CN100543425C - 流量测定方法以及流量测定装置 - Google Patents

Abstract

一种流量测定方法，使用对流通于内部的气体的温度变化进行抑制的等温化机构来测定流体压仪器的流量特性，其特征在于，具有温度响应决定工序和热传递率计算工序以及流量计算工序，在所述的温度响应决定工序中，从等温化机构向流体压仪器提供气体，求出在等温化机构内部的相对于时间的气体的温度响应；在所述的热传递率计算工序中，基于在温度响应决定工序中已获得的温度响应，求出相对于时间的气体的热传递率的函数；在所述的流量计算工序中，使用在热传递率计算工序中已获得的热传递率的函数，从相对于时间的压力响应来计算流通在流体压仪器中的气体的流量。

Description

流量测定方法以及流量测定装置

技术领域

本发明涉及使用等温化装置来测定流量特性的流量测定方法以及流量测定装置。

背景技术

以往，作为求出以在空压管路中所使用的电磁阀、接头等空压仪器为代表的流体压仪器的流量特性的方法，有使用等温化容器的方法(例如参见专利文献1)。在此方法中，将等温化容器配置在压缩空气的供给源和被测定的空压仪器之间，测定等温化容器内的压力响应，并通过对此压力响应进行微分，算出压缩空气的瞬时流量，求出空压仪器的流量特性。此时，在等温化容器内充填着金属等的热传导性材料，通过将热传导性材料形成为线径非常小的棉丝状，接触面积增大，热传递率提高了。因此，虽然由于在压缩空气向等温化容器内流入时压力升高，因而等温化容器内的温度要上升，但因为此热能被热传导性材料吸收，所以温度上升被抑制得较低。另外，虽然在放出压缩空气时压力降低，因而温度要降低，但因为从热传导性材料提供热，所以容器内的温度稳定。因为通过这样的作用，等温化容器内的温度稳定，所以可以迅速地进行流量特性的测定。

专利文献1：

日本专利第2887360号公报

在象这样地使用了等温化容器的流量特性的计算方法中，是假设等温化容器内的温度总是等温来进行计算的，但实际上是，因为在空气从等温化容器内流出时以及在空气向等温化容器内流入时，其变化较大，所以会产生温度的降低或温度的上升。因此，等温化容器内的温度发生变化，存在不能高精度地测定此时、即特别是在空气开始流入的初期以及空气开始流出的初期的流量特性的问题。

在这里，为了进一步高精度地实现等温化容器内的温度的等温化，作为充填材，还可以考虑使用热传递率更高的材料，但是为了确保足够的精度，等温化容器的价格增加，很不经济。

本发明的目的在于提供一种即使是在不能保持等温化机构中的严格的等温状态的情况下，也能高精度地测定流体压仪器的流量特性的流量测定方法以及流量测定装置。

发明内容

本发明的流量测定方法是，使用对流通于内部的气体的温度变化进行抑制的等温化机构来测定流体压仪器的流量特性的流量测定方法，其特征在于，具有温度响应决定工序和热传递率计算工序以及流量计算工序，在上述的温度响应决定工序中，从等温化机构向流体压仪器提供气体，求出在等温化机构内部的相对于时间的气体的温度响应；在上述的热传递率计算工序中，基于在温度响应决定工序中已获得的温度响应，求出相对于时间的气体的热传递率的函数；在上述的流量计算工序中，使用在热传递率计算工序中已获得的热传递率的函数，从相对于时间的压力响应来计算流通在流体压仪器中的气体的流量。

根据本发明，在热传递率计算工序中，是根据相对于时间的气体的温度响应来求出相对于时间的气体的热传递率的函数的。即，因为热传递率的函数考虑了等温化机构内部的温度变化，所以，在流量计算工序中被计算的气体的流量成为考虑了等温化机构内部的温度变化的值。因此，即使是在不能保持等温化机构中的严格的等温状态的情况下，流体压仪器的流量特性也会被高精度地测定。

另外，因为考虑了等温化机构内部的温度变化来计算气体的流量，所以没有必要充分地确保等温化机构的温度变化的抑制性能，可以使用廉价的等温化机构，廉价地构成流量测定装置。

在这里，通常因为较难进行非恒定状态下的正确的温度测定，所以要想测定相对于时间的温度响应，例如，在经过了规定时间以后，当等温化机构内部变成了恒定状态后测定温度等，因为温度响应的测定作业繁杂，所以测定时间花费得较长。而与此相对，在本发明中，例如作为等温化机构的基本特性，若预先获得相对于时间的热传递率的函数，则在实际测定流体压仪器的流量的时候，只要测定等温化机构内的气体相对于时间的压力响应即可。在这里，因为压力响应可以比较简单且高精度地测定，所以简化流体压仪器的流量测定作业，并缩短测定时间。

在本发明中，最好是，热传递率计算工序在以h₀为最大温度下降时的热传递率，以Δθ为最大温度下降，以a为修正系数，以t为时间的情况下，通过

[数1]

h(t)＝h₀e^-at    来求出热传递率的函数h(t)。

根据本发明，因为是利用例如当气体的放出速度在规定的范围内气体的热传递率基本不变化等的特性，作为热传递率的函数使用了近似式，所以热传递率的函数的计算式变得简单。因此，在使热传递率计算工序中的容易的计算成为可能的同时，可以确保流量计算工序中的精度良好的计算结果。

在本发明中，最好是，流量计算工序在以C_v为空气的定容比热，以P为等温化机构内的气体的压力，以V为等温化机构内的气体的体积，以R为气体常数，以θ_a为大气温度，以S_h为等温化机构的热传导面积，以θ_m为等温化机构内的气体的平均温度，以C_p为定压比热的情况下，通过

[数2]

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\θ}}_a}\·\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}+\frac{S_h\mathrm{\Δ\θ}}{{\mathrm{\θ}}_a{C}_p}\·h\left(t\right)$

求出在流体压仪器中流通的气体的质量流量G。

根据本发明，在流量计算工序中使用的计算式中，右边的第一项是假设等温化机构内部的气体的温度为等温情况下的流量的计算式，右边的第二项为等温化机构内部的气体的温度没有成为等温情况下的流量的修正项。因此，即使是在对等温化机构的温度变化的抑制不充分的情况下，通过使用此计算式，也能够进行精度良好的流量测定。

另外，因为通过使用此计算式算出流量，不需要充分地确保等温化机构的温度变化的抑制性能，所以可以使用廉价的等温化机构，廉价地构成流量测定装置。

在本发明中，最好是，温度响应决定工序按每个规定时间停止放出来自于等温化机构的气体，测定停止放出气体时的等温化机构内部的放出停止时压力和经过规定时间后的等温化机构内部的稳定后压力，根据放出停止时压力、稳定后压力以及大气温度求出停止放出气体时的气体的温度，由此，求出相对于时间的气体的温度响应。

通常，要想测定相对于时间的温度响应，必须测定非恒定状态下的气体的温度，而此测定是很困难的，这样的温度测定机构是比较昂贵的，同时，难以获得足够的精度。另外，为了求出等温化机构内的平均温度，必须在多个测定点来测定温度等，由于这样的温度测定机构的结构变得复杂，所以还难以获得足够的精度。

与此相对，在本发明中，因为是通过按照每个规定的时间停止放出气体以进行压力的测定，能够从压力计算温度以获得温度响应，所以不需要使用温度测定机构。因此，能够廉价地构成流量测定装置，同时，因为压力响应可以比较简单且高精度地测定，所以能够获得具有足够精度的温度响应。

本发明的流量测定装置，是测定流体压仪器的流量特性的流量测定装置，其特征在于，具有等温化机构、压力检测机构和计算机构，上述的等温化机构对流通于内部的气体的温度变化进行抑制；上述的压力检测机构对等温化机构内部的压力进行检测；上述的计算机构从通过压力检测机构获得的压力检测信号对在流体压仪器中流通的气体的流量进行计算，上述计算机构具有热传递率计算机构和流量计算机构，该热传递率计算机构根据从等温化机构向流体压仪器提供气体时的在等温化机构内部的相对于时间的气体的温度响应，求出相对于时间的气体的热传递率的函数；该流量计算机构使用通过热传递率计算机构获得的热传递率的函数，根据相对于时间的压力响应对在流体压仪器中流通的气体的流量进行计算。

根据本发明，热传递率计算机构根据相对于时间的气体的温度响应，求出相对于时间的气体的热传递率的函数。即，因为热传递率的函数为考虑了等温化机构内部的温度变化的函数，所以由流量计算机构计算的气体的流量成为考虑了等温化机构内部的温度变化的值。因此，即使是在不能保持等温化机构中的严格的等温状态的情况下，流体压仪器的流量特性也被高精度地测定。

另外，因为考虑了等温化机构内部的温度变化来计算气体的流量，所以没有必要充分地确保等温化机构的温度变化的抑制性能，可以使用廉价的等温化机构，廉价地构成流量测定装置。

在这里，通常因为非恒定状态下的正确的温度测定是困难的，所以要想测定相对于时间的温度响应，例如，在经过了规定时间以后等温化机构内部成为恒定状态后来测定温度等，温度响应的测定作业繁杂，并且测定时间花费得较长。与此相对，在本发明中，例如作为等温化机构的基本特性，若预先获得相对于时间的热传递率的函数，则在实际测定流体压仪器的流量时，仅测定等温化机构内的气体相对于时间的压力响应即可。在这里，因为可以比较简单且高精度地测定压力响应，所以使流体压仪器的流量测定作业简化，并且使测定时间缩短。

在本发明中，最好是，在热传递率计算机构中，作为求出相对于时间的气体的热传递率的函数h(t)的公式，以h₀为最大温度下降时的热传递率，以Δθ为最大温度下降，以a为修正系数，以t为时间，存储着

[数3]

h(t)＝h₀e^-at。

根据本发明，因为例如利用了放出速度在规定范围内时气体的热传递率基本不变等的特性，作为热传递率的函数使用了近似式，所以热传递率的函数的计算式变得简单。因此，在热传递率计算机构中的计算变得容易，并确保流量计算机构的精度良好的计算结果。

在本发明中，最好是，在流量计算机构中，作为对在流体压仪器中流通的气体的质量流量G进行计算的公式，以C_v为空气的定容比热，以P为等温化机构内的气体的压力，以V为等温化机构内的气体的体积，以R为气体常数，以θ_a为大气温度，以S_h为等温化机构的热传递面积，以θ_m为等温化机构内的气体的平均温度，以C_p为定压比热，存储着

[数4]

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\θ}}_a}\·\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}+\frac{S_h\mathrm{\Δ\θ}}{{\mathrm{\θ}}_a{C}_p}\·h\left(t\right)$

根据本发明，在被存储在流量计算机构中的计算式中，右边的第一项是假设了等温化机构内部的气体的温度为等温情况下的流量的计算式，右边的第二项为等温化机构内部的气体的温度没有成为等温情况下的流量的修正项。因此，即使是在对等温化机构的温度变化的抑制不充分的情况下，通过使用此计算式，也能够进行精度良好的流量测定。

另外，因为通过使用此计算式来算出流量，不需要充分地确保等温化机构的温度变化的抑制性能，所以可以使用廉价的等温化机构，廉价地构成流量测定装置。

附图说明

图1是表示与本发明的一个实施方式有关的测定装置的构成框图。

图2是表示在本发明的实施例以及比较例中的相对于时间的压力响应的图。

图3是表示在本发明的实施例以及比较例中的相对于时间的温度响应的图。

图4是表示在本发明的比较例中的流量特性的图。

图5是表示在本发明的比较例中的热传递率的变化的图。

图6是表示在本发明的比较例中的流量特性的图。

图7是表示在本发明的实施例以及比较例中的流量特性的图。

图8是表示对本发明的实施例以及比较例的流量特性进行比较的图。

符号说明

1，流量测定装置；2，等温化容器(等温化机构)；3，开闭阀；5，压力传感器(压力检测机构)；6，控制器(控制机构)；61，热传递率计算机构；62，流量计算机构；63，流量特性计算机构；100，试验用空压仪器(流体压仪器)。

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的一个实施方式。

图1是表示流量测定装置1的构成框图，此流量测定装置1用于与本发明的一个实施方式有关的流量测定方法。在此图1中，流量测定装置1是测定作为流体压仪器的试验用空压仪器100的流量特性的，它具有向试验用空压仪器100提供作为气体的压缩空气的等温化容器2、被设置在等温化容器2和试验用空压仪器100之间的开闭阀3、作为测定等温化容器2的内部的压力的压力检测机构的压力传感器5、作为控制流量测定装置1的动作的控制机构的控制器6。

在本实施方式中，试验用空压仪器100作为代表性的空压仪器采用电磁阀。

等温化容器2为在容器内被充填了规定压力的压缩空气的构造，在容器内被充填了金属等热传导性材料。在本实施方式中，为了能够增大与容器内的压缩空气之间的接触面积以确保良好的热传递率，热传导性材料被形成为线径非常小的棉丝状，并被揉成一团后充填到容器内。因为在从等温化容器2放出压缩空气时，容器内的压力减小，所以，虽然容器内的温度要降低，但因为从热传导性材料提供热能，所以容器内的温度大致被保持为等温。但是，因为在压缩空气开始放出的初期，压力降低急剧，所以存在不能严格地保持等温的情况。

开闭阀3被设置成可对连通等温化容器2和试验用空压仪器100的流路进行开闭，可采用电磁阀等任意结构的阀。

压力传感器5测定等温化容器2内的压力，向控制器6输出压力测定信号。为了测定从等温化容器2放出压缩空气时的等温化容器2内的压力响应，压力传感器5最好采用响应性良好的传感器。

控制器6通过向开闭阀3输出开闭指令信号来开闭控制压缩空气的流路。另外，输入并储存来自压力传感器5的压力测定信号。

控制器6具有：根据压力测定信号求出相对于时间的热传递率的函数的热传递率计算机构61；使用通过热传递率计算机构61获得的热传递率的函数、根据相对于时间的压力响应来计算流量的流量计算机构62；根据通过流量计算机构62获得的流量来计算试验用空压仪器100的流量特性的流量特性计算机构63。本发明的计算机构包括这些热传递率计算机构61、流量计算机构62、流量特性计算机构63。

在热传递率计算机构61中存储了下述的公式(1)。热传递率计算机构61通过此公式(1)来求出相对于时间的热传递率的函数h(t)。在这里，h₀是在从等温化容器2向试验用空压仪器100提供压缩空气时产生的温度响应中的最大温度下降时的热传递率，Δθ是最大温度下降，a是修正系数，t是时间。

[数5]

h(t)＝h₀e^-at…(1)

另外，热传递率h通过下面的公式(2)算出。在这里，C_v是空气的定容比热，P是等温化容器2内的压力，V是等温化容器2的体积，R是气体常数，θ_a是大气温度，S_h是等温化容器2的热传递面积，θ_m是等温化容器2内的平均温度，G是空气的质量流量。

[数6]

$h=\frac{C_v\mathrm{PV}}{{\mathrm{RS}}_h{\mathrm{\θ}}_m({\mathrm{\θ}}_a-{\mathrm{\θ}}_m)}\·\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{dt}}-\frac{\mathrm{R\θ}}{S_h({\mathrm{\θ}}_a-\mathrm{\θ})}\·G$

                              …(2)

另外，质量流量G在等温化容器2内的空气为理想的等温状态，即，等温化容器2内的温度与室温一致的条件下，可通过下面的公式(3)求出。

[数7]

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\θ}}_a}\·\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}\·\·\·\left(3\right)$

在流量计算机构62中存储了下述的公式(4)。流量计算机构62通过此公式(4)，计算从等温化容器2放出的压缩空气的流量。在这里，C_p是定压比热。

另外，将此公式(4)和上述的公式(3)进行比较可知，公式(4)的右边的第一项是压力响应微分项，与公式(3)的右边相等。即，公式(4)是导入在放出等温化容器2内的压缩空气时的等温化容器2内的能量方程式而导出的公式，公式(4)的右边的第一项是在等温化容器2内的温度为恒定状态，内部的空气为理想的等温状态，即，是在等温化容器2内的温度与室温一致的条件下的流量的算出式。另外，公式(4)的右边的第二项为等温化容器2内的温度为非理想等温状态的情况下的流量的修正项。

[数8]

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\θ}}_a}\·\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}+\frac{S_h\mathrm{\Δ\θ}}{{\mathrm{\θ}}_a{C}_p}\·h\left(t\right)\·\·\·\left(4\right)$

在流量特性计算机构63中存储着下面的公式(5)以及公式(6)。流量特性计算机构63通过公式(5)计算音速传导C，通过公式(6)计算临界压力比b。在这里，ρ₀表示基准密度，θ₀表示基准温度、P_a表示大气压力，G^*表示节流状态下的质量流量。

[数9]

$c=\frac{G}{{\mathrm{\&rho;}}_{0}P}\sqrt{\frac{{\mathrm{\&theta;}}_a}{{\mathrm{\&theta;}}_0}},\frac{P_a}{P}<b\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

$b=1-\frac{\frac{P-P_a}{P}}{1-\sqrt{1-{\left(\frac{G}{G^{*}}\right)}^2}},\frac{P_a}{P}\&GreaterEqual;b\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

在使用这样的流量测定装置1来测定试验用空压仪器100的流量特性时，通过如下的流量测定方法来进行。

首先，作为测定试验用空压仪器100的流量特性的准备阶段，进行温度响应决定工序和热传递率计算工序，在上述温度响应决定工序中，求出作为等温化容器2的基本特性的相对于时间的温度响应，在上述热传递率计算工序中，根据通过温度响应决定工序获得的温度响应，求出相对于时间的热传递率的函数。

在温度响应决定工序中，测定从等温化容器2向试验用空压仪器100放出压缩空气时的、相对于时间的等温化容器2内的平均温度，测定相对于时间的温度响应。

在温度响应决定工序中，为了测定等温化容器2内的平均温度，需要使等温化容器2内的温度分布成为恒定状态。因此，控制器6通过按照每个规定时间向开闭阀3输出开闭指令信号，按照每个规定时间停止从等温化容器2放出压缩空气。而且，控制器6在输出此开闭指令信号的同时，向压力传感器5输出一个放出停止时压力测定指令信号。压力传感器5测定等温化容器2内的压力，将此压力测定信号作为放出停止时压力的测定信号，向控制器6输出。另外，控制器6在从输出放出停止时压力测定指令信号开始经过规定时间以后，在等温化容器2内的压力稳定处于安稳的状态下，向压力传感器5输出稳定后压力测定指令信号。压力传感器5根据稳定后压力测定指令信号测定等温化容器2内的压力，并将此压力测定信号作为稳定后压力的测定信号向控制器6输出。

在控制器6中，根据由压力传感器5输出的放出停止时压力和稳定后压力算出等温化容器2内的温度。具体地说，因为放出停止时压力和稳定后压力是在等温化容器2已被密闭的状态下被测定的，所以在放出停止时压力已被测定的状态和安稳后压力已被测定的状态之间，状态方程式成立。另外，因为在压力已稳定的状态下，等温化容器2内的温度等于大气温度(室温)，所以，只要根据这些放出停止时压力、稳定后压力和大气温度来求出放出停止时的等温化容器2内的温度θ即可。

如上所述，通过求出每个规定时间的温度θ来决定相对于时间的温度响应。控制器6根据此温度响应求出最大温度下降Δθ，另外，通过公式(2)以及公式(3)来算出最大温度下降时的热传递率h₀。

在热传递计算工序中，热传递率计算机构61通过将最大温度下降时的热传递率h₀代入公式(1)，算出相对于时间的热传递率的函数。

根据此函数，可以求出从等温化容器2放出压缩空气时的热传递率变化的基本特性。

接着，作为测定从等温化容器2向试验用空压仪器100放出压缩空气时的相对于时间的流量的实际的测定工序，进行流量计算工序。在此流量计算工序中，将在热传递率计算工序中进行了计算的相对于时间的热传递率的函数作为等温化容器2的基本特性使用。

在流量计算工序中，若从等温化容器2向试验用空压仪器100放出压缩空气，则控制器6按照每个规定时间向压力传感器5输出压力测定指令信号。压力传感器5根据此压力测定指令信号测定等温化容器2内的压力，并向控制器6输出压力测定信号。

流量计算机构62输入每个规定时间的压力测定信号，通过公式(4)求出空气的质量流量G。在这里，从等温化容器2放出来的压缩空气的流量就是试验用空压仪器100的消耗流量。

流量特性计算机构63根据通过流量计算机构62所求出的流量G，利用公式(5)，求出音速传导(acoustic speed conductance)C，另外，利用公式(6)来计算临界压力比b。由此，可以求出试验用空压仪器100的流量特性。

根据这样的一个实施方式，可获得下述的效果。

(1)因为在流量计算工序中通过公式(4)计算流量，所以即使在等温化容器2内的温度没有被严格地保持等温的情况下，通过公式(4)的右边第二项对流量进行修正，也可以测定正确的流量特性。

另外，因为通过公式(4)计算流量，所以即使在等温化容器2内的温度没有被保持等温的情况下，也能够测定正确的流量特性，因此，对被充填到等温化容器2内的热传导性材料没有必要使用高价的材料，因而可以廉价地构成流量测定装置1。

(2)在流量计算工序中，利用相对于时间的热传递率的函数和相对于时间的压力响应来计算流量。即，在对流量进行计算的公式(4)中，不需要相对于时间的温度响应。因此，如果预先进行例如温度响应决定工序以及热传递率计算工序，并且作为等温化容器2的基本特性获得相对于时间的热传递率的函数，则在测定试验用空压仪器100的流量特性时，只要仅测定相对于时间的压力响应即可，因此，可以简化测定作业，同时可以大幅度缩短测定时间。另外，在此情况下，因为可以在测定之前预先决定比较花费测定时间的相对于时间的温度响应，所以能够实现提高作业效率的目的。

(3)通常，在必须测定相对于时间的温度的情况下，很难获得具有充分好的响应性的温度测定机构，因为象这样的温度测定机构的价格较高。而在本实施方式中，在温度响应决定工序中，因为按照每个规定时间停止放出等温化容器2内的压缩空气，测定经过了规定时间后的压力，并根据此压力算出温度，所以没有必要使用温度测定机构。因此，可以共用流量计算工序中用于测定压力响应的压力传感器5来获得温度响应，廉价地构成流量测定装置1。另外，因为不是通过测定温度，而是通过测定压力，算出温度响应，所以可以获得精度更高的温度响应。

另外，本发明并非仅被限定为上述的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改进等，也都是被包含在本发明中的。

作为流体压仪器，并不限于电磁阀，例如流体压仪器是不被局限于使用在压缩空气管路中的仪器，只要是例如用于氮等任意气体的仪器都可以使用。

在上述实施方式中，虽然等温化机构使用了在内部被充填了金属等的棉丝状的热传导性材料的等温化容器，但是热传导性材料也可以使用金属以外的材料，该材料是可以任意采用的材料。另外，特别是在本发明中，因为通过使用相对于时间的热传递率的函数来计算流量，没有必要一定使用热传导较高的性材料来确保较高精度等温化性能，所以即使采用热传导性能比金属低的金属以外的廉价的材料或其他的任意材料，也能够获得良好的测定精度。另外，被充填在等温化容器内的热传导性材料，并非被限定为线径形成得非常小的棉丝状的材料，例如也可以被形成为线状、纤维状，只要是能够扩大接触面积的状态，其形状、尺寸等可以是任意的。

等温化机构并不是被限定为在容器内被充填了棉丝状的热传导性材料的结构，只要是气体能够流通于内部并通过将该气体吸收或储存着的热能释放出来对内部的等温进行保持的机构，其结构就可以是任意的结构。

在上述实施方式中，在温度响应决定工序中，压力传感器5在放出停止时以及从放出停止开始经过规定时间后测定了等温化容器2内的压力，但并非被限定于此，例如也可以是通过压力传感器5连续地测定压力来测定相对于时间的压力响应。另外，在温度响应决定工序中，虽然精度降低，但是也可以利用例如温度检测机构来求出相对于时间的温度响应。

在热传递率计算工序中，作为热传递率的函数，并不限于使用上述的公式(1)的函数，而是还可以采用能够确保足够的计算精度的近似公式、实验公式等任意的计算式。

在流量计算工序中，作为流量的计算式，并不不局限于使用上述的公式(4)的计算式，而是还可以采用能够确保足够的计算精度的近似式、经验式等的任意的计算式。

用于实施本发明的最佳的结构、方法等，通过上述的记载进行了公开，但是本发明并非被限定于此。即，本发明虽然主要对特定的实施方式而特别地进行了图示和说明，但是在不脱离本发明的技术思想以及目的的范围内，本领域的技术人员可以对上述的实施方式在形状、材质、数量以及其他的详细的构成方面进行各种形式上的变更。

因此，对上面所公开的形状、材质等进行了限定的记载，是为了便于理解本发明而例示记载的，由于并非是限定本发明的记载，所以，以去掉了对这些形状、材质等进行的部分限定或全部限定的部件的名称所进行的记载，也都是被包括在本发明中的。

[实施例1]

以下对本发明的实施例进行说明。在此实施例中，使用上述实施方式的流量测定装置1，测定了试验用空压仪器100的流量特性。

等温化容器2的容积为4.91，放出初期压力为0.6MPa。作为被充填到内部的热传导性材料，是充填线径为50μm的铜线0.75kg，重量充填率为0.150kg/dm³。

作为试验用空压仪器100，使用了VT307-5G-01型号的电磁阀。另外，室温(大气温度θ_a)是280C。

在温度响应决定工序中，在等温化容器2内的压缩空气开始放出后，每隔0.5秒将开闭阀3关闭，停止放出压缩空气，通过压力传感器5来测定放出停止时的压力(放出停止时压力)以及在放置了规定时间后使等温化容器2内的空气的状态稳定后的压力(稳定后压力)，求出了等温化容器2内的放出停止时的温度。

然后，在热传递率计算工序中，通过热传递率计算机构61，利用公式(1)求出相对于时间的热传递率的函数，在流量计算工序中，通过流量计算机构62求出了流量G，在流量特性计算工序中，通过流量特性计算机构63，求出了音速传导C以及临界压力比b。在公式(1)中的修正系数a取值为1。

[比较例1]

下面对本发明的比较例1进行说明。在比较例1中，考虑等温化容器2内的温度变化的情况，使用流量测定装置1，测定了试验用空压仪器100的流量特性。

在流量测定装置1的控制器6中，没有设置热传递率计算机构。在这样的流量测定装置1中，与实施例相同，按照每个规定时间(0.5秒)停止放出压缩空气，通过压力传感器5，测定了放出停止时以及稳定后的压力。通过此测定，获得相对于从等温化容器2放出压缩空气时的压力的温度响应，并通过流量计算机构62利用下面的公式(7)计算了空气的流量G。因为此公式(7)为考虑了等温化容器2内的温度变化的流量算出式，所以可以认为能够获得与等温化容器2内的状态相应的、精度比较高的测定结果。

其他的条件与实施例的相同。

[数10]

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\&theta;}}_m}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}-\frac{\mathrm{PV}}{R{{\mathrm{\&theta;}}_m}^2}\&CenterDot;\frac{d{\mathrm{\&theta;}}_m}{\mathrm{dt}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

[比较例2]

下面对本发明的比较例2进行说明。在比较例2中，假定等温化容器内2的温度总是等温，使用流量测定装置1测定了试验用空压仪器100的流量特性。

在流量测定装置1的控制器6中，没有设置热传递率计算机构，另外，假定了等温化容器2内的温度总是为等温。在这样的流量测定装置1中，通过压力传感器5测定从等温化容器2放出压缩空气时的压力，并通过流量计算机构62利用上述的公式(3)计算了流量G。

其他的条件与实施例的相同。

[实施例以及比较例的测定结果]

在图2中表示实施例、比较例1以及比较例2的相对于时间的压力响应。另外，在图3中表示实施例、比较例1以及比较例2的相对于时间的温度响应。如这些图2以及图3所示，虽然当从等温化容器2放出压缩空气时，等温化容器2内的温度急剧减小，但此后，通过从已被充填在容器内的热传导性材料提供热能，温度回复到原来的温度。

由此可知，即使使用等温化容器2，在刚刚开始放出压缩空气后，也会引起温度降低，不能保持等温状态。另外，根据图3，根据温度的最大值和最小值的差能够求出最大温度下降Δθ。这样，此温度的最小值时的热传递率便成为最大温度下降时的热传递率h₀。

在图4中表示比较例1的流量特性。另外，在图5中表示比较例1的相对于时间的热传递率。根据图4所示的那样可知，随着从等温化容器2放出压缩空气，等温化容器2内的压力减小，同时试验用空压仪器100的流量G减小。另外根据图5所示可知，在从等温化容器2放出压缩空气时的放出初期，热传递率为非常大的值，但是，随着时间的推移而急剧减小。

在图6中表示比较例1的流量特性和比较例2的流量特性。根据图6所示可知，因为比较例2中的压力在从等温化容器2放出压缩空气开始直至达到大约500kPa，温度急剧变化，所以在此区域中的比较例2的流量特性与比较例1的流量特性之间产生了很大的差异。

并且还可以知道，此后，由于通过来自等温化容器2内的热传导性材料的热能，等温化容器2内的温度稳定，所以在压力为大约500kPa以下的区域中，比较例1的流量特性与比较例2的流量特性大致一致。

另外，在压缩空气的放出速度是在最大压力下降、100kPa/s前后时，可以认为等温化容器2内的热传导率大致没有变化。

在图7中表示比较例1、2以及实施例的流量特性。如此图7所示，实施例的流量特性在压力范围的整个区域上与比较例1的流量特性大致一致。另外，在图7中，因为表示比较例1的流量特性的虚线与表示实施例的流量特性的实线重叠着，所以仅能够看到表示实施例的流量特性的实线。

在图8中，对比较例1、2以及实施例的流量特性进行了比较。在此图8中，求出了表示比较例1、2以及实施例的流量特性的音速传导C以及临界压力比b，并分别进行了比较。如此图8所示，若以比较例1为基准，则比较例1的音速传导C与实施例的音速传导C之间的误差为-0.4％，另外，比较例1的音速传导C和比较例2的音速传导C的误差为4.5％。由此可知，与比较例1相比，实施例实现了高精度的测定。

另外，至于临界压力比b，在与比较例1的比较中，比较例1与实施例之间的临界压力比b的误差为-0.068，另外，与比较例1与比较例2之间的临界压力比b的误差为-0.176。由此可知，与比较例1相比，实施例实现了高精度的测定。

在这里，若对实施例的测定方法和比较例1的测定方法进行比较，则在比较例1中，需要相对于时间的压力响应以及与此压力响应相对应的温度响应的测定值。因此，在实际测定时，为了测定温度响应，必须按照每个规定时间停止放出压缩空气，在使等温化容器2内的温度稳定了以后来计算温度，因而测定作业较繁杂并且测定时间较长。

与此相对，在实施例的测定方法中，作为等温化容器2的基本特性，只要一旦获得相对于时间的热传递率的函数，则在实际测定时，仅测定相对于时间的压力响应即可。在这里，压力响应的测定是与温度响应的测定不同的，不需要进行按照每个规定时间停止放出压缩空气而使温度稳定等的作业，而是可以在正在放出压缩空气时以比较高的精度进行。因此，实施例的测定方法可以大幅地缩短流量特性的测定时间。

如上所述，可以确认根据实施例的测定方法进行的流量特性的测定是妥当的，可以确认本发明具有实用性。

产业上利用的可能性

本发明除了可以用于测定电磁阀等的空压仪器的流量特性以外，还可以用于测定使用在任意的气体中的流体压仪器的流量特性。

Claims (7)

1.一种流量测定方法，使用对流通于内部的气体的温度变化进行抑制的等温化机构来测定流体压仪器的流量特性，其特征在于，具有温度响应决定工序和热传递率计算工序以及流量计算工序，

在所述温度响应决定工序中，从等温化机构向流体压仪器提供气体，求出在等温化机构内部的相对于时间的气体的温度响应；

在所述热传递率计算工序中，基于在所述温度响应决定工序中已获得的温度响应，求出相对于时间的气体的热传递率的函数；

在所述的流量计算工序中，使用在所述热传递率计算工序中已获得的热传递率的函数，从相对于时间的所述气体的压力响应来计算流通在流体压仪器中的气体的流量。

2.如权利要求1所述的流量测定方法，其特征在于，

所述热传递率计算工序在以h₀为最大温度下降时的热传递率，以Δθ为最大温度下降，以a为修正系数，以t为时间的情况下，通过

h(t)＝h₀e^-at来求出所述热传递率的函数h(t)。

3.如权利要求2所述的流量测定方法，其特征在于，

所述流量计算工序在以C_v为空气的定容比热，以P为等温化机构内的气体的压力，以V为等温化机构内的所述气体的体积，以R为气体常数，以θ_a为大气温度，以S_h为等温化机构的热传导面积，以θ_m为等温化机构内的气体的平均温度，以C_p为定压比热的情况下，通过

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\&theta;}}_a}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}+\frac{S_h\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{{\mathrm{\&theta;}}_a{C}_p}\&CenterDot;h\left(t\right)$

求出在流体压仪器中流通的气体的质量流量G。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的流量测定方法，其特征在于，

所述温度响应决定工序按每个规定时间停止放出来自于等温化机构的气体，测定停止放出所述气体时的所述等温化机构内部的放出停止时压力和经过规定时间后的所述等温化机构内部的稳定后压力，根据所述放出停止时压力、所述稳定后压力以及大气温度求出停止放出所述气体时的所述气体的温度，由此，求出相对于时间的所述气体的温度响应。

5.一种流量测定装置，是测定流体压仪器的流量特性的流量测定装置，其特征在于，具有等温化机构、压力检测机构和计算机构，

所述等温化机构对流通于内部的气体的温度变化进行抑制；

所述压力检测机构对等温化机构内部的压力进行检测；

所述计算机构从通过所述压力检测机构获得的压力检测信号对在所述流体压仪器中流通的气体的流量进行计算，

所述计算机构具有热传递率计算机构和流量计算机构，该热传递率计算机构根据从所述等温化机构向所述流体压仪器提供所述气体时的、在所述等温化机构内部的相对于时间的所述气体的温度响应，求出相对于时间的所述气体的热传递率的函数；该流量计算机构使用通过所述热传递率计算机构获得的所述热传递率的函数，根据相对于时间的所述气体的压力响应对在所述流体压仪器中流通的所述气体的流量进行计算。

6.如权利要求5所述的流量测定装置，其特征在于，

在所述热传递率计算机构中，作为求出相对于时间的所述气体的热传递率的函数h(t)的公式，以h₀为最大温度下降时的热传递率，以Δθ为最大温度下降，以a为修正系数，以t为时间，存储着

h(t)＝h₀e^-at。

7.如权利要求6所述的流量测定装置，其特征在于，

在所述流量计算机构中，作为对在所述流体压仪器中流通的所述气体的质量流量G进行计算的公式，以C_v为空气的定容比热，以P为等温化机构内的气体的压力，以V为等温化机构内的气体的体积，以R为气体常数，以θ_a为大气温度，以S_h为等温化机构的热传递面积，以θ_m为等温化机构内的气体的平均温度，以C_p为定压比热，存储着

$G=\frac{V}{R{\mathrm{\&theta;}}_a}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}+\frac{S_h\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{{\mathrm{\&theta;}}_a{C}_p}\&CenterDot;h\left(t\right).$

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