JPH01233355A - 流体燃料の熱量を計測する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料物質の流れにより運ばれる熱量を計ｎ１す
る方法と装置とに関し、特に、メインダクトに沿って流
れる気体燃料により供給される熱量を計■１する方法と
装置とに関する。

［従来の技術］ 従来の熱量：１″′Ａ−１に於いては、つねに次の二つ
の「−次的な」量を知ることが必要とされてきた。

ａ）燃料物質の質量流量 ｂ）燃料物質の単位質量あたりの発熱量質量流量の計Δ
ｐ１は多くの技術者にとって容易であり、その不確かさ
の程度は確認可能であり且つ使用機器に直接的に関係す
るものであり、使用されるそれらの機器は多くの場合連
続運転可能である。それに反し発熱量は、依然としてａ
−１定困難な量であり、比較的高価な手段（高額な資本
投下、経験を積んだ人ｈ）を必要とし、また、不連続な
値として表される（例えば、発熱量を決めるための一つ
の試料のクロマトグラフィ分析には約１５分かかる）。

燃料物質の熱量を手軽に計測することガ（困難なことの
直接的帰結および主たる不利益は、エネルギが一般に、
熱量ではなく「重；」で売られることである。

特に、管路により配給される気体燃料に於いては、配給
業者が供給者（輸送業者）からガスを購入し次いで消費
者へとガスを販売する際に、イ）実際にΔＩｌｌ定され
たガスの標準容積（いわゆる「標■状態」に於けるガス
の容積で、重量に対応する）と 口）ガスの発熱量の推定値 とに基づいて取引されるという結果となる。

配給されるガスの単位重量あたり発熱量が大きく変動す
るたびに、当然ながらしばしば意見の不一致を生み訴訟
さえも起こる。−例をあげれば、フランスに於いていわ
ゆる「Ｈガス」配給網により配給される天然ガスの調整
に許容されている変動範囲は、その平均値のほぼ１８％
である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述の欠点を取り除き、燃料の流れ、とりわ
けガスの流れにより運ばれる熱量を、連続的に計測する
場合にも人員の介入を要することなく、しかも現存する
設備を用いて正確且つ効果的に計測し得るようにするこ
とを目的とする。

［発明の概要］ これらの目的は、メインダクトを流れる燃料物質により
運ばれる熱量を計ｎ１する方法にして、前記メインダク
トに沿って運ばれる燃料物質の質量流量Ｑｇａ　ｓから
継続的に既知の微少量ｑｇａｓの燃料が取り分けられ、
前記の微少、Ｑｑｇａｓが本計ｆｌＰＪ方法独特の燃焼
室の内部にて燃焼させられ、前記燃焼に於ける空気比ｆ
が：１°ａｐｊされ、前記微少ｆｆｉｑｇａｓの燃焼に
使用される酸化用空気の質量流量ｑ　ａ　ｔ　ｒが計測
され、前記酸化用空気の計測された流ｆｆ１ｑａｉｒと
計測された空気比ｆとから前記燃料物質により運ばれる
熱ｆＡＰｕが演鐸的に推定されることを特徴とする熱量
計測方法により達成される。

前記の空気比ｆを計測するため、運ばれる燃料物質の質
量流ｍＱｇａｓから取り分けられた前記の既知の微少量
ｑｇａｓが過剰空気の存在下に於いて化学量論的な完全
燃焼をさせられた後の゛燃焼生成物が分析されるのが好
ましい。

一つの有益な特色として、前記酸化用空気の体積流量に
もとずいて前記酸化用空気の質量流量ｑａｉｒを推定す
る目的で、前記酸化用空気から予定の一定量の体積流量
が抜き取られ、温度と圧力と湿度等の補正率に関連する
量が規則的にまたは恒常的に計Ａｐｊされる。

もう一つの有益な特色として、熱ｆｉＰｕを極めて正確
に計測するために空気比ｆを計７＃Ｉする目的で、前記
酸化用空気の酸素含有量が定期的にまたは無作為抽出に
より計７ｉｐ１される。

本発明の他の実施態様に於いては、与えられた設定値ｆ
Ｏに対する空気比ｆの変動が恒常的に検出され、空気比
ｆが前記設定値ｆＯに等しい一定値に保たれるようにし
て前記燃焼に於ける通風の程度が調整され、前記設定値
ｆＯと計測された酸化用空気の質量流Ｑｑａｉｒとから
前記熱ｆｆ１Ｐｕが演鐸的に推定される。

本発明の熱量計Δｐ１方法は、燃料による発熱反応を供
給する為の配給網の末端のメインダクトを流れる気体燃
料の流れに適用されてよい。

この場合には、メインダクトを流れる燃料物質の流れを
調節する為のなんらかの機器の下流にして且つ主要な発
熱反応の上流ノこあたる位置に於いてメインダクトを流
れる燃料物質の質量流量Ｑｇａｓから既知の微少量ｑｇ
ａｓが取り分けられ、既知の微少量ｑｇａｓの前記燃料
が前記主要発熱反応とは別個に但し前記主要発熱反応と
同じ圧力のもとにて補助的に完全燃焼させられ、前記補
助的燃焼の空気比ｆが恒常的に計測され、補助燃焼室に
於ける前記補助的燃焼に使用される補助的な酸化用空気
の質量流量ｑａｉｒ自身も計測される。　それを変形し
た実施態様に於いては、メインダクトを流れる燃料物質
の流量を制御する為のなんらかの装置の下流にして且つ
主要な発熱反応の上流にあたる位置に於いてメインダク
トを流れる燃料物質の質量流ｊｌＱｇａｓから既知の微
少量ｑｇａｓが取り分けられ、既知の微少量ｑｇａｓの
前記燃料が前記主要発熱反応とは別個に但し前記主要発
熱反応と同じ圧力のもとにて補助的に完全燃焼させられ
、前記補助的燃焼の空気　・比ｆが設定値ｆＯに等しい
一定値に保たれるよう前記補助的燃焼が調整され、前記
補助燃焼室に於ける補助的燃焼に使用される補助的な酸
化用空気の質量流量ｑａｔｒ自身も計−−１される。

本発明の熱量計測方法は、メインダクトに沿って流れる
輸送中の気体燃料にも適用されてよい。

この場合には、メインダクトの一区域内のガスの質量Ｒ
ｍＱ　ｇ　ａ　ｓが前記区域から見て下流のダクト内の
圧力の影響を受けずに済むようメインダクトに第一の手
段（２０）が配置され、メインダクトに沿って流れる燃
料物質の質量流量から既知の微少ｆｆｉｑｇａｓがメイ
ンダクトの前記区域に於いて取り分けられ、分岐回路へ
と取り分けられる燃料物質の質量流ｍ　Ｑ　ｇ　ａ　Ｓ
を前記分岐回路からの出口（１１０）に於ける圧力から
独立させ前記一定の微少量に合致するように維持する目
的で前記分岐回路に第二の手段（１２０）が配置され、
本計測方法独特の燃焼室（１１０）の内部にて前記微少
量ｑｇａｓの燃料が完全燃焼させられ、前記完全燃焼の
空気比ｆが恒常的に計測され、さらに、前記完全燃焼を
可能とするために供給される酸化用空気の質量流ｍｑａ
ｉｒ自身も計測される。

それを変形した実施態様に於いては、分岐回路へと取り
分けられる燃料物質の質量流量ｑｇａｓを前記分岐回路
からの出口（１１０）に於ける圧力から独立させ前記一
定の微少量に合致するように維持する目的で前記分岐回
路に第二の手段（１２０）が配置され、前記微少量ｑｇ
ａｓの燃料が本計測方法独特の燃焼室（１１０）の内部
にて完全燃焼させられ、前記完全燃焼の空気比ｆが設定
１ｉｉ１！ｆＯに等しい一定値に保たれるよう前記完全
燃焼が調整され、前記完全燃焼を可能とするために供給
される酸化用空気の質量流量ｑａｉｒ自身も計測される
。

さらに本発明は、メインダクト（１）を流れる燃料物質
の流れ、特にガスの流れにより運ばれる熱量を計測する
ための熱量計測装置にして、メインダクトを流れる燃料
物質の質量流量Ｑｇａｓから取り分けられた既知の微少
ｆｆｉｑｇａｓを燃焼させるための本計測装置独特の燃
焼室（１１０）と、前記燃焼室に関する空気比ｆを一定
に維持する目的で設けられる空気比を調整もしくは計Δ
−１する装置ｔ（１０４，１０４−）と、前記燃焼室（
１１０）へと供給されて前記微少量ｑｇａｓの燃料を燃
焼させるために使用される酸化用空気の質量流量ｑａｉ
ｒを計ａｐ＋するための計量器（１０６）と、前記計量
器（１０６）から伝達される酸化用空気の質量流Ｅｌｑ
ａｉｒに関するデータと前記の調整もしくは計測をする
装置（１０４，１０４−）から伝達される空気比ｆに関
するデータとに基づいて前記メインダクト（１）を流れ
る物質の熱量Ｐｕを算定しその結果を表示または記録す
るため前記計量器（１０６）と空気比ｆを調整もしくは
計１１ＦＩする前記装置（１０４，１０４−）とに接続
される表示又は記録と演算とを行う手段（１６０）とを
含む。

他の実施態様にあっては、主燃焼室（１０）を有する主
要発熱反応へと燃料を供給するため配給網末端に設けら
れた固定的な幾何学的形態を有するメインダクト（１）
に適用される熱量計測装置に於いて、前記メインダクト
（１）を流れる流体の質ｍ流量Ｑｇａｓから取り分けら
れる既知の一定の微少ｊ２ｑｇａｓを補助的な制御され
得る燃焼室（１１０）へと供給するため前記微少量ｑｇ
ａｓを分流させる固定的な幾何学的形態を有する分岐回
路（１０１）を含み、前記分岐回路（１０１）の上流端
がメインダクト（１）の主燃焼室（１０）の上流にして
且つメインダクト（１）を流れる流体の流量を調節する
なんらかの機器（７）よりは下流にあたる区域（８）に
取り付けられており、前記補助燃焼室（１１０）には空
気の質量流量ｑａｉｒを計測するための計量器（１０６
）を設けられたパイプ（１０３）を経由して酸化用空気
が供給され、前記計量器（１０６）が演算表示手段（１
６０）に接続され、空気比ｆを調整もしくは計ＡＰＩす
る前記装置（１０４゜１０４−）が前記補助燃焼室（１
１０）に設置され、前記補助燃焼室（１１０）と前記主
燃焼室（１０）とが圧力平衡ダクト（１１１）により接
続されている。

そのうえ、本発明の計測装置は、圧力の変動し易い下流
の利用区域へと気体燃料を運ぶための輸送用もしくは配
給用のメインダクト（１）にも適用されてよい。この場
合には、本発明の計測装置は、゛前記メインダクト（１
）に配置される超音速咽喉部付きメインノズル（２０）
と、前記メインダクト（１）を流れるガスの質量流量Ｑ
ｇａｓから取り分けられる既知の微少１１ｉｔｑｇａｓ
を制御燃焼室（１１０）へと供給するため前記微少量ｑ
ｇａｓを分流させる分岐回路（１０１）とを含み、メイ
ンダクト（１）へのメインノズル（２０）取付は位置の
上流にあたる区域（８）に前記分岐回路（１０１）の上
流端が取り付けられ、分岐回路（１０１）自身が第二の
超音速ノズル（１０２）を含み、分岐回路の前記燃焼室
（１１０）には空気流量ｑａｉｒを計測するための計量
器（１０６）を設けられたパイプ（１０３）を経由して
酸化用空気が供給され、前記計量器（１０６）が演算表
示手段（１６０）に接続され、空気比ｆを５！整もしく
は計測する前記装置（１０４，１０４−）が前記燃焼室
（１１０）に設置される。

それを変形した実施態様に於いては、下流の圧力を調整
する機能を果たす前記メインノズル（２０）の超音速咽
喉部（２１）の断面が可変であり、前記ノズル（２０）
本体の内側に配置されており且つ前記ノズル（２０）の
軸方向に平行移動し得る可動円錐体（２２）の位置によ
って前記咽喉部（２１）の断面が決定され、前記可動円
錐体（２２）の長平方向の位置に関するデータを前記演
算表示手段（１６０）に与える目的で円錐体（２２）の
変位と位置とを検出すべく位置センサ（２４）が使用さ
れる。

この場合、一定値に安定するのは分岐回路の燃料流量の
みである。しかしながら、前記円錐体の位置を観察する
ことにより主回路流量を知ることが出来るので、主回路
流量を分岐回路流量で除算した商を意味する係数にの値
を得ることは可能である。

分岐回路が、局部的なヘッド損失を生ずる断面積減少部
（Ｚ３）を有するのが好ましい。

この場合には、分岐回路の上流端が接続される区域（８
）よりも上流にあたる地点のメインダクトに、フィルタ
（９）を設置されるのが望ましい。

また、分岐回路の前記ヘッド損失局在区域（Ｚ３）の上
流部にも、甚だしいヘッド損失を生ずることのない第二
のフィルタ（１０９）を設けられてよい。

空気比ｆを計測するための前記装置（１０４−）が、前
記補助燃焼室（１１０）から排出される燃焼生成物中の
酸素含有量を分析する手段を含んでいてよい。

また、酸化用空気の質量流量を計測するための前記計量
器（１０６）が前記酸化用空気の酸素含有量を分析する
手段を含み、前記の一つの酸素含有量分析手段が、燃焼
生成物排出ダクトと酸化用空気供給ダクト（１０３）と
により交互に使用されてもよい。

つぎに、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明
する。

［実施例］ 初めに、燃料の燃焼について簡単に説明する。

燃料を酸化するための一定の酸素含有量を有する空気の
単位質量の燃料の化学量論的燃焼を遂行するに必要とさ
れる理論空気ｆｉＶＡと、燃料の発熱量ＰＣとの間には
一対一の対応があり、それは次式で示される。

ＶＡ／Ｐｃ−Ｃ（１） ここに、Ｃは定数である。

そのうえ、このＶＡ／Ｐｃ比は、燃料の性質としてあま
り変動せず、特に燃料が天然ガスである場合には殆ど変
動しない。

例えば、フランスのガス配給網に配送される天然ガスの
ＶＡ／Ｐｃ比は、十分の二以内の安定度を有している。

本発明は、この比の安定性を考慮に入れ、従来の方法よ
りも簡単な手法にて熱量を計ｎ１することを可能にする
。

これを実行するため、本発明の方法では、通風の程度す
なわち空気比ｆを調整して完全燃焼を行わせる。ここに
、空気比ｆは、実際空気ｆｆ１Ｖａと化学量論的燃焼を
遂行するに必要とされる理論空気ｉＶＡとの比として定
義される。

ｆ−ｖａ／ＶＡ　　　　　　　　　（２）この場合に、
熱量Ｐｕは、酸化用空気の質量流量を計測することによ
り簡単にΔ−ｊ定され得る。

熱量Ｐｕは次のように定義される。

Ｐｕ−Ｑｃ−Ｐｃ　　　　　　　　（３）ここに、Ｑｃ
は燃料の質量流量であり、Ｐｃは燃料の単位質量あたり
の発熱量である。

（１）式ないしく３）式を組み合わせることにより、次
式を得る。

Ｐｕ−Ｑｃ　−ｖａ／　（ｆ−Ｃ）　　　　（４）とこ
ろでＱｃ・νａは、実際に使用される空気の質量流ｆｉ
ｑａｉｒ、すなわち、燃料の流＝ｑｃに組み合わせられ
る酸化用空気の流量を表す。そこで、（４）式は次のよ
うに表すことが出来る。

Ｐｕ−ｑａ　ｉ　ｒ−１／　（ｆ−Ｃ）　　　　（５）
空気比ｆは調整されて一定値に保たれるので、酸化用空
気の質量流ｆｆ１ｑａｔｒを計測し「重み」をつける係
数を掛けるだけの簡単な手続きにて熱量を得ることが出
来る。

空気比ｆの値は１に等しいか又は１に近いのが有利であ
るが、この空気比ｆの値は任意に選択し得る。

もしも空気比ｆが調整されないならば、空気比ｆは、そ
の燃料の酸化剤消費能力ＶＡの変化とは反対方向に変化
しよう。

熱量を決定するためには、空気の質量流量ｑａｉｒを計
測することが必要であり、さらに、例えば燃焼生成物中
の残留酸素含有量を分析することにより空気比ｆを知る
ことが必要である。

得られる熱ｆｆ１Ｐｕの精度は、フランスのガス施設に
て配給される「Ｈガス」等のガスに於いてはほぼ子分の
三ないし子分の七である過剰空気率の計測精度と空気流
量の計δｌｌｊ精度とによる。子分の七の率は、空気比
が調整される場合に見込まれる精度を考慮したものであ
る。

こうして本発明により熱量の計ＩＦＪが行われ、その精
度は空気流量計ａ装置の精度のみに依存し、付随する不
確かさはわずかなものにすぎない。

それに対し、従来の方法は燃料の質量流量とその発熱量
との双方が計測されることを必要とし、燃料の質量流量
の計測精度は空気の質量流量の計測精度と同程度である
が、子分の幾つかにも達する発熱量に於ける不確かさは
、しばしば購入を思い止どまらせるほどの高価な計ａｌ
装置を必要とする。本発明の方法は熱量計測の普及を可
能にし、しかもその精度は、継続的計測が可能であるに
も拘らず研究室に於ける最良の計測と比較し得るほどに
高精度である。

つぎに、第１図ないし第３図を参照しつつ、本発明の多
様な実施例について詳細に説明する。

第１図は、配給線末端のメインダクト１により運ばれる
熱量を確認する目的で空気の質量流量が計ｎ１される第
１実施例を示しており、メインダクト１は一定の幾何学
的形状をＨしており、かつ、反応を規制する囲い１０の
内部の熱反応の中へと開口している。メインダクト１の
中には例えば天然ガス等のガス状流体であってよい流体
燃料の流れＱｇａ　ｓが流れているが、これは、炭化水
素等の液状流体であってもよい。燃料物質の流れはダク
トｌからバーナ２へと供給され、給気ダクト３から囲い
３０へと入る酸化用空気もまた開口部３１を経てバーナ
２へと供給される。

第１図の実施例に於いては、主要な給気ダクト３から主
燃焼室１０の内部の熱反応へと供給される空気の流量は
計測されないので、主燃焼室１０の中の熱反応を調整す
るために空気の流量を自由に調節してよい。

こうして、第１図に示された実施例は、主たる熱反応の
妨げとなることなく熱量を計測することを可能にする。

この計測は、流体燃料の流ｆｆｉＱｇａｓを調節する装
置７の下流区域８にて流体燃料の主たる流れＱｇａｓか
ら一定の微少量ｑｇａｓを分流する分岐回路１０１によ
りなされる。この微少ａｑｇａｓは、一定の幾何学的形
状を有する配管を通って補助燃焼室１１０へと流れる。

ダクト１１１は、主燃焼室１０と分岐回路の燃焼室１１
０との間の圧力を平衡させるように働く。補助燃焼室１
１０には、空気比調整装置１０４また・は空気比計ａ１
１装置１０４−が組み合わせられる。

空気比：Ａ整装置１０４は、プローブ１４１と、バイブ
１０３を経由して燃焼室１１０へと供給される空気の流
量を調節するするための部材１４０とを含んでいる。バ
イブ１０３は、分岐管１０１の端部に隣接する区域１３
０の中へと開口している。

空気比が調整される際に使用されるセンサ１４１は、例
えばジルコニウムプローブであってよいいき値検出プロ
ーブにより構成されてよく、それは、はぼ十分の三ない
し五の精度をもたらす。

上に述べたように、空気比調整装置１０４は、絶対的に
必要なものではない。もしも空気比調整装置１０４が取
り除かれ空気比計測装置１０４′（第１図に一点鎖線に
て描かれている）に置換されたならば、空気比計Δ−ｊ
装置１０４′は、完全燃焼後の生成物中に残留している
余剰酸素を分析したのちコンピュータ装置１６０へと空
気比ｆを転送する。その際には、センサ１４１は最早、
いき値検出センサではなくて広いｉｌｌ定域を有するセ
ンサである。

分岐燃焼回路に於ける空気比ｆが調整されたならば、主
回路３の空気流量と分岐回路１０３の空気流量とを、連
動するように機鍼的に連結することが可能である。

バイブ１０３により運ばれる酸化用空気の質量流量ｑａ
ｉｒを計測するため空気ｔＴｔ量計１０６が使用され、
本計測装置の補助燃焼室１１０へとバイブ１０１により
運ばれる流体燃料の微少ｆｆｉｑｇａｓを燃焼させるた
めに使用されるこの酸化用空気の流量の測定値は、コン
ピュータ装置１６０へと供給される。熱量を計算し、表
示または記録を行うコンピュータ装置１６０は、空気流
量計１０６からの情報を受取り、空気比ｆを分析する装
置１０４゛からの情報を使用する。

また、この装置１６０は、エネルギ量を表す出力値を与
えるため、熱量の計算値を長期にわたり積分する回路を
含んでいてよい。

一層すぐれた確度を得るため、空気の質量流量を計測す
る計量器１０６は、温度と圧力と湿度とを計、１ニ１す
るセンサを含み、さらに、出来得れば酸素含有量を静す
るセンサをも含むのが好都合である。

これらの多様なパラメータを知ることは、単位時間あた
りの空気の質量流量を、計量器１０６を通過する空気の
体積の関数として正確に計測することを可能にする。

以上の説明に於いてはバイブ１０３から酸化用空気が供
給されたけれども、バイブ１０３から純酸素が加えられ
てもよい。

メインダクト１及び分岐回路１０１はともに固定的な一
定の幾何学的形状を有しているので、区域８の下流のメ
インダクト１を通ってバーナ２へと供給される流体燃料
の流量Ｑｄは、分岐管１０１を通る燃料の流量に比例す
る。従って、メインダクト１を経由して加えられる熱量
は、計量器１０６により計測される空気の質量流量ｑａ
ｉｒに比例することになる。

分岐管１０１の上流端に於けるメインダクトｌの区域８
の圧力が補助燃焼室１１０の内部の圧力よりも高いこと
を前提として、分岐管１０１の区域Ｚ２が分岐回路に於
ける局部的ヘッド損失区域を構成するのが望ましく、そ
れによりこの分岐回路の、実験室に於ける校正が可能と
なる。

制御される補助燃焼室１１０は様々な異なる方式にて作
られてよく、特に、触媒燃焼型であってよい。

酸化用空気の質量流量を計測するための計量器１０６は
、様々な従来の構成要素をそれ自身の中に含んでいてよ
い。ガス状流体の流れを作り出し且つ計量するため、例
えばラックとピニオン型の低圧容積式ポンプを使用する
ことが出来る。

第２図を参照すれば、下流の利用区域へと気体燃料物質
の流れを輸送するためのメインダクトｌに熱量計測装置
が取り付けられており、その場合に、下流の利用区域に
於ける圧力Ｐ２は一定ではない。第２図に示された実施
例は、輸送業者が配給業者に流体燃料を引き渡す場所あ
るいは配給業者が消費者に燃料を引き渡す場所に適用さ
れてよく、ガス状流体の熱量を計′Ａｐ＋するために使
用され得る。この実施例に於いても本計測装置は、初め
のガスの流れＱｇａｓよりもはるかに少量のガスの流れ
ｑｇａ　ｓを取り出す目的で、第１図の分岐回路に類似
の分岐回路１０１を含んでいる。

メインダクト１がガス状流体を輸送または配給する為の
配送ダクトであるとき、特に使用者及び消費者により使
用される様々なコックの位置の関数として、配給網下流
の幾何学的形態もしくは流量係数が連続的に変化する。

この場合に、メインダクト１を流れるメインガスの流Ｒ
Ｑｇａｓと分岐管に分流する微少なサンプルガスの流量
ｑｇａｓとの比に相当する係数には変動しやすい。

第３図に示された実施例は、この問題点を解決し、ド流
に於ける圧力Ｐ２の変動を無視することを可能にする種
々の特別な配置を有しており、その結果、分岐回路１０
１を流れるサンプルガスの流量ｑｇａｓとメインダクト
１を流れるメインガスの流ｍＱｇａｓとの比を一定に保
つことを可能にする。

第２図の実施例に於いては、メインダクト１に超音速ノ
ズル２０が配置されて上流部１１と下流部１２とを形成
している。集束し発散する超音速ノズル２０は固定的な
断面を有する咽喉部２１を含んでおり、メインダクト１
を流れるガスの流；Ｑｄを、下流の圧力Ｐ２には左右さ
れることなく、上流の圧力Ｐ１と、ノズル２０の咽喉部
２１の断面と、流体の物理的特性（密度、粘性など）と
のみに依存するようにする。

分岐回路１０１もまた咽喉部を有する超音速ノズル１２
０を含んでおり、分岐回路１０１は、メインダクトｌの
上流部１１の区域８に於いて、この主回路に設けられた
ノズル２０のすぐ上流に接続されている。

分岐回路１０１がメインダクト１に接続される区域８の
付近に於いて、分岐回路１０１に栓もしくはコック８１
が設けられている。前記のコック８１は、甚だしいヘッ
ド損失を生ずることのない通路を有しているが、さらに
、甚だしいヘッド損失を生ずることのないフィルタ１０
９を含んでいてもよい。分岐回路１０１は固定的な幾何
学的形態を有し且つ局部的ヘッド損失区域Ｚ３を含んで
おり、前記の区域Ｚ３には、咽喉状ノズル１２０が固定
されている。

分岐回路１０１は、例えば触媒燃焼型チャンバであって
よい補助燃焼室１１０の中へと開口している。補助燃焼
室１１０には、空気比調整装置１０４または空気比計測
装置１０４′が組み合わせられており、さらに、情報処
理表示装置１０６に組み合わせられる流量計１０６を含
む酸化用空気供給ダクト１０３が取り付けられている。

メインダクト１の、分岐回路１０１の上流端が分岐する
区域８から見て上流の位置にも、甚だしいヘッド損失を
生ずることのないフィルタ９が配置されてよい。

空気比調整装置１０４もしくは空気比計測装置１０４′
が正確であり、さらに、メインノズル２０の断面と第二
ノズル１２０の断面との比が正確に判っているならば、
第２図の計測装置にて、二［量器１０６により３１測さ
れる空気流量から極めて正確に熱ｆｆ１Ｐｕが算定され
得る。これらの断面の比は、組み立てに際して決定され
てもよく、また、主回路と分岐回路との校正により決定
されてもよい。コック８１は分岐回路の校正を容易にす
る。

分岐回路１０１の上流端が接続されている区域８の圧力
は比較的安定なメインダクト圧力Ｐ１であるから、計量
器１０６によって行われる空気流ｍｑａｉｒの計測は、
比較的変動の少ない値に係わる。このことは、空気の質
量流量を計測するために、適切に校正された計量器を人
手することを容品にし、それにより最高の粘度をもたら
す。

補助燃焼室１１０と、空気比調整装置１０４または空気
比計測装置１０４′と、空気の質量流量をΔ−する計量
器１０６と、計量器１０６から提供されたデータを処理
するための情報処理装置１６０とは、いずれも第１図に
示された対応する品目と同様であるので、ここに繰り返
して述べることを省略する。

第３図に示されているものは、第２図の計測装置を変形
した実施例である。　　゛ 第３図に於いても、メインダクト１に取り付けられたメ
インノズル２０は超音速型であり、その咽喉部２１は、
ノズル２０の本体２３の内側に軸方向へと向けて配置さ
れた円錐体２２によりその断面を変化させられる。この
場合に、可変咽喉部を有するこの超音速ノズル２０は、
下流の圧力Ｐ２を調整するために使用されてよく、また
、メインダクト１を流れるガス状流体燃料の流量を計Δ
ＩＩする計器として構成されてもよい。第２図の実施例
と同様に、ノズル２０の上流区域８に於いて、分岐回路
１０１がメインダクト１に接続されている。

ノズル２０の咽喉部の断面は、可動円錐体２２の、ノズ
ルの軸に沿う位置の関数である。それゆえ、メインダク
ト１を流れるガスの流量と分岐回路１０１を流れるガス
の流量との比も、円錐体２２の位置の関数である。した
がって、計量器１０６により計測される酸化用空気の流
量とメインダクト１により供給される熱量との間の比例
定数もまた、可動円錐体２２の位置に依存する。ところ
で円錐体２２の位置は、たとえば円錐体２２に固定され
たａｌｆｆｉ部材２４により、正確に且つ恒常的に測定
され得る。前記の比例定数と円錐体の位置との関係は事
前の校正により容易に知ることが出来るので、供給され
る熱量を、空気流量の計測値の関数として、すなわち、
取りもなおさず円錐体２２のノズル軸方向位置の測定値
ｌの関数として計測することが可能となる。

こうして第３図の実施例は、熱量計測装置に、たとえば
フランス特許節２．３４１．１３１号に述べられている
ような調整機能付き計器を組み合わせることを可能にす
る。

メインダクト１を流れる流体燃料の流量Ｑｇａｓと分岐
回路１０１を流れる燃料の流量との比で定義される係数
にの恒常的な又は恒久的な計１１１を維持する目的で、
たとえば空気作動型機器などの様々な機器を第１図ない
し第３図に示された実施例に組み合わせて使用すること
が、当然ながら可能である。もし、メインダクト１を流
れるガスの質量流ｆｆｉＱｇａｓを計測する計測装置が
利用できるならば、分岐回路のガス流量ｑｇａｓを計Ａ
ｐ１することにより、メインダクトの流量Ｑｇａｓと分
岐回路の流１ｍｑｇａｓとの両者間の比例定数Ｋが判る
。粘度と費用との観点からも、また、はぼ澱みなく流れ
る状況下にて計測が行われるほうが有利であるという事
情からも、分岐回路のガス流ｆｆｉｑｇａｓは、もし仮
に接続点の圧力が安定しているならば固定的な咽喉部を
有するノズルにより計測されるのが望ましく、そうでな
いならば補助燃焼室１１０の内部で行われる制御された
燃焼のすぐ上流の地点の、分岐回路１０１の末端にて計
測されるのがよい。

分岐回路を使用するに際しては、主回路と分岐回路との
双方を独立に校正することが可能となり且つ分岐回路１
０１のノズル】２０の寸法と作用とが最高となるように
して分岐回路に於けるヘッド損失発生部位が局限され且
つ配分される。

寸法の異なるノズルを主回路に設けることにより、直径
の異なる多数の主回路に対して一つの分岐回路１０１を
組み合わせることが可能である。

この場合には、多様な主回路への接続部の各々に、甚だ
しいヘッド損失を生ずることのない制御弁が設けられる
べきであり、それにより、単一の分岐回路１０１を、異
なる寸法を有する多数の流体燃料輸送用主回路に順次切
り替えて接続することが可能となる。それぞれの場合に
もっとも適した校正ノズルを選択することにより、熱量
計測の確度を向上させることが可能である。

上述のいずれの実施例に於いても、計量器１０６による
空気の質量流量の計ＩＦ）はほぼ澱みなく動く状況下に
て行われるのであるが、このことは、様々な異なる計測
条件に適合し得る多様な形式の機器の使用を可能とする
ので好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱量計測が行われる特殊な分岐回路が、燃焼
室の中へと開口しているメインダクトに接続される本発
明の第一実施例の概略図、第２図は、気体燃料を配給す
るメインダクトに分岐回路が接続される本発明の第二実
施例の概略図、 第３図は、咽喉部の断面積を変化させ得る超音速ノズル
がメインダクトに設けられている、第二図の実施例の変
形の概略図である。 １・・・メインダクト、２・・・バーナ、３・・・給気
ダクト、７・・・流量調節用ダンパ、８・・・分岐管が
接続される区域、９，１０９・・・フィルタ、１０・・
・主燃焼室、１１・・・メインダクトの上流部、１２・
・・メインダクトの下流部、２０・・・超音速ノズル、
２１・・・咽喉部、２２・・・円錐体、２３・・・ノズ
ルの本体、２４・・・Ａ１１部材、３０・・・囲い、３
１・・・開口部、８１・・・コック、１０１・・・分岐
回路、１０３・・・酸化用空気を供給するためのバイブ
、１０４・・・空気比調整装置、１０４′・・・空気比
針ｉ４１装置、１０６・・・空気流量計、１１０・・・
補助燃焼室、１１１・・・圧力平衡ダクト、１２０・・
・分岐回路の超音速ノズル、１３０・・・給気バイブ１
０３の、分岐管に隣接する部分、１４０・・・空気流量
調節部材、１４１・・・プローブ、１６０・・・コンピ
ュータ、ｆ・・・空気比、Ｋ・・・メインガスとサンプ
ルガスとの比、！・・・円錐体の軸方向位置、Ｐｌ・・
・ノズルの上流の圧力、Ｐ２・・・ノズルの下流の圧力
、Ｐｃ・・・燃料の単位質量あたりの発ＮＡ量、Ｐｕ・
・・メインダクトを流れる燃料により供給される熱量、
Ｑｃ・・・燃料の質量流量、Ｑｄ・・・メインダクトを
流れる燃料の流量、Ｑｇａ　ｓ・・・供給される燃料の
質量流量、ｑｇａｓ・・・分岐管を流れるサンプルガス
の質量流量、Ｑａｔｒ・・・主燃焼室へ送られる酸化用
空気、ｑａｉｒ・・・制御される補助燃焼室で実際に使
用される空気の質量流量、ＶＡ・・・燃料の単位質量あ
たりの理論空気量、ｖａ・・・燃料のｔｌｔ位質量あた
りの実際空気量、Ｚ２．Ｚ３・・・分岐管の局部的ヘッ
ド損失区域。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メインダクト（１）を流れる燃料物質により運ばれ
   る熱量を計測する方法にして、前記メインダクト（１）
   に沿って運ばれる燃料物質の質量流量Ｑｇａｓから継続
   的に既知の微少量 ｑｇａｓが取り分けられ、前記の微少量ｑｇａｓが燃焼
   室（１１０）の内部にて燃焼させられ、前記燃焼に係わ
   る空気比ｆが計測され、前記微少量ｑｇａｓの燃焼に使
   用される酸化用空気の質量流量ｑａｉｒが計測され、計
   測された前記酸化用空気の質量流量ｑａｉｒと計測され
   た空気比ｆとから前記燃料物質により運ばれる熱量Ｐ＿
   ｕが演繹的に推定されることを特徴とする熱量計測方法
   。 ２、前記の空気比ｆを計測する目的で、運ばれる燃料物
   質の質量流量Ｑｇａｓから取り分けられた前記の既知の
   微少量ｑｇａｓが過剰空気の存在下に於いて化学量論的
   な完全燃焼をさせられた後の燃焼生成物が分析されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の熱量計測方法。 ３、前記酸化用空気の体積流量にもとずいて前記酸化用
   空気の質量流量ｑａｉｒを推定する目的で、前記酸化用
   空気から予定の一定量の体積流量が抜き取られ、温度と
   圧力と湿度等の補正率に関連する量が規則的にまたは恒
   常的に計測されることを特徴とする請求項１または２記
   載の熱量計測方法。 ４、熱量Ｐ＿ｕを極めて正確に計測するために空気比ｆ
   を計測する目的で、前記酸化用空気の酸素含有量が定期
   的にまたは無作為抽出により計測されることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の熱量計測方法。 ５、与えられた設定値ｆ０に対する空気比ｆの変動が恒
   常的に検出され、空気比ｆが前記設定値ｆ０に等しい一
   定値に保たれるようにして前記燃焼に於ける通風の程度
   が調整され、前記設定値ｆ０と計測された酸化用空気の
   質量流量ｑａｉｒとから前記熱量Ｐ＿ｕが演繹的に推定
   されることを特徴とする請求項１記載の熱量計測方法。 ６、燃料による発熱反応を供給する為の配給網末端のメ
   インダクト（１）を流れる気体燃料の流れに適用される
   熱量計測方法にして、メインダクト（１）を流れる燃料
   物質の流れを調節する為のなんらかの機器（７）の下流
   にして且つ主要な発熱反応の上流にあたる位置に於いて
   メインダクトを流れる燃料物質の質量流量Ｑｇａｓから
   既知の微少量ｑｇａｓが取り分けられ、既知の微少量ｑ
   ｇａｓの前記燃料が前記主要発熱反応とは別個に但し前
   記主要発熱反応と同じ圧力のもとにて補助的に完全燃焼
   させられ、前記補助的燃焼の空気比ｆが恒常的に計測さ
   れ、補助燃焼室（１１０）に於ける前記補助的燃焼に使
   用される補助的な酸化用空気の質量流量ｑａｉｒ自身も
   計測されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の熱量計測方法。 ７、燃料による発熱反応を供給する為の配給網末端のメ
   インダクト（１）を流れる気体燃料の流れに適用される
   熱量計測方法にして、メインダクト（１）を流れる燃料
   物質の流量を制御する為のなんらかの装置（７）の下流
   にして且つ主要な発熱反応の上流にあたる位置に於いて
   メインダクトを流れる燃料物質の質量流量Ｑｇａｓから
   既知の微少量ｑｇａｓが取り分けられ、既知の微少量ｑ
   ｇａｓの前記燃料が前記主要発熱反応とは別個に但し前
   記主要発熱反応と同じ圧力のもとにて補助的に完全燃焼
   させられ、前記補助的燃焼の空気比ｆが設定値ｆ０に等
   しい一定値に保たれるよう前記補助的燃焼が調整され、
   前記補助燃焼室（１１０）に於ける補助的燃焼に使用さ
   れる補助的な酸化用空気の質量流量ｑａｉｒ自身も計測
   されることを特徴とする請求項５記載の熱量計測方法。 ８、メインダクト（１）を流れる気体燃料の流れに適用
   される熱量計測方法にして、メインダクト（１）の一区
   域内のガスの質量流量Ｑｇａｓが前記区域よりも下流の
   ダクト内の圧力の影響を受けずに済むようメインダクト
   （１）に第一の手段（２０）が配置され、メインダクト
   に沿って流れる燃料物質の質量流量から既知の微少量 ｑｇａｓがメインダクトの前記区域に於いて取り分けら
   れ、分岐回路（１０１）へと取り分けられる前記燃料物
   質の質量流量ｑｇａｓを前記分岐回路（１０１）からの
   出口に於ける圧力から独立させ前記一定の微少量ｑｇａ
   ｓに合致するように維持する目的で前記分岐回路（１０
   １）に第二の手段（１２０）が配置され、前記補助燃焼
   室内にて前記微少量ｑｇａｓの燃料が完全燃焼させられ
   、前記完全燃焼の空気比ｆが恒常的に計測され、さらに
   、前記完全燃焼を可能とするために供給される酸化用空
   気の質量流量ｑａｉｒ自身も計測されることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の熱量計測方法。 ９、メインダクト（１）を流れる気体燃料の流れに適用
   される熱量計測方法にして、メインダクト（１）の一区
   域内のガスの質量流量Ｑｇａｓが前記区域よりも下流の
   ダクト内の圧力の影響を受けずに済むようメインダクト
   （１）に第一の手段（２０）が配置され、メインダクト
   に沿って流れる燃料物質の質量流量から既知の微少量 ｑｇａｓがメインダクトの前記区域に於いて取り分けら
   れ、分岐回路（１０１）へと取り分けられる燃料物質の
   質量流量ｑｇａｓを前記分岐回路（１０１）からの出口
   に於ける圧力から独立させ前記一定の微少量ｑｇａｓに
   合致するように維持する目的で前記分岐回路（１０１）
   に第二の手段（１２０）が配置され、前記微少量ｑｇａ
   ｓの燃料が前記補助燃焼室内にて完全燃焼させられ、前
   記完全燃焼の空気比ｆが設定値ｆ０に等しい一定値に保
   たれるよう前記完全燃焼が調整され、前記完全燃焼を可
   能とするために供給される酸化用空気の質量流量ｑａｉ
   ｒ自身も計測されることを特徴とする請求項５記載の熱
   量計測方法。 １０、メインダクト（１）を流れる燃料物質の流れによ
   り運ばれる熱量を計測するための熱量計測装置にして、
   メインダクト（１）を流れる燃料物質の質量流量Ｑｇａ
   ｓから取り分けられた既知の微少量ｑｇａｓを燃焼させ
   るための燃焼室（１１０）と、前記燃焼室（１１０）に
   係わる空気比ｆを一定に維持する目的で設けられる空気
   比を調整もしくは計測する装置（１０４、１０４′）と
   、前記燃焼室（１１０）へと供給されて前記微少量ｑｇ
   ａｓの燃料を燃焼させるために使用される酸化用空気の
   質量流量ｑａｉｒを計測するための計量器（１０６）と
   、前記計量器（１０６）から伝達される酸化用空気の質
   量流量ｑａｉｒに関するデータと前記の調整もしくは計
   測をする装置（１０４、１０４′）から伝達される空気
   比ｆに関するデータとに基づいて前記メインダクト（１
   ）を流れる物質の熱量Ｐ＿ｕを算定しその結果を表示ま
   たは記録するため前記計量器（１０６）と空気比ｆを調
   整もしくは計測する前記装置（１０４、１０４′）とに
   接続される表示又は記録と演算とを行う手段（１６０）
   とを含むことを特徴とする熱量計測装置。 １１、主燃焼室（１０）を有する主要発熱反応へと燃料
   を供給するため配給網末端に設けられた固定的な幾何学
   的形態を有するメインダクト（１）に適用される熱量計
   測装置にして、前記メインダクト（１）を流れる流体の
   質量流量 Ｑｇａｓから取り分けられる既知の一定の微少量ｑｇａ
   ｓを補助的な制御され得る燃焼室（１１０）へと供給す
   るため前記微少量ｑｇａｓを分流させる固定的な幾何学
   的形態を有する分岐回路 （１０１）を含み、前記分岐回路（１０１）の上流端が
   メインダクト（１）の主燃焼室（１０）の上流にして且
   つメインダクト（１）を流れる流体の流量を調節するな
   んらかの機器（７）よりは下流にあたる区域（８）に取
   り付けられており、前記補助燃焼室（１１０）には空気
   の質量流量ｑａｉｒを計測するための計量器（１０６）
   を設けられたパイプ（１０３）を経由して酸化用空気が
   供給され、前記計量器（１０６）が演算表示手段（１６
   ０）に接続され、空気比ｆを調整もしくは計測する前記
   装置（１０４、１０４′）が前記補助燃焼室（１１０）
   に設置され、前記補助燃焼室（１１０）と前記主燃焼室
   （１０）とが圧力平衡ダクト（１１１）により接続され
   ていることを特徴とする請求項１０記載の熱量計測装置
   。 １２、圧力の変動し易い下流の利用区域へと気体燃料を
   運ぶための輸送用もしくは配給用のメインダクト（１）
   に適用される熱量計測装置にして、前記メインダクト（
   １）に配置される超音速咽喉部付きメインノズル（２０
   ）と、前記メインダクト（１）を流れるガスの質量流量
   Ｑｇａｓから取り分けられる既知の微少量ｑｇａｓを制
   御燃焼室（１１０）へと供給するため前記微少量ｑｇａ
   ｓを分流させる分岐回路（１０１）とを含み、メインダ
   クト（１）へのメインノズル（２０）取付け位置の上流
   にあたる区域（８）に前記分岐回路（１０１）の上流端
   が取り付けられており、分岐回路（１０１）自身が第二
   の超音速ノズル（１０２）を含み、分岐回路の前記燃焼
   室 （１１０）には空気流８ｑａｉｒを計測する為の計量器
   （１０６）を設けられたパイプ（１０３）を経由して酸
   化用空気が供給され、前記計量器（１０６）が演算表示
   手段（１６０）に接続され、空気比ｆを調整もしくは計
   測する前記装置 （１０４、１０４′）が前記燃焼室（１１０）に接続さ
   れていることを特徴とする請求項１０記載の熱量計測装
   置。 １３、下流の圧力を調整する機能を果たす前記メインノ
   ズル（２０）の超音速咽喉部（２１）の断面が可変であ
   り、前記ノズル（２０）の本体の内側に配置されており
   且つ前記ノズル（２０）の軸方向に平行移動し得る可動
   円錘体（２２）の位置によって前記咽喉部（２１）の断
   面が決定され、前記可動円錐体（２２）の長手方向の位
   置に関するデータを前記演算表示手段（１６０）に与え
   る目的で円錘体（２２）の変位と位置とを検出すべく位
   置センサ（２４）が使用されることを特徴とする請求項
   １２記載の熱量計測装置。 １４、前記分岐回路（１０１）が局部的ヘッド損失を生
   ずる断面積減少部（Ｚ２、Ｚ３）を有することを特徴と
   する請求項１１ないし１３のいずれかに記載の熱量計測
   装置。 １５、前記分岐回路（１０１）の上流端が接続される区
   域（８）よりも上流にあたる地点のメインダクト（１）
   にフィルタ（９）が設けられることを特徴とする請求項
   １２または１３記載の熱量計測装置。 １６、前記分岐回路（１０１）の前記ヘッド損失局在区
   域（Ｚ３）の上流部に、甚だしいヘッド損失を生ずるこ
   とのない第二のフィルタ （１０９）が設けられていることを特徴とする請求項１
   ２または１３記載の熱量計測装置。 １７、前記分岐回路（１０１）が、前記分岐回路（１０
   １）への人口に配置された開閉コック（８１）を有する
   ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記
   載の熱量計測装置。 １８、前記制御される燃焼室（１１０）が触媒燃焼型で
   あることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか
   に記載の熱量計測装置。 １９、空気の質量流量を計測するための前記計量器（１
   ０６）が、低圧の容積式ポンプであることを特徴とする
   請求項１０ないし１８のいずれかに記載の熱量計測装置
   。 ２０、燃焼に於ける空気比の変動を検出し得る機能を有
   し且つ燃焼生成物内の残留酸素を計測するいき値プロー
   ブを含む装置を備えたことを特徴とする請求項１０ない
   し１９のいずれかに記載の熱量計測装置。 ２１、酸化用空気の質量流量を計測するための前記計量
   器（１０６）が、前記補助燃焼室（１１０）へと供給さ
   れる酸化用空気の体積と温度と圧力と湿度とを計測する
   手段を含むことを特徴とする請求項１０ないし２０のい
   ずれかに記載の熱量計測装置。 ２２、空気比ｆを計測するための前記装置 （１０４′）が、前記補助燃焼室（１１０）から排出さ
   れる燃焼生成物中の酸素含有量を分析する手段を含むこ
   とを特徴とする請求項１０ないし１８のいずれかに記載
   の熱量計測装置。 ２３、酸化用空気の質量流量を計測するための前記計量
   器（１０６）が前記酸化用空気の酸素含有量を分析する
   手段を含み、前記の一つの酸素含有量分析手段が、燃焼
   生成物排出ダクトと酸化用空気供給ダクト（１０３）と
   により交互に使用されることを特徴とする請求項２２記
   載の熱量計測装置。 ２４、空気比ｆを調整または計測する装置 （１０４、１０４′）と計量器（１０６）との双方に接
   続されている表示又は記録と演算とを行う手段（１６０
   ）が、エネルギの合計量を表す出力を出すため、算出さ
   れた熱量を長期にわたり積分する回路を含むことを特徴
   とする請求項１０ないし２３のいずれかに記載の熱量計
   測装置。