JPS5920814A - 体積測定方法および装置 - Google Patents

体積測定方法および装置

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JPS5920814A
JPS5920814A JP13241382A JP13241382A JPS5920814A JP S5920814 A JPS5920814 A JP S5920814A JP 13241382 A JP13241382 A JP 13241382A JP 13241382 A JP13241382 A JP 13241382A JP S5920814 A JPS5920814 A JP S5920814A
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JP
Japan
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chamber
pressure
measured
temperature
volume
Prior art date
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JP13241382A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Hatamoto
畑本 和郎
Hisashi Mitani
三谷 寿
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F17/00Methods or apparatus for determining the capacity of containers or cavities, or the volume of solid bodies

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば動物などの体積を測定する方法および
装置に曲するものである。
動物のW成試験等においてはその動物の重量(体重)の
みならず体積を測定する必要が生じる場合がある。動物
の体積測定方法としては従来水中にそのIIl物を浸清
し水位の変位量からポめる方法がある。しかしながら、
動物によってはあるいは別の事情かう水中への浸漬が行
なえない場合があり、またこの従来方式においては水槽
が必要であ 、す、測定後水分を除去する為には乾燥を
行なわねばならないなどの問題がある。
本発明はこのような従来の問題を解決した体積測定方法
および装置を提供しようとするものである。
本発明の体積測定方法は、容積既知の2個の室を用い、
その一方に被測定物体を収容してその状態での各室iの
温度、圧力を測定するとともに、画室を連通した状態で
の室の温度、圧力を測定し、これらの値を気体の状態方
程式に導入し演算して被測定物体の体積を求めるように
したものである。
本発明はさらFこ上記測定方法を実施するために2個の
内圧を異ならせる加圧手段を設けて気体の状態方程式の
演算による測定をより効果的に行なうことができる体積
測定装置を提供する。
気体はボイルの法則に従って一定濡度下で1よその圧力
Pと体積Vとの間にPv=一定□の関係力; rTb。
立し1またシャルルの法則により一定圧プJ下で)よ4
その温度(絶対温l1)Tと体積Vとの間IこV/T 
−一定の関係が成立する。
この二つの法則を圧力PIS皐度T1の下で; (4=
 r++v1 を占める一定量の気体に適用する。まず
g1度一定の下で圧力なP2にしくこのとき体積をよy
/)こなる)、次に圧力を一定にして湛汝をT2 )こ
変えたとする。この場合この二段階の変化を考えると次
の関係式が得られる。
第1段SW ・t、 −P、V、 = p2v’第2段
階*、 T @ v/T、 = V2/T2この両式か
らy/を消すと次式(ボイル・シャルルの法則)が得ら
れる。
P、V喘p2v2 T+   T2 一方、アボガドロの法則によると、温度(π色文・1温
度)がT(?K)、圧力がP(気圧)の下で、イ本積が
v (4)の容積を占める1モルの気体を0℃1気圧に
するとその体積は22.4146になる。
そこでこのような体体の変化に上記ボイル・シャルルの
法則を適用すると次式が成立する。
すなわち1モルの気体についてPV/Tなる量を取ると
、その値は常に一定値Rになる。このRを気体常数と呼
びこの式を気体の状態方程式という。
この状態方程式は1モルの気体についてその状態を決め
る変数である圧、力、湿度および体積の三つの変数のう
ち二つが決まれば残る一つは自ずから定まることを示し
ている。
また、nモルの気体について−はこの気体の状態方程式
はつぎのとおりとなる。
PV  =  nFIT 本発明は、このような気体の状即方焉式を利用すること
を特徴とする体積測定装置式に関するものである。
以下図面にしたがってgfj!施例を説明する。
本発明によれば容積既知の2個の密室が用いられるが、
1が主室、2がこの主室11こ%III?さiした副宵
である。主室1には内部に動物−ひの被i+11定物体
2が測定のため収容され、そのため(こ室の機密を1t
lG持てきる状態で出入部1/が設けらitてbする。
2個の密室ls2は連通また(よ区Ii!jI□1lJ
iさオするように構成され、その接合部をこ開閉弁3か
介W’にされている。7はこの開閉弁3の駆動叢ムrt
tで、り杓閉弁3の開動作によって主室1とmll室2
力ζ完全シこ11通される。
副室2は被測定物体Zが収容されたυ\空の密室である
が、この副室2には開閉弁4を介して気(本供給管路6
が接続されて5する。8を1このl1FI閉弁4を開閉
動作させ、る駆動装置である。
5は供給管路6に介設されたパζンブれJ fi’l″
C−%思(動装置9に駆動・されて気体たとえばM t
’= V: 1iill室2唾゛ に送り込むOたとえば開閉弁3を閉じ1711 I′A
弁4を開いた状態でポンプ機招5を駆動すると1411
室2力;加圧され、主室1と異なる内圧に設定さhる。
110.11は主室1および副室2のそgぞhの温辰を
測定する温度バ1で、湿度1こ応じた電気信号を制御回
路14に送信する。15は制御回路14からめ測定値信
号を受けて前述の気体の状態方程式に基づく演算を行な
う711 !’>装置たとえばマイクロコンピュータで
、被測定物体20体積をディジタルに出力する。これら
制御回路14とa1算装置15の動作のlや細は後述す
る。
体力測定の操作を説明すると、今主室1の容積をvl、
副室2の容積をv2  とする。この場合主室1の容積
V1 は開閉弁3で区画されるところまでの容積であり
、また副室2の容積■2 は開閉弁3と4で区画される
区間の容積である。
測定操作における第1の操作においては、主室lに被測
定物体Zを収容する。このとき開閉弁3を閉塞して主室
1と副室2とは区画遮断し、かつ開閉弁4は[Jliい
てポンプ機tf’ff 5により副室2に酸素を供給し
て加圧し主室1と異なる圧力に設定し、この状態におけ
る主室1と副室2の圧力と温度を測定する。
測定結果の6値をつぎのとおりとする。
主  室      副  室 容  積     v、         v7湛  
度      T、         T2瞥 圧  力      p、         P7モル
数   III      n2 そして被測定物体20体積なりm、この体積vmで排除
iれるモル数をΔ]〕と仮定する。
したがって、このtJl、除されるモル数△nは次式%
式% (1) 」二記の6値により気体の状態方程式は次式のようにな
る。
P+(Vl  Vm) = (n+−ΔH) IIT 
−−−o(2]P2 V2 =H2nT2 j + +
 @ −tJlここで、n+ z n2は次式により求
められる。
第2の操作において被測定物体2を収容した状態で開′
閉弁3を開いて主室1と副室2を連通する。
第3の操作において連通後平衡時の温度1圧力を求める
。この圧力、温度をそれぞれP、Tとすると次式が与え
られる。
p (Vl +V2  ’Vm) = (n+ +n2
−△H) RT・−・−f41第4の操イトにおいては
、以上の各式(1)〜(4)を演算することによって被
測定物体20体積vmが求められる。
すなわち、演算はつぎのようにして行なわれる。
(1)式を(4)式に導入する。
この(5)式においてnいn2に上記値を代入するとし
たがって、この(6)式に第1、第3操作において求め
た値を導入することにより、被測定物体の体積が求めら
れる。もちろんこの演算はマイクロコンピュータ15に
より行なわれ、6値に111応する信1ツ・のマイクロ
コンピュータ15への入力はi+lJ lit回路14
によって順序よく行なわれる。
本発明の体積測定方法および装置1・7は図示例に限定
、されるものではない。特に測定方法において原理的に
は主室と副室の圧力を異ならしめることは必須要件でな
い。また各測定値による演算をマイクロフンピユータな
どの81算機によって行なうことも必須条件でなく、マ
ニュアル演算による場合も含まれる。測定対象は動物の
みならず人間でもよく、また無生物の物体でもよい。
測定装置については、ポンプ手段5による加圧方式以外
刊気手段による減圧方式でもよく、変圧、手段であれば
よい。この変圧手段によって主室と副室の圧力差をつく
り具体的な演算を効率よく行なわしめる。すなわち、画
室共に大気圧とすると画室の圧力、温度の変化が小さく
測定が効果的に行なわれがたい。また、具体的には空気
ないし階床で加圧する方式の場合は、生物の場合密室内
に゛いる時間が長くなっても両室連通することにより、
6、ができる時間が長くなって、測定を確実ならしめる
。加圧方式の場合、主室を加圧する方式とすることもで
きさらには画室を異なる圧力で加圧することもできる。
減圧についても同様のことがいえる。なお、加圧手段と
して酸素ボンベを使用することもできる。もちろん加圧
させる場合、人体においては加圧により人体が危険にな
らない範囲の圧力に設定する必要がある。人体の場合、
加圧はとかく危険なのでそういう肩味で減圧方式が有利
な場合もある。
演算はマイクロコンビュータブIどの機器によりイテな
わせることは必須条件ではないが、機器による場合記録
n1を併設すれば便利である。才だ主室の中にJIX周
n1を設置し、体積と爪Jlから生物体の肥満度などを
測定できるようにすることもできる。
本発明の体積測定方法およ4び装置は液体を利用する方
式に比し測定操作も簡便でありしかも水中浸漬などが不
可能な物体の体積測定にはきわめて有益である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による体61[測定装置の1.r1g略1
’M /i気図である。 1・・・生学、     2・・・副室、3.4・・・
開閉弁、  5・・・ポンプ恨17i1.6・・・供給
管路、 7.8、′9・・・駆動装置、 10.11・・・温度計、 12.13・・・圧力n1. 14・・・制御回路、 15@・Iマイクロコンピュータ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内部に被測定物体を収容する既知の容積の主室と
    、既知の容積の空のMU室とを用い、被測定物体を収容
    した主室における気体の温度、圧力およびモル数と、こ
    の主室と区l1riI遮断された副室における気体の温
    度、圧力およびモル数とを求める第1の操作と、 被測定物体を主室に収容した状態で主室と副室を連通し
    て同一温度、同一圧力とする第2の操作と、 第2の操作による室における気体の温バttおよび圧力
    を求める第3の操作とからなり、 第1の操作における各室の温度、圧力、モル数の値によ
    る気体の状態方程式と、第3の操作における室の温度お
    よび圧力の値による気体の状態方程式とから主室におけ
    る被測定物体の体積を算出測定するようにしたことを特
    徴とする体積測定方法。
  2. (2)被測定物体を収容できる容積既知の主室と、この
    主室に対置された容積既知の副室と、この主室と副室を
    連通または区画遮断するだめの開閉手段と、主室もしく
    は副室または画室を変圧する変圧手段と、主室と副室に
    おけるそれぞれの温度を測定する温度測定手段と、主室
    とit+室におけるそれぞれの圧力を測定する圧力測定
    手段とを(IIηえ、主室に被測定物体を収容しかつ主
    室と副室が区画遮断された状態における各室の温度、圧
    力およびモル数値と、両案を連通させた状〃かにおける
    室の温度と圧力値とから気体の状態方程式をつくりその
    演算結果から被測定物体の体積を測定するようにしたこ
    とを特徴とする体積測定装置。
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