KR100988005B1 - System and Method for Capillary Tube Transit Time Measurement of Liquid and Viscosity Calculating Method using Measurement Information Thereof - Google Patents

System and Method for Capillary Tube Transit Time Measurement of Liquid and Viscosity Calculating Method using Measurement Information Thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치 및 통과시간 측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 모세관 현상을 액체 이송에 이용하되 중력방향으로 세워진 모세관을 사용하고 상기 모세관의 두 지점에서 액체의 통과시간을 측정하도록 함으로써 모세관압을 별도로 측정하는 번거로움 없이 모세관을 통과하는 시간만으로 간단하게 점도를 측정할 수 있게 한 것이다. 특히, 상기 모세관에는 전극을 설치하여 서로 액체의 통과시 통전되는 전압의 변동에 의해 통과시간을 측정하되, 한 지점에 다수의 전극을 설치하여 각 전극 사이의 통전유무를 간단하게 확인하여 설치간격을 통과하는 액체의 통과시간을 측정하여 점도계산이 가능하도록 한 액체가 모세관을 통과하는 시간 측정장치 및 측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time measuring device for passing a liquid through a capillary tube, and a method for measuring a passage time and a viscosity calculation method using the measured value. More specifically, the capillary phenomenon is used for conveying a liquid, but a capillary tube standing in the direction of gravity is used. By measuring the passage time of the liquid at the two points of the capillary tube, it is possible to simply measure the viscosity only through the time passing through the capillary tube without the hassle of separately measuring the capillary pressure. In particular, the capillary is equipped with electrodes to measure the passing time by the change of the voltage applied when the liquid passes through each other, but by installing a plurality of electrodes at one point to simply check the presence of electricity between each electrode to determine the installation interval The present invention relates to a time measuring device and a measuring method for measuring a passing time of a liquid passing through the capillary and to a viscosity calculation method, and a viscosity calculating method using the measured value.

본 발명에 따른 시간측정값을 이용한 점도계산방법은, Viscosity calculation method using a time measurement according to the present invention,

중력방향으로 세워진 모세관 입구에 유체관의 액체를 접촉시켜 모세관현상에 의해 액체가 모세관에 빨려들어가게 하고, 상기 모세관의 상하층 두 지점에 측정부를 설치하여 빨려들어간 액체가 모세관의 각 측정부를 통과하는 시간측정값을 이용한 점도계산방법에 있어서, 하기 수학식5에 의해 계산되어진다.The time that the liquid is sucked into the capillary tube by capillary phenomenon is brought into contact with the capillary inlet in the direction of gravity and the liquid is sucked through the capillary tube. In the viscosity calculation method using the measured value, it is calculated by the following equation (5).

수학식 5Equation 5

Figure 112008086375438-pat00001
Figure 112008086375438-pat00001

v : 동점도, h 1 , h 2 : 액체가 측정부에 도달한 모세관 높이 v : kinematic viscosity, h 1 , h 2 : Capillary height at which liquid reaches the measuring section

D h : 모세관의 직경 t : 시간, g : 중력가속도D h : diameter of capillary t : time, g : acceleration of gravity

점도, 모세관, 전극, 통과시간, 전압변동 Viscosity, capillary, electrode, transit time, voltage fluctuation

Description

액체가 모세관을 통과하는 시간 측정장치 및 통과시간 측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법{System and Method for Capillary Tube Transit Time Measurement of Liquid and Viscosity Calculating Method using Measurement Information Thereof}System and Method for Capillary Tube Transit Time Measurement of Liquid and Viscosity Calculating Method using Measurement Information Thereof}

본 발명은 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치 및 통과시간 측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 모세관 현상을 액체 이송에 이용하되 중력방향으로 세워진 모세관을 사용하고 상기 모세관의 두 지점에서 액체의 통과시간을 측정하도록 함으로써 모세관압을 별도로 측정하는 번거로움 없이 모세관을 통과하는 시간만으로 간단하게 점도를 측정할 수 있게 한 것이다. 특히, 상기 모세관에는 전극을 설치하여 서로 액체의 통과시 통전되는 전압의 변동에 의해 통과시간을 측정하되, 한 지점에 다수의 전극을 설치하여 각 전극 사이의 통전유무를 간단하게 확인하여 설치간격을 통과하는 액체의 통과시간을 측정하여 점도계산이 가능하도록 한 액체가 모세관을 통과하는 시간 측정장치 및 측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time measuring device for passing a liquid through a capillary tube, and a method for measuring a passage time and a viscosity calculation method using the measured value. More specifically, the capillary phenomenon is used for conveying a liquid, but a capillary tube standing in the direction of gravity is used. By measuring the passage time of the liquid at the two points of the capillary tube, it is possible to simply measure the viscosity only through the time passing through the capillary tube without the hassle of separately measuring the capillary pressure. In particular, the capillary is equipped with electrodes to measure the passing time by the change of the voltage applied when the liquid passes through each other, but by installing a plurality of electrodes at one point to simply check the presence of electricity between each electrode to determine the installation interval The present invention relates to a time measuring device and a measuring method for measuring a passing time of a liquid passing through the capillary and to a viscosity calculation method, and a viscosity calculating method using the measured value.

액체 내에는 액체가 흐를 때 유동에 저항하는 성질을 가지고 있는데, 이러한 성질을 점성(viscosity)이라고 한다. 즉, 액체가 흐르고 있을 때, 액체 내의 각 층 사이 또는 액체와 고체사이에서 분자간의 잡아당기는 힘에 의해 서로 운동을 막으려고 하는 힘이 작용하는 데 이러한 성질이 점성이다. 이러한 점성의 크기를 점성계수 또는 점도라고 한다. 보통 액체의 점도는 온도와 압력에 따라 다른데, 액체의 경우에는 온도가 높아지면 점도는 감소하고 압력이 증가하면 점도는 증가한다.In a liquid, it has a property of resisting flow when the liquid flows. This property is called viscosity. That is, when a liquid is flowing, a force that acts to prevent movement from each other by an intermolecular pulling force between each layer in the liquid or between the liquid and the solid is a viscosity. This magnitude of viscosity is referred to as viscosity or viscosity. Usually, the viscosity of a liquid varies with temperature and pressure. For liquids, the viscosity decreases with increasing temperature and the viscosity increases with increasing pressure.

점도계(viscometer)는 상기 액체의 점도를 측정하는 기기이며, 현재 많이 사용되는 종류는 모세관 점도계, 회전식 점도계, 낙구식 점도계 등이 있다. 이러한 점도계의 측정원리 및 기능을 간단히 살펴보면 다음과 같다.Viscometer (viscometer) is a device for measuring the viscosity of the liquid, and the type currently used a lot, such as a capillary viscometer, a rotary viscometer, a falling ball viscometer. The principle and function of this viscometer will be briefly described as follows.

회전식 점도계는 운동중인 액체가 원통 혹은 원판에 미치는 저항력을 측정하여 액체의 점도를 측정하는 기기이다. 회전식 점도계는 중간 전단률 영역의 점도를 측정하는 데 적합하나, 영전단율 점도를 측정하는 데는 부적합하다.Rotary viscometer is a device that measures the viscosity of liquid by measuring the resistive force of the moving liquid on the cylinder or disc. Rotary viscometers are suitable for measuring the viscosity in the middle shear rate region, but not for measuring the Young Shear Rate viscosity.

낙구식 점도계는 액체 중에서 낙하하는 구의 종말속도(terminal velocity)를 측정하여 점도를 측정하는 기기로서, 전단률이 낮은 영역의 점도 측정에 적합하다.Falling-type viscometer is a device for measuring the viscosity by measuring the terminal velocity (falling velocity) of the falling sphere in the liquid, it is suitable for measuring the viscosity in the region of low shear rate.

모세관 점도계는 정상유동상태인 액체의 질량유량과 압력강하량을 측정하여 포이셀(POISEUILLE) 법칙을 이용하여 점도를 측정하는 기기이다. 상기 모세관 점도계는 액체가 시간에 따라 변화하지 않고 일정한 상태를 유지하는 정상상태에서 측정이 이루어지는 장치이나, 다양한 전단률에 걸친 점도를 측정하는 다변화 환경에 서는 오차발생의 우려가 있으므로, 측정환경을 최대한 일정하게 유지해야된다. Capillary viscometer is a device that measures the viscosity by using the Poisell's law by measuring the mass flow rate and the pressure drop of the liquid in the steady flow state. The capillary viscometer is a device in which the measurement is made in a steady state in which the liquid does not change over time and maintains a constant state, but in a diversified environment in which viscosity is measured over various shear rates, an error may occur. Should be kept constant

따라서, 상기 모세관점도계는 별도로 압력원을 설치하여 일정한 압력하에서의 점도측정이 이루어지도록 하고 있다. Therefore, the capillary viscometer is provided with a separate pressure source to measure the viscosity under a constant pressure.

예컨대 미국등록특허 US 7,131,318 호는 온도제어가 가능하고 유량을 전기적으로 측정할 수 있도록 하였으나, 일정한 압력을 제공하기위한 압력원이 필요하고, 액체의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 열블록을 설치 하는등 장치의 구성이 비교적 복잡하여 휴대용으로 적용하기에는 적합하지 않는 방법이다. For example, U.S. Patent No. 7,131,318 allows temperature control and measures flow rate electrically, but requires a pressure source to provide a constant pressure, and installs a thermal block to maintain a constant temperature of the liquid. The configuration of the device is relatively complicated and is not suitable for portable applications.

또한, 미국특허등록 US 7,188,515 호는 모세관 현상을 액체 이송에 이용하도록 하여 별도의 압력원 없이 작동할 수 있게 하여 휴대용 장비에 적용이 적합하나, 모세관압 측정을 위한 구조가 항상 같이 있어야할 뿐만 아니라 이 방법의 작동을 위해서는 가스가 비교적 잘 투과하는 PDMS같은 재질은 사용할 수 없게 되어 있어 실제 적용에 제약이 따르는 단점이 있다.In addition, U.S. Pat.No. 7,188,515 is suitable for application in portable equipment by using capillary phenomenon for liquid transfer, so that it can be operated without a separate pressure source. For the operation of the method, a material such as PDMS, through which gas is relatively permeable, cannot be used, which has a disadvantage in that it is limited in practical application.

따라서, 상기 장치의 휴대가 가능하도록 액체의 점도를 간편하게 측정할 수 새로운 방식에 대한 연구가 필요하다.Thus, there is a need for a new way to easily measure the viscosity of liquids to make the device portable.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치는,Time measuring device for passing the liquid of the present invention through the capillary for solving the above problems,

중력방향으로 세워진 모세관 입구에 유체관의 액체를 접촉시켜 모세관현상으로 빨려들어간 액체가 모세관의 측정지점을 통과할 때 액체 이동 시간을 측정하는 시간측정장치에 있어서, 상기 모세관의 하부와 상부에 각각 복수의 전극이 설치되는 제1측정부 및 제2측정부와; 상기 제1 및 제2 측정부와 연결되어 두 지점 각각의 전극간의 전압 변곡시점과 변곡시점간의 시간을 측정하는 제어장치;를 포함하여 구성된다.A time measuring device for measuring a liquid movement time when a liquid drawn into a capillary phenomenon is brought into contact with a capillary inlet in a gravity direction and passes through a capillary phenomenon. A first measuring unit and a second measuring unit in which electrodes of the second measuring unit are installed; And a control device connected to the first and second measurement units to measure the time between the voltage inflection time and the inflection time between the electrodes of each of two points.

또한, 액체가 모세관을 통과하는 시간측정방법은,In addition, the time measurement method for the liquid to pass through the capillary,

유체관의 액체와 입구가 접촉된 모세관과, 상기 모세관의 상하 두 지점에 전극이 설치된 제1 및 2측정부와, 상기 각 측정부의 전압량 변동을 실시간으로 측정하는 제어장치를 이용하여 액체가 모세관을 통과하는 시간을 측정하는 방법에 있어서, 중력방향으로 세워진 모세관의 입구를 유체관 내의 액체와 접촉시켜 모세관현상으로 액체를 모세관에 유입시키는 액체유입단계와; 상기 모세관의 제1 및 2측정부에 전원을 공급하여 전압을 측정하는 초기전압측정단계와; 모세관의 모세관현상으로 유입되어 상승하는 액체가 복수의 전극을 갖는 제1측정부에 접촉될 때 각 전극의 순차적인 접촉에 의한 전압변곡시점을 측정하여 각 구간의 액체 이동속도를 측정하는 제1측정부 시간측정단계와; 상기 액체가 복수의 전극을 갖는 제2측정부에 접촉될 때 각 전극의 순차적인 접촉에 의한 전압변곡시점을 측정하여 각 구간의 액체 이동시간을 측정하는 제2측정부 시간측정단계;를 포함하여 이루어진다.The liquid capillary tube is formed by using a capillary tube in contact with the liquid inlet of the fluid tube, first and second measuring units having electrodes installed at two upper and lower points of the capillary tube, and a control device for measuring a change in the amount of voltage in each measuring unit in real time. A method of measuring the time passing through the liquid, comprising: a liquid inflow step of introducing a liquid into the capillary tube by capillary phenomenon by contacting the inlet of the capillary tube standing in the gravity direction with the liquid in the fluid tube; An initial voltage measuring step of measuring voltage by supplying power to the first and second measuring units of the capillary; First measurement to measure the speed of liquid movement in each section by measuring the voltage inflection point due to the sequential contact of each electrode when the liquid flowing into the capillary phenomenon of the capillary tube is in contact with the first measuring unit having a plurality of electrodes. A secondary time measuring step; And a second measuring unit time measuring step of measuring a liquid movement time of each section by measuring a voltage inflection point due to sequential contact of each electrode when the liquid contacts the second measuring unit having a plurality of electrodes. Is done.

또한, 시간측정값을 이용한 점도계산방법은,In addition, the viscosity calculation method using the time measurement value,

중력방향으로 세워진 모세관 입구에 유체관의 액체를 접촉시켜 모세관현상에 의해 액체가 모세관에 빨려들어가게 하고, 상기 모세관의 상하층 두 지점에 측정부를 설치하여 빨려들어간 액체가 모세관의 각 측정부를 통과하는 시간측정값을 이용 한 점도계산방법에 있어서, 하기 수학식5에 의해 계산되어진다.The time that the liquid is sucked into the capillary tube by capillary phenomenon is brought into contact with the capillary inlet in the direction of gravity and the liquid is sucked through the capillary tube. In the viscosity calculation method using the measured value, it is calculated by the following equation (5).

수학식 5Equation 5

Figure 112008086375438-pat00002
Figure 112008086375438-pat00002

v : 동점도, h 1 , h 2 : 액체가 측정부에 도달한 모세관 높이 v : kinematic viscosity, h 1 , h 2 : Capillary height at which liquid reaches the measuring section

D h : 모세관의 직경 t : 시간, g : 중력가속도D h : diameter of capillary t : time, g : acceleration of gravity

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치 및 통과시간측정방법 및 그 측정값을 이용한 점도계산방법은,As described in detail above, the time measuring device and the passing time measuring method for passing the liquid of the present invention through the capillary tube, and the viscosity calculating method using the measured value,

모세관 현상을 액체 이송에 이용하되 중력방향으로 세워진 모세관을 사용하고 상기 모세관의 두 지점에서 액체의 통과시간을 측정하도록 함으로써 모세관압을 별도로 측정하는 번거로움 없이 모세관을 통과하는 시간만으로 간단하게 점도를 측정할 수 있게 한 것이다. 특히, 상기 모세관에는 전극을 설치하여 서로 액체의 통과시 통전되는 전압의 변동에 의해 통과시간을 측정하되, 한 지점에 다수의 전극을 설치하여 각 전극 사이의 통전유무를 간단하게 확인하여 설치간격을 통과하는 액체의 통과시간을 측정하여 점도계산이 가능하도록 하였다.Use the capillary phenomenon to transfer the liquid, but by using the capillary erected in the direction of gravity and to measure the passage time of the liquid at the two points of the capillary tube, the viscosity is simply measured by the time passing through the capillary tube without the hassle of separately measuring the capillary pressure. It was made possible. In particular, the capillary is equipped with electrodes to measure the passing time by the change of the voltage applied when the liquid passes through each other, but by installing a plurality of electrodes at one point to simply check the presence of electricity between each electrode to determine the installation interval The passage time of the liquid passing through was measured to enable viscosity calculation.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명은 액체점도를 모세관의 측정위치를 통과하는 액체통과시간을 통해 간단하게 계산되어 질 수 있도록 하였다.First, the present invention allows the liquid viscosity to be simply calculated through the liquid passage time passing through the measuring position of the capillary.

상기 액체통과시간은 도 1을 참조한 바와같은 시간측정장치에 의해 이루어진다.The liquid passage time is made by a time measuring device as shown in FIG.

도시된 바와같이 중력방향으로 세워진 모세관(20) 입구에 유체관(60)의 액체를 접촉시켜 모세관현상으로 빨려들어간 액체가 모세관의 측정지점을 통과할 때 액체 이동 시간을 측정하는 시간측정장치(10)에 있어서, 상기 모세관의 하부와 상부에 각각 복수의 전극이 설치되는 제1측정부(30) 및 제2측정부(40)와; 상기 제1 및 제2 측정부와 연결되어 두 지점 각각의 전극간의 전압 변곡시점과 변곡시점간의 시간을 측정하는 제어장치(50);를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 10, a time measuring device for measuring a liquid movement time when the liquid sucked into the capillary phenomenon passes through the measuring point of the capillary tube by contacting the liquid of the fluid tube 60 at the inlet of the capillary tube 20 which is erected in the gravity direction. A first measuring part 30 and a second measuring part 40 each having a plurality of electrodes provided on the lower and upper portions of the capillary; And a control device 50 connected to the first and second measurement units for measuring the time between the voltage inflection time and the inflection time between the electrodes of each of two points.

상기 모세관(20)에 설치된 제1 및 2측정부(30,40)는 둘 또는 그 이상의 박형 전극이 장착되어 각 전극간격을 통과하는 액체의 시간을 측정하게 한다. The first and second measuring units 30 and 40 installed in the capillary tube 20 are equipped with two or more thin electrodes to measure the time of the liquid passing through each electrode gap.

예컨대, 도 2a를 참조한 바와같이 상기 제1 및 2측정부(30,40)는 각각 3개의 전극을 장착하여 액체가 전극통과시 전압의 변곡시점을 측정하도록 할 수 있다. For example, as shown in FIG. 2A, the first and second measurement units 30 and 40 may be equipped with three electrodes, respectively, to allow the liquid to measure the inflection point of the voltage when the electrode passes.

도시된 바와같이 3개의 전극은 상층(33), 중간층(32), 하층 전극(31)으로 구 성되고 각 전극의 간격을 동일하게 설정하되 측정하고자 하는 기준높이에 중간층전극(32)이 위치하도록 하고 이의 상하층에 일정간격으로 상층전극(33) 및 하층전극(31)이 장착되도록 하여 하층전극과 중간층전극 구간의 통전시점과 중간층전극과 상층전극 구간에서 통전시점을 측정하여 각 측정부에서의 시간측정값으로 설정하도록 할 수 있다. 이 때 시간측정은 측정되는 전압의 변곡시점에 의해 이루어지는데 이러한 변곡은 각 전극 사이의 공기가 채워져 단전되었다가 액체가 채워지면서 통정되면서 이루어진다. 따라서 상기 전극사이의 상하 두 공간의 각각의 통전시점의 감지에 의해 중간층전극(32)과 상층전극(33) 사이를 통과하는 액체의 통과시간을 구할 수 있다. 이 때 상기 중간층전극은 음극으로 하고, 상층전극과 하층전극은 양극으로 설정하여 중간층전극과 하층전극 및 중간층전극과 상층전극의 통전시점을 측정하도록 할 수 있다.As shown, the three electrodes are composed of an upper layer 33, an intermediate layer 32, and a lower electrode 31, and the intervals of the electrodes are set equal to each other so that the intermediate layer electrode 32 is positioned at the reference height to be measured. The upper electrode 33 and the lower electrode 31 are mounted on the upper and lower layers at regular intervals, and the conduction time of the lower electrode and the middle electrode section and the conduction time of the middle and upper electrode sections are measured. It can be set as a time measurement value. At this time, the time measurement is performed by the inflection point of the measured voltage. The inflection is performed when the air between each electrode is disconnected and the liquid is filled, and the liquid is filled. Therefore, the passage time of the liquid passing between the intermediate layer electrode 32 and the upper electrode 33 can be obtained by sensing the energization time of the two spaces between the electrodes. In this case, the intermediate electrode may be a cathode, and the upper electrode and the lower electrode may be set as the anode to measure the energization time of the intermediate electrode, the lower electrode, and the intermediate electrode and the upper electrode.

다른 예로는 도 2b를 참조한 바와같이 상기 각 측정부(30,40)에는 두개의 전극(31,33)을 층을 달리하여 설치하고 이에 전원을 공급하여 전압을 측정하면, 모세관(20)을 따라 상승하는 액체가 하층전극(31)과 접촉될 시 전압이 미세하게 변곡된다. As another example, as shown in FIG. 2B, two electrodes 31 and 33 are installed in different measuring layers 30 and 40 in different layers, and power is supplied to measure the voltage. When the rising liquid is in contact with the lower electrode 31, the voltage is finely inflected.

이러한 전압의 변곡은 공기와 전기 전도도가 다른 액체가 상승하여 하층전극(31)과 상층전극(33)을 순차적으로 통과하면서 이루어진다. 이러한 변곡시점의 발생시간을 체크하게 되면 상층전극과 하층전극의 간격을 통과하는 시간이 측정됨으로 이를 각 측정부(30,40)에서의 시간측정값으로 설정한다. This voltage inflection is achieved while the liquid having different electrical conductivity from air rises and sequentially passes through the lower electrode 31 and the upper electrode 33. When the occurrence time of the inflection point is checked, the time passing through the gap between the upper electrode and the lower electrode is measured, and thus it is set as a time measurement value in each measuring unit 30 or 40.

상기 제어장치(50)는 각 측정부에 설치된 전극에 전원을 공급하여 각 전극사 이의 전압 변동을 체크하고, 변동된 시점간의 시간을 측정할 수 있는 장치이다. 상기 제어장치는 개인휴대컴퓨터를 포함하여 이루어지게 함으로써 신속한 연산 및 측정값에 따른 결과를 즉시 표시할 수 있도록 할 수 있다.The control device 50 is a device capable of supplying power to the electrodes provided in each measuring unit to check the voltage change between each electrode, and measure the time between the changed time. The control device may be configured to include a personal portable computer so that it is possible to immediately display the results according to the quick calculation and the measured value.

상기한 바와같이 구성되는 시간측정장치를 이용한 액체가 모세관을 통과하는 시간측정방법은 도 3을 참조한 바와같이 액체유입단계(S1)와, 초기전압측정단계(S2)와, 제1측정부 시간측정단계(S3)와, 제2측정부 시간측정단계(S4)를 포함하여 이루어진다.The time measurement method of the liquid passing through the capillary using the time measuring device configured as described above is the liquid inflow step (S1), the initial voltage measurement step (S2), and the first measurement unit time measurement as shown in FIG. Step S3 and the second measurement unit time measurement step S4 are performed.

상기 액체유입단계(S1)는 중력방향으로 세워진 모세관의 입구를 점도측정대상의 액체에 접촉시켜 모세관현상에 의해 액체가 모세관으로 유입되어 모세관에서의 액체수위가 상승되도록 하는 단계이다.The liquid inflowing step (S1) is a step in which the liquid level in the capillary tube is increased by introducing a liquid into the capillary tube by capillary phenomenon by contacting the inlet of the capillary tube set in the gravity direction with the liquid to be measured.

상기 초기전압측정단계(S2)는 상기 액체가 상승하기 이전에 모세관에 설치된 제1 및 제2측정부에 전원을 가하여 각 측정부에 설치된 전극간의 전압상태를 측정하는 단계이다. The initial voltage measuring step (S2) is a step of measuring the voltage state between the electrodes installed in each measuring unit by applying power to the first and second measuring units installed in the capillary before the liquid rises.

다음으로 상기 제1측정부 시간측정단계(S3)는 모세관(20)의 모세관현상에 의해 상승하는 액체가 복수의 전극을 갖는 제1측정부(30)에 접촉될 때 각 전극의 순차적인 접촉에 의한 통전에 의한 전압변곡시점을 측정하여 각 구간의 액체 이동속도를 측정하는 단계이다.Next, the first measuring unit time measuring step (S3) is a sequential contact of each electrode when the liquid rising by the capillary phenomenon of the capillary tube 20 contacts the first measuring unit 30 having a plurality of electrodes. It is a step of measuring the liquid movement speed of each section by measuring the time point of voltage inflection by energization.

예컨대 상기 제1측정부(30)의 전극을 3개로 구성하여 상중하로 층을 달리하여 장착될 수 있다. 이 경우에는 액체가 모세관의 하층전극(31) 통과하여 중간층전 극과 접촉됐을 때의 하층전극과 중간층전극의 통전에 의한 하층전압변동시점과, 액체가 중간층전극(32)을 통과하여 상층전극에 접촉됐을 때 중간층전극과 상측전극의 통전에 의한 상층전압변동시점을 측정하여 상기 중간층전극과 상층전극 사이 거리를 이동한 시간인 두 전압변동시점의 시간차를 제1측정부(30)에서 측정된 시간측정값으로 할 수 있다. For example, three electrodes of the first measuring unit 30 may be mounted in different layers up and down. In this case, when the liquid passes through the lower electrode 31 of the capillary tube and comes into contact with the intermediate layer electrode, the lower voltage changes when the lower electrode and the intermediate electrode are energized, and the liquid passes through the intermediate electrode 32 to the upper electrode. The time difference between two voltage fluctuations, which is the time when the distance between the intermediate layer and the upper electrode is shifted by measuring the time of the upper voltage fluctuation due to the energization of the intermediate layer electrode and the upper electrode when contacted, is measured by the first measuring unit 30. It can be a measured value.

상기 제2측정부 시간측정단계(S4)도 상술한 바와같은 제1측정부 시간측정단계와 동일한 과정을 통해 각 전극간의 통과 시간을 측정하여 시간측정값을 수취하는 단계이다.The second measurement unit time measurement step S4 is also a step of receiving a time measurement value by measuring a passage time between the electrodes through the same process as the first measurement unit time measurement step as described above.

다른예로는 상기 측정부(30,40)를 구성하는 전극을 상하층의 2개로 구성된 경우이다. 이 경우에는 각 전극에 공기중에 노출될 때와 액체에 노출될 때의 미세한 전압차를 측정하여 그 전압변동시점시점의 시간을 측정하여 제1측정부(30)에서 측정된 시간측정값으로 하는 것이다.Another example is a case in which the electrodes constituting the measuring units 30 and 40 are composed of two upper and lower layers. In this case, a minute voltage difference between each electrode when exposed to air and when exposed to a liquid is measured, and the time at the time of the voltage variation is measured to be a time measurement value measured by the first measurement unit 30. .

상기한 바와같이 제1측정부 및 제2측정부에서 수취한 시간측정값을 이용하여 액체의 점도를 계산하기 위한 식은 하기 모세관압을 계산하는 수학식1로부터 구해진다.As described above, an equation for calculating the viscosity of the liquid using the time measurement values received by the first and second measurement units is obtained from Equation 1, which calculates the following capillary pressure.

Figure 112008086375438-pat00003
Figure 112008086375438-pat00003

Δp c : 모세관압, μ : 액체 점도, h : 액체가 도달한 모세관 높이 Δp c : capillary pressure, μ : liquid viscosity, h : capillary height reached by the liquid

D h : 모세관의 직경, t : 시간, ρ : 액체 밀도D h : diameter of the capillary, t : time, ρ : liquid density

g : 중력가속도 g : acceleration of gravity

상기 수학식1에서 도 1에 도시된 모세관의 제1측정부와 제2측정부에서 액체가 통과할 때의 액체 움직임을 측정하면 다름 수학식2와 수학식3을 얻을 수 있다.The following equations (2) and (3) can be obtained by measuring the liquid motion when the liquid passes through the first and second measurement portions of the capillary tube shown in FIG.

Figure 112008086375438-pat00004
Figure 112008086375438-pat00004

Figure 112008086375438-pat00005
Figure 112008086375438-pat00005

제1측정부까지의 모세관 높이가 h1이고, 제2측정부까지의 모세관 높이가 h2이다.The capillary height to the first measurement part is h 1, and the capillary height to the second measurement part is h 2 .

또한, 제1측정부 및 제2측정부에 설치된 전극 간격이 Δh1 및 Δh2이고, 상기 전극간격을 통과하는 시간이 Δt1 및 Δt2 이다.In addition, the electrode intervals provided in the first measurement unit and the second measurement unit are Δh 1 and Δh 2 , and the time passing through the electrode interval is Δt 1 and Δt 2 .

상기 수학식2와 3에서 모세관압을 제거하기 위해 수학식2에서 수학식3을 빼면 수학식4의 관계식을 얻는다.In order to remove the capillary pressure in Equations 2 and 3, subtracting Equation 3 from Equation 2 yields a relation of Equation 4.

Figure 112008086375438-pat00006
Figure 112008086375438-pat00006

상기 수학식4에서 동점도인 ν = μ / ρ 로 항정리를 하면 하기 수학식5와 같은 계산식을 얻게 된다.When the theorem of the kinematic viscosity ν = μ / ρ in Equation 4 is obtained as shown in Equation 5 below.

Figure 112008086375438-pat00007
Figure 112008086375438-pat00007

상기 수학식5에서는 Δt1 및 Δt2를 제외한 나머지 변수들을 알고 있으므로, 상술된 시간측정장치 및 측정방법에 의해 Δt1 및 Δt2를 측정함으로써 유체관 내의 액체 동점도를 측정할 수 있다. 따라서, 별도로 모세관압의 측정없이 간단하게 점도의 측정이 가능하게 한다.In the above equation (5) Since we know the remaining variables except Δt 1 and Δt 2, it is possible to measure the fluid having a kinematic viscosity in the fluid line by measuring Δt 1 and Δt 2 by the above-mentioned time measuring device and a measuring method. Thus, it is possible to simply measure the viscosity without separately measuring the capillary pressure.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.

도 1은 본 발명에 따른 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치의 설치상태를 도시한 개략도.1 is a schematic diagram showing an installation of a time measuring device for passing a liquid through a capillary tube according to the present invention.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 모세관의 측정부를 확대 도시한 개략도.Figure 2a and 2b is a schematic diagram showing an enlarged view of the measuring portion of the capillary tube according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 액체가 모세관을 통과하는 시간측정방법의 흐름도.3 is a flow chart of a time measurement method of liquid passing through the capillary in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 시간측정장치10: time measuring device

20 : 모세관20 capillary

30 : 제1측정부30: first measuring unit

31 : 하층전극 32 : 중간층전극 33 : 상층전극31 lower electrode 32 intermediate layer 33 upper electrode

40 : 제2측정부40: second measuring unit

50 : 제어장치50: controller

60 : 유체관60 fluid tube

S1 : 액체유입단계 S2 : 초기전압 측정단계S1: liquid inflow step S2: initial voltage measurement step

S3 : 제1측정부 시간측정단계 S4 : 제2측정부 시간측정단계S3: time measuring step of the first measuring unit S4: time measuring step of the second measuring unit

Claims (6)

중력방향으로 세워진 모세관 입구에 유체관의 액체를 접촉시켜 모세관현상으로 빨려들어간 액체가 모세관의 측정지점을 통과할 때 액체 이동 시간을 측정하는 시간측정장치에 있어서,In the time measuring device for measuring the liquid travel time when the liquid drawn into the capillary phenomenon by contacting the liquid in the fluid tube to the capillary inlet in the direction of gravity passes through the measuring point of the capillary, 상기 모세관(20)의 하부와 상부에 각각 복수의 전극이 설치되는 제1측정부(30) 및 제2측정부(40)와;A first measuring part 30 and a second measuring part 40 each having a plurality of electrodes installed on the lower and upper portions of the capillary tube 20; 상기 제1 및 제2 측정부와 연결되어 두 지점 각각의 전극간의 전압 변곡시점과 변곡시점간의 시간을 측정하는 제어장치(50);를 포함하여 구성되되;And a control device (50) connected to the first and second measurement units to measure the time between the voltage inflection time and the inflection time between the electrodes of each of two points. 상기 제1측정부(30) 및 제2측정부(40) 각각에 설치되는 전극은 상층, 중간층, 하층의 3개로 구성하고, 상기 3개의 전극(31,32,33)은 층간 간격을 일정하게 하여 각 측정부마다 2개의 층간 액체이동시간이 측정되도록 한 것을 특징으로 하는 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치.The electrodes provided in each of the first measuring unit 30 and the second measuring unit 40 are composed of three layers, an upper layer, an intermediate layer, and a lower layer, and the three electrodes 31, 32, and 33 have a constant interlayer spacing. The time measurement device for the liquid to pass through the capillary, characterized in that to measure the two inter-layer liquid movement time for each measurement unit. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중간층전극(32)은 음극을 갖도록 하고, 상층전극(33)과 하층전극(31)은 양극으로 하여 하층과 중간층의 통전과, 중간층과 상층전극의 통전 시점을 측정하도록 한 것을 특징으로 하는 액체가 모세관을 통과하는 시간측정장치.The intermediate layer electrode 32 has a cathode, and the upper electrode 33 and the lower electrode 31 are anodes, so that the energization of the lower layer and the intermediate layer and the energization timing of the intermediate layer and the upper electrode are measured. Is a time measuring device passing through the capillary. 유체관의 액체와 입구가 접촉된 모세관과, 상기 모세관의 상하 두 지점에 전극이 설치된 제1 및 제2측정부와, 상기 각 측정부의 전압량 변동을 실시간으로 측정하는 제어장치를 이용하여 액체가 모세관을 통과하는 시간을 측정하는 방법에 있어서,The capillary tube in contact with the liquid inlet of the fluid tube, the first and second measuring units having electrodes installed at two upper and lower points of the capillary tube, and a control device for measuring the change in voltage in each measuring unit in real time, In the method of measuring the time to pass through the capillary, 중력방향으로 세워진 모세관의 입구를 유체관 내의 액체와 접촉시켜 모세관현상으로 액체를 모세관에 유입시키는 액체유입단계(S1)와;A liquid inflow step (S1) of bringing the liquid into the capillary tube by capillary phenomenon by contacting the inlet of the capillary tube in the gravity direction with the liquid in the fluid tube; 상기 모세관의 제1 및 제2측정부에 전원을 공급하여 전압을 측정하는 초기전압측정단계(S2)와;An initial voltage measurement step (S2) of measuring voltage by supplying power to the first and second measurement portions of the capillary; 모세관의 모세관현상으로 유입되어 상승하는 액체가 복수의 전극을 갖는 제1측정부에 접촉될 때 각 전극의 순차적인 접촉에 의한 전압변곡시점을 측정하여 각 구간의 액체 이동속도를 측정하는 제1측정부 시간측정단계(S3)와;First measurement to measure the speed of liquid movement in each section by measuring the voltage inflection point due to the sequential contact of each electrode when the liquid flowing into the capillary phenomenon of the capillary tube is in contact with the first measuring unit having a plurality of electrodes. A sub time measurement step S3; 상기 액체가 복수의 전극을 갖는 제2측정부에 접촉될 때 각 전극의 순차적인 접촉에 의한 전압변곡시점을 측정하여 각 구간의 액체 이동시간을 측정하는 제2측정부 시간측정단계(S4);를 포함하여 이루어지되;A second measuring unit time measuring step (S4) of measuring a liquid movement time of each section by measuring a voltage inflection point due to sequential contact of each electrode when the liquid contacts the second measuring unit having a plurality of electrodes; Consisting of including; 상기 제1측정부와 제2측정부의 전극은 각각 3개로 구성하되, 각 전극은 상중하로 층을 달리하도록하고,The first measuring unit and the second measuring unit is composed of three electrodes, each electrode is to be different in layers up and down, 액체가 하층전극을 통과하여 중간층전극에 접촉될 때의 하층전압변동시점과, 중간층전극을 통과하여 상층전극에 접촉될 때의 상층전압변동시점을 각각 측정하고, When the voltage of the lower layer changes when the liquid contacts the intermediate layer electrode through the lower electrode, and the time of the upper layer voltage change when the liquid contacts the upper layer electrode through the intermediate layer is measured. 상기 두 전압변동시점의 시간차를 제1 또는 제2 측정부에서의 시간측정값으로 하는 것을 특징으로 하는 액체가 모세관을 통과하는 시간측정방법.And a time difference between the two voltage fluctuation time points as a time measurement value in the first or second measurement unit. 삭제delete 중력방향으로 세워진 모세관 입구에 유체관의 액체를 접촉시켜 모세관현상에 의해 액체가 모세관에 빨려들어가게 하고, 상기 모세관의 상하층 두 지점에 측정부를 설치하여 빨려들어간 액체가 모세관의 각 측정부를 통과하는 시간측정값을 이용한 점도계산방법에 있어서,The time that the liquid is sucked into the capillary tube by capillary phenomenon is brought into contact with the capillary inlet in the direction of gravity and the liquid is sucked through the capillary tube. In the viscosity calculation method using the measured value, 하기 수학식5에 의해 계산되어지는 액체가 모세관의 두 측정부를 통과하는 시간측정값을 이용한 점도계산방법.The viscosity calculation method using the time measurement value that the liquid is calculated by the following equation 5 passes through the two measuring portions of the capillary. [수학식5][Equation 5]
Figure 112008086375438-pat00008
Figure 112008086375438-pat00008
 v : 동점도 v : kinematic viscosity h 1 , h 2 : 액체가 측정부에 도달한 모세관 높이 h 1 , h 2 : Capillary height at which liquid reaches the measuring section D h : 모세관의 직경D h : diameter of the capillary t : 시간 t : time g : 중력가속도 g : acceleration of gravity
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