JPS6347631A - 流体の比重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野」 本発明は、流体の比重測定？ｅ置に関し、特に重心点よ
り偏位した偏心軸を有するたとえば円筒フロートを用い
て精度よく流体の比重を測定することができる流体の比
重測定装置に関する。

［従来の技術Ｊ 従来、たとえば液体の比重を測定しようとする場合は、
第３図に示すように、比重を測定しようとする液体５０
にガラス管比重計５１を浮かべることにより行なってい
た。このガラス管比重計５１は、液体５０の液比風の差
異により浮き沈みするので、この浮き沈みの変位を計測
することにより液体５０の比重を測定することができる
。

上記ガラス管比重計５１には、底部に重り５２が設けら
れており、浮き（フロート）を形成している。また上部
の細長部分５３には、液比風の変化による比重計５１の
浮き沈みを検出して比重を因る目盛５４が設けられてい
る。

また、第４図に示す従来の比重測定装置では、中空のフ
ロート５５の上部に突設したバー５８の先端部に被検出
部材５７を取り付け、この被検１！５部材５７のたとえ
ばｖ４Ｋに設けられた位行検出センサ５８によって、液
体５０の液比風の差異によるフロート５５の浮き沈みを
検出し、液体５０の比玉を測定するようにしている。こ
こで、ハウジング５９の両側に取り付けられた位置検出
センサ５８はコイル等からなり、ハウジング５９に摺動
自在なバー５６に取付けられた被検出部材５７は鉄片簿
からなる。

したがって、液体５０内のフロート５５が液体５０の比
重の差異により浮き沈みすれば、被検出部材５７の鉄片
が丘下動し位置検出センサ５８のコイルのインダクタン
スが変化することから、このイ７ダクタ〉′スの変化を
検知することで液体５０の比重を測定できる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように従来では、たとえば液体５０内に沈められる
ガラス管比重計５１やフロート５５の液比上の差異によ
る浮き沈みを検出することで液体５０の比重を測定して
いた。

ところで、第４図の比重測定装置では、バー５８をハウ
ジング５９に摺動自在にしなければならす、装置に可動
部分を必要とすることから、装置の構成が？ｓ［′Ｒ化
するという問題点がある。

また、長期の使用等によりハウジング５８の貫通孔ｇＯ
にゴミが付看した場合は、バー５６のスムーズな上下動
が阻害されることから、精度よく液体５０の比重を測定
できなくなるという問題が生じる。

さらに、上記ガラス管比重計５１や上記比重測定装置で
は、液体５０の比重の差異による浮力の変化を比重計５
１やフロート５５の上下動（位置の変化）に変換して液
体５０の比重を測定することから、測定誤差が生じやす
くなるという欠点もある。

また、液体５０が流れている場合は、比重計５１やフロ
ート５５に０揺が生じてしまい、液体５０の比重を正確
に測定できない。

七こで、本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めに提案されたものであり、比重測定装置の構成を簡略
化できるとともに、高精度に比重を測定でき、流れてい
る流体についても比重の測定が可能な流体の比重測定装
置を提供することな目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の流体の比重測定装置
は、重心点より偏位した位置に偏心軸を設けこの偏心軸
の同心に流路を形成したフロート）、上記偏心軸で軸支
し、てハウジング内路 に収容し、上記Ｆｔ錐体中被測定流体を流すとともに、
上記流路の一部から上記被測定流体を上記ハウジング内
に導いて上記フロートを上記被測定流体中に浸し、上記
フロートの上記偏心軸回りのモーメントを検出できるセ
ンサを配設して、このセンサの検出出力より上記被測定
流体の比ｉ先測定することを特徴とする。

し作用」 末完１１では、浮力方向に対する直角方向成分のモーメ
ントアームを一定に保った状愚で、偏心軸回りのモーメ
ントを検出する。したがって、フロートの偏心軸回りの
変位（回転）を山さずに流体の比重測定を行なうことか
ら１本発明を用いて比重測定装置を構成した場合、装置
に可動部分が必要なく装置の構成が簡略化される。

また、被測定流体の比重の差異による浮力の変化をフロ
ートの上下動の位置の変化に変換することなく比重を測
定するため、高精度な測定が可能である。

またフロートの偏心軸に同心に流路を形成して、この流
路に被測定流体のメインフローを流し、被測定流体の一
部をハウジングに導いてフロートを被測定流体に浸すよ
うにしているので、フロートを動揺させることなく流れ
る流体の比重を精度よく測定することができる。

１実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説ＩＪＪ
する。

第１図は末完ＩＪ＋の一実施例の流体の比重測定装置を
上部より見た断面囚であり、第２図はこの装置の側断面
図である。

この：Ａ１図、■２図で、たとえば＊属製から成り密閉
の中空構造の円筒フロートｌには、重心点を通る中心軸
Ｃより所定の距離Ｓだけ渫れ、この中心軸Ｃに平行な偏
心軸（Ｚ軸）Ｑを形成するために左側面に偏心軸Ｑに同
心の突設部２、右側面に偏心軸Ｑに同心の小径円筒部３
が設けられている。上記突設部２の先端部には、軸受４
が！ｉしており、この軸受４の外輪は、固定のハウジン
グ５に設けられた軸受に合口６に！ｉＥしている。上記
小径円筒部３の先端部には、軸受７が密嵌しており、こ
の軸受７の外輪は、小径円筒部３が嵌合するハウジング
５の嵌合凹部８の基端部に設けられている軸受嵌合凹部
９に密嵌している。

これにより、上記円筒フロート１は上記偏心軸（Ｚ軸〕
Ｑ回りに回動目在となっている。

また上記偏心軸（Ｚ軸）Ｑに同心に流路１０が、小径円
筒部３、フｊｆｆ−）１．および突設部２を連ねて内部
に形成されている。

また、フロート１の外周を取り巻くハウジング５の円筒
部比上記軸受嵌合凹部６が形成されこの円筒部１０に当
接して固定される側板部１２、と記嵌合凹部８と円筒部
１１間の連続部１３は、フロート１を取り囲むフロート
室１４を形成している。

上記突設ＦＩ１２の基端部には、上記流路１０とフロー
ト室１４とを連通ずる連通孔３９が複数形成されている
。また小径部ｎ部３の基端部にも、上記流路ｌＯとフロ
ート室１４とを連通ずる連通孔４０が＃ｊ数形成されて
いる。これら連通孔３９．４０により流路ｌＯ中ｔＰ！
、れる被測定液体の一部がフロート室１４に導かれ、フ
ロート１が被測定液体によって浸されるようになる。

また上記嵌合凹部８の基端部より配ｅｒ！部１５が一体
に突出形成されており、この配管部１５の波路ＩＢは、
小径円筒部３内の流路１０と連続している。上記側板部
１２の外面側にも、配管部１７が一体に突出形成されて
おり、この配管部１７の流路１８は上記突設部２内の流
路１０と連続している。

また上記配！ｅ部１５には、軸受１９．１９の内輪が密
嵌しており、これら軸受１１１１．１９の外輪には。

上記嵌合凹部８の外周を回動するローター２０の内周部
が密嵌している。

ここで、Ｊ：記小径円筒部３の内部にはイナーマグネ、
ト２Ｌ２１が固定されている。上記ロークー２０には、
このイナーマグネット２１．２１と対向する位ｔにアウ
ターマグネット２２．２２が、支持材２３．２３を介し
てビス２４により取り付けられている。このアウターマ
グネット２２．２２はイナーマグネ−７ト２１．２１と
吸引するようになっており、マグネットカップリング２
５を構成している。このマグネットカー２プリング２５
によって、上記円筒フロー）１の偏心軸（Ｚ軸）Ｑ回り
のモーメントが上記ローター２０側に伝達されるように
なっている。

またローター２０にはビス２Ｂによって取付板２７が固
定されており、この取付板２７にはセンサ支持体２８の
一端が固定されている。このセンサ支持体２８の小径部
には、変位が発生しない歪ゲージ専の応力センサ２３が
取付けられている。この応力センサ２９は、圧縮力、張
力によって抵抗が変化するたとえばマンガニンやコンス
タンタン等のニンケル合金からなる。

また上記ローター２０の左側には、配管部１５にｖ、嵌
したリング状の１体３０が設けられている。

この盤体３０は、ビス３１．３２．３３によって上記フ
ランジ６の嵌合凹部８に取付板３４を介して固定されて
いる。この盤体３０はステーターを構成している。なお
、この盤体３０は軸受１９の軸受止めにも用いられてい
る。上記ローター２０には、上記ビス３２の頭部３２ａ
を逃げる長孔３５が形成されている。上記盤体３０には
、取付板３Ｂがビス３７によって固定されており、この
取付板３Ｂには上記センサ支持体２８の他端が固定され
ている。

これにより上記応力センサ２９の一端は、偏心軸（Ｚ軸
）Ｑで回動するフロー）１に、マグネットカップリング
２５を介して連結されており、他端はハウジング５に間
接に固定されている。

この時応力センサ２８の延長線ｘ　−ｘ’が、偏心軸（
Ｚ４’１ｌｌ）　Ｑと中心軸Ｃを通るように、フロート
１とローター２０とはマグネット２１．２２によって磁
気的に結合している。

これらローター２０部、センサ２３部等はハウジング５
の円筒カバー３８によって覆われている。

つぎにこのように構成される上記比重測定装置によって
被測定液体の比重を測定できる原理を説明する。

上記円筒フロートｌには、このフロートｌを被測定液体
中に浸した場合、フロート１自体の目ｆｆ１（Ｙ方向）
によるモーメントＭｌｌと、フロートｌが被測定液体中
にｎかれるための浮力（Ｙ方向〕によるモーメントＩＩ
ＩＦ　（モーメントＭｗとは反対方向）とが２偏心軸（
２輌）Ｑ回りのモーメントＭとして作用するようになる
。

ここでと記円筒フロー）１の直径をＤ、全長をし、比重
をρ、　とすれば、上記モーメントＮＩＩは、 π０２Ｌ ｈ＝　　　　　ρイ　　・　Ｓ となる、Ｓは、中心軸Ｃと偏心軸（Ｚ軸〕Ｑとの距離で
あり、偏心Ｍ（モーメントアーム）である。

また被測定液体の未知の比重をｐとすれば。

上記モーメントＭＦは。

となる。

したがって、上記円筒フロート１の偏心軸（Ｚ＠）Ｑ回
りのモーメントＭは、 となる、このモーメン）Ｍを検出すれば、円筒フロート
ｌが埋沈される被測定液体の比重ρを測定することがで
きる。

被測定液体の比重ｐは、 ４Ｍ ｐ＝ρ「−□＝ρｔ　−ＫＭ π０２ＬＳ として求められる。

ここで、モーメン）Ｍを求める上式を成立させるには、
円筒フロー）１の偏心軸（Ｚ軸）Ｑ回りの回転変位を出
さないようにする必要があり、このモーメン）Ｍの検出
には、変位が発生しない歪ゲージ等の上記応力センサ２
３が用いられる。

上記比重測定′ＡＣを用いて、実際に被測定液体の比重
を測定するには、ｘ−ｘ’線が水平となるように装置を
配置し、流路１Ｂから流路１０側へ被測定液体を流すよ
うにする。この時、上記連通孔３９．４０より被測定液
体の一部がフロート室目に導かれ、フロートｌは被測定
液体によって浸される。

上記被測定液体の比重の変化は、上記応力センサ２９の
抵抗の変化として現われるので、この抵抗変化を検出し
、マイクロプロセッサ等で演算することにより被測定液
体の比重ｐが求められる。

［発明の効果Ｊ 以上説す１したように本発明の流体の比重測定波とによ
れば、被測定液体中に配設したフロー１を静ＩＦさせた
状態で、フロートの偏心軸回りのモーメントを検知し、
被測定温体の比重を測定することから、装置に可動部分
が必要なく。

”Ａ　Ｅの構成を簡略化できる。

また、可動部分がないことから、ゴミ等が付着して可動
部分の動きが阻害されるようなことはなく、従来のよう
な可！０部分の動きの阻害による側疋上の誤差は発生し
ない。

また、従来のように被測定流体の比重差による浮力の変
化をフロートの位この変化（浮き沈み）に変換して、比
重を測定するのではなく、偏心軸回りのモーメントを検
出するという直接的手段で被測定流体の比重を測定して
いることから、高精度な測定が回走である。

また被測定液体を、フロートの偏心軸の同心に設けた流
路に通し、被測定液体の一部をフロート周囲に導くよう
にしており、流れる被測定液体についても従来とは異な
りフロートに動揺を生じさせることなく比重を測定でき
る。

４図面の１！５！串な説明 第１図は本発明の一実施例の流体の比重０定装近を上部
より見た断面図、第２図は上記比重測定装この側断面図
、第３図は従来の比重計の正面図、第４図は従来の比重
測定装置の断面図である。

図中 １１円筒フロート　２・畳突′？２部 ３・−小径円筒部　　４，７．１９−・軸受６．９日軸
受嵌合凹部 ８・・嵌合凹部　　　ｔ、ｏ　、　ｔｓ　、　ｔｓ争・
流路１■・・円筒部　　　　１２・Ｓ傭板部Ｉ３・・！
線部　　　　１４φ争フロート室１５．１７・中配管部
　　２０會・ローター２１−・イナーマグネット ２２・Φアウターマグネット ２３・・支持材 ２４、２［１，３＋、　３２．３３．３７０−ビス２５
１１・マグネットカップリング ２７．３Ｂ−・准付板　　２８１１・センサ支持体２９
・・応力センサ　　３０−−盤体 ３４・・取付板　　　　３５一番長孔 ３８・・円筒カバー　　３９，４Ｑ・・還通孔第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重心点より偏位した位置に偏心軸を設けこの偏心軸の同
   心に流路を形成したフロートを、上記偏心軸で軸支して
   ハウジング内に収容し、上記流路中に被測定流体を流す
   とともに、上記流路の一部から上記被測定流体を上記ハ
   ウジング内に導いて上記フロートを上記被測定流体中に
   浸し、上記フロートの上記偏心軸回りのモーメントを検
   出できるセンサを配設して、このセンサの検出出力より
   上記被測定流体の比重を測定することを特徴とする流体
   の比重測定装置。