JP6226505B1 - Liquid measurement device - Google Patents
Liquid measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6226505B1 JP6226505B1 JP2016181070A JP2016181070A JP6226505B1 JP 6226505 B1 JP6226505 B1 JP 6226505B1 JP 2016181070 A JP2016181070 A JP 2016181070A JP 2016181070 A JP2016181070 A JP 2016181070A JP 6226505 B1 JP6226505 B1 JP 6226505B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- container
- vibration
- liquid object
- measurement value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 160
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 127
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 57
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 13
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000012951 Remeasurement Methods 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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
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
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。
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。
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。
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
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。
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.
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
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
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
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
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
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
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
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 /
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
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
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xi、xi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。
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
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
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。
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。
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
(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
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
(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
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
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
(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
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
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
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 /
(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
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
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
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xi、xi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
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
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
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
Claims (9)
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.
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。
The liquid object measuring device according to claim 1, wherein the natural frequency (f = ω / 2π) is calculated by using Equation 1.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016181070A JP6226505B1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Liquid measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016181070A JP6226505B1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Liquid measurement device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6226505B1 true JP6226505B1 (en) | 2017-11-08 |
JP2018044900A JP2018044900A (en) | 2018-03-22 |
Family
ID=60265915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016181070A Active JP6226505B1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Liquid measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6226505B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111982752A (en) * | 2020-08-19 | 2020-11-24 | 深圳大学 | Method and system for identifying liquid by using intelligent equipment |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7377680B2 (en) * | 2019-11-14 | 2023-11-10 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | Viscosity change determination device and viscosity change determination method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007256276A (en) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Univ Nihon | Noncontact type viscometer |
JP2011133342A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Tokyo Gas Engineering Co Ltd | Liquid object inspection device |
JP2014219338A (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Vibration viscometer |
JP2016142581A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | Liquid object measuring apparatus |
-
2016
- 2016-09-15 JP JP2016181070A patent/JP6226505B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007256276A (en) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Univ Nihon | Noncontact type viscometer |
JP2011133342A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Tokyo Gas Engineering Co Ltd | Liquid object inspection device |
JP2014219338A (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Vibration viscometer |
JP2016142581A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | Liquid object measuring apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111982752A (en) * | 2020-08-19 | 2020-11-24 | 深圳大学 | Method and system for identifying liquid by using intelligent equipment |
CN111982752B (en) * | 2020-08-19 | 2022-08-23 | 深圳大学 | Method and system for identifying liquid by using intelligent equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018044900A (en) | 2018-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102183440B (en) | Vibrating type viscometer | |
JP6250587B2 (en) | Exothermic point detection method and exothermic point detector | |
JP6226505B1 (en) | Liquid measurement device | |
BRPI0520555B1 (en) | ELECTRONIC METER APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING A RIGIDITY PARAMETER OF A FLOW METER | |
JPH0127379B2 (en) | ||
BR112015006800B1 (en) | meter electronics, and method of obtaining a fluid viscosity in flow at a predetermined reference temperature | |
US10578661B2 (en) | Method for determining the quality factor of an oscillator | |
JP5355278B2 (en) | Calibration parameter determination method and density calculation method for vibration type density meter | |
JP5473455B2 (en) | Vibrating density meter | |
JP2012013692A (en) | Precise measuring method for density of sample | |
US20160341644A1 (en) | Measuring instrument for determining the density of fluids | |
CN105987859B (en) | The measuring device and method of fluid density | |
CN106104205B (en) | For optimizing the method for the turn-on time of Coriolis gyro and suitable for this Coriolis gyro | |
CN202854011U (en) | Device for measuring physical parameters of high-frequency amplitude-modulated magnetic field hanging drop | |
JPS5915837A (en) | Viscosity measuring apparatus for high temperature fluid | |
JP6527342B2 (en) | Liquid measuring device | |
CN209342758U (en) | A kind of electric heating property detection system | |
KR20170129354A (en) | The measurement apparatus for capacitive membrane sensor using mechanical resonance characteristics of membrane and the method thereof | |
KR102011569B1 (en) | Device for measuring viscosity of minute volume liquids and method thereof | |
JP2011185828A (en) | Acceleration sensor | |
US20180231447A1 (en) | Measuring interfacial tension using electrostatic oscillations | |
US20240035946A1 (en) | Apparatus and method for measuring viscosity or one or more rheological properties of fluids | |
JP7377680B2 (en) | Viscosity change determination device and viscosity change determination method | |
RU2379715C2 (en) | Method of measuring permeability of porous stratum | |
Santos et al. | Development, implementation, and characterization of a standalone embedded viscosity measurement system based on the impedance spectroscopy of a vibrating wire sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171005 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171009 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6226505 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |