JP6226505B1 - Liquid measurement device - Google Patents

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Abstract

【課題】簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とする技術等を提供する。【解決手段】液体物を収容する容器と、前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる液体物測定装置を提供する。【選択図】図1Provided is a technique that enables measurement with higher accuracy in measuring a liquid substance such as a viscosity, which allows simple and continuous measurement. A container for storing a liquid material, a vibration mechanism for applying vibration to the liquid material in the container, and a capacitance sensor disposed adjacent to the container and outputting a signal corresponding to a change in electric capacity. And a measurement value generating unit that generates a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid object based on the AC component of the signal output from the capacitance sensor, and the vibration mechanism has an inner wall size of the container And a liquid object measuring device that vibrates the surface of the liquid object at a natural frequency calculated from a capacity of the liquid object. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、液体物測定装置に関する。   The present invention relates to a liquid object measuring apparatus.

たとえば、特許文献1に開示されている細管式粘度計、特許文献2に開示されている回転粘度計、特許文献3に開示されている粘度計測方法、または、特許文献4に開示されている振動型粘度計のように、液体物の粘度を計測する方法として、液体を撹拌する時の抵抗の大きさを測定する方法、細管を通過する時間を計測する方法等が知られている。   For example, the capillary viscometer disclosed in Patent Document 1, the rotational viscometer disclosed in Patent Document 2, the viscosity measuring method disclosed in Patent Document 3, or the vibration disclosed in Patent Document 4 As a method of measuring the viscosity of a liquid object like a type viscometer, a method of measuring the magnitude of resistance when stirring a liquid, a method of measuring a time of passing through a thin tube, and the like are known.

これら液体を撹拌する時の抵抗の大きさを測定する方法や細管を通過する時間を計測する方法では、計測の際、計測対象である液体物に直接接触する必要があり、再計測を行う場合の器具洗浄の必要性等に起因して、繰り返し測定が困難となり、経時的な粘性変化の測定に支障を生ずる場合があった。   In the method of measuring the magnitude of resistance when stirring these liquids or the method of measuring the time of passing through a narrow tube, it is necessary to directly contact the liquid object to be measured at the time of measurement, and remeasurement Due to the necessity of cleaning the appliances, repeated measurement becomes difficult, which sometimes hinders measurement of changes in viscosity over time.

そこで、本発明者らは、液体物の粘性測定を簡便かつ連続的に行うことが可能な技術の提供を目的に、あるいは、液体物の粘性測定を小型な装置で実現し、かつ広い測定レンジで測定できる技術の提供を目的に、特許文献5で開示する液体物測定装置を発明した。当該液体物測定装置は、液体物の粘性に関連した値を測定する液体物測定装置であって、液体物が流入する流入口および液体物が流出する流出口、または、液体物が流入し流出する流入出口を有する容器と、容器内の液体物の表面に振動を付加する加振機構と、容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、容量センサからの信号に基づく測定値を生成する測定値生成部と、を有する。   Therefore, the present inventors have aimed to provide a technique capable of easily and continuously measuring the viscosity of a liquid object, or have realized a viscosity measurement of a liquid object with a small device and have a wide measurement range. For the purpose of providing a technique that can be measured by the method, the liquid material measuring device disclosed in Patent Document 5 was invented. The liquid object measuring apparatus is a liquid object measuring apparatus that measures a value related to the viscosity of the liquid object, and is an inflow port through which the liquid material flows in and an outflow port from which the liquid material flows out, or an inflow through which the liquid material flows in and out. A container having an inflow / outflow port, a vibration mechanism that applies vibration to the surface of the liquid in the container, a capacitance sensor that is disposed adjacent to the container and outputs a signal corresponding to a change in electric capacity, and a capacitance sensor A measurement value generation unit that generates a measurement value based on the signal from

なお、特許文献6は、より適正なオイル劣化判断を行い得るオイル劣化検出装置を開示する。特許文献6において、オイル劣化検出装置は、オイル流路に2枚の極板を互いに並行して設置して、2枚の極板間に交流電圧を印加したときに流れる電流を電流計で計測し、信号処理部により、該極板間の電圧を電圧計で計測し、電流計および電圧計による計測結果に基づいてオイルの導電率および誘電率を求め、導電率および誘電率に基づきオイルの劣化を判断するとされている。   Patent Document 6 discloses an oil deterioration detection device that can perform more appropriate oil deterioration determination. In Patent Document 6, the oil deterioration detection device measures the current that flows when an AC voltage is applied between two electrode plates by installing two electrode plates in parallel in the oil flow path with an ammeter. The signal processing unit measures the voltage between the plates with a voltmeter, obtains the oil conductivity and dielectric constant based on the measurement results of the ammeter and the voltmeter, and determines the oil conductivity based on the conductivity and dielectric constant. It is said that deterioration will be judged.

また、特許文献7は、比較的簡易な構成でオイルの劣化度およびオイル中の燃料希釈率を正確に検知可能とする光学式オイル診断装置を開示する。特許文献7において、光学式オイル診断装置は、機関オイルへの透過光波長が660nm〜680nmの範囲の第1送受光部と、880nm〜900nmの範囲の第2送受光部と、2370nm〜2430nmあるいは2500nm〜2540nmの範囲の第3送受光部とを有し、第1、第2送受光部の各出力に基づいて機関オイルの劣化度を検知するとともに、第3送受光部の出力に基づいて機関オイル中の燃料希釈率を検知するとされている。   Patent Document 7 discloses an optical oil diagnostic apparatus that can accurately detect the deterioration degree of oil and the fuel dilution rate in the oil with a relatively simple configuration. In Patent Document 7, the optical oil diagnostic apparatus includes a first transmitter / receiver unit whose transmitted light wavelength to engine oil is in the range of 660 nm to 680 nm, a second transmitter / receiver unit in the range of 880 nm to 900 nm, and 2370 nm to 2430 nm. A third transmitter / receiver in the range of 2500 nm to 2540 nm, and detects the degree of deterioration of the engine oil based on the outputs of the first and second transmitter / receivers, and based on the output of the third transmitter / receiver It is supposed to detect the fuel dilution rate in engine oil.

また、非特許文献1は、容器内の液体が外部からの振動によって生起する波動の周波数が、数1で与えられることを開示している。

Figure 0006226505
ここで、ωは固有角周波数、gは重力加速度、nは自然数(n=1,2,…)であり、aは容器横断面における内壁間距離、hは容器底面から液体物表面までの距離である。 Non-Patent Document 1 discloses that the frequency of the wave generated by the liquid in the container due to external vibration is given by Equation (1).
Figure 0006226505
Here, ω is a natural angular frequency, g is a gravitational acceleration, n is a natural number (n = 1, 2,...), A is a distance between the inner walls in the cross section of the container, and h is a distance from the bottom of the container to the surface of the liquid material. It is.

特開2013−44643号公報JP 2013-44643 A 特開2012−132856号公報JP 2012-132856 A 特開2009−268981号公報JP 2009-268981 A 特開2009−204318号公報JP 2009-204318 A 特開2016−142581号公報(特願2015−017361)Japanese Patent Laying-Open No. 2014-142581 (Japanese Patent Application No. 2015-017361) 特開2009−2693号公報JP 2009-2893 A 特開2010−145107号公報JP 2010-145107 A

H. Norman Abramson編著、「The Dynamic Behavior of Liquids in Moving Containers」、NASA SP-106、1966年、p.18H. Norman Abramson, “The Dynamic Behavior of Liquids in Moving Containers”, NASA SP-106, 1966, p.18

特許文献5に記載の液体物測定装置によれば、容器内の液体物に触れることなく粘性測定が可能なので、計測ごとの装置洗浄が不要であり、簡便かつ連続的な粘性測定が可能になる。しかし、当該液体物測定装置は、容器内の液体物表面を振動させ、当該振動による液体物表面の波動の様子を容器外側に配置した誘電率センサによって検知し、粘性を推定するものであり、より正確な粘性測定を行うためには、誘電率センサからの出力をより大きく、つまり振動により発生する液体物表面の波動の振幅をより大きくする必要がある。   According to the liquid material measuring apparatus described in Patent Document 5, viscosity measurement is possible without touching the liquid material in the container, so that cleaning of the apparatus for each measurement is unnecessary, and simple and continuous viscosity measurement is possible. . However, the liquid object measuring device vibrates the surface of the liquid object in the container, detects the state of the wave of the surface of the liquid object due to the vibration by a dielectric constant sensor arranged outside the container, and estimates the viscosity. In order to perform more accurate viscosity measurement, it is necessary to increase the output from the dielectric constant sensor, that is, to increase the amplitude of the wave of the liquid surface generated by vibration.

また、液体物の粘性には、液体物の温度が影響することから、正確な粘性の特定のためには、液体物の温度管理、あるいは、液体物の温度変化に伴う測定値の補正等を行うことが好ましい。さらに、オイルのような液体物の劣化を評価する場合には、粘性に関係する測定値に加え、他の物性に関係する測定値も加味して劣化の度合いを評価することが好ましい。   In addition, since the temperature of the liquid material affects the viscosity of the liquid material, in order to accurately specify the viscosity, temperature management of the liquid material or correction of the measurement value accompanying the temperature change of the liquid material is performed. Preferably it is done. Furthermore, when evaluating deterioration of a liquid material such as oil, it is preferable to evaluate the degree of deterioration in consideration of measurement values related to other physical properties in addition to measurement values related to viscosity.

本発明の目的は、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とする技術を提供することにある。また、本発明の目的は、当該液体物測定において、液体物の温度または温度変化の影響を排除した測定を可能とする技術を提供することにある。さらに、本発明の目的は、オイル等液体物の劣化度合いを、簡便、連続的かつ正確に判定できる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique that enables measurement with higher accuracy in measuring a liquid substance such as a viscosity, which allows simple and continuous measurement. Another object of the present invention is to provide a technique that enables measurement without the influence of the temperature or temperature change of the liquid object in the liquid object measurement. Furthermore, the objective of this invention is providing the technique which can determine the deterioration degree of liquid things, such as oil, simply, continuously and correctly.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、液体物を収容する容器と、前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる液体物測定装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, in the first aspect of the present invention, a container for storing a liquid material, a vibration mechanism for applying vibration to the liquid material in the container, and a container adjacent to the container are disposed. A capacitance sensor that outputs a signal corresponding to a change in electric capacity; and a measurement value generator that generates a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid object based on an AC component of the signal output from the capacitance sensor. And a vibration measuring device that vibrates the surface of the liquid material at a natural frequency calculated from an inner wall size of the container and a storage amount of the liquid material.

前記容器の横断面の形状が方形である場合、固有振動数(f=ω/2π)が、数1を用いて計算されてもよい。

Figure 0006226505
但し、ωは固有角周波数、gは重力加速度、nは自然数(n=1,2,…)であり、aは容器横断面における内壁間距離、hは容器底面から液体物表面までの距離である。 When the shape of the cross section of the container is a square, the natural frequency (f = ω / 2π) may be calculated using Equation 1.
Figure 0006226505
Where ω is the natural angular frequency, g is the acceleration of gravity, n is a natural number (n = 1, 2,...), A is the distance between the inner walls of the container cross section, and h is the distance from the container bottom to the liquid surface. is there.

前記加振機構が、前記容器に振動を加える容器振動機構であり、前記容器振動機構が前記容器に加える振動は、前記固有振動数の正弦波振動、または、前記固有振動数の振動に同期したパルス振動であってもよい。前記容器が、前記液体物の流入口および流出口、または、流入出口を有する場合、前記加振機構が、前記流入口から前記液体物を前記表面に滴下し、前記滴下を前記固有振動数の振動に同期したタイミングで行う第1構成、前記液体物の流入または流出における流量を、前記固有振動数の振動に同期して変化させる第2構成、または、前記液体物の流入または流出において、前記固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる第3構成、の何れかの構成であってもよい。   The vibration mechanism is a container vibration mechanism that applies vibration to the container, and the vibration that the container vibration mechanism applies to the container is synchronized with a sine wave vibration of the natural frequency or a vibration of the natural frequency. Pulse vibration may be used. When the container has an inflow port and an outflow port or an inflow port for the liquid material, the vibration mechanism drops the liquid material from the inflow port onto the surface, and the dripping is performed at the natural frequency. In a first configuration performed at a timing synchronized with vibration, a second configuration in which the flow rate at the inflow or outflow of the liquid material is changed in synchronization with the vibration of the natural frequency, or the inflow or outflow of the liquid material, The configuration may be any one of the third configurations that generate a pulsating flow at a timing synchronized with the vibration of the natural frequency.

前記容器に収容される前記液体物の収容量を計測する容量計測手段をさらに有し、前記固有振動数の計算において前記容量計測手段により計測された収容量を用いてもよい。前記液体物の温度を調整する温度調整機構をさらに有し、前記温度調整機構により温度調整された前記液体物を前記容器に収容してもよい。前記容器が、前記液体物を収容した状態で前記液体物に接触する一対の電極を有し、前記一対の電極を用いて前記液体物の導電率を測定し、測定した導電率に基づき前記粘性測定値を補正する測定値補正部をさらに有してもよい。前記粘性測定値の経時データを取得および記録する経時データ取得記録部と、前記経時データ取得記録部に記録された複数の前記経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定するデータ推定部と、をさらに有し、前記液体物の粘性値として前記予測値を出力してもよい。前記測定値生成部が、前記容量センサが出力した前記信号の平均値に基づき前記液体物の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成し、前記粘性測定値および前記誘電測定値に基づき、前記液体物の性能を判例する判定部をさらに有してもよい。   A capacity measuring unit that measures the amount of the liquid substance accommodated in the container may be further included, and the amount measured by the capacity measuring unit in the calculation of the natural frequency may be used. A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the liquid object may be further included, and the liquid object whose temperature is adjusted by the temperature adjustment mechanism may be accommodated in the container. The container has a pair of electrodes that are in contact with the liquid object in a state in which the liquid object is accommodated, the conductivity of the liquid object is measured using the pair of electrodes, and the viscosity is based on the measured conductivity. You may further have a measured value correction | amendment part which correct | amends a measured value. A temporal data acquisition and recording unit that acquires and records temporal data of the viscosity measurement value, and a data estimation unit that estimates a predicted value of the viscosity measurement value in a thermal equilibrium state from a plurality of the temporal data recorded in the temporal data acquisition and recording unit And the predicted value may be output as the viscosity value of the liquid object. The measurement value generation unit further generates a dielectric measurement value related to a dielectric constant of the liquid object based on an average value of the signal output from the capacitance sensor, and based on the viscosity measurement value and the dielectric measurement value, You may further have the determination part which prejudices the performance of a liquid thing.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

液体物測定装置100の概要を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 100. FIG. 容器112の正面図、上面図および側面図であり、(a)は容器横断面が正方形の場合、(b)は容器横断面が長方形の場合である。It is the front view, top view, and side view of the container 112, (a) is a case where a container cross section is a square, (b) is a case where a container cross section is a rectangle. 容量センサ130の出力信号波形であり、加振機構120による振動の周波数を2.5Hz、3.1Hz、4.3Hz、5.4Hzおよび7.3Hzとした場合をそれぞれ示す。It is an output signal waveform of the capacitance sensor 130, and shows the case where the vibration frequency by the vibration mechanism 120 is 2.5 Hz, 3.1 Hz, 4.3 Hz, 5.4 Hz, and 7.3 Hz, respectively. 図3に示す出力信号の平均差絶対値和(RAW)を、加振機構120による振動周波数の関数として示したグラフである。4 is a graph showing the average absolute difference (RAW) of the output signals shown in FIG. 3 as a function of the vibration frequency by the vibration mechanism 120. FIG. 液体物測定装置200の概要を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 200. FIG. 液体物測定装置300の概要を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 300. FIG. 液体物測定装置400の概要を示す概念図である。3 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 400. FIG. 液体物測定装置500の概要を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 500. FIG. 液体物測定装置600の概要を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 600. FIG. 液体物測定装置700の概要を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the outline | summary of the liquid measurement apparatus 700. FIG. 室温より高い温度の液体物114を測定した場合の平均差絶対値和(RAW)の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the average difference absolute value sum (RAW) at the time of measuring the liquid thing 114 of temperature higher than room temperature. 図11における平均偏差絶対値和(RAW)の値を傾きに対してプロットしたグラフである。12 is a graph in which values of average deviation absolute value sum (RAW) in FIG. 11 are plotted against inclination. 液体物測定装置800の概要を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing an outline of a liquid object measuring apparatus 800. FIG.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

(実施の形態1)
図1は、液体物測定装置100の概要を示す概念図である。液体物測定装置100は、容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有する。筐体160は、液体物測定装置100の土台であり、筐体160の内部には、容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130および測定値生成部140が収納されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 100. The liquid measurement apparatus 100 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacity sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a housing 160. The casing 160 is a base of the liquid measurement apparatus 100, and the container holder 110, the vibration mechanism 120, the capacitance sensor 130, and the measurement value generation unit 140 are accommodated in the casing 160.

容器ホルダ110は、容器112を保持し、加振機構120からの振動を容器112に伝える。容器ホルダ110は、容器112に振動を伝える必要性から、筐体160に対し、少なくとも上下方向に運動の自由度を有する必要があり、左右や前後についても自由度を有することが好ましい。また、容量センサ130を容器ホルダ110の外側に配置する場合、容器ホルダ110を透して静電容量が測定できるよう、容器ホルダ110を誘電体で構成する必要がある。容器ホルダ110が容量測定に影響を与るものではない場合、容器ホルダ110の材質は特に制限されない。なお、容器112に直接振動を与えるような場合、あるいは、容器112に振動を与える以外の方法で液体物114の表面に振動を与える場合は、容器ホルダ110は必須ではない。   The container holder 110 holds the container 112 and transmits the vibration from the vibration mechanism 120 to the container 112. The container holder 110 needs to have a degree of freedom of movement at least in the vertical direction with respect to the housing 160 because of the need to transmit vibration to the container 112, and it is preferable that the container holder 110 also has a degree of freedom in the left and right and front and rear directions. When the capacitance sensor 130 is disposed outside the container holder 110, the container holder 110 needs to be made of a dielectric so that the capacitance can be measured through the container holder 110. When the container holder 110 does not affect the capacity measurement, the material of the container holder 110 is not particularly limited. Note that the container holder 110 is not indispensable when directly applying vibration to the container 112 or when applying vibration to the surface of the liquid substance 114 by a method other than applying vibration to the container 112.

容器112は、測定対象物である液体物114を収容する。容器112は、液体物114を保持できる程度の化学的安定性および機械的強度を有するものである必要がある。また、容器112を透して静電容量を測定する必要があることから、容器112は、誘電体である必要がある。なお、図1において、容器112内の液体物114の表面は、実線または破線で示しており、実線は振動を受けて波打っている状態を、破線は静止時の状態を示している。静止時における容器112の底面から液体物114の表面までの距離をhとする。   The container 112 accommodates a liquid material 114 that is an object to be measured. The container 112 needs to have chemical stability and mechanical strength that can hold the liquid material 114. In addition, since the capacitance needs to be measured through the container 112, the container 112 needs to be a dielectric. In FIG. 1, the surface of the liquid substance 114 in the container 112 is indicated by a solid line or a broken line, the solid line indicates a state of being waved by vibration, and the broken line indicates a state at rest. Let h be the distance from the bottom surface of the container 112 to the surface of the liquid substance 114 at rest.

図2は、容器112の一例を示した正面図、上面図および側面図であり、(a)は容器横断面が正方形の場合、(b)は容器横断面が長方形の場合である。容器横断面が正方形である場合、容器横断面における内壁間距離は正方形の一辺の長さaであり、容器横断面が長方形である場合、容器横断面における内壁間距離は長方形の短辺の長さaまたは長辺の長さbである。図2において、破線は液体物114の静止時表面を示しており、底面から液体物表面までの距離hを併記している。   FIGS. 2A and 2B are a front view, a top view, and a side view showing an example of the container 112. FIG. 2A shows a case where the container cross section is a square, and FIG. 2B shows a case where the container cross section is a rectangle. When the container cross section is square, the distance between the inner walls in the container cross section is the length a of one side of the square. When the container cross section is rectangular, the distance between the inner walls in the container cross section is the length of the short side of the rectangle. Or a long side length b. In FIG. 2, the broken line indicates the stationary surface of the liquid object 114 and also indicates the distance h from the bottom surface to the liquid object surface.

加振機構120は、容器112の内部にある液体物114に振動を加える。液体物114に振動が加えられた結果、液体物114の表面に波動を生じ、当該波動の大きさ容量センサ130で測定して粘性等の液体物114に係る物性を測定できる。   The vibration mechanism 120 applies vibration to the liquid substance 114 inside the container 112. As a result of the vibration applied to the liquid material 114, a wave is generated on the surface of the liquid material 114, and the physical properties of the liquid material 114 such as viscosity can be measured by measuring the magnitude of the wave with the capacitance sensor 130.

本実施の形態1の加振機構120は、図1に示すように、偏心カム122およびモーター制御部124を有する振動機構であり、容器112の振動を通じて液体物114の表面に波動を生じるタイプの容器加振機構である。偏心カム122はモーターにより駆動され、モーター制御部124によって回転速度、すなわち振動周期が制御される。なお、加振機構120は、偏心カム122を用いた機構のほか、公知の振動発生機構を用いることができる。   As shown in FIG. 1, the vibration mechanism 120 of the first embodiment is a vibration mechanism having an eccentric cam 122 and a motor control unit 124, and is a type that generates a wave on the surface of the liquid substance 114 through vibration of the container 112. It is a container vibration mechanism. The eccentric cam 122 is driven by a motor, and the rotation speed, that is, the vibration cycle is controlled by the motor control unit 124. In addition to the mechanism using the eccentric cam 122, the vibration generating mechanism 120 can use a known vibration generating mechanism.

容量センサ130は、容器112に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する。容量センサ130は、検出電極132および接地電極134からなるコンデンサ電極対と、検出電極132の容量値を電圧に変換するC/Vコンバータ136とを有する。容器112内の液体物114の表面が振動によって波打つと、表面波の状態、たとえば波高に応じて検出電極132の容量値が変化する。この容量値の変化をC/Vコンバータ136が電圧変化として出力する。つまり、容量センサ130から出力される信号は、液体物114の表面の波動(波高)を反映したものとなる。液体表面の振動は、粘性、表面張力、密度をパラメータとして二階線形微分方程式でモデル化することが可能であり、表面張力および密度が変化しない条件においては、液体表面の振動は粘性に依存することになる。よって、静電容量の変化によって液体物114の表面の振動を測定すれば、粘性を推定することが可能になる。なお、接地電極134により検出電極132の浮遊容量を安定化し、容量センサ130からの出力信号に含まれる浮遊容量の影響を小さくすることができる。   The capacity sensor 130 is disposed adjacent to the container 112 and outputs a signal corresponding to a change in electric capacity. Capacitance sensor 130 includes a capacitor electrode pair including detection electrode 132 and ground electrode 134, and C / V converter 136 that converts the capacitance value of detection electrode 132 into a voltage. When the surface of the liquid substance 114 in the container 112 undulates due to vibration, the capacitance value of the detection electrode 132 changes according to the state of the surface wave, for example, the wave height. The change in the capacitance value is output as a voltage change by the C / V converter 136. That is, the signal output from the capacitance sensor 130 reflects the wave (wave height) on the surface of the liquid substance 114. The vibration of the liquid surface can be modeled by a second-order linear differential equation with viscosity, surface tension, and density as parameters, and the vibration of the liquid surface depends on the viscosity under the condition that the surface tension and density do not change. become. Therefore, the viscosity can be estimated by measuring the vibration of the surface of the liquid object 114 by the change in capacitance. Note that the stray capacitance of the detection electrode 132 can be stabilized by the ground electrode 134, and the influence of the stray capacitance included in the output signal from the capacitance sensor 130 can be reduced.

C/Vコンバータ136は、たとえば、容量の変化を周波数の変化として出力する容量‐周波数変換回路、および周波数を電圧に変換する周波数−電圧変換回路によって構成できる。容量‐周波数変換回路は、たとえば一般的なLC共振回路とNOT論理回路を適切に組み合わせて構成することができる。   The C / V converter 136 can be configured by, for example, a capacitance-frequency conversion circuit that outputs a change in capacitance as a change in frequency and a frequency-voltage conversion circuit that converts a frequency into a voltage. The capacitance-frequency conversion circuit can be configured by appropriately combining, for example, a general LC resonance circuit and a NOT logic circuit.

測定値生成部140は、容量センサ130からの出力信号の交流成分に基づき液体物114の粘性に関連した粘性測定値を生成する。本実施の形態では、測定値生成部140として、バンドパスフィルタ142、整流回路144および積分回路146からなる回路を例示する。当該測定値生成部140は、あくまで例示であり、これに限られるものではない。   The measurement value generation unit 140 generates a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid object 114 based on the AC component of the output signal from the capacitance sensor 130. In the present embodiment, as the measurement value generation unit 140, a circuit including a bandpass filter 142, a rectifier circuit 144, and an integration circuit 146 is illustrated. The measurement value generation unit 140 is merely an example, and is not limited thereto.

容量センサ130の出力信号は、測定値生成部140のバンドパスフィルタ142を通して直流成分が除去され、整流回路144で整流された後、積分回路146によって、交流成分を所定周期について積分した値が出力される。バンドパスフィルタ142により、浮遊容量等の影響が除去され、液体物表面の振動に起因する信号を抽出することができる。積分回路146により微小信号が効率よく抽出され、あるいは複数の周波数を含んだ信号が適正に抽出される。積分回路146の出力は、表示部150に表示することができる。   The output signal of the capacitance sensor 130 is removed from the direct current component through the bandpass filter 142 of the measurement value generation unit 140 and rectified by the rectifier circuit 144, and then the integrated circuit 146 outputs a value obtained by integrating the alternating current component for a predetermined period. Is done. The bandpass filter 142 removes the influence of stray capacitance and the like, and a signal resulting from the vibration of the liquid surface can be extracted. A minute signal is efficiently extracted by the integration circuit 146, or a signal including a plurality of frequencies is appropriately extracted. The output of the integration circuit 146 can be displayed on the display unit 150.

なお、上記例では、測定値生成部140としてバンドパスフィルタ142、整流回路144および積分回路146を例示しているが、容量センサ130からの出力信号をデジタル処理し、交流成分だけを抽出するような信号処理を行ってもよい。たとえば、容量センサ130の出力信号を、適切なサンプリング間隔ΔTで、サンプリング期間Tの間繰り返しサンプリングし、各サンプリング値をx、xの平均をxavとすると、出力信号の交流成分として、数2に示すような平均偏差絶対値和RAWが定義できる。測定値生成部140の交流成分に基づく粘性測定値として、RAWを出力するようなデジタル回路を構成してもよい。

Figure 0006226505
ここでTstartはサンプリング開始時刻、Tendはサンプリング終了時刻であり、適切なサンプリング間隔ΔTとして信号周期の1/2より短い時間、たとえば信号周期の1/10程度の時間が例示できる。サンプリング期間T=Tend−Tstartは信号周期以上であることが好ましく、たとえば信号周期の数倍程度が例示できる。 In the above example, the band pass filter 142, the rectifier circuit 144, and the integration circuit 146 are illustrated as the measurement value generation unit 140, but the output signal from the capacitance sensor 130 is digitally processed to extract only the AC component. Signal processing may be performed. For example, if the output signal of the capacitance sensor 130 is repeatedly sampled at an appropriate sampling interval ΔT during the sampling period T, and each sampling value is x i and the average of x i is x av , the AC component of the output signal is The average deviation absolute value sum RAW as shown in Equation 2 can be defined. A digital circuit that outputs RAW as a viscosity measurement value based on the AC component of the measurement value generation unit 140 may be configured.
Figure 0006226505
Here, T start is the sampling start time, and T end is the sampling end time. As an appropriate sampling interval ΔT, a time shorter than ½ of the signal period, for example, about 1/10 of the signal period can be exemplified. The sampling period T = T end −T start is preferably equal to or longer than the signal period, and can be exemplified by several times the signal period.

筐体160は、容器112の変位や動きに対し固定され、接地電位を与える存在として機能する。このため、筐体160は、振動によって動かない程度の質量を有し、導電体であることが好ましい。また、容量センサ130による静電容量の測定では外乱電界の影響を最小限に抑えることが好ましい。この観点から、筐体160の全体を導電体で構成し、液体物測定装置100の全体を囲む構成とすることが好ましい。導電体からなる筐体160によって電気的シールドを構成し、容量センサ130による静電容量の測定精度を向上することができる。   The housing 160 is fixed with respect to the displacement and movement of the container 112 and functions as an entity that provides a ground potential. For this reason, the housing 160 has a mass that does not move due to vibration, and is preferably a conductor. Further, it is preferable to minimize the influence of the disturbance electric field in the measurement of the capacitance by the capacitance sensor 130. From this point of view, it is preferable that the entire housing 160 is made of a conductor and surrounds the entire liquid measurement apparatus 100. An electrical shield can be formed by the housing 160 made of a conductor, and the capacitance measurement accuracy by the capacitance sensor 130 can be improved.

本実施形態の液体物測定装置100では、加振機構120が、容器112の内壁寸法および液体物114の収容量から計算される固有振動数で液体物114の表面を振動させる。液体物114の表面を固有振動数で振動させることで、液体物表面に生じる波の振幅(波高)が大きくなり、容量センサ130の出力を大きくすることができる。   In the liquid object measuring apparatus 100 of the present embodiment, the vibration mechanism 120 vibrates the surface of the liquid object 114 at a natural frequency calculated from the inner wall size of the container 112 and the amount of the liquid object 114 accommodated. By vibrating the surface of the liquid object 114 at the natural frequency, the amplitude (wave height) of the wave generated on the surface of the liquid object is increased, and the output of the capacitance sensor 130 can be increased.

なお、固有振動数は基本波振動数に加え、高調波振動数を含むものとする。また、本発明における固有振動数の概念は、計算により導出された基本波振動数または高調波振動数と厳密に一致する値に限定されるわけではなく、当該計算により得られた値から若干外れた値であっても液体物表面で十分に高い波高が得られる限り、そのような外れた値を含むある程度の幅を有したものとする。   The natural frequency includes the harmonic frequency in addition to the fundamental frequency. Further, the concept of the natural frequency in the present invention is not limited to a value that exactly matches the fundamental frequency or the harmonic frequency derived by calculation, and is slightly different from the value obtained by the calculation. As long as a sufficiently high wave height is obtained on the surface of the liquid object even if the value is a certain value, it is assumed that it has a certain width including such a deviated value.

容器112の横断面の形状が、図2に示すような正方形または長方形である場合、固有振動数(f=ω/2π)は、数1を用いて計算される値とすることができる。

Figure 0006226505
但し、ωは固有角周波数、gは重力加速度、nは自然数(n=1,2,…)であり、aは容器112の横断面における内壁間距離、hは容器112底面から液体物114表面までの距離である。 When the shape of the cross section of the container 112 is a square or a rectangle as shown in FIG. 2, the natural frequency (f = ω / 2π) can be a value calculated using Equation 1.
Figure 0006226505
Where ω is the natural angular frequency, g is the acceleration of gravity, n is a natural number (n = 1, 2,...), A is the distance between the inner walls in the cross section of the container 112, h is the surface of the liquid substance 114 from the bottom of the container 112. It is the distance to.

数1においてn=1の場合は基本波の固有振動数であり、数3のようになる。容器112に加える振動は、固有振動数の正弦波振動、または、固有振動数の振動に同期したパルス振動とすることができる。

Figure 0006226505
When n = 1 in Equation 1, it is the natural frequency of the fundamental wave, and Equation 3 is obtained. The vibration applied to the container 112 can be a sine wave vibration having a natural frequency or a pulse vibration synchronized with the vibration having a natural frequency.
Figure 0006226505

図3は、容量センサ130の出力信号波形であり、加振機構120による振動の周波数を2.5Hz、3.1Hz、4.3Hz、5.4Hzおよび7.3Hzと変化させた場合をそれぞれ示す。5.4Hzにおいてセンサー出力波形の振幅が最も大きくなっていることがわかる。図4は、図3に示す出力信号の平均差絶対値和(RAW)を計算し、振動周波数の関数として示したグラフである。5Hz近傍のRAWのピークがあることがわかる。なお、図3および図4に示すデータは、容器112の横断面における内壁間距離aを0.03m、容器112の底面から液体物114表面までの距離hを0.02mとした場合のデータであり、当該aおよびhの値を用いた基本振動数(周波数)を数3を用いて計算したところ、f=5.02Hzであり、RAWのピーク周波数と基本固有振動数とは、ほぼ同じであることが確認できる。   FIG. 3 is an output signal waveform of the capacitance sensor 130, and shows a case where the frequency of vibration by the vibration mechanism 120 is changed to 2.5 Hz, 3.1 Hz, 4.3 Hz, 5.4 Hz, and 7.3 Hz, respectively. . It can be seen that the amplitude of the sensor output waveform is the largest at 5.4 Hz. FIG. 4 is a graph showing the average absolute difference (RAW) of the output signals shown in FIG. 3 calculated and shown as a function of vibration frequency. It can be seen that there is a RAW peak near 5 Hz. The data shown in FIGS. 3 and 4 is data when the distance a between the inner walls in the cross section of the container 112 is 0.03 m, and the distance h from the bottom surface of the container 112 to the surface of the liquid material 114 is 0.02 m. Yes, when the fundamental frequency (frequency) using the values of a and h is calculated using Equation 3, f = 5.02 Hz, and the RAW peak frequency and the fundamental natural frequency are almost the same. It can be confirmed that there is.

以上、説明の通り、加振機構120による液体物114表面への振動を、容器112の内壁寸法および液体物114の収容量から計算される固有振動数とほぼ同じとすることで、液体物表面に生じる波の振幅(波高)を大きくすることができ、容量センサ130の出力を大きくすることができる。この結果、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とすることができる。   As described above, the vibration on the surface of the liquid object 114 by the vibration mechanism 120 is substantially the same as the natural frequency calculated from the inner wall size of the container 112 and the amount of the liquid object 114 accommodated. The amplitude (wave height) of the generated wave can be increased, and the output of the capacitive sensor 130 can be increased. As a result, it is possible to perform measurement with higher accuracy in the measurement of liquids such as viscosity, which allows simple and continuous measurement.

(実施の形態2)
図5は、液体物測定装置200の概要を示す概念図である。液体物測定装置200は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有する。液体物測定装置100と同様の構成については説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 200. The liquid measurement apparatus 200 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a casing 160 similar to those of the liquid measurement apparatus 100. The description of the same configuration as that of the liquid object measuring apparatus 100 is omitted.

液体物測定装置200における容器112は、液体物114が流入する流入口202および液体物114が流出する流出口204を有する。容器112内の液体物114の全部または一部が、流入口202および流出口204を介して、または、流入出口を介して入れ替えられつつ、測定値生成部140により測定値が生成される。よって、容器112を洗浄等することなく、液体物114の粘性を連続的に測定することができる。   The container 112 in the liquid measurement apparatus 200 has an inlet 202 through which the liquid substance 114 flows in and an outlet 204 through which the liquid substance 114 flows out. A measurement value is generated by the measurement value generation unit 140 while all or a part of the liquid substance 114 in the container 112 is exchanged via the inflow port 202 and the outflow port 204 or through the inflow / outlet port. Therefore, the viscosity of the liquid substance 114 can be continuously measured without washing the container 112 or the like.

本実施の形態2では、流入口202および流出口204を別々に有する例を示すが、流入口202および流出口204は、液体物114を流入し流出する一つの流入出口に代えてもよい。なお、容器112には、容器内部の圧力を調整する圧力調整口を設けてもよい。たとえば、容器外の圧力と容器内の圧力を同じにする開口を圧力調整口として備えてもよい。この場合、開口には塵等の混入を防止するフィルタを備えることができる。また、圧力調整用の開口と、液体物114の流出入口とを兼ねることもできる。   In the second embodiment, an example in which the inflow port 202 and the outflow port 204 are separately provided is shown. However, the inflow port 202 and the outflow port 204 may be replaced with one inflow / outflow port through which the liquid material 114 flows in and out. The container 112 may be provided with a pressure adjusting port for adjusting the pressure inside the container. For example, an opening that makes the pressure outside the container the same as the pressure inside the container may be provided as a pressure adjustment port. In this case, the opening can be provided with a filter that prevents dust and the like from being mixed. In addition, the pressure adjusting opening can serve as the outflow inlet of the liquid material 114.

本実施の形態2における加振機構は、偏心カム122およびモーター制御部124による加振機構120の外、流入口202から液体物114を表面に滴下し、滴下を固有振動数の振動に同期したタイミングで行う機構が例示できる。この場合、容器112自体を振動させる必要はなく、容器112はもとより、装置全体を小型化することが可能になる。また、加振機構120として、液体物114の流入または流出における流量を、固有振動数の振動に同期して変化させる機構を例示することができる。この場合も液体物114を滴下する機構と同様、装置を小型化することができる。また、加振機構120として、液体物114の流入または流出において、固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる機構を例示することができる。同様に装置を小型化することができる。   The vibration mechanism in the second embodiment drops the liquid 114 from the inflow port 202 to the surface outside the vibration mechanism 120 by the eccentric cam 122 and the motor control unit 124, and synchronizes the dripping with the vibration at the natural frequency. A mechanism that performs at timing can be exemplified. In this case, it is not necessary to vibrate the container 112 itself, and the entire apparatus can be downsized as well as the container 112. Further, as the vibration mechanism 120, a mechanism for changing the flow rate at the inflow or outflow of the liquid substance 114 in synchronization with the vibration of the natural frequency can be exemplified. In this case as well, the device can be miniaturized similarly to the mechanism for dropping the liquid material 114. Further, as the vibration mechanism 120, a mechanism that generates a pulsating flow at a timing synchronized with the vibration of the natural frequency in the inflow or outflow of the liquid substance 114 can be exemplified. Similarly, the apparatus can be miniaturized.

以上、説明の通り、容器112に流入口202および流出口204を設けることで、容器112を洗浄等することなく、液体物114の粘性を連続的に測定することができる。この結果、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とすることができる。   As described above, by providing the inlet 112 and the outlet 204 in the container 112, the viscosity of the liquid substance 114 can be continuously measured without washing the container 112 or the like. As a result, it is possible to perform measurement with higher accuracy in the measurement of liquids such as viscosity, which allows simple and continuous measurement.

(実施の形態3)
図6は、液体物測定装置300の概要を示す概念図である。液体物測定装置300は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有し、容量計測手段310をさらに有する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 300. The liquid measurement device 300 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a housing 160 similar to those of the liquid measurement device 100. Also have.

容量計測手段310は、容器112に収容される液体物114の収容量を計測する。また、固有振動数の計算において容量計測手段310により計測された収容量を用いる。容量計測手段310は、重量センサ312および重量計314により構成し、計測した重量から収容量を計算することができる。容量計測手段310により収容量を計測し、これを用いて固有振動数を計算することで、より正確な固有振動数を計算することができ、容量センサ130の出力信号を大きくすることができる。   The capacity measuring unit 310 measures the amount of the liquid substance 114 stored in the container 112. Further, the amount of accommodation measured by the capacity measuring means 310 is used in the calculation of the natural frequency. The capacity measuring unit 310 includes a weight sensor 312 and a weight scale 314, and can calculate a storage amount from the measured weight. By measuring the capacity by the capacity measuring unit 310 and calculating the natural frequency using this, the more accurate natural frequency can be calculated, and the output signal of the capacity sensor 130 can be increased.

なお、容量計測手段の他の例として、図7に示すような液体供給量計測手段410を例示することができる。図7は、液体物測定装置400の概要を示す概念図であり、液体供給量計測手段410は、液体物供給装置412と供給路414とからなる。液体物供給装置412は液体物の供給量を計測することができ、供給積算量から液体物114の収容量を算出することができる。   As another example of the capacity measuring means, a liquid supply amount measuring means 410 as shown in FIG. 7 can be exemplified. FIG. 7 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid material measuring device 400, and the liquid supply amount measuring means 410 includes a liquid material supply device 412 and a supply path 414. The liquid material supply device 412 can measure the supply amount of the liquid material, and can calculate the storage amount of the liquid material 114 from the integrated supply amount.

(実施の形態4)
図8は、液体物測定装置500の概要を示す概念図である。液体物測定装置500は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有し、温度調整機構510をさらに有する。温度調整機構510は、液体物供給装置512と冷加温器514と供給路516とを有する。冷加温器514は、液体物供給装置512から供給される液体物114を供給路516の途中で冷却または加熱する。温度調整機構510により冷却または加熱された液体物114は容器112に収容される。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 500. The liquid measurement device 500 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a housing 160 that are the same as those of the liquid measurement device 100. Also have. The temperature adjustment mechanism 510 includes a liquid material supply device 512, a cold warmer 514, and a supply path 516. The cooler / heater 514 cools or heats the liquid material 114 supplied from the liquid material supply device 512 in the middle of the supply path 516. The liquid substance 114 cooled or heated by the temperature adjustment mechanism 510 is accommodated in the container 112.

上記した液体物測定装置500によれば、液体物114の温度が室温より高い場合であっても、測定の際には温度調整機構510により冷却されており、温度降下の影響を受けることが少ない。この結果、液体物測定において、液体物114の温度の影響を排除または小さくすることができる。また、液体物114が室温で固化するようなものであっても、測定の際には温度調整機構510により加熱され、液体状態を維持することで測定を可能にすることができる。   According to the liquid object measuring apparatus 500 described above, even when the temperature of the liquid object 114 is higher than room temperature, it is cooled by the temperature adjusting mechanism 510 at the time of measurement, and is hardly affected by the temperature drop. . As a result, it is possible to eliminate or reduce the influence of the temperature of the liquid object 114 in the liquid object measurement. Further, even when the liquid substance 114 is solidified at room temperature, the measurement can be performed by being heated by the temperature adjustment mechanism 510 during the measurement and maintaining the liquid state.

(実施の形態5)
図9は、液体物測定装置600の概要を示す概念図である。液体物測定装置600は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有し、導電率測定機構610および測定値補正部620をさらに有する。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 600. The liquid measurement device 600 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a housing 160 similar to those of the liquid measurement device 100, and a conductivity measurement mechanism 610. And a measurement value correction unit 620.

導電率測定機構610は、一対の電極612と導電率測定部614を有する。一対の電極612は、容器112が液体物114を収容した状態で液体物114に接触する位置に配置されたものであり、導電率測定部614は、一対の電極612を用いて液体物114の導電率を測定する。測定された導電率は測定値補正部620に送られ、測定値補正部620は、受信した導電率に基づき、粘性測定値を補正する。   The conductivity measuring mechanism 610 includes a pair of electrodes 612 and a conductivity measuring unit 614. The pair of electrodes 612 is disposed at a position where the container 112 contacts the liquid object 114 in a state in which the liquid object 114 is accommodated, and the conductivity measuring unit 614 uses the pair of electrodes 612 to configure the liquid object 114. Measure conductivity. The measured conductivity is sent to the measurement value correction unit 620, and the measurement value correction unit 620 corrects the viscosity measurement value based on the received conductivity.

上記した液体物測定装置600によれば、導電率測定機構610により液体物114の導電率を測定し、測定された導電率をもちいて粘性測定値を補正することから、より正確な粘性を測定することができる。たとえば液体物114の温度が想定する温度より高い場合や低い場合に、導電率を用いて温度による変化を補正でき、液体物測定において、液体物114の温度の影響を排除または小さくすることができる。   According to the liquid material measuring apparatus 600 described above, the electrical conductivity of the liquid material 114 is measured by the electrical conductivity measuring mechanism 610, and the viscosity measurement value is corrected using the measured electrical conductivity. Therefore, more accurate viscosity is measured. can do. For example, when the temperature of the liquid object 114 is higher or lower than the assumed temperature, the change due to the temperature can be corrected using the conductivity, and the influence of the temperature of the liquid object 114 can be eliminated or reduced in the liquid object measurement. .

(実施の形態6)
図10は、液体物測定装置700の概要を示す概念図である。液体物測定装置700は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、測定値生成部140、表示部150および筐体160を有し、経時データ取得記録部710およびデータ推定部720をさらに有する。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid material measuring apparatus 700. The liquid measurement apparatus 700 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a measurement value generation unit 140, a display unit 150, and a casing 160, which are the same as those of the liquid measurement apparatus 100. 710 and a data estimation unit 720 are further included.

経時データ取得記録部710は、粘性測定値の経時データを取得するデータ取得部712と、取得したデータを記録するデータ記録部714と、データ取得部712のデータ取得タイミングを制御するタイマ716とを有する。データ推定部720は、データ記録部714に記録された複数の経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定する。データ推定部720で推定された予測値は、液体物114の粘性値として表示部150に出力する。   The temporal data acquisition recording unit 710 includes a data acquisition unit 712 that acquires temporal data of viscosity measurement values, a data recording unit 714 that records the acquired data, and a timer 716 that controls the data acquisition timing of the data acquisition unit 712. Have. The data estimation unit 720 estimates the predicted value of the viscosity measurement value in the thermal equilibrium state from a plurality of time-lapse data recorded in the data recording unit 714. The predicted value estimated by the data estimation unit 720 is output to the display unit 150 as the viscosity value of the liquid object 114.

図11は、室温より高い温度の液体物114を測定した場合の平均差絶対値和(RAW)の時間変化を示すグラフであり、図12は、図11における平均偏差絶対値和(RAW)の値を傾きに対してプロットしたグラフである。図11から、時間の経過つまり温度の低下とともに、RAWが低下していることがわかる。つまり、十分な時間を経過していない(温度が下がり切っていない)液体物114のRAWは、熱平衡時のRAWより高く観測され、熱平衡時の液体物114として校正されている場合には、低い粘度値として表示されることになる。よって正確な粘度計測のためには液体物114が十分に冷却されるまで測定を待つ必要がある。   FIG. 11 is a graph showing the change over time of the average difference absolute value sum (RAW) when the liquid substance 114 having a temperature higher than room temperature is measured. FIG. 12 is a graph showing the average deviation absolute value sum (RAW) in FIG. It is the graph which plotted the value against the slope. From FIG. 11, it can be seen that the RAW has decreased with the passage of time, that is, the temperature. That is, the RAW of the liquid object 114 that has not passed a sufficient time (the temperature has not dropped) is observed to be higher than the RAW at the time of thermal equilibrium, and is low when calibrated as the liquid object 114 at the time of thermal equilibrium. It will be displayed as a viscosity value. Therefore, for accurate viscosity measurement, it is necessary to wait for the measurement until the liquid material 114 is sufficiently cooled.

しかし、冷却過程にある複数の測定値がある場合、図12のプロットを利用して、傾き0(熱平衡)となるRAW値を推定することが可能になる。本実施の形態6の経時データ取得記録部710は上記プロット作成のためのデータを取得し、データ推定部720は上記スロットから熱平衡時のRAW値を推定する。これにより、熱平衡に達するのを待つことなく、早い段階で正確な粘性値を得ることができる。その結果、液体物114の温度変化の影響を排除または小さくすることができる。   However, when there are a plurality of measured values in the cooling process, it is possible to estimate a RAW value with a slope of 0 (thermal equilibrium) using the plot of FIG. The temporal data acquisition / recording unit 710 according to the sixth embodiment acquires data for creating the plot, and the data estimation unit 720 estimates the RAW value at the time of thermal equilibrium from the slot. Thereby, an accurate viscosity value can be obtained at an early stage without waiting for the thermal equilibrium to be reached. As a result, the influence of the temperature change of the liquid material 114 can be eliminated or reduced.

(実施の形態7)
図13は、液体物測定装置800の概要を示す概念図である。液体物測定装置800は、液体物測定装置100と同様の容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、表示部150および筐体160を有する。しかし、測定値生成部140とは異なる測定値生成部810を有し、判定部820をさらに有する。
(Embodiment 7)
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an outline of the liquid measurement apparatus 800. The liquid measurement apparatus 800 includes a container holder 110, a vibration mechanism 120, a capacitance sensor 130, a display unit 150, and a housing 160 similar to those of the liquid measurement apparatus 100. However, the measurement value generation unit 140 is different from the measurement value generation unit 140 and further includes a determination unit 820.

液体物測定装置800の測定値生成部810は、粘性測定値に加え、容量センサ130が出力した信号の平均値に基づき液体物114の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成する。判定部820は、粘性測定値および誘電測定値に基づき、液体物114の性能を判例する。液体物114の性能として、オイルの劣化度を例示することができる。   The measurement value generation unit 810 of the liquid measurement apparatus 800 further generates a dielectric measurement value related to the dielectric constant of the liquid object 114 based on the average value of the signal output from the capacitance sensor 130 in addition to the viscosity measurement value. The determination unit 820 determines the performance of the liquid object 114 based on the viscosity measurement value and the dielectric measurement value. An example of the performance of the liquid material 114 is the degree of deterioration of the oil.

測定値生成部810は、バンドパスフィルタ142、整流回路144および積分回路146の他、ローパスフィルタ812および平滑回路814を有する。バンドパスフィルタ142、整流回路144および積分回路146により粘性測定値を生成するとともに、ローパスフィルタ812および平滑回路814により、容量センサ130の出力信号の平均値を抽出し、液体物114の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成する。   The measurement value generation unit 810 includes a low pass filter 812 and a smoothing circuit 814 in addition to the band pass filter 142, the rectifier circuit 144, and the integration circuit 146. The viscosity measurement value is generated by the band pass filter 142, the rectifier circuit 144, and the integration circuit 146, and the average value of the output signal of the capacitance sensor 130 is extracted by the low pass filter 812 and the smoothing circuit 814 to obtain the dielectric constant of the liquid object 114. Further generate associated dielectric measurements.

なお、測定値生成部810は、あくまで例示であり、これに限られるものではない。たとえば、容量センサ130からの出力信号をデジタル処理し、平均値を抽出するような信号処理を行ってもよい。たとえば、既述のサンプリング値x、xから平均xavを算出し、これを誘電測定値とすることができる。 Note that the measurement value generation unit 810 is merely an example, and is not limited thereto. For example, the output signal from the capacitance sensor 130 may be digitally processed to perform signal processing that extracts an average value. For example, an average x av can be calculated from the sampling values x i and x i described above, and this can be used as a dielectric measurement value.

上記した液体物測定装置800によれば、誘電率に関連する誘電測定値と粘性測定値の両測定値から液体物114の特性を評価することができるので、たとえばオイル等液体物の劣化度合いを、簡便、連続的かつ正確に判定することができる。   According to the liquid material measuring apparatus 800 described above, the characteristics of the liquid material 114 can be evaluated from both measured values of the dielectric measurement value and the viscosity measurement value related to the dielectric constant. Simple, continuous and accurate determination.

以上、実施の形態では、本願発明を液体物測定装置として説明したが、本発明の液体物測定装置は、液体物測定方法、そのような装置もしくは方法または機能を実現するプログラムとして把握することも可能である。   As described above, in the embodiments, the present invention has been described as a liquid object measuring device. However, the liquid object measuring device of the present invention can be grasped as a liquid object measuring method and a program that realizes such an apparatus, method, or function. Is possible.

また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。たとえば、測定値生成部140は、信号の振幅を測定値として生成することも可能である。また、上記した実施の形態1〜7の各実施の形態は、発明の構成上無理が無い限り、その構成要素を任意に組み合わせて実施することができる。   Further, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. For example, the measurement value generation unit 140 can generate the amplitude of the signal as a measurement value. In addition, each of the above-described first to seventh embodiments can be implemented by arbitrarily combining the components as long as there is no unreasonableness in the configuration of the invention.

100…液体物測定装置、110…容器ホルダ、112…容器、114…液体物、120…加振機構、122…偏心カム、124…モーター制御部、130…容量センサ、132…検出電極、134…接地電極、136…C/Vコンバータ、140…測定値生成部、142…バンドパスフィルタ、144…整流回路、146…積分回路、150…表示部、160…筐体、200…液体物測定装置、202…流入口、204…流出口、300…液体物測定装置、310…容量計測手段、312…重量センサ、314…重量計、400…液体物測定装置、410…液体供給量計測手段、412…液体物供給装置、414…供給路、500…液体物測定装置、510…温度調整機構、512…液体物供給装置、514…冷加温器、516…供給路、600…液体物測定装置、610…導電率測定機構、612…電極、614…導電率測定部、620…測定値補正部、700…液体物測定装置、710…経時データ取得記録部、712…データ取得部、714…データ記録部、716…タイマ、720…データ推定部、800…液体物測定装置、810…測定値生成部、812…ローパスフィルタ、814…平滑回路、820…判定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid substance measuring apparatus, 110 ... Container holder, 112 ... Container, 114 ... Liquid object, 120 ... Excitation mechanism, 122 ... Eccentric cam, 124 ... Motor control part, 130 ... Capacitance sensor, 132 ... Detection electrode, 134 ... Ground electrode, 136 ... C / V converter, 140 ... measured value generation unit, 142 ... band pass filter, 144 ... rectifier circuit, 146 ... integration circuit, 150 ... display unit, 160 ... housing, 200 ... liquid measurement device, 202 ... Inlet, 204 ... Outlet, 300 ... Liquid material measuring device, 310 ... Volume measuring means, 312 ... Weight sensor, 314 ... Weight meter, 400 ... Liquid material measuring device, 410 ... Liquid supply amount measuring means, 412 ... Liquid material supply device, 414 ... supply path, 500 ... liquid material measuring device, 510 ... temperature adjustment mechanism, 512 ... liquid material supply device, 514 ... cold warmer, 516 ... supply path, DESCRIPTION OF SYMBOLS 00 ... Liquid measuring device, 610 ... Conductivity measuring mechanism, 612 ... Electrode, 614 ... Conductivity measuring part, 620 ... Measurement value correction | amendment part, 700 ... Liquid substance measuring device, 710 ... Temporal data acquisition recording part, 712 ... Data Acquisition unit, 714... Data recording unit, 716... Timer, 720 .. data estimation unit, 800... Liquid substance measuring device, 810... Measurement value generation unit, 812.

Claims (9)

液体物を収容する容器と、
前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、
前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、
前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、
前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる
液体物測定装置。
A container for storing a liquid object;
An excitation mechanism for applying vibration to the liquid in the container;
A capacitance sensor arranged adjacent to the container and outputting a signal corresponding to a change in electric capacitance;
A measurement value generation unit that generates a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid object based on the AC component of the signal output from the capacitance sensor;
The liquid object measuring device, wherein the vibration mechanism vibrates the surface of the liquid object at a natural frequency calculated from an inner wall dimension of the container and a storage amount of the liquid object.
前記容器の横断面の形状が方形であり、
固有振動数(f=ω/2π)が、数1を用いて計算される
請求項1に記載の液体物測定装置。
Figure 0006226505
但し、ωは固有角周波数、gは重力加速度、nは自然数(n=1,2,…)であり、aは容器横断面における内壁間距離、hは容器底面から液体物表面までの距離である。
The shape of the cross section of the container is square,
The liquid object measuring device according to claim 1, wherein the natural frequency (f = ω / 2π) is calculated by using Equation 1.
Figure 0006226505
Where ω is the natural angular frequency, g is the acceleration of gravity, n is a natural number (n = 1, 2,...), A is the distance between the inner walls of the container cross section, and h is the distance from the container bottom to the liquid surface. is there.
前記加振機構が、前記容器に振動を加える容器振動機構であり、
前記容器振動機構が前記容器に加える振動は、前記固有振動数の正弦波振動、または、前記固有振動数の振動に同期したパルス振動である
請求項1または請求項2に記載の液体物測定装置。
The vibration mechanism is a container vibration mechanism that applies vibration to the container;
The liquid object measuring device according to claim 1, wherein the vibration applied to the container by the container vibration mechanism is a sine wave vibration of the natural frequency or a pulse vibration synchronized with the vibration of the natural frequency. .
前記容器が、前記液体物の流入口および流出口、または、流入出口を有し、
前記加振機構が、前記流入口から前記液体物を前記表面に滴下し、前記滴下を前記固有振動数の振動に同期したタイミングで行う第1構成、前記液体物の流入または流出における流量を、前記固有振動数の振動に同期して変化させる第2構成、または、前記液体物の流入または流出において、前記固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる第3構成、の何れかの構成である
請求項1または請求項2に記載の液体物測定装置。
The container has an inlet and an outlet of the liquid material, or an inlet and outlet;
A first configuration in which the vibration mechanism drops the liquid material from the inflow port onto the surface and performs the dropping at a timing synchronized with the vibration of the natural frequency, the flow rate at the inflow or outflow of the liquid material, Any one of a second configuration that changes in synchronization with the vibration of the natural frequency, or a third configuration that generates a pulsating flow at a timing synchronized with the vibration of the natural frequency in the inflow or outflow of the liquid material. The liquid object measuring device according to claim 1 or 2.
前記容器に収容される前記液体物の収容量を計測する容量計測手段をさらに有し、
前記固有振動数の計算において前記容量計測手段により計測された収容量を用いる
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液体物測定装置。
Further comprising a capacity measuring means for measuring the amount of the liquid substance accommodated in the container;
The liquid object measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein a storage amount measured by the capacity measuring unit is used in the calculation of the natural frequency.
前記液体物の温度を調整する温度調整機構をさらに有し、
前記温度調整機構により温度調整された前記液体物を前記容器に収容する
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の液体物測定装置。
A temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the liquid material;
The liquid object measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid object whose temperature is adjusted by the temperature adjusting mechanism is accommodated in the container.
前記容器が、前記液体物を収容した状態で前記液体物に接触する一対の電極を有し、
前記一対の電極を用いて前記液体物の導電率を測定し、測定した導電率に基づき前記粘性測定値を補正する測定値補正部をさらに有する
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の液体物測定装置。
The container has a pair of electrodes in contact with the liquid object in a state of containing the liquid object;
The measurement value correction | amendment part which measures the electrical conductivity of the said liquid thing using the said pair of electrode, and correct | amends the said viscosity measurement value based on the measured electrical conductivity is further provided in any one of Claims 1-6. The liquid object measuring apparatus described.
前記粘性測定値の経時データを取得および記録する経時データ取得記録部と、
前記経時データ取得記録部に記録された複数の前記経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定するデータ推定部と、をさらに有し、
前記液体物の粘性値として前記予測値を出力する
請求項1から請求項7の何れか一項に記載の液体物測定装置。
A time-lapse data acquisition recording unit for acquiring and recording the time-lapse data of the viscosity measurement value;
A data estimation unit that estimates a predicted value of a viscosity measurement value in a thermal equilibrium state from a plurality of the time data recorded in the time data acquisition recording unit,
The liquid object measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein the predicted value is output as a viscosity value of the liquid object.
前記測定値生成部が、前記容量センサが出力した前記信号の平均値に基づき前記液体物の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成し、
前記粘性測定値および前記誘電測定値に基づき、前記液体物の性能を判例する判定部をさらに有する
請求項1から請求項8の何れか一項に記載の液体物測定装置。
The measurement value generation unit further generates a dielectric measurement value related to a dielectric constant of the liquid object based on an average value of the signal output from the capacitance sensor;
The liquid measurement apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a determination unit that determines the performance of the liquid object based on the viscosity measurement value and the dielectric measurement value.
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