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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-21
(54)【発明の名称】電気機械設備の放熱量の測定方法
(51)【国際特許分類】
   G01K 17/08 20060101AFI20220913BHJP
   G01N 25/42 20060101ALN20220913BHJP
【FI】
G01K17/08
G01N25/42
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022503456
(86)(22)【出願日】2020-06-29
(85)【翻訳文提出日】2022-03-14
(86)【国際出願番号】 CN2020098715
(87)【国際公開番号】W WO2021012887
(87)【国際公開日】2021-01-28
(31)【優先権主張番号】201910656645.3
(32)【優先日】2019-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201921141609.5
(32)【優先日】2019-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515352847
【氏名又は名称】大連海事大学
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100148633
【弁理士】
【氏名又は名称】桜田 圭
(74)【代理人】
【識別番号】100147924
【弁理士】
【氏名又は名称】美恵 英樹
(72)【発明者】
【氏名】紀 玉龍
(72)【発明者】
【氏名】劉 闖
(72)【発明者】
【氏名】▲クアン▼ 海浪
【テーマコード(参考)】
2F056
2G040
【Fターム(参考)】
2F056YF00
2G040AB08
2G040BA14
2G040BA25
2G040CA01
2G040CA10
2G040CB02
2G040CB05
2G040CB08
2G040CB09
2G040DA03
2G040DA12
2G040EA01
2G040EB06
2G040FA05
2G040GA05
2G040HA16
(57)【要約】
本発明は、電気機械設備の放熱量の測定方法を提供し、測定装置の設置ステップ1と、測定要素による測定された、筺体を流れる各冷却媒体に対応する質量流量はm、液体入口の温度はT、液体出口の温度はT、ガス入口の温度はT、ガス出口の温度はT、筺体の内壁面の温度はT、筺体の外壁面の温度はT、筺体の内壁面の総面積はA、筺体壁の厚さはLである、測定データの取得ステップ2と、最終的に放熱量Qを算出する、放熱量の算出ステップ3と、を含む。本発明は、測定要素によりガス入口、ガス出口、液体入口、液体出口、筺体の内壁と外壁の温度を測定して、電気機械設備の作動中の放熱量を算出し、電気機械設備の放熱設計に参考を提供し、電気機械設備の作動過程における熱負荷と熱汚染を減らすとともに、空冷設計又は液冷設計のエネルギー消費を確保することができる。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定装置の設置ステップであって、前記測定装置は、筺体を含み、前記筺体の前端には測定予定設備が出入りする気密ドアが設けられ、前記筺体の内部の中心には前記測定予定設備を支持するための設備支持台座が設けられ、前記筺体の底部の側壁には、ガス冷却媒体が流入するガス入口と、液体冷却媒体が流入する液体入口と、液体冷却媒体が排出する液体出口とが順次設けられ、前記筺体の上部にはガス収集フードが設けられ、前記ガス収集フードの先端にはガス出口が設けられ、前記ガス入口、液体入口、液体出口、ガス出口及び筺体の内壁と筺体の外壁にはそれぞれ測定要素が設けられるステップ1と、
測定データの取得ステップであって、ガス冷却媒体は底部のガス入口から流入して、測定予定設備の外周を経て回転運動した後、上部のガス出口から流出し、液体冷却媒体は液体入口から流入して、測定予定設備を経て液体出口から流出し、測定要素により測定された、筺体を流れる各冷却媒体に対応する質量流量はmであり、液体入口の温度はTであり、液体出口の温度はTであり、ガス入口の温度はTであり、ガス出口の温度はTであり、筺体の内壁面の温度はTであり、筺体の外壁面の温度はTであり、筺体の内壁面の総面積はAであり、筺体壁の厚さはLであるステップ2と、
放熱量の算出ステップであって、放熱量は次式で算出され、
Q=Q+Q
式中、Qは出入口温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量であり、
冷却媒体に奪われる熱量Qは次式で算出され、
=Q+Q
式中、Qは液体冷却媒体に奪われる熱量であり、Qは空気としての冷却媒体に奪われる熱量であり、それぞれ次式で算出され、
=m×cp液×(T-T
=m×cp気×(T-T
式中、mはそれぞれ対応する冷却媒体が筺体を流れる質量流量であり、cは対応する冷却媒体の比熱容量であり、TとTはそれぞれ液体を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、TとTはそれぞれ空気を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、
テストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量Qは次式で算出され、
=k×A×[(T-T)/L]
式中、kはテストボックスの筺体構造の総括伝熱係数であり、Aは筺体の内壁面の総面積であり、Lは筺体構造の厚さであり、TとTはそれぞれ筺体の内壁面と筺体の外壁面の温度であり、最終的に放熱量Qが得られるステップ3と、を含む、ことを特徴とする電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項2】
【数1】
であり、
式中、Qは出入口温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射熱による交換により吸収される熱量であり、
とQが上式を満たす場合に限り、放熱量測定実験データが有効であるとみなされ、QとQを用いて設備の放熱量Qを算出し、その他の場合は、上式を満たすようにシステムの作動パラメータを調整し、必要に応じて測定システムの再調整と校正を行い、すなわち、上式が5%以上である場合、冷却媒体の設備の放熱量を持ち去る効果を高めて上式中のQの値を減少させるように、冷却媒体の質量流量を増加する、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項3】
前記筺体の内壁の四隅には、円弧状のガイドプレートが設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項4】
前記筺体の底部に設けられたガス入口は、前記ガイドプレートの円弧構造に相接して接線ガス入口を形成し、前記接線ガス入口は、水平底面に対して0°~60°の傾斜角をなして上向きに傾斜して設けられる、ことを特徴とする請求項3に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項5】
前記筺体の底部の側壁には、電源インターフェースが設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項6】
前記ガス収集フードは漏斗状の構造であり、前記筺体の上部に倒置され、前記筺体とガス収集フードの内腔により試験空間が構成される、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項7】
前記筺体とガス収集フードは、外側から内側の順に金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層を含んでなる3層構造を有し、
総括伝熱係数kは次式で算出され、
【数2】
式中、k、k、kはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の熱伝導係数であり、L、L、Lはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の厚さである、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項8】
前記気密ドアには、二重ガラス構造を有する可視ウィンドウが設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項9】
前記設備支持台座は、筺体の底部に設けられ、取り外し可能な亜鉛メッキグリッド構造である、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【請求項10】
前記ガス冷却媒体は空気であり、前記液体冷却媒体は水、不凍液又は潤滑油である、ことを特徴とする請求項1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱測定分野に関し、具体的には電気機械設備の放熱量の測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気機械設備の作動中の放熱量は、工業生産と生活における主要な熱負荷と熱汚染の一つで、関連作業場所のエアコン換気システムの設計エネルギー消費、冷却量、風量のパラメータに直接的に影響して、さらに液冷システムの設計エネルギー消費、流量、圧力差にも影響を与えている。一方、従来の電気機械システムではファンを利用して放熱を行っており、設備の作動中の主要な騒音源となり、その場所で働くスタッフの心身の健康に多くの悪影響を与えている。
【0003】
空調換気システム、液冷システムなどのエネルギー消費量を低減し、関連作業場所の空気の質を改善し、設備の騒音公害を減らすために、関連電気機械設備の放熱指標は、電気機械設備の設計、評価、選択の重要な要素となるべきである。関連作業場所での省エネルギー、無公害、低エネルギー消費、低騒音、環境大気質に対する高い要求を満たすために、電気機械設備の放熱量の測定と制御に関する研究を行う必要があり、関連測定実験を通じて、電気機械設備の熱負荷状況を推定し、放熱指標を確定して、エアコン換気システムと電気機械設備の効率的な冷却方案に実験データに基づくサポートを提供すべきである。
【0004】
従って、先行技術では、電気機械設備の放熱量を測定するための方法が緊急に必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上述した従来技術において電気機械設備の放熱量を測定するための方法が欠いているとの技術的課題に鑑みてなされたもので、電気機械設備の放熱量の測定方法を提供する。本発明は、主に、ガス入口、液体入口、液体出口、ガス出口及び筺体の内壁と外壁にそれぞれ測定要素を設けることで、冷却媒体に奪われる熱量とテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量との和、即ち測定予定設備の放熱量を算出する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の技術的手段は、以下の通りである。
【0007】
電気機械設備の放熱量の測定方法は、以下のステップを含む。
ステップ1:測定装置の設置:
前記測定装置は、筺体を含み、前記筺体の前端には測定予定設備が出入りする気密ドアが設けられ、前記筺体の内部の中心には前記測定予定設備を支持するための設備支持台座が設けられ、前記筺体の底部の側壁にはガス冷却媒体が流入するガス入口と、液体冷却媒体が流入する液体入口と、液体冷却媒体が排出する液体出口とが順次設けられ、前記筺体の上部にはガス収集フードが設けられ、前記ガス収集フードの先端にはガス出口が設けられ、前記ガス入口、液体入口、液体出口、ガス出口及び筺体の内壁と筺体の外壁にはそれぞれ測定要素が設けられる。
ステップ2:測定データの取得:
ガス冷却媒体は底部のガス入口から流入して、測定予定設備の外周を経て回転運動してから上部のガス出口から流出し、液体冷却媒体は液体入口から流入して、測定予定設備を経て液体出口から流出し、測定要素により測定された、筺体を流れる各冷却媒体に対応する質量流量はmであり、液体入口の温度はTであり、液体出口の温度はTであり、ガス入口の温度はTであり、ガス出口の温度はTであり、筺体の内壁面の温度はTであり、筺体の外壁面の温度はTであり、筺体の内壁面の総面積はAであり、筺体壁の厚さはLである。
ステップ3:放熱量の算出:
放熱量は次式で算出され、
Q=Q+Q
式中、Qは出入口の温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換に吸収される熱量であり、
冷却媒体に奪われる熱量Qは次式で算出され、
=Q+Q
式中、Qは液体冷却媒体に奪われる熱量であり、Qは空気としての冷却媒体に奪われる熱量であり、計算式はそれぞれ以下の通りであり、
=m×cp液×(T-T
=m×cp気×(T-T
式中、mは、それぞれ対応する冷却媒体が筺体を流れる質量流量であり、cは対応する冷却媒体の比熱容量であり、TとTはそれぞれ液体を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、TとTはそれぞれ空気を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、
テストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量Qは次式で算出され、
=k×A×[(T-T)/L]
式中、kはテストボックスの筺体構造の総括伝熱係数であり、Aは筺体の内壁面の総面積であり、Lは筺体構造の厚さであり、TとTはそれぞれ筺体の内壁面と筺体の外壁面の温度であり、最終的に放熱量Qが得られる。
【0008】
更に、最終の放熱量の取得は次式の検証条件で検証する必要があり、
【数1】
式中、Qは出入口の温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量であり、
とQが上式を満たす場合に限り、放熱量測定実験データが有効であるとみなされ、QとQを用いて放熱量Qを算出し、その他の場合では、上記の要件を満たすようにシステムの作動パラメータを調整し、必要に応じて測定システムの再調整と校正を行い、すなわち、上式が5%以上である場合、冷却媒体の質量流量を増加して、冷却媒体の設備の放熱量を持ち去る効果を高め、上式中のQの値を減少させる。
【0009】
更に、前記筺体の内壁の四隅には、円弧状のガイドプレートが設けられる。
【0010】
更に、前記筺体の底部に設けられたガス入口は、前記ガイドプレートの円弧構造に相接して接線ガス入口を形成し、前記接線ガス入口は、水平底面に対して0°~60°の傾斜角をなして上向きに傾斜して設けられる。
【0011】
更に、前記筺体の底部の側壁には、電源インターフェースが設けられる。
【0012】
更に、前記ガス収集フードは漏斗状の構造であり、前記筺体の上部に倒置され、前記筺体とガス収集フードの内腔により試験空間が構成される。
【0013】
更に、前記筺体とガス収集フードは、外側から内側の順に金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層を含んでなる3層構造を有し、
総括伝熱係数kは次式で算出され、
【数2】
式中、k、k、kはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の熱伝導係数であり、L、L、Lはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の厚さである。
【0014】
更に、前記気密ドアには、二重ガラス構造を有する可視ウィンドウが設けられる。
【0015】
更に、前記設備支持台座は、筺体の底部に設けられ、取り外し可能な亜鉛メッキグリッド構造である。
【0016】
更に、前記ガス冷却媒体は空気であり、前記液体冷却媒体は水、不凍液又は潤滑油等の一般的な液体冷却媒体である。
【発明の効果】
【0017】
従来技術と比べると、本発明に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法は、電気機械設備の作動中の放熱量を測定することができ、筺体とガス収集フードにより密閉腔室が形成され、測定予定設備は腔室内に配置され、外部に向けてはガス入口、液体入口、液体出口、ガス出口が接続され、測定要素を用いてガス入口、ガス出口、液体入口、液体出口及び筺体の内壁と外壁の温度を測定し、冷却媒体に奪われる熱量及びテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量の和、即ち測定予定設備の放熱量を算出する。本発明により、電気機械設備の放熱設計に参考を提供でき、電気機械設備の作動過程中の熱負荷と熱汚染を減らし、かつ空冷や液冷設計におけるエネルギー消費を確保し、関連作業場所の空気の質を改善し、設備の騒音公害を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の実施例または従来技術の技術的手段をより一層明らかに説明するために、以下、実施例または従来技術に対する説明における図面について、簡単に説明する。以下の図面は本発明の実施例に関したものであり、当業者にとって、創造的な労働を行うことなく、これらの図面に基づいて、他の図面が得られることは明らかである。
【0019】
図1】本発明に係る測定装置の正面図である。
図2】本発明に係る測定装置の側面図である。
図3】本発明に係る測定装置の筺体内部構成を示す平面図である。
図4】本発明の原理を示す概略図である。
図5】本発明の筺体の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
コンフリクトがない場合、本発明における実施例及び実施例中の特徴を互いに組み合わせることが可能である。以下、図面を参考しながら実施例と併せて本発明を詳細に説明する。
【0021】
本発明に係る実施例の目的、技術的手段及び利点がより一層明らかになるように、以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術的手段を明らかで完全に説明する。なお、説明になった実施例は全部の実施例ではなく、本発明に係る一部の実施例だけであることは明らかである。以下、少なくとも一つの例示的な実施例に対する説明は実際的には説明的なものであり、本発明及びその応用または使用についていかなる制限をするものではない。本発明の実施例に基づいて、当業者により創造的な労働を行わずに得られたすべての他の実施例はいずれも本発明の請求の範囲に属するべきである。
【0022】
ここで使用されている用語はただ具体的な実施形態を説明するためのものであり、本発明による例示的な実施形態の制限になることを意図しない。コンテキストによりはっきり指摘されていない限り、ここで使用されている単数形は複数形も含むとのことを理解すべきである。なお、本明細書において用語である「含み」又は/及び「備え」を使用すると、それは特徴、ステップ、操作、部品、構成部品及び/又はそれらの組合せがあることを意味するということを理解すべきである。
【0023】
別途に具体的に説明されていない限り、これらの実施例に記載の部品とステップの相対的な配置、数字の表現式及び数値により本発明の範囲が限定されるものではない。同時に、説明の便宜上、図面に示す各部分の寸法は、実際の割合によって描いたわけではないことは明らかである。当業者にとって、既知の技術、方法及び設備については詳しく説明しないこともあるが、適当な状況では、前記技術、方法及び設備は許可された明細書の一部に含まれると見なされるべきである。ここで示し、及び説明になった例におけるいかなる具体的な値は、ただ例示的なものであると解釈すべきであり、制限になるものではない。したがって、例示的な実施例の他の例において異なる値が用いられてもよい。類似した符号とアルファベットは後述した図面において類似したものを示すため、一旦、あるものが一つの図面で定義されると、他の図面においてさらに説明する必要はない。
【0024】
本発明の記載において、「前、後、上、下、左、右」、「横向き、縦向き、垂直、水平」及び「トップ、底」等が示す方位または位置関係は、通常、図面に示す方位または位置関係に基づいたものであり、それは本発明に対して便宜で簡単に説明を行うためであり、相反の説明がない場合、それらの方位用語は、当該装置または素子が必ず規定の方位または規定の方位での構造と操作を有するとのことを指示及び暗示するのではなく、したがって、本発明の請求の範囲を制限するものと理解されるべきではない。方位用語である「内」、「外」は各部品本身の輪郭の内と外を指す。
【0025】
説明の便宜上、相対空間的な用語、例えば「・・・の上に」、「・・・上方に」、「・・・上面に」、「上の・・・」等を用いて、図面に示すような一つの部品または特徴がほかの部品または特徴との空間的な位置関係を説明してもよい。なお、相対空間的な用語とは、部品の図面における方位以外の、使用中または操作中の異なる方位を含むことを理解すべきである。例えば、図面に示す部品が倒置されると、「ほかの部品または構造の上方に」または「ほかの部品または構造の上に」の部品であると記載した後で、「ほかの部品または構造の下方に」または「ほかの部品または構造の下に」と定位される。したがって、例示的な用語である「・・・上方に」には「・・・上方に」と「・・・下方に」との二者の方位が含まれ得る。該部品はそのほかの方式(回転90度またはほかの方位に位置)で定位してもよく、ここで使用されている空間的に相対的な記述がそれに応じて解釈され得る。
【0026】
なお、「第1」、「第2」などの用語を用いて部品を限定するのは、ただ対応する部品に対して便利に区別するためであり、別途の説明がなければ、上記の用語は特別な意味があるわけではなく、したがって、本発明の請求の範囲を制限するものと理解されるべきではない。
【0027】
図1図5に示すように、本発明は、電気機械設備の放熱量の測定方法を提供し、以下のステップを含む。
【0028】
ステップ1:測定装置の設置:
前記測定装置は、筺体1、気密ドア2、ガス収集フード3、ガス入口4、ガス出口5、液体入口6、液体出口7、設備支持台座9を含み、前記筺体1の前端には測定予定設備15が出入りする気密ドア2を有し、前記筺体1の内部の中心には前記測定予定設備1を支持するための設備支持台座9が設けられ、前記筺体1の底部の側壁にはガス冷却媒体が流入するガス入口4、液体冷却媒体が流入する液体入口6、液体冷却媒体が排出する液体出口7が順次に設けられ、前記筺体1の上部にはガス収集フード3が設けられ、前記ガス収集フード3の先端にはガス出口5が設けられ、前記ガス入口4、液体入口6、液体出口7、ガス出口5、筺体1の内壁と外壁にはそれぞれ測定要素が設ける。前記測定要素は圧力センサと温度センサである。
【0029】
ステップ2:測定データの取得:
測定過程中において、測定予定設備15は設備支持台座9上に配置し、ガス冷却媒体は、底部ガス入口4から流入して測定予定設備15(即ち被測定電気機械設備)の外周を回って回転運動してから、ガス収集フードで収集されて、最終的に上部のガス出口5から流出し、液体冷却媒体は、液体入口6から流入して測定予定設備15を経過した後液体出口7から流出する。測定要素を用いて測定して得られた、筺体を流れる各冷却媒体に対応する質量流量はmであり、液体入口の温度はTであり、液体出口の温度はTであり、ガス入口の温度はTであり、ガス出口の温度はTであり、筺体の内壁面の温度はTであり、外壁面の温度はTであり、筺体の内壁面の総面積はAであり、筺体の壁厚さはLである。
【0030】
ステップ3:放熱量の算出:
具体的には、算出方法は以下の通りであり、
Q=Q+Q
式中、Qは出入口の温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量であり、
冷却媒体に奪われる熱量Qは次式で算出され、
=Q+Q
式中、Qは液体冷却媒体に奪われる熱量であり、Qは空気としての冷却媒体に奪われる熱量であり、計算式はそれぞれ以下の通りであり、
=m×cp液×(T-T
=m×cp気×(T-T
式中、mはそれぞれ対応する冷却媒体が筺体を流れる質量流量であり、cは対応する冷却媒体の比熱容量であり、TとTはそれぞれ液体を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、TとTはそれぞれ空気を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、
テストボックスの筺体の対流と放射熱による交換により吸収される熱量Qは次式で算出され、
=k×A×[(T-T)/L]
式中、kはテストボックスの筺体構造の総括伝熱係数であり、Aは筺体の内壁面の総面積であり、Lは筺体構造の厚さであり、TとTはそれぞれ筺体の内壁面と筺体の外壁面の温度であり、
最終的に、放熱量Qが得られる。
【0031】
本発明の実施形態では、液体冷却媒体を輸送する液体入口6と液体出口7が測定予定設備15自身の液冷管路に接続し、測定予定設備15自身が液冷部を有しない場合、ガスに奪われる放熱量のみを算出しても良い。
【0032】
本発明の実施形態では、最終の放熱量の取得は以下の検証条件で検証する必要があり、
【数3】
式中、Qは出入口温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量であり、
とQが上記の式を満たす場合かつその場合に限り、放熱量測定実験データが有効であるとみなされ、QとQを用いて設備の放熱量Qを算出し、その他の場合では、上記の要件を満たすようにシステムの作動パラメータを調整し、必要に応じて測定システムの再調整と校正を行い、すなわち、上記の式が5%以上である場合、冷却媒体の質量流量を増加して、冷却媒体の設備の放熱量を持ち去る効果を高め、上式中のQの値を減少させる。
【0033】
本出願の熱平衡判定において使用された各温度はいずれも複数の同じ位置のサンプル採取点における一定期間内の平均温度であり、測定システムの状態パラメータの変化によるシステムの誤差を効果的に低減することができ、かつシステムが熱平衡の判定基准に達した場合以外、信頼規準公式または有効規準公式を再確認し、最終的に得られた放熱量は次式で算出される。
Q=Q+Q
【0034】
熱伝達理論に基づいて、テストボックスの筺体構造の総括伝熱係数kを算出し、測定過程中の筺体の吸熱量を算出して、次式
【数4】
を満たす場合、算出されたQは信頼性があると認められ、測定された熱Qを用いて測定装置により測定された熱Qを校正する。
【0035】
本発明の実施形態では、前記筺体1の内壁の四隅には、円弧状のガイドプレート8が設けられ、前記筺体の底部に設けられたガス入口が前記ガイドプレート8の円弧構造と相接して、接線ガス入口17を形成し、且つ前記接線ガス入口17は水平底面に対して0°~60°の傾斜角をなして上向きに傾斜して設けられ、これによりガス冷却媒体が測定予定設備15の周りを螺旋上昇するようになるので、ガス冷却媒体の流動に有利で、測定データがより正確になる。好ましくは、前記ガイドプレート8は、吸気管4に近接している側が2つのR=200mmである四半分の円弧構造であり、気密ドア2に近接している側が2つのR=150mmである四半分の円弧構造である。好ましくは、前記ガス入口4は筺体の底部に配置され、ガイドプレート8の円弧構造に相接し、地面に対して5°の傾斜角をなし、この傾斜角構造により、ガス冷却媒体が螺旋上昇することを前提としてその回転数を確保し、ガス冷却媒体と測定予定設備15の熱交換効率を強めることができる。もちろん、本発明の他の実施形態では、該傾斜角を8°、12°、15°又は30°にしてもよく、その目的は、ガス冷却媒体と測定予定設備15との十分な熱交換を保証することを前提として、その入口の傾斜角を調整することにより、ガス冷却媒体の循環効率を調整し、ガス冷却媒体の出入りの安定性を確保し、測定精度を強化することである。もちろん、本発明の他の実施形態では、前記筺体1は円筒状筺体であり、その構造によりガスが回転され冷却効果がより良くなり、又は前記筺体1を長方体構造にして、加工製造を有利にし、加工コストを低減することができる。本発明に記載の筺体1は、デザインの必要に応じて、例えば良い冷却効果又は簡単な加工効果等を実現するように所定形状に設計することができる。
【0036】
本発明の実施形態では、前記筺体1の底部の側壁には、測定予定設備15の作動に係る供電を確保するための電源インターフェース10が設けられる。
【0037】
本発明の実施形態では、前記ガス収集フード3は漏斗状の構造であり、前記筺体1の上部に倒置され、前記筺体1とガス収集フード3の内腔により試験空間を構成し、筺体1はガス収集フード3とともに測定予定設備15の試験空間を構成し、ガス出口5はガス収集フードの最高点に配置され、ガス冷却媒体は筺体1の底部から螺旋上昇した後、ガス収集フード3で収集されて、ガス出口5を介して排出する。これにより、ガス冷却媒体の流動に空間を提供し、滑らかな流動性を確保することができる。
【0038】
好ましくは、前記ガス収集フード3は、高さが300mmである漏斗状の構造であり、筺体1の上部に倒置され、外径が108mmであるガス出口5はガス収集フード3の最上部に配置され、高温ガスはガス収集フード3で収集されてガス出口5を介して排出する。
【0039】
本発明の実施形態では、前記筺体1とガス収集フード3は、外側から内側の順に金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層を含んでなる3層構造を有し、総括伝熱係数kは次式で算出され、
【数5】
式中、k、k、kはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の熱伝導係数であり、L、L、Lはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の厚さである。
【0040】
好ましくは、前記断熱保温層16は、ポリウレタン、岩綿、フォーム等の低熱伝導係数の断熱保温材を含むが、これらに限定されていない。内層の放射線遮蔽層は、表面に放射線遮蔽のアルミ箔が被覆されている低熱伝導係数の材料であり、外層の金属筐体層は高強度の金属筐体であるため、筺体の強度を確保することができる。
【0041】
好ましくは、前記筺体1とガス収集フード3の断熱保温層16は、ポリウレタンであり、内層は、放射線遮蔽のアルミ箔が被覆されている中質繊維板であるが、本発明の他の実施形態では、前記断熱保温層16と内層は他の材料であってもよく、その目的は、筺体1とガス収集フード3全体の断熱を実現し、内壁の低熱伝導性を確保することであり、測定過程において装置自体の熱吸収による誤差を効果的に低減することができる。
【0042】
本発明の実施形態では、前記気密ドア2は、二重ガラス構造の可視ウィンドウを有し、測定過程における実際の効果を容易に観察することができる。
【0043】
本発明の実施形態では、前記設備支持台座9は筺体1の底部に配置され、取り外し可能な亜鉛メッキグリッド構造であり、ガス冷却媒体の流動に有利であるが、本発明の他の実施形態では、前記設備支持台座9は他の構造であってもよく、その目的は、ガス冷却媒体と測定予定設備15との十分な接触を確保し、ガス冷却媒体の流動性を確保し、熱交換効率を強化させることである。
【0044】
好ましくは、前記設備支持台座9は、長さと幅がともに600mmであり、内孔の長さと幅が100mm×40mmである亜鉛メッキグリッド構造であり、設備の底部の空気はグリッドを通って上方に流れることができ、内部での空気の流通と設備の冷却に有利である。
【0045】
本発明の実施形態では、前記ガス冷却媒体は空気であり、前記液体冷却媒体は水、不凍液又は潤滑油等の通常の液体冷却媒体であるが、本発明の他の実施形態では、測定精度を確保し、又は低いコストで行うように前記ガス冷却媒体と前記液体冷却媒体は他のものであってもよい。
【0046】
本発明の実施形態では、図4に示すように、測定予定設備15は密閉の腔室内に設けられ、この腔室は筺体1とガス収集フード3により形成され、外部に向けて冷却媒体14を有する管路アタッチメント13、ガス入口4、液体入口6、液体出口7、ガス出口5に接続し、第1測定要素11により液体入口6の液体冷却媒体とガス入口4のガス冷却媒体の温度及び圧力を測定し、前記冷却媒体はガス冷却媒体と液体冷却媒体とを含み、第2測定要素12により液体出口7の液体冷却媒体とガス出口5のガス冷却媒体の温度及び圧力を測定する。
【0047】
最後に以下の通り、説明すべきである。以上の各実施例は、本発明の技術的手段を説明するためのものにすぎなく、それを限定するものではない。上述した各実施例を参照して本発明について詳しく説明したが、上述した各実施例に記載の技術的手段を修正し、またはその一部や全部の技術的特徴を同等に置き換えてもよく、これらの修正や置換を行っても、対応する技術的手段の本質が本発明の実施例における技術的手段の範囲から逸脱することがないことは、当業者に理解されよう。
【0048】
(付記)
(付記1)
測定装置の設置ステップであって、前記測定装置は、筺体を含み、前記筺体の前端には測定予定設備が出入りする気密ドアが設けられ、前記筺体の内部の中心には前記測定予定設備を支持するための設備支持台座が設けられ、前記筺体の底部の側壁には、ガス冷却媒体が流入するガス入口と、液体冷却媒体が流入する液体入口と、液体冷却媒体が排出する液体出口とが順次設けられ、前記筺体の上部にはガス収集フードが設けられ、前記ガス収集フードの先端にはガス出口が設けられ、前記ガス入口、液体入口、液体出口、ガス出口及び筺体の内壁と筺体の外壁にはそれぞれ測定要素が設けられるステップ1と、
測定データの取得ステップであって、ガス冷却媒体は底部のガス入口から流入して、測定予定設備の外周を経て回転運動した後、上部のガス出口から流出し、液体冷却媒体は液体入口から流入して、測定予定設備を経て液体出口から流出し、測定要素により測定された、筺体を流れる各冷却媒体に対応する質量流量はmであり、液体入口の温度はTであり、液体出口の温度はTであり、ガス入口の温度はTであり、ガス出口の温度はTであり、筺体の内壁面の温度はTであり、筺体の外壁面の温度はTであり、筺体の内壁面の総面積はAであり、筺体壁の厚さはLであるステップ2と、
放熱量の算出ステップであって、放熱量は次式で算出され、
Q=Q+Q
式中、Qは出入口温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量であり、
冷却媒体に奪われる熱量Qは次式で算出され、
=Q+Q
式中、Qは液体冷却媒体に奪われる熱量であり、Qは空気としての冷却媒体に奪われる熱量であり、それぞれ次式で算出され、
=m×cp液×(T-T
=m×cp気×(T-T
式中、mはそれぞれ対応する冷却媒体が筺体を流れる質量流量であり、cは対応する冷却媒体の比熱容量であり、TとTはそれぞれ液体を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、TとTはそれぞれ空気を冷却媒体とした場合の出入口の温度であり、
テストボックスの筺体の対流と放射による熱交換により吸収される熱量Qは次式で算出され、
=k×A×[(T-T)/L]
式中、kはテストボックスの筺体構造の総括伝熱係数であり、Aは筺体の内壁面の総面積であり、Lは筺体構造の厚さであり、TとTはそれぞれ筺体の内壁面と筺体の外壁面の温度であり、最終的に放熱量Qが得られるステップ3と、を含む、ことを特徴とする電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0049】
(付記2)
【数6】
であり、
式中、Qは出入口温度に基づいて算出された、冷却媒体に奪われる熱量であり、Qはテストボックスの筺体の対流と放射熱による交換により吸収される熱量であり、
とQが上式を満たす場合に限り、放熱量測定実験データが有効であるとみなされ、QとQを用いて設備の放熱量Qを算出し、その他の場合は、上式を満たすようにシステムの作動パラメータを調整し、必要に応じて測定システムの再調整と校正を行い、すなわち、上式が5%以上である場合、冷却媒体の設備の放熱量を持ち去る効果を高めて上式中のQの値を減少させるように、冷却媒体の質量流量を増加する、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0050】
(付記3)
前記筺体の内壁の四隅には、円弧状のガイドプレートが設けられる、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0051】
(付記4)
前記筺体の底部に設けられたガス入口は、前記ガイドプレートの円弧構造に相接して接線ガス入口を形成し、前記接線ガス入口は、水平底面に対して0°~60°の傾斜角をなして上向きに傾斜して設けられる、ことを特徴とする付記3に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0052】
(付記5)
前記筺体の底部の側壁には、電源インターフェースが設けられる、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0053】
(付記6)
前記ガス収集フードは漏斗状の構造であり、前記筺体の上部に倒置され、前記筺体とガス収集フードの内腔により試験空間が構成される、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0054】
(付記7)
前記筺体とガス収集フードは、外側から内側の順に金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層を含んでなる3層構造を有し、
総括伝熱係数kは次式で算出され、
【数7】
式中、k、k、kはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の熱伝導係数であり、L、L、Lはそれぞれテストボックスの金属筐体層、断熱保温層、放射線遮蔽層の厚さである、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0055】
(付記8)
前記気密ドアには、二重ガラス構造を有する可視ウィンドウが設けられる、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0056】
(付記9)
前記設備支持台座は、筺体の底部に設けられ、取り外し可能な亜鉛メッキグリッド構造である、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【0057】
(付記10)
前記ガス冷却媒体は空気であり、前記液体冷却媒体は水、不凍液又は潤滑油である、ことを特徴とする付記1に記載の電気機械設備の放熱量の測定方法。
【符号の説明】
【0058】
1、筺体
2、気密ドア
3、ガス収集フード
4、ガス入口
5、ガス出口
6、液体入口
7、液体出口
8、ガイドプレート
9、設備支持台座
10、電源インターフェース
11、第1測定要素
12、第2測定要素
13、管路アタッチメント
14、冷却媒体
15、測定予定設備
16、断熱保温層
17、接線ガス入口
図1
図2
図3
図4
図5
【国際調査報告】