JPH08145920A - 天然ガスの熱量を測定するためのマイクロ熱量計センサ - Google Patents
天然ガスの熱量を測定するためのマイクロ熱量計センサInfo
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- JPH08145920A JPH08145920A JP7092690A JP9269095A JPH08145920A JP H08145920 A JPH08145920 A JP H08145920A JP 7092690 A JP7092690 A JP 7092690A JP 9269095 A JP9269095 A JP 9269095A JP H08145920 A JPH08145920 A JP H08145920A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
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-
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明に係る熱量計は、システムの変動に基
づく測定誤差を低減するための機器を備えている。サン
プルガスの熱量を検出し、組成に影響を受け難いシステ
ムを構築するために１以上のセンサが使用されている。
圧力及び温度を自動的に補償する機器をも本マイクロ熱
量計は備えている。本発明に係るマイクロ熱量計を使用
してガスの熱量を連続的に測定する方法は、周囲条件及
びサンプルガスの組成の変化に呼応するシステムパラメ
ータを調節することによりさらに測定誤差を低減する。 【効果】 測定に付随する種々の不正確さを低減及び／
又は補償するガスのＢＴＵ量を測定するための装置及び
方法を提供する。
づく測定誤差を低減するための機器を備えている。サン
プルガスの熱量を検出し、組成に影響を受け難いシステ
ムを構築するために１以上のセンサが使用されている。
圧力及び温度を自動的に補償する機器をも本マイクロ熱
量計は備えている。本発明に係るマイクロ熱量計を使用
してガスの熱量を連続的に測定する方法は、周囲条件及
びサンプルガスの組成の変化に呼応するシステムパラメ
ータを調節することによりさらに測定誤差を低減する。 【効果】 測定に付随する種々の不正確さを低減及び／
又は補償するガスのＢＴＵ量を測定するための装置及び
方法を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスのＢＴＵ量（ＢＴ
Ｕ ｃｏｎｔｅｎｔ）を連続的に測定する装置及び方
法、より詳しくはシステムの条件の変動による影響を低
減するための手段を有する改良型のマイクロ熱量計シス
テムに関する。
Ｕ ｃｏｎｔｅｎｔ）を連続的に測定する装置及び方
法、より詳しくはシステムの条件の変動による影響を低
減するための手段を有する改良型のマイクロ熱量計シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】種々の炭化水素類ガスの
ＢＴＵ量を正確に測定することは、広範な用途分野に於
いて非常に重要である。エンタルピーとしても知られる
ガスのＢＴＵ量、又は発熱量とは、燃焼時に切断される
気体の化学結合に蓄積され燃焼時に温度という知覚可能
な熱として発散される熱エネルギーのことであって、燃
焼前にあっては状態としての潜熱として蓄積される熱エ
ネルギーのことである［“ＢＴＵ”とは、英国熱量単位
（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｕｎｉｔｓ］の略
称である）。天然ガスのＢＴＵ量を測定することは、ガ
ラス製造、熱処理といった工業プロセスに於いて特に重
要である。ＢＴＵ量を測定する機器は、熱量計又はガス
クロマトグラフや、ビード（bead）を形成するようアル
ミナ等の触媒で被覆されたプラチナ製細ワイヤからなる
コイルを備えたガスセンサを典型的に用いている。参考
までに援用するＳｔｅｔｔｅｒ ｅｔ ａｌ．の米国特
許第５，０１２，４３２号において本発明の発明者ら
は、多くのセンサビードの全体の寸法が通常１立方ミリ
メータ以下であると述べている。
ＢＴＵ量を正確に測定することは、広範な用途分野に於
いて非常に重要である。エンタルピーとしても知られる
ガスのＢＴＵ量、又は発熱量とは、燃焼時に切断される
気体の化学結合に蓄積され燃焼時に温度という知覚可能
な熱として発散される熱エネルギーのことであって、燃
焼前にあっては状態としての潜熱として蓄積される熱エ
ネルギーのことである［“ＢＴＵ”とは、英国熱量単位
（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｕｎｉｔｓ］の略
称である）。天然ガスのＢＴＵ量を測定することは、ガ
ラス製造、熱処理といった工業プロセスに於いて特に重
要である。ＢＴＵ量を測定する機器は、熱量計又はガス
クロマトグラフや、ビード（bead）を形成するようアル
ミナ等の触媒で被覆されたプラチナ製細ワイヤからなる
コイルを備えたガスセンサを典型的に用いている。参考
までに援用するＳｔｅｔｔｅｒ ｅｔ ａｌ．の米国特
許第５，０１２，４３２号において本発明の発明者ら
は、多くのセンサビードの全体の寸法が通常１立方ミリ
メータ以下であると述べている。
【０００３】前記機器の作動中においてセンサは、電流
をプラチナ製ワイヤに流すことにより加熱される。可燃
ガスがビード表面の高温の触媒に接触すると、典型的な
炭化水素類ガス（ＨＣ）が反応をおこし以下の一般式に
従い熱（ΔＨ）を発生する： ａ［ＨＣ］ ＋ ｂＯ2 → ｃＣＯ2 ＋ ｄＨ2Ｏ ＋ ΔＨ （１） ここで、ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数である。発生熱量、即
ちΔＨは、個々の炭化水素類ガスのエンタルピー、燃焼
率及び反応分子数又は濃度（［ＨＣ］）によって決定さ
れる。
をプラチナ製ワイヤに流すことにより加熱される。可燃
ガスがビード表面の高温の触媒に接触すると、典型的な
炭化水素類ガス（ＨＣ）が反応をおこし以下の一般式に
従い熱（ΔＨ）を発生する： ａ［ＨＣ］ ＋ ｂＯ2 → ｃＣＯ2 ＋ ｄＨ2Ｏ ＋ ΔＨ （１） ここで、ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数である。発生熱量、即
ちΔＨは、個々の炭化水素類ガスのエンタルピー、燃焼
率及び反応分子数又は濃度（［ＨＣ］）によって決定さ
れる。
【０００４】センサのプラチナ製ワイヤは、抵抗温度計
としても機能することができる。即ちワイヤの抵抗が温
度とともに変化する。可燃ガスが触媒表面と反応すると
き、発生熱量（ΔＨ）によりセンサ温度が増加する（Δ
Ｔ）。該増加量は、センサの熱容量（Ｃp）及び以下の
公式に従い発散された熱に関連づけることができる： ΔＴ ＝ ∝ΔＨ／Ｃp （２） ここで“∝”は熱ΔＨ中の放熱分、即ち熱容量Ｃpを有
するセンサの加熱の役割をなす熱である。センサ温度が
変化すると、センサのプラチナ製ワイヤの抵抗が変化す
る。該ワイヤの抵抗変化は、センサを（不動態化され適
合された［ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ ａｎｄ ｍａｔｃｈ
ｅｄ］）補償部材と２つの既に知られているレジスタと
を備えたホイーストンブリッジ回路に装着することによ
り監視される。こうして少しの温度変化であっても抵抗
ブリッジ回路のアンバランスとして検出される。この関
係は、通常以下の公式に従い表現される： Ｖ ＝ Ｋ × ［ＨＣ］ （３） ここでＶは、ブリッジのアンバランスに対応してセンサ
から出力されるボルト表示の信号である。公式（３）か
らわかるように、センサが一定条件で作動するときＶ
は、サンプル内の炭化水素類ガスの相対量又は濃度にの
みに依存する。Ｋは、空気で公知の濃度を有するガスで
センサを較正することにより得られる機器定数であっ
て、検出されるガスのタイプ及び燃焼条件によって変化
する。
としても機能することができる。即ちワイヤの抵抗が温
度とともに変化する。可燃ガスが触媒表面と反応すると
き、発生熱量（ΔＨ）によりセンサ温度が増加する（Δ
Ｔ）。該増加量は、センサの熱容量（Ｃp）及び以下の
公式に従い発散された熱に関連づけることができる： ΔＴ ＝ ∝ΔＨ／Ｃp （２） ここで“∝”は熱ΔＨ中の放熱分、即ち熱容量Ｃpを有
するセンサの加熱の役割をなす熱である。センサ温度が
変化すると、センサのプラチナ製ワイヤの抵抗が変化す
る。該ワイヤの抵抗変化は、センサを（不動態化され適
合された［ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ ａｎｄ ｍａｔｃｈ
ｅｄ］）補償部材と２つの既に知られているレジスタと
を備えたホイーストンブリッジ回路に装着することによ
り監視される。こうして少しの温度変化であっても抵抗
ブリッジ回路のアンバランスとして検出される。この関
係は、通常以下の公式に従い表現される： Ｖ ＝ Ｋ × ［ＨＣ］ （３） ここでＶは、ブリッジのアンバランスに対応してセンサ
から出力されるボルト表示の信号である。公式（３）か
らわかるように、センサが一定条件で作動するときＶ
は、サンプル内の炭化水素類ガスの相対量又は濃度にの
みに依存する。Ｋは、空気で公知の濃度を有するガスで
センサを較正することにより得られる機器定数であっ
て、検出されるガスのタイプ及び燃焼条件によって変化
する。
【０００５】天然ガスの熱量を測定するために上述の技
術を用いるマイクロ熱量計が、米国特許第５，０１２，
４３２号に開示されている。マイクロ熱量計は、一定モ
ルのサンプルガスを採取するコンピュータ制御された機
器である。Ｓｔｅｔｔｅｒｅｔ ａｌ．のマイクロ熱量
計は携帯可能な点で便利であり、また製造コストが低い
にも拘らず高性能なものである。これらの特徴は従来の
熱量計又は同種のＢＴＵ測定装置では得られなかったも
のである。しかし、上記装置のこれらの長所は、該装置
が多数の誤差源に影響を受け易いことで滅殺されてしま
うことが多い。特にセンサチャンバ内の条件に微少変化
があっただけでも、不正確な出力信号でＢＴＵ量を計算
することになりかねない。さらに装置の精度は、サンプ
ルガスの組成、使用されるセンサの使用期間や構造によ
っても変化する。
術を用いるマイクロ熱量計が、米国特許第５，０１２，
４３２号に開示されている。マイクロ熱量計は、一定モ
ルのサンプルガスを採取するコンピュータ制御された機
器である。Ｓｔｅｔｔｅｒｅｔ ａｌ．のマイクロ熱量
計は携帯可能な点で便利であり、また製造コストが低い
にも拘らず高性能なものである。これらの特徴は従来の
熱量計又は同種のＢＴＵ測定装置では得られなかったも
のである。しかし、上記装置のこれらの長所は、該装置
が多数の誤差源に影響を受け易いことで滅殺されてしま
うことが多い。特にセンサチャンバ内の条件に微少変化
があっただけでも、不正確な出力信号でＢＴＵ量を計算
することになりかねない。さらに装置の精度は、サンプ
ルガスの組成、使用されるセンサの使用期間や構造によ
っても変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、従来
技術にみられた不都合点を解決し、測定に付随する種々
の不正確さを低減及び／又は補償するガスのＢＴＵ量を
測定するための装置及び方法を提供することを目的とす
る。
技術にみられた不都合点を解決し、測定に付随する種々
の不正確さを低減及び／又は補償するガスのＢＴＵ量を
測定するための装置及び方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる好適な実
施例に従えば前記装置は、ガスサンプルを受容し該ガス
サンプルのＢＴＵ熱量に関連する出力信号を発生する触
媒センサを少なくとも一つ備えている。該装置はさらに
サンプルガスの所定の正確な量を測定し該サンプルガス
をキャリヤーガスで希釈するフローインジェクション手
段と、前記センサに接続されて信号を受信し、該信号に
基づいてサンプルガスのＢＴＵ量を計算する信号処理手
段とを具備している。
施例に従えば前記装置は、ガスサンプルを受容し該ガス
サンプルのＢＴＵ熱量に関連する出力信号を発生する触
媒センサを少なくとも一つ備えている。該装置はさらに
サンプルガスの所定の正確な量を測定し該サンプルガス
をキャリヤーガスで希釈するフローインジェクション手
段と、前記センサに接続されて信号を受信し、該信号に
基づいてサンプルガスのＢＴＵ量を計算する信号処理手
段とを具備している。
【０００８】好適には前記装置は、それぞれ異なる組成
と特徴とを有する少なくとも２つの触媒センサを備えて
いる。又は、該２つのセンサは、同じ構成要素と同じ特
徴とを有するが、温度、圧力、希釈度、組成、形状（ge
ometry）及び流量といった一以上の条件をそれぞれ異な
らせて作動され、構成要素とは独立した信号を発生す
る。
と特徴とを有する少なくとも２つの触媒センサを備えて
いる。又は、該２つのセンサは、同じ構成要素と同じ特
徴とを有するが、温度、圧力、希釈度、組成、形状（ge
ometry）及び流量といった一以上の条件をそれぞれ異な
らせて作動され、構成要素とは独立した信号を発生す
る。
【０００９】本発明はさらに、燃焼室に位置する触媒セ
ンサを使用してガスのＢＴＵ熱量を測定する方法に関係
する。該方法に従えば、電流がセンサフィラメントに印
加されて該センサが作動温度にまで加熱される。次にセ
ンサは、第１較正ガスを流されて第１信号を得、次いで
同じ熱量を有する第２較正ガスを流して第２出力信号を
得る。次に第１及び第２が比較されてセンサの温度が調
節される。これらの工程は、該２つの信号がほぼ同じ値
になるまで繰り返される。センサは次にサンプルガスと
接触され該ガスを酸化又は燃焼し、センサの温度及び抵
抗変化が監視される。前記フィラメントへの電流は、こ
れらの変化に基づいて調節されて前記酸化工程中に於い
て一定のセンサ温度又は抵抗値を維持する。電流を調節
する間、センサに電圧変化が測定される。ＢＴＵ量は、
子の測定された電圧変化から計算される。
ンサを使用してガスのＢＴＵ熱量を測定する方法に関係
する。該方法に従えば、電流がセンサフィラメントに印
加されて該センサが作動温度にまで加熱される。次にセ
ンサは、第１較正ガスを流されて第１信号を得、次いで
同じ熱量を有する第２較正ガスを流して第２出力信号を
得る。次に第１及び第２が比較されてセンサの温度が調
節される。これらの工程は、該２つの信号がほぼ同じ値
になるまで繰り返される。センサは次にサンプルガスと
接触され該ガスを酸化又は燃焼し、センサの温度及び抵
抗変化が監視される。前記フィラメントへの電流は、こ
れらの変化に基づいて調節されて前記酸化工程中に於い
て一定のセンサ温度又は抵抗値を維持する。電流を調節
する間、センサに電圧変化が測定される。ＢＴＵ量は、
子の測定された電圧変化から計算される。
【００１０】本発明のさらに別の好適な方法に於いて
は、電流はフィラメントに印加されセンサを作動温度に
まで加熱する。センサは、既知のＢＴＵ量を有するガス
をセンサに流すことによって較正されサンプルガスのＢ
ＴＵ量の測定のための基準を得ることができる。次にセ
ンサは、該サンプルガスに接触され該ガスを酸化又は燃
焼し、センサの温度又は抵抗変化が監視され、フィラメ
ントへの電流が該該変化に基づいて調節されて、酸化中
一定のセンサ温度を維持する（言い替えればセンサの抵
抗を一定に維持する）。サンプルガスのＢＴＵ量は、基
準ガスの既知のＢＴＵ値に対する信号を該サンプルガス
の出力信号と比較した場合に比に基づいて計算される。
加えて、周囲温度及びセンサチャンバの圧力変化が電流
低下工程時に於いて監視される。周囲温度及び圧力変化
に基づく補正係数は、算出されたＢＴＵ量によって計算
され乗算されてサンプルガスの実際のＢＴＵ量を計算す
る。
は、電流はフィラメントに印加されセンサを作動温度に
まで加熱する。センサは、既知のＢＴＵ量を有するガス
をセンサに流すことによって較正されサンプルガスのＢ
ＴＵ量の測定のための基準を得ることができる。次にセ
ンサは、該サンプルガスに接触され該ガスを酸化又は燃
焼し、センサの温度又は抵抗変化が監視され、フィラメ
ントへの電流が該該変化に基づいて調節されて、酸化中
一定のセンサ温度を維持する（言い替えればセンサの抵
抗を一定に維持する）。サンプルガスのＢＴＵ量は、基
準ガスの既知のＢＴＵ値に対する信号を該サンプルガス
の出力信号と比較した場合に比に基づいて計算される。
加えて、周囲温度及びセンサチャンバの圧力変化が電流
低下工程時に於いて監視される。周囲温度及び圧力変化
に基づく補正係数は、算出されたＢＴＵ量によって計算
され乗算されてサンプルガスの実際のＢＴＵ量を計算す
る。
【００１１】従って本発明の目的は、組成の影響を受け
難い信号を供給するガスのＢＴＵ量を測定するのに使用
されるマイクロ熱量計を提供することにある。
難い信号を供給するガスのＢＴＵ量を測定するのに使用
されるマイクロ熱量計を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、定温度回路を有し、
周囲条件のもとで起こり得るセンサへの変化を自動的に
補償する手段を含んだマイクロ熱量計を提供することに
ある。
周囲条件のもとで起こり得るセンサへの変化を自動的に
補償する手段を含んだマイクロ熱量計を提供することに
ある。
【００１３】本発明の目的はさらに、組成の影響を受け
難い出力信号を提供するために一以上の較正ガスが使用
されるマイクロ熱量計を使用するガスのＢＴＵ量を測定
する方法を提供することにある。
難い出力信号を提供するために一以上の較正ガスが使用
されるマイクロ熱量計を使用するガスのＢＴＵ量を測定
する方法を提供することにある。
【００１４】本発明の目的はさらに、周囲温度及びセン
サチャンバの圧力変化を補償する、ガスのＢＴＵ量を測
定するための方法を提供することにある。
サチャンバの圧力変化を補償する、ガスのＢＴＵ量を測
定するための方法を提供することにある。
【００１５】
【実施例】図面、特に図１を参照するに、同図では本発
明に係るマイクロ熱量計１０の概略的なブロック図が示
されている。該マイクロ熱量計１０は、コンピュータ制
御されたフローインジェクションシステム１２を備えて
おり、ここに分析のためにガスが注入されて調製され
る。該マイクロ熱量計はさらに燃焼室２０を備えてお
り、ここでガスサンプルを酸化して分析信号を発生する
ために、調製されたガスサンプルがセンサ２２に通され
る。信号処理手段（図示せず）がセンサ出力２１に接続
されており、出力信号を受信しサンプルガスのＢＴＵ量
を計算する。ガスは酸化後、燃焼室２０の通風口２５を
介して大気へ排出される。燃焼室２０は、典型的にはセ
ラミック又はアルミニウム材料から構成されている。
明に係るマイクロ熱量計１０の概略的なブロック図が示
されている。該マイクロ熱量計１０は、コンピュータ制
御されたフローインジェクションシステム１２を備えて
おり、ここに分析のためにガスが注入されて調製され
る。該マイクロ熱量計はさらに燃焼室２０を備えてお
り、ここでガスサンプルを酸化して分析信号を発生する
ために、調製されたガスサンプルがセンサ２２に通され
る。信号処理手段（図示せず）がセンサ出力２１に接続
されており、出力信号を受信しサンプルガスのＢＴＵ量
を計算する。ガスは酸化後、燃焼室２０の通風口２５を
介して大気へ排出される。燃焼室２０は、典型的にはセ
ラミック又はアルミニウム材料から構成されている。
【００１６】作動時に於いて、公知の熱量を有する較正
ガス１８又は非公知の熱量を有するサンプルガス１４が
機器１２に注入される。ここで該ガスは、作動温度にま
で加熱されたセンサ２２と接触する前に、キャリヤガス
１６、典型的には空気によって希釈される。フローイン
ジェクションシステム１２は、所定の正確な量のサンプ
ルガス又は較正ガスをキャリヤガスの流れに導入する。
得られた希釈サンプル２４は、一定体積のガスプラグ形
状の燃焼室２０に入り、加熱されたセンサ２２を通過
し、ここで触媒下に酸化される。酸化反応により熱が発
生し、センサ２２の温度に変化がもたらされる。該温度
変化は、発散された熱（ΔＨ）に対し直接比例してお
り、ガスサンプルの熱量を決定するために使用される。
ガス１８又は非公知の熱量を有するサンプルガス１４が
機器１２に注入される。ここで該ガスは、作動温度にま
で加熱されたセンサ２２と接触する前に、キャリヤガス
１６、典型的には空気によって希釈される。フローイン
ジェクションシステム１２は、所定の正確な量のサンプ
ルガス又は較正ガスをキャリヤガスの流れに導入する。
得られた希釈サンプル２４は、一定体積のガスプラグ形
状の燃焼室２０に入り、加熱されたセンサ２２を通過
し、ここで触媒下に酸化される。酸化反応により熱が発
生し、センサ２２の温度に変化がもたらされる。該温度
変化は、発散された熱（ΔＨ）に対し直接比例してお
り、ガスサンプルの熱量を決定するために使用される。
【００１７】図２は、本発明に係るマイクロ熱量計の空
気回路図を示す。該空気システムは、公知の圧力及び温
度（即ち、公知の分子数）で一定量のガスサンプル２４
を供給し、全ての作動を次々と行うことができものであ
る。該マイクロ熱量計１０は、３サイクルで作動する。
まず最初にゼロ点読取のために一定流量のキャリヤガス
１６がセンサ２２に通される。次に公知のＢＴＵ量を有
する公知の圧力及び温度での一定モル数の較正ガス１８
が前記キャリヤガス１６に希釈又は混合されてセンサ２
２に通されて該センサの出力信号が測定される。一定モ
ル数のサンプルは、測定された温度及び圧力で較正ガス
１８を公知の一定体積を有するサンプルループ２６に導
入することによって得られる。最後に、一定量の非公知
のサンプルガス１４が圧力調節器３０を介して前記サン
プルループ２６に導入され、混合部３１でキャリヤガス
１６によって希釈され、センサ２２に通される。
気回路図を示す。該空気システムは、公知の圧力及び温
度（即ち、公知の分子数）で一定量のガスサンプル２４
を供給し、全ての作動を次々と行うことができものであ
る。該マイクロ熱量計１０は、３サイクルで作動する。
まず最初にゼロ点読取のために一定流量のキャリヤガス
１６がセンサ２２に通される。次に公知のＢＴＵ量を有
する公知の圧力及び温度での一定モル数の較正ガス１８
が前記キャリヤガス１６に希釈又は混合されてセンサ２
２に通されて該センサの出力信号が測定される。一定モ
ル数のサンプルは、測定された温度及び圧力で較正ガス
１８を公知の一定体積を有するサンプルループ２６に導
入することによって得られる。最後に、一定量の非公知
のサンプルガス１４が圧力調節器３０を介して前記サン
プルループ２６に導入され、混合部３１でキャリヤガス
１６によって希釈され、センサ２２に通される。
【００１８】マイクロ熱量計によって発信された出力信
号は、時間及びミリボルトの各軸でグラフ化される。キ
ャリヤガス１６だけがセンサ２２を通過するとき、出力
信号は直線且つ水平なベースラインとなる。対照的にサ
ンプルガス１４又は較正ガス１８がセンサチャンバ２０
に導入されると、出力信号がピークを伴って現れ、その
高さが前記ベースラインを基準に測定される。不正確な
測定が発生する一つの原因として、圧力の変動によるシ
ステムの乱れに基づきベースラインが移動してしまうこ
とがある。これらの乱れは典型的にはサンプルガス又は
較正ガスがキャリアガスの流れに導入されるとき発生す
る。これらのシステムの乱れを低減するためにサンプル
ループ２６が、キャリアガス１６による希釈の前に大気
圧と平衡状態となるようにされる。この方法により、サ
ンプルガスがキャリヤガスの流れの流路に注入されると
きのベースラインの一時的な変動が低減される。また別
の方法として、サンプルループ２６を、キャリヤガス１
８による希釈の前に大気とは独立に、一定圧にすること
も可能である。ベースライン移動を除去するさらに別の
方法は、内部較正ガスを周期的に自動分析を行う装置に
組み込むこと及び／又は大気圧を周期的に監視する絶対
圧力ゲージを設けることである。これらの方法の双方と
も、大気圧変動を補償するための補正係数を計算するた
めの基準を与える。
号は、時間及びミリボルトの各軸でグラフ化される。キ
ャリヤガス１６だけがセンサ２２を通過するとき、出力
信号は直線且つ水平なベースラインとなる。対照的にサ
ンプルガス１４又は較正ガス１８がセンサチャンバ２０
に導入されると、出力信号がピークを伴って現れ、その
高さが前記ベースラインを基準に測定される。不正確な
測定が発生する一つの原因として、圧力の変動によるシ
ステムの乱れに基づきベースラインが移動してしまうこ
とがある。これらの乱れは典型的にはサンプルガス又は
較正ガスがキャリアガスの流れに導入されるとき発生す
る。これらのシステムの乱れを低減するためにサンプル
ループ２６が、キャリアガス１６による希釈の前に大気
圧と平衡状態となるようにされる。この方法により、サ
ンプルガスがキャリヤガスの流れの流路に注入されると
きのベースラインの一時的な変動が低減される。また別
の方法として、サンプルループ２６を、キャリヤガス１
８による希釈の前に大気とは独立に、一定圧にすること
も可能である。ベースライン移動を除去するさらに別の
方法は、内部較正ガスを周期的に自動分析を行う装置に
組み込むこと及び／又は大気圧を周期的に監視する絶対
圧力ゲージを設けることである。これらの方法の双方と
も、大気圧変動を補償するための補正係数を計算するた
めの基準を与える。
【００１９】キャリヤガス１６が大気であって、しかも
最も高い精度が要請される場合には、不純物、湿気、Ｃ
Ｏ2及びＣＯや炭化水素類等の全ての燃焼ガスを除去す
るために、キャリヤガス１６をまず最初にフィルタに通
すことが好ましい。センサ作動を潜在的に汚染したり又
邪魔することが有り得る硫黄ガスやその他の汚染物質を
除去するため、較正ガス１８及びサンプルガス１４のイ
ンレットに小型のフィルタを設けることも可能である。
しかしいずれの場合であってもフィルタは、低濃度で存
在するガスを除去するタイプのものである必要があり、
除去によって測定される熱量に影響を及ぼすものではな
い。次にセンサからの出力信号は、較正ガスの出力信号
と比較され、ＢＴＵ量が比較比率から計算される。
最も高い精度が要請される場合には、不純物、湿気、Ｃ
Ｏ2及びＣＯや炭化水素類等の全ての燃焼ガスを除去す
るために、キャリヤガス１６をまず最初にフィルタに通
すことが好ましい。センサ作動を潜在的に汚染したり又
邪魔することが有り得る硫黄ガスやその他の汚染物質を
除去するため、較正ガス１８及びサンプルガス１４のイ
ンレットに小型のフィルタを設けることも可能である。
しかしいずれの場合であってもフィルタは、低濃度で存
在するガスを除去するタイプのものである必要があり、
除去によって測定される熱量に影響を及ぼすものではな
い。次にセンサからの出力信号は、較正ガスの出力信号
と比較され、ＢＴＵ量が比較比率から計算される。
【００２０】最も高い精度が要求される場合には、較正
ガスは、その組成がサンプルガスに近いものであればい
かなるガスであってもこれを用いることができる。ある
特定の用途に於いては、２つの異なるガスのガス組成と
は関係なく、較正できることが望ましい。この場合一以
上の較正ガスが使用される。本実施例に於いては、較正
ガスの一つがまずセンサ２２に通され、センサ出力が測
定される。次に第２の較正ガがスがセンサ２２に通され
て、センサ出力２１が測定される。各ガスの応答が相違
するときには、センサの電圧を変えることによってセン
サ温度が調節される。これらの工程は、双方の較正ガス
についてＢＴＵに関する同じ応答が本質的に得られるま
で繰り返され、その結果本質的に組成依存性が除去され
る。
ガスは、その組成がサンプルガスに近いものであればい
かなるガスであってもこれを用いることができる。ある
特定の用途に於いては、２つの異なるガスのガス組成と
は関係なく、較正できることが望ましい。この場合一以
上の較正ガスが使用される。本実施例に於いては、較正
ガスの一つがまずセンサ２２に通され、センサ出力が測
定される。次に第２の較正ガがスがセンサ２２に通され
て、センサ出力２１が測定される。各ガスの応答が相違
するときには、センサの電圧を変えることによってセン
サ温度が調節される。これらの工程は、双方の較正ガス
についてＢＴＵに関する同じ応答が本質的に得られるま
で繰り返され、その結果本質的に組成依存性が除去され
る。
【００２１】図３は、メタン及びエタンの混合物に対す
るセンサ応答を最適化する際に使用されるサンプル較正
曲線を示している。該較正曲線５２及び５４は、メタン
及びエタンをそれぞれセンサ２２に通し、異なる６つの
センサ電圧について出力電圧（ミリボルトで表したピー
ク高さ）対センサ電圧をグラフ化したものである。これ
らのガスの双方を使用する較正は、メタン及びエタンが
総熱量の９５％を担う天然ガスを分析する際には特に好
都合である。第３の曲線５６は、エタンの出力電圧に対
するメタンの出力電圧の比を示している。最適センサ電
圧は、この比が１．０である電圧、又は、較正曲線５２
及び５４が交差する時の電圧である。図示された例で
は、最適センサヒータ電圧５８は、およそ２．２３ボル
トである。較正手続全体は、最適センサ電圧計算用コン
ピュータソフトを用いれば５分とかからず、これは、組
成依存性を有する場合のマイクロ熱量計の出力誤差を著
しく低減していることが判明した。
るセンサ応答を最適化する際に使用されるサンプル較正
曲線を示している。該較正曲線５２及び５４は、メタン
及びエタンをそれぞれセンサ２２に通し、異なる６つの
センサ電圧について出力電圧（ミリボルトで表したピー
ク高さ）対センサ電圧をグラフ化したものである。これ
らのガスの双方を使用する較正は、メタン及びエタンが
総熱量の９５％を担う天然ガスを分析する際には特に好
都合である。第３の曲線５６は、エタンの出力電圧に対
するメタンの出力電圧の比を示している。最適センサ電
圧は、この比が１．０である電圧、又は、較正曲線５２
及び５４が交差する時の電圧である。図示された例で
は、最適センサヒータ電圧５８は、およそ２．２３ボル
トである。較正手続全体は、最適センサ電圧計算用コン
ピュータソフトを用いれば５分とかからず、これは、組
成依存性を有する場合のマイクロ熱量計の出力誤差を著
しく低減していることが判明した。
【００２２】センサ２２は、抵抗が温度と共に単調に増
加するプラチナ製フィラメントヒータからなっており、
貴金属触媒等の触媒によって被覆されている。指向性を
除去するために、センサ２２は球状に構成されてること
が好ましい。もちろん従来の円筒形であっても良い。
加するプラチナ製フィラメントヒータからなっており、
貴金属触媒等の触媒によって被覆されている。指向性を
除去するために、センサ２２は球状に構成されてること
が好ましい。もちろん従来の円筒形であっても良い。
【００２３】マイクロ熱量計１０を作動中、センサ２２
は温度依存パラメータによる誤差を除去するために一定
の温度で作動される。これらの温度依存パラメータに
は、熱伝導率、熱容量、拡散係数、放熱及び対流熱損失
率が含まれる。センサ２２を一定の温度で作動させるこ
とはまた、センサ２２を老化させその機能を劣化させる
熱応力を低減させる。さらに一定温度で作動させること
で、短時間測定時の装置精度が改善され、マイクロ熱量
計の出力信号のベースラインをより安定的に測定でき
る。
は温度依存パラメータによる誤差を除去するために一定
の温度で作動される。これらの温度依存パラメータに
は、熱伝導率、熱容量、拡散係数、放熱及び対流熱損失
率が含まれる。センサ２２を一定の温度で作動させるこ
とはまた、センサ２２を老化させその機能を劣化させる
熱応力を低減させる。さらに一定温度で作動させること
で、短時間測定時の装置精度が改善され、マイクロ熱量
計の出力信号のベースラインをより安定的に測定でき
る。
【００２４】図４は、マイクロ熱量計１０の温度制御回
路を示す。センサ２２は、改良されたホイーストンブリ
ッジ回路構成４０内の部材として使用されている。この
制御回路を使用することで、信号ピーク時のノイズを該
信号の０．１％以下にすることができた。
路を示す。センサ２２は、改良されたホイーストンブリ
ッジ回路構成４０内の部材として使用されている。この
制御回路を使用することで、信号ピーク時のノイズを該
信号の０．１％以下にすることができた。
【００２５】作動中、センサ２２は、電流を電子ヒータ
電圧制御器４５によってフィラメントに印加することに
より作動温度及び電圧にまで加熱される。ブリッジ４０
は、電気的に調整可能な電位差計(potentiometer)４８
を使用することにより作動温度にあるセンサ２２の抵抗
でバランスを保っている。ガスがセンサ２２に通される
とき、該ガスは触媒表面と反応し温度変化が生じる。こ
れによりセンサ２２のヒータワイヤの抵抗に変化が生
じ、ブリッジ４０の平衡が崩れる。温度又は抵抗の変化
が測定されて装置オペアンプ４４の入力部への信号とし
て出力される。該オペアンプは、センサ２２に電力を供
給する電力オペアンプ４２を駆動するものである。セン
サ２２への電力は、ブリッジ４０が平衡に戻るまで変化
される。言い換えればセンサ２２が初期の作動温度に調
整されるまで電力が変更される。センサ出力信号４７
は、一定の温度又は抵抗を維持するように電流が印加さ
れるときに生じるセンサの電圧変化である。熱量を計算
するためには、アナログ温度信号、即ちサンプルガスと
較正ガスの電圧変化がまずデジタル量に変換されその後
比較される。そして結果として得られる信号比及び較正
ガスの既知の熱量が、未知のサンプルガス１４の熱量を
米国特許第５，０１２，４３２号に基づいて計算するた
めに用いられる。
電圧制御器４５によってフィラメントに印加することに
より作動温度及び電圧にまで加熱される。ブリッジ４０
は、電気的に調整可能な電位差計(potentiometer)４８
を使用することにより作動温度にあるセンサ２２の抵抗
でバランスを保っている。ガスがセンサ２２に通される
とき、該ガスは触媒表面と反応し温度変化が生じる。こ
れによりセンサ２２のヒータワイヤの抵抗に変化が生
じ、ブリッジ４０の平衡が崩れる。温度又は抵抗の変化
が測定されて装置オペアンプ４４の入力部への信号とし
て出力される。該オペアンプは、センサ２２に電力を供
給する電力オペアンプ４２を駆動するものである。セン
サ２２への電力は、ブリッジ４０が平衡に戻るまで変化
される。言い換えればセンサ２２が初期の作動温度に調
整されるまで電力が変更される。センサ出力信号４７
は、一定の温度又は抵抗を維持するように電流が印加さ
れるときに生じるセンサの電圧変化である。熱量を計算
するためには、アナログ温度信号、即ちサンプルガスと
較正ガスの電圧変化がまずデジタル量に変換されその後
比較される。そして結果として得られる信号比及び較正
ガスの既知の熱量が、未知のサンプルガス１４の熱量を
米国特許第５，０１２，４３２号に基づいて計算するた
めに用いられる。
【００２６】典型的にはおよそ５分でサンプルガス及び
較正ガスの徹底分析が完了する。好ましい作動方法に於
いてマイクロ熱量計１０には、２つの連続したループが
設けられており、該ループをキャリヤガス１６及びサン
プルガス１４が流れる。こうしてサンプルループ２６に
は、サンプルガス又は較正ガスが充填され、他方キャリ
ヤガス１６は、最初の工程中にセンサ２２に通される。
較正ガスの徹底分析が完了する。好ましい作動方法に於
いてマイクロ熱量計１０には、２つの連続したループが
設けられており、該ループをキャリヤガス１６及びサン
プルガス１４が流れる。こうしてサンプルループ２６に
は、サンプルガス又は較正ガスが充填され、他方キャリ
ヤガス１６は、最初の工程中にセンサ２２に通される。
【００２７】センサの較正は特定の周囲温度及び大気圧
で行われるので、周囲条件の変動による影響を低減する
ことによりセンサの精度をさらに改善したものとするこ
とができる。こうして本発明にかかるマイクロ熱量計
は、周囲条件を測定するための温度及び／又は圧力セン
サを備えたものとすることができる。周囲条件の変化が
検出されると、コンピュータソフトが補正係数を計算す
るのに利用され、該補正係数はセンサ出力信号によって
乗算される。補正係数を計算するためのコンピュータ論
理は、当該技術分野に於いて公知となっている実験技術
を介して得ることができ、また別の方法として、必要に
応じて一般に販売されているコンピュータソフトを購入
してこれを修正することも可能である。若しくは、マイ
クロ熱量計の重要な部材、例えばセンサ、ブリッジ、サ
ンプルガス、較正ループ、及びフィードバックループの
オペアンプ等を、断熱され、温度制御された箱に収容す
ることにより周囲条件の変動を低減することも可能であ
る。
で行われるので、周囲条件の変動による影響を低減する
ことによりセンサの精度をさらに改善したものとするこ
とができる。こうして本発明にかかるマイクロ熱量計
は、周囲条件を測定するための温度及び／又は圧力セン
サを備えたものとすることができる。周囲条件の変化が
検出されると、コンピュータソフトが補正係数を計算す
るのに利用され、該補正係数はセンサ出力信号によって
乗算される。補正係数を計算するためのコンピュータ論
理は、当該技術分野に於いて公知となっている実験技術
を介して得ることができ、また別の方法として、必要に
応じて一般に販売されているコンピュータソフトを購入
してこれを修正することも可能である。若しくは、マイ
クロ熱量計の重要な部材、例えばセンサ、ブリッジ、サ
ンプルガス、較正ループ、及びフィードバックループの
オペアンプ等を、断熱され、温度制御された箱に収容す
ることにより周囲条件の変動を低減することも可能であ
る。
【００２８】図４を再び参照するに、マイクロ熱量計は
さらに、周囲条件の下で、即ちサンプルガスが分析され
ない状態の下でセンサ２２に発生し、ブリッジのアンバ
ランスをもたらすセンサ２２の変化を調節するために、
ブリッジ４０を自動的に平衡化する自動平衡用回路４９
を備えている。このような変化は、例えば経時使用によ
り発生し、抵抗を変化させてブリッジ４０をアンバラン
スにする典型的なセンサの消耗及び損傷から生じる。個
々のセンサは若干異なる抵抗を有するので、自動平衡用
回路４９はセンサの取り換えをも容易にする。自動平衡
用回路４９が駆動されると、フィードバック部材４６が
センサ２２からの出力信号を受け取る。該信号は、出力
電圧参照値、又は目標値と比較される。不一致が存在す
る場合には、センサの抵抗の変化を補償するためにフィ
ラメントに供給される電流がヒータ制御器４５によって
調節される。自動平衡用回路４９は、手動で作動させる
ことができ、又自動的に周期的に作動させることも可能
である。
さらに、周囲条件の下で、即ちサンプルガスが分析され
ない状態の下でセンサ２２に発生し、ブリッジのアンバ
ランスをもたらすセンサ２２の変化を調節するために、
ブリッジ４０を自動的に平衡化する自動平衡用回路４９
を備えている。このような変化は、例えば経時使用によ
り発生し、抵抗を変化させてブリッジ４０をアンバラン
スにする典型的なセンサの消耗及び損傷から生じる。個
々のセンサは若干異なる抵抗を有するので、自動平衡用
回路４９はセンサの取り換えをも容易にする。自動平衡
用回路４９が駆動されると、フィードバック部材４６が
センサ２２からの出力信号を受け取る。該信号は、出力
電圧参照値、又は目標値と比較される。不一致が存在す
る場合には、センサの抵抗の変化を補償するためにフィ
ラメントに供給される電流がヒータ制御器４５によって
調節される。自動平衡用回路４９は、手動で作動させる
ことができ、又自動的に周期的に作動させることも可能
である。
【００２９】本発明のさらに好適な実施例に於いては、
マイクロ熱量計の機能を向上させるために、異なる構成
及び特性を有する２以上のセンサを混合部３１の後ろに
平行に設ける等して使用される。天然ガスのＢＴＵ量を
測定するために、例えばより高い分子量の炭化水素に対
してより感度の高い第１センサと、メタン及びエタンに
対してより感度が高い第２センサとを備えたものとする
ことができる。若しくは同じタイプのセンサを用いて、
異なる温度、流量、希釈度、組成又は形状等の異なる条
件の下でそれぞれを作動させることとすることも可能で
ある。このような２つのセンサを使用することで、改良
された組成に影響され難い信号を発生させれる。最初の
センサは、軽質炭化水素が相違していてもこれの影響を
受け難いものとすることができ、他方第２センサは重質
炭化水素に対する信号の用に最適化されたとものするこ
とができる。勿論、当業者に取って自明であれば多くの
方法によりこのような試みを行うことができる。
マイクロ熱量計の機能を向上させるために、異なる構成
及び特性を有する２以上のセンサを混合部３１の後ろに
平行に設ける等して使用される。天然ガスのＢＴＵ量を
測定するために、例えばより高い分子量の炭化水素に対
してより感度の高い第１センサと、メタン及びエタンに
対してより感度が高い第２センサとを備えたものとする
ことができる。若しくは同じタイプのセンサを用いて、
異なる温度、流量、希釈度、組成又は形状等の異なる条
件の下でそれぞれを作動させることとすることも可能で
ある。このような２つのセンサを使用することで、改良
された組成に影響され難い信号を発生させれる。最初の
センサは、軽質炭化水素が相違していてもこれの影響を
受け難いものとすることができ、他方第２センサは重質
炭化水素に対する信号の用に最適化されたとものするこ
とができる。勿論、当業者に取って自明であれば多くの
方法によりこのような試みを行うことができる。
【００３０】本発明に係るマイクロ熱量計は、２つの精
度に関する観点から、即ち短期反復可能性、及びプロト
タイプを使用しての長期間での精度の観点からテストが
行われた。該プロトタイプは、２立方センチメータの容
積を有するサンプルループを備えるよう設計されたもの
である。較正ガス、サンプルガス及びキャリヤガスは、
各々大気圧より約０．３バール上回る圧力、又は１立方
インチ当たり５ポンドの圧力でセンサに供給される。空
気と共に燃焼室内に一定体積のサンプルガス及び較正ガ
スを送り込む役割から希釈の役割にキャリヤガス流を切
り換え、小型ソレノイド弁（５センチメータ（ｃｍ）×
１．４ｃｍ×１．４ｃｍ）を使用した。この場合の希釈
度は、正確に一定の値に維持されており、およそ３０：
１であった。燃焼室へのガス流は、流れを安定させるた
めに多孔質の金属製ディスク状制限器によってさらに制
御された。センサは、アルミナ及びアルミナ上に積層さ
れた貴金属触媒の層によって、被覆されたプラチナ製フ
ィラメントから構成されており、直径が約２ミリメータ
であった。センサは、約６７０゜Ｃの温度で作動され
た。０−５Ｖのセンサ信号を変換するために１４ビット
のアナログ／デジタル変換コンピュータ（analog to di
gital computer）が使用された。精度テストには、同じ
組成のガスサンプルの熱量を繰返し測定する工程も含ん
でいる。結果として得られた精度は、約０．２％であっ
た。マイクロ熱量計の精度は、サンプルガスに対するセ
ンサの応答をセンサのメタンに対する応答と比較して行
う測定を５回繰り返してその平均値を採ることによって
決定された。５０日間にもわたりこれらのテストを繰返
し行った結果、システムに関し０．５％より優れた長期
精度が得られた。測定された全てのサンプルの絶対誤差
の平均は、０．３％であった。おおよそ同じ大きさの信
号を維持するためにセンサの電圧を変化させたが、この
５０日の間、再較正を繰り返したことはなかった。この
ことは、所望の精度の確保ために、各サンプルガスを測
定する前に較正ガスを通流する必要がないことを示して
いる。こうしてマイクロ熱量計が天然ガスの測定にのみ
専ら使用される場合には、キャリヤ及び／又は較正ガス
を一週間に一度だけ、用途によって要求される精度に応
じてもっと少ない頻度で流すだけで事足りるる。このこ
とにより測定に要する時間を大幅に短縮でき、もって作
業の速度を速めることができる。
度に関する観点から、即ち短期反復可能性、及びプロト
タイプを使用しての長期間での精度の観点からテストが
行われた。該プロトタイプは、２立方センチメータの容
積を有するサンプルループを備えるよう設計されたもの
である。較正ガス、サンプルガス及びキャリヤガスは、
各々大気圧より約０．３バール上回る圧力、又は１立方
インチ当たり５ポンドの圧力でセンサに供給される。空
気と共に燃焼室内に一定体積のサンプルガス及び較正ガ
スを送り込む役割から希釈の役割にキャリヤガス流を切
り換え、小型ソレノイド弁（５センチメータ（ｃｍ）×
１．４ｃｍ×１．４ｃｍ）を使用した。この場合の希釈
度は、正確に一定の値に維持されており、およそ３０：
１であった。燃焼室へのガス流は、流れを安定させるた
めに多孔質の金属製ディスク状制限器によってさらに制
御された。センサは、アルミナ及びアルミナ上に積層さ
れた貴金属触媒の層によって、被覆されたプラチナ製フ
ィラメントから構成されており、直径が約２ミリメータ
であった。センサは、約６７０゜Ｃの温度で作動され
た。０−５Ｖのセンサ信号を変換するために１４ビット
のアナログ／デジタル変換コンピュータ（analog to di
gital computer）が使用された。精度テストには、同じ
組成のガスサンプルの熱量を繰返し測定する工程も含ん
でいる。結果として得られた精度は、約０．２％であっ
た。マイクロ熱量計の精度は、サンプルガスに対するセ
ンサの応答をセンサのメタンに対する応答と比較して行
う測定を５回繰り返してその平均値を採ることによって
決定された。５０日間にもわたりこれらのテストを繰返
し行った結果、システムに関し０．５％より優れた長期
精度が得られた。測定された全てのサンプルの絶対誤差
の平均は、０．３％であった。おおよそ同じ大きさの信
号を維持するためにセンサの電圧を変化させたが、この
５０日の間、再較正を繰り返したことはなかった。この
ことは、所望の精度の確保ために、各サンプルガスを測
定する前に較正ガスを通流する必要がないことを示して
いる。こうしてマイクロ熱量計が天然ガスの測定にのみ
専ら使用される場合には、キャリヤ及び／又は較正ガス
を一週間に一度だけ、用途によって要求される精度に応
じてもっと少ない頻度で流すだけで事足りるる。このこ
とにより測定に要する時間を大幅に短縮でき、もって作
業の速度を速めることができる。
【図１】本発明に係るマイクロ熱量計の簡単なブロック
図である。
図である。
【図２】該マイクロ熱量計の空気回路図である。
【図３】センサ電圧を最適化する際に使用されるサンプ
ル較正曲線を示す図である。
ル較正曲線を示す図である。
【図４】マイクロ熱量計の温度制御回路を示す図であ
る。
る。
１０ マイクロ熱量計 １２ フローインジェクションシステム １４ サンプルガス １６ キャリヤガス ２０ センサチャンバ ２１ センサ出力 ２２ センサ ２５ 通風口
Claims (19)
- 【請求項１】 サンプルガスを受け入れ、該サンプルガ
スのＢＴＵ熱量に関連する出力信号を発生する少なくと
も一つの触媒センサと、 所定の正確な量の前記サンプルガスを測って取出し、該
サンプルガスをキャリヤガスで希釈するフローインジェ
クション手段と、 前記信号を受信し、該信号に基づいて前記サンプルガス
のＢＴＵ量を計算する、前記センサに接続された信号処
理手段とを具備することを特徴とするガスサンプルのＢ
ＴＵ量を測定するためのマイクロ熱量計。 - 【請求項２】 異なる組成及び特徴を有する少なくとも
２つのセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載
のマイクロ熱量計。 - 【請求項３】 前記の少なくとも一つの触媒センサ手段
を前記キャリヤ及びサンプルガスに接触させる前にこれ
らのガスから不純物を除去する為のフィルタ手段をさら
に備えていることを特徴とする請求項１に記載のマイク
ロ熱量計 - 【請求項４】 前記センサは、温度、圧力、希釈度、組
成、形状（geometry）及び流量といった一以上の条件を
それぞれ異ならせて作動されることを特徴とする請求項
２に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項５】 前記センサは、ホイーストンブリッジ回
路構成の部材を備えており、該ブリッジ構成は、該セン
サの作動温度では平衡状態にあることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項６】 前記センサが取り替えられるときに於い
て、前記ホイーストンブリッジ回路を自動的に平衡化す
るための回路をさらに備えていることを特徴とする請求
項５に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項７】 前記センサをガスに露出している間、前
記ホイーストンブリッジ回路を自動的に平衡化するため
の回路をさらに備えていることを特徴とする請求項５に
記載のマイクロ熱量計 - 【請求項８】 前記センサを収容し、周囲条件の下で該
センサを維持するための、断熱され、温度制御された箱
をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のマイ
クロ熱量計。 - 【請求項９】 周囲条件の下で前記センサ内の変化によ
り発生する前記ブリッジ構成のアンバランスを自動的に
補正する為の手段をさらに備えたことを特徴とする請求
項５に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１０】 前記フローインジェクション手段は、
一定容積サンプルループを備えることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１１】 前記一定容積サンプルループのガスの
圧力を調節又は測定するための手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１０に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１２】 前記センサの少なくとも最初のもの
は、高分子量炭化水素に対してより感度が高く、前記セ
ンサのうち少なくとも第２のものは、メタン及びエタン
に対してより感度が高いことを特徴とする請求項２に記
載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１３】 同様の構成及び特性を有する少なくと
も２つのセンサを備え、該センサは、温度、圧力、希釈
度、組成、形状（geometry）及び流量といった一以上の
条件をそれぞれ異ならせて作動されることを特徴とする
請求項１に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１４】 前記マイクロ熱量計を構成するため
に、正確な一定容積の較正ガスを測定するための第２サ
ンプルループをさらに備えることを特徴とする請求項１
０に記載のマイクロ熱量計。 - 【請求項１５】 燃焼室に位置し触媒で被覆されたフィ
ラメントを備えた触媒センサを備えたマイクロ熱量計を
使用してガスのＢＴＵ熱量を測定する方法であって、 電流をフィラメントに印加して前記センサを作動温度に
まで加熱し、 既知のＢＴＵ量を有する第１較正ガスを前記センサに通
して第１出力信号を得、 既知のＢＴＵ量を有する第２較正ガスを前記センサに通
して第２出力信号を得、 前記第１及び第２出力信号を比較し、 前記第１及び第２較正ガスの既知のＢＴＵ熱量当たりの
前記第１及び第２信号のそれぞれが実質的に等価となる
まで、前記センサの作動温度を調節し、且つ前記較正ガ
スの通流及び比較工程を繰り返し、 以上の工程によってセンサの較正を行い、 前記センサをサンプルガスに露出してセンサ信号を得、 前記露出工程中に於いてセンサの温度及び抵抗変化を監
視し、 一定センサ温度を維持するために前記温度変化に基づい
て、又は前記露出工程中に於いて一定電圧を維持するた
めに前記電圧変化に基づいて、前記フィラメントへの電
流を調節し、 センサの電圧変化、又は、一定センサ温度若しくは一定
電圧のそれぞれを維持するために要求されるセンサ出力
信号の変化を測定し、 前記電圧変化又はセンサ出力信号の前記変化から前記サ
ンプルガスのＢＴＵ量を計算することを含む方法。 - 【請求項１６】 露出工程前の前記サンプルガスをキャ
リヤガスで較正・希釈する工程の前に、前記第１及び第
２較正ガスをキャリヤガスで希釈する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記キャリヤガス、サンプルガス及び
較正ガスを較正し前記センサに露出して該ガス中の不純
物を除去する工程の前にこれらのガスを濾過する事をさ
らに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記サンプルガスは天然ガスを含み、
前記第１及び第２較正ガスはメタン及びエタンを含むこ
とを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 燃焼室に位置し触媒が被覆されたフィ
ラメントを備えた触媒センサを備えたマイクロ熱量計を
使用してガスのＢＴＵ熱量を測定する方法であって、 電流をフィラメントに印加してセンサを作動温度にまで
加熱し、 前記センサに較正ガスを通すことによって該センサを較
正し測定基準を得、 該センサをサンプルガスと接触させて反応させセンサ信
号を発信させ、 前記ガスの反応中、前記センサの温度又は抵抗変化を監
視し、 前記フィラメントへの電流を前記センサの前記温度又は
抵抗変化に基づいて調節し、前記反応中に於いて一定の
センサ温度を維持し、 前記ガスの反応中に、前記センサの電圧変化を測定し、 前記調節工程中に、前記室における周囲温度及び圧力変
化を監視し、 前記チャンバの周囲温度及び圧力変化に基づいて補正係
数を計算し、 前記電圧変化及び前記基準測定値から前記サンプルガス
のＢＴＵ量を計算し、 前記補正係数を該ＢＴＵ量に乗算して前記サンプルガス
の実際のＢＴＵ量を計算することを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/228,906 | 1994-04-18 | ||
| US08/228,906 US5494826A (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Microcalorimeter sensor for the measurement of heat content of natural gas |
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|---|---|
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| JP (1) | JPH08145920A (ja) |
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