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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】P2022108038
(43)【公開日】2022-07-25
(54)【発明の名称】ガス分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/3504 20140101AFI20220715BHJP
G01N 21/61 20060101ALI20220715BHJP
G01N 21/03 20060101ALI20220715BHJP
【ＦＩ】
G01N21/3504
G01N21/61
G01N21/03 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021002832
(22)【出願日】2021-01-12
(71)【出願人】
【識別番号】000155023
【氏名又は名称】株式会社堀場製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100094145
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 由己男
(72)【発明者】
【氏名】米谷 康弘
(72)【発明者】
【氏名】井ノ上 哲志
(72)【発明者】
【氏名】生田 卓司
(72)【発明者】
【氏名】阪倉 誠司
【テーマコード（参考）】
2G057
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G057AA01
2G057AB02
2G057AB06
2G057AC03
2G057BA05
2G057DB02
2G057DC06
2G059AA01
2G059BB01
2G059CC04
2G059CC05
2G059CC06
2G059CC10
2G059CC13
2G059DD12
2G059EE01
2G059EE11
2G059HH01
2G059JJ03
2G059JJ22
2G059KK02
2G059KK03
2G059LL01
2G059MM01
(57)【要約】
【課題】分析装置をコンパクトにし保守作業量の増加を抑制する。
【解決手段】分析装置１００、２００は、光源３と、第１ニューマチック検出器５３と、第２ニューマチック検出器５５と、第３ニューマチック検出器５７と、演算部７と、を備える。光源３は、測定光Ｌｍを出力する。第１ニューマチック検出器５３は、第１成分ガスＧｓ１により吸収された測定光Ｌｍの強度を測定する。第２ニューマチック検出器５５は、第２成分ガスＧｓ２により吸収された測定光Ｌｍの強度を測定する。第３ニューマチック検出器５７は、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２と光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスＧｓ３により吸収された測定光Ｌｍの強度を、第１通過測定光Ｌｍ１の強度として測定する。演算部７は、第１通過測定光Ｌｍ１の強度に基づいて、第３成分ガスＧｓ３に関する情報を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】分析装置１００、２００は、光源３と、第１ニューマチック検出器５３と、第２ニューマチック検出器５５と、第３ニューマチック検出器５７と、演算部７と、を備える。光源３は、測定光Ｌｍを出力する。第１ニューマチック検出器５３は、第１成分ガスＧｓ１により吸収された測定光Ｌｍの強度を測定する。第２ニューマチック検出器５５は、第２成分ガスＧｓ２により吸収された測定光Ｌｍの強度を測定する。第３ニューマチック検出器５７は、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２と光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスＧｓ３により吸収された測定光Ｌｍの強度を、第１通過測定光Ｌｍ１の強度として測定する。演算部７は、第１通過測定光Ｌｍ１の強度に基づいて、第３成分ガスＧｓ３に関する情報を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルガスに含まれる成分を分析する装置であって、
前記サンプルガスを内部に導入する測定セルと、
前記測定セルの内部に測定光を放射する光源と、
前記サンプルガスに含まれる第１成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を測定する第１ニューマチック検出器と、
前記サンプルガスに含まれる第２成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を測定する第２ニューマチック検出器と、
前記サンプルガスに含まれかつ前記第１成分ガス及び前記第２成分ガスと前記測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を、前記第２ニューマチック検出器を通過後の前記測定光である第１通過測定光の強度として測定する第３ニューマチック検出器と、
前記第３ニューマチック検出器にて測定された前記第１通過測定光の強度に基づいて、前記第３成分ガスに関する情報を算出する演算部と、
を備える、ガス分析装置。
前記サンプルガスを内部に導入する測定セルと、
前記測定セルの内部に測定光を放射する光源と、
前記サンプルガスに含まれる第１成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を測定する第１ニューマチック検出器と、
前記サンプルガスに含まれる第２成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を測定する第２ニューマチック検出器と、
前記サンプルガスに含まれかつ前記第１成分ガス及び前記第２成分ガスと前記測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスが前記測定セルの内部で吸収した前記測定光の強度を、前記第２ニューマチック検出器を通過後の前記測定光である第１通過測定光の強度として測定する第３ニューマチック検出器と、
前記第３ニューマチック検出器にて測定された前記第１通過測定光の強度に基づいて、前記第３成分ガスに関する情報を算出する演算部と、
を備える、ガス分析装置。
【請求項2】
前記演算部は、前記第１ニューマチック検出器にて測定された前記測定光の強度と、前記第３ニューマチック検出器にて測定された前記第１通過測定光の強度とに基づいて、前記第１成分ガスに関する情報を算出する、請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項3】
前記第１ニューマチック検出器は、前記第１成分ガスが封入され前記測定光が通過する第１封入セルを有する、請求項１又は２に記載のガス分析装置。
【請求項4】
前記第２ニューマチック検出器は、前記第２成分ガスが封入され前記測定光が通過する第２封入セルを有する、請求項１～３のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項5】
前記第３ニューマチック検出器は、前記第２成分ガスが封入された第３封入セルを有する、請求項４に記載のガス分析装置。
【請求項6】
前記第２封入セル内の前記第２成分ガスの濃度は、前記第３封入セル内の前記第２成分ガスの濃度の半分以下である、請求項５に記載のガス分析装置。
【請求項7】
前記第１成分ガスは二酸化硫黄であり、前記第２成分ガスは窒素酸化物であり、前記第３成分ガスは水蒸気である、請求項１～６のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項8】
前記サンプルガスに含まれかつ前記第１成分ガスと前記測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第４成分ガスにより吸収された前記測定光の強度を、前記第１ニューマチック検出器を通過後の前記測定光である第２通過測定光の強度として測定する第４ニューマチック検出器をさらに備える、請求項１～７のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項9】
前記演算部は、前記第１ニューマチック検出器にて測定された前記測定光の強度と、前記第２ニューマチック検出器にて測定された前記測定光の強度と、前記第３ニューマチック検出器にて測定された前記第１通過測定光の強度と、前記第４ニューマチック検出器にて測定された前記第２通過測定光の強度と、に基づいて前記第１成分ガスに関する情報を算出する、請求項８に記載のガス分析装置。
【請求項10】
前記第４成分ガスはメタンである、請求項８又は９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、サンプルガスに含まれる成分を分析するガス分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、所定の箇所（例えば、煙道など）からサンプリングされるサンプルガス（例えば、排気ガス）に含まれる所定の成分（例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ））を分析する装置として、当該成分の光吸収特性（例えば、赤外光の吸収特性）を利用するものが知られている。例えば、当該成分の赤外光の吸収特性をニューマチック検出器と呼ばれるセンサにて検出する分析装置が知られている。
【0003】
上記のサンプルガスは、一般的には、分析対象となる成分（分析対象成分と呼ぶ）以外にも、光を吸収する他の成分を含んでいる。サンプルガスによっては、分析対象成分の光吸収特性（例えば、吸収波長域）と分析対象以外の成分の光吸収特性とが重複することがある。これらの成分は干渉成分と呼ばれ、分析対象成分の分析結果に影響（干渉影響と呼ぶ）を及ぼす。
【0004】
上記の光吸収特性の重複の影響を減少することを目的として、分析対象成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器に加えて、干渉成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器を設けている分析装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
この分析装置は、分析対象成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器により得られた検出結果と、干渉成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器により得られた検出結果との差分に基づいて、分析対象成分を精度よく分析できる。
この分析装置は、分析対象成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器により得られた検出結果と、干渉成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器により得られた検出結果との差分に基づいて、分析対象成分を精度よく分析できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２－６８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
現在、上記のような光吸収特性をニューマチック検出器にて検出する分析装置により、サンプルガスに含まれる複数の分析対象成分を分析することが試みられている。複数の分析対象成分を分析する場合であっても、分析対象成分毎に、当該分析対象成分の光吸収特性と、当該分析対象成分に対する干渉成分の光吸収特性と、を検出する必要がある。その一方で、分析対象成分が増加しても、分析装置をなるべくコンパクトにし、分析装置の保守作業量の増加をできうる限り抑制したいとの要望がある。
【0007】
本発明の目的は、光吸収特性を測定するニューマチック検出器を用いて複数の分析対象成分を分析する分析装置において、分析装置をできうる限りコンパクトにし、分析装置の保守作業量の増加を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るガス分析装置は、サンプルガスに含まれる成分を分析する装置である。分析装置は、測定セルと、光源と、第１ニューマチック検出器と、第２ニューマチック検出器と、第３ニューマチック検出器と、演算部と、を備える。
測定セルは、内部にサンプルガスを導入する。光源は、測定セルの内部に測定光を放射する。第１ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれる第１成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を測定する。第２ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれる第２成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を測定する。第３ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれかつ第１成分ガス及び第２成分ガスと測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を、第２ニューマチック検出器を通過後の測定光である第１通過測定光の強度として測定する。演算部は、第３ニューマチック検出器にて測定された第１通過測定光の強度に基づいて、第３成分ガスに関する情報を算出する。
これにより、第１成分ガスと第２成分ガスとに対して光吸収特性が少なくとも一部重複する、すなわち、これら成分ガスと干渉する第３成分ガスの測定光の吸収量を、１つのニューマチック検出器にて測定できる。その結果、分析装置をコンパクトにできる。
本発明の一見地に係るガス分析装置は、サンプルガスに含まれる成分を分析する装置である。分析装置は、測定セルと、光源と、第１ニューマチック検出器と、第２ニューマチック検出器と、第３ニューマチック検出器と、演算部と、を備える。
測定セルは、内部にサンプルガスを導入する。光源は、測定セルの内部に測定光を放射する。第１ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれる第１成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を測定する。第２ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれる第２成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を測定する。第３ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれかつ第１成分ガス及び第２成分ガスと測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第３成分ガスが測定セルの内部で吸収した測定光の強度を、第２ニューマチック検出器を通過後の測定光である第１通過測定光の強度として測定する。演算部は、第３ニューマチック検出器にて測定された第１通過測定光の強度に基づいて、第３成分ガスに関する情報を算出する。
これにより、第１成分ガスと第２成分ガスとに対して光吸収特性が少なくとも一部重複する、すなわち、これら成分ガスと干渉する第３成分ガスの測定光の吸収量を、１つのニューマチック検出器にて測定できる。その結果、分析装置をコンパクトにできる。
【0009】
演算部は、第１ニューマチック検出器にて測定された測定光の強度と、第３ニューマチック検出器にて測定された第１通過測定光の強度とに基づいて、第１成分ガスに関する情報を算出してもよい。これにより、演算部は、第３成分ガスと干渉する第１成分ガスに関する情報を精度よく算出できる。
【0010】
第１ニューマチック検出器は、第１成分ガスが封入され測定光が通過する第１封入セルを有してもよい。これにより、第１成分ガスにより吸収された測定光の強度を精度よく測定できる。
【0011】
第２ニューマチック検出器は、第２成分ガスが封入され測定光が通過する第２封入セルを有してもよい。これにより、第２成分ガスにより吸収された測定光の強度を精度よく測定できる。
【0012】
第３ニューマチック検出器は、第２成分ガスが封入された第３封入セルを有してもよい。これにより、第３成分ガスと干渉する第２成分ガスにより吸収された測定光の強度から、第３成分ガスにより吸収された測定光の強度を測定できる。
【0013】
第２封入セル内の第２成分ガスの濃度は、第３封入セル内の第２成分ガスの濃度の半分以下であってもよい。これにより、第３成分ガスにより吸収された測定光の強度を、第３ニューマチック検出器で精度よく測定できる。
【0014】
第１成分ガスは二酸化硫黄であり、第２成分ガスは窒素酸化物であり、第３成分ガスは水蒸気であってもよい。これにより、１つのニューマチック検出器にて測定された測定光の強度に基づいて、サンプルガスに含まれる水蒸気に関する情報を算出できる。
【0015】
上記のガス分析装置は、第４ニューマチック検出器を備えてもよい。第４ニューマチック検出器は、サンプルガスに含まれかつ第１成分ガスと測定光の光吸収特性が少なくとも一部重複する第４成分ガスにより吸収された測定光の強度を、第１ニューマチック検出器を通過後の測定光である第２通過測定光の強度として測定する。
これにより、第１成分ガスと干渉する第４成分ガスにより吸収される測定光の強度を測定できる。
これにより、第１成分ガスと干渉する第４成分ガスにより吸収される測定光の強度を測定できる。
【0016】
演算部は、第１ニューマチック検出器にて測定された測定光の強度と、第３ニューマチック検出器にて測定された第１通過測定光の強度と、第４ニューマチック検出器にて測定された第２通過測定光の強度と、に基づいて第１成分ガスに関する情報を算出してもよい。
これにより、第１成分ガスと干渉する第３成分ガス及び第４成分ガスによる測定光の吸収量を考慮して、第１成分ガスに関する情報を精度よく算出できる。
これにより、第１成分ガスと干渉する第３成分ガス及び第４成分ガスによる測定光の吸収量を考慮して、第１成分ガスに関する情報を精度よく算出できる。
【0017】
第４成分ガスはメタンであってもよい。これにより、第１成分ガスと干渉するメタンの測定光の吸収量を考慮して、第１成分ガスに関する情報を精度よく算出できる。
【発明の効果】
【0018】
上記の分析装置は、分析対象成分毎に干渉成分の光吸収特性を検出するニューマチック検出器を設ける必要がないので、コンパクトとできる。また、分析装置の保守作業を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】分析装置の構成を示す図。
【図2】各成分ガスの光吸収特性の一例を示す図。
【図3】成分ガスの分析動作を示すフローチャート。
【図4】信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度を第５信号値から算出される補正量により補正して算出した窒素酸化物の濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図。
【図5】信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図。
【図6】サンプリングユニットと分析装置の接続関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
１．第１実施形態
（１）分析装置の構成
以下、図１を用いて、第１実施形態に係る分析装置１００の構成を説明する。図１は、分析装置の構成を示す図である。分析装置１００は、例えば、大気、煙道を流れる排ガス、各種プロセスにて発生するプロセスガス、ごみなどの燃焼により生じる排ガス、ボイラの燃焼にて発生する排ガス、ガスボンベに充填されたガスなどのサンプルガスＧｓに含まれる成分ガスを、当該成分ガスの光吸収特性を用いて分析する装置である。具体的には、分析装置１００は、ニューマチック検出器を用いて成分ガスにより吸収された赤外光の強度を測定し、サンプルガスＧｓ中の成分ガスの含有量に関する情報（例えば、濃度）を測定する装置である。
（１）分析装置の構成
以下、図１を用いて、第１実施形態に係る分析装置１００の構成を説明する。図１は、分析装置の構成を示す図である。分析装置１００は、例えば、大気、煙道を流れる排ガス、各種プロセスにて発生するプロセスガス、ごみなどの燃焼により生じる排ガス、ボイラの燃焼にて発生する排ガス、ガスボンベに充填されたガスなどのサンプルガスＧｓに含まれる成分ガスを、当該成分ガスの光吸収特性を用いて分析する装置である。具体的には、分析装置１００は、ニューマチック検出器を用いて成分ガスにより吸収された赤外光の強度を測定し、サンプルガスＧｓ中の成分ガスの含有量に関する情報（例えば、濃度）を測定する装置である。
【0021】
第１実施形態に係る分析装置１００にて分析可能な成分ガスとしては、例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガス（例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）など）がある。その他、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、炭化水素ガス（例えば、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）など）、などがある。
【0022】
また、第１実施形態に係る分析装置１００は、サンプルガスＧｓに含まれる複数種類の成分ガスを分析可能である。以下に説明する分析装置１００は、サンプルガスＧｓに含まれる第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の２種類を分析対象とする。以下の例では、第１成分ガスＧｓ１を二酸化硫黄（ＳＯ２）とし、第２成分ガスＧｓ２を一酸化窒素（ＮＯ）とする。
【0023】
なお、第２成分ガスＧｓ２を一酸化窒素以外の窒素酸化物（ＮＯｘ）とすることもできる。この場合、サンプルガスＧｓに含まれる窒素酸化物（第２成分ガスＧｓ２）は、ＮＯｘコンバータ（図示せず）を用いて一酸化窒素に変換されてもよい。
【0024】
以下、分析装置１００の具体的構成について説明していく。図１に示すように、分析装置は、測定セル１と、光源３と、センサ部５と、演算部７と、を主に備える。
測定セル１は、内部にサンプルガスＧｓを導入可能な中空部材である。測定セル１は、サンプルガスＧｓを内部に導入するための導入口１ａと、その内部に導入したサンプルガスＧｓを外部に排出する排出口１ｂと、を有する。測定セル１の両端には赤外透過窓（例えばフッ化カルシウム結晶窓）が装着され、シール構造となっている。なお、サンプルガスＧｓを導入する中空部材の内部の空間を、測定空間Ｓｐと呼ぶ。
測定セル１は、内部にサンプルガスＧｓを導入可能な中空部材である。測定セル１は、サンプルガスＧｓを内部に導入するための導入口１ａと、その内部に導入したサンプルガスＧｓを外部に排出する排出口１ｂと、を有する。測定セル１の両端には赤外透過窓（例えばフッ化カルシウム結晶窓）が装着され、シール構造となっている。なお、サンプルガスＧｓを導入する中空部材の内部の空間を、測定空間Ｓｐと呼ぶ。
【0025】
上記の測定セル１では、例えば、排出口１ｂに接続されたポンプ（図示せず）により測定空間Ｓｐを吸引することにより、導入口１ａが接続された箇所（例えば、煙道など）に存在するサンプルガスＧｓを測定空間Ｓｐに導入できる。その他、導入口１ａが接続された箇所の圧力により、サンプルガスＧｓを測定空間Ｓｐに導入することもできる。この場合、排出口１ｂからのガスの吸引は、特に必要ない。
【0026】
上記のように、測定セル１の長さ方向の両端には赤外透過窓が装着されているので、光源３から放射された測定光Ｌｍは測定空間Ｓｐを通過可能となっている。その他、例えば、測定セル１の長さ方向に光学フィルタを設けるなどして、測定光Ｌｍのうち、成分ガスが吸収できる波長範囲の光のみを、測定空間Ｓｐに通過可能となっていてもよい。
【0027】
光源３は、測定セル１の長さ方向の一端に設けられる。光源３は、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２が吸収できる波長範囲の光を少なくとも含む測定光Ｌｍを、測定セル１の測定空間Ｓｐに放射する。上記にて示した分析装置１００で分析可能な成分ガスは、赤外波長領域の光を吸収する。従って、本実施形態で用いられる測定光Ｌｍは赤外光である。また、光源３は、赤外光を放射できる光源であれば任意の光源を使用できる。
【0028】
センサ部５は、測定セル１の長さ方向の光源３が設けられた側とは反対側に設けられる。センサ部５は、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度を測定する。センサ部５の詳細は後述する。
【0029】
演算部７は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）、各種インターフェース（例えば、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器など）にて構成されるコンピュータシステムである。演算部７は、分析装置１００における各種の情報処理を行う。具体的には、演算部７は、センサ部５にて測定された測定光Ｌｍの強度に関する電気信号を情報処理し、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２による測定光Ｌｍの吸収量を算出する。演算部７は、当該吸収量に基づいて、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の含有量に関する情報を算出する。また、演算部７は、分析装置１００の各構成要素を制御する機能も有する。
【0030】
演算部７において実行される各種の情報処理の一部又は全部は、演算部７を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶されたプログラムにより実現されてもよい。演算部７は、上記の各種の情報処理の一部又は全部をハードウェア的に実現してもよい。
また、演算部７は、ＣＰＵ、記憶装置、各種インターフェース、及び、演算部７の上表処理の一部又は全部を実現する回路等を１つのチップに形成したＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）であってもよい。
また、演算部７は、ＣＰＵ、記憶装置、各種インターフェース、及び、演算部７の上表処理の一部又は全部を実現する回路等を１つのチップに形成したＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）であってもよい。
【0031】
図１に示すように、本実施形態の分析装置１００は、集光部材９をさらに備えている。集光部材９は、赤外光を反射する素材からなり、その内壁がテーパー形状であり、かつ、当該テーパー形状の内壁の表面は測定光Ｌｍが反射可能に表面処理（例えば、鏡面処理など）されている。また、集光部材９のテーパー形状の内壁の途中に光経路９１が設けられている。集光部材９は、テーバー形状の内壁表面において反射された測定光Ｌｍを、光経路９１に導入する。
【0032】
図１に示すように、光経路９１の出口は導入口１ａの表面に接触している。また、導入口１ａの反対側の表面には、光経路９１の出口に正対するように、フィルタＦを介して、光検出器９３が設けられている。なお、導入口１ａは、所定のセル長を有するセル構造となっている。導入口１ａの両端には、光経路９１を通過した測定光Ｌｍが光検出器９３に導入されるよう、光学窓Ｗが設けられる。
【0033】
光検出器９３は、光経路９１の出口から排出口１ｂの内部及びフィルタＦを通過した測定光Ｌｍの強度を測定する。光検出器９３は、例えば、焦電センサである。フィルタＦは、測定光Ｌｍのうち、サンプルガスＧｓに含まれる第５成分ガスＧｓ５により吸収される波長範囲の成分のみを通過させる光学フィルタである。
【0034】
上記構成により、光検出器９３は、導入口１ａの内部を通過中にサンプルガスＧｓに含まれる第５成分ガスＧｓ５が吸収した測定光Ｌｍの強度を測定できる。第５成分ガスＧｓ５は、例えば、第２成分ガスＧｓ２（一酸化窒素）に対して干渉成分（第２成分ガスＧｓ２の光吸収特性と第５成分ガスの光吸収特性の少なくとも一部が重複する）となる二酸化炭素（ＣＯ２）である。
【0035】
なお、分析装置１００において第５成分ガスＧｓ５を測定する必要がない場合などには、上記の集光部材９、光経路９１、及び、光検出器９３は設けられていなくてもよい。
【0036】
（２）センサ部の構成
次に、図１を用いて、分析装置１００に備わるセンサ部５の具体的構成を説明する。センサ部５は、測定光Ｌｍが測定セル１を通過する間に、サンプルガスＧｓに含まれる成分（第１成分ガスＧｓ１、第２成分ガスＧｓ２など）が吸収した後の測定光Ｌｍの強度（すなわち、測定光Ｌｍの吸収量）を測定する。後述するように、本実施形態のセンサ部５は、ニューマチック検出器により構成されている。
ニューマチック検出器は、分析対象、又は、それと光吸収特性が同一又は類似した成分を封入したセル（封入セルと呼ぶ）を有している。ニューマチック検出器は、封入セル内を通過する間に測定光Ｌｍが封入セル内の成分により吸収されて発生する物理量（例えば、発熱による膨張量）に関する信号を取得することで、検出器に入射した測定光Ｌｍの強度を測定するセンサである。このような構成により、ニューマチック検出器は、分析対象に対して高い選択性を有する。
次に、図１を用いて、分析装置１００に備わるセンサ部５の具体的構成を説明する。センサ部５は、測定光Ｌｍが測定セル１を通過する間に、サンプルガスＧｓに含まれる成分（第１成分ガスＧｓ１、第２成分ガスＧｓ２など）が吸収した後の測定光Ｌｍの強度（すなわち、測定光Ｌｍの吸収量）を測定する。後述するように、本実施形態のセンサ部５は、ニューマチック検出器により構成されている。
ニューマチック検出器は、分析対象、又は、それと光吸収特性が同一又は類似した成分を封入したセル（封入セルと呼ぶ）を有している。ニューマチック検出器は、封入セル内を通過する間に測定光Ｌｍが封入セル内の成分により吸収されて発生する物理量（例えば、発熱による膨張量）に関する信号を取得することで、検出器に入射した測定光Ｌｍの強度を測定するセンサである。このような構成により、ニューマチック検出器は、分析対象に対して高い選択性を有する。
【0037】
図１に示すように、センサ部５は、光分岐部材５１と、第１ニューマチック検出器５３と、第２ニューマチック検出器５５と、を有する。
光分岐部材５１は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍを、第１ニューマチック検出器５３が配置された方向（図１の例では、測定セル１の長さ方向と垂直な方向）と、第２ニューマチック検出器５５が配置された方向（図１の例では、測定セル１の長さ方向）と、に分岐する。光分岐部材５１は、例えば、ハーフミラーなどの、光を複数の方向に伝搬させるための部材である。
光分岐部材５１は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍを、第１ニューマチック検出器５３が配置された方向（図１の例では、測定セル１の長さ方向と垂直な方向）と、第２ニューマチック検出器５５が配置された方向（図１の例では、測定セル１の長さ方向）と、に分岐する。光分岐部材５１は、例えば、ハーフミラーなどの、光を複数の方向に伝搬させるための部材である。
【0038】
第１ニューマチック検出器５３は、光分岐部材５１から見て測定セル１の長さ方向とは垂直な方向において、光分岐部材５１から所定の距離だけ離れて配置されている。第１ニューマチック検出器５３は、第１成分ガスＧｓ１（本実施形態では、二酸化硫黄）を封入した第１封入セル５３ａを有する。本実施形態においては、第１封入セル５３ａには、不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス）に数％の第１成分ガスＧｓ１（二酸化硫黄）が混合したガスが封入されている。
第１封入セル５３ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、光分岐部材５１からの測定光Ｌｍは、第１封入セル５３ａの内部に入射し、当該内部を通過した後に第１封入セル５３ａから出射する。従って、第１ニューマチック検出器５３の後にセンサが配置されていれば、そのセンサにも測定光Ｌｍが入射する。
第１封入セル５３ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、光分岐部材５１からの測定光Ｌｍは、第１封入セル５３ａの内部に入射し、当該内部を通過した後に第１封入セル５３ａから出射する。従って、第１ニューマチック検出器５３の後にセンサが配置されていれば、そのセンサにも測定光Ｌｍが入射する。
【0039】
上記の構成を有する第１ニューマチック検出器５３は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち、第１成分ガスＧｓ１により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を測定できる。
【0040】
なお、本実施形態の分析装置１００においては、光分岐部材５１と第１ニューマチック検出器５３との間に、第１フィルタＦ１が設けられている。第１フィルタＦ１は、測定光Ｌｍのうち、第１成分ガスＧｓ１により吸収される波長範囲の光を通過させる光学フィルタである。
これにより、第１ニューマチック検出器５３においては、測定光Ｌｍのうち第１成分ガスＧｓ１により吸収される波長範囲の光が第１封入セル５３ａに入射される。その結果、第１ニューマチック検出器５３は、第１成分ガスＧｓ１により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
これにより、第１ニューマチック検出器５３においては、測定光Ｌｍのうち第１成分ガスＧｓ１により吸収される波長範囲の光が第１封入セル５３ａに入射される。その結果、第１ニューマチック検出器５３は、第１成分ガスＧｓ１により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
【0041】
第２ニューマチック検出器５５は、光分岐部材５１から見て測定セル１の長さ方向において、光分岐部材５１から所定の距離だけ離れて配置されている。第２ニューマチック検出器５５は、第２成分ガスＧｓ２（本実施形態では、一酸化窒素）を封入した第２封入セル５５ａを有する。本実施形態においては、第２封入セル５５ａには、不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス）に十数％の第２成分ガスＧｓ２（一酸化窒素）が混合したガスが封入されている。
第２封入セル５５ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、光分岐部材５１からの測定光Ｌｍは、第２封入セル５５ａの内部に入射し、当該内部を通過した後に第２封入セル５５ａから出射する。従って、第２ニューマチック検出器５５の後にセンサが配置されていれば、そのセンサにも測定光Ｌｍが入射する。
第２封入セル５５ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、光分岐部材５１からの測定光Ｌｍは、第２封入セル５５ａの内部に入射し、当該内部を通過した後に第２封入セル５５ａから出射する。従って、第２ニューマチック検出器５５の後にセンサが配置されていれば、そのセンサにも測定光Ｌｍが入射する。
【0042】
上記の構成を有する第２ニューマチック検出器５５は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち、第２成分ガスＧｓ２により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を測定できる。
【0043】
なお、本実施形態の分析装置１００においては、光分岐部材５１と第２ニューマチック検出器５５との間に、第２フィルタＦ２が設けられている。第２フィルタＦ２は、測定光Ｌｍのうち、第２成分ガスＧｓ２により吸収される波長範囲の光を通過させる光学フィルタである。
これにより、第２ニューマチック検出器５５においては、測定光Ｌｍのうち第２成分ガスＧｓ２により吸収される波長範囲の光が第２封入セル５５ａに入射される。その結果、第２ニューマチック検出器５５は、第２成分ガスＧｓ２により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
これにより、第２ニューマチック検出器５５においては、測定光Ｌｍのうち第２成分ガスＧｓ２により吸収される波長範囲の光が第２封入セル５５ａに入射される。その結果、第２ニューマチック検出器５５は、第２成分ガスＧｓ２により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
【0044】
上記のニューマチック検出器による測定光Ｌｍの強度の測定結果は、検出器の構成上、分析対象の成分ガスによる測定光Ｌｍの吸収だけでなく、他の成分（干渉成分とも呼ばれる）による測定光Ｌｍの吸収にも影響を受ける。この現象は、干渉成分の光吸収特性（光吸収の波長範囲）の少なくとも一部が、分析対象の成分ガスの光吸収特性の少なくとも一部と重複することにより発生する。
【0045】
例えば、図２に示すように、第１成分ガスＧｓ１である二酸化硫黄（ＳＯ２）の光（赤外光）の吸収波長範囲は７～８μｍであるが、この波長範囲の赤外光は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）（第３成分ガスＧｓ３）、及び、メタン（ＣＨ４）（第４成分ガスＧｓ４）によっても吸収される。図２は、各成分ガスの光吸収特性の一例を示す図である。
また、第２成分ガスＧｓ２である一酸化窒素（ＮＯ）の光の吸収波長範囲は５～６μｍであるが、この波長範囲の赤外光は水蒸気（Ｈ２Ｏ）（第３成分ガスＧｓ３）によっても吸収される。
また、第２成分ガスＧｓ２である一酸化窒素（ＮＯ）の光の吸収波長範囲は５～６μｍであるが、この波長範囲の赤外光は水蒸気（Ｈ２Ｏ）（第３成分ガスＧｓ３）によっても吸収される。
【0046】
このように、第１成分ガスＧｓ１の吸収波長範囲は、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）及び第４成分ガスＧｓ４（メタン（ＣＨ４））の吸収波長範囲の一部と重複しているので、第１ニューマチック検出器５３の測定光Ｌｍの測定結果は、第１成分ガスＧｓ１による測定光Ｌｍの吸収のみでなく、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）及び第４成分ガスＧｓ４による吸収の影響も受ける。
また、第２成分ガスＧｓ２の吸収波長範囲は、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）の吸収波長範囲の一部と重複しているので、第２ニューマチック検出器５５の測定光Ｌｍの測定結果は、第２成分ガスＧｓ２による測定光Ｌｍの吸収のみでなく、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）による吸収の影響も受ける。
また、第２成分ガスＧｓ２の吸収波長範囲は、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）の吸収波長範囲の一部と重複しているので、第２ニューマチック検出器５５の測定光Ｌｍの測定結果は、第２成分ガスＧｓ２による測定光Ｌｍの吸収のみでなく、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）による吸収の影響も受ける。
【0047】
煙道などからサンプリングしたサンプルガスＧｓには、二酸化硫黄、一酸化窒素などの窒素酸化物（ＮＯｘ）以外にも、これらの成分ガスに対して干渉成分となりうる物質（水蒸気、メタンなど）が含まれることがある。
従って、本実施形態のセンサ部５は、図１に示すように、第１ニューマチック検出器５３及び第２ニューマチック検出器５５に加えて、干渉成分である第３成分ガスＧｓ３の影響を検出する第３ニューマチック検出器５７と、干渉成分である第４成分ガスＧｓ４の影響を検出する第４ニューマチック検出器５９と、をさらに有する。なお、本実施形態において、第３成分ガスＧｓ３は水蒸気であり、第４成分ガスＧｓ４はメタンである。
従って、本実施形態のセンサ部５は、図１に示すように、第１ニューマチック検出器５３及び第２ニューマチック検出器５５に加えて、干渉成分である第３成分ガスＧｓ３の影響を検出する第３ニューマチック検出器５７と、干渉成分である第４成分ガスＧｓ４の影響を検出する第４ニューマチック検出器５９と、をさらに有する。なお、本実施形態において、第３成分ガスＧｓ３は水蒸気であり、第４成分ガスＧｓ４はメタンである。
【0048】
第３ニューマチック検出器５７は、測定光Ｌｍの伝搬方向に対して、第２ニューマチック検出器５５の後方に配置されている。すなわち、第３ニューマチック検出器５７は、第２ニューマチック検出器５５の第２封入セル５５ａから出射した測定光Ｌｍ（第１通過測定光Ｌｍ１と呼ぶ）を入力とする。
【0049】
第３ニューマチック検出器５７は、第２成分ガスＧｓ２を任意の濃度で封入した第３封入セル５７ａを有する。図２に示すように、一酸化窒素の光吸収特性は、水蒸気（第３成分ガスＧｓ３）の光吸収特性と重複しているので、第２成分ガスＧｓ２を任意の濃度で第３封入セル５７ａに封入することにより、第３成分ガスＧｓ３（水蒸気）による測定光Ｌｍの吸収を検出できる。
【0050】
第３封入セル５７ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、第２ニューマチック検出器５５から出射される第１通過測定光Ｌｍ１は、第３封入セル５７ａの内部に入射し、当該内部を伝搬する。その間に、第１通過測定光Ｌｍ１は、第３封入セル５７ａに封入された第２成分ガスＧｓ２によって吸収される。
第１通過測定光Ｌｍ１は、測定セル１及び第２ニューマチック検出器５５を通過した測定光Ｌｍである。従って、上記の構成を有する第３ニューマチック検出器５７は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち第３成分ガスＧｓ３により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を、第１通過測定光Ｌｍ１の強度として測定できる。
第１通過測定光Ｌｍ１は、測定セル１及び第２ニューマチック検出器５５を通過した測定光Ｌｍである。従って、上記の構成を有する第３ニューマチック検出器５７は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち第３成分ガスＧｓ３により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を、第１通過測定光Ｌｍ１の強度として測定できる。
【0051】
なお、本実施形態においては、第３封入セル５７ａには、９５％～１００％の第２成分ガスＧｓ２が封入されている。その一方で、第２封入セル５５ａに封入された第２成分ガスＧｓ２の濃度は十数％（例えば、１２％）程度である。すなわち、第２封入セル５５ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度は、第３封入セル５７ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度の約１／８である。
第２封入セル５５ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度が、第３封入セル５７ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度の半分以下であれば、第２封入セル５５ａ及び第３封入セル５７ａに封入する第２成分ガスＧｓ２の濃度は任意とできる。
第２封入セル５５ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度が、第３封入セル５７ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度の半分以下であれば、第２封入セル５５ａ及び第３封入セル５７ａに封入する第２成分ガスＧｓ２の濃度は任意とできる。
【0052】
このように、第２封入セル５５ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度を低くし、第３封入セル５７ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度を高くすることで、第２ニューマチック検出器５５による第２成分ガスＧｓ２の検出感度を確保しつつ、第２封入セル５５ａにおける測定光Ｌｍの吸収を抑制して第１通過測定光Ｌｍ１の強度を十分な大きさに維持できる。その結果、第３ニューマチック検出器５７は、サンプルガスＧｓに含まれる第３成分ガスＧｓ３により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
【0053】
第４ニューマチック検出器５９は、測定光Ｌｍの伝搬方向に対して、第１ニューマチック検出器５３の後方に配置されている。すなわち、第４ニューマチック検出器５９は、第１ニューマチック検出器５３の第１封入セル５３ａから出射した測定光Ｌｍ（第２通過測定光Ｌｍ２と呼ぶ）を入力とする。第４ニューマチック検出器５９は、第４成分ガスＧｓ４（メタン）を封入した第４封入セル５９ａを有する。
【0054】
また、第４封入セル５９ａは測定光Ｌｍを透過する材料（光学窓）にて形成されており、第１ニューマチック検出器５３から出射される第２通過測定光Ｌｍ２は、第４封入セル５９ａの内部に入射し、当該内部を伝搬する。その間に、第２通過測定光Ｌｍ２は、第４封入セル５９ａに封入された第４成分ガスＧｓ４によって吸収される。
第２通過測定光Ｌｍ２は、測定セル１及び第１ニューマチック検出器５３を通過した測定光Ｌｍである。従って、上記の構成を有する第４ニューマチック検出器５９は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち第４成分ガスＧｓ４により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を、第２通過測定光Ｌｍ２の強度として測定できる。
第２通過測定光Ｌｍ２は、測定セル１及び第１ニューマチック検出器５３を通過した測定光Ｌｍである。従って、上記の構成を有する第４ニューマチック検出器５９は、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍのうち第４成分ガスＧｓ４により吸収された波長範囲の測定光Ｌｍの強度を、第２通過測定光Ｌｍ２の強度として測定できる。
【0055】
なお、本実施形態においては、第４封入セル５９ａには、ほぼ１００％の第４成分ガスＧｓ４が封入されている。その一方で、第１封入セル５３ａに封入された第１成分ガスＧｓ１の濃度は数％（例えば、５％）程度である。すなわち、第１封入セル５３ａ内の第２成分ガスＧｓ２の濃度は、第４封入セル５９ａ内の第４成分ガスＧｓ４の濃度の約１／２０である。
なお、第１封入セル５３ａ内の第１成分ガスＧｓ１の濃度と、第４封入セル５９ａ内の第４成分ガスＧｓ４の濃度とは、各検出器での検出感度等を考慮して適宜決定できる。
なお、第１封入セル５３ａ内の第１成分ガスＧｓ１の濃度と、第４封入セル５９ａ内の第４成分ガスＧｓ４の濃度とは、各検出器での検出感度等を考慮して適宜決定できる。
【0056】
このように、第１封入セル５３ａ内の第１成分ガスＧｓ１の濃度を低くし、第４封入セル５９ａ内の第４成分ガスＧｓ４の濃度を高くすることで、第１ニューマチック検出器５３による第１成分ガスＧｓ１の検出感度を確保しつつ、第１封入セル５３ａにおける測定光Ｌｍの吸収を抑制して第２通過測定光Ｌｍ２の強度を十分な大きさに維持できる。その結果、第４ニューマチック検出器５９は、サンプルガスＧｓに含まれる第４成分ガスＧｓ４により吸収された測定光Ｌｍの強度を精度よく測定できる。
【0057】
（３）分析装置を用いた成分ガスの分析動作
以下、図３を用いて、上記の構成を有する分析装置１００を用いた成分ガスの分析動作を説明する。図３は、成分ガスの分析動作を示すフローチャートである。分析装置１００は、最初に、サンプルガスＧｓを測定セル１に導入する。その後、ステップＳ１で、光源３が測定光Ｌｍを測定セル１に向けて出力する。
以下、図３を用いて、上記の構成を有する分析装置１００を用いた成分ガスの分析動作を説明する。図３は、成分ガスの分析動作を示すフローチャートである。分析装置１００は、最初に、サンプルガスＧｓを測定セル１に導入する。その後、ステップＳ１で、光源３が測定光Ｌｍを測定セル１に向けて出力する。
【0058】
次いで、ステップＳ２で、第１ニューマチック検出器５３及び第２ニューマチック検出器５５が、測定セル１の測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍを検出し、検出した測定光Ｌｍの強度に応じた信号を出力する。第３ニューマチック検出器５７が、第２封入セル５５ａを通過後の第１通過測定光Ｌｍ１を検出し、検出した第１通過測定光Ｌｍ１の強度に応じた信号を出力する。第４ニューマチック検出器５９が、第１封入セル５３ａを通過後の第２通過測定光Ｌｍ２を検出し、検出した第２通過測定光Ｌｍ２の強度に応じた信号を出力する。さらに、光検出器９３が、集光部材９により光経路９１に入射した測定光Ｌｍの強度に応じた信号を出力する。
【0059】
演算部７は、第１ニューマチック検出器５３～第４ニューマチック検出器５９、及び、光検出器９３から、これら検出器が出力した信号を入力する。以下、第１ニューマチック検出器５３が出力した信号の値（信号値）を第１信号値Ｓｉｇ１、第２ニューマチック検出器５５が出力した信号値を第２信号値Ｓｉｇ２、第３ニューマチック検出器５７が出力した信号値を第３信号値Ｓｉｇ３、第４ニューマチック検出器５９が出力した信号値を第４信号値Ｓｉｇ４、光検出器９３が出力した信号値を第５信号値Ｓｉｇ５、とする。
【0060】
検出器から信号を入力後、演算部７は、これらの信号を用いて、第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の分析を行う。具体的には、演算部７は、上記信号を用いて、サンプルガスＧｓ内の第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の含有量に関する情報（例えば、濃度）を算出する。
具体的には、演算部７は、第１ニューマチック検出器５３にて測定された測定光Ｌｍの強度と、第２ニューマチック検出器５５にて測定された測定光Ｌｍの強度と、第３ニューマチック検出器５７にて測定された第１通過測定光Ｌｍ１の強度と、第４ニューマチック検出器５９にて測定された第２通過測定光Ｌｍ２の強度と、に基づいて、第１成分ガスＧｓ１の含有量に関する情報を算出する。
具体的には、演算部７は、第１ニューマチック検出器５３にて測定された測定光Ｌｍの強度と、第２ニューマチック検出器５５にて測定された測定光Ｌｍの強度と、第３ニューマチック検出器５７にて測定された第１通過測定光Ｌｍ１の強度と、第４ニューマチック検出器５９にて測定された第２通過測定光Ｌｍ２の強度と、に基づいて、第１成分ガスＧｓ１の含有量に関する情報を算出する。
【0061】
より具体的には、演算部７は、以下のように、まず、第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３と第２ニューマチック検出器５５から入力した第２信号値Ｓｉｇ２に係数ｋ３を乗じた値との差分（第１差分値と呼ぶ）を算出する。次に、第１ニューマチック検出器５３から入力した第１信号値Ｓｉｇ１と第１差分値に係数ｋ１を乗じた値との差分（第２差分値と呼ぶ）を算出する。さらに、第２差分値から第４信号値Ｓｉｇ４に係数ｋ３を乗じた値を差し引いて、第１成分ガスＧｓ１の含有量を算出するための信号値（Ｓｉｇ（Ｇｓ１）と呼ぶ）を算出する。
Ｓｉｇ（Ｇｓ１）＝｛Ｓｉｇ１－ｋ１＊（Ｓｉｇ３－ｋ３＊Ｓｉｇ２）｝－ｋ２＊Ｓｉｇ４
Ｓｉｇ（Ｇｓ１）＝｛Ｓｉｇ１－ｋ１＊（Ｓｉｇ３－ｋ３＊Ｓｉｇ２）｝－ｋ２＊Ｓｉｇ４
【0062】
他の実施形態として、以下に示すように、まず、第１信号値Ｓｉｇ１と第４信号値Ｓｉｇ４に係数ｋ２’を乗じた値との差分（第３差分値と呼ぶ）を算出する。また、第３信号値Ｓｉｇ３と第２信号値Ｓｉｇ２に係数ｋ３’を乗じた値との差分（第４差分値と呼ぶ）を算出する。さらに、第３差分値から、第４差分値に係数ｋ１’を乗じた値を差し引いて、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ１）を算出することもできる。この場合、係数ｋ１’は係数ｋ１とは異なっており、係数ｋ２’は係数ｋ２とは異なっており、係数ｋ３’は係数ｋ３とは異なっていてもよい。
Ｓｉｇ（Ｇｓ１）＝（Ｓｉｇ１－ｋ２’＊Ｓｉｇ４）－ｋ１’＊（Ｓｉｇ３－ｋ３’＊Ｓｉｇ２）
Ｓｉｇ（Ｇｓ１）＝（Ｓｉｇ１－ｋ２’＊Ｓｉｇ４）－ｋ１’＊（Ｓｉｇ３－ｋ３’＊Ｓｉｇ２）
【0063】
一方、演算部７は、第２ニューマチック検出器５５にて測定された測定光Ｌｍの強度と、第３ニューマチック検出器５７にて測定された第１通過測定光Ｌｍ１の強度と、光検出器９３にて測定された測定光Ｌｍの強度と、に基づいて、第２成分ガスＧｓ２の含有量に関する情報を算出する。
具体的には、演算部７は、以下のように、第２ニューマチック検出器５５から入力した第２信号値Ｓｉｇ２と第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３に係数ｋ４を乗じた値との差分を算出後、当該差分から光検出器９３から入力した第５信号値Ｓｉｇ５に係数ｋ５を乗じた値を差し引いて、第２成分ガスＧｓ２の含有量を算出するための信号値（Ｓｉｇ（Ｇｓ２）と呼ぶ）を算出する。
Ｓｉｇ（Ｇｓ２）＝（Ｓｉｇ２－ｋ４＊Ｓｉｇ３）－ｋ５＊Ｓｉｇ５
具体的には、演算部７は、以下のように、第２ニューマチック検出器５５から入力した第２信号値Ｓｉｇ２と第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３に係数ｋ４を乗じた値との差分を算出後、当該差分から光検出器９３から入力した第５信号値Ｓｉｇ５に係数ｋ５を乗じた値を差し引いて、第２成分ガスＧｓ２の含有量を算出するための信号値（Ｓｉｇ（Ｇｓ２）と呼ぶ）を算出する。
Ｓｉｇ（Ｇｓ２）＝（Ｓｉｇ２－ｋ４＊Ｓｉｇ３）－ｋ５＊Ｓｉｇ５
【0064】
他の実施形態として、以下に示すように、第２ニューマチック検出器５５から入力した第２信号値Ｓｉｇ２と光検出器９３から入力した第５信号値Ｓｉｇ５に係数ｋ５’を乗じた値との差分を算出後に、当該差分から第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３に係数ｋ４’を乗じた値を差し引いて、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を算出することもできる。この場合、係数ｋ４’は係数ｋ４とは異なっており、係数ｋ５’は係数ｋ５とは異なっていてもよい。
Ｓｉｇ（Ｇｓ２）＝（Ｓｉｇ２－ｋ５’＊Ｓｉｇ５）－ｋ４’＊Ｓｉｇ３
Ｓｉｇ（Ｇｓ２）＝（Ｓｉｇ２－ｋ５’＊Ｓｉｇ５）－ｋ４’＊Ｓｉｇ３
【0065】
上記のように、本実施形態の分析装置１００では、第３ニューマチック検出器５７にて測定された第１通過測定光Ｌｍ１の強度に基づいて、第３成分ガスＧｓ３に関する情報（本実施形態では、第１成分ガスＧｓ１の検出結果に対する第３成分ガスＧｓ３の影響、第２成分ガスＧｓ２の検出結果に対する第３成分ガスＧｓ３の影響）を決定している。
すなわち、分析装置１００では、分析対象である複数の成分ガスに対して共通する干渉成分に関する情報を、１つのニューマチック検出器による測定光Ｌｍの測定結果を用いて算出している。これにより、分析装置１００に設ける検出器数を最小限にして、分析装置１００をコンパクトにできる。また、分析装置１００に設ける検出器数を少なくすることで、分析装置１００の保守作業量を少なくできる。
すなわち、分析装置１００では、分析対象である複数の成分ガスに対して共通する干渉成分に関する情報を、１つのニューマチック検出器による測定光Ｌｍの測定結果を用いて算出している。これにより、分析装置１００に設ける検出器数を最小限にして、分析装置１００をコンパクトにできる。また、分析装置１００に設ける検出器数を少なくすることで、分析装置１００の保守作業量を少なくできる。
【0066】
２．第２実施形態
上記の第１実施形態においては、第３成分ガスＧｓ３に関する情報は、サンプルガスＧｓに含まれる第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の含有量に関する情報を算出する際の干渉成分に関する情報として用いられていた。
しかし、これに限られず、第２実施形態に係る分析装置２００は、サンプルガスＧｓに含まれる第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を取得できる。例えば、分析装置２００において、第１成分ガスＧｓ１、第２成分ガスＧｓ２、及び／又は、第４成分ガスＧｓ４を、第３成分ガスＧｓ３に対する干渉成分とすることで、第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を算出できる。
上記の第１実施形態においては、第３成分ガスＧｓ３に関する情報は、サンプルガスＧｓに含まれる第１成分ガスＧｓ１及び第２成分ガスＧｓ２の含有量に関する情報を算出する際の干渉成分に関する情報として用いられていた。
しかし、これに限られず、第２実施形態に係る分析装置２００は、サンプルガスＧｓに含まれる第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を取得できる。例えば、分析装置２００において、第１成分ガスＧｓ１、第２成分ガスＧｓ２、及び／又は、第４成分ガスＧｓ４を、第３成分ガスＧｓ３に対する干渉成分とすることで、第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を算出できる。
【0067】
例えば、演算部７は、第１ニューマチック検出器５３から入力した第１信号値Ｓｉｇ１、第２ニューマチック検出器５５から入力した第２信号値Ｓｉｇ２、及び／又は、第４ニューマチック検出器５９から入力した第４信号値Ｓｉｇ４を用いて、第３成分ガスＧｓ３の測定結果に対する干渉成分の影響（ｆ（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ４）と呼ぶ、ｆ（ｘ）：ｘの関数を意味する）を算出する。
次に、演算部７は、第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３から、上記干渉成分の影響ｆ（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ４）を差し引くことで、第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を算出できる。
次に、演算部７は、第３ニューマチック検出器５７から入力した第３信号値Ｓｉｇ３から、上記干渉成分の影響ｆ（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ４）を差し引くことで、第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を算出できる。
【0068】
なお、第２実施形態に係る分析装置２００の構成及び機能は、演算部７が第３成分ガスＧｓ３の含有量に関する情報を算出することを除いて、第１実施形態に係る分析装置１００と同一である。従って、ここでは、分析装置２００の他の構成及び機能の説明を省略する。
【0069】
３．第３実施形態
上記の実施形態においては、第１信号値Ｓｉｇ１～第３信号値Ｓｉｇ３から干渉成分による信号値を差し引いて算出した新たな信号値に基づいて第１成分ガスＧｓ１～第３成分ガスＧｓ３の分析を行っていた。しかし、これに限られず、この新たな信号値に基づく分析結果をさらに補正することもできる。
例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃焼させて出力を得るガスタービンから発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）（第２成分ガスＧｓ２）の濃度を分析装置１００により算出する場合に、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した窒素酸化物の濃度を、他の成分の測定結果を用いて補正できる。
上記の実施形態においては、第１信号値Ｓｉｇ１～第３信号値Ｓｉｇ３から干渉成分による信号値を差し引いて算出した新たな信号値に基づいて第１成分ガスＧｓ１～第３成分ガスＧｓ３の分析を行っていた。しかし、これに限られず、この新たな信号値に基づく分析結果をさらに補正することもできる。
例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃焼させて出力を得るガスタービンから発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）（第２成分ガスＧｓ２）の濃度を分析装置１００により算出する場合に、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した窒素酸化物の濃度を、他の成分の測定結果を用いて補正できる。
【0070】
ガスタービンから発生する窒素酸化物の濃度を上記の信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出したところ、算出された窒素酸化物の濃度が実際の濃度よりも大きな値となることがあった。信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度と実際の濃度との乖離は、特に、ガスタービンが低負荷運転しているときに顕著となっていた。
【0071】
上記の乖離が発生する原因を調査したところ、上記の乖離は、低負荷運転時のガスタービンにおける液化天然ガスの不完全燃焼により一酸化炭素及び未燃の炭化水素が想定よりも高濃度（例えば、数千ｐｐｍオーダー）で生成されているときに発生していることが判明した。すなわち、不完全燃焼により生じた高濃度の一酸化炭素及び未燃の炭化水素が分析結果の乖離の原因であると考えられた。なお、通常運転時には不完全燃焼が発生していないと考えられ、これらの成分の発生は少なかった。
また、ガスタービンから発生する二酸化炭素の量は、低負荷運転時の不完全燃焼により一酸化炭素及び未燃の炭化水素が想定よりも高濃度で発生するときに、不完全燃焼が生じていない通常運転時よりも小さくなることが判明した。このことから、一酸化炭素及び未燃の炭化水素の発生量と二酸化炭素の発生量との間には相関があると考えられた。
また、ガスタービンから発生する二酸化炭素の量は、低負荷運転時の不完全燃焼により一酸化炭素及び未燃の炭化水素が想定よりも高濃度で発生するときに、不完全燃焼が生じていない通常運転時よりも小さくなることが判明した。このことから、一酸化炭素及び未燃の炭化水素の発生量と二酸化炭素の発生量との間には相関があると考えられた。
【0072】
従って、第３実施形態においては、二酸化炭素の発生量と一酸化炭素及び未燃の炭化水素の発生量との間に相関があることを利用して、上記のＳｉｇ（Ｇｓ２）から算出される濃度を、光検出器９３から入力した第５信号値Ｓｉｇ５を用いて算出された二酸化炭素の濃度により補正して、窒素酸化物の濃度を算出する。
具体的には、以下の式を用いて窒素酸化物の濃度を算出する。以下の式において、Ｃｏｎｃ（ＮＯｘ）は窒素酸化物の濃度、Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ（Ｇｓ２））は信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）から算出される濃度、Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５）は第５信号値Ｓｉｇ５から算出される二酸化炭素の濃度、ｆ（Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５））は窒素酸化物の濃度の補正量であり、第５信号値Ｓｉｇ５から算出される二酸化炭素の濃度の関数である。
Ｃｏｎｃ（ＮＯｘ）＝Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ（Ｇｓ２））－ｆ（Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５））
具体的には、以下の式を用いて窒素酸化物の濃度を算出する。以下の式において、Ｃｏｎｃ（ＮＯｘ）は窒素酸化物の濃度、Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ（Ｇｓ２））は信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）から算出される濃度、Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５）は第５信号値Ｓｉｇ５から算出される二酸化炭素の濃度、ｆ（Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５））は窒素酸化物の濃度の補正量であり、第５信号値Ｓｉｇ５から算出される二酸化炭素の濃度の関数である。
Ｃｏｎｃ（ＮＯｘ）＝Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ（Ｇｓ２））－ｆ（Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５））
【0073】
窒素酸化物の濃度の補正量を表す関数ｆ（Ｃｏｎｃ（Ｓｉｇ５））は、例えば、最小二乗法を用いて、ガスタービンから発生する二酸化炭素の濃度と、実際の窒素酸化物の濃度と信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）から算出される濃度との差分との関係を表すデータの近似式として算出できる。
なお、実際の窒素酸化物の濃度は、窒素酸化物以外の成分の存在が窒素酸化物の濃度の測定値にほとんど影響を与えない分析装置（例えば、化学発光法（ＣＬＡ）を用いた窒素酸化物の分析装置）を用いて取得できる。
なお、実際の窒素酸化物の濃度は、窒素酸化物以外の成分の存在が窒素酸化物の濃度の測定値にほとんど影響を与えない分析装置（例えば、化学発光法（ＣＬＡ）を用いた窒素酸化物の分析装置）を用いて取得できる。
【0074】
信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度を、第５信号値Ｓｉｇ５から算出される二酸化炭素の濃度の関数である補正量により補正することで、図４に示すように、算出された窒素酸化物の濃度（図４では実線で示すグラフ）は、実際の窒素酸化物の濃度（図４では破線で示すグラフ）と、ガスタービンの運転の全期間において（すなわち、不完全燃焼が生じているか否かにかかわらず）よく一致している。なお、図４において、一点鎖線で示すグラフは、二酸化炭素の濃度を示す。
図４は、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度を第５信号値から算出される補正量により補正して算出した窒素酸化物の濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図である。
図４は、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度を第５信号値から算出される補正量により補正して算出した窒素酸化物の濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図である。
【0075】
一方、比較例として、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度を補正しない場合には、図５に示すように、算出された窒素酸化物の濃度（図５では実線で示すグラフ）は、特に、二酸化炭素の濃度が小さい期間、すなわち、ガスタービンが低負荷で運転されることで不完全燃焼が生じ一酸化炭素及び未燃の炭化水素が高濃度で発生している期間において、実際の窒素酸化物の濃度から乖離している。すなわち、ガスタービンで不完全燃焼が生じているか否かにより、窒素酸化物の濃度測定結果が影響を受けている。
図５は、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図である。
図５は、信号値Ｓｉｇ（Ｇｓ２）を用いて算出した濃度の経時変化と、実際の窒素酸化物の濃度の経時変化と、の一例を示す図である。
【0076】
３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）分析装置１００、２００は、サンプルガスＧｓに含まれる２種類以上のガスを分析対象とできる。この場合、上記にて説明したように、分析装置には各分析対象に対してニューマチック検出器を設けるが、複数の分析対象についての共通の干渉成分の影響は、共通のニューマチック検出器により測定できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）分析装置１００、２００は、サンプルガスＧｓに含まれる２種類以上のガスを分析対象とできる。この場合、上記にて説明したように、分析装置には各分析対象に対してニューマチック検出器を設けるが、複数の分析対象についての共通の干渉成分の影響は、共通のニューマチック検出器により測定できる。
【0077】
（Ｂ）ニューマチック検出器の封入セルに高濃度のガスが封入されている場合（第１実施形態及び第２実施形態では、第４ニューマチック検出器５９）、演算部７は、当該ニューマチック検出器から出力される信号のリニアライズ処理を実行してもよい。
（Ｃ）光分岐部材５１の代わりに、集光部材９のような内部がテーパー状である部材を設けることで、測定光Ｌｍを第１ニューマチック検出器５３に向けて伝搬させるようにしてもよい。
（Ｃ）光分岐部材５１の代わりに、集光部材９のような内部がテーパー状である部材を設けることで、測定光Ｌｍを第１ニューマチック検出器５３に向けて伝搬させるようにしてもよい。
【0078】
（Ｄ）分析装置１００、２００は、比較セルと光断続機構とを備えてもよい。比較セルは、窒素などの測定光Ｌｍを吸収しないガスを封入したセルである。光断続機構は、測定光Ｌｍを測定セル１と比較セルに同時に導入するかしないかを切り替える機構である。このような光断続機構としては、例えば、測定セル１用の点灯光源と、比較セル用の点灯光源と、チョッパーと、を組み合わせた機構、測定セル１用の点滅光源と比較セル用の点滅光源とを組み合わせた機構が挙げられる。上記光源は、測定セル１と比較セルに同時に測定光Ｌｍを導入できる１つの光源であってもよい。その他、光断続機構は、測定セル１と比較セルに交互に測定光Ｌｍを導入する機構であってもよい。
この場合、演算部７は、測定セル１を通過した測定光Ｌｍの強度と、比較セルを通過した測定光Ｌｍの強度と、の差分に基づいて分析対象の成分ガスを分析する。これにより、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍの測定結果に含まれるバックグラウンド成分を差し引いて、より精度よく分析ガスを分析できる。
この場合、演算部７は、測定セル１を通過した測定光Ｌｍの強度と、比較セルを通過した測定光Ｌｍの強度と、の差分に基づいて分析対象の成分ガスを分析する。これにより、測定セル１を通過後の測定光Ｌｍの測定結果に含まれるバックグラウンド成分を差し引いて、より精度よく分析ガスを分析できる。
【0079】
（Ｅ）分析装置１００、２００（の導入口１ａ）は、図６に示すように、煙道又は配管などからサンプルガスＧｓを含むガスをサンプリングして、分析装置１００の測定空間Ｓｐ（すなわち、測定セル１）に導入するサンプリングユニット１０１に接続されてもよい。図６は、サンプリングユニットと分析装置の接続関係を示す図である。
サンプリングユニット１０１は、例えば、煙道又は配管などを流れるガスをサンプリングするプローブ１０１１と、サンプリングしたガスに含まれるダストなどを捕集する捕集フィルタ１０１３と、サンプリングしたガスを前処理する前処理装置１０１５（例えば、電気冷却器と、ドレンセパレータと、チューブポンプと、硫酸ミスト、塩分などを除去するミストキャッチャと、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一酸化窒素に還元するＮＯｘコンバータと、により構成される）と、により構成される。
サンプリングユニット１０１は、例えば、煙道又は配管などを流れるガスをサンプリングするプローブ１０１１と、サンプリングしたガスに含まれるダストなどを捕集する捕集フィルタ１０１３と、サンプリングしたガスを前処理する前処理装置１０１５（例えば、電気冷却器と、ドレンセパレータと、チューブポンプと、硫酸ミスト、塩分などを除去するミストキャッチャと、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一酸化窒素に還元するＮＯｘコンバータと、により構成される）と、により構成される。
【産業上の利用可能性】
【0080】
本発明は、サンプルガスに含まれる複数の成分を分析するガス分析装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【0081】
１００、２００ 分析装置
１ 測定セル
１ａ 導入口
１ｂ 排出口
３ 光源
５ センサ部
５１ 光分岐部材
５３ 第１ニューマチック検出器
５３ａ 第１封入セル
５５ 第２ニューマチック検出器
５５ａ 第２封入セル
５７ 第３ニューマチック検出器
５７ａ 第３封入セル
５９ 第４ニューマチック検出器
５９ａ 第４封入セル
Ｆ１ 第１フィルタ
Ｆ２ 第２フィルタ
７ 演算部
９ 集光部材
９１ 光経路
９３ 光検出器
Ｆ フィルタ
Ｗ 光学窓
１０１ サンプリングユニット
１０１１ プローブ
１０１３ 捕集フィルタ
１０１５ 前処理装置
Ｇｓ サンプルガス
Ｇｓ１ 第１成分ガス
Ｇｓ２ 第２成分ガス
Ｇｓ３ 第３成分ガス
Ｇｓ４ 第４成分ガス
Ｇｓ５ 第５成分ガス
Ｌｍ 測定光
Ｌｍ１ 第１通過測定光
Ｌｍ２ 第２通過測定光
Ｓｐ 測定空間
１ 測定セル
１ａ 導入口
１ｂ 排出口
３ 光源
５ センサ部
５１ 光分岐部材
５３ 第１ニューマチック検出器
５３ａ 第１封入セル
５５ 第２ニューマチック検出器
５５ａ 第２封入セル
５７ 第３ニューマチック検出器
５７ａ 第３封入セル
５９ 第４ニューマチック検出器
５９ａ 第４封入セル
Ｆ１ 第１フィルタ
Ｆ２ 第２フィルタ
７ 演算部
９ 集光部材
９１ 光経路
９３ 光検出器
Ｆ フィルタ
Ｗ 光学窓
１０１ サンプリングユニット
１０１１ プローブ
１０１３ 捕集フィルタ
１０１５ 前処理装置
Ｇｓ サンプルガス
Ｇｓ１ 第１成分ガス
Ｇｓ２ 第２成分ガス
Ｇｓ３ 第３成分ガス
Ｇｓ４ 第４成分ガス
Ｇｓ５ 第５成分ガス
Ｌｍ 測定光
Ｌｍ１ 第１通過測定光
Ｌｍ２ 第２通過測定光
Ｓｐ 測定空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】