(57)【要約】【課題】流体力学実験に使用される逆Ｕ字管を用いたマノメータでありながら、操作性に優れ、また、より広範な測定範囲を実現する。【解決手段】逆Ｕ字状となった管体１１，１７の上端部１３．１９に調圧装置２２を設ける。この調圧装置により、管体内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さが適当になるよう昇降させる。液頭位置を測定する目盛１６ａ，１６ｂのほかに、より小さな圧力の測定に適したレベルメータ２０ａ，２０ｂ、より大きな圧力の測定に適した圧力計２５ａ，２５ｂを併せて設け、連続的に広い範囲の圧力の測定を可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった管体と、この管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するための目盛と、前記管体の上端部に設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置を有するマノメータ。
【請求項２】
両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった管体と、この管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するレベルセンサと、前記管体の上端部に設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置を有するマノメータ。
【請求項３】
両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった第１管体と、この第１管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するための目盛と、
両下端が、前記導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった第２管体と、この第２管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するレベルセンサと、
前記第１及び第２管体の上端部にそれぞれあるいは共通して設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置
を有するマノメータ。
【請求項４】
請求項３において、
目盛による測定範囲と、レベルセンサによる測定範囲が一部重複しているマノメータ。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
管体の各下端部又は各導通管中にそれぞれ設けられ、管体への液体の流れを止めることのできるコックと、このコックより被測定部側の各導通管にそれぞれ接続され、圧力を直接表示する圧力計を有するマノメータ。
【請求項６】
請求項５において、
目盛による測定範囲と、圧力計による測定範囲が一部重複しているマノメータ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
調圧装置が、ゴム球ポンプ等の加圧機器と内部気体を外部へ放出するバルブからなるマノメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として教育用流体力学実験装置において使用されるマノメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、流体力学の実験において、２個所の差圧を測定することが多くありる。例えば、管路中において模型に加わる動圧と静圧を測定する場合等である。このような場合、特に教育現場では、基本的かつ直感的であることから、逆Ｕ字管を用い、液頭を目盛により測定するようにしたマノメータが多く使用されている。
【０００３】
このマノメータでは、液頭が目盛りの範囲内に位置するようにするため、逆Ｕ字管内の液量を適当にする調節操作が必須であり、操作性が甚だ悪いという欠点がある。
【０００４】
また、測定したい差圧の範囲は、広範であるのに対し、上記マノメータでは１〜１，０００ｍｍＡｑ程度の範囲しか測定できないという不満がある。
【０００５】
なお、マノメータの操作性、測定範囲の改善する技術として、一方の被測定部を昇降させるものが提案されている（特許文献１参照）が、これは、１の管路中の２箇所の圧力について測定するような流体力学実験においては、使用不能である。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２９１５４１号（請求項１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、流体力学実験に使用される逆Ｕ字管を用いたマノメータでありながら、操作性に優れ、また、より広範な測定範囲を実現することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった管体と、この管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するための目盛と、前記管体の上端部に設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置を有するマノメータである。
【０００９】
また、本発明は、液頭を計測する手段として、目盛に代えて、レベルセンサを用いたもの、すなわち、両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった管体と、この管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するレベルセンサと、前記管体の上端部に設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置を有するマノメータを包含する。
【００１０】
このレベルセンサとしては、液頭を直接超音波を用いて計測するもの、液頭にフロートを浮かべ、その位置を、超音波、作動トランス、磁気あるいは光学センサで計測するもの等が使用できる。
【００１１】
レベルセンサは一般に、目盛を用いる場合に比べて、高精度の計測が可能であるが、測定のストロークが短く、測定範囲が狭いという性質を持つ。したがって、この構成は、目盛を用いるものに比べて、より低差圧の測定に適するものとなる。
【００１２】
さらに本発明は、上記目盛とレベルセンサを併用したもの、すなわち、両下端が、被測定部に連なる導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった第１管体と、この第１管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するための目盛と、両下端が、前記導通管とそれぞれ接続され、全体が逆Ｕ字状となった第２管体と、この第２管体の両垂直部に沿ってそれぞれ設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測するレベルセンサと、前記第１及び第２管体の上端部にそれぞれあるいは共通して設けられ、内部の気体の圧力を調節し、液頭の高さを昇降させる調圧装置を有するマノメータを含む。
【００１３】
この場合、目盛による測定範囲と、レベルセンサによる測定範囲が一部重複していることが望ましい。
【００１４】
こうすることにより、測定範囲を連続的に拡大することができる。
【００１５】
本発明は、さらに、上記構成において、管体の各下端部又は各導通管中にそれぞれ設けられ、管体への液体の流れを止めることのできるコックと、このコックより被測定部側の各導通管にそれぞれ接続され、圧力を直接表示する圧力計を有するマノメータを含む。
【００１６】
この圧力計としては、ダイアフラム式、ブルドン管式等、任意のものを使用することができる。
【００１７】
圧力計は一般に、目盛を用いる場合に比べて、精度は劣るが、測定範囲が、特に高圧側に、広いという性質を持つ。したがって、この構成により、コックを閉じて、圧力計のみを作動させることにより、より高差圧の測定に適するものとなる。
【００１８】
この場合、目盛による測定範囲と、圧力計による測定範囲が一部重複していることが望ましい。
【００１９】
こうすることにより、測定範囲を連続的に拡大することができる。
【００２０】
上記各マノメータにおいて、調圧装置は、圧力を昇降することができるものであれば任意であり、例えば、ゴム球ポンプ等の加圧機器と内部気体を外部へ放出するバルブからなるものとすることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を図示する実施例について具体的に説明する。
【００２２】
図１に示すマノメータ１０において、第１管体１１は、透明ガラス製であって、２本の垂直部１２ａ，１２ｂと、これらを上部で連結する上端部１３からなり、これら全体は逆Ｕ字状となっている。垂直部１２ａ，１２ｂの下端には、コック１４ａ，１４ｂが設けられ、さらに導通管１５ａ，１５ｂが接続し、その先端は、被測定部（図示しない）に連なっている。各垂直部１２ａ，１２ｂに沿って目盛１６ａ，１６ｂが設けられ、これにより各垂直部内の液頭を計測することができる。
【００２３】
第２管体１７は、不錆材製であって、２本の垂直部１８ａ，１８ｂと、これらを上部で連結する上端部１９からなり、これら全体は逆Ｕ字状となっている。垂直部１８ａ，１８ｂの下端は、第１管体１１の垂直部１２ａ，１２ｂとそれぞれ連結している。上端部１９は、一部が第１管体１１の上端部１３と共通している。各垂直部１８ａ，１８ｂの上部に沿って、レベルセンサ２０ａ，２０ｂが設けられ、内部に導入された液体の液頭を計測し、表示器２１ａ，２１ｂでその計測値をそれぞれ表示する。なお、このレベルセンサは液頭にフロートを浮かべ、その位置を、磁歪センサで計測するものである。
【００２４】
調圧装置２２が上端部１３，１９に設けられている。この調圧装置２２は、ゴム球ポンプよりなる加圧機器２３と内部気体を外部へ放出することのできるバルブ２４から構成されている。
【００２５】
圧力計２５ａ，２５ｂが、コック１４ａ，１４ｂより被測定部側の各導通管１５ａ，１５ｂにそれぞれ接続されて設けられ、圧力を直接表示する。なお、この圧力計はダイヤフラム式のものである。
【００２６】
このマノメータ１０は以上の構成であり、第１管体１１及び目盛１６ａ，１６ｂを使用した場合の測定範囲は約１〜１，０００ｍｍＡｑであり、その最小測定値は概ね１ｍｍＡｑである。第２管体１７及びレベルセンサ２０ａ，２０ｂを使用した場合の測定範囲は約０．１〜１００．０ｍｍＡｑであり、その最小測定値は概ね０．１ｍｍＡｑである。圧力計２５ａ，２５ｂを使用した場合の測定範囲は１００ｍｍＡｑ以上であり、その最小測定値は概ね０．１ｋＰａ（１０ｍｍＡｑ）である。
【００２７】
このマノメータ１０は、次のようにして使用する。各導通管１５ａ，１５ｂを被測定部にそれぞれ接続し、第１管体１１を使用する場合は、コック１４ａ，１４ｂを開いて、液（通常は水）を垂直部１２ａ，１２ｂ内に導入する。そして、調圧装置２２を用いて、液頭位置を調節し、各液頭が目盛１６ａ，１６ｂ内に位置するようにする。すなわち、加圧機構２３を操作すれば液頭が下降し、バルブ２４を開けば液頭は上昇する。こうして計測を行なう。第２管体１７を使用する場合は、同様にして、調圧装置２２を用いて、液頭位置を調節し、各液頭がレベルセンサ２０ａ，２０ｂの計測範囲内に位置するようにして、計測を行なう。圧力計２５ａ，２５ｂを使用する場合は、コック１４ａ，１４ｂを閉じて、両管体１１，１７でオーバーフローを生じないようにして、計測を行なう。なお調圧装置２２で液頭の調節をしきれない場合は、従来のマノメータと同様にして、内部の液を導通管１５ａ，１５ｂから出入させ、調節を行なう。勿論、このように調節して、調圧装置２２を使用しないで使用することも可能である。
【００２８】
なお、上記マノメータでは、第１管体１１及び目盛１６ａ，１６ｂを使用した場合と第２管体１７及びレベルセンサ２０ａ，２０ｂを使用した場合、第１管体１１及び目盛１６ａ，１６ｂを使用した場合と圧力計２５ａ，２５ｂを使用した場合の測定範囲は重複しているので、連続的に広い範囲の測定が可能であり、さらに互いに他の測定器で較正を行なうこともできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のマノメータは、上述のように、調圧装置を有するので、液頭の位置を簡単の昇降させることができ、計測を簡易迅速に行なうことができる。
【００３０】
また、目盛を用いたものにレベルセンサを用いたものを付加した構成、圧力計を付加した構成、あるいは両者を付加した構成とすると、より広い範囲の計測が可能となり、かつ小さな差圧ではより高精度の計測が可能となる。また、各測定範囲が重複するよう設定すると、連続的に広い範囲の測定が可能となり、しかも互いに較正を行なうことができ、特に教育用に使用する場合には、高い教育効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマノメータの一実施例の正面図である。
【符号の説明】
１０            マノメータ
１１            第１管体
１２ａ，１２ｂ  垂直部
１３            上端部
１４ａ，１４ｂ  コック
１５ａ，１５ｂ  導通管
１６ａ，１６ｂ  目盛
１７            第２管体
１８ａ，１８ｂ  垂直部
１９            上端部
２０ａ，２０ｂ  レベルセンサ
２１ａ，２１ｂ  表示器
２２            調圧装置
２３            加圧機器
２４            バルブ
２５ａ，２５ｂ  圧力計
【図１】
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