JP6370113B2 - 圧力計の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧力計の検査方法に関する。

ガス配管等の気密漏洩試験を行う自記圧力計は、定期的に計測精度を検査・校正することが義務付けられている。しかも、自記圧力計が計測する気圧は、温度変化の影響を受け易く、例えば、０．０２８℃の温度変化であっても圧力値で０．０１ｋＰａの圧力変動となり、これは、自記圧力計に求められる最小誤差精度に近い圧力値である。したがって、自記圧力計の検査・校正の際には、自記圧力計が設置された環境の温度を厳密に管理することが必要となる。

自記圧力計を検査する際に温度変化を与える要因として、（１）自記圧力計が検査時に設置されている環境状態、（２）自記圧力計と操作者との接触、（３）自記圧力計に圧力負荷を与えるシステムなどが主な要因として挙げられる。

自記圧力計が検査時に設置されている環境状態については、上述のような僅かな温度変化も精度に大きな影響を与えることから、恒温槽などの一定温度に保持できる環境に自記圧力計を配置する。しかしながら、恒温槽であっても、恒温槽内の空気の温度制御により、恒温槽内の温度を安定化させる場合には、恒温槽内部に送風（空気の流れ）が発生し、例えば、０．０２８℃以下の温度の変動幅に内部の温度制御を行うことは困難である。

自記圧力計と操作者との接触については、例えば、室温条件（約２３℃）に自記圧力計を設置した場合、約３６℃の体温を有する操作者が該自記圧力計に接触すると、大幅な温度変化を自記圧力計に与えることとなる。

自記圧力計に圧力負荷を与えるシステムについては、自記圧力計に規定圧力を加えるバルブ操作を行った際には、急激な圧力変動により断熱圧縮・断熱膨張が発生し、バルブ開閉の前後の配管内の空気の温度が変化し、配管やバルブ自体の温度が変動する。

他方、自記圧力計を定期的に検査・校正するには、上述のような温度変化を避ける環境を用意し、圧力検査用の基準器を用いて、自記圧力計の計測値が基準器の計測値と一致するように校正される。自記圧力計は、圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えている。校正作業は、圧力値変換手段における該出力レベルと該圧力値との対応関係を調整する作業となる。

温度を厳密に管理できる環境や圧力検査用基準器を用意するにはコストが掛る上、検査・校正作業の客観性や信頼性を担保するには、第三者の検査機関に自記圧力計の検査・校正を依頼することとなり、検査・校正に係る費用も膨大なものとなる。特に、多くの自記圧力計を使用する業者においては、その負担は深刻な問題となっている。

上述した自記圧力計に係る問題点は、自記圧力計に限らず、０．０１ｋＰａ程度以下の精度で、検査・校正作業が必要な圧力計にも、同様に該当する。また、配管内の圧力を直接検出するものに限らず、特許文献１に示すような差圧計測装置（エアリークテスタ）に使用される圧力計についても、検査・校正作業を行う場合には、同様の問題が発生する。

特許第４９９４４９４号公報 特許第３４８３２５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、上述した従来の問題を解消し、圧力計の検査・校正作業を低コストかつ簡便、更には精確に行うことを可能にする圧力計の検査方法を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明の圧力計の検査方法は、以下のような技術的特徴を備えている。
（１） 圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計であって、基準器としての第１の圧力計と検査対象器としての第２の圧力計に対し、該第２の圧力計の該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムを用いた圧力計の検査方法において、該検査システムが、該第１の圧力計と該第２の圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、該第１の圧力計と該第２の圧力計を共に収納可能であり、収納した該圧力計に共に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段とを備え、また、該検査方法が、該恒温箱内に該第１の圧力計と該第２の圧力計を収納して、該配管を該圧力計に接続する圧力計設置工程と、該バルブ手段を操作し、該第１の圧力計と該第２の圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する圧力負荷工程と、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該第１の圧力計と該第２の圧力計の該圧力値の変化を記録する圧力変化記録工程を有し、該圧力計設置工程と該圧力負荷工程との間で、該バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加し、その後、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該圧力値の変化を測定し、所定時間内に該圧力値が所定範囲を超えて変化した場合には、次の該圧力負荷工程には進まないことを特徴とする。

（２） 圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計であって、基準器としての第１の圧力計と検査対象器としての第２の圧力計に対し、該第２の圧力計の該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムを用いた圧力計の検査方法において、該検査システムが、該第１の圧力計と該第２の圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、該第１の圧力計と該第２の圧力計を共に収納可能であり、収納した該圧力計に共に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段とを備え、また、該検査方法が、該恒温箱内に該第１の圧力計と該第２の圧力計を収納して、該配管を該圧力計に接続する圧力計設置工程と、該バルブ手段を操作し、該第１の圧力計と該第２の圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する圧力負荷工程と、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該第１の圧力計と該第２の圧力計の該圧力値の変化を記録する圧力変化記録工程を有し、該圧力計設置工程と該圧力負荷工程との間で、該バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加し、その後、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該圧力値の変化を測定し、所定時間に該圧力値が変化した変化量を基に、該圧力変化記録工程における該圧力値の変化を補正することを特徴とする。

（３） 上記（１）又は（２）に記載の圧力計の検査方法において、該圧力計設置工程では、該恒温箱内に、少なくとも第１の圧力計と第２の圧力計とを、連通した該配管で接続し、該圧力負荷工程では、全ての圧力計に同じ圧力を印加し、該圧力変化記録工程では、各圧力計に対応した操作端末又は単一の操作端末に、各圧力計の該圧力値の変化を記録することを特徴とする。

（４） 上記（３）に記載の圧力計の検査方法において、該第１の圧力計に対応する操作端末が受信した該圧力値に基づき、該第２の圧力計に対応する操作端末を利用し、該第２の圧力計内の該圧力値変換手段を制御し校正する校正工程を有することを特徴とする。

（５） 上記（４）に記載の圧力計の検査方法において、各圧力計に対応する操作端末が一つの操作端末であることを特徴とする。

本発明では、圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計に対し、該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムにおいて、該圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、該圧力計を収納可能であり、収納した該圧力計に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段を備えているため、圧力計自体の温度変化に影響を及ぼす要因である、（１）圧力計が検査時に設置されている環境状態、（２）圧力計と操作者との接触、（３）圧力計に圧力負荷を与えるシステムなどからの影響を極力抑制することが可能となり、温度変化を抑えた検査環境を提供することが可能となる。

そして、本発明の圧力計の検査システムを用いた圧力計の検査方法において、恒温箱内に圧力計を収納して、配管を該圧力計に接続する圧力計設置工程と、バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する圧力負荷工程と、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された操作端末で、圧力値の変化を記録する圧力変化記録工程を有するため、圧力計の温度変化を抑えた検査を実施することが可能となる。

また、本発明の圧力計の検査方法では、圧力計設置工程と圧力負荷工程との間で、該バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加し、その後、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該圧力値の変化を測定し、所定時間内に該圧力値が所定範囲を超えて変化した場合には、次の該圧力負荷工程には進まないように設定したり、所定時間に該圧力値が変化した変化量を基に、圧力変化記録工程における該圧力値の変化を補正することにより、より精確な圧力計の検査・校正が可能となる。

本発明に使用される自記圧力計の概略を示す図である。 本発明の検査システムの概略を説明する図である。 本発明の検査システムの他の実施例を説明する概略図である。

以下、本発明の圧力計の検査システム及びそれに用いた圧力計の検査方法について、詳細に説明する。
本発明に用いられる圧力計について、図１にその概略を示す。圧力計は、例えば、電気式ダイヤフラム式自記圧力計や差圧計測装置（エアリークテスタ）に使用される圧力計である。測定圧力の範囲や最小目盛単位は、自記圧力計で検査する対象に応じて種々のものを用意することが可能である。例えば、都市ガスやプロパンガスを供給する配管の気密試験を行う自記圧力計では、最低圧力が２．０ｋＰａ以上、最高圧力が８．４ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の範囲内の圧力を測定するよう設定されており、最小目盛単位は０．０２ｋＰａ以下である。

圧力計には、図１に示すように、ダイヤフラム式の圧力センサーなどの圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えている。圧力値変換手段は、図１の制御手段と対応テーブルから構成される。圧力値に変換する仕組みとしては、圧力検出手段からの検出信号を制御手段が受け、該制御手段において、検出信号の出力レベルと圧力値とを対応させる対応テーブルを参照しながら、受け取った検出信号の出力レベルに対応する圧力値を決定する。対応テーブルは、出力レベルと圧力値の詳細な対応表であったり、２つ以上の特定の出力レベルに対応する圧力値が記録されているものであっても良い。制御手段は、出力レベルに対応する圧力値が対応テーブルにある場合は、その値を呼び出し、該当する出力レベルが無い場合には、対応テーブルに記録されている複数の値から、不足する値を線形又は非線形で補完し、算出するようプログラムされている。

圧力計の校正は、この対応テーブルに記録されている数値を変更・修正することを意味する。また、圧力計には、表示部が設けられ、制御手段で決定した圧力値を表示可能に構成されている。さらに、圧力計は、圧力計の外部の操作端末と無線又は有線で接続され、入出力インターフェースＩ／Ｏを介して、情報交換が行われる。

操作端末は、圧力計専用の端末であっても良いが、スマートフォンやタブレット型端末など、汎用的な携帯型情報端末であっても良い。少なくとも、操作端末では、圧力計からの圧力値に相当する信号を受信し、表示又は記録できる機能を備える必要がある。また、圧力計の電源のＯＮ・ＯＦＦや計測開始・終了などを指示するように、圧力計を遠隔操作するための機能を付加することが好ましい。さらに、校正に際しては、圧力計内の対応テーブルを変更・修正することを指示する機能を付加することが必要である。操作端末は、図２に示すように、１つの操作端末で１台の圧力計のみと通信できるように設定するだけでなく、図３に示すように、１つの操作端末で同時に複数の圧力計と交信できるよう設定しても良い。特に、特定の１台を校正の基準器とし、他の圧力計を検査対象器とする場合には、図３のように、単一の操作端末で操作できる方が、操作者にとっても作業負担が少なく、より好ましい。

本発明の圧力計の検査システムは、図２に示すように、圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計に対し、該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムにおいて、該圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、該圧力計を収納可能であり、収納した該圧力計に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段を備えたことを特徴とする。

本発明に用いる「恒温箱」とは、圧力計を収納する箱の内部と箱の外部とを、断熱材で遮断できる構成を備えたものであれば良い。ヒーターやクーラーなどの加熱・冷却手段や送風手段などを組み込むことも可能であるが、上述したように、僅かな温度変化を抑制することが必要であるため、断熱材で内部が温度的に外部から遮断された空間を形成できるような、単純な箱の方がより好ましい。

恒温箱内の配管に加圧又は減圧の負荷を与えるバルブ手段は、図２のように別途設けられた圧力源に接続されている。大気圧に調整可能にするには、図２のバルブ手段と圧力源との間に、大気中に解放された配管を接続し、その接続部分に配管の切り替え手段を設ける。

次に、本発明の圧力計の検査方法は、以下の手順で行う。
（１）恒温箱内に圧力計を収納して、配管を該圧力計に接続する（圧力計設置工程）
（２）バルブ手段を操作し、圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する（圧力負荷工程）
（３）バルブ手段を閉状態にし、恒温箱の外部に配置された操作端末で、圧力計が計測した圧力値を受信し、該圧力値の変化を記録する（圧力変化記録工程）

圧力計設置工程では、圧力計を操作者が長く触れると、操作者の体温により自記圧力計の温度が上昇するため、素早く設置すること必要である。また、恒温箱の扉を開放し、一定時間（数分間以上）放置し、圧力計や恒温箱の内部が常温（約２３℃）になるまで待機する。なお、後述するように、２つ以上の圧力計を用いて、比較検査（校正等）を行う場合には、圧力計毎に温度差があることが、最も問題であることから、全ての圧力計が同じ温度となるようにその取扱いについては、細心の注意を払う。

圧力負荷工程に入る前に、圧力計に係る環境温度が変化していないか、環境判定を行うことが好ましい。圧力計に係る環境温度に影響を与える要因としては、圧力計自体の温度が周りの雰囲気の温度と異なる場合、配管の温度が周りの雰囲気の温度と異なる場合、配管内の気体の温度が変化しているあるいは配管の温度や周りの雰囲気と異なる場合、さらには、圧力計を取り巻く雰囲気の温度自体が変化している場合などがある。

この環境判定方法は、特許文献２に示すように、恒温箱内の配管を一度、大気圧に解放し（あるいは所定圧力に設定しても良い）、その後、バルブ手段を閉じる。バルブ手段の操作による断熱圧縮・断熱膨張で過渡的変化し、その後温度変化が安定するのを待って、圧力計の圧力値の変化を記録する。当該圧力値が上昇している場合には、圧力計に係る環境温度が温度上昇している可能性が考えられ、当該圧力値が下降している場合には、その逆の現象が想定される。検査時間（全ての検査に掛る総時間）以上又は、校正などの比較検査の場合には、基準器の測定記録を終了してから検査対象器の測定記録を開始するまでの時間差（例えば２秒程度）に相当する時間以上、具体的は、例えば、３０秒の間に、所定の圧力変動（例えば、最小目盛単位の０．０２ｋＰａ以下、より好ましくは０．０１ｋＰａ以下）に収まっているか否かを判定し、収まっている場合には、環境判定を合格として、検査を開始する。

本発明の圧力計の検査方法において、圧力計の校正などに利用できる比較検査方法について説明する。図２に示すように、圧力計設置工程では、恒温箱内に、少なくとも第１の圧力計（基準器）と第２の圧力計（検査対象器）とを、連通した配管で接続する。そして、圧力負荷工程では、全ての圧力計に同じ圧力を印加する。圧力変化記録工程では、各圧力計に対応した操作端末又は単一の操作端末に、各圧力計の該圧力値の変化を記録する。これにより、第１の圧力計の計測した圧力値と第２の圧力計で計測した圧力値とが同じ又は許容誤差範囲（例えば、０．０３ｋＰａ以内）であれば、第２の圧力計は適正であると評価でき、そうでない場合には不適正と評価できる。

第２の圧力計を自動で校正するには、第１の圧力計に対応する操作端末が受信した圧力値に基づき、第２の圧力計に対応する操作端末を利用し、第２の圧力計内の圧力値変換手段を制御し校正する校正工程を、さらに付加することが必要である。圧力値変換手段は、上述したように図１の制御手段と対応テーブルから構成され、校正工程においては、対応テーブルに記録された圧力検出手段の出力レベルと圧力値との対応表の数値が、第１の圧力計の測定値に基づき変更・修正される。

さらに、上記比較検査において、各圧力計に対応する操作端末が一つの操作端末である場合には、操作端末間のデータの交換作業が不要となり、極めて簡便に比較検査（校正）作業を行うことが可能となる。

本発明の検査方法、特に、比較検査方法を利用することで、圧力計をより安価かつ簡便に校正することができる。つまり、圧力計を保有する事業者は、社内に本発明の検査システムを備え、第三者の検査機関に基準器となる圧力計の校正を依頼する。図２のように、校正済みの圧力計（基準器）を恒温箱に入れ、検査対象器を入れて、本発明の検査方法を実施するだけで、検査対象器の校正を容易に実施することができる。しかも、恒温箱も単純な構成のもので良いため、検査システムに係るコストも低く抑えることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、圧力計の校正作業を低コストかつ簡便、更には精確に行うことを可能にする圧力計の検査システム及びそれに用いた圧力計の検査方法を提供することが可能になる。

Claims (5)

1. 圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計であって、基準器としての第１の圧力計と検査対象器としての第２の圧力計に対し、該第２の圧力計の該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムを用いた圧力計の検査方法において、
   該検査システムが、該第１の圧力計と該第２の圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、
   該第１の圧力計と該第２の圧力計を共に収納可能であり、収納した該圧力計に共に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、
   該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段とを備え、
   また、該検査方法が、該恒温箱内に該第１の圧力計と該第２の圧力計を収納して、該配管を該圧力計に接続する圧力計設置工程と、
   該バルブ手段を操作し、該第１の圧力計と該第２の圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する圧力負荷工程と、
   該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該第１の圧力計と該第２の圧力計の該圧力値の変化を記録する圧力変化記録工程を有し、
   該圧力計設置工程と該圧力負荷工程との間で、該バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加し、その後、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該圧力値の変化を測定し、所定時間内に該圧力値が所定範囲を超えて変化した場合には、次の該圧力負荷工程には進まないことを特徴とする圧力計の検査方法。
2. 圧力検出手段と、該圧力検出手段から出力される検出信号の出力レベルを圧力値に変換する圧力値変換手段とを備えた圧力計であって、基準器としての第１の圧力計と検査対象器としての第２の圧力計に対し、該第２の圧力計の該圧力値変換手段を校正する圧力計の検査システムを用いた圧力計の検査方法において、
   該検査システムが、該第１の圧力計と該第２の圧力計と無線又は有線で接続され、該圧力計の該圧力値が受信可能であり、かつ、該圧力値変換手段を制御可能な操作端末と、
   該第１の圧力計と該第２の圧力計を共に収納可能であり、収納した該圧力計に共に接続され該圧力計に圧力を加えるための配管を備えた恒温箱と、
   該恒温箱の外側には該配管に接続され加圧又は減圧が可能なバルブ手段とを備え、
   また、該検査方法が、該恒温箱内に該第１の圧力計と該第２の圧力計を収納して、該配管を該圧力計に接続する圧力計設置工程と、
   該バルブ手段を操作し、該第１の圧力計と該第２の圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加する圧力負荷工程と、
   該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該第１の圧力計と該第２の圧力計の該圧力値の変化を記録する圧力変化記録工程を有し、
   該圧力計設置工程と該圧力負荷工程との間で、該バルブ手段を操作し、該圧力計に大気圧又は所定の圧力を印加し、その後、該バルブ手段を閉状態にし、該恒温箱の外部に配置された該操作端末で、該圧力値の変化を測定し、所定時間に該圧力値が変化した変化量を基に、該圧力変化記録工程における該圧力値の変化を補正することを特徴とする圧力計の検査方法。
3. 請求項１又は２に記載の圧力計の検査方法において、
   該圧力計設置工程では、該恒温箱内に、少なくとも第１の圧力計と第２の圧力計とを、連通した該配管で接続し、
   該圧力負荷工程では、全ての圧力計に同じ圧力を印加し、
   該圧力変化記録工程では、各圧力計に対応した操作端末又は単一の操作端末に、各圧力計の該圧力値の変化を記録することを特徴とする圧力計の検査方法。
4. 請求項３に記載の圧力計の検査方法において、
   該第１の圧力計に対応する操作端末が受信した該圧力値に基づき、該第２の圧力計に対応する操作端末を利用し、該第２の圧力計内の該圧力値変換手段を制御し校正する校正工程を有することを特徴とする圧力計の検査方法。
5. 請求項４に記載の圧力計の検査方法において、
   各圧力計に対応する操作端末が一つの操作端末であることを特徴とする圧力計の検査方法。

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