(57)【要約】【課題】ガスに含まれる窒素の濃度を容易に測定可能な窒素濃度測定システムを提供する。【解決手段】複数の発熱温度のそれぞれにおいて測定対象混合ガスに接する発熱素子からの電気信号の測定値を測定する測定部３０１と、窒素を含まない基準ガス及び校正ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらずそれぞれ一定となるよう、電気信号の測定値を正規化する正規化部３０６と、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を保存する式記憶装置４０２と、窒素濃度算出式の独立変数に、正規化された電気信号の測定値を代入し、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出する窒素濃度算出部３０７と、を備える、窒素濃度測定システム。【選択図】図２３
2017142130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱温度のそれぞれにおいて測定対象混合ガスに接する発熱素子からの電気信号の測定値を測定する測定部と、
炭化水素を校正成分とする窒素を含まない基準ガス及び校正ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらずそれぞれ一定となるよう、前記電気信号の測定値を正規化する正規化部と、
少なくとも３つの発熱温度における前記発熱素子からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を保存する式記憶装置と、
前記窒素濃度算出式の前記独立変数に、前記正規化された電気信号の測定値を代入し、前記測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出する窒素濃度算出部と、
を備える、窒素濃度測定システム。
【請求項２】
前記窒素濃度算出部が、発熱温度の第１の差における前記正規化された電気信号の測定値の第１の差に、補正係数を掛けた補正された第１の差と、発熱温度の第２の差における前記正規化された電気信号の測定値の第２の差と、の差である評価値に基づいて、前記測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出し、前記補正係数が、窒素を含まないガスが前記発熱素子に接している場合に、前記評価値が０に近づくよう設定されている、請求項１に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項３】
前記窒素濃度算出部が、前記評価値に第２の補正係数を掛けて前記窒素の濃度を算出し、前記第２の補正係数が、無次元数である前記評価値を濃度単位に換算する、請求項２に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項４】
前記基準ガスがメタンガスである、請求項１から３のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項５】
前記正規化部が、前記基準ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず０となるよう、前記電気信号の測定値を正規化する、請求項１から４のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項６】
前記校正ガスが混合ガスである、請求項１から５のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項７】
前記校正ガスがスパンガスである、請求項１から６のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項８】
前記正規化部が、前記校正ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず１となるよう、前記電気信号の測定値を正規化する、請求項１から７のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項９】
前記式記憶装置が、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、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を更に保存し、
前記発熱量算出式の前記独立変数に、前記前記発熱素子からの電気信号の測定値を代入し、前記測定対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部を更に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項１０】
前記複数の発熱温度の数が、少なくとも、前記測定対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から１を引いた数である、請求項９に記載の窒素濃度測定システム。
【請求項１１】
複数の発熱温度のそれぞれにおいて測定対象混合ガスに接する発熱素子からの電気信号の測定値を測定することと、
炭化水素を校正成分とする窒素を含まない基準ガス及び校正ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらずそれぞれ一定となるよう、前記電気信号の測定値を正規化することと、
少なくとも３つの発熱温度における前記発熱素子からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を用意することと、
前記窒素濃度算出式の前記独立変数に、前記正規化された電気信号の測定値を代入し、前記測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出することと、
を備える、窒素濃度の測定方法。
【請求項１２】
前記窒素の濃度を算出することにおいて、発熱温度の第１の差における前記電気信号の正規化測定値の第１の差に、補正係数を掛けた補正された第１の差と、発熱温度の第２の差における前記電気信号の正規化測定値の第２の差と、の差である評価値に基づいて、前記測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出し、前記補正係数が、窒素を含まないガスが前記発熱素子に接している場合に、前記評価値が０に近づくよう設定されている、請求項１１に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１３】
前記窒素の濃度を算出することにおいて、前記評価値に第２の補正係数を掛けて前記窒素の濃度を算出し、前記第２の補正係数が、無次元数である前記評価値を濃度単位に換算する、請求項１２に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１４】
前記基準ガスがメタンガスである、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１５】
前記基準ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず０となるよう、前記電気信号の測定値を正規化する、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１６】
前記校正ガスが混合ガスである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１７】
前記校正ガスがスパンガスである、請求項１１から１６のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１８】
前記校正ガスに接する前記発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず１となるよう、前記電気信号の測定値を正規化する、請求項１１から１７のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項１９】
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、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、
前記発熱量算出式の前記独立変数に、前記前記発熱素子からの電気信号の測定値を代入し、前記測定対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、
を更に備える、請求項１１から１８のいずれか１項に記載の窒素濃度の測定方法。
【請求項２０】
前記複数の発熱温度の数が、少なくとも、前記測定対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から１を引いた数である、請求項１９に記載の窒素濃度の測定方法。
【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、窒素濃度測定システム及び窒素濃度の測定方法に関する。
【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も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
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。そこで、音速センサを用いずに、複数の発熱温度で発熱する発熱素子を用いて、混合ガスの発熱量を求める方法も提案されている（例えば、特許文献２、３、４、５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５１４１３８号公報
【特許文献２】特許第５０７５９８６号公報
【特許文献３】特許第５７８１９６８号公報
【特許文献４】特開２０１３−２０５１０９号公報
【特許文献５】特許第５７５９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
混合ガスに窒素ガスが含まれている場合、窒素ガスは不燃成分であり、発熱量がゼロである。したがって、混合ガスの発熱量を正確に知るために、窒素ガスの濃度が測定できることが好ましい。そこで、本発明は、ガスに含まれる窒素の濃度を容易に測定可能な窒素濃度測定システム及び窒素濃度の測定方法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】
【０００６】
本発明の態様によれば、（ａ）複数の発熱温度のそれぞれにおいて測定対象混合ガスに接する発熱素子からの電気信号の測定値を測定する測定部と、（ｂ）炭化水素を校正成分とする窒素を含まない基準ガス及び校正ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらずそれぞれ一定となるよう、電気信号の測定値を正規化する正規化部と、（ｃ）少なくとも３つの発熱温度における発熱素子からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を保存する式記憶装置と、（ｄ）窒素濃度算出式の独立変数に、正規化された電気信号の測定値を代入し、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出する窒素濃度算出部と、を備える、窒素濃度測定システムが提供される。
【０００７】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、窒素濃度算出部が、発熱温度の第１の差における正規化された電気信号の測定値の第１の差に、補正係数を掛けた補正された第１の差と、発熱温度の第２の差における正規化された電気信号の測定値の第２の差と、の差である評価値に基づいて、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出し、上記補正係数が、窒素を含まないガスが発熱素子に接している場合に、評価値が０に近づくよう設定されていてもよい。
【０００８】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、窒素濃度算出部が、評価値に第２の補正係数を掛けて窒素の濃度を算出し、第２の補正係数が、無次元数である前記評価値を濃度単位に換算するよう設定されていてもよい。
【０００９】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、基準ガスがメタンガスであってもよい。また、正規化部が、基準ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず０となるよう、電気信号の測定値を正規化してもよい。
【００１０】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、校正ガスが混合ガスであってもよい。校正ガスがスパンガスであってもよい。正規化部が、校正ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず１となるよう、電気信号の測定値を正規化してもよい。
【００１１】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、式記憶装置が、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、発熱量を従属変数とする発熱量算出式をさらに保存し、上記の窒素濃度測定システムが、発熱量算出式の独立変数に、発熱素子からの電気信号の測定値を代入し、測定対象混合ガスの発熱量の値を算出する発熱量算出部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
上記の窒素濃度測定システムにおいて、複数の発熱温度の数が、少なくとも、測定対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から１を引いた数であってもよい。
【００１３】
また、本発明の態様によれば、（ａ）複数の発熱温度のそれぞれにおいて測定対象混合ガスに接する発熱素子からの電気信号の測定値を測定することと、（ｂ）炭化水素を校正成分とする窒素を含まない基準ガス及び校正ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらずそれぞれ一定となるよう、電気信号の測定値を正規化することと、（ｃ）少なくとも３つの発熱温度における発熱素子からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を用意することと、（ｄ）窒素濃度算出式の独立変数に、正規化された電気信号の測定値を代入し、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出することと、を備える、窒素濃度の測定方法が提供される。
【００１４】
上記の窒素濃度の測定方法の窒素の濃度を算出することにおいて、発熱温度の第１の差における電気信号の正規化測定値の第１の差に、補正係数を掛けた補正された第１の差と、発熱温度の第２の差における電気信号の正規化測定値の第２の差と、の差である評価値に基づいて、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出し、補正係数が、窒素を含まないガスが発熱素子に接している場合に、評価値が０に近づくよう設定されていてもよい。
【００１５】
上記の窒素濃度の測定方法の窒素の濃度を算出することにおいて、評価値に第２の補正係数を掛けて窒素の濃度を算出し、第２の補正係数が、無次元数である前記評価値を濃度単位に換算するよう設定されていてもよい。
【００１６】
上記の窒素濃度の測定方法において、基準ガスがメタンガスであってもよい。また、基準ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず０となるよう、電気信号の測定値を正規化してもよい。
【００１７】
上記の窒素濃度の測定方法において、校正ガスが混合ガスであってもよい。校正ガスがスパンガスであってもよい。また、校正ガスに接する発熱素子からの電気信号の値が発熱温度に関わらず１となるよう、電気信号の測定値を正規化してもよい。
【００１８】
上記の窒素濃度の測定方法が、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、発熱量を従属変数とする発熱量算出式を用意することと、発熱量算出式の独立変数に、発熱素子からの電気信号の測定値を代入し、測定対象混合ガスの発熱量の値を算出することと、をさらに備えていてもよい。
【００１９】
上記の窒素濃度の測定方法において、複数の発熱温度の数が、少なくとも、測定対象混合ガスに含まれる複数種類のガス成分の数から１を引いた数であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ガスに含まれる窒素の濃度を容易に測定可能な窒素濃度測定システム及び窒素濃度の測定方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る第１のマイクロチップの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る第１の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】本発明の実施の形態に係る第２のマイクロチップの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る第２のマイクロチップの図３のＩＶ−ＩＶ方向から見た断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、放熱係数と、の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る発熱素子の温度と、ガスの放熱係数の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の抵抗と、の関係を示す第１のグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の抵抗と、の関係を示す第２のグラフである。
【図９】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の抵抗と、の関係を示す第３のグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の抵抗と、の関係を示す第４のグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の駆動電力と、の関係を示す第１のグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る熱伝導率と、発熱素子の駆動電力と、の関係を示す第２のグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、ガスの熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、ガスの正規化された熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、窒素濃度が０％のガスの正規化された熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、窒素濃度が３％又は４％のガスの正規化された熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態に係る発熱素子の発熱温度と、窒素濃度が５％又は６％のガスの正規化された熱伝導率と、の関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施の形態に係る発熱温度の第１の差における正規化された電気信号の測定値の第１の差を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施の形態に係る発熱温度の第２の差における正規化された電気信号の測定値の第２の差を示すグラフである。
【図２０】本発明の実施の形態に係る評価値を示すグラフである。
【図２１】本発明の実施の形態に係る補正された評価値と、実際の窒素濃度と、の関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施の形態に係る窒素濃度の測定値の誤差を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施の形態に係る窒素濃度測定システムの模式図である。
【図２４】本発明の実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態に係る窒素濃度算出式の作成方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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、実施の形態に係る窒素濃度測定システムに用いられるマイクロチップ８について説明する。マイクロチップ８は、キャビティ６６が設けられた基板６０、及び基板６０上にキャビティ６６を覆うように配置された絶縁膜６５を備える。基板６０の厚みは、例えば０．５ｍｍである。また、基板６０の縦横の寸法は、例えばそれぞれ１．５ｍｍ程度である。絶縁膜６５のキャビティ６６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８は、絶縁膜６５のダイアフラムの部分に設けられた発熱素子６１と、発熱素子６１を挟むように絶縁膜６５のダイアフラムの部分に設けられた第１の測温素子６２及び第２の測温素子６３と、基板６０上に設けられた保温素子６４と、を備える。
【００２４】
ダイアフラムには、複数の孔が設けられている。ダイアフラムに複数の孔を設けることにより、キャビティ６６内のガスの置換が速くなる。あるいは、絶縁膜６５は、図３、及びＩＶ−ＩＶ方向から見た断面図である図４に示すように、キャビティ６６をブリッジ状に覆うように、基板６０上に配置されてもよい。これによっても、キャビティ６６内が露出し、キャビティ６６内のガスの置換が速くなる。
【００２５】
図１及び図２に示す発熱素子６１は、キャビティ６６を覆う絶縁膜６５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６１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６１に接する雰囲気ガスを加熱する。第１の測温素子６２及び第２の測温素子６３は、例えば抵抗器等の受動素子等の電子素子であり、雰囲気ガスのガス温度に依存した電気信号を出力する。以下においては、第１の測温素子６２の出力信号を利用する例を説明するが、これに限定されず、例えば第１の測温素子６２の出力信号及び第２の測温素子６３の出力信号の平均値を、測温素子の出力信号として利用してもよい。
【００２６】
保温素子６４は、例えば抵抗器であり、電力を与えられて発熱し、基板６０の温度を一定に保つ。基板６０の材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜６５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６６は、異方性エッチング等により形成される。また発熱素子６１、第１の測温素子６２、第２の測温素子６３、及び保温素子６４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。また、発熱素子６１、第１の測温素子６２、及び第２の測温素子６３は、同一の部材からなっていてもよい。
【００２７】
マイクロチップ８は、マイクロチップ８の底面に配置された断熱部材１８を介して、雰囲気ガスが充填されるチャンバ等の容器に固定される。断熱部材１８を介してマイクロチップ８を容器に固定することにより、マイクロチップ８の温度が、容器の内壁の温度変動の影響を受けにくくなる。
【００２８】
発熱素子６１には、複数の電圧が段階的に印加される。発熱素子６１に３段階の電圧が印加されると、発熱素子６１は、印加電圧に応じて、３段階の温度で発熱する。あるいは、発熱素子６１に５段階の電圧が印加されると、発熱素子６１は、印加電圧に応じて、５段階の温度で発熱する。以下、第１の電圧ＶL1を印加された発熱素子６１の温度をＴH1、第２の電圧ＶL2を印加された発熱素子６１の温度をＴH2、第３の電圧ＶL3を印加された発熱素子６１の温度をＴH3、第４の電圧ＶL4を印加された発熱素子６１の温度をＴH4、第５の電圧ＶL5を印加された発熱素子６１の温度をＴH5とする。ただし、段階的に加えられる電圧の数は、これらに限定されない。
【００２９】
第１の測温素子６２には、第１の測温素子６２が自己発熱しない程度の弱い電圧が加えられる。
【００３０】
発熱素子６１の抵抗値は、発熱素子６１の温度によって変化する。発熱素子６１の温度ＴHと、発熱素子６１の抵抗値ＲHと、の関係は、下記（１）式で与えられる。
RH = RH-STD×[1+αH (TH-TH-STD) + βH (TH-TH-STD)2]     ・・・(1)
ここで、ＴH-STDは発熱素子６１の標準温度を表し、例えば２０℃である。ＲH-STDは標準温度ＴH-STDにおける予め測定された発熱素子６１の抵抗値を表す。αHは１次の抵抗温度係数を表す。βHは２次の抵抗温度係数を表す。
【００３１】
発熱素子６１の抵抗値ＲHは、発熱素子６１の駆動電力ＰHと、発熱素子６１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６１の抵抗値ＲHは、発熱素子６１にかかる電圧ＶHと、発熱素子６１の通電電流ＩHから、下記（３）式で与えられる。
RH = VH / IH    ・・・(3)
【００３２】
ここで、発熱素子６１の温度ＴHは、発熱素子６１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６１の発熱と、発熱素子６１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６１の駆動電力ＰHを、発熱素子６１の温度ＴHと雰囲気ガスの温度ＴIとの差ΔＴH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)
= PH /ΔTH = (VH2 / RH) /ΔTH         ・・・(4)
【００３３】
上記（１）式より、発熱素子６１の温度ＴHは下記（５）式で与えられる。
TH = (1 / 2βH)×[-αH+ [αH2 - 4βH (1 - RH / RH-STD)]1/2] + TH-STD  ・・・(5)
したがって、発熱素子６１の温度ＴHと雰囲気ガスの温度ＴIとの差ΔＴHは、下記（６）式で与えられる。
ΔTH=(1 / 2βH)×[-αH+ [αH2 - 4βH (1 - RH / RH-STD)]1/2] + TH-STD - TI  ・・・(6)
【００３４】
雰囲気ガスの温度ＴIは、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６２の温度ＴIに近似する。第１の測温素子６２の温度ＴIと、第１の測温素子６２の抵抗値ＲIと、の関係は、下記（７）式で与えられる。
RI = RI-STD×[1+αI (TI-TI-STD) + βI (TI-TI-STD)2]     ・・・(7)
ＴI-STDは第１の測温素子６２の標準温度を表し、例えば２０℃である。ＲI-STDは標準温度ＴI-STDにおける予め測定された第１の測温素子６２の抵抗値を表す。αIは１次の抵抗温度係数を表す。βIは２次の抵抗温度係数を表す。上記（７）式より、第１の測温素子６２の温度ＴIは下記（８）式で与えられる。
TI = (1 / 2βI)×[-αI+ [αI2 - 4βI (1 - RI / RI-STD)]1/2] + TI-STD    ・・・(8)
【００３５】
よって、雰囲気ガスの放熱係数ＭIは、下記（９）式で与えられる。
MI = PH /ΔTH
=PH/[(1/2βH)[-αH+[αH2-4βH (1-RH/RH-STD)]1/2]+TH-STD-(1/2βI)[-αI+[αI2-4βI (1-RI/RI-STD)]1/2]-TI-STD]       ・・・(9)
【００３６】
発熱素子６１の通電電流ＩHと、駆動電力ＰH又は電圧ＶHは測定可能であるため、上記（２）式又は（３）式から発熱素子６１の抵抗値ＲHを算出可能である。同様に、第１の測温素子６２の抵抗値ＲIも算出可能である。よって、マイクロチップ８を用いて、上記（９）式から雰囲気ガスの放熱係数ＭIが算出可能である。
【００３７】
なお、保温素子６４で基板６０の温度を一定に保つことにより、発熱素子６１が発熱する前のマイクロチップ８の近傍の雰囲気ガスの温度が、基板６０の一定の温度と近似する。そのため、発熱素子６１が発熱する前の雰囲気ガスの温度の変動が抑制される。温度変動が一度抑制された雰囲気ガスを発熱素子６１でさらに加熱することにより、より高い精度で放熱係数ＭIを算出することが可能となる。
【００３８】
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（１０）式で与えられるように、１である。
VA+VB+VC+VD=1   ・・・(10)
【００３９】
また、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（１１）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       ・・・(11)
【００４０】
さらに、ガスＡの単位体積当たりの熱伝導率をＣA、ガスＢの単位体積当たりの熱伝導率をＣB、ガスＣの単位体積当たりの熱伝導率をＣC、ガスＤの単位体積当たりの熱伝導率をＣDとすると、混合ガスの単位体積当たりの熱伝導率ＣI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熱伝導率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熱伝導率ＣIは、下記（１２）式で与えられる。なお、単位体積当たりの熱伝導率の単位は、例えばＷ／（ｍＫ）である。
CI = CA×VA+ CB×VB+ CC×VC+CD×VD      ・・・(12)
【００４１】
図５は、発熱素子６１に第１の電圧Ｖ1、第１の電圧Ｖ1より大きい第２の電圧Ｖ2、及び第２の電圧Ｖ2より大きい第３の電圧Ｖ3を加えた場合の、熱伝導率と、放熱係数と、の関係を示すグラフである。図５に示すように、熱伝導率と、放熱係数と、は、一般に、比例関係にある。したがって、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。よって、混合ガスの放熱係数ＭIは、下記（１３）式で与えられる。
MI = MA×VA+ MB×VB+ MC×VC+MD×VD      ・・・(13)
【００４２】
さらに、ガスの放熱係数は発熱素子６１の温度ＴHに依存するので、混合ガスの放熱係数ＭIは、発熱素子６１の温度ＴHの関数として、下記（１４）式で与えられる。
MI (TH)= MA(TH)×VA+ MB(TH)×VB+ MC(TH)×VC+MD(TH)×VD  ・・・(14)
【００４３】
したがって、発熱素子６１の温度がＴH1のときの混合ガスの放熱係数ＭI1（ＴH1）は下記（１５）式で与えられる。また、発熱素子６１の温度がＴH2のときの混合ガスの放熱係数ＭI2（ＴH2）は下記（１６）式で与えられ、発熱素子６１の温度がＴH3のときの混合ガスの放熱係数ＭI3（ＴH3）は下記（１７）式で与えられる。
MI1 (TH1)= MA(TH1)×VA+ MB(TH1)×VB+ MC(TH1)×VC+MD(TH1)×VD    ・・・(15)
MI2 (TH2)= MA(TH2)×VA+ MB(TH2)×VB+ MC(TH2)×VC+MD(TH2)×VD    ・・・(16)
MI3 (TH3)= MA(TH3)×VA+ MB(TH3)×VB+ MC(TH3)×VC+MD(TH3)×VD    ・・・(17)
【００４４】
ここで、発熱素子６１の温度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（１５）から（１７）式は、線形独立な関係を有する。また、発熱素子６１の温度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６１の温度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（１５）から（１７）式は、線形独立な関係を有する。さらに、（１５）から（１７）式が線形独立な関係を有する場合、（１０）及び（１５）から（１７）式は線形独立な関係を有する。
【００４５】
図６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、発熱抵抗体である発熱素子６１の温度との関係を示すグラフである。発熱素子６１の温度に対して、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６１の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（１５）から（１７）式は、線形独立な関係を有する。
【００４６】
（１５）から（１７）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、測定等により予め得ることが可能である。したがって、（１０）及び（１５）から（１７）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（１８）から（２１）式に示すように、混合ガスの放熱係数ＭI1（ＴH1），ＭI2（ＴH2），ＭI3（ＴH3）の関数として与えられる。なお、下記（１８）から（２１）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[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]  ・・・(18)
VB=f2[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]  ・・・(19)
VC=f3[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]  ・・・(20)
VD=f4[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]  ・・・(21)
【００４７】
ここで、上記（１１）式に（１８）から（２１）式を代入することにより、下記（２２）式が得られる。
Q = KA×VA + KB×VB + KC×VC + KD×VD
= KA×f1[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]
+ KB×f2[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]
+ KC×f3[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]
+ KD×f4[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]       ・・・(22)
【００４８】
上記（２２）式に示すように、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、発熱素子６１の温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の混合ガスの放熱係数ＭI1（ＴH1），ＭI2（ＴH2），ＭI3（ＴH3）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、ｇ1を関数を表す記号として、下記（２３）式で与えられる。
Q = g1[MI1 (TH1), MI2 (TH2), MI3 (TH3)]         ・・・(23)
【００４９】
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（２３）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が未知の測定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、本発明者は見出した。具体的には、上記（９）式を用いて、発熱素子６１の発熱温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の測定対象混合ガスの放熱係数ＭI1（ＴH1），ＭI2（ＴH2），ＭI3（ＴH3）を測定し、（２３）式に代入することにより、測定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。
【００５０】
以上説明した方法では、マイクロチップ８の発熱素子６１と、第１の測温素子６２と、を用いて、測定対象混合ガスの放熱係数ＭI1（ＴH1），ＭI2（ＴH2），ＭI3（ＴH3）を測定し、発熱量Ｑを求める。これに対し、以下の方法によれば、マイクロチップ８の第１の測温素子６２を用いることなく、発熱素子６１のみを用いて、混合ガスの発熱量Ｑを求めることが可能となる。
【００５１】
上記（４）式に示すように、ガスの放熱係数ＭIは、発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲH）に比例する。また、上述したように、放熱係数と、熱伝導率と、は比例関係にある。そのため、発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲH）と、熱伝導率と、は比例関係にある。図７は、発熱素子６１に第１の電圧Ｖ1、第２の電圧Ｖ2、及び第３の電圧Ｖ3を加えた場合の、熱伝導率と、発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲH）と、の関係を示すグラフである。図７及び図８に示すように、熱伝導率と、発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲH）と、は、発熱素子６１への印加電圧が一定であれば、比例関係にある。また、図９及び図１０に示すように、熱伝導率と、発熱素子６１の抵抗ＲHと、は、発熱素子６１への印加電圧が一定であれば、相関する。さらに、図１１及び図１２に示すように、熱伝導率と、発熱素子６１の駆動電力と、は、発熱素子６１への印加電圧が一定であれば、相関する。
【００５２】
したがって、ガスＡに接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数を１／ＲHA、ガスＢに接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数を１／ＲHB、ガスＣに接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数を１／ＲHC、ガスＤに接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数を１／ＲHDとすると、上記（１２）式を変形して、混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI）は、各ガス成分の体積率に、各ガス成分に接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数を乗じたものの総和で与えられる。よって、一定の電圧が印可され、混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI）は、下記（２４）式で与えられる。
1/RHI = 1/RHA×VA+ 1/RHB×VB+ 1/RHC×VC+1/RHD×VD       ・・・(24)
【００５３】
また、発熱素子６１の抵抗ＲHは、発熱素子６１の温度ＴHに依存するので、混合ガスに接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI）は、発熱素子６１の温度ＴHの関数として、下記（２５）式で与えられる。
1/RHI (TH) 
= 1/RHA(TH) × VA+ 1/RHB(TH) × VB+ 1/RHC(TH) × VC+1/RHD(TH) × VD    ・・・(25)
【００５４】
したがって、発熱素子６１の温度がＴH1のときの混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI1）は下記（２６）式で与えられる。また、発熱素子６１の温度がＴH2のときの混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI2）は下記（２７）式で与えられ、発熱素子６１の温度がＴH3のときの混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHの逆数（１／ＲHI3）は下記（２８）式で与えられる。
1/RHI1 (TH1) 
= 1/RHA(TH1) × VA+ 1/RHB(TH1) × VB+ 1/RHC(TH1) × VC+1/RHD(TH1) ×  ・・・(26)
1/RHI2 (TH2) 
= 1/RHA(TH2) × VA+ 1/RHB(TH2) × VB+ 1/RHC(TH2) × VC+1/RHD(TH2) × VD  ・・・(27)
1/RHI3 (TH3) 
= 1/RHA(TH3) × VA+ 1/RHB(TH3) × VB+ 1/RHC(TH3) × VC+1/RHD(TH3) × VD  ・・・(28)
【００５５】
（２６）式から（２８）式中の各ガス成分に接する場合の発熱素子６１の抵抗ＲHA（ＴH1）、ＲHB（ＴH1）、ＲHC（ＴH1）、ＲHD（ＴH1）、ＲHA（ＴH2）、ＲHB（ＴH2）、ＲHC（ＴH2）、ＲHD（ＴH2）、ＲHA（ＴH3）、ＲHB（ＴH3）、ＲHC（ＴH3）、ＲHD（ＴH3）の値は、測定等により予め得ることが可能である。したがって、（１０）及び（２６）から（２８）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（２９）から（３２）式に示すように、混合ガスに接する発熱素子６１の抵抗ＲHI1（ＴH1）、ＲHI2（ＴH2）、ＲHI3（ＴH3）の関数として与えられる。なお、下記（２９）から（３２）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=f5[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]         ・・・(29)
VB=f6[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]         ・・・(30)
VC=f7[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]         ・・・(31)
VD=f8[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]         ・・・(32)
【００５６】
ここで、上記（１１）式に（２９）から（３２）式を代入することにより、下記（３３）式が得られる。
Q = KA×VA+ KB×VB+ KC×VC+KD×VD
= KA×f5[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]
+ KB×f6[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]
+ KC×f7[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]
+ KD×f8[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]      ・・・(33)
【００５７】
上記（３３）式に示すように、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、発熱素子６１の温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の発熱素子６１の抵抗ＲHI1（ＴH1）、ＲHI2（ＴH2）、ＲHI3（ＴH3）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、ｇ2、ｇ3を関数を表す記号として、下記（３４）式で与えられる。
Q = g2[1/RHI1 (TH1), 1/RHI2 (TH2), 1/RHI3 (TH3)]
= g3[RHI1 (TH1), RHI2 (TH2), RHI3 (TH3)]              ・・・(34)
【００５８】
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（３４）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が未知の測定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、本発明者は見出した。具体的には、発熱温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の発熱素子６１の抵抗値ＲHI1（ＴH1）、ＲHI2（ＴH2）、ＲHI3（ＴH3）を測定し、（３４）式に代入することにより、測定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。また、この場合、マイクロチップ８の第１の測温素子６２を用いることなく、発熱素子６１のみを用いて、混合ガスの発熱量Ｑを求めることが可能となる。
【００５９】
さらに、抵抗Ｒと、電流Ｉと、は相関するから、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、ｇ4を関数を表す記号として、発熱素子６１の温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の発熱素子６１の通電電流ＩH1（ＴH1），ＩH2（ＴH2），ＩH3（ＴH3）を変数とする下記（３５）式で与えられる。
Q = g4[IH1 (TH1), IH2 (TH2), IH3 (TH3)]                 ・・・(35)
【００６０】
また、発熱素子６１の抵抗Ｒと、発熱素子６１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ＡＤと、は相関するから、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、ｇ5を関数を表す記号として、発熱素子６１の温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合のＡ／Ｄ変換回路の出力信号ＡＤH1（ＴH1），ＡＤH2（ＴH2），ＡＤH3（ＴH3）を変数とする下記（３６）式で与えられる。
Q = g5[ADH1 (TH1), ADH2 (TH2), ADH3 (TH3) ]     ・・・(36)
【００６１】
よって、混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑは、下記（３７）式に示すように、ｇ6を関数を表す記号として、発熱素子６１の発熱温度がＴH1，ＴH2，ＴH3である場合の発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3）を変数とする方程式で与えられる。
Q = g6[SH1 (TH1), SH2 (TH2), SH3 (TH3)]         ・・・(37)
【００６２】
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、ｇ7を関数を表す記号として、下記（３８）式で与えられる、少なくともｎ−１種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，・・・，ＴHn-1における発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），・・・，ＳHn-1（ＴHn-1）を変数とする方程式を予め取得する。そして、ｎ−１種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，・・・，ＴHn-1における、ｎ種類のガス成分のそれぞれの体積率が未知の測定対象混合ガスに接する発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），・・・，ＳHn-1（ＴHn-1）の値を測定し、（３８）式に代入することにより、測定対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを一意に求めることが可能となる。なお、下記（３８）式を、混合ガス（雰囲気ガス）の温度ごとに複数用意してもよい。
Q = g7[SH1 (TH1), SH2 (TH2), SH3 (TH3), ・・・, SHn-1 (THn-1)]   ・・・(38)
【００６３】
例えば、測定対象混合ガスが、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ5）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び窒素（Ｎ2）の６種類のガスからなる場合、少なくとも５種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，ＴH4，ＴH5における発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）を変数とする方程式を予め取得する。そして、５種類の発熱温度ＴH1，ＴH2，ＴH3，ＴH4，ＴH5における、６種類のガス成分のそれぞれの体積率が未知の測定対象混合ガスに接する発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の値を測定し、下記（３９）式に代入することにより、測定対象混合ガスの単位体積当たりの発熱量Ｑを一意に求めることが可能である。
Q = g7[SH1(TH1), SH2(TH2), SH3(TH3), SH4(TH4), SH5(TH5)]   ・・・(39)
【００６４】
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（３８）式を算出してもよい。例えば、エタン（Ｃ2Ｈ6）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、ペンタン（Ｃ5Ｈ12）、ヘキサン（Ｃ6Ｈ14）を、下記（４０）から（４３）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（３８）式を算出してもかまわない。
C2H6 = 0.5 CH4 + 0.5 C3H8               ・・・(40)
C4H10 = -0.5 CH4 + 1.5 C3H8             ・・・(41)
C5H12 = -1.0 CH4 + 2.0 C3H8             ・・・(42)
C6H14 = -1.5 CH4 + 2.5 C3H8             ・・・(43)
【００６５】
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発熱素子６１からの電気信号ＳHを変数とする方程式を求めてもよい。
【００６６】
また、（３８）式の算出に用いられた混合ガスのガス成分の種類と、単位体積当たりの発熱量Ｑが未知の測定対象混合ガスのガス成分の種類が同じ場合に、測定対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（３８）式を利用可能であることはもちろんである。さらに、測定対象混合ガスが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、（３８）式の算出に用いられた混合ガスに含まれている場合も、（３８）式を利用可能である。例えば、（３８）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、測定対象混合ガスが、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、測定対象混合ガスの発熱量Ｑの算出に（３８）式を利用可能である。
【００６７】
さらに、（３８）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、測定対象混合ガスが、（３８）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、（３８）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よいためである。
【００６８】
次に、窒素濃度の測定方法について説明する。図１３に示すように、発熱素子６１の発熱温度に応じて、ガスの熱伝導率は変化する。ここで、メタン、エタン、プロパン、及びブタンのような炭化水素ガスに対して、窒素ガスは、発熱温度に対する熱伝導率の変化率が小さいことに、本発明者は着目した。
【００６９】
図１４は、発熱素子６１の発熱温度に関わらずメタンの熱伝導率が０になり、発熱素子６１の発熱温度に関わらずプロパンの熱伝導率が１になるよう、熱伝導率の値を正規化したときのグラフである。正規化する際には、各熱伝導率の値から同じ発熱温度におけるメタンの熱伝導率の値を引いた値を、同じ発熱温度におけるプロパンの熱伝導率の値から同じ発熱温度におけるメタンの熱伝導率の値を引いた値で割った。図１４に示すように、炭化水素ガスと窒素ガスの間における、発熱温度に対する熱伝導率の変化率の違いは、熱伝導率の値を正規化すると、より顕著になる。
【００７０】
上述したように、発熱素子６１からの電気信号の値は、発熱素子６１に接するガスの熱伝導率の値を反映している。図１５は、メタンガス、並びにメタン、エタン、プロパン、及びブタンの少なくともいずれかを含み、窒素を含まない１４種類の混合ガスのそれぞれに接する発熱素子６１からの電気信号の値を、発熱温度に関わらずメタンガスに接触時の電気信号の値が０となり、特定の混合ガスに接触時の電気信号の値が１となるよう、電気信号の値を正規化したときのグラフである。窒素ガスを含まない混合ガスは、発熱温度に対する正規化された電気信号の値の変化率が小さい。
【００７１】
図１６は、メタン、エタン、プロパン、及びブタンの少なくともいずれかを含み、窒素を３ｖｏｌ％又は４ｖｏｌ％含む４種類の混合ガスのそれぞれに接する発熱素子６１からの電気信号の値を、図１５と同じ条件で正規化したときのグラフである。図１５と図１６を比較すると、窒素ガスを含む混合ガスは、窒素ガスを含まない混合ガスに対して、発熱温度に対する正規化された電気信号の値の変化率が大きい。
【００７２】
図１７は、メタン、エタン、プロパン、及びブタンの少なくともいずれかを含み、窒素を５ｖｏｌ％又は６ｖｏｌ％含む５種類の混合ガスのそれぞれに接する発熱素子６１からの電気信号の値を、図１５と同じ条件で正規化したときのグラフである。図１６と図１７を比較すると、窒素ガスを多く含む混合ガスは、発熱温度に対する正規化された電気信号の値の変化率が大きい。
【００７３】
したがって、少なくとも２つの、窒素を含まない炭化水素含有ガスのそれぞれに接触時の電気信号の値がそれぞれ一定となるように、発熱素子６１からの電気信号の値を正規化した際の、発熱温度に対する正規化された電気信号の値の変化率の大きさは、混合ガスに含まれる窒素の濃度を反映している。
【００７４】
図１８は、３１種類のガスのそれぞれを発熱素子６１に接触させ、発熱素子６１を５段階で発熱させた場合の、最も高い発熱温度における電気信号の正規化値ＳH5N（ＴH5）と、最も高い発熱温度の次に高い発熱温度における電気信号の正規化値ＳH4N（ＴH4）と、の第１の差に１００を掛けた値ｄ1と、３１種類のガスのそれぞれの実際の窒素濃度の値（ｖｏｌ％）と、をプロットしたグラフである。図１９は、最も高い発熱温度の次に高い発熱温度における電気信号の正規化値ＳH4N（ＴH4）と、最も高い発熱温度の次の次に高い発熱温度における電気信号の正規化値ＳH3N（ＴH3）と、の第２の差に１００を掛けた値ｄ2と、実際の窒素濃度の値（ｖｏｌ％）と、をプロットしたグラフである。
【００７５】
図１８及び図１９において、電気信号の正規化値の第１及び第２の差に１００を掛けているのは、無次元数である第１及び第２の差のスケールを、窒素濃度に近づけるためである。そのため、第１及び第２の差のスケールを窒素濃度に近づけるために、第１及び第２の差に掛けられる値は、１００に限定されない。
【００７６】
図１８及び図１９に示すように、２つの発熱温度の間における電気信号の正規化値の差の値に１００を掛けた値ｄ1,ｄ2は、概ね窒素濃度を反映しているが、実際には窒素濃度が０％である１番から１５番までのガスにおいて、電気信号の正規化値の差の値に１００を掛けた値ｄ1,ｄ2が０ではないものがある。
【００７７】
そこで、下記（４４）式に示すように、第１の差の値ｄ1に第１の補正係数Ａ1を掛けた補正された第１の差ｄC1と、第２の差の値ｄ2と、の差に、スケールを補正するためのスケール補正係数ＡSを掛けた値である評価値Ｅを設定する。
E=(A1×d1-d2)×AS
=(dC1-d2)×AS      ・・・(44)
【００７８】
さらに、図１８及び図１９に示す実際には窒素濃度が０％である１番から１５番までのガスにおいて、評価値Ｅが０に近づくような第１の補正係数Ａ1の値を算出する。図１８及び図１９に示す例においては、第１の補正係数Ａ1の値を１．８７にすると、窒素濃度が０％である１番から１５番までのガスにおいて、評価値Ｅが０に最も近づいた。なお、第１の補正係数Ａ1の値１．８７は、一例であり、これに限定されない。図２０は、第１の補正係数Ａ1の値を１．８７にした場合の、３１種類のガスのそれぞれの評価値Ｅと、３１種類のガスのそれぞれの実際の窒素濃度の値（ｖｏｌ％）と、をプロットしたグラフである。
【００７９】
図２０に示すように、評価値Ｅは、概ね窒素濃度を反映しているが、１６番から３１番のガスの実際の窒素濃度と、評価値Ｅと、の間には、誤差がある。
【００８０】
そこで、下記（４５）式に示すように、評価値Ｅに第２の補正係数Ａ2を掛けた補正された評価値ＥCを、混合ガスに含まれる窒素の濃度の測定値として設定する。
EC=A2×E      ・・・(45)
【００８１】
さらに、図２０に示す２４番から３１番までの窒素濃度が４％から６％のガスにおいて、窒素濃度の実際の値と窒素濃度の測定値ＥCと間の誤差が０に近づくような第２の補正係数Ａ2の値を算出する。図２０に示す例においては、第２の補正係数Ａ2の値を１．２７にすると、窒素濃度が４％から６％のガスにおいて、窒素濃度の実際の値と窒素濃度の測定値ＥCと間の誤差が０に最も近づいた。なお、第２の補正係数Ａ2の値１．２７は、一例であり、これに限定されない。また、全てのガスにおいて、窒素濃度の実際の値と窒素濃度の測定値ＥCと間の誤差が０に近づくような第２の補正係数Ａ2の値を算出してもよい。図２１は、第２の補正係数Ａ2の値を１．２７にした場合の、３１種類のガスのそれぞれの窒素濃度の実際の値（ｖｏｌ％）と、３１種類のガスのそれぞれの窒素濃度の測定値（補正された評価値）ＥCと、をプロットしたグラフである。３１種類のガスのそれぞれの窒素濃度の測定値ＥCは、窒素濃度の実際の値とほぼ一致した。
【００８２】
図２２は、窒素濃度の実際の値に対する、窒素濃度の測定値ＥCの誤差を示すグラフである。１番から３１番までの全てのガスにおいて、窒素濃度の測定値ＥCの誤差は、０．２％以下であった。
【００８３】
したがって、予め第１の補正係数Ａ1及び第２の補正係数Ａ2を、上述したように窒素濃度の実際の値が既知の複数のガスを用いて算出しておけば、窒素濃度が未知の測定対象混合ガスに接し、複数の発熱温度で発熱する発熱素子６１からの電気信号の測定値を測定すれば、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出可能であることを、本発明者は見出した。
【００８４】
具体的には、下記（４６）式に示すような、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子６１からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を予め用意する。
EC=(A1×(SH5N(TH5)-SH4N(TH4))-(SH4N(TH4)-SH3N(TH3)))×AS×A2
=(A1×d1-d2)×AS×A2
=(dC1-d2)×AS×A2
= E×A2           ・・・(46)
なお、上記（４６）式においては、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子からの正規化された電気信号として、ＳH3N（ＴH3）、ＳH4N（ＴH4）、ＳH5N（ＴH5）を用いる例を示しているが、いずれの発熱温度を用いるかは任意であり、ＳH1N（ＴH1）、ＳH2N（ＴH2）が用いられてもよい。
【００８５】
また、スケール補正係数ＡSを省略しても、第２の補正係数Ａ2’によってスケール補正することが可能である。したがって、下記（４７）式に示すように、第１の補正係数Ａ1及び第２の補正係数Ａ2’を含み、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子６１からの正規化された電気信号ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を独立変数とし、窒素濃度ＥCを従属変数とする窒素濃度算出式を予め用意してもよい。
EC=(A1×(SH5N(TH5)-SH4N(TH4))-(SH4N(TH4)-SH3N(TH3)))×A2'
=(A1×d1-d2)S×A2' 
=(dC1-d2)×A2'      ・・・(47)
以下においては、スケール補正可能な第２の補正係数Ａ2’も、第２の補正係数Ａ2と表記する。
【００８６】
次に、含有窒素濃度が未知の測定対象混合ガスを発熱素子６１に接触させ、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子６１からの電気信号の測定値を測定し、それぞれの測定値を正規化する。さらに、上記（４６）式又は（４７）式で与えられる窒素濃度算出式の独立変数に、正規化された電気信号の測定値を代入することによって、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出することが可能である。
【００８７】
ここで、図２３に示す実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０は、窒素を含まない基準ガス、窒素を含まない校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれが注入される容器であるチャンバ１０１を備える。
【００８８】
炭化水素を校正成分とする基準ガスとしては、メタンガスが使用可能である。校正ガスは、複数種類のガス成分を含む混合ガスであり、例えばメタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、及びブタン（Ｃ4Ｈ10）の４種類のガス成分のいずれか又は全部を含む。炭化水素を校正成分とする校正ガスは、例えば天然ガス又は液化天然ガス（ＬＮＧ）と同じ成分からなる。校正ガスとしては、スパンガスが使用可能である。
【００８９】
複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれは、複数種類のガス成分を含む。複数の混合ガスのそれぞれは、例えばメタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、及びブタン（Ｃ4Ｈ10）の４種類のガス成分のいずれか又は全部を含む。複数の混合ガスのいずれか又は全部は、天然ガス又はＬＮＧである。
【００９０】
複数の窒素含有混合ガスのそれぞれは、複数種類のガス成分を含む。複数の混合ガスのそれぞれは、例えばメタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、及び窒素（Ｎ2）の５種類のガス成分のいずれか又は全部を含む。複数の混合ガスのいずれか又は全部は、天然ガス又はＬＮＧである。
【００９１】
窒素濃度測定システム２０は、さらに、チャンバ１０１に配置され、複数の発熱温度ＴHで発熱する図１又は図３に示した発熱素子６１を含むマイクロチップ８を備える。以下においては、窒素濃度測定システム２０が図１に示したマイクロチップ８を備えている例を説明するが、窒素濃度測定システム２０が図３に示したマイクロチップ８を備えていても、図２３に示す窒素濃度測定システム２０の動作は同様である。
【００９２】
マイクロチップ８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、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれをチャンバ１０１に送るための流路１０２と、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれをチャンバ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。
【００９３】
窒素濃度測定システム２０は、さらに、基準ガスに接し、複数の発熱温度ＴHのそれぞれで発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値と、校正ガスに接し、複数の発熱温度ＴHのそれぞれで発熱する発熱素子６１からの校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値と、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれに接し、複数の発熱温度ＴHのそれぞれで発熱する発熱素子６１からの窒素非含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値と、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれに接し、複数の発熱温度ＴHのそれぞれで発熱する発熱素子６１からの窒素含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値と、を測定する測定部３０１を備える。
【００９４】
窒素濃度測定システム２０は、さらに、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれの既知の発熱量Ｑの値、並びに複数の発熱温度ＴHにおける発熱素子６１からの基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値、校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値に基づいて、複数の発熱温度ＴHにおける発熱素子６１からの電気信号ＳH（ＴH）を独立変数とし、発熱量Ｑを従属変数とする発熱量算出式を作成する式作成部３０２を備える。
【００９５】
窒素濃度測定システム２０は、さらに、窒素を含まない基準ガスに接する発熱素子６１からの基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値が、発熱素子６１の発熱温度に関わらず一定となり、かつ、窒素を含まない校正ガスに接する発熱素子６１からの校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値が、発熱素子６１の発熱温度に関わらず一定となるよう、基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値、校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値を正規化する正規化部３０６を備える。
【００９６】
式作成部３０２は、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれの既知の窒素濃度の値、並びに複数の発熱温度ＴHにおける発熱素子６１からの基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値、校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH（ＴH）の測定値に基づいて、少なくとも３つの発熱温度ＴHにおける発熱素子６１からの正規化された電気信号ＳHN（ＴH）を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式をも作成する。
【００９７】
チャンバ１０１に基準ガスが供給されると、図１及び図２に示す発熱素子６１は、図２３に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰH1，ＰH2，ＰH3，ＰH4，ＰH5を順次与えられる。駆動電力ＰH1，ＰH2，ＰH3，ＰH4，ＰH5を与えられた場合、基準ガスに接する発熱素子６１は、５段階の温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱し、発熱温度ＴH1における基準電気信号ＳH1A（ＴH1）、発熱温度ＴH2における基準電気信号ＳH2A（ＴH2）、発熱温度ＴH3における基準電気信号ＳH3A（ＴH3）、発熱温度ＴH4における基準電気信号ＳH4A（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における基準電気信号ＳH5A（ＴH5）を出力する。
【００９８】
チャンバ１０１から基準ガスが除去された後、校正ガスがチャンバ１０１に供給される。チャンバ１０１に校正ガスが供給されると、校正ガスに接する発熱素子６１は、５段階の温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱し、発熱温度ＴH1における校正用電気信号ＳH1B（ＴH1）、発熱温度ＴH2における校正用電気信号ＳH2B（ＴH2）、発熱温度ＴH3における校正用電気信号ＳH3B（ＴH3）、発熱温度ＴH4における校正用電気信号ＳH4B（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における校正用電気信号ＳH5B（ＴH5）を出力する。
【００９９】
チャンバ１０１から校正ガスが除去された後、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれがチャンバ１０１に順次供給される。チャンバ１０１に複数の窒素非含有混合ガスの内の第１の窒素非含有混合ガスが供給されると、第１の窒素非含有混合ガスに接する図１及び図２に示す発熱素子６１は、発熱温度ＴH1における窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素非含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素非含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素非含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素非含有時電気信号ＳH5（ＴH5）を出力する。他の窒素非含有混合ガスのそれぞれについても、発熱素子６１は、発熱温度ＴH1における窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素非含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素非含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素非含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素非含有時電気信号ＳH5（ＴH5）を出力する。
【０１００】
図２３に示すチャンバ１０１から複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれが除去された後、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれがチャンバ１０１に順次供給される。チャンバ１０１に複数の窒素含有混合ガスの内の第１の窒素含有混合ガスが供給されると、第１の窒素含有混合ガスに接する図１及び図２に示す発熱素子６１は、発熱温度ＴH1における窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素含有時電気信号ＳH5（ＴH5）を出力する。他の窒素含有混合ガスのそれぞれについても、発熱素子６１は、発熱温度ＴH1における窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素含有時電気信号ＳH5（ＴH5）を出力する。
【０１０１】
なお、図２３に示すチャンバ１０１に供給されるガスの順番は任意である。例えば、複数の窒素非含有混合ガスの間に、校正ガスがチャンバ１０１に供給されてもよい。
【０１０２】
マイクロチップ８は、測定部３０１を含む中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に接続されている。ＣＰＵ３００には、電気信号記憶装置４０１が接続されている。測定部３０１は、基準ガスに接する発熱素子６１からの発熱温度ＴH1における基準電気信号ＳH1A（ＴH1）、発熱温度ＴH2における基準電気信号ＳH2A（ＴH2）、発熱温度ＴH3における基準電気信号ＳH3A（ＴH3）、発熱温度ＴH4における基準電気信号ＳH4A（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における基準電気信号ＳH5A（ＴH5）の測定値を測定し、測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１０３】
また、測定部３０１は、校正ガスに接する発熱素子６１からの発熱温度ＴH1における校正用電気信号ＳH1B（ＴH1）、発熱温度ＴH2における校正用電気信号ＳH2B（ＴH2）、発熱温度ＴH3における校正用電気信号ＳH3B（ＴH3）、発熱温度ＴH4における校正用電気信号ＳH4B（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における校正用電気信号ＳH5B（ＴH5）の測定値を測定し、測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１０４】
さらに、測定部３０１は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれに接する発熱素子６１からの発熱温度ＴH1における窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素非含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素非含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素非含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素非含有時電気信号ＳH5（ＴH5）の測定値を測定し、測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１０５】
またさらに、測定部３０１は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれに接する発熱素子６１からの発熱温度ＴH1における窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1）、発熱温度ＴH2における窒素含有時電気信号ＳH2（ＴH2）、発熱温度ＴH3における窒素含有時電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における窒素含有時電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における窒素含有時電気信号ＳH5（ＴH5）の測定値を測定し、測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１０６】
発熱素子６１からの電気信号ＳHとは、発熱素子６１の抵抗値ＲH、発熱素子６１の通電電流ＩH、及び発熱素子６１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。
【０１０７】
ＣＰＵ３００に含まれる式作成部３０２は、例えば基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれの既知の発熱量Ｑの値と、発熱素子６１からの基準電気信号ＳH1A（ＴH1），ＳH2A（ＴH2），ＳH3A（ＴH3），ＳH4A（ＴH4），ＳH5A（ＴH5）の測定値、校正用電気信号ＳH1B（ＴH1），ＳH2B（ＴH2），ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値、窒素非含油時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含油時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値と、を収集する。
【０１０８】
さらに式作成部３０２は、収集した発熱量Ｑの値と、基準電気信号ＳHAの測定値、校正用電気信号ＳHBの測定値、窒素非含油時電気信号ＳHの測定値、及び窒素含油時電気信号ＳHの測定値に基づいて、多変量解析により、発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）を独立変数とし、発熱量Ｑを従属変数とする発熱量算出式を算出する。
【０１０９】
「多変量解析」とは、Ａ．Ｊ  Ｓｍｏｌａ及びＢ．Ｓｃｈｏｌｋｏｐｆ著の「Ａ  Ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ」（ＮｅｕｒｏＣＯＬＴ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  （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。
【０１１０】
正規化部３０６は、同一ゲインにおける、発熱素子６１からの基準電気信号ＳH3A（ＴH3），ＳH4A（ＴH4），ＳH5A（ＴH5）の測定値、校正用電気信号ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値、窒素非含油時電気信号ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含油時電気信号ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値を収集する。
【０１１１】
また、正規化部３０６は、複数の発熱温度のそれぞれにおいて、例えば下記（４８）式に示すように、電気信号ＳH（ＴH）の測定値と基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値との差を、校正用電気信号ＳHB（ＴH）の測定値と基準電気信号ＳHA（ＴH）の測定値との差で割って、正規化された電気信号の測定値ＳHN（ＴH）を算出する
SHN(TH)= (SH(TH)-SHA(TH))/(SHB(TH)-SHA(TH))      ・・・(48)
上記（４８）式を用いると、正規化された基準電気信号の測定値ＳHAN（ＴH）は、発熱温度に関わらず、０になる。また、正規化された校正用電気信号の測定値ＳHBN（ＴH）は、発熱温度に関わらず、１になる。
【０１１２】
式作成部３０２は、正規化された窒素非含油時電気信号の複数の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）、及び正規化された窒素含油時電気信号の複数の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を収集する。
【０１１３】
式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、下記（４９）式に示すように、発熱温度ＴH5と発熱温度ＴH4の差を、発熱温度の第１の差として、発熱温度ＴH5における正規化された窒素非含油時電気信号ＳH5N（ＴH5）と、発熱温度ＴH4における正規化された窒素非含油時電気信号ＳH4N（ＴH4）と、差である、正規化された窒素非含有時電気信号の第１の差の値ｄ1を算出する。
d1= SH5(TH5)-SH4(TH5)       ・・・(49)
【０１１４】
式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについても、発熱温度ＴH5における正規化された窒素含油時電気信号ＳH5N（ＴH5）と、発熱温度ＴH4における正規化された窒素含油時電気信号ＳH4N（ＴH4）と、差である、正規化された窒素含有時電気信号の第１の差の値ｄ1を算出する。
【０１１５】
また、式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、下記（５０）式に示すように、発熱温度ＴH4と発熱温度ＴH3の差を、発熱温度の第２の差として、発熱温度ＴH4における正規化された窒素非含油時電気信号ＳH4N（ＴH4）と、発熱温度ＴH3における正規化された窒素非含油時電気信号ＳH3N（ＴH3）と、差である、正規化された窒素非含有時電気信号の第２の差の値ｄ2を算出する。
d2= SH4(TH4)-SH3(TH3)       ・・・(50)
【０１１６】
式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについても、発熱温度ＴH4における正規化された窒素含油時電気信号ＳH4N（ＴH4）と、発熱温度ＴH3における正規化された窒素含油時電気信号ＳH3N（ＴH3）と、差である、正規化された窒素含有時電気信号の第２の差の値ｄ2を算出する。
【０１１７】
式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、下記（５１）式に示すように、第１の差の値ｄ1に第１の補正係数Ａ1を掛けた補正された第１の差ｄC1と、第２の差の値ｄ2と、の差の値である評価値Ｅを設定する。さらに、式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、評価値Ｅが０に近づくような第１の補正係数Ａ1の値を算出する。
E=A1×d1-d2
=dC1-d2      ・・・(51)
【０１１８】
さらに、式作成部３０２は、例えば、下記（５２）式に示すように、評価値Ｅに第２の補正係数Ａ2を掛けた補正された評価値ＥCを、混合ガスに含まれる窒素の濃度の測定値として設定する。さらに、式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれにおいて、窒素濃度の既知の実際の値と、窒素濃度の測定値ＥCと、の間の誤差が０に近づくような第２の補正係数Ａ2の値を算出する。第２の補正係数Ａ2を掛けることにより、無次元数である評価値Ｅが、濃度単位に変換される。
EC=E×A2      ・・・(52)
【０１１９】
式作成部３０２は、算出された第１の補正係数Ａ1、及び第２の補正係数Ａ2を用いて、上記（４７）式に示すような、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子６１からの正規化された電気信号ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を独立変数とし、窒素濃度ＥCを従属変数とする窒素濃度算出式を作成する。
【０１２０】
窒素濃度測定システム２０は、ＣＰＵ３００に接続された式記憶装置４０２をさらに備える。式記憶装置４０２は、式作成部３０２が作成した発熱量算出式を保存する。また、式記憶装置４０２は、式作成部３０２が作成した窒素濃度算出式を保存する。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、例えばホストコンピュータ、通信機器、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、アナログ出力受信機、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。
【０１２１】
次に、図２４に示すフローチャートを用いて実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法について説明する。
【０１２２】
（ａ）ステップＳ１００で、図２３に示すチャンバ１０１内に基準ガスを導入する。ステップＳ１０１で、駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１に駆動電力ＰH1を与え、発熱素子６１を発熱温度ＴH1で発熱させる。図２３に示す測定部３０１は、発熱温度ＴH1で発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳH1A（ＴH1）の測定値を測定し、電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１２３】
（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６１の温度の切り替えが完了したか否か判定する。発熱温度ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5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２３に示す駆動回路３０３は、図１及び図２に示す発熱素子６１を発熱温度ＴH2で発熱させる。図２３に示す測定部３０１は、基準ガスに接し、発熱温度ＴH2で発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳH2A（ＴH2）の測定値を測定し、電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１２４】
（ｃ）以後、ステップＳ１０１とステップＳ１０２のループを繰り返し、図２３に示す測定部３０１は、基準ガスに接し、発熱温度ＴH3で発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳH3A（ＴH3）の測定値、発熱温度ＴH4で発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳH4A（ＴH4）の測定値、及び発熱温度ＴH5で発熱する発熱素子６１からの基準電気信号ＳH5A（ＴH5）の測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１２５】
（ｄ）発熱素子６１の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、ガスの切り替えが完了したか否かを判定する。基準ガスから校正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２３に示すチャンバ１０１内に校正ガスを導入する。
【０１２６】
（ｅ）基準ガスがチャンバ１０１に導入されたときと同様に、ステップＳ１０１からステップＳ１０２のループが繰り返される。測定部３０１は、校正ガスに接し、発熱温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱する発熱素子６１からの校正用電気信号ＳH1B（ＴH1），ＳH2B（ＴH2），ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値を測定し、電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１２７】
（ｆ）発熱素子６１の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、ガスの切り替えが完了したか否かを判定する。校正ガスから複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれ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２３に示すチャンバ１０１内に複数の窒素非含有混合ガスの内の第１の窒素非含有混合ガスを導入する。
【０１２８】
（ｇ）基準ガスがチャンバ１０１に導入されたときと同様に、ステップＳ１０１からステップＳ１０２のループが繰り返される。測定部３０１は、第１の窒素非含有混合ガスに接し、発熱温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱する発熱素子６１からの窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値を測定し、電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１２９】
（ｈ）その後、ステップＳ１００からステップＳ１０３のループが繰り返される。これにより、他の窒素非含有混合ガスのそれぞれに接し、発熱温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱する発熱素子６１からの窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値が電気信号記憶装置４０１に保存される。
【０１３０】
（ｉ）発熱素子６１の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、ガスの切り替えが完了したか否かを判定する。複数の窒素非含有混合ガスから複数の窒素含有混合ガスのそれぞれ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２３に示すチャンバ１０１内に複数の窒素含有混合ガスの内の第１の窒素含有混合ガスを導入する。
【０１３１】
（ｊ）基準ガスがチャンバ１０１に導入されたときと同様に、ステップＳ１０１からステップＳ１０２のループが繰り返される。測定部３０１は、第１の窒素含有混合ガスに接し、発熱温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱する発熱素子６１からの窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値を測定し、電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１３２】
（ｋ）その後、ステップＳ１００からステップＳ１０３のループが繰り返される。これにより、他の窒素含有混合ガスのそれぞれに接し、発熱温度ＴH1、ＴH2、ＴH3、ＴH4、ＴH5で発熱する発熱素子６１からの窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値が電気信号記憶装置４０１に保存される。
【０１３３】
（ｌ）ステップＳ１０４で、入力装置３１２から式作成部３０２に、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれの既知の発熱量Ｑの値を入力する。また、式作成部３０２は、電気信号記憶装置４０１から、発熱素子６１からの基準電気信号ＳH1A（ＴH1），ＳH2A（ＴH2），ＳH3A（ＴH3），ＳH4A（ＴH4），ＳH5A（ＴH5）の測定値、校正用電気信号ＳH1B（ＴH1），ＳH2B（ＴH2），ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値を読み出す。
【０１３４】
（ｍ）ステップＳ１０５で、基準ガス、校正ガス、複数の窒素非含有混合ガス、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれの既知の発熱量Ｑの値と、発熱素子６１からの基準電気信号ＳH1A（ＴH1），ＳH2A（ＴH2），ＳH3A（ＴH3），ＳH4A（ＴH4），ＳH5A（ＴH5）の測定値、校正用電気信号ＳH1B（ＴH1），ＳH2B（ＴH2），ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値と、に基づいて、式作成部３０２は、サポートベクトル回帰などの多変量解析を行う。サポートベクトル回帰などの多変量解析により、式作成部３０２は、発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）を独立変数とし、発熱量Ｑを従属変数とする発熱量算出式を算出する。その後、ステップＳ１０６で、式作成部３０２は作成した発熱量算出式を式記憶装置４０２に保存し、実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法が終了する。
【０１３５】
以上示したように、実施の形態に係る発熱量算出式の作成方法によれば、測定対象混合ガスの発熱量Ｑの値を一意に算出可能な発熱量算出式を作成することが可能となる。
【０１３６】
次に、図２５に示すフローチャートを用いて実施の形態に係る窒素濃度算出式の作成方法について説明する。
【０１３７】
（ａ）ステップＳ２０１で、正規化部３０６は、電気信号記憶装置４０１から、発熱素子６１からの基準電気信号ＳH1A（ＴH1），ＳH2A（ＴH2），ＳH3A（ＴH3），ＳH4A（ＴH4），ＳH5A（ＴH5）の測定値、校正用電気信号ＳH1B（ＴH1），ＳH2B（ＴH2），ＳH3B（ＴH3），ＳH4B（ＴH4），ＳH5B（ＴH5）の測定値、窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値を読み出す。
【０１３８】
（ｂ）ステップＳ２０２で、正規化部３０６は、例えば、上記（４８）式を用いて、正規化された基準電気信号の測定値ＳHAN（ＴH）が発熱温度に関わらず０となり、正規化された校正用電気信号の測定値ＳHBN（ＴH）が発熱温度に関わらず１となるよう、窒素非含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値、及び窒素含有時電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の複数の測定値のそれぞれを正規化し、正規化された窒素非含有時電気信号の測定値ＳH1N（ＴH1），ＳH2N（ＴH2），ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）、及び正規化された窒素含有時電気信号の測定値ＳH1N（ＴH1），ＳH2N（ＴH2），ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を算出する。
【０１３９】
（ｃ）ステップ２０３で、式作成部３０２は、正規化部３０６から、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについての正規化された窒素非含有時電気信号の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）、及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについての正規化された窒素含有時電気信号の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を受け取る。
【０１４０】
（ｄ）ステップ２０４で、式作成部３０２は、例えば上記（４９）式を用いて、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、発熱温度の第１の差における、正規化された窒素非含有時電気信号の第１の差の値ｄ1を算出する。また、式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについても、発熱温度の第１の差における、正規化された窒素含有時電気信号の第１の差の値ｄ1を算出する。
【０１４１】
（ｅ）ステップ２０５で、式作成部３０２は、例えば上記（５０）式を用いて、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、発熱温度の第２の差における、正規化された窒素非含有時電気信号の第２の差の値ｄ2を算出する。また、式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについても、発熱温度の第２の差における、正規化された窒素含有時電気信号の第２の差の値ｄ2を算出する。
【０１４２】
（ｆ）ステップ２０６で、式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガス及び複数の窒素含有混合ガスのそれぞれについて、上記（５１）式に示すように、第１の差の値ｄ1に第１の補正係数Ａ1を掛けた補正された第１の差ｄC1と、第２の差の値ｄ2と、の差の値である評価値Ｅを設定する。さらに、式作成部３０２は、複数の窒素非含有混合ガスのそれぞれについて、評価値Ｅが０に近づくような第１の補正係数Ａ1の値を算出する。
【０１４３】
（ｇ）ステップＳ２０７で、式作成部３０２は、例えば、上記（５２）式に示すように、評価値Ｅに第２の補正係数Ａ2を掛けた補正された評価値ＥCを、混合ガスに含まれる窒素の濃度の測定値として設定する。さらに、式作成部３０２は、複数の窒素含有混合ガスのそれぞれにおいて、窒素濃度の実際の値と、窒素濃度の測定値ＥCと、の間の誤差が０に近づくような第２の補正係数Ａ2の値を算出する。
【０１４４】
（ｈ）ステップＳ２０８で、式作成部３０２は、算出された第１の補正係数Ａ1、及び第２の補正係数Ａ2を用いて、上記（４７）式に示すような、少なくとも３つの発熱温度における発熱素子６１からの正規化された電気信号を独立変数とし、窒素濃度を従属変数とする窒素濃度算出式を作成する。その後、ステップＳ２０９で、式作成部３０２は作成した窒素濃度算出式を式記憶装置４０２に保存し、実施の形態に係る窒素濃度算出式の作成方法が終了する。
【０１４５】
以上示したように、実施の形態に係る窒素濃度算出式の作成方法によれば、測定対象混合ガスの窒素濃度の値を一意に算出可能な窒素濃度算出式を作成することが可能となる。
【０１４６】
次に、発熱量Ｑ及び窒素濃度が未知の測定対象混合ガスの発熱量Ｑの値及び窒素濃度を測定する際の、実施の形態に係る図２３に示す窒素濃度測定システム２０の機能を説明する。
【０１４７】
例えば未知の体積率でメタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、窒素（Ｎ2）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）等を含む、発熱量Ｑ及び窒素濃度が未知の天然ガス等の測定対象混合ガスが、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８の発熱素子６１は、図２３に示す駆動回路３０３から駆動電力ＰH1，ＰH2，ＰH3，ＰH4，ＰH5を順次与えられる。駆動電力ＰH1，ＰH2，ＰH3，ＰH4，ＰH5を与えられた場合、測定対象混合ガスに接する発熱素子６１は、例えば、５段階の発熱温度で順次発熱し、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）、発熱温度ＴH3における電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における電気信号ＳH5（ＴH5）を出力する。
【０１４８】
測定部３０１は、測定対象混合ガスに接する発熱素子６１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）、発熱温度ＴH3における電気信号ＳH3（ＴH3）、発熱温度ＴH4における電気信号ＳH4（ＴH4）、及び発熱温度ＴH5における電気信号ＳH5（ＴH5）の測定値を測定し、測定値を電気信号記憶装置４０１に保存する。
【０１４９】
上述したように、式記憶装置４０２は、電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）を独立変数とし、発熱量Ｑを従属変数とする発熱量算出式を保存している。
【０１５０】
実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０は、発熱量算出部３０５をさらに備える。発熱量算出部３０５は、式記憶装置４０２から発熱量算出式を読み出す。さらに、発熱量算出部３０５は、発熱量算出式の発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の独立変数に、電気信号記憶装置４０１から読み出した発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値をそれぞれ代入し、測定対象混合ガスの発熱量Ｑの測定値を算出する。ＣＰＵ３００には、測定結果記憶装置４０３がさらに接続されている。発熱量算出部３０５は、算出した測定対象混合ガスの発熱量Ｑの値を、測定結果記憶装置４０３に保存する。
【０１５１】
また、正規化部３０６は、発熱素子６１からのＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値を電気信号記憶装置４０１から読み出し、正規化された電気信号の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を算出する。
【０１５２】
実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０は、窒素濃度算出部３０７をさらに備える。窒素濃度算出部３０７は、式記憶装置４０２から窒素濃度算出式を読み出す。また、窒素濃度算出部３０７は、正規化部３０６から、正規化された電気信号の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）を受け取る。さらに、窒素濃度算出部３０７は、例えば（４７）式で与えられる窒素濃度算出式の正規化された電気信号ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）の独立変数に、正規化された電気信号の測定値ＳH3N（ＴH3），ＳH4N（ＴH4），ＳH5N（ＴH5）をそれぞれ代入し、測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度を算出する。窒素濃度算出部３０７は、算出した測定対象混合ガスに含まれる窒素の濃度の値を、測定結果記憶装置４０３に保存する。
【０１５３】
なお、実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０の各構成要素は、同じ筐体に収まっている必要は無く、各構成要素の少なくとも一部が分離されて配置されていてもよい。
【０１５４】
以上説明した実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０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、測定対象混合ガスに接する発熱素子６１からの電気信号ＳH1（ＴH1），ＳH2（ＴH2），ＳH3（ＴH3），ＳH4（ＴH4），ＳH5（ＴH5）の測定値から、測定対象混合ガスの混合ガスの発熱量Ｑの値と窒素濃度の値を測定することが可能となる。
【０１５５】
天然ガスは、産出ガス田によって炭化水素の成分比率が異なる。また、天然ガスには、炭化水素の他に、窒素（Ｎ2）や炭酸ガス（ＣＯ2）等が含まれる。そのため、産出ガス田によって、天然ガスに含まれるガス成分の体積率は異なり、ガス成分の種類が既知であっても、天然ガスの発熱量Ｑは未知であることが多い。また、同一のガス田由来の天然ガスであっても、発熱量Ｑが常に一定であるとは限らず、採取時期によって変化することもある。
【０１５６】
従来、天然ガスの使用料金を徴収する際には、天然ガスの使用熱量Ｑでなく、使用体積に応じて課金する方法がとられている。しかし、天然ガスは由来する産出ガス田によって発熱量Ｑが異なるため、使用体積に課金するのは公平でない。これに対し、実施の形態に係る窒素濃度測定システム２０を用いれば、ガス成分の種類が既知であるが、ガス成分の体積率が未知であるために発熱量Ｑが未知の天然ガス等の混合ガスの発熱量Ｑを、簡易に算出することが可能となる。そのため、公平な使用料金を徴収することが可能となる。
【０１５７】
また、ＬＮＧを原料とするガス事業においては、エネルギー有効活用の観点から、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を捨てずに都市ガスに混入させる傾向にある。ボイルオフガスにおいては、メタンが主成分であるが、低沸点成分である窒素が高濃度で含まれる場合がある。窒素は不燃成分であり、発熱量がゼロであるから、混合ガスの発熱量を正確に把握するためにも、混合ガスに含まれる窒素濃度を測定可能であることは有用である。
【０１５８】
（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。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】
【０１５９】
８     マイクロチップ
１８   断熱部材
２０   窒素濃度測定システム
６０   基板
６１   発熱素子
６２   第１の測温素子
６３   第２の測温素子
６４   保温素子
６５   絶縁膜
６６   キャビティ
１０１ チャンバ
１０２、１０３ 流路
３００ 中央演算処理装置
３０１ 測定部
３０２ 式作成部
３０３ 駆動回路
３０４ 変換回路
３０５ 発熱量算出部
３０６ 正規化部
３０７ 窒素濃度算出部
３１２ 入力装置
３１３ 出力装置
４０１ 電気信号記憶装置
４０２ 式記憶装置
４０３ 測定結果記憶装置
【図１】
2017142130.tif 000003
【図２】
2017142130.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017142130.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017142130.tif 000009
【図８】
2017142130.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017142130.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2017142130.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2017142130.tif 000017
【図１６】
2017142130.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【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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