特許 5749377 流量測定方法及び流量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5749377

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月15日

(54)【発明の名称】流量測定方法及び流量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/00 20060101AFI20150625BHJP

   G01M 3/28 20060101ALI20150625BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/00 F

   G01M3/28 A

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-101883(P2014-101883)

(22)【出願日】2014年5月16日

【審査請求日】2014年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000130178

【氏名又は名称】株式会社コスモ計器

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】本間 良廣

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４２８１００１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３９８９６２９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４４３８６０７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４６３０７９１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５１１３８９４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １

Ｇ０１Ｍ ３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの流量を測定する流量測定方法であり、
(a) 基準ワークに対し規定圧P_Pの気体を供給し、そのときの流量を測定し、第１流量値Q_mPとして上記規定圧P_Pの値と共に保持する工程と、
(b) 上記基準ワークに対し上記規定圧P_Pから所定量ずれた第１テスト圧P_aの気体を供給し、そのときの流量を測定し、第２流量値Q_maとして上記第１テスト圧P_aの値と共に保持する工程と、
(c) 測定対象ワークに対し上記規定圧P_Pから上記所定量の範囲内の任意の第２テスト圧P_bの気体を供給し、そのときの流量を第３流量値Q_bとして測定する工程と、
(d) 上記基準ワークの圧力対流量特性を上記第１流量値Q_mPと上記第２流量値Q_maを結ぶ直線で近似し、上記近似直線上の、上記第２テスト圧P_bに対応する流量を第４流量値Q_mbとし、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの流量を第５流量値Q_Pとすると、Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pの比例関係が成立すると近似して上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第３流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから演算部により計算で求める工程と、
を含むことを特徴とする流量測定方法。

【請求項2】

請求項１記載の流量測定方法において、上記工程(d)は上記第５流量値Q_Pを次式

【数4】

により計算することを特徴とする流量測定方法。

【請求項3】

ワークの流量を測定する流量測定装置であり、
与えられた圧力の気体を供給する空圧源と、
上記空圧源が一端に接続された配管と、
上記配管に直列に挿入され、上記気体の圧力を調整するレギュレータと、
上記レギュレータの、上記空圧源と反対側において上記配管に直列に挿入された流量計と、
上記流量計の、上記空圧源と反対側において上記配管に接続された圧力計と、
上記流量計により測定された流量信号と上記圧力計により測定された圧力信号が与えられ、上記配管の他端に接続されたワークの規定圧での流量を計算する制御部と、
を含み、
上記制御部は、
上記配管に接続された基準ワークに対し規定圧P_Pの気体を供給したときの上記流量計により測定された流量を第１流量値Q_mPとして上記規定圧P_Pの値と共に保持し、上記基準ワークに対し上記規定圧P_Pから所定量ずれた第１テスト圧P_aの気体を供給したときの上記流量計により測定された流量を第２流量値Q_maとして上記第１テスト圧P_aの値と共に保持し、上記基準ワークの圧力対流量特性を上記第１流量値Q_mPと上記第２流量値Q_maを結ぶ直線で近似し、上記近似直線上の、上記規定圧P_Pから所定量の範囲内の任意の第２テスト圧P_bに対応する流量を第３流量値Q_mbとし、測定対象ワークが接続された場合の、上記規定圧P_Pから上記所定量の範囲内の上記第２テスト圧P_bでの流量を第４流量値Q_bとし、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの流量を第５流量値Q_Pとすると、Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pの比例関係が成立すると近似して上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第４流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから計算するための計算式を予め格納した記憶部と、
上記配管の他端に接続された上記測定対象ワークに対し上記第２テスト圧P_bの気体を供給したときの上記流量計により測定された上記第４流量値Q_bを取り込み、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第４流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから上記記憶部に格納された上記計算式を使って計算する演算部と、
計算された上記第５流量値Q_Pを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする流量測定装置。

【請求項4】

請求項３記載の流量測定装置において、上記記憶部は上記計算式として上記第５流量値Q_Pを計算する次式

【数5】

を予め格納しており、上記演算部は上記計算式を使って上記第５流量値Q_Pを計算するように構成されていることを特徴とする流量測定装置。

【請求項5】

請求項３又は４記載の流量測定装置において、上記レギュレータと上記流量計の間において上記配管に接続され、上記レギュレータにより調整された気体の圧力を表示する圧力ゲージが接続されていることを特徴とする流量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はワークに規定のテスト圧の気体を供給し、ワークに流れる気体の流量を測定する方法、及びその方法を使った流量測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばエンジンの吸排気バルブ、シリンダヘッド、ジョイント管、ガスコック、などのワークの良否を判定する場合、ワークに規定の圧力の気体（例えば空気）を供給し、そこに流れる気体流量の大きさを規定の値と比較してワークの良否を判断する。その場合、ワークに規定のテスト圧が加わっていなければ、正確な良否判定をすることができない。

【0003】

図１はこの分野の従来技術と考えることができる流量測定装置の概念的なブロック図を示す。この流量測定装置１００では配管１３の一端に空圧源１１が接続され、他端にワーク２０が接続され、空圧源１１側からレギュレータ（減圧弁）１２、流量計１５、作動弁１６がこの順に配管１３に直列に挿入されている。レギュレータ１２と流量計１５の間において配管１３に圧力ゲージ１４が接続されており、作動弁１６とワーク２１の間において配管１３に圧力計１７が接続されている。流量計１５からの測定流量信号と圧力計１７からの検出圧力信号が制御装置３０に与えられる。制御装置３０は演算部３１と、記憶部３２と、表示部３３とを含んでいる。記憶部３２には測定処理手順のプログラムと、予め決めたテスト圧許容誤差値が記憶されている。

【0004】

流量計１５としては差圧式流量計、層流式流量計、熱線式流量計など、どのような形式の流量計でもよい。演算部３１は例えばマイクロプロセッサーで構成し、制御装置３０に取り込まれた流量信号と圧力信号はそれぞれ図示してないＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換されて演算部３１に与えられるものとする。演算部３１は記憶部３２に記憶されているプログラムに従って測定手順を実行する。

【0005】

測定に当たっては、作動弁１６を閉じた状態で測定対象ワーク２０を配管１３の他端に取り付け、圧力ゲージ１４の表示圧力がほぼ規定圧となるようレギュレータ１２を調整する。次に作動弁１６を導通させてワーク２０に圧力調整した空気を供給するが、減圧調整するレギュレータ１２の性能や空圧源１１の元圧変動、空圧原１１からワーク２０にいたる経路による圧力損失などによりワーク２０に与えられる実際の圧力は規定圧からかなりずれた圧力となってしまう場合がある。そこで、圧力計１７の表示圧力をモニターし、圧力値が規定圧となるよう更にレギュレータ１２を調整すればワーク２０の正確な流量を求めることができるが、レギュレータ１２の調整は一般に手動であり調整精度が粗く、ワークごとにそのようなレギュレータ１２を微細調整するのは多大の労力と時間を要する。

【0006】

そこで、圧力ゲージ１４の読みがほぼ規定圧となるようレギュレータ１２を粗調整し、流量計１５からの測定流量と圧力計１７による検出圧力を制御部３０の演算部３１に取り込む。演算部３１は検出圧力と記憶部３２に記憶されている規定圧との圧力誤差を計算する。その圧力誤差の絶対値が記憶部３２に記憶されているテスト圧許容誤差値以下であれば測定流量値を規定圧での流量とみなして表示部３３に表示する。圧力誤差の絶対値がテスト圧許容誤差値より大であった場合は適正な圧力の空気がワーク２０に与えられていないので、作動弁１６を閉じてレギュレータ１２を再度調整し、同様の測定と判定を繰り返す。

【0007】

同種の多数のワークの良否を検査する場合は、作動弁１６閉じた状態でまず良品であるマスターワーク（基準ワークとも呼ぶ）を配管１３に取り付け、圧力ゲージ１４をモニターしながらほぼ規定圧となるようレギュレータ１２を粗調整し、作動弁１６を開いた後に更に圧力計１７の読みが規定圧となるようレギュレータ１２を精調整し、その状態で流量計１５の測定流量を標準流量として記憶部３２に保存する。その後は先に説明したと同様に各ワークについて圧力ゲージ１４の読みがほぼ規定圧となるようレギュレータ１２を調整し、そのときの測定流量と標準流量との誤差が標準流量に対し所定の割合以下であれば良品と判定し、そうでなければ不良と判定するよう制御装置３０は構成される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、前述のように様々な原因でワークにいつも正確な規定圧が印加されているとは限らない。テスト圧の規定圧からのずれがテスト圧許容誤差値以内であったとしても、テスト圧許容誤差値を大きく設定すれば、大きな流量誤差を許容することになり、この誤差はいくら精度の良い流量計を使用しても除去できず、テスト圧の規定圧からのずれは再現性の悪い、ばらつきの多い計測をもたらすことになる。またテスト圧が微圧の場合や、大流量の場合は配管の圧力損失でワークに加わるテスト圧が計測ごとに変わってしまう。この場合も正しい流量計測が行われない。テスト圧許容誤差値を小さく設定すれば、レギュレータ１２の調整に多大な時間と労力を要することになる。

【0009】

これらの問題を解決する方法としてレギュレータ１２として電気的に圧力調整可能な微圧レギュレータや電空レギュレータを用いて、圧力計１７からの検出圧力によりレギュレータ１２をフィードバック制御し、ワークテスト圧をコントロールすることが考えられる（例えば特開2001-27555号公報参照）。しかし、このフィードバック制御方式は費用がかさむこととフィードバックのハンティングが収斂するのに時間がかかるため制御に時間がかかり計測時間が延びる欠点がある。

【0010】

他の解決方法として、ワークの特性がオリフィス特性であるとみなしてベルヌイの定理とボイル・シャルルの法則から導出した換算式を使って規定圧からずれたテスト圧で測定された流量を規定圧での流量に換算することが例えば特開2013-134180号公報に提案されている。しかし、実際のワークはオリフィス特性から外れるものもたくさんあり、そのようなワークの場合は、換算式が当てはまらず、規定圧での流量を精度よく求めることはできない。

【0011】

この発明の目的は、上述の問題点を解決し、フィードバック制御を使用せず、どのような特性のワークであっても、テスト圧が規定圧からある程度ずれても高い精度で規定圧での流量値が得られる流量測定方法及び流量測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明によるワークの流量を測定する流量測定方法は、
(a) 基準ワークに対し規定圧P_Pの気体を供給し、そのときの流量を測定し、第１流量値Q_mPとして上記規定圧P_Pの値と共に保持する工程と、
(b) 上記基準ワークに対し上記規定圧P_Pから所定量ずれた第１テスト圧P_aの気体を供給し、そのときの流量を測定し、第２流量値Q_maとして上記第１テスト圧P_aの値と共に保持する工程と、
(c) 測定対象ワークに対し上記規定圧P_Pから上記所定量の範囲内の任意の第２テスト圧P_bの気体を供給し、そのときの流量を第３流量値Q_bとして測定する工程と、
(d) 上記基準ワークの圧力対流量特性を上記第１流量値Q_mPと上記第２流量値Q_maを結ぶ直線で近似し、上記近似直線上の、上記第２テスト圧P_bに対応する流量を第４流量値Q_mbとし、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの流量を第５流量値Q_Pとすると、Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pの比例関係が成立すると近似して上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第３流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから演算部により計算で求める工程と、
を含むことを特徴とする。

【0013】

この発明によるワークの流量を測定する流量測定装置は、
与えられた圧力の気体を供給する空圧源と、上記空圧源が一端に接続された配管と、上記配管に直列に挿入され、上記気体の圧力を調整するレギュレータと、上記レギュレータの、上記空圧源と反対側において上記配管に直列に挿入された流量計と、上記流量計の、上記空圧源と反対側において上記配管に接続された圧力計と、上記流量計により測定された流量信号と上記圧力計により測定された圧力信号が与えられ、上記配管の他端に接続されたワークの規定圧での流量を計算する制御部とを含み、
上記制御部は、
上記配管に接続された基準ワークに対し規定圧P_Pの気体を供給したときの上記流量計により測定された流量を第１流量値Q_mPとして上記規定圧P_Pの値と共に保持し、上記基準ワークに対し上記規定圧P_Pから所定量ずれた第１テスト圧P_aの気体を供給したときの上記流量計により測定された流量を第２流量値Q_maとして上記第１テスト圧P_aの値と共に保持し、上記基準ワークの圧力対流量特性を上記第１流量値Q_mPと上記第２流量値Q_maを結ぶ直線で近似し、上記近似直線上の、上記規定圧P_Pから所定量の範囲内の任意の第２テスト圧P_bに対応する流量を第３流量値Q_mbとし、測定対象ワークが接続された場合の、上記規定圧P_Pから上記所定量の範囲内の上記第２テスト圧P_bでの流量を第４流量値Q_bとし、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの流量を第５流量値Q_Pとすると、Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pの比例関係が成立すると近似して上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第４流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから計算するための計算式を予め格納した記憶部と、
上記配管の他端に接続された上記測定対象ワークに対し上記第２テスト圧P_bの気体を供給したときの上記流量計により測定された上記第４流量値Q_bを取り込み、上記測定対象ワークの上記規定圧P_Pでの上記第５流量値Q_Pを上記第１流量値Q_mPと、上記第２流量値Q_maと、上記第４流量値Q_bと、上記規定圧P_Pと、上記第１テスト圧P_aと、上記第２テスト圧P_bとから上記記憶部に格納された上記計算式を使って計算する演算部と、
計算された上記第５流量値Q_Pを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

この発明の流量測定方法及び測定装置によれば、どのような特性のワークであってもフィードバック制御を行わず、従って簡単な構成で短時間にかつ高い精度で流量測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】従来の技術による流量測定装置の概念的ブロック図。

【図2】この発明の流量測定原理を説明するためのグラフ。

【図3】この発明の流量測定方法を説明するためのフロー図。

【図4】この発明の流量測定装置を説明するための概念的ブロック図。

【図5】この発明による流量測定装置により得られたマスターワークＭの圧力対流量の測定結果を示す表。

【図6】この発明による流量測定装置により得られたワークＡの圧力対流量の測定結果と各テスト圧に対する、規定圧での換算流量を表で示す図。

【図7】この発明による流量測定装置により得られたワークＢの圧力対流量の測定結果と各テスト圧に対する、規定圧での換算流量を表で示す図。

【図8】この発明による流量測定装置により得られたワークＣの圧力対流量の測定結果と各テスト圧に対する、規定圧での換算流量を表で示す図。

【図9】この発明による流量測定装置により得られたワークＤの圧力対流量の測定結果と各テスト圧に対する、規定圧での換算流量を表で示す図。

【図10】この発明による流量測定装置により得られたワークＥの圧力対流量の測定結果と各テスト圧に対する、規定圧での換算流量を表で示す図。

【図11】図６の表に示す圧力対流量と換算流量をグラフで示す図。

【図12】図７の表に示す圧力対流量と換算流量をグラフで示す図。

【図13】図８の表に示す圧力対流量と換算流量をグラフで示す図。

【図14】図９の表に示す圧力対流量と換算流量をグラフで示す図。

【図15】図１０の表に示す圧力対流量と換算流量をグラフで示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［発明の原理］
まず、この発明において使用される測定法を図２を参照して説明する。この測定法は、２つの近似に基づく。第１の近似は、マスターワークで予め規定圧P_Pと、それから例えば10〜20%負方向又は正方向にずらした圧力P_aの２つのテスト圧でそれぞれ流量Q_mP, Q_maを計測しておきこれら2つの流量点間を結んだ直線をマスターワークの圧力対流量特性とみなす（２点間近似）。本来ワークの圧力対流量特性は曲線であるが、任意の圧力に対し、その±10〜20%程度の範囲では直線と見なしても大きな誤差にはならない。この近似を前提にすれば、規定圧P_Pと、規定圧P_Pから所定の割合だけ負方向又は正方向にずれたテスト圧P_aとの間の範囲における任意のテスト圧P_bでのマスターワークの流量Q_mbをこの流量特性近似直線上の値として計算することができる。

【0017】

次に、同種のワークであっても、それらの寸法ばらつきや製造ミスのためワークの流量特性はワークごとに異なっているとみなさなければならないが、第２の近似ではそれぞれのワークの流量特性の２点間近似直線の延長は図２のグラフの圧力軸上（Ｑ＝０）の同一点P_cで交差するものと近似する。この近似を前提とすれば、測定対象ワークのテスト圧P_bでの測定流量Q_bと、そのテスト圧P_bでのマスターワークの近似特性直線上の流量Q_mbと、マスターワークの規定圧P_Pでの測定流量Q_mPと、測定対象ワークの規定圧P_Pでの流量Q_Pとの間に比例関係Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pが成立するので、この比例関係を使って測定対象ワークの規定圧P_Pでの換算流量Q_Pを計算することができる。

【0018】

［測定手順］
規定圧での換算流量を求める具体的な手順を図３を参照して説明する。

【0019】

まず、使用される記号の定義は次の通りである。
P_P：規定圧
P_a：規定圧から所定の割合ずらしたテスト圧（例：P_Pの-20%）
P_b：測定対象ワークに与えられるテスト圧
Q_b：テスト圧P_bでの測定対象ワークの測定流量
Q_mP：規定圧時のマスターワークの測定流量
Q_ma：テスト圧P_a時のマスターワークの測定流量
Q_mb：テスト圧P_b時のマスターワークの計算で求めた近似流量
Q_P：テスト圧P_bで測定流量Q_bのワークに対する規定圧での換算で求めた流量
ステップＳ１：まず、マスターワークで規定圧P_Pのときの流量Q_mPを測定し、記憶する。

【0020】

ステップＳ２：次にマスターワークのテスト圧を規定圧に対し予め決めた割合だけずれた、例えば20%低いP_aに設定し、その時の流量Q_maを測定し、記憶する。

【0021】

ステップＳ３：次に規定圧P_Pからの前記ずれの範囲内のテスト圧P_bで測定対象ワークの流量Q_bを測定する。

【0022】

ステップＳ４：マスターワークの流量特性をQ_mPとQ_maを結ぶ直線で近似し（第１の近似）、マスターワークの流量特性を表す記憶したQ_mPとQ_maからテスト圧P_bの時の近似直線上の値である近似流量値Q_mbを求める。

【0023】

ステップＳ５：図２においてQ_mb：Q_b＝Q_mP：Q_p とみなし（第２の近似）、測定対象ワークの規定圧P_Pでの換算流量Q_Pを計算で求め、表示する。必要に応じてワークを取り替え、図３中に破線で示すようにステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５を繰り返す。

【0024】

上記ステップＳ４の近似流量値Q_mbは以下のようにして求めることができる。次式の比例関係
(Q_mP−Q_ma)／(Q_mb−Q_ma)＝(P_P−P_a)／(P_b−P_a) (1)
が成立するので、式(1)を変形して次式を得る。

【0025】

(Q_mb−Q_ma)(P_P−P_a)＝(Q_mP−Q_ma)(P_b−P_a) (2)
式(2)を分解して次式を得る。

【0026】

【数1】

【0027】

ステップＳ５の換算流量値Q_Pは以下のようにして求めることができる。

【0028】

図２においてQ_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pと近似すると、

【0029】

【数2】

【0030】

が得られる。式(3)のQ_mbを式(4)に代入して次式を得る。

【0031】

【数3】

【0032】

上記式(5)で測定対象ワークの規定圧P_Pでの流量値Q_Pを求めることが出来る。従って、実際には式(3)による流量値Q_mbを計算する必要はない。また、注意すべき点は、|P_P-P_a|≧|P_P-P_b|であればP_P≦P_bであっても、P_P≧P_bであっても式(5)は成立し、所定テスト圧P_aはP_P＞P_aでもP_P＜P_aでもよいことである。

【0033】

［実施例］
図４はこの発明を実施する流量測定装置の概念的ブロック図を示す。この実施例による流量測定装置２００の空圧源１１、レギュレータ１２、配管１３、圧力ゲージ１４、流量計１５、作動弁１６、圧力計１７を含む構成は図１に示した従来の流量測定装置１００の構成と同様であり、説明を省略する。この発明の流量測定装置２００に使用される制御部４０の構成が演算部４１と、記憶部４２と、表示部４３を含む点も図１の流量測定装置１００と類似しているが、図１の制御部３０とは機能が以下の点で異なる。即ち、記憶部４２に予め記憶されている測定手順のプログラムは式(5)を演算する処理プログラムを含んでおり、演算部４１はマスターワークに対して測定したテスト圧P_PとP_aでの流量Q_mP,Q_maと、測定対象ワーク２０に対して測定したテスト圧P_bでの流量Q_bを、記憶部４２に処理プログラムとして記憶されている式(5)に代入して規定圧P_P時の測定対象ワーク２０の流量Q_Pを計算し、表示部４３に表示することである。また、記憶部４２には圧力計１７で測定した圧力値、流量計１５で測定した流量値、及び演算結果が一時的に保持される。

【0034】

流量測定は以下のようにして行われる。

【0035】

レギュレータ１２と作動弁１６が閉じた状態で、配管１３の、空圧源１１とは反対側の端にマスターワーク２０_ｍを取り付け、その後、圧力ゲージ１４の読みが規定圧P_P近傍となるようレギュレータ１２を調整する。

【0036】

作動弁１６を開き、圧力調整された空気をマスターワーク２０_ｍに供給する。次に圧力計１７による圧力表示が規定圧P_Pとなるよう更にレギュレータ１２を微細調整する。そのときの流量計１５による測定流量Q_mPと圧力計１７による測定圧力P_Pが制御部４０の演算部４１に与えられる。演算部４１は与えられた流量Q_mPと圧力P_Pを記憶部４２に保持する。

【0037】

次に、レギュレータ１２を調整して規定圧P_Pから所定量ずれたテスト圧P_aの空気をマスターワーク２０_ｍに供給し、そのときの流量計１５による測定流量Q_maと圧力計１７による測定圧力P_aを演算部４１に与え、記憶部４２に保持する。

【0038】

作動弁１６を閉じ、マスターワーク２０_ｍを測定対象ワーク２０に取り替える。圧力ゲージ１４の読みが規定圧P_P近傍となるようレギュレータ１２を調整し、作動弁１６を開いて気体を測定対象ワーク２０に供給する。

【0039】

演算部４１はこのときの流量計１５による測定流量Q_bと圧力計１７による測定圧力P_bを取り込み、記憶部４２に保持し、記憶部４２から読み出した式(5)を実行する処理プログラムに、保持されているP_a, P_b, P_P, Q_mP, Q_ma, Q_bを代入して規定圧P_Pでの流量Q_Pを計算し、表示部４３に表示する。

【0040】

必要に応じて測定対象ワークを次のものに取り替えて同様の手順で流量Q_Pを計算することをそれぞれの測定対象ワークについて繰り返してもよい。更に、各測定対象ワークの流量値Q_Pとマスターワークの流量値Q_mPとの差を計算し、差の絶対値が所定の値以下の場合は良品と判定し、所定の値より大の場合は不良品と判定し、良否を表示部４３に表示させるように構成してもよい。また、記憶部４２は、測定流量、測定圧力、演算結果等を一時的に保持する例えばランダムアクセスメモリのような一時メモリと、処理プログラムを予め格納した例えばハードディスクのような記憶デバイスとにより構成してもよい。

【0041】

［実測による検証実験］
この発明による近似測定方式が実際にはどの程度精度が高いのかを検証する実験を行った。

【0042】

ワークは1/4シンフレックスジョイントであり、流量の異なるものを6個作製した。そのうちの、流量が中間の1個をマスターワークMと見立て、残りの５個を測定対象ワークＡ〜Ｅとし、マスターワークMの規定圧P_Pでの流量Q_mPと、規定圧P_Pから所定値ずれたテスト圧P_aでの流量Q_maを2点間近似用のデータとした。

【0043】

具体的には、まずマスターワークMでテスト圧基準値（規定圧P_P）を1.000kPaとし、その±20%範囲内で変化する0.800kPa〜1.200kPaのテスト圧に対する測定流量データを採取した。２点間近似ではこれらテスト圧のうち、基準圧（規定圧）1.000kPaと-20%減のテスト圧0.800kPaでの測定流量データを近似用データQ_mP, Q_maとした。その後ワークA〜Eのそれぞれに対しテスト圧(P_b) 0.800kPa〜1.200kPaでの流量(Q_b)を測定し、式(5)により規定圧P_Pでの換算流量値(Q_P)を計算した。

【0044】

［実験結果］
図５の表１はマスターワークMに対する規定圧と、その規定圧から±2.5%、±5%、±10%、±15%、±20%とずれたテスト圧での実測流量値、及びそれらの、規定圧での実測流量値からの偏差を示す。

【0045】

図６の表２は測定対象ワークAの、マスターワークＭに対するとそれぞれ同じテスト圧での実測流量Q_bと、その偏差、及び表１における基準圧（規定圧）P_Pでの実測流量Q_mPと基準圧から２０％低いテスト圧P_aでの実測流量Q_maを使ってそれぞれのテスト圧P_bでの測定流量Q_bに対し式(5)により計算した規定圧P_Pでの換算流量値Q_Pと、その偏差を示す。図７〜１０の表３〜６も測定対象ワークAに対すると同様の測定対象ワークB〜Eに対する実測流量値と規定圧での換算流量値を示す。図１１〜１５のグラフ１〜５は表２〜６に示されたそれぞれのテスト圧に対する実測流量値と規定圧での換算流量値をグラフで表したものである。○印がそれぞれのテスト圧での実測流量、×印が規定圧での換算流量を示す。

【0046】

流量の大きいワークAに対する近似の場合も、流量の小さいワークEに対する近似の場合も、いずれもかなり良い近似結果を示している。換算流量は最大でも1.4%の誤差、ほとんどが1%以内の誤差で近似が行われていることがわかる。特にマスターワークMの半分以下である小さな流量のワークEにおいても換算流量は誤差0.5%以下の良好な結果であった。

【0047】

以上の結果からわかるように、前述の２つの前提による近似は妥当なものであり、この発明による２つの前提に基づく近似により誤差の少ない流量測定が可能であるといえる。

【0048】

［この発明による近似方式を使った流量測定方法の特徴と効果］
本近似方式の特徴をあげると、
(1) ワーク特性の取得が簡単、
・マスターワークで2点のデータを採るだけでワークの圧力対流量特性を作る、
・限られた範囲（±20%程度）では2点間を直線としても十分な近似特性が得られる、
(2) 手動レギュレータ（調圧弁）を使用した流量計においても実施できる方式である、
・ワーク特性の取得が2点と簡単なため手動操作でも十分実用的な方式である、
(3) 近似とはいえ実際のワークからワーク特性を取得するため、いかなる特性のワークでも使用できる、
(4) マスターワークと流量の大きさが違っていてもワーク特性の基本的な特性形状が合っていれば近似ができる、
など、実用性が高く、圧力変動に対応できる流量測定方法といえる。

【0049】

テスト圧変動に対しこの発明による近似方式を使用すれば、
(a) テスト圧が規定圧からずれても規定圧のときの流量を表示できるので流量測定精度が向上する、
(b) 低圧、大流量時の圧力損失による測定誤差を防ぎ、短時間で測定できフィードバック制御より短時間測定が可能、
(c) 流量のばらつきが大きなワーク（＝圧損がばらつく）でも規定のテスト圧判定が可能になるので歩留まりと再現性が向上、
(d) ソフトだけの対応で可能であり、フィードバック制御のようなハードの追加がいらないので材料コストがかからない、
など、高精度計測、歩留まり・再現性の向上、低価格などの点でユーザーにとって有用な効果があるといえる。

【要約】

【課題】どのような特性のワークでも高い精度で流量を測定する。
【課題を解決する手段】
基準ワークに対し規定圧P_Pの気体を供給し、そのときの流量を流量計で測定し、第１流量値Q_mPとして保持し、基準ワークに対し規定圧P_Pから所定量ずれたテスト圧P_aの気体を供給し、そのときの流量を流量計で測定し、流量値Q_maとして保持し、測定対象ワークに対し規定圧P_Pから所定量の範囲内のテスト圧P_bの気体を供給し、そのときの流量を流量値Q_bとして流量計で測定し、演算部は基準ワークの圧力対流量特性を流量値Q_mPと流量値Q_maを結ぶ直線で近似し、近似直線上の、テスト圧P_bに対応する流量をQ_mbとし、測定対象ワークの規定圧P_Pでの流量をQ_Pとすると、Q_mb：Q_b＝Q_mP：Q_Pの比例関係が成立すると近似して流量値Q_Pを流量値Q_mPと、Q_maと、Q_bと、規定圧P_Pと、テスト圧P_aと、P_bとから計算で求める。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】