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    重庆时时彩人工3期计划: 发热量计算式制作系统、发热量计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法.pdf

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    发热 量计 算式 制作 系统 制作方法 发热量 测定 以及 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110074318.0

    申请日:

    2011.03.18

    公开号:

    CN102253078A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):G01N 25/20变更事项:申请人变更前:株式会社山武变更后:阿自倍尔株式会社变更事项:地址变更前:日本东京都千代田区丸之内2丁目7番3号变更后:日本东京都千代田区丸之内2丁目7番3号|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 25/20申请日:20110318|||公开
    IPC分类号: G01N25/20 主分类号: G01N25/20
    申请人: 株式会社山武
    发明人: 武藤裕行; 大石安治; 清田美佐子
    地址: 日本东京都千代田区丸之内2丁目7番3号
    优先权: 2010.03.29 JP 2010-075097
    专利代理机构: 上海市华诚律师事务所 31210 代理人: 孙敬国
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110074318.0

    授权公告号:

    102253078B|||||||||

    法律状态公告日:

    2013.12.18|||2012.07.18|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种能够容易计算气体的发热量的发热量计算式制作系统、制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法。该发热量计算式制作系统包括:被注入多种混合气体的每一种的腔室(101);设置于腔室(101)的微芯片(8),该微芯片(8)包括测温元件和以多种发热温度发热的发热元件;计测???301),其对依存于多种混合气体各自的温度的来自测温元件的电信号的值、和来自多种发热温度的各种温度下的发热元件的电信号的值进行计测;计算式制作???,其基于多种混合气体的已知的发热量的值、来自测温元件的电信号的值、和来自多种发热温度下的发热元件的电信号的值,制作以来自测温元件的电信号和来自多种发热温度下的发热元件的电信号为独立变量、以发热量为从属变量的发热量计算式。

    权利要求书

    1.一种发热量计算式制作系统,其特征在于,包括:
    多种混合气体分别被注入的容器;
    设置于所述容器的测温元件;
    设置于所述容器、以多种发热温度发热的发热元件;
    计测???,其对依存于所述多种混合气体各自的温度的来自所述测温元件的电信号的
    值、和来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值进行计测;
    计算式制作???,其基于所述多种混合气体的已知的发热量的值、来自所述测温元件
    的电信号的值、和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值,制作以来自所
    述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号为独立变量、以
    所述发热量为从属变量的发热量计算式。
    2.如权利要求1所述的发热量计算式制作系统,其特征在于,所述测温元件为无源元件。
    3.如权利要求1或2所述的发热量计算式制作系统,其特征在于,所述测温元件为电阻器。
    4.如权利要求1或2所述的发热量计算式制作系统,其特征在于,所述发热元件的多种发
    热温度的个数至少是从所述多种混合气体各自所包含的气体成分的个数减去1的数。
    5.如权利要求1或2所述的发热量计算式制作系统,其特征在于,所述计算式制作??椴?br />用支持矢量回归来制作所述发热量计算式。
    6.如权利要求1或2所述的发热量计算式制作系统,其特征在于,所述多种混合气体分别
    为天然气。
    7.一种发热量计算式的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
    准备多种混合气体;
    获取依存于所述多种混合气体各自温度的来自测温元件的电信号的值;
    使得与所述多种混合气体分别接触的发热元件以多种发热温度发热;
    获得来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值;
    基于所述多种混合气体的已知的发热量的值、来自所述测温元件的电信号的值、和来
    自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值,制作以来自所述测温元件的电信号
    和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变
    量的发热量计算式。
    8.如权利要求7所述的发热量计算式的制作方法,其特征在于,所述测温元件为无源元件。
    9.如权利要求7或8所述的发热量计算式的制作方法,其特征在于,所述测温元件为电阻
    器。
    10.如权利要求7或8所述的发热量计算式的制作方法,其特征在于,所述多种发热温度
    的个数至少是从所述多种混合气体各自所包含的气体成分的个数减去1的数。
    11.如权利要求7或8所述的发热量计算式的制作方法,其特征在于,采用支持矢量回归
    来制作所述发热量计算式。
    12.如权利要求7或8所述的发热量计算式的制作方法,其特征在于,所述多种混合气体
    分别为天然气。
    13.一种发热量测定系统,其特征在于,包括:
    注入发热量未知的计测对象混合气体的容器;
    设置于所述容器的测温元件;
    设置于所述容器、以多种发热温度发热的发热元件;
    计测???,其对依存于所述计测对象混合气体的温度的来自所述测温元件的电信号的
    值、和来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值进行计测;
    计算式存储装置,其保存以来自所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的
    发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式;
    发热量计算???,其将来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述发热元件的电信
    号的值代入到所述发热量计算式中的来自所述测温元件的电信号的独立变量、和来自所述
    发热元件的电信号的独立变量,计算所述计测对象混合气体的发热量的值。
    14.如权利要求13所述的发热量测定系统,其特征在于,所述测温元件为无源元件。
    15.如权利要求13或14所述的发热量测定系统,其特征在于,所述测温元件为电阻器。
    16.如权利要求13或14所述的发热量测定系统,其特征在于,所述多种发热温度的个数
    至少是从所述计测对象混合气体所包含的多种气体成分的个数减去1的数。
    17.如权利要求13或14所述的发热量测定系统,其特征在于,基于包含多种气体成分的
    多个样品混合气体的发热量的值、和来自与所述多个样品混合气体分别接触的所述发热元
    件的电信号的值,制作所述发热量计算式。
    18.如权利要求17所述的发热量测定系统,其特征在于,采用支持矢量回归来制作所述发
    热量计算式。
    19.如权利要求17所述的发热量测定系统,其特征在于,所述多个样品混合气体分别为天
    然气。
    20.如权利要求13或14所述的发热量测定系统,其特征在于,所述计测对象混合气体为
    天然气。
    21.一种发热量的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:
    准备发热量未知的计测对象混合气体;
    获取依存于所述计测对象混合气体的温度的来自测温元件的电信号的值;
    使得与所述计测对象混合气体接触的发热元件以多种发热温度发热;
    获取来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值;
    准备以来自所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电
    信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式;
    将来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述发热元件的电信号的值代入到所述发
    热量计算式中的来自所述测温元件的电信号的独立变量、和来自所述发热元件的电信号的
    独立变量,计算所述计测对象混合气体的发热量的值。
    22.如权利要求21所述的发热量的测定方法,其特征在于,所述测温元件为无源元件。
    23.如权利要求21或22所述的发热量的测定方法,其特征在于,所述测温元件为电阻器。
    24.如权利要求21或22所述的发热量的测定方法,其特征在于,所述多种发热温度的
    个数至少是从所述计测对象混合气体所包含的多种气体成分的个数减去1的数。
    25.如权利要求21或22所述的发热量的测定方法,其特征在于,基于包含多种气体成分
    的多个样品混合气体的发热量的值、和来自与所述多个样品混合气体分别接触的所述发热
    元件的电信号的值,制作所述发热量计算式。
    26.如权利要求25所述的发热量的测定方法,其特征在于,采用支持矢量回归来制作所述
    发热量计算式。
    27.如权利要求25所述的发热量的测定方法,其特征在于,所述多个样品混合气体分别为
    天然气。
    28.如权利要求21或22所述的发热量的测定方法,其特征在于,所述计测对象混合气体为
    天然气。

    说明书

    发热量计算式制作系统、发热量计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法

    技术领域

    本发明涉及关于气体检查技术的发热量计算式制作系统、发热量计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法。?

    背景技术

    以往,在求混合气体的发热量的时候,需要昂贵的气相色谱仪装置等对混合气体的成分进行分析。而且,还提案有通过测定混合气体的热传导率和混合气体中的音速,来计算混合气体中包含的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和碳酸气体(CO2)的成分比率,从而求得混合气体的发热量的方法(例如,参见专利文献1)。?

    现有技术文献?

    专利文献?

    专利文献1:日本特表2004-514138号公报?

    发明内容

    发明所要解决的问题?

    但是,专利文献1所揭示的方法中,除了需要测定热传导率的传感器之外,还需要测定音速的昂贵的音速传感器。因此,本发明的目的之一在于提供能够容易地测定气体的发热量的发热量计算式制作系统、发热量计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法。?

    解决问题的手段?

    根据本发明的一实施例,提供一种发热量计算式制作系统,包括:(a)多种混合气体分别被注入容器;(b)设置于所述容器的测温元件;(c)设置于所述容器、以多种发热温度发热的发热元件;(d)计测???,其对依存于所述多种混合气体各自的温度的来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值进行计测;(e)计算式制作???,其基于所述多种混合气体的已知的发热量的值、来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值,制作以来自?所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式。?

    根据本发明的一实施例,提供一种发热量计算式的制作方法,包括以下步骤:(a)准备多种混合气体;(b)获取依存于所述多种混合气体各自温度的来自测温元件的电信号的值;(c)使得与所述多种混合气体分别接触的发热元件以多种发热温度发热;(d)获得来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值;(e)基于所述多种混合气体的已知的发热量的值、来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号的值,制作以来自所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式。?

    根据本发明的一实施方式,提供一种发热量测定系统,包括:(a)注入发热量未知的计测对象混合气体的容器;(b)设置于所述容器的测温元件;(c)设置于所述容器、以多种发热温度发热的发热元件;(d)计测???,其对依存于所述计测对象混合气体的温度的来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值进行计测;(e)计算式存储装置,其保存以来自所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式;(f)发热量计算???,其将来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述发热元件的电信号的值代入到所述发热量计算式中的来自所述测温元件的电信号的独立变量、和来自所述发热元件的电信号的独立变量,计算所述计测对象混合气体的发热量的值。?

    根据本发明的一实施方式,提供一种发热量的测定方法,包括以下步骤:(a)准备发热量未知的计测对象混合气体;(b)获取依存于所述计测对象混合气体的温度的来自测温元件的电信号的值;(c)使得与所述计测对象混合气体接触的发热元件以多种发热温度发热;(d)获取来自所述多种发热温度的各种温度下的所述发热元件的电信号的值;(e)准备以来自所述测温元件的电信号和来自所述多种发热温度下的所述发热元件的电信号为独立变量、以所述发热量为从属变量的发热量计算式;(f)将来自所述测温元件的电信号的值、和来自所述发热元件的电信号的值代入到所述发热量计算式中的来自所述测温元件的电信号的独立变量、和来自所述发热元件的电信号的独立变量,计算所述计测对象混合气体的发热量的值。?

    发明效果?

    根据本发明,可提供能够容易地测量气体的发热量的发热量计算式制作系统、发热量?计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法。?

    附图说明

    图1是本发明第一实施方式涉及的微芯片的立体图。?

    图2是本发明第一实施方式涉及的微芯片的从图1的II-II方向观察的截面图。?

    图3是本发明第一实施方式涉及的发热元件的电路图。?

    图4是本发明第一实施方式涉及的测温元件的电路图。?

    图5是显示本发明第一实施方式涉及的发热元件的温度和气体的散热系数的关系的图表。?

    图6是本发明第一实施方式涉及的气体物性值测定系统的第一示意图。?

    图7是本发明第一实施方式涉及的气体物性值测定系统的第二示意图。?

    图8是显示本发明第一实施方式涉及的发热量计算式的制作方法的流程图。?

    图9是本发明第二实施方式涉及的气体物性值测定系统的示意图。?

    图10是显示本发明第二实施方式涉及的发热量的测定方法的流程图。?

    图11是示出本发明实施方式的实施例2所涉及的样品混合气体的被算出的发热量与实际值的误差的第一图表。?

    图12是示出本发明实施方式的实施例2所涉及的样品混合气体的被算出的发热量与实际值的误差的第二图表。?

    图13是示出本发明实施方式的实施例2所涉及的样品混合气体的被算出的发热量与实际值的误差的第三图表。?

    符号说明?

    8微芯片?

    18隔热部件?

    20,21气体物性值测定系统?

    31A,31B,31C,31D气压调节器?

    32A,32B,32C,32D流量控制装置?

    50A,50B,50C,50D储气瓶?

    60基板?

    61发热元件?

    62第一测温元件?

    63第二测温元件?

    64保温元件?

    65绝缘膜?

    66空腔?

    91A,91B,91C,91D,92A,92B,92C,92D,93,102,103流路?

    101腔室?

    160,161,162,163,164,165,181,182,183电阻元件?

    170,171运算放大器?

    301计测???

    302计算式制作???

    303驱动电路?

    304A/D转换电路?

    305发热量计算???

    312输入装置?

    313输出装置?

    401电信号存储装置?

    402计算式存储装置?

    403发热量存储装置?

    具体实施方式

    以下对本发明的实施方式进行说明。在以下附图的记载中,相同或类似的部分以相同或类似的符号表示。但是,附图为示意性的。因此,具体的尺寸等应该参考以下的说明进行判断。又,很显然的,附图相互之间包含有相互的尺寸的关系、比例不同的部分。?

    (第一实施方式)?

    首先,参考作为立体图的图1以及作为从图1的II-II方向看到的截面图的图2,对第一实施方式涉及的气体物性值测定系统中采用的微芯片8进行说明。微芯片8具有:设有空腔66的基板60和配置在基板60上以覆盖空腔66的绝缘膜65?;?0的厚度例如为0.5mm。又,基板60的长宽尺寸例如分别为1.5mm左右。绝缘膜65的覆盖空腔66的部分为隔热性的膜片。另,微芯片8包括:设置在绝缘膜65的膜片(ダイアフラム)部分的发热元件61、夹着?发热元件61设置于绝缘膜65的膜片部分的第一测温元件62和第二测温元件63、设置于基板60上的保温元件64。?

    发热元件61设置在覆盖空腔66的绝缘膜65的膜片部分的中心。发热元件61例如是电阻器,被施加电力而发热,对与发热元件61接触的气氛气体进行加热。第一测温元件62和第二测温元件63例如是电阻器等的无源元件等的电子元件,输出依存于气氛气体的气体温度的电信号。以下,说明的是利用第一测温元件62的输出信号的实例,但并不限定于此,例如可以将第一测温元件62的输出信号和第二测温元件63的输出信号的平均值作为测温元件的输出信号。?

    保温元件64例如是电阻器,被赋予电力而发热,将基板60的温度保持为一定,例如60℃?;?0的材料可采用硅(Si)等。绝缘膜65的材料可使用氧化硅(SiO2)等??涨?6通过各向异性蚀刻等形成。又,发热元件61、第一测温元件62、第二测温元件63和保温元件64各自的材料中可使用白金(Pt)等,可通过光刻法等形成。又,发热元件61、第一测温元件62、以及第二测温元件63可以由同一材料构成。?

    微芯片8通过设置在微芯片8的底面的隔热部件18固定于填充有气氛气体的腔室等容器。通过介由隔热部件18将微芯片8固定于腔室等,微芯片8的温度不易受到腔室等的内壁的温度变动的影响。由玻璃等构成的隔热部件18的热传导率例如为1.0W/(m·K)以下。?

    如图3所示,发热元件61的一端例如电连接到运算放大器170的+输入端子,另一端接地。又,与运算放大器170的+输入端子和输出端子并列地连接有电阻元件161。运算放大器170的-输入端子电连接于串联连接的电阻元件162和电阻元件163之间、串联连接的电阻元件163和电阻元件164之间、串联连接的电阻元件164和电阻元件165之间、或者电阻元件165的接地端子。通过适当确定各电阻元件162~165的电阻值,例如对电阻元件162的一端施加5.0V的电压Vin,则在电阻元件163和电阻元件162之间产生例如2.4V的电压VL3。又,在电阻元件164和电阻元件163之间产生例如1.9V的电压VL2、在电阻元件165和电阻元件164之间产生例如1.4V的电压VL1。?

    在电阻元件162和电阻元件163间与运算放大器的-输入端子之间设有开关SW1,在电阻元件163和电阻元件164间与运算放大器的-输入端子之间设有开关SW2。又,在电阻元件164和电阻元件165间与运算放大器的-输入端子之间设有开关SW3,在电阻元件165的接地端子与运算放大器的-输入端子之间设有开关SW4。?

    对运算放大器170的-输入端子施加2.4V的电压VL3时,仅开关SW1通电,开关SW2,?SW3,SW4为断开。对运算放大器170的-输入端子施加1.9V的电压VL2时,仅开关SW2通电,开关SW1,SW3,SW4为断开。对运算放大器170的-输入端子施加1.4V的电压VL1时,仅开关SW3通电,开关SW1,SW2,SW4为断开。对运算放大器170的-输入端子施加0V的电压VL0时,仅开关SW4通电,开关SW1,SW2,SW3为断开。从而,通过SW1,SW2,SW3,SW4的开关,可以对运算放大器170的-输入端子施加0V或者三种等级的电压中的某一种。因此,通过SW1,SW2,SW3,SW4的通断,可以将决定发热元件61的温度的施加电压设定为三种等级。?

    此处,设对运算放大器170的-输入端子施加了1.4V的电压VL1时的发热元件61的温度为TH1。又,设对运算放大器170的-输入端子施加了1.9V的电压VL2时的发热元件61的温度为TH2、对运算放大器170的-输入端子施加了2.4V的电压VL3时的发热元件61的温度为TH3。?

    如图4所示,第一测温元件62的一端,例如电连接于运算放大器270的-输入端子,其另一端接地。又,运算放大器的-输入端子和输出端子并联连接有电阻元件261。运算放大器270的+输入端子与串联连接的电阻元件264和电阻元件265间电连接。这样,对第一测温元件62施加0.3V左右的弱电压。?

    图1和图2所示的发热元件61的电阻值随着发热元件61的温度而变化。发热元件61的温度TH和发热元件61的电阻值RH的关系如下述(1)式所示。?

    RH=RH_STD×[1+αH(TH-TH_STD)+βH(TH-TH_STD)2]????????????????…(1)?

    此处,TH_STD表示发热元件61的标准温度,例如20℃。RH_STD表示标准温度TH_STD下预先计测得到的发热元件61的电阻值。αH是表示1次的电阻温度系数。βH是表示2次的电阻温度系数。?

    发热元件61的电阻值RH根据发热元件61的驱动功率PH和发热元件61的通电电流IH由下述(2)式得到。?

    RH=PH/IH2????????????…(2)?

    或发热元件61的电阻值RH根据发热元件61的电压VH和发热元件61的通电电流IH由下述(3)式得到。?

    RH=VH/IH?????????????…(3)?

    此处,发热元件61的温度TH在发热元件61和气氛气体之间达到热平衡时稳定。又,热平衡状态是指发热元件61的发热和从发热元件61向气氛气体的散热相互平衡的状态。如下述(4)式所示,通过平衡状态下的发热元件61的驱动功率PH除以发热元件61的温度?TH与气氛气体的温度TI之差ΔTH,得到气氛气体的散热系数MI。又,散热系数MI的单位例如为W/℃。?

    MI=PH/(TH-TI)?

    =PH/ΔTH????????????????????????…(4)?

    根据上述(1)式,发热元件61的温度TH由下述(5)式得到。?

    TH=(1/2βH)×[-αH+[αH2-4βH(1-RH/RH_STD)]1/2]+TH_STD

    ????????????????????????????????????????????????????????…(5)?

    从而,发热元件61的温度TH与气氛气体的温度TI之差ΔTH由下述(6)式得到。?

    ΔTH=(1/2βH)×[-αH+[αH2-4βH(1-RH/RH_STD)]1/2]+TH_STD-TI

    ????????????????????????????????????????????????????????…(6)?

    气氛气体的温度TI近似于被施加自身不发热程度的电力的第一测温元件62的温度TI。第一测温元件62的温度TI和第一测温元件62的电阻值RI的关系由下述(7)式得到。?

    RI=RI_STD×[1+αI(TI-TI_STD)+βI(TI-TI_STD)2]????????????…(7)?

    此处,TI_STD表示第一测温元件62的标准温度,例如20℃。RI_STD表示标准温度TI_STD下预先计测得到的第一测温元件62的电阻值。αI是表示1次的电阻温度系数。βI是表示2次的电阻温度系数。根据上述(7)式,第一测温元件62的温度TI由下述(8)式求得。?

    TI=(1/2βI)×[-αI+[αI2-4βI(1-RI/RI_STD)]1/2]+TI_STD

    ????????????????????????????????????????????????????????????…(8)?

    由此,氛围气体的散热系数MI由下述(9)式求得。?

    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)?

    由于可计测发热元件61的通电电流IH和驱动功率PH或电压VH,因此可根据上述(2)式或(3)式计算发热元件61的电阻值RH。同样地,也可计算第一测温元件62的电阻RI。因此,采用微芯片8,能够根据上述(9)式计算气氛气体的散热系数MI。?

    又,通过保温元件64保持基板60的温度为一定,发热元件61发热前的微芯片8附近的气氛气体的温度和基板60的一定温度近似。因此,能够抑制发热元件61发热前的气氛气体的温度的变动。通过以发热元件61进一步加热温度变动被暂时抑制的气氛气体,能够以更高精度计算散热系数MI。?

    此处,气氛气体为混合气体,混合气体假设由气体A、气体B、气体C、和气体D四种气体成分构成。气体A的体积率VA、气体B的体积率VB、气体C的体积率VC、和气?体D的体积率VD的总和如下述(10)式所示那样为1。?

    VA+VB+VC+VD=1????????????????????????????????????????…(10)?

    又,设气体A的单位体积的发热量为KA、气体B的单位体积的发热量为KB、气体C的单位体积发热量为KC、气体D的单位体积的发热量为KD,混合气体的单位体积的发热量Q为各气体成分的体积率乘上各气体成分的单位体积的发热量所得到值的总和。从而,混合气体的单位体积的发热量Q由下述(11)式求得。又,单位体积的发热量的单位为MJ/m3。?

    Q=KA×VA+KB×VB+KC×VC+KD×VD????????????????????????????????…(11)?

    又,设气体A的散热系数为MA、气体B的散热系数为MB、气体C的散热系数为MC、气体D的散热系数为MD的话,则混合气体的散热系数MI为,对各气体成分的体积率乘以各气体成分的散热系数所得到的值的总和。从而,混合气体的散热系数MI由下述(12)式求得。?

    MI=MA×VA+MB×VB+MC×VC+MD×VD????????????????????????????????????????…(12)?

    进一步的,气体的散热系数依存于发热元件61的发热温度TH,混合气体的散热系数MI作为发热元件61的温度TH的函数由下述(13)式求得。?

    MI(TH)=MA(TH)×VA+MB(TH)×VB+MC(TH)×VC+MD(TH)×VD????????????????????…(13)?

    从而,发热元件61的温度为TH1时的混合气体的散热系数MI1(TH1)由下述(14)式求得。又,发热元件61的温度为TH2时的混合气体的散热系数MI2(TH2)由下述(15)式求得,发热元件61的温度为TH3时的混合气体的散热系数MI3(TH3)由下述(16)求得。?

    MI1(TH1)=MA(THI)×VA+MB(TH1)×VB+MC(TH1)×VC+MD(TH1)×VD????…(14)?

    MI2(TH2)=MA(TH2)×VA+MB(TH2)×VB+MC(TH2)×VC+MD(TH2)×VD????…(15)?

    MI3(TH3)=MA(TH3)×VA+MB(TH3)×VB+MC(TH3)×VC+MD(TH3)×VD????…(16)?

    此处,相对发热元件61的温度TH,各气体成分的散热系数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)有非线性关系时,上述(14)至(16)式具有线性独立关系。又,即便在相对发热元件61的温度TH,各气体成分的散热系数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)具有线性关系的情况下,相对于发热元件61的温度TH的各气体成分的散热系数MA(TH),MB(TH),MC(TH),MD(TH)的变化率不同时,上述(14)至(16)式具有线性独立的关系。进一步的,(14)至(16)式具有线性独立关系时,(10)和(14)至(16)式具有线性独立关系。?

    图5为显示包含于天然气的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)的散热系数和作为发热电阻体的发热元件61的温度的关系的图表。相对于发热元件61的温度,甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)各个气体成分的散热系数具有线性关系。?但是,相对于发热元件61的温度的散热系数的变化率,甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)各不相同。因此,构成混合气体的气体成分为甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)时,上述(14)至(16)式具有线性独立关系。?

    (14)至(16)式中的各气体成分的散热系数MA(TH1),MB(TH1),MC(TH1),MD(TH1),MA(TH2),MB(TH2),MC(TH2),MD(TH2),MA(TH3),MB(TH3),MC(TH3),MD(TH3)的值可通过计测等预先获得。从而,解开(10)和(14)至(16)式的联立方程式的话,气体A的体积率VA、气体B的体积率VB、气体C的体积率VC和气体D的体积率VD分别如下述(17)至(20)式所示,作为混合气体的散热系数MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)的函数得到。又,下述(17)至(20)式中,n为自然数,fn是表示函数的符号。?

    VA=f1[MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)]????????…(17)?

    VB=f2[MII(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)]????????…(18)?

    VC=f3[MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)]????????…(19)?

    VD=f4[MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)]????????…(20)?

    此处,通过将(17)至(20)式代入上述(11)式,得到下述(21)式。?

    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)]????????…(21)?

    如上述(21)式所示,混合气体的单位体积的发热量Q通过以发热元件61的温度为TH1,TH2,TH3时的混合气体的散热系数MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)为变量的方程式求得。从而,混合气体的发热量Q由下述(22)式求得,g是表示函数的记号。?

    Q=g[MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3)]????????????????????????????…(22)?

    由此,关于由气体A、气体B、气体C和气体D构成的混合气体,发明人发现如果预先得到上述(22)式,则能够容易计算出气体A的体积率VA、气体B的体积率VB、气体C的体积率VC和气体D的体积率VD未知的检查对象混合气体的单位体积的发热量Q。具体的,计测发热元件61的发热温度为TH1,TH2,TH3时的检查对象混合气体的散热系数MI1(TH1),MI2(TH2),MI3(TH3),并将它们代入(22)式,可以唯一求得检查对象混合气体的发热量Q。?

    又,混合气体的散热系数MI,如下述(9)式所示,依存于发热元件61的电阻RH和第一?测温元件62的电阻RI。因此,发明者发现,混合气体的单位体积的发热量Q如下述(23)式所示,可以由以与发热温度为TH1,TH2,TH3时的混合气体接触的发热元件61的电阻RH1(TH1),RH2(TH2),RH3(TH3)和与混合气体接触的第一测温元件62的电阻RI为变量的方程式求得。?

    Q=g[RH1(TH1),RH2(TH2),RH3(TH3),RI]????????…(23)?

    因此,计测与检查对象混合气体接触的发热元件61的发热温度为TH1,TH2,TH3时的发热元件61的电阻RH1(TH1),RH2(TH2),RH3(TH3)和与检查对象混合气体接触的第一测温元件62的电阻RI,通过代入(23)式,可以唯一求得检查对象混合气体的发热量Q。?

    又,混合气体的单位体积的发热量Q如下述(24)式所示,可以由以发热元件61的温度为TH1?TH2??TH3时的发热元件61的通电电流IH1(TH1),IH2(TH2),IH3(TH3)和与混合气体接触的第一测温元件62的通电电流II为变量的方程式求得。?

    Q=g[IH1(TH1),IH2(TH2),IH3(TH3),II]????????????????…(24)?

    或者,混合气体的单位体积的发热量Q如下述(25)式所示,可以由以发热元件61的温度为TH1,TH2,TH3时的施加于发热元件61的电压VH1(TH1),VH2(TH2),VH3(TH3)和施加于与混合气体接触的第一测温元件62的电压VI为变量的方程式求得。?

    Q=g[VHI(TH1),VH2(TH2),VH3(TH3),VI]????????????…(25)?

    或者,混合气体的单位体积的发热量Q如下述(26)式所示,可以由以发热元件61的温度为TH1,TH2,TH3时的、连接于发热元件61的模数转换电路(下面称为,A/D转换电路)的输出信号ADH1(TH1),ADH2(TH2),ADH3(TH3)和连接于与混合气体接触的第一测温元件62的A/D转换电路的输出信号ADI为变量的方程式求得。?

    Q=g[ADH1(TH1),ADH2(TH2),ADH3(TH3),ADI]????????…(26)?

    这样,混合气体的单位体积的发热量Q如下述(27)式所示,由以发热元件61的温度为TH1,TH2,TH3时的、来自发热元件61的电信号的输出信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)和来自与混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI为变量的方程式求得。?

    Q=g[SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3),SI]????????????…(27)?

    又,混合气体的气体成分不限定于四种。例如,混合气体为n种气体成分组成时,首先预先取得由下述(28)式给出的、以至少n-1种发热温度TH1,TH2,TH3,…,THn-1下来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3),…,SHn-1(THn-1)和来自与混合气体接触的第一测温元件62的SI为变量的方程式。然后,计测至少n-1种发热温度THI,TH2,TH3,...,THn-1下、来自与n种气体成分各自的体积率未知的检查对象混合气体接触的发热?元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3),…,SHn-1(THn-1)的值和来自与检查对象混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值,通过代入(28)式,可以唯一求得检查对象混合气体的单位体积的发热量Q。?

    Q=g[SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3),…,SHn-1(VHn-1),SI]????…(28)?

    但是,混合气体的气体成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外,以j为自然数,还包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烃(CjH2j+2)时,即使将甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烃(CjH2j+2)视为甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物,也不会对(28)式的计算造成影响。例如,也可如下述(29)至(32)式所示,分别将乙烷(C2H6)、丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)、己烷(C6H14)视作乘上了规定系数的甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物,来计算(28)式。?

    C2H6=0.5CH4+0.5C3H8????????????…(29)?

    C4H10=-0.5CH4+1.5C3H8??????????…(30)?

    C5H12=-1.0CH4+2.0C3H8??????????…(31)?

    C6H14=-1.5CH4+2.5C3H8??????????…(32)?

    从而,设z为自然数,由n种气体成分构成的混合气体的气体成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外,还含有甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的z种烷烃(CjH2j+2)时,可以求得以至少n-z-1种发热温度下来自发热元件61的电信号SH和来自第一测温元件62的电信号SI为变量的方程式。?

    又,用于(28)式的计算的混合气体的气体成分的种类和单位体积的发热量Q为未知的检查对象混合气体的气体成分的种类相同时,可利用(28)式计算检查对象混合气体的发热量Q。进一步的,检查对象混合气体由种类比n种少的气体成分组成,而且种类比n种少的气体成分,包含于(28)式的计算所用的混合气体中时,可利用(28)式。例如,用于(28)式的计算的混合气体包括甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)四种气体成分时,检查对象混合气体不包含氮气(N2),而仅包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)和二氧化碳(CO2)三种气体成分时,也可利用(28)式计算检查对象混合气体的发热量Q。?

    进一步的,用于(28)式的计算的混合气体在包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作为气体成分时,检查对象混合气体即使包括用于(28)式的计算的混合气体中所不包含的烷烃(CjH2j+2),也可利用(28)式。这是因为,如上所述的,甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烃(CjH2j+2)可视为甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物,不影响采用(28)式对单位体积的发热量Q进行计算。?

    此处,图6所示的第一实施方式涉及的气体物性值测定系统20包括:作为注入有多种样品混合气体的容器的腔室101;配置于腔室101中的微芯片8,该微芯片8包含图1所?示的第一测温元件62以及以多个发热温度TH发热的发热元件61。进一步,图6所示的气体物性值测定系统20还包括计测???01和计算式制作???,计测???01计测来自依存于多个样品混合气体的各个温度TI的第一测温元件62的电信号SI的值,和来自多个发热温度TH下的发热元件61的电信号SH的值。计算式制作??楦荻喔龌旌掀宓囊阎姆⑷攘縌的值、来自第一测温元件62的电信号SI的值,以及来自多个发热温度下的发热元件61的电信号的值,制作包含了以下变量的发热量计算式,该发热量计算式以来自第一测温元件62的电信号SI、和来自多个发热温度TH下的发热元件61的电信号SH作为独立变量、发热量Q作为从属变量。又,样品混合气体包括多种气体成分。?

    微芯片8通过隔热部件18设置在腔室101内。腔室101连接有用于将样品混合气体输送到腔室101的流路102和,用于将样品混合气体从腔室101排出到外部的流路103。?

    在采用发热量Q各自不同的四种样品混合气体的情况下,如图7所示,准备储存第一样品混合气体的第一储气瓶50A、储存第二样品混合气体的第二储气瓶50B、储存第三样品混合气体的第三储气瓶50C和储存第四样品混合气体的第四储气瓶50D。第一储气瓶50A通过流路91A连接有第一气压调节器31A,该第一气压调节器31A用于从第一储气瓶50A得到被调节为例如0.2MPa等的低压的第一样品混合气体。又,第一气压调节器31A通过流路92A连接有第一流量控制装置32A。第一流量控制装置32A控制通过流路92A和流路102输送到气体物性值测定系统20的第一样品混合气体的流量。?

    第二储气瓶50B通过流路91B连接有第二气压调节器31B。又,第二气压调节器31B通过流路92B连接有第二流量控制装置32B。第二流量控制装置32B对通过流路92B,93,102输送到气体物性值测定系统20的第二样品混合气体的流量进行控制。?

    第三储气瓶50C通过流路91C连接有第三气压调节器31C。又,第三气压调节器31C通过流路92C连接有第三流量控制装置32C。第三流量控制装置32C控制通过流路92C,93,102输送到气体物性值测定系统20的第三样品混合气体的流量。?

    第四储气瓶50D通过流路91D连接有第四气压调节器31D。又,第四气压调节器31D通过流路92D连接有第四流量控制装置32D。第四流量控制装置32D控制通过流路92D,93,102输送到气体物性值测定系统20的第四样品混合气体的流量。?

    第一至第四样品混合气体例如分别是天然气。第一至第四样品混合气体分别都包括例如甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)四种气体成分。?

    第一样品混合气体被填充至图6所示的腔室101之后,图1以及图2所示的微芯片8的第一测温元件62输出依存于第一样品混合气体温度的电信号SI。接着,发热元件61被?依次施加来自图6所示的驱动电路303的驱动功率PH1,PH2,PH3。在被施加了驱动功率PH1,PH2,PH3的情况下,与第一样品混合气体接触的发热元件61例如以100℃的温度TH1,150℃的温度TH2,200℃的温度TH3进行发热,并输出发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),和发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)。?

    第一样品混合气体从腔室101中除去之后,第二至第四样品混合气体依次填充到腔室101。第二样品混合气体填充到腔室101之后,图1以及图2所示的微芯片8的第一测温元件62输出依存于第二样品混合气体温度的电信号SI。接着,与第二样品混合气体接触的发热元件61输出发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),和发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)。?

    第三样品混合气体被填充至图6所示的腔室101之后,图1以及图2所示的微芯片8的第一测温元件62输出依存于第三样品混合气体温度的电信号SI。接着,与第三样品混合气体接触的发热元件61输出发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),和发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)。?

    第四样品混合气体被填充至图6所示的腔室101之后,图1以及图2所示的微芯片8的第一测温元件62输出依存于第四样品混合气体温度的电信号SI。接着,与第四样品混合气体接触的发热元件61输出发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),和发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)。?

    又,各样品混合气体包括n种气体成分时,微芯片8的图1和图2所示的发热元件61以至少n-1种不同的温度发热。但是,如上所述,甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烃(CjH2j+2)可视为甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物。从而,使z为自然数,由n种气体成分构成的样品混合气体除了包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作为气体成分以外,还包含z种烷烃(CjH2j+2)时,发热元件61至少以n-z-1种不同的温度发热。?

    图6所示的微芯片8与包括计测???01的中央运算处理装置(CPU)300连接。CPU300上连接有电信号存储装置401。计测???01对来自第一测温元件62的电信号SI的值以及来自发热元件61的发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),和发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)的值进行计测,计测值保存于电信号存储装置401中。?

    来自第一测温元件62的电信号SI可以是,第一测温元件62的电阻值RI,第一测温元件62的通电电流II,施加于第一测温元件62的电压VI以及连接于第一测温元件62的A/D转换电路304的输出信号ADI中任一个。同样,来自发热元件61的SH可以是,发热元件61的电阻值RH,发热元件61的通电电流IH,施加于发热元件61的电压VH以及连接于发?热元件61的A/D转换电路304的输出信号ADH中任一个。?

    包含于CPU300中的计算式制作???02收集例如第一至第四样品混合气体各自的已知发热量Q的值、来自第一测温元件62的电信号SI的多个计测值、和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的多个计测值。进一步的,计算式制作???02基于所收集的发热量Q的值、电信号SI的值、以及电信号SH的值进行多变量分析,计算以来自第一测温元件62的电信号SI、以及来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)为独立变量、以发热量Q为从属变量的发热量计算式。?

    又,多变量分析是指A.J?Smola和B.scholkopf所著的《A?Tutorial?on?Support?VectorRegression》(NeuroCOLT?Technical?Report(NC-TR-98-030)、1998年)所揭示的支持矢量回归、多元回归分析,以及日本专利公开平5-141999号公报所公开的模糊量化理论II类等。?

    气体物性值测定系统20进一步具有连接于CPU300的计算式存储装置402。计算式存储装置402保存计算式制作???02制作的发热量计算式。而且,CPU300连接有输入装置312和输出装置313。输入装置312可以使用例如键盘和鼠标等指向装置等。输出装置313可以使用液晶显示器、监视器等图像显示装置和打印机等。?

    接着,参考图8的流程图对第一实施方式涉及的发热量计算式的制作方法进行说明。?

    (a)步骤S100中,保持图7所示的第二至第四流量控制装置32B-32D的阀闭合,第一流量控制装置32A的阀打开,将第一样品混合气体导入图6所示的腔室101内。步骤S101中,计测???01对来自与第一样品混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值进行计测,将计测值保存于电信号存储装置401中。接着,驱动电路303对图1和图2所示的发热元件61施加驱动功率PH1,使发热元件61以100℃发热。图6所示的计测???01将来自在100℃下发热的发热元件61的电信号SH1(TH1)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (b)步骤S102中,驱动电路303判定图1和图2所示的发热元件61的温度的切换是否完成。如果至温度150℃、和温度200℃的切换未完成,则返回步骤S101,图6所示的驱动电路303使图1和图2所示的发热元件61以150℃发热。图6所示的计测???01将来自以150℃发热的发热元件61的电信号SH2(TH2)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (c)再在步骤S102中,判定图1和图2所示的发热元件61的温度切换是否完成。在至温度200℃的切换没有完成的时候,返回步骤S101,如图6所示的驱动电路303使图1和图2所示的发热元件61以200℃发热。图6所示的计测???01将来自以200℃发热的发热元件61的电信号SH3(TH3)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (d)发热元件61的温度切换完成时,从步骤S102进到步骤S103。步骤S103中,判定样品混合气体的切换是否完成。至第二至第四样品混合气体的切换未完成时,返回步骤S100。步骤S100中,关闭图7所示的第一流量控制装置32A,维持第三至第四流量控制装置32C-32D的阀关闭而打开第二流量控制装置32B的阀,将第二样品混合气体导入图6所示的腔室101内。?

    (e)与第一样品混合气体一样地,重复步骤S101至步骤S102的循环。计测???01计测来自与第二样品混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值,并将计测值保存于电信号存储装置401中。又,计测???01将来自与第二样品混合气体接触、以温度100℃、150℃、200℃发热的发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的值保存于电信号存储装置401中。其后,重复步骤S100至步骤S103的循环。由此,来自与第三样品混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值、来自与第二样品混合气体接触的以温度100℃、150℃、200℃发热的发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的值、来自与第四样品混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值、以及来自与第四样品混合气体接触的以温度100℃、150℃、200℃发热的发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的值被保存于电信号存储装置401中。?

    (f)在步骤S104中,从输入装置312向计算式制作???02输入第一样品混合气体的已知的发热量Q的值、第二样品混合气体的已知的发热量Q的值、第三样品混合气体的已知的发热量Q的值、以及第四样品混合气体的已知的发热量Q的值。又,计算式制作???02从电信号存储装置401读取来自第一测温元件62的电信号SI的多个计测值、和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的多个计测值。?

    (g)在步骤S105中,计算式制作???02基于第一至第四样品混合气体的发热量Q的值、来自第一测温元件62的电信号SI的多个计测值、和来自发热元件61的的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的多个计测值,进行多元回归分析。通过多元回归分析,计算式制作???02计算以来自第一测温元件62的电信号SI、和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)为独立变量、以发热量Q为从属变量的发热量计算式。然后,在步骤S106中,计算式制作???02将所制作的发热量计算式保存在计算式存储装置402中,完成第一实施方式涉及的发热量计算式的制作方法。?

    如上所述,可以根据第一实施方式涉及的发热量计算式的制作方法,制作能够唯一地计算计测对象混合气体的发热量Q的值的发热量计算式。?

    (第二实施形态)?

    如图9所示,第二实施形态所涉及的气体物性值测定系统21包括:被注入发热量Q未知的计测对象混合气体的腔室101;配置于腔室101中的微芯片8,该微芯片8包含图1以及图2所示的第一测温元件62以及以多个发热温度TH发热的发热元件61。图9所示的气体物性值测定系统21还包括:计测???,其对依存于计测对象混合气体的温度TI的来自第一测温元件62的电信号SI的值、来自多个发热温度T?H下的发热元件61的电信号SH的值进行计测;保存发热量计算式的计算式存储装置402,该发热量计算式以来自第一测温元件62的电信号SI、和来自多个发热温度TH下的发热元件61的电信号SH为独立变量,以发热量Q为从属变量;以及发热量计算???,其将来自第一测温元件62的电信号SI的计测值、和来自发热的发热元件61的电信号SH的计测值代入发热量计算式的来自第一测温元件62的电信号SI的独立变量、和来自发热元件61的电信号SH的独立变量,计算对象混合气体的发热量Q的值。?

    计算式存储装置402保存在第一实施形态中所说明的发热量计算式。在此,以为了制作发热量计算式而使用包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)的天然气作为样品混合气体的情形为一个实例来进行说明。又,发热量计算式将来自第一测温元件62的电信号SI、来自发热温度为100℃的发热元件61的电信号SH1(TH1)、来自发热温度为150℃的发热元件61的电信号SH2(TH2)、来自发热温度为200℃的发热元件61的电信号SH3(TH3)作为独立变量。?

    在第二实施形态中,例如,以未知体积率包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)的发热量Q未知的天然气作为计测对象混合气体被导入腔室101中。图1以及图2所示的微芯片8的第一测温元件62输出依存于计测对象混合气体的温度的电信号SI。接着,从图6所示的驱动电路303对发热元件61依次施加驱动功率PH1,PH2,PH3。被施加了驱动功率PH1,PH2,PH3时,与计测对象混合气体接触的发热元件61例如以100℃的温度TH1、150℃的温度TH2和200℃的温度TH3发热,并输出发热温度TH1下的电信号SH1(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)。?

    图9所示的计测???01对来自与计测对象混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值、来自与计测对象混合气体接触的发热元件61的发热温度下TH1的电信号SHI(TH1),发热温度TH2下的电信号SH2(TH2),发热温度TH3下的电信号SH3(TH3)的值进行计测,并将计测值保存于电信号存储装置401中。?

    发热量计算???05分别将计测值代入发热量计算式的来自第一测温元件62的电信号SI以及来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的独立变量,计算出计测?对象混合气体的发热量Q的值。CPU300还连接有发热量存储装置403。发热量存储装置403保存着发热量计算???05计算出的计测对象混合气体的发热量Q的值。第二实施形态所涉及的气体物性值测定系统21的其他构成要素与图6所说明的第一实施形态所涉及的气体物性值测定系统20相同,故省略其说明。?

    接着,参考图10的流程图对第二实施方式涉及的发热量计算式的制作方法进行说明。?

    (a)步骤S200中,将计测对象混合气体导入图9所示的腔室101内。步骤S201中,计测???01对来自与计测对象混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的值进行计测,将计测值保存于电信号存储装置401中。之后,驱动电路303对图1和图2所示的发热元件61施加驱动功率PH1,使发热元件61以100℃发热。图9所示的计测???01将与计测对象混合气体接触、以100℃发热的发热元件61的电信号SH1(TH1)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (b)步骤S202中,图9所示的驱动电路303判定图1和图2所示的发热元件61的温度切换是否完成。如果至温度150℃和温度200℃的切换未完成,则返回步骤S201,驱动电路303对图1和图2所示的发热元件61施加驱动功率PH2,使发热元件61以150℃发热。图9所示的计测???01将来自与计测对象混合气体接触、以150℃发热的发热元件61的电信号SH2(TH2)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (c)再在步骤S202中,判定图1和图2所示的发热元件61的温度切换是否完成。如果至温度200℃的切换未完成,则返回步骤S201,驱动电路303对图1和图2所示的发热元件61施加驱动功率PH3,使发热元件61以200℃发热。图9所示的计测???01将与计测对象混合气体接触、以200℃发热的发热元件61的电信号SH3(TH3)的值保存于电信号存储装置401中。?

    (d)发热元件61的温度切换完成了时,从步骤S202进到步骤S203。步骤S203中,图9所示的发热量计算???05从计算式存储装置402读取以来自第一测温元件62的电信号SI以及来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)为独立变量、以发热量Q为从属变量的发热量计算式。又,发热量计算???05从电信号存储装置401读取来自与计测对象混合气体接触的第一测温元件62的电信号SI的计测值以及来自与计测对象混合气体接触的发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的计测值。?

    (e)在步骤S204,发热量计算???05分别将各自的计测值代入发热量计算式的电信号SI以及电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的独立变量,计算出计测对象混合气体的发热量Q的值。其后,发热量计算???05将所计算出的发热量Q的值保存于发热量存储装置?403,结束第二实施形态所涉及的发热量的测定方法。?

    采用以上所说明的第二实施形态所涉及的发热量计算方法,不采用昂贵的气相色谱仪装置或音速传感器,就能够根据来自与计测对象混合气体接触的第一测温元件62的电信号I的值以及来自与计测对象混合气体接触的发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的值,测定计测对象混合气体的混合气体的发热量Q的值。?

    天然气由于出产的气田不同其烃的成分比率也不同。又,天然气中除了烃之外,还包括有,氮气(N2)或碳酸气体(CO2)等。因此,由于不同的出产气田,包含于天然气的气体成分的体积率不同,即使气体成分的种类已知,天然气体的发热量Q未知的情况也很多。又,即使是同一气田来的天然气,其发热量Q也不一定是始终不变的,其可能随着开采时期而变化。?

    以往,在征收天然气的使用费的时候,不是根据天然气体的使用发热量Q而是根据使用体积来进行收费的。然而,由于天然气随着出产气田的不同其发热量Q不同,因此根据使用体积来收费是不公平的。对此,根据第二实施方式涉及的发热量计算方法,可简单地计算出气体的成分种类为已知但由于气体成分的体积率未知导致发热量Q未知的天然气体等的混合气体的发热量Q。因此,能够公平地征收使用费。?

    又,玻璃加工品制造业中,在对玻璃进行加热加工时,为了将加工精度保持一定,希望能够提供具有一定发热量Q的天然气。因此,正研究能够正确地掌握来自多种气田的天然气体各自的发热量Q,调整使得全部的天然气的发热量Q相同,并在此基础上对玻璃的加热加工工程提供天然气。对此,根据第二实施方式涉及的发热量计算方法,能够正确掌握来自多种气田的天然气体各自的发热量Q,从而保证玻璃的加热加工精度稳定。?

    进一步的,根据第二实施方式涉及的发热量计算方法,能够容易地得知天然气体等的混合气体的正确的发热量Q,从而可适当地设定燃烧混合气体时所需要的空气量。由此,可削减无益的二氧化碳(CO2)的排出量。?

    (实施例1)?

    首先,准备了发热量Q的值为已知的23种样品混合气体。23种样品混合气体都分别包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)中的任意种或全部作为气体成分。例如某样品混合气体包括:90vol%的甲烷、3vol%的乙烷、1vol%的丙烷、1vol%的丁烷、4vol%的氮气和1vol%的二氧化碳。又,某样品混合气体包括:85vol%的甲烷、10vol%的乙烷、3vol%的丙烷和2vol%的丁烷,不包括氮气和二氧化碳。又,某样品混合气体包括85vol%的甲烷、8vol%的乙烷、2vol%的丙烷、1vol%的丁烷、2vol%的?氮气和2vol%的二氧化碳。?

    接着,分别采用23种样品混合气体,取得来自图6所示的第一测温元件62的电信号SI的多个计测值和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的多个计测值。其后,根据23种样品混合气体的已知的发热量Q的值、来自第一测温元件62的电信号SI的多个计测值和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)的多个计测值,通过支持矢量回归,制作以第一测温元件62的电信号SI和发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)为独立变量、以发热量Q为从属变量的计算发热量Q的1次方程式、2次方程式和3次方程式。?

    在制作计算发热量Q的1次方程式时,校准点可以3至5个为基准适当确定。制作得到的1次方程式由下述(33)-(35)式得到。23种样品混合气体的发热量Q以(33)至(35)式计算,和实际发热量Q比较,其最大误差为2.1%。?

    Q=40.1+17.4×VH1(100℃)+17.9×VH2(150℃)-28.9×VH3(200℃)-10.4×VI????????…(33)?

    Q=40.1+23.8×RH1(100℃)+6.07×RH2(150℃)-22.8×RH3(200℃)-11.4×RI????????…(34)?

    Q=40.1+17.4×ADH1(100℃)+17.9×ADH2(150℃)-28.9×ADH3(200℃)-10.4×ADI????…(35)?

    在制作计算发热量Q的2次方程式时,校准点可以8至9个为基准适当确定。以制作得到2次方程式计算23种样品混合气体的发热量Q,和实际发热量Q相比,最大误差为1.2至1.4%。?

    在制作计算发热量Q的3次方程式时,校准点可以10至14个为基准适当确定。用制作得到的3次方程式计算23种样品混合气体的发热量Q,并与实际发热量Q比较,发现最大误差不到1.2%。?

    (实施例2)?

    与实施例1中所使用的样品混合气体一样,准备了发热量Q的值为已知的23种样品混合气体。在此,将被发热元件61加热前的样品混合气体的温度设定为-10℃、5℃、23℃、40℃、及び50℃。接着,通过支持矢量回归,制作以来自第一测温元件62的电信号SI和来自发热元件61的电信号SH1(TH1),SH2(TH2),SH3(TH3)为独立变量、以发热量Q为从属变量的计算发热量Q的3次方程式。这样的话,如图11至图13所示,不管被发热元件61加热前的样品混合气体的温度是多少,被计算出的发热量Q的误差不会产生偏差。又,图11的结果是采用电阻R作为电信号S而得到的。图12的结果是采用电压V作为电信号S而得到的。图13的结果是采用来自A/D转换电路304的输出信号AD作为电信号S而得到的。?

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    本文标题:发热量计算式制作系统、发热量计算式的制作方法、发热量测定系统以及发热量的测定方法.pdf
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