JP6097197B2

JP6097197B2 - 熱量計及び熱量計測方法

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Publication number: JP6097197B2
Application number: JP2013224328A
Authority: JP
Inventors: 保城五味
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: JP2015087165A

Description

本発明は、ガスの熱量計測技術に関し、特に、ガスの熱量を連続して精度良く計測することが可能であり、比較的簡単な構造で且つ小型の熱量計等に関する。

従来、都市ガスなどの熱量を計測する目的で種々の熱量計が用いられている。

かかる従来の熱量計には、法定の測定方法であるユンカース式流水形ガス熱量計法、ガスクロマトグラフ法を用いたもの、速応形熱量計（下記特許文献１などに記載）、ガス密度式熱量計、熱伝導率式熱量計（下記特許文献２などに記載）などがある。

また、下記特許文献３には、酸化触媒を用いた計測法について記載されている。当該方法では、熱した触媒にガスを流して触媒燃焼させ、温度変化等から熱量を求める。

特許第４８４４３７７号公報特許第４８９０８７４号公報特表平１１−５０６５３７号公報

しかしながら、上述したユンカース式流水形ガス熱量計法及びガスクロマトグラフ法では、連続計量が不可能であるという課題がある。

また、上記速応形熱量計では、長時間の使用において測定値がドリフトするという課題があり、また、装置が大型であるという欠点もある。

また、上述したガス密度式熱量計及び熱伝導率式熱量計には、密度及び熱伝導率は空気成分と可燃性ガス成分とで区別ができないため空気成分が混入すると精度が悪くなる、という問題がある。

また、上記特許文献３に記載された方法及び装置では、基準ガスと試料ガスを交互に流す手順が用いられ、また、各ガス用のチャンバーが設けられるなど、測定方法及びそのための装置が比較的複雑であるという課題がある。

そこで、本発明の目的は、ガスの熱量計であって、ガスの熱量を連続して精度良く計測することが可能であり、比較的簡単な構造で且つ小型の熱量計、等を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、連続して流入するガスの熱量を計測する熱量計が、加熱素子を包含する酸化触媒と、前記酸化触媒の近傍に前記ガスを導くガス導入管と、前記酸化触媒の周囲に設けられる蓄熱部と、前記蓄熱部の温度を計測する温度計測部と、前記加熱素子によって前記酸化触媒が加熱され、前記ガス導入管によってガスが導入された際に、前記温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記ガスの熱量を求める演算部と、を有する、ことである。

更に、上記の発明において、一つの態様は、前記演算部は、前記加熱素子に印加された電力量に基づいて前記ガスの熱量を求める、ことを特徴とする。

また、上記の発明において、別の態様は、更に、前記酸化触媒と同仕様の参照酸化触媒と、前記参照酸化触媒の周囲に設けられる参照蓄熱部と、前記参照蓄熱部の温度を計測する参照温度計測部と、を有し、前記演算部は、前記参照温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記ガスの熱量を求める、ことを特徴とする。

更に、上記の発明において、その好ましい態様は、更に、前記酸化触媒に包含される加熱素子が第１抵抗器であり、前記参照酸化触媒に包含される加熱素子が第２抵抗器であり、前記第１抵抗器と前記第２抵抗器が直列に接続され、互いに直列に接続される第３抵抗器及び第４抵抗器が前記第１抵抗器及び前記第２抵抗器と並列に接続される電気回路を有し、前記第１抵抗器と前記第２抵抗器の間の出力端子と、前記第３抵抗器と前記第４抵抗器の間の出力端子との間に、電流計が設けられる、ことを特徴とする。

更にまた、上記の発明において、その好ましい態様は、更に、空気を前記酸化触媒に導く空気管を有する、ことを特徴とする。

更に、上記の発明において、一つの態様は、前記空気管の先端が前記酸化触媒の近傍で開口する、ことを特徴とする。

また、上記の発明において、他の態様は、前記空気管の先端が前記ガス導入管の内部で開口する、ことを特徴とする。

また、上記の発明において、一つの態様は、前記酸化触媒が、前記蓄熱部を兼ねる、ことを特徴とする。

更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記酸化触媒は、多孔質体で構成され、前記ガス導入管は、前記加熱素子の近傍まで延びる、ことを特徴とする。

また、上記の発明において、一つの態様は、前記蓄熱部は、熱電素子で構成される、ことを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、連続して流入するガスの熱量を計測する熱量計測方法において、加熱素子を包含する酸化触媒と、前記酸化触媒の近傍に前記ガスを導くガス導入管と、前記酸化触媒の周囲に設けられる蓄熱部と、前記蓄熱部の温度を計測する温度計測部と、が設けられ、前記加熱素子によって前記酸化触媒を加熱し、前記ガス導入管によってガスを導入し、前記温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記ガスの熱量を求める、ことである。

本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。

本発明を適用した熱量計の実施の形態例に係る構成図である。本熱量計１の第１実施例に係る構成図である。熱量計１の第３実施例に係る構成図である。変形形態の説明図である。変形形態を示した図である。変形形態の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。

図１は、本発明を適用した熱量計の実施の形態例に係る構成図である。図１に示す熱量計１が本発明を適用した熱量計であり、詳細は後述するが、加熱素子（検知部加熱素子３６）を包含した酸化触媒（検知部触媒３５）と、当該酸化触媒を囲むように設けられた蓄熱材（検知部蓄熱材３３、蓄熱部）が備えられ、加熱素子によって所定の温度に熱せられた酸化触媒の近傍に計測対象であるガスを吹き込んで触媒燃焼させ、その際の蓄熱材の温度などからガスの熱量を計測するものである。当該熱量計１を用いることにより、比較的簡便な装置で連続的なガスの熱量計測が可能となる。

図１では、熱量計１の大括りな機能構成を示している。本実施の形態例では、熱量計１は、都市ガスの工場や家屋への供給管（図中のガス管）に設置されて、供給管に流れるガスの熱量を連続して（随時）計測することを想定している。

ガス流量計測部２は、ガス管から熱量計１に導入されるガスの量を計測する部分である。検知部３は、導入されたガスにより上述した触媒燃焼が行われ、熱量計測のための値が検知される部分であり、参照部４は、ガスを導入せず、熱量計測のためのゼロ点補正を行うための値を計測する部分であり、ガスによる熱量分のみを計測するために参照される部分である。加熱回路部５は、検知部３及び参照部４に設けられる酸化触媒を加熱するための電気回路である。なお、検知部３、参照部４、及び加熱回路部５の具体的な構成（構造）については後述する。

演算部６は、ガス流量計測部２、検知部３及び参照部４で検知された各計測値からガスの熱量を求める部分である。具体的な方法については後述する。なお、当該演算部６は、いわゆるマイクロコンピューター等で構成することができ、図示していないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＡＳＩＣ、表示装置、入力装置等を備える。また、外部装置と通信するための通信インターフェースを備えるようにしてもよい。

図２は、本熱量計１の第１実施例に係る構成図である。本熱量計１は、いくつかの実施形態で具現化することができ、まず、第１実施例について図２に基づいて説明する。

図２に示すように、ガス流量計測部２には流量計２１が設けられ、ガス管（上記供給管）から熱量計１に導入するガスの流量（例えば、Ｖリットル／秒）を、熱量の計測中、連続して計測する。計測された流量は演算部６に送信される。

検知部３には、検知部加熱素子３６を内部に包含した検知部触媒３５が設けられる。検知部触媒３５は、例えば球状に固められた酸化触媒であり、Ｐｔ系触媒、Ｐｄ系触媒などを用いることができる。検知部加熱素子３６は電気抵抗（第１抵抗器）であり、後述する加熱回路部５の電気回路（例えば、ホイートストンブリッジ回路）の一部を構成する。当該検知部加熱素子３６に電気が印加されることによって検知部触媒３５が加熱される。

また、検知部３には、図２に示すように、検知部触媒３５を上から囲うように検知部蓄熱材３３が設けられている。この検知部蓄熱材３３は、検知部触媒３５及びその近傍で発生した熱量を間接的に把握するために、当該発生した熱を蓄熱する部分である。この検知部蓄熱材３３には、アルミなどの熱伝導率が高い金属材料を用いることが適している。また、検知部蓄熱材３３の形状は、中空の半球状、計量枡状など上記発生した熱が伝導しやすい形状とする。また、検知部触媒３５の周囲を全て覆うような形状としてもよい。

検知部熱電対３４（温度計測部）は、検知部蓄熱材３３の温度を計測するものであり、検知部蓄熱材３３に設けられ、計測された温度は演算部６に送信される。

ガス導入管３１は、流量計２１で計測されたガスを検知部触媒３５の近傍（周囲）に導入する管であり、当該ガス導入管３１によってガス管から分岐したガスが検知部触媒３５と検知部蓄熱材３３の間の空間に導かれる。当該ガス導入管３１の先端は、ガスが検知部触媒３５に吹きかけられるような位置にすることが好ましい。

エアー管３２（空気管）は、ガスが燃焼するための酸素を供給する空気を吹き込む管であり、ガス導入管３１と同様に、その先端が、検知部触媒３５と検知部蓄熱材３３の隙間に位置するように設けられている。従って、空気が検知部触媒３５の周囲に吹き込まれる。なお、図示していないが、エアー管３２の上流には送風機などを設けることができる。

次に、参照部４には、図２に示すように、参照部加熱素子４６を内部に包含した参照部触媒４５（参照酸化触媒）が設けられる。なお、参照部加熱素子４６及び参照部触媒４５は、検知部加熱素子３６及び検知部触媒３５と同仕様とする。また、参照部触媒４５を上から囲うように参照部蓄熱材４３（参照蓄熱部）が設けられており、検知部蓄熱材３３と同様の材料及び形状で構成されている。但し、検知部蓄熱材３３と同仕様であっても、異仕様であっても問題ない。また、参照部熱電対４４（参照温度測定部）が、参照部蓄熱材４３に設けられ、参照部蓄熱材４３の温度を計測する。計測された温度は演算部６に送信される。

次に、加熱回路部５には、上記検知部加熱素子３６及び上記参照部加熱素子４６に電流を流して発熱させるための電気回路が設けられている。当該電気回路は、ここでは、一例として、ホイートストンブリッジ回路を構成している。当該電気回路には、図２に示されるように、電源５１によって所定の電圧が印加される、ブリッジ回路があり、その一方の経路には、直列に接続される第１抵抗器としての検知部加熱素子３６と第２抵抗器としての参照部加熱素子４６が設けられ、それとは並列に接続される他方の経路には、第３抵抗器５３と第４抵抗器５４が直列に接続されている。

これら抵抗器の各抵抗値は、検知部３にガスが導入されていない状態、すなわちガスが燃焼していない状態において、ブリッジ間（検知部加熱素子３６と参照部加熱素子４６の間の出力端子と、第３抵抗器と第４抵抗器の間の出力端子の間）に電流が流れないような値に調整されている。当該ブリッジ間には、ブリッジ間に流れる電流を計測する電流計５２が設けられ、ここで計測された電流値は演算部６に送信される。

次に、このような構成を有する第１実施例における熱量の計測方法について説明する。まず、加熱回路部５の電源５１を投入し、検知部加熱素子３６からの発熱により検知部触媒３５を完全燃焼できる温度域、例えば４００℃以上に加熱する。その後、ガス管から流量計２１、ガス導入管３１を介して概ね一定量の（Ｖリットル／秒が概ね一定の）ガスを、検知部触媒３５の近傍に連続して導入する。導入されたガスは、上記熱せられた検知部触媒３５（酸化触媒）及びエアー管３２から導入される空気により触媒燃焼し、完全燃焼する。

当該燃焼により検知部触媒３５及びその近傍の温度が上昇し、それに伴って検知部蓄熱材３３の温度も上昇する。その後も概ね同量のガスが連続して導入されるので、上記燃焼が継続される。これにより、概ね一定した燃焼が継続されるので、燃焼開始後、一定の時間が経過すると、検知部触媒３５及び検知部蓄熱材３３の状態は安定し双方の温度は概ね一定の状態となる。この状態では、検知部蓄熱材３３への入熱と検知部蓄熱材３３からの放熱がバランスしている（入熱＝放熱）。

一方、参照部４では、上記電源の投入後、参照部加熱素子４６からの発熱により参照部触媒４５が加熱され、参照部触媒４５及びその近傍の温度が上昇する。それに伴って参照部蓄熱材４３の温度も上昇する。参照部４には、ガスは導入されないので、燃焼による温度上昇はなく、電源の投入後、一定の時間が経過すると、参照部蓄熱材４３の温度は概ね一定な状態となる。この状態では、参照部蓄熱材４３への入熱と参照部蓄熱材４３からの放熱がバランスしている（入熱＝放熱）。

このように、検知部蓄熱材３３と参照部蓄熱材４３の温度が概ね一定になると、演算部６は、流量計２１から送信されるガス流量（Ｖ（リットル／秒））、検知部熱電対３４から送信される温度（Ｔｄ（℃））、及び参照部熱電対４４から送信される温度（Ｔｒ（℃））に基づいて、下記（１）式を用いて、導入されたガスの熱量（Ｈ１（ｋＪ／ｍ^３））を求める。

Ｈ１＝Ｆ１（Ｗｄ×Ｔｄ−Ｗｒ×Ｔｒ）／Ｖ（１）
なお、上記（１）式において、Ｗｄは検知部蓄熱材３３の質量（ｇ）（既知）、Ｗｒは参照部蓄熱材４３の質量（ｇ）（既知）、Ｆ１は予め定められた定数である。

演算部６は、求めた熱量の値を表示装置に表示すると共に熱量計１内のメモリに記録する。なお、それに代えて又はそれに加えて、演算部６は求めた熱量の値を外部の装置に送信するようにしてもよい。

本熱量計１では、このような熱量の計測を所定の頻度で（例えば、１秒毎に）連続して実行する。

なお、上記（１）式は、上記定常状態になり、同じ仕様の触媒及び加熱素子を備える、検知部蓄熱材３３及び参照部蓄熱材４３への入熱（すなわち、各蓄熱材からの放熱）の差が、導入され完全燃焼したガスの熱量に相当し、上記放熱量は、各蓄熱材がその時点で有している熱量に依存するとの考えに基づくものである。なお、検知部蓄熱材３３及び参照部蓄熱材４３の比熱は既知である。

また、Ｆ１は、熱量が既知である基準ガスを用いて同様の計測を行い、その計測から得られる計測値を上記（１）式に当てはめることによって予め決定しておく。なお、Ｆ１を定数ではなく温度の関数として決定してもよい。

次に、本熱量計１の信頼性確認及び劣化確認について説明する。上述の通り、加熱回路部５の電気回路では、ガスの非燃焼時に、電流計５２の電流値がゼロとなるように調整されているので、上記熱量の計測時には、検知部加熱素子３６（第１抵抗器）の温度が上昇し抵抗値が変化するので、電流計５２で電流値が検出される（電流値がゼロでなくなる）。当該電気回路がホイートストンブリッジであり、第２抵抗器（参照部加熱素子４６）、第３抵抗器５３、及び第４抵抗器５４の抵抗値が既知であるので、この時点で検出された電流値から、この時点の検知部加熱素子３６（第１抵抗器）の抵抗値が求められる。

抵抗器の抵抗値はその温度に依存しており、その関係は予め決定しておけるので、ガスの熱量計測時に、電流計５２で検知される電流値から検知部加熱素子３６（第１抵抗器）の温度を求めることができる。また、抵抗値が既知の参照部加熱素子４６（第２抵抗器）についてもその温度も求められる。

従って、上述した熱電対３４、４４で計測される蓄熱材３３、４３の温度Ｔｄ、Ｔｒと、上記電流値から求められた検知部加熱素子３６（第１抵抗器）及び参照部加熱素子４６（第２抵抗器）の温度を比較することにより、熱電対３４、４４による温度測定の信頼性をチェックすることができる。

当該信頼性の確認は、演算部６によって、ガスの熱量計測と同じタイミングで常時行ってもよいし、それよりも長い周期で行うようにしてもよい。

また、酸化触媒（特に、検知部触媒３５）の劣化を確認するために、定期的にガスを導入せずに電流計５２の値をチェックするようにしてもよい。これにより、ゼロ点のドリフト状況を把握することができる。電流計５２で検出された電流値がゼロでなければ、ゼロ点がドリフトしていると考えられ、その幅が増加傾向あるいは減少傾向であれば酸化触媒が劣化していると推察される。

また、検知部３と参照部４の触媒及び加熱素子を定期的に入れ換えて（互いに交換して）用い、当該交換による計測結果の変化から酸化触媒の劣化を把握する様にしてもよい。

次に、第２実施例について説明する。当該実施例の熱量計１は、第１実施例と加熱回路部５のみが異なる。第２実施例の加熱回路部５は、上述したホイートストンブリッジ回路を有さず、単に検知部３（検知部加熱素子３６）及び参照部４（参照部加熱素子４６）に所定の電力を供給する電気回路を備えている。検知部触媒３５、検知部加熱素子３６、参照部触媒４５、及び参照部加熱素子４６は、第１実施例の場合と同仕様である。

また、計測方法も第１実施例と同様である。なお、ホイートストンブリッジ回路を用いた信頼性及び劣化の確認は行えない。第２実施例では、ガスを導入しない場合、検知部３と参照部４の触媒及び加熱素子を入れ換えた場合の計測値からゼロ点の補正、酸化触媒の劣化の把握を行う。

次に、第３実施例について説明する。図３は、熱量計１の第３実施例に係る構成図である。図３に示されるように、第３実施例の熱量計１は参照部４を有していない。ガス流量計測部２及び検知部３は、第１実施例と同様の構成であり、各部は同仕様である。

また、加熱回路部５は、図示していないが、単に検知部３（検知部加熱素子３６）に所定の電力を供給する電気回路を備えている。

ガスの熱量計測は以下のようにして行われる。まず、加熱回路部５の電源（図示せず）を投入し、検知部加熱素子３６からの発熱により検知部触媒３５を完全燃焼できる温度域、例えば、４００℃以上に加熱する。その後、ガス管から流量計２１、ガス導入管３１を介して概ね一定量の（Ｖリットル／秒が概ね一定の）ガスを、検知部触媒３５の近傍に連続して導入する。導入されたガスは、上記熱せられた検知部触媒３５（酸化触媒）及びエアー管３２から導入される空気により触媒燃焼し、完全燃焼する。

このように、検知部蓄熱材３３の温度が概ね一定になると、演算部６は、流量計２１から送信されるガス流量（Ｖ（リットル／秒））、検知部熱電対３４から送信される温度（Ｔｄ（℃））、及び検知部加熱素子３６への印加電力量（Ｗｉ（ｋＪ））に基づいて、下記（２）式を用いて、導入されたガスの熱量（Ｈ２（ｋＪ／ｍ^３））を求める。

Ｈ２＝Ｆ２（Ｗｄ×Ｔｄ）／Ｖ−Ｗｉ／Ｖ（２）
なお、上記（２）式において、Ｗｄは検知部蓄熱材３３の質量（ｇ）（既知）、Ｆ２は予め定められた定数である。また、印加電力量Ｗｉは、加熱回路部５から演算部６に与えられる。

なお、上記（２）式は、上記定常状態になった検知部蓄熱材３３への入熱（すなわち、各蓄熱材からの放熱）が、検知部加熱素子３６への印加電力量と導入され完全燃焼したガスの熱量に相当し、上記放熱量は、蓄熱材がその時点で有している熱量に依存するとの考えに基づくものである。なお、検知部蓄熱材３３の比熱は既知である。

また、Ｆ２は、熱量が既知である基準ガスを用いて同様の計測を行い、その計測から得られる計測値を上記（２）式に当てはめることによって予め決定しておく。なお、Ｆ２を定数ではなく温度の関数として決定してもよい。

なお、第３実施例の熱量計１では、ゼロ点補正のため、定期的にガスを導入しないで計測を行う。当該計測により出力（熱量Ｈ２）がゼロにならない場合には、上記（２）式に熱量Ｈ２がゼロになるような定数項を加えるなどの補正を行う。なお、当該ゼロ点補正の処理は、演算部６が行うようにすることができる。

以上、第１〜第３実施例について説明したが、各実施例において、以下のような変形形態とすることもできる。

まず、エアー管３２を設けない形態としてもよい。この場合、ガスの燃焼に必要な空気は、検知部触媒３５の周囲に自然に導入されるようにする必要があるので、検知部蓄熱材３３は検知部触媒３５を全て覆う（囲う）形状とせず、一部が開放された形状とする。当該エアー管３２を設けない形態では、エアー管自体、空気を送る送風機等の装置、及び、エラー管を通すための検知部蓄熱材３３の孔等を設ける必要がなく、装置の構造（構成）を簡略化することができる。

また、他の形態として、エアー管３２をガス導入管３１に合流させるようにしてもよい。換言すれば、エアー管３２の空気が放出される先端部（開口部）をガス導入管３１の内部に設けるようにしてもよい。この場合、当該合流の位置は、流量計２１の下流側で、ガス導入管３１の先端部（開口部）までの間とする。さらに、その位置を、流量計２１の下流側で、検知部蓄熱材３３に至るまでの間とすることが好ましい。このような形態とすることにより、検知部触媒３５の周囲に、事前によく混合されたガスと空気が導入されることになり、より燃焼を完全なものにすることができる。さらに、上記合流を検知部蓄熱材３３に至るまでに行うことにより、検知部蓄熱材３３に管を通すための孔を１つ設ければよくなり、構造を簡単なものにでき、施工も容易となる。

次に、検知部触媒３５が検知部蓄熱材３３を兼ねる形態としてもよい。換言すれば、検知部触媒３５を大きくして検知部蓄熱材３３を省く構成である。図４は、当該形態の説明図である。当該変形形態では、検知部触媒３５に検知部熱電対３４が設けられる。この場合、参照部４があれば、参照部触媒４５が参照部蓄熱材４３を兼ね、参照部触媒４５に参照部熱電対４４が設けられる。

更に、この変形形態において、検知部触媒３５を多孔質体で構成し、ガス導入管３１を検知部触媒３５に挿入し、ガス導入管３１のガスを噴き出す先端が検知部加熱素子３６の近傍に達すように構成してもよい。図５は、当該形態を示した図である。

次に、検知部蓄熱材３３に熱電素子を用いる形態としてもよい。図６は、当該形態の説明図である。当該形態では、図６に示されるように、検知部熱電対３４は、検知部蓄熱材３３（熱電素子）の外側表面に設けられ外気の温度を計測する。熱電素子で得られる発電量は、熱電素子の温度と外気温度との差に依存するので、発電量と外気温度を計測することによって検知部蓄熱材３３（熱電素子）の温度を得ることができる。当該変形形態では、演算部６は、このようにして求めた検知部蓄熱材３３（熱電素子）の温度を上述したガス熱量の算出に用いる。

なお、発電された電力は、二次電池やキャパシタで畜電し、熱量計１の計測回路や演算回路で用いる。

以上説明したように、本実施の形態例に係る熱量計１では、ガスの熱量を定常状態となった検知部蓄熱材３３の温度に基づいて求めることができるので、熱量の連続計測が可能であり、また、熱量計１を比較的簡単な構造とすることができる。

また、第３実施例のように、参照部４を設けずに、熱量を酸化触媒に印加される電力量を用いて求めるようにすることにより、さらに、簡単な構造、小型な装置とすることができる。

また、第１及び第２実施例のように、参照部４を設けることにより、ゼロ点補正がなされた計測結果を得られ、計測精度を向上させることができる。また、酸化触媒の劣化診断を容易に行うこともできる。

また、第１実施例のように、加熱回路部５にホイーストンブリッジを備えることにより、温度測定（熱電対）の信頼性確認及び酸化触媒の劣化確認を容易に行うことができる。

また、エアー管３２を設けることにより、ガス燃焼領域に確実に酸素を供給でき、ガスの完全燃焼が達成され、計測精度の向上を図れる。

さらに、エアー管３２の先端を酸化触媒の近傍で開口するようにすることにより、良好な燃焼がなされる。

また、エアー管３２の先端をガス導入管３１の内部で開口することにより、事前に良く混合されたガスと空気を酸化触媒の周囲に供給でき、燃焼をさらに完全なものにすることができる。

また、酸化触媒が蓄熱材を兼ねた構成とすることにより、酸化触媒から蓄熱材への熱伝導に係る熱ロスをなくすことができ、より精度の高い計測が可能となる。

また、酸化触媒を多孔質体で構成し、その中にガス導入管３１を挿入する形態とすることで、ガスを確実に完全燃焼させることができる。

また、蓄熱材を熱電素子で構成することにより、発電した電力を熱量計１の動作に利用でき、消費電力を削減することができる。

本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

１熱量計、２ガス流量計測部、３検知部、４参照部、５加熱回路部、６演算部、２１流量計、３１ガス導入管、３２エアー管、３３検知部蓄熱材、３４検知部熱電対、３５検知部触媒、３６検知部加熱素子、４３参照部蓄熱材、４４参照部熱電対、４５参照部触媒、４６参照部加熱素子、５１電源、５２電流計、５３第３抵抗器、５４第４抵抗器

Claims

連続して流入するガスの熱量を計測する熱量計であって、
加熱素子を包含する酸化触媒と、
前記酸化触媒の近傍に前記ガスを導くガス導入管と、
前記酸化触媒の周囲に設けられる蓄熱部と、
前記蓄熱部の温度を計測する温度計測部と、
前記酸化触媒と同仕様の参照酸化触媒と、
前記参照酸化触媒の周囲に設けられる参照蓄熱部と、
前記参照蓄熱部の温度を計測する参照温度計測部と、
前記加熱素子によって前記酸化触媒及び前記参照酸化触媒が加熱され、前記ガス導入管によってガスが導入された際に、前記温度計測部によって計測された温度と、前記参照温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記ガスの熱量を求める演算部と、を有する
ことを特徴とする熱量計。
請求項１において、更に、
前記酸化触媒に包含される加熱素子が第１抵抗器であり、前記参照酸化触媒に包含される加熱素子が第２抵抗器であり、前記第１抵抗器と前記第２抵抗器が直列に接続され、互いに直列に接続される第３抵抗器及び第４抵抗器が前記第１抵抗器及び前記第２抵抗器と並列に接続される電気回路を有し、
前記第１抵抗器と前記第２抵抗器の間の出力端子と、前記第３抵抗器と前記第４抵抗器の間の出力端子との間に、電流計が設けられる
ことを特徴とする熱量計。
請求項１あるいは２において、更に、
空気を前記酸化触媒に導く空気管を有する
ことを特徴とする熱量計。
請求項３において、
前記空気管の先端が前記酸化触媒の近傍で開口する
ことを特徴とする熱量計。
請求項３において、
前記空気管の先端が前記ガス導入管の内部で開口する
ことを特徴とする熱量計。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記酸化触媒が、前記蓄熱部を兼ねる
ことを特徴とする熱量計。
請求項６において、
前記酸化触媒は、多孔質体で構成され、
前記ガス導入管は、前記加熱素子の近傍まで延びる
ことを特徴とする熱量計。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記蓄熱部は、熱電素子で構成される
ことを特徴とする熱量計。
連続して流入するガスの熱量を計測する熱量計測方法であって、
加熱素子を包含する酸化触媒と、
前記酸化触媒の近傍に前記ガスを導くガス導入管と、
前記酸化触媒の周囲に設けられる蓄熱部と、
前記蓄熱部の温度を計測する温度計測部と、
前記酸化触媒と同仕様の参照酸化触媒と、
前記参照酸化触媒の周囲に設けられる参照蓄熱部と、
前記参照蓄熱部の温度を計測する参照温度計測部と、が設けられ、
前記加熱素子によって前記酸化触媒及び前記参照酸化触媒を加熱し、前記ガス導入管によってガスを導入し、前記温度計測部によって計測された温度と、前記参照温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記ガスの熱量を求める
ことを特徴とする熱量計測方法。