JP4137330B2

JP4137330B2 - 液体流量計の試験装置

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Publication number: JP4137330B2
Application number: JP2000023043A
Authority: JP
Inventors: 進斉田; 進山幡
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001215144A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体流量計の試験、校正を行うための試験装置に関し、特に、石油等可燃性液体の高精度大流量計にも使用できる試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１９９３年に施行された新計量法において新設されたトレーサビリティ制度を、流量計の分野においても確立する必要性が望まれ、流量計を校正する装置の開発が進んでいる。
流量計を校正する場合、実際に使用される流体により校正するのが、望ましいが、現状では、液体の場合は水を用いていた。
流量計の校正は、試験対象の流量計を、基準流量を正確に測定することができる標準器と直列に接続し、試験流体を流し、両方の計量値を測定し比較して行われる。
【０００３】
液体用流量計の試験方法の１つとして、秤量法と称する標準器としてはかりを用い流体の質量を測定する方法が採用されている。
図５は、その秤量法であって、そのうち通液法と呼ばれ、試験液体が流れている状態で指示値を読み取る方法を実施するための構成の一例を説明するための図である。
図において、１は試験対象の流量計で、２は流路切換装置であり、普通はダイバータ（転流器）が用いられている。３は秤量式標準器、３−１は台秤、３−２は秤量タンクであり、４は貯蔵タンク、５は循環ポンプ、６は流量制御弁、７は、以上を接続するパイプラインで、８は秤量式標準器３に試験液体を導く標準器用パイプライン、９は秤量式標準器３をバイパスするバイパス用パイプラインである。
【０００４】
流路切換装置２は、通液法には、必要な装置で、標準器となる秤量式標準器３と、そのバイパスライン７に流体の流れを、切り換えるためものである。前記したように、流路切換装置２としては、普通、ダイバータ（転流器）が、流量を乱すことなく流路を切り換えることができるので用いられている（以下、流路切換装置２をダイバータとして、説明する）。秤量式標準器３は、質量を測定する台秤３−１と、試験液体を入れる秤量タンク３ー２を主な構成としている。
図４は、ダイバータ２の構成を示す図である。
２−１は架台枠、２−２は注水ノズル、２−３はセキ箱、２−３ａは分岐板、２−４は軸受け、２−５は内箱、２−６はシリンダ、２−７はシリンダ取付座である。
ダイバータ２は、構造上開放状態で、架台枠２−１に取り付けられており、フランジ部から続く扁平なノズル孔をもつ注水ノズル２−２が上部に開口している。また、中央に分岐板２−３ａをもつセキ箱２−３が、注水ノズル２−２のノズル孔の下部に配置されたノズル長軸と平行な軸受け２−４に揺動自在に取り付けられている。そして、シリンダ取付座２−７に取り付けられたシリンダ２−６により高速で、所定位置にセキ箱２−３を揺動させるようになっている。
【０００５】
パイプライン７にフランジ部で接続されたダイバータ入口から流入した試験液体は、注水ノズル２−２により絞られ、自由噴流となりセキ箱２−３の分岐板２−３ａに向かって落下する。シリンダ２−６により駆動されたセキ箱２−３における分岐板２−３ａの方向により、落下してきた試験液体は、振り分けられ、標準器用パイプライン８へ流入する状態と、バイパス用パイプライン９に流入する状態とが切り換えられる。
このような試験装置を用いて、試験する場合の手順を説明する。
まず、貯蔵タンク４に、試験液体を入れ熱交換器等により、必要に応じて所定温度にする。次いで、ダイバータ２をバイパス用パイプライン８側に切り換え、循環ポンプ５を作動させ、試験流量計１、ダイバータ２、貯蔵タンク４、流量制御弁６、パイプライン７、バイパス用パイプライン９からなる系に試験液体を循環させ、該系を試験液体で満たし安定させる。
【０００６】
次に、流量制御弁６を調整して試験流量計１の測定流量レンジに合わせ試験流体の流量を制御する。定常状態となった時点で、測定を開始し、ダイバータ２を標準器用パイプライン８側に切り換え、その時の試験流量計１の指示値を読み取る。所定量の試験流体を秤量タンク３−２に流入させた時点で、ダイバータ２を再度バイパス用パイプライン９側に切り換え、同時に試験流量計１の指示値を読んで測定を終了する。試験流量計１の試験終了時の指示値から、開始時の指示値を引き算することにより、試験流量計１の指示量を求める。また、秤量タンク３−２に、流入した試験液体の質量を台秤３−１の指示値から求め、試験液体の温度、密度、圧力等の補正を行い必要な流量値に変換し、標準値としての指示量を求め、試験流量計１の指示量と比較し、器差が演算される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の試験装置の台秤は、秤量タンクに収容された試験液体の質量を測定するはかりで、ロードセルにより重量を検出するタイプのものが、取り扱いが簡単で機構的にも単純で直接電気信号として取り出すことができるために多く用いられているが、構造上高精度のものが得られないので、精度が要求されるものには電子天秤からなる秤量手段が用いられる。
【０００８】
したがって、最近、要望される大流量で、かつ高精度の流量計の試験には、この天秤ばかり式のものが採用されている。これは、原理的には天秤棒と支点と天秤皿と分銅から構成され、大質量を測定するものも、精度の高いものは支点はナイフエッジが使われている。ダイバータが切り換えられ、大量の試験液体が空の状態の秤量タンクの中に上部から直接流入すると、その時の衝撃で台秤の支点に設けられたナイフエッジ部が、損傷されてしまい、耐久性及び精度に問題があった。
【０００９】
そこで、ナイフエッジを損傷から保護するために考えられるのは、普通天秤ばかりで行われている天秤皿に被測定試料を乗せるまでは、支点から浮かせておいて、測定時に支点上に降ろすようにすればよいが、天秤棒の上げ下ろしで支点の位置がずれてしまい要求される精度が得られなかった。
また、試験液体が直に秤量タンクの底面、壁面に衝突するので、試験液体の中に気泡が発生し、試験液体がタンク内にミスト状に飛散し、質量測定の際に誤差となり、試験装置全体の精度に影響を与える原因でもあった。
【００１０】
また、先に述べたように、流量計の精度を得るためには、本当は、水ではなく実際流量測定に使われる実液を流して試験することが、望ましく、永く検討されてきた。特に、可燃性流体を扱う業界では、近年高精度に大流量が測れる流量計が要求され、また取引上の信頼性を高めるために、流量計の高精度な試験校正が必要となってきている。石油業界でもその計量のため多くの大から小流量まで種々の流量計が使われているが、その試験に、この従来の試験装置をそのまま利用した場合、構造上、ダイバータから絶縁物である石油を大量に落下させたとき、石油が構造物とぶつかることにより静電気を帯び、それが高電圧となり、接地された構造物との間で放電したとき、ダイバータ部分は、外気にさらされているので、周囲のミスト状の石油に引火し爆発の危険が伴い使えなかった。
【００１１】
本発明は、叙上の問題点に鑑みてなされたもので、台秤に用いられている支点のナイフエッジを傷つけることのない、水以外の流体、特に可燃性液体にも用いられる信頼性の高い流量計用の高精度の試験装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも、試験液体の貯蔵タンクと、試験対象流量計と、流路切換装置と、台秤と秤量タンクからなる秤量式標準器と、循環ポンプと、流量制御弁と、それらを閉ループとして接続する配管系からなり、前記配管系の途中に、前記流路切換装置から分岐するバイパス用の配管を備え、前記流路切換装置により前記秤量式標準器を通る配管と、前記秤量式標準器をバイパスする配管に試験液体を切り換えて流すようにした液体流量計の試験装置であって、前記秤量タンク内に、緩衝手段を有し、該緩衝手段によって前記流路切換装置から前記秤量タンク内に試験液体が流入する際の衝撃力を減少させて、前記台秤を保護するようにした液体流量計の試験装置において、前記緩衝手段は、前記秤量タンク内の上部中央部に前記流路切換装置からの試験液体を導く導管と、底部近傍に設けられた秤量タンクの径に近い径の周囲に流体の出口となる複数の長孔をもつ環状の管と、前記導管と前記環状の管を繋ぐ放射状の斜め下方に延びる複数の直管とからなるようにしたものである。
【００１３】
さらに、本発明は、前記試験装置において、前記秤量タンクを密封構造とし、前記秤量タンクの上部空間と前記貯蔵タンクの上部空間を均圧管で接続したものである。
【００１５】
さらに、本発明は、前記試験装置において、前記秤量タンクの前記導管と、該秤量タンクの底面に設けられた排出孔と、前記均圧管との接続孔を、それに続くそれぞれの配管との間をシリンダ駆動型密閉式カプラを介して接続したものである。
【００１６】
また、本発明は、前記液体流量計の試験装置において、前記流路切換装置を密閉ケース内に収容し、該密閉ケースと、前記貯蔵タンクの上部空間とを配管で接続し、前記密閉ケース内と前記貯蔵タンク内の雰囲気を爆発限界外に保ち、試験流体が静電気等により引火しないようにすることにより、実液、特に可燃性流体を用いた試験も可能にしたものである。
【００１７】
さらに、本発明は、前記試験装置において、前記貯蔵タンクに、不活性ガス供給源を接続したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る試験装置の一実施例の要部構成を示す図である。なお、図５と共通する構成要素には、同じ符号を付してある。
図において、２は流路切換装置としてのダイバータ、３は秤量式標準器、３−１は台秤部、３−２は秤量タンク、４は貯蔵タンク、７はパイプラインで、８はパイプライン７の途中に分岐した一方の標準器用パイプライン、９はもう一方のバイパス用パイプラインである。１０は、ダイバータ２を収容する密閉ケースである。１１は、密閉ケース１０と貯蔵タンク４の上部空間を接続する均圧管で、１２は、秤量タンク３−２の上部空間と貯蔵タンク４の上部空間を接続する均圧管である。１３，１４，１５は、秤量タンク３−２と各パイプラインを繋ぐカップラである。１６は、窒素等の不活性ガスが充填された高圧ガスボンベである。
【００１９】
ダイバータ２自体は、従来技術の説明で述べたものと同じものであるが、従来のものは開放構造であるのに対し、本発明のものは密封ケース１０の中に収納されている点に特徴があり、パイプライン７の分岐点に設けられ、パイプライン７を流れてきた試験液体を途中に秤量式標準器３が間装された標準器用パイプライン８と、秤量式標準器３をバイパスするバイパス用パイプライン９とに流路を切り換えるものである。
本発明では、このダイバータ２は、密閉ケース１０内に封入されているので外気に直接触れることはないし、また、密閉ケース１０と、貯蔵タンク４とは、均圧管１１で接続されているので、ダイバータ２を取り巻く雰囲気は、常に試験流体が飽和水蒸気圧近傍の状態となっており、試験液体が可燃性であっても、爆発限界の上限を越える濃度となっており、例え、試験流体とダイバータ２との間の摩擦で静電気が発生し、両者間で放電が起こっても引火することはない。さらに、秤量タンク３−２の上部空間と、貯蔵タンク４の上部空間も、均圧管１２によって接続されているので、、試験液体が流れる系全体が、密閉された閉ループ状態となっており、どこからも外部から空気が流入することはない。
【００２０】
なお、防爆に万全を期するには、試験を行う前に、系に存在する空気を不活性ガスボンベ１６からの不活性ガスで、置換しておけばより安全であるし、系全体が密閉されているので、不活性ガスの補充も頻繁には必要としない。
カップラ１３〜１５は、秤量タンク３−２に、試験液体を所定量流入させるまでは、秤量タンク３−２と各パイプラインを接続しておいて、台秤３−１により、質量を測定する段階で、切り離すためのものである。
【００２１】
図２は、本発明の試験装置における秤量タンクの構成の一実施例を示す図であり、図２（Ａ）は、要部断面図で、図２（Ｂ）は、平面図である。
図において、３−２ａは、垂直管、３−２ｂは接続管、３−２ｃは、円環状管で、秤量タンク３−２の中央に垂下する垂直管３−２ａの下端と秤量タンク３−２の底面近くに水平に配置された円環状管３−２ｃの間は、放射状に下方に傾斜する複数本の接続管３−２ｂで接続され、秤量タンク３−２に固着されている。円環状管３−２ｃの内側には複数の長穴３−２ｄが穿孔されている。１２は均圧管、１３〜１５はカップラである。
【００２２】
ダイバータ２が、バイパス用パイプライン９側から、標準器用パイプライン８側に切り換えられると、試験液体は、垂直管３−２ａから、複数の接続管３−２ｂに分散され、円環状管３−２ｃで再度合流し、周囲に穿孔された複数の長穴３−２ｄからタンク内に流入する。接続管３−２ｂの数及び径は、接続管の断面積の総計が垂直管３−２ａの断面積より大きくしておけば、その接続部分で試験液体が滞留することがない。
垂直管３−２ａには、ダイバータ２が切り換えられると比較的大量の試験液体が一時に流入するが、途中で留まることなく複数の斜め下方に放射状に配管された接続管３−２ｂに分散され、試験液体の方向が変えられる。この構成により、垂直管３−２ａから垂直方向に流入した試験液体が秤量タンクに与える力の垂直成分が少なくなる。
【００２３】
また、秤量タンク３−２の底部に設けられた円環状管３−２ｃの内周面に穿孔された長穴３−２ｄは、穴の開口面積の総計を、垂直管３−２ａの断面積より大きくしておけば、流入した試験液体が管内に滞留しないで、接続管３−２ｂを流れてきた試験液体は流速を落として秤量タンク３−２内に流れ込み、タンク底部から徐々に液面が上昇することとなり、同様に力の垂直成分を少なくする作用を奏する。
このようにすれば、台秤部に用いられた支点のナイフエッジに垂直方向にかかる力を減少させ、損傷を防ぐことができ、装置の耐久性の向上及び精度の維持が可能となる。
同時に、試験液体中に気泡の発生が押さえられ、気体空間に試験液体が飛散することがなく、この点における測定精度の低下も避けることができる。
【００２４】
図３は、カップラ１３〜１５の動作を説明するための断面図で、図３（Ａ）はカップラが接続された状態、図３（Ｂ）は、カップラが切り離された状態をそれぞれ示す図である。なお、カップラ１３〜１５は継ぎ手部の径が異なるだけで構造は同じものである。
前述のように、秤量タンク３−２に試験液体を充填した後、台秤３−１で秤量タンクの質量を計測するときには、秤量タンクに接続された配管をカップラ部分で切り離さなければならない。このとき、試験流体が漏れないように、また、タンクの雰囲気が変化しないようにすることが必要で、本実施例の場合は、カップラとして、シリンダ駆動とし、切離時に両端が完全に閉じる自動シール式のものを採用している。
図において、１３−１は雄型カップラ、１３−２は雌型カプッラ、１３−１ａ、１３−２ａは弁体、１３−１ｂ、１３−２ｂは弁座、１３−１ｃ、１３−２ｃはスプリング、１３−２ｄは、弁体１３−２ａの先に固着されたロッド、１３−３はシリンダ装置である。
【００２５】
図３（Ａ）は、シリンダ装置１３−３が雌型カップラ１３−２を図面の下方向に押し下げて、両カップラが結合された状態を示しており、両弁体１３−１ａ、１３−２ａは、ロッド１３−２ｄに押されてスプリング１３−１ｃ、１３−２ｃの付勢力に抗して、円錐形の弁座１３−１ｂ、１３−２ｂから離れ、流体が矢印に示すように流れている。次いで、秤量タンク３−２内に試験液体が充填され、台秤３−１で秤量タンク３−２の質量を計測するときは、シリンダ装置１３−３を縮めると、雌型カップラ１３−２が上方に移動し、両カップラの結合が離れる。そのとき、スプリング１３−１ｃ、１３−２ｃの付勢力により、両弁体１３−１ａ、１３−２ａは、弁座１３−１ｂ、１３−２ｂに密着し、流体の流れは封止される（図３（Ｂ）参照）。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、液体流量計のための試験装置の秤量タンクの中に、流路切換装置から秤量タンク内に、試験液体が流入する際の衝撃力を減少させる緩衝手段を設けることにより、台秤の損傷を防ぐことができ、再現性に優れた高精度な試験が可能となる。
さらに、前記衝撃力を減少させる緩衝手段として、秤量タンク内に、中央部に流路切換装置からの試験液体を導く導管と、底部近傍に設けられた秤量タンクの径に近い径の周囲に流体の出口となる複数の長孔をもつ環状の管と、前記導管と前記環状の管を繋ぐ放射状の斜め下方に延びる複数の直管とからなる管路を設けたことにより、簡単な構成によって台秤に用いられたナイフエッジ部の破損を防ぐことができる。
【００２７】
また、秤量タンクを密封構造とし、該秤量タンクの上部空間と試験液体の貯蔵タンクの上部空間を均圧管で接続することにより、秤量タンク周辺を密封構造とし、外気との遮断状態で試験できる。
【００２９】
さらに、前記秤量タンクの前記導管と、その底面に設けられた排出孔と、前記均圧管との接続孔を、それに続くそれぞれの配管とを油圧駆動型密閉式カプラを介して接続することにより、秤量時、秤量タンクを系から切り離しても自動的に秤量タンク及び系を密封できる。
【００３０】
また、本発明によれば、流路切換装置を密閉ケース内に収容し、該密閉ケースと、前記貯蔵タンクの上部空間とを配管で接続し、前記密閉ケース内と前記貯蔵タンク内の雰囲気を同じにすることにより、実液、特に可燃性液体を用いても、安全に試験ができる。
【００３１】
さらに、試験液体の貯蔵タンクに、不活性ガス供給源を接続し、必要に応じて試験装置の系を不活性ガスで充たし、より防爆性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体流量計の試験装置の一実施例の要部構成を示す図である。
【図２】図１におけるの秤量タンクの構成の一実施例を示す図である。
【図３】図１におけるカップラの構成の一実施例を示す図である。
【図４】流路切換装置としてのダイバータの構成を示す図である。
【図５】従来の液体流量計の試験装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…試験対象流量計、２…流路切換装置（ダイバータ）、２−１…架台枠、２−２…注水ノズル、２−３…セキ箱、２−３ａ…分岐板、２−４…軸受け、２−５…内箱、２−６…シリンダ、２−７…シリンダ取付座、３…秤量式標準器、３−１…台秤、３−２…秤量タンク、３−２ａ…垂直管、３−２ｂ…接続管、３−２ｃ…円環状管、長穴…３−２ｄ、４…貯蔵タンク、５…循環ポンプ、６…流量制御弁、７…パイプライン、８…標準器用パイプライン、９…バイパス用パイプライン、１０…密閉ケース、１１，１２…均圧管、１３，１４，１５…カップラ、１３−１…雄型カップラ、１３−１ａ、１３−２ａ…弁体、１３−１ｂ、１３−２ｂ…弁座、１３−１ｃ、１３−２ｃ…スプリング、１３−２…雌型カップラ、１３−２ｄ…ロッド、１３−３…シリンダ装置、１６…不活性ガスボンベ。

Claims

少なくとも、試験液体の貯蔵タンクと、試験対象流量計と、流路切換装置と、台秤と秤量タンクからなる秤量式標準器と、循環ポンプと、流量制御弁と、それらを閉ループとして接続する配管系からなり、前記配管系の途中に、前記流路切換装置から分岐するバイパス用の配管を備え、前記流路切換装置により前記秤量式標準器を通る配管と、前記秤量式標準器をバイパスする配管に試験液体を切り換えて流すようにした液体流量計の試験装置であって、前記秤量タンク内に、緩衝手段を有し、該緩衝手段によって前記流路切換装置から前記秤量タンク内に試験液体が流入する際の衝撃力を減少させて、前記台秤を保護するようにした液体流量計の試験装置において、前記緩衝手段は、前記秤量タンク内の上部中央部に前記流路切換装置からの試験液体を導く導管と、底部近傍に設けられた秤量タンクの径に近い径の周囲に流体の出口となる複数の長孔をもつ環状の管と、前記導管と前記環状の管を繋ぐ放射状の斜め下方に延びる複数の直管とからなることを特徴とする液体流量計の試験装置。
請求項１に記載の試験装置において、前記秤量タンクを密封構造とし、前記秤量タンクの上部空間と前記貯蔵タンクの上部空間を均圧管で接続したことを特徴とする液体流量計の試験装置。
請求項２に記載の試験装置において、前記秤量タンクの前記導管と、該秤量タンクの底面に設けられた排出孔と、前記均圧管との接続孔を、それに続くそれぞれの配管との間をシリンダ駆動型密閉式カプラを介して接続したことを特徴とする液体流量計の試験装置。
請求項１又は２に記載の液体流量計の試験装置において、前記流路切換装置を密閉ケース内に収容し、該密閉ケースと、前記貯蔵タンクの上部空間とを配管で接続し、前記密閉ケース内と前記貯蔵タンク内の雰囲気を同じくしたことを特徴とする液体流量計の試験装置。
請求項２又は４に記載の試験装置において、前記貯蔵タンクに、不活性ガス供給源を接続したことを特徴とする液体流量計の試験装置。