圧力調整装置並びにこれを用いた圧力測定装置
【課題】被測定圧力を測定に適した圧力に調整して圧力測定装置に伝達でき且つ安全性も向上させた圧力調整装置および圧力測定装置の簡易な構造による提供。
【解決手段】シリンダユニット２と、ピストンユニット３とを備え、シリンダユニット２は、細管体２１と太管体２２を備えており、ピストンユニット３は、プランジャ３２と、細管体２１内に密嵌される第１の水密手段３０と太管体２２内に密嵌される第２の水密手段３１を備えており、第１の水密手段３０から細管体２１の自由端までの空間を第１圧力チャンバ２３として、第２の水密手段３１から太管体２２の自由端までの空間を第２圧力チャンバ２５としてそれぞれ画成し、第１圧力チャンバ２３または第２圧力チャンバ２５のいずれか１つから導入した圧力を測定に適した圧力に調整して他の１つの圧力チャンバに伝達できる圧力調整装置。
【解決手段】シリンダユニット２と、ピストンユニット３とを備え、シリンダユニット２は、細管体２１と太管体２２を備えており、ピストンユニット３は、プランジャ３２と、細管体２１内に密嵌される第１の水密手段３０と太管体２２内に密嵌される第２の水密手段３１を備えており、第１の水密手段３０から細管体２１の自由端までの空間を第１圧力チャンバ２３として、第２の水密手段３１から太管体２２の自由端までの空間を第２圧力チャンバ２５としてそれぞれ画成し、第１圧力チャンバ２３または第２圧力チャンバ２５のいずれか１つから導入した圧力を測定に適した圧力に調整して他の１つの圧力チャンバに伝達できる圧力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整装置並びにこれを用いた圧力測定装置、特に流体圧力の測定に用いる圧力調整装置並びにこれを用いた圧力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の圧力を測定する装置としては、金属管を用いたもの、ダイヤフラムを用いたもの、電熱線を用いたものなど様々な種類が存在するが、そのどれもが一定の圧力測定可能範囲を有しており、被測定圧力の範囲が高圧、中圧、低圧、微圧かによって、または正圧か負圧かによってもそれぞれ異なる種類の圧力測定装置が用いられる（特許文献１参照）。特に微圧の測定には精度の高い圧力計が、また高圧の測定には安全性を高めた圧力計が求められるが、どちらも機構が複雑で値段も高価である。このような問題に対して、圧力測定装置の圧力測定可能範囲を上回る圧力も測定できるようにするために、被測定圧力を減少させて圧力計に伝達する手段として、ピストンの両端面の面積を異なるものとした、具体的には加圧面となる一端の面積を受圧面となる一端の面積より大きくしたピストンを用いた圧力計用減圧器が既に提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】台湾実用新案登録第Ｍ３０７７４８号公報
【特許文献２】実開昭６１−１８４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように従来の圧力測定装置では、被測定圧力の範囲によって異なる種類の圧力測定装置を用いなければならず、コストも手間もかかるという問題点があり、また例えば過大圧の印加や急激な圧力変化などにより圧力測定可能範囲を超えた圧力を圧力測定装置が受けた場合には、装置が故障したり、ひいては被測定流体が外部に噴出したりする虞がある。この問題を解決する手段として特許文献２に挙げたような圧力計用減圧器も提案されてはいるが、構造が簡易ではなく、また高圧の測定に有用であるだけで、例えば微圧や負圧の測定には対応できていない。
【０００５】
以上の問題点に鑑み、本発明は、圧力の高低さらには正負をも問わず、被測定圧力を測定により適した圧力に調整して圧力測定装置に伝達でき、なおかつ安全性も向上させた圧力調整装置並びに圧力測定装置を簡易な構造で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
所定方向に沿って互いに繋がっている太管体と細管体とから構成されたシリンダユニットと、
前記シリンダユニット内に前記所定方向に沿って往復摺動可能に配置されているピストンユニットとを備えている圧力調整装置であって、
前記太管体の横断面開口は、前記細管体の横断面開口より広くなっており、
前記細管体及び前記太管体の、前記所定方向において互いに反対するそれぞれの自由端近くに、第１の開口と第２の開口とがそれぞれ設けられており、
前記ピストンユニットは、前記所定方向に沿って延伸し、第１の端が前記細管体内に、第２の端が前記太管体内にあるように配置されているプランジャと、
前記所定方向と直交するように前記細管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第１の端に設けられた第１の水密手段と、前記所定方向と直交するように前記太管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第２の端に設けられた第２の水密手段とを備えていることにより、
前記細管体内における前記第１の水密手段は、前記細管体の自由端側に面している第１の受圧面を有し、該第１の受圧面から該細管体の自由端までの空間を第１圧力チャンバとして画成し、前記太管体における前記第２の水密手段は、前記太管体の自由端側に面している第２の受圧面を有し、該第２の受圧面から該太管体の自由端までの空間を第２圧力チャンバとして画成し、
この構成により、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができ、また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減小して前記第２圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定できることを特徴とする圧力調整装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、
前記圧力調整装置と、
前記細管体の自由端近くの第１の開口または前記太管体の自由端近くの第２の開口に選択的に取り付けて前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバの圧力を測定できる圧力測定手段とを有している圧力測定装置をも提供する。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により、本発明は、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができる。また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減少して前記第２圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができる。即ち、圧力測定手段及び被測定流体がそれぞれ接続される開口を変えることによって、増圧測定及び減圧測定両方が可能になるので、圧力測定可能範囲を大幅に広めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る圧力調整装置の第１の実施例の断面図である。
【図２】第１の実施例の使用状態を示した断面図である。
【図３】第１の実施例のもう一つの形態の断面図である。
【図４】本発明に係る圧力調整装置の第２の実施例の断面図である。
【図５】本発明に係る圧力調整装置の第３の実施例の断面図である。
【図６】本発明に係る圧力調整装置の第４の実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は本発明に係る圧力調整装置の第１の実施例を示しており、シリンダユニット２、シリンダユニット２内を往復摺動可能に嵌合するように配置されているピストンユニット３を備えている。
【００１１】
シリンダユニット２は、細管体２１と、細管体２１の一端（図中の上端）と繋がり、細管体２１より横切断面が広い太管体２２とを備えている。
【００１２】
細管体２１の太管体２２と繋がっている端から離れた側となる自由端２１２は、その端面に第１の開口２１１を有しており、また、自由端２１２の周囲には、例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源または圧力測定手段４と着脱可能になるように、例えばねじ機構が形成されている。
【００１３】
太管体２２は、製造の利便性により例えば複数の部分から構成されてもよく、例えば図示されるように、本実施例における太管体２２は、一端開口の略桶状に形成された第１桶状壁２２４と、同じく一端開口の略桶状に形成された第２桶状壁２２３とが、互いに前記開口同士を覆い合って１つの管体を成すように構成されている。第１桶状壁２２４と、第２桶状壁２２３とが互いの開口を接する端部にはねじ機構が設けられており、互いに螺接できるようになっている。また第１桶状壁２２４は、第２桶状壁２２３から離れた方向、つまり太管体２２の自由端側に突き出るように設けられた小径管部２２６を有している。小径管部２２６は、その端面に第２の開口２２１を有しており、また、小径管部２２６の周囲には、細管体２１の自由端２１２と同様に、例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源または圧力測定手段４と着脱可能になるように、例えばねじ機構が形成されている。
【００１４】
第２桶状壁２２３には桶状の底となる部分のほぼ中央に連結孔２２５が形成されていて、細管体２１が連結孔２２５に挿し込まれて太管体２２と繋がっている。
【００１５】
さらに細管体２１を太管体２２に固定する手段としては、細管体２１は太管体２２と繋がる端に細管体２１の長手方向と直交する方向へ突き出るように設けられた第１のフランジ２１３を有する。また連結孔２２５には、形状が第１のフランジ２１３と対応する第２のフランジ２１５を有するナット状部材２１４が太管体２２の内側から挿し込まれ、細管体２１の一端と、例えばねじ機構などで接続されると、第１のフランジ２１３と第２のフランジ２１５が、連結孔２２５の周囲において第２桶状壁２２３の一部を挟み込むので、これにより細管体２１と太管体２２とが固定されるものが挙げられる。
【００１６】
なお、本実施例では、シリンダユニット２各部の接続方法として上記の様にねじ接続を用いたが、要は簡易な構造で且つ堅牢に固定されさえすればよく、製造の利便性によって例えばリベット接続、溶接などを用いて接続されても構わない。
【００１７】
ピストンユニット３は、細管体２１に往復摺動可能に嵌合された水密手段３０と、太管体２２内に往復摺動可能に嵌合された水密手段３１と、細管体２１内および太管体２２内に往復摺動可能に挿入されたプランジャ３２と、細管体２１内に嵌設されたガスケットリング３３とを備えており、ガスケットリング３３はプランジャ３２に挿入されることによりプランジャ３２を周りから支持している。
【００１８】
以上の構成により、本実施形態では第１と第２の水密手段３０、３１とプランジャ３２の介在によって、細管体２１の内部においては、第１の水密手段３０が細管体２１の自由端側に面している面である第１の受圧面３３１と細管体２１の自由端２１２の間に、被測定流体１が導入される第１圧力チャンバ２３が画成される。また太管体２２の内部においては、第２の水密手段３１が太管体２２の自由端側に面している面である第２の受圧面３３２と太管体２２の自由端の間に、圧力伝達流体２６が導入される第２圧力チャンバ２５が画成される。更に、第２桶状壁２２３には外気に繋がる通気孔２２２が貫設されており、太管体２２の内部において第２桶状壁２２３と第２の水密手段３１の間に通気孔２２２により外気と連通された常圧チャンバ２４が画成される。なお第１と第２の水密手段３０、３１は水密性だけではなく気密性も有している。
【００１９】
プランジャ３２はまた、ナット状部材２１４内と細管体２１内とで往復摺動が可能なように、横断面が細管体２１の管内空間の横断面と対応しており、細管体２１内に挿入されている第１の端３２１と、太管体２２内に延伸している第２の端３２２とを有す。細管体２１内においてはプランジャ３２が往復摺動可能で且つ気密・水密性も保持するようにガスケットリング３３がプランジャ３２を周りから支持しており、これによりプランジャ３２が往復摺動しても、第１圧力チャンバ２３内の流体が常圧チャンバ２４に流入するのを防ぐことができる。
【００２０】
第１の水密手段３０は、本実施例においては、プランジャ３２と一体的に１つの棒状体として形成されている。
【００２１】
第２の水密手段３１は、プランジャ３２の第２の端３２２に当接しているプレート体３１１と、プレート体３１１のプランジャ３２に接していない面に固定され、且つ太管体２２を構成する第１桶状壁２２４と第２桶状壁２２３との間に周縁を挟まれることによって太管体２２内に水密性を有するように密嵌されている弾性シート３１２からなっている。また、図１、図２に示されているように、本実施例に用いられる弾性シート３１２は、プランジャ３２の摺動に応じて変形できる弾性材料を使用している。これによりプランジャ３２からの押圧をプレート体３１１を介して弾性シート３１２に伝えることができ、また弾性シート３１２が太管体２２内で周囲壁２２４に密嵌されていることにより第２圧力チャンバ２５内の流体が常圧チャンバ２４に流入するのを防ぐことができる。なおプレート体３１１は例えば金属などの強度に富んだ材料を用いて形成されてもよく、また弾性シート３１２は例えばゴムやシリコンなどの弾性材料を用いて隔膜状に形成されてもよい。
【００２２】
本実施例においては、小径管部２２６に圧力測定手段４がねじ機構で着脱可能に接続されており、第２の開口２２１を通して第２圧力チャンバ２５内の圧力を測定し、測定した値を表示手段４１で表示できるようになっている。本実施例では直立式の指針表を具えた圧力計を用いたが、圧力測定手段４としては、例えばブルドン管圧力計、ダイヤフラム圧力計、ベローズ式圧力計もしくはデジタル圧力計など一般に用いられている各種の圧力計を利用することができる。
【００２３】
以下、図２を参照して本発明の第１の実施例における圧力調整装置を用いた圧力測定の過程を示す。なお本実施例は、圧力測定手段４の圧力測定可能範囲を上回る圧力、たとえば高圧を測定するのに適したものである。
【００２４】
第１圧力チャンバ２３は第１の開口２１１より導入された被測定流体１に充填されており、第１圧力チャンバ２３内の圧力は被測定流体１の圧力と同じである。ここで、第１圧力チャンバ内の圧力をＰ１とし、Ｐ１により押圧されるプランジャ３２が受ける作用力をＦ（図示せず）とし、第１の受圧面３３１の面積をＡ１とすると、Ｆ＝Ｐ１×Ａ１となる。プランジャ３２はこの作用力Ｆによって、当接する第２の水密手段３１を押し込み、押し込まれた第２の水密手段３１は第２圧力チャンバ２５を加圧する。ここで第２の水密手段３１により加圧された第２圧力チャンバ２５内の圧力をＰ２とし、第２の水密手段３１の第２の受圧面３３２の面積をＡ２とすると、Ｐ２＝Ｆ÷Ａ２となる。第２の受圧面３３２の面積は第１の受圧面３３１の面積よりも大きいので、つまりＡ２はＡ１よりも大きい値となるので、Ｐ２はＰ１よりも小さい値となる。Ｐ２は、第１と第２の受圧面３３１、３３２の面積比であるＡ２÷Ａ１によって求められる変圧係数を乗算することによってＰ１と同じ値となるので、これにより被測定流体１の圧力と同値であるＰ１の値を導き出すことができる。
【００２５】
具体的な数値で例を示すと、第１の受圧面３３１の面積Ａ１、第２の受圧面３３２の面積Ａ２、第１圧力チャンバ２３内の圧力Ｐ１をそれぞれ
Ａ１＝１ｃｍ２
Ａ２＝１００ｃｍ２
Ｐ１＝１０００ｋｇ／ｃｍ２
とした場合、プランジャ３２が受ける作用力Ｆ、第２圧力チャンバ２５内の圧力Ｐ２はそれぞれ
Ｆ＝１０００ｋｇ×１ｃｍ２＝１０００ｋｇ
Ｐ２＝１０００ｋｇ÷１００ｃｍ２＝１０ｋｇ／ｃｍ２
となり、この時、圧力測定手段４が受ける圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２となる。これに変圧係数Ａ２÷Ａ１、つまりこの例においては１００ｃｍ２÷１ｃｍ２＝１００を乗算すれば、Ｐ１の値である１０００ｋｇ／ｃｍ２を導き出すことができ、これにより被測定流体１の圧力の値が１０００ｋｇ／ｃｍ２であると測定することができる。
【００２６】
つまり、被測定流体１の圧力が常圧よりも高い場合、被測定流体１が第１圧力チャンバ２３を押し広げるように流入し、プランジャ３２の第１の端３２１を押圧し、プランジャ３２を細管体２１から太管体２２の方向、つまり矢印Ｄの方向へと押し込む。プランジャ３２の第２の端３２２は第２の水密手段３１に当接しており、これにより第２の水密手段３１もプランジャ３２と共に矢印Ｄの方向へと押し込まれる。同時に、プランジャ３２に押し込まれた第２の水密手段３１が第２圧力チャンバ２５内の圧力伝達流体２６を押し、これにより第２圧力チャンバ２５が加圧される。加圧された第２圧力チャンバ２５内の圧力は、圧力測定手段４により測定され、表示手段４１で表示される。なお、この時ピストンユニット３が移動する距離ｈは、被測定流体１の圧力及び第１の受圧面３３１の面積Ａ１と第２の受圧面３３２の面積Ａ２との面積比に応じる。
【００２７】
さらに例えば、圧力測定手段４の表示手段４１は、圧力値を示す目盛りを、前記の変圧係数に合わせて調整し、圧力値を直接読み取ることができるようにすることも可能である。例えば上記の例においては、目盛りを１００倍の値になるようにすれば、圧力の値を直接読み取ることができる。
【００２８】
このように、本発明の本実施例に係る圧力調整装置は、被測定流体１から圧力を受ける面となる第１の受圧面３３１が、第２圧力チャンバ２５内に充填されている圧力伝達流体２６を加圧する面となる第２の受圧面３３２よりも面積において小さくなっているので、被測定流体１の圧力と同値である第１圧力チャンバ内２３の圧力をより小さく調整して第２圧力チャンバ２５内に伝達することができ、この測定に適するように調整された圧力を測定すれば被測定流体１の圧力を算出することができる。これにより圧力測定手段４の測定可能圧力範囲を上回る圧力をも測定することが可能になる。
【００２９】
さらに特記すべきは、本実施例においてはプランジャ３２と第２の水密手段３１のプレート体３１１は固定されずにただ当接しており、プランジャ３２は第２の水密手段３１を押し込むことはできるが引っ張ることはできないように構成されている点である。このような構成によれば、流体管が破裂して被測定流体１の圧力が高圧から常圧に急激に低下し、プランジャ３２が急激に第１圧力チャンバ２３側に摺動した時でも、第２の水密手段３１はプランジャ３２に引っ張られることなく、第２圧力チャンバ２５と常圧チャンバ２４との圧力差によりゆっくりとプランジャ３２と面する方向に摺動する。
【００３０】
即ち、第１圧力チャンバ２３内の圧力が急激に低下しても、第２圧力チャンバ２５内の圧力は急激に低下することなくゆっくりと低下するので、これにより被測定流体１の圧力の急激な低下による圧力測定手段４の破損を防ぐことができる。
【００３１】
図３は本発明の第１の実施例のもうひとつの形態を示しており、上述したように本発明に係る圧力調整装置は、細管体２１の自由端２１２周辺の形状と、太管体２２における小径管部２２６の自由端周辺の形状とが互いに対応しているので、図示されているように、ピストンユニット２を配置する方向を図１、２とは反対にし、被測定流体１が第２圧力チャンバ２５に流れ込めるように例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源を小径管部２２６に、第１圧力チャンバ２３の圧力を測定できるように圧力測定手段４を自由端２１２に、それぞれ接続することもできる。
【００３２】
このような構成によれば、被測定流体１の圧力を受ける受圧面となる第２の水密手段３１の第２の受圧面３３２が、加圧面となる第１の水密手段３０の第１の受圧面３３１よりも面積において大きくなっているので、被測定流体１の圧力と同値である第２圧力チャンバ２５内の圧力Ｐ１をより大きく調整して第１圧力チャンバ２３内の圧力伝達流体２６に伝達することができ、この測定に適するように調整された圧力Ｐ２を細管体２１の自由端２１２に接続された圧力測定手段４で測定すれば被測定流体１の圧力を算出することができる。これにより、圧力測定手段４の圧力測定可能範囲を下回る圧力、例えば微圧をも測定することが可能になる。
【００３３】
図４は本発明の第２の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例の図３に示した形態と類似するものであり、太管体２２の小径管部２２６に被測定流体１を、細管体２１の自由端２１２に圧力測定手段４をそれぞれ接続しているが、第１の実施例と異なる点は、本実施例においてはプランジャ３２が第２の水密手段３１と当接しているだけでなく更に固接されており、これによりプランジャ３２は第２の水密手段３１を押し込むだけでなく引っ張ることもできる。
【００３４】
更に本実施例では第２の水密手段の部材配置が第１の実施例と逆になっており、プランジャ３２に当接する側に弾性シート３１２が、当接しない側にプレート体３１１が設置されている。プランジャ３２の第２の端３２２に窪み３２３が形成されており、弾性シート３１２のプランジャ３２に当接している部分には、弾性シート３１２とプレート体３１１とをまとめて貫く固定孔３１３が設けられており、固定ねじ３４がプレート体３１１側から固定孔３１３を経由して窪み３２３に挿し込まれている。これによりプランジャ３２と第２の水密手段３１が固着される。
【００３５】
このような構造によれば、例えば被測定流体１の圧力が大気圧よりも低い場合、つまり被測定圧力が負圧である場合でも、第２の水密手段３１が負圧を受けてプランジャ３２が第２圧力チャンバ２５の方向に第１の水密手段３０と共に摺動し、これにより第１圧力チャンバ２３内も減圧される。第１圧力チャンバ２３内の圧力を圧力測定手段４により測定すれば、被測定流体１の圧力を算出することができる。
【００３６】
なお、プランジャ３２と第２の水密手段３１の固着方法は上記に限らず、要はプランジャ３２が第２の水密手段３１を引っ張ることもできるように固着されさえすればよい。
【００３７】
図５は本発明の第３の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例と類似する構造であるが、第１の実施例と異なる点は、細管体２１と第１の水密手段３０の形状を変えたところにある。本実施例においては、細管体２１は自由端に近い一部分の管内空間の横断面が、プランジャ３２の横断面より広くなっており、更に、第１の水密手段３０は第１の受圧面３３１がプランジャ３２の横断面より広くなっており、つまり第１の水密手段３０は、プランジャ３２の第１の端３２１を包み込むように設けられている。
【００３８】
上記の構成により、細管体２１の管内空間は、第１の開口２１１と第１の水密手段３０の間に画成される大槽部２１６と、横断面面積がプランジャ３２の横断面面積に対応しており太管体２２に繋がる側に画成される小槽部２１７と、横断面面積が大槽部２１６と同じであり第１の水密手段３０と小槽部２１７との間に画成される周槽部２１８とに隔てられる。
【００３９】
第１の水密手段３０はまた、横断面面積が小槽部２１７よりも大きく且つ大槽部２１６よりも小さくなっており、つまり第１の水密手段３０と太管体２１との間には隙間がある。この隙間により、被測定流体１は大槽部２１６だけでなく周槽部２１８にも流入するようになっている。
【００４０】
従って、この第３の実施例では、例えば超高圧流体の圧力測定時などに急激な圧力上昇でシリンダユニット２または圧力測定手段４が破損し太管体２２内の密閉性が失われると、プランジャ３２に被測定流体１の超高圧による強大な作用力が瞬間的にかかり、プランジャ３２が圧力測定手段４の方向に射出されるように移動する。しかし、この場合でも、上記の構成によれば、第１の水密手段３０は、周槽部２１８が小槽部２１７へと窄まるところで引っかかることによりプランジャ３２が係止される。これによりプランジャ３２が細管体２１から外れて被測定流体１が外部に噴き出すのを防ぐことができ、安全性を高めることができる。
【００４１】
図６は本発明の第４の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例と同様にシリンダユニット２、ピストンユニット３、圧力測定手段４から構成されているが、第１の実施例と異なる点は、圧力測定手段４の種類が違うところであり、本実施例においては、圧力測定手段４としてダイアフラム圧力計を用いており、上面視で指針を視認できるように構成されている。
【００４２】
以上を総括すると、本発明は、被測定流体１と圧力測定手段４の間に、面積が異なる第１及び第２の受圧面３３１、３３２を有するピストンユニット３と、ピストンユニット３に対応して構成された細管体２１及び太管体２２からなるシリンダユニット２を備えている。そして、第１の開口２１１を被測定流体１に、第２の開口２２１を圧力測定手段4に繋げると、被測定流体１の圧力を第１圧力チャンバ２３に導入し、被測定流体１の圧力を受ける面となる第１の受圧面３３１が第２圧力チャンバ２５に圧力を伝える面となる第２の受圧面３３２よりも面積において小さくなるように配置されたピストンユニット３により、第１圧力チャンバ２３に導入した被測定流体１の圧力を減少して第２圧力チャンバ２５に伝えて圧力測定手段４で測定することにより、高圧の測定に適した構造とすることができる。
【００４３】
また逆に、第２の開口２２１を被測定流体１に、第１の開口２１１を圧力測定手段４に繋げると、被測定流体１の圧力を第２圧力チャンバ２５に導入し、被測定流体１の圧力を受ける面となる第２の受圧面３３２が第１圧力チャンバ２３に圧力を伝える面となる第１の受圧面３３１よりも面積において大きくなるように配置されたピストンユニット３により、第２圧力チャンバ２５に導入した被測定流体１の圧力を増大して第１圧力チャンバ２３に伝えて圧力測定手段４で測定することにより低圧や微圧の測定に適した構造とすることもできる。
【００４４】
また本発明は、プランジャ３２と第２の水密手段３１とを固着させて、さらに第２の開口２２１を被測定流体１に、第１の開口２１１を圧力測定手段４に繋げることにより負圧の測定に適した構造とすることもできる。
【００４５】
さらに、本発明は、細管体２１の自由端に近い一部分の管内空間の横断面を、プランジャ３２の横断面より広くし、更に第１の水密手段３０の横断面面積をプランジャ３２の横断面面積よりも大きくすることで、例えば超高圧を受けてプランジャ３２が圧力測定手段４の方向に射出されるように移動した時でも、第１の水密手段３０が細管体２１内で係止され、これによりプランジャ３２が細管体２１から外れるのを防ぎ、安全性を向上させることができる。
【００４６】
以上、本発明を、最も好ましい実施例に即して説明してきたが、本発明は上記実施例には限定されず、最も広い解釈の範囲に含まれる種々の変更、並びに均等な変更を網羅することを意図していると理解されなければならない。
【符号の説明】
【００４７】
１１ 被測定流体
２ シリンダユニット
３ ピストンユニット
４ 圧力測定手段
２１ 細管体
２２ 太管体
２３ 第１圧力チャンバ
２４ 常圧チャンバ
２５ 第２圧力チャンバ
２６ 圧力伝達流体
３０ 第１の水密手段
３１ 第２の水密手段
３２ プランジャ
３３ ガスケットリング
３４ 固定ねじ
４１ 表示手段
２１１ 第１の開口
２１２ 自由端
２１３ 第１のフランジ
２１４ ナット状部材
２１５ 第２のフランジ
２１６ 大槽部
２１７ 小槽部
２１８ 周槽部
２２１ 第２の開口
２２２ 通気孔
２２３ 第２桶状壁
２２４ 第１桶状壁
２２５ 連結孔
２２６ 小径管部
３１１ プレート体
３１２ 弾性シート
３１３ 固定孔
３２１ 第１の端
３２２ 第２の端
３２３ 窪み
３３１ 第１の受圧面
３３２ 第２の受圧面
Ａ１ 第１の受圧面の面積
Ａ２ 第２の受圧面の面積
Ｄ プランジャ３２の圧力測定時における移動方向
ｈ ピストンユニット３の移動距離
Ｐ１ 第１圧力チャンバ内の圧力
Ｐ２ 第２圧力チャンバ内の圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整装置並びにこれを用いた圧力測定装置、特に流体圧力の測定に用いる圧力調整装置並びにこれを用いた圧力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の圧力を測定する装置としては、金属管を用いたもの、ダイヤフラムを用いたもの、電熱線を用いたものなど様々な種類が存在するが、そのどれもが一定の圧力測定可能範囲を有しており、被測定圧力の範囲が高圧、中圧、低圧、微圧かによって、または正圧か負圧かによってもそれぞれ異なる種類の圧力測定装置が用いられる（特許文献１参照）。特に微圧の測定には精度の高い圧力計が、また高圧の測定には安全性を高めた圧力計が求められるが、どちらも機構が複雑で値段も高価である。このような問題に対して、圧力測定装置の圧力測定可能範囲を上回る圧力も測定できるようにするために、被測定圧力を減少させて圧力計に伝達する手段として、ピストンの両端面の面積を異なるものとした、具体的には加圧面となる一端の面積を受圧面となる一端の面積より大きくしたピストンを用いた圧力計用減圧器が既に提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】台湾実用新案登録第Ｍ３０７７４８号公報
【特許文献２】実開昭６１−１８４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように従来の圧力測定装置では、被測定圧力の範囲によって異なる種類の圧力測定装置を用いなければならず、コストも手間もかかるという問題点があり、また例えば過大圧の印加や急激な圧力変化などにより圧力測定可能範囲を超えた圧力を圧力測定装置が受けた場合には、装置が故障したり、ひいては被測定流体が外部に噴出したりする虞がある。この問題を解決する手段として特許文献２に挙げたような圧力計用減圧器も提案されてはいるが、構造が簡易ではなく、また高圧の測定に有用であるだけで、例えば微圧や負圧の測定には対応できていない。
【０００５】
以上の問題点に鑑み、本発明は、圧力の高低さらには正負をも問わず、被測定圧力を測定により適した圧力に調整して圧力測定装置に伝達でき、なおかつ安全性も向上させた圧力調整装置並びに圧力測定装置を簡易な構造で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
所定方向に沿って互いに繋がっている太管体と細管体とから構成されたシリンダユニットと、
前記シリンダユニット内に前記所定方向に沿って往復摺動可能に配置されているピストンユニットとを備えている圧力調整装置であって、
前記太管体の横断面開口は、前記細管体の横断面開口より広くなっており、
前記細管体及び前記太管体の、前記所定方向において互いに反対するそれぞれの自由端近くに、第１の開口と第２の開口とがそれぞれ設けられており、
前記ピストンユニットは、前記所定方向に沿って延伸し、第１の端が前記細管体内に、第２の端が前記太管体内にあるように配置されているプランジャと、
前記所定方向と直交するように前記細管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第１の端に設けられた第１の水密手段と、前記所定方向と直交するように前記太管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第２の端に設けられた第２の水密手段とを備えていることにより、
前記細管体内における前記第１の水密手段は、前記細管体の自由端側に面している第１の受圧面を有し、該第１の受圧面から該細管体の自由端までの空間を第１圧力チャンバとして画成し、前記太管体における前記第２の水密手段は、前記太管体の自由端側に面している第２の受圧面を有し、該第２の受圧面から該太管体の自由端までの空間を第２圧力チャンバとして画成し、
この構成により、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができ、また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減小して前記第２圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定できることを特徴とする圧力調整装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、
前記圧力調整装置と、
前記細管体の自由端近くの第１の開口または前記太管体の自由端近くの第２の開口に選択的に取り付けて前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバの圧力を測定できる圧力測定手段とを有している圧力測定装置をも提供する。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により、本発明は、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができる。また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減少して前記第２圧力チャンバ内に伝えて圧力測定手段で測定することができる。即ち、圧力測定手段及び被測定流体がそれぞれ接続される開口を変えることによって、増圧測定及び減圧測定両方が可能になるので、圧力測定可能範囲を大幅に広めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る圧力調整装置の第１の実施例の断面図である。
【図２】第１の実施例の使用状態を示した断面図である。
【図３】第１の実施例のもう一つの形態の断面図である。
【図４】本発明に係る圧力調整装置の第２の実施例の断面図である。
【図５】本発明に係る圧力調整装置の第３の実施例の断面図である。
【図６】本発明に係る圧力調整装置の第４の実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は本発明に係る圧力調整装置の第１の実施例を示しており、シリンダユニット２、シリンダユニット２内を往復摺動可能に嵌合するように配置されているピストンユニット３を備えている。
【００１１】
シリンダユニット２は、細管体２１と、細管体２１の一端（図中の上端）と繋がり、細管体２１より横切断面が広い太管体２２とを備えている。
【００１２】
細管体２１の太管体２２と繋がっている端から離れた側となる自由端２１２は、その端面に第１の開口２１１を有しており、また、自由端２１２の周囲には、例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源または圧力測定手段４と着脱可能になるように、例えばねじ機構が形成されている。
【００１３】
太管体２２は、製造の利便性により例えば複数の部分から構成されてもよく、例えば図示されるように、本実施例における太管体２２は、一端開口の略桶状に形成された第１桶状壁２２４と、同じく一端開口の略桶状に形成された第２桶状壁２２３とが、互いに前記開口同士を覆い合って１つの管体を成すように構成されている。第１桶状壁２２４と、第２桶状壁２２３とが互いの開口を接する端部にはねじ機構が設けられており、互いに螺接できるようになっている。また第１桶状壁２２４は、第２桶状壁２２３から離れた方向、つまり太管体２２の自由端側に突き出るように設けられた小径管部２２６を有している。小径管部２２６は、その端面に第２の開口２２１を有しており、また、小径管部２２６の周囲には、細管体２１の自由端２１２と同様に、例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源または圧力測定手段４と着脱可能になるように、例えばねじ機構が形成されている。
【００１４】
第２桶状壁２２３には桶状の底となる部分のほぼ中央に連結孔２２５が形成されていて、細管体２１が連結孔２２５に挿し込まれて太管体２２と繋がっている。
【００１５】
さらに細管体２１を太管体２２に固定する手段としては、細管体２１は太管体２２と繋がる端に細管体２１の長手方向と直交する方向へ突き出るように設けられた第１のフランジ２１３を有する。また連結孔２２５には、形状が第１のフランジ２１３と対応する第２のフランジ２１５を有するナット状部材２１４が太管体２２の内側から挿し込まれ、細管体２１の一端と、例えばねじ機構などで接続されると、第１のフランジ２１３と第２のフランジ２１５が、連結孔２２５の周囲において第２桶状壁２２３の一部を挟み込むので、これにより細管体２１と太管体２２とが固定されるものが挙げられる。
【００１６】
なお、本実施例では、シリンダユニット２各部の接続方法として上記の様にねじ接続を用いたが、要は簡易な構造で且つ堅牢に固定されさえすればよく、製造の利便性によって例えばリベット接続、溶接などを用いて接続されても構わない。
【００１７】
ピストンユニット３は、細管体２１に往復摺動可能に嵌合された水密手段３０と、太管体２２内に往復摺動可能に嵌合された水密手段３１と、細管体２１内および太管体２２内に往復摺動可能に挿入されたプランジャ３２と、細管体２１内に嵌設されたガスケットリング３３とを備えており、ガスケットリング３３はプランジャ３２に挿入されることによりプランジャ３２を周りから支持している。
【００１８】
以上の構成により、本実施形態では第１と第２の水密手段３０、３１とプランジャ３２の介在によって、細管体２１の内部においては、第１の水密手段３０が細管体２１の自由端側に面している面である第１の受圧面３３１と細管体２１の自由端２１２の間に、被測定流体１が導入される第１圧力チャンバ２３が画成される。また太管体２２の内部においては、第２の水密手段３１が太管体２２の自由端側に面している面である第２の受圧面３３２と太管体２２の自由端の間に、圧力伝達流体２６が導入される第２圧力チャンバ２５が画成される。更に、第２桶状壁２２３には外気に繋がる通気孔２２２が貫設されており、太管体２２の内部において第２桶状壁２２３と第２の水密手段３１の間に通気孔２２２により外気と連通された常圧チャンバ２４が画成される。なお第１と第２の水密手段３０、３１は水密性だけではなく気密性も有している。
【００１９】
プランジャ３２はまた、ナット状部材２１４内と細管体２１内とで往復摺動が可能なように、横断面が細管体２１の管内空間の横断面と対応しており、細管体２１内に挿入されている第１の端３２１と、太管体２２内に延伸している第２の端３２２とを有す。細管体２１内においてはプランジャ３２が往復摺動可能で且つ気密・水密性も保持するようにガスケットリング３３がプランジャ３２を周りから支持しており、これによりプランジャ３２が往復摺動しても、第１圧力チャンバ２３内の流体が常圧チャンバ２４に流入するのを防ぐことができる。
【００２０】
第１の水密手段３０は、本実施例においては、プランジャ３２と一体的に１つの棒状体として形成されている。
【００２１】
第２の水密手段３１は、プランジャ３２の第２の端３２２に当接しているプレート体３１１と、プレート体３１１のプランジャ３２に接していない面に固定され、且つ太管体２２を構成する第１桶状壁２２４と第２桶状壁２２３との間に周縁を挟まれることによって太管体２２内に水密性を有するように密嵌されている弾性シート３１２からなっている。また、図１、図２に示されているように、本実施例に用いられる弾性シート３１２は、プランジャ３２の摺動に応じて変形できる弾性材料を使用している。これによりプランジャ３２からの押圧をプレート体３１１を介して弾性シート３１２に伝えることができ、また弾性シート３１２が太管体２２内で周囲壁２２４に密嵌されていることにより第２圧力チャンバ２５内の流体が常圧チャンバ２４に流入するのを防ぐことができる。なおプレート体３１１は例えば金属などの強度に富んだ材料を用いて形成されてもよく、また弾性シート３１２は例えばゴムやシリコンなどの弾性材料を用いて隔膜状に形成されてもよい。
【００２２】
本実施例においては、小径管部２２６に圧力測定手段４がねじ機構で着脱可能に接続されており、第２の開口２２１を通して第２圧力チャンバ２５内の圧力を測定し、測定した値を表示手段４１で表示できるようになっている。本実施例では直立式の指針表を具えた圧力計を用いたが、圧力測定手段４としては、例えばブルドン管圧力計、ダイヤフラム圧力計、ベローズ式圧力計もしくはデジタル圧力計など一般に用いられている各種の圧力計を利用することができる。
【００２３】
以下、図２を参照して本発明の第１の実施例における圧力調整装置を用いた圧力測定の過程を示す。なお本実施例は、圧力測定手段４の圧力測定可能範囲を上回る圧力、たとえば高圧を測定するのに適したものである。
【００２４】
第１圧力チャンバ２３は第１の開口２１１より導入された被測定流体１に充填されており、第１圧力チャンバ２３内の圧力は被測定流体１の圧力と同じである。ここで、第１圧力チャンバ内の圧力をＰ１とし、Ｐ１により押圧されるプランジャ３２が受ける作用力をＦ（図示せず）とし、第１の受圧面３３１の面積をＡ１とすると、Ｆ＝Ｐ１×Ａ１となる。プランジャ３２はこの作用力Ｆによって、当接する第２の水密手段３１を押し込み、押し込まれた第２の水密手段３１は第２圧力チャンバ２５を加圧する。ここで第２の水密手段３１により加圧された第２圧力チャンバ２５内の圧力をＰ２とし、第２の水密手段３１の第２の受圧面３３２の面積をＡ２とすると、Ｐ２＝Ｆ÷Ａ２となる。第２の受圧面３３２の面積は第１の受圧面３３１の面積よりも大きいので、つまりＡ２はＡ１よりも大きい値となるので、Ｐ２はＰ１よりも小さい値となる。Ｐ２は、第１と第２の受圧面３３１、３３２の面積比であるＡ２÷Ａ１によって求められる変圧係数を乗算することによってＰ１と同じ値となるので、これにより被測定流体１の圧力と同値であるＰ１の値を導き出すことができる。
【００２５】
具体的な数値で例を示すと、第１の受圧面３３１の面積Ａ１、第２の受圧面３３２の面積Ａ２、第１圧力チャンバ２３内の圧力Ｐ１をそれぞれ
Ａ１＝１ｃｍ２
Ａ２＝１００ｃｍ２
Ｐ１＝１０００ｋｇ／ｃｍ２
とした場合、プランジャ３２が受ける作用力Ｆ、第２圧力チャンバ２５内の圧力Ｐ２はそれぞれ
Ｆ＝１０００ｋｇ×１ｃｍ２＝１０００ｋｇ
Ｐ２＝１０００ｋｇ÷１００ｃｍ２＝１０ｋｇ／ｃｍ２
となり、この時、圧力測定手段４が受ける圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２となる。これに変圧係数Ａ２÷Ａ１、つまりこの例においては１００ｃｍ２÷１ｃｍ２＝１００を乗算すれば、Ｐ１の値である１０００ｋｇ／ｃｍ２を導き出すことができ、これにより被測定流体１の圧力の値が１０００ｋｇ／ｃｍ２であると測定することができる。
【００２６】
つまり、被測定流体１の圧力が常圧よりも高い場合、被測定流体１が第１圧力チャンバ２３を押し広げるように流入し、プランジャ３２の第１の端３２１を押圧し、プランジャ３２を細管体２１から太管体２２の方向、つまり矢印Ｄの方向へと押し込む。プランジャ３２の第２の端３２２は第２の水密手段３１に当接しており、これにより第２の水密手段３１もプランジャ３２と共に矢印Ｄの方向へと押し込まれる。同時に、プランジャ３２に押し込まれた第２の水密手段３１が第２圧力チャンバ２５内の圧力伝達流体２６を押し、これにより第２圧力チャンバ２５が加圧される。加圧された第２圧力チャンバ２５内の圧力は、圧力測定手段４により測定され、表示手段４１で表示される。なお、この時ピストンユニット３が移動する距離ｈは、被測定流体１の圧力及び第１の受圧面３３１の面積Ａ１と第２の受圧面３３２の面積Ａ２との面積比に応じる。
【００２７】
さらに例えば、圧力測定手段４の表示手段４１は、圧力値を示す目盛りを、前記の変圧係数に合わせて調整し、圧力値を直接読み取ることができるようにすることも可能である。例えば上記の例においては、目盛りを１００倍の値になるようにすれば、圧力の値を直接読み取ることができる。
【００２８】
このように、本発明の本実施例に係る圧力調整装置は、被測定流体１から圧力を受ける面となる第１の受圧面３３１が、第２圧力チャンバ２５内に充填されている圧力伝達流体２６を加圧する面となる第２の受圧面３３２よりも面積において小さくなっているので、被測定流体１の圧力と同値である第１圧力チャンバ内２３の圧力をより小さく調整して第２圧力チャンバ２５内に伝達することができ、この測定に適するように調整された圧力を測定すれば被測定流体１の圧力を算出することができる。これにより圧力測定手段４の測定可能圧力範囲を上回る圧力をも測定することが可能になる。
【００２９】
さらに特記すべきは、本実施例においてはプランジャ３２と第２の水密手段３１のプレート体３１１は固定されずにただ当接しており、プランジャ３２は第２の水密手段３１を押し込むことはできるが引っ張ることはできないように構成されている点である。このような構成によれば、流体管が破裂して被測定流体１の圧力が高圧から常圧に急激に低下し、プランジャ３２が急激に第１圧力チャンバ２３側に摺動した時でも、第２の水密手段３１はプランジャ３２に引っ張られることなく、第２圧力チャンバ２５と常圧チャンバ２４との圧力差によりゆっくりとプランジャ３２と面する方向に摺動する。
【００３０】
即ち、第１圧力チャンバ２３内の圧力が急激に低下しても、第２圧力チャンバ２５内の圧力は急激に低下することなくゆっくりと低下するので、これにより被測定流体１の圧力の急激な低下による圧力測定手段４の破損を防ぐことができる。
【００３１】
図３は本発明の第１の実施例のもうひとつの形態を示しており、上述したように本発明に係る圧力調整装置は、細管体２１の自由端２１２周辺の形状と、太管体２２における小径管部２２６の自由端周辺の形状とが互いに対応しているので、図示されているように、ピストンユニット２を配置する方向を図１、２とは反対にし、被測定流体１が第２圧力チャンバ２５に流れ込めるように例えば流体管や流体機器などの被測定圧力源を小径管部２２６に、第１圧力チャンバ２３の圧力を測定できるように圧力測定手段４を自由端２１２に、それぞれ接続することもできる。
【００３２】
このような構成によれば、被測定流体１の圧力を受ける受圧面となる第２の水密手段３１の第２の受圧面３３２が、加圧面となる第１の水密手段３０の第１の受圧面３３１よりも面積において大きくなっているので、被測定流体１の圧力と同値である第２圧力チャンバ２５内の圧力Ｐ１をより大きく調整して第１圧力チャンバ２３内の圧力伝達流体２６に伝達することができ、この測定に適するように調整された圧力Ｐ２を細管体２１の自由端２１２に接続された圧力測定手段４で測定すれば被測定流体１の圧力を算出することができる。これにより、圧力測定手段４の圧力測定可能範囲を下回る圧力、例えば微圧をも測定することが可能になる。
【００３３】
図４は本発明の第２の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例の図３に示した形態と類似するものであり、太管体２２の小径管部２２６に被測定流体１を、細管体２１の自由端２１２に圧力測定手段４をそれぞれ接続しているが、第１の実施例と異なる点は、本実施例においてはプランジャ３２が第２の水密手段３１と当接しているだけでなく更に固接されており、これによりプランジャ３２は第２の水密手段３１を押し込むだけでなく引っ張ることもできる。
【００３４】
更に本実施例では第２の水密手段の部材配置が第１の実施例と逆になっており、プランジャ３２に当接する側に弾性シート３１２が、当接しない側にプレート体３１１が設置されている。プランジャ３２の第２の端３２２に窪み３２３が形成されており、弾性シート３１２のプランジャ３２に当接している部分には、弾性シート３１２とプレート体３１１とをまとめて貫く固定孔３１３が設けられており、固定ねじ３４がプレート体３１１側から固定孔３１３を経由して窪み３２３に挿し込まれている。これによりプランジャ３２と第２の水密手段３１が固着される。
【００３５】
このような構造によれば、例えば被測定流体１の圧力が大気圧よりも低い場合、つまり被測定圧力が負圧である場合でも、第２の水密手段３１が負圧を受けてプランジャ３２が第２圧力チャンバ２５の方向に第１の水密手段３０と共に摺動し、これにより第１圧力チャンバ２３内も減圧される。第１圧力チャンバ２３内の圧力を圧力測定手段４により測定すれば、被測定流体１の圧力を算出することができる。
【００３６】
なお、プランジャ３２と第２の水密手段３１の固着方法は上記に限らず、要はプランジャ３２が第２の水密手段３１を引っ張ることもできるように固着されさえすればよい。
【００３７】
図５は本発明の第３の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例と類似する構造であるが、第１の実施例と異なる点は、細管体２１と第１の水密手段３０の形状を変えたところにある。本実施例においては、細管体２１は自由端に近い一部分の管内空間の横断面が、プランジャ３２の横断面より広くなっており、更に、第１の水密手段３０は第１の受圧面３３１がプランジャ３２の横断面より広くなっており、つまり第１の水密手段３０は、プランジャ３２の第１の端３２１を包み込むように設けられている。
【００３８】
上記の構成により、細管体２１の管内空間は、第１の開口２１１と第１の水密手段３０の間に画成される大槽部２１６と、横断面面積がプランジャ３２の横断面面積に対応しており太管体２２に繋がる側に画成される小槽部２１７と、横断面面積が大槽部２１６と同じであり第１の水密手段３０と小槽部２１７との間に画成される周槽部２１８とに隔てられる。
【００３９】
第１の水密手段３０はまた、横断面面積が小槽部２１７よりも大きく且つ大槽部２１６よりも小さくなっており、つまり第１の水密手段３０と太管体２１との間には隙間がある。この隙間により、被測定流体１は大槽部２１６だけでなく周槽部２１８にも流入するようになっている。
【００４０】
従って、この第３の実施例では、例えば超高圧流体の圧力測定時などに急激な圧力上昇でシリンダユニット２または圧力測定手段４が破損し太管体２２内の密閉性が失われると、プランジャ３２に被測定流体１の超高圧による強大な作用力が瞬間的にかかり、プランジャ３２が圧力測定手段４の方向に射出されるように移動する。しかし、この場合でも、上記の構成によれば、第１の水密手段３０は、周槽部２１８が小槽部２１７へと窄まるところで引っかかることによりプランジャ３２が係止される。これによりプランジャ３２が細管体２１から外れて被測定流体１が外部に噴き出すのを防ぐことができ、安全性を高めることができる。
【００４１】
図６は本発明の第４の実施例に係る圧力調整装置を示しており、第１の実施例と同様にシリンダユニット２、ピストンユニット３、圧力測定手段４から構成されているが、第１の実施例と異なる点は、圧力測定手段４の種類が違うところであり、本実施例においては、圧力測定手段４としてダイアフラム圧力計を用いており、上面視で指針を視認できるように構成されている。
【００４２】
以上を総括すると、本発明は、被測定流体１と圧力測定手段４の間に、面積が異なる第１及び第２の受圧面３３１、３３２を有するピストンユニット３と、ピストンユニット３に対応して構成された細管体２１及び太管体２２からなるシリンダユニット２を備えている。そして、第１の開口２１１を被測定流体１に、第２の開口２２１を圧力測定手段4に繋げると、被測定流体１の圧力を第１圧力チャンバ２３に導入し、被測定流体１の圧力を受ける面となる第１の受圧面３３１が第２圧力チャンバ２５に圧力を伝える面となる第２の受圧面３３２よりも面積において小さくなるように配置されたピストンユニット３により、第１圧力チャンバ２３に導入した被測定流体１の圧力を減少して第２圧力チャンバ２５に伝えて圧力測定手段４で測定することにより、高圧の測定に適した構造とすることができる。
【００４３】
また逆に、第２の開口２２１を被測定流体１に、第１の開口２１１を圧力測定手段４に繋げると、被測定流体１の圧力を第２圧力チャンバ２５に導入し、被測定流体１の圧力を受ける面となる第２の受圧面３３２が第１圧力チャンバ２３に圧力を伝える面となる第１の受圧面３３１よりも面積において大きくなるように配置されたピストンユニット３により、第２圧力チャンバ２５に導入した被測定流体１の圧力を増大して第１圧力チャンバ２３に伝えて圧力測定手段４で測定することにより低圧や微圧の測定に適した構造とすることもできる。
【００４４】
また本発明は、プランジャ３２と第２の水密手段３１とを固着させて、さらに第２の開口２２１を被測定流体１に、第１の開口２１１を圧力測定手段４に繋げることにより負圧の測定に適した構造とすることもできる。
【００４５】
さらに、本発明は、細管体２１の自由端に近い一部分の管内空間の横断面を、プランジャ３２の横断面より広くし、更に第１の水密手段３０の横断面面積をプランジャ３２の横断面面積よりも大きくすることで、例えば超高圧を受けてプランジャ３２が圧力測定手段４の方向に射出されるように移動した時でも、第１の水密手段３０が細管体２１内で係止され、これによりプランジャ３２が細管体２１から外れるのを防ぎ、安全性を向上させることができる。
【００４６】
以上、本発明を、最も好ましい実施例に即して説明してきたが、本発明は上記実施例には限定されず、最も広い解釈の範囲に含まれる種々の変更、並びに均等な変更を網羅することを意図していると理解されなければならない。
【符号の説明】
【００４７】
１１ 被測定流体
２ シリンダユニット
３ ピストンユニット
４ 圧力測定手段
２１ 細管体
２２ 太管体
２３ 第１圧力チャンバ
２４ 常圧チャンバ
２５ 第２圧力チャンバ
２６ 圧力伝達流体
３０ 第１の水密手段
３１ 第２の水密手段
３２ プランジャ
３３ ガスケットリング
３４ 固定ねじ
４１ 表示手段
２１１ 第１の開口
２１２ 自由端
２１３ 第１のフランジ
２１４ ナット状部材
２１５ 第２のフランジ
２１６ 大槽部
２１７ 小槽部
２１８ 周槽部
２２１ 第２の開口
２２２ 通気孔
２２３ 第２桶状壁
２２４ 第１桶状壁
２２５ 連結孔
２２６ 小径管部
３１１ プレート体
３１２ 弾性シート
３１３ 固定孔
３２１ 第１の端
３２２ 第２の端
３２３ 窪み
３３１ 第１の受圧面
３３２ 第２の受圧面
Ａ１ 第１の受圧面の面積
Ａ２ 第２の受圧面の面積
Ｄ プランジャ３２の圧力測定時における移動方向
ｈ ピストンユニット３の移動距離
Ｐ１ 第１圧力チャンバ内の圧力
Ｐ２ 第２圧力チャンバ内の圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って互いに繋がっている太管体と細管体とから構成されたシリンダユニットと、
前記シリンダユニット内に前記所定方向に沿って往復摺動可能に配置されているピストンユニットとを備えている圧力調整装置であって、
前記太管体の横断面開口は、前記細管体の横断面開口より広くなっており、
前記細管体及び前記太管体の、前記所定方向において互いに反対するそれぞれの自由端近くに、第１の開口と第２の開口とがそれぞれ設けられており、
前記ピストンユニットは、
前記所定方向に沿って延伸し、第１の端が前記細管体内に、第２の端が前記太管体内にあるように配置されているプランジャと、
前記所定方向と直交するように前記細管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第１の端に設けられた第１の水密手段と、
前記所定方向と直交するように前記太管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第２の端に設けられた第２の水密手段とを備えており、
前記細管体内における前記第１の水密手段は、前記細管体の自由端側に面している第１の受圧面を有し、該第１の受圧面から該細管体の自由端までの空間を第１圧力チャンバとして画成し、前記太管体における前記第２の水密手段は、前記太管体の自由端側に面している第２の受圧面を有し、該第２の受圧面から該太管体の自由端までの空間を第２圧力チャンバとして画成し、
この構成により、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバに伝えて圧力測定手段で測定することができ、また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減小して前記第２圧力チャンバに伝えて圧力測定手段で測定できることを特徴とする圧力調整装置。
【請求項２】
前記細管体と前記太管体とはそれぞれ前記所定方向を中軸線として形成された円管体であり、
前記細管体における自由端の端面に前記第１の開口が形成されており、
前記太管体における自由端の端面に、該太管体より窄まって延伸する小径管部が設けられ、該小径管部の自由端の端面に前記第２の開口が形成されており、
前記細管体の前記自由端近くの形状と、前記小径管部の自由端近くの形状とが対応しあっており、同一の圧力測定手段が前記細管体の自由端または前記小径管部の自由端に選択的に取り付けられて反対側の前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバから伝わる圧力を測定できることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整装置。
【請求項３】
前記第２の水密手段は、前記プランジャの前記第２の端に当接しているプレート体と、前記プレート体の前記プランジャに当接していない面に固定されている弾性シートとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力調整装置。
【請求項４】
前記太管体は、
第１桶状壁と、
前記第１桶状壁の前記細管体に臨む一端に取り付けられている第２桶状壁とから構成され、
前記第２桶状壁には連結孔が形成されており、前記細管体が前記連結孔に挿し込まれるように前記太管体と繋がっており、
更に、前記細管体の前記連結孔に挿し込まれている部分の内壁面にはガスケットリングが設けられており、該ガスケットリングが前記プランジャを周りから支持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項５】
前記細管体の管内空間の横断面と、前記プランジャの横断面とがほぼ一致しており、
更に、前記第１の水密手段は、前記プランジャと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項６】
前記細管体は、自由端に近い一部分において管内空間の横断面が、前記プランジャの横断面より広くなっており、
更に、前記第１の水密手段は、前記プランジャの前記第１の端を包み込むように固定されると共に、前記太管体との間に隙間を残すように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項７】
前記プランジャの前記第２の端に窪みが形成されており、
前記第２の水密手段の前記プランジャに当接している部分に固定孔が形成されており、
前記固定孔から前記窪みに向かって固定手段が挿し込まれることにより、前記プランジャと前記第２の水密手段が固着されることを特徴とする請求項５に記載の圧力調整装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧力調整装置と、
前記細管体の自由端または前記小径管部の自由端に選択的に取り付けられて前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバの圧力を測定できる圧力測定手段とを有している圧力測定装置。
【請求項１】
所定方向に沿って互いに繋がっている太管体と細管体とから構成されたシリンダユニットと、
前記シリンダユニット内に前記所定方向に沿って往復摺動可能に配置されているピストンユニットとを備えている圧力調整装置であって、
前記太管体の横断面開口は、前記細管体の横断面開口より広くなっており、
前記細管体及び前記太管体の、前記所定方向において互いに反対するそれぞれの自由端近くに、第１の開口と第２の開口とがそれぞれ設けられており、
前記ピストンユニットは、
前記所定方向に沿って延伸し、第１の端が前記細管体内に、第２の端が前記太管体内にあるように配置されているプランジャと、
前記所定方向と直交するように前記細管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第１の端に設けられた第１の水密手段と、
前記所定方向と直交するように前記太管体の管内を水密、気密的に仕切ると共に、前記プランジャの前記第２の端に設けられた第２の水密手段とを備えており、
前記細管体内における前記第１の水密手段は、前記細管体の自由端側に面している第１の受圧面を有し、該第１の受圧面から該細管体の自由端までの空間を第１圧力チャンバとして画成し、前記太管体における前記第２の水密手段は、前記太管体の自由端側に面している第２の受圧面を有し、該第２の受圧面から該太管体の自由端までの空間を第２圧力チャンバとして画成し、
この構成により、前記第１の開口を圧力測定手段に、前記第２の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第２圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより増大して前記第１圧力チャンバに伝えて圧力測定手段で測定することができ、また、前記第２の開口を圧力測定手段に、前記第１の開口を被測定流体に繋げると、被測定流体の圧力を前記第１圧力チャンバに導入し、導入した被測定流体の圧力を前記ピストンユニットにより減小して前記第２圧力チャンバに伝えて圧力測定手段で測定できることを特徴とする圧力調整装置。
【請求項２】
前記細管体と前記太管体とはそれぞれ前記所定方向を中軸線として形成された円管体であり、
前記細管体における自由端の端面に前記第１の開口が形成されており、
前記太管体における自由端の端面に、該太管体より窄まって延伸する小径管部が設けられ、該小径管部の自由端の端面に前記第２の開口が形成されており、
前記細管体の前記自由端近くの形状と、前記小径管部の自由端近くの形状とが対応しあっており、同一の圧力測定手段が前記細管体の自由端または前記小径管部の自由端に選択的に取り付けられて反対側の前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバから伝わる圧力を測定できることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整装置。
【請求項３】
前記第２の水密手段は、前記プランジャの前記第２の端に当接しているプレート体と、前記プレート体の前記プランジャに当接していない面に固定されている弾性シートとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力調整装置。
【請求項４】
前記太管体は、
第１桶状壁と、
前記第１桶状壁の前記細管体に臨む一端に取り付けられている第２桶状壁とから構成され、
前記第２桶状壁には連結孔が形成されており、前記細管体が前記連結孔に挿し込まれるように前記太管体と繋がっており、
更に、前記細管体の前記連結孔に挿し込まれている部分の内壁面にはガスケットリングが設けられており、該ガスケットリングが前記プランジャを周りから支持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項５】
前記細管体の管内空間の横断面と、前記プランジャの横断面とがほぼ一致しており、
更に、前記第１の水密手段は、前記プランジャと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項６】
前記細管体は、自由端に近い一部分において管内空間の横断面が、前記プランジャの横断面より広くなっており、
更に、前記第１の水密手段は、前記プランジャの前記第１の端を包み込むように固定されると共に、前記太管体との間に隙間を残すように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力調整装置。
【請求項７】
前記プランジャの前記第２の端に窪みが形成されており、
前記第２の水密手段の前記プランジャに当接している部分に固定孔が形成されており、
前記固定孔から前記窪みに向かって固定手段が挿し込まれることにより、前記プランジャと前記第２の水密手段が固着されることを特徴とする請求項５に記載の圧力調整装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧力調整装置と、
前記細管体の自由端または前記小径管部の自由端に選択的に取り付けられて前記第１圧力チャンバまたは前記第２圧力チャンバの圧力を測定できる圧力測定手段とを有している圧力測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１３７２５（Ｐ２０１３−１１３７２５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０４１０（Ｐ２０１１−２６０４１０）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（５１１２８９５７４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（５１１２８９５７４）
【Ｆターム（参考）】
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