(57)【要約】【課題】ガスの特性を容易に測定可能なカロリー成分濃度測定システムを提供する。【解決手段】発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構１０と、複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存する濃度算出式記憶装置４５２と、カロリー成分濃度算出式の複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度を算出する濃度算出部３５５と、を備えるカロリー成分濃度測定システムを提供する。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の混合ガスのそれぞれを加熱する発熱素子と、
前記発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの前記複数の混合ガスのそれぞれの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、
前記複数の混合ガスのそれぞれの既知のカロリー成分濃度の値、及び前記複数の発熱温度に対して計測された放熱係数又は熱伝導率の値に基づいて、前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成するカロリー成分濃度算出式作成部と、
を備える、カロリー成分濃度算出式作成システム。
【請求項２】
複数種類のガス成分を含む複数の混合ガスを準備することと、
発熱素子を複数の発熱温度で発熱させたときの前記複数の混合ガスのそれぞれの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、
前記複数の混合ガスのそれぞれの既知のカロリー成分濃度の値、及び前記複数の発熱温度に対して計測された放熱係数又は熱伝導率の値に基づいて、前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成することと、
を含む、カロリー成分濃度算出式の作成方法。
【請求項３】
発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、
前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、
前記カロリー成分濃度算出式の前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、
を備える、カロリー成分濃度測定システム。
【請求項４】
発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、
前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、
前記カロリー成分濃度算出式の前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、
を含む、カロリー成分濃度の測定方法。
【請求項５】
発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、
前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、
前記カロリー成分濃度算出式の前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、
前記計測対象混合ガスの流量を検出する流量センサと、
前記計測対象混合ガスの流量の検出値と、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、前記計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出する熱量流量算出部と、
を備える、流量測定システム。
【請求項６】
発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、
前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、
前記カロリー成分濃度算出式の前記複数の発熱温度に対する前記放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、前記複数の発熱温度に対する前記計測対象混合ガスの前記放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、
前記計測対象混合ガスの流量を検出することと、
前記計測対象混合ガスの流量の検出値と、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、前記計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出することと、
を含む、流量の測定方法。
【請求項７】
複数の混合ガスのそれぞれが注入される容器と、
前記容器に配置された測温素子と、
前記容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、
前記複数の混合ガスのそれぞれの温度に依存する前記測温素子からの電気信号の値と、
前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、
前記複数の混合ガスの既知のカロリー成分濃度の値、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号の値に基づいて、前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成するカロリー成分濃度算出式作成部と、
を備える、カロリー成分濃度算出式作成システム。
【請求項８】
複数の混合ガスを用意することと、
前記複数の混合ガスのそれぞれの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、
前記複数の混合ガスのそれぞれに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、
前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値を得ることと、
前記複数の混合ガスの既知のカロリー成分濃度の値、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号の値に基づいて、前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成することと、
を含む、カロリー成分濃度算出式の作成方法。
【請求項９】
カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスが注入される容器と、
前記容器に配置された測温素子と、
前記容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、
前記計測対象混合ガスの温度に依存する前記測温素子からの電気信号の値と、前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、
前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、
前記カロリー成分濃度算出式の前記測温素子からの電気信号の独立変数、及び前記発熱素子からの電気信号の独立変数に、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記前記発熱素子からの電気信号の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、
を備える、カロリー成分濃度測定システム。
【請求項１０】
カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスを用意することと、
前記計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、
前記計測対象混合ガスに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、
前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値を得ることと、
前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、
前記カロリー成分濃度算出式の前記測温素子からの電気信号の独立変数、及び前記発熱素子からの電気信号の独立変数に、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記発熱素子からの電気信号の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、
を含む、カロリー成分濃度の測定方法。
【請求項１１】
カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスが注入される容器と、
前記容器に配置された測温素子と、
前記容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、
前記計測対象混合ガスの温度に依存する前記測温素子からの電気信号の値と、前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、
前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、
前記カロリー成分濃度算出式の前記測温素子からの電気信号の独立変数、及び前記発熱素子からの電気信号の独立変数に、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記前記発熱素子からの電気信号の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、
前記計測対象混合ガスの流量を検出する流量センサと、
前記計測対象混合ガスの流量の検出値と、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、前記計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出する熱量流量算出部と、
を備える、流量測定システム。
【請求項１２】
カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスを用意することと、
前記計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、
前記計測対象混合ガスに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、
前記複数の発熱温度のそれぞれにおける前記発熱素子からの電気信号の値を得ることと、
前記測温素子からの電気信号及び前記複数の発熱温度における前記発熱素子からの電気信号を独立変数とし、前記カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、
前記カロリー成分濃度算出式の前記測温素子からの電気信号の独立変数、及び前記発熱素子からの電気信号の独立変数に、前記測温素子からの電気信号の値、及び前記発熱素子からの電気信号の値を代入し、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、
前記計測対象混合ガスの流量を検出することと、
前記計測対象混合ガスの流量の検出値と、前記計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、前記計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出することと、
を含む、流量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス検査技術に係り、カロリー成分濃度測定システム、及び流量測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合ガスの発熱量を求める際には、高価なガスクロマトグラフィ装置等を用いて混合ガスの成分を分析する必要がある。また、混合ガスの熱伝導率及び混合ガスにおける音速を測定することにより、混合ガスに含まれるメタン（ＣＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、窒素（Ｎ2）、及び炭酸ガス（ＣＯ2）の成分比率を算出し、混合ガスの発熱量を求める方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、特許文献１に開示された方法は、熱伝導率を測定するためのセンサの他に、音速を測定するための高価な音速センサが必要である。そのため、混合ガスの発熱量を求めることは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５１４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
混合ガスの発熱量に限らず、従来、混合ガスの温度拡散率及びカロリー成分濃度等の特性を測定することは容易ではない。そこで、本発明は、ガスの特性を容易に測定可能なカロリー成分濃度測定システム及び流量測定システムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施の態様によれば、（ａ）複数の混合ガスのそれぞれを加熱する発熱素子と、（ｂ）発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの複数の混合ガスのそれぞれの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、（ｃ）複数の混合ガスのそれぞれの既知のカロリー成分濃度の値、及び複数の発熱温度に対して計測された放熱係数又は熱伝導率の値に基づいて、複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成するカロリー成分濃度算出式作成部と、を備えるカロリー成分濃度算出式作成システムが提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、（ａ）複数種類のガス成分を含む複数の混合ガスを準備することと、（ｂ）発熱素子を複数の発熱温度で発熱させたときの複数の混合ガスのそれぞれの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、（ｃ）複数の混合ガスのそれぞれの既知のカロリー成分濃度の値、及び複数の発熱温度に対して計測された放熱係数又は熱伝導率の値に基づいて、複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成することと、を含むカロリー成分濃度算出式の作成方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、（ａ）発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、（ｂ）複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、（ｃ）カロリー成分濃度算出式の複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、を備えるカロリー成分濃度測定システムが提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、（ａ）発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、（ｂ）複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、（ｃ）カロリー成分濃度算出式の複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、を含むカロリー成分濃度の測定方法が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、（ａ）発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測する計測機構と、（ｂ）複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、（ｃ）カロリー成分濃度算出式の複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、（ｄ）計測対象混合ガスの流量を検出する流量センサと、（ｅ）計測対象混合ガスの流量の検出値と、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出する熱量流量算出部と、を備える流量測定システムが提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、（ａ）発熱素子が複数の発熱温度で発熱したときの計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を計測することと、（ｂ）複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、（ｃ）カロリー成分濃度算出式の複数の発熱温度に対する放熱係数又は熱伝導率の独立変数に、複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数又は熱伝導率の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、（ｄ）計測対象混合ガスの流量を検出することと、（ｅ）計測対象混合ガスの流量の検出値と、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出することと、を含む流量の測定方法が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、（ａ）複数の混合ガスのそれぞれが注入される容器と、（ｂ）容器に配置された測温素子と、（ｃ）容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、（ｄ）複数の混合ガスのそれぞれの温度に依存する測温素子からの電気信号の値と、複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、（ｅ）複数の混合ガスの既知のカロリー成分濃度の値、測温素子からの電気信号の値、及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号の値に基づいて、測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成するカロリー成分濃度算出式作成部と、を備えるカロリー成分濃度算出式作成システムが提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、（ａ）複数の混合ガスを用意することと、（ｂ）複数の混合ガスのそれぞれの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、（ｃ）複数の混合ガスのそれぞれに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、（ｄ）複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値を得ることと、（ｅ）複数の混合ガスの既知のカロリー成分濃度の値、測温素子からの電気信号の値、及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号の値に基づいて、測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成することと、を含むカロリー成分濃度算出式の作成方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、（ａ）カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスが注入される容器と、（ｂ）容器に配置された測温素子と、（ｃ）容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、（ｄ）計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値と、複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、（ｅ）測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、（ｆ）カロリー成分濃度算出式の測温素子からの電気信号の独立変数、及び発熱素子からの電気信号の独立変数に、測温素子からの電気信号の値、及び発熱素子からの電気信号の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、を備えるカロリー成分濃度測定システムが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、（ａ）カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスを用意することと、（ｂ）計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、（ｃ）計測対象混合ガスに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、（ｄ）複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値を得ることと、（ｅ）測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、（ｆ）カロリー成分濃度算出式の測温素子からの電気信号の独立変数、及び発熱素子からの電気信号の独立変数に、測温素子からの電気信号の値、及び発熱素子からの電気信号の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、を含むカロリー成分濃度の測定方法が提供される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、（ａ）カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスが注入される容器と、（ｂ）容器に配置された測温素子と、（ｃ）容器に配置された、複数の発熱温度で発熱する発熱素子と、（ｄ）計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値と、複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値と、を計測する計測部と、（ｅ）測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存するカロリー成分濃度算出式記憶装置と、（ｆ）カロリー成分濃度算出式の測温素子からの電気信号の独立変数、及び発熱素子からの電気信号の独立変数に、測温素子からの電気信号の値、及び発熱素子からの電気信号の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出するカロリー成分濃度算出部と、（ｇ）計測対象混合ガスの流量を検出する流量センサと、（ｈ）計測対象混合ガスの流量の検出値と、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出する熱量流量算出部と、を備える、流量測定システムが提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、（ａ）カロリー成分濃度が未知の計測対象混合ガスを用意することと、（ｂ）計測対象混合ガスの温度に依存する測温素子からの電気信号の値を得ることと、（ｃ）計測対象混合ガスに接する発熱素子を複数の発熱温度で発熱させることと、（ｄ）複数の発熱温度のそれぞれにおける発熱素子からの電気信号の値を得ることと、（ｅ）測温素子からの電気信号及び複数の発熱温度における発熱素子からの電気信号を独立変数とし、カロリー成分濃度を従属変数とするカロリー成分濃度算出式を用意することと、（ｆ）カロリー成分濃度算出式の測温素子からの電気信号の独立変数、及び発熱素子からの電気信号の独立変数に、測温素子からの電気信号の値、及び発熱素子からの電気信号の値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の値を算出することと、（ｇ）計測対象混合ガスの流量を検出することと、（ｈ）計測対象混合ガスの流量の検出値と、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の算出値と、に基づいて、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量を算出することと、を含む流量の測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガスの特性を容易に測定可能なカロリー成分濃度測定システム、及び流量測定システムを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る発熱素子に関する回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る測温素子に関する回路図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、ガスの放熱係数の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式作成システムの第１の模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式作成システムの第２の模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式の作成方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る温度拡散率測定システムを示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る温度拡散率の測定方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの組成を示す表である。
【図１２】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数の真値と、算出値と、の関係を示す表である。
【図１３】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数の真値と、算出値と、の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る温度拡散率算出式作成システムの模式図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る温度拡散率測定システムを示す模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式作成システムの模式図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式の作成方法を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度測定システムの模式図である。
【図１９】本発明の第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度の測定方法を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第５及び第６の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの組成を示す表である。
【図２１】本発明の第５及び第６の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスのアルカン濃度の真値と、算出値と、の関係を示す表である。
【図２２】本発明の第５及び第６の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスのアルカン濃度の真値と、算出値と、の関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の第７の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式作成システムの模式図である。
【図２４】本発明の第８の実施の形態に係るカロリー成分濃度測定システムの模式図である。
【図２５】本発明の第９の実施の形態に係る比熱容量算出式作成システムの模式図である。
【図２６】本発明の第９の実施の形態に係る比熱容量算出式の作成方法を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の第１０の実施の形態に係る比熱容量測定システムの模式図である。
【図２８】本発明の第１０の実施の形態に係る比熱容量の測定方法を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第９及び第１０の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの熱伝導率で割られた比熱容量の真値と、算出値と、の関係を示す表である。
【図３０】本発明の第９及び第１０の実施の形態に係る実施例で用いたサンプル混合ガスの熱伝導率で割られた比熱容量の真値と、算出値と、の関係を示すグラフである。
【図３１】本発明の第１１の実施の形態に係る比熱容量算出式作成システムの模式図である。
【図３２】本発明の第１２の実施の形態に係る比熱容量測定システムの模式図である。
【図３３】本発明の第１３の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図３４】本発明の第１３の実施の形態に係る流量計の模式図である。
【図３５】本発明の第１３の実施の形態に係るマイクロチップの斜視図である。
【図３６】本発明の第１３の実施の形態に係るマイクロチップの図３５のＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ方向から見た断面図である。
【図３７】本発明の第１３の実施の形態に係る混合ガスの組成を示す表である。
【図３８】本発明の第１３の実施の形態に係る混合ガスの流量の検出誤差を示す表である。
【図３９】本発明の第１３の実施の形態に係る混合ガスの流量の検出誤差を示すグラフである。
【図４０】本発明の第１４の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図４１】本発明の第１５の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図４２】本発明の第１５の実施の形態に係る流量計の模式図である。
【図４３】本発明の第１６の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図４４】本発明の第１７の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図４５】本発明の第１７の実施の形態に係る流量計の模式図である。
【図４６】本発明の第１８の実施の形態に係る流量測定システムの模式図である。
【図４７】本発明のその他の実施の形態に係る放熱係数と、熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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温度拡散率算出式作成システム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のダイアフラムの部分に設けられた発熱素子６１Ａと、発熱素子６１Ａを挟むように絶縁膜６５Ａのダイアフラムの部分に設けられた第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａと、基板６０Ａ上に設けられた第３の測温素子６４Ａと、を備える。
【００２１】
発熱素子６１Ａは、キャビティ６６Ａを覆う絶縁膜６５Ａのダイアフラムの部分の中心に配置されている。発熱素子６１Ａは、例えば抵抗器であり、電力を与えられて発熱し、発熱素子６１Ａに接する雰囲気ガスを加熱する。第１の測温素子６２Ａ、第２の測温素子６３Ａ、及び第３の測温素子６４Ａのそれぞれは、例えば抵抗器であり、発熱素子６１Ａが発熱する前の雰囲気ガスのガス温度を検出する。なお、第１の測温素子６２Ａ、第２の測温素子６３Ａ、及び第３の測温素子６４Ａのいずれかのみを用いてガス温度を検出してもよい。あるいは、第１の測温素子６２Ａが検出したガス温度と、第２の測温素子６３Ａが検出したガス温度と、の平均値を、ガス温度として採用してもよい。以下においては、第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａが検出したガス温度の平均値をガス温度として採用する例を説明するが、これに限定されない。
【００２２】
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。また発熱素子６１Ａ、第１の測温素子６２Ａ、第２の測温素子６３Ａ、及び第３の測温素子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。
【００２３】
図３に示すように、発熱素子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、直列に接続された抵抗素子１６４と抵抗素子１６５との間、又は抵抗素子１６５の接地端子に電気的に接続される。各抵抗素子１６２−１６５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ＶＬ３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ＶＬ２が生じ、抵抗素子１６５と抵抗素子１６４との間には、例えば１．４Ｖの電圧ＶＬ１が生じる。
【００２４】
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１６４及び抵抗素子１６５の間と、オペアンプの−入力端子との間には、スイッチＳＷ３が設けられており、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ＳＷ４が設けられている。
【００２５】
オペアンプ１７０の−入力端子に２．４Ｖの電圧ＶＬ３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，ＳＷ４は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に１．９Ｖの電圧ＶＬ２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，ＳＷ４は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に１．４Ｖの電圧ＶＬ１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，ＳＷ４は切断される。オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖの電圧ＶＬ０を印加する場合、スイッチＳＷ４のみが通電され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は切断される。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の開閉によって、オペアンプ１７０の−入力端子に０Ｖ又は３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，ＳＷ４の開閉によって、発熱素子６１Ａの発熱温度を定める印加電圧を３段階に設定可能である。
【００２６】
図１及び図２に示す発熱素子６１Ａは、温度によって抵抗値が変化する。発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨと、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨの関係は、下記（１）式で与えられる。
RH = RSTD×{1+α(TH-TSTD) + β(TH-TSTD)2}  ・・・(1)
ここで、ＴＳＴＤは標準温度を表し、例えば２０℃である。ＲＳＴＤは標準温度ＴＳＴＤ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、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨは、発熱素子６１Ａの駆動電力ＰＨと、発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨから、下記（２）式で与えられる。
RH = PH / IH2      ・・・(2)
あるいは発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨは、発熱素子６１Ａにかかる電圧ＶＨと、発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨから、下記（３）式で与えられる。
RH = VH / IH       ・・・(3)
【００２７】
ここで、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨは、発熱素子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、発熱素子６１Ａの発熱と、発熱素子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。下記（４）式に示すように、平衡状態における発熱素子６１Ａの駆動電力ＰＨを、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨと雰囲気ガスの温度ＴＩとの差で割ることにより、雰囲気ガスの放熱係数ＭＩが得られる。なお、放熱係数ＭＩの単位は、例えばＷ／℃である。
MI = PH / (TH - TI)          ・・・(4)
【００２８】
発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨと、駆動電力ＰＨ又は電圧ＶＨは計測可能であるため、上記（１）乃至（３）式から発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨが算出可能である。また、雰囲気ガスの温度ＴＩは、図１に示す第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａ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ＭＩが算出可能である。
【００２９】
マイクロチップ８Ａは、例えばマイクロチップ８Ａの底面に配置された断熱部材を介して、雰囲気ガスが充填されるチャンバ等に固定される。断熱部材を介してマイクロチップ８Ａをチャンバ等に固定することにより、マイクロチップ８Ａの温度が、チャンバ等の内壁の温度変動の影響を受けにくくなる。断熱部材はガラス等からなり、熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００３０】
図４に示すように、第１の測温素子６２Ａの一端には、例えば、オペアンプ２７０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２７０の−入力端子及び出力端子と並列に、抵抗素子２６１が接続される。オペアンプ２７０の＋入力端子は、直列に接続された抵抗素子２６４と抵抗素子２６５との間に電気的に接続される。これにより、第１の測温素子６２Ａには、０．３Ｖ程度の弱い電圧が加えられる。０．３Ｖ程度の弱い電圧を加えられた第１の測温素子６２Ａの温度は、雰囲気温度ＴＩに近似する。
【００３１】
ここで、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。ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤの総和は、下記（５）式で与えられるように、１である。
VA+VB+VC+VD=1  ・・・(5)
【００３２】
また、ガスＡの温度拡散率の逆数を１／ＫＡ、ガスＢの温度拡散率の逆数を１／ＫＢ、ガスＣの温度拡散率の逆数を１／ＫＣ、ガスＤの温度拡散率の逆数を１／ＫＤとすると、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、各ガス成分の体積率に、各ガス成分の温度拡散率の逆数を乗じたものの総和で与えられる。したがって、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（６）式で与えられる。なお、温度拡散率α（ｍ２／ｓ）は、熱伝導率をｋ（Ｊｓ−１ｍ−１Ｋ−１）、密度をρ（ｋｇｍ−３）、比熱容量をＣｐ（Ｊｋｇ―１Ｋ―１）として、下記（７）式で与えられる。
1/α = 1/KA×VA+ 1/KB×VB+ 1/KC×VC+1/KD×VD          ・・・(6)
α=k / (ρCp)    ・・・(7)
【００３３】
次に、ガスＡの放熱係数をＭＡ、ガスＢの放熱係数をＭＢ、ガスＣの放熱係数をＭＣ、ガスＤの放熱係数をＭＤとすると、混合ガスの放熱係数ＭＩ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ＭＩは、下記（８）式で与えられる。
MI = MA×VA+ MB×VB+ MC×VC+MD×VD   ・・・(8)
【００３４】
さらに、ガスの放熱係数は発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨに依存するので、混合ガスの放熱係数ＭＩは、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨの関数として、下記（９）式で与えられる。
MI (TH)= MA(TH)×VA+ MB(TH)×VB+ MC(TH)×VC+MD(TH)×VD           ・・・(9)
【００３５】
したがって、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１のときの混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１）は下記（１０）式で与えられる。また、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ２のときの混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ２）は下記（１１）式で与えられ、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ３のときの混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ３）は下記（１２）式で与えられる。なお、発熱温度ＴＨ１、発熱温度ＴＨ２、発熱温度ＴＨ３は異なる温度である。
MI (TH1)= MA(TH1)×VA+ MB(TH1)×VB+ MC(TH1)×VC+MD(TH1)×VD      ・・・(10)
MI (TH2)= MA(TH2)×VA+ MB(TH2)×VB+ MC(TH2)×VC+MD(TH2)×VD      ・・・(11)
MI (TH3)= MA(TH3)×VA+ MB(TH3)×VB+ MC(TH3)×VC+MD(TH3)×VD      ・・・(12)
【００３６】
ここで、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨに対して各ガス成分の放熱係数ＭＡ（ＴＨ），ＭＢ（ＴＨ），ＭＣ（ＴＨ），ＭＤ（ＴＨ）が非線形性を有する場合、上記（１０）乃至（１２）式は、線形独立な関係を有する。また、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨに対して各ガス成分の放熱係数ＭＡ（ＴＨ），ＭＢ（ＴＨ），ＭＣ（ＴＨ），ＭＤ（ＴＨ）が線形性を有する場合でも、発熱素子６１Ａの発熱温度ＴＨに対する各ガス成分の放熱係数ＭＡ（ＴＨ），ＭＢ（ＴＨ），ＭＣ（ＴＨ），ＭＤ（ＴＨ）の変化率が異なる場合は、上記（１０）乃至（１２）式は、線形独立な関係を有する。さらに、（１０）乃至（１２）式が線形独立な関係を有する場合、（５）式及び（１０）乃至（１２）式は線形独立な関係を有する。
【００３７】
図５は、天然ガスに含まれるメタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、窒素（Ｎ２）、及び二酸化炭素（ＣＯ２）の放熱係数と発熱素子６１Ａの発熱温度の関係を示すグラフである。発熱素子６１Ａの発熱温度に対して、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、窒素（Ｎ２）、及び二酸化炭素（ＣＯ２）のそれぞれのガス成分の放熱係数は線形性を有する。しかし、発熱素子６１Ａの発熱温度に対する放熱係数の変化率は、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、窒素（Ｎ２）、及び二酸化炭素（ＣＯ２）のそれぞれで異なる。したがって、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）であるである場合、上記（１０）乃至（１２）式は、線形独立な関係を有する。
【００３８】
（１０）乃至（１２）式中の各ガス成分の放熱係数ＭＡ（ＴＨ１），ＭＢ（ＴＨ１），ＭＣ（ＴＨ１），ＭＤ（ＴＨ１），ＭＡ（ＴＨ２），ＭＢ（ＴＨ２），ＭＣ（ＴＨ２），ＭＤ（ＴＨ２），ＭＡ（ＴＨ３），ＭＢ（ＴＨ３），ＭＣ（ＴＨ３），ＭＤ（ＴＨ３）の値は、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（１０）乃至（１２）式の連立方程式を解くと、ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤのそれぞれが、下記（１３）乃至（１６）式に示すように、混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）の関数として与えられる。なお、下記（１３）乃至（１６）式において、ｎを自然数としてｆｎは、関数を表す記号である。
VA=f1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)}    ・・・(13)
VB=f2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)}    ・・・(14)
VC=f3{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)}    ・・・(15)
VD=f4{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3)}    ・・・(16)
【００３９】
さらに、ボイルシャルルの法則により、ガスの体積はガスそのものの温度に比例する。ここで、例えば、発熱素子６１Ａを発熱させる前の混合ガスの温度をＴＩとすると、ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤのそれぞれは、下記（１７）乃至（２０）式に示すように、混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）及び混合ガスの温度ＴＩの関数として与えられる。
VA=f1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI }           ・・・(17)
VB=f2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI }           ・・・(18)
VC=f3{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI }           ・・・(19)
VD=f4{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), TI }           ・・・(20)
【００４０】
ここで、上記（６）式に（１７）乃至（２０）式を代入することにより、下記（２１）式が得られる。
1/α = 1/KA×VA+ 1/KB×VB+ 1/KC×VC+1/KD×VD 
= 1/KA×f1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ 1/KB×f2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ 1/KC×f3{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ 1/KD×f4{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }  ・・・(21)
【００４１】
上記（２１）式から明らかなように、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、混合ガスの温度ＴＩと、を変数とする方程式で与えられる。したがって、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、ｇ1を関数を表す記号として、下記（２２）式で与えられる。
1/α= g1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }     ・・・(22)
【００４２】
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（２２）式を得れば、ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤが未知の検査対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／α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、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の検査対象混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、検査対象混合ガスの温度ＴＩと、を計測し、（２２）式に代入することにより、検査対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αを一意に求めることが可能となる。ただし、発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスの温度ＴＩが安定している場合、（２２）式は混合ガスの温度ＴＩの変数を含んでいなくともよい。
【００４３】
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（２３）式で与えられる、発熱素子６１Ａの少なくともｎ−１種類の発熱温度ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，・・・，ＴＨｎ−１に対する混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３），・・・，ＭＩ（ＴＨｎ−１）と、混合ガスの温度ＴＩと、を変数とする方程式を予め取得する。そして、発熱素子６１Ａのｎ−１種類の発熱温度ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，・・・，ＴＨｎ−１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ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３），・・・，ＭＩ（ＴＨｎ−１）と、検査対象混合ガスの温度ＴＩと、を計測し、（２３）式に代入することにより、検査対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αを一意に求めることが可能となる。
1/α = g1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), ・・・, MI (THn-1) , TI }       ・・・(23)
【００４４】
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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）以外のアルカン（ＣｊＨ２ｊ＋２）を、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）の混合物とみなしても、（２３）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（２４）乃至（２７）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（２３）式を算出してもかまわない。
C2H6 = 0.5 CH4 + 0.5 C3H8                             ・・・(24)
C4H10 = -0.5 CH4 + 1.5 C3H8                         ・・・(25)
C5H12 = -1.0 CH4 + 2.0 C3H8                         ・・・(26)
C6H14 = -1.5 CH4 + 2.5 C3H8                         ・・・(27)
【００４５】
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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合、少なくともｎ−ｚ−１種類の発熱温度における混合ガスの放熱係数ＭＩを変数とする方程式を求めてもよい。
【００４６】
なお、（２３）式の算出に用いられた混合ガスのガス成分の種類と、温度拡散率の逆数１／α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温度拡散率の逆数１／αの算出に（２３）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、（２３）式の算出に用いられた混合ガスに含まれている場合も、（２３）式を利用可能である。例えば、（２３）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種類のガス成分のみを含む場合も、検査対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの算出に（２３）式を利用可能である。
【００４７】
さらに、（２３）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、（２３）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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含んでいても、（２３）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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）の混合物とみなしても、（２３）式を用いた温度拡散率の逆数１／αの算出に影響しないためである。
【００４８】
ここで、図６に示す第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式作成システム２０Ａは、温度拡散率の逆数１／α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、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａ、第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａを用いて、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの値を計測する図６に示す計測機構１０と、を備える。さらに、ガス物性値測定システムは、複数のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの複数の計測値、及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの複数の計測値に基づいて、発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩ及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、ガスの温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を作成する温度拡散率算出式作成部３０２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。
【００４９】
計測機構１０は、サンプル混合ガスが注入されるチャンバ１０１内に配置された、図１及び図２を用いて説明したマイクロチップ８Ａを備える。マイクロチップ８Ａは、断熱部材１８を介してチャンバ１０１内に配置されている。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。
【００５０】
それぞれ温度拡散率の逆数１／αが異なる４種類のサンプル混合ガスが使用される場合、図７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を介して温度拡散率算出式作成システム２０Ａに送られる第１のサンプル混合ガスの流量を制御する。
【００５１】
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を介して温度拡散率算出式作成システム２０Ａに送られる第２のサンプル混合ガスの流量を制御する。
【００５２】
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を介して温度拡散率算出式作成システム２０Ａに送られる第３のサンプル混合ガスの流量を制御する。
【００５３】
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を介して温度拡散率算出式作成システム２０Ａに送られる第４のサンプル混合ガスの流量を制御する。
【００５４】
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。
【００５５】
第１のサンプル混合ガスがチャンバ１０１に充填された後、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａは、発熱素子６１Ａが発熱する前の第１のサンプル混合ガスの温度ＴＩを検出する。その後、発熱素子６１Ａは、図６に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨを与えられる。駆動電力ＰＨを与えられることにより、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａは、例えば、１００℃、１５０℃、及び２００℃で発熱する。
【００５６】
図６に示すチャンバ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。第２乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれがチャンバ１０１に充填された後、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温度ＴＩを検出する。また、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａは、駆動電力ＰＨを与えられ、１００℃、１５０℃、及び２００℃で発熱する。
【００５７】
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に示す発熱素子６１Ａは、少なくともｎ−１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（ＣｊＨ２ｊ＋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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合は、発熱素子６１Ａは、少なくともｎ−ｚ−１種類の異なる発熱温度で発熱させられる。
【００５８】
さらに図６に示す計測機構１０は、マイクロチップ８Ａに接続された放熱係数算出部３０１を含む中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００を備える。放熱係数算出部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の発熱素子６１Ａの第１の駆動電力ＰＨ１を、発熱素子６１Ａの第１の発熱温度ＴＨ（例えば１００℃）と、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩと、の差で割る。これにより、発熱温度が１００℃の発熱素子６１Ａと熱的に平衡な第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値が算出される。
【００５９】
また、図６に示す放熱係数算出部３０１は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱素子６１Ａの第２の駆動電力ＰＨ２を、発熱素子６１Ａの第２の発熱温度ＴＨ（例えば１５０℃）と、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩと、の差で割る。これにより、発熱温度が１５０℃の発熱素子６１Ａと熱的に平衡な第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値が算出される。
【００６０】
さらに、図６に示す放熱係数算出部３０１は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱素子６１Ａの第３の駆動電力ＰＨ３を、発熱素子６１Ａの第３の発熱温度ＴＨ（例えば２００℃）と、第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩと、の差で割る。これにより、発熱温度が２００℃の発熱素子６１Ａと熱的に平衡な第１乃至第４のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値が算出される。
【００６１】
図６に示す温度拡散率算出式作成システム２０Ａは、ＣＰＵ３００に接続された放熱係数記憶装置４０１をさらに備える。放熱係数算出部３０１は、測定されたガスの温度の値ＴＩと、算出した放熱係数ＭＩの値と、を放熱係数記憶装置４０１に保存する。
【００６２】
温度拡散率算出式作成部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温度拡散率の逆数１／αの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩの複数の計測値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩの複数の計測値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩの複数の計測値と、ガスの温度ＴＩの複数の計測値と、を収集する。さらに温度拡散率算出式作成部３０２は、収集した温度拡散率の逆数１／α、複数の放熱係数ＭＩ、及び複数のガスの温度ＴＩの値に基づいて、多変量解析により、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を算出する。
【００６３】
なお、「多変量解析」とは、Ａ．ＪＳｍｏｌａ及びＢ．Ｓｃｈｏｌｋｏｐｆ著の「ＡＴｕｔｏｒｉａｌｏｎＳｕｐｐｏｒｔＶｅｃｔｏｒＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎ」（ＮｅｕｒｏＣＯＬＴＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ（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。また、放熱係数算出部３０１及び温度拡散率算出式作成部３０２は、ＣＰＵ３００に含まれている。
【００６４】
温度拡散率算出式作成システム２０Ａは、ＣＰＵ３００に接続された温度拡散率算出式記憶装置４０２をさらに備える。温度拡散率算出式記憶装置４０２は、温度拡散率算出式作成部３０２が作成した温度拡散率算出式を保存する。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。
【００６５】
次に、図８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温度拡散率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６に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【００６６】
（ａ）ステップＳ１００で、図７に示す第２乃至第４の流量制御装置３２Ｂ−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６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。ステップＳ１０１で、第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａは、第１のサンプル混合ガスの温度ＴＩを検出する。その後、図６に示す駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱素子６１Ａに第１の駆動電力ＰＨ１を与え、発熱素子６１Ａを１００℃で発熱させる。さらに、図６に示す放熱係数算出部３０１は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の第１のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出する。その後、放熱係数算出部３０１は、第１のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩの値と、を放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する第１の駆動電力ＰＨ１の提供を停止する。
【００６７】
（ｂ）ステップＳ１０２で、駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子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℃及び発熱温度２００℃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６に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａを１５０℃で発熱させる。図６に示す放熱係数算出部３０１は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の第１のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。
【００６８】
（ｃ）再びステップＳ１０２で、図１及び図２に示す発熱素子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２００℃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６に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａを２００℃で発熱させる。図６に示す放熱係数算出部３０１は、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の第１のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。
【００６９】
（ｄ）発熱素子６１Ａの発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３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７に示す第１の流量制御装置３２Ａを閉じ、第３乃至第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６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。
【００７０】
（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Ｓ１０２のループが繰り返される。まず、第２のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値が測定される。また、放熱係数算出部３０１が、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の第２のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の第２のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値、及び発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の第２のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出する。さらに放熱係数算出部３０１は、測定した第２のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、算出した放熱係数ＭＩの値と、を放熱係数記憶装置４０１に保存する。  
【００７１】
（ｆ）その後、ステップＳ１００乃至ステップＳ１０３のループが繰り返される。これにより、第３のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第３のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値とが、放熱係数記憶装置４０１に保存される。
【００７２】
（ｇ）ステップＳ１０４で、入力装置３１２から温度拡散率算出式作成部３０２に、第１のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値、第２のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値、第３のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値、及び第４のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値を入力する。また、温度拡散率算出式作成部３０２は、放熱係数記憶装置４０１から、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、を読み出す。
【００７３】
（ｈ）ステップＳ１０５で、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値と、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、に基づいて、温度拡散率算出式作成部３０２は、重回帰分析を行う。重回帰分析により、温度拡散率算出式作成部３０２は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を算出する。その後、ステップＳ１０６で、温度拡散率算出式作成部３０２は作成した温度拡散率算出式を温度拡散率算出式記憶装置４０２に保存し、第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式の作成方法が終了する。
【００７４】
以上示したように、第１の実施の形態に係る温度拡散率算出式の作成方法によれば、計測対象混合ガスの温度拡散率αの値を一意に算出可能な温度拡散率算出式を作成することが可能となる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
図９に示すように、第２の実施の形態に係る温度拡散率測定システム２１Ａは、温度拡散率の逆数１／α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、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａ、第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａを用いて、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値、及び計測対象混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値を計測する図９に示す計測機構１０と、を備える。さらに、温度拡散率測定システム２１Ａは、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を保存する温度拡散率算出式記憶装置４０２と、温度拡散率算出式のガスの温度ＴＩの独立変数及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩの独立変数に、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を代入し、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を算出する温度拡散率算出部３０５と、を備える。
【００７６】
温度拡散率算出式記憶装置４０２は、第１の実施の形態で説明した温度拡散率算出式を保存する。ここでは、例として、温度拡散率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、温度拡散率算出式は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、ガスの温度ＴＩと、を独立変数としているものとする。
【００７７】
第２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、温度拡散率の逆数１／α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１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａは、発熱素子６１Ａが発熱する前の計測対象混合ガスの温度ＴＩを検出する。その後、発熱素子６１Ａは、図９に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨを与えられる。駆動電力ＰＨを与えられることにより、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａは、１００℃、１５０℃、及び２００℃で発熱する。
【００７８】
図９に示す放熱係数算出部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℃で発熱する発熱素子６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出する。また、放熱係数算出部３０１は、発熱温度１５０℃で発熱する発熱素子６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値、及び発熱温度２００℃で発熱する発熱素子６１Ａと熱的に平衡な計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出する。放熱係数算出部３０１は、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値と、算出した放熱係数ＭＩの値とを、放熱係数記憶装置４０１に保存する。
【００７９】
温度拡散率算出部３０５は、温度拡散率算出式のガスの放熱係数ＭＩの独立変数及びガスの温度ＴＩの独立変数に、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値及び温度ＴＩの値を代入し、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を算出する。温度拡散率算出部３０５は、温度拡散率の逆数１／αの値から、温度拡散率αの値をさらに算出してもよい。ＣＰＵ３００には、温度拡散率記憶装置４０３がさらに接続されている。温度拡散率記憶装置４０３は、温度拡散率算出部３０５が算出した計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を保存する。第２の実施の形態に係る温度拡散率測定システム２１Ａ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温度拡散率算出式作成システム２０Ａと同様であるので、説明は省略する。
【００８０】
次に、図１０に示すフローチャートを用いて、第２の実施の形態に係る温度拡散率の測定方法について説明する。なお、以下の例では、図９に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【００８１】
（ａ）ステップＳ２００で、図９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、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａ及び第２の測温素子６３Ａは、発熱素子６１Ａが発熱する前の計測対象混合ガスの温度ＴＩを検出する。その後、図９に示す駆動回路３０３は、マイクロチップ８Ａの図１及び図２に示す発熱素子６１Ａに第１の駆動電力ＰＨ１を与え、発熱素子６１Ａを１００℃で発熱させる。図９に示す放熱係数算出部３０１は、発熱温度１００℃における計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出する。さらに、放熱係数算出部３０１は、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値、及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する第１の駆動電力ＰＨ１の提供を停止する。
【００８２】
（ｂ）ステップＳ２０２で、図９に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子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℃及び発熱温度２００℃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９に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａを１５０℃に発熱させる。図９に示す放熱係数算出部３０１は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。
【００８３】
（ｃ）再びステップＳ２０２で、図１及び図２に示す発熱素子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２００℃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９に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａを２００℃に発熱させる。図９に示す放熱係数算出部３０１は、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を算出し、放熱係数記憶装置４０１に保存する。その後、駆動回路３０３は、発熱素子６１Ａに対する駆動電力の供給を停止する。
【００８４】
（ｄ）発熱素子６１Ａの発熱温度の切り替えが完了した場合には、ステップＳ２０２からステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３で、図９に示す温度拡散率算出部３０５は、温度拡散率算出式記憶装置４０２から、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩを独立変数とする温度拡散率算出式を読み出す。また、温度拡散率算出部３０５は、放熱係数記憶装置４０１から、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を読み出す。
【００８５】
（ｅ）ステップＳ２０４で、温度拡散率算出部３０５は、温度拡散率算出式の温度ＴＩの独立変数に計測対象混合ガスの温度ＴＩの値を代入し、温度拡散率算出式の放熱係数ＭＩの独立変数に計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を代入して、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を算出する。その後、温度拡散率算出部３０５は、算出した温度拡散率αの値を温度拡散率記憶装置４０３に保存し、第２の実施の形態に係る温度拡散率の測定方法を終了する。
【００８６】
以上説明した第２の実施の形態に係る温度拡散率の算出方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置や音速センサを用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの測定値から、計測対象混合ガスの混合ガスの温度拡散率αの値を測定することが可能となる。
【００８７】
（第１及び第２の実施の形態の実施例）
まず、図１１に示すように、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタン、窒素、及び炭酸ガスをそれぞれ異なる体積濃度で含有する１９種類のサンプル混合ガスを用意した。次に、発熱素子を複数の温度で発熱させ、１９種類のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値を計測した。その後、１９種類のサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの既知の値と、放熱係数ＭＩの複数の計測値に基づいて、サポートベクトル回帰により、放熱係数ＭＩを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする、温度拡散率の逆数１／αを算出するための方程式を作成した。
【００８８】
次に、温度拡散率の逆数１／αを算出するための方程式を用いて、１９種類のサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの算出値を算出し、１９種類のサンプル混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの真値と比較した。すると、図１２及び図１３に示すように、温度拡散率の逆数１／αの真値に対する算出値の誤差は、−０．５％乃至＋０．５％以内であった。よって、放熱係数ＭＩを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を用いることによって、放熱係数ＭＩの計測値から、温度拡散率の逆数１／αを正確に算出可能であることが示された。
【００８９】
（第３の実施の形態）
上記（１）式より、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａの温度ＴＨは下記（２８）式で与えられる。
TH = (1 / 2β)×[-α+ {α2 - 4β (1 - RH / RH_STD)}1/2] + TH_STD  ・・・(28)
したがって、発熱素子６１Ａの温度ＴＨと雰囲気ガスの温度ＴＩとの差ΔＴＨは、下記（２９）式で与えられる。
ΔTH = (1 / 2β)×[-α+ {α2 - 4β (1 - RH / RH_STD)}1/2] + TH_STD - TI                    ・・・(29)
【００９０】
自己発熱しない程度の電力を与えられる第１の測温素子６２Ａの温度は、雰囲気ガスの温度ＴＩに近似する。第１の測温素子６２Ａの温度ＴＩと、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩの関係は、下記（３０）式で与えられる。
RI = RI_STD×{1+α(TI-TI_STD) + β(TI-TI_STD)2} ・・・(30)
ＴＩ＿ＳＴＤは第１の測温素子６２Ａの標準温度を表し、例えば２０℃である。ＲＩ＿ＳＴＤは標準温度ＴＩ＿ＳＴＤにおける予め計測された第１の測温素子６２Ａの抵抗値を表す。上記（３０）式より、第１の測温素子６２Ａの温度ＴＩは下記（３１）式で与えられる。
TI = (1 / 2β)×[-α+ {α2 - 4βI (1 - RI / RI_STD)}1/2] + TI_STD             ・・・(31)
【００９１】
よって、雰囲気ガスの放熱係数ＭＩは、下記（３２）式でも与えられる。
MI = PH /ΔTH
=PH/[(1/2β)[-α+{α2-4β(1-RH/RH_STD)}1/2]+TH_STD-(1/2β)[-α+{α2-4β(1-RI/RI_STD)}1/2]-TI_STD]      ・・・(32)
発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨと、駆動電力ＰＨ又は電圧ＶＨは計測可能であるため、上記（２）式又は（３）式から発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨを算出可能である。同様に、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩも算出可能である。
【００９２】
上記（２２）式で示したように、４種類のガス成分からなる混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）を変数とする方程式で与えられる。また、混合ガスの放熱係数ＭＩは、上記（３２）式に示すように、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨと、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、に依存する。そこで、本発明者らは、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（３３）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、を変数とする方程式でも与えられることをも見出した。
1/α= g2{RH1 (TH1), RH2 (TH2), RH3 (TH3), RI}  ・・・(33)
【００９３】
よって、混合ガスに接する発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、例えば発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩを計測し、（３３）式に代入することによっても、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αを一意に求めることが可能となる。
【００９４】
また、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（３４）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨ１（ＴＨ１），ＩＨ２（ＴＨ２），ＩＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの通電電流ＩＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
1/α= g3{IH1 (TH1), IH2 (TH2), IH3 (TH3), II}       ・・・(34)
【００９５】
あるいは混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（３５）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａにかかる電圧ＶＨ１（ＴＨ１），ＶＨ２（ＴＨ２），ＶＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａにかかる電圧ＶＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
1/α= g4{VH1 (TH1), VH2 (TH2), VH3 (TH3), VI}  ・・・(35)
【００９６】
またあるいは混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（３６）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａに接続されたアナログ−デジタル変換回路（以下において「Ａ／Ｄ変換回路」という。）の出力信号ＡＤＨ１（ＴＨ１），ＡＤＨ２（ＴＨ２），ＡＤＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
1/α= g5{ADH1 (TH1), ADH2 (TH2), ADH3 (TH3), ADI}     ・・・(36)
【００９７】
したがって、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αは、下記（３７）式に示すように、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、を変数とする方程式で与えられる。
1/α= g6{SH1 (TH1), SH2 (TH2), SH3 (TH3), SI}  ・・・(37)
【００９８】
ここで、図１４に示す温度拡散率算出式作成システム２０Ｂは、複数のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩに依存する図１及び図２に示す第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値と、を計測する図１４に示す計測部３２１と、複数のサンプル混合ガスの既知の温度拡散率の逆数１／αの値、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの複数の計測値、及び複数の発熱温度における発熱素子６１Ａからの電気信号の複数の計測値に基づいて、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を作成する温度拡散率算出式作成部３０２と、を備える。
【００９９】
チャンバ１０１に第１のサンプル混合ガスが充填された後、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、第１のサンプル混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、発熱素子６１Ａは、図１４に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられる。駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられた場合、第１のサンプル混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、例えば、１００℃の温度ＴＨ１、１５０℃の温度ＴＨ２、及び２００℃の温度ＴＨ３で発熱し、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１００】
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。第２のサンプル混合ガスがチャンバ１０１に充填された後、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、第２のサンプル混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、第２のサンプル混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１０１】
第３のサンプル混合ガスが図１４に示すチャンバ１０１に充填された後、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、第３のサンプル混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、第３のサンプル混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１０２】
第４のサンプル混合ガスが図１４に示すチャンバ１０１に充填された後、図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、第４のサンプル混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、第４のサンプル混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１０３】
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に示す発熱素子６１Ａは、少なくともｎ−１種類の異なる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（ＣｊＨ２ｊ＋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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合は、発熱素子６１Ａは、少なくともｎ−ｚ−１種類の異なる温度で発熱させられる。
【０１０４】
図１４に示すように、マイクロチップ８Ａは、計測部３２１を含むＣＰＵ３００に接続されている。ＣＰＵ３００には、電気信号記憶装置４２１が接続されている。計測部３２１は、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１０５】
なお、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩとは、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩ、第１の測温素子６２Ａの通電電流ＩＩ、第１の測温素子６２Ａにかかる電圧ＶＩ、及び第１の測温素子６２Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路３０４の出力信号ＡＤＩのいずれであってもよい。同様に、発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨとは、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ、発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨ、発熱素子６１Ａにかかる電圧ＶＨ、及び発熱素子６１Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路３０４の出力信号ＡＤＨのいずれであってもよい。
【０１０６】
ＣＰＵ３００に含まれる温度拡散率算出式作成部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温度拡散率の逆数１／αの値と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの複数の計測値と、発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の複数の計測値と、を収集する。さらに温度拡散率算出式作成部３０２は、収集した温度拡散率の逆数１／α、電気信号ＳＩ、及び電気信号ＳＨの値に基づいて、多変量解析により、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）を独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を算出する。図１４に示す温度拡散率算出式作成システム２０Ｂのその他の構成要素は、図６に示す温度拡散率算出式作成システム２０Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１０７】
（第４の実施の形態）
図１５に示すように、第４の実施の形態に係る温度拡散率測定システム２１Ｂは、計測対象混合ガスの温度ＴＩに依存する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値、及び複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値を計測する計測部３２１と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、温度拡散率の逆数１／αを従属変数とする温度拡散率算出式を保存する温度拡散率算出式記憶装置４０２と、温度拡散率算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの独立変数に、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの計測値、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの計測値を代入し、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を算出する温度拡散率算出部３０５と、を備える。
【０１０８】
温度拡散率算出式は、例えば、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、発熱温度ＴＨ１が１００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）と、発熱温度ＴＨ２が１５０℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）と、発熱温度ＴＨ３が２００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）と、を独立変数として含んでいる。
【０１０９】
図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、計測対象混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、発熱素子６１Ａは、図１５に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられる。駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられた場合、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、例えば、１００℃の温度ＴＨ１、１５０℃の温度ＴＨ２、及び２００℃の温度ＴＨ３で発熱し、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１１０】
図１５に示す計測部３２１は、計測対象混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１１１】
温度拡散率算出部３０５は、温度拡散率算出式記憶装置４０２に保存されている温度拡散率算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の独立変数に、計測値をそれぞれ代入し、混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの値を算出する。図１５に示す温度拡散率測定システム２１Ｂのその他の構成要素は、図９に示す温度拡散率測定システム２１Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１１２】
（第５の実施の形態）
天然ガスは、メタン（ＣＨ４）及びプロパン（Ｃ３Ｈ８）等のカロリー成分と、窒素（Ｎ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等のノンカロリー成分を含む。ここで、混合ガスのアルカン（ＣｎＨ２ｎ＋２）等のカロリー成分の濃度ＣＯと、混合ガスの放熱係数と、の関係について説明する。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おり、ガスＡの単位体積当たりの発熱量をＫＡ、ガスＢの単位体積当たりの発熱量をＫＢ、ガスＣの単位体積当たりの発熱量をＫＣ、ガスＤの単位体積当たりの発熱量をＫＤ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（３８）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 = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD     ・・・(38)
【０１１３】
ここで、上記（３８）式に上記（１７）乃至（２０）式を代入することにより、下記（３９）式が得られる。
Q = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD 
= KA×f1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ KB×f2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ KC×f3{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }
+ KD×f4{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }     ・・・(39)
【０１１４】
上記（３９）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、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、混合ガスの温度ＴＩ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、ｈ１を関数を表す記号として、下記（４０）式で与えられる。
Q = h1{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }        ・・・(40)
【０１１５】
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（４０）式を得れば、ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤ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、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の検査対象混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、検査対象混合ガスの温度ＴＩと、を計測し、（４０）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。
【０１１６】
また、混合ガスの発熱量Ｑは、混合ガス中のアルカン等のカロリー成分の濃度ＣＯに比例する。したがって、混合ガス中のカロリー成分の濃度ＣＯは、ｈ２を関数を表す記号として、下記（４１）式で与えられる。
CO = h2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }       ・・・(41)
さらに、混合ガスがｎ種類のガス成分からなる場合、混合ガス中のカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４２）式で与えられる。
CO = h2{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), ・・・, MI (THn-1) , TI }          ・・・(42)
【０１１７】
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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）以外のアルカン（ＣｊＨ２ｊ＋２）を、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）の混合物とみなしても、（４２）式の算出には影響しないのは、（２３）式と同様である。また、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスの温度ＴＩが安定している場合、（４２）式は混合ガスの温度ＴＩの変数を含んでいなくともよい。
【０１１８】
ここで、図１６に示す第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式作成システム２２Ａは、カロリー成分の濃度ＣＯ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、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの値を計測する計測機構１０と、を備える。さらに、カロリー成分濃度算出式作成システム２２Ａは、サンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値、及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの値に基づいて、発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩ及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、ガスのカロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成する濃度算出式作成部３５２を備える。
【０１１９】
計測機構１０及び放熱係数記憶装置４０１は第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。濃度算出式作成部３５２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カロリー成分の濃度ＣＯの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、複数のガスの温度ＴＩの値と、を収集する。さらに濃度算出式作成部３５２は、収集したカロリー成分の濃度ＣＯ、複数の放熱係数ＭＩ、及び複数のガスの温度ＴＩの値に基づいて、多変量解析により、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を算出する。
【０１２０】
カロリー成分濃度算出式作成システム２２Ａは、ＣＰＵ３００に接続された濃度算出式記憶装置４５２をさらに備える。濃度算出式記憶装置４５２は、濃度算出式作成部３５２が作成したカロリー成分濃度算出式を保存する。
【０１２１】
次に、図１７に示すフローチャートを用いて第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度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１６に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【０１２２】
（ａ）まず、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１００乃至ステップＳ１０３を実施する。次に、ステップＳ１０４で、入力装置３１２から濃度算出式作成部３５２に、第１のサンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値、第２のサンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値、第３のサンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値、及び第４のサンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値を入力する。また、濃度算出式作成部３５２は、放熱係数記憶装置４０１から、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、を読み出す。
【０１２３】
（ｂ）ステップＳ１０５で、第１乃至第４のサンプル混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値と、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、に基づいて、濃度算出式作成部３５２は、重回帰分析を行う。重回帰分析により、濃度算出式作成部３５２は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を算出する。その後、ステップＳ１０６で、濃度算出式作成部３５２は作成したカロリー成分濃度算出式を濃度算出式記憶装置４５２に保存し、第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式の作成方法が終了する。
【０１２４】
以上示したように、第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式の作成方法によれば、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を一意に算出可能なカロリー成分濃度算出式を作成することが可能となる。
【０１２５】
（第６の実施の形態）
図１８に示すように、第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度測定システム２３Ａは、カロリー成分の濃度ＣＯ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、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値、及び計測対象混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値を計測する計測機構１０と、を備える。さらに、カロリー成分濃度測定システム２３Ａは、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩを独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存する濃度算出式記憶装置４５２と、カロリー成分濃度算出式のガスの温度ＴＩの独立変数及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩの独立変数に、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を算出する濃度算出部３５５と、を備える。
【０１２６】
濃度算出式記憶装置４５２は、第５の実施の形態で説明したカロリー成分濃度算出式を保存する。ここでは、例として、カロリー成分濃度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、カロリー成分濃度算出式は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、ガスの温度ＴＩと、を独立変数としているものとする。
【０１２７】
第６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）を含み、カロリー成分の濃度ＣＯ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。計測機構１０及び放熱係数記憶装置４０１は第５の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【０１２８】
濃度算出部３５５は、カロリー成分濃度算出式のガスの放熱係数ＭＩの独立変数及びガスの温度ＴＩの独立変数に、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値及び温度ＴＩの値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を算出する。ＣＰＵ３００には、濃度記憶装置４５３がさらに接続されている。濃度記憶装置４５３は、濃度算出部３５５が算出した計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を保存する。第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度測定システム２３Ａのその他の構成要件は、図１６で説明した第５の実施の形態に係るカロリー成分濃度算出式作成システム２２Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１２９】
次に、図１９に示すフローチャートを用いて、第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度の測定方法について説明する。なお、以下の例では、図１８に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【０１３０】
（ａ）まず、第２の実施の形態と同様にステップＳ２００乃至ステップＳ２０２を実施する。次にステップＳ２０３で、図１８に示す濃度算出部３５５は、濃度算出式記憶装置４５２から、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩを独立変数とするカロリー成分濃度算出式を読み出す。また、濃度算出部３５５は、放熱係数記憶装置４０１から、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を読み出す。
【０１３１】
（ｃ）ステップＳ２０４で、濃度算出部３５５は、カロリー成分濃度算出式の温度ＴIの独立変数に計測対象混合ガスの温度ＴIの値を代入し、カロリー成分濃度算出式の放熱係数ＭIの独立変数に計測対象混合ガスの放熱係数ＭIの値を代入して、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣOの値を算出する。その後、濃度算出部３５５は、算出したカロリー成分の濃度ＣOの値を濃度記憶装置４５３に保存し、第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度の測定方法を終了する。
【０１３２】
以上説明した第６の実施の形態に係るカロリー成分濃度の測定方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置や音速センサを用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの測定値から、計測対象混合ガスの混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を測定することが可能となる。
【０１３３】
（第５及び第６の実施の形態の実施例）
まず、図２０に示すように、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタン、窒素、及び炭酸ガスをそれぞれ異なる体積濃度で含有する１９種類のサンプル混合ガスを用意した。次に、発熱素子を複数の温度で発熱させ、１９種類のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値を計測した。その後、１９種類のサンプル混合ガスのアルカン濃度ＣＯの既知の値と、放熱係数ＭＩの複数の計測値に基づいて、サポートベクトル回帰により、放熱係数ＭＩを独立変数としアルカン濃度ＣＯを従属変数とする、アルカン濃度ＣＯを算出するための方程式を作成した。
【０１３４】
次に、アルカン濃度ＣＯを算出するための方程式を用いて、１９種類のサンプル混合ガスのアルカン濃度ＣＯの算出値を算出し、１９種類のサンプル混合ガスのアルカン濃度ＣＯの真値と比較した。すると、図２１及び図２２に示すように、アルカン濃度ＣＯの真値に対する算出値の誤差は、−０．３％乃至＋０．３％以内であった。よって、放熱係数ＭＩを独立変数とし、アルカン濃度ＣＯを従属変数とするアルカン濃度ＣＯの算出式を用いることによって、放熱係数ＭＩの計測値から、アルカン濃度ＣＯを正確に算出可能であることが示された。
【０１３５】
（第７の実施の形態）
上記（４１）式で示したように、４種類のガス成分からなる混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）を変数とする方程式で与えられる。また、混合ガスの放熱係数ＭＩは、上記（３２）式に示すように、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨと、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、に依存する。そこで、本発明者らは、混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４３）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、を変数とする方程式でも与えられることをも見出した。
CO = h3{RH1 (TH1), RH2 (TH2), RH3 (TH3), RI}    ・・・(43)
【０１３６】
よって、混合ガスに接する発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、例えば発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩを計測し、（４３）式に代入することによっても、混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯを一意に求めることが可能となる。
【０１３７】
また、混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４４）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨ１（ＴＨ１），ＩＨ２（ＴＨ２），ＩＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの通電電流ＩＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
CO = h4{IH1 (TH1), IH2 (TH2), IH3 (TH3), II}         ・・・(44)
【０１３８】
あるいは混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４５）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａにかかる電圧ＶＨ１（ＴＨ１），ＶＨ２（ＴＨ２），ＶＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａにかかる電圧ＶＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
CO = h5{VH1 (TH1), VH2 (TH2), VH3 (TH3), VI}    ・・・(45)
【０１３９】
またあるいは混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４６）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤＨ１（ＴＨ１），ＡＤＨ２（ＴＨ２），ＡＤＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
CO = h6{ADH1 (TH1), ADH2 (TH2), ADH3 (TH3), ADI}       ・・・(46)
【０１４０】
したがって、混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯは、下記（４７）式に示すように、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、を変数とする方程式で与えられる。
CO = h7{SH1 (TH1), SH2 (TH2), SH3 (TH3), SI}    ・・・(47)
【０１４１】
ここで、図２３に示すカロリー成分濃度算出式作成システム２２Ｂは、複数のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩに依存する図１及び図２に示す第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値と、を計測する図２３に示す計測部３２１と、複数のサンプル混合ガスの既知のカロリー成分の濃度ＣＯの値、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値、及び複数の発熱温度における発熱素子６１Ａからの電気信号の値に基づいて、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を作成する濃度算出式作成部３５２と、を備える。
【０１４２】
第３の実施の形態と同様に、計測部３２１は、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１４３】
ＣＰＵ３００に含まれる濃度算出式作成部３５２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カロリー成分の濃度ＣＯの値と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの複数の計測値と、発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の複数の計測値と、を収集する。さらに濃度算出式作成部３５２は、収集したカロリー成分の濃度ＣＯ、電気信号ＳＩ、及び電気信号ＳＨの値に基づいて、多変量解析により、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）を独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を算出する。図２３に示すカロリー成分濃度算出式作成システム２２Ｂのその他の構成要素は、図１６に示すカロリー成分濃度算出式作成システム２２Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１４４】
（第８の実施の形態）
図２４に示すように、第８の実施の形態に係るカロリー成分濃度測定システム２３Ｂは、計測対象混合ガスの温度ＴＩに依存する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値、及び複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値を計測する計測部３２１と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、カロリー成分の濃度ＣＯを従属変数とするカロリー成分濃度算出式を保存する濃度算出式記憶装置４５２と、カロリー成分濃度算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの独立変数に、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの計測値、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの計測値を代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を算出する濃度算出部３５５と、を備える。
【０１４５】
カロリー成分濃度算出式は、例えば、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、発熱温度ＴＨ１が１００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）と、発熱温度ＴＨ２が１５０℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）と、発熱温度ＴＨ３が２００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）と、を独立変数として含んでいる。
【０１４６】
図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、計測対象混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、発熱素子６１Ａは、図２４に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられる。駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられた場合、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、例えば、１００℃の温度ＴＨ１、１５０℃の温度ＴＨ２、及び２００℃の温度ＴＨ３で発熱し、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１４７】
計測部３２１は、計測対象混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１４８】
濃度算出部３５５は、濃度算出式記憶装置４５２に保存されているカロリー成分濃度算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の独立変数に、計測値をそれぞれ代入し、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯの値を算出する。図２４に示すカロリー成分濃度測定システム２３Ｂのその他の構成要素は、図１８に示すカロリー成分濃度測定システム２３Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１４９】
（第９の実施の形態）
上記（７）式から明らかなように、温度拡散率の逆数１／αは、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐに比例する。したがって、上記（２２）式を変形して、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐも、下記（４８）式に示すように、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、混合ガスの温度ＴＩと、を変数とする方程式で与えられる。
Cp/k = g7{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3) , TI }    ・・・(48)
【０１５０】
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（４８）式を得れば、ガスＡの体積率ＶＡ、ガスＢの体積率ＶＢ、ガスＣの体積率ＶＣ、及びガスＤの体積率ＶＤが未知の検査対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐ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、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の検査対象混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）と、検査対象混合ガスの温度ＴＩと、を計測し、（４８）式に代入することにより、検査対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを一意に求めることが可能となる。
【０１５１】
なお、混合ガスがｎ種類のガス成分からなる場合、混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（４９）式で与えられる。
Cp/k = g7{MI (TH1), MI (TH2), MI (TH3), ・・・, MI (THn-1) , TI }       ・・・(49)
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（ＣｊＨ２ｊ＋２）を含む場合、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）以外のアルカン（ＣｊＨ２ｊ＋２）を、メタン（ＣＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）の混合物とみなしても、（４９）式の算出には影響しないのは、（２３）式と同様である。また、図１及び図２に示す発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスの温度ＴＩが安定している場合、（４９）式は混合ガスの温度ＴＩの変数を含んでいなくともよい。
【０１５２】
ここで、図２５に示す第９の実施の形態に係る比熱容量算出式作成システム２４Ａは、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐ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、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの値を計測する計測機構１０と、を備える。さらに、比熱容量算出式作成システム２４Ａは、サンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値、サンプル混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値、及びサンプル混合ガスの温度ＴＩの値に基づいて、発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩ及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を作成する比熱容量算出式作成部３６２を備える。
【０１５３】
計測機構１０及び放熱係数記憶装置４０１は第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。比熱容量算出式作成部３６２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熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の複数のガスの放熱係数ＭＩの値と、複数のガスの温度ＴＩの値と、を収集する。さらに比熱容量算出式作成部３６２は、収集した熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐ、複数の放熱係数ＭＩ、及び複数のガスの温度ＴＩの値に基づいて、多変量解析により、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を算出する。
【０１５４】
比熱容量算出式作成システム２４Ａは、ＣＰＵ３００に接続された比熱容量算出式記憶装置４６２をさらに備える。比熱容量算出式記憶装置４６２は、比熱容量算出式作成部３６２が作成した比熱容量算出式を保存する。
【０１５５】
次に、図２６に示すフローチャートを用いて第９の実施の形態に係る比熱容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２５に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【０１５６】
（ａ）まず、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１００乃至ステップＳ１０３を実施する。次に、ステップＳ１０４で、入力装置３１２から比熱容量算出式作成部３６２に、第１のサンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値、第２のサンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値、第３のサンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値、及び第４のサンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を入力する。また、比熱容量算出式作成部３６２は、放熱係数記憶装置４０１から、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、を読み出す。
【０１５７】
（ｂ）ステップＳ１０５で、第１乃至第４のサンプル混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値と、第１乃至第４のサンプル混合ガスの温度ＴＩの値と、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、２００℃のそれぞれの場合の第１乃至第４のサンプル混合ガスの放熱係数ＭＩの値と、に基づいて、比熱容量算出式作成部３６２は、重回帰分析を行う。重回帰分析により、比熱容量算出式作成部３６２は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合の放熱係数ＭＩ、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合の放熱係数ＭＩ、及びガスの温度ＴＩを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を算出する。その後、ステップＳ１０６で、比熱容量算出式作成部３６２は作成した比熱容量算出式を比熱容量算出式記憶装置４６２に保存し、第９の実施の形態に係る比熱容量算出式の作成方法が終了する。
【０１５８】
以上示したように、第９の実施の形態に係る比熱容量算出式の作成方法によれば、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を一意に算出可能な比熱容量算出式を作成することが可能となる。
【０１５９】
（第１０の実施の形態）
図２７に示すように、第１０の実施の形態に係る比熱容量測定システム２５Ａは、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐ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、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値、及び計測対象混合ガスの複数の放熱係数ＭＩの値を計測する計測機構１０と、を備える。さらに、比熱容量測定システム２５Ａは、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を保存する比熱容量算出式記憶装置４６２と、比熱容量算出式のガスの温度ＴＩの独立変数及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対するガスの放熱係数ＭＩの独立変数に、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの複数の発熱温度に対する計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を代入し、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を算出する比熱容量算出部３６５と、を備える。
【０１６０】
比熱容量算出式記憶装置４６２は、第９の実施の形態で説明した比熱容量算出式を保存する。ここでは、例として、比熱容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、比熱容量算出式は、発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が１５０℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、発熱素子６１Ａの発熱温度が２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩと、ガスの温度ＴＩと、を独立変数としているものとする。
【０１６１】
第１０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）を含み、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値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。計測機構１０及び放熱係数記憶装置４０１は第９の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【０１６２】
比熱容量算出部３６５は、比熱容量算出式のガスの放熱係数ＭＩの独立変数及びガスの温度ＴＩの独立変数に、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値及び温度ＴＩの値を代入し、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を算出する。ＣＰＵ３００には、比熱容量記憶装置４６３がさらに接続されている。比熱容量記憶装置４６３は、比熱容量算出部３６５が算出した計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を保存する。第１０の実施の形態に係る比熱容量測定システム２５Ａのその他の構成要件は、図２５で説明した第９の実施の形態に係る比熱容量算出式作成システム２４Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１６３】
次に、図２８に示すフローチャートを用いて、第１０の実施の形態に係る比熱容量の測定方法について説明する。なお、以下の例では、図２７に示すマイクロチップ８Ａの発熱素子６１Ａを、１００℃、１５０℃、及び２００℃に発熱させる場合を説明する。
【０１６４】
（ａ）まず、第２の実施の形態と同様にステップＳ２００乃至ステップＳ２０２を実施する。次にステップＳ２０３で、図２７に示す比熱容量算出部３６５は、比熱容量算出式記憶装置４６２から、ガスの温度ＴＩ及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合のガスの放熱係数ＭＩを独立変数とする比熱容量算出式を読み出す。また、比熱容量算出部３６５は、放熱係数記憶装置４０１から、計測対象混合ガスの温度ＴＩの値及び発熱素子６１Ａの発熱温度が１００℃、１５０℃、及び２００℃の場合の計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を読み出す。
【０１６５】
（ｃ）ステップＳ２０４で、比熱容量算出部３６５は、比熱容量算出式の温度ＴＩの独立変数に計測対象混合ガスの温度ＴＩの値を代入し、比熱容量算出式の放熱係数ＭＩの独立変数に計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの値を代入して、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を算出する。その後、比熱容量算出部３６５は、算出した熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を比熱容量記憶装置４６３に保存し、第１０の実施の形態に係る比熱容量の測定方法を終了する。
【０１６６】
以上説明した第１０の実施の形態に係る比熱容量の測定方法によれば、高価なガスクロマトグラフィ装置や音速センサを用いることなく、計測対象混合ガスの放熱係数ＭＩの測定値から、計測対象混合ガスの混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を測定することが可能となる。
【０１６７】
（第９及び第１０の実施の形態の実施例）
まず、図２０に示すように、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタン、窒素、及び炭酸ガスをそれぞれ異なる体積濃度で含有する１９種類のサンプル混合ガスを用意した。次に、発熱素子を複数の温度で発熱させ、１９種類のサンプル混合ガスのそれぞれの放熱係数ＭＩの値を計測した。その後、１９種類のサンプル混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの既知の値と、放熱係数ＭＩの複数の計測値に基づいて、サポートベクトル回帰により、放熱係数ＭＩを独立変数とし熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを算出するための方程式を作成した。
【０１６８】
次に、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを算出するための方程式を用いて、１９種類のサンプル混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの算出値を算出し、１９種類のサンプル混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの真値と比較した。すると、図２９及び図３０に示すように、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの真値に対する算出値の誤差は、−０．６％乃至＋０．６％以内であった。よって、放熱係数ＭＩを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの算出式を用いることによって、放熱係数ＭＩの計測値から、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを正確に算出可能であることが示された。
【０１６９】
（第１１の実施の形態）
上記（４８）式で示したように、４種類のガス成分からなる混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の混合ガスの放熱係数ＭＩ（ＴＨ１），ＭＩ（ＴＨ２），ＭＩ（ＴＨ３）を変数とする方程式で与えられる。また、混合ガスの放熱係数ＭＩは、上記（３２）式に示すように、発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨと、第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、に依存する。そこで、本発明者らは、混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（５０）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩと、を変数とする方程式でも与えられることをも見出した。
Cp/k = g8{RH1 (TH1), RH2 (TH2), RH3 (TH3), RI}            ・・・(50)
【０１７０】
よって、混合ガスに接する発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの抵抗値ＲＨ１（ＴＨ１），ＲＨ２（ＴＨ２），ＲＨ３（ＴＨ３）と、例えば発熱素子６１Ａが発熱する前の混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの抵抗値ＲＩを計測し、（５０）式に代入することによっても、混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを一意に求めることが可能となる。
【０１７１】
また、混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（５１）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａの通電電流ＩＨ１（ＴＨ１），ＩＨ２（ＴＨ２），ＩＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａの通電電流ＩＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
Cp/k = g9{IH1 (TH1), IH2 (TH2), IH3 (TH3), II}      ・・・(51)
【０１７２】
あるいは混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（５２）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａにかかる電圧ＶＨ１（ＴＨ１），ＶＨ２（ＴＨ２），ＶＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａにかかる電圧ＶＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
Cp/k = g10{VH1 (TH1), VH2 (TH2), VH3 (TH3), VI}           ・・・(52)
【０１７３】
またあるいは混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（５３）式に示すように、発熱素子６１Ａの温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤＨ１（ＴＨ１），ＡＤＨ２（ＴＨ２），ＡＤＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａに接続されたＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤＩと、を変数とする方程式でも与えられる。
Cp/k = g11{ADH1 (TH1), ADH2 (TH2), ADH3 (TH3), ADI}   ・・・(53)
【０１７４】
したがって、混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐは、下記（５４）式に示すように、発熱素子６１Ａの発熱温度がＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３である場合の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）と、混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、を変数とする方程式で与えられる。
Cp/k = g12{SH1 (TH1), SH2 (TH2), SH3 (TH3), SI}           ・・・(54)
【０１７５】
ここで、図３１に示す比熱容量算出式作成システム２４Ｂは、複数のサンプル混合ガスのそれぞれの温度ＴＩに依存する図１及び図２に示す第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値と、を計測する図３１に示す計測部３２１と、複数のサンプル混合ガスの既知の熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値、及び複数の発熱温度における発熱素子６１Ａからの電気信号の値に基づいて、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を作成する比熱容量算出式作成部３６２と、を備える。
【０１７６】
第３の実施の形態と同様に、計測部３２１は、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１７７】
ＣＰＵ３００に含まれる比熱容量算出式作成部３６２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熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの複数の計測値と、発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の複数の計測値と、を収集する。さらに比熱容量算出式作成部３６２は、収集した熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐ、電気信号ＳＩ、及び電気信号ＳＨの値に基づいて、多変量解析により、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）を独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を算出する。図３１に示す比熱容量算出式作成システム２４Ｂのその他の構成要素は、図２５に示す比熱容量算出式作成システム２４Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１７８】
（第１２の実施の形態）
図３２に示すように、第１２の実施の形態に係る比熱容量測定システム２５Ｂは、計測対象混合ガスの温度ＴＩに依存する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値、及び複数の発熱温度ＴＨのそれぞれにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの値を計測する計測部３２１と、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩ及び複数の発熱温度ＴＨにおける発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨを独立変数とし、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐを従属変数とする比熱容量算出式を保存する比熱容量算出式記憶装置４６２と、比熱容量算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの独立変数に、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの計測値、及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨの計測値を代入し、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を算出する比熱容量算出部３６５と、を備える。
【０１７９】
比熱容量算出式は、例えば、第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩと、発熱温度ＴＨ１が１００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）と、発熱温度ＴＨ２が１５０℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）と、発熱温度ＴＨ３が２００℃の発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）と、を独立変数として含んでいる。
【０１８０】
図１及び図２に示すマイクロチップ８Ａの第１の測温素子６２Ａは、計測対象混合ガスの温度に依存する電気信号ＳＩを出力する。次に、発熱素子６１Ａは、図３２に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられる。駆動電力ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を与えられた場合、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａは、例えば、１００℃の温度ＴＨ１、１５０℃の温度ＴＨ２、及び２００℃の温度ＴＨ３で発熱し、発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）を出力する。
【０１８１】
計測部３２１は、計測対象混合ガスに接する第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの値と、計測対象混合ガスに接する発熱素子６１Ａからの発熱温度ＴＨ１における電気信号ＳＨ１（ＴＨ１）、発熱温度ＴＨ２における電気信号ＳＨ２（ＴＨ２）、及び発熱温度ＴＨ３における電気信号ＳＨ３（ＴＨ３）の値と、を計測し、計測値を電気信号記憶装置４２１に保存する。
【０１８２】
比熱容量算出部３６５は、比熱容量算出式記憶装置４６２に保存されている比熱容量算出式の第１の測温素子６２Ａからの電気信号ＳＩの独立変数及び発熱素子６１Ａからの電気信号ＳＨ１（ＴＨ１），ＳＨ２（ＴＨ２），ＳＨ３（ＴＨ３）の独立変数に、計測値をそれぞれ代入し、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの値を算出する。図３２に示す比熱容量測定システム２５Ｂのその他の構成要素は、図２７に示す比熱容量測定システム２５Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０１８３】
（第１３の実施の形態）
第１３の実施の形態に係る流量測定システムは、図３３に示すように、温度拡散率測定システム２１Ａと、温度拡散率測定システム２１Ａで温度拡散率が測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ａと、を備える。温度拡散率測定システム２１Ａと、流量計４１Ａとは、計測対象混合ガスが流れる流路１０３で接続されている。温度拡散率測定システム２１Ａは、第２の実施の形態で説明したので、説明は省略する。温度拡散率測定システム２１Ａと、流量計４１Ａとは、配線２０１で電気的に接続されている。
【０１８４】
流量計４１Ａは、断面図である図３４に示すように、計測対象混合ガスが流れる流路１１が設けられた流路保持体１５と、流路保持体１５上に配置された制御ユニット３０と、を備える。制御ユニット３０は、ＣＰＵ３３０を備える。なお、図３４は断面図であるが、制御ユニット３０の内部は模式的に描かれており、実際には、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ回路等が制御ユニット３０の内部に配置されている。
【０１８５】
流路保持体１５には、注入口１３及び排出口１４が設けられており、流路１１は、注入口１３から排出口１４に流路保持体１５の内部を貫通している。注入口１３には図３３に示す流路１０３が挿入される。流路１１の内壁には、マイクロチップ８Ｂが配置されている。
【０１８６】
マイクロチップ８Ｂは、斜視図である図３５、及びＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ方向から見た断面図である図３６に示すように、第１の実施の形態で説明したマイクロチップ８Ａと同様の構造を有している。マイクロチップ８Ｂは、キャビティ６６Ｂが設けられた基板６０Ｂ、基板６０Ｂ上にキャビティ６６Ｂを覆うように配置された絶縁膜６５Ｂ、及び絶縁膜６５Ｂに設けられたヒータ６１Ｂを備える。また、マイクロチップ８Ｂは、ヒータ６１Ｂより図３４に示す流路１１の上流側に位置する図３５及び図３６に示す上流側測温抵抗素子６２Ｂ、ヒータ６１Ｂより下流側に位置する下流側測温抵抗素子６３Ｂ、及び上流側測温抵抗素子６２Ｂより上流側に設けられた周囲温度センサ６４Ｂを備える。
【０１８７】
絶縁膜６５Ｂのキャビティ６６Ｂを覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。周囲温度センサ６４Ｂは、図３４に示す流路１１に流入してきた計測対象混合ガスの温度を測定する。図３５及び図３６に示すヒータ６１Ｂは、キャビティ６６Ｂを覆う絶縁膜６５Ｂの中心に配置されており、流路１１に流れる計測対象混合ガスを、周囲温度センサ６４Ｂが計測した温度よりも一定温度、例えば１０℃高くなるよう、加熱する。上流側測温抵抗素子６２Ｂはヒータ６１Ｂより上流側の温度を検出するために用いられ、下流側測温抵抗素子６３Ｂはヒータ６１Ｂより下流側の温度を検出するために用いられる。
【０１８８】
ここで、図３４に示す流路１１中の計測対象混合ガスが静止している場合、図３５及び図３６に示すヒータ６１Ｂで加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側測温抵抗素子６２Ｂ及び下流側測温抵抗素子６３Ｂの温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子６２Ｂ及び下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗は等しくなる。
【０１８９】
これに対し、図３４に示す流路１１中の計測対象混合ガスが上流から下流に流れている場合、図３５及び図３６に示すヒータ６１Ｂで加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側測温抵抗素子６２Ｂの温度よりも、下流側測温抵抗素子６３Ｂの温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗と、下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗に差が生じる。下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗の差は、図３４に示す流路１１中の計測対象混合ガスの流量Ｑと相関関係がある。そのため、図３５及び図３６に示す下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗と、上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗と、の差から、図３４に示す流路１１を流れる計測対象混合ガスの流量Ｑが求められる。なお、流量Ｑの単位は、例えばｍ３／ｓ又はｍ３／ｈである。
【０１９０】
流路１１の一部には、流路１１の内径を狭める絞り１２が設けられている。絞り１２における流路１１の断面積は、流路１１内の計測対象混合ガスの流速が、マイクロチップ８Ｂの計測範囲内となるよう、適宜設定される。また、マイクロチップ８Ｂは、制御ユニット３０のＣＰＵ３３０に電気的に接続されている。
【０１９１】
ＣＰＵ３３０の流量算出部３３１は、マイクロチップ８Ｂから、図３５及び図３６に示す下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗の値を受信する。さらに、図３４に示す流量算出部３３１は、図３５及び図３６に示す下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗の値との差に基づいて、図３４に示す流路１１を流れる計測対象混合ガスの流量Ｑの値を算出する。なお、図３５及び図３６に示す下流側測温抵抗素子６３Ｂの電気抵抗及び上流側測温抵抗素子６２Ｂの電気抵抗の差と、図３４に示す流路１１中のガスの流量Ｑと、の相関関係は、予め校正ガスを用いて校正される。
【０１９２】
ここで、マイクロチップ８Ｂ及び流量算出部３３１を含む流量センサを用いて検出されるガスの流量Ｑは、ガスの温度拡散率の逆数１／αに応じて誤差が生じる傾向にある。例として、まず、校正ガスとして熱量を４５ＭＪ／ｍ３に調整した都市ガス１３Ａを用いて流量センサを校正した。次に、図３７に示す成分を含む第１乃至第６の混合ガスを用意した。第１乃至第６の混合ガスは、図３８に示すように、異なる温度拡散率の逆数１／αの値を有していた。次に、校正ガスの流量と同じ流量の第１乃至第６の混合ガスを流量計４１Ａに流したところ、図３８及び図３９に示すように、流量Ｑの検出値に、温度拡散率の逆数１／αに比例する誤差が生じた。
【０１９３】
したがって、校正ガスの温度拡散率の逆数１／α０と、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αと、が異なる場合、計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値に誤差が生じうる。これに対し、図３４に示すＣＰＵ３３０は、校正ガスの温度拡散率の逆数１／α０と、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αと、の差に基づく計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値の誤差を補正する補正部３３２をさらに備える。補正部３３２は、流量算出部３３１が算出した計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値を受信する。また、補正部３３２は、図３３に示す配線２０１を介して、温度拡散率測定システム２１Ａから、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの計測値を受信する。
【０１９４】
さらに、図３４に示す補正部３３２は、下記（５５）式に示すように、計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値を、校正ガスの温度拡散率の逆数１／α０で割り、さらに計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αをかける。これにより、校正ガスの温度拡散率の逆数１／α０と、計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αと、の差に基づく誤差が補正された、計測対象混合ガスの正確な流量ＱＣの値が算出される。
QC = Q × (1/α) / (1/α0)
= Q ×α0 / α  ・・・(55)
【０１９５】
（第１４の実施の形態）
第１４の実施の形態に係る流量測定システムは、図４０に示すように、温度拡散率測定システム２１Ｂと、温度拡散率測定システム２１Ｂで温度拡散率が測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ａと、を備える。温度拡散率測定システム２１Ｂは、第４の実施の形態と同様である。また、流量計４１Ａにおいて、計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値を、温度拡散率測定システム２１Ｂが計測した計測対象混合ガスの温度拡散率の逆数１／αの計測値で補正する方法は、第１３の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【０１９６】
（第１５の実施の形態）
第１５の実施の形態に係る流量測定システムは、図４１に示すように、比熱容量測定システム２５Ａと、比熱容量測定システム２５Ａによって熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐが測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ｃと、を備える。比熱容量測定システム２５Ａと、流量計４１Ｃとは、計測対象混合ガスが流れる流路１０３で接続されている。比熱容量測定システム２５Ａは、第１０の実施の形態で説明したので、説明は省略する。比熱容量測定システム２５Ａと、流量計４１Ｃとは、配線２０１で電気的に接続されている。
【０１９７】
流量計４１ＣのＣＰＵ３３０は、図４２に示すように、計測対象混合ガスの体積流量Ｑの検出値と、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの計測値と、に基づいて、計測対象混合ガスの質量流量Ｑｍを算出する質量流量算出部３３４を備える。質量流量算出部３３４は、流量算出部３３１が算出した計測対象混合ガスの体積流量Ｑの検出値を受信する。また、質量流量算出部３３４は、図４１に示す配線２０１を介して、比熱容量測定システム２５Ａから、計測対象混合ガスの熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐの計測値を受信する。
【０１９８】
ここで、流量算出部３３１が算出する計測対象混合ガスの体積流量Ｑの検出値は、下記（５６）式に示すように、温度拡散率αと、流速ｄと、の積に比例する。なお、Ａは定数である。
Q = A ×（1/α）×d
= A × ρCp / k ×d  ・・・(56)
図４２に示す質量流量算出部３３４は、下記（５７）式に示すように、計測対象混合ガスの体積流量Ｑの検出値を、熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐと、定数Ａと、で割り、密度ρと、流速ｄと、の積を得る。
Q / (A Cp / k) =ρ×d ・・・(57)
【０１９９】
さらに、質量流量算出部３３４は、下記（５８）式に示すように、得られた密度ρと、流速ｄと、の積に、絞り１２の断面積ｕをかけ、計測対象混合ガスの質量流量Ｑｍを算出する。質量流量Ｑｍの単位は、例えばｋｇ３／ｈ又はｋｇ３／ｓである。
Qm =ρ×d × u ・・・(58)
流量計４１Ｃのその他の構成要素は、図３４に示す流量計４１Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０２００】
（第１６の実施の形態）
第１６の実施の形態に係る流量測定システムは、図４３に示すように、比熱容量測定システム２５Ｂと、比熱容量測定システム２５Ｂによって熱伝導率ｋで割られた比熱容量Ｃｐが測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ｃと、を備える。比熱容量測定システム２５Ｂは、第１２の実施の形態と同様である。また、流量計４１Ｃにおいて、質量流量Ｑｍを算出する方法は第１５の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【０２０１】
（第１７の実施の形態）
第１７の実施の形態に係る流量測定システムは、図４４に示すように、カロリー成分濃度測定システム２３Ａと、カロリー成分濃度測定システム２３Ａでカロリー成分濃度ＣＯが測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ｂと、を備える。カロリー成分濃度測定システム２３Ａと、流量計４１Ｂとは、計測対象混合ガスが流れる流路１０３で接続されている。カロリー成分濃度測定システム２３Ａは、第６の実施の形態で説明したので、説明は省略する。カロリー成分濃度測定システム２３Ａと、流量計４１Ｂとは、配線２０１で電気的に接続されている。
【０２０２】
流量計４１ＢのＣＰＵ３３０は、図４５に示すように、計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値と、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度ＣＯの算出値と、に基づいて、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量ＱＣを算出する熱量流量算出部３３３を備える。熱量流量算出部３３３は、質量流量算出部３３４が算出した計測対象混合ガスの質量流量Ｑｍの値を受信する。また、熱量流量算出部３３３は、図４４に示す配線２０１を介して、カロリー成分濃度測定システム２３Ａから、計測対象混合ガスのカロリー成分濃度の計測値を受信する。
【０２０３】
さらに、図４５に示す熱量流量算出部３３３は、下記（５９）式に示すように、計測対象混合ガスの質量流量Ｑｍの値に、計測対象混合ガスのカロリー成分の濃度ＣＯを乗じ、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量ＱＣを算出する。
QC = Qm × CO     ・・・(59)
天然ガス等の計測対象混合ガスにノンカロリー成分が含まれる場合、ノンカロリー成分を除いたカロリー成分の流量を計測することが望まれる場合がある。これに対し、第１７の実施の形態に係る流量測定システムによれば、計測対象混合ガスのカロリー成分の流量を正確に計測することが可能となる。流量計４１Ｂのその他の構成要素は、図３４に示す流量計４１Ａと同様であるので、説明は省略する。
【０２０４】
（第１８の実施の形態）
第１８の実施の形態に係る流量測定システムは、図４６に示すように、カロリー成分濃度測定システム２３Ｂと、カロリー成分濃度測定システム２３Ｂでカロリー成分濃度ＣＯが測定された計測対象混合ガスの流量Ｑを計測する流量計４１Ｂと、を備える。カロリー成分濃度測定システム２３Ｂは、第８の実施の形態と同様である。また、流量計４１Ｂにおいて、カロリー成分濃度ＣＯと、計測対象混合ガスの流量Ｑの検出値と、から、計測対象混合ガス中のカロリー成分の流量ＱＣを算出する方法は第１７の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【０２０５】
（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４７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４７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及び第２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、混合ガスの複数の計測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。
【符号の説明】
【０２０６】
８Ａ，８Ｂマイクロチップ
１０  計測機構
１１  流路
１３  注入口
１４  排出口
１５  流路保持体
１８  断熱部材
２０Ａ，２０Ｂ  温度拡散率算出式作成システム
２１Ａ，２１Ｂ  温度拡散率測定システム
２２Ａ，２２Ｂ  カロリー成分濃度算出式作成システム
２３Ａ，２３Ｂ  カロリー成分濃度測定システム
２４Ａ，２４Ｂ  比熱容量算出式作成システム
２５Ａ，２５Ｂ  比熱容量測定システム
３０  制御ユニット
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ  ガス圧調節器
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ  流量制御装置
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ  流量計
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ  ガスボンベ
６０Ａ，６０Ｂ  基板
６１Ａ  発熱素子
６１Ｂ  ヒータ
６２Ａ  第１の測温素子
６２Ｂ  上流側測温抵抗素子
６３Ａ  第２の測温素子
６３Ｂ  下流側測温抵抗素子
６４Ａ  第３の測温素子
６４Ｂ  周囲温度センサ
６５Ａ，６５Ｂ  絶縁膜
６６Ａ，６６Ｂ  キャビティ
９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄ，９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ，９２Ｄ，９３，１０２，１０３  流路
１０１  チャンバ
１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１８１，１８２，１８３，２６１，２６４，２６５  抵抗素子
１７０，２７０  オペアンプ
２０１  配線
３０１  放熱係数算出部
３０２  温度拡散率算出式作成部
３０３  駆動回路
３０４  Ａ／Ｄ変換回路
３０５  温度拡散率算出部
３１２  入力装置
３１３  出力装置
３２１  計測部
３３１  流量算出部
３３２  補正部
３３３  熱量流量算出部
３３４  質量流量算出部
３５２  濃度算出式作成部
３５５  濃度算出部
３６２  比熱容量算出式作成部
３６５  比熱容量算出部
４０１  放熱係数記憶装置
４０２  温度拡散率算出式記憶装置
４０３  温度拡散率算出式記憶装置
４２１  電気信号記憶装置
４５２  濃度算出式記憶装置
４５３  濃度記憶装置
４６２  比熱容量算出式記憶装置
４６３  比熱容量記憶装置
【図１】
2014160082.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014160082.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014160082.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2014160082.tif 000017
【図１６】
2014160082.tif 000018
【図１７】
2014160082.tif 000019
【図１８】
2014160082.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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