JP4020399B2 - 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、ならびに圧縮性流体の流量計検定装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の第2の目的は、前記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。
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ものとする。
この連続非定常流量発生装置は、図1に示すとおり、気体流量計1と、その気体流量計1の後流に接続された等温化圧力容器2と、前記等温化圧力容器2に取り付けられた圧力計3と、等温化圧力容器2の後流に接続されたサーボ弁4と、コンピュータ(流量制御部)5とを備える。各機器の間は、それぞれ導管11a,11b,11c,11dで連絡されている。
この気体流量計1としては、層流流量計、オリフィス流量計、熱式流量計等の流量計、固定絞り、可変絞りなどを用いることができる。中でも、層流流量計は圧力損失が小さいことから好ましい。
また、減圧弁7は、気体供給源6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7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6から供給される気体の圧力は、200kPa〜1MPaの範囲に減圧弁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。
この等温化圧力容器2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。
まず、減圧弁7を開けて、気体供給源6から導管11aおよび導管11bを通って、気体を気体流量計1に導入する。このとき、減圧弁7を操作して、気体供給源6から気体流量計1を通って等温化圧力容器2内に導入され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。
次に、サーボ弁4が開放されたとき、等温化圧力容器2に保持された気体は、導管11dを通ってサーボ弁4から導管12に流出される。
気体供給源6:アネスト岩田(株)製、圧縮機
減圧弁7:SMC社製、精密減圧弁
気体流量計1:東京メータ社製、層流式流量計
圧力計3:豊田工機社製、半導体式圧力センサ
等温化圧力容器2:内容積 3.0L(図3に示すステップ流量の発生で使用)、0.3L(図4に示す振動流の発生で使用)
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
サーボ弁4:フェスト社製、スプール式サーボ弁
コンピュータ5:サンプリング周波数 0.2m秒
したがって、気体流量計1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。
2 等温化圧力容器
3 圧力計
4 サーボ弁
5 コンピュータ
6 気体供給源
7 減圧弁
8 D変換器
9 AD変換器
10 被検定対象の流量計
Claims (4)
- 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導入される前記圧縮性流体を等温状態に保持する等温化圧力容器と、
前記等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力を計測する圧力計と、
前記等温化圧力容器から導出される圧縮性流体の流出を規制するサーボ弁と、
前記流量計によって計測された圧縮性流体の流入量と、前記圧力計によって計測された等温化圧力容器内の圧縮性流体の圧力とに基づいて、前記サーボ弁からの圧縮性流体の流出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。 - 前記等温化圧力容器は、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。
- 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工程と、
前記流入量が計測された圧縮性流体を等温化圧力容器に導入する工程と、
前記等温化圧力容器内で等温状態に保持された圧縮性流体の圧力を計測する工程とを有し、
前記計測された圧縮性流体の流入量と、前記計測された圧縮性流体の圧力とに基づいて、前記等温化圧力容器から導出される圧縮性流体の流出量を連続的に制御することを特徴とする圧縮性流体の連続非定常流量発生方法。 - 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導入して、当該流量計による流量の計測精度を検定でき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。
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