JP2021165759A - Level switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物を分別するレベルスイッチに関する。 The present invention relates to a level switch for separating an object to be measured.
従来から、下記非特許文献1等に記載のように、液体等の測定対象物の粘度を測定する振動式の粘度測定装置が知られている。この装置では、以下のように測定対象物の粘度を測定する。先ず、振動片を測定対象物に浸した状態にし、振動片の素材や形状に応じた振動モードで振動片を強制的に振動させる。その後、測定対象物の粘度によって振動片の振幅が減衰した度合を振動センサーで検出し、当該検出した減衰度合を所定の換算方法で測定対象物の粘度に換算する。 Conventionally, as described in Non-Patent Document 1 and the like below, a vibration type viscosity measuring device for measuring the viscosity of a measurement object such as a liquid has been known. In this device, the viscosity of the object to be measured is measured as follows. First, the vibrating piece is immersed in the object to be measured, and the vibrating piece is forcibly vibrated in a vibrating mode according to the material and shape of the vibrating piece. Then, the degree of attenuation of the amplitude of the vibrating piece due to the viscosity of the object to be measured is detected by the vibration sensor, and the detected degree of attenuation is converted into the viscosity of the object to be measured by a predetermined conversion method.
上記従来の振動式の粘度測定装置を用いて、密閉された容器内の測定対象物の粘度を測定するとする。この場合、容器に開口部を設け、当該開口部を介して振動片を測定対象物に浸す必要がある。このため、測定対象物が開口部から流出しないように、振動片の周面と開口部とを溶接する等して開口部を塞ぐ必要がある。しかし、この場合、振動片の周面が開口部の位置で支持されることになり、振動片は所望の振動モードで振動しなくなる。 It is assumed that the viscosity of the object to be measured in a closed container is measured by using the conventional vibration type viscosity measuring device. In this case, it is necessary to provide an opening in the container and immerse the vibrating piece in the object to be measured through the opening. Therefore, it is necessary to close the opening by welding the peripheral surface of the vibrating piece and the opening so that the object to be measured does not flow out from the opening. However, in this case, the peripheral surface of the vibrating piece is supported at the position of the opening, and the vibrating piece does not vibrate in the desired vibration mode.
そこで、振動片を所望の振動モードで振動させるためには、当該振動モードにおいて振幅が0になる位置で振動片が支持されるように、振動片の一端から開口部までの距離を厳密に調整し、例えば0.1J〜数J程度の大きなエネルギーで、強制的に振動片を振動させる必要がある。 Therefore, in order to vibrate the vibrating piece in a desired vibration mode, the distance from one end of the vibrating piece to the opening is strictly adjusted so that the vibrating piece is supported at a position where the amplitude becomes 0 in the vibration mode. However, it is necessary to forcibly vibrate the vibrating piece with a large energy of, for example, about 0.1 J to several J.
また、測定対象物の粘度や、測定対象物に浸されている振動片の質量や長さ等によっては、振動片の振動によって測定対象物が移動することで振動片に反作用の力が係り、振動片に所謂漏れ振動が生じる虞がある。この漏れ振動の影響で、測定対象物の粘度による振幅の減衰度合が精度良く検出されない虞がある。このため、振動片が漏れ振動の影響を受けずに振動できるよう、振動片の質量や長さ等、振動片の構造を厳密に調整する必要がある。従って、振動片の構造は繊細で脆弱となりがちである。 In addition, depending on the viscosity of the object to be measured and the mass and length of the vibrating piece immersed in the object to be measured, the vibration of the vibrating piece causes the object to be measured to move, and a reaction force is exerted on the vibrating piece. So-called leakage vibration may occur in the vibrating piece. Due to the influence of this leakage vibration, the degree of attenuation of the amplitude due to the viscosity of the object to be measured may not be detected accurately. Therefore, it is necessary to strictly adjust the structure of the vibrating piece, such as the mass and length of the vibrating piece, so that the vibrating piece can vibrate without being affected by the leakage vibration. Therefore, the structure of the vibrating piece tends to be delicate and fragile.
しかし、上記調整を行ったとしても、容器内が高温高圧環境下にある場合等、容器内の環境によっては、振動片が変形したり、破損する虞がある。また、上記調整の結果、振動片に振動を付与する装置や振動片の振幅の減衰度合を検出する装置を、容器に近接する位置にしか配置できない場合、容器内の環境がこれらの装置の誤動作や故障を招く虞がある。このため、上記調整を行う際には、粘度測定装置の全構成要素が容器内の環境に耐え得る強度を持つようにすることも考慮する必要がある。 However, even if the above adjustment is performed, the vibrating piece may be deformed or damaged depending on the environment inside the container, such as when the inside of the container is in a high temperature and high pressure environment. Further, as a result of the above adjustment, if a device that applies vibration to the vibrating piece or a device that detects the degree of damping of the amplitude of the vibrating piece can be arranged only at a position close to the container, the environment inside the container causes a malfunction of these devices. And may cause a malfunction. Therefore, when making the above adjustment, it is also necessary to consider that all the components of the viscosity measuring device have the strength to withstand the environment inside the container.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、密閉容器に収容された測定対象物の粘度を精度良く測定でき、測定に必要なエネルギーを低減できる、強度の高い構造にすることが容易な粘度測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high-strength structure capable of accurately measuring the viscosity of a measurement object housed in a closed container and reducing the energy required for measurement. It is an object of the present invention to provide an easy viscosity measuring device.
本発明の一態様に係る粘度測定装置は、測定対象物が収容された容器の開口部に嵌着される仕切板と、前記仕切板に貫設された棒状の第一振動片と、前記仕切板に前記第一振動片と平行に貫設された前記第一振動片と同一素材且つ同一形状の第二振動片と、を備え、前記第一振動片及び前記第二振動片は、前記容器側の一端と前記仕切板との間の距離が等長となるように前記仕切板に貫設され、更に、前記第一振動片における前記仕切板よりも前記容器側とは反対側の所定の第一位置に振動を付与する駆動部と、前記第二振動片における前記仕切板よりも前記容器側とは反対側の所定の第二位置の振幅を検出し、当該検出した前記振幅に基づき前記測定対象物の粘度を測定する測定部と、を備えることを特徴とする。 The viscosity measuring device according to one aspect of the present invention includes a partition plate fitted in the opening of a container containing an object to be measured, a rod-shaped first vibrating piece penetrating the partition plate, and the partition. A plate is provided with a second vibrating piece of the same material and shape as the first vibrating piece, which is penetrated in parallel with the first vibrating piece, and the first vibrating piece and the second vibrating piece are the container. It is penetrated through the partition plate so that the distance between one end on the side and the partition plate is equal in length, and further, a predetermined value on the side opposite to the container side of the partition plate in the first vibrating piece. The amplitude of the driving unit that applies vibration to the first position and the predetermined second position of the second vibrating piece on the side opposite to the container side of the partition plate is detected, and the amplitude is based on the detected amplitude. It is characterized by including a measuring unit for measuring the viscosity of an object to be measured.
本構成によれば、容器が密閉容器であったとしても、密閉容器に開口部を設けて、当該開口部に仕切板を嵌着できる。これにより、測定対象物が開口部から容器外部へ流出することを回避しつつ、仕切板に貫設された第一振動片及び第二振動片を測定対象物に浸して測定対象物の粘度を測定できる。 According to this configuration, even if the container is a closed container, an opening can be provided in the closed container and a partition plate can be fitted in the opening. As a result, while preventing the object to be measured from flowing out from the opening to the outside of the container, the first vibrating piece and the second vibrating piece penetrating the partition plate are immersed in the object to be measured to increase the viscosity of the object to be measured. Can be measured.
また、同一素材且つ同一形状の第一振動片及び第二振動片が、容器側の一端と仕切板との間の距離が等長となるように仕切板に貫設されている。このため、仕切板よりも容器側及びその反対側において、第一振動片及び第二振動片と仕切板とによって所謂音叉を形成できる。これにより、駆動部によって第一振動片における仕切板よりも容器側とは反対側の第一位置に振動を付与するだけで、共振現象によって、第一振動片及び第二振動片を其々仕切板との貫設部を支点にして、仕切板よりも容器側及びその反対側において同一の固有振動数で発振させることができる。その結果、第一振動片及び第二振動片の其々を従来と同様に固有の振動モードで強制的に振動させる場合よりも、粘度の測定に用いる第二振動片を振動させるために必要なエネルギーを低減できる。 Further, the first vibrating piece and the second vibrating piece of the same material and the same shape are penetrated into the partition plate so that the distance between one end on the container side and the partition plate is the same. Therefore, a so-called tuning fork can be formed by the first vibrating piece and the second vibrating piece and the partition plate on the container side and the opposite side of the partition plate. As a result, the drive unit only applies vibration to the first position on the side opposite to the container side of the partition plate in the first vibrating piece, and the first vibrating piece and the second vibrating piece are partitioned by the resonance phenomenon. It is possible to oscillate at the same natural frequency on the container side and the opposite side of the partition plate with the penetrating portion with the plate as a fulcrum. As a result, it is necessary to vibrate the second vibrating piece used for measuring the viscosity, as compared with the case where each of the first vibrating piece and the second vibrating piece is forcibly vibrated in the natural vibration mode as in the conventional case. Energy can be reduced.
また、第一振動片及び第二振動片が同一の固有振動数で振動するので、第一振動片及び第二振動片に生じる漏れ振動を相殺できる。これにより、測定対象物の粘度によって減衰された第二振動片における第二位置の振幅を精度良く検出できる。その結果、測定対象物の粘度を精度良く測定できる。また、従来とは異なり、振動片が漏れ振動の影響を受けずに振動するように、振動片の構造を厳密に調整する必要性がなくなる。このため、仕切板よりも容器側とは反対側の第一振動片及び第二振動片の長さを長くし、駆動部及び測定部を、容器内の環境の影響を受けない、容器から十分に離れた位置に配置する等して、粘度測定装置を容器内の環境に耐え得る強度を持つ構造にすることが容易となる。 Further, since the first vibrating piece and the second vibrating piece vibrate at the same natural frequency, the leakage vibration generated in the first vibrating piece and the second vibrating piece can be offset. As a result, the amplitude of the second position in the second vibrating piece attenuated by the viscosity of the object to be measured can be detected with high accuracy. As a result, the viscosity of the object to be measured can be measured with high accuracy. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to strictly adjust the structure of the vibrating piece so that the vibrating piece vibrates without being affected by the leakage vibration. Therefore, the lengths of the first viscometer piece and the second viscometer piece on the side opposite to the container side from the partition plate are lengthened, and the drive unit and the measurement unit are sufficiently separated from the container without being affected by the environment inside the container. It becomes easy to make the viscosity measuring device a structure having strength enough to withstand the environment in the container by arranging it at a position away from the container.
また、上述の粘度測定装置に、前記駆動部が前記第一振動片における前記第一位置への振動の付与を開始した後、前記第二振動片における前記第二位置の振動を表す信号を正帰還して、前記駆動部が前記第一振動片における前記第一位置に振動を付与するための駆動信号を生成する増幅回路を更に備えてもよい。 Further, after the driving unit starts applying vibration to the first position of the first vibrating piece, a signal representing the vibration of the second position of the second vibrating piece is positively applied to the viscosity measuring device. Further, an amplification circuit may be further provided in which the drive unit returns to generate a drive signal for applying vibration to the first position of the first vibration piece.
本構成によれば、駆動部による第一振動片への振動の付与が開始され、共振現象によって第一振動片及び第二振動片が発振するようになると、増幅回路が第二振動片における第二位置の振動を表す信号を正帰還して生成した駆動信号によって、第一振動片における第一位置に振動が付与される。このため、第二振動片における第二位置が振動を開始した後は、駆動部によって第一振動片における第一位置に振動を付与するための駆動信号を生成しなくても、第一振動片における第一位置の振幅を増大させることができる。 According to this configuration, when the driving unit starts applying vibration to the first vibrating piece and the first vibrating piece and the second vibrating piece oscillate due to the resonance phenomenon, the amplification circuit is the second vibrating piece in the second vibrating piece. Vibration is applied to the first position in the first vibration piece by the drive signal generated by positive feedback of the signal representing the vibration at two positions. Therefore, after the second position of the second vibrating piece starts to vibrate, the first vibrating piece does not need to generate a drive signal for applying vibration to the first position of the first vibrating piece by the drive unit. The amplitude of the first position in can be increased.
これにより、共振現象によって、第二振動片における第二位置の振幅を、測定部が検出できる程度の大きさになるまで増大させることができる。その結果、駆動部が測定開始時に第一振動片における第一位置に付与する振動の大きさを、第二振動片における第二位置が、共振現象によって振動を開始する程度にまで低減できる。このように、本構成によれば、駆動部が第一振動片における第一位置に振動を付与するための駆動信号を生成するのに必要なエネルギーを低減できる。 As a result, the amplitude of the second position in the second vibrating piece can be increased to a size that can be detected by the measuring unit due to the resonance phenomenon. As a result, the magnitude of the vibration applied to the first position of the first vibrating piece by the drive unit at the start of measurement can be reduced to the extent that the second position of the second vibrating piece starts vibrating due to the resonance phenomenon. As described above, according to this configuration, it is possible to reduce the energy required for the drive unit to generate a drive signal for applying vibration to the first position in the first vibration piece.
また、上述の粘度測定装置に、前記第一振動片の周面を、前記仕切板から前記容器側とは反対側に前記所定距離離間した位置で支持する第一弾性部材と、前記第二振動片の周面を、前記仕切板から前記容器側とは反対側に前記所定距離離間した位置で支持する第二弾性部材と、を更に備えてもよい。 Further, the viscosity measuring device is provided with a first elastic member that supports the peripheral surface of the first vibrating piece at a position separated from the partition plate by the predetermined distance on the side opposite to the container side, and the second vibration. A second elastic member that supports the peripheral surface of one piece at a position separated from the partition plate by the predetermined distance on the side opposite to the container side may be further provided.
本構成によれば、第一弾性部材及び第二弾性部材によって、第一振動片及び第二振動片の周面が、仕切板から容器側とは反対側に所定距離離間した位置で支持される。このため、第一振動片及び第二振動片が発振し続け、低周波数成分の振幅が過大になったとしても、第一弾性部材及び第二弾性部材によってその振動を制限し、第一振動片及び第二振動片が筐体に接触することを回避できる。 According to this configuration, the first elastic member and the second elastic member support the peripheral surfaces of the first vibrating piece and the second vibrating piece at positions separated from the partition plate by a predetermined distance on the side opposite to the container side. .. Therefore, even if the first vibrating piece and the second vibrating piece continue to oscillate and the amplitude of the low frequency component becomes excessive, the vibration is restricted by the first elastic member and the second elastic member, and the first vibrating piece is used. And it is possible to prevent the second vibrating piece from coming into contact with the housing.
これにより、前記接触によって第一振動片及び第二振動片が損傷する虞を解消できる。このため、第一振動片及び第二振動片の周面の支持位置が仕切板から十分に離れた位置となるように、第一振動片及び第二振動片の全長及び前記所定距離を長くすることができる。その結果、駆動部及び測定部を、容器内の環境の影響を受けない、容器から十分に離れた位置に配置して、粘度測定装置を容器内の環境に耐え得る強度を持つ構造にすることができる。 Thereby, the possibility that the first vibrating piece and the second vibrating piece are damaged by the contact can be eliminated. Therefore, the total length of the first vibrating piece and the second vibrating piece and the predetermined distance are lengthened so that the supporting positions of the peripheral surfaces of the first vibrating piece and the second vibrating piece are sufficiently separated from the partition plate. be able to. As a result, the drive unit and the measuring unit should be arranged at a position sufficiently distant from the container so as not to be affected by the environment inside the container, so that the viscosity measuring device has a structure having strength to withstand the environment inside the container. Can be done.
また、上述の粘度測定装置に、前記第一振動片の前記容器側とは反対側の一端に連結された第一磁石と、前記第二振動片の前記容器側とは反対側の一端に連結された第二磁石と、前記第一磁石の近傍に配置された駆動コイルと、前記第二磁石の近傍に配置された検知コイルと、を更に備え、前記駆動部は、前記駆動コイルに所定の周波数及び振幅の交流電圧を印加し、前記測定部は、前記第二磁石の振動によって前記検知コイルに生じた交流電圧の振幅を、前記第二振動片における前記第二位置の振幅として検出してもよい。 Further, the first magnet connected to the one end of the first vibrating piece on the opposite side of the container side and the second vibrating piece connected to the one end of the second vibrating piece on the opposite side of the container side to the above-mentioned viscosity measuring device. A second magnet is further provided, a drive coil arranged in the vicinity of the first magnet, and a detection coil arranged in the vicinity of the second magnet, and the drive unit is predetermined to the drive coil. An AC voltage of frequency and amplitude is applied, and the measuring unit detects the amplitude of the AC voltage generated in the detection coil by the vibration of the second magnet as the amplitude of the second position in the second vibrating piece. May be good.
本構成によれば、コイル及び磁石を用いた簡易な構成で、第一振動片の容器側とは反対側の一端に振動を付与し、第二振動片の容器側とは反対側の一端の振幅を、第二振動片における前記第二位置の振幅として検出することができる。 According to this configuration, with a simple configuration using a coil and a magnet, vibration is applied to one end of the first vibrating piece on the side opposite to the container side, and one end on the side opposite to the container side of the second vibrating piece. The amplitude can be detected as the amplitude of the second position on the second vibrating piece.
また、上述の粘度測定装置において、前記第一振動片及び前記第二振動片は、其々、前記仕切板に貫設された本体部材と、前記本体部材の端部に取り外し可能な延長部材と、を備えてもよい。 Further, in the above-mentioned viscosity measuring device, the first vibrating piece and the second vibrating piece are, respectively, a main body member formed through the partition plate and a removable extension member at an end portion of the main body member. , May be provided.
本構成によれば、本体部材の端部に延長部材を取り付ける又は本体部材の端部から延長部材を取り外して、第一振動片及び第二振動片の仕切板から容器側の長さと、第一振動片及び第二振動片の仕切板から容器側とは反対側の長さと、を容易に調整できる。 According to this configuration, the extension member is attached to the end of the main body member or the extension member is removed from the end of the main body member, and the length of the container side from the partition plate of the first vibrating piece and the second vibrating piece and the first The length of the vibrating piece and the partition plate of the second vibrating piece opposite to the container side can be easily adjusted.
本発明によれば、密閉容器に収容された測定対象物の粘度を精度良く測定でき、測定に必要なエネルギーを低減できる、強度の高い構造にすることが容易な粘度測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a viscosity measuring device capable of accurately measuring the viscosity of a measurement object housed in a closed container, reducing the energy required for the measurement, and easily forming a high-strength structure. can.
以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態における粘度測定装置100の概略断面図である。図2は、図1に示す粘度測定装置100を図1のA−A線方向に見たときの外観図である。図1に示すように、粘度測定装置100は、仕切板20と、第一振動片11と、第二振動片12と、筐体10と、を備えている。
Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
仕切板20は、液体や紛体等の測定対象物900が収容された容器9の開口部91に嵌着される構造になっている。図1には、仕切板20が開口部91に嵌着される直前の態様が図示されている。具体的には、図1及び図2に示すように、仕切板20は、例えばステンレス等の金属板によって、開口部91と略同径の円状の断面を有する円筒状に形成されている。
The
また、仕切板20は、軸方向における容器9側とは反対側の一端にフランジ29を備えている。つまり、フランジ29と容器9の開口部91の周面とを溶接等によって接合することで、仕切板20は開口部91に嵌着される。
Further, the
第一振動片11及び第二振動片12は、仕切板20に貫設された棒状の部材である。第二振動片12は、第一振動片11と同一素材且つ同一形状に構成されている。ここで、同一形状とは、長さが同一であり、断面が同一であることを示す。
The first vibrating
第一振動片11及び第二振動片12は、容器9側の一端と仕切板20との間の距離L2が等長となるように仕切板20に貫設されている。当該距離L2は、0より長ければよい。
The first vibrating
また、第一振動片11及び第二振動片12は等長であるので、第一振動片11及び第二振動片12の容器9側とは反対側の一端と仕切板20との間の距離L1も等長となっている。当該距離L1は、後述する筐体10内の各構成要素に容器9の環境の影響が及ばないようにするため、例えば100mm以上であることが好ましいが、これに限定されない。
Further, since the first vibrating
つまり、仕切板20よりも容器9側及びその反対側において、第一振動片11及び第二振動片12と仕切板20とによって所謂音叉が形成されている。以下、仕切板20よりも容器9側を左側Lと記載し、仕切板20よりも容器9側とは反対側を右側Rと記載する。
That is, a so-called tuning fork is formed by the first vibrating
第一振動片11及び第二振動片12は、其々、仕切板20に貫設された本体部材1aと、延長部材1bと、を備えて構成されている。延長部材1bは、本体部材1aの仕切板20より右側Rの端部1cに設けられた凹部に嵌合する凸部を備え、本体部材1aの端部1cに取り外し可能に構成されている。このため、端部1cに延長部材1bを取り付ける又は端部1cから延長部材1bを取り外して、第一振動片11及び第二振動片12の仕切板20より右側Rの長さL1を容易に調整できる。
The first vibrating
同様に、本体部材1aの容器9側の端部にも凹部を設け、延長部材1bを取り外し可能にしてもよい。これにより、第一振動片11及び第二振動片12の仕切板20より左側Lの長さL2を調整可能にしてもよい。
Similarly, a recess may be provided at the end of the
筐体10は、仕切板20より右側Rの端部と連結されている。筐体10には、第一磁石61と、第二磁石62と、駆動コイル310と、検知コイル320と、操作表示部7と、制御部3と、増幅回路4と、が設けられている。
The
第一磁石61は、第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端(第一位置)に連結されている。第二磁石62は、第二振動片12における仕切板20より右側Rの一端(第二位置)に連結されている。
The
駆動コイル310は、第一磁石61の近傍に配置されている。第一磁石61の近傍とは、駆動コイル310に電流が流れることにより生じる磁界によって、第一磁石61が引き寄せられる、又は、遠ざけられる程度に、第一磁石61から離間した位置を示す。
The
検知コイル320は、第二磁石62の近傍に配置されている。第二磁石62の近傍とは、第二磁石62による磁界によって検知コイル320に誘導電流が流れる程度に、第二磁石62から離間した位置を示す。
The
操作表示部7は、ユーザーが粘度測定装置100の各種操作に用いる操作キーや、各種情報を表示する液晶パネル等を備えている。
The
制御部3は、所定の演算処理を実行する不図示のCPU、所定の制御プログラムが記憶されたEEPROM等の不図示の不揮発性メモリー、及びデータを一時的に記憶するための不図示のRAMを備えている。制御部3は、不揮発性メモリー等に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、粘度測定装置100を統括的に制御する。
The
具体的には、制御部3は、不揮発性メモリー等に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、駆動部31及び測定部32として動作する。
Specifically, the
駆動部31は、第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端に振動を付与する。具体的には、駆動部31は、駆動コイル310に所定の交流電圧を印加する。これにより、駆動コイル310に交流電流を流し、駆動コイル310に生じる磁界を変化させることで、第一磁石61を振動させる。その結果、第一磁石61が連結されている第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端が振動を開始する。
The
上述のように、仕切板20よりも左側L及び右側Rにおいて、第一振動片11及び第二振動片12と仕切板20とによって所謂音叉が形成されている。このため、駆動部31によって、第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端に振動が付与されると、共振現象が生じる。これにより、第一振動片11及び第二振動片12は、其々、貫設部21、22を支点にして、仕切板20よりも左側L及び右側Rにおいて、同一の固有振動数で振動する。
As described above, a so-called tuning fork is formed by the first vibrating
測定部32は、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅を検出し、当該検出した前記振幅に基づき、測定対象物900の粘度を測定する。
The measuring
具体的には、制御部3が備えるROMには、予め粘度換算テーブルが記憶されている。粘度換算テーブルとは、測定対象物900の粘度と、当該測定対象物900に浸された第二振動片12を上記固有振動数で振動させたときに、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動によって検知コイル320に生じる交流電圧の電圧値と、を対応付けた情報である。粘度換算テーブルは、実験値等に基づき予め定められている。
Specifically, the viscosity conversion table is stored in advance in the ROM included in the
測定部32は、検知コイル320に生じた交流電圧の電圧値を、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅として検出する。そして、測定部32は、ROMに記憶されている粘度換算テーブルから、当該検出した交流電圧の電圧値と対応付けられている測定対象物900の粘度を読み出すことによって、測定対象物900の粘度を測定する。
The measuring
尚、粘度換算テーブルに代えて、測定対象物900の粘度と、当該測定対象物900に浸された第二振動片12を上記固有振動数で振動させたときに、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動によって検知コイル320に生じる交流電圧の電圧値と、を対応付ける関数を実験値等に基づき予め定め、当該関数を予めROMに記憶してもよい。これに合わせて、測定部32が、ROMに記憶されている前記関数を用いて、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動として検出した電圧値に対応する測定対象物900の粘度を算出するようにしてもよい。
Instead of the viscosity conversion table, when the viscosity of the object to be measured 900 and the second vibrating
増幅回路4は、駆動部31が第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端への振動の付与を開始した後、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動を表す信号を正帰還して、駆動部31が第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端に振動を付与するための駆動信号を生成する。
In the amplifier circuit 4, after the
具体的には、増幅回路4は、駆動部31が第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端への振動の付与を開始した後、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動によって検知コイル320に流れた誘導電流を表す電流信号を、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動を表す信号とし、所定のゲインで増幅する。これにより、増幅回路4は、当該誘導電流を表す電流信号を増幅した電流信号を、第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端に振動を付与するための駆動信号として生成し、駆動部31へ出力する。
Specifically, in the amplification circuit 4, after the
駆動部31は、増幅回路4から当該駆動信号が入力されるようになると、当該入力された駆動信号を駆動コイル310に流すことで、第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅を増大させる。その結果、共振現象によって、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅も増大する。
When the drive signal is input from the amplifier circuit 4, the
つまり、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端が振動を開始した後は、駆動部31によって第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端に振動を付与するための駆動信号を生成しなくても、第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅を増大させることができる。
That is, after one end of R on the right side of the
これにより、共振現象によって、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅を、測定部32が検出できる程度の大きさになるまで増大させることができる。その結果、駆動部31が測定開始時に第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端に付与する振動の大きさを、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端が、共振現象によって振動を開始する程度にまで低減できる。例えば、駆動部31が測定開始時に第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端に振動を付与するための駆動信号を生成するのに必要なエネルギーを、発火の虞のない40マイクロJ程度にまで低減できる。このため、粘度測定装置100を安全防爆構造とすることができる。
As a result, the amplitude of one end of the right side R of the
粘度測定装置100では、以下のようにして、測定対象物900の粘度の測定が行われる。ユーザーが操作表示部7を用いて、測定対象物900の粘度の測定指示を入力する操作を行うと、制御部3は測定対象物900の粘度の測定を開始する。測定対象物900の粘度の測定が開始されると、駆動部31は、駆動コイル310に所定の交流電圧を印加する。
The
これにより、駆動部31は、第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端への振動の付与を開始する。その結果、共振現象によって、第一振動片11及び第二振動片12は、其々、貫設部21、22を支点にして同一の固有振動数で振動することを開始する。増幅回路4は、第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振動を表す電流信号が入力されると、当該電流信号を増幅した信号を駆動部31へ出力する。駆動部31は、増幅回路4から入力された信号を駆動コイル310に流す。これにより、第一振動片11における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅が増大し、共振現象によって第二振動片12における仕切板20よりも右側Rの一端の振幅も増大する。
As a result, the
第一振動片11及び第二振動片12は、仕切板20よりも左側Lにおいて測定対象物900の粘度の影響を受け、空気中での上記固有振動数での振動時よりも小さい振幅で振動する。測定部32は、第二振動片12における仕切板20より右側Rの一端の振幅として、検知コイル320に生じた交流電圧の電圧値を検出するようになると、当該検出した振幅に基づき、測定対象物900の粘度を測定する。制御部3は、測定部32が測定した測定対象物900の粘度を、操作表示部7が備える液晶パネルに表示させる。
The first vibrating
このように、上記実施形態の構成によれば、容器9が密閉容器であったとしても、密閉容器に開口部91を設けて、当該開口部91に仕切板20を嵌着できる。これにより、測定対象物900が開口部91から容器9外部へ流出することを回避しつつ、仕切板20に貫設された第一振動片11及び第二振動片12を測定対象物900に浸して、測定対象物900の粘度を測定できる。
As described above, according to the configuration of the above embodiment, even if the
また、駆動部31によって第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端に振動を付与するだけで、共振現象によって、第一振動片11及び第二振動片12を同一の固有振動数で発振させることができる。このため、第一振動片11及び第二振動片12の其々を従来と同様に固有の振動モードで強制的に振動させる場合よりも、粘度の測定に用いる第二振動片12を振動させるために必要なエネルギーを低減できる。
Further, the
また、第一振動片11及び第二振動片12が同一の固有振動数で振動するので、第一振動片11及び第二振動片12に生じる漏れ振動を相殺できる。これにより、測定対象物900の粘度によって減衰された、第二振動片12における仕切板20より右側Rの一端の振幅を精度良く検出できる。その結果、測定対象物900の粘度を精度良く測定できる。また、従来とは異なり、振動片が漏れ振動の影響を受けずに振動するように、振動片の構造を厳密に調整する必要性がなくなる。このため、仕切板20より右側Rの第一振動片11及び第二振動片12の長さを長くし、駆動コイル310、検知コイル320、第一磁石61、第二磁石62、制御部3及び操作表示部7を、容器9内の環境を受けない、容器9から十分に離れた位置に配置する等して、粘度測定装置100を容器9内の環境に耐え得る強度を持つ構造にすることが容易となる。
Further, since the first vibrating
尚、上記実施形態は、本発明に係る実施形態の例示に過ぎず、本発明を上記実施形態に限定する趣旨ではない。 It should be noted that the above embodiment is merely an example of the embodiment according to the present invention, and does not mean that the present invention is limited to the above embodiment.
(1)第一振動片11及び第二振動片12は、本体部材1a(図1)と延長部材1b(図1)とを連結した構造に限らず、連結部を有さない同一素材及び同一形状の二本の棒状の部材のみによって構成してもよい。
(1) The first vibrating
(2)図1の破線部に示すように、筐体10に、第一振動片11の周面を、仕切板20より右側Rに所定距離L5離間した位置で支持する第一弾性部材51と、第二振動片12の周面を、仕切板20より右側Rに所定距離L5離間した位置で支持する第二弾性部材52と、を更に備えてもよい。第一弾性部材51及び第二弾性部材52は、例えば板バネ等で構成すればよい。また、第一弾性部材51及び第二弾性部材52と同様の弾性部材を用いて、第一振動片11の周面と第二振動片12の周面とを複数個所で支持するようにしてもよい。
(2) As shown by the broken line portion in FIG. 1, the
本構成によれば、第一振動片11及び第二振動片12が発振し続け、低周波数成分の振幅が過大になったとしても、第一弾性部材51及び第二弾性部材52によってその振動を制限し、第一振動片11及び第二振動片12が筐体10に接触することを回避できる。
According to this configuration, even if the first vibrating
これにより、前記接触によって第一振動片11及び第二振動片12が損傷する虞を解消できる。また、第一振動片11及び第二振動片12の周面の支持位置が仕切板20から十分に離れた位置となるように、第一振動片11及び第二振動片12の全長及び前記所定距離L5を長くすることができる。その結果、駆動コイル310、検知コイル320、第一磁石61、第二磁石62、制御部3及び操作表示部7を、容器9内の環境の影響を受けない、容器9から十分に離れた位置に配置して、粘度測定装置100を容器9内の環境に耐え得る強度を持つ構造にすることができる。
Thereby, the possibility that the first vibrating
(3)第一磁石61を、第一振動片11における、仕切板20より右側Rの一端よりも容器9側の何れかの位置(第一位置)に取り付け、当該第一磁石61の近傍に、駆動コイル310を設けてもよい。これにより、駆動部31が、第一振動片11における前記何れかの位置に振動を付与するようにしてもよい。
(3) The
または、第一磁石61及び駆動コイル310に代えて、第一振動片11における前記何れかの位置に圧電素子を取り付け、駆動部31が当該圧電素子に所定の交流電圧を印加するようにしてもよい。これにより、当該圧電素子が第一振動片11に与える圧力で、第一振動片11における前記何れかの位置に振動を付与するようにしてもよい。
Alternatively, instead of the
又は、駆動部31が、エアシリンダー等を制御して、第一振動片11における前記何れかの位置に向けてエアを噴出することで、第一振動片11における前記何れかの位置に振動を付与するようにしてもよい。
Alternatively, the
(4)第二磁石62を、第二振動片12における、仕切板20より右側Rの一端よりも容器9側の何れかの位置(第二位置)に取り付け、当該第二磁石62の近傍に、検知コイル320を設けてもよい。これにより、測定部32が、第二振動片12における前記何れかの位置の振幅を検出するようにしてもよい。
(4) The
または、第二磁石62及び検知コイル320に代えて、第二振動片12における前記何れかの位置の近傍に、第二振動片12における前記何れかの位置の振幅を非接触で検出可能な公知の振動センサーを備えてもよい。
Alternatively, instead of the
これらの場合、測定対象物900の粘度と、当該測定対象物900に浸された第二振動片12を上記固有振動数で振動させたときに第二振動片12における前記何れかの位置の振動によって検知コイル320に生じる交流電圧の電圧値と、を対応付ける情報を前記粘度換算テーブルとして、実験値等に基づき予め定めればよい。又は、測定対象物900の粘度と、当該測定対象物900に浸された第二振動片12を上記固有振動数で振動させたときに第二振動片12における前記何れかの位置の振動によって検知コイル320に生じる交流電圧の電圧値と、を対応付ける関数を、実験値等に基づき予め定めればよい。測定部32は、前記振動センサーが検出した電圧値を、第二振動片12における前記何れかの位置の振幅として検出し、当該粘度換算テーブル又は当該関数を用いて、前記振動センサーが検出した電圧値に対応する測定対象物900の粘度を読み出す又は算出すればよい。
In these cases, the viscosity of the object to be measured 900 and the vibration at any of the above positions on the second vibrating
(5)図3は、図1に示す粘度測定装置100の変形例の部分拡大図である。図3に示すように、第一磁石61のN極(又はS極)と第二磁石62のS極(又はN極)とが対向するように配置し、第一磁石61と第二磁石62との間に検知コイル320を配置してもよい。
(5) FIG. 3 is a partially enlarged view of a modified example of the
これに合わせて、第三磁石63のN極(又はS極)と第四磁石64のS極(又はN極)とが対向するようにして、第一振動片11における第一磁石61よりも容器9側の位置に第三磁石63を更に取り付け、第二振動片12における第二磁石62よりも容器9側の位置に第四磁石64を更に取り付けてもよい。そして、第三磁石63と第四磁石64との間に駆動コイル310を配置してもよい。
In accordance with this, the N pole (or S pole) of the
この場合、第一磁石61及び第二磁石62が互いに引き寄せ合い、更に第三磁石63及び第四磁石64が互いに引き寄せ合うので、第一振動片11及び第二振動片12の振幅が更に揃うようになり、振動の安定性が向上する。
In this case, the
(6)粘度測定装置100に増幅回路4を備えないようにし、駆動部31が、測定対象物900の粘度の測定中、第一振動片11における仕切板20より右側Rの一端に振動を付与するための駆動信号を生成し続けるようにしてもよい。
(6) The
(7)粘度測定装置100に、外部装置と通信を行う通信回路を更に備えてもよい。そして、制御部3が、当該通信回路を制御して、測定部32が測定した測定対象物900の粘度を表す信号を外部装置へ送信させるようにしてもよい。
(7) The
本発明の粘度測定装置は、容器に収容された液体や紛体の粘度を測定する粘度測定装置として利用され得る。また、測定対象物の粘度に基づき測定対象物を分別するレベルスイッチや、測定対象物の粘度に基づき測定対象物に異物が含まれているか否かを検知するセンサー等において利用され得る。 The viscosity measuring device of the present invention can be used as a viscosity measuring device for measuring the viscosity of a liquid or powder contained in a container. Further, it can be used in a level switch that separates a measurement object based on the viscosity of the measurement object, a sensor that detects whether or not the measurement object contains a foreign substance based on the viscosity of the measurement object, and the like.
100 粘度測定装置
1a 本体部材
1b 延長部材
11 第一振動片
12 第二振動片
20 仕切板
31 駆動部
310 駆動コイル
32 測定部
320 検知コイル
4 増幅回路
51 第一弾性部材
52 第二弾性部材
61 第一磁石
62 第二磁石
63 第三磁石
64 第四磁石
9 容器
91 開口部
900 測定対象物
L5 所定距離
100
Claims (5)
前記仕切板に貫設された棒状の第一振動片と、
前記仕切板に前記第一振動片と平行に貫設された前記第一振動片と同一素材且つ同一形状の第二振動片と、
を備え、
前記第一振動片及び前記第二振動片は、前記容器側の一端と前記仕切板との間の距離が等長となるように前記仕切板に貫設され、
更に、
前記第一振動片における前記仕切板よりも前記容器側とは反対側の所定の第一位置に振動を付与する駆動部と、
前記第二振動片における前記仕切板よりも前記容器側とは反対側の所定の第二位置の振幅を検出し、当該検出した前記振幅に基づき前記測定対象物の粘度を測定する測定部と、
を備え、
前記測定部によって測定された粘度に基づいて前記測定対象物を分別するレベルスイッチ。 A partition plate fitted into the opening of the container containing the object to be measured,
A rod-shaped first vibrating piece penetrated through the partition plate and
A second vibrating piece of the same material and shape as the first vibrating piece, which is formed in the partition plate in parallel with the first vibrating piece.
With
The first vibrating piece and the second vibrating piece are penetrated into the partition plate so that the distance between one end on the container side and the partition plate is equal in length.
In addition
A drive unit that applies vibration to a predetermined first position on the side of the first vibrating piece opposite to the container side of the partition plate,
A measuring unit that detects the amplitude of a predetermined second position of the second vibrating piece on the side opposite to the container side of the partition plate and measures the viscosity of the object to be measured based on the detected amplitude.
With
A level switch that separates the object to be measured based on the viscosity measured by the measuring unit.
請求項1に記載のレベルスイッチ。 After the driving unit starts applying vibration to the first position of the first vibrating piece, a signal representing the vibration of the second position of the second vibrating piece is positively fed back, and the driving unit receives the vibration. The level switch according to claim 1, further comprising an amplifier circuit for generating a drive signal for applying vibration to the first position of the first vibrating piece.
前記第二振動片の周面を、前記仕切板から前記容器側とは反対側に前記所定距離離間した位置で支持する第二弾性部材と、
を更に備える
請求項1又は2に記載のレベルスイッチ。 A first elastic member that supports the peripheral surface of the first vibrating piece at a position separated from the partition plate by the predetermined distance on the side opposite to the container side.
A second elastic member that supports the peripheral surface of the second vibrating piece at a position separated from the partition plate by the predetermined distance on the side opposite to the container side.
The level switch according to claim 1 or 2, further comprising.
前記第二振動片の前記容器側とは反対側の一端に連結された第二磁石と、
前記第一磁石の近傍に配置された駆動コイルと、
前記第二磁石の近傍に配置された検知コイルと、
を更に備え、
前記駆動部は、前記駆動コイルに所定の周波数及び振幅の交流電圧を印加し、
前記測定部は、前記第二磁石の振動によって前記検知コイルに生じた交流電圧の振幅を、前記第二振動片における前記第二位置の振幅として検出する
請求項1から3の何れか一項に記載のレベルスイッチ。 A first magnet connected to one end of the first vibrating piece on the side opposite to the container side,
A second magnet connected to one end of the second vibrating piece on the side opposite to the container side,
A drive coil arranged in the vicinity of the first magnet and
A detection coil arranged in the vicinity of the second magnet and
Further prepare
The drive unit applies an AC voltage having a predetermined frequency and amplitude to the drive coil, and applies an AC voltage to the drive coil.
According to any one of claims 1 to 3, the measuring unit detects the amplitude of the AC voltage generated in the detection coil by the vibration of the second magnet as the amplitude of the second position in the second vibrating piece. The listed level switch.
請求項1から4の何れか一項に記載のレベルスイッチ。 Claims 1 to 4, wherein the first vibrating piece and the second vibrating piece each include a main body member formed through the partition plate and a removable extension member at an end portion of the main body member. The level switch described in any one of the items.
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