(57)【要約】【課題】  気体又は液体の圧力を機械的に計測できる乾式隔膜式圧力計を提供する。【解決手段】  乾式隔膜式圧力計Ｇは、開口７を有する筐体８と、筐体８の開口７を塞ぐ隔膜３と、筐体８の内側に収納された進退ロッド６と、進退ロッド６を軸方向へ進退自在に案内する直線運動軸受９と、進退ロッド６の軸方向の途中にばね座１０を位置決めする位置決め手段１１と、筐体８の内側の開口７付近に固定された基材１２と、基材１２に一端を固定し他端をばね座１０に固定したコイルばね１３とを備える。【選択図】  図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
受圧面の受ける圧力の大きさに比例して前記受圧面の裏面が突出する隔膜と、該隔膜の裏面に軸方向の先端を係合し指針を従動させる進退ロッドとを備え、前記隔膜の裏面の突出量に従い前記進退ロッドが変位することを特徴とする乾式隔膜式圧力計。
【請求項２】
前記隔膜の裏面と前記進退ロッドの先端が、互いに接触していることを特徴とする請求項１に記載の乾式隔膜式圧力計。
【請求項３】
受圧面の受ける圧力の大きさに比例して前記受圧面の裏面が突出する隔膜と、
前記隔膜の裏面に軸方向の先端を接触し指針を従動させる進退ロッドと、
前記進退ロッドを、その先端が前記隔膜の裏面に接触する位置で、保持する弾性体とを備え、
前記隔膜の裏面が突出することにより、前記進退ロッドが、前記弾性体を弾性変形させながら変位することを特徴とする乾式隔膜式圧力計。
【請求項４】
開口を有する筐体と、
前記筐体の開口を塞ぐ受圧面の受ける圧力の大きさに比例して、前記受圧面の裏面が前記筐体の内側に突出する隔膜と、
前記筐体の内側に収納され、前記隔膜の裏面に軸方向の先端を接触し後端に指針を従動させる進退ロッドと、
前記進退ロッドの軸方向の途中に、ばね座を位置決めする位置決め手段と、
前記筐体の内側の前記開口付近に一端を接合し他端を前記ばね座に接合したコイルばねとを備え、
前記隔膜の裏面が突出することにより、前記進退ロッドが、前記コイルばねを伸長させながら変位することを特徴とする乾式隔膜式圧力計。
【請求項５】
前記位置決め手段は、前記進退ロッドに形成された雄ねじ部と、前記ばね座を貫通して形成され前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記雄ねじ部に螺合し前記ばね座を前記進退ロッドに締付けるロックナットとを備えることを特徴とする請求項４に記載の乾式隔膜式圧力計。
【請求項６】
前記ばね座は、前記進退ロッドの先端が前記隔膜の裏面に接触する状態で、前記進退ロッドに対して、前記コイルばねが自然長となる位置に螺合されることを特徴とする請求項５に記載の乾式隔膜式圧力計。
【請求項７】
前記進退ロッドをその軸方向へ進退自在に案内する直線運動軸受を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の乾式隔膜式圧力計。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、気体又は液体を貯蔵するタンク又はパイプ等に取付けられ、気体又は液体の圧力を計測する乾式隔膜式圧力計に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、ブルドン管ｂの袋端に接続したセクタギアｓ及びピニオンｐを介して、指針ｎをブルドン管ｂの弾性変形に従わせる圧力計ｇを示す。タンク又はパイプ内に貯蔵した食品や医療用の薬品の圧力を計測する場合、ブルドン管ｂにシリコン又はグリセリン等の媒体ｍを充填し、媒体ｍに食品又は薬品の圧力をダイアフラム等の隔膜ｄを介して伝達することにより、ブルドン管ｂを弾性変形させる。このような技術は下記の特許文献に開示されている。
【特許文献１】特開平０９−１３８１７１
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように媒体ｍを適用する理由は、食品又は薬品をブルドン管ｂへ直接に導入することを避け、食品又は薬品がブルドン管ｂに滞留する等して変質するのを予防するためである。しかしながら、食品又は薬品の流動に伴うキャビテーションに起因して、食品又は薬品の圧力が変動すると、隔膜ｄが激しく振動する。これにより隔膜ｄが疲労破壊し、媒体ｍが食品又は薬品の中へ漏出する事態となる。
【０００４】
また、媒体ｍを使用しないで済むように、隔膜ｄの変形量を歪ゲージで検出することにより圧力を計測する技術が周知であるが、歪ゲージの電源とその配線が必要なことから、タンク又はパイプ等の周辺の電気工事を行わなければならない。更に、このような電気設備を可燃性の薬品が貯蔵される場所に設置するには、上記の電気工事に加え防爆対策も施さなければならない。
【０００５】
そこで、本考案は、上記の実情に鑑みて成されたものであり、気体又は液体の圧力を機械的に計測できる乾式隔膜式圧力計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、受圧面の受ける圧力の大きさに比例して前記受圧面の裏面が突出する隔膜と、該隔膜の裏面に軸方向の先端を係合し指針を従動させる進退ロッドとを備え、前記隔膜の裏面の突出量に従い前記進退ロッドが変位することを特徴とする。
【０００７】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、前記隔膜の裏面と前記進退ロッドの先端が、互いに接触していることを特徴とする。
【０００８】
また、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、受圧面の受ける圧力の大きさに比例して前記受圧面の裏面が突出する隔膜と、前記隔膜の裏面に軸方向の先端を接触し指針を従動させる進退ロッドと、前記進退ロッドを、その先端が前記隔膜の裏面に接触する位置で、保持する弾性体とを備え、前記隔膜の裏面が突出することにより、前記進退ロッドが、前記弾性体を弾性変形させながら変位することを特徴とする。
【０００９】
また、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、開口を有する筐体と、前記筐体の開口を塞ぐ受圧面の受ける圧力の大きさに比例して、前記受圧面の裏面が前記筐体の内側に突出する隔膜と、前記筐体の内側に収納され、前記隔膜の裏面に軸方向の先端を接触し後端に指針を従動させる進退ロッドと、前記進退ロッドの軸方向の途中に、ばね座を位置決めする位置決め手段と、前記筐体の内側の前記開口付近に一端を接合し他端を前記ばね座に接合したコイルばねとを備え、前記隔膜の裏面が突出することにより、前記進退ロッドが、前記コイルばねを伸長させながら変位することを特徴とする。
【００１０】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、前記位置決め手段は、前記進退ロッドに形成された雄ねじ部と、前記ばね座を貫通して形成され前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記雄ねじ部に螺合し前記ばね座を前記進退ロッドに締付けるロックナットとを備えることを特徴とする。
【００１１】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、前記ばね座は、前記進退ロッドの先端が前記隔膜の裏面に接触する状態で、前記進退ロッドに対して、前記コイルばねが自然長となる位置に螺合されることを特徴とする。
【００１２】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、前記進退ロッドをその軸方向へ進退自在に案内する直線運動軸受を備えることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１３】
本考案に係る乾式隔膜式圧力計によれば、隔膜がその受圧面の受ける圧力の大きさに比例して裏面を突出する。この突出量に従い進退ロッドが軸方向に変位するので、同進退ロッドに従動させられる指針が、受圧面の受ける圧力の大きさに相当する圧力値を指すことができる。
【００１４】
しかも、当該圧力計は、機械的構造のみによって圧力を測定し、グリセリン等の媒体を介して圧力を測定するものでないので、隔膜が疲労等の原因で破損しても、媒体が漏出する恐れがない。従って、当該圧力計を用いて食品又は薬品の圧力を計測する場合に、食品又は薬品に媒体が混入するという懸念は全く起こらない。また、当該圧力計には電源が不要であるので、電源装置を設置、又はそのための配線をする等の電気工事も不要である。また、電気を一切使用しない当該圧力計は、例えば可燃性の薬品の貯蔵場所に設置される場合でも、防爆対策を施さなくて済むので、当該圧力計の設置、又はその保守に係る作業が簡単に行える。
【００１５】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計によれば、隔膜の裏面に進退ロッドの先端を接触させることで、次の利点が得られる。即ち、隔膜の受圧面の受ける圧力が上昇する過程で隔膜の裏面が突出する方向、又は同圧力が下降する過程で隔膜の裏面が復元する方向は、進退ロッドの軸方向に完全に一致するとは限らない。言い換えると、隔膜が進退ロッドの軸方向に対して僅かに傾いた姿勢で突出又は復元することがある。この場合、隔膜の裏面と進退ロッドの先端が互いに不可分に結合されていると、隔膜が進退ロッドに牽かれて緊張する一方、進退ロッドに捩りや曲げ力が加わり、これらの応力によって進退ロッドの円滑な進退動作が妨げられる。そこで、隔膜の裏面と進退ロッドの先端との間の滑りを許容することで、上記のような隔膜と進退ロッドの力学的干渉を避け、当該圧力計の測定精度の向上を図ることができる。
【００１６】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計によれば、隔膜の受圧面が圧力を受け、又は同圧力が上昇する過程で隔膜の裏面が突出すると、進退ロッドが、弾性体を弾性変形させながら後退する。反対に、隔膜の受圧面が受ける圧力が降下する過程で隔膜の裏面が復元すると、進退ロッドが、弾性体の弾性力によって前進させられる。
【００１７】
そして、隔膜の受圧面が受ける圧力が、例えば大気圧、又は指針が零を指す圧力まで降下したところで、進退ロッドは、その先端が隔膜の裏面に接触する位置まで前進し、このまま弾性体に保持される。これにより、進退ロッドがその先端を隔膜の裏面に接触した位置から後退しようとしても、その反対側（前進する方向）へ弾性体の弾性力によって付勢されるので、進退ロッドは、隔膜の受圧面が圧力を受けない限り後退することがない。従って、当該圧力計は、外部からの振動が進退ロッドに加わる等しても、指針が不用意に動くといった誤動作が起こらない。
【００１８】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、筐体の開口を隔膜が塞ぎ、筐体の内側に収納される進退ロッドの軸方向の途中に、ばね座を位置決めし、弾性体の一形態であるコイルばねの一端を筐体の内側の開口付近に接合し、同コイルばねの他端をばね座に接合しているで、隔膜の受圧面が圧力を受けその裏面が突出すると、進退ロッドが、コイルばねを伸長させながら後退する。反対に、隔膜の受圧面が受ける圧力が降下する過程で隔膜の裏面が復元すると、進退ロッドが、コイルばねが短縮しようとする弾性力によって前進させられる。
【００１９】
そして、隔膜の受圧面が受ける圧力が、例えば大気圧、又は指針が零を指す圧力まで降下したところで、進退ロッドは、その先端が隔膜の裏面に接触する位置まで前進し、この位置でコイルばねによって保持される。ここで「保持される」とは、コイルばねを圧縮しない限り、進退ロッドが、その先端を隔膜の裏面に接触する位置より更に隔膜へ向って前進することは規制されるのを意味する。このようなコイルばねを圧縮する力は当該圧力計の正常な使用では有り得ない。従って、当該圧力計は、指針が零を指した状態で、外部からの振動が進退ロッドに加わる等しても、指針が不用意に動くといった誤動作が起こらない。
【００２０】
更に、上記のように進退ロッドにばね座を位置決めするために、進退ロッドに形成された雄ねじ部と、ばね座を貫通して形成され雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、雄ねじ部に螺合したロックナットとを備える位置決め手段を適用した場合、コイルばねの固有の自然長に応じて次の調整が行える。
【００２１】
即ち、コイルばねによって進退ロッドを、その先端が隔膜の裏面に接触する位置で保持するには、この状態でコイルばねが自然長を保てるように、コイルばねの一端が筐体の内側に接合される箇所から、ばね座までの距離を、コイルばねの自然長に等しく設定するのが望ましい。しかしながら、当該圧力計を複数製造するために準備される複数のコイルばねは、その個々の自然長が微妙に異なる。そこで、進退ロッドに螺合したばね座を回転させ、進退ロッドに対してばね座を変位させれば、上記の距離をコイルばねの固有の自然長に合致させられる。これにより、指針が零を指した状態で、進退ロッドがコイルばねから余計な弾性力を受けるのを防止できる。また、ロックナットは、以上のように位置決めされたばね座を、進退ロッドに締付けることにより固定できる。
【００２２】
更に、本考案に係る乾式隔膜式圧力計が、進退ロッドをその軸方向へ進退自在に案内する直線運動軸受を備える場合、進退ロッドをガイドスリーブ等によって滑り案内する場合に比較して、進退ロッドが進退するときに生じる摩擦力を低減できる。また、当該圧力計を長年使用しても、ガイドスリーブ等に比較して磨耗が殆どなく、磨耗に起因する進退ロッドの心振れも殆ど起こらない。また、当該圧力計の保守を考慮すれば、直線運動軸受を頻繁に交換する手間が省けるという利点がある。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計を図面に基づき説明する。また、当該圧力計を食品又は薬品の貯蔵用タンク等に取付ける手段、進退ロッドの位置の変化（変位）に変換された圧力の大きさに従い指針を動かす計器内機構、又は直線運動軸受のように、自明の要素については、その詳しい図示及び説明を省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計Ｇの概略を示す。乾式隔膜式圧力計Ｇは、受圧面１が圧力を受けると裏面２が図中の上方へ突出する隔膜３と、隔膜３の裏面２に軸方向の先端４を係合し後端５に指針ｎを従動させる進退ロッド６とを備え、隔膜３の裏面２の突出量に従い進退ロッド６が変位する。詳しくは以下の通りである。
【００２５】
図２及び図３に示すように、乾式隔膜式圧力計Ｇは、開口７を有する筐体８と、筐体８の開口７を塞ぐ隔膜３と、筐体８の内側に収納された進退ロッド６と、進退ロッド６を軸方向へ進退自在に案内する直線運動軸受９と、進退ロッド６の軸方向の途中にばね座１０を位置決めする位置決め手段１１と、筐体８の内側の開口７付近に固定された基材１２と、基材１２に一端を固定し他端をばね座１０に固定したコイルばね１３とを備える。
【００２６】
筐体８は、上記の開口７を一端に形成した筒状のコラム部８１と、コラム部８１の他端に接続され周知の計器内機構８２を目盛板８３の内側に内臓した表示部８４とを備える。計器内機構８２は、例えばクランク、又はラックとピニオンを用いる等して、進退ロッド６の変位を、指針ｎが旋回するための回転運動に変換できれば良い。隔膜３は、受圧面１の受ける圧力の大きさに比例して、受圧面１の裏面２が筐体８の内側に向って図中の上方へ突出するダイアフラムを、開口７の口縁に接合したものである。直線運動軸受９としては、転動体として玉やころを用いて、進退ロッド６を軸方向に沿って平滑に移動させられるものを適用すれば良い。
【００２７】
ばね座１０は進退ロッド６に溶接する等して固定しても良いが、本実施例で適用した位置決め手段１１は、進退ロッド６の周面に形成された雄ねじ部１４と、雄ねじ部１４に螺合できるようにばね座１０を貫通して形成された雌ねじ部１５と、雄ねじ部１４に螺合するロックナット１６とを備える。コイルばね１３は、基材１２とばね座１０の間に介在する弾性体であれば良く、例えば竹の子ばね、空気ばね、ゴム、シリコン、又は発泡樹脂塊を代用しても良い。
【００２８】
次に、乾式隔膜式圧力計Ｇの動作を説明する。以下の矢印ＵＰ，ＤＷは進退ロッド６の軸方向に一致する。また、矢印ＵＰ，ＤＷは図中の上下を指すが、乾式隔膜式圧力計Ｇが起立した姿勢で使用されることを意味するものでない。
【００２９】
先ず、乾式隔膜式圧力計Ｇをタンク又はパイプ等に取付け、その内部に貯蔵される液体又は気体に、隔膜３の受圧面１を接触させる。この状態で、受圧面１が液体又は気体から圧力を受けるので、液体又は気体の圧力の大きさに比例して隔膜３が裏面２を筐体８の内側へ突出する。この突出量に従い進退ロッド６は、先端４を隔膜３の裏面２に接触する位置（以下で「零点位置」と記す。）から矢印ＵＰで指した方向へ後退し、同時に、進退ロッド６の後端５に計器内機構８２を介して指針ｎが従動する。指針ｎは、受圧面１が液体又は気体から受ける圧力の大きさに相当する角度分、目盛板８３の零（０）を起点として旋回する。
【００３０】
このように、乾式隔膜式圧力計Ｇは機械的構造のみによって圧力を測定し、従来のようにグリセリン等の媒体を介して圧力を測定しないので、例えば隔膜３が金属疲労によって破損しても、媒体が液体又は気体の中へ漏出する恐れがない。特に、食品又は薬品の圧力を計測する場合に、これらの食品又は薬品に媒体が混入するという懸念は全く起こらない。また、乾式隔膜式圧力計Ｇには電源が不要である。
【００３１】
更に、隔膜３の裏面２と進退ロッド６の先端４とは、互いに接触しているだけなので、乾式隔膜式圧力計Ｇには次の利点がある。即ち、隔膜３の受圧面１の受ける圧力が上昇して隔膜３の裏面２が突出する方向、又は圧力が下降して隔膜３の裏面２が復元する方向は、進退ロッド６の軸方向に完全に一致するとは限らない。隔膜３は、進退ロッド６の軸方向に対して僅かに傾いた姿勢で、突出と復元を繰り返すことが考えられる。この場合、隔膜３の裏面２と進退ロッド６の先端４が互いに不可分に結合されていると、僅かながら隔膜３が進退ロッド６に牽かれて緊張する一方、進退ロッド６に捩りや曲げ力が加わり、これらの応力によって進退ロッド６の円滑な進退動作が妨げられる。そこで、隔膜３の裏面２と進退ロッド６の先端４との間の滑りを許容することで、上記のような隔膜３と進退ロッド６の力学的干渉を回避する。
【００３２】
また、隔膜３の裏面２が突出するとき、裏面２の中心付近が盛り上がるので、その分の逃がしとして、進退ロッド６の先端４に、図２に示すようなコーン状の凹部を形成しても良い。但し、隔膜３と進退ロッド６を溶接する等して結合しても、乾式隔膜式圧力計Ｇの機能が損なわれることはない。この場合、隔膜３と一体になって進退ロッド６が変位するので、コイルばね１３を省略しても良い。
【００３３】
また、上記のように隔膜３の裏面２が筐体８の内側へ突出する過程で、進退ロッド６は、コイルばね１３を伸長させながら後退する。反対に、隔膜３の受圧面１が受ける圧力が降下して隔膜３の裏面２が復元すると、進退ロッド６は、コイルばね１３が短縮（復元）しようとする弾性力により、矢印ＤＷで指した方向へ前進させられる。そして、隔膜３の受圧面１が受ける圧力が、例えば大気圧、又は指針ｎが目盛板８３の零を指す圧力まで降下したところで、進退ロッド６は、零点位置まで前進し、この零点位置でコイルばね１３によって保持される。
【００３４】
つまり、コイルばね１３を圧縮しない限り、進退ロッド６が零点位置より更に隔膜３へ向って前進することは規制される。このようなコイルばね１３を圧縮する力は乾式隔膜式圧力計Ｇの正常な使用では有り得ない。また、零点位置にある進退ロッド６が後退しようとしても、その反対側（前進する方向）へコイルばね１３の弾性力によって付勢される。従って、乾式隔膜式圧力計Ｇは、外部からの振動が進退ロッド６に加わる等しても、指針ｎが不用意に動くといった誤動作が起こらない。
【００３５】
更に、上記のような位置決め手段１１を構成した場合、コイルばね１３の固有の自然長に応じて次の調整が行える。即ち、進退ロッド６をコイルばね１３によって零点位置で保持するには、この状態でコイルばね１３が自然長を保てるように、ばね座１０と、コイルばね１３の一端が筐体８の内側に接合される箇所となる基材１２との間の距離を、コイルばね１３の自然長に等しく設定するのが望ましい。しかしながら、コイルばね１３を幾つか製造するとそれぞれの自然長は微妙に異なる。そこで、進退ロッド６に螺合させたばね座１０を回転させ、進退ロッド６に対してばね座１０を変位させると、上記の距離をコイルばね１３の固有の自然長に合致させられる。これにより、指針ｎが目盛板８３の零を指す状態、言い換えると進退ロッド６が零点位置にある状態で、進退ロッド６がコイルばね１３から余計な弾性力を受けるのを防止できる。また、ロックナット１６は、以上のように位置決めされたばね座１０を、進退ロッド６に締付けることにより、ばね座１０の位置を固定できる。
【００３６】
また、上記の直線運動軸受９に代えて、進退ロッド６を挿通させるガイドスリーブ等を適用しても良いが、直線運動軸受９は、ガイドスリーブ等による滑り案内に比較して、進退ロッド６が進退するときに生じる摩擦力を低減できる。また、乾式隔膜式圧力計Ｇを長年使用して、進退ロッド６が軸方向に進退を繰り返しても、直線運動軸受９は、ガイドスリーブ等に比較して磨耗が起こり難く、磨耗に起因する進退ロッド６の心振れが殆ど起こらない。
【００３７】
尚、本考案は、その趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できるものである。例えば、図４に示す乾式隔膜式圧力計Ｇ１は、隔膜３と、進退ロッド６と、進退ロッド６を零点位置で保持するコイルばね１３とを備え、隔膜３の裏面２が液体又は気体の圧力を受けて突出すると、進退ロッド６が、コイルばね１３を短縮（弾性変形）させながら、矢印ＵＰで指した方向へ後退する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本考案に係る乾式隔膜式圧力計は、食品又は薬品の製造に供するプラント等に適用できることに限らず、化粧品、又は燃料等の他、純度の保持が重視されるあらゆる化学物質の圧力を計測するのに有益である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計の構成を示す概略図。
【図２】本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計の要部を示す断面図。
【図３】（ａ）は本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計を一部破断した正面図、（ｂ）はその一部を省略した側面図。
【図４】本考案の実施形態に係る乾式隔膜式圧力計の変形例の要部を示す断面図。
【図５】従来例の隔膜式圧力計の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００４０】
１：受圧面
２：裏面
３：隔膜
４：先端
５：後端
６：進退ロッド
７：開口
８：筐体
９：直線運動軸受
１０：ばね座
１１：位置決め手段
１３：コイルばね
１４：雄ねじ部
１５：雌ねじ部
１６：ロックナット
【図１】
0003107480.tif 000003
【図２】
0003107480.tif 000004
【図３】
0003107480.tif 000005
【図４】
0003107480.tif 000006
【図５】
0003107480.tif 000007