JP2014001995A - Viscosity measuring method with stirring function, and apparatus for implementing the same - Google Patents

Viscosity measuring method with stirring function, and apparatus for implementing the same Download PDF

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崇史 相澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a viscosity measuring method augmented with a stirring function by which the number of revolutions and the running torque of a rotor are measured by monitoring the voltage of the motor used for stirring to measure the kinetic viscosity of a measurement object in a non-contact and opaque state, and an apparatus for implementing the method.SOLUTION: By a viscosity measuring method, a rotor with a built-in magnet is put into a container holding a measurement object, stirring is done by rotating the rotor with a rotating magnetic field, at the same time the running torque of the rotor is derived from the torque needed for generation of the rotating magnetic field, and the kinematic viscosity of the measurement object is figured out from the running torque needed for the number of revolutions set in an area in which the running torque and the kinematic viscosity are in a proportional relationship. By another method, the running torque of the rotor is derived in the same way as in the foregoing, and the kinematic viscosity of the measurement object is figured out from the number of revolutions of the rotor when the running torque set in an area in which the running torque and the kinematic viscosity are in an inversely proportional relationship is used.

Description

本発明は、撹拌機能付き粘度測定方法およびその装置に関するものであり、更に詳しくは、高圧容器として一般に使用される金属製容器を用いて、磁力によってカップリングされた回転子を低速で回転させたうえで、回転子の回転数・回転トルクを撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で測定対象の動粘度の測定を行なう方法およびその装置に関するものである。   The present invention relates to a viscosity measuring method with a stirring function and an apparatus therefor, and more specifically, using a metal container generally used as a high-pressure container, a rotor coupled by magnetic force is rotated at a low speed. Further, the present invention relates to a method and apparatus for measuring the kinematic viscosity of a measurement object in a non-contact and opaque state by measuring the rotation speed / rotation torque of the rotor by monitoring the voltage of the stirring motor.

粘性・弾性測定装置として、例えば、回転子と、検出対象物質が入れられ、該検出対象物質内に回転子が配置された容器と、該容器の周りに配置され、回転子に対して磁場を印加する磁石と、該磁石を駆動して磁場を時間的に変動させ、回転子内に誘導電流を誘起し、該誘導電流と該回転子に印加される磁場とのローレンツ相互作用により、該回転子に回転トルクを与えて回転させる回転制御部と、回転子の回転数を検出する回転検出部と、回転数により、回転子に接する検出対象物質の粘度・弾性を検出する粘性検出部とを有する装置が提案されている(特許文献1)。   As a viscosity / elasticity measuring device, for example, a rotor and a detection target substance are placed, a container in which a rotor is arranged in the detection target substance, a container arranged around the container, and a magnetic field applied to the rotor. The magnet to be applied, the magnetic field is driven to change the magnetic field with time, an induced current is induced in the rotor, and the rotation is caused by Lorentz interaction between the induced current and the magnetic field applied to the rotor. A rotation control unit that applies rotation torque to the rotor to rotate, a rotation detection unit that detects the number of rotations of the rotor, and a viscosity detection unit that detects the viscosity and elasticity of the detection target substance that contacts the rotor based on the number of rotations. The apparatus which has is proposed (patent document 1).

しかし、該装置は、動粘度の測定ではなく、絶対粘度の測定を目的とするものであり、回転子として、撹拌が期待出来ない球体を用いている。また、回転子も、磁石内蔵の回転子ではなく、導電性の金属を用いている。   However, this apparatus is intended to measure absolute viscosity, not kinematic viscosity, and uses a sphere that cannot be expected to be stirred as a rotor. Also, the rotor is not a rotor with a built-in magnet but a conductive metal.

また、流体の粘度を決定する装置として、例えば、ステータ巻線を有するステータと、流体内で回転可能な回転体とを備えた電気式回転ドライブを含み、この回転体が回転ドライブの回転子として設計され、回転体がステータに対して非接触式で磁気的に軸支される装置であって、流体内の回転体の回転により変換される粘性動力損失部分が電気式回転ドライブの全動力の少なくとも80%に達する運転範囲で、回転ドライブを運転する手段と、トルク形成電流(Iq)により粘度(η)を決定する手段を備えた装置が提案されている(特許文献2)。   Further, as an apparatus for determining the viscosity of the fluid, for example, an electric rotary drive including a stator having stator windings and a rotating body that can rotate in the fluid is included, and the rotating body serves as a rotor of the rotating drive. Designed, the rotating body is a non-contact magnetically supported device with respect to the stator, and the viscous power loss portion converted by the rotation of the rotating body in the fluid is the total power of the electric rotary drive. There has been proposed an apparatus including a means for operating a rotary drive in an operating range reaching at least 80% and a means for determining a viscosity (η) from a torque forming current (Iq) (Patent Document 2).

しかし、この装置は、磁石内蔵の回転子を回転させるところは本発明と共通性があるが、機械的摩擦の軽減が目的であり、回転子の形状、駆動方法が異なる。特許文献2によれば、ブラシモーターを使用したマグネティックスターラーでは、実用的な粘度測定が出来ないことになり、本発明が念頭に置かれていないことは明らかである。   However, this device is common to the present invention in that the rotor with a built-in magnet is rotated, but the purpose is to reduce mechanical friction, and the shape of the rotor and the driving method are different. According to Patent Document 2, it is obvious that a magnetic stirrer using a brush motor cannot perform practical viscosity measurement, and the present invention is not kept in mind.

また、撹拌子及び撹拌装置として、例えば、容器に収容された液状の試料を回転により撹拌する撹拌子であって、水平回転可能な撹拌用回転体と、着磁方向が上記撹拌用回転体の回転軸と平行するように上記撹拌用回転体に配置されている撹拌用磁石とを備える撹拌子が提案されている(特許文献3)。   Further, as the stirrer and the stirrer, for example, a stirrer that stirs a liquid sample contained in a container by rotation, and the stirrer that can rotate horizontally and the magnetization direction of the stirrer There has been proposed a stirrer including a stirring magnet disposed on the stirring rotating body so as to be parallel to a rotation axis (Patent Document 3).

しかし、この装置は、スターラー自体の技術であり、この文献には、粘度測定に関する記述は一切ない。   However, this apparatus is a technique of the stirrer itself, and this document has no description about viscosity measurement.

高圧下における液体の粘度測定を考えた場合、高圧容器内で粘度を測定する必要が生じる。加えて、該高圧容器内で平衡状態を作った上で粘度を測定する場合は、撹拌機能を持たせた高圧容器で粘度測定を行なう必要がある。粘度測定だけに注目した場合も、大気圧下で一般に使用される軸の先に回転体を取り付けた粘度計をそのまま高圧対応にしようとしても、軸の先を高圧容器内に入れるためには、軸の途中を圧力シールする必要がある。   When measuring the viscosity of a liquid under high pressure, it is necessary to measure the viscosity in a high-pressure vessel. In addition, when the viscosity is measured after creating an equilibrium state in the high-pressure vessel, it is necessary to measure the viscosity in a high-pressure vessel having a stirring function. Even when focusing only on viscosity measurement, even if you try to make the viscometer with a rotating body attached to the tip of a shaft generally used under atmospheric pressure compatible with high pressure as it is, to put the tip of the shaft into a high pressure container, It is necessary to pressure seal in the middle of the shaft.

シール材であるOリング、樹脂シール、メタルシールは、容器内の圧力によりシール材の軸への締め付け力が変化するため、回転体の回転トルクを軸の回転トルクから正確に測定することが困難である。   O-rings, resin seals, and metal seals that are sealing materials change the tightening force on the shaft of the sealing material due to the pressure in the container, making it difficult to accurately measure the rotational torque of the rotating body from the rotational torque of the shaft It is.

また、回転軸を使用すると、回転数は正確に決定可能であるが、回転軸を使用しない場合は、何らかの方法で、回転体の回転数を決定する必要がある。回転体に印を付けて光学的に決定する方法も考えられるが、窓のない金属製の容器での使用は不可能である。   Further, when the rotation axis is used, the number of rotations can be accurately determined. However, when the rotation axis is not used, it is necessary to determine the number of rotations of the rotating body by some method. Although a method of marking the rotating body and optically determining it is conceivable, it cannot be used in a metal container without a window.

また、これまでに、高圧容器として一般に使用される肉厚の金属容器を用いて、回転子の回転数、回転トルクを、撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で、動粘度の測定を行なう方法およびその装置は開発例がなく、当技術分野では、当該装置を開発することが強く期待されていた。   In addition, until now, using a thick metal container generally used as a high-pressure container, the rotational speed and rotational torque of the rotor were measured by monitoring the voltage of the agitating motor. There has been no development example of a method and apparatus for measuring kinematic viscosity in the state, and there has been a strong expectation in the art to develop the apparatus.

特開2009−264982号公報JP 2009-264982 A 特許第4169542号公報Japanese Patent No. 4169542 特開2007−1366443号公報JP 2007-1366443 A

このような状況の中で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、高圧下における液体の粘度測定を簡便で効率的に行うことを可能にする方法および装置を開発することを目標として鋭意研究を重ねた結果、回転子の回転数、回転トルクを、撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で、測定対象の動粘度の測定を行なう方法およびその装置を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。   Under such circumstances, the present inventor has eagerly aimed at developing a method and apparatus that enables simple and efficient measurement of the viscosity of a liquid under high pressure in view of the above-described conventional technology. As a result of repeated research, a method and an apparatus for measuring the kinematic viscosity of a measurement object in a non-contact and opaque state by measuring the rotational speed and rotational torque of the rotor by monitoring the voltage of the stirring motor. Has been successfully developed, and the present invention has been completed.

本発明は、高圧容器として一般に使用される金属製容器を用いて、磁力によってカップリングされた回転子を低速で回転させた上で、回転子の回転数、回転トルクを、撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で、測定対象の動粘度の測定を行なう方法およびその装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、溶液の撹拌を行なうための回転子を使用した上で、回転子の回転数を上げて撹拌を行なった後に、回転子の回転数を下げて動粘度の測定を行なうことで、簡便で効率的な測定を行なう手段を提供することを目的とするものである。   The present invention uses a metal container generally used as a high-pressure container, rotates a rotor coupled by magnetic force at a low speed, and determines the rotational speed and rotational torque of the rotor by the voltage of the stirring motor. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring the kinematic viscosity of a measurement object in a non-contact and opaque state. Further, the present invention uses a rotor for stirring the solution, performs stirring by increasing the rotation speed of the rotor, and then measures kinematic viscosity by decreasing the rotation speed of the rotor. Therefore, it is an object to provide a means for performing simple and efficient measurement.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)磁石内蔵の回転子を測定対象が入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより測定対象の撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転トルクと動粘度が比例関係にある領域に設定した回転数に必要な回転トルクから容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とする動粘度の測定方法。
(2)磁石内蔵の回転子を測定対象の入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転数と動粘度が反比例の関係にある領域に設定した回転トルクを用いた際の回転子の回転数から容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とする動粘度の測定方法。
(3)磁石内蔵の回転子として、マグネティックスターラーの撹拌子を用いる、前記(1)または(2)に記載の動粘度の測定方法。
(4)磁石内蔵の回転子の形態が、円筒状、楕円状である、前記(1)から(3)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(5)回転磁場を、モーターにより磁石を回転させる機構により生成させる、前記(1)から(4)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(6)回転磁場を、ブラシモーターにより磁石を回転させる機構により生成させる、前記(1)から(5)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(7)回転子の回転トルクを、モーターのトルクと比例関係にある電圧をモニターすることで導出する、前記(1)から(6)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(8)回転子の回転数を、モーターの回転数検知によって導出する、前記(1)から(7)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(9)回転子の回転数を、モーターのトルク変化である電圧変化から導出する、前記(1)から(8)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(10)回転子の回転数を、容器近くに設置した磁気センサーから導出する、前記(1)から(9)のいずれかに記載の動粘度の測定方法。
(11)磁石内蔵の回転子と、測定対象と該回転子が内部に配置される高圧耐性の容器と、上記回転子に回転磁場を生成する磁場生成手段と、回転子の回転数を導出する手段と、回転磁場を生成する磁場生成手段のトルクを検知する検知手段を備え、前記(1)から(10)のいずれかに記載の方法により測定対象の動粘度を測定するようにしたことを特徴とする動粘度の測定装置。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A rotor with a built-in magnet is placed in a container containing a measurement target, and the measurement target is stirred by rotating the rotor with a rotating magnetic field, and the rotational torque of the rotor is determined from the torque required to generate the rotating magnetic field. And measuring the kinematic viscosity of the object to be measured in the container from the rotational torque necessary for the number of revolutions set in a region where the rotational torque and the kinematic viscosity are in a proportional relationship.
(2) A rotor with a built-in magnet is placed in a container containing the object to be measured, and stirring is performed by rotating the rotor with a rotating magnetic field, and the rotating torque of the rotor is derived from the torque necessary for generating the rotating magnetic field. A method for measuring kinematic viscosity, comprising measuring the kinematic viscosity of a measurement object in a container from the number of rotations of a rotor when using a rotational torque set in a region where the number of rotations and kinematic viscosity are inversely proportional to each other .
(3) The method for measuring kinematic viscosity according to (1) or (2) above, wherein a magnetic stirrer stirrer is used as the rotor with a built-in magnet.
(4) The method for measuring kinematic viscosity according to any one of (1) to (3), wherein the rotor with a built-in magnet is cylindrical or elliptical.
(5) The method for measuring kinematic viscosity according to any one of (1) to (4), wherein the rotating magnetic field is generated by a mechanism that rotates a magnet by a motor.
(6) The kinematic viscosity measurement method according to any one of (1) to (5), wherein the rotating magnetic field is generated by a mechanism that rotates a magnet with a brush motor.
(7) The kinematic viscosity measurement method according to any one of (1) to (6), wherein the rotational torque of the rotor is derived by monitoring a voltage proportional to the motor torque.
(8) The method for measuring kinematic viscosity according to any one of (1) to (7), wherein the rotational speed of the rotor is derived by detecting the rotational speed of the motor.
(9) The kinematic viscosity measurement method according to any one of (1) to (8), wherein the rotational speed of the rotor is derived from a voltage change that is a torque change of the motor.
(10) The method for measuring kinematic viscosity according to any one of (1) to (9), wherein the number of rotations of the rotor is derived from a magnetic sensor installed near the container.
(11) A rotor with a built-in magnet, a measurement object, a high-pressure-resistant container in which the rotor is disposed, a magnetic field generating means for generating a rotating magnetic field in the rotor, and a rotational speed of the rotor are derived. And a detecting means for detecting the torque of the magnetic field generating means for generating the rotating magnetic field, and measuring the kinematic viscosity of the object to be measured by the method according to any one of (1) to (10). A kinematic viscosity measuring device.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、動粘度の測定方法であって、磁石内蔵の回転子を測定対象が入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより測定対象の撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転トルクと動粘度が比例関係にある領域に設定した回転数に必要な回転トルクから容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention relates to a method for measuring kinematic viscosity, in which a rotor with a built-in magnet is placed in a container containing the object to be measured, and the object to be measured is stirred by rotating the rotor with a rotating magnetic field, and a rotating magnetic field is generated. The torque of the rotor is derived from the torque required for the rotation, and the kinematic viscosity of the object to be measured in the container is measured from the rotation torque required for the rotation speed set in a region where the rotation torque and kinematic viscosity are in a proportional relationship. It is what.

また、本発明は、動粘度の測定方法であって、磁石内蔵の回転子を測定対象が入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転体の回転トルクを導出し、回転数と動粘度が反比例の関係にある領域に設定した回転トルクを用いた際の回転体の回転数から容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とするものである。   The present invention also relates to a method for measuring kinematic viscosity, in which a rotor with a built-in magnet is placed in a container containing a measurement object, and stirring is performed by rotating the rotor with a rotating magnetic field, and the rotating magnetic field is generated. The rotational torque of the rotating body is derived from the required torque, and the kinematic viscosity of the object to be measured in the container is calculated from the rotational speed of the rotating body when the rotational torque set in a region where the rotational speed and kinematic viscosity are inversely proportional It is characterized by measuring.

本発明は、動粘度の測定装置であって、磁石内蔵の回転子と、測定対象と該回転子が内部に配置される高圧耐性の容器と、上記回転子に回転磁場を生成する磁場生成手段と、回転子の回転数を導出する手段と、回転磁場を生成する磁場生成手段のトルクを検知する手段を備えた測定対象の動粘度の測定装置であって、回転磁場により回転子を回転させることにより測定対象の撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転トルクと動粘度が比例関係にある領域に設定した回転数に必要な回転トルクから容器内の測定対象の動粘度を測定するようにしたことを特徴とするものである。   The present invention is an apparatus for measuring kinematic viscosity, comprising a rotor with a built-in magnet, a measurement object, a high-pressure resistant container in which the rotor is disposed, and a magnetic field generating means for generating a rotating magnetic field in the rotor. A kinematic viscosity measuring device comprising a means for deriving the number of rotations of the rotor and a means for detecting the torque of the magnetic field generating means for generating the rotating magnetic field, wherein the rotor is rotated by the rotating magnetic field. As a result, the measurement object is agitated and the rotational torque of the rotor is derived from the torque necessary for generating the rotating magnetic field. From the rotational torque necessary for the rotational speed set in the region where the rotational torque and kinematic viscosity are proportional to each other. The kinematic viscosity of the object to be measured in the container is measured.

また、本発明は、動粘度の測定装置であって、磁石内蔵の回転体と、測定対象と該回転子が内部に配置される高圧耐性の容器と、上記回転子に回転磁場を生成する磁場生成手段と、回転子の回転数を導出する手段と、回転磁場を生成する磁場生成手段のトルクを検知する手段を備えた測定対象の動粘度の測定装置であって、回転磁場により回転子を回転させることにより測定対象の撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転数と動粘度が反比例の関係にある領域に設定した回転トルクを用いた際の回転子の回転数から容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とするものである。   The present invention is also a kinematic viscosity measuring device, comprising a magnet-containing rotating body, a measurement object, a high-pressure resistant container in which the rotor is disposed, and a magnetic field that generates a rotating magnetic field in the rotor. A measuring device for kinematic viscosity of a measuring object, comprising: a generating means; a means for deriving the number of rotations of the rotor; and a means for detecting the torque of the magnetic field generating means for generating a rotating magnetic field. While rotating the object to be measured, the rotational torque of the rotor was derived from the torque required to generate the rotating magnetic field, and the rotational torque set in the region where the rotational speed and kinematic viscosity were inversely proportional was used. The kinematic viscosity of the measuring object in the container is measured from the number of rotations of the rotor at the time.

本発明では、磁石内蔵の回転子として、マグネティックスターラーの撹拌子を用いること、磁石内蔵の回転子の形態が、円筒状、楕円状であること、回転磁場を、モーターにより磁石を回転させる機構により生成させること、を望ましい実施態様としている。   In the present invention, a magnetic stirrer stirrer is used as a rotor with a built-in magnet, the shape of the rotor with a built-in magnet is cylindrical or elliptical, and a rotating magnetic field is rotated by a motor. Generating is a preferred embodiment.

また、本発明では、回転子の回転トルクを、モーターのトルクである電圧をモニターすることで導出すること、回転体の回転数を、モーターの回転数検知によって導出すること、回転子の回転数を、モーターのトルク変化である電圧変化から導出すること、回転子の回転数を、容器近くに設置した磁気センサーから導出すること、を望ましい実施態様としている。   In the present invention, the rotational torque of the rotor is derived by monitoring the voltage that is the torque of the motor, the rotational speed of the rotor is derived by detecting the rotational speed of the motor, and the rotational speed of the rotor. Is derived from a voltage change which is a torque change of the motor, and the rotational speed of the rotor is derived from a magnetic sensor installed near the container.

装置の構成として、好適には、例えば、制御PCはWindows(登録商標)XP搭載パソコン、スターラーコントローラーはアズワンM−1マルチスターラーコントローラーを使用することが例示される。この場合、スターラーコントローラーの1kΩの可変抵抗器を取り外した上で、アナログデバイセズAD8400デジタルポテンショメーターを接続し、PCからスターラーコントローラーを制御出来るように接続する。   As a configuration of the apparatus, preferably, for example, the control PC uses a Windows (registered trademark) XP-equipped personal computer, and the stirrer controller uses an ASONE M-1 multi-stirrer controller. In this case, after removing the 1 kΩ variable resistor of the stirrer controller, an Analog Devices AD8400 digital potentiometer is connected and connected so that the stirrer controller can be controlled from the PC.

スターラー本体は、例えば、アズワン S−1スターラー本体を使用し、途中の回線に、ナショナルインスツルメンツ USB−6009データロガーを接続し、回線の電圧変化をPCでモニター出来るようにする。   As the stirrer main body, for example, the ASONE S-1 stirrer main body is used, and a National Instruments USB-6609 data logger is connected to the line in the middle so that the voltage change of the line can be monitored by the PC.

圧力容器としては、例えば、SUS316製で、回転子として、フロンケミカル 強力撹拌子オーバル型25mm、強力撹拌子オーバル型、強力撹拌子シリンダー型が例示される。なお、基本システムは、市販のマグネティックスターラーを用いて、例えば、回転子の回転数を300rpm以上とすることで、測定試料の撹拌が可能となる。これらの手段は、同効の作用効果を奏するものであれば適宜同様に使用することができ、これらの手段のみに限定されるものではない。   Examples of the pressure vessel are made of SUS316, and examples of the rotor include a Freon chemical strong stirrer oval type 25 mm, a strong stirrer oval type, and a strong stirrer cylinder type. The basic system can stir the measurement sample by using a commercially available magnetic stirrer, for example, by setting the rotational speed of the rotor to 300 rpm or more. These means can be used as appropriate as long as they have the same effect and are not limited to these means.

回転子の回転数を測定する際に、例えば、データロガーで電圧変化を測定すると、周期的な電圧変動が観測されるが、これは、モーターの回転に起因するものである。また、周期的に下方および上方にスパイクノイズが観測されるが、これは、使用したスターラー本体にブラシモーターが使用されているため、コイルへの接続が切り替わるたびに発生するノイズである。   When measuring the number of rotations of the rotor, for example, when a voltage change is measured with a data logger, periodic voltage fluctuations are observed, which is due to the rotation of the motor. Spike noise is periodically observed below and above, but this is noise that occurs every time the connection to the coil is switched because the brush motor is used in the used stirrer body.

例えば、このスターラー本体の場合、モーターの6周期の電圧変動で撹拌子が1回転する。なお、撹拌子が回転しなかったり暴れたりして回転子の回転が平衡に達していない場合、電圧変動が周期的にならないため、回転子を直接モニターしなくてもスターラー本体の電圧モニターのみで容器内の様子を把握することが可能である。   For example, in the case of this stirrer main body, the stirrer rotates once by the voltage fluctuation of six cycles of the motor. In addition, if the rotation of the rotor does not reach equilibrium because the stirrer does not rotate or goes wild, voltage fluctuations do not become periodic, so even if the rotor is not monitored directly, only the voltage monitor of the stirrer main unit can be used. It is possible to grasp the state in the container.

回転トルクを決定する際に、回転子の回転トルクは、スターラー本体のモーターのトルクから推察することが出来る。モーターのトルクは、モーターにかかる電圧に比例するが、ブラシモーターの場合は、スパイクノイズが解析の邪魔をする。そこで、スパイクノイズの前後20%を削除した上で、残りを正弦波で最小二乗近似し、振幅の中心をモータートルクとして解析する。   When determining the rotational torque, the rotational torque of the rotor can be inferred from the torque of the motor of the stirrer body. The motor torque is proportional to the voltage applied to the motor, but in the case of a brush motor, spike noise interferes with the analysis. Therefore, after removing 20% before and after the spike noise, the remainder is approximated by a least square with a sine wave, and the center of the amplitude is analyzed as the motor torque.

この場合、モータートルクの解析は、モーターの種類と組み合わせる電源の種類によるスパイクノイズの大きさやトルクによる電圧の変動の癖を考慮して、スパイクノイズの除去の必要性と除去範囲、近似する関数の形の設定を最適化する必要がある。アズワン S−1スターラー本体とアズワンM−1マルチスターラーコントローラーのケースを用いた場合では、前述の方法が有効である。その上で、モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦を除いた部分が、溶液内で回転子を回転させるトルクであるというモデルをたてる。   In this case, the analysis of motor torque takes into account the magnitude of spike noise depending on the type of power supply combined with the type of motor and the fluctuation of voltage due to torque, and the necessity and range of removal of spike noise and the function to be approximated. The shape settings need to be optimized. In the case of using the case of the ASONE S-1 stirrer body and ASONE M-1 multi-stirrer controller, the above-described method is effective. Then, a model is created in which the portion excluding the friction required for the rotation of the motor and the friction between the rotor and the bottom of the container is the torque that rotates the rotor in the solution.

粘度測定装置の妥当性の評価において、断面積が円の物質が溶液中を移動するとき、移動がゆっくりであれば、粘性力と圧力傾度力が釣り合うことになる。この関係は、ナヴィエ−ストークス方程式のレイノルズ数が小さい場合から導出される。このことは、回転子をゆっくり回転させた場合、モータートルクのうちモーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦を除いた部分が、動粘度に比例することを意味している。   In the evaluation of the validity of the viscosity measuring apparatus, when a substance having a circular cross-sectional area moves through the solution, if the movement is slow, the viscosity force and the pressure gradient force are balanced. This relationship is derived from the case where the Reynolds number of the Navier-Stokes equation is small. This means that when the rotor is rotated slowly, the portion of the motor torque excluding the friction necessary for motor rotation and the friction between the rotor and the container bottom is proportional to the kinematic viscosity. .

このとき、同一回転数の場合、モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦は一定(基準トルクと定義)であると想像される。   At this time, when the number of rotations is the same, the friction necessary for the rotation of the motor and the friction between the rotor and the container bottom are assumed to be constant (defined as reference torque).

計測されるトルクは、c1×測定試料の動粘度+c2という一次関数で定義される。ここで、c1、c2とも、装置に起因する定数であり、c1は回転トルクと粘性の関係、c2は基準トルク(モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦に消費されるトルク)の効果である。このことは、粘性流体中を回転子が回転するために必要なトルク(c1×測定試料の動粘度)と測定装置の内部で消費されるトルク(c2)の和がモーターの回転に必要なトルクであることを示している。なお、装置定数であるc1とc2は、
粘度の違う2種類の標準試料を測定して決定可能である。測定装置の装置定数であるc1とc2を決定してしまえば、測定試料に対して(計測トルク−c2)÷c1という単純な式で動粘度の導出が可能である。
The measured torque is defined by a linear function of c1 × kinematic viscosity of measurement sample + c2. Here, both c1 and c2 are constants caused by the apparatus, c1 is a relation between rotational torque and viscosity, and c2 is consumed by a reference torque (friction necessary for motor rotation, friction between the rotor and the bottom of the container) Torque). This is the sum of the torque required for the rotor to rotate in the viscous fluid (c1 × dynamic viscosity of the measurement sample) and the torque consumed in the measuring device (c2). It is shown that. The device constants c1 and c2 are
It can be determined by measuring two standard samples with different viscosities. Once the device constants c1 and c2 of the measuring device are determined, the kinematic viscosity can be derived from the measured sample by a simple formula of (measured torque−c2) ÷ c1.

装置としての妥当性は、この関係を満たし、標準試料を用いた状態で、トルクと動粘度が線形な関係を維持するかどうかを検討すればよい。なお、例えば、デジタルポテンショメーターAD8400を用いる場合は、分解能が256ステップであり、回転数の正確な制御が難しいため、回転数の近い前後のデータを元に直線補完することで、回転トルクと動粘度が比例関係にある領域に設定した回転数に対するモーターの電圧を取得する。   Appropriateness as an apparatus should satisfy whether this relationship is satisfied and whether a linear relationship between torque and kinematic viscosity is maintained in a state where a standard sample is used. For example, when the digital potentiometer AD8400 is used, the resolution is 256 steps and accurate control of the rotational speed is difficult. Therefore, the rotational torque and kinematic viscosity are obtained by linear interpolation based on data before and after the rotational speed is close. Get the voltage of the motor with respect to the rotation speed set in the area where is proportional.

実際の測定においては、例えば、回転数180rpmにおいて、1cStの校正用の粘度液と1000cStの校正用粘度液で電圧測定を行ない、電圧と動粘度の直線関係を利用して、先ほどの一次式の装置定数を求めた後に、測定試料の測定を行ない、測定された電圧から測定試料の動粘度を導出する。   In actual measurement, for example, voltage measurement is performed with a 1 cSt calibration viscosity liquid and a 1000 cSt calibration viscosity liquid at a rotation speed of 180 rpm, and the linear relationship between the voltage and the kinematic viscosity is used to calculate the linear equation. After obtaining the device constant, the measurement sample is measured, and the kinematic viscosity of the measurement sample is derived from the measured voltage.

また、モーターや回転子が動いているとき、理想的な環境下では、動摩擦係数は動いている物体の速度の影響を受けない。即ち、モーターへのトルクを一定にしたとき、回転体の回転数とモータートルクは、モータートルクから基準トルクを除いた量に対して反比例する、即ち、モータートルクと、回転周期(回転周波数の逆数)は線形になる。   In addition, when the motor or the rotor is moving, the dynamic friction coefficient is not affected by the speed of the moving object under an ideal environment. That is, when the torque to the motor is constant, the rotational speed of the rotating body and the motor torque are inversely proportional to the amount obtained by subtracting the reference torque from the motor torque, that is, the motor torque and the rotation cycle (the reciprocal of the rotational frequency). ) Is linear.

本発明により、次のような効果が奏される。
1)高圧容器として一般に使用される金属容器を用いて、回転子の回転数、回転トルクを、撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で、動粘度の測定を行なう方法およびその装置を提供することが出来る。
2)回転子は、本来、溶液の撹拌を行なうためのものであるので、回転子の回転数を上げて撹拌を行なった後に、回転子の回転数を下げて動粘度の測定を行なうことで、簡便で効率的な測定を行なう手段を提供することが出来る。
3)検出器がスターラー側にあり、高圧容器はただ載せているだけであるので自由に選択可能である。高価な試料は小さな容器で、安価な試料は大きな装置で精度を上げて測定するなど、試料に応じて高圧容器を変化させることが可能である。
4)ある程度の直径を持った筒状の高圧容器を使用するため、測定後の洗浄が容易である。これは、塗料などの洗浄が難しい試料の測定に最適である。
The present invention has the following effects.
1) Using a metal container generally used as a high-pressure container, the rotational speed and rotational torque of the rotor are measured by monitoring the voltage of the stirring motor, and the kinematic viscosity is measured in a non-contact and opaque state. And a device for the same can be provided.
2) Since the rotor is originally for stirring the solution, the stirring is performed by increasing the number of rotations of the rotor, and then the kinematic viscosity is measured by decreasing the number of rotations of the rotor. It is possible to provide a means for performing simple and efficient measurement.
3) Since the detector is on the stirrer side and the high-pressure vessel is merely mounted, it can be freely selected. It is possible to change the high-pressure vessel according to the sample, such as measuring an expensive sample with a small container and measuring an inexpensive sample with a large apparatus with increased accuracy.
4) Since a cylindrical high-pressure vessel having a certain diameter is used, cleaning after measurement is easy. This is optimal for measuring samples that are difficult to clean, such as paint.

本発明の装置の概要を示す。The outline | summary of the apparatus of this invention is shown. 回転子の回転数の測定で、データロガーで計測された電圧変化の一例を示す。An example of the voltage change measured by the data logger in the measurement of the number of rotations of the rotor is shown. スターラーコントローラーの設定を変更後、回転子の回転が平衡に達していないときの電圧変化の例を示す。An example of voltage change when the rotor rotation has not reached equilibrium after changing the stirrer controller setting is shown. スターラー本体のモーターの回転が速すぎて、回転子が回転しなくなったときの電圧変化の例を示す。An example of voltage change when the rotation of the motor of the stirrer body is too fast and the rotor stops rotating is shown. 動的粘度の測定結果1(オーバル型25mm撹拌子を使用した場合)を示す。Measurement result 1 of dynamic viscosity (when an oval type 25 mm stirrer is used) is shown. 動的粘度の測定結果2(オーバル型20mm撹拌子を使用した場合)を示す。The measurement result 2 of dynamic viscosity (when an oval type 20 mm stirrer is used) is shown. 動的粘度の測定結果3(シリンダー型20mm撹拌子を使用した場合)を示す。Measurement result 3 of dynamic viscosity (when a cylinder-type 20 mm stirrer is used) is shown. 動的粘度の測定結果4(オーバル型25mm撹拌子を使用した場合)を示す。Measurement result 4 of dynamic viscosity (when an oval type 25 mm stirrer is used) is shown. 測定結果1を回転数と電圧のグラフに書き換え、このグラフを元に、電圧0.9Vのときの回転数を求め、時間に対する逆数を取ってモーター電圧0.9Vの時の動粘度に対する回転周期を求めたグラフである。Measurement result 1 is rewritten into a graph of rotation speed and voltage, and based on this graph, the rotation speed at a voltage of 0.9V is obtained, and the reciprocal with respect to time is taken to determine the rotation cycle for the kinematic viscosity at a motor voltage of 0.9V. It is the graph which calculated | required.

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.

(1)実証機の装置構成
本実施例では、実証機として、以下の装置を構築した。図1に、装置の概要を示した。制御PCは、Windows(登録商標)XP搭載パソコン、スターラーコントローラーは、アズワンM−1マルチスターラーコントローラーを使用した。スターラーコントローラーの1kΩの可変抵抗器を取り外した上で、アナログデバイセズAD8400デジタルポテンショメーターを接続し、PCからスターラーコントローラーを制御出来るようにした。
(1) Device configuration of demonstration machine In this example, the following equipment was constructed as a demonstration machine. FIG. 1 shows an outline of the apparatus. The control PC was a Windows (registered trademark) XP-equipped personal computer, and the stirrer controller was an ASONE M-1 multi-stirrer controller. After removing the 1 kΩ variable resistor of the stirrer controller, an Analog Devices AD8400 digital potentiometer was connected so that the stirrer controller could be controlled from a PC.

スターラー本体は、アズワン S−1スターラー本体を使用し、途中の回線にナショナルインスツルメンツ USB−6009データロガーを接続し、回線の電圧変化をPCでモニター出来るようにした。   The stirrer main unit used the ASONE S-1 stirrer main unit, and a National Instruments USB-6609 data logger was connected to the line on the way so that the voltage change of the line could be monitored with a PC.

圧力容器は、SUS316製で、回転子として、フロンケミカル 強力撹拌子オーバル型25mm、強力撹拌子オーバル型20mm、強力撹拌子シリンダー型20mmの3種類を用いて検証した。なお、基本システムは、市販のマグネティックスターラーを用いて、回転子の回転数を300rpm以上とすることで、測定試料の撹拌が可能となることがわかった。   The pressure vessel was made of SUS316, and verified using three types of rotors: a Freon chemical strong stir bar oval type 25 mm, a strong stir bar oval type 20 mm, and a strong stir bar cylinder type 20 mm. The basic system was found to be capable of stirring the measurement sample by using a commercially available magnetic stirrer and setting the rotational speed of the rotor to 300 rpm or higher.

(2)回転子の回転数の測定
図2に、データロガーで計測された電圧変化の一例を示した。
図より、周期的な電圧変動が観測されるが、これは、モーターの回転に起因するものであった。また、周期的に下方および上方にスパイクノイズが観測されたが、これは、使用したスターラー本体にブラシモーターが使用されているため、コイルへの接続が切り替わるたびに発生するノイズであった。
(2) Measurement of rotation speed of rotor FIG. 2 shows an example of voltage change measured by a data logger.
From the figure, periodic voltage fluctuations are observed, which is due to the rotation of the motor. Moreover, spike noise was periodically observed below and above, but this was generated every time the connection to the coil was switched because the brush motor was used in the used stirrer body.

なお、このスターラー本体の場合、モーターの6周期の電圧変動で回転子が1回転することを確認している。なお、回転子が回転しなかったり暴れたりして該回転子の回転が平衡に達していない場合、電圧変動が周期的にならないため、回転子を直接モニターしなくてもスターラー本体の電圧モニターのみで容器内の様子を把握することが可能であった(図3〜4参照)。   In the case of this stirrer main body, it has been confirmed that the rotor makes one rotation with a voltage fluctuation of six cycles of the motor. Note that if the rotor does not rotate or goes wild and the rotation of the rotor has not reached equilibrium, the voltage fluctuation will not be periodic, so even if the rotor is not monitored directly, only the voltage monitor of the stirrer body is monitored. It was possible to grasp the state in the container (see FIGS. 3 to 4).

(3)回転トルクの決定
回転子の回転トルクは、スターラー本体のモーターのトルクから推察した。モーターのトルクは、モーターにかかる電圧に比例するが、ブラシモーターの場合、スパイクノイズが解析の邪魔をする。そこで、スパイクノイズの前後20%を削除した上で、残りを正弦波で最小二乗近似し、振幅の中心をモータートルクとして解析した。なお、モータートルクの解析は、モーターの種類と組み合わせる電源の種類によるスパイクノイズの大きさやトルクによる電圧の変動の癖を考慮して、スパイクノイズの除去の必要性と除去範囲、近似する関数の形の設定を適正化する必要があった。
(3) Determination of rotational torque The rotational torque of the rotor was inferred from the torque of the motor of the stirrer body. The motor torque is proportional to the voltage applied to the motor, but in the case of a brush motor, spike noise interferes with the analysis. Therefore, after removing 20% before and after the spike noise, the rest was approximated by a sine wave to the least squares, and the center of the amplitude was analyzed as the motor torque. The motor torque analysis takes into account the magnitude of spike noise depending on the type of power source combined with the type of motor and the fluctuation of voltage due to torque, and the necessity and range of removal of spike noise and the form of the function to be approximated. It was necessary to optimize the setting.

本実施例の、アズワン S−1スターラー本体とアズワンM−1マルチスターラーコントローラーのケースでは、前述の方法が有効であった。その上で、モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦を除いた部分が、溶液内で回転子を回転させるトルクであるというモデルをたてた。   In the case of the ASONE S-1 stirrer body and ASONE M-1 multi-stirrer controller of this example, the above-described method was effective. Then, a model was created in which the portion excluding the friction required for the rotation of the motor and the friction between the rotor and the bottom of the container is the torque that rotates the rotor in the solution.

(4)粘度測定装置の妥当性の検討
断面積が円の物質が溶液中を移動するとき、移動がゆっくり(レイノルズ数が1より十分小さい)であれば、粘性力と圧力傾度力が釣り合うことがナヴィエ−ストークス方程式から示される。このことは、回転子をゆっくり回転させた場合、モータートルクのうちモーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦を除いた部分が、動粘度に比例することを意味している。
(4) Examination of the validity of the viscosity measuring device When a substance with a circular cross-sectional area moves through the solution, if the movement is slow (Reynolds number is sufficiently smaller than 1), the viscosity force and the pressure gradient force must be balanced. Is shown from the Navier-Stokes equations. This means that when the rotor is rotated slowly, the portion of the motor torque excluding the friction necessary for motor rotation and the friction between the rotor and the container bottom is proportional to the kinematic viscosity. .

同一回転数の場合、モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦は、一定(基準トルクと定義)であると想像されるので、計測されるトルクは、c1×測定試料の動粘度+c2という一次関数で定義した。ここで、c1、c2とも、装置に起因する定数であり、c1は回転トルクと粘性の関係、c2は基準トルク(モーターの回転に必要な摩擦、回転子と容器底部との摩擦に消費されるトルク)の効果である。   In the case of the same number of rotations, it is assumed that the friction necessary for the rotation of the motor and the friction between the rotor and the bottom of the container are constant (defined as reference torque), so the measured torque is c1 × measurement sample The linear function was defined as kinematic viscosity + c2. Here, both c1 and c2 are constants caused by the apparatus, c1 is a relation between rotational torque and viscosity, and c2 is consumed by a reference torque (friction necessary for motor rotation, friction between the rotor and the bottom of the container) Torque).

装置としての妥当性は、この関係を満たし、標準試料を用いた状態で、トルクと動粘度が線形な関係を維持するかどうかを検討して、評価した。なお、使用したデジタルポテンショメーターAD8400は、分解能が256ステップであり、回転数の正確な制御が難しいため、回転数の近い前後のデータを元に直線補完することで、指定した回転数に対するモーターの電圧を取得した。   The validity of the apparatus was evaluated by examining whether or not the torque and kinematic viscosity maintained a linear relationship in a state where this relationship was satisfied and a standard sample was used. Since the used digital potentiometer AD8400 has a resolution of 256 steps and it is difficult to accurately control the rotation speed, the voltage of the motor with respect to the specified rotation speed is obtained by linear interpolation based on data before and after the rotation speed is close. Acquired.

実際の測定においては、例えば、回転数180rpmにおいて、1cStの校正用の粘度液と1000cStの校正用粘度液で電圧測定を行ない、電圧と動粘度の直線関係を利用して、先ほどの一次式の装置定数を求めた後に、測定試料の測定を行ない、測定された電圧から測定試料の動粘度を導出した。   In actual measurement, for example, voltage measurement is performed with a 1 cSt calibration viscosity liquid and a 1000 cSt calibration viscosity liquid at a rotation speed of 180 rpm, and the linear relationship between the voltage and the kinematic viscosity is used to calculate the linear equation. After obtaining the apparatus constant, the measurement sample was measured, and the kinematic viscosity of the measurement sample was derived from the measured voltage.

また、モーターや回転子が動いているとき、理想的な環境下では、動摩擦係数は、動いている物体の速度の影響を受けない。即ち、モーターへのトルクを一定にしたとき、回転子の回転数とモータートルクは、モータートルクから基準トルクを除いた量に対して反比例することになる。即ち、モータートルクと、回転周期(回転周波数の逆数)は、線形になることが予想された。   In addition, when the motor or the rotor is moving, the dynamic friction coefficient is not affected by the speed of the moving object under an ideal environment. That is, when the torque to the motor is made constant, the rotational speed of the rotor and the motor torque are inversely proportional to the amount obtained by subtracting the reference torque from the motor torque. That is, the motor torque and the rotation cycle (reciprocal of the rotation frequency) were expected to be linear.

動的粘度の測定1(オーバル型25mm回転子を使用した場合)[請求項1に関する実施例]
図5に、測定結果を示した。粘度が1000cStの測定試料では、420rpm以上では回転子が回転せず、360rpm以下の測定となった。測定された範囲では、トルクと粘度の線形性は保たれており、動粘度測定が可能であることがわかった。
Measurement of dynamic viscosity 1 (when an oval type 25 mm rotor is used) [Example for claim 1]
FIG. 5 shows the measurement results. With the measurement sample having a viscosity of 1000 cSt, the rotor did not rotate at 420 rpm or higher, and the measurement was at 360 rpm or lower. It was found that the linearity of torque and viscosity was maintained in the measured range, and kinematic viscosity measurement was possible.

なお、理論的には、回転数が低い方が精度が高いことが想定されるが、モーター駆動のマグネティックスターラー場合、低い回転数では停止する場合もあるので、180rpm以上で測定することが望ましい。また、オーバル型(楕円型)回転子の場合、回転子の中心部の極小さな面で圧力容器底部と接触して回転するため、容器との接触抵抗が小さく、測定のばらつきが小さいことがわかった。   Theoretically, it is assumed that the lower the number of rotations, the higher the accuracy. However, in the case of a motor-driven magnetic stirrer, the motor may stop at a lower number of rotations, so measurement at 180 rpm or higher is desirable. In addition, in the case of an oval (elliptical) rotor, the contact surface rotates with a very small surface at the center of the rotor so that the contact resistance with the container is small and the measurement variation is small. It was.

動的粘度の測定2(オーバル型20mm回転子を使用した場合)[請求項1に関する実施例]
図6に、測定結果を示した。粘度が1000cStの測定試料を含めて、600rpmまで測定することが出来、高い線形性が確認された。
Measurement of dynamic viscosity 2 (when using an oval type 20 mm rotor) [Example for claim 1]
FIG. 6 shows the measurement results. It was possible to measure up to 600 rpm including a measurement sample having a viscosity of 1000 cSt, and high linearity was confirmed.

動的粘度の測定3(シリンダー型20mm回転子を使用した場合)[請求項1に関する実施例]
図7に、測定結果を示した。粘度が1000cStの測定試料では、480rpm以上では回転子が回転せず、420rpm以下の測定となった。また、240rpm以上の時に、粘度が1000cStで直線からずれる現象が観測された。
Measurement of dynamic viscosity 3 (when a cylinder type 20 mm rotor is used) [Example for claim 1]
FIG. 7 shows the measurement results. With the measurement sample having a viscosity of 1000 cSt, the rotor did not rotate at 480 rpm or higher, and the measurement was at 420 rpm or lower. In addition, a phenomenon in which the viscosity deviates from a straight line at 1000 cSt was observed at 240 rpm or higher.

粘度測定は、直線領域で測定する必要があるので、シリンダー型20mm回転子を使用した測定では、粘度が1000cSt以下の測定試料に対し、180rpm以下の低速回転で測定する必要があることが示唆された。   Since viscosity measurement needs to be measured in a linear region, it is suggested that measurement using a cylinder type 20 mm rotor needs to be measured at a low speed rotation of 180 rpm or less for a measurement sample having a viscosity of 1000 cSt or less. It was.

また、シリンダー型(円筒型)回転子を使用した場合、容器底部との接触抵抗が大きくなるので、測定のばらつきがオーバル型と比べて大きくなる傾向を得た。回転子としては、中央部が大きく、中央部のみで容器と接触するような形のものが測定精度向上に有効であると示唆された。   In addition, when a cylinder type (cylindrical) rotor was used, the contact resistance with the bottom of the container was increased, so that the variation in measurement was larger than that of the oval type. It has been suggested that a rotor having a large central portion and a shape that comes into contact with the container only at the central portion is effective in improving measurement accuracy.

動的粘度の測定4(オーバル型25mm回転子を使用した場合)[請求項2に関する実施例]
図8に、測定結果を示した。このグラフは、測定結果1を回転数と電圧のグラフに書き換えたものである。このグラフを元に、電圧0.9Vのときの回転数を求め、時間に対する逆数を取って、モーター電圧0.9Vの時の動粘度に対する回転周期を求めたのが、図9に示すグラフである。
Measurement of dynamic viscosity 4 (when an oval type 25 mm rotor is used) [Example for claim 2]
FIG. 8 shows the measurement results. This graph is obtained by rewriting the measurement result 1 into a graph of rotation speed and voltage. Based on this graph, the number of rotations at a voltage of 0.9 V was obtained, the reciprocal with respect to time was taken, and the rotation period for the kinematic viscosity at a motor voltage of 0.9 V was obtained in the graph shown in FIG. is there.

このように、線形な関係が得られ、決められたモーター電圧時の回転周期を計測することで、動粘度が計測出来ることがわかった。   Thus, a linear relationship was obtained, and it was found that kinematic viscosity can be measured by measuring the rotation period at a determined motor voltage.

以上詳述した通り、本発明は、撹拌機能付き粘度測定方法およびその装置に係るものであり、本発明により、高圧容器として一般に使用される金属容器を用いて、回転子の回転数、回転トルクを、撹拌用モーターの電圧をモニターすることで測定し、非接触かつ不透明な状態で、動粘度の測定を行なう方法およびその装置を提供することが出来る。回転子は、本来、溶液の撹拌を行なうためのものであるので、回転子の回転数を上げて撹拌を行なった後に、該回転子の回転数を下げて動粘度の測定を行なうことで、簡便で効率的な測定を行なう手段を提供することが出来る。   As described above in detail, the present invention relates to a viscosity measuring method with stirring function and an apparatus thereof, and according to the present invention, using a metal container generally used as a high-pressure container, the rotational speed and rotational torque of a rotor. Can be measured by monitoring the voltage of the stirring motor, and a method and apparatus for measuring kinematic viscosity in a non-contact and opaque state can be provided. Since the rotor is originally for stirring the solution, the stirring is performed by increasing the rotational speed of the rotor, and then the kinematic viscosity is measured by decreasing the rotational speed of the rotor. A means for performing simple and efficient measurement can be provided.

Claims (11)

磁石内蔵の回転子を測定対象が入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより測定対象の撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転トルクと動粘度が比例関係にある領域に設定した回転数に必要な回転トルクから容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とする動粘度の測定方法。   The rotor with a built-in magnet is placed in a container containing the object to be measured, and the rotor is rotated by the rotating magnetic field to stir the object to be measured, and the rotational torque of the rotor is derived from the torque required to generate the rotating magnetic field. A method for measuring kinematic viscosity, comprising measuring a kinematic viscosity of a measurement object in a container from a rotation torque necessary for a rotation speed set in a region where the rotation torque and kinematic viscosity are in a proportional relationship. 磁石内蔵の回転子を測定対象の入った容器に入れ、回転磁場により回転子を回転させることにより撹拌を行なうとともに、回転磁場の生成に必要なトルクから回転子の回転トルクを導出し、回転数と動粘度が反比例の関係にある領域に設定した回転トルクを用いた際の回転子の回転数から容器内の測定対象の動粘度を測定することを特徴とする動粘度の測定方法。   The rotor with a built-in magnet is placed in a container containing the object to be measured, and stirring is performed by rotating the rotor with a rotating magnetic field. At the same time, the rotational torque of the rotor is derived from the torque required to generate the rotating magnetic field. And measuring the kinematic viscosity of the object to be measured in the container from the number of rotations of the rotor when the rotational torque set in a region where the kinematic viscosity is in an inversely proportional relationship is used. 磁石内蔵の回転子として、マグネティックスターラーの撹拌子を用いる、請求項1または2に記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to claim 1 or 2, wherein a magnetic stirrer stirrer is used as the rotor with a built-in magnet. 磁石内蔵の回転子の形態が、円筒状、楕円状である、請求項1から3のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor with a built-in magnet is cylindrical or elliptical. 回転磁場を、モーターにより磁石を回転させる機構により生成させる、請求項1から4のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to claim 1, wherein the rotating magnetic field is generated by a mechanism that rotates a magnet by a motor. 回転磁場を、ブラシモーターにより磁石を回転させる機構により生成させる、請求項1から5のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to claim 1, wherein the rotating magnetic field is generated by a mechanism that rotates a magnet by a brush motor. 回転子の回転トルクを、モーターのトルクと比例関係にある電圧をモニターすることで導出する、請求項1から6のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to claim 1, wherein the rotational torque of the rotor is derived by monitoring a voltage proportional to the torque of the motor. 回転子の回転数を、モーターの回転数検知によって導出する、請求項1から7のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is derived by detecting the rotational speed of the motor. 回転子の回転数を、モーターのトルク変化である電圧変化から導出する、請求項1から8のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotational speed of the rotor is derived from a voltage change which is a torque change of the motor. 回転子の回転数を、容器近くに設置した磁気センサーから導出する、請求項1から9のいずれかに記載の動粘度の測定方法。   The method for measuring kinematic viscosity according to any one of claims 1 to 9, wherein the number of rotations of the rotor is derived from a magnetic sensor installed near the container. 磁石内蔵の回転子と、測定対象と該回転子が内部に配置される高圧耐性の容器と、上記回転子に回転磁場を生成する磁場生成手段と、回転子の回転数を導出する手段と、回転磁場を生成する磁場生成手段のトルクを検知する検知手段を備え、請求項1から10のいずれかに記載の方法により測定対象の動粘度を測定するようにしたことを特徴とする動粘度の測定装置。   A rotor with a built-in magnet, a measurement object, a high-pressure resistant container in which the rotor is disposed, a magnetic field generating means for generating a rotating magnetic field in the rotor, a means for deriving the rotational speed of the rotor, A kinematic viscosity of the measuring object, comprising a detecting means for detecting a torque of a magnetic field generating means for generating a rotating magnetic field, wherein the kinematic viscosity of the measurement object is measured by the method according to any one of claims 1 to 10. measuring device.
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