JP2000275198A - 熱伝導率を利用した液体の発熱量測定方法及びそれに用いる熱量計 - Google Patents
熱伝導率を利用した液体の発熱量測定方法及びそれに用いる熱量計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液密度によることなく市場に供給する液化ガ
スの発熱量を測定することを可能とする新規な発熱量測
定方法、及び、該測定方法を用いる熱量計を得る。 【解決手段】 ２つの温度での液体（液化ガス）の熱伝
導率の温度勾配を求め、得られた熱伝導率温度勾配αと
当該液体の分子量Ｍとの相関から、次式（１）により当
該液体の発熱量Ｈを算出する。 【数１】 但し、α＝Δλ／ΔＴ、λ：液体熱伝導率、Ｔ：液温、
Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：常数
スの発熱量を測定することを可能とする新規な発熱量測
定方法、及び、該測定方法を用いる熱量計を得る。 【解決手段】 ２つの温度での液体（液化ガス）の熱伝
導率の温度勾配を求め、得られた熱伝導率温度勾配αと
当該液体の分子量Ｍとの相関から、次式（１）により当
該液体の発熱量Ｈを算出する。 【数１】 但し、α＝Δλ／ΔＴ、λ：液体熱伝導率、Ｔ：液温、
Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：常数
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体、特に都市ガ
スの原料である液化天然ガスのような液化ガスの発熱量
測定方法及びそれに用いる熱量計に関する。
スの原料である液化天然ガスのような液化ガスの発熱量
測定方法及びそれに用いる熱量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ガスの多くは液化天然ガスを気化す
ることにより得られる。日本では、液化天然ガスとし
て、アラスカ産やブルネイ産のものが主に用いられる
が、これらの発熱量は成分の違いから通常異なってい
る。一方、家庭などに供給される都市ガスの発熱量は一
定であることが求められるので、液化ガスの段階で、天
然ガス同志、あるいは、より発熱量の高い液化プロパン
ガスを混合して、所定の発熱量を持つ液化ガスに調整す
ることが行われる。現在、液化ガスの密度と発熱量には
相関があることが知られており、当初の液密度と混合後
の液密度を測定しながら、所望の発熱量の液化ガスを調
整することが行われている。
ることにより得られる。日本では、液化天然ガスとし
て、アラスカ産やブルネイ産のものが主に用いられる
が、これらの発熱量は成分の違いから通常異なってい
る。一方、家庭などに供給される都市ガスの発熱量は一
定であることが求められるので、液化ガスの段階で、天
然ガス同志、あるいは、より発熱量の高い液化プロパン
ガスを混合して、所定の発熱量を持つ液化ガスに調整す
ることが行われる。現在、液化ガスの密度と発熱量には
相関があることが知られており、当初の液密度と混合後
の液密度を測定しながら、所望の発熱量の液化ガスを調
整することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液化天然ガス
は約−１６０℃という極低温状態であり、かつ、配管中
を流れている状態で測定することから、液化天然ガスの
液密度を測定するのは容易でなく、現在使用されている
液密度計において、センサー振動部の付着物の影響を受
けやすく、測定値のドリフトやハンチングが往々にして
生じている。そのために、新たな方式の極低温用の液密
度計の開発が必要とされているが、実現するにいたって
いない。
は約−１６０℃という極低温状態であり、かつ、配管中
を流れている状態で測定することから、液化天然ガスの
液密度を測定するのは容易でなく、現在使用されている
液密度計において、センサー振動部の付着物の影響を受
けやすく、測定値のドリフトやハンチングが往々にして
生じている。そのために、新たな方式の極低温用の液密
度計の開発が必要とされているが、実現するにいたって
いない。
【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、液密度によることなく市場に供給する液化ガス
の発熱量を測定することを可能とする新規な発熱量測定
方法、及び、該測定方法を用いる熱量計を提供すること
にある。さらに、本発明の他の目的は、液化ガスに限ら
ず、油種の識別のように、任意の液体の種別を判別する
ことのできる新規な種別判別方法を提供することにあ
る。
であり、液密度によることなく市場に供給する液化ガス
の発熱量を測定することを可能とする新規な発熱量測定
方法、及び、該測定方法を用いる熱量計を提供すること
にある。さらに、本発明の他の目的は、液化ガスに限ら
ず、油種の識別のように、任意の液体の種別を判別する
ことのできる新規な種別判別方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、液密度に
よらない液化ガスの発熱量測定方法を見いだすべく、研
究と実験を行うことにより、液化ガスの熱伝導率温度勾
配と当該液化ガスの発熱量とが相関を有することを知見
した。また、飽和炭化水素からなる液体燃料では、発熱
量と分子量とに相関があることは知られているところで
あり、当該液体燃料の熱伝導率温度勾配が測定できれ
ば、その分子量との相関関係から、当該液体の発熱量測
定に限らず、分子量をパラメータとすることにより、当
該液体の種別も判別できる。
よらない液化ガスの発熱量測定方法を見いだすべく、研
究と実験を行うことにより、液化ガスの熱伝導率温度勾
配と当該液化ガスの発熱量とが相関を有することを知見
した。また、飽和炭化水素からなる液体燃料では、発熱
量と分子量とに相関があることは知られているところで
あり、当該液体燃料の熱伝導率温度勾配が測定できれ
ば、その分子量との相関関係から、当該液体の発熱量測
定に限らず、分子量をパラメータとすることにより、当
該液体の種別も判別できる。
【０００６】本発明は、上記の知見に基づくものであ
り、少なくとも２つの温度での液体の熱伝導率を測定し
て、熱伝導率の温度勾配を求め、該熱伝導率の温度勾配
と当該液体の分子量との相関から当該液体の発熱量を算
出することを特徴とする。本発明において、少なくとも
２つの温度で液体の熱伝導率を測定する方法は任意であ
ってよいが、少なくとも２つの温度で定温度駆動される
発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液化ガスを
導入したときの、当該発熱抵抗体がその発熱温度を一定
にするためにそれぞれ必要とする印加電圧又は印加電流
により測定する方法は、高い実用性を有し、好ましい。
り、少なくとも２つの温度での液体の熱伝導率を測定し
て、熱伝導率の温度勾配を求め、該熱伝導率の温度勾配
と当該液体の分子量との相関から当該液体の発熱量を算
出することを特徴とする。本発明において、少なくとも
２つの温度で液体の熱伝導率を測定する方法は任意であ
ってよいが、少なくとも２つの温度で定温度駆動される
発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液化ガスを
導入したときの、当該発熱抵抗体がその発熱温度を一定
にするためにそれぞれ必要とする印加電圧又は印加電流
により測定する方法は、高い実用性を有し、好ましい。
【０００７】より好ましくはブリッジ回路を利用する態
様であり、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動される
発熱抵抗体とし、一つの抵抗を可変抵抗体とするブリッ
ジ回路を用い、前記可変抵抗体の抵抗値を少なくとも２
つの値に切り換えたときの、前記発熱抵抗体がその発熱
温度を一定にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は印
加電流により測定する態様、あるいは、上記のようなブ
リッジ回路を少なくとも２つ用い、各ブリッジ回路にお
ける発熱抵抗体の駆動温度をそれぞれ異ならせ、各ブリ
ッジ回路における発熱抵抗体がその発熱温度を一定にす
るためにそれぞれ必要な印加電圧又は印加電流により測
定する態様、などであってよい。
様であり、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動される
発熱抵抗体とし、一つの抵抗を可変抵抗体とするブリッ
ジ回路を用い、前記可変抵抗体の抵抗値を少なくとも２
つの値に切り換えたときの、前記発熱抵抗体がその発熱
温度を一定にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は印
加電流により測定する態様、あるいは、上記のようなブ
リッジ回路を少なくとも２つ用い、各ブリッジ回路にお
ける発熱抵抗体の駆動温度をそれぞれ異ならせ、各ブリ
ッジ回路における発熱抵抗体がその発熱温度を一定にす
るためにそれぞれ必要な印加電圧又は印加電流により測
定する態様、などであってよい。
【０００８】測定対象物である液体は非極性液体であれ
ばよく、特に制限はないが、飽和炭化水素からなる液体
燃料、特に、複数の低級炭化水素から構成される液化ガ
スの発熱量測定方法として、本発明は高い実用性を持
つ。上記のようにして測定された少なくとも２つの温度
での液体の熱伝導率の値から、周知の手法により、当該
液体の熱伝導率温度勾配を求める。液体が飽和炭化水素
からなる液化燃料の場合には、求めた熱伝導率温度勾配
と発熱量との関係を示す次式（１）により、当該液化燃
料の発熱量を算出することができる。
ばよく、特に制限はないが、飽和炭化水素からなる液体
燃料、特に、複数の低級炭化水素から構成される液化ガ
スの発熱量測定方法として、本発明は高い実用性を持
つ。上記のようにして測定された少なくとも２つの温度
での液体の熱伝導率の値から、周知の手法により、当該
液体の熱伝導率温度勾配を求める。液体が飽和炭化水素
からなる液化燃料の場合には、求めた熱伝導率温度勾配
と発熱量との関係を示す次式（１）により、当該液化燃
料の発熱量を算出することができる。
【０００９】
【数２】
【００１０】但し、α＝Δλ／ΔＴ、λ：液体熱伝導
率、Ｔ：液温、Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ：常数 本発明は、また、少なくとも２つの温度で定温度駆動さ
れる発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液体を
導入したときの、前記発熱抵抗体がその発熱温度を一定
にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は印加電流によ
り前記少なくとも２つの温度での液化ガスの熱伝導率を
測定する手段と、得られた少なくとも２つの温度での熱
伝導率から当該液体の熱伝導率温度勾配を算出する手段
と、該熱伝導率温度勾配と発熱量との関係を用い、前記
熱伝導率温度勾配の算出手段が算出した前記液体の熱伝
導率温度勾配より、前記液体の発熱量を算出する発熱量
算出手段、とを備えたことを特徴とする熱量計も開示す
る。この熱量計での前記熱伝導率温度勾配と発熱量との
関係は、前記式（１）であってよい。
率、Ｔ：液温、Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ：常数 本発明は、また、少なくとも２つの温度で定温度駆動さ
れる発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液体を
導入したときの、前記発熱抵抗体がその発熱温度を一定
にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は印加電流によ
り前記少なくとも２つの温度での液化ガスの熱伝導率を
測定する手段と、得られた少なくとも２つの温度での熱
伝導率から当該液体の熱伝導率温度勾配を算出する手段
と、該熱伝導率温度勾配と発熱量との関係を用い、前記
熱伝導率温度勾配の算出手段が算出した前記液体の熱伝
導率温度勾配より、前記液体の発熱量を算出する発熱量
算出手段、とを備えたことを特徴とする熱量計も開示す
る。この熱量計での前記熱伝導率温度勾配と発熱量との
関係は、前記式（１）であってよい。
【００１１】上記のように、本発明は、基本的に、液化
ガスの熱伝導率温度勾配と当該液化ガスの発熱量とは相
関があるという本発明者らが見いだした新たな知見、及
び、飽和炭化水素系液体（飽和炭化水素系燃料）では、
発熱量と分子量とに相関があり、液体の熱伝導率温度勾
配が測定できれば、その分子量との相関関係から当該液
体の発熱量を測定できるという知見に基づくものであ
り、例えば、液化ガスの場合には、その液密度とは無関
係に熱伝導率温度勾配を算出して、当該液化ガスの発熱
量の測定が可能となり、また、熱伝導率（及びその温度
勾配）は、定温度駆動される発熱抵抗体を持つ電気的計
測手段により容易に算出することができるために、雰囲
気にあまり左右されないで当該液化ガスの発熱量の算出
が可能となる。また、発熱量測定に限らず、同様な手段
により、例えば種々の炭化水素系燃料の熱伝導率温度勾
配を測定することにより、それがガソリンであるか灯油
であるか、などの油種の判別も可能となる。
ガスの熱伝導率温度勾配と当該液化ガスの発熱量とは相
関があるという本発明者らが見いだした新たな知見、及
び、飽和炭化水素系液体（飽和炭化水素系燃料）では、
発熱量と分子量とに相関があり、液体の熱伝導率温度勾
配が測定できれば、その分子量との相関関係から当該液
体の発熱量を測定できるという知見に基づくものであ
り、例えば、液化ガスの場合には、その液密度とは無関
係に熱伝導率温度勾配を算出して、当該液化ガスの発熱
量の測定が可能となり、また、熱伝導率（及びその温度
勾配）は、定温度駆動される発熱抵抗体を持つ電気的計
測手段により容易に算出することができるために、雰囲
気にあまり左右されないで当該液化ガスの発熱量の算出
が可能となる。また、発熱量測定に限らず、同様な手段
により、例えば種々の炭化水素系燃料の熱伝導率温度勾
配を測定することにより、それがガソリンであるか灯油
であるか、などの油種の判別も可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明をなすにいたった技
術的な背景も含めて、液化ガスの場合を主たる例とし
て、本発明の実施の形態を説明する。最初に、液化ガス
において、発熱量と相関を持つ物性値が液密度以外にあ
るかどうかを知るべく、液化天然ガスの主な成分であ
る、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、ｉＣ4Ｈ10、ｎＣ4Ｈ10に
ついて、液状でのいくつかの物性値と発熱量Ｈとについ
て物性計算を行った。それにより、前記液化ガスの熱伝
導率λは−２００℃〜−１６０℃の範囲で温度によりそ
れぞれ異なった値を示すこと、及び、その勾配はほぼ一
次関数的であるが、各成分により（特に、ＣＨ4の場合
に）異なることを知った（図１参照）。このことは、液
化ガスの各温度での熱伝導率λの絶対値は、発熱量Ｈの
計算にはパラメータとして有効に使えないことを示して
いる。
術的な背景も含めて、液化ガスの場合を主たる例とし
て、本発明の実施の形態を説明する。最初に、液化ガス
において、発熱量と相関を持つ物性値が液密度以外にあ
るかどうかを知るべく、液化天然ガスの主な成分であ
る、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、ｉＣ4Ｈ10、ｎＣ4Ｈ10に
ついて、液状でのいくつかの物性値と発熱量Ｈとについ
て物性計算を行った。それにより、前記液化ガスの熱伝
導率λは−２００℃〜−１６０℃の範囲で温度によりそ
れぞれ異なった値を示すこと、及び、その勾配はほぼ一
次関数的であるが、各成分により（特に、ＣＨ4の場合
に）異なることを知った（図１参照）。このことは、液
化ガスの各温度での熱伝導率λの絶対値は、発熱量Ｈの
計算にはパラメータとして有効に使えないことを示して
いる。
【００１３】そこで、各液化ガスにおける熱伝導率λの
熱伝導率温度勾配αと発熱量Ｈとの関係をみたところ、
ある相関があることを知った（図２）。液熱伝導率と音
速とは比例関係にあること、及び、音速の温度変化と分
子量のルートは反比例関係にあることは既に知られてお
り、そのことから、液熱伝導率温度勾配とその分子量と
は相関を有すること、並びに、液化ガスの分子量と発熱
量とが相関を有することは知られていることから、この
物性計算による結果（各液化ガスにおける熱伝導率λの
熱伝導率温度勾配αと発熱量Ｈとは相関があること）は
理論的にも十分な裏付けを持つ。
熱伝導率温度勾配αと発熱量Ｈとの関係をみたところ、
ある相関があることを知った（図２）。液熱伝導率と音
速とは比例関係にあること、及び、音速の温度変化と分
子量のルートは反比例関係にあることは既に知られてお
り、そのことから、液熱伝導率温度勾配とその分子量と
は相関を有すること、並びに、液化ガスの分子量と発熱
量とが相関を有することは知られていることから、この
物性計算による結果（各液化ガスにおける熱伝導率λの
熱伝導率温度勾配αと発熱量Ｈとは相関があること）は
理論的にも十分な裏付けを持つ。
【００１４】上記のことから、少なくとも２つの異なっ
た温度での液化ガスの熱伝導率を測定して、そこから熱
伝導率の温度勾配を求めることができれば、該熱伝導率
の温度勾配と発熱量（分子量）との関係から当該液化ガ
スの発熱量を算出できることが示される。次に、液化ガ
スの熱伝導率λを少なくとも２つの温度で実際に測定す
る具体的な手法の一例について説明する。図３は、液化
ガスの熱伝導率λを２つの温度で実際に測定し、そこか
ら熱伝導率温度勾配を求めて、該熱伝導率温度勾配と発
熱量との関係から当該液化ガスの発熱量を算出するよう
にした熱量計の概略構成を示す構成図である。
た温度での液化ガスの熱伝導率を測定して、そこから熱
伝導率の温度勾配を求めることができれば、該熱伝導率
の温度勾配と発熱量（分子量）との関係から当該液化ガ
スの発熱量を算出できることが示される。次に、液化ガ
スの熱伝導率λを少なくとも２つの温度で実際に測定す
る具体的な手法の一例について説明する。図３は、液化
ガスの熱伝導率λを２つの温度で実際に測定し、そこか
ら熱伝導率温度勾配を求めて、該熱伝導率温度勾配と発
熱量との関係から当該液化ガスの発熱量を算出するよう
にした熱量計の概略構成を示す構成図である。
【００１５】すでに、気体ガスの熱伝導率と発熱量が相
関を有することを利用した熱量計として、所定の温度に
定温度駆動された発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定
対象のガスを導入したときの、前記発熱抵抗体がその発
熱温度を一定にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は
印加電流により前記ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率
測定手段と、前記ガスの熱伝導率と発熱量の関係を用
い、前記熱伝導率測定手段が測定した前記ガスの熱伝導
率より、前記ガスの発熱量を算出する熱量計算手段とを
備えた熱量計は知られており（特開平８−７５６８８号
公報）、例えば、都市ガス制御用熱量発信器として市販
もされている。図３に示す熱量計は、基本的に上記の熱
量計の原理を用いている。
関を有することを利用した熱量計として、所定の温度に
定温度駆動された発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定
対象のガスを導入したときの、前記発熱抵抗体がその発
熱温度を一定にするためにそれぞれ必要な印加電圧又は
印加電流により前記ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率
測定手段と、前記ガスの熱伝導率と発熱量の関係を用
い、前記熱伝導率測定手段が測定した前記ガスの熱伝導
率より、前記ガスの発熱量を算出する熱量計算手段とを
備えた熱量計は知られており（特開平８−７５６８８号
公報）、例えば、都市ガス制御用熱量発信器として市販
もされている。図３に示す熱量計は、基本的に上記の熱
量計の原理を用いている。
【００１６】図３において、１は測定対象の液化ガスに
浸すように配置された測温抵抗体（ＴＣＤ）、Ｒ１、Ｒ
ｒ２、Ｒ３は抵抗、Ｒｃは可変抵抗、３は比較器、であ
り、抵抗Ｒｒ２も測定対象の液化ガスに浸すようにして
用いられる。そして、ＴＣＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒｒ２、Ｒ
３、可変抵抗Ｒｃによりブリッジ回路を形成しており、
このブリッジと比較器３からなる回路により、ＴＣＤ１
の温度が常に一定となるように電流制御がなされてい
る。可変抵抗Ｒｃは、この例では２つの値Ｒｃ１とＲｃ
２とをパルス的に取るようにされており、可変抵抗Ｒｃ
の値がＲｃ１のとき、ＴＣＤ１は発熱温度ＴＲｈ１の温
度を保持するようにされ、可変抵抗Ｒｃの値がＲｃ２の
ときは、ＴＣＤ１は発熱温度ＴＲｈ２の温度を保持する
ようにされる。
浸すように配置された測温抵抗体（ＴＣＤ）、Ｒ１、Ｒ
ｒ２、Ｒ３は抵抗、Ｒｃは可変抵抗、３は比較器、であ
り、抵抗Ｒｒ２も測定対象の液化ガスに浸すようにして
用いられる。そして、ＴＣＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒｒ２、Ｒ
３、可変抵抗Ｒｃによりブリッジ回路を形成しており、
このブリッジと比較器３からなる回路により、ＴＣＤ１
の温度が常に一定となるように電流制御がなされてい
る。可変抵抗Ｒｃは、この例では２つの値Ｒｃ１とＲｃ
２とをパルス的に取るようにされており、可変抵抗Ｒｃ
の値がＲｃ１のとき、ＴＣＤ１は発熱温度ＴＲｈ１の温
度を保持するようにされ、可変抵抗Ｒｃの値がＲｃ２の
ときは、ＴＣＤ１は発熱温度ＴＲｈ２の温度を保持する
ようにされる。
【００１７】具体的には、例えば、測定しようとする液
化ガスの液温が−１３０℃とすると、ＴＣＤ１は可変抵
抗Ｒｃの値Ｒｃ１及びのＲｃ２に相当する温度差（例え
ば、３０℃と４０℃）である−９０℃（Ｒｃ１の場合）
と−１００℃（Ｒｃ２の場合）の温度を保持するように
され、それにより、ＴＣＤ１近傍の液化ガスの液温は、
Ｒｃ１のときは、−１３０℃と−９０℃の中間程度の温
度（例えば、−１１０℃程度）、Ｒｃ２のときは、−１
３０℃と−１００℃の中間程度の温度（例えば、−１１
５℃程度）と変化する。
化ガスの液温が−１３０℃とすると、ＴＣＤ１は可変抵
抗Ｒｃの値Ｒｃ１及びのＲｃ２に相当する温度差（例え
ば、３０℃と４０℃）である−９０℃（Ｒｃ１の場合）
と−１００℃（Ｒｃ２の場合）の温度を保持するように
され、それにより、ＴＣＤ１近傍の液化ガスの液温は、
Ｒｃ１のときは、−１３０℃と−９０℃の中間程度の温
度（例えば、−１１０℃程度）、Ｒｃ２のときは、−１
３０℃と−１００℃の中間程度の温度（例えば、−１１
５℃程度）と変化する。
【００１８】測定時に、液化ガスはその熱伝導率λに比
例した熱をＴＣＤ１より奪う。これにより、ＴＣＤ１の
発熱温度をＴＲｈ１にするために必要な電力とＴＲｈ２
にするために必要な電力は異なるため、その抵抗値Ｒｈ
に流れる電流及びその両端電圧が変化する。このとき、
抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との接続点に生じる電圧は、出力電
圧Ｖ１（可変抵抗値Ｒｃ１のとき）及び出力電圧Ｖ２
（可変抵抗値Ｒｃ２のとき）として、比較器３の反転入
力へ与えられる。一方、抵抗Ｒ３と抵抗（Ｒｃ＋Ｒｒ
２）との接続点に生じる電圧は比較器３の正入力として
与えられる。そして、ＴＣＤ１の異なる２つの温度での
熱伝導率λの変化が出力電圧の変化ΔＶとして検出され
る。そこで、上記のような回路を持つセンサーにおい
て、ＴＣＤ１から外部に伝わる熱量Ｑｔは、次式（２）
で表される。
例した熱をＴＣＤ１より奪う。これにより、ＴＣＤ１の
発熱温度をＴＲｈ１にするために必要な電力とＴＲｈ２
にするために必要な電力は異なるため、その抵抗値Ｒｈ
に流れる電流及びその両端電圧が変化する。このとき、
抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との接続点に生じる電圧は、出力電
圧Ｖ１（可変抵抗値Ｒｃ１のとき）及び出力電圧Ｖ２
（可変抵抗値Ｒｃ２のとき）として、比較器３の反転入
力へ与えられる。一方、抵抗Ｒ３と抵抗（Ｒｃ＋Ｒｒ
２）との接続点に生じる電圧は比較器３の正入力として
与えられる。そして、ＴＣＤ１の異なる２つの温度での
熱伝導率λの変化が出力電圧の変化ΔＶとして検出され
る。そこで、上記のような回路を持つセンサーにおい
て、ＴＣＤ１から外部に伝わる熱量Ｑｔは、次式（２）
で表される。
【００１９】
【数３】 Ｑｔ＝Ａ・λ＋Ｂ （２）
【００２０】但し、Ａ、Ｂは装置に固有の定数であり、
右辺第１項は測定対象である液化ガスに伝わる発熱量、
第２項はセンサー基板などに逃げる発熱量である。ま
た、ＴＣＤ１に供給した電力のほとんどがその抵抗Ｒｈ
で熱に変わると考えると、
右辺第１項は測定対象である液化ガスに伝わる発熱量、
第２項はセンサー基板などに逃げる発熱量である。ま
た、ＴＣＤ１に供給した電力のほとんどがその抵抗Ｒｈ
で熱に変わると考えると、
【００２１】
【数４】 Ｑｔ＝Ｉ2×Ｒｈ＝Ｖ2／Ｒｈ （３）
【００２２】であるから、ＴＣＤ１の可変抵抗Ｒｃの値
Ｒｃ１、Ｒｃ２に相当する印加電圧Ｖを測定し、次式
（４）により、液化ガスの異なる２つの温度での熱伝導
率をλ１及びλ２を算出することができる。
Ｒｃ１、Ｒｃ２に相当する印加電圧Ｖを測定し、次式
（４）により、液化ガスの異なる２つの温度での熱伝導
率をλ１及びλ２を算出することができる。
【００２３】
【数５】 λ＝（Ｖ2／（Ｒｈ×Ａ）−Ｂ）／Ａ （４）
【００２４】そのようにして得られた２つの温度での液
化ガスの熱伝導率λ１及びλ２から、当該液化ガスの熱
伝導率温度勾配αを算出する。なお、図３において、４
は前記した印加電圧Ｖの変化により２つの異なる温度で
の液化ガスの熱伝導率λ１及びλ２を算出し、かつ、液
化ガスの熱伝導率温度勾配αを算出する演算部であり、
５は演算部４が算出する熱伝導率温度勾配αを用い当該
液化ガスの発熱量を算出する熱量算出部である。
化ガスの熱伝導率λ１及びλ２から、当該液化ガスの熱
伝導率温度勾配αを算出する。なお、図３において、４
は前記した印加電圧Ｖの変化により２つの異なる温度で
の液化ガスの熱伝導率λ１及びλ２を算出し、かつ、液
化ガスの熱伝導率温度勾配αを算出する演算部であり、
５は演算部４が算出する熱伝導率温度勾配αを用い当該
液化ガスの発熱量を算出する熱量算出部である。
【００２５】図４は、上記のブリッジ回路を持つ熱量計
におけるセンサー１０を示す模式図であり、単結晶シリ
コン基板１５に、測定対象である液化ガスの加熱源とセ
ンサーを兼用する薄膜抵抗１６（ＴＣＤ１）を基板１５
から熱的に絶縁させたダイヤフラム部１７に設けるとと
もに、薄膜抵抗１６に近接し、かつ熱的に絶縁された基
板１５の位置に液体ガスの温度を測定する機能も果たす
薄膜抵抗体（抵抗Ｒｒ２）を設けている。このセンサー
１０を液化ガスに浸すことにより、上記のようにして、
その発熱量を測定することが可能となる。
におけるセンサー１０を示す模式図であり、単結晶シリ
コン基板１５に、測定対象である液化ガスの加熱源とセ
ンサーを兼用する薄膜抵抗１６（ＴＣＤ１）を基板１５
から熱的に絶縁させたダイヤフラム部１７に設けるとと
もに、薄膜抵抗１６に近接し、かつ熱的に絶縁された基
板１５の位置に液体ガスの温度を測定する機能も果たす
薄膜抵抗体（抵抗Ｒｒ２）を設けている。このセンサー
１０を液化ガスに浸すことにより、上記のようにして、
その発熱量を測定することが可能となる。
【００２６】図５は、複数の液化ガス（アラスカＬＮＧ
（Ａ−ＬＮＧ）、プロパン（ＬＰＧ）、及び、Ａ−ＬＮ
ＧとＬＰＧをほぼＡ：Ｐ＝１：１で混合した混合液化ガ
ス）において、図４に示す形式のセンサーを用いて測定
したそれぞれの熱伝導率温度勾配α（センサー出力：温
度差〜周囲温度差から算出される）とその分子量（１／
√分子量）の関係を示しており、両者は高い相関を示し
ている。また、図６は、常温で液体であるペンタン（Ｃ
５）、ヘキサン（Ｃ６）、へプタン（Ｃ７）について、
図５の場合と同様な測定を行った結果を示しており、こ
こでも、センサー出力と分子量（１／√分子量）とに高
い相関が示される。分子量と発熱量とは相関を有するこ
とから、センサー１０を用いて得られる出力が、液化ガ
スなどの炭化水素系液体燃料の熱量測定に有効に用いう
ることを図５及び図６は示している。なお、熱伝導率温
度勾配αと発熱量Ｈとの関係は次式で示される。
（Ａ−ＬＮＧ）、プロパン（ＬＰＧ）、及び、Ａ−ＬＮ
ＧとＬＰＧをほぼＡ：Ｐ＝１：１で混合した混合液化ガ
ス）において、図４に示す形式のセンサーを用いて測定
したそれぞれの熱伝導率温度勾配α（センサー出力：温
度差〜周囲温度差から算出される）とその分子量（１／
√分子量）の関係を示しており、両者は高い相関を示し
ている。また、図６は、常温で液体であるペンタン（Ｃ
５）、ヘキサン（Ｃ６）、へプタン（Ｃ７）について、
図５の場合と同様な測定を行った結果を示しており、こ
こでも、センサー出力と分子量（１／√分子量）とに高
い相関が示される。分子量と発熱量とは相関を有するこ
とから、センサー１０を用いて得られる出力が、液化ガ
スなどの炭化水素系液体燃料の熱量測定に有効に用いう
ることを図５及び図６は示している。なお、熱伝導率温
度勾配αと発熱量Ｈとの関係は次式で示される。
【００２７】
【数６】
【００２８】（但し、α＝Δλ／ΔＴ、λ：液体熱伝導
率、Ｔ：液温、Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ：常数）。上記の関係式を用いることにより、その熱
伝導率温度勾配から当該液化ガスなどの炭化水素系液体
燃料の発熱量を容易に算出することができる。
率、Ｔ：液温、Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ：常数）。上記の関係式を用いることにより、その熱
伝導率温度勾配から当該液化ガスなどの炭化水素系液体
燃料の発熱量を容易に算出することができる。
【００２９】なお、上記の説明は、２つの温度での熱伝
導率の測定を、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動さ
れる発熱抵抗体とし、一つの抵抗を可変抵抗体とするブ
リッジ回路を用い、可変抵抗体の抵抗値を２つの値に切
り換えることにより得るようにしているが、可変抵抗体
を用いずに、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動され
る発熱抵抗体とするブリッジ回路を２つ（あるいは２つ
以上）並列して配置して、各ブリッジ回路から得られる
印加電圧の変化に基づき熱伝導率を測定して、それに基
づき熱伝導率温度勾配を算出するようにしてもよい。
導率の測定を、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動さ
れる発熱抵抗体とし、一つの抵抗を可変抵抗体とするブ
リッジ回路を用い、可変抵抗体の抵抗値を２つの値に切
り換えることにより得るようにしているが、可変抵抗体
を用いずに、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動され
る発熱抵抗体とするブリッジ回路を２つ（あるいは２つ
以上）並列して配置して、各ブリッジ回路から得られる
印加電圧の変化に基づき熱伝導率を測定して、それに基
づき熱伝導率温度勾配を算出するようにしてもよい。
【００３０】さらに、上記の説明では、発熱量を求める
こと及びそのための熱量計をうることを主目的として説
明したが、発熱量は当該炭化水素系液体燃料の種類や成
分組成を識別する一つのパラメータであって、測定され
た熱伝導率温度勾配（センサー出力）に基づいて、ガソ
リンタンクに入っている油種（軽油、灯油、ガソリン、
プレミアムガソリン、など）を判別できることはいうま
でもなく、その場合には、前記センサーは油種判別セン
サーとして有効に用いることができる。
こと及びそのための熱量計をうることを主目的として説
明したが、発熱量は当該炭化水素系液体燃料の種類や成
分組成を識別する一つのパラメータであって、測定され
た熱伝導率温度勾配（センサー出力）に基づいて、ガソ
リンタンクに入っている油種（軽油、灯油、ガソリン、
プレミアムガソリン、など）を判別できることはいうま
でもなく、その場合には、前記センサーは油種判別セン
サーとして有効に用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、飽和炭化水素系液体燃
料の熱伝導率温度勾配を適宜のセンサーを用いて求める
ことによって、その分子量を測定することができ、それ
により、発熱量を算出することも可能となる。本発明に
より、極低温状態にある液化ガスの発熱量を容易に測定
することができるので、本発明は、液密度計を用いた従
来の液化天然ガスの熱調方式に代わるものとして、極め
て有効なものとなる。
料の熱伝導率温度勾配を適宜のセンサーを用いて求める
ことによって、その分子量を測定することができ、それ
により、発熱量を算出することも可能となる。本発明に
より、極低温状態にある液化ガスの発熱量を容易に測定
することができるので、本発明は、液密度計を用いた従
来の液化天然ガスの熱調方式に代わるものとして、極め
て有効なものとなる。
【００３２】本発明は、また、飽和炭化水素系液体燃料
の油種の判別方法としてもきわめて有効である。
の油種の判別方法としてもきわめて有効である。
【図１】液化ガスの熱伝導率と温度との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図２】熱伝導率温度勾配と発熱量及び分子量との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図３】本発明の原理による熱量計の概略構成を示す構
成図。
成図。
【図４】図３に示す熱量計のセンサー部を示す概略図。
【図５】複数の液化ガス（アラスカＬＮＧ（Ａ−ＬＰ
Ｇ）、プロパン（ＬＰＧ）（Ｂ）、及びＡ−ＬＰＧとＬ
ＰＧをＡ：Ｐ＝ほぼ１：１で混合した混合液化ガス）に
おける、熱伝導率温度勾配α（センサー出力値）とその
分子量（１／√分子量）の相関を示すグラフ。
Ｇ）、プロパン（ＬＰＧ）（Ｂ）、及びＡ−ＬＰＧとＬ
ＰＧをＡ：Ｐ＝ほぼ１：１で混合した混合液化ガス）に
おける、熱伝導率温度勾配α（センサー出力値）とその
分子量（１／√分子量）の相関を示すグラフ。
【図６】常温で液体であるペンタン（Ｃ５）、ヘキサン
（Ｃ６）、へプタン（Ｃ７）について、図５と同様の相
関を示すグラフ。
（Ｃ６）、へプタン（Ｃ７）について、図５と同様の相
関を示すグラフ。
１…測温抵抗体（ＴＣＤ）、Ｒ１、Ｒｒ２、Ｒ３…抵
抗、３…比較器４…熱伝導率温度勾配算出部、５…熱量
算出部、１０…センサー
抗、３…比較器４…熱伝導率温度勾配算出部、５…熱量
算出部、１０…センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深川 博善 神奈川県横浜市都筑区茅ヶ崎南５−10−12 (72)発明者 武藤 裕行 東京都足立区中央本町２−３−11 グリー ンパーク408号 (72)発明者 清田 美佐子 神奈川県横浜市南区宮元町２−39−５− 702 Ｆターム(参考） 2G040 AB08 AB09 BA04 BA24 CA02 CA22 CB03 DA02 DA22 EA02 EB02 GB03 HA07 HA16 2G060 AA05 AC10 AE33 AF02 BA05 CA01 FA02 FB01 HA01 HC08 HE01 KA05
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも２つの温度での液体の熱伝導
率を測定して、熱伝導率の温度勾配を求め、該熱伝導率
の温度勾配と当該液体の分子量との相関から当該液体の
発熱量を算出することを特徴とする液体の発熱量測定方
法。 - 【請求項２】 前記少なくとも２つの温度での液体の熱
伝導率の測定を、少なくとも２つの温度で定温度駆動さ
れる発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液体を
導入したときの、前記発熱抵抗体がその発熱温度を一定
にするためにそれぞれ必要とする印加電圧又は印加電流
により測定することを特徴とする請求項１記載の液体の
発熱量測定方法。 - 【請求項３】 前記少なくとも２つの温度での液体の熱
伝導率の測定を、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動
される発熱抵抗体とし、一つの抵抗を可変抵抗体とする
ブリッジ回路を用い、前記可変抵抗体の抵抗値を少なく
とも２つの値に切り換えたときの、前記発熱抵抗体がそ
の発熱温度を一定にするためにそれぞれ必要とする印加
電圧又は印加電流により測定することを特徴とする請求
項２記載の液体の発熱量測定方法。 - 【請求項４】 前記少なくとも２つの温度での液体の熱
伝導率の測定を、一つの抵抗を所定の温度で定温度駆動
される発熱抵抗体とするブリッジ回路を少なくとも２つ
用い、各ブリッジ回路における前記発熱抵抗体の駆動温
度をそれぞれ異ならせ、各ブリッジ回路における前記発
熱抵抗体がその発熱温度を一定にするためにそれぞれ必
要とする印加電圧又は印加電流により測定することを特
徴とする請求項２記載の液体の発熱量測定方法。 - 【請求項５】 測定対象物である液体が飽和炭化水素か
らなる液化燃料であることを特徴とする請求項１ないし
４いずれか記載の液体の発熱量測定方法。 - 【請求項６】 測定対象物である液化燃料が複数の低級
炭化水素から構成される液化ガスであることを特徴とす
る請求項５記載の液体の発熱量測定方法。 - 【請求項７】 前記熱伝導率の温度勾配αと発熱量Ｈと
の関係が、次式（１）であることを特徴とする請求項５
又は６記載の液体の発熱量測定方法。 【数１】 但し、α＝Δλ／ΔＴ、λ：液体熱伝導率、Ｔ：液温、
Ｍ：分子量、Ｈ：発熱量、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：常数 - 【請求項８】 少なくとも２つの温度での液体の熱伝導
率を測定して、熱伝導率の温度勾配を求め、該熱伝導率
の温度勾配と当該液体の分子量との相関から当該液体の
種別を判別することを特徴とする液体の種別判定方法。 - 【請求項９】 少なくとも２つの温度で定温度駆動され
る発熱抵抗体に熱が伝導する状態で測定対象の液体を導
入したときの、前記発熱抵抗体がその発熱温度を一定に
するためにそれぞれ必要とする印加電圧又は印加電流に
より前記少なくとも２つの温度での液体の熱伝導率を測
定する手段と、 得られた少なくとも２つの温度での熱伝導率から当該液
体の熱伝導率温度勾配を算出する手段と、 該熱伝導率温度勾配と分子量との相関関係を用い、前記
熱伝導率温度勾配の算出手段が算出した前記液体の熱伝
導率温度勾配より、前記液体の発熱量を算出する発熱量
算出手段、 とを備えたことを特徴とする熱量計。 - 【請求項１０】 前記熱伝導率温度勾配と発熱量との関
係が、前記式（１）であることを特徴とする請求項９記
載の熱量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8227899A JP2000275198A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 熱伝導率を利用した液体の発熱量測定方法及びそれに用いる熱量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8227899A JP2000275198A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 熱伝導率を利用した液体の発熱量測定方法及びそれに用いる熱量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275198A true JP2000275198A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13770048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8227899A Pending JP2000275198A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 熱伝導率を利用した液体の発熱量測定方法及びそれに用いる熱量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000275198A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010025628A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 流体識別方法および流体識別装置 |
| CN103038634A (zh) * | 2010-04-14 | 2013-04-10 | 莫伯蕾有限公司 | 确定富含甲烷的气体混合物的能含量的方法 |
| JP2015031577A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | アズビル株式会社 | 発熱量測定システムおよび発熱量測定方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP8227899A patent/JP2000275198A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010025628A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 流体識別方法および流体識別装置 |
| CN103038634A (zh) * | 2010-04-14 | 2013-04-10 | 莫伯蕾有限公司 | 确定富含甲烷的气体混合物的能含量的方法 |
| CN103038634B (zh) * | 2010-04-14 | 2016-01-20 | 罗斯蒙特测量有限公司 | 确定富含甲烷的气体混合物的能含量的方法 |
| JP2015031577A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | アズビル株式会社 | 発熱量測定システムおよび発熱量測定方法 |
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Legal Events
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