JPH0545203A - スモールボリユームプルーバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンを所定区間移動することにより基準
体積を形成する計測シリンダが、計測時に流通する流体
の温度による寸法の熱的変化を受けず、圧力の影響によ
って体積変化のないものとし、装置全体を小形にする。 【構成】 流入管５と流出管６とを有する筒状体１内
に、計測シリンダ１３を同軸に配設し、各々を環状壁１
２により流入管５と流出管６とを区画して固着する。更
に筒状体１にバイパス弁１０を有するバイパス管７を配
設し、計測前は、流体を計測シリンダ１３の流入側に設
けた案内筒１４の透孔１４ａよりバイパス管７内を流通
し、計測時は、バイパス弁１０を閉止することによりば
ね１８のばね力により収納ボックス１５を駆動して透孔
１４ａを閉止し、流体圧によりピストン１６が計測シリ
ンダ１３内を自走する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、流量計の精度を検定するための
小形な検定装置に関し、より詳細には、試験流体の圧
力、温度等の影響を受けにくい高精度な小形流量計検定
装置に関する。

【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、および、使用中の流量計が、温度、
圧力等の外部要因又は可動部摩耗等の内部要因などによ
る特性の変化に対して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
ること、いわゆる特性試験を行うものである。この特性
試験は、大別すると固定試験装置に被試験流量計を介装
して試験を行な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な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なうことができ、
必要に応じて任意の特性試験を行なうことができるので
特に配管影響を受け易い推測形の流量計、例えばタービ
ンメータの試験に多く使用されている。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
より単位体積当りに発信される流量パルスの数（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、
必要により複数の被測流量において流量計数に基づい
て、連続した流量特性曲線が求められる。

【０００３】流量係数を高分解能で求めるためには基準
体積当りに発信する流量パルスの数が所定数以上である
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２０,０００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発信できないが、基準体積をピ
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（時間）との関係から流量計数を求め
ることができる。従って、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
と呼ぶ）が適用でき、移動も可能となる。スモールボリ
ュールプルーバは、基本的には被試験流量計と直列に接
続された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、輸
液される流体の体積と流量計の読みとを比較するもので
ある。流体の体積は、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。このため、各々の観測流量につき
計測シリンダ内でのピストンは、試験回数だけ往復移動
する。

【０００４】計測シリンダ内でピストンを規定区間移動
し、計測を完了してから、ピストンを再びもとの位置に
戻す方式として、ピストンロッドを油圧又は空気圧を用
いたアクチュエータで駆動するが、この間に流体を流通
させるための流通路は、計測シリンダを利用する場合
と、計測シリンダに並列な別に設けられたバイパス流路
を利用する場合とがある。計測シリンダを流通させる場
合は、アクチュエータで戻されるピストン内に弁機能を
有し、計測時には閉弁し、戻しにおいて開弁するように
なっている。以後、この方式を内弁方式と呼ぶ。バイパ
ス流路を流通させる場合は、バイパス流路内にバイパス
弁を設け、計測時には閉弁し、戻しで開弁するものであ
る。以後、この方式を外弁方式と呼ぶ。

【０００５】内弁方式のスモールボリュームプルーバと
して、特開平５４−１５３０６３号公報に開示されたも
のがある。これは、ピストン（可動部材）にポヘット弁
を設けたもので、非計量時には開弁し、計測時に閉弁す
るが、前記ポペット弁の開閉回数が多いので、該ポペッ
ト弁の、特にシート部分の寿命が短くなる。ピストン部
での液洩れが試験結果に重大な影響を及ぼすスモールボ
リュームプルーバにとっては、ポペット弁の信頼度は、
試験結果の信頼度につながるものである。

【０００６】外弁方式のスモールボリュームプルーバと
して、特開昭６０−１７３４１８号において「小型流量
検定器」が開示されている。図３は、従来のスモールボ
リュームプルーバを説明するための図で、図中、５１は
導入管、５１ａは流入口、５２はハウジング、５３はバ
イパス管、５４はバイパス弁、５５はアクチュエータ、
５６は導入部、５７は押出体（ピストン）、５８は軸、
５９は主シリンダ、６０は下流部、６１は排出管、６２
はばね、６３，６４はジャーナル軸受、６５は油圧シリ
ンダ、６６は油圧ピストン、６７は検出ロッド、６８は
検出ユニット、６９，７０，７１は検出器、７２は検出
フラッグ、７３はパイロット、７４はスリーブ軸受であ
る。

【０００７】図示において、ハウジング５２は、計測シ
リンダとなる主シリンダ５９と、該主シリンダよりも大
径の導入部５６および下流部６０とより構成されてい
る。前記導入部５６には油圧シリンダ６５が配設し、該
配設部近傍の導入部５６に導入管５１が連通している。
該導入管５１は、ハウジング５２のバイパス流路の一部
となるもので、該バイパス流路は、前記導入管５１とバ
イパス管５３と排出管６１とで構成され、該バイパス流
路に設けられた流入口５１ａと排出口６１ａとの間にバ
イパス弁５４が介装されている。油圧シリンダ６５と主
シリンダ５９とは同軸で、油圧ピストン６６と軸５８と
押出体５７とが順に一体に接続されている。軸５８はジ
ャーナル軸受６３で液密に軸承され、該ジャーナル軸受
６３と押出体５７との間には、ばね６２が張設されてい
る。また、押出体５７には、軸５８と平行して検出ロッ
ド６７が固着され、押出体５７の移動を検知可能にして
いる。

【０００８】図示の状態においては、押出体５７の大口
径の導入部５６内に位置しており検出フラッグ７２と検
出器６９とが同位置にある。また、バイパス弁５４が閉
弁されており流入口５１ａから流入した流体は、矢印方
向に導入管５１から主シリンダ５９を通り、排出管６１
の排出口６１ａより流出する。押出体５７は静止してお
り計測待機の状態である。

【０００９】次に、計測開始指令により、油圧ピストン
６６が下流部６０側（右方向）に移動初めると、ばね６
２の張力の助けを受け乍ら押出体５７を移動する。検出
フラッグ７２が検出器７０と７１との区間を通過する間
の移動量を、押出体５７が主シリンダ５９内を移動して
排出される流体体積が基準体積となる。押出体５７は、
該押出体５７の軸方向に伸びるように固着されたパイロ
ット７３がスリーブ軸受７４に軸承されて停止する。こ
の状態で、流体は、大口径の下流部６０の部分を通り流
出口６１ａより流出する。アクチュエータ５５の作動に
よりバイパス弁５４が開弁されると流体は、バイパス管
５３を経て流出口６１ａより流出する。この状態で押出
体５７は、油圧ピストン６６により図示の待機状態位置
に戻される。

【００１０】上述の外弁方式のスモールボリュームプル
ーバは、押出体５７は、主シリンダ５９との間でシール
５７ａを介して摺動することとなるので、内弁方式の場
合のポペット弁部でのリークの心配はない。しかし、主
シリンダ５９の内面は均一な断面になるように精密加工
が施された一重管であるから、流体の温度、圧力等によ
る変形を受ける。温度が高い場合は主シリンダ５９の内
外面間の温度差が大きくなり、しかも、温度差が流体温
度により異なるので、主シリンダ５９内の体積変化を補
正する場合の補正量は一時的に定まらない。また、圧力
変化は、主シリンダ５９内の体積変化をもたらし、基準
体積管としての基準体積が変化することとなる。また、
主シリンダ５９の両端面に大口径の導入部５６と下流部
６０とが配設されているので、全長が長く更に、バイパ
ス流路は導入部５６と下流部６０とが連通するので大形
なプルーバとなり小形にすることは困難である。

【００１１】

【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもの
で、小形で、しかも流体の温度、特に圧力影響を受けな
い信頼度の高い計測を可能とするスモールボリュームプ
ルーバを提供することを目的とするものである。

【００１２】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、両端面
近傍に、互いに離間して流入口および流出口を設けた密
閉状の筒状体と、流入口と流出口間との間を前記筒状体
との間に設けられた環状壁で封止区画し、該環状壁によ
り筒状体内に同心支持された断面一様な計測シリンダ
と、該計測シリンダの軸上を移動するピストンと、前記
環状壁を挟む筒状体壁に開口し、バイパス弁を配設した
バイパス管と、前記計測シリンダの流入口側に、同軸に
接合し、該接合部近傍周壁に透孔を有する案内筒と、該
案内筒内を摺動し前記透孔を開閉する筒状弁体で、内径
は前記計測シリンダと等しくピストンを係止収納する収
納ボックスと、計測時において、前記ピストンが計測シ
リンダの所定位置区間を移動したとき、該所定位置を検
知するセンサと、計測完了後、前記バイパス弁が開弁し
たとき、ピストンを前記収納ボックス内に戻すアクチュ
エータとから構成した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。

【００１３】図１は、本発明のスモールボリュームプル
ーバの一実施例を説明するための図で、図中、１は筒状
体、１ａはジャーナル軸受、２は壁面、３は上流側端
面、４は下流側端面、５は流入管、６は流出管、７はバ
イパス管、７ａはジャーナル軸受、８は導入管、９は排
出管、１０はバイパス弁、１０ａはロッド、１１はアク
チュエータ、１２は環状壁、１３は計測シリンダ、１４
は案内管、１４ａは透孔、１５は収納ボックス、１５ａ
は底面開口部、１６はピストン、１６ａはピストンロッ
ド、１６ｂは駆動ピストン、１６ｃはシール、１７はピ
ストンアクチュエータ、１７ａ，１７ｂは空気圧口、１
８はばね、１９，２０，２１，２２はセンサである。

【００１４】図示において、筒状体１は、上流端面板３
と下流側端面板４とで封止される筒体で、上流端面板３
の近傍に流入管５、下流端面板４の近傍には流出管６が
配設され、流入管５と流出管６との間は環状壁１２で区
画されており、該環状壁１２には計測シリンダ１３が筒
状体１に同軸に配設されている。計測シリンダ１３は内
面が精密に加工された断面一様な円筒で、流入管５側の
端部には、該計測シリンダ１３よりも僅かに口径の大き
い案内筒１４が同心に固着されている。該案内筒１４の
固着部近傍には、周上壁面を貫通する複数の透孔１４ａ
が設けられている。また、計測シリンダ１３の流出管６
側は下流側端面４に向けて開口している。

【００１５】前記案内筒１４内には、円筒状の収納ボッ
クス１５が摺動可能に挿入されている。収納ボックス１
５は、計測シリンダ１３側が開口し、上流側端面３側も
計測シリンダ１３の内径よりも僅かに小さい内径の底面
開口部１５ａが設けられ、該底面開口部１５ａと上流側
端面板３との間に張設されたばね１８により、計測シリ
ンダ１３側へ付勢されている。該収納ボックス１５の内
径は計測シリンダ１３の内径と等しく、ピストンロッド
１６ａの移動によりピストン１６を正しく収納すること
ができる。ピストン１６は、計測時には流体圧により駆
動され、戻し時にはピストンアクチュエータ１７によ
り、計測シリンダ１３と同軸上に駆動できる。すなわち
ピストン１６は、ピストンロッド１６ａと接合した駆動
ピストン１６ｂにより駆動される。駆動ピストン１６ｂ
はセンサ２１,２２間を空気圧口１７ａ,１７ｂより導入
される空気圧により駆動される。

【００１６】また、筒状体１には、バイパス管７が配設
されている。バイパス管７は、環状壁１２を挟んだ筒状
体１の壁面２に、導入管８と排出管９により開口し、流
路はバイパス弁アクチュエータ１１により駆動されるバ
イパス弁１０により開閉される。

【００１７】次に、上述の如く構成されたスモールボリ
ュームプルーバの動作を説明する。図１は、計測の準備
段階を示す図で、被検流量計（図示せず）は流入管５
（流出管６）側に直列に配設されている。この状態で
は、バイパス弁１０が開弁してバイパス流路が流通して
いる。また、ピストン１６は、シール材１６ｃによりシ
ールされ収納ボックス１５内に収納され、駆動ピストン
１６ｂはセンサ２１の位置にあり、透孔１４ａが開口し
ている。流体は矢印Ｑ方向に流れる。すなわち、流入管
５から透孔１４ａおよび上流側端面板３近傍（点線）を
径てバイパス管７に到り筒状体１内から流出管６に流
出、また、一部は、透孔１４から計測シリンダ１３内を
経て筒状体１から流出管６に流出する。

【００１８】次に、計測開始の指令が発信されるとバイ
パス弁アクチュエータ１１が作動しバイパス弁１０はジ
ャーナル軸受７ａに軸支されるロッド１０ａを介して閉
弁する。図２は計測完了段階を示す図で、図中、図１と
同じ作用する部分には等しい符号を付してある。以下、
図に基づいてピストン１６の移動する動作を説明する。
流入管５より導入された流体は、計測指令によりピスト
ンアクチュエータ１７の空気圧口１７ｂを開放する。こ
のとき収納ボックス１５には、ばね１８により計測シリ
ンダ１３に向けてばね力が作用しているので、該収納ボ
ックスは透孔１４ａを閉止する方向に移動する一種の弁
体となる。透孔１４ａの閉止により、流体圧は、ピスト
ン１６のロット１６ａ側に作用し、図２に示す如くピス
トン１６は計測シリンダ１３の流出側開口部外に移動す
る。この場合、流体は矢印Ｑ方向に流れているので、ピ
ストン１６は流体の慣性による遅れを生ずることなく、
速やかに移動する。移動する過程において、駆動ピスト
ン１６ｂがセンサ１９および２０を通過したとき信号パ
ルスを発信し、この信号パルスのパルス間隔の時間内に
被検流量計から発信される流量パルスとセンサ１９と２
０との間隔で定められた計測シリンダ１３の基準体積と
を比較される。

【００１９】計測が完了すると、バイパス弁アクチュエ
ータによりバイパス弁１０を開弁し、ピストン１６の両
端面に作用する流体圧を等しくした状態で、ピストンア
クチュェータ１７を空気圧駆動する。ピストン１６は、
計測シリンダ１３を経て収納ボックス１５に底面開口部
１５ａで係止収納され、該収納ボックス１５と共に、ば
ね１８のばね力に抗して図１（ａ）の状態に戻る。

【００２０】

【効果】以上の説明から明らかなる如く、本発明による
と、非試験時では、流体は筒状体１内をバイパス管を介
して常に流通しているので、該筒状体１内に配設された
計測シリンダ１３内は、流体温度と等しい温度となって
いる。従って、計測時に計測シリンダに余分な温度ひず
みが作用せず、また、計測シリンダの内外壁部の圧力も
等しいので、流体圧力が変化しても圧力ひずみを生ずる
ことなく正確な規準体積が得られる。また、流体は常に
同一方向に流れているので計測時の流体の慣性影響を受
けることがないので応答の速い計測ができる。従って計
測シリンダの長さも短かくてよく、バイパス管も筒状体
に配設されるので小形なスモールボリュールプルーバを
構成できる。また、要部ピストンは収納ボックス内に収
納されるのでシール材の摩耗破損も少く安定した計測を
可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のスモールボリュームプルーバの一実
施例を説明するための図である。

【図２】 従来のスモールボリュームプルーバを説明す
るための図である。

【図３】 従来のスモールボリュームプルーバを説明す
るための図である。

【符号の説明】

１…筒状体、３…上流側端面、４…下流側端面、５…流
入管、６…流出管、７…バイパス管、８…導入管、９…
排出管、１０…バイパス弁、１１…アクチェエータ、１
２…環状壁、１３…計測シリンダ、１４…案内管、１４
ａ…透孔、１５…収納ボックス、１６…ピストン、１７
…ピストンアクチュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端面近傍に、互いに離間して流入口お
   よび流出口を設けた密閉状の筒状体と、流入口と流出口
   間との間を前記筒状体との間に設けられた環状壁で封止
   区画し、該環状壁により筒状体内に同心支持された断面
   一様な計測シリンダと、該計測シリンダの軸上を移動す
   るピストンと、前記環状壁を挟む筒状体壁に開口し、バ
   イパス弁を配設したバイパス管と、前記計測シリンダの
   流入口側に、同軸に接合し、該接合部近傍周壁に透孔を
   有する案内筒と、該案内筒内を摺動し前記透孔を開閉す
   る筒状弁体で、内径は前記計測シリンダと等しくピスト
   ンを係止収納する収納ボックスと、計測時において、前
   記ピストンが計測シリンダの所定位置区間を移動したと
   き、該所定位置を検知するセンサと、計測完了後、前記
   バイパス弁が開弁したとき、ピストンを前記収納ボック
   ス内に戻すアクチュエータとから構成したことを特徴と
   するスモールボリュームプルーバ。