(1対の電極51への交流電圧の印加)は、制御部9により自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。オゾン発生器5は、例えば沿面放電方式又は無声放電方式などを用いた放電によりオゾンを発生させるものであり、その構成は任意である。
【0022】
オゾン発生器5から発生するオゾンは、反応部6に供給される。また、反応部6には、熱分解部7からサンプル中の窒素成分が供給される。熱分解部7は、燃焼管71及び電気炉72を備えている。燃焼管71は、電気炉72により約700〜800℃に加熱される。燃焼管71内には触媒が充填されており、燃焼管71内にキャリアガスとともに導入されるサンプルが、触媒と接触しながら加熱される。これにより、サンプル中の窒素成分が熱分解及び気化され、一酸化窒素(NO)が発生する。
【0023】
反応部6は、例えば反応容器(図示せず)を備えており、反応容器内に供給されたサンプル中の窒素成分とオゾンとを化学反応させる。具体的には、熱分解部7で発生した一酸化窒素がオゾンと反応することにより、二酸化窒素(NO)が発生する。二酸化窒素が発生する際には化学発光が生じ、その反応時に発生する光が光検出器8で検出される。反応時に発生する光の発光量は、サンプルに含まれる窒素成分の濃度に比例する。したがって、光検出器8で検出される発光量に基づいて制御部9で演算を行うことにより、サンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。反応部6内で反応した後のガスは、適切な処理が施された上で排気される。
【0024】
2.加湿器の構成
図2Aは、加湿器4の構成の一例を示した概略図である。この加湿器4は、水などの液体が貯留された貯留部41を備えている。切替弁3に連通する流路31は、第1流路311及び第2流路312に分離されている。第1流路311及び第2流路312は、貯留部41を介して連通している。
【0025】
第1流路311は、一端が切替弁3に連通し、他端が貯留部41内の水の水面411よりも下方に位置している。一方、第2流路312は、一端が貯留部41内の水の水面411よりも上方に位置し、他端がオゾン発生器5に連通している。このような構成によれば、切替弁3から加湿器4に供給されるガスを、バブリングにより加湿することができる。
【0026】
具体的には、切替弁3から第1流路311に導入されたガスが、貯留部41に貯留された水の中に放出されることにより、バブルとなって水中を浮上する。そして、水面411に到達したバブルは、貯留部41内における水面411よりも上方の空間412に解放され、第2流路312に流入する。切替弁3からのガスは、貯留部41内の水の中をバブルとして浮上する過程で加湿される。貯留部41内の水は、徐々に減少するため、定期的に補充される。
【0027】
流路32は、第2流路312に連通している。したがって、切替弁3から流路32にガス(第1ガス)が導入された場合には、ガスが加湿器4で加湿されずに第2流路312に流入し、オゾン発生器5に供給される(第1の状態)。一方、切替弁3から流路31にガス(第1ガス)が導入された場合には、ガスが加湿器4で加湿され、加湿されたガス(第2ガス)が第2流路312を介してオゾン発生器5に供給される(第2の状態)。このように、切替弁3により、第1の状態又は第2の状態に切り替えることができる。
【0028】
図2Bは、加湿器4の構成の他の例を示した概略図である。この加湿器4は、図2Aの例と同様に、水などの液体が貯留された貯留部41を備えている。切替弁3に連通する流路31は、図2Aの例のように分離されてはおらず、その一部が、貯留部41内の水中に挿入される挿入部313を構成している。
【0029】
流路31は、少なくとも挿入部313が半透膜チューブにより構成されている。半透膜チューブは、内部のガスが外部に漏れるのを防止しつつ、外部から水分を透過させて、内部を流れるガスを加湿することができる。したがって、流路31の挿入部313を貯留部41内の水中に挿入することにより、切替弁3から加湿器4に供給されるガスを加湿することができる。貯留部41内の水は、徐々に減少するため、定期的に補充される。
【0030】
流路32は、挿入部313よりも下流側において流路31に連通している。したがって、切替弁3から流路32にガス(第1ガス)が導入された場合には、ガスが加湿器4で加湿されずに流路31に流入し、オゾン発生器5に供給される(第1の状態)。一方、切替弁3から流路31にガス(第1ガス)が導入された場合には、ガスが加湿器4で加湿され、加湿されたガス(第2ガス)がオゾン発生器5に供給される(第2の状態)。このように、切替弁3により、第1の状態又は第2の状態に切り替えることができる。
【0031】
3.第1実施形態におけるオゾン発生時のガス供給
図3Aは、第1実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の一例を示したフローチャートである。この例では、オゾン発生器5を駆動させるよりも前に、まず切替弁3を流路32に連通させることにより、加湿器4を介さずにオゾン発生器5にガスを供給させる(ステップS101)。この状態では、水分量が少ない第1ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0032】
その後、例えばユーザの操作により測定が開始されると(ステップS102でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路31から加湿器4を介してオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS103)。これにより、第1ガスが加湿され、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスが生成される。
【0033】
このように、第1ガスが加湿されてオゾン発生器5に供給される状態(第2の状態)でオゾン発生器5の駆動が開始されることにより(ステップS104)、オゾン発生器5からオゾンが発生する。したがって、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングでは、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0034】
その後に所定時間が経過すると(ステップS105でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路32から加湿器4を介さずにオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS106)。これにより、第1ガスが加湿されずにオゾン発生器5に供給される状態(第1の状態)となり、水分量が少ない第1ガスが再びオゾン発生器5に供給される。すなわち、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングよりも後に、第1ガスがオゾン発生器5に供給される。上記所定時間は、オゾン発生器5の駆動開始からオゾンが発生するまでに最低限必要な時間であり、特に限定されるものではないが、例えば10秒などの一定の時間に設定される。
【0035】
図3Bは、第1実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の他の例を示したフローチャートである。この例においても、オゾン発生器5を駆動させるよりも前に、まず切替弁3を流路32に連通させることにより、加湿器4を介さずにオゾン発生器5にガスを供給させる(ステップS201)。この状態では、水分量が少ない第1ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0036】
その後、例えばユーザの操作により測定が開始されると(ステップS202でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路31から加湿器4を介してオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS203)。これにより、第1ガスが加湿され、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスが生成される。
【0037】
このように、第1ガスが加湿されてオゾン発生器5に供給される状態(第2の状態)でオゾン発生器5の駆動が開始されることにより(ステップS204)、オゾン発生器5からオゾンが発生する。したがって、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングでは、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0038】
この例では、オゾン発生器5の駆動開始後に、オゾン発生器5におけるオゾンの発生が検知される(ステップS205)。オゾン発生器5でオゾンが発生する際には光が発生するため、その光を検出する機構(例えば、フォトセンサなど)を設ければ、オゾンの発生を光で検知することができる。また、オゾンの発生時には、オゾン発生器5を流れる電流量が変化するため、その電流量を電流計などの検知部で検知することによりオゾンの発生を検知してもよい。このように、検知部は、オゾン発生器5におけるオゾンの発生を検知することができるものであれば、その構成は任意である。
【0039】
オゾン発生器5におけるオゾンの発生が検知されると(ステップS205でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路32から加湿器4を介さずにオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS206)。これにより、第1ガスが加湿されずにオゾン発生器5に供給される状態(第1の状態)となり、水分量が少ない第1ガスが再びオゾン発生器5に供給される。すなわち、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングよりも後に、第1ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0040】
4.分析装置の第2実施形態
図4は、分析装置の第2実施形態を示した概略図である。第2実施形態に係る分析装置は、第1実施形態における加湿器4が除湿器10に置き換えられている点と、ガス源1から供給されるガスの水分量が異なる点を除き、第1実施形態と同様の構成を有している。したがって、第1実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0041】
ガス源1は、例えばガスボンベを備え、水分量が比較的多いガス(第2ガス)を供給する。除湿器10は、例えば切替弁3から流路31に導入されるガスを冷却して除湿する熱交換器を備えている。これにより、切替弁3から流路31に導入されたガスは、除湿器10で除湿された上で、オゾン発生器5に供給される。除湿器10で除湿されたガスは、例えば露点−30℃程度の水分量となる。一方、切替弁3から流路32に導入されたガスは、除湿器10を介さずにオゾン発生器5に供給されるため、例えば露点10℃程度の水分量である。
【0042】
切替弁3及び流路31,32は、オゾン発生器5に供給されるガスを、除湿器10で除湿されたガス(第1ガス)、又は、除湿器10で除湿されていないガス(第1ガスよりも水分量が多い第2ガス)のいずれかに切替可能な切替機構30を構成している。このように、除湿器10は、第2ガスを除湿することにより、第2ガスよりも水分量が少ない第1ガスを生成する。除湿器10の動作は、制御部9により自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。
【0043】
流路32は、除湿器10よりも下流側において流路31に連通している。したがって、切替弁3から流路31にガス(第2ガス)が導入された場合には、ガスが除湿器10で除湿され、除湿されたガス(第1ガス)がオゾン発生器5に供給される(第1の状態)。一方、切替弁3から流路32にガス(第2ガス)が導入された場合には、ガスが除湿器10で除湿されずに流路31に流入し、オゾン発生器5に供給される(第2の状態)。このように、切替弁3により、第1の状態及び第2の状態を切り替えることができる。
【0044】
5.第2実施形態におけるオゾン発生時のガス供給
図5Aは、第2実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の一例を示したフローチャートである。この例では、オゾン発生器5を駆動させるよりも前に、まず切替弁3を流路31に連通させることにより、除湿器10を介してオゾン発生器5にガスを供給させる(ステップS301)。この状態では、第2ガスが除湿されることにより、第2ガスよりも水分量が少ない第1ガスが生成される。
【0045】
その後、例えばユーザの操作により測定が開始されると(ステップS302でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路32から除湿器10を介さずにオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS303)。これにより、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0046】
このように、第2ガスが除湿されずにオゾン発生器5に供給される状態(第2の状態)でオゾン発生器5の駆動が開始されることにより(ステップS304)、オゾン発生器5からオゾンが発生する。したがって、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングでは、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0047】
その後に所定時間が経過すると(ステップS305でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路31から除湿器10を介してオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS306)。これにより、第2ガスが除湿されてオゾン発生器5に供給される状態(第1の状態)となり、水分量が少ない第1ガスが再びオゾン発生器5に供給される。すなわち、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングよりも後に、第1ガスがオゾン発生器5に供給される。上記所定時間は、オゾン発生器5の駆動開始からオゾンが発生するまでに最低限必要な時間であり、特に限定されるものではないが、例えば10秒などの一定の時間に設定される。
【0048】
図5Bは、第2実施形態におけるオゾン発生時のガス供給の態様の他の例を示したフローチャートである。この例においても、オゾン発生器5を駆動させるよりも前に、まず切替弁3を流路31に連通させることにより、除湿器10を介してオゾン発生器5にガスを供給させる(ステップS401)。この状態では、第2ガスが除湿されることにより、第2ガスよりも水分量が少ない第1ガスが生成される。
【0049】
その後、例えばユーザの操作により測定が開始されると(ステップS402でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路32から除湿器10を介さずにオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS403)。これにより、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0050】
このように、第2ガスが除湿されずにオゾン発生器5に供給される状態(第2の状態)でオゾン発生器5の駆動が開始されることにより(ステップS404)、オゾン発生器5からオゾンが発生する。したがって、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングでは、第1ガスよりも水分量が多い第2ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0051】
この例では、オゾン発生器5の駆動開始後に、オゾン発生器5におけるオゾンの発生が検知される(ステップS405)。オゾンの発生の検知方法は特に限定されないが、例えば図3Bを用いて説明した場合と同様の構成を採用することができる。
【0052】
オゾン発生器5におけるオゾンの発生が検知されると(ステップS405でYes)、切替機構30で流路が切り替えられることにより、流路31から除湿器10を介してオゾン発生器5にガスが供給される(ステップS406)。これにより、第2ガスが除湿されてオゾン発生器5に供給される状態(第1の状態)となり、水分量が少ない第1ガスが再びオゾン発生器5に供給される。すなわち、オゾン発生器5におけるオゾン発生の開始タイミングよりも後に、第1ガスがオゾン発生器5に供給される。
【0053】
6.変形例
切替機構30は、切替弁3を備えた構成に限られるものではない。例えば、図2Aにおける第1流路311が貯留部41内の水に挿入された状態、又は、挿入されていない状態に切り替えることにより、ガスの水分量を変化させてもよい。また、図2Bにおける流路31の挿入部313が貯留部41内の水に挿入された状態、又は、挿入されていない状態に切り替えることにより、ガスの水分量を変化させてもよい。
【0054】
加湿器4の構成は、上記のような構成に限らず、他の任意の構成を採用することができる。除湿器10の構成についても同様に、任意の構成を採用することができる。例えば、オゾン発生器5に供給されるガスに対して、オゾン発生器5内で水分を追加又は除去することにより、加湿又は除湿を行ってもよい。
【0055】
ただし、加湿器4又は除湿器10を設けるような構成に限らず、例えば水分量の異なるガス(第1ガス及び第2ガス)をそれぞれ別のガス源から供給し、それらのガスを切替機構30で切り替えるような構成であってもよい。
【0056】
図3A図3B図5A又は図5Bに例示されるようなオゾン発生時のガス供給の各ステップは、少なくとも一部がユーザにより手動で行われてもよい。
【0057】
分析装置は、全窒素計に限らず、例えばサンプルに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を測定する窒素酸化物分析計などの他の装置であってもよい。
【0058】
7.態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0059】
(第1項)一態様に係る分析装置は、
サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析装置であって、
オゾンを発生させるオゾン発生器と、
前記オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させる反応部と、
前記反応部における反応時に発生する光を検出する光検出器と、
前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切替可能な切替機構とを備えていてもよい。
【0060】
第1項に記載の分析装置によれば、水分量が異なる第1ガスと第2ガスを切替機構で選択的にオゾン発生器に供給することができる。切替機構によるガスの切替を適切なタイミングで行うことにより、湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。
【0061】
(第2項)第1項に記載の分析装置において、
前記第1ガスを加湿することにより前記第2ガスを生成する加湿器をさらに備え、
前記切替機構は、前記第1ガスが前記加湿器で加湿されずに前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第1ガスが前記加湿器で加湿されて前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切替可能であってもよい。
【0062】
第2項に記載の分析装置によれば、第1ガスを加湿するか否かによって、水分量が異なる第1ガス又は第2ガスを選択的に切り替えてオゾン発生器に供給することができる。
【0063】
(第3項)第1項に記載の分析装置において、
前記第2ガスを除湿することにより前記第1ガスを生成する除湿器をさらに備え、
前記切替機構は、前記第2ガスが前記除湿器で除湿されて前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第2ガスが前記除湿器で除湿されずに前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切替可能であってもよい。
【0064】
第3項に記載の分析装置によれば、第2ガスを除湿するか否かによって、水分量が異なる第1ガス又は第2ガスを選択的に切り替えてオゾン発生器に供給することができる。
【0065】
(第4項)第1項〜第3項のいずれか一項に記載の分析装置において、
前記切替機構は、前記オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記開始タイミングよりも後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させてもよい。
【0066】
第4項に記載の分析装置によれば、オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは、水分量が多い第2ガスをオゾン発生器に供給させることにより、安定してオゾンを発生させることができる。また、オゾン発生の開始タイミングよりも後には、水分量が少ない第1ガスをオゾン発生器に供給させることにより、部品の劣化を防止することができる。
【0067】
(第5項)第4項に記載の分析装置において、
前記オゾン発生器におけるオゾンの発生を検知する検知部をさらに備え、
前記切替機構は、前記検知部によりオゾンの発生が検知されるまでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記検知部によりオゾンの発生が検知された後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させてもよい。
【0068】
第5項に記載の分析装置によれば、オゾンの発生が検知されるまでは、水分量が多い第2ガスをオゾン発生器に供給させることにより、安定してオゾンを発生させることができる。また、オゾンの発生が検知された後には、水分量が少ない第1ガスをオゾン発生器に供給させることにより、部品の劣化を防止することができる。
【0069】
(第6項)一態様に係る分析方法は、
オゾン発生器から発生するオゾンをサンプル中の窒素成分と反応させ、反応時に発生する光を光検出器で検出することにより、サンプルに含まれる窒素成分の濃度を測定するための分析方法であって、
前記オゾン発生器に供給されるガスを、少なくとも、第1ガス、及び、前記第1ガスよりも水分量が多い第2ガスのいずれかに切り替えるステップを含み、
前記切り替えるステップでは、前記オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、前記開始タイミングよりも後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させてもよい。
【0070】
第6項に記載の分析方法によれば、水分量が異なる第1ガス又は第2ガスを選択的に切り替えてオゾン発生器に供給することができる。ガスの切り替えを適切なタイミングで行えば、湿気による部品の劣化を抑制することができるとともに、安定してオゾンを発生させながらサンプル中の窒素成分の濃度を測定することができる。また、オゾン発生器におけるオゾン発生の開始タイミングでは、水分量が多い第2ガスをオゾン発生器に供給させることにより、安定してオゾンを発生させることができる。また、オゾン発生の開始タイミングよりも後には、水分量が少ない第1ガスをオゾン発生器に供給させることにより、部品の劣化を防止することができる。
【0071】
(第7項)第6項に記載の分析方法において、
前記第1ガスを加湿することにより前記第2ガスを生成するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、前記第1ガスが加湿されずに前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第1ガスが加湿されて前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切り替えられてもよい。
【0072】
第7項に記載の分析方法によれば、第1ガスを加湿するか否かによって、水分量が異なる第1ガス又は第2ガスを選択的に切り替えてオゾン発生器に供給することができる。
【0073】
(第8項)第6項に記載の分析方法において、
前記第2ガスを除湿することにより前記第1ガスを生成するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、前記第2ガスが除湿されて前記オゾン発生器に供給される第1の状態、又は、前記第2ガスが除湿されずに前記オゾン発生器に供給される第2の状態に切り替えられてもよい。
【0074】
第8項に記載の分析方法によれば、第2ガスを除湿するか否かによって、水分量が異なる第1ガス又は第2ガスを選択的に切り替えてオゾン発生器に供給することができる。
【0075】
(第9項)第6項〜第8項のいずれか一項に記載の分析方法において、
前記オゾン発生器におけるオゾンの発生を検知するステップをさらに含み、
前記切り替えるステップでは、オゾンの発生が検知されるまでは前記第2ガスを前記オゾン発生器に供給させ、オゾンの発生が検知された後に前記第1ガスを前記オゾン発生器に供給させてもよい。
【0076】
第9項に記載の分析方法によれば、オゾンの発生が検知されるまでは、水分量が多い第2ガスをオゾン発生器に供給させることにより、安定してオゾンを発生させることができる。また、オゾンの発生が検知された後には、水分量が少ない第1ガスをオゾン発生器に供給させることにより、部品の劣化を防止することができる。
【符号の説明】
【0077】
1 ガス源
2 調整弁
3 切替弁
4 加湿器
5 オゾン発生器
6 反応部
7 熱分解部
8 光検出器
9 制御部
10 除湿器
30 切替機構
31 流路
32 流路
41 貯留部
51 電極
52 交流電源
71 燃焼管
72 電気炉
311 第1流路
312 第2流路
313 挿入部
図1
図2A
図2B
図3A
図3B
図4
図5A
図5B