JP2002243614A

JP2002243614A - 比重測定装置

Info

Publication number: JP2002243614A
Application number: JP2001037282A
Authority: JP
Inventors: Sakujiro Ueno; 作次郎上野
Original assignee: MIRAGE BOEKI KK
Current assignee: MIRAGE BOEKI KK
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-28
Also published as: CN1161597C; US6561025B2; CN1370986A; GB0202785D0; DE10205887A1; DE10205887B4; GB2373059A; US20020117002A1

Abstract

(57)【要約】【課題】比重測定装置として、様々な固形物品の比重
を一回の測定操作によって極めて簡単に、短時間で確実
に測定できるものを提供する。【解決手段】液槽１と、液槽１を受け支える第１計量
部２と、液槽１内に浸漬状態に配置される被測定物受け
部材３と、受け部材３を液槽１に対して非接触に支承す
る第２計量部４と、第１計量部２及び第２計量部３の測
定値より比重値を算出する演算装置５と、算出された比
重値を表示する表示装置６とを備え、被測定物受け部材
３上に、被測定物Ｍを液槽１内の液Ｌ中に没する状態で
載置し、第１計量部２によって被測定物Ｍの液中浸漬に
伴う重量増加を浮力として測定すると同時に、第２計量
部４によって被測定物Ｍの液中重量を測定し、浮力及び
液中重量の測定値から算出された比重値を表示装置６に
て表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は貴金属、合金、合成
樹脂、セラミック、ゴム、繊維等の種々の材料からなる
固形物品を始め、粉体、粒体、液体までも含めた様々な
物質の比重を測定するのに用いる比重測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、体積不明な固形物品の比重を
知るには、アルキメデスの原理、つまり流体中で物体の
受ける浮力はその物体によって排除された流体分の重量
に等しいという原理を利用し、該固形物品の空気中重量
と、比重が既知である液体（通常は比重１の水）中に完
全に没した状態での液中重量とを計測し、両者の差であ
る浮力（ｇ）と液体の比重（ｇ／ｃｍ³）とから該固形
物品の体積を求め、空気中重量（ｇ）／体積（ｃｍ³）
として算出する。しかして、使用する液体が水である場
合は、その重量（ｇ）と体積（ｃｍ³）の数値は等しい
から、浮力（ｇ）の数値はそのまま被測定物の体積（ｃ
ｍ³）の数値に一致する。従って、被測定物の比重（ｇ
／ｃｍ³）は次式で与えられる。比重＝空気中重量／浮力＝空気中重量／（空気中重量−
水中重量）

【０００３】従来の比重測定装置としては、本出願人に
係る実開平４−４９５７１号公報に示すように、液体が
入った第１容器と、第１容器内に非接触で収容され且つ
第１容器内の液体が流出入自在な第２容器と、第２容器
に支持されて被測定物の空気中重量を計測するための空
中載置部と、第２容器を受け支える計量装置とを具備
し、被測定物が前記空中載置部に載置されたときの重量
と、当該被測定物が第２容器内に液没して載置されたと
きの重量とから、比重を算出して表示するものが汎用さ
れている。また、それ以前の測定装置として、同公報中
の第４図の従来例として示されるように、フック有する
秤本体と、水を入れた容器を昇降させる昇降台とを備
え、まずフックに被測定物を吊り下げてその空気中重量
を計測し、次に昇降台を上昇させ、被測定物を水の中に
完全に没入させて水中重量を計測し、両計測値から比重
を算出して表示するものが知られていた。

【０００４】更に、上記の水中（液中）重量を計測する
代わりに浮力を計測する構成の比重測定装置もある。こ
れは、液体が入った第１容器に空中載置部を設けると共
に、第１容器内に液体が流出入自在な第２容器を非接触
に配置し、第１容器を受け支える計量装置により、被測
定物が空中載置部に載置されたときの重量を計測したの
ち、該被測定物を第２容器内の水中に没した状態で第１
容器の重量を計測して浮力とし、この浮力と空気中重量
とから比重を算出して表示するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】比重測定は、かっては
専ら物の純度を知る手段として利用されていたが、近年
の生産技術の高度化に伴い、貴金属、合金、合成樹脂、
セラミック、ゴム、繊維、これらの複合材料等よりなる
固形物品、更には粉体や粒体をも含む物質の品質検査や
分析等に多用されつつある。しかしながら、比重測定
は、基礎的な試験、検査、計測の手段であるため、重要
ではあっても物品の生産性面からはできるだけ手間を省
きたい項目である。上記従来の比重測定装置はいずれ
も、被測定物の空気中重量の計測を行ってから、被測定
物を水中（液中）に入れて水中（液中）重量又は浮力の
計測を行うという２段階の計測操作が必要であり、手間
がかかる上、測定に時間を費やし、特に次々に異なる被
測定物の比重測定を行う場合に極めて能率が悪いという
難点があった。

【０００６】本発明は、上述の事情に鑑みて、比重測定
装置として、様々な固形物品の比重を一回の計測操作に
よって極めて簡単に且つ瞬時に確実に測定できるものを
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る比重測定装置は、図面の参
照符号を付して示せば、液体Ｌを収容する液槽１と、こ
の液槽１を受け支える第１計量部２と、該液槽１内に浸
漬状態に配置される被測定物受け部材３と、この受け部
材３を前記液槽１に対して非接触に支承する第２計量部
４と、これら第１計量部２及び第２計量部４の計測値よ
り比重値を算出する演算装置５と、この演算装置５にて
算出された比重値を表示する表示装置６とを備え、前記
液槽１内の液中に没した前記被測定物受け部材３上に、
被測定物Ｍを前記液槽１内の液Ｌ中に没する状態で載置
し、前記第１計量部２によって被測定物Ｍの液中浸漬に
伴う重量増加を浮力として計測すると同時に、前記第２
計量部４によって被測定物Ｍの液中重量を計測し、この
浮力及び液中重量の計測値から算出された比重値を前記
表示装置６にて表示するように構成されている。

【０００８】上記構成の比重測定装置では、被測定物Ｍ
の比重測定に際し、従来のように空気中重量を計測する
必要はないから、該被測定物Ｍを液槽１内の被測定物受
け部材３上に液Ｌ中に没する状態で載置し、その液中重
量と浮力とを同時に計測して比重を算出できる。しかし
て、液没した被測定物Ｍは被測定物受け部材３にて支承
され、その液中重量が液槽１にはかからず、第１計量部
２によって計測される重量増加は当該被測定物Ｍの体積
分に相当する液Ｌの増加、つまり浮力として捉えられ
る。しかして、使用する液体Ｌが水である場合は、〔空
気中重量＝水中重量＋浮力〕であるから、比重＝空気中重量／浮力＝（水中重量＋浮力）／浮力となり、計測された水中重量と浮力とから演算装置５に
よって比重を算出し、これを表示装置６にて表示すれば
よい。

【０００９】請求項２の発明は、上記請求項１の比重測
定装置において、前記第１計量部２及び第２計量部４と
演算装置５及び表示装置６とが計量器本体１０に一体的
に組み込まれ、前記液槽１が第１計量部２上に乗ると共
に、前記被測定物受け部材３が第２計量部４から立ち上
がる吊持部材７，７の上部に吊持されてなる構成として
いる。この場合、計量機構及び演算・表示部が計量器本
体１０に納まり、この本体１０上に被測定物受け部材３
を収容した液槽１が配置した形になるため、比重測定装
置全体が機能的にまとまって外観的にすっきりすると共
に、被測定物受け部材３が吊持型であるから、液槽１内
に非接触状態に配置させるための組み付けや洗浄等にお
ける液槽１からの取り出しを容易に行える。

【００１０】請求項３の発明は、上記請求項１又は２の
比重測定装置において、前記液槽１内の液体Ｌより軽い
被測定物Ｍを被測定物受け部材３上で液没状態に保持さ
せる浮上防止部材８を付属してなる構成としている。こ
の場合、被測定物Ｍが液槽１内の液体Ｌより軽い場合で
も、支障なく比重測定を行える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る比
重測定装置について、図面を参照して具体的に説明す
る。図１は液槽部分を断面で示した比重測定装置全体の
正面図、図２は同側面図、図３は同比重測定装置のブロ
ック図である。

【００１２】図１及び図２に示すように、この比重測定
装置は、第１計量部２を構成する上側の第１計量器１１
と、第２計量部４を構成する下側の第２計量器１２とを
上下２段に連結一体化した計量器本体１０の上に、水Ｌ
の入った角形の液槽１が第１計量部２の受け座２ａで受
け支えられるように載置され、この液槽１内に、網状構
造をなす矩形皿形の被測定物受け部材３が水没状態で配
置している。

【００１３】具体的には、第２計量器１２に上から被せ
た箱形の連結枠１３を、その上面板部１３ｄで当該第２
計量器１２の上面にビス９ａ…によって固着する。そし
て、該連結枠１３の上面板部１３ｄの前後に間隔保持板
１３ａ，１３ｂを一体に立設すると共に該間隔保持板１
３ａ，１３ｂに上面板１３ｃを一体に固着し、該上面板
１３ｃをビス９ｂによって第１計量器１１の底部に固着
している。従って、第２計量器１２と第１計量器１１と
は前記前後の間隔保持板１３ａ，１３ｂによって、両者
間に空隙部１３ｅを有するよう一体に間隔保持されてい
る。なお、間隔保持板１３ａ，１３ｂは、図示のように
連結枠１３の上面板部１３ｄ及び上面板１３ｃに互いに
対応方向に突出板１３ａ₁，１３ａ₂，１３ｂ₁，１３
ｂ₂を溶接等によって垂下立設し、両者をビス１３
ａ₃，１３ｂ₃止め等によって形成されるが、勿論、こ
れに限定されることはない。第１計量器１１は、内部に
マイクロコンピュターからなる演算装置５及び表示装置
６（図４参照）が組み込まれ、前部傾斜上面１１ａに表
示パネル１４及び操作ボタン１５…が設けられている。

【００１４】第１計量部２の受け座２ａは、上面四隅部
に位置決め突起２１…を備えており、この上に液槽１を
載置する際に、当該液槽１の底面四角部を嵌合させるこ
とにより、当該液槽１を定位置に設定するようになされ
ている。一方、第２計量部４の受け座４ａは連結枠１３
の上板板１３ｃから下方に離間した位置にあり、この受
け座４ａから立ち上がる左右一対の吊持部材７，７によ
り、被測定物受け部材３が液槽１に対して非接触状態に
吊持されている。

【００１５】各吊持部材７は、一本の金属太線材を曲げ
加工して上下の水平コ字形部７ａ，７ｂと前後の支柱部
７ｃ，７ｄとからなる略四角枠状に形成したものであ
り、両支柱部７ｃ，７ｄが第１計量器１１の外側に離間
して配置し、その下端より内向きに張出した下部の水平
コ字形部７ｂにおいて第２計量部４の受け座４ａに固着
されると共に、両支柱部７ｃ，７ｄの上端より液槽１の
上縁を越えて内向きに張出した上部の水平コ字形部７ａ
において２本の索体７１，７１を介して被測定物受け部
材３を吊持している。しかして、下部の水平コ字形部７
ｂは、前後の間隔保持板１３ａ，１３ｂによって形成さ
れる空隙部１３ｅを通して両支柱部７ｃ，７ｄの下端に
連続し、もって吊持部材７は該連結枠１３に対しても非
接触となっている。

【００１６】図４を参照して、第１計量部２及び第２計
量部４は、受け座２ａ，４ａに加わる荷重を重量感知セ
ンサー１６にて電気信号に変換し、この電気信号を増幅
器１７にて増幅して荷重に応じたアナログ信号として出
力し、このアナログ信号をＡ−Ｄ変換器１８でデジタル
信号に変換して演算装置５に入力するように設定されて
いる。そして、演算装置５は、第１計量部２及び第２計
量部４からの入力信号に基づいて比重を演算し、その値
を表示装置６にて表示パネル１４に表示させる。なお、
操作ボタン１５…には、電源のオン・オフボタン、測定
開始ボタンの他、対水温補正、対空気密度補正、水以外
の液体を用いる場合の比重入力や液体種の選択等の比重
測定に必要な種々の機能ボタンが含まれる。

【００１７】上記構成の比重測定装置にて被測定物Ｍの
比重を測定するには、予め液槽１に適当量の水Ｌを収容
しておき、被測定物Ｍを液槽１内に投入する前に、操作
ボタン１５にて測定開始を指示すれば、被測定物Ｍがな
い状態での第１計量部２及び第２計量部４による計測重
量値を基準のゼロ点として測定可能状態となるから、被
測定物Ｍを液槽１内に投入して被測定物受け部材３上に
水没状態に載置させることにより、水Ｌの水面が安定す
ると同時に自動的に比重値を演算して表示する。なお、
この水没状態での水面が安定した段階で、操作ボタン１
５にて測定開始を指示するように設定してもよい。しか
して、第２計量部４では被測定物Ｍ投入後の重量増加が
当該被測定物Ｍの水中重量として計測される一方、その
水中重量は液槽１にかからないため、第１計量部２によ
って計測される重量増加は当該被測定物Ｍの体積分に相
当する水Ｌの増加つまり浮力となる。

【００１８】ここで、水Ｌの比重は１であるから、〔空
気中重量＝水中重量＋浮力〕となり、次式；比重＝空気中重量／浮力＝（水中重量＋浮力）／浮力により、空気中重量を計測することなく、この水中重量
と浮力の計測値から比重を算出できる。従って、次式に
基づいて演算装置５によって比重が算出され、この値が
表示装置６を介して表示パネル１４に表示される。

【００１９】上記の比重測定においては、被測定物Ｍの
空気中重量を計測する必要がなく、該被測定物Ｍを液槽
１内の被測定物受け部材３上に水没状態で載置するだけ
で、浮力と液中重量とを第１計量部２及び第２計量部４
で同時に計測して比重を知ることができるから、従来の
２段階の計測操作を要する比重測定に比較して、手間が
かからず短時間で測定可能となり、特に次々に異なる被
測定物Ｍの比重測定を行う場合に非常に能率がよい。な
お、測定後の被測定物Ｍは水槽１から濡れた状態で取り
出すから、その付着分だけ水槽１中の水Ｌが減ることに
なるが、この水量変化による測定誤差は次の測定前に前
記のゼロ点設定で排除される。

【００２０】なお、上記実施例では水Ｌの比重を１とし
て比重測定を行うものとしたが、水Ｌは厳密には４℃に
おける比重が１であるから、より精密な比重測定が必要
な場合は水温に応じた測定値の補正を行うようにすれば
よい。その手段としては、例えば水温による補正プログ
ラムを演算装置５に組み込んでおき、比重測定時の水温
を計測して該演算装置５に入力するか、あるいは水槽１
内の水温を検知する温度センサーを付設し、この温度セ
ンサーによる計測水温が電気信号として自動的に入力さ
れるように設定すればよい。

【００２１】また、上記実施例では液槽１に収容する液
体に水を用いているが、被測定物Ｍが水との接触を嫌う
材質であれば、その材質に応じて比重が既知である適当
な液体を使用すればよい。しかして、水以外の液体を用
いる場合、第１計量部２にて計測される浮力と第２計量
部４にて計測される液中重量とから前記同様にして算出
される値に、液体の比重を乗じて被測定物Ｍの比重を求
めることになるが、前記水温による補正と同様に予め演
算装置５に液体比重を加えた算出プログラムを組み込ん
でおき、使用した液体の比重を入力するか、使用する液
体の種類が定まっている場合は操作ボタン１５によって
選択するように設定すればよい。

【００２２】一方、本発明の比重測定装置において、液
槽１内の液体より軽い被測定物Ｍ’の比重を測定する場
合は、そのままでは被測定物Ｍ’が浮いてしまって液中
重量及び浮力共に計測不能であるため、例えば図１の仮
想線で示すように、金属の如き重い材質の浮上防止部材
８を被測定物受け部材３上に載置し、この浮上防止部材
８の内側に被測定物Ｍ’を入り込ませることによって被
測定物受け部材３上で水没状態に保持して計測すればよ
い。このとき、ゼロ点設定は浮上防止部材８を被測定物
受け部材３上に載せた状態で行うが、液中重量はマイナ
ス値として計測されることになる。

【００２３】このような浮上防止部材８の使用により、
合成樹脂やゴム、これらの発泡体等の材料自体が軽い物
品の他、ボールやカプセル等の中空物品の比重測定も可
能となる。しかして、浮上防止部材８としては、被測定
物Ｍ’を被測定物受け部材３上で水没状態に保持できれ
ばよいから、上述のような被測定物受け部材３上に載置
する重い材質のもの以外に、被測定物受け部材３に係止
する構造のものや、被測定物受け部材３に一体形成した
ものも使用可能である。前者の載置型のものでは被測定
物Ｍ’の浮上力が大きいほど重量の大きいものを使用す
る必要があるが、後者の係止型や一体形成型のものはそ
れ自体の重さには関係なく使用できる。また浮上防止部
材８の形態は、被測定物Ｍ’の形に応じて、その内側へ
の出入操作が容易で且つ該被測定物Ｍ’の離脱浮上を確
実に阻止できればよく、特に制約はない。

【００２４】被測定物受け部材３としては、前記実施例
のような皿形以外に、平板形、周囲に落下防止用の突縁
部を設けた平板形、湾曲板形、逆円錐形、籠形、容器形
等の様々な形態を採用できると共に、その外形について
も、三角形、正方形、長方形、五角形以上の多角形、円
形、楕円形等、種々設定できる。また被測定物受け部材
３の構造は、網状構造以外に、パンチングメタルの如き
多孔板を用いた構造、要所に液流通用の孔やスリットを
設けた構造等も採用可能である。更に、実施例では被測
定物受け部材３を吊持部材７，７によって索体７１…を
介して吊持する構成としたが、該受け部材３を第２計量
部４に剛体的に支承させる構成も可能である。しかる
に、該受け部材３を吊持型とすれば、液槽１内に非接触
状態に配置させるための組み付けや洗浄等における液槽
１からの取り出しを容易に行えるという利点がある。

【００２５】なお、前記実施例の左右の各吊持部材７は
前後の支柱部７ｃ，７ｄが頂端で水平コ字形部７ａで一
体化した構造であるが、この吊持部材についても様々な
形態を採用できる。その具体例としては、左右各一本の
支柱部の上部が二股に分岐して液槽１の内側へ突出し、
その各先端部に被測定物受け部材３を吊るす索体７１を
取り付けた形態、左右に各二本の独立した支柱部を有
し、各支柱部の上部から液槽１の内側へ曲折した先端部
に同様の索体７１を取り付けた形態、左右各一本の支柱
部の上部から液槽１の内側へ曲折した先端部に２本の索
体７１，７１を取り付け、両索体の下端側を離間して被
測定物受け部材３に取り付けた形態、左右各二本の支柱
部の頂部同士を横杆で連結し、この横杆から液槽１の内
側へ突出させた一本又は２本の支持碗あるいはコ字形の
支持枠に索体７１を取り付けた形態等が挙げられる。ま
た、被測定物受け部材３の外形が円形や三角形、六角形
等の場合、３本の索体で吊持する３点支持構成とし、そ
れに対応した支柱部の本数及び形態を適宜選択するよう
にしてもよい。

【００２６】計量器本体１０は、前記実施例では第１及
び第２計量１１，１２を連結枠１３を介して連結一体化
しているが、一つのケーシング内に第１計量部２と第２
計量部４とを組み込んだ構造としてもよい。その他、本
発明の比重測定装置は、液槽１の形態を始めとして、各
構成部材の形態や構造等、細部構成については実施例以
外に種々設計変更可能である。

【００２７】被測定物Ｍとしては、既述のように合金、
合成樹脂、セラミック、ゴム、繊維等の種々の材料から
なる固形物品の他、粉体や粒体についても内部に液体Ｋ
が流通し得る適当な容器に収容した形で比重測定が可能
（空の容器を液中に没した状態でゼロ点設定）である。
更に、液体についても、液槽１内の液Ｌに混じらず、且
つ該液Ｌよりも比重の大きいものであれば、やはり適当
な容器に収容した形で比重測定できる。一方、液層１の
液Ｌとして水を使用する場合、温度変化に伴って溶存ガ
ス成分が気泡化するが、被測定物受け部材３に付着すれ
ば浮力による測定誤差を生じることになるため、この気
泡の付着を防止する目的で水中に界面活性剤を添加して
もよい。

【００２８】一方、演算装置５のマイクロコンピュター
にメモリ機構を組み込み、測定比重を記憶させるように
してもよい。表示装置６による表示についても、比重と
共に、マイクロコンピュターに記憶させたデータとの比
較によって製品としての合否判定や貴金属製品等の真贋
判定等を表示できるようにしてもよい。また、演算装置
や表示装置の機能については、計量器本体１０には組み
込まずに、当該計量器本体１０に接続させるパーソナル
コンピューターの如き外部コントローラーに担わせるこ
とも可能である。更に、液槽１に対する被測定物Ｍの出
し入れをロボット等によって自動的に行ったり、被測定
物Ｍの自動搬送装置を有する検査ラインや製造ラインに
該ロボット等を含めて本比重測定装置を組み込むことも
可能である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、比重測定装置
として、被測定物のその空気中重量を計測する必要がな
く、該被測定物を液槽内の被測定物受け部材上に水没状
態で載置するだけで、その液中重量と浮力を二つの計量
部で同時に計測し、その計測結果から比重を算出して表
示するように構成されており、様々な物品の比重を一回
の計測操作によって極めて簡単に且つ瞬時に確実に測定
でき、特に次々に異なる被測定物の比重測定を行う場合
に非常に能率のよいものが提供される。

【００３０】請求項２の発明によれば、上記の比重測定
装置として、計量機構及び演算・表示部が計量器本体に
納まり、この本体上に被測定物受け部材を収容した液槽
が配置し、装置全体が機能的にまとまって外観的にすっ
きりして見栄えよく、また被測定物受け部材が吊持型で
あるため、液槽内への配置や洗浄等における液槽からの
取り出しを容易に行えるものが提供される。

【００３１】請求項３の発明によれば、上記の比重測定
装置において、被測定物が前記液槽内の液体より軽いも
のであっても、浮上防止部材を利用して支障なく液中重
量と浮力を計測して比重を算出表示でき、例えば合成樹
脂やゴムあるいはこれらの発泡体等の材料自体の比重が
小さい物品は無論のこと、ボールやカプセル等の中空物
品の比重測定も可能になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】液槽部分を断面で示した本発明の一実施例に
係る比重測定装置全体の正面図である。

【図２】液槽部分を断面で示した同比重測定装置全体
の側面図である。

【図３】同比重測定装置全体の平面図である。

【図４】同比重測定装置の測定・表示機構部のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１液槽２第１計量部３被測定物受け部材４第２計量部５演算装置６表示装置７吊持部材８浮上防止部材１０計量器本体１１第１計量器１２第２計量器１３連結枠Ｌ水（液体）Ｍ被測定物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を収容する液槽と、この液槽を受け
支える第１計量部と、該液槽内に浸漬状態に配置される
被測定物受け部材と、この受け部材を前記液槽に対して
非接触に支承する第２計量部と、これら第１計量部及び
第２計量部の測定値より比重値を算出する演算装置と、
この演算装置にて算出された比重値を表示する表示装置
とを備え、前記液槽内の液中に没した前記被測定物受け部材上に、
被測定物を前記液槽内の液中に没する状態で載置し、前
記第１計量部によって被測定物の液中浸漬に伴う重量増
加を浮力として計測すると同時に、前記第２計量部によ
って被測定物の液中重量を計測し、この浮力及び液中重
量の計測値から算出された比重値を前記表示装置にて表
示するように構成されてなる比重測定装置。
【請求項２】前記第１計量部及び第２計量部と演算装置
及び表示装置とが計量器本体に一体的に組み込まれ、前
記液槽が第１計量部上に乗ると共に、前記被測定物受け
部材が第２計量部から立ち上がる吊持部材の上部に吊持
されてなる請求項１記載の比重測定装置。
【請求項３】前記液槽内の液体より軽い被測定物を被測
定物受け部材上で液没状態に保持させる浮上防止部材を
付属してなる請求項１又は２に記載の比重測定装置。