JP3989629B2 - 流量検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は例えばガス器具或いは水道用器具等のように、流体を所定の流量で流すことを目的として用いられる器具を検査すること等に利用される流量検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に従来の流量検査装置の概略の構成を示す。図中11は例えばコンプレッサのような流体圧源を示す。流体圧源11から取り出された流体圧(例えば空気圧)は調圧弁12で所定の圧力に調圧されて流量計14に与えられる。
流量計14は絞り14Aと、この絞り14Aの入力側と出力側との間の圧力差を測定する差圧計14Bとによって構成されるオリフィス型流量計を用いた場合を示すが、特にオリフィス型流量計を用いることは発明の本質に係わるものでない。
【0003】
流量計14の出力側には開閉弁15が接続され、開閉弁15の出力側にワーク接続口16が接続され、このワーク接続口16に被検査体18が接続される。流量計14を構成する差圧計14Bの電気出力端子には流量値を表示する表示機能と、その流量値が所定の許容範囲に入っているか否かを判定し、良否を判定する表示・判定手段17が接続される。
【0004】
検査モードにおいては、被検査体18をワーク接続口16に接続すると、開閉弁15が開に制御され、流体圧源11に蓄えられている流体圧を流量計14を通じて被検査体18に流す。このとき、流量計14を流れる流体の流量は被検査体18の流量と一致する。これにより被検査体18の流量が検査される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の流量検査装置は流体圧源11から調圧弁12を通じて流体圧を取り出し、圧力計13で一定の圧力値に設定した状態で検査を実行している。しかしながら、開閉弁15を開き、実際に被検査体18に流体を通す際にはワーク接続口16の部分の流体圧は圧力計13で指示された圧力値であるとする保証はなく、圧力計13で指示された圧力値から外れている場合もある。この結果、表示・判定手段17の判定結果に誤りが発生するおそれがある。
【0006】
つまり、被検査体18に許容される流量の範囲は、図5に示す斜線を付して示す領域で表示することができる。表示・判定手段17では設定した基準圧力P0 で検査した結果を正規の良判定領域Q0-1 として判定するように比較値を設定したとすると、ワーク接続口16における圧力が図5に示すP1 またはP2 にずれた場合には、圧力がP1 の場合の良判定領域はQ1-1 に、圧力がP2 にずれた場合は良判定領域はQ2-1 にずれる。従って、圧力がP1 ,P2 に変動したにも係わらず、良判定領域をQ1-1 ,Q2-1 に修正しないまま判定動作を実行すると大凡の被検査体は不良と判定されてしまうことになる。
【0007】
しかしながら、現実に良否判定のための比較値を圧力変化P1 ,P2 に連動させて修正することはむずかしい。また圧力変動が起きないように調圧弁12を自動制御するのもむずかしい。
従って、従来はワーク接続口16における圧力変動を極力小さくするように、例えば流量計14における差圧の発生量を小さくする等の方法により、ワーク接続口16における圧力変動を抑えているが、圧力変動を完全に抑え込むことはむずかしい。
【0008】
この発明の目的は、ワーク接続口において圧力変動が発生しても正しい検査結果を得ることができる流量検査装置を提案しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1で提案した流量検査装置は流体圧源に蓄積された流体圧を調圧弁を通じて所望の圧力に調整して取り出し、その調圧された流体圧を流量計を通じて流量特性がオリフィス特性を持つ被検査体に印加し、被検査体を通じて大気圧P0 に放出される流量が所定の流量範囲に入っているか否かにより被検査体の良否を判定する流量検査装置において、
被検査体に与えられる流体圧を測定する圧力センサと、
被検査体に与える流体圧の標準値P1 を記憶する記憶手段と、
検査モードにおいて、圧力センサが測定する圧力が標準値P1 から外れた圧力P2 の場合に、その圧力P2 で流れる流量Q1 を、Q′0 =Q1 √P1 /P2 によって補正し、流体圧の標準値P1 における流量Q′0 に補正する補正演算手段とを設けた流量検査装置を提案する。
【0010】
この発明の請求項2で提案した流量検査装置は被検査体の流量特性が層流特性を持つ場合に用いる流量検査装置を提案するもので、この場合に補正演算手段で演算する補正演算式はQ′0 =Q1 ・P1 /P2 となる。
この発明の請求項3で提案する流量検査装置は被検査体の流量特性を問うことなく、任意の流量特性を持つ被検査体でも正確にその流量を測定することができる流量検査装置を提案するものである。
【0011】
この請求項3で提案する流量検査装置では校正モードを設け、校正モードにおいて、標準的な被検査体に予め決めた基準値を持つ流体圧P0 を与え、そのとき流れる流体の流量Q0 を計測する。このときの流体圧P0 と流量Q0 を記憶させる。
次に基準値P0 より少し低い流体圧P1 を与え、このとき流れる流体の流量Q1 を計測する。この流体圧P1 と流量Q1 を記憶する。
【0012】
次に基準値P0 より少し高い圧力P2 を被検査体に与え、このときの流量Q2 を計測し、これらを記憶する。
これらの各記憶値P0 ,Q0 ,P1 ,Q1 ,P2 ,Q2 により、
Q0 =Q1 (A√P0 /P1 +B・P0 /P1 )
Q0 =Q2 (A√P0 /P2 +B・P0 /P2 )
の2式から校正係数AとBを求め、確定された補正演算式より、基準値P0 から外れた圧力が与えられた状態でも正しい基準値P0 で測定した等価な流量値を得るように構成したものである。
【0013】
従って、この発明によれば被検査体に与える流体圧が予め決めた基準値から外れても、その外れた圧力値を測定しているから、補正演算式によって補正演算し、あたかも基準値を持つ流体圧を与えた状態と等価な流量値を得ることができる。
従って良否判定のための比較値を変更しなくても常に正しい良否の判定を行なうことができる利点が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1にこの発明の請求項1及び2で提案した流量検査装置の一実施例を示す。つまり、被検査体18の流量特性がオリフィス型と層流型の場合の実施例を示す。図1において、図と対応する部分には同一符号を付して示す。
この発明では、ワーク接続口16の近傍に圧力センサ21を接続し、この圧力センサ21によってワーク接続口16の近傍、つまり被検査体18に印加する圧力を測定することができ被検査体18の排気を大気とすることにより、この圧力センサ21で測定する圧力値は大気圧との差圧(ゲージ圧)を測定することになる。
【0015】
更に、校正モードにおいて、圧力センサ21で測定した標準値P1 と、この基準圧力P1 を記憶する記憶手段M1 を設ける。図1に示す実施例では後述する補正演算手段22の内部に記憶手段M1 を設けた場合を示す。
流量検査は以下の如くして実行する。被検査体18が交換されるごとに圧力センサ21でワーク接続口16における圧力と流量計14からの流量を測定する。その測定値の中の特に圧力の値が基準圧力値P1 から外れた場合には、その測定値P2 とQ2 をQ1 =Q2 √P1 /P2 により標準圧力値P1 を与えた場合と等価な流量値に補正し、その補正された流量値を表示・判定手段17に入力し、正しい流量を表示させると共に良否の判定を実行する。
【0016】
補正演算に用いた数式Q1 =Q2 √P1 /P2 は以下の如くして求められる。被検査体18の流量特性がオリフィス型の場合、流量Qと被検査体18に印加される差圧値ΔPとの間には
Q=K1 √ΔP/δ ………… (1)
K:定数、δ:流体の密度
の関係がある。
【0017】
(1)式の意味するところは、被検査体18に流れる体積流量は、K1 :被検査体18の形状等によって決まる比例定数、と被検査体18の入口と出口の差圧ΔPの平方根に比例し、密度δの平方根に反比例するということである。
Q1 =K1 √ΔP1 /δ ………… (2)
P0 :大気圧
P1 :基準圧力値
(1)式において
ΔP=P1 −P0 =ΔP1
ΔP2 =P2 −P0 のとき(1)式で表される流量は
Q2 =K1 √ΔP2 /δ ………… (3)
測定した圧力値P1 の流量を求めたい所であるが、(3)式で表される圧力値ΔP2 において流量Q2 を測定したとき、正しい流量Q1 を求める補正は
Q1 =Q2 √ΔP1 /ΔP2 ………… (4)
ここでP0 =0すなわちゲージ圧で表すと(4)式は
Q1 =Q2 √P1 /P2 ………… (5)
結局、圧力センサ21で測定した圧力P2 と、このとき測定した流量Q2 を補正演算式(5)で圧力補正し正しい流量Q1 をもとめる。この流量Q1 に対し流量判定をすれば同じ圧力値での流量比較となる。すなわち比例定数K1 の値の比較であり被検査体18の穴径の有効断面積の比較となる。
【0018】
被検査体18が層流特性である場合、Q=K/η・ΔP、ΔPはワーク両端の差圧、K1 は被検査体18の形状等によって決まる係数。ηは気体の粘性係数、被検査体18が層流特性を持っている場合、流量は差圧ΔPに比例する。これは細いパイプを流れる流量を計測するとき層流特性になるからである。
Q=(K1 /η)・ΔP ………… (6)
同様にして
Q1 =Q2 ・(P1 /P2 ) ………… (7)
となる。
【0019】
従って、被検査体18の流量特性がオリフィス型の場合、補正演算手段22で演算する演算式は
Q1 =Q2 √P1 /P2
であり、被検査体18の流量特性が層流の場合は、補正演算式は
Q1 =Q2 ・P1 /P2
となる。
【0020】
上述では被検査体18の流量特性がオリフィス特性か、層流特性か明確にわかっている場合の実施例を説明した。この発明の請求項3で提案する流量検査装置では校正モードを設けることにより被検査体18がオリフィスと層流の両方の流量特性を持つ場合においても補正することができる。
図2はその実施例を示す。まず校正モードにおいて標準的な被検査体18の基準圧P0 における流量を計測する。このときの流量がQ0 であったとする。この圧力P0 と流量値Q0 を記憶手段M1 とM4 に記憶する。次に基準圧P0 より少し圧力を下げてP1 (図3参照)に設定する、このときの流量がQ1 だったとする、この圧力と流量値を記憶手段M2 とM5 に記憶する。
【0021】
次に基準圧P0 よりも少し圧力をあげP2 としこのときの流量がQ2 だったとする、この圧力P2 と流量Q2 を記憶手段M3 とM6 に記憶する。これらの測定値から下記の(8)式と(9)式が成り立つ。
Q0 =Q1 (A√P0 /P1 +B・P0 /P1 ) ………… (8)
Q0 =Q2 (A√P0 /P2 +B・P0 /P2 ) ………… (9)
ここでA、Bは校正係数
(8)と(9)式から校正係数AとBを求めることができる。求めた校正係数A、Bにより確定された補正演算式から補正演算手段22によってより任意の被検査体18の流量値を補正し補正された流量値を求めることができる。
【0022】
補正演算手段22で補正した流量値Qは表示・判定手段17に送られ、この表示・判定手段17に用意した比較値と比較される。この比較値は図5に示した基準圧力P0 における許容範囲Q0-1 とされ、各補正された流量値Qがこの許容範囲Q0-1 に入れば良、外れていれば不良と判定される。
以上説明した演算補正手段22は記憶手段M1 〜M8 を具備し、演算を実行することからして補正演算手段22はマイクロコンピュータによって構成することができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば被検査体18に与えられる圧力が基準となる圧力値P0 から外れても、その圧力変動に伴って発生する流量誤差を補正することができる。よって、表示・判定手段17では良否を判定するための比較値は標準となる比較領域Q0-1 (図5参照)だけを用意すればよいから、構成を簡素化することができる。また調圧弁12を調整してワーク接続口16に印加される圧力が常時基準値P0 になるように制御しなくて済むため、この点でも流量検査装置の構成を簡素化できる利点が得られる。また、請求項3で提案した流量検査装置は被検査体18の流量特性を選ばないから汎用性が高い利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による請求項1及び2で提案した流量検査装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図2】この発明の請求項3で提案した流量検査装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図3】図2の動作を説明するためのグラフ。
【図4】従来の技術を説明するためのブロック図。
【図5】図2に示した従来の流量検査装置の不都合を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
11 流体圧源
12 調圧弁
13 圧力計
14 流量計
15 開閉弁
16 ワーク接続口
17 表示・判定手段
18 被検査体
Claims (3)
- A.流体圧源に蓄積された流体圧を調圧弁を通じて所望の圧力に調整して取り出し、その調圧された流体圧を流量計を通じて流量特性がオリフィス特性を持つ被検査体に印加し、被検査体を通じて大気圧P0 に放出される流量が所定の流量範囲に入っているか否かにより被検査体の良否を判定する流量検査装置において、
B.上記被検査体に与えられる流体圧を測定する圧力センサと、
C.被検査体に与える流体圧の基準値P1 を記憶する記憶手段と、
D.検査モードにおいて、上記圧力センサが測定する圧力が上記標準値P1 から外れた圧力P2 の場合に、その圧力P2 で流れる流量Q2 を、Q1 =Q2 √P1 /P2 によって補正し、流体圧の基準値P1 における流量Q1 に補正する補正演算手段と、
を設けた構成としたことを特徴とする流量検査装置。 - A.流体圧源に蓄積された流体圧を調圧弁を通じて所望の圧力に調整して取り出し、その調圧された流体圧を流量計を通じて流量特性が層流特性を持つ被検査体に印加し、被検査体を通じて大気圧P0 に放出される流量が所定の流量範囲に入っているか否かにより被検査体の良否を判定する流量検査装置において、
B.上記被検査体に与えられる流体圧を測定する圧力センサと、
C.被検査体に与える流体圧の基準値P1 を記憶する記憶手段と、
D.検査モードにおいて、上記圧力センサが測定する圧力が上記基準値P1 から外れた圧力P2 の場合に、その圧力P2 で流れる流量Q2 を、Q1 =Q2 P1 /P2 によって補正し、上記流体圧の基準値P1 における流量Q1 に補正する補正演算手段と、
を設けた構成としたことを特徴とする流量検査装置。 - A.流体圧源に蓄積された流体圧を調圧弁を通じて所望の圧力に調整して取り出し、その調圧された流体圧を流量計を通じて流量特性が不特定な被検査体に印加し、被検査体を通じて大気圧に放出される流量が所定の流量範囲に入っているか否かによって被検査体の良否を判定する流量検査装置において、
B.上記被検査体に与えられる流体圧を測定する圧力センサと、
C.校正モードにおいて被検査体に与える流体圧の基準値P0 と、そのとき流れる流量Q0 と、基準値P0 より低い圧力値P1 を与えた状態でその圧力値P1 と、そのとき流れる流量Q1 と、基準値P0 より高い圧力値P2 を与えた状態でその圧力値P1 と、そのとき流れる流量Q2 をそれぞれ記憶する記憶手段と、
D.この記憶手段に記憶した各圧力値P0 ,P1 ,P2 と流量値Q0 ,Q1 ,Q2 により、圧力値Pに対する流量QP と校正係数A、Bを含む補正演算式、Q0 の関係式
Q0 =QP (A√P0 /P+B・P0 /P)
から
Q0 =Q1 (A√P0 /P1 +B・P0 /P1 )
と、
Q0 =Q2 (A√P0 /P2 +B・P0 /P2 )
により校正係数AとBを求め、補正演算式を決定し、計測モードにおいて基準値P0 を与えた状態における被検査体に流れる流量に補正する補正演算手段と、
E.この補正演算手段で補正演算した補正結果を比較値と比較する表示・判定手段と、
によって構成したことを特徴とする流量検査装置。
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