JP3946301B2 - ディジタル表示計 - Google Patents
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Description
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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。
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JP10278197A JP3946301B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | ディジタル表示計 |
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JP10278197A Expired - Fee Related JP3946301B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | ディジタル表示計 |
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- 1997-04-04 JP JP10278197A patent/JP3946301B2/ja not_active Expired - Fee Related
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