特許 6702885 メタン価算出方法およびメタン価測定装置

(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】6702885

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】メタン価算出方法およびメタン価測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/22 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/22 E

【請求項の数】20

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-566149(P2016-566149)

(86)(22)【出願日】2015年12月16日

(86)【国際出願番号】JP2015085177

(87)【国際公開番号】WO2016104270

(87)【国際公開日】20160630

【審査請求日】2018年9月13日

(31)【優先権主張番号】特願2014-264811(P2014-264811)

(32)【優先日】2014年12月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000250421

【氏名又は名称】理研計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100078754

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100092200

【弁理士】

【氏名又は名称】大城 重信

(74)【代理人】

【識別番号】100110515

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 益男

(74)【代理人】

【識別番号】100189083

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 圭介

(72)【発明者】

【氏名】石黒 智生

(72)【発明者】

【氏名】小嶋 謙一

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０５４０８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１６２６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０６６８２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５０９２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 SCHLEY P,FRIELING H，Bestimmung der Methanzahl aus Gasbeschaffenheitskenngroessen，GWF Gas Erdgas，２０００年，Vol.141,No.1，p.28-33

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／２２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々天然ガスよりなる互いにメタン価の値が異なる複数種の基準ガスについてのメタン価と、天然ガスから不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量との特定の関係式を予め取得しておき、
測定対象ガスである天然ガスの基礎熱量を測定し、
測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値と、前記特定の関係式とから当該測定対象ガスのメタン価を算出することを特徴とするメタン価算出方法。

【請求項2】

前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることを特徴とする請求項１に記載のメタン価算出方法。

【請求項3】

前記特定の関係式が下記式（１）で表されるものであることを特徴とする請求項２に記載のメタン価算出方法。

【数1】

但し、式（１）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ａ）〜下記式（ｄ）で表されるいずれかの関数であり、Ａは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数2】

【請求項4】

前記特定の関係式が下記式（２）で表されるものであり、カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得することを特徴とする請求項２に記載のメタン価算出方法。

【数3】

但し、式（２）において、ＭＮはメタン価、ｆ´_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｅ）および下記式（ｆ）で表されるいずれかの関数であり、Ｂは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数4】

【請求項5】

前記特定の関係式が下記式（３）で表されるものであり、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得することを特徴とする請求項２に記載のメタン価算出方法。

【数5】

但し、式（３）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は、測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｃは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【請求項6】

前記特定の関係式が下記式（４）で表されるものであり、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得することを特徴とする請求項２に記載のメタン価算出方法。

【数6】

但し、式（４）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｄは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【請求項7】

各々窒素ガスを含有する天然ガスよりなる互いにメタン価の値が異なる複数種の基準ガスについてのメタン価と、天然ガスから不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量との特定の関係式を予め取得しておき、
測定対象ガスである窒素ガスを含有する天然ガスの基礎熱量および当該測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度を測定し、
測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値および窒素ガスの濃度値と、前記特定の関係式とから当該測定対象ガスのメタン価を算出することを特徴とするメタン価算出方法。

【請求項8】

前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることを特徴とする請求項７に記載のメタン価算出方法。

【請求項9】

前記特定の関係式が下記式（５）で表されるものであることを特徴とする請求項８に記載のメタン価算出方法。

【数7】

但し、式（５）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｇ）〜下記式（ｊ）で表されるいずれかの関数であり、Ｅは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数8】

但し、式（ｇ）〜式（ｊ）において、Ｘ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕である。

【請求項10】

前記特定の関係式が下記式（６）で表されるものであり、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得することを特徴とする請求項８に記載のメタン価算出方法。

【数9】

但し、式（６）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は、測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｘ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕、Ｆは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【請求項11】

前記測定対象ガスの基礎熱量は、当該測定対象ガスの屈折率から得られる屈折率換算熱量と、当該測定対象ガスの音速から得られる音速換算熱量とに基づいて得られるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のメタン価算出方法。

【請求項12】

測定対象ガスである天然ガスにおける不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量を測定する熱量測定機構と、
予め取得しておいた、各々メタン価の値が異なる天然ガスよりなる複数種の基準ガスについてのメタン価と基礎熱量との特定の関係式と、前記熱量測定機構により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値とから、当該測定対象ガスのメタン価を算出するメタン価算出機構と
を備えることを特徴とするメタン価測定装置。

【請求項13】

前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることを特徴とする請求項１２に記載のメタン価測定装置。

【請求項14】

前記特定の関係式が下記式（１）で表されるものであることを特徴とする請求項１３に記載のメタン価測定装置。

【数10】

但し、式（１）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ａ）〜下記式（ｄ）で表されるいずれかの関数であり、Ａは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数11】

【請求項15】

カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（２）で表される特定の関係式、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（３）で表される特定の関係式、および、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（４）で表される特定の関係式がさらに設定されていることを特徴とする請求項１４に記載のメタン価測定装置。

【数12】

但し、式（２）〜式（４）におけるＭＮはメタン価である。式（２）において、ｆ´_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｅ）および下記式（ｆ）で表されるいずれかの関数であり、Ｂは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。また、式（３）および式（４）において、Ｑ´は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕である。式（３）におけるＣは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。式（４）におけるＤは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数13】

【請求項16】

測定対象ガスである窒素ガスを含有する天然ガスにおける不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量を測定する熱量測定機構と、
当該測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度を測定する濃度測定機構と、
予め取得しておいた、各々メタン価の値が異なる窒素ガスを含有する天然ガスよりなる複数種の基準ガスについてのメタン価と基礎熱量との特定の関係式と、前記熱量測定機構により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値および前記濃度測定機構により測定された窒素ガス濃度の値とから、当該測定対象ガスのメタン価を算出するメタン価算出機構と
を備えることを特徴とするメタン価測定装置。

【請求項17】

前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることを特徴とする請求項１６に記載のメタン価測定装置。

【請求項18】

前記特定の関係式が下記式（５）で表されるものであることを特徴とする請求項１７に記載のメタン価測定装置。

【数14】

但し、式（５）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｇ）〜下記式（ｊ）で表されるいずれかの関数であり、Ｅは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数15】

但し、式（ｇ）〜式（ｊ）において、Ｘ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕である。

【請求項19】

カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（２）で表される特定の関係式、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（６）で表される特定の関係式、および、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する下記式（４）で表される特定の関係式がさらに設定されていることを特徴とする請求項１８に記載のメタン価測定装置。

【数16】

但し、式（２）、式（４）および式（６）におけるＭＮはメタン価である。式（２）において、ｆ´_(Q´) は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｅ）および下記式（ｆ）で表されるいずれかの関数であり、Ｂは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。式（４）および式（６）におけるＱ´は測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕である。式（４）におけるＤは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。式（６）におけるＸ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕、Ｆは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【数17】

【請求項20】

前記熱量測定機構が、測定対象ガスの屈折率の値から屈折率換算熱量を求める屈折率換算熱量測定手段と、当該測定対象ガスの音速の値から音速換算熱量を求める音速換算熱量測定手段と、当該測定対象ガスの基礎熱量を屈折率換算熱量と音速換算熱量とに基づいて算出する熱量算出手段とを備えることを特徴とする請求項１２乃至請求項１９のいずれか一項に記載のメタン価測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メタン価算出方法およびメタン価測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、窒素酸化物（ＮＯ_x ）の排出量の抑制やＣＯ₂ 排出量低減などを目的として、液化天然ガス（ＬＮＧ）を船舶用燃料として利用したガスエンジンの開発、導入が進んでいる。
ＬＮＧを利用した船舶の実用化に係る課題としては、ＬＮＧの組成が産出地により異なる点や、ガスエンジンの起動時や負荷変動時に燃料ガスの消費量の変動が生ずることによって燃料ガスの組成が変化する点などが挙げられる。燃料ガスの組成が変わると、燃料ガスの熱量やメタン価などの特性が変化し、エンジンのノッキングや失火などの異常燃焼を引き起こす原因になりうる。ここで、メタン価とは、ガソリンエンジンのオクタン価に対応するノッキングに対する抵抗値を示す指標であって、純メタンを１００、水素を０として評価した指標である。

【0003】

このような異常燃焼を回避するためには、燃料ガスの熱量やメタン価などの燃料性状をリアルタイムに捉え、このデータに基づきガスエンジンの燃焼制御を行うことが有効な手段であると考えられる。

【0004】

例えばＬＮＧなどの燃料ガスの熱量を測定する方法としては、例えば熱量と特定の対応関係を有する物性値を測定し、測定値に基づいて熱量の値（換算熱量）を求める方法などが、本件出願人によって提案されている（例えば特許文献１参照。）。

【0005】

一方、燃料ガスのメタン価を算出する方法としては、
（ａ）ＡＶＬ社が提案する方式（以下、「ＡＶＬ基準」ともいう。）、
（ｂ）カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出する方式（以下、「ＣＡＲＢ基準」ともいう。）、
（ｃ）ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出する方式（以下、「ＧＲＩ（Ｌｃ）基準」ともいう。）、
（ｄ）ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出する方式（以下、「ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準」ともいう。）
の４種類が主に利用されている。ここに、メタン価は、同一の燃料ガスであっても、算出方法によって異なる値を示し、例えば地域ごとに異なる基準によるメタン価が要請されている。
しかしながら、いずれの方法も、メタン価をガス組成に基づいて算出するものであることから、上述したように、ガス組成の変動が生じた場合には、メタン価の算出にあたってガス組成を測定することが必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−４２２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

而して、例えばＬＮＧを気化させて得られたガス（以下、「ＬＮＧ気化ガス」という。）には、通常、不燃ガス成分も含まれており、当該不燃ガス成分による発熱量に対する影響の程度に法則性がないことから、ＬＮＧ気化ガスの発熱量（真の熱量）とメタン価の値との間には、特定の相関関係は成立しない。
然るに、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、燃料ガスとして利用される天然ガスの基礎熱量の値と、上記の各基準により算出されるメタン価の値との間に特定の相関関係が成立し、測定対象ガスである天然ガスの基礎熱量を測定することにより、各々の基準に対応するメタン価の近似解を得ることができることを見出した。ここに、「基礎熱量」とは、天然ガスから不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量をいう。例えばＬＮＧ気化ガスの場合には、不燃ガス成分をＮ₂ だけと見なすことができるため、ＬＮＧ気化ガスの基礎熱量は、ＬＮＧ気化ガスからＮ₂ を除いた場合の燃焼熱量をいう。

【0008】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、測定対象ガスである天然ガスについて、一応の信頼性を有するメタン価をガス組成に拘わらず容易に得ることのできるメタン価算出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、測定対象ガスである天然ガスについて、一応の信頼性を有するメタン価をガス組成に拘わらず容易に得ることができ、燃料ガスとして利用される天然ガスの燃料性状の監視を行うことのできるメタン価測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のメタン価算出方法は、各々天然ガスよりなる互いにメタン価の値が異なる複数種の基準ガスについてのメタン価と、天然ガスから不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量との特定の関係式を予め取得しておき、
測定対象ガスである天然ガスの基礎熱量を測定し、
測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値と、前記特定の関係式とから当該測定対象ガスのメタン価を算出することを特徴とする。

【0010】

本発明のメタン価算出方法においては、前記特定の関係式が下記式（１）で表されるものであることが好ましい。

【0011】

【数1】

但し、式（１）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´₎ は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ａ）〜下記式（ｄ）で表されるいずれかの関数であり、Ａは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0012】

【数2】

【0013】

また、本発明のメタン価算出方法においては、カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得するに際しては、前記特定の関係式として下記式（２）で表されるものが用いられる。また、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得するに際しては、前記特定の関係式として下記式（３）で表されるものが用いられる。さらにまた、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得するに際しては、前記特定の関係式として下記式（４）で表されるものが用いられる。

【0014】

【数3】

但し、式（２）において、ＭＮはメタン価、ｆ´_(Q´₎ は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｅ）および下記式（ｆ）で表されるいずれかの関数であり、Ｂは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0015】

【数4】

【0016】

【数5】

但し、式（３）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は、測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｃは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0017】

【数6】

但し、式（４）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｄは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0018】

本発明のメタン価算出方法は、各々窒素ガスを含有する天然ガスよりなる互いにメタン価の値が異なる複数種の基準ガスについてのメタン価と、天然ガスから不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量との特定の関係式を予め取得しておき、
測定対象ガスである窒素ガスを含有する天然ガスの基礎熱量および当該測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度を測定し、
測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値および窒素ガスの濃度値と、前記特定の関係式とから当該測定対象ガスのメタン価を算出することを特徴とする。

【0019】

本発明のメタン価算出方法においては、前記特定の関係式が下記式（５）で表されるものであることが好ましい。

【0020】

【数7】

但し、式（５）において、ＭＮはメタン価、ｆ_(Q´₎ は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´〔ＭＪ／ｍ³ 〕の値に応じて選択される下記式（ｇ）〜下記式（ｊ）で表されるいずれかの関数であり、Ｅは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0021】

【数8】

但し、式（ｇ）〜式（ｊ）において、Ｘ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕である。

【0022】

また、本発明のメタン価算出方法においては、窒素ガスを含有する天然ガスについて、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得するに際しては、前記特定の関係式として下記式（５）で表されるものが用いられることが好ましい。

【0023】

【数9】

但し、式（６）において、ＭＮはメタン価、Ｑ´は、測定対象ガスの基礎熱量〔ＭＪ／ｍ³ 〕、Ｘ_N2 は測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕、Ｆは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。

【0024】

以上の本発明のメタン価算出方法においては、前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることが好ましい。

【0025】

さらにまた、本発明のメタン価算出方法においては、前記測定対象ガスの基礎熱量は、当該測定対象ガスの屈折率から得られる屈折率換算熱量と、当該測定対象ガスの音速から得られる音速換算熱量とに基づいて得られるものであることが好ましい。

【0026】

本発明のメタン価測定装置は、測定対象ガスである天然ガスにおける不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量を測定する熱量測定機構と、
予め取得しておいた、各々メタン価の値が異なる天然ガスよりなる複数種の基準ガスについてのメタン価と基礎熱量との特定の関係式と、前記熱量測定機構により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値とから、当該測定対象ガスのメタン価を算出するメタン価算出機構と
を備えることを特徴とする。

【0027】

本発明のメタン価測定装置においては、前記特定の関係式が上記式（１）で表されるものであることが好ましい。

【0028】

さらにまた、本発明のメタン価測定装置においては、カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（２）で表される特定の関係式、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（３）で表される特定の関係式、および、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（４）で表される特定の関係式がさらに設定されていることが好ましい。

【0029】

本発明のメタン価測定装置は、測定対象ガスである窒素ガスを含有する天然ガスにおける不燃ガス成分を除いたときの燃焼性ガス成分の燃焼熱量である基礎熱量を測定する熱量測定機構と、
当該測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度を測定する濃度測定機構と、
予め取得しておいた、各々メタン価の値が異なる窒素ガスを含有する天然ガスよりなる複数種の基準ガスについてのメタン価と基礎熱量との特定の関係式と、前記熱量測定機構により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量の値および前記濃度測定機構により測定された窒素ガス濃度の値とから、当該測定対象ガスのメタン価を算出するメタン価算出機構と
を備えることを特徴とする。

【0030】

本発明のメタン価測定装置においては、前記特定の関係式が上記式（５）で表されるものであることが好ましい。

【0031】

さらにまた、本発明のメタン価測定装置においては、カリフォルニア州大気資源評議会で規定された特定の演算式により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（２）で表される特定の関係式、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．１に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（６）で表される特定の関係式、および、ＩＳＯ／ＴＲ ２２３０２ ３．１．２に準拠した方法により算出されるメタン価の近似値を取得する上記式（４）で表される特定の関係式がさらに設定されていることが好ましい。

【0032】

以上の本発明のメタン価測定装置においては、前記測定対象ガスである天然ガスは、液化天然ガスを気化させて得られたものであることが好ましい。

【0033】

さらにまた、本発明のメタン価測定装置においては、前記熱量測定機構が、測定対象ガスの屈折率の値から屈折率換算熱量を求める屈折率換算熱量測定手段と、当該測定対象ガスの音速の値から音速換算熱量を求める音速換算熱量測定手段と、当該測定対象ガスの基礎熱量を屈折率換算熱量と音速換算熱量とに基づいて算出する熱量算出手段とを備えた構成とされていることが好ましい。

【発明の効果】

【0034】

本発明のメタン価算出方法によれば、予め取得された基礎熱量とメタン価との特定の関係式を利用することにより、測定対象ガスの基礎熱量の値を測定するだけで、当該測定対象ガスのメタン価を求めることができる。特定の関係式は、各々メタン価の値が互いに異なる天然ガスよりなる複数種の基準ガスについて、基礎熱量とメタン価との相関関係を実験による裏づけにより定量的に明らかにしたものであるため、得られるメタン価は一応の信頼性を有するものとなる。
さらに、測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度に基づいた補正がなされることにより、得られるメタン価は一層信頼性の高いものとなる。

【0035】

上記のメタン価算出方法が実行される本発明のメタン価測定装置によれば、熱量測定機構によって測定対象ガスの基礎熱量を連続的に測定することにより、実際の状況に即した測定対象ガスのメタン価を連続的に取得することができるので、燃料ガスとしての天然ガスの実際の燃料性状の監視を行うことができる。従って、ガス組成の変動が生じた場合には、ガス組成の変動に伴うメタン価の変動を速やかに検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明のメタン価測定装置の一例における構成の概略を示すブロック図である。

【図2】基礎熱量とメタン価との関係を示す、ＡＶＬ基準に係るメタン価算出曲線の一例を示すグラフである。

【図3】基礎熱量とメタン価との関係を示す、ＣＡＲＢ基準に係るメタン価算出曲線の一例を示すグラフである。

【図4】基礎熱量とメタン価との関係を示す、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に係るメタン価算出曲線の一例を示すグラフである。

【図5】基礎熱量とメタン価との関係を示す、ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に係るメタン価算出曲線の一例を示すグラフである。

【図6】窒素ガス濃度とメタン価との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明においては、天然ガス、具体的には例えばＬＮＧ気化ガスを測定対象ガスとし、窒素ガスなどの不燃ガス成分を含んだものであってもよく、また、ＬＮＧ気化ガスの精製過程においてメタンより重質の炭化水素成分が除去またはその含有量が調整されたものも含む。

【0038】

図１は、本発明のメタン価測定装置の一例における構成の概略を示すブロック図である。
このメタン価測定装置は、測定対象ガスの熱量を測定する熱量測定機構２０と、当該測定対象ガスのメタン価を算出するメタン価算出機構４０と、測定対象ガスの熱量およびメタン価などの情報を表示する表示機構４５とが、例えば防爆性容器１０内に配設されて構成されている。

【0039】

熱量測定機構２０は、例えば、測定対象ガスの音速の値から求められる音速換算熱量Ｑｓを得るための音速換算熱量測定機構２５と、当該測定対象ガスの屈折率の値から求められる屈折率換算熱量Ｑｎを得るための屈折率換算熱量測定機構２１と、当該測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度Ｘ_N2 〔ｖｏｌ％〕を測定する窒素濃度測定機構３０と、当該測定対象ガスの熱量Ｑｎｓの値および基礎熱量Ｑ´の値を算出する熱量計算機構３５とを備えている。

【0040】

音速換算熱量測定機構２５は、測定対象ガス中における音波の伝播速度（測定対象ガスの音速）を測定する音速測定手段２６と、音速測定手段２６によって測定された音速の値に基づいて音速換算熱量Ｑｓの値を求める機能を有する音速−熱量換算処理手段２７とを備えている。
音速−熱量換算処理手段２７は、測定対象ガスであるＬＮＧ気化ガスにおいて不燃ガス成分（Ｎ₂ ）を含まない燃焼性ガス成分（パラフィン系炭化水素ガス）のみからなる特定ガスについて、例えばグラフ化することなどによって予め取得された音速と熱量との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、測定対象ガスについて得られた音速の値が特定ガスの音速である仮定して対照することにより音速換算熱量Ｑｓを算出する。

【0041】

屈折率換算熱量測定機構２１は、測定対象ガスの屈折率を測定する屈折率測定手段２２と、屈折率測定手段２２によって測定された屈折率の値に基づいて屈折率換算熱量Ｑｎを求める機能を有する屈折率−熱量換算処理手段２３とを備えている。
屈折率−熱量換算処理手段２３は、測定対象ガスであるＬＮＧ気化ガスにおいて不燃ガス成分（Ｎ₂ ）を含まない燃焼性ガス成分（パラフィン系炭化水素ガス）のみからなる特定ガスについて、例えばグラフ化することなどによって予め取得された屈折率と熱量との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、測定対象ガスについて得られた屈折率の値が特定ガスの屈折率であると仮定して対照することにより屈折率換算熱量Ｑｎを算出する。

【0042】

窒素濃度測定機構３０は、音速換算熱量測定機構２５によって得られた音速換算熱量Ｑｓの値と、屈折率換算熱量測定機構２１によって得られた屈折率換算熱量Ｑｎの値とに基づいて、下記式（７）により、補正因子αとして１．１〜４．２の範囲内、好ましくは２．４０〜２．６０の範囲内において選択される値を用いる条件にて測定対象ガスに含まれる窒素ガスの濃度を算出する。式（７）におけるＸ_N2 は、体積百分率で表される窒素ガス濃度〔ｖｏｌ％〕である。Ｋ_N2 は誤差係数であって、雑ガス成分としてのＮ₂ が及ぼす誤差の影響の大きさを表す。計算に供される音速換算熱量Ｑｓの値および屈折率換算熱量Ｑｎの値の単位は、〔ＭＪ／ｍ³ 〕である。

【0043】

【数10】

【0044】

熱量計算機構３５は、音速換算熱量測定機構２５によって得られた音速換算熱量Ｑｓの値と、屈折率換算熱量測定機構２１によって得られた屈折率換算熱量Ｑｎの値とに基づいて、下記式（８）により、補正因子αとして１．１〜４．２の範囲内、好ましくは２．４０〜２．６０の範囲内において選択される値を用いる条件にて測定対象ガスの熱量Ｑｎｓの値を算出する。このようにして得られた熱量Ｑｎｓの値と、窒素濃度測定機構３０によって得られた窒素ガスの濃度Ｘ_N2 の値とに基づいて、下記式（９）により、基礎熱量Ｑ´の値〔ＭＪ／ｍ³ 〕を算出する。

【0045】

【数11】

【0046】

【数12】

【0047】

メタン価算出機構４０は、測定対象ガスであるＬＮＧ気化ガスについて、上述した４つの基準（ａ）〜（ｄ）のうちから選択された基準に基づく方法により得られるメタン価の値の近似解を算出する。以下、例えば窒素ガスを含まないＬＮＧ気化ガスについて、（ａ）ＡＶＬ基準に基づく方法により得られるメタン価の値（以下、「ＡＶＬ値」ともいう。）の近似解を算出する場合を例に挙げて具体的に説明する。

【0048】

メタン価算出機構４０は、熱量測定機構２０により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´の値と、予め取得しておいた、各々メタン価の値が異なる天然ガスよりなる複数種の基準ガスについて、ＡＶＬ基準に基づく方法により得られるメタン価の値（ＡＶＬ値）と基礎熱量Ｑ´の値との特定の関係式とから、測定対象ガスのメタン価を算出する。

【0049】

特定の関係式は、例えば図２に示すように、横軸を基礎熱量とし、縦軸をメタン価とする座標系において、前記複数種の基準ガスの各々について、基礎熱量Ｑ´の値とＡＶＬ値との関係を示す実測値を取得し、得られた実測値を例えば多項式で曲線近似することにより取得することができる。具体的には、ＡＶＬ基準に係る特定の関係式は、上記式（１）で表されるものであることが好ましい。

【0050】

上記式（１）において、ＭＮはメタン価、具体的にはＡＶＬ値の近似解、ｆ_(Q´₎ は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´の値に応じて選択される上記式（ａ）〜上記式（ｄ）で表されるいずれかの関数である。
上記式（１）におけるＡは、−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。このＡについて設定される数値範囲は、式（１）においてＡ＝０とした式で表される基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ａの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出される近似解のＡＶＬ値に対する誤差率が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。
上記式（１）におけるＡの値の具体的な設定方法としては、例えば、組成が既知の基準ガスについてメタン価を測定し、理論値（ＡＶＬ値）との差分を「Ａ」として設定（オフセット調整）することができる。

【0051】

図２において実線で示す、基準となるメタン価算出曲線は、上記式（ａ）〜上記式（ｄ）で表される曲線部分の各々が変曲点を生じることなく連続するものである。この基準となるメタン価算出曲線は、例えば実在し得るＬＮＧ気化ガスのガス組成を考慮して、設定されている。
図２において破線で示す曲線は、式（１）においてＡ＝２．０としたメタン価算出曲線であり、一点鎖線で示す曲線は、式（１）においてＡ＝−２．０としたメタン価算出曲線である。
このようなメタン価算出曲線を利用することにより、算出されるメタン価の信頼性を一層高いものとすることができる。

【0052】

以上において、図１における１１は、測定対象ガスを音速測定手段２６および屈折率測定手段２２の各々に供給するための測定対象ガス導入部、１２は、屈折率測定手段２２において検知原理上必要とされる参照ガスを導入するための参照ガス導入部、１３はガス排出部である。また、図１における二点鎖線は、ガス配管を示す。

【0053】

上記のメタン価測定装置は、例えば、適宜のガスサンプリング装置を介してガスパイプラインに配管接続され、ガスパイプライン内を流通するＬＮＧ気化ガスが測定対象ガスとして測定対象ガス導入部１１から音速換算熱量測定機構２５の音速測定手段２６および屈折率換算熱量測定機構２１の屈折率測定手段２２の各々に順次に供給される。一方、例えば空気などの参照ガスが参照ガス導入部１２から屈折率換算熱量測定機構２１の屈折率測定手段２２に供給される。これにより、音速換算熱量測定機構２５においては音速換算熱量Ｑｓが求められる共に、屈折率換算熱量測定機構２１においては屈折率換算熱量Ｑｎが求められる。そして、音速換算熱量Ｑｓの値と、屈折率換算熱量Ｑｎの値とに基づいて、上記式（７）および上記式（８）により、補正因子αとして特定の範囲内において選択された値を用いて、窒素ガス濃度Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕および熱量Ｑｎｓが算出される。このようにして得られた熱量Ｑｎｓの値と、窒素ガス濃度Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕の値とに基づいて、上記式（９）により、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´が算出される。
次いで、メタン価算出機構４０によって、熱量測定機構２０によって得られた基礎熱量Ｑ´の値と、上記の特定の関係式、例えばＡ＝０とした基準となるメタン価算出曲線を表す式（１）とから、ＡＶＬ値の近似解としてのメタン価が算出される。
以上のようにして得られた測定対象ガスのメタン価の値および熱量Ｑｎｓの値が表示機構４５に表示される。
なお、測定対象ガスおよび参照ガスは、ガス排出部１３を介して装置外部に排出される。

【0054】

而して、上記のメタン価算出方法によれば、予め取得された基礎熱量Ｑ´とメタン価との特定の関係式を利用することにより、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´を測定するだけで、当該測定対象ガスのメタン価を求めることができる。特定の関係式は、各々ＡＶＬ基準に基づくメタン価の値（ＡＶＬ値）が互いに異なる天然ガスよりなる複数種の基準ガスについて、基礎熱量の値とＡＶＬ値との相関関係を実験による裏づけにより定量的に明らかにしたものであるため、得られるメタン価は一応の信頼性を有するものとなる。
従って、このようなメタン価算出方法が実行される上記構成のメタン価測定装置によれば、熱量測定機構２０によって測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´を連続的に測定することにより、実際の状況に即した測定対象ガスのＡＶＬ値の近似解としてのメタン価を連続的に取得することができるので、燃料ガスとしての天然ガスの実際の燃料性状の監視を行うことができる。従って、ガス組成の変動が生じた場合には、ガス組成の変動に伴うメタン価の変動を速やかに検出することができる。

【0055】

また、上記のメタン価測定装置においては、熱量測定機構２０およびメタン価算出機構４０が防爆性容器１０内に配設されてなるものであることから、測定システムの構築および操作が簡便となる。しかも、測定に際しては、相当の時間を要することがなく、しかも基礎熱量Ｑ´の算出処理とメタン価の算出処理との間にタイムラグが生じることがないため、メタン価をリアルタイムに測定することができる。

【0056】

さらにまた、熱量測定機構２０が、測定対象ガスの熱量を音速換算熱量Ｑｓおよび屈折率換算熱量Ｑｎの２つの換算熱量に基づいて算出する構成のものであることにより、得られる熱量Ｑｎｓは、測定対象ガスのガス組成によらずに当該測定対象ガスの熱量Ｑの真値との差の小さい値となるので、算出されるメタン価の値の信頼性が一層高いものなる。

【0057】

上述したように、天然ガスを燃料ガスとして利用する場合には、実際には、例えば地域ごとに異なる基準に基づく算出方法によって算出されるメタン価が要請されるため、例えば、メタン価算出機構は、上記（ａ）ＡＶＬ基準、（ｂ）ＣＡＲＢ基準、（ｃ）ＧＲＩ（Ｌｃ）基準および（ｄ）ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準の各々に係るメタン価の近似解を算出する機能を有する構成とされていることが好ましい。このような構成のものにおいては、各基準に基づく方法により算出されるメタン価の値と、基礎熱量の値との特定の関係式を取得しておけばよい。

【0058】

（ｂ）ＣＡＲＢ基準に係る特定の関係式は、上記式（２）で表されるものであることが好ましい。
上記式（２）におけるＢについての数値範囲は、上記式（１）におけるＡについての数値範囲と同様に、Ｂ＝０とした基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ｂの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出されるメタン価（近似解）の、ＣＡＲＢ基準のメタン価に対する誤差率が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。ＣＡＲＢ基準に係るメタン価算出曲線の一例を図３に示す。図３における実線で示す曲線が、基準となるメタン価算出曲線である。この基準となるメタン価算出曲線は、上記式（ｅ）および上記式（ｆ）で表される曲線部分の各々が変曲点を生じることなく連続するものであって、例えば実在し得るＬＮＧ気化ガスのガス組成を考慮して、設定されている。図３における破線で示す曲線は、式（２）においてＢ＝２．０としたメタン価算出曲線であり、一点鎖線で示す曲線は、式（２）においてＢ＝−２．０としたメタン価算出曲線である。
上記式（２）におけるＢの値は、例えば、上記式（１）におけるＡの値の設定方法と同様の方法により設定することができる。

【0059】

（ｃ）ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に係る特定の関係式は、上記式（３）で表されるものであることが好ましい。
上記式（３）におけるＣは、−２．０〜２．０の範囲から選択される値であり、この数値範囲は、上記式（１）におけるＡについての数値範囲と同様に、Ｃ＝０とした基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ｃの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出されるメタン価（近似解）の、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準のメタン価に対する誤差率が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に係るメタン価算出曲線の一例を図４に示す。図４における実線で示す曲線が、式（３）においてＣ＝０とした基準となるメタン価算出曲線である。また、破線で示す曲線は、式（３）においてＣ＝２．０としたメタン価算出曲線であり、一点鎖線で示す曲線は、式（３）においてＣ＝−２．０としたメタン価算出曲線である。
上記式（３）におけるＣの値は、例えば、上記式（１）におけるＡの値の設定方法と同様の方法により設定することができる。

【0060】

（ｄ）ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に係る特定の関係式は、上記式（４）で表されるものであることが好ましい。
上記式（４）におけるＤは、−２．０〜２．０の範囲から選択される値であり、この数値範囲は、上記式（１）におけるＡについての数値範囲と同様に、Ｄ＝０とした基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ｄの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出されるメタン価（近似解）の、ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準のメタン価に対する誤差率が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に係るメタン価算出曲線の一例を図５に示す。図５における実線で示す曲線が、式（４）においてＤ＝０とした基準となるメタン価算出曲線である。また、破線で示す曲線は、式（４）においてＤ＝２．０としたメタン価算出曲線であり、一点鎖線で示す曲線は、式（４）においてＤ＝２．０としたメタン価算出曲線である。
上記式（４）におけるＤの値は、例えば、上記式（１）におけるＡの値の設定方法と同様の方法により設定することができる。

【0061】

このような構成のメタン価測定装置においては、表示機構４５は、同一の測定対象ガスについて、上記複数の特定の関係式の各々と、熱量測定機構２０により測定される基礎熱量とから算出される各基準に係る複数のメタン価を同時に表示する機能を有するものであっても、選択された基準に係るメタン価を他のものと切り替え可能に表示する機能を有するものであってもいずれでもよい。このような構成とされていることにより、必要とされる基準に係るメタン価を得ることができるので、高い利便性が得られる。

【0062】

以上においては、例えば窒素ガスを含まないＬＮＧ気化ガスである測定対象ガスのメタン価を算出する場合について説明したが、測定対象ガスが窒素ガスを含むものである場合には、実際上は問題にはならないが、窒素ガスが含有されていることに起因して測定誤差が生じてしまう。然るに、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、例えばＬＮＧ気化ガスに含まれる窒素ガス濃度と、当該窒素ガス濃度に起因するメタン価の変動量（誤差）との間に特定の相関関係が成立し、窒素ガス濃度に応じた補正量で補正することにより、各々の基準に対応するメタン価の近似解を一層高い信頼性をもって得ることができることを見出した。

【0063】

以下、例えば窒素ガスを含むＬＮＧ気化ガスについて、（ａ）ＡＶＬ基準に基づく方法により得られるメタン価の値（ＡＶＬ値）の近似解を算出する場合を例に挙げて具体的に説明する。

【0064】

メタン価の算出に際して、測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度に基づいた補正を行う場合には、メタン価算出機構４０は、熱量測定機構２０により測定された当該測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´の値および窒素測定計算機構３５によって得られた窒素ガス濃度Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕の値と、ＡＶＬ基準に基づく方法により得られるメタン価の値（ＡＶＬ値）と基礎熱量Ｑ´の値との特定の関係式とから、測定対象ガスのメタン価を算出する機能を有するものとされる。

【0065】

窒素ガスを含むＬＮＧ気化ガスについてのＡＶＬ基準に係る特定の関係式は、上記式（５）で表されるものであることが好ましい。この特定の関係式は、上記のＡＶＬ基準に係る式（１）で表される特定の関係式と同様の方法により取得されたものである。
上記式（５）において、ＭＮはメタン価、具体的にはＡＶＬ値の近似解、ｆ_(Q´₎ は、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´の値に応じて選択される上記式（ｇ）〜上記式（ｊ）で表されるいずれかの関数であり、Ｅは−２．０〜２．０の範囲から選択される値である。
上記式（ｇ）〜上記式（ｊ）における０．３２０Ｘ_N2 の項は、窒素ガス濃度に基づくメタン価の補正量を示す。メタン価の補正量は、例えば図６に示すように、横軸を測定対象ガスに含まれる窒素ガスの、体積百分率で示される濃度〔ｖｏｌ％〕とし、縦軸をメタン価とする座標系において、メタン価の値が互いに異なる複数種の基準ガスの各々について、窒素ガスの濃度値Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕とＡＶＬ値との関係を示す実測値を取得し、得られた実測値を例えば線形近似することにより取得された近似直線に基づいて設定されたものである。図６から明らかなように、各々の基準ガスについての近似曲線は、互いに同一の大きさの傾きを有していることが理解される。
上記式（５）におけるＥについて設定される数値範囲は、式（５）においてＥ＝０とした式で表される基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ｅの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出されるメタン価（近似解）の、ＡＶＬ値に対する誤差が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。
上記式（５）におけるＥの値は、例えば、上記式（１）におけるＡの値の設定方法と同様の方法により設定することができる。

【0066】

このようなメタン価測定装置においては、音速換算熱量測定機構２５において求められた音速換算熱量Ｑｓの値と、屈折率換算熱量測定機構２１において求められた屈折率換算熱量Ｑｎの値とに基づいて、上記式（７）および上記式（８）により、補正因子αとして特定の範囲内において選択された値を用いて、窒素ガスの濃度Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕および熱量Ｑｎｓが算出される。そして、このようにして得られた熱量Ｑｎｓの値と、窒素ガス濃度Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕の値とに基づいて、上記式（９）によって、測定対象ガスの基礎熱量Ｑ´が算出される。
次いで、メタン価算出機構４０によって、熱量測定機構２０によって得られた基礎熱量Ｑ´の値および窒素ガスの濃度値Ｘ_N2〔ｖｏｌ％〕と、上記式（５）において例えばＥ＝０とした特定の関係式とから、ＡＶＬ値の近似解としてのメタン価が算出される。

【0067】

而して、上記のメタン価算出方法によれば、実験による裏づけによって定量的に明らかにした、窒素ガス濃度Ｘ_N2 とメタン価との相関関係を利用することにより、測定対象ガスに含まれる窒素ガスによって生ずる誤差が補償されるので、当該測定対象ガスのメタン価を一層高い信頼性をもって求めることができる。
従って、このようなメタン価算出方法が実行される上記構成のメタン価測定装置によれば、実際の状況に即した測定対象ガスのＡＶＬ値の近似解としてのメタン価を、一層高い信頼性をもって連続的に取得することができるので、燃料ガスとしての天然ガスの実際の燃料性状の監視を一層確実に行うことができる。

【0068】

また、窒素ガスを含む例えばＬＮＧ気化ガスについての、（ｃ）ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に係る特定の関係式は、上記式（６）で表されるものであることが好ましい。
上記式（６）におけるＦは、−２．０〜２．０の範囲から選択される値であり、この数値範囲は、上記式（１）におけるＡについての数値範囲と同様に、Ｆ＝０とした基準となるメタン価算出曲線自体の、実際のＬＮＧ気化ガスの燃料性状に即した補正が行われる実用的な許容範囲を示す。Ｆの値が上記数値範囲内であれば、後述する実験例の結果に示されるように、算出されるメタン価（近似解）の、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準のメタン価に対する誤差率が５．０％以内となり、高い信頼度が得られる。
上記式（６）におけるＦの値は、例えば、上記式（１）におけるＡの値の設定方法と同様の方法により設定することができる。

【0069】

（ｂ）ＣＡＲＢ基準に係るメタン価および（ｄ）ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に係るメタン価の算出に際しては、測定対象ガスに含まれる窒素ガス濃度に拘わらず、上記式（２）で表される特定の関係式および上記式（４）で表される特定の関係式が用いられる。

【0070】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
本発明においては、熱量測定機構は、上記構成のものに限定されるものではなく、熱伝導率換算熱量の値と、屈折率換算熱量の値とに基づいて熱量の値を求める構成を有する装置が用いられていてもよい。また、熱量と特定の対応関係を有する物性値の１つ、例えば屈折率、熱伝導率、音速のうちから選ばれる１つを測定し、その測定値に基づいて熱量を求める構成のものであってもよい。このようにして得られた測定対象ガスの熱量に基づいて算出される基礎熱量の値を利用しても、各基準に基づくメタン価の値に対して所定の許容範囲内のメタン価を得ることができる。

【0071】

以下、本発明の実験例について説明する。

【0072】

〔実験例１〕
下記表１に示すガス組成を有する１１種類の試料ガスを用意し、図１に示す構成のメタン価測定装置を用いて、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を測定した。メタン価の算出は、上記式（１）においてＡ＝０とした特定の関係式を利用した。そして、試料ガスについて測定される基礎熱量Ｑ´の値が４２．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ａ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が４２．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きく、５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｂ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きく、６３．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｃ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が６３．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きい場合には、上記式（ｄ）を選択した。また、上記式（１）においてＡ＝−２．０とした特定の関係式、およびＡ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。結果を下記表２に示す。

【0073】

【表1】

【0074】

各々の試料ガスＡ〜Ｋについて、ＡＶＬ基準に基づく方法（ＡＶＬ社製のメタン価算出ソフト）によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率を算出した。誤差率は、〔（誤差の絶対値）／真値〕×１００〔％〕で得られる値である。上記式（１）におけるＡの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表２に示す。

【0075】

【表2】

【0076】

〔実験例２〕
上記式（２）においてＢ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。メタン価の算出においては、試料ガスについて測定される基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｅ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きい場合には、上記式（ｆ）を選択した。また、上記式（２）においてＢ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（２）においてＢ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。結果を下記表３に示す。
各々の試料ガスＡ〜Ｋについて、ＣＡＲＢ基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（２）におけるＢの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表３に示す。

【0077】

【表3】

【0078】

〔実験例３〕
上記式（３）においてＣ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。また、上記式（３）においてＣ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（３）においてＣ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。結果を下記表４に示す。
各々の試料ガスＡ〜Ｋについて、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（３）におけるＣの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表４に示す。

【0079】

【表4】

【0080】

〔実験例４〕
上記式（４）においてＤ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。また、上記式（４）においてＤ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（４）においてＤ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例１と同様の方法により、各々の試料ガスＡ〜Ｋのメタン価を算出した。結果を下記表５に示す。
各々の試料ガスＡ〜Ｋについて、ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（４）におけるＤの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表５に示す。

【0081】

【表5】

【0082】

〔実験例５〕
下記表６に示すガス組成を有する１１種類の試料ガスを用意し、図１に示す構成のメタン価測定装置を用いて、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を測定した。メタン価の算出は、上記式（５）においてＥ＝０とした特定の関係式を利用した。そして、試料ガスについて測定される基礎熱量Ｑ´の値が４２．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｇ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が４２．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きく、５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｈ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きく、６３．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｉ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が６３．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きい場合には、上記式（ｊ）を選択した。また、上記式（５）においてＥ＝−２．０とした特定の関係式、およびＥ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、同様の方法により、各々の各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を測定した。結果を下記表７に示す。

【0083】

【表6】

【0084】

試料ガスａ〜ｋの各々について、ＡＶＬ基準に基づく方法（ＡＶＬ社製のメタン価算出ソフト）によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。誤差率は、〔（誤差の絶対値）／真値〕×１００〔％〕で得られる値である。上記式（５）におけるＥの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表７に示す。

【0085】

【表7】

【0086】

〔実験例６〕
上記式（２）においてＢ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。メタン価の算出においては、試料ガスについて測定される基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕以下である場合には、上記式（ｅ）を選択し、基礎熱量Ｑ´の値が５５．０〔ＭＪ／ｍ³ 〕より大きい場合には、上記式（ｆ）を選択した。また、上記式（２）においてＢ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（２）においてＢ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。結果を下記表８に示す。
試料ガスａ〜ｋの各々について、ＣＡＲＢ基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（２）におけるＢの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表８に示す。

【0087】

【表8】

【0088】

〔実験例７〕
上記式（６）においてＦ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。また、上記式（６）においてＦ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（６）においてＦ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。結果を下記表９に示す。
試料ガスａ〜ｋの各々について、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（６）におけるＦの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表９に示す。

【0089】

【表9】

【0090】

〔実験例８〕
上記式（４）においてＤ＝０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。また、上記式（４）においてＤ＝−２．０とした特定の関係式、および、上記式（４）においてＤ＝２．０とした特定の関係式を利用したことの他は、実験例５と同様の方法により、各々の試料ガスａ〜ｋのメタン価を算出した。結果を下記表１０に示す。
試料ガスａ〜ｋの各々について、ＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準に準拠した方法によって、ガス組成に基づいて算出されるメタン価を真値としたときの、基礎熱量に基づいて算出されたメタン価の値（熱量換算値）の当該真値に対する誤差率〔％〕を算出した。上記式（４）におけるＤの値を−２．０〜２．０の範囲内で設定したときに算出されるメタン価の値（熱量換算値）の真値に対する誤差率の最大値を下記表１０に示す。

【0091】

【表10】

【0092】

以上の結果から、本発明に係るメタン価算出方法によれば、ＡＶＬ基準、ＣＡＲＢ基準、ＧＲＩ（Ｌｃ）基準およびＧＲＩ（Ｈ／Ｃ）基準のいずれの基準であっても、試料ガスの組成に拘わらず、これらの基準に係るメタン価に対して一定の誤差範囲内の値のメタン価（近似解）を算出することができることが確認された。ここに、誤差率が５．０％以内であれば、実用上問題ない程度の誤差であるといえる。

【産業上の利用可能性】

【0093】

本発明は、燃料ガスとしての天然ガスのガス組成の変動に伴うメタン価の変動や熱量の変動といった燃料性状の変動をリアルタイムに検出することができるものであるので、ＬＮＧ燃料エンジンの燃焼制御を行うに際して、極めて有用なものとなることが期待される。

【符号の説明】

【0094】

１０ 防爆性容器
１１ 測定対象ガス導入部
１２ 参照ガス導入部
１３ ガス排出部
２０ 熱量測定機構
２１ 屈折率換算熱量測定機構
２２ 屈折率測定手段
２３ 屈折率−熱量換算処理手段
２５ 音速換算熱量測定機構
２６ 音速測定手段
２７ 音速−熱量換算処理手段
３０ 窒素濃度測定機構
３５ 熱量計算機構
４０ メタン価算出機構
４５ 表示機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】