JP2008076134A - Continuous nonstationary flow rate generator and continuous nonstationary flow rate generating method for compressible fluid, and flowmeter calibration device for compressible fluid - Google Patents

Continuous nonstationary flow rate generator and continuous nonstationary flow rate generating method for compressible fluid, and flowmeter calibration device for compressible fluid Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a nonstationary flow rate of a compressible fluid including a reciprocating flow to be generated continuously and precisely. <P>SOLUTION: A continuous nonstationary flow rate generator is equipped with: a flowmeter 12 for measuring an inflow amount of the compressible fluid; a first servo valve 13 for regulating the inflow amount; a first isothermalized pressure container 14 for holding the compressible fluid in an isothermal condition; a first pressure gage 15 for measuring a pressure in the first isothermalized pressure container 14; a second isothermalized pressure container 16 which is held in its vacuum state by a vacuum source; a second pressure gage 17 for measuring a pressure in the second isothermalized pressure container 16; a second servo valve 18 for selectively regulating the outflow from the first isothermalized pressure container 14 or the inflow to the second isothermalized pressure container 16; a third pressure gage 19 for measuring an outward pressure of the second servo valve 18; and a flow rate control means 22 for controlling the outflow amount from the second servo valve 18, based on the inflow amount and the pressure in the first isothermalized pressure container 14, and controlling the inflow amount of the compressible fluid from the second servo valve 18, based on the pressure in the second isothermalized pressure container 16 and the outward pressure of the second servo valve 18. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、往復流対応型の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置および連続非定常流量発生方法、ならびに往復流対応型の圧縮性流体の流量計検定装置に関する。   The present invention relates to a reciprocating flow-compatible compressive fluid continuous unsteady flow rate generator and continuous unsteady flow rate generating method, and a reciprocating flow-compatible compressible fluid flow meter verification device.

連続して流体を用いる機器では、その流体の流量を迅速かつ正確に計測することが求められる。例えば、近年、開発が進む燃料電池では、発電要求量に応じて燃料電池セル内に所定量の水素を正確に供給することが求められ、しかも発電要求量の変動に迅速に応答して前段階の供給量から次の段階の供給量に、短い遷移時間で、迅速に正確な流量で水素を供給できるようにすることが求められる。また、半導体製造工程では、CVD、PVD、スパッタリング、熱酸化、ドライエッチング等の各種プロセスにおいて、不活性ガスの流量、酸素、水素、反応性物質ガス等の気体の流量を正確に制御して供給することが求められる。この半導体製造工程における気体の流量制御は、得られる半導体装置の性能、ひいては半導体製造工程における製品の歩留りを左右する重要な制御因子である。また、これらの用途に限らず、空気圧釘打ち機等の空気圧アクチュエータ、薬液注入装置等の空気圧により各種の機能・動作を制御する機器、血圧測定器等の空気圧を利用する測定機器などにおいても、圧縮性流体である空気を、必要に応じて迅速かつ正確な流量で供給することが求められる。   In a device that continuously uses a fluid, it is required to quickly and accurately measure the flow rate of the fluid. For example, fuel cells that have been developed in recent years are required to accurately supply a predetermined amount of hydrogen into the fuel cell according to the amount of power generation required, and respond quickly to fluctuations in the amount of power generation. Therefore, it is required to supply hydrogen quickly and accurately with a short transition time from the supply amount to the next supply amount. In the semiconductor manufacturing process, in various processes such as CVD, PVD, sputtering, thermal oxidation, and dry etching, the flow rate of inert gas, oxygen, hydrogen, reactive gas, and other gases are accurately controlled and supplied. It is required to do. The gas flow rate control in the semiconductor manufacturing process is an important control factor that affects the performance of the obtained semiconductor device and, in turn, the product yield in the semiconductor manufacturing process. In addition to these applications, in pneumatic actuators such as pneumatic nailing machines, devices that control various functions and operations by air pressure such as chemical injection devices, measuring devices that use air pressure such as blood pressure measuring devices, etc. It is required to supply air, which is a compressive fluid, at a rapid and accurate flow rate as necessary.

以上のとおり、流体の流量を制御することが求められる機器またはシステムでは、高い応答速度で正確に流量を計測できる流量計が必要となる。しかし、気体等の圧縮性流体は、圧力のみならず温度によっても密度が変化するため、流量計の動特性を正確に計測することは困難である。そのため、流量計の動特性を検定する方法は未だ確立されていない状況である。よって、市販されている気体用流量計の応答を統一的に比較する方法はISOやJIS等でも規定されていない。そのため、従来は、気体の流量をバルブ等でステップ的に変化させ、その際に流量計の応答を計測し、動特性、すなわち応答性を評価しているに過ぎなかった。   As described above, a device or system that is required to control the flow rate of a fluid requires a flow meter that can accurately measure the flow rate at a high response speed. However, since the density of compressible fluids such as gas changes not only with pressure but also with temperature, it is difficult to accurately measure the dynamic characteristics of the flowmeter. Therefore, the method for verifying the dynamic characteristics of the flowmeter has not yet been established. Therefore, a method for uniformly comparing responses of commercially available gas flow meters is not defined by ISO, JIS, or the like. Therefore, conventionally, the flow rate of the gas is changed stepwise with a valve or the like, and the response of the flowmeter is measured at that time to evaluate the dynamic characteristics, that is, the responsiveness.

そこで、本発明者らは、先に、容器内に熱伝導性が高く体積が小さい熱伝導材料を内部空気との接触面積が大きくなるように収容することによって、内部の空気温度の変化を小さくして空気圧を速やかに安定させ、容器内の空気の状態変化をほぼ等温にできる圧力容器を提案した(特許文献1)。この圧力容器によれば、容器内の圧力変化から容器から流出され、あるいは容器内に充填される気体の非定常流量を正確に計測できる。
更に、本発明者らは、この圧力容器を用いて、連続的に非定常流量の流体流を発生させる連続非定常流量発生装置を提案した(特許文献2)。
特開平6−147320号公報(請求項1、図1等) 特開2006−64418号公報(段落0016〜段落0028、図1)
Therefore, the present inventors previously reduced the change in the internal air temperature by accommodating the heat conductive material having a high thermal conductivity and a small volume in the container so that the contact area with the internal air is increased. Thus, a pressure vessel has been proposed that can quickly stabilize the air pressure and make the change in the state of the air in the vessel almost isothermal (Patent Document 1). According to this pressure vessel, it is possible to accurately measure the unsteady flow rate of the gas that flows out of the vessel due to the pressure change in the vessel or is filled in the vessel.
Furthermore, the present inventors have proposed a continuous unsteady flow rate generator that continuously generates an unsteady flow rate fluid flow using this pressure vessel (Patent Document 2).
JP-A-6-147320 (Claim 1, FIG. 1, etc.) Japanese Patent Laying-Open No. 2006-64418 (paragraphs 0016 to 0028, FIG. 1)

しかし、特許文献2に記載の連続非定常流量発生装置は、一方向の流れに対する流体を発生するに留まっていた。往復脈動流の発生には、例えば、ピストンシリンダを用いることが考えられるが、圧縮及び膨張に伴う温度変化の影響を受けてしまい、精度の高い往復流量の発生の実現は困難であった。   However, the continuous unsteady flow rate generator described in Patent Document 2 has only been used to generate a fluid for a unidirectional flow. For example, a piston cylinder may be used to generate the reciprocating pulsating flow. However, it is difficult to realize a highly accurate reciprocating flow rate because it is affected by temperature changes associated with compression and expansion.

そこで、本発明の目的は、計測基準とするに十分な精度の往復流を含む非定常流量の流体流を連続的に発生させることができるようにして、圧縮性流体の動特性試験や空気圧機器などの流量特性試験に有用な圧縮性流体の連続非定常流量発生装置および連続非定常流量発生方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記した往復流を含む連続非定常流量発生装置によって発生する流体流を基準として用いて、被検定対象の流量計の計測精度を検定できる流量計検定装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to continuously generate an unsteady flow rate fluid flow including a reciprocating flow with sufficient accuracy to be used as a measurement standard, and to test a dynamic characteristic test of a compressible fluid and a pneumatic device. It is an object of the present invention to provide a continuous unsteady flow rate generator and a continuous unsteady flow rate generation method for a compressible fluid that are useful for flow rate characteristic tests.
Another object of the present invention is to provide a flowmeter verification device that can verify the measurement accuracy of the flowmeter to be tested using the fluid flow generated by the continuous unsteady flow rate generator including the reciprocating flow as a reference. It is to provide.

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置は、流体供給源から供給される圧縮性流体の流入量を計測する流量計と、前記流量計を通って流入する前記圧縮性流体の流入量を規制する第1サーボ弁と、前記第1サーボ弁を通って流入する前記圧縮性流体を等温状態に保持する第1等温化圧力容器と、前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する第1圧力計と、真空源によって真空状態に保持される第2等温化圧力容器と、前記第2等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する第2圧力計と、前記第1等温化圧力容器からの圧縮性流体の流出又は前記第2等温化圧力容器への圧縮性流体の流入の何れかを選択的に規制する第2サーボ弁と、第2サーボ弁の外方の圧縮性流体の圧力を測定する第3圧力計と、前記流量計によって計測された圧縮性流体の流入量と、前記第1圧力計によって計測された前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁からの圧縮性流体の流出量を制御すると共に、前記第2圧力計と前記第3圧力計とによって計測された圧縮性流体の圧力に基づいて、前記第2サーボ弁からの圧縮性流体の流入量を制御する流量制御手段とを備えるよう構成した。
なお、第2サーボ弁の外方とは、正方向及び負方向の往復流を含む圧縮性流体の流量を出力する側であって、正方向の流量発生時の下流側であり、負方向の流量発生時の上流側を指す。
The present invention has been devised to achieve the above object, and the continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid according to claim 1 is characterized in that the inflow amount of compressive fluid supplied from a fluid supply source is controlled. A flow meter to be measured, a first servo valve that regulates an inflow amount of the compressible fluid that flows in through the flow meter, and the compressive fluid that flows in through the first servo valve are kept in an isothermal state. A first isothermal pressure vessel, a first pressure gauge for measuring the pressure of the compressible fluid in the first isothermal pressure vessel, a second isothermal pressure vessel held in a vacuum state by a vacuum source, and the first A second pressure gauge for measuring the pressure of the compressible fluid in the two isothermal pressure vessels, and the outflow of the compressible fluid from the first isothermal pressure vessel or the inflow of the compressible fluid into the second isothermal pressure vessel A second servo valve that selectively regulates any of the above, and a second servo valve A third pressure gauge for measuring the pressure of the outer compressible fluid; an inflow amount of the compressible fluid measured by the flow meter; and a first isothermal pressure vessel measured by the first pressure gauge. Based on the pressure of the compressive fluid, the flow amount of the compressive fluid from the second servo valve is controlled, and the pressure of the compressive fluid measured by the second pressure gauge and the third pressure gauge is adjusted. And a flow rate control means for controlling the inflow amount of the compressible fluid from the second servo valve.
The outside of the second servo valve is the side that outputs the flow rate of the compressible fluid including the reciprocating flow in the positive direction and the negative direction, and is the downstream side when the flow rate in the positive direction is generated. The upstream side when the flow rate is generated.

かかる構成によれば、圧縮性流体の連続非定常流量発生装置は、第1サーボ弁を制御して、流体供給源から圧縮性流体を第1等温化圧力容器に供給すると共に、流量計によって、第1等温化圧力容器に流入する流量を計測する。第1等温化圧力容器に供給された圧縮性流体は等温状態に保持され、圧縮性流体の連続非定常流量発生装置は、第1圧力計によって、第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する。そして、流量制御手段によって、第1等温化圧力容器に流入した流量と圧力とに基づいて、第2サーボ弁の開度を制御し、第1等温化圧力容器から圧縮性流体を流出させ、正方向の流量を発生する。   According to such a configuration, the continuous unsteady flow rate generator for compressible fluid controls the first servo valve to supply the compressible fluid from the fluid supply source to the first isothermal pressure vessel, and by the flow meter, The flow rate flowing into the first isothermal pressure vessel is measured. The compressible fluid supplied to the first isothermal pressure vessel is maintained in an isothermal state, and the continuous unsteady flow rate generator for the compressive fluid is supplied with the compressible fluid in the first isothermal pressure vessel by the first pressure gauge. Measure the pressure. Then, the flow rate control means controls the opening of the second servo valve based on the flow rate and pressure flowing into the first isothermal pressure vessel, and causes the compressive fluid to flow out from the first isothermal pressure vessel. Generate directional flow.

また、圧縮性流体の連続非定常流量発生装置は、第2圧力計によって、第2等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力(負方向の流量発生時における第2サーボ弁の下流側)を計測すると共に、第3圧力計によって、第2サーボ弁の外方、すなわち流量発生の出力側(負方向の流量発生時における第2サーボ弁の上流側)の圧縮性流体の圧力を計測する。そして、流量制御手段によって、第2サーボ弁の上流側の圧力と下流側の圧力とに基づいて、第2サーボ弁の開度を制御し、第2等温化圧力容器に圧縮性流体を流入させることで、負方向の流量を発生する。   Further, the continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid uses the second pressure gauge to measure the pressure of the compressible fluid in the second isothermal pressure vessel (downstream of the second servo valve when negative flow rate is generated). At the same time, the third pressure gauge measures the pressure of the compressible fluid outside the second servo valve, that is, on the output side of the flow rate generation (upstream side of the second servo valve when the negative direction flow rate is generated). Then, the opening degree of the second servo valve is controlled by the flow rate control means based on the upstream pressure and the downstream pressure of the second servo valve, and the compressive fluid is caused to flow into the second isothermal pressure vessel. Thus, a negative flow rate is generated.

請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置は、請求項1に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置において、前記第1等温化圧力容器及び前記第2等温化圧力容器は、金属細線の集束体または多孔質金属体からなる熱伝導性材料が内部に充填されている構成とした。   The continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid according to claim 2 is the continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid according to claim 1, wherein the first isothermal pressure vessel and the second isothermal pressure pressure generator are used. The container was configured to be filled with a heat conductive material made of a fine metal wire focusing body or a porous metal body.

かかる構成によれば、第1等温化圧力容器及び第2等温化圧力容器は、圧縮性流体の流入又は流出による温度変化を速やかに吸収して等温状態を保持することができる。   According to such a configuration, the first isothermal pressure vessel and the second isothermal pressure vessel can quickly absorb the temperature change due to the inflow or outflow of the compressive fluid and maintain the isothermal state.

請求項3に記載の圧縮性流体の連続非定常流発生方法は、請求項1又は請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置を用いた圧縮性流体の連続非定常流量発生方法であって、前記第1サーボ弁を開いて前記流体供給源から前記圧縮性流体を供給し、前記第1等温化圧力容器を所定の圧力になるまで昇圧する第1工程と、前記第2サーボ弁の開度を制御して、前記第1等温化圧力容器から流出される圧縮性流体の流出量を連続的に制御する第2工程と、前記第2サーボ弁の出力側の圧力と前記第2等温化圧力容器の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁の開度を算出する第3工程と、前記第2サーボ弁を前記算出した開度で開き、前記第2等温化圧力容器へ圧縮性流体を流入する第4工程と、を含み、前記第1工程乃至前記第4工程を順次繰り返して行う際に、前記第3工程又は前記第4工程と並行して前記第1工程を行うようにした。   A method for generating a continuous unsteady flow of a compressible fluid according to claim 3 is a method for generating a continuous unsteady flow of a compressible fluid using the continuous unsteady flow generation device for a compressible fluid according to claim 1 or 2. A first step of opening the first servo valve, supplying the compressive fluid from the fluid supply source, and increasing the pressure of the first isothermal pressure vessel to a predetermined pressure; A second step of controlling the opening of the servo valve to continuously control the flow rate of the compressive fluid flowing out of the first isothermal pressure vessel; the pressure on the output side of the second servo valve; Based on the pressure in the second isothermal pressure vessel, a third step of calculating the opening of the second servo valve, and opening the second servo valve at the calculated opening, the second isothermal pressure vessel A fourth step of flowing the compressive fluid into the first step to the fourth step When performing repeated sequentially, and to perform the first step in parallel with the third step or the fourth step.

かかる手順によれば、第1工程において、第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を所定の圧力まで昇圧し、第2工程において、第1工程で所定の圧力まで昇圧しておいた第1等温化圧力容器から、第2サーボ弁の開度を連続的に制御して圧縮性流体を流出させることで、正方向の流量を発生する。続いて、第3工程において、第2サーボ弁の上流側の圧力と下流側の圧力とに基づいて、第2サーボ弁の開度を算出し、第4工程において、第3工程で算出した第2サーボ弁の開度で第2サーボ弁を開き、第2等温化圧力容器に圧縮性流体を流入させることで、負方向の流量を発生させる。また、次の正方向の流量発生のために、第3工程又は第4工程と並行して、再び、第1工程によって第1等温化圧力容器を所定の圧力まで昇圧し、第2工程によって正方向の流量を発生する。このようにして、第1工程から第4工程を繰り返し行うことで、往復流を含む圧縮性流体の非定常流を連続して発生する。   According to such a procedure, in the first step, the pressure of the compressive fluid in the first isothermal pressure vessel is increased to a predetermined pressure, and in the second step, the pressure is increased to the predetermined pressure in the first step. A flow rate in the positive direction is generated by causing the compressive fluid to flow out from the first isothermal pressure vessel by continuously controlling the opening of the second servo valve. Subsequently, in the third step, the opening degree of the second servo valve is calculated based on the upstream pressure and the downstream pressure of the second servo valve, and in the fourth step, the opening calculated in the third step is calculated. The second servo valve is opened at the opening of the two servo valves, and a compressive fluid is caused to flow into the second isothermal pressure vessel, thereby generating a negative flow rate. In addition, in order to generate the next positive flow rate, in parallel with the third step or the fourth step, the first isothermal pressure vessel is again pressurized to a predetermined pressure by the first step, and the positive pressure is obtained by the second step. Generate directional flow. In this way, by repeatedly performing the first to fourth steps, an unsteady flow of compressive fluid including a reciprocating flow is continuously generated.

請求項4に記載の圧縮性流体の連続非定常流発生方法は、請求項1又は請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置を用いた圧縮性流体の連続非定常流量発生方法であって、前記第2サーボ弁から前記圧縮性流体が流出する方向の流量波形成分の平均流量に対応する前記第1サーボ弁の開度を算出する第5工程と、前記第1サーボ弁を前記算出した開度で開いて前記流体供給源から前記圧縮性流体を前記第1等温化圧力容器に供給する第6工程と、前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力に基づいて、前記第2サーボ弁の開度を制御して、前記第1等温化圧力容器から流出する流量を連続的に制御する第7工程と、前記第2サーボ弁の出力側の圧力と前記第2等温化圧力容器の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁の開度を算出する第8工程と、前記第2サーボ弁を前記第8工程で算出した開度で開き、前記第2等温化圧力容器へ圧縮性流体を流入する第9工程と、前記第1等温化圧力容器の圧力及びその微分値に基づいて、前記第1サーボ弁の開閉を制御し、前記流体供給源から前記圧縮性流体を前記第1等温化圧力容器に供給する第10工程と、を含み、前記第10工程は、前記第8工程又は前記第9工程と並行して行い、前記第7工程乃至前記第10工程を順次繰り返し行うようにした。   The method for generating a continuous unsteady flow of a compressible fluid according to claim 4 is a method for generating a continuous unsteady flow of a compressible fluid using the continuous unsteady flow rate generator for compressible fluid according to claim 1 or 2. A fifth step of calculating an opening of the first servo valve corresponding to an average flow rate of a flow waveform component in a direction in which the compressive fluid flows out of the second servo valve; and the first servo valve Based on the pressure of the compressive fluid in the first isothermal pressure vessel, and a sixth step of supplying the compressive fluid from the fluid supply source to the first isothermal pressure vessel. And controlling the opening of the second servo valve to continuously control the flow rate flowing out of the first isothermal pressure vessel, the pressure on the output side of the second servo valve, and the first 2 Based on the pressure in the isothermal pressure vessel, the opening of the second servo valve An eighth step, a ninth step of opening the second servo valve at the opening calculated in the eighth step, and flowing a compressive fluid into the second isothermal pressure vessel; and the first isothermal pressure. A tenth step of controlling the opening and closing of the first servo valve based on the pressure of the container and its differential value, and supplying the compressive fluid from the fluid supply source to the first isothermal pressure container, The tenth step is performed in parallel with the eighth step or the ninth step, and the seventh to tenth steps are sequentially repeated.

かかる手順によれば、第5工程において、圧縮性流体が流出する方向の流量波形成分の平均流量に対応する第1サーボ弁の開度を算出し、第6工程において、第5工程で算出した開度で第1サーボ弁を開いて、第1等温化圧力容器に圧縮性流体を流入させると共に、第7工程において、第1等温化圧力容器の圧力に基づいて第2サーボ弁の開度を制御して、第1等温化圧力容器から圧縮性流体を流出させることで、正方向の流量を発生する。
続いて、第8工程において、第2サーボ弁の出力側(負方向の流量発生時における上流側)の圧力と、第2等温化圧力容器(負方向の流量発生時における下流側)の圧力とに基づいて、第2サーボ弁の開度を算出する。第9工程において、第8工程で算出した開度で第2サーボ弁を開いて、第2等温化圧力容器に圧縮性流体を流入させることで、負方向の流量を発生する。また、次の正方向の流量発生のために、第10工程において、第1等温化圧力容器の圧力及びその微分値に基づいて、第1サーボ弁の開閉を制御し、流体供給源から圧縮性流体を第1等温化圧力容器に供給する。この第10工程は、負方向の流量を発生するための第8工程又は第9工程と並行して行われる。そして、第7工程に戻って、第2サーボ弁を制御して、第1等温化圧力容器から圧縮性流体を流出させることで、正方向の流量を発生する。以降は、第7工程から第10工程を繰り返し行うことで、往復流を含む圧縮性流体の非定常流を連続して発生する。
According to such a procedure, in the fifth step, the opening degree of the first servo valve corresponding to the average flow rate of the flow rate waveform component in the direction in which the compressive fluid flows out is calculated, and in the sixth step, calculated in the fifth step. The first servo valve is opened at the opening to allow the compressive fluid to flow into the first isothermal pressure vessel, and in the seventh step, the opening of the second servo valve is set based on the pressure in the first isothermal pressure vessel. By controlling the flow of the compressive fluid from the first isothermal pressure vessel, a positive flow rate is generated.
Subsequently, in the eighth step, the pressure on the output side of the second servo valve (upstream side when negative flow rate is generated) and the pressure on the second isothermal pressure vessel (downstream side when negative flow rate is generated) Based on the above, the opening degree of the second servo valve is calculated. In the ninth step, the second servo valve is opened at the opening calculated in the eighth step, and a compressive fluid is caused to flow into the second isothermal pressure vessel, thereby generating a negative flow rate. In addition, in order to generate the next positive flow rate, in the tenth step, the opening and closing of the first servo valve is controlled based on the pressure in the first isothermal pressure vessel and its differential value, and the compressibility from the fluid supply source is controlled. Fluid is supplied to the first isothermal pressure vessel. The tenth step is performed in parallel with the eighth step or the ninth step for generating a negative flow rate. Then, returning to the seventh step, the second servo valve is controlled to cause the compressive fluid to flow out from the first isothermal pressure vessel, thereby generating a positive flow rate. After that, the unsteady flow of the compressive fluid including the reciprocating flow is continuously generated by repeatedly performing the seventh to tenth steps.

請求項5に記載の流量計検定装置は、請求項1または請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置の第2サーボ弁を通って流出される圧縮性流体を被検定対象の流量計に流入させて、当該流量計による流量の計測精度を検定するように構成した。   The flowmeter verification device according to claim 5 is a subject to be tested for compressible fluid flowing out through the second servo valve of the continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid according to claim 1 or claim 2. The flow rate was measured by the flow meter, and the measurement accuracy of the flow rate by the flow meter was verified.

かかる構成によれば、圧縮性流体の連続非定常流量発生装置によって、往復流を含む圧縮性流体の非定常流量を連続的に発生し、第2サーボ弁の出力側に接続された流量計へ供給し、当該流量計の計測精度の検定を行う。   According to this configuration, the non-steady flow rate of the compressible fluid including the reciprocating flow is continuously generated by the continuous non-steady flow rate generator of the compressive fluid, and the flow meter connected to the output side of the second servo valve. Supply and verify the measurement accuracy of the flow meter.

請求項1に記載の発明によれば、往復流を含む圧縮性流体の連続非定常流を高精度に発生することができる。
請求項2に記載の発明によれば、圧縮性流体の流入又は流出による第1等温化圧力容器及び第2等温化圧力容器の温度変化を速やかに吸収して等温状態を保つことができるため、立ち上がり及び立ち下りが急峻に変化する流量波形を発生することができる。
請求項3に記載の発明によれば、発生する流量波形の平均流量がゼロの場合に、簡単な制御で往復流を含む非定常流量を連続的に発生することができる。
請求項4に記載の発明によれば、発生する流量波形の平均流量がゼロでない場合に、精度よく往復流を含む非定常流量を連続的に発生することができる。
請求項5に記載の発明によれば、連続非定常流量発生装置によって発生する往復流を含む圧縮性流体の非定常流量を基準として用いて、被検定対象の流量計の計測精度を正確に検定することができる。
According to the first aspect of the present invention, a continuous unsteady flow of a compressible fluid including a reciprocating flow can be generated with high accuracy.
According to the invention described in claim 2, since the temperature change of the first isothermal pressure vessel and the second isothermal pressure vessel due to the inflow or outflow of the compressive fluid can be quickly absorbed and the isothermal state can be maintained, It is possible to generate a flow rate waveform in which rising and falling rapidly change.
According to the third aspect of the present invention, when the average flow rate of the generated flow rate waveform is zero, an unsteady flow rate including a reciprocating flow can be continuously generated by simple control.
According to the fourth aspect of the present invention, when the average flow rate of the generated flow rate waveform is not zero, an unsteady flow rate including a reciprocating flow can be continuously generated with high accuracy.
According to the fifth aspect of the present invention, the measurement accuracy of the flow meter to be tested is accurately verified using the unsteady flow rate of the compressible fluid including the reciprocating flow generated by the continuous unsteady flow rate generator as a reference. can do.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の構成を示す概念図である。この実施形態は、圧縮性流体として気体を用いる場合を示す。気体は、図1の左から右の方向に流れる方向を正方向とし、右から左の方向に流れる方向を負方向とする。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a continuous unsteady flow rate generator according to an embodiment of the present invention. This embodiment shows the case where gas is used as the compressible fluid. The direction in which the gas flows from the left to the right in FIG. 1 is a positive direction, and the direction in which the gas flows from the right to the left is the negative direction.

この連続非定常流量発生装置1は、図1に示すとおり、気体流量計12と、圧力計11と、圧力計15と、圧力計17と、圧力計19と、第1サーボ弁13と、第2サーボ弁18と、第1等温化圧力容器14と、第2等温化圧力容器16と、A/D変換器20と、D/A変換器21と、コンピュータ22とを備える。各機器の間は、導管23a、23b、23c、23d、23e、23f、24で連絡されている。   As shown in FIG. 1, the continuous unsteady flow generator 1 includes a gas flow meter 12, a pressure gauge 11, a pressure gauge 15, a pressure gauge 17, a pressure gauge 19, a first servo valve 13, Two servo valves 18, a first isothermal pressure vessel 14, a second isothermal pressure vessel 16, an A / D converter 20, a D / A converter 21, and a computer 22 are provided. Each device is connected by conduits 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f, and 24.

気体流量計12と、気体流量計12の後流に第1サーボ弁13と、第1等温化圧力容器14と、第2サーボ弁18とが順次接続され、さらに、第2等温化圧力容器16が第2サーボ弁18と接続されている。これらの機器の間は、それぞれ導管23b、導管23c、導管23d及び導管23fで連絡されている。また、気体流量計12の上流側には、気体供給源30が減圧弁31を介して接続されており、第2等温化圧力容器16には真空源であるエジェクタ33が減圧弁34と共に接続されている。そして、気体流量計12は、減圧弁31と導管23aで連絡され、第2等温化圧力容器16は、エジェクタ33と導管23eで接続されている。また、第2サーボ弁18の出力側(図1において右側)は、導管24によって外部機器と接続されるようになっている。   The first servo valve 13, the first isothermal pressure vessel 14, and the second servo valve 18 are sequentially connected to the gas flow meter 12, the downstream of the gas flow meter 12, and the second isothermal pressure vessel 16. Is connected to the second servo valve 18. These devices are connected by a conduit 23b, a conduit 23c, a conduit 23d, and a conduit 23f, respectively. A gas supply source 30 is connected to the upstream side of the gas flow meter 12 via a pressure reducing valve 31, and an ejector 33, which is a vacuum source, is connected to the second isothermal pressure vessel 16 together with the pressure reducing valve 34. ing. The gas flow meter 12 is connected to the pressure reducing valve 31 and the conduit 23a, and the second isothermal pressure vessel 16 is connected to the ejector 33 and the conduit 23e. Further, the output side (the right side in FIG. 1) of the second servo valve 18 is connected to an external device by a conduit 24.

また、導管23a、第1等温化圧力容器14、第2等温化圧力容器16及び導管24には、それぞれ圧力計11、圧力計15、圧力計17及び圧力計19が接続されている。気体流量計12及び各圧力計11,15,17,19の出力値(測定値)は図中に破線で示した信号線を介してA/D変換器20に送られる。A/D変換器20は、これらの出力値をデジタル値に変換してコンピュータ22に出力する。第1サーボ弁13及び第2サーボ弁18には、コンピュータ22から出力され、D/A変換器21によってアナログ値に変換された制御信号が図中に破線で示した信号線を介して入力される。   A pressure gauge 11, a pressure gauge 15, a pressure gauge 17, and a pressure gauge 19 are connected to the conduit 23a, the first isothermal pressure vessel 14, the second isothermal pressure vessel 16, and the conduit 24, respectively. Output values (measured values) of the gas flow meter 12 and the pressure gauges 11, 15, 17, 19 are sent to the A / D converter 20 via signal lines indicated by broken lines in the figure. The A / D converter 20 converts these output values into digital values and outputs them to the computer 22. A control signal output from the computer 22 and converted into an analog value by the D / A converter 21 is input to the first servo valve 13 and the second servo valve 18 via a signal line indicated by a broken line in the figure. The

気体流量計(流量計)12は、減圧弁31を介し、気体供給源30から第1サーボ弁13を通って第1等温化圧力容器14に供給される気体の流量を計測するものである。計測された気体の流量に関する検出信号は、A/D変換器20を介して、コンピュータ22に送信される。
気体流量計12としては、層流型流量計、オリフィス流量計、熱式流量計等の流量計などを用いることができるが、特に、層流型流量計は圧力損失が小さいことから好ましい。
The gas flow meter (flow meter) 12 measures the flow rate of the gas supplied from the gas supply source 30 to the first isothermal pressure vessel 14 through the first servo valve 13 via the pressure reducing valve 31. A detection signal relating to the measured gas flow rate is transmitted to the computer 22 via the A / D converter 20.
As the gas flow meter 12, a laminar flow meter, an orifice flow meter, a thermal flow meter, or the like can be used. In particular, the laminar flow meter is preferable because the pressure loss is small.

また、気体供給源(流体供給源)30としては、コンプレッサ、圧縮気体を充填したボンベ等を用いることができる。
また、減圧弁31は、気体供給源30から供給される気体の圧力を所定の圧力に調節するためのものである。この減圧弁31は、特に制限されるものではなく、常用のものを用いることができる。ここで、気体供給源30から供給される気体の圧力は、200kPa〜1MPaの範囲に減圧弁31によって調節することが好ましい。圧力がこの範囲にあると、気体の音速流れが確保できることから、圧力制御が容易となり、また、通常のコンプレッサ等で供給できるという利点があるからである。
As the gas supply source (fluid supply source) 30, a compressor, a cylinder filled with compressed gas, or the like can be used.
The pressure reducing valve 31 is for adjusting the pressure of the gas supplied from the gas supply source 30 to a predetermined pressure. The pressure reducing valve 31 is not particularly limited, and a commonly used one can be used. Here, the pressure of the gas supplied from the gas supply source 30 is preferably adjusted by the pressure reducing valve 31 in the range of 200 kPa to 1 MPa. This is because when the pressure is within this range, the sonic flow of gas can be secured, so that pressure control is facilitated, and there is an advantage that it can be supplied by a normal compressor or the like.

エジェクタ(真空源)33は、第2等温化圧力容器16内の気体を排気して真空状態にするための負圧源であり、減圧弁34によって圧力が調整されるようになっている。この減圧弁34は、特に制限されるものではなく、常用のものを用いることができる。なお、本実施形態では負圧源としてエジェクタ33を用いたが、他の真空ポンプなどの真空発生装置を用いることもできる。   The ejector (vacuum source) 33 is a negative pressure source for exhausting the gas in the second isothermal pressure vessel 16 to make it vacuum, and the pressure is adjusted by the pressure reducing valve 34. The pressure reducing valve 34 is not particularly limited, and a commonly used one can be used. In this embodiment, the ejector 33 is used as the negative pressure source, but a vacuum generator such as another vacuum pump may be used.

第1サーボ弁13は、コンピュータ22からD/A変換器21を介して送信される制御信号を受信して、その制御信号に基づいて、弁の開閉および開度を調整して、気体供給源30から供給されて第1等温化圧力容器14に流入させる気体の流量を調節し、第1等温化圧力容器14に流入させる気体の平均流量を管理するものである。ここで、平均流量とは、発生する非定常流量の波形を時間平均したときの流量の平均値を示す。
この第1サーボ弁13は、特に制限されず、常用のものを用いることができるが、目標発生流量に応じて流入流量が可変となるため、流量制御型である空気圧スプール型サーボ弁を用いることが好ましい。
The first servo valve 13 receives a control signal transmitted from the computer 22 via the D / A converter 21, adjusts the opening and closing of the valve and the opening degree based on the control signal, and supplies a gas supply source. The flow rate of the gas supplied from 30 and flowing into the first isothermal pressure vessel 14 is adjusted, and the average flow rate of the gas flowing into the first isothermal pressure vessel 14 is managed. Here, the average flow rate indicates an average value of the flow rate when the waveform of the generated unsteady flow rate is time-averaged.
The first servo valve 13 is not particularly limited, and a conventional one can be used. However, since the inflow flow rate is variable according to the target generated flow rate, a pneumatic spool type servo valve that is a flow rate control type is used. Is preferred.

なお、第1サーボ弁13を用いずに、第2サーボ弁18から正方向に流量を発生するときに、圧力計11によって計測される圧力値と気体流量計12によって計測される流量とに基づいて、第2サーボ弁18の開度を調整して正方向の流量を制御することもできる。但し、本発明のように、負方向の流量を含む往復流を発生するときには、第1サーボ弁13を設けて平均流量を管理することが好ましい。これによって、正方向に発生する流量を安定化することができる。   Note that, when the flow rate is generated in the forward direction from the second servo valve 18 without using the first servo valve 13, it is based on the pressure value measured by the pressure gauge 11 and the flow rate measured by the gas flow meter 12. Thus, the flow rate in the forward direction can be controlled by adjusting the opening of the second servo valve 18. However, when generating a reciprocating flow including a negative flow rate as in the present invention, it is preferable to provide the first servo valve 13 to manage the average flow rate. As a result, the flow rate generated in the positive direction can be stabilized.

第2サーボ弁18は、コンピュータ22からD/A変換器21を介して送信される制御信号を受信して、その制御信号に基づいて、第2サーボ弁18の入力側に接続される第1等温化圧力容器14及び第2等温化圧力容器16と、第2サーボ弁18の出力側との接続を切り替える三方弁であり、その接続時の弁の開度を調整して、正方向の流量を発生するときには、第1等温化圧力容器14から流出する気体の流量を連続的に調節し、負方向の流量を発生するときには、第2等温化圧力容器16へ流入する気体の流量を連続的に調節するものである。
この第2サーボ弁18は、特に制限されず、常用の三方弁を用いることができるが、好ましくは空気圧スプール型サーボ弁を用いることができる。
The second servo valve 18 receives a control signal transmitted from the computer 22 via the D / A converter 21 and is connected to the input side of the second servo valve 18 based on the control signal. This is a three-way valve that switches the connection between the isothermal pressure vessel 14 and the second isothermal pressure vessel 16 and the output side of the second servo valve 18. Is generated, the flow rate of the gas flowing out from the first isothermal pressure vessel 14 is continuously adjusted. When the flow rate in the negative direction is generated, the flow rate of the gas flowing into the second isothermal pressure vessel 16 is continuously adjusted. It is something to adjust to.
The second servo valve 18 is not particularly limited, and a usual three-way valve can be used, but a pneumatic spool type servo valve can be preferably used.

第1等温化圧力容器14は、気体流量計12を通って流入する気体を等温状態に保持するものである。この第1等温化圧力容器14は、通常、金属で形成される。
この第1等温化圧力容器14の形状は、円筒状、多角柱体、球体、楕円体など種々の形状を採用することができる。いずれか一方の底面側から気体を流入させる。このとき、気体の流入方向の奥行きは、断面の最大幅の2倍以下とすることが好ましい。断面の最大幅は、例えば、円筒状の形状の場合、円筒の高さ(奥行き)は底面の直径の2倍以下であることが好ましい。円筒の高さ(奥行き)がこの範囲にあると気体の流入時における、圧力勾配の発生を抑えることができる。また、多角柱体の形状の場合、断面中の最大幅、楕円体であれば奥行き方向の中心の断面における直径である。
The first isothermal pressure vessel 14 holds the gas flowing in through the gas flow meter 12 in an isothermal state. The first isothermal pressure vessel 14 is usually made of metal.
As the shape of the first isothermal pressure vessel 14, various shapes such as a cylindrical shape, a polygonal column, a sphere, and an ellipsoid can be adopted. Gas is caused to flow in from either one of the bottom surfaces. At this time, it is preferable that the depth in the gas inflow direction is not more than twice the maximum width of the cross section. For example, in the case of a cylindrical shape, the maximum width of the cross section is preferably such that the height (depth) of the cylinder is not more than twice the diameter of the bottom surface. When the height (depth) of the cylinder is within this range, it is possible to suppress the generation of a pressure gradient when the gas flows in. In the case of a polygonal column shape, the maximum width in the cross section, and in the case of an ellipsoid, the diameter in the cross section at the center in the depth direction.

この第1等温化圧力容器14は、バッファタンクの役割を有するため、第1等温化圧力容器14の内容積は、気体の流出量Qout(NL/min)に対して、5.0×10-6out〜7.0×10-5out(m3)の範囲にあることが好ましい。この範囲は、前記した気体用機器の質量速度の適している範囲に対応させたものである。 Since the first isothermal pressure vessel 14 functions as a buffer tank, the internal volume of the first isothermal pressure vessel 14 is 5.0 × 10 5 with respect to the gas outflow amount Q out (NL / min). -6 Q out to 7.0 × 10 -5 Q out (m 3 ) is preferable. This range corresponds to the range in which the mass velocity of the gas instrument is suitable.

この第1等温化圧力容器14の内部には、金属細線の集束体または多孔質金属体からなる表面積の大きな熱伝導性材料が充填されている。この熱伝導性材料を第1等温化圧力容器14の内部に充填することによって、内部における伝熱面積を増大させることができる。そして、この熱伝導性材料によって、第1等温化圧力容器14への気体の流入および第1等温化圧力容器14からの気体の流出に際して、第1等温化圧力容器14内の気体の温度変化が抑制される。そして、この熱伝導性材料による温度変化の抑制は、第1等温化圧力容器14も熱伝導性の高いものにすればさらに有効である。   The inside of the first isothermal pressure vessel 14 is filled with a thermally conductive material having a large surface area made of a fine metal wire focusing body or a porous metal body. By filling the inside of the first isothermal pressure vessel 14 with this heat conductive material, the heat transfer area in the inside can be increased. When the gas flows into the first isothermal pressure vessel 14 and the gas flows out from the first isothermal pressure vessel 14 by this heat conductive material, the temperature change of the gas in the first isothermal pressure vessel 14 is changed. It is suppressed. And suppression of the temperature change by this heat conductive material is further effective if the first isothermal pressure vessel 14 is also made high in heat conductivity.

この表面積の大きな熱伝導性材料として、例えば、スチールウール等の金属細線の集束体、銅線等の多孔質金属体、あるいは木綿やプラスチック製の綿状体などを採用することができる。すなわち、金属細線の集束体または木綿やプラスチック製の綿などの繊維状の形態である場合は、その繊維径が10〜50μmの範囲にあるものが、伝熱面積を大きくとれることから好ましい。また、この熱伝導性材料は、熱伝導度が0.05W/mK以上であることが好ましい。この熱伝導性材料は、第1等温化圧力容器14に保持される圧縮性流体の温度変化を3K程度に抑制できるように、その材質および第1等温化圧力容器14への充填量等が調整される。このように、第1等温化圧力容器14にスチールウール等の熱伝導性材料を充填することで第1等温化圧力容器14の伝熱面積を増大させることができる。   As the heat conductive material having a large surface area, for example, a converging body of fine metal wires such as steel wool, a porous metal body such as copper wire, or a cotton-like body made of cotton or plastic can be employed. That is, in the case of a fiber-like form such as a bundle of fine metal wires or cotton or plastic cotton, it is preferable that the fiber diameter is in the range of 10 to 50 μm because the heat transfer area can be increased. Moreover, it is preferable that this heat conductive material is 0.05 W / mK or more in thermal conductivity. This heat conductive material is adjusted in its material and the filling amount in the first isothermal pressure vessel 14 so that the temperature change of the compressive fluid held in the first isothermal pressure vessel 14 can be suppressed to about 3K. Is done. In this way, the heat transfer area of the first isothermal pressure vessel 14 can be increased by filling the first isothermal pressure vessel 14 with a heat conductive material such as steel wool.

また、熱伝導性材料の充填密度は200〜400kg/m3 の範囲にあることが好ましい。充填密度がこの範囲にあると、第1等温化圧力容器14内の温度変化を十分に抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the packing density of a heat conductive material exists in the range of 200-400 kg / m < 3 >. When the filling density is within this range, the temperature change in the first isothermal pressure vessel 14 can be sufficiently suppressed.

第2等温化圧力容器16は、エジェクタ33によって内部の気体が排気されて真空状態となり、第2サーボ弁18を介し導管24を通して外部の気体を流入することで、負方向の流量を発生する。このとき、第2サーボ弁18を通って第2等温化圧力容器16に流入する気体を等温状態に保持するものである。
第2等温化圧力容器16は、前記した第1等温化圧力容器14と同様の容器を用いることができ、第2等温化圧力容器16からの気体の排出および第2等温化圧力容器16への気体の流入に際して、第2等温化圧力容器16内の気体の温度変化が抑制される。
The second isothermal pressure vessel 16 is evacuated by the internal gas exhausted by the ejector 33, and flows the external gas through the conduit 24 via the second servo valve 18, thereby generating a negative flow rate. At this time, the gas flowing into the second isothermal pressure vessel 16 through the second servo valve 18 is kept in an isothermal state.
As the second isothermal pressure vessel 16, the same vessel as the first isothermal pressure vessel 14 described above can be used. The gas is discharged from the second isothermal pressure vessel 16 and supplied to the second isothermal pressure vessel 16. When the gas flows in, the temperature change of the gas in the second isothermal pressure vessel 16 is suppressed.

圧力計11は、減圧弁31を介して供給される気体の圧力を計測し、その計測結果(圧力値)に関する検知信号を、A/D変換器20を介してコンピュータ22に送信するものである。この圧力計11は、気体の圧力値を電気信号として出力できるものであれば、特に制限されない。例えば、半導体式圧力センサ等を用いることができる。そして、圧力計11の測定可能範囲は、大気圧〜減圧弁31の設定圧力の範囲にあることが好ましい。また、圧力計11の計測精度は0.1kPa以下であることが好ましい。計測精度がこの範囲にあると流量特性の計測精度を十分なものにすることができるからである。   The pressure gauge 11 measures the pressure of the gas supplied via the pressure reducing valve 31 and transmits a detection signal related to the measurement result (pressure value) to the computer 22 via the A / D converter 20. . The pressure gauge 11 is not particularly limited as long as it can output a gas pressure value as an electric signal. For example, a semiconductor pressure sensor or the like can be used. The measurable range of the pressure gauge 11 is preferably in the range of atmospheric pressure to the set pressure of the pressure reducing valve 31. The measurement accuracy of the pressure gauge 11 is preferably 0.1 kPa or less. This is because if the measurement accuracy is within this range, the measurement accuracy of the flow rate characteristic can be made sufficient.

圧力計(第1圧力計)15は、第1等温化圧力容器14に保持される気体の圧力を計測し、その計測結果(圧力値)に関する検知信号を、A/D変換器20を介してコンピュータ22に送信するものである。この圧力計15は、圧力計11と同様のものを用いることができる。   The pressure gauge (first pressure gauge) 15 measures the pressure of the gas held in the first isothermal pressure vessel 14 and sends a detection signal related to the measurement result (pressure value) via the A / D converter 20. It is transmitted to the computer 22. The pressure gauge 15 can be the same as the pressure gauge 11.

圧力計17(第2圧力計)は、第2等温化圧力容器16に保持される気体の圧力を計測し、その計測結果(圧力値)に関する検知信号を、A/D変換器20を介してコンピュータ22に送信するものである。この圧力計17は、圧力計11と同様のものを用いることができる。   The pressure gauge 17 (second pressure gauge) measures the pressure of the gas held in the second isothermal pressure vessel 16 and sends a detection signal related to the measurement result (pressure value) via the A / D converter 20. It is transmitted to the computer 22. The pressure gauge 17 can be the same as the pressure gauge 11.

圧力計(第3圧力計)19は、第2サーボ弁18の出力側の気体の圧力を計測し、その計測結果(圧力値)に関する検知信号を、A/D変換器20を介してコンピュータ22に送信するものである。この圧力計19は、圧力計11と同様のものを用いることができる。   The pressure gauge (third pressure gauge) 19 measures the pressure of the gas on the output side of the second servo valve 18 and sends a detection signal related to the measurement result (pressure value) via the A / D converter 20 to the computer 22. To send to. The pressure gauge 19 can be the same as the pressure gauge 11.

導管23c、導管23d、導管23e、導管23fおよび導管24の断面積は、第2サーボ弁18の有効断面積の4倍以上になることが好ましい。導管23c、導管23d、導管23e、導管23fおよび導管24の断面積が、この範囲にあると、導管による圧力降下をほとんど無視することができるからである。   The cross-sectional areas of the conduit 23c, the conduit 23d, the conduit 23e, the conduit 23f, and the conduit 24 are preferably at least four times the effective cross-sectional area of the second servo valve 18. This is because when the cross-sectional areas of the conduit 23c, the conduit 23d, the conduit 23e, the conduit 23f, and the conduit 24 are within this range, the pressure drop caused by the conduit can be almost ignored.

A/D変換器20は、気体流量計12、圧力計11、圧力計15、圧力計17及び圧力計19からのアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。また、D/A変換器21は、コンピュータ22からの、第1サーボ弁13及び第2サーボ弁18の開閉、接続切り替えに関するデジタル信号をアナログ信号に変換するものである。   The A / D converter 20 converts analog signals from the gas flow meter 12, the pressure gauge 11, the pressure gauge 15, the pressure gauge 17, and the pressure gauge 19 into digital signals. The D / A converter 21 converts a digital signal from the computer 22 relating to opening / closing and connection switching of the first servo valve 13 and the second servo valve 18 into an analog signal.

コンピュータ(流量制御手段)22は、気体流量計12によって計測された気体の流入量に関する検出信号と、圧力計11、圧力計15、圧力計17及び圧力計19によって計測された各部の気体の圧力に関する検出信号とを、A/D変換器20を介してデジタル信号として受信し、それらの検出信号に基づいて、第1サーボ弁13から第1等温化圧力容器14への気体の流入量及び第2サーボ弁18から外部へ出力される正方向及び負方向の気体の流出量を制御する制御信号を、D/A変換器21を介して、それぞれ第1サーボ弁13及び第2サーボ弁18に送信するものである。このコンピュータ22において、気体流量計12によって計測された気体の流入量Qinと、圧力計11、圧力計15、圧力計17及び圧力計19によって計測された各部の気体の圧力P11,P15,P17,P19とを適宜用いて、第1サーボ弁13の開閉または開度、及び第2サーボ弁18の開閉または開度を制御するための演算が行なわれる。 The computer (flow rate control means) 22 includes a detection signal related to the inflow amount of gas measured by the gas flow meter 12, and gas pressures of respective parts measured by the pressure gauge 11, the pressure gauge 15, the pressure gauge 17, and the pressure gauge 19. And a detection signal regarding the amount of inflow of gas from the first servo valve 13 to the first isothermal pressure vessel 14 and the first signal based on the detection signals. 2 Control signals for controlling the outflow amounts of the positive and negative gases output from the servo valve 18 to the outside are respectively sent to the first servo valve 13 and the second servo valve 18 via the D / A converter 21. To be sent. In the computer 22, the gas inflow amount Q in measured by the gas flow meter 12 and the gas pressures P 11 and P 15 of each part measured by the pressure gauge 11, the pressure gauge 15, the pressure gauge 17 and the pressure gauge 19. , P 17 , and P 19 are appropriately used to perform an operation for controlling the opening / closing or opening of the first servo valve 13 and the opening / closing or opening of the second servo valve 18.

例えば、正方向の流量を発生するときは、コンピュータ22は、気体流量計12からA/D変換器20を介して入力された第1等温化圧力容器14への気体の流入量に関する検出信号と、圧力計15からA/D変換器20を介して入力された第1等温化圧力容器14内の気体の圧力P15に関する検出信号とに基づいて、第2サーボ弁18にD/A変換器21を介して制御信号を出力して、第2サーボ弁18から導管24に非定常流量の気体流が発生するように第2サーボ弁18を制御する。その際、コンピュータ22において、圧力計15によって計測された圧力P15から第1等温化圧力容器14内の圧力変化を求め、この圧力変化から第1等温化圧力容器14に流入した気体の流入量と容器から流出した流出量の差ΔQが求められる。一方、気体流量計12では、第1等温化圧力容器14に流入する気体の流入量Qinが計測される。この流入量と流出量との差ΔQと、気体の流入量Qinとから、第2サーボ弁18から導管24に流出される気体流の流量(流出量)Qout(Qin−ΔQ=Qout)を求めることができる。このとき、第1等温化圧力容器14内の気体は、等温状態に保持されるため、第1等温化圧力容器14内の気体の圧力P15を計測すれば、圧力P15の微分値に係数を掛けることでΔQを求めることができる。したがって、この導管24に流出される気体流の流量Qoutが所望の値になるように、第1等温化圧力容器14に対する第2サーボ弁18の開閉または開度をフィードバック制御することによって、基準とするに十分な精度で所定の正方向の流量の気体流を第2サーボ弁18から流出させることができる。 For example, when generating a flow rate in the positive direction, the computer 22 detects a detection signal relating to the amount of gas flowing into the first isothermal pressure vessel 14 input from the gas flow meter 12 via the A / D converter 20. Based on the detection signal relating to the pressure P 15 of the gas in the first isothermal pressure vessel 14 input from the pressure gauge 15 via the A / D converter 20, the D / A converter is connected to the second servo valve 18. A control signal is output via 21 to control the second servo valve 18 so that a gas flow with an unsteady flow rate is generated from the second servo valve 18 to the conduit 24. At that time, in the computer 22, the pressure change in the first isothermal pressure vessel 14 is obtained from the pressure P 15 measured by the pressure gauge 15, and the inflow amount of the gas flowing into the first isothermal pressure vessel 14 from this pressure change. And the difference ΔQ between the outflow amounts flowing out of the container. On the other hand, the gas flow meter 12 measures the inflow amount Q in of the gas flowing into the first isothermal pressure vessel 14. The difference ΔQ between the inflow and outflow, and an inflow amount Q in the gas, the flow rate (outflow) of the gas flow flowing out of the second servo valve 18 to the conduit 24 Q out (Q in -ΔQ = Q out ). At this time, since the gas in the first isothermal pressure vessel 14 is kept in an isothermal state, if the pressure P 15 of the gas in the first isothermal pressure vessel 14 is measured, a coefficient is added to the differential value of the pressure P 15. ΔQ can be obtained by multiplying. Therefore, by performing feedback control of the opening / closing or opening degree of the second servo valve 18 with respect to the first isothermal pressure vessel 14 so that the flow rate Q out of the gas flow flowing out to the conduit 24 becomes a desired value, the reference is performed. A gas flow having a predetermined positive flow rate can be discharged from the second servo valve 18 with sufficient accuracy.

ここで、第1等温化圧力容器14への気体の流入量Qinに関する検出信号と、第1等温化圧力容器14内の気体の圧力P15に関する検出信号とは、それぞれ10〜15秒間の計測を行ない、その計測は10m秒以内のサンプリング時間で行ない、計測結果をコンピュータ22に入力することが好ましい。サンプリング時間がこの範囲にあると、流量の検出精度を十分に高くすることができる。 Here, the detection signal relating to the inflow amount Q in of the gas into the first isothermal pressure vessel 14 and the detection signal relating to the gas pressure P 15 in the first isothermal pressure vessel 14 are measured for 10 to 15 seconds, respectively. The measurement is preferably performed with a sampling time of 10 milliseconds or less, and the measurement result is preferably input to the computer 22. When the sampling time is within this range, the flow rate detection accuracy can be sufficiently increased.

なお、第1等温化圧力容器14へ気体(作動流体)を流入させる際には、第1サーボ弁13を流れる気体がチョーク状態で通過するように、圧力計11及び圧力計15によって計測される第1サーボ弁13の前後の圧力P11,P15を確認し、必要に応じて減圧弁31を調節する。 Note that when the gas (working fluid) flows into the first isothermal pressure vessel 14, the pressure gauge 11 and the pressure gauge 15 measure so that the gas flowing through the first servo valve 13 passes in a choked state. The pressures P 11 and P 15 before and after the first servo valve 13 are confirmed, and the pressure reducing valve 31 is adjusted as necessary.

また、負方向の流れは、第2サーボ弁18の下流側(図1の左側)に、第2等温化圧力容器16を介してエジェクタ33を用いた真空源を接続し、第2サーボ弁18を操作することによって、第2等温化圧力容器16に流入させる気体の流量を制御し、負方向の非定常流を発生する。このとき、気体(作動流体)は、第2サーボ弁18をチョーク状態で通過するように、圧力計19及び圧力計17によって、第2サーボ弁18の前後の絶対圧P19,P17を計測して確認し、必要に応じてエジェクタ33及び減圧弁34を調節すると共に、これらの圧力P19及び圧力P17と第2サーボ弁18の有効断面積とに基づいて、第2等温化圧力容器16に流入した流量ΔQを算出して、負方向の流量Qoutとする。更に、第2等温化圧力容器16の圧力変化を圧力計17によって計測して第2等温化圧力容器16に流入した流量ΔQを算出し、負方向の流量Qoutの精度補償を行う。 Further, in the negative flow, a vacuum source using the ejector 33 is connected to the downstream side of the second servo valve 18 (left side in FIG. 1) via the second isothermal pressure vessel 16, and the second servo valve 18. Is controlled to control the flow rate of the gas flowing into the second isothermal pressure vessel 16 to generate a negative unsteady flow. At this time, absolute pressures P 19 and P 17 before and after the second servo valve 18 are measured by the pressure gauge 19 and the pressure gauge 17 so that the gas (working fluid) passes through the second servo valve 18 in a choked state. The ejector 33 and the pressure reducing valve 34 are adjusted as necessary, and the second isothermal pressure vessel is adjusted based on the pressure P 19 and the pressure P 17 and the effective sectional area of the second servo valve 18. The flow rate ΔQ flowing into the flow rate 16 is calculated and set as a negative direction flow rate Q out . Further, the pressure change of the second isothermal pressure vessel 16 is measured by the pressure gauge 17 to calculate the flow rate ΔQ flowing into the second isothermal pressure vessel 16 to compensate the accuracy of the negative flow rate Q out .

次に、図1に示した連続非定常流量発生装置1によって、連続的に第2サーボ弁18から所定の流量の気体の往復流を発生させる方法について説明する。
本実施形態の連続非定常流量発生装置1では、正方向の流れは、第1サーボ弁13を操作することによって、気体供給源30からの流入量の制御をして、連続的に流量発生を行う。一方、第2サーボ弁18を操作することによって、第1等温化圧力容器14内の圧力変化を制御し、任意の正方向の非定常流を発生する。
Next, a method for continuously generating a reciprocating flow of a gas having a predetermined flow rate from the second servo valve 18 by the continuous unsteady flow rate generating device 1 shown in FIG. 1 will be described.
In the continuous unsteady flow rate generator 1 of the present embodiment, the flow in the positive direction is controlled by controlling the amount of inflow from the gas supply source 30 by operating the first servo valve 13 to continuously generate the flow rate. Do. On the other hand, by operating the second servo valve 18, the pressure change in the first isothermal pressure vessel 14 is controlled to generate an arbitrary unsteady flow in the positive direction.

また、負方向の流れは、第2サーボ弁18の下流側(図1の左側)に、第2等温化圧力容器16を介してエジェクタ33を用いた真空源を接続し、第2サーボ弁18を操作することによって、第2等温化圧力容器16に流入させる気体の流量を制御し、負方向の非定常流を発生する。   Further, in the negative flow, a vacuum source using the ejector 33 is connected to the downstream side of the second servo valve 18 (left side in FIG. 1) via the second isothermal pressure vessel 16, and the second servo valve 18. Is controlled to control the flow rate of the gas flowing into the second isothermal pressure vessel 16 to generate a negative unsteady flow.

次に、正方向の流れの発生について詳細に説明する。
正方向の流れは、まず、減圧弁31を開けて、気体供給源30から導管32、導管23aを通って、気体流量計12に流入させる。このとき、減圧弁31を操作して、気体供給源30から気体流量計12を通って連続非定常流量発生装置1に流入する気体の供給圧力を所定圧力に設定する。供給圧は400〜600kPaの範囲に設定することが好ましい。供給圧がこの範囲にあると、通常の流量計等の機器を使用する場合の圧力範囲となり、動特性や流量特性を精度良く測定する上で、望ましい。
また、圧力計11によって、減圧弁31を介して流入する気体の圧力P11が計測される。圧力計11によって計測された気体の圧力P11に関する検出信号は、A/D変換器20を介してアナログ信号からデジタル信号に変換されてコンピュータ22に入力される。
Next, the generation of the forward flow will be described in detail.
In the forward flow, first, the pressure reducing valve 31 is opened, and the gas flow source 12 flows from the gas supply source 30 through the conduit 32 and the conduit 23a. At this time, the pressure reducing valve 31 is operated to set the supply pressure of the gas flowing into the continuous unsteady flow rate generator 1 from the gas supply source 30 through the gas flow meter 12 to a predetermined pressure. The supply pressure is preferably set in the range of 400 to 600 kPa. When the supply pressure is within this range, it becomes a pressure range when using a device such as a normal flow meter, which is desirable for measuring dynamic characteristics and flow characteristics with high accuracy.
Further, the pressure gauge 11 measures the pressure P 11 of the gas flowing in through the pressure reducing valve 31. A detection signal related to the gas pressure P 11 measured by the pressure gauge 11 is converted from an analog signal to a digital signal via the A / D converter 20 and input to the computer 22.

気体流量計12に流入した気体は、第1サーボ弁13が開かれると、導管23b及び導管23cを通って第1等温化圧力容器14に流入する。このとき、気体流量計12によって、導管23b、第1サーボ弁13及び導管23cを通って第1等温化圧力容器14に流入する気体の流入量が計測される。気体流量計12によって計測された気体の流入量に関する検出信号は、A/D変換器20を介してアナログ信号からデジタル信号に変換されてコンピュータ22に入力される。   The gas flowing into the gas flow meter 12 flows into the first isothermal pressure vessel 14 through the conduit 23b and the conduit 23c when the first servo valve 13 is opened. At this time, the gas flow meter 12 measures the inflow amount of the gas flowing into the first isothermal pressure vessel 14 through the conduit 23b, the first servo valve 13 and the conduit 23c. A detection signal related to the amount of gas inflow measured by the gas flow meter 12 is converted from an analog signal to a digital signal via the A / D converter 20 and input to the computer 22.

また、第1サーボ弁13は、コンピュータ22から出力され、D/A変換器21を介してデジタル信号からアナログ信号に変換された制御信号にしたがって、弁の開閉が操作される。   The first servo valve 13 is operated to open and close the valve according to a control signal output from the computer 22 and converted from a digital signal to an analog signal via the D / A converter 21.

そして、第1等温化圧力容器14に流入した気体は、等温状態に保持される。このとき、第1等温化圧力容器14内に充填された熱伝導性材料は、第1等温化圧力容器14への気体の流入および第1等温化圧力容器14からの気体の流出に際して、第1等温化圧力容器14内の気体の温度変化を抑制する機能を有する。例えば、第1サーボ弁13の開放前に、第1等温化圧力容器14内に気体を急激に流入させた場合、第1等温化圧力容器14内の圧力が急激に高くなるため、内部の気体の温度が上昇する。しかし、この気体の熱エネルギーは、熱伝導性材料を通じて第1等温化圧力容器14の内壁に伝達され、さらに第1等温化圧力容器14から外部に放熱される。このとき、熱伝導性材料は熱伝導性がよく、熱伝達速度が速いから、第1等温化圧力容器14内の気体の温度上昇は低く抑制される。このように、気体を流入させる際に圧力の上昇とともに内部の気体の温度が高くなろうとするが、その熱は熱伝導性材料を経て第1等温化圧力容器14から放熱されてしまうため、全体の温度の上昇は小さくなる。   And the gas which flowed into the 1st isothermal pressure vessel 14 is hold | maintained in an isothermal state. At this time, the thermally conductive material filled in the first isothermal pressure vessel 14 is the first in the flow of gas into the first isothermal pressure vessel 14 and outflow of gas from the first isothermal pressure vessel 14. It has a function of suppressing the temperature change of the gas in the isothermal pressure vessel 14. For example, when the gas is rapidly flowed into the first isothermal pressure vessel 14 before the first servo valve 13 is opened, the pressure in the first isothermal pressure vessel 14 rapidly increases. Temperature rises. However, the thermal energy of the gas is transmitted to the inner wall of the first isothermal pressure vessel 14 through the heat conductive material, and further radiated from the first isothermal pressure vessel 14 to the outside. At this time, since the heat conductive material has good heat conductivity and a high heat transfer rate, the temperature rise of the gas in the first isothermal pressure vessel 14 is suppressed to a low level. As described above, when the gas is introduced, the temperature of the internal gas tends to increase with an increase in pressure, but the heat is radiated from the first isothermal pressure vessel 14 through the heat conductive material. The increase in temperature is small.

次に、第2サーボ弁18が開放されると、第1等温化圧力容器14に保持された気体は、導管23dを通って、第2サーボ弁18から導管24に流出される。このとき、第1等温化圧力容器14から瞬間的に大量の気体が流出するので、第1等温化圧力容器14内の気体が急激に膨張し、この膨張に伴って温度が低下することになる。この場合は、熱伝導性材料から速やかに熱が供給され、さらに第1等温化圧力容器14が外部から熱吸収し、熱伝導性材料に対して熱の供給が行なわれるから、結局、全体の温度の低下が抑制される。   Next, when the second servo valve 18 is opened, the gas held in the first isothermal pressure vessel 14 flows out from the second servo valve 18 to the conduit 24 through the conduit 23d. At this time, since a large amount of gas flows out of the first isothermal pressure vessel 14 instantaneously, the gas in the first isothermal pressure vessel 14 rapidly expands, and the temperature decreases with this expansion. . In this case, heat is quickly supplied from the heat conductive material, and further, the first isothermal pressure vessel 14 absorbs heat from the outside, and heat is supplied to the heat conductive material. A decrease in temperature is suppressed.

ここで、圧力計15によって、第1等温化圧力容器14内の気体の圧力が計測され、計測された圧力値は、A/D変換器20を介してアナログ信号からデジタル信号に変換されてコンピュータ22に入力される。
また、第2サーボ弁18は、コンピュータ22から出力され、D/A変換器21を介してデジタル信号からアナログ信号に変換された制御信号にしたがって、三方弁の接続方向(開閉)が操作され、その開度が調整される。
Here, the pressure of the gas in the first isothermal pressure vessel 14 is measured by the pressure gauge 15, and the measured pressure value is converted from an analog signal to a digital signal via the A / D converter 20. 22 is input.
The second servo valve 18 is operated from the connection direction (opening / closing) of the three-way valve according to a control signal output from the computer 22 and converted from a digital signal to an analog signal via the D / A converter 21. The opening degree is adjusted.

そして、第2サーボ弁18が開放されたとき、第1等温化圧力容器14に保持された気体は、導管23dを通って第2サーボ弁18から導管24に流出され、正方向の流量が発生する。   When the second servo valve 18 is opened, the gas held in the first isothermal pressure vessel 14 flows out from the second servo valve 18 to the conduit 24 through the conduit 23d, and a positive flow rate is generated. To do.

次に、負方向の流れについて説明する。
第2等温化圧力容器16は、エジェクタ33によって導管23eを通って真空状態に保持される。また、エジェクタ33による真空圧は、導管35を通って接続される減圧弁34によって調整される。
このとき、第2等温化圧力容器16内の圧力は低くなり、内部の気体の温度が低下するが、前記した第1等温化圧力容器14と同様に、第2等温化圧力容器16内の熱伝導材料を通じて速やかに熱が供給され、内部の気体は等温状態に保持される。
Next, the negative flow will be described.
The second isothermal pressure vessel 16 is held in a vacuum state by the ejector 33 through the conduit 23e. Further, the vacuum pressure by the ejector 33 is adjusted by a pressure reducing valve 34 connected through a conduit 35.
At this time, the pressure in the second isothermal pressure vessel 16 decreases and the temperature of the internal gas decreases, but the heat in the second isothermal pressure vessel 16 is the same as the first isothermal pressure vessel 14 described above. Heat is quickly supplied through the conductive material, and the gas inside is kept isothermal.

次に、第2サーボ弁18が操作され、第2等温化圧力容器16が第2サーボ弁18の外部側に開放されると、外気(気体)が導管24を通って、第2サーボ弁18から導管23fに流入し、さらに第2等温化圧力容器16内に流入する。
このとき、流入した気体により、第2等温化圧力容器16内の圧力が急激に高くなるため、内部の温度が上昇する。しかし、この気体の熱エネルギーは、熱伝導材料を通じて速やかに第2等温化圧力容器16の外部に放熱され、流入した気体は等温状態に保持される。そして、第2等温化圧力容器16に流入した気体は、エジェクタ33によって、導管23eを通って排気される。
このとき、第2等温化圧力容器16内の圧力が再び低下するため、内部の温度が低下するが、熱伝導材料を通じて速やかに熱が供給され、内部の気体は等温状態に保持される。
Next, when the second servo valve 18 is operated and the second isothermal pressure vessel 16 is opened to the outside of the second servo valve 18, the outside air (gas) passes through the conduit 24 and passes through the second servo valve 18. Then, it flows into the conduit 23f and further flows into the second isothermal pressure vessel 16.
At this time, the pressure in the second isothermal pressure vessel 16 is rapidly increased by the gas that has flowed in, so that the internal temperature rises. However, the thermal energy of this gas is quickly radiated to the outside of the second isothermal pressure vessel 16 through the heat conducting material, and the gas that flows in is kept in an isothermal state. The gas flowing into the second isothermal pressure vessel 16 is exhausted by the ejector 33 through the conduit 23e.
At this time, since the pressure in the second isothermal pressure vessel 16 decreases again, the internal temperature decreases, but heat is quickly supplied through the heat conducting material, and the internal gas is held in an isothermal state.

ここで、圧力計17及び圧力計19によって、それぞれ、第2等温化圧力容器16内の気体の圧力及び第2サーボ弁18から流出する気体の圧力が計測され、計測された圧力値は、A/D変換器20を介してアナログ信号からデジタル信号に変換されてコンピュータ22に入力される。
また、第2サーボ弁18は、コンピュータ22から出力され、D/A変換器21を介してデジタル信号からアナログ信号に変換された制御信号にしたがって、三方弁の接続方向(開閉)が操作され、その開度が調整される。
Here, the pressure of the gas in the second isothermal pressure vessel 16 and the pressure of the gas flowing out from the second servo valve 18 are measured by the pressure gauge 17 and the pressure gauge 19, respectively. The analog signal is converted into a digital signal via the / D converter 20 and input to the computer 22.
The second servo valve 18 is operated from the connection direction (opening / closing) of the three-way valve according to a control signal output from the computer 22 and converted from a digital signal to an analog signal via the D / A converter 21. The opening degree is adjusted.

そして、第2サーボ弁18が開放されたとき、外部から気体が導管24を通って第2サーボ弁18から導管23fに流入し、さらに第2等温化圧力容器16に流入する。これによって、負方向の流量が発生する。   When the second servo valve 18 is opened, gas flows from the outside through the conduit 24 to the conduit 23 f from the second servo valve 18 and then into the second isothermal pressure vessel 16. As a result, a negative flow rate is generated.

本実施形態においては、正方向及び負方向の流量を含む往復流の発生に際して、発生する往復流の流量波形の平均流量がゼロの場合と、平均流量がゼロでない場合とに応じて、二種類の制御方法を使い分ける。
以下、それぞれの制御方法について説明する。
In the present embodiment, when generating a reciprocating flow including flow rates in the positive direction and the negative direction, there are two types depending on whether the average flow rate of the flow waveform of the generated reciprocating flow is zero or the average flow rate is not zero. Use different control methods.
Hereinafter, each control method will be described.

(平均流量がゼロの場合)
まず、図3を参照(適宜図1参照)して、発生する往復流の流量波形の平均流量がゼロの場合の連続非定常流量発生装置1の制御について説明する。ここで、図3は、本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の、平均流量がゼロの場合における処理の流れを示すフローチャートである。
(When the average flow rate is zero)
First, referring to FIG. 3 (refer to FIG. 1 as appropriate), the control of the continuous unsteady flow rate generator 1 when the average flow rate of the generated reciprocating flow rate waveform is zero will be described. Here, FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing when the average flow rate is zero in the continuous unsteady flow rate generator according to the embodiment of the present invention.

発生する流量波形の平均流量がゼロの場合は、正方向の流れを生成する場合と、負方向の流れを生成する場合とによって、第1サーボ弁13と第2サーボ弁18との動作が異なる。
まず、正方向の流れを発生する場合は、第1サーボ弁13を開放して、気体供給源30から第1等温化圧力容器14に気体を流入させて、発生する流量波形に必要な所定の圧力まで第1等温化圧力容器14を昇圧する(ステップS11(第1工程))。
When the average flow rate of the generated flow rate waveform is zero, the operation of the first servo valve 13 and the second servo valve 18 differs depending on whether a positive flow is generated or a negative flow is generated. .
First, when generating a flow in the positive direction, the first servo valve 13 is opened, gas is flowed from the gas supply source 30 into the first isothermal pressure vessel 14, and a predetermined flow waveform required for the generated flow rate waveform is generated. The first isothermal pressure vessel 14 is pressurized to a pressure (step S11 (first step)).

次に、正方向の流れの流量波形を実現する操作信号を、コンピュータ22からD/A変換器21を介して、第2サーボ弁18に出力し、正方向の流量を発生する(ステップS12(第2工程))。なお、ステップS11において、第1等温化圧力容器14を所定の圧力に昇圧した後は、第1サーボ弁13は全閉の状態にする。すなわち、正方向の流れは、基本的には、第1等温化圧力容器14からの気体の放出過程のみとする。
これによって、正方向の流量を発生する。
Next, an operation signal for realizing the flow waveform of the forward flow is output from the computer 22 to the second servo valve 18 via the D / A converter 21 to generate a forward flow (step S12 ( Second step)). In step S11, after raising the first isothermal pressure vessel 14 to a predetermined pressure, the first servo valve 13 is fully closed. That is, the flow in the positive direction is basically only the process of releasing the gas from the first isothermal pressure vessel 14.
This generates a positive flow rate.

次に、負方向の流れを発生する場合は、圧力計17及び圧力計19によって、それぞれ第2サーボ弁18の下流側の絶対圧及び上流側の大気圧(外部側の圧力)を計測し、コンピュータ22は、これらの計測値に基づいて、第2サーボ弁18の適切な開度を算出する(ステップS13(第3工程))。算出した開度にしたがって第2サーボ弁18を制御して、第2等温化圧力容器16に導管24から気体を流入させることで、負方向の流量を発生する(ステップS14(第4工程))。また、このとき、エジェクタ33及び減圧弁34は、作動流体(気体)が第2サーボ弁18を通過するときにチョーク状態となる絶対圧が保持されるように調整されている。   Next, when generating a negative flow, the pressure gauge 17 and the pressure gauge 19 measure the absolute pressure on the downstream side of the second servo valve 18 and the atmospheric pressure on the upstream side (pressure on the outside side), respectively. The computer 22 calculates an appropriate opening degree of the second servo valve 18 based on these measured values (step S13 (third step)). The second servo valve 18 is controlled in accordance with the calculated opening, and a gas is caused to flow into the second isothermal pressure vessel 16 from the conduit 24, thereby generating a negative flow rate (step S14 (fourth process)). . At this time, the ejector 33 and the pressure reducing valve 34 are adjusted so as to maintain an absolute pressure that is in a choked state when the working fluid (gas) passes through the second servo valve 18.

一方、正方向の流れを生成したために第1等温化圧力容器14は減圧されている。そこで、負方向の流量を発生している間(ステップS13からステップS14)に、並行して、第1サーボ弁13を開放して、気体供給源30から第1等温化圧力容器14に、次回発生分の作動流体を充填し、所定の圧力まで昇圧する(ステップS15(第1工程))。また、昇圧後は、第1サーボ弁13は全閉の状態にする。   On the other hand, the first isothermal pressure vessel 14 is depressurized because a positive flow is generated. Therefore, while the negative flow rate is being generated (from step S13 to step S14), the first servo valve 13 is opened in parallel, and the gas supply source 30 supplies the first isothermal pressure vessel 14 to the next time. The generated working fluid is filled and the pressure is increased to a predetermined pressure (step S15 (first step)). Further, after the pressure increase, the first servo valve 13 is fully closed.

なお、発生する流量波形の平均流量がゼロの場合は、正方向と負方向の流量波形は、ゼロを基準に対称であるから、正方向で放出した流量による圧力変化と負方向での圧力変化とは、正負の符号が逆の圧力変化となる波形を目標として、ステップS15において、第1サーボ弁13を操作して第1等温化圧力容器14を昇圧する。   When the average flow rate of the generated flow rate waveform is zero, the flow rate waveform in the positive and negative directions is symmetrical with respect to zero, so the pressure change due to the flow rate discharged in the positive direction and the pressure change in the negative direction Is to increase the pressure of the first isothermal pressure vessel 14 by operating the first servo valve 13 in step S15, targeting a waveform in which the positive and negative signs are opposite pressure changes.

ステップS14において、負方向の流量発生を行った後は、再びステップS12に戻り、ステップS15において昇圧しておいた第1等温化圧力容器14と第2サーボ弁18とを接続し、第2サーボ弁を操作して正方向の流量を発生する。   After the negative flow rate is generated in step S14, the process returns to step S12 again, and the first isothermal pressure vessel 14 and the second servo valve 18 that have been pressurized in step S15 are connected to each other, and the second servo Operate the valve to generate positive flow.

以降、ステップS12からステップS15を繰り返すことで、平均流量がゼロの場合の往復流を精度よく連続して発生することができる。   Thereafter, by repeating Step S12 to Step S15, the reciprocating flow when the average flow rate is zero can be continuously generated with high accuracy.

(平均流量がゼロでない場合)
次に、図4を参照(適宜図1参照)して、発生する往復流の流量波形の平均流量がゼロでない場合の連続非定常流量発生装置1の制御について説明する。ここで、図4は、本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の、平均流量がゼロでない場合における処理の流れを示すフローチャートである。
(When the average flow rate is not zero)
Next, the control of the continuous unsteady flow rate generator 1 when the average flow rate of the flow waveform of the reciprocating flow generated is not zero will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing when the average flow rate is not zero in the continuous unsteady flow rate generator according to the embodiment of the present invention.

発生する流量波形の平均流量がゼロでない場合については、正方向の流れを生成する場合と、負方向の流れを生成する場合とに分けて順次説明する。   The case where the average flow rate of the generated flow rate waveform is not zero will be described separately in the case of generating a positive flow and the case of generating a negative flow.

まず、正方向の流れを発生する場合は、発生する流量の正方向の流量波形成分(すなわち、流量がゼロ以上となる部分)のみの平均流量値を算出し(ステップS21(第5工程))、その算出値に相当する第1サーボ弁13の開度で第1サーボ弁13を開いて、気体供給源30から第1等温化圧力容器14へ流入させる気体の流量を制御する(ステップS22(第6工程))。また、このとき、減圧弁31は、作動流体(気体)が第1サーボ弁13を通過するときにチョーク状態となる圧力が保持されるように調整されている。   First, when generating a flow in the positive direction, an average flow value of only the flow rate waveform component in the positive direction of the generated flow (that is, the portion where the flow rate is zero or more) is calculated (step S21 (fifth step)). The first servo valve 13 is opened at the opening degree of the first servo valve 13 corresponding to the calculated value, and the flow rate of the gas flowing from the gas supply source 30 into the first isothermal pressure vessel 14 is controlled (step S22 ( Sixth step)). Further, at this time, the pressure reducing valve 31 is adjusted so that the pressure at which the working fluid (gas) enters the choke state when passing through the first servo valve 13 is maintained.

一方、第1等温化圧力容器14の下流側の第2サーボ弁18は、発生流量に相当する第1等温化圧力容器14の圧力の制御を行い、正方向の流量を発生する(ステップS23(第7工程))。   On the other hand, the second servo valve 18 on the downstream side of the first isothermal pressure vessel 14 controls the pressure of the first isothermal pressure vessel 14 corresponding to the generated flow rate, and generates a positive flow rate (step S23 ( 7th process)).

次に、負方向の流れを発生する場合は、圧力計17及び圧力計19によって、それぞれ第2サーボ弁18の下流側の絶対圧及び上流側の大気圧(外部側の圧力)を計測し、コンピュータ22は、これらの計測値に基づいて、第2サーボ弁18の適切な開度を算出する(ステップS24(第8工程))。そして、ステップS24で算出した開度にしたがって第2サーボ弁18を制御して、第2等温化圧力容器16に導管24から気体を流入させることで、負方向の流量を発生する(ステップS25(第9工程))。また、このとき、エジェクタ33及び減圧弁34は、作動流体(気体)が第2サーボ弁18を通過するときにチョーク状態となる絶対圧が保持されるように調整されている。   Next, when generating a negative flow, the pressure gauge 17 and the pressure gauge 19 measure the absolute pressure on the downstream side of the second servo valve 18 and the atmospheric pressure on the upstream side (pressure on the outside side), respectively. The computer 22 calculates an appropriate opening degree of the second servo valve 18 based on these measured values (step S24 (eighth step)). Then, the second servo valve 18 is controlled according to the opening calculated in step S24, and gas is caused to flow from the conduit 24 into the second isothermal pressure vessel 16, thereby generating a negative flow rate (step S25 ( Ninth step)). At this time, the ejector 33 and the pressure reducing valve 34 are adjusted so as to maintain an absolute pressure that is in a choked state when the working fluid (gas) passes through the second servo valve 18.

ここで、第1サーボ弁13は、次回の正方向の流れを生成するために、第1等温化圧力容器14の圧力を維持する必要がある。しかし、発生する流量波形が、例えば、正弦波などの周期的波形の場合は、第1等温化圧力容器14内の圧力値が、前回の正方向の流れを発生したときと同一であっても、圧力の微分値(時間微分)は同一とは限らず、この微分値も同一でなければ、滑らかな流量波形を得ることができない。すなわち、微分値が異なれば、流量がゼロの近傍において、精度よく流量波形の生成を行うことが困難である。   Here, the first servo valve 13 needs to maintain the pressure of the first isothermal pressure vessel 14 in order to generate the next forward flow. However, if the flow rate waveform to be generated is a periodic waveform such as a sine wave, for example, the pressure value in the first isothermal pressure vessel 14 is the same as when the previous positive flow was generated. The differential value (time derivative) of the pressure is not necessarily the same, and if this differential value is not the same, a smooth flow rate waveform cannot be obtained. That is, if the differential values are different, it is difficult to accurately generate the flow rate waveform near the flow rate of zero.

そこで、負方向の流量を発生している間(ステップS24からステップS25)に、並行して、次回の正方向の流れを生成する最初の時点における第1等温化圧力容器14内の圧力の微分値が、前回の正方向の流れを生成する最初の時点の圧力の微分値と同一になるよう、第1サーボ弁13を操作して、第1等温化圧力容器14の圧力制御を行い、圧力値と圧力の微分値の調整を行う(ステップS26(第10工程))。また、このとき、減圧弁31は、作動流体(気体)が第1サーボ弁13を通過するときにチョーク状態となる圧力が保持されるように調整されている。   Therefore, while the negative flow rate is being generated (step S24 to step S25), in parallel, the differential of the pressure in the first isothermal pressure vessel 14 at the first time point when the next positive flow is generated. The pressure control of the first isothermal pressure vessel 14 is performed by operating the first servo valve 13 so that the value becomes the same as the differential value of the pressure at the first time point when the previous positive flow is generated. The differential value between the pressure and the pressure is adjusted (step S26 (tenth process)). Further, at this time, the pressure reducing valve 31 is adjusted so that the pressure at which the working fluid (gas) enters the choke state when passing through the first servo valve 13 is maintained.

ステップS25において、負方向の流量発生を行った後は、再びステップS23に戻り、ステップS26において圧力値および圧力の微分値を調整しておいた第1等温化圧力容器14と第2サーボ弁18とを接続し、第2サーボ弁18を操作して正方向の流量を発生する。   After the negative flow rate is generated in step S25, the process returns to step S23 again, and the first isothermal pressure vessel 14 and the second servo valve 18 that have adjusted the pressure value and the differential value of the pressure in step S26. And the second servo valve 18 is operated to generate a positive flow rate.

以降、ステップS23からステップS26を繰り返すことで、平均流量がゼロでない場合の往復流を精度よく連続して発生することができる。   Thereafter, by repeating Step S23 to Step S26, the reciprocating flow when the average flow rate is not zero can be continuously generated with high accuracy.

以上のようにして、第2サーボ弁18の出力側に設けられた導管24に発生する気体の往復流の流量が高精度に制御される。したがって、導管24に、流量の動特性試験や流量特性試験を行なう機器を接続して、連続非定常流量発生装置1から連続的に発生する計測基準となる非定常流量と、接続された機器の応答結果とを比較することで、それらの機器の検定を行なうことができる。例えば、図2に示す実施形態の流量計検定装置2のように、連続非定常流量発生装置1の第2サーボ弁18を通って流出及び流入される気体を被検定対象の流量計40に導き、当該流量計40による流量の計測精度を検定できる。この流量計検定装置2においては、流量計40による気体の流量の計測結果を、A/D変換器20によってデジタル値に変換してコンピュータ22に入力する。そして、コンピュータ22においては、流量計40による流量の計測結果と、第2サーボ弁18から導管24に出力される気体の往復流の流量(基準値)とを比較することによって、流量計40における流量の計測精度を検定することができる。そして、第1サーボ弁13を操作するとともに、前記コンピュータ22によって、第2サーボ弁18の開閉および開度を調節して第2サーボ弁18から出力される気体の往復流の流量(基準値)を動的に変化させ、その流量が変化する気体流に対する流量計40の計測結果を連続して計測して、コンピュータ22によって基準値と比較対照すれば、流量計40の動特性を検定することができる。   As described above, the flow rate of the gas reciprocating flow generated in the conduit 24 provided on the output side of the second servo valve 18 is controlled with high accuracy. Therefore, the conduit 24 is connected to a device for performing a dynamic characteristic test or a flow characteristic test of the flow rate, and the unsteady flow rate that is a measurement reference continuously generated from the continuous unsteady flow rate generator 1 and the connected device. By comparing the response results, the devices can be verified. For example, like the flow meter verification device 2 of the embodiment shown in FIG. 2, the gas flowing out and flowing in through the second servo valve 18 of the continuous unsteady flow rate generator 1 is guided to the flow meter 40 to be tested. The flow rate measurement accuracy by the flow meter 40 can be verified. In the flow meter verification device 2, the measurement result of the gas flow rate by the flow meter 40 is converted into a digital value by the A / D converter 20 and input to the computer 22. In the computer 22, the flow rate measurement result by the flow meter 40 is compared with the flow rate (reference value) of the gas reciprocating flow output from the second servo valve 18 to the conduit 24. The measurement accuracy of the flow rate can be verified. Then, the first servo valve 13 is operated, and the opening / closing and opening of the second servo valve 18 are adjusted by the computer 22, and the flow rate (reference value) of the gas reciprocating flow output from the second servo valve 18 is adjusted. The flow meter 40 is continuously measured, and the measurement result of the flow meter 40 is continuously measured with respect to the gas flow whose flow rate is changed. Can do.

本発明によれば、今まで有効な方法がなかった気体用流量計の往復流に対する動特性試験が行えるばかりか、空気圧機器の流量特性試験が行えるなど、その有用性は極めて高い。   According to the present invention, not only can a dynamic characteristic test for a reciprocating flow of a gas flow meter for which there has been no effective method so far be performed, but also the flow characteristic test of a pneumatic device can be performed.

以上、実施形態として、圧縮性流体として気体を用いる場合を示したが、本発明は、この実施形態に限定されず、他の圧縮性流体を用いる場合にも適用可能である。   As mentioned above, although the case where gas was used as compressive fluid was shown as an embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and is applicable also when using other compressible fluid.

図2に示した構成の連続非定常流量発生装置1を用いて、第2サーボ弁18から導管24に出力される空気の流量を制御した。用いた連続非定常流量発生装置の各構成機器の諸元および実験条件は、下記の通りである。また、各機器の間は、内径6mmのナイロン製の導管で連絡した。
気体供給源:アネスト岩田(株)製、圧縮機
エジェクタ:妙徳(株)製、エジェクタ(CVコンバム)
減圧弁:SMC社製、精密減圧弁
気体流量計:東京メータ社製、層流型流量計
圧力計(11,15,17,19):豊田工機社製、半導体式圧力センサ
第1等温化圧力容器、第2等温化圧力容器:
内容積:0.1L(リットル)
材質:アルミニウム
形状:円筒
熱伝導性材料
材質:銅線(東京メータ社製、線径:50μm)
充填密度:300kg/m3
第1サーボ弁:フェスト社製、スプール式サーボ弁
第2サーボ弁:フェスト社製、スプール式サーボ弁
コンピュータ:サンプリング周期 0.2m秒
The continuous unsteady flow rate generator 1 having the configuration shown in FIG. 2 was used to control the flow rate of air output from the second servo valve 18 to the conduit 24. The specifications and experimental conditions of each component of the continuous unsteady flow rate generator used are as follows. In addition, each device was connected by a nylon conduit having an inner diameter of 6 mm.
Gas supply source: manufactured by Anest Iwata Co., Ltd., compressor Ejector: manufactured by Myotoku Co., Ltd., ejector (CV Convum)
Pressure reducing valve: manufactured by SMC, precision pressure reducing valve Gas flow meter: manufactured by Tokyo Meter Co., Ltd., laminar flow type flow meter Pressure gauge (11, 15, 17, 19): manufactured by Toyota Koki Co., Ltd., semiconductor pressure sensor First isothermal Pressure vessel, second isothermal pressure vessel:
Internal volume: 0.1L (liter)
Material: Aluminum Shape: Cylindrical Thermally conductive material Material: Copper wire (Tokyo Meter, wire diameter: 50 μm)
Packing density: 300 kg / m 3
1st servo valve: Fest, spool type servo valve 2nd servo valve: Fest, spool type servo valve Computer: Sampling cycle 0.2ms

(流量波形の平均流量がゼロの場合)
図5に、図2に示した流量計検定装置2を用いて、被検定対象の流量計40として、層流型流量計(QFS)を接続し、流量波形の平均流量がゼロの往復流を発生し、この層流型流量計によって流量を測定した結果を示す。
図5において、破線は連続非定常流量発生装置1に与える流量波形の目標値を示し、実線は連続非定常流量発生装置1によって実際に発生した流量波形を示し、2点鎖線は、被検定対象の流量計40(層流型流量計(QFS))による測定結果を示している。
(When the average flow rate in the flow waveform is zero)
In FIG. 5, a laminar flow meter (QFS) is connected as the flow meter 40 to be tested using the flow meter verification device 2 shown in FIG. The result of having generated and measuring the flow rate with this laminar flow meter is shown.
In FIG. 5, the broken line indicates the target value of the flow waveform applied to the continuous unsteady flow generator 1, the solid line indicates the flow waveform actually generated by the continuous unsteady flow generator 1, and the two-dot chain line indicates the subject to be tested. The measurement result by the flow meter 40 (laminar flow type flow meter (QFS)) is shown.

図2に示すように、この連続非定常流量発生装置1に被検定対象の流量計40を接続した流量計検定装置2を構成し、この流量計検定装置2において、コンピュータ22によって第1サーボ弁13、第2サーボ弁18などを制御して、図5に破線で示したように、平均流量0(NL/min)、流量の変動振幅10(NL/min)、変動周波数1Hzの振動流を目標値として発生させた。このとき、気体流量計12、圧力計15、圧力計17及び圧力計19で計測された流量及び圧力値に基づいて計算される流量を、図5に実線で示し、流量計40で測定された流量を、図5に2点鎖線で示した。   As shown in FIG. 2, a flow meter verification device 2 in which a flow meter 40 to be tested is connected to the continuous unsteady flow rate generator 1 is configured. In the flow meter verification device 2, a first servo valve is operated by a computer 22. 13, by controlling the second servo valve 18 and the like, as indicated by a broken line in FIG. 5, the vibration flow having an average flow rate of 0 (NL / min), a flow rate fluctuation amplitude of 10 (NL / min), and a fluctuation frequency of 1 Hz is generated. It was generated as a target value. At this time, the flow rate calculated based on the flow rate and the pressure value measured by the gas flow meter 12, the pressure gauge 15, the pressure gauge 17, and the pressure gauge 19 are shown by a solid line in FIG. 5 and measured by the flow meter 40. The flow rate is shown by a two-dot chain line in FIG.

その結果、図5に示すとおり、実際の発生流量(実線)と目標値(破線)と被検定対象の層流型流量計(2点鎖線)とはよく一致しており、平均流量がゼロの往復流が正確に発生できることがわかる。
気体流量計12の計測精度は2%以内であることから、この装置によれば、5%以内の精度で正確な流量が保証できることが分かる。
As a result, as shown in FIG. 5, the actual generated flow rate (solid line), the target value (broken line), and the laminar flow meter to be tested (two-dot chain line) are in good agreement, and the average flow rate is zero. It can be seen that the reciprocating flow can be generated accurately.
Since the measurement accuracy of the gas flow meter 12 is within 2%, it can be seen that this apparatus can guarantee an accurate flow rate with an accuracy of within 5%.

(流量波形の平均流量がゼロでない場合)
図6に、図2に示した流量計検定装置2を用いて、被検定対象の流量計40として、層流型流量計(QFS)を接続し、流量波形の平均流量がゼロでない往復流を発生し、この層流型流量計によって流量を測定した結果を示す。
図6において、破線は連続非定常流量発生装置1に与える流量波形の目標値を示し、実線は連続非定常流量発生装置1によって実際に発生した流量波形を示し、2点鎖線は、被検定対象の流量計40(層流型流量計(QFS))による測定結果を示している。
(If the average flow rate in the flow waveform is not zero)
In FIG. 6, a laminar flow meter (QFS) is connected as the flow meter 40 to be tested using the flow meter verification device 2 shown in FIG. The result of having generated and measuring the flow rate with this laminar flow meter is shown.
In FIG. 6, the broken line indicates the target value of the flow waveform applied to the continuous unsteady flow generator 1, the solid line indicates the flow waveform actually generated by the continuous unsteady flow generator 1, and the two-dot chain line indicates the subject to be tested The measurement result by the flow meter 40 (laminar flow type flow meter (QFS)) is shown.

図2に示すように、この連続非定常流量発生装置1に被検定対象の流量計40を接続した流量計検定装置2を構成し、この流量計検定装置2において、コンピュータ22によって第1サーボ弁13、第2サーボ弁18などを制御して、図6に破線で示したように、平均流量5(NL/min)、流量の変動振幅10(NL/min)、変動周波数1Hzの振動流を目標値として発生させた。このとき、気体流量計12、圧力計15、圧力計17及び圧力計19で計測された流量及び圧力値に基づいて計算される流量を、図6に実線で示し、流量計40で測定された流量を、図6に2点鎖線で示した。   As shown in FIG. 2, a flow meter verification device 2 in which a flow meter 40 to be tested is connected to the continuous unsteady flow rate generator 1 is configured. In the flow meter verification device 2, a first servo valve is operated by a computer 22. 13, by controlling the second servo valve 18 and the like, as indicated by a broken line in FIG. 6, an oscillation flow having an average flow rate 5 (NL / min), a flow fluctuation amplitude 10 (NL / min), and a fluctuation frequency 1 Hz is generated. Generated as a target value. At this time, the flow rate calculated based on the flow rate and the pressure value measured by the gas flow meter 12, the pressure gauge 15, the pressure gauge 17, and the pressure gauge 19 is shown by a solid line in FIG. 6 and measured by the flow meter 40. The flow rate is shown by a two-dot chain line in FIG.

その結果、図6に示すとおり、実際の発生流量(実線)と目標値(破線)と被検定対象の層流型流量計(2点鎖線)とはよく一致しており、平均流量がゼロでない往復流が正確に発生できることがわかる。
気体流量計12の計測精度は2%以内であることから、この装置によれば、5%以内の精度で正確な流量が保証できることが分かる。
As a result, as shown in FIG. 6, the actual generated flow rate (solid line), the target value (broken line), and the laminar flow meter to be tested (two-dot chain line) are in good agreement, and the average flow rate is not zero. It can be seen that the reciprocating flow can be generated accurately.
Since the measurement accuracy of the gas flow meter 12 is within 2%, it can be seen that this apparatus can guarantee an accurate flow rate with an accuracy of within 5%.

本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the continuous unsteady flow volume generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る流量計検定装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the flowmeter verification apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の、平均流量がゼロの場合における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in case the average flow volume is zero of the continuous unsteady flow volume generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る連続非定常流量発生装置の、平均流量がゼロでない場合における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in case the average flow volume is not zero of the continuous unsteady flow volume generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の連続非定常流量発生装置による、平均流量がゼロの場合における往復流の発生結果を示すグラフである。It is a graph which shows the generation | occurrence | production result of the reciprocating flow in case the average flow volume is zero by the continuous unsteady flow volume generator of this invention. 本発明の連続非定常流量発生装置による、平均流量がゼロでない場合における往復流の発生結果を示すグラフである。It is a graph which shows the generation | occurrence | production result of the reciprocating flow in case the average flow volume is not zero by the continuous unsteady flow volume generator of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 連続非定常流量発生装置
2 流量計検定装置
11 圧力計
12 気体流量計(流量計)
13 第1サーボ弁
14 第1等温化圧力容器
15 圧力計(第1圧力計)
16 第2等温化圧力容器
17 圧力計(第2圧力計)
18 第2サーボ弁
19 圧力計(第3圧力計)
20 A/D変換器
21 D/A変換器
22 コンピュータ(流量制御手段)
30 気体供給源(流体供給源)
31 減圧弁
33 エジェクタ(真空源)
34 減圧弁
40 被検定対象の流量計
1 Continuous unsteady flow generator 2 Flow meter verification device 11 Pressure gauge 12 Gas flow meter (flow meter)
13 First servo valve 14 First isothermal pressure vessel 15 Pressure gauge (first pressure gauge)
16 Second isothermal pressure vessel 17 Pressure gauge (second pressure gauge)
18 Second servo valve 19 Pressure gauge (3rd pressure gauge)
20 A / D converter 21 D / A converter 22 Computer (flow rate control means)
30 Gas supply source (fluid supply source)
31 Pressure reducing valve 33 Ejector (vacuum source)
34 Pressure reducing valve 40 Flow meter to be tested

Claims (5)

流体供給源から供給される圧縮性流体の流入量を計測する流量計と、
前記流量計を通って流入する前記圧縮性流体の流入量を規制する第1サーボ弁と、
前記第1サーボ弁を通って流入する前記圧縮性流体を等温状態に保持する第1等温化圧力容器と、
前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する第1圧力計と、
真空源によって真空状態に保持される第2等温化圧力容器と、
前記第2等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する第2圧力計と、
前記第1等温化圧力容器からの圧縮性流体の流出又は前記第2等温化圧力容器への圧縮性流体の流入の何れかを選択的に規制する第2サーボ弁と、
前記第2サーボ弁の外方の圧縮性流体の圧力を測定する第3圧力計と、
前記流量計によって計測された圧縮性流体の流入量と、前記第1圧力計によって計測された前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁からの圧縮性流体の流出量を制御すると共に、前記第2圧力計と前記第3圧力計とによって計測された圧縮性流体の圧力に基づいて、前記第2サーボ弁からの圧縮性流体の流入量を制御する流量制御手段と
を備えることを特徴とする圧縮性流体の連続非定常流量発生装置。
A flow meter for measuring the inflow of a compressible fluid supplied from a fluid supply source;
A first servo valve that regulates an inflow amount of the compressible fluid flowing through the flow meter;
A first isothermal pressure vessel for maintaining the compressible fluid flowing through the first servo valve in an isothermal state;
A first pressure gauge for measuring the pressure of the compressible fluid in the first isothermal pressure vessel;
A second isothermal pressure vessel maintained in a vacuum state by a vacuum source;
A second pressure gauge for measuring the pressure of the compressible fluid in the second isothermal pressure vessel;
A second servo valve that selectively regulates either the outflow of the compressive fluid from the first isothermal pressure vessel or the inflow of the compressive fluid into the second isothermal pressure vessel;
A third pressure gauge for measuring the pressure of the compressible fluid outside the second servo valve;
Based on the inflow of the compressible fluid measured by the flow meter and the pressure of the compressible fluid in the first isothermal pressure vessel measured by the first pressure gauge, While controlling the outflow amount of the compressive fluid, the inflow amount of the compressive fluid from the second servo valve is controlled based on the pressure of the compressive fluid measured by the second pressure gauge and the third pressure gauge. And a flow rate control means for controlling the continuous unsteady flow rate generator for compressible fluid.
前記第1等温化圧力容器及び前記第2等温化圧力容器は、金属細線の集束体または多孔質金属体からなる熱伝導性材料が内部に充填されていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置。   The said 1st isothermal pressure vessel and the said 2nd isothermal pressure vessel are filled with the heat conductive material which consists of a focusing body of a metal fine wire, or a porous metal body inside. A continuous unsteady flow rate generator for compressible fluids. 請求項1又は請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置を用いた圧縮性流体の連続非定常流量発生方法であって、
前記第1サーボ弁を開いて前記流体供給源から前記圧縮性流体を供給し、前記第1等温化圧力容器を所定の圧力になるまで昇圧する第1工程と、
前記第2サーボ弁の開度を制御して、前記第1等温化圧力容器から流出される圧縮性流体の流出量を連続的に制御する第2工程と、
前記第2サーボ弁の外方の圧力と前記第2等温化圧力容器の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁の開度を算出する第3工程と、
前記第2サーボ弁を前記算出した開度で開き、前記第2等温化圧力容器へ圧縮性流体を流入する第4工程と、を含み、
前記第1工程乃至前記第4工程を順次繰り返して行う際に、前記第3工程又は前記第4工程と並行して前記第1工程を行うことを特徴とする圧縮性流体の連続非定常流発生方法。
A method for generating a continuous unsteady flow rate of a compressible fluid using the continuous unsteady flow rate generation device for a compressible fluid according to claim 1 or 2,
A first step of opening the first servo valve, supplying the compressive fluid from the fluid supply source, and increasing the pressure of the first isothermal pressure vessel to a predetermined pressure;
A second step of controlling an opening amount of the second servo valve to continuously control an outflow amount of the compressive fluid flowing out of the first isothermal pressure vessel;
A third step of calculating an opening degree of the second servo valve based on an outer pressure of the second servo valve and a pressure of the second isothermal pressure vessel;
Opening the second servo valve at the calculated opening, and flowing a compressive fluid into the second isothermal pressure vessel,
Continuously unsteady flow generation of a compressible fluid, wherein the first step is performed in parallel with the third step or the fourth step when the first step to the fourth step are sequentially repeated. Method.
請求項1又は請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置を用いた圧縮性流体の連続非定常流量発生方法であって、
前記第2サーボ弁から前記圧縮性流体が流出する方向の流量波形成分の平均流量に対応する前記第1サーボ弁の開度を算出する第5工程と、
前記第1サーボ弁を前記算出した開度で開いて前記流体供給源から前記圧縮性流体を前記第1等温化圧力容器に供給する第6工程と、
前記第1等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力に基づいて、前記第2サーボ弁の開度を制御して、前記第1等温化圧力容器から流出する流量を連続的に制御する第7工程と、
前記第2サーボ弁の外方の圧力と前記第2等温化圧力容器の圧力とに基づいて、前記第2サーボ弁の開度を算出する第8工程と、
前記第2サーボ弁を前記第8工程で算出した開度で開き、前記第2等温化圧力容器へ圧縮性流体を流入する第9工程と、
前記第1等温化圧力容器の圧力及びその微分値に基づいて、前記第1サーボ弁の開閉を制御し、前記流体供給源から前記圧縮性流体を前記第1等温化圧力容器に供給する第10工程と、を含み、
前記第10工程は、前記第8工程又は前記第9工程と並行して行い、前記第7工程乃至前記第10工程を順次繰り返し行うことを特徴とする圧縮性流体の連続非定常流発生方法。
A method for generating a continuous unsteady flow rate of a compressible fluid using the continuous unsteady flow rate generation device for a compressible fluid according to claim 1 or 2,
A fifth step of calculating an opening degree of the first servo valve corresponding to an average flow rate of a flow waveform component in a direction in which the compressive fluid flows out from the second servo valve;
A sixth step of opening the first servo valve at the calculated opening and supplying the compressive fluid from the fluid supply source to the first isothermal pressure vessel;
Based on the pressure of the compressible fluid in the first isothermal pressure vessel, the opening of the second servo valve is controlled to continuously control the flow rate flowing out of the first isothermal pressure vessel. Process,
An eighth step of calculating the opening of the second servo valve based on the pressure outside the second servo valve and the pressure in the second isothermal pressure vessel;
A ninth step of opening the second servo valve at the opening calculated in the eighth step and flowing a compressive fluid into the second isothermal pressure vessel;
Based on the pressure of the first isothermal pressure vessel and its differential value, the opening and closing of the first servo valve is controlled, and the compressive fluid is supplied from the fluid supply source to the first isothermal pressure vessel. Including a process,
The tenth step is performed in parallel with the eighth step or the ninth step, and the seventh step to the tenth step are sequentially repeated.
請求項1又は請求項2に記載の圧縮性流体の連続非定常流量発生装置の第2サーボ弁を通って流出される圧縮性流体を被検定対象の流量計に流入させて、当該流量計による流量の計測精度を検定するようにしたことを特徴とする圧縮性流体の流量計検定装置。   The compressive fluid flowing out through the second servo valve of the continuous unsteady flow rate generator for compressive fluid according to claim 1 or 2 is introduced into the flow meter to be tested, and the flow meter A flowmeter verification device for compressible fluid characterized by verifying the measurement accuracy of the flow rate.
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