JP2023028497A - Calorimeter - Google Patents

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和久 森
Kazuhisa Mori
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Aichi Tokei Denki Co Ltd
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Abstract

To provide a technique capable of accurately measuring gas calories for various gases with different compositions in a simplified configuration.SOLUTION: A calorimeter comprises a processing unit for executing first measurement processing of measuring velocity of sound waves propagating in a gas to be measured, and second measurement processing of measuring a thermal conductivity rate of the gas. The processing unit calculates a calorie per unit volume of the gas based on the velocity of sound waves measured by the first measurement processing and the thermal conductivity rate measured by the second measurement processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書が開示する技術は、ガスの熱量計に関する。 The technology disclosed in this specification relates to gas calorimeters.

特許文献1には、複数の炭化水素ガスを含むガス混合物の有効組成を決定する方法が開示されている。また、決定されたガスの有効組成から天然ガスの発熱量を決定することが開示されている。 US Pat. No. 6,201,401 discloses a method for determining the effective composition of a gas mixture containing multiple hydrocarbon gases. Also disclosed is the determination of the calorific value of natural gas from the determined effective composition of the gas.

特表2004-514138号公報Japanese Patent Publication No. 2004-514138

特許文献1に記載の技術では、ガス混合物の有効組成を決定しなければ発熱量を決定することができない。しかしながら、有効組成を決定するための装置や処理は複雑になる。また、有効組成を正確に決定できないこともある。そこで本明細書では、組成が異なる様々なガスについてガスの熱量を簡潔な構成で精度良く計測することができる技術を提供する。 With the technique described in Patent Document 1, the calorific value cannot be determined without determining the effective composition of the gas mixture. However, the equipment and processes for determining the effective composition are complicated. Also, the effective composition may not be accurately determined. Therefore, the present specification provides a technique capable of accurately measuring the calorific value of various gases having different compositions with a simple configuration.

本明細書に開示する熱量計は、計測対象のガス中を伝播する音波の速度を計測する第1計測処理と、前記ガスの熱伝導率を計測する第2計測処理と、を実行する処理部を備えており、前記処理部は、前記第1計測処理によって計測される音波の速度と、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率とに基づいて前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出する。 The calorimeter disclosed in the present specification is a processing unit that performs a first measurement process of measuring the velocity of a sound wave propagating in a gas to be measured, and a second measurement process of measuring the thermal conductivity of the gas. wherein the processing unit calculates the heat amount per unit volume of the gas based on the speed of the sound wave measured by the first measurement process and the thermal conductivity measured by the second measurement process do.

この構成によれば、様々なガスで組成が異なっていても、それに応じて、ガス中を伝播する音波の速度とガスの熱伝導率とを計測し、それらに基づいてガスの単位体積あたりの熱量を算出することができる。したがって、組成が異なる様々なガスについてガスの熱量を簡潔な構成で精度良く計測することができる。 According to this configuration, even if various gases have different compositions, the velocity of the sound wave propagating in the gas and the thermal conductivity of the gas are measured accordingly, and based on these, the per unit volume of the gas Calories can be calculated. Therefore, the calorific value of various gases having different compositions can be accurately measured with a simple configuration.

前記処理部は、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率に応じた所定の関数に、前記第1計測処理によって計測される音波の速度を代入することにより、前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出してもよい。この構成によれば、所定の関数にガス中を伝播する音波の速度を代入するだけでガスの熱量を精度良く計測することができる。 The processing unit substitutes the speed of the sound wave measured by the first measurement process into a predetermined function according to the thermal conductivity measured by the second measurement process, thereby obtaining Calories may be calculated. According to this configuration, the calorie of the gas can be accurately measured simply by substituting the speed of the sound wave propagating in the gas into the predetermined function.

熱量計は、複数の熱伝導率に応じた複数の前記関数を記憶している記憶部を備えていてもよい。前記処理部は、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率に応じて、前記記憶部に記憶されている複数の前記関数から所定の前記関数を特定し、特定した前記関数に前記第1計測処理によって計測される音波の速度を代入することにより、前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出してもよい。この構成によれば、複数の関数からガスの熱伝導率に応じた関数を特定することにより、ガスの熱量を精度良く計測することができる。 The calorimeter may include a storage unit that stores a plurality of functions corresponding to a plurality of thermal conductivities. The processing unit specifies the predetermined function from the plurality of functions stored in the storage unit according to the thermal conductivity measured by the second measurement process, and assigns the specified function to the first The amount of heat per unit volume of the gas may be calculated by substituting the velocity of the sound wave measured by the measurement process. According to this configuration, by specifying a function according to the thermal conductivity of the gas from a plurality of functions, it is possible to accurately measure the calorie of the gas.

前記関数は、ガスの組成に基づいて算出される熱伝導率に応じて設定されてもよい。この構成によれば、組成が異なる様々なガスの熱量を精度良く計測することができる。 The function may be set according to the thermal conductivity calculated based on the composition of the gas. According to this configuration, it is possible to accurately measure the calorie of various gases having different compositions.

実施例の熱量計を模式的に示す図。The figure which shows typically the calorimeter of an Example. ガス中の音速を計測する構成を説明する図。The figure explaining the structure which measures the speed of sound in gas. ガスの熱伝導率を計測する構成を説明する図。The figure explaining the structure which measures the thermal conductivity of gas. ガスの熱伝導率に応じた区間を示す図。The figure which shows the area according to the thermal conductivity of gas. 区間に応じた関数を示す図。The figure which shows the function according to the area. ガスに含まれる複数の成分のモル分率の一例を示すテーブル。The table which shows an example of the molar fraction of several components contained in gas. 単一ガスの熱伝導率の一例を示すテーブル。A table showing an example of the thermal conductivity of a single gas. 単一ガス中の音速の一例を示すテーブル。A table showing an example of the speed of sound in a single gas. 単一ガスの単位体積あたりの熱量の一例を示すテーブル。A table showing an example of the amount of heat per unit volume of a single gas. 組成が異なる複数のガスの熱伝導率を小さい順で並べたグラフ。A graph in which the thermal conductivities of a plurality of gases with different compositions are arranged in ascending order. 図10に示すグラフの区間D1における複数のガスについて、ガス中の音速とガスの熱量との関係を示すグラフ。11 is a graph showing the relationship between the sound velocity in the gas and the heat quantity of the gas for a plurality of gases in the interval D1 of the graph shown in FIG. 10; 試験例の熱量計により計測される混合ガスの熱量の一例を示すテーブル。A table showing an example of the calorific value of a mixed gas measured by a calorimeter of a test example. 比較例により算出される混合ガスの熱量の一例を示すテーブル。A table showing an example of the calorific value of a mixed gas calculated by a comparative example. 変形例の第2ユニットを模式的に示す図。The figure which shows the 2nd unit of a modification typically.

実施例の熱量計2について図面を参照して説明する。図1は、実施例の熱量計を模式的に示す図である。図1に示すように、実施例の熱量計2は、第1計測ユニット4と第2計測ユニット6を備えている。熱量計2は、ガス管300に取付けられており、ガス管300内を流れるガスの熱量を計測する。ガス管300は、例えば、ガス供給元(例えばガス会社)からガス供給先(例えば一般ユーザ)に供給されるガスが流れるパイプラインの一部である。ガス管300の軸方向(長手方向)に沿ってガスが流れる。 A calorimeter 2 of an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a calorimeter of an example. As shown in FIG. 1, the calorimeter 2 of the embodiment includes a first measurement unit 4 and a second measurement unit 6. As shown in FIG. The calorimeter 2 is attached to the gas pipe 300 and measures the calorie of the gas flowing through the gas pipe 300 . The gas pipe 300 is, for example, a part of a pipeline through which gas supplied from a gas supplier (for example, a gas company) to a gas supply destination (for example, general users) flows. Gas flows along the axial direction (longitudinal direction) of the gas pipe 300 .

第1計測ユニット4について説明する。第1計測ユニット4は、第1超音波センサ10と、第2超音波センサ12と、温度センサ14と、圧力センサ16とを備えている。また、第1計測ユニット4は、表示部20と、操作部22と、処理部24と、記憶部26と、電源28とを備えている。 The 1st measurement unit 4 is demonstrated. The first measurement unit 4 includes a first ultrasonic sensor 10 , a second ultrasonic sensor 12 , a temperature sensor 14 and a pressure sensor 16 . The first measurement unit 4 also includes a display section 20 , an operation section 22 , a processing section 24 , a storage section 26 and a power source 28 .

図2に示すように、第1超音波センサ10と第2超音波センサ12は、ガス管300に取付けられており、ガス管300の管軸を介して互いに向かい合うように配置されている。第1超音波センサ10は、第2超音波センサ12よりもガスの流れ方向の上流側に配置されており、概してガスの流れ方向の下流側を向くように配置されている。第1超音波センサ10は、第2超音波センサ12に向けて超音波を発信する。第1超音波センサ10から発信された超音波は、ガス管300内を流れるガス中を伝播して、第2超音波センサ12に受信される。なお、以下では、第1超音波センサ10から第2超音波センサ12に向かう方向を「順方向」と呼ぶことがある。 As shown in FIG. 2 , the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 12 are attached to a gas pipe 300 and arranged to face each other with the pipe axis of the gas pipe 300 therebetween. The first ultrasonic sensor 10 is arranged on the upstream side in the gas flow direction of the second ultrasonic sensor 12, and is generally arranged to face the downstream side in the gas flow direction. The first ultrasonic sensor 10 emits ultrasonic waves toward the second ultrasonic sensor 12 . The ultrasonic waves emitted from the first ultrasonic sensor 10 propagate through the gas flowing through the gas pipe 300 and are received by the second ultrasonic sensor 12 . In addition, below, the direction from the first ultrasonic sensor 10 to the second ultrasonic sensor 12 may be referred to as the "forward direction".

第2超音波センサ12は、第1超音波センサ10よりもガスの流れ方向の下流側に配置されており、概してガスの流れ方向の上流側を向くように配置されている。第2超音波センサ12は、第1超音波センサ10に向けて超音波を発信する。第2超音波センサ12から発信された超音波は、ガス管300内を流れるガス中を伝播して、第1超音波センサ10に受信される。なお、以下では、第2超音波センサ12から第1超音波センサ10に向かう方向を「逆方向」と呼ぶことがある。 The second ultrasonic sensor 12 is arranged downstream of the first ultrasonic sensor 10 in the gas flow direction, and is generally arranged to face the upstream side in the gas flow direction. The second ultrasonic sensor 12 emits ultrasonic waves toward the first ultrasonic sensor 10 . The ultrasonic waves emitted from the second ultrasonic sensor 12 propagate through the gas flowing through the gas pipe 300 and are received by the first ultrasonic sensor 10 . In the following, the direction from the second ultrasonic sensor 12 to the first ultrasonic sensor 10 may be called "reverse direction".

次に、ガス管300内を流れるガス中を伝播する超音波(音波の一例)の速度を算出する方法について説明する。なお、以下では、ガス中を伝播する超音波の速度を「ガス中の音速」と呼ぶことがある。上記の第1計測ユニット4では、第1超音波センサ10から発信された超音波を第2超音波センサ12が受信すると、処理部24が、第1超音波センサ10から第2超音波センサ12に伝わる超音波の伝播時間T1(s)を算出する。順方向の伝播時間T1は、例えば、第1超音波センサ10が超音波を発信した時刻と、第2超音波センサ12が超音波を受信した時刻とに基づいて算出される。 Next, a method for calculating the velocity of ultrasonic waves (an example of sound waves) propagating in the gas flowing through the gas pipe 300 will be described. In addition, below, the speed of the ultrasonic wave which propagates in gas may be called "sound speed in gas." In the first measurement unit 4 described above, when the second ultrasonic sensor 12 receives the ultrasonic waves transmitted from the first ultrasonic sensor 10, the processing unit 24 detects the ultrasonic waves from the first ultrasonic sensor 10 to the second ultrasonic sensor 12. Calculate the propagation time T1 (s) of the ultrasonic wave that propagates through. The forward propagation time T1 is calculated, for example, based on the time when the first ultrasonic sensor 10 transmits the ultrasonic wave and the time when the second ultrasonic sensor 12 receives the ultrasonic wave.

また、上記の第1計測ユニット4では、第2超音波センサ12から発信された超音波を第1超音波センサ10が受信すると、処理部24が、第2超音波センサ12から第1超音波センサ10に伝わる超音波の伝播時間T2(s)を算出する。逆方向の伝播時間T2は、例えば、第2超音波センサ12が超音波を発信した時刻と、第1超音波センサ10が超音波を受信した時刻とに基づいて算出される。 Further, in the above-described first measurement unit 4, when the first ultrasonic sensor 10 receives an ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic sensor 12, the processing unit 24 receives the first ultrasonic wave from the second ultrasonic sensor 12. A propagation time T2 (s) of ultrasonic waves transmitted to the sensor 10 is calculated. The backward propagation time T2 is calculated, for example, based on the time when the second ultrasonic sensor 12 transmits the ultrasonic wave and the time when the first ultrasonic sensor 10 receives the ultrasonic wave.

続いて、処理部24は、例えば、下記の演算式(1)によりガス管300内のガス中を伝播する超音波の速度C(m/s)を算出する。下記の演算式(1)において、L(m)は、第1超音波センサ10と第2超音波センサ12の間の距離である。T(s)は、第1超音波センサ10と第2超音波センサ12の間の超音波の伝播時間であり、T=(順方向の伝播時間T1+逆方向の伝播時間T2)/2である。Aは、所定の補正係数である。

Figure 2023028497000002
Subsequently, the processing unit 24 calculates the velocity C (m/s) of the ultrasonic wave propagating in the gas inside the gas pipe 300 by, for example, the following arithmetic expression (1). In equation (1) below, L(m) is the distance between the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 12 . T(s) is the propagation time of ultrasonic waves between the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 12, T=(forward propagation time T1+reverse propagation time T2)/2 . A is a predetermined correction factor.
Figure 2023028497000002

なお、処理部24は、上記のT1、T2、L、及び、図2に示す角度θに基づいて、ガス管300内を流れるガスの流速を算出してもよい。図2に示す角度θは、ガス管300の軸方向と、第1超音波センサ10と第2超音波センサ12が向かい合う方向とのなす角度である。また、処理部24は、算出したガスの流速に基づいてガスの流量を算出してもよい。熱量計2は、ガスの流速計及びガスの流量計としても機能する。ガスの流速及びガスの流量を算出する方法については既に知られているので詳細な説明は省略する。 Note that the processing unit 24 may calculate the flow velocity of the gas flowing through the gas pipe 300 based on the above T1, T2, L, and the angle θ shown in FIG. The angle θ shown in FIG. 2 is the angle between the axial direction of the gas pipe 300 and the direction in which the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 12 face each other. The processing unit 24 may also calculate the flow rate of the gas based on the calculated flow velocity of the gas. The calorimeter 2 also functions as a gas velocity meter and a gas flow meter. Since the method of calculating the gas flow velocity and the gas flow rate is already known, detailed description thereof will be omitted.

第1計測ユニット4(図1参照)の温度センサ14及び圧力センサ16は、ガス管300に取付けられており、ガス管300の軸方向(長手方向)において第1超音波センサ10と第2超音波センサ12の間に配置されている。温度センサ14は、ガス管300内のガスの温度を検出する。圧力センサ16は、ガス管300内のガスの圧力を検出する。 The temperature sensor 14 and the pressure sensor 16 of the first measurement unit 4 (see FIG. 1) are attached to the gas pipe 300, and the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 10 in the axial direction (longitudinal direction) of the gas pipe 300. It is arranged between the sound wave sensors 12 . Temperature sensor 14 detects the temperature of the gas in gas pipe 300 . The pressure sensor 16 detects the pressure of gas inside the gas pipe 300 .

表示部20は、例えば、液晶画面であり、熱量計2に関する様々な情報を表示する。表示部20は、例えば、熱量計2が計測するガスの熱量を表示する。操作部22は、例えば、ボタンであり、熱量計2に関する様々な操作を受け付ける。電源28は、例えば、市販の乾電池である。変形例では、電源28は、交流の商用電源であってもよい。 The display unit 20 is, for example, a liquid crystal screen, and displays various information regarding the calorimeter 2 . The display unit 20 displays, for example, the calorie of the gas measured by the calorimeter 2 . The operation unit 22 is, for example, a button, and receives various operations regarding the calorimeter 2 . The power source 28 is, for example, a commercially available dry battery. Alternatively, the power supply 28 may be an AC mains power supply.

処理部24は、例えば、CPUを備えており、プログラムに基づいて所定の処理を実行する。例えば、処理部24は、所定の関数に基づいてガス管300内を流れるガスの熱量を算出する。記憶部26は、例えば、ROMとRAMを備えており、熱量計2に関する様々な情報を記憶する。 The processing unit 24 has, for example, a CPU, and executes predetermined processing based on a program. For example, the processing unit 24 calculates the calorie of the gas flowing through the gas pipe 300 based on a predetermined function. The storage unit 26 includes, for example, ROM and RAM, and stores various information regarding the calorimeter 2 .

次に、第2計測ユニット6について説明する。第2計測ユニット6は、第1計測ユニット4と有線接続されている。第2計測ユニット6の情報が第1計測ユニット4に送信される。第2計測ユニット6は、第1計測ユニット4よりもガスの流れ方向の下流側に配置されている。第2計測ユニット6は、ガス管300に取付けられている熱式センサ30を備えている。 Next, the second measurement unit 6 will be explained. The second measurement unit 6 is wired to the first measurement unit 4 . Information of the second measuring unit 6 is transmitted to the first measuring unit 4 . The second measurement unit 6 is arranged downstream of the first measurement unit 4 in the gas flow direction. The second measurement unit 6 has a thermal sensor 30 attached to the gas pipe 300 .

図3に示すように、熱式センサ30は、第1固定抵抗61と、第2固定抵抗62と、第3固定抵抗63と、発熱抵抗64と、差動増幅器65と、電源回路66とを備えている。第1固定抵抗61と第2固定抵抗62は、直列で接続されている。また、第3固定抵抗63と発熱抵抗64が、直列で接続されている。更に、第1固定抵抗61と第2固定抵抗62を含む直列回路と、第3固定抵抗63と発熱抵抗64を含む直列回路とが、並列で接続されている。第1固定抵抗61、第2固定抵抗62、第3固定抵抗63、及び、発熱抵抗64によりブリッジ回路が構成されている。 As shown in FIG. 3, the thermal sensor 30 includes a first fixed resistor 61, a second fixed resistor 62, a third fixed resistor 63, a heating resistor 64, a differential amplifier 65, and a power supply circuit 66. I have. The first fixed resistor 61 and the second fixed resistor 62 are connected in series. Also, the third fixed resistor 63 and the heating resistor 64 are connected in series. Furthermore, a series circuit including the first fixed resistor 61 and the second fixed resistor 62 and a series circuit including the third fixed resistor 63 and the heating resistor 64 are connected in parallel. A first fixed resistor 61, a second fixed resistor 62, a third fixed resistor 63, and a heating resistor 64 constitute a bridge circuit.

差動増幅器65は、第1固定抵抗61と第2固定抵抗62の間のb点と、第3固定抵抗63と発熱抵抗64の間のc点とに接続されている。差動増幅器65は、b点とc点との電位差を増幅して電源回路66に出力する。電源回路66は、第1固定抵抗61と第3固定抵抗63の間のa点と、第2固定抵抗62と発熱抵抗64の間のd点とに接続されており、a点とd点との間に電圧を印加する。電源回路66は、b点の電位とC点の電位が等しくなるように、a点とd点の間に印加する電圧を調整する。 The differential amplifier 65 is connected to a point b between the first fixed resistor 61 and the second fixed resistor 62 and a point c between the third fixed resistor 63 and the heating resistor 64 . The differential amplifier 65 amplifies the potential difference between the points b and c and outputs it to the power supply circuit 66 . The power supply circuit 66 is connected to a point a between the first fixed resistor 61 and the third fixed resistor 63 and a point d between the second fixed resistor 62 and the heating resistor 64. Apply a voltage between The power supply circuit 66 adjusts the voltage applied between points a and d so that the potential at point b and the potential at point C are equal.

次に、ガス管300内のガスの熱伝導率を算出する方法について説明する。上記の熱量計2では、第2計測ユニット6の熱式センサ30の情報が第1計測ユニット4に送信される。第1計測ユニット4の処理部24は、第2計測ユニット6から受信する熱式センサ30の情報に基づいてガスの熱伝導率を算出する。処理部24は、例えば、下記の演算式(2)-(5)によりガスの熱伝導率K(W/m・K)を算出する。下記の演算式(2)-(5)において、H(W/m・K)は、熱式センサ30における発熱抵抗64の放熱係数である。βは、発熱抵抗64の放熱係数とガスの熱伝導率との所定の補正係数である。Pwは、発熱抵抗64に印加される電力である。Twは、発熱抵抗64の発熱温度である。Taは、計測対象のガスの温度であり、温度センサ14によって検出される。Vwは、発熱抵抗64に印加される電圧である。Rwは、発熱抵抗64の抵抗値である。Tstは、標準温度(例えば、20℃)である。Rstは、標準温度Tstにおける発熱抵抗64の抵抗値である。αは、発熱抵抗64の材料(例えば、白金)の温度係数である。Iwは、発熱抵抗64に流れる電流である(Iwは一定であると仮定することができる。)。処理部24は、熱式センサ30の電源回路66によって発熱抵抗64に印加される電力Pwを計測することにより放熱係数Hを計測することができる。処理部24は、放熱係数Hを計測することによりガスの熱伝導率Kを計測することができる。

Figure 2023028497000003
Figure 2023028497000004
Figure 2023028497000005
Figure 2023028497000006
Next, a method for calculating the thermal conductivity of the gas inside the gas pipe 300 will be described. In the calorimeter 2 described above, information from the thermal sensor 30 of the second measurement unit 6 is transmitted to the first measurement unit 4 . The processing section 24 of the first measurement unit 4 calculates the thermal conductivity of the gas based on information from the thermal sensor 30 received from the second measurement unit 6 . The processing unit 24 calculates the thermal conductivity K (W/m·K) of the gas by, for example, the following arithmetic expressions (2) to (5). In the following equations (2) to (5), H (W/m·K) is the radiation coefficient of the heating resistor 64 in the thermal sensor 30. β is a predetermined correction coefficient between the radiation coefficient of the heating resistor 64 and the thermal conductivity of the gas. Pw is the power applied to the heating resistor 64 . Tw is the heat generation temperature of the heating resistor 64 . Ta is the temperature of the gas to be measured and detected by the temperature sensor 14 . Vw is the voltage applied to the heating resistor 64 . Rw is the resistance value of the heating resistor 64 . Tst is standard temperature (eg, 20° C.). Rst is the resistance value of the heating resistor 64 at the standard temperature Tst. α is the temperature coefficient of the material of the heating resistor 64 (for example, platinum). Iw is the current flowing through the heating resistor 64 (Iw can be assumed constant). The processing unit 24 can measure the heat radiation coefficient H by measuring the power Pw applied to the heating resistor 64 by the power supply circuit 66 of the thermal sensor 30 . The processing unit 24 can measure the thermal conductivity K of the gas by measuring the heat dissipation coefficient H.
Figure 2023028497000003
Figure 2023028497000004
Figure 2023028497000005
Figure 2023028497000006

次に、第1計測ユニット4の記憶部26に記憶されている情報について説明する。記憶部26には、図4に示すように、計測されるガスの熱伝導率に応じた複数の区間(例えば、区間D1-D7)の情報が記憶されている。ガスの熱伝導率と、それに応じた区間との関係は、例えば、グラフ及び/又はテーブルの形態で記憶部26に記憶されている。処理部24は、ガス管300内のガスの熱伝導率Kを計測すると、図4に示すグラフ及び/又はテーブルに基づいて、複数の区間から計測した熱伝導率Kに応じた区間(例えば、区間D1)を特定する。 Next, information stored in the storage section 26 of the first measurement unit 4 will be described. As shown in FIG. 4, the storage unit 26 stores information on a plurality of intervals (for example, intervals D1 to D7) corresponding to the thermal conductivity of gas to be measured. The relationship between the thermal conductivity of the gas and the corresponding section is stored in the storage unit 26 in the form of graphs and/or tables, for example. When the processing unit 24 measures the thermal conductivity K of the gas in the gas pipe 300, based on the graph and/or table shown in FIG. Interval D1) is identified.

また、記憶部26には、図5に示すように、各区間(図4参照)に応じた一次関数F(y=ax+b)が記憶されている。各区間に応じた一次関数Fは、例えば、グラフ、数式、及び、テーブルの少なくとも1つの形態で記憶部26に記憶されている。図5に示す一次関数Fは、計測対象のガス中の音速と、ガスの単位体積あたりの熱量との関係を示している。記憶部26には、図4に示す複数の区間のそれぞれについて、区間に応じた一次関数Fが記憶されている。図5に示す一次関数Fは、例えば、図4に示す区間D1に応じた関数である。処理部24は、図4に示す複数の区間から計測したガスの熱伝導率Kに応じた区間(例えば、区間D1)を特定すると、記憶部26に記憶されている複数の一次関数Fから、特定した区間(例えば、区間D1)に応じた一次関数Fを特定する。処理部24は、特定した一次関数Fに基づいて、計測対象のガスの単位体積あたりの熱量を算出する。処理部24は、特定した一次関数Fに計測対象のガス中の音速を代入することにより、計測対象のガスの単位体積あたりの熱量を算出する。なお、以下では、ガスの単位体積あたりの熱量を「ガスの熱量」と呼ぶことがある。 In addition, as shown in FIG. 5, the storage unit 26 stores a linear function F (y=ax+b) corresponding to each section (see FIG. 4). A linear function F corresponding to each section is stored in the storage unit 26 in at least one form of, for example, a graph, a formula, and a table. A linear function F shown in FIG. 5 indicates the relationship between the speed of sound in the gas to be measured and the amount of heat per unit volume of the gas. The storage unit 26 stores a linear function F corresponding to each of the multiple intervals shown in FIG. The linear function F shown in FIG. 5 is, for example, a function corresponding to the section D1 shown in FIG. When the processing unit 24 identifies a section (for example, section D1) corresponding to the thermal conductivity K of the gas measured from the plurality of sections shown in FIG. A linear function F corresponding to the specified interval (for example, interval D1) is specified. Based on the identified linear function F, the processing unit 24 calculates the amount of heat per unit volume of the gas to be measured. The processing unit 24 substitutes the speed of sound in the gas to be measured into the specified linear function F to calculate the amount of heat per unit volume of the gas to be measured. In addition, below, the calorie|heat amount per unit volume of gas may be called "the calorie|heat amount of gas."

次に、記憶部26に記憶されている情報を導出する方法について説明する。まず、計測対象のガスに含まれる複数の成分のモル分率について説明する。図6は、ガスが複数の成分(例えば、CH、C、C等)を含む混合ガスであると想定する場合に、その混合ガスに含まれる複数の成分のモル分率の一例を示している。計測対象の混合ガスは、図6に示すモル分率の範囲で複数の成分を含んでいる。例えば、ある混合ガスG1は、モル分率において、CHを96mol%、Cを2mol%、Cを1mol%、C10を0mol%、Nを0mol%、COを1mol%、含んでいる。また、別の混合ガスG2は、モル分率において、例えば、CHを94mol%、Cを0mol%、Cを3mol%、C10を0mol%、Nを1mol%、COを2mol%、含んでいる。なお、本明細書では、メタン(CH)のモル分率が100mol%である場合も混合ガスとする。 Next, a method for deriving information stored in the storage unit 26 will be described. First, the molar fractions of a plurality of components contained in the gas to be measured will be described. FIG. 6 shows the molar fractions of multiple components contained in the mixed gas, assuming that the gas is a mixed gas containing multiple components (eg, CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , etc.). An example rate is shown. The mixed gas to be measured contains a plurality of components within the range of mole fractions shown in FIG. For example, a certain gas mixture G1 has, in molar fractions, 96 mol% CH4 , 2 mol% C2H6 , 1 mol% C3H8 , 0 mol% C4H10 , 0 mol% N2 , CO 1 mol % of 2 is included. Further, another mixed gas G2 has, in molar fractions, CH4 of 94 mol%, C2H6 of 0 mol%, C3H8 of 3 mol%, C4H10 of 0 mol%, and N2 of 1 mol . % and 2 mol % of CO2 . In this specification, a mixed gas is also defined as a case where the mole fraction of methane (CH 4 ) is 100 mol %.

図6に示すモル分率の範囲で1mol%刻みでモル分率を変える場合、複数の成分のモル分率の組み合わせは、1593通りになる。即ち、図6に示すモル分率の範囲で1593通りの組成の混合ガスが想定される。上記のG1、G2の混合ガスの組成の他に、G3からG1593までの混合ガスの組成が想定される。 When the mole fraction is changed in increments of 1 mol % within the mole fraction range shown in FIG. 6, there are 1593 possible combinations of the mole fractions of the components. That is, mixed gases with 1593 different compositions are assumed within the range of mole fractions shown in FIG. In addition to the composition of the mixed gas of G1 and G2 described above, the composition of the mixed gas from G3 to G1593 is assumed.

次に、ガスの熱伝導率について、既知の理論から算出される値について説明する。図7は、ガスが単一の成分(例えば、CH)からなる単一ガスであると想定する場合に、その単一ガスの熱伝導率の一例を示している。図7に示す単一ガスの熱伝導率は既に知られている。単一ガスの熱伝導率は、例えば、Chapman-Enskogの分子運動論に基づく演算式に基づいて算出されてもよい。また、単一ガスの熱伝導率K(W/m・K)は、例えば、下記の演算式(6)に基づいて算出されてもよい。下記の演算式(6)において、b1、b2、b3、b4は、所定の近似係数である。例えば、単一ガスの成分がメタン(CH)である場合、近似係数b1は-6.62E-3であり、b2は1.19E-4であり、b3は5.64E-8である。なお、メタンの場合は、b4は設定されない。Taは、単一ガスの温度(K)である。

Figure 2023028497000007
Next, regarding the thermal conductivity of gas, values calculated from known theory will be described. FIG. 7 shows an example of the thermal conductivity of a single gas, assuming that the gas is composed of a single component (eg, CH 4 ). The thermal conductivities of single gases shown in FIG. 7 are already known. The thermal conductivity of a single gas may be calculated based on, for example, an arithmetic expression based on the Chapman-Enskog molecular kinetic theory. Also, the thermal conductivity K 0 (W/m·K) of a single gas may be calculated, for example, based on the following arithmetic expression (6). In the following arithmetic expression (6), b1, b2, b3, and b4 are predetermined approximation coefficients. For example, if the single gas component is methane (CH 4 ), the approximation coefficient b1 is −6.62E−3, b2 is 1.19E−4, and b3 is 5.64E−8. In the case of methane, b4 is not set. Ta is the temperature (K) of a single gas.
Figure 2023028497000007

また、ガスが複数の成分(例えば、CH、C、C等)を含む混合ガスであると想定する場合に、その混合ガスの熱伝導率Kx(W/m・K)は、例えば、Lindsay-Bromleyの理論に基づく下記の演算式(7)-(9)と、図7に示す単一ガスの熱伝導率とに基づいて算出される。下記の演算式(7)-(9)において、Xi、Xjは、それぞれ、図7に示すNo.i、jの成分のモル分率(mol%)である。ηi、ηjは、それぞれ、No.i、jの成分の粘性係数(Pa・s)である。Li、Ljは、それぞれ、No.i、jの成分の分子量(kg/kmol)である。また、Sは、サザーランド定数であり、Tgは、混合ガスの温度(K)である。nは、図7に示す例では6である。混合ガスの熱伝導率Kxは、演算式(7)-(9)と図7に示す熱伝導率とに基づいて算出される理論値である。なお、理論値の熱伝導率Kxを算出する方法は特に限定されない。

Figure 2023028497000008
Figure 2023028497000009
Figure 2023028497000010
Further, when it is assumed that the gas is a mixed gas containing a plurality of components (eg, CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , etc.), the thermal conductivity Kx (W / m K ) is calculated, for example, based on the following equations (7) to (9) based on the Lindsay-Bromley theory and the thermal conductivity of a single gas shown in FIG. In the following arithmetic expressions (7) to (9), Xi and Xj are No. 1 shown in FIG. It is the molar fraction (mol%) of the components i and j. ηi and ηj are respectively No. Viscosity coefficients (Pa·s) of i and j components. Li and Lj are respectively No. It is the molecular weight (kg/kmol) of the components i and j. Also, S is the Sutherland constant, and Tg is the temperature (K) of the mixed gas. n is 6 in the example shown in FIG. The thermal conductivity Kx of the mixed gas is a theoretical value calculated based on the arithmetic expressions (7)-(9) and the thermal conductivity shown in FIG. The method for calculating the theoretical thermal conductivity Kx is not particularly limited.
Figure 2023028497000008
Figure 2023028497000009
Figure 2023028497000010

次に、ガス中の音速について、既知の理論から算出される値について説明する。図8は、ガスが単一の成分(例えば、CH)からなる単一ガスであると想定する場合に、その単一ガス中の音速の一例を示している。図8に示す単一ガス中の音速は既に知られている。 Next, regarding the speed of sound in gas, values calculated from known theory will be described. FIG. 8 shows an example of the speed of sound in a single gas, assuming that the gas is a single gas consisting of a single component (eg, CH 4 ). The speed of sound in a single gas, shown in Figure 8, is already known.

また、ガスが複数の成分(例えば、CH、C、C等)を含む混合ガスであると想定する場合に、その混合ガス中の音速Cx(m/s)は、例えば、下記の演算式(10)と、図8に示す単一ガス中の音速とに基づいて算出される。下記の演算式(10)において、Ciは、図8に示すNo.iの成分の単一ガス中の音速である。Miは、混合ガスに含まれる図8に示すNo.iの成分のモル分率である。nは、図8に示す例では6である。混合ガス中の音速Cxは、演算式(10)と図8に示す音速とに基づいて算出される理論値である。なお、理論値の音速Cxを算出する方法は特に限定されない。

Figure 2023028497000011
Further, when the gas is assumed to be a mixed gas containing a plurality of components (eg, CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , etc.), the sound velocity Cx (m/s) in the mixed gas is For example, it is calculated based on the following equation (10) and the speed of sound in a single gas shown in FIG. In the following arithmetic expression (10), Ci is No. shown in FIG. is the speed of sound in a single gas for the components of i. Mi is No. 1 shown in FIG. 8 contained in the mixed gas. is the molar fraction of the i component. n is 6 in the example shown in FIG. The sound velocity Cx in the mixed gas is a theoretical value calculated based on the equation (10) and the sound velocity shown in FIG. The method for calculating the theoretical sound velocity Cx is not particularly limited.
Figure 2023028497000011

次に、ガスの単位体積あたりの熱量について、既知の理論から算出される値について説明する。図9は、ガスが単一の成分(例えば、CH)からなる単一ガスであると想定する場合に、その単一ガスの単位体積あたりの熱量の一例を示している。図9に示す単一ガスの単位体積あたりの熱量は既に知られている。 Next, a value calculated from a known theory for the amount of heat per unit volume of gas will be described. FIG. 9 shows an example of the amount of heat per unit volume of a single gas, assuming that the gas is a single gas consisting of a single component (eg, CH 4 ). The amount of heat per unit volume of the single gas shown in FIG. 9 is already known.

また、ガスが複数の成分(例えば、CH、C、C等)を含む混合ガスであると想定する場合に、その混合ガスの単位体積あたりの熱量Qx(MJ/m)は、例えば、下記の演算式(11)と、図9に示す単一ガスの単位体積あたりの熱量とに基づいて算出される。下記の演算式(11)において、Qiは、図9に示すNo.iの成分の単一ガスの単位体積あたりの熱量である。Miは、混合ガスに含まれる図9に示すNo.iの成分のモル分率である。nは、図9に示す例では6である。混合ガスの単位体積あたりの熱量Qxは、演算式(11)と図9に示す熱量とに基づいて算出される理論値である。理論値の熱量Qxを算出する方法は特に限定されない。なお、図9に示す熱量はガスの圧力が101.325kPaであり、ガスの温度が20℃であるときの高位発熱量である。

Figure 2023028497000012
In addition, when the gas is assumed to be a mixed gas containing multiple components (eg, CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , etc.), the heat quantity Qx (MJ/m 3 ) is calculated, for example, based on the following arithmetic expression (11) and the amount of heat per unit volume of a single gas shown in FIG. In the following arithmetic expression (11), Qi is No. shown in FIG. It is the amount of heat per unit volume of a single gas of the component i. Mi is No. 1 shown in FIG. 9 contained in the mixed gas. is the molar fraction of the i component. n is 6 in the example shown in FIG. The heat quantity Qx per unit volume of the mixed gas is a theoretical value calculated based on the calculation formula (11) and the heat quantity shown in FIG. The method for calculating the theoretical heat quantity Qx is not particularly limited. The heat quantity shown in FIG. 9 is the higher heating value when the gas pressure is 101.325 kPa and the gas temperature is 20.degree.
Figure 2023028497000012

次に、一次関数Fを導出する方法について説明する。本明細書に開示する技術では、一次関数Fを導出するために、まず、想定される複数の組成の混合ガスの熱伝導率を小さい順に並べ替える。上述した図6に示す例では、1mol%刻みで複数の成分のモル分率を変える場合に、1593通りの組成の混合ガスが想定される。図10は、想定される1593通りの組成の混合ガスの熱伝導率(1593個の熱伝導率)を小さい順で並べたグラフである。図10のグラフは、上述した図4のグラフに対応する。 Next, a method for deriving the linear function F will be described. In the technology disclosed in the present specification, in order to derive the linear function F, first, the thermal conductivities of the mixed gases of a plurality of assumed compositions are rearranged in ascending order. In the example shown in FIG. 6 described above, mixed gases with 1593 different compositions are assumed when the mole fractions of a plurality of components are changed in increments of 1 mol %. FIG. 10 is a graph in which the thermal conductivities of mixed gases with 1593 possible compositions (1593 thermal conductivities) are arranged in ascending order. The graph in FIG. 10 corresponds to the graph in FIG. 4 described above.

次に、図10に示すグラフを複数(例えば、7つ)の区間(例えば、区間D1-D7)に区切る。各区間の広さは任意である。例えば、各区間の広さは、後述する線形近似を実行し易い広さに設定される。複数の区間のそれぞれには、複数の熱伝導率の値が含まれている。 Next, the graph shown in FIG. 10 is divided into a plurality of (eg, seven) sections (eg, sections D1-D7). The width of each section is arbitrary. For example, the width of each section is set to a width that facilitates execution of linear approximation, which will be described later. Each of the multiple intervals includes multiple thermal conductivity values.

次に、複数の区間のそれぞれについて、区間に含まれる複数の熱伝導率に対応する複数の混合ガスのガス中の音速と、ガスの熱量との関係を整理する。図11は、図10に示すグラフの区間D1における複数の混合ガスについて、混合ガス中の音速と、混合ガスの熱量との関係をプロットしたグラフである。図10に示す他の区間D2-D7についても、同様のグラフが得られる。図11のグラフは、上述した図5のグラフに対応する。 Next, for each of the plurality of sections, the relationship between the sonic velocity in the plurality of mixed gases corresponding to the plurality of thermal conductivities included in the section and the heat quantity of the gas is arranged. FIG. 11 is a graph plotting the relationship between the sonic velocity in the mixed gas and the heat quantity of the mixed gas for a plurality of mixed gases in the section D1 of the graph shown in FIG. A similar graph is obtained for the other interval D2-D7 shown in FIG. The graph of FIG. 11 corresponds to the graph of FIG. 5 described above.

次に、図11に示すグラフ(複数の混合ガスについて、混合ガス中の音速と、混合ガスの熱量との関係をプロットしたグラフ)から線形近似に基づいて一次関数F(y=ax+b)を導出する。例えば、最小二乗法に基づいて一次関数Fを導出する。図11に示す一次関数Fは、図10に示す区間D1に対応しているので、一次関数FD1と示す。また、図10に示す複数の区間D2-D7のそれぞれにおける複数の混合ガスについて、同様に線形近似に基づいて一次関数FD2-FD7を導出する。一次関数FD1-FD7は、混合ガス中の音速と、混合ガスの熱量との関係を示す関数である。なお、変形例では、二次以上の関数を導出してもよい。 Next, a linear function F (y = ax + b) is derived based on linear approximation from the graph shown in FIG. do. For example, a linear function F is derived based on the method of least squares. Since the linear function F shown in FIG. 11 corresponds to the section D1 shown in FIG. 10, it is indicated as a linear function FD1. Further, linear functions FD2-FD7 are similarly derived based on linear approximation for the plurality of mixed gases in each of the plurality of sections D2-D7 shown in FIG. The linear functions FD1-FD7 are functions indicating the relationship between the speed of sound in the mixed gas and the heat quantity of the mixed gas. Note that in a modification, a function of quadratic or higher may be derived.

第1計測ユニット4の記憶部26には、図10に示すガスの熱伝導率と複数の区間との関係が記憶される(図4参照)。また、記憶部26には、図11に示すガス中の音速と、ガスの熱量との関係が記憶される(図5参照)。処理部24は、図10-11に対応する図4-5に示す情報に基づいて計測対象の混合ガスの熱量を算出する。 The storage unit 26 of the first measurement unit 4 stores the relationship between the thermal conductivity of the gas and the plurality of sections shown in FIG. 10 (see FIG. 4). The storage unit 26 also stores the relationship between the sound velocity in the gas and the heat quantity of the gas shown in FIG. 11 (see FIG. 5). The processing unit 24 calculates the calorie of the mixed gas to be measured based on the information shown in FIGS. 4-5 corresponding to FIGS. 10-11.

次に、上記の熱量計2によりガス管300内を流れるガス(混合ガス)の熱量を計測する方法について説明する。上記の熱量計2では、第1超音波センサ10及び第2超音波センサ12の検出結果に基づいて、処理部24が、ガス管300内のガス中の音速を計測する第1計測処理を実行する。ガス中の音速を計測する構成については上述したので説明を省略する。また、上記の熱量計2では、熱式センサ30の検出結果に基づいて、処理部24が、ガス管300内のガスの熱伝導率を計測する第2計測処理を実行する。ガスの熱伝導率を計測する構成については上述したので説明を省略する。 Next, a method for measuring the calorie of the gas (mixed gas) flowing through the gas pipe 300 with the calorimeter 2 will be described. In the calorimeter 2 described above, the processing unit 24 executes a first measurement process of measuring the speed of sound in the gas in the gas pipe 300 based on the detection results of the first ultrasonic sensor 10 and the second ultrasonic sensor 12. do. Since the configuration for measuring the speed of sound in gas has been described above, the description is omitted. Also, in the calorimeter 2 described above, the processing unit 24 performs a second measurement process of measuring the thermal conductivity of the gas in the gas pipe 300 based on the detection result of the thermal sensor 30 . Since the configuration for measuring the thermal conductivity of gas has been described above, the description is omitted.

また、処理部24は、ガス管300内のガスの熱伝導率を計測すると、記憶部26に記憶されている複数の区間(図4参照)から、計測した熱伝導率に応じた区間(例えば、区間D1)を特定する。また、処理部24は、記憶部26に記憶されている複数の一次関数Fから特定した区間(例えば、区間D1)に応じた一次関数FD1(図5参照)を特定する。そして、処理部24は、特定した一次関数FD1と計測したガス中の音速とに基づいてガスの熱量を算出する処理を実行する。処理部24は、特定した一次関数FD1に計測したガス中の音速を代入することによりガスの熱量を算出する。 In addition, when the processing unit 24 measures the thermal conductivity of the gas in the gas pipe 300, the processing unit 24 selects from a plurality of intervals (see FIG. 4) stored in the storage unit 26 an interval corresponding to the measured thermal conductivity (for example, , section D1). Further, the processing unit 24 identifies a linear function FD1 (see FIG. 5) corresponding to the identified interval (for example, interval D1) from the plurality of linear functions F stored in the storage unit 26 . Then, the processing unit 24 executes a process of calculating the calorie of the gas based on the specified linear function FD1 and the measured speed of sound in the gas. The processing unit 24 calculates the heat quantity of the gas by substituting the measured sound velocity in the gas into the specified linear function FD1.

(試験例)
図12は、上記の熱量計2により計測される混合ガスの熱量の一例を示すテーブルである。より詳細には、図12は、組成が異なる複数のガスについて、計測対象のガス中の音速と、ガスの熱伝導率に応じた区間によって定まる一次関数と、一次関数とガス中の音速とに基づいて算出される混合ガスの熱量と、演算式(11)により算出される理論値としての混合ガスの熱量Qxと、両者の誤差とを示している。図12に示すように、試験例では、熱量計2により計測される混合ガスの熱量と、理論値としての混合ガスの熱量Qxとの誤差が概ね±1%未満であることが確認された。
(Test example)
FIG. 12 is a table showing an example of the calorie of the mixed gas measured by the calorimeter 2 described above. More specifically, FIG. 12 shows, for a plurality of gases with different compositions, the speed of sound in the gas to be measured, the linear function determined by the interval according to the thermal conductivity of the gas, and the speed of sound in the linear function and the gas. , the calorie Qx of the mixed gas as a theoretical value calculated by the arithmetic expression (11), and the error between the two. As shown in FIG. 12, in the test example, it was confirmed that the error between the calorie of the mixed gas measured by the calorimeter 2 and the calorie Qx of the mixed gas as a theoretical value was generally less than ±1%.

(比較例)
図13は、比較例により算出される混合ガスの熱量の一例を示すテーブルである。比較例では、測定対象のガスの熱伝導率が異なっていても単一の一次関数に基づいてガスの熱量を算出した。単一の一次関数は、1593通りの全ての組成の混合ガスについて、混合ガス中の音速と、混合ガスの熱量との関係をプロットしたグラフから線形近似に基づいて導出した。図13は、組成が異なる複数のガスについて、計測対象のガス中の音速と、ガスの熱伝導率が異なっていても単一の一次関数と、一次関数とガス中の音速とに基づいて算出される混合ガスの熱量と、演算式(11)により算出される理論値としての混合ガスの熱量Qxと、両者の誤差とを示している。図13に示すように、比較例では、単一の一次関数に基づいて算出される混合ガスの熱量と、理論値としての混合ガスの熱量Qxとの誤差が、上記の試験例の図12に示す誤差よりも大きいことが確認された。よって、本明細書に開示する熱量計2により、組成が異なる様々なガスについてガスの熱量を精度良く計測することができることが確認された。
(Comparative example)
FIG. 13 is a table showing an example of the calorie of the mixed gas calculated according to the comparative example. In the comparative example, the calorific value of the gas was calculated based on a single linear function even if the thermal conductivity of the gas to be measured was different. A single linear function was derived based on linear approximation from a graph plotting the relationship between the speed of sound in the mixed gas and the calorific value of the mixed gas for all 1593 compositions of the mixed gas. FIG. 13 shows, for a plurality of gases with different compositions, calculation based on the sound velocity in the gas to be measured, a single linear function even if the thermal conductivity of the gas is different, and the linear function and the sound velocity in the gas. , the calorie Qx of the mixed gas as a theoretical value calculated by the arithmetic expression (11), and the error between the two. As shown in FIG. 13, in the comparative example, the error between the calorie of the mixed gas calculated based on a single linear function and the calorie Qx of the mixed gas as a theoretical value is shown in FIG. It was confirmed to be larger than the error shown. Therefore, it was confirmed that the calorific value of various gases with different compositions can be accurately measured by the calorimeter 2 disclosed in this specification.

以上、実施例の熱量計2について説明した。上記の説明から明らかなように、熱量計2は、計測対象の混合ガス中の音速を計測する第1計測処理と、混合ガスの熱伝導率を計測する第2計測処理と、を実行する処理部24を備えている。処理部24は、第1計測処理によって計測されるガス中の音速と、第2計測処理によって計測されるガスの熱伝導率とに基づいて、ガスの単位体積あたりの熱量を算出する処理を実行する。この構成によれば、様々なガスで組成が異なっていても(混合ガスに含まれる成分が異なっていても)、それに応じて、ガス中の音速とガスの熱伝導率とを計測し、それらに基づいてガスの熱量を算出することができる。したがって、組成が異なる様々なガスについてガスの熱量を簡潔な構成で精度良く計測することができる。 The calorimeter 2 of the embodiment has been described above. As is clear from the above description, the calorimeter 2 performs a first measurement process for measuring the speed of sound in the mixed gas to be measured and a second measurement process for measuring the thermal conductivity of the mixed gas. A portion 24 is provided. The processing unit 24 performs a process of calculating the heat amount per unit volume of the gas based on the sound velocity in the gas measured by the first measurement process and the thermal conductivity of the gas measured by the second measurement process. do. According to this configuration, even if various gases have different compositions (even if the components contained in the mixed gas are different), the sound velocity in the gas and the thermal conductivity of the gas are measured accordingly, and The calorific value of the gas can be calculated based on Therefore, the calorific value of various gases having different compositions can be accurately measured with a simple configuration.

また、処理部24は、第2計測処理によって計測される熱伝導率に応じた所定の一次関数(例えば、FD1)に、第1計測処理によって計測されるガス中の音速を代入することにより、ガスの熱量を算出する。この構成によれば、所定の関数にガス中の音速を代入するだけでガスの熱量を精度良く計測することができる。 In addition, the processing unit 24 substitutes the speed of sound in the gas measured by the first measurement process into a predetermined linear function (for example, FD1) according to the thermal conductivity measured by the second measurement process, Calculate the calorific value of the gas. According to this configuration, the calorie of the gas can be accurately measured simply by substituting the speed of sound in the gas into the predetermined function.

また、処理部24は、第2計測処理によって計測されるガスの熱伝導率に応じて、記憶部26に記憶されている複数の一次関数(例えば、FD1-FD7)から所定の一次関数(例えば、FD1)を特定し、特定した一次関数に第1計測処理によって計測されるガス中の音速を代入することにより、ガスの熱量を算出する。この構成によれば、複数の一次関数からガスの熱伝導率に応じた一次関数を特定することにより、ガスの熱量を精度良く計測することができる。 In addition, the processing unit 24 selects a predetermined linear function (eg, , FD1), and substituting the speed of sound in the gas measured by the first measurement process into the specified linear function to calculate the calorie of the gas. According to this configuration, by specifying a linear function corresponding to the thermal conductivity of the gas from a plurality of linear functions, it is possible to accurately measure the calorie of the gas.

所定の一次関数(例えば、FD1-FD7)は、ガスの組成に基づいて算出される熱伝導率に応じて設定される(図4-5、図10-11参照)。この構成によれば、組成が異なる様々なガスの熱量を精度良く計測することができる。 A predetermined linear function (eg, FD1-FD7) is set according to the thermal conductivity calculated based on the gas composition (see FIGS. 4-5 and 10-11). According to this configuration, it is possible to accurately measure the calorie of various gases having different compositions.

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されない。以下の説明において、上記の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 An embodiment has been described above, but specific aspects are not limited to the above embodiment. In the following description, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above description, and the description thereof is omitted.

(変形例)
(1)図14に示すように、ガス管300は、主管302と、主管302から分岐する計測管304とを備えていてもよい。計測管304に第2計測ユニット6が取り付けられていてもよい。また、計測管304には、第1バルブ90と第2バルブ92が設けられていてもよい。第1バルブ90は、第2計測ユニット6よりもガスの流れ方向の上流側に配置されている。第2バルブ92は、第2計測ユニット6よりもガスの流れ方向の下流側に配置されている。第1バルブ90及び第2バルブ92を開弁して計測対象のガスを計測管304内に流入させ、続いて第1バルブ90及び第2バルブ92を閉弁した後に、ガスの熱伝導率を計測する。
(Modification)
(1) As shown in FIG. 14 , the gas pipe 300 may include a main pipe 302 and a measurement pipe 304 branching from the main pipe 302 . A second measurement unit 6 may be attached to the measurement pipe 304 . Also, the measurement pipe 304 may be provided with the first valve 90 and the second valve 92 . The first valve 90 is arranged upstream of the second measurement unit 6 in the gas flow direction. The second valve 92 is arranged downstream of the second measurement unit 6 in the gas flow direction. After opening the first valve 90 and the second valve 92 to allow the gas to be measured to flow into the measurement pipe 304, and then closing the first valve 90 and the second valve 92, the thermal conductivity of the gas is measured. measure.

(2)熱量計2の第1計測ユニット4は、他の機器と無線通信及び/又は有線通信を実行可能な通信部(図示省略)を備えていてもよい。処理部24は、通信部を介して他の機器に情報を送信してもよい。例えば、処理部24は、計測した混合ガスの熱量の情報を他の機器に送信してもよい。また、処理部24は、通信部を介して他の機器から情報を受信してもよい。例えば、処理部24は、図4-5に示すグラフの情報を他の機器から受信してもよい。処理部24は、他の機器から受信した情報を記憶部26に記憶してもよい。 (2) The first measurement unit 4 of the calorimeter 2 may include a communication section (not shown) capable of wireless communication and/or wired communication with other devices. The processing unit 24 may transmit information to another device via the communication unit. For example, the processing unit 24 may transmit information on the measured heat amount of the mixed gas to another device. Also, the processing unit 24 may receive information from other devices via the communication unit. For example, the processing unit 24 may receive the information of the graphs shown in FIGS. 4-5 from another device. The processing unit 24 may store information received from other devices in the storage unit 26 .

(3)計測対象のガスの熱伝導率を計測する構成は上記の構成に限定されない。例えば、MEMS技術により熱線センサをマイクロチップで構成する方法を用いてガスの熱伝導率が計測されてもよい。熱線センサをマイクロチップで構成する方法については既に知られているので詳細な説明は省略する。また、計測対象のガス中の音速を計測する構成も特に限定されない。また、計測対象のガス中を伝播する音波は超音波に限定されない。 (3) The configuration for measuring the thermal conductivity of the gas to be measured is not limited to the configuration described above. For example, the thermal conductivity of gas may be measured using a method of forming a heat ray sensor with a microchip using MEMS technology. Since the method of forming a heat ray sensor with a microchip is already known, a detailed description thereof will be omitted. Also, the configuration for measuring the speed of sound in the gas to be measured is not particularly limited. Further, the sound waves propagating in the gas to be measured are not limited to ultrasonic waves.

(4)処理部24は、計測したガスの単位体積あたりの熱量と、ガスの流量とに基づいて、計測対象のガスの総熱量を算出してもよい。 (4) The processing unit 24 may calculate the total calorific value of the gas to be measured based on the measured calorific value per unit volume of the gas and the flow rate of the gas.

(5)熱量計2は、既存の流量計(例えば、超音波流量計)と組み合わされて使用されてもよい。 (5) The calorimeter 2 may be used in combination with an existing flowmeter (eg, ultrasonic flowmeter).

(6)処理部24は、複数の処理部から構成されていてもよい。 (6) The processing section 24 may be composed of a plurality of processing sections.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

2:熱量計、4:第1計測ユニット、6:第2計測ユニット、10:第1超音波センサ、12:第2超音波センサ、14:温度センサ、16:圧力センサ、20:表示部、22:操作部、24:処理部、26:記憶部、28:電源、30:熱式センサ、61:第1固定抵抗、62:第2固定抵抗、63:第3固定抵抗、64:発熱抵抗、65:差動増幅器、66:電源回路、90:第1バルブ、92:第2バルブ、300:ガス管、302:主管、304:計測管
2: calorimeter, 4: first measurement unit, 6: second measurement unit, 10: first ultrasonic sensor, 12: second ultrasonic sensor, 14: temperature sensor, 16: pressure sensor, 20: display unit, 22: operation unit, 24: processing unit, 26: storage unit, 28: power supply, 30: thermal sensor, 61: first fixed resistor, 62: second fixed resistor, 63: third fixed resistor, 64: heating resistor , 65: differential amplifier, 66: power supply circuit, 90: first valve, 92: second valve, 300: gas pipe, 302: main pipe, 304: measurement pipe

Claims (4)

計測対象のガス中を伝播する音波の速度を計測する第1計測処理と、
前記ガスの熱伝導率を計測する第2計測処理と、を実行する処理部を備えており、
前記処理部は、前記第1計測処理によって計測される音波の速度と、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率とに基づいて前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出する、熱量計。
a first measurement process for measuring the velocity of sound waves propagating in the gas to be measured;
a processing unit that executes a second measurement process for measuring the thermal conductivity of the gas,
The processing unit is a calorimeter that calculates the amount of heat per unit volume of the gas based on the speed of sound waves measured by the first measurement process and the thermal conductivity measured by the second measurement process.
前記処理部は、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率に応じた所定の関数に、前記第1計測処理によって計測される音波の速度を代入することにより、前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出する、請求項1に記載の熱量計。 The processing unit substitutes the speed of the sound wave measured by the first measurement process into a predetermined function according to the thermal conductivity measured by the second measurement process, thereby obtaining The calorimeter according to claim 1, which calculates the amount of heat. 複数の熱伝導率に応じた複数の前記関数を記憶している記憶部を備えており、
前記処理部は、前記第2計測処理によって計測される熱伝導率に応じて、前記記憶部に記憶されている複数の前記関数から所定の前記関数を特定し、特定した前記関数に前記第1計測処理によって計測される音波の速度を代入することにより、前記ガスの単位体積あたりの熱量を算出する、請求項2に記載の熱量計。
A storage unit storing a plurality of the functions corresponding to a plurality of thermal conductivities,
The processing unit specifies the predetermined function from the plurality of functions stored in the storage unit according to the thermal conductivity measured by the second measurement process, and assigns the specified function to the first 3. The calorimeter according to claim 2, wherein the amount of heat per unit volume of said gas is calculated by substituting the velocity of sound waves measured by the measurement process.
前記関数は、ガスの組成に基づいて算出される熱伝導率に応じて設定される、請求項2又は3に記載の熱量計。
4. The calorimeter according to claim 2, wherein said function is set according to thermal conductivity calculated based on gas composition.
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