JPH0526798A - 粘度計 - Google Patents
粘度計Info
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- JPH0526798A JPH0526798A JP20627191A JP20627191A JPH0526798A JP H0526798 A JPH0526798 A JP H0526798A JP 20627191 A JP20627191 A JP 20627191A JP 20627191 A JP20627191 A JP 20627191A JP H0526798 A JPH0526798 A JP H0526798A
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- Japan
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- fluid
- viscosity
- gear
- gears
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 粘度測定流体の容器１の内部で回転可能に支
持される一対の互いに噛み合うギヤ３、４の外周と、そ
の容器１の内周との間に粘度測定流体の通路５が形成さ
れる。そのギヤ３、４を回転駆動するのに要する動力の
測定手段と、測定された動力から粘度を算出する演算手
段とを備える。ギヤの周速度と側面外方における隙間Ｓ
との比が一定にされる。 【効果】 真空容器内部における非ニュートン流体の粘
度を直接に連続測定できる。
持される一対の互いに噛み合うギヤ３、４の外周と、そ
の容器１の内周との間に粘度測定流体の通路５が形成さ
れる。そのギヤ３、４を回転駆動するのに要する動力の
測定手段と、測定された動力から粘度を算出する演算手
段とを備える。ギヤの周速度と側面外方における隙間Ｓ
との比が一定にされる。 【効果】 真空容器内部における非ニュートン流体の粘
度を直接に連続測定できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粘度計に関し、特に真空
容器内の非ニュートン流体の粘度を連続的に測定するの
に適したものである。
容器内の非ニュートン流体の粘度を連続的に測定するの
に適したものである。
【０００２】
【従来の技術】化学反応の進捗状況を判断するため、そ
の反応物の粘度を連続して測定することが行なわれてい
る。そのような粘度を連続的に計測する粘度計として、
定量ポンプと細管と細管前後の圧力検出器とを備えたも
のが用いられ、定量ポンプによって一定流量で粘度測定
流体を細管に送り込み、その細管における圧力損失と流
体流量とから粘度を算出している。
の反応物の粘度を連続して測定することが行なわれてい
る。そのような粘度を連続的に計測する粘度計として、
定量ポンプと細管と細管前後の圧力検出器とを備えたも
のが用いられ、定量ポンプによって一定流量で粘度測定
流体を細管に送り込み、その細管における圧力損失と流
体流量とから粘度を算出している。
【０００３】粘度測定流体が真空容器内の高粘度の非ニ
ュートン流体である場合、従来の粘度計の定量ポンプを
真空容器に接続しても、吸入側圧力が小さいために流体
を一定流量で送り出すことができず、正確な粘度測定を
行なうことができない。そのため従来は、粘度計のポン
プとは別のポンプによって真空容器から流体を外部に送
り出し、その送り出しポンプの下流側の高圧の配管に粘
度計の定量ポンプを接続し、その配管を流れる流体の一
部を一定流量で細管に送り込むことで粘度の測定を行な
っていた。
ュートン流体である場合、従来の粘度計の定量ポンプを
真空容器に接続しても、吸入側圧力が小さいために流体
を一定流量で送り出すことができず、正確な粘度測定を
行なうことができない。そのため従来は、粘度計のポン
プとは別のポンプによって真空容器から流体を外部に送
り出し、その送り出しポンプの下流側の高圧の配管に粘
度計の定量ポンプを接続し、その配管を流れる流体の一
部を一定流量で細管に送り込むことで粘度の測定を行な
っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】反応容器の外部に送り
出された流体の粘度を測定したのでは、粘度の測定時点
と反応容器の内部における反応時点とに時間差を生じ、
反応の進捗状況を正確に把握することができない。ま
た、粘度計の構造が複雑になり、細管における詰まりが
生じたり細管の温度管理も必要になる。
出された流体の粘度を測定したのでは、粘度の測定時点
と反応容器の内部における反応時点とに時間差を生じ、
反応の進捗状況を正確に把握することができない。ま
た、粘度計の構造が複雑になり、細管における詰まりが
生じたり細管の温度管理も必要になる。
【０００５】本発明は上記従来技術に鑑み、真空容器の
内部における非ニュートン流体の粘度を直接に連続測定
することのできる粘度計を提供することを目的とする。
内部における非ニュートン流体の粘度を直接に連続測定
することのできる粘度計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、粘度測定流体の容器の内部で回転可能に支持され
る一対の互いに噛み合うギヤと、その容器の内周とギヤ
の外周との間に形成される粘度測定流体の通路と、その
ギヤを回転駆動する駆動装置と、その駆動に要する動力
の測定手段と、測定された動力から予め定められた演算
式に基づいて粘度を算出する演算手段とを備え、前記ギ
ヤの周速度と側面外方における隙間との比が一定になる
ように、そのギヤの側面外方における隙間が径方向外方
に向かうに従い大きくされている点にある。
ろは、粘度測定流体の容器の内部で回転可能に支持され
る一対の互いに噛み合うギヤと、その容器の内周とギヤ
の外周との間に形成される粘度測定流体の通路と、その
ギヤを回転駆動する駆動装置と、その駆動に要する動力
の測定手段と、測定された動力から予め定められた演算
式に基づいて粘度を算出する演算手段とを備え、前記ギ
ヤの周速度と側面外方における隙間との比が一定になる
ように、そのギヤの側面外方における隙間が径方向外方
に向かうに従い大きくされている点にある。
【０００７】
【作用】本発明の構成によれば、一対のギヤを回転駆動
させると、容器内部の粘度測定流体は、その容器の内周
とギヤの外周との間に形成される流体通路に導入され、
その流体通路内を流動し、しかる後に流体通路から排出
される。すなわち、粘度測定流体の容器がポンプケーシ
ングとして機能するギヤポンプが構成される。このギヤ
ポンプは粘度測定流体を容器の外部に排出するのではな
く、粘度測定流体の容器中にあって粘度測定流体を循環
させるものであるため、容器の内部が真空であっても流
体通路を流動する流体流量は一定となる。
させると、容器内部の粘度測定流体は、その容器の内周
とギヤの外周との間に形成される流体通路に導入され、
その流体通路内を流動し、しかる後に流体通路から排出
される。すなわち、粘度測定流体の容器がポンプケーシ
ングとして機能するギヤポンプが構成される。このギヤ
ポンプは粘度測定流体を容器の外部に排出するのではな
く、粘度測定流体の容器中にあって粘度測定流体を循環
させるものであるため、容器の内部が真空であっても流
体通路を流動する流体流量は一定となる。
【０００８】そのギヤを駆動するのに要する動力Ｌｓは
次の式（１）により表される。
次の式（１）により表される。
【０００９】 Ｌｓ＝Ｗｓ＋Ｗδ＋Ｗｊ＋Ｗｍ＋ＰＶthＮ … （１）
【００１０】そのＷｓは側面損失、Ｗδは歯先損失、Ｗ
ｊは軸受損失、Ｗｍは機械損失、Ｐはギヤポンプの流入
前後における流体の差圧、Ｖthはギヤ一回転あたりの吐
出流量、Ｎはギヤの回転数である。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄをギヤポンプに固有の定数、μを粘度、Ｓをギヤの側
面外方における隙間、δをギヤの歯先と容器内周との間
の隙間、ｂを歯幅、ｄをギヤの軸径、Ｄをギヤの外径と
してＷｓ、Ｗδ、Ｗｊは以下の通り表される。
ｊは軸受損失、Ｗｍは機械損失、Ｐはギヤポンプの流入
前後における流体の差圧、Ｖthはギヤ一回転あたりの吐
出流量、Ｎはギヤの回転数である。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄをギヤポンプに固有の定数、μを粘度、Ｓをギヤの側
面外方における隙間、δをギヤの歯先と容器内周との間
の隙間、ｂを歯幅、ｄをギヤの軸径、Ｄをギヤの外径と
してＷｓ、Ｗδ、Ｗｊは以下の通り表される。
【００１１】
【数１】 Ｗδ＝ＢｂμＮ2 ／δ＋ＣδＰＮ Ｗｊ＝ＤｂＰＮ
【００１２】ここで、軸受損失Ｗｊ、機械損失Ｗｍ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｎ、Ｓ、ｂ、δ、Ｐ、Ｖthは予め設定
可能な一定値であることから、動力Ｌｓを測定すれば、
前記式（１）に基づいて流体の粘度を算出することがで
きる。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｎ、Ｓ、ｂ、δ、Ｐ、Ｖthは予め設定
可能な一定値であることから、動力Ｌｓを測定すれば、
前記式（１）に基づいて流体の粘度を算出することがで
きる。
【００１３】その側面損失Ｗｓは、ギヤの側面外方にお
ける隙間にある流体の粘性により生じる剪断応力に基づ
くものであり、非ニュートン流体にあっては剪断速度が
一定の場合に式（２）のように粘度μに比例する。すな
わち、ニュートン流体にあっては、その剪断応力の大き
さは、ギヤの周速度とギヤの側面外方における隙間との
比である剪断速度に対し１次線形の関係にあり、剪断速
度に拘わらず粘度μに比例する。これに対し非ニュート
ン流体にあっては、その剪断応力と剪断速度との関係は
非線形であり、剪断速度が一定でなければＷｓは粘度μ
に比例しなくなって式（２）が成立しなくなる。そのた
め、ギヤの側面外方における隙間が均一であると、ギヤ
の周速度は径方向外方に向かうに従い大きくなることか
ら剪断速度が不均一になるため、式（１）によって粘度
を求めることができなくなる。
ける隙間にある流体の粘性により生じる剪断応力に基づ
くものであり、非ニュートン流体にあっては剪断速度が
一定の場合に式（２）のように粘度μに比例する。すな
わち、ニュートン流体にあっては、その剪断応力の大き
さは、ギヤの周速度とギヤの側面外方における隙間との
比である剪断速度に対し１次線形の関係にあり、剪断速
度に拘わらず粘度μに比例する。これに対し非ニュート
ン流体にあっては、その剪断応力と剪断速度との関係は
非線形であり、剪断速度が一定でなければＷｓは粘度μ
に比例しなくなって式（２）が成立しなくなる。そのた
め、ギヤの側面外方における隙間が均一であると、ギヤ
の周速度は径方向外方に向かうに従い大きくなることか
ら剪断速度が不均一になるため、式（１）によって粘度
を求めることができなくなる。
【００１４】そこで、ギヤの周速度と側面外方における
隙間との比を一定にして剪断速度が均一なものになるよ
うに、ギヤの側面外方における隙間が径方向外方に向か
うに従い大きくされている。なお、流体の差圧Ｐと歯幅
ｂを小さくすると共に歯先隙間δを大きくすることで、
式（１）におけるＷｓ項以外のＷδ、Ｗｊ、ＰＶthＮを
小さくできる。これにより、ギヤの駆動に要する動力を
測定することで、式（１）を用いて粘度を高精度に算出
できる。
隙間との比を一定にして剪断速度が均一なものになるよ
うに、ギヤの側面外方における隙間が径方向外方に向か
うに従い大きくされている。なお、流体の差圧Ｐと歯幅
ｂを小さくすると共に歯先隙間δを大きくすることで、
式（１）におけるＷｓ項以外のＷδ、Ｗｊ、ＰＶthＮを
小さくできる。これにより、ギヤの駆動に要する動力を
測定することで、式（１）を用いて粘度を高精度に算出
できる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１６】図１および図２は、真空の反応容器１の内
部における非ニュートン流体の化学反応の進捗状況を、
その流体粘度の連続測定により把握するための粘度計を
示す。この粘度計は、反応容器１の内部に取り付けられ
る軸受２と、この軸受２に回転可能に支持される駆動ギ
ヤ３と従動ギヤ４とを備え、その駆動ギヤ３と従動ギヤ
４は互いに噛み合うものとされている。両ギヤ３、４の
外周は反応容器１に覆われ、各ギヤ３、４の外周と反応
容器１の内周１との間が粘度測定流体の通路５とされて
いる。この通路５への入口１ａと出口１ｂとが両ギヤの
噛み合い部に対向して形成されている。駆動ギヤ３の軸
部３ａはシール部材６を介して容器１の外部に突出さ
れ、その突出部にはカップリング７を介してモーター８
が接続されている。このモーター８により駆動ギヤ３が
図２において矢印Ａ方向に回転駆動されることで、容器
１の内部の流体は入口１ａから通路５に導入され、その
通路５を通って出口１ｂから排出される。すなわち、容
器１がポンプケーシングとして機能するギヤポンプが構
成され、容器１の内部で流体が循環する。
部における非ニュートン流体の化学反応の進捗状況を、
その流体粘度の連続測定により把握するための粘度計を
示す。この粘度計は、反応容器１の内部に取り付けられ
る軸受２と、この軸受２に回転可能に支持される駆動ギ
ヤ３と従動ギヤ４とを備え、その駆動ギヤ３と従動ギヤ
４は互いに噛み合うものとされている。両ギヤ３、４の
外周は反応容器１に覆われ、各ギヤ３、４の外周と反応
容器１の内周１との間が粘度測定流体の通路５とされて
いる。この通路５への入口１ａと出口１ｂとが両ギヤの
噛み合い部に対向して形成されている。駆動ギヤ３の軸
部３ａはシール部材６を介して容器１の外部に突出さ
れ、その突出部にはカップリング７を介してモーター８
が接続されている。このモーター８により駆動ギヤ３が
図２において矢印Ａ方向に回転駆動されることで、容器
１の内部の流体は入口１ａから通路５に導入され、その
通路５を通って出口１ｂから排出される。すなわち、容
器１がポンプケーシングとして機能するギヤポンプが構
成され、容器１の内部で流体が循環する。
【００１７】そして、駆動ギヤ３の軸部３ａにトルクメ
ーター９が接続され、その軸部３ａの回転数を検出する
非接触式の回転センサー１０が設けられている。これに
よりギヤ３、４を駆動するのに要する動力が測定可能と
されている。この動力から前述の式（１）で示す予め定
められた演算式に基づいて粘度を算出する演算手段とし
てマイクロコンピュータ１１が設けられている。このマ
イクロコンピュータ１１は入出力インターフェイス１２
と中央処理装置１３と記憶装置１４とを備えている。そ
の入出力インターフェイス１２に前記トルクメーター９
と回転センサー１０とから検出信号が入力される。その
記憶装置１４に演算式を含む演算プログラムが記憶さ
れ、その中央処理装置１３により演算された演算結果を
表示するプリンター等の表示装置１５が入出力インター
フェイス１２に接続されている。
ーター９が接続され、その軸部３ａの回転数を検出する
非接触式の回転センサー１０が設けられている。これに
よりギヤ３、４を駆動するのに要する動力が測定可能と
されている。この動力から前述の式（１）で示す予め定
められた演算式に基づいて粘度を算出する演算手段とし
てマイクロコンピュータ１１が設けられている。このマ
イクロコンピュータ１１は入出力インターフェイス１２
と中央処理装置１３と記憶装置１４とを備えている。そ
の入出力インターフェイス１２に前記トルクメーター９
と回転センサー１０とから検出信号が入力される。その
記憶装置１４に演算式を含む演算プログラムが記憶さ
れ、その中央処理装置１３により演算された演算結果を
表示するプリンター等の表示装置１５が入出力インター
フェイス１２に接続されている。
【００１８】そして、ギヤ３、４の周速度と側面におけ
る隙間Ｓとの比が一定になるように、そのギヤ３、４の
側面と軸受２との軸方向間の隙間Ｓは、径方向外方に向
かうに従い大きくされている。なお、Ｓはギヤ３、４の
半径ｒの関数としてＳ＝Ｆ（ｒ）で表すことができるの
で、式（１）におけるＷｓは、１／Ｆ（ｒ）をギヤの側
面隙間の最小半径から最大半径に亘って積分することで
求められる。
る隙間Ｓとの比が一定になるように、そのギヤ３、４の
側面と軸受２との軸方向間の隙間Ｓは、径方向外方に向
かうに従い大きくされている。なお、Ｓはギヤ３、４の
半径ｒの関数としてＳ＝Ｆ（ｒ）で表すことができるの
で、式（１）におけるＷｓは、１／Ｆ（ｒ）をギヤの側
面隙間の最小半径から最大半径に亘って積分することで
求められる。
【００１９】上記構成によれば、ギヤ３、４と容器１に
より構成されるギヤポンプは、容器１から流体を排出す
るものではなく、容器１の内部で流体を循環させるもの
であるため、容器１の内部が真空であっても通路５を流
動する流体流量は一定となる。また、ギヤ３、４の側面
外方における隙間Ｓが径方向外方に向かうに従い大きく
されているので、ギヤ３、４の周速度と側面外方におけ
る隙間Ｓとの比である剪断速度が一定となる。これによ
り、トルクメーター９と回転センサー１０とによりギヤ
３、４の駆動力を測定することで、マイクロコンピュー
タ１１により式（１）に基づいて容器１の内部の流体の
粘度を算出できる。
より構成されるギヤポンプは、容器１から流体を排出す
るものではなく、容器１の内部で流体を循環させるもの
であるため、容器１の内部が真空であっても通路５を流
動する流体流量は一定となる。また、ギヤ３、４の側面
外方における隙間Ｓが径方向外方に向かうに従い大きく
されているので、ギヤ３、４の周速度と側面外方におけ
る隙間Ｓとの比である剪断速度が一定となる。これによ
り、トルクメーター９と回転センサー１０とによりギヤ
３、４の駆動力を測定することで、マイクロコンピュー
タ１１により式（１）に基づいて容器１の内部の流体の
粘度を算出できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明による粘度計によれば、真空容器
内部における非ニュートン流体の粘度を直接に連続測定
することができ、真空容器内部における化学反応の進捗
状況をリアルタイムに把握することができる。また、細
管を用いる粘度計に比べ温度管理が不要で細管の詰まり
もないためメンテナンスが容易なものである。
内部における非ニュートン流体の粘度を直接に連続測定
することができ、真空容器内部における化学反応の進捗
状況をリアルタイムに把握することができる。また、細
管を用いる粘度計に比べ温度管理が不要で細管の詰まり
もないためメンテナンスが容易なものである。
【図１】 本発明の実施例に係る粘度計の構成説明図
【図２】 本発明の実施例に係る粘度計の部分断面図
１ 容器 ３、４ ギヤ ５ 通路 ８ モーター ９ トルクメーター １０ 回転数検知センサー １１ マイクロコンピュータ Ｓ 側面隙間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 粘度測定流体の容器の内部で回転可能に
支持される一対の互いに噛み合うギヤと、その容器の内
周とギヤの外周との間に形成される粘度測定流体の通路
と、そのギヤを回転駆動する駆動装置と、その駆動に要
する動力の測定手段と、測定された動力から予め定めら
れた演算式に基づいて粘度を算出する演算手段とを備
え、前記ギヤの周速度と側面外方における隙間との比が
一定になるように、そのギヤの側面外方における隙間が
径方向外方に向かうに従い大きくされていることを特徴
とする粘度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20627191A JPH0526798A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 粘度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20627191A JPH0526798A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 粘度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526798A true JPH0526798A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16520565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20627191A Pending JPH0526798A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 粘度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526798A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2188323A1 (es) * | 1999-07-02 | 2003-06-16 | Windmoeller & Hoelscher | Procedimiento y dispositivo para la utilizacion de un medio viscoso. |
| JP2009063505A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Elquest Corp | 粘度測定装置 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP20627191A patent/JPH0526798A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2188323A1 (es) * | 1999-07-02 | 2003-06-16 | Windmoeller & Hoelscher | Procedimiento y dispositivo para la utilizacion de un medio viscoso. |
| JP2009063505A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Elquest Corp | 粘度測定装置 |
| JP4675946B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2011-04-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 粘度測定装置 |
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