熱量計測システム
【課題】原料の天然ガス（ＮＧ）の組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量が測定できるようにする。
【解決手段】熱量測定制御部１１０が、熱伝導率測定部１０８の測定結果を元に、熱量測定部１０６の測定に補正をかける。熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８が測定した熱伝導率により求めた受け入れ天然ガスの発熱量をもとに、熱量測定部１０６における発熱量算出の式の定数２を変更し、熱量測定部１０６における発熱量の算出を制御する。ここで、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率を測定された天然ガスが石油ガスを混合されて熱量を測定される箇所に到達した時点で、上述した熱量測定部１０６における定数２の変更を行う。
【解決手段】熱量測定制御部１１０が、熱伝導率測定部１０８の測定結果を元に、熱量測定部１０６の測定に補正をかける。熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８が測定した熱伝導率により求めた受け入れ天然ガスの発熱量をもとに、熱量測定部１０６における発熱量算出の式の定数２を変更し、熱量測定部１０６における発熱量の算出を制御する。ここで、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率を測定された天然ガスが石油ガスを混合されて熱量を測定される箇所に到達した時点で、上述した熱量測定部１０６における定数２の変更を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスを主原料とする都市ガスなどの発熱量を測定する熱量計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスは、天然ガス（ＮＧ:Natural Gas）を原料としてこれに液化石油ガス（ＰＧ:Petroleum Gas）を混ぜて所定の熱量に調整して供給されている。熱量計は、上述した都市ガスの発熱量を測定するために用いられ、製造されている都市ガスの熱量を連続的に測定し、測定した熱量の値をもとに、この値が所定の熱量となるようにＬＰＧの混合量を制御している。ここで、熱量計には、ガスを燃焼させて発熱量を計測する最も基本的な方法と、ガス密度と発熱量の関係を利用して発熱量を計測する方式がある。また、熱伝導率を測定することで、測定対象のガス発熱量を求める方法などが提案されている。
【０００３】
まず、ガスを燃焼させて発熱量を計測する熱量計は、高圧酸素を封入したボンブの中で試料ガスを完全燃焼させて、このとき発生する熱を一定量の水に伝えて、燃焼前後の水温上昇を測定することにより、試料ガスの燃焼熱を得るようにしたものである。この方法では、精確な熱量が測定可能であるが、ガスを燃焼させる必要があるので応答が遅いため、上述したような連続測定が困難である。また、この方法では、周囲の環境変化による温度変化の影響が大きいという問題がある。
【０００４】
また、発熱量を求めるガスの組成成分の濃度をガスクロマトグラフを用いて各々測定し、測定で得られた濃度の各々に発熱量を乗じて発熱量を算出する方法もある。しかしながら、ガスクロマトグラフを用いる方法も、測定には分単位の時間が必要となり、測定が間欠的となり、連続分析ができず、応答が遅いという問題がある。
【０００５】
上述した熱量測定方法に対し、ガス密度式の熱量測定方法及び熱伝導率式の熱量測定方法では、連続的な測定が可能であり、都市ガス製造に適用しやすい。まず、ガス密度式の熱量測定方式は、発熱量とガスの密度の関係が一次式で近似できることを利用しており、測定対象のガスの密度を求め、予め用意されている変換式もしくは検量線などにより、発熱量を求めるようにしている。
【０００６】
また、熱伝導率式の熱量測定では、上述のガス密度式と同様に、測定対象ガスの熱伝導率と熱量との関係が１次式で近似できることを利用しており、測定対象のガスの熱伝導率を求め、予め用意されている変換式もしくは検量線などにより、発熱量を求めるようにしている（特許文献１参照）。この方法では、大気程度の圧力範囲では熱伝導率の値はほとんど変化せず、通常では、この測定を恒温槽の中で使用するようにしているので、温度などの周囲環境やガスの変動の影響を受け難く、連続的にガスの発熱量を測定できる。
【０００７】
以上のことにより、通常では、応答性が早く連続的に測定が可能な、ガス密度式の熱量測定もしくは熱伝導率式の熱量測定が用いられるようになっている。特に、熱伝導率式の熱量測定方法は、検出が電気的な信号により行えて測定が簡便なため、より多く利用されている。
【０００８】
ところで、前述した、都市ガス製造の原料となるＮＧは、受け入れ毎にガスの成分が微小な範囲で異なっている。このため、受け入れた原料が変更される度に、製造される都市ガスの組成が異なり、発熱量が異なることになる。このため、ＮＧにＰＧを混合する製造の過程で、混合前のＮＧの熱量を例えば熱伝導式の熱量測定により簡略的に測定し、この結果を混合されたガスの熱量を測定する熱伝導式の熱量測定に反映させている。
【０００９】
例えば、熱伝導率式の熱量測定方法による都市ガスの熱量測定では、まず、測定対象の都市ガスの熱伝導率と、対応する熱量との関係（検量線）を用意しておく。この状態で、受け入れたＮＧの熱伝導率を測定し、上記関係より対応する熱量を算出し、これをもとに上記検量線に補正を加える。このようにして補正が加えられた検量線によりＰＧが混合された都市ガスの熱量を測定し、この測定結果をもとにＰＧの混合量を制御している。
【００１０】
【特許文献１】特許第３１３８９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、都市ガスの製造プラントでは、受け入れの状態が測定された原料のＮＧがＰＧの混合箇所に供給されるまでには、配管の体積（容量）の存在による時間の遅れがある。このため、受け入れＮＧの測定による結果を、直ちに製造ガスの熱量測定に反映させると、正しい熱量の測定がされていないことになる。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、原料の天然ガス（ＮＧ）の組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量が測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る熱量計測システムは、天然ガスに石油ガスを添加して製造する都市ガスの発熱量を求める熱量計測システムにおいて、天然ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率測定部と、この熱伝導率測定部に測定されて輸送された天然ガスに石油ガスが添加されて製造された都市ガスの熱伝導率を測定することで都市ガスの発熱量を求める熱量測定手段と、熱伝導率測定部により測定された熱伝導率をもとに熱量測定手段が求める発熱量を補正する熱量測定制御手段とを備え、熱量測定制御手段は、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した天然ガスが熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した時点より遅れ時間の後に、熱量測定手段が発熱量を求めるための熱量算出式の定数を変更するようにしたものである。このシステムによれば、熱伝導率が測定された天然ガスに石油ガスが添加された都市ガスの発熱量の測定時点で、熱量測定手段の補正が行われて熱量測定が行われる。
【００１４】
上記熱量計測システムにおいて、熱量測定手段が熱伝導率を求める測定対象の都市ガスの発熱量を、測定対象の都市ガスを構成する各成分をガスクロマトグラフにより分離し、分離した各成分の濃度と各成分の発熱量とにより測定対象の都市ガスの発熱量を求めるガスクロ式熱量測定手段を備え、熱量測定制御手段は、ガスクロ式熱量測定手段により得られた第１発熱量と、この第１発熱量の測定の開始時点で熱量測定手段に測定された熱伝導率より得られた第２発熱量とを比較することで、熱量測定手段が求める発熱量を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明では、熱量測定制御手段が、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した天然ガスが、熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した時点より遅れ時間の後に熱伝導率をもとにした補正を行うようにした。この結果、本願発明によれば、原料の天然ガスの組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量が測定できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における熱量計測システムの概略構成を示す構成図である。図１では、都市ガス製造プロセスに熱量計測システムを適用した場合を示している。図１に示す熱量計測システムについて説明すると、まず、図示しない液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）貯蔵タンクより、原料となる天然ガスが天然ガス導入ライン１０１により混合部１０３に導入される。また、図示しない液化石油ガス（ＬＰＧ:Liquefied Petroleum Gas）貯蔵タンクより、石油ガスが、ＰＧ供給部１０２を介して供給され、混合部１０３において、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスに混合（添加）される。このようにして混合されて製造された都市ガスが、都市ガス供給ライン１０４に供給される。なお、都市ガス供給ライン１０４には、クッションタンク１０５が設けられ、供給される都市ガスの供給量の変動などを抑制している。
【００１７】
このようにして都市ガスが製造されている中で、まず、熱伝導率測定部１０８が、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの熱伝導率を測定する。次いで、熱量測定制御部１１０が、測定した熱伝導率をもとに、納入される天然ガスの発熱量と熱伝導率との関係（所定の関係）から発熱量を算出する。次いで、熱量測定制御部１１０は、算出した発熱量により混合量制御部１０７を制御し、混合部１０３における石油ガスの混合量を可変するラフな制御を行う。目的の発熱量とするために必要な石油ガスの混合量は、天然ガスの発熱量に対して設計可能であり、この設計値を元に、算出された発熱量より混合する石油ガスの量を制御する。このように制御することで、原料の天然ガスの受け入れ元が変更されても、混合部１０３において石油ガスが混合された都市ガスの発熱量が、目標値より大きく異なることが抑制されるようになる。
【００１８】
このとき、熱量測定制御部１１０は、これらプロセスにおける遅れを求め、求めた遅れをもとに所定時間の後に、熱伝導率測定部１０８における測定結果による混合量の制御を行う。例えば、配管の体積（容量）の存在により、天然ガスが所定の箇所にまで輸送されるまでには時間を要するが、これがプロセスにおける遅れの１つである。測定した結果を精確に制御に反映させるためには、このようなプロセスの遅れを考慮する必要がある。
【００１９】
そこで、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８により熱伝導率が測定された天然ガスが、混合部１０３に到達するまでの天然ガス輸送時間を、流量測定部１１１の流量測定結果に基づいて求める。流量測定部１１１は、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの流量を測定している。熱量測定制御部１１０は、上記天然ガス輸送時間に、予め設定されている熱伝導率測定部１０８における熱伝導率測定時間を差し引いて制御遅れ時間とし、熱伝導率測定部１０８により熱伝導率が測定された時点より制御遅れ時間の後に、前述した混合量制御部１０７に対する制御を行う必要がある。このように制御することで、混合量の制御がされる対象が、発熱量を求めた天然ガスとなり、プロセスの遅れが考慮された状態で制御がなされるようになる。以上が、プロセスの遅れを考慮した発熱量の計測及び制御の基本概念である。
【００２０】
（実施例１）図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定部１０６が都市ガス供給ライン１０４に供給されている都市ガスの発熱量を測定（算出）し、この値が都市ガスの目的の発熱量となるように、混合量制御部１０７が、混合部１０３における石油ガスの混合量を制御する。例えば、熱量測定部１０６では、「発熱量（ｋＪ／Ｎ・ｍ3）＝定数１×熱伝導率λｍ（mW/m・K）＋定数２」よりなる熱量算出式を用い、自己が測定した都市ガスの熱伝導率から発熱量を算出する。このようにして熱量測定部１０６が算出した発熱量が目的の値となるように、石油ガスの混合量が制御される。
【００２１】
加えて、図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定制御部１１０が、熱伝導率測定部１０８の測定結果を元に、熱量測定部１０６の測定に補正をかけるようにした。例えば、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８が測定した熱伝導率により求めた受け入れ天然ガスの発熱量をもとに、熱量測定部１０６における上述した発熱量算出の式の定数２を変更し、熱量測定部１０６における発熱量の算出を補正する。すなわち、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８で熱伝導率を測定された天然ガスが石油ガスを混合されて熱量を測定される箇所に到達した時点で、上述した熱量測定部１０６における定数２の変更の制御を行うのである。
【００２２】
例えば、混合部１０３で混合された都市ガスが熱量測定部１０６に到達する都市ガス輸送時間と、熱量測定部１０６における測定に要する熱量測定時間と、前述した天然ガス輸送時間とを加えたものから、前述した熱伝導率測定時間を差し引き、熱量測定制御遅れ時間とする。ただし、前述した天然ガス輸送時間が支配的であるので、これ以外の時間はないものとして考えてもよい。都市ガス輸送時間及び熱量測定時間は、予め設定されている値である。熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８により原料の天然ガスの熱伝導率が測定された時点より、上記熱量測定制御遅れ時間の後に、前述した熱量測定部１０６における定数２の変更を行う。このように補正することで、定数２が変更された熱量算出式により熱量が算出される対象が、熱伝導率が測定された天然ガスを原料とした都市ガスとなり、プロセスの遅れが、都市ガスの熱量測定における補正に反映されるため、より精確な発熱量の測定が行え、ファインな制御が実行されるようになる。
【００２３】
（実施例２）次に、図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定制御部１１０が、熱量測定部１０６が測定している都市ガスの発熱量を、所定の時間毎（補正時刻毎）にガスクロ式熱量測定部１０９により測定し、この測定結果をもとに熱量測定部１０６における発熱量の算出に補正をかけるようにもした。例えば、熱量測定制御部１１０は、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果が、熱量測定部１０６の測定結果と異なっている場合、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果をもとに、発熱量算出の式の定数２を変更する。
【００２４】
ここで、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定では、以降に説明するように、高い精度で発熱量の測定が行えるが、クロマトグラフによる成分の分離に時間を有するために測定に時間を要し、連続的な測定は行えない。例えば、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定には、５分間程度要する。従って、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された発熱量は、この測定が開始された５分程度前の時点で熱量測定部１０６に発熱量（熱伝導率）が測定された都市ガスの値である。
【００２５】
このため、熱量測定制御部１１０は、ガスクロ式熱量測定部１０９で測定結果が得られた測定の開始時点（都市ガスの見本抽出を行った時点）で熱量測定部１０６に測定された熱伝導率による発熱量と、上記測定結果（発熱量）とを比較し、これらの比較により、発熱量算出の式の定数２を変更する。
【００２６】
例えば、熱量測定制御部１１０には、熱量測定部１０６の測定に要する時間と、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定に要する時間との差（時間差Δ）が、予め設定（記憶）されている。このように設定されている状態で、熱量測定制御部１１０は、予め規定されている補正時刻ｔ１になると、まず、ガスクロ式熱量測定部１０９による熱量測定を開始させる。加えて、熱量測定制御部１１０は、補正時刻ｔの時点で熱量測定部１０６より出力された熱伝導率式発熱量（ｔ１）を記憶する。次いで、熱量測定制御部１１０は、補正時刻ｔ１より時間差Δの後の時刻ｔ２において、ガスクロ式熱量測定部１０９より出力されたガスクロ式発熱量（ｔ２）を取得する。
【００２７】
つぎに、熱量測定制御部１１０は、取得したガスクロ式発熱量（ｔ２）と、記憶している熱伝導率式発熱量（ｔ１）とを比較し、これらの差（発熱量差Δ）を算出する。この後、熱量測定制御部１１０は、算出した発熱量差Δを元に、熱量測定部１０６に設定されている上記熱量算出式の定数２を変更する。このようにすることで、ガスクロ式熱量測定部１０９により得られた高い精度の熱量測定結果を元に、熱量測定部１０６における発熱量の算出に精確な補正をかけることができる。
【００２８】
以上のようにして、精度よく算出された発熱量が所定の値（例えば４６ＭＪ／Ｎ・ｍ3）となるように、混合量制御部１０７が混合部１０３における石油ガスの混合量を制御する。以上に説明したように、図１に示す熱量計測システムによれば、原料の天然ガスの受け入れが変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に発熱量が測定できるようになる。
【００２９】
（その他の実施例）次に、熱伝導率測定部１０８により測定された天然ガスの熱伝導率から、前述した所定の関係により天然ガスの熱量を算出する方法について、より詳細に説明する。まず、納入される天然ガスの発熱量と熱伝導率との関係（所定の関係）について説明する。例えば、天然ガスＡ、天然ガスＢ、天然ガスＣ、及び天然ガスＤの４種類が納入される場合を考える。各天然ガスの発熱量をあらかじめ求めておき、また、各天然ガスの熱伝導率を求めておく。これらのことにより、図２に示すように、天然ガスＡの熱伝導率と発熱量とによる点（ａ）、天然ガスＢの熱伝導率と発熱量とによる点（ｂ）、天然ガスＣの熱伝導率と発熱量とによる点（ｃ）、及び天然ガスＤの熱伝導率と発熱量とによる点（ｄ）を、熱伝導率と発熱量との座標系にプロットする。このようにしてプロットした点を通る、点線で示す折れ線２０１が、天然ガスの熱伝導率と発熱量との関係を示す所定の関係となる。
【００３０】
前述したように、各点は納入した天然ガスの測定結果であるため、各天然ガスＡ、天然ガスＢ、天然ガスＣ、及び天然ガスＤを各々原料として製造される都市ガスＡ、都市ガスＢ、都市ガスＣ、及び都市ガスＤの熱伝導率と発熱量との関係を示す（近似する）直線（ａ’），（ｂ’），（ｃ’），及び（ｄ’）は、図２に示すように、上述した点（ａ）、点（ｂ）、（ｃ）、点（ｄ）を通る。従って、折れ線２０１による天然ガスの熱伝導率と発熱量との所定の関係より、納入した天然ガスの熱伝導率を測定することで、この天然ガスの熱量を算出することが可能である。
【００３１】
次に、熱量測定部１０６における熱量の測定について説明する。熱量測定部１０６は、図３に示すように、測定対象となる気体に曝される測温抵抗体（ＴＣＤ）３０１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、比較器３０３と、熱伝導率算出部３０４と、熱量算出部３０５とを備え、ＴＣＤ３０１と抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とはブリッジを構成している。このように構成された熱量測定部１０６では、次に示すことにより、測定対象のガスの熱伝導率を測定する。
【００３２】
まず、測定対象ガス（都市ガス）にＴＣＤ３０１が暴露されると、このガスの熱伝導率に比例した熱が、ＴＣＤ３０１より奪われる。これにより、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhが変化し、抵抗値Ｒｈが変化する。このとき、抵抗Ｒ１とＴＣＤ３０１との接続点に生ずる電圧が、出力電圧Ｖとして比較器３０３の反転入力へ与えられる。また、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２との接続点に生ずる電圧が、比較器３０３の非反転入力へ与えられる。
【００３３】
これらが入力された比較器３０３において、ＴＣＤ３０１の温度変化が出力電圧Ｖの変化ΔＶとして検出される。比較器３０３は、検出した出力電圧Ｖの変化ΔＶに基づいて、上記ブリッジの平衡状態を維持するようにＴＣＤ３０１へ流れる電流ｉを制御し、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhを一定にし、この抵抗値Ｒｈを一定（Ｒｈ＝（Ｒ１×Ｒ２）／Ｒ３）に保つ。
【００３４】
以上のようにして、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhが一定とされる中で出力される出力電圧Ｖにより、熱伝導率算出部３０４は、測定対象ガスの熱伝導率λｍを算出する。また、このように算出（測定）された熱伝導率を用い、前述した「発熱量（ｋＪ／Ｎ・ｍ3）＝定数１×熱伝導率λｍ（iW/i・K）＋定数２」よりなる熱量算出式により、熱量算出部３０５が測定対象ガスの発熱量を算出する（特許文献１参照）。
【００３５】
この熱量算出式は、天然ガス及び天然ガスに石油ガスを混合して製造される都市ガスの発熱量が、ガスの熱伝導率の一次式で近似的に求められることを示している。このとき、測定対象ガスの熱伝導率λｍに対する比例定数「定数１」は、以降に説明するように、原料となる天然ガスの状態（発熱量）には依存しないことが知られている。従って、受け入れ毎の天然ガスの状態の変化は、上記熱量算出式の定数２（切片）に反映されていることになる。
【００３６】
次に、上述した熱量算出式における定数１について説明する。天然ガスおよびこれに石油ガスが添加されて製造される都市ガスは、メタンを主成分とする炭化水素の混合物であり、これらの組成，濃度，発熱量，及び熱伝導率は以下の表１に示すとおりである。なお、表１中で、熱伝導率はガス温度１１４℃での測定におけるものである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
ここで、上述した成分より構成される天然ガスベースの都市ガスの目標とする発熱量は約４６ＭＪ／Ｎ・ｍ3であり、この値の近傍では、メタンガスの熱伝導率及び発熱量の点と、エタンガスの熱伝導率及び発熱量の点とを通る直線で、都市ガスの発熱量と熱伝導率の関係が近似される。前述した熱量算出式が、これら２つの点を通る直線を示すものとなる（特許文献１参照））。従って、熱伝導率を横軸とし、発熱量を縦軸とした直交座標のグラフにおいて、上記直線は、傾きを定数１、縦軸の切片を定数２とする一次式で表される。言い換えると、この近似直線を示す一次式を、熱量算出式として用いればよい。なお、納入される複数の天然ガスの熱伝導率と発熱量との測定結果より近似される直線の関係より上記熱量算出式を求めるようにしてもよい。例えば、納入される複数の天然ガスの熱伝導率と発熱量とを各々測定し、各測定結果をもとに最小２乗法により上熱量算出式を求めるようにしてもよい。
【００３９】
このような直線で近似できる熱伝導率と発熱量との関係（熱量算出式）において、納入毎に異なる天然ガスの発熱量の変化が、４．１８１ＭＪ／Ｎ・ｍ3程度の範囲であれば、傾きを表す定数１は変化せず、定数２が変化する。従って、次に示すようにすることで、定数２を補正し、補正した定数２による熱量算出式を用いれば、より精確な都市ガスの発熱量が算出できるようになる。
【００４０】
まず、前述した図２に例示する所定の関係をもとに、熱伝導率測定部１０８が測定した天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの熱伝導率（測定値）より、当該天然ガスの発熱量（算出値）を算出する。次いで、測定した熱伝導率と算出した発熱量とを、上記熱量算出式に代入し、あらかじめ決定されている定数１をもとに、定数２を算出する。言い換えると、算出した天然ガスの発熱量から、測定した天然ガスの熱伝導率に定数１を乗じた値を減ずることで定数２を算出する。定数１は、例えば、−２２９８．６００５５とすればよい。
【００４１】
このようにして算出した定数２と、あらかじめ決定されている定数１とによる上記熱量算出式により、都市ガス供給ライン１０４に供給される都市ガスの熱伝導率から、当該都市ガスの発熱量を算出する。このように、納入される天然ガスの熱伝導率を測定することで、精確な都市ガスの発熱量が算出できるように、上記熱量算出式を補正することができる。
【００４２】
また、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果による熱量測定部１０６における発熱量の算出に対する補正は、つぎのようにしてもよい。まず、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された都市ガスの発熱量と、熱量測定部１０６により測定された都市ガスの熱伝導率とを上記熱量算出式に代入し、予め設定されている定数１を元に、直接的に新たな定数２を算出すればよい。言い換えると、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された都市ガスの発熱量から、熱量測定部１０６により測定された都市ガスの熱伝導率に定数１を乗じた値を減ずることで、定数２を算出して補正すればよい。
【００４３】
次に、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定について説明する。よく知られているように、ガスクロマトグラフによれば、天然ガス、石油ガス、及び都市ガス中におけるメタン，エタン，及びプロパンなどの各成分の量を、各々分離して高い精度で測定（分析）することができる。また、これら各成分の発熱量は既知である。従って、以降に説明するように、各成分の組成比を測定（定量）すれば、対象となる燃焼ガスの発熱量が算出できる。
【００４４】
まず、ガスクロ式熱量測定部１０９は、内蔵されているガスクロマトグラフ装置により、製造された都市ガス中のメタン，エタン，及びプロパンなどの各成分の量を測定する。ここで、測定される各成分の発熱量は、例えば、メタンの発熱量は、約３９．９３５ＭＪ／Ｎ・ｍ3、エタンの発熱量は、約７０．４５１ＭＪ／Ｎ・ｍ3、プロパンの発熱量は、約１０１．３８６ＭＪ／Ｎ・ｍ3である。ガスクロ式熱量測定部１０９では、測定された各成分の量（比率）に、各々の発熱量を乗じ、これらを加算して測定対象の発熱量を算出（出力）する。例えば、上述した各成分の測定により、メタンが９６％、エタンが１％、プロパン３％の組成比であれば、ガスクロ式熱量測定部１０９は、測定対象の都市ガスの発熱量が約４２．１ＭＪ／Ｎ・ｍ3と出力する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態における熱量計測システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】納入された天然ガスの各々の熱伝導率と発熱量との関係を示す特性図である。
【図３】熱量測定部１０６の構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…天然ガス導入ライン、１０２…ＰＧ供給部、１０３…混合部、１０４…都市ガス供給ライン、１０５…クッションタンク、１０６…熱量測定部、１０７…混合量制御部、１０８…熱伝導率測定部、１０９…ガスクロ式熱量測定部、１１０…熱量測定制御部、１１１…流量測定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスを主原料とする都市ガスなどの発熱量を測定する熱量計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスは、天然ガス（ＮＧ:Natural Gas）を原料としてこれに液化石油ガス（ＰＧ:Petroleum Gas）を混ぜて所定の熱量に調整して供給されている。熱量計は、上述した都市ガスの発熱量を測定するために用いられ、製造されている都市ガスの熱量を連続的に測定し、測定した熱量の値をもとに、この値が所定の熱量となるようにＬＰＧの混合量を制御している。ここで、熱量計には、ガスを燃焼させて発熱量を計測する最も基本的な方法と、ガス密度と発熱量の関係を利用して発熱量を計測する方式がある。また、熱伝導率を測定することで、測定対象のガス発熱量を求める方法などが提案されている。
【０００３】
まず、ガスを燃焼させて発熱量を計測する熱量計は、高圧酸素を封入したボンブの中で試料ガスを完全燃焼させて、このとき発生する熱を一定量の水に伝えて、燃焼前後の水温上昇を測定することにより、試料ガスの燃焼熱を得るようにしたものである。この方法では、精確な熱量が測定可能であるが、ガスを燃焼させる必要があるので応答が遅いため、上述したような連続測定が困難である。また、この方法では、周囲の環境変化による温度変化の影響が大きいという問題がある。
【０００４】
また、発熱量を求めるガスの組成成分の濃度をガスクロマトグラフを用いて各々測定し、測定で得られた濃度の各々に発熱量を乗じて発熱量を算出する方法もある。しかしながら、ガスクロマトグラフを用いる方法も、測定には分単位の時間が必要となり、測定が間欠的となり、連続分析ができず、応答が遅いという問題がある。
【０００５】
上述した熱量測定方法に対し、ガス密度式の熱量測定方法及び熱伝導率式の熱量測定方法では、連続的な測定が可能であり、都市ガス製造に適用しやすい。まず、ガス密度式の熱量測定方式は、発熱量とガスの密度の関係が一次式で近似できることを利用しており、測定対象のガスの密度を求め、予め用意されている変換式もしくは検量線などにより、発熱量を求めるようにしている。
【０００６】
また、熱伝導率式の熱量測定では、上述のガス密度式と同様に、測定対象ガスの熱伝導率と熱量との関係が１次式で近似できることを利用しており、測定対象のガスの熱伝導率を求め、予め用意されている変換式もしくは検量線などにより、発熱量を求めるようにしている（特許文献１参照）。この方法では、大気程度の圧力範囲では熱伝導率の値はほとんど変化せず、通常では、この測定を恒温槽の中で使用するようにしているので、温度などの周囲環境やガスの変動の影響を受け難く、連続的にガスの発熱量を測定できる。
【０００７】
以上のことにより、通常では、応答性が早く連続的に測定が可能な、ガス密度式の熱量測定もしくは熱伝導率式の熱量測定が用いられるようになっている。特に、熱伝導率式の熱量測定方法は、検出が電気的な信号により行えて測定が簡便なため、より多く利用されている。
【０００８】
ところで、前述した、都市ガス製造の原料となるＮＧは、受け入れ毎にガスの成分が微小な範囲で異なっている。このため、受け入れた原料が変更される度に、製造される都市ガスの組成が異なり、発熱量が異なることになる。このため、ＮＧにＰＧを混合する製造の過程で、混合前のＮＧの熱量を例えば熱伝導式の熱量測定により簡略的に測定し、この結果を混合されたガスの熱量を測定する熱伝導式の熱量測定に反映させている。
【０００９】
例えば、熱伝導率式の熱量測定方法による都市ガスの熱量測定では、まず、測定対象の都市ガスの熱伝導率と、対応する熱量との関係（検量線）を用意しておく。この状態で、受け入れたＮＧの熱伝導率を測定し、上記関係より対応する熱量を算出し、これをもとに上記検量線に補正を加える。このようにして補正が加えられた検量線によりＰＧが混合された都市ガスの熱量を測定し、この測定結果をもとにＰＧの混合量を制御している。
【００１０】
【特許文献１】特許第３１３８９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、都市ガスの製造プラントでは、受け入れの状態が測定された原料のＮＧがＰＧの混合箇所に供給されるまでには、配管の体積（容量）の存在による時間の遅れがある。このため、受け入れＮＧの測定による結果を、直ちに製造ガスの熱量測定に反映させると、正しい熱量の測定がされていないことになる。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、原料の天然ガス（ＮＧ）の組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量が測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る熱量計測システムは、天然ガスに石油ガスを添加して製造する都市ガスの発熱量を求める熱量計測システムにおいて、天然ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率測定部と、この熱伝導率測定部に測定されて輸送された天然ガスに石油ガスが添加されて製造された都市ガスの熱伝導率を測定することで都市ガスの発熱量を求める熱量測定手段と、熱伝導率測定部により測定された熱伝導率をもとに熱量測定手段が求める発熱量を補正する熱量測定制御手段とを備え、熱量測定制御手段は、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した天然ガスが熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した時点より遅れ時間の後に、熱量測定手段が発熱量を求めるための熱量算出式の定数を変更するようにしたものである。このシステムによれば、熱伝導率が測定された天然ガスに石油ガスが添加された都市ガスの発熱量の測定時点で、熱量測定手段の補正が行われて熱量測定が行われる。
【００１４】
上記熱量計測システムにおいて、熱量測定手段が熱伝導率を求める測定対象の都市ガスの発熱量を、測定対象の都市ガスを構成する各成分をガスクロマトグラフにより分離し、分離した各成分の濃度と各成分の発熱量とにより測定対象の都市ガスの発熱量を求めるガスクロ式熱量測定手段を備え、熱量測定制御手段は、ガスクロ式熱量測定手段により得られた第１発熱量と、この第１発熱量の測定の開始時点で熱量測定手段に測定された熱伝導率より得られた第２発熱量とを比較することで、熱量測定手段が求める発熱量を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明では、熱量測定制御手段が、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した天然ガスが、熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した時点より遅れ時間の後に熱伝導率をもとにした補正を行うようにした。この結果、本願発明によれば、原料の天然ガスの組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量が測定できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における熱量計測システムの概略構成を示す構成図である。図１では、都市ガス製造プロセスに熱量計測システムを適用した場合を示している。図１に示す熱量計測システムについて説明すると、まず、図示しない液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）貯蔵タンクより、原料となる天然ガスが天然ガス導入ライン１０１により混合部１０３に導入される。また、図示しない液化石油ガス（ＬＰＧ:Liquefied Petroleum Gas）貯蔵タンクより、石油ガスが、ＰＧ供給部１０２を介して供給され、混合部１０３において、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスに混合（添加）される。このようにして混合されて製造された都市ガスが、都市ガス供給ライン１０４に供給される。なお、都市ガス供給ライン１０４には、クッションタンク１０５が設けられ、供給される都市ガスの供給量の変動などを抑制している。
【００１７】
このようにして都市ガスが製造されている中で、まず、熱伝導率測定部１０８が、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの熱伝導率を測定する。次いで、熱量測定制御部１１０が、測定した熱伝導率をもとに、納入される天然ガスの発熱量と熱伝導率との関係（所定の関係）から発熱量を算出する。次いで、熱量測定制御部１１０は、算出した発熱量により混合量制御部１０７を制御し、混合部１０３における石油ガスの混合量を可変するラフな制御を行う。目的の発熱量とするために必要な石油ガスの混合量は、天然ガスの発熱量に対して設計可能であり、この設計値を元に、算出された発熱量より混合する石油ガスの量を制御する。このように制御することで、原料の天然ガスの受け入れ元が変更されても、混合部１０３において石油ガスが混合された都市ガスの発熱量が、目標値より大きく異なることが抑制されるようになる。
【００１８】
このとき、熱量測定制御部１１０は、これらプロセスにおける遅れを求め、求めた遅れをもとに所定時間の後に、熱伝導率測定部１０８における測定結果による混合量の制御を行う。例えば、配管の体積（容量）の存在により、天然ガスが所定の箇所にまで輸送されるまでには時間を要するが、これがプロセスにおける遅れの１つである。測定した結果を精確に制御に反映させるためには、このようなプロセスの遅れを考慮する必要がある。
【００１９】
そこで、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８により熱伝導率が測定された天然ガスが、混合部１０３に到達するまでの天然ガス輸送時間を、流量測定部１１１の流量測定結果に基づいて求める。流量測定部１１１は、天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの流量を測定している。熱量測定制御部１１０は、上記天然ガス輸送時間に、予め設定されている熱伝導率測定部１０８における熱伝導率測定時間を差し引いて制御遅れ時間とし、熱伝導率測定部１０８により熱伝導率が測定された時点より制御遅れ時間の後に、前述した混合量制御部１０７に対する制御を行う必要がある。このように制御することで、混合量の制御がされる対象が、発熱量を求めた天然ガスとなり、プロセスの遅れが考慮された状態で制御がなされるようになる。以上が、プロセスの遅れを考慮した発熱量の計測及び制御の基本概念である。
【００２０】
（実施例１）図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定部１０６が都市ガス供給ライン１０４に供給されている都市ガスの発熱量を測定（算出）し、この値が都市ガスの目的の発熱量となるように、混合量制御部１０７が、混合部１０３における石油ガスの混合量を制御する。例えば、熱量測定部１０６では、「発熱量（ｋＪ／Ｎ・ｍ3）＝定数１×熱伝導率λｍ（mW/m・K）＋定数２」よりなる熱量算出式を用い、自己が測定した都市ガスの熱伝導率から発熱量を算出する。このようにして熱量測定部１０６が算出した発熱量が目的の値となるように、石油ガスの混合量が制御される。
【００２１】
加えて、図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定制御部１１０が、熱伝導率測定部１０８の測定結果を元に、熱量測定部１０６の測定に補正をかけるようにした。例えば、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８が測定した熱伝導率により求めた受け入れ天然ガスの発熱量をもとに、熱量測定部１０６における上述した発熱量算出の式の定数２を変更し、熱量測定部１０６における発熱量の算出を補正する。すなわち、熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８で熱伝導率を測定された天然ガスが石油ガスを混合されて熱量を測定される箇所に到達した時点で、上述した熱量測定部１０６における定数２の変更の制御を行うのである。
【００２２】
例えば、混合部１０３で混合された都市ガスが熱量測定部１０６に到達する都市ガス輸送時間と、熱量測定部１０６における測定に要する熱量測定時間と、前述した天然ガス輸送時間とを加えたものから、前述した熱伝導率測定時間を差し引き、熱量測定制御遅れ時間とする。ただし、前述した天然ガス輸送時間が支配的であるので、これ以外の時間はないものとして考えてもよい。都市ガス輸送時間及び熱量測定時間は、予め設定されている値である。熱量測定制御部１１０は、熱伝導率測定部１０８により原料の天然ガスの熱伝導率が測定された時点より、上記熱量測定制御遅れ時間の後に、前述した熱量測定部１０６における定数２の変更を行う。このように補正することで、定数２が変更された熱量算出式により熱量が算出される対象が、熱伝導率が測定された天然ガスを原料とした都市ガスとなり、プロセスの遅れが、都市ガスの熱量測定における補正に反映されるため、より精確な発熱量の測定が行え、ファインな制御が実行されるようになる。
【００２３】
（実施例２）次に、図１に示す熱量計測システムでは、熱量測定制御部１１０が、熱量測定部１０６が測定している都市ガスの発熱量を、所定の時間毎（補正時刻毎）にガスクロ式熱量測定部１０９により測定し、この測定結果をもとに熱量測定部１０６における発熱量の算出に補正をかけるようにもした。例えば、熱量測定制御部１１０は、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果が、熱量測定部１０６の測定結果と異なっている場合、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果をもとに、発熱量算出の式の定数２を変更する。
【００２４】
ここで、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定では、以降に説明するように、高い精度で発熱量の測定が行えるが、クロマトグラフによる成分の分離に時間を有するために測定に時間を要し、連続的な測定は行えない。例えば、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定には、５分間程度要する。従って、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された発熱量は、この測定が開始された５分程度前の時点で熱量測定部１０６に発熱量（熱伝導率）が測定された都市ガスの値である。
【００２５】
このため、熱量測定制御部１１０は、ガスクロ式熱量測定部１０９で測定結果が得られた測定の開始時点（都市ガスの見本抽出を行った時点）で熱量測定部１０６に測定された熱伝導率による発熱量と、上記測定結果（発熱量）とを比較し、これらの比較により、発熱量算出の式の定数２を変更する。
【００２６】
例えば、熱量測定制御部１１０には、熱量測定部１０６の測定に要する時間と、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定に要する時間との差（時間差Δ）が、予め設定（記憶）されている。このように設定されている状態で、熱量測定制御部１１０は、予め規定されている補正時刻ｔ１になると、まず、ガスクロ式熱量測定部１０９による熱量測定を開始させる。加えて、熱量測定制御部１１０は、補正時刻ｔの時点で熱量測定部１０６より出力された熱伝導率式発熱量（ｔ１）を記憶する。次いで、熱量測定制御部１１０は、補正時刻ｔ１より時間差Δの後の時刻ｔ２において、ガスクロ式熱量測定部１０９より出力されたガスクロ式発熱量（ｔ２）を取得する。
【００２７】
つぎに、熱量測定制御部１１０は、取得したガスクロ式発熱量（ｔ２）と、記憶している熱伝導率式発熱量（ｔ１）とを比較し、これらの差（発熱量差Δ）を算出する。この後、熱量測定制御部１１０は、算出した発熱量差Δを元に、熱量測定部１０６に設定されている上記熱量算出式の定数２を変更する。このようにすることで、ガスクロ式熱量測定部１０９により得られた高い精度の熱量測定結果を元に、熱量測定部１０６における発熱量の算出に精確な補正をかけることができる。
【００２８】
以上のようにして、精度よく算出された発熱量が所定の値（例えば４６ＭＪ／Ｎ・ｍ3）となるように、混合量制御部１０７が混合部１０３における石油ガスの混合量を制御する。以上に説明したように、図１に示す熱量計測システムによれば、原料の天然ガスの受け入れが変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に発熱量が測定できるようになる。
【００２９】
（その他の実施例）次に、熱伝導率測定部１０８により測定された天然ガスの熱伝導率から、前述した所定の関係により天然ガスの熱量を算出する方法について、より詳細に説明する。まず、納入される天然ガスの発熱量と熱伝導率との関係（所定の関係）について説明する。例えば、天然ガスＡ、天然ガスＢ、天然ガスＣ、及び天然ガスＤの４種類が納入される場合を考える。各天然ガスの発熱量をあらかじめ求めておき、また、各天然ガスの熱伝導率を求めておく。これらのことにより、図２に示すように、天然ガスＡの熱伝導率と発熱量とによる点（ａ）、天然ガスＢの熱伝導率と発熱量とによる点（ｂ）、天然ガスＣの熱伝導率と発熱量とによる点（ｃ）、及び天然ガスＤの熱伝導率と発熱量とによる点（ｄ）を、熱伝導率と発熱量との座標系にプロットする。このようにしてプロットした点を通る、点線で示す折れ線２０１が、天然ガスの熱伝導率と発熱量との関係を示す所定の関係となる。
【００３０】
前述したように、各点は納入した天然ガスの測定結果であるため、各天然ガスＡ、天然ガスＢ、天然ガスＣ、及び天然ガスＤを各々原料として製造される都市ガスＡ、都市ガスＢ、都市ガスＣ、及び都市ガスＤの熱伝導率と発熱量との関係を示す（近似する）直線（ａ’），（ｂ’），（ｃ’），及び（ｄ’）は、図２に示すように、上述した点（ａ）、点（ｂ）、（ｃ）、点（ｄ）を通る。従って、折れ線２０１による天然ガスの熱伝導率と発熱量との所定の関係より、納入した天然ガスの熱伝導率を測定することで、この天然ガスの熱量を算出することが可能である。
【００３１】
次に、熱量測定部１０６における熱量の測定について説明する。熱量測定部１０６は、図３に示すように、測定対象となる気体に曝される測温抵抗体（ＴＣＤ）３０１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、比較器３０３と、熱伝導率算出部３０４と、熱量算出部３０５とを備え、ＴＣＤ３０１と抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とはブリッジを構成している。このように構成された熱量測定部１０６では、次に示すことにより、測定対象のガスの熱伝導率を測定する。
【００３２】
まず、測定対象ガス（都市ガス）にＴＣＤ３０１が暴露されると、このガスの熱伝導率に比例した熱が、ＴＣＤ３０１より奪われる。これにより、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhが変化し、抵抗値Ｒｈが変化する。このとき、抵抗Ｒ１とＴＣＤ３０１との接続点に生ずる電圧が、出力電圧Ｖとして比較器３０３の反転入力へ与えられる。また、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２との接続点に生ずる電圧が、比較器３０３の非反転入力へ与えられる。
【００３３】
これらが入力された比較器３０３において、ＴＣＤ３０１の温度変化が出力電圧Ｖの変化ΔＶとして検出される。比較器３０３は、検出した出力電圧Ｖの変化ΔＶに基づいて、上記ブリッジの平衡状態を維持するようにＴＣＤ３０１へ流れる電流ｉを制御し、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhを一定にし、この抵抗値Ｒｈを一定（Ｒｈ＝（Ｒ１×Ｒ２）／Ｒ３）に保つ。
【００３４】
以上のようにして、ＴＣＤ３０１の発熱温度ＴRhが一定とされる中で出力される出力電圧Ｖにより、熱伝導率算出部３０４は、測定対象ガスの熱伝導率λｍを算出する。また、このように算出（測定）された熱伝導率を用い、前述した「発熱量（ｋＪ／Ｎ・ｍ3）＝定数１×熱伝導率λｍ（iW/i・K）＋定数２」よりなる熱量算出式により、熱量算出部３０５が測定対象ガスの発熱量を算出する（特許文献１参照）。
【００３５】
この熱量算出式は、天然ガス及び天然ガスに石油ガスを混合して製造される都市ガスの発熱量が、ガスの熱伝導率の一次式で近似的に求められることを示している。このとき、測定対象ガスの熱伝導率λｍに対する比例定数「定数１」は、以降に説明するように、原料となる天然ガスの状態（発熱量）には依存しないことが知られている。従って、受け入れ毎の天然ガスの状態の変化は、上記熱量算出式の定数２（切片）に反映されていることになる。
【００３６】
次に、上述した熱量算出式における定数１について説明する。天然ガスおよびこれに石油ガスが添加されて製造される都市ガスは、メタンを主成分とする炭化水素の混合物であり、これらの組成，濃度，発熱量，及び熱伝導率は以下の表１に示すとおりである。なお、表１中で、熱伝導率はガス温度１１４℃での測定におけるものである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
ここで、上述した成分より構成される天然ガスベースの都市ガスの目標とする発熱量は約４６ＭＪ／Ｎ・ｍ3であり、この値の近傍では、メタンガスの熱伝導率及び発熱量の点と、エタンガスの熱伝導率及び発熱量の点とを通る直線で、都市ガスの発熱量と熱伝導率の関係が近似される。前述した熱量算出式が、これら２つの点を通る直線を示すものとなる（特許文献１参照））。従って、熱伝導率を横軸とし、発熱量を縦軸とした直交座標のグラフにおいて、上記直線は、傾きを定数１、縦軸の切片を定数２とする一次式で表される。言い換えると、この近似直線を示す一次式を、熱量算出式として用いればよい。なお、納入される複数の天然ガスの熱伝導率と発熱量との測定結果より近似される直線の関係より上記熱量算出式を求めるようにしてもよい。例えば、納入される複数の天然ガスの熱伝導率と発熱量とを各々測定し、各測定結果をもとに最小２乗法により上熱量算出式を求めるようにしてもよい。
【００３９】
このような直線で近似できる熱伝導率と発熱量との関係（熱量算出式）において、納入毎に異なる天然ガスの発熱量の変化が、４．１８１ＭＪ／Ｎ・ｍ3程度の範囲であれば、傾きを表す定数１は変化せず、定数２が変化する。従って、次に示すようにすることで、定数２を補正し、補正した定数２による熱量算出式を用いれば、より精確な都市ガスの発熱量が算出できるようになる。
【００４０】
まず、前述した図２に例示する所定の関係をもとに、熱伝導率測定部１０８が測定した天然ガス導入ライン１０１に導入されている天然ガスの熱伝導率（測定値）より、当該天然ガスの発熱量（算出値）を算出する。次いで、測定した熱伝導率と算出した発熱量とを、上記熱量算出式に代入し、あらかじめ決定されている定数１をもとに、定数２を算出する。言い換えると、算出した天然ガスの発熱量から、測定した天然ガスの熱伝導率に定数１を乗じた値を減ずることで定数２を算出する。定数１は、例えば、−２２９８．６００５５とすればよい。
【００４１】
このようにして算出した定数２と、あらかじめ決定されている定数１とによる上記熱量算出式により、都市ガス供給ライン１０４に供給される都市ガスの熱伝導率から、当該都市ガスの発熱量を算出する。このように、納入される天然ガスの熱伝導率を測定することで、精確な都市ガスの発熱量が算出できるように、上記熱量算出式を補正することができる。
【００４２】
また、ガスクロ式熱量測定部１０９の測定結果による熱量測定部１０６における発熱量の算出に対する補正は、つぎのようにしてもよい。まず、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された都市ガスの発熱量と、熱量測定部１０６により測定された都市ガスの熱伝導率とを上記熱量算出式に代入し、予め設定されている定数１を元に、直接的に新たな定数２を算出すればよい。言い換えると、ガスクロ式熱量測定部１０９により測定された都市ガスの発熱量から、熱量測定部１０６により測定された都市ガスの熱伝導率に定数１を乗じた値を減ずることで、定数２を算出して補正すればよい。
【００４３】
次に、ガスクロ式熱量測定部１０９による発熱量の測定について説明する。よく知られているように、ガスクロマトグラフによれば、天然ガス、石油ガス、及び都市ガス中におけるメタン，エタン，及びプロパンなどの各成分の量を、各々分離して高い精度で測定（分析）することができる。また、これら各成分の発熱量は既知である。従って、以降に説明するように、各成分の組成比を測定（定量）すれば、対象となる燃焼ガスの発熱量が算出できる。
【００４４】
まず、ガスクロ式熱量測定部１０９は、内蔵されているガスクロマトグラフ装置により、製造された都市ガス中のメタン，エタン，及びプロパンなどの各成分の量を測定する。ここで、測定される各成分の発熱量は、例えば、メタンの発熱量は、約３９．９３５ＭＪ／Ｎ・ｍ3、エタンの発熱量は、約７０．４５１ＭＪ／Ｎ・ｍ3、プロパンの発熱量は、約１０１．３８６ＭＪ／Ｎ・ｍ3である。ガスクロ式熱量測定部１０９では、測定された各成分の量（比率）に、各々の発熱量を乗じ、これらを加算して測定対象の発熱量を算出（出力）する。例えば、上述した各成分の測定により、メタンが９６％、エタンが１％、プロパン３％の組成比であれば、ガスクロ式熱量測定部１０９は、測定対象の都市ガスの発熱量が約４２．１ＭＪ／Ｎ・ｍ3と出力する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態における熱量計測システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】納入された天然ガスの各々の熱伝導率と発熱量との関係を示す特性図である。
【図３】熱量測定部１０６の構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…天然ガス導入ライン、１０２…ＰＧ供給部、１０３…混合部、１０４…都市ガス供給ライン、１０５…クッションタンク、１０６…熱量測定部、１０７…混合量制御部、１０８…熱伝導率測定部、１０９…ガスクロ式熱量測定部、１１０…熱量測定制御部、１１１…流量測定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスに石油ガスを添加して製造する都市ガスの発熱量を求める熱量計測システムにおいて、
前記天然ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率測定部と、
この熱伝導率測定部に測定されて輸送された天然ガスに石油ガスが添加されて製造された都市ガスの熱伝導率を測定することで前記都市ガスの発熱量を求める熱量測定手段と、
前記熱伝導率測定部により測定された熱伝導率をもとに前記熱量測定手段が求める発熱量を補正する熱量測定制御手段と
を備え、
前記熱量測定制御手段は、
前記熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した前記天然ガスが、前記熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、
前記熱伝導率測定部が前記熱伝導率を測定した時点より前記遅れ時間の後に、前記熱量測定手段が発熱量を求めるための熱量算出式の定数を変更する
ことを特徴とする熱量計測システム。
【請求項２】
請求項１記載の熱量計測システムにおいて、
前記熱量測定手段が熱伝導率を求める測定対象の都市ガスの発熱量を、前記測定対象の都市ガスを構成する各成分をガスクロマトグラフにより分離し、分離した各成分の濃度と各成分の発熱量とにより前記測定対象の都市ガスの発熱量を求めるガスクロ式熱量測定手段を備え、
前記熱量測定制御手段は、
前記ガスクロ式熱量測定手段により得られた第１発熱量と、この第１発熱量の測定の開始時点で前記熱量測定手段に測定された熱伝導率より得られた第２発熱量とを比較することで、前記熱量測定手段が求める発熱量を補正する
ことを特徴とする熱量計測システム。
【請求項１】
天然ガスに石油ガスを添加して製造する都市ガスの発熱量を求める熱量計測システムにおいて、
前記天然ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率測定部と、
この熱伝導率測定部に測定されて輸送された天然ガスに石油ガスが添加されて製造された都市ガスの熱伝導率を測定することで前記都市ガスの発熱量を求める熱量測定手段と、
前記熱伝導率測定部により測定された熱伝導率をもとに前記熱量測定手段が求める発熱量を補正する熱量測定制御手段と
を備え、
前記熱量測定制御手段は、
前記熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した前記天然ガスが、前記熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、
前記熱伝導率測定部が前記熱伝導率を測定した時点より前記遅れ時間の後に、前記熱量測定手段が発熱量を求めるための熱量算出式の定数を変更する
ことを特徴とする熱量計測システム。
【請求項２】
請求項１記載の熱量計測システムにおいて、
前記熱量測定手段が熱伝導率を求める測定対象の都市ガスの発熱量を、前記測定対象の都市ガスを構成する各成分をガスクロマトグラフにより分離し、分離した各成分の濃度と各成分の発熱量とにより前記測定対象の都市ガスの発熱量を求めるガスクロ式熱量測定手段を備え、
前記熱量測定制御手段は、
前記ガスクロ式熱量測定手段により得られた第１発熱量と、この第１発熱量の測定の開始時点で前記熱量測定手段に測定された熱伝導率より得られた第２発熱量とを比較することで、前記熱量測定手段が求める発熱量を補正する
ことを特徴とする熱量計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２１２３３４（Ｐ２００７−２１２３３４Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６９１（Ｐ２００６−３３６９１）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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