特許 6842336 ガス種の識別方法及び識別装置並びにガス濃度の測定方法

(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】6842336

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】ガス種の識別方法及び識別装置並びにガス濃度の測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/22 20060101AFI20210308BHJP

   G01N 30/88 20060101ALI20210308BHJP

   G01N 30/86 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/22 E

   G01N30/88 M

   G01N30/86 J

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-66089(P2017-66089)

(22)【出願日】2017年3月29日

(65)【公開番号】特開2018-169263(P2018-169263A)

(43)【公開日】2018年11月1日

【審査請求日】2020年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190301

【氏名又は名称】新コスモス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】特許業務法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神田 奎千

【審査官】 海野 佳子

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−１７８６６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２１４０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９６７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８６７２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンのガス種を識別する方法であって、
前記試料ガス中のエタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、メタン濃度ｚの測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂ、及び前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃに基づいてｘ₁、ｘ₂、ｙ₁、ｙ₂、ｚ₁及びｚ₃を算出し、算出した前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁が規定値以上であれば都市ガスの存在を検出し、前記試料ガス中の測定されたプロパン濃度ｙが前記試料ガス中の都市ガスのプロパン濃度ｙ₁よりも大きく、かつ、前記試料ガス中のＬＰＧのプロパン濃度ｙ₂が規定値以上であればＬＧＰの存在を検出し、前記試料ガス中の測定されたメタン濃度ｚが前記試料ガス中の都市ガスのメタン濃度ｚ₁よりも大きく、かつ、前記試料中の都市ガス以外のメタンの濃度（ｚ₃＝ｚ−ｚ₁）が規定値以上であれば自然発生メタンの存在を検出する、ガス種の識別方法。

【請求項2】

前記測定値のエタン濃度ｘは、ｘ＝ｘ₁＋ｘ₂、前記測定値のプロパン濃度ｙは、ｙ＝ｙ₁＋ｙ₂であり、ｘ₁／ｙ₁＝ａ、ｘ₂／ｙ₂＝ｂより、
ｘ₁＝ａ（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ）
ｘ₂＝ｂ（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ）
ｙ₁＝（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ）
ｙ₂＝（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ）
として求める請求項１記載のガス種の識別方法。

【請求項3】

試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンの各ガスの濃度を測定する方法であって、
前記試料ガス中のエタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、メタン濃度ｚの測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、都市ガス中のエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃ、前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂに基づいて計算された、前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁、メタン濃度ｚ₁、及び前記試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂によって前記試料ガス中の各ガスの濃度を検出するガス濃度の測定方法。

【請求項4】

前記測定値のエタン濃度ｘは、ｘ＝ｘ₁＋ｘ₂、前記測定値のプロパン濃度ｙは、ｙ＝ｙ₁＋ｙ₂であり、ｘ₁／ｙ₁＝ａ、ｘ₂／ｙ₂＝ｂより、
ｘ₁＝ａ（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ）
ｘ₂＝ｂ（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ）
ｙ₁＝（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ）
ｙ₂＝（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ）
として求める請求項３記載のガス濃度の測定方法。

【請求項5】

前記試料ガス中のメタン濃度ｚを測定し、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃに基づいて、前記試料ガス中にあり得る自然発生メタンの濃度Ｃｍを、Ｃｍ＝ｚ−ｘ₁／ｃによって求める請求項３又は４記載のガス濃度の測定方法。

【請求項6】

前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂と、エタン濃度ｘ₂及びプロパン濃度ｙ₂の比ｂに基づいて、前記試料ガス中のＬＰＧの濃度Ｃｐを、Ｃｐ＝ｙ₂／βによって求める請求項３〜５のいずれか１項に記載のガス濃度の測定方法。

【請求項7】

前記試料ガス中のメタン濃度ｚを測定し、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃ、及び前記試料ガス中に存在し得る都市ガス中の雑ガスの割合αに基づいて、前記試料ガス中の都市ガスの濃度Ｃｔを、Ｃｔ＝ｘ₁（１＋１／ａ＋１／ｃ）／（１−α）によって求める請求項３〜６のいずれか１項に記載のガス濃度の測定方法。

【請求項8】

試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンの各ガス種を識別するガス種の識別装置であって、
前記試料ガス中のエタン、プロパン及びメタンのガス成分を分離する分離カラムと、前記エタン、プロパン、及びメタンの各ガスの濃度を検出する濃度検出器と、前記濃度検出器により検出したエタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、メタン濃度ｚの測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂ、及び前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃ、に基づいてｘ₁、ｘ₂、ｙ₁、ｙ₂、ｚ₁及びｚ₃を算出する演算手段と、算出した前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁が規定値以上であるか否かを検出する演算手段と、前記試料ガス中の測定されたプロパン濃度ｙが前記試料ガス中の都市ガスのプロパン濃度ｙ₁よりも大きく、かつ、前記試料ガス中のＬＰＧのプロパン濃度ｙ₂が規定値以上であるかを検出する演算手段と、前記試料ガス中の測定されたメタン濃度ｚが前記試料ガス中の都市ガスのメタン濃度ｚ₁よりも大きく、かつ、前記試料中の都市ガス以外のメタンの濃度（ｚ₃＝ｚ−ｚ₁）が規定値以上であるかを検出する演算手段とを有するガス種の識別装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、自然発生メタンをそれぞれ検出して、気体中のガス種を検出するガス種の識別方法、及びその識別装置並びに各ガスの濃度を測定するガス濃度の測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

都市ガスのガス輸送管などは土中に埋め込まれ、外気には殆ど晒されていない。しかし、ガス輸送管の老朽化などによって、ガス漏れ事故が起きる可能性がある。そのため、少しのガス漏れのときに検出してガス漏れによる事故の影響を最小限にすることが望まれている。このガス漏れの検出の際に、いきなりガス輸送管まで掘り起こして検出するのは、ガス漏れは稀であることから効率が悪い。そこで、地表で僅かなガス漏れをも発見して、地表である程度のガス漏れが確認されたときに、地中のガス輸送管まで掘り起こして調べるという方法が採られている。

【0003】

この場合、地中から発生するガスには有機物の発酵によって発生するメタンなどがある。そこで、例えば特許文献１には、このような発酵ガスは、ＣＯ₂の発生を伴うことから、ＣＯ₂の量も検出し、そのＣＯ₂との関連で発酵ガスによるメタンを特定し、その他の都市ガスやＬＰＧと区別し、都市ガスやＬＰＧの存在を検出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２６８２８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

メタンは、都市ガス及び発酵ガス中に含まれるのみならず、地中の下の方で発生する天然ガスや、地中のメタン発酵、ガス田、その他由来のメタンなども含まれ得る。そのため、前述の特許文献１のように、ＣＯ₂を検出することで、都市ガス中に含まれるメタンとそれ以外のメタンとを区別することは、発酵によるメタン以外のメタンが含まれる場合には、正確ではないという問題がある。

【0006】

本発明は、試料ガス中に存在し得る都市ガス及びＬＰＧの各組成の濃度を求め、各ガスを識別するガス種の識別方法を提供することを目的とする。

【0007】

本発明の他の目的は、都市ガス及びＬＰＧ中の各組成の濃度を求めることで、試料ガス中の都市ガス及びＬＰＧの濃度を求めるガス濃度の測定方法及びガス濃度の測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の実施形態のガス種の識別方法は、試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンのガス種を識別する方法であって、前記試料ガス中のエタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂに基づいて算出した、前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁、及び前記試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂に基づいて識別される。

【0009】

本発明の第２の実施形態のガス濃度の測定方法は、試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンの各ガスの濃度を測定する方法であって、前記試料ガス中のエタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、メタン濃度ｚの測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、都市ガス中のエタン濃度ｘ₁とメタン濃度ｚ₁との比ｃ、前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂに基づいて計算された、前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁、プロパン濃度ｙ_1、メタン濃度ｚ₁、及び前記試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂によって前記試料ガス中の各ガスの濃度を検出するものである。

【0010】

本発明の第３の実施形態のガス種の識別装置は、試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンの各ガス種を識別するガス種の識別装置であって、前記試料ガス中のエタン、プロパン及びメタンのガス成分を分離する分離カラムと、前記エタン、プロパン、及びメタンの各ガスの濃度を検出する濃度検出器と、前記エタン濃度の測定値、前記プロパン濃度の測定値、前記試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度とプロパン濃度との比、及び前記試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度とプロパン濃度との比に基づいて、前記試料ガス中の都市ガスのエタン濃度とプロパン濃度、及び前記試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度とプロパン濃度を計算する演算手段とを有している。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、都市ガス及びＬＰＧの各組成の濃度を検出することができるので、その各ガスの有無を簡単に識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態のガス種を識別する方法の一例を示すフローチャートである。

【図2】本発明の第３の実施形態のガス種の識別装置の構成例を示す図である。

【図3】本発明の第３の実施形態のガス種の識別装置の他の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の一実施形態のガス種の識別方法が図面を参照しながら説明される。一実施形態のガス種の識別方法は、図１にその一例のフローチャートが示されるように、試料ガス中のエタン濃度の測定値ｘ、プロパン濃度の測定値ｙ、試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂに基づいて算出された、試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁、及び試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂に基づいて識別される。

【0014】

すなわち、都市ガスやＬＰＧはその生産地により組成比が異なることはあるが、
（ａ）同一産地の原料と同一条件で製造される都市ガスやＬＰＧのメタン、エタン、プロパンの組成比は常に一定であること、
（ｂ）ＬＰＧ中のエタンとプロパン組成比が一定で、家庭用及び業務用のＬＰＧでは、プロパンの含有率は９５％以上でその含有率βはほぼ一定であり、プロパンとエタン比は一定で、ＬＰＧ中にはメタンを含まないこと、
（ｃ）自然発生メタンには、メタン発酵によって生じるメタン、その他のメタンが含まれるが、エタンやプロパンは殆ど含まれていないこと、
（ｄ）都市ガスにはメタン、エタン、プロパンの他に、雑ガスが含まれているが、その雑ガスの含有率αは、常に一定であること（ほぼ２％程度）、
という一定の規則があることに本発明者は注目し、それに基づいて本発明を完成した。なお、試料ガスの測定場所における都市ガスやＬＰＧの産地が分からず、その組成比が分らない場合には、その測定場所の近傍で取り扱われている都市ガスやＬＰＧのガスを測定分析することで、それぞれの組成比は簡単に分る。

【0015】

試料ガス中のエタン濃度ｘ、プロパン濃度ｙ、メタン濃度ｚは、例えばそのガスのみに感応するガスセンサを用いたエタン濃度検出器、プロパン濃度検出器、メタン濃度検出器などにより測定され得る。都市ガス中のエタン濃度をｘ₁、プロパン濃度をｙ₁、メタン濃度をｚ₁、ＬＰＧ中のエタン濃度をｘ₂、プロパン濃度をｙ₂、自然発生メタンのメタン濃度をｚ₃とすると、前述の（ｂ）〜（ｄ）の知見から、次式（１）〜（３）が得られる。
エタン濃度ｘ＝ｘ₁＋ｘ₂ （１）
プロパン濃度ｙ＝ｙ₁＋ｙ₂ （２）
メタン濃度ｚ＝ｚ₁＋ｚ₃ （３）

【0016】

一方、前述の知見（ａ）から、次式（４）〜（６）が得られる。
ｘ₁／ｙ₁＝ａ（一定） （４）
ｘ₂／ｙ₂＝ｂ（一定） （５）
ｘ₁／ｚ₁＝ｃ（一定） （６）

【0017】

前述の各式で、未知数はｘ₁、ｘ₂、ｙ₁、ｙ₂、ｚ₁、ｚ₃であるが、関係式が６個あるので、連立方程式で、これらの値は、全て求められる。すなわち、
ｘ₁＝ａ（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ） （７）
ｘ₂＝ｂ（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ） （８）
ｙ₁＝（ｂｙ−ｘ）／（ｂ−ａ） （９）
ｙ₂＝（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ） （１０）
ｚ₁＝ａ（ｂｙ−ｘ）／｛ｃ（ｂ−ａ）｝ （１１）
ｚ₃＝ｚ−ａ（ｂｙ−ｘ）／｛ｃ（ｂ−ａ）｝ （１２）

【0018】

以上の各組成から、都市ガスの濃度Ｃｔ、ＬＰＧの濃度Ｃｐ、自然発生メタンの濃度Ｃｍが次式（１３）〜（１５）のように求まる。
都市ガス濃度Ｃｔ＝（ｘ₁＋ｙ₁＋ｚ₁）／（１−α）
＝ｘ₁（１＋１／ａ＋１／ｃ）／（１−α） （１３）
ＬＰＧ濃度Ｃｐ＝ｙ₂／β＝（ｘ−ａｙ）／｛β（ｂ−ａ）｝ （１４）
自然発生メタン濃度Ｃｍ＝ｚ₃＝ｚ−ａ（ｂｙ−ｘ）／｛ｃ（ｂ−ａ）｝ （１５）

【0019】

従って、これらの求められた都市ガスの濃度Ｃｔ、ＬＰＧの濃度Ｃｐ、自然発生メタンの濃度Ｃｍが、試料ガス中に存在すると判断される最低限の濃度（測定誤差による誤認を避け得る規定値）以上であれば、これらのガスが存在すると判定される。例えば都市ガスの最低限の規定値の濃度をｓ、ＬＰＧの最低限の規定値の濃度をｔ、自然発生メタンの最低限の規定値の濃度をｐとし、前述の式（１３）〜（１５）が、それぞれの規定値以上であるか否かを調べ、その規定値以上であれば、そのガスが試料ガス中に存在すると判定することができる。この各ガスの最低限度の規定値となる濃度は、適宜決定することができ、例えば本測定装置や測定方法、識別方法を使用するユーザの保有する安全に関する規定に基づいて決められる。

【0020】

一方、例えば都市ガスの組成は、前述の（ｄ）に示される組成であり、それぞれの割合も分っている。例えば都市ガス中のエタンの濃度は、都市ガスの６％程度であることが分っている。そのため、都市ガスの最低限の規定値ｓに代えて、都市ガスのエタンの最低限の濃度が規定値として設定され得る。従って、エタン濃度ｘ₁により都市ガスの有無を判断することができる。具体的には、都市ガスの最低限の濃度ｓは、都市ガス中のエタンの濃度０.０６ｓ＝ｑがエタンの最低限の規定値とされ得る。

【0021】

具体的には、都市ガスの最低限の規定値の濃度ｓは、前述の都市ガス中のエタン濃度が６％程度という知見に基づき、都市ガス中のエタンの最低限の規定値の濃度は０.０６ｓ＝ｑとなり、このｑが都市ガスの存在の有無を判断するエタン濃度ｘ₁の有無の判断の規定値となる。そのため、前述の式（７）で求められる都市ガス中のエタン濃度ｘ₁がこの規定値ｑ以上であるか否かを判断することによって、都市ガスの存在の有無を判定することができる。ＬＰＧについても同様で、ＬＰＧ中のプロパン濃度が９５％以上の含有率βであることが分っており、ＬＰＧの最低限の規定値の濃度ｔを、例えばＬＰＧ中のプロパン濃度ｙ₂の最低限の規定値ｒ＝βｔ（０.９５≦β＜１）として、ＬＰＧ中のプロパンの濃度ｙ₂が規定値ｒ以上であるか否かによって、ＬＰＧの存在の有無が判定され得る。

【0022】

この場合、測定されたプロパン濃度ｙが試料ガス中に存在し得る都市ガスのプロパン濃度よりも大きいことが前提になる。従って、まず、ｘ₁／ｙ＜ｘ₁／ｙ₁＝ａであることが調べられる必要がある。すなわち、算出されたエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙの比（ｘ₁／ｙ）がａよりも小さければ、都市ガスを構成するエタンの濃度ｘ₁と釣り合うプロパンの濃度ｙ₁よりも測定されたプロパンの濃度が大きいことになり、都市ガス以外のプロパンが存在することになる。その上で、都市ガス以外のプロパンの濃度が規定値ｒ以上であるか否かが判定されることにより、ＬＰＧの存在の有無が判定され得る。なお、エタン濃度が測定されたエタン濃度ｘではなく、算出されたエタン濃度ｘ₁が用いられているのは、ＬＰＧによっては、エタン濃度ｘが異常に多い場合があり得るからである。

【0023】

また、自然発生メタンの濃度は、自然発生メタン中のメタン濃度ｚ₃が、そのまま自然発生メタンの濃度Ｃｍになる。そのため、Ｃｍの最低限の規定値は、自然発生メタン中のメタン濃度ｚ₃の最低限の規定値と等しく、その値をｐと設定することができる。この自然発生メタンの存在の有無の場合も前述のプロパンの場合と同様に、まず、測定されたメタンの濃度ｚが、都市ガス中のメタンの濃度よりも大きいか否かが調べられる。その後に、都市ガス以外のメタンの濃度が前述の一定の規定値ｐ以上であるか否かが調べられる。都市ガスを構成するメタン以外のメタンがあるか否かを調べるには、算出されたエタンの濃度ｘ₁とメタンの濃度ｚとの比（ｘ₁／ｚ）がｘ₁／ｚ₁＝ｃより小さいか否かで調べられる。プロパンの場合と同様に、メタンの濃度ｚの測定値が、都市ガスを構成するエタンの濃度ｘ₁に対応するメタンの濃度ｚ₁よりも大きければ、都市ガス以外のメタンが存在することになるからである。その後で、都市ガス以外のメタン濃度ｚ₃が規定値ｐ以上であるか否かが調べられる。なお、エタン濃度が測定されたエタン濃度ｘではなく、算出されたエタン濃度ｘ₁が用いられているのは、都市ガスとＬＰＧが存在する場合、エタン濃度ｘが大きくなる場合があり得るからである。

【0024】

本実施形態では、前述のように、都市ガス、ＬＰＧなどの組成の濃度ｘ₁、ｙ₁、ｘ₂、ｙ₂のみならず、都市ガスの濃度Ｃｔ、ＬＰＧの濃度、自然発生メタンの濃度も求まっているので、これらの規定値でその存在の有無を判断することができるが、前述の観点で、都市ガス中のエタン濃度ｘ₁、ＬＰＧ中のプロパン濃度ｙ₂が、それぞれの規定値以上あるか否かの判断によって、それぞれのガスの組合せを判定することができる。この都市ガス中のエタン濃度ｘ₁と、ＬＰＧ中のプロパン濃度ｙ₂が、それぞれ規定値以上であるかを判断する例で、試料ガス中のガス種の混合物の識別方法が、図１を参照しながら、さらに詳細に説明される。

【0025】

まず、試料ガス中のエタンの濃度ｘ、及びプロパンの濃度ｙが測定される（Ｓ１）。この際に、メタンの濃度ｚも測定されると、後に自然発生メタンの濃度を求める際に都合がよい。しかし、この時点では必須ではないが、この実施形態では、メタンの濃度ｚも測定している。

【0026】

次に、都市ガスが存在する場合の、都市ガス中のエタン濃度をｘ₁、プロパン濃度をｙ₁、ＬＰＧが存在する場合の、ＬＰＧ中のエタン濃度をｘ₂、プロパン濃度をｙ₂として、前述の式（７）〜（１０）により、ｘ₁、ｘ₂、ｙ₁、ｙ₂が計算によって求められる（Ｓ２）。

【0027】

その後、自然発生メタンの濃度ｚ₃が求められる（Ｓ３）。なお、ステップＳ１でメタン濃度が測定されていない場合には、このステップＳ３でメタン濃度ｚが測定される。この自然発生メタンの濃度ｚ₃は、ｚ₃＝ｚ−ｚ₁で、式（６）によって、ｚ₃＝ｚ−ｘ₁／ｃで求められる（Ｓ３）。前述の式（１２）のｚ₃＝ｚ−ａ（ｂｙ−ｘ）／｛ｃ（ｂ−ａ）｝によっても求められる。しかし、本実施形態では、既にｘ₁の値が計算されているので、そのｘ₁を使用した方が簡単に求められる。

【0028】

次に、メタン濃度ｚの測定値が規定値ｐ以上であるか否かが判断される（Ｓ４）。メタン濃度ｚの測定値は、都市ガス中のメタン濃度及び自然発生メタン中のメタン濃度の和であり得る。この測定されたメタン濃度ｚが都市ガス又は自然発生メタンの少なくともいずれかを含んでいるかが調べられる。従って、自然発生メタンを検出したと認められる最低限の規定値の濃度ｐ以上であるか否かがこのステップＳ４で判断される。この規定値ｐは、自然発生メタンが存在すると判定され得る最低限の濃度であるが、都市ガスのメタン濃度は非常に大きい（都市ガス濃度の８８％）ため、いずれかの存在を確認するのに、自然発生メタンの最低限の値でその存在の有無が判断されている。

【0029】

ステップＳ４で、何らかのメタンが含まれていることが確認されたら（Ｓ４でＹ（イエス））、都市ガスがある場合の都市ガス内のエタン濃度ｘ₁が都市ガスの存在が認められ得る最低限のときのエタンの規定値ｑ以上であるか否かが調べられる（Ｓ５）。このステップＳ５でＹの場合には、都市ガスが存在すると判定される。都市ガス中のエタン濃度ｘ₁は、前述のステップＳ２で求められている。

【0030】

都市ガスが存在することが判明すれば、その都市ガスの濃度ＣｔがＣｔ＝（ｘ₁＋ｙ₁＋ｚ₁）／（１−α）の式で、ｚ₁＝ｘ₁／ｃを用いて計算される。勿論、前述の式（１３）を用いて求められてもよい（Ｓ６）。ｘ₁、ｙ₁はステップＳ２で求められているからである。ここでαは、前述のように、都市ガス中に存在し得るその他ガスの割合で、その他ガス種の組成比などは不明であるが、前述のように、都市ガス中に含まれるその他ガスの割合が常に一定で、例えば２％程度であることが分っている。この雑ガスを除いた部分（１−α）での濃度は、（ｘ₁＋ｙ₁＋ｚ₁）であるので、都市ガス全体としての濃度Ｃｔは、Ｃｔ＝ｘ₁（１＋１／ａ＋１／ｃ）／（１−α）で求められる。

【0031】

次に、自然発生メタンの存在の有無が判断される。この判断は、前述のように、測定されたメタンの濃度ｚが都市ガス中のメタン濃度ｚ₁よりも大きく、かつ、その差が規定値ｐ以上あるか否かで調べられる。従って、ｘ₁/z＜ｃであるか、及び自然発生メタンの濃度ｚ₃＝ｚ−ｚ₁＝ｚ−ｘ₁／ｃが、自然発生メタンの存在を確認できる最低限を示す規定値ｐ以上であるかが調べられる（Ｓ７）。前述のステップＳ４で、メタン濃度ｚが規定値ｐ以上であるか否かが調べられているが、このメタン濃度ｚは都市ガス中のメタン濃度ｚ₁を含んでいる可能性があるため、都市ガス中のメタン濃度ｚ₁を差し引いたメタン濃度ｚ−ｚ₁＝ｚ−ｘ₁／ｃが規定値ｐ以上であるか否かが調べられる。しかし、前述のステップＳ３で、ｚ₃が求められているので、その直後にその自然発生メタンのメタン濃度ｚ₃が規定値ｐ以上であるか否かが調べられてもよい。しかし、その場合で、自然発生メタンが検出されない場合には、ステップＳ５やＳ９の判断は必要になる。

【0032】

自然発生メタンの存在が判定されたら、その濃度Ｃｍが、Ｃｍ＝ｚ₃＝ｚ−ｘ₁／ｃによって求められる（Ｓ８）。前述の式（１５）に示されるＣｍ＝ｚ−ａ（ｂｙ−ｘ）／｛ｃ（ｂ−ａ）｝の計算で求められてもよいが、ｚ及びｘ₁が既に求まっているので、Ｃｍ＝ｚ−ｘ₁／ｃを用いた方が簡単である。

【0033】

次に、ＬＰＧの存在の有無が判断される。この判断は、前述のように、測定されたプロパンの濃度ｙが都市ガス中のプロパン濃度ｙ₁よりも大きく、かつ、その差が規定値ｒ以上あるか否かで調べられる。従って、ｘ₁／ｙ＜ｘ₁／ｙ₁＝ａであるか、及びＬＰＧ中のプロパン濃度ｙ₂＝ｙ−ｙ₁＝ｙ−ｘ₁／ａが、ＬＰＧの存在を認める最低限の規定値に対応するプロパン濃度の規定値ｒ以上であるか否かが判断される（Ｓ９）。この場合、ｘ₂／ｙ₂＜ｘ₁／ｙ₁であることから、ｘ₁／ｙ＜ｘ／ｙ＜ｘ１／ｙ１＝ａとなるので、ｘ１／ｙ＜ａに代えて、ｘ／ｙ＜ａで判断されてもよい。この式のｘ₁は、前述の式（７）によって既に求められているので、簡単に計算され得る。しかし、前述の式（１０）によって、ｙ₂＝（ｘ−ａｙ）／（ｂ−ａ）によって計算されてもよい。

【0034】

ステップＳ９でＹであれば、ＬＰＧが存在することになるので、その濃度ＣｐがＣｐ＝ｙ₂／βによって求められる（Ｓ１０）。このＣｐも、前述の式（１４）に示されるＣｐ＝（ｘ−ａｙ）／｛β（ｂ−ａ）｝で求められてもよい。しかし、ｙ₂の値が既に式（１０）により求められているので、その値を用いることによって、簡単に求められる。

【0035】

以上の各ステップでの判断で、全てＹであれば、試料ガスが、都市ガス、ＬＰＧ及び自然発生メタンの全てに由来するガスであることが判定される。しかも、その試料ガス中の都市ガスの濃度Ｃｔ、ＬＰＧの濃度Ｃｐ、及び自然発生メタンの濃度Ｃｍが求まる。

【0036】

ステップＳ４で、メタン濃度ｚの測定値が規定値ｐ未満である場合（Ｓ４でＮ（ノー）の場合）には、都市ガスも自然発生メタンも存在しないことになる。そして、試料ガス中のプロパン濃度ｙ（測定値）が、ＬＰＧ中のプロパン濃度の最低限の規定値ｒ以上であるかが調べられる（Ｓ１１）。ここで、試料ガス中のプロパンの濃度の測定値がＬＰＧ中のプロパンの最低限の規定値ｒと比較されている。これは、ステップＳ４で都市ガスが無いと判断されているので、都市ガス中のプロパン濃度ｙ₁は０となり、ｙ＝ｙ₂になるからである。

【0037】

ステップＳ１１の判断で、Ｙの場合は、ＬＰＧのみが存在することになり、試料ガスがＬＰＧに由来するガスを含んでいることが分る。また、ステップＳ１１でＮの場合には、都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンのいずれのガスも含んでいないと判断することになり、試料ガスは、大気として無視できると判定される。なお、ステップＳ１１で、Ｙの場合には、ＬＰＧの濃度Ｃｐが、前述のステップ１０と同様に求められるが、図１では省略されている。

【0038】

次に、ステップＳ５でＮの場合、都市ガスが存在しないことになる。その場合、プロパンの濃度ｙ（測定値）が規定値ｒ以上であるか否かが判断される（Ｓ１２）。この場合も、ステップＳ１１の場合と同じ理由によって、プロパンの濃度ｙの測定値が規定値ｒと比較されている。その理由は、前述のステップＳ１１の説明と同じであり、ｙ₂で比較されてもよい。

【0039】

ステップＳ１２で、プロパンの濃度ｙが規定値ｒ以上である場合（Ｓ１２でＹの場合）には、ステップＳ４で、測定されたメタン濃度ｚがメタンの規定値以上であるが、都市ガスの存在とは判定されない場合でも、都市ガスの若干のメタン（基準値未満のメタン）が含まれ得る。従って、ｘ₁／ｚ＜ｃ、及びｚ₃＝ｚ−ｚ₁＝ｚ−ｘ₁／ｃ≧ｐであるかが調べられる（Ｓ１３）。この場合、高濃度のＬＰＧが試料ガス中に含まれる場合、ｘ／ｚ≧ｃとなり得るのでエタン濃度ｘ₁が用いられている。自然発生メタンが含まれている（Ｓ１３でＹ）場合には、試料ガスは、ＬＰＧと自然発生メタンに由来するガスの混合ガスを含んでいることを示し、試料ガスはＬＰＧと自然発生メタンの混合ガスを含むと判定される。ステップＳ１３でＮの場合には、試料ガスはＬＰＧのみに由来するガスを含むと判定される。

【0040】

ステップＳ１２で、ｙがｒ未満である場合（Ｓ１２でＮの場合）には、前述と同様に、自然発生メタンの存在の有無が確認され（Ｓ１４）、自然発生メタンの存在が確認されれば（Ｓ１４でＹの場合）、自然発生メタンのみの存在となり、試料ガス中には自然発生メタンに由来するガスだけを含むと判定される。ステップＳ１４で自然発生メタンの存在が、前述と同様に確認されない（Ｓ１４でＮ）場合には、大気として無視される。なお、このＬＰＧや自然発生メタンが含まれる場合、図１では省略されているが、これらの濃度は、前述と同様の式で求められる。以下の説明においても同じである。

【0041】

ステップＳ７において、ｚ₃がｐ未満である場合（Ｓ７でＮの場合）、すなわち自然発生メタンが含まれていない場合には、ステップＳ１５に進み、ｘ₁／ｙ＜ａであるか否かと、ｙ₂＝ｙ−ｘ₁／ａが規定値ｒ以上であるか否かが調べられる。ｙ₂が規定値以上である場合（Ｓ１５でＹの場合）には、この試料ガス中には、都市ガスに由来するガスとＬＰＧに由来するガスとが含まれる。すなわち、この試料ガスには、都市ガスとＬＰＧとを含む旨の判定がなされる。また、ステップＳ１５でｙ₂がｒ未満である場合（Ｓ１５でＮの場合）には、この試料ガスは都市ガスに由来するガスのみを含む旨の判定がなされる。なお、ｘ₁／ｙ₁≧ｘ₂／ｙ₂であるので、ｘ₁／ｙ＜ｘ／ｙ＝（ｘ₁＋ｘ₂）／（ｙ₁＋ｙ₂）＜ｘ１／ｙ１＝ａが成立する。従って、前述のｘ₁／ｙ＜ａに代えて、ｘ／ｙ＜ａで判断することもできる。

【0042】

ステップＳ９でＬＰＧが含まれない場合（Ｓ９でＮの場合）には、この試料ガスには、都市ガスに由来するガスと自然発生メタンに由来するガスとを含む旨の判定がなされる。

【0043】

以上の図１に示される実施形態では、例えば都市ガスやＬＰＧが存在すると認定し得る最低限の濃度である規定値以上であることを確認するのに、例えば都市ガスでは、都市ガスの組成であるエタンｘ₁の濃度が、その規定値ｑ以上であるか否かで判断された。また、ＬＰＧの場合には、その組成であるプロパンの濃度ｙ₂が、その最低限の規定値ｒ以上か否かで判断された。しかし、本実施形態では、都市ガスの濃度ＣｔやＬＰＧの濃度Ｃｐが求められているので、都市ガスやＬＰＧの計算された濃度が、直接それらの規定値ｓ以上か否か、規定値ｔ以上か否かの判断がなされてもよい。そして、それぞれが規定値以上あれば、計算された濃度でそのガスが前述の試料ガス中に存在すると判定され得る。

【0044】

上述の例で、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９の都市ガスの有無、自然発生メタンの有無、ＬＰＧの有無の判断は、その順番が規定されるものではなく、判断の順番は前後されてもよい。

【0045】

以上のように、本実施形態によれば、前述の（ａ）〜（ｄ）という基本的な事実に基づいて、これらの関係と共に、簡単に測定され得るエタン、プロパン、メタンの測定値に基づいて、都市ガスの成分ごとの濃度、及びＬＰＧ中の成分ごとの濃度が求められている。そのため、各組成が存在するか否かの判断が簡単に行われ得る。そして、各ガス種それぞれの濃度も簡単に求められる。その結果、測定雰囲気下で検出されるガス種が何であるかが、測定装置に簡単に表示され得ると共に、必要であれば、そのガス種ごとの濃度も簡単に表示され得る。

【0046】

また、本発明の第２の実施形態のガス濃度の測定方法は、上述の図１に示されるように、試料ガス中の都市ガス、ＬＰＧ、及び自然発生メタンの各ガスの濃度を測定する方法である。具体的には、前述と同じ方法で求められるが、試料ガス中のエタン濃度ｘと、プロパン濃度ｙとが測定される。そして、試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との組成比ａ、試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との組成比ｂに基づいて計算された、試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁、及び試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂によって前記試料ガス中の各ガスの濃度が検出される。この計算式は、前述のとおりである。

【0047】

さらに、本発明の第３の実施形態のガス濃度の測定装置は、例えば図２に簡単なブロック図が示されるように、試料ガス中のエタン濃度ｘを検出するエタン濃度検出器１１と、試料ガス中のプロパンの濃度ｙを検出するプロパン濃度検出器１２と、エタン濃度ｘの測定値、プロパン濃度ｙの測定値、試料ガス中に存在し得る都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁との比ａ、及び試料ガス中に存在し得るＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂との比ｂに基づいて、試料ガス中の都市ガスのエタン濃度ｘ₁とプロパン濃度ｙ₁、及び試料ガス中のＬＰＧのエタン濃度ｘ₂とプロパン濃度ｙ₂を計算する演算手段（回路）１４とを有している。

【0048】

図２に示される例では、メタン濃度を検出するメタン検出器１３も含まれているが、必ずしも必須ではない。すなわち、自然発生メタンの濃度を求めるときには、このメタン濃度検出器１３があることが必要であるが、その必要がないときは無くても構わない。なお、エタン検出器、プロパン検出器、メタン検出器などとしては、例えばエタン、プロパン、メタンのそれぞれのみに感応するガスセンサなどが用いられ得る。また、演算手段としては、マイコンやＰＣなどで計算されるが、個別の回路が用いられてもよい。

【0049】

なお、前述の図２では、検出器と濃度測定を別々の機器で行う例が示されたが、例えばＸＧ−１００（新コスモス電機（株）商品名）の例が図３に示されるように、ガス成分分離カラム２１とガス濃度検出器（センサ）２２とを組み合せたガスクロマトグラフィを用いて、ガス検出と濃度測定を同時に行うこともできる。

【符号の説明】

【0050】

１１ エタン検出器
１２ プロパン検出器
１３ メタン検出器
１４ 演算手段

【図1】

【図2】

【図3】