(57)【要約】【課題】混合ガスの発熱量を精度良く迅速に測定する発熱量算出装置を提供する。【解決手段】接触燃焼式ガスセンサ１０が出力する検知素子と比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出装置であって、発熱量算出式生成ユニット３０Ａと、接触燃焼式ガスセンサ１０が出力した前記混合ガスに対応する前記センサ出力を取り込む混合ガス用センサ出力取込手段３１ａ３１と、該取り込んだセンサ出力と発熱量算出式生成手段３１ａ２６が生成した発熱量算出式とに基づいて、混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出手段３１ａ３２と、該算出した発熱量を示す発熱量情報を通知するために出力する発熱量情報出力手段３１ａ３３と、を備え、成分識別情報取込手段３１ａ２１は、測定すべき前記混合ガスに対応する前記成分識別情報を取り込むことを特徴とする。【選択図】図１
2005351818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサが出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなるの混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式を生成する際に、前記接触燃焼式ガスセンサによって測定すべき前記ガス成分を選定するガス成分選定ユニットであって、
前記複数種類のガス成分に対する前記接触燃焼式ガスセンサが出力したセンサ出力を、当該ガス成分に対応させて取り込む選定用センサ出力取込手段と、
前記選定用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力に対応する前記発熱量を、前記センサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を特定することが可能な予め定められた発熱量特定情報に基づいて特定する選定用発熱量特定手段と、
予め定められた前記混合ガスの主成分ガスに対応する前記選定用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段が特定した発熱量との関係を示す主成分点を通り、前記主成分ガス以外の他のガス成分に対応して前記選定用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段が特定した発熱量との関係を示す前記ガス成分に対応する１つのガス成分点を通る直線式を前記他のガス成分に対応して生成する直線式生成手段と、
前記直線式生成手段が生成した直線式の中から、前記直線式が示す直線から該直線式に対応しない各々の前記ガス成分点までの距離の和が最小となる前記直線式を選定し、該選定した直線式に対応する前記他のガス成分と前記主成分ガスを、前記主成分ガスの既知の混合ガスに対応する前記発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する既知用ガス成分選定手段と、
を備えることを特徴とするガス成分選定ユニット。
【請求項２】
前記選定用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段が特定した発熱量との関係を示す前記ガス成分に対応するガス成分点に対する近似直線式を生成する近似直線式生成手段と、
前記近似直線式生成手段が生成した近似直線式が示す近似直線に対する距離が近くのガス成分点を選定するための予め定められた選定条件を満たす２つの前記ガス成分点を、複数の前記ガス成分点の中から選定し、該選定したガス成分点に対応する前記ガス成分を、前記主成分ガスが未知の混合ガスに対応する前記発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する未知用ガス成分選定手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガス成分選定ユニット。
【請求項３】
被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサが出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式を生成する発熱量算出式生成ユニットであって、
請求項１又は２に記載のガス成分選定ユニットの既知用ガス成分選定手段が選定した測定ガス成分を前記混合ガスの主成分が既知である場合とし、前記未知用ガス成分選定手段が選定した測定ガス成分を前記混合ガスの主成分が未知である場合とした、測定すべき前記ガス成分を示す測定ガス成分情報を記憶する測定ガス成分情報記憶手段と、
前記混合ガスの主成分が既知であるか否かの識別が可能な成分識別情報を取り込む成分識別情報取込手段と、
前記成分識別情報取込手段が取り込んだ成分識別情報に対応する前記ガス成分を、前記測定ガス成分情報記憶手段が記憶している測定ガス成分情報から特定するガス成分特定手段と、
前記ガス成分特定手段が特定したガス成分に対応して前記接触燃焼式ガスセンサが出力するセンサ出力を取り込む生成用センサ出力取込手段と、
前記生成用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を、前記センサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を特定することが可能な予め定められた発熱量特定情報に基づいて特定する生成用発熱量特定手段と、
前記生成用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力と前記生成用発熱量特定手段が特定した前記ガス成分の発熱量との関係式を算出する関係式算出手段と、
前記関係式算出手段が算出した関係式に基づいて前記発熱量算出式を生成する発熱量算出式生成手段と、
を備えることを特徴とする発熱量算出式生成ユニット。
【請求項４】
被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサが出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出装置であって、
前記請求項３に記載の発熱量算出式生成ユニットと、
前記接触燃焼式ガスセンサが出力した前記混合ガスに対応する前記センサ出力を取り込む混合ガス用センサ出力取込手段と、
前記混合ガス用センサ出力取込手段が取り込んだセンサ出力と前記発熱量算出式生成装置の前記発熱量算出式生成手段が生成した発熱量算出式とに基づいて、前記混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記発熱量算出手段が算出した発熱量を示す発熱量情報を通知するために出力する発熱量情報出力手段と、
を備え、
前記発熱量算出式生成ユニットの成分識別情報取込手段は、測定すべき前記混合ガスに対応する前記成分識別情報を取り込む
ことを特徴とする発熱量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式を生成する際に、前記接触燃焼式ガスセンサによって測定すべきガス成分を選定するガス成分選定ユニット、その発熱量算出式を生成する発熱量算出式生成ユニット、及び、接触燃焼式ガスセンサが出力するセンサ出力に基づいて混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスの原料は、従来の石油系から長期に安定した価格で輸入できる液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）への転換が着実に進み、全国的には都市ガス原料の大部分がＬＮＧとなっている。また、地方都市ガス事業者においてもＬＮＧへの転換が進んでいる。
【０００３】
ＬＮＧを都市ガスとして供給する方法は、大都市でも中小都市でも基本的には同一であり、空温式または海水加熱式等の気化器でガス化した後に、液化プロパンガス（ＬＰＧ）で約４６ＭＪ／Ｎｍ3に増熱調整して高カロリーガスとして供給している。そして、供給ガスの発熱量は、ガスクロマトグラフにより混合ガス中に含まれるガス成分と濃度を測定して算出している。
【０００４】
ここで、ガスクロマトグラフは、適当な充填物が均一に詰まったカラム内で、ガス試料、気化した液体、固体試料をキャリアガスで展開させ、試料を化学変化させることなくガス状で通過させて各成分を分離する装置である。
【０００５】
一般的なガスクロマトグラフの検出器で用いられるものに、熱伝導度型（Thermal conductivity detector，ＴＣＤ）があり、気体の熱伝導の差を利用するもので、サーミスタの電気抵抗の差として検出する。特徴としては構造が単純でキャリアガス以外なら何でも検出できるが、感度が低いという欠点がある。
【０００６】
また、最小検出量が小さく、再現性のよい測定が可能なガスクロマトグラフが提案されている。このガスクロマトグラフによれば、容積の微小なＴＣＤを用い、さらにキャピラリーカラムの一端をＴＣＤ内に配置することにより、キャピラリーカラムとＴＣＤとの間のデッドボリュームを実質上なくすように構成することで、ＴＣＤに供給するキャリアガスと同種のガスの流量を低減し、最小検出量が小さく、再現性の良い測定を可能としている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２８６４７号公報  （第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常のＬＮＧはその主成分がメタンガスであることは分かるものの、その他の副成分はエタン、プロパン、ブタン等のガス成分であり、その成分、比率等はＬＮＧにより異なるため、ガスクロマトグラフにより混合ガス中に含まれるガス成分と濃度を測定する必要があった。特に、生産地から輸入したＬＮＧを都市ガスの原料として用いる場合、輸入ＬＮＧの混合ガスの成分及び比率は生産地毎に異なるため、ガスクロマトグラフにより混合ガス中に含まれるガス成分と濃度を測定する必要があった。
【０００８】
しかしながら、上述したガスクロマトグラフは装置自体が高価なため、ガスクロマトグラフで供給ガスの発熱量を測定する場合は、その測定に費用が嵩んでしまうという問題が生じていた。また、ガスクロマトグラフはキャピラリーカラム等のカラムを用いていることから、１０〜３０分ごとの不連続な測定しかできないため、発熱量の測定に時間がかかってしまうという問題も生じていた。
【０００９】
ところで、接触燃焼式ガスセンサは、ガスの燃焼反応を利用しており、理論的には発熱量に比例した出力が得られることから、炭化水素系ガスに対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力と発熱量とは比例関係になるため、周知である接触燃焼式ガスセンサを用いて混合ガスの発熱量を、ガスクロマトグラフを用いずに簡易かつ安価な構成で連続計測することができる。
【００１０】
図１２は各ガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力と発熱量との関係を示すグラフであり、このグラフにおける縦軸はセンサ出力（ｍＶ）、横軸は発熱量（ＭＪ／Ｎｍ3）をそれぞれ示している。そして、図１２中のグラフＧ６は、ＬＮＧの成分であるメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンに対する近似直線であり、このグラフＧ６からセンサ出力に対する発熱量を算出することができる。
【００１１】
ところが、各ガス成分の発熱量とセンサ出力の間には完全な相関関係がなく、この相関関係が良いほど発熱量の算出精度（測定精度）を向上することができる。そこで、未知成分の混合ガスに対して発熱量を精度良く算出するためには、その混合ガスを構成している何種類かのガス成分により近似式を求め、それを発熱量算出式にすることが望ましい。
【００１２】
また、発熱量の測定精度をより向上させるには、測定する際の雰囲気に適した発熱量算出式を用いることが望ましいが、混合ガスを測定する同一環境で複数のガス成分に基づいた発熱量算出式を求めようとすると、複数のガス成分毎の測定を行わなければならないため、それらの一連の測定を考慮すると、混合ガスの測定に時間がかかってしまうという問題が生じていた。
【００１３】
そして、複数種類の混合ガスを連続して測定する場合、混合ガスには主成分が既知であるものと未知であるものが存在するため、複数種類の混合ガス毎にそのガス成分を測定して発熱量算出式を算出しようとすると、その測定すべきガス成分の種類に応じて測定時間が掛かってしまい、短時間で混合ガスの発熱量を算出することができないという問題が生じていた。
【００１４】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、接触燃焼式ガスセンサを用いた混合ガスの発熱量を精度良く迅速に測定するためのガス成分選定ユニット、発熱量算出式生成ユニット、及び、発熱量算出装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のガス成分選定ユニットは、図１の基本構成図に示すように、被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサ１０が出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなるの混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式を生成する際に、前記接触燃焼式ガスセンサ１０によって測定すべき前記ガス成分を選定するガス成分選定ユニットであって、前記複数種類のガス成分に対する前記接触燃焼式ガスセンサ１０が出力したセンサ出力を、当該ガス成分に対応させて取り込む選定用センサ出力取込手段３１ａ１１と、前記選定用センサ出力取込手段３１ａ１１が取り込んだセンサ出力に対応する前記発熱量を、前記センサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を特定することが可能な予め定められた発熱量特定情報に基づいて特定する選定用発熱量特定手段３１ａ１２と、予め定められた前記混合ガスの主成分ガスに対応する前記選定用センサ出力取込手段３１ａ１１が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段３１ａ１２が特定した発熱量との関係を示す主成分点を通り、前記主成分ガス以外の他のガス成分に対応して前記選定用センサ出力取込手段３１ａ１１が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段３１ａ１２が特定した発熱量との関係を示す前記ガス成分に対応する１つのガス成分点を通る直線式を前記他のガス成分に対応して生成する直線式生成手段３１ａ１３と、前記直線式生成手段３１ａ１３が生成した直線式の中から、前記直線式が示す直線から該直線式に対応しない各々の前記ガス成分点までの距離の和が最小となる前記直線式を選定し、該選定した直線式に対応する前記他のガス成分と前記主成分ガスを、前記主成分ガスの既知の混合ガスに対応する前記発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する既知用ガス成分選定手段３１ａ１４と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記請求項１に記載した本発明のガス成分選定ユニットによれば、複数種類のガス成分に対して接触燃焼式ガスセンサ１０が出力したセンサ出力が、当該ガス成分に対応させて選定用センサ出力取込手段３１ａ１１によって取り込まれると、該センサ出力に対応するガス成分の発熱量が、発熱量特定情報に基づいて選定用発熱量特定手段３１ａ１２によって特定される。そして、主成分ガスに対応するガス成分とその発熱量との関係を示す主成分点を通り、主成分ガス以外の他のガス成分に対応するセンサ出力とその発熱量との関係を示すガス成分点を通る直線式が、他のガス成分に対応して直線式生成手段３１ａ１３によって生成されると、既知用ガス成分選定手段３１ａ１４によって、それらの直線式の中から、直線式が示す直線から直線式に対応しない各ガス成分点までの距離の和が最小となる直線式が選定され、該直線式に対応する他のガス成分と主成分ガスが、主成分ガスが既知の混合ガスに対する測定ガス成分として選定される。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載のガス成分選定ユニットにおいて、前記選定用センサ出力取込手段３１ａ１１が取り込んだセンサ出力と該センサ出力に対応して前記選定用発熱量特定手段３１ａ１２が特定した発熱量との関係を示す前記ガス成分に対応するガス成分点に対する近似直線式を生成する近似直線式生成手段３１ａ１５と、前記近似直線式生成手段３１ａ１５が生成した近似直線式が示す近似直線に対する距離が近くのガス成分点を選定するための予め定められた選定条件を満たす２つの前記ガス成分点を、複数の前記ガス成分点の中から選定し、該選定したガス成分点に対応する前記ガス成分を、前記主成分ガスが未知の混合ガスに対応する前記発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する未知用ガス成分選定手段３１ａ１６と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
上記請求項２に記載した本発明のガス成分選定ユニットによれば、選定用発熱量特定手段３１ａ１２によるガス成分の発熱量の特定に応じて、複数種類のガス成分に対応するセンサ出力とその発熱量との関係を示すガス成分点に対する近似直線式が近似直線式生成手段３１ａ１５によって生成されると、未知用ガス成分選定手段３１ａ１６によって該近似直線式に対する距離が近く、例えば、近似直線上に位置する２つのガス成分点、近似直線に近い上位２つのガス成分点等を選定する選定条件に基づいて２つのガス成分点が複数の中から選定され、そのガス成分点に対応するガス成分が、成分、比率等の未知の混合ガスに対応する測定ガス成分として選定される。
【００１９】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載の発熱量算出式生成ユニットは、図１の基本構成図に示すように、被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサ１０が出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式を生成する発熱量算出式生成ユニットであって、請求項１又は２に記載のガス成分選定ユニット３００の既知用ガス成分選定手段３１ａ１４が選定した測定ガス成分を前記混合ガスの主成分が既知である場合とし、前記未知用ガス成分選定手段３１ａ１６が選定した測定ガス成分を前記混合ガスの主成分が未知である場合とした、測定すべき前記ガス成分を示す測定ガス成分情報を記憶する測定ガス成分情報記憶手段３４と、前記混合ガスの主成分が既知であるか否かの識別が可能な成分識別情報を取り込む成分識別情報取込手段３１ａ２１と、前記成分識別情報取込手段３１ａ２１が取り込んだ成分識別情報に対応する前記ガス成分を、前記測定ガス成分情報記憶手段３４が記憶している測定ガス成分情報から特定するガス成分特定手段３１ａ２２と、前記ガス成分特定手段３１ａ２２が特定したガス成分に対応して前記接触燃焼式ガスセンサ１０が出力するセンサ出力を取り込む生成用センサ出力取込手段３１ａ２３と、前記生成用センサ出力取込手段３１ａ２３が取り込んだセンサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を、前記センサ出力に対応する前記ガス成分の発熱量を特定することが可能な予め定められた発熱量特定情報に基づいて特定する生成用発熱量特定手段３１ａ２４と、前記生成用センサ出力取込手段３１ａ２３が取り込んだセンサ出力と前記生成用発熱量特定手段３１ａ２４が特定した前記ガス成分の発熱量との関係式を算出する関係式算出手段３１ａ２５と、前記関係式算出手段３１ａ２５が算出した関係式に基づいて前記発熱量算出式を生成する発熱量算出式生成手段３１ａ２６と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項３に記載した本発明の発熱量算出式生成ユニットによれば、測定ガス成分情報記憶手段３４には、ガス成分選定ユニット３００の既知用ガス成分選定手段３１ａ１４が選定したガス成分を主成分が既知である場合とし、ガス成分選定ユニット３００の未知用ガス成分選定手段３１ａ１６が選定したガス成分を主成分が未知である場合とした測定ガス成分情報が記憶される。そして、成分識別情報取込手段３１ａ２１によって成分識別情報が取り込まれると、該成分識別情報に対応するガス成分が測定ガス成分情報記憶手段３４が記憶している測定ガス成分情報からガス成分特定手段３１ａ２２によって特定される。そして、そのガス成分に対応して接触燃焼式ガスセンサ１０が出力するセンサ出力が生成用センサ出力取込手段３１ａ２３によって取り込まれると、そのセンサ出力に対応するガス成分の発熱量が発熱量特定情報に基づいて生成用発熱量特定手段３１ａ２４によって特定される。そして、特定された発熱量と対応するセンサ出力との関係式が関係式算出手段３１ａ２５によって算出され、該関係式に基づいて発熱量算出式が発熱量算出式生成手段３１ａ２６にって生成される。
【００２１】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載の発熱量算出装置は、図１の基本構成図に示すように、被検ガス中の被検物質に感応する検知素子と前記被検ガス中の被検物質に感応しない比較素子とを有する接触燃焼式ガスセンサ１０が出力する前記検知素子と前記比較素子との熱的バランスを示すセンサ出力に基づいて、複数種類のガス成分からなる混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出装置であって、前記請求項３に記載の発熱量算出式生成ユニット３０Ａと、前記接触燃焼式ガスセンサ１０が出力した前記混合ガスに対応する前記センサ出力を取り込む混合ガス用センサ出力取込手段３１ａ３１と、前記混合ガス用センサ出力取込手段３１ａ３１が取り込んだセンサ出力と前記発熱量算出式生成装置３０Ａの前記発熱量算出式生成手段３１ａ２６が生成した発熱量算出式とに基づいて、前記混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出手段３１ａ３２と、前記発熱量算出手段３１ａ３２が算出した発熱量を示す発熱量情報を通知するために出力する発熱量情報出力手段３１ａ３３と、を備え、前記発熱量算出式生成ユニット３０Ａの成分識別情報取込手段３１ａ２１は、測定すべき前記混合ガスに対応する前記成分識別情報を取り込むことを特徴とする。
【００２２】
上記請求項４に記載した本発明の発熱量算出装置によれば、発熱量算出式生成ユニット３０Ａの成分識別情報取込手段３１ａ２３によって測定すべき混合ガスに対応する成分識別情報が取り込まれると、発熱量算出式生成ユニット３０Ａにて混合ガスに対応した発熱量算出式が生成される。そして、接触燃焼式ガスセンサ１０が出力した混合ガスに対応するセンサ出力はセンサ出力取込手段３１ａ２１によって取り込まれ、該センサ出力と発熱量算出式生成ユニット３０Ａの発熱量算出式生成手段３１ａ２６が生成した発熱量算出式とに基づいて、混合ガスの発熱量が発熱量算出手段３１ａ３２によって算出され、その発熱量を示す発熱量情報が発熱量情報出力手段３１ａ３３によって例えば表示装置、通信装置等に出力されることで、混合ガスの発熱量が通知される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように請求項１に記載した本発明のガス成分選定ユニットによれば、複数種類のガス成分に対応する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力を取り込み、それらのセンサ出力とその発熱量との関係を示すガス成分点に対し、主成分ガスに対応する主成分点を通り、主成分ガス以外の他のガス成分に対応したガス成分点を通る直線式を他のガス成分ガスに対応して生成し、それらの直線式の中から混合ガスの副成分の比率等の違いによる誤差を低減する直線式を選定し、その直線式に対応する他のガス成分と主成分ガスとを、主成分ガスが既知の混合ガスに対応する測定ガス成分として選定することから、混合ガスの発熱量算出式を生成する際に、その混合ガスの主成分が既知である場合は、選定した２つのガス成分を指定すれば良くなり、発熱量算出式の算出のために要するガス成分の測定時間の短縮を図ることができる。従って、混合ガスに適した発熱量算出式を短時間で算出することが可能となり、混合ガスの発熱量を測定する際に、装置の校正を兼ねて発熱量算出式を測定する形態であっても測定時間の短縮を図ることができるため、接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力から精度良く迅速に発熱量を算出することができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数種類のガス成分に対応する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力を取り込み、そのセンサ出力とその発熱量との関係を示すガス成分点にする近似直線式を生成し、この近似直線式と複数のガス成分点に基づいて、成分、比率等が未知の混合ガスに対する測定ガス成分を選定することから、混合ガスの発熱量算出式を生成する際に、その混合ガスの主成分が未知であっても、選定した２つのガス成分を指定すれば良くなるため、ガスクロマトグラフ等により未知のガス成分を分析する必要もなくなり、発熱量算出式の算出のために要するガス成分の測定時間の短縮を図ることができる。
【００２５】
以上説明したように請求項３に記載した本発明の発熱量算出式生成ユニットによれば、ガス成分選定ユニットにて選定された測定ガス成分を混合ガスの主成分が未知と既知との場合に対応させて記憶し、成分識別情報に取り込みに応じて当該成分識別情報に対応する測定ガス成分を特定し、その測定ガス成分に対応したセンサ出力を接触燃焼式ガスセンサから取り込み、そのセンサ出力と該センサ出力に対応する発熱量との関係を示す関係式を算出し、その関係式から発熱量算出式を生成していることから、測定すべき混合ガスの主成分が未知か既知かを指定し、該指定に対応する２つの測定ガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力を測定するだけで、混合ガスに適した発熱量算出式を迅速に算出することができる。従って、２つのガス成分を測定するだけで発熱量算出式を算出することができるため、混合ガスの発熱量測定する際に発熱量算出式を生成するようにしても、測定時間の短縮を図ることができ、高価なガスクロマトグラフを用いる必要もないので、安価な構成で混合ガスの発熱量の精度良く迅速に測定することができる。
【００２６】
以上説明したように請求項４に記載した本発明の発熱量算出装置によれば、測定すべき混合ガスに対応する成分識別情報に指定された主成分が未知か既知かに適した発熱量算出式を発熱量算出式生成ユニットが生成し、該発熱量算出式とその混合ガスに対応して接触燃焼式ガスセンサが出力したセンサ出力とに基づいて混合ガスの発熱量を算出することから、主成分が未知の混合ガスであっても、高価なガスクロマトグラフを用いることなく、測定すべき混合ガスの主成分が未知か既知かを指定し、該指定に対応する２つの測定ガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力を測定するだけで、混合ガスに適した発熱量算出式を迅速に算出することができる。従って、２つのガス成分を測定するだけで発熱量算出式を算出することができるため、混合ガスの発熱量測定する際に発熱量算出式を生成するようにしても、測定時間の短縮を図ることができ、高価なガスクロマトグラフを用いる必要もないので、安価な構成で混合ガスの発熱量の精度良く迅速に測定することができる。特に、各混合ガスに適した発熱量算出式により発熱量を算出することができるため、複数種類の混合ガスの発熱量を連続して測定する場合に最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るガス成分選定ユニット及び発熱量算出式生成ユニットを組み込んだ発熱量算出装置を備える発熱量測定システムの一実施の形態を、図２〜図１１の図面を参照して説明する。
【００２８】
ここで、図２は本発明に関する発熱量測定システムの概略構成の一例を示す構成図であり、図３は接触燃焼式ガスセンサの一例を説明するための図であり、図４は図３の検知素子の構成の一例を説明するための図であり、図５は本発明に係る発熱量算出装置の概略構成を示す構成図であり、図６は混合ガスの主成分が未知の場合の近似直線式の生成を説明するためのグラフであり、図７は混合ガスの主成分が既知の場合の直線式の生成を説明するためのグラフであり、図８は図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行するガス成分選定処理の一例を示すフローチャートであり、図９は図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行するセンサ出力測定処理の一例を示すフローチャートであり、図１０は混合ガスの発熱量算出式の生成を説明するためのグラフであり、図１１は図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行する発熱量算出処理の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
発熱量測定システムは、図２に示すように、混合ガスである供給ガスを収容する容器１と、該容器１に接続している流路２と、該流路２に介在して混合ガスを被検ガスに希釈する（例えば、１〜５％ガス）希釈部３と、該希釈部３の下流側の流路２に接続している切替コック４と、該切替コック４に接続される流路２ａに介在して前記被検ガス等が流入するチャンバー等の測定槽５と、該測定槽５内の被検ガスの濃度に応じて出力が変化する接触燃焼式ガスセンサ（以降、ガスセンサという）１０と、該ガスセンサ１０の出力に基づいて被検ガスの発熱量を算出する発熱量算出装置３０と、を有する。
【００３０】
また、切替コック４には、混合ガスをガス成分と成り得る、例えば、メタン、プロパン等の複数の校正用ガスが流れる成分用流路６の一方を接続しており、その他方には成分用流路６に流出させる複数の校正用ガスを切り替える成分切替コック７を接続している。
【００３１】
この成分切替コック７には、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等の複数のガス成分を収容する成分容器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを接続している。なお、図２では、５つの成分容器のみを記載しているが、その本数はこれに限定するものではなく、他の校正用ガスを収容する成分容器を追加するなど種々異なる実施の形態とすることもできる。
【００３２】
切替コック４と成分切替コック７との間の成分用流路６には、成分切替コック７にて切り替えられて流入するガス成分等の圧力を測定槽５における測定条件で示された圧力となるように調整（減圧）する圧力調整器９が介在している。そして、流路２及び成分用流路６の各々には、そこを流れる流量を計測する流量計Ｍが介在している。
【００３３】
また、上述した成分切替コック７にはさらに、エアーを収容するエアー容器８ｆを接続している。そして、混合ガス、校正用ガス（ガス成分）等の測定を開始する前に、作業員等が切替コック４及び成分切替コック７の切替操作を行うことで、清浄大気中のセンサ出力を計測するために、測定槽５内部にエアーを流入されてエアベース調整を行うことが可能な構成となっている。
【００３４】
次に、ガスセンサ１０は、図３に示すように、測定槽５内に充填された供給ガス、校正用ガス等の被検ガスに感応する検知素子１１ａを有している。この検知素子１１ａは、図４に示すように、抵抗線として機能する白金線の中央部にコイル形状部１１を形成し、このコイル形状部１１を、例えば、酸化アルミニウム粉体の担体にパラジウム等の適宜の酸化触媒を含有した粉体で覆って球状に形成している。
【００３５】
ガスセンサ１０はさらに、温度等周囲環境による測定値への影響を排除するための比較素子１１ｂを有しており、この比較素子１１ｂは、燃焼触媒を有しない他は検知素子１１ａと同様に構成されている。これら素子の白金線は、センサ基台１４を貫通する一対のピン１２ａ、１２ｂに接続され、これら素子からの出力値は、センサ基台１４の裏面側から突出したピン１２ａ、１２ｂの先端部に接続されるリード線１６を介してセンサハウジング外へ出力される。
【００３６】
また、ガスセンサ１０には、検知素子１１ａ及び比較素子１１ｂが互いに干渉しないようにこれらの間に干渉防止板１３が設けられ、これらはステンレス製２重金網、多孔質の焼結合金等で形成しているキャップ１５及びセンサ基台１４から構成されるセンサハウジング内に収納されて保護されている。
【００３７】
キャップ１５は、筒形状に形成されていて周壁及び頂壁を有している。そして、被検ガスがキャップ１５に当たると、被検ガスが染み込むようにしてキャップ１５内部に入り込み、入り込むときの被検ガスの流速は殆どない状態になる。
【００３８】
そして、上述した構成において、検知素子１１ａ及び比較素子１１ｂはリード線１６、ピン１２ａ、１２ｂを介しての通電により所望のセンサ駆動温度（例えば、約４００℃など）に加熱された状態で、被検ガスが検知素子１１ａに接触すると、触媒による接触燃焼反応が生じ、この反応により検知素子１１ａの温度が上昇して電気抵抗が大きくなり、接触燃焼反応を起こさない比較素子１１ｂとの抵抗バランスが崩れ、この抵抗バランスの崩れに応じてガスセンサ１０の後述する抵抗ブリッジ回路から取り出される電圧の変化が生じ、その変化に基づいて被検物質の濃度の検出が可能となる。
【００３９】
次に、上述した発熱量算出装置３０は、図５に示すように、ガスセンサ１０の検知素子１１ａと比較素子１１ｂに通電を行うセンサ駆動部２１と、検知素子１１ａと比較素子１１ｂとの熱的バランスを示すセンサ出力を出力するセンサ出力部２２と、予め定められたプログラムに従って動作するマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）３０と、作業者等に各種入力を行わせる操作部４０と、μＣＯＭ３０から指示に応じて各種表示を行う表示部５０と、を有して構成している。
【００４０】
μＣＯＭ３０の出力ポートにはセンサ駆動部２１及び表示部５０、入力ポートにはセンサ出力部２２及び操作部４０をそれぞれ接続している。そして、センサ駆動部２１は、μＣＯＭ３０からの要求に応じて、ガスセンサ１０がセンサ駆動温度、若しくは混合ガス測定温度となるように駆動／停止を制御する。そして、μＣＯＭ３０はＡ／Ｄ変換されてセンサ出力部２２が出力したセンサ出力を収集し、それらのセンサ出力に基づいて混合ガスの発熱量を算出する。また、表示部５０は、μＣＯＭ３０から表示を要求された各種情報の表示を行う。
【００４１】
μＣＯＭ３０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）３１、ガスセンサ（検知素子１１ａ及び比較素子１１ｂ）１０に対する通電、停止の制御、センサ出力部２２が出力したセンサ出力の取り込み、発熱量の算出等の各種処理をＣＰＵ３１に実行させるための各種プログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ３２、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ３１の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ３３等を有して構成している。
【００４２】
また、μＣＯＭ３０の入出力ポートには、装置本体がオフ状態の間も記憶内容の保持が可能な電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３４を接続している。このＥＥＰＲＯＭ３４には、混合ガスの成分となり得る複数種類のガス成分に対応し、ガスセンサ１０が出力したセンサ出力に対応する発熱量を求めるための発熱量テーブル（発熱量特定情報）、混合ガスに対するガスセンサ１０が出力したセンサ出力に基づいて混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出情報等を記憶する。
【００４３】
なお、本最良の形態では、発熱量特定情報に相当するガス成分に対応した発熱量テーブルを参照して、センサ出力に対応する発熱量を特定する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、ガス成分に対応してセンサ出力に基づいた発熱量を算出するための算出式を示すガス成分用の発熱量算出情報を発熱量特定情報とするなど種々異なる実施の形態とすることができる。
【００４４】
ＥＥＰＲＯＭ３４はさらに、主成分ガスが未知と既知の各々に対応し、混合ガスに対応する発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分を示す測定ガス成分情報を記憶する。例えば、測定ガス成分情報は、主成分が未知の場合に測定する２つのガス成分と、主成分が既知の場合に測定する２つのガス成分と、を備える。
【００４５】
なお、本最良の形態では、主成分が既知の場合、主成分になる可能性がある全てのガス成分毎に２つのガス成分を記憶するようになっており、指定された主成分に対応するガス成分を取得するようにしている。
【００４６】
次に、混合ガスの発熱量算出式を算出する際に測定するガス成分の選定方法の一例を、図６及び図７の図面を参照して説明する。なお、図６、７において、縦軸はセンサ出力（ｍＶ）、発熱量（ＭＪ／Ｎｍ3）をそれぞれ示し、各ガス濃度が３０００ｐｐｍのときの結果を示している。
【００４７】
メタン、エタン、プロパン、ブタンの各ガス成分に対応してガスセンサ１０が出力したセンサ出力と該センサ出力に対応する発熱量との関係は、図６及び図７に示すように、ガス成分点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で表すことができる。
【００４８】
主成分が未知の混合ガスに対しては、図６に示すように、ガス成分点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対する近似直線Ｇ１を示す近似直線式を生成する。そして、近似直線Ｇ１から各ガス成分点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４までの距離を算出する。なお、距離の算出方法としては、各点からの近似直線Ｇ１に対する垂線の長さや、各点の発熱量を近似直線式に代入して算出したセンサ出力と実際のセンサ出力との差等から算出する。
【００４９】
近似直線式が示す近似直線Ｇ１に対する距離が近くのガス成分点を選定するための予め定められた選定条件を満たす２つのガス成分点を、前記算出した距離に基づいてガス成分点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の中から選定し、該選定したガス成分点に対応するガス成分を、主成分ガスが未知の混合ガスに対応する発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する。
【００５０】
なお、本最良の形態では、例えば、選定条件を近似直線Ｇ１から各ガス成分点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の距離が近い上位２つの点を選定する選定条件とし、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶している。
【００５１】
また、主成分がメタンガスであると主成分が既知の混合ガスに対しては、図７に示すように、メタンガスのガス成分点Ｐ１が主成分点となり、該ガス成分点Ｐ１を通り、主成分ガス以外の他のガス成分に対応する１つのガス成分点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を通る直線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を示す直線式を他のガス成分に対応して生成する。
【００５２】
生成した直線式の中から、直線式が示す直線から該直線式に対応しない各ガス成分点までの距離の和が最小となる直線式を選定する。そして、選定した直線式に対応する他のガス成分と主成分ガスを、主成分ガスの既知の混合ガスに対応する発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分として選定する。
【００５３】
例えば、上述した主成分が未知の場合で説明したように、直線Ｇ２に対するガス成分点Ｐ３、Ｐ４の距離を算出して和を求め、直線Ｇ３に対するガス成分点Ｐ２，Ｐ４の距離を算出して和を求め、直線Ｇ４に対するガス成分点Ｐ２，Ｐ３の距離を算出して和を求める。この場合、直線Ｇ３に対する和が最小となることから、直線Ｇ３を示す直線式に対応するプロパンガス（他のガス成分）とメタンガス（主成分ガス）を測定ガス成分として選定する。
【００５４】
以上のように、混合ガスの主成分が未知及び既知の各々に対応した測定ガス成分に基づいて、前記測定ガス成分情報を生成し、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶する。よって、本最良の形態では、ＥＥＰＲＯＭ３４が特許請求の範囲に記載の測定ガス成分情報記憶手段として機能している。
【００５５】
次に、本最良の形態では、測定ガス成分を選定する機能を発熱量測定装置３０が備えることから、そのＣＰＵ３１が実行するガス成分選定処理の一例を、図８及び図９のフローチャートを参照して以下に説明する。なお、ガス成分選定処理及びセンサ出力測定処理の各プログラムはＲＯＭ３２に記憶している。
【００５６】
作業者等からの要求に応じて、ＣＰＵ３１によって図８に示すガス成分選定処理が実行されると、ステップＴ１において、作業者等に測定するガス成分の指定させる、センサ出力の収集の終了を要求させる等のメニュー画面を表示部５０に表示させるためのメニュー画面情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０にメニュー画面が表示され、その後ステップＴ２に進む。
【００５７】
ステップＴ２において、メニュー画面の表示に応じた操作部４０からの入力データに基づいて、ガス成分が指定されたか否かが判定される。指定されていないと判定された場合は（Ｔ２でＮ）、ステップＴ６に進む。一方、指定されていると判定された場合は（Ｔ２でＹ）、ステップＴ３に進む。
【００５８】
ステップＴ３（選定用センサ出力取込手段）において、作業者等に指定されたガス成分の識別が可能なガス成分識別データがＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、そのガス成分に対するセンサ出力を測定するために、前記ガス成分識別データが指定されてセンサ出力測定処理が実行され、その処理の終了に応じてステップＴ４に進む。
【００５９】
ここで、ＣＰＵ３１が実行するセンサ出力測定処理の一例を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。図９に示すセンサ出力測定処理は呼び出されると、指定されたガス成分識別データがＲＡＭ３３に格納され、ステップＳ５１において、予め定められたサンプリング時間（例えば、５分など）が経過するとタイムアウトするサンプリングタイマがスタートされ、ステップＳ５２において、駆動開始がセンサ駆動部２１に指示されることでガスセンサ１０が駆動され、その後ステップＳ５３に進む。
【００６０】
ステップＳ５３において、センサ出力部２２からセンサ出力が取り込まれ、その後ステップＳ５４において、そのセンサ出力は上述したガス成分識別データに関連付けられて時系列的にＲＡＭ３３に記憶され、その後ステップＳ５５に進む。そして、ステップＳ５５において、サンプリングタイマがタイムアウトしたか否かが判定される。タイムアウトしていないと判定された場合は（Ｓ５５でＮ）、ステップＳ５３に戻り、一連の処理が繰り返されることで、センサ出力が時系列的に収集されることになる。
【００６１】
一方、ステップＳ５５でタイムアウトしたと判定された場合は（Ｓ５５でＹ）、ステップＳ５６において、収集された複数のセンサ出力中にガスの注入開始、センサ出力の最大値等が解析され、その後ステップＳ５７において、前記解析にて検出されたガス注入時点前の約１分間に収集されたセンサ出力の平均が平均値ＡＶＥ１としてＲＡＭ３３に算出され、その後ステップＳ５８に進む。
【００６２】
ステップＳ５８において、前記解析にて検出されたセンサ出力の最大値以降の約１分間に収集されたセンサ出力の平均が平均値ＡＶＥ２としてＲＡＭ３３に算出され、ステップＳ５９において、平均値ＡＶＥ２と平均値ＡＶＥ１との差がセンサ出力として算出され、ステップＳ６０において、算出されたセンサ出力が前記ガス成分識別データに関連付けられてＲＡＭ３３の所定領域に記憶され、その後呼び出し元に復帰する。
【００６３】
このようにセンサ出力測定処理を実行することで、指定した測定対象に対応するセンサ出力を収集し、その最大値が検出された以降に収集したセンサ出力の平均値をセンサ出力として算出しているので、ガスセンサ１０の特性や、微妙な雰囲気温度の違いにより出力が安定するのに差が生じても、本発明では、センサ出力の最大値以降は安定するという特性に基づいて、その安定したセンサ出力の平均値をセンサ出力とすることで、センサ出力の精度を向上させている。
【００６４】
次に、図８に示すステップＴ４（選定用発熱量特定手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４のガス成分用の発熱量テーブル（発熱量特定情報）に基づいて測定されたセンサ出力に対応する発熱量が特定され、ステップＴ５において、その発熱量とガス成分識別データとセンサ出力が関連付けられてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、その後ステップＴ６に進む。
【００６５】
ステップＴ６において、操作部４０からの入力データに基づいて、収集終了が要求されたか否かが判定される。収集終了が要求されていないと判定された場合は（Ｔ６でＮ）、ステップＴ２に戻り、一連の処理が繰り返され、他に指定されたガス成分に対するセンサ出力が測定されることで、ＥＥＰＲＯＭ３４にはセンサ駆動温度に対応して各ガス成分毎のセンサ出力が収集されて記憶される。また、収集終了が要求されたと判定された場合は（Ｔ６でＹ）、測定すべきガス成分のセンサ出力を収集したと見なされ、その後ステップＴ７に進む。
【００６６】
ステップＴ７（近似直線式生成手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶している各ガス成分毎のセンサ出力と発熱量とからそれらの関係を示す前記ガス成分点に基づいて、上述した図６に示すような近似直線Ｇ１を示す近似直線式が生成され、該近似直線式を示す近似直線式情報がＲＡＭ３３に記憶され、ステップＴ８に進む。
【００６７】
ステップＴ８（未知ガス用ガス成分選定手段）において、近似直線式が示す近似直線から各ガス成分点までの距離が算出され、それらの距離からＥＥＰＲＯＭ３４の選定条件を満たす距離に対応する２つのガス成分点が選定され、それらのガス成分点に対応するガス成分を示すガス成分データが、主成分ガスが未知の混合ガスに対応する発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分としてＲＡＭ３３に記憶され、その後ステップＴ９に進む。
【００６８】
ステップＴ９（直線式生成手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶している各ガス成分毎のセンサ出力と発熱量とから、それらの関係を示す前記ガス成分点に基づいて、予め定められた主成分ガスに対応するガス成分点が主成分点とされ、該主成分点を通り、主成分ガス以外の他のガス成分に対応する１つのガス成分点を通る直線式（図７参照）が、他のガス成分に対応して生成され、それらの直線式を示す直線式情報がＲＡＭ３３に記憶され、ステップＴ１０に進む。
【００６９】
ステップＴ１０（既知用ガス成分選定手段）において、直線式が示す直線から該直線式に対応しない各ガス成分点までの距離の和が各直線式に対応して算出され、それらの和の中から最小となる直線式が選定され、その直線式に対応する他のガス成分と主成分ガスを示すガス成分データが、主成分ガスの既知の混合ガスに対応する発熱量算出式を生成する際に測定すべき測定ガス成分としてＲＡＭ３３に記憶され、その後ステップＴ１１に進む。
【００７０】
ステップＴ１１において、ＲＡＭ３３に記憶された混合ガスの主成分が未知及び既知の各々に対応したガス成分データ（測定ガス成分）に基づいて、前記測定ガス成分情報が生成されてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、処理が終了される。
【００７１】
以上説明したように、発熱量算出装置３０がガス成分選定機能を備えることで、例えば、発熱量算出装置３０の設置時、点検時等に装置の校正を兼ねて複数種類のガス成分をガスセンサ１０を用いて測定し、そのガスセンサ１０のセンサ出力に基づいて、混合ガスの主成分が未知及び既知の双方に対応する測定ガス成分を選定することから、発熱量算出装置３０に適した測定ガス成分を選定することができる。
【００７２】
なお、本最良の形態では、本発明のガス成分選定ユニットを発熱量算出装置３０で実現する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、ガス成分選定ユニットを単独の装置として構成し、そこで選定した測定ガス成分を発熱量算出装置３０のＥＥＰＲＯＭ３４等に記憶するなど種々異なる実施の形態とすることができる。
【００７３】
また、混合ガスの主成分と成り得る主成分が複数存在する場合は、上述したガス成分選定処理において、ステップＴ９及びＴ１０をその主成分の数に応じて繰り返させ、ステップＴ１０がその主成分ガスに対応させて測定すべきガス成分を記憶させるようにすることで対応することができる。
【００７４】
次に、ガス成分選定機能によって選定された測定ガス成分に対応するガスセンサ１０のセンサ出力に基づいて、混合ガスの発熱量を算出する発熱量算出式の算出方法の一例を、図１０の図面を参照して説明する。なお、図１０において、縦軸はセンサ出力（ｍＶ）、発熱量（ＭＪ／Ｎｍ3）をそれぞれ示し、各ガス濃度が３０００ｐｐｍのときの結果を示している。
【００７５】
混合ガスに対応する発熱量算出式を算出する際に測定すべき測定ガス成分が、メタンガスとプロパンガスと選定されると、それらのガス成分に対応するガスセンサ１０のセンサ出力を測定し、そのセンサ出力に対応する発熱量を特定する。そして、図１０に示すように、メタンガスとプロパンガスとのそれぞれに対応し、センサ出力と発熱量との関係を示すガス成分点Ｐ１、Ｐ３を通る直線Ｇ５を示す直線式を算出し、該直線式に基づいて発熱量算出式を生成する。
【００７６】
つまり、直線Ｇ５を示す直線式は、センサ出力をＹ、発熱量をＸ、定数である傾き、切片をａ，ｂとすると、
Ｙ＝ａＸ＋ｂ  …（式１）
となり、センサ出力から発熱量を算出するための発熱量算出式は、
Ｘ＝（Ｙ−ｂ）／ａ  …（式２）
となり、この式２のＹにセンサ出力を代入することで発熱量を算出することができる。
【００７７】
なお、本最良の形態では、上述した（式２）の算術式を示す算出プログラムをＲＯＭ３２に記憶しておき、その傾きａ，切片ｂを上述したＥＥＰＲＯＭ３４の発熱量算出情報に格納しておき、算出プログラムが発熱量算出情報の傾きａ，切片ｂを参照するようにしている。
【００７８】
次に、上述した発熱量算出式を生成するために発熱量測定装置３０のＣＰＵ３１が実行する発熱量算出処理の一例を、図１１のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００７９】
作業者等からの要求に応じて、ＣＰＵ３１によって図１１に示す発熱量算出処理が実行されると、ステップＳ１１（成分識別情報取込手段）において、作業者等に測定すべき混合ガスの主成分ガスをしてさせる主成分指定画面を表示部５０に表示させるための主成分指定画面情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０に主成分指定画面が表示される。そして、主成分指定画面の表示に応じた操作部４０からの入力データが、混合ガスの主成分が既知であるか否かの識別が可能な成分識別情報としてＲＡＭ３３に取り込まれて記憶され、その後ステップＳ１２に進む。
【００８０】
ステップＳ１２において、ＲＡＭ３３の成分識別情報に基づいて、主成分が指定されたか否かが判定される。主成分が指定された、つまり、混合ガスの主成分は既知であると判定された場合は（Ｓ１２でＹ）、ステップＳ１３（ガス成分特定手段）において、指定された主成分に対応する２つの測定ガス成分がＥＥＰＲＯＭ３４の測定ガス成分情報に基づいて特定され、それらの測定ガス成分を示すガス成分データが測定すべきガス成分としてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、その後ステップＳ１５に進む。
【００８１】
また、ステップＳ１２で主成分が指定されていない、つまり、混合ガスの主成分が未知であると判定された場合は（Ｓ１２でＮ）、ステップＳ１４（ガス成分特定手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４の測定ガス成分情報が有する主成分が未知に対応する２つの測定ガス成分が特定され、それらの測定ガス成分を示すガス成分データが測定すべきガス成分としてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、その後ステップＳ１５に進む。
【００８２】
ステップＳ１５（生成用センサ出力取込手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４の測定すべきガス成分の一方を示す測定ガス成分情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０に測定すべき一方のガス成分が表示され、その測定すべき一方のガス成分を示す前記ガス成分識別データが指定されてセンサ出力測定処理が実行され、その処理が終了するとステップＳ１６に進む。なお、センサ出力測定処理による処理については、その対象が異なるだけで、上述した図９に示すフローチャートと同一であることから詳細な説明は省略する。そして、センサ出力測定処理が実行されることで、ＲＡＭ３３には一方の測定すべきガス成分に対応するセンサ出力が記憶される。
【００８３】
ステップＳ１６（生成用センサ出力取込手段）において、ＥＥＰＲＯＭ３４の測定すべきガス成分の他方を示す測定ガス成分情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０に測定すべき他方のガス成分が表示され、その測定すべき他方のガス成分を示す前記ガス成分識別データが指定されてセンサ出力測定処理が実行され、その処理が終了するとステップＳ１７に進む。なお、ステップＳ１５でも述べたように、センサ出力測定処理による処理については、その対象が異なるだけで、上述した図９に示すフローチャートと同一であることから詳細な説明は省略する。そして、センサ出力測定処理が実行されることで、ＲＡＭ３３には他方の測定すべきガス成分に対応するセンサ出力が記憶される。
【００８４】
ステップＳ１７（生成用発熱量特定手段、関係式算出手段、発熱量算出式生成手段）において、ＲＡＭ３３に記憶された一方及び他方のガス成分に対応する２つのセンサ出力の各々に対応する発熱量がＥＥＰＲＯＭ３４の発熱量テーブルに基づいて特定され、それらの発熱量とセンサ出力と基づいて、上述した（式１）である直線式が算出され、この直線式に基づいて、接触燃焼式ガスセンサ１０が出力する混合ガスに対応したセンサ出力から当該混合ガスの発熱量を算出するための発熱量算出式（式２）が生成され、その傾きａ、切片ｂを有する発熱量算出情報がＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、その後ステップＳ１８に進む。
【００８５】
ステップＳ１８において、作業者等に混合ガスの測定が可能になったことを通知する通知画面を表示部５０に表示させるための通知画面情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０に通知画面が表示され、その後ステップＳ１９に進む。
【００８６】
ステップＳ１９において、通知画面の表示に応じた操作部４０からの入力データに基づいて、混合ガスの測定要求を受けたか否かが判定される。測定要求を受けていないと判定された場合は（Ｓ１９でＮ）、ステップＳ２４に進む。一方、測定要求を受けたと判定された場合は（Ｓ１９でＹ）、ステップＳ２０に進む。
【００８７】
ステップＳ２０（混合ガス用センサ出力取込手段）において、混合ガスに対するセンサ出力測定処理が実行され、その処理が終了するとステップＳ２１に進む。なお、センサ出力測定処理の測定については、その測定対象が上述したステップＳ１５，１６と異なり混合ガスになるだけで、その測定については上述した図９に示すフローチャートと同一であることから詳細な説明は省略する。そして、センサ出力測定処理が実行されることで、ＲＡＭ３３には混合ガス成分に対応するセンサ出力が記憶される。
【００８８】
ステップＳ２１（発熱量算出手段）において、上記発熱量算出式（式２）のＹにＲＡＭ３３の混合ガスに対応するセンサ出力、定数ａ，ｂにＥＥＰＲＯＭ３４の発熱量算出情報の傾きａ，切片ｂの各々が代入されて算出されることで、混合ガスに対応する発熱量が上記発熱量算出式（式２）により算出され、ステップＳ２２において、その発熱量をＭＪ／Ｎｍ3で表示するように換算され、その発熱量を示す発熱量情報が生成されてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶され、その後、ステップＳ２３に進む。
【００８９】
ステップＳ２３（発熱量情報出力手段）において、その発熱量情報が表示部５０に出力されることで、表示部５０に発熱量が表示され、その後ステップＳ２４に進む。なお、発熱量情報の出力については、装置構成に通信部を設けて送信する場合はその通信部に出力するなど種々異なる実施の形態とすることができる。
【００９０】
ステップＳ２４において、操作部４０からの入力データに基づいて終了要求を受けたか否かが判定される。終了要求を受けていないと判定された場合は（ステップＳ２４でＮ）、ステップＳ１９に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、終了要求を受けたと判定された場合は（ステップＳ２４でＹ）、処理が終了される。
【００９１】
上述したフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜Ｓ１７の一連の処理で発熱量算出式を生成していることから、本発明の発熱量算出式生成ユニットの各種手段に相当している。よって、本最良の形態において、発熱量算出式生成ユニットを組み込んだ発熱量算出装置３０のＣＰＵ３１は、特許請求の範囲に記載の成分識別情報取込手段、ガス成分特定手段、生成用センサ出力取込手段、生成用発熱量特定手段、関係式算出手段、発熱量算出式生成手段、混合ガス用センサ出力取込手段、発熱量算出手段、及び、発熱量情報出力手段として機能している。
【００９２】
次に、上述した本発明に係る発熱量算出装置３０を用いた発熱量測定システムの本最良の形態の動作（作用）の一例を、以下に説明する。
【００９３】
図２において、発熱量算出装置３０が起動されると、その表示部５０には主成分指定画面が表示され、作業者等は測定すべき混合ガスの主成分が既知である場合は、操作部４０により主成分ガスを指定し、未知である場合は、未知であることを指定する。そして、発熱量算出装置３０は、作業者等の指示に対応した既知用若しくは未知用の測定ガス成分として、一方をメタンガス、他方をプロパンガスとして測定ガス成分を特定し、その一方の測定ガス成分情報（メタンガス）を表示部５０に表示させる。
【００９４】
表示部５０に表示を参照した作業者等は、まず、成分切替コック７をエアー容器８ｆに切り替え、切替コック４の切替操作を行うことで、測定槽５内部にエアーを流入させてエアベース調整を行う。そして、成分切替コック７をメタンガスの成分容器８ａに切り替え、切替コック４の切替操作が行われることで、測定槽５内にガス成分としてメタンガスが注入される。
【００９５】
発熱量算出装置３０は、ガスセンサ１０を駆動させ、そのガスセンサ１０が出力したセンサ出力を取り込み、それをメタンガスのセンサ出力としてＲＡＭ３３に記憶すると、表示部５０の表示内容を、次に測定すべき他方の測定ガス成分を示す測定ガス成分情報（プロパンガス）に切り替えて表示させる。
【００９６】
表示部５０に表示された他方の測定ガス成分情報を参照した作業者等は、成分切替コック７をエアー容器８ｆに切り替え、切替コック４の切替操作を行うことで、測定槽５内部にエアーを流入させてエアベース調整を行う。そして、成分切替コック７をプロパンガスの成分容器８ｃに切り替え、切替コック４の切替操作が行われることで、測定槽５内にガス成分としてプロパンガスが注入される。
【００９７】
発熱量算出装置３０は、ガスセンサ１０を駆動させ、そのガスセンサ１０が出力したセンサ出力を取り込み、それをプロパンガスのセンサ出力としてＲＡＭ３３に記憶すると、各センサ出力とその発熱量とに基づいて図１０の直線Ｇ５に示す直線式を算出し、この直線式に基づいて発熱量算出式を生成し、その発熱量算出情報をＥＥＰＲＯＭ３４に記憶する。すると、混合ガスの測定が可能になったことを通知する通知画面を表示部５０に表示させる。
【００９８】
表示部５０に表示された通知画面を参照した作業者等は、切替コック４を流路２に切り替えることで、３０００ｐｐｍに希釈された被検ガス（混合ガス）を測定槽５内に注入させる。そして、発熱量算出装置３０は、操作部４０に対する操作により測定要求が発生すると、ガスセンサ１０を駆動させ、そのガスセンサ１０が出力したセンサ出力を取り込み、このセンサ出力とＥＥＰＲＯＭ３４の発熱量算出情報とに基づいて混合ガスの発熱量を算出し、この発熱量を示す発熱量情報を表示部５０に表示させることで、作業者等は表示部５０ににより混合ガスの発熱量を認識する。
【００９９】
以上説明したように、発熱量算出装置３０は、測定すべき混合ガスに対応する成分識別情報に指定された主成分が未知か既知かに適した発熱量算出式を生成し、この発熱量算出式とその混合ガスに対応してガスセンサ１０が出力したセンサ出力とに基づいて混合ガスの発熱量を算出することから、主成分が未知の混合ガスであっても、高価なガスクロマトグラフを用いることなく、測定すべき混合ガスの主成分が未知か既知かを指定し、該指定に対応する２つの測定ガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力を測定するだけで、混合ガスに適した発熱量算出式を迅速に算出することができる。
【０１００】
従って、２つのガス成分を測定するだけで発熱量算出式を算出することができるため、混合ガスの発熱量測定する際に発熱量算出式を生成するようにしても、測定時間の短縮を図ることができ、高価なガスクロマトグラフを用いる必要もないので、安価な構成で混合ガスの発熱量の精度良く迅速に測定することができる。
【０１０１】
なお、上述した最良の形態では、本発明の発熱量算出式生成ユニットを発熱量算出装置３０に組み込んだ形態について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、発熱量算出式生成ユニットによって算出した発熱量算出式とその混合ガス測定温度を発熱量に算出装置に記憶しておき、ガス成分については混合ガスの測定の度に測定しない実施の形態など種々異なる形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明のガス成分選定ユニット、発熱量算出式生成ユニット、及び、発熱量算出装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明に関する発熱量測定システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図３】接触燃焼式ガスセンサの一例を説明するための図である。
【図４】図３の検知素子の構成の一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る発熱量算出装置の概略構成を示す構成図である。
【図６】混合ガスの主成分が未知の場合の近似直線式の生成を説明するためのグラフである。
【図７】混合ガスの主成分が既知の場合の直線式の生成を説明するためのグラフである。
【図８】図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行するガス成分選定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行するセンサ出力測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】混合ガスの発熱量算出式の生成を説明するためのグラフである。
【図１１】図５の発熱量算出装置のＣＰＵが実行する発熱量算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】各ガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力と発熱量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０    接触燃焼式ガスセンサ
２１ａ  駆動制御手段（センサ駆動部）
２１ｂ  混合ガス用駆動制御手段（センサ駆動部）
３０    発熱量算出装置
３１ａ１１  選定用センサ出力取込手段（ＣＰＵ）
３１ａ１２  選定用発熱量特定手段（ＣＰＵ）
３１ａ１３  近似直線式生成手段（ＣＰＵ）
３１ａ１４  未知用ガス成分選定手段（ＣＰＵ）
３１ａ１５  直線式生成手段（ＣＰＵ）
３１ａ１６  既知用ガス成分選定手段（ＣＰＵ）
３１ａ２１  成分識別情報取込手段（ＣＰＵ）
３１ａ２２  ガス成分特定手段（ＣＰＵ）
３１ａ２３  生成用センサ出力取込手段（ＣＰＵ）
３１ａ２４  生成用発熱量特定手段（ＣＰＵ）
３１ａ２５  関係式生成手段（ＣＰＵ）
３１ａ２６  発熱量算出式生成手段（ＣＰＵ）
３１ａ３１  混合ガス用センサ出力取込手段（ＣＰＵ）
３１ａ２５  発熱量算出手段（ＣＰＵ）
３１ａ２５  発熱量情報出力手段（ＣＰＵ）
３４    測定ガス情報記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ）
【図１】
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【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】
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【図１２】
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