JP2010237006A - Gas physical property value measuring system, gas physical property value measuring method, heat value calculating formula forming system, heat value calculating formula forming method, heat value calculating system and heat value calculating method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device capable of stably measuring the physical property value of gas. <P>SOLUTION: The gas physical property value measuring system includes: a microchip 8A containing a heating resistor; a drive circuit 303 applying a plurality of different powers to the heating resistor of the microchip 8A and generating heat from the heating resistor of the microchip 8A at a plurality of different heating temperatures; a radiation coefficient calculating module 301 calculating the radiation coefficient of the gas on the basis of a plurality of respective power values, a plurality of respective heating temperature values and the gas temperature value of the gas thermally equilibrated with the heating resistor; a sonic velocity sensor 262 detecting the sonic velocity of the gas; and a density calculating module 311 for calculating the density of the gas on the basis of the detected sonic velocity. The drive circuit 303 stops the feed of power to the heating resistor at least once during the generation of heat at a plurality of different heating temperatures from the heating resistor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はガス検査技術に関し、ガス物性値計測システム、ガス物性値の計測方法、発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法に関する。   The present invention relates to a gas inspection technique, and relates to a gas property value measurement system, a gas property value measurement method, a calorific value calculation formula creation system, a calorific value calculation formula creation method, a calorific value calculation system, and a calorific value calculation method.

天然ガスは、通常、メタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び炭酸ガス（ＣＯ2）をガス成分として含む。しかし、天然ガスのガス成分の体積比は、天然ガスを採掘した油田によって異なることがある。そのため、天然ガス等の混合ガスの発熱量を求める際には、ガスクロマトグラフィ装置等を用いてガス成分の体積比を分析する必要があった。しかし、ガスクロマトグラフィ装置は高価であり、また、高価なヘリウムガス等を基準ガスとして必要とするため、ランニングコストやメンテナンスコストがかかるという問題があった。これに対し、ガスクロマトグラフィ装置を用いることなく、混合ガスの発熱量を算出するアルゴリズムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 Natural gas usually contains methane (CH 4), propane (C 3 H 8), nitrogen (N 2), and carbon dioxide gas (CO 2) as a gas component. However, the volume ratio of the gas components of natural gas may vary depending on the oil field from which the natural gas is mined. Therefore, when determining the calorific value of the mixed gas such as natural gas, it is necessary to analyze the volume ratio of the gas components using a gas chromatography apparatus or the like. However, the gas chromatography apparatus is expensive, and expensive helium gas or the like is required as a reference gas, so that there is a problem that a running cost and a maintenance cost are required. On the other hand, an algorithm for calculating a calorific value of a mixed gas without using a gas chromatography device has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特表２００４−５１４１３８号公報JP-T-2004-514138

近年、混合ガスの発熱量をリアルタイムで検出したいという要求が高まっており、従来以上に混合ガスの発熱量を検出するための装置の高速化及び小型化が求められている。しかし、特許文献１に開示されたアルゴリズムは演算量が多く、発熱量を検出するための装置の高速化及び小型化に限界を与える場合がある。よって本発明は、従来よりも演算量の少ない発熱量の検出方法及び装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明は、ガスの物性値の安定した計測を可能にする装置を提供することも目的の一つとする。   In recent years, there has been an increasing demand for real-time detection of the calorific value of a mixed gas, and there has been a demand for faster and smaller devices for detecting the calorific value of a mixed gas than ever before. However, the algorithm disclosed in Patent Document 1 has a large amount of calculation, and may limit the speeding up and downsizing of the device for detecting the amount of heat generation. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a calorific value that requires a smaller amount of calculation than conventional ones. Another object of the present invention is to provide an apparatus that enables stable measurement of gas property values.

本発明の態様によれば、発熱抵抗体と、発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させる駆動回路と、複数の電力の値、複数の発熱温度の値、発熱抵抗体と熱的に平衡なガスのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、ガスの物性値を算出する算出部と、を備え、駆動回路が、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止する、ガス物性値計測システムが提供される。   According to an aspect of the present invention, a heating resistor, a drive circuit that applies a plurality of different powers to the heating resistor, and heats the heating resistor at a plurality of different heat generation temperatures, a plurality of power values, and a plurality of heat generations A calculation unit that calculates a physical property value of the gas based on the temperature value, the gas temperature value of the gas thermally balanced with the heating resistor, and the gas density value, and the drive circuit includes the heating resistor. A gas property value measurement system is provided that stops supplying power to the heating resistor at least once while the body is heated.

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させることと、複数の電力の値、複数の発熱温度の値、発熱抵抗体と熱的に平衡なガスのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、ガスの物性値を算出することと、を含み、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止する、ガス物性値の計測方法が提供される。   According to the aspect of the present invention, the heating resistor is provided with a plurality of different electric powers, and the heating resistor is caused to generate heat at a plurality of different heating temperatures, and a plurality of power values, a plurality of heating temperature values, Calculating a physical property value of the gas based on a gas temperature value and a gas density value of the gas thermally balanced with the heating resistor, and at least once during heating of the heating resistor There is provided a gas property value measuring method for stopping the supply of electric power to the heating resistor.

本発明の態様に係るガス物性値計測システム及びガス物性値の計測方法によれば、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止することにより、ガスの放熱係数、熱伝導率、及び発熱量等のガス物性値の安定した計測が可能となる。なお、ガスの密度は、例えば音速センサを用いて計測される。   According to the gas property value measurement system and the gas property value measurement method according to the aspect of the present invention, the supply of power to the heating resistor is stopped at least once while the heating resistor is heated. Stable measurement of gas physical properties such as heat dissipation coefficient, thermal conductivity, and calorific value becomes possible. The gas density is measured using, for example, a sound speed sensor.

また、本発明の態様によれば、複数の発熱抵抗体と、複数の発熱抵抗体に同じ電力を与え、複数の発熱抵抗体を発熱させる駆動回路と、電力の値、複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱温度の値、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値を算出する算出部と、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値が異なる場合、複数の発熱抵抗体の少なくとも一つに異常が生じたと判定する判定部と、を備えるガス物性値計測システムが提供される。本発明の態様に係るガス物性値計測システムによれば、発熱抵抗体の異常を検出可能であるため、ガス物性値の安定した計測が可能となる。   Further, according to the aspect of the present invention, a plurality of heating resistors, a drive circuit that applies the same power to the plurality of heating resistors, and heats the plurality of heating resistors, a power value, and a plurality of heating resistors Based on the value of each heat generation temperature, the value of each gas temperature of the same gas that is in thermal equilibrium with each of the plurality of heat generation resistors, and the value of the density of the gas, When the physical property values of the same gas in thermal equilibrium with each of the plurality of heating resistors are different from each other, the calculation unit that calculates the physical property values of the same gas in equilibrium with each other, and at least one of the plurality of heating resistors There is provided a gas property value measurement system including a determination unit that determines that an abnormality has occurred. According to the gas property value measurement system according to the aspect of the present invention, it is possible to detect abnormality of the heating resistor, and thus it is possible to stably measure the gas property value.

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、混合ガスの既知の発熱量の値と、計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、計測された密度の値とに基づいて、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成部と、を備える、発熱量算出式作成システム発熱量算出式作成システムが提供される。   In addition, according to the aspect of the present invention, the measurement unit that measures the value of the heat dissipation coefficient or the thermal conductivity of the mixed gas thermally balanced with the heating resistor and the value of the density of the mixed gas, and the known mixed gas The heat dissipation coefficient or thermal conductivity at the heat generation temperature of the heating resistor is independent of the density based on the value of the heat generation amount, the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity value, and the measured density value. There is provided a calorific value calculation formula creation system and a calorific value calculation formula creation system, comprising: a formula creation unit that creates a calorific value calculation formula using the calorific value as a dependent variable.

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とを計測することと、混合ガスの既知の発熱量の値と、計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、計測された密度の値とに基づいて、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成することと、を含む、発熱量算出式の作成方法が提供される。   Further, according to the aspect of the present invention, measuring the value of the heat dissipation coefficient or the thermal conductivity of the mixed gas thermally balanced with the heating resistor and the value of the density of the mixed gas; Based on the calorific value, measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity value, and measured density value, the heat dissipation coefficient or thermal conductivity at the heat generation temperature of the heating resistor and the density are independent variables. A method for creating a calorific value calculation formula is provided that includes generating a calorific value calculation formula using the calorific value as a dependent variable.

本発明の態様に係る発熱量算出式作成システム及び発熱量算出式作成方法によれば、混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とから、混合ガスの発熱量を算出可能な発熱量算出式が提供される。   According to the calorific value calculation formula creation system and the calorific value calculation formula creation method according to the aspect of the present invention, the calorific value of the mixed gas from the value of the heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the mixed gas and the density value of the mixed gas. A calorific value calculation formula capable of calculating is provided.

さらに、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置と、発熱量算出式の放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、密度の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された密度の値を代入して、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部と、を備える、発熱量算出システムが提供される。   Further, according to the aspect of the present invention, the value of the heat dissipation coefficient or the thermal conductivity of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor and whose calorific value is unknown, and the density value of the measurement target mixed gas Measurement unit to measure, formula storage device for storing calorific value calculation formula with heat dissipation coefficient or thermal conductivity and density at heat generation temperature of heating resistor as independent variables and calorific value as dependent variable, calorific value calculation Substitute the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity value of the measurement target gas mixture in the independent variable of the heat dissipation coefficient or thermal conductivity in the equation, and measure the measured density value of the measurement target gas mixture in the density independent variable. Is provided, and a calorific value calculation unit is provided that calculates a calorific value of the measurement target mixed gas.

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを計測することと、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、発熱量算出式の放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、密度の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された密度の値を代入して、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、を含む、発熱量の算出方法が提供される。   Further, according to the aspect of the present invention, the value of the heat dissipation coefficient or the thermal conductivity of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor and whose calorific value is unknown, and the density value of the measurement target mixed gas Prepare a calorific value calculation formula with the measurement and the heat dissipation coefficient or thermal conductivity at the heat generation temperature of the heating resistor as the independent variable, and the calorific value as the dependent variable, and heat dissipation of the calorific value calculation formula Substitute the measured heat release coefficient or thermal conductivity value of the measurement target gas mixture into the coefficient or thermal conductivity independent variable, and substitute the measured density value of the measurement target gas mixture into the density independent variable. Thus, a calorific value calculation method is provided, including calculating a calorific value of the measurement target mixed gas.

本発明の態様に係る発熱量算出システム及び発熱量の算出方法によれば、混合ガスの放熱係数又は熱伝導率と、密度とを計測することにより、混合ガスの発熱量を算出することが可能となる。   According to the calorific value calculation system and calorific value calculation method according to the aspect of the present invention, it is possible to calculate the calorific value of the mixed gas by measuring the heat dissipation coefficient or thermal conductivity and density of the mixed gas. It becomes.

本発明によれば、ガスの物性値の安定した計測を可能にするガス物性値計測システムを提供可能である。また、本発明によれば、少ない演算量で発熱量を算出可能な発熱量算出式を作成する発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法を提供可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a gas property value measurement system that enables stable measurement of gas property values. Further, according to the present invention, a calorific value calculation formula creation system, a calorific value calculation formula creation method, a calorific value calculation system, and a calorific value calculation that create a calorific value calculation formula capable of calculating a calorific value with a small amount of calculation A method can be provided.

本発明の第１の実施の形態に係るマイクロチップの斜視図である。1 is a perspective view of a microchip according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロチップの図１のＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the II-II direction of FIG. 1 of the microchip which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発熱抵抗体に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the heat generating resistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る補助ヒータに関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the auxiliary heater which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの第１の模式図である。It is the 1st schematic diagram of the calorific value calculation formula creation system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの第２の模式図である。It is the 2nd schematic diagram of the calorific value calculation formula creation system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。It is a graph which shows the drive electric power of the heating resistor of the calorific value calculation formula creation system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態の比較例に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。It is a graph which shows the drive electric power of the heating resistor of the calorific value calculation formula creation system concerning the comparative example of the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the preparation method of the emitted-heat amount calculation formula which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。It is a graph which shows the drive electric power of the heating resistor of the calorific value calculation formula creation system concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの模式図である。It is a schematic diagram of the calorific value calculation formula creation system according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施の形態に係る発熱量算出システムの模式図である。It is a schematic diagram of the emitted-heat amount calculation system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation method of the emitted-heat amount which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係る熱伝導率と放熱係数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thermal conductivity which concerns on other embodiment of this invention, and a thermal radiation coefficient.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

（第１の実施の形態）
まず、斜視図である図１、及びＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である図２を参照して、第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム及び発熱量算出式の作成方法に用いられるマイクロチップ８Ａについて説明する。マイクロチップ８Ａは、キャビティ６６Ａが設けられた基板６０Ａ、及び基板６０Ａ上にキャビティ６６Ａを覆うように配置された絶縁膜６５Ａを備える。基板６０Ａの厚みは、例えば０．５ｍｍである。また、基板６０Ａの縦横の寸法は、例えばそれぞれ１．５ｍｍ程度である。絶縁膜６５Ａのキャビティ６６Ａを覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。 (First embodiment)
First, referring to FIG. 1 which is a perspective view and FIG. 2 which is a cross-sectional view seen from the II-II direction, a calorific value calculation formula creation system and a calorific value calculation formula creation method according to the first embodiment The microchip 8A used for the above will be described. The microchip 8A includes a substrate 60A provided with a cavity 66A, and an insulating film 65A disposed on the substrate 60A so as to cover the cavity 66A. The thickness of the substrate 60A is, for example, 0.5 mm. The vertical and horizontal dimensions of the substrate 60A are, for example, about 1.5 mm. A portion of the insulating film 65A covering the cavity 66A forms a heat insulating diaphragm.

さらにマイクロチップ８Ａは、絶縁膜６５Ａに設けられた発熱抵抗体６１Ａと、発熱抵抗体６１Ａを挟むように絶縁膜６５Ａに設けられた第１の測温抵抗素子６２Ａ及び第２の測温抵抗素子６３Ａと、基板６０Ａ上に設けられたガス温度センサ６４Ａを備える。ガス温度センサ６４Ａも電気抵抗素子等からなる。
発熱抵抗体６１Ａは、キャビティ６６Ａを覆う絶縁膜６５Ａの中心に配置されている。発熱抵抗体６１Ａは、電力を与えられて発熱し、発熱抵抗体６１Ａに接する雰囲気ガスを加熱する。
第１の測温抵抗素子６２Ａ及び発熱抵抗体６１Ａに対し第１の測温抵抗素子６２Ａと対称な位置に配置された第２の測温抵抗素子６３Ａにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度の平均値を算出する。尚、測温抵抗素子は必ずしも複数である必要はない。ただし、発熱抵抗体６１Ａに対し対称に配置された第１の測温抵抗素子６２Ａと第２の測温抵抗素子６３Ａの平均値を採用することにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の温度を精度よく測定することが可能となる。例えば、外乱等により、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度が発熱抵抗体６１Ａを中心として均等とならない場合には、発熱素子に対し対称に設置された複数の測温抵抗素子６２Ａ、６３Ｂの温度の平均値に基づいて発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度を算出することにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度を精度よく測定することが可能となる。
ガス温度センサ６４Ａは、絶縁膜６５Ａを介して発熱抵抗体６１Ａから隔離されて設けられており、雰囲気ガスのガス温度を検出する。 Further, the microchip 8A includes a heating resistor 61A provided on the insulating film 65A, and a first resistance temperature measuring element 62A and a second temperature measuring resistance element provided on the insulating film 65A so as to sandwich the heating resistor 61A. 63A and a gas temperature sensor 64A provided on the substrate 60A. The gas temperature sensor 64A also includes an electric resistance element or the like.
The heating resistor 61A is disposed at the center of the insulating film 65A covering the cavity 66A. The heating resistor 61A generates heat when power is applied, and heats the atmospheric gas in contact with the heating resistor 61A.
The second temperature measuring resistor element 63A disposed at a position symmetrical to the first temperature measuring resistor element 62A with respect to the first temperature measuring resistor element 62A and the heating resistor element 61A causes the atmospheric gas in the vicinity of the heating resistor element 61A. Calculate the average temperature. It is not always necessary to have a plurality of resistance temperature measuring elements. However, the temperature in the vicinity of the heating resistor 61A is accurately measured by adopting the average value of the first resistance temperature detector 62A and the second resistance temperature detector 63A arranged symmetrically with respect to the heating resistor 61A. It becomes possible to do. For example, when the temperature of the ambient gas in the vicinity of the heating resistor 61A is not uniform around the heating resistor 61A due to disturbance or the like, a plurality of temperature measuring resistance elements 62A and 63B installed symmetrically with respect to the heating element By calculating the temperature of the atmospheric gas in the vicinity of the heating resistor 61A based on the average value of the temperatures, the temperature of the atmospheric gas in the vicinity of the heating resistor 61A can be accurately measured.
The gas temperature sensor 64A is provided separately from the heating resistor 61A via the insulating film 65A, and detects the gas temperature of the atmospheric gas.

基板６０Ａの材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜６５Ａの材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等が使用可能である。キャビティ６６Ａは、異方性エッチング等により形成される。また発熱抵抗体６１Ａ、第１の測温抵抗素子６２Ａ、第２の測温抵抗素子６３Ａ、及びガス温度センサ６４Ａのそれぞれの材料には白金（Ｐｔ）等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。 As a material of the substrate 60A, silicon (Si) or the like can be used. As a material of the insulating film 65A, silicon oxide (SiO 2 ) or the like can be used. The cavity 66A is formed by anisotropic etching or the like. Further, platinum (Pt) or the like can be used as the material of the heating resistor 61A, the first temperature measuring resistance element 62A, the second temperature measuring resistance element 63A, and the gas temperature sensor 64A. It can be formed.

図３に示すように、発熱抵抗体６１Ａの一端には、例えば、オペアンプ１７０の＋入力端子が電気的に接続され、他端は接地される。また、オペアンプ１７０の＋入力端子及び出力端子と並列に、抵抗素子１６１が接続される。オペアンプ１７０の−入力端子は、直列に接続された抵抗素子１６２と抵抗素子１６３との間、直列に接続された抵抗素子１６３と抵抗素子１６４との間、又は抵抗素子１６４の接地端子に電気的に接続される。各抵抗素子１６２−１６４の抵抗値を適当に定めることにより、例えば５．０Ｖの電圧Ｖｉｎを抵抗素子１６２の一端に印加すると、抵抗素子１６３と抵抗素子１６２との間には、例えば２．４Ｖの電圧ＶL3が生じる。また、抵抗素子１６４と抵抗素子１６３との間には、例えば１．９Ｖの電圧ＶL2が生じる。 As shown in FIG. 3, for example, a positive input terminal of an operational amplifier 170 is electrically connected to one end of the heating resistor 61A, and the other end is grounded. A resistance element 161 is connected in parallel with the + input terminal and the output terminal of the operational amplifier 170. The negative input terminal of the operational amplifier 170 is electrically connected between the resistance elements 162 and 163 connected in series, between the resistance elements 163 and 164 connected in series, or to the ground terminal of the resistance element 164. Connected to. By appropriately determining the resistance value of each resistance element 162-164, for example, when a voltage Vin of 5.0V is applied to one end of the resistance element 162, the resistance element 163 and the resistance element 162 have a voltage of 2.4V, for example. Voltage V L3 is generated. Further, a voltage V L2 of 1.9 V, for example, is generated between the resistance element 164 and the resistance element 163.

抵抗素子１６２及び抵抗素子１６３の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ１が設けられており、抵抗素子１６３及び抵抗素子１６４の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ２が設けられている。また、抵抗素子１６５の接地端子と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ３が設けられている。   A switch SW1 is provided between the resistance element 162 and the resistance element 163 and between the negative input terminal of the operational amplifier, and between the resistive element 163 and the resistive element 164 and between the negative input terminal of the operational amplifier. Is provided with a switch SW2. Further, a switch SW3 is provided between the ground terminal of the resistance element 165 and the negative input terminal of the operational amplifier.

オペアンプ１７０の−入力端子に２．４Ｖの電圧ＶL3を印加する場合、スイッチＳＷ１のみが通電され、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に１．９Ｖの電圧ＶL2を印加する場合、スイッチＳＷ２のみが通電され、スイッチＳＷ１，ＳＷ３は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖの電圧ＶL0を印加する場合、スイッチＳＷ３のみが通電され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は切断される。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の開閉によって、オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖ又は２段階の電圧のいずれかを印加可能である。そのため、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の開閉によって、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度を２段階に設定可能である。 When a voltage V L3 of 2.4 V is applied to the negative input terminal of the operational amplifier 170, only the switch SW1 is energized and the switches SW2 and SW3 are disconnected. Of the operational amplifier 170 - When applying the voltage V L2 of 1.9V to the input terminal, only the switch SW2 is turned on and the switches SW1, SW3 is disconnected. When a voltage V L0 of 0 V is applied to the − input terminal of the operational amplifier 170, only the switch SW3 is energized and the switches SW1 and SW2 are disconnected. Therefore, either 0V or a two-stage voltage can be applied to the negative input terminal of the operational amplifier 170 by opening and closing the switches SW1, SW2, and SW3. Therefore, the heating temperature of the heating resistor 61A can be set in two stages by opening and closing the switches SW1, SW2, and SW3.

図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、温度によって抵抗値が変化する。発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHと、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値ＲHの関係は、下記（１）式で与えられる。
RH = RSTD×[1+α(TH-TSTD) + β(TH-TSTD)2] ・・・(1)
ここで、ＴSTDは標準温度を表し、例えば２０℃である。ＲSTDは標準温度ＴSTDにおける予め計測された抵抗値を表す。αは１次の抵抗温度係数、βは２次の抵抗温度係数を表す。また、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値ＲHは、発熱抵抗体６１Ａの駆動電力ＰHと、発熱抵抗体６１Ａの通電電流ＩHから、下記（２）式で与えられる。
RH = PH / IH 2 ・・・(2)
あるいは発熱抵抗体６１Ａの抵抗値ＲHは、発熱抵抗体６１Ａにかかる電圧ＶHと、発熱抵抗体６１Ａの通電電流ＩHから、下記（３）式で与えられる。
RH = VH / IH ・・・(3) The resistance value of the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 varies depending on the temperature. A heating temperature T H of the heating resistor 61A, the relationship between the resistance value R H of the heating resistor 61A, is given by the following equation (1).
R H = R STD × [1 + α (T H -T STD ) + β (T H -T STD ) 2 ] (1)
Here, T STD represents a standard temperature, for example, 20 ° C. R STD represents a resistance value measured in advance at the standard temperature T STD . α represents a first-order resistance temperature coefficient, and β represents a second-order resistance temperature coefficient. The resistance value R H of the heating resistor 61A includes a driving power P H of the heating resistor 61A, the current I H flowing in the heating resistor 61A, given by the following equation (2).
R H = P H / I H 2 (2)
Alternatively, the resistance value R H of the heating resistor 61A is given by the following equation (3) from the voltage V H applied to the heating resistor 61A and the energization current I H of the heating resistor 61A.
R H = V H / I H (3)

ここで、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHは、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスの間が熱的に平衡になったときに安定する。なお、熱的に平衡な状態とは、発熱抵抗体６１Ａの発熱と、発熱抵抗体６１Ａから雰囲気ガスへの放熱とが釣り合っている状態をいう。平衡状態において、下記（４）式に示すように、発熱抵抗体６１Ａの駆動電力ＰHを、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHと雰囲気ガスのガス温度ＴOとの差で割ることにより、雰囲気ガスの放熱係数ＭOが得られる。なお、放熱係数ＭOの単位は、例えばＷ／℃である。
MO = PH / (TH - TO) ・・・(4) Here, the heat generation temperature T H of the heating resistor 61A is stabilized when during the heating resistor 61A and the ambient gas becomes thermally balanced. The thermally balanced state refers to a state in which the heat generation of the heating resistor 61A and the heat dissipation from the heating resistor 61A to the atmospheric gas are balanced. In equilibrium, as shown in the following equation (4), the driving power P H of the heating resistor 61A, by dividing the difference between the gas temperature T O of the heating temperature T H and the ambient gas of the heating resistor 61A, radiation coefficient M O of the atmosphere gas is obtained. The unit of the heat dissipation coefficient M O is, for example, W / ° C.
M O = P H / (T H -T O ) (4)

発熱抵抗体６１Ａの通電電流ＩHと、駆動電力ＰH又は電圧ＶHは計測可能であるため、上記（１）乃至（３）から発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHが算出可能である。また、雰囲気ガスのガス温度ＴOは、図１に示すガス温度センサ６４Ａで測定可能である。したがって、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａを用いて、雰囲気ガスの放熱係数ＭOが算出可能である。なお、雰囲気ガスのガス温度ＴOは、発熱抵抗体６１Ａを用いて計測してもよい。ガス温度ＴOに影響しない程度の電力を発熱抵抗体６１Ａに供給することにより、発熱抵抗体６１Ａでガス温度ＴOを測定可能である。発熱抵抗体６１Ａで雰囲気ガスのガス温度ＴOを測定する場合、ガス温度センサ６４Ａを省略して、マイクロチップ８Ａの構造を簡素化してもよい。ただし、発熱抵抗体６１Ａとガス温度センサ６４Ａを別個に設けたほうが、より正確な放熱係数ＭOの測定が可能となる。 Energizing current I H of the heating resistor 61A, since the driving power P H or the voltage V H can be measured, the heat producing temperature T H of the heating resistor 61A from above (1) to (3) can be calculated. Further, the gas temperature T O of the atmospheric gas can be measured by the gas temperature sensor 64A shown in FIG. Thus, by using the microchip 8A illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the radiation coefficient M O of the atmosphere gas can be calculated. Note that the gas temperature T O of the atmospheric gas may be measured using the heating resistor 61A. By supplying the heating resistor 61A with power that does not affect the gas temperature T O , the gas temperature T O can be measured by the heating resistor 61A. When measuring the gas temperature T O of the atmosphere gas in the heating resistor 61A, omit gas temperature sensor 64A, it may be simplified the structure of the microchip 8A. However, it should provided heating resistors 61A and the gas temperature sensor 64A separately are, thereby enabling more accurate measurement of the radiation coefficient M O.

さらに、マイクロチップ８Ａは、熱伝導性の基板６０Ａの温度を一定に保つ補助ヒータを備えていてもよい。基板６０Ａの温度を一定に保つことにより、発熱抵抗体６１Aが発熱する前のマイクロチップ８Ａの近傍の雰囲気ガスの温度が、基板６０Ａの一定の温度と近似する。そのため、雰囲気ガスの温度の変動が抑制され、より高い精度で放熱係数ＭOを算出することが可能となる。補助ヒータにも電気抵抗素子等が使用可能である。また、ガス温度センサ６４Ａが補助ヒータを兼ねていてもよい。 Further, the microchip 8A may include an auxiliary heater that keeps the temperature of the thermally conductive substrate 60A constant. By keeping the temperature of the substrate 60A constant, the temperature of the ambient gas in the vicinity of the microchip 8A before the heating resistor 61A generates heat approximates the constant temperature of the substrate 60A. Therefore, the variation in the temperature of the atmosphere gas is suppressed, it is possible to calculate the radiation coefficient M O with higher accuracy. An electric resistance element or the like can also be used for the auxiliary heater. The gas temperature sensor 64A may also serve as an auxiliary heater.

図４に示すように、ガス温度センサ６４Ａは、抵抗ブリッジ回路の一部をなしている。抵抗ブリッジ回路は、ガス温度センサ６４Ａと直列に接続された抵抗素子１８１と、ガス温度センサ６４Ａ及び抵抗素子１８１と並列に接続された抵抗素子１８２，１８３を備える。ここで、ガス温度センサ６４Ａの抵抗値をＲｒ、抵抗素子１８１，１８２，１８３の固定された抵抗値をそれぞれＲ181，Ｒ182，Ｒ183とする。抵抗ブリッジ回路には、オペアンプ１７１が接続されている。ガス温度センサ６４Ａを補助ヒータとして機能させる場合、抵抗素子１８１とガス温度センサ６４Ａの間のブリッジ電圧Ｖ2aが、抵抗素子１８２と抵抗素子１８３の間のブリッジ電圧Ｖ2bと等しくなるよう、ブリッジ駆動電圧Ｖ1がフィードバック制御される。これにより、ガス温度センサ６４Ａの抵抗値Ｒｒが一定となり、ガス温度センサ６４Ａが補助ヒータとして一定の温度で発熱する。 As shown in FIG. 4, the gas temperature sensor 64A forms part of a resistance bridge circuit. The resistance bridge circuit includes a resistance element 181 connected in series with the gas temperature sensor 64A, and resistance elements 182 and 183 connected in parallel with the gas temperature sensor 64A and the resistance element 181. Here, the resistance value of the gas temperature sensor 64A is Rr, and the fixed resistance values of the resistance elements 181 , 182 , and 183 are R 181 , R 182 , and R 183 , respectively. An operational amplifier 171 is connected to the resistance bridge circuit. When the gas temperature sensor 64A functions as an auxiliary heater, bridge driving is performed so that the bridge voltage V 2a between the resistance element 181 and the gas temperature sensor 64A is equal to the bridge voltage V 2b between the resistance element 182 and the resistance element 183. The voltage V 1 is feedback controlled. Thereby, the resistance value Rr of the gas temperature sensor 64A becomes constant, and the gas temperature sensor 64A generates heat at a constant temperature as an auxiliary heater.

次に、雰囲気ガスが混合ガスであり、混合ガスが、ガスＡ、ガスＢ、ガスＣ、及びガスＤの４種類のガス成分からなっていると仮定する。ここで、ガスＡの体積率ＶA、ガスＢの体積率ＶB、ガスＣの体積率ＶC、及びガスＤの体積率ＶDの総和は、下記（５）式で与えられるように、１である。
VA+VB+VC+VD=1 ・・・(5) Next, it is assumed that the atmospheric gas is a mixed gas, and the mixed gas is composed of four types of gas components: gas A, gas B, gas C, and gas D. Here, the sum of the volume ratio V A of gas A , the volume ratio V B of gas B , the volume ratio V C of gas C , and the volume ratio V D of gas D is given by the following equation (5): 1.
V A + V B + V C + V D = 1 (5)

また、ガスＡの単位体積当たりの発熱量をＫA、ガスＢの単位体積当たりの発熱量をＫB、ガスＣの単位体積当たりの発熱量をＫC、ガスＤの単位体積当たりの発熱量をＫDとすると、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、各ガス成分の体積率に、各ガス成分の単位体積当たりの発熱量を乗じたものの総和で与えられる。したがって、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、下記（６）式で与えられる。なお、単位体積当たりの発熱量の単位は、例えばＭＪ／ｍ3である。
Q = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD ・・・(6) The calorific value per unit volume of gas A is K A , the calorific value per unit volume of gas B is K B , the calorific value per unit volume of gas C is K C , and the calorific value per unit volume of gas D is Is K D , the calorific value Q per unit volume of the mixed gas is given by the sum of the volume ratio of each gas component multiplied by the calorific value per unit volume of each gas component. Therefore, the calorific value Q per unit volume of the mixed gas is given by the following equation (6). The unit of the calorific value per unit volume is, for example, MJ / m 3 .
Q = K A × V A + K B × V B + K C × V C + K D × V D ... (6)

また、ガスＡの放熱係数をＭA、ガスＢの放熱係数をＭB、ガスＣの放熱係数をＭC、ガスＤの放熱係数をＭDとすると、混合ガスの放熱係数ＭIは、各ガス成分の体積率に、各ガス成分の放熱係数を乗じたものの総和で与えられる。したがって、混合ガスの放熱係数ＭIは、下記（７）式で与えられる。
MI = MA×VA+ MB×VB+ MC×VC+MD×VD ・・・(7) Moreover, the radiation coefficient M A gas A, the radiation coefficient of gas B M B, when the radiation coefficient of gas C M C, the radiation coefficient of the gas D and M D, the radiation coefficient M I of the mixed gas, the It is given as the sum of the volume fraction of the gas component multiplied by the heat dissipation coefficient of each gas component. Therefore, the heat dissipation coefficient M I of the mixed gas is given by the following equation (7).
M I = M A × V A + M B × V B + M C × V C + M D × V D ... (7)

さらに、ガスの放熱係数は、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHに依存するので、混合ガスの放熱係数ＭIは、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴHの関数として、下記（８）式で与えられる。
MI (TH)= MA(TH)×VA+ MB(TH)×VB+ MC(TH)×VC+MD(TH)×VD ・・・(8) Additionally, the radiation coefficient of the gas is dependent on the heating temperature T H of the heating resistor 61A, the radiation coefficient M I of the mixed gas, as a function of the heating temperature T H of the heating resistor 61A, by the following equation (8) Given.
M I (T H ) = M A (T H ) × V A + M B (T H ) × V B + M C (T H ) × V C + M D (T H ) × V D・ ・ ・ ( 8)

したがって、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度がＴH1のときの混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1）は下記（９）式で与えられ、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度がＴH2のときの混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH2）は下記（１０）式で与えられる。なお、発熱温度ＴH1、発熱温度ＴH2は異なる温度である。
MI (TH1)= MA(TH1)×VA+ MB(TH1)×VB+ MC(TH1)×VC+MD(TH1)×VD ・・・(9)
MI (TH2)= MA(TH2)×VA+ MB(TH2)×VB+ MC(TH2)×VC+MD(TH2)×VD ・・・(10) Therefore, the heat release coefficient M I (T H1 ) of the mixed gas when the heat generation temperature of the heat generation resistor 61A is T H1 is given by the following equation (9), and the mixing is performed when the heat generation temperature of the heat generation resistor 61A is T H2. The heat release coefficient M I (T H2 ) of the gas is given by the following equation (10). The exothermic temperature T H1 and the exothermic temperature T H2 are different temperatures.
M I (T H1 ) = M A (T H1 ) × V A + M B (T H1 ) × V B + M C (T H1 ) × V C + M D (T H1 ) × V D・ ・ ・ ( 9)
M I (T H2 ) = M A (T H2 ) × V A + M B (T H2 ) × V B + M C (T H2 ) × V C + M D (T H2 ) × V D・ ・ ・ ( Ten)

次に、ガスＡの密度をＤA、ガスＢの密度をＤB、ガスＣの密度をＤC、ガスＤの密度をＤDとすると、混合ガスの密度ＤMは、各ガス成分の体積率に、各ガス成分の密度を乗じたものの総和で与えられる。したがって、混合ガスの密度ＤMは、下記（１１）式で与えられる。密度の単位は、例えばｋｇ／ｍ3である。
DM = DA×VA+ DB×VB+ DC×VC+DD×VD ・・・(11) Then, the density of the gas A D A, the density of the gas B to D B, the density of the gas C D C, when the density of the gas D and D D, the density D M of the mixed gas, the volume of the gas components It is given as the sum of the rate multiplied by the density of each gas component. Therefore, the density D M of the mixed gas is given by the following equation (11). The unit of density is, for example, kg / m 3 .
D M = D A × V A + D B × V B + D C × V C + D D × V D ... (11)

ここで、（９）乃至（１１）式が線形独立な関係を有する場合、（５）式及び（９）乃至（１１）式は線形独立な関係を有する。例えば、混合ガスを構成するガス成分がメタン(CH4)、プロパン(C3H8)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)である場合、上記（９）乃至（１１）式は、線形独立な関係を有する。 Here, when the equations (9) to (11) have a linearly independent relationship, the equations (5) and (9) to (11) have a linearly independent relationship. For example, when the gas components constituting the mixed gas are methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ), the above formulas (9) to (11) Have a linearly independent relationship.

（９）及び（１０）式中の各ガス成分の放熱係数ＭA（ＴH1），ＭB（ＴH1），ＭC（ＴH1），ＭD（ＴH1），ＭA（ＴH2），ＭB（ＴH2），ＭC（ＴH2），ＭD（ＴH2）の値は、計測等により予め得ることが可能である。また、（１１）式中の各ガス成分の密度ＤA，ＤB，ＤC，ＤDの値も、計測等により予め得ることが可能である。したがって、（５）式及び（９）乃至（１１）式の連立方程式を解くと、ガスＡの体積率ＶA、ガスＢの体積率ＶB、ガスＣの体積率ＶC、及びガスＤの体積率ＶDのそれぞれが、下記（１２）乃至（１５）式に示すように、混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1），ＭI（ＴH2）と、混合ガスの密度ＤMとの関数として与えられる。なお、下記（１２）乃至（１５）式において、ｎを自然数としてｆnは、関数を表す記号である。
VA=f1[MI (TH1), MI (TH2), DM] ・・・(12)
VB=f2[MI (TH1), MI (TH2), DM ] ・・・(13)
VC=f3[MI (TH1), MI (TH2), DM ] ・・・(14)
VD=f4[MI (TH1), MI (TH2), DM ] ・・・(15) (9) and (10) The heat release coefficient M A (T H1 ), M B (T H1 ), M C (T H1 ), M D (T H1 ), M A (T H2 ) , M B (T H2 ), M C (T H2 ), M D (T H2 ) can be obtained in advance by measurement or the like. In addition, the values of the densities D A , D B , D C , D D of each gas component in the equation (11) can be obtained in advance by measurement or the like. Therefore, when the simultaneous equations of the equations (5) and (9) to (11) are solved, the volume ratio V A of the gas A , the volume ratio V B of the gas B , the volume ratio V C of the gas C , and the gas D As each of the volume ratios V D is expressed by the following equations (12) to (15), the heat release coefficient M I (T H1 ), M I (T H2 ) of the mixed gas and the density D M of the mixed gas Given as a function. In the following equations (12) to (15), n is a natural number and f n is a symbol representing a function.
V A = f 1 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] (12)
V B = f 2 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] (13)
V C = f 3 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] (14)
V D = f 4 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] (15)

ここで、上記（６）式に（１２）乃至（１５）式を代入することにより、下記（１６）式が得られる。
Q = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD
= KA×f1[MI (TH1), MI (TH2), DM ]+ KB×f2[MI (TH1), MI (TH2), DM ]
+ KC×f3[MI (TH1), MI (TH2), DM ]+KD×f4[MI (TH1), MI (TH2), DM ] ・・・(16) Here, the following equation (16) is obtained by substituting the equations (12) to (15) into the above equation (6).
Q = K A × V A + K B × V B + K C × V C + K D × V D
= K A × f 1 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] + K B × f 2 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ]
+ K C × f 3 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] + K D × f 4 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ]・ (16)

上記（１６）式から明らかなように、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴH1，ＴH2における混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1），ＭI（ＴH2）と、混合ガスの密度ＤMとを変数とする方程式で与えられる。したがって、混合ガスの発熱量Ｑは、ｇを関数を表す記号として、下記（１７）式で与えられる。
Q = g[MI (TH1), MI (TH2), DM ] ・・・(17) As is clear from the above equation (16), the calorific value Q per unit volume of the mixed gas is the heat release coefficient M I (T H1 ), M I of the mixed gas at the heating temperatures T H1 and T H2 of the heating resistor 61A. It is given by an equation having (T H2 ) and the density D M of the mixed gas as variables. Therefore, the calorific value Q of the mixed gas is given by the following equation (17), where g is a symbol representing a function.
Q = g [M I (T H1 ), M I (T H2 ), D M ] (17)

よって、ガスＡ、ガスＢ、ガスＣ、及びガスＤからなる混合ガスについて、予め上記（１７）式を得れば、ガスＡの体積率ＶA、ガスＢの体積率ＶB、ガスＣの体積率ＶC、及びガスＤの体積率ＶDが未知の検査対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを容易に算出可能であることを、発明者らは見出した。具体的には、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴH1，ＴH2における検査対象混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1），ＭI（ＴH2）と、検査対象混合ガスの密度ＤMとを計測し、（１７）式に代入することにより、検査対象混合ガスの発熱量Ｑを一意に求めることが可能となる。 Therefore, if the above equation (17) is obtained in advance for a mixed gas composed of gas A, gas B, gas C, and gas D, the volume ratio V A of gas A , the volume ratio V B of gas B , and the gas C The inventors have found that the calorific value Q per unit volume of the gas to be inspected with unknown volume ratio V C and volume ratio V D of gas D can be easily calculated. Specifically, the heat release coefficients M I (T H1 ) and M I (T H2 ) of the mixed gas to be inspected at the heat generation temperatures T H1 and T H2 of the heating resistor 61A and the density D M of the mixed gas to be inspected are obtained. By measuring and substituting into the equation (17), the calorific value Q of the mixed gas to be inspected can be uniquely obtained.

なお、混合ガスのガス成分は、４種類に限定されることはない。例えば、混合ガスがｎ種類のガス成分からなる場合、まず、下記（１８）式で与えられる、発熱抵抗体６１Ａの少なくともｎ−２種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，・・・，ＴHn-2に対する混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1），ＭI（ＴH2），ＭI（ＴH3），・・・，ＭI（ＴHn-2）と、混合ガスの密度ＤMとを変数とする方程式を予め得る。そして、発熱抵抗体６１Ａのｎ−２種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，・・・，ＴHn-2に対する、ｎ種類のガス成分のそれぞれの体積率が未知の検査対象混合ガスの放熱係数ＭI（ＴH1），ＭI（ＴH2），ＭI（ＴH3），・・・，ＭI（ＴHn-2）と、検査対象混合ガスの密度ＤMとを計測し、（１８）式に代入することにより、検査対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを一意に求めることが可能となる。
Q = g[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), ・・・, MI (THn-2), DM] ・・・(18) The gas components of the mixed gas are not limited to four types. For example, when the mixed gas is composed of n types of gas components, first, at least n−2 types of heat generation temperatures T H1 , T H2 , T H3,. , T Hn-2 heat dissipation coefficient of mixed gas M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), ..., M I (T Hn-2 ) and the density of the mixed gas An equation having D M as a variable is obtained in advance. Then, the n-2 types of heat generation temperatures T H1 , T H2 , T H3 ,..., T Hn-2 of the heating resistor 61A are inspected mixed gases with unknown volume ratios of the n types of gas components. The heat dissipation coefficients M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), ..., M I (T Hn-2 ) and the density D M of the gas mixture to be inspected are measured. By substituting into the equation (18), the calorific value Q per unit volume of the mixed gas to be inspected can be uniquely obtained.
Q = g [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), ..., M I (T Hn-2 ), D M ] (18)

ただし、混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）に加えて、ｊを自然数として、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）以外のアルカン（ＣjＨ2j+2）を含む場合、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）以外のアルカン（ＣjＨ2j+2）を、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）の混合物とみなしても、（１８）式の算出には影響しない。例えば、エタン（Ｃ2Ｈ6）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、ペンタン（Ｃ5Ｈ12）、ヘキサン（Ｃ6Ｈ14）を、下記（１９）乃至（２２）式に示すように、それぞれ所定の係数を掛けられたメタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）の混合物とみなして（１８）式を算出してもかまわない。
C2H6 = 0.5 CH4 + 0.5 C3H8 ・・・(19)
C4H10 = -0.5 CH4 + 1.5 C3H8 ・・・(20)
C5H12 = -1.0 CH4 + 2.0 C3H8 ・・・(21)
C6H14 = -1.5 CH4 + 2.5 C3H8 ・・・(22) However, the mixed gas, methane (CH 4) as a gas component in addition to the propane (C 3 H 8), a j is a natural number, methane (CH 4) and other than propane (C 3 H 8) alkane (C j H 2j + 2 ), alkanes other than methane (CH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) (C j H 2j + 2 ), and mixtures of methane (CH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) This does not affect the calculation of equation (18). For example, ethane (C 2 H 6 ), butane (C 4 H 10 ), pentane (C 5 H 12 ), and hexane (C 6 H 14 ) are respectively represented by the following formulas (19) to (22): The equation (18) may be calculated by regarding the mixture as methane (CH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) multiplied by a predetermined coefficient.
C 2 H 6 = 0.5 CH 4 + 0.5 C 3 H 8 ... (19)
C 4 H 10 = -0.5 CH 4 + 1.5 C 3 H 8 ... (20)
C 5 H 12 = -1.0 CH 4 + 2.0 C 3 H 8 ... (21)
C 6 H 14 = -1.5 CH 4 + 2.5 C 3 H 8 ... (22)

したがって、ｚを自然数として、ｎ種類のガス成分からなる混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）に加えて、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）以外のｚ種類のアルカン（ＣjＨ2j+2）を含む場合、少なくともｎ−ｚ−２種類の発熱温度における混合ガスの放熱係数と、混合ガスの密度ＤMとを変数とする方程式を求めてもよい。 Accordingly, the z as a natural number, a mixed gas consisting of n kinds of gas components methane (CH 4) as a gas component in addition to the propane (C 3 H 8), methane (CH 4) and propane (C 3 H 8 ) Other than z types of alkanes (C j H 2j + 2 ), an equation with the heat dissipation coefficient of the mixed gas and the density D M of the mixed gas at at least nz−2 exothermic temperatures as variables. You may ask for it.

なお、（１８）式の算出に用いられた混合ガスのガス成分の種類と、単位体積当たりの発熱量Ｑが未知の検査対象混合ガスのガス成分の種類が同じ場合に、検査対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（１８）式を利用可能であることはもちろんである。さらに、検査対象混合ガスがｎ種類より少ない種類のガス成分からなり、かつ、ｎ種類より少ない種類のガス成分が、（１８）式の算出に用いられた混合ガスに含まれている場合も、（１８）式を利用可能である。例えば、（１８）式の算出に用いられた混合ガスが、メタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）の４種類のガス成分を含む場合、検査対象混合ガスが、窒素（Ｎ2）を含まず、メタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）の３種類のガス成分を含む場合も、検査対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（１８）式を利用可能である。 In addition, when the type of the gas component of the mixed gas used in the calculation of the equation (18) is the same as the type of the gas component of the mixed gas to be inspected whose calorific value Q per unit volume is unknown, Of course, the equation (18) can be used to calculate the calorific value Q. Furthermore, when the inspection target mixed gas is composed of less than n kinds of gas components and less than n kinds of gas components are included in the mixed gas used in the calculation of equation (18), Equation (18) can be used. For example, the mixed gas used in the calculation of the equation (18) includes four types of gas components, methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ). In the case where it includes, the case where the mixed gas to be inspected does not contain nitrogen (N 2 ) but contains three kinds of gas components of methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), and carbon dioxide (CO 2 ), Equation (18) can be used to calculate the calorific value Q of the inspection target mixed gas.

さらに、（１８）式の算出に用いられた混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）を含む場合、検査対象混合ガスが、（１８）式の算出に用いられた混合ガスに含まれていないアルカン（ＣjＨ2j+2）を含んでいても、（１８）式を利用可能である。これは、上述したように、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）以外のアルカン（ＣjＨ2j+2）を、メタン（ＣＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）の混合物とみなしても、（１８）式を用いた単位体積当たりの発熱量Ｑの算出に影響しないためである。 Further, when the mixed gas used in the calculation of the equation (18) contains methane (CH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) as gas components, the inspection target mixed gas is used in the calculation of the equation (18). Even if the alkane (C j H 2j + 2 ) not contained in the mixed gas is contained, the formula (18) can be used. This is because, as described above, the methane (CH 4) and propane (C 3 H 8) other than the alkane (C j H 2j + 2) , a mixture of methane (CH 4) and propane (C 3 H 8) Even if it considers, it is because it does not affect calculation of the emitted-heat amount Q per unit volume using (18) Formula.

ここで、図５に示す第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０は、発熱量の値が既知のサンプル混合ガスが充填されるチャンバ１０１と、複数の異なる発熱温度で発熱する図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを含むマイクロチップ８Ａと、サンプル混合ガスにおける音速を検出する図５に示す音速センサ２６２とを備える。音速センサ２６２は、例えば、超音波発生器及びこの超音波発生器から所定の距離をおいて設けられる超音波受信器を備え、超音波発生器から発生した超音波が超音波受信器に届くまでの時間（時間が短いほど速度が大きい）を計測する。ガス中を伝播する超音波の速度（音速）とガスの密度とは相関関係を有するので、この相関関係を予め測定しておけば、音速からガスの密度を求めることができる。   Here, the calorific value calculation formula creation system 20 according to the first embodiment shown in FIG. 5 generates heat at a plurality of different exothermic temperatures with the chamber 101 filled with a sample mixed gas whose calorific value is known. A microchip 8A including the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 and a sonic sensor 262 shown in FIG. 5 for detecting the sonic velocity in the sample mixed gas are provided. The sonic sensor 262 includes, for example, an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver provided at a predetermined distance from the ultrasonic generator until the ultrasonic wave generated from the ultrasonic generator reaches the ultrasonic receiver. Is measured (the shorter the time, the faster the speed). Since the velocity (sound velocity) of the ultrasonic wave propagating in the gas has a correlation with the gas density, the gas density can be obtained from the sound velocity by measuring this correlation in advance.

さらに、発熱量算出式作成システム２０は、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスの複数の放熱係数の値を算出する放熱係数算出モジュール３０１と、検出された音速に基づいてサンプル混合ガスの密度の値を算出する密度算出モジュール３１１と、サンプル混合ガスの既知の発熱量の値、算出された複数の放熱係数の値、及び算出された密度の値に基づいて、密度及び発熱抵抗体の複数の発熱温度における放熱係数を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成モジュール３０２とを備える。なお、サンプル混合ガスは、複数種類のガス成分を含む。また、マイクロチップ８Ａ、音速センサ２６２、放熱係数算出モジュール３０１、及び密度算出モジュール３１１は、計測機構１０をなしている。   Furthermore, the calorific value calculation formula creation system 20 includes a heat dissipation coefficient calculation module 301 that calculates values of a plurality of heat dissipation coefficients of the sample mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A, and a sample mixing based on the detected sound speed. A density calculation module 311 for calculating a gas density value, a known calorific value value of the sample mixed gas, a plurality of calculated heat radiation coefficient values, and a calculated density value; And a formula creation module 302 that creates a calorific value calculation formula with the heat dissipation coefficients at a plurality of heat generation temperatures of the body as independent variables and the calorific value as a dependent variable. The sample mixed gas includes a plurality of types of gas components. Further, the microchip 8A, the sound speed sensor 262, the heat radiation coefficient calculation module 301, and the density calculation module 311 constitute the measurement mechanism 10.

マイクロチップ８Ａは、断熱材を介してチャンバ１０１内に配置されていてもよい。断熱材によって、マイクロチップ８Ａの温度が、チャンバ１０１の内壁の温度変動の影響を受けにくくなる。断熱材の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。チャンバ１０１には、サンプル混合ガスをチャンバ１０１に送るための流路１０２と、サンプル混合ガスをチャンバ１０１から外部に排出するための流路１０３と、が接続されている。   The microchip 8A may be disposed in the chamber 101 via a heat insulating material. By the heat insulating material, the temperature of the microchip 8 </ b> A becomes less susceptible to the temperature fluctuation of the inner wall of the chamber 101. The heat conductivity of the heat insulating material is, for example, 10 W / (m · K) or less. The chamber 101 is connected to a flow path 102 for sending the sample mixed gas to the chamber 101 and a flow path 103 for discharging the sample mixed gas from the chamber 101 to the outside.

４種類のサンプル混合ガスが使用される場合、図６に示すように、第１のサンプル混合ガスを貯蔵する第１のガスボンベ５０Ａ、第２のサンプル混合ガスを貯蔵する第２のガスボンベ５０Ｂ、第３のサンプル混合ガスを貯蔵する第３のガスボンベ５０Ｃ、及び第４のサンプル混合ガスを貯蔵する第４のガスボンベ５０Ｄが用意される。第１のガスボンベ５０Ａには、流路９１Ａを介して、第１のガスボンベ５０Ａから例えば０．２ＭＰａ等の低圧に調節された第１のサンプル混合ガスを得るための第１のガス圧調節器３１Ａが接続されている。また、第１のガス圧調節器３１Ａには、流路９２Ａを介して、第１の流量制御装置３２Ａが接続されている。第１の流量制御装置３２Ａは、流路９２Ａ及び流路１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第１のサンプル混合ガスの流量を制御する。   When four types of sample mixed gases are used, as shown in FIG. 6, the first gas cylinder 50A for storing the first sample mixed gas, the second gas cylinder 50B for storing the second sample mixed gas, A third gas cylinder 50C for storing the third sample mixed gas and a fourth gas cylinder 50D for storing the fourth sample mixed gas are prepared. In the first gas cylinder 50A, a first gas pressure regulator 31A for obtaining a first sample mixed gas adjusted to a low pressure such as 0.2 MPa from the first gas cylinder 50A via a flow path 91A. Is connected. In addition, a first flow rate control device 32A is connected to the first gas pressure regulator 31A via a flow path 92A. The first flow rate control device 32A controls the flow rate of the first sample mixed gas sent to the calorific value calculation formula creation system 20 via the flow path 92A and the flow path 102.

第２のガスボンベ５０Ｂには、流路９１Ｂを介して、第２のガス圧調節器３１Ｂが接続されている。また、第２のガス圧調節器３１Ｂには、流路９２Ｂを介して、第２の流量制御装置３２Ｂが接続されている。第２の流量制御装置３２Ｂは、流路９２Ｂ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第２のサンプル混合ガスの流量を制御する。   A second gas pressure regulator 31B is connected to the second gas cylinder 50B via a flow path 91B. The second flow rate controller 32B is connected to the second gas pressure regulator 31B via a flow path 92B. The second flow rate control device 32B controls the flow rate of the second sample mixed gas sent to the calorific value calculation formula creation system 20 via the flow paths 92B, 93, 102.

第３のガスボンベ５０Ｃには、流路９１Ｃを介して、第３のガス圧調節器３１Ｃが接続されている。また、第３のガス圧調節器３１Ｃには、流路９２Ｃを介して、第３の流量制御装置３２Ｃが接続されている。第３の流量制御装置３２Ｃは、流路９２Ｃ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第３のサンプル混合ガスの流量を制御する。   A third gas pressure regulator 31C is connected to the third gas cylinder 50C via a flow path 91C. In addition, a third flow rate control device 32C is connected to the third gas pressure regulator 31C via a flow path 92C. The third flow rate control device 32C controls the flow rate of the third sample mixed gas sent to the calorific value calculation formula creation system 20 via the flow paths 92C, 93, 102.

第４のガスボンベ５０Ｄには、流路９１Ｄを介して、第４のガス圧調節器３１Ｄが接続されている。また、第４のガス圧調節器３１Ｄには、流路９２Ｄを介して、第４の流量制御装置３２Ｄが接続されている。第４の流量制御装置３２Ｄは、流路９２Ｄ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第４のサンプル混合ガスの流量を制御する。   A fourth gas pressure regulator 31D is connected to the fourth gas cylinder 50D via a flow path 91D. In addition, a fourth flow rate control device 32D is connected to the fourth gas pressure regulator 31D via a flow path 92D. The fourth flow rate control device 32D controls the flow rate of the fourth sample mixed gas sent to the calorific value calculation formula creation system 20 via the flow paths 92D, 93, 102.

第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれは、例えば天然ガスである。第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれは、例えば、異なる体積比で、メタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）の４種類のガス成分を含む。 Each of the first to fourth sample mixed gases is, for example, natural gas. Each of the first to fourth sample mixed gases has, for example, four types of methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) at different volume ratios. Of gas components.

図５に示すマイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、図５に示す駆動回路３０３から、例えば図７に示すように、予め定められた時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を与えられる。第１の駆動電力ＰH1を与えられることにより、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、例えば１００℃で発熱する。発熱抵抗体６１Ａに第１の駆動電力ＰH1が与えられてから時間ＷＴ2が経過した後、マイクロチップ８Ａのガス温度センサ６４Ａは、１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度ＴO_H=100を検出する。なお、時間ＷＴ2は時間ＷＴ1よりも短い時間である。ガス温度センサ６４Ａが、発熱抵抗体６１Ａに駆動電力ＰH1を与えられてから時間ＷＴ2が経過した後にガス温度ＴO_H=100を検出する理由は、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度が安定し、発熱抵抗体６１Ａと第１のサンプル混合ガスが熱的に平衡になるのを待機するためである。 The heating resistor 61A shown in FIG. 1 and FIG. 2 of the microchip 8A shown in FIG. 5 starts from the drive circuit 303 shown in FIG. 5 for the first time WT 1 as shown in FIG. 7, for example. Drive power P H1 is given. By applying the first drive power PH1 , the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A generates heat at, for example, 100 ° C. After time WT 2 has elapsed since the first driving power P H1 was applied to the heating resistor 61A, the gas temperature sensor 64A of the microchip 8A is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A that generates heat at 100 ° C. The gas temperature T O — H = 100 of the first sample mixed gas is detected. Time WT 2 is shorter than time WT 1 . The reason why the gas temperature sensor 64A detects the gas temperature T O — H = 100 after the time WT 2 has elapsed since the driving power P H1 was given to the heating resistor 61A is that the heating temperature of the heating resistor 61A is stable, This is to wait for the heating resistor 61A and the first sample mixed gas to be in thermal equilibrium.

図５に示す駆動回路３０３は、図７に示すように、時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、時間ＷＴ3の間、駆動電力の提供を停止する。その後、発熱抵抗体６１Ａは、時間ＷＴ1の間、駆動回路３０３から第２の駆動電力ＰH2を与えられて、例えば１５０℃で発熱する。図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに第２の駆動電力ＰH2が与えられてから時間ＷＴ2が経過した後、ガス温度センサ６４Ａは、１５０℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度ＴO_H=150を検出する。 Driving circuit 303 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 7, during time WT 1, after giving first driving power P H1 to the heating resistor 61A, during time WT 3, providing driving power Stop. Thereafter, the heating resistor 61A during the time WT 1, the driving circuit 303 is given to the second driving power P H2, generates heat, for example, 0.99 ° C.. After the time WT 2 has elapsed since the second driving power P H2 was applied to the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2, the gas temperature sensor 64A is thermally connected to the heating resistor 61A that generates heat at 150 ° C. The gas temperature T O — H = 150 of the first sample mixed gas that is in equilibrium is detected.

図１及び図２に示すように、発熱抵抗体６１Ａは絶縁膜６５Ａに囲まれている。しかし、図８に示すように、発熱抵抗体６１Ａに連続的に駆動電力を与え、発熱させ続けると、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａから基板６０Ａに熱が伝わる場合がある。シリコン（Ｓｉ）等からなる基板６０Ａは熱時定数（ＪＩＳ Ｃ２５７０−１）が短いため、熱の影響を受けやすい。そのため、発熱抵抗体６１Ａから基板６０Ａに熱が伝わると、基板６０Ａの温度が急激に変動し、基板６０Ａの周囲の雰囲気ガスの温度も変動してしまう場合がある。この場合、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスが熱的に平衡な状態になるまで、長時間待機しなければならない場合もある。また、発熱抵抗体６１Ａを発熱させ続けると、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値がドリフトし、発熱温度が一定にならない場合もある。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heating resistor 61A is surrounded by an insulating film 65A. However, as shown in FIG. 8, when driving power is continuously applied to the heating resistor 61A and the heating resistor 61A continues to generate heat, heat may be transferred from the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 to the substrate 60A. Since the substrate 60A made of silicon (Si) or the like has a short thermal time constant (JIS C2570-1), it is easily affected by heat. For this reason, when heat is transferred from the heating resistor 61A to the substrate 60A, the temperature of the substrate 60A may fluctuate rapidly, and the temperature of the ambient gas around the substrate 60A may also fluctuate. In this case, it may be necessary to wait for a long time until the heating resistor 61A and the atmospheric gas are in thermal equilibrium. Further, if the heating resistor 61A continues to generate heat, the resistance value of the heating resistor 61A drifts and the heating temperature may not be constant.

これに対し、図７に示すように、間欠的に発熱抵抗体６１Ａに駆動電力を与えることによって、発熱抵抗体６１Ａが基板６０Ａの温度に影響を与えることを抑制することが可能となる。したがって、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスが熱的に平衡な状態になるまでの時間を短くすることが可能となる。また、消費電力を抑制することも可能となる。また、音速センサ２６２によってガスの密度を測定することにより、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度を切り替えて測定すべきパラメータ数を減らすことができ、発熱抵抗体６１Ａの切替段数を少なくできる。分解能を確保するために発熱抵抗体６１Ａの各切替段の間にはある程度の温度差が必要であるが、この切替段数を少なくすることにより、発熱温度の最高値を低くして消費電力を抑えるか又は切替段の間の温度差を大きくして分解能を向上させるか、といった設計の自由度を増すことができる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, it is possible to suppress the heating resistor 61A from affecting the temperature of the substrate 60A by intermittently applying driving power to the heating resistor 61A. Accordingly, it is possible to shorten the time until the heating resistor 61A and the atmospheric gas are in a thermal equilibrium state. In addition, power consumption can be suppressed. Further, by measuring the gas density with the sonic sensor 262, the number of parameters to be measured can be reduced by switching the heat generation temperature of the heat generation resistor 61A, and the number of switching stages of the heat generation resistor 61A can be reduced. In order to ensure the resolution, a certain temperature difference is required between the switching stages of the heating resistor 61A. By reducing the number of switching stages, the maximum value of the heating temperature is lowered to reduce power consumption. Alternatively, it is possible to increase the degree of freedom in designing whether the temperature difference between the switching stages is increased to improve the resolution.

超音波センサ等の図５に示す音速センサ２６２は、第１のサンプル混合ガスにおける音速Ｓを検出する。チャンバ１０１から第１のサンプル混合ガスが除去された後、第２乃至第４のサンプル混合ガスがチャンバ１０１に順次充填される。マイクロチップ８Ａは、第２乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度１００℃，１５０℃に対するガス温度ＴO_H=100，ＴO_H=150を検出する。また、音速センサ２６２は、第２乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれにおける音速Ｓを検出する。 The acoustic velocity sensor 262 shown in FIG. 5 such as an ultrasonic sensor detects the acoustic velocity S in the first sample mixed gas. After the first sample mixed gas is removed from the chamber 101, the chamber 101 is sequentially filled with the second to fourth sample mixed gases. The microchip 8A detects gas temperatures T O_H = 100 and T O_H = 150 with respect to the heating temperatures of 100 ° C. and 150 ° C. of the heating resistor 61A of each of the second to fourth sample mixed gases. The sound speed sensor 262 detects the sound speed S in each of the second to fourth sample mixed gases.

なお、それぞれのサンプル混合ガスがｎ種類のガス成分を含む場合、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、少なくともｎ−２種類の異なる発熱温度で発熱させられる。ただし、上述したように、メタン（ＣＨ4）及びプロパン（Ｃ3Ｈ8）以外のアルカン（ＣjＨ2j+2）は、メタン（ＣＨ4）及びプロパン（Ｃ3Ｈ8）の混合物とみなしうる。したがって、ｚを自然数として、ｎ種類のガス成分からなるサンプル混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ4）及びプロパン（Ｃ3Ｈ8）に加えてｚ種類のアルカン（ＣjＨ2j+2）を含む場合は、発熱抵抗体６１Ａは、少なくともｎ−ｚ−２種類の異なる発熱温度で発熱させられる。 In addition, when each sample mixed gas contains n types of gas components, the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A is caused to generate heat at at least n−2 types of different heating temperatures. However, as described above, methane (CH 4) and propane (C 3 H 8) other than the alkane (C j H 2j + 2) is regarded as a mixture of methane (CH 4) and propane (C 3 H 8) sell. Accordingly, a sample mixed gas composed of n kinds of gas components, where z is a natural number, is added to methane (CH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) as gas components, and z kinds of alkanes (C j H 2j + 2 ). When the heat generating resistor 61A is included, the heat generating resistor 61A is caused to generate heat at at least nz-2 different heat generation temperatures.

図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、上記（４）式に示すように、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａの第１の駆動電力ＰH1を、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴH（ここでは１００℃）と第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれのガス温度ＴO_H=100との差で割り、発熱温度１００℃の発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なときの第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の値を算出する。 Radiation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 5, as shown in Equation (4), the first driving power P H1 of the heating resistor 61A of the microchip 8A illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the heating resistor 61A Dividing by the difference between the exothermic temperature T H (100 ° C. in this case) and the gas temperature T O — H = 100 of each of the first to fourth sample mixed gases, it is in thermal equilibrium with the exothermic resistor 61A having an exothermic temperature of 100 ° C. The heat dissipation coefficient values of the first to fourth sample mixed gases at that time are calculated.

また、図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの第２の駆動電力ＰH2を、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度ＴH（ここでは１５０℃）と第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれのガス温度ＴO_H=150との差で割り、発熱温度１５０℃の発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なときの第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の値を算出する。 Further, the heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 5 uses the second drive power P H2 of the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A as the heating temperature T H (here, the heating resistor 61A). 150 ° C.) and each of the first to fourth sample mixed gas gas temperatures T O — H = 150, and the first to fourth when the heating resistor 61A having a heating temperature of 150 ° C. is in thermal equilibrium. The value of the heat dissipation coefficient of each sample mixed gas is calculated.

また、図５に示す密度算出モジュール３１１は、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれにおいて検出された音速Ｓに基づいて、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度Ｄの値を算出する。音速Ｓは、ｋを気体の比熱比、ｐを気圧として、下記（２３）式で与えられる。したがって、密度算出モジュール３１１は、例えば下記（２３）式に検出された音速Ｓの値、サンプル混合ガスの比熱比kの値、及び気圧ｐの値を代入することにより、サンプル混合ガスの密度Ｄを算出する。
S = (kp / Ｄ)1/2 ・・・(23) Further, the density calculation module 311 shown in FIG. 5 calculates the value of the density D of each of the first to fourth sample mixed gases based on the sound velocity S detected in each of the first to fourth sample mixed gases. calculate. The speed of sound S is given by the following equation (23), where k is the specific heat ratio of the gas and p is the atmospheric pressure. Accordingly, the density calculation module 311 substitutes, for example, the value of the sound speed S, the value of the specific heat ratio k of the sample mixed gas, and the value of the atmospheric pressure p detected in the following equation (23) to obtain the density D of the sample mixed gas. Is calculated.
S = (kp / D) 1/2 ... (23)

式作成モジュール３０２は、例えば第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、発熱温度１００℃における放熱係数の計測された値、発熱温度１５０℃における放熱係数の計測された値、及び密度の計測された値を収集する。さらに式作成モジュール３０２は、収集した発熱量、放熱係数の値、及び密度の値に基づいて、A. J Smola及びB. Scholkopf著の「A Tutorial on Support Vector Regression」(NeuroCOLT Technical Report (NC-TR-98-030)、1998年)に開示されているサポートベクトル回帰、重回帰分析、及び特開平５−１４１９９９号公報に開示されているファジィ数量化理論ＩＩ類等を含む多変量解析により、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を算出する。なお、放熱係数算出モジュール３０１及び式作成モジュール３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれている。   The formula creation module 302 measures, for example, the known calorific value of each of the first to fourth sample mixed gases, the measured value of the heat dissipation coefficient at a heat generation temperature of 100 ° C., and the heat dissipation coefficient at a heat generation temperature of 150 ° C. Collect values and measured values of density. Furthermore, based on the collected calorific value, the value of the heat dissipation coefficient, and the value of density, the formula creation module 302 is based on “A Tutorial on Support Vector Regression” (NeuroCOLT Technical Report (NC- TR-98-030), 1998) by support vector regression, multiple regression analysis, and multivariate analysis including fuzzy quantification theory II class disclosed in JP-A-5-141999. A calorific value calculation formula is calculated with the heat dissipation coefficient at a heat generation temperature of 100 ° C., the heat dissipation coefficient at a heat generation temperature of 150 ° C., and the density as independent variables and the heat generation amount as a dependent variable. The heat dissipation coefficient calculation module 301 and the formula creation module 302 are included in a central processing unit (CPU) 300.

発熱量算出式作成システム２０は、ＣＰＵ３００に接続された放熱係数記憶装置４０１、密度記憶装置４１１、及び式記憶装置４０２をさらに備える。放熱係数記憶装置４０１は、放熱係数算出モジュール３０１が算出した放熱係数の値を保存する。密度記憶装置４１１は、密度算出モジュール３１１が算出した密度の値を保存する。式記憶装置４０２は、式作成モジュール３０２が作成した発熱量算出式を保存する。さらにＣＰＵ３００には、入力装置３１２及び出力装置３１３が接続される。入力装置３１２としては、例えばキーボード、及びマウス等のポインティングデバイス等が使用可能である。出力装置３１３には液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置、及びプリンタ等が使用可能である。   The calorific value calculation formula creation system 20 further includes a heat dissipation coefficient storage device 401, a density storage device 411, and a formula storage device 402 connected to the CPU 300. The heat dissipation coefficient storage device 401 stores the value of the heat dissipation coefficient calculated by the heat dissipation coefficient calculation module 301. The density storage device 411 stores the density value calculated by the density calculation module 311. The formula storage device 402 stores the calorific value calculation formula created by the formula creation module 302. Further, an input device 312 and an output device 313 are connected to the CPU 300. As the input device 312, for example, a keyboard and a pointing device such as a mouse can be used. As the output device 313, an image display device such as a liquid crystal display and a monitor, a printer, and the like can be used.

次に、図９に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法について説明する。なお、以下の例では、第１乃至第４のサンプル混合ガスを準備し、図５に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａを、１００℃及び１５０℃に発熱させる場合を説明する。   Next, a method for creating a calorific value calculation formula according to the first embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. In the following example, a case where first to fourth sample mixed gases are prepared and the heating resistor 61A of the microchip 8A shown in FIG. 5 generates heat at 100 ° C. and 150 ° C. will be described.

（ａ）ステップＳ１００で、図６に示す第２乃至第４の流量制御装置３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの弁を閉じたまま、第１の流量制御装置３２Ａの弁を開き、図５に示すチャンバ１０１内に第１のサンプル混合ガスを導入する。次にステップＳ１０１で、駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに、例えば時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を与え、発熱抵抗体６１Ａを１００℃で発熱させる。発熱抵抗体６１Ａが１００℃で発熱している間、ガス温度センサ６４Ａは、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度ＴO_H=100を検出し、図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出する。その後、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を、放熱係数記憶装置４０１に保存する。 (A) In step S100, the valve of the first flow control device 32A is opened while the valves of the second to fourth flow control devices 32B, 32C, 32D shown in FIG. 6 are closed, and the chamber 101 shown in FIG. A first sample mixed gas is introduced into the inside. In step S101, the drive circuit 303, the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A, for example, during the time WT 1, providing a first driving power P H1, the heating resistor 61A Generate heat at 100 ° C. While the heating resistor 61A is generating heat at 100 ° C., the gas temperature sensor 64A detects the gas temperature T O — H = 100 of the first sample mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A. The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown calculates the value of the heat dissipation coefficient of the first sample mixed gas at an exothermic temperature of 100 ° C. Thereafter, the heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the value of the heat dissipation coefficient of the first sample mixed gas at the heat generation temperature of 100 ° C. in the heat dissipation coefficient storage device 401.

（ｂ）ステップＳ１０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を、時間ＷＴ3が経過するまで、停止する。ステップＳ１０３で、図５に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱温度１５０℃への切り替えが完了していない場合には、ステップＳ１０１に戻り、図５に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを時間ＷＴ1の間１５０℃で発熱させる。図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ１０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。 (B) In step S102, the drive circuit 303, the supply of the drive power to the heating resistor 61A, until time elapses WT 3, stops. In step S103, the drive circuit 303 shown in FIG. 5 determines whether or not the switching of the heating temperature of the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 has been completed. If the switching to the heat producing temperature 0.99 ° C. is not completed, the process returns to step S101, the driving circuit 303 shown in FIG. 5, between 0.99 ° C. the heating resistor 61A time WT 1 shown in FIGS. 1 and 2 Cause heat. The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 5 calculates the value of the heat dissipation coefficient of the first sample mixed gas at an exothermic temperature of 150 ° C. and stores it in the heat dissipation coefficient storage device 401. In step S102, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating resistor 61A.

（ｃ）再びステップＳ１０３で、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱抵抗体６１の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４で図５に示す音速センサ２６２は、第１のサンプル混合ガスにおける音速を検出する。密度算出モジュール３１１は、検出された音速に基づいて、第１のサンプル混合ガスの密度を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。なお、ステップＳ１０４は、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３と並行に実施してもよい。   (C) In step S103 again, it is determined whether or not the switching of the heating temperature of the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 has been completed. When switching of the heat generation temperature of the heat generating resistor 61 is completed, the process proceeds from step S103 to step S104. In step S104, the sound velocity sensor 262 shown in FIG. 5 detects the sound velocity in the first sample mixed gas. The density calculation module 311 calculates the density of the first sample mixed gas based on the detected sound velocity and stores it in the density storage device 411. Note that step S104 may be performed in parallel with steps S101 to S103.

（ｄ）ステップＳ１０５で、サンプル混合ガスの切り替えが完了したか否かを判定する。第２乃至第４のサンプル混合ガスへの切り替えが完了していない場合には、ステップＳ１００に戻る。ステップＳ１００で、図６に示す第１の流量制御装置３２Ａを閉じ、第３及び第４の流量制御装置３２Ｃ，３２Ｄの弁を閉じたまま第２の流量制御装置３２Ｂの弁を開き、図５に示すチャンバ１０１内に第２のサンプル混合ガスを導入する。   (D) In step S105, it is determined whether or not the switching of the sample mixed gas is completed. If switching to the second to fourth sample mixed gases has not been completed, the process returns to step S100. In step S100, the first flow control device 32A shown in FIG. 6 is closed, the valves of the second flow control device 32B are opened while the valves of the third and fourth flow control devices 32C and 32D are closed, and FIG. A second sample mixed gas is introduced into the chamber 101 shown in FIG.

（ｅ）第１のサンプル混合ガスと同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３のループが繰り返され、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第２のサンプル混合ガスの放熱係数の値、及び発熱温度１５０℃における第２のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ１０４で密度算出モジュール３１１は、第２のサンプル混合ガスの密度の値を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。   (E) Similar to the first sample mixed gas, the loop from step S101 to step S103 is repeated, and the heat dissipation coefficient calculation module 301 generates the heat dissipation coefficient value of the second sample mixed gas at the heat generation temperature of 100 ° C. and heat generation. The value of the heat dissipation coefficient of the second sample mixed gas at a temperature of 150 ° C. is calculated and stored in the heat dissipation coefficient storage device 401. In step S <b> 104, the density calculation module 311 calculates the density value of the second sample mixed gas and stores it in the density storage device 411.

（ｆ）その後、ステップＳ１００乃至ステップＳ１０５のループが繰り返され、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第３のサンプル混合ガスの放熱係数の値、及び発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値が、放熱係数記憶装置４０１に保存される。また、第３及び第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値が、密度記憶装置４１１に保存される。   (F) Thereafter, the loop of step S100 to step S105 is repeated, and the value of the heat dissipation coefficient of the third sample mixed gas at the exothermic temperatures of 100 ° C and 150 ° C, and the first at the exothermic temperatures of 100 ° C and 150 ° C, respectively. The value of the heat dissipation coefficient of the sample mixed gas 4 is stored in the heat dissipation coefficient storage device 401. Further, the density values of the third and fourth sample mixed gases are stored in the density storage device 411.

（ｇ）ステップＳ１０６で、入力装置３１２から式作成モジュール３０２に、第１のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、第２のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、第３のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、及び第４のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値を入力する。また、式作成モジュール３０２は、放熱係数記憶装置４０１から、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値を読み出す。さらに、式作成モジュール３０２は、密度記憶装置４１１から、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値を読み出す。   (G) In step S106, the input unit 312 sends the formula generation module 302 the known calorific value of the first sample mixed gas, the known calorific value of the second sample mixed gas, and the third sample mixed Enter the known calorific value of the gas and the known calorific value of the fourth sample gas mixture. Further, the formula creation module 302 reads from the heat dissipation coefficient storage device 401 the values of the heat dissipation coefficients of the first to fourth sample mixed gases at the heating temperatures of 100 ° C. and 150 ° C., respectively. Further, the formula creation module 302 reads the density values of the first to fourth sample mixed gases from the density storage device 411.

（ｈ）ステップＳ１０７で、第１乃至第４のサンプル混合ガスの発熱量の値と、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値と、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値とに基づいて、式作成モジュール３０２は、重回帰分析を行い、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を算出する。その後、ステップＳ１０８で、式作成モジュール３０２は作成した発熱量算出式を式記憶装置４０２に保存し、第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法を終了する。   (H) In step S107, the value of the calorific value of the first to fourth sample mixed gases, the value of the heat dissipation coefficient of the first to fourth sample mixed gases at the exothermic temperatures of 100 ° C. and 150 ° C., respectively, Based on the density values of the first to fourth sample mixed gases, the formula generating module 302 performs a multiple regression analysis, and calculates the heat dissipation coefficient at an exothermic temperature of 100 ° C., the heat dissipation coefficient at an exothermic temperature of 150 ° C., and the density. A calorific value calculation formula with the calorific value as a dependent variable is calculated as an independent variable. Thereafter, in step S108, the formula creation module 302 stores the created calorific value calculation formula in the formula storage device 402, and ends the calorific value calculation formula creation method according to the first embodiment.

以上示したように、第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成システム及び方法によれば、発熱量の値が未知の計測対象混合ガスの放熱係数を複数の発熱温度に対して計測することにより、計測対象混合ガスの発熱量の値を一意に算出可能な発熱量算出式を作成することが可能となる。また、図７を用いて説明したように、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与えることにより、サンプル混合ガスの放熱係数を正確かつ高速に得ることが可能となる。   As described above, according to the system and method for generating a calorific value calculation formula according to the first embodiment, the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas whose calorific value is unknown is measured for a plurality of heat generation temperatures. By doing so, it is possible to create a calorific value calculation formula that can uniquely calculate the calorific value of the measurement target mixed gas. In addition, as described with reference to FIG. 7, by intermittently applying driving power to the heating resistor 61A, it is possible to obtain the heat dissipation coefficient of the sample mixed gas accurately and at high speed.

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに駆動電力を与える際、図７に示すように、異なる駆動電力を与えるごとに、駆動電力の提供を停止する期間を設ける例を示した。これに対し、例えばサンプル混合ガスが８種類のガス成分を含み、第１乃至第６の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与える必要がある場合、発熱抵抗体６１Ａの発熱が基板６０Ａの温度変動に影響しない時間の範囲内であれば、図１０に示すように、第１乃至第３の駆動電力を、発熱抵抗体６１Ａに連続的に与えてもよい。第３の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、例えば時間ＷＴ4が経過するまで、駆動電力の提供を停止することにより、発熱抵抗体６１Ａの温度を低下させることが可能となる。そのため、その後、発熱抵抗体６１Ａの発熱が基板６０Ａの温度変動に影響しない時間の範囲内で、第４乃至第６の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与えれば、第４乃至第６の駆動電力のそれぞれによって発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスのガス温度も、正確に測定される。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, when driving power is applied to the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 7, the period during which the driving power is stopped every time different driving power is applied. The example which provides is shown. On the other hand, for example, when the sample mixed gas includes eight kinds of gas components and the first to sixth driving powers need to be applied to the heating resistor 61A, the heat generation of the heating resistor 61A causes the temperature variation of the substrate 60A. As long as the time does not affect the time, the first to third driving powers may be continuously applied to the heating resistor 61A as shown in FIG. After providing the third heating resistor 61A drive power, for example, until time WT 4 has elapsed, by stopping the provision of driving power, it is possible to lower the temperature of the heating resistor 61A. Therefore, after that, if the fourth to sixth driving powers are applied to the heating resistor 61A within a time range in which the heat generation of the heating resistor 61A does not affect the temperature fluctuation of the substrate 60A, the fourth to sixth driving powers are provided. The gas temperature of the sample mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A that generates heat is measured accurately.

（第３の実施の形態）
図１１に示す第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０は、複数のマイクロチップ８Ａ，８Ｂを備える。マイクロチップ８Ｂは、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａと同様の構造を有する。したがって、マイクロチップ８Ｂも、発熱抵抗体とガス温度センサを備える。図１１に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａには、第１の実施の形態で図７を用いて説明したように、駆動電力の提供を停止する期間を設けながら、例えば第１及び第２の駆動電力が与えられる。また、図１１に示すマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体にも、駆動電力の提供を停止する期間を設けながら、マイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａと同じく第１及び第２の駆動電力が与えられる。例えば、マイクロチップ８Ａ，８Ｂに第１及び第２の駆動電力が与えられるタイミングは、同じである。 (Third embodiment)
A calorific value calculation formula creation system 20 according to the third embodiment shown in FIG. 11 includes a plurality of microchips 8A and 8B. The microchip 8B has the same structure as the microchip 8A shown in FIGS. Therefore, the microchip 8B also includes a heating resistor and a gas temperature sensor. As described with reference to FIG. 7 in the first embodiment, the heating resistor 61A of the microchip 8A shown in FIG. Is provided. Further, the first and second driving powers are applied to the heating resistors of the microchip 8B shown in FIG. 11 as well as the heating resistors 61A of the microchip 8A while providing a period for stopping the supply of the driving power. For example, the timing at which the first and second drive powers are applied to the microchips 8A and 8B is the same.

第３の実施の形態において、放熱係数算出モジュール３０１は、第１の駆動電力を与えられたマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスの放熱係数を算出する。同時に、放熱係数算出モジュール３０１は、第１の駆動電力を与えられたマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体と熱的に平衡なサンプル混合ガスの放熱係数も算出する。なお、それぞれの放熱係数の算出に用いられたサンプル混合ガスは同一である。   In the third embodiment, the heat dissipation coefficient calculation module 301 calculates the heat dissipation coefficient of the sample mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A of the microchip 8A to which the first driving power is applied. At the same time, the heat dissipation coefficient calculation module 301 also calculates the heat dissipation coefficient of the sample mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor of the microchip 8B to which the first driving power is applied. In addition, the sample mixed gas used for calculation of each heat dissipation coefficient is the same.

第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０のＣＰＵ３００は、判定モジュール３０６をさらに備える。判定モジュール３０６は、発熱抵抗体６１Ａ，６１Ｂのそれぞれと熱的に平衡なサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の２つの値が等しいか否か検査する。同一のサンプル混合ガスが用いられているため、算出される放熱係数の２つの値は、通常等しい。しかし、例えばマイクロチップ８Ａにゴミが付着しており、マイクロチップ８Ｂにゴミが付着していなかった場合、マイクロチップ８Ａを用いて算出される放熱係数が、マイクロチップ８Ｂを用いて算出される放熱係数と異なるものとなる。   The CPU 300 of the calorific value calculation formula creation system 20 according to the third embodiment further includes a determination module 306. The determination module 306 checks whether the two values of the heat dissipation coefficients of the sample mixed gases that are in thermal equilibrium with each of the heating resistors 61A and 61B are equal. Since the same sample mixed gas is used, the two calculated heat dissipation coefficients are usually equal. However, for example, when dust is attached to the microchip 8A and no dust is attached to the microchip 8B, the heat dissipation coefficient calculated using the microchip 8A is the heat dissipation calculated using the microchip 8B. It will be different from the coefficient.

したがって、判定モジュール３０６は、マイクロチップ８Ａ，８Ｂを用いて同一条件下で算出された２つの放熱係数の値が異なる場合、マイクロチップ８Ａ，８Ｂのいずれかに異常が生じたと判定し、判定結果を出力装置３１３に出力する。判定モジュール３０６は、マイクロチップ８Ａ，８Ｂのそれぞれの発熱抵抗体に、第２の駆動電力が与えられた場合も、算出される２つの放熱係数の値が等しいか否かを判定する。第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０のその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０によれば、正常な条件下で放熱係数が測定されたか否かを正確に把握することが可能となる。   Therefore, the determination module 306 determines that an abnormality has occurred in either of the microchips 8A and 8B when the values of the two heat dissipation coefficients calculated under the same conditions using the microchips 8A and 8B are different, and the determination result Is output to the output device 313. The determination module 306 determines whether or not the calculated two heat dissipation coefficient values are equal even when the second driving power is applied to each of the heating resistors of the microchips 8A and 8B. The other components of the calorific value calculation formula creation system 20 according to the third embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. According to the calorific value calculation formula creation system 20 according to the third embodiment, it is possible to accurately grasp whether or not the heat dissipation coefficient is measured under normal conditions.

（第４の実施の形態）
図１２に示すように、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム２１は、発熱量の値が未知の計測対象混合ガスが充填されるチャンバ１０１と、複数の異なる発熱温度で発熱する図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを含むマイクロチップ８Ａと、計測対象混合ガスにおける音速を検出する図１２に示す音速センサ２６２とを備える。 (Fourth embodiment)
As shown in FIG. 12, the calorific value calculation system 21 according to the fourth embodiment is a diagram that generates heat at a plurality of different exothermic temperatures, and a chamber 101 filled with a measurement target mixed gas whose calorific value is unknown. 1 and the microchip 8A including the heating resistor 61A shown in FIG. 2 and the sound speed sensor 262 shown in FIG. 12 for detecting the sound speed in the measurement target mixed gas.

さらに、発熱量算出システム２１は、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの複数の放熱係数の値を算出する放熱係数算出モジュール３０１と、検出された音速に基づいて計測対象混合ガスの密度の値を算出する密度算出モジュール３１１と、複数の発熱温度における放熱係数及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置４０２と、発熱量算出式の複数の発熱温度における放熱係数及び密度の独立変数に、計測対象混合ガスの複数の発熱温度に対して計測された放熱係数の値及び計測対象混合ガスの密度の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出モジュール３０５と、を備える。   Furthermore, the calorific value calculation system 21 includes a heat dissipation coefficient calculation module 301 that calculates values of a plurality of heat dissipation coefficients of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A, and a measurement target mixture based on the detected sound speed. A density calculation module 311 for calculating a gas density value, a formula storage device 402 for storing a calorific value calculation formula having a heat dissipation coefficient and density at a plurality of heat generation temperatures as independent variables, and a calorific value as a dependent variable, and a calorific value Measured by substituting the value of the heat dissipation coefficient measured for multiple heat generation temperatures of the measurement target mixed gas and the value of the density of the measurement target mixed gas into the independent variables of the heat release coefficient and density at the multiple heat generation temperatures in the calculation formula. A calorific value calculation module 305 that calculates a calorific value of the target mixed gas.

式記憶装置４０２は、第１の実施の形態で説明したように作成された発熱量算出式を保存する。ここでは、例として、発熱量算出式の作成のために、メタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）を含む天然ガスがサンプル混合ガスとして使用された場合を説明する。また、発熱量算出式は、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数としているものとする。 The formula storage device 402 stores the calorific value calculation formula created as described in the first embodiment. Here, as an example, a natural gas containing methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) is mixed with a sample to create a calorific value calculation formula. The case where it is used as a gas will be described. Also, the calorific value calculation formula assumes that the heat release coefficient at a heat generation temperature of 100 ° C., the heat release coefficient at a heat generation temperature of 150 ° C., and the density are independent variables.

第４の実施の形態においては、例えば、未知の体積率でメタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）を含む、発熱量が未知の天然ガスが、計測対象混合ガスとして、チャンバ１０１に導入される。図１２に示すマイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、図１２に示す駆動回路３０３から、例えば図７に示すように、時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を与えられ、１００℃で発熱する。発熱抵抗体６１Ａに第１の駆動電力ＰH1が与えられてから時間ＷＴ1よりも短い時間ＷＴ2が経過した後、マイクロチップ８Ａのガス温度センサ６４Ａは、１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度ＴO_H=100を検出する。 In the fourth embodiment, for example, the calorific value is unknown, including methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) at an unknown volume ratio. Natural gas is introduced into the chamber 101 as a measurement target mixed gas. Heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A illustrated in FIG. 12, the driving circuit 303 shown in FIG. 12, for example, as shown in FIG. 7, during time WT 1, a first driving power P Given H1 , exotherm at 100 ° C. After a time WT 2 shorter than the time WT 1 has elapsed since the first driving power PH 1 was applied to the heating resistor 61A, the gas temperature sensor 64A of the microchip 8A generates the heating resistor 61A that generates heat at 100 ° C. The gas temperature T O — H = 100 of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the gas is detected.

図１２に示す駆動回路３０３は、図７に示すように、時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、時間ＷＴ3が経過するまで、駆動電力の提供を停止する。その後、発熱抵抗体６１Ａは、時間ＷＴ1の間、駆動回路３０３から第２の駆動電力ＰH2を与えられて、例えば１５０℃で発熱する。図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに第２の駆動電力ＰH2が与えられてから時間ＷＴ1よりも短い時間ＷＴ2が経過した後、ガス温度センサ６４Ａは、１５０℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度ＴO_H=150を検出する。その後、図１２に示す駆動回路３０３は、駆動電力の提供を停止する。なお、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与える理由は、第１の実施の形態と同様である。 Driving circuit 303 shown in FIG. 12, as shown in FIG. 7, during time WT 1, after giving first driving power P H1 to the heating resistor 61A, until time elapses WT 3, the driving power Stop providing. Thereafter, the heating resistor 61A during the time WT 1, the driving circuit 303 is given to the second driving power P H2, generates heat, for example, 0.99 ° C.. The gas temperature sensor 64A generates heat at 150 ° C. after a time WT 2 shorter than the time WT 1 has elapsed since the second driving power PH 2 was applied to the heating resistor 61A shown in FIGS. The gas temperature T O — H = 150 of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the resistor 61A is detected. After that, the drive circuit 303 illustrated in FIG. 12 stops providing drive power. Note that the reason why the driving power is intermittently applied to the heating resistor 61A is the same as in the first embodiment.

放熱係数算出モジュール３０１は、上記（１）乃至（４）式で説明した方法に従って、発熱温度１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出する。また、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃で発熱するマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体と熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数の値も算出する。   The heat dissipation coefficient calculation module 301 calculates the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A that generates heat at a heat generation temperature of 100 ° C. according to the method described in the above formulas (1) to (4). To do. The heat dissipation coefficient calculation module 301 also calculates the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor of the microchip 8B that generates heat at a heat generation temperature of 150 ° C.

密度算出モジュール３１１が計測対象混合ガスの密度を算出する方法は、第１の実施の形態で密度算出モジュール３１１がサンプル混合ガスの密度を算出する方法と同様であるので、説明は省略する。発熱量算出モジュール３０５は、発熱量算出式の放熱係数及び密度の独立変数に、算出された計測対象混合ガスの放熱係数の値及び密度の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する。   The method by which the density calculation module 311 calculates the density of the measurement target mixed gas is the same as the method by which the density calculation module 311 calculates the density of the sample mixed gas in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The calorific value calculation module 305 substitutes the calculated value of the heat dissipation coefficient and density of the measurement target mixed gas into the independent variable of the heat dissipation coefficient and density of the calorific value calculation formula, and calculates the value of the heat generation amount of the measurement target mixed gas. Is calculated.

ＣＰＵ３００には、発熱量記憶装置４０３がさらに接続されている。発熱量記憶装置４０３は、発熱量算出モジュール３０５が算出した計測対象混合ガスの発熱量の値を保存する。第４の実施の形態に係る発熱量算出システム２１のその他の構成要件は、図６で説明した第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０と同様であるので、説明は省略する。   A heat generation amount storage device 403 is further connected to the CPU 300. The calorific value storage device 403 stores the calorific value of the measurement target mixed gas calculated by the calorific value calculation module 305. The other components of the calorific value calculation system 21 according to the fourth embodiment are the same as those of the calorific value calculation formula creation system 20 according to the first embodiment described with reference to FIG. .

次に、図１３に示すフローチャートを用いて、第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法について説明する。なお、以下の例では、図１２に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａを、１００℃及び１５０℃に発熱させる場合を説明する。   Next, a calorific value calculation method according to the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following example, a case where the heating resistor 61A of the microchip 8A shown in FIG. 12 generates heat at 100 ° C. and 150 ° C. will be described.

（ａ）ステップＳ２００で、図１２に示すチャンバ１０１内に計測対象混合ガスを導入する。次に、ステップＳ２０１で、駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに、例えば時間ＷＴ1の間、第１の駆動電力ＰH1を与え、発熱抵抗体６１Ａを１００℃で発熱させる。発熱抵抗体６１Ａが１００℃で発熱している間、ガス温度センサ６４Ａは、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度ＴO_H=100を検出し、図１２に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出する。その後、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を、放熱係数記憶装置４０１に保存する。 (A) In step S200, the measurement target mixed gas is introduced into the chamber 101 shown in FIG. Next, in step S201, the driving circuit 303, the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8A, for example, during the time WT 1, providing a first driving power P H1, the heating resistor 61A Is heated at 100 ° C. While the heating resistor 61A is generating heat at 100 ° C., the gas temperature sensor 64A detects the gas temperature T O — H = 100 of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor 61A, and the heat dissipation shown in FIG. The coefficient calculation module 301 calculates the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas at an exothermic temperature of 100 ° C. Thereafter, the heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas at the heat generation temperature of 100 ° C. in the heat dissipation coefficient storage device 401.

（ｂ）ステップＳ２０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を、時間ＷＴ3が経過するまで、停止する。ステップＳ２０３で、駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱温度１５０℃への切り替えが完了していない場合には、ステップＳ２０１に戻り、図１２に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを１５０℃に発熱させる。図１２に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ２０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。 (B) In step S202, the drive circuit 303, the supply of the drive power to the heating resistor 61A, until time elapses WT 3, stops. In step S203, the drive circuit 303 determines whether or not the switching of the heat generation temperature of the heat generating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 has been completed. If the switching to the heat generation temperature of 150 ° C. has not been completed, the process returns to step S201, and the drive circuit 303 shown in FIG. 12 causes the heat generation resistor 61A shown in FIGS. The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 12 calculates the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas at an exothermic temperature of 150 ° C. and stores it in the heat dissipation coefficient storage device 401. In step S202, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating resistor 61A.

（ｃ）再びステップＳ２０３で、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱抵抗体６１の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４で図１２に示す音速センサ２６２は、計測対象混合ガスにおける音速を検出する。密度算出モジュール３１１は、検出された音速に基づいて、計測対象混合ガスの密度を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。なお、ステップＳ２０４は、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０３と並行に実施してもよい。   (C) In step S203 again, it is determined whether or not the switching of the heating temperature of the heating resistor 61A shown in FIGS. 1 and 2 has been completed. When switching of the heat generation temperature of the heat generating resistor 61 is completed, the process proceeds from step S203 to step S204. In step S204, the sound speed sensor 262 shown in FIG. 12 detects the sound speed in the measurement target mixed gas. The density calculation module 311 calculates the density of the measurement target mixed gas based on the detected sound velocity and stores it in the density storage device 411. Note that step S204 may be performed in parallel with steps S201 to S203.

（ｄ）次に、ステップＳ２０５で、発熱量算出モジュール３０５は、式記憶装置４０２から、発熱温度１００℃及び１５０℃における放熱係数と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を読み出す。また、発熱量算出モジュール３０５は、放熱係数記憶装置４０１から、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける計測対象混合ガスの放熱係数の値を読み出し、密度記憶装置４１１から、計測対象混合ガスの密度の値を読み出す。   (D) Next, in step S205, the heat generation amount calculation module 305 generates heat generation from the equation storage device 402 with the heat release coefficient and the density at the heat generation temperatures of 100 ° C. and 150 ° C. as independent variables and the heat generation amount as a dependent variable. Read the amount calculation formula. The calorific value calculation module 305 reads the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas at each of the heat generation temperatures of 100 ° C. and 150 ° C. from the heat dissipation coefficient storage device 401, and the density of the measurement target mixed gas from the density storage device 411. Read the value of.

（ｅ）ステップＳ２０６で、発熱量算出モジュール３０５は、発熱量算出式の独立変数に発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける計測対象混合ガスの放熱係数の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する。その後、発熱量算出モジュール３０５は、算出した発熱量の値を発熱量記憶装置４０３に保存し、第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法を終了する。   (E) In step S206, the calorific value calculation module 305 determines the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas at each of the heat generation temperatures of 100 ° C. and 150 ° C. and the density of the measurement target mixed gas as independent variables of the calorific value calculation formula. The value is substituted, and the calorific value of the measurement target mixed gas is calculated. Thereafter, the calorific value calculation module 305 stores the calculated calorific value in the calorific value storage device 403, and ends the calorific value calculation method according to the fourth embodiment.

以上説明した第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置を用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数の値、及び計測対象混合ガスの密度の値を測定することによって、計測対象混合ガスの発熱量の値を少ない演算量で算出することが可能となる。また、図７に示したように、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与えることにより、計測対象混合ガスの放熱係数を正確かつ高速に得ることが可能となる。そのため、計測対象混合ガスの発熱量を正確かつ高速に得ることも可能となる。   According to the calorific value calculation system and method according to the fourth embodiment described above, the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas and the value of the density of the measurement target mixed gas without using an expensive gas chromatography apparatus. It is possible to calculate the calorific value of the measurement target mixed gas with a small amount of calculation. Further, as shown in FIG. 7, by intermittently applying driving power to the heating resistor 61A, the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas can be obtained accurately and at high speed. Therefore, it is also possible to accurately and rapidly obtain the calorific value of the measurement target mixed gas.

天然ガスは、産出ガス田によって炭化水素の成分比率が異なる。また、天然ガスには、炭化水素の他に、窒素（Ｎ2）や炭酸ガス（ＣＯ2）等が含まれる。そのため、産出ガス田によって、天然ガスに含まれるガス成分の体積率は異なり、ガス成分の種類が既知であっても、天然ガスの発熱量は未知であることが多い。さらに、同一のガス田由来の天然ガスであっても、発熱量が常に一定であるとは限らず、採取時期によって変化することもある。 Natural gas has a different component ratio of hydrocarbons depending on the gas field. Natural gas includes nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ) and the like in addition to hydrocarbons. Therefore, the volume ratio of the gas component contained in the natural gas differs depending on the output gas field, and even if the type of the gas component is known, the calorific value of the natural gas is often unknown. Furthermore, even with natural gas derived from the same gas field, the calorific value is not always constant and may change depending on the sampling time.

そのため、従来は、天然ガスの使用料金を徴収する際には、天然ガスの使用発熱量でなく、使用体積に応じて課金する方法がとられていた。しかし、天然ガスは由来する産出ガス田によって発熱量が異なるため、使用体積に課金するのは公平でない。これに対し、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法を用いれば、ガス成分の種類が既知であるが、ガス成分の体積率が未知であるために発熱量が未知の天然ガス等の混合ガスの発熱量を、簡易に算出することが可能となる。したがって、公平な使用料金を徴収することが可能となる。   For this reason, conventionally, when collecting the usage fee of natural gas, a method has been adopted in which charging is made according to the volume used, not the calorific value of natural gas used. However, since natural gas has a calorific value that varies depending on the production gas field from which it is derived, it is not fair to charge the volume used. On the other hand, if the calorific value calculation system and method according to the fourth embodiment are used, the type of gas component is known, but the natural gas with an unknown calorific value because the volume fraction of the gas component is unknown. The calorific value of the mixed gas such as can be easily calculated. Therefore, it is possible to collect a fair usage fee.

また、ガラス加工品の製造業においては、ガラスを加熱加工する際、加工精度を一定に保つために、一定の発熱量を有する天然ガスが供給されることが望まれている。そのためには、複数のガス田由来の天然ガスのそれぞれの発熱量を正確に把握し、総ての天然ガスの発熱量が同一になるよう調整した上で、ガラスの加熱加工工程に天然ガスを供給することが検討されている。これに対し、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法を用いれば、複数のガス田由来の天然ガスのそれぞれ発熱量を正確に把握することが可能となるため、ガラスの加熱加工精度を一定に保つことが可能となる。   In the manufacturing industry of processed glass products, it is desired that natural gas having a constant calorific value is supplied in order to keep processing accuracy constant when heat-processing glass. To do so, accurately determine the calorific value of each natural gas from multiple gas fields, adjust the calorific value of all natural gas to be the same, and then add natural gas to the glass heating process. Supply is under consideration. On the other hand, if the calorific value calculation system and method according to the fourth embodiment are used, it is possible to accurately grasp the calorific value of natural gas derived from a plurality of gas fields. The accuracy can be kept constant.

さらに、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法によれば、天然ガス等の混合ガスの正確な発熱量を容易に知ることが可能となるため、混合ガスを燃焼させる場合に必要な空気量を適切に設定することが可能となる。そのため、無駄な二酸化炭素（ＣＯ2）の排出量を削減することも可能となる。なお、発熱量算出システムは、第３の実施の形態で図１１を用いて説明したように、複数のマイクロチップと判定モジュールを備えていてもよい。 Furthermore, according to the calorific value calculation system and method according to the fourth embodiment, it is possible to easily know the accurate calorific value of the mixed gas such as natural gas, which is necessary when the mixed gas is burned. It is possible to set an appropriate amount of air. Therefore, it is possible to reduce the amount of wasteful carbon dioxide (CO 2 ) emissions. Note that the calorific value calculation system may include a plurality of microchips and a determination module, as described with reference to FIG. 11 in the third embodiment.

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。 (Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, embodiments, and operation techniques should be apparent to those skilled in the art.

例えば、図１４は、発熱抵抗体に２ｍＡ、２．５ｍＡ、及び３ｍＡの電流を流した際の、混合ガスの放熱係数と熱伝導率の関係を示す。図１４に示すように、混合ガスの放熱係数と熱伝導率は一般に比例関係にある。したがって、第１乃至第４の実施の形態においては、発熱抵抗体の複数の発熱温度における混合ガスの放熱係数の値を用いたが、代わりに、混合ガスの複数の発熱温度における熱伝導率を用いて、発熱量算出式の作成及び発熱量の算出を行ってもよい。   For example, FIG. 14 shows the relationship between the heat dissipation coefficient and the thermal conductivity of the mixed gas when currents of 2 mA, 2.5 mA, and 3 mA are passed through the heating resistor. As shown in FIG. 14, the heat dissipation coefficient and thermal conductivity of the mixed gas are generally in a proportional relationship. Therefore, in the first to fourth embodiments, the value of the heat dissipation coefficient of the mixed gas at a plurality of heat generation temperatures of the heating resistor is used. Instead, the thermal conductivity of the mixed gas at the plurality of heat generation temperatures is used. The calorific value calculation formula may be created and the calorific value calculated.

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって限定されるものである。   Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited by the specific matters of the invention in the scope of claims reasonable from this disclosure.

８Ａ，８Ｂ・・・マイクロチップ
１０・・・計測機構
２０・・・発熱量算出式作成システム
２１・・・発熱量算出システム
６０Ａ・・・基板
６１Ａ・・・発熱抵抗体
６２Ａ・・・第１の測温抵抗素子
６３Ａ・・・第２の測温抵抗素子
６４Ａ・・・ガス温度センサ
６５Ａ・・・絶縁膜
６６Ａ・・・キャビティ
２６２・・・音速センサ
３００・・・中央演算処理装置
３０１・・・放熱係数算出モジュール
３０２・・・式作成モジュール
３０３・・・駆動回路
３０５・・・発熱量算出モジュール
３１１・・・密度算出モジュール
３１２・・・入力装置
３１３・・・出力装置
４０１・・・放熱係数記憶装置
４０２・・・式記憶装置
４０３・・・発熱量記憶装置
４１１・・・密度記憶装置 8A, 8B ... Microchip 10 ... Measurement mechanism 20 ... Heat generation calculation formula creation system 21 ... Heat generation calculation system 60A ... Substrate 61A ... Heat resistor 62A ... First Resistance temperature measuring element 63A ... Second temperature sensing resistance element 64A ... Gas temperature sensor 65A ... Insulating film 66A ... Cavity 262 ... Sonic sensor 300 ... Central processing unit 301- .. Radiation coefficient calculation module 302... Formula creation module 303... Drive circuit 305... Heat generation amount calculation module 311... Density calculation module 312. Heat dissipation coefficient storage device 402... Type storage device 403... Calorific value storage device 411... Density storage device

Claims (29)

発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、前記発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させる駆動回路と、
ガスの密度を計測するための音速センサと、
前記複数の電力の値、前記複数の発熱温度の値、前記発熱抵抗体と熱的に平衡な前記ガスのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記ガスの物性値を算出する算出部と、
を備え、
前記駆動回路は、前記発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、前記発熱抵抗体への電力の供給を停止することを特徴とする、ガス物性値計測システム。 A heating resistor;
A drive circuit that applies a plurality of different electric powers to the heating resistor and causes the heating resistor to generate heat at a plurality of different heating temperatures;
A sound velocity sensor for measuring the density of the gas;
Based on the plurality of power values, the plurality of heat generation temperature values, the gas temperature value of the gas thermally balanced with the heating resistor, and the gas density value, A calculation unit for calculating,
With
The gas property value measurement system, wherein the drive circuit stops supplying power to the heating resistor at least once while the heating resistor is heated. 前記発熱抵抗体が前記ガス温度を検出する、請求項１に記載のガス物性値計測システム。   The gas property value measurement system according to claim 1, wherein the heating resistor detects the gas temperature. 前記ガス温度を検出するガス温度センサを更に備える、請求項１に記載のガス物性値計測システム。   The gas property value measurement system according to claim 1, further comprising a gas temperature sensor that detects the gas temperature. 前記発熱体が発熱する前の前記ガス温度を一定に保つ補助ヒータを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。   The gas property value measurement system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an auxiliary heater that keeps the gas temperature constant before the heating element generates heat. 前記物性値が放熱係数である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。   The gas physical property value measuring system according to claim 1, wherein the physical property value is a heat dissipation coefficient. 前記物性値が熱伝導率である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。   The gas property value measurement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the property value is thermal conductivity. 前記物性値が発熱量である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。   The gas physical property value measurement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the physical property value is a calorific value. 発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、前記発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させることと、
音速センサを用いてガスの密度を計測することと、
前記複数の電力の値、前記複数の発熱温度の値、前記発熱抵抗体と熱的に平衡な前記ガスのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記ガスの物性値を算出することと、
を含み、
前記発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、前記発熱抵抗体への電力の供給を停止することを特徴とする、ガス物性値の計測方法。 Applying a plurality of different electric powers to the heating resistor, causing the heating resistor to generate heat at a plurality of different heating temperatures;
Measuring the density of the gas using a sonic sensor,
Based on the plurality of power values, the plurality of heat generation temperature values, the gas temperature value of the gas thermally balanced with the heating resistor, and the gas density value, To calculate,
Including
A method for measuring a gas property value, wherein the supply of power to the heating resistor is stopped at least once while the heating resistor is heated. 前記発熱抵抗体が前記ガス温度を検出することを更に含む、請求項８に記載のガス物性値の計測方法。   The gas physical property value measuring method according to claim 8, further comprising detecting the gas temperature by the heating resistor. ガス温度センサが前記ガス温度を検出することを更に含む、請求項８又は９に記載のガス物性値の計測方法。   The gas property value measuring method according to claim 8 or 9, further comprising: a gas temperature sensor detecting the gas temperature. 前記発熱体が発熱する前の前記ガス温度を一定にすることを更に含む、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。   The method of measuring a gas property value according to claim 8, further comprising making the gas temperature before the heating element generates heat constant. 前記物性値が放熱係数である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。   The method for measuring a gas property value according to claim 8, wherein the property value is a heat dissipation coefficient. 前記物性値が熱伝導率である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。   The method for measuring a gas property value according to claim 8, wherein the property value is thermal conductivity. 前記物性値が発熱量である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。   The method for measuring a gas property value according to any one of claims 8 to 11, wherein the property value is a calorific value. 複数の発熱抵抗体と、
前記複数の発熱抵抗体に同じ電力を与え、前記複数の発熱抵抗体を発熱させる駆動回路と、
ガスの密度を計測するための音速センサと、
前記電力の値、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱温度の値、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値を算出する算出部と、
前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値が異なる場合、前記複数の発熱抵抗体の少なくとも一つに異常が生じたと判定する判定部と、
を備えるガス物性値計測システム。 A plurality of heating resistors;
A driving circuit that applies the same electric power to the plurality of heating resistors and generates heat in the plurality of heating resistors;
A sound velocity sensor for measuring the density of the gas;
The power value, the heating temperature value of each of the plurality of heating resistors, the gas temperature value of the same gas thermally balanced with each of the heating resistors, and the density value of the gas Based on the calculation unit for calculating the respective physical property value of the same gas thermally balanced with each of the plurality of heating resistors,
A determination unit that determines that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of heating resistors, if the physical property values of the same gas in thermal equilibrium with each of the plurality of heating resistors are different;
Gas property value measurement system comprising: 発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、
前記混合ガスの既知の発熱量の値と、前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測された密度の値とに基づいて、前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成部と、
を備え、前記計測部は、前記混合ガスの密度を測定するための音速センサを含む発熱量算出式作成システム。 A measurement unit that measures a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity value of a mixed gas thermally balanced with the heating resistor, and a density value of the mixed gas;
Based on the known calorific value of the mixed gas, the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity value, and the measured density value, the heat dissipation coefficient or heat at the heat generation temperature of the heating resistor. An equation creation unit for creating a calorific value calculation formula using conductivity and the density as independent variables and the calorific value as a dependent variable;
The calorific value calculation formula creating system includes a sonic sensor for measuring the density of the mixed gas. 前記混合ガスのガス温度を計測するガス温度センサを更に備える、請求項１６に記載の発熱量算出式作成システム。   The calorific value calculation formula creation system according to claim 16, further comprising a gas temperature sensor for measuring a gas temperature of the mixed gas. 前記計測部が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより、前記混合ガスの放熱係数の値を計測する、請求項１７に記載の発熱量算出式作成システム。   The measurement unit measures the value of the heat dissipation coefficient of the mixed gas by dividing the driving power of the heating resistor by the difference between the heating temperature of the heating resistor and the gas temperature. Calorific value calculation formula creation system. 前記式作成部が、サポートベクトル回帰を用いて、前記発熱量算出式を作成する、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の発熱量算出式作成システム。   The calorific value calculation formula creation system according to any one of claims 16 to 18, wherein the formula creation unit creates the calorific value calculation formula using support vector regression. 発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記混合ガスの密度の値とを計測することと、
前記混合ガスの既知の発熱量の値と、前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測された密度の値とに基づいて、前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成することと、
を含み、前記混合ガスの密度は、音速センサを用いて計測される、発熱量算出式の作成方法。 Measuring the value of the heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the gas mixture thermally balanced with the heating resistor, and the density value of the gas mixture;
Based on the known calorific value of the mixed gas, the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity value, and the measured density value, the heat dissipation coefficient or heat at the heat generation temperature of the heating resistor. Creating a calorific value calculation formula with conductivity and the density as independent variables and the calorific value as a dependent variable;
And the density of the mixed gas is measured using a sound velocity sensor. 前記混合ガスのガス温度を計測することを更に含む、請求項２０に記載の発熱量算出式の作成方法。   The calorific value calculation formula creation method according to claim 20, further comprising measuring a gas temperature of the mixed gas. 前記放熱係数の値が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより計測される、請求項２１に記載の発熱量算出式の作成方法。   The creation of a calorific value calculation formula according to claim 21, wherein the value of the heat dissipation coefficient is measured by dividing the driving power of the heating resistor by the difference between the heating temperature of the heating resistor and the gas temperature. Method. 前記発熱量算出式を作成することにおいて、サポートベクトル回帰が用いられる、請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の発熱量算出式の作成方法。   The method for creating a calorific value calculation formula according to any one of claims 20 to 22, wherein support vector regression is used in creating the calorific value calculation formula. 発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測対象混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、
前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置と、
前記発熱量算出式の前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記密度の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された密度の値を代入して、前記計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部と、
を備え、前記計測部は、前記計測対象混合ガスの密度を測定するための音速センサを含む発熱量算出システム。 A measurement unit that measures a value of a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity of a measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor and whose calorific value is unknown, and a density value of the measurement target mixed gas;
A formula storage device for storing a calorific value calculation formula using the heat dissipation coefficient or thermal conductivity at the heat generation temperature of the heat generating resistor and the density as independent variables and the calorific value as a dependent variable;
Substitute the value of the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the measurement target mixed gas into the independent variable of the heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the calorific value calculation formula, and assign the measurement target to the independent variable of density. A calorific value calculation unit that calculates the calorific value of the measurement target mixed gas by substituting the value of the measured density of the mixed gas;
The calorific value calculation system includes a sonic sensor for measuring the density of the measurement target mixed gas. 前記計測対象混合ガスのガス温度を計測するガス温度センサを更に備える、請求項２４に記載の発熱量算出システム。   The calorific value calculation system according to claim 24, further comprising a gas temperature sensor for measuring a gas temperature of the measurement target mixed gas. 前記計測部が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより、前記計測対象混合ガスの放熱係数の値を計測する、請求項２５に記載の発熱量算出システム。   The measurement unit measures the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas by dividing the driving power of the heating resistor by the difference between the heating temperature of the heating resistor and the gas temperature. The calorific value calculation system described in 1. 発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測対象混合ガスの密度の値とを計測することと、
前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、
前記発熱量算出式の前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記密度の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された密度の値を代入して、前記計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、
を含み、前記混合ガスの密度は、音速センサを用いて計測される、発熱量の算出方法。 Measuring the value of the heat dissipation coefficient or the thermal conductivity of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heating resistor and the calorific value is unknown, and the density value of the measurement target mixed gas;
Preparing a calorific value calculation formula with the heat dissipation coefficient or thermal conductivity at the heat generation temperature of the heat generating resistor and the density as independent variables, and the calorific value as a dependent variable;
Substitute the value of the measured heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the measurement target mixed gas into the independent variable of the heat dissipation coefficient or thermal conductivity of the calorific value calculation formula, and assign the measurement target to the independent variable of density. Substituting the value of the measured density of the mixed gas to calculate the value of the calorific value of the measurement target mixed gas;
And the density of the mixed gas is measured using a sound velocity sensor. 前記計測対象混合ガスのガス温度を計測することを更に含む、請求項２７に記載の発熱量の算出方法。   The calorific value calculation method according to claim 27, further comprising measuring a gas temperature of the measurement target mixed gas. 前記計測対象混合ガスの放熱係数の値が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより計測される、請求項２８に記載の発熱量の算出方法。   The heat generation according to claim 28, wherein the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas is measured by dividing the driving power of the heating resistor by the difference between the heating temperature of the heating resistor and the gas temperature. How to calculate the quantity.
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