JPH0138518Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、落体式粘度計に係り、とくに、高温
加圧状態のプロセスを対象とする場合に好適な落
体式粘度計に関する。

液体の粘度は、中間製品および最終製品の品質
管理及び反応状態の把握等の重要な管理項目とし
て取扱われており、液体粘度計がプロセスの監
視・制御に有効なセンサとなつている。

この液体粘度計の内、落体式粘度計は、一定形
状の落下体が一定距離を落下するのに要する時間
が粘度と相関関係にあることを利用したものであ
り、準連続的で高精度な測定を行なうことができ
るため、一般に広く使用されている。

第１図は、従来技術における落体式粘度計の一
例を示すものである。この第１図において、符号
１はプロセスの管路であり、この管路１の上流側
及び下流側に連結されたサンプリング管２と戻し
管３を介して粘度計本体４が接続されるようにな
つている。

サンプリング管２にはポンプ５が介装されてお
り、このポンプ５によつて管路１を流れる流体の
一部を試料用液体としての被測定液６として、常
時粘度計本体４側に導入されるようになつてい
る。また、サンプリング管２には、後述する制御
信号によつて操作される間欠流動制御機構として
機能する電磁三方弁７が設けられている。そし
て、この電磁三方弁７の一方の流出部７Ａが、鉛
直に配設された円管状の測定管８の下端に接続さ
れている。

この測定管８の周囲には、該測定管８を囲繞し
て上下方向に延設装備された保温管９が設けられ
ており、この保温管９の下端に電磁三方弁７の他
方の流出部７Ｂが接続されている。

測定管８内には、所定の外径を有する円柱状の
落体１０が上下動自在に挿入されており、かつ、
該測定管８の上下端部近傍に設けられた網状スト
ツパ１１，１２によつて当該落体１０の上下移動
が制限されるようになつている。この測定管８の
上端は、保温管９の上端閉管部近傍に開口されて
おり、また保温管９の上端には前述した戻し管３
が接続されている。

このように構成された保温管９の外周には、内
部に蒸気１５が流通される熱媒ジヤケツト１３が
装備されている。このジヤケツト１３は、被測定
液を導入せしめるに際し、予め測定管８を予熱し
て粘度計測の起動を容易にしたり、或いは測定管
８内に被測定液が詰つたまま冷えて固形化した場
合の再起動を促す等の機能を備えている。また、
このジヤケツト１３の周りは保温材１４によつて
モールドされている。そして、測定管８の上部に
は被測定液６の測温を行うための温度センサ１６
が備えられており、粘度計測中の液温の指示及び
記録を行ない、或いは必要に応じて測定データの
温度補償を行なうことができるようになつてい
る。

電磁三方弁７は、外部に設けられた処理計測回
路部２０からの制御信号に基づき、流路の切換動
作を行なう、即ち、粘度測定を開始する前には、
処理計測回路部２０から送られる流入開始信号に
付勢されて、一定時間、電磁三方弁７の測定管８
側の流出部７Ａを開弁すると同時に、保温管９側
の流出部７Ｂを閉弁して送られる被測定液６を測
定管８へ送出せしめる。これによつて、測定管８
内には新たな被測定液６が流れ込むとともに、落
体１０が被測定液６の流れで生じる搬送押圧力に
より上方へ押し上げられ、遂には上部に設けられ
た網状ストツパ１１に当接した状態となるように
なつている。

次に、粘度測定を開始する場合、処理計測回路
部２０から送られる流入停止信号に付勢されて、
電磁三方弁７の測定管８側の流出部７Ａを閉弁す
るとと同時に保温管９側の流出部７Ｂを開弁し、
被測定液６を保温管９側へ送出せしめる。このと
き、測定管８内の測定液６の流れが止まり、落体
１０に作用していた押圧力が解除されるため、該
落体１０は重力の作用で被測定液６内を落下し始
める。

この落体１０内の落下速度を計測することによ
つて当該被測定液６の粘度を求めるようになつて
いる。即ち、熱媒ジヤケツト１３の外側の、測定
管８の延設方向に沿つた２点に、始点センサ２１
及び終点センサ２２が装着されており、この２つ
のセンサ２１，２２の前を落体１０が通過する
と、当該始点センサ２１、終点センサ２２がこれ
を検知し、直ちに検知信号を処理計測回路部２０
へ送出する。これらの始点センサ２１、終点セン
サ２２には、落体１０に磁石（図示せず）が封入
されている場合にはリードスイツチ若しくは磁気
抵抗素子等の磁気センサが用いられ、一方、被測
定液６に磁性粉体が混入されていて磁気的検出が
できない場合には、金属性落体と電磁誘導作用を
利用した近接スイツチが前述した始点、終点セン
サとして用いられるようになつている。

そして、処理計測回路部２０側では、落体１０
が始点センサ２１を通過してから終点センサ２２
を通過するまでに要した時間を計数（計時）し、
その値を粘度信号として外部へ出力するようにな
つている。また、粘度測定が行なわれている間、
電磁三方弁７の切換動作によつて、ポンプ５を経
て送られる被測定液６が測定管８を囲繞した保温
管９内へ流入されるので、測定管８内の温度が一
定に保たれるようになつている。

このようにして、測定管８内への被測定液６の
流入が停止されてから所定時間経過し、１回の粘
度測定が終了すると、処理計測回路部２０の制御
信号によつて再び電磁三方弁７が切換えられ、測
定管８内に新たな被測定液６が流入されるように
なつている。

以後、前述と同様の動作を繰り返すことによ
り、被測定液６の粘度を間欠的（周期的）に測定
するようになつている。

ところで、プロセスの高温・加圧状態の液体の
粘度を測定する場合には、粘度計を予熱し又は保
温するため、第１図に示した熱媒ジヤケツト１３
又は保温管９等が必須であると同時に測定管等に
金属管を使用しなければならない。

しかしながら、上記従来の落体式粘度計におい
ては、測定管の脇から落体通過を検出する構成で
あるため、必然的に始点・終点センサを該熱媒ジ
ヤケツトの外側に配置することとなり、多数の金
属壁を介すると同時に、検出対象である落体から
離れた検知とならざるを得ない。このため、信号
検出器の感度低下を防ぐには保温管９およびジヤ
ケツト１３の大きさに制限が加わり、従つて保温
又は予熱に支障をきたすばかりでなく、金属壁の
影響を受けることから例えば磁性粉体を含んだ流
体に対しては測定精度が著しく劣るという不都合
が生じていた。

本考案は、かかる従来技術の不都合に鑑み、な
されたものであつて、簡単な構成で、恒温槽等の
設置に制限を加えることなく、また被測定液の性
質如何を問わず精度の高い実用的な落体式粘度計
を提供することを、その目的とする。

本考案は、吸入ポンプ及び電磁弁を備えたサン
プリング導入管を介して下方から試料用液体を導
入するとともに、戻し管を介して上方から試料用
液体を管路側へ排出する測定管と、この測定管の
内部に遊挿された円柱状で所定長さの落体とを備
えている。そして、測定管を内包する形態をもつ
て当該測定管を中心軸上に配設するとともに上端
部が測定管の内部に導通された保温管と、この保
温管の外側周囲に装備された保温ジヤケツトとを
有している。さらに、測定管の上端部に落体用の
ストツパを装備するとともに、該測定管の下端部
には落体検出センサが装備されている。また、電
磁弁を作動させて試料用液体を下方から測定管内
へ比較的速く導入するとともに、一定時間経過後
に当該電磁弁の試料導入作動を停止制御し試料用
導入信号を出力するシーケンス制御回路部を設
け、このシーケンス制御回路部から出力される試
料導入停止信号と落体検出センサから出力される
落体検知信号との時間差を計時して流体の粘度を
算定する計測回路部を装備する、という構成を採
つている。これにより、前述した目的を達成しよ
うとするものである。

以下、本考案の一実施例を第２図に基づいて説
明する。図中、従来技術と同一の構成要素は同一
符号を用いるものである。

第２図において、符号７は、間欠流動制御機構
として機能する電磁弁としての電磁三方弁を示
す。この電磁三方弁７の一方の流出部７Ａに、鉛
直に配設された測定管８０が連結されている。

この測定管８０は、円管状に形成されており、
上端部が開口されるとともに下端には近接スイツ
チ３０が内装されたキヤツプ３１が被嵌されてい
る。そして、このキヤツプ３１の近傍部分の側壁
に設けられた開口部３２に、電磁三方弁７の流出
部７Ａが接続されるようになつている。この測定
管８０内には、第２図に示すように、下方に棒状
の突出部３３を有する円柱状の落体３４が上下動
可能に装備されている。測定管８０の外側には、
該測定管８０の温度を一定に保つための保温管９
及び熱媒ジヤケツト１３が設けられており、か
つ、周囲が保温材１４でモールドされている。

熱媒ジヤケツト１３内には、蒸気１５が上から
下へ流通されるようになつており、これにより、
被測定液６の流通開始前に保温管９内を昇温し内
部の被測定液部分を予熱することができるように
なつている。電磁三方弁７の他方の流出部７Ｂ
は、保温管９の下端に接続されており、また、該
保温管９の上端部近傍に設けられた吐出口３５に
は戻し管３が接続されている。この吐出口３５近
くに、測定管８０の上端が開口されるように成つ
ている。また、保温管９の上端フランジ部には蓋
３６がねじ止めされている。この蓋３６には、測
定管８０の上端部内まで延設された断面Ｕ字状の
ストツパ３７が固着されている。このストツパ３
７により、測定管８０内に挿入された落体３４の
上方移動が制限されるようになつている。これと
は別に、該落体３４の下方移動は、落体３４の突
出部３３がキヤツプ３１に当接することにより制
限される。

落体３４は、その全部若しくは突出部３３が金
属性材料によつて形成されている。一方、近接ス
イツチ３０は、落体３４の落下方向に対向して設
けられており、この近接スイツチ３０は、電磁誘
導作用を利用して、落体３４（突出部３３）が当
該近接スイツチ３０に所定の距離まで接近したと
き、これを検知するように機能する。

次に、上述した落体式粘度計４０の電気的制御
並びに測定方法を説明する。

電磁三方弁７は、シーケンス制御回路部４１か
ら送られる制御信号に基づき、被測定液６の流路
切換動作を行なう機能を有している。シーケンス
制御回路部４１は、計測回路部４２から粘度測定
完了信号を入力すると、まず、電磁三方弁７へ流
入開始信号を送出するようになつている。そし
て、この電磁三方弁７は、流入開始信号を入力す
ると、直ちに、流出部７Ａ側を開弁し、７Ｂ側へ
閉弁して、測定管８０内に測定液６を送出する。

ここで、落体３４がキヤツプ３１上に落下当接
している場合でも、該落体３４の突出部３３の長
さが、開口部３２の上端より高くなるように設定
されているため、落体３４の段部３４Ａに被測定
液流の押圧力が作用する。従つて、落体３４は被
測定液６の流入につれて上昇するとともに測定管
８０内に新たな測定液が満たされる。落体３４
は、上端がストツパ３７に当接した時点で止ま
り、その位置（始点位置）に静止する。

一定時間経過して、落体３４の上方復帰動作が
終了したのち、シーケンス制御回路部４１は電磁
三方弁７へ試料導入信号としての流入停止信号を
送出する。この流入停止信号は、計測回路部４２
にも入力されるようになつている。電磁三方弁７
は、流入停止信号が入力されると、直ちに流出部
７Ａを閉弁し、流出部７Ｂを開弁する。従つて、
測定管８０への被測定液６の送出が停止されるた
め、落体３４は最早押圧力を受けることなく自重
によつて落下し始める。落体３４が流れの止まつ
た被測定液６中を落下して、突出部３３の下端が
近接スイツチ３０上の所定位置（終点位置）に達
すると、該近接スイツチ３０がこれを検知し、検
知信号を出力する。この検知信号は、落体の終点
位置に到達した時間を表わすものであり、計測回
路部４２へ入力されるようになつている。

ここで、近接スイツチ３０によつて落体３４の
接近を検知できる距離は、比較的長く設定されて
おり、かつ、落体３４の突出部３３を検知するよ
うに構成されているので、落体３４の終点近くの
落下速度が測定管８０の下端閉塞部の影響を受け
て遅くならないようになつている。また、落体３
４の落下中、電磁三方弁７の切換動作によつて測
定管８を囲繞した保温管９内に測定液６が送り込
まれるため、測定管８０の温度を一定に保つこと
ができる。

計測回路部４２は、シーケンス制御回路部４１
から送られる落体３４の落下開始時点を表わす流
入停止信号の入力タイミングより、近接スイツチ
３０から送られる落下終了時点を表わす検出信号
の入力タイミングまでの時間（落下時間）を計時
するようになつている。この落下時間は、測定液
６の粘度と相関関係があることから、計測回路部
４２で計時した時間を粘度信号として外部へ出力
することにより、所定の表示、例えばプロセスの
監視・制御等を行なうことができる。

このようにして測定管８０内への被測定液６の
流入が停止されてから所定時間経過し、１回分の
粘度測定が終了すると、計測回路部４２から粘度
測定完了信号がシーケンス制御回路部４１へ送出
され、以後、前述全く同様にして、新たな被測定
液６の粘度測定が間欠的に繰り返される。なお、
シーケンス計測回路部４１で落体３４の落下時間
の計時を開始したのち、所定時間経過しても近接
スイツチ３０の検知信号出力が行なわれない場
合、当該計測回路部４２は警報信号を送出するよ
うになつている。その他の構成は、前述した従来
技術と全く同様に構成されている。

この実施例によれば、落体の落下検知を１つの
センサで行なうため、装置の構成を簡単にでき、
前述した各センサを測定管の下部に設けたので、
落体の接近を確実にとらえることができ、従つ
て、測定精度及び実用性の向上を図ることがで
き、保温管、熱媒ジヤケツト等を測定管外周部に
設計上何らの制限を受けることなく装備すること
が可能となる。また、落体の落下を電磁誘導作用
によつて検出する為、鉄粉等の磁性粉体を含む磁
性インキ、塗料などを測定対象とすることができ
るとともに、落体として上下端に磁極を備えた磁
石を使用する必要が全くないので、落体の径を小
さくすることができ、これがため高粘性の被測定
液に対しても高精度に測定を行なうことが可能と
なる。

尚、上記実施例に於ては、円柱状落体の下側に
突出部を設けるように形成したが、本考案は何ら
これに限定されるものではなく、第３図に示すよ
うに、単に円柱状の落体５０を用いて、測定管９
０の下側から被測定液を注入するように構成して
もよく、さらに第４図に示すように、円柱状落体
６０の側部に案内用の複数の突部６１を設けた
り、また、落体を球状に形成してもよい。

また落下の検知手段も、前述した電磁誘導作用
を利用した近接スイツチに限らず、磁性粉体を含
まない液を対象とする場合には磁石を封入した落
体を使用し、リードスイツチ、磁気抵抗素子等を
利用した近接スイツチを用いてもよい。さらに、
第３図に示すようにこの検知手段１００を測定管
の下端より内側に突設した棒状支持体７０の上部
に埋設するように構成してもよい。このようにし
ても、落体の落下終了時点近傍での落下速度の低
下を防ぐことが可能となる。

さらに、落体の上方移動を制限するストツパ
は、前述したＵ字状ストツパに限らず網状等のス
トツパでもよく、さらに、近接スイツチより僅か
に距離を隔てて、落体の下方移動を制限する網状
又はリング状等の落体検出に電気的支障を与えな
いストツパを設けてもよい。

以上のように、本考案によれば、被測定液の性
質如何を問わず簡単な構成で、流動体の粘度を繰
り返し自動測定することができ、落体を直接的に
検知するセンサを測定管内に装備したことから測
定精度を著しく高めることができるという実用性
充分な落体式粘度計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の落体式粘度計を示す全体図、第
２図は本考案に係る落体式粘度計を示す断面図、
第３図は他の実施例を示す概略図、第４図は第３
図の一部に係る落体の変形例を示す説明図であ
る。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 吸入ポンプ及び電磁弁を備えたサンプリング導
   入管を介して下方から試料用液体を導入するとと
   もに、戻し管を介して上方から試料用液体を管路
   側へ排出する測定管と、この測定管の内部に遊挿
   された円柱状で所定長さの落体とを備え、 前記測定管を内包する形態をもつて当該測定管
   を中心軸上に配設するとともに上端部が当該測定
   管の内部に導通された保温管と、この保温管の外
   側周囲に装備された保温ジヤケツトとを有する落
   体式粘度計において、 前記測定管の上端部に前記落体用のストツパを
   装備するとともに、該測定管の下端部に落体検出
   センサを装備し、 前記電磁弁を作動させて試料用液体を下方から
   測定管内へ比較的速く導入するとともに、一定時
   間経過後に当該電磁弁の試料導入作動を停止制御
   し試料導入信号を出力するシーケンス制御回路部
   を設け、 このシーケンス制御回路部から出力される試料
   導入停止信号と前記落体検出センサから出力され
   る落体検知信号との時間差を計時して流体の粘度
   を算定する計測回路部を装備したことを特徴とす
   る落体式粘度計。