JP2002507740A - 可燃性ガス中に含まれる熱エネルギの直接測定装置および方法 - Google Patents

可燃性ガス中に含まれる熱エネルギの直接測定装置および方法

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ベノワ フローエリック
ディディエール ドミンゲス
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シュラムバーガー アンデュストリエ ソシエテ アノニム
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、パイプ（１６）内を循環するガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でガスの体積Ｖを測定するガスメータ（１２）と、ガスの発熱量Ｈを測定する装置（１４、５２、６３）とを有する、パイプ内を搬送される燃料ガス（可燃性ガス）中に含まれる熱エネルギを測定する装置（１０）に関する。本発明は、前記発熱量を測定する装置が、所与の体積のガスの種々の成分のモル数に比例する少なくとも１つの物理量を測定し、かつガスの体積Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定するときと同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下で発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定するために、できる限りガスメータの近くに配置され、前記装置（１０）が、次に、ガス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、パイプ内を循環される圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でのガスの体積
Ｖを測定するガスメータとガスの発熱量を測定する装置とを備えた、パイプ内を
搬送される可燃性ガス中に含まれる熱エネルギを直接測定する装置に関する。
【０００２】 （背景技術） 例えばパイプ内を搬送される天然ガスのような可燃性ガス中に含まれるエネル
ギを測定する方法は存在する。 この目的のため、一般に、クロマトグラフまたは熱量計等の装置が、パイプ内
の所与の位置に配置され、かつ、パイプ内から採取されたガス試料からガスの発
熱量Ｈを測定するのに使用されかつ標準圧力Ｐ0および標準温度Ｔ0の条件に調節
される。 従って、発熱量Ｈはこれらの条件下で測定される。
【０００３】 パイプ内の他の位置（一般に、前記熱量計等の装置より下流側の位置）に配置
されるガスメータは、体積測定を行なう位置での前記パイプ内を循環するガスの
圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でガスの体積Ｖを測定する。 また、圧力および温度（或る場合には圧縮係数）の補正を行なう装置がガスメ
ータに取り付けられており、該装置は、圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下で測定した
ガス体積Ｖを、標準圧力Ｐ0および標準温度Ｔ0の条件に調節された体積Ｖ0に変 換する。 体積Ｖのこの補正を行なうには、圧力センサおよび温度センサが必要とされる
。 従って、ガス中に含まれる熱エネルギは、積Ｈ・Ｖ0に等しい。
【０００４】 しかしながら、ガスの熱エネルギを測定するこの技術は、コストが嵩む発熱量
測定装置（クロマトグラフ、熱量計等）に加え、圧力および温度補正装置並びに
圧力および温度センサを使用する必要があるという多くの欠点がある。 従って、従来の方法よりも簡単な方法を用いて可燃性ガスの熱エネルギを測定
できるようにすることは有効である。
【０００５】 （発明の開示） 従って、本発明の目的は、パイプ内を循環するガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの条
件下でガスの体積Ｖを測定するガスメータと、ガスの発熱量Ｈを測定する装置と
を有するパイプ内を搬送される可燃性ガス中に含まれる熱エネルギを測定する装
置において、前記発熱量を測定する装置が、所与の体積のガスの種々の成分のモ
ル数に比例する少なくとも１つの物理量を測定し、かつガスの体積Ｖ（Ｐ、Ｔ）
を測定するときと同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下で発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定
するためにガスメータの近くに配置され、前記熱エネルギ測定装置が、次に、ガ
ス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定することを特徴とす
る熱エネルギ測定装置を提供することにある。
【０００６】 本発明による熱エネルギ測定装置は、ガスの発熱量を測定するのに、圧力およ
び温度補正装置の使用、従って圧力および温度の測定をもはや必要としない。 これは、一方で、発熱量の測定がガス体積の測定と同じ温度および圧力条件下
で行なわれること、他方で、所与の体積のガスの種々の成分に比例する物理量を
測定することにより可能になる。 物理量の測定により、所与の圧力および温度での所与の体積内に存在する分子
数が直接求められる。
【０００７】 圧力または温度が変化すると、所与の体積内の分子数は、公式ｎ＝ＰＶ／ＺＲ
Ｔに従って変化する。ここで、Ｚはガスの圧縮係数、およびＲはボルツマン定数
である。物理量も同じ比例式に従って変化する。 従って、この物理量は、圧力および温度とは独立して、ガスの種々の成分の分
子数を測定する。 測定される物理量は、ガス中に大きな割合で存在する少なくとも１つの可燃性
成分による電磁波の少なくとも１つの波長の吸収であるのが好ましい。
【０００８】 次に、装置は、この吸収度の測定の発熱量を推測する。 また、この特定物理量の選択は、ガスとの接触を必要としないため非常に有効
である。 電磁波、換言すれば中性ガス（Ｎ2、Ｏ2、ＣＯ2）が吸収しない波長範囲の電 磁波の選択が特に好ましい。なぜならば、このような成分はいかなる態様でもガ
スの発熱量に寄与しないからである。 例えば、成分Ｎ2およびＯ2は赤外範囲の電磁波を吸収せず、成分ＣＯ2は赤外 範囲の１つの領域を吸収しない。 従って、幾つかの異なる量を測定するよりもずっと簡単な、ガスの発熱量に寄
与する成分のみと関係付けることができるため、この物理量を使用することは非
常に有効である。
【０００９】 ガスの組成および発熱量の要求精度に基いて、ガス中に最大の割合で存在する
可燃性成分、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタンまたはペンタンのみと
関係付ければ充分である。 発熱量の測定精度を高めるために、ガスの発熱量の測定に使用される装置は、
ガス中に存在する他の可燃性成分による電磁波の吸収度を測定する。 かくして、天然ガスについては、ガス中に大きな割合で存在する可燃性成分（
例えばメタン）の測定に加えて、エタン、プロパンブタンおよびペンタンの中か
ら選択されたガス中に少量存在する１つ以上の他の可燃性成分の吸収度を測定で
きる。 種々の電磁波の波長（単一または複数）は、ガスの単一の可燃性成分によりま
たはこれらの幾つかの成分によりなされる寄与が各波長に一致するように選択さ
れる。
【００１０】 より詳しくは、ガスの発熱量を測定する装置は、ガスの少なくとも１つの流れ
領域に亘って、 前記ガスの流れ領域を横切って電磁波を発射する少なくとも１つの源と、 前記電磁波を濾波する手段と、 対応する波長（単一または複数）についてガスの可燃性成分（単一または複数
）による吸収により減衰された電磁波を検出し、問題とする各波長についてこの
電磁波を表わす電気信号を発生する手段と、 ガスの発熱量並びにガス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を
推測する電子手段とを更に有する。
【００１１】 電磁波を濾波する手段には、１つ以上の干渉フィルタを設けることができ、各
干渉フィルタは、少なくとも１つのガス成分が吸収を呈する異なる電磁波の波長
に適合する。 他の可能性によれば、電磁波を濾波する手段は、前記ガス成分（単一または複
数）が吸収を呈する少なくとも１つの波長を含む波長範囲に電気的に調節可能な
フィルタを有している。 電磁波は例えば、赤外範囲内にある。 波長範囲には、ガス成分（単一または複数）が、例えば、１μｍと１２μｍと
の間の吸収を呈する波長（単一または複数）が含まれる。 ガスの主要成分がメタンであるときは、１．６〜１．３μｍの波長範囲に集中
させることができる。
【００１２】 本発明はまた、パイプ内を循環するガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でガス
の体積Ｖを測定する段階、およびガスの発熱量Ｈを測定する段階を含むパイプ内
を搬送される可燃性ガス中に含まれる熱エネルギを測定する方法において、ガス
の体積Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定するときと同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下で、所与
の体積のガスの種々の成分のモル数に比例する少なくとも１つの物理量を測定す
る段階と、同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でのこの測定から発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ
）を直接推測する段階と、次に、ガス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（
Ｐ、Ｔ）を測定する段階とを含むことを特徴とする熱エネルギ測定方法に関する
。 より詳しくは、本発明による方法は、ガス中に大きな割合で存在する少なくと
も１つの可燃性成分による電磁波の吸収度である物理量を、前記電磁波の少なく
とも１つの波長について測定する段階を更に含んでいる。
【００１３】 本発明による方法はまた、ガス中に存在する他の可燃性成分による電磁波の吸
収度を、電磁波の異なる波長について測定する段階を更に含んでいる。 本発明による方法は、各波長が単一の可燃性成分によりなされる寄与に一致す
るように、電磁波の波長（単一または複数）を選択する段階を更に含んでいる。
【００１４】 より正確には、本発明による方法は、 ガスの少なくとも１つの流れ領域を横切って電磁波を発射する段階と、 電磁波を濾波する段階と、 対応する波長（単一または複数）についてガスの可燃性成分（単一または複数
）による吸収により減衰された電磁波を検出しかつ問題とする各波長についてこ
の電磁波を表わす電気信号を発生する段階と、 信号（単一または複数）からガスの発熱量並びにガス中に含まれる熱エネルギ
Ｈ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定する段階とを更に含んでいる。 電磁波は、中性ガス（Ｎ2、Ｏ2、ＣＯ2）がこの電磁波を吸収しないものが選 択される。 電磁波は、例えば赤外範囲内のものが選択される。
【００１５】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の他の特徴および長所は、添付図面を参照して述べる特定実施形態につ
いての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１６】 例えば、天然ガスのような可燃性ガス中に含まれるエネルギを測定する装置（
図１にその全体を参照番号１０で示す）は、ガスメータ１２と、ガスの発熱量Ｈ
の測定装置１４とを有している。 図１に矢印および符号Ｇで示すガス流は、装置１０が取り付けられたパイプ１
６内を搬送される。 ガスメータ１２には、ＰＣＴ国際公開第WO 97 35116号において詳細に説明さ れている既知の形式の流体発振器（fluid oscillator）を備えた測定ユニットが
組み込まれている。
【００１７】 この発振器はチャンバ２０を包囲する領域１８を有し、該領域１８内には、チ
ャンバ２０内へのガス流の流入または流出を可能にするための障害物２２、入口
２４および出口２６が配置されている。 入口２４は、チャンバ２０内で振動するガスジェットを形成するため幅狭スリ
ットの形態をなしており、該スリットは、図２の平面に対して垂直なその長さに
関して幅狭である。２つの熱センサ２８、３０（図１に丸で示す）がジェットの
振動周波数を検出する。この流体発振器は、ＰＣＴ国際公開第WO 97 35116号で の説明に従って機能する。 本発明の目的を達成するのに、このメータの代わりに任意の形式のガスメータ
を使用できることに留意すべきである。
【００１８】 例えば、本発明には、回転子ガスメータまたは可変形ファン体積ガスメータ（
deformable fanner volumetric gas meter）を使用でき、更には、少なくとも１
つの音響変換器間の流れ中に発射される音波の伝播時間を測定する原理に基いた
メータを使用することもできる。 ガスメータは、パイプ１６内のガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でのガスの
体積Ｖを測定する。装置１４は、測定ユニット内で、できる限りガスメータの近
くに配置され、これにより、ガス体積の測定が行なわれるときと同じ圧力Ｐおよ
び温度Ｔの条件下で、この装置により直接発熱量Ｈの測定ができるようにする。
【００１９】 このようにして、ガスの熱エネルギすなわち燃焼エンタルピは、予め体積Ｖを
圧力および温度について補正することなく、２つの測定値Ｖ（Ｐ、Ｔ）とＨ（Ｐ
、Ｔ）とを乗じることにより求められる。装置１４は、ライン内のガスの流れの
圧力および温度条件と同じ圧力および温度条件下で直接発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を決
定できる。これは、装置が、所与の体積のガスの種々の成分の分子数に比例する
少なくとも１つの物理量で測定すること、およびこの測定が圧力Ｐおよび温度Ｔ
での分子について行なわれることから可能である。
【００２０】 ４つの物理量すなわち、密度、音速、熱伝導度および粘度の測定を必要とする
熱エネルギの測定方法が、例えば欧州特許公報第EP 95308501.6号から知られて いる。 発熱量のこの測定方法は、唯一の物理量として、電磁波の少なくとも１つの波
長についてこの電磁波を吸収するガスの燃焼成分の特性を選択することによりか
なり簡単化される点で優れている。 この場合には、測定する上でガスとの接触は不要であり、かつ発熱量の測定装
置１４は、ガス流を妨げない任意の方法でパイプ６内に直接配置できる。
【００２１】 図１および図２ａに示すように、この装置は電磁波源３２を有し、該電磁波源
３２は、このビームにより形成される流れのセクション３４を介して電磁波を発
射する。 電磁波源３２は、パイプ１６の一方の側に取り付けられる。 装置１４は、パイプの反対側に取り付けられたユニット３６を有し、該ユニッ
ト３６は、一方で、ガスの燃焼成分により吸収されて減衰された電磁波を濾波す
る手段を有し、他方で、減衰されかつ濾波された電磁波を検出する手段を有して
いる。 別の構成として、濾波手段は電磁波源３２と同じ側に取り付けることができる
ことに注目すべきである。
【００２２】 濾波手段は、各フィルタが特定波長に適用される１つ以上の慣用干渉フィルタ
で構成できる。 ガスが、主としてメタンおよび幾つかの中性ガスのみからなるときは、単一フ
ィルタを使用できる。この場合、フィルタは、メタンを吸収する波長範囲特性内
で電磁波を濾波できる。 しかしながら、発熱量の高精度の定量を行なうには少量存在する他の燃焼成分
による吸収を測定しなければならないこと、およびガス中に存在する他の燃焼成
分が発熱量に大きく寄与し、このことを考慮に入れないと全く不正確な発熱量に
なってしまうことから、殆どの場合に幾つかのフィルタが使用される。
【００２３】 各フィルタは、異なる電磁波の波長に適合できる。各波長が単一の燃焼成分の
スペクトルに対応するように（図２ｂ）、または各波長が幾つかの成分のスペク
トルに対応するように（図２ｃ）、例えば波長λ1、λ2、λ3を選択できる。対 応する成分による吸収が検出手段により直接得られるときに第１の場合を選択す
ることは、より簡単なことである。 ３つの異なる燃焼成分のスペクトル（Ａ、Ｂ、Ｃ）により図２に示された第２
の場合には、問題とする波長（λ1、λ2、λ3）に存在する全ての成分の寄与が 関係しており、従って、未知数が圧力Ｐおよび温度Ｔでの単位体積当たりの種々
の成分のモル数である方程式の系を解く必要がある。 また、各成分の寄与に関する別の情報が各波長について得られるようにするこ
とも重要である。 さもなくば、この方程式の系を解くことはできない。
【００２４】 これらのフィルタは、例えば、モータにより駆動される回転軸に取り付けられ
たシリンダに取り付けることができる。 また、干渉フィルタの代わりに、成分（単一または複数）が吸収する電磁波の
波長（単一または複数）を含む波長範囲に亘って電気的に調整可能なフィルタ３
８を使用することにより装置を簡単化できる。 選択される電磁波は、例えば、超周波数範囲（hyperfrequency range）または
光学範囲（optical range）内にある。光学範囲内では、これは紫外線または赤 外線を選択できる。
【００２５】 より詳しくは、光学電磁波は、成分Ｎ2、Ｏ2およびＣＯ2が吸収を呈さない赤 外スペクトルの部分に特別な注意を払って、赤外範囲の電磁波である。 電磁波源３２は、例えば、タングステンフィラメントからなる広帯域幅の電磁
波源である。 フィルタ３８は、例えば、３．２〜３．６μｍの波長範囲に調節される。 このようなフィルタは図３に示されており、また欧州特許出願0 608 049に詳 細に説明されている。例えば微細機械加工されたシリコンからなるこのフィルタ
は、支持体として形成された固定電極４０と可動電極４２とを有し、両電極４０
、４２は、可動電極が変形されない位置に相当する所与の距離ｅ0だけ互いに間 隔を隔てている。
【００２６】 休止位置と呼ばれるこの位置では、図３において符号Ｒの矢印により示された
電磁波が、２ｅ0に等しい波長λ0（およびこの波長の高調波）について濾波され
る。 可動電極および固定電極には電圧源４４が接続されており、電圧が印加される
と、可動電極が変形されて固定電極に接近する。電極間距離はｅ1（ｅ1＜ｅ0） に減少され、次に電磁波が、２ｅ1に等しい波長λ1について濾波される。これに
より、異なる電圧値について種々の波長に調節される。
【００２７】 図２に示すように、ユニット３６はまた、ボロメータ、サーモセルまたはフォ
トダイオード等の広帯域幅検出器４４を有している。 ガスおよびフィルタ３８を通る赤外線中に含まれるエネルギは、検出器４４に
より受けられ、かつこの電磁波を表す電気信号に変換される。 次に、信号が増幅されかつ変換器４６により数値信号に変換されて、マイクロ
プロセッサ４８に入力される。 フィルタ３８を制御しかつ異なる波長を選択するのに、アナログ数値変換器５
０が使用される。
【００２８】 例示の目的で、ガスは天然ガスであり、その組成を、単位モル当たりのキロジ
ュールで示す対応発熱量と共に以下に示す。
【表１】 波長は前述のように選択され、かつ、例えば、下記のように定められる。
【数１】 これらの波長は、幾つかの可燃性成分の寄与がこれらの各々に一致するような
波長である。
【００２９】 例えば、２0Ｖに等しい既知の値の電圧をフィルタ３８に印加することにより 、フィルタは波長λ1に調節され、かつ検出器４４はＳ1（Ｖ）に相当する電気信
号を与える。
【数２】 ここで、Ｅ（λ）は、電磁波源３２により発射される光の強さを表し、かつ、
【数３】 は、この波長に存在する全てのガス状可燃性成分によるスペクトル応答を表す。
【００３０】 Ｌはガス中の光路の長さを表し、 ｘiは、圧力Ｐおよび温度Ｔでの単位体積当たりの可燃性成分ｉのモル数を表 し、 αiは、波長、圧力および温度に基いて定まる可燃性成分ｉの吸収係数を表し 、 θｆ（λ、Ｖ）はフィルタ３８による光伝送を表し、かつＳｄは検出器のスペ
クトル応答を表す。
【００３１】 異なる電圧値についての異なる波長λ1〜λ5に関してフィルタ３８を調節する
ことにより、値Ｓ1（Ｖ1）〜Ｓ5（Ｖ5）が測定される。吸収度Ａは、Ａ（Ｖ）＝
Ｌｎ（１／ＳＶ）として定義される。ここでＬｎはネピアの対数であり、次の５
つの方程式の系が得られる。
【数４】 ここで、項ａijは成分ｉおよび装置１４に基いて定まる。
【００３２】 本発明を、未知の組成の天然ガスに適用する前に、所与のＴおよびＰの値で単
位体積当たりのモル数ｘiが知られている成分をもつ幾つかのガスを装置１４内 に注入することにより、予備キャリブレーション段階が実験室で行なわれる。
【００３３】 既知の組成をもつ各ガスについて、電圧Ｖi（ｉ＝１、…、５）が連続的にフ ィルタに印加され、これにより、そのスペクトル透過率が波長λiを調節し、か つ各対Ｖi／λiについて検出器が値Ｓｉ1（Ｖi）を与える。 このようにして、第１ガスについて５つの方程式の系が得られる。
【数５】 ここで、ｘi（ｉ＝１、…、５）は既知、項ａijは未知である。
【００３４】 装置１４内に既知の組成をもつ他の４つのガスを注入することにより、上記と
同じ項ａijをもつ更に２０個の方程式が得られる。 これにより、未知数がａij係数をもつ以下の方程式の系を、既知の数学的方法
、例えば一次方程式解法により解くことが可能になる。
【数６】 ここで、指標（ｋ）は、問題とする既知ガス混合物を指す。
【００３５】 慣用の数学的反転法を用いてマトリックス［ａij］を反転させることにより、
次の系が得られる。
【数７】 これにより、値ｘiは、
【数８】 で与えられる。
【００３６】 なすべき全ては、キャリブレーション中に計算されたデータｂijをマイクロプ
ロセッサ４８のメモリに入力することであり、未知の組成、従って未知の発熱量
をもつ天然ガスがパイプ１６内を搬送されるときに、異なる値Ａｊ（Ｖ）が、対
応する電圧値について得られた異なるフィルタ波長について測定され、項ｘiは 容易に推測される。ガスの発熱量ｈ（Ｐ、Ｔ）は
【数９】 で与えられる。 ここで、Ｈiは、成分ｉの発熱量を単位モル当たりのジュールで表す。 従って、ひとたび項ｘｉが決定されると、発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）が直接得られる
。
【００３７】 次に、前の情報からエネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）が推測される。 例えば、流体発振器チャンバ２０の下流側には、熱エネルギの測定に使用され
る装置（図１に、その全体を参照番号５２で示す）も配置することもできる。 この装置も、装置１４と同様に、源５４、フィルタ手段、検出手段５６、並び
に源５４と検出手段５６との間に配置されかつガスが充填されるチャンバ５８を
有している。 装置５２は２つのコネクタ６０、６２によりパイプ１６に取り付けられ、これ
らのコネクタは、それぞれ、幾分かのガス流をチャンバ５８内に導入しかつ該ガ
ス流をパイプに戻すことができる。コネクタ６０は、ガス（その組成がガス流を
表す）のサンプリングを行なうため、パイプの壁から一定距離を隔てた位置にお
いてパイプ内に開口している領域を有している。
【００３８】 各コネクタ６０、６２に２つの遮断弁を備えた装置５８を設けると、例えばメ
インテナンスの場合に、パイプ内のガス循環を停止することなく、従ってガス体
積Ｖ（Ｐ、Ｔ）の測定を継続した状態で装置を容易に除去することが可能になる
ため有効である。
【００３９】 図４は発熱量を測定する別の装置６３を示し、該装置では、源６４、濾波およ
び検出手段６６が装置の同じ側に配置されている。 装置の反対側には、源により手段６６上に発射された電磁波を反射するための
ミラー、例えば球面鏡６８が配置されている。一方の側のミラー６８と他方の側
の源６４および手段６６との間には、ガスが充填されるチャンバ７０が配置され
ている。 チャンバ７０内へのガスの導入および該チャンバからのガスの排出を行なうた
めの２つのコネクタ７２、７４が設けられている。 この装置はまた、図１の装置５２と同様に直接取り付けることができる。
【００４０】 しかしながら、チャンバ７０およびコネクタ７２、７４を省略することにより
ガスの流れはミラー６８と源６４および手段６６との間で循環するようになるた
め、この装置を、装置１４と同様に配置することを考えることもできる。 この装置は、流体発振器の他の位置、例えば、スリットを形成する入口２４に
対し直立させて配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるエネルギ測定装置を示す概略図である。
【図２ａ】 本発明の装置を構成する種々の構成要素を簡単化して示す図面である。
【図２ｂ】 ３つの異なる波長についての特定吸収光線を示すグラフである。
【図２ｃ】 種々の可燃性成分の３つの吸収スペクトルＡ、Ｂ、Ｃおよび３つの異なる波長
に対するスペクトルＡ、Ｂ、Ｃの相対位置を示すグラフである。
【図３】 電気的に調節可能なフィルタを示す図面である。
【図４】 本発明の装置の変更形態を示す図面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC12 DD12 EE01 EE11 GG10 HH01 HH03 HH06 JJ03 JJ14 KK01 KK09 MM01 MM09

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パイプ（１６）内を循環するガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの条
    件下でガスの体積Ｖを測定するガスメータ（１２）と、ガスの発熱量Ｈを測定す
    る装置（１４、５２、６３）とを有するパイプ内を搬送される可燃性ガス中に含
    まれる熱エネルギを測定する装置（１０）において、前記発熱量を測定する装置
    が、所与の体積のガスの種々の成分のモル数に比例する少なくとも１つの物理量
    を測定し、かつガスの体積Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定するときと同じ圧力Ｐおよび温度
    Ｔの条件下で発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定するためにガスメータの近くに配置され
    、前記装置（１０）が次に、ガス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、
    Ｔ）を測定することを特徴とする熱エネルギ測定装置。
  2. 【請求項２】 ガスの発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定する装置（１４、５２、６
    ３）が、ガス中に大きな割合で存在する少なくとも１つの可燃性成分による電磁
    波の吸収度である物理量を、電磁波の少なくとも１つの波長について測定し、か
    つこの吸収度の測定から発熱量を推測することを特徴とする請求項１記載の熱エ
    ネルギ測定装置。
  3. 【請求項３】 ガスの発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定する装置（１４、５２、６
    ３）が、ガス中に存在する他の可燃性成分による電磁波の吸収度を、電磁波の異
    なる波長について測定することを特徴とする請求項２記載の熱エネルギ測定装置
    。
  4. 【請求項４】 種々の電磁波の波長は、各波長が単一の可燃性成分によりな
    される寄与に一致するように選択されることを特徴とする請求項３記載の熱エネ
    ルギ測定装置。
  5. 【請求項５】 各電磁波の波長は、幾つかの可燃性成分によりなされる寄与
    に一致することを特徴とする請求項３記載の熱エネルギ測定装置。
  6. 【請求項６】 ガスの発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を測定する装置が、ガスの少なく
    とも１つの流れ領域に亘って、 前記ガスの流れ領域を横切って電磁波を発射する少なくとも１つの源（３２、
    ５４、６４）と、 前記電磁波を濾波する手段（３６、３８、６６）と、 対応する波長（単一または複数）についてガスの可燃性成分（単一または複数
    ）による吸収により減衰された電磁波を検出し、問題とする各波長についてこの
    電磁波を表わす電気信号を発生する手段（３６、４４、６６）と、 ガスの発熱量並びにガス中に含まれる熱エネルギＨ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を
    推測する電子手段（４８）とを更に有することを特徴とする請求項２〜５のいず
    れか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  7. 【請求項７】 前記電磁波を濾波する手段（３６、３８、６６）には、１つ
    （または１つ以上）の干渉フィルタを設けることができ、各干渉フィルタは、少
    なくとも１つの前記ガス成分が吸収を呈する異なる電磁波の波長に適合すること
    を特徴とする請求項６記載の熱エネルギ測定装置。
  8. 【請求項８】 前記電磁波を濾波する手段は、前記ガス成分（単一または複
    数）が吸収を呈する少なくとも１つの波長を含む波長範囲に電気的に調節可能な
    フィルタ（３８）を有することを特徴とする請求項６記載の熱エネルギ測定装置
    。
  9. 【請求項９】 電磁波は、中性ガス（Ｎ2、Ｏ2、ＣＯ2）がこの電磁波を吸 収しないものが選択されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項記載の
    熱エネルギ測定装置。
  10. 【請求項１０】 光学電磁波は赤外範囲内にあることを特徴とする請求項２
    〜９のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  11. 【請求項１１】 波長範囲には、前記ガス成分（単一または複数）が１〜１
    ２μｍの間の吸収を呈する波長（単一または複数）が含まれることを特徴とする
    請求項８および１０に記載の熱エネルギ測定装置。
  12. 【請求項１２】 発熱量の測定のためのガス成分としてメタンが使用される
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  13. 【請求項１３】 発熱量の測定のためのガス成分としてエタンが使用される
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  14. 【請求項１４】 発熱量の測定のためのガス成分としてプロパンが使用され
    ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  15. 【請求項１５】 発熱量の測定のためのガス成分としてブタンが使用される
    ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  16. 【請求項１６】 発熱量の測定のためのガス成分としてペンタンが使用され
    ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  17. 【請求項１７】 可燃性ガスは天然ガスであることを特徴とする請求項１〜
    １６のいずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  18. 【請求項１８】 ガスの発熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）の測定装置（１４、５２、６３
    ）がガスメータ（１２）に一体化されていることを特徴とする請求項１〜１７の
    いずれか１項記載の熱エネルギ測定装置。
  19. 【請求項１９】 パイプ（１６）内を循環するガスの圧力Ｐおよび温度Ｔの
    条件下でガスの体積Ｖを測定する段階、およびガスの発熱量Ｈを測定する段階を
    有するパイプ内を搬送される可燃性ガス中に含まれる熱エネルギを測定する方法
    において、ガスの体積Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定するときと同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの
    条件下で、所与の体積のガスの種々の成分のモル数に比例する少なくとも１つの
    物理量を測定する段階と、同じ圧力Ｐおよび温度Ｔの条件下でのこの測定から発
    熱量Ｈ（Ｐ、Ｔ）を直接推測する段階と、次に、ガス中に含まれる熱エネルギＨ
    （Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定する段階とを含むことを特徴とする熱エネルギ測
    定方法。
  20. 【請求項２０】 ガス中に大きな割合で存在する少なくとも１つの可燃性成
    分による電磁波の吸収度である物理量を、前記電磁波の少なくとも１つの波長に
    ついて測定する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９記載の熱エネルギ測
    定方法。
  21. 【請求項２１】 ガス中に存在する他の可燃性成分による電磁波の吸収度を
    、電磁波の異なる波長について測定する段階を更に含むことを特徴とする請求項
    ２０記載の熱エネルギ測定方法。
  22. 【請求項２２】 各波長が単一の可燃性成分によりなされる寄与に一致する
    ように、電磁波の波長（単一または複数）を選択する段階を更に含むことを特徴
    とする請求項２１記載の熱エネルギ測定方法。
  23. 【請求項２３】 各波長が幾つかの可燃性成分によりなされる寄与に一致す
    るように、電磁波の波長（単一または複数）を選択する段階を更に含むことを特
    徴とする請求項２１記載の熱エネルギ測定方法。
  24. 【請求項２４】 ガスの少なくとも１つの流れ領域を横切って電磁波を発射
    する段階と、 電磁波を濾波する段階と、 対応する波長（単一または複数）についてガスの可燃性成分（単一または複数
    ）による吸収により減衰された電磁波を検出しかつ問題とする各波長についてこ
    の電磁波を表わす電気信号を発生する段階と、 信号（単一または複数）からガスの発熱量並びにガス中に含まれる熱エネルギ
    Ｈ（Ｐ、Ｔ）Ｖ（Ｐ、Ｔ）を測定する段階とを更に含むことを特徴とする請求項
    ２０〜２３のいずれか１項記載の熱エネルギ測定方法。
  25. 【請求項２５】 電磁波は、中性ガス（Ｎ2、Ｏ2、ＣＯ2）がこの電磁波を 吸収しないものが選択されることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか１項
    記載の熱エネルギ測定方法。
  26. 【請求項２６】 光学電磁波は赤外範囲内にあることを特徴とする請求項２
    ０〜２５のいずれか１項記載の熱エネルギ測定方法。
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