JP3405923B2 - 密度計 - Google Patents

密度計

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JP3405923B2
JP3405923B2 JP15831498A JP15831498A JP3405923B2 JP 3405923 B2 JP3405923 B2 JP 3405923B2 JP 15831498 A JP15831498 A JP 15831498A JP 15831498 A JP15831498 A JP 15831498A JP 3405923 B2 JP3405923 B2 JP 3405923B2
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光利 繪畑
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体の密度を計測
する密度計の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の密度計としては、図4または図5
に示すように、開放容器100又は密封容器(管路)内
101に浮子式の密度計102を挿入して液体の密度を
計測する密度計が一般的に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浮子式
密度計102で密度を計測する場合には、密度計102
の目盛りを読んで計測するので、計測精度が悪いと共
に、液体の温度或いは圧力によっては、密度を計測でき
なくなる等の問題がある。
【0004】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、密度計測されるべき液体の
温度或いは圧力に係わらず、簡単に且つ精度よく密度計
測することができる密度計を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
先端が開口した一対の略同一長の中空プローブを備え、
各プローブの先端側のプローブ壁に各先端からの距離を
異ならせて液体導入孔を設け、前記一対の中空プローブ
を水平に液体中に挿入した時に、前記液体導入孔を通じ
て各プローブ内に導入される液体の圧力差を滞留気体に
より形成された気体遮断層を介して検出する差圧センサ
により液体の密度を計測可能にしたことを特徴とするも
のである。
【0006】請求項2記載の発明は、略水平方向に延
び、密度計測されるべき液体が略満杯に流れる管体と、
この管体の直径方向上部に接続され、管路内静圧を受け
る上部圧力導管と、前記管体の直径方向下部に接続さ
れ、管路内静圧を受ける下部圧力導管とを備え、前記各
圧力導管内に導入される各流体の圧力差を滞留気体によ
り形成された気体遮断層を介して検出する差圧センサに
より液体の密度を計測可能にしたことを特徴とするもの
である。
【0007】請求項3記載の発明は、略鉛直方向に延
び、密度計測されるべき液体が略満杯に流れる管体と、
この管体に入口管及び出口管を介して連結される密度計
測管と、この密度計測管に接続され、開口部が入口管よ
りも下方に配置される下部圧力計測管と、前記密度計測
管に接続され、開口部が出口管よりも上方に配置される
上部圧力計測管とを備え、前記各圧力計測管内に導入さ
れる液体の圧力差を滞留気体により形成された気体遮断
層を介して検出する差圧センサにより液体の密度を計測
可能にしたことを特徴とするものである。
【0008】
【0009】
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による密度計の一実
施形態を図面を参照して説明する。
【0011】図1において、1は密度ρを計測すべき液
体が満たされる開放容器を示し、この開放容器1には、
本実施形態による密度計3が挿入されている。この密度
計3は、先端5a,7aが開口した一対の略同一長のス
テンレス製中空プローブ5,7を備え、各プローブ5,
7の先端側のプローブ壁には各先端5a,7aからの距
離を異ならせて、各1個の液体導入孔11,13が穿設
されている。
【0012】中空プローブ5,7の基端5b,7bには
差圧センサ15が連結されている。この差圧センサ15
は、例えば歪みゲージの貼られた圧力膜(図示せず)を
内蔵し、この圧力膜の変位を歪みゲージで検出して差圧
を検出する。差圧センサ15は本体17に収納され、こ
の本体17にはキャップ19が設けられ、このキャップ
19には差圧センサ15の信号出力端子15aが設けら
れている。
【0013】この密度計3は、一対の中空プローブ5,
7を水平に保持しつゝ、開放容器1の液体中に挿入し、
この時、液体導入孔11,13を通じて各プローブ5,
7内に導入される液体の圧力差に対応して発生する各プ
ローブ5,7内の滞留空気K1,K2の圧力差ΔPを検
出することにより密度ρを計測する。符号18は水準器
であり、この水準器18は中空プローブ5,7を水平に
保持しつゝ、開放容器1の液体中に挿入する場合、その
水平度を確認するために用いられる。
【0014】つぎに、この密度計の計測原理を説明す
る。
【0015】図1を参照して、密度ρ(g/cm3 )の
液体において、深さがH1(mm)とH2(mm)にお
ける圧力の差ΔP(Pa)は、次式で与えられる。
【0016】 ΔP=P1−P2=ρg(H1−H2) …(1) 従って、密度ρ(g/cm3 )は次式で求められる。
【0017】 ρ=ΔP/g(H1−H2) …(2) この実施形態では、密度ρ(g/cm3 )は、密度計3
による深さΔH(H1−H2)が固定されているので、
差圧センサ15によって、圧力の差ΔP(Pa)を計測
することにより一義的に求めることができる。
【0018】密度ρ(g/cm3 )の計測精度を向上さ
せる場合、深さΔHを大きくし、且つ差圧センサ15の
計測精度を向上させればよい。
【0019】この実施形態では、差圧センサ15に加わ
る圧力は滞留空気K1,K2の圧力であるので、液体に
直接接触する部分(プローブ5,7)が浸食されない限
り、如何なる種類の液体の密度計測も可能であり、しか
も、滞留空気K1,K2により空気遮断層が形成される
ので、当該液体の温度、圧力に係わらず、精度よく、簡
単に密度計測を行うことができる。
【0020】つぎに、図2を参照して別の実施形態を説
明する。
【0021】符号21は略水平方向に配管される管体で
あり、この管体21には密度計測されるべき流体が略満
杯に流れている。この管体21の直径方向上部には継ぎ
手部23が設けられ、この継ぎ手部23には流路23a
が形成され、この流路23aを閉塞自在にニードル弁2
5が設けられている。26はO−リングである。継ぎ手
部23にはナット27を介して管路内静圧を受ける上部
圧力導管29が接続されている。28は管体21の水平
度を確認するための水準器である。
【0022】また、前記の管体21の直径方向下部に
は、継ぎ手部33が設けられ、この継ぎ手部33には流
路33aが形成され、この流路33aを閉塞自在にニー
ドル弁35が設けられている。36はO−リングであ
る。継ぎ手部33にはナット37を介して管路内静圧を
受ける下部圧力導管39が接続されている。
【0023】下部圧力導管39と上部圧力導管29とに
は、図1に示すものとほぼ同様の差圧センサ15が接続
され、この密度計は、各圧力導管29,39内に導入さ
れる各流体の圧力差に対応して発生する各圧力導管2
9,39内の滞留空気K1,K2の圧力差ΔPを検出す
ることにより密度ρを計測する。
【0024】つぎに、この密度計の計測原理を説明す
る。
【0025】図2を参照して、下側静圧をPD 、上側静
圧をPU 、各圧力導管の中心の高さをHとすると、圧力
差ΔPは、次式で与えられる。
【0026】ΔP=PD −PU =ρgH …(3) 従って、密度ρ(g/cm3 )は次式で求められる。
【0027】ρ=ΔP/gH …(4) この実施形態では、g、Hが定数であるため、差圧セン
サ15によって圧力差ΔPを計測することにより、密度
ρを一義的に求めることができる。
【0028】この密度計による密度ρの計測精度を向上
させる場合には、定数である高さHを大きくし、且つ差
圧センサ15の計測精度を向上させればよい。
【0029】この実施形態では、図2に示すように、ニ
ードル弁25,35によって流路23a,33aを閉塞
した状態で、管体21をインライン接続し、管体21に
計測対象流体が満たされた後に、ニードル弁25,35
を開放し、これによって各圧力導管29,39内に流体
を導く。これによれば、差圧センサ15に加わる圧力は
滞留空気K1,K2の圧力であるので、液体に直接接触
する部分(圧力導管29,39等)が浸食されない限
り、如何なる種類の液体の密度計測も可能であり、しか
も、滞留空気K1,K2により空気遮断層が形成される
ので、当該液体の温度、圧力に係わらず、精度よく、簡
単に密度計測を行うことができる。
【0030】更に、別の実施形態を説明する。
【0031】図3に示すように、管体41は略鉛直方向
に配管され、密度計測されるべき流体は、矢印で示すよ
うに下方から上方に流される。この管体41には、入口
管43及び出口管45を介して、管体41の管軸と略平
行な管軸を有する密度計測管47が連結されている。入
口管43の管体41内に延びる端部43aは、下方に向
けて約45°(θ)の角度で切り落とされ、出口管45
の管体41内に延びる端部45aは、上方に向けて約4
5°(θ)の角度で切り落とされている。
【0032】この密度計測管47には、下部圧力計測管
51と上部圧力計測管53とが設けられている。下部圧
力計測管51の開口部51aは、入口管43よりも下方
に配置され、上部圧力計測管53の開口部53aは、出
口管45よりも上方に配置されている。そして、各圧力
計測管51,53の上端には、図1に示すものとほぼ同
様の構成からなる差圧センサ15が接続されている。
【0033】管体41を流れる流体は、入口管43の端
部43aを通じて、当該入口管43及び密度計測管47
内に導入し、この密度計測管47内を満杯にして上昇
し、出口管45の端部45aを通じて管体41内に戻さ
れる。
【0034】入口管43及び出口管45の各端部43
a,45aは、流体の流れに対向して約45°の角度で
動圧を受け、密度計測管47内の流体は、極めて微量ず
つ移動・交換され、従って、密度計測管47内の流体の
流速は極めて小さい。しかも、下部圧力計測管51の開
口部51aは入口管43よりも下方に位置して、上部圧
力計測管53の開口部53aは出口管45よりも上方に
位置するので、動圧の影響をほとんど受けない。55は
水準器であるつぎに、この密度計の計測原理を説明す
る。
【0035】図3を参照して、下側圧力をPD 、上側圧
力をPU 、各圧力計測管51,53の高さをHとする
と、圧力差ΔPは、次式で与えられる。
【0036】ΔP=PD −PU =ρgH …(5) 従って、密度ρ(g/cm3 )は次式で求められる。
【0037】ρ=ΔP/gH …(6) この実施形態では、g、Hが定数であるため、差圧セン
サ15によって圧力差ΔPを計測することにより、密度
ρを一義的に求めることができる。
【0038】この密度計による密度ρの計測精度を向上
させる場合には、定数である高さHを大きくし、且つ差
圧センサ15の計測精度を向上させればよい。
【0039】この実施形態では、差圧センサ15に加わ
る圧力は滞留空気K1,K2の圧力であるので、液体に
直接接触する部分(圧力計測管51,53等)が浸食さ
れない限り、如何なる種類の液体の密度計測も可能であ
り、しかも、滞留空気K1,K2により空気遮断層が形
成されるので、当該液体の温度、圧力に係わらず、精度
よく、簡単に密度計測を行うことができる。
【0040】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
【0041】例えば、差圧センサ15の信号出力端子1
5aには、液体の密度を演算すると共に、この演算結果
を表示する等の解析手段61(図1)を接続することが
可能である。この解析が複数回に亘って行われ、例えば
デジタル表示等されれば、液体の密度を正確に瞬時に解
析することができる等の効果が得られる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、圧力差ΔPを計測する
ことにより密度を求めるので、当該密度を簡単に精度良
く一義的に求めることができる。また、差圧センサに加
わる圧力は滞留気体の圧力であるので、液体に直接接触
する部分が浸食されない限り、如何なる種類の液体の密
度計測が可能であり、しかも、滞留気体により気体遮断
層が形成されるので、液体の温度に係わらず、精度良く
簡易に密度計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による密度計の一実施形態を示す縦断面
図である。
【図2】別の実施形態を示す縦断面図である。
【図3】別の実施形態を示す縦断面図である。
【図4】従来の密度計を示す図である。
【図5】従来の密度計を示す図である。
【符号の説明】
1 開放容器 3 密度計 5,7 中空プローブ 11,13 液体導入孔 15 差圧センサ 21 管体 29 上部圧力導管 39 下部圧力導管 41 管体 43 入口管 45 出口管 47 密度計測管 51 下部圧力計測管 53 上部圧力計測管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−48115(JP,A) 特開 昭57−135336(JP,A) 特開 平4−359133(JP,A) 特開 昭53−19060(JP,A) 特開 昭60−152934(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 9/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端が開口した一対の略同一長の中空プ
    ローブを備え、各プローブの先端側のプローブ壁に各先
    端からの距離を異ならせて液体導入孔を設け、前記一対
    の中空プローブを水平に液体中に挿入した時に、前記液
    体導入孔を通じて各プローブ内に導入される液体の圧力
    差を滞留気体により形成された気体遮断層を介して検出
    する差圧センサにより液体の密度を計測可能にしたこと
    を特徴とする密度計。
  2. 【請求項2】 略水平方向に延び、密度計測されるべき
    液体が略満杯に流れる管体と、この管体の直径方向上部
    に接続され、管路内静圧を受ける上部圧力導管と、前記
    管体の直径方向下部に接続され、管路内静圧を受ける下
    部圧力導管とを備え、前記各圧力導管内に導入される各
    流体の圧力差を滞留気体により形成された気体遮断層を
    介して検出する差圧センサにより液体の密度を計測可能
    にしたことを特徴とする密度計。
  3. 【請求項3】 略鉛直方向に延び、密度計測されるべき
    液体が略満杯に流れる管体と、この管体に入口管及び出
    口管を介して連結される密度計測管と、この密度計測管
    に接続され、開口部が入口管よりも下方に配置される下
    部圧力計測管と、前記密度計測管に接続され、開口部が
    出口管よりも上方に配置される上部圧力計測管とを備
    え、前記各圧力計測管内に導入される液体の圧力差を
    留気体により形成された気体遮断層を介して検出する
    圧センサにより液体の密度を計測可能にしたことを特徴
    とする密度計。
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CN106383068A (zh) * 2016-10-28 2017-02-08 衡阳市金泰安全生产检测检验有限公司 一种测定石墨芯棒润滑剂密度的方法
CN112710583A (zh) * 2020-12-28 2021-04-27 中国人民解放军92493部队计量测试研究所 一种电解液密度测量装置

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