JPH0332995Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、粘性流体が内径一定な細管内を層流
条件で流れると、流体の粘性により細管の上流側
と下流側に圧力差が生ずることを利用し、該圧力
差で検出される粘度を電気信号に変換する細管差
圧粘度計に関する。

長さｌ、内径Ｄの細管に層流条件で粘度μの流
体を流した場合、粘性により細管の上流側と下流
側との間に差圧ΔPが生じ、単位時間に流れる流
量Ｑとの間にはハーゲン・ボアズイユの法則によ
り、μ＝ΔPπD⁴／8Qlの関係のあることが知られ
ている。

よつて、上記差圧ΔPを測定することにより流
体の粘度を求めることができるが、一般の細管差
圧粘度計は、第１図に示すように、被測定流体を
定流量ポンプ１によつて細管２に流し、該細管２
の上流側と下流側に設置した差圧検出センサー３
によつて差圧ΔPを検出し、粘度換算した電気信
号をコントローラへ送つている。なお、４はモー
タ、５は減速機である。

ところで、最近の石油製品の値上がりは極めて
激しい。このため、これまでもつぱらＡ重油を燃
料としていた船舶において、値段の安いＣ重油を
Ａ重油に粘度などの点で問題とならない範囲で混
入して燃料費の節減を図ろうとする動きがでてき
ている。

このようなとき、Ａ重油とＣ重油を混合して所
定の粘度のものを得ようとすると、どうしても粘
性の極めて高いＣ重油の粘度を何らかの手段で測
定することが必要となる。

上述した細管差圧粘度計を用いてＣ重油のよう
な高粘性のものの粘度を計ろうとした場合、被測
定物によつて細管が詰つてしまうことがないよう
に、上流側と下流側の距離を出来る丈小さく、か
つ細管の径を出来る丈大きくすることが必要とな
るが、このようにすると、上流側と下流側との差
圧が極めて小さなものとなり、この差圧によつて
生じる僅かな変位をピツクアツプして粘度換算し
た電気信号を得ることは困難であつた。勿論、僅
かな変位を拡大機構により拡大してピツクアツプ
することも考えられるが、このような機構を用い
るとガタなどによるヒステリシスその他多くの問
題が生じ、実用にはならない。

本考案は上述した従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、高粘性のものの粘度を測
定するのに有効な細管差圧粘度計を提供すること
を目的としている。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は変位−電気変換部の一例を示す図であ
る。６は基板で、その片面に金属薄膜により強磁
性の磁気抵抗素子７〜１０が、隣接する各々が直
角状態となるように形成され、且つ各々はブリツ
ジ接続され、端子ａとｃに直流バイアス電圧が印
加される。端子ｂとｄは出力端子である。

基板６の裏面にはフエライトのバイアスマグネ
ツト１１が固着され、該バイアスマグネツト１１
には、夫々直交する磁気抵抗素子７と８、及び９
と１０と対角線方向、すなわち45度の方向に磁界
を与えるようＮ極及びＳ極の着磁が行なわれてい
る。

１２は上下方向（ｘ方向）に変位するフエライ
トの可動マグネツトで、基板６に対向する面にＮ
極が、反対側にＳ極が着磁され、基板６に対して
間隔ｙだけ離れており、前記マグネツト１１と温
度係数その他の特性が同一となつている。

いま、可動マグネツト１２が基板６の正面に位
置するときには、該マグネツト１２による磁界
H_Sはすべて磁気抵抗素子７〜１０を貫ぬく状態
となり、その結果磁気抵抗素子７〜１０にはバイ
アスマグネツト１１による磁界H_Bのみが作用す
る。しかもこのとき、磁気抵抗素子７〜１０に対
してその磁界H_Bは同じ方向となるので、磁気抵
抗素子７〜１０は同一抵抗値を示しブリツジが平
衡する。従つて、端子ｂとｄ間には電位差は生ぜ
ず、出力電圧は零となる。

そして、可動マグネツト１２を下方向に移動さ
せれば、磁界＋H_Sが基板６に作用しバイアス磁
界H_Bと直交するので、その両磁界のベクトル合
成磁界＋Ｈが基板６に作用するようになつて、ブ
リツジの平衡がくずれ、端子ｂとｄ間にある極性
の電圧が生じる。そして、｜＋H_S｜＝｜H_B｜の時
に合成磁界＋Ｈが45度の方向となつて、磁気抵抗
素子７と９の抵抗が最大となり、磁気抵抗素子８
と１０の抵抗が最小となり、端子ｂとｄ間の出力
電圧が最大となる。

一方、可動マグネツト１２を上方向に移動させ
れば、上記と同様に端子ｂとｄ間に出力電圧が現
われるが、上記とは極性が逆になる。なお、周囲
温度等に変化があつても、両マグネツト１１と１
２は同一に変化するのでベクトル合成の磁界Ｈの
方向には変化が起らない。

以上の関係を第３図に示す。可動マグネツト１
２のｘ方向の変位によつて端子ｂとｄ間の電圧Ｖ
はＳ字状に変化し、電圧零のｘ位置の前後におい
ては特性が直線状となつている。従つて、この直
線領域ｐ−ｋ、特にΔVと−ΔVの間は移動量ｘ
に対して出力電圧Ｖが正確に一次関数的に比例
し、この間を利用すれば、変位を電圧信号に正確
に変換することができる（かかる圧力を変位に変
化し、その変位量を電気信号に返還するマグネツ
トと磁気抵抗素子とからなる変位検出センサは、
本出願人の出願に係る実開昭56−149933号公報に
示されている）。

第４図は以上変位検出センサを利用して構成し
た細管差圧粘度計の一実施例の縦断面図である。
差圧検出センサー３は、バイアスマグネツト１１
と一体化した基板６を絶縁基板１３に固着し、該
絶縁基板１３の端子に、基板６上の磁気抵抗素子
の端子ａ〜ｄがリード線により引き出されてい
る。そして、絶縁基板１３は位置決め金具１４に
ネジ１５により、上下方向位置すなわち出力電圧
零基準位置を調整自在に固着され、また位置決め
金具１４はネジ１６により差圧検出センサー筐体
に対して調整自在に固着され、可動マグネツト１
２と基板６との間隔ｙを一定にし、所定の出力を
うるように基板６に設けた電子回路で調整してい
る。１７，１８は細管２の高圧側及び低圧側導入
孔に通ずるステンレス製ベローズで、該両ベロー
ズ１７，１８間に可動マグネツト１２を取付けた
作動杆１９が連結されている。

以上の構成により、モータ４、減速機５により
駆動される定流量ポンプ１によつて細管２内を流
通する粘性流体の差圧はベローズ１７，１８に作
用し、これによつて可動マグネツト１２を変位さ
せる。尚、この場合、細管２の高圧側から低圧側
に流れる被測定流体は、低圧側を経て細管２の外
に放出される。このため前記したようにその変位
位置に応じて磁気抵抗素子の端子ｂとｄ間に第３
図に示す特性の電圧が生じ、その直線部分ｐ−ｋ
区間を利用すれば、変化する圧力を直線的電気信
号に変換することができる。また、第３図のＯ点
に対応する差圧を零とした場合、プラス、マイナ
スの偏差電圧±ΔVを比例制御の入力として使用
でき、このため従来一般のように特に基準の電圧
を与えなくても圧力の比例制御を行なうこともで
きるようになる。

なお、以上において、可動マグネツト１２のＮ
極とＳ極を逆にしても同様の効果が期待できる
が、この場合の出力電圧特性は第３図の一点鎖線
で示すＳ字特性となる。

以上から本考案による細管差圧粘度計は、２個
の同形ベローズ間に連結した作動杆に装着した可
動マグネツトとバイアスマグネツトと一体化した
４端子磁気抵抗素子との磁気的相互干渉により僅
かな変位を高分解能で検出できるようになつてい
るため、細管の上流側と下流側の距離ｌを小さ
く、かつ細管の内径を大きくしても、上下流間に
生ずる微小な差圧の変位を捕え、高粘性流体の粘
度の測定精度が高い細管差圧粘度計を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は細管差圧粘度計の原理説明図、第２図
は本考案の一実施例の変位−電気変換部の原理説
明図、第３図は第２図の変位−電気変換の特性
図、第４図は本考案実施例の内部配置図である。 １……定流量ポンプ、２……細管、３……差圧
検出センサー、６……基板、７〜１０……磁気抵
抗素子、１１……バイアスマグネツト、１２……
可動マグネツト、１７……高圧側ベローズ、１８
……低圧側ベローズ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 定流量ポンプと、 該定流量ポンプにより粘性流体が流通する一定
   内径の細管と、 該細管の粘性流体流通上流側と、該上流側と一
   定長下流側とから夫々粘性流体を導入する一対の
   ベローズと、 該両ベローズを連結し、可動マグネツトを装着
   した作動杆と、 固定側に取付位置可変に取り付けられるバイア
   スマグネツトと一体化され、前記可動マグネツト
   と対向する４端子磁気抵抗素子と、 から成ることを特徴とする細管差圧粘度計。