JPH0575346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、静水圧の検出装置に関し、詳述すれ
ば、かかる装置に用いられる気泡発生用ヘツドに
関する。

（従来の技術） ある深度における静水圧は、その深度まで測定
管の一端を沈浸させ、その後、測定管の他端から
測定管にガス圧を送り込むことにより測定するこ
とができる。そのとき、静水圧を測定すべき液底
において気泡が発生するまで、ガス圧を増大させ
る。一般に、発生する気泡の内圧は一定になり、
静水圧と等しくなるものと考えられている。そこ
で、液面外にある測定管の一端におけるガス圧を
測定することにより、所定深度の液底にある測定
管の他端における静水圧の指標が得られる。

ところが、液底における測定管の端部からでる
気泡の曲率半径が、気泡が大きくなるに従つて、
変化するので、正確、かつ、一貫した測定値を得
るのは難事である。つまり、気泡が大きくなり、
それに伴つてその曲率半径が変化すると、気泡の
内圧も増大する。気泡が球体となるほど大きくな
る時に、その気泡が半球体を呈すれば、曲率半径
が最小となり、また、内圧は最大となる。さらに
大きくなれば、内圧は低下し、不安定な状態にな
るとともに、やがて破裂する。このように、気泡
が大きくなるにつれて、内圧が変化するととも
に、形状が不安定になることは、観察されるとこ
ろである。

また、気泡が破裂すれば、波動圧が生ずる。そ
ればかりか、気泡が形成されている時でさえ、気
泡を取り囲む液体の乱れにより、気泡が途中で破
裂したりすることがある。

従つて、従来の測定管には、その管から小さな
気泡が一つの流れとなつて常時出てくるように、
気泡を砕く手段が設けられている。たとえば、米
国特許公報第2668669号（1954年２月９日発行）
や同じく第2755699号（1956年７月24日発行）に
は、垂直管の側面に形状の異なつたオリフイスを
形成し、このオリフイスから気体が容易に出られ
るようにしたものが開示されている。これらの特
許公報によれば、気体の放出を容易にし、また、
細かい気泡の流れを形成すれば、正確な測定がで
きるとのことである。

（発明の要旨） 本発明は、測定の精度を更に向上させるべくな
されたものであつて、そのためには、従来の装置
において得られた気泡よりも大きな気泡が測定管
の一端から形成されるのを許容している。こうす
ることにより、気泡の曲率半径を、予め設定し、
かつ、制御しうる曲率半径まで気泡を大きくする
ことができる。これにより、下記するように気泡
における圧力増分をなくすことができるのであ
る。

本発明によれば、前述の利点は、気泡管用ヘツ
ドを下記のごとく構成することにより得られる。
即ち、液中において水平に配置する平坦な下面を
有する気泡板体と、この気泡板体の下方にて加圧
気体の気泡が形成されるように、その加圧気体を
気泡板体の上方から導入するオリフイスとで構成
することにより、前記した利点が得られるのであ
る。この気泡板体は、大きさの異なつた気泡が安
定して形成される表面を構成している。従つて、
気泡の下側における気体−液体の界面において曲
率半径の大きい気泡が、形成されることになる。

本発明によれば、気泡板体を構成する材料を選
定するにあたつては、注意が必要である。つま
り、気泡が適当に形成されるとともに、その気泡
が破裂した後に勢いを急速減衰させるには、液体
の濡れ特性と気泡板体の材料とが一致していなけ
ればならない。たとえば、ガソリンに沈浸させる
のであれば、気泡板体の少なくとも前記下面をテ
フロンで被覆するか、または、気泡板体をテフロ
ンで構成するのが望ましいことが実験により確か
められている。

また、周囲の液体の乱れにより気泡の形状が崩
れるのを防ぐには、形成される気泡を何等かの覆
いで保護するのが望ましく、そのために、気泡板
体を、気泡板と、その外周を囲繞する周壁と、キ
ヤツプとで構成する。

（実施例） 以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ま
しい実施例を詳述する。

まず第１図は、測定管１の下端における液体２
の圧力を測定すべく、その液体２に測定管１が沈
浸されているのを示している。第２図において示
した２０は、加圧気体供給源であつて、この供給
源２０からの加圧気体、例えば、圧縮空気は、液
外に臨む測定管１の上端に供給されるようになつ
ている。この測定管１に加圧気体を供給すれば、
測定管１の下端に気泡３（半球体気泡として図
示）が形成される。

前述したように、気泡の内圧は、その気泡が大
きくなるに従つて、また、気泡の下側における気
体−液体の界面において曲率半径が減少するにつ
れて、増大する。ところが、細かい球体と見なせ
るほど気泡が小さいのであれば、その気泡が半球
体を呈している時に、曲率半径が最小となり、か
つ、圧力も最大となる。更に、気泡が大きくなる
に従つて、圧力が減少するので、気泡は不安定に
なるとともに、やがて破裂するようになる。圧力
が最大となる点は、下記の式から見出だすことが
できる。

Ｐ＋ΔP＝gh（Ｄ−ｄ）＋2γ／ｒ ただし、Ｐ＝hg（Ｄ−ｄ）であり、測定管の内
部に侵入している液体を深度ｈまで押し出すのに
必要な圧力の一部であり、深度ｈとは、液面下か
ら気泡の底までの深さをあらわす。ｇは重力によ
る加速度、Ｄは液体の密度、ｄは気泡における気
体（空気）の密度、ΔPは気泡における圧力増分、
γは表面張力、ｒは気泡の半径をそれぞれ表す。

第２図に本発明の実施例を示す。測定管のヘツ
ドは、板部材４（以後、気泡板と称する。）から
なり、この気泡板１には第１オリフイス５が形成
されており、このオリフイス５に測定管１が接続
されている。供給源２０から測定管１に供給した
加圧気体の圧力が増大すると、気泡３が形成され
る。気泡板４は、大きさの異なつた気泡が安定よ
く形成される表面として用いられている。測定管
１の内部における気体圧は計器２１もしくは圧力
モニーターにより監視されている。

気泡板４を用いたことから、気泡の曲率半径を
大きな値（前述の式にあつては、半径の要素が含
まれている式の分子に対してほぼ無限である。）
とすることができ、よつて、式から気泡における
圧力増分の影響をほぼ省くことができる。

かくて、圧力測定の結果は、深度、重力加速
度、液体の密度と気体の密度との差とに見掛け上
依存したものとなる。気泡における圧力増分は圧
力測定結果からは除外されている。

気泡が形成される気泡板４の材料を選定するに
あたつては、注意が必要である。即ち、液体の濡
れ特性と気泡板４の材料とは一致している必要が
あり、そうすることにより、気泡の形成を適当な
ものとすることができるとともに、気泡が破裂し
た後の勢いを急速に減衰させることができる。一
般に、気泡板４の材料は、液体の濡れ特性からし
て、気泡板４に形成される気泡が気泡板４に対し
て90゜の接触角度を以て臨むことができるものが
よい。

これは、気泡板４の下面の材料を選定するか、
または、適当な特性を有する材料の層を気泡板４
の下側に取り付けることにより達せられる。こと
に、液体がガソリンであれば、気泡板の材料とし
てはテフロンが好ましく、液体と気泡に臨む気泡
板の層に適当な材料を固定すればよいことがわか
つた。

形成される気泡の大きさを制御するには、第１
オリフイス５から所定距離だけ離れたところにお
ける気泡板４の部分に第２オリフイス６を設け
る。気泡の大きさが、気泡が第２オリフイス６に
達するほどのものになれば、気泡は破裂する。

第２オリフイス６は、穴であつてもよいし、ま
た、スロツト、第１オリフイス５を中心とする曲
率中心を有する三日月形スロツトでもよく、どん
な形であつてもよいし、寸法も適当に選ぶことも
できる。

測定時に周囲の液体の乱れにより気泡の形成が
妨げられる、または、形成した気泡が破裂するの
を防ぐには、気泡がハウジング７の内部において
形成されるようにするのが望ましい。このハウジ
ング７は気泡板４より下方に張り出しており、こ
の気泡板４がハウジング７の天板を構成してい
る。

第３Ａ図に上方より見た本発明の一形態を斜視
図で示す。第１オリフイス５にはパイプコネクタ
ー７ａがあつて、このパイプコネクター７を介し
て測定管１が接続されている。第２オリフイス６
は三日月形スロツトで構成されており、その長手
軸は全長にわたつて第１オリフイスの中心とは等
距離隔てている。

第３Ｂ図は、本発明の一形態を底側から見たと
ころを斜視図で示したものである。図示のよう
に、気泡板の底面には、気泡が形成される部域に
わたつて、テフロン層８が形成されている。ハウ
ジング７は、側壁９とキヤツプ１０とからなり、
キヤツプ１０は側壁９にネジなどにより取り付け
られている。

作用を説明すれば、測定管１に取り付けたヘツ
ドをまず液体に沈浸させる。すると、第２オリフ
イス６を介して液体が浸入し、これにより、ハウ
ジング７内に含まれている気体を測定管１へと押
しやるとともに、液体も測定管１へと浸入する。
このように測定管１に逆流した液体のレベルが安
定するのを見計らつて供給源２０から加圧気体を
測定管１に供給すれば、測定管１内の液体は押し
戻されることになる。計器２１には供給した気体
の圧力が表示されるが、この計器２１の読み取り
値は、測定管１内の液体が押し戻されるにしたが
つて、増大する。それはともかく、供給した気体
が測定管１の下端に達すれば、第２図に示すよう
に気泡を形成するようになる。その時、圧力はほ
ぼ一定になり、気体と液体との界面に対応する高
度の静水圧と等しくなる。

別の方法としては、第２オリフイス６に達する
まで気泡が膨らむようにし、それが破裂する前の
圧力を以て、液圧の指標としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力測定管を示す図、第２図は本発明
による圧力測定管を示す図、第３Ａ図は本発明の
好ましい形態を上方から見た斜視図、第３Ｂ図は
第３Ａ図を下方から見た斜視図である。 １……測定管、３……気泡、４……気泡板、５
……第１オリフイス、６……第２オリフイス、７
……ハウジング、８……テフロン層、９……側
壁、２０……加圧気体供給源、２１……計器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力測定手段と、一端が静水圧を測定すべき
   所定深度まで沈浸される測定管からなり、測定管
   の前記一端において気泡が形成されるまで該測定
   管に供給される加圧気体の圧力を増加させること
   により前記圧力測定手段から所定深度における静
   水圧の指標を得るように構成した静水圧検出装置
   における気泡発生用ヘツドにおいて、前記測定管
   の前記一端が設けられる気泡発生用ヘツドが、液
   体中にて水平に配置する平坦な下面と第１オリフ
   イスとを有する気泡板体からなり、該気泡板体が
   前記第１オリフイスを介して前記測定管と接続さ
   れ、而して、前記測定管を介して供給される加圧
   気体が前記下面にて気泡を形成するように構成し
   たことを特徴とする気泡発生用ヘツド。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のものであつ
   て、前記第１オリフイスから所定距離だけ離れた
   ところにおいて、第２オリフイスを前記気泡板体
   に設けて、形成された気泡が第２オリフイスに達
   するほど大きくなれば、その気泡が破裂するよう
   にしたことを特徴とする気泡発生用ヘツド。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   ものであつて、前記気泡板体の下面に、気泡の接
   触角が90゜以下となる液体に対する濡れ特性を有
   する材料からなる層が形成されていることを特徴
   とする気泡発生用ヘツド。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載のものであつ
   て、前記液体はガソリンであり、気体は空気であ
   るとともに、前記材料がテフロンであることを特
   徴とする気泡発生用ヘツド。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか
   一項に記載のものであつて、前記気泡板体が、気
   泡板と、該気泡板の外周部から延在して当該気泡
   板を取り囲む周壁と、キヤツプとからなることを
   特徴とする気泡発生用ヘツド。 ６ 特許請求の範囲第２項から第５項のいずれか
   一項に記載のものであつて、前記第２オリフイス
   がスロツトよりなり、前記スロツトの長手軸は前
   記第１オリフイスの中心から一定距離だけ離れて
   いることを特徴とする気泡発生用ヘツド。 ７ 特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか
   一項に記載のものであつて、前記測定管の取付け
   具が前記第１オリフイスに接続されていることを
   特徴とする気泡発生用ヘツド。