JP2017181213A - 臨界ノズル式ガス流量計及びガス流量計の調整方法 - Google Patents
臨界ノズル式ガス流量計及びガス流量計の調整方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017181213A JP2017181213A JP2016066864A JP2016066864A JP2017181213A JP 2017181213 A JP2017181213 A JP 2017181213A JP 2016066864 A JP2016066864 A JP 2016066864A JP 2016066864 A JP2016066864 A JP 2016066864A JP 2017181213 A JP2017181213 A JP 2017181213A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas flow
- flow meter
- critical
- critical nozzle
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 543
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 29
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 70
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 64
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
ところで、ディスペンサーから実際に供給される水素ガスの量とガス流量計によって測定された水素ガスの流量に誤差があれば、自動車に供給される水素ガスの量が過多又は過少となる。そのため、ディスペンサーから供給される水素ガスの流量を正確に測定できるガス流量計が必要とされている。特に、ディスペンサーから供給される水素ガスは高圧に圧縮されており、且つ、その圧力は広域である。例えば、水素ガスは10MPa〜120MPaに圧縮されている。また、ディスペンサーは、充填の初期と終期で求められる水素の供給量が変動するものの、3分間の充填で5kgの水素を供給できることが期待されている。例えば、ディスペンサーから供給される水素ガスの供給量は、0.1kg/分〜3.6kg/分である。
そのため、圧縮水素ガスの流量を広範囲(広域な圧力範囲及び広域な流量範囲)に亘って正確に測定できる、即ち、測定レンジの広い、ガス流量計が必要とされている。
しかし、従来のガス流量計は、圧縮ガスの流量を広範囲で測定できるものの、広範囲に亘るガスを用いて校正及び値付けがされていないため、精度が悪いという問題があり、より正確なガス流量計(標準ガス流量計)を用いて校正及び値付けを行う必要がある。
本発明の被検ガス流量計の調整方法は、調整対象となる被検ガス流量計と上記に記載の臨界ノズル式ガス流量計を準備する準備工程と、前記被検ガス流量計と前記臨界ノズル式ガス流量計を接続することでガス流路を形成するガス流路形成工程と、前記ガス流路にガスを導入するガス導入工程と、前記被検ガス流量計のガス流量測定値と前記臨界ノズル式ガス流量計のガス流量測定値の誤差が小さくなるように前記被検ガス流量計を修正する値付け工程と、を有する。
「ガス流量計」は、ガス流量を測定可能な機器である。
「臨界ノズル式ガス流量計」は、臨界ノズルを備えたガス流量計である。臨界ノズル式ガス流量計は、それ自体を流量計として用いることができるだけでなく、被検ガス流量計の校正及び値付けの基準となる標準ガス流量計として用いることができる。
「被検ガス流量計」は、標準ガス流量計によって校正及び値付けされる対象となるガス流量計である。なお、被検ガス流量計は、臨界ノズル式ガス流量計であってもよく、それ以外のガス流量計(例えば、熱式ガス流量計やコリオリ式ガス流量計)であってもよい。
「調整済みガス流量計」は、標準ガス流量計によって校正及び値付けがされた被検ガス流量計である。
「校正」は、標準ガス流量計のガス流量測定値と被検ガス流量計のガス流量測定値の誤差を導き出すことである。
「値付け」は、標準ガス流量計のガス流量測定値と被検ガス流量計のガス流量測定値の誤差が小さくなるように、被検ガス流量計のガス流量測定値を修正することである。
「AA〜BB」で表される数値範囲は、AA以上BB以下を意味する。
図1及び図3は、本発明の臨界ノズル式ガス流量計ではなく、本発明の成立過程で検討した臨界ノズル式ガス流量計を示しているが、便宜上、本発明の臨界ノズル式ガス流量計を示した図5、図8乃至図10と同じ符号を図1及び図3で用いている。
また、図3、図5、図8乃至図10において、複数存在する部材(複数の臨界ノズル及び複数の開閉弁)を区別するため、各部材を示す符号に小文字のアルファベット(「a」及び「b」)を付している。
また、図1、図3、図5、図8乃至図11に付した黒矢印は、ガスの流動方向を意味する。
さらに、図2、図4、及び図6において、各検量線S1乃至S6の近傍に位置する破線で囲われた領域は、各検量線S1乃至S6の95%信頼区間を表している。
本発明の臨界ノズル式ガス流量計は、臨界ノズルを有するガス流量計である。臨界ノズルとは、一定の圧力条件下において一定の基準流量を発生可能な機器であり、臨界ノズルを用いて発生した基準流量に基づき検量線を得ることができる。この検量線は、被検ガス流量計の校正及び値付けの基準となる。
以下、図面を参照しつつ、臨界ノズル式ガス流量計の原理について説明した後、本発明の成立過程で検討した2種の臨界ノズル式ガス流量計について説明し、その後、本発明の臨界ノズル式ガス流量計について説明する。
臨界ノズル式ガス流量計1は、通常、図1に示すように、一定の内径を有する上流ガス流路(整流管とも称される)2と、上流ガス流路2と同じ内径を有する下流ガス流路3と、上流ガス流路2と下流ガス流路3との間に設けられた1本の臨界ノズル4と、上流ガス流路2に接続されたガスセンサ5と、ガスセンサ5に接続された流量演算部6と、を有する。
臨界ノズル4は、上流ガス流路2側から下流ガス流路3側にかけてその内径が減少する絞り部41と、上流ガス流路2側から下流ガス流路3側にかけてその内径が増加するディフューザ部42と、絞り部41とディフューザ部42との境界部であって最も小さい内径を有するスロート部43と、を有する。
絞り部41の最大内径は、上流ガス流路2の内径以下であり、ディフューザ部42の最大内径は、下流ガス流路3の内径以下である。なお、絞り部41の最大内径とは、絞り部41の上流ガス流路2に臨んだ部分における内径を意味し、ディフューザ部42の最大内径とは、ディフューザ部42の下流ガス流路3に臨んだ部分における内径を意味する。
図1の臨界ノズル式ガス流量計1では、絞り部41の最大内径と上流ガス流路2の内径が同じ長さで且つディフューザ部42の最大内径と下流ガス流路3の内径が同じ長さとなるように構成されている。
臨界ノズル式ガス流量計が備える臨界ノズルによって発生した基準流量を用いて検量線を作成し、この検量線に基づいて被検ガス流量計を校正及び値付けできる。
本発明者らは、被検ガス流量計のガス流量測定値を広域な圧力範囲及び広域な流量範囲に亘って校正及び値付けし得る標準ガス流量計を得るため、まず、図1に示すような、臨界ノズルを1本だけ有する臨界ノズル式ガス流量計1(第1の臨界ノズル式ガス流量計1)に着目した。
第1の臨界ノズル式ガス流量計1に、基準となるガス、例えば、高圧の水素ガスを、その圧力条件を変えて複数回流し、臨界状態における流量値(基準流量)を複数回測定する。このようにして得られた基準流量を座標上にプロットすることにより、図2で示すような検量線S1が得られる。なお、図2において、「ガス流量」とはスロート部43を流れるガスの質量流量を意味している。
しかし、第1の臨界ノズル式ガス流量計1は、臨界ノズルを1本しか有さないため、必然的にスロート径が1パターンしか存在しない。そのため、一定の圧力条件下においては、理論上、基準流量が1点しか発生せず、その結果、検量線を1本しか得ることができない。そのため、第1の臨界ノズル式ガス流量計1(検量線S1のみ)に基づいて被検ガス流量計の校正及び値付けを行って調整済みガス流量計を作製したとしても、この調整済みガス流量計は広域な圧力条件下において広域のガス流量を正確に測定できない。
他方、調整済みガス流量計を用いてあるガスの流量を測定した際、そのガス流量測定値が95%信頼区間外の値である場合、該ガス流量測定値の信頼性は低い。つまり、第1の臨界ノズル式ガス流量計1で校正及び値付けされた調整済みガス流量計を用いて広範囲(広域の圧力範囲及び広域の流量範囲)に亘ってあるガスの流量を測定した場合、調整済みガス流量計が低圧力条件下で高流量のガス流量測定値(図2の点iii参照)を示した、又は、高圧条件下で低流量のガス流量測定値(図2の点iv参照)を示したとしても、その測定値の信頼性は低い。このように、調整済みガス流量計のガス流量測定値の信頼性は、その値が検量線S1から逸れれば逸れるほど低下する。
従って、第1の臨界ノズル式ガス流量計1を標準ガス流量計として用いても、広域な圧力条件下及び広域のガス流量で被検ガス流量計を高精度に校正及び値付けできない。
検量線S1、並びに、95%信頼区間の上限及び下限がどのような関数で表されるかは、基準となるガスの種類や温度、臨界ノズルのスロート径などによって変動し得る。
もっとも、どのようなガスを基準としても、又は、どのような臨界ノズルを用いたとしても、上流ガス圧力の上昇に比例してガス流量が上昇する関係性が成り立つ。
本発明者らは、第1の臨界ノズル式ガス流量計1を用いた場合における上記問題点に鑑み、同じスロート径を有する複数の臨界ノズル4を備えた第2の臨界ノズル式ガス流量計1を用いて被検ガス流量計を校正及び値付けすることに着目した。
図3は、同じスロート径を有する複数の臨界ノズル4(図3では第1臨界ノズル4aと第2臨界ノズル4bの2つ)を有する第2の臨界ノズル式ガス流量計1を示す概要図である。
第2の臨界ノズル式ガス流量計1の上流ガス流路2は、上流から下流にかけて、上流単路部21と、臨界ノズル4の本数に合わせて上流単路部21から分岐した複数の上流分岐路部22(図3では2本)と、有する。また、下流ガス流路3は、上流から下流にかけて、臨界ノズル4の数と同数の下流分岐路部32と、各下流分岐路部32が合流して構成された下流単路部31と、を有する。上流ガス流路2と下流ガス流路3は、上流分岐路部22と下流分岐路部32の間に設けられた複数の臨界ノズル4(第1臨界ノズル4aと第2臨界ノズル4b)によって連結されている。換言すると、複数の臨界ノズル4は、上流ガス流路2の上流分岐路部22及び下流ガス流路3の下流分岐路部32を介して、並列に配置されている。
他方、2つの開閉弁7a,7bの両方を開状態とした場合、第1臨界ノズル4a及び第2臨界ノズル4bを通してガスが流れるため、検量線S3が得られる。なお、2本の臨界ノズル4a,4bを用いた場合、1本の臨界ノズル4を用いた場合に比して、低いガス圧力条件下で同じ流量が得られる。
つまり、図4で示すように、2本の臨界ノズル4を用いた臨界ノズル式ガス流量計1の場合、2本の検量線が得られ、3本以上の臨界ノズル4を用いた臨界ノズル式ガス流量計1の場合、臨界ノズル4の数と同数の3本以上の検量線が得られる(図示せず)。
そして、検量線S2及びS3に基づいて被検ガス流量計の校正及び値付けを行って調整済みガス流量計を作製し、この調整済みガス流量計を用いてあるガスの流量を測定した際、そのガス流量測定値が、検量線S2上(例えば、図4における点v)及び検量線S2の95%信頼区間の範囲内(例えば、点vi)、並びに、検量線S3上(例えば、図4における点vii)及び検量線S3の95%信頼区間の範囲内(例えば、点viii)に含まれる値である場合、該ガス流量測定値の信頼性は高い。
他方、調整済みガス流量計を用いてあるガスの流量を測定した際、そのガス流量測定値が95%信頼区間外の値(図4の点ixや点xを参照)である場合、該ガス流量測定値の信頼性は低い。
しかし、一般的に、臨界ノズル4は大型である。また、高圧ガスの流量を測定する場合、臨界ノズル4に十分な耐圧構造をもたせるため、より大型の臨界ノズル4を用いる必要がある。従って、第2の臨界ノズル式ガス流量計1を用いて被検ガス流量計を校正及び値付けをすることは、極めて効率が悪く現実的ではない。
本発明は、上述のように、第1及び第2の臨界ノズル式ガス流量計を用いて被検ガス流量計を校正及び値付けした際に生じる問題点に鑑みて成されたものである。
本発明の臨界ノズル式ガス流量計は、複数の臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有し、前記複数の臨界ノズルのうち少なくとも2つの臨界ノズルが、互いに異なるスロート径を有する。以下、本発明の臨界ノズル式ガス流量計について詳述する。
本発明の第1実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計の構成は、基本的に第2の臨界ノズル式ガス流量計と同様であるが、複数の臨界ノズルのうち少なくとも2つの臨界ノズルが互いに異なるスロート径を有する点において第2の臨界ノズル式ガス流量計と相違する。
本発明の第1実施形態の説明において、臨界ノズルのスロート径以外の構成については、第2の臨界ノズル式ガス流量計と同様であるため、その説明を適宜省略する。
上流ガス流路2の上流分岐路部22には、各臨界ノズル4に対応した開閉弁7が設けられている。開閉弁7を作動させることにより上流分岐路部22の開状態と閉状態を切り替えることができ、その結果、上流ガス流路2から下流ガス流路3にかけて、選択した任意の臨界ノズル4を通してガスを流すことができる。
上流ガス流路2の上流単路部21には、ガスセンサ5が接続されており、ガスセンサ5には流量演算部6が接続されている。
このように、本発明では、少なくとも2つの臨界ノズル4が互いに異なるスロート径を有するため、ガスを通す臨界ノズル4を適宜組み合わせることにより、臨界ノズル4の本数よりも多くの検量線が得られる。
従って、本発明の臨界ノズル式ガス流量計1を標準ガス流量計として用いれば、広域な圧力条件下で且つ広域のガス流量で被検ガス流量計を値付けすることができる。
これに対し、本発明では、上記式(1)に基づき、臨界ノズルの本数が3本(n=3)である場合、最大で7本の検量線を得ることができ、臨界ノズルの本数が4本(n=4)である場合、最大で15本の検量線を得ることができる。
このように、本発明では、臨界ノズルの本数が増えれば増えるほど、その組み合わせによって得られる検量線の本数が増えるため、広域な圧力条件下で且つ広域のガス流量で被検ガス流量計を校正及び値付けすることができる。
また、スロート径の比率(DMAX/DMIN)の上限値は特に限定されないが、好ましくは5.0であり、より好ましくは4.0であり、特に好ましくは3.0である。
スロート径の比率(DMAX/DMIN)が1.4を下回ると、各臨界ノズル単独によって得られる検量線が近くなりすぎ、各検量線の95%信頼区間が必要以上に重複する結果、被検ガス流量計の校正及び値付けが非効率的になる虞がある。
また、スロート径の比率(DMAX/DMIN)が5.0を上回ると、最もスロート径の大きな臨界ノズルと最もスロート径の小さな臨界ノズルの組み合わせによって得られる検量線と最もスロート径の大きな臨界ノズル単独で得られる検量線が近くなりすぎる。その結果、両検量線の95%信頼区間が必要以上に重複する結果、被検ガス流量計の校正及び値付けが非効率的になる虞がある。
もっとも、スロート径の長さは、上記範囲に限定されず、校正及び値付けに用いるガスの種類、ガスの圧力範囲、及びガスの流量などによって適宜設定することができる。
通常、図7で示すように、スロート部43の端面形状は円形であるため、スロート径は、該円の直径の長さXを意味する。
以下、本発明の第2実施形態乃至第4実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1について説明するが、主として、第1実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1と異なる部分についてのみ説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1を表す概要図である。
本実施形態では、上流ガス流路2と下流ガス流路3は、ガス導入室8を介して連結されており、ガス導入室8の内部に複数の臨界ノズル4(図8では、第1臨界ノズル4aと第2臨界ノズル4bの2本)が備え付けられている。
ガス導入室8は、閉鎖空間である。ガス導入室8の内部は、隔壁83によって上流ガス流路2側の第1室81と下流ガス流路3側の第2室82に区画されており、複数の臨界ノズル4は、第1室81と第2室82を連通するように隔壁83に設けられている。具体的には、第1臨界ノズル4a及び第2臨界ノズル4bは、その絞り部41a,42bがガス導入室8の第1室81に露出し且つそのディフューザ部42a,42bがガス導入室8の第2室82に露出するように隔壁83に取り付けられている。
これに対し、第2実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1では、上流ガス流路2及び下流ガス流路3が分岐していないため、第1実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1に比してより信頼性の高い検量線を得ることができる。
図9は、本発明の第3実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1を表す概要図である。
第3実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1は、第1実施形態の構成と第2実施形態の構成を併せ持つ。
具体的には、第3実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1は、上流ガス流路2と、上流ガス流路2の最下流に接続されたガス導入室8と、ガス導入室8の外壁に設けられた複数の臨界ノズル4と、各臨界ノズル4に接続された下流ガス流路3と、を有している。本実施形態では、上流ガス流路2は上流単路部21のみから構成されており、下流ガス流路3は、上流から下流にかけて、臨界ノズル4の数と同数の下流分岐路部32と、各下流分岐路部32が合流して構成された下流単路部31と、を有する。
本実施形態では、第1臨界ノズル4aに対応した第1開閉弁7a及び第2臨界ノズル4bに対応した第2開閉弁7bは、下流ガス流路3の分岐路部32にそれぞれ設けられている。
図10は、本発明の第4実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1を表す概要図である。
第4実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1は、第3実施形態と同様に、第1実施形態の構成と第2実施形態の構成を併せ持つ。
具体的には、第4実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計1は、上流ガス流路2と、上流ガス流路2の最下流に接続された複数の臨界ノズル4と、各臨界ノズル4に接続されたガス導入室8と、下流ガス流路3と、を有している。本実施形態では、上流ガス流路2は、上流単路部21と、臨界ノズル4の本数に合わせて分岐した上流分岐路部22と、を有しており、各臨界ノズル4は、そのディフューザ部42がガス導入室8の内側に位置するように、ガス導入室8の外壁に設けられている。また、下流ガス流路3は、ガス導入室8と連通した下流単路部31のみから構成されている。
本実施形態では、第1臨界ノズル4aに対応した第1開閉弁7a及び第2臨界ノズル4bに対応した第2開閉弁7bは、第2実施形態と同様に、ガス導入室8にそれぞれ設けられている。
例えば、第1乃至第4実施形態では、図5、図8乃至図10に示すように、ガスセンサ5と流量演算部6は別々の装置として描かれているが、ガスセンサ5が流量演算部6を兼ねていてもよい。
本発明の臨界ノズル式ガス流量計を標準ガス流量計として用いることで、被検ガス流量計を校正及び値付けする(調整する)ことができる。以下、本発明の被検ガス流量計の調整方法について説明する。
本発明の被検ガス流量計の調整方法は、調整対象となる被検ガス流量計と本発明の臨界ノズル式ガス流量計を準備する準備工程と、前記被検ガス流量計と前記臨界ノズル式ガス流量計を接続することでガス流路を形成するガス流路形成工程と、前記ガス流路にガスを導入するガス導入工程と、前記被検ガス流量計のガス流量測定値と前記臨界ノズル式ガス流量計のガス流量測定値の誤差が小さくなるように前記被検ガス流量計のガス流量測定値を修正する値付け工程と、を有する。
準備工程は、本発明の臨界ノズル式ガス流量計と、本発明の臨界ノズル式ガス流量計によって調整される対象である被検ガス流量計と、を準備する工程である。
被検ガス流量計としては、ガスの質量流量を測定可能な従来公知のガス流量計を用いることができ、例えば、容積式、面積式、タービン式、差圧式、電磁式、渦流式、超音波式、コリオリ式、熱式のガス流量計などを用いることができる。
好ましくは、被検ガス流量計は、コリオリ式ガス流量計である。コリオリ式ガス流量計は、比較的小型なガス流量計であるだけでなく、広域な圧力条件下で広域のガス流量を測定することができる。そのため、水素ステーションに設置されるディスペンサーの内部には、コリオリ式ガス流量計が内蔵される場合が多い。
本発明の臨界ノズル式ガス流量計によって被検ガス流量計であるコリオリ式ガス流量計を校正及び値付け(調整)することで調整済みガス流量計を作製することができ、この調整済みガス流量計をディスペンサーに内蔵することにより、ディスペンサーから供給される水素ガスの供給量を、広域な圧力条件下で且つ広域のガス流量に亘って測定することができる。
ガス流路形成工程は、被検ガス流量計と本発明の臨界ノズル式ガス流量計を接続することでガス流路を形成する工程である。具体的には、図11に示すように、本発明の臨界ノズル式ガス流量計1の上流ガス流路2に被検ガス流量計9を直列に接続することで、上流から下流にかけて、被検ガス流量計9と本発明の臨界ノズル式ガス流量計1が連なったガス流路を形成する。
なお、図11において、被検ガス流量計9は、本発明の臨界ノズル式ガス流量計1よりも上流に接続されているが、被検ガス流量計9は、本発明の臨界ノズル式ガス流量計1よりも下流に接続されていてもよい。被検ガス流量計9を本発明の臨界ノズル式ガス流量計1よりも上流に接続するか下流で接続するかは、被検ガス流量計9の性質(耐圧性など)を考慮して適宜設定することができる。
ガス導入工程は、被検ガス流量計と本発明の臨界ノズル式ガス流量計の接続により構成されたガス流路にガスを導入する工程である。導入したガスは、本発明の臨界ノズル式ガス流量計が有する減圧手段(例えば、真空ポンプ)を作動させることによりスロート部において臨界速度に達する。
導入するガスの圧力を適宜変更することにより、各圧力条件下で基準流量が発生する。そのため、上述のように、臨界ノズル式ガス流量計の開閉弁の開閉状態を任意に変更することにより、各臨界ノズル及び複数の臨界ノズルの組み合わせに基づき複数の検量線を得ることができる。
導入するガスの種類は特に限定されず、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、一酸化炭素、メタンガスなどが挙げられる。もっとも、近年、水素を燃料とする燃料電池車が注目されていることから、導入するガスは水素ガスであることが好ましい。
また、導入するガスの圧力範囲は特に限定されず、ガスの種類及び用途、ガス流路の耐圧力性に応じて適宜変更し得る。例えば、水素ガスを用いる場合、水素ステーションのディスペンサーで必要とされる圧力範囲を考慮すると、ガスの圧力範囲の下限値は、好ましくは0.5MPaであり、より好ましくは1.0MPaであり、さらに好ましくは2.0MPaであり、特に好ましくは10MPaである。また、ガス圧力範囲の上限値は、好ましくは120MPaであり、より好ましくは100MPaである。
値付け工程は、被検ガス流量計のガス流量測定値と本発明の臨界ノズル式ガス流量計のガス流量測定値の誤差が小さくなるように被検ガス流量計の誤差を修正し、調整済みガス流量計を作製する工程である。
具体的には、ガス導入工程によって得られた複数の検量線に基づき、被検ガス流量計が示すガス流量測定値と本発明の臨界ノズル式ガス流量計が示すガス流量測定値の誤差を導きだし(校正し)、さらに、この誤差が小さくなるように被検ガス流量計のガス流量測定値を修正する。換言すると、被検ガス流量計の示すガス流量測定値と本発明の臨界ノズル式ガス流量計が示すガス流量測定値が同じ値となるように、被検ガス流量計のガス流量測定値を修正する。被検ガス流量計のガス流量測定値の修正方法としては、例えば、被検ガス流量計が有する流量演算部に記憶された補正係数を変更することが挙げられる。
なお、本発明の臨界ノズル式ガス流量計を用いることで、最大で上記式(1)で表される本数の検量線を得ることができるが、被検ガス流量計は、得られた全ての検量線に基づいて校正及び値付けされてもよく、得られた検量線から選択した複数の検量線に基づいて校正及び値付けされてもよい。臨界ノズルの本数が増えれば、得られる検量線の数が膨大となり、被検ガス流量計の校正及び値付けに時間がかかりすぎる虞があるためである。
(国研)産業技術総合研究所が保有する臨界ノズル式ガス流量計(以下、臨界ノズル式ガス流量計A)を1次基準として用意した。臨界ノズル式ガス流量計Aは、スロート径2.4mmの臨界ノズルを1本備える。臨界ノズル式ガス流量計Aの値付け可能な圧力範囲は0.6MPa以下であり、値付け可能な流量範囲は0.1kg/min以下である。
続いて、校正及び値付けの対象である臨界ノズル式ガス流量計(以下、臨界ノズル式ガス流量計B)を用意した。臨界ノズル式ガス流量計Bは、臨界ノズル式ガス流量計Aと同じスロート径2.4mmの臨界ノズルを10本備える。
臨界ノズル式ガス流量計Bの下流に1次基準である臨界ノズル式ガス流量計Aを接続し、水素ガスを用いて値付けを行った。このように、1次基準の臨界ノズル式ガス流量計Aを用いて臨界ノズル式ガス流量計Bを校正及び値付けすることにより、臨界ノズル式ガス流量計Bを2.1次基準とした。
2.1次基準の臨界ノズル式ガス流量計Bの校正及び値付け可能な圧力範囲は0.6MPa以下であり、校正及び値付け可能な流量範囲は1.0kg/min以下であった。
続いて、さらなる校正及び値付けの対象である臨界ノズル式ガス流量計(以下、臨界ノズル式ガス流量計C)を用意した。臨界ノズル式ガス流量計Cは、スロート径3.6mmの臨界ノズルを10本備える。なお、臨界ノズル式ガス流量計Cの臨界ノズルは、1次基準及び2.1次基準の臨界ノズル式ガス流量計が備える臨界ノズルよりも耐圧性を有し、大型である。
臨界ノズル式ガス流量計Cの下流に2.1次基準である臨界ノズル式ガス流量計Bを接続し、水素ガスを用いて値付けを行った。このように、2.1次基準の臨界ノズル式ガス流量計Bを用いて臨界ノズル式ガス流量計Cを校正及び値付けすることにより、臨界ノズル式ガス流量計Cを2.2次基準とした。
2.2次基準の臨界ノズル式ガス流量計Cの校正及び値付け可能な圧力範囲は0.9MPa以下であり、校正及び値付け可能な流量範囲は3.6kg/min以下であった。
続いて、さらなる校正及び値付けの対象である臨界ノズル式ガス流量計(以下、臨界ノズル式ガス流量計D)を用意した。臨界ノズル式ガス流量計Dは、スロート径が互いに異なる臨界ノズルを5本備えており、そのスロート径は、順に1.95mm、1.25mm、0.94mm、0.67mm、0.48mmであった。なお、臨界ノズル式ガス流量計Dの臨界ノズルは、1乃至2.2次基準の臨界ノズル式ガス流量計が備える臨界ノズルよりも耐圧性を有し、大型である。
臨界ノズル式ガス流量計Dの下流に2.2次基準である臨界ノズル式ガス流量計C又は2.1次基準である臨界ノズル式ガス流量計Bを接続し、水素ガスを用いて校正及び値付けを行った。このように、2.2次基準の臨界ノズル式ガス流量計C及び2.1次基準の臨界ノズル式ガス流量計Bを用いて臨界ノズル式ガス流量計Dを校正及び値付けすることにより、本発明の臨界ノズル式ガス流量計(2.3次基準)を作製した。
本発明の臨界ノズル式ガス流量計の校正及び値付け可能な圧力範囲は87.5MPa以下であり、校正及び値付け可能な流量範囲は3.6kg/min以下であった。
Claims (7)
- 複数の臨界ノズルと、
各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有し、
前記複数の臨界ノズルのうち少なくとも2つの臨界ノズルが、互いに異なるスロート径を有することを特徴とする臨界ノズル式ガス流量計。 - 前記複数の臨界ノズルの全てが、互いに異なるスロート径を有する、請求項1に記載の臨界ノズル式ガス流量計。
- 前記複数の臨界ノズルのうち、最もスロート径の大きな臨界ノズルのスロート径DMAXと最もスロート径の小さな臨界ノズルのスロート径DMINの比率(DMAX/DMIN)が、1.4以上である請求項1又は2に記載の臨界ノズル式ガス流量計。
- 前記複数の臨界ノズルの本数が7本以下である請求項1乃至3の何れか一項に記載の臨界ノズル式ガス流量計。
- 第1室と、第2室と、前記第1室及び前記第2室を区画する隔壁と、を有するガス導入室をさらに有し、
前記複数の臨界ノズルが前記ガス導入室の隔壁に設けられており、且つ、前記複数の臨界ノズルを介して前記ガス導入室の前記第1室と前記第2が連通されている請求項1乃至4の何れか一項に記載の臨界ノズル式ガス流量計。 - 調整対象となる被検ガス流量計と請求項1乃至5の何れか一項に記載の臨界ノズル式ガス流量計を準備する準備工程と、
前記被検ガス流量計と前記臨界ノズル式ガス流量計を接続することでガス流路を形成するガス流路形成工程と、
前記ガス流路にガスを導入するガス導入工程と、
前記被検ガス流量計のガス流量測定値と前記臨界ノズル式ガス流量計のガス流量測定値の誤差が小さくなるように前記被検ガス流量計のガス流量測定値を修正する値付け工程と、を有する被検ガス流量計の調整方法。 - 前記ガス導入工程において、ガス流路に導入されるガスが、水素ガスである請求項6に記載の被検ガス流量計の調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016066864A JP6706748B2 (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 臨界ノズル式ガス流量計の製造方法及び被検ガス流量計の調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016066864A JP6706748B2 (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 臨界ノズル式ガス流量計の製造方法及び被検ガス流量計の調整方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017181213A true JP2017181213A (ja) | 2017-10-05 |
JP6706748B2 JP6706748B2 (ja) | 2020-06-10 |
Family
ID=60006816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016066864A Active JP6706748B2 (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 臨界ノズル式ガス流量計の製造方法及び被検ガス流量計の調整方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6706748B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654934C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2018-05-23 | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт) | Способ калибровки критических сопел и устройство для калибровки критических сопел |
CN109138979A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 等流量分支路计量油气水井产量的方法和计量设备 |
WO2020014975A1 (zh) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 北京七星华创流量计有限公司 | 流体传感器及质量流量控制器 |
JP2020165970A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサの検査装置、ガスセンサの検査方法及び基準センサ |
JP2020165931A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | モデルガス応答特性検査装置及びモデルガス応答特性検査方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56117122A (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-14 | Oval Eng Co Ltd | Automatic testing device for flow rate or the like using sound speed nozzle |
JPS6320027U (ja) * | 1987-07-06 | 1988-02-09 | ||
US5614655A (en) * | 1993-03-12 | 1997-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas mixing device |
JP2011515660A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-05-19 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | 複数の流入口を備えた高精度質量流量検証器 |
-
2016
- 2016-03-29 JP JP2016066864A patent/JP6706748B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56117122A (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-14 | Oval Eng Co Ltd | Automatic testing device for flow rate or the like using sound speed nozzle |
JPS6320027U (ja) * | 1987-07-06 | 1988-02-09 | ||
US5614655A (en) * | 1993-03-12 | 1997-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas mixing device |
JP2011515660A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-05-19 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | 複数の流入口を備えた高精度質量流量検証器 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
森岡敏博、中尾晨一、石橋雅裕: "高圧水素ガス計測用臨界ノズル式流量計の特性評価", 日本機械学会論文集(B編), vol. 77巻,776号, JPN6019048669, 25 April 2011 (2011-04-25), JP, pages 1088 - 1097, ISSN: 0004173556 * |
森岡敏博、伊藤優、藤川静一、石橋雅裕、中尾晨一: "高圧水素大流量の実流校正設備の構築とその評価", 日本機械学会論文集B編, vol. 79巻, 800号, JPN6019023008, 25 April 2013 (2013-04-25), JP, pages 533 - 540, ISSN: 0004058933 * |
浅野裕、中尾晨一、八鍬武史: "低レイノルズ数における臨界ノズルの形状に関する研究", 日本機械学会論文集(B編), vol. 77巻, 779号, JPN6019048670, 25 July 2011 (2011-07-25), JP, pages 1550 - 1556, ISSN: 0004173557 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654934C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2018-05-23 | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт) | Способ калибровки критических сопел и устройство для калибровки критических сопел |
WO2020014975A1 (zh) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 北京七星华创流量计有限公司 | 流体传感器及质量流量控制器 |
US11334096B2 (en) | 2018-07-17 | 2022-05-17 | Beijing Sevenstar Flow Co., Ltd. | Fluid sensor and mass flow controller |
CN109138979A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 等流量分支路计量油气水井产量的方法和计量设备 |
JP2020165970A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサの検査装置、ガスセンサの検査方法及び基準センサ |
JP2020165931A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | モデルガス応答特性検査装置及びモデルガス応答特性検査方法 |
JP7194630B2 (ja) | 2019-03-29 | 2022-12-22 | 日本碍子株式会社 | モデルガス応答特性検査装置及びモデルガス応答特性検査方法 |
JP7379243B2 (ja) | 2019-03-29 | 2023-11-14 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサの検査装置、ガスセンサの検査方法及び基準センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6706748B2 (ja) | 2020-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017180612A (ja) | 水素ガスディスペンサーの評価装置、及び車 | |
JP6706748B2 (ja) | 臨界ノズル式ガス流量計の製造方法及び被検ガス流量計の調整方法 | |
JP2017181214A (ja) | 調整済みガス流量計 | |
JP5346628B2 (ja) | マスフローコントローラの検定システム、検定方法、検定用プログラム | |
CN100397046C (zh) | 具有整体锥形扩张器的法兰盘式涡旋流量计 | |
JP2018010696A (ja) | 質量流量コントローラ | |
CN109855691B (zh) | 一种差分式层流流量测量方法及装置 | |
CN100425954C (zh) | 一种差压式流量测量方法及流量装置 | |
CN112088290B (zh) | 流体流量测量器 | |
KR101178038B1 (ko) | 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계 | |
CN105021236B (zh) | 流量计 | |
US20170336233A1 (en) | Method for determining a gas amount and device for carrying out said method | |
JP2017181215A (ja) | 水素ガスディスペンサーの評価方法 | |
WO2010002432A1 (en) | Insertable ultrasonic meter and method | |
US20200011720A1 (en) | Flow rate measuring method and flow rate measuring device | |
JP6093685B2 (ja) | 流量計の校正設備 | |
JP2017181216A (ja) | 調整済み水素ガスディスペンサー | |
JP5816831B2 (ja) | 超音波流量計 | |
KR101789543B1 (ko) | 평균피토관 타입의 유량측정장치 | |
Reshmin et al. | Turbulent flow in a circular separationless diffuser at Reynolds numbers smaller than 2000 | |
CN212254275U (zh) | 一种具有高低压双校准段的气体流量标准装置 | |
CN110186523B (zh) | 差压式流量计测量液体动态流量方法 | |
JP2005017152A (ja) | 流量計、流量算出方法、プログラム、及び記録媒体 | |
US8141435B2 (en) | Pressure measurement for flow metering device | |
CN101876562B (zh) | 调节锥式差压流量计 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160502 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180910 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190625 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200317 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200410 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6706748 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |