JP2001194214A - 体積基準器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定量の流体を正確に吐出することができる体
積基準器であって、吐出量が設定値と異なる場合には、
その異常を容易に検知できる体積基準器を提供する。 【解決手段】 体積基準器５はピストンの外周面に開口
し、その外周面からピストンの中心側に向う第１の液通
路１０と、第１の液通路１０に連通してシリンダの外部
に導かれる第２の液通路４０とが備られ、２つのシリン
ダ内部室における一方の内部室から他方の内部室側に、
ピストンとシリンダ内壁との摺動部の隙間を通過して漏
洩した流体を第１及び第２の液通路を通じてシリンダの
外部へ排出することにより、ピストンのシール不良を検
出可能としている。このようにすることで、シリンダ外
部にて漏洩流体の確認ができ、シリンダ内部の異常を察
知でき、ひいては精度の高い体積基準器の提供に寄与す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、積算体積計の器差等を
検査する場合に用いるような、一定量の流体を送り出す
体積基準器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、水道メータ等の積算体積
計においてその精度を検査するために、一定量の流体
（水道メータで言えば水）を当該積算体積計に送り、そ
の送り量と積算体積計が示す値とを比較することによっ
て積算体積計が正常な精度を有しているか否かを判定す
る積算体積計自動検査装置（又は積算体積計自動検査方
法）が広く行われている。この検査において、体積基準
器からの送り量が正確な値を有していることが前提とさ
れ、その送り量は一般的な円筒形のピストンであれば、
ピストンの移動量とピストンの断面積によって算出でき
る。

【０００３】このような体積基準器において、一方の内
部室から他方の内部室に摺動部を通過して流体が漏洩し
ている場合（例えば、摺動部における磨耗等に起因する
漏洩）には、漏洩量が誤差となるため実際の吐出量は想
定される吐出量とは異なった量となる。従って、上述し
たような積算体積計の検査において内部に漏洩が生じて
いる場合には、積算体積計の正確な検査が難しいため体
積基準器の交換が必要となるが、このようなピストン内
部における漏洩の検知が容易に行うことができる体積基
準器が求められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決すべき課
題は、定量の流体を正確に吐出することができる体積基
準器であって、吐出量が設定値と異なる場合には、その
異常を容易に検知できる体積基準器を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記のよ
うな課題を解決するために本発明の体積基準器は、中空
形状とされ、その中空部に流体が吸入されるシリンダ
と、そのシリンダ内において摺動可能に備えられるピス
トンと、該ピストンに接続されて前記ピストンを移動さ
せるピストンロッドと、前記シリンダの内部において形
成されて、前記ピストンによって分断されるとともにそ
のピストンの移動によって内部容積をそれぞれ変化させ
る２つのシリンダ内部室とを備え、前記ピストンの移動
によって前記シリンダ内部室に備えられる流体を一定量
吐出する体積基準器であって、前記ピストンの外周面に
開口し、その外周面から前記ピストンの中心側に向う第
１の液通路と、第１の液通路に連通するとともに、前記
ピストンロッドの長手方向に沿って延び、前記シリンダ
の外部に導かれる第２の液通路とを備え、２つのシリン
ダ内部室における一方の内部室から他方の内部室側に、
前記ピストンとシリンダ内壁との摺動部の隙間を通過し
て漏洩した流体を前記第１及び第２の液通路を通じて前
記シリンダの外部へ排出することにより、ピストンのシ
ール不良を検出可能としている。

【０００６】このように、前記ピストンとシリンダ内壁
との摺動部の隙間を通過して漏洩した流体を前記第１及
び第２の液通路を通じて前記シリンダの外部へ排出する
ことにより、ピストンのシール不良を検出可能とするこ
とで、シリンダ外部にて漏洩流体の確認ができ、シリン
ダ内部の異常を察知できる。流体の漏洩が検知された場
合には、吐出量は想定値（即ち、ピストンの移動量等に
よって算出される量）と相違することが判明することと
なるため体積基準器の適切な交換時期を知ることができ
る。逆にいえば、漏洩流体が確認されない体積基準器は
精度高く流体を送り出すことができ、ひいては高精度な
積算体積器の提供に寄与する。

【０００７】さらに、前記摺動部に漏洩流体の導出口を
備えるとともに、ピストンに形成される液通路を設け、
該液通路として形成される管路によって２つのシリンダ
内部室における一方の内部室から他方の内部室側に前記
摺動部の隙間を通過して漏れ出した漏洩流体を、シリン
ダ外部に導出してもよい。このように、シリンダ内壁と
の摺動部に導出口を有する液通路を形成することで、摺
動部を通過して漏洩する流体を導出口にて導出すること
ができ、さらに液通路が外部に接続されていることで漏
洩流体をシリンダ外部に誘導できるとともに漏洩があっ
たか否かをシリンダ外部にて確認できることとなる（従
って、シリンダ外部にて漏洩流体が確認された場合には
正確な吐出が行われなかったということが判明する）。

【０００８】ピストンロッドに、液通路の排出口を形成
し、該排出口に漏洩流体が排出されたことを検知する排
出流体検知手段を設けるようにしてもよい。このよう
に、液通路に形成される排出口に排出流体検知手段を備
えることで流体が排出されたことを容易に検知でき、吐
出の異常を知ることができる。さらに、排出流体検知手
段は漏洩流体の排出量を測定する排出量測定手段を備え
るようにすることができ、このようにすると、排出され
た流体量が測定できることとなり、その排出量を吐出量
の異常の指標とすることができる。例えば、排出量が一
定量以上を示した場合には、吐出量が異常であると判断
するようにしてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例を参照しつつ説明する。図１には本発明の
一例である体積基準器５について示している。体積基準
器には円筒状に形成されるシリンダ１８と、そのシリン
ダ１８の内部に摺動可能に嵌合するピストン１６が備え
られている。ピストン１６にはピストンロッド２０が固
定又は一体的に形成され、ピストンロッド２０の移動を
受けて、ピストン１６はシリンダ１８内部において摺動
する。さらに、中空状に形成されるシリンダ１８の内部
室は、ピストン１６によって２つの内部室（第１のシリ
ンダ内部室３０及び第２のシリンダ内部室３２）に分断
され、各内部室にはそれぞれ流体通過孔３４、３６が形
成されて領域内の流体を導出入可能としている。ピスト
ン１６の移動によって内部体積を減少させる側のシリン
ダ内部室においては流体通過孔から内部流体が流出され
るとともに、内部体積を増大させる側の内部室には流体
通過孔を通じて外部流体が流入する（所謂、復動シリン
ダとして構成される）。このように形成された２つのシ
リンダ内部室において、一方の内部室から他方の内部室
側に（例えば内部室３０から内部室３２に）、ピストン
１６とシリンダ１８との摺動部の隙間を通過して流体が
漏れ出したことを検知する漏洩流体検知手段として漏洩
流体を外部に排出する液通路が備えられることとなる。
以下、その漏洩流体検知手段について説明する。

【００１０】図２にはピストン１６とシリンダ１８との
摺動部を拡大した図について示している。円柱状に形成
されるピストン１６には、その周方向に形成される誘導
溝１７が備えられ、その誘導溝１７の両側にはピストン
１６とシリンダ１８との摺動部を密封するシール部材と
しての摺動リングとＯリングがそれぞれ溝に嵌り込んだ
状態に備えられ密封部材として機能している。さらに、
第１のシリンダ内部室３０側に位置し、第１のシリンダ
内部室３０（図１）における流体の圧力を受けてその内
部室からの流体の漏洩を防止する第１のシール部材とし
てのＯリング１２ａと、第２のシリンダ内部室３２側に
位置し、第２のシリンダ内部室３２における流体の圧力
を受けてその内部室からの流体の漏洩を防止する第２の
シリンダ内部室３２側に位置する第２のシール部材とし
てのＯリング１２ｂが備えられている。各Ｏリング１２
ａ，１２ｂの横に備えられる摺動リング１４ａ，１４ｂ
は、シリンダ内部室からのＯリングへ生じる圧力を軽減
させる機能を有している。これらシール部材によってそ
れぞれのシリンダ内部室から摺動部及び他の内部室への
流体の漏れが防止され、体積基準器からの定量流体の吐
出を可能にしている。

【００１１】このようなシール部材が正常に機能してい
る場合、即ちシール不良が生じていない場合には、吐出
量は、吐出側のシリンダ内部室における内部容積の減少
量としてピストンの移動量から算出できるが、シール部
材の磨耗等の原因によりシール不良が生じている場合に
は算出される量と、実際の吐出量との誤差が生じ、正確
な吐出量の把握が困難となる。従って、シール不良によ
って摺動部から漏洩が生じている場合にその漏洩を外部
にて確認できるように、漏洩流体を外部に排出する流体
導出路を以下のように形成することとなる。

【００１２】図２に示されるようにピストン１６外壁に
おける両側（第１のシリンダ内部室３０側及び第２のシ
リンダ内部室３２側）のシール部材に挟まれた位置に第
１の液通路１０の端部開口が位置し、その開口が誘導溝
１７に溜められる漏洩流体の更なる導出口となってい
る。また、ピストン１６の外壁における二つのシール部
材（Ｏリング１２ａ、１２ｂ）の間には、漏洩流体をピ
ストン１６の周方向に誘導する誘導溝１７が形成され、
その誘導溝１７は溝断面がシリンダ内壁方向に近接する
につれて拡がるテーパ状に側部が形成され、誘導溝１７
の底部には第１の液通路１０の開口が位置する。このよ
うにテーパ状に形成される断面を有するように形成され
ることで漏洩流体が誘導溝１７内に入りやすくなる。こ
のような誘導溝１７及び開口を備えて漏洩流体の導出部
が形成される。なお、誘導溝断面形状はこれに限定され
ず、四角形状、Ｕ字形状等種々の形状をとることもで
き、第１の液通路１０はこれら誘導溝の少なくとも一部
に連通するように形成されていればよい。さらに、図１
に示されるように、第１の液通路１０はピストン１６の
半径方向に管路が形成され、その第１の液通路１０に連
通しピストンロッド１６の軸方向に直角に方向を変化さ
せて外部に排出口を有する第２の液通路４０（図１）が
備えられることで、漏洩流体の外部への排出が可能にな
る。このように第１の液通路１０及び第２の液通路４０
を有して漏洩流体導出路が形成される。なお、その漏洩
流体導出路の管路の方向はこのような方向に限定される
というわけではなく、摺動部に導出口を有し、かつシリ
ンダ外部に排出口を備えていればよい。例えば直角に方
向を変化させずコーナー（例えば、第１の液通路１０と
第２の液通路４０の連通部のコーナー）において曲線的
に方向転換するようにしてもよい。

【００１３】上記したように、漏洩流体を周方向に誘導
する誘導溝１７が形成されることで、漏洩した流体が誘
導溝１７内において容易に移動できて導出口に入りやす
くなるが、仮にこのような誘導溝１７が形成されておら
ず、両側のシール部材（Ｏリング１２ａ，１２ｂ）の間
においてピストン外壁及びシリンダ内壁が近接（又は接
触）している場合において、内部体積を減少する側のシ
ール部材に過大な圧力が生じ、そのシール部材とシリン
ダ又はピストンとの接触部から流体が漏洩した時には、
シール部材間におけるピストンの周方向への漏洩流体の
移動が困難となり漏洩流体が導出口となる第１の液通路
１０の開口に漏洩流体が入り難くなる。また、漏洩流体
量が大きすぎる等の場合、漏洩流体によって他方のシー
ル部材（内部容積を増大させるシリンダ内部室側のシー
ル部材）に更に過大な圧力が生じる場合には、他方の内
部室に更に漏洩してしまう可能性がある。上記構成をと
ると、漏洩流体が内部体積を増大させる側のシリンダ内
部室に更に漏洩するといったことが極めて少なくなり、
漏洩流体は低圧状態にある誘導溝１７及び流体導出路
（第１、第２の液通路１０，４０）を移動して容易に外
部に排出されることとなる

【００１４】図３には、ピストン１６の移動とそれに伴
う内部流体の漏洩について説明している。図３（ａ）に
示されるように、ピストン１６が第２のシリンダ内部室
３２（図１参照）側（矢印１５ａ方向）に移動した場合
には第２のシリンダ内部室３２内部の圧力が高まり、流
体出入口３６（図１）より流体が吐出される。この時、
摺動部（例えばＯリング１２ｂとシリンダ内壁との接触
部）の密着が不十分である場合（即ちシール不良が生じ
ている場合）や、第２のシリンダ内部室３２の内部圧力
が極めて大きい場合には、矢印１３ａにて簡易的に示さ
れるように内部流体が漏洩し、誘導溝１７部分に流体が
溜まることとなる。なお、この漏洩流体は誘導溝１７に
通じる第１の液通路１０によって誘導されて（矢印１３
ｂ方向に移動し）、シリンダ外部に排出されることとな
る。

【００１５】図３（ｂ）に示されるように、ピストン１
６が第１のシリンダ内部室３０（図１）側（矢印１５ｂ
方向）に移動した場合も同様であり、摺動部（例えばＯ
リング１２ａとシリンダ内壁との接触部）の密着が不十
分（シール不良）である場合等においては、矢印１３ｃ
において簡易的に示されるように第１のシリンダ内部室
３０から内部流体が漏洩し、上述したように漏洩流体が
第１の液通路１０によって外部に導出されることとな
る。このように、シリンダ内壁との摺動部に導出口とな
る開口を有する第１の液通路１０を形成することで、摺
動部を通過して漏洩する流体を導出口に導出することが
でき、さらに液通路が外部に連通されていることで漏洩
流体をシリンダ外部に誘導できるとともに漏洩があった
か否かをシリンダ外部にて確認できることとなる（即
ち、シリンダ外部にて漏洩流体が確認された場合には正
確な吐出が行われなかったということが判明する）。

【００１６】なお、ピストンロッド２０に形成される流
体導出路の排出口において、漏洩流体が排出されたこと
を検知する排出流体検知手段を設けるようにしてもよ
い。排出流体検知手段としては、排出口を目視にて確認
するようにしてもよく、漏洩流体の排出量を測定するメ
スシリンダー等の排出量測定手段を備えるようにしても
よい。漏洩流体の排出を目視にて確認することで、装置
構成を簡単にでき、検査も容易に行えることとなる。ま
たメスシリンダー等の排出量測定手段を備えることで、
排出された流体量が測定できることとなり、その排出量
を吐出量の異常の指標とすることができる。例えば、排
出量測定手段によって測定された排出量が一定量以上の
値を示した場合には、シリンダからの吐出量が異常であ
ると判断するようにしてもよく、極めて微量であっても
排出が検知された場合には吐出量が異常であると判断し
てもよい。

【００１７】また、第１、第２の液通路、又は排出口等
の漏洩流体の通過する部分、或いは排出された流体を溜
める部分）において、流体通過検知手段として流体が通
過したことを検知する湿度センサ、流量センサ、流速セ
ンサ等（これらを総称して流体通過検知センサとも言
う）を備えるようにしてもよい。特に、微小な流体通過
を検知するセンサ（例えば、電磁流量計、超音波流速
計、相関流速計、ドップラー流速計等）を設けるとセン
シング精度が高くなる。漏洩流体の通過する部分におい
てこのような電磁流量計等を備えることで、微小な流量
測定が可能となり、漏洩流体が生じたか否かを自動的に
検知可能となる。

【００１８】図４には、本発明の実施の一態様として、
従来において一般的に行われている積算体積計の検査シ
ステムの要部について示し、図５には管路構成例につい
て回路図を示している。この検査システムの概要を説明
すると、体積基準器５から一定量の流体を吐出し、直列
接続（ここで言う直列接続とは、積算体積計２の流出口
に別の積算体積計の流入口を接続することにより、一つ
の管路において全ての積算体積計に流体を通過させる接
続方法を言う）される積算体積計２によって構成される
検査用流体流路系４５にその一定量の流体を送る。流体
の通過によって各積算体積計に備えられる図示しない回
転指標が流量に対応した回転数にて回転するため、その
回転指標を光センサ等の回転検知手段によってセンシン
グすることになる。

【００１９】この回転指標は積算体積計を通過する流体
の流量に対応して回転数が設定される八角錐形の回転体
であり、この回転指標の斜面に光を照射し、その反射光
を受光素子で受け、回転指標の回転に応じて発生する受
光素子の出力変動パルスを計数し、その値を基に流量を
換算することで通過流量を求め、この通過流量を体積基
準器による吐出量と比較して積算体積計の器差検査が行
われる。なお、回転指標は回転体ではなく、液晶ディス
プレイ等に表示され通過流量に応じて回転数が設定され
る回転表示部でもよく、この回転表示部をＣＣＤカメラ
等の光学センサによってセンシングするとともに画像処
理により回転を算出する手法を用いてもよい。なお、こ
のような回転指標を用いた積算体積計を通過する流量の
測定方法は一般的に行われる器差検査に用いられ、公知
であるので詳細は省略する。

【００２０】そして、積算体積計によって吐出された一
定量の流体は検査用流体流路系４５を通過し、その通過
を受けて回転するそれぞれの回転指標を回転検知手段と
してのセンサ４１で個々に検知し、さらに、積算体積計
ごと個々に通過流量を算出し、送出流量と相違がないか
比較することとなる。このとき、積算体積計が基準範囲
外の値（例えば考慮すべき誤差範囲を大幅に逸脱するよ
うな場合）を示していれば当該積算体積計は異常値を示
す不良品として除去することとなる。

【００２１】本発明のような特徴を有する体積基準器５
を、上記したような一般的に行われている積算体積計検
査システムに組み込むことで、内部漏洩が生じている体
積基準器を使用するようなことがなくなり、精度の高い
体積基準器のみを使用することができることとなる。従
って、積算体積計に正確な量の流体を送ることができ、
検査の精度が極めて高くなることとなる。また、体積基
準器としての品質を維持しているか否かを容易に判定す
ることができるとともに適切な交換時期を知ることがで
き、ひいては高品質な積算体積計の提供に寄与すること
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の体積基準器の一例を示す断面図。

【図２】図１の要部を拡大して示す断面図。

【図３】漏洩流体の流れを説明する説明図。

【図４】本発明の体積基準器の一使用例を示す説明図。

【図５】管路及び装置構成を簡易的に説明する説明図。

【符号の説明】

２ 積算体積計 ５ 体積基準器 １０ 第１の液通路 １２ Ｏリング （シール部材） １４ 摺動リング １６ ピストン １８ シリンダ ２０ ピストンロッド ３０ 第１のシリンダ内部室 ３２ 第２のシリンダ内部室 ３４ 流体出入口 ３６ 流体出入口 ４０ 第２の液通路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空形状とされ、その中空部に流体が吸
   入されるシリンダと、 そのシリンダ内において摺動可能に備えられるピストン
   と、 該ピストンに接続されて前記ピストンを移動させるピス
   トンロッドと、 前記シリンダの内部において形成されて、前記ピストン
   によって分断されるとともにそのピストンの移動によっ
   て内部容積をそれぞれ変化させる２つのシリンダ内部室
   とを備え、前記ピストンの移動によって前記シリンダ内
   部室に備えられる流体を一定量吐出する体積基準器であ
   って、 前記ピストンの外周面に開口し、その外周面から前記ピ
   ストンの中心側に向う第１の液通路と、 第１の液通路に連通するとともに、前記ピストンロッド
   の長手方向に沿って延び、前記シリンダの外部に導かれ
   る第２の液通路とを備え、 ２つのシリンダ内部室における一方の内部室から他方の
   内部室側に、前記ピストンとシリンダ内壁との摺動部の
   隙間を通過して漏洩した流体を前記第１及び第２の液通
   路を通じて前記シリンダの外部へ排出することにより、
   ピストンのシール不良を検出可能としたことを特徴とす
   る体積基準器。
2. 【請求項２】 前記シリンダは円筒状に形成されて前記
   ピストンと摺動可能に嵌合し、 前記ピストンには、前記シリンダの内壁とを密封すると
   ともに前記２つのシリンダ内部室からの流体の漏洩をそ
   れぞれ防止する少なくとも２つのシール部材が前記ピス
   トンの外周に沿って環状に備えられ、 さらに、前記第１の液通路の端部に連通する前記漏洩流
   体の導出部が、前記ピストン外壁において前記２つのシ
   ール部材の間に形成され、前記２つのシリンダ内部室に
   おいて、少なくともいずれかの内部室側から前記ピスト
   ンの外周面の液密なシール部材を漏洩する液を、前記導
   出部を介して前記シリンダの外部へ排出することによ
   り、ピストンのシール不良を検出可能としたことを特徴
   とする請求項１に記載の体積基準器。
3. 【請求項３】 前記ピストンの外壁における前記二つの
   シール部材の間には、前記漏洩流体を誘導する誘導溝が
   前記ピストンの周方向に形成されて前記導出部の一部を
   なし、該誘導溝に前記第１の液通路が連通されているこ
   とを特徴とする請求項２に記載の体積基準器。
4. 【請求項４】 前記誘導溝は、シリンダ外壁方向に向っ
   て拡がるテーパ状に側部が形成され、前記テーパの狭ま
   る側に備えられる前記誘導溝の底部において前記第１の
   液通路が連通していることをを特徴とする請求項３に記
   載の体積基準器。
5. 【請求項５】 前記ピストンロッドの前記シリンダ外部
   には、前記第２の液通路の排出口が形成され、該排出口
   には前記漏洩流体が排出されたことを検知する排出流体
   検知手段が備えられていることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載の体積基準器。
6. 【請求項６】 前記排出流体検知手段は前記漏洩流体の
   排出量を測定する排出量測定手段を備えることを特徴と
   する請求項５に記載の体積基準器。