JP2709282B2 - 振動形検液装置 - Google Patents

振動形検液装置

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JP2709282B2 JP7081846A JP8184695A JP2709282B2 JP 2709282 B2 JP2709282 B2 JP 2709282B2 JP 7081846 A JP7081846 A JP 7081846A JP 8184695 A JP8184695 A JP 8184695A JP 2709282 B2 JP2709282 B2 JP 2709282B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は圧電セラミック等で形
成した円方向振動子で測定液中に浸す検液子を振動させ
るようにした、粘度計又は密度計若しくは液面計等にお
ける振動形検液装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特公平5−20692号においては、円
方向振動子に振動伝達軸を直結し、この振動軸の端部に
検液子を直結して振動ユニットを形成し、振動子の振動
を振動伝達軸を介して検液子に伝達するようにしてい
る。
【0003】上記振動ユニットは振動子を収容するケー
シングや検液子を浸す測定液容器又は通液パイプに対し
振動的に絶縁するよう架装する必要があるが、上記先行
例においては上記振動ユニットの検液子と反対側の端部
に設けた質量体をゴム等の緩衝材を介して上記ケーシン
グに吊持し架装する構造としている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】然しながら、従来例
の如く振動ユニットの上端(振動子の上端側)を質量体
を介してケーシングに対し強度的に安定に吊持し、且つ
振動子の振動に対し質量体を静的に保つには振動ユニッ
ト全体の重量に対しかなりの重量を有する大形の質量体
を用いることが要求され、それ故に全体を高重量で大形
にする問題点を有している。
【0005】又先行例は振動ユニット全体を振動的に絶
縁して架装する要求は満たすが、反面架装手段となるケ
ーシングに実質的に結合している質量体が捩れ振動して
いる振動子を剛体で拘束(固定)する構造となるため、
これが外乱要因となって安定で健全な捩れ振動を得るこ
とが困難な問題を有している。
【0006】上記各問題は上記振動ユニットを測定液の
容器やパイプに架空支持し、検液子を測定液に浸着し経
常的に粘度又は密度を測定せんとする場合にも同様の解
決課題となる。
【0007】
【問題点を解決するための手段】この発明は上記問題の
解決を目的として提供されたものであり、その手段とし
て、圧電素子から成る円方向振動子を振動伝達軸の上端
に設けると共に、該振動伝達軸の下端に検液子を設け、
上記円方向振動子と検液子とを上記振動伝達軸を介して
共振させ互いに逆方向に円方向振動させるようにした振
動ユニットにおいて、上記振動伝達軸の途中に存する共
振の節を含む部位にばね部材の下端を固定し、該ばね部
材を振動伝達軸の周面に対し遊離しつつ上方へ延ばし、
該ばね部材の上端に上記振動ユニット全体を架空支持す
るための支持部を設けた振動形検液装置を構成したもの
である。
【0008】又上記ばね部材を軸線の周りに捩れ振動可
能な筒体で形成し、この筒体の下端を上記共振の節を含
む部位に固定し、同上端に上記支持部を形成した振動形
検液装置を提供するものである。
【0009】
【作用】この発明によれば、捩れ振動する振動伝達軸の
共振の節に固定したばね部材を介して、振動ユニット全
体をケーシングや測定液保有容器等に取付け架空支持し
て、振動ユニットの両端を自由振動端とする構成を形成
できる。このような構成においてばね部材は振動伝達軸
の途中の共振の節に固定された下端と振動伝達軸と離間
しつつ軸線方向上方へ延びる上端間において振動伝達軸
の捩れ振動に対する良好な弾性を有するので、振動伝達
軸を介しての振動子から検液子への振動エネルギーの伝
達が適正になされる。
【0010】よってばね部材下端の固定端(共振の節)
を境に二分される振動子側と検液子側間における活性な
共振を促し、安定且つ効率の良い共振を惹起し高信頼の
検液装置を提供でき、加えてばね部材の上端に形成した
支持部を介しハウジングや測定液容器やパイプに対し強
固に固定でき、強固に固定しても上記振動伝達が損なわ
れず、架空支持に伴なう外乱要因を可及的に排除して高
信頼の測定が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を図1乃至図6に基
いて詳述する。
【0012】1は振動軸線Zの周りに円方向振動(捩れ
振動)する振動子であり、この振動子1には円方向振動
軸線Zを軸線とする振動伝達軸2の上端が直結されてお
り、この振動伝達軸2の下端部には振動軸線Zを軸線と
する検液子3を直結し、振動子1の円方向振動にて検液
子3を振動させる振動ユニットを構成している。この時
振動伝達軸2は図6の波形に示す如く共振の節Oを中心
として互いに逆方向に円方向振動する。即ち全体として
節Oを中心に捩れ振動する。
【0013】振動伝達軸2は円柱、角柱の他、板状又は
ブロック状又はこれらの組合せ等によることができ、振
動を伝達し且つ捩れ振動して両者1,3の共振を可能と
する振動伝達部材であれば良い。
【0014】上記の如く振動子1と検液子3とは振動子
1が軸線Zを中心として円方向振動すると、検液子3が
逆方向に円方向振動する関係に配置され、従って振動伝
達軸2は共振の節Oを中心として捩れ振動を惹起し、振
動子1の振動が検液子3に伝達される。この検液子3を
測定液10に浸着し、この液中における振動により測定
液10の粘性抵抗、慣性質量を感知する。
【0015】上記円方向振動子1としては、特公平5−
20692号公報の第6図,第7図に明らかにされてい
る捩れ振動子、或いは特公平5−20693号公報の第
3図や第9図、第10図に開示されている捩れ振動子の
適用が可能である。これらは何れも振動伝達軸2及び検
液子3に対し軸線Zを中心とする円方向振動を与えるこ
とができる。
【0016】上記振動子1及びこの振動子1から延びる
振動伝達軸2の大部分をケーシング5内に収容し、この
ケーシング5の端部開口7から振動伝達軸2の下端とこ
の下端に直結された検液子3を外方に露出する。
【0017】上記振動伝達軸2の共振の節Oを含む部位
にはばね部材6を取付ける。このばね部材6は上記振動
ユニットを図4に示すケーシング5に架装する手段であ
り、又図3に示す測定液を保有する容器11又はパイプ
の外壁8に振動ユニットを架装する手段である。このば
ね部材6は振動伝達軸2の途中に存する振動の節Oを含
む部位に固定される固定端6aと、この固定端6aから
振動伝達軸2の周面に対し遊離しつつ、軸線方向へ延び
た位置に遊離端6bを有し、この遊離端6bに振動ユニ
ット全体を架空支持する支持部6cを形成している。
【0018】上記ばね部材6は一適例として筒体6′で
形成し、この筒体6′の下端に上記固定端6aを形成
し、同上端に上記遊離端6bを形成する。筒体6′は図
1乃至図3に示すように振動伝達軸2と同心円に配し、
その下端を固定端6aとし、上端を遊離端6bとする。
【0019】上記振動伝達軸2の途中に存する共振の節
Oを含む位置に軸2と同心円のフランジ9を取付け、こ
のフランジ9に筒体6′の下端開口部を嵌合固着(例え
ば溶接)し、固定端6aを形成する。又は上記筒体下端
に設けた軸孔に振動伝達軸2を密接して挿入固着し固定
端6aとすることができる。上記筒体は図示の如く正円
筒体か又は遊離端6bへ向け拡径する錐形にする。
【0020】上記筒体6′の遊離端6bに形成する支持
部6cの一例として、図1乃至図3に示すように、フラ
ンジ形の取付板6c′を筒体6′と一体に設け、この取
付板6c′を前記開口7を密閉するように開口壁に取付
けて振動ユニット全体を容器11やケーシング5に架装
し、検液子3を開口7を通して液10内に浸着すると共
に、振動子1側を外部に存置せしめ、振動子側端部と検
液子側端部を自由振動端とする。
【0021】上記筒体6′はチタン、ステンレス等の金
属で形成する。又は合成樹脂製の筒体を用いることがで
きる。上記ばね部材6を形成する筒体6′は架装手段で
あると同時にケーシング及び容器11等の開口7に取付
けて開口7からの液の流出を阻止する蓋体を形成してい
る。
【0022】上記固定端6aは軸2に溶接等にて剛結合
するか、又はシーリング材を介し軸2に固定する。
【0023】上記ばね部材6の他例として、これを図5
に示す如き板ばね6″又はコイルばね、ばね線材等を用
いることができる。この板ばね6″に代表されるばね部
材6はその下端を振動伝達軸2の延長の途中に存する共
振の節Oを含む部位に固定して固定端6aを形成し、上
端は軸2から遊離しつつその外周に沿い延ばし遊離端6
bを形成し、この遊離端6bに支持部6cを形成する。
前記と同様、ばね部材6の下端は軸2に取付けた固定部
材9′を介して軸2に固定できる。又上記板ばね6″等
は軸2と平行か又は遊離端6bに向け軸2から漸次遠ざ
かるように設ける。
【0024】振動ユニットは固定端6a(共振の節O)
を中心とする一方の自由振動端(振動子1側端部)にお
いて図6の波形に示す如く自由振動し、同様に同他方の
自由振動端(検液子3側端部)において上記とは逆方向
に自由振動する。所謂活性なる共振を惹起させることが
できる。
【0025】上記共振における自由振動モードとして、
図6に示す如く、上記捩れ振動子1と検液子3を上記共
振の節Oから1/4波長となる振動モードで駆動するよ
うにする。このことは前記従来例が検液子のみを自由振
動端としていることとの顕著な差異である。
【0026】上記振動子1と検液子3は相互に共振の節
Oから4分の1波長となる振動モードで共振せしめると
は、変形例として一方を節Oから2分のN波長+4分の
1波長(Nは整数)の振動モードで駆動する構造を含ん
でいる。
【0027】又この発明は上記振動伝達軸2の途中に複
数の共振の節Oを有し、この節の一つを選択して上記の
如くばね部材6を配設する場合を含む。
【0028】この発明は石油精製ラインにおける液収容
槽やパイプ、又は化学反応槽の外壁に取付けて液の粘度
又は密度又は液面を経常的に測定する場合に好適に実施
できる。即ち検液子は液の種類や液面の変化に応じて変
化する振動負荷の変化分から粘度,密度,液面等を検出
する。
【0029】上記振動伝達軸2は振動子1の振動を検液
子3に伝達する振動軸線Zに沿い延在する部材を意味
し、全長を等径にする場合、又はこの軸延在部の一部を
大径にしたり、小径にする場合を含む。
【0030】図1、図2において、12は振動ユニット
の検液子3と反対側の端部に取付けた振動センサーであ
り、この振動センサー12は検液子3が測定液を感知し
振動子1の負荷が変化した時にこの変化分を検出しこの
検出に応じた信号を導線13を介して演算部へ出力す
る。
【0031】上記振動センサー12は振動子1と同様、
例えば前記従来例として示した電圧駆動の圧電素子を用
い、機械振動の変化(検液子3が受ける負荷の変化に伴
う振動の変化)を電圧信号に変換し出力する。又振動子
1は導線14を介して電圧を印加して機械的振動(捩れ
振動による円方向振動)を惹起せしめる。
【0032】又上記振動子1の検液子3と反対側の端部
には検液子3と振動子1との回転モーメントをバランス
させるための質量体15を一体に設け上記振動子1を構
成することができる。
【0033】
【発明の効果】この発明によれば、ばね部材を介してハ
ウジングや測定液容器やパイプに対し強固な固定が図
れ、強固に固定しても上記振動伝達が損なわれず、架空
支持に伴なう外乱要因を可及的に排除して高信頼の測定
が可能となる。
【0034】即ち、ばね部材は振動伝達軸の途中に存す
る共振の節を含む部位に固定された固定端(下端)と振
動伝達軸と離間しつつ軸線方向へ延びる遊離端(上端)
の支持部間において振動伝達軸の捩れ振動に対する良好
な弾性を有するので、振動伝達軸を介しての振動子から
検液子への振動エネルギーの伝達が適正になされ、振動
ユニットにおける架装条件を適正に充足しながら、ばね
部材の上記固定端(共振の節)によって二分される振動
子側と検液子側間における活性で安定且つ効率の良い共
振を惹起する高信頼の検液装置を提供でき、振動子によ
り検液子を共振させる場合の振動ユニットの架空支持構
造として最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す振動形検液装置を一部
断面して示す側面図である。
【図2】検液装置のばね部材の分解断面図である。
【図3】検液装置の架装構造を例示する要部断面図であ
る。
【図4】検液装置の他の架装構造例を示す断面図であ
る。
【図5】ばね部材の他例を示す斜視図である。
【図6】振動子と検液子の共振モードを説明する図であ
る。
【符号の説明】
1 振動子 2 振動伝達軸 3 検液子 6 ばね部材 6′ 筒部材 6″ 板ばね 6a 固定端 6b 遊離端 6c 支持部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−35672(JP,A) 特開 平7−8913(JP,A) 特開 昭59−15837(JP,A) 特開 平4−203953(JP,A) 特開 昭63−134935(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電素子から成る円方向振動子を振動伝達
    軸の上端に設けると共に、該振動伝達軸の下端に検液子
    を設け、上記円方向振動子と検液子とを上記振動伝達軸
    を介して共振させ互いに逆方向に円方向振動させるよう
    にした振動ユニットにおいて、上記振動伝達軸の途中に
    存する共振の節を含む部位にばね部材の下端を固定し、
    該ばね部材を振動伝達軸の周面に対し遊離しつつ上方へ
    延ばし、該ばね部材の上端に上記振動ユニット全体を架
    空支持するための支持部を設けたことを特徴とする振動
    形検液装置。
  2. 【請求項2】上記ばね部材が筒体であることを特徴とす
    る請求項1記載の振動形検液装置。
JP7081846A 1995-03-13 1995-03-13 振動形検液装置 Expired - Lifetime JP2709282B2 (ja)

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