(57)【要約】【課題】高感度の差圧計の損傷や製品寿命の短縮化を防止或いは抑制でき、差圧計からの信号を平均化するフィルター回路を省略或いは簡素化できる比重計を提供すること。【解決手段】比重計１１は、受圧膜３、４によって開口部２１ａ、２２ａを封鎖した一対の受圧容器２１と、一対の圧力導入部２３ａを備える差圧計２３と、各受圧容器２１と各圧力導入部２３ａとを連通させる一対の連通管２４を備える。受圧容器２１、連通管２４および圧力導入部２３ａにより形成される各圧力伝達路５３、５４には、圧力伝達用液体５５および圧力伝達用気体５６が満たされている。各圧力伝達路５３、５４において圧力伝達用液体５５が満たされた液体領域５５Ａと圧力伝達用気体５６が満たされた気体領域５６Ａとは圧力伝達方向で隣り合い、圧力伝達用液体５５の表面張力によって液体領域５５Ａと気体領域５６Ａとの界面Ｓが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の受圧膜によって開口部を封鎖した一対の受圧容器と、
一対の圧力導入部を備える差圧計と、
各受圧容器と各圧力導入部とを連通させる一対の連通管と、
前記受圧容器、前記連通管および前記圧力導入部により形成される圧力伝達路に満たされた圧力伝達用液体および圧力伝達用気体と、を有し、
前記圧力伝達路において前記圧力伝達用液体が満たされた液体領域と前記圧力伝達用気体が満たされた気体領域とは圧力伝達方向で隣り合い、前記圧力伝達用液体の表面張力によって前記液体領域と前記気体領域との界面が形成されていることを特徴とする比重計。
【請求項２】
請求項１において、
前記気体領域は、各圧力導入部を含んで形成されていることを特徴とする比重計。
【請求項３】
請求項１または２において、
一対の前記受圧容器を上下に配置したときに、各連通管は、前記圧力伝達方向の下流側に向かって上方に延びる連通管部分を備えており、
前記界面は、前記連通管部分に形成され、
前記連通管部分では、前記気体領域が前記液体領域の上方に位置していることを特徴とする比重計。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記連通管は、当該連通管の途中位置に他の部分と比較して断面積の小さい細管部分を備えており、
前記液体領域は、前記細管部分を含んで形成されていることを特徴とする比重計。
【請求項５】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記連通管の途中位置の断面積を他の部分の断面積以下に変化させる断面積調節機構を備え、
前記液体領域は、前記途中位置を含んで形成されていることを特徴とする比重計。
【請求項６】
請求項５において、
前記連通管は、少なくとも前記途中位置を包含する部分が可撓性を備え、
前記断面積調節機構は、前記連通管を当該連通管の外側から変形させることにより前記途中位置の断面積を変化させることを特徴とする比重計。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
前記受圧容器は、開口部が外周側を向くトロイダル形状をしていることを特徴とする比重計。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
前記圧力伝達路内の圧力を調節する圧力調節機構を有することを特徴とする比重計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体内に投入されて流体の比重を計測する比重計に関する。
【背景技術】
【０００２】
未固化のソイルセメント、泥水、固体粒子を含む懸濁液などの流体の比重を測定することが可能な比重計は特許文献１に記載されている。同文献の比重計は、圧力感知部を有し、かつ、圧力伝達用液体が内封された一対の圧力伝達用管と、各圧力伝達用管が一対の圧力導入部に接続された差圧計を備える。比重計は、一対の圧力感知部が上下に位置する姿勢とされて測定対象の流体内に投入される。かかる比重計では、差圧計から出力される差圧と、２つの圧力感知部の高度差に基づいて測定対象の流体の比重を取得する。
【０００３】
差圧計は特許文献２に記載されている。同文献の差圧計は、一対の圧力導入部が連通する測定室と、この測定室を一方の圧力導入部が連通する測定室部分と他方の圧力導入部が連通する連通室部分に仕切るダイヤフラムを備える。また、差圧計は、ダイヤフラムの変位を検出する変位検出器と、ダイヤフラムの変位を差圧に変換する変位・差圧変換器を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−８２２４９号公報
【特許文献２】特開平６−５８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の比重計による比重の測定精度を向上させるためには、差圧計の感度を、この比重計に従来搭載されていた差圧計よりも高くすることが考えられる。
【０００６】
しかし、差圧計の感度を高くすると、圧力感知部に過大な圧力が入力されたときに、差圧計の損傷を招きやすくなるという問題がある。また、差圧計の感度を高くすると、圧力感知部に入力される圧力の僅かな変化に対応する脈動信号が差圧計から出力されてしまうので、この脈動信号を平均化するためのフィルター回路が必要になるという問題がある。さらに、ダイヤフラムを備える差圧計では、差圧計の感度を高くすると、圧力感知部に入力される圧力の僅かな変化に追随してダイヤフラムが絶え間なく変位するので、ダイヤフラムの劣化を招きやすく、製品寿命の短縮化を招くという問題がある。ここで、特許文献１の比重計による比重の測定精度を向上させるためには、２つの圧力感知部の高度差を大きくすることも考えられるが、この場合には、比重計の大型化を招く。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、差圧計の感度を高くする場合でも、差圧計の損傷や製品寿命の短縮化を防止或いは抑制でき、差圧計からの信号を平均化するフィルター回路を省略或いは簡素化できる比重計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、可撓性の受圧膜によって開口部を封鎖した一対の受圧容器と、一対の圧力導入部を備える差圧計と、各受圧容器と各圧力導入部とを連通させる一対の連通管と、前記受圧容器、前記連通管および前記圧力導入部により形成される圧力伝達路に満たされた圧力伝達用液体および圧力伝達用気体と、を有し、前記圧力伝達路において前記圧力伝達用液体が満たされた液体領域と前記圧力伝達用気体が満たさ
れた気体領域とは圧力伝達方向で隣り合い、前記圧力伝達用液体の表面張力によって前記液体領域と前記気体領域との界面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、受圧膜に入力された圧力は、圧力伝達路に満たされた圧力伝達用液体および圧力伝達用気体を介して差圧計に導入される。ここで、液体と比較して気体は弾性を有する。従って、受圧膜に一時的に過大な圧力が入力された場合でも、この衝撃（圧力）は、圧力伝達用気体の弾性によって緩衝される。よって、圧力伝達用液体のみにより差圧計に圧力が伝達される従来の比重計に搭載されている差圧計と比較して、過大な圧力の入力によって差圧計が損傷することを抑制できる。また、圧力伝達用の媒体として圧力伝達用気体を備えるので、受圧膜に入力される圧力の僅かな変化を、圧力伝達用気体の弾性により吸収できる。従って、感度の高い差圧計を搭載した場合でも、差圧計から脈動信号が出力されることを抑制でき、脈動信号を平均化するためのフィルター回路を省略或いは簡素化できる。さらに、受圧膜に入力される圧力の僅かな変化を、圧力伝達用気体の弾性により吸収できるので、ダイヤフラムの変位の回数を抑制でき、その劣化を抑制できる。従って、製品寿命の短縮化を防止或いは抑制できる。また、本発明では、液体領域と気体領域の界面が圧力伝達用液体の表面張力により形成されている。従って、例えば、液体領域と気体領域の間をダイヤフラムなどによって仕切る場合と比較して、差圧計に圧力を伝達しやすく、比重計の測定精度を向上させることができる。
【００１０】
本発明において、前記気体領域は、各圧力導入部を含んで形成されていることが望ましい。このようにすれば、差圧計として、気体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定する差圧計（気圧計）を用いることができる。ここで、気体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定する差圧計は、液体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定する差圧計（液圧計）と比較して調達しやすく安価である。従って、このようにすれば、装置の製造コストを抑制できる。
【００１１】
本発明において、一対の前記受圧容器を上下に配置したときに、各連通管は、前記圧力伝達方向の下流側に向かって上方に延びる連通管部分を備えており、前記界面は、前記連通管部分に形成され、前記連通管部分では、前記気体領域が前記液体領域の上方に位置していることが望ましい。このようにすれば、圧力伝達用液体の表面張力によって形成されている界面が壊れて、圧力伝達用液体が圧力伝達方向の下流側に流れ込むことを防止できる。
【００１２】
本発明において、前記連通管は、当該連通管の途中位置に他の部分と比較して断面積の小さい細管部分を備えており、前記液体領域は、前記細管部分を含んで形成されているものとすることができる。このようにすれば、受圧膜に一時的に過大な圧力が入力された場合に、この衝撃（圧力）は、細管部分を圧力伝達用液体が移動する際の流路抵抗によって緩衝される。よって、過大な圧力の入力によって差圧計が損傷することを抑制できる。また、このような細管部分を備えれば、連通管内を移動する圧力伝達用液体の流量を細管部分において制限することができるので、細管部分を備えていない場合と比較して、圧力変化に対する応答時間（受圧膜から差圧計への圧力が伝達されている時間）を長くすることができる。ここで、圧力変化に対する応答時間が長くなると、受圧膜に入力される圧力の僅かな変化が差圧計へ伝達されるまでの間に平均化される。従って、差圧計から脈動信号が出力されることを抑制でき、脈動信号を平均化するためのフィルター回路を省略或いは簡素化できる。
【００１３】
本発明において、前記連通管の途中位置の断面積を他の部分の断面積以下に変化させる断面積調節機構を備え、前記液体領域は、前記途中位置を含んで形成されているものとすることができる。断面積調節機構によって連通管の途中位置の断面積を小さくすれば、受圧膜に一時的に過大な圧力が入力された場合に、この衝撃（圧力）は、断面積の小さな途
中位置を圧力伝達用液体が移動する際の流路抵抗によって緩衝される。よって、過大な圧力の入力によって差圧計が損傷することを抑制できる。また、このような断面積調節機構を備えれば、連通管の断面積を調節して圧力伝達用液体の流量を制限することができるので、圧力変化に対する応答時間（圧力変化が発生したときに受圧膜から差圧計に圧力が伝達されている時間）を長く調節することができる。これにより、受圧膜に入力される圧力の僅かな変化が差圧計へ伝達されるまでの間に平均化されるので、差圧計から脈動信号が出力されることを抑制でき、脈動信号を平均化するためのフィルター回路を省略できる。また、高精度の測定が要求される場合は、連通管の断面積を小さくし、これにより圧力変化に対する応答時間を長くして、測定に時間をかける事ができる。一方、迅速に比重を取得したい場合は、連通管の断面積を大きくし、これにより圧力変化に対する応答時間を短くして、短時間で測定値情報を得ることができる。また、測定対象の流体の粘度に応じて、圧力変化に対する応答時間を変化させることができるので、流体の粘度に拘わらず、その比重を精度良く測定できる。さらに、断面積調節機構によって連通管の断面積をゼロとすれば、途中位置において圧力伝達路を遮断することが可能となる。従って、比重計の運搬時などに、圧力伝達用液体が差圧計の側に流れ込んで、差圧計を損傷させることを防止あるいは抑制できる。
【００１４】
本発明において、前記連通管は、少なくとも前記途中位置を包含する部分が可撓性を備え、前記断面積調節機構は、前記連通管を当該連通管の外側から変形させることにより前記途中位置の断面積を変化させることが望ましい。このようにすれば、連通管の断面積を途中位置で変化させることが容易となる。
【００１５】
本発明において、前記受圧容器は、開口部が外周側を向くトロイダル形状をしていることが望ましい。このようにすれば、開口部の開口面積を大きくすることが容易となるので、開口部を封鎖する受圧膜の表面積を大きくすることが容易である。また、受圧容器の内周側に形成される空間を利用して差圧計のための信号ケーブルなどを引き回すことができる。
【００１６】
本発明において、前記圧力伝達路内の圧力を調節する圧力調節機構を有することが望ましい。このようにすれば、圧力調節機構によって圧力伝達路内の圧力を変更することにより、差圧計の動作領域を調節できる。例えば、一方の受圧膜に入力されて差圧計に伝達される圧力と他方の受圧膜に入力されて差圧計に伝達される圧力との差圧が差圧計の測定範囲を超えてしまう場合には、圧力調節機構によって圧力伝達路内の圧力を低下させて、圧力伝達路内の初期圧力を低下させた値にオフセットする。これにより、かかる差圧を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した比重計の外観斜視図である。
【図２】図１の比重計の概略断面図である。
【図３】差圧計の周囲を拡大して示す部分断面図である。
【図４】圧力調整機構を搭載した比重計の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した差圧計を説明する。
【００１９】
（全体構造）
図１は本発明を適用した比重計の外観斜視図である。図１に示すように、本例の比重計１は、全体として円柱形をしている。比重計１は、軸線Ｌに沿った上下方向の中程に円筒ケース２を有する。円筒ケース２の下方には、円筒ケース２に隣接して円環状の下側受圧膜３が設けられている。円筒ケース２の上方には、円筒ケース２に隣接して円環状の上側
受圧膜４が設けられている。上側受圧膜４および下側受圧膜３はゴム製である。下側受圧膜３と上側受圧膜４は、同一形状であり、同一の部材である。
【００２０】
また、比重計１は、下側受圧膜３の下方に、下側受圧膜３に隣接して下側キャップ５を有する。さらに、比重計１は、上側受圧膜４の上方に、上側受圧膜４に隣接して上側キャップ６を有する。
【００２１】
下側キャップ５は、円筒ケース２と同一の外径寸法を備える円筒部１１と、円筒部１１の下端開口を封鎖する底板部１２を備える。上側キャップ６は、円筒ケース２と同一の外径寸法を備える円筒部１４と、円筒部１４の上端開口を封鎖する天井板部１５と、天井板部１５の中央部分から円筒部１４と同軸で上方に延びる環状板部１６を備える。
【００２２】
環状板部１６には、上方から上側キャップ６よりも外径寸法の短い小径キャップ７が被せられている。小径キャップ７は、円筒部１８と、円筒部１８の上端開口を封鎖する天井板部１９を備えている。小径キャップ７の円筒部１８の内周側には上側キャップ６の環状板部１６の上側部分が嵌合している。小径キャップ７の天井板部１９の中央部分には貫通孔１９ａが設けられており、この貫通孔１９ａを介して比重計１の内側から外側に信号ケーブル８が引き出されている。
【００２３】
（内部構造）
図２は比重計１の概略断面図である。図３は比重計１に搭載されている差圧計の周囲を拡大して示す部分断面図である。図２に示すように、比重計１は、上下一対の受圧容器２１、２２、一対の圧力導入部２３ａ、２３ｂを備える差圧計２３、各受圧容器２１、２２と差圧計２３の各圧力導入部２３ａ、２３ｂを連通させている一対の連通管２４、２５を備える。上下一対の受圧容器２１、２２のうち下方に位置する下側受圧容器２１の開口部２１ａは下側受圧膜３により封鎖されている。上下一対の受圧容器２１、２２のうち上方に位置する上側受圧容器２２の開口部２２ａは上側受圧膜４により封鎖されている。一対の連通管２４、２５は、下側受圧容器２１と差圧計２３の一方の圧力導入部２３ａを連通させる下側連通管２４と、上側受圧容器２２と差圧計２３の他方の圧力導入部２３ｂを連通させる上側連通管２５からなる。
【００２４】
下側受圧容器２１は、軸線Ｌに沿って上下方向に延びる円環状の容器側板部２８と、容器側板部２８の下端縁から半径方向を外周側に延びる円環状の容器底板部２９と、容器側壁部の上端縁から半径方向を外周側に延びる円環状の容器天井板部３０を備える。下側受圧容器２１の開口部２１ａは、容器底板部２９と容器天井板部３０によって規定されている。また、下側受圧容器２１は、下側連通管２４の接続部となる接続管３１を備えている。接続管３１は、容器側板部２８から内周側に突出しており、容器側板部２８に設けられた貫通孔２８ａを介して、容器側板部２８、容器底板部２９、容器天井板部３０および下側受圧膜３によって規定される容器空間３２に連通する。接続管３１は、半径方向に延びる水平接続管部分３１ａと、水平接続管部分３１ａの内周側の端部から軸線Ｌに沿って延びる垂直接続管部分３１ｂを備える。
【００２５】
また、下側受圧容器２１は、容器底板部２９の外周端縁から軸線Ｌに沿って下方に向かって延びる円環状の下側フランジ部３３と、容器天井板部３０の外周端縁から軸線Ｌに沿って上方に向かって延びる円環状の上側フランジ部３４を備える。下側フランジ部３３および上側フランジ部３４は、それぞれ上下方向の途中位置に内周側に窪む環状の凹部３５、３６を備える。ここで、上側受圧容器２２は、下側受圧容器２１と同一の部材であり、その上下を反転させて配置したものなので、対応する部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
下側受圧容器２１では、接続管３１の垂直接続管部分３１ｂが水平接続管部分３１ａから上方に延びている。下側受圧容器２１の下側フランジ部３３は、凹部３５に配置されたＯリング３７を介して下側キャップ５の円筒部１８の内周面に液密に固定されている。下側受圧容器２１の上側フランジ部３４は、凹部３６に配置されたＯリング３８を介して円筒ケース２の下端部分の内周面に液密に固定されている。
【００２７】
上側受圧容器２２では、接続管３１の垂直接続管部分３１ｂが水平接続管部分３１ａから下方に延びている。上側受圧容器２２の下側フランジ部３３は、凹部３５に配置されたＯリング３９を介して円筒ケース２の上端部分の内周面に液密に固定されている。上側受圧容器２２の上側フランジ部３４は、凹部３６に配置されたＯリング４０を介して上側キャップ６の円筒部１８の内周面に液密に固定されている。
【００２８】
差圧計２３は、一般的なものであり、例えば、一対の圧力導入部２３ａ、２３ｂが連通する測定室と、この測定室を一方の圧力導入部２３ａが連通する第１測定室部分と他方の圧力導入部２３ｂが連通する第２測定室部分に仕切るダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位を検出して、変位に対応する電圧信号などのアナログ信号を出力する変位・信号変換部を備える。差圧計２３の各圧力導入部２３ａ、２３ｂには、圧力伝達用空気を介して、圧力が導入される。一対の圧力導入部２３ａ、２３ｂは、内部に測定室、ダイヤフラム、および、変位・信号変換部を収納する差圧計本体２３ｃから下方に向かって平行に突出している。
【００２９】
下側連通管２４および上側連通管２５は可撓性の材料から形成されている。下側連通管２４と上側連通管２５は同一の部材であり、同一の長さ寸法を備えている。
【００３０】
下側連通管２４は、一方の端部分が下側受圧容器２１の接続管３１の垂直接続管部分３１ｂに接続され、他方の端部分が差圧計２３の一方の圧力導入部２３ａに接続されている。下側連通管２４は差圧計２３に向かって上方に引き回されている。下側連通管２４は、下側受圧容器２１から差圧計２３に向かう圧力伝達方向の下流端に、軸線Ｌに沿って上方に延びる垂直な垂直連通管部分（連通管部分）５１を備える。
【００３１】
上側連通管２５は、一方の端部分が上側受圧容器２２の接続管３１の垂直接続管部分３１ｂに接続され、他方の端部分が差圧計２３の他方の圧力導入部２３ｂに接続されている。下側連通管２４は差圧計２３よりも下方まで引き出された後に、上方に向かって湾曲し、軸線Ｌに沿って上方に延びる。従って、上側連通管２５は、上側受圧容器２２から差圧計２３に向かう圧力伝達方向の下流端に、軸線Ｌに沿って上方に延びる垂直な垂直連通管部分（連通管部分）５２を備える。
【００３２】
ここで、下側受圧容器２１、下側連通管２４、および、一方の圧力導入部２３ａによって形成される下側圧力伝達路５３には、圧力伝達用液体５５および圧力伝達用気体５６が満たされている。圧力伝達用液体５５は、比重が水よりも大きく、腐食性なく、水よりも表面張力の大きなものが望ましく、本例では、オイルである。圧力伝達用液体５５は不活性ガスが望ましく、本例では、窒素である。
【００３３】
下側圧力伝達路５３において圧力伝達用液体５５が満たされた液体領域５５Ａと圧力伝達用気体５６が満たされた気体領域５６Ａは圧力伝達方向で隣り合っている。図３に示すように、気体領域５６Ａは、差圧計２３の一方の圧力導入部２３ａを含んで形成されており、液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓは、垂直連通管部分５１に位置している。従って、垂直連通管部分５１では、気体領域５６Ａが液体領域５５Ａの上方に位置している。液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓは、圧力伝達用液体５５の表面張力により形成されている。界面Ｓは気体領域５６Ａの側に向かって（上方に向かって）、凸形状を
したメニスカスである。
【００３４】
また、上側受圧容器２２、上側連通管２５および他方の圧力導入部２３ｂによって形成される上側圧力伝達路５４にも、圧力伝達用液体５５および圧力伝達用気体５６が満たされている。圧力伝達路において圧力伝達用液体５５が満たされた液体領域５５Ａと圧力伝達用気体５６が満たされた気体領域５６Ａとは圧力伝達方向で隣り合っている。気体領域５６Ａは、差圧計２３の他方の圧力導入部２３ｂを含んで形成されており、液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓは、垂直連通管部分５２に位置している。従って、垂直連通管部分５２では、気体領域５６Ａが液体領域５５Ａの上方に位置している。液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓは、圧力伝達用液体５５の表面張力により形成されている。界面Ｓは気体領域５６Ａの側に向かって（上方に向かって）、凸形状をしたメニスカスである。
【００３５】
なお、下側圧力伝達路５３および上側圧力伝達路５４にそれぞれ封入された圧力伝達用液体５５は同一の液体であり、圧力伝達用気体５６も同一の気体である。また、下側圧力伝達路５３に封入された圧力伝達用液体５５の量と、上側圧力伝達路５４に封入された圧力伝達用液体５５の量は同一である。さらに、下側圧力伝達路５３に封入された圧力伝達用気体５６の量と、上側圧力伝達路５４に封入された圧力伝達用気体５６の量も同一である。従って、各圧力伝達路５３、５４に封入された圧力伝達用液体５５と圧力伝達用気体５６の比率も同一である。
【００３６】
次に、比重計１は、図２および図３に示すように、断面積調節機構６１を備える。断面積調節機構６１は、各連通管（下側連通管２４および上側連通管２５）の途中位置Ｘに他の部分よりも断面積の小さい細管部分５７、５８を形成するとともに、途中位置Ｘの断面積を他の部分の断面積よりも小さくする範囲で変化させる。
【００３７】
図３に示すように、断面積調節機構６１は、下側連通管２４および上側連通管２５の垂直連通管部分５１、５２の間に配置された中間板部６２、下側連通管２４を間に挟んで中間板部６２と所定の距離を開けて対向配置された第１側板部６３、上側連通管２５を間に挟んで中間板部６２と所定の距離を開けて対向配置された第２側板部６４、第１側板部６３に設けられたネジ孔６３ａに螺合する第１断面積調節ネジ６５、および、第２側板部６４に設けられたネジ孔６４ａに螺合する第２断面積調節ネジ６６を備える。
【００３８】
中間板部６２は、下側連通管２４の側の面に下側連通管２４に向かって突出する第１リブ６２ａを備え、上側連通管２５の側の面に上側連通管２５に向かって突出する第２リブ６２ｂを備える。第１リブ６２ａは下側連通管２４の垂直連通管部分５１と直交する水平方向に延設されており、垂直連通管部分５１に当接して当該垂直連通管部分５１の途中位置Ｘを第１側板部６３の側に窪ませている。これにより、下側連通管２４の垂直連通管部分５１の途中位置Ｘは、下側連通管２４の他の部分と比較して断面積の小さい細管部分５７となっている。同様に、第２リブ６２ｂは上側連通管２５の垂直連通管部分５２と直交する水平方向に延設されており、垂直連通管部分５２に当接して当該垂直連通管部分５２の途中位置Ｘを第２側板部６４の側に窪ませている。これにより、上側連通管２５の垂直連通管部分５２の途中位置Ｘは、上側連通管２５の他の部分と比較して断面積の小さい細管部分５８となっている。
【００３９】
また、第１側板部６３のネジ孔６３ａに捩じ込まれた第１断面積調節ネジ６５は、その先端が下側連通管２４の垂直連通管部分５１に当接して、垂直連通管部分５１の途中位置Ｘを中間板部６２の側に窪ませている。途中位置Ｘにおける下側連通管２４（細管部分５７）の断面積は、第１断面積調節ネジ６５のネジ孔６３ａへの捩じ込み量によって調節されている。同様に、第２側板部６４のネジ孔６４ａに捩じ込まれた第２断面積調節ネジ６
６は、その先端が上側連通管２５の垂直連通管部分５２に当接して、垂直連通管部分５２の途中位置Ｘを中間板部６２の側に窪ませている。途中位置Ｘにおける上側連通管２５（細管部分５８）の断面積は、第２断面積調節ネジ６６のネジ孔６４ａへの捩じ込み量によって調節されている。
【００４０】
さらに、比重計１は、図２に示すように、信号変換器７１を備える。信号変換器７１は、差圧計２３からのアナログ信号をディジタル信号に変換して出力する。ここで、差圧計２３は上側受圧容器２２の下方に位置しており、信号変換器７１は上側受圧容器２２の上方に位置している。差圧計２３と信号変換器７１を電気的に接続する信号ケーブル７２はトロイダル形状の上側受圧容器２２の内周側を引き回されている。
【００４１】
信号変換器７１からはディジタル信号を比重計１の外部に出力するための信号ケーブル８が引き出されている。信号ケーブル８は、上側キャップ６の天井板部１５の中央に形成された貫通孔１５ａ、この上側キャップ６の環状板部１６の内周側、および、小径キャップ７の天井板部１９の貫通孔１９ａを介して上側キャップ６の内側から外側に引き出されている。ここで、環状板部１６の内周側には、ゴムパッキン７３が挿入され、上側キャップ６と信号ケーブル８の間は液密とされている。
【００４２】
（比重測定動作）
未固化のソイルセメント、泥水、固体粒子を含む懸濁液などの流体の比重を測定する際には、比重計１を、その軸線Ｌが鉛直方向に向く計測姿勢として測定対象の流体に投入する。そして、比重計１を流体内で所望の深さに沈める。
【００４３】
計測姿勢では、図１に示すように、比重計１の下側受圧膜３と上側受圧膜４の間に所定の高度差ｈが生じる。従って、流体内に沈められた比重計１（差圧計２３）からは、流体の比重および所定の高度差ｈに対応する差圧が出力される。
【００４４】
ここで、下側受圧膜３と上側受圧膜４の間の高度差ｈは予め把握されている値である。また、測定対象の流体の比重が１である場合に高度差ｈに起因して出力される基準差圧も予め把握できる。従って、比重計１から出力される差圧と基準差圧に基づいて、流体の比重を算出できる。
【００４５】
（作用効果）
本例によれば、各受圧膜３、４に入力された圧力は、圧力伝達路５３、５４に満たされた圧力伝達用液体５５および圧力伝達用気体５６を介して差圧計２３に導入される。ここで、液体と比較して気体は弾性を有する。従って、各受圧膜３、４に一時的に過大な圧力が入力された場合でも、この衝撃（圧力）は、圧力伝達用気体５６の弾性によって緩衝される。よって、圧力伝達用液体５５のみにより差圧計２３に圧力が伝達される比重計に搭載されている差圧計と比較して感度の高い差圧計２３を搭載した場合でも、過大な圧力の入力によって差圧計２３が損傷することを抑制できる。
【００４６】
また、本例の比重計１は、圧力伝達用の媒体として圧力伝達用気体５６を備えるので、各受圧膜３、４に入力される圧力の僅かな変化を、圧力伝達用気体５６の弾性により吸収できる。よって、感度の高い差圧計２３を搭載した場合でも、差圧計２３から脈動信号が出力されることを抑制でき、脈動信号を平均化するためのフィルター回路を省略できる。また、脈動信号を平均化するためフィルター回路を搭載する場合でも、その回路を簡素化できる。
【００４７】
さらに、本例では、各受圧膜３、４に入力される圧力の僅かな変化を圧力伝達用気体５６の弾性により吸収できるので、差圧計２３のダイヤフラムの変位の回数を抑制でき、そ
の劣化を抑制できる。従って、比重計１の製品寿命が長い。
【００４８】
また、本例の比重計１では、液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓが圧力伝達用液体５５の表面張力により形成されている。従って、例えば、液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの間をダイヤフラムなどによって仕切る場合と比較して、差圧計２３に圧力を伝達しやすく、比重計１の測定精度を向上させることができる。さらに、各連通管２４、２５における垂直連通間部分に液体領域５５Ａと気体領域５６Ａの界面Ｓが形成されており、垂直連通管部分５１、５２では、気体領域５６Ａが液体領域５５Ａの上方に位置している。従って、圧力伝達用液体５５の表面張力によって形成されている界面Ｓが壊れて、圧力伝達用液体５５が圧力伝達方向の下流側に流れ込むことを防止できる。
【００４９】
次に、本例では、液体領域５５Ａが形成されている各連通管２４、２５の途中位置Ｘに他の部分と比較して断面積の小さい細管部分５７、５８を備える。従って、各受圧膜３、４に一時的に過大な圧力が入力された場合に、この衝撃（圧力）は、細管部分５７、５８を圧力伝達用液体５５が移動する際の流路抵抗によって緩衝される。よって、過大な圧力の入力によって差圧計２３が損傷することを抑制できる。
【００５０】
また、各連通管２４、２５が細管部分５７、５８を備えるので、各連通管２４、２５を移動する圧力伝達用液体５５の流量を細管部分５７、５８において制限できる。これにより、細管部分５７、５８を備えていない場合と比較して、圧力変化に対する応答時間（圧力変化が発生したときに各受圧膜３、４から差圧計２３に圧力が伝達されている時間）を長くすることができる。ここで、圧力変化に対する応答時間が長くなると、各受圧膜３、４に入力される圧力の僅かな変化が差圧計２３へ伝達されるまでの間に平均化される。従って、差圧計２３から脈動信号が出力されることを抑制でき、脈動信号を平均化するためのフィルター回路を省略できる。
【００５１】
さらに、断面積調節機構６１を備えるので、高精度の測定が要求される場合は、細管部分５７、５８の断面積を小さくし、これにより圧力変化に対する応答時間を長くして、測定に時間をかける事ができる。一方、迅速に比重を取得したい場合は、細管部分５７、５８の断面積を大きくし、これにより圧力変化に対する応答時間を短くして、短時間で測定値情報を得ることができる。さらに、測定対象の流体の粘度に応じて、圧力変化に対する応答時間を変化させることができるので、流体の粘度に拘わらず、その比重を精度良く測定できる。
【００５２】
また、断面積調節機構６１によって細管部分５７、５８の断面積をゼロとすることにより、各連通管２４、２５の途中位置Ｘにおいて圧力伝達路５３、５４を遮断できる。従って、比重計１の運搬時などに、圧力伝達用液体５５が差圧計２３の側に流れ込んで、差圧計２３を損傷させることを防止あるいは抑制できる。
【００５３】
ここで、断面積調節機構６１は、可撓性の連通管２４、２５を連通管２４、２５の外側から変形させることにより途中位置Ｘの断面積を変化させている。従って、断面積調節機構６１の構成が簡易である。
【００５４】
また、本例では、各受圧容器２１、２２は、各開口部２１ａ、２２ａが外周側を向くトロイダル形状をしている。従って、各開口部２１ａ、２２ａの開口面積を大きくすることが容易であり、開口部２１ａおよび開口部２２ａをそれぞれ封鎖する各受圧膜３、４の表面積を大きくすることができる。また、受圧容器２１、２２がトロイダル形状であり、内周側に空間を備えるので、この空間を利用して差圧計２３のための信号ケーブル８を引き回すことができる。
【００５５】
さらに、本例の差圧計２３は、気体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定するものである。ここで、気体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定する差圧計は、液体を圧力伝達用の媒体として差圧を測定する差圧計と比較して調達しやすく安価である。よって、装置の製造コストを抑制できる。
【００５６】
また、本例では、一対の受圧容器２１、２２および一対の連通管２４、２５は同一の部材なので、各圧力伝達路５３、５４の容積は同一である。さらに、各圧力伝達路５３、５４に封入されている圧力伝達用液体５５の量、圧力伝達用気体５６の量は、同一である。従って、差圧計２３から出力される差圧は、圧力伝達用の媒体（圧力伝達用液体５５および圧力伝達用気体５６）の温度変化による膨張や収縮の影響を打ち消した値となる。従って、温度変化に拘わらず、流体の比重を精度良く測定できる。
【００５７】
（変形例）
断面積調節機構６１に、各連通管２４、２５の垂直連通管部分５１、５２を外側から変形させるための駆動源を備えることもできる。すなわち、モーターなどの駆動源を用いて、第１断面積調節ネジ６５および第２断面積調節ネジ６６を回転させて、それらの捩じ込み量を変化させる構成とすることができる。或いは、モーターなどの駆動源を用いて、中間板部６２と第１側板部６３の間隔を変化させるとともに、中間板部６２と第２側板部６４の間隔を変化させ、これにより細管部分５７、５８の断面積を変化させる構成を採用することができる。
【００５８】
また、断面積調節機構６１に駆動源を搭載するとともに、この駆動源に電力を供給する電力ケーブルを信号ケーブル８と同様に比重計１の外側に引き出しておけば、比重測定動作の途中で、駆動源を駆動して各連通管２４、２５の垂直連通管部分５１、５２を変形させて、細管部分５７、５８の断面積を調節できる。従って、比重測定動作の途中で、圧力変化に対する応答時間の調節が可能となる。
【００５９】
なお、上記の例では、各受圧膜３、４はゴム製であるが、各受圧膜３、４を蛇腹の金属膜としてもよい。
【００６０】
（その他の実施の形態）
上記の比重計１に、各圧力伝達路５３、５４内の圧力を調節する一対の圧力調節機構を搭載してもよい。図４は圧力調節機構の説明図である。圧力調節機構８１は各受圧容器２１、２２のそれぞれに搭載され、同期して駆動される。なお、下側受圧容器２１に搭載される圧力調節機構８１は上側受圧容器２２に搭載される圧力調節機構８１と同一の構成を備える。従って、下側受圧容器２１に搭載された圧力調節機構８１を説明して、上側受圧容器２２に搭載される圧力調節機構８１の説明を省略する。
【００６１】
図４に示すように、圧力調節機構８１は、下側受圧容器２１の容器側板部２８に形成された円形貫通孔８２と、容器側板部２８における円形貫通孔８２の開口縁から内周側に突出する筒部８３を備える。また、圧力調節機構８１は、筒部８３および円形貫通孔８２に挿入された円柱形状の圧力調節部材８４と、圧力調節部材８４を筒部８３および円形貫通孔８２の中心軸線方向Ｌ１に移動させる移動機構８５を備える。
【００６２】
円形貫通孔８２および筒部８３の内径寸法と圧力調節部材８４の外径寸法とは実質的に同一の寸法であり、圧力調節部材８４は中心軸線方向Ｌ１に移動可能な状態で、円形貫通孔８２および筒部８３に嵌合している。移動機構８５は、モーターなどの駆動源８６を備えており、駆動源８６が駆動されると、圧力調節部材８４を中心軸線方向Ｌ１に移動させて、中心軸線方向Ｌ１における圧力調節部材８４の位置を調節する。
【００６３】
ここで、筒部８３と圧力調節部材８４の間にはＯリング８７が挿入されており、下側受圧容器２１と圧力調節部材８４の間は液密とされている。圧力調節部材８４は液密状態を維持したまま、筒部８３内を中心軸線方向Ｌ１に移動する。また、移動機構８５からは駆動源８６に電力を供給するための電力ケーブル８８が引き出されている。電力ケーブル８８は、信号ケーブル８と同様に比重計１の外側に引き出される。
【００６４】
比重計１に一対の圧力調節機構８１を搭載した場合には、各圧力伝達路５３、５４内の圧力を調節する圧力調節動作によって、差圧計２３の動作領域を調節することが可能となる。
【００６５】
圧力調節動作では、まず、圧力調節部材８４が図４に実線で示す初期位置８４Ａに配置されているものとする。初期位置８４Ａでは、圧力調節部材８４の外周側の端部分８４ａが容器空間３２内に突出している。なお、一対の圧力調節機構８１が同期して駆動制御されることにより、各受圧容器２１、２２における圧力調節部材８４の容器空間３２内への突出量は同一となっている。
【００６６】
圧力調節部材８４が初期位置８４Ａに配置されている状態において、下側受圧膜３に入力されて差圧計２３に伝達される圧力と上側受圧膜４に入力されて差圧計２３に伝達される圧力との差圧が差圧計２３の測定範囲を超えてしまう場合には、一対の圧力調節機構８１によって各圧力伝達路５３、５４内の圧力を低下させる。そして、各圧力伝達路５３、５４内の初期圧力を低下させた値にオフセットする。これにより、かかる差圧の測定を可能とする。
【００６７】
より具体的には、図４に点線で示すように、移動機構８５の駆動源８６を駆動して圧力調節部材８４を中心軸線方向Ｌ１の内周側に向かって移動させ、圧力調節部材８４の容器空間３２内への突出量を少なくする。これにより、各圧力伝達路５３、５４の容積が増大するので、各圧力伝達路５３、５４内の圧力が低下する。その後、駆動源８６を停止して、中心軸線方向Ｌ１における圧力調節部材８４の位置を、当該位置に維持する。これにより、各圧力伝達路５３、５４内の初期圧力が低下させた値にオフセットされる。この結果、差圧計２３の動作領域は、オフセットより前の動作領域よりも高い差圧を検出可能な広い動作領域となる。従って、かかる差圧を測定することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１・・比重計
３・・下側受圧膜
４・・上側受圧膜
２１・・下側受圧容器
２１ａ・・下側受圧容器の開口部
２２・・上側受圧容器
２２ａ・・上側受圧容器の開口部
２３・・差圧計
２３ａ・２３ｂ・・圧力導入部
２４・・下側連通管
２５・・上側連通管
５１・・下側連通管の垂直連通管部分（連通管部分）
５２・・上側連通管の垂直連通管部分（連通管部分）
５３・・下側圧力伝達路
５４・・上側圧力伝達路
５５・・圧力伝達用液体
５５Ａ・・液体領域
５６・・圧力伝達用気体
５６Ａ・・気体領域
５７・５８・・細管部分
６１・・断面積調節機構
８１・・圧力調節機構
Ｓ・・液体領域と気体領域の界面
Ｘ・・途中位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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