(57)【要約】【課題】１台の基準流量計で、広範囲な流量において、測定範囲の異なる複数の流量計の検定を行うことで、安価なコストで流量計の検定を行うことが可能な流量計の検定方法及び検定システムを提供する。【解決手段】流量が既知とされた第１流体（Ａ）と被検定流量計（１２）を通過した第２流体（Ｂ）との混合流体（Ａ＋Ｂ）の物理特性を測定し、前記測定値（Ｃ）に基づいて前記被検定流量計（１２）の検定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量が既知とされた第１流体と被検定流量計を通過した第２流体との混合流体の物理特性を測定し、前記測定値に基づいて前記被検定流量計の検定を行う
流量計の検定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の流量計の検定方法において、
異なる測定範囲をそれぞれが有する複数の前記被検定流量計の検定を行う際には、
前記第１流体の流量は、単一の測定範囲を有する検定済の基準流量計を用いて測定される
流量計の検定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の流量計の検定方法において、
前記被検定流量計の検定は、前記混合流体の物理特性の測定値と前記第１流体の流量に基づいて、前記第２流体の流量の理論値を算出し、前記理論値を用いて行う
流量計の検定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の流量計の検定方法において、
前記被検定流量計の検定は、前記第１流体の流量を一定値に保持し、前記第２流体の流量を前記被検定流量計の測定範囲内で変化させて、前記第２流体の前記被検定流量計での測定値と前記理論値とを対比させることにより行う
流量計の検定方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の流量計の検定方法において、
前記物理特性は、前記混合流体の濃度である
流量計の検定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の流量計の検定方法において、
前記第１流体の濃度は、既知であり、
前記第２流体は、空気である
流量計の検定方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の流量計の検定方法において、
前記物理特性は、前記混合流体の温度である
流量計の検定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の流量計の検定方法において、
前記第１流体の温度及び前記第２流体の温度を測定し、
前記第１流体の流量と前記混合流体の温度と前記第１流体の温度と前記第２流体の温度とに基づいて前記第２流体の流量の理論値を算出し、
前記被検定流量計の検定は、前記第２流体の前記被検定流量計での測定値と前記理論値とを対比させることにより行う
流量計の検定方法。
【請求項９】
被検定流量計の検定を行う流量計の検定システムであって、
流量が既知とされた第１流体と前記被検定流量計を通過した第２流体とを混合させて、混合流体を生成させる流体混合器と、
前記混合流体の物理特性を測定する測定装置とを備え、
前記測定装置による測定値に基づいて前記被検定流量計の検定が行われる
流量計の検定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量計の検定方法及び検定システムに関し、特に風洞装置や火力プラント機器の内部流動ダクト実験及びプラント等に使用する流体の流量を測定するために設置される流量計の検定方法及び検定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
実験装置や実機のプラント等に使用される流体の流量を計測するには、流量計が用いられる。流量計には、例えば、流量計内の既知の容積を通過する量を測定する面積式流量計が用いられる。
通常、各々の流量計の目盛には誤差があり、面積式流量計では、流体の実際の流量に対し、誤差が２０〜３０％となる場合がある。そこで、流体の正確な流量を測定するためには、測定に使用する流量計の精度の検定を行い、流量計の目盛の校正を行う必要がある。
【０００３】
流量計の測定精度の検定を行う際は、公的機関にて検定が行われた流量計、いわゆる基準流量計との比較をもって検定を行っている。
【０００４】
図７を参照して、従来の流量計の測定精度の検定方法に用いる各装置の構成について説明する。
図７に示すように、流体（空気）を発生させる送風機３３がダクトを介して実験装置に接続されている。
送風機３３と実験装置との間のダクトを分岐し、ダクトを介して基準流量計３１が接続されている。基準流量計３１の下流側には被検定流量計３２がダクトを介して接続されている。
【０００５】
次に、このような装置の構成による流量計の測定精度の検定方法について説明する。
送風機３３が動作して、ダクトを通じてバイパス３４により調整された所定の流量の空気を基準流量計３１に送る。基準流量計３１を通過した空気は、被検定流量計３２を通過する。この時の基準流量計３１及び被検定流量計３２のそれぞれの測定値を読む。
次に、送風機３３が送る空気の流量を変化させ、その時の基準流量計３１及び被検定流量計３２のそれぞれの測定値を読む。これらの繰り返しによって基準流量計３１の測定値及び基準流量計３１の測定値に対する被検定流量計３２の測定値を得ていく。
次に、得られた測定値から、縦軸は、基準流量計３１の測定値、横軸は、被検定流量計３２の測定値として、流量計の測定値の検定曲線を作成する。この検定曲線から被検定流量計３２の測定精度を検定し、目盛を校正することにより、被検定流量計３２は流体の正確な流量の測定が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２２３５３８号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、実験装置や実機のプラント等に使用される流体の流量の範囲は、数ｃｃ／ｍｉｎ〜数百リットル／ｍｉｎと広範囲である。しかし、１台の面積流量計での測定できる流量の範囲は、小さいもので、０〜１００又は２００ｃｃ／ｍｉｎ、大きいもので１００リットル〜１０００リットル／ｍｉｎといったように、実際に測定したい流量の範囲と比較すると測定範囲が狭い。よって、流体の流量を測定する場合、複数の流量計が必要となる。
これにより、必要な流量計を検定するため、その台数分の基準流量計が必要となる。
上記より、流体の測定には、複数の基準流量計を準備する必要があり、コストがかかるといった問題があった。
さらに、この基準流量計を準備するには、基準流量計として使用する流量計の検定を公的機関へ依頼する必要がある。検定してもらう流量計の台数が多いと、その分の検定料金が発生し、さらにコストがかかるといった問題があった。
【０００８】
基準流量計に、一般の面積式流量計よりも比較的、測定精度の高い絞り流量計（オリフィス）を使用する方法が考えられるが、オリフィスの製作やオリフィスを使用した検定用のダクト配管の制作費や準備期間が必要であり、コストがかかる問題は解決できなかった。
【０００９】
また、図７において、基準流量計の代わりに通常の流量計である被検定流量計を使用し、２台の被検定流量計にて流体の流量を各々測定し、測定値の平均を計算し、各々の流量計の目盛の校正を行うことも考えられるが、誤差を緩和するだけであり、測定精度の向上とはならず、結果的に流量計の測定精度には問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、１台の基準流量計で、広範囲な流量において、測定範囲の異なる複数の流量計の検定を行うことで、安価なコストで流量計の検定を行うことが可能な流量計の検定方法及び検定システムを提供することである。
また、本発明の他の目的は、１台の基準流量計で、広範囲な流量において、測定範囲の異なる複数の流量計の検定を高い精度で行うことが可能な流量計の検定方法及び検定システムを提供することである。
また、本発明の他の目的は、絞り流量計（オリフィス）を基準流量計に使用することなく、簡素なダクト配管を使用し、流量計の検定を行える流量計の検定方法及び検定システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明の流量計の検定方法は、流量が既知とされた第１流体（Ａ）と被検定流量計（１２）を通過した第２流体（Ｂ）との混合流体（Ａ＋Ｂ）の物理特性を測定し、前記測定値（Ｃ）に基づいて前記被検定流量計（１２）の検定を行う。
【００１３】
本発明の流量計の検定方法は、異なる測定範囲をそれぞれが有する複数の前記被検定流量計（１２）の検定を行う際には、前記第１流体（Ａ）の流量（ＱＡ）は、単一の測定範囲を有する検定済の基準流量計（１１）を用いて測定される。
【００１４】
本発明の流量計の検定方法は、前記被検定流量計（１２）の検定は、前記混合流体（Ａ＋Ｂ）の物理特性の測定値（Ｃ）と前記第１流体の流量（ＱＡ）に基づいて、前記第２流体（Ｂ）の流量の理論値（ＱＢ）を算出し、前記理論値（ＱＢ）を用いて行う。
【００１５】
本発明の流量計の検定方法は、前記被検定流量計（１２）の検定は、前記第１流体（Ａ）の流量（ＱＡ）を一定値に保持し、前記第２流体（Ｂ）の流量（ＱＢ）を前記被検定流量計（１２）の測定範囲内で変化させて、前記第２流体（Ｂ）の前記被検定流量計（１２）での測定値（ＱＢ’）と前記理論値（ＱＢ）とを対比させることにより行う。
【００１６】
本発明の流量計の検定方法は、前記物理特性は、前記混合流体（Ａ＋Ｂ）の濃度（Ｃ）である。
【００１７】
本発明の流量計の検定方法は、前記第１流体（Ａ）の濃度は、既知であり、前記第２流体（Ｂ）は、空気である。
【００１８】
本発明の流量計の検定方法は、前記物理特性は、前記混合流体（Ｄ＋Ｅ）の温度（Ｔ）である。
【００１９】
本発明の流量計の検定方法は、前記第１流体（Ｄ）の温度（ＴＤ）及び前記第２流体（Ｅ）の温度（ＴＥ）を測定し、前記第１流体の流量（ＱＤ）と前記混合流体（Ｄ＋Ｅ）の温度（Ｔ）と前記第１流体（Ｄ）の温度（ＴＤ）と前記第２流体（Ｅ）の温度（ＴＥ）とに基づいて前記第２流体（Ｅ）の流量の理論値（ＱＥ）を算出し、前記被検定流量計（１２）の検定は、前記第２流体（Ｅ）の前記被検定流量計（２２）での測定値（ＱＥ’）と前記理論値（ＱＥ）とを対比させることにより行う。
【００２０】
本発明の流量計の検定システムは、被検定流量計（１２）の検定を行う流量計の検定システムであって、流量が既知とされた第１流体（Ａ）と前記被検定流量計（１２）を通過した第２流体（Ｂ）とを混合させて、混合流体（Ａ＋Ｂ）を生成させる流体混合器（１３）と、前記混合流体（Ａ＋Ｂ）の物理特性を測定する測定装置（１４）とを備え、前記測定装置（１４）による測定値（Ｃ）に基づいて前記被検定流量計（１２）の検定が行われるものである。
【００２１】
本発明の流量計の検定方法は、２種類の流体を用いて、その容積比率における物性値（濃度、温度）の変化を測定することにより、被検定流量計の検定を精度良く、且つ比較的簡単に行えるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明による流量計の検定方法の実施形態を説明する。
【００２３】
（実施の第１形態）
実施の第１形態による流量計の検定方法について、図１〜３を用いて説明する。
図１を用いて、流量計の測定精度の検定方法に用いる各装置の構成について説明する。
図１に示すように、流体Ａを流すダクト１６が基準流量計１１に接続されている。本実施形態では、基準流量計１１は、面積式流量計とする。また、流体Ｂを流すダクト１７が被検定流量計１２に接続されている。基準流量計１１及び被検定流量計１２の下流側には、ダクトを介して流体混合器１３が接続されている。流体混合器１３の下流側には、ダクト１８を介して濃度計測装置１４が接続されている。濃度計測装置１４は、流体の濃度を高精度で測定できる装置である。
【００２４】
次に、このような装置の構成による流量計の測定精度の検定方法について説明する。
ダクト１６を介して基準流量計１１へ濃度が既知である流体Ａを所定の流量ＱＡにて流入させる。本実施例においては、流体Ａの濃度は１００％とする。流体Ａの一例として、アンモニアガスがある。流体Ａが基準流量計１１を通過し、流体混合器１３に流入する。この際、基準流量計１１では、流体Ａの流量ＱＡを測定する。
同時に、ダクト１７を介して被検定流量計１２へ濃度が既知である流体Ｂを所定の流量ＱＢにて流入させる。本実施例では、流体Ｂは、空気とする。この際、被検定流量計１２では、流体Ｂの流量ＱＢを測定値ＱＢ’として測定する。
【００２５】
次に、基準流量計１１を通過した流体Ａ及び被検定流量計１２を通過した流体Ｂが、流体混合器１３に流入する。流体混合器１３では、流体Ａ及び流体Ｂが混合され、混合流体Ａ＋Ｂとなる。次に、混合流体Ａ＋Ｂがダクト１８を介して濃度計測装置１４へ流入する。この際、濃度計測装置１４では混合流体Ａ＋Ｂの濃度Ｃを測定する。
【００２６】
次に、流体Ａの流量ＱＡは変化させず、流体Ｂの流量ＱＢを変化させ、被検定流量計１２へ流入させる。基準流量計１１では、流体Ａの流量ＱＡを測定し、被検定流量計１２では、流体Ｂの流量ＱＢを測定値ＱＢ’として測定する。
次に、基準流量計１１を通過した流体Ａ及び被検定流量計１２を通過した流体Ｂが、流体混合器１３に流入する。流体混合器１３では、流体Ａ及び流体Ｂが混合され、混合流体Ａ＋Ｂとなる。次に、混合流体Ａ＋Ｂがダクト１８を介して濃度計測装置１４へ流入する。この際、濃度計測装置１４では混合流体Ａ＋Ｂの濃度Ｃを測定する。
これらの繰り返しによって、流量Ｂを測定範囲内で変化させた場合の被検定流量計１２で測定された流体Ｂの流量ＱＢの測定値ＱＢ’に対する混合流体Ａ＋Ｂの濃度Ｃの測定値を得ていく。
【００２７】
ここで、混合流体Ａ＋Ｂの理論上の濃度Ｃ０は、実際の流体Ａの流量ＱＡ、流体Ｂの流量ＱＢから、次式
【数１】
2004163246.tif 000003
として計算される値となる。しかし、被検定流量計１２での測定値ＱＢ’には、測定誤差があるため、ＱＢ＝ＱＢ’とはならない場合が生じる。図２に示すように、縦軸を混合流体Ａ＋Ｂの濃度Ｃ、横軸を流体Ｂの流量とし、測定値ＱＢ’に対する測定された濃度Ｃを表すと、理論上の濃度Ｃ０と一致しない場合が生じる。
【００２８】
そこで、測定された濃度Ｃを使用して、次式
【数２】
2004163246.tif 000004
を導く。この式より、測定された濃度Ｃにおける流体Ｂの実際の流量ＱＢを求ることができる。これらから、測定された濃度Ｃを基準として、図３に示すように、縦軸を実際の流量ＱＢ、横軸を被検定流量計１２の測定値ＱＢ’として、実際の流量ＱＢに対する測定値ＱＢ’を表すことができ、被検定流量計１２の検定を行うことができる。
【００２９】
また、測定範囲の異なる被検定流量計を検定する場合は、被検定流量計１２に代えて検定を行う被検定流量計を設置し、その被検定流量計の測定範囲内で流体Ｂの流量ＱＢを流すことで、基準流量計１１を代えることなく、上記と同様の方法で測定範囲の異なる被検定流量計を検定することができる。
【００３０】
本実施形態の流量計の検定方法の効果は以下の通りである。
従来は、測定範囲の異なる複数の被検定流量計の検定を行う際、測定範囲に対応する基準流量計を被検定流量計の台数分だけ必要であった。これに対し、本実施形態では、流体の物理特性である濃度を高精度でかつ容易に測定できる濃度計測装置を使用し、基準流量計１１及び被検定流量計１２にそれぞれ既知の濃度である流体Ａ及び流体Ｂを流入し、各々の流体の流量を測定し、さらに、流体Ａ及び流体Ｂの混合流体の濃度を濃度計測装置にて測定することにより、１台の基準流量計のみで広範囲な流量において、測定範囲の異なる複数の流量計の検定を高精度で行うことができる。
また、本実施形態による流量計の検定方法は、絞り流量計（オリフィス）を基準流量計に使用することなく、簡素なダクト配管を使用しての、流量計の検定を行える流量計の検定が行える。
【００３１】
（実施の第２形態）
実施の第２形態による流量計の検定方法について、図４〜６を用いて説明する。
図４を用いて、流量計の測定精度の検定方法に用いる各装置の構成について説明する。
図４に示すように、流体Ｄを流すダクト２８が基準流量計２１に接続されている。本実施形態では、基準流量計２１は、面積式流量計とする。基準流量計２１の入口部には、温度計測装置２６が設置されている。また、流体Ｅを流すダクト２９が被検定流量計２２に接続されている。被検定流量計２２の入口部には、温度計測装置２７が設置されている。基準流量計２１及び被検定流量計２２の下流側には、ダクトを介して流体混合器２３が接続されている。流体混合器２３の下流側には、ダクト３０を介して温度計測装置２４が接続されている。温度計測装置２４、２６、２７は、流体の温度を高精度で測定できる装置である。
なお、この装置に使用されるダクトは、完全断熱とし、ダクト内を流れる流体は、外部の熱の影響を受けないものとする。
【００３２】
次に、このような装置の構成による流量計の測定精度の検定方法について説明する。
ダクト２８を介して基準流量計２１へ流体Ｄを所定の流量ＱＤにて流入する。流体Ｄが基準流量計２１を通過し、流体混合器２３に流入する。この際、温度計測装置２６では、流体Ｄの温度ＴＤを測定し、基準流量計２１では、流体Ｄの流量ＱＤを測定する。
同時に、ダクト２９を介して被検定流量計２２へ流体Ｅを所定の流量ＱＥにて流入する。この際、温度計測装置２７では、流体Ｅの温度ＴＥを測定し、被検定流量計２２では、流体Ｅの流量ＱＥを測定値ＱＥ’として測定する。
【００３３】
次に、基準流量計２１を通過した流体Ｄ及び被検定流量計２２を通過した流体Ｅが、流体混合器２３に流入する。流体混合器２３では、流体Ｄ及び流体Ｅが混合され、混合流体Ｄ＋Ｅとなる。次に、混合流体Ｄ＋Ｅがダクト３０を介して温度計測装置２４へ流入する。この際、温度計測装置２４では混合流体Ｄ＋Ｅの温度Ｔを測定する。
【００３４】
次に、流体Ｄの流量ＱＤは変化させず、流体Ｅの流量ＱＥを変化させ、被検定流量計２２に流体Ｅを流入する。基準流量計２１では、流体Ｄの流量ＱＤを測定し、被検定流量計２２では、流体Ｅの流量ＱＥを測定値ＱＥ’として測定する。
次に、基準流量計２１を通過した流体Ｄ及び被検定流量計２２を通過した流体Ｅが、流体混合器２３に流入する。流体混合器２３では、流体Ｄ及び流体Ｅが混合され、混合流体Ｄ＋Ｅとなる。次に、混合流体Ｄ＋Ｅがダクト３０を介して濃度計測装置２４へ流入する。この際、温度計測装置２４では混合流体Ｄ＋Ｅの温度Ｔを測定する。
これらの繰り返しによって、流量Ｅを測定範囲内で変化させた場合の被検定流量計２２で測定された流体Ｅの流量ＱＥの測定値ＱＥ’に対する混合流体Ｄ＋Ｅの温度Ｔの測定値を得ていく。
【００３５】
ここで、混合流体Ｄ＋Ｅの理論上の濃度Ｔ０は、実際の流体Ｄの流量ＱＤ、流体Ｄの温度ＴＤ、流体Ｅの流量ＱＥ、流体Ｅの温度ＴＥから、次式
【数３】
2004163246.tif 000005
として計算される値となる。しかし、被検定流量計２２での測定値ＱＥ’には、測定誤差があるため、ＱＥ＝ＱＥ’とはならない場合が生じる。図５に示すように、縦軸を混合流体Ｄ＋Ｅの温度Ｔ、横軸を流体Ｅの流量とし、測定値ＱＥ’に対する測定された温度Ｔを表すと、理論上の温度Ｔ０と一致しない場合が生じる。
【００３６】
そこで、測定された温度Ｔを使用して、次式
【数４】
2004163246.tif 000006
を導く。この式より、測定された温度Ｔにおける流体Ｅの実際の流量ＱＥを求めることができる。これらから、測定された温度Ｔを基準として、図６に示すように、縦軸を実際の流量ＱＥ、横軸を被検定流量計２２の測定値ＱＥ’として、実際の流量ＱＥに対する測定値ＱＥ’を表すことができ、被検定流量計２２の検定を行うことができる。
【００３７】
また、測定範囲の異なる被検定流量計を検定する場合は、被検定流量計２２に代えて検定を行う被検定流量計を設置し、被検定流量計に流体Ｅをその被検定流量計の測定範囲内の流量ＱＥにて流すことで、基準流量計２１を代えることなく、上記と同様の方法で測定範囲の異なる被検定流量計を検定することができる。
【００３８】
本実施形態の流量計の検査方法による効果は以下の通りである。
従来は、測定範囲の異なる複数の被検定流量計の検定を行う際、測定範囲に対応する基準流量計を被検定流量計の台数分だけ必要であった。これに対し、本実施形態では、流体の物理特性である温度を高精度でかつ容易に測定できる濃度計測装置を使用し、基準流量計２１及び被検定流量計２２にそれぞれ流体Ｄ及び流体Ｅを流入し、各々の流体の流量及び温度を測定し、さらに、流体Ｄ及びＥの混合流体の温度を温度計測装置にて測定することにより、１台の基準流量計で広範囲な流量において、測定範囲の異なる複数の流量計の検定を高精度で行うことができる。
また、本実施形態による流量計の検定方法は、絞り流量計（オリフィス）を基準流量計に使用することなく、簡素なダクト配管を使用しての、流量計の検定を行える流量計の検定が行える。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の流量計の検定装置によれば、１台の基準流量計で流体の流量を広範囲にわたり、流量計の検定を行うが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の流量計の検定方法の第１実施形態における構成図である。
【図２】図２は、本発明の流量計の検定方法の第１実施形態における、被検定流量計で測定された気体の流量と濃度測定器で測定された混合気体の濃度の関係を表す図である。
【図３】図３は、本発明の流量計の検定方法の第１実施形態における、被検定流量計で測定された気体の流量と基準流量計で測定された気体の流量の関係を表す検定曲線を示す図である。
【図４】図４は、本発明の流量計の検定方法の第２実施形態における構成図である。
【図５】図５は、本発明の流量計の検定方法の第２実施形態における、被検定流量計で測定された気体の流量と温度測定器で測定された混合気体の温度の関係を表す図である。
【図６】図６は、本発明の流量計の検定方法の第２実施形態における、被検定流量計で測定された気体の流量と基準流量計で測定された気体の流量の関係を表す検定曲線を示す図である。
【図７】図７は、従来の流量計の検定方法の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１  基準流量計
１２  被検定流量計
１３  流体混合器
１４  濃度計測装置
２１  基準流量計
２２  被検定流量計
２３  流体混合器
２４  温度計測装置
２６  温度計測装置
２７  温度計測装置
３１  基準流量計
３２  被検定流量計
３３  送風機
【図１】
2004163246.tif 000007
【図２】
2004163246.tif 000008
【図３】
2004163246.tif 000009
【図４】
2004163246.tif 000010
【図５】
2004163246.tif 000011
【図６】
2004163246.tif 000012
【図７】
2004163246.tif 000013