JP2020060471A - Calorimeter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱量計に関する。 The present invention relates to calorimeters.
例えば特許文献１には、測定対象となる燃料ガスが流れる管材と、管材の内側に塗布された触媒層と、触媒層が設けられる管材上の部位を加熱するコイルと、当該加熱部位における温度に応じた信号を出力する温度測定部とを備えた熱量計が開示されている。この熱量計によれば、コイルによる加熱環境下において触媒層を利用して燃料ガスを燃焼させる。そして、燃料ガスを連続的に流しながら、燃料ガスを燃焼させ続けることが可能となるので、発熱量を連続測定することができる。 For example, in Patent Document 1, a pipe material through which a fuel gas to be measured flows, a catalyst layer applied to the inside of the pipe material, a coil for heating a portion on the pipe material where the catalyst layer is provided, and a temperature at the heating portion A calorimeter including a temperature measuring unit that outputs a corresponding signal is disclosed. According to this calorimeter, the fuel gas is burned by utilizing the catalyst layer under the heating environment by the coil. Since the fuel gas can be continuously burned while continuously flowing the fuel gas, the calorific value can be continuously measured.
しかしながら、特許文献１に記載の手法によれば、触媒が管材の内周面に沿って中空状に形成されている。このため、燃料ガスの一部が触媒と反応せずに、未燃焼のまま排出されてしまう可能性がある。未燃焼の燃料ガスが多い場合には、燃料ガスと触媒との反応が少なく、温度上昇幅が小さいことから、測定精度が低くなる可能性がある。 However, according to the method described in Patent Document 1, the catalyst is formed in a hollow shape along the inner peripheral surface of the pipe material. Therefore, there is a possibility that a part of the fuel gas does not react with the catalyst and is discharged unburned. When there is a large amount of unburned fuel gas, the reaction between the fuel gas and the catalyst is small and the temperature rise width is small, so the measurement accuracy may decrease.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料ガスの燃焼効率を向上させることにより、測定精度の向上を図ることができる熱量計を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a calorimeter capable of improving measurement accuracy by improving combustion efficiency of fuel gas.
かかる課題を解決するために、本発明は、燃料ガスを燃焼させたときの温度変化に基づいて発熱量を求める熱量計を提供する。この熱量計は、測定対象となる燃料ガスが流れる管材と、管材の内周面によって保持され、燃料ガスを接触燃焼させる触媒を担持した多孔質体と、多孔質体を加熱する発熱源と、多孔質体の温度に応じた信号を出力する温度測定部と、を有している。 In order to solve such a problem, the present invention provides a calorimeter for obtaining a calorific value based on a temperature change when a fuel gas is burned. This calorimeter is a tubular material through which the fuel gas to be measured flows, a porous body that is held by the inner peripheral surface of the tubular material, and carries a catalyst that causes the fuel gas to contact and burn, and a heat source that heats the porous body, And a temperature measurement unit that outputs a signal according to the temperature of the porous body.
ここで、本発明において、発熱源は、管材内に配置された多孔質体の位置と対応するように管材の外周面に設けることが好ましい。 Here, in the present invention, the heat source is preferably provided on the outer peripheral surface of the tubular material so as to correspond to the position of the porous body arranged in the tubular material.
また、本発明は、管材のうち多孔質体が設けられる部位、多孔質体、発熱源及び温度測定部を収容する保護容器をさらに有することが好ましい。 In addition, the present invention preferably further includes a protective container that accommodates a portion of the tubular material where the porous body is provided, the porous body, the heat source, and the temperature measuring unit.
さらに、本発明は、温度測定部により測定された温度に基づいて発熱量を演算する発熱量演算部をさらに有することが好ましい。 Furthermore, the present invention preferably further includes a calorific value calculation unit that calculates a calorific value based on the temperature measured by the temperature measurement unit.
本発明の熱量計によれば、燃料ガスが未燃焼のまま排出されることを抑制することができる。また、燃料ガスの燃焼効率を向上させることができるので、測定精度の向上を図ることができる。 According to the calorimeter of the present invention, it is possible to prevent the fuel gas from being discharged unburned. Moreover, since the combustion efficiency of the fuel gas can be improved, the measurement accuracy can be improved.
以下、本実施形態に係る熱量計２０を計測システム１に適用して説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る熱量計２０が適用された計測システム１を示す説明図である。図２は、熱量計２０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、保護容器２９の詳細を示す説明図である。図３において、（ａ）は保護容器２９の構成を模式的に示す説明図、（ｂ）は保護容器２９を示す前面図、（ｃ）は保護容器２９を示す後面図、（ｄ）は保護容器２９を示す上面図である。 Hereinafter, the calorimeter 20 according to the present embodiment will be described by applying it to the measurement system 1. Here, FIG. 1 is an explanatory diagram showing a measurement system 1 to which the calorimeter 20 according to the present embodiment is applied. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the calorimeter 20. FIG. 3 is an explanatory diagram showing details of the protection container 29. In FIG. 3, (a) is an explanatory view schematically showing the structure of the protective container 29, (b) is a front view showing the protective container 29, (c) is a rear view showing the protective container 29, and (d) is protective. It is a top view which shows the container 29.
計測システム１は、ガス混合装置１０によって熱量計２０に燃料ガスを供給し、熱量計２０にて燃料ガスを燃焼させて発熱量を測定するものである。計測システム１は、ガス混合装置１０と、熱量計２０とを備えている。 The measurement system 1 supplies the fuel gas to the calorimeter 20 by the gas mixing device 10, burns the fuel gas in the calorimeter 20, and measures the calorific value. The measurement system 1 includes a gas mixing device 10 and a calorimeter 20.
ガス混合装置１０は、可燃ガスと空気とを混合し、混合ガスを燃料ガスとして熱量計２０に供給する。ガス混合装置１０は、第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３、第１流量計１４ａ及び第２流量計１４ｂ、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂ、並びに混合器１６を有している。 The gas mixing device 10 mixes a combustible gas and air, and supplies the mixed gas as a fuel gas to the calorimeter 20. The gas mixing device 10 has a first pipe 11, a second pipe 12 and a third pipe 13, a first flow meter 14a and a second flow meter 14b, a first valve 15a and a second valve 15b, and a mixer 16. ing.
第１配管１１は、上流側のレギュレーターＲ１と混合器１６とを接続する配管である。第１配管１１は、レギュレーターＲ１を介して流れてくる可燃ガスを混合器１６まで導く。第１配管１１上には、第１流量計１４ａ、及び第１流量計１４ａの下流に第１バルブ１５ａが設けられている。第１流量計１４ａは、第１配管１１を流れる可燃ガスの流量を計測する。第１バルブ１５ａは、混合器１６に流れる可燃ガスの流量を調整する流量調整バルブであり、例えばニードルバルブである。 The first pipe 11 is a pipe connecting the upstream regulator R1 and the mixer 16. The first pipe 11 guides the combustible gas flowing through the regulator R1 to the mixer 16. A first flow meter 14a is provided on the first pipe 11, and a first valve 15a is provided downstream of the first flow meter 14a. The first flow meter 14a measures the flow rate of the combustible gas flowing through the first pipe 11. The first valve 15a is a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the combustible gas flowing through the mixer 16, and is, for example, a needle valve.
第２配管１２は、上流側のレギュレーターＲ２と混合器１６とを接続する配管である。第２配管１２は、レギュレーターＲ２を介して流れてくる空気を混合器１６まで導く。第２配管１２上には、第２流量計１４ｂ、及び第２流量計１４ｂの下流に第２バルブ１５ｂが設けられている。第２流量計１４ｂは、第２配管１２を流れる空気の流量を計測する。第２バルブ１５ｂは、混合器１６に流れる空気の流量を調整する流量調整バルブであり、例えばニードルバルブである。 The second pipe 12 is a pipe that connects the upstream regulator R2 and the mixer 16. The second pipe 12 guides the air flowing through the regulator R2 to the mixer 16. A second flow meter 14b is provided on the second pipe 12, and a second valve 15b is provided downstream of the second flow meter 14b. The second flow meter 14b measures the flow rate of air flowing through the second pipe 12. The second valve 15b is a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the air flowing through the mixer 16, and is, for example, a needle valve.
混合器１６は、第１配管１１を流れてくる可燃ガスと第２配管１２を流れてくる空気とを混合する。混合器１６には、第３配管１３が接続されている。第３配管１３は、混合器１６において混合された混合ガスを、燃料ガスとして熱量計２０に供給する。 The mixer 16 mixes the combustible gas flowing through the first pipe 11 and the air flowing through the second pipe 12. The third pipe 13 is connected to the mixer 16. The third pipe 13 supplies the mixed gas mixed in the mixer 16 to the calorimeter 20 as a fuel gas.
熱量計２０は、燃料ガスを燃焼させたときの温度変化に基づいて発熱量を求めるものであり、燃焼機能部２１と、定電圧源（電圧源）２２と、データロガー２３と、演算装置（発熱量演算部）２４とを備えている。 The calorimeter 20 calculates the amount of heat generation based on the temperature change when the fuel gas is burned, and includes a combustion function unit 21, a constant voltage source (voltage source) 22, a data logger 23, and an arithmetic unit ( Calorific value calculation unit) 24.
燃焼機能部２１は、ガス混合装置１０からの燃料ガスを、定電圧源２２からの電圧を利用して燃焼させる。燃焼機能部２１は、管材２５、多孔質体２６、コイル２７、及びシース熱電対２８を備えている。 The combustion function unit 21 burns the fuel gas from the gas mixing device 10 using the voltage from the constant voltage source 22. The combustion function unit 21 includes a pipe material 25, a porous body 26, a coil 27, and a sheath thermocouple 28.
管材２５は、測定対象となる燃料ガスが流れる配管であり、上述した第３配管１３が接続されている。管材２５は、例えばセラミック管（材質はアルミナ）により構成されている。ただし、セラミックに限らず、コイル２７の加熱に耐え得る素材であれば、他の素材であってもよい。 The pipe member 25 is a pipe through which the fuel gas to be measured flows, and is connected to the above-described third pipe 13. The pipe member 25 is made of, for example, a ceramic pipe (made of alumina). However, the material is not limited to ceramic, and any other material may be used as long as it can withstand the heating of the coil 27.
多孔質体２６は、管材２５の後端側（燃焼ガスの流れ方向における下流側）に配置され、当該管材２５の内周面２５ａによって保持されている。多孔質体２６の外周形状は、管材２５の内周形状と概ね対応している。また、多孔質体２６の外形サイズは、管材２５の内形サイズと同等、又はこれよりも若干小さなサイズに設定されている。すなわち、多孔質体２６は、管材２５の中空部を埋めるような格好で、管材２５内に配置されている。 The porous body 26 is arranged on the rear end side (downstream side in the flow direction of the combustion gas) of the pipe material 25 and is held by the inner peripheral surface 25 a of the pipe material 25. The outer peripheral shape of the porous body 26 substantially corresponds to the inner peripheral shape of the pipe material 25. The outer size of the porous body 26 is set to be equal to or slightly smaller than the inner size of the pipe material 25. That is, the porous body 26 is arranged in the tubular material 25 so as to fill the hollow portion of the tubular material 25.
多孔質体２６は、内部に多数の気孔を有する構造体であり、本実施形態では金属材料、例えばステンレスから形成されている（金属多孔質体）。また、多孔質体２６は、燃料ガスを燃焼させるために、パラジウムや白金等の触媒を担持している。触媒は、ディップコーティング等の手法を用いて、ペースト状にした触媒を含浸させることにより多孔質体２６に担持されている。 The porous body 26 is a structure having a large number of pores inside, and is made of a metal material such as stainless steel in this embodiment (metal porous body). Further, the porous body 26 carries a catalyst such as palladium or platinum in order to burn the fuel gas. The catalyst is supported on the porous body 26 by impregnating it with a catalyst in the form of paste using a technique such as dip coating.
コイル２７は、管材２５内に配置された多孔質体２６を加熱するヒーター（発熱源の一例）である。具体的には、コイル２７は、管材２５の外周面２５ｂに巻回されており、その位置は、管材２５内に配置された多孔質体２６の位置と対応している。コイル２７には、定電圧源２２から電圧が印加されており、コイル２７は電圧に応じて発熱する。これにより、管材２５及び多孔質体２６が所定の温度（例えば４００℃）で加熱される。 The coil 27 is a heater (an example of a heat source) that heats the porous body 26 arranged in the tubular material 25. Specifically, the coil 27 is wound around the outer peripheral surface 25b of the pipe material 25, and the position thereof corresponds to the position of the porous body 26 arranged in the pipe material 25. A voltage is applied to the coil 27 from the constant voltage source 22, and the coil 27 generates heat according to the voltage. Thereby, the pipe material 25 and the porous body 26 are heated at a predetermined temperature (for example, 400 ° C.).
シース熱電対２８は、多孔質体２６の温度に応じた信号を出力する温度測定部である。シース熱電対２８は、保護管であるシース内に熱電対素線を納め、絶縁物で充填密封して一体化したものであり、ゼーベック効果を利用して温度を測定する。シース熱電対２８は、管材２５の後端側から管内に挿入されて、多孔質体２６の中心部まで挿通されている。なお、シース熱電対２８は、温度測定部の一例であり、燃焼機能部２１は、シース熱電対２８の代わりに他の温度計測機器を温度測定部として用いてもよい。 The sheath thermocouple 28 is a temperature measuring unit that outputs a signal according to the temperature of the porous body 26. The sheath thermocouple 28 is one in which a thermocouple wire is housed in a sheath that is a protective tube, and is filled and sealed with an insulating material to be integrated, and the Seebeck effect is used to measure temperature. The sheath thermocouple 28 is inserted into the tube from the rear end side of the tube material 25 and is inserted up to the center of the porous body 26. The sheath thermocouple 28 is an example of the temperature measuring unit, and the combustion function unit 21 may use another temperature measuring device as the temperature measuring unit instead of the sheath thermocouple 28.
コイル２７により多孔質体２６が加熱された状態で燃料ガスが供給された場合には、多孔質体２６の触媒において燃料ガスが燃焼する。このとき、多孔質体２６の温度は上昇する。そのため、シース熱電対２８は、燃料ガスの燃焼により上昇した温度に応じた信号を出力する。 When the fuel gas is supplied while the porous body 26 is heated by the coil 27, the fuel gas burns in the catalyst of the porous body 26. At this time, the temperature of the porous body 26 rises. Therefore, the sheath thermocouple 28 outputs a signal according to the temperature increased by the combustion of the fuel gas.
データロガー２３は、シース熱電対２８から出力される信号、すなわち、多孔質体２６の温度を記録する。 The data logger 23 records the signal output from the sheath thermocouple 28, that is, the temperature of the porous body 26.
演算装置２４は、データロガー２３の記録内容に基づいて燃焼機能部２１に供給された燃料ガスの発熱量を演算する。発熱量を演算するに際し、演算装置２４には、第１流量計１４ａ及び第２流量計１４ｂの計測値も入力される。演算装置２４としては、例えばＰＣ（Personal Computer）を用いることができる。 The arithmetic unit 24 calculates the calorific value of the fuel gas supplied to the combustion function unit 21 based on the recorded contents of the data logger 23. When calculating the heat generation amount, the measurement values of the first flow meter 14a and the second flow meter 14b are also input to the calculation device 24. As the arithmetic unit 24, for example, a PC (Personal Computer) can be used.
図３に示すように、熱量計２０は、保護容器２９を備えている。保護容器２９は、管材２５の後端側、多孔質体２６、コイル２７、シース熱電対２８を収容する断熱性の筐体である。保護容器２９は、例えば風の影響により、シース熱電対２８の測定温度が変動することを抑制している。 As shown in FIG. 3, the calorimeter 20 includes a protective container 29. The protective container 29 is a heat-insulating housing that houses the rear end side of the pipe member 25, the porous body 26, the coil 27, and the sheath thermocouple 28. The protective container 29 suppresses fluctuations in the measured temperature of the sheath thermocouple 28 due to the influence of wind, for example.
保護容器２９内には、支持部２９ａが設けられている。支持部２９ａは、例えば底面（底板２９ｂ）から上方に向けて突き出した部材であり、その先端において管材２５を支持する。 A support part 29 a is provided in the protective container 29. The support portion 29a is a member that protrudes upward from the bottom surface (bottom plate 29b), for example, and supports the pipe member 25 at its tip.
また、保護容器２９は、平板状の底板２９ｂと、底面並びに前後面が開口した箱体２９ｃとを備えている。また、保護容器２９の前面（燃料ガスの流れ方向における上流側）には、底板２９ｂと箱体２９ｃとによって形成される開口を閉塞する第１閉塞板２９ｄが設けられている。この第１閉塞板２９ｄは、上下に分割可能な第１板２９ｄ１と第２板２９ｄ２とで構成されている。第１板２９ｄ１及び第２板２９ｄ２には、半円状の切り欠き２９ｅ１，２９ｅ２がそれぞれ形成されている。個々の切り欠き２９ｅ１，２９ｅ２は互いに隣接して形成されており、第１板２９ｄ１と第２板２９ｄ２とを上下に組み合わせた際に、一つの開口を形成する。この開口は、管材２５の挿入口として機能する。さらに、保護容器２９の後面（燃料ガスの流れ方向における下流側）には、底板２９ｂと箱体２９ｃとによって形成される開口を閉塞する第２閉塞板２９ｆが設けられている。この第２閉塞板２９ｆは、１枚の板材によって構成されている。なお、第１板２９ｄ１及び第２板２９ｄ２に形成される切り欠き２９ｅ１，２９ｅ２の形状は、半円に限らず、他の形状であってもよい。 The protective container 29 also includes a flat bottom plate 29b, and a box body 29c whose bottom and front and rear surfaces are open. A first closing plate 29d that closes the opening formed by the bottom plate 29b and the box 29c is provided on the front surface (upstream side in the fuel gas flow direction) of the protective container 29. The first closing plate 29d is composed of a first plate 29d1 and a second plate 29d2 that are vertically separable. Semicircular cutouts 29e1 and 29e2 are formed in the first plate 29d1 and the second plate 29d2, respectively. The individual notches 29e1 and 29e2 are formed adjacent to each other, and form one opening when the first plate 29d1 and the second plate 29d2 are vertically combined. This opening functions as an insertion port for the pipe material 25. Further, on the rear surface of the protective container 29 (downstream side in the flow direction of the fuel gas), a second closing plate 29f for closing the opening formed by the bottom plate 29b and the box 29c is provided. The second closing plate 29f is composed of a single plate material. The shapes of the notches 29e1 and 29e2 formed in the first plate 29d1 and the second plate 29d2 are not limited to the semicircle, and may be other shapes.
保護容器２９の上面、すなわち、箱体２９ｃにおいて底板２９ｂと対向する面には、開口部２９ｇが形成されている。この開口部２９ｇには、金網２９ｈが設けられている。この金網２９ｈを介して、燃焼によって発生した排ガスが保護容器２９外に排出される。 An opening 29g is formed on the upper surface of the protective container 29, that is, on the surface of the box 29c that faces the bottom plate 29b. A wire net 29h is provided in the opening 29g. The exhaust gas generated by the combustion is discharged to the outside of the protective container 29 through the wire net 29h.
このような構成の熱量計２０において、演算装置２４は、シース熱電対２８により測定された温度（すなわちデータロガー２３に記録された温度）に基づいて、発熱量を演算する。演算装置２４には、多孔質体２６における温度変化と発熱量との相関関係を示す相関データが記憶されており、演算装置２４は、発熱量を演算するにあたり、相関データを利用する。 In the calorimeter 20 having such a configuration, the calculation device 24 calculates the calorific value based on the temperature measured by the sheath thermocouple 28 (that is, the temperature recorded in the data logger 23). The calculation device 24 stores correlation data indicating the correlation between the temperature change and the heat generation amount in the porous body 26, and the calculation device 24 uses the correlation data when calculating the heat generation amount.
具体的には、第１バルブ１５ａ及び第２バルブ１５ｂを制御して可燃ガスと空気とを第１及び第２配管１１，１２に流し、混合器１６にて混合することで、所定濃度の可燃ガスを含む燃料ガスを生成する。そして、燃料ガスは第３配管１３を通じて熱量計２０に供給される。この際、第１流量計１４ａ及び第２流量計１４ｂは、第１配管１１及び第２配管１２を流れるそれぞれの気体流量を計測しており、この情報は演算装置２４に出力される。 Specifically, by controlling the first valve 15a and the second valve 15b, the combustible gas and air are caused to flow through the first and second pipes 11 and 12, and mixed by the mixer 16, so that the combustible gas having a predetermined concentration is combusted. Produces fuel gas containing gas. Then, the fuel gas is supplied to the calorimeter 20 through the third pipe 13. At this time, the first flow meter 14a and the second flow meter 14b measure the respective gas flow rates flowing through the first pipe 11 and the second pipe 12, and this information is output to the arithmetic unit 24.
定電圧源２２はコイル２７に電圧を印加しており、多孔質体２６の温度は４００℃程度となる。この状態において、燃料ガスの燃焼熱によって多孔質体２６の温度が上昇する。シース熱電対２８は、多孔質体２６の温度に応じた信号をデータロガー２３に送信し、データロガー２３はこれを記憶する。 The constant voltage source 22 applies a voltage to the coil 27, and the temperature of the porous body 26 is about 400 ° C. In this state, the temperature of the porous body 26 rises due to the combustion heat of the fuel gas. The sheath thermocouple 28 transmits a signal according to the temperature of the porous body 26 to the data logger 23, and the data logger 23 stores this.
演算装置２４は、予め取得しておいた相関データと、データロガー２３の記憶内容と、第１流量計１４ａ及び第２流量計１４ｂのデータとから、発熱量を演算する。 The calculation device 24 calculates the calorific value from the correlation data acquired in advance, the stored contents of the data logger 23, and the data of the first flow meter 14a and the second flow meter 14b.
燃焼により発生した排ガスは、保護容器２９の上面の金網２９ｈを介して外部に排出される。 The exhaust gas generated by the combustion is discharged to the outside through the wire net 29h on the upper surface of the protective container 29.
以下、本実施形態に係る熱量計２０の燃焼特性について説明する。所定濃度のメタンガス（可燃ガス）を含む燃料ガスを供給して熱量計２０により発熱量の計測を行い、管材２５の後端から排出される排ガス中に含まれるメタン濃度を測定した。 Hereinafter, the combustion characteristics of the calorimeter 20 according to this embodiment will be described. The calorific value was measured by the calorimeter 20 by supplying a fuel gas containing a predetermined concentration of methane gas (combustible gas), and the concentration of methane contained in the exhaust gas discharged from the rear end of the pipe material 25 was measured.
以下に示す表１は、メタン濃度２．０％及びメタン濃度４．０％の燃料ガスをそれぞれ供給した際の排ガス中のメタン濃度の測定結果であり、各々の濃度について全部で３回分の計測結果を示している。各回の計測結果は、一定時間に亘り排ガス中のメタン濃度の計測を行い、その中で最大となるメタン濃度を特定したものである。
図４は、表１の測定結果を示す図である。この測定結果から分かるように、排ガス中のメタン濃度は、最大でも７４ｐｐｍとなっている。 FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of Table 1. As can be seen from the measurement results, the methane concentration in the exhaust gas is 74 ppm at the maximum.
図５は、本実施形態に係る熱量計２０に関する温度上昇特性を示す説明図である。図５は、所定濃度のメタンを含む燃料ガスを第１期間及び第２期間に亘り連続的に熱量計２０に供給した状態で、各期間における多孔質体２６の温度変化（Δ温度）を測定したものである。熱量計２０に供給される燃料ガスは、第１期間においてメタン濃度１．５％であり、第２期間においてメタン濃度３．０％である。第１期間における温度変化の平均は、７５．３℃であり、第２期間における温度変化の平均は、１４７．４℃である。 FIG. 5: is explanatory drawing which shows the temperature rise characteristic regarding the calorimeter 20 which concerns on this embodiment. FIG. 5 shows the temperature change (Δ temperature) of the porous body 26 in each period in the state where the fuel gas containing a predetermined concentration of methane is continuously supplied to the calorimeter 20 over the first period and the second period. It was done. The fuel gas supplied to the calorimeter 20 has a methane concentration of 1.5% in the first period and a methane concentration of 3.0% in the second period. The average temperature change during the first period is 75.3 ° C, and the average temperature change during the second period is 147.4 ° C.
ここで、図６は、図５の測定結果に示す温度変化（Δ温度）と発熱量との関係を示すものある。 Here, FIG. 6 shows the relationship between the temperature change (Δ temperature) shown in the measurement result of FIG. 5 and the heat generation amount.
＜比較例＞
比較例では、本実施形態に係る熱量計２０と基本的に同じ構成を採用しつつ、多孔質体に代えて、管材の内周面に触媒層を設けた熱量計を用いた。
<Comparative example>
In the comparative example, the calorimeter having the same structure as the calorimeter 20 according to the present embodiment was used, and a calorimeter in which a catalyst layer was provided on the inner peripheral surface of the pipe material was used instead of the porous body.
図７は、比較例に関する排ガス中のメタン濃度の推移を示す説明図である。具体的には、メタンガスを含む燃料ガス（メタン濃度４％）を供給して熱量計により発熱量の計測を行い、保護容器の金網から排出される排ガス中のメタン濃度を２０秒毎に測定した。図７に示す測定結果では、１５０秒を経過した時に、最大値で約３５００ｐｐｍのメタン濃度が認められる。 FIG. 7: is explanatory drawing which shows the transition of the methane concentration in exhaust gas regarding a comparative example. Specifically, the fuel gas containing methane gas (methane concentration 4%) was supplied, the calorific value was measured by a calorimeter, and the methane concentration in the exhaust gas discharged from the wire mesh of the protective container was measured every 20 seconds. . In the measurement results shown in FIG. 7, a methane concentration of about 3500 ppm at the maximum value is recognized after 150 seconds have passed.
図８は、比較例に関する温度上昇特性を示す説明図である。図８は、所定濃度のメタンを含む燃料ガスを第１期間及び第２期間に亘り連続的に熱量計に供給した状態で、各期間における燃焼部（触媒層に対応する管材外周）の温度変化（Δ温度）を測定したものである。熱量計に供給される燃料ガスは、第１期間においてメタン濃度２．０％であり、第２期間においてメタン濃度４．０％である。第１期間における温度変化の平均は、３５．３℃であり、第２期間における温度変化の平均は、７１．６℃である。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the temperature rise characteristics regarding the comparative example. FIG. 8 shows the temperature change of the combustion section (outer periphery of the pipe material corresponding to the catalyst layer) in each period in the state where the fuel gas containing methane of a predetermined concentration is continuously supplied to the calorimeter over the first period and the second period. (Δ temperature) is measured. The fuel gas supplied to the calorimeter has a methane concentration of 2.0% in the first period and a methane concentration of 4.0% in the second period. The average temperature change in the first period is 35.3 ° C, and the average temperature change in the second period is 71.6 ° C.
比較例との対比から明らかなように、本実施形態に係る熱量計２０においては、排ガス中に含まれる燃料ガスの濃度が著しく低下しており、未燃焼の燃料ガスの排出が抑制されている。このことから、多孔質体２６において燃料ガスが効率的に燃焼されていると考えられる。特に、図５の温度上昇特性に現れるように、燃焼に伴う温度上昇幅が大きく、多孔質体２６において燃料ガスが効率的に燃焼されていることが実験的に示されている。 As is clear from the comparison with the comparative example, in the calorimeter 20 according to the present embodiment, the concentration of the fuel gas contained in the exhaust gas is remarkably reduced, and the emission of unburned fuel gas is suppressed. . From this, it is considered that the fuel gas is efficiently combusted in the porous body 26. In particular, as shown in the temperature rise characteristic of FIG. 5, it is experimentally shown that the temperature rise width accompanying combustion is large and the fuel gas is efficiently burned in the porous body 26.
このように本実施形態において、熱量計２０は、測定対象となる燃料ガスが流れる管材２５と、管材２５の内周面２５ａによって保持され、燃料ガスを接触燃焼させる触媒を担持した多孔質体２６と、多孔質体２６を加熱するコイル２７と、多孔質体２６の温度に応じた信号を出力するシース熱電対２８と、を備えている。 As described above, in the present embodiment, the calorimeter 20 includes the tubular member 25 through which the fuel gas to be measured flows and the inner peripheral surface 25a of the tubular member 25, and the porous body 26 carrying the catalyst for catalytically burning the fuel gas. A coil 27 for heating the porous body 26, and a sheath thermocouple 28 for outputting a signal according to the temperature of the porous body 26.
この構成によれば、管材２５の内周面２５ａによって多孔質体２６が保持されているので、管材２５を流れる燃料ガスが多孔質体２６を通過する。このため、多孔質体２６を通過する過程において、燃料ガスが万遍なく触媒と接触するので、燃料ガスを効率的に燃焼することとなる。その結果、供給される燃料ガスの大部分が多孔質体２６（触媒）において燃焼されるため、未燃焼のまま排出される燃料ガスを抑制することができる。また、燃料ガスと触媒との反応が増えるため、温度上昇幅が大きくなり、高い精度で測定を行うことができる。 According to this configuration, since the porous body 26 is held by the inner peripheral surface 25a of the pipe material 25, the fuel gas flowing through the pipe material 25 passes through the porous body 26. Therefore, in the process of passing through the porous body 26, the fuel gas uniformly contacts the catalyst, so that the fuel gas is efficiently burned. As a result, most of the supplied fuel gas is burned in the porous body 26 (catalyst), so that the fuel gas discharged without being burned can be suppressed. In addition, since the reaction between the fuel gas and the catalyst increases, the temperature rise width increases, and the measurement can be performed with high accuracy.
また、本実施形態において、発熱源は、管材２５内に配置された多孔質体２６の位置と対応するように管材２５の外周面２５ｂに配置され、定電圧源２２からの電圧が印加されて発熱するコイル２７である。 Further, in the present embodiment, the heat source is arranged on the outer peripheral surface 25b of the pipe material 25 so as to correspond to the position of the porous body 26 arranged in the pipe material 25, and the voltage from the constant voltage source 22 is applied. The coil 27 generates heat.
この構成によれば、発熱源が、多孔質体２６の位置に合わせて配置されているので、多孔質体２６を適切に加熱することができる。これにより、多孔質体２６において燃料ガスを効率的に反応させることができる。 According to this configuration, since the heat source is arranged to match the position of the porous body 26, the porous body 26 can be appropriately heated. Thereby, the fuel gas can be efficiently reacted in the porous body 26.
また、本実施形態において、熱量計２０は、管材２５のうち多孔質体２６が設けられる部位、多孔質体２６、コイル２７及びシース熱電対２８を収容する保護容器２９をさらに有している。 Further, in the present embodiment, the calorimeter 20 further includes a protection container 29 that accommodates the portion of the tubular material 25 where the porous body 26 is provided, the porous body 26, the coil 27, and the sheath thermocouple 28.
この構成によれば、測定環境を安定させることができるので、高い精度で測定を行うことができる。 According to this configuration, the measurement environment can be stabilized, so that the measurement can be performed with high accuracy.
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の範囲において変更を加えてもよい。 Although the embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications may be added within the scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態において、熱量計は保護容器を備えているが、これを備えない構成であってもよい。また、多孔質体が管材の後端側（燃料ガスの流れにおいて下流側）に設けられているが、これに限らず、管材の長手方向の中間部（燃料ガスの流れにおいて上流側）に設けられていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the calorimeter includes the protective container, but the calorimeter may not include the protective container. Further, although the porous body is provided at the rear end side of the pipe material (downstream side in the flow of fuel gas), the present invention is not limited to this, and it is provided at the intermediate portion in the longitudinal direction of the pipe material (upstream side in the flow of fuel gas). It may be.
さらに、本実施形態においてはコイルを発熱源として説明した。しかしながら、発熱源は、他のヒーター等（例えば管材の外周面に貼り付け可能なラバーヒーター）であってもよい。また、発熱源は、ヒーター以外にも、管材の外周面を加熱する熱風等を送り込む手段等であってもよい。 Further, in the present embodiment, the coil has been described as a heat source. However, the heat source may be another heater or the like (for example, a rubber heater that can be attached to the outer peripheral surface of the pipe material). In addition to the heater, the heat source may be a means for sending hot air or the like for heating the outer peripheral surface of the pipe material.
１ 計測システム
２０ 熱量計
２１ 燃焼機能部
２２ 定電圧源（電圧源）
２３ データロガー
２４ 演算装置（発熱量演算部）
２５ 管材
２５ａ 内周面
２５ｂ 外周面
２６ 多孔質体
２７ コイル（発熱源、ヒーター）
２８ シース熱電対（温度測定部）
２９ 保護容器
1 Measuring System 20 Calorimeter 21 Combustion Function Section 22 Constant Voltage Source (Voltage Source)
23 data logger 24 arithmetic unit (heat generation amount calculation unit)
25 pipe material 25a inner peripheral surface 25b outer peripheral surface 26 porous body 27 coil (heat source, heater)
28 Sheath Thermocouple (Temperature Measuring Section)
29 Protective container
Claims (4)
測定対象となる燃料ガスが流れる管材と、
前記管材の内周面によって保持され、燃料ガスを接触燃焼させる触媒を担持した多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する発熱源と、
前記多孔質体の温度に応じた信号を出力する温度測定部と、
を有する熱量計。 In a calorimeter that calculates the calorific value based on the temperature change when the fuel gas is burned,
A pipe material through which the fuel gas to be measured flows,
A porous body, which is held by the inner peripheral surface of the pipe material, carries a catalyst for contact combustion of fuel gas,
A heat source for heating the porous body,
A temperature measuring unit that outputs a signal according to the temperature of the porous body,
Calorimeter with.
前記管材内に配置された前記多孔質体の位置と対応するように前記管材の外周面に設けられたものである
請求項１記載の熱量計。 The heat source is
The calorimeter according to claim 1, wherein the calorimeter is provided on the outer peripheral surface of the tubular material so as to correspond to the position of the porous body arranged in the tubular material.
請求項１又は２記載の熱量計。 The calorimeter according to claim 1 or 2, further comprising a protective container that houses a portion of the tubular material where the porous body is provided, the porous body, the heat source, and the temperature measuring unit.
請求項１から３のいずれかに記載の熱量計。 The calorimeter according to claim 1, further comprising a calorific value calculation unit that calculates a calorific value based on the temperature measured by the temperature measuring unit.
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|---|---|---|---|---|
| WO2022045075A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 東京瓦斯株式会社 | Calorimeter and calorie measurement method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140848A (en) * | 1984-12-10 | 1986-06-27 | ロツクウエル・インターナシヨナル・コーポレーシヨン | Device for measuring amount of heat |
| JPH0198951A (en) * | 1987-08-17 | 1989-04-17 | Hart Scient Inc | Gas calorimeter apparatus and heating value measurement |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140848A (en) * | 1984-12-10 | 1986-06-27 | ロツクウエル・インターナシヨナル・コーポレーシヨン | Device for measuring amount of heat |
| JPH0198951A (en) * | 1987-08-17 | 1989-04-17 | Hart Scient Inc | Gas calorimeter apparatus and heating value measurement |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022045075A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 東京瓦斯株式会社 | Calorimeter and calorie measurement method |
| JP2022041292A (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | 東京瓦斯株式会社 | Colorimeter and method for measuring calorie |
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