JP5422493B2 - Gas calorific value measuring device and gas calorific value measuring method - Google Patents

Gas calorific value measuring device and gas calorific value measuring method Download PDF

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Description

本発明は、管路内を流れるガスの発熱量を計測するガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法に関する。   The present invention relates to a gas calorific value measuring device and a gas calorific value measuring method for measuring the calorific value of a gas flowing in a pipeline.

例えば、内燃機関、焼却炉等の燃焼機関から排出されるガス、燃料を気化させた燃料ガスは、種々のガス状物質が混合した混合ガスとなっている。このような排ガスや燃料ガスは、管路内を流されて、所定の装置や、大気に供給（排出）される。ここで、ガスの発熱量を計測する方法としては、レーザラマン散乱分光を用いて計測する方法がある。例えば、本件出願人が出願した特許文献１には、石炭ガス化装置で生成された常圧よりも高圧な石炭ガス化ガスが流れる配管と、配管の途中における石炭ガス化ガスの流路を絞った絞り部材の出口の直後の箇所に設けられた測定部と、測定部を通過する前処理をしていない前記石炭ガス化ガスに波長が４００ｎｍ以上のレーザ光を照射するレーザ部と、レーザ光の照射により石炭ガス化ガスから生じる散乱光の波長毎の強度の計測を行う分光部と、計測の結果から石炭ガス化ガスの発熱量を算出する計算部とを具備し、測定部は、レーザ光が通過する窓と、窓と測定部の石炭ガス化ガスが通過する領域との間に設けられ、窓を石炭ガス化ガスから保護し、レーザ光が石炭ガス化ガスへ照射されるとき開く弁と、を備えるガス発熱量測定装置が記載されている。   For example, a gas discharged from a combustion engine such as an internal combustion engine or an incinerator or a fuel gas obtained by vaporizing fuel is a mixed gas in which various gaseous substances are mixed. Such exhaust gas and fuel gas are flowed through the pipe and supplied (exhausted) to a predetermined device or the atmosphere. Here, as a method of measuring the calorific value of gas, there is a method of measuring using laser Raman scattering spectroscopy. For example, in Patent Document 1 filed by the present applicant, a pipe through which a coal gasification gas having a pressure higher than the normal pressure generated by the coal gasification apparatus and a flow path of the coal gasification gas in the middle of the pipe are narrowed. A measurement unit provided at a location immediately after the exit of the throttle member, a laser unit that irradiates laser light having a wavelength of 400 nm or more to the coal gasification gas that has not undergone pretreatment that passes through the measurement unit, and laser light A spectroscopic unit that measures the intensity for each wavelength of scattered light generated from the coal gasification gas by irradiation of the gas, and a calculation unit that calculates the calorific value of the coal gasification gas from the measurement results. It is provided between the window through which the light passes and the area through which the coal gasification gas passes in the measurement part, protects the window from the coal gasification gas, and opens when the laser gas is irradiated to the coal gasification gas. A gas calorific value measuring device comprising a valve, It has been mounting.

また、管路内を流れる混合ガス（主に流通ガス）に含まれる特定物質の濃度計測方法としては、管路の所定経路に、レーザ光を通過させ、その入出力から測定対象の特定物質の濃度を計測する方法がある。例えば、本件出願人が出願した特許文献２には、測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源と、この光源から発振されるレーザ光の発振波長を少なくとも２つの異なる周波数で変調する手段と、この変調手段により変調されたレーザ光をガス状物質が存在する測定領域に導く手段と、この測定領域において透過または反射または散乱したレーザ光を受光する受光手段と、この受光手段で受光した信号の中から変調された信号を周波数毎に順次それぞれ復調する複数の位相敏感検波器と、を具備することを特徴とするガス濃度計測装置が記載されている。   In addition, as a method for measuring the concentration of a specific substance contained in a mixed gas (mainly circulating gas) flowing in a pipeline, a laser beam is passed through a predetermined path of the pipeline, and the specific substance to be measured is measured from its input and output. There is a method for measuring the concentration. For example, Patent Document 2 filed by the present applicant discloses that a light source that oscillates a laser beam having an absorption wavelength specific to a gaseous substance to be measured, and at least two oscillation wavelengths of the laser beam oscillated from this light source. Means for modulating at two different frequencies, means for directing the laser light modulated by the modulating means to a measurement region where gaseous substances are present, and light receiving means for receiving laser light transmitted, reflected or scattered in the measurement region There is described a gas concentration measuring apparatus comprising a plurality of phase sensitive detectors that sequentially demodulate a signal modulated from signals received by the light receiving means for each frequency.

特許第３８４２９８２号公報Japanese Patent No. 38422982 特許第３３４２４４６号公報Japanese Patent No. 3342446

ここで、特許文献１に記載のレーザラマン散乱分光による計測は、大気圧での１ｖｏｌ％程度での計測精度を実現することが困難であるという問題がある。また、ラマン散乱断面積が小さいため、励起光による迷光、散乱光、蛍光灯のノイズの影響を受けやすいという問題もある。そのため、測定可能な環境が限られてしまう。   Here, the measurement by laser Raman scattering spectroscopy described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to realize measurement accuracy at about 1 vol% at atmospheric pressure. In addition, since the Raman scattering cross section is small, there is also a problem that it is easily affected by stray light due to excitation light, scattered light, and fluorescent lamp noise. Therefore, the environment that can be measured is limited.

また、特許文献２に記載の装置は、高い応答性で測定対象の物質を計測することができる。しかしながら、特許文献２に記載の装置のように、近赤外波長域のレーザ光を照射して、測定対象による吸収を計測する計測方法では、水素を計測することができない。このように水素を計測することができないため、流通ガスに含まれる水素の量を検出することができず、ガスの発熱量を高い精度で算出することが困難である。   Moreover, the apparatus described in Patent Document 2 can measure a substance to be measured with high responsiveness. However, as in the apparatus described in Patent Document 2, hydrogen cannot be measured by a measurement method that irradiates laser light in the near-infrared wavelength region and measures absorption by a measurement target. Since hydrogen cannot be measured in this way, the amount of hydrogen contained in the circulating gas cannot be detected, and it is difficult to calculate the calorific value of the gas with high accuracy.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い応答性で、簡単、かつ、高精度に流通ガスの発熱量を計測することが可能であるガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above, and is a gas calorific value measuring device and a gas calorific value measurement capable of measuring the calorific value of circulation gas with high responsiveness, simply and with high accuracy. It is an object to provide a method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、流通ガスに含まれる測定対象の水素濃度を計測するガス発熱量計測装置であって、前記流通ガスが流れる配管ユニットと、前記配管ユニットに配置され、通過する前記流通ガスに含まれる水素をＨ２Ｏに変換する変換手段と、前記配管ユニットを流れる前記流通ガスのうち、前記変換手段を通過する配管経路を流れた第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を含む第１計測値と、前記変換手段を通過しない配管経路を流れた第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を含む第２計測値とを計測する計測手段と、前記配管ユニット、前記計測手段の動作を制御し、前記第１計測値と前記第２計測値との差分から、水素の濃度を算出し、算出した水素の濃度及び燃焼成分の濃度に基づいて、流通ガスの発熱量を算出する制御手段と、を有し、前記計測手段は、Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をそれぞれ出力する発光部と、前記流通ガスが流れるガス計測セル、前記ガス計測セルにレーザ光を入射させる光学系、前記発光部から入射され、前記ガス計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部を含む少なくとも１つの計測ユニットと、前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記ガス計測セルを流れる前記流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を算出する算出部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a gas calorific value measuring device for measuring a hydrogen concentration of a measurement target contained in a circulation gas, the piping unit through which the circulation gas flows, A conversion unit that is arranged in the piping unit and converts hydrogen contained in the flowing gas passing through the piping unit into H 2 O, and a first of the flowing gas flowing through the piping unit that flows through the piping path passing through the converting unit. A first measured value including measured values of H 2 O concentration, CH 4 concentration, CO concentration, CO 2 concentration contained in the circulating gas, and a second circulating gas that has flowed through the piping path that does not pass through the conversion means Control means for measuring the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, the second measurement value including the measurement value of the CO 2 concentration, and the operation of the piping unit and the measurement means And the first measurement Control means for calculating the calorific value of the flow gas based on the calculated hydrogen concentration and combustion component concentration from the difference between the value and the second measured value, The measurement means includes an absorption wavelength of H 2 O, and includes a laser beam in the near infrared wavelength region, an absorption wavelength of CH 4 , and includes a laser beam in the near infrared wavelength region, an absorption wavelength of CO, and the laser beam of near-infrared wavelength region, wherein the absorption wavelength of CO 2, and near-infrared light-emitting section and outputs the laser light of the wavelength range, the gas measuring cell the flowing gas flows, the gas measuring cell An optical system for allowing laser light to enter, at least one measurement unit including a light receiving unit that receives the laser light that has been incident from the light emitting unit and passed through the gas measurement cell, and the intensity of the laser light output from the light emitting unit, The laser beam received by the light receiving unit And a calculation unit that calculates the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 of the flow gas flowing through the gas measurement cell based on the strength.

上記ガス発熱量計測装置によれば、高い応答性、かつ、高い精度で、流通ガスの発熱量を検出することができる。   According to the gas calorific value measuring device, the calorific value of the circulation gas can be detected with high responsiveness and high accuracy.

さらに、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記変換手段に流入する前記流通ガスの流量を計測する第１流量計と、前記変換手段よりも下流側に配置され、前記変換手段から排出された前記流通ガスの流量を計測する第２流量計と、を備え、前記制御手段は、前記第１流量計の計測結果と、前記第２流量計の計測結果に基づいて、前記流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を補正して算出することが好ましい。これにより、流通ガスの発熱量をより高い精度で計測することができる。 Further, a first flow meter that is arranged on the upstream side of the conversion means and measures the flow rate of the flow gas flowing into the conversion means, and is arranged on the downstream side of the conversion means and is discharged from the conversion means. A second flow meter for measuring the flow rate of the flow gas, and the control means determines the H of the flow gas based on the measurement result of the first flow meter and the measurement result of the second flow meter. It is preferable to calculate by correcting measured values of 2 O concentration, CH 4 concentration, CO concentration, and CO 2 concentration. Thereby, the calorific value of circulation gas can be measured with higher accuracy.

また、前記変換手段は、水素をＨ２Ｏに変換する領域の雰囲気の温度を調整する温度調整部を有することが好ましい。これにより、流通ガスの水素、及び、メタン以外の炭化水素を好適に水素と二酸化炭素に変換することができる。 Further, the conversion unit preferably has a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the atmosphere in the region for converting hydrogen into H 2 O. Thereby, hydrogen of circulation gas and hydrocarbons other than methane can be suitably converted into hydrogen and carbon dioxide.

また、前記温度調整部は、前記雰囲気の温度を１００℃以上２００℃以下とすることが好ましい。これにより、流通ガスの水素、及び、メタン以外の炭化水素をより好適に水素と二酸化炭素に変換することができる。   Moreover, it is preferable that the said temperature adjustment part sets the temperature of the said atmosphere to 100 degreeC or more and 200 degrees C or less. Thereby, hydrogen of circulation gas and hydrocarbons other than methane can be more suitably converted into hydrogen and carbon dioxide.

また、前記計測手段は、前記発光部からＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をさらに出力させ、前記第１流通ガスに含まれるＯ２の濃度及び前記第２流通ガスに含まれるＯ２の濃度を計測し、前記制御手段は、第１流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度、Ｏ２の濃度と、第２流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度、Ｏ２の濃度との、マスバランスの変化に基づいて、炭化水素、及び、水素の構成比率を算出し、その算出結果から流通ガスの発熱量を算出することが好ましい。これにより、流通ガスの発熱量をより高い精度で計測することができる。 Further, the measuring means further outputs laser light in the near-infrared wavelength region including the absorption wavelength of O 2 from the light emitting part, and the concentration of O 2 contained in the first flow gas and the second The concentration of O 2 contained in the circulation gas is measured, and the control means includes the H 2 O concentration, the CH 4 concentration, the CO concentration, the CO 2 concentration, the O 2 concentration, 2. Calculate the composition ratio of hydrocarbons and hydrogen based on the change in mass balance between H 2 O concentration, CH 4 concentration, CO concentration, CO 2 concentration, and O 2 concentration in the distribution gas It is preferable to calculate the calorific value of the circulation gas from the calculation result. Thereby, the calorific value of circulation gas can be measured with higher accuracy.

また、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された第１配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に前記第１配管と共に接続され、前記変換手段が配置されていない第２配管と、前記第１配管の下流側の端部と、前記第２配管の下流側の端部と、前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを接続する三方弁と、を有し、前記制御手段は、前記三方弁により前記第１配管の下流側の端部と前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを連結させ、前記計測手段に前記第１流通ガスを流入させて、前記第１計測値を計測し、前記三方弁により、前記第２配管の下流側の端部と前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを連結させ、前記計測手段に前記第２流通ガスを流入させて、前記第２計測値を計測することが好ましい。これにより、１つの計測ユニットで計測を行うことができる。   The pipe unit is connected to an inflow pipe into which the flow gas flows in, a downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, and the first pipe in which the conversion means is disposed; A second pipe that is connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas together with the first pipe, and in which the conversion means is not disposed; an end on the downstream side of the first pipe; A three-way valve that connects an end on the downstream side of the second pipe and an end on the upstream side in the flow direction of the gas flow of the gas measurement cell, and the control means uses the three-way valve to An end on the downstream side of the first pipe and an end on the upstream side in the flow direction of the flow gas of the gas measurement cell are connected, and the first flow gas is caused to flow into the measurement means, so that the first measurement is performed. Value is measured, and the end of the second pipe on the downstream side is measured by the three-way valve. Serial and said upstream end of the flow direction of the flowing gas in the gas measuring cell is connected, said allowed to flow into the second circulation gas in the measurement unit, it is preferable to measure the second measured value. Thereby, it can measure with one measuring unit.

また、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された第１配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に前記第１配管と共に接続され、前記変換手段が配置されていない第２配管とを備え、前記計測手段は、前記計測ユニットを２つ備え、一方の前記計測ユニットは、前記第１配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、他方の前記計測ユニットは、前記第１配管に配置されていることが好ましい。これにより、連続して、水素を計測することができる。   The pipe unit is connected to an inflow pipe into which the flow gas flows in, a downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, and the first pipe in which the conversion means is disposed; A second pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas together with the first pipe and not having the conversion means disposed thereon, and the measuring means includes two measuring units. One of the measurement units is disposed downstream of the conversion means in the flow direction of the flow gas in the first pipe, and the other measurement unit is disposed in the first pipe. preferable. Thereby, hydrogen can be measured continuously.

また、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、前記計測手段は、前記計測ユニットを２つ備え、一方の前記計測ユニットは、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、他方の前記計測ユニットは、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも上流側に配置されていることが好ましい。これにより、連続して、水素を計測することができる。   The pipe unit includes an inflow pipe into which the flow gas flows, and a holding pipe that is connected to an end of the inflow pipe on the downstream side in the flow direction of the flow gas and in which the conversion unit is disposed. The measuring means includes two measuring units, and one of the measuring units is arranged downstream of the converting means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe, and the other measuring unit is It is preferable that the holding pipe is disposed upstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas. Thereby, hydrogen can be measured continuously.

また、前記変換手段は、水素を酸化反応させてＨ２Ｏにする酸化触媒であることが好ましい。これにより、簡単な構成で水素を測定可能な物質に変換することができる。 Moreover, it is preferable that the conversion means is an oxidation catalyst that causes hydrogen to undergo an oxidation reaction to form H 2 O. Thereby, hydrogen can be converted into a measurable substance with a simple configuration.

また、前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記水素を酸化する酸化剤を供給する酸化剤供給手段をさらに備えることが好ましい。これにより、水素をより確実にＨ２Ｏに変換することができる。 Moreover, it is preferable to further include an oxidant supply unit that is disposed upstream of the conversion unit in the flow direction of the circulation gas and supplies an oxidant that oxidizes the hydrogen to the piping unit. Thereby, hydrogen can be more reliably converted into H 2 O.

また、前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記水素を酸化する酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備え、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、前記変換手段は、水素を酸化反応させてＨ２Ｏにする酸化触媒であり、前記制御手段は、前記酸化剤供給手段から前記配管ユニットに前記酸化剤を供給している状態と、前記酸化剤供給手段から前記配管ユニットに前記酸化剤を供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることが好ましい。これにより、１つの計測ユニットで計測を行うことができる。 In the flow direction of the flow gas, the pipe unit further includes an oxidant supply unit that supplies an oxidant that oxidizes the hydrogen to the pipe unit, and the pipe unit includes the flow unit. An inflow pipe into which gas flows in, and a holding pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, in which the conversion means is disposed, and the measurement means includes the measurement unit Is disposed downstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe, the conversion means is an oxidation catalyst that oxidizes hydrogen to H 2 O, and the control means includes: Switching between a state where the oxidant is supplied from the oxidant supply means to the piping unit and a state where the oxidant is not supplied from the oxidant supply means to the piping unit, A measurement unit, a state in which the first flowing gas is flowing, it is preferable to switch between a state in which the second flowing gas is flowing. Thereby, it can measure with one measuring unit.

また、前記変換手段は、前記流通ガスに含まれる二酸化炭素と水素を一酸化炭素とＨ２Ｏにシフトさせる水性逆シフト触媒を有することが好ましい。これにより、酸素を用いることなく、水素をＨ２Ｏに変換することができる。 Further, the converting means preferably having an aqueous reverse shift catalyst to shift the carbon dioxide and hydrogen contained in the circulation gas to the carbon monoxide and H 2 O. Thereby, hydrogen can be converted into H 2 O without using oxygen.

また、前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段をさらに備えることが好ましい。これにより、より確実に、水素をＨ２Ｏに変換することができ、計測精度を高くすることができる。 Moreover, it is preferable to further include a carbon dioxide supply means that is disposed upstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas and supplies the carbon dioxide to the piping unit. Thereby, hydrogen can be more reliably converted into H 2 O, and the measurement accuracy can be increased.

また、前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段を、さらに備え、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、前記変換手段は、前記流通ガスに含まれる二酸化炭素と水素を一酸化炭素とＨ２Ｏにシフトさせる水性逆シフト触媒であり、前記制御手段は、前記二酸化炭素供給手段から前記配管ユニットに前記二酸化炭素を供給している状態と、前記二酸化炭素供給手段から前記配管ユニットに前記二酸化炭素を供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることが好ましい。これにより１つの計測ユニットで計測を行うことができる。 The flow direction of the flow gas further includes a carbon dioxide supply unit that is disposed upstream of the conversion unit and supplies carbon dioxide to the pipe unit, and the pipe unit is configured to receive the flow gas. An inflow pipe, and a holding pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, and in which the conversion means is disposed, and the measurement means includes the measurement unit, An aqueous reverse shift is arranged downstream of the conversion means in the flow direction of the flow gas in the holding pipe, and the conversion means shifts carbon dioxide and hydrogen contained in the flow gas to carbon monoxide and H 2 O. A catalyst, wherein the control means supplies the carbon dioxide from the carbon dioxide supply means to the piping unit; It is preferable to switch the state in which the carbon dioxide is not supplied to the unit, and to switch the state in which the first circulation gas flows into the measurement unit and the state in which the second circulation gas flows into the measurement unit. . Thereby, it is possible to perform measurement with one measurement unit.

また、前記変換手段は前記配管ユニットに、オゾンを供給するオゾン供給手段と、前記
流通ガスの流れ方向において前記配管ユニットの前記オゾン供給手段よりも下流側に形成され、前記流通ガスに含まれる水素と前記オゾン供給手段により供給されるオゾンとが反応する反応領域と有することが好ましい。 The conversion means is formed on the downstream side of the ozone supply means of the piping unit in the flow direction of the circulation gas, the ozone supply means for supplying ozone to the piping unit, and hydrogen contained in the circulation gas And a reaction region in which ozone supplied by the ozone supply means reacts.

また、前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記流通ガスが流れる配管と、を備え、前記変換手段は、前記配管ユニットに、オゾンを供給するオゾン供給手段と、前記流通ガスの流れ方向において前記配管の前記オゾン供給手段よりも下流側に形成され、前記流通ガスに含まれる水素と前記オゾン供給手段により供給されるオゾンとが反応する反応領域と、を備え、前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記流通ガスの流れ方向において前記反応領域よりも下流側に配置され、前記制御手段は、前記オゾン供給手段から前記配管ユニットに前記オゾンを供給している状態と、前記オゾン供給手段から前記配管ユニットに前記オゾンを供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることが好ましい。これにより１つの計測ユニットで計測を行うことができる。   The pipe unit includes an inflow pipe into which the circulation gas flows, and a pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the circulation gas, and through which the circulation gas flows. The means is configured to supply ozone to the piping unit, ozone supply means for supplying ozone, and the supply of hydrogen and ozone contained in the circulation gas, which is formed downstream of the ozone supply means of the piping in the flow direction of the circulation gas. A reaction region in which ozone supplied by the device reacts, and the measurement unit includes the measurement unit disposed downstream of the reaction region in the flow direction of the circulating gas, and the control unit includes: A state in which the ozone is supplied from the ozone supply means to the piping unit, and the ozone is not supplied from the ozone supply means to the piping unit. Switching deliberately, to the measuring unit, and a state in which the first flowing gas is flowing, it is preferable to switch between a state in which the second flowing gas is flowing. Thereby, it is possible to perform measurement with one measurement unit.

また、前記変換手段は、前記反応領域に紫外線を照射する紫外線照射手段を、さらに備え、前記制御手段は、前記紫外線照射手段から前記反応領域に前記紫外線を照射している状態と、前記紫外線照射手段から前記反応領域に前記紫外線を照射していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることが好ましい。これにより、より確実に水素をＨ２Ｏに変換することができる。 Further, the conversion means further includes ultraviolet irradiation means for irradiating the reaction area with ultraviolet rays, and the control means irradiates the reaction area with the ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation means, and the ultraviolet irradiation. The state is switched from the state where the reaction region is not irradiated with the ultraviolet light, and the state where the first flow gas is flowing into the measurement unit and the state where the second flow gas is flowing into the measurement unit are switched. It is preferable. Thereby, hydrogen can be more reliably converted to H 2 O.

また、前記変換手段は、前記反応領域に前記オゾンと前記水素の反応を促進さる反応促進部材をさらに有することが好ましい。これにより、より確実に水素をＨ２Ｏに変換することができる。 Moreover, it is preferable that the conversion means further includes a reaction promoting member that promotes a reaction between the ozone and the hydrogen in the reaction region. Thereby, hydrogen can be more reliably converted to H 2 O.

また、前記計測ユニットは、レーザ光が、前記変換手段を保持する配管の内部を通過することが好ましい。これにより、計測セルの一部を配管とすることができ、流通ガスをより直接的に計測することができる。   Moreover, it is preferable that the said measurement unit passes the inside of the piping which hold | maintains the said conversion means for a laser beam. Thereby, a part of measurement cell can be used as piping, and circulation gas can be measured more directly.

また、前記配管ユニットは、測定対象の装置から排出される前記流通ガスの全量が流れることが好ましい。これにより、流通ガスをより高い精度で計測することができる。   Moreover, it is preferable that the said piping unit flows the whole quantity of the said circulation gas discharged | emitted from the apparatus of a measuring object. Thereby, circulation gas can be measured with higher precision.

また、前記配管ユニットは、測定対象の装置から排出される前記流通ガスの全量が流れる測定対象配管から、一部の前記流通ガスを捕集していることが好ましい。このように、サンプリングで計測を行うことで、計測ユニットを適正な大きさにすることができる。   Moreover, it is preferable that the said piping unit is collecting a part of said circulation gas from the measurement object piping through which the whole quantity of the said circulation gas discharged | emitted from the apparatus of a measuring object flows. Thus, the measurement unit can be appropriately sized by performing measurement by sampling.

また、前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置された、前記流通ガスに含まれるＨ２Ｏを回収する除湿装置及び前記流通ガスに含まれる粉塵を回収する除塵装置の少なくとも一方を有することが好ましい。これにより、計測誤差の発生を抑制することができる。 Further, a dehumidifying device for recovering H 2 O contained in the circulating gas and a dust removing device for recovering dust contained in the circulating gas, arranged upstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas. It is preferable to have at least one. Thereby, generation | occurrence | production of a measurement error can be suppressed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、配管を流れる流通ガスの水素濃度を計測するガス発熱量計測方法であって、前記配管を流れる流通ガスのうち、水素をＨ２Ｏに変換する変換手段が配置されている領域を通過した第１流通ガスに対して、Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をそれぞれ出力させ、第１流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を第１計測値として計測する第１計測ステップと、前記配管を流れる流通ガスのうち、水素をＨ２Ｏに変換する変換手段が配置されている領域を通過していない第２流通ガスに対して、Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、第２流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を第２計測値として計測する第２計測ステップと、前記第１計測値と前記第２計測値との差分から、水素の濃度を算出し、算出した水素の濃度及び燃焼成分の濃度に基づいて、前記流通ガスの発熱量を算出する算出ステップとを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a gas calorific value measuring method for measuring the hydrogen concentration of a circulating gas flowing through a pipe, and hydrogen is extracted from the flowing gas flowing through the pipe. The first circulating gas that has passed through the region where the conversion means for converting to 2 O is disposed includes the absorption wavelength of H 2 O, the laser light in the near infrared wavelength region, and the absorption wavelength of CH 4 Including near-infrared wavelength region laser light, CO absorption wavelength, near-infrared wavelength region laser light, CO 2 absorption wavelength, and near-infrared wavelength region laser light Based on the intensity of the output laser beam and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit, the laser beam that has been output and received through the pipeline through which the first circulation gas flows is received. H 2 O concentration, the concentration of CH 4, the concentration of CO contained in A first step of measuring the concentration of CO 2 as a first measurement value, among the circulation gas flowing through the pipe, a second that has not passed through the region where the conversion means for converting the hydrogen in H 2 O is located For the flowing gas, the absorption wavelength of H 2 O, the laser light in the near infrared wavelength region, the absorption wavelength of CH 4 , the laser light in the near infrared wavelength region, the absorption wavelength of CO Including the near-infrared wavelength region laser light, the CO 2 absorption wavelength, outputting the near-infrared wavelength region laser light, and passing through the pipe through which the second flow gas flows. The concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, the concentration of CO 2 contained in the flow gas based on the intensity of the laser beam received and output and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit A second measurement step of measuring the concentration of the second measurement value as a second measurement value; Calculating a hydrogen concentration from a difference between the first measurement value and the second measurement value, and calculating a calorific value of the flow gas based on the calculated hydrogen concentration and combustion component concentration. It is characterized by that.

上記ガス発熱量計測装置によれば、高い応答性、かつ、高い精度で、流通ガスの発熱量を計測することができる。   According to the gas calorific value measuring device, the calorific value of the circulation gas can be measured with high responsiveness and high accuracy.

本発明にかかるガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法は、高い精度かつ、高い応答性で流通ガスの発熱量を計測することができるという効果を奏する。   The gas calorific value measuring device and the gas calorific value measuring method according to the present invention have an effect that the calorific value of the circulation gas can be measured with high accuracy and high responsiveness.

図１は、ガス発熱量計測装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a gas calorific value measuring device. 図２は、図１に示すガス発熱量計測装置の計測手段本体の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a measuring means main body of the gas calorific value measuring device shown in FIG. 図３は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するフロー図である。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the gas calorific value measuring device. 図４−１は、変換手段による物質の変換動作を説明するためのグラフである。FIG. 4A is a graph for explaining the substance conversion operation by the conversion means. 図４−２は、変換手段による物質の変換動作を説明するためのグラフである。FIG. 4B is a graph for explaining the substance conversion operation by the conversion means. 図５は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図６は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図７は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図８は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図９は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図１０−１は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するための説明図である。10-1 is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of a gas calorific value measuring apparatus. 図１０−２は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するための説明図である。FIG. 10-2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the gas calorific value measurement device. 図１１は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図１２は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the gas calorific value measurement device. 図１３は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図１４は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図１５は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 図１６は、前処理手段の概略構成を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the preprocessing means.

以下に、本発明にかかるガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。ここで、ガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法は、管路を流れる種々のガスについて対象のガスの発熱量を計測することができる。例えば、ガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法を燃料ガスが流れる管路に取付、燃焼ガスの発熱量を計測してもよい。また、燃料ガスが流れる管路を有する装置としては、各種燃焼機関、例えば、車両、船舶、発電機、焼却炉等が例示される。また、気体の燃料ガスを生成する材料としては、ガソリン、軽油、重油や、天然ガス、バイオ燃料（バイオエタノール）等が例示される。また燃料電池に供給されるガスの発熱量を計測する装置としても用いることができる。また、ディーゼルエンジンに取付、ディーゼルエンジンから排出される排ガス（流通ガス）、ゴミ焼却炉から排出される流通ガスの発熱量を計測してもよい。これにより、排ガスに残留している燃焼成分を検出することができる。なお、本実施形態では、配管内を流れる流通ガス（混合ガス）中でガス状物質として存在する水素、炭化水素に起因する発熱量が測定対象となる。   Hereinafter, an embodiment of a gas calorific value measuring device and a gas calorific value measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. Here, the gas calorific value measuring device and the gas calorific value measuring method can measure the calorific value of the target gas for various gases flowing through the pipeline. For example, the calorific value of the combustion gas may be measured by attaching a gas calorific value measuring device and a gas calorific value measuring method to a pipeline through which the fuel gas flows. Examples of the apparatus having a pipeline through which fuel gas flows include various combustion engines such as vehicles, ships, generators, incinerators and the like. Moreover, as a material which produces | generates gaseous fuel gas, gasoline, light oil, heavy oil, natural gas, biofuel (bioethanol), etc. are illustrated. It can also be used as a device for measuring the calorific value of the gas supplied to the fuel cell. Moreover, you may measure to the emitted-heat amount (circulation gas) exhausted from a diesel engine, attached to a diesel engine, and the circulation gas discharged | emitted from a garbage incinerator. Thereby, the combustion component remaining in the exhaust gas can be detected. In the present embodiment, the calorific value due to hydrogen and hydrocarbons present as gaseous substances in the flowing gas (mixed gas) flowing in the pipe is a measurement target.

［実施形態１］
図１は、本発明のガス発熱量計測装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。ガス発熱量計測装置１０は、計測対象配管８を流れる流通ガスの一部を採取（サンプリング）して、流通ガスの発熱量を計測する計測装置である。ガス発熱量計測装置１０は、図１に示すように、配管ユニット１２と、変換手段１４と、計測手段１６と、制御手段１８とを有する。また、ガス発熱量計測装置１０は、流量計３６、３８を有する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a gas calorific value measuring device of the present invention. The gas calorific value measuring device 10 is a measuring device that collects (samples) a part of the circulating gas flowing through the measurement target pipe 8 and measures the calorific value of the circulating gas. As shown in FIG. 1, the gas calorific value measurement device 10 includes a piping unit 12, a conversion unit 14, a measurement unit 16, and a control unit 18. The gas calorific value measuring device 10 includes flow meters 36 and 38.

配管ユニット１２は、計測対象配管８と接続されており流通ガスを案内する経路を構成する。配管ユニット１２は、サンプリング配管（流入配管）２０と、第１配管２２と、第２配管２４と、分岐管２６、２８と、三方弁３０と、ポンプ３１と、開閉弁３２、３４と、を有する。   The piping unit 12 is connected to the measurement target piping 8 and constitutes a route for guiding the circulating gas. The piping unit 12 includes a sampling pipe (inflow pipe) 20, a first pipe 22, a second pipe 24, branch pipes 26 and 28, a three-way valve 30, a pump 31, and on-off valves 32 and 34. Have.

サンプリング配管（流入配管）２０は、計測対象配管８と接続し、計測対象配管８を流れる流通ガスの一部を捕集する配管である。サンプリング配管２０は、一方の端部（流通ガスの流れ方向において上流側の端部）が計測対象配管８の内部に配置されており、他方の端部（流通ガスの流れ方向において下流側の端部）が、計測対象配管８の外に配置されている。また、サンプリング配管２０は、捕集した流通ガスに含まれる煤塵等を少なくすることができるため、一方の端部の開口面が流通ガスの流れ方向に対して、直交または、直交方向よりも下流側に向けた向きで配置されている。また、サンプリング配管２０は、他方の端部が第１配管２２、第２配管２４の２つの配管と連結されている。なお、本実施形態では、計測対象配管８からサンプリング配管２０に流入する位置が流通ガスの流れ方向において、最も上流となる。また、配管ユニット１２に流入した流通ガスは、サンプリング配管２０の一方の端部から他方の端部に向けて流れる。計測対象配管８から流入した流通ガスが流れる方向が流通ガスの流れ方向となる。   The sampling pipe (inflow pipe) 20 is a pipe that is connected to the measurement target pipe 8 and collects part of the circulating gas flowing through the measurement target pipe 8. The sampling pipe 20 has one end (upstream end in the flowing gas flow direction) arranged inside the measurement target pipe 8 and the other end (downstream end in the flowing gas flow direction). Are disposed outside the measurement target pipe 8. Further, since the sampling pipe 20 can reduce dust contained in the collected flow gas, the opening surface of one end is orthogonal to the flow direction of the flow gas or downstream from the orthogonal direction. It is arranged in the direction toward the side. The other end of the sampling pipe 20 is connected to two pipes, a first pipe 22 and a second pipe 24. In the present embodiment, the position where the measurement target pipe 8 flows into the sampling pipe 20 is the most upstream in the flow direction of the circulating gas. Further, the flow gas flowing into the piping unit 12 flows from one end portion of the sampling piping 20 toward the other end portion. The direction in which the flow gas flowing in from the measurement target pipe 8 flows is the flow direction of the flow gas.

第１配管２２は、一方の端部がサンプリング配管２０と接続され、他方の端部が三方弁３０と接続されている。また、第１配管２２には、管路内に後述する変換手段１４が配置されている。また、第１配管２２の変換手段１４が配置されている領域は、他の領域よりも管路の径が大きくなっている。なお、本実施形態では、変換手段１４が配置されている領域の管路の径を大きくしたが、管路の径は一定としてもよい。   The first pipe 22 has one end connected to the sampling pipe 20 and the other end connected to the three-way valve 30. Moreover, the conversion means 14 mentioned later is arrange | positioned in the 1st piping 22 in the pipe line. Moreover, the area | region where the conversion means 14 of the 1st piping 22 is arrange | positioned has the diameter of the pipe line larger than another area | region. In the present embodiment, the diameter of the pipeline in the region where the conversion means 14 is arranged is increased, but the diameter of the pipeline may be constant.

また、第１配管２２は、流通ガスの流れ方向において変換手段１４よりも下流に、分岐管２６が設けられている。また、分岐管２６には、開閉弁３２が設けられている。なお、分岐管２６の流通ガスの流れ方向の下流側は、外気に開放してもよいが、流通ガスに有毒な成分等が含まれている場合は、流通ガスを処理する処理装置に接続させたり、計測対象配管８の下流と接続させたりすることが好ましい。   Further, the first pipe 22 is provided with a branch pipe 26 downstream of the conversion means 14 in the flow direction of the circulating gas. The branch pipe 26 is provided with an on-off valve 32. The downstream side of the branch pipe 26 in the flow direction of the flow gas may be opened to the outside air. However, if the flow gas contains a toxic component or the like, it is connected to a processing device for processing the flow gas. It is preferable to connect to the downstream of the measurement target pipe 8.

第２配管２４は、基本的に第１配管２２と並列に形成された配管であり、一方の端部がサンプリング配管２０と接続され、他方の端部が三方弁３０と接続されている。また、第２配管２４には、管路内に後述する変換手段１４が配置されていない。   The second pipe 24 is basically a pipe formed in parallel with the first pipe 22 and has one end connected to the sampling pipe 20 and the other end connected to the three-way valve 30. Further, the second piping 24 is not provided with a conversion means 14 to be described later in the pipeline.

また、第２配管２４も、分岐管２８が設けられている。なお、分岐管２８は、流通ガスの流れ方向において、分岐管２６に対応する位置に設けることが好ましい。また、分岐管２８には、開閉弁３４が設けられている。なお、分岐管２８の流通ガスの流れ方向の下流側も、外気に開放してもよいが、流通ガスに有毒な成分等が含まれている場合は、流通ガスを処理する処理装置に接続させたり、計測対象配管８の下流と接続させたりすることが好ましい。   The second pipe 24 is also provided with a branch pipe 28. The branch pipe 28 is preferably provided at a position corresponding to the branch pipe 26 in the flow direction of the circulating gas. The branch pipe 28 is provided with an on-off valve 34. Note that the downstream side of the branch pipe 28 in the flow direction of the flow gas may be opened to the outside air, but if the flow gas contains a toxic component or the like, it is connected to a processing device for processing the flow gas. It is preferable to connect to the downstream of the measurement target pipe 8.

三方弁３０は、第１配管２２の下流側の端部と、第２配管２４の下流側の端部と、計測手段１６の上流側の端部とを連結させている。三方弁３０は、第１配管２２と計測手段１６とを連結させた状態と、第２配管２４と計測手段１６とを連結させた状態とを切り替える。三方弁３０は、第１配管２２と計測手段１６とを連結させた場合、サンプリング配管２０から第１配管２２を通過した流通ガスが計測手段１６に流れる。また、三方弁３０は、第２配管２４と計測手段１６とを連結させた場合、サンプリング配管２０から第２配管２４を通過した流通ガスが計測手段１６に流れる。このように、三方弁３０は、計測手段１６を流れる流通ガスを切り替える。   The three-way valve 30 connects the downstream end of the first pipe 22, the downstream end of the second pipe 24, and the upstream end of the measuring means 16. The three-way valve 30 switches between a state in which the first pipe 22 and the measuring unit 16 are connected and a state in which the second pipe 24 and the measuring unit 16 are connected. In the three-way valve 30, when the first pipe 22 and the measuring unit 16 are connected, the flow gas that has passed through the first pipe 22 from the sampling pipe 20 flows to the measuring unit 16. Further, in the three-way valve 30, when the second pipe 24 and the measurement unit 16 are connected, the flow gas that has passed through the second pipe 24 from the sampling pipe 20 flows to the measurement unit 16. Thus, the three-way valve 30 switches the flow gas flowing through the measuring means 16.

ポンプ３１は、流通ガスの流れ方向において、計測手段１６の下流側に配置されている。ポンプ３１は、流通ガスがサンプリング配管２０から計測手段１６に向けて流れる向きに、空気を吸引する。   The pump 31 is disposed on the downstream side of the measuring means 16 in the flow direction of the circulating gas. The pump 31 sucks air in the direction in which the flow gas flows from the sampling pipe 20 toward the measuring means 16.

変換手段１４は、流通ガスに含まれる測定対象物質の１つである水素をＨ２Ｏ（気体の水、水蒸気）に変換する機構であり、第１配管２２の管路内に配置されている。変換手段１４は、第１配管２２の管路内に配置された酸化触媒３９と、酸化触媒３９が配置されている領域の温度を制御する温度調整部４０とを有する。酸化触媒３９は、通過する流通ガスに含まれる水素を酸化させ、つまり水素と酸素を反応させて、Ｈ２Ｏに変換する。酸化触媒３９としては、水素を酸化する各種触媒を用いることができる。また、酸化触媒３９は、温度に応じて、炭化水素を燃焼させ、水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）に変換する。ここで、酸化触媒３９としては、白金を含む一般的な燃焼触媒などを用いることができる。温度調整部４０は、酸化触媒３９の温度を調整する機構であり、電気炉や、送風機等を有する。温度調整部４０は、酸化触媒３９の近傍の温度、つまり、反応領域の雰囲気が所定温度になるように、加熱、冷却を行う。なお、温度調整部４０は、酸化触媒３９が、自然に冷却される場合は、加熱機構のみを設ければよく、自然に加熱される場合は、冷却機構のみを設ければよい。 The conversion means 14 is a mechanism for converting hydrogen, which is one of the measurement target substances contained in the circulation gas, into H 2 O (gaseous water, water vapor), and is disposed in the pipe line of the first pipe 22. . The conversion means 14 includes an oxidation catalyst 39 disposed in the pipe line of the first pipe 22 and a temperature adjusting unit 40 that controls the temperature of the region where the oxidation catalyst 39 is disposed. The oxidation catalyst 39 oxidizes hydrogen contained in the flowing gas that passes through it, that is, reacts hydrogen and oxygen to convert them into H 2 O. As the oxidation catalyst 39, various catalysts that oxidize hydrogen can be used. Further, the oxidation catalyst 39 burns hydrocarbons according to the temperature and converts them into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). Here, as the oxidation catalyst 39, a general combustion catalyst containing platinum or the like can be used. The temperature adjustment unit 40 is a mechanism that adjusts the temperature of the oxidation catalyst 39 and includes an electric furnace, a blower, and the like. The temperature adjustment unit 40 performs heating and cooling so that the temperature in the vicinity of the oxidation catalyst 39, that is, the atmosphere in the reaction region becomes a predetermined temperature. The temperature adjustment unit 40 may be provided with only a heating mechanism when the oxidation catalyst 39 is naturally cooled, and may be provided with only a cooling mechanism when it is naturally heated.

計測手段１６は、管路内を流れる（三方弁３０から流入した）流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度を計測する計測手段であり、流通ガスを所定の管路に流し、レーザ光を通過させる計測ユニット４２と、計測ユニット４２にレーザ光を供給し、受光したレーザ光の強度から計測値（濃度）を算出する計測手段本体４４とを有する。 The measuring means 16 is a measuring means for measuring the concentration of H 2 O contained in the flowing gas flowing in the pipe line (flowed from the three-way valve 30), and flows the flowing gas through a predetermined pipe line and passes the laser beam. A measuring unit 42 for supplying the laser beam to the measuring unit 42 and calculating a measurement value (concentration) from the intensity of the received laser beam.

計測ユニット４２は、計測セル４５と、光ファイバ４６と、入光部４８と、受光部５０と、を有する。   The measurement unit 42 includes a measurement cell 45, an optical fiber 46, a light incident part 48, and a light receiving part 50.

計測セル４５は、基本的に主管５２と、流入管５４と、排出管５６とを有する。主管５２は、筒形状の部材であり、内部に流通ガスが流れる。主管５２の筒形状の一方の端部（上面）には窓５８が配置され、他方の端部（下面）には窓５９が配置されている。つまり、主管５２は、筒形状の上面と下面が、それぞれ窓５８、窓５９に塞がれた形状となっている。なお、窓５８、５９は、光を透過する部材、例えば、透明なガラス、樹脂等で構成されている。これにより、主管５２は、窓５８、５９が設けられている両端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。つまり、主管５２の外部から内部に光を入射させ、主管５２の内部から外部に光を射出させることができる。   The measurement cell 45 basically includes a main pipe 52, an inflow pipe 54, and a discharge pipe 56. The main pipe 52 is a cylindrical member, and the flow gas flows inside. A window 58 is disposed at one end (upper surface) of the cylindrical shape of the main pipe 52, and a window 59 is disposed at the other end (lower surface). In other words, the main pipe 52 has a cylindrical upper and lower surfaces closed by the window 58 and the window 59, respectively. The windows 58 and 59 are made of a light transmitting member, such as transparent glass or resin. Thereby, the main pipe 52 is in a state in which both ends where the windows 58 and 59 are provided are in a state where no air flows and light can pass therethrough. That is, light can be incident from the outside of the main tube 52 to the inside, and light can be emitted from the inside of the main tube 52 to the outside.

流入管５４は、一方の端部が三方弁３０に接続されており、他方の端部が、主管５２の側面（周面）の窓５８側に接続されている。排出管５６は、一方の端部が、主管５２の側面（周面）の窓５９側に接続され、他方の端部が、より下流側の配管（ポンプ３１が配置されている配管）と接続されている。計測セル４５は、三方弁３０を介して第１配管２２または第２配管２４から供給される流通ガスを流入管５４から主管５２に供給する。また、計測セル４５は、主管５２を流れた流通ガスを排出管５６から外部に排出する。   One end of the inflow pipe 54 is connected to the three-way valve 30, and the other end is connected to the window 58 side of the side surface (circumferential surface) of the main pipe 52. One end of the discharge pipe 56 is connected to the window 59 side of the side surface (circumferential surface) of the main pipe 52, and the other end is connected to a more downstream pipe (pipe on which the pump 31 is disposed). Has been. The measurement cell 45 supplies the flow gas supplied from the first pipe 22 or the second pipe 24 through the three-way valve 30 to the main pipe 52 from the inflow pipe 54. Further, the measurement cell 45 discharges the circulating gas flowing through the main pipe 52 from the discharge pipe 56 to the outside.

次に、光ファイバ４６は、計測手段本体４４から出力されるレーザ光を入光部４８に案内する。つまり、計測手段本体４４から出力されたレーザ光を入光部４８に入射させる。入光部４８は、窓５８に配置された光学系（ミラー、レンズ等）であり、光ファイバ４６により案内されたレーザ光を窓５８から主管５２の内部に入射させる。   Next, the optical fiber 46 guides the laser light output from the measuring means main body 44 to the light incident portion 48. That is, the laser light output from the measuring means main body 44 is incident on the light incident portion 48. The light incident portion 48 is an optical system (mirror, lens, etc.) disposed in the window 58 and makes the laser light guided by the optical fiber 46 enter the inside of the main tube 52 from the window 58.

受光部５０は、計測セル４５の主管５２の内部を通過し、窓５９から出力されたレーザ光を受光する受光部である。なお、受光部５０は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）等の光検出器を備え、光検出器によってレーザ光を受光し、その光の強度を検出する。受光部５０は、受光したレーザ光の強度を受光信号として、計測手段本体４４に送る。   The light receiving unit 50 is a light receiving unit that receives the laser light that passes through the main pipe 52 of the measurement cell 45 and is output from the window 59. The light receiving unit 50 includes, for example, a photo detector such as a photodiode (PD), receives the laser beam by the photo detector, and detects the intensity of the light. The light receiving unit 50 sends the intensity of the received laser light as a light reception signal to the measuring means main body 44.

次に、図１及び図２を用いて計測手段本体４４について説明する。ここで、図２は、図１に示すガス発熱量計測装置の計測手段本体の概略構成を示すブロック図である。計測手段本体４４は、発光部６２と、光源ドライバ６４と、算出部６６とを有する。   Next, the measuring means main body 44 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the measuring means main body of the gas calorific value measuring device shown in FIG. The measuring means body 44 includes a light emitting unit 62, a light source driver 64, and a calculating unit 66.

発光部６２は、Ｈ２Ｏが吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子と、Ｈ２Ｏが吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子と、ＣＯが吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子と、ＣＯ２が吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子と、ＣＨ４が吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子とを有する。発光素子としては、例えばレーザータイオード（ＬＤ）を用いることができる。発光部６２は、夫々の発光素子から発光させた光を光ファイバ４６に入射させる。 Emitting unit 62 includes a light emitting element for emitting a laser beam of near-infrared wavelength region H 2 O absorbs a light emitting element for emitting a laser beam of near-infrared wavelength region H 2 O absorbs, CO absorption A light emitting element that emits laser light in the near infrared wavelength region, a light emitting element that emits laser light in the near infrared wavelength region absorbed by CO 2 , and a laser beam in the near infrared wavelength region that CH 4 absorbs. A light emitting element that emits light. As the light emitting element, for example, a laser diode (LD) can be used. The light emitting unit 62 causes the light emitted from each light emitting element to enter the optical fiber 46.

光源ドライバ６４は、発光部６２の駆動を制御する機能を有し、発光部６２に供給する電流、電圧を調整することで、発光部６２から出力されるレーザ光の波長、強度を調整する。   The light source driver 64 has a function of controlling the driving of the light emitting unit 62 and adjusts the wavelength and intensity of the laser light output from the light emitting unit 62 by adjusting the current and voltage supplied to the light emitting unit 62.

算出部６６は、受光部５０で受光したそれぞれのレーザ光の強度の信号と、光源ドライバ６４を駆動させている条件とに基づいて、測定対象の物質のそれぞれの濃度を算出する。具体的には、算出部６６は、光源ドライバ６４を駆動させている条件に基づいて、発光部６２から出力され、主管５２に入射するレーザ光の強度を算出し、受光部５０で受光したレーザ光の強度と比較し、主管５２を流れる流通ガスに含まれる測定対象の物質のそれぞれの濃度、つまり、Ｈ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を算出する。 The calculation unit 66 calculates the concentration of each substance to be measured based on the intensity signal of each laser beam received by the light receiving unit 50 and the condition for driving the light source driver 64. Specifically, the calculation unit 66 calculates the intensity of the laser light output from the light emitting unit 62 and incident on the main tube 52 based on the conditions for driving the light source driver 64, and the laser received by the light receiving unit 50. Compared with the light intensity, the concentration of each substance to be measured contained in the flowing gas flowing through the main pipe 52, that is, the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 are calculated.

計測手段１６は、以上のような構成であり、発光部６２から出力された近赤外波長域のレーザ光は、光ファイバ４６から計測セル４５の所定経路、具体的には、窓５８、主管５２、窓５９を通過した後、受光部５０に到達する。このとき、計測セル４５内の流通ガス中に測定対象の物質が含まれていると、計測セル４５を通過するレーザ光が吸収される。そのため、レーザ光は、流通ガス中の測定対象の物質の濃度によって、受光部５０に到達するレーザ光の出力が変化する。受光部５０は、受光したレーザ光を受光信号に変換し、算出部６６に出力する。また、光源ドライバ６４は、発光部６２から出力したレーザ光の強度を算出部６６に出力する。算出部６６は、発光部６２から出力した光の強度と、受光信号から算出される強度とを比較し、その減少割合から計測セル４５内を流れる流通ガスの測定対象の物質の濃度を算出する。このように計測手段１６は、いわゆるＴＤＬＡＳ方式（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy：可変波長ダイオードレーザー分光法）を用い、出力したレーザ光の強度と、受光部５０で検出した受光信号とに基づいて主管５２内の所定位置、つまり、測定位置を通過する流通ガス中の測定対象の物質の濃度を、算出及び／または計測する。また、計測手段１６は、連続的に測定対象の物質の濃度を、算出及び／または計測することができる。   The measuring means 16 is configured as described above, and laser light in the near-infrared wavelength region output from the light emitting unit 62 is a predetermined path from the optical fiber 46 to the measuring cell 45, specifically, a window 58, a main tube. 52, after passing through the window 59, reaches the light receiving unit 50. At this time, if the gas to be measured is contained in the flowing gas in the measurement cell 45, the laser light passing through the measurement cell 45 is absorbed. For this reason, the output of the laser light reaching the light receiving unit 50 varies depending on the concentration of the substance to be measured in the flowing gas. The light receiving unit 50 converts the received laser light into a light reception signal and outputs it to the calculation unit 66. Further, the light source driver 64 outputs the intensity of the laser beam output from the light emitting unit 62 to the calculating unit 66. The calculation unit 66 compares the intensity of the light output from the light emitting unit 62 with the intensity calculated from the light reception signal, and calculates the concentration of the substance to be measured of the flowing gas flowing in the measurement cell 45 from the decrease rate. . In this way, the measuring means 16 uses a so-called TDLAS method (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), and based on the intensity of the output laser light and the received light signal detected by the light receiving unit 50. The concentration of the substance to be measured in the circulating gas passing through the predetermined position, that is, the measurement position is calculated and / or measured. Moreover, the measurement means 16 can calculate and / or measure the concentration of the substance to be measured continuously.

なお、本実施形態では、光ファイバ４６、入光部４８、受光部５０を１組設け、１つの受光部で４つのレーザ光を受光するようにしたが、本発明はこれに限定されない。計測手段１６は、光ファイバ４６、入光部４８、受光部５０を発光素子のそれぞれに対応して配置しても良い。つまり、本実施形態のように４つの物質の濃度を計測する場合は、発光部６２（の発光素子）と、光ファイバ４６と、入光部４８と、受光部５０とで構成される組を測定対象の物質に合わせて４組設けてもよい。   In the present embodiment, one set of the optical fiber 46, the light incident part 48, and the light receiving part 50 is provided and four laser beams are received by one light receiving part. However, the present invention is not limited to this. In the measuring means 16, the optical fiber 46, the light incident part 48, and the light receiving part 50 may be arranged corresponding to each of the light emitting elements. That is, when measuring the concentration of four substances as in the present embodiment, a set including a light emitting unit 62 (light emitting element thereof), an optical fiber 46, a light incident unit 48, and a light receiving unit 50 is formed. Four sets may be provided according to the substance to be measured.

ここで、流量計３６は、第１配管２２の変換手段１４よりも上流側に配置され、第１配管２２を流れる流通ガスの流量を計測する。流量計３６は、第１配管２２を流れる第１流通ガスのうち、変換手段１４（酸化触媒３９）を通過する前の流通ガス、つまり、水素が酸化される前の流通ガスの流量を計測する。また、流量計３８は、第１配管２２の変換手段１４よりも下流側に配置され、第１配管２２を流れる流通ガスの流量を計測する。流量計３８は、第１配管２２を流れる第１流通ガスのうち、変換手段１４（酸化触媒３９）を通過した流通ガス、つまり、水素が酸化された後の流通ガスの流量を計測する。流量計３６、３８は、計測した流量を制御手段１８に送る。   Here, the flow meter 36 is arranged on the upstream side of the conversion means 14 of the first pipe 22 and measures the flow rate of the flowing gas flowing through the first pipe 22. The flow meter 36 measures the flow rate of the flow gas before passing through the conversion means 14 (oxidation catalyst 39), that is, the flow gas before hydrogen is oxidized among the first flow gas flowing through the first pipe 22. . The flow meter 38 is disposed downstream of the conversion means 14 of the first pipe 22 and measures the flow rate of the flowing gas flowing through the first pipe 22. The flow meter 38 measures the flow rate of the flow gas that has passed through the conversion means 14 (oxidation catalyst 39), that is, the flow gas after hydrogen has been oxidized, among the first flow gas flowing through the first pipe 22. The flow meters 36 and 38 send the measured flow rate to the control means 18.

制御手段１８は、配管ユニット１２、変換手段１４、計測手段１６、流量計３６、３８の動作を制御する制御機能を有し、必要に応じて、各部の動作を制御する。具体的には、計測手段１６による計測条件（光源ドライバ６４の駆動条件、受光部５０の受光動作）、配管ユニット１２の三方弁３０の経路選択動作、開閉弁３２、３４の開閉動作を制御する。また、制御手段１８は、ガス発熱量算出部６８を有する。ガス発熱量算出部６８は、計測手段１６で計測した計測結果、及び、各部で設定、検出した条件、また、流量計３６、３８で計測した流量に基づいて、流通ガスの発熱量を算出及び／または計測する。   The control unit 18 has a control function for controlling the operations of the piping unit 12, the conversion unit 14, the measurement unit 16, and the flow meters 36 and 38, and controls the operation of each unit as necessary. Specifically, the measurement conditions (driving conditions of the light source driver 64, the light receiving operation of the light receiving unit 50), the path selection operation of the three-way valve 30 of the piping unit 12, and the opening / closing operations of the on / off valves 32 and 34 are controlled. . Further, the control means 18 has a gas heating value calculation unit 68. The gas calorific value calculation unit 68 calculates the calorific value of the circulation gas based on the measurement results measured by the measuring means 16, the conditions set and detected by each unit, and the flow rates measured by the flow meters 36 and 38. / Or measure.

次に、ガス発熱量計測装置１０の動作を説明する。ここで、図３は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するフロー図である。ガス発熱量計測装置１０の制御手段１８は、計測対象配管８に流通ガスが流れている状態で、測定が開始の指示が入力されると、ポンプ３１を駆動させ、計測対象配管８に流れている流通ガスをサンプリング配管２０から吸引する。なお、この時、開閉弁３２、３４は、開状態としておくことが好ましい。また、三方弁３０は、いずれの管路を連結させていてもよいが、計測ユニット４２と連結している配管と、第１配管２２とが接続している状態と、計測ユニット４２と連結している配管と第２配管２４が接続している状態とを、交互に切り替えることが好ましい。   Next, operation | movement of the gas calorific value measuring apparatus 10 is demonstrated. Here, FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the gas calorific value measuring device. The control means 18 of the gas calorific value measuring device 10 drives the pump 31 and flows to the measurement target pipe 8 when an instruction to start measurement is input in a state where the flowing gas is flowing into the measurement target pipe 8. The flowing gas is sucked from the sampling pipe 20. At this time, the on-off valves 32 and 34 are preferably left open. The three-way valve 30 may be connected to any pipe line, but is connected to the measurement unit 42 and the pipe connected to the measurement unit 42 and the first pipe 22. It is preferable to alternately switch the connected pipe and the state where the second pipe 24 is connected.

その後、配管ユニット１２内に流通ガスが流れている状態となり、流通ガスが配管ユニット１２内に充満したら、制御手段１８は、ステップＳ１２として、三方弁３０により第１配管２２と計測ユニット４２とを連結させ、第１配管２２を流れる流通ガス、つまり、変換手段１４を通過した流通ガス（水素を変換した流通ガス、以下「第１流通ガス」ともいう。）が計測ユニット４２に流れる状態とする。なおこのとき、開閉弁３２は、閉状態とし、第１配管２２を流れる流通ガスは、全量が計測ユニット４２に供給される状態とする。また、開閉弁３４は、開閉のいずれの状態でもよい。また、流量計３６、３８は、第１配管２２の測定位置を流れる第１流通ガスの流量を計測する。   After that, when the circulating gas is flowing into the piping unit 12 and the circulating gas is filled in the piping unit 12, the control means 18 uses the three-way valve 30 to connect the first piping 22 and the measuring unit 42 as step S12. The flow gas that is connected and flows through the first pipe 22, that is, the flow gas that has passed through the conversion means 14 (flow gas converted from hydrogen, hereinafter also referred to as “first flow gas”) flows into the measurement unit 42. . At this time, the on-off valve 32 is in a closed state, and the flow gas flowing through the first pipe 22 is in a state where the entire amount is supplied to the measurement unit 42. Moreover, the on-off valve 34 may be in any state of opening and closing. The flow meters 36 and 38 measure the flow rate of the first flow gas flowing through the measurement position of the first pipe 22.

制御手段１８は、第１流通ガスが計測セル４５を流れる状態としたら、ステップＳ１４として、計測手段１６により計測ユニット４２の計測セル４５の主管５２内を流れる第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度（以下「第１計測値」ともいう。）を計測する。これにより、変換手段１４により、第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を計測することができる。なお、第１流通ガスには、測定対象の水素が変換手段１４により変換（酸化）されたＨ２Ｏと、酸化前から含まれているＨ２Ｏ（共存ガス）とが含まれている。このため、第１計測値のＨ２Ｏの濃度は、測定対象の水素を酸化触媒３９で酸化したＨ２Ｏ（流通ガスに含まれる測定対象の水素に由来するＨ２Ｏ）と、酸化前から含まれているＨ２Ｏ（共存ガス）とを合計した濃度が計測される。 When the first circulation gas is in a state of flowing through the measurement cell 45, the control means 18 performs H 2 O contained in the first circulation gas flowing in the main pipe 52 of the measurement cell 45 of the measurement unit 42 by the measurement means 16 as step S 14. Concentration, CH 4 concentration, CO concentration, CO 2 concentration (hereinafter also referred to as “first measurement value”). Thereby, the conversion means 14 can measure the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 contained in the first flow gas. Note that the first flow gas includes H 2 O obtained by converting (oxidizing) hydrogen to be measured by the conversion means 14 and H 2 O (coexistence gas) contained before oxidation. Thus, H 2 O concentration in the first measurement value, the hydrogen of H 2 O oxidized in the oxidation catalyst 39 to be measured (H 2 O derived from hydrogen to be measured contained in the flowing gas), before oxidation The total concentration of H 2 O (coexisting gas) contained in the gas is measured.

制御手段１８は、第１流通ガスの濃度を計測したら、ステップＳ１６として、三方弁３０により第２配管２４と計測ユニット４２とを連結させ、第２配管２４を流れる流通ガス（水素を変換していない流通ガス、以下「第２流通ガス」ともいう。）が計測ユニット４２に流れる状態とする。なおこのとき、開閉弁３４は、閉状態とし、第２配管２４を流れる流通ガスは、全量が計測ユニット４２に供給される状態とする。また、開閉弁３２は、開閉のいずれの状態でもよい。   After measuring the concentration of the first flow gas, the control means 18 connects the second pipe 24 and the measurement unit 42 by the three-way valve 30 and connects the flow gas flowing through the second pipe 24 (converting hydrogen) as step S16. No flow gas (hereinafter also referred to as “second flow gas”) flows into the measurement unit 42. At this time, the on-off valve 34 is in a closed state, and the flow gas flowing through the second pipe 24 is in a state where the entire amount is supplied to the measurement unit 42. The on-off valve 32 may be in any state of opening and closing.

制御手段１８は、第２流通ガスが計測セル４５を流れる状態としたら、ステップＳ１８として、計測手段１６により計測ユニット４２の計測セル４５の主管５２内を流れる第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度（以下「第２計測値」ともいう。）を計測する。これにより、変換手段１４により、第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を計測することができる。なお、第２流通ガスには、酸化前から含まれているＨ２Ｏ（共存ガス）が含まれている。このため、第２計測値は、酸化前から含まれているＨ２Ｏ（共存ガス）の濃度が計測される。 When the second flowing gas is in a state of flowing through the measurement cell 45, the control unit 18, as step S < b > 18, includes H 2 O contained in the second flowing gas flowing in the main pipe 52 of the measurement cell 45 of the measurement unit 42 by the measuring unit 16. Concentration, CH 4 concentration, CO concentration, CO 2 concentration (hereinafter also referred to as “second measurement value”). Thereby, the conversion means 14 can measure the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 contained in the second circulation gas. The second circulating gas contains H 2 O (coexistence gas) that has been contained before oxidation. Therefore, the second measurement, the concentration of H 2 O contained before oxidation (coexisting gas) is measured.

制御手段１８は、第２流通ガスの各物質の濃度を計測したら、ステップＳ２０として、ガス発熱量算出部６８により、流通ガスの発熱量を算出する。具体的には、まず、ガス発熱量算出部６８は、ステップＳ１４で計測した第１計測値のＨ２Ｏの濃度と、ステップＳ１８で計測した第２計測値Ｈ２Ｏの濃度との差分により、流通ガスに含まれる水素の濃度を算出する。つまり、流通ガスに含まれる測定対象の水素に由来するＨ２Ｏと、共存ガスとを合計した濃度から、共存ガスの濃度を引くことで、流通ガスに含まれる水素に由来するＨ２Ｏの濃度を算出することができる。ガス発熱量算出部６８は、流通ガスに含まれる水素に由来するＨ２Ｏの濃度に基づいて、流通ガスに含まれる水素の濃度を計測する。さらに、制御手段１８は、流量計３６、３８等から供給される情報に基づいて、流通ガスに含まれる水素に由来するＨ２Ｏと流通ガスの流量の関係、また、水素から酸化物への反応の過程による各成分の増減を加味（補正）することで、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を算出することができる。 After measuring the concentration of each substance in the second flow gas, the control means 18 calculates the heat generation amount of the flow gas by the gas heat generation amount calculation unit 68 in step S20. Specifically, first, the gas calorific value calculation unit 68, the concentration of of H 2 O first measurement value measured in step S14, the difference between the second measured value of H 2 O concentration measured in step S18 The concentration of hydrogen contained in the circulation gas is calculated. That is, by subtracting the concentration of the coexisting gas from the total concentration of H 2 O derived from the measurement target hydrogen contained in the flow gas and the coexistence gas, the H 2 O derived from the hydrogen contained in the flow gas is subtracted. The concentration can be calculated. The gas heating value calculation unit 68 measures the concentration of hydrogen contained in the circulation gas based on the concentration of H 2 O derived from hydrogen contained in the circulation gas. Furthermore, the control means 18 determines the relationship between the flow rate of the H 2 O derived from hydrogen contained in the flow gas and the flow gas based on the information supplied from the flow meters 36, 38, etc. By adding (correcting) the increase / decrease of each component in the reaction process, the concentration of hydrogen to be measured contained in the flow gas can be calculated.

次に、ガス発熱量算出部６８は、第１計測値と第２計測値に基づいて、流通ガスに含まれるＣＨ４の濃度を計測する。なお、ＣＨ４は、変換手段１４を通過しても変化しないので、基本的には、第１計測値で算出したＣＨ４の濃度がＣＨ４の濃度となる。次に、ガス発熱量算出部６８は、第１計測値と第２計測値に基づいて、流通ガスに含まれるＣＯの濃度を計測する。なお、ＣＯの濃度は、基本的には、第１計測値で算出したＣＯの濃度がＣＯの濃度となる。 Next, the gas calorific value calculation unit 68 measures the concentration of CH 4 contained in the flow gas based on the first measurement value and the second measurement value. Incidentally, CH 4, since not changed on passing through the converting means 14, basically, the concentration of CH 4 calculated by the first measurement value is the concentration of CH 4. Next, the gas calorific value calculation unit 68 measures the concentration of CO contained in the circulation gas based on the first measurement value and the second measurement value. The CO concentration is basically the CO concentration calculated by the first measurement value.

その後、ガス発熱量算出部６８は、算出したＨ２の濃度と、算出したＣＯの濃度と、ＣＨ４の濃度とに基づいて、流通ガスに含まれる物質のうち、燃焼により発熱する成分を計測し、その計測結果に基づいて発熱量を算出する。ここで、流通ガスの発熱量は、流量×（Ｈ２濃度×３．０２６ｋｃａｌ／Ｌ＋ＣＯ濃度×３．０１８ｋｃａｌ／Ｌ＋ＣＨ４濃度×９，４６５ｋｃａｌ／Ｌ）で算出することができる。制御手段１８は、流通ガスの発熱量を算出したら、本処理を終了する。なお、制御手段１８は、上記処理を繰り返すことで、連続的に流通ガスの発熱量を計測するようにしてもよい。ここで、本実施形態では、ＣＯ２の濃度の計測結果を用いることなく、発熱量を計測することができる。なお、この場合もＣＯ２の濃度の計測結果を用いて、各物質の濃度を補正してもよい。 Thereafter, the gas calorific value calculation unit 68 measures a component that generates heat by combustion among substances contained in the circulation gas, based on the calculated H 2 concentration, the calculated CO concentration, and the CH 4 concentration. The calorific value is calculated based on the measurement result. Here, the calorific value of the circulation gas can be calculated by a flow rate × (H 2 concentration × 3.026 kcal / L + CO concentration × 3.018 kcal / L + CH 4 concentration × 9,465 kcal / L). When the control means 18 calculates the calorific value of the circulation gas, this process is terminated. The control means 18 may continuously measure the heat generation amount of the circulation gas by repeating the above process. Here, in this embodiment, the calorific value can be measured without using the measurement result of the CO 2 concentration. In this case as well, the concentration of each substance may be corrected using the measurement result of the CO 2 concentration.

ガス発熱量計測装置１０は、以上のように、測定対象の水素を変換手段１４により酸化した第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度を計測手段１６により計測し、さらに、測定対象の水素を酸化していない第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度を計測手段１６により計測し、差分をとることで、測定対象の水素の濃度を算出することができる。また、ＣＨ４（メタン）の濃度も計測することで、流通ガスに含まれる燃焼成分を計測することができ、その計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量を計測することができる。 As described above, the gas calorific value measurement device 10 measures the concentration of H 2 O contained in the first flow gas obtained by oxidizing the measurement target hydrogen by the conversion means 14 by the measurement means 16, and further measures the hydrogen to be measured. The concentration of hydrogen to be measured can be calculated by measuring the concentration of H 2 O contained in the second flow gas that is not oxidized by the measuring means 16 and taking the difference. Further, by measuring the concentration of CH 4 (methane), the combustion component contained in the circulation gas can be measured, and the calorific value of the circulation gas can be measured based on the measurement result.

また、ガス発熱量計測装置１０は、計測手段１６として、水素を変換したＨ２Ｏの吸収波長域の近赤外波長域のレーザ光を照射し、当該Ｈ２Ｏにより吸収される強度を検出することで、短時間で、かつ、高い精度で水素の濃度を計測することができる。また、水素に加え、各種燃焼成分の濃度も短時間で、かつ高い精度で計測することができる。このように、濃度各成分を高精度で計測できることで、流通ガスの発熱量を高い精度で計測することができる。 Moreover, the gas calorific value measuring device 10 irradiates a laser beam in the near-infrared wavelength region of the absorption wavelength region of H 2 O converted from hydrogen as the measuring means 16 and detects the intensity absorbed by the H 2 O. Thus, the hydrogen concentration can be measured in a short time and with high accuracy. In addition to hydrogen, the concentration of various combustion components can be measured in a short time and with high accuracy. As described above, since each concentration component can be measured with high accuracy, the calorific value of the circulation gas can be measured with high accuracy.

また、測定対象の水素を酸化し、酸化物として測定することで、近赤外波長域に吸収波長がない水素の濃度を、計測手段１６に示す半導体レーザ吸収分光法を用いて計測することが可能となる。また、本実施形態のように、測定対象の物質の近赤外域の波長の光を用いた計測ができることで、高精度での計測を行うことができる。   Further, the concentration of hydrogen having no absorption wavelength in the near-infrared wavelength region can be measured using the semiconductor laser absorption spectroscopy shown in the measuring means 16 by oxidizing the measurement target hydrogen and measuring it as an oxide. It becomes possible. In addition, as in the present embodiment, measurement using light having a wavelength in the near-infrared region of the substance to be measured can be performed with high accuracy.

さらに、近赤外波長域のレーザ光を用いる計測では、測定対象以外の成分が混在した状態であっても、測定対象の濃度を適切に測ることができる。つまり、測定対象以外の成分がノイズとなりにくくすることができる。これにより、フィルタや、除湿の工程をなくすまたは少なくすることができ、計測対象配管８から流通ガスを吸引してから、計測を行い、計測結果を算出するまでの時間を短時間にすることができる。つまり、計測の時間遅れを少なくすることができる。これにより、応答性を高くすることができる。   Furthermore, in measurement using laser light in the near-infrared wavelength region, the concentration of the measurement target can be measured appropriately even when components other than the measurement target are mixed. That is, it is possible to make it difficult for components other than the measurement target to become noise. Thereby, a filter and a dehumidification process can be eliminated or reduced, and the time from when the flow gas is sucked from the measurement target pipe 8 to when the measurement is performed and the measurement result is calculated can be shortened. it can. That is, the measurement time delay can be reduced. Thereby, responsiveness can be made high.

また、ガス発熱量計測装置１０は、変換手段１４の前後の流量を算出し、その流量の変化に基づいて、酸化反応によるマスバランスの変化、モル数の変化による影響を補正することで、流通ガスに発熱量をより適切に算出することができる。なお、水素濃度をより適切に補正できるため、本実施形態のように変換手段１４の前後での流量の変化を計測することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、補正を行わないようにしてもよい。また、第１計測値と第２計測値との関係から、流量の変化量を推定し、その推定値に基づいて補正するようにしてもよい。なお、上記実施形態では、流量に基づいて、濃度の補正、具体的にＨ２Ｏの濃度の補正、及びＨ２の濃度の補正を行ったが、ＣＨ４の濃度、計測値を用いて濃度を補正するようにしても良い。つまり変換手段１４の通過により、量が変化しないＣＨ４を用いることでも、濃度を補正することができる。 Further, the gas calorific value measuring device 10 calculates the flow rate before and after the conversion means 14, and corrects the influence of the change in mass balance due to the oxidation reaction and the change in the number of moles based on the change in the flow rate. The calorific value of the gas can be calculated more appropriately. Note that, since the hydrogen concentration can be corrected more appropriately, it is preferable to measure a change in the flow rate before and after the conversion unit 14 as in the present embodiment, but the present invention is not limited to this, and correction is not performed. It may be. Further, the amount of change in the flow rate may be estimated from the relationship between the first measurement value and the second measurement value, and correction may be performed based on the estimated value. In the above-described embodiment, the concentration correction, specifically the H 2 O concentration correction, and the H 2 concentration correction are performed based on the flow rate. However, the CH 4 concentration and the measured value are used to determine the concentration. May be corrected. That is, the density can also be corrected by using CH 4 whose amount does not change by passing through the conversion means 14.

また、ポンプ３１を設けることで、計測対象配管８を流れる流通ガスを適切にサンプリング配管２０から吸引することができる。なお、ポンプ３１は設けることが好ましいが、配管ユニット１２の構成や、計測対象配管８を流れる流通ガスの圧力等により、配管ユニット１２に一定流量以上の流通ガスが流れる場合は、ポンプ３１は設けなくてもよい。   Further, by providing the pump 31, the flow gas flowing through the measurement target pipe 8 can be appropriately sucked from the sampling pipe 20. Although the pump 31 is preferably provided, the pump 31 is provided when a flow gas of a certain flow rate or more flows through the pipe unit 12 due to the configuration of the pipe unit 12 or the pressure of the flow gas flowing through the measurement target pipe 8. It does not have to be.

なお、上記実施形態では、メタンの濃度と一酸化炭素の濃度と水素の濃度のみから、流通ガスの発熱量を計測したが、本発明はこれに限定されない。ガス発熱量計測装置１０は、Ｈ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測結果を用いて、メタン（ＣＨ４）以外の炭化水素の成分を計測し、その計測結果も用いて、流通ガスの発熱量を計測することが好ましい。ここで、流通ガスにＣＨ４以外の炭化水素が含まれている場合、メタン（ＣＨ４）以外の炭化水素は、変換手段１４により酸素（Ｏ２）と反応し、二酸化炭素と水に変換されている。なお、メタン（ＣＨ４）以外の炭化水素は、メタンよりも温度で反応（燃焼）させることができる。 In the above embodiment, the calorific value of the circulation gas is measured only from the methane concentration, the carbon monoxide concentration, and the hydrogen concentration, but the present invention is not limited to this. The gas calorific value measuring device 10 measures hydrocarbon components other than methane (CH 4 ) using the measurement results of the H 2 O concentration, CH 4 concentration, CO concentration, and CO 2 concentration, It is preferable to measure the calorific value of the circulation gas also using the measurement result. Here, when the distribution gas contains hydrocarbons other than CH 4 , hydrocarbons other than methane (CH 4 ) react with oxygen (O 2 ) by the conversion means 14 and are converted into carbon dioxide and water. ing. Note that hydrocarbons other than methane (CH 4 ) can be reacted (combusted) at a temperature higher than that of methane.

ここで、図４−１及び図４−２は、それぞれ変換手段による物質の変換動作を説明するためのグラフである。なお、図４−１は、ＣＨ４の温度と変換率（二酸化炭素と水になる割合）との関係を示すグラフであり、図４−２は、各種物質の温度と変換率との関係を示すグラフである。図４−１に示すように、メタンは、触媒温度が約２５０℃以上となることで、反応が開始する。これに対して、図４−２に示すように、水素は、５０℃以下で反応する。また、一酸化炭素や、メチルアルコールは、１００℃以下で反応し、エチレンも２００℃以下で反応する。これにより、第１流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度と、第２流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度との間での各物質の濃度の変化を対比することで、反応した炭化水素の割合も算出することができる。これにより、流通ガスの発熱量をメタン以外の炭化水素も加味して、算出することができ、より高い精度で流通ガスの発熱量を算出することができる。 Here, FIGS. 4A and 4B are graphs for explaining the substance conversion operation by the conversion unit. Fig. 4-1 is a graph showing the relationship between the temperature of CH 4 and the conversion rate (ratio of carbon dioxide and water), and Fig. 4-2 shows the relationship between the temperature of various substances and the conversion rate. It is a graph to show. As shown in FIG. 4A, the reaction of methane starts when the catalyst temperature is about 250 ° C. or higher. In contrast, as shown in FIG. 4B, hydrogen reacts at 50 ° C. or lower. Carbon monoxide and methyl alcohol react at 100 ° C. or lower, and ethylene also reacts at 200 ° C. or lower. Thus, the concentration of of H 2 O first flowing gas, the concentration of CH 4, the concentration of CO, and the concentration of CO 2, the concentration of of H 2 O second flowing gas, the concentration of CH 4, the concentration of CO, CO by comparing the change in concentration of each substance between the second concentration, it can also be calculated percentage of reacted hydrocarbon. As a result, the calorific value of the circulating gas can be calculated in consideration of hydrocarbons other than methane, and the calorific value of the circulating gas can be calculated with higher accuracy.

このため、温度調整部４０は、酸化触媒３９の雰囲気、つまり、流通ガスの反応領域における温度を１００℃以上２００℃以下とすることが好ましい。これにより、メタンを反応させずに、水素、一酸化炭素、炭化水素を反応させることができる。これにより、Ｈ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測結果を用いて、各燃焼成分の濃度を適切に計測することができ、流通ガスの発熱量を好適に算出することができる。ここで、流通ガスの発熱量は、流量×（Ｈ２濃度×３．０２６ｋｃａｌ／Ｌ＋ＣＯ濃度×３．０１８ｋｃａｌ／Ｌ＋ＣＨ４濃度×９，４６５ｋｃａｌ／Ｌ＋炭化水素の発熱量）で算出することができる。 For this reason, it is preferable that the temperature adjustment part 40 sets the temperature in the atmosphere of the oxidation catalyst 39, that is, the temperature in the reaction region of the flowing gas to 100 ° C. or more and 200 ° C. or less. Thereby, hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbon can be reacted without reacting methane. Accordingly, the concentration of each combustion component can be appropriately measured using the measurement results of the H 2 O concentration, the CH 4 concentration, the CO concentration, and the CO 2 concentration, and the calorific value of the circulation gas is suitable. Can be calculated. Here, the calorific value of the circulating gas can be calculated by a flow rate × (H 2 concentration × 3.026 kcal / L + CO concentration × 3.018 kcal / L + CH 4 concentration × 9,465 kcal / L + hydrocarbon calorific value).

なお、計測手段１６は、さらに、Ｏ２の濃度を計測することが好ましい。この場合、発光部は、Ｏ２が吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子を有し、計測セルに入射させた当該レーザ光を受光部で受光することで、第１流通ガス、第２流通ガスのそれぞれにおけるＯ２の濃度を計測することができる。また、上記と同様に流量計の検出結果等に基づいて、濃度を補正することができる。Ｈ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度に加え、Ｏ２の濃度を計測することで、第１流通ガスと第２流通ガスの間での、ＣとＨとＯのマスバランスの変化を計測することができる。これにより、炭化水素の構成をより高い精度で算出することができ、より高い精度で流通ガスの発熱量を算出することができる。 The measuring means 16 preferably further measures the O 2 concentration. In this case, the light emitting unit includes a light emitting element that emits laser light in the near-infrared wavelength region that is absorbed by O 2 , and the light receiving unit receives the laser light incident on the measurement cell, so that the first distribution is achieved. The concentration of O 2 in each of the gas and the second circulation gas can be measured. Further, the concentration can be corrected based on the detection result of the flow meter and the like as described above. By measuring the concentration of O 2 in addition to the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, the concentration of CO 2 , C and H between the first circulation gas and the second circulation gas Changes in the mass balance of O can be measured. Thereby, the structure of the hydrocarbon can be calculated with higher accuracy, and the calorific value of the circulation gas can be calculated with higher accuracy.

また、水素濃度も、第１計測値のＨ２Ｏの濃度と、第２計測値のＨ２Ｏの濃度との差分に加え、炭化水素の反応で生成されたＨ２Ｏの濃度も加味することが好ましい。つまり、第１計測値のＨ２Ｏの濃度と、第２計測値のＨ２Ｏの濃度との差分から、さらに、炭化水素の反応で生成されたＨ２Ｏの濃度を引いて（除いて）算出することが好ましい。これにより、水素の濃度をより正確に算出することができる。 In addition to the difference between the H 2 O concentration of the first measurement value and the H 2 O concentration of the second measurement value, the hydrogen concentration also takes into account the concentration of H 2 O generated by the hydrocarbon reaction. It is preferable. That is, the concentration of of H 2 O first measurement value, from the difference between the of H 2 O concentration in the second measurement value, further pulling the concentration of H 2 O produced by the reaction of hydrocarbons (except for ) It is preferable to calculate. Thereby, the concentration of hydrogen can be calculated more accurately.

ここで、ガス発熱量計測装置は、上記実施形態に限定されず、種々の実施形態とすることができる。以下、図５から図１６を用いて、他の実施形態について説明する。   Here, the gas calorific value measuring device is not limited to the above embodiment, and can be various embodiments. Hereinafter, other embodiments will be described with reference to FIGS. 5 to 16.

［実施形態２］
図５は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。図５に示すガス発熱量計測装置１００は、配管ユニット１１２と、変換手段１４と、計測手段１１６と、制御手段１１８と、流量計３６、３８とを有する。ここで、ガス発熱量計測装置１００は、計測ユニットが２つ設けられており、第１配管１２２、第２配管１２４のそれぞれに計測ユニットが配置されている。なお、変換手段１４、流量計３６、３８とは、図１に示す変換手段１４、流量計３６、３８と同様の構成であるので、説明を省略する。また、本実施形態では、ポンプ３１を設けない構成としたが、設けてもよい。なお、ポンプ３１は、下記の実施形態のいずれにもおいても同様である。また、下記の実施形態では、制御手段と制御対象との接続を示す点線を一部省略しているが、各部と接続している。 [Embodiment 2]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. The gas calorific value measuring device 100 shown in FIG. 5 includes a piping unit 112, a conversion unit 14, a measuring unit 116, a control unit 118, and flow meters 36 and 38. Here, the gas calorific value measurement device 100 is provided with two measurement units, and the measurement units are arranged in the first pipe 122 and the second pipe 124, respectively. The conversion means 14 and the flow meters 36 and 38 have the same configuration as the conversion means 14 and the flow meters 36 and 38 shown in FIG. In the present embodiment, the pump 31 is not provided, but may be provided. The pump 31 is the same in any of the following embodiments. Moreover, in the following embodiment, although the dotted line which shows the connection of a control means and a control object is partially omitted, it is connected with each part.

配管ユニット１１２は、サンプリング配管２０と、第１配管１２２と、第２配管１２４と、を有する。サンプリング配管２０は、配管ユニット１２の各部と同様の構成なので、説明は省略する。   The piping unit 112 includes a sampling piping 20, a first piping 122, and a second piping 124. Since the sampling pipe 20 has the same configuration as each part of the pipe unit 12, the description thereof is omitted.

第１配管１２２は、一方の端部がサンプリング配管２０と接続され、他方の端部が計測手段１１６の第１計測ユニット１３０と接続されている。また、第１配管１２２には、管路内に後述する変換手段１４が配置されている。また、第１配管１２２の変換手段１４が配置されている領域は、他の領域よりも管路の径が大きくなっている。   The first pipe 122 has one end connected to the sampling pipe 20 and the other end connected to the first measurement unit 130 of the measuring means 116. Moreover, the conversion means 14 mentioned later is arrange | positioned in the 1st piping 122 in the pipe line. Moreover, the area | region where the conversion means 14 of the 1st piping 122 is arrange | positioned has the diameter of the pipe line larger than another area | region.

第２配管１２４は、基本的に第１配管１２２と並列に形成された配管であり、一方の端部がサンプリング配管２０と接続され、他方の端部が計測手段１１６の第２計測ユニット１３２と接続されている。また、第２配管１２４には、管路内に後述する変換手段１４が配置されていない。このように、配管ユニット１１２は、第１配管１２２の他方の端部と第２配管１２４の他方の端部とを接続する三方弁が設けられておらず、別々の計測ユニットに接続されている。   The second pipe 124 is basically a pipe formed in parallel with the first pipe 122, one end is connected to the sampling pipe 20, and the other end is connected to the second measurement unit 132 of the measuring means 116. It is connected. Further, the second piping 124 is not provided with a conversion means 14 to be described later in the pipeline. Thus, the piping unit 112 is not provided with a three-way valve that connects the other end of the first piping 122 and the other end of the second piping 124, and is connected to separate measurement units. .

計測手段１１６は、第１計測ユニット１３０と、第２計測ユニット１３２と、計測手段本体１３４、１３６とを有する。第１計測ユニット１３０は、第１配管１２２の他方の端部に接続されており、第１配管１２２を流れた流通ガス、つまり、変換手段１４を通過した流通ガス（第１流通ガス）が供給される。なお、第１計測ユニット１３０の各部の構成は、上述した計測ユニット４２と同様であるので、詳細な説明は省略する。   The measuring unit 116 includes a first measuring unit 130, a second measuring unit 132, and measuring unit main bodies 134 and 136. The first measurement unit 130 is connected to the other end of the first pipe 122 and supplied with a flow gas flowing through the first pipe 122, that is, a flow gas (first flow gas) that has passed through the conversion means 14. Is done. In addition, since the structure of each part of the 1st measurement unit 130 is the same as that of the measurement unit 42 mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.

第２計測ユニット１３２は、第２配管１２４の他方の端部に接続されており、第２配管１２４を流れた流通ガス、つまり、変換手段１４を通過していない流通ガス（第２流通ガス）が供給される。なお、第２計測ユニット１３２の各部の構成も、上述した計測ユニット４２と同様であるので、詳細な説明は省略する。   The second measurement unit 132 is connected to the other end of the second pipe 124, and the flow gas flowing through the second pipe 124, that is, the flow gas not passing through the conversion means 14 (second flow gas). Is supplied. In addition, since the structure of each part of the 2nd measurement unit 132 is the same as that of the measurement unit 42 mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.

計測手段本体１３４は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、第１計測ユニット１３０にレーザ光を出力し、第１計測ユニット１３０から受光信号を受光する。また、計測手段本体１３６は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、第２計測ユニット１３２にレーザ光を出力し、第２計測ユニット１３２から受光信号を受光する。   The measurement means main body 134 has basically the same configuration as the measurement means main body 44, outputs laser light to the first measurement unit 130, and receives a light reception signal from the first measurement unit 130. The measuring means main body 136 has basically the same configuration as the measuring means main body 44, outputs a laser beam to the second measuring unit 132, and receives a light reception signal from the second measuring unit 132.

計測手段本体１３４は、第１計測ユニット１３０に出力したレーザ光の強度、第１計測ユニット１３０から送られる受光信号に基づいて、第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を計測する。また、計測手段本体１３６は、第２計測ユニット１３２に出力したレーザ光の強度、第２計測ユニット１３２から送られる受光信号に基づいて、第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を計測する。計測手段本体１３４、１３６は、それぞれ計測結果を制御手段１１８に送る。 Based on the intensity of the laser beam output to the first measurement unit 130 and the received light signal sent from the first measurement unit 130, the measurement means main body 134 has a concentration of H 2 O and a concentration of CH 4 contained in the first flow gas. , CO concentration and CO 2 concentration are measured. Further, the measuring means main body 136 determines the concentration of H 2 O contained in the second flow gas, CH 4 based on the intensity of the laser beam output to the second measuring unit 132 and the received light signal sent from the second measuring unit 132. Concentration, CO concentration, and CO 2 concentration are measured. The measuring means main bodies 134 and 136 send the measurement results to the control means 118, respectively.

制御手段１１８は、制御手段１８と同様に、配管ユニット１１２、変換手段１４、計測手段１１６の各部の動作を制御する。また、制御手段１１８は、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段１１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスに発熱量を計測（算出）する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。   The control means 118 controls the operation of each part of the piping unit 112, the conversion means 14, and the measurement means 116, similarly to the control means 18. Further, the control means 118 has a gas heat generation amount calculation unit 68, and the gas heat generation amount calculation unit 68 measures (calculates) the heat generation amount of the circulation gas based on the measurement result sent from the measurement unit 116. The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above.

ガス発熱量計測装置１００は、以上のような構成により、流通ガスの発熱量を計測することができる。また、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に、計測手段として、いわゆるＴＤＬＡＳ方式の計測手段を用い、かつ、水素を酸化した酸化物の濃度（Ｈ２Ｏ）を計測手段による計測対象とすることで、上述と同様の効果を得ることができる。 The gas calorific value measuring device 100 can measure the calorific value of the circulation gas with the above configuration. Similarly to the gas calorific value measuring apparatus 10 described above, a so-called TDLAS type measuring means is used as the measuring means, and the concentration (H 2 O) of oxide obtained by oxidizing hydrogen is measured by the measuring means. Thus, the same effect as described above can be obtained.

ガス発熱量計測装置１００は、第１計測ユニット１３０、第２計測ユニット１３２の２つの計測ユニットを設けることで、第１流通ガスと第２流通ガスとを別々に計測することができる。これにより、第１流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度（Ｈ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度等）と、第２流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度とを同時に計測することができる。これにより、流路の切り替えが必要なくなり、流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度をより連続的に計測することができる。これにより、流通ガスの発熱量も連続的に計測することができる。また、流路を切り替えることなく、計測ができるため、計測の応答性もより高くすることができる。 The gas calorific value measurement device 100 can measure the first flow gas and the second flow gas separately by providing two measurement units, the first measurement unit 130 and the second measurement unit 132. As a result, the concentration of the substance to be measured (concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, the concentration of CO 2 , etc.) contained in the first circulation gas and the measurement object contained in the second circulation gas The substance concentration can be measured simultaneously. Thereby, it becomes unnecessary to switch the flow path, and the concentration of the substance to be measured contained in the circulation gas can be measured more continuously. Thereby, the calorific value of circulation gas can also be measured continuously. Moreover, since measurement can be performed without switching the flow path, the responsiveness of measurement can be further increased.

なお、ガス発熱量計測装置１００も、ガス発熱量計測装置１０と同様に、測定する対象のガスを増加させたり、減少させたり、算出方法を変更したりすることで、種々の効果を得ることができる。また、ガス発熱量計測装置１００も、上述と同様にして、流量計３６と、流量計３８との計測結果に基づいて、水素の濃度等を補正するようにしても良い。なお、ガス発熱量計測装置１０と同様に、測定する対象のガスを増加させたり、減少させたり、算出方法を変更したりすることで、種々の効果を得ることができる点は、下記の実施形態も同様である。   In addition, the gas calorific value measurement device 100 also obtains various effects by increasing or decreasing the gas to be measured or changing the calculation method, similarly to the gas calorific value measurement device 10. Can do. The gas calorific value measuring device 100 may also correct the hydrogen concentration and the like based on the measurement results of the flow meter 36 and the flow meter 38 in the same manner as described above. Similar to the gas calorific value measurement device 10, various effects can be obtained by increasing or decreasing the gas to be measured or changing the calculation method. The form is also the same.

［実施形態３］
図６は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。図６に示すガス発熱量計測装置２００は、配管ユニット２１２と、変換手段１４と、計測手段２１６と、制御手段２１８と、流量計２２４、２２６を有する。ここで、ガス発熱量計測装置２００は、配管ユニットが１本の配管で設けられており、計測ユニットが２つ設けられている。なお、変換手段１４は、図１に示す変換手段１４と同様の構成であるので、説明を省略する。 [Embodiment 3]
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. The gas calorific value measuring device 200 shown in FIG. 6 includes a piping unit 212, conversion means 14, measuring means 216, control means 218, and flow meters 224 and 226. Here, in the gas calorific value measuring device 200, the piping unit is provided by one piping, and two measuring units are provided. The conversion unit 14 has the same configuration as the conversion unit 14 shown in FIG.

配管ユニット２１２は、サンプリング配管２２０と、配管２２２と、流量計２２４とを有する。サンプリング配管２２０は、計測対象配管８と接続し、計測対象配管８を流れる流通ガスの一部を捕集する配管であり、一方の端部が計測対象配管８の内部に配置されており、他方の端部が計測手段２１６の上流側計測ユニット２３０と連結されている。   The piping unit 212 includes a sampling piping 220, a piping 222, and a flow meter 224. The sampling pipe 220 is a pipe that is connected to the measurement target pipe 8 and collects a part of the circulating gas flowing through the measurement target pipe 8, and has one end disposed inside the measurement target pipe 8 and the other side. Is connected to the upstream measuring unit 230 of the measuring means 216.

配管２２２は、一方の端部が上流側計測ユニット２３０と接続され、他方の端部が計測手段２１６の下流側計測ユニット２３２と接続されている。また、配管２２２には、管路内に後述する変換手段１４が配置されている。また、配管２２２の変換手段１４が配置されている領域は、他の領域よりも管路の径が大きくなっている。   One end of the pipe 222 is connected to the upstream measurement unit 230, and the other end is connected to the downstream measurement unit 232 of the measurement unit 216. The piping 222 is provided with a conversion means 14 to be described later in the pipeline. Moreover, the area | region where the conversion means 14 of the piping 222 is arrange | positioned has the diameter of the pipe line larger than another area | region.

計測手段２１６は、上流側計測ユニット２３０と、下流側計測ユニット２３２と、計測手段本体２３４、２３６とを有する。上流側計測ユニット２３０は、上流側の端部が、サンプリング配管２２０の他方の端部と連結され、下流側の端部が、配管２２２の一方の端部（上流側の端部）とに連結されており、サンプリング配管２２０を流れ、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）が供給される。なお、上流側計測ユニット２３０は、上述した計測ユニット４２と同様であるので、詳細な説明は省略する。   The measurement means 216 includes an upstream measurement unit 230, a downstream measurement unit 232, and measurement means main bodies 234 and 236. The upstream measurement unit 230 has an upstream end connected to the other end of the sampling pipe 220 and a downstream end connected to one end (upstream end) of the pipe 222. The flow gas (second flow gas) before flowing through the sampling pipe 220 and passing through the conversion means 14 is supplied. The upstream measurement unit 230 is the same as the measurement unit 42 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

下流側計測ユニット２３２は、上流側の端部が、配管２２２の一方の端部（下流側の端部）と連結され、下流側の端部が、さらに下流側の配管（排気配管等）とに連結されており、配管２２２を流れ、変換手段１４を通過した流通ガス（第１流通ガス）が供給される。なお、下流側計測ユニット２３２も、上述した計測ユニット４２と同様であるので、詳細な説明は省略する。   The downstream measurement unit 232 has an upstream end connected to one end (downstream end) of the pipe 222, and a downstream end connected to a further downstream pipe (exhaust pipe or the like). The flow gas (first flow gas) that has flowed through the pipe 222 and passed through the conversion means 14 is supplied. The downstream measurement unit 232 is also the same as the measurement unit 42 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

計測手段本体２３４は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、上流側計測ユニット２３０にレーザ光を出力し、上流側計測ユニット２３０から受光信号を受光する。また、計測手段本体２３６は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、下流側計測ユニット２３２にレーザ光を出力し、下流側計測ユニット２３２から受光信号を受光する。   The measuring means main body 234 basically has the same configuration as the measuring means main body 44, outputs a laser beam to the upstream measuring unit 230, and receives a light reception signal from the upstream measuring unit 230. The measuring means body 236 basically has the same configuration as the measuring means body 44, outputs a laser beam to the downstream measuring unit 232, and receives a light reception signal from the downstream measuring unit 232.

計測手段本体２３６は、下流側計測ユニット２３２に出力したレーザ光の強度、下流側計測ユニット２３２から送られる受光信号に基づいて、第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度を計測する。また、計測手段本体２３４は、上流側計測ユニット２３０に出力したレーザ光の強度、上流側計測ユニット２３０から送られる受光信号に基づいて、第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度を計測する。計測手段本体２３４、２３６は、計測結果を制御手段２１８に送る。 The measuring means main body 236 measures the concentration of H 2 O contained in the first flow gas based on the intensity of the laser beam output to the downstream measuring unit 232 and the received light signal sent from the downstream measuring unit 232. Further, the measuring means main body 234 measures the concentration of H 2 O contained in the second flow gas based on the intensity of the laser beam output to the upstream measuring unit 230 and the received light signal sent from the upstream measuring unit 230. . The measuring means main bodies 234 and 236 send the measurement results to the control means 218.

また、流量計２２４は、サンプリング配管２２０の経路上に配置され、サンプリング配管２２０を流れる流通ガスの流量、つまり、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）の流量を計測する。また、流量計２２６は、配管２２２の変換手段１４と、下流側計測ユニット２３２との間に配置され、変換手段１４を通過した後の流通ガス（第１流通ガス）の流量を計測する。   The flow meter 224 is arranged on the path of the sampling pipe 220 and measures the flow rate of the flow gas flowing through the sampling pipe 220, that is, the flow rate of the flow gas (second flow gas) before passing through the conversion means 14. . The flow meter 226 is disposed between the conversion unit 14 of the pipe 222 and the downstream measurement unit 232, and measures the flow rate of the flow gas (first flow gas) after passing through the conversion unit 14.

制御手段２１８は、制御手段１８と同様に、配管ユニット２１２、変換手段１４、計測手段２１６の各部の動作を制御する。また、制御手段２１８は、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段２１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測（算出）し、流通ガスの発熱量を計測する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。   The control unit 218 controls the operation of each part of the piping unit 212, the conversion unit 14, and the measurement unit 216, similarly to the control unit 18. Further, the control means 218 has a gas heating value calculation unit 68, and the gas heating value calculation unit 68 measures the concentration of hydrogen to be measured contained in the circulation gas based on the measurement result sent from the measurement means 216. (Calculate) and measure the calorific value of the circulating gas. The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above.

ガス発熱量計測装置２００は、以上のような構成により、酸化触媒３９が配置されている領域よりも上流側と、下流側のそれぞれに計測ユニットを設けることでも、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測することができる。また、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に、計測手段として、いわゆるＴＤＬＡＳ方式の計測手段を用い、かつ、測定対象の水素を酸化した酸化物を用いることで、上述と同様の効果を得ることができる。   The gas calorific value measuring device 200 has the above-described configuration, and the measurement unit included in the circulation gas can be provided by providing measurement units on the upstream side and the downstream side of the region where the oxidation catalyst 39 is disposed. The concentration of hydrogen can be measured. Similar to the gas calorific value measuring apparatus 10 described above, the so-called TDLAS type measuring means is used as the measuring means, and the same effect as described above is obtained by using an oxide obtained by oxidizing the hydrogen to be measured. be able to.

ガス発熱量計測装置２００は、酸化触媒が配置されている領域よりも上流側と、下流側のそれぞれに計測ユニット２３０、２３２の２つの計測ユニットを設けることで、流通ガスを案内する配管を２つに分離することなく、第１流通ガスと第２流通ガスとを別々に計測することができる。また、この場合も、第１流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度と、第２流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度とを同時に計測することができる。これにより、流路の切り替えが必要なくなり、流通ガスの発熱量をより連続的に計測することができる。また、流路を切り替えることなく、計測ができるため、計測の応答性もより高くすることができる。また、計測対象のガスを同じ流通ガスとすることができる。つまり、上流側計測ユニット２３０で計測した流通ガスを酸化させた後、下流側計測ユニット２３２で計測することができる。また、流量計２２４と流量計２２６により、変換手段１４の通過前の流通ガス（第２流通ガス）と、変換手段１４の通過後の流通ガス（第１流通ガス）とのモル数のバランスの変化を検出することができる。これにより、算出したモル数から流通ガスの水素の濃度の算出値等を補正することができ、より正確な発熱量を計測することができる。   The gas calorific value measuring device 200 is provided with two measuring units 230 and 232 on the upstream side and the downstream side of the region where the oxidation catalyst is arranged, so that two pipes for guiding the circulation gas are provided. The first circulation gas and the second circulation gas can be measured separately without separating them into one. Also in this case, the concentration of the substance to be measured contained in the first circulation gas and the concentration of the substance to be measured contained in the second circulation gas can be measured simultaneously. Thereby, it becomes unnecessary to switch the flow path, and the calorific value of the circulation gas can be measured more continuously. Moreover, since measurement can be performed without switching the flow path, the responsiveness of measurement can be further increased. Further, the gas to be measured can be the same circulating gas. That is, the downstream measurement unit 232 can measure the flow gas measured by the upstream measurement unit 230 after being oxidized. Further, the flow meter 224 and the flow meter 226 are used to balance the number of moles of the circulation gas (second circulation gas) before passing through the conversion means 14 and the circulation gas (first circulation gas) after passing through the conversion means 14. Changes can be detected. Thereby, the calculated value of the concentration of hydrogen in the flow gas can be corrected from the calculated number of moles, and a more accurate calorific value can be measured.

［実施形態４］
図７は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。図７に示すガス発熱量計測装置３００は、配管ユニット３１２と、変換手段１４と、計測手段３１６と、制御手段３１８と、流量計３２２、３２４と、を有する。ここで、ガス発熱量計測装置３００は、配管ユニット３１２の構成と、計測ユニットの配置位置、構成を除いて、他の構成はガス発熱量計測装置２００と同様の構成である。また、変換手段１４は、図１に示す変換手段１４と同様の構成であるので、説明を省略する。 [Embodiment 4]
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 7 includes a piping unit 312, a conversion unit 14, a measurement unit 316, a control unit 318, and flow meters 322 and 324. Here, the gas calorific value measuring device 300 is the same as the gas calorific value measuring device 200 except for the configuration of the piping unit 312 and the arrangement position and configuration of the measuring unit. Moreover, since the conversion means 14 is the structure similar to the conversion means 14 shown in FIG. 1, description is abbreviate | omitted.

配管ユニット３１２は、サンプリング配管３２０と、流量計３２２とを有する。サンプリング配管３２０は、計測対象配管と接続し、計測対象配管８を流れる流通ガスの一部を捕集する配管であり、一方の端部が計測対象配管の内部に配置されており、他方の端部が下流の配管（排気配管）と連結されている。また、サンプリング配管３２０の経路上には、サンプリング配管３２０を流れる流通ガスの流量を計測する流量計３２２が配置されている。また、サンプリング配管３２０には、管路内に変換手段１４が配置されている。また、サンプリング配管３２０の変換手段１４が配置されている領域は、他の領域よりも管路の径が大きくなっている。つまり、本実施形態の配管ユニットは、１本の配管で構成されている。   The piping unit 312 has a sampling piping 320 and a flow meter 322. The sampling pipe 320 is a pipe that is connected to the measurement target pipe and collects a part of the circulating gas flowing through the measurement target pipe 8, and has one end arranged inside the measurement target pipe and the other end. The portion is connected to a downstream pipe (exhaust pipe). A flow meter 322 for measuring the flow rate of the flowing gas flowing through the sampling pipe 320 is disposed on the path of the sampling pipe 320. In the sampling pipe 320, the conversion means 14 is disposed in the pipe line. Moreover, the area | region where the conversion means 14 of the sampling piping 320 is arrange | positioned has the diameter of the pipe line larger than another area | region. That is, the piping unit of the present embodiment is composed of a single pipe.

計測手段３１６は、上流側計測ユニット３３０と、下流側計測ユニット３３２と、計測手段本体３３４、３３６とを有する。上流側計測ユニット３３０は、サンプリング配管３２０の変換手段１４の配置位置よりも上流側に設けられており、サンプリング配管３２０を流れ、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）の測定対象の物質の濃度を計測する。なお、上流側計測ユニット３３０は、測定光であるレーザ光をサンプリング配管３２０内に入射させ、サンプリング配管３２０を通過したレーザ光を受光することで、ガス濃度を計測する。   The measurement means 316 includes an upstream measurement unit 330, a downstream measurement unit 332, and measurement means main bodies 334 and 336. The upstream measurement unit 330 is provided on the upstream side of the arrangement position of the conversion means 14 of the sampling pipe 320, and flows through the sampling pipe 320 and passes through the conversion means 14 (second flow gas) before passing through the conversion means 14. Measure the concentration of the substance to be measured. The upstream measurement unit 330 measures the gas concentration by causing the laser light, which is measurement light, to enter the sampling pipe 320 and receiving the laser light that has passed through the sampling pipe 320.

上流側計測ユニット３３０は、入射管３４２ａと、出射管３４４ａと、窓３４６ａ、３４８ａと、光ファイバ３５０ａと、入光部３５２ａと、受光部３５４ａを有する。   The upstream measurement unit 330 includes an incident tube 342a, an output tube 344a, windows 346a and 348a, an optical fiber 350a, a light incident portion 352a, and a light receiving portion 354a.

入射管３４２ａは、管状部材であり、一方の端部がサンプリング配管３２０に連結されている。また、サンプリング配管３２０は、入射管３４２ａとの連結部が、入射管３４２ａの開口（端部の開口）と略同一形状の開口となっている。つまり、入射管３４２ａは、サンプリング配管３２０と、空気の流通が可能な状態で連結されている。また、入射管３４２ａの他方の端部には、窓３４６ａが設けられており、窓３４６ａにより封止されている。なお、窓３４６ａは、光を透過する部材、例えば、透明なガラス、樹脂等で構成されている。これにより、入射管３４２ａは、窓３４６ａが設けられている端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。   The incident tube 342a is a tubular member, and one end thereof is connected to the sampling pipe 320. Further, in the sampling pipe 320, the connection portion with the incident tube 342a is an opening having substantially the same shape as the opening (end opening) of the incident tube 342a. That is, the incident tube 342a is connected to the sampling pipe 320 in a state where air can flow. A window 346a is provided at the other end of the incident tube 342a and is sealed by the window 346a. The window 346a is made of a light transmitting member such as transparent glass or resin. As a result, the incident tube 342a is in a state in which the end portion where the window 346a is provided is in a state in which no air flows and light can pass therethrough.

入射管３４２ａは、図７に示すように、窓３４６ａ側の端部の開口（つまり、窓３４６ａにより塞がれている開口）の面積と、サンプリング配管３２０側の端部（つまり、サンプリング配管３２０と連結している部分の開口）の面積とが実質的に同一の円筒形状である。なお、入射管３４２ａの形状は円筒形状に限定されず、空気及び光を通過させる筒型の形状であればよく、種々の形状とすることができる。例えば、断面が四角、多角形、楕円、非対称曲面となる形状としてもよい。また筒形状の断面の形状、径が位置によって変化する形状でもよい。   As shown in FIG. 7, the incident tube 342a has an area of an opening at the end of the window 346a (that is, an opening closed by the window 346a) and an end of the sampling pipe 320 (that is, the sampling pipe 320). And the area of the opening of the portion connected to the cylindrical shape is substantially the same. Note that the shape of the incident tube 342a is not limited to a cylindrical shape, and may be any cylindrical shape as long as it allows air and light to pass therethrough. For example, the cross section may be a square, a polygon, an ellipse, or an asymmetric curved surface. Moreover, the shape of the cross section of a cylindrical shape and the shape where a diameter changes with positions may be sufficient.

出射管３４４ａは、入射管３４２ａと略同一形状の管状部材であり、一方の端部がサンプリング配管３２０に連結され、出射管３４４ａの他方の端部には、窓３４８ａが設けられている。出射管３４４ａも、サンプリング配管３２０と空気が流通可能な状態で、窓３４８ａが設けられている端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。また、出射管３４４ａは、中心軸が入射管３４２ａの中心軸と略同一となる位置に配置されている。つまり、入射管３４２ａと出射管３４４ａとは、サンプリング配管３２０の対向する位置に配置されている。   The exit tube 344a is a tubular member having substantially the same shape as the entrance tube 342a. One end of the exit tube 344a is connected to the sampling pipe 320, and a window 348a is provided at the other end of the exit tube 344a. The exit tube 344a is also in a state where air can flow through the sampling pipe 320, and an end portion where the window 348a is provided is in a state where air does not flow and light can pass therethrough. In addition, the exit tube 344a is disposed at a position where the central axis is substantially the same as the central axis of the incident tube 342a. That is, the entrance tube 342a and the exit tube 344a are disposed at positions where the sampling tube 320 is opposed to each other.

また、出射管３４４ａも、窓３４８ａ側の端部の開口（つまり、窓３４８ａにより塞がれている開口）の面積と、サンプリング配管３２０側の端部（つまり、サンプリング配管３２０と連結している部分の開口）の面積とが実質的に同一の円筒形状である。なお、出射管３４４ａも形状は円筒形状に限定されず、空気及び光を通過させる筒型の形状であればよく、種々の形状とすることができる。例えば、断面が四角、多角形、楕円、非対称曲面となる形状としてもよい。また筒形状の断面の形状、径が位置によって変化する形状でもよい。   The exit tube 344a is also connected to the area of the opening at the end on the window 348a side (that is, the opening closed by the window 348a) and the end on the sampling pipe 320 side (that is, the sampling pipe 320). The area of the partial opening) is substantially the same cylindrical shape. Note that the shape of the emission tube 344a is not limited to a cylindrical shape, and may be any shape as long as it has a cylindrical shape that allows air and light to pass therethrough. For example, the cross section may be a square, a polygon, an ellipse, or an asymmetric curved surface. Moreover, the shape of the cross section of a cylindrical shape and the shape where a diameter changes with positions may be sufficient.

次に、光ファイバ３５０ａは、計測手段本体３３４から出力されるレーザ光を入光部３５２ａに案内する。つまり、計測手段本体３３４から出力されたレーザ光を入光部３５２ａに入射させる。入光部３５２ａは、窓３４６ａに配置された光学系（ミラー、レンズ等）であり、光ファイバ３５０ａにより案内されたレーザ光を窓３４６ａから入射管３４２ａの内部に入射させる。入射管３４２ａに入射したレーザ光は、入射管３４２ａからサンプリング配管３２０を通過して、出射管３４４ａに到達する。   Next, the optical fiber 350a guides the laser beam output from the measuring means main body 334 to the light incident portion 352a. That is, the laser beam output from the measuring means main body 334 is incident on the light incident portion 352a. The light incident part 352a is an optical system (mirror, lens, etc.) disposed in the window 346a, and makes the laser light guided by the optical fiber 350a enter the inside of the incident tube 342a from the window 346a. The laser light incident on the incident tube 342a passes through the sampling pipe 320 from the incident tube 342a and reaches the output tube 344a.

受光部３５４ａは、サンプリング配管３２０の内部を通過し、窓３４８ａから出力されたレーザ光を受光する受光部である。受光部３５４ａは、受光したレーザ光の強度を受光信号として、計測手段本体３３４に送る。   The light receiving unit 354a is a light receiving unit that receives the laser light that passes through the sampling pipe 320 and is output from the window 348a. The light receiving unit 354a sends the intensity of the received laser light as a light reception signal to the measuring means main body 334.

上流側計測ユニット３３０は、計測手段本体３３４から光ファイバ３５０ａに供給されるレーザ光を、入光部３５２ａ、窓３４６ａ、入射管３４２ａ、サンプリング配管３２０、出射管３４４ａ、窓３４８ａを通過して、受光部３５４ａに入射する。これにより、上流側計測ユニット３３０は、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）が流れている領域を通過させたレーザ光の出力を検出することができる。これにより、上流側計測ユニット３３０は、上流側計測ユニット２３０と同様に、第２計測値を計測することができる。   The upstream side measurement unit 330 passes the laser light supplied from the measurement means main body 334 to the optical fiber 350a through the light incident part 352a, the window 346a, the incident pipe 342a, the sampling pipe 320, the output pipe 344a, and the window 348a. It enters the light receiving part 354a. Thereby, the upstream measurement unit 330 can detect the output of the laser beam that has passed through the region where the flow gas (second flow gas) before passing through the conversion means 14 flows. Thereby, the upstream side measurement unit 330 can measure the second measurement value in the same manner as the upstream side measurement unit 230.

下流側計測ユニット３３２は、サンプリング配管３２０の変換手段１４の配置位置よりも下流側に設けられており、サンプリング配管３２０を流れ、変換手段１４を通過した後の流通ガス（第１流通ガス）のＨ２Ｏの濃度を計測する。なお、下流側計測ユニット３３２も、測定光であるレーザ光をサンプリング配管３２０内に入射させ、サンプリング配管３２０を通過したレーザ光を受光することで、ガス濃度を計測する。下流側計測ユニット３３２は、入射管３４２ｂと、出射管３４４ｂと、窓３４６ｂ、３４８ｂと、光ファイバ３５０ｂと、入光部３５２ｂと、受光部３５４ｂを有する。なお、下流側計測ユニット３３２は、計測ユニットの配置位置を除いて、基本的構成は、上流側計測ユニット２３２と同様であるので説明を省略する。 The downstream side measurement unit 332 is provided on the downstream side of the arrangement position of the conversion means 14 of the sampling pipe 320, and flows through the sampling pipe 320 and passes through the conversion means 14 (first flow gas). The concentration of H 2 O is measured. The downstream measurement unit 332 also measures the gas concentration by causing the laser light, which is measurement light, to enter the sampling pipe 320 and receiving the laser light that has passed through the sampling pipe 320. The downstream measurement unit 332 includes an incident tube 342b, an emission tube 344b, windows 346b and 348b, an optical fiber 350b, a light incident portion 352b, and a light receiving portion 354b. The downstream measurement unit 332 is the same as the upstream measurement unit 232 except for the arrangement position of the measurement unit, and a description thereof will be omitted.

下流側計測ユニット３３２は、計測手段本体３３４から光ファイバ３５０ｂに供給されるレーザ光を、入射部３５２ｂ、窓３４６ｂ、入射管３４２ｂ、サンプリング配管３２０、出射管３４４ｂ、窓３４８ｂを通過して、受光部３５４ｂに入射する。これにより、下流側計測ユニット３３２は、変換手段１４を通過した流通ガス（第１流通ガス）が流れている領域を通過させたレーザ光の出力を検出することができる。これにより、上流側計測ユニット３３０は、下流側計測ユニット２３２と同様に、第１計測値を計測することができる。   The downstream measurement unit 332 receives the laser light supplied from the measurement means main body 334 to the optical fiber 350b through the incident portion 352b, the window 346b, the incident tube 342b, the sampling pipe 320, the emission pipe 344b, and the window 348b. Incident on the portion 354b. As a result, the downstream measurement unit 332 can detect the output of the laser beam that has passed through the region where the flow gas (first flow gas) that has passed through the conversion means 14 flows. As a result, the upstream measurement unit 330 can measure the first measurement value in the same manner as the downstream measurement unit 232.

計測手段本体３３４は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、上流側計測ユニット３３０にレーザ光を出力し、上流側計測ユニット３３０から受光信号を受光する。また、計測手段本体３３６は、基本的に計測手段本体４４と同様の構成であり、下流側計測ユニット３３２にレーザ光を出力し、下流側計測ユニット３３２から受光信号を受光する。   The measuring means main body 334 basically has the same configuration as the measuring means main body 44, outputs a laser beam to the upstream measuring unit 330, and receives a light reception signal from the upstream measuring unit 330. The measuring means main body 336 basically has the same configuration as the measuring means main body 44, outputs a laser beam to the downstream measuring unit 332, and receives a light reception signal from the downstream measuring unit 332.

計測手段本体３３６は、下流側計測ユニット３３２に出力したレーザ光の強度、下流側計測ユニット３３２から送られる受光信号に基づいて、第１流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度を計測する。また、計測手段本体３３４は、上流側計測ユニット３３０に出力したレーザ光の強度、上流側計測ユニット３３０から送られる受光信号に基づいて、第２流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度を計測する。計測手段本体３３４、３３６は、計測結果を制御手段３１８に送る。   The measuring means main body 336 measures the concentration of the substance to be measured contained in the first flow gas based on the intensity of the laser beam output to the downstream measuring unit 332 and the light reception signal sent from the downstream measuring unit 332. Further, the measuring means main body 334 measures the concentration of the substance to be measured included in the second circulation gas based on the intensity of the laser beam output to the upstream measuring unit 330 and the light reception signal sent from the upstream measuring unit 330. To do. The measuring means main bodies 334 and 336 send the measurement results to the control means 318.

また、流量計３２２は、サンプリング配管３２０の経路上において、上流側計測ユニット３３０と変換手段１４との間に配置され、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）の流量を計測する。また、流量計３２４は、サンプリング配管３２０の経路上において変換手段１４と下流側計測ユニット３３２との間に配置され、変換手段１４を通過した後の流通ガス（第１流通ガス）の流量を計測する。流量計３３２と流量計３３４は、流量の計測結果を制御手段３１８に送る。   Further, the flow meter 322 is disposed between the upstream measurement unit 330 and the conversion means 14 on the path of the sampling pipe 320, and the flow rate of the flow gas (second flow gas) before passing through the conversion means 14 is measured. measure. The flow meter 324 is disposed between the conversion unit 14 and the downstream measurement unit 332 on the path of the sampling pipe 320, and measures the flow rate of the flow gas (first flow gas) after passing through the conversion unit 14. To do. The flow meter 332 and the flow meter 334 send the flow rate measurement result to the control means 318.

制御手段３１８は、制御手段１８と同様に、配管ユニット３１２、変換手段１４、計測手段３１６、流量計３２２、３２４の各部の動作を制御する。また、制御手段３１８は、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段３１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量を計測（算出）する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。   Similar to the control means 18, the control means 318 controls the operation of each part of the piping unit 312, the conversion means 14, the measurement means 316, and the flow meters 322 and 324. The control unit 318 includes a gas heat generation amount calculation unit 68, and the gas heat generation amount calculation unit 68 measures (calculates) the heat generation amount of the flow gas based on the measurement result sent from the measurement unit 316. The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above.

ガス発熱量計測装置３００は、以上のような構成により、変換手段１４（酸化触媒３９）が配置されている領域よりも上流側と、下流側のそれぞれに計測ユニットを設けることでも、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測することができる。また、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に、計測手段として、いわゆるＴＤＬＡＳ方式の計測手段を用い、かつ、流通ガス中のＨ２Ｏの濃度を計測手段により計測することで、上述と同様の効果を得ることができる。また、ガス発熱量計測装置３００も、流量計３２２、３２４での計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量の算出値を補正することができ、より高い精度で算出することができる。 The gas calorific value measuring device 300 can be used as a circulating gas by providing measuring units on the upstream side and the downstream side of the region where the conversion means 14 (oxidation catalyst 39) is arranged. The concentration of hydrogen to be measured can be measured. Similarly to the gas calorific value measuring apparatus 10 described above, a so-called TDLAS type measuring means is used as the measuring means, and the concentration of H 2 O in the circulating gas is measured by the measuring means, as described above. The effect of can be obtained. Further, the gas calorific value measurement device 300 can also correct the calculated value of the calorific value of the flow gas based on the measurement results of the flow meters 322 and 324, and can calculate with higher accuracy.

また、ガス発熱量計測装置３００も、酸化触媒３９が配置されている領域よりも上流側と、下流側のそれぞれに計測ユニット３３０、３３２の２つの計測ユニットを設けることで、流通ガスを案内する配管を２つに分離することなく、第１流通ガスと第２流通ガスとを別々に計測することができる。また、この場合も、第１流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度と、第２流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度とを同時に計測することができる。これにより、流路の切り替えが必要なくなり、流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度をより連続的に計測することができる。これにより、連続的に流通ガスの発熱量を計測することができる。また、流路を切り替えることなく、計測ができるため、計測の応答性もより高くすることができる。また、計測対象のガスを同じ流通ガスとすることができる。つまり、上流側計測ユニット３３０で計測した流通ガスを所定の物質に変換（酸化）させた後、下流側計測ユニット３３２で計測することができる。   In addition, the gas calorific value measurement device 300 also guides the circulation gas by providing two measurement units 330 and 332 on the upstream side and the downstream side of the region where the oxidation catalyst 39 is disposed. The first circulation gas and the second circulation gas can be separately measured without separating the pipe into two. Also in this case, the concentration of the substance to be measured contained in the first circulation gas and the concentration of the substance to be measured contained in the second circulation gas can be measured simultaneously. Thereby, it becomes unnecessary to switch the flow path, and the concentration of the substance to be measured contained in the circulation gas can be measured more continuously. Thereby, the emitted-heat amount of distribution | circulation gas can be measured continuously. Moreover, since measurement can be performed without switching the flow path, the responsiveness of measurement can be further increased. Further, the gas to be measured can be the same circulating gas. That is, after the flow gas measured by the upstream measurement unit 330 is converted (oxidized) into a predetermined substance, it can be measured by the downstream measurement unit 332.

さらに、ガス発熱量計測装置３００は、サンプリング配管３２０を流れる流通ガスを直接計測することができる。これにより、計測セルを設けることなく、サンプリング配管３２０に開口を形成するのみで設置することができる。また、上記実施形態では、サンプリング配管３２０に設けた場合として説明したが、これに限定されず、計測対象配管に直接接地することもできる。計測対象配管に直接設ける場合でも、専用の計測セルが必要ないため、計測対象配管を流れる流通ガスの流量、流速を変化させずに、計測することができる。   Furthermore, the gas calorific value measuring device 300 can directly measure the flow gas flowing through the sampling pipe 320. Thereby, it can install only by forming opening in the sampling piping 320, without providing a measurement cell. Moreover, although the said embodiment demonstrated as the case where it provided in the sampling piping 320, it is not limited to this, It can also be earth | grounded directly to measurement object piping. Even when the measurement target pipe is directly provided, since a dedicated measurement cell is not required, measurement can be performed without changing the flow rate and flow velocity of the flowing gas flowing through the measurement target pipe.

また、上記実施形態では、入射管と出射管を同軸上に設けたがこれには限定されない。例えば、サンプリング配管内に光学ミラーを設け、入射管の窓から入射されたレーザ光を測定セル内の光学ミラーで多重反射させた後、出射管の窓に到達させるようにしてもよい。このようにレーザ光を多重反射させることで、サンプリング配管内のより多くの領域を通過させることができる。これにより、サンプリング配管内を流れる流通ガスの濃度の分布（流通ガスの流量や密度のばらつき、流通ガス内の濃度分布のばらつき）の影響を小さくすることができ、正確に濃度を検出することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the incident tube and the output tube were provided coaxially, it is not limited to this. For example, an optical mirror may be provided in the sampling pipe, and the laser beam incident from the window of the incident tube may be multiple-reflected by the optical mirror in the measurement cell and then reach the window of the emission tube. In this manner, multiple reflections of the laser light can pass through more regions in the sampling pipe. As a result, the influence of the distribution of the distribution gas concentration flowing in the sampling pipe (variation in flow rate and density of the distribution gas, variation in concentration distribution in the distribution gas) can be reduced, and the concentration can be accurately detected. it can.

また、上記実施形態では、入射管と出射管をサンプリング配管に直接設けたが、サンプリング配管と同径の管に、入射管と出射管を設置し、その管をサンプリング配管の一部にはめ込むようにしても良い。つまり、サンプリング配管の一部を切断し、その切断部に入射管と出射管を設置した管をはめ込むようにしてもよい。   In the above embodiment, the incident tube and the output tube are directly provided in the sampling pipe. However, the incident tube and the output tube are installed in a tube having the same diameter as that of the sampling pipe, and the tube is inserted into a part of the sampling pipe. Anyway. That is, a part of the sampling pipe may be cut, and a pipe provided with an incident pipe and an outgoing pipe may be fitted into the cut portion.

［実施形態５］
図８は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。ここで、ガス発熱量計測装置４００は、酸化剤供給手段４５０が設けられている点を除いて、他の構成は、基本的にガス発熱量計測装置２００と同様である。そこで、ガス発熱量計測装置２００と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、ガス発熱量計測装置４００に特有の点について説明する。ここで、図８に示すガス発熱量計測装置４００は、配管ユニット２１２と、変換手段１４と、計測手段２１６と、流量計２２４、２２６と、制御手段４１８と、酸化剤供給手段４５０とを有する。配管ユニット２１２と、変換手段１４と、計測手段２１６と、流量計２２４、２２６とは、図６に示すガス発熱量計測装置２００の各手段と同様の構成であるので、説明を省略する。 [Embodiment 5]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. Here, the gas calorific value measuring device 400 is basically the same as the gas calorific value measuring device 200 except for the point that the oxidant supply means 450 is provided. Therefore, the same components as those of the gas calorific value measuring device 200 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and points unique to the gas calorific value measuring device 400 will be described. Here, the gas calorific value measurement device 400 shown in FIG. 8 includes a piping unit 212, a conversion unit 14, a measurement unit 216, flow meters 224 and 226, a control unit 418, and an oxidant supply unit 450. . The piping unit 212, the conversion unit 14, the measurement unit 216, and the flow meters 224 and 226 have the same configuration as each unit of the gas calorific value measurement device 200 shown in FIG.

酸化剤供給手段４５０は、流通ガスの流れ方向において、配管２２２の計測ユニット２３０よりも下流側で、かつ、変換手段１４よりも上流側に配置されている。つまり、酸化剤供給手段４５０は、濃度の計測が終了し、酸化処理（水素と酸素を反応させ、Ｈ２Ｏにする処理）が行われる前の流通ガス（第２流通ガス）が流れている配管に接続されている。酸化剤供給手段４５０は、配管４５２と、酸化剤供給装置４５４と、流量計４５６とを有する。配管４５２は、一方の端部が、配管２２２の変換手段１４よりも上流側に接続されており、他方の端部が、酸化剤供給装置４５４と接続されている。酸化剤供給装置４５４は、配管４５２を介して配管２２２に酸化剤（Ｏ２、Ｏ３等）を投入する装置である。酸化剤供給装置４５４は、酸化剤を貯留する貯留機構や、貯留している酸化剤を配管４５２に投入する投入機構を有する。なお、投入機構としては、酸化剤を空気搬送する機構、例えば、ファン（送風機）を用いることができる。流量計４５６は、配管４５２を流れる空気の流量を計測する計測器であり、酸化剤供給装置４５４から配管２２２に投入される空気の量を計測し、計測結果を制御手段４１８に送る。 The oxidant supply unit 450 is disposed downstream of the measurement unit 230 of the pipe 222 and upstream of the conversion unit 14 in the flow direction of the circulating gas. That is, in the oxidant supply means 450, the measurement of the concentration is finished, and the flow gas (second flow gas) before the oxidation process (the process of reacting hydrogen and oxygen to make H 2 O) is performed. Connected to piping. The oxidant supply unit 450 includes a pipe 452, an oxidant supply device 454, and a flow meter 456. One end of the pipe 452 is connected to the upstream side of the conversion means 14 of the pipe 222, and the other end is connected to the oxidant supply device 454. The oxidant supply device 454 is a device that inputs oxidant (O 2 , O 3, etc.) to the pipe 222 through the pipe 452. The oxidant supply device 454 has a storage mechanism that stores the oxidant and a charging mechanism that inputs the stored oxidant to the pipe 452. In addition, as an injection | throwing-in mechanism, the mechanism in which an oxidizing agent is conveyed by air, for example, a fan (blower) can be used. The flow meter 456 is a measuring instrument that measures the flow rate of air flowing through the pipe 452, measures the amount of air that is input from the oxidizer supply device 454 to the pipe 222, and sends the measurement result to the control means 418.

制御手段４１８は、配管ユニット２１２、変換手段１４、計測手段２１６と、流量計２２４、２２６の各部の動作を制御する。また、制御手段４１８は、制御手段１８と同様に、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段２１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスに含まれる測定対象の物質の濃度を計測（算出）し、流通ガスの発熱量を計測する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。さらに、制御手段４１８は、酸化剤供給手段４５０から配管２２２に投入する酸化剤の量を制御する。   The control unit 418 controls the operation of each part of the piping unit 212, the conversion unit 14, the measurement unit 216, and the flow meters 224 and 226. The control means 418 also has a gas heating value calculation unit 68, similar to the control means 18, and the gas heating value calculation unit 68 uses the measurement result sent from the measurement means 216 to measure the distribution gas. Measure (calculate) the concentration of the target substance and measure the calorific value of the circulating gas. The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above. Further, the control means 418 controls the amount of oxidant that is introduced from the oxidant supply means 450 into the pipe 222.

ガス発熱量計測装置４００は、以上のような構成により、変換手段１４（酸化触媒３９）が配置されている領域よりも上流側と、下流側のそれぞれに計測ユニットを設けることでも、流通ガスの発熱量を計測することができる。また、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に、計測手段として、いわゆるＴＤＬＡＳ方式の計測手段を用い、かつ、測定対象の水素を酸化した酸化物とすることで、上述と同様の効果を得ることができる。   The gas calorific value measuring device 400 has the above-described configuration, and even if the measurement unit is provided on each of the upstream side and the downstream side of the region where the conversion means 14 (oxidation catalyst 39) is disposed, The calorific value can be measured. Similar to the gas calorific value measuring apparatus 10 described above, the so-called TDLAS type measuring means is used as the measuring means, and an oxide obtained by oxidizing the hydrogen to be measured provides the same effects as described above. be able to.

また、ガス発熱量計測装置４００は、変換手段１４の上流側で流通ガスに、水素等を酸化する（酸化反応する）酸化剤を投入することで、好適に水素を酸化物にすることができる。これにより、下流側計測ユニット２３２を通過する流通ガスに測定対象の水素の残存量をより少なくすることができ、測定対象の水素の濃度をより高い精度で算出することができ、流通ガスの発熱量を高い精度で算出することができる。また、流通ガス中に酸素が少ない場合も、酸化剤を投入することで、適切に反応を促進することができる。また、酸化剤を投入することで、メタン以外の炭化水素も好適に二酸化炭素と水に変換することができる。また、配管２２２に供給される酸化剤の流量を流量計４５６により検出できる。これにより、モル数の変化や、モル数バランスの変化、流量の変化を補正することができる。   Further, the gas calorific value measuring device 400 can suitably convert hydrogen into an oxide by introducing an oxidizing agent that oxidizes hydrogen (oxidation reaction) into the flow gas upstream of the conversion means 14. . As a result, the remaining amount of hydrogen to be measured in the flowing gas passing through the downstream measurement unit 232 can be reduced, the concentration of hydrogen to be measured can be calculated with higher accuracy, and the heat generated from the flowing gas The quantity can be calculated with high accuracy. In addition, even when oxygen is low in the flow gas, the reaction can be appropriately promoted by introducing an oxidizing agent. In addition, by introducing an oxidant, hydrocarbons other than methane can also be suitably converted into carbon dioxide and water. In addition, the flow rate of the oxidant supplied to the pipe 222 can be detected by the flow meter 456. Thereby, the change of the number of moles, the change of the number of moles balance, and the change of the flow rate can be corrected.

［実施形態６］
図９は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。図９に示すガス発熱量計測装置５００は、配管ユニット５１２と、変換手段１４と、計測手段５１６と、制御手段５１８と、流量計５２２、５２４と、酸化剤供給手段５５０とを有する。 [Embodiment 6]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. The gas calorific value measuring device 500 shown in FIG. 9 includes a piping unit 512, a conversion unit 14, a measurement unit 516, a control unit 518, flow meters 522 and 524, and an oxidant supply unit 550.

なお、本実施形態では、変換手段１４の酸化触媒として、測定対象のガス酸化物を選択的に吸蔵し、酸化剤との反応を促進させて酸化物とする吸蔵型酸化触媒（ＳＣＲ触媒）を用いることが好ましい。つまり、酸化剤が供給されることで、水素がＨ２Ｏになる反応を促進する触媒を用いることが好ましい。吸蔵型酸化触媒は、水素を飽和するまで吸蔵する。また、吸蔵型酸化触媒は、酸化剤が供給されると吸着させている水素と酸化剤との反応を促進させ、反応され酸化物として生成されるＨ２Ｏを流通ガスとともに下流側に流す。以下、実施形態６では、触媒として吸蔵型酸化触媒を用いた場合として説明する。 In the present embodiment, a storage type oxidation catalyst (SCR catalyst) that selectively stores a gas oxide to be measured and promotes a reaction with an oxidant to form an oxide as an oxidation catalyst of the conversion means 14. It is preferable to use it. That is, it is preferable to use a catalyst that promotes a reaction in which hydrogen becomes H 2 O by supplying an oxidizing agent. The storage-type oxidation catalyst stores hydrogen until it is saturated. Further, when the oxidant is supplied, the storage-type oxidation catalyst promotes the reaction between the adsorbed hydrogen and the oxidant, and causes H 2 O that is reacted and generated as an oxide to flow downstream along with the flow gas. Hereinafter, Embodiment 6 demonstrates as a case where a storage type oxidation catalyst is used as a catalyst.

配管ユニット５１２は、サンプリング配管５２０と、流量計５２２とを有する。サンプリング配管５２０は、計測対象配管８と接続し、計測対象配管８を流れる流通ガスの一部を捕集する配管であり、一方の端部が計測対象配管８の内部に配置されており、他方の端部が計測手段５１６の計測ユニット５３２と連結されている。また、サンプリング配管５２０には、管路内に変換手段１４が配置されている。また、サンプリング配５２０の変換手段１４が配置されている領域は、他の領域よりも管路の径が大きくなっている。つまり、本実施形態の配管ユニットは、１本の配管で構成されている。   The piping unit 512 includes a sampling piping 520 and a flow meter 522. The sampling pipe 520 is a pipe that is connected to the measurement target pipe 8 and collects a part of the circulating gas flowing through the measurement target pipe 8, and has one end disposed inside the measurement target pipe 8 and the other side. Is connected to the measuring unit 532 of the measuring means 516. In the sampling pipe 520, the conversion means 14 is disposed in the pipe. In the region where the conversion means 14 of the sampling arrangement 520 is arranged, the diameter of the pipe line is larger than the other regions. That is, the piping unit of the present embodiment is composed of a single pipe.

計測手段５１６は、計測ユニット５３２と、計測手段本体５３４とを有する。計測ユニット５３２は、上流側の端部が、サンプリング配管５２０の一方の端部（下流側の端部）と連結され、下流側の端部が、さらに下流側の配管（排気配管等）とに連結されている。計測ユニット５３２は、変換手段１４を通過した流通ガスが供給される。   The measuring unit 516 includes a measuring unit 532 and a measuring unit main body 534. The measurement unit 532 has an upstream end connected to one end (downstream end) of the sampling pipe 520 and a downstream end connected to a further downstream pipe (exhaust pipe or the like). It is connected. The measurement unit 532 is supplied with the circulating gas that has passed through the conversion means 14.

計測手段本体５３４は、計測ユニット５３２にレーザ光を出力し、計測ユニット５３２から受光信号を受光して、測定対象の物質の濃度を計測するものであり、基本的に計測手段本体４４と同様の構成である。   The measuring means main body 534 outputs laser light to the measuring unit 532, receives a light reception signal from the measuring unit 532, and measures the concentration of the substance to be measured, and is basically the same as the measuring means main body 44. It is a configuration.

酸化剤供給手段５５０は、流通ガスの流れ方向において、サンプリング配管５２０の変換手段１４よりも上流側に配置されている。つまり、酸化剤供給手段５５０は、変換手段１４に到達する前の流通ガスが流れている配管に接続されている。   The oxidant supply means 550 is disposed upstream of the conversion means 14 in the sampling pipe 520 in the flow direction of the circulating gas. That is, the oxidant supply unit 550 is connected to a pipe through which the circulating gas before reaching the conversion unit 14 flows.

酸化剤供給手段５５０は、配管５５２と、酸化剤供給装置５５４と、開閉弁５５６と、流量計５５８とを有する。配管５５２は、一方の端部が、サンプリング配管５２０の変換手段１４よりも上流側に接続されており、他方の端部が、酸化剤供給装置５５４と接続されている。酸化剤供給装置５５４は、配管５５２を介してサンプリング配管５２０に酸化剤を投入する装置である。酸化剤供給装置５５４は、酸化剤を貯留する貯留機構や、貯留している酸化剤を配管５５２に投入する投入機構を有する。なお、投入機構としては、酸化剤を空気搬送する機構、例えば、ファン（送風機）を用いることができる。開閉弁５５６は、酸化剤供給装置５５４から供給された酸化剤をサンプリング配管５２０に供給する状態と、供給しない状態とを切り替える弁である。開閉弁５５６は、制御手段５１８により開閉が制御される。流量計５５８は、配管５５２を流れる空気の流量を計測する計測器であり、酸化剤供給装置５５４からサンプリング配管５２０に投入される空気の量を計測し、計測結果を制御手段５１８に送る。   The oxidant supply unit 550 includes a pipe 552, an oxidant supply device 554, an on-off valve 556, and a flow meter 558. One end of the pipe 552 is connected to the upstream side of the conversion means 14 of the sampling pipe 520, and the other end is connected to the oxidant supply device 554. The oxidant supply device 554 is a device that inputs an oxidant to the sampling pipe 520 via the pipe 552. The oxidant supply device 554 has a storage mechanism that stores the oxidant and a charging mechanism that inputs the stored oxidant to the pipe 552. In addition, as an injection | throwing-in mechanism, the mechanism in which an oxidizing agent is conveyed by air, for example, a fan (blower) can be used. The on-off valve 556 is a valve that switches between a state where the oxidant supplied from the oxidant supply device 554 is supplied to the sampling pipe 520 and a state where it is not supplied. The opening / closing valve 556 is controlled to be opened / closed by the control means 518. The flow meter 558 is a measuring instrument that measures the flow rate of air flowing through the pipe 552, measures the amount of air that is input from the oxidizer supply device 554 to the sampling pipe 520, and sends the measurement result to the control means 518.

また、流量計５２２は、サンプリング配管５２０の経路上において、変換手段１４及び酸化剤供給手段５５０よりも上流側に配置され、変換手段１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）の流量を計測する。また、流量計５２４は、サンプリング配管５２０の経路上において変換手段１４と計測ユニット５３２との間に配置され、変換手段１４を通過した後の流通ガス（第１流通ガス）の流量を計測する。流量計５２２と流量計５２４は、流量の計測結果を制御手段５１８に送る。   Further, the flow meter 522 is disposed on the upstream side of the conversion unit 14 and the oxidant supply unit 550 on the path of the sampling pipe 520, and the flow rate of the flow gas (second flow gas) before passing through the conversion unit 14. Measure. The flow meter 524 is disposed between the conversion unit 14 and the measurement unit 532 on the path of the sampling pipe 520, and measures the flow rate of the flow gas (first flow gas) after passing through the conversion unit 14. The flow meter 522 and the flow meter 524 send the flow rate measurement result to the control means 518.

制御手段５１８は、制御手段１８と同様に、配管ユニット５１２、変換手段１４、計測手段５１６、流量計５２２、５２４の各部の動作を制御する。また、制御手段５１８は、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段５１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量を計測（算出）する。また、制御手段５１８は、酸化剤供給手段５５０の開閉弁５５６の開閉を制御することで、変換手段１４に酸化剤を供給し、変換手段１４で酸化剤と測定対象の水素とを反応させ、水素を酸化させる（Ｈ２Ｏにする）第１の状態と、変換手段１４に酸化剤を供給せず、変換手段１４で水素を吸蔵させ、水素を変換手段１４に溜める第２の状態とを切り替える。 Similar to the control means 18, the control means 518 controls the operation of each part of the piping unit 512, the conversion means 14, the measurement means 516, and the flow meters 522 and 524. Further, the control means 518 has a gas heat generation amount calculation unit 68, and the gas heat generation amount calculation unit 68 measures (calculates) the heat generation amount of the flow gas based on the measurement result sent from the measurement means 516. Further, the control unit 518 controls the opening / closing of the on-off valve 556 of the oxidant supply unit 550 to supply the oxidant to the conversion unit 14, and the conversion unit 14 causes the oxidant to react with the hydrogen to be measured, A first state in which hydrogen is oxidized (set to H 2 O) and a second state in which hydrogen is stored in the conversion means 14 by storing the hydrogen in the conversion means 14 without supplying an oxidizing agent to the conversion means 14 Switch.

以下、図１０−１及び図１０−２を用いて具体的に説明する。ここで、図１０−１及び図１０−２は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するための説明図である。また、図１０−１及び図１０−２は、横軸をともに時間ｔとし、図１０−１は、縦軸を開閉信号、図１０−２は、縦軸をＨ２Ｏ濃度とした。また、図１０−１は、開信号を１、閉信号を０とした。また、図１０−２のＨ２Ｏ濃度は、変換手段１４の下流側のＨ２Ｏ濃度である。 This will be specifically described below with reference to FIGS. 10-1 and 10-2. Here, FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams for explaining the operation of the gas calorific value measurement device. 10-1 and 10-2, the horizontal axis is time t, FIG. 10-1 is the open / close signal on the vertical axis, and FIG. 10-2 is the H 2 O concentration on the vertical axis. In FIG. 10A, the open signal is 1 and the close signal is 0. Also, H 2 O concentration in FIG. 10-2 is a H 2 O concentration in the downstream side of the converter 14.

例えば、制御手段５１８は、図１０−１に示すように閉信号を出力し開閉弁５５６を閉じた状態から、時刻ｔ１で開信号を出力し、開閉弁５５６を開状態とし、一定時間経過後の時刻ｔ２で再び閉信号を出力し開閉弁５５６を閉じた状態とする。これにより、これにより、時刻ｔ１以前は、変換手段１４に酸化剤が供給されていない状態となり、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、変換手段１４に酸化剤が供給される状態となり、時刻ｔ２以降は、再び、変換手段１４に酸化剤が供給されない状態となる。 For example, the control unit 518, from the closed-off valve 556 outputs the close signal as shown in Figure 10-1, and outputs an open signal at time t 1, the switch valve 556 to the open state, a certain period of time a closed-off valve 556 again outputs close signal at time t 2 later. Thus, Thus, the time t 1 earlier, a state in which the oxidizing agent is not supplied to the conversion means 14, between time t 1 to time t 2 becomes a state where the oxidizing agent is supplied to the conversion means 14, time t 2 later, again, the oxidant is a state of not being supplied to the conversion means 14.

これに対応して、変換手段１４では、時刻ｔ１以前は、変換手段１４で水素を吸蔵している状態となり、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、変換手段１４で水素を酸化している状態となり、時刻ｔ２以降は、再び、変換手段１４で水素を吸蔵している状態となる。これにより、時刻ｔ１以前及び時刻ｔ２以降は、基本的に、酸化前から流通ガスに含まれるＨ２Ｏ（共存ガス、捕集時から流通ガスに含まれるＨ２Ｏ）のみが、変換手段１４を通過した流通ガスに含まれ、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、共存ガスに加え、変換手段１４に吸蔵されている水素が酸化剤と反応し、生成されたＨ２Ｏも含まれる状態となる。これにより、図１０−２に示すように、時刻ｔ１以前は、Ｈ２Ｏの濃度が低く（濃度ｘ１）、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、Ｈ２Ｏの濃度が高くなり（濃度ｘ２）、時刻ｔ２以降は、再び、Ｈ２Ｏの濃度が低くなる（濃度ｘ１）。 Correspondingly, the conversion means 14, the time t 1 earlier, a state that absorbs hydrogen in the conversion means 14, while from time t 1 of time t 2, the by oxidizing hydrogen conversion means 14 a state where there, the time t 2 later, a state that again, absorb hydrogen at conversion unit 14. Thereby, before time t 1 and after time t 2 , basically only H 2 O contained in the flowing gas before oxidation (coexistence gas, H 2 O included in the flowing gas from the time of collection) is converted. Between the time t 1 and the time t 2 , the hydrogen stored in the conversion means 14 reacts with the oxidant in addition to the coexisting gas, and the produced H 2 O is also contained in the flowing gas that has passed through the means 14. It will be included. Thus, as shown in Figure 10-2, the time t 1 earlier, low concentration of H 2 O (concentration x 1), between time t 1 to time t 2, the higher the concentration of H 2 O (Concentration x 2 ) After time t 2 , the concentration of H 2 O again decreases (concentration x 1 ).

制御手段５１８は、図１０−２の関係を用いて、共存ガスの濃度を計測し、さらに、酸化処理時に検出されるＨ２Ｏの濃度と、酸化処理前に水素を吸蔵していた時間との関係に基づいて、演算を行うことで（例えば、吸蔵していた時間と反応させた時間との合計で濃度を平均化することで）、流通ガスに含まれる水素に由来するＨ２Ｏの濃度を算出し、さらにその結果から、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測（算出）する。また、流通ガスに含まれる水素以外の測定対象の物質は、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に第１の状態、第２の状態のそれぞれで計測することができる。ガス発熱量算出部６８は、以上のようにして計測した結果を用いて、燃焼成分の割合を算出し、流通ガスの発熱量を計測する。 The control means 518 uses the relationship shown in FIG. 10-2 to measure the concentration of the coexisting gas, and further, the concentration of H 2 O detected during the oxidation treatment, and the time during which the hydrogen was occluded before the oxidation treatment (For example, by averaging the concentration by the sum of the time of occlusion and the time of reaction), the calculation of H 2 O derived from hydrogen contained in the flow gas is performed. The concentration is calculated, and from the result, the concentration of hydrogen to be measured contained in the circulation gas is measured (calculated). Further, the substance to be measured other than hydrogen contained in the circulation gas can be measured in each of the first state and the second state as in the gas calorific value measuring device 10 described above. The gas calorific value calculation unit 68 calculates the ratio of combustion components using the measurement results as described above, and measures the calorific value of the circulation gas.

ガス発熱量計測装置５００は、以上のような構成により、酸化触媒として、水素を吸蔵する吸蔵型酸化触媒を用い、酸化剤の供給を調整することで、水素の吸蔵、酸化を繰り返すことでも、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測することができ、流通ガスの発熱量を計測することができる。この場合も、上述したガス発熱量計測装置１０と同様に、計測手段として、いわゆるＴＤＬＡＳ方式の計測手段を用い、かつ、測定対象の水素を酸化した酸化物とすることで、上述と同様の効果を得ることができる。   The gas calorific value measuring device 500 is configured as described above, using an occlusion-type oxidation catalyst that occludes hydrogen as an oxidation catalyst, and by adjusting the supply of the oxidant to repeatedly occlude and oxidize hydrogen, The concentration of hydrogen to be measured contained in the circulation gas can be measured, and the calorific value of the circulation gas can be measured. Also in this case, similar to the gas calorific value measuring device 10 described above, the same effect as described above can be obtained by using a so-called TDLAS measuring unit as the measuring unit and using an oxide obtained by oxidizing the hydrogen to be measured. Can be obtained.

なお、本実施形態では、切り替えの時間が必要となるため、ガス発熱量計測装置１０と同様に間欠的な計測となるが、１つの計測ユニットで濃度を計測することができる。   In addition, in this embodiment, since the time for switching is needed, it becomes an intermittent measurement similarly to the gas calorific value measuring apparatus 10, However, A density | concentration can be measured with one measurement unit.

なお、本実施形態の場合は、予め、飽和するために必要な水素の量を、例えば、濃度と流量と流通時間との関係で算出し、酸化剤供給時は、変換手段１４の酸化触媒３９の水素の飽和量、つまり、変換手段１４の酸化触媒３９に吸蔵された水素を酸化するために必要な酸化剤の最大量）の１から１０倍の量をサンプリング配管５２０に供給することが好ましい。また、制御手段５１８は、変換手段１４の酸化触媒３９に吸蔵させる水素の量を、飽和吸蔵量の１／１０以上１／２以下とすることが好ましい。変換手段１４の酸化触媒３９に吸蔵させる水素の量が上記範囲以下の状態で酸化処理を行うことで、水素の濃度を好適に算出することができる。   In the case of the present embodiment, the amount of hydrogen necessary for saturation is calculated in advance by, for example, the relationship between the concentration, the flow rate, and the circulation time, and at the time of supplying the oxidant, the oxidation catalyst 39 of the conversion means 14. It is preferable to supply the sampling pipe 520 with an amount of 1 to 10 times the saturation amount of hydrogen, that is, the maximum amount of oxidant necessary to oxidize the hydrogen stored in the oxidation catalyst 39 of the conversion means 14. . The control means 518 preferably sets the amount of hydrogen stored in the oxidation catalyst 39 of the conversion means 14 to 1/10 or more and 1/2 or less of the saturated storage amount. By performing the oxidation treatment in a state where the amount of hydrogen stored in the oxidation catalyst 39 of the conversion means 14 is not more than the above range, the hydrogen concentration can be suitably calculated.

また、実施形態６では、酸化触媒３９として吸蔵型酸化触媒を用いた場合としたが、本発明はこれに限定されず、水素を吸蔵しない触媒を用いることもできる。この場合は、酸化剤が供給されていない場合は、流通ガスに含まれる水素もそのまま変換手段１４を通過する。また、酸化剤の供給時は、酸化剤と混合された流通ガスに含まれる水素のみがＨ２Ｏに還元される。これにより、制御手段５１８は、各状態での検出時の値をそれぞれ第１計測値、第２計測値として、流通ガスの水素濃度を計測することができ、流通ガスの発熱量を計測することができる。また、ガス発熱量計測装置５００も酸化触媒３９により炭化水素を二酸化炭素と、水に変換するようにしてもよい。 In the sixth embodiment, a storage-type oxidation catalyst is used as the oxidation catalyst 39. However, the present invention is not limited to this, and a catalyst that does not store hydrogen can also be used. In this case, when the oxidizing agent is not supplied, the hydrogen contained in the circulation gas also passes through the conversion means 14 as it is. Further, when supplying the oxidizing agent, only hydrogen contained in the flow gas mixed with the oxidizing agent is reduced to H 2 O. As a result, the control means 518 can measure the hydrogen concentration of the flow gas using the values at the time of detection in each state as the first measurement value and the second measurement value, respectively, and measure the calorific value of the flow gas. Can do. The gas calorific value measuring device 500 may also convert hydrocarbons into carbon dioxide and water by the oxidation catalyst 39.

［実施形態７］
図１１は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。ここで、ガス発熱量計測装置６００は、変換手段６１４に水性逆シフト触媒６５０を設けている点を除いて、他の構成は、基本的にガス発熱量計測装置２００と同様である。そこで、ガス発熱量計測装置２００と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、ガス発熱量計測装置６００に特有の点について説明する。ここで、図１１に示すガス発熱量計測装置６００は、配管ユニット２１２と、変換手段６１４と、計測手段２１６と、流量計２２４、２２６と、制御手段６１８と、を有する。配管ユニット２１２と、流量計２２４、２２６と、計測手段２１６とは、図６に示すガス発熱量計測装置２００の各手段と同様の構成であるので、説明を省略する。 [Embodiment 7]
FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. Here, the gas calorific value measuring device 600 is basically the same as the gas calorific value measuring device 200 except for the point that the aqueous reverse shift catalyst 650 is provided in the conversion means 614. Therefore, the same components as those of the gas calorific value measuring device 200 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and points unique to the gas calorific value measuring device 600 will be described. Here, the gas calorific value measurement device 600 shown in FIG. 11 includes a piping unit 212, a conversion unit 614, a measurement unit 216, flow meters 224 and 226, and a control unit 618. Since the piping unit 212, the flow meters 224 and 226, and the measuring unit 216 have the same configuration as each unit of the gas calorific value measuring device 200 shown in FIG.

変換手段６１４は、水性逆シフト触媒６５０と、温度調整部４０とを有する。なお、温度調整部４０は、上述した変換手段１４の温度調整部４０と同様に、水性逆シフト触媒６５０の反応領域の雰囲気の温度を調整する。水性逆シフト触媒６５０は、流通ガスの流れ方向において、配管２２２の上流側計測ユニット２３０よりも下流側で、かつ、下流側計測ユニット２３２よりも上流側に配置されている。水性逆シフト触媒６５０は、流通ガス中に含まれる水素（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とを反応させて、一酸化炭素（ＣＯ）と水（Ｈ２Ｏ）とを生成する。つまり、水性逆シフト触媒６５０は、水素を二酸化炭素により、（Ｈ２Ｏ）に変換する。 The conversion unit 614 includes an aqueous reverse shift catalyst 650 and a temperature adjustment unit 40. In addition, the temperature adjustment part 40 adjusts the temperature of the atmosphere of the reaction area | region of the aqueous | water-based reverse shift catalyst 650 similarly to the temperature adjustment part 40 of the conversion means 14 mentioned above. The aqueous reverse shift catalyst 650 is disposed downstream of the upstream measurement unit 230 in the piping 222 and upstream of the downstream measurement unit 232 in the flow direction of the flow gas. The aqueous reverse shift catalyst 650 reacts hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) contained in the flow gas to generate carbon monoxide (CO) and water (H 2 O). That is, the aqueous reverse shift catalyst 650 converts hydrogen into (H 2 O) with carbon dioxide.

これにより、第２流通ガスは、水性逆シフト触媒６５０を通過し、第１流通ガスとなることで、図１２に示すように流通ガスのモル比が変換する。ここで、図１２は、ガス発熱量計測装置の動作を説明するための説明図である。具体的には、図１２は、配管２２２における位置と、ガス濃度との関係を示すグラフであり、縦軸をガス濃度とし、横軸を位置とした。図１２に示すように、サンプリングガスの状態、つまり、計測対象配管８から供給され水性逆シフト触媒６５０に到達する前の流通ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ、水）、水素（Ｈ２）が一定の濃度で含まれている。この状態の流通ガスが水性逆シフト触媒６５０を通過すると、水素と二酸化炭素が反応し、一酸化炭素と水が生成される、つまり、「Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ」の反応がおきる。流通ガスは、水性逆シフト触媒６５０内に存在する時間が長くなるほど、つまり、流通ガスの流れ方向において、下流側に移動するほど、上記反応が進んだ状態となる。これにより、図１２に示すように、流通ガスは、下流側に移動するほど、水素と二酸化炭素の量が減少し、一酸化炭素と水が増加し、下流側計測セル２３２の入口では、水素の全量が水に変換されている状態となる。水性逆シフト触媒６５０は、このようにして、水素を水に変換する。 Thereby, the second flow gas passes through the aqueous reverse shift catalyst 650 and becomes the first flow gas, so that the molar ratio of the flow gas is converted as shown in FIG. Here, FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the gas calorific value measuring device. Specifically, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the position in the pipe 222 and the gas concentration, where the vertical axis is the gas concentration and the horizontal axis is the position. As shown in FIG. 12, the state of the sampling gas, that is, the circulating gas supplied from the measurement target pipe 8 and before reaching the aqueous reverse shift catalyst 650 is carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), water vapor. (H 2 O, water) and hydrogen (H 2 ) are contained at a constant concentration. When the flowing gas in this state passes through the aqueous reverse shift catalyst 650, hydrogen and carbon dioxide react to generate carbon monoxide and water, that is, a reaction of “H 2 + CO 2 → H 2 O + CO” occurs. The longer the time that the circulating gas is present in the aqueous reverse shift catalyst 650, that is, the more the flow gas moves downstream in the flow direction of the circulating gas, the more the reaction proceeds. As a result, as shown in FIG. 12, the amount of hydrogen and carbon dioxide decreases and the amount of carbon monoxide and water increases as the flow gas moves downstream, and at the inlet of the downstream measurement cell 232, hydrogen flows. The total amount of is converted to water. The aqueous reverse shift catalyst 650 thus converts hydrogen to water.

制御手段６１８は、配管ユニット２１２、変換手段１４、計測手段２１６と、の各部の動作を制御する。また、制御手段６１８は、制御手段２１８と同様に、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段２１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量を計測（算出）する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。なお、制御手段６１８は、温度調整部４０により、水性逆シフト触媒６５０の温度等を制御することで、高い効率で水素を水に変換できるように温度を調整する。   The control unit 618 controls the operation of each part of the piping unit 212, the conversion unit 14, and the measurement unit 216. Similarly to the control means 218, the control means 618 includes a gas heat generation amount calculation unit 68. The gas heat generation amount calculation unit 68 determines the heat generation amount of the circulation gas based on the measurement result sent from the measurement means 216. Measure (calculate). The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above. Note that the control means 618 controls the temperature of the aqueous reverse shift catalyst 650 by the temperature adjustment unit 40, thereby adjusting the temperature so that hydrogen can be converted into water with high efficiency.

ガス発熱量計測装置６００は、以上のような構成により、変換手段６１４に水性逆シフト触媒６５０を設けることでも、上述と同様の効果を得ることができる。また、ガス発熱量計測装置６００は、含有する酸素が少ない流通ガスの発熱量を計測する場合でも、流通ガスの水素濃度を計測することができ、流通ガスの発熱量を計測することができる。また、燃焼成分を含む流通ガス中に酸素を投入することなく、水に変換できるため、より安全に水素を水に変換することができる。   The gas calorific value measuring device 600 can obtain the same effect as described above by providing the conversion means 614 with the aqueous reverse shift catalyst 650 with the above configuration. Further, the gas calorific value measuring device 600 can measure the hydrogen concentration of the circulating gas even when measuring the calorific value of the circulating gas containing less oxygen, and can measure the calorific value of the circulating gas. Moreover, since it can convert into water, without throwing oxygen into the distribution | circulation gas containing a combustion component, hydrogen can be converted into water more safely.

また、ガス発熱量計測装置６００は、さらに、図８の場合と同様に、変換手段６１４よりも上流側に、水素と反応する物質を供給するようにしても良い。つまり、配管２２２にＣＯ２を供給する装置を設けてもよい。なお、ガス発熱量計測装置６００は、流通ガス中にメタン以外の炭化水素が含まれていない場合により好適に用いることができる。 In addition, the gas calorific value measurement device 600 may supply a substance that reacts with hydrogen upstream of the conversion unit 614 as in the case of FIG. That is, a device for supplying CO 2 to the pipe 222 may be provided. In addition, the gas calorific value measuring device 600 can be suitably used when the hydrocarbons other than methane are not included in the flow gas.

［実施形態８］
図１３は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。図１３に示すガス発熱量計測装置７００は、配管ユニット５１２と、変換手段６１４と、計測手段５１６と、制御手段７１８と、流量計５２２、５２４と、ＣＯ２供給手段７５０と、を有する。なお、図１３に示すガス発熱量計測装置７００は、ガス発熱量計測装置５００の水素濃度の計測方法と、ガス発熱量計測装置６００の変換手段とを組み合わせた装置である。つまり、ガス発熱量計測装置５００の変換手段を、水性逆シフト触媒に変え、酸化剤供給手段をＣＯ２供給手段に変えたものである。なお、配管ユニット５１２と、計測手段５１６と、流量計５２２、５２４とは、ガス発熱量計測装置５００の各手段と同様であり、変換手段６１４は、ガス発熱量計測装置６００の変換手段と同様であるので、説明を省略する。なお、本実施形態の場合は、水性逆シフト触媒６５０を吸蔵型触媒とすることが好ましいが、上述したように、吸蔵しない触媒としてもよい。 [Embodiment 8]
FIG. 13 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. 13 includes a piping unit 512, a conversion unit 614, a measurement unit 516, a control unit 718, flow meters 522 and 524, and a CO 2 supply unit 750. A gas calorific value measuring device 700 shown in FIG. 13 is a device that combines the hydrogen concentration measuring method of the gas calorific value measuring device 500 and the conversion means of the gas calorific value measuring device 600. That is, the conversion means of the gas calorific value measuring device 500 is changed to an aqueous reverse shift catalyst, and the oxidant supply means is changed to CO 2 supply means. The piping unit 512, the measuring unit 516, and the flow meters 522 and 524 are the same as the units of the gas calorific value measuring device 500, and the converting unit 614 is the same as the converting unit of the gas calorific value measuring device 600. Therefore, explanation is omitted. In the present embodiment, the aqueous reverse shift catalyst 650 is preferably an occlusion type catalyst. However, as described above, the catalyst may not be occluded.

ＣＯ２供給手段７５０は、流通ガスの流れ方向において、サンプリング配管５２０の変換手段６１４よりも上流側に配置されている。つまり、ＣＯ２供給手段７５０は、変換手段６１４に到達する前の流通ガスが流れている配管に接続されている。 The CO 2 supply means 750 is disposed upstream of the conversion means 614 in the sampling pipe 520 in the flow direction of the circulating gas. That is, the CO 2 supply means 750 is connected to a pipe through which the circulating gas before reaching the conversion means 614 flows.

ＣＯ２供給手段７５０は、配管７５２と、ＣＯ２供給装置７５４と、開閉弁７５６と、流量計７５８とを有する。配管７５２は、一方の端部が、サンプリング配管５２０の変換手段１４よりも上流側に接続されており、他方の端部が、ＣＯ２供給装置７５４と接続されている。ＣＯ２供給装置７５４は、配管７５２を介してサンプリング配管５２０にＣＯ２を投入する装置である。ＣＯ２供給装置７５４は、ＣＯ２を貯留する貯留機構や、貯留しているＣＯ２を配管７５２に投入する投入機構を有する。なお、投入機構としては、ＣＯ２を空気搬送する機構、例えば、ファン（送風機）を用いることができる。開閉弁７５６は、ＣＯ２供給装置７５４から供給されたＣＯ２をサンプリング配管５２０に供給する状態と、供給しない状態とを切り替える弁である。開閉弁７５６は、制御手段７１８により開閉が制御される。流量計７５８は、配管７５２を流れる空気の流量を計測する計測器であり、ＣＯ２供給装置７５４からサンプリング配管５２０に投入される空気の量を計測し、計測結果を制御手段５１８に送る。 The CO 2 supply means 750 includes a pipe 752, a CO 2 supply device 754, an on-off valve 756, and a flow meter 758. One end of the pipe 752 is connected to the upstream side of the conversion means 14 of the sampling pipe 520, and the other end is connected to the CO 2 supply device 754. The CO 2 supply device 754 is a device that inputs CO 2 into the sampling pipe 520 via the pipe 752. CO 2 supply device 754 has a charging mechanism to launch and storage mechanism for storing the CO 2, the CO 2 that is stored in the pipe 752. As the input mechanism, a mechanism for pneumatically conveying CO 2 , for example, a fan (blower) can be used. The on-off valve 756 is a valve that switches between a state where the CO 2 supplied from the CO 2 supply device 754 is supplied to the sampling pipe 520 and a state where it is not supplied. The opening / closing valve 756 is controlled to be opened / closed by the control means 718. The flow meter 758 is a measuring instrument that measures the flow rate of air flowing through the pipe 752, measures the amount of air that is input from the CO 2 supply device 754 to the sampling pipe 520, and sends the measurement result to the control means 518.

また、流量計５２２は、サンプリング配管５２０の経路上において、変換手段６１４及びＣＯ２供給手段７５０よりも上流側に配置され、変換手段６１４を通過する前の流通ガス（第２流通ガス）の流量を計測する。また、流量計５２４は、サンプリング配管５２０の経路上において変換手段６１４と計測ユニット５３２との間に配置され、変換手段６１４を通過した後の流通ガス（第１流通ガス）の流量を計測する。流量計５２２と流量計５２４は、流量の計測結果を制御手段７１８に送る。 Further, the flow meter 522 is disposed on the upstream side of the conversion unit 614 and the CO 2 supply unit 750 on the path of the sampling pipe 520, and the flow rate of the flow gas (second flow gas) before passing through the conversion unit 614. Measure. The flow meter 524 is disposed between the conversion unit 614 and the measurement unit 532 on the path of the sampling pipe 520, and measures the flow rate of the flow gas (first flow gas) after passing through the conversion unit 614. The flow meter 522 and the flow meter 524 send the flow rate measurement result to the control means 718.

制御手段７１８は、制御手段１８と同様に、配管ユニット５１２、変換手段１４、計測手段５１６、流量計５２２、５２４の各部の動作を制御する。また、制御手段７１８は、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段５１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスの発熱量を計測（算出）する。また、制御手段７１８は、ＣＯ２供給手段７５０の開閉弁７５６の開閉を制御することで、変換手段６１４にＣＯ２を供給し、変換手段６１４でＣＯ２と測定対象の水素とを反応させ、水素をＨ２Ｏにする第１の状態と、変換手段６１４にＣＯ２を供給せず、変換手段６１４で水素を吸蔵させ、水素を変換手段６１４に溜める、または、水素を水にせずに水性逆シフト触媒６５０を通過させる第２の状態とを切り替える。制御手段７１８は、第１の状態と第２の状態とを切り替えることで、第１計測値と第２計測値を計測する。 Similar to the control means 18, the control means 718 controls the operation of each part of the piping unit 512, the conversion means 14, the measurement means 516, and the flow meters 522 and 524. Further, the control means 718 has a gas heat generation amount calculation unit 68, and the gas heat generation amount calculation unit 68 measures (calculates) the heat generation amount of the circulation gas based on the measurement result sent from the measurement means 516. Further, the control means 718 controls the opening and closing of the on-off valve 756 of the CO 2 supply means 750 to supply CO 2 to the conversion means 614, and the conversion means 614 reacts CO 2 with hydrogen to be measured, In the first state where hydrogen is converted to H 2 O, CO 2 is not supplied to the conversion means 614, hydrogen is stored in the conversion means 614, and hydrogen is stored in the conversion means 614, or the hydrogen is not converted into water and is aqueous The second state in which the reverse shift catalyst 650 is allowed to pass is switched. The control means 718 measures the first measurement value and the second measurement value by switching between the first state and the second state.

ガス発熱量計測装置７００のように、変換手段として、水性逆シフト触媒を用いた場合でも上述と同様に水素と反応する物質（ＣＯ２）の供給を調整することで、１つの計測ユニットで、流通ガスの発熱量を計測することができる。また、流通ガスとして、二酸化炭素がほとんど含まれない流通ガスを用いる場合は、本実施形態の構成とすることで、水素から水への反応が高い精度で制御できるため、高い精度で水素濃度を計測することができる。また、水素濃度を高い精度計測できるため、流通ガスの発熱量も高い精度で計測することができる。 Like the gas calorific value measuring device 700, even when an aqueous reverse shift catalyst is used as the conversion means, by adjusting the supply of the substance (CO 2 ) that reacts with hydrogen in the same manner as described above, with one measuring unit, The calorific value of the circulating gas can be measured. In addition, when a circulation gas containing almost no carbon dioxide is used as the circulation gas, the reaction from hydrogen to water can be controlled with high accuracy by adopting the configuration of this embodiment. It can be measured. Further, since the hydrogen concentration can be measured with high accuracy, the calorific value of the circulating gas can also be measured with high accuracy.

［実施形態９］
図１４は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。ここで、ガス発熱量計測装置８００は、変換手段８１４を除いて、他の構成は、基本的にガス発熱量計測装置２００と同様である。そこで、ガス発熱量計測装置２００と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、ガス発熱量計測装置８００に特有の点について説明する。ここで、図１４に示すガス発熱量計測装置８００は、配管ユニット２１２と、変換手段８１４と、計測手段２１６と、流量計２２４、２２６と、制御手段８１８と、を有する。配管ユニット２１２と、流量計２２４、２２６と、計測手段２１６とは、図６に示すガス発熱量計測装置２００の各手段と同様の構成であるので、説明を省略する。 [Embodiment 9]
FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. Here, the gas calorific value measuring device 800 is basically the same as the gas calorific value measuring device 200 except for the converting means 814. Therefore, the same components as those of the gas calorific value measuring device 200 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and points unique to the gas calorific value measuring device 800 will be described. Here, the gas calorific value measurement device 800 shown in FIG. 14 includes a piping unit 212, a conversion unit 814, a measurement unit 216, flow meters 224 and 226, and a control unit 818. Since the piping unit 212, the flow meters 224 and 226, and the measuring unit 216 have the same configuration as each unit of the gas calorific value measuring device 200 shown in FIG.

変換手段８１４は、反応領域８３０と、オゾン供給手段８３２と、紫外線照射装置８３４と、反応促進部材８３６と、を有する。反応領域８３０は、流通ガスの流れ方向において、配管２２２の上流側計測ユニット２３０よりも下流側で、かつ、下流側計測ユニット２３２よりも上流側に配置されている。反応領域８３０は、配管２２２の一部に設けられており、流通ガスが通過する配管である。反応領域８３０は、配管２２２よりも径の大きい配管である。   The conversion unit 814 includes a reaction region 830, an ozone supply unit 832, an ultraviolet irradiation device 834, and a reaction promoting member 836. The reaction region 830 is disposed downstream of the upstream measurement unit 230 in the pipe 222 and upstream of the downstream measurement unit 232 in the flowing gas flow direction. The reaction region 830 is provided in a part of the pipe 222 and is a pipe through which the flow gas passes. The reaction region 830 is a pipe having a diameter larger than that of the pipe 222.

オゾン供給手段８３２は、配管８４０と、オゾン供給装置８４２と、開閉弁８４４と、流量計８４６とを有する。配管８４０は、一方の端部が、反応領域８３０に接続されており、他方の端部が、オゾン供給装置８４２と接続されている。なお、配管８４０は、反応領域８３０の流通ガスの流れ方向の上流側に配置されている。オゾン供給装置８４２は、配管８４０を介して反応領域８３０にオゾン（Ｏ３）を投入する装置である。オゾン供給装置８４２は、オゾンを貯留する貯留機構や、貯留しているオゾンを反応領域８３０に投入する投入機構を有する。なお、投入機構としては、オゾンを空気搬送する機構、例えば、ファン（送風機）を用いることができる。開閉弁８４４は、オゾン供給装置８４２から供給されたオゾンを反応領域８３０に供給する状態と、供給しない状態とを切り替える弁である。開閉弁８４４は、制御手段８１８により開閉が制御される。流量計８４６は、配管８４０を流れる空気の流量を計測する計測器であり、オゾン供給装置８４２から反応領域８３０に投入される空気の量を計測し、計測結果を制御手段８１８に送る。 The ozone supply unit 832 includes a pipe 840, an ozone supply device 842, an on-off valve 844, and a flow meter 846. One end of the pipe 840 is connected to the reaction region 830, and the other end is connected to the ozone supply device 842. Note that the pipe 840 is disposed on the upstream side in the flow direction of the flowing gas in the reaction region 830. The ozone supply device 842 is a device that inputs ozone (O 3 ) into the reaction region 830 via the pipe 840. The ozone supply device 842 has a storage mechanism for storing ozone and a charging mechanism for charging the stored ozone into the reaction region 830. In addition, as an injection | throwing-in mechanism, the mechanism in which ozone is conveyed by air, for example, a fan (blower), can be used. The on-off valve 844 is a valve that switches between a state in which ozone supplied from the ozone supply device 842 is supplied to the reaction region 830 and a state in which ozone is not supplied. The opening / closing valve 844 is controlled to be opened / closed by the control means 818. The flow meter 846 is a measuring instrument that measures the flow rate of air flowing through the pipe 840, measures the amount of air that is introduced into the reaction region 830 from the ozone supply device 842, and sends the measurement result to the control means 818.

紫外線照射装置８３４は、反応領域８３０に紫外線を照射する装置である。なお、紫外線照射装置８３４は、オゾン供給装置８４２が反応領域８３０にオゾンを供給する位置よりも下流側に紫外線を照射する。   The ultraviolet irradiation device 834 is a device that irradiates the reaction region 830 with ultraviolet rays. In addition, the ultraviolet irradiation device 834 irradiates ultraviolet rays downstream from the position where the ozone supply device 842 supplies ozone to the reaction region 830.

反応促進部材８３６は、反応領域８３０に配置されており、オゾンと水素との反応を促進する部材である。反応促進部材８３６としては、空気を撹拌する部材や、化学反応を促進させる触媒機能を有する部材を用いることができる。   The reaction promoting member 836 is disposed in the reaction region 830 and is a member that promotes the reaction between ozone and hydrogen. As the reaction promoting member 836, a member for stirring air or a member having a catalytic function for promoting a chemical reaction can be used.

変換手段８１４は、以上の構成であり、反応領域８３０にオゾン供給手段８３２によりオゾンを供給することで、オゾンと水素を反応させ、酸素と水（Ｈ２Ｏ）を生成する。これにより、水素を水に変換することができる。さらに、紫外線照射装置８３４により、反応領域８３０に紫外線を照射することで、オゾンと水素との反応を促進することができる。具体的には、Ｏ３に紫外線を照射することで、Ｏ２とＯに分解することができ、生成したＯとＨ２とを反応させることで、水素をＨ２Ｏにすることができる。さらに、反応促進部材８３６で、上記反応を促進することができる。 The conversion unit 814 has the above-described configuration, and ozone and hydrogen are reacted by supplying ozone to the reaction region 830 by the ozone supply unit 832 to generate oxygen and water (H 2 O). Thereby, hydrogen can be converted into water. Furthermore, the reaction between ozone and hydrogen can be promoted by irradiating the reaction region 830 with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation device 834. Specifically, O 3 can be decomposed into O 2 and O by irradiating ultraviolet rays to O 3 , and hydrogen can be converted to H 2 O by reacting the generated O and H 2 . Further, the reaction can be promoted by the reaction promoting member 836.

制御手段８１８は、配管ユニット２１２、変換手段８１４、計測手段２１６と、の各部の動作を制御する。また、制御手段８１８は、制御手段２１８と同様に、ガス発熱量算出部６８を有し、ガス発熱量算出部６８により、計測手段２１６から送られる計測結果に基づいて、流通ガスに含まれる測定対象の水素の濃度を計測（算出）する。なお、算出方法は、上述した制御手段１８の算出方法と同様の方法である。なお、制御手段８１８は、変換手段８１４のオゾン供給装置８４２からのオゾンの供給や、紫外線照射装置８３４による紫外線の照射の有無も制御する。   The control unit 818 controls the operation of each part of the piping unit 212, the conversion unit 814, and the measurement unit 216. Similarly to the control means 218, the control means 818 has a gas heat generation amount calculation unit 68, and the gas heat generation amount calculation unit 68 uses the measurement result sent from the measurement means 216 to measure the distribution gas. Measure (calculate) the concentration of the target hydrogen. The calculation method is the same as the calculation method of the control means 18 described above. Note that the control unit 818 also controls the supply of ozone from the ozone supply device 842 of the conversion unit 814 and the presence / absence of ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation device 834.

ガス発熱量計測装置８００は、以上のような構成により、変換手段８１４にオゾンを供給する装置を用いることでも、上述と同様の効果を得ることができる。   The gas calorific value measuring device 800 can obtain the same effect as described above by using a device that supplies ozone to the conversion means 814 with the above-described configuration.

また、ガス発熱量計測装置８００では、変換手段８１４の上流に上流側計測ユニット２３０を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、オゾン供給手段８３２によるオゾンの供給や、紫外線照射装置８３４による紫外線の照射の有無を切り替えることで、ガス発熱量計測装置７００と同様に、第１の状態と第２の状態とを切り替え、下流側計測ユニット２３２のみで、それぞれの濃度を計測し、その結果に基づいて流通ガスの発熱量を計測するようにしてもよい。なお、ガス発熱量計測装置６００は、流通ガス中にメタン以外の炭化水素が含まれていない場合により好適に用いることができる。   In the gas calorific value measuring device 800, the upstream measuring unit 230 is provided upstream of the conversion unit 814. However, the present invention is not limited to this. For example, similarly to the gas calorific value measuring device 700, switching between the first state and the second state by switching the supply of ozone by the ozone supply means 832 and the presence or absence of ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation device 834, Only the downstream measurement unit 232 may measure each concentration, and the calorific value of the circulation gas may be measured based on the result. In addition, the gas calorific value measuring device 600 can be suitably used when the hydrocarbons other than methane are not included in the flow gas.

なお、紫外線照射装置８３４や、反応促進部材８３６は、より短い経路、かつ短時間で反応させるためには、設けることが好ましいが、必ずしも設けなくてもよい。   Note that the ultraviolet irradiation device 834 and the reaction promoting member 836 are preferably provided in order to react in a shorter route and in a shorter time, but are not necessarily provided.

［実施形態１０］
図１５は、ガス発熱量計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。また、図１６は、前処理手段の概略構成を示す模式図である。ここで、ガス発熱量計測装置９００は、前処理手段９１９を設けている点を除いて、他の構成は、基本的にガス発熱量計測装置１０と同様である。そこで、ガス発熱量計測装置１０と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、ガス発熱量計測装置９００に特有の点について説明する。図１５に示すガス発熱量計測装置９００は、配管ユニット９１２と、変換手段１４と、計測手段１６と、流量計３６、３８と、制御手段９１８、前処理手段９１９と、を有する。なお、配管ユニット９１２は、配管ユニット１２のサンプリング配管２０の一部に前処理手段９１９が設けられている点を除いて配管ユニット１２と同様の構成である。 [Embodiment 10]
FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the gas calorific value measuring device. FIG. 16 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the preprocessing means. Here, the gas calorific value measuring device 900 is basically the same as the gas calorific value measuring device 10 except that the pre-processing means 919 is provided. Therefore, the same components as those of the gas calorific value measuring device 10 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and points unique to the gas calorific value measuring device 900 will be described. A gas calorific value measurement device 900 shown in FIG. 15 includes a piping unit 912, a conversion unit 14, a measurement unit 16, flow meters 36 and 38, a control unit 918, and a preprocessing unit 919. The piping unit 912 has the same configuration as that of the piping unit 12 except that a pretreatment unit 919 is provided in a part of the sampling piping 20 of the piping unit 12.

前処理手段９１９は、サンプリング配管２０、具体的には、サンプリング配管２０の分岐前の部分に配置されている。また、前処理手段９１９は、図１６に示すように、除湿装置９２２と、除塵装置９２４と、を有する。前処理手段９１９は、サンプリング配管２０から供給された流通ガスを、除湿装置９２２と、除塵装置９２４とで処理をした後、第１配管２２、第２配管２４に供給する。また、前処理手段９１９は、流通ガスの流れ方向において、上流側から除湿装置９２２、除塵装置９２４の順で配置されている。   The pre-processing means 919 is arranged in the sampling pipe 20, specifically, the part before the branching of the sampling pipe 20. Further, as shown in FIG. 16, the pretreatment unit 919 includes a dehumidifying device 922 and a dust removing device 924. The pre-processing means 919 supplies the flow gas supplied from the sampling pipe 20 to the first pipe 22 and the second pipe 24 after processing with the dehumidifier 922 and the dust remover 924. Further, the pretreatment means 919 is arranged in the order of the dehumidifying device 922 and the dust removing device 924 from the upstream side in the flow direction of the circulating gas.

除湿装置９２２は、流通ガスに含まれる水（Ｈ２Ｏ）を除去する装置であり、サンプリング配管２０を通過した流通ガスから流通ガスに含まれる水を除去する。これにより、除湿装置９２２は、流通ガスに含まれる共存ガス、つまり、流通ガスに含まれる水素に起因していない水を除去する。 The dehumidifier 922 is a device that removes water (H 2 O) contained in the circulation gas, and removes water contained in the circulation gas from the circulation gas that has passed through the sampling pipe 20. Thereby, the dehumidifier 922 removes coexisting gas contained in the circulation gas, that is, water that is not caused by hydrogen contained in the circulation gas.

除塵装置９２４は、流通ガスに含まれる粉塵を除去する装置であり、除湿装置９２２で水分を除去した流通ガスから粉塵を除去する。   The dust removal device 924 is a device that removes dust contained in the circulation gas, and removes dust from the circulation gas from which moisture has been removed by the dehumidification device 922.

ガス発熱量計測装置９００は、以上のような構成であり、前処理装置９１９で流通ガスを配管２２、２４に供給する。これにより、ガス発熱量計測装置９００は、流通ガスから水と粉塵を除去した後計測を行うことができる。これにより、流通ガスに含まれる種々の成分を除去し、測定への影響を少なくして、流通ガスの発熱量を計測でき、流通ガスの発熱量をより正確に計測することができる。また、ガス発熱量計測措置９００は、サンプリング配管２０の前処理手段９１９の上流と下流の流量をそれぞれ、計測することで、各流通ガスの流量を計測することができ、その流量に基づいて、水素濃度の計測値を補正することで、流通ガスの発熱量をより高い精度で計測することができる。   The gas calorific value measuring device 900 is configured as described above, and supplies the flow gas to the pipes 22 and 24 by the pretreatment device 919. Thereby, the gas calorific value measuring device 900 can perform measurement after removing water and dust from the circulation gas. Thereby, various components contained in the circulation gas can be removed, the influence on the measurement can be reduced, the calorific value of the circulation gas can be measured, and the calorific value of the circulation gas can be measured more accurately. Moreover, the gas calorific value measurement measure 900 can measure the flow rate of each circulation gas by measuring the upstream and downstream flow rates of the pretreatment means 919 of the sampling pipe 20, respectively. Based on the flow rate, By correcting the measurement value of the hydrogen concentration, the calorific value of the circulation gas can be measured with higher accuracy.

ここで、本発明は上記実施形態にも限定されず、種々の形態とすることができる。例えば、各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、実施形態１に酸化剤供給手段を加えても良い。また、いずれの配管ユニットの経路の場合でも変換手段として、水性逆シフト触媒を用いた変換手段、また、オゾン供給手段を用いた変換手段を用いることができる。   Here, the present invention is not limited to the above embodiment, and various forms can be adopted. For example, you may combine each embodiment. For example, an oxidizing agent supply unit may be added to the first embodiment. Further, in any of the piping unit paths, as the conversion means, a conversion means using an aqueous reverse shift catalyst or a conversion means using an ozone supply means can be used.

また、ガス発熱量計測装置は、流通ガスに煤塵が多く含まれている場合は、上述したように、サンプリング配管の上流側の端部付近にフィルタ（除塵装置）を設けてもよい。フィルタを設けることで、流通ガスに含まれる煤塵を除去することができる。なお、フィルタを設ける場合も、ガス発熱量計測装置は、煤塵に対する許容度が大きいので、他の計測方法を用いる場合よりも簡単なフィルタを用いることができる。これにより、フィルタを配置することにより発生する時間遅れを、少なくすることができ、応答性を高く維持することができる。   Further, the gas calorific value measurement device may be provided with a filter (dust removal device) in the vicinity of the upstream end of the sampling pipe, as described above, when the circulation gas contains a large amount of dust. By providing the filter, dust contained in the circulation gas can be removed. Even in the case where a filter is provided, the gas calorific value measuring device has a large tolerance for dust, so that a simpler filter can be used than when other measurement methods are used. Thereby, the time delay which generate | occur | produces by arrange | positioning a filter can be decreased, and responsiveness can be maintained highly.

また、計測ユニットは、計測セルの窓に窓から離れる方向に空気を噴射するパージガス供給部を設けてもよい。パージガスを噴射させることで、窓に異物が付着し、レーザ光による計測に誤差が発生することを抑制することができる。   Further, the measurement unit may be provided with a purge gas supply unit that injects air in a direction away from the window in the window of the measurement cell. By injecting the purge gas, it is possible to suppress foreign matter from adhering to the window and causing an error in measurement using the laser beam.

以上のように、本発明にかかるガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法は、管路内を流れる流通ガスに含まれる発熱量の計測に有用である。   As described above, the gas calorific value measuring device and the gas calorific value measuring method according to the present invention are useful for measuring the calorific value contained in the circulation gas flowing in the pipeline.

８ 計測対象配管
１０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００ ガス発熱量計測装置
１２ 配管ユニット
１４ 変換手段
１６ 計測手段
１８ 制御手段
２０ サンプリング配管（流入配管）
２２ 第１配管
２４ 第２配管
２６、２８ 分岐管
３０ 三方弁
３１ ポンプ
３２、３４ 開閉弁
３６、３８ 流量計
３９ 酸化触媒
４２ 計測ユニット
４４ 計測手段本体
４５ 計測セル
４６ 光ファイバ
４８ 入光部
５０ 受光部
５２ 主管
５４ 流入管
５６ 排出管
５８、５９ 窓
６２ 発光部
６４ 光源ドライバ
６６ 算出部 8 Measurement target pipe 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 Gas calorific value measuring device 12 Piping unit 14 Conversion means 16 Measuring means 18 Control means 20 Sampling pipe (inflow pipe)
22 First pipe 24 Second pipe 26, 28 Branch pipe 30 Three-way valve 31 Pump 32, 34 On-off valve 36, 38 Flow meter 39 Oxidation catalyst 42 Measuring unit 44 Measuring means body 45 Measuring cell 46 Optical fiber 48 Light receiving part 50 Light receiving Section 52 Main pipe 54 Inflow pipe 56 Outlet pipe 58, 59 Window 62 Light emitting section 64 Light source driver 66 Calculation section

Claims (23)

流通ガスに含まれる測定対象の水素濃度を計測するガス発熱量計測装置であって、
前記流通ガスが流れる配管ユニットと、
前記配管ユニットに配置され、通過する前記流通ガスに含まれる水素をＨ２Ｏに変換する変換手段と、
前記配管ユニットを流れる前記流通ガスのうち、前記変換手段を通過する配管経路を流れた第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を含む第１計測値と、前記変換手段を通過しない配管経路を流れた第２流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を含む第２計測値とを計測する計測手段と、
前記配管ユニット、前記計測手段の動作を制御し、前記第１計測値と前記第２計測値との差分から、水素の濃度を算出し、算出した水素の濃度及び燃焼成分の濃度に基づいて流通ガスの発熱量を算出する制御手段と、を有し、
前記計測手段は、
Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をそれぞれ出力する発光部と、
前記流通ガスが流れるガス計測セル、前記ガス計測セルにレーザ光を入射させる光学系、前記発光部から入射され、前記ガス計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部を含む少なくとも１つの計測ユニットと、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記ガス計測セルを流れる前記流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を算出する算出部とを有することを特徴とするガス発熱量計測装置。 A gas calorific value measuring device for measuring a hydrogen concentration of a measurement target contained in a circulating gas,
A piping unit through which the flow gas flows;
Conversion means arranged in the piping unit and converting hydrogen contained in the flowing gas passing therethrough into H 2 O;
Of the circulating gas flowing through the piping unit, measurement of the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 contained in the first circulating gas flowing through the piping path passing through the conversion means. A first measured value including a value and a measured value of the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 contained in the second circulating gas that has flowed through the piping path that does not pass through the conversion means. Measuring means for measuring a second measured value including:
Controls the operation of the piping unit and the measuring means, calculates the hydrogen concentration from the difference between the first measured value and the second measured value, and distributes based on the calculated hydrogen concentration and combustion component concentration. Control means for calculating the calorific value of the gas,
The measuring means includes
Including the absorption wavelength of H 2 O, including laser light in the near infrared wavelength region, including absorption wavelength of CH 4 , including laser light in the near infrared wavelength region, absorption wavelength of CO, and near red A light emitting unit that includes laser light in an outer wavelength region, an absorption wavelength of CO 2 , and outputs laser light in a near infrared wavelength region;
At least one measurement unit including a gas measurement cell through which the flow gas flows, an optical system that allows laser light to enter the gas measurement cell, and a light receiving unit that receives the laser light that has entered the gas measurement cell and has passed through the gas measurement cell. When,
Based on the intensity of the laser beam output from the light emitting unit and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit, the concentration of H 2 O, CH 4 concentration, CO of the flowing gas flowing through the gas measurement cell A gas calorific value measurement device comprising: a calculation unit that calculates a concentration and a concentration of CO 2 . さらに、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記変換手段に流入する前記流通ガスの流量を計測する第１流量計と、前記変換手段よりも下流側に配置され、前記変換手段から排出された前記流通ガスの流量を計測する第２流量計と、を備え、
前記制御手段は、前記第１流量計の計測結果と、前記第２流量計の計測結果に基づいて、前記流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度の計測値を補正して算出することを特徴とする請求項１に記載のガス発熱量計測装置。 Further, a first flow meter that is arranged on the upstream side of the conversion means and measures the flow rate of the flow gas flowing into the conversion means, and is arranged on the downstream side of the conversion means and is discharged from the conversion means. A second flow meter for measuring the flow rate of the circulating gas,
The control means, based on the measurement result of the first flow meter and the measurement result of the second flow meter, the H 2 O concentration, the CH 4 concentration, the CO concentration, and the CO 2 concentration of the flow gas. The gas calorific value measuring device according to claim 1, wherein the measured value is corrected and calculated. 前記変換手段は、水素をＨ２Ｏに変換する領域の雰囲気の温度を調整する温度調整部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のガス発熱量計測装置。 And the converting means, the gas heating value measuring apparatus according to claim 1 or 2 characterized by having a temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the atmosphere in the region for converting hydrogen into H 2 O. 前記温度調整部は、前記雰囲気の温度を１００℃以上２００℃以下とすることを特徴とする請求項３に記載のガス発熱量計測装置。   The gas temperature measuring device according to claim 3, wherein the temperature adjustment unit sets the temperature of the atmosphere to 100 ° C. or more and 200 ° C. or less. 前記計測手段は、前記発光部からＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をさらに出力させ、前記第１流通ガスに含まれるＯ２の濃度及び前記第２流通ガスに含まれるＯ２の濃度を計測し、
前記制御手段は、第１流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度、Ｏ２の濃度と、第２流通ガスのＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度、Ｏ２の濃度との、マスバランスの変化に基づいて、炭化水素、及び、水素の構成比率を算出し、その算出結果から流通ガスの発熱量を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The measuring means further outputs laser light in the near-infrared wavelength region including the absorption wavelength of O 2 from the light emitting unit, and the concentration of O 2 contained in the first circulation gas and the second circulation gas. Measure the concentration of O 2 contained in
The control means includes a concentration of H 2 O in the first circulation gas, a concentration of CH 4, a concentration of CO, a concentration of CO 2, a concentration of O 2, a concentration of H 2 O in the second circulation gas, and a concentration of CH 4 . Calculate the composition ratio of hydrocarbons and hydrogen based on the change in mass balance with the concentration, CO concentration, CO 2 concentration, and O 2 concentration, and calculate the calorific value of the circulating gas from the calculation results. The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された第１配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に前記第１配管と共に接続され、前記変換手段が配置されていない第２配管と、
前記第１配管の下流側の端部と、前記第２配管の下流側の端部と、前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを接続する三方弁と、を有し、
前記制御手段は、前記三方弁により前記第１配管の下流側の端部と前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを連結させ、前記計測手段に前記第１流通ガスを流入させて、前記第１計測値を計測し、
前記三方弁により、前記第２配管の下流側の端部と前記ガス計測セルの前記流通ガスの流れ方向の上流側の端部とを連結させ、前記計測手段に前記第２流通ガスを流入させて、前記第２計測値を計測することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A first pipe which is connected to an end of the inflow pipe on the downstream side in the flow direction of the circulating gas and in which the conversion means is disposed;
A second pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas together with the first pipe, and the conversion means is not disposed;
A three-way valve that connects an end on the downstream side of the first pipe, an end on the downstream side of the second pipe, and an end on the upstream side in the flow direction of the flow gas of the gas measurement cell; Have
The control means connects, by the three-way valve, an end on the downstream side of the first pipe and an end on the upstream side of the flow direction of the gas in the gas measurement cell, and the measurement means is connected to the first flow. Flow in gas, measure the first measurement value,
The three-way valve connects the downstream end of the second pipe and the upstream end of the gas measurement cell in the flow direction of the flow gas, and allows the second flow gas to flow into the measurement means. The gas calorific value measurement device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second measurement value is measured. 前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された第１配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に前記第１配管と共に接続され、前記変換手段が配置されていない第２配管と、を備え、
前記計測手段は、前記計測ユニットを２つ備え、一方の前記計測ユニットは、前記第１配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、
他方の前記計測ユニットは、前記第１配管に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A first pipe which is connected to an end of the inflow pipe on the downstream side in the flow direction of the circulating gas and in which the conversion means is disposed;
A second pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas together with the first pipe, and the conversion means is not disposed;
The measurement means includes two measurement units, and one of the measurement units is disposed on the downstream side of the conversion means in the flow direction of the circulating gas in the first pipe,
The gas calorific value measurement device according to any one of claims 1 to 5, wherein the other measurement unit is arranged in the first pipe. 前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、
前記計測手段は、前記計測ユニットを２つ備え、一方の前記計測ユニットは、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、
他方の前記計測ユニットは、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A holding pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, the conversion means being disposed,
The measurement means includes two measurement units, and one of the measurement units is disposed downstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe.
6. The gas heat generation according to claim 1, wherein the other measurement unit is arranged upstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe. Quantity measuring device. 前記変換手段は、水素を酸化反応させてＨ２Ｏにする酸化触媒であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 8, wherein the conversion means is an oxidation catalyst that oxidizes hydrogen to make H 2 O. 前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記水素を酸化する酸化剤を供給する酸化剤供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のガス発熱量計測装置。   The oxidant supply means which is arrange | positioned in the flow direction of the said distribution | circulation gas upstream from the said conversion means, and supplies the oxidant which oxidizes the said hydrogen to the said piping unit is further provided. The gas calorific value measuring device described. 前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記水素を酸化する酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備え、
前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、
前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、
前記変換手段は、水素を酸化反応させてＨ２Ｏにする酸化触媒であり、
前記制御手段は、前記酸化剤供給手段から前記配管ユニットに前記酸化剤を供給している状態と、前記酸化剤供給手段から前記配管ユニットに前記酸化剤を供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 In the flow direction of the circulating gas, provided with an oxidant supply means that is disposed upstream of the conversion means and supplies an oxidant that oxidizes the hydrogen to the piping unit,
The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A holding pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, the conversion means being disposed,
The measuring means is arranged such that the measuring unit is located downstream of the converting means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe.
The conversion means is an oxidation catalyst that oxidizes hydrogen to H 2 O,
The control means switches between a state in which the oxidant is supplied from the oxidant supply means to the piping unit and a state in which the oxidant is not supplied from the oxidant supply means to the piping unit, The gas according to any one of claims 1 to 5, wherein a state in which the first circulation gas flows into the measurement unit and a state in which the second circulation gas flows in are switched. Calorific value measuring device. 前記変換手段は、前記流通ガスに含まれる二酸化炭素と水素を一酸化炭素とＨ２Ｏにシフトさせる水性逆シフト触媒を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 And the converting means, as claimed in any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises an aqueous reverse shift catalyst to shift the carbon dioxide and hydrogen contained in the circulation gas to the carbon monoxide and H 2 O Gas calorific value measuring device. 前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、前記二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のガス発熱量計測装置。   The gas heat generation according to claim 12, further comprising a carbon dioxide supply means arranged upstream of the conversion means in the flow direction of the circulation gas and supplying the carbon dioxide to the piping unit. Quantity measuring device. 前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置され、前記配管ユニットに、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段を、さらに備え、
前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記変換手段が配置された保持配管と、を備え、
前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記保持配管の前記流通ガスの流れ方向において前記変換手段よりも下流側に配置され、
前記変換手段は、前記流通ガスに含まれる二酸化炭素と水素を一酸化炭素とＨ２Ｏにシフトさせる水性逆シフト触媒であり、
前記制御手段は、前記二酸化炭素供給手段から前記配管ユニットに前記二酸化炭素を供給している状態と、前記二酸化炭素供給手段から前記配管ユニットに前記二酸化炭素を供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 In the flow direction of the circulation gas, the carbon dioxide supply means is further provided upstream of the conversion means, and supplies carbon dioxide to the piping unit,
The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A holding pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, the conversion means being disposed,
The measuring means is arranged such that the measuring unit is located downstream of the converting means in the flow direction of the circulating gas in the holding pipe.
The conversion means is an aqueous reverse shift catalyst that shifts carbon dioxide and hydrogen contained in the flow gas to carbon monoxide and H 2 O.
The control means switches between a state in which the carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply means to the piping unit and a state in which the carbon dioxide is not supplied from the carbon dioxide supply means to the piping unit, The gas according to any one of claims 1 to 5, wherein a state in which the first circulation gas flows into the measurement unit and a state in which the second circulation gas flows in are switched. Calorific value measuring device. 前記変換手段は前記配管ユニットに、オゾンを供給するオゾン供給手段と、
前記流通ガスの流れ方向において前記配管ユニットの前記オゾン供給手段よりも下流側に形成され、前記流通ガスに含まれる水素と前記オゾン供給手段により供給されるオゾンとが反応する反応領域と有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The conversion means includes ozone supply means for supplying ozone to the piping unit;
A reaction region formed downstream of the ozone supply means of the piping unit in the flow direction of the circulation gas and in which hydrogen contained in the circulation gas reacts with ozone supplied by the ozone supply means; The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that: 前記配管ユニットは、前記流通ガスが流入する流入配管と、
前記流入配管の前記流通ガスの流れ方向の下流側の端部に接続され、前記流通ガスが流れる配管と、を備え、
前記変換手段は、前記配管ユニットに、オゾンを供給するオゾン供給手段と、
前記流通ガスの流れ方向において前記配管の前記オゾン供給手段よりも下流側に形成され、前記流通ガスに含まれる水素と前記オゾン供給手段により供給されるオゾンとが反応する反応領域と、を備え、
前記計測手段は、前記計測ユニットが、前記流通ガスの流れ方向において前記反応領域よりも下流側に配置され、
前記制御手段は、前記オゾン供給手段から前記配管ユニットに前記オゾンを供給している状態と、前記オゾン供給手段から前記配管ユニットに前記オゾンを供給していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 The piping unit includes an inflow piping into which the circulation gas flows,
A pipe connected to the downstream end of the inflow pipe in the flow direction of the flow gas, the pipe through which the flow gas flows,
The conversion means includes ozone supply means for supplying ozone to the piping unit;
A reaction region that is formed downstream of the ozone supply means of the piping in the flow direction of the circulation gas, and in which hydrogen contained in the circulation gas and ozone supplied by the ozone supply means react;
The measurement means is arranged such that the measurement unit is located downstream of the reaction region in the flow direction of the flow gas.
The control means switches between a state in which the ozone is supplied from the ozone supply means to the piping unit and a state in which the ozone is not supplied from the ozone supply means to the piping unit, The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein a state in which the first circulation gas flows in and a state in which the second circulation gas flows in are switched. . 前記変換手段は、前記反応領域に紫外線を照射する紫外線照射手段を、さらに備え、
前記制御手段は、前記紫外線照射手段から前記反応領域に前記紫外線を照射している状態と、前記紫外線照射手段から前記反応領域に前記紫外線を照射していない状態とを切り替え、前記計測ユニットに、前記第１流通ガスが流入している状態と、前記第２流通ガスが流入している状態とを切り替えることを特徴とする請求項１５または１６に記載のガス発熱量計測装置。 The conversion means further comprises ultraviolet irradiation means for irradiating the reaction area with ultraviolet rays,
The control means switches between a state in which the ultraviolet ray irradiating means irradiates the reaction region with the ultraviolet ray and a state in which the ultraviolet ray irradiating unit does not irradiate the reaction region with the ultraviolet ray. The gas calorific value measurement device according to claim 15 or 16, wherein the state in which the first circulation gas flows in and the state in which the second circulation gas flows in are switched. 前記変換手段は、前記反応領域に前記オゾンと前記水素の反応を促進さる反応促進部材をさらに有することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。   18. The gas calorific value measurement device according to claim 15, wherein the conversion unit further includes a reaction promoting member that promotes a reaction between the ozone and the hydrogen in the reaction region. 前記計測ユニットは、レーザ光が、前記変換手段を保持する配管の内部を通過することを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。   The gas calorific value measurement device according to any one of claims 1 to 18, wherein the measurement unit allows laser light to pass through a pipe holding the conversion means. 前記配管ユニットは、測定対象の装置から排出される前記流通ガスの全量が流れることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。   The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 19, wherein the piping unit allows the entire amount of the circulation gas discharged from the device to be measured to flow. 前記配管ユニットは、測定対象の装置から排出される前記流通ガスの全量が流れる測定対象配管から、一部の前記流通ガスを捕集していることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。   The said piping unit is collecting the said one part circulation gas from the measurement object piping through which the whole quantity of the said circulation gas discharged | emitted from the apparatus of a measuring object flows. The gas calorific value measuring device according to item 1. 前記流通ガスの流れ方向において、前記変換手段よりも上流側に配置された、前記流通ガスに含まれるＨ２Ｏを回収する除湿装置及び前記流通ガスに含まれる粉塵を回収する除塵装置の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載のガス発熱量計測装置。 At least one of a dehumidifying device for recovering H 2 O contained in the circulating gas and a dust removing device for recovering dust contained in the circulating gas, arranged upstream of the conversion means in the flow direction of the circulating gas. The gas calorific value measuring device according to any one of claims 1 to 21, characterized by comprising: 配管を流れる流通ガスの水素濃度を計測するガス発熱量計測方法であって、
前記配管を流れる流通ガスのうち、水素をＨ２Ｏに変換する変換手段が配置されている領域を通過した第１流通ガスに対して、Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光をそれぞれ出力させ、第１流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記第１流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を第１計測値として計測する第１計測ステップと、
前記配管を流れる流通ガスのうち、水素をＨ２Ｏに変換する変換手段が配置されている領域を通過していない第２流通ガスに対して、Ｈ２Ｏの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＨ４の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光、ＣＯ２の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、第２流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記流通ガスに含まれるＨ２Ｏの濃度、ＣＨ４の濃度、ＣＯの濃度、ＣＯ２の濃度を第２計測値として計測する第２計測ステップと、
前記第１計測値と前記第２計測値との差分から、水素の濃度を算出し、算出した水素の濃度及び燃焼成分の濃度に基づいて、前記流通ガスの発熱量を算出する算出ステップとを有することを特徴とするガス発熱量計測方法。 A gas calorific value measurement method for measuring the hydrogen concentration of a circulating gas flowing through a pipe,
Of the flow gas flowing through the pipe, the first flow gas that has passed through the region where the conversion means for converting hydrogen into H 2 O is disposed, which includes the absorption wavelength of H 2 O and near infrared Including the laser beam in the wavelength range, the absorption wavelength of CH 4 , including the laser beam in the near infrared wavelength range, the absorption wavelength of CO, and the laser beam in the near infrared wavelength range, including the absorption wavelength of CO 2 In addition, each laser beam in the near-infrared wavelength region is output, the laser beam that has passed through the pipeline through which the first flow gas flows is received, and the intensity of the output laser beam and the laser beam received by the light receiving unit A first measurement step of measuring the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, and the concentration of CO 2 contained in the first flow gas as a first measurement value based on the intensity of
Of the flow gas flowing through the pipe, the second flow gas that does not pass through the region where the conversion means for converting hydrogen into H 2 O is disposed, includes an absorption wavelength of H 2 O, and Infrared wavelength region laser light, CH 4 absorption wavelength, near infrared wavelength region laser light, CO absorption wavelength, near infrared wavelength region laser light, CO 2 absorption wavelength In addition, the laser beam in the near-infrared wavelength region is output, the laser beam that has passed through the pipe through which the second flow gas flows is received, and the intensity of the output laser beam and the light receiving unit are received A second measurement step of measuring the concentration of H 2 O, the concentration of CH 4 , the concentration of CO, the concentration of CO 2 contained in the flow gas as a second measurement value based on the intensity of the laser beam;
Calculating a hydrogen concentration from the difference between the first measurement value and the second measurement value, and calculating a calorific value of the flow gas based on the calculated hydrogen concentration and combustion component concentration; A gas calorific value measurement method comprising:
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