特許 6670706 発熱量測定装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670706

(24)【登録日】2020年3月4日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】発熱量測定装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/18 20060101AFI20200316BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/18 J

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-156190(P2016-156190)

(22)【出願日】2016年8月9日

(65)【公開番号】特開2018-25420(P2018-25420A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2019年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】茂木 貴弘

【審査官】 北川 創

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５０７５９８６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１６−０９５３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６６７３００（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５３１１４４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５４８６１０７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９０２２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 日本熱測定学会編，熱量測定・熱分析ハンドブック，丸善株式会社，１９９８年 ８月２５日，96-100頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で、測定対象の燃料ガスの熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める第１ステップと、
第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める第２ステップと、
κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により前記燃料ガスの発熱量を算出する第３ステップと
を備え、
前記発熱量算出式は、
発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの発熱量を目的変数とする関係より得られた回帰式である
ことを特徴とする発熱量測定方法。

【請求項2】

請求項１記載の発熱量測定方法において、
前記熱伝導率指標値および前記熱拡散率指標値は、送熱部および受熱部を備える計測部を用いた前記燃料ガスの測定により、前記送熱部からの電気信号および前記受熱部からの電気信号より求める
ことを特徴とする発熱量測定方法。

【請求項3】

請求項２記載の発熱量測定方法において、
成分ガスの組成比が異なる、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスをサンプルガスとして用意し、
用意した各々の前記サンプルガスの温度に依存する前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値を取得し、
前記サンプルガスが接する前記送熱部を複数の発熱温度で発熱させ、
前記各々の発熱温度において前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値を取得し、
前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値から求めた熱伝導率指標値および熱拡散率指標値より各指標値の温度変化率κ₁、κ₂、α₁、α₂を求め、
求めたκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、前記サンプルガスの発熱量を目的変数として前記発熱量算出式を作成する
ことを特徴とする発熱量測定方法。

【請求項4】

３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で、測定対象の燃料ガスの熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める計測部と、
前記計測部が計測した第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める変化率算出部と、
κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により前記燃料ガスの発熱量を算出する発熱量算出部と
を備え、
前記発熱量算出式は、
発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの発熱量を目的変数とする関係より得られた回帰式である
ことを特徴とする発熱量測定装置。

【請求項5】

請求項４記載の発熱量測定装置において、
前記計測部は、送熱部および受熱部を備え、前記送熱部からの電気信号および前記受熱部からの電気信号より前記熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める
ことを特徴とする発熱量測定装置。

【請求項6】

請求項５記載の発熱量測定装置において、
前記発熱量算出式は、
成分ガスの組成比が異なる発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスをサンプルガスとして用意し、
用意した各々の前記サンプルガスの温度に依存する前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値を取得し、
前記サンプルガスが接する前記送熱部を複数の発熱温度で発熱させ、
前記各々の発熱温度において前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値を取得し、
前記送熱部および前記受熱部からの電気信号の値から求めた熱伝導率指標値および熱拡散率指標値より各指標値の温度変化率κ₁、κ₂、α₁、α₂を求め、
求めたκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、前記サンプルガスの発熱量を目的変数とすることで作成された回帰式である
ことを特徴とする発熱量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、天然ガスを主原料とする都市ガスなどの発熱量を測定する発熱量測定装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば都市ガスは、天然ガス（ＮＧ:Natural Gas）を原料としてこれに石油ガス（ＰＧ:Petroleum Gas）を混ぜて所定の熱量（発熱量）に調整して供給されている。このような燃料ガスの熱量測定では、ガスを燃焼させて発熱量を計測する最も基本的な方法と、ガス密度と発熱量の関係を利用して発熱量を計測する方式がある。また、熱伝導率を測定することで、測定対象のガス発熱量を求める方法も提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０７５９８６号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】日本熱測定学会 編、「熱量測定・熱分析ハンドブック」、丸善出版株式会社、１０４頁、２０１０年発行。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した技術では、燃料ガスの組成比が大きく変化すると、熱伝導率の測定結果より求められるガス発熱量の精度が低下するという問題があった。

【0006】

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、組成比が大きく変化してもより正確にガス発熱量が求められるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る発熱量測定装置は、３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で、測定対象の燃料ガスの熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める計測部と、計測部が計測した第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める変化率算出部と、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により燃料ガスの発熱量を算出する発熱量算出部とを備え、発熱量算出式は、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの発熱量を目的変数とする関係より得られた回帰式である。

【0008】

上記発熱量測定装置において、計測部は、送熱部および受熱部を備え、送熱部からの電気信号および受熱部からの電気信号より熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求めればよい。

【0009】

上記発熱量測定装置において、発熱量算出式は、成分ガスの組成比が異なる発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスをサンプルガスとして用意し、用意した各々のサンプルガスの温度に依存する送熱部および受熱部からの電気信号の値を取得し、サンプルガスが接する送熱部を複数の発熱温度で発熱させ、各々の発熱温度において送熱部および受熱部からの電気信号の値を取得し、送熱部および受熱部からの電気信号の値から求めた熱伝導率指標値および熱拡散率指標値より各指標値の温度変化率κ₁、κ₂、α₁、α₂を求め、求めたκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、サンプルガスの発熱量を目的変数とすることで作成された回帰式である。

【0010】

また、本発明に係る発熱量測定方法は、３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で、測定対象の燃料ガスの熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める第１ステップと、第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める第２ステップと、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により燃料ガスの発熱量を算出する第３ステップとを備え、発熱量算出式は、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの発熱量を目的変数とする関係より得られた回帰式である。

【0011】

上記発熱量測定方法において、熱伝導率指標値および熱拡散率指標値は、送熱部および受熱部を備える計測部を用いた燃料ガスの測定により、送熱部からの電気信号および受熱部からの電気信号により求めればよい。

【0012】

上記発熱量測定方法において、成分ガスの組成比が異なる、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスをサンプルガスとして用意し、用意した各々のサンプルガスの温度に依存する送熱部および受熱部からの電気信号の値を取得し、サンプルガスが接する送熱部を複数の発熱温度で発熱させ、各々の発熱温度において送熱部および受熱部からの電気信号の値を取得し、送熱部および受熱部からの電気信号の値から求めた熱伝導率指標値および熱拡散率指標値より各指標値の温度変化率κ₁、κ₂、α₁、α₂を求め、求めたκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、サンプルガスの発熱量を目的変数として発熱量算出式を作成する。

【発明の効果】

【0013】

以上説明したことにより、本発明によれば、組成比が大きく変化してもより正確にガス発熱量が求められるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施の形態における発熱量測定装置の構成を示す構成図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態における発熱量測定方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】図３は、天然ガスの主な各成分について、温度と熱伝導率との関係を示す特性図である。

【図4】図４は、天然ガスの主な各成分について、温度と熱拡散率の関係を示す特性図である。

【図5】図５は、熱伝導率指標値および熱拡散率指標値の測定の概念を説明するための説明図である。

【図6】図６は、送熱部および受熱部における抵抗値の変化を示す特性図である。

【図7】図７は、実施の形態による回帰式で２１７２種類の混合ガスについて各々発熱量を求めた結果におけるばらつきを示す特性図である。

【図8】図８は、比較例による回帰式で２１７２種類の混合ガスについて各々発熱量を求めた結果におけるばらつきを示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における発熱量測定装置の構成を示す構成図である。この装置は、計測部１０１、変化率算出部１０２、発熱量算出部１０３、および記憶部１０４を備える。

【0016】

計測部１０１は、３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で、測定対象の燃料ガスの熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める。

【0017】

変化率算出部１０２は、計測部１０１が計測した第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める。

【0018】

発熱量算出部１０３は、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により燃料ガスの発熱量を算出する。発熱量算出式は、記憶部１０４に記憶されている。

【0019】

ここで、発熱量算出式は、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について、３つの異なる第１温度、第２温度、第３温度で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度および第２温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度および第３温度の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度および第２温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度および第３温度の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの発熱量を目的変数とする関係より得られた、以下に例示する回帰式である。なお、以下の式において、ｃ_iは係数である。また、次数は、例えば、ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４＝０〜３とされていればよい。

【0020】

【数1】

【0021】

次に、本発明の実施の形態における発熱量測定装置の動作例（発熱量測定方法）について、図２のフローチャートを用いて説明する。

【0022】

まず、ステップＳ１０１で、計測部１０１が、第１温度Ｔ₁における熱伝導率指標値ｋ₁を取得する。次に、ステップＳ１０２で、計測部１０１が、第１温度Ｔ₁における熱拡散率指標値ａ₁を取得する。上述した計測部１０１における熱伝導率指標値および熱拡散率指標値の取得を、各々異なる第１温度Ｔ₁，第２温度Ｔ₂、第３温度Ｔ₃で実施し（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３）、熱伝導率指標値ｋ₁、熱伝導率指標値ｋ₂、熱伝導率指標値ｋ₃、熱拡散率指標値ａ₁、熱拡散率指標値ａ₂、熱拡散率指標値ａ₃を得る。

【0023】

次に、ステップＳ１０４で、変化率算出部１０２が、以下に示すように、第１温度Ｔ₁および第２温度Ｔ₂の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度Ｔ₂および第３温度Ｔ₃の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂を求める。

【0024】

【数2】

【0025】

次に、ステップＳ１０５で、変化率算出部１０２が、以下に示すように、第１温度Ｔ₁および第２温度Ｔ₂の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度Ｔ₂および第３温度Ｔ₃の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求める。

【0026】

【数3】

【0027】

次に、ステップＳ１０６で、発熱量算出部１０３が、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式により燃料ガスの発熱量を算出する。前述したように、発熱量算出式は、発熱量が既知の４つ以上の燃料ガスの各々について、３つの異なる第１温度Ｔ₁、第２温度Ｔ₂、第３温度Ｔ₃で熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求め、求めた各々について第１温度Ｔ₁および第２温度Ｔ₂の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₁、第２温度Ｔ₂および第３温度Ｔ₃の間の熱伝導率指標値の温度変化率κ₂、第１温度Ｔ₁および第２温度Ｔ₂の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₁、第２温度Ｔ₂および第３温度Ｔ₃の間の熱拡散率指標値の温度変化率α₂を求め、求めた各々の燃料ガスにおけるκ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの熱量を目的変数とする関係より得られた回帰式である。

【0028】

上述した実施の形態によれば、測定対象におけるガス組成が大きく変化しても、より正確にガス発熱量が求められるようになる。なお、実施の形態における発熱量測定装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）と主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵが動作することで、上述した各機能が実現される。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。

【0029】

以下、より詳細に説明する。まず、単一成分のガスの発熱量は一意に特定できるため、ガス種（成分）およびこの割合が既知の場合、混合ガスの発熱量はガス組成から算出できる。ここで、天然ガスの主な各成分について、温度と熱伝導率指標値との関係を図３に示し、温度と熱拡散率指標値の関係を図４に示す。

【0030】

ところで、特許文献１の技術では、発熱量の測定対象のガスにおける各ガス成分の割合を求めること無く、混合ガスの発熱量を求めている。この技術では、まず、複数の混合ガスの放熱係数または熱伝導率指標値の値を複数の温度で計測し、複数の混合ガスの既知の発熱量の値と、複数の温度で計測された放熱係数または熱伝導率指標値の値とに基づいて、複数の温度における放熱係数または熱伝導率指標値を説明変数とし、発熱量を目的変数とする発熱量算出式を作成しておく。

【0031】

この発熱量算出式を用い、発熱量が未知の計測対象混合ガスの発熱量を測定する。まず、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数または熱伝導率指標値の値を複数の温度で計測し、発熱量算出式の複数の温度における放熱係数または熱伝導率指標値の説明変数に、計測対象混合ガスの複数の温度で計測された放熱係数または熱伝導率指標値の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する。

【0032】

しかしながら、各ガスの成分の割合（組成比）が大きく変動する場合、上述した従来の技術では、算出される発熱量の精度が得られていないという問題があった。

【0033】

このような更なる測定精度の向上が求められているなかで、発明者らによる鋭意の検討の結果、温度が変化したときに得られる変化率を用いることで、高い精度で発熱量が求められることに想到した。温度変化による熱伝導率指標値および熱拡散率指標値の変化率が、測定精度の影響などを受けにくく、かつ発熱量推定の精度向上に有用であることを突き止めた。また、各測定値を説明変数とし、発熱量を目的変数として発熱量算出式を作成するので、真の熱伝導率および熱拡散率が測定される必要はなく、真の熱伝導率および熱拡散率が再現性よく反映された指標（値）が得られればよく、測定に対する制約が軽減されることも重要な特徴である。

【0034】

次に、熱伝導率指標値および熱拡散率指標値の測定について説明する。これらの測定では、以下に示すように、送熱部および受熱部を備える計測部を用い、送熱部からの電気信号および受熱部からの電気信号により熱伝導率指標値および熱拡散率指標値を求める。

【0035】

まず、熱伝導率指標値の測定について説明する。熱伝導率指標値の測定では、例えば、図５に示すように、送熱部２０１および受熱部２０２を用いて周囲のガス２１１の測定を行う。送熱部２０１および受熱部２０２は、例えば白金などより構成された測温抵抗体素子である。ガス２１１は、例えば、所定の処理装置の計測室内に収容され、気流および気圧などが安定している状態とする。

【0036】

送熱部２０１、受熱部２０２、周辺のガス２１１は、温度Ｔ₀で定常状態になっているものとする。この状態では、送熱部２０１および受熱部２０２の電気抵抗値は、温度Ｔ₀相当値ｒ_base＝ｒ₀で一致している。

【0037】

この状態より、例えば，ｔ₁の時点で送熱部２０１の電気抵抗値が温度Ｔ₁相当値ｒ_drive＝ｒ₁となるように送熱部２０１へ電流を印加すると、図６に示すように、受熱部２０２の温度（電気抵抗値）はｔ₂の時点で定常状態となる。図６において、実線が送熱部２０１の電気抵抗値の変化を示し、点線が受熱部２０２の電気抵抗値の変化を示す。このとき、送熱部２０１と受熱部２０２間のガス２１１には、温度勾配が形成される。

【0038】

特許文献１に記載されているように、送熱部２０１を温度Ｔ₁となるように駆動した時の消費電力と、送熱部２０１と受熱部２０２との間の温度差から放熱係数を求めることができ、放熱係数は温度Ｔ₁におけるガスの熱伝導率指標値と相関があることが知られている。従って、温度Ｔ１で送熱部２０１を駆動した時に得られる放熱係数から、上記相関関係を利用して導出される値を，温度Ｔ₁における熱伝導率指標値ｋ₁とする。

【0039】

次に、熱拡散率指標値の測定について説明する。送熱部２０１、受熱部２０２、およびガス２１１は、温度Ｔ₁で定常状態になっている場合、送熱部２０１と受熱部２０２の電気抵抗値は、温度Ｔ₁相当値ｒ_base＝ｒ₁で一致している。

【0040】

この状態より、例えばｔ₁のタイミングで送熱部２０１の温度がΔＴだけ上昇するように電流を印加する（温度Ｔ₁＋ΔＴ相当の電気抵抗値をｒ_driveとする）。

【0041】

送熱部２０１によってガス２１１を加熱して受熱部２０２でガス２１１の温度を観測すると、受熱部２０２で観測される温度上昇の過渡応答とガス２１１の熱拡散率指標値は相関があることは一般的に知られている（非特許文献１参照）。過渡応答を評価するパラメータとしては、受熱部２０２の温度上昇の過渡応答の時定数や、送熱部２０１が発熱開始してから受熱部２０２の温度がある一定値上昇するまでの時間、送熱部２０１が発熱開始してからある一定時間経過後の受熱部２０２の温度などが挙げられる。

【0042】

従って、送熱部２０１、受熱部２０２、およびガス２１１が温度Ｔ１で定常状態となった後、送熱部２０１の温度をΔＴだけ上昇させたときの受熱部２０２の温度（電気抵抗値）の過渡応答のパラメータ（時定数など上記に列挙される指標）から相関関係を利用して導出される値を、温度Ｔ₁における熱拡散率指標値ａ₁とする。

【0043】

次に、温度変化率について説明する。上述したように、温度Ｔ₁における熱伝導率指標値ｋ₁，熱拡散率指標値ａ₁と同様にすることで、温度Ｔ₂における熱伝導率指標値ｋ₂，熱拡散率指標値ａ₂、温度Ｔ₃における熱伝導率指標値ｋ₃，熱拡散率指標値ａ₃を求める。このようにして求めた各値をもとに、前述した式（１）および式（２）よりκ₁、κ₂、α₁、α₂を求める。

【0044】

次に、発熱量算出式の作成について説明する。発熱量算出式の作成では、例えば、４つ以上の発熱量既知のガスを用いて各々のκ₁、κ₂、α₁、α₂を求める。例えば、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガスなどを成分として各成分の割合を変えた複数のサンプルガスを作製し、作製した複数のサンプルガスについて、各々のκ₁、κ₂、α₁、α₂を求める。上述した各サンプルガスについては、発熱量が既知である。

【0045】

上述した各サンプルガスについて、組成（表１）と各組成に対する測定結果（表２）について以下に示す。表中の数値は体積％である。

【0046】

【表1】

【0047】

【表2】

【0048】

各々のガスについて、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの熱量を目的変数とする複数の関係より、回帰式を多変量解析によって作成する。回帰式作成に用いる多変量解析の手法としては、例えば、サポートベクトル回帰が挙げられる。このようにして作成した回帰式を発熱量算出式として、記憶部１０４に記憶しておけばよい。

【0049】

上述では、１０種類のガスを用い、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々の既知の燃料ガスの熱量を目的変数とする１０個の関係より回帰式を得るようにしたが、これに限るものではない、より多くの種類のガスを対象として回帰式を得ることで、得られる回帰式（発熱量算出式）を用いて求める発熱量の統計的信頼性がより向上する。

【0050】

実施の形態によれば、例えば特許文献１の技術に比較して、より高い精度で発熱量が求められるようになる。例えば、メタンガスの組成比が６８〜１００％，エタンガスの組成比が０〜２４％，プロパンガスの組成比が０〜６％、ブタンガスの組成比が０〜３％、酸素ガスの組成比が０〜０．２％、窒素ガスの組成比が０〜１５％、二酸化炭素ガスの組成比が０〜９％の範囲で変化する２１７２種類の混合ガス（燃料ガス）について、各々発熱量を求めることを検討する。

【0051】

実施の形態においては、組成比が大きく変化している上述した２１７２種類の混合ガスのうち３４３種類の混合ガスをサンプルガスとし、各々のサンプルガスについて、κ₁、κ₂、α₁、α₂を説明変数とし、各々のサンプルガスの熱量を目的変数とする複数の関係より、多変量解析によって回帰式を作成する。

【0052】

比較例として、特許文献１に示されているように、５つの異なる温度で、各燃料ガスの熱伝導率指標値ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄，ｋ₅を求め、求めた熱伝導率指標値ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄，ｋ₅を説明変数とし、各々のサンプルガスの熱量を目的変数とする複数の関係より、多変量解析によって回帰式を作製する。

【0053】

上述した実施の形態による回帰式で上記２１７２種類の混合ガス（燃料ガス）について、各々発熱量を求めた結果における精度（推定誤差率）のばらつきは、図７に示すように、小さいものとなった。これに対し、比較例による回帰式で上記２１７２種類の混合ガス（燃料ガス）について、各々発熱量を求めた結果におけるばらつきは、図８に示すように、大きいものとなった。

【0054】

以上に説明したように、本発明によれば、熱伝導率指標値の温度変化率および熱拡散率指標値の温度変化率を説明変数とし、燃料ガスの発熱量を目的変数とする発熱量算出式で発熱量を求めるようにしたので、組成比が大きく変化してもより正確にガス発熱量が求められるようになる。

【0055】

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

【符号の説明】

【0056】

１０１…計測部、１０２…変化率算出部、１０３…発熱量算出部、１０４…記憶部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】