オゾン測定装置
【課題】 オゾン分解器の分解効率を自己診断することで、高頻度で校正を行い、高い稼働率を維持することができるオゾン測定装置を提供する。
【解決手段】 ゼロガス精製器４で精製したゼロガスを、オゾン分解器７を通過させたものと通過させなかったものとを測定し、ゼロガスのオゾン濃度を測定する。ゼロガスにオゾン発生器６で発生したオゾンを加えたガスを、オゾン分解器７を通過させたものと通過させなかったものとを測定し、発生したオゾンのオゾン濃度を測定する。発生したオゾンを加えたゼロガスをオゾン分解器７に通過させたものと、ゼロガス精製器４で精製したゼロガスを測定し、分解効率を算出する。
【解決手段】 ゼロガス精製器４で精製したゼロガスを、オゾン分解器７を通過させたものと通過させなかったものとを測定し、ゼロガスのオゾン濃度を測定する。ゼロガスにオゾン発生器６で発生したオゾンを加えたガスを、オゾン分解器７を通過させたものと通過させなかったものとを測定し、発生したオゾンのオゾン濃度を測定する。発生したオゾンを加えたゼロガスをオゾン分解器７に通過させたものと、ゼロガス精製器４で精製したゼロガスを測定し、分解効率を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境大気中に含まれるオゾンを測定するオゾン測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オキシダントは光化学スモッグの原因となり、高濃度では粘膜への影響などが知られているほか、農作物などへの影響も報告されている。オキシダントとは、全オキシダント、光化学オキシダント、オゾン等の酸化性物質の総称である。全オキシダントは、中性よう化カリウム溶液からよう素を遊離するすべての酸化性物質の総称であり、全オキシタントの中から二酸化窒素を除いた物質が光化学オキシダントと呼ばれる。
【０００３】
工場や自動車から排出される窒素酸化物及び炭化水素類（揮発性有機化合物）を主体とする一次汚染物質が、太陽の紫外線照射を受けて光化学反応を起こすことによって、オゾンなどの酸化性物質やアルデヒドなどの還元性物質といった二次汚染物質を生成する。この二次汚染物質のほとんどがオゾンである。
【０００４】
環境大気中の光化学オキシダント自動測定機としては、吸光光度法、電量法、紫外線吸収法および化学発光法に基づく方式があり、現在では紫外線吸収法による測定がよく用いられる。
【０００５】
オゾンは、紫外線吸収スペクトルから波長２５４ｎｍ付近での紫外線吸収領域に極大吸収帯を有している。この領域では、環境大気中に共存する一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、および二酸化窒素による吸収がなく、共存成分による測定への影響は比較的受けにくい。この方法では、光源から光学フィルタを通して得られる短波長の紫外線を測定光として、オゾンによる吸光度を測定する方法である。
【０００６】
オゾン濃度は、ランベルト−ベールの法則に基づいて、気体の状態方程式を適用することにより、以下の式（１）で決定することができる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ここで、ｃはオゾン濃度（ｐｐｍ）であり、I0は、オゾンを除去した場合の試料セル透過光の強度であり、Ｉは、オゾンを含む試料セル透過光の強度であり、εはオゾンの吸光係数（ｍ−１）であり、Lは光路長（ｍ）であり、ｐはセル内の圧力（ｋＰａ）であり、Ｔはセル内のガスの温度（Ｋ）である。
【０００９】
前述のように、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、および二酸化窒素などの影響は無いが、ベンゼン、トルエンなどの有機物は波長２５４ｎｍ付近での吸収があり、その影響を補正するために、I0として、オゾン分解器でオゾンを分解除去した比較ガスを試料セルに導入したときの透過光強度を測定する必要がある（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】環境省水・大気環境局編、環境大気常時監視マニュアル、日本環境技術協会、第５版、平成１９年３月、ｐ１１０−１１６，１８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１記載の保守点検要領では、３ヶ月に１回の頻度で、標準オゾンガス発生器を用いて、オゾン分解器の分解効率を確認し、校正されている。
【００１１】
しかしながら、たとえば点検した次の日にオゾン分解器の分解効率が低下してしまっており、次の点検時に分解効率の低下が発覚したとすると、それまでに取得したデータは全て利用することができず、３ヶ月間のデータ欠損することになる。
【００１２】
単に、前回の確認時から３ヶ月間にわたる測定データを棄却しなければならないという事態が発生するだけではなく、その期間、光化学オキシダントの監視測定の重要な目的である「緊急時発令」措置が適正施行されなかったのではないかという重大な懸念が生ずる。
【００１３】
本発明の目的は、オゾン分解器の分解効率を自己診断することで、高頻度で校正を行い、高い稼働率を維持することができるオゾン測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収方式のオゾン測定装置において、
オゾンを発生するオゾン発生器と、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定し濃度を測定する検出部と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾンを、前記オゾン分解器で分解し、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する制御部とを備えることを特徴とするオゾン測定装置である。
【００１５】
また本発明は、前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、
前記制御部は、ゼロガスを測定し、前記オゾン発生器で発生したオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収法式のオゾン測定装置において、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定する検出部と、
ゼロガスを精製するゼロガス精製器とを備え、
オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を通過させた試料ガスとゼロガス精製器を通過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定することを特徴とするオゾン測定装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスを生成し、この試料ガスに含まれるオゾンを、オゾン分解器で分解する。制御部は、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する。
【００１９】
オゾン分解器の分解効率を自己診断することで、たとえば１時間に１回の測定により高頻度で校正を行い、高い稼働率を維持することができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、前記制御部は、ゼロガスに、前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する。
【００２１】
装置内で精製したゼロガスを用いて、発生したオゾンの分解を行うことで、より精度高く分離効率を測定することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発するので、装置のオペレータに迅速な対応を促すことができ、測定を停止するなどして稼働率をより高く維持することができる。
【００２３】
また本発明によれば、オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を透過させた試料ガスとゼロガス精製器を透過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定する。
【００２４】
これにより、オゾンのみならず、芳香族炭化水素のような波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物の測定もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態であるオゾン測定装置１の構成を示す概略図である。
オゾン測定装置１は、除じんフィルタ２、除湿器３、ゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６、オゾン分解器７、試料セル８、オゾン処理機９、流量計１０、温度センサ１１、圧力センサ１２で構成される。
【００２６】
除じんフィルタ２は、オゾン濃度測定に影響を与えないよう、取り込んだ試料大気から塵芥を取り除くフィルタである。除じんフィルタ２としては、たとえば、オゾンの吸着や分解が少ない４フッ化エチレン樹脂などを用いることができる。
【００２７】
除湿機３は、試料大気から水分を除去し、試料大気を所定の湿度状態に保持する。ゼロガス精製器４は、零位調整標準ガス（ゼロガス）を調製する装置であり、試料大気に含まれる不純物を酸化させた後、モレキュラシーブ等の吸着剤を通して精製したガスを供給する装置である。ミニフィルタ５は、ゼロガス精製器４から供給されるゼロガスに含まれる不純物を除去する。
【００２８】
オゾン発生器６は、ゼロガスに水銀放電管による波長１８５ｎｍの紫外線を照射し、大気中の酸素を反応させてオゾンを発生させる。
【００２９】
オゾン分解器７は、試料大気中のオゾンを選択的に分解するための装置であり、たとえば、二酸化マンガンなどの分解触媒を含むカラムに試料大気を通過させることで分解させる。オゾン分解器７によってオゾンが分解されたガスを比較ガスと呼ぶ。
【００３０】
試料セル８は、測定対象となる試料大気をその内部に一定の流量で流し、試料大気および比較ガスに紫外線を照射してそのときの吸光度を測定する。セルは光散乱やオゾンの吸着、分解能を有しない金属管、ガラス管、内面に４フッ化エチレン樹脂を塗布した金属管などを用いることができる。吸光度検出器は、石英窓と光電管検出器で構成する検出器、光学多層膜の干渉フィルタと半導体検出器で構成する検出器などが用いられる。試料セル８内の温度および圧力を測定するために、温度センサ１１および圧力センサ１２が設けられる。
【００３１】
オゾン処理器９、測定が終了した試料大気に含まれるオゾンを分解、除去しオゾンを装置外に放出しないようにする。
【００３２】
流量計１０は、装置外の吸引ポンプから吸引することによって装置系内の流量を調整するにあたり、流量を測定する。測定値は、図示しない制御部へ出力され、制御部では測定された流量に基づいて流量調整を行う。
【００３３】
オゾン測定装置１では、ゼロ校正、オゾン分解器７の分解効率診断などを行うために複数のガス流路が設けられ、これらのガス流路は分岐部分に設けられた切換バルブ（３ポートバルブ）を制御することにより適宜切り換えることができる。
【００３４】
除湿器３から出た試料大気は、ラインａ０−ａ１、ａ０−ａ２のいずれかに導入される。
【００３５】
ラインａ０−ａ１は、ゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通り、ラインｂ０−ｂ１、ｂ０−ｂ２のいずれかに導入され、バルブＶ１，Ｖ２に到る流路である。ラインａ０−ａ２は、直接バルブＶ２に到る流路である。
【００３６】
ラインｂ０−ｂ１は、オゾン発生器を通りバルブＶ１に到る流路であり、ラインｂ０−ｂ２は直接バルブＶ１に到る流路である。
【００３７】
バルブＶ２からのガスは、ラインｃ０−ｃ１、ｃ０−ｃ２のいずれかに導入される。
ラインｃ０−ｃ１は、オゾン分解器７を通りバルブＶ３に到る流路であり、ラインｃ０−ｃ２は、直接バルブＶ３に到る流路である。
【００３８】
ラインａ０−ａ１、ａ０−ａ２の切り換えは、バルブＶ２のポートを切り換えることで行う。ラインｂ０−ｂ１、ｂ０−ｂ２の切り換えは、バルブＶ１のポートを切り換えることで行う。ラインｃ０−ｃ１、ｃ０−ｃ２の切り換えは、バルブＶ３のポートを切り換えることで行う。
【００３９】
以下では、実際にオゾン測定装置１を各動作モードで動作させる場合について詳細に説明する。なお、動作モードは制御部によって切り換えることが可能であり、ユーザによる切り換え指示の入力があった場合、予め定める時間帯となったときに制御部の判断で切り換えるように構成される。
【００４０】
（１）オゾン濃度測定モード
オゾン濃度を測定する場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられ、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（サンプル）とする。
【００４１】
ＡＢＳ（サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
【００４２】
これらの測定が終了したのち、以下の式（２）によってオゾン濃度を算出する。
ｃ（オゾン濃度）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（サンプル）
−ＡＢＳ（オゾン分解後）） …（２）
【００４３】
ここで、ｆ：ファクターであり、ε：オゾンの波長２５４ｎｍにおけるモル吸光係数であり、L：セル長さ（光路長）である。このとき、オゾン分解器７はオゾンのみを分解するもので、芳香族炭化水素のように波長２５４ｎｍに吸収のある有機物が入ってきても、オゾン分解器７によって、分解することがないので、ＡＢＳ（サンプル）とＡＢＳ（オゾン分解後）の差をとることでキャンセルすることができる。ｆについては標準ガス発生装置を使い濃度の分かったオゾンを導入して校正を行い、ｆを決める。標準ガス発生装置にはＧＰＴ（気相滴定法）によってオゾンを定めることができるものもある。
【００４４】
（２）オゾン分解器７の分解効率診断モード
・ゼロガスの測定
オゾン分解器７の分解効率を自己診断するにあたって、まずゼロガスの測定を行う。
【００４５】
ゼロガス測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、サンプル）とする。
【００４６】
ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、オゾン分解後）とする。
【００４７】
これらの測定が終了したのち、以下の式（３）によってゼロガス濃度を算出する。
ｃ（ゼロガス）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）
−ＡＢＳ（ゼロ、オゾン分解後）） …（３）
【００４８】
ここで、ｆ：ファクターであり、ε：オゾンの波長２５４ｎｍにおけるモル吸光係数であり、Ｌ：セル長さ（光路長）である。
【００４９】
・発生オゾン濃度の測定
次にオゾン発生器６で発生させたオゾン濃度を測定する。
【００５０】
発生オゾン濃度測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ１に切り換えられてオゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて発生オゾンを含むガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、サンプル）とする。
【００５１】
ＡＢＳ（オゾン、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）とする。
【００５２】
これらの測定が終了したのち、以下の式（４）によって発生オゾン濃度を算出する。
ｃ（発生オゾン）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン、サンプル）
−ＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）） …（４）
【００５３】
・発生オゾン分解後濃度の測定
発生させたオゾンをオゾン分解器７で分解したガスのオゾン濃度を測定する。
【００５４】
発生オゾン分解後濃度の測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ１に切り換えられてオゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（発生オゾン、分解後）とする。
【００５５】
ＡＢＳ（発生オゾン、分解後）の測定後、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値は、上述のＡＢＳ（ゼロ、サンプル）である。
【００５６】
これらの測定が終了したのち、以下の式（５）によって発生オゾン濃度を算出する。
ｃ（発生オゾン、分解後）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）
−ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）） …（５）
【００５７】
・分解効率の算出
本モードで、上記のように測定したのち、オゾン分解器７の分解効率を以下の式（６）によって算出する。
【００５８】
分解効率Ｒ＝１−（ｃ（発生オゾン、分解後）／ｃ（発生オゾン）） …（６）
このように、本発明のオゾン測定装置１は、自装置内にオゾン分解器７の分解効率を算出する機能を有している。そして、算出された分解効率については、たとえば、予め判定基準（たとえば０．９９）を設けておき、判断基準以上であれば合格とし、判断基準よりも小さくなった場合は、テレメータによりアラームを発し、不良データを測定結果から除去するなど自己診断によりオペレータに対して迅速な対応を促すことができ、稼働率を高く維持することができる。
【００５９】
分解効率診断モードは、日没後の夜間に実行することが好ましい。日中オゾンは、太陽光に含まれる紫外線により反応生成されるが、夜間は一酸化窒素と反応して二酸化窒素と酸素になることで大気中のオゾン濃度がほぼゼロになる。分解効率の診断を行っている間は、オゾン濃度の測定を行えないが、分解効率の診断を夜間に行うことで、日中オゾンの測定データの欠損を無くすことができる。
【００６０】
図２は、本発明の第２実施形態であるオゾン測定装置２０の構成を示す概略図である。
図１に示した第１実施形態とは、ラインａ０−ａ１の流路部分が異なっている。具体的には、図１に示した上記の実施形態ではオゾン発生器６を通過するラインｂ０−ｂ１と、通過せずに直接バルブＶ１に到るラインｂ０−ｂ２とが設けられていたが、バルブＶ１がなく必ずオゾン発生器６を通過する構成となっている。他の構成は、図１に示した上記の実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００６１】
以下では、実際にオゾン測定装置２０を各動作モードで動作させる場合について詳細に説明する。なお、動作モードは制御部によって切り換えることが可能であり、ユーザによる切り換え指示の入力があった場合、予め定める時間帯となったときに制御部の判断で切り換えるように構成される。
【００６２】
（１）オゾン濃度測定モード
オゾン濃度を測定する場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられ、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（サンプル）とする。
【００６３】
ＡＢＳ（サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
これらの測定が終了したのち、上記の式（２）によってオゾン濃度を算出する。
【００６４】
（２）オゾン分解器７の分解効率診断モード
・ゼロガスの測定
オゾン分解器７の分解効率を自己診断するにあたって、まずゼロガスの測定を行う。このとき、オゾン発生器６のランプを消しておく。バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６（オゾンランプが消えている状態）を通り、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられてゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、サンプル）とする。
【００６５】
・発生オゾン濃度の測定
次にオゾン発生器６で発生させたオゾン濃度を測定する。
【００６６】
発生オゾン濃度測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて発生オゾンを含むガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、サンプル）とする。
【００６７】
ＡＢＳ（オゾン、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）とする。
これらの測定が終了したのち、上記の式（４）によって発生オゾン濃度を算出する。
【００６８】
・発生オゾン分解後濃度の測定
図１に示した実施形態と同様に測定して、発生オゾン分解後濃度を上記の式（５）よって算出する。なお、第１実施形態におけるバルブＶ１の切り換えによってオゾン発生器６の通過の有無を切り換える動作の代わりに、第２実施形態では、上記のゼロガスの測定と同様にオゾンランプの点灯、消灯を切り換える動作を行っている。
【００６９】
・分解効率の算出
本モードで、上記のように測定したのち、オゾン分解器７の分解効率を上記の式（６）によって算出する。
【００７０】
図３は、本発明の第３実施形態であるオゾン測定装置３０の構成を示す概略図である。
図２に示した第２実施形態とは、ラインｄ０−ｄ１、ラインｄ０−ｄ２およびバルブＶ４の部分が異なっている。具体的には、図２に示した第２実施形態ではバルブＶ２通過後は、ラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２に直結されていたが、バルブＶ４によって、ゼロガス精製器４ａおよびミニフィルタ５ａを通過しラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２を通過しないラインｄ０−ｄ１と、ラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２、バルブＶ３を通過するラインｄ０−ｄ２とが切り換えられる構成となっている。他の構成は、図１および図２に示した上記の実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００７１】
第３実施形態では、（１）オゾン濃度測定モード、（２）オゾン分解器７の分解効率診断モードに加えて（３）波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物測定モードでの動作が可能となっている。
【００７２】
（１）オゾン濃度測定モード、（２）オゾン分解器７の分解効率診断モードでの動作時には、バルブＶ４によってラインｄ０−ｄ２に切り換えられて固定され、それ以降の動作は第２実施形態と同様である。
【００７３】
（３）有機化合物測定モード
試料大気をオゾン分解器７で分解したガスのオゾン濃度を測定する。
【００７４】
この場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ２に切り換えられる。バルブＶ４によってラインｄ０−ｄ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解された資料ガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
【００７５】
ＡＢＳ（オゾン分解後）の測定後、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられる。バルブＶ４によってｄ０−ｄ１に切り換えられて、ゼロガス精製器４ａ、ミニフィルタ５ａを通り、ゼロガスが精製され、精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ精製）とする。
【００７６】
これらの測定が終了したのち、以下の式（７）によって波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物濃度を算出する。
ｃ（有機化合物）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン分解後）
−ＡＢＳ（ゼロ精製）） …（７）
【００７７】
さらに、本発明の他の実施形態として、オゾン発生器６から流量計１０の出口側へとバイパスする流路を設け、オゾン発生器６で発生したオゾンを、バイパスを介して排出することにより、オゾンを常時発生させることができ、発生オゾン濃度を安定させることができる。
【実施例】
【００７８】
以下に本発明のオゾン測定装置１によって測定した測定結果を実施例として示す。
１時間ごとに測定を行い、その測定結果をプロットしてオゾン測定装置が正常に動作しているか否かを判断した。
【００７９】
図４は、オゾン測定装置１が正常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
図４（ａ）は、ゼロガスの測定結果を示し、図４（ｂ）は、発生オゾンの測定結果を示し、図４（ｃ）は、発生オゾン分解後の結果を示し、図４（ｄ）は、分解効率の結果を示す。
【００８０】
図４（ａ）からわかるように、濃度はほぼ０で一定であり、ゼロガスの測定は正常に行われていた。オゾン分解器７以外で装置の安定性に問題が無いことがわかる。図４（ｂ）からわかるように、発生オゾン濃度は、５００〜５４０ｐｐｂ程度で推移しており、正常にオゾンが発生していることが確認できる。図４（ｃ）からわかるように、発生オゾン分解後の測定では０で一定であり、オゾンが正常に分解されていることがわかった。この結果は、図４（ｄ）の分解効率にも明確に示されており、分解効率が１００％に保たれているのがわかった。
【００８１】
図５は、オゾン測定装置１が異常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
図５（ａ）は、ゼロガスの測定結果を示し、図５（ｂ）は、発生オゾンの測定結果を示し、図５（ｃ）は、発生オゾン分解後の結果を示し、図５（ｄ）は、分解効率の結果を示す。
【００８２】
図５（ａ）からわかるように、濃度はほぼ０で一定であり、ゼロガスの測定は正常に行われていた。図４（ｂ）からわかるように、発生オゾン濃度は、４６０〜５００ｐｐｂ程度で推移しており、正常にオゾンが発生していることが確認できる。これに対して、発生オゾン分解後の測定結果では、図５（ｃ）に示すように、測定を始めてから数時間後にオゾンが分解しきれず濃度上昇が観測された。この結果は、図５（ｄ）の分解効率にも明確に示されており、分解効率が測定を始めてから数時間後に１００％から低下した。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態であるオゾン測定装置１の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるオゾン測定装置２０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態であるオゾン測定装置３０の構成を示す概略図である。
【図４】オゾン測定装置１が正常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
【図５】オゾン測定装置１が異常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１ オゾン測定装置
２ 除じんフィルタ
３ 除湿器
４ ゼロガス精製器
５ ミニフィルタ
６ オゾン発生器
７ オゾン分解器
８ 試料セル
９ オゾン処理機
１０ 流量計
１１ 温度センサ
１２ 圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境大気中に含まれるオゾンを測定するオゾン測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オキシダントは光化学スモッグの原因となり、高濃度では粘膜への影響などが知られているほか、農作物などへの影響も報告されている。オキシダントとは、全オキシダント、光化学オキシダント、オゾン等の酸化性物質の総称である。全オキシダントは、中性よう化カリウム溶液からよう素を遊離するすべての酸化性物質の総称であり、全オキシタントの中から二酸化窒素を除いた物質が光化学オキシダントと呼ばれる。
【０００３】
工場や自動車から排出される窒素酸化物及び炭化水素類（揮発性有機化合物）を主体とする一次汚染物質が、太陽の紫外線照射を受けて光化学反応を起こすことによって、オゾンなどの酸化性物質やアルデヒドなどの還元性物質といった二次汚染物質を生成する。この二次汚染物質のほとんどがオゾンである。
【０００４】
環境大気中の光化学オキシダント自動測定機としては、吸光光度法、電量法、紫外線吸収法および化学発光法に基づく方式があり、現在では紫外線吸収法による測定がよく用いられる。
【０００５】
オゾンは、紫外線吸収スペクトルから波長２５４ｎｍ付近での紫外線吸収領域に極大吸収帯を有している。この領域では、環境大気中に共存する一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、および二酸化窒素による吸収がなく、共存成分による測定への影響は比較的受けにくい。この方法では、光源から光学フィルタを通して得られる短波長の紫外線を測定光として、オゾンによる吸光度を測定する方法である。
【０００６】
オゾン濃度は、ランベルト−ベールの法則に基づいて、気体の状態方程式を適用することにより、以下の式（１）で決定することができる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ここで、ｃはオゾン濃度（ｐｐｍ）であり、I0は、オゾンを除去した場合の試料セル透過光の強度であり、Ｉは、オゾンを含む試料セル透過光の強度であり、εはオゾンの吸光係数（ｍ−１）であり、Lは光路長（ｍ）であり、ｐはセル内の圧力（ｋＰａ）であり、Ｔはセル内のガスの温度（Ｋ）である。
【０００９】
前述のように、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、および二酸化窒素などの影響は無いが、ベンゼン、トルエンなどの有機物は波長２５４ｎｍ付近での吸収があり、その影響を補正するために、I0として、オゾン分解器でオゾンを分解除去した比較ガスを試料セルに導入したときの透過光強度を測定する必要がある（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】環境省水・大気環境局編、環境大気常時監視マニュアル、日本環境技術協会、第５版、平成１９年３月、ｐ１１０−１１６，１８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１記載の保守点検要領では、３ヶ月に１回の頻度で、標準オゾンガス発生器を用いて、オゾン分解器の分解効率を確認し、校正されている。
【００１１】
しかしながら、たとえば点検した次の日にオゾン分解器の分解効率が低下してしまっており、次の点検時に分解効率の低下が発覚したとすると、それまでに取得したデータは全て利用することができず、３ヶ月間のデータ欠損することになる。
【００１２】
単に、前回の確認時から３ヶ月間にわたる測定データを棄却しなければならないという事態が発生するだけではなく、その期間、光化学オキシダントの監視測定の重要な目的である「緊急時発令」措置が適正施行されなかったのではないかという重大な懸念が生ずる。
【００１３】
本発明の目的は、オゾン分解器の分解効率を自己診断することで、高頻度で校正を行い、高い稼働率を維持することができるオゾン測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収方式のオゾン測定装置において、
オゾンを発生するオゾン発生器と、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定し濃度を測定する検出部と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾンを、前記オゾン分解器で分解し、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する制御部とを備えることを特徴とするオゾン測定装置である。
【００１５】
また本発明は、前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、
前記制御部は、ゼロガスを測定し、前記オゾン発生器で発生したオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収法式のオゾン測定装置において、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定する検出部と、
ゼロガスを精製するゼロガス精製器とを備え、
オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を通過させた試料ガスとゼロガス精製器を通過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定することを特徴とするオゾン測定装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスを生成し、この試料ガスに含まれるオゾンを、オゾン分解器で分解する。制御部は、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する。
【００１９】
オゾン分解器の分解効率を自己診断することで、たとえば１時間に１回の測定により高頻度で校正を行い、高い稼働率を維持することができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、前記制御部は、ゼロガスに、前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する。
【００２１】
装置内で精製したゼロガスを用いて、発生したオゾンの分解を行うことで、より精度高く分離効率を測定することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発するので、装置のオペレータに迅速な対応を促すことができ、測定を停止するなどして稼働率をより高く維持することができる。
【００２３】
また本発明によれば、オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を透過させた試料ガスとゼロガス精製器を透過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定する。
【００２４】
これにより、オゾンのみならず、芳香族炭化水素のような波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物の測定もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態であるオゾン測定装置１の構成を示す概略図である。
オゾン測定装置１は、除じんフィルタ２、除湿器３、ゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６、オゾン分解器７、試料セル８、オゾン処理機９、流量計１０、温度センサ１１、圧力センサ１２で構成される。
【００２６】
除じんフィルタ２は、オゾン濃度測定に影響を与えないよう、取り込んだ試料大気から塵芥を取り除くフィルタである。除じんフィルタ２としては、たとえば、オゾンの吸着や分解が少ない４フッ化エチレン樹脂などを用いることができる。
【００２７】
除湿機３は、試料大気から水分を除去し、試料大気を所定の湿度状態に保持する。ゼロガス精製器４は、零位調整標準ガス（ゼロガス）を調製する装置であり、試料大気に含まれる不純物を酸化させた後、モレキュラシーブ等の吸着剤を通して精製したガスを供給する装置である。ミニフィルタ５は、ゼロガス精製器４から供給されるゼロガスに含まれる不純物を除去する。
【００２８】
オゾン発生器６は、ゼロガスに水銀放電管による波長１８５ｎｍの紫外線を照射し、大気中の酸素を反応させてオゾンを発生させる。
【００２９】
オゾン分解器７は、試料大気中のオゾンを選択的に分解するための装置であり、たとえば、二酸化マンガンなどの分解触媒を含むカラムに試料大気を通過させることで分解させる。オゾン分解器７によってオゾンが分解されたガスを比較ガスと呼ぶ。
【００３０】
試料セル８は、測定対象となる試料大気をその内部に一定の流量で流し、試料大気および比較ガスに紫外線を照射してそのときの吸光度を測定する。セルは光散乱やオゾンの吸着、分解能を有しない金属管、ガラス管、内面に４フッ化エチレン樹脂を塗布した金属管などを用いることができる。吸光度検出器は、石英窓と光電管検出器で構成する検出器、光学多層膜の干渉フィルタと半導体検出器で構成する検出器などが用いられる。試料セル８内の温度および圧力を測定するために、温度センサ１１および圧力センサ１２が設けられる。
【００３１】
オゾン処理器９、測定が終了した試料大気に含まれるオゾンを分解、除去しオゾンを装置外に放出しないようにする。
【００３２】
流量計１０は、装置外の吸引ポンプから吸引することによって装置系内の流量を調整するにあたり、流量を測定する。測定値は、図示しない制御部へ出力され、制御部では測定された流量に基づいて流量調整を行う。
【００３３】
オゾン測定装置１では、ゼロ校正、オゾン分解器７の分解効率診断などを行うために複数のガス流路が設けられ、これらのガス流路は分岐部分に設けられた切換バルブ（３ポートバルブ）を制御することにより適宜切り換えることができる。
【００３４】
除湿器３から出た試料大気は、ラインａ０−ａ１、ａ０−ａ２のいずれかに導入される。
【００３５】
ラインａ０−ａ１は、ゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通り、ラインｂ０−ｂ１、ｂ０−ｂ２のいずれかに導入され、バルブＶ１，Ｖ２に到る流路である。ラインａ０−ａ２は、直接バルブＶ２に到る流路である。
【００３６】
ラインｂ０−ｂ１は、オゾン発生器を通りバルブＶ１に到る流路であり、ラインｂ０−ｂ２は直接バルブＶ１に到る流路である。
【００３７】
バルブＶ２からのガスは、ラインｃ０−ｃ１、ｃ０−ｃ２のいずれかに導入される。
ラインｃ０−ｃ１は、オゾン分解器７を通りバルブＶ３に到る流路であり、ラインｃ０−ｃ２は、直接バルブＶ３に到る流路である。
【００３８】
ラインａ０−ａ１、ａ０−ａ２の切り換えは、バルブＶ２のポートを切り換えることで行う。ラインｂ０−ｂ１、ｂ０−ｂ２の切り換えは、バルブＶ１のポートを切り換えることで行う。ラインｃ０−ｃ１、ｃ０−ｃ２の切り換えは、バルブＶ３のポートを切り換えることで行う。
【００３９】
以下では、実際にオゾン測定装置１を各動作モードで動作させる場合について詳細に説明する。なお、動作モードは制御部によって切り換えることが可能であり、ユーザによる切り換え指示の入力があった場合、予め定める時間帯となったときに制御部の判断で切り換えるように構成される。
【００４０】
（１）オゾン濃度測定モード
オゾン濃度を測定する場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられ、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（サンプル）とする。
【００４１】
ＡＢＳ（サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
【００４２】
これらの測定が終了したのち、以下の式（２）によってオゾン濃度を算出する。
ｃ（オゾン濃度）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（サンプル）
−ＡＢＳ（オゾン分解後）） …（２）
【００４３】
ここで、ｆ：ファクターであり、ε：オゾンの波長２５４ｎｍにおけるモル吸光係数であり、L：セル長さ（光路長）である。このとき、オゾン分解器７はオゾンのみを分解するもので、芳香族炭化水素のように波長２５４ｎｍに吸収のある有機物が入ってきても、オゾン分解器７によって、分解することがないので、ＡＢＳ（サンプル）とＡＢＳ（オゾン分解後）の差をとることでキャンセルすることができる。ｆについては標準ガス発生装置を使い濃度の分かったオゾンを導入して校正を行い、ｆを決める。標準ガス発生装置にはＧＰＴ（気相滴定法）によってオゾンを定めることができるものもある。
【００４４】
（２）オゾン分解器７の分解効率診断モード
・ゼロガスの測定
オゾン分解器７の分解効率を自己診断するにあたって、まずゼロガスの測定を行う。
【００４５】
ゼロガス測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、サンプル）とする。
【００４６】
ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、オゾン分解後）とする。
【００４７】
これらの測定が終了したのち、以下の式（３）によってゼロガス濃度を算出する。
ｃ（ゼロガス）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）
−ＡＢＳ（ゼロ、オゾン分解後）） …（３）
【００４８】
ここで、ｆ：ファクターであり、ε：オゾンの波長２５４ｎｍにおけるモル吸光係数であり、Ｌ：セル長さ（光路長）である。
【００４９】
・発生オゾン濃度の測定
次にオゾン発生器６で発生させたオゾン濃度を測定する。
【００５０】
発生オゾン濃度測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ１に切り換えられてオゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて発生オゾンを含むガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、サンプル）とする。
【００５１】
ＡＢＳ（オゾン、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）とする。
【００５２】
これらの測定が終了したのち、以下の式（４）によって発生オゾン濃度を算出する。
ｃ（発生オゾン）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン、サンプル）
−ＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）） …（４）
【００５３】
・発生オゾン分解後濃度の測定
発生させたオゾンをオゾン分解器７で分解したガスのオゾン濃度を測定する。
【００５４】
発生オゾン分解後濃度の測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ１に切り換えられてオゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（発生オゾン、分解後）とする。
【００５５】
ＡＢＳ（発生オゾン、分解後）の測定後、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５を通過し、ゼロガスが精製される。バルブＶ１によってラインｂ０−ｂ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値は、上述のＡＢＳ（ゼロ、サンプル）である。
【００５６】
これらの測定が終了したのち、以下の式（５）によって発生オゾン濃度を算出する。
ｃ（発生オゾン、分解後）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）
−ＡＢＳ（ゼロ、サンプル）） …（５）
【００５７】
・分解効率の算出
本モードで、上記のように測定したのち、オゾン分解器７の分解効率を以下の式（６）によって算出する。
【００５８】
分解効率Ｒ＝１−（ｃ（発生オゾン、分解後）／ｃ（発生オゾン）） …（６）
このように、本発明のオゾン測定装置１は、自装置内にオゾン分解器７の分解効率を算出する機能を有している。そして、算出された分解効率については、たとえば、予め判定基準（たとえば０．９９）を設けておき、判断基準以上であれば合格とし、判断基準よりも小さくなった場合は、テレメータによりアラームを発し、不良データを測定結果から除去するなど自己診断によりオペレータに対して迅速な対応を促すことができ、稼働率を高く維持することができる。
【００５９】
分解効率診断モードは、日没後の夜間に実行することが好ましい。日中オゾンは、太陽光に含まれる紫外線により反応生成されるが、夜間は一酸化窒素と反応して二酸化窒素と酸素になることで大気中のオゾン濃度がほぼゼロになる。分解効率の診断を行っている間は、オゾン濃度の測定を行えないが、分解効率の診断を夜間に行うことで、日中オゾンの測定データの欠損を無くすことができる。
【００６０】
図２は、本発明の第２実施形態であるオゾン測定装置２０の構成を示す概略図である。
図１に示した第１実施形態とは、ラインａ０−ａ１の流路部分が異なっている。具体的には、図１に示した上記の実施形態ではオゾン発生器６を通過するラインｂ０−ｂ１と、通過せずに直接バルブＶ１に到るラインｂ０−ｂ２とが設けられていたが、バルブＶ１がなく必ずオゾン発生器６を通過する構成となっている。他の構成は、図１に示した上記の実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００６１】
以下では、実際にオゾン測定装置２０を各動作モードで動作させる場合について詳細に説明する。なお、動作モードは制御部によって切り換えることが可能であり、ユーザによる切り換え指示の入力があった場合、予め定める時間帯となったときに制御部の判断で切り換えるように構成される。
【００６２】
（１）オゾン濃度測定モード
オゾン濃度を測定する場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられ、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（サンプル）とする。
【００６３】
ＡＢＳ（サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
これらの測定が終了したのち、上記の式（２）によってオゾン濃度を算出する。
【００６４】
（２）オゾン分解器７の分解効率診断モード
・ゼロガスの測定
オゾン分解器７の分解効率を自己診断するにあたって、まずゼロガスの測定を行う。このとき、オゾン発生器６のランプを消しておく。バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６（オゾンランプが消えている状態）を通り、さらにバルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられてゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ、サンプル）とする。
【００６５】
・発生オゾン濃度の測定
次にオゾン発生器６で発生させたオゾン濃度を測定する。
【００６６】
発生オゾン濃度測定の場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ１に切り換えられてゼロガス精製器４、ミニフィルタ５、オゾン発生器６を通り、ゼロガスに発生したオゾンが含有される。バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ２に切り換えられて発生オゾンを含むガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、サンプル）とする。
【００６７】
ＡＢＳ（オゾン、サンプル）の測定後、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン、オゾン分解後）とする。
これらの測定が終了したのち、上記の式（４）によって発生オゾン濃度を算出する。
【００６８】
・発生オゾン分解後濃度の測定
図１に示した実施形態と同様に測定して、発生オゾン分解後濃度を上記の式（５）よって算出する。なお、第１実施形態におけるバルブＶ１の切り換えによってオゾン発生器６の通過の有無を切り換える動作の代わりに、第２実施形態では、上記のゼロガスの測定と同様にオゾンランプの点灯、消灯を切り換える動作を行っている。
【００６９】
・分解効率の算出
本モードで、上記のように測定したのち、オゾン分解器７の分解効率を上記の式（６）によって算出する。
【００７０】
図３は、本発明の第３実施形態であるオゾン測定装置３０の構成を示す概略図である。
図２に示した第２実施形態とは、ラインｄ０−ｄ１、ラインｄ０−ｄ２およびバルブＶ４の部分が異なっている。具体的には、図２に示した第２実施形態ではバルブＶ２通過後は、ラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２に直結されていたが、バルブＶ４によって、ゼロガス精製器４ａおよびミニフィルタ５ａを通過しラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２を通過しないラインｄ０−ｄ１と、ラインｃ０−ｃ１およびラインｃ０−ｃ２、バルブＶ３を通過するラインｄ０−ｄ２とが切り換えられる構成となっている。他の構成は、図１および図２に示した上記の実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００７１】
第３実施形態では、（１）オゾン濃度測定モード、（２）オゾン分解器７の分解効率診断モードに加えて（３）波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物測定モードでの動作が可能となっている。
【００７２】
（１）オゾン濃度測定モード、（２）オゾン分解器７の分解効率診断モードでの動作時には、バルブＶ４によってラインｄ０−ｄ２に切り換えられて固定され、それ以降の動作は第２実施形態と同様である。
【００７３】
（３）有機化合物測定モード
試料大気をオゾン分解器７で分解したガスのオゾン濃度を測定する。
【００７４】
この場合の流路は、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってａ０−ａ２に切り換えられる。バルブＶ４によってラインｄ０−ｄ２に切り換えられ、バルブＶ３によってラインｃ０−ｃ１に切り換えられ、オゾン分解器７を通ってオゾン分解された資料ガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（オゾン分解後）とする。
【００７５】
ＡＢＳ（オゾン分解後）の測定後、取り込まれた試料大気が、除じんフィルタ２、除湿器３を通過し、バルブＶ２によってラインａ０−ａ２に切り換えられる。バルブＶ４によってｄ０−ｄ１に切り換えられて、ゼロガス精製器４ａ、ミニフィルタ５ａを通り、ゼロガスが精製され、精製されたゼロガスが試料セル８に導入される。このときの測定値をＡＢＳ（ゼロ精製）とする。
【００７６】
これらの測定が終了したのち、以下の式（７）によって波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物濃度を算出する。
ｃ（有機化合物）＝ｆεＬ（ＡＢＳ（オゾン分解後）
−ＡＢＳ（ゼロ精製）） …（７）
【００７７】
さらに、本発明の他の実施形態として、オゾン発生器６から流量計１０の出口側へとバイパスする流路を設け、オゾン発生器６で発生したオゾンを、バイパスを介して排出することにより、オゾンを常時発生させることができ、発生オゾン濃度を安定させることができる。
【実施例】
【００７８】
以下に本発明のオゾン測定装置１によって測定した測定結果を実施例として示す。
１時間ごとに測定を行い、その測定結果をプロットしてオゾン測定装置が正常に動作しているか否かを判断した。
【００７９】
図４は、オゾン測定装置１が正常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
図４（ａ）は、ゼロガスの測定結果を示し、図４（ｂ）は、発生オゾンの測定結果を示し、図４（ｃ）は、発生オゾン分解後の結果を示し、図４（ｄ）は、分解効率の結果を示す。
【００８０】
図４（ａ）からわかるように、濃度はほぼ０で一定であり、ゼロガスの測定は正常に行われていた。オゾン分解器７以外で装置の安定性に問題が無いことがわかる。図４（ｂ）からわかるように、発生オゾン濃度は、５００〜５４０ｐｐｂ程度で推移しており、正常にオゾンが発生していることが確認できる。図４（ｃ）からわかるように、発生オゾン分解後の測定では０で一定であり、オゾンが正常に分解されていることがわかった。この結果は、図４（ｄ）の分解効率にも明確に示されており、分解効率が１００％に保たれているのがわかった。
【００８１】
図５は、オゾン測定装置１が異常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
図５（ａ）は、ゼロガスの測定結果を示し、図５（ｂ）は、発生オゾンの測定結果を示し、図５（ｃ）は、発生オゾン分解後の結果を示し、図５（ｄ）は、分解効率の結果を示す。
【００８２】
図５（ａ）からわかるように、濃度はほぼ０で一定であり、ゼロガスの測定は正常に行われていた。図４（ｂ）からわかるように、発生オゾン濃度は、４６０〜５００ｐｐｂ程度で推移しており、正常にオゾンが発生していることが確認できる。これに対して、発生オゾン分解後の測定結果では、図５（ｃ）に示すように、測定を始めてから数時間後にオゾンが分解しきれず濃度上昇が観測された。この結果は、図５（ｄ）の分解効率にも明確に示されており、分解効率が測定を始めてから数時間後に１００％から低下した。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態であるオゾン測定装置１の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるオゾン測定装置２０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態であるオゾン測定装置３０の構成を示す概略図である。
【図４】オゾン測定装置１が正常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
【図５】オゾン測定装置１が異常動作した場合の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１ オゾン測定装置
２ 除じんフィルタ
３ 除湿器
４ ゼロガス精製器
５ ミニフィルタ
６ オゾン発生器
７ オゾン分解器
８ 試料セル
９ オゾン処理機
１０ 流量計
１１ 温度センサ
１２ 圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収方式のオゾン測定装置において、
オゾンを発生するオゾン発生器と、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定し濃度を測定する検出部と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾンを、前記オゾン分解器で分解し、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する制御部とを備えることを特徴とするオゾン測定装置。
【請求項２】
前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、
前記制御部は、ゼロガスを測定し、前記オゾン発生器で発生したオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断することを特徴とする請求項１記載のオゾン測定装置。
【請求項３】
前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発することを特徴とする請求項１または２記載のオゾン測定装置。
【請求項４】
環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収法式のオゾン測定装置において、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定する検出部と、
ゼロガスを精製するゼロガス精製器とを備え、
オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を通過させた試料ガスとゼロガス精製器を通過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定することを特徴とするオゾン測定装置。
【請求項１】
環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収方式のオゾン測定装置において、
オゾンを発生するオゾン発生器と、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定し濃度を測定する検出部と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを加えた試料ガスのオゾンを、前記オゾン分解器で分解し、オゾン分解後の試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断する制御部とを備えることを特徴とするオゾン測定装置。
【請求項２】
前記環境大気からゼロガスを精製するゼロガス精製器をさらに備え、
前記制御部は、ゼロガスを測定し、前記オゾン発生器で発生したオゾン濃度を測定し、該試料ガスに含まれるオゾンをオゾン分解器で分解した分解後試料ガスのオゾン濃度を測定することでオゾン分解器の分解効率を判断することを特徴とする請求項１記載のオゾン測定装置。
【請求項３】
前記分解効率が予め定める分解効率よりも低くなったときは、警告を発することを特徴とする請求項１または２記載のオゾン測定装置。
【請求項４】
環境大気試料中に含まれるオゾン濃度を測定する紫外線吸収法式のオゾン測定装置において、
オゾンを分解するオゾン分解器と、
オゾンの紫外線吸収を測定する検出部と、
ゼロガスを精製するゼロガス精製器とを備え、
オゾンを測定するとともに、オゾン分解器を通過させた試料ガスとゼロガス精製器を通過させた試料ガスとを比べることで大気中に含まれる波長２５４ｎｍに吸収のある有機化合物を測定することを特徴とするオゾン測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−４７６１０（Ｐ２００９−４７６１０Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１５３１６（Ｐ２００７−２１５３１６）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５９１０８１３２１）紀本電子工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５９１０８１３２１）紀本電子工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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