[发明专利]热导率测定方法及装置、以及气体成分比例测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够对种类已知但其成分比例(组成比例)不清楚的气体、例如天然气的热导率进行简易测量的热导率测定方法及装置、以及使用热导率测定装置的气体成分比例测定装置。

背景技术

作为测量气体的热导率的方法，已知有一种方法是，在将包围加热器的气氛气体保持一定温度的状态下，在恒温下驱动前述加热器，测量其发热量。该方法是利用加热器的发热量与该气氛气体的热导率成比例的关系。但是，在采用该方法测量气氛气体的热导率时，需要使用将上述气氛气体保持在一定温度下的恒温槽等，不可否认其构成将是很大型的。

另外，在日本国特开2001-221758号公报中，如图12所示，揭示了面对引导流体流动的流通路径，设置使上述流体滞留的腔室，同时在该腔室与流通路径的边界设置多孔体，根据装在前述腔室内的传感器(加热器)的发热量，高精度地检测前述流体的热导率。附带提一下，上述多孔体是流通路径内的流体与腔室内的流体仅能够通过分子扩散进行交换那样进行设计的。

但是存在本质上的问题是，一般气体的热导率由于具有与其种类相对应的固有的温度变化特性，因此即使单纯测量加热器的发热量，也不能正确测量它的热导率。特别是像天然气那样，多种气体混入的混合气体形成气氛气体时，要测量它的热导率是非常困难的。

附带提一下，也可以这样进行，即，使混合气体通过称为柱的构件，利用因其分子量的不同而引起的流速的不同，来解析各种气体的组成比例，然后测量混合气体的热导率。但是在这样的方法中，还存在的问题是，对于使用柱的混合气体的组成比例的分析要花很多的时间，另外分析装置的整个结构复杂，价格贵等。

发明内容

本发明的目的在于提供能够对纯气体或混合气体的热导率进行简易测量的热导率测定方法及装置。再有，其目的在于提供能够利用上述热导率测定方法及装置求得种类已知的混合气体例如天然气的组成比例、并评价其发热量的气体成分比例测定装置。

本发明着眼于，驱动称为微加热器的具有微小散热面积的加热器、即可以看做为点热源的加热器，根据其发热量来测量气氛气体的热导率，在这样的情况下，从而加热器附近的气氛气体不会产生自然对流，形成局部性的温度分布而平衡，还着眼于这时的平均传热系数h实质上与气氛气体的热导率λ成正比，而与温度边界层的厚度d成反比。另外，着眼于气氛气体的热导率λ与从微加热器的散热系数C具有强相关性。

因此，本发明有关的热导率测定方法，是使用支持在空中并设置在气氛气体(测量对象)中的微加热器，根据其发热量来测量上述气氛气体的热导率。

特别是，根据对上述微加热器施加的功率Ph及这时的加热器温度Th及周围温度To，计算从前述微加热器的散热系数C[＝Ph/(Th-To)]，按照该测量温度下的前述气氛气体的热导率λ_(T)与前述散热系数C的比例关系[C＝K·λ_(T)]，并根据上述计算出的散热系数C，求出上述气氛气体的上述测量温度T的热导率λ_(T)。

附带提一下，前述测量温度T是作为前述加热器温度Th与周围温度To的平均温度[＝(Th+To)/2]求出的。另外，关于测量温度T的前述气氛气体的热导率λ_(T)与散热系数C的比例关系[C＝K·λ_(T)]，是看做为从前述微加热器向气氛气体的平均热导率h与该气氛气体的热导率λ成正比，而与气氛气体的温度边界层的厚度d成反比[h＝λ/d]，作为使用前述气氛气体的上述测量温度T的热导率λ_(T)、以基准气体的热导率及其温度边界层的厚度为基准求出的前述气氛气体的温度边界层的厚度d、以及前述微加热器的散热面积S来表示前述散热系数C的关系式[C＝2·(λ_(T)/d)·S]求出的。