JP3109718B2 - 気体流量計の流量計測性能評価装置 - Google Patents
気体流量計の流量計測性能評価装置Info
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- JP3109718B2 JP3109718B2 JP07189125A JP18912595A JP3109718B2 JP 3109718 B2 JP3109718 B2 JP 3109718B2 JP 07189125 A JP07189125 A JP 07189125A JP 18912595 A JP18912595 A JP 18912595A JP 3109718 B2 JP3109718 B2 JP 3109718B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体流量計の流量
計測性能評価を行う装置に関する。
計測性能評価を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体流量計は、プロパンガス、都市ガス
等の燃料ガスの商取引のための計量に、或いは、半導体
製造用各種プラントの工業用プロセス及び研究開発等に
用いられることが多い。このような気体流量計は、その
性格上、流量計測性能の評価すなわち検定を行う必要が
ある。特にプロパンガス、都市ガスの計量に際しては、
計量法で規定された検定公差内の性能を有するガスメー
タの使用が義務づけられている。
等の燃料ガスの商取引のための計量に、或いは、半導体
製造用各種プラントの工業用プロセス及び研究開発等に
用いられることが多い。このような気体流量計は、その
性格上、流量計測性能の評価すなわち検定を行う必要が
ある。特にプロパンガス、都市ガスの計量に際しては、
計量法で規定された検定公差内の性能を有するガスメー
タの使用が義務づけられている。
【０００３】ここで、図４に従来用いられている流量計
測評価装置Ｃ及びそれに接続された評価対象の流体振動
形流量計２３を示す。図４中符号１１は送風用ポンプ、
１２は流量調整用コントロールバルブ、１３は流量計前
後の差圧を測定するための圧力計、１４は計量基準とし
ての湿式ガスメータである。
測評価装置Ｃ及びそれに接続された評価対象の流体振動
形流量計２３を示す。図４中符号１１は送風用ポンプ、
１２は流量調整用コントロールバルブ、１３は流量計前
後の差圧を測定するための圧力計、１４は計量基準とし
ての湿式ガスメータである。
【０００４】また、流体振動形流量計２３は、流体振動
形流量計素子２３ａ、アンプ及び波形整形回路２３ｂ及
び検出された電気信号を分析するＦＦＴスペクトルアナ
ライザ２３ｃから構成されている。空気が送風用ポンプ
１１によって系に導入され、その流量をコントロールバ
ルブ１２で調整し、流体振動形流量計素子２３ａに導入
される。素子２３ａ内の下流側流路にはターゲットが設
けられており、ノズルより噴射された噴流はターゲット
に衝突して流体振動する。その後、この気流は流体振動
形流量計素子から湿式ガスメータ１４に導入され、その
体積流量が測定される。
形流量計素子２３ａ、アンプ及び波形整形回路２３ｂ及
び検出された電気信号を分析するＦＦＴスペクトルアナ
ライザ２３ｃから構成されている。空気が送風用ポンプ
１１によって系に導入され、その流量をコントロールバ
ルブ１２で調整し、流体振動形流量計素子２３ａに導入
される。素子２３ａ内の下流側流路にはターゲットが設
けられており、ノズルより噴射された噴流はターゲット
に衝突して流体振動する。その後、この気流は流体振動
形流量計素子から湿式ガスメータ１４に導入され、その
体積流量が測定される。
【０００５】一方、素子内で生じた流体振動による、噴
流の静圧を素子２３ａ内のセンサが電気信号に変換し、
波形整形回路で波形整形された後、ＦＦＴスペクトルア
ナライザ２３ｃでその信号が解析される。この従来技術
に係る装置では、圧力検出センサとして圧電膜センサを
用いている。この図４に示された送風用ポンプ１１では
高い圧力が得られず、そのため、バルブ１２の開度を変
えて流量を変更した場合、流体振動形流量計素子に供給
される気体の圧力変動が大きくなり、流量計測の精度が
低下する可能性がある。特に、大流量の場合は、送風用
ポンプ１１の圧力変動の影響を直接受け、精度が低下し
やすい。
流の静圧を素子２３ａ内のセンサが電気信号に変換し、
波形整形回路で波形整形された後、ＦＦＴスペクトルア
ナライザ２３ｃでその信号が解析される。この従来技術
に係る装置では、圧力検出センサとして圧電膜センサを
用いている。この図４に示された送風用ポンプ１１では
高い圧力が得られず、そのため、バルブ１２の開度を変
えて流量を変更した場合、流体振動形流量計素子に供給
される気体の圧力変動が大きくなり、流量計測の精度が
低下する可能性がある。特に、大流量の場合は、送風用
ポンプ１１の圧力変動の影響を直接受け、精度が低下し
やすい。
【０００６】また、流体振動形流量計素子において、単
位時間当たりの気体流量がそのとき検出される流体振動
の周波数に比例する。従って、流体振動形流量計で測定
される気体流量は、湿式ガスメータによって測定される
気体の体積流量とは異なった計測値を示す。従って、上
記気流流速の変動が大きいと、流体振動が不安定とな
り、計測流量に誤差が生じるため、正確な流量計測性能
の評価ができない。
位時間当たりの気体流量がそのとき検出される流体振動
の周波数に比例する。従って、流体振動形流量計で測定
される気体流量は、湿式ガスメータによって測定される
気体の体積流量とは異なった計測値を示す。従って、上
記気流流速の変動が大きいと、流体振動が不安定とな
り、計測流量に誤差が生じるため、正確な流量計測性能
の評価ができない。
【０００７】一方、気体流量の変更においても、この従
来技術に係る装置ではバルブ１２による調整で行うた
め、微調節が難しいと云った欠点があった。また、調節
後の流量がどの程度であるかは、湿式ガスメータで調べ
ることとなり、そのため流量調整に時間を要すると云う
問題点もあった。
来技術に係る装置ではバルブ１２による調整で行うた
め、微調節が難しいと云った欠点があった。また、調節
後の流量がどの程度であるかは、湿式ガスメータで調べ
ることとなり、そのため流量調整に時間を要すると云う
問題点もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
れら欠点を解決し、流量または圧力変動が少なく、流量
調節が簡単で、正確な検定を容易に行うことができる気
体流量計の流量計測性能評価装置を提供することを目的
とする。
れら欠点を解決し、流量または圧力変動が少なく、流量
調節が簡単で、正確な検定を容易に行うことができる気
体流量計の流量計測性能評価装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の気体流量計の流
量計測性能評価装置は、請求項１に記載の通り、所定の
圧力の２倍以上に加圧した気体を用い、この気体を所定
の圧力まで減圧した後、その減圧された気体の質量流量
を一定に制御して、接続される評価対象の気体流量計に
供給する構成を有する。
量計測性能評価装置は、請求項１に記載の通り、所定の
圧力の２倍以上に加圧した気体を用い、この気体を所定
の圧力まで減圧した後、その減圧された気体の質量流量
を一定に制御して、接続される評価対象の気体流量計に
供給する構成を有する。
【００１０】本発明の気体流量計の流量計測性能評価装
置において、所定の圧力の２倍以上に加圧した気体を用
いることは、流量や圧力の変動を少なくするため、高精
度の検定を行うことができる。また、気体流量計の流量
計測性能評価装置において、質量流量を一定に制御する
ことが精度良く流量計測の評価を行うために必要であ
る。
置において、所定の圧力の２倍以上に加圧した気体を用
いることは、流量や圧力の変動を少なくするため、高精
度の検定を行うことができる。また、気体流量計の流量
計測性能評価装置において、質量流量を一定に制御する
ことが精度良く流量計測の評価を行うために必要であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の気体流量計の流量計測性
能評価装置において、質量流量を一定に制御して評価対
象の気体流量計に供給する手段が、マスフローコントロ
ーラーからなるものであると、容易にかつ精度良く流量
設定を行うことができる。
能評価装置において、質量流量を一定に制御して評価対
象の気体流量計に供給する手段が、マスフローコントロ
ーラーからなるものであると、容易にかつ精度良く流量
設定を行うことができる。
【００１２】ここで、上記手段が複数のマスフローコン
トローラーを並列に接続した構成のものであり、それら
マスフローコントローラーはその最大制御流量の値が次
のマスフローコントローラーの最大制御流量の２０％〜
３０％に一致するように選択されているものであると、
広い流量範囲で誤差の少ない検定が可能となる。また、
マスフローコントローラーが毛細管内の気体の流れの伝
熱作用を利用する方式であると非常に高い精度で気体流
量計の流量計測性能評価が可能となる。
トローラーを並列に接続した構成のものであり、それら
マスフローコントローラーはその最大制御流量の値が次
のマスフローコントローラーの最大制御流量の２０％〜
３０％に一致するように選択されているものであると、
広い流量範囲で誤差の少ない検定が可能となる。また、
マスフローコントローラーが毛細管内の気体の流れの伝
熱作用を利用する方式であると非常に高い精度で気体流
量計の流量計測性能評価が可能となる。
【００１３】ここでマスフローコントローラーの原理と
は、気体が２つの自己加熱形抵抗体が巻かれて加熱され
た金属毛細管を通過する際に、毛細管の上流側から下流
側への熱の移動量に比例した気体の質量流量が通過する
現象を利用して質量流量を検知するものであり、その信
号と設定流量の信号を比較して流量制御を行う流量制御
器である。このものは、気体の温度や圧力の変動にも関
わらず、気体流量を質量ベースで正確に測定・制御する
ため、温度・圧力の影響を排除できる。
は、気体が２つの自己加熱形抵抗体が巻かれて加熱され
た金属毛細管を通過する際に、毛細管の上流側から下流
側への熱の移動量に比例した気体の質量流量が通過する
現象を利用して質量流量を検知するものであり、その信
号と設定流量の信号を比較して流量制御を行う流量制御
器である。このものは、気体の温度や圧力の変動にも関
わらず、気体流量を質量ベースで正確に測定・制御する
ため、温度・圧力の影響を排除できる。
【００１４】また、評価対象の流量計の気体導入部直前
に、ガスフィーダを設置すると、評価対象の流量計に導
入する気体の流動状態を安定させることができるので望
ましい。同様に、そのガスフィーダ直前にハニカム素子
を設置すると、気体の流動状態をより安定させることが
できる。
に、ガスフィーダを設置すると、評価対象の流量計に導
入する気体の流動状態を安定させることができるので望
ましい。同様に、そのガスフィーダ直前にハニカム素子
を設置すると、気体の流動状態をより安定させることが
できる。
【００１５】
【実施例】図１に本発明に係る気体流量計の流量計測性
能評価装置Ａを示す。この図において、評価装置Ａは流
体振動形流量計Ｂに接続されている。図１中Ｉｎｌｅｔ
より系内に導入された気体がコンプレッサ１によって６
Ｋｇ／ｃｍ2 以上に昇圧される。直動形減圧弁２で４Ｋ
ｇ／ｃｍ2 に圧力が調節され、冷却乾燥機３で乾燥され
た気体はフィルタ装置４でさらに水分、油滴やダスト、
或いは、腐食性ガス等が除去される。このとき、冷却乾
燥機３、フィルタ装置４及び配管による圧力損失によっ
て、所定の圧力、すなわち３Ｋｇ／ｃｍ2 となる。
能評価装置Ａを示す。この図において、評価装置Ａは流
体振動形流量計Ｂに接続されている。図１中Ｉｎｌｅｔ
より系内に導入された気体がコンプレッサ１によって６
Ｋｇ／ｃｍ2 以上に昇圧される。直動形減圧弁２で４Ｋ
ｇ／ｃｍ2 に圧力が調節され、冷却乾燥機３で乾燥され
た気体はフィルタ装置４でさらに水分、油滴やダスト、
或いは、腐食性ガス等が除去される。このとき、冷却乾
燥機３、フィルタ装置４及び配管による圧力損失によっ
て、所定の圧力、すなわち３Ｋｇ／ｃｍ2 となる。
【００１６】この気流は、最大制御流量の値が次のマス
フローコントローラーの最大制御流量の２０％の値にほ
ぼ一致するように選択された５ａ（最大制御流量１ l／
min）、５ｂ（最大制御流量５ l／min ）、５ｃ（最大
制御流量２０ l／min ）及び５ｄ（最大制御流量１００
l／min ）が並列に接続された流量制御ブロック５、及
び、流動状態を整えるためのハニカム素子６を通過し
て、同様の効果を持つガスフィーダ７を経て流体振動形
流量計素子８に導入される。
フローコントローラーの最大制御流量の２０％の値にほ
ぼ一致するように選択された５ａ（最大制御流量１ l／
min）、５ｂ（最大制御流量５ l／min ）、５ｃ（最大
制御流量２０ l／min ）及び５ｄ（最大制御流量１００
l／min ）が並列に接続された流量制御ブロック５、及
び、流動状態を整えるためのハニカム素子６を通過し
て、同様の効果を持つガスフィーダ７を経て流体振動形
流量計素子８に導入される。
【００１７】ここで、ハニカム素子６は、図２としてそ
の断面を示した斜視図にあるように、直径：長さが１：
２０の細管を多数平行に束ねた形状のもので、気流を整
流して流体振動形流量計素子８に導く働きを持つ。ま
た、図３にガスフィーダ７内部を明らかにした斜視図を
示す。パイプ部７ａに接続されたハニカム素子６によっ
て整流された気流はいわば三次元流れであるが、ガスフ
ィーダ７の扇状部７ｂに導入されると平面状に拡大し、
出口付近にある半円柱７ｃによって整流された二次元流
れに移行して、流体振動形流量計素子８に導入される。
このため、流体振動形流量計素子８のノズル入り口まで
の流動状態が安定し、理想的な測定条件が保たれるた
め、素子８の正確な評価が可能となる。
の断面を示した斜視図にあるように、直径：長さが１：
２０の細管を多数平行に束ねた形状のもので、気流を整
流して流体振動形流量計素子８に導く働きを持つ。ま
た、図３にガスフィーダ７内部を明らかにした斜視図を
示す。パイプ部７ａに接続されたハニカム素子６によっ
て整流された気流はいわば三次元流れであるが、ガスフ
ィーダ７の扇状部７ｂに導入されると平面状に拡大し、
出口付近にある半円柱７ｃによって整流された二次元流
れに移行して、流体振動形流量計素子８に導入される。
このため、流体振動形流量計素子８のノズル入り口まで
の流動状態が安定し、理想的な測定条件が保たれるた
め、素子８の正確な評価が可能となる。
【００１８】このように流体振動形流量計素子８に導入
された気流は、流体振動形流量計素子内の機構によって
流体振動に関与した後、ガス排出口９を経て、Ｏｕｔｌ
ｅｔから系外に排出される。この際、温度計及び湿度計
１０によってこの気流の温度・湿度が測定され、必要に
応じ校正に用いられる。
された気流は、流体振動形流量計素子内の機構によって
流体振動に関与した後、ガス排出口９を経て、Ｏｕｔｌ
ｅｔから系外に排出される。この際、温度計及び湿度計
１０によってこの気流の温度・湿度が測定され、必要に
応じ校正に用いられる。
【００１９】なお、上記Ｏｕｔｌｅｔには、検量等の必
要に応じ、湿式ガスメータが接続され、流された気体の
体積流量が測定される。なお、この場合においても、マ
スフローコントローラーを有する流量制御ブロック５に
よって、気体の流速及び圧力の変動が事実上ないため、
従来の流量計測性能測定装置の場合より遥かに高い精度
が得られる。
要に応じ、湿式ガスメータが接続され、流された気体の
体積流量が測定される。なお、この場合においても、マ
スフローコントローラーを有する流量制御ブロック５に
よって、気体の流速及び圧力の変動が事実上ないため、
従来の流量計測性能測定装置の場合より遥かに高い精度
が得られる。
【００２０】上記のように気体が流体振動形流量計素子
８に流入すると、素子内部でノズルより噴射される噴流
がターゲット８ｂに衝突することにより流体振動が発生
する。噴流の静圧変化を圧力取出し口８ａを通してコン
デンサーマイクロフォンを圧力センサ８ｃとして検知
し、電気信号に変換する。波形整形回路８ｄで適切な正
弦波形に変換し、その波形をオシロスコープ８ｅで観察
した後、これに接続されたＦＦＴスペクトルアナライザ
ー８ｆ及びパルスカウンター８ｇで信号解析を行う。こ
こで、その流体振動の周波数は、気体流量に比例するの
で、その比例係数が求められ、流量計測が可能となる。
８に流入すると、素子内部でノズルより噴射される噴流
がターゲット８ｂに衝突することにより流体振動が発生
する。噴流の静圧変化を圧力取出し口８ａを通してコン
デンサーマイクロフォンを圧力センサ８ｃとして検知
し、電気信号に変換する。波形整形回路８ｄで適切な正
弦波形に変換し、その波形をオシロスコープ８ｅで観察
した後、これに接続されたＦＦＴスペクトルアナライザ
ー８ｆ及びパルスカウンター８ｇで信号解析を行う。こ
こで、その流体振動の周波数は、気体流量に比例するの
で、その比例係数が求められ、流量計測が可能となる。
【００２１】このような本発明による装置において、流
量制御ブロック５で適切なマスフローコントローラーを
選択し、それに流量をセットすれば簡単に所定の気体流
量に変更することができる。なお、流量制御器選択に当
たっては、設定流量がその流量制御器の制御域の中央に
近いものを選択することによって、極めて精密な流量設
定を行うことができる。
量制御ブロック５で適切なマスフローコントローラーを
選択し、それに流量をセットすれば簡単に所定の気体流
量に変更することができる。なお、流量制御器選択に当
たっては、設定流量がその流量制御器の制御域の中央に
近いものを選択することによって、極めて精密な流量設
定を行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の気体流量計の流量計測性能評価
装置は、気体を所定の圧力の２倍以上の圧力まで昇圧し
た後、これを所定の圧力まで減圧して用いているので、
供給ガスの圧力変動が少なく、そのため流量の変動も生
じないため、正確な流量計測性能の評価が可能である。
特に流体振動形流量計のように圧力変動によりその発振
周波数等が影響を受ける気体流量計に対して供給圧力を
一定に保つことができるため有効である。
装置は、気体を所定の圧力の２倍以上の圧力まで昇圧し
た後、これを所定の圧力まで減圧して用いているので、
供給ガスの圧力変動が少なく、そのため流量の変動も生
じないため、正確な流量計測性能の評価が可能である。
特に流体振動形流量計のように圧力変動によりその発振
周波数等が影響を受ける気体流量計に対して供給圧力を
一定に保つことができるため有効である。
【００２３】体積流量を測定する従来の方法では、温度
や圧力等の影響を受けるため補正が必要であったが、本
発明においては質量流量を制御しているため、温度や圧
力等の変動要因が消去でき、より正確な検量が可能であ
る。また、湿式ガスメータ等の体積流量を測定する気体
流量計を用いることがないので、所定の一定流量に達す
る時間が短い上、必要に応じ容易に必要とする気体流量
を得ることができるので、迅速な検量が可能となる。
や圧力等の影響を受けるため補正が必要であったが、本
発明においては質量流量を制御しているため、温度や圧
力等の変動要因が消去でき、より正確な検量が可能であ
る。また、湿式ガスメータ等の体積流量を測定する気体
流量計を用いることがないので、所定の一定流量に達す
る時間が短い上、必要に応じ容易に必要とする気体流量
を得ることができるので、迅速な検量が可能となる。
【図１】本発明に係る気体流量計の実施例（流体振動形
流量計と接続してある状態を示す）を示す図である。
流量計と接続してある状態を示す）を示す図である。
【図２】ハニカム素子の断面を示した斜視図である。
【図３】ガスフィーダ内部を明らかにした斜視図であ
る。
る。
【図４】従来技術に係る気体流量計の実施例（流体振動
形流量計と接続してある状態を示す）を示す図である。
形流量計と接続してある状態を示す）を示す図である。
１ コンプレッサ ２ 直動形減圧弁 ３ 冷却乾燥機 ４ フィルタ装置 ５ 流量制御ブロック ５ａ マスフローコントローラー ５ｂ マスフローコントローラー ５ｃ マスフローコントローラー ５ｄ マスフローコントローラー ６ ハニカム素子 ７ ガスフィーダ ８ 検定対象流量計素子 ８ａ 圧力取出し口 ８ｂ ターゲット ８ｃ コンデンサーマイクロフォン ８ｄ 波形整形回路 ８ｅ オシロスコープ ８ｆ ＦＦＴスペクトルアナライザー ８ｇ パルスカウンター ９ ガス排出口 １０ 温度計・湿度計
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−288586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−235800（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−56636（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129884（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−167692（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−99910（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−26727（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/20 G01F 25/00
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の圧力の２倍以上に加圧した気体を
用い、これを所定の圧力まで減圧し、その減圧された気
体を質量流量を一定に制御して、接続される評価対象の
気体流量計に供給することを特徴とする気体流量計の流
量計測性能評価装置。 - 【請求項２】 前記質量流量を一定に制御して評価対象
の気体流量計に供給する手段が、制御領域が異なる複数
のマスフローコントローラーを並列に接続してなること
を特徴とする請求項１記載の気体流量計の流量計測性能
評価装置。 - 【請求項３】 前記マスフローコントローラーが毛細管
内のガス流れの伝熱作用を利用するものであることを特
徴とする請求項２記載の気体流量計の流量計測性能評価
装置。 - 【請求項４】 評価対象の気体流量計の気体導入部直前
に、気体の流動状態を整流するためのガスフィーダーを
有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の気体流量計の流量計測性能評価装置。 - 【請求項５】 ガスフィーダーの直前に、ハニカム素子
を有することを特徴とする請求項４に記載の気体流量計
の流量計測性能評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07189125A JP3109718B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 気体流量計の流量計測性能評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07189125A JP3109718B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 気体流量計の流量計測性能評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933304A JPH0933304A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3109718B2 true JP3109718B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=16235817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07189125A Expired - Fee Related JP3109718B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 気体流量計の流量計測性能評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109718B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107976236B (zh) * | 2018-01-24 | 2023-08-18 | 广州能源检测研究院 | 音速喷嘴气体流量标准装置的稳流结构及稳流方法 |
-
1995
- 1995-07-25 JP JP07189125A patent/JP3109718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0933304A (ja) | 1997-02-07 |
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