專利名稱：發熱量計算式制作系統、發熱量計算式的制作方法、發熱量測定系統以及發熱量的測定方法
技術領域：
本發明涉及關于氣體檢查技術的發熱量計算式制作系統、發熱量計算式的制作方法、發熱量測定系統以及發熱量的測定方法。
背景技術：
以往，在求混合氣體的發熱量的時候，需要昂貴的氣相色譜儀裝置等對混合氣體的成分進行分析。而且，還提案有通過測定混合氣體的熱傳導率和混合氣體中的音速，來計算混合氣體中包含的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣(N2)和碳酸氣體(CO2)的成分比率，從而求得混合氣體的發熱量的方法(例如，參見專利文獻1)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特表2004-514138號公報
發明內容
發明所要解決的問題但是，專利文獻1所揭示的方法中，除了需要測定熱傳導率的傳感器之外，還需要測定音速的昂貴的音速傳感器。因此，本發明的目的之一在于提供能夠容易地測定氣體的發熱量的發熱量計算式制作系統、發熱量計算式的制作方法、發熱量測定系統以及發熱量的測定方法。解決問題的手段根據本發明的一實施例，提供一種發熱量計算式制作系統，包括(a)多種混合氣體分別被注入容器；(b)設置于所述容器的測溫元件；(c)設置于所述容器、以多種發熱溫度發熱的發熱元件；(d)計測模塊，其對依存于所述多種混合氣體各自的溫度的來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值進行計測；(e)計算式制作模塊，其基于所述多種混合氣體的已知的發熱量的值、來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值， 制作以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式。根據本發明的一實施例，提供一種發熱量計算式的制作方法，包括以下步驟(a) 準備多種混合氣體；(b)獲取依存于所述多種混合氣體各自溫度的來自測溫元件的電信號的值；(c)使得與所述多種混合氣體分別接觸的發熱元件以多種發熱溫度發熱；(d)獲得來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值；(e)基于所述多種混合氣體的已知的發熱量的值、來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值，制作以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式。
根據本發明的一實施方式，提供一種發熱量測定系統，包括(a)注入發熱量未知的計測對象混合氣體的容器；(b)設置于所述容器的測溫元件；(c)設置于所述容器、以多種發熱溫度發熱的發熱元件；(d)計測模塊，其對依存于所述計測對象混合氣體的溫度的來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值進行計測；(e)計算式存儲裝置，其保存以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式；(f)發熱量計算模塊，其將來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述發熱元件的電信號的值代入到所述發熱量計算式中的來自所述測溫元件的電信號的獨立變量、和來自所述發熱元件的電信號的獨立變量，計算所述計測對象混合氣體的發熱量的值。根據本發明的一實施方式，提供一種發熱量的測定方法，包括以下步驟(a)準備發熱量未知的計測對象混合氣體；(b)獲取依存于所述計測對象混合氣體的溫度的來自測溫元件的電信號的值；(c)使得與所述計測對象混合氣體接觸的發熱元件以多種發熱溫度發熱；(d)獲取來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值；(e)準備以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式；(f)將來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述發熱元件的電信號的值代入到所述發熱量計算式中的來自所述測溫元件的電信號的獨立變量、和來自所述發熱元件的電信號的獨立變量，計算所述計測對象混合氣體的發熱量的值。發明效果根據本發明，可提供能夠容易地測量氣體的發熱量的發熱量計算式制作系統、發熱量計算式的制作方法、發熱量測定系統以及發熱量的測定方法。
圖1是本發明第一實施方式涉及的微芯片的立體圖。圖2是本發明第一實施方式涉及的微芯片的從圖1的II-II方向觀察的截面圖。圖3是本發明第一實施方式涉及的發熱元件的電路圖。圖4是本發明第一實施方式涉及的測溫元件的電路圖。圖5是顯示本發明第一實施方式涉及的發熱元件的溫度和氣體的散熱系數的關系的圖表。圖6是本發明第一實施方式涉及的氣體物性值測定系統的第一示意圖。圖7是本發明第一實施方式涉及的氣體物性值測定系統的第二示意圖。圖8是顯示本發明第一實施方式涉及的發熱量計算式的制作方法的流程圖。圖9是本發明第二實施方式涉及的氣體物性值測定系統的示意圖。圖10是顯示本發明第二實施方式涉及的發熱量的測定方法的流程圖。圖11是示出本發明實施方式的實施例2所涉及的樣品混合氣體的被算出的發熱量與實際值的誤差的第一圖表。圖12是示出本發明實施方式的實施例2所涉及的樣品混合氣體的被算出的發熱量與實際值的誤差的第二圖表。圖13是示出本發明實施方式的實施例2所涉及的樣品混合氣體的被算出的發熱量與實際值的誤差的第三圖表。符號說明8微芯片18隔熱部件20，21氣體物性值測定系統31A，31B，31C，31D 氣壓調節器32A，32B，32C，32D 流量控制裝置δΟΑ，δΟΒ，50C，5OD 儲氣瓶60 基板61發熱元件62第一測溫元件63第二測溫元件64保溫元件65絕緣膜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 電阻元件170，171運算放大器301計測模塊302計算式制作模塊303驅動電路304A/D轉換電路305發熱量計算模塊312輸入裝置313輸出裝置401電信號存儲裝置402計算式存儲裝置403發熱量存儲裝置
具體實施例方式以下對本發明的實施方式進行說明。在以下附圖的記載中，相同或類似的部分以相同或類似的符號表示。但是，附圖為示意性的。因此，具體的尺寸等應該參考以下的說明進行判斷。又，很顯然的，附圖相互之間包含有相互的尺寸的關系、比例不同的部分。(第一實施方式)首先，參考作為立體圖的圖1以及作為從圖1的II-II方向看到的截面圖的圖2， 對第一實施方式涉及的氣體物性值測定系統中采用的微芯片8進行說明。微芯片8具有 設有空腔66的基板60和配置在基板60上以覆蓋空腔66的絕緣膜65。基板60的厚度例如為0. 5mm。又，基板60的長寬尺寸例如分別為1. 5mm左右。絕緣膜65的覆蓋空腔66的部分為隔熱性的膜片。另，微芯片8包括設置在絕緣膜65的膜片(夕M 7 7，A )部分的發熱元件61、夾著發熱元件61設置于絕緣膜65的膜片部分的第一測溫元件62和第二測溫元件63、設置于基板60上的保溫元件64。發熱元件61設置在覆蓋空腔66的絕緣膜65的膜片部分的中心。發熱元件61例如是電阻器，被施加電力而發熱，對與發熱元件61接觸的氣氛氣體進行加熱。第一測溫元件62和第二測溫元件63例如是電阻器等的無源元件等的電子元件，輸出依存于氣氛氣體的氣體溫度的電信號。以下，說明的是利用第一測溫元件62的輸出信號的實例，但并不限定于此，例如可以將第一測溫元件62的輸出信號和第二測溫元件63的輸出信號的平均值作為測溫元件的輸出信號。保溫元件64例如是電阻器，被賦予電力而發熱，將基板60的溫度保持為一定，例如60°C。基板60的材料可采用硅(Si)等。絕緣膜65的材料可使用氧化硅(SiO2)等。空腔66通過各向異性蝕刻等形成。又，發熱元件61、第一測溫元件62、第二測溫元件63和保溫元件64各自的材料中可使用白金(Pt)等，可通過光刻法等形成。又，發熱元件61、第一測溫元件62、以及第二測溫元件63可以由同一材料構成。微芯片8通過設置在微芯片8的底面的隔熱部件18固定于填充有氣氛氣體的腔室等容器。通過介由隔熱部件18將微芯片8固定于腔室等，微芯片8的溫度不易受到腔室等的內壁的溫度變動的影響。由玻璃等構成的隔熱部件18的熱傳導率例如為1. 0ff/(m ·Κ) 以下。如圖3所示，發熱元件61的一端例如電連接到運算放大器170的+輸入端子，另一端接地。又，與運算放大器170的+輸入端子和輸出端子并列地連接有電阻元件161。運算放大器170的-輸入端子電連接于串聯連接的電阻元件162和電阻元件163之間、串聯連接的電阻元件163和電阻元件164之間、串聯連接的電阻元件164和電阻元件165之間、 或者電阻元件165的接地端子。通過適當確定各電阻元件162 165的電阻值，例如對電阻元件162的一端施加5. OV的電壓Vin，則在電阻元件163和電阻元件162之間產生例如 2. 4V的電壓Vu。又，在電阻元件164和電阻元件163之間產生例如1. 9V的電壓ν 2、在電阻元件165和電阻元件164之間產生例如1. 4V的電壓Vu。在電阻元件162和電阻元件163間與運算放大器的-輸入端子之間設有開關SW1， 在電阻元件163和電阻元件164間與運算放大器的-輸入端子之間設有開關SW2。又，在電阻元件164和電阻元件165間與運算放大器的-輸入端子之間設有開關SW3，在電阻元件 165的接地端子與運算放大器的-輸入端子之間設有開關SW4。對運算放大器170的-輸入端子施加2. 4V的電壓Vu時，僅開關SWl通電，開關 Sff2, Sff3, SW4為斷開。對運算放大器170的-輸入端子施加1. 9V的電壓時，僅開關 SW2通電，開關SW1，SW3，SW4為斷開。對運算放大器170的-輸入端子施加1.4V的電壓Vu 時，僅開關SW3通電，開關SW1，Sff2, SW4為斷開。對運算放大器170的-輸入端子施加OV 的電壓Vui時，僅開關SW4通電，開關SWl，Sff2, SW3為斷開。從而，通過SWl，Sff2, Sff3, SW4 的開關，可以對運算放大器170的-輸入端子施加OV或者三種等級的電壓中的某一種。因此，通過SW1，SW2，SW3，SW4的通斷，可以將決定發熱元件61的溫度的施加電壓設定為三種等級。此處，設對運算放大器170的-輸入端子施加了 1. 4V的電壓Vu時的發熱元件61
8的溫度為TH1。又，設對運算放大器170的-輸入端子施加了 1.9V的電壓時的發熱元件 61的溫度為Th2、對運算放大器170的-輸入端子施加了 2. 4V的電壓Vu時的發熱元件61 的溫度為TH3。如圖4所示，第一測溫元件62的一端，例如電連接于運算放大器270的-輸入端子，其另一端接地。又，運算放大器的-輸入端子和輸出端子并聯連接有電阻元件261。運算放大器270的+輸入端子與串聯連接的電阻元件264和電阻元件沈5間電連接。這樣， 對第一測溫元件62施加0. 3V左右的弱電壓。圖1和圖2所示的發熱元件61的電阻值隨著發熱元件61的溫度而變化。發熱元件61的溫度Th和發熱元件61的電阻值&的關系如下述(1)式所示。Rh = Rh stdX [1+Qh(Th-Th std)+ ^h(Th-Th std)2]... (1)此處，Th STD表示發熱元件61的標準溫度，例如20°C。Rh STD表示標準溫度Th STD下預先計測得到的發熱元件61的電阻值。CIh是表示1次的電阻溫度系數。βΗ是表示2次的電阻溫度系數。發熱元件61的電阻值&根據發熱元件61的驅動功率1\和發熱元件61的通電電流Ih由下述⑵式得到。Rh = Ph/Ih2…⑵或發熱元件61的電阻值&根據發熱元件61的電壓Vh和發熱元件61的通電電流 Ih由下述⑶式得到。Rh = Vh/Ih... (3)此處，發熱元件61的溫度Th在發熱元件61和氣氛氣體之間達到熱平衡時穩定。 又，熱平衡狀態是指發熱元件61的發熱和從發熱元件61向氣氛氣體的散熱相互平衡的狀態。如下述(4)式所示，通過平衡狀態下的發熱元件61的驅動功率I3h除以發熱元件61的溫度Th與氣氛氣體的溫度T1之差Δ Th，得到氣氛氣體的散熱系數叫。又，散熱系數M1的單位例如為W/°C。Mi = IV(Th-Ti)= Ph/ Δ Th- (4)根據上述⑴式，發熱元件61的溫度Th由下述(5)式得到。Th = (1/2 β Η) X [-αΗ+[α Η2-4 β Η(1-RH/RH STD) ]1/2] +Th std... (5)從而，發熱元件61的溫度Th與氣氛氣體的溫度T1之差Δ Th由下述(6)式得到。
Δ Th = (1/2 β Η) X [_ α J [ α Η2-4 β Η (1-RH/RH STD) ]1/2] +Th std-Ti ... (6)氣氛氣體的溫度T1近似于被施加自身不發熱程度的電力的第一測溫元件62的溫度1\。第一測溫元件62的溫度T1和第一測溫元件62的電阻值&的關系由下述(7)式得到。R1 = R1 STDX [1+αχ (Ti-Tistd) + β x (Ti-Tistd) 2]... (7)此處，T1 STD表示第一測溫元件62的標準溫度，例如20°C。民STD表示標準溫度T1 STD下預先計測得到的第一測溫元件62的電阻值。α ！是表示1次的電阻溫度系數。β ！是表示2次的電阻溫度系數。根據上述(7)式，第一測溫元件62的溫度T1由下述(8)式求得。T1 = (1/2 β X [-αΙ+[α β , (I-RiZRi std) ]1/2] +Ti std... (8)由此，氛圍氣體的散熱系數M1由下述(9)式求得。M1 = Ph/ Δ Th= ΡΗ/[(1/2βΗ) [-αΗ+[α Η2-4 β Η(1-RH/RH STD) ]1/2] +Th std- (1/2 β [-αΙ+[α /-4 β χ (I-RiZRi std) ]1/2]-Ti std]... (9)由于可計測發熱元件61的通電電流Ih和驅動功率I3h或電壓VH，因此可根據上述 (2)式或(3)式計算發熱元件61的電阻值&。同樣地，也可計算第一測溫元件62的電阻民。因此，采用微芯片8，能夠根據上述(9)式計算氣氛氣體的散熱系數吣。又，通過保溫元件64保持基板60的溫度為一定，發熱元件61發熱前的微芯片8 附近的氣氛氣體的溫度和基板60的一定溫度近似。因此，能夠抑制發熱元件61發熱前的氣氛氣體的溫度的變動。通過以發熱元件61進一步加熱溫度變動被暫時抑制的氣氛氣體， 能夠以更高精度計算散熱系數M1。此處，氣氛氣體為混合氣體，混合氣體假設由氣體A、氣體B、氣體C、和氣體D四種氣體成分構成。氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。、和氣體D的體積率Vd的總和如下述(10)式所示那樣為1。Va+VVc+Vd = 1... (10)又，設氣體A的單位體積的發熱量為Ka、氣體B的單位體積的發熱量為Kb、氣體C 的單位體積發熱量為K。、氣體D的單位體積的發熱量為KD，混合氣體的單位體積的發熱量Q 為各氣體成分的體積率乘上各氣體成分的單位體積的發熱量所得到值的總和。從而，混合氣體的單位體積的發熱量Q由下述(11)式求得。又，單位體積的發熱量的單位為MJ/m3。Q = KA X VA+KB X VB+KC X VC+KD X VD— (11)又，設氣體A的散熱系數為Ma、氣體B的散熱系數為Mb、氣體C的散熱系數為M。、氣體D的散熱系數為Md的話，則混合氣體的散熱系數M1為，對各氣體成分的體積率乘以各氣體成分的散熱系數所得到的值的總和。從而，混合氣體的散熱系數M1由下述(1 式求得。M1 = MaX V a + M b X V b + M c X V c + M d X Vd …(12)進一步的，氣體的散熱系數依存于發熱元件61的發熱溫度TH，混合氣體的散熱系數M1作為發熱元件61的溫度Th的函數由下述(13)式求得。M1 (Th) = Ma (Th) X Va+Mb (Th) X Vb+Mc (Th) X Vc+Md (Th) XVd… (13)從而，發熱元件61的溫度為Thi時的混合氣體的散熱系數M11 (Thi)由下述(14)式求得。又，發熱元件61的溫度為Th2時的混合氣體的散熱系數M12 (Th2)由下述(15)式求得， 發熱元件61的溫度為Th3時的混合氣體的散熱系數M13 (Th3)由下述(16)求得。M11 (Thi) = Ma (Thi) X Va+Mb (Thi) X Vb+Mc (Thi) X Vc+Md (Thi) XVd …(14)M12(Th2) = Ma(Th2) XVa+Mb(TH2) XVb+Mc(TH2) XVc+Md(TH2) XVd ... (15)M13(Th3) = Ma(Th3) XVa+Mb(TH3) XVb+Mc(TH3) XVc+Md(Th3) XVd ... (16)此處，相對發熱元件61的溫度TH，各氣體成分的散熱系數Ma(Th), Mb(Th), Mc(Th),Md(Th)有非線性關系時，上述(14)至(16)式具有線性獨立關系。又，即便在相對發熱元件 61的溫度TH，各氣體成分的散熱系數Ma (Th)，Mb(Th)，Mc(Th) ,Md(Th)具有線性關系的情況下， 相對于發熱元件61的溫度Th的各氣體成分的散熱系數Ma (Th)，Mb (Th)，Mc (Th)，Md (Th)的變化率不同時，上述(14)至(16)式具有線性獨立的關系。進一步的，(14)至(16)式具有線性獨立關系時，(10)和(14)至(16)式具有線性獨立關系。圖5為顯示包含于天然氣的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣汎)和二氧化碳(CO2) 的散熱系數和作為發熱電阻體的發熱元件61的溫度的關系的圖表。相對于發熱元件61的溫度，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)各個氣體成分的散熱系數具有線性關系。但是，相對于發熱元件61的溫度的散熱系數的變化率，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、 氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)各不相同。因此，構成混合氣體的氣體成分為甲烷(CH4)、丙烷 (C3H8)、氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)時，上述(14)至(16)式具有線性獨立關系。(14)至(16)式中的各氣體成分的散熱系數 Ma(Thi), Mb(Thi), Mc(Tm), Md(Thi), Ma (Th2)，Mb (Th2)，Mc (Th2)，Md (Th2)，Ma (Th3)，Mb (Th3)，Mc (Th3)，Md (Th3)的值可通過計測等預先獲得。從而，解開(10)和(14)至(16)式的聯立方程式的話，氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積率Vd分別如下述(17)至00)式所示，作為混合氣體的散熱系數M11 (Thi)，MI2(TH2) ,M13(Th3)的函數得到。又，下述(17)至Q0)式中，η為自然數，fn是表示函數的符號。Va = [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13(Th3) ]... (17)Vb = f2 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13(Th3)]... (18)Vc = f3 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) ]... (19)Vd = f4 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) ]... (20)此處，通過將(17)至00)式代入上述(11)式，得到下述式。Q = KaX Va+Kb X Vb+Kc X Vc+Kd X Vd=K4Xf1 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+Kb X f2 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+Kc X f3 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+Kd Xf4 [M11 (Thi) ,M12(Th2) ,M13(Th3)]- (21)如上述式所示，混合氣體的單位體積的發熱量Q通過以發熱元件61的溫度為TH1，Th2，Th3時的混合氣體的散熱系數M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)為變量的方程式求得。從而，混合氣體的發熱量Q由下述02)式求得，g是表示函數的記號。Q = g [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) ]... (22)由此，關于由氣體A、氣體B、氣體C和氣體D構成的混合氣體，發明人發現如果預先得到上述02)式，則能夠容易計算出氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積率Vd未知的檢查對象混合氣體的單位體積的發熱量Q。具體的，計測發熱元件61的發熱溫度為Tm，Th2，Th3時的檢查對象混合氣體的散熱系數M11 (Thi)，M12 (Th2)， M13(Th3),并將它們代入0 式，可以唯一求得檢查對象混合氣體的發熱量Q。又，混合氣體的散熱系數M1,如下述(9)式所示，依存于發熱元件61的電阻&和第一測溫元件62的電阻民。因此，發明者發現，混合氣體的單位體積的發熱量Q如下述 (23)式所示，可以由以與發熱溫度為TH1，TH2，Th3時的混合氣體接觸的發熱元件61的電阻Rhi (Thi)，Rh2 (Th2)，Rh3 (Th3)和與混合氣體接觸的第一測溫元件62的電阻R1為變量的方程式求得。Q = g [Rhi (Thi)，Rh2 (Th2)，Rh3 (Th3) , R1]... (23)因此，計測與檢查對象混合氣體接觸的發熱元件61的發熱溫度為Thi，Th2，Th3時的發熱元件61的電阻(Tm)，Rh2 (Th2)，Rh3 (Th3)和與檢查對象混合氣體接觸的第一測溫元件 62的電阻民，通過代入式，可以唯一求得檢查對象混合氣體的發熱量Q。又，混合氣體的單位體積的發熱量Q如下述04)式所示，可以由以發熱元件61的溫度為Thi Th2 Th3時的發熱元件61的通電電流Im (Tm)，IH2 (Th2)，IH3 (Th3)和與混合氣體接觸的第一測溫元件62的通電電流I1為變量的方程式求得。Q = g[IH1 (Thi)，IH2 (Th2)，IH3(Th3)，I1]... (24)或者，混合氣體的單位體積的發熱量Q如下述0 式所示，可以由以發熱元件61 的溫度為Thi，Th2，Th3時的施加于發熱元件61的電壓Vhi (Thi)，VH2 (Th2)，VH3 (Th3)和施加于與混合氣體接觸的第一測溫元件62的電壓V1為變量的方程式求得。Q = g [VHI (Thi)，VH2 (Th2)，VH3 (Th3)，V1]... (25)或者，混合氣體的單位體積的發熱量Q如下述06)式所示，可以由以發熱元件61 的溫度為Thi，Th2，Th3時的、連接于發熱元件61的模數轉換電路(下面稱為，A/D轉換電路) 的輸出信號ADm (Tm)，ADh2 (Th2)，ADh3 (Th3)和連接于與混合氣體接觸的第一測溫元件62的 A/D轉換電路的輸出信號AD1為變量的方程式求得。Q = g [ADm (Thi)，ADh2 (Th2)，ADh3 (Th3)，AD1]- (26)這樣，混合氣體的單位體積的發熱量Q如下述(XT)式所示，由以發熱元件61的溫度為TH1, TH2, Th3時的、來自發熱元件61的電信號的輸出信號Sm (TH1), SH2 (TH2), SH3 (Th3)和來自與混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&為變量的方程式求得。Q = g [SH1 (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，S1]... (27)又，混合氣體的氣體成分不限定于四種。例如，混合氣體為η種氣體成分組成時， 首先預先取得由下述08)式給出的、以至少η-1種發熱溫度Tm，Th2，Th3，…，Tffiri下來自發熱元件61的電信號Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，...，Sffiri (Tffiri)和來自與混合氣體接觸的第一測溫元件62的&為變量的方程式。然后，計測至少η-1種發熱溫度Thi，Th2，Th3， Tttri下、來自與η種氣體成分各自的體積率未知的檢查對象混合氣體接觸的發熱元件61 的電信號Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，...，Sttri (Tffiri)的值和來自與檢查對象混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值，通過代入08)式，可以唯一求得檢查對象混合氣體的單位體積的發熱量Q。Q = g [SH1 (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，...，Sttri (Vffiri)，S1] ... (28)但是，混合氣體的氣體成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外，以j為自然數， 還包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2j+2)時，即使將甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2j+2)視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，也不會對08)式的計算造成影響。例如，也可如下述(29)至(32)式所示，分別將乙烷(C2H6)、丁烷(C4Hltl)、戊烷(C5H12)、 己烷(C6H14)視作乘上了規定系數的甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，來計算08)式。C2H6 = 0. 5CH4+0. 5C3H8... (29)C4H10 = -0. 5CH4+1. 5C3H8... (30)
C5H12 = -1. 0CH4+2. OC3H8... (31)C6H14 = -1. 5CH4+2. 5C3H8... (32)從而，設ζ為自然數，由η種氣體成分構成的混合氣體的氣體成分除了含有甲烷 (CH4)、丙烷(C3H8)之外，還含有甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的ζ種烷烴(CjH2j+2)時，可以求得以至少n-z-1種發熱溫度下來自發熱元件61的電信號Sh和來自第一測溫元件62的電信號&為變量的方程式。又，用于08)式的計算的混合氣體的氣體成分的種類和單位體積的發熱量Q為未知的檢查對象混合氣體的氣體成分的種類相同時，可利用08)式計算檢查對象混合氣體的發熱量Q。進一步的，檢查對象混合氣體由種類比η種少的氣體成分組成，而且種類比η 種少的氣體成分，包含于08)式的計算所用的混合氣體中時，可利用08)式。例如，用于 (28)式的計算的混合氣體包括甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分時，檢查對象混合氣體不包含氮氣(N2)，而僅包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)和二氧化碳 (CO2)三種氣體成分時，也可利用08)式計算檢查對象混合氣體的發熱量Q。進一步的，用于08)式的計算的混合氣體在包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分時，檢查對象混合氣體即使包括用于08)式的計算的混合氣體中所不包含的烷烴 (CjH2j+2)，也可利用(28)式。這是因為，如上所述的，甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴 (CjH2jt2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，不影響采用08)式對單位體積的發熱量Q進行計算。此處，圖6所示的第一實施方式涉及的氣體物性值測定系統20包括作為注入有多種樣品混合氣體的容器的腔室101 ；配置于腔室101中的微芯片8，該微芯片8包含圖1 所示的第一測溫元件62以及以多個發熱溫度Th發熱的發熱元件61。進一步，圖6所示的氣體物性值測定系統20還包括計測模塊301和計算式制作模塊，計測模塊301計測來自依存于多個樣品混合氣體的各個溫度T1的第一測溫元件62的電信號&的值，和來自多個發熱溫度Th下的發熱元件61的電信號&的值。計算式制作模塊根據多個混合氣體的已知的發熱量Q的值、來自第一測溫元件62的電信號&的值，以及來自多個發熱溫度下的發熱元件61的電信號的值，制作包含了以下變量的發熱量計算式，該發熱量計算式以來自第一測溫元件62的電信號&、和來自多個發熱溫度Th下的發熱元件61的電信號&作為獨立變量、發熱量Q作為從屬變量。又，樣品混合氣體包括多種氣體成分。微芯片8通過隔熱部件18設置在腔室101內。腔室101連接有用于將樣品混合氣體輸送到腔室101的流路102和，用于將樣品混合氣體從腔室101排出到外部的流路103。在采用發熱量Q各自不同的四種樣品混合氣體的情況下，如圖7所示，準備儲存第一樣品混合氣體的第一儲氣瓶50A、儲存第二樣品混合氣體的第二儲氣瓶50B、儲存第三樣品混合氣體的第三儲氣瓶50C和儲存第四樣品混合氣體的第四儲氣瓶50D。第一儲氣瓶50A 通過流路91A連接有第一氣壓調節器31A，該第一氣壓調節器31A用于從第一儲氣瓶50A得到被調節為例如0. 等的低壓的第一樣品混合氣體。又，第一氣壓調節器31A通過流路 92A連接有第一流量控制裝置32A。第一流量控制裝置32A控制通過流路92A和流路102 輸送到氣體物性值測定系統20的第一樣品混合氣體的流量。第二儲氣瓶50B通過流路91B連接有第二氣壓調節器31B。又，第二氣壓調節器 31B通過流路92B連接有第二流量控制裝置32B。第二流量控制裝置32B對通過流路92B，93，102輸送到氣體物性值測定系統20的第二樣品混合氣體的流量進行控制。第三儲氣瓶50C通過流路91C連接有第三氣壓調節器31C。又，第三氣壓調節器 3IC通過流路92C連接有第三流量控制裝置32C。第三流量控制裝置32C控制通過流路92C， 93，102輸送到氣體物性值測定系統20的第三樣品混合氣體的流量。第四儲氣瓶50D通過流路91D連接有第四氣壓調節器31D。又，第四氣壓調節器 31D通過流路92D連接有第四流量控制裝置32D。第四流量控制裝置32D控制通過流路92D， 93，102輸送到氣體物性值測定系統20的第四樣品混合氣體的流量。第一至第四樣品混合氣體例如分別是天然氣。第一至第四樣品混合氣體分別都包括例如甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣汎)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分。第一樣品混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，圖1以及圖2所示的微芯片8的第一測溫元件62輸出依存于第一樣品混合氣體溫度的電信號&。接著，發熱元件 61被依次施加來自圖6所示的驅動電路303的驅動功率IV，Ph2，PH3o在被施加了驅動功率IV，PH2，Ph3的情況下，與第一樣品混合氣體接觸的發熱元件61例如以100°C的溫度Thi， 150°C的溫度Th2，2000C的溫度Th3進行發熱，并輸出發熱溫度Tm下的電信號；(Tm)，發熱溫度Th2下的電信號、(Th2)，和發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)。第一樣品混合氣體從腔室101中除去之后，第二至第四樣品混合氣體依次填充到腔室101。第二樣品混合氣體填充到腔室101之后，圖1以及圖2所示的微芯片8的第一測溫元件62輸出依存于第二樣品混合氣體溫度的電信號&。接著，與第二樣品混合氣體接觸的發熱元件61輸出發熱溫度Thi下的電信號、(Thi)，發熱溫度Th2下的電信號^12 (Th2)，和發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)。第三樣品混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，圖1以及圖2所示的微芯片8的第一測溫元件62輸出依存于第三樣品混合氣體溫度的電信號&。接著，與第三樣品混合氣體接觸的發熱元件61輸出發熱溫度Thi下的電信號、(Tm)，發熱溫度Th2下的電信號^12 (Th2)，和發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)。第四樣品混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，圖1以及圖2所示的微芯片8的第一測溫元件62輸出依存于第四樣品混合氣體溫度的電信號&。接著，與第四樣品混合氣體接觸的發熱元件61輸出發熱溫度Thi下的電信號、(Tm)，發熱溫度Th2下的電信號^12 (Th2)，和發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)。又，各樣品混合氣體包括η種氣體成分時，微芯片8的圖1和圖2所示的發熱元件 61以至少η-1種不同的溫度發熱。但是，如上所述，甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴 (CjH2j.+2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物。從而，使Z為自然數，由η種氣體成分構成的樣品混合氣體除了包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分以外，還包含ζ種烷烴(CjH2jt2)時，發熱元件61至少以η-ζ-1種不同的溫度發熱。圖6所示的微芯片8與包括計測模塊301的中央運算處理裝置(CPU) 300連接。 CPU300上連接有電信號存儲裝置401。計測模塊301對來自第一測溫元件62的電信號& 的值以及來自發熱元件61的發熱溫度Thi下的電信號、(Thi)，發熱溫度Th2下的電信號 、(TH2)，和發熱溫度Th3下的電信號^3(Th3)的值進行計測，計測值保存于電信號存儲裝置 401 中。來自第一測溫元件62的電信號&可以是，第一測溫元件62的電阻值R1,第一測溫元件62的通電電流I1,施加于第一測溫元件62的電壓V1以及連接于第一測溫元件62的 A/D轉換電路304的輸出信號AD1中任一個。同樣，來自發熱元件61的&可以是，發熱元件61的電阻值&，發熱元件61的通電電流IH，施加于發熱元件61的電壓Vh以及連接于發熱元件61的A/D轉換電路304的輸出信號A 中任一個。包含于CPU300中的計算式制作模塊302收集例如第一至第四樣品混合氣體各自的已知發熱量Q的值、來自第一測溫元件62的電信號&的多個計測值、和來自發熱元件61 的電信號^11(Tm)，Sh2(Th2)，Sh3(Th3)的多個計測值。進一步的，計算式制作模塊302基于所收集的發熱量Q的值、電信號&的值、以及電信號&的值進行多變量分析，計算以來自第一測溫元件62的電信號S1,以及來自發熱元件61的電信號Sm (Tm)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)為獨立變量、以發熱量Q為從屬變量的發熱量計算式。又，多變量分析是指A. J Smola 和 B. scholkopf 所著的《A Tutorial on Support VectorRegression》(NeuroCOLT Technical R印ort (NC-TR-98-030)、1998 年)所揭示的支持矢量回歸、多元回歸分析，以及日本專利公開平5-141999號公報所公開的模糊量化理論 II類等。氣體物性值測定系統20進一步具有連接于CPU300的計算式存儲裝置402。計算式存儲裝置402保存計算式制作模塊302制作的發熱量計算式。而且，CPU300連接有輸入裝置312和輸出裝置313。輸入裝置312可以使用例如鍵盤和鼠標等指向裝置等。輸出裝置313可以使用液晶顯示器、監視器等圖像顯示裝置和打印機等。接著，參考圖8的流程圖對第一實施方式涉及的發熱量計算式的制作方法進行說明。(a)步驟S100中，保持圖7所示的第二至第四流量控制裝置32B-32D的閥閉合，第一流量控制裝置32A的閥打開，將第一樣品混合氣體導入圖6所示的腔室101內。步驟SlOl 中，計測模塊301對來自與第一樣品混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值進行計測，將計測值保存于電信號存儲裝置401中。接著，驅動電路303對圖1和圖2所示的發熱元件61施加驅動功率Pm，使發熱元件61以100°C發熱。圖6所示的計測模塊301將來自在100°C下發熱的發熱元件61的電信號^1(Thi)的值保存于電信號存儲裝置401中。(b)步驟S102中，驅動電路303判定圖1和圖2所示的發熱元件61的溫度的切換是否完成。如果至溫度150°C、和溫度2000C的切換未完成，則返回步驟SlO 1，圖6所示的驅動電路303使圖1和圖2所示的發熱元件61以150°C發熱。圖6所示的計測模塊301將來自以150°C發熱的發熱元件61的電信號^12(Th2)的值保存于電信號存儲裝置401中。(c)再在步驟S102中，判定圖1和圖2所示的發熱元件61的溫度切換是否完成。 在至溫度200°C的切換沒有完成的時候，返回步驟S101，如圖6所示的驅動電路303使圖1 和圖2所示的發熱元件61以200°C發熱。圖6所示的計測模塊301將來自以200°C發熱的發熱元件61的電信號^3(Th3)的值保存于電信號存儲裝置401中。(d)發熱元件61的溫度切換完成時，從步驟S102進到步驟S103。步驟S103中， 判定樣品混合氣體的切換是否完成。至第二至第四樣品混合氣體的切換未完成時，返回步驟S100。步驟S100中，關閉圖7所示的第一流量控制裝置32A，維持第三至第四流量控制裝置32C-32D的閥關閉而打開第二流量控制裝置32B的閥，將第二樣品混合氣體導入圖6 所示的腔室101內。
(e)與第一樣品混合氣體一樣地，重復步驟SlOl至步驟S102的循環。計測模塊 301計測來自與第二樣品混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值，并將計測值保存于電信號存儲裝置401中。又，計測模塊301將來自與第二樣品混合氣體接觸、以溫度 100°c、150°c、20(rc發熱的發熱元件61的電信號^11(Tm), Sh2(Th2), Sh3(Th3)的值保存于電信號存儲裝置401中。其后，重復步驟SlOO至步驟S103的循環。由此，來自與第三樣品混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值、來自與第二樣品混合氣體接觸的以溫度 100°C、150°C、20(rC發熱的發熱元件61的電信號Sm (Tm), Sh2(Th2), Sh3(Th3)的值、來自與第四樣品混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值、以及來自與第四樣品混合氣體接觸的以溫度100°C、150°C、20(rC發熱的發熱元件61的電信號^11(Tm), Sh2(Th2), Sh3(Th3) 的值被保存于電信號存儲裝置401中。(f)在步驟S104中，從輸入裝置312向計算式制作模塊302輸入第一樣品混合氣體的已知的發熱量Q的值、第二樣品混合氣體的已知的發熱量Q的值、第三樣品混合氣體的已知的發熱量Q的值、以及第四樣品混合氣體的已知的發熱量Q的值。又，計算式制作模塊 302從電信號存儲裝置401讀取來自第一測溫元件62的電信號&的多個計測值、和來自發熱元件61的電信號Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的多個計測值。(g)在步驟S105中，計算式制作模塊302基于第一至第四樣品混合氣體的發熱量 Q的值、來自第一測溫元件62的電信號&的多個計測值、和來自發熱元件61的的電信號 Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的多個計測值，進行多元回歸分析。通過多元回歸分析，計算式制作模塊302計算以來自第一測溫元件62的電信號&、和來自發熱元件61的電信號、(Thi)， Sh2(Th2), Sh3(Th3)為獨立變量、以發熱量Q為從屬變量的發熱量計算式。然后，在步驟S106 中，計算式制作模塊302將所制作的發熱量計算式保存在計算式存儲裝置402中，完成第一實施方式涉及的發熱量計算式的制作方法。如上所述，可以根據第一實施方式涉及的發熱量計算式的制作方法，制作能夠唯一地計算計測對象混合氣體的發熱量Q的值的發熱量計算式。(第二實施形態)如圖9所示，第二實施形態所涉及的氣體物性值測定系統21包括被注入發熱量 Q未知的計測對象混合氣體的腔室101 ；配置于腔室101中的微芯片8，該微芯片8包含圖 1以及圖2所示的第一測溫元件62以及以多個發熱溫度Th發熱的發熱元件61。圖9所示的氣體物性值測定系統21還包括計測模塊，其對依存于計測對象混合氣體的溫度T1的來自第一測溫元件62的電信號&的值、來自多個發熱溫度T H下的發熱元件61的電信號 Sh的值進行計測；保存發熱量計算式的計算式存儲裝置402，該發熱量計算式以來自第一測溫元件62的電信號&、和來自多個發熱溫度Th下的發熱元件61的電信號Sh為獨立變量， 以發熱量Q為從屬變量；以及發熱量計算模塊，其將來自第一測溫元件62的電信號&的計測值、和來自發熱的發熱元件61的電信號&的計測值代入發熱量計算式的來自第一測溫元件62的電信號&的獨立變量、和來自發熱元件61的電信號、的獨立變量，計算對象混合氣體的發熱量Q的值。計算式存儲裝置402保存在第一實施形態中所說明的發熱量計算式。在此，以為了制作發熱量計算式而使用包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)的天然氣作為樣品混合氣體的情形為一個實例來進行說明。又，發熱量計算式將來自第一測溫元件62的電信號&、來自發熱溫度為100°C的發熱元件61的電信號、(Thi)、來自發熱溫度為150°C的發熱元件61的電信號^(TH2)、來自發熱溫度為200°C的發熱元件61的電信號 Sh3(Th3)作為獨立變量。在第二實施形態中，例如，以未知體積率包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮氣汎)和二氧化碳(CO2)的發熱量Q未知的天然氣作為計測對象混合氣體被導入腔室101中。圖1 以及圖2所示的微芯片8的第一測溫元件62輸出依存于計測對象混合氣體的溫度的電信號&。接著，從圖6所示的驅動電路303對發熱元件61依次施加驅動功率Ι^,Ρ^Ι^。被施加了驅動功率IV，PH2，Ph3時，與計測對象混合氣體接觸的發熱元件61例如以100°C的溫度TH1、150°C的溫度Th2和200°C的溫度Th3發熱，并輸出發熱溫度Thi下的電信號；(Thi)，發熱溫度Th2下的電信號、(Th2)，發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)。圖9所示的計測模塊301對來自與計測對象混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值、來自與計測對象混合氣體接觸的發熱元件61的發熱溫度下Thi的電信號 Shi (Thi)，發熱溫度Th2下的電信號SH2 (Th2)，發熱溫度Th3下的電信號^13 (Th3)的值進行計測， 并將計測值保存于電信號存儲裝置401中。發熱量計算模塊305分別將計測值代入發熱量計算式的來自第一測溫元件62的電信號S1以及來自發熱元件61的電信號Shi(Thi)，Sh2(Th2)，Sh3(Th3)的獨立變量，計算出計測對象混合氣體的發熱量Q的值。CPU300還連接有發熱量存儲裝置403。發熱量存儲裝置403保存著發熱量計算模塊305計算出的計測對象混合氣體的發熱量Q的值。第二實施形態所涉及的氣體物性值測定系統21的其他構成要素與圖6所說明的第一實施形態所涉及的氣體物性值測定系統20相同，故省略其說明。接著，參考圖10的流程圖對第二實施方式涉及的發熱量計算式的制作方法進行說明。(a)步驟S200中，將計測對象混合氣體導入圖9所示的腔室101內。步驟S201中， 計測模塊301對來自與計測對象混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的值進行計測，將計測值保存于電信號存儲裝置401中。之后，驅動電路303對圖1和圖2所示的發熱元件61施加驅動功率IV，使發熱元件61以100°C發熱。圖9所示的計測模塊301將與計測對象混合氣體接觸、以100°C發熱的發熱元件61的電信號^11(Tm)的值保存于電信號存儲裝置401中。(b)步驟S202中，圖9所示的驅動電路303判定圖1和圖2所示的發熱元件61的溫度切換是否完成。如果至溫度150°C和溫度200°C的切換未完成，則返回步驟S201，驅動電路303對圖1和圖2所示的發熱元件61施加驅動功率Ph2，使發熱元件61以150°C發熱。 圖9所示的計測模塊301將來自與計測對象混合氣體接觸、以150°C發熱的發熱元件61的電信號S2(Th2)的值保存于電信號存儲裝置401中。(c)再在步驟S202中，判定圖1和圖2所示的發熱元件61的溫度切換是否完成。 如果至溫度200°C的切換未完成，則返回步驟S201，驅動電路303對圖1和圖2所示的發熱元件61施加驅動功率1\3，使發熱元件61以200°C發熱。圖9所示的計測模塊301將與計測對象混合氣體接觸、以200°C發熱的發熱元件61的電信號^13(Th3)的值保存于電信號存儲裝置401中。(d)發熱元件61的溫度切換完成了時，從步驟S202進到步驟S203。步驟S203中，
17圖9所示的發熱量計算模塊305從計算式存儲裝置402讀取以來自第一測溫元件62的電信號S1以及來自發熱元件61的電信號Shi(Thi), Sh2(Th2), Sh3(Th3)為獨立變量、以發熱量Q 為從屬變量的發熱量計算式。又，發熱量計算模塊305從電信號存儲裝置401讀取來自與計測對象混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號&的計測值以及來自與計測對象混合氣體接觸的發熱元件61的電信號、(Tm)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的計測值。(e)在步驟S204，發熱量計算模塊305分別將各自的計測值代入發熱量計算式的電信號&以及電信號^1(Thi) Ah2(Th2) Ah3(Th3)的獨立變量，計算出計測對象混合氣體的發熱量Q的值。其后，發熱量計算模塊305將所計算出的發熱量Q的值保存于發熱量存儲裝置403，結束第二實施形態所涉及的發熱量的測定方法。采用以上所說明的第二實施形態所涉及的發熱量計算方法，不采用昂貴的氣相色譜儀裝置或音速傳感器，就能夠根據來自與計測對象混合氣體接觸的第一測溫元件62的電信號工的值以及來自與計測對象混合氣體接觸的發熱元件61的電信號、(Tm)，SH2 (Th2)， Sh3(Th3)的值，測定計測對象混合氣體的混合氣體的發熱量Q的值。天然氣由于出產的氣田不同其烴的成分比率也不同。又，天然氣中除了烴之外， 還包括有，氮氣(N2)或碳酸氣體(CO2)等。因此，由于不同的出產氣田，包含于天然氣的氣體成分的體積率不同，即使氣體成分的種類已知，天然氣體的發熱量Q未知的情況也很多。 又，即使是同一氣田來的天然氣，其發熱量Q也不一定是始終不變的，其可能隨著開采時期而變化。以往，在征收天然氣的使用費的時候，不是根據天然氣體的使用發熱量Q而是根據使用體積來進行收費的。然而，由于天然氣隨著出產氣田的不同其發熱量Q不同，因此根據使用體積來收費是不公平的。對此，根據第二實施方式涉及的發熱量計算方法，可簡單地計算出氣體的成分種類為已知但由于氣體成分的體積率未知導致發熱量Q未知的天然氣體等的混合氣體的發熱量Q。因此，能夠公平地征收使用費。又，玻璃加工品制造業中，在對玻璃進行加熱加工時，為了將加工精度保持一定， 希望能夠提供具有一定發熱量Q的天然氣。因此，正研究能夠正確地掌握來自多種氣田的天然氣體各自的發熱量Q，調整使得全部的天然氣的發熱量Q相同，并在此基礎上對玻璃的加熱加工工程提供天然氣。對此，根據第二實施方式涉及的發熱量計算方法，能夠正確掌握來自多種氣田的天然氣體各自的發熱量Q，從而保證玻璃的加熱加工精度穩定。進一步的，根據第二實施方式涉及的發熱量計算方法，能夠容易地得知天然氣體等的混合氣體的正確的發熱量Q，從而可適當地設定燃燒混合氣體時所需要的空氣量。由此，可削減無益的二氧化碳(CO2)的排出量。(實施例1)首先，準備了發熱量Q的值為已知的23種樣品混合氣體。23種樣品混合氣體都分別包含甲烷(CH4)、乙燒(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4Hltl)、氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)中的任意種或全部作為氣體成分。例如某樣品混合氣體包括90vol%的甲烷、3vol%的乙烷、 lVol%的丙烷、1V01%的丁烷、4V01%的氮氣和Ivol %的二氧化碳。又，某樣品混合氣體包括85vol %的甲烷、IOvol %的乙烷、3vol %的丙烷和2vol %的丁烷，不包括氮氣和二氧化碳。又，某樣品混合氣體包括85vol %的甲烷、8vol %的乙烷、2vol %的丙烷、Ivol %的丁烷、 2vol%的氮氣和2vol%的二氧化碳。
接著，分別采用23種樣品混合氣體，取得來自圖6所示的第一測溫元件62的電信號&的多個計測值和來自發熱元件61的電信號^11(Tm)，Sh2(Th2), Sh3(Th3)的多個計測值。 其后，根據23種樣品混合氣體的已知的發熱量Q的值、來自第一測溫元件62的電信號&的多個計測值和來自發熱元件61的電信號；(Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的多個計測值，通過支持矢量回歸，制作以第一測溫元件62的電信號S1和發熱元件61的電信號Shi(Thi), Sh2(Th2), Sh3 (Th3)為獨立變量、以發熱量Q為從屬變量的計算發熱量Q的1次方程式、2次方程式和3 次方程式。在制作計算發熱量Q的1次方程式時，校準點可以3至5個為基準適當確定。制作得到的1次方程式由下述(33)-(35)式得到。23種樣品混合氣體的發熱量Q以(33)至 (35)式計算，和實際發熱量Q比較，其最大誤差為2. 1%。Q = 40. 1+17. 4XVhi (100 "C )+17. 9XVh2 (150 "C )-28. 9XVh3(200 "C )-10. 4XVx …(33)Q = 40. 1+23. 8XRhi (100 V )+6. 07XRh2 (150 V )-22. 8XRh3(200 V )-11. 4XRx …C34)Q = 40. 1+17. 4 X ADm (100 °C ) +17. 9 X ADh2 (150°C ) -28. 9 X ADh3 (200 V )-10. 4 X AD1 …⑶在制作計算發熱量Q的2次方程式時，校準點可以8至9個為基準適當確定。以制作得到2次方程式計算23種樣品混合氣體的發熱量Q，和實際發熱量Q相比，最大誤差為 1. 2 至 1. 4%。在制作計算發熱量Q的3次方程式時，校準點可以10至14個為基準適當確定。用制作得到的3次方程式計算23種樣品混合氣體的發熱量Q，并與實際發熱量Q比較，發現最大誤差不到1.2%。(實施例2)與實施例1中所使用的樣品混合氣體一樣，準備了發熱量Q的值為已知的23種樣品混合氣體。在此，將被發熱元件61加熱前的樣品混合氣體的溫度設定為-10°C、5°C、 23°C、40°C、及t/ 50°C。接著，通過支持矢量回歸，制作以來自第一測溫元件62的電信號& 和來自發熱元件61的電信號、(Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)為獨立變量、以發熱量Q為從屬變量的計算發熱量Q的3次方程式。這樣的話，如圖11至圖13所示，不管被發熱元件61加熱前的樣品混合氣體的溫度是多少，被計算出的發熱量Q的誤差不會產生偏差。又，圖11的結果是采用電阻R作為電信號S而得到的。圖12的結果是采用電壓V作為電信號S而得到的。圖13的結果是采用來自A/D轉換電路304的輸出信號AD作為電信號S而得到的。
權利要求
1.一種發熱量計算式制作系統，其特征在于，包括 多種混合氣體分別被注入的容器；設置于所述容器的測溫元件； 設置于所述容器、以多種發熱溫度發熱的發熱元件；計測模塊，其對依存于所述多種混合氣體各自的溫度的來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值進行計測；計算式制作模塊，其基于所述多種混合氣體的已知的發熱量的值、來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值，制作以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式。
2.如權利要求1所述的發熱量計算式制作系統，其特征在于，所述測溫元件為無源元件。
3.如權利要求1或2所述的發熱量計算式制作系統，其特征在于，所述測溫元件為電阻ο
4.如權利要求1或2所述的發熱量計算式制作系統，其特征在于，所述發熱元件的多種發熱溫度的個數至少是從所述多種混合氣體各自所包含的氣體成分的個數減去1的數。
5.如權利要求1或2所述的發熱量計算式制作系統，其特征在于，所述計算式制作模塊采用支持矢量回歸來制作所述發熱量計算式。
6.如權利要求1或2所述的發熱量計算式制作系統，其特征在于，所述多種混合氣體分別為天然氣。
7.一種發熱量計算式的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 準備多種混合氣體；獲取依存于所述多種混合氣體各自溫度的來自測溫元件的電信號的值； 使得與所述多種混合氣體分別接觸的發熱元件以多種發熱溫度發熱； 獲得來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值； 基于所述多種混合氣體的已知的發熱量的值、來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號的值，制作以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式。
8.如權利要求7所述的發熱量計算式的制作方法，其特征在于，所述測溫元件為無源元件。
9.如權利要求7或8所述的發熱量計算式的制作方法，其特征在于，所述測溫元件為電阻器。
10.如權利要求7或8所述的發熱量計算式的制作方法，其特征在于，所述多種發熱溫度的個數至少是從所述多種混合氣體各自所包含的氣體成分的個數減去1的數。
11.如權利要求7或8所述的發熱量計算式的制作方法，其特征在于，采用支持矢量回歸來制作所述發熱量計算式。
12.如權利要求7或8所述的發熱量計算式的制作方法，其特征在于，所述多種混合氣體分別為天然氣。
13.一種發熱量測定系統，其特征在于，包括 注入發熱量未知的計測對象混合氣體的容器； 設置于所述容器的測溫元件；設置于所述容器、以多種發熱溫度發熱的發熱元件；計測模塊，其對依存于所述計測對象混合氣體的溫度的來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值進行計測；計算式存儲裝置，其保存以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式；發熱量計算模塊，其將來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述發熱元件的電信號的值代入到所述發熱量計算式中的來自所述測溫元件的電信號的獨立變量、和來自所述發熱元件的電信號的獨立變量，計算所述計測對象混合氣體的發熱量的值。
14.如權利要求13所述的發熱量測定系統，其特征在于，所述測溫元件為無源元件。
15.如權利要求13或14所述的發熱量測定系統，其特征在于，所述測溫元件為電阻器。
16.如權利要求13或14所述的發熱量測定系統，其特征在于，所述多種發熱溫度的個數至少是從所述計測對象混合氣體所包含的多種氣體成分的個數減去1的數。
17.如權利要求13或14所述的發熱量測定系統，其特征在于，基于包含多種氣體成分的多個樣品混合氣體的發熱量的值、和來自與所述多個樣品混合氣體分別接觸的所述發熱元件的電信號的值，制作所述發熱量計算式。
18.如權利要求17所述的發熱量測定系統，其特征在于，采用支持矢量回歸來制作所述發熱量計算式。
19.如權利要求17所述的發熱量測定系統，其特征在于，所述多個樣品混合氣體分別為天然氣。
20.如權利要求13或14所述的發熱量測定系統，其特征在于，所述計測對象混合氣體為天然氣。
21.一種發熱量的測定方法，其特征在于，包括以下步驟 準備發熱量未知的計測對象混合氣體；獲取依存于所述計測對象混合氣體的溫度的來自測溫元件的電信號的值； 使得與所述計測對象混合氣體接觸的發熱元件以多種發熱溫度發熱； 獲取來自所述多種發熱溫度的各種溫度下的所述發熱元件的電信號的值； 準備以來自所述測溫元件的電信號和來自所述多種發熱溫度下的所述發熱元件的電信號為獨立變量、以所述發熱量為從屬變量的發熱量計算式；將來自所述測溫元件的電信號的值、和來自所述發熱元件的電信號的值代入到所述發熱量計算式中的來自所述測溫元件的電信號的獨立變量、和來自所述發熱元件的電信號的獨立變量，計算所述計測對象混合氣體的發熱量的值。
22.如權利要求21所述的發熱量的測定方法，其特征在于，所述測溫元件為無源元件。
23.如權利要求21或22所述的發熱量的測定方法，其特征在于，所述測溫元件為電阻ο
24.如權利要求21或22所述的發熱量的測定方法，其特征在于，所述多種發熱溫度的個數至少是從所述計測對象混合氣體所包含的多種氣體成分的個數減去1的數。
25.如權利要求21或22所述的發熱量的測定方法，其特征在于，基于包含多種氣體成分的多個樣品混合氣體的發熱量的值、和來自與所述多個樣品混合氣體分別接觸的所述發熱元件的電信號的值，制作所述發熱量計算式。
26.如權利要求25所述的發熱量的測定方法，其特征在于，采用支持矢量回歸來制作所述發熱量計算式。
27.如權利要求25所述的發熱量的測定方法，其特征在于，所述多個樣品混合氣體分別為天然氣。
28.如權利要求21或22所述的發熱量的測定方法，其特征在于，所述計測對象混合氣體為天然氣。
全文摘要
本發明提供一種能夠容易計算氣體的發熱量的發熱量計算式制作系統、制作方法、發熱量測定系統以及發熱量的測定方法。該發熱量計算式制作系統包括被注入多種混合氣體的每一種的腔室(101)；設置于腔室(101)的微芯片(8)，該微芯片(8)包括測溫元件和以多種發熱溫度發熱的發熱元件；計測模塊(301)，其對依存于多種混合氣體各自的溫度的來自測溫元件的電信號的值、和來自多種發熱溫度的各種溫度下的發熱元件的電信號的值進行計測；計算式制作模塊，其基于多種混合氣體的已知的發熱量的值、來自測溫元件的電信號的值、和來自多種發熱溫度下的發熱元件的電信號的值，制作以來自測溫元件的電信號和來自多種發熱溫度下的發熱元件的電信號為獨立變量、以發熱量為從屬變量的發熱量計算式。
文檔編號G01N25/20GK102253078SQ201110074318
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年3月29日
發明者大石安治, 武藤裕行, 清田美佐子 申請人:株式會社山武