JP2003035582A - 容積式流量計の器差補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子はサイクロイド歯型等閉じ込みが生じ
ない歯型を用い、スコーリング傷を生じない耐久性に優
れ、回転抵抗も小さく、計量機能の優秀な容積式流量計
を提供することにある。 【解決手段】 容積式流量計の計量機能をなす回転素子
の回転毎に磁気検知器により発信する電気信号の周期を
測定して算出させる流量換算値を、温度の関数である被
計測流体の温度対器差の相関関係が与える補正値により
修正した流量を出力・表示させるため、流量計及び又は
流路等に設けた温度検知機器の導線を電子式演算装置に
接続し、温度変化を示す電気信号を、温度の変化に対応
して変化する被計測流体の体積膨張・収縮の変化と粘度
の変化に対応する補正値を合わせた補正値を出力させる
ＲＯＭを内装した電子式制御装置に入力させ、前記流体
の体積膨張・収縮の変化と粘度の変化に対応する器差の
補正値を合わせた補正値で算出される器差補正値により
修正されること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管内を流れる流体
を高精度で計量する容積式流量計の特性誤差を補正する
装置と方法に係り、被計測流体の温度条件に対応する体
積膨張係数に基づく温度対膨張係数の相関関係に基づく
補正装置と、計量室内部の隙間から洩れる内部漏れ量が
温度条件により変化する内部漏れ係数と温度の相関関係
に基づく補正係数に基づく補正装置を連接する二段の方
法により器差を補正する従来の方法及び装置に対して、
温度条件に対応して変化する被計測流体の体積膨張係数
と流体の粘度変化による器差の変化係数を合わせた補正
係数を入力したＲＯＭを内装する電子式補正装置によ
り、被計測流体の誤差要因を修正し、正しい流量を表示
すること、及び磁器検知装置より発信される電気信号に
より算出される流量を計器固有の微小流量域及び大流量
域の器差を除いて修正する補正値を入力するＲＯＭを内
装した複数の補正機能を単一の補正機能で兼用した中央
制御装置を装備することにより補正する電子機器補正方
法であり、電子式補正装置の機構を合理化する特徴があ
る。

【０００２】容積式流量計の誤差要因は、温度条件によ
り変化する流体の体積膨張係数と、温度により変化する
粘性係数による計量室内部漏れがあり、この両現象を補
正するため温度対膨張係数の相関関係に基づく補正機能
を有する電子式補正方法、及び温度対内部漏れ補正係数
の相関関係に基づく補正機能を有する電子式補正方法を
必要としていたが，被計測流体の膨張係数と流体の温度
変化に対応する粘度変化に一定の関係が有り，粘度の高
い流体の温度変化に対応する器差変化は小さく、粘度の
低い流体の温度変化に対応する器差変化が大きい値を示
す現象を発見した。このことは、化学的に類似する流体
の場合は，器差補正係数が同じ値を示し、同一器差補正
係数を入力したＲＯＭを装備する電子式補正方法が複数
の流体を高い精度で計量する機能を示す。

【０００３】本発明は、複数の器差補正機能を簡略化し
た電子式補正方法により化学的に類似する流体を高い精
度で計測表示する特徴がある。

【０００４】被計測流体に対する計量室内部洩れ補正係
数は流量計本体の構成に基づくそれぞれ固有の係数であ
り、該係数と被計測流体の膨張係数との差は略一定の関
係値を示す。即ち、容積式流量計の器差補正方法は、温
度条件に対応して変化する被計測流体の体積膨張・収縮
の補正、及び計量室内部洩れの温度条件に対応して変化
する器差の補正機能を用いるのであり、両要因の補正は
流量計の構成に基づく一定の関係にある前記係数の差の
数値を入力したＲＯＭを内蔵する電子式補正方法を使用
することにより、これら各液種の流体の精確な計測をす
ることを特徴とする。

【０００５】

【従来の技術】容積式流量計の器差補正計算方法は、温
度変化に対する流体の膨張・収縮現象を補正する温度
対、膨張係数を用いて誤差を修正する方法が規定されて
いる。この方法で修正した流体の流量は、温度の高い環
境では、実際の流量よりも少ない流量が標示され、温度
の低い環境では、実際の流量よりも多い流量が標示され
る欠陥が証明された。即ちＪＩＳ規格の補正計算方法は
正しい流量が標示されない欠陥がある。更に、液体の種
類毎に温度条件に対する誤差要因が異なるため、液体の
種類に合わせた仕様の補正装置を用いる必要があり、電
子式器差補正装置の種類の数を増やすため流量計の価格
が高額になる問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】容積式流量計は、計量
室内に回転自在に収装された回転子の被計測流体の流れ
による回転と流量の関係による高い精度の積算及び瞬時
流量を表示する。この計量機能を有する回転子相互、及
び、計量室内面との間に微小の間隙を設けて収装するこ
とにより流体の流れの圧力によりこれらの隙間から流体
が出口側に漏れる。更に温度条件による体積膨張・収縮
この漏れる量が器差として示される。流体の温度条件に
よる隙間からの漏れ量が変化する要因を補正する必要が
ある。

【０００７】発明は、被計測流体の温度条件に対する体
積膨張係数と、計量室内部から漏れる器差を補正する係
数が互いに反する関係があるため、性質の類似する液体
の温度条件に対する補正係数は、同じ値を示すことを発
見した。粘度の高い液体の温度変化に対する粘度変化の
割合は低く、粘度の低い液体の温度変化に対する粘度変
化の割合が大きい。即ち、実機試験のデータが示す温度
条件に対する器差補正係数は、液体の粘度と反する関係
を示した。ハンドブック記載の膨張係数と粘度は、互い
に反する関係にある事を示している。器差補正係数の大
きいオイルの粘度変化割合は粘度の低い流体の粘度変化
係数よりも大であることを示す。

【０００８】第１表は、石油系流体と清水の粘度，膨張
係数，器差補正係数及び訂正補正係数を示す。訂正補正
係数は膨張係数と実機テストデータで示した温度対器差
の相関関係による器差補正係数との差である。

【０００９】

【表１】

【００１０】液体の計量室内隙間から漏れる内部漏れ係
数は、粘度の低い液体は温度条件に対して大きい値を示
し、粘度の高い液体は内部もれ係数が低い関係にあるか
ら、容積式流量計の器差補正要因は、温度変化VS．計量
室内部漏れの各係数が相反する関係にある。

【００１１】流体の化学成分により膨張係数が異なる値
を示すが、類似成分のグループでは訂正補正係数は類似
の係数を示すから、グループにより類別した訂正補正値
を入力したＲＯＭを装備した電子式補正装置を装備する
ことにより複数の液種を同一の流量計で超高精度表示が
可能である。

【００１２】ＪＩＳ規格の容積式流量計の器差補正計算
方法では、温度条件対流体の体積膨張・収縮に基づき補
正する方法であり、計量室内部漏れの要因が欠けている
ために温度対内部漏れ補正機能を有する電子式補正方法
を接続するが，両誤差要因は温度条件に対する補正値は
それぞれ一定の補正値であるから、膨張係数と内部漏れ
係数の差は、類似する化学成分の流体では類似している
理由により、複数の流体の計量に対応できる。第１表に
より、ガソリン、灯油、軽油、及びA重油は、同様の訂
正すべき補正係数を示すことが判明した。

【００１３】容積式流量計の電子式補正機能は流量計の
口径別機能の異なるマイコンを揃える必要がある。然し
前記の液種別の体積膨張・収縮と内部漏れ補正は、ガソ
リン、灯油、軽油、及び、A重油の油の場合は係数が殆
ど共通類似した数値を示すため、灯油の係数を基準とす
る口径別のマイコンを供給する方式により全ての機種を
電子式化することが可能となる合理性がある。灯油基準
の器差補正係数（Ｅ）は、 Ｅ＝＋０．０６％／℃ を示し、ガソリン、軽油は、同じ数値で補正される。Ａ
重油の場合は,＋０．００５５％／℃であり、算定され
た流量は使用温度範囲で誤差範囲内の正しい流量を表示
する。

【００１４】器差補正マイコンを流量計の液種別、口径
別の機種を揃えると流量計の価格が高くなるが、この方
法は、第１表では、ガソリンは、灯油基準の補正係数値
に対して偏位値が高いが現行の補正方式の実流量に対す
る器差よりも格段に縮小された数値を示すから実用性が
高い。

【００１５】容積式流量計は粘度指数の低い被計測流体
の計測機能が優れているが、温度条件による膨張係数と
粘度の変化が大きく計測誤差は免れず、僅かな温度変化
でも器差変化を伴い誤差が生ずる。温度管理を精密に行
う行う事により高い精度が得られるが、恒温設備費が掛
かるため、温度変化に伴う器差を補正する機能により正
確な流量を表示する。

【００１６】電気絶縁性流体の計量機能として優れた性
能を有する容積式流量計は、機械式構造であり、運転時
間の経過とともに計量機能をなす回転子の磨耗変形によ
り性能が低下するため、耐久性に優れた構成が肝要であ
るが、これと共に回転子の計量室内の位置を正確に保持
されることにより計量精度を保つことが可能であり、容
積式流量計の性能をより以上に高めることができる。

【００１７】すなわち容積式流量計の内部漏れが運転時
間の経過により変化することなく、一定値が維持される
ならば器差特性は一定であるから、これを流体の温度と
相関関係にある流体の体積膨張、粘度、及び計器固有の
器差特性の補正をもって誤差を零に近づけることが可能
となる。しかし計器本体の器差特性の温度変化に伴い変
化する値の補正がなされなければ、流量を正しく補正換
算することは出来ず、また微小隙間を保って収装される
回転子の計量室内の回転位置の偏りを生ずることなく正
しい中心位置で回転することが必要であり、機械的構造
の耐久性による再現性と相俟って、電子式補正方法の精
密測定効果が保証される。

【００１８】従来の精密測定の大型容積式流量計は、温
度対流体の体積膨張・収縮の補正と磁気センサーの発信
するパルスにより流量を演算表示する電子式中央制御装
置を装備し、流体の温度対粘度変化に伴う計量室内部漏
れの補正機能が無いため正確な流量を表示しない。この
補正機能を電子式演算機能により修正表示する付属電子
式制御装置によって表示器に流量を表示することによ
り、低廉な費用で、性能を改善する事が可能である。

【００１９】本発明の課題は、流量計の計量素子の回転
運動によって表示される指示流量と実測値との間に、被
計測流体の温度変化に伴う粘度の変化、体積膨張、計器
本体の器差特性により生ずる誤差を除去して修正し、正
確なる流量指示を与えることを目的とする容積式流量計
の器差補正方法を得ることにある。

【００２０】正確な流量指示を与えるには、被計測流体
の温度の変化による体積膨張と温度と粘度の相関関係に
よる器差に及ぼす影響を除くと共に、計器本体の回転体
の楕円歯車等の回転体相互の係合部、及びケーシングと
の隙間より漏れる量の温度により異なる計器特有の補正
が必要であり、プロセスの温度変化に伴う被計測流体の
表示誤差補正と共に計器特有の構成要素の温度による膨
張・収縮のために起こる器差値の補正により精密な流量
が求められる。

【００２１】プラントにおけるプロセスの被計測流体の
流れの状態の諸条件は温度と相関関係にあり、これらの
変化要因を直接測定することは困難であるが、これらの
変化をリアルタイムに把握して換算流量を求めるには、
変化する温度を瞬時に精密測定することが可能であるか
ら、温度の精密測定により分解能の高い補正値を求める
ことが出来、より正確な流量指示が得られる。このよう
に分解能の高い電子式補正装置は極めて精密な補正値を
与えるのであるから、計量機能が安定した流量計本体と
の組み合わせが肝要でありこれによって誤差の測定が達
成される。

【００２２】前記の液種別の体積膨張・収縮と内部漏れ
補正は、ガソリン、灯油、軽油、及び、A重油の油の場
合は係数が殆ど共通類似した数値を示すため、灯油の係
数を基準とする口径別のマイコンを供給する方式により
全ての機種を電子式化することが可能となる合理性があ
る。

【００２３】他の液種も同様に化学的に類似する組成の
グループは補正係数が同じ又は類似する傾向があり、同
一流量計で複数の液種を高い精度で計量表示が可能であ
る。

【００２４】本発明の容積式流量計の器差補正方法を適
用する場合の訂正器差補正係数を第２表に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】器差補正マイコンの機能は、被計測流体の
体積膨張・収縮の補正、温度条件に対応する計量室内部
漏れ補正、及び計器固有の誤差を除くことにより、液体
の全ての誤差要因を補正することにより広い温度条件に
対して１００パーセント正確な流量を表示する。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は容積式流
量計の誤差要因となる流体の体積変化と粘度変化、計器
特有の特性変化の誤差補正値をリアルタイムに得るた
め、測定精度の高い温度センサーにより粘度測定より分
解能の高い手段による補正値をもって規準値に換算して
補正を行うにあり、特にプロセス中の微小温度変化に伴
う流体の粘度及び、比重の変化、及び計器本体の温度変
化に伴う固有の器差変化の各データを入力したＲＯＭを
装備した電子式補正装置をもって正確な流量を表示する
器差補正装置及び双回転子型容積式流量計の回転体を抵
抗なく支承する構成となし、安定した計量機能を発揮す
る構造の計器本体を、前記電子式補正装置と装備するこ
とにより、超高精度の計量機能を得るにある。

【００２８】回転体の回転毎に発信する流量を示すパル
スの周期を測定し、予めＲＯＭに記憶されている周期
と、補正流量とのデータから周期に対する流量を示すパ
ルス１パルスを読み出して換算する電子式中央制御装置
を使用する。回転子の１回転毎に流量を示すパルス信号
を出力する回転検知センサーと流体の温度を測定する温
度センサーと、電子式中央制御装置を設ける。前記流量
パルス信号の周期を測定し、予めＲＯＭに記憶されてい
る各温度毎の比重と、示す温度補正データよりリアルタ
イムに温度補正係数を読み出し、前記のパルス毎の流量
を修正する。

【００２９】更に前記修正した流量を予めＲＯＭに記憶
されている各温度毎の粘度を示す補正係数データより温
度に対する粘度ー器差の相関関係より得られる補正係数
より修正値を求め、前記修正した流量にこれら修正値を
加えて修正する。

【００３０】

【発明の実施の形態】第６図に示す例により説明する。
１は容積式流量計を示す。５は計量室内又は連接する管
内に設けられる温度センサーである。温度センサーの信
号は「Ａ／Ｄ」変換器１０１を経て制御装置１００に配
線で接続される。制御装置１００内の演算装置より発信
される信号は、表示器１０３を作動させる。

【００３１】流量計の回転体の回転を伝える回転検知セ
ンサー７から発信される信号は「Ａ／Ｄ」変換器１０２
を経て入力インターフェイス「Ｉ／Ｏ」１０９に入力さ
れ、電子式制御装置「ＣＰＵ ＩＩ」１１５の端子に入
力される。このパルス入力とその前のパルス入力の間の
時間、即ちパルス間隔により１パルス当りの流量を「Ｒ
ＯＭ ＩＩ」１１４に予め記憶させた回転体の回転速度
対積算流量、及び微小流量域、大流量域の固有器差の除
去修正する回転速度対計器固有誤差の相関関係に基づく
補正データより読み取る。

【００３２】又「Ａ／Ｄ」変換器１０１でデジタル値に
変換して得られた温度を読み取り、回転速度対計器固有
誤差の相関関係に基づく補正データで修正される積算流
量を、流体の体積膨張・収縮の相関関係に基づく補正デ
ータ、及び温度対計量室内部漏れ補正データを合わせた
訂正補正係数により補正する機能により、電子式制御装
置「ＣＰＵ Ｉ」１１２はこの信号の入力により、パル
スの入力があったことを入出力インターフェイス「Ｉ／
Ｏ」１０８と１０９をチェックすることにより確認し、
積算に移る。このパルス入力とその前のパルス入力の間
の時間、即ちパルス間隔により１パルス当りの流量を
「ＲＯＭ Ｉ」１１１に予め記憶させた器差の補正デー
タより読み取り、又「Ａ／Ｄ」変換器１０１でデジタル
値に変換して得られた温度を読み取り、「ＲＯＭ Ｉ」
１１１により温度対体積膨張・収縮の相関関係に基づく
補正データ、及び温度対計量室内部漏れ補正データを合
わせた訂正補正係数により補正し、基準温度に於ける流
量に換算した電気信号は、入出力インターフェイス「Ｉ
／Ｏ」１０９に入力させると同時に電子式制御装置「Ｃ
ＰＵ ＩＩ」１１５に入力され回転体の回転速度対積算
流量、及び微小流量域、大流量域の固有器差の除去修正
する回転速度対計器固有誤差の相関関係に基づく補正デ
ータより修正された高い精度の流量を示す信号は導線９
を経て換算流量或は瞬時流量を表示し、又はカウンター
１０５を作動させる。

【００３３】保証精度０．０５パーセントの精度は、表
示される流量の２０００分の１以内の誤差を意味し、機
械式構造の容積式流量計の計量機能をなす回転子、ベア
リング、スラストリング等回転部の磨耗変形のない構造
であることが肝要である。例えば非円形歯車式流量計の
回転体の歯型を、閉じ込み現象がなく、噛合い歯面の変
形を生じない形状とすれば、電子式制御装置の装備によ
る精密な流量補正効果を発揮させることが出来る。

【００３４】また流量計本体は機械式構造であるため、
使用条件が苛酷でないことが望ましく、計測流量範囲に
於ける回転体の回転速度が低く微小流量に於ける回転速
度が低い計器であることが重要である。即ち吐出率（回
転容積に対する1回転当たりの吐出量の比)の大きい軽量
回転体がこの要件を満足する。低速回転域で器差が増加
する特性があるから計器特有の特性誤差を補正する手段
は効果的である。

【００３５】次に前記電子式補正機構を用いて基準温度
に於ける正確な流量に換算し、器差を補正して表示す
る。しかし計器本体の計量機能をなす回転子、軸受の機
械的磨耗による変形が小じないことが肝要である。これ
ら回転要素の変形は、流量計本体の隙間の値を変化させ
るため、器差曲線が変化し、器差補正換算値を修正せね
ばならない。故に回転子は、サイクロイド歯型等の閉じ
込みが生じない歯型を用いる。このような歯車はスコー
リング傷を生じないから耐久性が優れている。更に回転
抵抗も小さく。計量機能が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】容積式流量計の器差補正装置の説明図。

【符号の説明】

１ 流量計 ５ 温度センサー ７ 磁気センサー ８、９ 導線 １０１、１０２ Ａ／Ｄ変換器 １０７ 表示器 １０８、１０９ 入出インターフエイス １１０、１１３ ＲＡＭ １１１、１１４ ＲＯＭ １１２、１１５ 電子式制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容積式流量計の計量機能をなす回転体素
   子の回転毎に磁気検知器により発信する電気信号の周期
   を測定して算出させる流量換算値を、温度の関数である
   被計測流体の温度対器差の相関関係が与える補正値によ
   り修正した流量を出力・表示させるため、流量計及び又
   は流路等に設けた温度検知機器の導線を電子式演算装置
   に接続し、温度変化を示す電気信号を、温度の変化に対
   応して変化する被計測流体の体積膨張・収縮の変化と粘
   度の変化に対応する補正値を合わせた補正値を出力させ
   るＲＯＭを内装した電子式制御装置に入力させ、前記流
   体の体積膨張・収縮の変化と粘度の変化に対応する器差
   の補正値を合わせた補正値で算出される器差補正値によ
   り修正される方法。
2. 【請求項２】 第１項に記載の容積式流量計器差補正方
   法及び装置において、計量室を構成する材質の温度変化
   に対応して変化する膨張・収縮に伴う回転体による計量
   容積の誤差の相関関係の函数による補正するデータを入
   力したＲＯＭを内装した電子式制御装置により補正値を
   演算出力する手段を用いた容積式流量計の器差補正方
   法。
3. 【請求項３】 第１項に記載の容積式流量計器差補正方
   法において、流量計に装置する電子式中央制御装置と流
   量計の特性に基づく微小流量域及び又は、大流量域の計
   器固有の計測誤差を除き補正する手段を用いた付属電子
   式制御装置を接合した容積式流量計の器差補正方法。
4. 【請求項４】 第１項、第２項及び第３項に記載の容積
   式流量計器差補正方法及び装置に於いて、流量計の特性
   に基づく微小流量域及び又は、大流量域の計器固有の誤
   差を除く補正と磁器検知装置により発信する電気信号の
   周期を測定して算出させる流量換算値を合わせた補正値
   を出力させるＲＯＭを内装した電子式制御装置に入力さ
   せ、前記流体の器差を補正する方法。
5. 【請求項５】 第１項、第２項、第３項及び第４項に記
   載の容積式流量計器差補正方法に於いて、流量計に装置
   する電子式中央制御装置と流量計を構成する材質の熱膨
   張・収縮に伴う計器固有の計測誤差を除き補正する手段
   を用いた付属電子式制御装置を接合した容積式流量計の
   器差補正方法。