JP6623921B2 - 粘度測定装置および粘度測定方法 - Google Patents
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Description
第2発明の粘度測定装置は、第1発明において、前記被測定液体を貯える容器の一部または全部が、透明な材質であることを特徴とする。
第3発明の粘度測定装置は、第2発明において、前記粘度測定装置には、撮像手段が設けられていることを特徴とする。
第4発明の粘度測定装置は、第1発明から第3発明において、前記粘度測定装置には、前記被測定液体を貯える容器と、前記被測定液体に浸漬される撹拌翼を備えている回転軸と、が備えられており、該回転軸には、前記トルク検出手段が備えられていることを特徴とする。
第5発明の粘度算出方法は、固体粒子を含む被測定液体に浸漬させられている撹拌翼を、第1回転速度で回転させることで、前記固体粒子を均質に分散させる分散工程と、前記撹拌翼を、前記第1回転速度よりも遅い第2回転速度で回転させ、逐次回転抵抗トルクを検出するトルク検出工程と、あらかじめ与えられている、前記回転抵抗トルクの時間による二回微分の閾値と、検出された前記逐次回転抵抗トルクと、を用い、さらに、あらかじめ与えられている前記閾値を、前記回転抵抗トルクの時間による二回微分の最大値、および最小値とし、前記制御手段は、前記最小値となる時間での第1逐次回転抵抗トルクと、前記最大値となる時間での第2逐次回転抵抗トルクと、から導かれる時間と逐次回転抵抗トルクとの一次関数を用い、第1回転速度が終わった時間を前記一次関数に代入することで求められた回転抵抗トルクから、被測定液体の実質粘度を算出する実質粘度算出工程と、を含むことを特徴とする。
また、閾値は、回転抵抗トルクの時間による二回微分の最大値、および最小値であり、制御手段は、最小値となる時間での第1逐次回転抵抗トルクと、最大値となる時間での第2逐次回転抵抗トルクと、から導かれる時間と逐次回転抵抗トルクとの関数を用いて、被測定液体の、一のせん断速度における一の実質粘度を算出することにより、粘度測定装置の操作者が、2つの閾値を入力するだけで、粘度測定装置が実質粘度を高精度に求めることができる。
第2発明によれば、被測定液体を貯える容器の一部または全部が、透明な材質であることにより、操作者がスラリーに混合されている固体粒子が均質に分散されているのを目視で容易に確認できる。
第3発明によれば、粘度測定装置には、撮像手段が設けられていることにより、固体粒子が均質に分散しているか否かを画像処理により確認できる。
第4発明によれば、粘度測定装置には、被測定液体を貯える容器と、被測定液体に浸漬される撹拌翼を備えている回転軸と、が備えられており、回転軸には、トルク検出手段が備えられていることにより、容器を回転させたり、容器にトルク検出手段を備えたりした構成と比較して、粘度測定装置全体をシンプルな構成にできる。
第5発明によれば、粘度算出方法が、撹拌翼を第1回転速度で回転させることで、固体粒子を均質に分散させる分散工程と、撹拌翼を第2回転速度で回転させ、逐次回転抵抗トルクを検出するトルク検出工程と、あらかじめ与えられている、回転抵抗トルクの時間による二回微分の閾値と、逐次回転抵抗トルクと、を用いて被測定液体の実質粘度を算出する実質粘度算出工程と、を、含むことにより、固体粒子が沈降するようなスラリーなどの液体であっても、比較的小さなせん断速度に対応する実質粘度を、高精度に求めることができる。
また、閾値は、回転抵抗トルクの時間による二回微分の最大値、および最小値であり、最小値となる時間での第1逐次回転抵抗トルクと、最大値となる時間での第2逐次回転抵抗トルクと、から導かれる時間と逐次回転抵抗トルクとの関数を用いて、被測定液体の実質粘度が算出されることにより、粘度測定装置の操作者が、2つの閾値を入力するだけで、実質粘度を高精度に求めることができる。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図2には、本発明の実施形態に係る粘度測定装置10の構成模式図を示す。本発明の実施形態に係る粘度測定装置10は、被測定液体を貯える容器11と、この被測定液体に浸漬される撹拌翼12を備えている回転軸13と、この回転軸13に備えられている被測定液体の回転抵抗トルクを検出するトルク検出手段14と、を有する。
本実施形態に係る粘度測定装置10を用いて、スラリーの実質粘度を算出する方法について説明する。スラリーは、非ニュートン流体であるため、せん断応力がせん断速度に正比例せず、せん断速度とせん断応力の関係は、非線形の流動曲線により表される。スラリーは、液体と固体粒子の密度が異なる場合が多いので、比較的せん断速度が小さい場合には、時間とともに固体粒子が沈降または浮遊する。これにより、計測時間の経過とともに、粘度測定装置10の撹拌翼12の周りに存在するスラリーの固体粒子の濃度が、均質濃度からずれてしまうため、回転軸13では、均質状態とは異なる濃度のスラリーのトルクを検出することになり、計測誤差となる。このようなことから、シックナー等の装置で用いる実質粘度を精度よく測定するためには、スラリー内の固体粒子を均質に分散させた後、求めようとしている一のせん断速度を生じるように、一定の回転数で撹拌翼を回転させ、その後の検出された逐次回転抵抗トルクの値を用い、さらに粘度測定装置10の操作者により指定された閾値の値を用いて一の実質粘度を算出する。なお、本明細書では、トルク検出手段14により所定のサンプリング周期で検出されたトルクを逐次回転抵抗トルクと称する。
11 容器
12 撹拌翼
13 回転軸
14 トルク検出手段
18 撮像手段
22 数値入力部
Claims (5)
- 固体粒子を含む被測定液体の回転抵抗トルクを検出するトルク検出手段が備えられている粘度測定装置であって、
前記トルク検出手段からの信号を受ける制御手段と、
該制御手段に入力信号を送信する操作手段と、を含んで構成されており、
前記操作手段には、前記トルク検出手段により検出される回転抵抗トルクの時間による二回微分の閾値の数値入力部が設けられ、
前記制御手段は、
前記回転抵抗トルクを検出するために、前記固体粒子を前記被測定液体内で均質に分散させる第1回転速度で分散工程を実施した後、
前記第1回転速度よりも遅い第2回転速度でトルク検出工程を実施し、
前記トルク検出手段により検出された逐次回転抵抗トルクと、前記数値入力部に入力された閾値と、を用い、
さらに、制御手段は、前記数値入力部に入力された前記閾値を、
前記回転抵抗トルクの時間による二回微分の最大値、および最小値とし、
前記最小値となる時間での第1逐次回転抵抗トルクと、前記最大値となる時間での第2逐次回転抵抗トルクと、から導かれる時間と逐次回転抵抗トルクとの一次関数を用い、
第1回転速度が終わった時間を前記一次関数に代入することで求められた回転抵抗トルクから前記被測定液体の実質粘度を算出する、
ことを特徴とする粘度測定装置。 - 前記被測定液体を貯える容器の一部または全部が、
透明な材質である、
ことを特徴とする請求項1記載の粘度測定装置。 - 前記粘度測定装置には、撮像手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項2記載の粘度測定装置。 - 前記粘度測定装置には、
前記被測定液体を貯える容器と、
前記被測定液体に浸漬される撹拌翼を備えている回転軸と、が備えられており、
該回転軸には、前記トルク検出手段が備えられている、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の粘度測定装置。 - 固体粒子を含む被測定液体に浸漬させられている撹拌翼を、第1回転速度で回転させることで、前記固体粒子を均質に分散させる分散工程と、
前記撹拌翼を、前記第1回転速度よりも遅い第2回転速度で回転させ、逐次回転抵抗トルクを検出するトルク検出工程と、
あらかじめ与えられている、前記回転抵抗トルクの時間による二回微分の閾値と、検出された前記逐次回転抵抗トルクと、を用い、
さらに、あらかじめ与えられている前記閾値を、
前記回転抵抗トルクの時間による二回微分の最大値、および最小値とし、
前記制御手段は、前記最小値となる時間での第1逐次回転抵抗トルクと、前記最大値となる時間での第2逐次回転抵抗トルクと、から導かれる時間と逐次回転抵抗トルクとの一次関数を用い、
第1回転速度が終わった時間を前記一次関数に代入することで求められた回転抵抗トルクから、被測定液体の実質粘度を算出する実質粘度算出工程と、
を含む、
ことを特徴とする粘度算出方法。
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