JPH05142017A - 流量計試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量計の試験を合理化して作業効率を高め、
人的誤差をなくす。 【構成】 外気導入路１と流量計試験装置３と基準流量
発生装置８と真空ポンプ１３とを直列に接続し、流量計
試験装置３に介装される被試験流量計を流量計試験室３
に設けられたワーク台上の定位置に係止する手段と、流
路内に渦発生体を挿着する手段と、流路断面積を可変と
する流量調整プラグ位置を調整する手段と、該位置調整
プラグを管理流量ポイントで試験し、前記流量調整プラ
グを管理流量に調整する自動流量調整手段と、複数の観
測流量ポイントで試験し、合否を判定する制御装置１４
とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】渦流量計は、所定レイノルズ領域で単位時
間当りに発生するカルマン渦の数が略々一定であること
を利用した流量計であり、流量特性は、液体，気体の物
性値によらず、前記レイノルズ数に依存して定められる
ことから、最近、自動車エンジン等内燃機関用の空気流
量計に利用されるようになった。最近の内燃機関では、
空気流量はアクセル量により定められ、空気流量に対応
し、完全燃焼させる量の燃料を噴射させて、気液混合ガ
スとしてピストン内に導入し燃焼する。定められた内燃
機関には、予め規定された空気流量範囲の渦流量計が介
装される。しかし、通常、流路となる本体は樹脂成形さ
れるので変形を伴い、同一形式の流量計でも多少の器差
変動が生ずるのが現状である。低出力の内燃機関では、
空気流量は比較的小さいので、流量計は流路内に渦発生
体を配設した通常の渦流量計が使用され、器差調整は、
通常、流路断面積を可変することにより行われる。一
方、高出力の内燃機関用渦流量計では、圧力損失を軽減
するため、渦流量計の本体を主流路と副流路とに流れ方
向に区分し、渦発生体を主流路のみに配設して主流路と
副流路とを流れる空気流量比が一定となるように副流路
断面積を調整することが行われている。

【０００２】

【従来技術】被試験流量計は、複数の試験流量の空気を
流入して試験が行われるが、前記の如く、小形の渦流量
計では主流路、大形の渦流量計では副流路の断面積を調
整して規定された流量に調整するが、従来の流量計試験
装置においては、一流量試験の都度、流路断面を調整す
る作業を伴うので、非能率で安価な空気流量計を提供す
ることができなかった。

【０００３】

【目的】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもの
で、被試験流量計を効率よく流量計試験装置に配設し、
自動的に試験し、規準値の流量となるように流量調整
し、合否を判別する流量計試験装置を提供することを目
的としてなされたものである。

【０００４】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
外気導入路と、流量計試験室と、基準流量発生装置と、
真空ポンプとを順次直列接続し、前記流量計試験室内に
介装された被試験流量計を前記基準流発生装置で発生さ
れる基準流量と比較する流量計試験装置において、被試
験流量計は外周に鍔部を有する筒状の本体と、該本体の
軸に垂直な方向に嵌挿される渦発生体と、前記筒状体の
断面積を可変する流量調整プラグを有する渦流量計であ
り、 ａ）流量計試験室の外周壁であるフードを開閉するフー
ド開閉手段と、 ｂ）流路計試験室の流路上に設けられ、流路の一部をな
す定位置に被試験流路計の鍔部を係止する本体係止手段
と、 ｃ）主流路内に渦発生体を挿着する渦発生体挿着手段
と、 ｄ）流路の流路面積を定めるために、流路内の所定深さ
に流量調整プラグを回転駆動する流量調整プラグ位置調
整手段と、 ｅ）被測定流量計における所定の試験流量において、基
準流量となるように流量調整プラグを移動する移動量を
前記流量調整プラグ挿着手段に指示し、 調整完了後に複数の基準流量を選択して試験し、合否を
判定する合否判断機能と、前記フード開閉手段と本体係
止手段と流量調整プラグ挿着手段とを駆動する被試験流
量計装着機能とを有する制御装置、とを具備したこと、
更には、（２）前記（１）において、被試験流量計は外
周に鍔部を有し、主流路と副流路とに流れ方向に区分す
る筒状の本体と、主流路に嵌挿する渦発生体と、副流路
に嵌挿し、該副流路の流路断面積を可変する流量調整プ
ラグとを有する渦流量計であること、更には、（３）前
記（１）又は（２）において、調整プラグは、本体壁に
該本体の軸方向と垂直に着脱可能に移動するねじを有
し、該調整プラグの移動量を予め定められた器差調整量
に対応するパルス数で駆動されるパルスモータの回転に
より規定する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。

【０００５】まず、本発明の流量試験装置に通用される
流量計を説明する。図６,７は被試験の渦流量計の一例
を説明するための図で、図６は小形の渦流量計、図７は
大形の渦流量計で、図中、６０，６４は本体、６１，６
７は渦発生体、６２，６８は流量調整プラグ、６３，６
６は整流格子、６５は分流板である。

【０００６】本体６０，６４は同一断面形状又は上流側
に絞りを設けたものでもよいが、図示では何れも流入側
に整流格子６３，６６が設けられ、流入する空気流の旋
回流等の乱れを除去する。図５に図示した小形の渦流量
計では、軸対称に渦発生体６１が設けられ、後流側の本
体ボス６０ｂに螺合する流量調整プラグ６２を回動して
本体６０内に露出させ、露出量の大きさにより流量特性
を調整する。大形の渦流量計では、本体６４を流れ方向
に分流板６５により主流６４ｃと副流６４ｄとに区分
し、主流６４ｃ側にのみ渦発生体６７を配設し、副流６
４ｄ側に流量調整プラグ６８を配設している。全体の流
量は、主流６４ｃと副流６４ｄとの流量の合計であり、
面積比が定まれば主流６４ｃの流量を計量することによ
り求めることができる。なお、各々の渦流量計は本体６
０，６４と一体成形された鍔６０ａ，６４ａで流路に支
持される。

【０００７】図１は、本発明の流量計試験装置における
一実施例を説明するための構成図であり、図中、１は外
気導入路、２はフィルタ、３は流量計試験室、４はフー
ド、５はフード開閉シリンダ、６は筐体、７は導管、８
は基準流量発生装置、９はノズル室、１０は隔壁、１１
は音速ノズル、１２は真空路、１３は真空ポンプ、１４
は制御装置である。

【０００８】図示において、被試験流量計（図示せず）
は流量計試験室３内に配設され、該流量計試験室３は塵
埃を除去するフィルタ２を通って外気を導入する外気導
入路１に、また、基準流量発生装置８と導管７により連
通し、真空路１２を介して真空ポンプ１３と接続する。
基準流量発生装置８は、導管７と真空路１２との間を隔
壁１０により区画した密閉室で、隔壁１０には複数の音
速ノズル１１，１１が配設され、音速ノズル１１は隔壁
１０の前後流を導通している。音速ノズル１１は、導管
７の側の圧力Ｐ₁と真空路１２側の圧力Ｐ₂との圧力比Ｐ
₁／Ｐ₂が音速ノズル１１に定められた比（音速維持範
囲）となったとき、気体の流れの音速域（臨界流）に達
し、上流側の空気の圧力Ｐ₁と温度により定まる一定流
量となることを利用した基準流量発生装置であり、複数
の音速ノズル１１の中から開閉弁等により開閉すること
により選択して所定の基準流量を被試験流量計に与え
る。

【０００９】流量計試験室３は、開閉可能な円筒状の部
屋で、試験時には円筒状のフード４により密閉される。
フード４の開閉は空気圧駆動されるフード開閉シリンダ
５によりなされる。被試験流量計は予め変形等の欠陥の
有無は目視により検査されており、合格した被試験流量
計は、導管７と連通するワーク台上の所定位置に装着さ
れ、フード４は閉止されて試験の準備が行われる。

【００１０】図２は、被試験流量計（本説明では、図７
の渦流量計を対象とする）を流量計試験室３内に装着す
る流量計試験装置の一実施例を説明するための図で、図
中、２０は流量計取付台、２１はＯリング押え、２２は
Ｏリング、２３は空気シリンダ、２４は固定レバー、２
５は押え金具、２６は位置決めロッド、２７は位置決板
である。

【００１１】取付台２０は、導管７に連通する流通孔２
０ａを有し、被試験流量計６４（以後、試験流量計と呼
ぶ）を前記流通孔２０ａと直列な同一流路となるように
支持し、配設する基台で、流量計試験室３の底面に固定
される。被試験流量計６４は、鍔４６ａの取付孔４６ｂ
を位置決板２７の位置決ピン４６ａに挿入して支持さ
れ、環状のＯリング押え２１中に配設される（このと
き、押え金具２５の先端は点線上の２５ａの位置にあ
る）。位置決ピン４６ａは、位置決ロッド２６と押圧板
２６ａと一体に形成され、位置決めロッド２６は固定レ
バー２４に設けられたばね座と位置決板２７との間に設
けられたばね２８のばね力により押圧板２６ａを下方に
押圧している。この押圧力により、Ｏリング押え２１が
押圧されてＯリング２２により、被試験流量計６４を流
通孔２０ａと気密にシールし、その後、フード４を閉止
することにより流量計試験室３を密閉する。

【００１２】固定レバー２４はＬ形の部材で、取付台２
０に固定されていて両端に支持ピン２４ｂ，２４ｃを設
けている。支持ピン２４ｂは空気シリンダの移動で底部
で回転可能に支持するための支点となるピンであり、支
持ピン２４ｃは押え金具２５を回転可能に支持する。支
持ピン２４ｂで支持される空気シリンダ２３は、ピスト
ンロッド２３に固定されたピストン２３ｃを有し、圧力
導入口２３ａ又は２３ｂに導入される空気圧によりピス
トン２３ｃを上下駆動する。ピストンロッド２３ｃの端
部には、支持ピン２３ｆを設けたＵ字金具２３ｅが固着
されている。支持ピン２３ｆは押え金具２５の一端部を
回転可能に支持し、空気シリンダ２３の駆動により押え
金具２５を支持ピン２４ｃ回りに回動して被試験流量計
６４の鍔部６４ａを上部より押圧し、被試験流量計６４
を正確な位置に安定に装着する。

【００１３】次に、被試験流量計６４の主流路６４ｃに
は、流量試験のための渦発生体（マスター渦発生体と呼
ぶ）が挿着される。図３は、本発明の流量計試験装置に
おけるマスター渦発生体を装着する渦発生体挿着装置の
概要を説明するための図で、図中、３０は固定台、３１
はガイドロッド、３２はモータ、３３はピニオン、３４
はラック、３５は移動台、３６は渦発生体支持枠、３７
はマスター渦発生体、３８，３９は位置センサであり、
図２と同じ作用をする部分には等しい符号を付してい
る。

【００１４】図示において、固定台３０は取付台２０に
固定され、固定台３０には流路と垂直な方向に延びる２
本の平行なガイドロッド３１（平面図は図示せず）およ
びモータ３２が配設されている。ガイドロッド３１には
軸受３５ａを有し、軸方向を移動可能な移動台３５が設
けられ、移動台３５にはガイドロッド３１に平行したラ
ック３４を固着してある。また、モータ３２の軸にはピ
ニオン３３が嵌着され、前記ラック３４を直線駆動させ
る。移動台３５の他端は、ラック３５と共にガイドロッ
ド３１上を平行に移動するＬ字形をしており、渦発生体
支持枠３６が設けられている。渦発生体支持枠３６は、
移動方向に垂直な台板３６ａ，３６ｂを支柱３６ｃによ
り平行に構成した枠体で、台板３６ｂには、マスター渦
発生体３７と、該マスター渦発生体３７を被試験流量計
の所定の位置に介装するためのガイドピン３６ｄが設け
られている。

【００１５】移動台３５は、位置センサ３８，３９間を
移動する。移動台３５が位置センサ３８で停止したと
き、マスター渦発生体３７の先端は被試験流量計６４の
分流板６５に達している。マスター渦発生体３７の先端
には、軟質のゴム３７ａが貼着されて分流板６５を保護
している。被試験流量計６４が試験されるときは、この
状態で固定しているが、試験完了すると、位置センサ３
９の位置まで移動台３５を移動してマスター渦発生体３
７を被試験流量計６４から引抜き、次の被試験流量計６
４が装着されるのを待機する。

【００１６】マスター渦発生体６４が挿着されると同時
に、副流路６４ｄの流路断面積を調整するための流量調
整プラグ６８の挿入量を定める流量調整プラグ挿着手段
が作動する。図４（ａ）,（ｂ）は、本発明の流量試験
装置における流量調整プラグ挿着装置を説明するための
図で、図４（ａ）は構成図、図４（ｂ）は図４（ａ）の
矢視Ａ−Ａ拡大図で、図中、４０はステッピングモータ
（以後、パルスモータと呼ぶ）、４１はトルククラッ
チ、４２はプーリ、４３はベルト、４４は空気シリン
ダ、４５は支持枠、４６は移動回転体、４７は治具ホル
ダ、４８はスプラインシャフト、４９はばね、５０，５
１は位置センサ、５２は移動台で、図２，図６と同じ作
用をする部分には等しい符号を付している。

【００１７】図示において、流量調整プラグ６８には、
例えば図４（ｂ）に示すごとく、挿入治具４８ａの凸部
に対応する係止穴６８ａが設けられ、挿入治具４８ａと
係止穴６８ａとが係止され、挿入治具４８ａの回転に従
ってボス６４ｂと螺合する流量調整プラグ６８は副流路
に向けて前進後退する。挿入治具４８ａは治具ホルダ４
７に着脱可能に装置され、軸方向に設けられたねじ４７
ａ，４７ｂが案内溝４７に案内され、軸方向のみ移動可
能となっている。挿入治具４８ａは、軸方向にスプライ
ンシャフト４８に接合され、該スプラインシャフトは移
動回転体４６軸内で軸方向に移動可能に挿着されてい
る。治具ホルダ４７と移動回転体４６との間には、ばね
４９が張設されている。しかし、治具ホルダ４７は、ね
じ４７ｂが段溝４７ｄに係止されるので抜け出すことは
ない。

【００１８】移動回転体４６は、回転可能に移動台５２
に固着され、パルスモータ４０とトルククラッチ４１と
プーリ４２，４６ａおよびベルト４３を介して駆動パル
スに応じた回転が伝達される。トルククラッチ４１は、
移動回転体４６に所定のトルクが負荷したとき、滑り、
回転する。また、移動台５２は、空気シリンダ４４によ
り矢印Ｐ方向に駆動される。空気シリンダ４４は、前記
空気シリンダ２３と同様の動作をするもので、ピストン
４４ａに設けられたピストンロッド４４ｄが移動台５２
に固着された支持枠４５に支持され、シリンダ４４の空
気圧導入口４４ａ又は４４ｂに空気圧を導入することに
より軸方向に駆動する。

【００１９】上述の構成をもった流量調整プラグ装置の
動作は、まず、治具ホルダ４７はフランジ４７ｅが位置
センサ５０の停止位置から位置センサ５１の位置まで空
気シリンダ４４を駆動して、挿入治具４７を矢印Ｑ方向
に進めて挿入治具４８ａを流量調整プラグ６８の係止穴
６８ａに係合させる。このとき、挿入治具４８ａはばね
４９のばね力により適当な圧力で挿圧されており、流量
調整プラグとボス６４ｅとのガタによる変位誤差を生じ
ないようにしている。その後、パルスモータ４０は駆動
パルスのパルス数に応じた回転角を回転し、移動回転体
４６を回転させる。移動回転体４６の回転に従って、流
量調整プラグ６８は回転しながら軸方向に移動する。

【００２０】以上に述べた本発明の流量計試験装置の動
作をフローチャートに従って説明する。図５は、本発明
の流量計試験装置におけるフローチャートである。step１ ：被試験流量計６４は、目視試験により異常がな
いことを確められて、フード４を開けてワーク台２０に
取付穴６４ｂに位置決ピン２７ａを嵌挿して装置され
る。step２ ：図２に説明した順序に従って、被試験流量計６
４を定位置に固定する。 step３ ：図３に説明したマスター渦発生体の挿入および
図４に説明した流量調整プラグ６８に挿入治具４８を係
合させる。step４ ：管理ポイント、例えば被試験流量計の試験流量
が５ポイントであるとき、中央の流量を管理ポイントと
して、予め基準流量発生装置８を該管理ポイントの流量
に設定しておく。step５ ：該管理ポイントの流量試験結果、不合格である
場合は、予め流量偏差と流量調整プラグ６８の移動量と
の関係を記憶した記憶値から流量偏差に応じた流量調整
プラグ６８の移動量を与えるため対応する駆動パルスの
パルス数でパルスモータ４０を駆動し、挿入治具４８ａ
を回転する。step６ ：管理ポイントの流量で許容範囲の器差である場
合、他の４点の流量で順次試験する。step７ ：もし、各流量ポイントで器差が±α％以内のと
きは、更に器差を小さくする方向にパルスモータ４０を
駆動して流量調整プラグ６８を移動して再試験を行う
が、もし±α％以下のときは不合格とする。step８ ：再び各流量ポイントで試験する。step９ ：もし、器差が±α％を超えた場合は不合格、以
内であれば合格の判定を下す。step10 ：以上の操作により合否判定される。

【００２１】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明の流量
計試験装置によると、試験作業が合理化されるため、格
段の試験効率が向上し、しかも人為的な誤差を生ずるこ
とがなく、安価な流量計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流量計試験装置における一実施例を
説明するための構成図である。

【図２】 本発明の流量計試験装置における被試験流量
計を流量試験室内に装置する流量計装置の一実施例を説
明するための図である。

【図３】 本発明の流量計試験装置におけるマスター渦
発生体を装着する渦発生体挿着装置の概要を説明するた
めの図である。

【図４】 本発明の流量試験装置における流量調整プラ
グ挿着装置を説明するための図である。

【図５】 本発明の流量計試験装置におけるフローチャ
ートである。

【図６】 被試験の渦流量計の一例を説明するための図
である。

【図７】 被試験の渦流量計の一例を説明するための図
である。

【符号の説明】

１…外気導入路、２…フィルタ、３…流量計試験室、４
…フード、５…フード開閉シリンダ、６…筐体、７…導
管、８…基準流量発生装置、９…ノズル室、１０…隔
壁、１１…音速ノズル、１２…真空路、１３…真空ポン
プ、１４…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 義次 東京都新宿区上落合３丁目10番８号 オー バル機器工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気導入路と、流量計試験室と、基準流
   量発生装置と、真空ポンプとを順次直列接続し、前記流
   量計試験室内に介装された被試験流量計を前記基準流発
   生装置で発生される基準流量と比較する流量計試験装置
   において、被試験流量計は外周に鍔部を有する筒状の本
   体と、該本体の軸に垂直な方向に嵌挿される渦発生体
   と、前記筒状体の断面積を可変する流量調整プラグを有
   する渦流量計であり、 ａ）流量計試験室の外周壁であるフードを開閉するフー
   ド開閉手段と、 ｂ）流路計試験室の流路上に設けられ、流路の一部をな
   す定位置に被試験流路計の鍔部を係止する本体係止手段
   と、 ｃ）主流路内に渦発生体を挿着する渦発生体挿着手段
   と、 ｄ）流路の流路面積を定めるために、流路内の所定深さ
   に流量調整プラグを回転駆動する流量調整プラグ位置調
   整手段と、 ｅ）被測定流量計における所定の試験流量において、基
   準流量となるように流量調整プラグを移動する移動量を
   前記流量調整プラグ挿着手段に指示し、 調整完了後に複数の基準流量を選択して試験し、合否を
   判定する合否判断機能と、前記フード開閉手段と本体係
   止手段と流量調整プラグ挿着手段とを駆動する被試験流
   量計装着機能とを有する制御装置、とを具備したことを
   特徴とする流量計試験装置。
2. 【請求項２】 被試験流量計は外周に鍔部を有し、主流
   路と副流路とに流れ方向に区分する筒状の本体と、主流
   路に嵌挿する渦発生体と、副流路に嵌挿し、該副流路の
   流路断面積を可変する流量調整プラグとを有する渦流量
   計であることを特徴とする流量計試験装置。
3. 【請求項３】 調整プラグは、本体壁に該本体の軸方向
   と垂直に着脱可能に移動するねじを有し、該調整プラグ
   の移動量を予め定められた器差調整量に対応するパルス
   数で駆動されるパルスモータの回転により規定すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の流量計試験装置。