JP5608011B2

JP5608011B2 - 熱量調整装置

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Publication number: JP5608011B2
Application number: JP2010183136A
Authority: JP
Inventors: 考司松田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: JP2012041851A

Description

本発明は、主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスの増熱用に混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、所定の目標熱量に調整した混合ガスを燃料ガス消費部へ導く熱量調整装置に関する。

従来、主燃料ガスに増熱用燃料ガスを混合した混合ガスを所望の目標熱量に調整して、下流側の燃料ガス消費部等に供給する熱量調整装置では、主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、主燃料ガスに増熱用燃料ガスが混合された混合ガスを通流する混合ガス供給系統と、当該混合ガス供給系統を通流する混合ガスの熱量を測定する熱量計と、増熱用燃料ガス供給系統にて増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段と、熱量計の計測結果に基づいて流量調整手段を制御する制御手段とを備えている。
当該熱量調整装置では、熱量計により直接混合ガスの熱量を測定して、当該熱量が所望の目標熱量となるように制御手段が流量調整手段を制御して、主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスの流量を調整している（特許文献１を参照。）。

実公平６−２２４２９号

しかしながら、通常、熱量計として知られるガスクロ（高精度成分分析器）は、構造が複雑で、比較的高価であった。このため、当該熱量計を用いた熱量調整装置では、構造が複雑となり、設備コストがかかるという問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単で、製造コストを抑制できながらも、適切に混合ガスの熱量を調整可能な熱量調整装置を提供する点にある。

以下、本願の権利範囲に含まれるものではないが、説明のため、本願の第１参考発明を、本発明の説明に先立って説明する。
上記目的を達成するための本願の第１参考発明の熱量調整装置は、主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、その第１特徴構成は、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
増熱後の混合ガスに要求される目標熱量を有する混合ガスの質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計測手段を前記混合ガス供給系統に備えるとともに、
前記第１質量流量計測手段により計測される前記第１質量流量に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に調整する第１制御指令を生成する第１制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第１制御手段に生成される前記第１制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する点にある。

第１参考発明は、質量流量計測手段（具体的には、計器に設定される所定の質量のガスの流量を計測する質量流量計）が測定する質量流量が、燃料ガスの熱量に対応する点に着目し、この質量流量計測手段により計測される質量流量の増減に従って、主燃料ガスに混合する増熱用燃料ガスの量を調整することができることを見出して、完成したものである。
本願にあって、質量流量計測手段（具体的には質量流量計）とは、上述の「計器で計測すべき所定の質量（所定体積当りの質量）」の設定が可能な計測機器であり、その出力である質量流量は、例えば「リットル／ｍｉｎ」のように、体積流量の形態で出力される。従って、「設定される所定の質量」×「出力（リットル／ｍｉｎ）」により、測定部位を流れる流体の質量を知ることができる。
即ち、第１質量流量計測手段、第１制御手段及び流量調整手段を備えた構成にあっては、第１質量流量計測手段は、その設置位置において、要求される混合ガスの目標熱量を有する所定質量のガスの流量（第１質量流量）を測定する。そして、当該設置位置を流れる混合ガスの熱量が、前記の目標熱量に対して不足している場合は、流量は低流量側の値として計測される。
このように低流量側の流量が計測される場合、混合ガスの熱量が不足している（所定8CEA量の混合ガスが流れていない）こととなるため、第１制御手段にあっては、主燃料ガスに混合する増熱用燃料ガスを現状より増加させる第１制御指令を生成し、この第１制御指令に従って、流量調整手段が働く。結果、一般的な質量流量計を混合ガス供給系統に設置するだけで、混合ガスの増熱における熱量調整を、簡易かつ低コストで実現できる。

ここで、第１制御手段における第１制御指令の生成に関しては、第１質量流量計測手段の計測値に従って、前記流量調整手段による増熱用燃料ガスの流量調整を行った場合の制御特性を予め調べておいて、例えば、比例制御、一次遅れ制御、積分制御等を行えるように構成しておけばよい。
以上より、第１参考発明の第１質量流量測定手段及び第１制御手段を用いることで、比較的構造が簡単で、製造コストを抑制できながらも、適切に熱量調整が可能な熱量調整装置を実現できる。

〔第２参考構成〕
第２参考発明の熱量調整装置の第２参考構成は、
主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
主燃料ガス供給系統を通流する主燃料ガスに要求される主燃料ガス熱量を有する主燃料ガスの質量流量である第２質量流量を計測する第２質量流量計測手段を前記主燃料ガス供給系統に備えるとともに、
前記第２質量流量計測手段により計測される前記第２質量流量に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に調整する第２制御指令を生成する第２制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第２制御手段に生成される前記第２制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する点にある。

この発明も、質量流量計測手段（具体的には、計器に設定される所定の質量のガスの流量を計測する質量流量計）が測定する質量流量が、燃料ガスの熱量に対応する点に着目し、この質量流量計測手段により計測される質量流量の増減に従って、主燃料ガスに混合する増熱用燃料ガスの流量を調整することができることを見出して完成した。
即ち、第２質量流量計測手段、第２制御手段及び流量調整手段を備えた構成にあっては、第２質量流量計測手段は、その設置位置において、要求される主燃料ガスの主燃料ガス熱量を有する所定質量のガスの流量（第２質量流量）を測定する。そして、当該設置位置を流れる主燃料ガスの熱量が、前記の要求される主燃料ガス熱量に対して不足している場合は、第２質量流量は低流量側の値として計測される。
このように低流量側の流量が計測された場合、所定比の増熱用燃料ガスを主燃料ガスに混合したとしても混合ガスの熱量が不足することとなるため、第２制御手段にあっては、主燃料ガスに混合する増熱用燃料ガスを現状より増加させる第２制御指令を生成し、この第２制御指令に従って、流量調整手段が働く。結果、一般的な質量流量計を主燃料ガス供給系統に設置するだけで、混合ガスの増熱における熱量調整を、簡易かつ低コストで実現できる。

〔第３参考構成〕
第３参考発明の熱量調整装置の第３参考構成は、
主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
増熱後の混合ガスに要求される目標熱量を有する混合ガスの質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計測手段を前記混合ガス供給系統に備えるとともに、
主燃料ガス供給系統を通流する主燃料ガスに要求される主燃料ガス熱量を有する主燃料ガスの質量流量である第２質量流量を計測する第２質量流量計測手段を前記主燃料ガス供給系統に備え、
前記第１質量流量計測手段及び前記第２質量流量計測手段により計測される前記第１質量流量、及び前記第２質量流量に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に調整する第３制御指令を生成する第３制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第３制御手段に生成される前記第３制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する点にある。

この発明も、質量流量計測手段（具体的には、計器に設定される所定の質量のガスの流量を計測する質量流量計）が測定する質量流量が、燃料ガスの熱量に対応する点に着目し、この質量流量計測手段により計測される質量流量の増減に従って、主燃料ガスに混合する増熱用燃料ガスの流量を調整することができることを見出して完成した。
即ち、第１質量流量計測手段、第２質量流量計測手段、第３制御手段及び流量調整手段を備えた構成にあっては、第１質量流量計測手段は、その設置位置において、要求される混合ガスの目標熱量の所定質量を有するガスの流量（第１質量流量としての値）を測定する。一方、第２質量流量計測手段は、その測定位置において、要求される主燃料ガス熱量を有する所定質量のガスの流量（第２質量流量としての値）を測定する。ここで、増熱用燃料ガスが、主燃料ガスに対して適切な比で混合された場合、第１質量流量計測手段で計測される流量は、混合に伴うガス質量の増加（増熱）に寄与するだけであるため、結果的に、第１質量流量計測手段により計測される第１質量流量としての値と、第２質量流量計測手段により計測される第２質量流量としての値とは一致する。

従って、第３制御手段にあっては、第１質量流量としての値と第２質量流量としての値とが一致するように、第３制御指令を生成し、この第３制御指令に従って、流量調整手段が働く。結果、一般的な質量流量計を主燃料ガス供給系統に設置するだけで、混合ガスの増熱における熱量調整を、簡易かつ低コストで実現できる。

ここで、第３制御手段における第３制御指令の生成に関しては、第１質量流量計測手段及び第２質量流量計測手段の計測値に従って、流量調整手段による増熱用燃料ガスの流量調整を行った場合の制御特性を調べておいて、例えば、比例制御、一次遅れ制御、積分制御等を行えるように構成しておけばよい。

これまで説明してきた参考発明にあっては、混合ガスの熱量を所望の熱量である目標熱量に調整する（増熱する）ことを目的とした構成に関し説明した。
以下の本発明に係る説明では、上記の目標熱量への調整（増熱）に加えて、燃料ガス消費部へ供給される総熱量の制御（増熱されて所定の目標熱量の混合ガスを所定の流量供給する制御）に関して説明する。

本発明の熱量調整装置の特徴構成は、
主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
増熱後の混合ガスに要求される目標熱量を有する混合ガスの質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計測手段を前記混合ガス供給系統に備えるとともに、
前記混合ガス供給系統を通流する前記混合ガスの容積流量を測定する容積流量測定手段を備え、
前記第１質量流量計測手段により計測される前記第１質量流量及び前記容積流量測定手段により測定される容積流量に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に、前記混合ガスの容積流量を目標流量に調整する第４制御指令を生成する第４制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第４制御手段に生成される前記第４制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を、前記混合ガスの熱量が前記目標熱量を中心とした所定範囲内に収まっていることを条件として前記混合ガスの前記容積流量を前記目標流量を中心とした所定範囲に収まるように、調整する点にある。

この構成にあっては、混合ガスの増熱に関しては、第１質量計測手段の計測値を、上述した第１参考発明にて説明した制御構成と同様のものを使用する。即ち、第４制御手段は、先に説明した第１制御手段としての機能部位を備えることで、混合ガスの熱量を目標熱量に調整（増熱調整）する。
また、第４制御手段には、容積流量測定手段により測定される容積流量に基づいて、混合ガスの容積流量を目標流量とする機能部位を備えておく。
ここで、両制御のどちらを優先するかの優劣は、混合ガスの熱量が所定の目標熱量範囲内に収まっていることを条件として、混合ガスの容積流量を所定の目標の流量範囲に収まるように制御するものとできる。
結果、所定の目標熱量の混合ガスを所定の目標流量供給でき、混合ガスの総熱量までをも調整することができることとなる。

〔第４参考構成〕
第４参考発明の熱量調整装置の第４参考構成は、
主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
増熱後の混合ガスに要求される目標熱量を有する混合ガスの質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計測手段を前記混合ガス供給系統に備えるとともに、
前記主燃料ガス供給系統を流れる主燃料ガスに要求される主燃料ガス熱量を有する主燃料ガスの質量流量である第２質量流量を計測する第２質量流量計測手段を前記主燃料ガス供給系統に備え、
さらに、前記主燃料ガス供給系統を流れる主燃料ガスの比重を測定する比重測定手段を備え、
前記第１質量流量計測手段及び第２質量流量計測手段により計測される前記第１質量流量、及び第２質量流量及び比重測定手段により測定される比重に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に、流量を目標流量に調整する第５制御指令を生成する第５制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第５制御手段に生成される前記第５制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する点にある。

この構成は、先に説明した第３参考構成をさらに発展させた技術である。
先に説明した第３参考構成では、第３制御手段は、第１質量流量計測手段により計測される第１質量流量と第２質量流量計測手段により計測される第２質量流量とが一致するように、第３制御指令を生成し、この第３制御指令に従って、流量調整手段が働く。結果、一般的な質量流量計を主燃料ガス供給系統に設置するだけで、混合ガスの増熱における熱量調整を、簡易かつ低コストで実現できる。
そこで、この第５制御手段に、第３制御手段に相当する機能部位を備えておくことで、混合ガスの熱量は目標熱量に調整される。この機能部位のみでは、混合ガスの総熱量までは制御できない。

そこで、主燃料ガス供給系統に比重測定手段を備えて、主燃料ガスの真の比重（主燃料ガスの真の熱量）を計測するものとする。
ここで、第２質量流量計測手段は、主燃料ガスに求められる熱量のガス（発熱量のガス）の質量流量を計測する手段であるため、主燃料ガスの真の比重が判明すると、第２質量流量計測手段において計測される質量流量から、現在流れている主燃料ガスの真の流量が判明する。
そして、先の第３参考構成に従って、増熱用燃料ガスの混合量を調整した場合、結果的に、現在流れている主燃料ガスの真の流量だけ目標熱量の混合ガスを得ることができることとなり、熱量と流量との制御が可能となる。

ここで、第５制御手段における、比重測定手段により比重を得た場合の、第２質量流量計測手段により計測される流量の補正に関しては、予め、比重測定手段の出力及び主燃料ガスとして供給される所定熱量のガスの質量流量を計測する場合の第２質量流量計測手段の出力の関係を調べておいて、上述の補正を行えるように構成しておけばよい。
以上より、本願独特の第１質量流量測定手段、第２質量流量測定手段、比重測定手段及び第５制御手段を用いることで、比較的構造が簡単で、製造コストを抑制できながらも、適切に熱量調整が可能な熱量調整装置を実現できる。

第１参考形態に係る熱量調整装置の概略構成図である。第２参考形態に係る熱量調整装置の概略構成図である。第３参考形態に係る熱量調整装置の概略構成図である。本発明の実施形態に係る熱量調整装置の概略構成図である。第４参考形態に係る熱量調整装置の概略構成図である。

本発明の熱量調整装置は、質量流量計測手段（具体的には、計器に設定される所定の質量のガスの流量を計測する質量流量計１４、２６）が測定する質量流量が、燃料ガスの熱量に対応する点に着目し、この質量流量計１４、２６により計測される質量流量の増減に従って、主燃料ガスＧ１に混合する増熱用燃料ガスＧ２の量を調整することができることを見出して、完成させたものである。
尚、以下に示す、第１、第２、第３参考形態に係る熱量調整装置は、混合ガスＧ３の熱量を所望の熱量である目標熱量ＴＱ１に調整（増熱する）ことを目的とするものであり、本発明の実施形態、第４参考形態に係る熱量調整装置は、上記の目標熱量ＴＱ１への調整（増熱）に加えて、燃料ガス消費部へ供給される総熱量の制御（増熱されて所定の目標熱量ＴＱ１の混合ガスＧ３を所定の流量供給する制御）を目的とするものである。

〔第１参考形態〕
第１参考形態に係る熱量調整装置は、低カロリーの主燃料ガスＧ１（例えば、都市ガス１３Ａ等）に、高カロリーの増熱用燃料ガスＧ２（例えば、ＬＰＧ等）を混合して増熱する形態で、主燃料ガスＧ１に増熱用燃料ガスＧ２を混合した混合ガスＧ３を、所望の目標熱量ＴＱ１に調整する。
そして、図１に示す様に、主燃料ガスＧ１を所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統１０と、主燃料ガスＧ１に混合される増熱用燃料ガスＧ２を所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統１１と、主燃料ガスＧ１に増熱用燃料ガスＧ２が混合された混合ガスＧ３が通流する混合ガス供給系統１２とを備え、混合ガス供給系統１２の下流側へ導かれる混合ガスＧ３を目標熱量ＴＱ１に調整するように構成されている。この熱量調整装置は、増熱用燃料ガス供給系統１１を通流する増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整弁１３（流量調整手段の一例）を設け、増熱後の混合ガスＧ３に要求される目標熱量ＴＱ１を有する混合ガスＧ３の質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計１４（第１質量流量計測手段の一例）を混合ガス供給系統１２に備えるとともに、第１質量流量計１４により計測される第１質量流量に基づいて、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に調整する第１制御指令を生成する制御装置１５（第１制御手段の一例）を備えている。流量調整弁１３は、制御装置１５に生成される第１制御指令を受けて、増熱用燃料ガス供給系統１１を通流する増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整する。

主燃料ガス供給系統１０は、主燃料ガスＧ１を通流させる主燃料ガス流路１６と、当該主燃料ガス流路１６にて主燃料ガスＧ１の圧力を測定する圧力測定器１７と、当該圧力測定器１７の上流側で圧力測定器１７の測定結果に基づいて主燃料ガスＧ１の圧力を一定の圧力に調整する圧力調整弁１８と、当該圧力調整弁１８の下流側にて主燃料ガスＧ１が上流側に逆流することを防止する逆止弁１９とを備えている。
増熱用燃料ガス供給系統１１についても、増熱用燃料ガスＧ２を通流させる増熱用燃料ガス流路２０と、当該増熱用燃料ガス流路２０にて増熱用燃料ガスＧ２の圧力を測定する圧力測定器２１と、当該圧力測定器２１の上流側で圧力測定器２１の測定結果に基づいて増熱用燃料ガスＧ２の圧力を一定の圧力に調整する圧力調整弁２２と、当該圧力調整弁２２の下流側にて増熱用燃料ガスＧ２が上流側に逆流することを防止する逆止弁２３とを備えている。
そして、混合ガス供給系統１２は、第１質量流量計１４の上流側にて主燃料ガスＧ１と増熱用燃料ガスＧ２とを適切に混合する混合装置２４を備えるとともに、その下流側にて混合ガスＧ３の圧力を測定する圧力測定器２５とを備えている。

上記混合ガス供給系統１２に設けられた第１質量流量計１４は、要求される混合ガスＧ３の目標熱量ＴＱ１の流量を計測する場合、第１質量流量として混合ガスＧ３の目標熱量ＴＱ１に対応する目標質量流量ＴＬ１と等しい値を出力し、目標熱量ＴＱ１より低い熱量ＬＱを有する混合ガスＧ３の流量を計測する場合、第１質量流量として混合ガスＧ３の目標熱量ＴＱ１に対応する目標質量流量ＴＬ１よりも低流量側の値Ｌ１を出力するように構成されている。

当該第１質量流量計１４により計測された第１質量流量に基づいて、制御装置１５は、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に調整する第１制御指令を生成して、流量調整弁１３に送るわけであるが、当該第１制御指令は、具体的には、増熱用燃料ガス供給系統１１にて増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整する流量調整弁１３の弁開度に係る制御信号である。流量調整弁１３は、当該第１制御指令に基づいて、第１質量流量が目標質量流量ＴＬ１よりも低流量側であるほど弁開度を大きくする形態で、その弁開度を調整する。
尚、制御装置１５は、混合ガスＧ３の目標質量流量ＴＬ１毎に、第１質量流量と流量調整弁１３の弁開度との関係を予め記憶した記憶部（図示せず）を有している。即ち、制御装置１５は、第１質量流量計１４の計測値に従って、流量調整弁１３による増熱用燃料ガスＧ２の流量調整を行った場合の制御特性を予め記憶しておき、当該記憶した制御特性に基づいて、比例制御、一次遅れ制御、積分制御等を行う第１制御指令を出力するように構成されている。

以下に、当該制御装置１５による第１質量流量に基づく流量調整弁１３の具体的な制御の一例を示す。尚、以下では、主燃料ガスＧ１として低い熱量ＬＱのものが供給されているものとし、下流側に供給される混合ガスＧ３の熱量は、目標熱量ＴＱ１とする。
第１質量流量計１４は、混合ガス供給系統１２に低い熱量ＬＱの混合ガスＧ３が通流すると、第１質量流量として低い熱量ＬＱに対応した低流量側の値Ｌ１を出力する。制御装置１５は、当該第１質量流量としての低流量側の値Ｌ１を、予め記憶している目標熱量ＴＱ１に対応する混合ガスＧ３の目標質量流量ＴＬ１と比較する。第１質量流量としての低流量側の値Ｌ１が混合ガスＧ３の目標質量流量ＴＬ１よりも低い場合、流量調整弁１３の開度を開弁側の所定の開度に調整する。これにより、下流側に供給される混合ガスＧ３の熱量は、目標熱量ＴＱ１に増熱調整されることとなる。
即ち、このように、第１質量流量計１４の出力としての第１質量流量を用いて熱量調整するように構成することで、一般的な質量流量計を混合ガス供給系統１２に設置するだけで、混合ガスＧ３の増熱調整を実行できる。

〔第２参考形態〕
当該第２参考形態の熱量調整装置は、図２に示す様に、第１参考形態の第１質量流量計１４に替えて、第２質量流量計２６が主燃料ガス供給系統１０に設けられている点、及び当該第２質量流量計２６の計測結果に基づく制御装置１５（第２制御手段の一例）の制御に特徴がある。そこで、以下では、上記第１参考形態と同一の構成については、同一の符号を付することとし、説明を割愛することがある。

第２参考形態に係る熱量調整装置は、主燃料ガス供給系統１０を通流する主燃料ガスＧ１に要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２を有する主燃料ガスＧ２の質量流量である第２質量流量を計測する第２質量流量計２６を主燃料ガス供給系統１０に備えるとともに、第２質量流量計２６により計測される第２質量流量に基づいて、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に調整する第２制御指令を生成する制御装置１５（第２制御手段の一例）を備え、増熱用燃料ガス供給系統１１に設けられ増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整する流量調整弁１３が、制御装置１５に生成される第２制御指令を受けて、増熱用燃料ガス供給系統１１を通流する増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整するように構成されている。

上記主燃料ガス供給系統１０に設けられた第２質量流量計２６は、要求される主燃料ガスＧ１の目標熱量ＴＱ２の流量を計測する場合、第２質量流量として主燃料ガスＧ１の目標熱量ＴＱ２に対応する目標質量流量ＴＬ２と等しい値を出力し、目標熱量ＴＱ２より低い熱量を有する主燃料ガスＧ１の流量を計測する場合、第２質量流量として主燃料ガスＧ１の目標熱量ＴＱ２に対応する目標質量流量ＴＬ２よりも低流量側の値Ｌ１を出力するように構成されている。
制御装置１５は、主燃料ガスＧ１の目標質量流量ＴＬ２毎に、第２質量流量と流量調整弁１３の弁開度との関係を予め記憶した記憶部（図示せず）を有している。制御装置１５は、記憶部に記憶された関係に基づき、第２制御指令を出力するように構成されている。
以下に、制御装置１５による第２質量流量に基づく流量調整弁１３の制御の一例を示す。

主燃料ガス供給系統１０に主燃料ガスＧ１が供給されると、第２質量流量計２６は、主燃料ガスＧ１の有する所定の熱量に対応する第２質量流量を出力する。制御装置１５は、当該第２質量流量と主燃料ガスＧ１の目標質量流量ＴＬ２とを比較し一致している場合、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２の主燃料ガスＧ１が、問題なく供給されていると判断し、当該主燃料ガスＧ１の熱量（要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２）に対して、予め決められた一定の比率で所定の熱量の増熱用燃料ガスＧ２を供給する第２制御指令を生成する。流量調整弁１３は、当該第２制御指令に基づいて、その開度を予め記憶された目標開度に設定する。これにより、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２の主燃料ガスＧ１に一定比率で増熱用燃料ガスＧ２を混合して、混合ガスＧ３の熱量を、要求される目標熱量ＴＱ１に増熱調整することができる。
一方、主燃料ガス供給系統１０を通流する主燃料ガスＧ１の熱量が、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２に対して不足している場合、第２質量流量計２６は、第２質量流量として低流量側の値Ｌ３を出力する。この場合、制御装置１５が、当該第２質量流量として低流量側の値Ｌ３と主燃料ガスＧ１の目標質量流量ＴＬ２とを比較すると、低流量側の値Ｌ３が目標質量流量ＴＬ２より小さくなるので、制御装置１５は、主燃料ガスＧ１の熱量が、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２より小さいと判断する。これにより、制御装置１５は、増熱用燃料ガスＧ２の供給熱量を、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２に対して予め決められた一定の比率の熱量よりも多い熱量を供給する第２制御指令を生成する。流量調整弁１３は、当該第２制御指令に基づいて、その開度を大きめの開度に設定する。これにより、混合ガスＧ３の熱量を、目標熱量ＴＱ１に近づけるように調整することができる。

〔第３参考形態〕
この発明も、質量流量計測手段（具体的には、計器に設定される所定の質量のガスの流量を計測する第１、第２質量流量計１４、２６）が測定する第１質量流量及び第２質量流量が、測定対象の燃料ガスの熱量に対応する点に着目し、第１、第２質量流量計１４、２６により計測される質量流量の増減に従って、主燃料ガスＧ１に混合する増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整することができることを見出して完成した。

当該第３参考形態に係る熱量調整装置では、混合ガス供給系統１２に第１質量流量計１４を設けると共に、主燃料ガス供給系統１０に第２質量流量計２６を設けている点、及び第１質量流量計１４及び第２質量流量計２６の出力に基づく制御装置１５（第３制御手段の一例）による制御を特徴とする。これ以外の点については、上記第１、第２参考形態と変るところがないため、上記第１、第２参考形態と同一の構成については、同一の符号を付すこととし、説明を割愛することがある。

当該第３参考形態の熱量調整装置は、図３に示す様に、増熱後の混合ガスＧ３に要求される目標熱量ＴＱ１を有する混合ガスＧ３の質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計１４を混合ガス供給系統１２に備えるとともに、主燃料ガス供給系統１０を通流する主燃料ガスＧ１に要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２を有する主燃料ガスＧ１の質量流量である第２質量流量を計測する第２質量流量計２６を主燃料ガス供給系統１０に備え、第１質量流量計１４及び第２質量流量計２６により計測される第１質量流量としての値Ｌ１、及び第２質量流量としての値Ｌ３に基づいて、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に調整する第３制御指令を生成する制御装置１５（第３制御手段の一例）を備え、増熱用燃料ガス供給系統１１に設けられている流量調整弁１３が、制御装置１５に生成される第３制御指令を受けて、増熱用燃料ガス供給系統１１を通流する増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整するように構成されている。

尚、当該第３参考形態、以下に示す実施形態、及び第４参考形態において、第１質量流量としての値Ｌ１及び第２質量流量としての値Ｌ３は、第１質量流量計１４及び第２質量流量計２６の指示値を示すものであり、具体的には、例えば（リトッル／ｍｉｎ）の物理量である。
そして、当該第１質量流量計１４及び第２質量流量計２６は、測定対象のガスの目標の質量を設定可能に構成されており、第１質量流量計１４には、混合ガスＧ３の目標の質量（熱量）が設定されると共に、第２質量流量計２６には、主燃料ガスＧ１の目標の質量（熱量）が設定される。上記第１質量流量としての値Ｌ１や上記第２質量流量としての値Ｌ３は、当該設定される目標の質量（熱量）に基づいて、計測されるものである。
例えば、熱量調整がされる前の状態の主燃料ガスＧ１を、そのまま、第１質量流量計１４で測定した場合と、第２質量流量計２６で測定した場合とでは、第１質量流量計１４の方が第２質量流量計２６より設定される目標の質量（熱量）が大きいので、第１質量流量としての値Ｌ１は、第２質量流量としての値Ｌ３より小さくなる。そこで、当該第３参考形態では、第１質量流量としての値Ｌ１が、第２質量流量としての値Ｌ３に一致するように、増熱用燃料ガスＧ２の供給量を制御する。これにより、混合ガスＧ３は、その質量（熱量）が目標の質量（熱量）に調整された状態で、下流側に導かれることとなる。以下、増熱用燃料ガスＧ２の供給量の制御について、具体的に説明する。

制御装置１５は、混合ガスＧ３の目標質量流量ＴＬ１毎に、第１質量流量と第２質量流量と流量調整弁１３の弁開度との関係を予め記憶した記憶部（図示せず）を有している。即ち、制御装置１５は、第１質量流量計１４、第２質量流量計２６の計測値（指示値）に従って、流量調整弁１３による増熱用燃料ガスＧ２の流量調整を行った場合の制御特性を予め記憶しておき、当該記憶した制御特性に基づいて、比例制御、一次遅れ制御、積分制御等を行う第３制御指令を出力するように構成されている。
以下、第３参考形態の熱量調整装置にて、混合ガスＧ３の増熱を行う場合において、制御装置１５による流量調整弁１３の弁開度の調整について説明する。

第１質量流量計１４は、混合ガス供給系統１２において、要求される混合ガスＧ３の目標熱量ＴＱ１の所定質量のガスの流量を測定する。一方、第２質量流量計２６は、主燃料ガス供給系統１０にて、要求される主燃料ガス熱量ＴＱ２の所定質量のガスの流量を測定する。ここで、増熱用燃料ガスＧ２が、主燃料ガスＧ１に対して適切な比で混合された場合、第１質量流量計１４で計測される流量は、混合に伴うガス質量の増加（増熱）に寄与するだけであるため、結果的に、第１質量流量計１４により計測される第１質量流量としての値Ｌ１と、第２質量流量計２６により計測される第２質量流量としての値Ｌ３とは一致する。
従って、制御装置１５は、第１質量流量計１４により計測される第１質量流量としての値Ｌ１と第２質量流量計２６により計測される第２質量流量としての値Ｌ３とが一致するように、第３制御指令を生成する。流量調整弁１３は、当該第３制御指令に従って、その開度を調整する。これにより、一般的な質量流量計を主燃料ガス供給系統１０に設置するだけで、混合ガスＧ３の熱量の増熱調整を、簡易且つ低コストに実現できることとなる。

〔実施形態〕
実施形態に係る熱量調整装置は、上記第１参考形態に係る熱量調整装置を、さらに発展させたものである。当該実施形態に係る熱量調整装置は、これまで説明した第１〜第３参考形態と同様に混合ガスＧ３の増熱調整できるように構成されていると共に、下流側に供給する混合ガスＧ３の総熱量の制御（増熱されて所定の目標熱量ＴＱ１の混合ガスＧ３を所定の流量供給する制御）ができるように構成されているものである。そして、混合ガス供給系統１２を通流する混合ガスＧ３の容積流量ＶＬを測定する流量計２７（容積流量測定手段の一例）を備える点、及び当該流量計２７の計測結果をも加味した制御装置１５（第４制御手段の一例）による制御に特徴がある。尚、これら以外の構成については、上記第１参考形態に示した構成と同一であるため、同一の符号を付することとし、その説明を割愛することがある。

実施形態に係る熱量調整装置は、第１参考形態に係る熱量調整装置の構成に加えて、混合ガス供給系統１２を通流する混合ガスＧ３の容積流量ＶＬを測定する流量計２７（容積流量測定手段の一例）を備え、第１質量流量計１４により計測される第１質量流量としての値Ｌ１及び流量計２７により測定される容積流量ＶＬに基づいて、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に、混合ガスＧ３の容積流量ＶＬを目標流量ＴＶに調整する第４制御指令を生成する制御装置１５（第４制御手段の一例）を備え、増熱用燃料ガス供給系統１１に設けられ増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整する流量調整弁１３が、制御装置１５の第４制御指令を受けて、増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整するものである。
制御装置１５は、混合ガスＧ３の目標質量流量ＴＬ１毎に、第１質量流量と流量調整弁１３の弁開度との関係、及び容積流量ＶＬと流量調整弁１３の弁開度との関係を記憶した記憶部（図示せず）を有している。即ち、制御装置１５は、第１質量流量計１４、流量計２７の計測値に従って、流量調整弁１３による増熱用燃料ガスＧ２の流量調整を行った場合の制御特性を予め記憶しておき、当該記憶した制御特性に基づいて、比例制御、一次遅れ制御、積分制御等を行うように構成されている。
このように、当該実施形態の熱量調整装置では、混合ガスＧ３の増熱に関しては、第１質量流量計１４の計測値（指示値）を、上記第１参考形態にて説明した制御構成と同様のものを使用する。即ち、制御装置１５（第４制御手段の一例）は、上記第１参考形態にて説明した第１制御手段としての機能部位を備え、第１制御手段の第１制御指令を含む第４制御指令を出力して、当該第４制御指令に基づいて流量調整弁１３が弁開度を調整することで、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に調整（増熱調整）する。
また、制御装置１５が第４制御手段として機能する場合、制御装置１５は、流量計２７により測定される容積流量ＶＬに基づいて、混合ガスＧ３の容積流量ＶＬを目標流量ＴＶとする第４制御指令を生成し、流量調整弁１３が当該第４制御指令に従って、その弁開度を調整する形態で、混合ガスＧ３の流量を目標流量ＴＶに調整することができる。
即ち、第４制御手段として機能する制御装置１５は、第１質量流量計１４の計測値（指示値）と、流量計２７の計測値とに基づいて、上記第４制御指令を生成するように構成されている。
ここで、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１の調整（増熱調整）と、混合ガスＧ３の流量を目標流量ＴＶに調整（流量調整）とのどちらを優先するかの優劣は、混合ガスＧ３の熱量が所定の目標の熱量範囲（例えば、目標熱量ＴＱ１を中心とした所定の範囲）内に収まっていることを条件として、混合ガスＧ３の容積流量ＶＬを所定の目標の流量範囲（例えば、目標流量ＴＶを中心とした所定の範囲）に収まるように制御するものとできる。
結果、実施形態における流量調整装置では、一般的な質量流量計に流量計を備えるといった比較的簡易な構成を採用することで、混合ガスＧ３を適切に増熱するとともに、適切な流量に調整することができ、所謂、混合ガスＧ３の総熱量の調整を実現できる。

〔第４参考形態〕
第４参考形態に係る熱量調整装置は、第３参考形態に係る熱量調整装置をさらに発展させた技術であり、混合ガスＧ３の熱量を増熱調整するとともに、その総熱量の調整をも可能とするものである。具体的には、主燃料ガス供給系統１０を通流する主燃料ガスＧ１の比重を測定する比重計２８（比重計測手段の一例）を備える点、及び当該比重計２８の計測結果をも加味した制御装置１５（第５制御手段の一例）の制御に、特徴がある。これ以外の構成については、上記第３参考形態に係る構成と同一であるため、同一の符号を付すこととし、その説明を割愛することがある。

第４参考形態に係る熱量調整装置は、主燃料ガス供給系統１０を流れる主燃料ガスＧ１の比重ＳＧを測定する比重計２８（比重測定手段の一例）を備え、第１質量流量計１４及び第２質量流量計２６により計測される第１質量流量としての値Ｌ１、及び第２質量流量としての値Ｌ３及び比重計２８により測定される比重ＳＧに基づいて、混合ガスＧ３の熱量を目標熱量ＴＱ１に、流量を目標流量ＴＶに調整する第５制御指令を生成する制御装置１５（第５制御手段の一例）を備え、増熱用燃料ガス供給系統１１にて増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整する流量調整弁１３が、制御装置１５に生成される第５制御指令を受けて、増熱用燃料ガス供給系統１１を通流する増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整するように構成されている。

先に説明した第３参考形態に係る熱量調整装置では、制御装置１５は、第１質量流量計１４により計測される第１質量流量としての値Ｌ１と第２質量流量計２６により計測される第２質量流量としての値Ｌ３とが一致するように第３制御指令を生成する。そして、流量調整弁１３が、当該第３制御指令に従って、その弁開度を調整できる。
即ち、第４参考形態に係る熱量調整装置において、制御装置１５が上記第３制御手段に相当する機能部位を備えておくことで、混合ガスＧ３の熱量は目標熱量ＴＱ１に調整される。しかしながら、当該第３制御手段に係る機能部位のみでは、混合ガスＧ３の総熱量までは制御することはできない。

そこで、第４参考形態に係る流量調整装置では、上述の如く、主燃料ガス供給系統１０に比重計２８を備えて、主燃料ガスＧ１の真の比重ＳＧ（主燃料ガスＧ１の真の熱量）を計測するように構成している。
ここで、第２質量流量計２６は、主燃料ガスＧ１に求められる熱量のガス（発熱量のガス）の質量流量を計測する手段であるため、主燃料ガスＧ１の真の比重ＳＧが判明すると、第２質量流量計２６において計測される質量流量から、現在流れている主燃料ガスＧ１の真の流量（容積流量）が判明する。
ここで、先の第３参考形態に係る熱量調整装置に示した制御に従い、制御装置１５が、増熱用燃料ガスＧ２の流量を調整すると、結果的に、現在流れている主燃料ガスＧ１の真の流量だけ目標熱量ＴＱ１の混合ガスＧ３を得ることとなり、熱量と流量の双方の制御が可能となる。

ここで、第５制御手段として機能する制御装置１５が、比重計２８により計測された比重ＳＧにより、第２質量流量計２６により計測される流量を補正する第５制御指令を出力する場合、制御装置１５は、予め測定した比重計２８の出力と、主燃料ガスＧ１に供給される熱量のガスの質量流量を計測するときの第２質量流量計２６の出力との関係に基づいて第５制御指令を出力するように構成されている。
結果、質量流量計と比重計とを備えた比較的簡易な構成であっても、製造コストを抑制できながらも、適切に熱量調整が可能な熱量調整装置を実現できる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、流量調整手段として流量調整弁１３を備えた構成としたが、例えば、増熱用燃料ガスＧ２の熱量と直接的に対応する質量流量を調整可能な質量流量調整装置（マスフローコントローラ）を備えても良い。

本発明の熱量調整装置は、構造が簡単で、設備コストを抑えながらも、適切に混合ガスの熱量を調整可能な熱量調整装置として、有効に利用可能である。

Ｇ１：主燃料ガス
Ｇ２：増熱用燃料ガス
Ｇ３：混合ガス
ＴＱ１：混合ガスの目標熱量
ＴＱ２：主燃料ガスの目標熱量
Ｌ１：低流量側の値（第１質量流量）
Ｌ３：低流量側の値（第２質量流量）
ＶＬ：容積流量
ＳＧ：比重
１０：主燃料ガス供給系統
１１：増熱用燃料ガス供給系統
１２：混合ガス供給系統
１３：流量調整弁（流量調整手段の一例）
１４：第１質量流量計（第１質量流量計測手段の一例）
１５：制御装置（第１〜第５制御手段の一例）
２６：第２質量流量計（第２質量流量計測手段の一例）
２７：流量計（容積流量測定手段の一例）
２８：比重計（比重計測手段の一例）

Claims

主燃料ガスを所定の圧力状態で通流する主燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに混合される増熱用燃料ガスを所定の圧力状態で通流する増熱用燃料ガス供給系統と、前記主燃料ガスに前記増熱用燃料ガスが混合された混合ガスが通流する混合ガス供給系統とを備え、前記混合ガス供給系統の下流側へ導かれる前記混合ガスを目標熱量に調整する熱量調整装置であって、
前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、
増熱後の混合ガスに要求される目標熱量を有する混合ガスの質量流量である第１質量流量を計測する第１質量流量計測手段を前記混合ガス供給系統に備えるとともに、
前記混合ガス供給系統を通流する前記混合ガスの容積流量を測定する容積流量測定手段を備え、
前記第１質量流量計測手段により計測される前記第１質量流量及び前記容積流量測定手段により測定される容積流量に基づいて、前記混合ガスの熱量を前記目標熱量に、前記混合ガスの容積流量を目標流量に調整する第４制御指令を生成する第４制御手段を備え、
前記流量調整手段が、前記第４制御手段に生成される前記第４制御指令を受けて、前記増熱用燃料ガス供給系統を通流する前記増熱用燃料ガスの流量を、前記混合ガスの熱量が前記目標熱量を中心とした所定範囲内に収まっていることを条件として前記混合ガスの前記容積流量を前記目標流量を中心とした所定範囲に収まるように、調整する熱量調整装置。