(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象液体の浮力を受けることにより上方向に移動し、かつ、この移動の際に後述の案内部分に案内される縦方向の被案内部分を外周面に備えたフロートと、
前記浮力を受けた前記フロートが直接当接する圧力検出部と、
前記圧力検出部と一体化されて前記フロートを収納し、かつ、前記浮力に基づいて当該フロートが上方向へ移動する際に前記被案内部分を案内する縦方向の案内部分を内周面に備えるとともに、前記浮力を受けていないときの当該フロートの底面部分を支持するストッパ部分を備えた、筒状の保持部と、
前記圧力検出部の出力に基づいて動作するディジタル表示部と、
を有することを特徴とするディジタル表示計。
【請求項２】
計測対象液体の浮力を受けることにより上方向に移動するフロートと、
前記浮力を受けた前記フロートが直接当接する圧力検出部と、
前記フロートを外部から見える態様で収納し、かつ、前記浮力に基づいて上方向に移動する当該フロートを案内するための縦方向の複数の細い板状部材、当該板状部材の上端側に形成されて前記圧力検出部が取り付けられた天井部、および当該板状部材の下端側に形成されて前記浮力を受けていないときの当該フロートの底面部分を支持するストッパ部分、からなる保持部と、
前記圧力検出部の出力に基づいて動作するディジタル表示部と、
を有することを特徴とするディジタル表示計。
【請求項３】
前記保持部に取り付けられて前記計測対象液体の温度を検知するための温度センサと、
前記温度センサの出力に基づいて前記圧力検出部の出力を補正する温度補償回路と、
を有し、
前記ディジタル表示部は、前記温度補償回路の出力に基づいて動作する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のディジタル表示計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の比重／密度を直読できるようにしたディジタル表示計に関し、特に測定液体の浮力を受けた状態のフロートを圧力検出部（歪みゲージなど）に当接させ、その検出出力から測定液体の比重／密度を求めてディジタル表示するようにしたものである。
【０００２】
なお、本明細書においては、説明の便宜上、「ディジタル表示計」の用語を、液体の比重または密度を測定してディジタル表示する機能を備えた計測手段を示すものとして用いる。
【０００３】
【従来の技術】
図４は、従来の比重／密度計（浮ひょう式）を示す説明図であり、１は浮ひょう、１ａは胴部、１ｂはけい部、１ｃは目盛り、２は液体、２ａは液面をそれぞれ示している。
【０００４】
浮ひょう１は、ガラスなどの材料を用いて胴部１ａとそれに続くけい部１ｂとが一体に生成されたもので、両者の内部は中空となっており、けい部１ｂの外周面には標準液体で校正された目盛り１ｃが記されている。
【０００５】
測定者は、浮ひょう１を液体２に浮かべてその液面２ａと合致する目盛り１ｃの部分に記された数値（図示省略）を読み取ることにより、液体２の比重または密度を求めることができる。
【０００６】
また、このような浮ひょう１の目盛を読み取るのではなく、ディジタル表示計の形にして液体の比重／密度の読み取り精度を上げることも行なわれており、例えばガラス製Ｕ字管形に測定流体をいれた上でそれを振動させてそのときの振動数が当該流体の密度に比例することを利用した振動式密度計などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の比重／密度計（浮ひょう式）は、そのけい部１ｂに設けた目盛１ｃを読むものであって構成が簡単で使いやすいという利点があるものの、目盛り１ｃ付近の液面２ａはその表面張力のため盛り上がっていることや、測定者の読み取り値自体がもともと目分量であるため読み取り誤差を避けることができないという問題点があった。
【０００８】
また、ディジタル表示計の方は、複雑な測定原理を用いていることもあってその構造を簡易なものにすることができず、表示計の値段も高価なものになりやすいとう問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明では、測定原理の簡単な浮ひょう式を基本にして、フロートが測定液体から受ける浮力を電気信号に変換してそれに基づく当該液体の比重／密度をディジタル表示することにより、比較的簡単な構成で直読可能なディジタル表示式の比重／密度計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、次の構成からなるディジタル表示計を用いることを基本としている。
（１）計測対象液体の浮力を受けることにより上方向に移動し、かつ、この移動の際に後述の案内部分に案内される縦方向の被案内部分を外周面に備えたフロートと、
前記浮力を受けた前記フロートが直接当接する圧力検出部と、
前記圧力検出部と一体化されて前記フロートを収納し、かつ、前記浮力に基づいて当該フロートが上方向へ移動する際に前記被案内部分を案内する縦方向の案内部分を内周面に備えるとともに、前記浮力を受けていないときの当該フロートの底面部分を支持するストッパ部分を備えた、筒状の保持部と、
前記圧力検出部の出力に基づいて動作するディジタル表示部と、
を有する。
（２）計測対象液体の浮力を受けることにより上方向に移動するフロートと、
前記浮力を受けた前記フロートが直接当接する圧力検出部と、
前記フロートを外部から見える態様で収納し、かつ、前記浮力に基づいて上方向に移動する当該フロートを案内するための縦方向の複数の細い板状部材、当該板状部材の上端側に形成されて前記圧力検出部が取り付けられた天井部、および当該板状部材の下端側に形成されて前記浮力を受けていないときの当該フロートの底面部分を支持するストッパ部分、からなる保持部と、
前記圧力検出部の出力に基づいて動作するディジタル表示部と、
を有する。
（３）上記（１），（２）において、
前記保持部に取り付けられて前記計測対象液体の温度を検知するための温度センサと、
前記温度センサの出力に基づいて前記圧力検出部の出力を補正する温度補償回路と、
を有し、
前記ディジタル表示部は、前記温度補償回路の出力に基づいて動作する。
【００１１】
さらには、
(a)保持部に、測定対象液体の液面に対応する位置情報を記し、
(b)フロートを、浮力の作用方向に直交する方向の断面積がその下側部分よりも上側部分のほうで小さくなるように設定し、
(c)フロートを、中空構造としてその中に例えば窒素ガスを封入する、
ことなども行っている。
【００１２】
このディジタル表示計を使用するには、例えばこれを、測定対象液体の中に、当該表示計の位置情報が液面に合致するように入れればよい。
このようにして液体に浮かんだ状態となったフロートは、液中に没した容積に当該液体の比重／密度を掛けた値だけの浮力を受けることになり、本発明では、この浮力を圧力検出部で電気信号に変換して当該変換出力と当該容積などから測定対象液体の比重／密度を求め、その値をディジタル表示している。
【００１３】
また、フロートに対するガイド機能を保持部に持たせており、さらにはフロートの形状や構造を前記のようにすることによって自重を小さくしつつ、浮力を受ける部分の容積が大きくなるようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のディジタル表示計の全体構成を示す説明図であり、２は測定液体、２ａは液面、３はセンサ部、４は表示本体部、５はフロート、５ａは当接部、５ｂは中空部、６は保持部、６ａは規準線（液面２に対応する位置情報）、６ｂはストッパ、７は歪みゲージ（圧力検出部）、８はＡ／Ｄコンバータ、８ａは空気抜き孔、９は温度センサ、１０は温度補償回路、１１は表示部をそれぞれ示している。
【００１５】
ここで、保持部６、歪みゲージ７、Ａ／Ｄコンバータ８および温度センサ９は接着などにより一体化し、保持部６の内側で歪みゲージ７とストッパ６ｂとの間の空間部にはフロート５を収納している。
【００１６】
フロート５は、合成樹脂やガラスあるいは金属などの材料で内部を中空部５ｂとすることにより、自重を軽くしながら所定の容積を確保している。なお、中空部５ｂに例えば窒素ガスなどを封入してもよい。
【００１７】
保持部６は、フロート５と同じように金属、合成樹脂や、防錆性に優れたステンレス鋼などで円筒状に作成されており、その中をフロート５が左右方向の動きを規制されながら上下動できるようになっている。また、保持部６の下端部には、ディジタル表示計の非使用時にフロート５が離散しないようにするためのストッパ６ｂを形成している。
【００１８】
保持部６の外周面には液体２の温度を検知するための温度センサ９が取り付けており、その出力信号はＡ／Ｄコンバータ８を経て温度補償回路１０に供給される。
【００１９】
保持部６の内面上部にはＡ／Ｄコンバータ８が設けてあり、また、その下側には歪みゲージ７を取り付けている。なお、Ａ／Ｄコンバータ８の外側部分には空気抜き孔８ａを設け、フロート５が液体２の浮力を受けて上方に移動するときに、液面２ａとＡ／Ｄコンバータ８との間の空気が逃げるようにしている。
【００２０】
歪みゲージ７は、フロート５が液体２から受ける浮力を電気信号の形で検出してＡ／Ｄコンバータ８に供給し、この検出信号を受けたＡ／Ｄコンバータ８は液体２の比重／密度のディジタル値を求めている。
【００２１】
このディジタル値を算出するには、
・歪みゲージ７の出力信号
・（あらかじめ分かっている）フロート５の規準線６ａより下の部分の容積
などを用いる。
【００２２】
表示本体部４は温度補償回路１０や表示部１１からなり、温度補償回路１０では、センサ部３の出力信号として得られる液体２の比重／密度の値を測定時の液体温度で補正している。なお、前記ディジタル値の算出処理をセンサ部３の側で実行するようにしてもよい。
【００２３】
液体２の温度の他に、測定環境の大気温度も検知してこれらの値で温度補償を行なえば、液体２の、液温による比重／密度の変化のみではなく、測定環境空間温度に基づく比重／密度の変化も補正することができる。
【００２４】
表示部１１は、
・オン−オフ電源スイッチ
・ディジタル調整スイッチ
・リセットスイッチ
・デ−タ保持
・モ−ド切替えスイッチ
・バックライト
・ＡＣ／ＤＣ電源
・プリンタ搭載
などの各種機能を有している。
【００２５】
測定手法としては、
・センサ部３を液体２の中につけていく方法
・センサ部３を取り付けた容器（図示省略）に液体２を注入していく方法
などを用いる。
【００２６】
ディジタル表示計の使用に先立って、基準液（1,000g/cm2) の液面と表示計の規準線とを合致させた状態で表示部１１の数値が当該数値を示すようにアジャストネジ（図示省略）で調整している。
【００２７】
なお、図示のものは、液面２ａに対応する位置情報を保持部６に記しているが、保持部６の中のフロート５を外から見えるようにし、例えば保持部６を透明体で形成したり、図３の形状にして、その中のフロート５に当該位置情報を記すようにしてもよい。
【００２８】
さらには、保持部６やフロート５の形状的な特徴部分を設けてそれを位置情報として用いることもでき、また視認可能なフロート５の全体がちょうど液体２の中に入り込んだ状態で測定するようにしてもよい。
【００２９】
図２は、本発明のセンサ部の変形例（その１）を示す説明図であり、 (a)は横方向断面図、 (b)は縦方向断面図を記している。
図において、３ａはセンサ部、７は歪みゲージ、８はＡ／Ｄコンバータ、８ａは空気抜き孔、５１はフロート、５１ａは当接部、５１ｂは中空部、５１ｃは溝部、６１は保持部、６１ａは規準線、、６１ｂはストッパ、６１ｃはリブをそれぞれ示している。
【００３０】
図１のセンサ部３との相違点は、
・フロート５１の外周面に縦方向の溝部５１ｃを４個形成し、
・保持部６１の内周面には縦方向のリブ６１ｃをこの溝部５１ｃに対応するように形成し、
・フロート５１を保持部６１に収納した状態では、リブ６１ｃがそれぞれ溝部５１ｃに入り込んでいる、
ことなどである。
【００３１】
この場合、測定液体２の浮力を受けたフロート５１はその溝部５１ｃが保持部６１のリブ６１ｃに案内されながら、自らの姿勢をふらつかせることなしに上方に移動し、当接部５１ａと歪みゲージ７との圧接動作も安定したものとなる。
【００３２】
図３は、本発明のセンサ部の変形例（その２）を示す説明図であり、 (a)は縦方向断面図、 (b)は斜視図を記している。
ここで、３ｂはセンサ部、７は歪みゲージ、５２はフロート、５２ａは当接部、５２ｂは中空部、５２ｃは胴部、５２ｄはけい部、６２は保持部、６２ａは規準線、６２ｂは十字状の天井部、６２ｃは十字状のストッパをそれぞれ示している。
【００３３】
図１のセンサ部３との相違点は、
・保持部６２を細い板状のもので作成し、その上部と下部にはそれぞれ十字状の天井部とストッパを設け、
・十字状の天井部６２ｂに歪みゲージ７を取付け、
・フロート５２の上部を、その下部（胴部５２ｃ）よりも断面積が小さなけい部５２ｄとした、
ことなどである。
【００３４】
この場合、フロート５２の中、もっぱら測定液体２の浮力を受ける下部（胴部５２ｃ）の断面積を大きくするとともに、当該浮力の強さを歪みゲージ７に伝えることが主たる役割である上部（けい部５２ｄ）の断面積を小さくすることにより、フロ−トについての、所定の浮力を得るとともに軽量化を図ることができるようにしている。
【００３５】
さらには、上部（けい部５２ｄ）の断面積を小さくしているので、下部の胴部５２ｃが完全に測定液体２に没した状態で使用するときなどには液上に出ているけい部５２ｄが受ける大気圧の程度も小さくなり、フロート５２が測定液体２から受ける浮力に対する大気圧の影響をより少ないものにすることができる。
【００３６】
また、保持部６２を巾狭の板状体で形成し、その中に収納したフロート５２を測定者が見えるようにしているので、前述のように、規準線６２ａをフロート５２の方に設けたり、フロート５２の胴部５２ｃと、けい部５２ｄとの境界部分を規準線とみなすようにしてもよい。
【００３７】
なお、図２および図３では温度センサ９の記載を省略しているが、図１のセンサ部３と同じような態様で保持部６１、６２に温度センサ９を取り付けて用いることができる。
【００３８】
図３の形式のディジタル表示計では、Ａ／Ｄコンバータ８は温度補償回路１０や表示部１１とともに表示部本体側に設けてあるが、これを図１および図２の場合と同じようにセンサ部３ｂの側に設けるようにしてもよい。また、温度補償回路１０や表示部１１をセンサ部３ｂの側に設ける形式のディジタル表示計にしてもよいことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
このように、本発明では、フロートが測定液体から受ける浮力を電気信号に変換してそれに基づく当該液体の比重／密度をディジタル表示しているので、比較的簡単な構成で直読可能なディジタル表示式の比重／密度計を提供することができる。
【００４０】
また、温度センサおよび温度補償回路を付加して測定液体などの温度に基づくその比重／密度の変化分を補正しているので、測定精度をより高いものにすることができる。
【００４１】
また、フロートに対するガイド機能を保持部に持たせているので、フロートと圧力検出部との接触を安定的なものにすることができ、さらにはフロート上部を断面積の小さな部分で形成したりフロート内部を中空構造にしている、すなわちフロートの自重を小さくしつつ、浮力を受けるフロ−ト部分の容積を大きくしているので、例えば測定液体の比重／密度が比較的小さなときにもその値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、本発明のディジタル表示計の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明の、センサ部の変形例（その１）を示す横方向断面図および縦方向断面図である。
【図３】本発明の、センサ部の変形例（その２）を示す縦方向断面図および斜視図である。
【図４】従来の、比重／密度計（浮ひょう式）を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・浮ひょう
１ａ・・・胴部
１ｂ・・・けい部
１ｃ・・・目盛り
２・・・・液体
２ａ・・・液面
３〜３ｂ
・・・センサ部
４・・・・表示本体部
５・・・・フロート
５ａ・・・当接部
５ｂ・・・中空部
６・・・・保持部
６ａ・・・規準線
６ｂ・・・ストッパ
７・・・・歪みゲージ
８・・・・Ａ／Ｄコンバータ
８ａ・・・空気抜き孔
９・・・・温度センサ
１０・・・温度補償回路
１１・・・表示部
５１・・・フロート
５１ａ・・当接部
５１ｂ・・中空部
５１ｃ・・溝部
５２・・・フロート
５２ａ・・当接部
５２ｂ・・中空部
５２ｃ・・胴部
５２ｄ・・けい部
６１・・・保持部
６１ａ・・規準線
６１ｂ・・ストッパ
６１ｃ・・リブ
６２・・・保持部
６２ａ・・規準線
６２ｂ・・十字状の天井部
６２ｃ・・十字状のストッパ
【図１】
0003946301.tif 000002
【図２】
0003946301.tif 000003
【図３】
0003946301.tif 000004
【図４】
0003946301.tif 000005