JP3348116B2 - スモールボリュームプルーバ - Google Patents

スモールボリュームプルーバ

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JP3348116B2 JP15746793A JP15746793A JP3348116B2 JP 3348116 B2 JP3348116 B2 JP 3348116B2 JP 15746793 A JP15746793 A JP 15746793A JP 15746793 A JP15746793 A JP 15746793A JP 3348116 B2 JP3348116 B2 JP 3348116B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、周期的に不規則な流量パルスを
発信する被試験流量計を試験するスモールボリュームプ
ルーバに関し、より詳細には、理論吐出量が各々異なる
形式の被検流量計の各々に対応する基準体積を定めたス
モールボリュームプルーバの構造に関する。
【0002】
【従来技術】流量計を検定するための検定装置は、新規
に製作された場合や、使用中の流量計を信頼できる精度
で使用するために、定期的に、または任意に試験して特
性を求める、いわゆる特性試験を行うものである。大別
すると、この特性試験は、固定試験装置に被試験流量計
を介装して試験を行うキャリブレータと、流量計を流体
システム内に介装して任意に試験を行うプルーバ方式の
流量計試験装置により行われる。プルーバ方式は前記の
如く流量計の特性試験をオンラインで行うことができ、
必要に応じて任意の特性試験を行うことができる。プル
ーバは、断面一定な管体内をピストンとか球体等の移動
体が流体と共に移動し該移動体が所定区間を移動するこ
とにより排出する流体を基準体積とする装置であり、プ
ルーバ方式による流量計の特性試験は、プルーバに規定
された基準体積の流体が流通するときの流量計の読み、
すなわち流量計から発信される流量パルスの数を検知す
ることにより単位体積当たりに発信される流量パルスの
数から流量係数、いわゆるKファクタを算出するもので
ある。また、必要に応じ複数の被測流量の流量係数に基
づいて、連続した流量特性曲線がもとめられる。
【0003】流量係数を高分解能で求める為には基準体
積当たりに受信する流量パルスの数が所定以上であるこ
とが必要で、例えば基準体積の大きい大型の据置き形プ
ルーバの場合は10,000パルス以上の規定が与えら
れる。これに対して基準体積を小さくすると、前記規定
数以上の流量パルスが受信できないが、基準体積を定め
る区間のマーカをピストン等の移動体が通過する間に発
信するクロックパルスの数(時間)と、この間の直前、
直後に流量計から発信する発信パルスの数(時間)との
関係から、いわゆるダブルタイミング法により流量計数
を求めることが定められている。従って、基準体積に対
して流量パルス数が少ない場合でも小形なプルーバ(以
後、スモールボリュームプルーバ:SVPと呼ぶ)が適
応できる。SVPは基本的には被試験流量計と直列に接
続される断面一定な計測シリンダを有し、該計測シリン
ダ内で移動するピストンが、一定距離移動したとき、排
除される流体の体積を基準体積とするもので、該基準体
積と流量計の読みとを比較するものである。基準体積
は、実際にはピストンの移動量から求められる。プルー
ビングにおいては、通常、複数回の試験結果を平均し、
平均値に基づいて流量係数(Kファクタ)が算出され
る。
【0004】しかし、ダブルタイミング法では、一定流
量で試験を行うこと、および、流量パルスが完全に等間
隔に発信されることが条件であり、流量が一定でなかっ
たり、あるいは回転子の回転角と吐出量とが比例関係に
ない容積流量計のように流量パルスの発信間隔が一定で
ないパルスムラがある場合は、その分誤差となる。
【0005】図4は、従来のSVPの一例における試験
動作を説明するための図でSVP41は両端面42b、
42bの近傍に流入口46及び流出口47を有する外筒
42内に同軸な計測シリンダ43が配設され、外筒42
と計測シリンダ43との間の環状路43aは流入口46
に近接した流出口47側で隔板42aにより封止されて
いる。また計測シリンダ43と環状路43aとは流入側
透孔44と流出側透孔45で連通しており、この流入側
透孔44と流出側透孔45との間の計測シリンダ43内
にピストン48が摺動し、ピストンロッド49は第1ア
クチュエータ50内に挿通している。
【0006】ピストンロッド49には、ポジションマー
ク60、スタートマーク61およびボリュームマーク6
2が刻まれ、これらのマークはディテクタ59で検知さ
れる。一方、流入側透孔44は、第2アクチュエータ5
2でのピストン53及びピストンロッド54を介して軸
方向に駆動されるスライド弁55により開閉される。な
お、スライド弁55には軸方向に複数の導通路56が貫
通して計測シリンダ43内を移動できるようになってい
る。上述の図4に示した従来のSVPは、ピストン48
が移動しディテクタ59により検知されるスタートマー
ク61とボリュームマーク62との間の計測シリンダ4
3の体積が基準体積となる。
【0007】最初、被検流量計(図示せず)は流入口4
6に接続されており、スライド弁55は流入側透孔44
を開口し、ピストンロッド49は第1アクチュエータ5
0の第1導圧口51から所走の油圧が加えられて、ピス
トン48は、ピストンロッド49のポジションマーク6
0がディテクタ59で検知される位置に係止している。
この状態での測定流体の流れは、被検流量計、流入口4
6、導回路56および、流入側透孔44、環状路43a
を通って流出口47から流出している。次に計測開始で
は、第2アクチュエータ52の第2導圧孔57へ油圧を
導入することによりスライド弁55は流入側透孔44を
閉止し、同時に第1導圧口51から油圧を解除し第1ア
クチュエータ50によるピストン48の係止を解く。こ
の結果、ピストン48は流体圧により移動し、ディテク
タ59はスタートマーク61からボリュームマーク62
を検知する。この間のピストン48により排除される流
体の体積は予め知られた基準体積であるから、この基準
体積と被検流量計の読みとが比較される。
【0008】しかし、この方式では、被検流量計が非円
形歯形流量計又はルーツ形流量計のように、流量一定の
もとでも回転子の回転角速度が変化する形式の容積流量
計の場合は、一般にスタートマーク61における回転子
の位相がボリュームマーク62に達したときの位相と異
なるため、位相の相違分の流量差が生ずる。また被検流
量計の理論吐出量の異なる場合も同様の誤差が発生す
る。以上のような不規則な流量パルスを発信する被検流
量計の試験誤差を取り除くことができるSVPとして、
スタートマーク61およびボリュームマーク62をなく
して、スタート時とストップ時の時期を、回転子が所定
位相となったのときに発信する流量パルスをゲート信号
として前記計数器を開閉し、この間にピストン48の移
動距離に比例したパルス信号を前記計数器で計数するこ
とが試みられていた。
【0009】しかし、この方式のSVPで、スタートマ
ークとボリュームマークに到る長大な区間で、スタート
の範囲とストップとの範囲を定め、このスタート範囲と
ストップ範囲でピストンの位置を検知する位置パルス発
信器を配設している。ピストン48の移動方向に均一な
高分解能をもった高精度の位置パルスを発信する発信器
は、測定範囲が区分されており、高精度な位置検出が可
能であるとしてもダブルタイミング法に適用されるクロ
ックに対応する分解能をもたせようとすると非常に高価
なものとなる。しかも、法的に認められたダブルタイミ
ング法による計測ではなく、位置パルスは必ずしも基準
体積を表すものとはならない。
【0010】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、理論吐出量の体積を吐出する間に不等速に回転
する回転子を有し、この周期的に不規則な流量パルスを
発信する被検流量計を、常に同一回転子位相に対応する
基準体積に基づいて検定する高性能で安価なSVPを提
供することを目的としてなされたものである。
【0011】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、回転子
の回転毎に理論吐出量の流体を排出し前記回転子の回転
角に対応した周期の不規則な流量パルスを発信する流量
計を被検流量計として試験するスモールボリュームプル
ーバにおいて,断面一定なシリンダと,流体圧による前
記シリンダ内を液密に摺動するピストンと理論吐出量が
各々異なる被検流量計の該理論吐出量の整数倍の理論吐
出量の数だけの基準体積を予め定めた前記ピストンの移
動量を検知するディテクタを有することを特徴としたも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【0012】図1は本発明によるスモールボリュームプ
ルーバの一例を説明するための構成図であり、図中、1
はスモールボリュームプルーバ(SVP),2は外筒、
3は計測シリンダ、4は流入側透孔、5は流出側透孔、
6は流入口、7は流出口、8はピストン、9はピストン
ロッド、10は第1アクチュエータ、11は第1導圧
口、12は第2アクチュエータ、13はピストン、14
はピストンロッド、15はスライド弁、16は導通路、
17,18は第2導圧口、19はディテクタ、20はポ
ジションマーク、21はスタートマーク、22〜27は
ボリュームマークである。
【0013】図1において、SVP1は両端面2b、2
bの近傍に流入口6および流出口7を有する外筒2内に
同軸計測シリンダ3が配接され、外筒2と計測シリンダ
3との間の環状路3aは、流入口46に近接した流出口
7側で隔板2aにより封止されている。また計測シリン
ダ3と環状路3aとは流入側透孔4と流出側透孔5で連
通しており、この流入側透孔4と流出側透孔5との間の
計測シリンダ3内にピストン8が摺動しピストンロッド
9は第1アクチュエータ10に挿通している。ピストン
ロッド9にはポジションマーク20、スタートマーク2
1、及び被検流量計の理論吐出量の整数倍に対応したボ
リュームマーク22〜27および理論吐出量とは無関係
のボリュームマーク28が穿設され、これらのマークは
ディテクタ9で検知される。一方流入側透孔4は第2ア
クチュエータ12のピストン13におよびピストンロッ
ド14を介して軸方向に駆動されるスライド弁15によ
り開閉される。なお、スライド弁15には軸方向に複数
の導通路16が貫通してスライド弁15は、計測シリン
ダ3内を移動できるようになっている。
【0014】上述の図1に示したSVPは、ピストン8
が移動しディテクタ19により検知されるスタートマー
ク21とボリュームマーク22〜28との間の計測シリ
ンダ3の体積が基準体積となる。最初、被検流量計(図
示せず)は、流入口6に接続されておりスライド弁15
は流入側透孔4を開口し、ピストン8はピストンロッド
9ポジションマーク20がディテクタ19で検知される
位置に係止している。この時ピストンロッド9は第1ア
クチュエータ10の第1導圧口11から所走の油圧が加
えられている。この状態での測定流体の流れは被検流量
計、流入口6、導通路16および、環状路3aを通って
流出口7から流出している。
【0015】次に計測開始では、第2導圧孔17へ油圧
を導入することによりスライド弁15が流入側透孔4を
閉止し、同時に第1導圧口に印加された圧力を解除し、
第1アクチュエータ10によるピストン8の係止を解
く。この結果、ピストン8は流体により移動しディテク
タ19はスタートマーク21から被検流量計に対応した
ボリュームマーク22〜27の何れかを検知する。な
お、被検流量計がタービンメータのように等間隔に流量
パルスが発信される流量計の場合はボリュームマーク2
8が選択される。しかし、ボリュームマーク28でなく
ても、必要な再現性が得られれば、最小の基準ボリュー
ムが得られるボリュームマーク22を選んでもよく工数
を大幅に削減できる。この間のピストン8により排除さ
れる流体の体積は予め知られた基準体積であるから、こ
の基準体積を被検流量計の読みとが比較される。
【0016】図2は本発明によるスモールボリュームプ
ルーバの適用例を説明するための図であり、図中30は
被検流量計、31はパルサ、32は減速歯車、33はレ
ジスタ、34はプルービングカウンタ、35は流路で、
図1と同じ作用をする部分には図1と同一の番号を付し
ている。
【0017】図においてSVP1は図1と同一のもので
説明は省く。被検流量計30は、例えば非円歯車流量計
で、一対の噛合する非円形回転子(図示せず)が回転す
る。流量一定の条件で回転子は楕円面積速度一定の回転
角速度で回転する。パルサ(パルス発信器)31は回転
角速度に比例して不等速な流量パルスを出力する。減速
歯車32は、多数段の歯車列を有し、回転子の回転を減
速して1回転1リッタ、10リッタ等のデシマル量とな
るように補正回転する変換歯車であり、レジスタ33
は、1リッタ、10リッタ、等の単位パルスを出力す
る。プルービングカウンタ34はディテクタ9により検
出されたスタートマーク21とボリュームマーク22〜
27との間に定められた基準体積間にパルサ31からの
不等速パルスまたはレジスタ33からの単位パルスを入
力し演算する積算計である。
【0018】図2の如く接続された実施例では、弁V2
を閉止し、他の弁V1、V3を開弁することにより被検流
量計30を通りSVP1に流体が流れ流出する。スター
ト命令が入力してピストン8が移動し、ディテクタ9が
スタートマーク21および被検流量計30に対応するボ
リュームマーク、例えばボリュームマーク22を検知し
たとすると、パルサ31から発信する周期を持った不等
速流量パルスは、スタートマーク21およびボリューム
マーク22で同位相の不等速流量パルスとなる。他のボ
リュームマーク23〜27に相当する被検流量計の場合
も同様に同位相である。
【0019】図3(a),(b),(c),(d)は本発
明によるスモールボリュームプルーバによるKファクタ
(流量係数)の求め方を説明するためのパルス列を示す
図であり、図3(b)はパルサ31から出力する周期的
に不等速な不等速流量パルス列、図3(a)は前記不等
速パルス列のパルス数と等しいパルス数の等速パルス
列、図3(c)は回転子の回転角速度の一例を示す曲
線、図3(d)は図3(b)に対応したパルス列であ
る。被検流量計30の回転子は図3(c)に示すように
不等速回転していると、パルサ31からの出力される流
量パルスは図3(b),(d)に示すように回転角速度
が大きいときはパルス間隔が大きく、回転角速度が小さ
いときはパルス間隔は小さくなる。スタートマーク21
を通過したときのディテクタ9のスタート信号をPs、
ボリュームマーク22を通過したとのストップ信号P
t,とすると、スタート信号Psとストップ信号Ptと
は同位相である。この期間をT2、排出量をDとする。
またスタート信号Psとストップ信号Ptとの間に出力
される不等速パルスの整数をNA,この不等速パルスの
周期内のパルス数と等しいパルスの等速パルスの整数N
t、スタート信号Psが発信された不等速パルス1から
ストップ信号Ptの直後に出力されるNA+1の不等速パ
ルスが発信されるまでの時間をT1Aとし、同様に、前記
等速パルス1から等速パルスNtまでの時間をT1tと
すると、等速パルスの補間パルスNt′は
【0020】
【数1】
【0021】であり、 NA=Nt、T1A=T1t であるから不等速パルスの補間パルスN′A
【0022】
【数2】
【0023】となり、不等速パルスの補間パルス数は等
速パルスの補間パルス数と等しくなる。従って、Kファ
クタは
【0024】
【数3】
【0025】により等速流量パルスを発信する被検流量
計と同様にKファクタが求められる。要するに、本発明
のSVPにおいて、その基準体積が周期的に不等速流量
パルスを発信する被検流量計の理論吐出量の整数倍と等
しいようにボリュームマークを刻むことによって、パス
毎の該被検流量計のパルス数自身を同一にし、つまり周
期的に不均一なパルス列を周期的にパルス数の等しい均
一なパルス列として扱い、パルス内挿法をそのまま準用
してその基準体積に対応するパス毎の被検流量計のパル
ス数を端数まで計測する繰返し性を改善する。
【0026】以上の説明では、基準体積を1個のディテ
クタ19と該ディテクタ19で検知されるスタートマー
ク21と複数のボリュームマーク22〜27間をピスト
ン8が移動したときの計測シリンダ3の体積として定め
たが、ピストンロッド9には1本の基準マークを形成し
て、該基準マークをスタートマーク21およびボリュー
ムマーク22〜27と対応した位置に配設される複数の
ディテクタで検知することにより基準体積を定めてもよ
い。
【0027】なお、周期的に不等速な測定量パルス列を
発信する被検計量計の周期的な理論測定量の整数倍と等
しい基準量を設けることによって、該被検計測器の発信
する周期的に不均一な流量パルス列を周期的にパルス数
が等しい均一な測定量パルス列として扱い、パルス内挿
法で前記基準量に対応する該被検流量計の発信する流量
パルス数を端数まで高いリピータビリティで計測する本
発明の長さ、変位量、レベル、回転量などの計測器の効
率的な検定にも転用できる。
【0028】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明のスモ
ールボリュームプルーバによると、周期的に不等速流量
パルスを発信する被検流量計を、該被検流量計の理論吐
出量の整数倍を基準体積に選んだので特別のディテクタ
を必要とせず、等速流量パルスの被検流量計と同様の流
量計試験ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるスモールボリュームプルーバの
一例を説明するための構成図である。
【図2】 本発明によるスモールボリュームプルーバの
他の実施例を説明するための図である。
【図3】 本発明によるスモールボリュームプルーバに
よるKファクタ流量係数の求め方を説明するためのパル
ス列を示す図である。
【図4】 従来のSVPの試験動作を説明するための図
である。
【符号の説明】
1…スモールボリュームプルーバ(SVP)、2…外
筒、3…計測シリンダ、4…流入側透孔、5…流出側透
孔、6…流入口、7…流出口、8…ピストン、9…ピス
トンロッド、10…第1アクチュエーター、11…第1
導圧口、12…第2アクチュエーター、13…ピスト
ン、14…ピストンロッド、15…スライド弁、16…
導通路、17,18…第2導圧口、19…ディテクタ、
20…ポジションマーク、21…スタートマーク、22
〜27…ボリュームマーク、30…被検流量計、31…
パルサ、32…減速歯車、33…レジスタ、34…プル
ービングカウンタ、34…流路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特許2931149(JP,B2) 特許3046365(JP,B2) 特許2796207(JP,B2) 特公 平5−71887(JP,B2) 特公 平3−19492(JP,B2) 特公 昭57−24850(JP,B2) 特公 平5−19086(JP,B2) 実公 昭61−17374(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 25/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転子の回転毎に理論吐出量の流体を排
    出し前記回転子の回転角に対応した周期の不規則な流量
    パルスを発信する流量計を被検流量計として試験するス
    モールボリュームプルーバにおいて,断面一定なシリン
    ダと,流体圧による前記シリンダ内を液密に摺動するピ
    ストンと理論吐出量が各々異なる被検流量計の該理論吐
    出量の整数倍の理論吐出量の数だけの基準体積を予め定
    めた前記ピストンの移動量を検知するディテクタを有す
    ることを特徴とするスモールボリュームプルーバ。
JP15746793A 1993-06-28 1993-06-28 スモールボリュームプルーバ Expired - Lifetime JP3348116B2 (ja)

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