JIS M 8010:2020 改正説明会
2020年10月13日

1

本日の説明内容
 第１部

2

 第２部

~全体概要~~改正内容~

1-1 改正の経緯
1-2 改正の趣旨
1-3 改正の検討体制
1-4 改正作業の経過
1-5 改正版の構成

2-1 基準状態と標準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

 第3部~計算法概要~
3-1 計算手順
3-2 物性値
3-3 オリフィス流量計
3-4 超音波式流量計

第1部 ~全体概要~
1-1 改正の経緯
1-2 改正の趣旨
1-3 改正作業の体制
1-4 改正作業の経過
1-5 改正版の構成
3

1-1 改正の経緯
年
1963
1968
1977
1993

～

2012
～19
4

制定
AGA Report No.3を導入し改正
国際単位系 (SI) を導入し改正
ISO5167:1991(差圧流量計)の最新データを取入れて改正
以降20年以上、多くの現場で、その使いやすさから、使われ続けてきたが、その間、ISO 5167が大幅に改訂され，圧縮係数などの物性値も新たな計算方法が確立されて世界的に普及した。さらに、当時はまだ開発途上にあった超音波流量計が著しく性能が向上して天然ガス計量への普及が進むなど、各方面でも大きな技術的進歩があった。
そこで、これらの技術を導入して改正することとし、JIS原案作成委員会を組織し、JIS改定原案を作成した。

1-2 改正の趣旨
改正ポイント
① 天然ガスの物性値について更新• 圧縮係数⇒ ISO 12213:2006準拠（低圧では現行のZ数表をそのまま利用可能）• ガス粘度• アイゼントロピック指数 等② 既存流量計（オリフィス、渦、容積）の更新⇒ 最新版JIS（Z 8762:2007、Z 8766:2002、容積はJISなし）への更新③ 超音波流量計の追加⇒ ISO 17089 参照
5

1-3 改正作業の体制
原案作成委員会

香川 委員長(＊1)

分科会（WG）

石橋 委員長(＊2)
圧縮係数等検討小WG
オリフィス流量計検討小WG
渦・容積流量計検討小WG
超音波流量計検討小WG

6(＊1) 東京工業大学 名誉教授 香川利春(＊2) 産業技術総合研究所 計測標準研究部門
流量計測科 気体流量標準研究室長 石橋雅裕

日
本
規
格
協
会
計量の専門家でなくても,
スムースに
読める

日
本
Ｊ産
Ｉ業
Ｓ標
原準
案調
の査
審会
議
・
議
決

Ｊ
Ｉ
Ｓ
制
定
（
発
行
・
公
示
）

1-4 改正の作業経過 2012年4月より当会技術委員会の下に、「JISM8010改正準備ワーキンググループ」を設置。

（一財）日本規格協会（JSA）の「JIS原案作成公募制度」を利用し改正作業を進めてきた。
 2018年5月8日「原案作成委員会」へ提出した原案ver20revGに対するコメントを6月末に受領、7月中旬にこれを修正しver21として再提出。7月末にver21にて最終原案（JSAの体裁）とする。
 2018年9月14日、当会会議室にて、分科会（全体WG）を開催（参加者21名）。
 2018年11月5日、第3回原案作成委員会を開催（メールによる紙上審議）。
 2018年12月5日、審議の結果、委員の過半数の承認により、原案ver21revFを最終原案を完成。
 2018年12月18日、最終原案（ver21revF）をJSAへ提出。
 JSAによる本最終原案の校正作業が行われ、2019年9月に最終原案が完成し、経産省（日本産業標準調査会）へ提出。
 日本産業標準調査会のホームページ上で、意見受付公告が実施（12月19日〆切）。
 2020年1月20日 経済産業省のホームページで公示。
 本日、説明会を開催。
7

1-5 改正版の構成 (1993版との比較）
1993版 目 次

2020版 目 次

1. 適用範囲
2. 用語の定義及び記号の意味
3. 計算方法の種類
4. 表示の方法
5. 計量に必要な一般事項
6. オリフィス流量計による方法
7. 容積流量計による方法
8. 渦流量計による方法

1. 適用範囲
2. 引用規格3. 用語及び定義
4. 記号
5. 計量に用いる流量計
6. 表示の方法
7. 計量に関する一般事項
8. オリフィス流量計を用いる計量
9. 容積流量計を用いる計量
10.渦流量計を用いる計量
11.超音波流量計を用いる計量
12.物性値
13.計算値の不確かさの概算

付図
付表
解説

8

附属書
解説

第2部 ~改正内容~

92-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-1 標準状態と基準状態 （旧版と同じ）✓ 英語の使用法が逆転している。（歴史的経緯によるものと考えられる。今更変えられない。）（正しくは、普遍的なものはstandard、便宜上設定してよいものはnormal、referenceなどとする。）✓ 日本語では、和訳が逆転して、正しい使い方になっている。（これも歴史的経緯）（通常は、standard＝標準、normal＝基準であるが、Normalを「標準」、Standardを「基準」とする。）✓ JIS M 8010の記号は英語に準ずる。（標準状態➡ Nを使用、基準状態➡ Sを使用）

標準状態

基準状態

Normal Condition

Standard Condition

世界的に普遍（変更できない）
業界に適した状態に設定してよい
0℃、101.325kPa、湿度0%
15.6℃、101.325kPa、湿度100%
qvN、VvN
qvS、VvS
標準状態での計量値を求め、必要に応じ、次式で基準状態に変換する。
（標準状態での計量値を求めればよい。）
本文3.2
10

（式については、旧版解説を参照。世界的に用いられている式）

第2部 ~改正内容~

11

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-2 物性値
項（使用する物性値の種類）

目対象となる流量計

使用目的

圧縮係数

全ての流量計密度

2 アイゼントロピック指数

オリフィス
超音波

膨張補正係数
音速

3

ガス粘度

オリフィス

レイノルズ数

4

湿度補正

5

モル分率

6

臨界定数などの定数112標準状態での計量値
全ての流量計すべての物性値
圧縮係数など（1）圧縮係数（Standing-Katz法 → AGA8-92DC法）

JIS M 8010: 1993

JIS M 8010: 2020

① 1985年のAGA Report 8（天然ガスの圧縮係数）
導入は見送り① AGA8-92DC法の導入（不確かさ0.1％）⇒
計算が複雑でフローコンピューターが必要。

② Standing-Katz法に近似
Dranchuk et.al., Tr＜1.6
Hall-Yaborough Tr ≧1.6

③ 不確かさは定義されなかった。

AGA8-92DC法： 1992年に確立された方法で、現在も使われる。ISO 12213-2などとしても出版。AGA8は2017年に改訂、AGAー92DC法はそのまま。

② 旧版Z付表に対応するZ数表2015を新たに作成
AGA-92DC法の計算結果に基づく。不確かさは主として圧力に依存。通常、60気圧程度まで0.1%～0.5%。

③ 10気圧以下に限り、旧版Z付表の使用が可。
不確かさ0.2%程度
13（1）圧縮係数 （不確かさ、誤差）0.7%• Standing-Katzの式
1
9
9
3

差の最大値

実験値との差1.4%

Gas compression
equations evaluatedby Nils-Erik
Hannisdal, OGJ.May
4,1987

0%
気圧

-0.3%

110気圧

• AGA8-92DC法（0.1%）• Z数表2015 （AGA8-92DC法からの差として評価）
2
0
2
0

0.15%
0.10%

AAE

解説図2

差の絶対値の平均値
AAE（この他に、AGA8-92DC法自体に0.1%の不確かさがある）

0%
14

差のAAEは、0 ℃以上であれば、100気圧であってもほぼ0.1%以内に収まる。

AGA8-92DC法との最大の差（約6.3万種のガス）⇧ 特異なガスが含まれる
実線：高精度範囲
破線：拡張精度範囲

AAE： 誤差の絶対値の平均値
AE：
誤差の平均値✓ AAEの方が大きい。
✓ AEは、Z数表2015では、約6.3万種のガスでほぼゼロとなる。

(1) 圧縮係数 （Z数表2015による計算方法）① 表H.1と式H.1&2を使ってAz、Bzを計算。
② 表H.4でAz、Bzを挟む4つの値を拾い出す。
③ 縦方向→横方向に内挿。（順不同）

式H.1✓ 使用方法は旧「付表」と同じ✓ 表の大きさ、定数の数も同じ（これまで用いてきた「付表」の数値を置き換えるだけでそのまま使用可能）

式H.2

図H.1

（BZ方向の直線補間）

表H.1

表H.4
8ページにわたる（AZ方向の直線補間）（特にこの計算方法にこだわる必要はない。）

Z数表（サンプルガスでの誤差）（AGA8-92DC法による値からの差）

温度

Z数表1993と2003の比較（国際規格と国産のサンプルガス、計40種）

2015

-5ºC

誤差はほとんどゼロ

2015

解説図７

7MPa

1993

圧力
ガス(a)-1

右上と同じ条件で

この中の
一つのガス

16

1993
解説図4a)-1.3%程度
解説図4のa)のガス（ほぼ対象成分範囲内）

解説図4のc)のガス（対象成分範囲を超える成分を持つ）

解説図4のb)のガス（対象成分範囲を超える成分を持つものもある）

Z数表2015（対象外成分比と誤差）I（誤差：AGA8-92DC法からの差）

実線はZ数表が対象としたガスでの最大誤差（maxE、minE）
平均誤差AE、AE±2σ

常圧

実線が
対象範囲

解説図3
高圧

解説図4a)
この成分を持つガスの誤差
ISOサンプルガス全種（6種）
国産ガスの例（5種）
国産ガスで油随伴（2種）
17

一部、対象とした成分比を超えるものがあるが、誤差は油随伴を除いてAE±2σ内にある（油随伴は高圧では液化するため用いられない）

Z数表2015（対象外成分比と誤差）II（誤差：AGA8-92DC法からの差）

実線が
対象範囲

実線はZ数表が対象としたガスでの最大誤差（maxE、minE）
平均誤差AE、AE±2σ

常圧

解説図5
高圧

解説図4b)

この成分を持つガスの誤差
国産ガスの例（範囲を超える23種）
18

対象とした成分比を大きく超えるものはなく、ほとんどの誤差はAE±2σ程度かそれより小さい。

Z数表2015（対象外成分比と誤差）III（誤差：AGA8-92DC法からの差）

実線が
対象範囲

実線はZ数表が対象としたガスでの最大誤差（maxE、minE）
平均誤差AE、AE±2σ

常圧

解説図6
解説図4c)

高圧

この成分を持つガスの誤差
国産ガスの例2種
a)

19

b)

誤差が大きいが、対象の成分比を超える程度からは予測できない。
⇒ 数表が対象とする最大成分比を超える場合は直接計算が望ましい。

（2）アイゼントロピック指数k （計算方法）
JIS M 8010: 1993

JIS M 8010: 2020

• 理想気体の比熱比に相当

次の3方法を規定• 近似値としてk＝1.3として良い。

① ISO 20765-1に従って算出 する。⇒計算が非常に複雑• JIS Z 8762（オリフィス）では1.2、1.3、 ② 圧縮係数、温度、圧力から適合曲線により求める。
1.4、1.66の時のe（気体の膨張補正係③ Jaeschkeの式（理想気体のk）にて求める。⇒エクセル数）が与えられている。
等で計算は可能だが、圧力の影響が反映されない。
• ISO 5167では「信頼性のある値を使用」のこととされる。
④実用上、大半の場合においてk=1.3としてよい。
• これまで、ユーザー指定の固定値が用いら
れていた。
20

(2) アイゼントロピック指数k →膨張補正係数e、音速c アイゼントロピック指数kは、膨張補正係数eの計算に用いられる。

膨張補正係数
アイゼントロピック指数式(42) 音速cの計算にも使われる。
（超音波流量計の動作確認）

流量計算式
式(33)

21

⇒ AGA Report 10 Speed of Soundin Natural Gas and Other Related
Hydrocarbon Gases (2003)

膨張補正係数とは？
 オリフィス流量計の流量を与える式は、非圧縮性流れを仮定して求められている。
 気体には圧縮性があるが、流速が十分小さければ、非圧縮性流れとして扱っても問題ない。
 流速が大きくなると、温度・圧力の低下による密度変化の影響が無視できなくなる（これが圧縮性）ため、誤差が発生する。
 これを補正するものが膨張補正係数。

 すなわち、オリフィス孔での流速が大きいとき、膨張補正係数が重要となる。（１からずれてくる）
 オリフィス孔での流速が大きい条件には、以下の要素がある。
➢ 差圧が大きい場合➢ 同じ差圧（流量）でもオリフィス直径比が大きい場合直感的に・・

22

1に近い

✓

大きく絞ってあれば、少しの流量（小さい流速）でもすぐに大きな差圧が発生する。

✓

絞り比が大きい（あまり絞っていない）のにその差圧が発生するということは、流速が大きいということである。

kは、気体がどの程度圧縮されるかを表す代表的なパラメーターである。

これらにより、eは、k、p2/p1、bの関数となる。
「直径比が大きい」＝あまり絞っていない「大きく絞ってある」＝「直径比が小さい」

オリフィス直径比：(2) アイゼントロピック指数k （値の例）（AGA-92DC法で計算した値）

国産ガスの代表例
95%

C1が99%

90%

解説図15

85%

80%

成分表

解説表２

23

(2) アイゼントロピック指数k （適合曲線）式(74)～(80)

表H.1
24

(2) アイゼントロピック指数k （計算値の誤差）

kの誤差

＋10%

k、式(74)

式(74)

圧力補正項

理想気体とした場合のk

誤差＝AGA8-92DC法の値からの差

圧力補正項あり－10%＋10% 高精度が必要な場合には、AGA8-92DC

解説図8
k0、式(75)

圧力補正項無し法を用いることが推奨される（超音波流量計の動作確認等）。
－10% オリフィス流量計（膨張補正係数）では、＋10%

一般にkに高精度は必要ない。

25

－10%

k=1.3固定

膨張補正係数e（kによる誤差） kの値は高圧になるとがずれ、eは差圧比が大きいときに1からずれてくる。

 計量現場では差圧計が固定（差圧レeの1からの差＋0.05%－0.05%

ンジが固定）されているため、高圧になるほど差圧比が小さくなるのが実情。

k0、式(75)

圧力補正項無し－0.05%＋0.05%－0.05%
26

圧力補正項あり
解説図9＋0.05%⇒kは高圧ほどずれてくるが、実用上、高圧ほど差圧比が小さくなるため、kの誤差の影響はほとんど出ない。

k、式(74)k=1.3固定

k=1.3としてよい範囲（eの許容誤差を0.1%とした場合の例）
 解説4.5.2（0℃以上を考える）

kの他に絞り比と圧力比にも依存するから複雑である。
さらに、差圧計のレンジによるライン圧制限も加わる。

実線（k）がこの破線を超えると、eに0.1%を超える誤差が発生する。
差圧計が100 kPaレンジの時の許容ライン圧上限
解説図13

差圧計が60 kPaレンジの時の許容ライン圧上限

圧力比が0.99まで下がる場合のkの限界値✓ オリフィス流量計の圧力比が0.99以上の場合、
k=1.72を超えなければeの誤差は0.1%に達しない。
✓ ただし、差圧計レンジが100 kPaの場合には、ライン圧は10 MPaが上限となるが、60 kPaの場合には、6MPaが上限となる。
✓ このガスのkは、10 MPaでも1.61を超えないため、10MPaまで使用する場合でもk=1.3に固定してよい。

圧力比が0.98まで下がる場合の限界値
圧力比が0.95まで下がる場合の限界値
27✓ kの限界値は1.48だが、kは10 MPa/28 ℃以下で1.48を超える。
✓ しかし、ライン圧制限（5 MPaまたは3 MPa）があり、その範囲内
ではkは1.48を超えないため、k=1.3に固定していても問題ない。

k=1.3としてよい範囲（eの許容誤差を0.1%とした場合の例）
 解説4.5.2（0℃以上を考える）

圧力比が0.99まで下がる場合

別なガスの例✓ kが1.72を超えなければ、eに0.1%を超える誤差が発生しない。
✓ k=1.3に固定とすると、10 MPaで10 ℃以下となった場合にeに0.1%を超える誤差が発生する。
✓ ただし、60 kPaレンジの差圧計を使っている場合、6MPaまでしかライン圧を上げることができないため、
k=1.3もに固定しても問題ない。
✓ 100 kPaレンジの場合には、上記温度圧力制限が
発生する。

解説図14

圧力比が0.98まで下がる場合

28

圧力比が0.95まで✓ kが1.48を超えなければ、eに0.1%を超える誤差が発生しない。
✓ このガスのkは、8 MPaで温度が7 ℃以下となると限界値を超えるが、差圧計のレンジ制限により、100kPaレンジの差圧計であってもライン圧は5 MPaまでしか上げることができず、k=1.3に固定していても問題ない。

（3）ガスの粘度
 粘度はレイノルズ数の計算に用いられ、基本的にはオリフィス流量計にのみ使用する。
 4～8％程度の誤差であれば流出係数に与える影響を、許容範囲内（0.1％～0.2％）とすることが出来る。
 オリフィス流量計以外でも、係数の補正方法によっては使用する場合がある。（渦、超音波など）

JIS M 8010: 1993

JIS M 8010: 2020

➢ 解説では、10％程度の誤差は許容 ➢ 4％以下を目標とする。
できるとされている。
➢ エクセル等で簡単に計算できるものとする。
➢ Carr et.al+Dempseyの算定方
法を図表化したものを規定。
• 原論文には対臨界圧力について制限がある（1.0≦Pr≦20）が、1993年
版ではこの点に関して記述は無い。
• 変数であるが現状は固定値が使われている。（客先指定）

29➢ 1950年代まで遡って提唱されている ガス粘度の推算式を調査。国際的にはNISTのSUPERTRAPが最も良いとされるが、非常に複雑。

➢ 密度（圧縮係数）を用い、比較的簡単に算出できるTexas A&M
UniversityのImplicit Modelを選定。
• 4,909個の実験データとの比較から開発されたもので、AAE=3.05%• 化学便覧掲載のガス粘度(29個）との比較ではAAE=1.68%• Carr et.al+Dempseyは、Prの規定を守るとAAE=2.7%, これを守らない場合、
AAE=8.7%

（3）ガスの粘度m （Implicit Modelの式）
 kと同様に、常圧での値を求め、圧力補正を行う。
常圧での値

圧力補正項

式(81)～(87)表430

（4）湿度補正
1993

2020

➢ －20℃のみ出典明記 ➢ LNG気化ガスならびにISO 12213に規定されるガス品質に規定される水分量を満たしている
ものについては、湿度補正の必要が無いことを明記。（200ppm以下が該当、補正量➢ 相対湿度を用い、最0.03%以下）
後に補正する。
➢ 国産ガスについても、高圧ガスの場合はほぼ200ppmが守られている模様。（露点で－40℃程度。例えば露点－30℃の場合には460ppm）➢ 量的には少ないが、低圧ガスの計量で問題となる場合がある。

国産ガスを対象とするため、国内各社の対応状況をヒアリング

31•

高圧ガスでは補正の必要なし（すべて水分管理がされている）•

低圧ガスでは、次のような扱いがされている。
✓ 水分管理基準を設定し管理している✓ 補正していない✓ 脱湿していない低圧ガスについて、水蒸気が飽和しているとして補正している✓ 露点計測を行っているが、湿度補正とはリンクしていない

（4）湿度補正 （旧版と同じ。補正係数Fwv）➢ 標準状態における計量値を求めるためには、相対湿度が0%の値に換算する必要がある。
➢ 相対湿度を用いてFwvを求め、最後に乗じて標準状態での計量値とする。

計量状態で流量を算出

標準状態での計量値
オリフィス流量計

計量値の計算の流れ

Fwvを使用⇒式(34)

標準状態の計量値に変換

容積式流量計式(57)（湿度0%）

渦式流量計

式(60)

基準状態の計量値に変換（湿度100%）式(64)超音波式流量計式(1)、(2)式(71)水蒸気のモル分率
32

式(69)

式(70)

（4）湿度補正 （補正の要不要の判定）
Tdp：露点温度
Pdp：Tdp測定時の圧力

または、

式(67)

式(68)

200ppm以上で要補正とする（補正量0.03%以上）

解説図23

Pdp

こちら側にあれば
必要 （200ppm以下）
Tdp

33

判定せず、
常に補正を行うことでも全く問題はない。

5）ガス成分➢ JIS K2301:2011（燃料ガス及び天然ガス－分析・試験方法）に従う。
 JIS K2301はC6まで規定されている。
 ISO 12213はC10まで規定。しかし、C6以上を一括してもよいことになっている。
 ガスクロのC7以上の対応は実質困難（改造は無理、新規製作が必要）

 不確かさは定義しない。（天然ガス用実用標準ガスの整備の遅れという国としての課題）➢ 感度分析を必要とする場合があれば、物性値はISO 6967やISO 12213に従う。
➢ 通常のガスクロ分析結果はvol%であるため、これをJIS K2301で規定されている

圧縮係数を用い、mol%へ変換した後に圧縮係数等の物性の算出を行う。

➢ 微量成分の割り当ては、ISO 20765-1を用いる。（表F.1などに含まれない成分がある場合には、直接計算法を用いることが望ましい）34

大気圧での圧縮係数

表F.1

（6）臨界定数などの物性定数
1993➢ C6成分を追加➢ 臨界定数について最新の公表データを採用(Thermodynamic Research Center,
Texas A&M, September 1983)

35

2020

➢ 以下のものを採用。
• JIS K2301• ISO 6976
• ISO 20765-1• CODATA など

第2部 ~改正内容~

36

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-3 オリフィス流量計 （新旧比較）
項 目

1993

2020

準拠規格
圧力タップ
流出係数
オリフィス直径比

JIS Z8762-1995（ISO 5167-1:1991）

JIS Z8762-1,-2: 2007 （ISO 5167-1,-2: 2003）

レイノルズ数

図4
コーナ、フランジ、D･D/2
Stolzの式
Reader-Harris/Gallagher の式(RG式) 式(35)0.2≦ b ≦0.80（最大範囲）
0.1≦ b ≦0.75
8.2.3
82520（最小値）≦ Re ≦ 1085（最小値）≦ Re ≦ 無制限

流出係数の不確かさ±bかつ±0.6%

配管径、bなどにより場合分け、0.5%以上

膨張補正係数

Buckinghamの式

Reader-Harrisの式

流量の式
管路の相対粗さ
必要直管長
整流装置
静圧取出し位置37

大幅に異なる

式(42)
式(34)

相対粗さが絞り形式で異なる。
7継手
6継手、必要直管長をグラフ表示
上流及び下流（原則、下流）付属書K統一された。
表A.1
13継手
表B.1
16継手、必要直管長を数表化
上流

2-3 オリフィス流量計：その他の流量計との比較
オリフィス流量計➢ 規格通り製作設置運用すれば校正不要。

その他の流量計（超音波式、渦式など）➢ 校正を必要とする➢ 流出係数を求める実験による普遍的な成果 ➢ 日本には高圧大流量の校正設備が無いの積み重ね• Buckingham• 天然ガスの範囲での国家標準は空気のみで、公• Stoltz
式5気圧、設計10気圧、5m3/h～1000m3/h。
• Reader-Harris• 台湾、韓国、中国にも高圧大流量の天然ガス➢ 北海油田Workshopなどにみられる研究の用設備はある。
継続 ⇒ISOへ反映• 5167の使い方• 低圧でも校正認証機関が限られている。
• 5167の範囲外での使い方• 等々• 海外とパイラインで繋がっていないため、当座大きな問題とはなっていない。
38

2-3 オリフィス流量計 （流出係数の式の意味）
JIS M 8010: 2020
漸近項
スロープ項
タッピング項
式(35)

式(36)

小口径項

複雑な式であるが、それぞれの項に物理的根拠がある。
39←参照（R-H氏の著作）

2-3 オリフィス流量計 （上流直管長の考え方）I➢ 流出係数が規定通りとなるためには、次の条件a)＆b)を満たすことが必要である。
✓ 条件a)及びb)が満たされていることが8.2.2

確認できていれば（例えば、LDVで流速分布を測定した、等）、規定の直管設置法に従う必要はない。

3.35、3.36➢ 具体的には、次のいずれかに従う。
✓ このいずれかに準拠すれば、条件a)8.2.4.4

及びb)が満たされることが、実験的に確認されている。

✓ したがって、その場合には、条件の確認はしなくてよい。

40

上流直管長の考え方II （整流管を使用しない場合、付属書A）
上流側
下流側
継手の種類

表A.1

継手とは、 ベンド、ティー、収縮管、拡大管、バルブ、等々、直管でない各種要素を指す。

A列、B列：不確かさが異なる。
✓ 上下とも、共にA欄の長さより長け
れば、与えられた不確かがそのまま使える。
✓ 一方がA欄より長く、他方がA欄よ

り短いがB欄より長い場合には、与えられた不確かさに、＋0.5%する。

✓ 両方ともA欄より短い場合、他では、不確かさは評価できない。

bによって長さが変わる。
注意点：
41✓ 継手に入る流れが、条件a)及びb)を満たしている必要がある（整った流れでの実験結果）。

✓ つまり、継手の上流側に同程度の長さの直管が必要で、これが無限に繰り返されることになる。

図A.1

上流直管長の考え方III （整流管を使用しない場合、複数継手）
単一継ぎ手（表A.1）の問題点：
実験は、整った流れで行ったもの。
⇒ 継手に入る流れが条件a)及びb)を満たしている必要がある。
⇒ 継手の上流側に同じ長さの直管が必要⇒ これが無限に繰り返される。
継手1

オリフィス板

・・・・
表A.1を満たす（無限に続く）42

表A.1を満たす

表A.1を満たす

上流直管長の考え方III （整流管を使用しない場合、複数継手）
単一継ぎ手の問題点（無限に直管が必要）

2個の継手を用いる（無限ループの回避）① 直管１： 表A.1による長さ以上とする。
（＠直管１＠オリフィスのb）② 直管２： 表A.1による長さの半分以上とする。
（＠直管２＠b=0.67）③表A.1以上（その他の継手も）継手3
継手4

最も長くなる③ 各継手まで： 表A.1による長さ以上とする。
（＠直管１＠オリフィスのb）
図A.2①と②を満たせばほとんどの場合で③も満たされるため、通常、継手2の上流側に制限はない。
43②表A.1の半分①表A.1の通り

上流直管長の考え方IV （19管束管状式整流装置、単純設置法）✓ 設置は単純明快で、継手の種類、継手の上流側に制限がないため、万能である。
図B.2

19管束管状式整流管例（何でもよい）③②④①

b≦0.67とする。

直管はオリフィス配管（直径D0）とする。
③ 整流装置までの距離を(13±0.25)D0とする。
④ 継手までの距離を30D0以上とする。
②⑤ 継手の上流側に制限はない。
44

図B.1

①

上流直管長の考え方V （19管束管状式整流装置、詳細設置法/1個）✓ 単純設置法より上流直管長を短くすることができる場合がある。

表B.1✓ 整流管が無い場合（表A.1）と同様な扱い。
✓ 下流側の長さは表A.1の値を使用する。
✓ ただし、上流側の長さは「表が示す長さ以上」ではなく、「表が示す長さの範囲内」

注意点：✓ 整流管を用いない場合と同じく、継手の上流側に同じ長さの直管が必要で、これが無限に繰り返されることになる。
45

2個の継手を用いることにより回避。

上流直管長の考え方VI （19管束管状式整流装置、詳細／複数）≧
15D0

継ぎ手までの長さは短くなるが、2番目の継ぎ手までに距離が必要

図B.3

ここは長い

万能設置法

46

18D0～30D0

ここが短い

が、

≧ 30D0上流直管長の考え方VII （ザンカ式整流板、付属書C）✓ ザンカ式整流装置を簡略化したもの。
✓ 継手の上流側に条件はない。
✓ 製作は難しいが、設置法は単純で必要直管長が短い。

図C.1

C.3

図C.2
8.5D0以上

19管束万能設置法
7.5D0以上
47

17D0以上≧ 30D0

第2部 ~改正内容~

48

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-4 容積流量計 （概要）〈原理〉 ➢ 容積流量計は，計量室内の運動子がガスの流れによる力で運動するときの運動周期に基づいて流量を測定する。
➢ 代表的な容積流量計として，ルーツ式，オーバルギヤ式，膜式などがある。
〈特徴〉 ➢ 流入する流れの分布の影響を受けにくく、必要直管長に関する一般的な規定はない。
➢ 容積流量計の出力はガスの体積によって直接決まるため，ガス種による依存性は低く、空気などの一般的な気体を用いて校正した結果をその他のガスで用いてもよい。
➢ 容積流量計の特性は，しゅう（摺）動部分の特性に大きく支配され，異常があると圧力損失が明確に変化するため、圧力損失を監視することで状態の把握可能。
49

2-4 容積流量計 （計量に必要な事項、抜粋)〈異物の除去〉・・・新規⚫ 異物の流入を避けるため、流量計上流側にストレーナを設置する。
⚫ ストレーナと容積流量計との間の配管は腐食等が発生しないものとし、内部を十分に清掃する。
〈姿勢の管理と配管ストレスの回避〉・・・同等な記載あり
 運動子の特性を維持するために、製造業者が指定する姿勢で配置する。
 容積流量計の測定室のケースをひずませる配管ストレスを与えない。

50

2-4 容積流量計 （計算方法）
式の内容は変更なし。ただし、記号が異なる。

式(56)

式(57)

温度補正：
51

構造に依存するため、固有のEKを用いて補正する。

第2部 ~改正内容~

52

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-5 渦流量計 （概要）〈原理〉 ➢ 流れに対して垂直方向に長く細い渦発生体を測定管路内に取り付け，
流体がこれを通過するときに発生するカルマン渦の周波数が流速にほぼ比例することを利用して流量を測定する。
〈校正〉 ➢ Kファクタの値は，通常，実流校正によって決定する。
➢ レイノルズ数を合わせることによって，温度及び圧力が異なる状態や，空気若しくは水の代替流体を用いた校正によって決定することができる。
〈特徴〉 ➢ 渦流量計の計測レンジは、圧力、温度などにより変化するが、1：20の測定範囲は確保できる。
➢ 渦流量計は、渦発生体と内径形状で精度が決まるため、相似形で設計することで、最小サイズφ10mm程度から最大φ800ｍｍ程度までのラインナップが可能（レイノルズの相似則）。
53

2-5 渦流量計：計量に必要な事項（抜粋）〈流れの乱れの周波数に対する注意〉・・・新規✓ カルマン渦は、流量、圧力の変動により影響を受けることがあるため、コンプレッサ、
調圧弁などの近傍で、圧力、流量などの変動が大きいところへの設置は避ける必要がある。
〈流量計前後に必要な直管、または整流装置〉・・・変更✓ 旧規格では、必要直管長を規定していたが、改定により製造業者が規定する直管でも良いことになった。また、整流装置を設置する場合には、製造業者に確認
するか整流装置を設置した状態で校正する必要がある。
〈測定範囲に関する注意〉・・・同等の内容の記載あり✓ 渦流量計は、下限に不感帯領域があり、計測できない範囲がある。またレンジ
オーバーなどで計測誤差が大きくなることがあるため、製造業者の指定する範囲で使用する必要がある。
54

2-5 渦流量計：計算式
式の内容は変更なし。ただし、記号が異なる。

式(59)

式(60)

温度補正：
55

渦発生体の温度補正（幅＝1倍）と配管の温度補正（面積＝2倍）を要する。

第2部 ~改正内容~

56

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-6 超音波流量計：主な特徴〈原理〉➢ 流体が流れる管内に超音波を発し、これが流れの方向には速く、逆方向には遅く伝播することを利用する。
➢ 流れ方向に離れた位置でこの超音波を受信し、送信波と受信波との時間差を測定し、その時間差から超音波パス(経路)上の平均流速を計算し、これに流路断面積を乗じて体積流量とする。

〈特徴〉＜ 広い流量範囲 ＞➢ 超音波の伝播時間差を高精度で測定することにより、広い範囲の流量測定が可能。
➢ 「最大：最小」流量比を、100:1程度とすることが可能。
＜ 小さな圧力損失 ＞➢ センサが配管内壁面等に取り付けられており、管内に突起物がほとんどないため、圧力損失は直管とほぼ同じで非常に小さい。
＜ 高精度(繰り返し性) ＞➢ 各方向に超音波を発するマルチパスとすることにより、より高い信頼性で計測が可能。
➢ 機械部分が無いため特性が非常に安定しており、実流校正を行うことにより高い精度で計測が可能。

57＜ 正逆計測 ＞➢ 構造が上下流方向に対称のため、逆方向の計測が可能なものもある。
➢ ただし、配管長さ等要件を両側に満たしておく必要があるため注意が必要。

2-6 超音波流量計：留意点＜ 本体 ＞➢ 様々なパス形式があり、特性（対ノイズ特性など）はそれぞれに固有なものとなるため、設置条件に適したものを選び、設置方法は製造業者の指示に従う。
➢ 高度なプログラムが可能なSPUを有するため様々な補正が組み込まれている場合があり、必要な補正の過不足が無いよう注意する。その際、流量計一般に使用される係数「Kファクター」Kfと、超音波流量計固有の「流量補正係数」Kcを混同しないようにする。

＜ 前後直管 ＞➢ 内部は直管とほぼ同じであるため、上流側で発生した乱れがそのまま通過してしまう。
➢ 超音波流量計は、内部の流速分布が典型的なものであることを前提としているため、上流側の配管条件に十分に注意する。
➢ 整流装置を用いることでより乱れの影響を減らすことができるが、各超音波流量計の対乱れ特性は個々の方式によってに異なるため、詳細は製造業者に問い合わせる。

＜ 音響ノイズ ＞

58➢ 音響信号を用いて計測するため、音響ノイズに十分注意し、バルブ、絞り、コンプレッサなどの音響ノイズ源から十分に離れた場所に設置する。
➢ ノイズ発生源の近くであっても、発生源と流量計の間にT型分岐配管等の消音機構を設ける、発生するノイズと大きく異なる周波数のトランスデューサを用いる、など様々な方策があり、詳細については最新の技術を参照するか、製造業者に問い合わせる。

2-6 超音波流量計：計算式

式(63)

式(64)

温度補正：
59

超音波パス（長さ＝1倍）と配管の温度補正（面積＝2倍）の計3倍の補正を要する。

第2部 ~改正内容~

60

2-1 標準状態と基準準状態
2-2 物性値
2-3 オリフィス流量計
2-4 容積流量計
2-5 渦流量計
2-6 超音波流量計
2-7 不確かさ

2-7 不確かさ
能書き➢ 不確かさ解析は、結果の値には影響しないが、その評価には非常に手間が掛かり、特に不確かさが求められる場合以外、これを詳しく行う必要はない。
➢ 厳密に評価するためには、変数間の相関、変数の値を測定するときの測定値の分布、要素測定に使用する測定器の校正の方法/出来具合、等々に依存し、これらは、計量現場/システムごとに大きく異なるため、JIS
M 8010で扱える範疇を超えている。
➢ 不確かさ解析の基本形：
結果に影響を与える
要素変数の洗い出し

要素変数の
感度係数を
求める

要素変数の
不確かさ
を求める

（要素変数の不確かさ）
×（感度係数）の二乗和の根で不確かさとする➢ JIS M 8010では、一般的な計量現場における代表的な要素変数を抜き出し、感度係数を求め、それぞれの不確かさ（要素不確かさ）が評価されているものとして、上の図に従う計算式のみを記載している。
➢ 国際的に認められる不確かさ解析が必要となった場合は、GUMなどを参照し、別途求めることになる。
61

2-7 不確かさ （要素変数の洗い出し）✓ 要素変数は、基本的に、結果を表す式に現れる各変数となる。これを整理したものが表5となる。

✓ 厳密には、材料の線膨張率や気体定数の不確かさなども含まれるはずであるが、最終的に二乗されて加算されるため、要素の不確かさの大きさが最大のものの、1/3程度以下になる要素は、通常、無視しても不確かさの評価値にほとんど影響を与えない。

➢

例えば、大きさが1と1/3の不確かさがあった場合、不確かさは二乗和の根√(1^2+0.33^2)で1.05となるが、1/3の不確かさを無視した場合（不確かさが1と評価される）では、不確かさの評価値に5%の誤差が生じる。

➢

常識的に、この「不確かさ1」という大きさは、1%よりも十分に小さいはずであり、不確かさは2桁で評価されることを考えれば、10%以下の不確かさの誤差は結果に影響を与えない。したがって、この5%の不確かさの誤差は無視しても全く問題ない。

➢

さらに、大きな不確かさが一つだけであることは考えられず、例えば1の大きさの不確
かさが2個あれば、√(2*1^2+0.33^2)=2.03となり、1/3の不確かさを無視した場合（不確かさは2と評価される）、1%の誤差が発生するが当然無視できる。

➢

大きな不確かさが3個4個またはそれ以上あるのが通常であり、よほど小さな不確かさが大量に並ぶ場合以外は、最大の不確かさの1/3の不確かさなどは完全に無視できる。
（一般的な話であり、個別に検討してください。）

62

結果を表す式

オリフィス流量計

表5

渦式流量計（その他も同様）

2-7 不確かさ （不確かさの算出式）
算出手順。
① 洗い出された要素のそれぞれについて、不確かさを求める（要素不確かさ）。
② それぞれの要素の感度係数（結果を要素変数で偏微分したもの）を求める。
③ すべての要素不確かさにそれぞれの感度係数をかけ、自乗して加える。
④ 二乗和の平方根を取り、これを結果の不確かさとする。

①

②

③

④

式（解.52）は、③と④を式で表したのもである。
式（解.52）63

2-7 不確かさ （感度係数の例、結果の不確かさ）
オリフィス
式（解.53）
偏微分を行う前に、式の整理をした方がよい。
例えば、bは用いずdとDで表し可能な限り要素変数を集約している。

要素変数（d、Dなど）で結果（qvN）を偏微分したものが、それぞれの感度係数である。

これらの感度係数と、別途評価された要素変数の不確かさUを用い、次式（二乗和の根）でオリフィス流量計を用いた計量値の不確かさが与えられる。

式(88)

64

解説表27

第3部 ~サンプル計算概要~
3-1 計算手順
3-2 物性値
Kファクターを用いないオリフィス流量計と、
3-3 オリフィス流量計の流量 Kファクターを用いる流量計の代表例として、
渦式流量計に関する計算例の概要を紹介する
3-4 渦式流量計の流量65

オリフィスでは低圧サンプル、
渦では高圧サンプルで説明する。

3-1 計算手順 － 物性値の計算が大半となる
解説5.6

物性値
（共通）

オリフィス流量計でのみ使用

流量計に固有➢ オリフィス流量計➢ 容積式流量計➢ 渦式流量計
ほぼ同じ計算➢ 超音波式流量計
66

3-2 物性値（サンプルの高圧低圧で違いはない。）

体積分率の測定値、および、式(F.1)と表F.1を使う。
解説表5
体積分率

式(F.1)（ガスクロ測定値）

入力値

表F.1
総和は1でなければならない

表F.1
通常、総和は1ではない

67

総和は1でなければならない3-2 物性値（サンプルの高圧低圧で違いはない。）

前に計算したモル分率の測定値、および、式(72)と表2を使う。
解説表6

モル分率
（前の計算結果）

式(72)

入力値

結果
モル質量
表2

総和は1

68

表2

3-2 物性値
Tdpとpdpの測定値、および、式(68)、または、これをグラフ化した解説図23を使う
式(68)

必要な測定値
Tdp：露点温度
pdp： Tdpを測定したときの圧力

解説図23

pdp

判定基準は、Fwv=0.03%
Tdp

69

式(67)

判定せず、
常に補正を行うことでも全く問題はない。

3-2 物性値
Tdpとpdpの測定値、および、式(69)～（71）を使う

Tdpの値を入れる

TdpとPdpの測定値
入力値

式(70)
（飽和蒸気圧）解説表7式(69) （水蒸気モル分率）

pdpの値を入力
式(71)
結果
湿度補正係数70（湿度補正係数）

3-2 物性値

標準状態

モル分率xiの計算値、ガスの温度T、圧力pと、式(H.1)、(H.2)、表H.1を使う
xiの計算値
入力値

表H.1

Z数表2015

フローコンピューターなどを利用した値を使用してもよい。ただし、12.3.1に注意。（サンプル計算による検算）式(H.1)

式(H.2)
解説表8

結果
Az、Bz

T=273.15 （絶対温度=℃+273.15）
p=101.315

71

3.1

表(H.1)

3.29

3-2 物性値

Z数表2015

Az、Bzの計算値と、表H.4（Z数表2015）を使い、図H.1の方法で内挿する。
Az、Bzの計算値
入力値
結果
ZN

解説表9

図H.1

Z数表2015（表H.4）で、Az、Bzを挟むセルを探す。

AZを挟むセルAz

Bz
72

表H.4（抜粋）

表H.4（抜粋）
BZを挟むセル3-2 物性値

測定状態

前ページまでのZNと同様に求める。
ただし、温度と圧力は、計量中の値（測定状態での温度、圧力）を使う。

3.3

解説表10

73

3-2 物性値

測定状態

オリフィス流量計に使用する
T、pは上流側圧力タップにおける値

解説表12（前ページ）

Zも上流側圧力タップにおける値（ZM）

式(74)～（80)74適合曲線による計算

3-2 物性値

測定状態

オリフィス流量計に使用する
p、Tは上流側圧力タップにおける値

物性値の計算値

式(81)～（87)

解説表13
p、Tは上流側圧力タップにおける値

式(73)
75

3-2 物性値のまとめ（低圧サンプル）
解説表5
解説表6

解説表8
解説表7

オリフィス流量計では、測定状態は上流側圧力タップ位置での状態（ZM=Z1）

解説表10

解説表12
解説表13
76

3-3 オリフィス流量計
これまでの物性値は、この条件で求めてある。
サンプル入力値は下流側圧力タップでの値であるが、 計算は上流側圧力タップでの値で行っていることに注意。
（上流側圧力）＝（下流側圧力）＋（差圧）

解説表14

流出係数を計算するためにレイノルズ数が必要となる↘
↖レイノルズ数を計算するには流出係数が必要となる⇒ 再起計算を行い、入力値と出力値の差が無視できるようになるまで繰り替えす。

77

すでに求めてある物性値

3-3 オリフィス流量計
解説表15

式(43)
式(44)
式(4)

✓ オリフィス板とオリフィス配管の温度はガスの温度に等しいとしている。
✓ この条件は、ガス、配管系、環境の温度が安定していることを前提としている。
✓ オリフィス板とオリフィス配管の材質が同じ（線膨張率が同じ）としているため、どんなに寸法
計測時と計量時の温度が異なっていても、オリフィス直径比の値は全く変わらない。

78

3-3 オリフィス流量計
式(42)

解説表16

79

3-3 オリフィス流量計
レイノルズ数の再起計算の始まり式(6)ReDを求めるために必要。
Cdを求めるために必要。

この部分（ Cd =1としたqm）が理論質量流量（ Cdに依存しない部分）式(33)ReDとCdが互いに依存するため、単純には求めることができない。
⇒ Cdに適切な値（典型的なCd値である0.6など）を入れてReDを計算し、それを用いてCdを計算し、そのCdでReDを計算することを繰り返す。
表D.1～1180⇒ そのために、Cd=1とした理論質量流量を最初に求める。

3-3 オリフィス流量計
理論質量流量：においてCd=1
式(33)

解説表17

81

3-3 オリフィス流量計式(6)式(35)など

式(33)

解説表20
解説表18

解説表19

解説表21
初期値Cd=0.6✓ 表D.1～11を参照し、結果に近いと思われる値を用いる。
✓ 1などでもよいが、離れているほど再起計算の回数が多くなる。
82

1回目Cd

初期値（0.6）との差が0.56%あるから不十分⇒繰り返す

1回目Cdとの差が0.0009%なのでこれで十分

3-3 オリフィス流量計
以上で必要なすべての値が決まったので、計量値が計算できる。

解説表22

式(34)

✓ 1993版と同じサンプルであるが、差は0.22%✓ その大部分は膨張補正係数の差から発生。
✓ 次は圧縮係数833-4 渦式流量計

容積式、超音波式でも同様な計算
渦式では、線膨張率が2種類必要となる。
✓ 配管✓ 渦発生体

解説表25
測定値

物性値

流量計に固有な値（製造業者等から与えられる値）
中間計算値

式(59)
式(60)
84

今後について 次回改正（5年毎に改定要否を判断）に向けて

今回の委員やWGメンバーとの情報交換会を年1回程度開催し、次回改正に備えたい。
 本説明会資料は、Q&Aと共に、当会HPで公開予定

85