JPH0625726B2 - 粘度計センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体のインライン粘度計、ゲル化過程の非破
壊連続計測を可能とする熱的粘度測定に使用する粘度計
センサーに関し、例えば化学工業における熱重合、化学
重合反応等に伴う粘性変化の測定、ワニス、接着剤、製
紙工業におけるスラリーの粘性変化の測定、加熱冷却に
伴うトナーの状態変化の測定、食品工業における乳製品
製造の際の粘度変化測定等に利用しうるものである。

〔従来の技術〕 現在流体の粘度測定は流体の流速と流動により生じる圧
力、トルク等の応力を計測することにより行われてお
り、Ｕ字管、オストワルド粘度計等の細管式のもの、ま
た流体中に回転体を入れ、その回転体の受けるトルクか
ら粘度を測定する回転式のもの、流体中における落下体
の落下速度、落下時間から測定する落体式のもの、振動
波の伝達速度の減衰率から測定する振動式のもの等力学
的方法を中心として種々の方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の力学的方法では、被検物質に力を加
えるために、例えばゲル等の構造粘性体、チキソトロピ
ー流体等においては構造破壊を伴い粘性変化のある物質
の粘度は測定できない。また被検物質を特殊容器にサン
プリングする必要があるために反応物の抜き取りによる
測定となり、反応タンク等に容器内において直接、連続
的に計測することができないので、例えば化学重合反応
における粘性の増加の経時的測定による重合度制御には
不向きである。また各粘度範囲毎に回転子、及び測定方
法等を変化させる必要があり、低粘度から高粘度までの
連続測定ができないという問題、また測定環境が制限さ
れ、高温、高圧下での測定が困難であるという問題、力
学的計測のため可動部が多く、高粘度物質の測定での詰
まり、汚れ等に対する保守管理が困難であるという問題
がある。

このような力学的方法による問題を解決するために流体
温度を測定する温度センサーと、発熱体温度センサーと
からなる熱的粘度計が開発されている（例えば特開昭６
０−１５２９４３号公報）。一般に流体内に発熱体を挿
入すると、発熱体は熱伝導、対流により発熱体温度は平
衡状態に達するが、流体粘度が低いと流体は盛んに対流
して発熱体から多くの温度を奪うので平衡温度は低くな
り、逆に流体粘度が高ければ対流は少なくて奪われる熱
も少なく、発熱体平衡温度は高くなる。熱的粘度センサ
ーはこの原理をもとに粘度測定を発熱体の平衡温度を測
定することにより達成するものである。

第７図に従来の熱的温度センサーを断面図により示す。
図中１は流体温度センサー、２は発熱体温度センサー、
３はセンサーホルダー、４は反応容器外壁、５はフラン
ジである。

第７図に示すように従来の熱的温度センサーは一対の温
度センサーからなり、一方の液体温度センサー１は流体
の温度（θ ：液体表面温度に影響されない液体内部の
温度）を測定し、他方の発熱体温度センサー２は白金線
が捲回された発熱抵抗体からなり、定電圧で通電されて
発熱体として使用され、発熱体の温度（θ_ｓ）はその電
気抵抗の変化を測定することにより計算され、粘度は流
体の温度（θ ）と発熱体の温度（θ_ｓ）との差により
計算されるものである。この一対の温度センサーはセン
サーホルダー３に取りつけられ、反応容器開口部にフラ
ンジを介して係合され、反応容器における流体中に挿入
される。通常化学プラントの反応容器においては、反応
物は大きな回転翼で攪拌されており、回転翼外周では１
０ m/S程度の流速で流動している。この種粘度センサー
は流速の大きい箇所に挿入されて使用される。

しかしながらこの熱的方法においては、センサーの感度
は流体の流速、熱伝導率等の状態量、及び物性値に影響
されるので、それぞれが実質的に一定である系において
粘度が測定される必要がある。特に流速との関係はその
影響が大きい。

その流速による影響を第６図により説明する。第６図は
発熱体温度センサーが奪われる熱量Ｑと粘性ηとの関係
を、大流速の場合（α）と小流速の場合（β）について
示すものである。

ここで粘性ηの増大に伴う奪われる熱量Ｑの減少量を流
速に関係なく等しいとし、例えば重合反応初期のまだ粘
性の低い段階での奪われる熱量の減少量を大流速、小流
速の場合共にａ、反応の一定時間後において粘性の増大
に伴う奪われる熱量の減少量を共にｂ、また粘性０の場
合に小流速により奪われる熱量をｃ、大流速により奪わ
れる熱量をｄとすると、センサーの感度Ｘは次式で示さ
れる。

小流速の場合 大流速の場合 ｃ ＜＜ ｄ であるので、 Ｘ（大流速） ＜＜ Ｘ（小流速） したがって大流速下で粘性が変化すると感度が低下する
という問題を生じる。

そのため本発明は大流速下での粘性変化に影響されな
い、感度のよい粘度計センサーの提供を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の粘度計センサーは、流体中に挿入され、流体温
度センサー、及び発熱体温度センサーとからなる熱的粘
度計において、該発熱体温度センサーに開口部を有する
フードを取りつけたことを特徴とするものである。

上記フードの形状は発熱温度センサーを覆う形状で流体
を遮る形状であればよく、流体と隔絶しないように適宜
の開口部を設けた形状とするとよい。開口部はフード壁
部に多数の小開口を穿設して形成されるか、または半円
筒形状としてセンサーを保護するよう流体の流動方向に
筒状部を配置して使用されるか、更に円筒形状のフード
にし、センサーに直接流体が衝突しない箇所を一部切り
欠いた形状としてもよい。尚上記の円筒形状のフードを
多角形状の筒体としてもよい。

〔作用〕

本発明の粘度計センサーは発熱体温度センサーにフード
を取り付けることにより、流体の流速に影響されること
なく、第５図に模式的に示すように発熱体温度センサー
付近の流体の状態を簡単に平衡状態とすることができ、
感度のよい粘度計センサーとするとができるものであ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の粘度計センサーの断面図、第２図は第
１図における粘度計センサーに取りつけられたフードを
示す図で、第２図（ａ）はその平面図、第２図（ｂ）は
その側面図、第３図、第４図は本発明の粘度計センサー
に取りつけられるフードの他の実施例を示す図で、第３
図（ａ）、第４図（ａ）はそれぞれその平面図、第３図
（ｂ）、第４図（ｂ）はそれぞれその側面図、第５図は
本発明の粘度計センサーを流体中に挿入した状態を示す
模式図である。

図中、第７図と同一番号は同一内容を示し、６はフード
を示す。

第１図に示すように本発明の熱的粘度センサーは、反応
容器外壁４の開口部に係合するように形成されているフ
ランジ５と、センサー１、２とフランジ５間の位置を保
持するために設けられるセンサーホルダー３とにより支
持され、反応器中に挿入される。

流体の温度を測定する温度センサー１は流体の液温を測
定する。発熱体センサー２は発熱抵抗体により形成さ
れ、その外周にはフード６が装着される。フード６は第
２図（ａ）に示すように半割された円筒形状を有してお
り、その端部はセンサーホルダー３に嵌合されて取りつ
けられるような形状としている。

このようにして形成した粘度計センサーを、例えば第５
図に示すように重合反応中の攪拌された反応液中に挿入
し、連続的に粘度を計測することにより重合反応におけ
る重合度等を容易に確認することができる。

尚、フードに開口された開口部の形状は第３図に示すよ
うにフード壁部に多数の開口部を穿設した形状としても
よく、また第４図に示すようにセンサーに直接流体が衝
突しない位置の一部を切り欠いた形状としてもよい。ま
たフードは円筒形状でなく、多角形状の筒体としてもよ
い。

〔発明の効果〕 本発明の粘度計センサーは、その発熱体温度センサー部
に開口部を有するフードを取りつけることにより、化学
重合反応等における粘性変化を直接反応容器中で測定で
き、また発熱体温度センサー部周辺部を平衡状態に保持
することができるので反応物の攪拌速度に伴うセンサー
の感度の低下を防止することができ、また反応物等によ
る発熱体温度センサー部の破損を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粘度計センサーの断面図、第２図は第
１図における粘度計センサーに取りつけられたフードを
示す図で、第２図（ａ）はその平面図、第２図（ｂ）は
その側面図、第３図、第４図は本発明の粘度計センサー
に取りつけられるフードの他の実施例を示す図で、第３
図（ａ）、第４図（ａ）はそれぞれその平面図、第３図
（ｂ）、第４図（ｂ）はそれぞれその側面図、第５図は
本発明の粘度計センサーを流体中に挿入した状態を説明
するための図、第６図は発熱体温度センサーが奪われる
熱量Ｑと粘性ηとの関係を大流速の場合と小流速の場合
について説明するための図、第７図は従来の熱的温度セ
ンサーの断面図である。 図中１は流体温度センサー、２は発熱体温度センサー、
３はセンサーホルダー、４は反応容器外壁、５はフラン
ジ、６はフードを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体温度センサー、及び発熱体温度センサ
   ーとからなる熱的粘度計において、該発熱体温度センサ
   ーに開口部を有するフードを取りつけたことを特徴とす
   る粘度計センサー。