JP3239241B2 - 高温用超音波粘度センサ - Google Patents
高温用超音波粘度センサInfo
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Description
料油等の粘度測定に関し、特に幅広い温度範囲で計測可
能な工業用超音波粘度計のセンサに関する。
−91035に述べられているように、接液部に該当液
に対して耐蝕性のある材質の振動体を用い、電歪素子に
PZTを用いたセンサが知られている。
非接液部への熱伝導によって、電歪素子の温度が80℃
を超過すると測定誤差が増大し、更にPZTの温度がキ
ユーリー点を越すと同素子の圧電性能が破壊する問題が
あり、広範囲温度、特に高温で測定できるセンサの開発
が重要な課となっている。
部の振動体に、温度緩衝用の振動体を接続して、電歪素
子の温度上昇を伴うことなしに、高温度での粘度測定装
置を提供するものである。
みなされたもので、非接液部の振動体に温度緩衝用振動
体を接続し、同振動体には、その振動の腹の位置で、接
液部振動体からの熱伝導を低減する手段と、振動の節の
位置で電歪素子への熱伝導をバイパス、放散する手段が
具備される構造となっている。
測定液温度が高温の場合でも、電歪素子はほぼ常温にす
ることができる。このため特別の高温用電歪素子若しく
は電歪素子の冷却手段を必要とせず、常温用電歪素子を
その儘使用可能で、測定回路との互換性を保つことがで
きる。また温度緩衝用振動体は、測定器(例えば「全動
弾性率、縦・横内粍値測定装置」)によって横振動(ね
じり振動)内粍値の僅少な金属材料の選定が可能のた
め、効率の高い高温用粘度計測を可能とする。
実施例について、図を参照しながら説明する。
の説明図である。同図aは、高温用超音波粘度センサの
外観図を示し、1は温度緩衝用振動体で、接液部振動体
2と1体構造の脊面体11と電歪素子3と縦続接続され
た前面体12より構成され、11および12の両振動体
は、結合により損失が発生しない振動の共通の腹面13
でねじ結合されている。接液部振動体2と脊面体11は
半波長ねじり振動モードで共振し、その振動の節面はセ
ンサ固定用フランジ4と合致する。前面体12と電歪素
子3、電極5および裏打体6は中心ボルト(図面省略)
で結合されていて、半波長ねじり振動モードで共振し、
その振動の節面は、熱放散用フランジ7と合致する。
bでねじり振動モード8はフランジ4および7に対応し
た振動の節81および83と、温度緩衝用振動体に対応
した振動の腹82等よりなっている。
λ、熱伝達率をh、長さをl、断面積をA、腹面の外周
をSとし、測定液温度をθt、雰囲気温度をθoとする
と、電歪素子当接面の温度θpは式(1)の関係式で表
わされる。
るには、先ず温度緩衝用振動体の長さlを長くすればよ
い。具体的には、温度緩衝用振動体の内粍値Q−1と、
熱伝導率が小さい材質を選び、ねじり振動の半波長の長
さlを設定する。
法として、外周Sはその儘にして、断面積Aを下げる方
法を図1cに示す。同図cは、図1aの温度緩衝用振動
体の振動の腹部鎖線サークル10の部分拡大断面図であ
る。図1cで、13は温度緩衝用振動体11および12
の当接面、14は両者の結合用ボルト、15は前面体1
2の凹状当接面である。凹状当接面15の断面積を小さ
くすると、式(1)でAが減少したことにほぼ対応し、
mが増大して、θpが低下する。凹状当接面の凹み深さ
を、ねじり振動の半波長の1%程度にし、当接面断面積
を、凹みのない場合の断面積の50%以下に設定して
も、ねじり振動の機械的尖鋭度にはほとんど無影響であ
る。結合用中心ボルトは、温度緩衝用振動体に比較して
熱伝導率の小さい材質が選ばれる。
動体全体が熱伝導率の小さい材質で構成されるのが好ま
しいが、振動特性と工業用粘度センサとして具備すべき
耐触性、フランジ溶接の可能性等の仕様上の制約があっ
て、一般には実現困難である。解決等として図1dに示
すように、振動の腹部接合面に、低熱伝導率の座金を挿
入する。図1dは、同図cと同様の部分拡大断面図で、
温度緩衝用振動体11,12の接合面13は、座金16
を介して中心ボルト14で締結されている。座金の厚さ
をねじり振動の半波長の1%程度にし、更に当接面断面
積を温度緩衝用振動体断面積Aの50%以下にしても、
ねじり振動の機械的尖鋭度にはほとんど無影響である。
ランジは、同図bに示されるように、振動の節に当たる
ので、同フランジに放熱フィン若しくは熱伝導用の導体
を取付けて、ねじり振動に独立に熱放散を図ることが可
能である。
度センサの一外観図と振動モードを示す。同図aは、図
1aから温度緩衝用振動体1を削除した構造と対応して
いる。図2bは、図1bに対応した図2aのねじり振動
モードである。
を、ねじり振動の共振の半波長に設定した場合で説示し
たが、同振動体の長さをねじり振動共振の半波長の整数
倍になるように縦続接続する場合も適用可能で、センサ
の形状が長大になる不都合はあるが、その分冷却効果が
期待できる。
について以下に示す。接液用振動体および温度緩衝用振
動体にステンレス鋼(SUS316)、座金および中ボ
ルトにチタン合金(6Al4V)をそれぞれ使用し、ね
じり振動共振周波数20kHzの場合、測定液温度θt
および電歪素子と温度緩衝用振動体との当り面温度θp
は以下のように実測された。 本発明センサの非接液時のねじり振動の機械的尖鋭度は
従来のセンサ同様1000以上となり、内部損失の僅少
なセンサが得られた。本発明によって、センサに特別の
冷却手段を必要とせずに、温度上限値250℃までの粘
度計測が可能となった。以上詳述したように、本発明に
よれば、極めて簡単な方法により、従来の粘度計用電子
回路と互換性がある高温用粘度センサを提供することが
できる。
示す説明図で、図1aは高温用超音波粘度センサの外観
図、図1bは同図aの振動モード、図1cおよびdは同
図aの温度緩衝用振動体の振動の腹部の部分拡大断面図
で、同図cは当接面断面積を低減した実施例、同図dは
当接面に低熱伝導率の座金を挿入した実施例である。
外観図、図2bは同図aのねじり振動モードである。
Claims (4)
- 【請求項1】 振動の節面を固定用フランジとした、ね
じりモードの超音波粘度センサにおいて、同固定用フラ
ンジと非接液側に設置した電歪素子との間に、温度緩衝
用振動体を縦続接続する構造とした高温用超音波粘度セ
ンサ。 - 【請求項2】 温度緩衝用振動体は、ねじり振動モード
の振動の腹の位置で分離、接続可能で、同接続部位の当
接面の断面積が、接続面の断面積の50%以下となるよ
うな構造にした請求項1記載の高温用超音波粘度セン
サ。 - 【請求項3】 温度緩衝用振動体は、ねじり振動モード
の振動の腹の位置で、接液部振動体の材質より熱伝導率
の低い材質の座金を介して接続される構造にした請求項
1および請求項2記載の高温用超音波粘度センサ。 - 【請求項4】 湿度緩衝用振動体は、ねじり振動モード
の振動の節の位置に、熱放散用のフランジを設置した請
求項1ないし請求項3記載の高温用超音波粘度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35660392A JP3239241B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 高温用超音波粘度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35660392A JP3239241B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 高温用超音波粘度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06174625A JPH06174625A (ja) | 1994-06-24 |
JP3239241B2 true JP3239241B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18449853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35660392A Expired - Fee Related JP3239241B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 高温用超音波粘度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3239241B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6454715B2 (ja) * | 2014-08-25 | 2019-01-16 | 日産自動車株式会社 | 超音波接合装置 |
JP6493242B2 (ja) * | 2016-02-15 | 2019-04-03 | オムロン株式会社 | 成形機、制御装置、および成形装置 |
-
1992
- 1992-12-03 JP JP35660392A patent/JP3239241B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
谷沢公彦、"オンライン超音波粘度計"、センサ技術、株式会社情報調査会、昭和63年、第8巻、第6号、p.146−148 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06174625A (ja) | 1994-06-24 |
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