JP2001124685A - 粘度測定方法及び粘度測定装置 - Google Patents

粘度測定方法及び粘度測定装置

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JP2001124685A
JP2001124685A JP30670099A JP30670099A JP2001124685A JP 2001124685 A JP2001124685 A JP 2001124685A JP 30670099 A JP30670099 A JP 30670099A JP 30670099 A JP30670099 A JP 30670099A JP 2001124685 A JP2001124685 A JP 2001124685A
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rotating
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Yumi Hayakawa
由美 早川
Keiichi Miwa
敬一 三輪
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管内を流れている液体の粘度を迅速かつ正
確に測定することができる新規な粘度測定方法及びその
測定装置の提供。 【解決手段】 液体が流通する配管1内に回転羽根6を
挿入すると共に、その回転羽根6の上流側に邪魔板9又
はその周囲に羽根カバー10を設けておき、その回転羽
根6を回転させながらその回転羽根6のトルクを検出す
る。これによって上記邪魔板9又は羽根カバー10が液
体の直接的な衝突による回転羽根6への影響を小さくす
るため、上記液体の粘度を正確に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配管内を流通中の
液体の粘度を測定する方法及び測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、石油精製プラントや化学プラント
等の多種多様な液体を取り扱うプラントにおいては、一
つの配管に対して時間を前後して様々な種類の液体を流
通させる場合があるが、この場合、所定の配管内に所定
の液体が流れているか等を確認する方法の一つとしてそ
の配管内を流れている液体の粘度を直接測定する方法が
考えられる。
【0003】一方、液体の粘度を測定する従来方法とし
ては、いわゆる回転式粘度計を用いる方法が知られてい
る。この回転式粘度計は、回転軸の先端に設けられた回
転羽根をその静止液体中に浸漬した状態で回転させ、そ
の時の回転羽根にかかる回転抵抗をトルクとして検出し
てその液体の粘度を測定するようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の回転式粘度計は、静止状態の液体に対してはその
粘度を正確に測定することができるが、上述したように
常に液体が流通している状態である配管内の液体に対し
て用いた場合、その回転羽根に液体が衝突しているよう
な状態となっていることから、液体の流速が変化するこ
とによってその検出値にばらつきが生じてしまい、その
粘度を正確に測定することができないといった欠点があ
った。
【0005】また、このような回転式粘度計を配管に設
置するに際しては、その回転羽根の部分のみを配管内に
挿入し、本体側はその回転軸を介して配管の外に設置す
ることになるが、このように設置した場合、例えば、超
臨界水等のように30MPaを超えるような高圧の液体
の場合、その圧力によって回転軸の貫通部(シール部)
から配管内の液体が外部に漏れ出してしまうといったお
それも考えられる。
【0006】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、配
管内を流れている液体の粘度を迅速かつ正確に測定する
ことができる新規な粘度測定方法及びその測定装置を提
供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第一の発明は、配管内を流通中の液体の粘度を測定す
る方法において、その配管内に回転羽根を挿入すると共
に、その回転羽根の上流側に邪魔板又はその周囲に羽根
カバーを設けておき、その回転羽根を回転させながらそ
の回転羽根のトルクを検出して上記液体の粘度を測定す
るようにしたものである。
【0008】このように回転羽根の上流側に邪魔板又は
その周囲に羽根カバーを設けることによって、配管内を
流れる液体が直接回転羽根に衝突することがなくなるた
め、液体の衝突方向や流速が変化した場合であってもそ
の液体の粘度を正確に計測することができる。
【0009】また、第二及び第三の発明は、この邪魔板
又は羽根カバーに代えて、あるいはこの邪魔板又は羽根
カバーと共にその配管途中に液溜槽内を設け、その液溜
槽内に回転羽根を挿入して計測するようにしたものであ
る。従って、配管内を流れる液体は一旦この液溜槽内で
一時的に滞留した後、その下流側に流れるようになるた
め、この一時的に滞留した状態でその粘度を計測するこ
とによりその液体の粘度を正確に計測することができ
る。
【0010】また、第四の発明は、この液体としてスラ
リーを含む液体を対象としたものであり、このようなス
ラリーを含む液体であっても同様にその粘度を正確に計
測することができる。
【0011】さらに、第五の発明は、配管内を流通中の
液体の粘度を測定する装置において、その配管にこれよ
り径方向に突出したケーシングを設けると共に、そのケ
ーシング内にその配管内の液体の粘度を検出する回転式
粘度計を収容し、かつ、その回転式粘度計の回転羽根の
上流側に邪魔板を設けると共に、上記ケーシングの周囲
にこの回転式粘度計を磁力で間接的に回転する駆動手段
とを備えたものである。
【0012】すなわち、上述したように配管内の圧力が
大きい場合には、その回転軸の貫通部を十分にシールし
てもその部分から内部液体が漏れ出してしまうことが考
えられるが、本発明のように構成すれば、配管壁に外部
と繋がる貫通部がなくなるため、配管内の圧力が高い場
合であっても内部液体が外部に漏れ出すといったことが
なくなる。
【0013】また、第六の発明は、上記邪魔板に代え
て、上記回転羽根の周囲に位置する羽根カバー又は上記
液体を一時的に貯留する液溜槽を備えたものであり、こ
れらによっても配管内を流れる液体が直接回転羽根に衝
突することがなくなるため、液体の衝突方向や流速が変
化した場合であってもその液体の粘度を正確に計測する
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。
【0015】図1及び図2は本発明に係る粘度測定方法
及び粘度測定装置の実施の一形態を示したものであり、
図中1は、液体(流体)が流れる配管、2はこの配管1
の途中に設けられた回転式粘度計、3はこの回転式粘度
計2を取り付けるための取付フランジ部である。
【0016】この回転式粘度計2は、取付フランジ部3
の閉止蓋4を貫通してこれに軸支される回転軸5の先端
に設けられたパドル型の回転羽根6と、この回転軸5を
駆動すべくその他端側に設けられる駆動モータ7と、こ
の回転軸5のトルクを検出するトルクメータ8とから主
に構成されており、駆動モータ7によってその回転羽根
6を配管1内の液体中で回転させた際にその回転軸5に
発生するトルクをトルクメータ8で検出するようになっ
ている。
【0017】また、この回転式粘度計2の回転羽根6の
上流側には、断面くの字形をした邪魔板9が配管1側に
固定されて設けられており、その上流側から流れてくる
液体が回転羽根6側に直接衝突しないように液体の流れ
を邪魔するようになっている。
【0018】そのため、本実施の形態では、配管1の上
流側から流れてくる液体がこの邪魔板9に衝突すること
で一旦その流れが停止した後、この邪魔板9の周囲から
回り込むようにして回転羽根6側に達するようになるた
め、液体の流速が大きい場合であっても略静止状態に近
い状態で回転羽根6を回転駆動することができる。
【0019】この結果、従来のように液体が直接回転羽
根6に衝突することがなくなるため、液体の流速の変動
による影響を受け難くなり、常にその粘度を正確かつ迅
速に測定することが可能となる。尚、この粘度は従来の
回転式粘度計と同様に回転羽根6に発生するトルクをト
ルクメータ8によって検出し、この検出値を元にして予
め作成されているトルク粘度換算式から容易に算出する
ことができる。
【0020】また、この邪魔板9は、配管1内を流れる
液体が直接回転羽根6に衝突するのを防ぐ作用を有し、
かつ流体の流れを大きく阻害するものでなければ、上述
したような断面くの字形のものに限定されるものでなく
単なる平板状のものであっても良く、また、この邪魔板
9に代えて或いは邪魔板9と共に、端面が開口した筒状
の羽根カバーを回転羽根6の周囲を囲むように設置して
も良い。また、その邪魔板9や羽根カバー10の取付位
置は図3に示すように取付フランジ部3の閉止蓋4側で
あっても良く、この場合には邪魔板9及び羽根カバー1
0の取付、取外し作業を回転式粘度計2と同時に行うこ
とができるといったメリットを得ることができる。
【0021】さらに、この回転羽根6の形態としても上
述したようなパドル型に限定されるものでなく、例え
ば、図6に示すようにパドル型の他に、矢形パドル型,
平板型,傾斜パドル型,プロペラ型,爪付き円板,ター
ビン型,曲り羽根タービン型,片側円板タービン型,ブ
ルマージン型,錨型,ヘリカルリボン型等を採用しても
良い。
【0022】次に、図4及び図5は本発明の他の実施の
形態を示したものである。
【0023】先ず、図4は上述したような邪魔板9を用
いる代わりに、配管1の途中に樽状の液溜槽11を形成
し、この液溜槽11内に上述した回転式粘度計2を設置
したものである。すなわち、このように配管1の途中に
樽状の液溜槽11を形成することによって、上流側から
流れてきた液体がその配管1の単位容積よりも大きい液
溜槽11に流入してその勢いが落ちて一旦略静止状態に
近い状態となってからその下流側に流出するようにな
る。
【0024】従って、液体が一旦略静止状態に近い状態
となっている部分である液溜槽11に回転式粘度計2の
回転羽根6を位置させて回転させることにより、回転羽
根6が液体の流速の変動による影響を受け難くなるた
め、常にその粘度を正確かつ迅速に測定することが可能
となる。尚、本実施の形態でもその回転羽根6の上流側
に邪魔板9を設けたり、その周囲に筒状の羽根カバー1
0を設ければ、液体の流速をさらに低下させることがで
きるため、より測定精度を向上させることが可能とな
る。
【0025】一方、図5は、上述した回転式粘度計2の
構成及びその取付状態の他の実施の形態を示したもので
あり、配管1に形成された取付フランジ部3の閉止板4
に、これより径方向外方に突出したケーシング12を一
体的に設けると共に、そのケーシング12内に回転軸5
及びトルクメータ8を回転自在に収容し、このケーシン
グ12の周囲にこの回転軸5の周囲に設けられた内部磁
石13を磁力で間接的に回転する駆動手段14を設けた
ものである。
【0026】すなわち、配管1内圧が常温に近い状態で
あれば、回転式粘度計2の構成及びその取付を上記実施
の形態のようにしても問題がないが、配管1の内圧が3
0MPaを超えるような超臨界水等の高圧液体の場合、
上記実施の形態では、その回転軸の貫通部を十分にシー
ルしてもその部分から内部液体が漏れ出してしまうこと
が考えられる。これに対し、本実施の形態では、配管1
壁に外部と繋がる貫通部がなくなるため、配管1内の圧
力が高い場合であっても内部液体が外部に漏れ出すとい
ったことがなくなり、安全かつ正確に粘度測定を行うこ
とができる。尚、本発明の粘度測定の対象となる液体は
スラリー等の固形物を含む液体であっても良い。
【0027】
【実施例】次に、本発明方法の具体的実施例を説明す
る。
【0028】先ず、図7に示すように液体(シリコンオ
イル)が流れ込む粘度測定槽内にその液体の粘度を測定
する回転粘度計を設置すると共に、その粘度測定槽の底
部及びその回転羽根付近にそれぞれ液体出入口A,Bを
設け、この液体出入口A,B間を循環ラインでループ状
に接続し、その循環ラインに液体を循環させる流量可変
ポンプと、循環流量を計測する流量計を備えた試験装置
を製造した。
【0029】次に、この試験装置を用いて粘度測定槽内
に時間を前後して粘度の異なる二種類の液体(20mPa
・s,200mPa・s)を流量(ml/min,L/min)を変化さ
せて流し込み、それぞれの液体及び流量に対する粘度測
定値の影響度を調べる試験を行った。ここで、本試験の
具体的な方法としては、図8に示すように、粘度測定槽
の底部の出入口A側から粘度測定槽内に液体を流入した
場合(流入パターン1)と、粘度測定槽内の回転羽根真
横の出入口B側から粘度測定槽内に液体を流入した場合
(流入パターン2,3,4)による粘度測定値の影響に
加え、図9に示すように出入口B側から回転羽根の回転
軸方向に液体を流入した場合(流入パターン2)、回転
羽根の回転方向と順方向液体を流入した場合(流入パタ
ーン3)、回転羽根の回転方向と逆方向に液体を流入し
た場合(流入パターン4)についてそれぞれの粘度を測
定した。また、さらに図8に示すように、端部が開口し
た筒状の羽根カバーを回転羽根の周囲に設置した場合
と、設置しない場合について評価を行った。
【0030】この結果、先ず、図10に示すように、粘
度が20mPa・sである低粘度液体であって羽根カバー付
きの場合(図10(A))では、流量の変化及び流入方
向に拘わらず、全てのパターンで略同様な数値を示し
た。従って、このように回転羽根の周囲に羽根カバーを
設けた場合では流量方向や流量に殆ど影響されることな
くその液体の粘度を正確に測定できることが分かった。
【0031】これに対し、羽根カバーを設けない場合
(図10(B))では、流量が0. 2L/minを超えたと
ころから測定値にばらつきが生じ、しかもこのばらつき
は流量が増加するに従って大きくなった。そして、この
ばらつきは流入パターン1に比較して流入パターン2,
3,4の方が大きく、しかも回転羽根の回転方向順方
向、あるいはその反対方向に流入させたパターン3,4
のばらつきが最も大きいものであった。このことから初
期の推測の如く液体の流量や回転羽根に対する液体の衝
突方向によって粘度測定値に大きな変動が現れると同時
に、羽根カバーを設けることによりその影響を大幅に低
減できることが確認できた。
【0032】一方、図11は、粘度が200mPa・sの高
粘度液体であって、同じく羽根カバー付きの場合(図1
1(A))と羽根カバーなしの場合(図11(B))と
の粘度の影響を調べたものである。
【0033】この結果、高粘度液体の場合では低粘度液
体に比べて流入パターンによる変動のばらつきが小さく
流入パターンによる影響は少ないことがわかったが、や
はり羽根カバーなしの場合に比べて羽根カバーを設けた
場合のほうが変動のばらつきが小さく、より正確な測定
値が得られることが確認できた。
【0034】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、回転式粘
度計の回転羽根の上流側或いはその周囲に邪魔板又は羽
根カバーを設けてその配管内を流れている液体の粘度を
測定するようにしたため、配管内を流通中の液体であっ
てその流量が変動する場合であってもその粘度を迅速か
つ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す側面図である。
【図2】図1中A−A線断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。
【図6】本発明に適用可能な回転羽根の種類を示す説明
図である。
【図7】本実施例で使用した試験装置の構成を示す概略
図である。
【図8】本実施例に係る試験方法を示す説明図である。
【図9】本実施例を係る試験方法を示す説明図である。
【図10】(A)は羽根カバーをつけて低粘度液体の粘
度変化を測定したグラフ図である。(B)は羽根カバー
なしで低粘度液体の粘度変化を測定したグラフ図であ
る。
【図11】(A)は羽根カバーをつけて高粘度液体の粘
度変化を測定したグラフ図である。(B)は羽根カバー
なしで高粘度液体の粘度変化を測定したグラフ図であ
る。
【符号の説明】
1 配管 2 回転式粘度計 3 取付フランジ部 4 閉止蓋 5 回転軸 6 回転羽根 7 駆動モータ 8 トルクメータ 9 邪魔板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配管内を流通中の液体の粘度を測定する
    方法において、その配管内に回転羽根を挿入すると共
    に、その回転羽根の上流側に邪魔板又はその周囲に羽根
    カバーを設けておき、その回転羽根を回転させながらそ
    の回転羽根のトルクを検出して上記液体の粘度を測定す
    るようにしたことを特徴とする粘度測定方法。
  2. 【請求項2】 配管内を流通中の液体の粘度を測定する
    方法において、その配管途中に液溜槽を設け、その液溜
    槽内に回転羽根を挿入した後、その回転羽根を回転させ
    ながらその回転羽根のトルクを検出して上記液体の粘度
    を測定するようにしたことを特徴とする粘度測定方法。
  3. 【請求項3】 上記液溜槽内の回転羽根の周囲に羽根カ
    バーを設け、その液溜槽内を流れる液体が直接その回転
    羽根に衝突するのを防止しながらその流体の粘度を測定
    するようにしたことを特徴とする粘度測定方法。
  4. 【請求項4】 上記液体がスラリーを含む液体であるこ
    とを特徴とする請求項1〜3に記載の粘度測定方法。
  5. 【請求項5】 配管内を流通中の液体の粘度を測定する
    装置において、その配管にこれより径方向に突出したケ
    ーシングを設けると共に、そのケーシング内にその配管
    内の液体の粘度を検出する回転式粘度計を収容し、か
    つ、その回転式粘度計の回転羽根の上流側に邪魔板を設
    けると共に、上記ケーシングの周囲にこの回転式粘度計
    を磁力で間接的に回転する駆動手段を設けたことを特徴
    とする粘度測定装置。
  6. 【請求項6】 上記邪魔板に代えて、上記回転羽根の周
    囲に位置する羽根カバー又は上記液体を一時的に貯留す
    る液溜槽を備えたことを特徴とする請求項5に記載の粘
    度測定装置。
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