JP3956362B2 - 微差圧発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、微差圧計の校正を行なう際に使用する微差圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンルーム等の空調設備において微差圧を測定するために微差圧型差圧発信器（以下、単に「微差圧計」とする）が使われる機会が多くなってきた。かかる微差圧計の校正に使用される微差圧は一般に１Ｐａ（パスカル）から３０００Ｐａまでの範囲を言う。なお、従来から測定されていた通常の気体による圧力は５ｋＰａから１０ＭＰａまでの範囲である。
【０００３】
一般に、微差圧計の出力特性を校正するために基準となる微差圧を発生する微差圧発生装置が従来から用いられている。
【０００４】
かかる微差圧発生装置の一例として、図２に示すような微差圧発生装置（以下、「第１の微差圧発生装置」とする）が知られている。この第１の微差圧発生装置１００は一つの密閉容器１１０を二つの密閉空間１１１，１１２に隔壁で画成し、一方の密閉空間１１１にのみ連通路を介してポンプ１３０と接続した構成を有している。また、各密閉空間に連結された配管１２１，１２２をそれぞれ校正すべき微差圧計１４０のＨＩ圧力側入口部１４１とＬＯ圧力側入口部１４２に接続するようになっている。そして、ポンプ駆動前は、バルブ１１３を開放することで双方の密閉空間１１１，１１２を均圧とし、その後、バルブ１１３を閉じてポンプ１３０のシリンダ１３１を動かすことで（図中２点鎖線参照）、ポンプ１３０の接続された密閉空間１１１内の容積を若干減少させ、ボイル・シャルルの法則に基づき、他方の密閉空間１１２内の圧力と一方の密閉空間１１１内の圧力との間に微差圧を生ぜしめる。そして、上述した双方の密閉空間１１１，１１２から個別に延在した配管１２１，１２２を介して接続された微差圧計１４０に微差圧を加えるようになっている。
【０００５】
一方、別の従来型微差圧発生装置（以下、「第２の微差圧発生装置」とする）は、回転可能な円盤の半径方向に流路を形成し、この流路に気体を充填させた状態で円盤を回転させることで、円盤中心部からの距離に応じて当該気体に遠心力を作用させるようになっている。そして、かかる円盤の回転によって気体を円盤半径方向外側に移動させ、円盤円周部の圧力よりも円盤中心部の圧力を低下させる。そして、円盤中心部の圧力と円盤円周部の圧力を別々に取り出すことでこの圧力差を利用して微差圧を発生させ、当該微差圧を用いて微差圧計の出力校正を行なうようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに別の従来型微差圧発生装置（以下、「第３の微差圧発生装置」とする）として、光学的な構造を用いて液体の高さをよみとり、液体の密度と高さから原理上発生している微差圧を読み取るものである。これは差圧標準器と微差圧発生装置を同一のものとして利用しており、Ｕ字管及び光干渉計を用いて微差圧を正確に測定し発生させている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
米永暁彦著 「低圧力の計測標準に関する調査研究」 計量研究所報告 １９９９年第４８巻第２号（第２００号別冊第１０１項、図２０）
【非特許文献２】
米永暁彦著 「低圧力の計測標準に関する調査研究」 計量研究所報告 １９９９年第４８巻第２号（第２００号別冊第９５−９６項、図８）
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１の微差圧発生装置は、密閉空間が隔壁によって個別に仕切られた状態で形成されている。そして、ポンプで差圧を発生させるとき片側の密閉空間だけ圧縮しているが、このような圧縮過程をカルノーサイクルのような理想的な断熱圧縮とすることは困難であり、気体の圧縮過程で温度上昇を生じることによる影響をどうしても受けてしまう。
【０００８】
すなわち、雰囲気温度が０．０１°Ｃ変わることで一般に圧力が３Ｐａ変化するが、通常の圧力測定下ではこの程度の圧力変化は圧力測定に影響を与える程度の誤差とはならない。しかしながら、上述したような微差圧測定下においてはかなり影響を与える誤差要因となる。
【０００９】
そして、上述したように温度が０．０１°Ｃ変化するだけで圧力が３Ｐａも変化してしまうので、第１の微差圧発生装置では片側容器の容積の変動量に応じた計算通りの正確な微差圧を発生させることができない。
【００１０】
また、第２の微差圧発生装置は、円盤の角速度を変えることで発生微差圧も調整することが可能であるが、円盤の摺動部分を長期間にわたって確実にシールすると共に回転部分のせり等で回転ムラが生じないようにする特別の構造を必要とし、構造上複雑となり、コスト的に高くなるという欠点を有する。
【００１１】
また、第３の微差圧発生装置は、光干渉計を用いるので大掛かりな設備となり、上述した第１の微差圧発生装置、第２の微差圧発生装置に較べてコスト的にさらに高くなるので、研究設備等に使用が限定されてかかる微差圧発生装置を一般市場へ大量供給するには適さない。
【００１２】
本発明の目的は、安定した微差圧を発生させることのできる廉価な微差圧発生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の微差圧発生装置は、所定の圧力で流体を供給可能な流体供給源と、流体供給源に一端が接続された管路と、管路の途中に設けられたリーク式減圧弁と、リーク式減圧弁及び当該減圧弁の下流側一部管路を内部に収容し、リーク式減圧弁から内部に流体がリークされるようになった第１容器と、管路の他端に接続された第２容器と、第１容器に収容されたリーク式減圧弁下流側の一部管路に分岐接続され、校正されるべき微差圧計のＨＩ圧力側とＬＯ圧力側にそれぞれ接続可能な二つの分岐配管と、第１容器及び第２容器を連通接続し、一部に大気開放部を備えた接続管路とを有し、管路の二つの分岐配管間には圧力損失発生部が形成されたことを特徴としている。
【００１４】
配管の入口側にはリーク式減圧弁が第１容器に収容された状態で備わっており、配管の出口側は第２容器に接続されると共に、第２容器と第１容器との連通路を介して大気開放されている。すなわち、配管の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器及び接続管路を介して大気開放されている。また、リーク式減圧弁において第１容器内にリークされた流体は、絞りとしての役割を果たす連通路を介して大気に排出されている。すなわち、リーク式減圧弁によってリークした流体が第１容器に充満すると共に、一部が連通路を介して第２容器に移動し、残りの一部が接続管路の大気開放部から大気に排出されるようになっている。つまり、リーク式減圧弁によって排出される流体と配管出口から排出される流体とがそれぞれ第１容器と第２容器に充満して、両容器がこれらの流体で完全に満たされた後に大気開放部から流体が排出される。これによって、第１容器と第２容器とが流体の充満過程でそれぞれ補てんし合い、それぞれ別に大気に排出される場合に比べて大気への安定した流体排出が可能となる。又、大気からの影響をリーク式減圧弁やパイプ出口から受ける場合において、それぞれ別々に大気から影響を受けることはなく、共通の大気開放部を介して受けるので、異なる影響を別々の経路を介して相乗的に受けることがなく、かつ第１容器、第２容器、及び接続管路が協働して大気からの異なる種類の影響を吸収する。
【００１５】
そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、配管入口側の圧力が安定すると共に、配管出口側の圧力も安定する。これによって、外部雰囲気の影響を受けずに配管に常に一定流量の流体を流すことができる。そして、気体の粘性によって圧力損失発生部で安定した圧力損失を生ぜしめ、圧力損失発生部の上流と下流においてより安定した一定の微差圧を発生させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の微差圧発生装置は、請求項１に記載の微差圧発生装置において、圧力損失発生部が減圧手段と流量調整手段とからなることを特徴としている。
【００１７】
減圧手段によって配管の圧力を十分減圧し、かつ流量調整手段によって流量を調整するので圧力損失発生部において微差圧を常に正確に発生させる。
【００１８】
また、本発明の請求項３に記載の微差圧発生装置は、請求項１または請求項２に記載の微差圧発生装置において、第１容器と第２容器とを連通する接続管路の所定部分に第３容器が介在され、かつ請求項１に記載の大気開放部に代えた大気開放部が第３容器に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
第３容器を設けることによって、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動を第３容器によって主に吸収し、当該第３容器でも吸収しきれない影響を第１容器又は第２容器がバッファとなって吸収する。また、第３容器と第１容器、第２容器との間の接続管路もそれぞれ絞りとしての役割を果たすので、周囲雰囲気から受ける急激な圧力変動をこれらの絞りで吸収する。従って、第３容器を有さない場合に較べて圧力損失発生部が大気の影響を更に受けにくくなり、より安定した微差圧の発生が可能となる。
【００２０】
また、本発明の請求項４に記載の微差圧発生装置は、請求項３に記載の微差圧発生装置において、第３容器の容積が第１容器及び第２容器の容積より小さいことを特徴としている。
【００２１】
第３容器の容積が第１容器、第２容器の容積よりも小さいので、接続管路と第３容器を経由して第２容器と第１容器との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００２２】
また、第３容器に較べて第１容器及び第２容器の容積が大きいことで、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動やパルス的な圧力変動のうち、第３容器及びこれに接続する接続管路で吸収できない圧力変動分を緩和することができる。
【００２３】
従って、圧力損失発生部における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を直接受けずに圧力損失発生部において微差圧を安定して発生させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置について図面に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置１は、窒素の充填されたタンク５０と、タンク５０に一端が接続されたパイプ（配管）６０と、パイプ６０の一部に設けられたリーク式減圧弁７０と、リーク式減圧弁７０及び当該減圧弁７０の下流側一部パイプを内部に収容した第１容器１０と、パイプ６０の他端部に接続された第２容器２０と、第１連通路（接続管路）８１及び第２連通路（接続管路）８２を介して第１容器１０及び第２容器２０とそれぞれ連通接続された第３容器３０とを有している。
【００２６】
パイプ６０には、タンク５０とリーク式減圧弁７０との間に２つの減圧弁５１，５２が直列に配置されると共に、リーク式減圧弁７０の下流側には第１容器１０に収容された状態で第１バルブ６１、第２バルブ６２、及び第３バルブ６３がパイプ上流から下流に向かって直列に配置されている。また、パイプ６０からは、第３バルブを挟んで当該パイプ上流側からＨＩ圧力供給用パイプ６５が分岐され、当該パイプ下流側からＬＯ圧力供給用パイプ６６が分岐され、それぞれ第１容器外部に突出している。そして、ＨＩ圧力供給用パイプ６５及びＬＯ圧力供給用パイプ６６はそれぞれ校正すべき微差圧計９０のＨＩ圧力側入口部９１及びＬＯ圧力側入口部９２と接続され、微差圧計に所望の微差圧を加えるようになっている。また、ＨＩ圧力供給用パイプ６５及びＬＯ圧力供給用パイプ６６は基準となる圧力計９５にも接続されるようになっており、微差圧校正時に基準圧力計９５で測定される圧力を確認しながら微差圧計９０の校正を行うようになっている。
【００２７】
尚、図１においては、校正すべき微差圧計９０及び基準圧力計９５をＨＩ圧力供給用パイプ６５とＬＯ圧力供給用パイプ６６に実際に接続した状態で示している。
【００２８】
一方、第３容器３０からは一端が開口した大気開放用パイプ３１が延在している。なお、パイプ６０、第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、及びＬＯ圧力供給用パイプ６６は例えば約５ｍｍ程度の内径を有し、大気開放用パイプ３１は例えば約２．５ｍｍ程度の内径を有している。すなわち、パイプ６０、第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、及びＬＯ圧力供給用パイプ６６はそれぞれ同等の内径を有するパイプであり、大気開放用パイプ３１はこれらのパイプより小さい内径を有したパイプである。また、パイプ６０の長さは例えば０．５ｍ、第１連通路８１の長さは例えば２．０ｍ、第２連通路８２の長さは例えば２．５ｍ、大気開放用パイプ３１の長さは例えば０．３ｍ程度となっている。
【００２９】
一方、第１容器１０は、例えば２００リットル程度の容積を有し、第２容器２０は例えば１２０リットル程度の容積を有し、第３容器３０は例えば０．８リットル程度の容積を有している。すなわち、各容器の容積は、第１容器１０及び第２容器２０に較べて第３容器３０の容積が小さくなっている。
【００３０】
第１容器に収容されるリーク式減圧弁７０は公知のものを使用しており、減圧弁内部にダイアフラムを備えこのダイアフラムをバネで付勢することによって気体（流体）の一部を第１容器１０内に排出し、常に安定した減圧を行なうようになっている。すなわち、リーク式減圧弁７０で排出された気体は第１容器１０に充満した後、第１連通路８１を介して第３容器に移動し、その後、第２容器２０が気体で満たされていない場合は第２容器２０に移動すると共に残りの一部が大気開放用パイプ３１から排出されるようになっている。一方、リーク式減圧弁７０からパイプ６０を経て第２容器２０に排出された気体は、第２連通路８２を介して第３容器に移動し，その後、第１容器１０が気体で満たされていない場合は一部が第１容器１０に移動すると共に残りの一部が大気開放用パイプ３１から排出するようになっている。つまり、大気に排出される気体は、第１容器１０〜第３容器３０が全て当該気体で充満した後に共通の大気開放用パイプ３１から排出される。
【００３１】
第１バルブ６１は固定絞りのニードルバルブからなり、当該第１バルブ６１においてパイプ内圧力を減圧するようになっている。また、第２バルブ６２はパイプ内流体の流量を可変制御できる流量調整型ニードルバルブからなる。そして、第３バルブ６３は上述した２つの分岐パイプ間で圧力降下を発生させる圧力損失発生部として絞りの役目を果している。この第３バルブ（圧力損失発生部）６３は本実施形態の場合、オリフィスからなる。
【００３２】
なお、圧力損失発生部をオリフィスなどの特別な絞りから構成せずに単なる管路だけで構成しても良い。この場合であっても、流体が水素やヘリウム等の分子量の小さい気体であれば管壁との間の粘性抵抗によってこの部分で圧力損失が生じ、微差圧を発生させる圧力損失発生部としての十分な機能を奏する。又、圧力損失発生部を通常のニードルバルブから構成してももちろん問題ない。
【００３３】
続いて、かかる微差圧発生装置１を用いた微差圧計９０の校正手順及び作用について説明する。
【００３４】
最初に事前準備として、校正を行う微差圧計９０及び基準圧力計９５を微差圧発生装置１に取り付け、タンク５０から窒素を供給し、微差圧発生装置１のパイプ入口に約０．１ＭＰａの窒素を導入する。なお、本実施形態においてはタンク５０内では１４ＭＰａの圧力があり、その下流の減圧弁５１によって１ＭＰａまで圧力が減圧される。さらに、その下流の減圧弁５２によって０．１ＭＰａまで圧力が減圧される。
【００３５】
そして、タンク５０に接続された配管の第２バルブ６２を閉じる。
【００３６】
続いて、第２バルブ６２を徐々に開けて所定の圧力付近に到達させる。第２バルブ６２は流量調節バルブであるので、これを調整することで圧力損失発生部における圧力を微差圧発生に必要なゲージ圧に近づけることができる。
【００３７】
これによって、第１容器内のリーク式減圧弁７０によって窒素の一部は第１容器内に排出され、リーク式減圧弁上流側のパイプにおける圧力０．１ＭＰａがリーク式減圧弁下流側のパイプにおける圧力０．０５ＭＰａまで減圧される。
【００３８】
続いて、第３バルブ６３で発生すべき微差圧（１Ｐａ〜３０００Ｐａの内、所望の圧力）の微調整を行う。すなわち、第１バルブ６１によってパイプ入口において５０ｋＰａの圧力を有する気体は第１バルブ６１、第２バルブ６２、及び第３バルブ６３を経由して十分減圧されると共に、第３バルブ６３の上流側圧力と下流側圧力との差圧が１Ｐａ〜３０００Ｐａの範囲で安定して発生する。なお、ここでいう今までの圧力はすべてゲージ圧である。そして、この微差圧に基づき微差圧計９０の微差圧調整を行う。この微差圧調整に際しては基準圧力計９５の圧力表示を確認しながら調整作業を行う。
【００３９】
第３バルブ６３からなる圧力損失発生部において微差圧を発生するに当たって、上述した構成からも明らかなように、パイプ６０の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器２０、連通路８２、及び第３容器３０を介して大気開放されている。又、リーク式減圧弁７０によってリークした窒素が第１容器１０に充満すると共に、一部が第１連通路８１、第３容器３０、及び第２連通路８２を介して第２容器２０に移動し、残りの一部が第３容器３０の大気開放用パイプ３１から大気に排出されるようになっている。
【００４０】
すなわち、一旦異なる排気経路を経た気体が第１容器１０及び第２容器２０に充満して最終的には共通の第３容器３０に充満した後、ここで飽和した気体が初めて大気に排出される。そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁７０が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、入口側の圧力が安定する。
【００４１】
また、第３容器３０は第１容器１０及び第２容器２０よりも容積が小さくなっている。これによって、連通路８１，８２と第３容器３０を経由して第１容器１０と第２容器２０との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００４２】
また、第１容器１０と第３容器３０、第２容器２０と第３容器３０は絞りとしての連通路８１，８２を介してそれぞれ接続されているので微差圧発生装置１は、外部雰囲気の圧力変動による影響を受け難い。すなわち、外部雰囲気は微差圧発生装置１の設置された建物中の密閉性により、ドアの開閉によってパルス的な（急激な）圧力変動を生じる。又、これ以外にも天候の変化に伴う緩やかな圧力変動も生じる。そして、これらの性質が異なる圧力変動を容積の小さい第３容器３０から連通路８２を介して容積の大きい第１容器１０内に伝わるまでに吸収すると共に、同じく容積の小さい第３容器３０内から連通路８１を介して容積の大きい第２容器２０内に伝わるまでに相補的に吸収する。
【００４３】
すなわち、これら異なる性質の圧力変動から受ける影響を第３容器３０や第３容器３０より容積の大きい第２容器２０及び第１容器１０、並びにこれら容器間の連通路８１，８２が協働して吸収する。また、建物のドア開閉に伴うパルス的な圧力変動については大気開放用パイプ３１も絞りとして作用してこれを予めある程度吸収する。
【００４４】
従って、大気のさまざまな圧力変動による影響が第３バルブ（圧力損失発生部）６３にまで到達しにくくなり、第３バルブ６３における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を受けずに第３バルブ６３において上流側と下流側の間で１Ｐａ〜３０００Ｐａまでの微差圧を安定して発生させることができる。
【００４５】
以上のようにして、微差圧計９０の微差圧調整が完了したあと、第２バルブを閉じる。
【００４６】
最後に事後処理として、以下の操作を行う。
【００４７】
まず、Ｎ２（窒素）導入バルブ（図示せず）を閉じる。
【００４８】
次いで、減圧弁の２次側の圧力が０ＭＰａであることを確認して微差圧計９０のＨＩ圧力側配管６５とＬＯ圧力側配管６６を外す。
【００４９】
なお、上述の実施形態において、第１バルブ６１は固定絞りであり、第２バルブ６２は可変流量絞りであり、主に第１バルブ６１が減圧作用を行い第２バルブ６２が流量制御の作用を行っていたが、第１バルブ６１と第２バルブ６２を一つのバルブにまとめて減圧と流量制御を同時に行うようにしても良い。また、第１バルブ６１乃至第３バルブ６３はニードルバルブに限定されるものではない。また、廉価な減圧弁であってなおかつ第１バルブ６１の減圧作用及び第２バルブ６２の流量制御作用を共に兼ね備えた機能を有する減圧弁があれば、当該減圧弁をもって第１バルブ６１と第２バルブ６２の役割を果たすようにしてもよい。
【００５０】
また、第１容器１０、第２容器２０、及び第３容器３０は全て気密性を有していれば良く、金属でできていても強化プラスチックでできていても良い。また、パイプ６０及び第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、ＬＯ圧力供給用パイプ６５も同様に金属でできていても樹脂材でできていても良い。
【００５１】
また、上述の実施形態における微差圧発生装置１のように、第３容器３０は必ずしも必要とせずに第１連通路１０と第２連通路２０とを１つの連通路として、その連通路の途上に大気排出孔を有してしても良い。この構成によっても、第１容器１０内の気体と第２容器２０内の気体とがこれらの容器を連通する配管の一部に設けた共通の大気開放孔から排出されるので、大気からの影響を第１容器１０と第２容器２０が別々に受けることがなくなる。すなわち、例えば等価的な電気回路で言うと別々のアースをとらずに共通のアースをとるようなものになり、流量の減圧特性が安定する。しかしながら、第３容器３０を設けることによって、周囲雰囲気から受ける影響を第３容器３０によって主に吸収し、これでも吸収しきれない影響を第１容器１０又は第２容器２０がバッファとなって吸収するので、第３容器３０を設けない場合に較べてより安定する。
【００５２】
なお、上述の実施形態においてタンク５０からリーク式減圧弁７０に至るまでのパイプ６０には２つの減圧弁５１，５２が直列に配置されているが、タンクで発生する圧力を上述の実施形態より十分小さくしておけばこれら２つの減圧弁は必ずしも必要としない。
【００５３】
更に又、流体供給源として窒素タンクやヘリウムタンクを用いる代わりに粉塵等発生の問題を解決したコンプレッサを用いても良い。
【００５４】
更に、大気開放用パイプは他のパイプや連通路より内径を必ずしも小さくする必要はなく、これら他のパイプ等と内径が同じであっても長さを十分長くすれば、その間の管路抵抗により上述の実施形態の場合と同様の絞り効果を奏することができる。また、大気開放用パイプを省略しても良いが、大気から受ける影響をなるべく小さくするためには大気開放用パイプを設けた方が好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の微差圧発生装置は、配管の入口側にはリーク式減圧弁が第１容器に収容された状態で備わっており、配管の出口側は第２容器に接続されると共に、第２容器と第１容器との連通路を介して大気開放されている。すなわち、配管の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器及び接続管路を介して大気開放されている。また、リーク式減圧弁において第１容器内にリークされた流体は、絞りとしての役目を果たす連通路を介して大気に排出されている。すなわち、リーク式減圧弁によってリークした流体が第２容器に充満すると共に、一部が連通路を介して第１容器に移動し、残りの一部が接続管路の大気開放部から大気に排出されるようになっている。つまり、リーク式減圧弁によって排出される流体とパイプ出口から排出される流体とがそれぞれ第１容器と第２容器に充満して、両容器がこれらの流体で完全に満たされた後に大気開放部から流体が排出される。これによって、第１容器と第２容器とが流体の充満過程でそれぞれ補てんし合い、それぞれ別に大気に排出される場合に比べて大気への安定した流体排出が可能となる。又、大気からの影響をリーク式減圧弁やパイプ出口から受ける場合において、それぞれ別々に大気から影響を受けることはなく、共通の大気開放部を介して受けるので、異なる影響を別々の経路を介して相乗的に受けることがなく、かつ第１容器、第２容器、及び接続管路が協働して大気からの異なる種類の影響をほとんど吸収する。
【００５６】
そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、配管入口側の圧力が安定すると共に、配管出口側の圧力も安定する。これによって、外部雰囲気の影響を受けずに配管に常に一定流量の流体を流すことができる。そして、気体の粘性によって圧力損失発生部で安定した圧力損失を生ぜしめ、圧力損失発生部の上流と下流においてより安定した一定の差圧を発生させることが可能となる。
【００５７】
また、本発明の請求項２に記載の微差圧発生装置は、減圧手段によって配管の圧力を十分減圧し、かつ流量調整手段によって流量を調整するので圧力損失発生部において微差圧を常に正確に発生させる。
【００５８】
また、本発明の請求項３に記載の微差圧発生装置は、第３容器を設けることによって、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動を第３容器によって主に吸収し、当該第３容器でも吸収しきれない影響を第１容器又は第２容器がバッファとなって吸収する。また、第３容器と第１容器、第２容器との間の接続管路もそれぞれ絞りとしての役割を果たすので、周囲雰囲気から受ける急激な圧力変動をこれらの絞りで吸収する。従って、圧力損失発生部が大気の影響を更に受けにくくなり、より安定した微差圧の発生が可能となる。
【００５９】
また、本発明の請求項４に記載の微差圧発生装置は、第３容器の容積が第１容器、第２容器の容積よりも小さいので、接続管路と第３容器を経由して第２容器と第１容器との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００６０】
また、第３容器に較べて第１容器及び第２容器の容積が大きいことで、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動やパルス的な圧力変動のうち、第３容器及びこれに接続する接続管路で吸収できない圧力変動分を緩和することができる。
【００６１】
従って、圧力損失発生部における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を直接受けずに圧力損失発生部において微差圧を安定して発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置の概略構成を、微差圧計及び基準圧力計を接続した状態で示す図である。
【図２】従来の微差圧発生装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 微差圧発生装置
１０ 第１容器
２０ 第２容器
３０ 第３容器
３１ 大気開放用パイプ
５０ タンク
５１，５２ 減圧弁
６０ パイプ
６１ 第１バルブ
６２ 第２バルブ
６３ 第３バルブ
６５ ＨＩ圧力供給用パイプ
６６ ＬＯ圧力供給用パイプ
７０ リーク式減圧弁
８１ 第１連通路
８２ 第２連通路
９０ 微差圧計
９１ ＨＩ圧力側入口部
９２ ＬＯ圧力側入口部
９５ 基準圧力計
１００ 第１の微差圧発生装置
１１０ 密閉容器
１１１，１１２ 密閉空間
１２１，１２２ 配管
１３０ ポンプ
１３１ シリンダ
１４０ 微差圧計
１４１ ＨＩ圧力側入口部
１４２ ＬＯ圧力側入口部
【発明が属する技術分野】
本発明は、微差圧計の校正を行なう際に使用する微差圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンルーム等の空調設備において微差圧を測定するために微差圧型差圧発信器（以下、単に「微差圧計」とする）が使われる機会が多くなってきた。かかる微差圧計の校正に使用される微差圧は一般に１Ｐａ（パスカル）から３０００Ｐａまでの範囲を言う。なお、従来から測定されていた通常の気体による圧力は５ｋＰａから１０ＭＰａまでの範囲である。
【０００３】
一般に、微差圧計の出力特性を校正するために基準となる微差圧を発生する微差圧発生装置が従来から用いられている。
【０００４】
かかる微差圧発生装置の一例として、図２に示すような微差圧発生装置（以下、「第１の微差圧発生装置」とする）が知られている。この第１の微差圧発生装置１００は一つの密閉容器１１０を二つの密閉空間１１１，１１２に隔壁で画成し、一方の密閉空間１１１にのみ連通路を介してポンプ１３０と接続した構成を有している。また、各密閉空間に連結された配管１２１，１２２をそれぞれ校正すべき微差圧計１４０のＨＩ圧力側入口部１４１とＬＯ圧力側入口部１４２に接続するようになっている。そして、ポンプ駆動前は、バルブ１１３を開放することで双方の密閉空間１１１，１１２を均圧とし、その後、バルブ１１３を閉じてポンプ１３０のシリンダ１３１を動かすことで（図中２点鎖線参照）、ポンプ１３０の接続された密閉空間１１１内の容積を若干減少させ、ボイル・シャルルの法則に基づき、他方の密閉空間１１２内の圧力と一方の密閉空間１１１内の圧力との間に微差圧を生ぜしめる。そして、上述した双方の密閉空間１１１，１１２から個別に延在した配管１２１，１２２を介して接続された微差圧計１４０に微差圧を加えるようになっている。
【０００５】
一方、別の従来型微差圧発生装置（以下、「第２の微差圧発生装置」とする）は、回転可能な円盤の半径方向に流路を形成し、この流路に気体を充填させた状態で円盤を回転させることで、円盤中心部からの距離に応じて当該気体に遠心力を作用させるようになっている。そして、かかる円盤の回転によって気体を円盤半径方向外側に移動させ、円盤円周部の圧力よりも円盤中心部の圧力を低下させる。そして、円盤中心部の圧力と円盤円周部の圧力を別々に取り出すことでこの圧力差を利用して微差圧を発生させ、当該微差圧を用いて微差圧計の出力校正を行なうようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに別の従来型微差圧発生装置（以下、「第３の微差圧発生装置」とする）として、光学的な構造を用いて液体の高さをよみとり、液体の密度と高さから原理上発生している微差圧を読み取るものである。これは差圧標準器と微差圧発生装置を同一のものとして利用しており、Ｕ字管及び光干渉計を用いて微差圧を正確に測定し発生させている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
米永暁彦著 「低圧力の計測標準に関する調査研究」 計量研究所報告 １９９９年第４８巻第２号（第２００号別冊第１０１項、図２０）
【非特許文献２】
米永暁彦著 「低圧力の計測標準に関する調査研究」 計量研究所報告 １９９９年第４８巻第２号（第２００号別冊第９５−９６項、図８）
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１の微差圧発生装置は、密閉空間が隔壁によって個別に仕切られた状態で形成されている。そして、ポンプで差圧を発生させるとき片側の密閉空間だけ圧縮しているが、このような圧縮過程をカルノーサイクルのような理想的な断熱圧縮とすることは困難であり、気体の圧縮過程で温度上昇を生じることによる影響をどうしても受けてしまう。
【０００８】
すなわち、雰囲気温度が０．０１°Ｃ変わることで一般に圧力が３Ｐａ変化するが、通常の圧力測定下ではこの程度の圧力変化は圧力測定に影響を与える程度の誤差とはならない。しかしながら、上述したような微差圧測定下においてはかなり影響を与える誤差要因となる。
【０００９】
そして、上述したように温度が０．０１°Ｃ変化するだけで圧力が３Ｐａも変化してしまうので、第１の微差圧発生装置では片側容器の容積の変動量に応じた計算通りの正確な微差圧を発生させることができない。
【００１０】
また、第２の微差圧発生装置は、円盤の角速度を変えることで発生微差圧も調整することが可能であるが、円盤の摺動部分を長期間にわたって確実にシールすると共に回転部分のせり等で回転ムラが生じないようにする特別の構造を必要とし、構造上複雑となり、コスト的に高くなるという欠点を有する。
【００１１】
また、第３の微差圧発生装置は、光干渉計を用いるので大掛かりな設備となり、上述した第１の微差圧発生装置、第２の微差圧発生装置に較べてコスト的にさらに高くなるので、研究設備等に使用が限定されてかかる微差圧発生装置を一般市場へ大量供給するには適さない。
【００１２】
本発明の目的は、安定した微差圧を発生させることのできる廉価な微差圧発生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の微差圧発生装置は、所定の圧力で流体を供給可能な流体供給源と、流体供給源に一端が接続された管路と、管路の途中に設けられたリーク式減圧弁と、リーク式減圧弁及び当該減圧弁の下流側一部管路を内部に収容し、リーク式減圧弁から内部に流体がリークされるようになった第１容器と、管路の他端に接続された第２容器と、第１容器に収容されたリーク式減圧弁下流側の一部管路に分岐接続され、校正されるべき微差圧計のＨＩ圧力側とＬＯ圧力側にそれぞれ接続可能な二つの分岐配管と、第１容器及び第２容器を連通接続し、一部に大気開放部を備えた接続管路とを有し、管路の二つの分岐配管間には圧力損失発生部が形成されたことを特徴としている。
【００１４】
配管の入口側にはリーク式減圧弁が第１容器に収容された状態で備わっており、配管の出口側は第２容器に接続されると共に、第２容器と第１容器との連通路を介して大気開放されている。すなわち、配管の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器及び接続管路を介して大気開放されている。また、リーク式減圧弁において第１容器内にリークされた流体は、絞りとしての役割を果たす連通路を介して大気に排出されている。すなわち、リーク式減圧弁によってリークした流体が第１容器に充満すると共に、一部が連通路を介して第２容器に移動し、残りの一部が接続管路の大気開放部から大気に排出されるようになっている。つまり、リーク式減圧弁によって排出される流体と配管出口から排出される流体とがそれぞれ第１容器と第２容器に充満して、両容器がこれらの流体で完全に満たされた後に大気開放部から流体が排出される。これによって、第１容器と第２容器とが流体の充満過程でそれぞれ補てんし合い、それぞれ別に大気に排出される場合に比べて大気への安定した流体排出が可能となる。又、大気からの影響をリーク式減圧弁やパイプ出口から受ける場合において、それぞれ別々に大気から影響を受けることはなく、共通の大気開放部を介して受けるので、異なる影響を別々の経路を介して相乗的に受けることがなく、かつ第１容器、第２容器、及び接続管路が協働して大気からの異なる種類の影響を吸収する。
【００１５】
そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、配管入口側の圧力が安定すると共に、配管出口側の圧力も安定する。これによって、外部雰囲気の影響を受けずに配管に常に一定流量の流体を流すことができる。そして、気体の粘性によって圧力損失発生部で安定した圧力損失を生ぜしめ、圧力損失発生部の上流と下流においてより安定した一定の微差圧を発生させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の微差圧発生装置は、請求項１に記載の微差圧発生装置において、圧力損失発生部が減圧手段と流量調整手段とからなることを特徴としている。
【００１７】
減圧手段によって配管の圧力を十分減圧し、かつ流量調整手段によって流量を調整するので圧力損失発生部において微差圧を常に正確に発生させる。
【００１８】
また、本発明の請求項３に記載の微差圧発生装置は、請求項１または請求項２に記載の微差圧発生装置において、第１容器と第２容器とを連通する接続管路の所定部分に第３容器が介在され、かつ請求項１に記載の大気開放部に代えた大気開放部が第３容器に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
第３容器を設けることによって、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動を第３容器によって主に吸収し、当該第３容器でも吸収しきれない影響を第１容器又は第２容器がバッファとなって吸収する。また、第３容器と第１容器、第２容器との間の接続管路もそれぞれ絞りとしての役割を果たすので、周囲雰囲気から受ける急激な圧力変動をこれらの絞りで吸収する。従って、第３容器を有さない場合に較べて圧力損失発生部が大気の影響を更に受けにくくなり、より安定した微差圧の発生が可能となる。
【００２０】
また、本発明の請求項４に記載の微差圧発生装置は、請求項３に記載の微差圧発生装置において、第３容器の容積が第１容器及び第２容器の容積より小さいことを特徴としている。
【００２１】
第３容器の容積が第１容器、第２容器の容積よりも小さいので、接続管路と第３容器を経由して第２容器と第１容器との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００２２】
また、第３容器に較べて第１容器及び第２容器の容積が大きいことで、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動やパルス的な圧力変動のうち、第３容器及びこれに接続する接続管路で吸収できない圧力変動分を緩和することができる。
【００２３】
従って、圧力損失発生部における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を直接受けずに圧力損失発生部において微差圧を安定して発生させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置について図面に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置１は、窒素の充填されたタンク５０と、タンク５０に一端が接続されたパイプ（配管）６０と、パイプ６０の一部に設けられたリーク式減圧弁７０と、リーク式減圧弁７０及び当該減圧弁７０の下流側一部パイプを内部に収容した第１容器１０と、パイプ６０の他端部に接続された第２容器２０と、第１連通路（接続管路）８１及び第２連通路（接続管路）８２を介して第１容器１０及び第２容器２０とそれぞれ連通接続された第３容器３０とを有している。
【００２６】
パイプ６０には、タンク５０とリーク式減圧弁７０との間に２つの減圧弁５１，５２が直列に配置されると共に、リーク式減圧弁７０の下流側には第１容器１０に収容された状態で第１バルブ６１、第２バルブ６２、及び第３バルブ６３がパイプ上流から下流に向かって直列に配置されている。また、パイプ６０からは、第３バルブを挟んで当該パイプ上流側からＨＩ圧力供給用パイプ６５が分岐され、当該パイプ下流側からＬＯ圧力供給用パイプ６６が分岐され、それぞれ第１容器外部に突出している。そして、ＨＩ圧力供給用パイプ６５及びＬＯ圧力供給用パイプ６６はそれぞれ校正すべき微差圧計９０のＨＩ圧力側入口部９１及びＬＯ圧力側入口部９２と接続され、微差圧計に所望の微差圧を加えるようになっている。また、ＨＩ圧力供給用パイプ６５及びＬＯ圧力供給用パイプ６６は基準となる圧力計９５にも接続されるようになっており、微差圧校正時に基準圧力計９５で測定される圧力を確認しながら微差圧計９０の校正を行うようになっている。
【００２７】
尚、図１においては、校正すべき微差圧計９０及び基準圧力計９５をＨＩ圧力供給用パイプ６５とＬＯ圧力供給用パイプ６６に実際に接続した状態で示している。
【００２８】
一方、第３容器３０からは一端が開口した大気開放用パイプ３１が延在している。なお、パイプ６０、第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、及びＬＯ圧力供給用パイプ６６は例えば約５ｍｍ程度の内径を有し、大気開放用パイプ３１は例えば約２．５ｍｍ程度の内径を有している。すなわち、パイプ６０、第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、及びＬＯ圧力供給用パイプ６６はそれぞれ同等の内径を有するパイプであり、大気開放用パイプ３１はこれらのパイプより小さい内径を有したパイプである。また、パイプ６０の長さは例えば０．５ｍ、第１連通路８１の長さは例えば２．０ｍ、第２連通路８２の長さは例えば２．５ｍ、大気開放用パイプ３１の長さは例えば０．３ｍ程度となっている。
【００２９】
一方、第１容器１０は、例えば２００リットル程度の容積を有し、第２容器２０は例えば１２０リットル程度の容積を有し、第３容器３０は例えば０．８リットル程度の容積を有している。すなわち、各容器の容積は、第１容器１０及び第２容器２０に較べて第３容器３０の容積が小さくなっている。
【００３０】
第１容器に収容されるリーク式減圧弁７０は公知のものを使用しており、減圧弁内部にダイアフラムを備えこのダイアフラムをバネで付勢することによって気体（流体）の一部を第１容器１０内に排出し、常に安定した減圧を行なうようになっている。すなわち、リーク式減圧弁７０で排出された気体は第１容器１０に充満した後、第１連通路８１を介して第３容器に移動し、その後、第２容器２０が気体で満たされていない場合は第２容器２０に移動すると共に残りの一部が大気開放用パイプ３１から排出されるようになっている。一方、リーク式減圧弁７０からパイプ６０を経て第２容器２０に排出された気体は、第２連通路８２を介して第３容器に移動し，その後、第１容器１０が気体で満たされていない場合は一部が第１容器１０に移動すると共に残りの一部が大気開放用パイプ３１から排出するようになっている。つまり、大気に排出される気体は、第１容器１０〜第３容器３０が全て当該気体で充満した後に共通の大気開放用パイプ３１から排出される。
【００３１】
第１バルブ６１は固定絞りのニードルバルブからなり、当該第１バルブ６１においてパイプ内圧力を減圧するようになっている。また、第２バルブ６２はパイプ内流体の流量を可変制御できる流量調整型ニードルバルブからなる。そして、第３バルブ６３は上述した２つの分岐パイプ間で圧力降下を発生させる圧力損失発生部として絞りの役目を果している。この第３バルブ（圧力損失発生部）６３は本実施形態の場合、オリフィスからなる。
【００３２】
なお、圧力損失発生部をオリフィスなどの特別な絞りから構成せずに単なる管路だけで構成しても良い。この場合であっても、流体が水素やヘリウム等の分子量の小さい気体であれば管壁との間の粘性抵抗によってこの部分で圧力損失が生じ、微差圧を発生させる圧力損失発生部としての十分な機能を奏する。又、圧力損失発生部を通常のニードルバルブから構成してももちろん問題ない。
【００３３】
続いて、かかる微差圧発生装置１を用いた微差圧計９０の校正手順及び作用について説明する。
【００３４】
最初に事前準備として、校正を行う微差圧計９０及び基準圧力計９５を微差圧発生装置１に取り付け、タンク５０から窒素を供給し、微差圧発生装置１のパイプ入口に約０．１ＭＰａの窒素を導入する。なお、本実施形態においてはタンク５０内では１４ＭＰａの圧力があり、その下流の減圧弁５１によって１ＭＰａまで圧力が減圧される。さらに、その下流の減圧弁５２によって０．１ＭＰａまで圧力が減圧される。
【００３５】
そして、タンク５０に接続された配管の第２バルブ６２を閉じる。
【００３６】
続いて、第２バルブ６２を徐々に開けて所定の圧力付近に到達させる。第２バルブ６２は流量調節バルブであるので、これを調整することで圧力損失発生部における圧力を微差圧発生に必要なゲージ圧に近づけることができる。
【００３７】
これによって、第１容器内のリーク式減圧弁７０によって窒素の一部は第１容器内に排出され、リーク式減圧弁上流側のパイプにおける圧力０．１ＭＰａがリーク式減圧弁下流側のパイプにおける圧力０．０５ＭＰａまで減圧される。
【００３８】
続いて、第３バルブ６３で発生すべき微差圧（１Ｐａ〜３０００Ｐａの内、所望の圧力）の微調整を行う。すなわち、第１バルブ６１によってパイプ入口において５０ｋＰａの圧力を有する気体は第１バルブ６１、第２バルブ６２、及び第３バルブ６３を経由して十分減圧されると共に、第３バルブ６３の上流側圧力と下流側圧力との差圧が１Ｐａ〜３０００Ｐａの範囲で安定して発生する。なお、ここでいう今までの圧力はすべてゲージ圧である。そして、この微差圧に基づき微差圧計９０の微差圧調整を行う。この微差圧調整に際しては基準圧力計９５の圧力表示を確認しながら調整作業を行う。
【００３９】
第３バルブ６３からなる圧力損失発生部において微差圧を発生するに当たって、上述した構成からも明らかなように、パイプ６０の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器２０、連通路８２、及び第３容器３０を介して大気開放されている。又、リーク式減圧弁７０によってリークした窒素が第１容器１０に充満すると共に、一部が第１連通路８１、第３容器３０、及び第２連通路８２を介して第２容器２０に移動し、残りの一部が第３容器３０の大気開放用パイプ３１から大気に排出されるようになっている。
【００４０】
すなわち、一旦異なる排気経路を経た気体が第１容器１０及び第２容器２０に充満して最終的には共通の第３容器３０に充満した後、ここで飽和した気体が初めて大気に排出される。そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁７０が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、入口側の圧力が安定する。
【００４１】
また、第３容器３０は第１容器１０及び第２容器２０よりも容積が小さくなっている。これによって、連通路８１，８２と第３容器３０を経由して第１容器１０と第２容器２０との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００４２】
また、第１容器１０と第３容器３０、第２容器２０と第３容器３０は絞りとしての連通路８１，８２を介してそれぞれ接続されているので微差圧発生装置１は、外部雰囲気の圧力変動による影響を受け難い。すなわち、外部雰囲気は微差圧発生装置１の設置された建物中の密閉性により、ドアの開閉によってパルス的な（急激な）圧力変動を生じる。又、これ以外にも天候の変化に伴う緩やかな圧力変動も生じる。そして、これらの性質が異なる圧力変動を容積の小さい第３容器３０から連通路８２を介して容積の大きい第１容器１０内に伝わるまでに吸収すると共に、同じく容積の小さい第３容器３０内から連通路８１を介して容積の大きい第２容器２０内に伝わるまでに相補的に吸収する。
【００４３】
すなわち、これら異なる性質の圧力変動から受ける影響を第３容器３０や第３容器３０より容積の大きい第２容器２０及び第１容器１０、並びにこれら容器間の連通路８１，８２が協働して吸収する。また、建物のドア開閉に伴うパルス的な圧力変動については大気開放用パイプ３１も絞りとして作用してこれを予めある程度吸収する。
【００４４】
従って、大気のさまざまな圧力変動による影響が第３バルブ（圧力損失発生部）６３にまで到達しにくくなり、第３バルブ６３における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を受けずに第３バルブ６３において上流側と下流側の間で１Ｐａ〜３０００Ｐａまでの微差圧を安定して発生させることができる。
【００４５】
以上のようにして、微差圧計９０の微差圧調整が完了したあと、第２バルブを閉じる。
【００４６】
最後に事後処理として、以下の操作を行う。
【００４７】
まず、Ｎ２（窒素）導入バルブ（図示せず）を閉じる。
【００４８】
次いで、減圧弁の２次側の圧力が０ＭＰａであることを確認して微差圧計９０のＨＩ圧力側配管６５とＬＯ圧力側配管６６を外す。
【００４９】
なお、上述の実施形態において、第１バルブ６１は固定絞りであり、第２バルブ６２は可変流量絞りであり、主に第１バルブ６１が減圧作用を行い第２バルブ６２が流量制御の作用を行っていたが、第１バルブ６１と第２バルブ６２を一つのバルブにまとめて減圧と流量制御を同時に行うようにしても良い。また、第１バルブ６１乃至第３バルブ６３はニードルバルブに限定されるものではない。また、廉価な減圧弁であってなおかつ第１バルブ６１の減圧作用及び第２バルブ６２の流量制御作用を共に兼ね備えた機能を有する減圧弁があれば、当該減圧弁をもって第１バルブ６１と第２バルブ６２の役割を果たすようにしてもよい。
【００５０】
また、第１容器１０、第２容器２０、及び第３容器３０は全て気密性を有していれば良く、金属でできていても強化プラスチックでできていても良い。また、パイプ６０及び第１連通路８１、第２連通路８２、ＨＩ圧力供給用パイプ６５、ＬＯ圧力供給用パイプ６５も同様に金属でできていても樹脂材でできていても良い。
【００５１】
また、上述の実施形態における微差圧発生装置１のように、第３容器３０は必ずしも必要とせずに第１連通路１０と第２連通路２０とを１つの連通路として、その連通路の途上に大気排出孔を有してしても良い。この構成によっても、第１容器１０内の気体と第２容器２０内の気体とがこれらの容器を連通する配管の一部に設けた共通の大気開放孔から排出されるので、大気からの影響を第１容器１０と第２容器２０が別々に受けることがなくなる。すなわち、例えば等価的な電気回路で言うと別々のアースをとらずに共通のアースをとるようなものになり、流量の減圧特性が安定する。しかしながら、第３容器３０を設けることによって、周囲雰囲気から受ける影響を第３容器３０によって主に吸収し、これでも吸収しきれない影響を第１容器１０又は第２容器２０がバッファとなって吸収するので、第３容器３０を設けない場合に較べてより安定する。
【００５２】
なお、上述の実施形態においてタンク５０からリーク式減圧弁７０に至るまでのパイプ６０には２つの減圧弁５１，５２が直列に配置されているが、タンクで発生する圧力を上述の実施形態より十分小さくしておけばこれら２つの減圧弁は必ずしも必要としない。
【００５３】
更に又、流体供給源として窒素タンクやヘリウムタンクを用いる代わりに粉塵等発生の問題を解決したコンプレッサを用いても良い。
【００５４】
更に、大気開放用パイプは他のパイプや連通路より内径を必ずしも小さくする必要はなく、これら他のパイプ等と内径が同じであっても長さを十分長くすれば、その間の管路抵抗により上述の実施形態の場合と同様の絞り効果を奏することができる。また、大気開放用パイプを省略しても良いが、大気から受ける影響をなるべく小さくするためには大気開放用パイプを設けた方が好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の微差圧発生装置は、配管の入口側にはリーク式減圧弁が第１容器に収容された状態で備わっており、配管の出口側は第２容器に接続されると共に、第２容器と第１容器との連通路を介して大気開放されている。すなわち、配管の出口側が直接大気開放されておらず、第２容器及び接続管路を介して大気開放されている。また、リーク式減圧弁において第１容器内にリークされた流体は、絞りとしての役目を果たす連通路を介して大気に排出されている。すなわち、リーク式減圧弁によってリークした流体が第２容器に充満すると共に、一部が連通路を介して第１容器に移動し、残りの一部が接続管路の大気開放部から大気に排出されるようになっている。つまり、リーク式減圧弁によって排出される流体とパイプ出口から排出される流体とがそれぞれ第１容器と第２容器に充満して、両容器がこれらの流体で完全に満たされた後に大気開放部から流体が排出される。これによって、第１容器と第２容器とが流体の充満過程でそれぞれ補てんし合い、それぞれ別に大気に排出される場合に比べて大気への安定した流体排出が可能となる。又、大気からの影響をリーク式減圧弁やパイプ出口から受ける場合において、それぞれ別々に大気から影響を受けることはなく、共通の大気開放部を介して受けるので、異なる影響を別々の経路を介して相乗的に受けることがなく、かつ第１容器、第２容器、及び接続管路が協働して大気からの異なる種類の影響をほとんど吸収する。
【００５６】
そのため、大気圧との差圧によって気体をリークさせながら圧力をコントロールしているリーク式減圧弁が大気圧変動の影響を直接受けることがなくなり、配管入口側の圧力が安定すると共に、配管出口側の圧力も安定する。これによって、外部雰囲気の影響を受けずに配管に常に一定流量の流体を流すことができる。そして、気体の粘性によって圧力損失発生部で安定した圧力損失を生ぜしめ、圧力損失発生部の上流と下流においてより安定した一定の差圧を発生させることが可能となる。
【００５７】
また、本発明の請求項２に記載の微差圧発生装置は、減圧手段によって配管の圧力を十分減圧し、かつ流量調整手段によって流量を調整するので圧力損失発生部において微差圧を常に正確に発生させる。
【００５８】
また、本発明の請求項３に記載の微差圧発生装置は、第３容器を設けることによって、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動を第３容器によって主に吸収し、当該第３容器でも吸収しきれない影響を第１容器又は第２容器がバッファとなって吸収する。また、第３容器と第１容器、第２容器との間の接続管路もそれぞれ絞りとしての役割を果たすので、周囲雰囲気から受ける急激な圧力変動をこれらの絞りで吸収する。従って、圧力損失発生部が大気の影響を更に受けにくくなり、より安定した微差圧の発生が可能となる。
【００５９】
また、本発明の請求項４に記載の微差圧発生装置は、第３容器の容積が第１容器、第２容器の容積よりも小さいので、接続管路と第３容器を経由して第２容器と第１容器との間で形成される圧力フィードバック系の応答性に悪影響を与えることがない。
【００６０】
また、第３容器に較べて第１容器及び第２容器の容積が大きいことで、周囲雰囲気から受ける緩やかな圧力変動やパルス的な圧力変動のうち、第３容器及びこれに接続する接続管路で吸収できない圧力変動分を緩和することができる。
【００６１】
従って、圧力損失発生部における圧力降下が安定して行われ、外部雰囲気からの影響を直接受けずに圧力損失発生部において微差圧を安定して発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる微差圧発生装置の概略構成を、微差圧計及び基準圧力計を接続した状態で示す図である。
【図２】従来の微差圧発生装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 微差圧発生装置
１０ 第１容器
２０ 第２容器
３０ 第３容器
３１ 大気開放用パイプ
５０ タンク
５１，５２ 減圧弁
６０ パイプ
６１ 第１バルブ
６２ 第２バルブ
６３ 第３バルブ
６５ ＨＩ圧力供給用パイプ
６６ ＬＯ圧力供給用パイプ
７０ リーク式減圧弁
８１ 第１連通路
８２ 第２連通路
９０ 微差圧計
９１ ＨＩ圧力側入口部
９２ ＬＯ圧力側入口部
９５ 基準圧力計
１００ 第１の微差圧発生装置
１１０ 密閉容器
１１１，１１２ 密閉空間
１２１，１２２ 配管
１３０ ポンプ
１３１ シリンダ
１４０ 微差圧計
１４１ ＨＩ圧力側入口部
１４２ ＬＯ圧力側入口部
Claims (4)
- 所定の圧力で流体を供給可能な流体供給源と、
前記流体供給源に一端が接続された管路と、
前記管路の途中に設けられたリーク式減圧弁と、
前記リーク式減圧弁及び当該減圧弁の下流側一部管路を内部に収容し、前記リーク式減圧弁から内部に流体がリークされるようになった第１容器と、
前記管路の他端に接続された第２容器と、
前記第１容器に収容されたリーク式減圧弁下流側一部管路に分岐接続され、校正されるべき微差圧計のＨＩ圧力側とＬＯ圧力側にそれぞれ接続可能な二つの分岐配管と、
前記第１容器及び第２容器を連通接続し、一部に大気開放部を備えた接続管路とを有し、
前記管路の二つの分岐配管間には圧力損失発生部が形成されたことを特徴とする微差圧発生装置。 - 前記圧力損失発生部は減圧手段と流量調整手段とからなることを特徴とする、請求項１に記載の微差圧発生装置。
- 前記第１容器と前記第２容器とを連通する接続管路の所定部分に第３容器が介在され、かつ請求項１に記載の大気開放部に代えた大気開放部が前記第３容器に設けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の微差圧発生装置。
- 前記第１容器、前記第２容器、及び前記第３容器は、前記第３容器の容積が前記第１容器及び前記第２容器の容積より小さいことを特徴とする、請求項３に記載の微差圧発生装置。
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