JP2642880B2 - 流量計の校正方法 - Google Patents
流量計の校正方法Info
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- JP2642880B2 JP2642880B2 JP6225549A JP22554994A JP2642880B2 JP 2642880 B2 JP2642880 B2 JP 2642880B2 JP 6225549 A JP6225549 A JP 6225549A JP 22554994 A JP22554994 A JP 22554994A JP 2642880 B2 JP2642880 B2 JP 2642880B2
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- flow rate
- flow meter
- gas
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
- G01F25/13—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a reference counter
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、供給流路から供給さ
れるガスや液体を複数の分岐流路へ分流させたり、複数
の分岐流路から供給されるガスや液体を混合流路で混合
させたりする場合に、適正な分流比や混合比に設定する
ための流量計の校正技術に関し、特に、分流法湿度発生
装置や標準ガス分割器に用いられる流量計の校正に好適
な流量計の校正方法に関する。
れるガスや液体を複数の分岐流路へ分流させたり、複数
の分岐流路から供給されるガスや液体を混合流路で混合
させたりする場合に、適正な分流比や混合比に設定する
ための流量計の校正技術に関し、特に、分流法湿度発生
装置や標準ガス分割器に用いられる流量計の校正に好適
な流量計の校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】湿度計や濃度計等を用いる計測技術の分
野においては、標準器や標準試料等を用いて計測器の校
正を行っている。例えば、湿度計は産業界の非常に多く
の分野で用いられており、斯かる湿度計の校正には、湿
度値が定まった雰囲気を発生させる湿度発生装置が用い
られる。また、大気汚染計測器などの濃度計の校正に
は、標準ガス（ある成分の濃度が定まった混合ガスまた
は純ガス）が用いられている。
野においては、標準器や標準試料等を用いて計測器の校
正を行っている。例えば、湿度計は産業界の非常に多く
の分野で用いられており、斯かる湿度計の校正には、湿
度値が定まった雰囲気を発生させる湿度発生装置が用い
られる。また、大気汚染計測器などの濃度計の校正に
は、標準ガス（ある成分の濃度が定まった混合ガスまた
は純ガス）が用いられている。
【０００３】従来の分流法による湿度発生装置は、ＪＩ
Ｓ Ｂ ７９２０−１９９４「湿度計−性能試験方法」
にも規定されているように、２台の流量計を用いている
ものであり、乾燥空気の流れを２つに分け、それぞれ流
量を測定・制御し、一方の流れの空気を飽和槽により水
蒸気で飽和させ、該水分飽和空気と乾燥空気とを混合さ
せて試験槽に導くことにより、所望の湿度値の空気を試
験槽内に発生させ、湿度計や湿度センサの校正に用いる
のである。なお、試験槽内の相対湿度値は、ＪＩＳ Ｂ
７９２０によれば、次式で与えられる。
Ｓ Ｂ ７９２０−１９９４「湿度計−性能試験方法」
にも規定されているように、２台の流量計を用いている
ものであり、乾燥空気の流れを２つに分け、それぞれ流
量を測定・制御し、一方の流れの空気を飽和槽により水
蒸気で飽和させ、該水分飽和空気と乾燥空気とを混合さ
せて試験槽に導くことにより、所望の湿度値の空気を試
験槽内に発生させ、湿度計や湿度センサの校正に用いる
のである。なお、試験槽内の相対湿度値は、ＪＩＳ Ｂ
７９２０によれば、次式で与えられる。
【０００４】
【数１】
【０００５】なお、上記式１において、Ｕは相対湿度
（％）、Ｐt は試験槽内の圧力、Ｐsは飽和槽内の圧
力、ｅs は飽和槽温度ｔs における飽和水蒸気圧、γは
分流比である。また、飽和槽側流量をＱw 、乾燥側流量
をＱd とすると、分流比γは次式で与えられる。
（％）、Ｐt は試験槽内の圧力、Ｐsは飽和槽内の圧
力、ｅs は飽和槽温度ｔs における飽和水蒸気圧、γは
分流比である。また、飽和槽側流量をＱw 、乾燥側流量
をＱd とすると、分流比γは次式で与えられる。
【０００６】
【数２】
【０００７】また、標準ガスの発生方法としては、質量
比混合法や流量比混合法等がある。質量比混合法は、ボ
ンベに成分ガス及び希釈ガスを順に詰めて、精密な天秤
でガスを詰め込む前後の質量を測定し、ガスの質量を算
出して濃度を決定する方法である。この質量比混合法は
信頼性が高く、一次標準のガスとして用いられている。
なお、成分ガスとしては、一酸化炭素、二酸化炭素、二
酸化硫黄などの汚染ガスが典型的な例であり、希釈ガス
としては、窒素や空気が通常用いられている。また、流
量比混合法は、成分ガスと希釈ガスの流量を夫々測定
し、両ガスを混合して、その流量比から濃度を算出する
ものである。この流量比混合法によれば、質量比混合法
では扱えない不安定なガスや反応性に富むガスにも用い
ることが可能である。なお、流量比混合法によって得る
標準ガスは、比較的低濃度（数％〜数ｐｐｍ、或いはそ
れ以下）であることが多い。流量比混合法における流量
計の誤差は、成分ガスと希釈ガスとの流量の比、すなわ
ち混合ガスの濃度の誤差に大きく係わることとなる。
比混合法や流量比混合法等がある。質量比混合法は、ボ
ンベに成分ガス及び希釈ガスを順に詰めて、精密な天秤
でガスを詰め込む前後の質量を測定し、ガスの質量を算
出して濃度を決定する方法である。この質量比混合法は
信頼性が高く、一次標準のガスとして用いられている。
なお、成分ガスとしては、一酸化炭素、二酸化炭素、二
酸化硫黄などの汚染ガスが典型的な例であり、希釈ガス
としては、窒素や空気が通常用いられている。また、流
量比混合法は、成分ガスと希釈ガスの流量を夫々測定
し、両ガスを混合して、その流量比から濃度を算出する
ものである。この流量比混合法によれば、質量比混合法
では扱えない不安定なガスや反応性に富むガスにも用い
ることが可能である。なお、流量比混合法によって得る
標準ガスは、比較的低濃度（数％〜数ｐｐｍ、或いはそ
れ以下）であることが多い。流量比混合法における流量
計の誤差は、成分ガスと希釈ガスとの流量の比、すなわ
ち混合ガスの濃度の誤差に大きく係わることとなる。
【０００８】また、既存の標準ガスを更に希釈した標準
ガスを発生させる機器として、標準ガス分割器が知られ
ている。この標準ガス分割器は、ボンベ詰めの標準ガス
と希釈ガスを一定の流量比で混合するものである。斯か
る標準ガス分割器を用いて濃度計を校正する場合、フル
スケールに相当する濃度のボンベ一本で、中間の濃度
（例えば、フルスケールの１／５，２／５，３／５，４
／５といった濃度になるように標準ガスと希釈ガスを混
合させる）を測定することにより行う。従って、標準ガ
ス分割器の各分流路における流量の精度が混合ガスの濃
度の精度に大きく係わることとなる。
ガスを発生させる機器として、標準ガス分割器が知られ
ている。この標準ガス分割器は、ボンベ詰めの標準ガス
と希釈ガスを一定の流量比で混合するものである。斯か
る標準ガス分割器を用いて濃度計を校正する場合、フル
スケールに相当する濃度のボンベ一本で、中間の濃度
（例えば、フルスケールの１／５，２／５，３／５，４
／５といった濃度になるように標準ガスと希釈ガスを混
合させる）を測定することにより行う。従って、標準ガ
ス分割器の各分流路における流量の精度が混合ガスの濃
度の精度に大きく係わることとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、湿度
の値やガス濃度の信頼性を確保するためには、正確な流
量の比が必要であり、流量計について初期校正のほかに
定期的な校正を欠かせないが、流量計を湿度発生装置や
標準ガス分割器等に組み込んだ後で校正することはかな
り面倒な作業である。すなわち、流量校正の基準（基準
流量計や基準タンクなどの校正装置）を持つことは負担
が大きく、また、各流量計の校正を外部の機関に依頼す
る場合には、流量計を湿度発生装置や標準ガス分割器か
ら取り外すか、全体を校正機関に送る必要があり、これ
らの装置を長期間使用できなくなるほか、取り外す場合
には、流量計の脱着による配管継ぎ手からのリークの発
生などの問題が生じるおそれがある。
の値やガス濃度の信頼性を確保するためには、正確な流
量の比が必要であり、流量計について初期校正のほかに
定期的な校正を欠かせないが、流量計を湿度発生装置や
標準ガス分割器等に組み込んだ後で校正することはかな
り面倒な作業である。すなわち、流量校正の基準（基準
流量計や基準タンクなどの校正装置）を持つことは負担
が大きく、また、各流量計の校正を外部の機関に依頼す
る場合には、流量計を湿度発生装置や標準ガス分割器か
ら取り外すか、全体を校正機関に送る必要があり、これ
らの装置を長期間使用できなくなるほか、取り外す場合
には、流量計の脱着による配管継ぎ手からのリークの発
生などの問題が生じるおそれがある。
【００１０】また、湿度発生装置や標準ガス分割器の使
用中に流量計の経時変化や異常などが生ずることも想定
できるが、斯かる異常等を使用者が発見することは困難
な場合もあり、次の校正の機会が来るまで正しくない値
のまま継続使用することを余儀なくされる。従って、流
量計の校正を行った直後であっても、必ずしも信頼性の
高い流量測定が成されているとはいえない。
用中に流量計の経時変化や異常などが生ずることも想定
できるが、斯かる異常等を使用者が発見することは困難
な場合もあり、次の校正の機会が来るまで正しくない値
のまま継続使用することを余儀なくされる。従って、流
量計の校正を行った直後であっても、必ずしも信頼性の
高い流量測定が成されているとはいえない。
【００１１】そこで、本発明は、湿度発生装置や標準ガ
ス分割器等に組み込んだまま、他の校正装置を使わずに
流量計の校正を行うことが可能な流量計の校正方法の提
供を目的とする。
ス分割器等に組み込んだまま、他の校正装置を使わずに
流量計の校正を行うことが可能な流量計の校正方法の提
供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る流量計の校正方法は、基準流路（例え
ば乾燥空気供給路１）に配設した流量計（例えば供給流
量計測手段４）と該基準流路と連通する複数の分岐流路
（例えば第１，第２分岐流路２ａ，２ｂ）に各々配設し
た複数の流量計（例えば第１，第２分岐流量計測・制御
手段５ａ，５ｂ）とから夫々流量値を取得し、各流量計
の流量値を比較することに基づいて各流量計の相対的な
器差を求めるようにした。
に、本発明に係る流量計の校正方法は、基準流路（例え
ば乾燥空気供給路１）に配設した流量計（例えば供給流
量計測手段４）と該基準流路と連通する複数の分岐流路
（例えば第１，第２分岐流路２ａ，２ｂ）に各々配設し
た複数の流量計（例えば第１，第２分岐流量計測・制御
手段５ａ，５ｂ）とから夫々流量値を取得し、各流量計
の流量値を比較することに基づいて各流量計の相対的な
器差を求めるようにした。
【００１３】
【実施例】次に、添付図面に基づいて本発明の実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明に係る流量計の校正方法を
分流法湿度発生装置に適用した場合の実施例を示し、基
準流路としての乾燥空気供給路１の供給側端部で第１分
岐流路２ａと第２分岐流路２ｂと連通させ、これら第
１，第２分岐流路２ａ，２ｂの他端部を混合流路３と連
通させることで、一連の空気流路を形成してあると共
に、供給流路１の適所には供給流量計測手段４を、第１
分岐流路２ａの適所には第１分岐流量計測・制御手段５
ａと水分飽和手段としての飽和槽６を、第２分岐流路２
ｂの適所には第２分岐流量計測・制御手段５ｂを各々設
け、混合流路３で混合された空気を試験槽７へ供給する
ものとしてある。
分流法湿度発生装置に適用した場合の実施例を示し、基
準流路としての乾燥空気供給路１の供給側端部で第１分
岐流路２ａと第２分岐流路２ｂと連通させ、これら第
１，第２分岐流路２ａ，２ｂの他端部を混合流路３と連
通させることで、一連の空気流路を形成してあると共
に、供給流路１の適所には供給流量計測手段４を、第１
分岐流路２ａの適所には第１分岐流量計測・制御手段５
ａと水分飽和手段としての飽和槽６を、第２分岐流路２
ｂの適所には第２分岐流量計測・制御手段５ｂを各々設
け、混合流路３で混合された空気を試験槽７へ供給する
ものとしてある。
【００１５】斯く構成した分流法湿度発生装置におい
て、供給流量計測手段４や第１，第２分岐流量計測・制
御手段５ａ，５ｂの流量計（各装置に内蔵される流量計
測手段）を校正するには、乾燥空気供給流路１に配設し
た供給流量計測手段４と、第１分岐流路２ａに配設した
第１分岐流量計測・制御手段５ａと、第２分岐流路２ｂ
に配設した第２分岐流量計測・制御手段５ｂとから夫々
流量値を取得し、各流量値を比較することに基づいて各
流量計の相対的な器差を夫々求めることにより、校正す
れば良い。
て、供給流量計測手段４や第１，第２分岐流量計測・制
御手段５ａ，５ｂの流量計（各装置に内蔵される流量計
測手段）を校正するには、乾燥空気供給流路１に配設し
た供給流量計測手段４と、第１分岐流路２ａに配設した
第１分岐流量計測・制御手段５ａと、第２分岐流路２ｂ
に配設した第２分岐流量計測・制御手段５ｂとから夫々
流量値を取得し、各流量値を比較することに基づいて各
流量計の相対的な器差を夫々求めることにより、校正す
れば良い。
【００１６】すなわち、供給流量計測手段４から得た流
量Ｑt が、第１，第２分岐流量計測・制御手段５ａ，５
ｂから夫々得た流量Ｑw ，Ｑd の和と一致していない場
合には、真の流量と計器指示値との間に誤差が生じてい
ると認められ、異なる供給流量で第１，第２分岐流量を
適宜に計測すれば、既知の数学的手法により、各流量計
測手段の相対的な器差を得ることができる。従って、こ
の相対的な器差分を考慮して各流路における流量制御を
行えば、極めて精度の高い湿度発生装置とすることが可
能になるのである。
量Ｑt が、第１，第２分岐流量計測・制御手段５ａ，５
ｂから夫々得た流量Ｑw ，Ｑd の和と一致していない場
合には、真の流量と計器指示値との間に誤差が生じてい
ると認められ、異なる供給流量で第１，第２分岐流量を
適宜に計測すれば、既知の数学的手法により、各流量計
測手段の相対的な器差を得ることができる。従って、こ
の相対的な器差分を考慮して各流路における流量制御を
行えば、極めて精度の高い湿度発生装置とすることが可
能になるのである。
【００１７】しかも、各流量計の校正に際しては、流量
計を取り外したり湿度発生装置の運転を長期間中断させ
たりする必要もなく、作業の煩雑さがないと共に、流量
計の取り外しによるリークの発生といった問題も生ずる
ことがない。また、上記の校正操作であらかじめ求めて
おいた器差を用いて流量計の出力値の補正を行うことに
より、正確な湿度値を知ることができると共に、必要な
湿度値を持つ雰囲気を発生させることができる。さら
に、湿度発生装置の運転中に３台の流量計の指示値を監
視することで、「供給流量Ｑt 」と「飽和槽側流量Ｑw
＋乾燥側流量Ｑd」の比較を行うことにより、作業者は
流量計の経時変化や目詰まりなどの異常を検出すること
ができるので、従来の如く流量計の校正を行うまで湿度
発生装置に誤差が生じていたことに気付かないような事
態を未然に回避でき、湿度発生装置の信頼性を良好に保
持することが可能となる。
計を取り外したり湿度発生装置の運転を長期間中断させ
たりする必要もなく、作業の煩雑さがないと共に、流量
計の取り外しによるリークの発生といった問題も生ずる
ことがない。また、上記の校正操作であらかじめ求めて
おいた器差を用いて流量計の出力値の補正を行うことに
より、正確な湿度値を知ることができると共に、必要な
湿度値を持つ雰囲気を発生させることができる。さら
に、湿度発生装置の運転中に３台の流量計の指示値を監
視することで、「供給流量Ｑt 」と「飽和槽側流量Ｑw
＋乾燥側流量Ｑd」の比較を行うことにより、作業者は
流量計の経時変化や目詰まりなどの異常を検出すること
ができるので、従来の如く流量計の校正を行うまで湿度
発生装置に誤差が生じていたことに気付かないような事
態を未然に回避でき、湿度発生装置の信頼性を良好に保
持することが可能となる。
【００１８】次に、上記したような分流法湿度発生装置
を実際に作成して校正の実測を行った実験例を示す。乾
燥空気の全供給流量Ｑt を測る流量計（供給流量計測手
段４）としてマスフローメータ（質量流量計）を用い、
第２分岐流路２ｂ側（乾燥側）の流量Ｑd 及び第１分岐
流路２ａ側（飽和槽側）の流量Ｑw の計測および流量制
御を行う流量計測・制御手段（５ａ，５ｂ）としてマス
フローコントローラを用いるものとした。上記マスフロ
ーメータには株式会社エステック製のＳＥＦ−５１０
を、マスフローコントローラには同社製のＳＥＣ−５０
０ＭＫ３を用い、各流路には外径１／４インチのステン
レス配管を用いた。また、各測定値の取得，器差の算出
および流量制御値の設定は計算機８によって統括的に行
うものとした。
を実際に作成して校正の実測を行った実験例を示す。乾
燥空気の全供給流量Ｑt を測る流量計（供給流量計測手
段４）としてマスフローメータ（質量流量計）を用い、
第２分岐流路２ｂ側（乾燥側）の流量Ｑd 及び第１分岐
流路２ａ側（飽和槽側）の流量Ｑw の計測および流量制
御を行う流量計測・制御手段（５ａ，５ｂ）としてマス
フローコントローラを用いるものとした。上記マスフロ
ーメータには株式会社エステック製のＳＥＦ−５１０
を、マスフローコントローラには同社製のＳＥＣ−５０
０ＭＫ３を用い、各流路には外径１／４インチのステン
レス配管を用いた。また、各測定値の取得，器差の算出
および流量制御値の設定は計算機８によって統括的に行
うものとした。
【００１９】先ず、加圧乾燥空気を圧力調整弁で一定圧
力（ゲージ圧は約０．２ＭＰａ）に調整して乾燥空気供
給路１へ供給し、流量計を通して全流量Ｑt を測定した
後、２つの分岐管に分ける。なお、乾燥空気は、合成ゼ
オライト（モレキュラーシーブ）を用いた乾燥器によ
り、相対湿度０．０１％以下の水分量とすることができ
る。
力（ゲージ圧は約０．２ＭＰａ）に調整して乾燥空気供
給路１へ供給し、流量計を通して全流量Ｑt を測定した
後、２つの分岐管に分ける。なお、乾燥空気は、合成ゼ
オライト（モレキュラーシーブ）を用いた乾燥器によ
り、相対湿度０．０１％以下の水分量とすることができ
る。
【００２０】次いで、２つの分岐管の各流量Ｑd ，Ｑw
を夫々流量計で測定する。なお、マスフローコントロー
ラは質量流量計および流量調整弁から構成され、流量計
の出力が設定流量に一致するように自動的に流量を調節
するものである。飽和槽側を通る空気（Ｑw ）は、流量
計を出た後に飽和槽６を通り、ここで水蒸気により飽和
される。そして、この飽和された空気と乾燥側を通った
乾燥空気（Ｑd ）とが混合流路３で混合され、試験槽７
に流入するのである。これにより、試験槽７には湿度値
の定まった雰囲気が得られ、湿度の基準として湿度セン
サの校正などに用いることができる。
を夫々流量計で測定する。なお、マスフローコントロー
ラは質量流量計および流量調整弁から構成され、流量計
の出力が設定流量に一致するように自動的に流量を調節
するものである。飽和槽側を通る空気（Ｑw ）は、流量
計を出た後に飽和槽６を通り、ここで水蒸気により飽和
される。そして、この飽和された空気と乾燥側を通った
乾燥空気（Ｑd ）とが混合流路３で混合され、試験槽７
に流入するのである。これにより、試験槽７には湿度値
の定まった雰囲気が得られ、湿度の基準として湿度セン
サの校正などに用いることができる。
【００２１】なお、計算機８は、インターフェース９ａ
および指定先選択用のマルチプレクサ１０を通じて各流
量コントローラ１１，１１の設定値を指定し、各流量計
の出力信号を各ディジタルボルトメータ１２，１２，１
２及びインターフェース９ｂを通して計算機に取り込む
ことで、流量の計測・制御の自動化を行った。これによ
り、繁雑な流量計校正操作の自動化、測定値の記録、補
正値の計算及び記録などを簡易化できる。また、湿度発
生装置の運転時に、流量計の補正、流量と温度の測定値
からの湿度値の計算、流量コントローラ調節による設定
湿度値への合わせ込み操作も可能となる。従って、所望
の湿度値の雰囲気を高精度で発生できる湿度発生装置と
することができるのである。
および指定先選択用のマルチプレクサ１０を通じて各流
量コントローラ１１，１１の設定値を指定し、各流量計
の出力信号を各ディジタルボルトメータ１２，１２，１
２及びインターフェース９ｂを通して計算機に取り込む
ことで、流量の計測・制御の自動化を行った。これによ
り、繁雑な流量計校正操作の自動化、測定値の記録、補
正値の計算及び記録などを簡易化できる。また、湿度発
生装置の運転時に、流量計の補正、流量と温度の測定値
からの湿度値の計算、流量コントローラ調節による設定
湿度値への合わせ込み操作も可能となる。従って、所望
の湿度値の雰囲気を高精度で発生できる湿度発生装置と
することができるのである。
【００２２】次に、流量計の校正方法についての一具体
例を説明する。上述したように、各流量計がすべて正確
であればＱt は［Ｑw ＋Ｑd ］に一致するはずであり、
実測したＱt と［Ｑw ＋Ｑd ］に差が見られれば、その
差から流量計の相対的な器差を求められるのである。
例を説明する。上述したように、各流量計がすべて正確
であればＱt は［Ｑw ＋Ｑd ］に一致するはずであり、
実測したＱt と［Ｑw ＋Ｑd ］に差が見られれば、その
差から流量計の相対的な器差を求められるのである。
【００２３】先ず、各流量計の測定範囲（フルスケー
ル、実験に用いたのは１０Ｌ／ｍｉｎ）は等しいとす
る。そして、流量計のフルスケールをｎ等分し、飽和槽
側にフルスケールのｉ／ｎの流量の気体を流したときの
流量計の出力をＱwi、乾燥側にフルスケールのｊ／ｎを
流したときの出力をＱdj、全体の流量の測定値をＱ
tk（ｉ＋ｊ＝ｋ，０≦ｉ，ｊ，ｋ≦ｎ）、流量計のフル
スケールのｎ等分点における器差（指示値と真値の差）
をそれぞれwi, dj, tkとする。このうちw0, d0, t0は流
れを止めてゼロにすることにより直接測定できる。所望
湿度の雰囲気を得るためには乾燥空気の流量と水分飽和
空気の流量との相対的な量のみが問題となるので、任意
の１つの流量計のある点を基準点と仮想することにより
相対的な器差を求めることができ（例えば第２分岐流量
計測・制御手段５ｂが備える乾燥側流量計のフルスケー
ル点wn＝０と設定する）、求めるべき未知数（器差）の
数は３ｎ−１である。
ル、実験に用いたのは１０Ｌ／ｍｉｎ）は等しいとす
る。そして、流量計のフルスケールをｎ等分し、飽和槽
側にフルスケールのｉ／ｎの流量の気体を流したときの
流量計の出力をＱwi、乾燥側にフルスケールのｊ／ｎを
流したときの出力をＱdj、全体の流量の測定値をＱ
tk（ｉ＋ｊ＝ｋ，０≦ｉ，ｊ，ｋ≦ｎ）、流量計のフル
スケールのｎ等分点における器差（指示値と真値の差）
をそれぞれwi, dj, tkとする。このうちw0, d0, t0は流
れを止めてゼロにすることにより直接測定できる。所望
湿度の雰囲気を得るためには乾燥空気の流量と水分飽和
空気の流量との相対的な量のみが問題となるので、任意
の１つの流量計のある点を基準点と仮想することにより
相対的な器差を求めることができ（例えば第２分岐流量
計測・制御手段５ｂが備える乾燥側流量計のフルスケー
ル点wn＝０と設定する）、求めるべき未知数（器差）の
数は３ｎ−１である。
【００２４】実際に気体を流したときの測定値から式２
を求めれば、流量計の器差との関係は、式３で与えられ
る。
を求めれば、流量計の器差との関係は、式３で与えられ
る。
【００２５】
【数３】
【００２６】
【数４】
【００２７】ｉ，ｊの組合せをすべて採れば測定値の数
はｎ（ｎ＋３）／２であり、ｎ≧２なら未知数の数より
多いので、最小自乗法により、未知数を決定することが
できる。例えば、ｎ＝５なら測定回数は２０，未知数の
数は１４となり、ｎ＝１０なら測定回数は６５，未知数
の数は２９となり、分割数ｎが増えるに従って、ｉ，ｊ
の組合せによる測定回数が多くなってゆく。従って、校
正操作の煩雑さを軽減すると共に校正の正確さを期する
ためには、計算機を用いて自動化する事が極めて有用と
なる。なお、全体の流量を測る流量計は、湿度発生装置
では通常フルスケール値で用いられるので、必ずしも全
てのｔk を求める必要はなく、未知数及び測定回数を適
当に減らしてもよい。ただし、校正操作を自動化した場
合は、点の数が極端に多くなければ、問題はない。
はｎ（ｎ＋３）／２であり、ｎ≧２なら未知数の数より
多いので、最小自乗法により、未知数を決定することが
できる。例えば、ｎ＝５なら測定回数は２０，未知数の
数は１４となり、ｎ＝１０なら測定回数は６５，未知数
の数は２９となり、分割数ｎが増えるに従って、ｉ，ｊ
の組合せによる測定回数が多くなってゆく。従って、校
正操作の煩雑さを軽減すると共に校正の正確さを期する
ためには、計算機を用いて自動化する事が極めて有用と
なる。なお、全体の流量を測る流量計は、湿度発生装置
では通常フルスケール値で用いられるので、必ずしも全
てのｔk を求める必要はなく、未知数及び測定回数を適
当に減らしてもよい。ただし、校正操作を自動化した場
合は、点の数が極端に多くなければ、問題はない。
【００２８】次に、最小自乗法による計算手順を示す。
先ず、未知数のベクトルｘ及び測定値のベクトルｂを夫
々式４，式５のように定義する。
先ず、未知数のベクトルｘ及び測定値のベクトルｂを夫
々式４，式５のように定義する。
【００２９】
【数５】
【００３０】なお、式４，５における右肩の記号ｔは転
置ベクトルを表す。また、上記式３を行列の形で表す
と、式６のようになる。
置ベクトルを表す。また、上記式３を行列の形で表す
と、式６のようになる。
【００３１】
【数６】
【００３２】ここで、ｎ＝５の場合を例にとって行列Ｐ
を具体的に表すと、式７のようになる。ここでは、Ｑw5
を基準にしてw5＝０とした。
を具体的に表すと、式７のようになる。ここでは、Ｑw5
を基準にしてw5＝０とした。
【００３３】
【数７】
【００３４】そして、最小自乗法により、器差ｘの推定
値は、下記の式８で求められる。ここで、右肩の記号ｔ
は転置行列を、−１は逆行列を表す。
値は、下記の式８で求められる。ここで、右肩の記号ｔ
は転置行列を、−１は逆行列を表す。
【００３５】
【数８】
【００３６】上述したようにして、各流量計の器差が求
まれば、湿度発生装置（流量計を含む）の使用時におけ
る正しい流量の値は、流量計の指示値から器差を引いた
ものとして与えられるので、正しい流量値となるように
補正した流量制御を各流量計に対して行うことにより、
極めて正確な流量制御を行うことが可能となる。無論、
算定された器差に基づいて、各流量計を正確な流量計測
ができる状態に調整しても良い。
まれば、湿度発生装置（流量計を含む）の使用時におけ
る正しい流量の値は、流量計の指示値から器差を引いた
ものとして与えられるので、正しい流量値となるように
補正した流量制御を各流量計に対して行うことにより、
極めて正確な流量制御を行うことが可能となる。無論、
算定された器差に基づいて、各流量計を正確な流量計測
ができる状態に調整しても良い。
【００３７】なお、最小自乗法による上記式８の導き方
は次のようになる。先ず、上記式６の「ｂ＝Ｐｘ」にお
いて、回帰によるｂの推定値をｂ′とすると、「ｂ′＝
Ｐｘ」となり、その残差ベクトルΔは「Δ＝ｂ′−ｂ＝
Ｐｘ−ｂ」で得られるので、残差平方和Δ2 は下式のよ
うになる。
は次のようになる。先ず、上記式６の「ｂ＝Ｐｘ」にお
いて、回帰によるｂの推定値をｂ′とすると、「ｂ′＝
Ｐｘ」となり、その残差ベクトルΔは「Δ＝ｂ′−ｂ＝
Ｐｘ−ｂ」で得られるので、残差平方和Δ2 は下式のよ
うになる。
【００３８】
【数９】
【００３９】また、残差平方和Δ2 をｘi で偏微分した
ものを０とおくと、下式のようになる。
ものを０とおくと、下式のようになる。
【００４０】
【数１０】
【００４１】上式を、「（Ｐt Ｐ）ｘ＝Ｐt ｂ」として
整理すれば、器差ｘとして式８が導かれるのである。
整理すれば、器差ｘとして式８が導かれるのである。
【００４２】以上の操作による、流量計校正の結果の例
を表１に示す。測定に当たり、全体の流量が十分安定な
定常流となるようにし、３台の流量計の測定値は夫々約
５秒おきに各々５０の測定値を求め、その平均値を器差
の計算に用いた。この場合、流量計の器差は、フルスケ
ール１０Ｌ／ｍｉｎに対して絶対値で最大約０．２３Ｌ
／ｍｉｎであり、比較校正の最小自乗法の回帰誤差は最
大で０．００２Ｌ／ｍｉｎ程度、流量計の再現性は公称
０．０２Ｌ／ｍｉｎ（フルスケールの０．２％）程度な
ので、求めた器差はそれより最大１桁程度大きく、校正
が有意であることが示されている。
を表１に示す。測定に当たり、全体の流量が十分安定な
定常流となるようにし、３台の流量計の測定値は夫々約
５秒おきに各々５０の測定値を求め、その平均値を器差
の計算に用いた。この場合、流量計の器差は、フルスケ
ール１０Ｌ／ｍｉｎに対して絶対値で最大約０．２３Ｌ
／ｍｉｎであり、比較校正の最小自乗法の回帰誤差は最
大で０．００２Ｌ／ｍｉｎ程度、流量計の再現性は公称
０．０２Ｌ／ｍｉｎ（フルスケールの０．２％）程度な
ので、求めた器差はそれより最大１桁程度大きく、校正
が有意であることが示されている。
【００４３】
【表１】
【００４４】なお、上記実施例における湿度発生装置に
おいては、供給流路を基準流路として全流量を測定する
ものとしたが、本発明に係る流量計の校正方法の適用形
態としては、試験槽７へ至る混合流路３を基準流路とし
て全流量を取得するように構成することも考えられる。
しかし、分流法湿度発生装置においては、飽和空気と乾
燥空気とで流量計の特性が異なる虞があると共に、含湿
空気を流量計に通した場合、複雑な構造の流量計内部に
水が吸脱着するため、設定湿度を変えた場合に発生湿度
に遅れや履歴現象が生ずる可能性もあることから、本実
施例においては、飽和槽側空気の流量計測も加湿前に行
うものとした。
おいては、供給流路を基準流路として全流量を測定する
ものとしたが、本発明に係る流量計の校正方法の適用形
態としては、試験槽７へ至る混合流路３を基準流路とし
て全流量を取得するように構成することも考えられる。
しかし、分流法湿度発生装置においては、飽和空気と乾
燥空気とで流量計の特性が異なる虞があると共に、含湿
空気を流量計に通した場合、複雑な構造の流量計内部に
水が吸脱着するため、設定湿度を変えた場合に発生湿度
に遅れや履歴現象が生ずる可能性もあることから、本実
施例においては、飽和槽側空気の流量計測も加湿前に行
うものとした。
【００４５】また、上記実施例においては、本発明に係
る流量計の校正方法を湿度発生装置に適用した場合を示
したが、これに限定されるものではない。例えば、標準
ガス分割器に適用しても同様の効果を得ることができ
る。すなわち、複数の分流路を介してボンベ詰めのガス
や希釈ガスを供給する複数のガス供給路に各々流量計を
配設すると共に、各ガス供給路と連通する混合流路に流
量計を設けておき、各ガス供給路の供給流量の和と混合
流路の流量とを相対的に対比することで、各流量計の相
対的な器差を求めることができるのである。
る流量計の校正方法を湿度発生装置に適用した場合を示
したが、これに限定されるものではない。例えば、標準
ガス分割器に適用しても同様の効果を得ることができ
る。すなわち、複数の分流路を介してボンベ詰めのガス
や希釈ガスを供給する複数のガス供給路に各々流量計を
配設すると共に、各ガス供給路と連通する混合流路に流
量計を設けておき、各ガス供給路の供給流量の和と混合
流路の流量とを相対的に対比することで、各流量計の相
対的な器差を求めることができるのである。
【００４６】なお、流量比混合法による標準ガス発生装
置では、本発明の校正方法は成分ガスと希釈ガスの流量
比が大きい場合（１０％程度以上）に用いられ、流量比
が小さい場合（数％からｐｐｍオーダ）は、本発明の校
正方法は適当でない。本発明は、ボンベ詰めのガス濃度
を整数比に分割する分割器の場合に特に有効である。こ
の場合、ボンベ詰めの混合ガスは成分濃度が低く、物理
的特性は殆ど希釈ガスに近いので、流量計に対するガス
の種類の違いは問題にならない。
置では、本発明の校正方法は成分ガスと希釈ガスの流量
比が大きい場合（１０％程度以上）に用いられ、流量比
が小さい場合（数％からｐｐｍオーダ）は、本発明の校
正方法は適当でない。本発明は、ボンベ詰めのガス濃度
を整数比に分割する分割器の場合に特に有効である。こ
の場合、ボンベ詰めの混合ガスは成分濃度が低く、物理
的特性は殆ど希釈ガスに近いので、流量計に対するガス
の種類の違いは問題にならない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る流量
計の校正方法においては、各分岐流路の流量の和が基準
流路の流量と本来的に等しいことから、各流量計から得
た流量値を比較することによって、各流量計の相対的な
器差を求めることができるので、流量計を外部の標準を
用いて校正することなく流量計の校正を行うことが可能
となる。また、流量計を湿度発生装置や標準ガス分割器
等に取り付けたままで校正ができるので、流量計の脱着
の作業の手間やそれによる漏れの発生などを極力防止す
ることもできる。しかも、湿度発生装置や標準ガス分割
器等の使用時に流量計の補正を行い、正確な値の湿度値
や濃度値をもつ気体を発生させることができるので、極
めて利便性に優れたものとなる。加えて、湿度発生装置
や標準ガス分割器等の使用時に流量計の経時変化や目詰
まりなどの異常を検出できるので、装置としての信頼性
を高めることにも寄与し得る。
計の校正方法においては、各分岐流路の流量の和が基準
流路の流量と本来的に等しいことから、各流量計から得
た流量値を比較することによって、各流量計の相対的な
器差を求めることができるので、流量計を外部の標準を
用いて校正することなく流量計の校正を行うことが可能
となる。また、流量計を湿度発生装置や標準ガス分割器
等に取り付けたままで校正ができるので、流量計の脱着
の作業の手間やそれによる漏れの発生などを極力防止す
ることもできる。しかも、湿度発生装置や標準ガス分割
器等の使用時に流量計の補正を行い、正確な値の湿度値
や濃度値をもつ気体を発生させることができるので、極
めて利便性に優れたものとなる。加えて、湿度発生装置
や標準ガス分割器等の使用時に流量計の経時変化や目詰
まりなどの異常を検出できるので、装置としての信頼性
を高めることにも寄与し得る。
【図１】本発明に係る流量計の校正方法を湿度発生装置
に適用した場合の実施例を示す概略ブロック図である。
に適用した場合の実施例を示す概略ブロック図である。
１ 乾燥空気供給路 ２ａ 第１分岐流路 ２ｂ 第２分岐流路 ４ 供給流量計測手段 ５ａ 第１分岐流量計測・制御手段 ５ｂ 第２分岐流量計測・制御手段 Ｑw 飽和槽側流量 Ｑd 乾燥側流量 Ｑt 全流量 Ｐt 試験槽内の圧力 Ｐs 飽和槽内の圧力 ｔs 飽和槽温度
Claims (1)
- 【請求項１】 基準流路に配設した流量計と該基準流路
と連通する複数の分岐流路に各々配設した複数の流量計
とから夫々流量値を取得し、各流量計の流量値を比較す
ることに基づいて各流量計の相対的な器差を求めるよう
にしたことを特徴とする流量計の校正方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225549A JP2642880B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 流量計の校正方法 |
| US08/518,178 US5648605A (en) | 1994-08-26 | 1995-08-23 | Flowmeter calibration method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225549A JP2642880B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 流量計の校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862024A JPH0862024A (ja) | 1996-03-08 |
| JP2642880B2 true JP2642880B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=16831042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6225549A Expired - Lifetime JP2642880B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 流量計の校正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5648605A (ja) |
| JP (1) | JP2642880B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046825A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Chino Corp | 加湿装置及び加湿方法 |
| JP2008032303A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Sanki Eng Co Ltd | 空調制御方法および空気調和機 |
| JP2010210528A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Horiba Stec Co Ltd | 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 |
| JP2019132445A (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-08 | 公立大学法人大阪市立大学 | 湿度発生装置 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6244098B1 (en) * | 1997-02-13 | 2001-06-12 | Betzdearborn Inc. | Methods and apparatus for monitoring water process equipment |
| JPH11108840A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Horiba Ltd | 光透過式粉粒体測定装置 |
| US6332348B1 (en) * | 2000-01-05 | 2001-12-25 | Advanced Micro Devices, Inc. | Gas flow calibration of mass flow controllers |
| US7537018B1 (en) * | 2005-05-03 | 2009-05-26 | Waters Investments Limited | Method and apparatus for controlling partial vapor pressure in a sorption analyzer |
| DE102006031969B4 (de) * | 2006-07-11 | 2017-05-04 | Bopp & Reuther Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Steuern einer Durchflussmesseinrichtung und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten |
| TWI444799B (zh) * | 2006-12-05 | 2014-07-11 | Horiba Stec Co | 流量控制裝置與流量測定裝置之校準方法、流量控制裝置之校準系統、及半導體製造裝置 |
| JP2009266561A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Espec Corp | ガス供給装置、燃料電池評価試験装置、並びに、燃料電池システム |
| JP5164917B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2013-03-21 | エスペック株式会社 | 試験方法、有機ガス供給装置及び試験装置 |
| JP5164916B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2013-03-21 | エスペック株式会社 | 試験方法及び試験装置 |
| WO2015125277A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 富士通株式会社 | 気体流量測定システム、気体流量測定方法、及び気体流量測定プログラム |
| CN106019136B (zh) * | 2016-07-06 | 2018-10-26 | 国家电网公司 | 气体介质代替油介质对气体继电器流速值进行校验的方法 |
| CN106094898B (zh) * | 2016-07-06 | 2019-09-10 | 国家电网公司 | 一种气体继电器流速值粗调节装置 |
| CN106404126B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-04-12 | 赵雪至 | 一种多组分气体流量测量的补偿方法及计量装置 |
| CN106914159B (zh) * | 2017-03-30 | 2020-01-17 | 南京工业大学 | 一种基于分流法的自适应湿度发生方法及控制装置 |
| AT521017B1 (de) * | 2018-04-06 | 2019-10-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur Kalibrierung eines Massenstrommessers in einer Constant Volume Sampling (CVS) Abgasanalyseanlage |
| BE1026849B1 (nl) * | 2018-12-07 | 2020-07-09 | Atlas Copco Airpower Nv | Gasnetwerk en werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken en obstructies in een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm |
| WO2020136476A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap | Method for determining and monitoring the gas consumption in a gas network under pressure or under vacuum and gas network |
| KR20210118150A (ko) * | 2019-03-08 | 2021-09-29 | 볼 웨이브 가부시키가이샤 | 수분 센서를 보정하기 위한 시스템, 방법 및 프로그램 |
| US20220205113A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-06-30 | Uop Llc | Electrocatalytic hydrogen recovery from hydrogen sulfide and application of the circular hydrogen economy for hydrotreatment |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3148527A (en) * | 1960-05-12 | 1964-09-15 | North American Aviation Inc | Dynamic error calibrator |
| US3330156A (en) * | 1965-09-08 | 1967-07-11 | Jesse W Thomas | Fluid flowmeters |
| US4590790A (en) * | 1985-05-16 | 1986-05-27 | American Meter Company | Method for determining the accuracy of a gas measurement instrument |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP6225549A patent/JP2642880B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-23 US US08/518,178 patent/US5648605A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046825A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Chino Corp | 加湿装置及び加湿方法 |
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| US8646307B2 (en) | 2009-03-11 | 2014-02-11 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Mass flow controller verifying system, verifying method and verifying program |
| JP2019132445A (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-08 | 公立大学法人大阪市立大学 | 湿度発生装置 |
| JP7055345B2 (ja) | 2018-01-29 | 2022-04-18 | 公立大学法人大阪 | 湿度発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0862024A (ja) | 1996-03-08 |
| US5648605A (en) | 1997-07-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |