JP5436567B2 - 落体式粘度計の落体の送出方法、落体送出装置、及び、それを備える落体式粘度計 - Google Patents
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Description
前記押出装置12によって、前記各装填部13aに装填された落体4を順次送出することを可能とする落体送出装置1とするものである。
前記装填部13には、前記落体4を前記装填部13aに保持しつつ、前記落体4を前記押出装置12によって前記装填部13aに対して移動可能にする落体保持機構13Mを備え、 前記落体保持機構13Mは、 前記装填部13aを、縦孔13dと、前記縦孔の内周面に形成される突部13e・13eにて構成し、
前記突部13e・13eと、前記突部13e・13eと前記落体4の周面との間に生じる摩擦力によって、前記落体4の落下が抑制される構成とする、ものである。
装填用ホルダー13と押出装置12は、相対位置が変更可能に設けられており、
押出装置12は、落体4を押下げて装填部13aから送出するための押出ピン15を有しており、
相対位置を変更させて、各装填部13aに対する押出ピン15の相対位置が順次合わせられることで、
各装填部13aに装填された落体が順次送出され得る構成とする。
装填用ホルダー13は、押出装置12と分離可能に構成されていることとする。
装填用ホルダー13と押出装置12の相対位置の変更は、駆動装置7にて行われ得る構成とする。
以上の構成の落体送出装置1を備える落体式粘度計2とするものである。
図1は、本発明の一実施形態にかかる落体送出装置1を備える落体式粘度計2の構成を説明するものである。落体式粘度計2は、測定容器11内に入れられた被測定物3の中に略針状の落体4を落下させ、この落体4の落下速度を落体速度測定センサ5にて測定するとともに、測定された落下速度を用いることで被測定物3の粘度を測定するものである。
以下、装置構成の詳細について説明する。
図1は落体式粘度計2の外観を示す正面図、図2は落体式粘度計2を組立てる前の状態について示す図、図3は落体式粘度計2の外観を示す側面図である。
押出装置12のベース部材16nの下部には、落体4をガイドするための筒状のガイド部12cが突設されており、このガイド部12cを通過させることで、落体4が鉛直に落下するようにしている。そして、この構成において、落下の待機状態では、ガイド部12cから落体4の下部が突出し、この突出した部位において、落体4の表面に被測定物3が馴染むようになっている。
以上のような構成とし、図9に示されるタイムチャートによって、複数本の落体を用いた被測定物の粘度の測定の実施が可能となる。
この例では、合計8本の落体を連続的に落下させるものである。なお、8本の落体は、それぞれ密度(mg/cm3)が異なるものとし、このように密度の異なる落体を複数用いることで、後述するNewton流体/非Newton流体の判定を行うことが可能となる。
前記落体4の一部を測定容器11内へ進入させた待機状態にセットして、前記被測定物3を前記落体の表面に付着させる第一ステップと(図7(a))、
前記第一ステップにおける落体の状態を規定時間維持する第二ステップと(図7(b))、
前記第二ステップの後に、前記落体を送出する第三ステップと(図7(c))、を有する落体の操出方法とするものである。
以上の構成において、落体の落下速度は、図1に示される落体速度測定センサ5にて測定されることができる。この落体速度測定センサ5は、特に限定されるものではないが、図10に示すごとく、外筒21(図1参照)の外周面を取り囲むように配置される二組のコイル対91・92に生じる電位の変化を演算制御装置9にて解析することで、落下速度を算出することができる。より具体的には、まず上側のコイル対91(第一のコイル対)は、コイル91a・91bを互いに極性が異なるように、即ち、巻き方向が互いに逆の関係となるように配置され、並列に接続される。下側のコイル対92(第二のコイル対)についても、同様に、コイル92a・92bを互いに極性が異なるように配置して並列に接続される。
粘度の算出に関連し、図12に示すごとく、剪断速度γ(横軸(単位:1/s(秒))と剪断応力τ(縦軸(単位:Pa))をプロットすることにより、被測定物がNewton流体、若しくは、非Newton流体であるかを判定することが可能となる。即ち、上述の測定例のように、8本の密度(mg/cm3)の異なる落体について、その重量(mg)と落下速度(m/s)の測定値に基づいて、剪断速度γと剪断応力τを求め、図12のグラフにプロットする。仮に、被測定物3Aのように、剪断速度γと剪断応力τが原点を通る比例関係を示す場合には、Newton流体であると判定することができる。一方で、比例関係を示さない場合には、被測定物3Bのように、剪断速度γと剪断応力τが原点を通る比例関係を示すといえない場合には、非Newton流体であると判定することができる。
また、以上に述べた被測定物の粘度の算出においては、落体が被測定物を等速度落下運動しているものと仮定しているが、実際には、等速度落下運動していない、つまりは、落下終末速度に到達していない可能性もある。この場合には、図12のグラフにも影響が出ることになるため、Newton流体/非Newton流体の判定について、誤った判定が行われることが懸念される。
即ち、図11に示すごとく、一方のコイル対91の二つの極値間の第一経過時間Taと、他方のコイル対92の二つの極値間の第二経過時間Tbを比較することで、落体の落下の状態を判定するものである。
以上に述べた落体の落下速度や粘度の測定や流体の種別の判定を行う場合の一連の流れの例を、図13の流れ図に示す。
この流れ図に沿って説明すると、まず、落体の落下の初速度Vを設定し(ステップS1)、第一経過時間Taと第二経過時間Tbを測定する(ステップS2)。この第一経過時間Taと第二経過時間Tbの測定は、上述したタイムチャートに則って自動的に行われる(図9参照)。次に、演算制御装置9にて、各落体について、剪断速度と剪断応力の関係を示すグラフの勾配(図12参照)から粘度を算出するとともに(ステップS5)、その結果を出力する(ステップS6)。このような流れで、粘度を算出することが可能となる。
2 落体式粘度計
3 被測定物
4 落体
5 落体速度測定センサ
6 駆動装置
7 駆動装置
9 演算制御装置
10 操作・表示装置
11 測定容器
12 押出装置
13 装填用ホルダー
13d 縦孔
13e 突部
15 押出ピン
21 外筒
22 移動台
31 上下移動アーム
60 原点位置
61 第一停止位置
62 第二停止位置
63 上限位置
91 コイル対
92 コイル対
Claims (8)
- 装填用ホルダーの装填部に装填された落体を押出ピンによって押下げることで被測定物内へ送出する際における、落体式粘度計の落体の送出方法であって、
前記押出ピンによる前記落体の送出に際し、
前記落体の一部を測定容器内へ進入させた待機状態にセットして、前記被測定物を前記落体の表面に付着させる第一ステップと、
前記第一ステップにおける落体の状態を規定時間維持する第二ステップと、
前記第二ステップの後に、前記落体を送出する第三ステップと、
を有する、
ことを特徴とする、落体式粘度計の落体の送出方法。 - 前記押出ピンの動作速度、及び/又は、前記第二ステップの規定時間は、前記被測定物に応じて予め規定され得る、
ことを特徴とする、請求項1に記載の落体式粘度計の落体の送出方法。 - 装填用ホルダーの装填部に装填された落体を被測定物内へ送出するための押出ピンを備える、落体式粘度計の落体送出装置であって、
前記押出ピンによる前記落体の送出に際し、
前記落体の一部を測定容器内へ進入させた待機状態にセットして、前記被測定物を前記落体の表面に付着させる第一ステップと、
前記第一ステップにおける落体の状態を規定時間維持する第二ステップと、
前記第二ステップの後に、前記落体を送出する第三ステップと、
を実行可能とする、ことを特徴とする、落体式粘度計の落体送出装置。 - 前記押出ピンの動作速度、及び/又は、前記第二ステップの規定時間は、前記被測定物に応じて予め規定され得る、
ことを特徴とする、請求項3に記載の落体式粘度計の落体送出装置。 - 前記装填用ホルダーは、前記装填部を複数有し、
前記押出装置によって、前記各装填部に装填された落体を順次送出することを可能とした、
ことを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載の落体送出装置。 - 前記装填用ホルダーと前記押出装置は、相対位置が変更可能に設けられており、
前記相対位置を変更させて、前記各装填部に対する前記押出ピンの相対位置が順次合わせられることで、
前記各装填部に装填された落体が順次送出され得る構成とする、
ことを特徴とする、請求項5に記載の落体送出装置。 - 前記装填用ホルダーは、前記押出装置と分離可能に構成されている、
ことを特徴とする、請求項3乃至請求項6に記載の落体送出装置。 - 請求項3乃至請求項7のいずれか一項に記載の落体送出装置を備える落体式粘度計。
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