JP5335728B2 - Calorific value calculation formula creation system, calorific value calculation formula creation method, calorific value measurement system, and calorific value measurement method - Google Patents

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Description

本発明はガス検査技術に係り、発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量測定システム、及び発熱量の測定方法に関する。   The present invention relates to a gas inspection technique, and relates to a calorific value calculation formula creation system, a calorific value calculation formula creation method, a calorific value measurement system, and a calorific value measurement method.

従来、混合ガスの発熱量を求める際には、高価なガスクロマトグラフィ装置等を用いて混合ガスの成分を分析する必要がある。また、混合ガスの熱伝導率及び混合ガスにおける音速を測定することにより、混合ガスに含まれるメタン(CH4)、プロパン(C38)、窒素(N2)、及び炭酸ガス(CO2)の成分比率を算出し、混合ガスの発熱量を求める方法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, when determining the calorific value of a mixed gas, it is necessary to analyze the components of the mixed gas using an expensive gas chromatography apparatus or the like. Further, by measuring the thermal conductivity of the mixed gas and the speed of sound in the mixed gas, methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) contained in the mixed gas. ) Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特表2004−514138号公報JP-T-2004-514138

しかし、特許文献1に開示された方法は、熱伝導率を測定するためのセンサの他に、音速を測定するための高価な音速センサが必要である。そこで、本発明は、ガスの発熱量を容易に測定可能な発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量測定システム、及び発熱量の測定方法を提供することを目的の一つとする。   However, the method disclosed in Patent Document 1 requires an expensive sound speed sensor for measuring sound speed in addition to the sensor for measuring thermal conductivity. Accordingly, an object of the present invention is to provide a calorific value calculation formula creation system, a calorific value calculation formula creation method, a calorific value measurement system, and a calorific value measurement method capable of easily measuring the calorific value of gas. I will.

本発明の態様によれば、(a)複数種類のガス成分を含む複数の混合ガスのそれぞれを加熱する発熱素子と、(b)複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の値、及び発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの複数の混合ガスのそれぞれの物性の値を計測する計測機構と、(c)複数の混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、計測されたガス温度の値、及び複数の発熱温度に対して計測された物性の値に基づいて、ガス温度及び複数の発熱温度に対する物性を独立変数とし、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と、を備える、発熱量算出式作成システムが提供される。なお、物性とは、例えば放熱係数又は熱伝導率である。   According to the aspect of the present invention, (a) a heating element that heats each of a plurality of mixed gases including a plurality of types of gas components, and (b) a gas temperature value of each of the plurality of mixed gases, and a heating element A measurement mechanism for measuring the values of the physical properties of the plurality of mixed gases when heat is generated at a plurality of heat generation temperatures; and (c) a known calorific value of each of the plurality of mixed gases and a value of the measured gas temperature. And a formula creation module that creates a calorific value calculation formula using the physical properties of the gas temperature and the plural exothermic temperatures as independent variables and the calorific value as a dependent variable based on the physical property values measured for the plural exothermic temperatures. A calorific value calculation formula creating system is provided. The physical property is, for example, a heat dissipation coefficient or thermal conductivity.

本発明の他の態様によれば、(a)複数種類のガス成分を含む複数の混合ガスを準備することと、(b)複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の値を計測することと、(c)発熱素子を複数の発熱温度で発熱させたときの複数の混合ガスのそれぞれの物性の値を計測することと、(d)複数の混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、計測されたガス温度の値、及び複数の発熱温度に対して計測された物性の値に基づいて、ガス温度及び複数の発熱温度に対する物性を独立変数とし、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。   According to another aspect of the present invention, (a) preparing a plurality of mixed gases containing a plurality of types of gas components, (b) measuring a value of each gas temperature of the plurality of mixed gases, (C) measuring values of physical properties of a plurality of mixed gases when the heating element is heated at a plurality of heat generation temperatures; and (d) measuring values of known calorific values of the plurality of mixed gases. Based on the measured gas temperature values and the physical property values measured for multiple exothermic temperatures, the calorific value calculation formula with the physical properties for the gas temperature and multiple exothermic temperatures as independent variables and the exothermic amount as a dependent variable A method for creating a calorific value calculation formula is provided.

本発明のさらに他の態様によれば、(a)発熱量が未知の計測対象混合ガスのガス温度の値、及び発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの物性の値を計測する計測機構と、(b)ガス温度及び複数の発熱温度に対する物性を独立変数とし、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、(c)発熱量算出式のガス温度の独立変数及び複数の発熱温度に対する物性の独立変数に、計測対象混合ガスのガス温度の値及び複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの物性の値を代入し、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と、を備える、発熱量測定システムが提供される。なお、物性とは、例えば放熱係数又は熱伝導率である。   According to still another aspect of the present invention, (a) the gas temperature value of the measurement target mixed gas whose calorific value is unknown, and the physical property values of the measurement target mixed gas when the heating element generates heat at a plurality of heat generation temperatures. (B) a formula storage device that stores a calorific value calculation formula having physical properties for the gas temperature and a plurality of exothermic temperatures as independent variables and a calorific value as a dependent variable; and (c) a calorific value calculation formula. Substituting the gas temperature value of the measurement target mixed gas and the physical property value of the measurement target mixed gas with respect to multiple exothermic temperatures into the independent variable of the gas temperature and the physical property independent variable for multiple exothermic temperatures, A calorific value measurement system is provided, comprising a calorific value calculation module for calculating a calorific value. The physical property is, for example, a heat dissipation coefficient or thermal conductivity.

本発明のまたさらに他の態様によれば、(a)発熱量が未知の計測対象混合ガスのガス温度の値、及び発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの物性の値を計測することと、(b)ガス温度及び複数の発熱温度に対する物性を独立変数とし、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、(c)発熱量算出式のガス温度の独立変数及び複数の発熱温度に対する物性の独立変数に、計測対象混合ガスのガス温度の値及び複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの物性の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、を含む、発熱量の測定方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, (a) the value of the gas temperature of the measurement target mixed gas whose calorific value is unknown, and the physical properties of the measurement target mixed gas when the heating element generates heat at a plurality of heat generation temperatures. Measuring a value; (b) preparing a calorific value calculation formula having the physical properties of the gas temperature and a plurality of exothermic temperatures as independent variables and a calorific value as a dependent variable; and (c) gas of the calorific value calculation formula. Substituting the value of the gas temperature of the gas mixture to be measured and the value of the gas property of the gas mixture to be measured for multiple heat generation temperatures into the temperature independent variable and the property independent variable for multiple heat generation temperatures, the calorific value of the gas mixture to be measured And a calorific value measurement method is provided.

本発明によれば、ガスの発熱量を容易に測定可能な発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量測定システム、及び発熱量の測定方法を提供可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a calorific value calculation formula creation system, a calorific value calculation formula creation method, a calorific value measurement system, and a calorific value measurement method that can easily measure the calorific value of gas.

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素子に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the heat generating element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る測温素子に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the temperature measuring element 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素子の発熱温度と、ガスの放熱係数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the heat_generation | fever temperature of the heat generating element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the thermal radiation coefficient of gas. 本発明の第1の実施の形態に係るガス物性値測定システムの第1の模式図である。1 is a first schematic diagram of a gas property value measurement system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るガス物性値測定システムの第2の模式図である。It is a 2nd schematic diagram of the gas physical property value measurement system 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ガス物性値測定システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gas physical property value measurement system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2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 the 2nd Embodiment of this invention, and a thermal radiation coefficient. 本発明の第3の実施の形態に係るガス物性値測定システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gas physical property value measurement system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るガスの濃度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 density | concentration of the gas which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and a heat dissipation coefficient. 本発明の第4の実施の形態に係るガス物性値測定システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gas physical property value measurement 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測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measuring method of the emitted-heat amount which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の実施例1に係るサンプル混合ガスの組成と、発熱量と、を示す表である。It is a table | surface which shows the composition of the sample mixed gas and calorific value which concern on Example 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の実施例1に係るサンプル混合ガスの算出された発熱量と、真の発熱量と、を示すグラフである。It is a graph which shows the calorific value computed and the true calorific value of the sample mixed gas concerning Example 1 of an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態の実施例1に係るサンプル混合ガスの真の発熱量と、算出された発熱量と、の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the true calorific value of the sample mixed gas which concerns on Example 1 of embodiment of this invention, and the calculated calorific value. 本発明の実施の形態の実施例2に係るサンプル混合ガスの算出された発熱量の真値からの誤差を示す第1のグラフである。It is a 1st graph which shows the difference | error from the true value of the calculated calorific value of the sample mixed gas which concerns on Example 2 of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の実施例2に係るサンプル混合ガスの算出された発熱量の真値からの誤差を示す第2のグラフである。It is a 2nd graph which shows the difference | error from the true value of the calculated calorific value of the sample mixed gas which concerns on Example 2 of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の実施例2に係るサンプル混合ガスの算出された発熱量の真値からの誤差を示す第3のグラフである。It is a 3rd graph which shows the error from the true value of the calorific value calculated of the sample mixed gas which concerns on Example 2 of embodiment of this invention.

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ガス物性値測定システムに用いられるマイクロチップ8について説明する。マイクロチップ8は、キャビティ66が設けられた基板60、及び基板60上にキャビティ66を覆うように配置された絶縁膜65を備える。基板60の厚みは、例えば0.5mmである。また、基板60の縦横の寸法は、例えばそれぞれ1.5mm程度である。絶縁膜65のキャビティ66を覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。さらにマイクロチップ8は、絶縁膜65のダイアフラムの部分に設けられた発熱素子61と、発熱素子61を挟むように絶縁膜65のダイアフラムの部分に設けられた第1の測温素子62及び第2の測温素子63と、基板60上に設けられた第3の測温素子64と、を備える。
(First embodiment)
First, the microchip 8 used in the gas property value measurement system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 which is a perspective view and FIG. 2 which is a cross-sectional view seen from the II-II direction. . The microchip 8 includes a substrate 60 provided with a cavity 66, and an insulating film 65 disposed on the substrate 60 so as to cover the cavity 66. The thickness of the substrate 60 is, for example, 0.5 mm. The vertical and horizontal dimensions of the substrate 60 are, for example, about 1.5 mm. A portion of the insulating film 65 covering the cavity 66 forms a heat insulating diaphragm. Furthermore, the microchip 8 includes a heating element 61 provided in the diaphragm portion of the insulating film 65, a first temperature measuring element 62 and a second temperature measuring element 62 provided in the diaphragm portion of the insulating film 65 so as to sandwich the heating element 61. Temperature measuring element 63 and a third temperature measuring element 64 provided on the substrate 60.

発熱素子61は、キャビティ66を覆う絶縁膜65のダイアフラムの部分の中心に配置されている。発熱素子61は、例えば抵抗器であり、電力を与えられて発熱し、発熱素子61に接する雰囲気ガスを加熱する。第1の測温素子62、第2の測温素子63、及び第3の測温素子64のそれぞれは、例えば抵抗器であり、発熱素子61が発熱する前の雰囲気ガスのガス温度を検出する。なお、第1の測温素子62、第2の測温素子63、及び第3の測温素子64のいずれかのみを用いてガス温度を検出してもよい。あるいは、第1の測温素子62が検出したガス温度と、第2の測温素子63が検出したガス温度と、の平均値を、ガス温度として採用してもよい。以下においては、第1の測温素子62及び第2の測温素子63が検出したガス温度の平均値をガス温度として採用する例を説明するが、これに限定されない。   The heating element 61 is disposed at the center of the diaphragm portion of the insulating film 65 that covers the cavity 66. The heating element 61 is a resistor, for example, and generates heat when power is applied to heat the atmospheric gas in contact with the heating element 61. Each of the first temperature measuring element 62, the second temperature measuring element 63, and the third temperature measuring element 64 is a resistor, for example, and detects the gas temperature of the atmospheric gas before the heating element 61 generates heat. . Note that the gas temperature may be detected using only any one of the first temperature measuring element 62, the second temperature measuring element 63, and the third temperature measuring element 64. Alternatively, an average value of the gas temperature detected by the first temperature measuring element 62 and the gas temperature detected by the second temperature measuring element 63 may be adopted as the gas temperature. In the following, an example in which the average value of the gas temperatures detected by the first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 is adopted as the gas temperature will be described, but the present invention is not limited to this.

基板60の材料としては、シリコン(Si)等が使用可能である。絶縁膜65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66は、異方性エッチング等により形成される。また発熱素子61、第1の測温素子62、第2の測温素子63、及び第3の測温素子64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 60, silicon (Si) or the like can be used. As a material of the insulating film 65, silicon oxide (SiO 2 ) or the like can be used. The cavity 66 is formed by anisotropic etching or the like. In addition, platinum (Pt) or the like can be used as a material for each of the heating element 61, the first temperature measuring element 62, the second temperature measuring element 63, and the third temperature measuring element 64. It can be formed.

図3に示すように、発熱素子61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、直列に接続された抵抗素子164と抵抗素子165との間、又は抵抗素子165の接地端子に電気的に接続される。各抵抗素子162−165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、抵抗素子165と抵抗素子164との間には、例えば1.4Vの電圧VL1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 element 61, 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 has a resistance element 162 and a resistance element 163 connected in series, a resistance element 163 and a resistance element 164 connected in series, and a resistance element 164 and a resistance connected in series. It is electrically connected to the element 165 or to the ground terminal of the resistance element 165. By appropriately determining the resistance value of each resistance element 162-165, for example, when a voltage Vin of 5.0 V is applied to one end of the resistance element 162, the resistance element 163 and the resistance element 162 have a voltage of 2.4 V, 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, and a voltage V L1 of, for example, 1.4 V is generated between the resistance element 165 and the resistance element 164.

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164及び抵抗素子165の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチSW3が設けられており、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SW4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 resistance element 164 and the resistance element 165 and between the negative input terminal of the operational amplifier, and between the ground terminal of the resistive element 165 and the negative input terminal of the operational amplifier. A switch SW4 is provided.

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,SW4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,SW4は切断される。オペアンプ170の−入力端子に1.4Vの電圧VL1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,SW4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SW4のみが通電され、スイッチSW1,SW2,SW3は切断される。したがって、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4の開閉によって、オペアンプ170の−入力端子に0V又は3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,SW4の開閉によって、発熱素子61の発熱温度を定める印加電圧を3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, SW3, SW4 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, SW4 are disconnected. When a voltage V L1 of 1.4 V is applied to the negative input terminal of the operational amplifier 170, only the switch SW3 is energized and the switches SW1, SW2, and SW4 are disconnected. When a voltage V L0 of 0 V is applied to the negative input terminal of the operational amplifier 170, only the switch SW4 is energized and the switches SW1, SW2, and SW3 are disconnected. Therefore, either 0V or a three-stage voltage can be applied to the negative input terminal of the operational amplifier 170 by opening and closing the switches SW1, SW2, SW3, and SW4. Therefore, the applied voltage that determines the heat generation temperature of the heat generating element 61 can be set in three stages by opening and closing the switches SW1, SW2, SW3, and SW4.

図1及び図2に示す発熱素子61は、温度によって抵抗値が変化する。発熱素子61の発熱温度THと、発熱素子61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、発熱素子61の抵抗値RHは、発熱素子61の駆動電力PHと、発熱素子61の通電電流IHから、下記(2)式で与えられる。
RH = PH / IH 2 ・・・(2)
あるいは発熱素子61の抵抗値RHは、発熱素子61にかかる電圧VHと、発熱素子61の通電電流IHから、下記(3)式で与えられる。
RH = VH / IH ・・・(3)
The heating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 changes its resistance value depending on the temperature. A heat producing temperature T H of the heater element 61, the relationship between the resistance value R H of the heater element 61 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. Further, the resistance value R H of the heating element 61 is given by the following equation (2) from the driving power P H of the heating element 61 and the energization current I H of the heating element 61.
R H = P H / I H 2 (2)
Alternatively, the resistance value R H of the heating element 61 is given by the following equation (3) from the voltage V H applied to the heating element 61 and the energization current I H of the heating element 61.
R H = V H / I H (3)

ここで、発熱素子61の発熱温度THは、発熱素子61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、発熱素子61の発熱と、発熱素子61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、発熱素子61の駆動電力PHを、発熱素子61の発熱温度THと雰囲気ガスの温度TIとの差で割ることにより、雰囲気ガスの放熱係数MIが得られる。なお、放熱係数MIの単位は、例えばW/℃である。
MI = PH / (TH - TI) ・・・(4)
Here, the heat generation temperature TH of the heat generating element 61 is stabilized when the heat generating element 61 and the atmospheric gas are in thermal equilibrium. The thermally balanced state refers to a state in which the heat generation of the heating element 61 and the heat dissipation from the heating element 61 to the atmospheric gas are balanced. In equilibrium, as shown in the following equation (4), the driving power P H of the heater element 61 is divided by the difference between the temperature T I of the heating temperature T H and the ambient gas of the heater element 61, the atmospheric gas A heat dissipation coefficient M I is obtained. The unit of the heat dissipation coefficient M I is, for example, W / ° C.
M I = P H / (T H -T I ) (4)

発熱素子61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)式から発熱素子61の発熱温度THが算出可能である。また、雰囲気ガスの温度TIは、図1に示す第1の測温素子62及び第2の測温素子63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8を用いて、雰囲気ガスの放熱係数MIが算出可能である。 And current I H flowing in the heater element 61, the driving power P H or the voltage V H, capable of measuring, (1) to (3) heat producing temperature T H of the heater element 61 can be calculated from the equation. Further, the temperature T I of the atmospheric gas can be measured by the first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 shown in FIG. Thus, by using the microchip 8 shown in Figs. 1 and 2, the radiation coefficient M I of the atmosphere gas can be calculated.

マイクロチップ8は、マイクロチップ8の底面に配置された断熱部材18を介して、雰囲気ガスが充填されるチャンバ等に固定される。断熱部材18を介してマイクロチップ8をチャンバ等に固定することにより、マイクロチップ8の温度が、チャンバ等の内壁の温度変動の影響を受けにくくなる。断熱部材18はガラス等からなり、熱伝導率は、例えば1.0W/(m・K)以下である。   The microchip 8 is fixed to a chamber or the like filled with atmospheric gas via a heat insulating member 18 disposed on the bottom surface of the microchip 8. By fixing the microchip 8 to the chamber or the like via the heat insulating member 18, the temperature of the microchip 8 becomes less susceptible to the temperature fluctuation of the inner wall of the chamber or the like. The heat insulating member 18 is made of glass or the like, and the thermal conductivity is, for example, 1.0 W / (m · K) or less.

図4に示すように、第1の測温素子62の一端には、例えば、オペアンプ270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270の−入力端子及び出力端子と並列に、抵抗素子261が接続される。オペアンプ270の+入力端子は、直列に接続された抵抗素子264と抵抗素子265との間に電気的に接続される。これにより、第1の測温素子62には、0.3V程度の弱い電圧が加えられる。   As shown in FIG. 4, for example, a negative input terminal of an operational amplifier 270 is electrically connected to one end of the first temperature measuring element 62, and the other end is grounded. In addition, a resistance element 261 is connected in parallel with the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 270. The positive input terminal of the operational amplifier 270 is electrically connected between the resistance element 264 and the resistance element 265 connected in series. Thereby, a weak voltage of about 0.3 V is applied to the first temperature measuring element 62.

ここで、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。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)
Here, 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. The sum of 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 volume ratio V D of the gas D is 1 as given by the following equation (5). .
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素子61の発熱温度THに依存するので、混合ガスの放熱係数MIは、発熱素子61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)
Further, since the radiation coefficient of gas depends on the heating temperature T H of the heater element 61, the radiation coefficient M I of the mixed gas, as a function of the heat producing temperature T H of the heater element 61 is given by the following equation (8).
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、発熱素子61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)式で与えられる。また、発熱素子61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、発熱素子61の発熱温度がTH3のときの混合ガスの放熱係数MI(TH3)は下記(11)式で与えられる。なお、発熱温度TH1、発熱温度TH2、発熱温度TH3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)
MI (TH3)= MA(TH3)×VA+ MB(TH3)×VB+ MC(TH3)×VC+MD(TH3)×VD ・・・(11)
Therefore, the heat release coefficient M I (T H1 ) of the mixed gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is T H1 is given by the following equation (9). Further, the heat release coefficient M I (T H2 ) of the mixed gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is T H2 is given by the following equation (10), and the mixture gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is T H3 is given. The heat radiation coefficient M I (T H3 ) is given by the following equation (11). The exothermic temperature T H1 , the exothermic temperature T H2 , and the exothermic temperature T H3 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)
M I (T H3 ) = M A (T H3 ) × V A + M B (T H3 ) × V B + M C (T H3 ) × V C + M D (T H3 ) × V D・ ・ ・ ( 11)

ここで、発熱素子61の発熱温度THに対して各ガス成分の放熱係数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)が非線形性を有する場合、上記(9)乃至(11)式は、線形独立な関係を有する。また、発熱素子61の発熱温度THに対して各ガス成分の放熱係数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)が線形性を有する場合でも、発熱素子61の発熱温度THに対する各ガス成分の放熱係数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)の変化率が異なる場合は、上記(9)乃至(11)式は、線形独立な関係を有する。さらに、(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。 Here, the heat dissipation coefficients M A (T H ), M B (T H ), M C (T H ), and M D (T H ) of each gas component are nonlinear with respect to the heat generation temperature T H of the heat generating element 61. (9) to (11) have a linearly independent relationship. Further, the heat dissipation coefficients M A (T H ), M B (T H ), M C (T H ), and M D (T H ) of each gas component have linearity with respect to the heat generation temperature T H of the heat generating element 61. Even if it has, the rate of change of the radiation coefficient M A (T H ), M B (T H ), M C (T H ), M D (T H ) of each gas component with respect to the heat generation temperature T H of the heating element 61 When they are different, the above equations (9) to (11) have a linearly independent relationship. Further, when the equations (9) to (11) have a linearly independent relationship, the equations (5) and (9) to (11) have a linearly independent relationship.

図5は、天然ガスに含まれるメタン(CH4)、プロパン(C38)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)の放熱係数と発熱素子61の発熱温度の関係を示すグラフである。発熱素子61の発熱温度に対して、メタン(CH4)、プロパン(C38)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)のそれぞれのガス成分の放熱係数は線形性を有する。しかし、発熱素子61の発熱温度に対する放熱係数の変化率は、メタン(CH4)、プロパン(C38)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)のそれぞれで異なる。したがって、混合ガスを構成するガス成分がメタン(CH4)、プロパン(C38)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)であるである場合、上記(9)乃至(11)式は、線形独立な関係を有する。 FIG. 5 shows the relationship between the heat release coefficient of the heating element 61 and the heat release coefficient of methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) contained in natural gas. It is a graph. The heat release coefficient of each gas component of methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) has linearity with respect to the heat generation temperature of the heat generating element 61. . However, the rate of change of the heat dissipation coefficient with respect to the heat generation temperature of the heat generating element 61 is different for each of methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ). Therefore, 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 (9) to (11 ) Has a linearly independent relationship.

(9)乃至(11)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),MA(TH3),MB(TH3),MC(TH3),MD(TH3)の値は、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),MI(TH3)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), MI (TH3)] ・・・(12)
VB=f2[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)] ・・・(13)
VC=f3[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)] ・・・(14)
VD=f4[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)] ・・・(15)
The heat release coefficients M A (T H1 ), M B (T H1 ), M C (T H1 ), M D (T H1 ), M A (T H2 ) of the gas components in the equations (9) to (11) , M B (T H2 ), M C (T H2 ), M D (T H2 ), M A (T H3 ), M B (T H3 ), M C (T H3 ), M D (T H3 ) The value 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 Each of the volume ratios V D is expressed as a function of the heat release coefficient M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ) of the mixed gas as shown in the following equations (12) to (15). Given. 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 ), M I (T H3 )] (12)
V B = f 2 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 )] (13)
V C = f 3 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 )] (14)
V D = f 4 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 )] (15)

さらに、ボイルシャルルの法則により、ガスの体積はガスそのものの温度に比例する。ここで、例えば、発熱素子61を発熱させる前の混合ガスの温度をTIとすると、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のそれぞれは、下記(16)乃至(19)式に示すように、混合ガスの放熱係数MI(TH1),MI(TH2),MI(TH3)及び混合ガスの温度TIの関数として与えられる。
VA=f1[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI ] ・・・(16)
VB=f2[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI ] ・・・(17)
VC=f3[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI ] ・・・(18)
VD=f4[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI ] ・・・(19)
Furthermore, according to Boyle's Law, the volume of the gas is proportional to the temperature of the gas itself. Here, for example, if the temperature of the mixed gas before the heating element 61 generates heat is T I , 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 Each of the volume ratios V D of the mixed gas has a heat release coefficient M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ) and a mixture as shown in the following equations (16) to (19). It is given as a function of the gas temperature T I.
V A = f 1 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (16)
V B = f 2 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (17)
V C = f 3 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (18)
V D = f 4 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (19)

ここで、上記(6)式に(16)乃至(19)式を代入することにより、下記(20)式が得られる。
Q = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD
= KA×f1[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI ]
+ KB×f2[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI ]
+ KC×f3[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI ]
+ KD×f4[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI ] ・・・(20)
Here, the following equation (20) is obtained by substituting the equations (16) to (19) 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 ), M I (T H3 ), T I ]
+ K B × f 2 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ]
+ K C × f 3 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ]
+ K D × f 4 [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (20)

上記(20)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、発熱素子61の発熱温度がTH1,TH2,TH3である場合の混合ガスの放熱係数MI(TH1),MI(TH2),MI(TH3)と、混合ガスの温度TI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(21)式で与えられる。
Q = g[MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI ] ・・・(21)
As is clear from the above equation (20), the calorific value Q per unit volume of the mixed gas is the heat release coefficient M I (M 1) of the mixed gas when the heat generation temperature of the heating element 61 is T H1 , T H2 , T H3. T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ) and the temperature of the mixed gas T I are given by equations. Therefore, the calorific value Q of the mixed gas is given by the following equation (21), where g is a symbol representing a function.
Q = g [M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), T I ] (21)

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(21)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、発熱素子61の発熱温度がTH1,TH2,TH3である場合の検査対象混合ガスの放熱係数MI(TH1),MI(TH2),MI(TH3)と、検査対象混合ガスの温度TIと、を計測し、(21)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 (21) is obtained in advance for the 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 radiation coefficient M I of the mixed gas to be examined when the heat producing temperature of the heater element 61 is T H1, T H2, T H3 (T H1), M I (T H2), M I (T H3 ) And the temperature T I of the inspection target mixed gas and substituting it into the equation (21) makes it possible to uniquely determine the calorific value Q of the inspection target mixed gas.

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(22)式で与えられる、発熱素子61の少なくともn−1種類の発熱温度TH1,TH2,TH3,・・・,THn-1に対する混合ガスの放熱係数MI(TH1),MI(TH2),MI(TH3),・・・,MI(THn-1)と、混合ガスの温度TIと、を変数とする方程式を予め取得する。そして、発熱素子61のn−1種類の発熱温度TH1,TH2,TH3,・・・,THn-1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-1)と、検査対象混合ガスの温度TIと、を計測し、(22)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-1) , TI ] ・・・(22)
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−1 types of heat generation temperatures T H1 , T H2 , T H3,. T Hn-1 radiation coefficient of the mixed gas to M I (T H1), M I (T H2), M I (T H3), ···, M I and (T Hn-1), the temperature T of the mixed gas An equation having I and V as variables is acquired in advance. Then, n-1 kinds of the heating temperatures T H1, T H2, T H3 of the heater element 61, ..., for T Hn-1, each of the volume fraction of n kinds of gas components is unknown mixed gas to be examined Measure the heat dissipation coefficient M I (T H1 ), M I (T H2 ), M I (T H3 ), ..., M I (T Hn-1 ) and the temperature T I of the gas mixture to be inspected. By substituting into the equation (22), 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-1 ), T I ] ... (22)

ただし、混合ガスが、ガス成分としてメタン(CH4)、プロパン(C38)に加えて、jを自然数として、メタン(CH4)とプロパン(C38)以外のアルカン(Cj2j+2)を含む場合、メタン(CH4)とプロパン(C38)以外のアルカン(Cj2j+2)を、メタン(CH4)とプロパン(C38)の混合物とみなしても、(22)式の算出には影響しない。例えば、エタン(C26)、ブタン(C410)、ペンタン(C512)、ヘキサン(C614)を、下記(23)乃至(26)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(C38)の混合物とみなして(22)式を算出してもかまわない。
C2H6 = 0.5 CH4 + 0.5 C3H8 ・・・(23)
C4H10 = -0.5 CH4 + 1.5 C3H8 ・・・(24)
C5H12 = -1.0 CH4 + 2.0 C3H8 ・・・(25)
C6H14 = -1.5 CH4 + 2.5 C3H8 ・・・(26)
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 (22). 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 (23) to (26): The formula (22) 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 ... (23)
C 4 H 10 = -0.5 CH 4 + 1.5 C 3 H 8 ... (24)
C 5 H 12 = -1.0 CH 4 + 2.0 C 3 H 8 ... (25)
C 6 H 14 = -1.5 CH 4 + 2.5 C 3 H 8 ... (26)

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(C38)に加えて、メタン(CH4)とプロパン(C38)以外のz種類のアルカン(Cj2j+2)を含む場合、少なくともn−z−1種類の発熱温度における混合ガスの放熱係数MI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 having at least the heat release coefficient M I of the mixed gas at nz−1 types of exothermic temperatures may be obtained.

なお、(22)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(22)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、(22)式の算出に用いられた混合ガスに含まれている場合も、(22)式を利用可能である。例えば、(22)式の算出に用いられた混合ガスが、メタン(CH4)、プロパン(C38)、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(C38)、及び二酸化炭素(CO2)の3種類のガス成分のみを含む場合も、検査対象混合ガスの発熱量Qの算出に(22)式を利用可能である。 In addition, when the type of the gas component of the mixed gas used for the calculation of the equation (22) and the type of the gas component of the mixed gas to be inspected whose calorific value Q per unit volume is unknown are the same. Of course, the equation (22) 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 (22), Equation (22) can be used. For example, the mixed gas used in the calculation of the equation (22) has four types of gas components, methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ). In some cases, the mixed gas to be inspected does not contain nitrogen (N 2 ) but contains only three kinds of gas components, methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), and carbon dioxide (CO 2 ). The equation (22) can be used to calculate the calorific value Q of the inspection target mixed gas.

さらに、(22)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(C38)を含む場合、検査対象混合ガスが、(22)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(Cj2j+2)を含んでいても、(22)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(C38)以外のアルカン(Cj2j+2)を、メタン(CH4)とプロパン(C38)の混合物とみなしても、(22)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 (22) includes 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 (22). Even if the alkane (C j H 2j + 2 ) not contained in the mixed gas is contained, the formula (22) 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 (22) Formula.

ここで、図6に示す第1の実施の形態に係るガス物性値測定システム20は、発熱量Q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、図1及び図2に示す発熱素子61、第1の測温素子62及び第2の測温素子63を用いて、サンプル混合ガスの複数の放熱係数MIの値及びサンプル混合ガスの温度TIの値を計測する図6に示す計測機構10と、を備える。さらに、ガス物性値測定システムは、サンプル混合ガスの既知の発熱量Qの値、サンプル混合ガスの複数の放熱係数MIの値、及びサンプル混合ガスの温度TIの値に基づいて、発熱素子61の複数の発熱温度に対するガスの放熱係数MI及びガスの温度TIを独立変数とし、ガスの発熱量Q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。 Here, the gas property value measurement system 20 according to the first embodiment shown in FIG. 6 includes a chamber 101 filled with a sample mixed gas having a known calorific value Q, and the heat generation shown in FIGS. The element 61, the first temperature measuring element 62, and the second temperature measuring element 63 are used to measure the values of the plurality of heat dissipation coefficients M I of the sample mixed gas and the temperature T I of the sample mixed gas in FIG. Measuring mechanism 10 shown. Further, the gas property value measurement system is configured to generate a heating element based on a known calorific value Q of the sample mixed gas, a plurality of heat dissipation coefficients M I of the sample mixed gas, and a temperature T I of the sample mixed gas. An equation creation module 302 is provided that creates a calorific value calculation formula with the gas heat release coefficient M I and the gas temperature T I as independent variables and the gas calorific value Q as a dependent variable. The sample mixed gas includes a plurality of types of gas components.

計測機構10は、サンプル混合ガスが注入されるチャンバ101内に配置された、図1及び図2を用いて説明したマイクロチップ8を備える。マイクロチップ8は、断熱部材18を介してチャンバ101内に配置されている。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 measurement mechanism 10 includes the microchip 8 described with reference to FIGS. 1 and 2 disposed in a chamber 101 into which a sample mixed gas is injected. The microchip 8 is disposed in the chamber 101 via the heat insulating member 18. 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.

それぞれ発熱量Qが異なる4種類のサンプル混合ガスが使用される場合、図7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を介してガス物性値測定システム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 with different calorific values Q are used, as shown in FIG. 7, the first gas cylinder 50A for storing the first sample mixed gas and the second sample mixed gas for storing the second sample mixed gas are used. A second gas cylinder 50B, a third gas cylinder 50C for storing a third sample mixed gas, and a fourth gas cylinder 50D for storing a 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 gas property value measurement 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を介してガス物性値測定システム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 gas property value measurement 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を介してガス物性値測定システム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 gas property value measurement 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を介してガス物性値測定システム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 gas property value measurement system 20 via the flow paths 92D, 93, and 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、例えばメタン(CH4)、プロパン(C38)、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 includes four kinds of gas components, for example, methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ).

第1のサンプル混合ガスがチャンバ101に充填された後、マイクロチップ8の図1及び図2に示す第1の測温素子62及び第2の測温素子63は、発熱素子61が発熱する前の第1のサンプル混合ガスの温度TIを検出する。その後、発熱素子61は、図6に示す駆動回路303から駆動電力PHを与えられる。駆動電力PHを与えられることにより、図1及び図2に示す発熱素子61は、例えば、100℃、150℃、及び200℃で発熱する。 After the first sample mixed gas is filled in the chamber 101, the first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8 are before the heating element 61 generates heat. The temperature T I of the first sample mixed gas is detected. Thereafter, the heater element 61 is provided with a driving power P H from the driving circuit 303 shown in FIG. By applies driving power P H, the heater element 61 shown in FIGS. 1 and 2, for example, 100 ° C., to heat at 0.99 ° C., and 200 ° C..

図6に示すチャンバ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。第2乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれがチャンバ101に充填された後、マイクロチップ8は、第2乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれの温度TIを検出する。また、図1及び図2に示す発熱素子61は、駆動電力PHを与えられ、100℃、150℃、及び200℃で発熱する。 After the first sample mixed gas is removed from the chamber 101 shown in FIG. 6, the chamber 101 is sequentially filled with the second to fourth sample mixed gases. After each of the second to fourth sample mixed gas is filled into the chamber 101, the microchip 8 detects the second to the respective temperatures T I of the fourth sample mixed gas. Further, the heater element 61 shown in Figures 1 and 2 are given the driving power P H, 100 ° C., to heat at 0.99 ° C., and 200 ° C..

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8の図1及び図2に示す発熱素子61は、少なくともn−1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(C38)以外のアルカン(Cj2j+2)は、メタン(CH4)及びプロパン(C38)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(C38)に加えてz種類のアルカン(Cj2j+2)を含む場合は、発熱素子61は、少なくともn−z−1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 element 61 shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8 is caused to generate heat at at least n−1 different types of 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 element 61 is included, the heat generating element 61 is caused to generate heat at at least nz-1 different heat generation temperatures.

さらに図6に示す計測機構10は、マイクロチップ8に接続された放熱係数算出モジュール301を備える。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8の発熱素子61の第1の駆動電力PH1を、発熱素子61の第1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温度TIと、の差で割る。これにより、発熱温度が100℃の発熱素子61と熱的に平衡な第1乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数MIの値が算出される。 Further, the measurement mechanism 10 shown in FIG. 6 includes a heat dissipation coefficient calculation module 301 connected to the microchip 8. The heat dissipation coefficient calculation module 301 uses the first driving power PH1 of the heating element 61 of the microchip 8 shown in FIGS. 1 and 2 as the first heating temperature of the heating element 61 as shown in the above equation (4). Divide by the difference between T H (here, 100 ° C.) and the temperature T I of each of the first to fourth sample mixed gases. Thus, the value of each of the radiation coefficient M I of the heating temperature is 100 ° C. of the heater element 61 in thermal equilibrium with the first through fourth sample mixed gas is calculated.

また、図6に示す放熱係数算出モジュール301は、マイクロチップ8の図1及び図2に示す発熱素子61の第2の駆動電力PH2を、発熱素子61の第2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温度TIと、の差で割る。これにより、発熱温度が150℃の発熱素子61と熱的に平衡な第1乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数MIの値が算出される。 Further, the heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 6 uses the second driving power P H2 of the heating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8 as the second heating temperature T H of the heating element 61 (here Then, it is divided by the difference between the temperature T I of each of the first to fourth sample mixed gases. Thus, the value of each of the radiation coefficient M I of the heating temperature is 0.99 ° C. of the heating element 61 and thermally equilibrium first through fourth sample mixed gas is calculated.

さらに、図6に示す放熱係数算出モジュール301は、マイクロチップ8の図1及び図2に示す発熱素子61の第3の駆動電力PH3を、発熱素子61の第3の発熱温度TH(ここでは200℃)と、第1乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれの温度TIと、の差で割る。これにより、発熱温度が200℃の発熱素子61と熱的に平衡な第1乃至第4のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数MIの値が算出される。 Furthermore, the heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 6 uses the third drive power P H3 of the heating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 of the microchip 8 as the third heating temperature T H of the heating element 61 (here Then, it is divided by the difference between the temperature T I of each of the first to fourth sample mixed gases. Thus, the value of each of the radiation coefficient M I of the heating temperature is 200 ° C. of the heater element 61 in thermal equilibrium with the first through fourth sample mixed gas is calculated.

図6に示すガス物性値測定システム20は、CPU300に接続された放熱係数記憶装置401をさらに備える。放熱係数算出モジュール301は、測定されたガスの温度の値TIと、算出した放熱係数MIの値と、を放熱係数記憶装置401に保存する。 The gas property value measurement system 20 shown in FIG. 6 further includes a heat dissipation coefficient storage device 401 connected to the CPU 300. The heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the measured gas temperature value T I and the calculated heat dissipation coefficient M I in the heat dissipation coefficient storage device 401.

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Qの値と、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の複数のガスの放熱係数MIの値と、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の複数のガスの放熱係数MIの値と、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の複数のガスの放熱係数MIの値と、複数のガスの温度TIの値と、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Q、複数の放熱係数MI、及び複数のガスの温度TIの値に基づいて、多変量解析により、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の放熱係数MI、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の放熱係数MI、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の放熱係数MI、及びガスの温度TIを独立変数とし、発熱量Qを従属変数とする発熱量算出式を算出する。 For example, the formula creation module 302 has a known calorific value Q of each of the first to fourth sample mixed gases and a value of a heat dissipation coefficient M I of a plurality of gases when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 100 ° C. when the radiation coefficient M I of the plurality of the gas when the heat producing temperature of the heater element 61 is 0.99 ° C., the value of the radiation coefficient M I of the plurality of the gas when the heat producing temperature of the heater element 61 is 200 ° C., Collect the values of the temperatures T I of the gases. Further, the formula creation module 302 uses the multivariate analysis based on the collected heat generation amount Q, the plurality of heat dissipation coefficients M I , and the values of the plurality of gas temperatures T I when the heat generation temperature of the heating element 61 is 100 ° C. the radiation coefficient M I, the radiation coefficient M I when the heat producing temperature of the heater element 61 is 0.99 ° C., the radiation coefficient MI when the heat producing temperature of the heater element 61 is 200 ° C. M I, and the temperature T I of the gas as independent variables Then, a calorific value calculation formula using the calorific value Q as a dependent variable is calculated.

なお、「多変量解析」とは、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。また、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。   Note that “multivariate analysis” refers to A.I. J Smol and B.M. In Support Vector Regression, Multiple Regression Analysis, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-141999 disclosed in “A Tutor on Support Vector Regression” by Scholkopf (NeuroCOLT Technical Report (NC-TR-98-030), 1998) Includes the disclosed fuzzy quantification theory class II. The heat dissipation coefficient calculation module 301 and the formula creation module 302 are included in a central processing unit (CPU) 300.

ガス物性値測定システム20は、CPU300に接続された式記憶装置402をさらに備える。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 gas property value measurement system 20 further includes a formula storage device 402 connected to the CPU 300. 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8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6に示すマイクロチップ8の発熱素子61を、100℃、150℃、及び200℃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 will be described in which first to fourth sample mixed gases are prepared and the heating element 61 of the microchip 8 shown in FIG. 6 generates heat at 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C.

(a)ステップS100で、図7に示す第2乃至第4の流量制御装置32B−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6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。ステップS101で、第1の測温素子62及び第2の測温素子63は、第1のサンプル混合ガスの温度TIを検出する。その後、図6に示す駆動回路303は、マイクロチップ8の図1及び図2に示す発熱素子61に第1の駆動電力PH1を与え、発熱素子61を100℃で発熱させる。さらに、図6に示す放熱係数算出モジュール301は、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の第1のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値を算出する。その後、放熱係数算出モジュール301は、第1のサンプル混合ガスの温度TIの値と、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の放熱係数MIの値と、を放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する第1の駆動電力PH1の提供を停止する。 (A) In step S100, with the valves of the second to fourth flow control devices 32B-32D shown in FIG. 7 closed, the valve of the first flow control device 32A is opened and placed in the chamber 101 shown in FIG. A first sample mixed gas is introduced. In step S101, the first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 detect the temperature T I of the first sample mixed gas. Thereafter, the driving circuit 303 shown in FIG. 6 gives a first driving power P H1 to the heater element 61 shown in Figures 1 and 2 of the microchip 8, thereby heating the heating element 61 at 100 ° C.. Additionally, the radiation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 6, the heat generation temperature of the heater element 61 to calculate the radiation coefficient M I of the first sample mixed gas when the 100 ° C.. Thereafter, the heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the value of the temperature T I of the first sample mixed gas and the value of the heat dissipation coefficient M I when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 100 ° C. in the heat dissipation coefficient storage device 401. save. Thereafter, the drive circuit 303 stops providing the first drive power P H1 to the heating element 61.

(b)ステップS102で、駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61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℃及び発熱温度200℃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6に示す駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61を150℃で発熱させる。図6に示す放熱係数算出モジュール301は、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の第1のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値を算出し、放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する駆動電力の供給を停止する。 (B) In step S102, the drive circuit 303 determines whether or not the switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 has been completed. When the switching to the heat generation temperature of 150 ° C. and the heat generation temperature of 200 ° C. is not completed, the process returns to step S101, and the drive circuit 303 shown in FIG. 6 generates heat at 150 ° C. in the heat generating element 61 shown in FIGS. Let The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 6 calculates the value of the heat dissipation coefficient M I of the first sample mixed gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 150 ° C., and stores it in the heat dissipation coefficient storage device 401. Thereafter, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating element 61.

(c)再びステップS102で、図1及び図2に示す発熱素子61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200℃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6に示す駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61を200℃で発熱させる。図6に示す放熱係数算出モジュール301は、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の第1のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値を算出し、放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する駆動電力の供給を停止する。 (C) In step S102 again, it is determined whether or not switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 is completed. When the switching to the heat generation temperature of 200 ° C. is not completed, the process returns to step S101, and the drive circuit 303 shown in FIG. 6 causes the heat generating element 61 shown in FIGS. The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 6 calculates the value of the heat dissipation coefficient M I of the first sample mixed gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 200 ° C., and stores it in the heat dissipation coefficient storage device 401. Thereafter, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating element 61.

(d)発熱素子61の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップS102からステップS103に進む。ステップS103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7に示す第1の流量制御装置32Aを閉じ、第3乃至第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6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) When the switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 is completed, the process proceeds from step S102 to step S103. In step S103, it is determined whether or not the sample mixed gas has been switched. 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. 7 is closed, the valves of the second flow control device 32B are opened while the valves of the third to fourth flow control devices 32C-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S102のループが繰り返される。まず、第2のサンプル混合ガスの温度TIの値が測定される。また、放熱係数算出モジュール301が、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の第2のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の第2のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値、及び発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の第2のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値を算出する。さらに放熱係数算出モジュール301は、測定した第2のサンプル混合ガスの温度TIの値と、算出した放熱係数MIの値と、を放熱係数記憶装置401に保存する。 (E) Similar to the first sample mixed gas, the loop of step S101 to step S102 is repeated. First, the value of the temperature T I of the second sample mixed gas is measured. In addition, the heat dissipation coefficient calculation module 301 has a value of the heat dissipation coefficient M I of the second sample mixed gas when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 100 ° C., and a second value when the heat generation temperature of the heat generating element 61 is 150 ° C. sample mixed radiation coefficient M I of the gas, and the heat generation temperature of the heater element 61 to calculate the radiation coefficient M I of the second sample mixed gas when the 200 ° C.. Further, the heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the measured value of the temperature T I of the second sample mixed gas and the calculated value of the heat dissipation coefficient M I in the heat dissipation coefficient storage device 401.

(f)その後、ステップS100乃至ステップS103のループが繰り返される。これにより、第3のサンプル混合ガスの温度TIの値及び発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、200℃のそれぞれの場合の第3のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値と、第4のサンプル混合ガスの温度TIの値及び発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、200℃のそれぞれの場合の第4のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値とが、放熱係数記憶装置401に保存される。ステップS104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Qの値、第2のサンプル混合ガスの既知の発熱量Qの値、第3のサンプル混合ガスの既知の発熱量Qの値、及び第4のサンプル混合ガスの既知の発熱量Q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、第1乃至第4のサンプル混合ガスの温度TIの値と、発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、200℃のそれぞれの場合の第1乃至第4のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値と、を読み出す。 (F) Thereafter, the loop from step S100 to step S103 is repeated. Accordingly, the value of the third sample mixed gas temperature T I and the value of the heat dissipation coefficient M I of the third sample mixed gas when the heating temperature of the heating element 61 is 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C., respectively. The value of the temperature T I of the fourth sample mixed gas and the value of the heat dissipation coefficient M I of the fourth sample mixed gas in each case where the heating temperature of the heating element 61 is 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. It is stored in the heat dissipation coefficient storage device 401. In step S104, the value of the known calorific value Q of the first sample mixed gas, the known calorific value Q of the second sample mixed gas, and the third sample mixed gas are transferred from the input device 312 to the formula creating module 302. The known calorific value Q and the known calorific value Q of the fourth sample mixed gas are input. Further, the formula creation module 302 receives the values of the temperature T I of the first to fourth sample mixed gases and the heat generation temperatures of the heating elements 61 from 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. from the heat dissipation coefficient storage device 401. the value of the radiation coefficient M I of the first through fourth sample mixed gas when reads.

(g)ステップS105で、第1乃至第4のサンプル混合ガスの発熱量Qの値と、第1乃至第4のサンプル混合ガスの温度TIの値と、発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、200℃のそれぞれの場合の第1乃至第4のサンプル混合ガスの放熱係数MIの値と、に基づいて、式作成モジュール302は、重回帰分析を行う。重回帰分析により、式作成モジュール302は、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の放熱係数MI、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の放熱係数MI、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の放熱係数MI、及びガスの温度TIを独立変数とし、発熱量Q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S106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が終了する。 (G) In step S105, the calorific values Q of the first to fourth sample mixed gas, the value of the temperature T I of the first through fourth sample mixed gases, the heat producing temperature of the heater element 61 is 100 ° C. Based on the values of the heat release coefficients M I of the first to fourth sample mixed gases in each case of 150 ° C. and 200 ° C., the formula creation module 302 performs multiple regression analysis. By multiple regression analysis, the formula creation module 302, the radiation coefficient MI when the heat producing temperature of the heater element 61 is 100 ° C. M I, the radiation coefficient MI when the heat producing temperature of the heater element 61 is 0.99 ° C. M I, heat generation of the heater element 61 A calorific value calculation formula is calculated with the heat dissipation coefficient M I and the gas temperature T I when the temperature is 200 ° C. as independent variables and the calorific value Q as a dependent variable. After that, in step S106, the formula creation module 302 stores the created calorific value calculation formula in the formula storage device 402, and the calorific value calculation formula creation method according to the first embodiment ends.

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方法によれば、計測対象混合ガスの発熱量Q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。   As described above, according to the method for creating the calorific value calculation formula according to the first embodiment, it is possible to create a calorific value calculation formula that can uniquely calculate the calorific value Q of the measurement target mixed gas. It becomes possible.

(第2の実施の形態)
図9に示すように、第2の実施の形態に係るガス物性値測定システム20のCPU300には、熱伝導率記憶装置411が接続されている。ここで、図10は、発熱素子に2mA、2.5mA、及び3mAの電流を流した際の、混合ガスの放熱係数MIと、熱伝導率と、の関係を示す。図10に示すように、混合ガスの放熱係数MIと熱伝導率は一般に比例関係にある。そこで、図9に示す熱伝導率記憶装置411は、チャンバ101に導入されるガスの放熱係数MIと熱伝導率との対応関係を、近似式あるいはテーブル等で予め保存する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 9, a thermal conductivity storage device 411 is connected to the CPU 300 of the gas property value measurement system 20 according to the second embodiment. Here, FIG. 10 shows the relationship between the heat dissipation coefficient M I of the mixed gas and the thermal conductivity when currents of 2 mA, 2.5 mA, and 3 mA are passed through the heating element. As shown in FIG. 10, the radiation coefficient M I and thermal conductivity of the mixed gas is generally in proportion. Therefore, the thermal conductivity storage device 411 shown in FIG. 9, the correspondence between the radiation coefficient M I and thermal conductivity of the gas introduced into the chamber 101, is previously stored in the approximate equation or a table or the like.

第2の実施の形態に係るCPU300は、熱伝導率算出モジュール322をさらに含む。熱伝導率算出モジュール322は、放熱係数記憶装置401から放熱係数MIの値を読み出し、熱伝導率記憶装置411からガスの放熱係数MIと熱伝導率との対応関係を読み出す。さらに熱伝導率算出モジュール322は、ガスの放熱係数MIの値と、ガスの放熱係数MI及び熱伝導率の対応関係とに基づいて、チャンバ101に導入されたガスの熱伝導率を算出する。 The CPU 300 according to the second embodiment further includes a thermal conductivity calculation module 322. The thermal conductivity calculation module 322 reads the value of the heat dissipation coefficient M I from the heat dissipation coefficient storage device 401 and reads the correspondence relationship between the heat dissipation coefficient M I of gas and the heat conductivity from the heat conductivity storage device 411. Furthermore the thermal conductivity calculation module 322 calculates the radiation coefficient M I of the gas, based on the correspondence between the radiation coefficient M I and thermal conductivity of the gas, the thermal conductivity of the gas introduced into the chamber 101 To do.

第2の実施の形態に係るガス物性値測定システム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2の実施の形態に係るガス物性値測定システム20によれば、放熱係数MIに基づいて、ガスの正確な熱伝導率の値を算出することが可能となる。 Since the other components of the gas property value measurement system 20 according to the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted. According to the gas property value measurement system 20 according to the second embodiment, it is possible to calculate an accurate thermal conductivity value of the gas based on the heat dissipation coefficient M I.

(第3の実施の形態)
図11に示すように、第3の実施の形態に係るガス物性値測定システム20のCPU300には、濃度記憶装置412がさらに接続されている。ここで、図12は、ガス温度TIが0℃、20℃、及び40℃のときのプロパンガスの放熱係数MIと、濃度と、の関係を示す。図12に示すように、ガスの放熱係数MIと、ガスの濃度とは、一般に比例関係にある。そこで、図11に示す濃度記憶装置412は、チャンバ101に導入されるガスの放熱係数MIと、濃度と、の対応関係を、近似式あるいはテーブル等で予め保存する。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 11, a concentration storage device 412 is further connected to the CPU 300 of the gas property value measurement system 20 according to the third embodiment. Here, FIG. 12 shows the relationship between the heat dissipation coefficient M I of propane gas and the concentration when the gas temperature T I is 0 ° C., 20 ° C., and 40 ° C. As shown in FIG. 12, the radiation coefficient M I of the gas, the concentration of the gas, is generally in proportional relationship. Therefore, the concentration storage device 412 shown in FIG. 11, the radiation coefficient M I of the gas introduced into the chamber 101, and the concentration, the correspondence is previously stored in the approximate equation or a table or the like.

第3の実施の形態に係るCPU300は、濃度算出モジュール323をさらに含む。濃度算出モジュール323は、放熱係数記憶装置401から放熱係数MIの値を読み出し、濃度記憶装置412からガスの放熱係数MIと、濃度と、の対応関係を読み出す。さらに濃度算出モジュール323は、ガスの放熱係数MIの値と、ガスの放熱係数MI及び濃度の対応関係とに基づいて、チャンバ101に導入されたガスの濃度を算出する。 The CPU 300 according to the third embodiment further includes a density calculation module 323. The concentration calculation module 323 reads the value of the heat dissipation coefficient M I from the heat dissipation coefficient storage device 401, and reads the correspondence between the gas heat dissipation coefficient M I and the concentration from the concentration storage device 412. Further concentration calculation module 323 the radiation coefficient M I of the gas, based on the correspondence between the radiation coefficient M I and concentration of the gas to calculate the concentration of the gas introduced into the chamber 101.

第3の実施の形態に係るガス物性値測定システム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ガス物性値測定システム20によれば、ガスの放熱係数MIに基づいて、ガスの濃度の正確な値を算出することが可能となる。 Since the other components of the gas property value measurement system 20 according to the third embodiment are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. According to the gas property value measurement system 20 according to the third embodiment, based on the radiation coefficient M I of the gas, it is possible to calculate an accurate value of the concentration of gas.

(第4の実施の形態)
図13に示すように、第4の実施の形態に係るガス物性値測定システム21は、発熱量Q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、図1及び図2に示す発熱素子61、第1の測温素子62及び第2の測温素子63を用いて、計測対象混合ガスの温度TIの値、及び計測対象混合ガスの複数の放熱係数MIの値を計測する図13に示す計測機構10と、を備える。さらに、ガス物性値測定システム21は、ガスの温度TI及び発熱素子61の複数の発熱温度に対するガスの放熱係数MIを独立変数とし、発熱量Q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、発熱量算出式のガスの温度TIの独立変数及び発熱素子61の複数の発熱温度に対するガスの放熱係数MIの独立変数に、計測対象混合ガスの温度TIの値及び発熱素子61の複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量Qの値を算出する発熱量算出モジュール305と、を備える。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, the gas property value measurement system 21 according to the fourth embodiment includes a chamber 101 filled with a measurement target mixed gas whose calorific value Q is unknown, and FIGS. 1 and 2. Using the heating element 61, the first temperature measuring element 62, and the second temperature measuring element 63, the value of the temperature T I of the measurement target mixed gas and the values of the plurality of heat dissipation coefficients M I of the measurement target mixed gas are measured. The measurement mechanism 10 shown in FIG. 13 is provided. Further, the gas property value measurement system 21 stores a calorific value calculation formula having the gas heat radiation coefficient M I for the gas temperature T I and the plurality of heat generation temperatures of the heat generating element 61 as independent variables, and the calorific value Q as a dependent variable. and wherein the storage device 402, into the independent variable of the radiation coefficients M I of the gas to the independent variables and a plurality of heat producing temperatures of the heater element 61 of the temperature T I of the calorific value calculation formula of the gas, the temperature T I of the mixed gas being measured A calorific value calculation module 305 that substitutes the value and the value of the heat dissipation coefficient M I of the measurement target mixed gas for a plurality of heat generation temperatures of the heating element 61 to calculate the value of the calorific value Q of the measurement target mixed gas.

式記憶装置402は、第1の実施の形態で説明し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(C38)、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、発熱素子61の発熱温度が100℃の場合のガスの放熱係数MIと、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合のガスの放熱係数MIと、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合のガスの放熱係数MIと、ガスの温度TIと、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 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. Further, the calorific value calculation formula, the radiation coefficient M I of the gas when the heat producing temperature of 100 ° C. of the heater element 61, the radiation coefficient M I of the gas when the heat producing temperature of the heater element 61 is 0.99 ° C., the heating elements It is assumed that the gas heat radiation coefficient M I and the gas temperature T I when the heat generation temperature of 61 is 200 ° C. 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(C38)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)を含む、発熱量Q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1及び図2に示すマイクロチップ8の第1の測温素子62及び第2の測温素子63は、発熱素子61が発熱する前の計測対象混合ガスの温度TIを検出する。その後、発熱素子61は、図13に示す駆動回路303から駆動電力PHを与えられる。駆動電力PHを与えられることにより、図1及び図2に示す発熱素子61は、100℃、150℃、及び200℃で発熱する。 In the fourth embodiment, for example, the calorific value Q including methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) at an unknown volume ratio is Unknown natural gas is introduced into the chamber 101 as a measurement target mixed gas. The first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 of the microchip 8 shown in FIGS. 1 and 2 detect the temperature T I of the measurement target mixed gas before the heating element 61 generates heat. Thereafter, the heater element 61 is provided with a driving power P H from the driving circuit 303 shown in FIG. 13. By applies driving power P H, the heater element 61 shown in FIGS. 1 and 2, 100 ° C., to heat at 0.99 ° C., and 200 ° C..

図13に示す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℃で発熱する発熱素子61と熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数MI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℃で発熱する発熱素子61と熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数MIの値、及び発熱温度200℃で発熱する発熱素子61と熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を算出する。放熱係数算出モジュール301は、計測対象混合ガスの温度TIの値と、算出した放熱係数MIの値とを、放熱係数記憶装置401に保存する。 The heat dissipation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 13 performs the heat dissipation coefficient M of the measurement target mixed gas that is in thermal equilibrium with the heat generating element 61 that generates heat at a heat generation temperature of 100 ° C. according to the method described in the above formulas (1) to (4). Calculate the value of I. Moreover, the radiation coefficient calculation module 301, the heat generation temperature of 150 radiation coefficient M I of the heater element 61 in thermal equilibrium with the mixed gas being measured produces heat at ° C., and the heating element 61 and heat heat at the heat producing temperature 200 ° C. The value of the heat dissipation coefficient M I of the gas mixture to be measured that is in equilibrium is calculated. The heat dissipation coefficient calculation module 301 stores the value of the temperature T I of the measurement target mixed gas and the calculated value of the heat dissipation coefficient M I in the heat dissipation coefficient storage device 401.

発熱量算出モジュール305は、発熱量算出式のガスの放熱係数MIの独立変数及びガスの温度TIの独立変数に、計測対象混合ガスの放熱係数MIの値及び温度TIの値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量Qの値を算出する。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Qの値を保存する。第4の実施の形態に係るガス物性値測定システム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ガス物性値測定システム20と同様であるので、説明は省略する。 Calorific value calculation module 305, the independent variable of the temperature T I independent variables and the gas of the radiation coefficient M I of the calorific value calculation formula of the gas, the values of and the temperature T I of the radiation coefficients M I of the mixed gas being measured By substituting, the value of the calorific value Q of the measurement target mixed gas is calculated. A heat generation amount storage device 403 is further connected to the CPU 300. The calorific value storage device 403 stores the calorific value Q of the measurement target mixed gas calculated by the calorific value calculation module 305. The other components of the gas property value measurement system 21 according to the fourth embodiment are the same as those of the gas property value measurement system 20 according to the first embodiment described with reference to FIG. .

次に、図14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測定方法について説明する。なお、以下の例では、図13に示すマイクロチップ8の発熱素子61を、100℃、150℃、及び200℃に発熱させる場合を説明する。   Next, a calorific value measurement method according to the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following example, the case where the heat generating element 61 of the microchip 8 shown in FIG. 13 generates heat at 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. will be described.

(a)ステップS200で、図13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、図1及び図2に示すマイクロチップ8の第1の測温素子62及び第2の測温素子63は、発熱素子61が発熱する前の計測対象混合ガスの温度TIを検出する。その後、図13に示す駆動回路303は、マイクロチップ8の図1及び図2に示す発熱素子61に第1の駆動電力PH1を与え、発熱素子61を100℃で発熱させる。図13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MIの値を算出する。さらに、放熱係数算出モジュール301は、計測対象混合ガスの温度TIの値、及び発熱素子61の発熱温度が100℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する第1の駆動電力PH1の提供を停止する。 (A) In step S200, the measurement target mixed gas is introduced into the chamber 101 shown in FIG. Next, in step S201, the first temperature measuring element 62 and the second temperature measuring element 63 of the microchip 8 shown in FIGS. 1 and 2 are measured by the temperature T of the measurement target mixed gas before the heating element 61 generates heat. I is detected. Thereafter, the driving circuit 303 shown in FIG. 13 gives a first driving power P H1 to the heater element 61 shown in Figures 1 and 2 of the microchip 8, thereby heating the heating element 61 at 100 ° C.. Figure radiation coefficient calculation module 301 shown in 13 calculates the radiation coefficient M I of the mixed gas being measured at the heat producing temperature of 100 ° C.. Further, the heat dissipation coefficient calculation module 301 displays the value of the temperature T I of the measurement target mixed gas and the value of the heat dissipation coefficient M I of the measurement target mixed gas when the heat generation temperature of the heating element 61 is 100 ° C. Save to. Thereafter, the drive circuit 303 stops providing the first drive power P H1 to the heating element 61.

(b)ステップS202で、図13に示す駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61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℃及び発熱温度200℃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13に示す駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61を150℃に発熱させる。図13に示す放熱係数算出モジュール301は、発熱素子61の発熱温度が150℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を算出し、放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する駆動電力の供給を停止する。 (B) In step S202, the drive circuit 303 shown in FIG. 13 determines whether or not switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 is completed. If the switching to the heat generation temperature of 150 ° C. and the heat generation temperature of 200 ° C. is not completed, the process returns to step S201, and the drive circuit 303 shown in FIG. 13 generates the heat generation element 61 shown in FIGS. Let Radiation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 13, the heat generation temperature of the heater element 61 calculates the radiation coefficient M I of the mixed gas to be measured in the case of 0.99 ° C., is stored in the radiation coefficient storage device 401. Thereafter, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating element 61.

(c)再びステップS202で、図1及び図2に示す発熱素子61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200℃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13に示す駆動回路303は、図1及び図2に示す発熱素子61を200℃に発熱させる。図13に示す放熱係数算出モジュール301は、発熱素子61の発熱温度が200℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を算出し、放熱係数記憶装置401に保存する。その後、駆動回路303は、発熱素子61に対する駆動電力の供給を停止する。 (C) In step S202, it is determined whether or not switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 shown in FIGS. 1 and 2 is completed. If the switching to the heat generation temperature of 200 ° C. has not been completed, the process returns to step S201, and the drive circuit 303 shown in FIG. 13 causes the heat generating element 61 shown in FIGS. Radiation coefficient calculation module 301 shown in FIG. 13, the heat generation temperature of the heater element 61 calculates the radiation coefficient M I of the mixed gas to be measured in the case of 200 ° C., is stored in the radiation coefficient storage device 401. Thereafter, the drive circuit 303 stops the supply of drive power to the heating element 61.

(d)発熱素子61の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップS202からステップS203に進む。ステップS203で、図13に示す発熱量算出モジュール305は、式記憶装置402から、ガスの温度TI及び発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、及び200℃の場合のガスの放熱係数MIを独立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、計測対象混合ガスの温度TIの値及び発熱素子61の発熱温度が100℃、150℃、及び200℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を読み出す。 (D) When the switching of the heat generation temperature of the heat generating element 61 is completed, the process proceeds from step S202 to step S203. In step S203, the calorific value calculation module 305 shown in FIG. 13 receives the gas heat radiation coefficient when the gas temperature T I and the heat generation temperature of the heat generating element 61 are 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. from the formula storage device 402. Read the calorific value calculation formula with M I as an independent variable. Also, the calorific value calculation module 305 receives from the heat dissipation coefficient storage device 401 the measurement target mixed gas when the value of the temperature T I of the measurement target mixed gas and the heat generation temperature of the heating element 61 are 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. I read the radiation coefficient M I of.

(e)ステップS204で、発熱量算出モジュール305は、発熱量算出式の温度TIの独立変数に計測対象混合ガスの温度TIの値を代入し、発熱量算出式の放熱係数MIの独立変数に計測対象混合ガスの放熱係数MIの値を代入して、計測対象混合ガスの発熱量Q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Q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測定方法を終了する。 (E) In step S204, the calorific value calculation module 305, the independent variable of the temperature T I of the calorific value calculation formula by substituting the value of the temperature T I of the mixed gas being measured, the calorific value calculation formula for the radiation coefficients M I the independent variables and substitutes the value of the radiation coefficient M I of the mixed gas being measured, to calculate the calorific value Q of the mixed gas being measured. Thereafter, the calorific value calculation module 305 stores the calculated calorific value Q in the calorific value storage device 403, and ends the calorific value measurement 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方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置や音速センサを用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数MIの測定値から、計測対象混合ガスの混合ガスの発熱量Qの値を測定することが可能となる。 According to the calorific value calculation method according to the fourth embodiment described above, the measurement target mixed gas can be obtained from the measured value of the heat dissipation coefficient M I of the measurement target mixed gas without using an expensive gas chromatography device or a sonic sensor. It is possible to measure the calorific value Q of the 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Qは未知であることが多い。また、同一のガス田由来の天然ガスであっても、発熱量Q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 the calorific value Q of the natural gas is often unknown even if the type of the gas component is known. Moreover, even if it is the natural gas derived from the same gas field, the calorific value Q is not always constant and may change depending on the sampling time.

従来、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Qでなく、使用体積に応じて課金する方法がとられている。しかし、天然ガスは由来する産出ガス田によって発熱量Q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Qが未知の天然ガス等の混合ガスの発熱量Qを、簡易に算出することが可能となる。そのため、公平な使用料金を徴収することが可能となる。   Conventionally, when collecting the usage fee of natural gas, a method has been used in which charging is performed according to the volume used, not the calorific value Q used for natural gas. However, since the calorific value Q differs depending on the production gas field from which natural gas is derived, it is not fair to charge the volume used. On the other hand, if the calorific value calculation method according to the fourth embodiment is used, the type of gas component is known, but since the volume ratio of the gas component is unknown, natural gas with an unknown calorific value Q, etc. The calorific value Q of the mixed gas can be easily calculated. Therefore, it becomes 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Q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Qを正確に把握し、総ての天然ガスの発熱量Q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Qを正確には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 glass processed product manufacturing industry, it is desired to supply natural gas having a constant calorific value Q in order to keep processing accuracy constant when heat-processing glass. For this purpose, the calorific value Q of each natural gas derived from a plurality of gas fields is accurately grasped and adjusted so that the calorific value Q of all natural gas is the same. Supplying gas is being considered. On the other hand, if the calorific value calculation method according to the fourth embodiment is used, it is possible to accurately grasp the calorific value Q of each of the 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方法によれば、天然ガス等の混合ガスの正確な発熱量Q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。 Furthermore, according to the calorific value calculation method according to the fourth embodiment, it is possible to easily know the accurate calorific value Q of the mixed gas such as natural gas, which is necessary when burning the mixed gas. It becomes possible to set the air amount appropriately. Therefore, it is possible to reduce the amount of wasteful carbon dioxide (CO 2 ) emissions.

(実施例1)
まず、図15に示すように発熱量Qの値が既知の28種類のサンプル混合ガスを用意した。28種類のサンプル混合ガスのそれぞれは、ガス成分としてメタン(CH4)、エタン(C26)、プロパン(C38)、ブタン(C410)、窒素(N2)、及び二酸化炭素(CO2)のいずれか又は全部を含んでいた。例えば、No.7のサンプル混合ガスは、90vol%のメタン、3vol%のエタン、1vol%のプロパン、1vol%のブタン、4vol%の窒素、及び1vol%の二酸化炭素を含んでいた。また、No.8のサンプル混合ガスは、85vol%のメタン、10vol%のエタン、3vol%のプロパン、及び2vol%のブタンを含み、窒素及び二酸化炭素を含んでいなかった。また、No.9のサンプル混合ガスは、85vol%のメタン、8vol%のエタン、2vol%のプロパン、1vol%のブタン、2vol%の窒素、及び2vol%の二酸化炭素を含んでいた。
Example 1
First, as shown in FIG. 15, 28 kinds of sample mixed gases with known calorific value Q were prepared. Each of the 28 kinds of sample mixed gases includes methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), nitrogen (N 2 ), and It contained any or all of carbon dioxide (CO 2 ). For example, no. The sample gas mixture of 7 contained 90 vol% methane, 3 vol% ethane, 1 vol% propane, 1 vol% butane, 4 vol% nitrogen, and 1 vol% carbon dioxide. No. The sample mixed gas of 8 contained 85 vol% methane, 10 vol% ethane, 3 vol% propane, and 2 vol% butane, and did not contain nitrogen and carbon dioxide. No. Nine sample gas mixtures contained 85 vol% methane, 8 vol% ethane, 2 vol% propane, 1 vol% butane, 2 vol% nitrogen, and 2 vol% carbon dioxide.

次に、28種類のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数MIの値を、発熱素子の発熱温度を100℃、150℃、及び200℃に設定して計測した。なお、例えばNo.7のサンプル混合ガスは6種類のガス成分を含んでいるが、上述したように、エタン(C26)とブタン(C410)は、メタン(CH4)とプロパン(C38)の混合物とみなしうるので、放熱係数MIの値を3種類の発熱温度で計測しても問題ない。その後、28種類のサンプル混合ガスの発熱量Qの値と、計測された放熱係数MIの値に基づいて、サポートベクトル回帰により、放熱係数MIを独立変数とし、発熱量Qを従属変数とする、発熱量Qを算出するための1次方程式、2次方程式、及び3次方程式を作成した。 Then, the value of each of the radiation coefficient M I of the 28 kinds of sample mixed gas, 100 ° C. The heating temperature of the heater element was measured by setting the 0.99 ° C., and 200 ° C.. For example, No. The sample mixed gas of No. 7 contains six kinds of gas components. As described above, ethane (C 2 H 6 ) and butane (C 4 H 10 ) are methane (CH 4 ) and propane (C 3 H). because be regarded as a mixture of 8), it is safe to measure the value of the three heating temperature of the radiation coefficient M I. Then, the calorific values Q of 28 kinds of sample mixed gas, based on the value of the measured radiation coefficients M I, by support vector regression, the radiation coefficient M I as independent variables, the dependent variable calorific value Q A linear equation, a quadratic equation, and a cubic equation for calculating the calorific value Q were prepared.

発熱量Qを算出するための1次方程式を作成する際には、キャリブレーション・ポイントは、3乃至5個を目安に、適宜決定できる。作成された1次方程式は下記(27)式で与えられた。28種類のサンプル混合ガスの発熱量Qを(27)式で算出し、真の発熱量Qと比較したところ、最大誤差は2.1%であった。
Q = 39.91 - 20.59×MI (100℃) - 0.89×MI (150℃) + 19.73×MI (200℃) ・・・(27)
When creating a linear equation for calculating the calorific value Q, the number of calibration points can be determined as appropriate using 3 to 5 calibration points. The created linear equation was given by the following equation (27). The calorific value Q of 28 kinds of sample mixed gases was calculated by the equation (27), and compared with the true calorific value Q, the maximum error was 2.1%.
Q = 39.91-20.59 × M I (100 ° C)-0.89 × M I (150 ° C) + 19.73 × M I (200 ° C) ・ ・ ・ (27)

発熱量Qを算出するための2次方程式を作成する際には、キャリブレーション・ポイントは、8乃至9個を目安に、適宜決定できる。28種類のサンプル混合ガスの発熱量Qを作成された2次方程式で算出し、真の発熱量Qと比較したところ、最大誤差は1.2乃至1.4%であった。   When creating a quadratic equation for calculating the calorific value Q, the calibration points can be determined as appropriate using 8 to 9 calibration points. The calorific value Q of 28 kinds of sample mixed gas was calculated by the prepared quadratic equation and compared with the true calorific value Q. The maximum error was 1.2 to 1.4%.

発熱量Qを算出するための3次方程式を作成する際には、キャリブレーション・ポイントは、10乃至14個を目安に、適宜決定できる。28種類のサンプル混合ガスの発熱量Qを作成された3次方程式で算出し、真の発熱量Qと比較したところ、最大誤差は1.2%未満であった。図16及び図17に示すように、10個のキャリブレーション・ポイントを取って作成された3次方程式で算出された発熱量Qは、真の発熱量Qに良好に近似し、誤差はわずかであった。   When creating a cubic equation for calculating the calorific value Q, 10 to 14 calibration points can be determined as appropriate. When the calorific value Q of 28 kinds of sample mixed gas was calculated by the created cubic equation and compared with the true calorific value Q, the maximum error was less than 1.2%. As shown in FIGS. 16 and 17, the calorific value Q calculated by the cubic equation created by taking 10 calibration points is a good approximation to the true calorific value Q, and the error is slight. there were.

(実施例2)
実施例1で使用したサンプル混合ガスとは異なる、発熱量Qの値が既知の23種類のサンプル混合ガスをさらに用意した。ここで、発熱素子で加熱される前のサンプル混合ガスの温度を、−10℃、5℃、23℃、40℃、及び50℃に設定した。次に、放熱係数MIを独立変数とし、発熱量Qを従属変数として、ガスの温度TIの独立変数を含まない発熱量算出式を作成した。さらに、作成した発熱量算出式を用いて、サンプル混合ガスの発熱量Qを算出した。すると、図18に示すように、算出される発熱量Qの誤差はわずかであるものの、発熱素子で加熱される前のサンプル混合ガスの温度に応じてばらつきが生じた。
(Example 2)
23 types of sample mixed gases with known calorific value Q different from the sample mixed gas used in Example 1 were further prepared. Here, the temperature of the sample mixed gas before being heated by the heating element was set to −10 ° C., 5 ° C., 23 ° C., 40 ° C., and 50 ° C. Next, a calorific value calculation formula that does not include the independent variable of the gas temperature T I was created with the heat dissipation coefficient M I as an independent variable and the calorific value Q as a dependent variable. Furthermore, the calorific value Q of the sample mixed gas was calculated using the generated calorific value calculation formula. Then, as shown in FIG. 18, although the calculated calorific value Q has a slight error, it varied depending on the temperature of the sample mixed gas before being heated by the heating element.

次に、下記(28)式に示すように、放熱係数MI及びガスの温度TIを独立変数とし、発熱量Qを従属変数とする発熱量算出式を作成した。
Q = 39.4 - 5.97×MI (100℃) - 30.3×MI (150℃) + 34.6×MI (200℃) + 0.331×TI ・・・(28)
さらに、作成した発熱量算出式を用いて、放熱係数MI及びガスの温度TIの独立変数に測定値を代入してサンプル混合ガスの発熱量Qを算出した。すると、図19に示すように、発熱素子で加熱される前のサンプル混合ガスの温度にかかわらず、算出される発熱量Qの誤差のばらつきが生じなかった。なお、図18及び図19に示す結果は、図1及び図2に示すように、マイクロチップ8の断熱部材18を配置し、マイクロチップ8の基板60を60℃に保温して得た。これに対し、断熱材18を用いず、またマイクロチップ8の基板60を保温しなくとも、発熱量算出式の放熱係数MI及びガスの温度TIの独立変数に測定値を代入してサンプル混合ガスの発熱量Qを算出すると、図20に示すように、算出される発熱量Qの誤差のばらつきはわずかであった。したがって、発熱量算出式に放熱係数MIの独立変数のみならずガスの温度TIの独立変数を加え、ガスの温度TIの独立変数に測定値を代入することにより、より高精度に発熱量Qが算出可能であることが示された。
Next, as shown in the following equation (28), a calorific value calculation formula was created with the heat dissipation coefficient M I and the gas temperature T I as independent variables and the calorific value Q as a dependent variable.
Q = 39.4-5.97 × M I (100 ° C)-30.3 × M I (150 ° C) + 34.6 × M I (200 ° C) + 0.331 × T I ... (28)
Furthermore, using the generated calorific value calculation formula, the calorific value Q of the sample mixed gas was calculated by substituting the measured values into the independent variables of the heat dissipation coefficient M I and the gas temperature T I. Then, as shown in FIG. 19, the calculated calorific value Q did not vary in error regardless of the temperature of the sample mixed gas before being heated by the heating element. The results shown in FIGS. 18 and 19 were obtained by arranging the heat insulating member 18 of the microchip 8 and keeping the substrate 60 of the microchip 8 at 60 ° C. as shown in FIGS. On the other hand, even if the heat insulating material 18 is not used and the substrate 60 of the microchip 8 is not kept warm, the measured values are substituted into the independent variables of the heat dissipation coefficient M I and the gas temperature T I in the calorific value calculation formula. When the calorific value Q of the mixed gas was calculated, as shown in FIG. 20, the variation in the calculated calorific value Q was slight. Therefore, by adding not only the independent variable of the heat dissipation coefficient M I but also the independent variable of the gas temperature T I to the calorific value calculation formula, and substituting the measured value for the independent variable of the gas temperature T I , the heat generation is performed with higher accuracy. It was shown that the quantity Q can be calculated.

(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。例えば、第1及び第4の実施の形態においては、発熱素子の複数の発熱温度における混合ガスの放熱係数MI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Qの算出を行ってもよい。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。
(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. For example, in the first and fourth embodiments, the value of the heat release coefficient M I of the mixed gas at a plurality of heating temperatures of the heating element is used, but instead, the thermal conductivity of the mixed gas at a plurality of heating temperatures. May be used to create a calorific value calculation formula and calculate the calorific value Q. Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein.

8 マイクロチップ
10 計測機構
18 断熱部材
20,21 ガス物性値測定システム
31A,31B,31C,31D ガス圧調節器
32A,32B,32C,32D 流量制御装置
50A,50B,50C,50D ガスボンベ
60 基板
61 発熱素子
62 第1の測温素子
63 第2の測温素子
64 第3の測温素子
65 絶縁膜
66 キャビティ
91A,91B,91C,91D,92A,92B,92C,92D,93,102,103 流路
101 チャンバ
161,162,163,164,165,181,182,183 抵抗素子
170,171 オペアンプ
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
312 入力装置
313 出力装置
322 熱伝導率算出モジュール
323 濃度算出モジュール
401 放熱係数記憶装置
402 式記憶装置
403 発熱量記憶装置
411 熱伝導率記憶装置
412 濃度記憶装置
8 Microchip 10 Measuring mechanism 18 Heat insulation member 20, 21 Gas physical property value measurement system 31A, 31B, 31C, 31D Gas pressure regulator 32A, 32B, 32C, 32D Flow control device 50A, 50B, 50C, 50D Gas cylinder 60 Substrate 61 Heat generation Element 62 First temperature measuring element 63 Second temperature measuring element 64 Third temperature measuring element 65 Insulating film 66 Cavity 91A, 91B, 91C, 91D, 92A, 92B, 92C, 92D, 93, 102, 103 101 Chamber 161, 162, 163, 164, 165, 181, 182, 183 Resistance element 170, 171 Operational amplifier 301 Heat dissipation coefficient calculation module 302 Formula creation module 303 Drive circuit 305 Heat generation amount calculation module 312 Input device 313 Output device 322 Thermal conductivity Calculation module 323 concentration calculation Module 401 radiation coefficient storage device 402 formula storage device 403 calorific value storage device 411 thermal conductivity storage device 412 concentration storage device

Claims (36)

複数の混合ガスのそれぞれを加熱する発熱素子と、
前記複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の値、及び前記発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの前記複数の混合ガスのそれぞれの物性の値を計測する計測機構と、
前記複数の混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、前記計測されたガス温度の値、及び前記複数の発熱温度に対して計測された物性の値に基づいて、前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、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モジュールと、
を備える、発熱量算出式作成システム。
A heating element for heating each of the plurality of mixed gases;
A measuring mechanism for measuring a gas temperature value of each of the plurality of mixed gases and a physical property value of each of the plurality of mixed gases when the heating element generates heat at a plurality of heating temperatures;
Based on the known calorific value of each of the plurality of mixed gases, the measured gas temperature value, and the physical property value measured for the plurality of exothermic temperatures, the gas temperature and the plurality of gas temperatures are measured. An equation creation module for creating a calorific value calculation formula with the physical property with respect to the exothermic temperature as an independent variable and the calorific value as a dependent variable;
A calorific value calculation formula creation system.
前記物性が放熱係数又は熱伝導率である、請求項1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 1, wherein the physical property is a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity. 前記複数の発熱温度の数が、少なくとも前記複数種類のガス成分の数から1を引いた数である、請求項1又は2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 1 or 2, wherein the number of the plurality of heat generation temperatures is a number obtained by subtracting 1 from at least the number of the plurality of types of gas components. 前記式作成モジュールが、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1乃至3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 1 to 3, wherein the formula creation module creates the calorific value calculation formula using support vector regression. 前記計測機構が、前記発熱素子の駆動電力を、前記発熱素子の発熱温度及び前記複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の差で割ることにより、前記複数の混合ガスのそれぞれの放熱係数を算出する放熱係数算出モジュールを更に備える、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発熱量算出式作成システム。   The measurement mechanism calculates the heat dissipation coefficient of each of the plurality of mixed gases by dividing the driving power of the heat generating element by the difference between the heat generation temperature of the heat generating element and the gas temperature of each of the plurality of mixed gases. The calorific value calculation formula creation system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heat dissipation coefficient calculation module. 前記複数の混合ガスのそれぞれが天然ガスである、請求項1乃至5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 1 to 5, wherein each of the plurality of mixed gases is natural gas. 前記複数の混合ガスのそれぞれが、前記複数種類のガス成分として、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項1乃至6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 1 to 6, wherein each of the plurality of mixed gases includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide as the plurality of types of gas components. 複数種類のガス成分を含む複数の混合ガスを準備することと、
前記複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の値を計測することと、
発熱素子を複数の発熱温度で発熱させたときの前記複数の混合ガスのそれぞれの物性の値を計測することと、
前記複数の混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、前記計測されたガス温度の値、及び前記複数の発熱温度に対して計測された物性の値に基づいて、前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、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、
を含む、発熱量算出式の作成方法。
Preparing a plurality of gas mixtures containing a plurality of types of gas components;
Measuring a gas temperature value of each of the plurality of mixed gases;
Measuring a value of each physical property of the plurality of mixed gases when the heating element is heated at a plurality of heat generation temperatures;
Based on the known calorific value of each of the plurality of mixed gases, the measured gas temperature value, and the physical property value measured for the plurality of exothermic temperatures, the gas temperature and the plurality of gas temperatures are measured. Creating a calorific value calculation formula with the physical property relative to the exothermic temperature as an independent variable and the calorific value as a dependent variable;
A method for creating a calorific value calculation formula including
前記物性が放熱係数又は熱伝導率である、請求項8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 claim 8, wherein the physical property is a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity. 前記複数の発熱温度の数が、少なくとも前記複数種類のガス成分の数から1を引いた数である、請求項8又は9に記載の発熱量算出式の作成方法。   The method of creating a calorific value calculation formula according to claim 8 or 9, wherein the number of the plurality of heat generation temperatures is a number obtained by subtracting 1 from at least the number of the plurality of types of gas components. 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8乃至10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 8 to 10, wherein support vector regression is used in creating the calorific value calculation formula. 前記複数の混合ガスのそれぞれの物性の値を計測することが、
前記発熱素子の駆動電力を、前記発熱素子の温度及び前記複数の混合ガスのそれぞれのガス温度の差で割ることと、
を含む、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の発熱量算出式の作成方法。
Measuring each physical property value of the plurality of mixed gases,
Dividing the driving power of the heating element by the difference between the temperature of the heating element and the gas temperature of each of the plurality of mixed gases;
A method for creating a calorific value calculation formula according to claim 8, comprising:
前記複数の混合ガスのそれぞれが天然ガスである、請求項8乃至12のいずれか1項に記載の発熱量算出式の作成方法。   The calorific value calculation formula creation method according to any one of claims 8 to 12, wherein each of the plurality of mixed gases is natural gas. 前記複数の混合ガスのそれぞれが、前記複数種類のガス成分として、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項8乃至13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 8 to 13, wherein each of the plurality of mixed gases includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide as the plurality of types of gas components. 発熱量が未知の計測対象混合ガスのガス温度の値、及び発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの前記計測対象混合ガスの物性の値を計測する計測機構と、
前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、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ガス温度の独立変数及び前記複数の発熱温度に対する前記物性の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記ガス温度の値及び前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記物性の値を代入し、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モジュールと、
を備える、発熱量測定システム。
A measurement mechanism for measuring a gas temperature value of a measurement target mixed gas whose calorific value is unknown, and a physical property value of the measurement target mixed gas when the heating element generates heat at a plurality of heat generation temperatures;
An equation storage device for storing a calorific value calculation formula having the physical properties for the gas temperature and the plurality of exothermic temperatures as independent variables and the calorific value as a dependent variable;
In the independent variable of the gas temperature of the calorific value calculation formula and the independent variable of the physical property with respect to the plurality of exothermic temperatures, the value of the gas temperature of the measurement target mixed gas and the measurement target mixed gas with respect to the plurality of exothermic temperatures A calorific value calculation module for substituting the physical property value and calculating a calorific value of the measurement target mixed gas;
A calorific value measuring system.
前記物性が放熱係数又は熱伝導率である、請求項15に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to claim 15, wherein the physical property is a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity. 前記複数の温度の数が、少なくとも、前記計測対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から1を引いた数である、請求項15又は16に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to claim 15 or 16, wherein the number of the plurality of temperatures is at least a number obtained by subtracting 1 from the number of the plurality of types of gas components contained in the measurement target mixed gas. 複数種類のガス成分を含む複数のサンプル混合ガスの発熱量の値と、前記複数のサンプル混合ガスのガス温度の値と、前記複数の発熱温度に対する前記複数のサンプル混合ガスの物性の値とに基づいて、前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式が作成された、請求項15乃至17のいずれか1項に記載の発熱量測定システム。   A calorific value of a plurality of sample mixed gases containing a plurality of types of gas components, a gas temperature value of the plurality of sample mixed gases, and a physical property value of the plurality of sample mixed gases with respect to the plurality of exothermic temperatures. The calorific value calculation formula having the physical property with respect to the gas temperature and the plurality of exothermic temperatures as an independent variable and the calorific value as a dependent variable has been created on the basis of any one of claims 15 to 17. Calorific value measurement system. 前記発熱量算出式を作成するために、サポートベクトル回帰が用いられた、請求項18に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to claim 18, wherein support vector regression is used to create the calorific value calculation formula. 前記計測機構が、前記発熱素子の駆動電力を、前記発熱素子の発熱温度及び前記計測対象混合ガスのガス温度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算出する放熱係数算出モジュールを更に備える、請求項15乃至19のいずれか1項に記載の発熱量測定システム。   The measurement mechanism calculates the value of the heat dissipation coefficient of the measurement target mixed gas by dividing the driving power of the heat generation element by the difference between the heat generation temperature of the heat generation element and the gas temperature of the measurement target mixed gas. The calorific value measurement system according to any one of claims 15 to 19, further comprising a calculation module. 前記複数のサンプル混合ガスのそれぞれが天然ガスである、請求項18又は19に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to claim 18 or 19, wherein each of the plurality of sample mixed gases is natural gas. 前記複数のサンプル混合ガスのそれぞれが、前記複数種類のガス成分として、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項18、19、21のいずれか1項に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to any one of claims 18, 19, and 21, wherein each of the plurality of sample mixed gases includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide as the plurality of types of gas components. 前記計測対象混合ガスが天然ガスである、請求項15乃至22のいずれか1項に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to any one of claims 15 to 22, wherein the measurement target mixed gas is natural gas. 前記計測対象混合ガスが、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項15乃至23のいずれか1項に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to any one of claims 15 to 23, wherein the measurement target mixed gas includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide. 前記計測対象混合ガスが、アルカンを更に含む、請求項24に記載の発熱量測定システム。   The calorific value measurement system according to claim 24, wherein the measurement target mixed gas further includes alkane. 発熱量が未知の計測対象混合ガスのガス温度の値、及び発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの前記計測対象混合ガスの物性の値を計測することと、
前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、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ガス温度の独立変数及び前記複数の発熱温度に対する前記物性の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記ガス温度の値及び前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記物性の値を代入し、前記計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、
を含む、発熱量の測定方法。
Measuring the gas temperature value of the measurement target mixed gas whose calorific value is unknown, and the physical property value of the measurement target mixed gas when the heating element generates heat at a plurality of heat generation temperatures;
Preparing a calorific value calculation formula having the physical properties for the gas temperature and the plurality of exothermic temperatures as independent variables and the calorific value as a dependent variable;
In the independent variable of the gas temperature of the calorific value calculation formula and the independent variable of the physical property with respect to the plurality of exothermic temperatures, the value of the gas temperature of the measurement target mixed gas and the measurement target mixed gas with respect to the plurality of exothermic temperatures Substituting the value of the physical property, calculating the calorific value of the measurement target mixed gas,
Method for measuring calorific value, including
前記物性が放熱係数又は熱伝導率である、請求項26に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to claim 26, wherein the physical property is a heat dissipation coefficient or a thermal conductivity. 前記複数の発熱温度の数が、少なくとも、前記計測対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から1を引いた数である、請求項26又は27に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to claim 26 or 27, wherein the number of the plurality of heat generation temperatures is a number obtained by subtracting 1 from at least the number of the plurality of types of gas components contained in the measurement target mixed gas. 複数種類のガス成分を含む複数のサンプル混合ガスの発熱量の値と、前記複数のサンプル混合ガスのガス温度の値と、前記複数の発熱温度に対する前記複数のサンプル混合ガスの物性の値とに基づいて、前記ガス温度及び前記複数の発熱温度に対する前記物性を独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式が作成された、請求項26乃至28のいずれか1項に記載の発熱量の測定方法。   A calorific value of a plurality of sample mixed gases containing a plurality of types of gas components, a gas temperature value of the plurality of sample mixed gases, and a physical property value of the plurality of sample mixed gases with respect to the plurality of exothermic temperatures. 29. The calorific value calculation formula according to any one of claims 26 to 28, wherein the calorific value calculation formula having the physical property with respect to the gas temperature and the plurality of exothermic temperatures as an independent variable and the calorific value as a dependent variable is created. Method of measuring calorific value. 前記発熱量算出式を作成するために、サポートベクトル回帰が用いられた、請求項29に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to claim 29, wherein support vector regression is used to create the calorific value calculation formula. 前記計測対象混合ガスの物性の値を計測することが、
前記発熱素子の駆動電力を、前記発熱素子の発熱温度及び前記計測対象混合ガスのガス温度の差で割ることと、
を含む、請求項26乃至30のいずれか1項に記載の発熱量の測定方法。
Measuring the physical property value of the measurement target mixed gas,
Dividing the driving power of the heating element by the difference between the heating temperature of the heating element and the gas temperature of the measurement target mixed gas;
The calorific value measuring method according to any one of claims 26 to 30, comprising:
前記複数のサンプル混合ガスのそれぞれが天然ガスである、請求項29又は30に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to claim 29 or 30, wherein each of the plurality of sample mixed gases is natural gas. 前記複数のサンプル混合ガスのそれぞれが、前記複数種類のガス成分として、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項29、30、32のいずれか1項に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to any one of claims 29, 30, and 32, wherein each of the plurality of sample mixed gases includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide as the plurality of types of gas components. . 前記計測対象混合ガスが天然ガスである、請求項26乃至33のいずれか1項に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to any one of claims 26 to 33, wherein the measurement target mixed gas is natural gas. 前記計測対象混合ガスが、メタン、プロパン、窒素、及び二酸化炭素を含む、請求項26乃至34のいずれか1項に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to any one of claims 26 to 34, wherein the measurement target mixed gas includes methane, propane, nitrogen, and carbon dioxide. 前記計測対象混合ガスが、アルカンを更に含む、請求項35に記載の発熱量の測定方法。   The calorific value measurement method according to claim 35, wherein the measurement target mixed gas further contains alkane.
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