炭化水素濃度測定装置用校正装置
【課題】測定対象ガスを透過した光の強度に基づいて測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置の校正を行うことが可能な炭化水素濃度測定装置用校正装置を提供する。
【解決手段】校正装置２００に、燃料を供給する燃料供給装置２１０と、燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置２２０と、燃料および燃焼用ガスを混合した状態で気化して混合ガスを生成する気化装置２４０と、混合ガスが内部空間を通って上流端部から下流端部に向かって移動する反応管２６０と、反応管２６０の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させて校正用ガスを生成する加熱装置２７０と、を具備し、反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガス容器４０を接続した。
【解決手段】校正装置２００に、燃料を供給する燃料供給装置２１０と、燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置２２０と、燃料および燃焼用ガスを混合した状態で気化して混合ガスを生成する気化装置２４０と、混合ガスが内部空間を通って上流端部から下流端部に向かって移動する反応管２６０と、反応管２６０の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させて校正用ガスを生成する加熱装置２７０と、を具備し、反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガス容器４０を接続した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、（ｃ）アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量に基づいて測定対象ガスに含まれる各グループに属する炭化水素濃度の和を測定する炭化水素濃度測定装置を校正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する技術を測定原理で分類すると、代表的なものとしては水素炎イオン化法（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＦＩＤ）を用いるもの、非分散形赤外線分析法（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いるものが知られている。
【０００３】
しかし、水素炎イオン化法を用いる技術は、実質的には測定の対象となるガスに含まれる炭素原子の個数をカウントするものであり、その測定精度自体は高いが測定の対象となるガスに含まれる炭化水素の化学種毎の組成を測定することはできないこと、リアルタイムでの計測に不向きであること、という問題を有する。
【０００４】
また、非分散形赤外線分析法を用いる技術は、原理的には応答遅れの無いリアルタイムな炭化水素の非接触濃度計測が可能であるが、炭化水素はその種類毎に固有の吸収波長帯（吸収量が多い波長帯）を持っているので、測定対象となるガス中に含まれる炭化水素の種類毎に対応する波長帯の光を発生する光源および受光素子を用意する必要が生じる。
特に、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の種類は場合によっては２００種類を超えるため、全ての種類の炭化水素に対応する光源および受光素子を用意した場合には装置が非常に大型化し、かつ装置の製造コストが膨大なものとなるという問題を有する。
【０００５】
上記問題を解消する技術として、出願人らは、「単数または複数の化学種からなる炭化水素を含むガスに前記単数または複数の化学種に共通の吸収領域を含む波長帯の光を照射する照射部と、前記照射部により前記ガスに照射された光を検出する検出部と、前記検出部により検出された光に基づいて前記共通の吸収領域の吸光度を算出し、当該吸光度に基づいて前記共通の吸収領域の波長帯の光を吸収する化学種の濃度の和を算出する解析部と、を具備する炭化水素濃度測定装置」を提案している（特願２００７−２８９７６６号参照）。
この技術は、例えば炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、（ｃ）アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより各グループに属する炭化水素の濃度（の和）を検出可能とし、装置に必要な光源および受光素子の数を減らし、装置の小型化を可能とする。
【０００６】
しかし、上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置を従来の測定装置の校正方法で容易かつ確実に校正することは困難であるという問題を有する。
【０００７】
従来の測定装置の校正方法としては、含まれる炭化水素の種類が限定されたガス（例えば、プロパンガス）を校正用のガスとして用いる方法が知られているが、この方法では、測定対象となる炭化水素の種類が数百種類にも及ぶ上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置を適切に校正することが出来ない。
【０００８】
また、触媒の性能評価を行う装置として特許文献１に記載のガス分析試験装置が知られている。特許文献１に記載の装置は一酸化炭素濃度計、二酸化炭素濃度計、窒素酸化物濃度計、酸素濃度計、硫黄酸化物濃度計およびＴＨＣ計を有する。
しかし、特許文献１に記載の装置が有するＴＨＣ計は上記水素炎イオン化法を用いる測定機器であり、炭化水素を炭素量で検出する（測定値の単位はｐｐｍＣ）ため、そのまま上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置の校正に応用することが出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１９００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、測定対象ガスを透過した光の強度に基づいて測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置の校正を行うことが可能な炭化水素濃度測定装置用校正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記受光器により検出された光の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を校正する炭化水素濃度測定装置用校正装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置と、
前記燃料供給装置により供給される燃料および前記ガス供給装置により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置と、
上流端部が前記気化装置に接続され、前記気化装置により供給される前記混合ガスが内部空間を通って前記上流端部から下流端部に向かって移動する反応管と、
前記反応管の中途部に配置され、前記反応管の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置と、
を具備し、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置に前記ガス容器を接続することにより前記ガス容器に前記校正用ガスを収容するものである。
【００１３】
請求項２においては、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給するものである。
【００１４】
請求項３においては、
前記反応管において前記ガス容器が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給するものである。
【００１５】
請求項４においては、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分に対応する前記反応管の内部空間に配置され、前記加熱装置により加熱された状態で前記混合ガスに接触することにより前記混合ガスの燃焼を促進する燃焼促進部材を具備するものである。
【００１６】
請求項５においては、
前記燃焼促進部材は、
複数の粒状のＳｉＣを含むものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、測定対象ガスを透過した光の強度に基づいて測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置の校正を行うことが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態を示す図。
【図３】本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態の光学系を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図２および図３を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態であるＴＨＣ測定装置１００について説明する。
【００２０】
図２に示すＴＨＣ測定装置１００は、測定対象ガス１に含まれる炭化水素の濃度和（Ｔｏｔａｌ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）を測定する装置である。
「測定対象ガス」は、少なくともその一部に炭化水素を含む気体を広く指す。「測定対象ガス」の具体例としては、自動車の排気ガス等が挙げられる。
測定対象ガスに含まれる炭化水素は必ずしも常温（２５℃）かつ常圧（１気圧）において気化している必要はなく、例えば加熱することにより気化するものであっても良い。
「炭化水素」は、炭素と水素とからなる化合物である化学種を単数または複数種類含む。
炭化水素に含まれる化学種は、その構造からアルカン、アルケン、アルキン、芳香族炭化水素等に分類される。
「アルカン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ；１以上の整数）で表される鎖状飽和炭化水素を指す。なお、本発明においてはシクロアルカンはアルカンに含まれるものとする。
「シクロアルカン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎ；３以上の整数）で表される環状飽和炭化水素を指す。
「アルケン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎ；２以上の整数）で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「アルキン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ−２（ｎ；２以上の整数）で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「芳香族炭化水素」は、単環または複数の環（縮合環）構造を有する炭化水素である。
【００２１】
本実施形態のＴＨＣ測定装置１００は、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、に属する炭化水素がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより、各グループに属する炭化水素の濃度和を測定する。
なお、「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して２８００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下の波長帯であり、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して３０００ｃｍ−１以上３２００ｃｍ−１以下の波長帯であり、「アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して３２００ｃｍ−１以上３４００ｃｍ−１以下の波長帯である。
【００２２】
ＴＨＣ測定装置１００は、フレーム１１０、光源側光学系ユニット１２０、ガス容器４０、フォトダイオード３０、チョッパ・分光器制御装置７０、ロックインアンプ８０およびデータ処理装置９０を具備する。
【００２３】
フレーム１１０はＴＨＣ測定装置１００の他の部材、特に光学系を構成する部材の相対的な位置を保持するための構造体である。
フレーム１１０はベース部材１１１、ユニット支持部材１１２、容器支持部材１１３およびフォトダイオード支持部材１１４を具備する。
【００２４】
ベース部材１１１はフレーム１１０の主たる構造体を成す部材である。フレーム１１０を構成する他の部材はベース部材１１１に固定される。
【００２５】
ユニット支持部材１１２は光源側光学系ユニット１２０をベース部材１１１に固定する部材である。ユニット支持部材１１２の下端部はベース部材１１１に固定され、ユニット支持部材１１２の上端部は光源側光学系ユニット１２０に固定される。
【００２６】
容器支持部材１１３はガス容器４０をベース部材１１１に固定する部材である。容器支持部材１１３の下端部はベース部材１１１に固定され、容器支持部材１１３の上端部はガス容器４０に固定される。
【００２７】
フォトダイオード支持部材１１４はフォトダイオード３０をベース部材１１１に固定する部材である。フォトダイオード支持部材１１４の下端部はベース部材１１１に固定され、フォトダイオード支持部材１１４の上端部はフォトダイオード３０に固定される。
【００２８】
光源側光学系ユニット１２０はＴＨＣ測定装置１００の光学系のうち、ガス容器４０よりも赤外ランプ１０寄りに配置される部材をまとめたものである。
光源側光学系ユニット１２０はケース１２１、赤外ランプ１０、第一集光レンズ６１、光チョッパ５０、コリメートレンズ６２、分光器２０および第二集光レンズ６３を具備する。
【００２９】
ケース１２１は箱状の部材であり、光源側光学系ユニット１２０を構成する他の部材を収容するとともに当該他の部材の相対的な位置関係を保持する。
ケース１２１はユニット支持部材１１２を介してベース部材１１１に固定される。
光源側光学系ユニット１２０に収容される各部材（ＴＨＣ測定装置１００の光学系を成す部材）の詳細については後述する。
【００３０】
ガス容器４０は本発明に係るガス容器の実施の一形態であり、測定対象ガス１を収容する容器である。
本実施形態のガス容器４０は胴体部材４１、入口側窓部材４２および出口側窓部材４３を具備する。
【００３１】
胴体部材４１はガス容器４０の主たる構造体を成す円筒形状の部材である。
胴体部材４１は、後述する反応管２６０（図１参照）に接続され、胴体部材４１の内部を測定対象ガス１（ここでは、排気ガス）が通過する。胴体部材４１は容器支持部材１１３を介してベース部材１１１に固定される。
【００３２】
入口側窓部材４２および出口側窓部材４３は胴体部材４１に形成された二つの開口部に嵌設されたガラスまたは石英からなる部材である。
【００３３】
フォトダイオード３０はフォトダイオード支持部材１１４を介してベース部材１１１に固定される。フォトダイオード３０の詳細については後述する。
【００３４】
以下では、ＴＨＣ測定装置１００の光学系について説明する。
図３に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の光学系は、赤外ランプ１０、分光器２０、フォトダイオード３０、第一集光レンズ６１、コリメートレンズ６２、第二集光レンズ６３および光チョッパ５０により構成される。
【００３５】
赤外ランプ１０は本発明に係る光源の実施の一形態であり、ＴＨＣ測定装置１００の光学系の最上流部を成す部材である。
図２に示す如く、赤外ランプ１０はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
本実施形態の赤外ランプ１０は赤外光を発生させるものであり、赤外ランプ１０により発生する赤外光の波長帯は、「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」を全て含む。
【００３６】
本実施形態の赤外ランプ１０は赤外光を発生するが、本発明に係る光源はこれに限定されない。これは、本発明に係る光源が発生する光（の波長）は測定対象ガスが吸収する波長帯に応じて適宜選択されるものであることによる。
すなわち、本発明に係る光源により発生する光には、赤外光、可視光、および紫外光が含まれる。
【００３７】
分光器２０は本発明に係る分光器の実施の一形態であり、赤外ランプ１０により発生した光を周期的に波長変動させるものである。
図３に示す如く、分光器２０はグレーティング２１およびＭＥＭＳミラー２６を具備する。
【００３８】
グレーティング２１は赤外ランプ１０により発生した光を回折させることにより波長毎に分光するものである。
本実施形態のグレーティング２１は溝が多数（１ｍｍに数百から数千本程度）形成された回折格子である。グレーティング２１に入射された光は回折されて波長毎に分光され、分光された光は波長に応じて異なる反射角度（回折角度）で反射される。
図２に示す如く、グレーティング２１はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
【００３９】
ＭＥＭＳミラー２６はグレーティング２１により反射された光を所定の方向に反射するものである。ＭＥＭＳミラー２６はいわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により製造される。
図２に示す如く、ＭＥＭＳミラー２６はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、ＭＥＭＳミラー２６は基部２６ａおよび回動部２６ｂを有する。
【００４０】
基部２６ａは平板状の部材であり、その中央部には開口部２６ｃが形成される。
【００４１】
回動部２６ｂは平板状の部材であり、開口部２６ｃに収容される位置に配置され、基部２６ａに対して回動可能に連結され、支持される。回動部２６ｂは、基部２６ａとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部２６ａに対して回動する。
図２に示す如く、回動部２６ｂに力が作用していない状態では回動部２６ｂと基部２６ａとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部２６ｂは基部２６ａの一対の板面と回動部２６ｂの板面とが平行となる姿勢（基準姿勢）で保持される。
回動部２６ｂの一方の板面には金、アルミニウム等の薄膜が形成され、当該薄膜がＭＥＭＳミラー２６の反射面を成す。
【００４２】
本実施形態のＭＥＭＳミラー２６はいわゆる電磁力式のミラーである。
基部２６ａには開口部２６ｃ、ひいては回動部２６ｂを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部２６ｂは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部２６ｂには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
【００４３】
回動部２６ｂに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部２６ｂにローレンツ力が作用する。その結果、回動部２６ｂが基部２６ａに対して回動し、回動部２６ｂに形成された反射面の角度が変更される。
回動部２６ｂに作用するローレンツ力の大きさは、回動部２６ｂに形成された配線に印可される電圧値、ひいては電流値に対応した大きさを有する。
従って、回動部２６ｂに形成された配線に印可される電圧値（電流値）を調整することにより、回動部２６ｂの回動角度、ひいてはＭＥＭＳミラー２６の反射角度を調整することが可能である。
【００４４】
ＭＥＭＳミラー２６の反射角度が変化すると、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向（本実施形態では、フォトダイオード３０に向かう方向）に反射される光がグレーティング２１から入射される角度が変化する。
従って、ＭＥＭＳミラー２６の反射角度を調整することにより、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向に反射される光の波長を調整することが可能である。
【００４５】
また、回動部２６ｂに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部２６ｂは基部２６ａとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部２６ｂに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部２６ｂは当該所定の周波数で揺動し、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向に反射される光が周期的に波長変動する（光の波長が周期的に変動する）。
以下、ＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂが揺動する周期を「分光器２０の分光周期」という。
【００４６】
本実施形態のＭＥＭＳミラー２６はいわゆる電磁力式のミラーであるが、本発明に係るＭＥＭＳミラーはこれに限定されず、他の駆動形式（例えば、静電式、圧電式、熱歪式）で基部に対して回動部を回動させても良い。
本発明に係るＭＥＭＳミラーは市販のＭＥＭＳミラーにより達成することが可能である。
【００４７】
フォトダイオード３０は本発明に係る受光器の実施の一形態であり、分光器２０により波長変動された光の強度を検出するものである。
本実施形態のフォトダイオード３０は受光した光の強度を検出する半導体素子からなり、受光した光の強度に応じた電気信号を出力（送信）する。
【００４８】
図２および図３において二点鎖線で示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の光学系は、赤外ランプ１０から分光器２０、ガス容器４０を経てフォトダイオード３０に至る光路Ａを形成する。
図２に示す如く、ガス容器４０は光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置に配置される。
赤外ランプ１０により発生した光は、分光器２０により周期的に波長変動された状態で入口側窓部材４２を透過して胴体部材４１の内部に進入する。胴体部材４１の内部に進入した光は胴体部材４１の内部に収容されている測定対象物を透過し、次いで出口側窓部材４３を透過して胴体部材４１の外部（ガス容器４０の外部）に導かれ、フォトダイオード３０により受光される。
【００４９】
第一集光レンズ６１は赤外ランプ１０により発生する光を集光（収束）する光学素子である。
図２に示す如く、第一集光レンズ６１はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、第一集光レンズ６１は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置に配置される。
【００５０】
コリメートレンズ６２は第一集光レンズ６１により集光された光を平行光とし、分光器２０（より詳細には、グレーティング２１）に照射する光学素子である。
図２に示す如く、コリメートレンズ６２はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、コリメートレンズ６２は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれ、かつ第一集光レンズ６１よりも下流側となる位置に配置される。
また、コリメートレンズ６２は第一集光レンズ６１により集光された光の焦点Ｂ（図３中の白丸）よりも光路Ａにおいて下流側となる位置に配置される。
【００５１】
第二集光レンズ６３は分光器２０により波長変動された光を集光（収束）してフォトダイオード３０に照射する（受光させる）光学素子である。
図２に示す如く、第二集光レンズ６３はケース１２１においてガス容器４０の入口側窓部材４２に対向する位置に形成された開口部に嵌設され、光源側光学系ユニット１２０の内部から外部に光を照射する窓としての機能を兼ねる。
【００５２】
光チョッパ５０はＭＥＭＳチョッパ部材５１およびスリット部材５６を具備する。
図２に示す如く、光チョッパ５０はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、光チョッパ５０は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置、より詳細には第一集光レンズ６１およびコリメートレンズ６２により挟まれる位置に配置される。
【００５３】
ＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により製造される。
図３に示す如く、ＭＥＭＳチョッパ部材５１は基部５１ａおよび回動部５１ｂを有する。
【００５４】
基部５１ａは一対の板面を有する平板状の部材であり、基部５１ａの中央部には基部５１ａの一対の板面を貫通する開口部５１ｃが形成される。
【００５５】
回動部５１ｂは平板状の部材であり、開口部５１ｃに収容される位置に配置され、基部５１ａに対して回動可能に連結され、支持される。回動部５１ｂは、基部５１ａとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部５１ａに対して回動する。
図３に示す如く、回動部５１ｂに力が作用していない状態では回動部５１ｂと基部５１ａとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部５１ｂは基部５１ａの一対の板面と回動部５１ｂの板面とが平行となる姿勢（基準姿勢）で保持される。その結果、開口部５１ｃは回動部５１ｂにより閉塞された（閉じられた）状態となる。
【００５６】
本実施形態のＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆる電磁力式のアクチュエータである。
基部５１ａには開口部５１ｃ、ひいては回動部５１ｂを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部５１ｂは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部５１ｂには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
【００５７】
回動部５１ｂは、電圧の印加状態に対応して基部５１ａに対して回動する。
すなわち、回動部５１ｂに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部５１ｂにはローレンツ力が作用する。その結果、回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動し、開口部５１ｃ（厳密には、開口部５１ｃの一部）が開いた状態となる。
【００５８】
また、回動部５１ｂに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部５１ｂは基部５１ａとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部５１ｂに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部５１ｂは当該所定の周波数で揺動し、開口部５１ｃを開閉する。
【００５９】
図３において実線で示す如く、回動部５１ｂが基準姿勢をとっているとき、第一集光レンズ６１により集光された光は回動部５１ｂにより遮断され、フォトダイオード３０に到達しない。回動部５１ｂが基準姿勢をとることにより、光が光チョッパ５０により遮断される状態を「遮断状態」という。
図３において点線で示す如く、回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動した姿勢をとっているとき、第一集光レンズ６１により集光された光は回動部５１ｂに遮断されずに開口部５１ｃを通過し、フォトダイオード３０に到達する。回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動した姿勢をとることにより、光が光チョッパ５０を通過する状態を「通過状態」という。
このように、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂは、回動することにより「通過状態」および「遮断状態」のいずれかの状態に切り替えることが可能である。
以下、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂが回動（揺動）する周期、より厳密には通過状態の開始から遮断状態への移行を経て再び通過状態に移行するまでの周期を「光チョッパ５０のチョッピング周期」という。
【００６０】
本実施形態のＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆる電磁力式のアクチュエータであるが、本発明に係るＭＥＭＳチョッパ部材はこれに限定されず、他の駆動形式（例えば、静電式、圧電式、熱歪式）で基部に対して回動部を回動させても良い。
また、市販のＭＥＭＳミラーその他のＭＥＭＳアクチュエータを本発明に係るＭＥＭＳチョッパ部材として流用することが可能である。
【００６１】
「光チョッパ５０のチョッピング周期」は、「分光器２０の分光周期」よりも短くなるように設定される（光チョッパ５０のチョッピング周波数は、分光器２０の分光周波数よりも大きくなるように設定される）。
既存のＭＥＭＳミラーを流用してＭＥＭＳチョッパ部材５１を構成した場合、光チョッパ５０のチョッピング周期を１０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃ程度に設定することが可能である（光チョッパ５０のチョッピング周波数を１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度に設定することが可能である）。
従って、光チョッパ５０のチョッピング周期よりも短くならない範囲で「分光器２０の分光周期」を短くすることが可能であり、ＴＨＣ測定装置１００の高速応答性（リアルタイム性）の向上に寄与する。ここでいう高速応答性とは、ごく短時間における測定対象ガスの組成変動（本実施形態では、炭化水素濃度の変動）を精度良く検出可能であることを指す。
【００６２】
図３に示す如く、本実施形態では、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の開口部５１ｃは焦点Ｂに対応する位置（焦点Ｂの近傍となる位置）に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ１０により発生した光が細く収束された状態で開口部５１ｃを通過することとなり、回動部５１ｂが基準姿勢から大きく回動しなくても「通過状態」と「遮断状態」との切り替えを行うことが可能であり、光チョッパ５０のチョッピング周期をより短くすることが可能である。
このチョッピングにより受光強度は強くなり（周波数領域にもよるが、受光素子は高周波数になるほど感度が大きい）、ひいてはＳ／Ｎ比を大きくすることが可能である。また、ロックインアンプを組み合わせることによりノイズ成分の除去を効果的に行うことが可能であり、Ｓ／Ｎ比をさらに大きくすることが可能である。
【００６３】
本実施形態では回動部５１ｂが基準姿勢となるときには回動部５１ｂにより開口部５１ｃが閉塞されるが、ここでいう「閉塞される」とは、開口部５１ｃが回動部５１ｂにより完全に密閉される（開口部５１ｃの端面と回動部５１ｂとの間に隙間が無い）ことを指すのではなく、光が開口部５１ｃを通過出来ない程度に覆われることを指す。
【００６４】
スリット部材５６は赤外ランプ１０により発生した光を絞る（外乱光を光路Ａから排除することによりＴＨＣ測定装置１００の波長分解能を向上させる）ものである。
スリット部材５６は一対の板面を有する板状の部材であり、スリット部材５６にはスリット部材５６の一対の板面を貫通する溝であるスリット５６ａが形成される。
【００６５】
スリット部材５６はＭＥＭＳチョッパ部材５１に隣接する位置に配置される。本実施形態では、スリット部材５６はＭＥＭＳチョッパ部材５１の後側の板面（ＭＥＭＳチョッパ部材５１の基部５１ａの一対の板面のうち、光路Ａの下流側となる板面）に貼り合わされる形で固定される。
従って、ＭＥＭＳチョッパ部材５１は光の光路Ａにおいてスリット部材５６よりも上流側に配置される（スリット部材５６は光の光路ＡにおいてＭＥＭＳチョッパ部材５１よりも下流側に配置される）こととなる。
このように構成することは、以下の利点を有する。すなわち、仮にＭＥＭＳチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置した場合には、ＭＥＭＳチョッパ部材の回動部により遮断（反射）された光の一部がスリット部材により更に反射されて外乱光となり、ＭＥＭＳチョッパ部材の基部の開口部を通過して分光器、ひいては受光器に到達し、受光器による光の強度の検出精度を低下させる場合がある。
そのため、ＭＥＭＳチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置する場合には、このような外乱光の影響を排除するためにスリット部材の形状、表面の色、配置等を別途工夫する必要があるが、本実施形態の如くスリット部材５６を光の光路ＡにおいてＭＥＭＳチョッパ部材５１よりも下流側に配置した場合には回動部５１ｂにより遮断（反射）された光がスリット部材５６により再度反射されることが無いので、容易に外乱光の影響を排除することが可能であり、ひいてはＴＨＣ測定装置１００の波長分解能を向上させることが可能である。
【００６６】
ＭＥＭＳチョッパ部材５１に固定されたスリット部材５６のスリット５６ａは、焦点Ｂに対応する位置（焦点Ｂの近傍となる位置）に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ１０により発生した光が細く収束された状態でスリット５６ａを通過することとなり、スリット５６ａを通過する光の光量を確保しつつスリット５６ａを極力細くして外乱光の影響を排除することが可能であり、ＴＨＣ測定装置１００のＳ／Ｎ比の向上と波長分解能の向上とを両立することが可能である。
【００６７】
既存のＭＥＭＳミラーを流用してＭＥＭＳチョッパ部材５１を構成した場合、ＭＥＭＳチョッパ部材５１を例えば縦２０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度の大きさに抑えることが可能である。また、スリット部材５６の厚さも数ｍｍ程度に抑えることが可能である。
従って、ＭＥＭＳチョッパ部材５１およびスリット部材５６を合わせたサイズ、すなわち光チョッパ５０を全体としてコンパクトにすることが可能であり、光チョッパ５０を小型化することが可能である。
また、光チョッパ５０を小型化することにより、ＴＨＣ測定装置１００の光学系全体を小型化することが可能である。ＴＨＣ測定装置１００を小型化することは、ＴＨＣ測定装置１００を自動車に取り付けて走行中の自動車の排気ガスの分析を行う場合に特に有効である。
【００６８】
以下では、ＴＨＣ測定装置１００の制御系について説明する。
図２に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の制御系は、チョッパ・分光器制御装置７０、ロックインアンプ８０およびデータ処理装置９０により構成される。
【００６９】
チョッパ・分光器制御装置７０は光チョッパ５０および分光器２０のＭＥＭＳミラー２６の動作を制御する装置である。
チョッパ・分光器制御装置７０は光チョッパ５０、より厳密にはＭＥＭＳチョッパ部材５１に接続され、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂに形成された配線に所定の周期（チョッピング周期に対応する周期）の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置７０はＭＥＭＳミラー２６に接続され、ＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂに形成された配線に所定の周期（分光周期に対応する周期）の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置７０はＭＥＭＳミラー駆動制御用の発振回路であり、周波数設定可能なものであれば、汎用的なもので達成することが可能である。
【００７０】
ロックインアンプ８０はフォトダイオード３０により受光された光の強度に応じた電気信号（測定信号）からノイズ成分を除去するものである。
ロックインアンプ８０はフォトダイオード３０に接続され、フォトダイオード３０から測定信号を受信することが可能である。
ロックインアンプ８０はチョッパ・分光器制御装置７０に接続され、チョッパ・分光器制御装置７０がＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂに形成された配線に印可する電圧のタイミングを示す信号（参照信号）、およびＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂに形成された配線に印加される電圧のタイミングを示す信号（分光周期信号）をチョッパ・分光器制御装置７０から受信することが可能である。
ロックインアンプ８０は測定信号および参照信号に基づいてノイズ成分が除去された測定信号（補正測定信号）を生成する。
ロックインアンプ８０は既知のロックインアンプまたはこれと等価な機能を発現する回路等により達成される。
【００７１】
データ処理装置９０は本発明に係る濃度算出装置の実施の一形態である。
データ処理装置９０はフォトダイオード３０により受光された光の強度に基づいて、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度和をグループ毎に算出する。
データ処理装置９０は処理部９１、入力部９２および表示部９３を具備する。
【００７２】
処理部９１は種々のプログラム等を格納し、これらのプログラム等を展開し、これらのプログラム等に従って所定の演算を行い、当該演算結果等を記憶することができる。
【００７３】
処理部９１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
本実施例の処理部９１は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
【００７４】
処理部９１はロックインアンプ８０に接続され、ロックインアンプ８０から補正測定信号および分光周期信号を取得（受信）することが可能である。
【００７５】
処理部９１は処理部９１において行われる種々の演算等に用いられる情報、演算結果等を記憶することが可能である。
処理部９１は、基準となるガス（以下、基準ガス）のスペクトルを記憶している。
「基準ガス」は、測定対象ガスに含まれる炭化水素の三つの吸収波長帯の光を吸収しないことが予め分かっているガスである。基準ガスの具体例としては、窒素ガスが挙げられる。
「基準ガスのスペクトル」は基準ガスに光を照射したときの波長と光の強度との関係を示すものである。
本実施例では、基準ガスのスペクトルの波長帯は波数に換算して２０００ｃｍ−１以上４０００ｃｍ−１以下の範囲に設定される。これは、炭化水素の三つのグループの吸収波長帯を全て含む範囲に設定するためである。
【００７６】
処理部９１は、ロックインアンプ８０から取得された補正測定信号および分光周期信号に基づいて、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、にそれぞれ対応する吸収波長帯の吸光度を算出する。
【００７７】
処理部９１は、補正測定信号および分光周期信号を照合することにより、取得された補正測定信号が（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、のうちのどのグループに対応する波長帯の光の強度を示すものかを特定する。
次に、処理部９１は、以下の数１に基づいて補正測定信号と基準ガスのスペクトルにおいて対応する波長帯の強度との差分を算出することにより、対応する波長帯の吸光度を算出する。
【００７８】
【数１】
【００７９】
数１において、Ａｎは吸光度を指し、Ｉｎは測定対象ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指し、（Ｉｎ）０は基準ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指す。
【００８０】
処理部９１は、数１に基づいて算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
具体的には、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ１と「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ２と「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ３と「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
【００８１】
処理部９１は、上記算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」の和として、「測定対象ガス１の全炭化水素濃度」を算出する。
【００８２】
処理部９１は、算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「測定対象ガス１の全炭化水素濃度」を適宜記憶する。
【００８３】
なお、上記係数Ｋ１、係数Ｋ２および係数Ｋ３の初期値は、ＦＩＤ−ＧＣ等により予め炭化水素の組成が分かっているガスをＴＨＣ測定装置１００により測定して得られた「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果に基づいて実験的に定められる。
また、本実施例の場合、処理部９１により算出される各グループに属する炭化水素の濃度の和および全炭化水素濃度はメタン換算濃度値（ｐｐｍＣ）の形で算出されるが、本発明はこれに限定されず、体積比等の形で算出しても良い。
本発明は、ＴＨＣ計測原理を踏まえた［ｖｏｌ−ｐｐｍ］の濃度値（単位体積当たりの化学種の数）での校正を可能とするものである。
【００８４】
入力部９２は処理部９１に接続され、ＴＨＣ測定装置１００による炭化水素濃度の測定に係る種々の情報・指示等を処理部９１に入力するものである。
本実施例の処理部９１は専用品であるが、市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
【００８５】
表示部９３は入力部９２から処理部９１への入力内容や処理部９１による算出結果（炭化水素濃度の測定結果）等を表示するものである。
本実施例の表示部９３は専用品であるが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
【００８６】
本実施形態では赤外ランプ１０、分光器２０およびフォトダイオード３０により形成される光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置にガス容器４０を配置するが、本発明に係る炭化水素濃度測定装置はこれに限定されない。
本発明に係る炭化水素濃度測定装置の他の実施形態としては、光源および分光器により挟まれる位置にガス容器を配置する構成が挙げられる。
【００８７】
以下では、図１を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置の実施の一形態である校正装置２００について説明する。
校正装置２００はＴＨＣ測定装置１００を校正する装置である。
校正装置２００は燃料供給装置２１０、ガス供給装置２２０、供給配管２３０、気化装置２４０、第一搬送配管２５０、第一配管ヒータ２５５、反応管２６０、メッシュ２６３ａ・２６３ｂ、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・、加熱装置２７０、第二搬送配管２８０、第二配管ヒータ２８５、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０、ガス処理装置２９５、排気配管２９６および第三搬送配管２９７を具備する。
【００８８】
燃料供給装置２１０は本発明に係る燃料供給装置の実施の一形態であり、気化装置２４０に燃料を供給する装置である。
ここで、「燃料」は本発明に係る炭化水素濃度測定装置を校正するために用いられるガス（校正用ガス）の原料となるものであり、本実施形態では自動車用燃料（例えば、ガソリン、軽油等）である。
燃料供給装置２１０は燃料タンク２１１および流量調整弁２１２を具備する。
【００８９】
燃料タンク２１１は燃料を貯留する容器である。
流量調整弁２１２は燃料タンク２１１の開口部に設けられ、燃料タンク２１１から気化装置２４０に供給される燃料の流量（単位時間当たりの供給量）を調整する弁である。
【００９０】
本実施形態の燃料供給装置２１０は燃料タンク２１１および流量調整弁２１２を具備するが、本発明に係る燃料供給装置はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置が設置される施設に予め燃料を供給可能な設備が設けられている場合には、本発明に係る燃料供給装置を省略することが可能である。
【００９１】
ガス供給装置２２０は本発明に係るガス供給装置の実施の一形態であり、気化装置２４０に燃焼用ガスを供給する装置である。
ここで、「燃焼用ガス」は燃料を燃焼させるために必要となるガスである。燃焼用ガスは、少なくともその一部に酸素を含む。燃焼用ガスの例としては、酸素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスを混合したガス、空気（大気）等が挙げられる。
ガス供給装置２２０はガスタンク２２１および流量調整弁２２２を具備する。
【００９２】
ガスタンク２２１は燃焼用ガスを貯留する容器である。
流量調整弁２２２はガスタンク２２１の開口部に設けられ、ガスタンク２２１から気化装置２４０に供給される燃焼用ガスの流量（単位時間当たりの供給量）を調整する弁である。
【００９３】
本実施形態のガス供給装置２２０はガスタンク２２１および流量調整弁２２２を具備するが、本発明に係るガス供給装置はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置が設置される施設に予め燃焼用ガスを供給可能な設備が設けられている場合には、本発明に係るガス供給装置を省略することが可能である。
【００９４】
供給配管２３０は燃料供給装置２１０により供給される燃料、およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを気化装置２４０に搬送する配管である。
供給配管２３０は主管２３１、第一副管２３２および第二副管２３３を具備する。
【００９５】
主管２３１の一端部は後述する気化装置２４０の吸入側ポート２４２に接続される。
第一副管２３２の一端部は主管２３１の中途部に接続され、第一副管２３２の他端部は流量調整弁２１２に接続される。流量調整弁２１２が開かれると、燃料タンク２１１に貯留されている燃料が第一副管２３２および主管２３１を経て気化装置２４０に供給される。
第二副管２３３の一端部は主管２３１の他端部に接続され、第二副管２３３の他端部は流量調整弁２２２に接続される。流量調整弁２２２が開かれると、ガス供給装置２２０に貯留されている燃焼用ガスが第二副管２３３および主管２３１を経て気化装置２４０に供給される。
【００９６】
気化装置２４０は本発明に係る気化装置の実施の一形態であり、燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する装置である。
気化装置２４０は本体２４１、吸入側ポート２４２および吐出側ポート２４３を具備する。
【００９７】
本体２４１は箱状の筐体と、当該筐体の内部に収容される気化容器と、筐体および気化容器の間に収容されるとともに気化容器を加熱することにより気化容器に収容された燃料を気化させるヒータと、気化容器の内部で気化した燃料および燃焼用ガスを混合することにより生成した混合ガスを圧送するポンプと、を具備する。
本実施形態では、本体２４１の内部のヒータで気化容器を２００℃程度まで加熱することにより、燃料を気化する。
【００９８】
吸入側ポート２４２は気化装置２４０の内部（気化容器の内部）に燃料および燃焼用ガスを供給するための開口部を成す部材である。吸入側ポート２４２は本体２４１の内部に収容される気化容器に接続される。燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスは吸入側ポート２４２を経て気化容器に収容される。
【００９９】
吐出側ポート２４３は気化装置２４０の内部（気化容器の内部）において生成した混合ガスを反応管２６０に供給するための開口部を成す部材である。
吐出側ポート２４３は本体２４１の内部のポンプを介して気化容器に接続される。当該ポンプが作動することにより気化容器内の混合ガスが圧送され、吐出側ポート２４３を経て後述する第一搬送配管２５０に供給される。
【０１００】
本実施形態の気化装置２４０は専用品であるが、既存の気化装置（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ Ｕｎｉｔ）により達成しても良い。
【０１０１】
第一搬送配管２５０は気化装置２４０から反応管２６０に供給される混合ガスを搬送する配管である。
第一搬送配管２５０の一端部は気化装置２４０の吐出側ポート２４３に接続され、第一搬送配管２５０の他端部は反応管２６０の上流端部に接続される。
【０１０２】
第一配管ヒータ２５５は第一搬送配管２５０を加熱することにより第一搬送配管２５０を通じて搬送される混合ガスの温度を所定の温度以上に（燃料が液化しない程度の温度に）保持するものである。
第一配管ヒータ２５５は電気式のヒータであり、第一搬送配管２５０に巻回される。第一配管ヒータ２５５に通電することにより第一配管ヒータ２５５が発熱し、第一搬送配管２５０が加熱される。
【０１０３】
反応管２６０は本発明に係る反応管の実施の一形態である。
反応管２６０は第一反応管部材２６１および第二反応管部材２６２を具備する。
【０１０４】
第一反応管部材２６１は反応管２６０の上流側を成す管状（筒状）の部材である。
第一反応管部材２６１の一端部は反応管２６０の上流端部を成す。第一反応管部材２６１の一端部は第一搬送配管２５０を介して気化装置２４０に接続される。
第一反応管部材２６１の他端部にはフランジ２６１ａが形成される。
【０１０５】
第二反応管部材２６２は反応管２６０の下流側を成す管状（筒状）の部材である。
第二反応管部材２６２の一端部にはフランジ２６２ａが形成される。
第二反応管部材２６２の他端部は反応管２６０の下流端部を成す。第二反応管部材２６２の他端部はガス処理装置２９５に接続される。
【０１０６】
メッシュ２６３ａ・２６３ｂは金属製の網であり、第一反応管部材２６１の内部空間の中途部に所定の間隔を空けて設けられる。メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより、第一反応管部材２６１の内部空間は第一反応管部材２６１の長手方向に並ぶ形で三つの領域に区画される。
【０１０７】
ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は本発明に係る燃焼促進部材の実施の一形態である。
ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・はＳｉＣからなり、メッシュ２６３ａ・２６３ｂの網目を通過しない程度の大きさを有する粒状の部材である。ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は第一反応管部材２６１の内部空間を分割することにより生じた三つの領域のうち、メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより挟まれる領域に充填される。
【０１０８】
加熱装置２７０は本発明に係る加熱装置の実施の一形態である。
本実施形態の加熱装置２７０はカンタルヒータ等の電気ヒータであり、第一反応管部材２６１の中途部に配置される。より詳細には、加熱装置２７０の形状は螺旋状であり、加熱装置２７０は第一反応管部材２６１の外周面に巻回された形で配置される。
図１に示す如く、第一反応管部材２６１において加熱装置２７０が巻回される部分は、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が充填される領域（メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより挟まれる領域）に対応する。換言すれば、加熱装置２７０はＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が充填される領域を取り囲む位置に配置される。
加熱装置２７０に通電すると加熱装置２７０が発熱し、加熱装置２７０により発生した熱が第一反応管部材２６１に熱伝導することにより第一反応管部材２６１が加熱される。
また、第一反応管部材２６１の熱がＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・に熱伝導することにより、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が加熱される。
【０１０９】
図１に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の校正を行うとき、ＴＨＣ測定装置１００のガス容器４０（図２参照）はボルトによりフランジ２６１ａおよびフランジ２６２ａに固定される。
その結果、ガス容器４０は第一反応管部材２６１の他端部および第二反応管部材２６２の一端部に接続され、反応管２６０の中途部に介装される。
ガス容器４０が反応管２６０の中途部に介装された状態では、ガス容器４０は反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置に接続されることとなる。
【０１１０】
気化装置２４０により生成した混合ガスは、第一搬送配管２５０を経て第一反応管部材２６１の内部空間、すなわち反応管２６０の内部空間に供給され、反応管２６０の内部空間を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動する。
【０１１１】
第一反応管部材２６１の内部空間（反応管２６０の内部空間）に供給された混合ガスは、加熱装置２７０により加熱されている第一反応管部材２６１の内周面およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面に接触することによる熱伝導あるいは第一反応管部材２６１およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・からの輻射により加熱されて燃焼し、燃焼ガス（校正用ガス）が生成される。
第一反応管部材２６１の内部空間（反応管２６０の内部空間）に供給された混合ガスは反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動する過程でＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の隙間を通過する。ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は粒状に成形されておりその表面積（の和）は大きいので、混合ガスはＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面に効率良く接触することが可能であり、混合ガスの燃焼、ひいては校正用ガスの生成が促進される。
【０１１２】
校正用ガスに含まれる炭化水素の組成（校正用ガスに含まれる炭化水素に含まれる炭化水素の種類および当該種類毎の濃度）は、燃料の組成（種類）、気化装置２４０への単位時間当たりの燃料供給量（流量調整弁２１２の開度）、燃焼用ガスの組成（種類）、気化装置２４０への単位時間当たりの燃焼用ガス供給量（流量調整弁２２２の開度）、気化装置２４０による燃料の気化温度、気化装置２４０から反応管２６０への単位時間当たりの混合ガスの供給量（反応管２６０を移動する混合ガスおよび校正用ガスの単位時間当たりの流量）、加熱装置２７０の加熱温度（加熱装置２７０により加熱された反応管２６０およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の温度、等のパラメータにより変動する。
【０１１３】
校正用ガスは、さらに反応管２６０の内部空間を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動し、ガス容器４０（の内部空間）に導かれる。
ＴＨＣ測定装置１００は、校正用ガスがガス容器４０（の内部空間）を通過するときに測定を行うことにより、校正用ガスに含まれる（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、をそれぞれ測定する。
【０１１４】
ガス容器４０（の内部空間）を通過した校正用ガスは、さらに反応管２６０の内部空間（第二反応管部材２６２の内部空間）を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動し、ガス処理装置２９５に収容される。
【０１１５】
ガス処理装置２９５は校正用ガスを処理する、より詳細には校正用ガスに含まれる炭化水素を完全に燃焼する装置である。
【０１１６】
排気配管２９６はガス処理装置２９５により処理された校正用ガスを外部に排出する配管である。
排気配管２９６の一端部はガス処理装置２９５に接続され、排気配管２９６の他端部は外気に開放される。
ガス処理装置２９５により処理された校正用ガスは、排気配管２９６を通って外部に排出される。
【０１１７】
第二搬送配管２８０は反応管２６０の内部に収容された校正用ガスの一部をガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に搬送するための配管である。
第二搬送配管２８０の一端部は第二反応管部材２６２の中途部、すなわち反応管２６０においてガス容器４０が接続される部分よりも下流端部側となる部分に接続され、第二搬送配管２８０の他端部はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に接続される。
ガス容器４０を通過した校正用ガスの一部は第二搬送配管２８０を通って搬送され、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給される。
【０１１８】
第二配管ヒータ２８５は第二搬送配管２８０を加熱することにより第二搬送配管２８０を通って搬送される校正用ガスの温度を所定の温度以上に（校正用ガスに含まれる炭化水素が液化しない程度の温度に）保持するものである。
第二配管ヒータ２８５は電気式のヒータであり、第二搬送配管２８０に巻回される。第二配管ヒータ２８５に通電することにより第二配管ヒータ２８５が発熱し、第二搬送配管２８０が加熱される。
【０１１９】
ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０は本発明に係るガスクロマトグラフ質量分析装置の実施の一形態であり、第二搬送配管２８０を介して反応管２６０から供給された校正用ガスに含まれる炭化水素の濃度を、炭化水素の種類毎（化学種毎）に測定する。
ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０は既存のガスクロマトグラフ質量分析装置により達成することが可能である。
【０１２０】
第三搬送配管２９７はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０により炭化水素の濃度の測定が行われた後の校正用ガスをガス処理装置２９５に搬送する配管である。
第三搬送配管２９７の一端部はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に接続され、第三搬送配管２９７の他端部はガス処理装置２９５に接続される。
【０１２１】
ＴＨＣ測定装置１００の測定結果（厳密には、ＴＨＣ測定装置１００による校正用ガスに含まれる（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、の測定結果）と、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果（厳密には、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果に基づいて算出される（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和）と、を比較することにより、ＴＨＣ測定装置１００の校正が行われる。
本実施形態では、具体的にはＴＨＣ測定装置１００の測定結果がガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果に略一致するように、処理部９１に記憶された係数Ｋ１、係数Ｋ２、係数Ｋ３等の値が適宜修正される。
【０１２２】
以上の如く、校正装置２００は、
光を発生させる赤外ランプ１０と、
赤外ランプ１０により発生した光を周期的に波長変動させる分光器２０と、
分光器２０により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード３０と、
赤外ランプ１０、分光器２０およびフォトダイオード３０により形成される光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置または赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス１を収容可能かつ光を透過可能なガス容器４０と、
フォトダイオード３０により検出された光の強度に基づいて、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置９０と、
を具備するＴＨＣ測定装置１００を校正する装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置２１０と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置２２０と、
燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置２４０と、
上流端部が気化装置２４０に接続され、気化装置２４０により供給される混合ガスが内部空間を通って上流端部から下流端部に向かって移動する反応管２６０と、
反応管２６０の中途部に配置され、反応管２６０の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置２７０と、
を具備し、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガス容器４０を接続することによりガス容器４０に前記校正用ガスを収容する。
このように構成することにより、ＴＨＣ測定装置１００のガス容器４０に校正用ガスを供給することが可能であり、ひいてはＴＨＣ測定装置１００の校正を行うことが可能である。
【０１２３】
また、校正装置２００は、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置２９０を接続することにより校正用ガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給する。
このように構成することにより、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０による校正用ガスの測定結果に基づいてＴＨＣ測定装置１００の校正を行うことが可能であり、校正装置２００によるＴＨＣ測定装置１００の校正の精度（信頼性）が向上する。
【０１２４】
また、校正装置２００は、
反応管２６０においてガス容器４０が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置２９０を接続することにより校正用ガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給する。
このように構成することにより、ガス容器４０を通過してＴＨＣ測定装置１００による測定の対象となった校正用ガスと同じガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給することが可能であり、校正装置２００によるＴＨＣ測定装置１００の校正の精度（信頼性）が向上する。
【０１２５】
また、校正装置２００は、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分に対応する反応管２６０の内部空間に配置され、加熱装置２７０により加熱された状態で混合ガスに接触することにより混合ガスの燃焼を促進するＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・を具備する。
このように構成することにより、効率良く校正用ガスを生成することが可能である。
【０１２６】
また、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は、
複数の粒状のＳｉＣからなる。
このように構成することにより、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面積の和を大きくすることが可能であり、ひいては混合ガスに接触する面積を大きくして混合ガスの燃焼をより促進することが可能である。
【０１２７】
本実施形態のＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・はＳｉＣからなるが、本発明に係る燃焼促進部材を構成する材料はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る燃焼促進部材を構成する材料は、混合ガスおよび校正用ガスと反応せず、加熱装置による加熱により破損されず、かつ内部空間を通過する混合ガスに熱を伝達可能な材料であれば他の材料でも良い。
また、燃焼促進部材は単一の材料からなるものに限定されず、異なる複数の材料からなる部材の混合体でも良い。
【０１２８】
本発明に係る燃焼促進部材の形状は本実施形態のＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の如き粒状に限定されず、反応管の内部空間における混合ガスおよび混合ガスとの接触面積を大きくすることが可能な形状であれば良い。
これは、燃焼促進部材と混合ガスとの接触面積が大きいほど、燃焼促進部材から混合ガスに伝達される熱量が大きくなり、混合ガスの燃焼を促進する効果が大きくなることによる。
本発明に係る燃焼促進部材の形状の他の例としては、多孔体状（塊の内部に気体が通過可能な孔が複数形成された形状）、針状等が挙げられる。
【０１２９】
本実施形態の反応管２６０（第一反応管部材２６１および第二反応管部材２６２）はステンレス鋼からなるが、本発明に係る反応管を構成する材料はこれに限定されない。
すなわち、混合ガスおよび校正用ガスと反応せず、加熱装置２７０による加熱により破損されず、かつ内部空間を通過する混合ガスに熱を伝達可能な材料であれば他の材料でも良い。反応管を構成する材料の他の例としては、ガラス、石英、セラミックス等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 測定対象ガス
１０ 赤外ランプ（光源）
２０ 分光器
３０ フォトダイオード（受光器）
４０ ガス容器
９０ データ処理装置（濃度算出装置）
１００ ＴＨＣ測定装置（炭化水素濃度測定装置）
２００ 校正装置（炭化水素濃度測定装置用校正装置）
２１０ 燃料供給装置
２２０ ガス供給装置
２４０ 気化装置
２６０ 反応管
２６４ ＳｉＣビーズ（燃焼促進部材）
２７０ 加熱装置
２９０ ガスクロマトグラフ質量分析装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、（ｃ）アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量に基づいて測定対象ガスに含まれる各グループに属する炭化水素濃度の和を測定する炭化水素濃度測定装置を校正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する技術を測定原理で分類すると、代表的なものとしては水素炎イオン化法（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＦＩＤ）を用いるもの、非分散形赤外線分析法（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いるものが知られている。
【０００３】
しかし、水素炎イオン化法を用いる技術は、実質的には測定の対象となるガスに含まれる炭素原子の個数をカウントするものであり、その測定精度自体は高いが測定の対象となるガスに含まれる炭化水素の化学種毎の組成を測定することはできないこと、リアルタイムでの計測に不向きであること、という問題を有する。
【０００４】
また、非分散形赤外線分析法を用いる技術は、原理的には応答遅れの無いリアルタイムな炭化水素の非接触濃度計測が可能であるが、炭化水素はその種類毎に固有の吸収波長帯（吸収量が多い波長帯）を持っているので、測定対象となるガス中に含まれる炭化水素の種類毎に対応する波長帯の光を発生する光源および受光素子を用意する必要が生じる。
特に、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の種類は場合によっては２００種類を超えるため、全ての種類の炭化水素に対応する光源および受光素子を用意した場合には装置が非常に大型化し、かつ装置の製造コストが膨大なものとなるという問題を有する。
【０００５】
上記問題を解消する技術として、出願人らは、「単数または複数の化学種からなる炭化水素を含むガスに前記単数または複数の化学種に共通の吸収領域を含む波長帯の光を照射する照射部と、前記照射部により前記ガスに照射された光を検出する検出部と、前記検出部により検出された光に基づいて前記共通の吸収領域の吸光度を算出し、当該吸光度に基づいて前記共通の吸収領域の波長帯の光を吸収する化学種の濃度の和を算出する解析部と、を具備する炭化水素濃度測定装置」を提案している（特願２００７−２８９７６６号参照）。
この技術は、例えば炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、（ｃ）アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより各グループに属する炭化水素の濃度（の和）を検出可能とし、装置に必要な光源および受光素子の数を減らし、装置の小型化を可能とする。
【０００６】
しかし、上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置を従来の測定装置の校正方法で容易かつ確実に校正することは困難であるという問題を有する。
【０００７】
従来の測定装置の校正方法としては、含まれる炭化水素の種類が限定されたガス（例えば、プロパンガス）を校正用のガスとして用いる方法が知られているが、この方法では、測定対象となる炭化水素の種類が数百種類にも及ぶ上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置を適切に校正することが出来ない。
【０００８】
また、触媒の性能評価を行う装置として特許文献１に記載のガス分析試験装置が知られている。特許文献１に記載の装置は一酸化炭素濃度計、二酸化炭素濃度計、窒素酸化物濃度計、酸素濃度計、硫黄酸化物濃度計およびＴＨＣ計を有する。
しかし、特許文献１に記載の装置が有するＴＨＣ計は上記水素炎イオン化法を用いる測定機器であり、炭化水素を炭素量で検出する（測定値の単位はｐｐｍＣ）ため、そのまま上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置の校正に応用することが出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１９００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、測定対象ガスを透過した光の強度に基づいて測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置の校正を行うことが可能な炭化水素濃度測定装置用校正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記受光器により検出された光の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を校正する炭化水素濃度測定装置用校正装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置と、
前記燃料供給装置により供給される燃料および前記ガス供給装置により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置と、
上流端部が前記気化装置に接続され、前記気化装置により供給される前記混合ガスが内部空間を通って前記上流端部から下流端部に向かって移動する反応管と、
前記反応管の中途部に配置され、前記反応管の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置と、
を具備し、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置に前記ガス容器を接続することにより前記ガス容器に前記校正用ガスを収容するものである。
【００１３】
請求項２においては、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給するものである。
【００１４】
請求項３においては、
前記反応管において前記ガス容器が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給するものである。
【００１５】
請求項４においては、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分に対応する前記反応管の内部空間に配置され、前記加熱装置により加熱された状態で前記混合ガスに接触することにより前記混合ガスの燃焼を促進する燃焼促進部材を具備するものである。
【００１６】
請求項５においては、
前記燃焼促進部材は、
複数の粒状のＳｉＣを含むものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、測定対象ガスを透過した光の強度に基づいて測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置の校正を行うことが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態を示す図。
【図３】本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態の光学系を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図２および図３を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の一形態であるＴＨＣ測定装置１００について説明する。
【００２０】
図２に示すＴＨＣ測定装置１００は、測定対象ガス１に含まれる炭化水素の濃度和（Ｔｏｔａｌ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）を測定する装置である。
「測定対象ガス」は、少なくともその一部に炭化水素を含む気体を広く指す。「測定対象ガス」の具体例としては、自動車の排気ガス等が挙げられる。
測定対象ガスに含まれる炭化水素は必ずしも常温（２５℃）かつ常圧（１気圧）において気化している必要はなく、例えば加熱することにより気化するものであっても良い。
「炭化水素」は、炭素と水素とからなる化合物である化学種を単数または複数種類含む。
炭化水素に含まれる化学種は、その構造からアルカン、アルケン、アルキン、芳香族炭化水素等に分類される。
「アルカン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ；１以上の整数）で表される鎖状飽和炭化水素を指す。なお、本発明においてはシクロアルカンはアルカンに含まれるものとする。
「シクロアルカン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎ；３以上の整数）で表される環状飽和炭化水素を指す。
「アルケン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎ；２以上の整数）で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「アルキン」は、一般式ＣｎＨ２ｎ−２（ｎ；２以上の整数）で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「芳香族炭化水素」は、単環または複数の環（縮合環）構造を有する炭化水素である。
【００２１】
本実施形態のＴＨＣ測定装置１００は、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、に属する炭化水素がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより、各グループに属する炭化水素の濃度和を測定する。
なお、「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して２８００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下の波長帯であり、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して３０００ｃｍ−１以上３２００ｃｍ−１以下の波長帯であり、「アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して３２００ｃｍ−１以上３４００ｃｍ−１以下の波長帯である。
【００２２】
ＴＨＣ測定装置１００は、フレーム１１０、光源側光学系ユニット１２０、ガス容器４０、フォトダイオード３０、チョッパ・分光器制御装置７０、ロックインアンプ８０およびデータ処理装置９０を具備する。
【００２３】
フレーム１１０はＴＨＣ測定装置１００の他の部材、特に光学系を構成する部材の相対的な位置を保持するための構造体である。
フレーム１１０はベース部材１１１、ユニット支持部材１１２、容器支持部材１１３およびフォトダイオード支持部材１１４を具備する。
【００２４】
ベース部材１１１はフレーム１１０の主たる構造体を成す部材である。フレーム１１０を構成する他の部材はベース部材１１１に固定される。
【００２５】
ユニット支持部材１１２は光源側光学系ユニット１２０をベース部材１１１に固定する部材である。ユニット支持部材１１２の下端部はベース部材１１１に固定され、ユニット支持部材１１２の上端部は光源側光学系ユニット１２０に固定される。
【００２６】
容器支持部材１１３はガス容器４０をベース部材１１１に固定する部材である。容器支持部材１１３の下端部はベース部材１１１に固定され、容器支持部材１１３の上端部はガス容器４０に固定される。
【００２７】
フォトダイオード支持部材１１４はフォトダイオード３０をベース部材１１１に固定する部材である。フォトダイオード支持部材１１４の下端部はベース部材１１１に固定され、フォトダイオード支持部材１１４の上端部はフォトダイオード３０に固定される。
【００２８】
光源側光学系ユニット１２０はＴＨＣ測定装置１００の光学系のうち、ガス容器４０よりも赤外ランプ１０寄りに配置される部材をまとめたものである。
光源側光学系ユニット１２０はケース１２１、赤外ランプ１０、第一集光レンズ６１、光チョッパ５０、コリメートレンズ６２、分光器２０および第二集光レンズ６３を具備する。
【００２９】
ケース１２１は箱状の部材であり、光源側光学系ユニット１２０を構成する他の部材を収容するとともに当該他の部材の相対的な位置関係を保持する。
ケース１２１はユニット支持部材１１２を介してベース部材１１１に固定される。
光源側光学系ユニット１２０に収容される各部材（ＴＨＣ測定装置１００の光学系を成す部材）の詳細については後述する。
【００３０】
ガス容器４０は本発明に係るガス容器の実施の一形態であり、測定対象ガス１を収容する容器である。
本実施形態のガス容器４０は胴体部材４１、入口側窓部材４２および出口側窓部材４３を具備する。
【００３１】
胴体部材４１はガス容器４０の主たる構造体を成す円筒形状の部材である。
胴体部材４１は、後述する反応管２６０（図１参照）に接続され、胴体部材４１の内部を測定対象ガス１（ここでは、排気ガス）が通過する。胴体部材４１は容器支持部材１１３を介してベース部材１１１に固定される。
【００３２】
入口側窓部材４２および出口側窓部材４３は胴体部材４１に形成された二つの開口部に嵌設されたガラスまたは石英からなる部材である。
【００３３】
フォトダイオード３０はフォトダイオード支持部材１１４を介してベース部材１１１に固定される。フォトダイオード３０の詳細については後述する。
【００３４】
以下では、ＴＨＣ測定装置１００の光学系について説明する。
図３に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の光学系は、赤外ランプ１０、分光器２０、フォトダイオード３０、第一集光レンズ６１、コリメートレンズ６２、第二集光レンズ６３および光チョッパ５０により構成される。
【００３５】
赤外ランプ１０は本発明に係る光源の実施の一形態であり、ＴＨＣ測定装置１００の光学系の最上流部を成す部材である。
図２に示す如く、赤外ランプ１０はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
本実施形態の赤外ランプ１０は赤外光を発生させるものであり、赤外ランプ１０により発生する赤外光の波長帯は、「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」を全て含む。
【００３６】
本実施形態の赤外ランプ１０は赤外光を発生するが、本発明に係る光源はこれに限定されない。これは、本発明に係る光源が発生する光（の波長）は測定対象ガスが吸収する波長帯に応じて適宜選択されるものであることによる。
すなわち、本発明に係る光源により発生する光には、赤外光、可視光、および紫外光が含まれる。
【００３７】
分光器２０は本発明に係る分光器の実施の一形態であり、赤外ランプ１０により発生した光を周期的に波長変動させるものである。
図３に示す如く、分光器２０はグレーティング２１およびＭＥＭＳミラー２６を具備する。
【００３８】
グレーティング２１は赤外ランプ１０により発生した光を回折させることにより波長毎に分光するものである。
本実施形態のグレーティング２１は溝が多数（１ｍｍに数百から数千本程度）形成された回折格子である。グレーティング２１に入射された光は回折されて波長毎に分光され、分光された光は波長に応じて異なる反射角度（回折角度）で反射される。
図２に示す如く、グレーティング２１はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
【００３９】
ＭＥＭＳミラー２６はグレーティング２１により反射された光を所定の方向に反射するものである。ＭＥＭＳミラー２６はいわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により製造される。
図２に示す如く、ＭＥＭＳミラー２６はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、ＭＥＭＳミラー２６は基部２６ａおよび回動部２６ｂを有する。
【００４０】
基部２６ａは平板状の部材であり、その中央部には開口部２６ｃが形成される。
【００４１】
回動部２６ｂは平板状の部材であり、開口部２６ｃに収容される位置に配置され、基部２６ａに対して回動可能に連結され、支持される。回動部２６ｂは、基部２６ａとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部２６ａに対して回動する。
図２に示す如く、回動部２６ｂに力が作用していない状態では回動部２６ｂと基部２６ａとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部２６ｂは基部２６ａの一対の板面と回動部２６ｂの板面とが平行となる姿勢（基準姿勢）で保持される。
回動部２６ｂの一方の板面には金、アルミニウム等の薄膜が形成され、当該薄膜がＭＥＭＳミラー２６の反射面を成す。
【００４２】
本実施形態のＭＥＭＳミラー２６はいわゆる電磁力式のミラーである。
基部２６ａには開口部２６ｃ、ひいては回動部２６ｂを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部２６ｂは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部２６ｂには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
【００４３】
回動部２６ｂに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部２６ｂにローレンツ力が作用する。その結果、回動部２６ｂが基部２６ａに対して回動し、回動部２６ｂに形成された反射面の角度が変更される。
回動部２６ｂに作用するローレンツ力の大きさは、回動部２６ｂに形成された配線に印可される電圧値、ひいては電流値に対応した大きさを有する。
従って、回動部２６ｂに形成された配線に印可される電圧値（電流値）を調整することにより、回動部２６ｂの回動角度、ひいてはＭＥＭＳミラー２６の反射角度を調整することが可能である。
【００４４】
ＭＥＭＳミラー２６の反射角度が変化すると、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向（本実施形態では、フォトダイオード３０に向かう方向）に反射される光がグレーティング２１から入射される角度が変化する。
従って、ＭＥＭＳミラー２６の反射角度を調整することにより、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向に反射される光の波長を調整することが可能である。
【００４５】
また、回動部２６ｂに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部２６ｂは基部２６ａとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部２６ｂに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部２６ｂは当該所定の周波数で揺動し、ＭＥＭＳミラー２６により所定の方向に反射される光が周期的に波長変動する（光の波長が周期的に変動する）。
以下、ＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂが揺動する周期を「分光器２０の分光周期」という。
【００４６】
本実施形態のＭＥＭＳミラー２６はいわゆる電磁力式のミラーであるが、本発明に係るＭＥＭＳミラーはこれに限定されず、他の駆動形式（例えば、静電式、圧電式、熱歪式）で基部に対して回動部を回動させても良い。
本発明に係るＭＥＭＳミラーは市販のＭＥＭＳミラーにより達成することが可能である。
【００４７】
フォトダイオード３０は本発明に係る受光器の実施の一形態であり、分光器２０により波長変動された光の強度を検出するものである。
本実施形態のフォトダイオード３０は受光した光の強度を検出する半導体素子からなり、受光した光の強度に応じた電気信号を出力（送信）する。
【００４８】
図２および図３において二点鎖線で示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の光学系は、赤外ランプ１０から分光器２０、ガス容器４０を経てフォトダイオード３０に至る光路Ａを形成する。
図２に示す如く、ガス容器４０は光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置に配置される。
赤外ランプ１０により発生した光は、分光器２０により周期的に波長変動された状態で入口側窓部材４２を透過して胴体部材４１の内部に進入する。胴体部材４１の内部に進入した光は胴体部材４１の内部に収容されている測定対象物を透過し、次いで出口側窓部材４３を透過して胴体部材４１の外部（ガス容器４０の外部）に導かれ、フォトダイオード３０により受光される。
【００４９】
第一集光レンズ６１は赤外ランプ１０により発生する光を集光（収束）する光学素子である。
図２に示す如く、第一集光レンズ６１はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、第一集光レンズ６１は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置に配置される。
【００５０】
コリメートレンズ６２は第一集光レンズ６１により集光された光を平行光とし、分光器２０（より詳細には、グレーティング２１）に照射する光学素子である。
図２に示す如く、コリメートレンズ６２はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、コリメートレンズ６２は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれ、かつ第一集光レンズ６１よりも下流側となる位置に配置される。
また、コリメートレンズ６２は第一集光レンズ６１により集光された光の焦点Ｂ（図３中の白丸）よりも光路Ａにおいて下流側となる位置に配置される。
【００５１】
第二集光レンズ６３は分光器２０により波長変動された光を集光（収束）してフォトダイオード３０に照射する（受光させる）光学素子である。
図２に示す如く、第二集光レンズ６３はケース１２１においてガス容器４０の入口側窓部材４２に対向する位置に形成された開口部に嵌設され、光源側光学系ユニット１２０の内部から外部に光を照射する窓としての機能を兼ねる。
【００５２】
光チョッパ５０はＭＥＭＳチョッパ部材５１およびスリット部材５６を具備する。
図２に示す如く、光チョッパ５０はケース１２１の内部の所定の位置に固定される。
図３に示す如く、光チョッパ５０は光路Ａにおいて赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置、より詳細には第一集光レンズ６１およびコリメートレンズ６２により挟まれる位置に配置される。
【００５３】
ＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により製造される。
図３に示す如く、ＭＥＭＳチョッパ部材５１は基部５１ａおよび回動部５１ｂを有する。
【００５４】
基部５１ａは一対の板面を有する平板状の部材であり、基部５１ａの中央部には基部５１ａの一対の板面を貫通する開口部５１ｃが形成される。
【００５５】
回動部５１ｂは平板状の部材であり、開口部５１ｃに収容される位置に配置され、基部５１ａに対して回動可能に連結され、支持される。回動部５１ｂは、基部５１ａとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部５１ａに対して回動する。
図３に示す如く、回動部５１ｂに力が作用していない状態では回動部５１ｂと基部５１ａとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部５１ｂは基部５１ａの一対の板面と回動部５１ｂの板面とが平行となる姿勢（基準姿勢）で保持される。その結果、開口部５１ｃは回動部５１ｂにより閉塞された（閉じられた）状態となる。
【００５６】
本実施形態のＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆる電磁力式のアクチュエータである。
基部５１ａには開口部５１ｃ、ひいては回動部５１ｂを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部５１ｂは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部５１ｂには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
【００５７】
回動部５１ｂは、電圧の印加状態に対応して基部５１ａに対して回動する。
すなわち、回動部５１ｂに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部５１ｂにはローレンツ力が作用する。その結果、回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動し、開口部５１ｃ（厳密には、開口部５１ｃの一部）が開いた状態となる。
【００５８】
また、回動部５１ｂに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部５１ｂは基部５１ａとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部５１ｂに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部５１ｂは当該所定の周波数で揺動し、開口部５１ｃを開閉する。
【００５９】
図３において実線で示す如く、回動部５１ｂが基準姿勢をとっているとき、第一集光レンズ６１により集光された光は回動部５１ｂにより遮断され、フォトダイオード３０に到達しない。回動部５１ｂが基準姿勢をとることにより、光が光チョッパ５０により遮断される状態を「遮断状態」という。
図３において点線で示す如く、回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動した姿勢をとっているとき、第一集光レンズ６１により集光された光は回動部５１ｂに遮断されずに開口部５１ｃを通過し、フォトダイオード３０に到達する。回動部５１ｂが基部５１ａに対して回動した姿勢をとることにより、光が光チョッパ５０を通過する状態を「通過状態」という。
このように、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂは、回動することにより「通過状態」および「遮断状態」のいずれかの状態に切り替えることが可能である。
以下、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂが回動（揺動）する周期、より厳密には通過状態の開始から遮断状態への移行を経て再び通過状態に移行するまでの周期を「光チョッパ５０のチョッピング周期」という。
【００６０】
本実施形態のＭＥＭＳチョッパ部材５１はいわゆる電磁力式のアクチュエータであるが、本発明に係るＭＥＭＳチョッパ部材はこれに限定されず、他の駆動形式（例えば、静電式、圧電式、熱歪式）で基部に対して回動部を回動させても良い。
また、市販のＭＥＭＳミラーその他のＭＥＭＳアクチュエータを本発明に係るＭＥＭＳチョッパ部材として流用することが可能である。
【００６１】
「光チョッパ５０のチョッピング周期」は、「分光器２０の分光周期」よりも短くなるように設定される（光チョッパ５０のチョッピング周波数は、分光器２０の分光周波数よりも大きくなるように設定される）。
既存のＭＥＭＳミラーを流用してＭＥＭＳチョッパ部材５１を構成した場合、光チョッパ５０のチョッピング周期を１０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃ程度に設定することが可能である（光チョッパ５０のチョッピング周波数を１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度に設定することが可能である）。
従って、光チョッパ５０のチョッピング周期よりも短くならない範囲で「分光器２０の分光周期」を短くすることが可能であり、ＴＨＣ測定装置１００の高速応答性（リアルタイム性）の向上に寄与する。ここでいう高速応答性とは、ごく短時間における測定対象ガスの組成変動（本実施形態では、炭化水素濃度の変動）を精度良く検出可能であることを指す。
【００６２】
図３に示す如く、本実施形態では、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の開口部５１ｃは焦点Ｂに対応する位置（焦点Ｂの近傍となる位置）に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ１０により発生した光が細く収束された状態で開口部５１ｃを通過することとなり、回動部５１ｂが基準姿勢から大きく回動しなくても「通過状態」と「遮断状態」との切り替えを行うことが可能であり、光チョッパ５０のチョッピング周期をより短くすることが可能である。
このチョッピングにより受光強度は強くなり（周波数領域にもよるが、受光素子は高周波数になるほど感度が大きい）、ひいてはＳ／Ｎ比を大きくすることが可能である。また、ロックインアンプを組み合わせることによりノイズ成分の除去を効果的に行うことが可能であり、Ｓ／Ｎ比をさらに大きくすることが可能である。
【００６３】
本実施形態では回動部５１ｂが基準姿勢となるときには回動部５１ｂにより開口部５１ｃが閉塞されるが、ここでいう「閉塞される」とは、開口部５１ｃが回動部５１ｂにより完全に密閉される（開口部５１ｃの端面と回動部５１ｂとの間に隙間が無い）ことを指すのではなく、光が開口部５１ｃを通過出来ない程度に覆われることを指す。
【００６４】
スリット部材５６は赤外ランプ１０により発生した光を絞る（外乱光を光路Ａから排除することによりＴＨＣ測定装置１００の波長分解能を向上させる）ものである。
スリット部材５６は一対の板面を有する板状の部材であり、スリット部材５６にはスリット部材５６の一対の板面を貫通する溝であるスリット５６ａが形成される。
【００６５】
スリット部材５６はＭＥＭＳチョッパ部材５１に隣接する位置に配置される。本実施形態では、スリット部材５６はＭＥＭＳチョッパ部材５１の後側の板面（ＭＥＭＳチョッパ部材５１の基部５１ａの一対の板面のうち、光路Ａの下流側となる板面）に貼り合わされる形で固定される。
従って、ＭＥＭＳチョッパ部材５１は光の光路Ａにおいてスリット部材５６よりも上流側に配置される（スリット部材５６は光の光路ＡにおいてＭＥＭＳチョッパ部材５１よりも下流側に配置される）こととなる。
このように構成することは、以下の利点を有する。すなわち、仮にＭＥＭＳチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置した場合には、ＭＥＭＳチョッパ部材の回動部により遮断（反射）された光の一部がスリット部材により更に反射されて外乱光となり、ＭＥＭＳチョッパ部材の基部の開口部を通過して分光器、ひいては受光器に到達し、受光器による光の強度の検出精度を低下させる場合がある。
そのため、ＭＥＭＳチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置する場合には、このような外乱光の影響を排除するためにスリット部材の形状、表面の色、配置等を別途工夫する必要があるが、本実施形態の如くスリット部材５６を光の光路ＡにおいてＭＥＭＳチョッパ部材５１よりも下流側に配置した場合には回動部５１ｂにより遮断（反射）された光がスリット部材５６により再度反射されることが無いので、容易に外乱光の影響を排除することが可能であり、ひいてはＴＨＣ測定装置１００の波長分解能を向上させることが可能である。
【００６６】
ＭＥＭＳチョッパ部材５１に固定されたスリット部材５６のスリット５６ａは、焦点Ｂに対応する位置（焦点Ｂの近傍となる位置）に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ１０により発生した光が細く収束された状態でスリット５６ａを通過することとなり、スリット５６ａを通過する光の光量を確保しつつスリット５６ａを極力細くして外乱光の影響を排除することが可能であり、ＴＨＣ測定装置１００のＳ／Ｎ比の向上と波長分解能の向上とを両立することが可能である。
【００６７】
既存のＭＥＭＳミラーを流用してＭＥＭＳチョッパ部材５１を構成した場合、ＭＥＭＳチョッパ部材５１を例えば縦２０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度の大きさに抑えることが可能である。また、スリット部材５６の厚さも数ｍｍ程度に抑えることが可能である。
従って、ＭＥＭＳチョッパ部材５１およびスリット部材５６を合わせたサイズ、すなわち光チョッパ５０を全体としてコンパクトにすることが可能であり、光チョッパ５０を小型化することが可能である。
また、光チョッパ５０を小型化することにより、ＴＨＣ測定装置１００の光学系全体を小型化することが可能である。ＴＨＣ測定装置１００を小型化することは、ＴＨＣ測定装置１００を自動車に取り付けて走行中の自動車の排気ガスの分析を行う場合に特に有効である。
【００６８】
以下では、ＴＨＣ測定装置１００の制御系について説明する。
図２に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の制御系は、チョッパ・分光器制御装置７０、ロックインアンプ８０およびデータ処理装置９０により構成される。
【００６９】
チョッパ・分光器制御装置７０は光チョッパ５０および分光器２０のＭＥＭＳミラー２６の動作を制御する装置である。
チョッパ・分光器制御装置７０は光チョッパ５０、より厳密にはＭＥＭＳチョッパ部材５１に接続され、ＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂに形成された配線に所定の周期（チョッピング周期に対応する周期）の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置７０はＭＥＭＳミラー２６に接続され、ＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂに形成された配線に所定の周期（分光周期に対応する周期）の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置７０はＭＥＭＳミラー駆動制御用の発振回路であり、周波数設定可能なものであれば、汎用的なもので達成することが可能である。
【００７０】
ロックインアンプ８０はフォトダイオード３０により受光された光の強度に応じた電気信号（測定信号）からノイズ成分を除去するものである。
ロックインアンプ８０はフォトダイオード３０に接続され、フォトダイオード３０から測定信号を受信することが可能である。
ロックインアンプ８０はチョッパ・分光器制御装置７０に接続され、チョッパ・分光器制御装置７０がＭＥＭＳチョッパ部材５１の回動部５１ｂに形成された配線に印可する電圧のタイミングを示す信号（参照信号）、およびＭＥＭＳミラー２６の回動部２６ｂに形成された配線に印加される電圧のタイミングを示す信号（分光周期信号）をチョッパ・分光器制御装置７０から受信することが可能である。
ロックインアンプ８０は測定信号および参照信号に基づいてノイズ成分が除去された測定信号（補正測定信号）を生成する。
ロックインアンプ８０は既知のロックインアンプまたはこれと等価な機能を発現する回路等により達成される。
【００７１】
データ処理装置９０は本発明に係る濃度算出装置の実施の一形態である。
データ処理装置９０はフォトダイオード３０により受光された光の強度に基づいて、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうち、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度和をグループ毎に算出する。
データ処理装置９０は処理部９１、入力部９２および表示部９３を具備する。
【００７２】
処理部９１は種々のプログラム等を格納し、これらのプログラム等を展開し、これらのプログラム等に従って所定の演算を行い、当該演算結果等を記憶することができる。
【００７３】
処理部９１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
本実施例の処理部９１は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
【００７４】
処理部９１はロックインアンプ８０に接続され、ロックインアンプ８０から補正測定信号および分光周期信号を取得（受信）することが可能である。
【００７５】
処理部９１は処理部９１において行われる種々の演算等に用いられる情報、演算結果等を記憶することが可能である。
処理部９１は、基準となるガス（以下、基準ガス）のスペクトルを記憶している。
「基準ガス」は、測定対象ガスに含まれる炭化水素の三つの吸収波長帯の光を吸収しないことが予め分かっているガスである。基準ガスの具体例としては、窒素ガスが挙げられる。
「基準ガスのスペクトル」は基準ガスに光を照射したときの波長と光の強度との関係を示すものである。
本実施例では、基準ガスのスペクトルの波長帯は波数に換算して２０００ｃｍ−１以上４０００ｃｍ−１以下の範囲に設定される。これは、炭化水素の三つのグループの吸収波長帯を全て含む範囲に設定するためである。
【００７６】
処理部９１は、ロックインアンプ８０から取得された補正測定信号および分光周期信号に基づいて、（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、にそれぞれ対応する吸収波長帯の吸光度を算出する。
【００７７】
処理部９１は、補正測定信号および分光周期信号を照合することにより、取得された補正測定信号が（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループ、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループ、のうちのどのグループに対応する波長帯の光の強度を示すものかを特定する。
次に、処理部９１は、以下の数１に基づいて補正測定信号と基準ガスのスペクトルにおいて対応する波長帯の強度との差分を算出することにより、対応する波長帯の吸光度を算出する。
【００７８】
【数１】
【００７９】
数１において、Ａｎは吸光度を指し、Ｉｎは測定対象ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指し、（Ｉｎ）０は基準ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指す。
【００８０】
処理部９１は、数１に基づいて算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
具体的には、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ１と「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ２と「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部９１は、処理部９１に予め記憶された係数Ｋ３と「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス１に含まれる「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
【００８１】
処理部９１は、上記算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」の和として、「測定対象ガス１の全炭化水素濃度」を算出する。
【００８２】
処理部９１は、算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「測定対象ガス１の全炭化水素濃度」を適宜記憶する。
【００８３】
なお、上記係数Ｋ１、係数Ｋ２および係数Ｋ３の初期値は、ＦＩＤ−ＧＣ等により予め炭化水素の組成が分かっているガスをＴＨＣ測定装置１００により測定して得られた「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果に基づいて実験的に定められる。
また、本実施例の場合、処理部９１により算出される各グループに属する炭化水素の濃度の和および全炭化水素濃度はメタン換算濃度値（ｐｐｍＣ）の形で算出されるが、本発明はこれに限定されず、体積比等の形で算出しても良い。
本発明は、ＴＨＣ計測原理を踏まえた［ｖｏｌ−ｐｐｍ］の濃度値（単位体積当たりの化学種の数）での校正を可能とするものである。
【００８４】
入力部９２は処理部９１に接続され、ＴＨＣ測定装置１００による炭化水素濃度の測定に係る種々の情報・指示等を処理部９１に入力するものである。
本実施例の処理部９１は専用品であるが、市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
【００８５】
表示部９３は入力部９２から処理部９１への入力内容や処理部９１による算出結果（炭化水素濃度の測定結果）等を表示するものである。
本実施例の表示部９３は専用品であるが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
【００８６】
本実施形態では赤外ランプ１０、分光器２０およびフォトダイオード３０により形成される光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置にガス容器４０を配置するが、本発明に係る炭化水素濃度測定装置はこれに限定されない。
本発明に係る炭化水素濃度測定装置の他の実施形態としては、光源および分光器により挟まれる位置にガス容器を配置する構成が挙げられる。
【００８７】
以下では、図１を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置の実施の一形態である校正装置２００について説明する。
校正装置２００はＴＨＣ測定装置１００を校正する装置である。
校正装置２００は燃料供給装置２１０、ガス供給装置２２０、供給配管２３０、気化装置２４０、第一搬送配管２５０、第一配管ヒータ２５５、反応管２６０、メッシュ２６３ａ・２６３ｂ、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・、加熱装置２７０、第二搬送配管２８０、第二配管ヒータ２８５、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０、ガス処理装置２９５、排気配管２９６および第三搬送配管２９７を具備する。
【００８８】
燃料供給装置２１０は本発明に係る燃料供給装置の実施の一形態であり、気化装置２４０に燃料を供給する装置である。
ここで、「燃料」は本発明に係る炭化水素濃度測定装置を校正するために用いられるガス（校正用ガス）の原料となるものであり、本実施形態では自動車用燃料（例えば、ガソリン、軽油等）である。
燃料供給装置２１０は燃料タンク２１１および流量調整弁２１２を具備する。
【００８９】
燃料タンク２１１は燃料を貯留する容器である。
流量調整弁２１２は燃料タンク２１１の開口部に設けられ、燃料タンク２１１から気化装置２４０に供給される燃料の流量（単位時間当たりの供給量）を調整する弁である。
【００９０】
本実施形態の燃料供給装置２１０は燃料タンク２１１および流量調整弁２１２を具備するが、本発明に係る燃料供給装置はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置が設置される施設に予め燃料を供給可能な設備が設けられている場合には、本発明に係る燃料供給装置を省略することが可能である。
【００９１】
ガス供給装置２２０は本発明に係るガス供給装置の実施の一形態であり、気化装置２４０に燃焼用ガスを供給する装置である。
ここで、「燃焼用ガス」は燃料を燃焼させるために必要となるガスである。燃焼用ガスは、少なくともその一部に酸素を含む。燃焼用ガスの例としては、酸素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスを混合したガス、空気（大気）等が挙げられる。
ガス供給装置２２０はガスタンク２２１および流量調整弁２２２を具備する。
【００９２】
ガスタンク２２１は燃焼用ガスを貯留する容器である。
流量調整弁２２２はガスタンク２２１の開口部に設けられ、ガスタンク２２１から気化装置２４０に供給される燃焼用ガスの流量（単位時間当たりの供給量）を調整する弁である。
【００９３】
本実施形態のガス供給装置２２０はガスタンク２２１および流量調整弁２２２を具備するが、本発明に係るガス供給装置はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る炭化水素濃度測定装置用校正装置が設置される施設に予め燃焼用ガスを供給可能な設備が設けられている場合には、本発明に係るガス供給装置を省略することが可能である。
【００９４】
供給配管２３０は燃料供給装置２１０により供給される燃料、およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを気化装置２４０に搬送する配管である。
供給配管２３０は主管２３１、第一副管２３２および第二副管２３３を具備する。
【００９５】
主管２３１の一端部は後述する気化装置２４０の吸入側ポート２４２に接続される。
第一副管２３２の一端部は主管２３１の中途部に接続され、第一副管２３２の他端部は流量調整弁２１２に接続される。流量調整弁２１２が開かれると、燃料タンク２１１に貯留されている燃料が第一副管２３２および主管２３１を経て気化装置２４０に供給される。
第二副管２３３の一端部は主管２３１の他端部に接続され、第二副管２３３の他端部は流量調整弁２２２に接続される。流量調整弁２２２が開かれると、ガス供給装置２２０に貯留されている燃焼用ガスが第二副管２３３および主管２３１を経て気化装置２４０に供給される。
【００９６】
気化装置２４０は本発明に係る気化装置の実施の一形態であり、燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する装置である。
気化装置２４０は本体２４１、吸入側ポート２４２および吐出側ポート２４３を具備する。
【００９７】
本体２４１は箱状の筐体と、当該筐体の内部に収容される気化容器と、筐体および気化容器の間に収容されるとともに気化容器を加熱することにより気化容器に収容された燃料を気化させるヒータと、気化容器の内部で気化した燃料および燃焼用ガスを混合することにより生成した混合ガスを圧送するポンプと、を具備する。
本実施形態では、本体２４１の内部のヒータで気化容器を２００℃程度まで加熱することにより、燃料を気化する。
【００９８】
吸入側ポート２４２は気化装置２４０の内部（気化容器の内部）に燃料および燃焼用ガスを供給するための開口部を成す部材である。吸入側ポート２４２は本体２４１の内部に収容される気化容器に接続される。燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスは吸入側ポート２４２を経て気化容器に収容される。
【００９９】
吐出側ポート２４３は気化装置２４０の内部（気化容器の内部）において生成した混合ガスを反応管２６０に供給するための開口部を成す部材である。
吐出側ポート２４３は本体２４１の内部のポンプを介して気化容器に接続される。当該ポンプが作動することにより気化容器内の混合ガスが圧送され、吐出側ポート２４３を経て後述する第一搬送配管２５０に供給される。
【０１００】
本実施形態の気化装置２４０は専用品であるが、既存の気化装置（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ Ｕｎｉｔ）により達成しても良い。
【０１０１】
第一搬送配管２５０は気化装置２４０から反応管２６０に供給される混合ガスを搬送する配管である。
第一搬送配管２５０の一端部は気化装置２４０の吐出側ポート２４３に接続され、第一搬送配管２５０の他端部は反応管２６０の上流端部に接続される。
【０１０２】
第一配管ヒータ２５５は第一搬送配管２５０を加熱することにより第一搬送配管２５０を通じて搬送される混合ガスの温度を所定の温度以上に（燃料が液化しない程度の温度に）保持するものである。
第一配管ヒータ２５５は電気式のヒータであり、第一搬送配管２５０に巻回される。第一配管ヒータ２５５に通電することにより第一配管ヒータ２５５が発熱し、第一搬送配管２５０が加熱される。
【０１０３】
反応管２６０は本発明に係る反応管の実施の一形態である。
反応管２６０は第一反応管部材２６１および第二反応管部材２６２を具備する。
【０１０４】
第一反応管部材２６１は反応管２６０の上流側を成す管状（筒状）の部材である。
第一反応管部材２６１の一端部は反応管２６０の上流端部を成す。第一反応管部材２６１の一端部は第一搬送配管２５０を介して気化装置２４０に接続される。
第一反応管部材２６１の他端部にはフランジ２６１ａが形成される。
【０１０５】
第二反応管部材２６２は反応管２６０の下流側を成す管状（筒状）の部材である。
第二反応管部材２６２の一端部にはフランジ２６２ａが形成される。
第二反応管部材２６２の他端部は反応管２６０の下流端部を成す。第二反応管部材２６２の他端部はガス処理装置２９５に接続される。
【０１０６】
メッシュ２６３ａ・２６３ｂは金属製の網であり、第一反応管部材２６１の内部空間の中途部に所定の間隔を空けて設けられる。メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより、第一反応管部材２６１の内部空間は第一反応管部材２６１の長手方向に並ぶ形で三つの領域に区画される。
【０１０７】
ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は本発明に係る燃焼促進部材の実施の一形態である。
ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・はＳｉＣからなり、メッシュ２６３ａ・２６３ｂの網目を通過しない程度の大きさを有する粒状の部材である。ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は第一反応管部材２６１の内部空間を分割することにより生じた三つの領域のうち、メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより挟まれる領域に充填される。
【０１０８】
加熱装置２７０は本発明に係る加熱装置の実施の一形態である。
本実施形態の加熱装置２７０はカンタルヒータ等の電気ヒータであり、第一反応管部材２６１の中途部に配置される。より詳細には、加熱装置２７０の形状は螺旋状であり、加熱装置２７０は第一反応管部材２６１の外周面に巻回された形で配置される。
図１に示す如く、第一反応管部材２６１において加熱装置２７０が巻回される部分は、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が充填される領域（メッシュ２６３ａ・２６３ｂにより挟まれる領域）に対応する。換言すれば、加熱装置２７０はＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が充填される領域を取り囲む位置に配置される。
加熱装置２７０に通電すると加熱装置２７０が発熱し、加熱装置２７０により発生した熱が第一反応管部材２６１に熱伝導することにより第一反応管部材２６１が加熱される。
また、第一反応管部材２６１の熱がＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・に熱伝導することにより、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・が加熱される。
【０１０９】
図１に示す如く、ＴＨＣ測定装置１００の校正を行うとき、ＴＨＣ測定装置１００のガス容器４０（図２参照）はボルトによりフランジ２６１ａおよびフランジ２６２ａに固定される。
その結果、ガス容器４０は第一反応管部材２６１の他端部および第二反応管部材２６２の一端部に接続され、反応管２６０の中途部に介装される。
ガス容器４０が反応管２６０の中途部に介装された状態では、ガス容器４０は反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置に接続されることとなる。
【０１１０】
気化装置２４０により生成した混合ガスは、第一搬送配管２５０を経て第一反応管部材２６１の内部空間、すなわち反応管２６０の内部空間に供給され、反応管２６０の内部空間を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動する。
【０１１１】
第一反応管部材２６１の内部空間（反応管２６０の内部空間）に供給された混合ガスは、加熱装置２７０により加熱されている第一反応管部材２６１の内周面およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面に接触することによる熱伝導あるいは第一反応管部材２６１およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・からの輻射により加熱されて燃焼し、燃焼ガス（校正用ガス）が生成される。
第一反応管部材２６１の内部空間（反応管２６０の内部空間）に供給された混合ガスは反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動する過程でＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の隙間を通過する。ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は粒状に成形されておりその表面積（の和）は大きいので、混合ガスはＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面に効率良く接触することが可能であり、混合ガスの燃焼、ひいては校正用ガスの生成が促進される。
【０１１２】
校正用ガスに含まれる炭化水素の組成（校正用ガスに含まれる炭化水素に含まれる炭化水素の種類および当該種類毎の濃度）は、燃料の組成（種類）、気化装置２４０への単位時間当たりの燃料供給量（流量調整弁２１２の開度）、燃焼用ガスの組成（種類）、気化装置２４０への単位時間当たりの燃焼用ガス供給量（流量調整弁２２２の開度）、気化装置２４０による燃料の気化温度、気化装置２４０から反応管２６０への単位時間当たりの混合ガスの供給量（反応管２６０を移動する混合ガスおよび校正用ガスの単位時間当たりの流量）、加熱装置２７０の加熱温度（加熱装置２７０により加熱された反応管２６０およびＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の温度、等のパラメータにより変動する。
【０１１３】
校正用ガスは、さらに反応管２６０の内部空間を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動し、ガス容器４０（の内部空間）に導かれる。
ＴＨＣ測定装置１００は、校正用ガスがガス容器４０（の内部空間）を通過するときに測定を行うことにより、校正用ガスに含まれる（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、をそれぞれ測定する。
【０１１４】
ガス容器４０（の内部空間）を通過した校正用ガスは、さらに反応管２６０の内部空間（第二反応管部材２６２の内部空間）を通って反応管２６０の上流端部から下流端部に向かって移動し、ガス処理装置２９５に収容される。
【０１１５】
ガス処理装置２９５は校正用ガスを処理する、より詳細には校正用ガスに含まれる炭化水素を完全に燃焼する装置である。
【０１１６】
排気配管２９６はガス処理装置２９５により処理された校正用ガスを外部に排出する配管である。
排気配管２９６の一端部はガス処理装置２９５に接続され、排気配管２９６の他端部は外気に開放される。
ガス処理装置２９５により処理された校正用ガスは、排気配管２９６を通って外部に排出される。
【０１１７】
第二搬送配管２８０は反応管２６０の内部に収容された校正用ガスの一部をガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に搬送するための配管である。
第二搬送配管２８０の一端部は第二反応管部材２６２の中途部、すなわち反応管２６０においてガス容器４０が接続される部分よりも下流端部側となる部分に接続され、第二搬送配管２８０の他端部はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に接続される。
ガス容器４０を通過した校正用ガスの一部は第二搬送配管２８０を通って搬送され、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給される。
【０１１８】
第二配管ヒータ２８５は第二搬送配管２８０を加熱することにより第二搬送配管２８０を通って搬送される校正用ガスの温度を所定の温度以上に（校正用ガスに含まれる炭化水素が液化しない程度の温度に）保持するものである。
第二配管ヒータ２８５は電気式のヒータであり、第二搬送配管２８０に巻回される。第二配管ヒータ２８５に通電することにより第二配管ヒータ２８５が発熱し、第二搬送配管２８０が加熱される。
【０１１９】
ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０は本発明に係るガスクロマトグラフ質量分析装置の実施の一形態であり、第二搬送配管２８０を介して反応管２６０から供給された校正用ガスに含まれる炭化水素の濃度を、炭化水素の種類毎（化学種毎）に測定する。
ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０は既存のガスクロマトグラフ質量分析装置により達成することが可能である。
【０１２０】
第三搬送配管２９７はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０により炭化水素の濃度の測定が行われた後の校正用ガスをガス処理装置２９５に搬送する配管である。
第三搬送配管２９７の一端部はガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に接続され、第三搬送配管２９７の他端部はガス処理装置２９５に接続される。
【０１２１】
ＴＨＣ測定装置１００の測定結果（厳密には、ＴＨＣ測定装置１００による校正用ガスに含まれる（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、の測定結果）と、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果（厳密には、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果に基づいて算出される（ａ）アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度和、（ｂ）芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度和、並びに、（ｃ）アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度和）と、を比較することにより、ＴＨＣ測定装置１００の校正が行われる。
本実施形態では、具体的にはＴＨＣ測定装置１００の測定結果がガスクロマトグラフ質量分析装置２９０の測定結果に略一致するように、処理部９１に記憶された係数Ｋ１、係数Ｋ２、係数Ｋ３等の値が適宜修正される。
【０１２２】
以上の如く、校正装置２００は、
光を発生させる赤外ランプ１０と、
赤外ランプ１０により発生した光を周期的に波長変動させる分光器２０と、
分光器２０により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード３０と、
赤外ランプ１０、分光器２０およびフォトダイオード３０により形成される光路Ａにおいて分光器２０およびフォトダイオード３０により挟まれる位置または赤外ランプ１０および分光器２０により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス１を収容可能かつ光を透過可能なガス容器４０と、
フォトダイオード３０により検出された光の強度に基づいて、測定対象ガス１に含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置９０と、
を具備するＴＨＣ測定装置１００を校正する装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置２１０と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置２２０と、
燃料供給装置２１０により供給される燃料およびガス供給装置２２０により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置２４０と、
上流端部が気化装置２４０に接続され、気化装置２４０により供給される混合ガスが内部空間を通って上流端部から下流端部に向かって移動する反応管２６０と、
反応管２６０の中途部に配置され、反応管２６０の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置２７０と、
を具備し、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガス容器４０を接続することによりガス容器４０に前記校正用ガスを収容する。
このように構成することにより、ＴＨＣ測定装置１００のガス容器４０に校正用ガスを供給することが可能であり、ひいてはＴＨＣ測定装置１００の校正を行うことが可能である。
【０１２３】
また、校正装置２００は、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置２９０を接続することにより校正用ガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給する。
このように構成することにより、ガスクロマトグラフ質量分析装置２９０による校正用ガスの測定結果に基づいてＴＨＣ測定装置１００の校正を行うことが可能であり、校正装置２００によるＴＨＣ測定装置１００の校正の精度（信頼性）が向上する。
【０１２４】
また、校正装置２００は、
反応管２６０においてガス容器４０が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置２９０を接続することにより校正用ガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給する。
このように構成することにより、ガス容器４０を通過してＴＨＣ測定装置１００による測定の対象となった校正用ガスと同じガスをガスクロマトグラフ質量分析装置２９０に供給することが可能であり、校正装置２００によるＴＨＣ測定装置１００の校正の精度（信頼性）が向上する。
【０１２５】
また、校正装置２００は、
反応管２６０において加熱装置２７０が配置される部分に対応する反応管２６０の内部空間に配置され、加熱装置２７０により加熱された状態で混合ガスに接触することにより混合ガスの燃焼を促進するＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・を具備する。
このように構成することにより、効率良く校正用ガスを生成することが可能である。
【０１２６】
また、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・は、
複数の粒状のＳｉＣからなる。
このように構成することにより、ＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の表面積の和を大きくすることが可能であり、ひいては混合ガスに接触する面積を大きくして混合ガスの燃焼をより促進することが可能である。
【０１２７】
本実施形態のＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・はＳｉＣからなるが、本発明に係る燃焼促進部材を構成する材料はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る燃焼促進部材を構成する材料は、混合ガスおよび校正用ガスと反応せず、加熱装置による加熱により破損されず、かつ内部空間を通過する混合ガスに熱を伝達可能な材料であれば他の材料でも良い。
また、燃焼促進部材は単一の材料からなるものに限定されず、異なる複数の材料からなる部材の混合体でも良い。
【０１２８】
本発明に係る燃焼促進部材の形状は本実施形態のＳｉＣビーズ２６４・２６４・・・の如き粒状に限定されず、反応管の内部空間における混合ガスおよび混合ガスとの接触面積を大きくすることが可能な形状であれば良い。
これは、燃焼促進部材と混合ガスとの接触面積が大きいほど、燃焼促進部材から混合ガスに伝達される熱量が大きくなり、混合ガスの燃焼を促進する効果が大きくなることによる。
本発明に係る燃焼促進部材の形状の他の例としては、多孔体状（塊の内部に気体が通過可能な孔が複数形成された形状）、針状等が挙げられる。
【０１２９】
本実施形態の反応管２６０（第一反応管部材２６１および第二反応管部材２６２）はステンレス鋼からなるが、本発明に係る反応管を構成する材料はこれに限定されない。
すなわち、混合ガスおよび校正用ガスと反応せず、加熱装置２７０による加熱により破損されず、かつ内部空間を通過する混合ガスに熱を伝達可能な材料であれば他の材料でも良い。反応管を構成する材料の他の例としては、ガラス、石英、セラミックス等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 測定対象ガス
１０ 赤外ランプ（光源）
２０ 分光器
３０ フォトダイオード（受光器）
４０ ガス容器
９０ データ処理装置（濃度算出装置）
１００ ＴＨＣ測定装置（炭化水素濃度測定装置）
２００ 校正装置（炭化水素濃度測定装置用校正装置）
２１０ 燃料供給装置
２２０ ガス供給装置
２４０ 気化装置
２６０ 反応管
２６４ ＳｉＣビーズ（燃焼促進部材）
２７０ 加熱装置
２９０ ガスクロマトグラフ質量分析装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記受光器により検出された光の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を校正する炭化水素濃度測定装置用校正装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置と、
前記燃料供給装置により供給される燃料および前記ガス供給装置により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置と、
上流端部が前記気化装置に接続され、前記気化装置により供給される前記混合ガスが内部空間を通って前記上流端部から下流端部に向かって移動する反応管と、
前記反応管の中途部に配置され、前記反応管の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置と、
を具備し、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置に前記ガス容器を接続することにより前記ガス容器に前記校正用ガスを収容する炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項２】
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給する請求項１に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項３】
前記反応管において前記ガス容器が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給する請求項２に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項４】
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分に対応する前記反応管の内部空間に配置され、前記加熱装置により加熱された状態で前記混合ガスに接触することにより前記混合ガスの燃焼を促進する燃焼促進部材を具備する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項５】
前記燃焼促進部材は、
複数の粒状のＳｉＣを含む請求項４に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項１】
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記受光器により検出された光の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を校正する炭化水素濃度測定装置用校正装置であって、
燃料を供給可能な燃料供給装置と、
燃焼用ガスを供給可能なガス供給装置と、
前記燃料供給装置により供給される燃料および前記ガス供給装置により供給される燃焼用ガスを混合した状態で気化することにより混合ガスを生成する気化装置と、
上流端部が前記気化装置に接続され、前記気化装置により供給される前記混合ガスが内部空間を通って前記上流端部から下流端部に向かって移動する反応管と、
前記反応管の中途部に配置され、前記反応管の内部空間に供給された混合ガスを加熱することにより燃焼させ、校正用ガスを生成する加熱装置と、
を具備し、
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置に前記ガス容器を接続することにより前記ガス容器に前記校正用ガスを収容する炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項２】
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給する請求項１に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項３】
前記反応管において前記ガス容器が接続される部分よりも下流端部側となる位置にガスクロマトグラフ質量分析装置を接続することにより前記校正用ガスを前記ガスクロマトグラフ質量分析装置に供給する請求項２に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項４】
前記反応管において前記加熱装置が配置される部分に対応する前記反応管の内部空間に配置され、前記加熱装置により加熱された状態で前記混合ガスに接触することにより前記混合ガスの燃焼を促進する燃焼促進部材を具備する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【請求項５】
前記燃焼促進部材は、
複数の粒状のＳｉＣを含む請求項４に記載の炭化水素濃度測定装置用校正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０３７９５（Ｐ２０１０−２０３７９５Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４６７１０（Ｐ２００９−４６７１０）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]