JP2018080950A

JP2018080950A - 粘度計及び粘度計測方法

Info

Publication number: JP2018080950A
Application number: JP2016221972A
Authority: JP
Inventors: 安男和田; Yasuo Wada
Original assignee: TAMA SEIKI KK
Current assignee: TAMA SEIKI KK
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-24

Abstract

【課題】構造や粘度の算出式をより簡単に、かつ、粘度による測定誤差の変動をより少なくすることが可能な粘度計及び粘度計測方法を提供すること。【解決手段】粘度計１０は、モータ１１が配された本体１２と、モータ１１と接続されて回動中心軸線Ｃを有した第一円板１３と、第一円板１３と回動中心軸線Ｃを共有する第二円板１５と、第一円板１３と第二円板１５とを接続するバネ材１６と、第二円板１５と接続されて流動性検体と接触する計測体１７と、回動中心軸線Ｃから離間して第一円板１３に配された第一磁石１８と、回動中心軸線Ｃから離間して第二円板１５に配された第二磁石２０と、第一磁石１８の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して本体１２に固定して配された第一ホールＩＣ２１と、第二磁石２０の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して本体１２に固定して配された第二ホールＩＣ２２と、流動性検体の粘度を算出する制御部２３と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、粘度計及び粘度計測方法に関する。

例えば、高齢者に多くみられる嚥下障害者に対しては、高齢者を介護する家庭、施設等において、その症状に適した粘度の流動性食品を提供する必要があり、そのために、調理の際に、流動性食品を提供することが多い。このようなときに、食品に適切な流動性が確保されているかどうかを確認するために、流動性食品の粘度を測定することがある。

この際、粘度を手軽に計測するために持ち運びが可能な携帯型の粘度計が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この携帯粘度計によれば、粘度の測定対象となる流動性食品を流動性検体として円錐体１８と平板部材１９との間に充填し、流動性検体の粘度を測定する。測定に際しては、モータ１１を駆動して駆動軸１２を回転させると、円板１３に流動性検体による抵抗が加わることによって、円板１３と、この円板１３とスプリング２５によって接続された円板１４と、の間に発生する回転遅れ角度を、ホールＩＣ４４に対する磁石４３の変位距離δで検出する。

特開２００８−００８６５５号公報

上記従来の粘度計では、円板１４の上面における所定の箇所に、第１の撓み検出要素としての磁石４３が上方に向けて配設され、円板１３の下面における磁石４３と対応する箇所に、第２の撓み検出要素としてのホールＩＣ４４が取り付けられている。そして、これら一対の磁石４３及びホールＩＣ４４間の変位距離δ（スプリング２５の撓み）に応じて出力されるホールＩＣ４４のセンサ出力は、駆動軸１２に取り付けられたスリップリング４６及びブラシ４７を介して取り出されている。

そのため、駆動軸１２近傍の構造がスリップリング４６及びブラシ４７によって複雑になるだけでなく、これらが経年劣化するにつれて、センサ出力が変化してしまうおそれがある。

また、ホールＩＣ４４に対する磁石４３の変位距離δが大きく変化するほど、ホールＩＣ４４のセンサ出力である電圧は低くなる。そのため、流動性検体の粘度が高くなるにつれて磁石４３とホールＩＣ４４との変位距離δが大きくなり、出力値としての電圧が低いところで粘度を算出しなければならず、計測誤差が大きくなってしまう。しかも粘度を算出する際、ホールＩＣ４４の出力電圧が非線形に変化することを考慮する必要があるだけでなく、スプリング２５の弾性係数なども含めた複雑な算出式が必要になってしまう。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、構造や粘度の算出式をより簡単に、かつ、粘度による測定誤差の変動をより少なくすることが可能な粘度計及び粘度計測方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る粘度計は、駆動部が配された本体と、回動中心軸線を有して前記駆動部と接続された第一回動体と、該第一回動体と前記回動中心軸線を共有する第二回動体と、前記第一回動体と前記第二回動体とを接続する弾性体と、前記第二回動体と接続されて流動性検体と接触する計測体と、前記回動中心軸線から離間して前記第一回動体に配された第一指標と、前記回動中心軸線から離間して前記第二回動体に配された第二指標と、前記第一指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して前記本体に固定して配された第一検出部と、前記第二指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して前記本体に固定して配された第二検出部と、前記第一検出部及び前記第二検出部からの出力に基づき前記流動性検体の粘度を算出する制御部と、を備えている。

また、本発明に係る粘度計は、さらに、前記流動性検体の粘度が０のとき、前記第一指標が前記第一検出部と対向すると同時に前記第二指標が前記第二検出部と対向する位置に、前記第一指標、前記第一検出部、前記第二指標、及び前記第二検出部がそれぞれ配される。

さらに、本発明に係る粘度計は、前記制御部が、前記第一指標と前記第一検出部とが対向するときの前記第一検出部の出力の最大値近傍の値を、及び、前記第二指標と前記第二検出部とが対向するときの前記第二検出部の出力の最大値近傍の値を、それぞれ一定値に整形する整形部を備える。

また、本発明に係る粘度計測方法は、回動中心軸線を中心に第一指標が配された第一回動体を回動する第一回動ステップと、該第一回動体に従動させて前記回動中心軸線を中心に第二指標が配された第二回動体を回動させる第二回動ステップと、前記第一指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して固定して配された第一検出部を前記第一指標が通過するときの前記第一検出部の出力と、前記第二指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して固定して配された第二検出部を前記第二指標が通過するときの前記第一検出部の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する算出ステップと、を備える。

本発明によれば、構造や粘度の算出式をより簡単に、かつ、粘度による測定誤差の変動をより少なくすることができる。

本発明の一実施形態に係る粘度計の概要を示す一部断面側面図である。本発明の一実施形態に係る粘度計の概要を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る粘度計の制御部を示す機能図である。本発明の一実施形態に係る粘度計の（ａ）整形前の出力、（ｂ）整形後の出力をそれぞれ示す波形図である。本発明の一実施形態に係る粘度計測方法を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る粘度計における粘度算出式を示すマッピング図である。

本発明に係る一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る粘度計１０は、図１から図３に示すように、モータ（駆動部）１１が配された本体１２と、モータ１１と接続された第一円板（第一回動体）１３と、第一円板１３と回動中心軸線Ｃを共有する第二円板（第二回動体）１５と、第一円板１３と第二円板１５とを接続するバネ材（弾性体）１６と、第二円板１５と接続されて不図示の流動性検体と接触する計測体１７と、回動中心軸線Ｃから離間して第一円板１３に配された第一磁石（第一指標）１８と、回動中心軸線Ｃから離間して第二円板１５に配された第二磁石（第二指標）２０と、第一磁石１８の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して本体１２に固定して配された第一ホールＩＣ（第一検出部）２１と、第二磁石２０の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して本体１２に固定して配された第二ホールＩＣ（第二検出部）２２と、第一ホールＩＣ２１及び第二ホールＩＣ２２からの出力に基づき流動性検体の粘度を算出する制御部２３と、を備えている。

本体１２は、ベース部２５と、第一円板１３と第二円板１５とを回動自在に支持する支持体２６と、流動性検体が載置される検査台２７と、検査台２７に対して支持体２６を接離させる駆動機構２８と、計測体１７と検査台２７との距離を調節する調節部３０と、を備えている。計測体１７は、検査台２７と対向する部分が円錐状に形成されている。一方、検査台２７の表面は平面状に形成されている。流動性検体は、計測体１７と検査台２７との隙間を埋めるように充填される。駆動機構２８は、直線状のガイドレール３１と、支持体２６が接続されたベアリング部３２と、を備えている。調節部３０は、マイクロメータのシンブル部分からなり、ベース部２５に対して固定されて配される。

モータ１１と第一円板１３とは、回動中心軸線Ｃに沿ってのびる駆動軸３３を介して接続されている。第二円板１５は第一円板１３と対向するとともに所定の距離に離間して配されている。バネ材１６は、一端が第一円板１３と接続され、他端が第二円板１５と接続されて第一円板１３と第二円板１５との間に直線状に延在されている。計測体１７は、回動軸３５を介して第二円板１５と接続されている。

第一磁石１８は、第一円板１３の周端近傍に配されている。第二磁石２０は、第二円板１５の周端近傍に配されている。そして、第一ホールＩＣ２１と第一磁石１８とが対向すると同時に第二ホールＩＣ２２と第二磁石２０とが対向するように、第一ホールＩＣ２１、第一磁石１８、第二磁石２０、第二ホールＩＣ２２が、この順に直線上に並んで配されている。

ここで、第一ホールＩＣ２１と第一磁石１８とが対向する前後で第一ホールＩＣ２１のセンサ出力である電圧は、図４（ａ）に示すように変化する。すなわち、両者が対向するときの電圧が最も高く、当該位置から離れるほど電圧が低くなる。第二ホールＩＣ２２と第二磁石２０との関係も同様である。粘度は、例えば図４に示すような、第一ホールＩＣ２１と第二ホールＩＣ２２との出力の時間差と粘度との関係を示すマッピング図に基づき、粘度が算出される。なお、磁石とホールＩＣとの隙間が大きいほど電圧は低く、隙間が小さいほど電圧は高くなる。そのため、両者の隙間ができるだけ小さくなるように第一円板１３と第二円板１５とが配設される。

制御部２３は、本体１２の内部に配され、図３に示すように、演算処理部３６と、記憶部３７と、を備えている。演算処理部３６が、第一ホールＩＣ２１及び第二ホールＩＣ２２からの出力を整形する整形部３８と、この出力に基づいて流動性検体の粘度を算出する粘度算出処理部４０と、として機能する。記憶部３７には、粘度の算出結果やマッピング図が格納される。

次に、本実施形態に係る粘度計１０及び粘度計測方法について説明する。
この粘度計測方法は、図５に示すように、各種ステップに分かれている。
まず、計測準備ステップ（Ｓ０）として、マッピング図を作成する。そのため、まず、流動性検体のない状態でモータ１１を駆動して第一円板１３を回動中心軸線Ｃまわりに回動させる。

このとき、第一ホールＩＣ２１の出力は、第一磁石１８と対向したときが最大値となるように図４（ａ）に示すように変化する。そこで、整形部３８は、出力が最大となるときの時間を０としてその前後Δ時間のときの出力Ｐ（最大出力値Ｐｍａｘよりも小さい出力）以上の出力を一定値Ｐとして、図４（ｂ）に示すような出力に整形する処理を行う。

また、バネ材１６によって第二円板１５も第一円板１３に従動して回動中心軸線Ｃまわりに回動する。このとき、第二ホールＩＣ２２の出力も第一ホールＩＣ２１と同様に変化する。そこで、整形部３８は、第二ホールＩＣ２２の出力についても第一ホールＩＣ２１と同様の処理を行う。

そして、第一ホールＩＣ２１の出力がＰに達する時間と、第二ホールＩＣ２２の出力がＰに達する時間との時間差を流動性検体の粘度が０（＝μ０）のときの時間差Ｔ０としてマッピングする。

次に、予め粘度μ１が明らかな流動性検体Ｑ１を検査台２７に載置して、調節部３０のシンブル部分を所定長さ分出没させて支持体２６を移動することによって、計測体１７と検査台２７との隙間を所定の距離に設定する。そして、モータ１１を駆動して第一円板１３を回動中心軸線Ｃまわりに回動させる。

ここで、流動性検体Ｑ１の抵抗により第二円板１５に生じるトルクによってバネ材１６が弾性変形するので、第二円板１５は第一円板１３よりも遅れて回動し始める。すなわち、第一ホールＩＣ２１の出力がＰに達する時間と、第二ホールＩＣ２２の出力がＰに達する時間との間に差が生じる。このときの時間差Ｔ１と流動性検体Ｑ１の粘度μ１との関係をマッピングし、図６に示すように、粘度０のときの点と粘度μ１のときの点とを直線でつないで線形の算出式を作成して記憶部３７に格納する。

計測準備ができたところで、実際の粘度計測を行う。
まず、計測準備のため、計測準備ステップ（Ｓ０）と同様に、流動性検体を検査台２７に載置して、計測体１７と検査台２７との隙間を所定の距離に設定する。

次に、第一回動ステップ（Ｓ０１）に移行して、回動中心軸線Ｃを中心に第一磁石１８が配された第一円板１３を回動する。続いて、第二回動ステップ（Ｓ０２）に移行して、第一円板１３に従動させて回動中心軸線Ｃを中心に第二磁石２０が配された第二円板１５を回動させる。このとき、第二円板１５は、バネ材１６の弾性変形によって第一円板１３に追従して回動する一方、流動性検体の粘性が抵抗となって第一円板１３よりも遅れて回動を始める。

算出ステップ（Ｓ０３）では、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する。

すなわち、粘度算出処理部４０は、第一円板１３及び第二円板１５の回動が定常状態となった後、第一ホールＩＣ２１の出力がＰとなったときの時間と第二ホールＩＣ２２の出力がＰとなったときの時間との時間差Ｔを算出する。続いて、記憶部３７内の算出式を呼び出し、Ｔと関連する粘度μを算出する。こうして得られた粘度μを不図示の表示部に表示する。

この粘度計１０及び粘度計測方法によれば、電源供給やデータ出力が行われる第一ホールＩＣ２１及び第二ホールＩＣ２２が、回動しない本体１２にともに配されている。そのため、従来のようなスリップリングを不要にでき、モータ１１近傍の電気的な構成を簡易なものにすることができる。

また、粘度を算出する際、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する。そのため、従来よりも粘度算出式を簡略化することができる。しかも、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、の時間差の大小にかかわらず、粘度を正確に算出することができる。

特に、流動性検体の粘度が０のとき、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１と対向すると同時に第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２と対向する。すなわち、時間遅れと粘度との関連を示す粘度算出式を原点から直線状にのびる線形の式で表すことができる。

また、整形部３８が第一ホールＩＣ２１及び第二ホールＩＣ２２の各出力の最大値近傍の値を一定にする。そのため、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、の時間差を１点ではなく一定の範囲で把握することができる。そのため、計測誤差をより小さくすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、第一磁石１８及び第一ホールＩＣ２１と、第二磁石２０及び第二ホールＩＣ２２と、の組み合わせとしているが、これに限らず、反射型フォトセンサ等のその他の非接触型のセンサや接触型のセンサを組み合わせたものであっても構わない。

また、第一円板１３と第二円板１５とはバネ材１６を介して接続されているとしているが、これに限らず、他に弾性変形するものであってもよく、捩じれによって従動させるものであっても構わない。

１０粘度計
１１モータ（駆動部）
１２本体
１３第一円板（第一回動体）
１５第二円板（第二回動体）
１６バネ材（弾性体）
１７計測体
１８第一磁石（第一指標）
２０第二磁石（第二指標）
２１第一ホールＩＣ（第一検出部）
２２第二ホールＩＣ（第二検出部）
２３制御部
３８整形部
Ｃ回動中心軸線

算出ステップ（Ｓ０３）では、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第二ホールＩＣ２２の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する。

また、粘度を算出する際、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第二ホールＩＣ２２の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する。そのため、従来よりも粘度算出式を簡略化することができる。しかも、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するとき第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第二ホールＩＣ２２の出力と、の時間差の大小にかかわらず、粘度を正確に算出することができる。

また、整形部３８が第一ホールＩＣ２１及び第二ホールＩＣ２２の各出力の最大値近傍の値を一定にする。そのため、第一磁石１８が第一ホールＩＣ２１を通過するときの第一ホールＩＣ２１の出力と、第二磁石２０が第二ホールＩＣ２２を通過するときの第二ホールＩＣ２２の出力と、の時間差を１点ではなく一定の範囲で把握することができる。そのため、計測誤差をより小さくすることができる。

Claims

駆動部が配された本体と、
回動中心軸線を有して前記駆動部と接続された第一回動体と、
該第一回動体と前記回動中心軸線を共有する第二回動体と、
前記第一回動体と前記第二回動体とを接続する弾性体と、
前記第二回動体と接続されて流動性検体と接触する計測体と、
前記回動中心軸線から離間して前記第一回動体に配された第一指標と、
前記回動中心軸線から離間して前記第二回動体に配された第二指標と、
前記第一指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して前記本体に固定して配された第一検出部と、
前記第二指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して前記本体に固定して配された第二検出部と、
前記第一検出部及び前記第二検出部からの出力に基づき前記流動性検体の粘度を算出する制御部と、
を備えた粘度計。
前記流動性検体の粘度が０のとき、前記第一指標が前記第一検出部と対向すると同時に前記第二指標が前記第二検出部と対向する位置に、前記第一指標、前記第一検出部、前記第二指標、及び前記第二検出部がそれぞれ配される請求項１に記載の粘度計。
前記制御部が、前記第一指標と前記第一検出部とが対向するときの前記第一検出部の出力の最大値近傍の値を、及び、前記第二指標と前記第二検出部とが対向するときの前記第二検出部の出力の最大値近傍の値を、それぞれ一定値に整形する整形部を備える請求項１又は２に記載の粘度計。
回動中心軸線を中心に第一指標が配された第一回動体を回動する第一回動ステップと、
該第一回動体に従動させて前記回動中心軸線を中心に第二指標が配された第二回動体を回動させる第二回動ステップと、
前記第一指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して固定して配された第一検出部を前記第一指標が通過するときの前記第一検出部の出力と、前記第二指標の回動軌跡上の少なくとも１点に対向して固定して配された第二検出部を前記第二指標が通過するときの前記第一検出部の出力と、の時間差から流動性検体の粘度を算出する算出ステップと、
を備える粘度計測方法。