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流量測(cè)定方法以及流量測(cè)定裝置的制作方法

時(shí)間:2023-10-25    作者: 管理員

專利名稱:流量測(cè)定方法以及流量測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及使用等溫化裝置來(lái)測(cè)定流量特性的流量測(cè)定方法以及流量測(cè)定裝置。
背景技術(shù)
以往,作為求出以在空壓管路中所使用的電磁閥、接頭等空壓儀器為代表的流體壓儀器的流量特性的方法,有使用等溫化容器的方法(例如參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1)。在此方法中,將等溫化容器配置在壓縮空氣的供給源和被測(cè)定的空壓儀器之間,測(cè)定等溫化容器內(nèi)的壓力響應(yīng),并通過(guò)對(duì)此壓力響應(yīng)進(jìn)行微分,算出壓縮空氣的瞬時(shí)流量,求出空壓儀器的流量特性。此時(shí),在等溫化容器內(nèi)充填著金屬等的熱傳導(dǎo)性材料,通過(guò)將熱傳導(dǎo)性材料形成為線徑非常小的棉絲狀,接觸面積增大,熱傳遞率提高了。因此,雖然由于在壓縮空氣向等溫化容器內(nèi)流入時(shí)壓力升高,因而等溫化容器內(nèi)的溫度要上升,但因?yàn)榇藷崮鼙粺醾鲗?dǎo)性材料吸收,所以溫度上升被抑制得較低。另外,雖然在放出壓縮空氣時(shí)壓力降低,因而溫度要降低,但因?yàn)閺臒醾鲗?dǎo)性材料提供熱,所以容器內(nèi)的溫度穩(wěn)定。因?yàn)橥ㄟ^(guò)這樣的作用,等溫化容器內(nèi)的溫度穩(wěn)定,所以可以迅速地進(jìn)行流量特性的測(cè)定。
專利文獻(xiàn)1日本專利第2887360號(hào)公報(bào)在象這樣地使用了等溫化容器的流量特性的計(jì)算方法中,是假設(shè)等溫化容器內(nèi)的溫度總是等溫來(lái)進(jìn)行計(jì)算的,但實(shí)際上是,因?yàn)樵诳諝鈴牡葴鼗萜鲀?nèi)流出時(shí)以及在空氣向等溫化容器內(nèi)流入時(shí),其變化較大,所以會(huì)產(chǎn)生溫度的降低或溫度的上升。因此,等溫化容器內(nèi)的溫度發(fā)生變化,存在不能高精度地測(cè)定此時(shí)、即特別是在空氣開(kāi)始流入的初期以及空氣開(kāi)始流出的初期的流量特性的問(wèn)題。
在這里,為了進(jìn)一步高精度地實(shí)現(xiàn)等溫化容器內(nèi)的溫度的等溫化,作為充填材,還可以考慮使用熱傳遞率更高的材料,但是為了確保足夠的精度,等溫化容器的價(jià)格增加,很不經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的目的在于提供一種即使是在不能保持等溫化機(jī)構(gòu)中的嚴(yán)格的等溫狀態(tài)的情況下,也能高精度地測(cè)定流體壓儀器的流量特性的流量測(cè)定方法以及流量測(cè)定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的流量測(cè)定方法是,使用對(duì)流通于內(nèi)部的流體的溫度變化進(jìn)行抑制的等溫化機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)定流體壓儀器的流量特性的流量測(cè)定方法,其特征在于,具有溫度響應(yīng)決定工序和熱傳遞率計(jì)算工序以及流量計(jì)算工序,在上述的溫度響應(yīng)決定工序中,從等溫化機(jī)構(gòu)向流體壓儀器提供流體,求出在等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng);在上述的熱傳遞率計(jì)算工序中,基于在溫度響應(yīng)決定工序中已獲得的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù);在上述的流量計(jì)算工序中,使用在熱傳遞率計(jì)算工序中已獲得的熱傳遞率的函數(shù),從相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)來(lái)計(jì)算流通在流體壓儀器中的流體的流量。
根據(jù)本發(fā)明,在熱傳遞率計(jì)算工序中,是根據(jù)相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng)來(lái)求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù)的。即,因?yàn)闊醾鬟f率的函數(shù)考慮了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化,所以,在流量計(jì)算工序中被計(jì)算的流體的流量成為考慮了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化的值。因此,即使是在不能保持等溫化機(jī)構(gòu)中的嚴(yán)格的等溫狀態(tài)的情況下,流體壓儀器的流量特性也會(huì)被高精度地測(cè)定。
另外,因?yàn)榭紤]了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化來(lái)計(jì)算流體的流量,所以沒(méi)有必要充分地確保等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制性能,可以使用廉價(jià)的等溫化機(jī)構(gòu),廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置。
在這里,通常因?yàn)檩^難進(jìn)行非恒定狀態(tài)下的正確的溫度測(cè)定,所以要想測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng),例如,在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間以后,當(dāng)?shù)葴鼗瘷C(jī)構(gòu)內(nèi)部變成了恒定狀態(tài)后測(cè)定溫度等,因?yàn)闇囟软憫?yīng)的測(cè)定作業(yè)繁雜,所以測(cè)定時(shí)間花費(fèi)得較長(zhǎng)。而與此相對(duì),在本發(fā)明中,例如作為等溫化機(jī)構(gòu)的基本特性,若預(yù)先獲得相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù),則在實(shí)際測(cè)定流體壓儀器的流量的時(shí)候,只要測(cè)定等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)即可。在這里,因?yàn)閴毫憫?yīng)可以比較簡(jiǎn)單且高精度地測(cè)定,所以簡(jiǎn)化流體壓儀器的流量測(cè)定作業(yè),并縮短測(cè)定時(shí)間。
在本發(fā)明中,最好是,熱傳遞率計(jì)算工序在以h0為最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率,以Δθ為最大溫度下降,以a為修正系數(shù),以t為時(shí)間的情況下,通過(guò)[數(shù)1]h(t)=h0e-at來(lái)求出熱傳遞率的函數(shù)h(t)。
根據(jù)本發(fā)明,因?yàn)槭抢美绠?dāng)流體的放出速度在規(guī)定的范圍內(nèi)流體的熱傳遞率基本不變化等的特性,作為熱傳遞率的函數(shù)使用了近似式,所以熱傳遞率的函數(shù)的計(jì)算式變得簡(jiǎn)單。因此,在使熱傳遞率計(jì)算工序中的容易的計(jì)算成為可能的同時(shí),可以確保流量計(jì)算工序中的精度良好的計(jì)算結(jié)果。
在本發(fā)明中,最好是,流量計(jì)算工序在以Cv為空氣的定容比熱,以P為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的壓力,以V為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的體積,以R為氣體常數(shù),以θa為大氣溫度,以Sh為等溫化機(jī)構(gòu)的熱傳導(dǎo)面積,以θm為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的平均溫度,以Cp為定壓比熱的情況下,通過(guò)[數(shù)2]G=VRθa·dPdt+ShΔθθaCp·h(t)]]>求出在流體壓儀器中流通的流體的質(zhì)量流量G。
根據(jù)本發(fā)明,在流量計(jì)算工序中使用的計(jì)算式中,右邊的第一項(xiàng)是假設(shè)等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的流體的溫度為等溫情況下的流量的計(jì)算式,右邊的第二項(xiàng)為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的流體的溫度沒(méi)有成為等溫情況下的流量的修正項(xiàng)。因此,即使是在對(duì)等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制不充分的情況下,通過(guò)使用此計(jì)算式,也能夠進(jìn)行精度良好的流量測(cè)定。
另外,因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用此計(jì)算式算出流量,不需要充分地確保等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制性能,所以可以使用廉價(jià)的等溫化機(jī)構(gòu),廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置。
在本發(fā)明中,最好是,溫度響應(yīng)決定工序按每個(gè)規(guī)定時(shí)間停止放出來(lái)自于等溫化機(jī)構(gòu)的流體,測(cè)定停止放出流體時(shí)的等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的放出停止時(shí)壓力和經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后的等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定后壓力,根據(jù)放出停止時(shí)壓力、穩(wěn)定后壓力以及大氣溫度求出停止放出流體時(shí)的流體的溫度,由此,求出相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng)。
通常,要想測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng),必須測(cè)定非恒定狀態(tài)下的流體的溫度,而此測(cè)定是很困難的,這樣的溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)是比較昂貴的,同時(shí),難以獲得足夠的精度。另外,為了求出等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的平均溫度,必須在多個(gè)測(cè)定點(diǎn)來(lái)測(cè)定溫度等,由于這樣的溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,所以還難以獲得足夠的精度。
與此相對(duì),在本發(fā)明中,因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)按照每個(gè)規(guī)定的時(shí)間停止放出流體以進(jìn)行壓力的測(cè)定,能夠從壓力計(jì)算溫度以獲得溫度響應(yīng),所以不需要使用溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)。因此,能夠廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置,同時(shí),因?yàn)閴毫憫?yīng)可以比較簡(jiǎn)單且高精度地測(cè)定,所以能夠獲得具有足夠精度的溫度響應(yīng)。
本發(fā)明的流量測(cè)定裝置,是測(cè)定流體壓儀器的流量特性的流量測(cè)定裝置,其特征在于,具有等溫化機(jī)構(gòu)、壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)構(gòu),上述的等溫化機(jī)構(gòu)對(duì)流通于內(nèi)部的流體的溫度變化進(jìn)行抑制;上述的壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的壓力進(jìn)行檢測(cè);上述的計(jì)算機(jī)構(gòu)從通過(guò)壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)獲得的壓力檢測(cè)信號(hào)對(duì)在流體壓儀器中流通的流體的流量進(jìn)行計(jì)算,上述計(jì)算機(jī)構(gòu)具有熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)和流量計(jì)算機(jī)構(gòu),該熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)從等溫化機(jī)構(gòu)向流體壓儀器提供流體時(shí)的在等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù);該流量計(jì)算機(jī)構(gòu)使用通過(guò)熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)獲得的熱傳遞率的函數(shù),根據(jù)相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)對(duì)在流體壓儀器中流通的流體的流量進(jìn)行計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明,熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù)。即,因?yàn)闊醾鬟f率的函數(shù)為考慮了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化的函數(shù),所以由流量計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算的流體的流量成為考慮了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化的值。因此,即使是在不能保持等溫化機(jī)構(gòu)中的嚴(yán)格的等溫狀態(tài)的情況下,流體壓儀器的流量特性也被高精度地測(cè)定。
另外,因?yàn)榭紤]了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化來(lái)計(jì)算流體的流量,所以沒(méi)有必要充分地確保等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制性能,可以使用廉價(jià)的等溫化機(jī)構(gòu),廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置。
在這里,通常因?yàn)榉呛愣顟B(tài)下的正確的溫度測(cè)定是困難的,所以要想測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng),例如,在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間以后等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部成為恒定狀態(tài)后來(lái)測(cè)定溫度等,溫度響應(yīng)的測(cè)定作業(yè)繁雜,并且測(cè)定時(shí)間花費(fèi)得較長(zhǎng)。與此相對(duì),在本發(fā)明中,例如作為等溫化機(jī)構(gòu)的基本特性,若預(yù)先獲得相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù),則在實(shí)際測(cè)定流體壓儀器的流量時(shí),僅測(cè)定等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)即可。在這里,因?yàn)榭梢员容^簡(jiǎn)單且高精度地測(cè)定壓力響應(yīng),所以使流體壓儀器的流量測(cè)定作業(yè)簡(jiǎn)化,并且使測(cè)定時(shí)間縮短。
在本發(fā)明中,最好是,在熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)中,作為求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù)h(t)的公式,以h0為最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率,以Δθ為最大溫度下降,以a為修正系數(shù),以t為時(shí)間,存儲(chǔ)著[數(shù)3]h(t)=h0e-at。
根據(jù)本發(fā)明,因?yàn)槔缋昧朔懦鏊俣仍谝?guī)定范圍內(nèi)時(shí)流體的熱傳遞率基本不變等的特性,作為熱傳遞率的函數(shù)使用了近似式,所以熱傳遞率的函數(shù)的計(jì)算式變得簡(jiǎn)單。因此,在熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)中的計(jì)算變得容易,并確保流量計(jì)算機(jī)構(gòu)的精度良好的計(jì)算結(jié)果。
在本發(fā)明中,最好是,在流量計(jì)算機(jī)構(gòu)中,作為對(duì)在流體壓儀器中流通的流體的質(zhì)量流量G進(jìn)行計(jì)算的公式,以Cv為空氣的定容比熱,以P為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的壓力,以V為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的體積,以R為氣體常數(shù),以θa為大氣溫度,以Sh為等溫化機(jī)構(gòu)的熱傳遞面積,以θm為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的平均溫度,以Cp為定壓比熱,存儲(chǔ)著[數(shù)4]G=VRθa·dPdt+ShΔθθaCp·h(t)]]>根據(jù)本發(fā)明,在被存儲(chǔ)在流量計(jì)算機(jī)構(gòu)中的計(jì)算式中,右邊的第一項(xiàng)是假設(shè)了等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的流體的溫度為等溫情況下的流量的計(jì)算式,右邊的第二項(xiàng)為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的流體的溫度沒(méi)有成為等溫情況下的流量的修正項(xiàng)。因此,即使是在對(duì)等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制不充分的情況下,通過(guò)使用此計(jì)算式,也能夠進(jìn)行精度良好的流量測(cè)定。
另外,因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用此計(jì)算式來(lái)算出流量,不需要充分地確保等溫化機(jī)構(gòu)的溫度變化的抑制性能,所以可以使用廉價(jià)的等溫化機(jī)構(gòu),廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置。


圖1是表示與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式有關(guān)的測(cè)定裝置的構(gòu)成框圖。
圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例中的相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)的圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例中的相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)的圖。
圖4是表示在本發(fā)明的比較例中的流量特性的圖。
圖5是表示在本發(fā)明的比較例中的熱傳遞率的變化的圖。
圖6是表示在本發(fā)明的比較例中的流量特性的圖。
圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例中的流量特性的圖。
圖8是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例的流量特性進(jìn)行比較的圖。
符號(hào)說(shuō)明1,流量測(cè)定裝置;2,等溫化容器(等溫化機(jī)構(gòu));3,開(kāi)閉閥;5,壓力傳感器(壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu));6,控制器(控制機(jī)構(gòu));61,熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu);62,流量計(jì)算機(jī)構(gòu);63,流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu);100,試驗(yàn)用空壓儀器(流體壓儀器)。
具體實(shí)施例方式
下面,根據(jù)附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。
圖1是表示流量測(cè)定裝置1的構(gòu)成框圖,此流量測(cè)定裝置1用于與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式有關(guān)的流量測(cè)定方法。在此圖1中,流量測(cè)定裝置1是測(cè)定作為流體壓儀器的試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性的,它具有向試驗(yàn)用空壓儀器100提供作為流體的壓縮空氣的等溫化容器2、被設(shè)置在等溫化容器2和試驗(yàn)用空壓儀器100之間的開(kāi)閉閥3、作為測(cè)定等溫化容器2的內(nèi)部的壓力的壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)的壓力傳感器5、作為控制流量測(cè)定裝置1的動(dòng)作的控制機(jī)構(gòu)的控制器6。
在本實(shí)施方式中,試驗(yàn)用空壓儀器100作為代表性的空壓儀器采用電磁閥。
等溫化容器2為在容器內(nèi)被充填了規(guī)定壓力的壓縮空氣的構(gòu)造,在容器內(nèi)被充填了金屬等熱傳導(dǎo)性材料。在本實(shí)施方式中,為了能夠增大與容器內(nèi)的壓縮空氣之間的接觸面積以確保良好的熱傳遞率,熱傳導(dǎo)性材料被形成為線徑非常小的棉絲狀,并被揉成一團(tuán)后充填到容器內(nèi)。因?yàn)樵趶牡葴鼗萜?放出壓縮空氣時(shí),容器內(nèi)的壓力減小,所以,雖然容器內(nèi)的溫度要降低,但因?yàn)閺臒醾鲗?dǎo)性材料提供熱能,所以容器內(nèi)的溫度大致被保持為等溫。但是,因?yàn)樵趬嚎s空氣開(kāi)始放出的初期,壓力降低急劇,所以存在不能嚴(yán)格地保持等溫的情況。
開(kāi)閉閥3被設(shè)置成可對(duì)連通等溫化容器2和試驗(yàn)用空壓儀器100的流路進(jìn)行開(kāi)閉,可采用電磁閥等任意結(jié)構(gòu)的閥。
壓力傳感器5測(cè)定等溫化容器2內(nèi)的壓力,向控制器6輸出壓力測(cè)定信號(hào)。為了測(cè)定從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí)的等溫化容器2內(nèi)的壓力響應(yīng),壓力傳感器5最好采用響應(yīng)性良好的傳感器。
控制器6通過(guò)向開(kāi)閉閥3輸出開(kāi)閉指令信號(hào)來(lái)開(kāi)閉控制壓縮空氣的流路。另外,輸入并儲(chǔ)存來(lái)自壓力傳感器5的壓力測(cè)定信號(hào)。
控制器6具有根據(jù)壓力測(cè)定信號(hào)求出相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)的熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61;使用通過(guò)熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61獲得的熱傳遞率的函數(shù)、根據(jù)相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)來(lái)計(jì)算流量的流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62;根據(jù)通過(guò)流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62獲得的流量來(lái)計(jì)算試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性的流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)構(gòu)包括這些熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61、流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62、流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63。
在熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61中存儲(chǔ)了下述的公式(1)。熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61通過(guò)此公式(1)來(lái)求出相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)h(t)。在這里,h0是在從等溫化容器2向試驗(yàn)用空壓儀器100提供壓縮空氣時(shí)產(chǎn)生的溫度響應(yīng)中的最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率,Δθ是最大溫度下降,a是修正系數(shù),t是時(shí)間。
h(t)=h0e-at…(1)另外,熱傳遞率h通過(guò)下面的公式(2)算出。在這里,Cv是空氣的定容比熱,P是等溫化容器2內(nèi)的壓力,V是等溫化容器2的體積,R是氣體常數(shù),θa是大氣溫度,Sh是等溫化容器2的熱傳遞面積,θm是等溫化容器2內(nèi)的平均溫度,G是空氣的質(zhì)量流量。
h=CvPVRShθm(θa-θm)·dθdt-RθSh(θa-θ)·G]]>…(2)另外,質(zhì)量流量G在等溫化容器2內(nèi)的空氣為理想的等溫狀態(tài),即,等溫化容器2內(nèi)的溫度與室溫一致的條件下,可通過(guò)下面的公式(3)求出。
G=VRθa·dPdt]]>…(3)在流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62中存儲(chǔ)了下述的公式(4)。流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62通過(guò)此公式(4),計(jì)算從等溫化容器2放出的壓縮空氣的流量。在這里,Cp是定壓比熱。
另外,將此公式(4)和上述的公式(3)進(jìn)行比較可知,公式(4)的右邊的第一項(xiàng)是壓力響應(yīng)微分項(xiàng),與公式(3)的右邊相等。即,公式(4)是導(dǎo)入在放出等溫化容器2內(nèi)的壓縮空氣時(shí)的等溫化容器2內(nèi)的能量方程式而導(dǎo)出的公式,公式(4)的右邊的第一項(xiàng)是在等溫化容器2內(nèi)的溫度為恒定狀態(tài),內(nèi)部的空氣為理想的等溫狀態(tài),即,是在等溫化容器2內(nèi)的溫度與室溫一致的條件下的流量的算出式。另外,公式(4)的右邊的第二項(xiàng)為等溫化容器2內(nèi)的溫度為非理想等溫狀態(tài)的情況下的流量的修正項(xiàng)。
G=VRθa·dPdt+ShΔθθaCp·h(t)]]>…(4)在流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63中存儲(chǔ)著下面的公式(5)以及公式(6)。流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63通過(guò)公式(5)計(jì)算音速傳導(dǎo)C,通過(guò)公式(6)計(jì)算臨界壓力比b。在這里,ρ0表示基準(zhǔn)密度,θ0表示基準(zhǔn)溫度、Pa表示大氣壓力,G*表示節(jié)流狀態(tài)下的質(zhì)量流量。

c=Gρ0P·θaθ0,PaP<b]]>…(5)b=1-P-PaP1-1-(GG*)2,PaP≥b]]>…(6)在使用這樣的流量測(cè)定裝置1來(lái)測(cè)定試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性時(shí),通過(guò)如下的流量測(cè)定方法來(lái)進(jìn)行。
首先,作為測(cè)定試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性的準(zhǔn)備階段,進(jìn)行溫度響應(yīng)決定工序和熱傳遞率計(jì)算工序,在上述溫度響應(yīng)決定工序中,求出作為等溫化容器2的基本特性的相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng),在上述熱傳遞率計(jì)算工序中,根據(jù)通過(guò)溫度響應(yīng)決定工序獲得的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)。
在溫度響應(yīng)決定工序中,測(cè)定從等溫化容器2向試驗(yàn)用空壓儀器100放出壓縮空氣時(shí)的、相對(duì)于時(shí)間的等溫化容器2內(nèi)的平均溫度,測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)。
在溫度響應(yīng)決定工序中,為了測(cè)定等溫化容器2內(nèi)的平均溫度,需要使等溫化容器2內(nèi)的溫度分布成為恒定狀態(tài)。因此,控制器6通過(guò)按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間向開(kāi)閉閥4輸出開(kāi)閉指令信號(hào),按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間停止從等溫化容器2放出壓縮空氣。而且,控制器6在輸出此開(kāi)閉指令信號(hào)的同時(shí),向壓力傳感器5輸出一個(gè)放出停止時(shí)壓力測(cè)定指令信號(hào)。壓力傳感器5測(cè)定等溫化容器2內(nèi)的壓力,將此壓力測(cè)定信號(hào)作為放出停止時(shí)壓力的測(cè)定信號(hào),向控制器6輸出。另外,控制器6在從輸出放出停止時(shí)壓力測(cè)定指令信號(hào)開(kāi)始經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間以后,在等溫化容器2內(nèi)的壓力穩(wěn)定處于安穩(wěn)的狀態(tài)下,向壓力傳感器5輸出穩(wěn)定后壓力測(cè)定指令信號(hào)。壓力傳感器5根據(jù)穩(wěn)定后壓力測(cè)定指令信號(hào)測(cè)定等溫化容器2內(nèi)的壓力,并將此壓力測(cè)定信號(hào)作為穩(wěn)定后壓力的測(cè)定信號(hào)向控制器6輸出。
在控制器6中,根據(jù)由壓力傳感器5輸出的放出停止時(shí)壓力和穩(wěn)定后壓力算出等溫化容器2內(nèi)的溫度。具體地說(shuō),因?yàn)榉懦鐾V箷r(shí)壓力和穩(wěn)定后壓力是在等溫化容器2已被密閉的狀態(tài)下被測(cè)定的,所以在放出停止時(shí)壓力已被測(cè)定的狀態(tài)和安穩(wěn)后壓力已被測(cè)定的狀態(tài)之間,狀態(tài)方程式成立。另外,因?yàn)樵趬毫σ逊€(wěn)定的狀態(tài)下,等溫化容器2內(nèi)的溫度等于大氣溫度(室溫),所以,只要根據(jù)這些放出停止時(shí)壓力、穩(wěn)定后壓力和大氣溫度來(lái)求出放出停止時(shí)的等溫化容器2內(nèi)的溫度θ即可。
如上所述,通過(guò)求出每個(gè)規(guī)定時(shí)間的溫度θ來(lái)決定相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)。控制器6根據(jù)此溫度響應(yīng)求出最大溫度下降Δθ,另外,通過(guò)公式(2)以及公式(3)來(lái)算出最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率h0。
在熱傳遞計(jì)算工序中,熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61通過(guò)將最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率h0代入公式(1),算出相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)。
根據(jù)此函數(shù),可以求出從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí)的熱傳遞率變化的基本特性。
接著,作為測(cè)定從等溫化容器2向試驗(yàn)用空壓儀器100放出壓縮空氣時(shí)的相對(duì)于時(shí)間的流量的實(shí)際的測(cè)定工序,進(jìn)行流量計(jì)算工序。在此流量計(jì)算工序中,將在熱傳遞率計(jì)算工序中進(jìn)行了計(jì)算的相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)作為等溫化容器2的基本特性使用。
在流量計(jì)算工序中,若從等溫化容器2向試驗(yàn)用空壓儀器100放出壓縮空氣,則控制器6按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間向壓力傳感器5輸出壓力測(cè)定指令信號(hào)。壓力傳感器5根據(jù)此壓力測(cè)定指令信號(hào)測(cè)定等溫化容器2內(nèi)的壓力,并向控制器6輸出壓力測(cè)定信號(hào)。
流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62輸入每個(gè)規(guī)定時(shí)間的壓力測(cè)定信號(hào),通過(guò)公式(4)求出空氣的質(zhì)量流量G。在這里,從等溫化容器2放出來(lái)的壓縮空氣的流量就是試驗(yàn)用空壓儀器100的消耗流量。
流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63根據(jù)通過(guò)流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62所求出的流量G,利用公式(5),求出音速傳導(dǎo)(acoustic speed conductance)C,另外,利用公式(6)來(lái)計(jì)算臨界壓力比b。由此,可以求出試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性。
根據(jù)這樣的一個(gè)實(shí)施方式,可獲得下述的效果。
(1)因?yàn)樵诹髁坑?jì)算工序中通過(guò)公式(4)計(jì)算流量,所以即使在等溫化容器2內(nèi)的溫度沒(méi)有被嚴(yán)格地保持等溫的情況下,通過(guò)公式(4)的右邊第二項(xiàng)對(duì)流量進(jìn)行修正,也可以測(cè)定正確的流量特性。
另外,因?yàn)橥ㄟ^(guò)公式(4)計(jì)算流量,所以即使在等溫化容器2內(nèi)的溫度沒(méi)有被保持等溫的情況下,也能夠測(cè)定正確的流量特性,因此,對(duì)被充填到等溫化容器2內(nèi)的熱傳導(dǎo)性材料沒(méi)有必要使用高價(jià)的材料,因而可以廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置1。
(2)在流量計(jì)算工序中,利用相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)和相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)來(lái)計(jì)算流量。即,在對(duì)流量進(jìn)行計(jì)算的公式(4)中,不需要相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)。因此,如果預(yù)先進(jìn)行例如溫度響應(yīng)測(cè)定工序以及熱傳遞率計(jì)算工序,并且作為等溫化容器2的基本特性獲得相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù),則在測(cè)定試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性時(shí),只要僅測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)即可,因此,可以簡(jiǎn)化測(cè)定作業(yè),同時(shí)可以大幅度縮短測(cè)定時(shí)間。另外,在此情況下,因?yàn)榭梢栽跍y(cè)定之前預(yù)先測(cè)定比較花費(fèi)測(cè)定時(shí)間的相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng),所以能夠?qū)崿F(xiàn)提高作業(yè)效率的目的。
(3)通常,在必須測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的溫度的情況下,很難獲得具有充分好的響應(yīng)性的溫度測(cè)定機(jī)構(gòu),因?yàn)橄筮@樣的溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)的價(jià)格較高。而在本實(shí)施方式中,在溫度響應(yīng)測(cè)定工序中,因?yàn)榘凑彰總€(gè)規(guī)定時(shí)間停止放出等溫化容器2內(nèi)的壓縮空氣,測(cè)定經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間前后的壓力,并根據(jù)這些壓力算出溫度,所以沒(méi)有必要使用溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)。因此,可以共用流量計(jì)算工序中用于測(cè)定壓力響應(yīng)的壓力傳感器5來(lái)獲得溫度響應(yīng),廉價(jià)地構(gòu)成流量測(cè)定裝置1。另外,因?yàn)椴皇峭ㄟ^(guò)測(cè)定溫度,而是通過(guò)測(cè)定壓力,算出溫度響應(yīng),所以可以獲得精度更高的溫度響應(yīng)。
另外,本發(fā)明并非僅被限定為上述的實(shí)施方式,在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改進(jìn)等,也都是被包含在本發(fā)明中的。
作為流體壓儀器,并不限于電磁閥,例如流體壓儀器是不被局限于使用在壓縮空氣管路中的儀器,只要是例如用于氮等任意流體的儀器都可以使用。
在上述實(shí)施方式中,雖然等溫化機(jī)構(gòu)使用了在內(nèi)部被充填了金屬等的棉絲狀的熱傳導(dǎo)性材料的等溫化容器,但是熱傳導(dǎo)性材料也可以使用金屬以外的材料,該材料是可以任意采用的材料。另外,特別是在本發(fā)明中,因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù)來(lái)計(jì)算流量,沒(méi)有必要一定使用熱傳導(dǎo)較高的性材料來(lái)確保較高精度等溫化性能,所以即使采用熱傳導(dǎo)性能比金屬低的金屬以外的廉價(jià)的材料或其他的任意材料,也能夠獲得良好的測(cè)定精度。另外,被充填在等溫化容器內(nèi)的熱傳導(dǎo)性材料,并非被限定為線徑形成得非常小的棉絲狀的材料,例如也可以被形成為線狀、纖維狀,只要是能夠擴(kuò)大接觸面積的狀態(tài),其形狀、尺寸等可以是任意的。
等溫化機(jī)構(gòu)并不是被限定為在容器內(nèi)被充填了棉絲狀的熱傳導(dǎo)性材料的結(jié)構(gòu),只要是流體能夠流通于內(nèi)部并通過(guò)將該流體吸收或儲(chǔ)存著的熱能釋放出來(lái)對(duì)內(nèi)部的等溫進(jìn)行保持的機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)就可以是任意的結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施方式中,在溫度響應(yīng)測(cè)定工序中,壓力傳感器5在放出停止時(shí)以及從放出停止開(kāi)始經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后測(cè)定了等溫化容器2內(nèi)的壓力,但并非被限定于此,例如也可以是通過(guò)壓力傳感器5連續(xù)地測(cè)定壓力來(lái)測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)。另外,在溫度響應(yīng)測(cè)定工序中,雖然精度降低,但是也可以利用例如溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)求出相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)。
在熱傳遞率計(jì)算工序中,作為熱傳遞率的函數(shù),并不限于使用上述的公式(1)的函數(shù),而是還可以采用能夠確保足夠的計(jì)算精度的近似公式、實(shí)驗(yàn)公式等任意的計(jì)算式。
在流量計(jì)算工序中,作為流量的計(jì)算式,并不不局限于使用上述的公式(4)的計(jì)算式,而是還可以采用能夠確保足夠的計(jì)算精度的近似式、經(jīng)驗(yàn)式等的任意的計(jì)算式。
用于實(shí)施本發(fā)明的最佳的結(jié)構(gòu)、方法等,通過(guò)上述的記載進(jìn)行了公開(kāi),但是本發(fā)明并非被限定于此。即,本發(fā)明雖然主要對(duì)特定的實(shí)施方式而特別地進(jìn)行了圖示和說(shuō)明,但是在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想以及目的的范圍內(nèi),本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)上述的實(shí)施方式在形狀、材質(zhì)、數(shù)量以及其他的詳細(xì)的構(gòu)成方面進(jìn)行各種形式上的變更。
因此,對(duì)上面所公開(kāi)的形狀、材質(zhì)等進(jìn)行了限定的記載,是為了便于理解本發(fā)明而例示記載的,由于并非是限定本發(fā)明的記載,所以,以去掉了對(duì)這些形狀、材質(zhì)等進(jìn)行的部分限定或全部限定的部件的名稱所進(jìn)行的記載,也都是被包括在本發(fā)明中的。
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在此實(shí)施例中,使用上述實(shí)施方式的流量測(cè)定裝置1,測(cè)定了試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性。
等溫化容器2的容積為4.91,放出初期壓力為0.6MPa。作為被充填到內(nèi)部的熱傳導(dǎo)性材料,是充填線徑為50μm的銅線0.75kg,重量充填率為0.150kg/dm3。
作為試驗(yàn)用空壓儀器100,使用了VT307-5G-01型號(hào)的電磁閥。另外,室溫(大氣溫度θa)是280C。
在溫度響應(yīng)決定工序中,在等溫化容器2內(nèi)的壓縮空氣開(kāi)始放出后,每隔0.5秒將開(kāi)閉閥3關(guān)閉,停止放出壓縮空氣,通過(guò)壓力傳感器5來(lái)測(cè)定放出停止時(shí)的壓力(放出停止時(shí)壓力)以及在放置了規(guī)定時(shí)間后使等溫化容器2內(nèi)的空氣的狀態(tài)穩(wěn)定后的壓力(穩(wěn)定后壓力),求出了等溫化容器2內(nèi)的放出停止時(shí)的溫度。
然后,在熱傳遞率計(jì)算工序中,通過(guò)熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)61,利用公式(1)求出相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù),在流量計(jì)算工序中,通過(guò)流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62求出了流量G,在流量特性計(jì)算工序中,通過(guò)流量特性計(jì)算機(jī)構(gòu)63,求出了音速傳導(dǎo)C以及臨界壓力比b。在公式(1)中的修正系數(shù)a取值為1。
下面對(duì)本發(fā)明的比較例1進(jìn)行說(shuō)明。在比較例1中,考慮等溫化容器2內(nèi)的溫度變化的情況,使用流量測(cè)定裝置1,測(cè)定了試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性。
在流量測(cè)定裝置1的控制器6中,沒(méi)有設(shè)置熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)。在這樣的流量測(cè)定裝置1中,與實(shí)施例相同,按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間(0.5秒)停止放出壓縮空氣,通過(guò)壓力傳感器5,測(cè)定了放出停止時(shí)以及穩(wěn)定后的壓力。通過(guò)此測(cè)定,獲得相對(duì)于從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí)的壓力的溫度響應(yīng),并通過(guò)流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62利用下面的公式(7)計(jì)算了空氣的流量G。因?yàn)榇斯?7)為考慮了等溫化容器2內(nèi)的溫度變化的流量算出式,所以可以認(rèn)為能夠獲得與等溫化容器2內(nèi)的狀態(tài)相應(yīng)的、精度比較高的測(cè)定結(jié)果。
其他的條件與實(shí)施例的相同。
G=VRθm·dPdt-PVRθm2·dθmdt]]>…(7)[比較例2]下面對(duì)本發(fā)明的比較例2進(jìn)行說(shuō)明。在比較例2中,假定等溫化容器內(nèi)2的溫度總是等溫,使用流量測(cè)定裝置1測(cè)定了試驗(yàn)用空壓儀器100的流量特性。
在流量測(cè)定裝置1的控制器6中,沒(méi)有設(shè)置熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu),另外,假定了等溫化容器2內(nèi)的溫度總是為等溫。在這樣的流量測(cè)定裝置1中,通過(guò)壓力傳感器5測(cè)定從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí)的壓力,并通過(guò)流量計(jì)算機(jī)構(gòu)62利用上述的公式(3)計(jì)算了流量G。
其他的條件與實(shí)施例的相同。
在圖2中表示實(shí)施例、比較例1以及比較例2的相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)。另外,在圖3中表示實(shí)施例、比較例1以及比較例2的相對(duì)于時(shí)間的溫度響應(yīng)。如這些圖2以及圖3所示,雖然當(dāng)從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí),等溫化容器2內(nèi)的溫度急劇減小,但此后,通過(guò)從已被充填在容器內(nèi)的熱傳導(dǎo)性材料提供熱能,溫度回復(fù)到原來(lái)的溫度。
由此可知,即使使用等溫化容器2,在剛剛開(kāi)始放出壓縮空氣后,也會(huì)引起溫度降低,不能保持等溫狀態(tài)。另外,根據(jù)圖3,根據(jù)溫度的最大值和最小值的差能夠求出最大溫度下降Δθ。這樣,此溫度的最小值時(shí)的熱傳遞率便成為最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率h0。
在圖4中表示比較例1的流量特性。另外,在圖5中表示比較例1的相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率。根據(jù)圖4所示的那樣可知,隨著從等溫化容器2放出壓縮空氣,等溫化容器2內(nèi)的壓力減小,同時(shí)試驗(yàn)用空壓儀器100的流量G減小。另外根據(jù)圖5所示可知,在從等溫化容器2放出壓縮空氣時(shí)的放出初期,熱傳遞率為非常大的值,但是,隨著時(shí)間的推移而急劇減小。
在圖6中表示比較例1的流量特性和比較例2的流量特性。根據(jù)圖6所示可知,因?yàn)楸容^例2中的壓力在從等溫化容器2放出壓縮空氣開(kāi)始直至達(dá)到大約500KPa,溫度急劇變化,所以在此區(qū)域中的比較例2的流量特性與比較例1的流量特性之間產(chǎn)生了很大的差異。
并且還可以知道,此后,由于通過(guò)來(lái)自等溫化容器2內(nèi)的熱傳導(dǎo)性材料的熱能,等溫化容器2內(nèi)的溫度穩(wěn)定,所以在壓力為大約500KPa以下的區(qū)域中,比較例1的流量特性與比較例2的流量特性大致一致。
另外,在壓縮空氣的放出速度是在最大壓力下降、100KPa/s前后時(shí),可以認(rèn)為等溫化容器2內(nèi)的熱傳導(dǎo)率大致沒(méi)有變化。
在圖7中表示比較例1、2以及實(shí)施例的流量特性。如此圖7所示,實(shí)施例的流量特性在壓力范圍的整個(gè)區(qū)域上與比較例1的流量特性大致一致。另外,在圖7中,因?yàn)楸硎颈容^例1的流量特性的虛線與表示實(shí)施例的流量特性的實(shí)線重疊著,所以僅能夠看到表示實(shí)施例的流量特性的實(shí)線。
在圖8中,對(duì)比較例1、2以及實(shí)施例的流量特性進(jìn)行了比較。在此圖8中,求出了表示比較例1、2以及實(shí)施例的流量特性的音速傳導(dǎo)C以及臨界壓力比b,并分別進(jìn)行了比較。如此圖8所示,若以比較例1為基準(zhǔn),則比較例1的音速傳導(dǎo)C與實(shí)施例的音速傳導(dǎo)C之間的誤差為-0.4%,另外,比較例1的音速傳導(dǎo)C和比較例2的音速傳導(dǎo)C的誤差為4.5%。由此可知,與比較例1相比,實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了高精度的測(cè)定。
另外,至于臨界壓力比b,在與比較例1的比較中,比較例1與實(shí)施例之間的臨界壓力比b的誤差為-0.068,另外,與比較例1與比較例2之間的臨界壓力比b的誤差為-0.176。由此可知,與比較例1相比,實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了高精度的測(cè)定。
在這里,若對(duì)實(shí)施例的測(cè)定方法和比較例1的測(cè)定方法進(jìn)行比較,則在比較例1中,需要相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)以及與此壓力響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的溫度響應(yīng)的測(cè)定值。因此,在實(shí)際測(cè)定時(shí),為了測(cè)定溫度響應(yīng),必須按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間停止放出壓縮空氣,在使等溫化容器2內(nèi)的溫度穩(wěn)定了以后來(lái)計(jì)算溫度,因而測(cè)定作業(yè)較繁雜并且測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)。
與此相對(duì),在實(shí)施例的測(cè)定方法中,作為等溫化容器2的基本特性,只要一旦獲得相對(duì)于時(shí)間的熱傳遞率的函數(shù),則在實(shí)際測(cè)定時(shí),僅測(cè)定相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)即可。在這里,壓力響應(yīng)的測(cè)定是與溫度響應(yīng)的測(cè)定不同的,不需要進(jìn)行按照每個(gè)規(guī)定時(shí)間停止放出壓縮空氣而使溫度穩(wěn)定等的作業(yè),而是可以在正在放出壓縮空氣時(shí)以比較高的精度進(jìn)行。因此,實(shí)施例的測(cè)定方法可以大幅地縮短流量特性的測(cè)定時(shí)間。
如上所述,可以確認(rèn)根據(jù)實(shí)施例的測(cè)定方法進(jìn)行的流量特性的測(cè)定是妥當(dāng)?shù)模梢源_認(rèn)本發(fā)明具有實(shí)用性。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明除了可以用于測(cè)定電磁閥等的空壓儀器的流量特性以外,還可以用于測(cè)定使用在任意的流體中的流體壓儀器的流量特性。
權(quán)利要求
1.一種流量測(cè)定方法,使用對(duì)流通于內(nèi)部的流體的溫度變化進(jìn)行抑制的等溫化機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)定流體壓儀器的流量特性,其特征在于,具有溫度響應(yīng)決定工序和熱傳遞率計(jì)算工序以及流量計(jì)算工序,在上述的溫度響應(yīng)決定工序中,從等溫化機(jī)構(gòu)向流體壓儀器提供流體,求出在等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng);在上述的熱傳遞率計(jì)算工序中,基于在上述溫度響應(yīng)決定工序中已獲得的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù);在上述的流量計(jì)算工序中,使用在上述熱傳遞率計(jì)算工序中已獲得的熱傳遞率的函數(shù),從相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)來(lái)計(jì)算流通在流體壓儀器中的流體的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的流量測(cè)定方法,其特征在于,上述熱傳遞率計(jì)算工序在以h0為最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率,以Δθ為最大溫度下降,以a為修正系數(shù),以t為時(shí)間的情況下,通過(guò)[數(shù)1]h(t)=h0e-at來(lái)求出上述熱傳遞率的函數(shù)h(t)。
3.如權(quán)利要求2所述的流量測(cè)定方法,其特征在于,上述流量計(jì)算工序在以Cv為空氣的定容比熱,以P為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的壓力,以V為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的上述流體的體積,以R為氣體常數(shù),以θa為大氣溫度,以Sh為等溫化機(jī)構(gòu)的熱傳導(dǎo)面積,以θm為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的平均溫度,以Cp為定壓比熱的情況下,通過(guò)[數(shù)2]G=VRθa·dPdt+ShΔθθaCp·h(t)]]>求出在流體壓儀器中流通的流體的質(zhì)量流量G。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的流量測(cè)定方法,其特征在于,上述溫度響應(yīng)決定工序按每個(gè)規(guī)定時(shí)間停止放出來(lái)自于等溫化機(jī)構(gòu)的流體,測(cè)定停止放出上述流體時(shí)的上述等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的放出停止時(shí)壓力和經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后的上述等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定后壓力,根據(jù)上述放出停止時(shí)壓力、上述穩(wěn)定后壓力以及大氣溫度求出停止放出上述流體時(shí)的上述流體的溫度,由此,求出相對(duì)于時(shí)間的上述流體的溫度響應(yīng)。
5.一種流量測(cè)定裝置,是測(cè)定流體壓儀器的流量特性的流量測(cè)定裝置,其特征在于,具有等溫化機(jī)構(gòu)、壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)構(gòu),上述等溫化機(jī)構(gòu)對(duì)流通于內(nèi)部的流體的溫度變化進(jìn)行抑制;上述壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的壓力進(jìn)行檢測(cè);上述計(jì)算機(jī)構(gòu)從通過(guò)上述壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)獲得的壓力檢測(cè)信號(hào)對(duì)在上述流體壓儀器中流通的流體的流量進(jìn)行計(jì)算,上述計(jì)算機(jī)構(gòu)具有熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)和流量計(jì)算機(jī)構(gòu),該熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)從上述等溫化機(jī)構(gòu)向上述流體壓儀器提供上述流體時(shí)的、在上述等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的相對(duì)于時(shí)間的上述流體的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的上述流體的熱傳遞率的函數(shù);該流量計(jì)算機(jī)構(gòu)使用通過(guò)上述熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)獲得的上述熱傳遞率的函數(shù),根據(jù)相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)對(duì)在上述流體壓儀器中流通的上述流體的流量進(jìn)行計(jì)算。
6.如權(quán)利要求5所述的流量測(cè)定裝置,其特征在于,在上述熱傳遞率計(jì)算機(jī)構(gòu)中,作為求出相對(duì)于時(shí)間的上述流體的熱傳遞率的函數(shù)h(t)的公式,以h0為最大溫度下降時(shí)的熱傳遞率,以Δθ為最大溫度下降,以a為修正系數(shù),以t為時(shí)間,存儲(chǔ)著[數(shù)3]h(t)=h0e-at。
7.如權(quán)利要求6所述的流量測(cè)定裝置,其特征在于,在上述流量計(jì)算機(jī)構(gòu)中,作為對(duì)在上述流體壓儀器中流通的上述流體的質(zhì)量流量G進(jìn)行計(jì)算的公式,以Cv為空氣的定容比熱,以P為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的壓力,以V為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的體積,以R為氣體常數(shù),以θa為大氣溫度,以Sh為等溫化機(jī)構(gòu)的熱傳遞面積,以θm為等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)的流體的平均溫度,以Cp為定壓比熱,存儲(chǔ)著[數(shù)4]G=VRθa·dPdt+ShΔθθaCp·h(t)]]>
全文摘要
一種流量測(cè)定方法,使用對(duì)流通于內(nèi)部的流體的溫度變化進(jìn)行抑制的等溫化機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)定流體壓儀器的流量特性,其特征在于,具有溫度響應(yīng)決定工序和熱傳遞率計(jì)算工序以及流量計(jì)算工序,在上述的溫度響應(yīng)決定工序中,從等溫化機(jī)構(gòu)向流體壓儀器提供流體,求出在等溫化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的相對(duì)于時(shí)間的流體的溫度響應(yīng);在上述的熱傳遞率計(jì)算工序中,基于在溫度響應(yīng)決定工序中已獲得的溫度響應(yīng),求出相對(duì)于時(shí)間的流體的熱傳遞率的函數(shù);在上述的流量計(jì)算工序中,使用在熱傳遞率計(jì)算工序中已獲得的熱傳遞率的函數(shù),從相對(duì)于時(shí)間的壓力響應(yīng)來(lái)計(jì)算流通在流體壓儀器中的流體的流量。
文檔編號(hào)G01F1/00GK1926406SQ20058000656
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者小倉(cāng)厚, 小林敏也 申請(qǐng)人:東京計(jì)量株式會(huì)社

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