(57)【要約】本発明は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することのできる燃焼性ガスの比重測定方法および比重測定装置を提供すること、並びに対象ガスのウォッベ指数をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することができると共に、短時間のうちにウォッベ指数の値を得ることのできる燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置を提供することを目的とする。  本発明は、炭酸水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する対象ガスの屈折率および音速を測定し、屈折率から求められる屈折率換算比重Ｄｎと、音速から求められる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出することを特徴とする。2012066828.tif 000004
2012066828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重測定方法であって、
対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎと、当該対象ガスの音速を測定し、その音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出することを特徴とする燃焼性ガスの比重測定方法。
数式（１）：
Ｄａ＝Ｄｓ−〔（Ｄｓ−Ｄｎ）／（１−ｘ）〕
【請求項２】
前記数式（１）において、補正因子ｘの値が４．９〜６．２であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼性ガスの比重測定方法。
【請求項３】
対象ガスが、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種を含有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼性ガスの比重測定方法。
【請求項４】
対象ガスが、天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃焼性ガスの比重測定方法。
【請求項５】
炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重を測定するための燃焼性ガスの比重測定装置であって、
対象ガスの屈折率の値から屈折率換算比重Ｄｎを求める屈折率換算比重測定機構、当該対象ガスの音速の値から音速換算比重Ｄｓを求める音速換算比重測定機構、および屈折率換算比重測定機構において得られる屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構において得られる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出する比重計算機構を有することを特徴とする燃焼性ガスの比重測定装置。
数式（１）：
Ｄａ＝Ｄｓ−〔（Ｄｓ−Ｄｎ）／（１−ｘ）〕
【請求項６】
炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスのウォッベ指数を測定するための燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置であって、
共通のハウジング内に設置された、対象ガスの比重を測定するための比重測定機構、対象ガスの熱量を測定するための熱量測定機構、および当該比重測定機構によって測定される比重の値と、当該熱量測定機構によって測定される熱量の値とに基づいてウォッベ指数の値を算出するウォッベ指数計算機構を備えており、
前記比重測定機構が、対象ガスの屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎと、当該対象ガスの音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出することを特徴とする燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置。
数式（１）：
Ｄａ＝Ｄｓ−〔（Ｄｓ−Ｄｎ）／（１−ｘ）〕
【請求項７】
前記数式（１）において、補正因子ｘの値が４．９〜６．２であることを特徴とする請求項６に記載の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置。
【請求項８】
前記比重測定機構は、対象ガスの屈折率を測定する屈折率測定手段と、当該対象ガスの音速を測定する音速測定手段とを有しており、
当該屈折率測定手段および当該音速測定手段に対して前記ハウジングに設けられた共通のガス導入口から導入された対象ガスが供給されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置。
【請求項９】
対象ガスが、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種を含有するものであることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置。
【請求項１０】
対象ガスが、天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスのいずれかであることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼性ガスの比重測定方法および比重測定装置並びにウォッベ指数測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼性ガス、例えばパラフィン系炭化水素ガスを主成分とする燃料用ガスについて、その燃焼特性を示す熱量およびウォッベ指数などを求めるための方法としては、種々の手法が知られている。
例えば、対象ガスとなる燃焼性ガスの熱量を比重の平方根で除した値であるウォッベ指数を求めるための方法としては、対象ガスの比重および熱量の値を適宜の機器を用いて個別に求め、得られた比重の値と熱量の値とからウォッベ指数の値を算出するという簡便な手法が用いられている。
このような手法においては、各機器を配設することが必要とされ、しかも比重の値を求めるための機器としてはバッチ式であって、測定に際してガスの圧力を大気状態まで減圧する必要のあるものが用いられていることから、測定システムの構築および操作が煩雑で相当の時間を要することとなり、また連続的に測定を行うことができない。また、ウォッベ指数の算出に供する比重および熱量の値が同時刻の測定値であることが重要であるにも拘わらず、比重の値と熱量の値との間にタイムラグが生じてしまうなどの問題がある。【０００３】
このような問題を解決することを目的として、ウォッベ指数を求めるための装置として、対象ガス中における音波の伝播速度、すなわち対象ガスの音速を測定し、その音速の値に基づいて対象ガスの比重および熱量の値を求め、更に得られた比重の値と熱量の値とからウォッベ指数の値を算出する構成のものなどが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
このような構成の装置においては、測定システムの操作が簡便となって連続的な測定を行うことがき、更に１つの測定値、具体的には対象ガスの音速の値から、比重の値と熱量の値とが得られるため、ウォッベ指数の算出に供する比重の値と熱量の値との間にタイムラグが生じることを防止することができる。しかも、パラフィン系炭化水素ガスの比重が音速と相関関係を有するものであり、このパラフィン系炭化水素ガスの比重と音速とが相関を有する特性を利用して比重の値が求められることから、特に対象ガスが、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）とＬＰＧ（液化石油ガス）との混合ガスよりなる都市ガスなどのパラフィン系炭化水素ガスのみよりなるものである場合には、得られるウォッベ指数の値に高い信頼性が得られる。【０００４】
しかしながら、このような装置においては、対象ガスが、例えばガス田から産出されたばかりの天然ガス、あるいはコークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスやバイオガスなどである場合には、以下のような問題がある。
ガス田から産出されたばかりの天然ガス、あるいはコークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスやバイオガスには、パラフィン系炭化水素ガスと共に、パラフィン系炭化水素ガス以外のガスも多く含有されており、このパラフィン系炭化水素ガス以外のガスには、例えば二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスなどのように、その比重と音速との間においてパラフィン系炭化水素ガスと同様の特性を有さないガスが含まれることから、このようなパラフィン系炭化水素ガスと同様の特性を有さないガスが含有されていることに起因して音速に基づいて求められる比重の値が当該対象ガスの比重の真値との間に大きな差を有するものとなるため、その比重の値から求められるウォッベ指数の値にも必然的に当該対象ガスのウォッベ指数の真値との間に大きな差が生じてしまう、という問題がある。
また、複数種類のガスが含有されなるものであるため、例えば環境条件などによってその混合割合などが変更された場合には、その変化に対応することができない、という問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３９４２５号公報
【特許文献２】特開２０００−３９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することのできる燃焼性ガスの比重測定方法および比重測定装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスのウォッベ指数をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することができると共に、短時間のうちにウォッベ指数の値を得ることのできる燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃焼性ガスの比重測定方法は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重測定方法であって、
対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎと、当該対象ガスの音速を測定し、その音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出することを特徴とする。【０００８】
数式（１）：
Ｄａ＝Ｄｓ−〔（Ｄｓ−Ｄｎ）／（１−ｘ）〕【０００９】
本発明の燃焼性ガスの比重測定方法においては、前記数式（１）において、補正因子ｘの値が４．９〜６．２であることが好ましい。【００１０】
本発明の燃焼性ガスの比重測定方法は、対象ガスが、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。【００１１】
本発明の燃焼性ガスの比重測定方法は、対象ガスが、天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスのいずれかであることが好ましい。【００１２】
本発明の燃焼性ガスの比重測定装置は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重を測定するための燃焼性ガスの比重測定装置であって、
対象ガスの屈折率の値から屈折率換算比重Ｄｎを求める屈折率換算比重測定機構、当該対象ガスの音速の値から音速換算比重Ｄｓを求める音速換算比重測定機構、および屈折率換算比重測定機構において得られる屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構において得られる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出する比重計算機構を有することを特徴とする。【００１３】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスのウォッベ指数を測定するための燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置であって、
共通のハウジング内に設置された、対象ガスの比重を測定するための比重測定機構、対象ガスの熱量を測定するための熱量測定機構、および当該比重測定機構によって測定される比重の値と、当該熱量測定機構によって測定される熱量の値とに基づいてウォッベ指数の値を算出するウォッベ指数計算機構を備えており、
前記比重測定機構が、対象ガスの屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎと、当該対象ガスの音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、下記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出することを特徴とする。【００１４】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、前記数式（１）において、補正因子ｘの値が４．９〜６．２であることが好ましい。【００１５】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、前記比重測定機構は、対象ガスの屈折率を測定する屈折率測定手段と、当該対象ガスの音速を測定する音速測定手段とを有しており、
当該屈折率測定手段および当該音速測定手段に対して前記ハウジングに設けられた共通のガス導入口から導入された対象ガスが供給されることが好ましい。【００１６】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、対象ガスが、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。【００１７】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、対象ガスが、天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスのいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃焼性ガスの比重測定方法においては、対象ガスの屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに基づき、特定の計算式により、補正因子ｘとして特定の範囲内の値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値が算出されることから、対象ガスに、その比重と、屈折率および音速とが特定の対応関係にある特定のガスと共に、比重と音速との間および比重と屈折率との間において当該特定のガスと同様の特性を有さない混入ガスが含有されている場合であっても、あるいは混入ガスのみが含有されている場合であっても、混入ガスが含有されていることに起因して、屈折率換算比重Ｄｎに生じる当該対象ガスの比重の真値との差と、音速換算比重Ｄｓに生じる当該対象ガスの比重の真値との差とが、これらの２つの値の真値との差の関係に基づいて適切に補正される。その結果、得られる対象ガスの比重Ｄａの値は、対象ガスの組成によらず当該対象ガスの比重の真値との差が小さいものとなる。
従って、本発明の燃焼性ガスの比重測定方法によれば、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することができる。【００１９】
本発明の燃焼性ガスの比重測定装置においては、比重計算機構にて、屈折率換算比重測定機構において得られる屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構において得られる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、特定の計算式により、補正因子ｘとして特定の範囲内の値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値が算出される。そのため、連続的に測定を行うことができ、しかも対象ガスに、その比重と、屈折率および音速とが特定の対応関係にある特定のガスと共に、比重と音速との間および比重と屈折率との間において当該特定のガスと同様の特性を有さない混入ガスが含有されている場合であっても、あるいは混入ガスのみが含有されている場合であっても、混入ガスが含有されていることに起因して、屈折率換算比重Ｄｎに生じる当該対象ガスの比重の真値との差と、音速換算比重Ｄｓに生じる当該対象ガスの比重の真値との差とが、これらの２つの値の真値との差の関係に基づいて適切に補正される。その結果、得られる対象ガスの比重Ｄａの値は、対象ガスの組成によらず当該対象ガスの比重の真値との差が小さいものとなる。
従って、本発明の燃焼性ガスの比重測定装置によれば、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスの比重をその組成にかかわらずに高い信頼性で連続的に測定することができる。【００２０】
本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、比重測定機構、熱量測定機構およびウォッベ指数計算機構が共通のハウジングに配設されてなる構成のものであることから測定に際して測定システムの構築および操作が簡便となって相当の時間を要することがなく、また連続的に測定を行うことができ、その上、ウォッベ指数の算出に供する熱量の値と比重の値との間にタイムラグが生じることを防止することができる。
しかも、比重測定機構が、屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重Ｄｓとに基づいて、特定の計算式により、補正因子ｘとして特定の範囲内の値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出する構成のものであるため、対象ガスに、その比重と、屈折率および音速とが特定の対応関係にある特定のガスと共に、比重と音速との間および比重と屈折率との間において当該特定のガスと同様の特性を有さない混入ガスが含有されている場合であっても、あるいは混入ガスのみが含有されている場合であっても、混入ガスが含有されていることに起因して、屈折率換算比重Ｄｎに生じる当該対象ガスの比重の真値との差と、音速換算比重Ｄｓに生じる当該対象ガスの比重の真値との差とが、これらの２つの値の真値との差の関係に基づいて適切に補正される。その結果、ウォッベ指数計算機構においてウォッベ指数を求めるために用いられる対象ガスの比重Ｄａの値が、対象ガスの組成によらず当該対象ガスの比重の真値との差が小さいものとなる。
従って、本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置によれば、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種のガスを含有する燃焼性ガスのウォッベ指数をその組成にかかわらずに高い信頼性で連続的に測定することができると共に、短時間のうちにウォッベ指数の値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の燃焼性ガスの比重測定装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の燃焼性ガスの比重測定装置を構成する音速換算比重測定機構として用いられる超音波式ガス比重計の構成の一例を示す説明図である。
【図３】図１の燃焼性ガスの比重測定装置を構成する音速換算比重測定機構として用いられる超音波式ガス比重計の構成の他の例を示す説明図である。
【図４】図１の燃焼性ガスの比重測定装置を構成する屈折率換算比重測定機構として用いられる屈折率比重計の構成の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置の構成の一例を示す説明図である。
【図６】図５の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置を構成する比重測定機構の構成の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置を構成する熱量測定機構の構成の一例を、当該ウォッベ指数測定装置の構成の一例と共に示す説明図である。
【図８】本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置を構成する熱量測定機構の構成の他の例を、当該ウォッベ指数測定装置の構成の一例と共に示す説明図である。
【図９】実験例２において用いた比重測定用システムの概要を示す説明図である。
【図１０】実験例２において得られた試料ガスに係る屈折率換算熱量Ｄｎ、音速換算熱量Ｄｓ、および、屈折率換算熱量Ｄｎと音速換算熱量Ｄｓとに基づいて数式（１）によって得られる比重Ｄａ、並びに、真値の差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
＜比重測定装置および比重測定方法＞
図１は、本発明の燃焼性ガスの比重測定装置の構成の一例を示す説明図である。
この比重測定装置１０は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種の可燃性ガスを含有する燃焼性ガスを対象ガスとするものであり、例えばガスパイプライン１２内を図１の矢印方向に流通するガスの比重を測定するために用いられる。
ここに、本発明の燃焼性ガスの比重測定装置および比重測定方法において、対象ガスを構成する燃焼性ガスは、例えば炭化水素ガスの一種であるパラフィン系炭化水素ガスのように、比重と、屈折率および音速とが特定の対応関係にあるガス（以下、「特定ガス」ともいう。）よりなるものであってもよく、特定ガスに、比重と音速との間および比重と屈折率との間において特定ガスと同様の特性を有さない混入ガスが混入されてなる混合ガスよりなるものであってもよく、また混入ガスよりなるものであってもよい。
【００２４】
比重測定装置１０は、対象ガスの屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎを得るための屈折率換算比重測定機構３１と、当該対象ガスの音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓを得るための音速換算比重測定機構３４とを備え、屈折率換算比重測定機構３１において得られた屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構３４において得られた音速換算比重Ｄｓとに基づいて対象ガスの比重Ｄａの値を算出するための比重計算機構３７が設けられてなるものである。
この比重計算機構３７において算出された対象ガスの比重Ｄａの値は、その比重Ｄａの値のデータがデータ送信路１９を介して表示部（以下、「比重表示部」ともいう。）１８に送信され、この比重表示部１８において対象ガスの比重Ｄａの値が表示されることとなる。
図１において、１６は、ガスパイプライン１２内を流通するガスを、対象ガスとして、屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４の各々に供給するための分岐構造を有するガス流路である。また、３３ａは、屈折率換算比重測定機構３１において得られた屈折率換算比重Ｄｎのデータを比重計算機構３７に送信するためのデータ送信路であり、３６ａは、音速換算比重測定機構３４において得られた音速換算比重Ｄｓのデータを比重計算機構３７に送信するためのデータ送信路である。
【００２５】
このような構成の比重測定装置１０においては、比重計算機構３７にて、本発明の燃焼性ガスの比重測定方法（以下、「特定の比重測定方法」ともいう。）によって対象ガスの比重Ｄａの値が算出される。
具体的には、特定の比重測定方法によれば、対象ガスの比重Ｄａの値は、屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重Ｄｓとに基づき、上記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いる条件で算出される。
ここに、算出される対象ガスの比重Ｄａの値と、当該比重Ｄａの値を算出するために計算に供される屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓとは、空気を１としたときの値である。
【００２６】
数式（１）において、補正因子ｘは、２．４以上であって９．３以下とされるが、特に４．９〜６．２であることが好ましい。
補正因子ｘとして上記の範囲内の値を用いることにより、対象ガスに混入ガスが含有されている場合であっても、その混入ガスの組成および対象ガスの組成にかかわらず、得られる対象ガスの比重Ｄａの値が、当該対象ガスの比重の真値との差が小さいもの、すなわち当該対象ガスの比重の真値に近似するものとなる。
その理由は、補正因子ｘの値が、後述の実験例１から明らかなように、対象ガスが混入ガスを含有することに起因して屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに生じる対象ガスの比重の真値との差に基づいて定められており、これらの屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに係る対象ガスの比重の真値との差の比が、混入ガスの組成によらずに特定の関係を有することから、この関係に基いて、混入ガスがいかなる組成を有するものであっても、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに生じた対象ガスの比重の真値との差を適切に補正することができるためである。
【００２７】
補正因子ｘが過小である場合には、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに生じた当該対象ガスの比重の真値との差を十分に補正することができず、算出される値が対象ガスの比重の真値との間に大きな差を有するものとなる。一方、補正因子ｘが過大である場合には、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに生じた当該対象ガスの比重の真値との差が適切に補正がされずに過剰に補正されるため、算出される値が対象ガスの比重の真値との間に大きな差を有するものとなる。
【００２８】
比重計算機構３７としては、例えばパーソナルコンピュータ、演算機能付レコーダなどを用いることができる。
【００２９】
音速換算比重Ｄｓを得るための音速換算比重測定機構３４としては、例えば音速測定手段によって対象ガス中における音波の伝播速度（対象ガスの音速）を測定し、その音速の値に基づいて、音速−比重換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された特定ガス（具体的には、例えばパラフィン系炭化水素ガス）における音速と比重との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、得られた音速の値が特定ガスの音速である仮定して、すなわち音速の値が対象ガスが特定ガスのみよりなる場合のものであるとして、対照することにより、比重の値（音速換算比重Ｄｓ）を求める構成を有するものを用いることができる。
【００３０】
音速換算比重測定機構３４の具体例としては、例えば公知の超音波式ガス比重計が挙げられる。
ここに、超音波式ガス比重計としては、例えば図２に示すような一対の超音波発信用素子６２Ａおよび超音波受信用素子６２Ｂを備え、この一対の素子間における超音波の伝播時間を利用して比重の値を求める構成のもの、図３に示すような圧電素子６６を備え、超音波の共鳴周波数を利用して比重の値を求める構成のものが挙げられる。
図２の超音波式ガス比重計は、音速測定手段として、一端側にガス導入口６１Ａ、他端側にガス排出口６１Ｂを有する、対象ガスを流通させるための測定管６１と、当該測定管６１の一端に設けられた超音波発信用素子６２Ａと、当該測定管６１の他端に設けられた超音波受信用素子６２Ｂとを備えており、測定管６１内に対象ガスが流通された状態において、超音波発信用素子６２Ａから発信された超音波が超音波受信用素子６２Ｂに伝播するまでに要する時間（伝播時間）を測定し、その伝播時間の値から求められる音速の値に基づいて対象ガスの音速換算比重Ｄｓを得る構成のものである。図２において、矢印は対象ガスの流動方向を示す。
また、図３の超音波式ガス比重計は、音速測定手段として、一端が開口しており、その開口によってガス排出口６５Ｂが形成されていると共に、他端側にガス導入口６５Ａを有する、対象ガスを流通させるための測定管６５と、当該測定管６５の他端に設けられた圧電素子６６とを備えており、測定管６５内に対象ガスが流通された状態において、圧電素子６６から超音波を発信して当該測定管６５内に超音波を伝播させることによって超音波の共鳴周波数を測定し、その共鳴周波数の値から求められる音速の値に基づいて対象ガスの音速換算比重Ｄｓを得る構成のものである。図３において、矢印は対象ガスの流動方向を示す。
【００３１】
屈折率換算比重Ｄｎを得るための屈折率換算比重測定機構３１としては、例えば屈折率測定手段によって対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値に基づいて、屈折率−比重換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された特定ガス（具体的には、例えばパラフィン系炭化水素ガス）における屈折率と比重との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、得られた屈折率の値が特定ガスの屈折率である仮定して、すなわち屈折率の値が対象ガスが特定ガスのみよりなる場合のものであるとして、対照することにより、比重の値（屈折率換算比重Ｄｎ）を求める構成を有するものを用いることができる。
【００３２】
屈折率換算比重測定機構３１の具体例としては、例えば図４に示すように、対象ガスと、空気などの標準ガスとの光の屈折率の差異を干渉縞の変位として検出し、この干渉縞の変位量に基づいて対象ガスの屈折率換算熱量Ｄｎを得る構成の屈折率比重計が挙げられる。
図４の屈折率式比重計は、屈折率測定手段として、対象ガスを導入するための対象ガス用セル部７２および例えば空気などの標準ガスを導入するための標準ガス用セル部７３Ａ、７３Ｂが区画されてなるチャンバ７１と、光源７４からの光を分割する平行平面鏡７５と、当該平行平面鏡７５によって分割され、チャンバ７１を通過した光を、反射することによってその進行方向を変更し、再度チャンバ７１を通過させた後に平行平面鏡７５上において重ね合わせて干渉縞を生じさせることのできるよう、調整されて配置されたプリズム７８と、平行平面鏡７５上で重ね合わせられた合成光（干渉光）を受光する干渉縞検出手段７６とを備えてなる構成のものである。  
図４において、７７は合成光を反射する平面鏡、７９は合成光を集光するための集光レンズであり、この集光レンズ７９の焦点位置に干渉縞検出手段７６が配置されている。また、一点鎖線矢印は、光源７４からの光が干渉縞検出手段７６に受光されるまでの経路を示す。
【００３３】
このような構成を有する比重測定装置１０においては、測定動作中において、ガス流路１６を介してガスパイプライン１２内を流通するガスが対象ガスとして屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４の各々に供給されることにより、屈折率換算比重測定機構３１においては屈折率換算比重Ｄｎが求められ、一方、音速換算比重測定機構３４においては音速換算比重Ｄｓが求められる。このようにして屈折率換算比重測定機構３１において得られた屈折率換算比重Ｄｎのデータが、データ送信路３３ａを介して比重計算機構３７に送信され、また音速換算比重測定機構３４において得られた音速換算比重Ｄｓのデータが、データ送信路３６ａを介して比重計算機構３７に送信される。そして、比重計算機構３７において、屈折率換算比重Ｄｎと音速換算比重Ｄｓとに基づいて、上記の数式（１）により、補正因子ｘとして特定の範囲内において選択された値を用いて比重Ｄａの値が算出される。このようにして得られた比重Ｄａの値は、データ送信路１９を介して比重表示部１８に送信され、この比重表示部１８において表示される。
【００３４】
以上のような比重測定装置１０は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスのうちの一種の可燃性ガスまたは二種以上の可燃性ガスが組み合わされてなる燃焼性ガスを対象ガスとするものであるが、この対象ガスを構成する燃焼性ガスには、その他の成分として、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種のガスが混入ガスとして含有されてなるものであってもよい。
【００３５】
対象ガスの具体例としては、例えば天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスなどが挙げられる。これらのガスは、パラフィン系炭化水素ガスおよび水素ガスなどの特定ガスと共に、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスなどの混入ガスが含有されてなるものである。
【００３６】
然して、比重測定装置１０は、比重計算機構３７において、特定の比重測定方法により、屈折率換算比重測定機構３１によって得られた屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構３４によって得られた音速換算比重Ｄｓとに基づいて対象ガスの比重Ｄａの値が算出される構成を有するものであることから、連続的に測定を行うことができ、しかも対象ガスに、特定ガスと共に、当該特定ガスと同様の特性を有さない混入ガスが含有されている場合であっても、あるいは混入ガスのみが含有されている場合であっても、混入ガスが含有されていることに起因して屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４の各々において得られる屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに生じる当該対象ガスの比重の真値との差が、当該屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに係る対象ガスの比重の真値との差の関係を利用して補正される。そして、この特定の比重測定方法においては、混入ガスの組成および対象ガスの組成にかかわらず、補正因子ｘとして特定の範囲内の数値を用いることにより、当該特定の範囲内におけるいずれの数値を選択した場合であっても、適切な補正がなされることから、得られる対象ガスの比重Ｄａの値は、対象ガスの組成によらず当該対象ガスの比重の真値との差が小さい値、すなわち当該対象ガスの比重の真値に近似するものとなる。
【００３７】
従って、比重測定装置１０によれば、対象ガスの組成にかかわらず、対象ガスの比重Ｄａとして当該対象ガスの比重の真値との差が小さい値が得られることから、対象ガスが、特定ガスと混入ガスとが未知の割合で含有されているガス、具体的には、ガス田から産出された直後の天然ガス、あるいはコークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスなどであっても、その対象ガスの比重を高い信頼性で測定することができる。
また、比重測定装置１０は、対象ガスが、例えばＬＮＧとＬＰＧとの混合ガスよりなる都市ガスなどの特定ガス（具体的には、パラフィン系炭化水素ガス）のみよりなるものである場合であっても、あるいは混入ガスのみよりなるものである場合（例えば、一酸化炭素ガスと、その他の混入ガスとの混合ガスよりなる場合）であっても、高い信頼性で比重の測定を行うことができる。
【００３８】
更に、比重測定装置１０によれば、対象ガスの組成によらずに得られる比重Ｄａの値が当該対象ガスの比重の真値との差が小さいものとなることから、例えば環境条件、ガスパイプライン１２における流通ガスの供給切替などの諸事情によって対象ガス中における混入ガスの種類および濃度などが大きく変化した場合であってもその変化に対応することができる。
【００３９】
また、比重測定装置１０の比重計算機構３７においては、特定の比重測定方法によって対象ガスの比重Ｄａの値が求められており、具体的には、屈折率換算比重測定機構３１において、対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値から特定ガスにおける屈折率と比重との相関関係を利用することによって容易に屈折率換算比重Ｄｎを得ることができると共に、音速換算比重測定機構３４においても、対象ガスの音速を測定し、その音速の値から特定ガスにおける音速と比重との相関関係を利用することによって容易に音速換算比重Ｄｓを得ることができ、その上、比重計算機構３７においても、上記の数式（１）による計算のみによって容易に比重Ｄａの値を得ることができるため、極めて容易に高い信頼性で対象ガスの比重の測定を行うことができる。
【００４０】
このような本発明の燃焼性ガスの比重測定装置および本発明の燃焼性ガスの比重測定方法は、対象ガスの比重をその組成にかかわらずに高い信頼性で測定することができるものであることから、例えば対象ガスのウォッベ指数などの比重の値を用いることによって算出される物性値を測定するための装置において、対象ガスの比重を測定するための手段として好適に用いられる。
【００４１】
＜ウォッベ指数測定装置＞
図５は、本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置の構成の一例を示す説明図である。
このウォッベ指数測定装置２０は、炭酸水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも一種の可燃性ガスを含有する燃焼性ガスを対象ガスとするものである。
ここに、本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置において、対象ガスを構成する燃焼性ガスは、例えば炭化水素ガスの一種であるパラフィン系炭化水素ガスのように、比重と、屈折率および音速とが特定の対応関係にある特定ガスよりなるものであってもよく、特定ガスに、比重と音速との間および比重と屈折率との間において特定ガスと同様の特性を有さない混入ガスが混入されてなる混合ガスよりなるものであってもよく、また混入ガスよりなるものであってもよい。
ウォッベ指数測定装置２０は、対象ガスの比重を測定するための比重測定機構３０と、対象ガスの熱量を測定するための熱量測定機構４０と共に、比重測定機構３０によって測定される比重の値と、熱量測定機構４０によって測定される熱量の値とに基づいてウォッベ指数の値を算出するウォッベ指数計算機構５０とを備えており、これらの比重測定機構３０、熱量測定機構４０およびウォッベ指数計算機構５０とが共通のハウジング２１内に配設されてなる構成のものである。
このウォッベ指数計算機構５０において算出された対象ガスのウォッベ指数の値は、そのウォッベ指数の値のデータがデータ送信路５２を介して表示部５５に送信され、この表示部５５において表示されることとなる。また表示部５５においては、対象ガスのウォッベ指数の値と共に、比重測定機構３０において得られた対象ガスの比重の値および熱量測定機構４０において得られた対象ガスの熱量の値が表示される。
図５において、３８は、比重測定機構３０において得られた比重の値のデータをウォッベ指数計算機構５０に送信するためのデータ送信路であり、３９は、比重測定機構３０において得られた比重の値のデータを表示部５５に送信するためのデータ送信路であり、４８は、熱量測定機構４０において得られた熱量の値のデータをウォッベ指数計算機構５０に送信するためのデータ送信路であり、４９は、熱量測定機構４０において得られた熱量の値のデータを表示部５５に送信するためのデータ送信路である。
【００４２】
（比重測定機構）
比重測定機構３０としては、特定の比重測定方法によって対象ガスの比重を測定することのできる構成を有するものが用いられる。
比重測定機構３０の具体例としては、図６に示すように、対象ガスの屈折率の値から求められる屈折率換算比重Ｄｎを得るための屈折率換算比重測定機構３１と、当該対象ガスの音速の値から求められる音速換算比重Ｄｓを得るための音速換算比重測定機構３４と共に、特定の比重測定方法により、屈折率換算比重Ｄｎと音速換算比重Ｄｓとに基づいて対象ガスの比重Ｄａの値を算出するための比重計算機構３７とを備えてなる装置、すなわち本発明の燃焼性ガスの比重測定装置（以下、「特定の比重測定装置」ともいう。）が挙げられる。
図６において、２６は、ハウジング２１に形成されたガス導入口を介して、当該ハウジング２１内に導入された対象ガスを、屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４の各々に供給するための分岐構造を有するガス流路である。また、３３ａは、屈折率換算比重測定機構３１において得られた屈折率換算比重Ｄｎのデータを比重計算機構３７に送信するためのデータ送信路であり、３６ａは、音速換算比重測定機構３４において得られた音速換算比重Ｄｓのデータを比重計算機構３７に送信するためのデータ送信路である。
【００４３】
この図の例においては、音速換算比重測定機構３４としては、例えば図２または図３に示されるような超音波式ガス比重計であって、音速測定手段３５によって対象ガス中における音波の伝播速度（対象ガスの音速）を測定し、その音速の値に基づいて、音速−比重換算処理手段３６により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された特定ガス（具体的には、例えばパラフィン系炭化水素ガス）における音速と比重との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、得られた音速の値が特定ガスの音速である仮定して対照することにより比重の値（音速換算比重Ｄｓ）を求める構成を有するものが用いられている。図６において、３５ａは、音速測定手段３５において得られた音速の値のデータを音速−比重換算処理手段３６に送信するためのデータ送信路である。
また、屈折率換算比重測定機構３１としては、例えば図４に示されるような屈折率式比重計であって、屈折率測定手段３２によって対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値に基づいて、屈折率−比重換算処理手段３３により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された特定ガス（具体的には、例えばパラフィン系炭化水素ガス）における屈折率と比重との相関関係を利用し、当該相関関係に対して、得られた屈折率の値が特定ガスの屈折率である仮定して対照することにより比重の値（屈折率換算比重Ｄｎ）を求める構成を有するものが用いられている。図６において、３２ａは、屈折率測定手段３２において得られた屈折率の値のデータを屈折率−比重換算処理手段３３に送信するためのデータ送信路である。
また、比重計算機構２７としては、例えばパーソナルコンピュータ、演算機能付レコーダなどを用いることができる。
【００４４】
このような構成を有する比重測定機構３０においては、屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４の各々に対して、これらの屈折率換算比重測定機構３１および音速換算比重測定機構３４に共通のガス流路２６を介して対象ガスが同時に供給され、屈折率換算比重測定機構３１においては、屈折率測定手段３２にて屈折率が測定されることによって屈折率換算比重Ｄｎが求められ、一方、音速換算比重測定機構３４においては、音速測定手段３５にて音速が測定されることによって音速換算比重Ｄｓが求められる。そして、屈折率換算比重測定機構３１において得られた屈折率換算比重Ｄｎのデータが、データ送信路３３ａを介して比重計算機構３７に送信され、また音速換算比重測定機構３４において得られた音速換算比重Ｄｓのデータが、データ送信路３６ａを介して比重計算機構３７に送信されることにより、比重計算機構３７において、屈折率換算比重Ｄｎと音速換算比重Ｄｓとに基づいて、上記の数式（１）により、補正因子ｘとして選択された値を用いて比重Ｄａの値が算出される。
【００４５】
（熱量測定機構）
熱量測定機構４０としては、対象ガスの熱量を測定することのできるものであれば、種々の構成を有するものを用いることができる。
熱量測定機構４０の具体例としては、熱量と特定の対応関係を有する物性値の１つを測定し、その測定値に基づいて熱量の値（換算熱量）を求める構成の装置、例えば特開２００９−４２２１６号公報および特開２０１０−１７５２６１号公報に開示されているような、２つの換算熱量に基づいて演算によって熱量の値（演算熱量）を求める構成の装置などが挙げられる。これらのうちでは、熱量の値として、対象ガスの組成によらずに対象ガスの熱量の真値との差の小さい値を得ることができることから、２つの換算熱量に基づいて演算熱量を求める構成の装置が好ましい。
【００４６】
熱量と特定の対応関係を有する物性値の１つを測定し、その測定値に基づいて換算熱量を求める構成の装置の具体例としては、下記の（１−１）〜（１−３）の装置が挙げられる。
【００４７】
（１−１）対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値に基づいて熱量の値（屈折率換算熱量Ｑｎ）を求める構成を有する装置。
具体的には、例えば屈折率測定手段によって対象ガスの屈折率を測定し、その屈折率の値に基づいて、屈折率−熱量換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された、屈折率と熱量との対応関係（例えば、パラフィン系炭化水素ガスにおける屈折率と熱量との相関関係）を利用することによって屈折率換算熱量Ｑｎを求める構成を有する装置などが挙げられる。
【００４８】
（１−２）対象ガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率の値に基づいて熱量の値（熱伝導率換算熱量Ｑｔ）を求める構成を有する装置。
具体的には、例えば熱伝導率測定手段によって対象ガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率の値に基づいて、熱伝導率−熱量換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された、熱伝導率と熱量との対応関係（例えば、パラフィン系炭化水素ガスにおける熱伝導率と熱量との相関関係）を利用することによって熱伝導率換算熱量Ｑｔを求める構成を有する装置などが挙げられる。
【００４９】
（１−３）対象ガスの音速を測定し、その音速の値に基づいて熱量の値（音速換算熱量Ｑｓ）を求める構成を有する装置。
具体的には、例えば音速測定手段によって対象ガスの音速を測定し、その音速の値に基づいて、音速−熱量換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された、音速と熱量との対応関係（例えば、パラフィン系炭化水素ガスにおける音速と熱量との相関関係）を利用することによって音速換算熱量Ｑｓを求める構成を有する装置、また、音速測定手段によって対象ガスの音速を測定し、その音速の値に基づいて、密度算出処理手段によって下記の数式（２）にて当該対象ガスの密度の値を算出し、更に得られた密度の値に基づいて、密度−熱量換算処理手段により、例えばグラフ化することなどによって予め取得された、密度と熱量との対応関係（例えば、パラフィン系炭化水素ガスにおける密度と熱量との相関関係）を利用することによって音速換算熱量Ｑｓを求める構成を有する装置などが挙げられる。
ここに、下記の数式（２）において、γは比熱比、Ｒは気体定数、Ｔは対象ガスの温度、ｃは対象ガスの音速を示す。
【００５０】
数式（２）:
密度＝γＲＴ／ｃ2 
【００５１】
これらの（１−１）〜（１−３）の装置においては、熱量と特定の対応関係を有する物性値を測定するための測定手段に対して、比重測定機構３０を構成する屈折率測定手段３２および音速測定手段３５と共通のガス導入口およびガス流路を介して対象ガスが供給されることが好ましい。
このように、熱量測定機構４０を構成する測定手段と比重測定機構３０を構成する測定手段とに共通のガス導入口およびガス流路を設けることにより、ウォッベ指数測定装置２０自体の設計の自由度が大きくなると共に、ウォッベ指数測定装置２０を構成する複数の測定手段に対して対象ガスを同時に供給することができる。
【００５２】
これらの（１−１）〜（１−３）の装置うちでは、屈折率換算熱量Ｑｎを求める構成の装置（（１−１）の装置）、および音速換算熱量Ｑｓを求める構成の装置（（１−３）の装置）が好ましい。
熱量測定機構４０として屈折率換算熱量Ｑｎを求める構成の装置を用いる場合には、図７に示すように、比重測定機構３０を構成する屈折率測定手段３２において測定される屈折率の値のデータを利用することによって屈折率換算熱量Ｑｎを得ることができるため、ウォッベ指数測定装置２０の構成部材数を低減することができることから装置の小型化を図ることができる。
図７において、４１は、比重測定機構３０における屈折率測定手段３２からデータ送信路３２ｂを介して送信される対象ガスの屈折率の値のデータに基づいて熱量の値を求めるための屈折率−熱量換算処理手段である。
また、熱量測定機構４０として音速換算熱量Ｑｓを求める構成のものを用いる場合には、比重測定機構３０を構成する音速測定手段３５において測定される音速の値のデータを利用することによって音速換算熱量Ｑｓを得ることができるため、ウォッベ指数測定装置２０の構成部材数を低減することができることから装置の小型化を図ることができる。
【００５３】
また、２つの換算熱量の値に基づいて演算熱量を求める構成の装置の具体例としては、下記の（２−１）および（２−２）の装置が挙げられる。
【００５４】
（２−１）音速換算熱量Ｑｓと、屈折率換算熱量Ｑｎとに基づいて熱量（演算熱量Ｑｓｎ）を求める構成を有する装置。
具体的には、例えば音速測定手段によって測定された対象ガスの音速の値に基づいて音速−熱量換算処理手段によって得られた音速換算熱量Ｑｓと、屈折率測定手段によって測定された対象ガスの屈折率の値に基づいて屈折率−熱量換算処理手段によって得られた屈折率換算熱量Ｑｎとに基づいて、熱量計算機構により、下記の数式（３）により、補正因子α１として１．１〜４．２の範囲内、好ましくは２．４０〜２．６０の範囲内において選択される値を用いる条件にて対象ガスの演算熱量Ｑｎｓを算出する構成を有する装置などが挙げられる。
【００５５】
数式（３）：
Ｑｎｓ＝Ｑｎ−〔（Ｑｎ−Ｑｓ）／（１−α１）〕
【００５６】
（２−２）熱伝導率換算熱量Ｑｔと、屈折率換算熱量Ｑｎとに基づいて熱量の値（演算熱量Ｑｔｎ）を求める構成を有する装置。
具体的には、例えば熱伝導率測定手段によって測定された対象ガスの熱伝導率の値に基づいて熱伝導率−熱量換算処理手段によって得られた熱伝導率換算熱量Ｑｔと、屈折率測定手段によって測定された対象ガスの屈折率の値に基づいて屈折率−熱量換算処理手段によって得られた屈折率換算熱量Ｑｎとに基づいて、熱量計算機構により、下記の数式（４）により、補正因子α２として、１．５〜４．８の範囲内、好ましくは２．２１〜２．７５の範囲内において選択される値を用いる条件にて対象ガスの演算熱量Ｑｎｔを算出する構成を有する装置などが挙げられる。
【００５７】
数式（４）：
Ｑｎｔ＝Ｑｎ−〔（Ｑｎ−Ｑｔ）／（１−α２）〕
【００５８】
これらの（２−１）および（２−２）の装置のうちでは、演算熱量Ｑｎｓを求める構成の装置（（２−１）の装置）が好ましい。
熱量測定機構３０として演算熱量Ｑｎｓを求める構成の装置を用いる場合には、図８に示すように、比重測定機構３０を構成する屈折率測定手段３２および音速測定手段３５において測定される屈折率の値のデータおよび比重の値のデータを利用することによって屈折率換算熱量Ｑｎおよび音速換算熱量Ｑｓを得ることができるため、ウォッベ指数測定装置２０の構成部材数を低減することができることから装置の小型化を図ることができる。
図８において、４１は、比重測定機構３０における屈折率測定手段３２からデータ送信路３２ｂを介して送信される対象ガスの屈折率の値のデータに基づいて熱量の値を求めるための屈折率−熱量換算処理手段であり、４２は、比重測定機構３０における音速測定手段３５からデータ送信路３５ｂを介して送信される対象ガスの音速の値のデータに基づいて熱量の値を求めるための音速−熱量換算処理手段であり、４５は、音速−熱量換算処理手段４２からデータ送信路４２ａを介して送信される音速換算熱量Ｑｓのデータと、屈折率−熱量換算処理手段４１からデータ送信路４１ａを介して送信される屈折率換算熱量Ｑｎのデータとに基づいて対象ガスの演算熱量Ｑｎｓを算出するための熱量計算機構である。
【００５９】
（計算機構）
ウォッベ指数計算機構５０としては、比重測定機構３０において得られる比重Ｄａの値と、熱量測定機構４０において得られる熱量Ｑの値とに基づいてウォッベ指数の値を算出することのできる構成のものが用いられる。
ここに、ウォッベ指数とは、下記の数式（５）により算出される値である。
【００６０】
数式（５）：
ウォッベ指数（ＷＩ）＝Ｑ／Ｄａ1/2
【００６１】
具体的に、ウォッベ指数計算機構５０としては、例えばパーソナルコンピュータ、演算機能付レコーダなどを用いることができる。
【００６２】
このような構成を有するウォッベ指数測定装置２０においては、ハウジング２１のガス導入口から当該ハウジング２１内に対象ガスを導入し、ガス流路２６を介して、比重測定機構３０を構成する対象ガスの物性値を測定する測定手段（具体的には、屈折率測定手段３２および音速測定手段３５）と、必要に応じて、熱量測定機構４０を構成する対象ガスの物性値を測定する測定手段とに対象ガスを供給することにより、比重測定機構３０においては比重Ｄａの値が求められ、一方、熱量測定機構４０においては熱量Ｑの値が求められる。そして、比重測定機構３０において得られた比重Ｄａの値のデータが、データ送信路３８を介してウォッベ指数計算機構５０に送信され、また熱量測定機構４０において得られた熱量Ｑの値のデータが、データ送信路４８を介してウォッベ指数計算機構５０に送信されることにより、当該計算機構５０において、比重Ｄａの値と熱量Ｑの値とに基づいて、上記の数式（５）によってウォッベ指数の値が算出される。このようにして得られた比重Ｄａの値、熱量Ｑの値およびウォッベ指数ＷＩの値は、各々、データ送信路３９、４９、５２を介して表示部５５に送信され、この表示部５５において表示される。
【００６３】
以上のようなウォッベ指数測定装置２０は、炭化水素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスのうちの一種の可燃性ガスまたは二種以上の可燃性ガスが組み合わされてなる燃焼性ガスを対象ガスとするものであるが、この対象ガスを構成する燃焼性ガスには、その他の成分として、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一種のガスが混入ガスとして含有されてなるものであってもよい。
【００６４】
対象ガスの具体例としては、例えば天然ガス、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスなどが挙げられる。これらのガスは、パラフィン系炭化水素ガスおよび水素ガスなどの特定ガスと共に、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスなどの混入ガスが含有されてなるものである。
【００６５】
このウォッベ指数測定装置２０は、比重測定機構３０、熱量測定機構４０およびウォッベ指数計算機構５０が共通のハウジング２１に配設されてなる構成のものであることから、測定に際して測定システムの構築および操作が簡便となって相当の時間を要することがなく、また連続的に測定を行うことができる。しかも、比重測定機構３０を構成する屈折率測定手段３２および音速測定手段３５、および熱量測定機構４０において必要により設けられる対象ガスの物性値を測定する測定手段の各々に対して、ハウジング２１に設けられたガス導入口からガス流路２６を介して対象ガスを供給することにより、各測定手段に対して対象ガスを同時に供給することができることから、ウォッベ指数の算出に供する熱量の値と比重の値との間にタイムラグが生じることを防止することができる。
しかも、比重測定機構３０が、屈折率換算比重測定機構３１において得られる屈折率換算比重Ｄｎと、音速換算比重測定機構３４において得られる音速換算比重Ｄｓとに基づいて、特定の計算式により、補正因子ｘとして特定の範囲内の値を用いて対象ガスの比重Ｄａの値を算出する構成のものであるため、対象ガスに、特定ガスと共に、当該特定ガスと同様の特性を有さない混入ガスが含有されている場合であっても、あるいは混入ガスのみが含有されている場合であっても、混入ガスが含有されていることに起因して、屈折率換算比重Ｄｎに生じる当該対象ガスの比重の真値との差と、音速換算比重Ｄｓに生じる当該対象ガスの比重の真値との差とが、これらの２つの値の真値との差の関係に基づいて適切に補正される。その結果、ウォッベ指数計算機構５０においてウォッベ指数を求めるために用いられる対象ガスの比重Ｄａの値が、対象ガスの組成によらず当該対象ガスの比重の真値との差が小さい値、すなわち当該対象ガスの比重の真値に近似するものとなる。
従って、ウォッベ指数測定装置２０によれば、対象ガスの組成にかかわらずに高い信頼性で連続的に測定を行うことができると共に、短時間のうちにウォッベ指数の値を得ることができる。
【００６６】
このウォッベ指数測定装置２０においては、対象ガスが、特定ガスと混入ガスとが未知の割合で含有されているガス、具体的には、ガス田から産出された直後の天然ガス、あるいはコークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、炭鉱ガスおよびバイオガスなどであっても、その対象ガスの比重を高い信頼性で測定することができる。
また、ウォッベ指数測定装置２０は、対象ガスが、例えばＬＮＧとＬＰＧとの混合ガスよりなる都市ガスなどの特定ガス（具体的には、パラフィン系炭化水素ガス）のみよりなるものである場合であっても、あるいは混入ガスのみよりなるものである場合（例えば、一酸化炭素ガスと、その他の混入ガスとの混合ガスよりなる場合）であっても、高い信頼性で比重の測定を行うことができる。
更に、ウォッベ指数測定装置２０によれば、対象ガスの組成によらずに得られるウォッベ指数の値が当該対象ガスのウォッベ指数の真値との差が小さいものとなることから、例えば環境条件、ガスパイプライン１２における流通ガスの供給切替などの諸事情によって対象ガス中における混入ガスの種類および濃度などが大きく変化した場合であってもその変化に対応することができる。
【００６７】
以上、本発明について、具体的には本発明の燃焼性ガスの比重測定方法および本発明の燃焼性ガスの比重測定装置並びに本発明の燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置について具体的に説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば燃焼性ガスの比重測定方法は、屈折率換算比重測定機構と音速換算比重測定機構と比重計算機構とを合わせて備えてなる装置によって実施されることに限定されず、屈折率換算比重Ｄｎと音速換算比重Ｄｓとに基づいて、上記の数式（１）により、補正因子ｘとして２．４〜９．３の範囲内において選択される値を用いる条件にて対象ガスの比重Ｄａの値を算出するのであれば、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓを得るための装置が一体化されておらずに個別であってもよく、更に対象ガスの比重Ｄａの値を算出する手法が演算機などによる自動計算であっても、あるいは手動による計算であってもよい。
【００６８】
また、燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置においては、比重測定機構、熱量測定機構およびウォッベ指数計算機構が共有のハウジング内に配設されていれば、これらの機構の各々が着脱自在に設けられてなる構成のものであってもよい。このような場合においては、各機構のメンテナンスを容易に行うことができる。
また、燃焼性ガスのウォッベ指数測定装置は、ハウジングに複数のガス導入口が設けられており、比重測定機構および熱量測定機構を構成する対象ガスの物性値を測定する測定手段の各々に対して個別に対象ガスが供給される構成のものであってもよい。
【００６９】
以下、本発明の実験例について説明する。
【００７０】
〔実験例１〕
窒素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガスおよび一酸化炭素ガスを試料ガスとし、この試料ガスの各々を、屈折率式比重計および音速式比重計によって測定し、屈折率式比重計の測定値と試料ガスの比重の真値との差（以下、「屈折率計誤差値」ともいう。）と、音速式比重計の測定値と試料ガスの比重の真値との差（以下、「音速計誤差値」ともいう。）との比（屈折率計誤差値／音速計誤差値）（以下、「誤差比」ともいう。）を算出した。結果を下記表１に示す。
ここに、「屈折率計誤差値」および「音速誤差値」とは、各々、試料ガスがパラフィン系炭化水素ガスに含有されている場合において、試料ガスとパラフィン系炭化水素ガスとの混合ガスの比重を屈折率式比重計および音速式比重計の各々を用いて測定した際にその測定値に生じうる、試料ガス１体積％当たりの混合ガスの比重の真値との差を示す値である。
【００７１】
【表１】
2012066828.tif 000003
【００７２】
以上の表１の結果から、窒素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガスおよび一酸化炭素ガスのいずれの試料ガスにおいても、音速計誤差値に比して屈折率計誤差値の方が大きく、また音速計誤差値に対する屈折率計誤差値の比（誤差比）が試料ガスの種類によらずに狭い範囲内の数値となる、すなわち試料ガスの組成によらずに近似した値となることが明らかである。
【００７３】
〔実験例２〕
図９に示すような、屈折率式比重計８１と音速式比重計８２とが試料ガス供給路８８によって直列に接続されており、この屈折率式比重計８１および音速式比重計８２の各々に対して試料ガスを供給して比重を測定するための比重測定用システムを用意した。この比重測定用システムを用い、ボンベ８５から供給される比重０．６３５の天然ガスに、容積２Ｌのバッファタンク８６を介して、メタンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガスおよびメタンガスとエタンガスの混合ガスのいずれか１種が混入された５種類のガスを試料ガスとし、それらの各試料ガスについて、屈折率式比重計８１および音速式比重計８２によって、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓを測定した。そして、屈折率式比重計８１において測定された屈折率換算比重Ｄｎから各試料ガスの比重の真値を算出し、その比重の真値と、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓとの差を確認した。結果を図１０に示す。
ここに、屈折率式比重計８１および音速式比重計８２による試料ガスの測定は、メタンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガスおよびメタンガスとエタンガスの混合ガスをこの順に混入することによって行った。また、各試料ガスの測定は、バッファタンク８６内に、メタンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガスおよびメタンガスとエタンガスの混合ガスが、それぞれガス缶８９によって注入されてから当該バッファタンク８６内が再び天然ガスに置換されるまでの間にわたって行った。
図１０においては、屈折率式比重計８１において得られた屈折率換算比重Ｄｎと試料ガスの比重の真値との差の値を三角プロット（▲）で示し、音速式比重計８２において得られた音速換算比重Ｄｓと試料ガスの比重の真値との差の値を四角プロット（■）で示した。なお、図１０においては、屈折率換算比重Ｄｎと試料ガスの比重の真値との差の値を示す曲線状の三角プロット群に「Ｄｎ」、音速換算比重Ｄｓと試料ガスの比重の真値との差の値を示す曲線状の四角プロット群に「Ｄｓ」の符号を付した。
【００７４】
以上の図１０の結果から、メタンガス、水素ガスおよびメタンガスとエタンガスとの混合ガスが混入された場合においては、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓのいずれにも試料ガスの比重の真値との間に差が殆ど生じず、また、窒素ガスおよび二酸化炭素ガスが混入された場合においては、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓのいずれにも試料ガスの比重の真値との間に大きな差が生じることが確認された。
【００７５】
また、各試料ガスの各々について、屈折率式比重計８１に係る屈折率換算比重Ｄｎと、音速式比重計８２に係る音速換算比重Ｄｓとに基づいて、上記の数式（１）により、補正因子ｘが６.００の条件にて比重Ｄａの値を算出し、その比重Ｄａの値と、試料ガスの比重の真値との差を確認したところ、比重Ｄａの値が、屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓのいずれに比しても試料ガスの比重の真値との間における差が小さい値であることが確認された。結果を図１０に併せて示す。
図１０において、比重Ｄａの値と試料ガスの比重の真値との差の値を丸プロット（●）で示した。なお、図１０においては、比重Ｄａの値と試料ガスの比重の真値との差の値を示す曲線状の丸プロット群に「Ｄａ」の符号を付した。
【００７６】
この実験例２の結果から、対象ガスの屈折率換算比重Ｄｎおよび音速換算比重Ｄｓに基づいて、上記の数式（１）によって補正因子ｘとして特定の範囲内の値を用いて比重Ｄａの値を算出することにより、混入ガスの組成および対象ガスの組成にかかわらず、高い信頼性で対象ガスの比重を測定することができる、ということが確認された。
【符号の説明】
【００７７】
１０    比重測定装置
１２    ガスパイプライン
１６    ガス流路
１８    表示部
１９    データ送信路
２０    ウォッベ指数測定装置
２１    ハウジング
２６    ガス流路
３０    比重測定機構
３１    屈折率換算比重測定機構
３２    屈折率測定手段
３２ａ，３２ｂ    データ送信路
３３    屈折率−比重換算処理手段
３３ａ    データ送信路
３４    音速換算比重測定機構
３５    音速測定手段
３５ａ，３５ｂ    データ送信路
３６    音速−比重換算処理手段
３６ａ    データ送信路
３７    比重計算機構
３８，３９    データ送信路
４０    熱量測定機構
４１    屈折率−熱量換算処理手段
４１ａ    データ送信路
４２    音速−熱量換算処理手段
４２ａ    データ送信路
４５    熱量計算機構
４８，４９    データ送信路
５０    ウォッベ指数計算機構
５２    データ送信路
５５    表示部
６１    測定管
６１Ａ    ガス導入口
６１Ｂ    ガス排出口
６２Ａ    超音波発信用素子
６２Ｂ    超音波受信用素子
６５    測定管
６５Ａ    ガス導入口
６５Ｂ    ガス排出口
６６    圧電素子
７１    チャンバ
７２    対象ガス用セル部
７３Ａ，７３Ｂ    標準ガス用セル部
７４    光源
７５    平行平面鏡
７６    干渉縞検出手段
７７    平面鏡
７８    プリズム
７９    集光レンズ
８１    屈折率式比重計
８２    音速式比重計
８５    ボンベ
８６    バッファタンク
８８    試料ガス供給路
８９    ガス缶
【図１】
2012066828.tif 000005
【図２】
2012066828.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012066828.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012066828.tif 000014
【国際調査報告】
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2012066828.tif 000016
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