JPS60135747A - 表面張力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本考案は液体の表面張力、すなわち液−気の界面張力を
測定する装置に関する。

（ロ）従来技術 液体の・表面張力を測定する装置としては、従来、ウィ
ルヘルミイの吊板法や、吊輪法（デュヌーイの方法）に
基づく装置がある。これらの方法は、小板や白金製の小
環を被測定液面に平行に接触させてこれを垂直に引き上
げ、液面から引き離される瞬間に小板又は小・環の周囲
に沿って作用する表面張力による下向きの力を、トーシ
ョンバランス方式の天びんで測定し、被測定液の表面張
力に換算する。しかし、吊環法によると、小環を液面か
ら引き離そうとする瞬間の接触周囲長さく以下、吃水線
長さ：と言う）が小環そのものの周囲長さより小さくな
るという問題があり、測定値に誤差を生ずる欠点がある
。また、吊板法では、吊板の寸法を大きくすると液面と
の平行状態を保持することが難しく、吃水線長さが限定
される。更に、これらの方法に用いるトーションバラン
ス式の天びんではオフセットを無くすることができず、
再現性の点で問題がある。また、従来、液面から小板等
が離れる瞬間の力、ずなわら最大値を常に正確に捕捉す
ることは困難であった。

（ハ）目声り 本発明は上記に鑑みてなされたもので、被測定・波面に
稙す゛る検出“子あ周囲長さが常に吃丞ｉｉさ　、”、
と一致して測定値に誤差が生ずることがなく、かり、平
行状態を保持しつつ献氷線長さを長くすることができ、
更にトーションバランス方式に比し゛てオフセット量が
極めて小□さく、また□、最大値を常に正確に捕捉する
ことができ、再現性の良い表面張力測定装置の提供を目
的としている。

に）構成 本発明の表面張力測定装置は、零位法に基づい　。

て、測定部に作用する下向きの荷重を検出する荷重検出
部と、その荷重検出部からのデジタル変換データを刻々
と採取し、その最大値を検出し、て記憶する手段と、測
定部に懸吊される検出子としての薄肉円筒と、被測定液
体を収容する水槽と、その水槽を鉛直方向に移動させる
為の駆動装置とを備えたことを特徴としている。

（ホ）実施例 本発明実施例を、以下、図面に基づいて説明ず、、、る
。、。

第１図は本発明実施例の構成図である。

・・何重検出面口は電磁力平衡聖人びんで構成され、測
定部１ａに作用する下向きの荷重に対して、測定部１・
の変イ器が零となるような電磁力を発住し、□・”その
電磁力の大きさから荷重をヰ１出する。−の荷重検出デ
ータはデジタル変換されて数１０μｓｅｃ　。

ごとに制御部２に採取される。制御部２はマイク・コン
ビ、　−””’ｙ−を構□成され、プ・グラｊを一行し
、各周辺装置を制御するＣＰＵ２１、後述するデータ処
坤用プログラム等が書き込まれたＲＯＭ２２１．１およ
び荷重検中、部１からのデータを格納し、また、Ｃ，Ｐ
Ｕ２１による各種演算結果等を記憶するＲＡＭ２３を備
え、これらは互にハスラインで接続されている。

ＣＰＵ２１には、また、パスラインを介して、ＣＰＵ２
１に指令を与える為の操作キー３、ＣＰＵ２１からの指
令に基づいて数値等を表示する表示器４が接続されてい
る。

荷重検出部１は凹型の架台５上に載せられており、その
架台５の内部下方には、ハンドル６１の回動により鉛直
方向に移動、されるテーブル６２を備えたねじジャ、キ
式の駆）動装置６が配設されている。被測定液Ｉ７を収
容する水槽７は、そのテーブル６２上に載置される。

荷重検出部ｌの測定部１ａには、フック８を介して検出
子９が懸吊される。検出子９は第２図に拡大１１ｉ面図
を示す如く、ガラス製の薄肉円筒９１とこれに取り付け
られ・た懸吊周索９２から成っている。　・ 上述のＲＯＭ２２に書き込まれ°ζいるデータ処理用プ
ログラムについて説明する。荷重検出部ｌから刻々と採
取するデジタル変換データは、ＲＡＭ２３内に順次格納
される。ＲＡＭ２３では最大ｎ個のデータを格納するエ
リアを有し、最新のデータｄｏを採取するごとに・最も
古いデータｄｎ＋１は捨てられる。また、データｄｏを
採取するごとに、その３個前に採取したデータｄ３と比
較し、ｄｏ−ｄ３≧０が成立する間は測定部１ａへの負
荷荷重が増加中であると判断する。ｄｏ−ｄ３＜Ｑが成
立したとき、更にその間の□データｄ１およびｄ２とデ
ータｄ０を比較し、ｄ　ｏ−’ｄ　１　＜’Ｑ。

ｄｏ−ｄ２＜Ｑがいずれも成立するときに、データｄ３
を最大荷重値Ｗとして記憶する。次に、以上の本発明実
施例の作用を述べる。

水槽７内に被測定液りを入れ、フック８を介゛じ°ζ測
定データ部１ａに吊り下げられた検出子９の下端面に、
その液面が平行に接するようにハンドル６１を操作する
。液面が薄肉円筒９１に接触すると、液の表面張力の・
□働きにより１内円筒９１には下方に射き込まれる方向
の力が作用するが、零位法による電磁力平衡型天びんを
荷重検出部１として採用しているので□、薄肉円筒９１
は瞬時に平衡位置に戻される。この状態で操作キー３に
□よって検出荷重の零調整を行った後、ハンドル６１を
静かに回転させて薄肉円筒９１を液面から引き離す方向
に水槽７を微動させる。そのとき、薄肉円筒９１の下部
と液面との間に作用する表面張力により、引き離される
のを阻止する方向、つまり鉛直下方への力が薄肉円筒９
１に働く。その力の大きさは薄肉円筒９１が液面から離
れる瞬間において最大となる。その最大値Ｗは、上述し
たデータ処理用プログラムに基づいてＲＡＭ２３内に格
納される。この最大値Ｗと、被測定液の表面張力′ｒと
の間には次の関係が成立する。

一１’　−Ｗ　Ｘ　ｇ　／　ｋ・・・・・・（１１ここ
でｋは定数で、薄肉円筒９１の内周面半径および外周面
半径をそれぞれＲ１およびＲ２とすると、 ｋ＝２π　（Ｒ＋＋Ｒ２）・・・・・・（２）で表わさ
れ、吃水線長さに相当する値である。またｇは重力の加
速度である。ＲＯＭ２２に、４１１式とｋおよびｇを記
憶させておくと、表示器４に表面張力Ｔを表示させるこ
とができる。

なお、薄肉円筒９１は最小の接触面積で液面との吃水線
良さを最も大きくすることができ、かつ、液面から引き
離される瞬間においての吃水線長さが薄肉円筒９１の周
囲長さｋと常に一致する。また、その材質はガラスに限
られることはないが、ガラス製にすると濡れ性が良く、
洗浄を完璧に行うことかでき、しかも安価であって好適
である。

なお、プログラムに微小範囲検値点を設けておき、次の
再測定データが検値点を越えるまでは測定データの表示
をボールドさせるようにすれば測定者は表面張力値の確
認が随時可能となる。

（へ）すＪ果 以上説明したように、本発明によれば電磁力平衡型入び
んを、すなわち、零位法に基づく荷重検出部を採用して
いる為、従来のトーションバランス武人びんを用いた装
置に比してオフセットがなく、再現性が極めて向上する
。また、荷重検出部からのデジタル変換データを刻々と
採取し、そのデータを比較して最大値を記憶するよう構
成したので、常に安定して真の最大値を捕捉することが
でき、測定値がバラツクことがない。検出子として薄肉
円筒９１を用いているので、その形状的特性により、従
来の吊板法に比べて吃水線長さを大中に向上させること
ができ、かつ、吊環法のように吃水線長さと検出子とし
ての周囲長さが相違するごとかなく、測定値の再現性が
向上する。また、薄肉円筒をガラス製にすれば、濡れ性
が良く、洗浄性も完璧となり、また、デュヌーイの方法
による白金層の検出子に比較して安価に製作することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の構成図、第２図はその検出子９
の拡大断面図である。 １・・・荷重検出部　１ａ・・・測定部２・・・制御部
　２１・・・Ｃ’ＰＵ ２２−ＲＯＭ　２３　・ＲＡ　Ｍ ｏ　５・・・架台　６・・・駆動装置 ７・・・水槽　９・・・検出子 ９１・・・薄肉円筒 特許出願人　株式会社島津製作所 代　理　人　弁理士　西１）　新

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１零位法に基づいて、測定部に作用する下向きの荷
   重を検出する荷重検出部と、その荷重検出部からのデジ
   タル変換データを刻々と採取し、その最大値を検出して
   記憶する手段と、上記測定部に懸吊される薄肉円筒と、
   被測定液体を収容する水槽と、その水槽を開直方向に移
   動させる駆動装置とを有し、上記薄肉円筒が上記水槽内
   の被測定液面から引き離される際の最大荷重値から当該
   被測定液体の表面張力を得るよう構成された表面張力測
   定装置。 （２）上記薄肉円筒がガラス製であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の表面張力測定装置。