WO2015029494A1 - ピストンプルーバ - Google Patents

Abstract

　プルーバ（１）は、計測シリンダ（２）と、計測シリンダ（２）の下流端側と連結された油圧シリンダ（１２）と、計測シリンダ（２）内を上流側から下流側に向けて所定距離移動して基準体積の流体を排出する計測ピストン（９）と、油圧シリンダ（１２）に移動可能に収容されたピストンロッド（１３）とを備え、計測ピストン（９）とピストンロッド（１３）とが別体で形成される。プルーバ（１）は、計測準備位置停止手段（１４）を備え、計測ピストン（９）を所定の計測準備位置に戻す際に、ピストンロッド（１３）が計測ピストン（９）を下流側から上流側に移動させ、計測準備位置停止手段（１４）が計測ピストン（９）を所定の計測準備位置に停止させた後に、ピストンロッド（１３）のみを上流側から下流側に移動させて油圧シリンダ（１２）内に収容する。

Description

ピストンプルーバ

　本発明は、ピストンプルーバに関し、より詳細には、流量計の精度を検定するための基準体積の小さいピストンプルーバに関する。

　流量計を検定するための検定装置とは、新規に製作された流量計や使用中の流量計を、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信頼できる精度で使用するために、定期的に又は任意のタイミングで特性試験を行うための装置である。この特性試験は、大別すると、被試験流量計を固定試験装置に介装して試験を行なうキャリブレータにより、あるいは、流量計を流体システム内に介装して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、流量計の特性試験をオンラインで行なうことができ、また、必要に応じて任意の特性試験を行なうことができるため、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。プルーバでは、ピストン等の移動体が断面一定な管体内を流体と同期して移動し、この移動体の所定区間移動で排出される流体が基準体積と規定される。

　プルーバ方式による流量計の特性試験では、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ファクタが算出される。また、必要により複数の被測流量において、流量係数に基づいて連続した流量特性曲線が求められる。

　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され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型プルーバの場合は１０，０００パルス以上の規定数が与えられる。これに対して基準体積を小さくすると、規定数以上の流量パルスを発信できないが、ピストン等の移動体が移動することで排出される流体の基準体積と、この間に流量計から発信される発信パルス（時間）との関係から流量係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型のプルーバ（スモールボリュームプルーバ）を適用できる。

　上記のスモールボリュームプルーバ（以下、ＳＶＰという）において、移動体にピストンを用いたピストンプルーバが知られている。このピストンプルーバは、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、その計測シリンダ内で移動するピストンが一定距離を移動したとき、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。実際には、流体の体積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。

　計測シリンダ内でピストンを規定区間移動させ、計測を完了してからピストンを再びもとの位置に戻すには、油圧又は空気圧を用いたアクチュエータでピストンロッドを介してピストンを流体の流れに抗して駆動させるが、この間に流体を流通させるための流路は、計測シリンダ自体を利用する場合と、計測シリンダに並列で別に設けられたバイパス流路を利用する場合とがある。計測シリンダに流体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設け、計測時に閉弁させ、ピストンを戻す際に開弁させる。この方式を内弁方式と呼ぶ。また、バイパス流路に流体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、計測時に閉弁させ、戻す際に開弁させる。この方式を外弁方式と呼ぶ。

　このようなＳＶＰは、通常、計測ピストンとピストンロッドとが一体的に固定される構造であるため、計測ピストンが回転する方向に圧力を受けた場合などに、ピストンロッドが抵抗となって回転を妨げ、計測ピストンに負荷をかけてしまうという問題がある。そして、この計測ピストンに必要以上に負荷がかかると、計測ピストンが計測シリンダ内をスムーズに移動できず、正確な計量を行うことができなくなる。

　これに対して、例えば、特許文献１に記載のピストンプルーバが提案されている。このピストンプルーバは、計測ピストンとピストンロッドとが別体で形成され、計測ピストンを所定の計測準備位置に戻す際に、ピストンロッドが計測ピストンを下流側から上流側に移動させる。計測ピストンを所定の計測準備位置にセットした後に、ピストンロッドのみを上流側から下流側に移動させて油圧シリンダ内に収容する。これにより、計測ピストンへの負荷の軽減を図っている。

特許第４７８２２３６号公報

　図１３は、特許文献１に記載のピストンプルーバの動作を説明するための模式図である。図１３（Ａ）は計測ピストンがホームポジションにある状態を示し、図１３（Ｂ）は計測ピストンが計量準備位置にある状態を示し、図１３（Ｃ）は計測ピストンが計量開始した状態を示す。図中、２００はピストンプルーバで、ピストンプルーバ２００は、計測シリンダ２０１、油圧シリンダ２０２、ピストンロッド２０３、計測ピストン２０４、流路切替弁２０５、計測開始弁２０６、第１シリンダ流入口２０７、第２シリンダ流入口２０８を備える。上記したように、ピストンロッド２０３と計測ピストン２０４とは別体で形成されている。

　図１３（Ａ）において、計測ピストン２０４がホームポジションにセットされた状態で、流路切替弁２０５、計測開始弁２０６を共に開にする。そして、油圧シリンダ２０２内のピストンロッド２０３に油圧をかけ、ピストンロッド２０３を移動させ、計測ピストン２０４を上流側の所定の計測準備位置まで移動させ、計測ピストン２０４を計測準備位置にセットする。このときの状態を図１３（Ｂ）に示す。なお、ピストンロッド２０３は油圧シリンダ２０２内の元の位置に戻されているものとする。

　図１３（Ｂ）に示すように、所定の計測準備位置は、第１シリンダ流入口２０７と第２シリンダ流入口２０８との中間位置となる。そして、流路切替弁２０５及び計測開始弁２０６は共に開であるため、計測ピストン２０４は、第１シリンダ流入口２０７から流入する流体の圧力と、第２シリンダ流入口２０８から流入する流体の圧力とのバランスにより計測準備位置に保持される。そして、図１３（Ｃ）に示すように、流路切替弁２０５及び計測開始弁２０６を共に閉（計量開始状態）にすることで、計測ピストン２０４は上流側から下流側に移動をはじめ、計量を開始する。

　しかしながら、上記のピストンプルーバは、流量が比較的少ない場合には問題なく動作するが、例えば、シリンダ径の大小にもよるが、流速が１ｍ／ｓ以上になるような大流量を流すと、計量開始状態でない、つまり、流路切替弁２０５及び計測開始弁２０６が共に開であるにもかかわらず、計測ピストン２０４が計測準備位置から動いてしまう場合がある。これは、大流量の場合、第１シリンダ流入口２０７から流入する流体の圧力と、第２シリンダ流入口２０８から流入する流体の圧力とのバランスが崩れ、計測ピストン２０４を下流側に押し出してしまうことが原因と考えられる。より具体的には、計測シリンダ２０１は、計測ピストン２０４によって２つの部屋に区切られるが、第２シリンダ流入口２０８から流入する流体は矢印の方向（図１３（Ｂ）を参照）に流れるため、第２シリンダ流入口２０８側の部屋のほうが第１シリンダ流入口２０７側の部屋よりも圧力が低くなると考えられる。

　本発明は、上述の点を改良すべくなされたもので、計測ピストンに必要以上の負荷をかけず、さらに、大流量の場合であっても計測ピストンを所定の計測準備位置に停止させ、正確な計量を可能とするピストンプルーバを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、上流端及び下流端が形成された計測シリンダと、該計測シリンダの下流端側と連結された油圧シリンダと、計測時に前記上流端から流入された流体により前記計測シリンダ内を上流側から下流側に向けて所定距離移動して基準体積の流体を排出する計測ピストンと、前記油圧シリンダに移動可能に収容されたピストンロッドとを備え、前記計測ピストンと前記ピストンロッドとが別体で形成されたピストンプルーバであって、前記計測ピストンを上流側の所定の計測準備位置に停止させる計測準備位置停止手段を備え、前記計測ピストンを前記所定の計測準備位置に戻す際に、前記ピストンロッドが前記計測ピストンを下流側から上流側に移動させ、前記計測準備位置停止手段が前記計測ピストンを前記所定の計測準備位置に停止させた後に、前記ピストンロッドのみを上流側から下流側に移動させて前記油圧シリンダ内に収容することを特徴としたものである。

　第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路と前記計測シリンダの上流端蓋部とを接続するバイパス管と、該バイパス管に設けられたリターン弁とを備え、前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記リターン弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを停止させることを特徴としたものである。

　第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記計測準備位置停止手段は、さらに、前記計測シリンダの上流端蓋部に移動可能に設けられた計測ロッドを備え、前記リターン弁を開にした後に、前記計測ロッドが前記計測ピストンを押し出すことにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴としたものである。

　第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端蓋部に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路に設けられた計測開始弁と、前記計測シリンダの上流端蓋部に移動可能に設けられた計測ロッドとを備え、前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、前記計測開始弁を開にした後に、前記計測ロッドが前記計測ピストンを押し出すことにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴としたものである。

　第５の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路と前記計測シリンダの上流端蓋部とを接続するバイパス管と、該バイパス管に設けられたリターン弁と、前記第２シリンダ流入路に設けられた計測開始弁とを備え、前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記リターン弁を閉、前記計測開始弁を開にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、前記リターン弁を開、前記計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴としたものである。

　第６の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路に設けられた第１計測開始弁と、前記第２シリンダ流入路に設けられた第２計測開始弁とを備え、前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路と前記第２シリンダ流入路との中間位置であり、前記計測ピストンが前記中間位置にある状態で、前記第１計測開始弁を閉、前記第２計測開始弁を開にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、前記第１計測開始弁を開、前記第２計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴としたものである。

　第７の技術手段は、第１～第６のいずれか１の技術手段において、前記計測ピストンは、周方向に埋め込んだ磁性体を有し、前記計測シリンダは、前記計測ピストンに埋め込まれた磁性体を検知する２つの検知手段を、前記計測シリンダの上流側と下流側に前記所定距離離して有することを特徴としたものである。

　第８の技術手段は、第１～第７のいずれか１の技術手段において、前記計測シリンダの上流端及び下流端の両方に開閉可能な外気に連通する弁を備えたことを特徴としたものである。

　本発明によれば、計測ピストンに必要以上の負荷をかけることがなく、さらに、大流量の場合であっても計測ピストンを所定の計測準備位置に停止させることができるため、正確な計量を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るピストンプルーバの外観構造例を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るピストンプルーバの外観構造例を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係るピストンプルーバを含む検定システムの構造例を模式的に示した図である。 計測ピストンの構造例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。 本発明の第４の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。 本発明の第５の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。 本発明によるピストンプルーバの初期動作例を説明するための図である。 本発明によるピストンプルーバのリターン動作例を説明するための図である。 本発明によるピストンプルーバの計量準備動作例を説明するための図である。 本発明によるピストンプルーバの計量動作例を説明するための図である。 特許文献１に記載のピストンプルーバの動作を説明するための模式図である。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明のピストンプルーバに係る好適な実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
　図１，２は、本発明の第１の実施形態に係るピストンプルーバの外観構造例を示す図である。図１は正面図、図２は上面図である。図中、１はピストンプルーバ、２は計測シリンダ、３は上流端、４は下流端、５，６は空気抜き弁、７は流体流入口，８は流体流出口、９は計測ピストン、１０，１１は磁気スイッチ、１２は油圧シリンダ、１３はピストンロッド、ｄ１，ｄ２はドレイン（排水弁）を示す。

　ピストンプルーバ１は、流体を流入させる上流端３及び流体を流出させる下流端４が形成された計測シリンダ２と、計測シリンダ２の下流端側と連結された油圧シリンダ１２と、計測時に上流端３から流入された流体により計測シリンダ２内を上流側から下流側に向けて所定距離Ｌ移動して基準体積の流体を排出する計測ピストン９と、油圧シリンダ１２に移動可能に収容されたピストンロッド１３とを備える。計測ピストン９は例えばアルミで形成され、計測シリンダ２は例えばＳＵＳ（ステンレス）などで形成される。

　計測シリンダ２内には、移動体として計測ピストン９が嵌挿され、この計測ピストン９が計測時に測定流体の流体圧により移動され基準体積の流体を排出する。油圧シリンダ１２内には、ピストンロッド１３が嵌挿され、このピストンロッド１３は、下流端４を構成する流出側端面板に設けられたジャーナル軸受（図示せず）により液密に軸承された状態で油圧シリンダ１２に摺動する。空気抜き弁５，６及びドレインｄ１，ｄ２は開閉可能な外気に連通する弁であり、ピストンプルーバ１の動作状態に応じて適宜開閉される。

　本発明によるピストンプルーバ１は、計測ピストン９とピストンロッド１３とが別体で形成されると共に、計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置に停止させる計測準備位置停止手段１４を備えている。そして、計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置に戻すリターン動作の際に、ピストンロッド１３が計測ピストン９を下流側から上流側に移動させ、計測準備位置停止手段１４が計測ピストン９を所定の計測準備位置に停止させた後に、ピストンロッド１３のみを上流側から下流側に移動させて油圧シリンダ１２内に収容する構造である。

　本実施形態の計測準備位置停止手段１４は、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの上流側に接続する第１シリンダ流入路１４１と、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの下流側に接続する第２シリンダ流入路１４２と、第１シリンダ流入路１４１と計測シリンダ２の上流端蓋部３ａとを接続するバイパス管１４３と、バイパス管１４３に設けられたリターン弁１４４とを備える。本例の場合、所定の計測準備位置は第１シリンダ流入路１４１の位置であり、計測ピストン９が第１シリンダ流入路１４１を塞いだ状態で、リターン弁１４４を閉にすることにより、計測ピストン９を所定の計測準備位置に停止させる。なお、計測ピストン９は、第１シリンダ流入路１４１を塞いでいればよく、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａの内面に接していても、接していなくてもよい。

　また、計測ピストン９は、周方向に埋め込んだ磁性体９１を有する。計測シリンダ２は、計測ピストン９に埋め込まれた磁性体９１を検知する２つの検知手段に相当する磁気スイッチ１０，１１を、計測シリンダ２の長手方向（上流側と下流側）に沿って所定距離Ｌだけ離した位置に有する。これら２つの磁気スイッチ１０，１１により、計測ピストン９が所定距離Ｌを移動したことを検知する。すなわち、計測ピストン９の所定距離Ｌ移動で排出される流体体積が基準体積となる。なお、磁気スイッチ１０，１１間の所定距離Ｌは可変でき、これにより基準体積を調整可能である。

　図３は、本発明によるピストンプルーバを含む検定システムの構造例を模式的に示した図である。図中、１５，１６は磁気スイッチ、１７は空油圧変換ユニット、１８は流路切替弁、７１は第１シリンダ流入口、７２は第２シリンダ流入口、８１は第１シリンダ流出口、８２は第２シリンダ流出口を示す。流体流入口７は、第１シリンダ流入路１４１を介して第１シリンダ流入口７１と接続され、第２シリンダ流入路１４２を介して第２シリンダ流入口７２と接続される。また、流体流出口８も同様にシリンダ流出路を介して第１シリンダ流出口８１及び第２シリンダ流出口８２に接続される。また、流体流入口７と流体流出口８とは流路切替弁１８を介して接続される。

　空油圧交換ユニット１７は、空気圧供給源１７１、四方向電磁弁などの切替弁１７２、空油圧変換部１７３，１７４、給圧口１７５，１７６を備えて構成される。空気圧供給源１７１からの空気圧は、切替弁１７２で供給先が切り替えられ、空油圧変換部１７３あるいは空油圧変換部１７４に供給される。空油圧変換部１７３は、空気圧供給源１７１から供給された空気圧を油圧に変換し、変換した油圧を給圧口１７５から油圧シリンダ１２内に供給する。これにより、ピストンロッド１３は計測シリンダ２に近づく方向に移動する。

　同様に、空油圧変換部１７４は、空気圧供給源１７１から供給された空気圧を油圧に変換し、変換した油圧を給圧口１７６から油圧シリンダ１２内に供給する。これにより、ピストンロッド１３は計測シリンダ２から離れる方向に移動する。つまり、空油圧変換ユニット１７は、給圧口１７５，１７６の開閉により、油圧シリンダ１２内に油圧を導入し、あるいは、油圧シリンダ１２内から油圧を排出して、油圧シリンダ１２内のピストンロッド１３を移動又は保持するための装置である。なお、計測シリンダの口径によっては、空油圧変換ユニットに代えて油圧ポンプを用いてもよい。

　また、ピストンロッド１３を形成するヘッド部の周方向には、図示しない磁性体が埋め込まれており、これを油圧シリンダ１２の外周面に設けられた２つの磁気スイッチ１５，１６で検出することで、ピストンロッド１３が油圧シリンダ１２のどの位置にあるのかを特定することができる。

　具体的には、計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置に戻すリターン動作以外では、ピストンロッド１３は油圧シリンダ１２内に収容された状態となるが、この状態ではピストンロッド１３の一端側が磁気スイッチ１６の近傍にあるため、磁気スイッチ１６がオン状態となる。従って、磁気スイッチ１６がオン状態であれば、ピストンロッド１３が油圧シリンダ１２内に収容された状態と特定される。また、上記リターン動作では、ピストンロッド１３が計測シリンダ２に近づく方向に移動するため、磁気スイッチ１６がオンからオフに変化する。つまり、磁気スイッチ１６がオフ状態であれば、リターン動作によりピストンロッド１３が油圧シリンダ１２から計測シリンダ２に突出した状態と特定される。そして、このリターン動作により計測ピストン９を計測準備位置まで戻したときに、磁気スイッチ１５がオフからオンに変化する。

　上記のように、油圧シリンダ１２内におけるピストンロッド１３の状態に応じて空油圧変換ユニット１７が適切な油圧制御を行い、ピストンロッド１３を移動あるいは保持する。

　上記の通り、本実施形態のピストンプルーバ１は、計測ピストン９とピストンロッド１３とが別体で形成されており、リターン動作の際に、ピストンロッド１３が計測ピストン９を下流側から上流側に移動させる。このとき、流路切替弁１８及びリターン弁１４４は共に開となる。そして、計測準備位置停止手段１４は、計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置に停止させる。具体的には、計測ピストン９が第１シリンダ流入路１４１を塞いだ状態で、リターン弁１４４を開から閉にする。これにより、計測ピストン９は第１シリンダ流入路１４１の位置に停止する。なお、第２シリンダ流入路１４２からは流体が流入しているものとする。そして、計測ピストン９を停止させた後に、ピストンロッド１３のみを上流側から下流側に移動させて油圧シリンダ１２内に収容する。

　上記により、移動後の計測ピストン９は、上流側の所定の計測準備位置に停止されている。この状態では、流路切替弁１８が開で、リターン弁１４４が閉である。そして、計測を開始する場合、流路切替弁１８を閉、リターン弁１４４を開にすることで、流体流入口７から流入される流体がバイパス管１４３から計測シリンダ２内に流入する。この流体の圧力により計測ピストン９が下流側に移動し計量を行う。

　上記の構造を採用することで、計測中に計測ピストン９が回転等した場合であっても、計測ピストン９に必要以上の負荷がかからず、計測ピストン９が計測シリンダ２内をスムーズに移動することができ、さらに、大流量の場合であっても計測ピストン９を所定の計測準備位置に確実に停止させることができるため、正確な計量を行うことができる。また、前述の図１３の構造では、第２シリンダ流入路に大型で高価な計測開始弁を設けていたが、本実施形態の構造では、この計測開始弁の代わりに小型で安価なリターン弁１４４を設ければよいため、コスト面でも有利となる。

　図４は、計測ピストンの構造例を示す図である。計測ピストン９は、磁石等の磁性体９１と、強化テフロン（テフロン：登録商標）等で形成されたガイドリング９２と、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等で形成されたＯリング９３と、オムニシールなどのシール材９４と、ピストン装着用棄てタップ９５とを備える。従来のディテクタ信号の検出方法では、計測ピストンに固定されているピストンロッドをインバー材で形成し、このインバー材に溝を切ったり、インバー全体にセラミックコーティングする必要があった。このため、コーティング表面研磨や、ディテクタスイッチの取り付けなどの加工が必要となり、製造工数がかかっていたが、本発明では、計測ピストンに磁性体を備え、これを磁気スイッチで検知するという簡単な構造としたため、製造工数を削減することが可能となる。

　また、図３において、ピストンプルーバ１は、計測シリンダ２の上流端及び下流端の両方に開閉可能な外気に連通する弁の一例として、空気抜き弁（エアーベント弁）５，６を備える。そして、空気抜き弁５，６のいずれか一方を用いて計測シリンダ２と計測ピストン９との間のシールチェックを可能とした。一般的なシールチェック方法は、計測ピストンがリターン動作中、毎回自動的に計測ピストン、スライド（ピストン）弁のオムニシールからの漏れを、隙間に圧力をかけて差圧を確認するようになっていた。この場合、差圧発生装置を別途必要とし、構造が複雑で故障等のトラブルの原因にもなっていた。

　本実施形態のシールチェック方法では、計測ピストン９を計測シリンダ２の例えば最下流の所定の位置にセットし、上流から実液による圧力をかけて、空気抜き弁６を手動操作することにより、漏れの確認を行うようにしている。また、上流と下流を逆にして、計測ピストン９を計測シリンダ２の最上流の所定の位置にセットし、下流から実液による圧力をかけて、空気抜き弁５を手動操作することにより、漏れの確認を行うようにしてもよい。

　このように、上記のシールチェック方法によれば、差圧発生装置などの部品を必要とせず、計測シリンダの空気抜き弁のみを用いて漏れの有無を確認することができるため、部品点数を削減すると共に、製造工数を減らすことができる。また、定期点検時等の部品交換では、計測ピストンのオムニシールのみでよいため、メンテナンス等が容易となる。

（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。図５（Ａ）は計測ピストンがホームポジションにある状態を示し、図５（Ｂ）は計測ピストンが計量準備位置にある状態を示し、図５（Ｃ）は計測ピストンが計量開始した状態を示す。上述の第１の実施形態では、大流量の場合、リターン弁１４４を開にすれば、計測ピストン９が動き出し、計量を開始するが、小流量の場合、リターン弁１４４を開にしても、計測ピストンが動き出さず、計量を開始しない場合がある。そこで、これを改善するために、本実施形態の計測準備位置停止手段１４は、第１シリンダ流入路１４１、第２シリンダ流入路１４２、バイパス管１４３、及びリターン弁１４４に加え、さらに、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａに移動可能に設けられた計測ロッド１４５を有する。

　この計測ロッド１４５は、例えばアルミなどで形成される。計量開始の際に、リターン弁１４４を開にした後に、計測ロッド１４５により計測ピストン９を押し出すことにより、計測ピストン９を上流側から下流側に移動させる。これにより、小流量の場合であっても、計測ピストン９をスムーズに移動させ、計量を開始することができる。

　図５（Ａ）において、計測ピストン９がホームポジションにセットされた状態で、流路切替弁１８、リターン弁１４４を共に開にする。そして、油圧シリンダ１２内のピストンロッド１３に油圧をかけ、ピストンロッド１３を移動させ、計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置まで移動させ、計測ピストン９を計測準備位置に停止させる。具体的には、計測ピストン９が第１シリンダ流入路１４１を塞いだ状態で、リターン弁１４４を開から閉にする。これにより、第２シリンダ流入路１４２からのみ流体が流入している状態となり、計測ピストン９は第１シリンダ流入路１４１の位置に停止する。そして、計測ピストン９を停止させた後に、ピストンロッド１３のみを上流側から下流側に移動させて油圧シリンダ１２内に収容する。このときの状態を図５（Ｂ）に示す。

　上記により、計測ピストン９は、上流側の所定の計測準備位置に停止されている。この状態では、流路切替弁１８が開で、リターン弁１４４が閉である。そして、計測を開始する場合、図５（Ｃ）に示すように、流路切替弁１８を閉、リターン弁１４４を開にすることで、流体流入口７から流入される流体がバイパス管１４３から計測シリンダ２内に流入する。ここで、計測ピストン９が動き出さない場合には、計測ロッド１４５により計測ピストン９を押し出してやるとよい。これにより計測ピストン９が下流側に移動し計量を行う。

（第３の実施形態）
　図６は、本発明の第３の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。図６（Ａ）において、計測準備位置停止手段１４は、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａに接続する第１シリンダ流入路１４６と、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂに接続する第２シリンダ流入路１４７と、第１シリンダ流入路１４６に設けられた計測開始弁１４８と、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａに移動可能に設けられた計測ロッド１４９とを備える。ここで、計測ピストン９を停止させる所定の計測準備位置は、第１シリンダ流入路１４６の位置であり、計測ピストン９が第１シリンダ流入路１４６を塞いだ状態で、計測開始弁１４８を閉にすることにより、計測ピストン９を停止させ、計測開始弁１４８を開にした後に、計測ロッド１４９が計測ピストン９を押し出すことにより、計測ピストン９を上流側から下流側に移動させる。なお、計測ピストン９の停止状態では、流路切替弁１８が開となり、計測ピストン９の移動状態では、流路切替弁１８が閉となる。

　上記において、図６（Ａ）に示すように、計測ピストン９は、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａの内面に接する姿勢で停止する。図６（Ａ）の形態によれば、リターン弁の代わりに、計測開始弁１４８を第１シリンダ流入路１４６に設けている。また、第１シリンダ流入路１４６を、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａに直接接続しているため、バイパス管を不要としている。

　本実施形態の変形例を図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）において、計測準備位置停止手段１４は、計測シリンダ２の上流端蓋側周部３ｂの上流側に接続する第１シリンダ流入路１４６’と、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの下流側に接続する第２シリンダ流入路１４７と、第１シリンダ流入路１４６’に設けられた計測開始弁１４８と、計測シリンダ２の上流端蓋部３ａに移動可能に設けられた計測ロッド１４９と、第１シリンダ流入路１４６’と計測シリンダ２の上流端蓋部３ａとを接続するバイパス管１５０とを備える。ここで、計測ピストン９が第１シリンダ流入路１４６’を塞いだ状態で、計測開始弁１４８を閉にすることにより、計測ピストン９を停止させ、計測開始弁１４８を開にした後に、計測ロッド１４９が計測ピストン９の押し出すことにより、計測ピストン９を上流側から下流側に移動させる。なお、計測ピストン９の停止状態では、流路切替弁１８が開となり、計測ピストン９の移動状態では、流路切替弁１８が閉となる。

（第４の実施形態）
　図７は、本発明の第４の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。計測準備位置停止手段１４は、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの上流側に接続する第１シリンダ流入路１５１と、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの下流側に接続する第２シリンダ流入路１５２と、第１シリンダ流入路１５１と計測シリンダ２の上流端蓋部３ａとを接続するバイパス管１５４と、バイパス管１５４に設けられたリターン弁１５５と、第２シリンダ流入路１５２に設けられた計測開始弁１５３とを備える。ここで、計測ピストン９を停止させる所定の計測準備位置は、第１シリンダ流入路１５１の位置となる。計測ピストン９が第１シリンダ流入路１５１を塞いだ状態で、リターン弁１５５を閉、計測開始弁１５３を開にすることにより、計測ピストン９を停止させる。また、リターン弁１５５を開、計測開始弁１５３を閉にすることにより、計測ピストン９を上流側から下流側に移動させる。なお、計測ピストン９の停止状態では、流路切替弁１８が開となり、計測ピストン９の移動状態では、流路切替弁１８が閉となる。

　本実施形態では、計測ピストン９の押し出しのための計測ロッドを不要とし、計測開始弁１５３の開閉とリターン弁１５５の開閉とを制御することで、計測ピストン９の停止、移動の動作を行うように構成される。

（第５の実施形態）
　図８は、本発明の第５の実施形態に係るピストンプルーバの構造例を模式的に示した図である。計測準備位置停止手段１４は、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの上流側に接続する第１シリンダ流入路１５６と、計測シリンダ２の上流端側周部３ｂの下流側に接続する第２シリンダ流入路１５７と、第１シリンダ流入路１５６に設けられた第１計測開始弁１５８と、第２シリンダ流入路１５７に設けられた第２計測開始弁１５９とを備える。ここで、計測ピストン９を停止させる所定の計測準備位置は、第１シリンダ流入路１５６と第２シリンダ流入路１５７との中間位置となる。計測ピストン９がこの中間位置にある状態で、第１計測開始弁１５８を閉、第２計測開始弁１５９を開にすることにより、計測ピストン９を停止させる。また、第１計測開始弁１５８を開、第２計測開始弁１５９を閉にすることにより、計測ピストン９を上流側から下流側に移動させる。なお、計測ピストン９の停止状態では、流路切替弁１８が開となり、計測ピストン９の移動状態では、流路切替弁１８が閉となる。

　本実施形態では、計測ピストン９の押し出しのための計測ロッド、バイパス管、及びリターン弁を不要とし、２つの計測開始弁１５８，１５９の開閉を制御することで、計測ピストン９の停止、移動の動作を行うように構成される。

　図９～図１２は、本発明によるピストンプルーバの動作例を説明するための図である。図９は初期動作、図１０はリターン動作、図１１は計量準備動作、図１２は計量動作をそれぞれ説明する図である。なお、ここでは、計測準備位置停止手段１４の形態として、第２の実施形態（図５）の場合を例示して説明するが、他の実施形態であっても基本的な動作は同様である。

　図９の初期動作において、まず、ピストンプルーバ１は、流体流入口７から通液開始するにあたり、計測ピストン９が最上流位置（計測準備位置）Ｐ１にある場合には、流路切替弁１８を閉、リターン弁１４４を開として、第２シリンダ流入路１４２及びバイパス管１４３から流体を流入させる。これにより、図９（Ａ）に示すように、流体圧力により計測ピストン９が下流側へ移動する。この際、計測ピストン９が動き出さない場合には、計測ロッド１４５により計測ピストン９を押し出すようにすればよい。なお、図９（Ａ）の状態は、計測シリンダ２内に流体が満たされていないことを前提にしている。

　また、計測ピストン９が磁気スイッチ１０，１１間の位置Ｐ２にある場合には、流路切替弁１８を閉、リターン弁１４４を開として、第２シリンダ流入口１４２、バイパス管１４３、及び第１シリンダ流入路１４１から流体を流入させる。これにより、図９（Ｂ）に示すように、流体圧力により計測ピストン９が下流側へ移動する。図９（Ｂ）の状態も、図９（Ａ）の場合と同様に、計測シリンダ２内に流体が満たされていないことを前提にしている。

　上記のようにして移動した計測ピストン９は、図９（Ｃ）に示すように、下流側のホームポジションＰ３にセットされる。リターン弁１４４は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のいずれの場合も既に開になっているため、図９（Ｃ）でも開のままである。なお、いずれの場合も流路切替弁１８は閉のままとする。このホームポジションＰ３では、計測ピストン９が第１シリンダ流出口８１と第２シリンダ流出口８２との略中間位置に保持されるものとする。

　図１０のリターン動作において、図１０（Ａ）に示すように、計測ピストン９がホームポジションＰ３にセットされた状態で、流路切替弁１８を開とする。そして、給圧口１７５からピストンロッド１３に油圧をかけ、図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ピストンロッド１３を移動さ
せ、計測ピストン９をホームポジションＰ３からＰ４、そして、上流側の所定の計測準備位置Ｐ１まで移動させ、計測準備位置停止手段１４が計測ピストン９を計測準備位置Ｐ１に停止させる。具体的には、計測ピストン９が第１シリンダ流入口７１を塞いだ状態で、リターン弁１４４を閉にする。ここで、ピストンロッド１３が移動すると、磁気スイッチ１６がオンからオフに変化する。そして、磁気スイッチ１５がオフからオンになると、計測ピストン９が計測準備位置Ｐ１まで移動したと判定される。この計測準備位置Ｐ１では、計測ピストン９が第１シリンダ流入口７１の位置に保持されるものとする。

　図１１の計量準備動作において、計測準備位置停止手段１４により計測ピストン９を上流側の所定の計測準備位置Ｐ１に停止させた後、図１０の場合とは逆に、給圧口１７６からピストンロッド１３に油圧をかけ、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ピストンロッド１３を油圧シリンダ１２内の元の位置に戻す。そして、図１１（Ｂ）に示すように、流路切替弁１８を閉にして計量準備を終了する。この状態では計測シリンダ２に流体が充填されている。ここで、ピストンロッド１３が移動すると、磁気スイッチ１５がオンからオフに変化する。そして、磁気スイッチ１６がオフからオンになると、ピストンロッド１３が油圧シリンダ１２内の元の位置に戻ったと判定される。

　図１２の計量動作において、リターン弁１４４を開として、バイパス管１４３から流体を流入させると、図１２（Ａ）に示すように、流体圧力により計測ピストン９が下流側へ移動する。なお、計測ピストン９が動き出さない場合には、計測ロッド１４５により計測ピストン９を押し出すようにすればよい。この際、計測ピストン９が位置Ｐ５にきたときに磁気スイッチ１０がオンされ、ここから計量が開始される。そして、図１２（Ｂ）に示すように、計測ピストン９は位置Ｐ６を経てさらに移動し、図１２（Ｃ）に示すように、計測ピストン９が位置Ｐ７に達したときに磁気スイッチ１１がオンされる。これにより計測ピストン９が基準体積の流体を排出したものとして計量が終了する。そして、計測ピストン９は前述の図９（Ｃ）に示したホームポジションＰ３にセットされ、以後、図１０のリターン動作、図１１の計量準備動作、図１２の計量動作が必要な回数だけ繰り返し実行される。

　以上のように、本発明によれば、計測ピストンとピストンロッドとを別体構造としたため、計測時に計測ピストンに必要以上の負荷をかけることがなく、計測シリンダ内をスムーズに移動させることができ、さらに、計測ピストンを所定の計測準備位置に確実に停止させることができるため、正確な計量を行うことができる。また、従来品に比べ、シンプルな構造であるため、部品点数を削減し、低コスト化を実現することができる。

１…ピストンプルーバ、２…計測シリンダ、３…上流端、３ａ…上流端蓋部、３ｂ…上流端側周部、４…下流端、５，６…空気抜き弁、７…流体流入口、７１…第１シリンダ流入口、７２…第２シリンダ流入口、８…流体流出口、８１…第１シリンダ流出口、８２…第２シリンダ流出口、９…計測ピストン、９１…磁性体、９２…ガイドリング、９３…Ｏリング、９４…オムニシール、９５…ピストン装着用棄てタップ、１０，１１，１５，１６…磁気スイッチ、１２…油圧シリンダ、１３…ピストンロッド、１４…計測準備位置停止手段、１４１，１４６，１４６’，１５１，１５６…第１シリンダ流入路、１４２，１４７，１５２，１５７…第２シリンダ流入路、１４３，１５０，１５４…バイパス管、１４４，１５５…リターン弁、１４５，１４９…計測ロッド、１４８，１５３，１５８，１５９…計測開始弁、１７…空油圧変換ユニット、１７１…空気圧供給源、１７２…切替弁、１７３，１７４…空油圧変換部、１７５，１７６…給圧口、１８…流路切替弁。

Claims (8)

1. 　上流端及び下流端が形成された計測シリンダと、該計測シリンダの下流端側と連結された油圧シリンダと、計測時に前記上流端から流入された流体により前記計測シリンダ内を上流側から下流側に向けて所定距離移動して基準体積の流体を排出する計測ピストンと、前記油圧シリンダに移動可能に収容されたピストンロッドとを備え、前記計測ピストンと前記ピストンロッドとが別体で形成されたピストンプルーバであって、
   　前記計測ピストンを上流側の所定の計測準備位置に停止させる計測準備位置停止手段を備え、
   　前記計測ピストンを前記所定の計測準備位置に戻す際に、前記ピストンロッドが前記計測ピストンを下流側から上流側に移動させ、前記計測準備位置停止手段が前記計測ピストンを前記所定の計測準備位置に停止させた後に、前記ピストンロッドのみを上流側から下流側に移動させて前記油圧シリンダ内に収容することを特徴とするピストンプルーバ。
2. 　請求項１に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路と前記計測シリンダの上流端蓋部とを接続するバイパス管と、該バイパス管に設けられたリターン弁とを備え、
   　前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記リターン弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを停止させることを特徴とするピストンプルーバ。
3. 　請求項２に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測準備位置停止手段は、さらに、前記計測シリンダの上流端蓋部に移動可能に設けられた計測ロッドを備え、
   　前記リターン弁を開にした後に、前記計測ロッドが前記計測ピストンを押し出すことにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴とするピストンプルーバ。
4. 　請求項１に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端蓋部に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路に設けられた計測開始弁と、前記計測シリンダの上流端蓋部に移動可能に設けられた計測ロッドとを備え、
   　前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、
   　前記計測開始弁を開にした後に、前記計測ロッドが前記計測ピストンを押し出すことにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴とするピストンプルーバ。
5. 　請求項１に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路と前記計測シリンダの上流端蓋部とを接続するバイパス管と、該バイパス管に設けられたリターン弁と、前記第２シリンダ流入路に設けられた計測開始弁とを備え、
   　前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路の位置であり、前記計測ピストンが前記第１シリンダ流入路を塞いだ状態で、前記リターン弁を閉、前記計測開始弁を開にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、
   　前記リターン弁を開、前記計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴とするピストンプルーバ。
6. 　請求項１に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測準備位置停止手段は、前記計測シリンダの上流端側周部の上流側に接続する第１シリンダ流入路と、前記計測シリンダの上流端側周部の下流側に接続する第２シリンダ流入路と、前記第１シリンダ流入路に設けられた第１計測開始弁と、前記第２シリンダ流入路に設けられた第２計測開始弁とを備え、
   　前記所定の計測準備位置は、前記第１シリンダ流入路と前記第２シリンダ流入路との中間位置であり、前記計測ピストンが前記中間位置にある状態で、前記第１計測開始弁を閉、前記第２計測開始弁を開にすることにより、前記計測ピストンを停止させ、
   　前記第１計測開始弁を開、前記第２計測開始弁を閉にすることにより、前記計測ピストンを上流側から下流側に移動させることを特徴とするピストンプルーバ。
7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測ピストンは、周方向に埋め込んだ磁性体を有し、前記計測シリンダは、前記計測ピストンに埋め込まれた磁性体を検知する２つの検知手段を、前記計測シリンダの上流側と下流側に前記所定距離離して有することを特徴とするピストンプルーバ。
8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のピストンプルーバにおいて、前記計測シリンダの上流端及び下流端の両方に開閉可能な外気に連通する弁を備えたことを特徴とするピストンプルーバ。

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