(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003989629.tif 000002
【図２】
0003989629.tif 000003
【図３】
0003989629.tif 000004
【図４】
0003989629.tif 000005
【図５】
0003989629.tif 000006