JPS581739B2 - 比重計測素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の比重計測、特に蓄電池の電解液の比重
をはかる比重計測素子に関するものである。

鉛蓄電池の電解液の比重は、残存容量と密接な関係があ
り、比重を計測すれば残存容量を知ることができる。

そのため、従来より簡便に比重をはかるために種々の装
置が考案されている。

本発明者は、上下面を弾性を備える可動の薄膜で覆った
中空の筒形支持体の内部に絶縁性の流体を充填一密封す
ると共に、上記上下面の薄膜の一方に、電導性を持たせ
て可動電極とし、かつ上記筒形支持体の内側に、上記流
体の移動をさまたげない形状の固定電極をもうけ、上記
可動電極と固定電極とて蓄電器を形成させた比重計測素
子を提案した。

この比重計測素子は、比重を計測しようとする流体中に
つけると、比重計測素子内の流体の比重と被計測流体と
の差によって、素子上下面の薄膜の位置が移動するので
、この変位を蓄電器の容量変化としてとりだすものであ
る。

この比重計測素子は、簡単な構造で、しかも電気的な出
力が得られるので、非常に有効なものであった。

しかし、比重計測素子の周囲の温度が上昇または下降す
ると、それに従って、比重計測素子内の流体が膨張収縮
し、同時に支持体等も熱による影響をうけ、比重計測素
子自体が固有の温度特性を持つことが明らかになった。

本発明の目的は上述の如き欠点を除去し、比重計測素子
の周囲温度が大巾に変動しても、誤差が少なく、かつ一
層の高精度が期待できる比重計測素子を得ることにある
。

前記の目的を達成するための本発明の要旨吉するところ
は次のとおりである。

即ち、中空の構造体の一方を開放端とし、他端を弾性と
電導性を備える可動の薄膜でおおい、該薄膜の近傍に内
部流体の移動を妨げない形状の固定電極を配置した構造
体２個からなり、該構造体の開放端同志を接合し、かつ
内部に絶縁性の流体を充填・密封してなる比重計イ則素
子である。

次に図面に例示した実施例について、この発明を具体的
に説明する。

第１図は、従来の比重計測素子の原理を示すもので、１
は弾力性および電導性を備える可動の薄膜で、可動電極
の作用をおこなう。

２は弾力性を備える可動の薄膜、３は円筒形をした中空
の筒形支持体で、その上下向は上記薄膜１および２によ
って覆われている。

４は筒形支持体３内に充填・密封された絶縁性の流体、
５は筒形支持体３の内部にもうけられた固定電極で、該
固定電極は流体４の移動を妨たげないような形状になっ
ている。

かかる構造の比重計測素子を流体４よりも比重の大きい
流体６の中に沈めると、第１図に示すように薄膜１，２
は上方に湾曲する。

この湾曲度合は、流体４と６との比重差の大小によって
変化する。

この変位を、薄膜１と固定電極５とで形成される蓄電器
の容量変化としてとりだし、比重を計測するが、さきに
提案した比重計測素子である。

今、比重計測素子内の流体の密度をＰ。

、被計測流体の密度をＰ ， 、Ｌ下の薄膜の間の距離
をＬ、重力加速度をｇとすれば、上下面の薄模に働く圧
力Ｐは、Ｐ ＝ （Ｐｔ Ｐｏ ）ｇ、 Ｌとなる。

薄膜の変位は加えられる圧力に従属するので、Ｐ１の変
化を薄膜の変位でよみとることができる。

この比重計測素子において、その感度をあげるためには
、第１に、可動電極１と固定電極５の間の距離をできる
だけ狭くして、微小な薄膜の変位でも十分大きな静電容
量変化をとりだせるような構造とする。

第２に薄膜にかける圧力を大きくすれば高精度が期待で
きるので、上下の薄膜の距離Ｌをできるだけ大きくする
こと等が考えられる。

この方針に従って試作された従来型の比重計測素子の実
施例の断面図を第２図に示す。

７はリード線である。この試作された比重計測素子の特
性を多方面にわたって調査してみたところ、内部流体４
の温度変化による膨張・収縮が、比重計測素子の温度特
性に大きな影響を与えていることがわかった。

本発明の比重計測素子は、従来型の比重計測素子の個有
の温度特性を改善し、より一層高精度の比重計測かでき
るもので、第３図に比重計副素子の一実施例を、第４図
に本比重計測素子を有する比重計の電気回路のブロック
ダイヤグラムを示す。

第３図において、９は弾性と電導性を有する金属製の薄
膜、８は薄膜９を酸から保護するための合成樹脂製の保
護膜、１０は薄膜９のできるだけ近くに配置された固定
電極、１１は可動の薄膜９と固定電極１０とから引き出
されたリード線、１２は一方を開放端とし、他端を弾性
と電導性をそなえる可動の薄膜で覆い、該薄膜の近傍に
内部流体の移動を妨げない形状の固定電極を配置した構
造体であり、１３は１２と全く同じ構造の構造体である
。

１４は、１２．１３の構造体内に充填・密封された絶縁
性の流体、１５は構造体１２．１３の接合面である。

第４図では、１６は第３図の構造体１２の内部に形成さ
れた蓄電器、１７は同じく構造体１３の内部に形成され
た蓄電器、１８は静電容量・電圧変換器、１９は２つの
静電容量・電圧変換器１８の出力電圧の差電川を増幅す
る差動増幅器、２０は差動増幅器１９の出力電圧を表示
する電圧計で、比重値が目盛ってある。

このように、第３図の比重計測素子と第４図の電気同路
を組合せることによって、温度変化によって生じる内部
流体１４の膨張・収縮が原因となる比重計測素子の個有
の温度行叶を消去・しより層高精度の比重計測ができる
。

なぜなら内部流体１４の膨張・収縮は、１６および１７
の両方の蓄電器に同−の静電容量の変化を生じさせるの
で、差動増幅器の出力端子では誤差が相殺されるためで
ある。

本発明は以上に説明した構成を不するものであり、次の
ような効果を得ることが出来る。

従来の比重計測素子に比べて、個有の温度特性が殆んど
なく、一層高精度な比屯計測を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の比重計測素子の原理を示す図であり、第
２図は従来の比重計測素子の一実施例を示す図である。 第３図は本発明の比重計測素子の一実施例を示す図であ
り、第４図は本発明の比重計測素子を使用した比重計の
電気回路のブロック・ダイアグラムである。 １・・・・・・弾力性および電導性を備える可動の薄膜
、２・・・・・・弾力件を備える可動の薄膜、３・・・
・・・筒形支持体、４・・・・・・絶縁性の流体、５・
・・・・・固定電極、７・・・・・・リード線、８・・
・・・・合成樹脂製の保護膜、９・・・・・・弾力性と
導電性を備える薄膜、１０・・・・・・固定電極、１１
・・・・・・リード線、１２，１３・・・・・・構造体
、１８・・・・・・静電容量・電圧変換器、１９・・・
・・・差動増幅器、２０・・・・・・比重を表示する電
圧計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空の構造体の一方を開放端とし、他端を弾性と電
   導性をそなえる可動の薄膜でおおい、該薄膜の近傍に内
   部流体の移動を妨げない形状の固定電極を配置した構造
   体２個からなり、該構造体の開放端同志を接合し、かつ
   内部に絶縁性の流体を充填渭封してなる比重計測素子。