JPS5812530B2 - ビフンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、変量の微分あるいは運動体の速度を測定表
示する装置である。

従来は、非常にゆっくり変化する量の微分値や、非常に
ゆっくり移動する物体の速度を、簡単な機械的手段で測
定表示することは困難であった。

その理由は、変量の微分を機械的に得るには、変量の現
在値から、ある時間前の変量の値を減算する必要がある
が、その両者を同時に記憶または表示することが、簡単
な機械的手段によっては不可能であったからである。

この発明は、流体の粘性を利用すれば極めて大きな時定
数をうることができるという知見に基づき、この原理を
用いて、例えば大気圧のように、非常にゆっくりと変化
する量の微分値の測定表示もできるようにしたものであ
る。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、１は移動物
体もしくは変量に応じて左右に移動するように構成され
た駆動体、２は透明で中空なドーナツ状表示器、３は前
記中空ドーナツ状表示器に一部空間５を残して充填され
た適宜の粘性をもつ流体、４は前記中空ドーナツ状表示
器の、ほゞ水平な中心軸、６は目盛板などの表示板であ
る。

なお、同図において、駆動体１と中空ドーナツ状表示器
２とは摩擦接触、歯車係合、その他適当な手段で滑りが
ないように結合され、中空ドーナツ状表示器２は、駆動
体１の移動に応じた角速度で、その中心軸４のまわりに
回転させられる。

静止状態においては、中空ドーナツ状表示器２内の粘性
流体３の左右表面Ａ，Ｂは水平線ＨＨ上の静止位置にあ
る。

いま、仮に、第２図１に示すように、時刻ｔ。

において、駆動体１が矢印Ｌ方向に距離１１ だけ移動
したとすると、中空ドーナツ状表示器２は時計方向にあ
る角度だけ回転させられる。

このために、その内部の粘性流体３の左側表面Ａは第２
図２のように、静止位置から点線位置ＡＩ（第１図）寸
で上昇偏位させられ、一方、右側表面Ｂは点線位置Ｂ１
（第１図）まで下降偏位させられる。

その後、時刻ｔ。

からｔ１ まで、駆動体１が停止しているとすると、粘
性流体３は、その粘度および中空ドーナツ状表示器２の
流体抵抗によって決まる時定数Ｔで徐々に静止位置に復
帰する−すなわち、その左側表面Ａは、第２図２のよう
に静止位置Ｈに向って降下復帰する。

つづいて、時刻ｔ１ において、駆動体１が矢印Ｌと反
対方向に（第１図で右方向に）、距離１２だけ移動した
とすると、粘性流体３の左側表面Ａは、第２図２から分
るように、静止位置Ａから下方へ下降偏位され、それか
ら同じ時定数Ｔで徐々に上昇し、静止位置に向って上昇
復帰する。

以上のことから分るように、変量に応じて、駆動体１が
左方（第１図（ておいて）へ移動したときは、粘性流体
３の左側表面Ａはその移動量（すなわち、変化量）に応
じた距離だけ上方へ移動してから静止位置へ復帰し、ま
た、反対に駆動体１が右方（第１図）へ移動したときは
、前記左側表面Ａは下方へ移動してから静止位置へ復帰
する。

それ故に、前記左側表面Ａの静止位置からのずれ量とそ
の方向から、変量の変化量と変化方向を知ることができ
る。

つぎに駆動体１が、第３図１に示すように、左方へ第１
の定速度で前進してからある時間停止し、その後反対方
向へ第２の定速度で後退する場合について述べる。

粘性流体３の表面Ａ，Ｂを静止位置へ復帰させようとす
る力は、左右表面の高さの差が大きいほど大きい。

このため、駆動体１が一定速度で移動し、その結果、ド
ーナツ状表示器２が一定角速度で回転されるときは、粘
性流体３の粘度および表示器２の流体抵抗（すなわち、
時定数）を適当に選んでおくことにより、左右表面Ａ，
Ｂの高さの差が、前記角速度に応じて決まるある値にな
ったところで、粘性流体の左右両表面は平衡して停止す
る。

それ故に、第３図１のように、時刻ｔ。

からｔ１まで駆動体１が、左方へ第１の定速度で移動す
ると、同図２のように、粘性流体３の左表面Ａは徐々に
上昇し、ある高さの位置に停上する。

したがって、左表面Ａの停止位置からのずれ量は、駆動
体１の速度をあらわすことになる。

時刻ｔ１ からｔ２までの間、駆動体１が停止すると、
左右表面Ａ，Ｂは前述のように、時定数Ｔで静止位置に
復帰する。

時刻ｔ２からｔ３まで、駆動体１が反対方向へ第２の定
速度で移動すると、前述した時刻ｔ。

〜ｔ１ 間の動作とは反対に、粘性流体３の左表面Ａは
徐々に下降し、前記第２定速度に応じた位置で平衡停止
する。

時刻ｔ３で駆動体１が停止すると、それから時定数Ｔの
後に、両表面Ａ，Ｂは静止位置に復帰する。

なお、この場合、両表面Ａ，Ｂは常に水平に保持されて
いる。

すなわち、本発明の構成によれば、粘性流体の粘度およ
びドーナツ状表示器の流体抵抗を、駆動体１の移動速度
一すなわち、変量の微分饋の測定範囲に応じて、適当に
（微分値が大きいほど低粘度であるように）選定してお
くことにより、変量の微分値およびその極性を、粘性流
体の表面位置の静止位置からのずれ量およびその方向と
して表示することができる。

さらに具体的にいえば、第１図の構成により駆動体１の
移動速度（すなわち、変量の微分）が一定ならば、前記
粘性流体の各表面の偏位も一定であるが、一方、移動速
度が大となれば各表面の偏位は大となり、反対に、移動
速度が小となれば各表面の偏位も小となるようにするこ
とができる。

以上のように、粘性流体３の表面Ａ ， Ｂの静止位置
からの偏位量とその方向は、中空ドーナツ状表示器２の
角速度、すなわち駆動体１の移動速度、換言すれば移動
量の微分によって決まるから、粘性流体３の表面の、静
止位置からのずれ量とその方向によって、前記速度ある
いは微分値を視覚的に表示することができる。

そして、前述のように粘性流体の両表面Ａ，Ｂが常に水
平に保持されているので、表示板６に対する表面高さの
読取りも容易である。

この発明は、例えば大気圧のように、その変化がきわめ
て緩慢で、その微分値がきわめて小さいような変量を測
定表示する場合に特に有利である。

駆動体１を適当な気圧計に連結しておき、気圧変化に応
じて駆動体１が左右に移動するように構成しておけば、
前の説明からわかるように大気圧変化の状態を視覚的に
表示することができる。

すなわち、いま例えば、気圧が上昇したときには駆動体
１が左方へ移動して、中空ドーナツ状表示器２が時計方
向に回転し、気圧が下降したときには、前記表示器２が
反時計方向に回転するように構成したとする。

周知のように、大気圧は上昇、下降、停止状態の適宜の
組合せで変化するものであるから、第３図の１は大気圧
の変化状態の一つのモテルを表わしていると考えること
ができる。

第３図１の例を実際の気象変化にあてはめてみると、時
刻ｔ。

からｔ１ までは高気圧が近づきつつあるときで、気圧
が徐々に上昇しており（気圧の微分値が正である）、天
候は好転している。

時刻ｔ１からｔ２までは、高気圧に蔽われてほぼ一定の
高い気圧に保たれた状態であり、気圧の微分値はほゞ０
で、晴天がつゞいている。

また、時刻ｔ２からｔ３までは、大気圧が次第に下降し
、気圧の微分値が負となって、天候が悪化している状態
である。

さらに、時刻ｔ３から後は、大気圧が低い状態で安定し
、悪天候が継続している。

以上のような大気圧の変化状態のとき、第１図の実施例
における粘性流体３の左表面Ａは、前述したところから
明らかであり、また第３図２に示したように、時刻ｔ。

からｔ１ までは静止位置Ａより上側に、時刻ｔ１ か
ら１２１で、および時刻ｔ３以後はほゞ静上位置Ａに、
まだ時刻ｔ２からｔ３までは静止位置Ａより下側に位置
することになる。

それ故に、第１図の表示板６の、静止位置Ａ近傍に「持
続」または「不変」の指示を、静止位置Ａの上側（十側
）に「晴」または［好転（上り坂）の指示を、下側（一
側）に「曇、雨」または「悪化（下り坂）」の指示をし
ておけば、粘性流体３の左表面Ａが表示板６のどの位置
に対応しているかを見ることにより、天候の変化傾向を
視覚によって知ることができる。

以上から明らかなように、本発明を利用すれば簡易天気
予報器を得ることができる。

なお、本発明においては、粘性流体３の粘度や中空ドー
ナツ状表示器２の断面の内径の寸法および形状を適当に
選べば、その時定数を任意に選定することができる。

それ故に、測定対象に応じてこれらを適当に選定するこ
とにより、粘性流体の表面Ａ，Ｂが適宜の範囲（高さ）
に納まるように（表面が過度に偏位することがないよう
に）することができることは明らかである。

また、流体表面ＡまたはＢの位置が見にくいときには、
粘性流体よりも比重が小さくて見易い指標体を流体表面
に浮かせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微分装置の基本的構造を示す側面図、
第２図および第３図はその動作を説明するための波形図
である。 １・・・駆動体、２・・・透明中空ドーナツ状表示器、
３・・・粘性流体、４・・・中心軸、６・・・表示板、
Ａ，Ｂ・・・流体表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ水平な中心軸のまわりに回転可能に支持された
   透明かつ中空のドーナツ状表示器と、前記表示器内に少
   なくとも一部の空間を残して充填された粘性流体と、前
   記粘性流体の表面を水平に保持した状態で、前記表示器
   を変量に応じて回転させるように係合された駆動体と、
   粘性流体の表面の偏位方向にそって配置された表示板と
   を具備し、前記粘性流体の粘度が前記変量の微分値の測
   定範囲に応じて選定されたことを特徴とする微分装置。 ２ さらに、流体表面に浮かされた指標体を具備する特
   許請求の範囲第１項記載の微分装置。