JP5389502B2 - ガス物性値計測システム、ガス物性値の計測方法、発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法 - Google Patents

Description

本発明はガス検査技術に関し、ガス物性値計測システム、ガス物性値の計測方法、発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法に関する。

天然ガスは、通常、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ₂）、及び炭酸ガス（ＣＯ₂）をガス成分として含む。しかし、天然ガスのガス成分の体積比は、天然ガスを採掘した油田によって異なることがある。そのため、天然ガス等の混合ガスの発熱量を求める際には、ガスクロマトグラフィ装置等を用いてガス成分の体積比を分析する必要があった。しかし、ガスクロマトグラフィ装置は高価であり、また、高価なヘリウムガス等を基準ガスとして必要とするため、ランニングコストやメンテナンスコストがかかるという問題があった。これに対し、ガスクロマトグラフィ装置を用いることなく、混合ガスの発熱量を算出するアルゴリズムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００４−５１４１３８号公報

近年、混合ガスの発熱量をリアルタイムで検出したいという要求が高まっており、従来以上に混合ガスの発熱量を検出するための装置の高速化及び小型化が求められている。しかし、特許文献１に開示されたアルゴリズムは演算量が多く、発熱量を検出するための装置の高速化及び小型化に限界を与える場合がある。よって本発明は、従来よりも演算量の少ない発熱量の検出方法及び装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明は、ガスの物性値の安定した計測を可能にする装置を提供することも目的の一つとする。

本発明の態様によれば、発熱抵抗体と、発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させる駆動回路と、複数の電力の値、複数の発熱温度の値、発熱抵抗体と熱的に平衡なガスのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、ガスの物性値を算出する算出部と、を備え、駆動回路が、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止する、ガス物性値計測システムが提供される。

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させることと、複数の電力の値、複数の発熱温度の値、発熱抵抗体と熱的に平衡なガスのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、ガスの物性値を算出することと、を含み、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止する、ガス物性値の計測方法が提供される。

本発明の態様に係るガス物性値計測システム及びガス物性値の計測方法によれば、発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、発熱抵抗体への電力の供給を停止することにより、ガスの放熱係数、熱伝導率、及び発熱量等のガス物性値の安定した計測が可能となる。なお、ガスの密度は、例えば音速センサを用いて計測される。

また、本発明の態様によれば、複数の発熱抵抗体と、複数の発熱抵抗体に同じ電力を与え、複数の発熱抵抗体を発熱させる駆動回路と、電力の値、複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱温度の値、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれのガス温度の値、及びガスの密度の値に基づいて、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値を算出する算出部と、複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値が異なる場合、複数の発熱抵抗体の少なくとも一つに異常が生じたと判定する判定部と、を備えるガス物性値計測システムが提供される。本発明の態様に係るガス物性値計測システムによれば、発熱抵抗体の異常を検出可能であるため、ガス物性値の安定した計測が可能となる。

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、混合ガスの既知の発熱量の値と、計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、計測された密度の値とに基づいて、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成部と、を備える、発熱量算出式作成システム発熱量算出式作成システムが提供される。

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とを計測することと、混合ガスの既知の発熱量の値と、計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、計測された密度の値とに基づいて、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成することと、を含む、発熱量算出式の作成方法が提供される。

本発明の態様に係る発熱量算出式作成システム及び発熱量算出式作成方法によれば、混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、混合ガスの密度の値とから、混合ガスの発熱量を算出可能な発熱量算出式が提供される。

さらに、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置と、発熱量算出式の放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、密度の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された密度の値を代入して、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部と、を備える、発熱量算出システムが提供される。

また、本発明の態様によれば、発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを計測することと、発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、発熱量算出式の放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、密度の独立変数に、計測対象混合ガスの計測された密度の値を代入して、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、を含む、発熱量の算出方法が提供される。

本発明の態様に係る発熱量算出システム及び発熱量の算出方法によれば、混合ガスの放熱係数又は熱伝導率と、密度とを計測することにより、混合ガスの発熱量を算出することが可能となる。

本発明によれば、ガスの物性値の安定した計測を可能にするガス物性値計測システムを提供可能である。また、本発明によれば、少ない演算量で発熱量を算出可能な発熱量算出式を作成する発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法を提供可能である。

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。 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。 本発明の第１の実施の形態に係る発熱抵抗体に関する回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る補助ヒータに関する回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの第１の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの第２の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の比較例に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。 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。 本発明の第２の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの発熱抵抗体の駆動電力を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システムの模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発熱量算出システムの模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法を示すフローチャートである。 本発明のその他の実施の形態に係る熱伝導率と放熱係数との関係を示すグラフである。

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。

（第１の実施の形態）
まず、斜視図である図１、及びＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である図２を参照して、第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム及び発熱量算出式の作成方法に用いられるマイクロチップ８Ａについて説明する。マイクロチップ８Ａは、キャビティ６６Ａが設けられた基板６０Ａ、及び基板６０Ａ上にキャビティ６６Ａを覆うように配置された絶縁膜６５Ａを備える。基板６０Ａの厚みは、例えば０．５ｍｍである。また、基板６０Ａの縦横の寸法は、例えばそれぞれ１．５ｍｍ程度である。絶縁膜６５Ａのキャビティ６６Ａを覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。

さらにマイクロチップ８Ａは、絶縁膜６５Ａに設けられた発熱抵抗体６１Ａと、発熱抵抗体６１Ａを挟むように絶縁膜６５Ａに設けられた第１の測温抵抗素子６２Ａ及び第２の測温抵抗素子６３Ａと、基板６０Ａ上に設けられたガス温度センサ６４Ａを備える。ガス温度センサ６４Ａも電気抵抗素子等からなる。
発熱抵抗体６１Ａは、キャビティ６６Ａを覆う絶縁膜６５Ａの中心に配置されている。発熱抵抗体６１Ａは、電力を与えられて発熱し、発熱抵抗体６１Ａに接する雰囲気ガスを加熱する。
第１の測温抵抗素子６２Ａ及び発熱抵抗体６１Ａに対し第１の測温抵抗素子６２Ａと対称な位置に配置された第２の測温抵抗素子６３Ａにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度の平均値を算出する。尚、測温抵抗素子は必ずしも複数である必要はない。ただし、発熱抵抗体６１Ａに対し対称に配置された第１の測温抵抗素子６２Ａと第２の測温抵抗素子６３Ａの平均値を採用することにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の温度を精度よく測定することが可能となる。例えば、外乱等により、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度が発熱抵抗体６１Ａを中心として均等とならない場合には、発熱素子に対し対称に設置された複数の測温抵抗素子６２Ａ、６３Ｂの温度の平均値に基づいて発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度を算出することにより、発熱抵抗体６１Ａ近傍の雰囲気ガスの温度を精度よく測定することが可能となる。
ガス温度センサ６４Ａは、絶縁膜６５Ａを介して発熱抵抗体６１Ａから隔離されて設けられており、雰囲気ガスのガス温度を検出する。

基板６０Ａの材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜６５Ａの材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等が使用可能である。キャビティ６６Ａは、異方性エッチング等により形成される。また発熱抵抗体６１Ａ、第１の測温抵抗素子６２Ａ、第２の測温抵抗素子６３Ａ、及びガス温度センサ６４Ａのそれぞれの材料には白金（Ｐｔ）等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。

図３に示すように、発熱抵抗体６１Ａの一端には、例えば、オペアンプ１７０の＋入力端子が電気的に接続され、他端は接地される。また、オペアンプ１７０の＋入力端子及び出力端子と並列に、抵抗素子１６１が接続される。オペアンプ１７０の−入力端子は、直列に接続された抵抗素子１６２と抵抗素子１６３との間、直列に接続された抵抗素子１６３と抵抗素子１６４との間、又は抵抗素子１６４の接地端子に電気的に接続される。各抵抗素子１６２−１６４の抵抗値を適当に定めることにより、例えば５．０Ｖの電圧Ｖｉｎを抵抗素子１６２の一端に印加すると、抵抗素子１６３と抵抗素子１６２との間には、例えば２．４Ｖの電圧Ｖ_L3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Ｖ_L2が生じる。

抵抗素子１６２及び抵抗素子１６３の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ１が設けられており、抵抗素子１６３及び抵抗素子１６４の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ２が設けられている。また、抵抗素子１６５の接地端子と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ３が設けられている。

オペアンプ１７０の−入力端子に２．４Ｖの電圧Ｖ_L3を印加する場合、スイッチＳＷ１のみが通電され、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に１．９Ｖの電圧Ｖ_L2を印加する場合、スイッチＳＷ２のみが通電され、スイッチＳＷ１，ＳＷ３は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖの電圧Ｖ_L0を印加する場合、スイッチＳＷ３のみが通電され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は切断される。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の開閉によって、オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖ又は２段階の電圧のいずれかを印加可能である。そのため、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の開閉によって、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度を２段階に設定可能である。

図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、温度によって抵抗値が変化する。発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hと、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値Ｒ_Hの関係は、下記（１）式で与えられる。
R_H = R_STD×[1+α(T_H-T_STD) + β(T_H-T_STD)²] ・・・(1)
ここで、Ｔ_STDは標準温度を表し、例えば２０℃である。Ｒ_STDは標準温度Ｔ_STDにおける予め計測された抵抗値を表す。αは１次の抵抗温度係数、βは２次の抵抗温度係数を表す。また、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値Ｒ_Hは、発熱抵抗体６１Ａの駆動電力Ｐ_Hと、発熱抵抗体６１Ａの通電電流Ｉ_Hから、下記（２）式で与えられる。
R_H = P_H / I_H ² ・・・(2)
あるいは発熱抵抗体６１Ａの抵抗値Ｒ_Hは、発熱抵抗体６１Ａにかかる電圧Ｖ_Hと、発熱抵抗体６１Ａの通電電流Ｉ_Hから、下記（３）式で与えられる。
R_H = V_H / I_H ・・・(3)

ここで、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hは、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスの間が熱的に平衡になったときに安定する。なお、熱的に平衡な状態とは、発熱抵抗体６１Ａの発熱と、発熱抵抗体６１Ａから雰囲気ガスへの放熱とが釣り合っている状態をいう。平衡状態において、下記（４）式に示すように、発熱抵抗体６１Ａの駆動電力Ｐ_Hを、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hと雰囲気ガスのガス温度Ｔ_Oとの差で割ることにより、雰囲気ガスの放熱係数Ｍ_Oが得られる。なお、放熱係数Ｍ_Oの単位は、例えばＷ／℃である。
M_O = P_H / (T_H - T_O) ・・・(4)

発熱抵抗体６１Ａの通電電流Ｉ_Hと、駆動電力Ｐ_H又は電圧Ｖ_Hは計測可能であるため、上記（１）乃至（３）から発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hが算出可能である。また、雰囲気ガスのガス温度Ｔ_Oは、図１に示すガス温度センサ６４Ａで測定可能である。したがって、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａを用いて、雰囲気ガスの放熱係数Ｍ_Oが算出可能である。なお、雰囲気ガスのガス温度Ｔ_Oは、発熱抵抗体６１Ａを用いて計測してもよい。ガス温度Ｔ_Oに影響しない程度の電力を発熱抵抗体６１Ａに供給することにより、発熱抵抗体６１Ａでガス温度Ｔ_Oを測定可能である。発熱抵抗体６１Ａで雰囲気ガスのガス温度Ｔ_Oを測定する場合、ガス温度センサ６４Ａを省略して、マイクロチップ８Ａの構造を簡素化してもよい。ただし、発熱抵抗体６１Ａとガス温度センサ６４Ａを別個に設けたほうが、より正確な放熱係数Ｍ_Oの測定が可能となる。

さらに、マイクロチップ８Ａは、熱伝導性の基板６０Ａの温度を一定に保つ補助ヒータを備えていてもよい。基板６０Ａの温度を一定に保つことにより、発熱抵抗体６１Aが発熱する前のマイクロチップ８Ａの近傍の雰囲気ガスの温度が、基板６０Ａの一定の温度と近似する。そのため、雰囲気ガスの温度の変動が抑制され、より高い精度で放熱係数Ｍ_Oを算出することが可能となる。補助ヒータにも電気抵抗素子等が使用可能である。また、ガス温度センサ６４Ａが補助ヒータを兼ねていてもよい。

図４に示すように、ガス温度センサ６４Ａは、抵抗ブリッジ回路の一部をなしている。抵抗ブリッジ回路は、ガス温度センサ６４Ａと直列に接続された抵抗素子１８１と、ガス温度センサ６４Ａ及び抵抗素子１８１と並列に接続された抵抗素子１８２，１８３を備える。ここで、ガス温度センサ６４Ａの抵抗値をＲｒ、抵抗素子１８１，１８２，１８３の固定された抵抗値をそれぞれＲ₁₈₁，Ｒ₁₈₂，Ｒ₁₈₃とする。抵抗ブリッジ回路には、オペアンプ１７１が接続されている。ガス温度センサ６４Ａを補助ヒータとして機能させる場合、抵抗素子１８１とガス温度センサ６４Ａの間のブリッジ電圧Ｖ_2aが、抵抗素子１８２と抵抗素子１８３の間のブリッジ電圧Ｖ_2bと等しくなるよう、ブリッジ駆動電圧Ｖ₁がフィードバック制御される。これにより、ガス温度センサ６４Ａの抵抗値Ｒｒが一定となり、ガス温度センサ６４Ａが補助ヒータとして一定の温度で発熱する。

次に、雰囲気ガスが混合ガスであり、混合ガスが、ガスＡ、ガスＢ、ガスＣ、及びガスＤの４種類のガス成分からなっていると仮定する。ここで、ガスＡの体積率Ｖ_A、ガスＢの体積率Ｖ_B、ガスＣの体積率Ｖ_C、及びガスＤの体積率Ｖ_Dの総和は、下記（５）式で与えられるように、１である。
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Ｋ_A、ガスＢの単位体積当たりの発熱量をＫ_B、ガスＣの単位体積当たりの発熱量をＫ_C、ガスＤの単位体積当たりの発熱量をＫ_D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 = 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Ｍ_A、ガスＢの放熱係数をＭ_B、ガスＣの放熱係数をＭ_C、ガスＤの放熱係数をＭ_Dとすると、混合ガスの放熱係数Ｍ_I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Ｍ_Iは、下記（７）式で与えられる。
M_I = M_A×V_A+ M_B×V_B+ M_C×V_C+M_D×V_D ・・・(7)

さらに、ガスの放熱係数は、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hに依存するので、混合ガスの放熱係数Ｍ_Iは、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_Hの関数として、下記（８）式で与えられる。
M_I (T_H)= M_A(T_H)×V_A+ M_B(T_H)×V_B+ M_C(T_H)×V_C+M_D(T_H)×V_D ・・・(8)

したがって、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度がＴ_H1のときの混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H1）は下記（９）式で与えられ、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度がＴ_H2のときの混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H2）は下記（１０）式で与えられる。なお、発熱温度Ｔ_H1、発熱温度Ｔ_H2は異なる温度である。
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 ・・・(10)

次に、ガスＡの密度をＤ_A、ガスＢの密度をＤ_B、ガスＣの密度をＤ_C、ガスＤの密度をＤ_Dとすると、混合ガスの密度Ｄ_Mは、各ガス成分の体積率に、各ガス成分の密度を乗じたものの総和で与えられる。したがって、混合ガスの密度Ｄ_Mは、下記（１１）式で与えられる。密度の単位は、例えばｋｇ／ｍ³である。
D_M = D_A×V_A+ D_B×V_B+ D_C×V_C+D_D×V_D ・・・(11)

ここで、（９）乃至（１１）式が線形独立な関係を有する場合、（５）式及び（９）乃至（１１）式は線形独立な関係を有する。例えば、混合ガスを構成するガス成分がメタン(CH₄)、プロパン(C₃H₈)、窒素(N₂)、及び二酸化炭素(CO₂)である場合、上記（９）乃至（１１）式は、線形独立な関係を有する。

（９）及び（１０）式中の各ガス成分の放熱係数Ｍ_A（Ｔ_H1），Ｍ_B（Ｔ_H1），Ｍ_C（Ｔ_H1），Ｍ_D（Ｔ_H1），Ｍ_A（Ｔ_H2），Ｍ_B（Ｔ_H2），Ｍ_C（Ｔ_H2），Ｍ_D（Ｔ_H2）の値は、計測等により予め得ることが可能である。また、（１１）式中の各ガス成分の密度Ｄ_A，Ｄ_B，Ｄ_C，Ｄ_Dの値も、計測等により予め得ることが可能である。したがって、（５）式及び（９）乃至（１１）式の連立方程式を解くと、ガスＡの体積率Ｖ_A、ガスＢの体積率Ｖ_B、ガスＣの体積率Ｖ_C、及びガスＤの体積率Ｖ_D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Ｍ_I（Ｔ_H1），Ｍ_I（Ｔ_H2）と、混合ガスの密度Ｄ_Mとの関数として与えられる。なお、下記（１２）乃至（１５）式において、ｎを自然数としてｆ_nは、関数を表す記号である。
V_A=f₁[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M] ・・・(12)
V_B=f₂[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ] ・・・(13)
V_C=f₃[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ] ・・・(14)
V_D=f₄[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ] ・・・(15)

ここで、上記（６）式に（１２）乃至（１５）式を代入することにより、下記（１６）式が得られる。
Q = K_A×V_A+ K_B×V_B+ K_C×V_C+K_D×V_D
= K_A×f₁[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ]+ K_B×f₂[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ]
+ K_C×f₃[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ]+K_D×f₄[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ] ・・・(16)

上記（１６）式から明らかなように、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_H1，Ｔ_H2における混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H1），Ｍ_I（Ｔ_H2）と、混合ガスの密度Ｄ_Mとを変数とする方程式で与えられる。したがって、混合ガスの発熱量Ｑは、ｇを関数を表す記号として、下記（１７）式で与えられる。
Q = g[M_I (T_H1), M_I (T_H2), D_M ] ・・・(17)

よって、ガスＡ、ガスＢ、ガスＣ、及びガスＤからなる混合ガスについて、予め上記（１７）式を得れば、ガスＡの体積率Ｖ_A、ガスＢの体積率Ｖ_B、ガスＣの体積率Ｖ_C、及びガスＤの体積率Ｖ_Dが未知の検査対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを容易に算出可能であることを、発明者らは見出した。具体的には、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_H1，Ｔ_H2における検査対象混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H1），Ｍ_I（Ｔ_H2）と、検査対象混合ガスの密度Ｄ_Mとを計測し、（１７）式に代入することにより、検査対象混合ガスの発熱量Ｑを一意に求めることが可能となる。

なお、混合ガスのガス成分は、４種類に限定されることはない。例えば、混合ガスがｎ種類のガス成分からなる場合、まず、下記（１８）式で与えられる、発熱抵抗体６１Ａの少なくともｎ−２種類の発熱温度Ｔ_H1，Ｔ_H2，Ｔ_H3，・・・，Ｔ_Hn-2に対する混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H1），Ｍ_I（Ｔ_H2），Ｍ_I（Ｔ_H3），・・・，Ｍ_I（Ｔ_Hn-2）と、混合ガスの密度Ｄ_Mとを変数とする方程式を予め得る。そして、発熱抵抗体６１Ａのｎ−２種類の発熱温度Ｔ_H1，Ｔ_H2，Ｔ_H3，・・・，Ｔ_Hn-2に対する、ｎ種類のガス成分のそれぞれの体積率が未知の検査対象混合ガスの放熱係数Ｍ_I（Ｔ_H1），Ｍ_I（Ｔ_H2），Ｍ_I（Ｔ_H3），・・・，Ｍ_I（Ｔ_Hn-2）と、検査対象混合ガスの密度Ｄ_Mとを計測し、（１８）式に代入することにより、検査対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを一意に求めることが可能となる。
Q = g[M_I (T_H1), M_I (T_H2), M_I (T_H3), ・・・, M_I (T_Hn-2), D_M] ・・・(18)

ただし、混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）に加えて、ｊを自然数として、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）以外のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を含む場合、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）以外のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）の混合物とみなしても、（１８）式の算出には影響しない。例えば、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、ペンタン（Ｃ₅Ｈ₁₂）、ヘキサン（Ｃ₆Ｈ₁₄）を、下記（１９）乃至（２２）式に示すように、それぞれ所定の係数を掛けられたメタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）の混合物とみなして（１８）式を算出してもかまわない。
C₂H₆ = 0.5 CH₄ + 0.5 C₃H₈ ・・・(19)
C₄H₁₀ = -0.5 CH₄ + 1.5 C₃H₈ ・・・(20)
C₅H₁₂ = -1.0 CH₄ + 2.0 C₃H₈ ・・・(21)
C₆H₁₄ = -1.5 CH₄ + 2.5 C₃H₈ ・・・(22)

したがって、ｚを自然数として、ｎ種類のガス成分からなる混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）に加えて、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）以外のｚ種類のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を含む場合、少なくともｎ−ｚ−２種類の発熱温度における混合ガスの放熱係数と、混合ガスの密度Ｄ_Mとを変数とする方程式を求めてもよい。

なお、（１８）式の算出に用いられた混合ガスのガス成分の種類と、単位体積当たりの発熱量Ｑが未知の検査対象混合ガスのガス成分の種類が同じ場合に、検査対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（１８）式を利用可能であることはもちろんである。さらに、検査対象混合ガスがｎ種類より少ない種類のガス成分からなり、かつ、ｎ種類より少ない種類のガス成分が、（１８）式の算出に用いられた混合ガスに含まれている場合も、（１８）式を利用可能である。例えば、（１８）式の算出に用いられた混合ガスが、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ₂）、及び二酸化炭素（ＣＯ₂）の４種類のガス成分を含む場合、検査対象混合ガスが、窒素（Ｎ₂）を含まず、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、及び二酸化炭素（ＣＯ₂）の３種類のガス成分を含む場合も、検査対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（１８）式を利用可能である。

さらに、（１８）式の算出に用いられた混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）を含む場合、検査対象混合ガスが、（１８）式の算出に用いられた混合ガスに含まれていないアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を含んでいても、（１８）式を利用可能である。これは、上述したように、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）以外のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を、メタン（ＣＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）の混合物とみなしても、（１８）式を用いた単位体積当たりの発熱量Ｑの算出に影響しないためである。

ここで、図５に示す第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０は、発熱量の値が既知のサンプル混合ガスが充填されるチャンバ１０１と、複数の異なる発熱温度で発熱する図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを含むマイクロチップ８Ａと、サンプル混合ガスにおける音速を検出する図５に示す音速センサ２６２とを備える。音速センサ２６２は、例えば、超音波発生器及びこの超音波発生器から所定の距離をおいて設けられる超音波受信器を備え、超音波発生器から発生した超音波が超音波受信器に届くまでの時間（時間が短いほど速度が大きい）を計測する。ガス中を伝播する超音波の速度（音速）とガスの密度とは相関関係を有するので、この相関関係を予め測定しておけば、音速からガスの密度を求めることができる。

さらに、発熱量算出式作成システム２０は、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスの複数の放熱係数の値を算出する放熱係数算出モジュール３０１と、検出された音速に基づいてサンプル混合ガスの密度の値を算出する密度算出モジュール３１１と、サンプル混合ガスの既知の発熱量の値、算出された複数の放熱係数の値、及び算出された密度の値に基づいて、密度及び発熱抵抗体の複数の発熱温度における放熱係数を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成モジュール３０２とを備える。なお、サンプル混合ガスは、複数種類のガス成分を含む。また、マイクロチップ８Ａ、音速センサ２６２、放熱係数算出モジュール３０１、及び密度算出モジュール３１１は、計測機構１０をなしている。

マイクロチップ８Ａは、断熱材を介してチャンバ１０１内に配置されていてもよい。断熱材によって、マイクロチップ８Ａの温度が、チャンバ１０１の内壁の温度変動の影響を受けにくくなる。断熱材の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。チャンバ１０１には、サンプル混合ガスをチャンバ１０１に送るための流路１０２と、サンプル混合ガスをチャンバ１０１から外部に排出するための流路１０３と、が接続されている。

４種類のサンプル混合ガスが使用される場合、図６に示すように、第１のサンプル混合ガスを貯蔵する第１のガスボンベ５０Ａ、第２のサンプル混合ガスを貯蔵する第２のガスボンベ５０Ｂ、第３のサンプル混合ガスを貯蔵する第３のガスボンベ５０Ｃ、及び第４のサンプル混合ガスを貯蔵する第４のガスボンベ５０Ｄが用意される。第１のガスボンベ５０Ａには、流路９１Ａを介して、第１のガスボンベ５０Ａから例えば０．２ＭＰａ等の低圧に調節された第１のサンプル混合ガスを得るための第１のガス圧調節器３１Ａが接続されている。また、第１のガス圧調節器３１Ａには、流路９２Ａを介して、第１の流量制御装置３２Ａが接続されている。第１の流量制御装置３２Ａは、流路９２Ａ及び流路１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第１のサンプル混合ガスの流量を制御する。

第２のガスボンベ５０Ｂには、流路９１Ｂを介して、第２のガス圧調節器３１Ｂが接続されている。また、第２のガス圧調節器３１Ｂには、流路９２Ｂを介して、第２の流量制御装置３２Ｂが接続されている。第２の流量制御装置３２Ｂは、流路９２Ｂ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第２のサンプル混合ガスの流量を制御する。

第３のガスボンベ５０Ｃには、流路９１Ｃを介して、第３のガス圧調節器３１Ｃが接続されている。また、第３のガス圧調節器３１Ｃには、流路９２Ｃを介して、第３の流量制御装置３２Ｃが接続されている。第３の流量制御装置３２Ｃは、流路９２Ｃ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第３のサンプル混合ガスの流量を制御する。

第４のガスボンベ５０Ｄには、流路９１Ｄを介して、第４のガス圧調節器３１Ｄが接続されている。また、第４のガス圧調節器３１Ｄには、流路９２Ｄを介して、第４の流量制御装置３２Ｄが接続されている。第４の流量制御装置３２Ｄは、流路９２Ｄ，９３，１０２を介して発熱量算出式作成システム２０に送られる第４のサンプル混合ガスの流量を制御する。

第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれは、例えば天然ガスである。第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれは、例えば、異なる体積比で、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ₂）、及び二酸化炭素（ＣＯ₂）の４種類のガス成分を含む。

図５に示すマイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、図５に示す駆動回路３０３から、例えば図７に示すように、予め定められた時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を与えられる。第１の駆動電力Ｐ_H1を与えられることにより、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、例えば１００℃で発熱する。発熱抵抗体６１Ａに第１の駆動電力Ｐ_H1が与えられてから時間ＷＴ₂が経過した後、マイクロチップ８Ａのガス温度センサ６４Ａは、１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=100}を検出する。なお、時間ＷＴ₂は時間ＷＴ₁よりも短い時間である。ガス温度センサ６４Ａが、発熱抵抗体６１Ａに駆動電力Ｐ_H1を与えられてから時間ＷＴ₂が経過した後にガス温度Ｔ_{O_H=100}を検出する理由は、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度が安定し、発熱抵抗体６１Ａと第１のサンプル混合ガスが熱的に平衡になるのを待機するためである。

図５に示す駆動回路３０３は、図７に示すように、時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、時間ＷＴ₃の間、駆動電力の提供を停止する。その後、発熱抵抗体６１Ａは、時間ＷＴ₁の間、駆動回路３０３から第２の駆動電力Ｐ_H2を与えられて、例えば１５０℃で発熱する。図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに第２の駆動電力Ｐ_H2が与えられてから時間ＷＴ₂が経過した後、ガス温度センサ６４Ａは、１５０℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=150}を検出する。

図１及び図２に示すように、発熱抵抗体６１Ａは絶縁膜６５Ａに囲まれている。しかし、図８に示すように、発熱抵抗体６１Ａに連続的に駆動電力を与え、発熱させ続けると、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａから基板６０Ａに熱が伝わる場合がある。シリコン（Ｓｉ）等からなる基板６０Ａは熱時定数（ＪＩＳ Ｃ２５７０−１）が短いため、熱の影響を受けやすい。そのため、発熱抵抗体６１Ａから基板６０Ａに熱が伝わると、基板６０Ａの温度が急激に変動し、基板６０Ａの周囲の雰囲気ガスの温度も変動してしまう場合がある。この場合、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスが熱的に平衡な状態になるまで、長時間待機しなければならない場合もある。また、発熱抵抗体６１Ａを発熱させ続けると、発熱抵抗体６１Ａの抵抗値がドリフトし、発熱温度が一定にならない場合もある。

これに対し、図７に示すように、間欠的に発熱抵抗体６１Ａに駆動電力を与えることによって、発熱抵抗体６１Ａが基板６０Ａの温度に影響を与えることを抑制することが可能となる。したがって、発熱抵抗体６１Ａと雰囲気ガスが熱的に平衡な状態になるまでの時間を短くすることが可能となる。また、消費電力を抑制することも可能となる。また、音速センサ２６２によってガスの密度を測定することにより、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度を切り替えて測定すべきパラメータ数を減らすことができ、発熱抵抗体６１Ａの切替段数を少なくできる。分解能を確保するために発熱抵抗体６１Ａの各切替段の間にはある程度の温度差が必要であるが、この切替段数を少なくすることにより、発熱温度の最高値を低くして消費電力を抑えるか又は切替段の間の温度差を大きくして分解能を向上させるか、といった設計の自由度を増すことができる。

超音波センサ等の図５に示す音速センサ２６２は、第１のサンプル混合ガスにおける音速Ｓを検出する。チャンバ１０１から第１のサンプル混合ガスが除去された後、第２乃至第４のサンプル混合ガスがチャンバ１０１に順次充填される。マイクロチップ８Ａは、第２乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度１００℃，１５０℃に対するガス温度Ｔ_{O_H=100}，Ｔ_{O_H=150}を検出する。また、音速センサ２６２は、第２乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれにおける音速Ｓを検出する。

なお、それぞれのサンプル混合ガスがｎ種類のガス成分を含む場合、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、少なくともｎ−２種類の異なる発熱温度で発熱させられる。ただし、上述したように、メタン（ＣＨ₄）及びプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）以外のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）は、メタン（ＣＨ₄）及びプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）の混合物とみなしうる。したがって、ｚを自然数として、ｎ種類のガス成分からなるサンプル混合ガスが、ガス成分としてメタン（ＣＨ₄）及びプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）に加えてｚ種類のアルカン（Ｃ_jＨ_2j+2）を含む場合は、発熱抵抗体６１Ａは、少なくともｎ−ｚ−２種類の異なる発熱温度で発熱させられる。

図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、上記（４）式に示すように、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａの第１の駆動電力Ｐ_H1を、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_H（ここでは１００℃）と第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれのガス温度Ｔ_{O_H=100}との差で割り、発熱温度１００℃の発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なときの第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の値を算出する。

また、図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの第２の駆動電力Ｐ_H2を、発熱抵抗体６１Ａの発熱温度Ｔ_H（ここでは１５０℃）と第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれのガス温度Ｔ_{O_H=150}との差で割り、発熱温度１５０℃の発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なときの第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の値を算出する。

また、図５に示す密度算出モジュール３１１は、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれにおいて検出された音速Ｓに基づいて、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度Ｄの値を算出する。音速Ｓは、ｋを気体の比熱比、ｐを気圧として、下記（２３）式で与えられる。したがって、密度算出モジュール３１１は、例えば下記（２３）式に検出された音速Ｓの値、サンプル混合ガスの比熱比kの値、及び気圧ｐの値を代入することにより、サンプル混合ガスの密度Ｄを算出する。
S = (kp / Ｄ)^1/2 ・・・(23)

式作成モジュール３０２は、例えば第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの既知の発熱量の値、発熱温度１００℃における放熱係数の計測された値、発熱温度１５０℃における放熱係数の計測された値、及び密度の計測された値を収集する。さらに式作成モジュール３０２は、収集した発熱量、放熱係数の値、及び密度の値に基づいて、A. J Smola及びB. Scholkopf著の「A Tutorial on Support Vector Regression」(NeuroCOLT Technical Report (NC-TR-98-030)、1998年)に開示されているサポートベクトル回帰、重回帰分析、及び特開平５−１４１９９９号公報に開示されているファジィ数量化理論ＩＩ類等を含む多変量解析により、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を算出する。なお、放熱係数算出モジュール３０１及び式作成モジュール３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれている。

発熱量算出式作成システム２０は、ＣＰＵ３００に接続された放熱係数記憶装置４０１、密度記憶装置４１１、及び式記憶装置４０２をさらに備える。放熱係数記憶装置４０１は、放熱係数算出モジュール３０１が算出した放熱係数の値を保存する。密度記憶装置４１１は、密度算出モジュール３１１が算出した密度の値を保存する。式記憶装置４０２は、式作成モジュール３０２が作成した発熱量算出式を保存する。さらにＣＰＵ３００には、入力装置３１２及び出力装置３１３が接続される。入力装置３１２としては、例えばキーボード、及びマウス等のポインティングデバイス等が使用可能である。出力装置３１３には液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置、及びプリンタ等が使用可能である。

次に、図９に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法について説明する。なお、以下の例では、第１乃至第４のサンプル混合ガスを準備し、図５に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａを、１００℃及び１５０℃に発熱させる場合を説明する。

（ａ）ステップＳ１００で、図６に示す第２乃至第４の流量制御装置３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの弁を閉じたまま、第１の流量制御装置３２Ａの弁を開き、図５に示すチャンバ１０１内に第１のサンプル混合ガスを導入する。次にステップＳ１０１で、駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに、例えば時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を与え、発熱抵抗体６１Ａを１００℃で発熱させる。発熱抵抗体６１Ａが１００℃で発熱している間、ガス温度センサ６４Ａは、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な第１のサンプル混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=100}を検出し、図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出する。その後、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を、放熱係数記憶装置４０１に保存する。

（ｂ）ステップＳ１０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を、時間ＷＴ₃が経過するまで、停止する。ステップＳ１０３で、図５に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱温度１５０℃への切り替えが完了していない場合には、ステップＳ１０１に戻り、図５に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを時間ＷＴ₁の間１５０℃で発熱させる。図５に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃における第１のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ１０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。

（ｃ）再びステップＳ１０３で、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱抵抗体６１の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４で図５に示す音速センサ２６２は、第１のサンプル混合ガスにおける音速を検出する。密度算出モジュール３１１は、検出された音速に基づいて、第１のサンプル混合ガスの密度を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。なお、ステップＳ１０４は、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３と並行に実施してもよい。

（ｄ）ステップＳ１０５で、サンプル混合ガスの切り替えが完了したか否かを判定する。第２乃至第４のサンプル混合ガスへの切り替えが完了していない場合には、ステップＳ１００に戻る。ステップＳ１００で、図６に示す第１の流量制御装置３２Ａを閉じ、第３及び第４の流量制御装置３２Ｃ，３２Ｄの弁を閉じたまま第２の流量制御装置３２Ｂの弁を開き、図５に示すチャンバ１０１内に第２のサンプル混合ガスを導入する。

（ｅ）第１のサンプル混合ガスと同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３のループが繰り返され、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における第２のサンプル混合ガスの放熱係数の値、及び発熱温度１５０℃における第２のサンプル混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ１０４で密度算出モジュール３１１は、第２のサンプル混合ガスの密度の値を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。

（ｆ）その後、ステップＳ１００乃至ステップＳ１０５のループが繰り返され、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第３のサンプル混合ガスの放熱係数の値、及び発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値が、放熱係数記憶装置４０１に保存される。また、第３及び第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値が、密度記憶装置４１１に保存される。

（ｇ）ステップＳ１０６で、入力装置３１２から式作成モジュール３０２に、第１のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、第２のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、第３のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値、及び第４のサンプル混合ガスの既知の発熱量の値を入力する。また、式作成モジュール３０２は、放熱係数記憶装置４０１から、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値を読み出す。さらに、式作成モジュール３０２は、密度記憶装置４１１から、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値を読み出す。

（ｈ）ステップＳ１０７で、第１乃至第４のサンプル混合ガスの発熱量の値と、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数の値と、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの密度の値とに基づいて、式作成モジュール３０２は、重回帰分析を行い、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を算出する。その後、ステップＳ１０８で、式作成モジュール３０２は作成した発熱量算出式を式記憶装置４０２に保存し、第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法を終了する。

以上示したように、第１の実施の形態に係る発熱量算出式の作成システム及び方法によれば、発熱量の値が未知の計測対象混合ガスの放熱係数を複数の発熱温度に対して計測することにより、計測対象混合ガスの発熱量の値を一意に算出可能な発熱量算出式を作成することが可能となる。また、図７を用いて説明したように、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与えることにより、サンプル混合ガスの放熱係数を正確かつ高速に得ることが可能となる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに駆動電力を与える際、図７に示すように、異なる駆動電力を与えるごとに、駆動電力の提供を停止する期間を設ける例を示した。これに対し、例えばサンプル混合ガスが８種類のガス成分を含み、第１乃至第６の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与える必要がある場合、発熱抵抗体６１Ａの発熱が基板６０Ａの温度変動に影響しない時間の範囲内であれば、図１０に示すように、第１乃至第３の駆動電力を、発熱抵抗体６１Ａに連続的に与えてもよい。第３の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、例えば時間ＷＴ₄が経過するまで、駆動電力の提供を停止することにより、発熱抵抗体６１Ａの温度を低下させることが可能となる。そのため、その後、発熱抵抗体６１Ａの発熱が基板６０Ａの温度変動に影響しない時間の範囲内で、第４乃至第６の駆動電力を発熱抵抗体６１Ａに与えれば、第４乃至第６の駆動電力のそれぞれによって発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスのガス温度も、正確に測定される。

（第３の実施の形態）
図１１に示す第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０は、複数のマイクロチップ８Ａ，８Ｂを備える。マイクロチップ８Ｂは、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａと同様の構造を有する。したがって、マイクロチップ８Ｂも、発熱抵抗体とガス温度センサを備える。図１１に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａには、第１の実施の形態で図７を用いて説明したように、駆動電力の提供を停止する期間を設けながら、例えば第１及び第２の駆動電力が与えられる。また、図１１に示すマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体にも、駆動電力の提供を停止する期間を設けながら、マイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａと同じく第１及び第２の駆動電力が与えられる。例えば、マイクロチップ８Ａ，８Ｂに第１及び第２の駆動電力が与えられるタイミングは、同じである。

第３の実施の形態において、放熱係数算出モジュール３０１は、第１の駆動電力を与えられたマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡なサンプル混合ガスの放熱係数を算出する。同時に、放熱係数算出モジュール３０１は、第１の駆動電力を与えられたマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体と熱的に平衡なサンプル混合ガスの放熱係数も算出する。なお、それぞれの放熱係数の算出に用いられたサンプル混合ガスは同一である。

第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０のＣＰＵ３００は、判定モジュール３０６をさらに備える。判定モジュール３０６は、発熱抵抗体６１Ａ，６１Ｂのそれぞれと熱的に平衡なサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数の２つの値が等しいか否か検査する。同一のサンプル混合ガスが用いられているため、算出される放熱係数の２つの値は、通常等しい。しかし、例えばマイクロチップ８Ａにゴミが付着しており、マイクロチップ８Ｂにゴミが付着していなかった場合、マイクロチップ８Ａを用いて算出される放熱係数が、マイクロチップ８Ｂを用いて算出される放熱係数と異なるものとなる。

したがって、判定モジュール３０６は、マイクロチップ８Ａ，８Ｂを用いて同一条件下で算出された２つの放熱係数の値が異なる場合、マイクロチップ８Ａ，８Ｂのいずれかに異常が生じたと判定し、判定結果を出力装置３１３に出力する。判定モジュール３０６は、マイクロチップ８Ａ，８Ｂのそれぞれの発熱抵抗体に、第２の駆動電力が与えられた場合も、算出される２つの放熱係数の値が等しいか否かを判定する。第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０のその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。第３の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０によれば、正常な条件下で放熱係数が測定されたか否かを正確に把握することが可能となる。

（第４の実施の形態）
図１２に示すように、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム２１は、発熱量の値が未知の計測対象混合ガスが充填されるチャンバ１０１と、複数の異なる発熱温度で発熱する図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを含むマイクロチップ８Ａと、計測対象混合ガスにおける音速を検出する図１２に示す音速センサ２６２とを備える。

さらに、発熱量算出システム２１は、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの複数の放熱係数の値を算出する放熱係数算出モジュール３０１と、検出された音速に基づいて計測対象混合ガスの密度の値を算出する密度算出モジュール３１１と、複数の発熱温度における放熱係数及び密度を独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置４０２と、発熱量算出式の複数の発熱温度における放熱係数及び密度の独立変数に、計測対象混合ガスの複数の発熱温度に対して計測された放熱係数の値及び計測対象混合ガスの密度の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出モジュール３０５と、を備える。

式記憶装置４０２は、第１の実施の形態で説明したように作成された発熱量算出式を保存する。ここでは、例として、発熱量算出式の作成のために、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ₂）、及び二酸化炭素（ＣＯ₂）を含む天然ガスがサンプル混合ガスとして使用された場合を説明する。また、発熱量算出式は、発熱温度１００℃における放熱係数、発熱温度１５０℃における放熱係数、及び密度を独立変数としているものとする。

第４の実施の形態においては、例えば、未知の体積率でメタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ₂）、及び二酸化炭素（ＣＯ₂）を含む、発熱量が未知の天然ガスが、計測対象混合ガスとして、チャンバ１０１に導入される。図１２に示すマイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａは、図１２に示す駆動回路３０３から、例えば図７に示すように、時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を与えられ、１００℃で発熱する。発熱抵抗体６１Ａに第１の駆動電力Ｐ_H1が与えられてから時間ＷＴ₁よりも短い時間ＷＴ₂が経過した後、マイクロチップ８Ａのガス温度センサ６４Ａは、１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=100}を検出する。

図１２に示す駆動回路３０３は、図７に示すように、時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を発熱抵抗体６１Ａに与えた後、時間ＷＴ₃が経過するまで、駆動電力の提供を停止する。その後、発熱抵抗体６１Ａは、時間ＷＴ₁の間、駆動回路３０３から第２の駆動電力Ｐ_H2を与えられて、例えば１５０℃で発熱する。図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに第２の駆動電力Ｐ_H2が与えられてから時間ＷＴ₁よりも短い時間ＷＴ₂が経過した後、ガス温度センサ６４Ａは、１５０℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=150}を検出する。その後、図１２に示す駆動回路３０３は、駆動電力の提供を停止する。なお、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与える理由は、第１の実施の形態と同様である。

放熱係数算出モジュール３０１は、上記（１）乃至（４）式で説明した方法に従って、発熱温度１００℃で発熱する発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出する。また、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃で発熱するマイクロチップ８Ｂの発熱抵抗体と熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数の値も算出する。

密度算出モジュール３１１が計測対象混合ガスの密度を算出する方法は、第１の実施の形態で密度算出モジュール３１１がサンプル混合ガスの密度を算出する方法と同様であるので、説明は省略する。発熱量算出モジュール３０５は、発熱量算出式の放熱係数及び密度の独立変数に、算出された計測対象混合ガスの放熱係数の値及び密度の値を代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する。

ＣＰＵ３００には、発熱量記憶装置４０３がさらに接続されている。発熱量記憶装置４０３は、発熱量算出モジュール３０５が算出した計測対象混合ガスの発熱量の値を保存する。第４の実施の形態に係る発熱量算出システム２１のその他の構成要件は、図６で説明した第１の実施の形態に係る発熱量算出式作成システム２０と同様であるので、説明は省略する。

次に、図１３に示すフローチャートを用いて、第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法について説明する。なお、以下の例では、図１２に示すマイクロチップ８Ａの発熱抵抗体６１Ａを、１００℃及び１５０℃に発熱させる場合を説明する。

（ａ）ステップＳ２００で、図１２に示すチャンバ１０１内に計測対象混合ガスを導入する。次に、ステップＳ２０１で、駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａに、例えば時間ＷＴ₁の間、第１の駆動電力Ｐ_H1を与え、発熱抵抗体６１Ａを１００℃で発熱させる。発熱抵抗体６１Ａが１００℃で発熱している間、ガス温度センサ６４Ａは、発熱抵抗体６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスのガス温度Ｔ_{O_H=100}を検出し、図１２に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出する。その後、放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１００℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を、放熱係数記憶装置４０１に保存する。

（ｂ）ステップＳ２０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を、時間ＷＴ₃が経過するまで、停止する。ステップＳ２０３で、駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱温度１５０℃への切り替えが完了していない場合には、ステップＳ２０１に戻り、図１２に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａを１５０℃に発熱させる。図１２に示す放熱係数算出モジュール３０１は、発熱温度１５０℃における計測対象混合ガスの放熱係数の値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。また、ステップＳ２０２で、駆動回路３０３は、発熱抵抗体６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。

（ｃ）再びステップＳ２０３で、図１及び図２に示す発熱抵抗体６１Ａの発熱温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱抵抗体６１の発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４で図１２に示す音速センサ２６２は、計測対象混合ガスにおける音速を検出する。密度算出モジュール３１１は、検出された音速に基づいて、計測対象混合ガスの密度を算出し、密度記憶装置４１１に保存する。なお、ステップＳ２０４は、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０３と並行に実施してもよい。

（ｄ）次に、ステップＳ２０５で、発熱量算出モジュール３０５は、式記憶装置４０２から、発熱温度１００℃及び１５０℃における放熱係数と、密度とを独立変数とし、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を読み出す。また、発熱量算出モジュール３０５は、放熱係数記憶装置４０１から、発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける計測対象混合ガスの放熱係数の値を読み出し、密度記憶装置４１１から、計測対象混合ガスの密度の値を読み出す。

（ｅ）ステップＳ２０６で、発熱量算出モジュール３０５は、発熱量算出式の独立変数に発熱温度１００℃及び１５０℃のそれぞれにおける計測対象混合ガスの放熱係数の値と、計測対象混合ガスの密度の値とを代入し、計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する。その後、発熱量算出モジュール３０５は、算出した発熱量の値を発熱量記憶装置４０３に保存し、第４の実施の形態に係る発熱量の算出方法を終了する。

以上説明した第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置を用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数の値、及び計測対象混合ガスの密度の値を測定することによって、計測対象混合ガスの発熱量の値を少ない演算量で算出することが可能となる。また、図７に示したように、発熱抵抗体６１Ａに間欠的に駆動電力を与えることにより、計測対象混合ガスの放熱係数を正確かつ高速に得ることが可能となる。そのため、計測対象混合ガスの発熱量を正確かつ高速に得ることも可能となる。

天然ガスは、産出ガス田によって炭化水素の成分比率が異なる。また、天然ガスには、炭化水素の他に、窒素（Ｎ₂）や炭酸ガス（ＣＯ₂）等が含まれる。そのため、産出ガス田によって、天然ガスに含まれるガス成分の体積率は異なり、ガス成分の種類が既知であっても、天然ガスの発熱量は未知であることが多い。さらに、同一のガス田由来の天然ガスであっても、発熱量が常に一定であるとは限らず、採取時期によって変化することもある。

そのため、従来は、天然ガスの使用料金を徴収する際には、天然ガスの使用発熱量でなく、使用体積に応じて課金する方法がとられていた。しかし、天然ガスは由来する産出ガス田によって発熱量が異なるため、使用体積に課金するのは公平でない。これに対し、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法を用いれば、ガス成分の種類が既知であるが、ガス成分の体積率が未知であるために発熱量が未知の天然ガス等の混合ガスの発熱量を、簡易に算出することが可能となる。したがって、公平な使用料金を徴収することが可能となる。

また、ガラス加工品の製造業においては、ガラスを加熱加工する際、加工精度を一定に保つために、一定の発熱量を有する天然ガスが供給されることが望まれている。そのためには、複数のガス田由来の天然ガスのそれぞれの発熱量を正確に把握し、総ての天然ガスの発熱量が同一になるよう調整した上で、ガラスの加熱加工工程に天然ガスを供給することが検討されている。これに対し、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法を用いれば、複数のガス田由来の天然ガスのそれぞれ発熱量を正確に把握することが可能となるため、ガラスの加熱加工精度を一定に保つことが可能となる。

さらに、第４の実施の形態に係る発熱量算出システム及び方法によれば、天然ガス等の混合ガスの正確な発熱量を容易に知ることが可能となるため、混合ガスを燃焼させる場合に必要な空気量を適切に設定することが可能となる。そのため、無駄な二酸化炭素（ＣＯ₂）の排出量を削減することも可能となる。なお、発熱量算出システムは、第３の実施の形態で図１１を用いて説明したように、複数のマイクロチップと判定モジュールを備えていてもよい。

（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、図１４は、発熱抵抗体に２ｍＡ、２．５ｍＡ、及び３ｍＡの電流を流した際の、混合ガスの放熱係数と熱伝導率の関係を示す。図１４に示すように、混合ガスの放熱係数と熱伝導率は一般に比例関係にある。したがって、第１乃至第４の実施の形態においては、発熱抵抗体の複数の発熱温度における混合ガスの放熱係数の値を用いたが、代わりに、混合ガスの複数の発熱温度における熱伝導率を用いて、発熱量算出式の作成及び発熱量の算出を行ってもよい。

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって限定されるものである。

８Ａ，８Ｂ・・・マイクロチップ
１０・・・計測機構
２０・・・発熱量算出式作成システム
２１・・・発熱量算出システム
６０Ａ・・・基板
６１Ａ・・・発熱抵抗体
６２Ａ・・・第１の測温抵抗素子
６３Ａ・・・第２の測温抵抗素子
６４Ａ・・・ガス温度センサ
６５Ａ・・・絶縁膜
６６Ａ・・・キャビティ
２６２・・・音速センサ
３００・・・中央演算処理装置
３０１・・・放熱係数算出モジュール
３０２・・・式作成モジュール
３０３・・・駆動回路
３０５・・・発熱量算出モジュール
３１１・・・密度算出モジュール
３１２・・・入力装置
３１３・・・出力装置
４０１・・・放熱係数記憶装置
４０２・・・式記憶装置
４０３・・・発熱量記憶装置
４１１・・・密度記憶装置

Claims (29)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜に設けられた発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、前記発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させる駆動回路と、
   ガスの密度を計測するための音速センサと、
   前記複数の電力の値、前記複数の発熱温度の値、前記発熱抵抗体と熱的に平衡な前記ガスのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記ガスの物性値を算出する算出部と、
   を備え、
   前記駆動回路は、前記発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、前記発熱抵抗体への電力の供給を停止することを特徴とする、ガス物性値計測システム。
2. 前記発熱抵抗体が前記ガス温度を検出する、請求項１に記載のガス物性値計測システム。
3. 前記ガス温度を検出するガス温度センサを更に備える、請求項１に記載のガス物性値計測システム。
4. 前記発熱体が発熱する前の前記ガス温度を一定に保つ補助ヒータを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。
5. 前記物性値が放熱係数である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。
6. 前記物性値が熱伝導率である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。
7. 前記物性値が発熱量である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス物性値計測システム。
8. 基板上に設けられた絶縁膜に設けられた発熱抵抗体に複数の異なる電力を与え、前記発熱抵抗体を、複数の異なる発熱温度で発熱させることと、
   音速センサを用いてガスの密度を計測することと、
   前記複数の電力の値、前記複数の発熱温度の値、前記発熱抵抗体と熱的に平衡な前記ガスのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記ガスの物性値を算出することと、
   を含み、
   前記発熱抵抗体を発熱させる間に、少なくとも一度、前記発熱抵抗体への電力の供給を停止することを特徴とする、ガス物性値の計測方法。
9. 前記発熱抵抗体が前記ガス温度を検出することを更に含む、請求項８に記載のガス物性値の計測方法。
10. ガス温度センサが前記ガス温度を検出することを更に含む、請求項８又は９に記載のガス物性値の計測方法。
11. 前記発熱体が発熱する前の前記ガス温度を一定にすることを更に含む、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。
12. 前記物性値が放熱係数である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。
13. 前記物性値が熱伝導率である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。
14. 前記物性値が発熱量である、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のガス物性値の計測方法。
15. 複数の発熱抵抗体と、
    前記複数の発熱抵抗体に同じ電力を与え、前記複数の発熱抵抗体を発熱させる駆動回路と、
    ガスの密度を計測するための音速センサと、
    前記電力の値、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱温度の値、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれのガス温度の値、及び前記ガスの密度の値に基づいて、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値を算出する算出部と、
    前記複数の発熱抵抗体のそれぞれと熱的に平衡な同一ガスのそれぞれの物性値が異なる場合、前記複数の発熱抵抗体の少なくとも一つに異常が生じたと判定する判定部と、
    を備えるガス物性値計測システム。
16. 発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、
    前記混合ガスの既知の発熱量の値と、前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測された密度の値とに基づいて、前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成部と、
    を備え、前記計測部は、前記混合ガスの密度を測定するための音速センサを含む発熱量算出式作成システム。
17. 前記混合ガスのガス温度を計測するガス温度センサを更に備える、請求項１６に記載の発熱量算出式作成システム。
18. 前記計測部が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより、前記混合ガスの放熱係数の値を計測する、請求項１７に記載の発熱量算出式作成システム。
19. 前記式作成部が、サポートベクトル回帰を用いて、前記発熱量算出式を作成する、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の発熱量算出式作成システム。
20. 発熱抵抗体と熱的に平衡な混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記混合ガスの密度の値とを計測することと、
    前記混合ガスの既知の発熱量の値と、前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測された密度の値とに基づいて、前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を作成することと、
    を含み、前記混合ガスの密度は、音速センサを用いて計測される、発熱量算出式の作成方法。
21. 前記混合ガスのガス温度を計測することを更に含む、請求項２０に記載の発熱量算出式の作成方法。
22. 前記放熱係数の値が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより計測される、請求項２１に記載の発熱量算出式の作成方法。
23. 前記発熱量算出式を作成することにおいて、サポートベクトル回帰が用いられる、請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の発熱量算出式の作成方法。
24. 発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測対象混合ガスの密度の値とを計測する計測部と、
    前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を保存する式記憶装置と、
    前記発熱量算出式の前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記密度の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された密度の値を代入して、前記計測対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部と、
    を備え、前記計測部は、前記計測対象混合ガスの密度を測定するための音速センサを含む発熱量算出システム。
25. 前記計測対象混合ガスのガス温度を計測するガス温度センサを更に備える、請求項２４に記載の発熱量算出システム。
26. 前記計測部が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより、前記計測対象混合ガスの放熱係数の値を計測する、請求項２５に記載の発熱量算出システム。
27. 発熱抵抗体と熱的に平衡な、発熱量が未知の計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値と、前記計測対象混合ガスの密度の値とを計測することと、
    前記発熱抵抗体の発熱温度における放熱係数又は熱伝導率と、前記密度とを独立変数とし、前記発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、
    前記発熱量算出式の前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記密度の独立変数に、前記計測対象混合ガスの前記計測された密度の値を代入して、前記計測対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、
    を含み、前記混合ガスの密度は、音速センサを用いて計測される、発熱量の算出方法。
28. 前記計測対象混合ガスのガス温度を計測することを更に含む、請求項２７に記載の発熱量の算出方法。
29. 前記計測対象混合ガスの放熱係数の値が、前記発熱抵抗体の駆動電力を、前記発熱抵抗体の発熱温度と前記ガス温度との差で割ることにより計測される、請求項２８に記載の発熱量の算出方法。

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