JP6948067B2 - Pressure measuring device - Google Patents

Pressure measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP6948067B2
JP6948067B2 JP2018056023A JP2018056023A JP6948067B2 JP 6948067 B2 JP6948067 B2 JP 6948067B2 JP 2018056023 A JP2018056023 A JP 2018056023A JP 2018056023 A JP2018056023 A JP 2018056023A JP 6948067 B2 JP6948067 B2 JP 6948067B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylindrical tube
tube
pressure
cylindrical
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018056023A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019168323A (en
Inventor
正裕 岩永
正裕 岩永
Original Assignee
正裕 岩永
正裕 岩永
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 正裕 岩永, 正裕 岩永 filed Critical 正裕 岩永
Priority to JP2018056023A priority Critical patent/JP6948067B2/en
Publication of JP2019168323A publication Critical patent/JP2019168323A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6948067B2 publication Critical patent/JP6948067B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

本発明は、圧力計測装置に関し、より詳細には、微小な気体圧力を計測するのに適した圧力計測装置に関する。 The present invention relates to a pressure measuring device, and more particularly to a pressure measuring device suitable for measuring a minute gas pressure.

従来、微小な気体圧力(例えば、風速における動圧)を精度よく計測する装置として、ノギスの原理を用いたゲッチンゲンマノメータが広く用いられている。 Conventionally, a Göttingen manometer using the caliper principle has been widely used as a device for accurately measuring a minute gas pressure (for example, a dynamic pressure at a wind speed).

しかしながら、ゲッチンゲンマノメータの計測精度は、ノギスの分解能(0.1mm)に依存するため、0.1mmAq(≒1Pa)より小さな微小圧力を精度よく測定することができないという問題があった。 However, since the measurement accuracy of the Göttingen manometer depends on the resolution of the caliper (0.1 mm), there is a problem that it is not possible to accurately measure a minute pressure smaller than 0.1 mm Aq (≈1 Pa).

一方、近年になって、高精度を謳ったデジタル圧量計が広く販売されるようになったが(例えば、特許文献1)、精度において信頼性に欠けるものが多いのが現状である。 On the other hand, in recent years, digital pressure gauges claiming high accuracy have been widely sold (for example, Patent Document 1), but the current situation is that many of them lack reliability in terms of accuracy.

特許3240732号公報Japanese Patent No. 3247732

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、微小な気体圧力を精度よく計測することができる圧力計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a pressure measuring device capable of accurately measuring a minute gas pressure.

本発明者は、微小な気体圧力を精度よく計測することができる圧力計測装置につき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。 As a result of diligent studies on a pressure measuring device capable of accurately measuring a minute gas pressure, the present inventor came up with the following configuration and arrived at the present invention.

すなわち、本発明によれば、風袋引き機能を備え、0.01グラム以下の計量精度を有する電子天秤と、前記電子天秤の計量皿に載置される円筒状の開放容器と、圧力導入管が接続される円筒状の密閉容器と、前記開放容器に貯留される液体と前記密閉容器に貯留される液体を接続するためのサイフォン管であって、第1の円筒管と、第2の円筒管と、該第1の円筒管の上端と該第2の円筒管の上端を連通する連通管からなる、サイフォン管とを含み、前記電子天秤の計量値が前記圧力導入管から導入される気体のゲージ圧力に一致するように、前記開放容器の内径、前記密閉容器の内径、前記第1の円筒管の外径および前記第2の円筒管の外径の寸法が設計されていることを特徴とする圧力計測装置が提供される。 That is, according to the present invention, an electronic balance having a tare function and a weighing accuracy of 0.01 g or less, a cylindrical open container placed on the weighing pan of the electronic balance, and a pressure introduction tube are provided. A siphon tube for connecting a connected cylindrical closed container, a liquid stored in the open container, and a liquid stored in the closed container, the first cylindrical tube and the second cylindrical tube. And a siphon tube including a communication tube that communicates the upper end of the first cylindrical tube and the upper end of the second cylindrical tube, and the measured value of the electronic balance is a gas introduced from the pressure introduction tube. The feature is that the dimensions of the inner diameter of the open container, the inner diameter of the closed container, the outer diameter of the first cylindrical tube, and the outer diameter of the second cylindrical tube are designed so as to match the gauge pressure. A pressure measuring device is provided.

上述したように、本発明によれば、微小な気体圧力を精度よく計測することができる圧力計測装置が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a pressure measuring device capable of accurately measuring a minute gas pressure.

第1実施形態の圧力計測装置を示す図。The figure which shows the pressure measuring apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の圧力計測装置を使用方法を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the method of using the pressure measuring apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の圧力計測装置を使用方法を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the method of using the pressure measuring apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の圧力計測装置の設計仕様を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the design specification of the pressure measuring apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態の圧力計測装置を示す図。The figure which shows the pressure measuring apparatus of 2nd Embodiment.

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings. In each of the figures referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and the description thereof will be omitted as appropriate.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態である圧力計測装置100を示す模式図である。本実施形態の圧力計測装置100は、微小な気体圧力を計測するのに適した装置であり、図1に示すように、電子天秤10と、円筒状の開放容器20と、円筒状の密閉容器30と、開放容器20に貯留される液体と密閉容器30に貯留される液体を接続するためのサイフォン管40とを含んで構成されている。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing a pressure measuring device 100 according to a first embodiment of the present invention. The pressure measuring device 100 of the present embodiment is a device suitable for measuring a minute gas pressure, and as shown in FIG. 1, an electronic balance 10, a cylindrical open container 20, and a cylindrical closed container. 30 and a siphon tube 40 for connecting the liquid stored in the open container 20 and the liquid stored in the closed container 30 are included.

電子天秤10は、0.01グラム以下の計量精度を有する計量機器であり、その最小表示単位は0.01グラム以下である。すなわち、電子天秤10の測定分解能は、0.01グラムか、それよりも小さい値である。加えて、電子天秤10は、風袋引き機能を備えており、ボタン14を押下すると、デジタル表示器16に表示される計量値がゼロにリセットされるようになっている。 The electronic balance 10 is a weighing device having a weighing accuracy of 0.01 grams or less, and its minimum display unit is 0.01 grams or less. That is, the measurement resolution of the electronic balance 10 is 0.01 g or less. In addition, the electronic balance 10 has a tare function, and when the button 14 is pressed, the measured value displayed on the digital display 16 is reset to zero.

開放容器20は、電子天秤10の計量皿12の上に載置されている。 The open container 20 is placed on the measuring plate 12 of the electronic balance 10.

密閉容器30は、台50の上に載置されており、密閉容器30の上面には、微小な気体圧力を密閉容器30に導入するための圧力導入管60が蓋32を貫通する形で接続されている。なお、図1は、圧力計測装置100を使用して風速を計測する場合の構成を例示しており、ここでは、圧力導入管60とピトー管70が2つの三方バルブ62,64を介して接続されている。 The closed container 30 is placed on a table 50, and a pressure introduction pipe 60 for introducing a minute gas pressure into the closed container 30 is connected to the upper surface of the closed container 30 so as to penetrate the lid 32. Has been done. Note that FIG. 1 illustrates a configuration in which the wind speed is measured using the pressure measuring device 100. Here, the pressure introduction pipe 60 and the pitot tube 70 are connected via two three-way valves 62 and 64. Has been done.

サイフォン管40は、円筒管42と、円筒管44と、円筒管42の上端と円筒管44の上端を連通する連通管46からなる。サイフォン管40は、円筒管42の下端が開放容器20の内部底面に非接触で近接し、円筒管44の下端が密閉容器30の内部底面に非接触で近接するように、円筒管44が密閉容器30の上面の蓋32に貫通する形で固定されている。また、サイフォン管40を構成する管のうち、少なくとも連通管46は、透明材料で形成されており、且つ、その管内の気泡が浮力によって密閉容器30の方へ移動するように水平方向に対して傾いている。 The siphon pipe 40 includes a cylindrical pipe 42, a cylindrical pipe 44, and a communication pipe 46 that communicates the upper end of the cylindrical pipe 42 and the upper end of the cylindrical pipe 44. In the siphon tube 40, the cylindrical tube 44 is sealed so that the lower end of the cylindrical tube 42 is non-contact close to the inner bottom surface of the open container 20 and the lower end of the cylindrical tube 44 is non-contact close to the inner bottom surface of the closed container 30. It is fixed so as to penetrate through the lid 32 on the upper surface of the container 30. Further, among the pipes constituting the siphon pipe 40, at least the communication pipe 46 is made of a transparent material, and the air bubbles in the pipe are moved toward the closed container 30 by buoyancy in the horizontal direction. It is leaning.

なお、上述した開放容器20、密閉容器30、円筒管42および円筒管44は、いずれも、変形しづらく、且つ、熱膨張率の小さい同一材料で形成されていることが望ましい。また、連通管46は、変形しづらい透明材料であればよい。 It is desirable that the above-mentioned open container 20, closed container 30, cylindrical tube 42, and cylindrical tube 44 are all made of the same material that is not easily deformed and has a small coefficient of thermal expansion. Further, the communication pipe 46 may be a transparent material that is not easily deformed.

ここで、本実施形態の圧力計測装置100では、電子天秤10に表示される計量値(グラム単位)が計測空気のゲージ圧力(水柱ミリメートル単位)に一致するように工夫されており、換言すれば、電子天秤10の計量値がゲージ圧力に一致するように、上述した開放容器20、密閉容器30、円筒管42および円筒管44の寸法が設計されている(詳細については後述する)。これにより、ユーザは、電子天秤10に表示される計量値を、そのまま、ゲージ圧力(mmAq)として読み取ることができる。 Here, the pressure measuring device 100 of the present embodiment is devised so that the measured value (in grams) displayed on the electronic balance 10 matches the gauge pressure (in millimeters of water column) of the measured air, in other words. The dimensions of the open container 20, the closed container 30, the cylindrical tube 42, and the cylindrical tube 44 described above are designed so that the measured value of the electronic balance 10 matches the gauge pressure (details will be described later). As a result, the user can read the measured value displayed on the electronic balance 10 as it is as the gauge pressure (mmAq).

以上、本実施形態の圧力計測装置100の構成を説明してきたが、続いて、圧力計測装置100を使用して微小圧力を計測する方法を説明する。なお、以下では、本実施形態の圧力計測装置100とピトー管70を用いて風速を計測するケースを例にとり、図2および図3に基づいて説明を行う。 The configuration of the pressure measuring device 100 of the present embodiment has been described above, but subsequently, a method of measuring a minute pressure using the pressure measuring device 100 will be described. In the following, a case where the wind speed is measured using the pressure measuring device 100 and the Pitot tube 70 of the present embodiment will be taken as an example, and the description will be given with reference to FIGS. 2 and 3.

まず最初に、圧力導入管60に接続される三方バルブ62と、ピトー管70に接続される三方バルブ64を、図2(a)に示す態様で開閉する。ここで、図2において、○はバルブの開放を表し、×はバルブの閉止を表す(図3において同様)。 First, the three-way valve 62 connected to the pressure introduction pipe 60 and the three-way valve 64 connected to the Pitot tube 70 are opened and closed in the manner shown in FIG. 2A. Here, in FIG. 2, ◯ represents the opening of the valve, and × represents the closing of the valve (same in FIG. 3).

続いて、開放容器20に対して任意の液体を注入する。この時点で、電子天秤10には、開放容器20の重量と注入された液体の重量の合算値が表示される。なお、開放容器20に注入する液体は、粘度の小さい液体であればよく、水、アルコール、灯油といった任意の液体を使用することができる。また、水を使用する場合は、表面張力を下げるために界面活性剤を加えてもよい。 Subsequently, an arbitrary liquid is injected into the open container 20. At this point, the electronic balance 10 displays the total value of the weight of the open container 20 and the weight of the injected liquid. The liquid to be injected into the open container 20 may be any liquid having a low viscosity, and any liquid such as water, alcohol, or kerosene can be used. When water is used, a surfactant may be added to reduce the surface tension.

続いて、図2(b)に示すように、大気開放された三方バルブ62から空気を強く吸引して密閉容器30内を減圧状態にする。これにより、開放容器20に貯留された液体の一部がサイフォン管40を通って密閉容器30の方に移動しはじめる。 Subsequently, as shown in FIG. 2B, air is strongly sucked from the three-way valve 62 opened to the atmosphere to reduce the pressure inside the closed container 30. As a result, a part of the liquid stored in the open container 20 begins to move toward the closed container 30 through the siphon tube 40.

このとき、ユーザは、サイフォン管40の管内に気泡が残っていないことを確認する。この点、本実施形態では、連通管46が透明材料で形成されており、サイフォン管40の管内に発生した気泡は、その浮力により、連通管46の管内を密閉容器30の方へ移動するようになっているので、ユーザは、管内を移動する気泡を目視で確認することができる。 At this time, the user confirms that no air bubbles remain in the siphon tube 40. In this respect, in the present embodiment, the communication pipe 46 is made of a transparent material, and the air bubbles generated in the pipe of the siphon pipe 40 move toward the closed container 30 in the pipe of the communication pipe 46 due to the buoyancy. Therefore, the user can visually confirm the air bubbles moving in the pipe.

その後、サイフォン管40の管内が液体で満たされた状態になると、サイフォンの原理により、図2(c)に示すように、開放容器20に貯留された液体がサイフォン管40を通って密閉容器30の方に徐々に移動し、これを受けて、電子天秤10に表示される計量値が徐々に減少する。 After that, when the inside of the siphon tube 40 is filled with the liquid, the liquid stored in the open container 20 passes through the siphon tube 40 and the closed container 30 as shown in FIG. 2C according to the siphon principle. Gradually moves toward, and in response to this, the weighing value displayed on the electronic balance 10 gradually decreases.

その後、開放容器20内の液体の液位と密閉容器30内の液体の液位が一致するまで待ち、両者の液位が一致した時点で、ユーザは、図3(d)に示すように、ボタン14を押して、電子天秤10の計量値をゼロにリセットする。この時点で、圧力計測の準備が整う。 After that, the liquid level in the open container 20 and the liquid level in the closed container 30 are waited until they match, and when both liquid levels match, the user can see as shown in FIG. 3 (d). Press the button 14 to reset the measured value of the electronic balance 10 to zero. At this point, the pressure measurement is ready.

続いて、ピトー管70から入力される気体圧力の全圧を計測する。 Subsequently, the total pressure of the gas pressure input from the Pitot tube 70 is measured.

全圧を測定する場合は、2つの三方バルブ62,64を図3(e)に示す態様で開閉する。これにより、密閉容器30が破線矢印で示す経路でピトー管70に接続され、密閉容器30の内部が加圧される。これを受けて、密閉容器30に貯留される液体の一部がサイフォン管40を通って開放容器20の方へ移動する。その結果、密閉容器30の液面が下降し、開放容器20の液面が上昇する。この間、電子天秤10に表示される計量値が徐々に増加し、ある時点で落ち着く。ユーザは、表示される計量値の増加が落ち着いた頃合いを見計らって、その計量値を読み取る。仮に、読み取った計量値が「1.154g」であった場合、ユーザは、全圧の計測値として、「1.154mmAq」を記録する。 When measuring the total pressure, the two three-way valves 62 and 64 are opened and closed in the manner shown in FIG. 3 (e). As a result, the closed container 30 is connected to the Pitot tube 70 by the path indicated by the broken line arrow, and the inside of the closed container 30 is pressurized. In response to this, a part of the liquid stored in the closed container 30 moves toward the open container 20 through the siphon tube 40. As a result, the liquid level of the closed container 30 is lowered, and the liquid level of the open container 20 is raised. During this time, the measured value displayed on the electronic balance 10 gradually increases and settles down at a certain point. The user reads the measured value at a time when the increase in the displayed measured value has settled down. If the read measured value is "1.154 g", the user records "1.154 mmAq" as the measured value of the total pressure.

続いて、同様の手順で、ピトー管70から入力される気体圧力の静圧を計測する。 Subsequently, the static pressure of the gas pressure input from the Pitot tube 70 is measured by the same procedure.

静圧を測定する場合は、2つの三方バルブ62,64を図3(f)に示す態様で開閉する。これにより、密閉容器30が破線矢印で示す経路でピトー管70に接続されることで、密閉容器30の液面が下降し、開放容器20の液面が上昇する。ユーザは、電子天秤10に表示される計量値の増加が落ち着いた頃合いを見計らって、その計量値を読み取る。仮に、読み取った計量値が「0.914g」であった場合、ユーザは、全圧の計測値として、「0.914mmAq」を記録する。 When measuring the static pressure, the two three-way valves 62 and 64 are opened and closed in the manner shown in FIG. 3 (f). As a result, the closed container 30 is connected to the Pitot tube 70 by the path indicated by the broken line arrow, so that the liquid level of the closed container 30 is lowered and the liquid level of the open container 20 is raised. The user reads the measured value at a time when the increase in the measured value displayed on the electronic balance 10 has settled down. If the read measured value is "0.914 g", the user records "0.914 mmAq" as the measured value of the total pressure.

最後に、ユーザは、記録した全圧から記録した静圧を差し引いて動圧を算出し、算出した動圧を、下記表1に示す換算表に照らして風速に換算する。この場合、ユーザは、動圧=0.24mmAq(1.154mmAq−0.914mmAq)に対応する2[m/s]を風速の計測結果として取得する。 Finally, the user calculates the dynamic pressure by subtracting the recorded static pressure from the recorded total pressure, and converts the calculated dynamic pressure into the wind speed in light of the conversion table shown in Table 1 below. In this case, the user acquires 2 [m / s] corresponding to the dynamic pressure = 0.24 mmAq (1.154 mmAq-0.914 mmAq) as the measurement result of the wind speed.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

以上、説明したように、本実施形態の圧力計測装置100は、電子天秤10に表示される計量値(グラム単位)が計測空気のゲージ圧力(水柱ミリメートル単位)に一致するように設計されているので、圧力計測装置100の計測精度は、電子天秤10の計量精度と同じになる。つまり、電子天秤10の計量精度が0.01グラム単位である場合、圧力計測装置100の計測精度は0.01mmAq単位となり、従来のゲッチンゲンマノメータの計測精度(0.1[mmAq])の10倍になる。 As described above, the pressure measuring device 100 of the present embodiment is designed so that the measured value (in grams) displayed on the electronic balance 10 matches the gauge pressure (in millimeters of water column) of the measured air. Therefore, the measurement accuracy of the pressure measuring device 100 is the same as the measuring accuracy of the electronic balance 10. That is, when the measurement accuracy of the electronic balance 10 is in units of 0.01 grams, the measurement accuracy of the pressure measuring device 100 is in units of 0.01 mmAq, which is 10 times the measurement accuracy of the conventional Göttingen manometer (0.1 [mmAq]). become.

ここで、本実施形態の圧力計測装置100の設計仕様について説明する。なお、以下では、適宜、図4を参照するものとする。 Here, the design specifications of the pressure measuring device 100 of the present embodiment will be described. In the following, FIG. 4 will be referred to as appropriate.

圧力計測時における、電子天秤10の計量値をM[g]とし、開放容器20側の液位の変化量をH1[m]とし、密閉容器30側の液位の変化量をH2[m]とし、開放容器20の内径をD1[m]とし、円筒管42の外径をd1[m]とし、密閉容器30の内径をD2[m]とし、円筒管44の外径をd2[m]とし、重力加速度をG[m/s]とし、使用する液体の密度をρ[kg/m]としたとき、質量保存則から下記式(1)が成り立つ。また、開放容器20の底面における圧力がρGH1[Pa]であることから、下記式(2)が成り立つ。 The measured value of the electronic balance 10 at the time of pressure measurement is M [g], the amount of change in the liquid level on the open container 20 side is H1 [m], and the amount of change in the liquid level on the closed container 30 side is H2 [m]. The inner diameter of the open container 20 is D1 [m], the outer diameter of the cylindrical tube 42 is d1 [m], the inner diameter of the closed container 30 is D2 [m], and the outer diameter of the cylindrical tube 44 is d2 [m]. Then, when the gravitational acceleration is G [m / s 2 ] and the density of the liquid to be used is ρ [kg / m 3 ], the following equation (1) holds from the mass conservation law. Further, since the pressure at the bottom surface of the open container 20 is ρGH1 [Pa], the following equation (2) holds.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

そして、求める計測空気のゲージ圧力p[Pa]は、下記式(3)で表される。 Then, the gauge pressure p [Pa] of the measured air to be obtained is expressed by the following equation (3).

Figure 0006948067
Figure 0006948067

ここで、上記式(3)は、上記式(1)および上記式(2)より、下記式(4)に変換される。 Here, the above formula (3) is converted from the above formula (1) and the above formula (2) into the following formula (4).

Figure 0006948067
Figure 0006948067

ここで、上記式(4)の右辺第4辺に含まれる次の係数を、下記式(5)のように1/mに設計することができれば、すなわち、D1[m]、d1[m]、D2[m]およびd2[m]の各寸法を下記式(5)を満たすように設計すれば、p[Pa]=M[g]×G[m/s2]×[1/m2]となる。 Here, if the following coefficients included in the fourth side of the right side of the above equation (4) can be designed to 1 / m 2 as in the following equation (5), that is, D1 [m] and d1 [m]. ], D2 [m] and d2 [m] are designed to satisfy the following equation (5), then p [Pa] = M [g] × G [m / s 2 ] × [1 / m]. 2 ].

Figure 0006948067
Figure 0006948067

ここで、電子天秤10の計測値が1[g]であれば、その地の重力加速度が9.8[m/s2]であるとき、密閉容器30の圧力が9.8[Pa]であることを意味する。水の密度が1000[kg/m3]のとき1mmAq=9.8Paであることから、電子天秤10の計測値が1[g]のとき1[mmAq]であることを意味する。 Here, if the measured value of the electronic balance 10 is 1 [g], the pressure of the closed container 30 is 9.8 [Pa] when the gravitational acceleration of the ground is 9.8 [m / s 2]. It means that there is. Since 1 mmAq = 9.8 Pa when the density of water is 1000 [kg / m 3 ], it means that it is 1 [mmAq] when the measured value of the electronic balance 10 is 1 [g].

この関係は液体の種類、密度を問わずに成り立つ。液体の条件としては低粘度で、低揮発性、低表面張力であることが望ましい。ゲッチンゲンマノメータの場合のように、温度による液体の密度変化を考慮する必要がない。 This relationship holds regardless of the type and density of the liquid. It is desirable that the liquid conditions are low viscosity, low volatility, and low surface tension. It is not necessary to consider the change in liquid density with temperature as in the case of the Göttingen manometer.

その地の重力加速度についても、電子天秤10が使用している重力加速度Gの値が分かれば、同じ値を使用いて、電子天秤10の読みの値[g]にそのGの値を乗ずれば圧力の値[Pa]を正確に得ることができる。 As for the gravitational acceleration of the ground, if the value of the gravitational acceleration G used by the electronic balance 10 is known, the same value can be used and the reading value [g] of the electronic balance 10 can be multiplied by the value of G. The pressure value [Pa] can be obtained accurately.

ゲッチンゲンマノメータと比較して本実施形態の圧力計測装置100の特長を以下にまとめる。 The features of the pressure measuring device 100 of the present embodiment as compared with the Göttingen manometer are summarized below.

ゲッチンゲンマノメータ―は1/10[mmAq]〜1[Pa]のオーダーまでしか読み取ることができないが、本実施形態では、1/100g単位で読み取れる電子天秤10を使用することにより、1/100[mmAq]〜1/10[Pa]のオーダーまで読み取ることができる。 The Göttingen manometer can only read up to the order of 1/10 [mmAq] to 1 [Pa], but in this embodiment, by using an electronic balance 10 that can read in 1/100 g units, 1/100 [mmAq] ] ~ 1/10 [Pa] can be read.

ゲッチンゲンマノメータ―は使用液体の密度を正確に知る必要があり、液体の温度による膨張収縮を考慮しなければならないが、本実施形態では、均一でさえあれば、液体の種類、密度が不明でも正確に圧力を見積もることができる。 The Göttingen manometer needs to know the density of the liquid used accurately, and it is necessary to consider the expansion and contraction due to the temperature of the liquid. The pressure can be estimated.

ゲッチンゲンマノメータの計測値から正確な圧力値を算出するためには、その地の重力加速度を正確に知る必要がある。この点は、本実施形態でも同様であるが、電子天秤10が使用している重力加速度Gの値を知ることができれば、その値を用いて正確な圧力を算出することが可能である。 In order to calculate an accurate pressure value from the measured value of the Göttingen manometer, it is necessary to know the gravitational acceleration of the area accurately. This point is the same in this embodiment, but if the value of the gravitational acceleration G used by the electronic balance 10 can be known, it is possible to calculate an accurate pressure using that value.

ゲッチンゲンマノメータは水位レベルの目視確認装置を、つまみを回して水柱先端にまで移動して、その高さをノギスの原理で読み取る必要があるが、本実施形態では、電子天秤10の表示値を読み取るだけでよい。 In the Göttingen manometer, it is necessary to move the water level level visual confirmation device to the tip of the water column by turning the knob and read the height by the caliper principle, but in this embodiment, the displayed value of the electronic balance 10 is read. Just need it.

以上、本実施形態の圧力計測装置100の設計仕様について説明してきたが、続いて、圧力計測装置100を使用した測定値の補正について説明する。 The design specifications of the pressure measuring device 100 of the present embodiment have been described above, but subsequently, the correction of the measured value using the pressure measuring device 100 will be described.

上述した設計原理に鑑みて、本実施形態の圧力計測装置100の構成要素である開放容器20、密閉容器30およびサイフォン管40(円筒管42、円筒管44、連通管46)は、いずれも変形しづらく、且つ、熱膨張率の小さい材料で形成されているが、圧力計測装置100を使用する環境の気温が、想定する気温(例えば、20℃)と大きく異なる場合には、各要素の温度変化による膨張収縮を考慮する必要がある。 In view of the above-mentioned design principle, the open container 20, the closed container 30, and the siphon pipe 40 (cylindrical pipe 42, cylindrical pipe 44, communication pipe 46), which are the components of the pressure measuring device 100 of the present embodiment, are all deformed. If the temperature of the environment in which the pressure measuring device 100 is used is significantly different from the assumed temperature (for example, 20 ° C.), the temperature of each element is high. It is necessary to consider expansion and contraction due to change.

この点につき、本実施形態では、圧力計測装置100の使用環境の気温に対応する補正係数を予め計算によって求めておく。具体的には、圧力計測装置100の設計時に想定した使用環境の気温と実際の使用環境の気温との差分をΔTとし、圧力計測装置100の各要素の線膨張係数をαとすると、各要素の寸法は(1+αΔT)倍となるので、この値を上記式(5)の右辺に代入することで気温毎の補正係数を求めることができる。 Regarding this point, in the present embodiment, the correction coefficient corresponding to the air temperature in the usage environment of the pressure measuring device 100 is obtained by calculation in advance. Specifically, assuming that the difference between the air temperature in the usage environment assumed at the time of designing the pressure measuring device 100 and the air temperature in the actual usage environment is ΔT and the coefficient of linear expansion of each element of the pressure measuring device 100 is α, each element. Since the dimension of is (1 + αΔT) times, the correction coefficient for each temperature can be obtained by substituting this value into the right side of the above equation (5).

下記表2は、使用環境の想定気温を20℃として、圧力計測装置100の構成要素(開放容器20、密閉容器30、サイフォン管40)の各要素の寸法を設計し、これらを真鍮で作製した場合の補正係数を例示的に示す。この例では、ユーザは、計測時の気温に応じた補正係数を表2から取得し、電子天秤10に表示される計量値に対して取得した補正係数を乗じた値を計測値とすることができる。 Table 2 below shows the dimensions of each component (open container 20, closed container 30, siphon tube 40) of the pressure measuring device 100, assuming that the assumed temperature of the usage environment is 20 ° C., and these are made of brass. The correction coefficient of the case is illustrated as an example. In this example, the user can acquire the correction coefficient according to the air temperature at the time of measurement from Table 2, and use the value obtained by multiplying the measured value displayed on the electronic balance 10 by the acquired correction coefficient as the measured value. can.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

なお、電子天秤10は荷重が加わると弾性変形により、計量皿12はほんの少し沈み、この変形を検知して質量を割り出す装置である。単位荷重当たりの計量皿12の沈み量を検定し、この変位が圧力計測に与える誤差を見積もったところ、その影響を無視して良いことを確かめた。 The electronic balance 10 is a device that elastically deforms when a load is applied, causing the measuring plate 12 to sink slightly, and detects this deformation to determine the mass. When the amount of sinking of the measuring pan 12 per unit load was tested and the error caused by this displacement on the pressure measurement was estimated, it was confirmed that the influence could be ignored.

以上、本発明の第1実施形態を説明してきたが、続いて、本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下では、第1実施形態の内容と共通する部分の説明を省略し、専ら、第1実施形態との相違点のみを説明するものとする。 The first embodiment of the present invention has been described above, but then the second embodiment of the present invention will be described. In the following, the description of the parts common to the contents of the first embodiment will be omitted, and only the differences from the first embodiment will be described.

(第2実施形態)
図5(a)は、本発明の第2実施形態である圧力計測装置200を示す模式図である。第2実施形態の圧力計測装置200は、上述した電子天秤10の代わりに、圧力計測値変換装置80を採用する点においてのみ異なり、計測空気のゲージ圧力を計測する手順は、第1実施形態とそれと同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 5A is a schematic view showing a pressure measuring device 200 according to a second embodiment of the present invention. The pressure measuring device 200 of the second embodiment differs only in that the pressure measured value conversion device 80 is adopted instead of the electronic balance 10 described above, and the procedure for measuring the gauge pressure of the measured air is the same as that of the first embodiment. It's the same.

図5(b)は、圧力計測値変換装置80の機能構成を示す。圧力計測値変換装置80は、計量手段82と、デジタル表示器84と、操作ボタン85と、気温センサ86と、マイコン87とを含んで構成されている。 FIG. 5B shows the functional configuration of the pressure measurement value conversion device 80. The pressure measurement value conversion device 80 includes a measuring means 82, a digital display 84, an operation button 85, a temperature sensor 86, and a microcomputer 87.

計量手段82は、0.01グラム以下の計量精度を有する計量手段であり、計量皿83の上に載置される開放容器20(および液体)の計量値[g]をマイコン87に出力する。ここで、計量手段82は、上述した電子天秤10の風袋引き機能と同様の機能を備えており、操作ボタン85aが押下されたことに応答して計量値をゼロにリセットする。 The measuring means 82 is a measuring means having a measuring accuracy of 0.01 g or less, and outputs a measured value [g] of the open container 20 (and the liquid) placed on the measuring plate 83 to the microcomputer 87. Here, the weighing means 82 has the same function as the tare function of the electronic balance 10 described above, and resets the weighing value to zero in response to the operation button 85a being pressed.

気温センサ86は、検知した気温をマイコン87に出力する手段である。 The air temperature sensor 86 is a means for outputting the detected air temperature to the microcomputer 87.

マイコン87は、計量手段82から入力される計量値に基づいて、圧力導入管60を介して導入される気体のゲージ圧力を算出する演算手段である。 The microcomputer 87 is a calculation means for calculating the gauge pressure of the gas introduced through the pressure introduction pipe 60 based on the measurement value input from the measurement means 82.

本実施形態では、圧力計測を開始するにあたり、ユーザは、第1実施形態と同様の手順で、開放容器20と密閉容器30の両方に液体を貯留させ、両者の液位が一致した時点で、操作ボタン85aを押下して、計量手段82の計量値をゼロにリセットする。 In the present embodiment, when starting the pressure measurement, the user stores the liquid in both the open container 20 and the closed container 30 in the same procedure as in the first embodiment, and when the liquid levels of the two match. The operation button 85a is pressed to reset the weighing value of the weighing means 82 to zero.

圧力計測時において、操作ボタン85cが押下されている場合、マイコン87は、計量手段82から入力される計量値[g]を、下記式(6)に示す変換式に基づいて、水柱ミリメートル単位のゲージ圧力[mmAq]に変換して出力する。 When the operation button 85c is pressed during pressure measurement, the microcomputer 87 converts the measurement value [g] input from the measurement means 82 into millimeter units of water columns based on the conversion formula shown in the following formula (6). Converted to gauge pressure [mmAq] and output.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

上記式(6)において、Mは計量手段82から入力される計量値[g]を示し、Fは変換係数を示す。本実施形態では、下記式(7)に基づいて予め算出された変換係数Fが記憶領域88に格納されている。 In the above formula (6), M indicates a measurement value [g] input from the measurement means 82, and F indicates a conversion coefficient. In the present embodiment, the conversion coefficient F calculated in advance based on the following equation (7) is stored in the storage area 88.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

上記式(7)において、D1は開放容器20の内径[m]を示し、d1は円筒管42の外径[m]を示し、D2は密閉容器30の内径[m]を示し、d2は円筒管44の外径[m]を示す。 In the above formula (7), D1 indicates the inner diameter [m] of the open container 20, d1 indicates the outer diameter [m] of the cylindrical tube 42, D2 indicates the inner diameter [m] of the closed container 30, and d2 indicates the cylinder. The outer diameter [m] of the pipe 44 is shown.

マイコン87は、計量手段82から入力される計量値[g]と記憶領域88に格納される変換係数Fを上記式(6)に投入してゲージ圧力[mmAq]を算出し、算出結果をデジタル表示器84に出力する。 The microcomputer 87 inputs the measurement value [g] input from the measurement means 82 and the conversion coefficient F stored in the storage area 88 into the above equation (6) to calculate the gauge pressure [mmAq], and digitally calculates the calculation result. Output to the display 84.

これを受けて、デジタル表示器84は、マイコン87の出力値に[mmAq]の単位を付して表示する。 In response to this, the digital display 84 displays the output value of the microcomputer 87 with a unit of [mmAq].

一方、圧力計測時において、操作ボタン85dが押下されている場合、マイコン87は、計量手段82から入力される計量値[g]を、下記式(8)に示す変換式に基づいて、パスカル単位のゲージ圧力[Pa]に変換して出力する。 On the other hand, when the operation button 85d is pressed during pressure measurement, the microcomputer 87 converts the measurement value [g] input from the measurement means 82 into Pascal units based on the conversion formula shown in the following formula (8). It is converted to the gauge pressure [Pa] of and output.

Figure 0006948067
Figure 0006948067

上記式(8)において、pはゲージ圧力[Pa]を示し、Mは計量手段82から入力される計量値[g]を示し、Fは変換係数を示し、Gは重力加速度を[m/s]を示す。 In the above formula (8), p indicates the gauge pressure [Pa], M indicates the measured value [g] input from the measuring means 82, F indicates the conversion coefficient, and G indicates the gravitational acceleration [m / s]. 2 ] is shown.

これを受けて、デジタル表示器84は、マイコン87の出力値に[Pa]の単位を付して表示する。 In response to this, the digital display 84 displays the output value of the microcomputer 87 with a unit of [Pa].

一方、圧力計測時において、操作ボタン85bが押下されている場合、マイコン87は、計測値の温度補正を行う。 On the other hand, when the operation button 85b is pressed during the pressure measurement, the microcomputer 87 corrects the temperature of the measured value.

本実施形態では、マイコン87の記憶領域88に、第1実施形態で説明したのと同様の補正係数(既出の表2参照)が格納されており、マイコン87は、気温センサ86から入力される気温に対応する補正係数を記憶領域88から読み出し、算出したゲージ圧力[mmAq/Pa]に対して読み出した補正係数を乗じた値をデジタル表示器84に出力する。 In the present embodiment, the same correction coefficient (see Table 2 above) as described in the first embodiment is stored in the storage area 88 of the microcomputer 87, and the microcomputer 87 is input from the air temperature sensor 86. The correction coefficient corresponding to the air temperature is read out from the storage area 88, and the value obtained by multiplying the calculated gauge pressure [mmAq / Pa] by the read-out correction coefficient is output to the digital display 84.

以上、説明したように、本発明の圧力計測装置によれば、計量手段(電子天秤)の計量精度に応じた高い精度で微小な気体圧力を計測することが可能になる。 As described above, according to the pressure measuring device of the present invention, it is possible to measure a minute gas pressure with high accuracy according to the measuring accuracy of the measuring means (electronic balance).

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうるその他の実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described above with embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the actions and effects of the present invention can be exhibited within the scope of other embodiments that can be conceived by those skilled in the art. As long as it works, it is included in the scope of the present invention.

10…電子天秤、12…計量皿、14…ボタン、16…デジタル表示器、20…開放容器、30…密閉容器、32…蓋、40…サイフォン管、42…円筒管、44…円筒管、46…連通管、50…台、60…圧力導入管、62…三方バルブ、64…三方バルブ、70…ピトー管、80…圧力計測値変換装置、82…計量手段、83…計量皿、84…デジタル表示器、85…操作ボタン、86…気温センサ、87…マイコン、88…記憶領域、100…圧力計測装置、200…圧力計測装置 10 ... Electronic balance, 12 ... Weighing pan, 14 ... Button, 16 ... Digital display, 20 ... Open container, 30 ... Sealed container, 32 ... Lid, 40 ... Siphon tube, 42 ... Cylindrical tube, 44 ... Cylindrical tube, 46 ... communication pipe, 50 ... stand, 60 ... pressure introduction pipe, 62 ... three-way valve, 64 ... three-way valve, 70 ... pitot pipe, 80 ... pressure measurement value converter, 82 ... measuring means, 83 ... weighing pan, 84 ... digital Display, 85 ... Operation button, 86 ... Temperature sensor, 87 ... Microcomputer, 88 ... Storage area, 100 ... Pressure measuring device, 200 ... Pressure measuring device

Claims (5)

風袋引き機能を備え、0.01グラム以下の計量精度を有する電子天秤と、
前記電子天秤の計量皿に載置される円筒状の開放容器と、
圧力導入管が接続される円筒状の密閉容器と、
前記開放容器に貯留される液体と前記密閉容器に貯留される液体を接続するためのサイフォン管であって、第1の円筒管と、第2の円筒管と、該第1の円筒管の上端と該第2の円筒管の上端を連通する連通管からなる、サイフォン管と
を含み、
前記電子天秤の計量値が前記圧力導入管から導入される気体のゲージ圧力に一致するように、前記開放容器の内径、前記密閉容器の内径、前記第1の円筒管の外径および前記第2の円筒管の外径の寸法が設計されていることを特徴とする
圧力計測装置。
An electronic balance with a tare function and a weighing accuracy of 0.01 grams or less,
A cylindrical open container placed on the weighing pan of the electronic balance and
A cylindrical airtight container to which the pressure introduction pipe is connected,
A siphon tube for connecting the liquid stored in the open container and the liquid stored in the closed container, the first cylindrical tube, the second cylindrical tube, and the upper end of the first cylindrical tube. And a siphon tube comprising a communicating tube communicating with the upper end of the second cylindrical tube.
The inner diameter of the open container, the inner diameter of the closed container, the outer diameter of the first cylindrical tube and the second diameter so that the measured value of the electronic balance matches the gauge pressure of the gas introduced from the pressure introduction tube. A pressure measuring device characterized in that the outer diameter of the cylindrical tube is designed.
前記開放容器、前記密閉容器、前記第1の円筒管および前記第2の円筒管が下記式(1)を満たすように設計されていることを特徴とする、
請求項1に記載の圧力計測装置。
Figure 0006948067
(上記式(1)において、D1は前記開放容器の内径[m]を示し、d1は前記第1の円筒管の外径[m]を示し、D2は前記密閉容器の内径[m]を示し、d2は前記第2の円筒管の外径[m]を示す。)
The open container, the closed container, the first cylindrical tube, and the second cylindrical tube are designed to satisfy the following formula (1).
The pressure measuring device according to claim 1.
Figure 0006948067
(In the above formula (1), D1 indicates the inner diameter [m] of the open container, d1 indicates the outer diameter [m] of the first cylindrical tube, and D2 indicates the inner diameter [m] of the closed container. , D2 indicate the outer diameter [m] of the second cylindrical tube.)
風袋引き機能を備え、0.01グラム以下の計量精度を有する計量手段と、
前記計量手段の計量皿に載置される円筒状の開放容器と、
圧力導入管が接続される円筒状の密閉容器と、
前記開放容器に貯留される液体と前記密閉容器に貯留される液体を接続するためのサイフォン管であって、第1の円筒管と、第2の円筒管と、該第1の円筒管の上端と該第2の円筒管の上端を連通する連通管からなる、サイフォン管と、
下記式(2)に基づいて前記圧力導入管から導入される気体のゲージ圧力pを算出する演算手段とを含む
圧力計測装置。
Figure 0006948067
(上記式(2)において、Mは前記計量手段の計量値[g]を示し、Gは重力加速度[m/s2]を示し、D1は前記開放容器の内径[m]を示し、d1は前記第1の円筒管の外径[m]を示し、D2は前記密閉容器の内径[m]を示し、d2は前記第2の円筒管の外径[m]を示す。)
A weighing means with a tare function and a weighing accuracy of 0.01 grams or less,
A cylindrical open container placed on the weighing pan of the weighing means and
A cylindrical airtight container to which the pressure introduction pipe is connected,
A siphon tube for connecting the liquid stored in the open container and the liquid stored in the closed container, the first cylindrical tube, the second cylindrical tube, and the upper end of the first cylindrical tube. A siphon tube and a communication tube that communicates with the upper end of the second cylindrical tube.
A pressure measuring device including a calculation means for calculating a gauge pressure p of a gas introduced from the pressure introduction pipe based on the following formula (2).
Figure 0006948067
(In the above formula (2), M indicates the measured value [g] of the measuring means, G indicates the gravity acceleration [m / s 2 ], D1 indicates the inner diameter [m] of the open container, and d1 indicates the inner diameter [m] of the open container. The outer diameter [m] of the first cylindrical tube is shown, D2 is the inner diameter [m] of the closed container, and d2 is the outer diameter [m] of the second cylindrical tube.)
前記サイフォン管は、
前記第2の円筒管が前記密閉容器の上面に貫通して固定される、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧力計測装置。
The siphon tube
The second cylindrical tube penetrates and is fixed to the upper surface of the closed container.
The pressure measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記連通管は、透明材料で形成され、その管内の気泡が浮力によって前記密閉容器の方へ移動するように水平方向に対して傾いていることを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力計測装置。
The communication pipe is made of a transparent material and is characterized in that the air bubbles in the pipe are tilted in the horizontal direction so as to move toward the closed container by buoyancy.
The pressure measuring device according to any one of claims 1 to 4.
JP2018056023A 2018-03-23 2018-03-23 Pressure measuring device Active JP6948067B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018056023A JP6948067B2 (en) 2018-03-23 2018-03-23 Pressure measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018056023A JP6948067B2 (en) 2018-03-23 2018-03-23 Pressure measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019168323A JP2019168323A (en) 2019-10-03
JP6948067B2 true JP6948067B2 (en) 2021-10-13

Family

ID=68107234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018056023A Active JP6948067B2 (en) 2018-03-23 2018-03-23 Pressure measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6948067B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113063544B (en) * 2021-03-17 2022-07-19 内江市计量测试研究所 Dynamometer calibrating device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019168323A (en) 2019-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4630478A (en) Liquid volume sensor system
JP6948067B2 (en) Pressure measuring device
US2577100A (en) Hydraulic scale
NZ195183A (en) Determining leakage of liquid into or out of a storage tank by measuring mass displacement of a sensor
KR100939060B1 (en) Density measurement device and measurement method using vacuum
Wright et al. Reproducibility of liquid micro-flow measurements
Gillum Industrial pressure, level, and density measurement
US7047811B2 (en) Pressure measurement
KR101078171B1 (en) Pressure measuring apparatus
US6578431B2 (en) Method and apparatus for determining bulk material properties of elastomeric materials
JP6282301B2 (en) Hydrogen remaining amount sensor
Kulkarni et al. Liquid level sensor
US2117185A (en) Apparatus for measuring the volume of liquid in a tank
RU2521270C1 (en) Method to define plane inclination angle
JP3917574B2 (en) Ultra-precision micro differential pressure measuring device and ultra-precision differential pressure measuring device
Kobata et al. Development of a system for measuring head differential pressure and density of working fluid at high pressures
CN2278206Y (en) Gravity type liquid level gauge
Praveen et al. A novel technique towards deployment of hydrostatic pressure based level sensor in nuclear fuel reprocessing facility
USRE31884E (en) Method for leakage measurement
Kumar Pressure and Its Measurement
JPH06215956A (en) Oil tank
KR100361505B1 (en) Level transmitter with improved calibration function and calibration method of the level transmitter
JP6694631B1 (en) Weather gauge
GB2546271A (en) A cylinder for pressurised liquefied gas and a method of calculating the liquid volume
Zhang et al. Discussion and reform of groundwater level measuring technique in soft soil reinforced by vacuum preloading

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201218

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20201218

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20201221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6948067

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150