(57)【要約】【課題】  ガス流量を広範囲（広域な圧力範囲及び広域な流量範囲）に亘って高精度に測定できる内蔵ガス流量計を備えた調整済み水素ガスディスペンサーを提供する。【解決手段】  本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１は、調整済みガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされた内蔵ガス流量計１１を備えており、前記調整済みガス流量計が、標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされており、前記標準ガス流量計が、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有する。【選択図】  図１
2017181216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整済みガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされた内蔵ガス流量計を備える水素ガスディスペンサーであって、
前記調整済みガス流量計が、標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされており、
前記標準ガス流量計が、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有することを特徴とする調整済み水素ガスディスペンサー。
【請求項２】
前記調整済みガス流量計及び前記内蔵ガス流量計が、共にコリオリ式ガス流量計である請求項１に記載の調整済み水素ガスディスペンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスディスペンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンなどの化石燃料に代えて水素ガスを動力源にした自動車（燃料電池自動車など）が注目されている。このような自動車に水素ガスを供給するため、水素ガスを供給し得る水素ステーションの設置が広く求められている。水素ステーションは、水素ガスを供給する水素ガスディスペンサーを備えており、この水素ガスディスペンサーを用いて自動車に水素ガスが供給される。具体的には、自動車に設けられた高圧水素タンクに水素ガスディスペンサーから供給された水素ガスが充填される。水素ガスディスペンサーは、自動車に供給する水素ガスの流量を測定する内蔵ガス流量計を備えている。
ところで、水素ガスディスペンサーに備えられた内蔵ガス流量計によって測定されたガス流量測定値と実際に供給される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、水素ガスディスペンサーに備えられたガス流量計は、水素ガスの流量を正確に測定できることが求められる。特に、水素ガス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、水素ガスディスペンサーは、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、水素ガス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内蔵ガス流量計を備えた水素ガスディスペンサーが求められている。
【０００３】
従来、水素ガスディスペンサーが備える内蔵ガス流量計として、例えば、コリオリ式ガス流量計が知られている（特許文献１）。
しかし、従来の内蔵ガス流量計は広範囲に亘る水素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く、水素ガスの流量を広範囲に亘って正確に測定することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０２６７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガス流量を広範囲（広域な圧力範囲及び広域な流量範囲）に亘って高精度に測定できる内蔵ガス流量計を備えた調整済み水素ガスディスペンサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の調整済み水素ガスディスペンサーは、調整済みガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされた内蔵ガス流量計を備える水素ガスディスペンサーであって、前記調整済みガス流量計が、標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされており、前記標準ガス流量計が、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有する。
【０００７】
好ましくは、前記調整済みガス流量計及び前記内蔵ガス流量計が、共にコリオリ式ガス流量計である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の調整済み水素ガスディスペンサーは、調整済みガス流量計によって校正及び値付けをされた内蔵ガス流量計を備えており、この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されている。標準ガス流量計は、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルを有する。そのため、本発明の水素ガスディスペンサーは、内蔵ガス流量計によって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）に亘って高精度に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の調整済み水素ガスディスペンサーを示す概要図。
【図２】（ａ）は、既存の水素ガスディスペンサーを示す概要図であり、（ｂ）は既存の水素ガスディスペンサーに調整済み水素ガス流量計を接続した状態を示す概要図。
【図３】臨界ノズルを１本有する臨界ノズル式ガス流量計（第１の臨界ノズル式ガス流量計）を示す概要図。
【図４】第１の臨界ノズル式ガス流量計を用いて得られる検量線を示すグラフ。
【図５】同じスロート径を有する臨界ノズルを２本有する臨界ノズル式ガス流量計（第２の臨界ノズル式ガス流量計）を示す概要図。
【図６】第２の臨界ノズル式ガス流量計を用いて得られる検量線を示すグラフ。
【図７】本発明の第１実施形態で用いられる標準ガス流量計を示す概要図、及び、臨界ノズルの拡大図。
【図８】第１実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計を用いて得られる検量線を示すグラフ。
【図９】図７の拡大図におけるＩＸ−ＩＸ線拡大端面図。
【図１０】本発明の第２実施形態で用いられる標準ガス流量計を示す概要図。
【図１１】本発明の第３実施形態で用いられる標準ガス流量計を示す概要図。
【図１２】本発明の第４実施形態で用いられる標準ガス流量計を示す概要図。
【図１３】標準ガス流量計と被検ガス流量計を接続し、ガス流路を形成した状態を示す概要図。
【図１４】調整済みガス流量計の一種であるコリオリ式ガス流量計を示す概略平面図。
【図１５】図１４のコリオリ式ガス流量計の概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書では、調整済み水素ガスディスペンサーについて説明するが、予め、本明細書で用いられる用語、及び図面で用いられる符号について以下のように注釈する。
【００１１】
＜用語について＞
「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。
「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。
「内蔵ガス流量計」は、水素ガスディスペンサーに内蔵されたガス流量計である。本願では、既存の水素ガスディスペンサーに備えられた内蔵ガス流量計を調整済みガス流量計を用いて校正及び値付けする。そのため、便宜上、調整済み内蔵ガス流量計によって校正及び値付けされる前の内蔵ガス流量計を「未調整内蔵ガス流量計」と称し、校正及び値付けされた後の内蔵ガス流量計を「調整済み内蔵ガス流量計」と称して区別する場合がある。
「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、又は、調整済みガス流量計のガス流量測定値と未調整内蔵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、又は、調整済みガス流量計のガス流量測定値と未調整内蔵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未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値を修正することである。
「調整」は、被検ガス流量計又は未調整内蔵ガス流量計の校正及び値付けを行うことである。
「ＡＡ〜ＢＢ」で表される数値範囲は、ＡＡ以上ＢＢ以下を意味する。
【００１２】
＜図面について＞
図３及び図５は、本発明で用いられる標準ガス流量計ではなく、本発明の成立過程で検討した標準ガス流量計（臨界ノズル式ガス流量計）を示しているが、便宜上、本発明で用いる標準ガス流量計を示した図７、図１０乃至図１２と同じ符号を図３及び図５で用いている。
また、図５、図７、図１０乃至図１２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３、図５、図７、図１０乃至図１４に付した黒矢印は、水素ガスの流動方向を意味する。図１５に付した白矢印は、フローチューブの振動サイクル（フローチューブの振動が変化する過程）の順序を意味する。
さらに、図４、図６、及び図８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。
【００１３】
＜調整済み水素ガスディスペンサーの構成と作製方法の概要＞
図１に、本発明の調整済み水素ガスディスペンサーの一例を示し、図２に、本発明の水素ガスディスペンサーの作製手順を示す。なお、本発明の調整済み水素ガスディスペンサーは、既存の水素ガスディスペンサーに備えられた未調整内蔵ガス流量計を校正及び値付けすることによって得られる。そのため、既存の水素ガスディスペンサーと本発明の調整済み水素ガスディスペンサーは、備えられた内蔵ガス流量計が調整済みガス流量計によって校正及び値付けされているか否かのみが相違し、それ以外の構成は共通である。
なお、既存の水素ガスディスペンサーとは、本願出願前から知られている構成を有する水素ガスディスペンサーであり、既に設置されている水素ガスディスペンサーだけでなく、新規に設置する水素ガスディスペンサーを含んでいる。
【００１４】
図１に示すように、本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１は、調整済み内蔵ガス流量計１１と、水素自動車などに水素ガスを供給するノズル１２と、ディスプレイ１３と、を備えている。ノズル１２から供給される水素ガスの流量が経時的に調整済み内蔵ガス流量計１１によって測定され、そのガス流量測定値がディスプレイ１３に表示される。
なお、本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１は、少なくとも調整済み内蔵ガス流量計１１を備えていればよいため、図１の構成に限定されない。調整済み水素ガスディスペンサー１は、例えば、ディスプレイ１３を備えていなくてもよい。
【００１５】
本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す工程を経て得られる。
まず、図２（ａ）に示すような、既存の水素ガスディスペンサー１Ａを準備する。この水素ガスディスペンサー１Ａは、未調整内蔵ガス流量計１１Ａを備えている。
次に、図２（ｂ）に示すように、水素ガスディスペンサー１Ａのノズル１２Ａと調整済みガス流量計２を接続し、水素ガスを水素ガスディスペンサー１Ａから調整済みガス流量計２にかけて水素ガスを流入させる。これにより、水素ガスディスペンサー１Ａから供給される水素ガスの流量が未調整内蔵ガス流量計１１Ａと調整済みガス流量計２の両方で測定可能となる。そして、調整済みガス流量計２のガス流量測定値が正確であることを前提として、未調整内蔵ガス流量計１１Ａを調整済みガス流量計２を基準として校正及び値付けすることにより、未調整内蔵ガス流量計１１Ａが調整済み内蔵ガス流量計１１となる。
このようにして、未調整内蔵ガス流量計１１Ａを調整済み内蔵ガス流量計１１とすることで、図１に示すような、本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１が得られる。
なお、調整済みガス流量計２には水素ガスタンク（図示せず）が接続されており、水素ガスディスペンサー１Ａから調整済みガス流量計２に流入した水素ガスは、最終的に水素ガスタンクに貯蔵される。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明の調整済み水素ガスディスペンサー１は、調整済み内蔵ガス流量計１１を有する。調整済み内蔵ガス流量計１１は、調整済みガス流量計２を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされている。さらに、調整済みガス流量計２は、標準ガス流量計（図示せず）を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされている。調整済みガス流量計２は、被検ガス流量計（図示せず）を標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて構成及び値付けすることで得られる。
本発明では、被検ガス流量計の構成及び値付けに、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有する標準ガス流量計を用いている。このような標準ガス流量計を用いることで、被検ガス流量計を広範囲（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することができるため、広範囲に亘って水素ガスの流量を正確に測定できる調整済みガス流量計２を得ることができる。さらに、得られた調整済みガス流量計２を用いることで、未調整内蔵ガス流量計１１Ａを広範囲に亘って校正及び値付けすることができ、その結果、広範囲に亘って水素ガスの流量を正確に測定できる調整済み内蔵ガス流量計１１を備えた水素ガスディスペンサー１が得られる。
【００１７】
＜本発明の成立過程について＞
被検ガス流量計を高精度に校正及び値付け可能な標準ガス流量計として、一般的に、臨界ノズル式ガス流量計が知られている。
水素ガスディスペンサーは、水素ガスの流量を正確に測定できることが求められている。そのため、未調整内蔵ガス流量計は、本来的には、臨界ノズル式ガス流量計を用いて直接校正及び値付けされることが望ましい。
しかしながら、水素ガスディスペンサーは、通常、水素ガスステーションに設置されているため持ち運びをすることが難しい。また、臨界ノズル式ガス流量計が備える臨界ノズルは大型であるため、臨界ノズル式ガス流量計も持ち運びをすることが難しい。従って、標準ガス流量計である臨界ノズル式ガス流量計を用いて未調整内蔵ガス流量計を直接校正及び値付けし、調整済み内蔵ガス流量計を得ることは難しい。
そこで、本発明者らは、持ち運びが比較的容易な被検ガス流量計を、臨界ノズル式ガス流量計を用いて校正及び値付けすることで、調整済みガス流量計を得た後、この調整済みガス流量計を用いて未調整内蔵ガス流量計を校正及び値付けすることにより、間接的に標準ガス流量計によって校正及び値付けがされた調整済み内蔵ガス流量計を得ることを見出した。
ここで、水素ガスディスペンサーは、広範囲に亘って水素ガスの流量を正確に測定できることが求められるため、調整済み内蔵ガス流量計は、広範囲に亘って正確に水素ガスの流量を測定できる調整済みガス流量計を用いて校正及び値付けされていることが求められる。
本発明者らは、特定の構造を有する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、広範囲に亘って水素ガスの流量を正確に測定できる調整済みガス流量計、ひいては、広範囲に亘って水素ガスの流量を正確に測定できる調整済み内蔵ガス流量計を作製できることを見出し、本発明の調整済み水素ガスディスペンサーを成した。
【００１８】
本発明で用いられる調整済みガス流量計は、臨界ノズル式ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされている。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、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、本発明で標準ガス流量計として用いられる臨界ノズル式ガス流量計について説明する。
【００１９】
（臨界ノズル式ガス流量計の原理について）
臨界ノズル式ガス流量計３は、通常、図３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）３１と、上流ガス流路３１と同じ内径を有する下流ガス流路３２と、上流ガス流路３１と下流ガス流路３２との間に設けられた１本の臨界ノズル３３と、上流ガス流路３１に接続されたガスセンサ３４と、ガスセンサ３４に接続された流量演算部３５と、を有する。
臨界ノズル３３は、上流ガス流路３１側から下流ガス流路３２側にかけてその内径が減少する絞り部３３１と、上流ガス流路３１側から下流ガス流路３２側にかけてその内径が増加するディフューザ部３３２と、絞り部３３１とディフューザ部３３２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３３３と、を有する。
絞り部３３１の最大内径は、上流ガス流路３１の内径以下であり、ディフューザ部３３２の最大内径は、下流ガス流路３２の内径以下である。なお、絞り部３３１の最大内径とは、絞り部３３１の上流ガス流路３１に臨んだ部分における内径を意味し、ディフューザ部３３２の最大内径とは、ディフューザ部３３２の下流ガス流路３２に臨んだ部分における内径を意味する。
図３の臨界ノズル式ガス流量計３では、絞り部３３１の最大内径と上流ガス流路３１の内径が同じ長さで且つディフューザ部３３２の最大内径と下流ガス流路３２の内径が同じ長さとなるように構成されている。
【００２０】
図示しないが、下流ガス流路３２の下流には真空ポンプなどの減圧手段が接続されており、この真空ポンプを作動させることにより、上流ガス流路３１を流れるガス（以下、「上流ガス」と称する）が下流ガス流路３２を流れるガス（以下、「下流ガス」と称する）よりも高圧となる。即ち、上流ガスと下流ガスに圧力差が生じる。上流ガスと下流ガスの圧力差が大きくなるにつれ、臨界ノズル３３のスロート部３３３を流れるガスの流速は速くなる。そして、上流ガス圧力と下流ガス圧力の比が、臨界圧力比に達した時、ガスの流速は臨界速度（音速）に達し、それ以上、ガスの流速が速くなることはない。ガスの流速が臨界速度に達した時、下流ガスの流れとは無関係に、上流ガス圧力、温度、及びスロート部３３３の内径（スロート径）で定められる一定質量のガスが流れる。
【００２１】
ガスセンサ３４は、少なくとも上流ガス圧力を測定可能な圧力計を備えており、好ましくは、圧力計だけでなく上流ガスの温度を測定可能な温度計も備えている。ガスセンサ３４によって測定された上流ガスの圧力や温度、臨界ノズル３３のスロート径やスロート部３３３の断面積などのパラメータに基づき、スロート部３３３を流れるガスの質量流量（即ち、基準流量）が、ガスセンサ３４に接続された流量演算部３５によって算出される。
臨界ノズル式ガス流量計３が備える臨界ノズル３３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。
【００２２】
（第１の臨界ノズル式ガス流量計）
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３に示すような、臨界ノズル３３を１本だけ有する臨界ノズル式ガス流量計３（第１の臨界ノズル式ガス流量計）に着目した。
第１の臨界ノズル式ガス流量計３に、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４で示すような検量線Ｓ１が得られる。なお、図４において、「ガス流量」とはスロート部３３３を流れる水素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３は、臨界ノズル３３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３（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、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ない。従って、この調整済みガス流量計を用いても、水素ガスディスペンサーに備えられた未調整内蔵ガス流量計を広範囲に亘って高精度に校正及び値付けできない。
【００２３】
具体的には、検量線Ｓ１に基づいて被検ガス流量計の校正及び値付けを行った場合、検量線Ｓ１上（例えば、図４における点ｉ）及び検量線Ｓ１の９５％信頼区間の範囲内（例えば、点ｉｉ）については高精度で校正及び値付けが可能である。そのため、第１の臨界ノズル式ガス流量計３を用いて校正及び値付けされた調整済みガス流量計を用いてある水素ガスの流量を測定した際、その水素ガスのガス流量測定値が検量線Ｓ１上及び検量線Ｓ１の９５％信頼区間の範囲内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水素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３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）に亘って水素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４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４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３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。
【００２４】
なお、図４において、便宜上、説明を分かりやすくするため、検量線Ｓ１（実線）及び９５％信頼区間の上限と下限（破線）は一次関数で表される直線で示しているが、実際上、検量線Ｓ１や９５％信頼区間の上限及び下限は、このような直線で表される場合に限られず、曲線で示される場合もある（後述する図６及び図８についても同様である）。
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、基準となる水素ガスの温度や純度、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、どのような水素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。
【００２５】
（第２の臨界ノズル式ガス流量計）
本発明者らは、第１の臨界ノズル式ガス流量計３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３３を備えた第２の臨界ノズル式ガス流量計３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５は、同じスロート径を有する複数の臨界ノズル３３（図５では第１臨界ノズル３３ａと第２臨界ノズル３３ｂの２つ）を有する第２の臨界ノズル式ガス流量計３を示す概要図である。
第２の臨界ノズル式ガス流量計３の上流ガス流路３１は、上流から下流にかけて、上流単路部３１１と、臨界ノズル３３の本数に合わせて上流単路部３１１から分岐した複数の上流分岐路部３１２（図５では２本）と、有する。また、下流ガス流路３２は、上流から下流にかけて、臨界ノズル３３の数と同数の下流分岐路部３２２と、各下流分岐路部が合流して構成された下流単路部３２１と、を有する。上流ガス流路３１と下流ガス流路３２は、上流分岐路部３１２と下流分岐路部３２２の間に設けられた複数の臨界ノズル３３（第１臨界ノズル３３ａと第２臨界ノズル３３ｂ）によって連結されている。換言すると、複数の臨界ノズル３３は、上流ガス流路３１の上流分岐路部３１２及び下流ガス流路３２の下流分岐路部３２１を介して、並列に配置されている。
【００２６】
第２の臨界ノズル式ガス流量計３では、臨界ノズル３３に対応した数の開閉弁３６が設けられている。図５では、第１臨界ノズル３３ａに対応した第１開閉弁３６ａと第２臨界ノズル３３ｂに対応した第２開閉弁３６ｂが設けられており、上流ガス流路３１の上流分岐路部３１２にそれぞれ各開閉弁３６ａ，３６ｂが設けられている。開閉弁３６を作動させることにより上流分岐路部３１２の開状態（水素ガスが臨界ノズル３３に流入する状態）と閉状態（水素ガスが臨界ノズル３３に流入しない状態）を切り替えることができ、その結果、上流ガス流路３１から下流ガス流路３２にかけて、第１臨界ノズル３３ａ若しくは第２臨界ノズル３３ｂを通して、又は、第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂを通してガスを流すことができる。
【００２７】
上流ガス流路３１の上流単路部３１１には、第１の臨界ノズル式ガス流量計３と同様に、ガスセンサ３４が接続されており、ガスセンサ３４には流量演算部３５が接続されている。そのため、第２の臨界ノズル式ガス流量計３に、基準となる水素ガスを圧力条件を変えて流すことにより、図６で示すような２本の検量線Ｓ２及びＳ３が得られる。つまり、２つの開閉弁３６ａ，３６ｂのうち一方の開閉弁３６を開状態とし、他方の開閉弁３６を閉状態とした場合、第１臨界ノズル３３ａ又は第２臨界ノズル３３ｂを通じて水素ガスが流れるため、検量線Ｓ２が得られる（第１臨界ノズル３３ａと第２臨界ノズル３３ｂは同じスロート径を有するため、理論上、同じ検量線が得られる）。
他方、２つの開閉弁３６ａ，３６ｂの両方を開状態とした場合、第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂを通して水素ガスが流れるため、検量線Ｓ３が得られる。なお、２本の臨界ノズル３３ａ，３３ｂを用いた場合、１本の臨界ノズル３３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。
【００２８】
第２の臨界ノズル式ガス流量計３を用いた場合、上述のように複数の検量線が得られる。第２の臨界ノズル式ガス流量計３が有する複数の臨界ノズル３３は、全て同じスロート径を有するため、得られる検量線の数は、第２の臨界ノズル式ガス流量計３が有する臨界ノズル３３の本数に等しい。
つまり、図６で示すように、２本の臨界ノズル３３を用いた臨界ノズル式ガス流量計３の場合、２本の検量線が得られ、３本以上の臨界ノズル３３を用いた臨界ノズル式ガス流量計３の場合、臨界ノズル３３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水素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６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６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水素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６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。
【００２９】
このように、第２の臨界ノズル式ガス流量計３を標準ガス流量計として用いても、臨界ノズル３３の数と同数の検量線しか得られないため、第２の臨界ノズル式ガス流量計３を用いて、被検ガス流量計を広域な圧力条件下で広域のガス流量で値付けしようとした場合、多数の臨界ノズル３３を用いる必要がある。
しかし、一般的に、臨界ノズル３３は大型である。また、高圧水素ガスの流量を測定する場合、臨界ノズル３３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３３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３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。
【００３０】
＜本発明で用いる標準ガス流量計＞
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。本発明で用いられる調整済みガス流量計は、後述する第１実施形態乃至第４実施形態の何れか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、この標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて特定の被検ガス流量計を校正及び値付けして得られる。
本発明で校正及び値付けの基準として用いられる標準ガス流量計は、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有する臨界ノズル式ガス流量計である。以下、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計について詳述する。
【００３１】
（第１実施形態）
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。
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。
【００３２】
図７に示すように、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３は、上流ガス流路３１と下流ガス流路３２と両ガス流路３１，３２間に設けられた複数（図７では２本）の臨界ノズル３３を有する。上流ガス流路３１は、上流単路部３１１と、臨界ノズル３３の数に合わせて上流単路部３１１から分岐した上流分岐路部３１２と、を有し、同様に下流ガス流路３２も、下流単路部３２１と、下流分岐路部３２２と、を有する。
上流ガス流路３１の上流分岐路部３１２には、各臨界ノズル３３に対応した開閉弁３６が設けられている。開閉弁３６を作動させることにより上流分岐路部３１２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３１から下流ガス流路３２にかけて、選択した任意の臨界ノズル３３を通して水素ガスを流すことができる。
上流ガス流路３１の上流単路部３１１には、ガスセンサ３４が接続されており、ガスセンサ３４には流量演算部３５が接続されている。
【００３３】
本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３では、複数の臨界ノズル３３が用いられており、且つ、少なくとも２つの臨界ノズル３３が互いに異なるスロート径を有する。図７に示す例では、２本の臨界ノズル３３（第１臨界ノズル３３ａと第２臨界ノズル３３ｂ）が設けられており、第１臨界ノズル３３ａのスロート径が第２臨界ノズル３３ｂのスロート径の２倍となるように構成されている。  
【００３４】
この臨界ノズル式ガス流量計１に、基準となる水素ガスを圧力条件を変えて流すことにより、図８で示すような３本の検量線Ｓ４乃至Ｓ６が得られる。つまり、２つの開閉弁３６ａ，３６ｂのうち第１臨界ノズル３３ａに対応した開閉弁３６ａを開状態とし且つ第２臨界ノズル３３ｂに対応した開閉弁３６ｂを閉状態とした場合、スロート径が大きい第１臨界ノズル３３ａのみを通じて水素ガスが流れるため、検量線Ｓ４が得られる。他方、第２臨界ノズル３３ｂに対応した開閉弁３６ｂを開状態とし且つ第１臨界ノズル３３ａに対応した開閉弁３６ａを閉状態とした場合、スロート径が小さい第２臨界ノズル３３ｂのみを通じて水素ガスが流れるため、検量線Ｓ５が得られる。さらに、２つの開閉弁３６ａ，３６ｂの両方を開状態とした場合、第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂを通じて水素ガスが流れるため、検量線Ｓ６が得られる。
このように、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３は、少なくとも２つの臨界ノズル３３が互いに異なるスロート径を有するため、水素ガスを通す臨界ノズル３３を適宜組み合わせることにより、臨界ノズル３３の本数よりも多くの検量線が得られる。
従って、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３を標準ガス流量計として用いれば、広範囲（広域な圧力条件及び広域な流量範囲）に亘って被検ガス流量計を校正及び値付けすることができ、その結果、未調整内蔵ガス流量計を広範囲に亘って高精度に校正及び値付けすることのできる調整済みガス流量計が得られる。そして、この調整済みガス流量計に基づき、水素ガスを用いて未調整内蔵ガス流量計を校正及び値付けすることで、広範囲にわってガス流量を正確に測定できる調整済み内蔵ガス流量計を備えた水素ガスディスペンサーを得ることができる。
【００３５】
本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計が有する臨界ノズルの本数の下限値は、２本であり、好ましくは３本であり、より好ましくは４本である。また、臨界ノズルの本数の上限値は特に限定されないが、好ましくは７本であり、より好ましくは６本である。臨界ノズルの本数が７本を超えると、臨界ノズル式ガス流量計が大きくなりすぎ、実用性が損なわれる虞がある。
【００３６】
また、本発明において、複数の臨界ノズルは、全て異なるスロート径を有することが好ましい。臨界ノズルのスロート径が全て異なれば、最大で下記式（１）で表される本数の検量線を得ることができる。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
上述のように、互いに同じスロート径を有する臨界ノズルを備えたガス流量計（第２の臨界ノズル式ガス流量計）の場合、臨界ノズルの本数と同数の検量線しか得ることができない。例えば、臨界ノズルの本数が３本である場合、３本の検量線しか得られず、臨界ノズルの本数が４本である場合、４本の検量線しか得られない。
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。
【００３９】
また、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計では、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）は特に限定されないが、好ましくは該比率の下限値は１．４であり、より好ましくは２．０であり、特に好ましくは２．４である。
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。
【００４０】
具体的な例を挙げると、最もスロート径の大きな臨界ノズルのスロート径（ＤＭＡＸ）は、１．８ｍｍ〜３．０ｍｍであり、好ましくは１．８ｍｍ〜２．０ｍｍである。また、最もスロート径の小さな臨界ノズルのスロート径（ＤＭＩＮ）は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであり、好ましくは０．３ｍｍ〜０．６ｍｍである。
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水素ガスの純度、水素ガスの圧力範囲、及び水素ガスの流量などによって適宜設定することができる。
【００４１】
なお、本明細書において、臨界ノズルのスロート径とは、スロート部の内縁の第１点と、前記第１点とは独立したスロート部の内縁の第２点と、を直線で結んだ距離である。このような直線は無数に存在するが、無数に存在する直線のうち距離が最大となるものが本発明におけるスロート径に相当する。
通常、図９で示すように、スロート部３３３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。
【００４２】
本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計は、複数の臨界ノズルを有しており、且つ、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。そのため、臨界ノズルの組み合わせにより多数の検量線を得ることができる。従って、本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により、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、高精度な調整済みガス流量計を得ることができる。
【００４３】
上記第１実施形態では、図７に示すように、上流ガス流路３１が上流単路部３１１と上流岐分路部３１２とを有しており、この上流分岐路部３１２の最下流に複数の臨界ノズル３３（第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂ）が接続されているが、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３は、上記第１実施形態に限定されない。
以下、本発明で用いられる第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３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３と異なる部分についてのみ説明する。
【００４４】
（第２実施形態）
図１０は、本発明で用いられる第２実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計を表す概要図である。
本実施形態では、上流ガス流路３１と下流ガス流路３２は、ガス導入室３７を介して連結されており、ガス導入室３７の内部に複数の臨界ノズル３３（図１０では、第１臨界ノズル３３ａと第２臨界ノズル３３ｂの２本）が備え付けられている。
ガス導入室３７は、閉鎖空間である。ガス導入室３７の内部は、隔壁３７３によって上流ガス流路３１側の第１室３７１と下流ガス流路３２側の第２室３７２に区画されており、複数の臨界ノズル３３は、第１室３７１と第２室３７２を連通するように隔壁３７３に設けられている。具体的には、第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂは、その絞り部３３１ａ，３３１ｂがガス導入室３７の第１室３７１に露出し且つそのディフューザ部３３２ａ，３３２ｂがガス導入室３７の第２室３７２に露出するように隔壁３７３に取り付けられている。
【００４５】
ガス導入室３７の第２室３７２には、各臨界ノズル３３に対応した開閉弁３６が設けられており、この開閉弁３６を作動させることにより、臨界ノズル３３を開状態（水素ガスが第２室３７２に流入する状態）と閉状態（水素ガスが第２室３７２に流入しない状態）を切り替えることができる。図１０の臨界ノズル式ガス流量計３では、２本の臨界ノズル３３（第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂ）を用いているため、第１臨界ノズル３３ａに対応した第１開閉弁３６ａと第２臨界ノズル３３ｂに対応した第２開閉弁３６ｂが第２室３７２に設けられている。従って、第１開閉弁３６ａ及び第２開閉弁３６ｂを作動させることにより、ガス導入室３７の第１室３７１から第２室３７２にかけて、第１臨界ノズル３３ａ若しくは第２臨界ノズル３３ｂを通して、又は、第１臨界ノズル３３ａ及び第２臨界ノズル３３ｂを通して水素ガスを流すことができる。
【００４６】
開閉弁３６の構造は特に限定されないが、図１０に示す例において、第１臨界ノズル３３ａに対応した第１開閉弁３６ａは、第１臨界ノズル３３ａのディフューザ部３３２ａ（第２室３７２に露出した開口部）を覆う栓部３６１ａと、細長状の棒部３６２ａと、を有する。棒部３６２ａの一端は栓部３６１ａに連結されており、棒部３６２ａの他端はガス導入室３７の第２室３７２の外側に露出している。この棒部３６２ａを介してガス導入室３７の外側から栓部３６１ａの位置を操作することができるため、ガス導入室３７の外側から第１臨界ノズル３３ａの開状態（ディフューザ部３３２ａが第１開閉弁３６ａによって覆われていない状態）と第１臨界ノズル３３ａの閉状態（ディフューザ部３３２ａが第１開閉弁３６ａによって覆われた状態）を切り替えることができる。第２臨界ノズル３３ｂに対応した第２開閉弁３６ｂも、第１開閉弁３６ａと同様に、栓部３６１ｂと棒部３６２ｂを有し、ガス導入室３７の外側から第２臨界ノズル３３ｂの開状態と閉状態を切り替えることができる。
【００４７】
図７に示す第１実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計３では、上流ガス流路３１が上流分岐路部３１２を有している。この上流分岐路部３１２にガスが滞留すると、信頼性の高い検量線を得ることができない虞がある。
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３では、上流ガス流路３１及び下流ガス流路３２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３に比してより信頼性の高い検量線を得ることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図１１は、本発明で用いられる第３実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計３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３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３は、上流ガス流路３１と、上流ガス流路３１の最下流に接続されたガス導入室３７と、ガス導入室３７の外壁に設けられた複数の臨界ノズル３３と、各臨界ノズル３３に接続された下流ガス流路３２と、を有している。本実施形態では、上流ガス流路３１は上流単路部３１１のみから構成されており、下流ガス流路３２は、上流から下流にかけて、臨界ノズル３３の数と同数の下流分岐路部３２２と、各下流分岐路部３２２が合流して構成された下流単路部３２１と、を有する。
本実施形態では、第１臨界ノズル３３ａに対応した第１開閉弁３６ａ及び第２臨界ノズル３３ｂに対応した第２開閉弁３６ｂは、下流ガス流路３２の分岐路部３２２にそれぞれ設けられている。
【００４９】
（第４実施形態）
図１２は、本発明で用いられる第４実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計３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３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３は、上流ガス流路３１と、上流ガス流路３１の最下流に接続された複数の臨界ノズル３３と、各臨界ノズル３３に接続されたガス導入室３７と、下流ガス流路３２と、を有している。本実施形態では、上流ガス流路３１は、上流単路部３１１と、臨界ノズル３３の本数に合わせて分岐した上流分岐路部３１２と、を有しており、各臨界ノズル３３は、そのディフューザ部３３２がガス導入室３７の内側に位置するように、ガス導入室３７の外壁に設けられている。また、下流ガス流路３２は、ガス導入室３７と連通した下流単路部３２１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３３ａに対応した第１開閉弁３６ａ及び第２臨界ノズル３３ｂに対応した第２開閉弁３６ｂは、第２実施形態と同様に、ガス導入室３７にそれぞれ設けられている。
【００５０】
第２乃至第４実施形態においても、臨界ノズル式ガス流量計３は、複数の臨界ノズル３３を有しており、且つ、複数の臨界ノズル３３のうち少なくとも２つの臨界ノズル３３が、互いに異なるスロート径を有する。そのため、第１実施形態に係る臨界ノズル式ガス流量計３と同様に、臨界ノズル３３の組み合わせにより多数の検量線を得ることができる。そのため、広範囲（広域な圧力条件及び広域な流量範囲）に亘って被検ガス流量計を値付けすることができ、その結果、未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値を広範囲に亘って校正及び値付けできる調整済みガス流量計が得られる。
【００５１】
なお、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３は、複数のスロート径の異なる臨界ノズル３３を有していればよく、上述した第１乃至第４実施形態に限定されるものではない。そのため、本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計３は、臨界ノズル３３の構成を除いて、従来公知の臨界ノズル式ガス流量計の構成をそのまま転用することができる。
例えば、第１乃至第４実施形態では、図７、図１０乃至図１２に示すように、ガスセンサ３４と流量演算部３５は別々の装置として描かれているが、ガスセンサ３４が流量演算部３５を兼ねていてもよい。
【００５２】
＜被検ガス流量計＞
上記のような、第１乃至第４実施形態の何れかの臨界ノズル式ガス流量計を標準ガス流量計として被検ガス流量計を校正及び値付けすることで調整済みガス流量計が得られる。校正及び値付けを行うに際し、図１３に示すように、標準ガス流量計である臨界ノズル式ガス流量計３と被検ガス流量計４を直列に接続してガス流路を形成する。校正及び値付けの具体的な方法については、後に＜被検ガス流量計の調整方法＞の欄で詳述する。
【００５３】
被検ガス流量計としては、水素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、標準的な成人が単独で人力によって持ち運びが容易なガス流量計を被検ガス流量計として用いることが好ましい。具体的には、被検ガス流量計の重量の上限値は、２０ｋｇであり、より好ましくは１０ｋｇであり、特に好ましくは５ｋｇである。被検ガス流量計の重量の下限値は特に限定されないが、通常、０．５ｋｇである。被検ガス流量計の重量が２０ｋｇを超えると、人力によって持ち運びすることが困難となる虞がある。また、被検ガス流量計の体積の上限値は、好ましくは１ｍ３であり、より好ましくは０．５ｍ３であり、特に好ましくは０．３ｍ３である。被検ガス流量計の体積の下限値は特に限定されないが、通常、０．１ｍ３である。被検ガス流量計の体積が１ｍ３を超えると嵩張りすぎることにより重量が軽くても持ち運びが困難となる虞があるためである。被検ガス流量計の体積の下限値は、特に限定されないが、通常、０．１ｍ３である。
なお、本願明細書において、被検ガス流量計の体積は、立方体を基準にしている。具体的には、被検ガス流量計の体積がＡｍ３であるとは、被検ガス流量計の前後左右上下の６方面をそれぞれ覆う最小の仮想正方形面によって形成される仮想立方体（即ち、被検ガス流量計を収納し得る最小の仮想立方体）の体積がＡｍ３であることを意味する。
持ち運び容易な被検ガス流量計を用いることにより、持ち運び容易な調整済みガス流量計が得られる。そのため、水素ガスディスペンサーに備えられた未調整内蔵ガス流量計を、調整済みガス流量計を用いて容易に校正及び値付けすることができる。
【００５４】
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、上記の重量及び体積の範囲を満たす比較的小型なガス流量計である。また、コリオリ式ガス流量計は、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。
上記第１実施形態乃至第４実施形態の何れか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することで、調整済みガス流量計を作製することができる。この調整済みガス流量計を用いることで、水素ガスディスペンサーが備える未調整内蔵ガス流量計を広範囲に亘って高精度に校正及び値付けすることができる。
以下、図１４及び図１５を参照しつつ、コリオリ式ガス流量計の測定原理について簡潔に説明する。なお、コリオリ式ガス流量計は、被検ガス流量計の一種であるが、構成及び値付けによって調整済みガス流量計となるため、図１４及び図１５において、コリオリ式ガス流量計を示す符号として調整済みガス流量計と同じ符号「２」を付している。
【００５５】
（コリオリ式ガス流量計の測定原理）
図１４は、コリオリ式ガス流量計２の概略平面図である。図１４に示すように、コリオリ式ガス流量計２は、上流マニフォールド部２１と、下流マニフォールド部２２と、上流マニフォールド部２１と下流マニフォールド部２２を繋ぐフローチューブ２３と、を有する。
上流マニフォールド部２１と下流マニフォールド部２２は、その内部にガス流路を有する筒状部材である。フローチューブ２３の端部は上流マニフォールド部２１と下流マニフォールド部２２に固定されている。フローチューブ２３は、可撓性を有しているため、その内部にガスが流れるとコリオリの力によって振動する。
上流マニフォールド部２１のガス流路と下流マニフォールド部２２のガス流路は、直接繋がっておらず、フローチューブ２３を介して間接的に繋がっている。図１４では、上流マニフォールド部２１から下流マニフォールド部２２に直接ガスが流入しないように、両マニフォールド部２１，２２の間に隔壁２４が設けられている。従って、コリオリ式ガス流量計２にガスを流すと、上流マニフォールド部２１、フローチューブ２３、下流マニフォールド部２２の順にガスが流れる。
【００５６】
フローチューブ２３は、上流マニフォールド部２１に略垂直に連結した第１直胴部２３１と、下流マニフォールド部２２に略垂直に連結した第２直胴部２３２と、第１直胴部２３１の端部（上流マニフォールド部２１に連結した端部とは反対側の端部）と第２直胴部２３２の端部（下流マニフォールド部２２に連結した端部とは反対側の端部）を連結するＵ字状部２３３と、を有する。
フローチューブ２３の第１直胴部２３１に連結したＵ字状部２３３の端部には、第１変位センサ２５が取り付けられており、第２直胴部２３２に連結したＵ字状部２３３の端部には、第２変位センサ２６が取り付けられており、Ｕ字状部２３３の先端部には加振装置２７が取り付けられている。第１変位センサ２５と第２変位センサ２６は、流量演算部２８に接続しており、この流量演算部２８においてコリオリ式ガス流量計２を流れるガスの質量流量が算出される。
以下、フローチューブ２３にガスが流れた状態を示した図１５を参照しつつ説明する。
【００５７】
図１５は、水素ガスを流した状態におけるコリオリ式ガス流量計２の概略側面図であり（但し、便宜上、加振装置２７は省略している）、コリオリ式ガス流量計２にガスを流し、且つ、加振装置２７を用いてフローチューブ２３を振動させた状態を示している。
コリオリ式ガス流量計２にガスを流し、且つ、フローチューブ２３を振動させると、フローチューブ２３は、コリオリの力により一定の振動サイクルを示すようになる。具体的には、フローチューブ２３のＵ字状部２３３は、ガスを流している間、図１５（ａ）乃至図１５（ｄ）の状態に連続的且つ周期的に変化する。フローチューブ２３がこのような振動サイクルを示すと、第１変位センサ２５及び第２変位センサ２６も振動（変位）するため、第１変位センサ２５によって測定される位置情報及び第２変位センサ２６によって測定される位置情報も連続的且つ周期的に変化する。
第１変位センサ２５の測定値及び第２変位センサ２６の測定値に基づき、流量演算部２８によってフローチューブ２３を流れるガスの質量流量が算出される。
このように、コリオリ式ガス流量計２は、コリオリの力により可撓性のフローチューブ２３が一定の振動サイクルを示すことを利用してガスの質量流量を測定する機器である。
【００５８】
＜被検ガス流量計の調整方法＞
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ことができ、その結果、調整済みガス流量計を得ることができる。以下、被検ガス流量計の調整方法、即ち、調整済みガス流量計の作製方法について説明する。
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、前記ガス流路に水素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。
【００５９】
（準備工程）
準備工程は、臨界ノズル式ガス流量計と、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。
上述のように、本発明で用いられる被検ガス流量計は特に限定されないが、好ましくはコリオリ式ガス流量計が用いられる。
【００６０】
（ガス流路形成工程）
ガス流路形成工程は、被検ガス流量計と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１３に示すように、標準ガス流量計である臨界ノズル式ガス流量計３の上流ガス流路３１に被検ガス流量計４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４と臨界ノズル式ガス流量計３が連なったガス流路を形成する。
なお、図１３において、被検ガス流量計４は、標準ガス流量計である臨界ノズル式ガス流量計３よりも上流に接続されているが、被検ガス流量計４は、臨界ノズル式ガス流量計３よりも下流に接続されていてもよい。被検ガス流量計４を臨界ノズル式ガス流量計３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４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。
【００６１】
（ガス導入工程）
ガス導入工程は、被検ガス流量計と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水素ガスを導入する工程である。導入した水素ガスは、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。
導入する水素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。
導入する水素ガスの圧力範囲は特に限定されない。例えば、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、導入する水素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、導入する水素ガスの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。
【００６２】
（値付け工程）
値付け工程は、被検ガス流量計のガス流量測定値と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、上記第１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。
【００６３】
上記第１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を用いることにより、臨界ノズルの組み合わせにより多数の検量線を得ることができる。そのため、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することができ、その結果、広域な圧力条件下で広域のガス流量を正確に測定可能な調整済みガス流量計を作製することができる。
【００６４】
値付け工程を経て、被検ガス流量計は調整済みガス流量計となる。その後、調整済みガス流量計は、標準ガス流量計である臨界ノズル式ガス流量計との接続を解くことで、独立したガス流量計として使用できる。
視点を変えれば、調整済みガス流量計は、標準ガス流量計との接続が解かれるまでは、標準ガス流量計を付属品として有していると言える。具体的には、調整済みガス流量計は、臨界ノズル式ガス流量計を有しており、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、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と言える。
【００６５】
＜未調整内蔵ガス流量計の調整方法＞
上記のような手順で作製した調整済みガス流量計を用いて、水素ガスディスペンサーに内蔵された未調整内蔵ガス流量計を構成及び値付けすることで、未調整内蔵ガス流量計を調整済み内蔵ガス流量計にする、即ち、調整済み内蔵ガス流量計を備えた水素ガスディスペンサーを作製する。
未調整内蔵ガス流量計の調整方法は、基本的に、標準ガス流量計を用いた被検ガス流量計の調整方法（調整済みガス流量計の作製方法）と同様であり、被検ガス流量計の調整方法と大きく異なる点は、被検ガス流量計の代わりに未調整内蔵ガス流量計を用いること及び標準ガス流量計の代わりに調整済みガス流量計を用いることである。
以下、未調整内蔵ガス流量計の調整方法について説明するが、被検ガス流量計の調整方法と共通する部分については、適宜説明を省略又は簡略化している。
【００６６】
未調整内蔵ガス流量計の調整方法は、調整対象となる未調整内蔵ガス流量計と調整済みガス流量計を準備する準備工程と、未調整内蔵ガス流量計を備えた水素ガスディスペンサーと調整済み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、ガス流路に水素ガスを導入するガス導入工程と、未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値と調整済み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未調整内蔵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。
【００６７】
（準備工程）
未調整内蔵ガス流量計は水素ガスディスペンサーに備えられたガス流量計である。未調整内蔵ガス流量計は、水素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。
未調整内蔵ガス流量計を高精度に構成及び値付けすることができることから、未調整内蔵ガス流量計は、調整済みガス流量計と同じ種類のガス流量計であることが好ましい。例えば、未調整内蔵ガス流量計は、調整済みガス流量計と同じく、コリオリ式ガス流量計であることが好ましい。
【００６８】
（ガス流路形成工程）
ガス流路形成工程は、未調整内蔵ガス流量計を備えた水素ガスディスペンサーと調整済み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。
例えば、水素ガスディスペンサーのノズルと調整済みガス流量計を接続することで、水素ガスディスペンサーから調整済みガス流量計にかけて水素ガスの流路が形成される（図２（ｂ）参照）。
本工程は、水素ガスディスペンサーに備えられた未調整内蔵ガス流量計と調整済みガス流量計が、水素ガスの流量を同時に測定できるような環境を整える工程である。換言すれば、本工程は、未調整内蔵ガス流量計と調整済みガス流量計を直列に接続する工程でもある。
従って、調整済みガス流量計は、必ずしも水素ガスディスペンサーのノズルに接続しなくてもよく、水素ガスディスペンサーの本体内部において水素ガスが流れるガス管に接続してもよい。
【００６９】
（ガス導入工程）
ガス導入工程は、水素ガスディスペンサーと調整済みガス流量計の接続により構成されたガス流路に水素ガスを導入する工程である。
導入する水素ガスの圧力及び流量は、特に限定されない。例えば、水素ガスの圧力は１０ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下（低圧力）であってもよく、４０ＭＰａを超え８０ＭＰａ以下（中圧力）であってもよく、８０ＭＰａを超え１２０ＭＰａ以下（高圧力）であってもよい。また、水素ガスの流量は０．１ｋｇ／分〜１．０ｋｇ／分（低流量）であってもよく、１．０ｋｇ／分を超え２．０ｋｇ／分以下（中流量）であってもよく、２．０ｋｇ／分を超え５．０ｋｇ／分以下（高流量）であってもよい。
【００７０】
（値付け工程）
値付け工程は、未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値と調整済み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未調整内蔵ガス流量計の誤差を修正し、調整済み内蔵ガス流量計を作製する工程である。
具体的には、未調整内蔵ガス流量計が示すガス流量測定値と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未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値を修正する。換言すると、未調整内蔵ガス流量計の示すガス流量測定値と調整済み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、未調整内蔵ガス流量計のガス流量測定値を修正する。未調整内蔵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、未調整内蔵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。
【００７１】
このようにして得られた本発明の調整済み水素ガスディスペンサーは、調整済みガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされた調整済み内蔵ガス流量計を備えており、調整済みガス流量計が、標準ガス流量計を基準に、水素ガスを用いて校正及び値付けされており、標準ガス流量計が、互いに異なるスロート径を有する少なくとも２つの臨界ノズルと、各臨界ノズルに対応して設けられた開閉弁と、を有する。
本発明の水素ガスディスペンサーは、調整済みガス流量計によって校正及び値付けされた調整済み内蔵ガス流量計を有するため、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）に亘って高精度に測定できる。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例を示して本発明をさらに説明する。ただし、本発明は、下記実施例のみに限定されるものではない。本発明で用いられる臨界ノズル式ガス流量計は、以下のトレーサビリティ体系を構築することで作製した。
【００７３】
（１次基準の臨界ノズル式ガス流量計を用いた校正及び値付け）
（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の上流に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。
【００７４】
（２．１次基準の臨界ノズル式ガス流量計を用いた校正及び値付け）
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。
【００７５】
（２．２次基準の臨界ノズル式ガス流量計を用いた校正及び値付け）
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、本発明で用いられる標準ガス流量計である、臨界ノズル式ガス流量計（２．３次基準）を作製した。
作製した標準ガス流量計（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。
【００７６】
（２．３次基準の臨界ノズル式ガス流量計を用いた校正及び値付け）
作製した２．３次基準の臨界ノズル式ガス流量計（標準ガス流量計）を用いて、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し、調整済みガス流量計（３次基準）を作製した。
本実施例において、標準ガス流量計（臨界ノズル式ガス流量計）は、スロート径が互いに異なる臨界ノズルを５本備えているため、臨界ノズルの組み合わせによって最大で３１本の検量線を得ることができる。従って、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た。
【００７７】
（調整済みガス流量計を用いた校正及び値付け）
得られた調整済みガス流量計を用いて、水素ガスディスペンサーに備えられた未調整内蔵ガス流量計（コリオリ式ガス流量計）を校正及び値付けし、調整済み内蔵ガス流量計を備えた調整済み水素ガスディスペンサーを作製した。
調整済み内蔵ガス流量計は、水素ガスのガス流量を高精度に測定することができた。
【符号の説明】
【００７８】
１…水素ガスディスペンサー、１１…調整済み内蔵ガス流量計、１１Ａ…未調整内蔵ガス流量計、１２…ノズル、２…調整済みガス流量計、３…標準ガス流量計（臨界ノズル式ガス流量計）、３１…上流ガス流路、３２…下流ガス流路、３３…臨界ノズル、３４…ガスセンサ、３５…流量演算部、３６…開閉弁、３７…ガス導入室、４…被検ガス流量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017181216.tif 000011
【図９】
2017181216.tif 000012
【図１０】
2017181216.tif 000013
【図１１】
2017181216.tif 000014
【図１２】
2017181216.tif 000015
【図１３】
2017181216.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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