JPH10281971A - ディジタル表示計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成で直読可能なディジタル表
示式の比重／密度計を提供することを目的とする。 【解決手段】 測定液体２の中に設置されて当該液体か
らの浮力を受けるフロート５と、このフロートが当接し
て当該浮力を電気信号に変換する歪みケ−ジ７と、この
歪みケ−ジと一体化されてフロート５を収納し、かつセ
ンサ部３の設置位置を特定するための規準線６ａを記し
た保持部６と、歪みケ−ジ７の出力を受けるＡ／Ｄコン
バ−タ８と、液体２の液温などを検出してＡ／Ｄコンバ
−タ８に送る温度センサ９と、Ａ／Ｄコンバ−タ８の出
力を受ける温度補償回路１０と、表示部１１などを有し
ている。液体２の比重／密度は、規準線６ａが液面２ａ
と合致するようになるまでセンサ部３を液体２に入れた
ときの、規準線６ａより下側のフロート容積（既知）と
歪みケ−ジ７の出力とを用いて演算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の比重／密度
を直読できるようにしたディジタル表示計に関し、特に
測定液体の浮力を受けた状態のフロートを圧力検出部
（歪みゲージなど）に当接させ、その検出出力から測定
液体の比重／密度を求めてディジタル表示するようにし
たものである。

【０００２】なお、本明細書においては、説明の便宜
上、「ディジタル表示計」の用語を、液体の比重または
密度を測定してディジタル表示する機能を備えた計測手
段を示すものとして用いる。

【０００３】

【従来の技術】図４は、従来の比重／密度計（浮ひょう
式）を示す説明図であり、１は浮ひょう、１ａは胴部、
１ｂはけい部、１ｃは目盛り、２は液体、２ａは液面を
それぞれ示している。

【０００４】浮ひょう１は、ガラスなどの材料を用いて
胴部１ａとそれに続くけい部１ｂとが一体に生成された
もので、両者の内部は中空となっており、けい部１ｂの
外周面には標準液体で校正された目盛り１ｃが記されて
いる。

【０００５】測定者は、浮ひょう１を液体２に浮かべて
その液面２ａと合致する目盛り１ｃの部分に記された数
値（図示省略）を読み取ることにより、液体２の比重ま
たは密度を求めることができる。

【０００６】また、このような浮ひょう１の目盛を読み
取るのではなく、ディジタル表示計の形にして液体の比
重／密度の読み取り精度を上げることも行なわれてお
り、例えばガラス製Ｕ字管形に測定流体をいれた上でそ
れを振動させてそのときの振動数が当該流体の密度に比
例することを利用した振動式密度計などがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の比
重／密度計（浮ひょう式）は、そのけい部１ｂに設けた
目盛１ｃを読むものであって構成が簡単で使いやすいと
いう利点があるものの、目盛り１ｃ付近の液面２ａはそ
の表面張力のため盛り上がっていることや、測定者の読
み取り値自体がもともと目分量であるため読み取り誤差
を避けることができないという問題点があった。

【０００８】また、ディジタル表示計の方は、複雑な測
定原理を用いていることもあってその構造を簡易なもの
にすることができず、表示計の値段も高価なものになり
やすいとう問題点があった。

【０００９】そこで、本発明では、測定原理の簡単な浮
ひょう式を基本にして、フロートが測定液体から受ける
浮力を電気信号に変換してそれに基づく当該液体の比重
／密度をディジタル表示することにより、比較的簡単な
構成で直読可能なディジタル表示式の比重／密度計を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、この課題を
達成するため、測定液体中に設置されて当該液体からの
浮力を受けるフロートと、この浮力を受けた状態の当該
フロートが当接する圧力検出部と、前記圧力検出部と一
体化されて前記フロートを収納する保持部と、前記圧力
検出部の出力信号に基づいて動作するディジタル表示部
と、を有する比重／密度計を基本にしている。

【００１１】さらには、 ・保持部に、測定液体の液面に対応する位置情報を記し
たり、 ・例えば測定液体の温度に基づいて圧力検出部の出力信
号を補正する温度補償回路を付加したり、 ・保持部を、フロートが移動するときのガイドとなる筒
状のものとしたり、 ・フロートを、浮力の作用方向に直交する方向の断面積
がその下方部分よりも上方部分のほうで小さくなるよう
にしたり、 ・フロートを、中空構造としてその中に例えば窒素ガス
などを封入している。

【００１２】このディジタル表示計を使用するには、例
えばこれを、測定対象液体の中に、当該表示計の位置情
報が液面に合致するように入れればよい。このようにし
て液体に浮かんだ状態となったフロートは、液中に没し
た容積に当該液体の比重／密度を掛けた値だけの浮力を
受けることになり、本発明では、この浮力を圧力検出部
で電気信号に変換して当該変換出力と当該容積などから
測定対象液体の比重／密度を求め、その値をディジタル
表示している。

【００１３】また、フロートに対するガイド機能を保持
部に持たせており、さらにはフロートの形状や構造を前
記のようにすることによって自重を小さくしつつ、浮力
を受ける部分の容積が大きくなるようにしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１ないし図３を用いて、本発明
の実施の形態を説明する。図１は、本発明のディジタル
表示計の全体構成を示す説明図であり、２は測定液体、
２ａは液面、３はセンサ部、４は表示本体部、５はフロ
ート、５ａは当接部、５ｂは中空部、６は保持部、６ａ
は規準線（液面２に対応する位置情報）、６ｂはストッ
パ、７は歪みゲージ（圧力検出部）、８はＡ／Ｄコンバ
ータ、８ａは空気抜き孔、９は温度センサ、１０は温度
補償回路、１１は表示部をそれぞれ示している。

【００１５】ここで、保持部６、歪みゲージ７、Ａ／Ｄ
コンバータ８および温度センサ９は接着などにより一体
化し、保持部６の内側で歪みゲージ７とストッパ６ｂと
の間の空間部にはフロート５を収納している。

【００１６】フロート５は、合成樹脂やガラスあるいは
金属などの材料で内部を中空部５ｂとすることにより、
自重を軽くしながら所定の容積を確保している。なお、
中空部５ｂに例えば窒素ガスなどを封入してもよい。

【００１７】保持部６は、フロート５と同じように金
属、合成樹脂や、防錆性に優れたステンレス鋼などで円
筒状に作成されており、その中をフロート５が左右方向
の動きを規制されながら上下動できるようになってい
る。また、保持部６の下端部には、ディジタル表示計の
非使用時にフロート５が離散しないようにするためのス
トッパ６ｂを形成している。

【００１８】保持部６の外周面には液体２の温度を検知
するための温度センサ９が取り付けており、その出力信
号はＡ／Ｄコンバータ８を経て温度補償回路１０に供給
される。

【００１９】保持部６の内面上部にはＡ／Ｄコンバータ
８が設けてあり、また、その下側には歪みゲージ７を取
り付けている。なお、Ａ／Ｄコンバータ８の外側部分に
は空気抜き孔８ａを設け、フロート５が液体２の浮力を
受けて上方に移動するときに、液面２ａとＡ／Ｄコンバ
ータ８との間の空気が逃げるようにしている。

【００２０】歪みゲージ７は、フロート５が液体２から
受ける浮力を電気信号の形で検出してＡ／Ｄコンバータ
８に供給し、この検出信号を受けたＡ／Ｄコンバータ８
は液体２の比重／密度のディジタル値を求めている。

【００２１】このディジタル値を算出するには、 ・歪みゲージ７の出力信号 ・（あらかじめ分かっている）フロート５の規準線６ａ
より下の部分の容積などを用いる。

【００２２】表示本体部４は温度補償回路１０や表示部
１１からなり、温度補償回路１０では、センサ部３の出
力信号として得られる液体２の比重／密度の値を測定時
の液体温度で補正している。なお、前記ディジタル値の
算出処理をセンサ部３の側で実行するようにしてもよ
い。

【００２３】液体２の温度の他に、測定環境の大気温度
も検知してこれらの値で温度補償を行なえば、液体２
の、液温による比重／密度の変化のみではなく、測定環
境空間温度に基づく比重／密度の変化も補正することが
できる。

【００２４】表示部１１は、 ・オン−オフ電源スイッチ ・ディジタル調整スイッチ ・リセットスイッチ ・デ−タ保持 ・モ−ド切替えスイッチ ・バックライト ・ＡＣ／ＤＣ電源 ・プリンタ搭載 などの各種機能を有している。

【００２５】測定手法としては、 ・センサ部３を液体２の中につけていく方法 ・センサ部３を取り付けた容器（図示省略）に液体２を
注入していく方法などを用いる。

【００２６】ディジタル表示計の使用に先立って、基準
液（1,000g/cm²) の液面と表示計の規準線とを合致させ
た状態で表示部１１の数値が当該数値を示すようにアジ
ャストネジ（図示省略）で調整している。

【００２７】なお、図示のものは、液面２ａに対応する
位置情報を保持部６に記しているが、保持部６の中のフ
ロート５を外から見えるようにし、例えば保持部６を透
明体で形成したり、図３の形状にして、その中のフロー
ト５に当該位置情報を記すようにしてもよい。

【００２８】さらには、保持部６やフロート５の形状的
な特徴部分を設けてそれを位置情報として用いることも
でき、また視認可能なフロート５の全体がちょうど液体
２の中に入り込んだ状態で測定するようにしてもよい。

【００２９】図２は、本発明のセンサ部の変形例（その
１）を示す説明図であり、 (a)は横方向断面図、 (b)は
縦方向断面図を記している。図において、３ａはセンサ
部、７は歪みゲージ、８はＡ／Ｄコンバータ、８ａは空
気抜き孔、５１はフロート、５１ａは当接部、５１ｂは
中空部、５１ｃは溝部、６１は保持部、６１ａは規準
線、、６１ｂはストッパ、６１ｃはリブをそれぞれ示し
ている。

【００３０】図１のセンサ部３との相違点は、 ・フロート５１の外周面に縦方向の溝部５１ｃを４個形
成し、 ・保持部６１の内周面には縦方向のリブ６１ｃをこの溝
部５１ｃに対応するように形成し、 ・フロート５１を保持部６１に収納した状態では、リブ
６１ｃがそれぞれ溝部５１ｃに入り込んでいる、ことな
どである。

【００３１】この場合、測定液体２の浮力を受けたフロ
ート５１はその溝部５１ｃが保持部６１のリブ６１ｃに
案内されながら、自らの姿勢をふらつかせることなしに
上方に移動し、当接部５１ａと歪みゲージ７との圧接動
作も安定したものとなる。

【００３２】図３は、本発明のセンサ部の変形例（その
２）を示す説明図であり、 (a)は縦方向断面図、 (b)は
斜視図を記している。ここで、３ｂはセンサ部、７は歪
みゲージ、５２はフロート、５２ａは当接部、５２ｂは
中空部、５２ｃは胴部、５２ｄはけい部、６２は保持
部、６２ａは規準線、６２ｂは十字状の天井部、６２ｃ
は十字状のストッパをそれぞれ示している。

【００３３】図１のセンサ部３との相違点は、 ・保持部６２を細い板状のもので作成し、その上部と下
部にはそれぞれ十字状の天井部とストッパを設け、 ・十字状の天井部６２ｂに歪みゲージ７を取付け、 ・フロート５２の上部を、その下部（胴部５２ｃ）より
も断面積が小さなけい部５２ｄとした、ことなどであ
る。

【００３４】この場合、フロート５２の中、もっぱら測
定液体２の浮力を受ける下部（胴部５２ｃ）の断面積を
大きくするとともに、当該浮力の強さを歪みゲージ７に
伝えることが主たる役割である上部（けい部５２ｄ）の
断面積を小さくすることにより、フロ−トについての、
所定の浮力を得るとともに軽量化を図ることができるよ
うにしている。

【００３５】さらには、上部（けい部５２ｄ）の断面積
を小さくしているので、下部の胴部５２ｃが完全に測定
液体２に没した状態で使用するときなどには液上に出て
いるけい部５２ｄが受ける大気圧の程度も小さくなり、
フロート５２が測定液体２から受ける浮力に対する大気
圧の影響をより少ないものにすることができる。

【００３６】また、保持部６２を巾狭の板状体で形成
し、その中に収納したフロート５２を測定者が見えるよ
うにしているので、前述のように、規準線６２ａをフロ
ート５２の方に設けたり、フロート５２の胴部５２ｃ
と、けい部５２ｄとの境界部分を規準線とみなすように
してもよい。

【００３７】なお、図２および図３では温度センサ９の
記載を省略しているが、図１のセンサ部３と同じような
態様で保持部６１、６２に温度センサ９を取り付けて用
いることができる。

【００３８】図３の形式のディジタル表示計では、Ａ／
Ｄコンバータ８は温度補償回路１０や表示部１１ととも
に表示部本体側に設けてあるが、これを図１および図２
の場合と同じようにセンサ部３ｂの側に設けるようにし
てもよい。また、温度補償回路１０や表示部１１をセン
サ部３ｂの側に設ける形式のディジタル表示計にしても
よいことは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】このように、本発明では、フロートが測
定液体から受ける浮力を電気信号に変換してそれに基づ
く当該液体の比重／密度をディジタル表示しているの
で、比較的簡単な構成で直読可能なディジタル表示式の
比重／密度計を提供することができる。

【００４０】また、温度センサおよび温度補償回路を付
加して測定液体などの温度に基づくその比重／密度の変
化分を補正しているので、測定精度をより高いものにす
ることができる。

【００４１】また、フロートに対するガイド機能を保持
部に持たせているので、フロートと圧力検出部との接触
を安定的なものにすることができ、さらにはフロート上
部を断面積の小さな部分で形成したりフロート内部を中
空構造にしている、すなわちフロートの自重を小さくし
つつ、浮力を受けるフロ−ト部分の容積を大きくしてい
るので、例えば測定液体の比重／密度が比較的小さなと
きにもその値を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、本発明のディジタル表示計の全体構
成を示す説明図である。

【図２】本発明の、センサ部の変形例（その１）を示す
横方向断面図および縦方向断面図である。

【図３】本発明の、センサ部の変形例（その２）を示す
縦方向断面図および斜視図である。

【図４】従来の、比重／密度計（浮ひょう式）を示す説
明図である。

【符号の説明】

１・・・・浮ひょう １ａ・・・胴部 １ｂ・・・けい部 １ｃ・・・目盛り ２・・・・液体 ２ａ・・・液面 ３〜３ｂ・・・センサ部 ４・・・・表示本体部 ５・・・・フロート ５ａ・・・当接部 ５ｂ・・・中空部 ６・・・・保持部 ６ａ・・・規準線 ６ｂ・・・ストッパ ７・・・・歪みゲージ ８・・・・Ａ／Ｄコンバータ ８ａ・・・空気抜き孔 ９・・・・温度センサ １０・・・温度補償回路 １１・・・表示部 ５１・・・フロート ５１ａ・・当接部 ５１ｂ・・中空部 ５１ｃ・・溝部 ５２・・・フロート ５２ａ・・当接部 ５２ｂ・・中空部 ５２ｃ・・胴部 ５２ｄ・・けい部 ６１・・・保持部 ６１ａ・・規準線 ６１ｂ・・ストッパ ６１ｃ・・リブ ６２・・・保持部 ６２ａ・・規準線 ６２ｂ・・十字状の天井部 ６２ｃ・・十字状のストッパ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定液体中に設置されて当該液体からの
   浮力を受けるフロートと、 この浮力を受けた状態の当該フロートが当接する圧力検
   出部と、 前記圧力検出部と一体化されて前記フロートを収納する
   保持部と、 前記圧力検出部の出力信号に基づいて動作するディジタ
   ル表示部と、を有することを特徴とするディジタル表示
   計。
2. 【請求項２】 前記保持部に、測定液体の液面に対応す
   る位置情報を記したことを特徴とする請求項１記載のデ
   ィジタル表示計。
3. 【請求項３】 温度センサと、当該温度センサの出力に
   基づいて前記圧力検出部の出力信号を補正する温度補償
   回路と、を付加したことを特徴とする請求項１または２
   記載のディジタル表示計。
4. 【請求項４】 前記保持部を、前記フロートが移動する
   ときのガイドとなる筒状のものとしたことを特徴とする
   請求項１乃至３記載のディジタル表示計。
5. 【請求項５】 前記フロートを、前記浮力の作用方向に
   直交する方向の断面積がその下方部分よりも上方部分の
   ほうで小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１
   乃至４記載のディジタル表示計。
6. 【請求項６】 前記フロートを、中空構造としたことを
   特徴とする請求項１乃至５記載のディジタル表示計。