(57)【要約】【課題】圧力変化、時間、流量、温度を測定することで気体の物性から封入圧を算出し、もって封入圧の測定精度を向上させることができる封入圧測定装置を提供する。【解決手段】アキュムレータ等の圧力容器２１における封入圧を測定する封入圧測定装置１において、圧力容器２１のフルード室２５にフルードを圧入して圧力容器内を加圧する手段と、加圧手段による加圧中に流量、時間、圧力および温度を測定する手段と、測定手段による測定データを収集し演算処理するパソコン８とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキュムレータ等の圧力容器における封入圧を測定する封入圧測定装置において、
前記圧力容器のフルード室にフルードを圧入して前記圧力容器内を加圧する手段と、前記加圧手段による加圧中に流量、時間、圧力および温度を測定する手段と、前記測定手段による測定データを収集して演算処理するパソコンとを有することを特徴とする封入圧測定装置。
【請求項２】
請求項１の封入圧測定装置において、
封入圧をＰ０、封入ガスボリュームをＶ０、流量をＱ、時間をｔ、圧力をＰ、ポリトロープ指数をｎとして、
2004156943.tif 000010
上記（１）式により演算処理を実行することを特徴とする封入圧測定装置。
【請求項３】
アキュムレータ等の圧力容器における封入圧を測定する封入圧測定方法において、
前記圧力容器のフルード室にフルードを圧入して前記圧力容器内を加圧し、加圧中に流量、時間、圧力および温度を測定し、得られた測定データをパソコンを用いて演算処理することにより前記封入圧を測定することを特徴とする封入圧測定方法。
【請求項４】
請求項３の封入圧測定方法において、
封入圧をＰ０、封入ガスボリュームをＶ０、流量をＱ、時間をｔ、圧力をＰ、ポリトロープ指数をｎとして、
2004156943.tif 000011
上記（１）式により演算処理を実行することを特徴とする封入圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アキュムレータ等の圧力容器における封入圧の大きさを測定する封入圧測定装置および封入圧測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄圧装置または脈圧吸収装置等として用いられるアキュムレータに封入されるガスの圧力すなわち封入圧を測定することは、アキュムレータの作動特性を特定し仕様を設定する上で極めて重要とされている。封入圧とは大気圧下、規定の温度雰囲気における封入ガスの圧力をいう。
【０００３】
従来、アキュムレータの封入圧を測定する場合には、アキュムレータのフルード室にフルードを圧入してアキュムレータ内を加圧し、圧力の変曲点（ポートが開く点）を求めることにより封入圧を測定する方法が開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この先行技術は、封入圧を比較的容易に測定できる優れた技術であるが、以下の点で不都合を有している。
▲１▼  ポートが開くとき、張付きが起こり、封入圧より高い値を示すことがある。
▲２▼  張付きによる外圧との圧力差から平衡状態に移行するまでに、ガス圧が不安定になり、圧力変動によるノイズが発生し、正確な封入圧を検出しにくい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１３９５０１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３０４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑み、上記従来の変曲点検出による測定方法に代わり、圧力変化、時間、流量、温度を測定することで気体の物性から封入圧を算出し、もって封入圧の測定精度を向上させることができる封入圧測定装置および封入圧測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による測定装置は、アキュムレータ等の圧力容器における封入圧を測定する封入圧測定装置において、前記圧力容器のフルード室にフルードを圧入して前記圧力容器内を加圧する手段と、前記加圧手段による加圧中に流量、時間、圧力および温度を測定する手段と、前記測定手段による測定データを収集して演算処理するパソコンとを有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２による測定装置は、上記した請求項１の封入圧測定装置において、封入圧をＰ０、封入ガスボリュームをＶ０、流量をＱ、時間をｔ、圧力をＰ、ポリトロープ指数をｎとして、
2004156943.tif 000003
上記（１）式により演算処理を実行することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３による測定方法は、アキュムレータ等の圧力容器における封入圧を測定する封入圧測定方法において、前記圧力容器のフルード室にフルードを圧入して前記圧力容器内を加圧し、加圧中に流量、時間、圧力および温度を測定し、得られた測定データをパソコンを用いて演算処理することにより前記封入圧を測定することを特徴とするものである。
【００１０】
更にまた、本発明の請求項４による測定方法は、上記した請求項３の封入圧測定方法において、封入圧をＰ０、封入ガスボリュームをＶ０、流量をＱ、時間をｔ、圧力をＰ、ポリトロープ指数をｎとして、
2004156943.tif 000004
上記（１）式により演算処理を実行することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係る封入圧測定装置１の概略を示しており、この測定装置１はアキュムレータ２１の封入圧を測定するものである。アキュムレータ２１は、シェル２２の内部にブラダ２３を架設することによってシェル２２の内部をガス室２４とフルード室２５とに区画しており、このうちのガス室２４に封入されたガスの圧力すなわち封入圧を測定する。
【００１３】
構成としては先ず、アキュムレータ２１のフルード室２５にフルード（作動油）を圧入してアキュムレータ２１内を加圧する加圧手段として、タンク２、ポンプ３および配管４などが設けられており、加圧手段による加圧中に、流量、圧力および温度を測定する測定手段として、流量計５、圧力計６および温度計７などが設けられており、測定手段による測定データを収集し演算処理する手段としてパソコン８が設けられている。ポンプ３は定流量ポンプである。流量計５は流量をアナログ電圧で出力する。圧力計６は圧力をアナログ電圧で出力する。温度計７は温度をアナログ電圧で出力する。パソコン８はデータ収集用であり、流量計５、圧力計６および温度計７からの電圧値をＡ／Ｄボードで変換し、内部クロックで時間を測定する。取り込んだデータはパソコン８内で処理を行ない、封入圧を算出する。フルードとしてはブレーキフルードを使用する。
【００１４】
ポンプ３から吐き出されたフルードは、流量計５および圧力計６を経てアキュムレータ２１に流れる。そのときの時間、流量および圧力の変化をパソコン８によって測定する。容積の変化は、ガスボリューム（初期容積）が分かっていれば時間と流量の関係から導き出すことができる。また、温度計７により規定温度での封入圧値に換算する。
【００１５】
演算処理は以下のようにして行なわれる。
【００１６】
（１）理論式
時間ｔ、圧力Ｐ、容積Ｖ、流量Ｑとし、時間ｔ０、ｔ１、ｔ２におけるそれぞれの値を添え字１、２、３で表わすとする。このとき、圧力Ｐ０は封入圧、容積Ｖ０はガスボリュームとなる。
【００１７】
圧縮を受ける気体の状態式は、ポリトロープ指数をｎとすると、
2004156943.tif 000005
上の式より
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以上の式より、封入圧Ｐ０は以下のように表わされる。
2004156943.tif 000007
【００１８】
また、理論圧力変化は以下の式で表わすことができる。
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【００１９】
（２）データ処理
実験は流量を一定とした上で行なった。
【００２０】
図２の「圧力−時間線図」参照。
【００２１】
この図２の測定時間９秒弱のあたりにある特性が変わっている点が変曲点であり、アキュムレータの内圧とポンプから送られた作動油の圧力が平衡し、アキュムレータのポートが開く点である。
【００２２】
上記従来の変曲点検出による測定方法は、上記変曲点におけるデータをもとに圧力変化値を微分して、変化のタイミングで変曲点圧力を決定していた。
【００２３】
図３の「従来技術における封入圧の検出」参照。
【００２４】
しかし、この方法では、ポートの張付きによる誤差や、開いたあとのノイズの影響により、測定精度は数ｋｇｆ／ｃｍ２程度であった。
【００２５】
これに対して、本発明による測定方法では、上記変曲点を開始時間ととっているが、変曲点のばらつきによる時間的誤差はほとんど影響がない。
【００２６】
図４の「ポリトロープ指数算出」参照。
【００２７】
そこから、任意の２点以上での圧力および時間を選択し、以下の式を用いることでポリトロープ指数を算出する。
すなわち、任意の２点（添え字１、２）における時間と圧力より、ポリトロープ指数は
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となる。
求めたポリトロープ指数をフィードバックし、それぞれの測定値を（１）式に代入することで、任意の点において封入圧を求めることができる。
【００２８】
図５の「封入圧算出結果」参照。
【００２９】
本発明方法における封入圧測定の精度はそれぞれの誤差の影響にもよるが、±０．５ｋｇｆ／ｃｍ２と良く、封入圧の測定誤差を抑えることができる。
【００３０】
（３）評価実験
▲１▼評価実験の構成
アキュムレータ内の圧力および温度を測定できるサンプルを用意し、本発明方法の評価を行なった。
【００３１】
評価実験装置１１の構成は図６に示すとおりであり、ポンプの代わりに、ピストン１３の移動量をコントロールできる設備（ハイドロパルス試験機）１２を用い、圧力計は装置側圧力検出センサ（センサＡ）１４、流量計の代わりにレーザー変位計１５を用いてピストン１３の移動量から流量を求めた。また、アキュムレータ２１内に取り付けたＡＣＣ内圧力検出センサ（センサＢ）１６および温度センサ（センサＣ）１７により、アキュムレータ２１内の圧力と温度の変化を測定することで、本発明方法の評価に用いる指標とした。
【００３２】
評価実験には３種類のワークを用意し、流量６０、５０、４０、１３．５ｃｃ／ｓｅｃの条件において繰り返し測定を行なった。
【００３３】
封入圧として、センサＢ１６により測定した加圧前の圧力を正とし、そこからの誤差を、従来方式である変曲点検出方法との比較を行なうことで評価する。
【００３４】
図７の「測定画面と封入圧算出結果」参照。
【００３５】
▲２▼評価実験の結果
図８ないし図１１のグラフは、それぞれの流量において、ＡＣＣ内圧力検出センサ１６より求めた封入圧を正とし、そこからの誤差の絶対値を比較したものである。それぞれの流量において、図上上側のグラフが本発明方法の結果、図上下側のグラフが従来方法の結果を示している。また、プロットは平均値を示しており、バーは最大値および最小値の幅を示している。
【００３６】
▲３▼評価実験の結論
流量の高低やワークに関係なく、従来技術である変曲点検出による測定方法に比べて、本発明の測定方法は格段に封入圧検出精度が高いことが確認できた。また、再現性があることも確認することができた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３８】
すなわち、上記構成を備えた本発明の各請求項による測定装置および測定方法によれば、圧力変化、時間、流量および温度を測定することにより気体の物性から封入圧を算出するようにしたので、封入圧の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る封入圧測定装置の構成説明図
【図２】圧力および時間の関係を示すグラフ図
【図３】従来技術における封入圧検出方法を示すグラフ図
【図４】ポリトロープ指数算出方法を示すグラフ図
【図５】封入圧算出結果を示すグラフ図
【図６】評価実験装置の構成説明図
【図７】測定画面および封入圧算出結果を示すグラフ図
【図８】評価実験結果（６０ｃｃ／ｓｅｃ）を示すグラフ図
【図９】評価実験結果（５０ｃｃ／ｓｅｃ）を示すグラフ図
【図１０】評価実験結果（４０ｃｃ／ｓｅｃ）を示すグラフ図
【図１１】評価実験結果（１３．５ｃｃ／ｓｅｃ）を示すグラフ図
【符号の説明】
１  封入圧測定装置
２  タンク
３  ポンプ
４  配管
５  流量計
６  圧力計
７  温度計
８  パソコン
１１  評価実験装置
１２  ハイドロパルス試験機
１３  ピストン
１４  装置側圧力検出センサ
１５  レーザー変位計
１６  ＡＣＣ内圧力検出センサ
１７  温度センサ
２１  アキュムレータ（圧力容器）
２２  シェル
２３  ブラダ
２４  ガス室
２５  フルード室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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