JP2001083034A

JP2001083034A - 容積可変装置

Info

Publication number: JP2001083034A
Application number: JP25788799A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Shibayama; 正柴山
Original assignee: AKATSUKI GIKEN KK; Cosmo Instruments Co Ltd
Current assignee: AKATSUKI GIKEN KK; Cosmo Instruments Co Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP4127744B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定容積体の容積の測定等を容易に効率よく
行うことができる容積可変装置を提供することを目的と
する。【解決手段】被測定容積体の内部に連通する通路と被測
定容積体に脱着自在な接続部とをもつシリンダーと、シ
リンダーに気密状態に内挿され第１停止位置と第２停止
位置との間で可動なピストンと、ピストンを第１停止位
置から第２停止位置に向けて付勢する付勢手段と、付勢
手段の付勢力に抗してピストンを第１停止位置に停止さ
せておく第１停止手段と、第１停止手段を解除したとき
にピストンを第２停止位置で停止させる第２停止手段
と、ピストンが第２停止位置にあるときにシリンダーと
の間で形成される第２容積の状態からピストンが第１停
止位置にあるときにシリンダーとの間で形成される第１
容積の状態に該ピストンを復帰させる復帰手段と、を備
えることを特徴とする容積可変装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定容積体の容
積の測定や被測定容積体からの漏れを検出するリークテ
スターの校正（キャリブレーション）等に用いられる容
積可変装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】日常生活をはじめ、各種工業分野等で、
容器等に密閉された気体や液体、例えば、ガス、水、油
等を使用することが多い。このような気体や液体の漏れ
（ガス漏れ等）は事故につながるため、それらを収納す
る容器等からの漏れ（または、漏れ量）は厳しく管理さ
れる。このような、容器等（容積体）からの漏れ（リー
ク）を検出する方法として、従来からリークテスターが
用いられてきた。リークテスターも種々開発されている
が、代表的なものは、特開昭４８−８９７５７号公報等
にある差圧式のリークテスターである。

【０００３】図５を参照しつつ、その原理を簡単に説明
する。差圧式のリークテスターは、基準容積体内の気体
と被測定容積体の気体との圧力差に応じて反応する圧力
計（差圧計）が設けられており、被測定容積体からリー
クがあると、その分が差圧（圧力減少）となって現れ、
圧力計（差圧計）により検出されるものである。なお、
付加する容積体の圧力は、正圧のみならず、負圧であっ
ても良い。正圧にする場合は、コンプレッサー等の圧縮
源から圧縮空気等を供給すれば良い。また、負圧にする
場合は、真空ポンプ等の圧力源から容積体内のガスを真
空引きすれば良い。

【０００４】ところで、この差圧計の読みからリーク量
を検出しようとした場合、被測定容積体の容積を予め測
定しておく必要がある。また、リークテスターの差圧計
の精度を適正に保つため、その差圧計のキャリブレーシ
ョンを予め行っておくことも必要である。前記特開昭４
８−８９７５７号公報には、被測定容積体の容積の測定
方法およびリークテスター（差圧計）のキャリブレーシ
ョン方法についても述べられている。

【０００５】簡単にその原理を説明すると、次のようで
ある。なお、ここでは簡単のため作動流体を空気とし、
その温度も一定とた。また、高次微少量は無視して考え
ることとする。ボイルの法則から、ΔＶ／Ｖ₀＝−ΔＰ
／Ｐ₀が得られ、これを変形してＶ₀＝−（Ｐ₀／ΔＰ）×ΔＶ（数式１） ΔＰ＝−（Ｐ₀／Ｖ₀）×ΔＶ（数式２）が得られる。ここで、Ｖ₀は被測定容積体の容積、Ｐ₀
は被測定容積体内の初期ガス圧、ΔＶは被測定容積体の
容積変化量（容積可変装置内の容積変化量）、ΔＰは測
定容積体内のガス圧変化量である。

【０００６】なお、「被測定容積体の容積」という場
合、被測定容積体単体の容積を指す場合と、被測定容積
体単体の容積と容積可変装置内の容積とそれらを接続す
る通路容積との和を指す場合とがあることを断ってお
く。但し、被測定容積体の容積にも依るが、通常、容積
可変装置内の容積と通路容積とは微小であり、両者を厳
密に区別しなくても、被測定容積体の容積に大きな誤差
を生じるものではない。また、言うまでもないが、以上
の説明は本発明の理解のために、測定・算出原理を述べ
たに過ぎず、現実に測定・算出を行う場合には、適宜、
補正が必要となる場合がある。

【０００７】数式１から、初期ガス圧Ｐ₀、ガス圧変化
量ΔＰおよび容積変化量ΔＶが解ると、被測定容積体の
容積Ｖ₀が求められる。また、数２から初期ガス圧Ｐ₀、
容積Ｖ₀および容積変化量ΔＶが解ると、被測定容積体
内のガス圧変化量ΔＰが解り、差圧計のキャリブレーシ
ョンが可能となる。なお、キャリブレーションのとき
は、被測定容積体の容積Ｖ₀が既知のもの（基準容積体
等）を用いる。このように、被測定容積体の容積Ｖ₀の
測定や差圧計のキャリブレーションには、既知の容積変
化量ΔＶを被測定容積体に与える必要がある。

【０００８】この容積変化量ΔＶを与える従来の容積可
変装置６００を図６に示す。図６の上半分はその断面図
であり、下半分はその外観図である。この容積可変装置
６００は、被測定容積体に内部通路６１１を介して接続
されるシリンダー６１０と、シリンダー６１０に気密状
態で内装されるピストン６２０と、シリンダー６１０か
ら延出するスリーブ６８０に対して相対回転することに
よりピストン６２０を進退させることができるシンブル
６９０とからなる。

【０００９】シンブル６９０とスリーブ６８０とからな
る構造は、周知のマイクロメータと同様の構造である。
つまり、スリーブ６８０と螺合関係にあるシンブル６９
０を相対回転させることにより、例えば０．０１ｍｍ程
度の精度で、ピストン６２０を進退させることにより、
シリンダー６１０とピストン６２０との間にできる容積
を自在に変化させることができる。この容積変化量ΔＶ
は、既知のピストン６２０の面積にピストン６２０の初
期位置からの移動量を掛けることにより知ることができ
る。容積変化量ΔＶを予め換算して、それに相当する目
盛をスリーブ６８０およびシンブル６９０に刻んでおく
と、容積変化量ΔＶの計算を省略できる。

【００１０】この既知の容積変化量ΔＶを被測定容積体
に与えると、数式１から被測定容積体の容積Ｖ₀が求め
り、数式２から被測定容積体内のガス圧変化量ΔＰが求
まる。これにより、容積Ｖ₀の測定や差圧計のキャリブ
レーションを行うことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被測定容積
体の容積の測定やリークテスターのキャリブレーション
に際して、測定結果の精度を向上させ、信頼性を確認す
るために、何度も測定を繰返し、その測定結果を統計処
理することが一般的に行われる。このため、容積変化量
ΔＶを測定の度に、被測定容積体に与える必要がある。

【００１２】ところが、従来の容積可変装置６００の
場合、容積変化量ΔＶを得るためにシンブル６９０をあ
る方向に回転させると、初期の状態に戻すためにはシン
ブル６９０を逆方向に回転させる必要がある。このた
め、容積変化量ΔＶは一定であるにも拘らず、一度に複
数のデータを取ろうとしたとき、測定の度にこの操作を
繰り返す必要があり、非常に面倒で、測定者に過大な負
担を与えていた。特に、測定者は、容積変化量ΔＶを得
るときも、また逆に初期の状態に戻すときも、その度毎
に、測定者が目盛を合わせ、読み取る必要があるので、
負担が大きく、また測定に時間も掛り、効率的でない。

【００１３】しかも、一定の容積変化量ΔＶを精度良く
与えたいにも拘らず、一回一回、目盛合わせを行って容
積変化量ΔＶを与えていたのでは、容積変化量ΔＶが変
動する可能性が高い。これでは、測定誤差が累積し、複
数回測定する意義が薄れ、精度良く被測定容積体の容積
Ｖ₀等を求めることは難しい。

【００１４】また、その容積可変装置６００とは異な
る構造で、一定の容積変化量ΔＶを効率よく与えられる
容積可変装置も開発されている。この容積可変装置は、
シリンダーに内挿されたピストンを別途設けた駆動源
（モータや圧縮空気源等）により駆動し、ピストンの移
動により容積変化量ΔＶを得たり、初期状態に戻したり
するものである。この容積可変装置によれば、測定者の
負担を軽減できる。

【００１５】しかし、この容積可変装置は、別途、ピス
トンの駆動源を必要とするため、その構造が複雑化した
り、装置が大型化したりする。また、容積可変装置自体
を被測定容積体に直接取り付けることも難しいため、被
測定容積体からフレキシブルパイプ等で配管接続を行う
必要がある。従って、その分、工数が余分に係り、ま
た、接続配管等の容積が被測定容積体に新たに付加され
ることとなり、求めた被測定容積体の容積Ｖ₀に誤差を
生じる原因ともなる。

【００１６】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものであり、被測定容積体の容積の測定やリークテス
ターのキャリブレーション（較正）等を効率良く、ま
た、精度良く、さらには簡便に行える、比較的簡易な構
造の容積可変装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を為す
に至ったものである。つまり、別途、駆動源等を設ける
ことなく、シリンダーに内挿されたピストンを第１停止
位置と第２停止位置との間で自在に移動させられるよう
にし、一定量の容積変化量ΔＶを効率的に、また簡便に
得られる容積可変装置を考え出したものである。

【００１８】すなわち、本発明の容積可変装置は、被測
定容積体の内部に連通する通路と該被測定容積体に脱着
自在な接続部とをもつシリンダーと、該シリンダーに気
密状態に内挿され第１停止位置と第２停止位置との間で
可動なピストンと、該ピストンを該第１停止位置から該
第２停止位置に向けて付勢する付勢手段と、該付勢手段
の付勢力に抗して該ピストンを該第１停止位置に停止さ
せておく第１停止手段と、該第１停止手段を解除したと
きに該ピストンを該第２停止位置で停止させる第２停止
手段と、該ピストンが該第２停止位置にあるときに該シ
リンダーとの間で形成される第２容積の状態から該ピス
トンが該第１停止位置にあるときに該シリンダーとの間
で形成される第１容積の状態に該ピストンを復帰させる
復帰手段と、を備えることを特徴とする。

【００１９】本発明の容積可変装置は、シリンダーとそ
のシリンダーに気密状態に内挿されるピストンとにより
可変容積が形成される。シリンダーの接続部が被測定容
積体に接続され、通路を介して、被測定容積体の内部と
その可変容積とが連通することとなる。従って、シリン
ダーとピストンとにより形成される容積が変化すると、
被測定容積体内部の圧力が変化することになる。また、
シリンダーの接続部は、被測定容積体と着脱自在であ
り、本発明の容積可変装置を被測定容積体に直接取り付
けることができる。また、通路が短くなるから無駄容積
が減少し、被測定容積体の容積等を正確に求めることが
できる。

【００２０】本発明の容積可変装置は、第１停止手段に
よりピストンを第１停止位置に停止させておくことがで
きる。このとき、シリンダーとピストンとにより、第１
容積が得られる。一方、第２停止手段によりピストンを
第２停止位置に停止させることができる。このとき、シ
リンダーとピストンとにより、第２容積が得られる。こ
こで、ピストンは付勢手段により、第１停止位置から第
２停止位置に向けて付勢されている。このため、その付
勢力に抗してピストンを第１停止位置に停止させている
第１停止手段を解除すれば、ピストンは第２停止位置に
移動し、第１容積の状態から第２容積の状態に容易に移
行する。従って、容積変化量ΔＶを簡便に効率よく得ら
れる。

【００２１】そして、本発明の容積可変装置はさらに、
復帰手段を備えるから第２容積の状態から第１容積の状
態に容易に復帰させることができる。そして、第１停止
手段を解除すると、再度、前回と同じ容積変化量ΔＶを
得られる。このように、非常に簡便に、一定の容積変化
量ΔＶを被測定容積体に繰返し与えることができ、効率
的な測定ができる。しかも、予め決められた第１停止位
置と第２停止位置により、容積変化量ΔＶが決定され、
何度測定を繰返したとしても、容積変化量ΔＶは殆ど変
動しないので、測定精度やデータの信頼性が高い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の容積可変装置の
実施形態等を挙げつつ、本発明を詳細に説明する。（容積可変装置の構成要素について）（１）シリンダーシリンダーは、それに内挿されるピストンと共に容壁を
形成するものである。ピストンが気密状態で可動できる
限り、その形状は円筒状、方形筒状等、特に限定される
ものではないが、円筒状であると加工等が容易で、シー
ル性も良く好ましい。なお、シリンダーの寸法は、容積
変化量の計算が容易になる断面積をもつようにすると好
都合である。

【００２３】また、シリンダーは、被測定容積体の内部
に連通する通路をもつ。この通路を通じて被測定容積体
の内部と連通する。この通路の形状も特に限定されるも
のではないが、円孔であれば加工も容易である。また、
その大きさや長さは必要最低限とすると、被測定容積体
の容積等を精度良く求めることができる。

【００２４】さらに、シリンダーは、その通路と被測定
容積体の内部とを気密状態に接続するための接続部をも
つ。接続部は、シリンダー本体と分離可能なものとして
も良いし、シリンダー本体と一体であっても良い。ま
た、その接続部には、管用テーパーねじや管用平行ねじ
を用いても良いし、周知のワンタッチ式ソケットからな
る接続器を利用しても良い。何れにしても、シール性を
確保できるものであれば良い。また、接続部は、例え
ば、シリンダー本体の外周部分に設けたねじ部でも良い
し、シリンダー本体から突出した凸部にねじ部を設けた
ものでも良い。

【００２５】（２）ピストンピストンは、シリンダーに内挿され、可動な容壁を形成
するものである。ピストンが可動であることにより、容
積変化量ΔＶを得ることができる。ピストンは、シリン
ダーに対して気密状態であれば、その形状等が限定され
るものではない。また、ピストンの材質をシリンダーの
材質より軟材料としてそれらの摺動面間で気密性を保持
しても良いし、ピストンに別途、Ｏリングやピストンリ
ング等のシール部材を付加しても良い。また、滑らかな
摺動と気密性とを得るために、ピストンとシリンダーと
の摺動面間にグリースやオイル等の潤滑剤を薄く塗布し
ても良い。

【００２６】（３）付勢手段付勢手段は、ピストンを第１停止位置から第２停止位置
に向けて付勢するものである。付勢手段として、例え
ば、ばね等の弾性体（付勢部材）を用いることができ
る。付勢部材を設ける位置は何れでも良い。例えば、ピ
ストンとシリンダーとの間の容積空間内に設けても良い
し、その空間外に設けても良い。その容積空間外に設け
ると、付勢部材が占める容積を考慮する必要がなく、容
積変化量の測定が容易になる。

【００２７】また、付勢方向は第１停止位置から第２停
止位置へ向いていれば良く、ピストンに作用する付勢力
は押圧力でも牽引力でも良い。例えば、付勢部材は、圧
縮ばねでも引張りばねでも良い。また、第１停止位置か
ら第２停止位置への方向は、容積変化量ΔＶ＜０となる
方向でも、容積変化量ΔＶ＞０となる方向でも良い。ま
た、付勢手段は、付勢部材を用いる以外に、ピストンに
差圧を与えてピストンに付勢力を作用させるものでも良
い。例えば、被測定容積体内が大気圧より大きい正圧で
あり、ピストンの一端面にその正圧が作用しており、ピ
ストンの他端面には大気圧以下の圧力が作用しているの
であれば、別途、付勢部材を設ける必要もない。この場
合は、ピストンに作用する圧力差が付勢手段となる。

【００２８】（４）第１停止手段第１停止手段は、付勢手段により第１停止位置から第２
停止位置に向けて付勢せれたピストンを第１停止位置に
停止させておくものである。このときシリンダーとピス
トンとにより形成される容積が第１容積となる。この第
１停止手段は、ピストンの停止と解除をできるものであ
れば良い。例えば、ピストン側の係止溝、係止穴、係止
突起、係止面等と、それらとの係止、解除が自在な係止
片との組合わせからなる係止部材でも良い。なお、第１
停止手段は、ピストンを常に決った第１停止位置に停止
させる為に、係止部材等は、ガタつきを無くし、精度を
高めておくと良い。

【００２９】また、復帰手段によりピストンを第２停止
位置から第１停止位置に戻したときに、自動的にピスト
ンが第１停止位置で自動的に停止する自動停止手段を設
けると、より良い。また、第１停止手段は、ピストンの
停止をワンタッチで解除できるワンタッチ解除手段をも
つと、より良い。容易に容積変化量ΔＶを被測定容積体
に与えることができ、繰返し測定する場合に、測定者の
負担を著しく軽減できる。

【００３０】（５）第２停止手段第２停止手段は、第１停止手段を解除したときに、第１
停止位置から第２停止位置に向けて付勢されているピス
トンを第２停止位置で停止させるものである。このとき
シリンダーとピストンとにより形成される容積が第２容
積となる。

【００３１】第２停止手段は、ピストンを第２停止位
置で停止させることができれば良いから、例えば、ピス
トンの背面が当接する突起や係止片であっても良い。ま
た、シリンダーが有底筒状をしている場合なら、その底
部にピストンの背面を当接させて、ピストンを第２停止
位置で停止させても良い。この場合は、その底部（停止
面）が第２停止手段となる。なお、第１停止手段と同様
に、ピストンを常に決った第２停止位置に停止させる為
に、係止部材等は、ガタつきを無くし、精度を高めてお
くと良い。また、ピストンを当接させて第２停止位置に
停止させる場合には、剛性のある部材や停止面に当接さ
せるようにすると良い。

【００３２】また、第２停止手段は、第２容積を調節
すべく第２停止位置を調節することができる位置調節手
段を備えると、より好適である。位置調節手段は、ピス
トンの停止位置である第２停止位置を調節できるもので
ある。位置調節手段を備えることにより、被測定容積体
の測定容積や発生させたい差圧に応じて、第２容積を調
節できる。

【００３３】位置調節手段は、例えば、複数箇所で選択
的に位置を変更できる突起や係止片をシリンダーの適切
な延長上に設け、それらの突起や係止片にピストンの背
面が当接するようにしたものでも良い。突起や係止片の
位置を調節することにより、ピストンの第２停止位置を
適宜調節できる。また、シリンダーの延長上に、順次引
き伸し可能な多段の有底筒状部材を設けても良い。適
宜、それを引き伸すことにより、ピストンの背面が当接
する底部（停止面）の位置が変更され、ピストンの第２
停止位置が適宜調整され、所望の第２容積を得ることが
できる。

【００３４】また、この位置調節手段は、第２容積を
連続的に変化させるべく第２停止位置を連続的に変化さ
せることができる位置連続可変手段であると、一層好適
である。位置連続可変手段を備えることにより、第２停
止位置を連続的に変化させて第２容積を連続的に変化さ
せることができる。これにより、第２容積を自在にかつ
微妙に調節できる。また、第２容積の変化量とリークテ
スターの差圧計の変化量等を連続して観察することもで
きる。このため、リークテスターの測定（作動）可能範
囲や検出感度も計測できる。

【００３５】この位置連続可変手段は、シリンダーか
ら延出するスリーブと、このスリーブに対して相対回転
可能で、このスリーブに対する相対回転量に応じて進退
することによりピストンの第２停止位置を連続的に変化
させるスピンドルと、からなると、からなると好適であ
る。

【００３６】スピンドルの相対回転をスピンドルの進退
に変換することができるので、第２停止位置を連続的に
変化させる場合に、微妙な変化をさせることができる。
従って、容積変化量ΔＶの正確な設定が容易に行えるよ
うになる。例えば、マイクロメータの構造と同様に、ス
リーブとスピンドルとの間に螺合関係を与えると、位置
連続可変手段は容易に得ることができる。特に、それら
の間に等級の高いねじを設け、また、そのピッチを微細
にすると、精度良く、微妙に第２容積を調整できる。な
お、このスピンドルの相対回転は、手動で行っても良い
し、スピンドルやスリーブ内に組込んだ小型モータ等か
らなる駆動源を利用して行っても良い。

【００３７】（６）復帰手段復帰手段は、ピストンを第２停止位置から第１停止位置
に戻して、ピストンとシリンダーとの間に形成される容
積を第２容積から第１容積の状態に復帰させるものであ
る。例えば、ピストンの背面から延びる延出部材を、手
動で、押圧若しくは牽引することにより、ピストンが第
２停止位置から第１停止位置に移動し、本発明の容積可
変装置は第２容積から第１容積の状態に容易に復帰す
る。勿論、小型モータ等の駆動源をこの復帰手段に組込
み、別途設けた制御部から第１停止手段や復帰手段を制
御して、自動的に測定を繰返すようにしても良い。

【００３８】この復帰手段は、第２停止手段による拘束
を受けない。つまり、第２停止位置を変更せずに、ピス
トンを第２停止位置から第１停止位置に移動（復帰）さ
せることができる。従って、ピストンを復帰させ、再
度、第２容積を形成させたとしても、第２容積は変化せ
ず、一定の容積変化量ΔＶを被測定容積体に与えること
ができる。このように、本発明の容積可変装置は復帰手
段をもつことにより、一定の容積変化量ΔＶを繰返し被
測定容積体に与えることが著しく簡便である。

【００３９】（７）被測定容積体本発明の容積可変装置を取付ける被測定容積体は、何ら
制限されるものでもないし、その内容物も、空気等の気
体に限られるものではない。但し、被測定容積体の容積
を測定したり、リークテスターのキャリブレーションを
行う程度であれば、空気を利用すると十分である。ま
た、被測定容積体内の空気を加圧する必要は必ずしもな
く、気密性が保持されるなら大気圧のままでも良い。例
えば、上述の復帰手段として付勢部材を設けると、被測
定容積体内の初期圧力Ｐ₀が大気圧であったとしても、
ピストンが第１停止位置から第２停止位置に向けて移動
し、容積変化量ΔＶが生じて、圧力変化量ΔＰを検出で
きるからである。

【００４０】また、被測定容積体の他に基準容積体を設
ける必要は必ずしもない。被測定容積体内の微妙な圧力
変化を検出できる圧力計を被測定容積体に直接取付け
て、容積変化量ΔＶを与えたときの圧力変化量ΔＰを測
定し、被測定容積体の容積等を求めても良い。

【００４１】（容積可変装置の実施形態とその作動概念
について）図１に本発明の一実施形態である容積可変装
置１００を示す。同図（ａ）は、ピストンが第１停止位
置Ｉにあるときを、同図（ｂ）はピストンが第２停止位
置ＩＩにあるときを示している。

【００４２】（１）容積可変装置１００容積可変装置１００は、被測定容積体１０の接続口に接
続される接続部１１１をもつシリンダー１１０と、シー
ル部材１２１と係止溝１２２とを備えたピストン１２０
と、付勢手段を構成する付勢部材１３０と、第１停止手
段を構成するロック部材１４０と、第２停止手段を構成
するストッパー１５０と、復帰手段を構成する押圧部材
１６０とからなる。被測定容積体１０の一の接続口はシ
リンダー１１０の接続部１１１に、他の接続口は被測定
容積体１０と基準容積体２０との間に載置された差圧計
３０に、またその差圧計３０の他端は基準容積体２０
に、管用テーパねじ等により気密状態に螺合接合されて
いる。

【００４３】（２）第１停止位置Ｉ図１（ａ）に示す初期状態では、被測定容積体１０およ
び基準容積体２０の両方に、連通状態の弁４１，４２を
通じて、圧縮空気源４０から同圧Ｐ₀（既知）の圧縮空
気が供給される。このとき、被測定容積体１０と基準容
積体２０との内部圧力は同圧Ｐ₀であるので、差圧計３
０の指針は０を示している。また、被測定容積体１０の
容積Ｖ₀には、被測定容積体１０の容積とピストン１２
０とシリンダー１１０との間で形成される容積と、接続
部１１１の通路の容積とが含まれる。

【００４４】この状態から、弁４１、４２を閉じ、圧縮
空気源４０からの圧縮空気の供給を遮断する。このと
き、ロック部材１４０の係止部１４９がピストン１２０
の係止溝１２２に係止しているから、ピストン１２０は
シリンダー１１０に対し第１停止位置Ｉで停止してい
る。なお、「く」の字型をしたロック部材１４０は、そ
の中央部でシリンダー１１０に回動自在に取付けられて
いると共に、ねじりコイルばね１４５によりその係止部
１４９がピストン１２０の係止溝１２２に係止するよう
に付勢されている。

【００４５】（３）第２停止位置ＩＩ次に、図１（ｂ）に示すように、ロック部材１４０の
解除レバー１４７を押すと、ロック部材１４０の係止部
１４９がピストン１２０の係止溝１２２から解除される
（ワンタッチ解除手段）。そして、圧縮コイルばね１３
０により付勢されているピストン１２０は、第１停止位
置Ｉから第２停止位置ＩＩに滑らかに移動する。このと
き、ピストン１２０の背面と押圧部材１６０がロッド１
７０により連結されており、押圧部材１６０がストッパ
ー１５０に当接することにより、ピストン１２０が第２
停止位置ＩＩで停止することになる。

【００４６】そして、容積可変装置１００のシリンダー
１１０とピストン１２０との間で、容積変化量ΔＶだけ
容積が増加する。そして、被測定容積体１０の圧力はＰ
₀−ΔＰに、容積はＶ₀＋ΔＶに変化する。このΔＰに応
じて差圧計３０の指針はマイナス側に触れる。

【００４７】仮にＶ₀が既知であったとすると、既知
のＰ₀、ΔＶとあわせて数式２に代入してΔＰが求ま
り、差圧計３０のキャリブレーションができる。逆に、
Ｖ₀が未知なら、ΔＰを差圧計３０の指針から読み、既
知のＰ₀、ΔＶとあわせて数式１に代入してＶ₀が求ま
る。

【００４８】（４）リセット測定による誤差を少なくする為には、この測定・算出を
繰返す必要がある。図１（ｂ）の状態にある容積可変装
置１００の押圧部材１６０を押すことにより、ロッド１
７０を介してピストン１２０が第２停止位置ＩＩから第
１停止位置Ｉに押戻され、簡単に図１（ａ）の状態にリ
セット（復帰）される。このとき、係止部１４９のピス
トン１２０の頂面（図１の左側面）等と当接する部分を
滑らかな曲面としておくと好ましい（自動停止（係止）
手段）。ピストン１２０の頂面（図１の左側面）等と係
止部１４９との接触がスムーズに行われ、ピストン１２
０の復帰動に応じてロック部材１４０が自動的に上昇等
する。そして、ピストン１２０が第１停止位置Ｉに来た
ときに、ピストン１２０の係止溝１２２にロック部材１
４０の係止部１４９が自動的に係止する。そして、ピス
トン１２０は第１停止位置Ｉで再び停止する。

【００４９】この後、ロック部材１４０を解除してピス
トン１２０を第２停止位置に移動させる操作と、押圧部
材１６０によりピストン１２０を第１停止位置Ｉに復帰
させる操作とを繰返すことにより、被測定容積体１０の
容積Ｖ₀の測定や差圧計３０のキャリブレーション等を
容易に、効率よく繰返し行うことができる。なお、容積
変化量ΔＶを変更する場合には、ストッパー１５０の取
付け位置を変更すれば良い。例えば、シリンダー１１０
から延出するスリーブ１８０の内周面に複数の溝を設け
ておき、その溝に着脱自在なスナップリング等をストッ
パー１５０として用いると良い。そして、適宜、スナッ
プリングの位置を変更すると、容積変化量ΔＶを変更す
ることができる。

【００５０】また、上述の容積可変装置１００では、容
積変化量ΔＶ＞０の場合を述べたが、ΔＶ＜０の場合で
も良い。また、被測定容積体１０と基準容積体２０との
圧力Ｐ₀は、必ずしも正圧である必要はなく、差圧を検
出することができる限り、大気圧でも、さらには負圧で
も良い。

【００５１】

【実施例】以下に容積可変装置の具体的な実施例を挙げ
つつ、本発明を詳しく説明する。（１）第１実施例図２に本発明の第１実施例である容積可変装置２００を
示す。同図の上半分は、初期状態にある容積可変装置２
００の断面図であり、下半分は、その外観図である。容
積可変装置２００は、シリンダー２１０と、ピストン２
２０と、圧縮コイルばね２３０と、スリーブ２８０と、
ロック部材２４０と、押圧部材２６０とからなる。

【００５２】シリンダー２１０は、小径部分と大径部
分とからなる段付円筒状部材である。小径部分は、接続
部２１１を構成する。その外部は、管用テーパーねじに
より被測定容積体の接続口に接続されるようになってい
る。接続部２１１の内部には細径の接続通路２１２が搾
設されており、被測定容積体内部とシリンダー２１０内
部とを連通している。

【００５３】シリンダー２１０の大径部分の内部は、滑
らかな円筒内面をしており、気密状態に内挿されるピス
トン２２０と併せて、可変容積を形成する。その外部に
は、シリンダー２１０を被測定容積体に着脱する際に使
用するスパナの２面幅に合わせた平行な２面２１５が設
けられている。また、大径部分の他端側（小径部分と反
対側）の内部には、スリーブ２８０を螺合固定する為の
雌ねじ２２８が設けてある。なお、以降では便宜上、シ
リンダー２１０を被測定容積体に取付ける側を先端側、
それと反対側を後端側という。

【００５４】ピストン２２０は、略円柱状部材であ
り、シリンダー２１０の大径部分の内部に内挿される。
ピストン２２０の先端面の中央には、円筒状の凹部２２
５が形成されており、その凹部２２５に付勢手段である
圧縮コイルばね２３０が設けられている。この圧縮コイ
ルばね２３０により、ピストン２２０は、第１停止位置
から第２停止位置に付勢されている。また、ピストン２
２０の先端側の外周部にはシール部材であるＯ−リング
２２１を取付けるためのＯ−リング溝２２３が設けてあ
る。このＯ−リング２２１により、シリンダー２１０と
ピストン２２０との間は気密状態に保持される。なお、
Ｏ−リング２２１の材質は、被測定容積体内のガス等に
種類により適宜選択する。

【００５５】また、ピストン２２０の後端側の外周部分
には、環状の係止溝２２２が形成されている。ピストン
２２０が第１停止位置にあるとき、この係止溝２２２
に、後述の係止ボール２９０が係止する。係止溝２２２
は、環状であるので、周方向でのピストン２２０の位置
合わせが不要であり、特に、係止ボール２９０を複数配
置するときに好都合である。さらに、ピストン２２０の
後端面の中央部には、押圧部材２６０を取付けるための
雌ねじ２２６が形成さている。

【００５６】スリーブ２８０は、段付の有底円筒状部
材であり、先端側の小径部分の外部には雄ねじ２８８が
形成されている。この雄ねじ２８８がシリンダー２１０
の雌ねじ２２８と螺合して、スリーブ２８０はシリンダ
ー２１０に固定される。さらに、小径部分の後端側に
は、雄ねじ２８８から円筒部２８４が延出している。そ
の円筒部２８４の略中央部には係止ボール２９０を保持
する保持孔２８２が形成されている。保持孔２８２は、
円筒部２８４の外部から内部にかけて縮径する円錐面を
もつ円錐孔であり、その大径は係止ボール２９０の直径
よりも大きく、その小径は係止ボール２９０の直径より
も僅かに小さい。

【００５７】さらにその円筒部２８４から後端側に大径
部分が連なる。大径部分は、第２停止手段を構成する停
止面２５０を底部にもつ有底円筒状をしている。その外
部にはスリーブ２８０をシリンダー２１０に着脱する際
に使用するスパナの２面幅に応じた平行２面２８５が設
けられている。また、大径部分の後端面にあたる停止面
２５０の中央部には、押圧部材２６０が挿通する挿通孔
２８６が設けられている。スリーブ２８０の内部は、小
径部分も大径部分も滑らかな同一円筒内面を形成してお
り、シリンダー２１０の大径部分の円筒内面と滑らかに
接続されている。そして、ピストン２２０は、シリンダ
ー２１０とスリーブ２８０との円筒内面に跨って、内挿
されると共に移動可能である。

【００５８】ロック部材２４０は、係止ボール２９０
と併せて第１停止手段を構成するものである。ロック部
材２４０は、薄肉の略円筒状部材である。ロック部材２
４０の外周部の後端側にはリング状に突出する解除突起
２４７（ワンタッチ解除手段）が設けられている。ロッ
ク部材２４０の内側には、先端側から順に、第１内周部
２４１、第２内周部２４２および第３内周部２４３をも
つ。第１内周部２４１の内径は、（ピストン２２０の外
径）＋（係止ボール２９０の外径）×２にほぼ等しい。
これにより、解除突起２４７を後端側に移動させて第１
停止手段を解除したとき、係止ボール２９０が第１内周
部２４１とピストン２２０の外周部との間にできる環状
空間に待避可能となる。

【００５９】ちなみに、解除突起２４７を後端側に移動
させて第１停止手段を解除したときの動作は次のように
なる。先ず、ピストン２２０が第２停止位置に向け移動
しようとすると、係止溝２２２に僅かに係止している係
止ボール２９０には、外周部に向け拡径した係止溝２２
２の側壁および円錐面をもつ保持孔２８２の側壁に沿っ
て外周側向きの力が作用する。ここで、ロック部材２４
０を解除突起２４７を介して後端側に移動させると、ピ
ストン２２０の外周部と第１内周部２４１との間にでき
る環状空間に係止ボール２９０が移動し始め、係止ボー
ル２９０と係止溝２２２との係合は解除される。このよ
うに第１停止手段が解除されると、ピストン２２０は第
１停止位置から第２停止位置に向けた移動を始める。

【００６０】第１内周部２４１から滑らかに続く第２内
周部２４２は、スリーブ２８０の円筒部２８４の外周部
に摺動可能に内接している。そして、第１停止手段が解
除されていないとき、第２内周部２４２は係止ボール２
９０を内周側に押動し、係止ボール２９０をピストン２
２０の係止溝２２２に係止させている。

【００６１】第２内周部２４２に続く第３内周部２４３
は、スリーブ２８０の大径部分に摺動可能に内接してい
る。そして、第３内周部２４３とスリーブ２８０の小径
部分との間にできる環状空間には、圧縮コイルばね２４
５が挿入されている。圧縮コイルばね２４５の先端側
は、第２内周部２４２と第３内周部２４３との間にでき
る段差部に当接しており、圧縮コイルばね２４５の後端
側は、スリーブ２８０の小径部分と大径部分との間にで
きる段差部に当接している。

【００６２】この圧縮コイルばね２４５により、ロック
部材２４０は先端側の方向に常に付勢されている。第１
停止手段を解除する場合、ロック部材２４０の解除突起
２４７を後端側に押圧する必要がある。しかし、逆にピ
ストン２２０を第１停止位置に復帰させる場合、ピスト
ン２２０の係止溝２２２とスリーブ２８０の保持孔２８
２とが重なる位置で、ロック部材２４０の第１内周部２
４１と第２内周部２４２との接続部が係止ボール２９０
を内周側に押圧し、自動的に係止ボール２９０をピスト
ン２２０の係止溝２２２に係止させる（自動係止手
段）。しかも、ロック部材２４０は常に先端側に付勢さ
れているから、不用意に第１停止手段が解除されること
もない。

【００６３】なお、ここでは、１個の係止ボール２９０
等について説明したが、ロック部材２４０内には、複数
の係止ボール２９０とそれに対応する位置に係止溝２２
２、保持孔２８２を設けても良い。

【００６４】押圧部材２６０は、復帰手段を構成する
略棒状部材であり、停止面２５０の挿通孔２８６に挿通
している。押圧部材２６０の先端側には、ピストン２２
０の雌ねじ２２６に螺合する雄ねじ２６６が形成されて
おり、それらが螺合して押圧部材２６０はピストン２２
０に取付けられる。押圧部材２６０の後端面は、滑らか
な曲面に加工されているから、ピストン２２０を第１停
止位置に復帰させる際にオペレーターに負担をかけな
い。また、押圧部材２６０の外周部は滑り止用のローレ
ット加工が施してある。ちなみに、押圧部材２６０とピ
ストン２２０との間は、気密性を必要とせず、押圧力し
か加わらないので、押圧部材２６０をオペレーターの手
で回転させてピストン２２０に取付ければ十分である。

【００６５】（２）第２実施例図３に本発明の第２実施例である容積可変装置３００を
示す。同図の上半分は、初期状態にある容積可変装置３
００の断面図であり、下半分は、その外観図である。容
積可変装置３００は、容積可変装置２００とその構成、
作動が類似するが、補助ピストン３７０を新たに追加し
たので、この相違する部分を中心に説明する。ピストン
３２０は、段付円柱状部材であり、大径部分にシール部
材であるＯ−リングが設けてあるのは、第１実施例と同
様である。その大径部部に連なる小径部分の後端側に
は、雄ねじ３２６が形成されている。

【００６６】この補助ピストン３７０は、内周部に段付
をもつ略円筒部材であり、シリンダー３１０に取付けら
れたスリーブ３８０に内挿されていると共に、ピストン
３２０の小径部分を取囲むように配置されている。補助
ピストン３７０は、内部に先端側から内周部３７１と雌
ねじ３７６とが形成されており、この雌ねじ３７６と雄
ねじ３２６とが螺合することにより、補助ピストン３７
０はピストン３２０に連結される。

【００６７】また、補助ピストン３７０の内周部３７１
とピストン３２０の小径部分との間にできる環状空間に
は、付勢手段を構成する圧縮コイルばね３３０が配置さ
れている。圧縮コイルばね３３０の先端側は、シリンダ
ー３１０とスリーブ３８０との間で共締された規制リン
グ３７９に当接している。また、圧縮コイルばね３３０
の後端側は、内周部３７１と雌ねじ３７６との間にでき
る環状段差部分に当接している。この圧縮コイルばね３
３０が補助ピストン３７０を介してピストン３２０を第
１停止位置から第２停止位置に付勢している。

【００６８】補助ピストン３７０の外周部には、第１実
施例の係止溝２２２と同様の係止溝３２２が設けてあ
る。そして、第１実施例と同様の第１停止手段を備える
ことにより、ピストン３２０を第１停止位置に停止させ
ておくことができる。さらに、補助ピストン３７０の後
端側には、第１実施例と同様の押圧部材３６０が連な
る。補助ピストン３７０に押圧部材３６０を一体的に設
けても良いし、第１実施例と同様にそれらを螺合接合さ
せても良い。なお、補助ピストン３７０の当接面３７５
がスリーブ３８０の底部にあたる停止面３５０（第２停
止手段）に当接することにより、補助ピストン３７０が
第２停止位置で停止することとなる。

【００６９】（３）第３実施例本発明の第３実施例である容積可変装置４００を図４に
示す。この容積可変装置４００は、第２実施例である容
積可変装置３００の後端側に、さらに位置調節手段であ
る位置連続可変手段を付加したものである。なお、図４
の上側（Ｉ）には、ピストン４２０が第１停止位置にあ
るときを示し、図４の下側（ＩＩ）には、ピストン４２
０が第２停止位置にあるときを示した。位置連続可変手
段は、目盛スリーブ８８０とスピンドル４９０とシンブ
ル４９８とからなる。

【００７０】目盛スリーブ８８０は、スリーブ４８０の
後端側に接続固定される円筒状部材である。目盛スリー
ブ８８０の先端側の外周部には、スリーブ４８０の雌ね
じ４８９に螺合する雄ねじ８８９が形成されている。な
お、スリーブ４８０は、第２実施例のスリーブ３８０に
相当する部材で、スリーブ３８０の後端側の底部を開口
し、そこに雌ねじ４８９を設けた形状をしている。目盛
スリーブ８８０の略中央部の外周面には、目盛８８８が
刻んである。この目盛８８８は、シンブル４９８が１回
転したときの、シリンダー４１０とピストン４２０との
間の容積の変化量を、先端側から後端側に向けて刻んだ
ものである。

【００７１】また、目盛スリーブ８８０の内周部には、
精密雌ねじ８８５が形成されており、精密雌ねじ８８５
は、スピンドル４９０の外周部に設けた精密雄ねじ４９
５と螺合している。スピンドル４９０は、目盛スリーブ
８８０に対して相対移動する略円筒状部材である。スピ
ンドル４９０と目盛スリーブ８８０との相対移動量は、
それらの間の精密雄ねじ４９５と精密雌ねじ８８５との
ピッチ、およびスピンドル４９０の回転量により、適
宜、自在に調整される。

【００７２】スピンドル４９０の先端側には、補助ピス
トン４７０の当接面４７５が当接する停止面４９１が環
状に突出している。また、スピンドル４９０の後端側の
内周部には、補助ピストン４７０から後端側に延出する
押圧部材４６０を挿通する円筒ガイド４９７が設けられ
ている。さらに、スピンドル４９０の後端側の外周部に
は、テーパー面４９６が形成されている。さらに、スピ
ンドル４９０の後端面には、雌ねじ４９４が形成されて
いる。

【００７３】シンブル４９８は、スピンドル４９０と一
体となって回転する略有底円筒部材である。後端側の有
底部には、テーパー面４９３を内側にもつ孔が形成され
ている。そして、スピンドル４９０のテーパー面４９６
とシンブル４９８のテーパー面４９３とが接するよう
に、シンブル４９８がスピンドル４９０の後端側から、
取付けボルト４９９により、取付けられる。また、シン
ブル４９８の後端側の外周部には、滑り止めのためにロ
ーレット加工が施されている。シンブル４９８の先端側
は薄肉円筒状をしており、その内周部は目盛スリーブ８
８０の外周部と接している。シンブル４９８の先端側の
外周面も目盛が周状に刻んである。この目盛は、シンブ
ル４９８が一回転したときの、容積の変化量を５０等分
した量を目盛ったものである。勿論、ピストン４２０の
径（底面積）や精密雄ねじ４９５と精密雌ねじ８８５と
のピッチにより、目盛の数値は変更される。

【００７４】容積可変装置４００は、このような部材か
ら構成される位置連続可変手段を備えることにより、シ
リンダー４１０とピストン４２０との間にできる第２容
積を自在に、かつ微妙に変更することができる。例え
ば、第２容積を低減させたい場合には、シンブル４９８
を回転させて、スピンドル４９０の停止面４９１を先端
側に移動させることにより、その停止面４９１に当接す
る当接面４７５をもつ補助ピストン４７０は、より先端
側に、可動範囲が制限されることとなる。そして、この
補助ピストン４７０と一体となったピストン４２０の移
動も同量だけ制限される。これにより、第２容積がより
低減されることとなる。しかも、シンブル４９８の回転
量は無段階に調整できるので、第２容積を自在に、また
微妙に調整することもできる。逆に、第２容積を増加さ
せたい場合には、シンブル４９８を逆に回転させれば、
同様にできる。

【００７５】なお、第２容積を決定した後、シンブル４
９８の回転を固定する為に、周知のマイクロメータ等に
用いられるクランプ等の固定手段を設けると良い。これ
により、測定を繰返す場合でも、シンブルが不用意に回
転することが無く、第２容積を一定に保持しつつ、安定
した測定が行える。

【００７６】

【発明の効果】本発明の容積可変装置によれば、被測定
容積体の容積の測定や被測定容積体からの漏れを検出す
るリークテスターの校正（キャリブレーション）等を簡
便に、また効率よく行うことができる。特に、繰返し測
定する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容積可変装置の実施形態を示す図であ
り、同図（ａ）にはピストンが第１停止位置にある初期
状態を示し、同図（ｂ）にはピストンが第２停止位置に
あるときを示す。

【図２】本発明の第１実施例である容積可変装置を示す
図である。

【図３】本発明の第２実施例である容積可変装置を示す
図である。

【図４】本発明の第３実施例である容積可変装置を示す
図である。

【図５】一般的なリークテスターの概念図を示す。

【図６】従来の容積可変装置を示す図である。

【符号の説明】

１１０シリンダー１２０ピストン１３０圧縮コイルばね（付勢手段）１４０ロック部材（第１停止手段）１５０ストッパー（第２停止手段）１６０押圧部材（復帰手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定容積体の内部に連通する通路と該被
測定容積体に脱着自在な接続部とをもつシリンダーと、該シリンダーに気密状態に内挿され第１停止位置と第２
停止位置との間で可動なピストンと、該ピストンを該第１停止位置から該第２停止位置に向け
て付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に抗して該ピストンを該第１停止位
置に停止させておく第１停止手段と、該第１停止手段を解除したときに該ピストンを該第２停
止位置で停止させる第２停止手段と、該ピストンが該第２停止位置にあるときに該シリンダー
との間で形成される第２容積の状態から該ピストンが該
第１停止位置にあるときに該シリンダーとの間で形成さ
れる第１容積の状態に該ピストンを復帰させる復帰手段
と、を備えることを特徴とする容積可変装置。
【請求項２】前記第２停止手段は、前記第２容積を調節
すべく前記第２停止位置を調節することができる位置調
節手段を備える請求項１記載の容積可変装置。
【請求項３】前記位置調節手段は、前記第２容積を連続
的に変化させるべく前記第２停止位置を連続的に変化さ
せることができる位置連続可変手段である請求項２記載
の容積可変装置。
【請求項４】前記位置連続可変手段は、前記シリンダー
から延出するスリーブと、該スリーブに対して相対回転可能で、該スリーブに対す
る相対回転量に応じて進退することにより前記ピストン
の前記第２停止位置を連続的に変化させるスピンドル
と、からなる請求項３記載の容積可変装置。