JP3476773B2 - 液体、特にプラスチック材料中のガス充填量を測定するための測定装置及び方法 - Google Patents
液体、特にプラスチック材料中のガス充填量を測定するための測定装置及び方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】（技術分野）
本発明は、液体中のガス充填量を測定する測定装置に関
する。液体とは、特に液状の合成物質の構成要素をい
い、請求項１の全文に記載の種類に対応したものをい
う。本発明は、さらに、本発明による測定装置を用いて
の液体のガス充填量の測定方法に関するものである。 【０００２】（先行技術） 技術、とりわけプラスチックプロセス技術において、液
体におけるガス充填量、例えば発泡材を製造するための
液状プラスチック成分の空気含有量、を測定することが
度々必要となる。これは、たいていは、一定のガス充填
量により連続操業を行えるようにするという目的による
ものである。 【０００３】液体、特に液状のプラスチック成分におけ
るガス充填量を測定するための測定装置が数多く知られ
ている（ＤＥ ３７ ２０ ９０４ Ａ１， ＤＥ ３
３３６ ０３７ Ａ１， ＤＥ ３１ ３２ ５９７
Ｃ２， ＤＥ ３８ ３０２０９ Ａ１， ＤＥ ４１
１９ ９６６ Ａ１， ＥＰ ０ １２５ ５４１
Ａ２）。これら公知の測定装置は、一般に測定用ピスト
ンを備えた測定用シリンダを採用している。測定用ピス
トンは、ガスを含む液体を運ぶシステムから、ときど
き、所定量のサンプルを吸引する。このサンプルは測定
用シリンダ内でシステムより隔離され、測定される。こ
れは、一般に、ピストンを適当に調整して測定用シリン
ダのチャンバの容積を増大させることにより、ガスを放
出し、溶解したガスとおそらくは自由ガスをも含む試料
を閉じられた測定用シリンダ内の低下させられた圧力へ
と引くことにより達成される。液体におけるガス充填量
は、公知の物理的な関係（気体法則）によって、測定さ
れた容積の変化と、測定試料の圧力変化とから計算する
ことができる。測定試料が、測定用ピストンを用いての
圧縮により、及び／又は、減圧とそれに続く圧縮によ
り、測定用シリンダ内で測定された場合には、異なる試
験条件下の圧力を測定することにより、及び、異なるピ
ストンの位置に関し測定空間の容積を同時に測定するこ
とにより、同じ結果を得ることが可能である。 【０００４】請求項１の前文の測定装置は、US-PS 4 37
6 172により公知であり、その測定用シリンダのチャン
バは、入口側において、充填バルブを介して、システム
に結合されている。システムは、加圧下でガスを含む液
体を運搬し、ガスを含む液体用の備蓄容器を備える。測
定用シリンダのチャンバは、出口側において、排出バル
ブを介して、復帰ラインに結合されている。復帰ライン
は、備蓄容器へ戻っている。ここでも、ガス充填量は、
システムから所定量のサンプルを引き抜き、これを測定
用ポンプの測定用シリンダに供給し、引き続き充填バル
ブ及び排出バルブを閉じた状態で、つまり、サンプルを
システムから隔離した状態でサンプルの測定を行うこと
で測定される。サンプルを隔離するのは、ピストンの移
動を制御することでピストンを調整することにより、測
定用シリンダ内において圧力をまず低下させ、次に加圧
するためである。この処理の過程において、測定用ピス
トンの移動運動から生じる測定用シリンダのチャンバの
容積における変化のみならず、測定された圧力の値は、
電子式評価ユニットにより処理され、液体のガス充填量
を予め定められた一定値に制御するのに利用される。測
定操作が実行された後に、充填バルブ及び排出バルブが
再び開けられ、試験サンプルは、システムのポンプ圧に
よって備蓄容器に再び戻される。サンプルについて行わ
れる周期的な測定の間、ポンプの測定用シリンダは、常
に、装置全体のポンピングシステムに接続されている。 【０００５】（本発明の説明） 本発明は、公知の測定装置に由来するものであり、特
に、前述の米国特許第4376 172号による測定ポンプを用
いた装置に由来するものである。本発明の第１の目的
は、特にガス充填量の測定装置として用いられるピスト
ンポンプを、製造費を過大にすることなく、また、液
体、特に発泡樹脂を製造するための液状プラスチック構
成要素のガス充填量を種々の動作システムにおいて及び
種々のピストンポンプの構成において正確に測定するシ
ステムを提供することにある。 【０００６】上記目的は、トランスミッションギア及び
制御されたサーボモータからなるピストンポンプの調整
駆動装置を備えることにより、および、ピストンポンプ
を、測定が実施された後に測定用シリンダ室からシステ
ムへ試験サンプルを戻す供給ポンプとしても構成するこ
とにより達成される。 【０００７】測定装置のこのデザインにより、また、制
御されたサーボモータ及び関連づけられたトランスミッ
ションギアにより、ポンプピストンの変位を、吸引及び
圧縮のいずれの方向にも非常に正確に調整することが可
能であり、その結果、測定操作中に行う測定用シリンダ
室の容積変化の測定を正確に行うことができ、変位によ
る容積の変化及び同時に測定される圧力値からテストサ
ンプルのガス含有量を正確に測定することが可能とな
る。同時に、本発明に係るピストンポンプは、測定がな
された後に排出弁が開かれると、測定用シリンダ室を構
成するポンプシリンダのテストサンプルを押し出す供給
ポンプとして作動させることができる。このように、本
発明に係るピストンポンプは、装置全体のポンピングシ
ステムから切り離された独立回路に配置し、ピストンポ
ンプの測定用シリンダ室を測定操作の間のインターバル
中に圧力がかけられたシステムから遮断することが可能
である。さらに、閉じた位置から開いた位置へ、及びそ
の逆に、互いに独立して切り替えることができる弁が、
ピストンポンプと関連づけられた充填弁及び排出弁とし
て用いられている。これにより、充填弁を開き、排出弁
を閉じることで測定用シリンダ室をテストサンプルで満
たすことができ、充填弁を閉じ、排出弁を開くことで、
測定操作が行われた後にテストサンプルを排出すること
ができる。 【０００８】本発明の他の有利な実施形態において、ピ
ストンポンプと関連づけられた測定用装置は、測定用シ
リンダ室の異なる容積について、テストサンプルの圧力
及び温度の両方を測定するように構成されている。これ
により液体の脱着挙動における温度の影響をメトルジカ
ルに測定し、評価、例えば操作中に液体のガス充填量を
一定にすることができる。 【０００９】本発明によるピストンポンプのトランスミ
ッションギアについても、調整駆動装置についても、異
なる駆動装置を用いることができる。サーボモータにつ
いては、回転方向を反転できるトルクモータ、好ましく
は、ステッピングモータの形態の電気式トルクモータを
適当に用いることができる。トランスミッションギアの
効果的な実施例の一つとして、回転方向に固定されてお
り、軸方向に変位可能なポンプピストンのスピンドルナ
ットが結合されているスピンドルギアがある。本発明に
よるポンプピストンは、コンパクトなボディにデザイン
することができる。このポンプピストンは、測定用シリ
ンダ室を備えたシリンダボディを有する。シリンダボデ
ィは、基礎部分として、ハウジングボディを介して、サ
ーボモータを取り付けるための接続体に接続されてい
る。ハウジングボディは、トランスミッションギア又は
スピンドルギアを収容しており、好ましくは円筒状であ
る。各々の部品は、ねじ結合又はそれに類似した手段に
より着脱可能に結合することができる。フランジにより
サーボモータを取り付けることのできる前述の接続体
は、軸継ぎ手装置を収容するためのハウジングを形成す
ることができる。軸継ぎ手装置は、サーボモータをトラ
ンスミッションギア又はスピンドルギアに結合する。 【００１０】本発明の非常に効果的な実施形態は、請求
項１の前文との組み合わせにで独立した保護に値する意
義を有するものであり、測定装置の測定用シリンダ室に
超音波発生器を関連づけられることで得ることができ
る。この超音波発生器により、ポンプピストンが圧力を
低下させるために測定空間内で移動したり、測定圧力に
おいて維持されていたりする間に、測定用シリンダ室に
収容されている液体サンプル中に超音波振動を生成する
ことができる。この超音波振動の結果、液体に含有され
ていたガスを、減圧単独で可能な速度より相当に速く排
出できる。サンプルについて正確な測定を行うのに要す
る時間は、減圧発生器を超音波発生器と組み合わせるこ
とにより、相当に短縮できる。サンプル中に超音波を生
成することにより、試料を測定用シリンダに導入してか
ら有効な測定がなさる瞬間までの時間を、場合によって
は、超音波を用いずに信頼性のある測定を行うのに必要
とされる時間の４分の１に短縮することが可能である。
このように、本発明による方法は、ガス充填量の正確な
測定を可能にするのみならず、この測定を非常に迅速に
行うことを可能にする。 【００１１】測定用シリンダ室の半径方向の側部には、
測定用シリンダ室を充填し及び空にする入口及び出口が
設けられている。超音波発生器は、測定用シリンダ室の
軸方向の一端に配置することができる。この結果、非常
にコンパクトな構成が得られ、超音波発生器へのアクセ
スも容易となる。超音波発生器は、測定用シリンダ室の
中の開口に着脱可能に収容されることが好ましい。測定
する液体と超音波測定器との間での直接接触を回避する
ために、開口が薄膜で閉じられることが適当である。し
かし、この状況において、超音波発生器によって発生さ
れた超音波が、薄膜によって邪魔されることなく液体に
伝送されることが保証されなければならない。特に効果
的な解決手段は、超音波発生器を保持フランジに収容
し、そこへ固定用のねじによって固定し、例えば故障時
のように、必要となった場合に簡単に交換できるように
することである。 【００１２】超音波発生器の替わりに、異なるタイプの
振動発生器を備えることも可能である。例としては、回
転偏心器のような、ピストンポンプにより低い周波数の
振動を発生するものがある。これらの振動は、液体サン
プル中に伝送され、ガスを液体からより迅速に排出す
る。 【００１３】測定用シリンダ室は、圧力及び／又は温度
センサーのための接続用の開口を少なくとも一つそのシ
リンダ壁又はシリンダボディに備えることができる。こ
のセンサーにより、初期測定状況の圧力及び温度を測定
することができる。測定用シリンダ室において、閉じる
ことができる検査及び／又はサービス用の開口をシリン
ダ壁に設けることができる。これは、覗きガラスを通し
て測定用シリンダ室の中を覗けるようにするためであ
り、また、装置全体を完全に解体することなく清掃を可
能にするためである。 【００１４】本発明に係る測定用装置は、システム、特
にプラスチック処理システムにおいて有効に使用するこ
とができる。ここで、ピストンポンプの測定用シリンダ
室は、その入口側において、充填弁を介して、可能な限
り直接的に、いかなる場合にも可能な限り短い導管によ
って、初期圧力下でガスが充填された液体を含み、ガス
供給器を備える容器に接続されており、ピストンポンプ
の測定用シリンダ室は、その外側において、排出弁を介
して、備蓄容器への戻り管に接続されている。サンプル
の測定のための回路は、遮断弁によって、備蓄容器から
ガスを充填された液体を供給されたシステムより遮断す
ることができる。これにより、システムの圧力は、ピス
トンポンプの内側にかからない。さらい、当該技術分野
において公知のように、システムは、適当な評価及び制
御装置を備える。この評価及び制御装置は、測定装置に
電気信号及び制御ラインによって接続されている。測定
装置は、試験サンプルの圧力と温度を測定するものであ
り、調整駆動装置に接続されており、ガス供給弁にも適
当に接続されている。ガス供給弁は、備蓄容器へとつな
がっているガス供給管に配置されている。ガス供給弁に
より、備蓄容器にある液体のガス充填量が一定の目標値
に調整される。 【００１５】（本発明の好ましい実施形態） 本発明の理解のために、導入部で引用した先行技術文
献、本発明に関する記載内容の一部を形成すると考えら
れるその開示内容を参照する。 【００１６】図１に流れ図として示されているオペレー
ティングシステムは、装置全体の構成である。装置全体
は、プラスチック加工に適しており、特にポリウレタン
発泡プラスチックの生産に使用することができる。この
システムは、備蓄容器１を有している。備蓄容器１は、
ガスが充填されている液体（プラスチック構成要素）を
収容する。ガスを充填されている液体は、導管２を介し
て備蓄容器に供給され、予め定められた一定の初期圧力
の下でその中に保持される。当該技術分野で公知のよう
に、備蓄容器１の中には、モータによって駆動される攪
拌器３がある。攪拌器３の下には環状の分配器４があ
る。分配器４を介してガス、例えば空気が備蓄容器に導
入され、液体によって少なくとも大部分が吸収されるよ
うに、その中にある液体に細かく分配される。分配器４
は、導管５を介して、液体に充填するガスを供給するた
めの適当なガス源に接続されている。導管５には、ガス
供給弁６と、その後に配置された流量調節弁７及び逆止
弁８が配置されている。ガス供給弁６は、ソレノイドバ
ルブからなり、電子制御ライン９を介して、中央電子式
評価及び制御ユニット１０により開く方へ制御し、導管
５を分配器４に接続し、備蓄容器１にある液体の中にガ
スを導入することができる。 【００１７】備蓄容器１は、その底部において、排出管
１１に接続されている。排出管１１は、プラスチック加
工用の装置における不図示のミキサーヘッドに接続され
ている。ミキサーヘッドでは、泡立てのための反応用の
混合が行われる前に、備蓄容器１からのガスが充填され
た構成要素が、第２のプラスチック構成要素と混合され
る。 【００１８】備蓄容器１にある液体のガス充填量を予め
定められた目標値に調整し、これをこの目標値値に維持
するために、液体のガス充填量を測定するための測定装
置が備えられている。この測定装置は、測定器としてピ
ストンポンプ１３を有している。測定装置のポンプシリ
ンダは、蓄積容器１から取り出したガスが充填された液
体の試料を受け入れる測定シリンダ室１４となってい
る。ここで、測定シリンダ室１４は、供給管１５を介し
て蓄積容器１、示された実施例では排出管１１に、遮断
バルブ１２の上流において接続されている。供給管１５
には、充填弁１６が配置されている。供給管１５は、弁
１６を含めて、可能な限り短くなされている。これは、
測定対象の試料が新鮮な状態で容器１から引かれ、その
前に管１５に長い時間止まることがないようにするため
である。 【００１９】ピストンポンプ１３の測定用シリンダ室１
４は、備蓄容器１に、戻り管１７をも介して接続されて
いる。戻り管１７には、排出弁１８が配されている。示
されている実施形態において、戻り管は、逆行部１９に
流入している。逆行部１９は、前述のミキサーヘッドか
らの混ざり物のない超過の液体の備蓄容器１への戻り接
続を形成している。ピストンポンプ１３は、導管１５及
び１７から構成される回路の中に配置されている。この
回路は、中に備蓄容器１を含んでいる。また、この回路
は、遮断バルブ１２が閉じられると、装置のシステム圧
力から遮断される。導管１１及び１９の代わりに、回路
を形成する導管１５及び１７を備蓄容器１に直接接続し
た構成ももちろん可能である。この場合にも、システム
圧力から独立している測定サンプル用の回路が形成され
る。 【００２０】図１に示されるように、ピストンポンプ１
３の測定シリンダ室１４には、測定装置２０が取り付け
られている。この測定装置は、測定シリンダ室１４の中
に試験サンプルとして存在するガスが充填された試料に
ついて、ピストンポンプが異なるピストン位置にある場
合の異なる圧力を測定する。また、好ましくは、測定中
に試験サンプルの温度をも測定する。測定された圧力及
び温度は、電気信号ライン２１を介して、評価のため
に、評価及び制御ユニット１０に供給される。電気信号
ライン２１は、ピストンポンプ１３の調整駆動装置２２
を制御するためにも用いられる。 【００２１】蓄積容器１に配された液体のガス充填量を
測定するには、導管１１及び１５を介して、遮断バルブ
１２の上にある容器の底部から液体を引き抜き、開いて
いる充填弁１６を介して、ピストンポンプ１３の測定用
シリンダ室１４に導入する。この工程において、測定ピ
ストンを形成するポンプピストン２３は、吸引工程、示
されている実施形態では上昇行程を実行し、測定用シリ
ンダ室１４の容積は、それに対応して増大する。ピスト
ンポンプ２３が測定用シリンダ室１４の中の最初の端部
位置に達するや否や（この位置において測定シリンダ室
の中に所望量のサンプルが含まれるのであるが）、充填
弁１６が閉じられ、同時に排出バルブ１８を閉じること
で、測定用シリンダ室１４に引かれた試料が、測定操作
を行うために、測定用シリンダ室１４内に閉じこめられ
る、すなわち隔離される。 【００２２】続いてサンプルのガス充填量が測定され
る。この目的のために、ポンプピストン２３が静止して
おり、弁１６及び１８が閉じられた状態において、測定
室１４に導入された直後に、試験サンプルの圧力及び温
度が測定装置２０により測定される。このように測定さ
れた測定値は、信号ライン２１を介して評価及び制御ユ
ニット１０へ供給される。続いてポンプピストン２３
は、逆ストローク方向（吸引する方向）に沿ってさらに
動かされ、そこに保持される。これにより、測定用シリ
ンダ室１４の中に閉じこめられている試験試料が、ガス
と液体とを分離するために減圧下におかれる。つまり、
試験サンプルの液体からガスが強制的に脱着される。そ
の後、ポンプビストン２３は、予め定められた距離だけ
戻される。つまり、圧縮する方向、換言すれば測定用シ
リンダ室１４の容積を減らす方向へ動かされる。これ
は、例えば、予め定められた基準圧力（テスト圧力）、
例えば大気圧が試験サンプル内で得られるように行われ
る。これは、測定装置２０によって圧力及び温度を新た
に測定することにより確認される。測定装置２０の測定
信号は、同様に、信号ライン２１を介して評価及び制御
ユニット１０に供給される。気体法則（ｐ×Ｖ＝ｍ×Ｒ
×Ｔ）に基づいて、評価及び制御ユニット１０が、それ
に与えられる圧力及び温度の測定値から、及びピストン
ポンプの移動距離（これから、測定用シリンダ室１４の
容積の変化が求められる）から、試験サンプルにもとも
と含まれていたガスの量を計算することができる。この
ガス量が予め定められている目標値と異なる場合には、
評価及び制御ユニット１０を介してガスを供給又は取り
去ることにより、及びこれにより制御されるガス供給弁
６により、備蓄容器１にある液体の中のガス量を目標値
に調整することができる。測定操作が実行された後、ポ
ンプピストン２３は、調整駆動装置２３によって圧縮の
方向（ここでは下方へ）駆動され、測定用シリンダ室１
４の中にある試料が、このときは開いている排出弁１８
及び戻り管１７を介して備蓄容器１に戻される。このよ
うに、液体のガス充填量の測定は循環操作で行われる。
測定操作は、ピストンポンプ１３の測定用シリンダ室１
４の中の備蓄容器１から引かれた試験サンプルが予め定
められた目標値と同じ状態（ガス充填量）に対応するま
で連続して行われる。 【００２３】以下、図２から５を参照しつつ、ピストン
ポンプ１３の構造をより詳細に説明する。図２−４に示
されているピストンポンプ１３の実施形態は、金属ブロ
ックからなるシリンダボディ２４を有し、シリンダボデ
ィ２４は、シリンダボアを備えた測定用シリンダ室１４
を有する。シリンダボディ内には、ピストンシールを備
えたポンプピストン２３が案内されている。測定用シリ
ンダ室１４は、その一端に、供給管１５（図１）及び充
填バルブ１６を介して供給される試料用の入口２５を有
する。また、測定用シリンダ室１４は、その直角方向に
出口２６を有している。出口２６は、ここへ配される排
出弁１８へつなげられている戻り管１７に接続するため
のものである。シリンダボディ２４には、入口２５と反
対の端部において、円筒状のハウジングボディ２７がね
じ付けられている。ハウジングボディ２７は、スピンド
ルギアの形態のトランスミッションギアを収容してい
る。トランスミッションギアは、ピストン２３に結合さ
れている。ハウジングボディ２７は、その他端におい
て、ねじ結合させることのできるフランジプレート２８
によって、接続体２９に着脱可能に接続されている。接
続体２９の自由端には、調整駆動装置２２のサーボモー
タ３０が着脱可能に取り付けられている。調整駆動装置
２２のモータシャフト３１は、接続体２９の内部の軸継
手３２を介して伝動装置によってトランスミッションギ
ア、すなわちその変位スピンドル３３に伝動可能に結合
されている。ここで、軸継ぎ手３２は、インサーション
軸継手となっている。変位スピンドル３３は、ベアリン
グブッシュ３５内において、転がり軸受け３４により回
転可能に接続体３９に取り付けられている。ベアリング
ブッシュ３５は、フランジプレート２８によって固定さ
れており、また、一端に円筒状のハウジングボディ２７
がねじ結合されている。サーボモータは、回転方向を反
転させることが可能な電気式ステッピングモータからな
り、変位スピンドル３３を双方向に回転駆動し、ポンプ
ピストン２３を双方向に移動させることが可能である。
ハウジングボディ２７の内部にある変位スピンドル３３
の雄ねじには、スピンドルナット３６が配されている。
スピンドルナット３６には、ポンプピストン２３が動力
伝達可能に結合されている。 【００２４】図２に示されているように、ピストン２３
は、直径が小さくなっているピストンの軸３７を有して
いる。ピストンの軸３７には、滑り軸受け３８が備えら
れており、これにより、円筒状のハウジングボディ２７
の中で軸方向に変位できるように案内されている。ピス
トンの軸は、中空のピストンアッタチメント３９が接続
されている。アタッチメント３９もハウジングボディ２
７の中において軸方向に案内されている。アタッチメン
ト３９には、変位スピンドル３３のピストン側端部が挿
入されている。スピンドルナット３６は、中空のピスト
ンアタッチメント３９の中に配置されており、アッタチ
メント３９と結合している。中空のピストンアッタチメ
ントには、その半径方向に向けて突出したピン４１から
なる回転方向固定部材が固定されている。回転方向固定
部材は、ねじ込まれた植え込みボルトとすることが可能
である。回転方向固定部材は、軸方向に細長く設けられ
た開口４２からハウジングボディ２７へ抜けており、変
位スピンドルが駆動された場合に、ポンプピストン２３
及びそれに取り付けられているスピンドルナット３６が
回転方向に関しロックされ、スピンドルナット３６は、
ポンプピストン２３と共に、ポンプピストンを引いたり
及び押したりした方向である軸方向のストローク運動の
みを行う。 【００２５】図２に例示されているピストンポンプ１３
は、ピストンをそのストローク方向の双方において検出
するセンサーをも有している。センサーは、近接センサ
４３及び４４からなる。近接センサ４３及び４４によっ
て、調整駆動装置、すなわちサーボモータ３０のスイッ
チが入れられたり切られたりし、その回転方向が反転さ
せられる。近接スイッチは、細長く設けられた開口４２
の端部領域においてハウジングボディ２７に互いから軸
方向へ間隔をおいて配置されており、ピンから作用を受
けることができる。試験サンプルを吸引する段階の間、
測定用シリンダ室１４の中での測定の間、及び測定操作
が完了した後に試験サンプルを排出する間、近接スイッ
チ４３及び４４は、その調整駆動装置を介してポンプピ
ストンのストローク運動を制限する。測定用シリンダの
測定用ピストンのためのこのようなストオーク運動測定
装置は、液体のガス充填量の測定装置において種々の形
態で知られている。したがって、これに関する説明は不
用である。 【００２６】図５は、下側端部の断面を示している。図
５は、本発明に係る特に好ましい第２の実施形態の測定
用シリンダ室１４を含んでいる。図示されていないその
上側領域は、図２に示した構成の上側領域に対応してい
る。よって、上側領域の詳細な説明は省略する。 【００２７】図５に示されている第２の実施形態では、
液体サンプル用の入口２５も出口２６もシリンダ室１４
に対して半径方向に向けられた接続部として構成されて
おり、これらを介して試料が測定用シリンダ室１４に導
入され、測定がなされた後に再び排出される。測定用シ
リンダ室１４の軸方向（下側）端部５０には、シリンダ
ボディ２４の中において、雌ねじ５２を有する軸方向ボ
ア５１が備えられている。ボア５１の中には、保持用フ
ランジ５３がねじ結合されている。保持用フランジ５３
は、中央ボアを有する。中央ボアは、ボア５１と共に測
定室１４への通路５４を形成している。通路５４は、測
定用シリンダ室１４の底部における、ポンプピストン１
３に向いている先端部において薄膜５５によって閉じら
れていることであってよい。 【００２８】保持用フランジ５３は、超音波発生器５６
を支持している。超音波発生器５６は、ここでは、固定
用ねじ５７によってフランジにねじ止めされている。超
音波発生器は、商業的に入手可能な部品であり、円筒状
の超音波送信機５８をポンプピストンの方を向いている
その先端部に有する。超音波送信機５８は、端面５９を
薄膜５５に接触させた状態で軸方向の通路５４に挿入さ
れている。 【００２９】超音波発生器を用いて、測定用シリンダ室
１４に収容されている液体サンプルに超音波を照射する
ことができる。ここで、脱着処理、すなわち液体とそこ
に溶解しているガスとの分離を、図２に示した第１の実
施形態と比較して相当に早めることができる。超音波発
生器５８から薄膜５５を介して液体に導入された超音波
は、ピストンの運動によって生成された減圧のみの場合
よりも迅速にガスを排除する。正確な試験結果を得るよ
う、脱着のために液体サンプルに低い圧力をかけるのに
要する時間は、サンプルに同時に超音波を作用させた場
合には、５０％以上減らすことができた。測定時間の減
縮は、特に有利なことである。なぜならば、試験サンプ
ルが容器から事実上引き抜かれた時間に非常に近い時に
試験結果を得ることができるからである。サンプルを試
験したときと、試験結果を得たときとの間隔が短いほ
ど、液体に含まれているガスをより迅速かつ正確に目標
値に制御することが可能となる。 【００３０】図５に示されたピストンポンプの実施形態
において、シリンダ本体２４の入口２５の上に、温度及
び圧力センサー２０のための接続用開口部５０が見られ
る。開口部５０は、これもシリンダ本体２４に配置され
ている検査及びサービス用の開口６１に対し半径方向に
配されている。作動時には、この検査及びサーブス用の
開口はねじ込み式接眼レンズ６２により気密に閉じられ
る。測定用シリンダ室１４の中の測定すべき液体の測定
中の挙動は、接眼レンズにねじ込まれた覗きガラス６３
を介して観察することができる。例えばクリーニングの
ごときサービスの目的のために、接眼レンズ６２を開口
６１から取り外し、液体等をどっと流すためのホース接
続することができる。 【００３１】図２から５までに説明した、実質的にピス
トンポンプからなる測定装置は、非常にコンパクトな構
造を有し、スピンドルギアとして構成されているトラン
スミッションギアにより、測定用ピストンを形成するポ
ンプピストン２３のストローク運動をいずれの移動方向
にも非常に正確に行うことができる。本装置では、測定
用シリンダ室１４に隔離されている試験サンプルのガス
充填量を非常に正確に測定することが可能である。試験
サンプルの測定は、測定用シリンダ室１４の中のピスト
ンの異なる２つ以上の位置についても行うことができ
る。 【００３２】試験サンプルにかけられた加圧及び減圧を
含む物理量及びそのときに測定された圧力及び温度の測
定値、さらにポンプピストンのストローク移動による体
積変化により、気体法則に基づいて、あらゆる粘度の液
体に溶解しておりかつ自由に存在しているガスの測定を
効果的に行うことが可能である。得られた測定値は、図
１に示した装置に例示したように、液体のガス充填量を
調整するのに用いることができる。 ［図面の簡単な説明］ 【図１】本発明に係る装置全体を、液体のガス充填量を
測定するのに用いられ、模式的に示されているピストン
ポンプと共に示している。 【図２】図１に示したピストンポンプの第１実施形態の
軸方向断面図である 【図３】図２の線III-IIIに沿った断面図である。 【図４】図２の線IV-IVに沿った断面図である 【図５】ピストンポンプの好ましい第２の実施形態を示
している。本図は、図２に対応するものであるが、一部
のみが拡大して示されている。
する。液体とは、特に液状の合成物質の構成要素をい
い、請求項１の全文に記載の種類に対応したものをい
う。本発明は、さらに、本発明による測定装置を用いて
の液体のガス充填量の測定方法に関するものである。 【０００２】（先行技術） 技術、とりわけプラスチックプロセス技術において、液
体におけるガス充填量、例えば発泡材を製造するための
液状プラスチック成分の空気含有量、を測定することが
度々必要となる。これは、たいていは、一定のガス充填
量により連続操業を行えるようにするという目的による
ものである。 【０００３】液体、特に液状のプラスチック成分におけ
るガス充填量を測定するための測定装置が数多く知られ
ている（ＤＥ ３７ ２０ ９０４ Ａ１， ＤＥ ３
３３６ ０３７ Ａ１， ＤＥ ３１ ３２ ５９７
Ｃ２， ＤＥ ３８ ３０２０９ Ａ１， ＤＥ ４１
１９ ９６６ Ａ１， ＥＰ ０ １２５ ５４１
Ａ２）。これら公知の測定装置は、一般に測定用ピスト
ンを備えた測定用シリンダを採用している。測定用ピス
トンは、ガスを含む液体を運ぶシステムから、ときど
き、所定量のサンプルを吸引する。このサンプルは測定
用シリンダ内でシステムより隔離され、測定される。こ
れは、一般に、ピストンを適当に調整して測定用シリン
ダのチャンバの容積を増大させることにより、ガスを放
出し、溶解したガスとおそらくは自由ガスをも含む試料
を閉じられた測定用シリンダ内の低下させられた圧力へ
と引くことにより達成される。液体におけるガス充填量
は、公知の物理的な関係（気体法則）によって、測定さ
れた容積の変化と、測定試料の圧力変化とから計算する
ことができる。測定試料が、測定用ピストンを用いての
圧縮により、及び／又は、減圧とそれに続く圧縮によ
り、測定用シリンダ内で測定された場合には、異なる試
験条件下の圧力を測定することにより、及び、異なるピ
ストンの位置に関し測定空間の容積を同時に測定するこ
とにより、同じ結果を得ることが可能である。 【０００４】請求項１の前文の測定装置は、US-PS 4 37
6 172により公知であり、その測定用シリンダのチャン
バは、入口側において、充填バルブを介して、システム
に結合されている。システムは、加圧下でガスを含む液
体を運搬し、ガスを含む液体用の備蓄容器を備える。測
定用シリンダのチャンバは、出口側において、排出バル
ブを介して、復帰ラインに結合されている。復帰ライン
は、備蓄容器へ戻っている。ここでも、ガス充填量は、
システムから所定量のサンプルを引き抜き、これを測定
用ポンプの測定用シリンダに供給し、引き続き充填バル
ブ及び排出バルブを閉じた状態で、つまり、サンプルを
システムから隔離した状態でサンプルの測定を行うこと
で測定される。サンプルを隔離するのは、ピストンの移
動を制御することでピストンを調整することにより、測
定用シリンダ内において圧力をまず低下させ、次に加圧
するためである。この処理の過程において、測定用ピス
トンの移動運動から生じる測定用シリンダのチャンバの
容積における変化のみならず、測定された圧力の値は、
電子式評価ユニットにより処理され、液体のガス充填量
を予め定められた一定値に制御するのに利用される。測
定操作が実行された後に、充填バルブ及び排出バルブが
再び開けられ、試験サンプルは、システムのポンプ圧に
よって備蓄容器に再び戻される。サンプルについて行わ
れる周期的な測定の間、ポンプの測定用シリンダは、常
に、装置全体のポンピングシステムに接続されている。 【０００５】（本発明の説明） 本発明は、公知の測定装置に由来するものであり、特
に、前述の米国特許第4376 172号による測定ポンプを用
いた装置に由来するものである。本発明の第１の目的
は、特にガス充填量の測定装置として用いられるピスト
ンポンプを、製造費を過大にすることなく、また、液
体、特に発泡樹脂を製造するための液状プラスチック構
成要素のガス充填量を種々の動作システムにおいて及び
種々のピストンポンプの構成において正確に測定するシ
ステムを提供することにある。 【０００６】上記目的は、トランスミッションギア及び
制御されたサーボモータからなるピストンポンプの調整
駆動装置を備えることにより、および、ピストンポンプ
を、測定が実施された後に測定用シリンダ室からシステ
ムへ試験サンプルを戻す供給ポンプとしても構成するこ
とにより達成される。 【０００７】測定装置のこのデザインにより、また、制
御されたサーボモータ及び関連づけられたトランスミッ
ションギアにより、ポンプピストンの変位を、吸引及び
圧縮のいずれの方向にも非常に正確に調整することが可
能であり、その結果、測定操作中に行う測定用シリンダ
室の容積変化の測定を正確に行うことができ、変位によ
る容積の変化及び同時に測定される圧力値からテストサ
ンプルのガス含有量を正確に測定することが可能とな
る。同時に、本発明に係るピストンポンプは、測定がな
された後に排出弁が開かれると、測定用シリンダ室を構
成するポンプシリンダのテストサンプルを押し出す供給
ポンプとして作動させることができる。このように、本
発明に係るピストンポンプは、装置全体のポンピングシ
ステムから切り離された独立回路に配置し、ピストンポ
ンプの測定用シリンダ室を測定操作の間のインターバル
中に圧力がかけられたシステムから遮断することが可能
である。さらに、閉じた位置から開いた位置へ、及びそ
の逆に、互いに独立して切り替えることができる弁が、
ピストンポンプと関連づけられた充填弁及び排出弁とし
て用いられている。これにより、充填弁を開き、排出弁
を閉じることで測定用シリンダ室をテストサンプルで満
たすことができ、充填弁を閉じ、排出弁を開くことで、
測定操作が行われた後にテストサンプルを排出すること
ができる。 【０００８】本発明の他の有利な実施形態において、ピ
ストンポンプと関連づけられた測定用装置は、測定用シ
リンダ室の異なる容積について、テストサンプルの圧力
及び温度の両方を測定するように構成されている。これ
により液体の脱着挙動における温度の影響をメトルジカ
ルに測定し、評価、例えば操作中に液体のガス充填量を
一定にすることができる。 【０００９】本発明によるピストンポンプのトランスミ
ッションギアについても、調整駆動装置についても、異
なる駆動装置を用いることができる。サーボモータにつ
いては、回転方向を反転できるトルクモータ、好ましく
は、ステッピングモータの形態の電気式トルクモータを
適当に用いることができる。トランスミッションギアの
効果的な実施例の一つとして、回転方向に固定されてお
り、軸方向に変位可能なポンプピストンのスピンドルナ
ットが結合されているスピンドルギアがある。本発明に
よるポンプピストンは、コンパクトなボディにデザイン
することができる。このポンプピストンは、測定用シリ
ンダ室を備えたシリンダボディを有する。シリンダボデ
ィは、基礎部分として、ハウジングボディを介して、サ
ーボモータを取り付けるための接続体に接続されてい
る。ハウジングボディは、トランスミッションギア又は
スピンドルギアを収容しており、好ましくは円筒状であ
る。各々の部品は、ねじ結合又はそれに類似した手段に
より着脱可能に結合することができる。フランジにより
サーボモータを取り付けることのできる前述の接続体
は、軸継ぎ手装置を収容するためのハウジングを形成す
ることができる。軸継ぎ手装置は、サーボモータをトラ
ンスミッションギア又はスピンドルギアに結合する。 【００１０】本発明の非常に効果的な実施形態は、請求
項１の前文との組み合わせにで独立した保護に値する意
義を有するものであり、測定装置の測定用シリンダ室に
超音波発生器を関連づけられることで得ることができ
る。この超音波発生器により、ポンプピストンが圧力を
低下させるために測定空間内で移動したり、測定圧力に
おいて維持されていたりする間に、測定用シリンダ室に
収容されている液体サンプル中に超音波振動を生成する
ことができる。この超音波振動の結果、液体に含有され
ていたガスを、減圧単独で可能な速度より相当に速く排
出できる。サンプルについて正確な測定を行うのに要す
る時間は、減圧発生器を超音波発生器と組み合わせるこ
とにより、相当に短縮できる。サンプル中に超音波を生
成することにより、試料を測定用シリンダに導入してか
ら有効な測定がなさる瞬間までの時間を、場合によって
は、超音波を用いずに信頼性のある測定を行うのに必要
とされる時間の４分の１に短縮することが可能である。
このように、本発明による方法は、ガス充填量の正確な
測定を可能にするのみならず、この測定を非常に迅速に
行うことを可能にする。 【００１１】測定用シリンダ室の半径方向の側部には、
測定用シリンダ室を充填し及び空にする入口及び出口が
設けられている。超音波発生器は、測定用シリンダ室の
軸方向の一端に配置することができる。この結果、非常
にコンパクトな構成が得られ、超音波発生器へのアクセ
スも容易となる。超音波発生器は、測定用シリンダ室の
中の開口に着脱可能に収容されることが好ましい。測定
する液体と超音波測定器との間での直接接触を回避する
ために、開口が薄膜で閉じられることが適当である。し
かし、この状況において、超音波発生器によって発生さ
れた超音波が、薄膜によって邪魔されることなく液体に
伝送されることが保証されなければならない。特に効果
的な解決手段は、超音波発生器を保持フランジに収容
し、そこへ固定用のねじによって固定し、例えば故障時
のように、必要となった場合に簡単に交換できるように
することである。 【００１２】超音波発生器の替わりに、異なるタイプの
振動発生器を備えることも可能である。例としては、回
転偏心器のような、ピストンポンプにより低い周波数の
振動を発生するものがある。これらの振動は、液体サン
プル中に伝送され、ガスを液体からより迅速に排出す
る。 【００１３】測定用シリンダ室は、圧力及び／又は温度
センサーのための接続用の開口を少なくとも一つそのシ
リンダ壁又はシリンダボディに備えることができる。こ
のセンサーにより、初期測定状況の圧力及び温度を測定
することができる。測定用シリンダ室において、閉じる
ことができる検査及び／又はサービス用の開口をシリン
ダ壁に設けることができる。これは、覗きガラスを通し
て測定用シリンダ室の中を覗けるようにするためであ
り、また、装置全体を完全に解体することなく清掃を可
能にするためである。 【００１４】本発明に係る測定用装置は、システム、特
にプラスチック処理システムにおいて有効に使用するこ
とができる。ここで、ピストンポンプの測定用シリンダ
室は、その入口側において、充填弁を介して、可能な限
り直接的に、いかなる場合にも可能な限り短い導管によ
って、初期圧力下でガスが充填された液体を含み、ガス
供給器を備える容器に接続されており、ピストンポンプ
の測定用シリンダ室は、その外側において、排出弁を介
して、備蓄容器への戻り管に接続されている。サンプル
の測定のための回路は、遮断弁によって、備蓄容器から
ガスを充填された液体を供給されたシステムより遮断す
ることができる。これにより、システムの圧力は、ピス
トンポンプの内側にかからない。さらい、当該技術分野
において公知のように、システムは、適当な評価及び制
御装置を備える。この評価及び制御装置は、測定装置に
電気信号及び制御ラインによって接続されている。測定
装置は、試験サンプルの圧力と温度を測定するものであ
り、調整駆動装置に接続されており、ガス供給弁にも適
当に接続されている。ガス供給弁は、備蓄容器へとつな
がっているガス供給管に配置されている。ガス供給弁に
より、備蓄容器にある液体のガス充填量が一定の目標値
に調整される。 【００１５】（本発明の好ましい実施形態） 本発明の理解のために、導入部で引用した先行技術文
献、本発明に関する記載内容の一部を形成すると考えら
れるその開示内容を参照する。 【００１６】図１に流れ図として示されているオペレー
ティングシステムは、装置全体の構成である。装置全体
は、プラスチック加工に適しており、特にポリウレタン
発泡プラスチックの生産に使用することができる。この
システムは、備蓄容器１を有している。備蓄容器１は、
ガスが充填されている液体（プラスチック構成要素）を
収容する。ガスを充填されている液体は、導管２を介し
て備蓄容器に供給され、予め定められた一定の初期圧力
の下でその中に保持される。当該技術分野で公知のよう
に、備蓄容器１の中には、モータによって駆動される攪
拌器３がある。攪拌器３の下には環状の分配器４があ
る。分配器４を介してガス、例えば空気が備蓄容器に導
入され、液体によって少なくとも大部分が吸収されるよ
うに、その中にある液体に細かく分配される。分配器４
は、導管５を介して、液体に充填するガスを供給するた
めの適当なガス源に接続されている。導管５には、ガス
供給弁６と、その後に配置された流量調節弁７及び逆止
弁８が配置されている。ガス供給弁６は、ソレノイドバ
ルブからなり、電子制御ライン９を介して、中央電子式
評価及び制御ユニット１０により開く方へ制御し、導管
５を分配器４に接続し、備蓄容器１にある液体の中にガ
スを導入することができる。 【００１７】備蓄容器１は、その底部において、排出管
１１に接続されている。排出管１１は、プラスチック加
工用の装置における不図示のミキサーヘッドに接続され
ている。ミキサーヘッドでは、泡立てのための反応用の
混合が行われる前に、備蓄容器１からのガスが充填され
た構成要素が、第２のプラスチック構成要素と混合され
る。 【００１８】備蓄容器１にある液体のガス充填量を予め
定められた目標値に調整し、これをこの目標値値に維持
するために、液体のガス充填量を測定するための測定装
置が備えられている。この測定装置は、測定器としてピ
ストンポンプ１３を有している。測定装置のポンプシリ
ンダは、蓄積容器１から取り出したガスが充填された液
体の試料を受け入れる測定シリンダ室１４となってい
る。ここで、測定シリンダ室１４は、供給管１５を介し
て蓄積容器１、示された実施例では排出管１１に、遮断
バルブ１２の上流において接続されている。供給管１５
には、充填弁１６が配置されている。供給管１５は、弁
１６を含めて、可能な限り短くなされている。これは、
測定対象の試料が新鮮な状態で容器１から引かれ、その
前に管１５に長い時間止まることがないようにするため
である。 【００１９】ピストンポンプ１３の測定用シリンダ室１
４は、備蓄容器１に、戻り管１７をも介して接続されて
いる。戻り管１７には、排出弁１８が配されている。示
されている実施形態において、戻り管は、逆行部１９に
流入している。逆行部１９は、前述のミキサーヘッドか
らの混ざり物のない超過の液体の備蓄容器１への戻り接
続を形成している。ピストンポンプ１３は、導管１５及
び１７から構成される回路の中に配置されている。この
回路は、中に備蓄容器１を含んでいる。また、この回路
は、遮断バルブ１２が閉じられると、装置のシステム圧
力から遮断される。導管１１及び１９の代わりに、回路
を形成する導管１５及び１７を備蓄容器１に直接接続し
た構成ももちろん可能である。この場合にも、システム
圧力から独立している測定サンプル用の回路が形成され
る。 【００２０】図１に示されるように、ピストンポンプ１
３の測定シリンダ室１４には、測定装置２０が取り付け
られている。この測定装置は、測定シリンダ室１４の中
に試験サンプルとして存在するガスが充填された試料に
ついて、ピストンポンプが異なるピストン位置にある場
合の異なる圧力を測定する。また、好ましくは、測定中
に試験サンプルの温度をも測定する。測定された圧力及
び温度は、電気信号ライン２１を介して、評価のため
に、評価及び制御ユニット１０に供給される。電気信号
ライン２１は、ピストンポンプ１３の調整駆動装置２２
を制御するためにも用いられる。 【００２１】蓄積容器１に配された液体のガス充填量を
測定するには、導管１１及び１５を介して、遮断バルブ
１２の上にある容器の底部から液体を引き抜き、開いて
いる充填弁１６を介して、ピストンポンプ１３の測定用
シリンダ室１４に導入する。この工程において、測定ピ
ストンを形成するポンプピストン２３は、吸引工程、示
されている実施形態では上昇行程を実行し、測定用シリ
ンダ室１４の容積は、それに対応して増大する。ピスト
ンポンプ２３が測定用シリンダ室１４の中の最初の端部
位置に達するや否や（この位置において測定シリンダ室
の中に所望量のサンプルが含まれるのであるが）、充填
弁１６が閉じられ、同時に排出バルブ１８を閉じること
で、測定用シリンダ室１４に引かれた試料が、測定操作
を行うために、測定用シリンダ室１４内に閉じこめられ
る、すなわち隔離される。 【００２２】続いてサンプルのガス充填量が測定され
る。この目的のために、ポンプピストン２３が静止して
おり、弁１６及び１８が閉じられた状態において、測定
室１４に導入された直後に、試験サンプルの圧力及び温
度が測定装置２０により測定される。このように測定さ
れた測定値は、信号ライン２１を介して評価及び制御ユ
ニット１０へ供給される。続いてポンプピストン２３
は、逆ストローク方向（吸引する方向）に沿ってさらに
動かされ、そこに保持される。これにより、測定用シリ
ンダ室１４の中に閉じこめられている試験試料が、ガス
と液体とを分離するために減圧下におかれる。つまり、
試験サンプルの液体からガスが強制的に脱着される。そ
の後、ポンプビストン２３は、予め定められた距離だけ
戻される。つまり、圧縮する方向、換言すれば測定用シ
リンダ室１４の容積を減らす方向へ動かされる。これ
は、例えば、予め定められた基準圧力（テスト圧力）、
例えば大気圧が試験サンプル内で得られるように行われ
る。これは、測定装置２０によって圧力及び温度を新た
に測定することにより確認される。測定装置２０の測定
信号は、同様に、信号ライン２１を介して評価及び制御
ユニット１０に供給される。気体法則（ｐ×Ｖ＝ｍ×Ｒ
×Ｔ）に基づいて、評価及び制御ユニット１０が、それ
に与えられる圧力及び温度の測定値から、及びピストン
ポンプの移動距離（これから、測定用シリンダ室１４の
容積の変化が求められる）から、試験サンプルにもとも
と含まれていたガスの量を計算することができる。この
ガス量が予め定められている目標値と異なる場合には、
評価及び制御ユニット１０を介してガスを供給又は取り
去ることにより、及びこれにより制御されるガス供給弁
６により、備蓄容器１にある液体の中のガス量を目標値
に調整することができる。測定操作が実行された後、ポ
ンプピストン２３は、調整駆動装置２３によって圧縮の
方向（ここでは下方へ）駆動され、測定用シリンダ室１
４の中にある試料が、このときは開いている排出弁１８
及び戻り管１７を介して備蓄容器１に戻される。このよ
うに、液体のガス充填量の測定は循環操作で行われる。
測定操作は、ピストンポンプ１３の測定用シリンダ室１
４の中の備蓄容器１から引かれた試験サンプルが予め定
められた目標値と同じ状態（ガス充填量）に対応するま
で連続して行われる。 【００２３】以下、図２から５を参照しつつ、ピストン
ポンプ１３の構造をより詳細に説明する。図２−４に示
されているピストンポンプ１３の実施形態は、金属ブロ
ックからなるシリンダボディ２４を有し、シリンダボデ
ィ２４は、シリンダボアを備えた測定用シリンダ室１４
を有する。シリンダボディ内には、ピストンシールを備
えたポンプピストン２３が案内されている。測定用シリ
ンダ室１４は、その一端に、供給管１５（図１）及び充
填バルブ１６を介して供給される試料用の入口２５を有
する。また、測定用シリンダ室１４は、その直角方向に
出口２６を有している。出口２６は、ここへ配される排
出弁１８へつなげられている戻り管１７に接続するため
のものである。シリンダボディ２４には、入口２５と反
対の端部において、円筒状のハウジングボディ２７がね
じ付けられている。ハウジングボディ２７は、スピンド
ルギアの形態のトランスミッションギアを収容してい
る。トランスミッションギアは、ピストン２３に結合さ
れている。ハウジングボディ２７は、その他端におい
て、ねじ結合させることのできるフランジプレート２８
によって、接続体２９に着脱可能に接続されている。接
続体２９の自由端には、調整駆動装置２２のサーボモー
タ３０が着脱可能に取り付けられている。調整駆動装置
２２のモータシャフト３１は、接続体２９の内部の軸継
手３２を介して伝動装置によってトランスミッションギ
ア、すなわちその変位スピンドル３３に伝動可能に結合
されている。ここで、軸継ぎ手３２は、インサーション
軸継手となっている。変位スピンドル３３は、ベアリン
グブッシュ３５内において、転がり軸受け３４により回
転可能に接続体３９に取り付けられている。ベアリング
ブッシュ３５は、フランジプレート２８によって固定さ
れており、また、一端に円筒状のハウジングボディ２７
がねじ結合されている。サーボモータは、回転方向を反
転させることが可能な電気式ステッピングモータからな
り、変位スピンドル３３を双方向に回転駆動し、ポンプ
ピストン２３を双方向に移動させることが可能である。
ハウジングボディ２７の内部にある変位スピンドル３３
の雄ねじには、スピンドルナット３６が配されている。
スピンドルナット３６には、ポンプピストン２３が動力
伝達可能に結合されている。 【００２４】図２に示されているように、ピストン２３
は、直径が小さくなっているピストンの軸３７を有して
いる。ピストンの軸３７には、滑り軸受け３８が備えら
れており、これにより、円筒状のハウジングボディ２７
の中で軸方向に変位できるように案内されている。ピス
トンの軸は、中空のピストンアッタチメント３９が接続
されている。アタッチメント３９もハウジングボディ２
７の中において軸方向に案内されている。アタッチメン
ト３９には、変位スピンドル３３のピストン側端部が挿
入されている。スピンドルナット３６は、中空のピスト
ンアタッチメント３９の中に配置されており、アッタチ
メント３９と結合している。中空のピストンアッタチメ
ントには、その半径方向に向けて突出したピン４１から
なる回転方向固定部材が固定されている。回転方向固定
部材は、ねじ込まれた植え込みボルトとすることが可能
である。回転方向固定部材は、軸方向に細長く設けられ
た開口４２からハウジングボディ２７へ抜けており、変
位スピンドルが駆動された場合に、ポンプピストン２３
及びそれに取り付けられているスピンドルナット３６が
回転方向に関しロックされ、スピンドルナット３６は、
ポンプピストン２３と共に、ポンプピストンを引いたり
及び押したりした方向である軸方向のストローク運動の
みを行う。 【００２５】図２に例示されているピストンポンプ１３
は、ピストンをそのストローク方向の双方において検出
するセンサーをも有している。センサーは、近接センサ
４３及び４４からなる。近接センサ４３及び４４によっ
て、調整駆動装置、すなわちサーボモータ３０のスイッ
チが入れられたり切られたりし、その回転方向が反転さ
せられる。近接スイッチは、細長く設けられた開口４２
の端部領域においてハウジングボディ２７に互いから軸
方向へ間隔をおいて配置されており、ピンから作用を受
けることができる。試験サンプルを吸引する段階の間、
測定用シリンダ室１４の中での測定の間、及び測定操作
が完了した後に試験サンプルを排出する間、近接スイッ
チ４３及び４４は、その調整駆動装置を介してポンプピ
ストンのストローク運動を制限する。測定用シリンダの
測定用ピストンのためのこのようなストオーク運動測定
装置は、液体のガス充填量の測定装置において種々の形
態で知られている。したがって、これに関する説明は不
用である。 【００２６】図５は、下側端部の断面を示している。図
５は、本発明に係る特に好ましい第２の実施形態の測定
用シリンダ室１４を含んでいる。図示されていないその
上側領域は、図２に示した構成の上側領域に対応してい
る。よって、上側領域の詳細な説明は省略する。 【００２７】図５に示されている第２の実施形態では、
液体サンプル用の入口２５も出口２６もシリンダ室１４
に対して半径方向に向けられた接続部として構成されて
おり、これらを介して試料が測定用シリンダ室１４に導
入され、測定がなされた後に再び排出される。測定用シ
リンダ室１４の軸方向（下側）端部５０には、シリンダ
ボディ２４の中において、雌ねじ５２を有する軸方向ボ
ア５１が備えられている。ボア５１の中には、保持用フ
ランジ５３がねじ結合されている。保持用フランジ５３
は、中央ボアを有する。中央ボアは、ボア５１と共に測
定室１４への通路５４を形成している。通路５４は、測
定用シリンダ室１４の底部における、ポンプピストン１
３に向いている先端部において薄膜５５によって閉じら
れていることであってよい。 【００２８】保持用フランジ５３は、超音波発生器５６
を支持している。超音波発生器５６は、ここでは、固定
用ねじ５７によってフランジにねじ止めされている。超
音波発生器は、商業的に入手可能な部品であり、円筒状
の超音波送信機５８をポンプピストンの方を向いている
その先端部に有する。超音波送信機５８は、端面５９を
薄膜５５に接触させた状態で軸方向の通路５４に挿入さ
れている。 【００２９】超音波発生器を用いて、測定用シリンダ室
１４に収容されている液体サンプルに超音波を照射する
ことができる。ここで、脱着処理、すなわち液体とそこ
に溶解しているガスとの分離を、図２に示した第１の実
施形態と比較して相当に早めることができる。超音波発
生器５８から薄膜５５を介して液体に導入された超音波
は、ピストンの運動によって生成された減圧のみの場合
よりも迅速にガスを排除する。正確な試験結果を得るよ
う、脱着のために液体サンプルに低い圧力をかけるのに
要する時間は、サンプルに同時に超音波を作用させた場
合には、５０％以上減らすことができた。測定時間の減
縮は、特に有利なことである。なぜならば、試験サンプ
ルが容器から事実上引き抜かれた時間に非常に近い時に
試験結果を得ることができるからである。サンプルを試
験したときと、試験結果を得たときとの間隔が短いほ
ど、液体に含まれているガスをより迅速かつ正確に目標
値に制御することが可能となる。 【００３０】図５に示されたピストンポンプの実施形態
において、シリンダ本体２４の入口２５の上に、温度及
び圧力センサー２０のための接続用開口部５０が見られ
る。開口部５０は、これもシリンダ本体２４に配置され
ている検査及びサービス用の開口６１に対し半径方向に
配されている。作動時には、この検査及びサーブス用の
開口はねじ込み式接眼レンズ６２により気密に閉じられ
る。測定用シリンダ室１４の中の測定すべき液体の測定
中の挙動は、接眼レンズにねじ込まれた覗きガラス６３
を介して観察することができる。例えばクリーニングの
ごときサービスの目的のために、接眼レンズ６２を開口
６１から取り外し、液体等をどっと流すためのホース接
続することができる。 【００３１】図２から５までに説明した、実質的にピス
トンポンプからなる測定装置は、非常にコンパクトな構
造を有し、スピンドルギアとして構成されているトラン
スミッションギアにより、測定用ピストンを形成するポ
ンプピストン２３のストローク運動をいずれの移動方向
にも非常に正確に行うことができる。本装置では、測定
用シリンダ室１４に隔離されている試験サンプルのガス
充填量を非常に正確に測定することが可能である。試験
サンプルの測定は、測定用シリンダ室１４の中のピスト
ンの異なる２つ以上の位置についても行うことができ
る。 【００３２】試験サンプルにかけられた加圧及び減圧を
含む物理量及びそのときに測定された圧力及び温度の測
定値、さらにポンプピストンのストローク移動による体
積変化により、気体法則に基づいて、あらゆる粘度の液
体に溶解しておりかつ自由に存在しているガスの測定を
効果的に行うことが可能である。得られた測定値は、図
１に示した装置に例示したように、液体のガス充填量を
調整するのに用いることができる。 ［図面の簡単な説明］ 【図１】本発明に係る装置全体を、液体のガス充填量を
測定するのに用いられ、模式的に示されているピストン
ポンプと共に示している。 【図２】図１に示したピストンポンプの第１実施形態の
軸方向断面図である 【図３】図２の線III-IIIに沿った断面図である。 【図４】図２の線IV-IVに沿った断面図である 【図５】ピストンポンプの好ましい第２の実施形態を示
している。本図は、図２に対応するものであるが、一部
のみが拡大して示されている。
フロントページの続き
(72)発明者 ハウスビヒラー、 ハンネス
オーストリア国 アー−6900 ブレゲン
ツ ラットハウスシュトラッセ 37
(56)参考文献 特開 平６−63992（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−183852（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 7/14
B29C 44/00
G01N 33/44
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 試料用の回路に配置され、調整駆動装置
によって、測定用シリンダ室において、双方のストロー
ク方向へ移動させることができるポンプピストンを有す
るポンプと、 測定すべき試料を測定用シリンダ室に充填する充填弁及
び測定操作が行われた後に試料を測定用シリンダ室から
排出する排出弁からなる切換可能な弁装置と、 測定用シリンダ室と関連づけられており、ガス充填量を
測定するために、予め定められたポンプピストンの異な
る位置において、バルブ装置を閉じることで測定用シリ
ンダ室内に隔離された試料の圧力を測定することができ
る圧力測定装置とを備え、 ピストンポンプ（１３）の調整駆動装置（２２）が、ト
ランスミッションギア及びサーボモータ（３０）から構
成されており、 ピストンポンプが、測定操作が行われた後に試料を測定
シリンダ室（１４）からシステムに戻す供給ポンプをも
構成し、 測定用シリンダ室（１４）と関連付けられた超音波発生
器（５６）を有 することを特徴とする液状のプラスチッ
ク構成要素のガス充填量を測定する測定装置。
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