JPS6347630A - 流体の比重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 未発ＩＪ１は、流体の比重測定方法に関し、特に重心点
より偏位した偏心軸を有するたとえば円筒フＣ１−）ｅ
用いて精度よく流体の比重を測定することができる流体
の比１一定方法に関する。

ｔＸ来の技術」 従来、たとえば液体の比重を測定しようとする場合は、
第３図に示すように、比重を測定しようとする液体５０
にガラス管比重計５１を浮かべることにより行なってい
た。このガラス管比重計５１は、液体５０の液比型の差
異により浮き沈みするので、この浮き沈みの変位を計測
することにより液体５０の比重を測定することができる
。

上記ガラス管比重計５１には、底部に重り５２が設けら
れており、浮き（フロート）を形成している。また上部
の細長部分５３には、液比型の変化による比重計５１の
浮き沈みを検出して比重を図る目盛５４が設けられてい
る。

また、ｆｆ５４１Ｎに示す従来の比重測定装置では、中
空のフロート５５の上部に突設したバー５６の先端部に
被検出部材５７を取り付け、この被検出部材５７のたと
えば両側に設けられた位置検出セユｌす５８によって、
液体５０の液比型の差異によるフロート５５の浮き沈み
を検出し、液体５０の比重を測定するようにしている。

ここで、ハウジング５８の両側に取り付けられた位置検
出センサ５８はコイル等からなり、ハウジング５９に摺
動自在なノ＜−５１３に取付けられた被検出部材５７は
鉄片等からなる。

したがって、液体５０内のフロート５５が液体５゜の比
重の差異により浮き沈みすれば、被検出部材５７の鉄片
が上下動し位置検出センサ５８のコイルのインダクタン
スが変化することから、このインダクタンスの変化を検
知することで液体５゜の比重を測定できる。

し発す）が解決しようとする問題点」 このように従来では、たとえば液体５ｏ内に沈められる
ガラス管比重計５１やフロート５５の液比上の差異によ
る浮き沈みを検出することで液体５０の比重を測定して
いた。

ところで、第４図の化上測定！ｅｔでは、パー５８をハ
ウジング５９に摺動目在にしなければならず、装置に可
動部分を必要とすることから、装置の構成がダイ化する
という問題点がある。

また、長期の使用等によりハウジング５９の貫通孔８０
にゴミが付着した場合は、バー５８のスムーズな上下動
が阻害されることから、ｗ４度よく液体５０の比重を測
定できなくなるという問題が生じる。

さらに、上記ガラス管比重計５１や上記比重測定装置で
は、液体５０の比重の差異による浮力の変化を比重計５
１やフロート５５の上下ｔｉｔ（位置の変化）に変換し
て液体５０の比重を測定することから、ａ定７ｔｉ差が
生じやすくなるという欠点もある。

また、液体５０が流れている場合は、比重計５１やフロ
ート５５に動揺が生じてしまい、液体５０の比重を正確
に測定できない。

そこで１本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めに提案されたものであり、比重測定装置の構成を筒略
化できるとともに、高精度に比重を測定でき、流れてい
る流体についても比重のｙＡ足が可能な流体の比重０定
装置を提供することをＵ的とする。

Ｌ問題点を解決するための手段」 この［１的を達成するために本発明の流体の比＋ｒ＜測
定装置は、重心点より変位した位置に偏心軸を設けたフ
ロートを、この偏心軸で軸支して被測定流体中に配置し
、上記偏心軸回りのモーメントを検出するセンナを設け
て、このセンサの検出出力より上記被測定流体の比重を
測定することを特徴とする。

［作用］ 未発す１では、浮力方向に対する直角方向成分のモーメ
ントアームを一定に保った状懲で、偏心軸回りのモーメ
ントを検出する。したがって、フロートの偏心軸回りの
変位（回転）を出さずに流体の比！ＩＩＩ測定を行なう
ことから、本発明を用いて比重測定装置を構成した場合
、装置に可動部分が必要なく装置の構成が簡略化される
。

また、被測定流体の比重の差異による浮力の変化をフロ
ートのＬ下動の位置の変化に変換することなく比重を測
定するため、高精度な測定が可能である。

Ｌ実施例」 以下１本発ＩＩの実施例を図面に基づいて詳側に説明す
る。

第１図は、本発明の流体の比重測定装置を上部より見た
断面図であり、第２図はこの装置の側断面図である。

この第１図および第２図で、たとえば金属製から成り官
閉された中空構造の円筒フロート１には１重心点を通る
中心軸Ｃより所定の距離Ｓだけ偏位しこの中心軸Ｃに平
行な偏心軸（図中Ｚ軸）Ｑを形成するための軸受嵌合凹
部２．３が、左側面および右端側に形成されている。こ
の軸受嵌合凹部２．３には、軸受４，５が密嵌している
。そしてこの軸受４，５の内輪には、ハウジング６に形
成されフロート１側に突出した首部７．８が密嵌してい
る。これにより、上記円筒フロート１は、固定のハウジ
ング６に対して偏心軸（Ｚ輌）９回りに回動自在となっ
ている。

ここでト記ハウジング６には、比重を、！！１足しよう
とする被測定液体を貯蔵した貯蔵タンクの外壁に当接す
るフランジ９が、フロート１右方側に形成されている。

また上記フロート１を取り囲むカバー１０がフランジ９
の基端部より一体に設けられており、このカバー１０に
は複数の孔１１が形成され、貯蔵タンク内に差し込まれ
たフロート１が被測定液体で浸されるようになっている
。なお、カバー１０の左端部に一体的に嵌合するハウジ
ング６のフロート支持体１４に上記首部７が形成されて
いる。

また上記偏心軸Ｑに同心であり、フロート１の右側（フ
ランジ９側〕に突出した小径円筒部１２には、その内側
にイナーマグネ−、ト１３．１３が固定されている。な
お、この小径円筒部１２の右側面には、上記軸受嵌合四
部３が形成されている。

上記ハウジング６には上記小径円筒部１２に嵌合するに
合凹部１５が形成されており、この嵌合凹部１５の内面
側に上記前ｆ１８が設けられている。またこの嵌合凹部
１５の外面側には、上記首部８と同軸上にローター用酋
部１６が一体的に突出して形成されている。このロータ
ー用６部】８には、軸受１７．１７が密嵌している。そ
してこれら軸受１７．１７の外輪には、上記嵌合凹部１
５の外周を回動するロークー１８の内周が密嵌している
。

上記ローター１８には、上記イナーマグネット１３．１
３と対向する位置にアウターマグネット１８．１９が支
持材３３．３３を介してビス２０により取付けられてい
る。このアランターマグネット１９．１８はイナーマグ
ネ−、ト１３．１３と吸引するようになっており、フグ
ネットカップリング３１を構成している。このマグネッ
トカップリング３１によって、上記円筒フロート１の偏
心＠（２輪）Ｑ回りのモーメントが上記ローター１８側
に伝達されるようになっている。

またローター１８にはビス２！によって取付板２２力（
固定されており、この取付板２２にはセンサ支持体２３
の一端が固定されている。このセンサ支持体２３の小径
部には、変位が発生しない歪ゲージ等の応力センサ３Ｇ
が取付けられている。この応力センサ３０は、圧縮力、
張力によって抵抗が変化するたとえばマンガニンやフン
スタンタン等のニッケル合金からなる。

また上記ローター１８の軸受取付部１８ａに嵌め込まれ
るリング状の盤体２４が、ビス２５．２８によって上記
フランジ６の嵌合凹部１５に固定されている。この盤体
２４はステーターを構成している。なお、上記ローター
１８には、上記ビス２５の頭部２５ａを逃げる長孔２７
が形成されている。上記１体２４には、取付板２８がビ
ス２９によって固定されており、この取付板２８には上
記センサ支持体２３の他端が固定されている。

これにより上記応力センサ３０の一端は、偏心軸（Ｚ軸
）Ｑで回動するフロート１に、マグネットカップリング
３１を介して連結されており、ｌｌｆ！　Ｑはハウジン
グ６に間接に固定されている。

この時応力センサ３０の延長線ｘ　−ｘ’が、偏心軸（
Ｚ軸）Ｑと中心軸Ｃを通るように、フロート１とロータ
ー１８とはマグネット１３．１９によって磁気的に結合
している。

：れらローター１８部、センサ２４部等は／＼ウジング
６の円筒カバー３２によって覆われている。

つぎにこのように構成される上記比重測定装置によって
被測定液体の比重を測定できる原理を説明する。

上記円筒フロート１には、このフロート１を被測定液体
中に浸した場合、フロート１目体の１“ｌ’Ｔｆ（Ｙ方
向）によるモーメントＭｙと、フロート１が被測定液体
中に置かれるための浮力（Ｙ方向）によるモーメントＮ
ＦＣモーメン）Ｍｙとは反対方向）とが、偏心軸（２軸
）Ｑ回りのモーメントＭとして作用するようになる。

ここで上記円筒フロート１の直径をＤ、全長をり、比重
をρ、　とすれば、１記モーメン）Ｌは、 となる、Ｓは、中心軸Ｃと偏心＠ｈ（Ｚ軸）との距才で
あり、偏心量（モーメントアーム）である。

また被測定液体の未知の比重をｐとすれば、上記モーメ
ント）ＩＦは、 π０２１ Ｔｏ＝□ρ拳Ｓ となる。

したがって、上記円筒フロート１の偏心軸（Ｚ袖）Ｑ回
りのモーメントＭは、 となる、このモーメンｌ−Ｍを検出すれば、円筒フロー
トｌが埋没される被測定液体の比重ρを測定することが
できる。

被測定液体の比重ρは、 ４Ｍ ρ＝ρＬ　　□＝　ｐ　ｔ　−ＫＭ π０２　ＬＳ 、１−　して求められる。

ここで、モーメン）Ｍを求める上式を成立させるには、
円筒フロート１の偏心軸（Ｚ軸）Ｑ回りの回転変位を出
さないようにする必要かあり、このモーメントＭの検出
には、変位が発生しない歪ゲージ等の上記応力センサ３
０が用いられる。

上記比重測定装置を用いて、実際に被測定液体の比重を
測定するには、ｘ　−ｘ’線が水平となるように上記フ
ロート１部を貯蔵タンク内に側方より挿入し、フロート
１がタンク内の被測定液体によって埋没するようにする
。この時、上記フランジ９部は、貯蔵タンクの外壁に当
接する。

貯蔵タンク内の被ｎ定液体の比重の変化は。

上記応力センサ３０の抵抗の変化として現われるので、
この抵抗変化を検出し、マイクロプロセッサ等で＠算す
ることにより被測定液体の比重ｐが求められる。

Ｌ発明の効果Ｊ 以上説５１シたように本発明の流体の比重測定装置によ
れば、被測定流体中に配設したフロートを静止させた状
態で、フロートの偏心軸回りのモーメントを検知し、被
測定流体の比重を測定することから、＊ｍに可動部分が
必要なぐ、装置の構成を簡略化できる。

また、可動部分がないことから、ゴミ等が付着して可動
部分の動きが阻害されるようなことはなく、従来のよう
な可動部分の動きの阻害による測定上の誤差は発生しな
い。

また、従来のように被測定流体の比重差による浮力の変
化をフロートの位置の変化〔浮き沈み〕に変換して、比
重を測定するのではなく、偏心軸回りのモーノ）・トを
検出するという直接的手段で被測定流体の比重を測定し
ていることから、高ｍＷＬな議定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は未発明の一実施例の流体の比重測定装置を−Ｌ
部より見た断面図、第２図は上記比重測定装置のＮ断面
図、第３図は貸来の比重計のｉＥ　［ｆ＋ｉ図、第４図
は従来の比重測定装置の断面図である。 図　　中 １１円筒フロート ２．３・・軸受に合凹部 ４　、５　、１７・魯軸受　６・拳ハウジング７　、８
　、１８−・首ｇ！１９魯嗜フランジＩＱ−−Ｊ’７　
／＜　−１１ｍ　ｍ孔１２参・小径円ａ部 １３−争イナーマグネット １４・・フロート支持体 １５・・嵌合凹部　　　１８・働ローター１８ａ　・・
軸受取付部 １９６ｅアウターマグネツト ２０、２１．２５．２８．２９・拳ビス２２．２８・・
取付板　　２４・・整体２７・・長孔　　　　　３ｏ・
・応力センサ３１・・マグネットカップリング ３２・・円ｎカバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重心点より偏位した位置に偏心軸を有するフロートを、
   この偏心軸で軸支して被測定流体中に配置し、上記偏心
   軸回りのモーメントを検出するセンサを設けて、このセ
   ンサの検出出力より上記被測定流体の比重を測定するこ
   とを特徴とする流体の比重測定装置。