WO2023214528A1 - 粘度測定用配管、粘度計および粘度の測定方法 - Google Patents

粘度測定用配管、粘度計および粘度の測定方法 Download PDF

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WO2023214528A1
WO2023214528A1 PCT/JP2023/016478 JP2023016478W WO2023214528A1 WO 2023214528 A1 WO2023214528 A1 WO 2023214528A1 JP 2023016478 W JP2023016478 W JP 2023016478W WO 2023214528 A1 WO2023214528 A1 WO 2023214528A1
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piping
pipe
viscosity
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健晴 伊崎
浩毅 遠藤
靖徳 佐藤
勉 ▲高▼橋
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Mitsui Chemicals Inc
Nagaoka University of Technology NUC
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Mitsui Chemicals Inc
Nagaoka University of Technology NUC
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture

Definitions

  • the present invention relates to viscosity measurement piping, a viscometer, and a viscosity measurement method.
  • Newton's law of viscosity states that a proportional relationship exists between the shear stress and shear rate of a fluid with the viscosity coefficient (viscosity) as a proportionality constant. Based on Newton's law of viscosity, by measuring the shear stress and shear rate of a fluid flowing through a certain pipe, the viscosity of the fluid can be measured. However, for non-Newtonian fluids whose shear stress changes depending on the shear rate, the viscosity of the fluid cannot be determined only from measurements at one shear rate; it is necessary to measure the viscosity at multiple different shear rates. be.
  • the viscosity meters that measure the viscosity mentioned above include capillary die rheometers (CDR), whose piping has a circular cross-sectional shape, and slit-die rheometers (SDR), whose piping has a rectangular cross-sectional shape. ) (for example, JIS K 7199 (1999)).
  • CDR capillary die rheometers
  • SDR slit-die rheometers
  • the viscosity of the fluid is measured by calculating the shear stress from the pressure loss of the fluid flowing through the pipe, and calculating the shear rate from the flow rate of the fluid and the size of the pipe.
  • Patent Document 1 discloses using a plurality of differential pressure measurement pipes having different pipe diameters and connected in series in descending order of pipe diameter, so that the one with the largest pipe diameter is on the upstream side, A viscosity measuring device is described that causes a fluid to be measured to flow inside the differential pressure measuring pipe.
  • pressure loss is determined in each of a plurality of differential pressure measurement pipes.
  • shear rate (shear rate) in each differential pressure measurement piping is calculated from the flow rate measured with a flow meter installed separately from these differential pressure measurement piping and the size of each differential pressure measurement piping. .
  • Patent Document 1 discloses that the pipes for differential pressure measurement are arranged so that the pipe with the largest diameter is on the upstream side, and the viscosity is measured in order from the pipe with the lowest shear rate. It is stated that the viscosity of can be measured with high accuracy.
  • Patent Document 2 describes a rheometer plate having a plurality of pressure sensors that can be used in a viscometer that combines a plurality of slit-type piping.
  • Patent Document 2 discloses that this rheometer plate is used as the upper part of the viscometer main body, and by combining it with the main body upper part shaped such that slits of different sizes are formed at positions corresponding to the respective pressure sensors, multiple rheometers of different sizes can be used.
  • the viscometer can be a viscometer having a slit.
  • each flow path (slit) is configured such that the ratio of the width W to the gap (height) is greater than 10.
  • Patent Document 3 describes an apparatus for obtaining rheological characteristic values of a non-Newtonian fluid, which includes three or more parallel pipes arranged in parallel with a main pipe.
  • these three or more parallel pipes are capillary type pipes with different radii or flow rates.
  • a pressure sensor elastic body or strain gauge
  • the rheological characteristic values such as the viscosity coefficient of the above-mentioned non-Newtonian fluid are calculated using these three or more parallel piping, and from these calculated rheological characteristic values, a relational expression that better approximates the relationship between shear stress and shear rate is calculated. It is said to seek.
  • measuring the viscosity of such a fluid requires measuring the viscosity at a certain shear rate and the viscosity at a shear rate 100 times the same at the same time. .
  • the present invention provides a pipe for viscosity measurement that enables accurate viscosity measurement over a wide range of shear rates and allows the dimensions of the pipe to be designed within a range of not too large or too small.
  • the object of the present invention is to provide a viscometer having the viscosity measuring pipe, and a viscosity measuring method using the viscosity measuring pipe.
  • Fluid viscosity measurement piping related to one aspect of the present invention for solving the above problems is the viscosity measurement piping described in [1] to [15] below.
  • Piping for measuring fluid viscosity A viscosity measurement pipe in which a plurality of unit pipes are arranged in series, including a capillary-type unit pipe and a slit-type unit pipe, both of which are capable of measuring the pressure of the flowing fluid,
  • the length of the flow path in the width direction of the slit-type unit pipe is defined as the width of each unit pipe included in the viscosity measuring pipe, and the length of the flow path in the thickness direction of the slit-type unit pipe is defined as the width of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe.
  • each unit pipe included in the viscosity measurement pipe, and the length direction is the direction perpendicular to both the width direction and the thickness direction
  • the unit pipe arranged on one side in the length direction is the first unit pipe
  • the unit pipe arranged on the other side in the length direction is the first unit pipe.
  • the width of the first unit pipe is W1
  • the height is H1
  • the width of the second unit pipe is W 2 and the height is H 2
  • Piping for viscosity measurement that always satisfies the following relationships.
  • W 2 /W 1 is larger than 1.
  • the plurality of unit pipings are arranged in the order of capillary type unit piping, slit type unit piping, and slit type unit piping along the length direction. Piping for viscosity measurement as described.
  • the plurality of unit pipings are arranged in the order of slit-type unit piping, capillary-type unit piping, and capillary-type unit piping along the length direction. Piping for viscosity measurement as described.
  • the plurality of unit pipings are arranged in the order of slit-type unit piping, slit-type unit piping, and capillary-type unit piping along the length direction. Piping for viscosity measurement as described.
  • the first unit piping is a capillary type unit piping
  • the second unit piping is a slit type unit piping.
  • H 2 /H 1 is 1.1 or more and W 2 /W 1 is 10 or more, [1], [2], [4] and the viscosity measurement piping according to any one of [5].
  • the length of the flow path in the longitudinal direction is the length of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe,
  • the first unit piping is a slit-type unit piping
  • the second unit piping is a capillary-type unit piping.
  • H 2 /H 1 is 1.5 or more
  • W 2 /W 1 is smaller than 1, [1], [2], [4] and the viscosity measurement piping according to any one of [5].
  • the length of the flow path in the longitudinal direction is the length of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe,
  • the viscosity measurement piping according to [8], wherein LL 2 /LL 1 is 1.5 or more.
  • the first unit piping is a slit-type unit piping
  • the second unit piping is a slit-type unit piping.
  • H 2 /H 1 is 1.5 or more
  • W 2 /W 1 is 1.5 or more
  • the viscosity measurement piping according to any one of [3] and [5].
  • the length of the flow path in the longitudinal direction is the length of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe, When the length of the first unit pipe is LL 1 and the length of the second unit pipe is LL 2 , The viscosity measurement piping according to [10], wherein LL 2 /LL 1 is 1.5 or more.
  • the first unit piping is a capillary type unit piping
  • the second unit piping is a capillary type unit piping.
  • H 2 /H 1 is 1.5 or more
  • W 2 /W 1 is 1.5 or more, described in [1] or [2]. Piping for viscosity measurement.
  • the length of the flow path in the longitudinal direction is the length of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe, When the length of the first unit pipe is LL 1 and the length of the second unit pipe is LL 2 , The viscosity measurement piping according to [12], wherein LL 2 /LL 1 is 1.5 or more. [14] Any one of [1] to [13], which has a tapered connecting pipe whose width and height gradually increase along the length between the two consecutively arranged unit pipes. Piping for viscosity measurement as described.
  • a viscometer according to another aspect of the present invention for solving the above problems is the viscometer described in [15] below.
  • a viscometer comprising the viscosity measurement piping according to any one of [1] to [14].
  • a viscosity measuring method for solving the above problems is the viscosity measuring method described in [16] to [20] below.
  • [16] A method for measuring the viscosity of a fluid flowing through the viscosity measurement piping according to any one of [1] to [14], Determining the shear rate and shear stress of the fluid for each of the capillary type unit piping and the slit type unit piping, In the capillary-type unit pipe and the slit-type unit pipe, the shear viscosity ⁇ of the fluid is determined as the value obtained by dividing the shear rate by the shear stress. How to measure viscosity.
  • the plurality of unit piping includes three or more of the unit piping, The viscosity measuring method according to [16], wherein the shear viscosity ⁇ of the fluid is determined in each of the three or more unit pipes.
  • a pipe for measuring viscosity which enables accurate viscosity measurement in a wide range of shear rates, and allows the dimensions of the pipe to be designed within a range of neither too large nor too small, and the viscosity
  • a viscometer having a measurement pipe and a method for measuring viscosity using the viscosity measurement pipe are provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a viscosity measurement piping according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the faces of the first plate and the second plate, which are opposite to each other, of the viscosity measurement piping shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow path formed by combining a first plate and a second plate.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an exemplary configuration of a viscometer having viscosity measurement piping.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the viscosity measurement piping 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the surfaces of the first plate and the second plate that the viscosity measurement piping 2 has, facing each other.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the surfaces of the first plate and the second plate that the viscosity measurement piping 2 has, facing each other.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of Example 1, Comparative Example 1, and simulation.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of Example 2, Comparative Example 2, and simulation.
  • FIG. 9A shows the results of Example 1 plotted on a curve showing the shear rate dependence of the shear viscosity of a steady flow according to the Cox-Merz law.
  • FIG. 9B shows the results of Comparative Example 1 plotted on the above curve.
  • FIG. 10A is a result of plotting the results of the forward flow of the viscosity measurement pipe 2 on a curve showing the shear rate dependence of the shear viscosity of a steady flow according to the Cox-Merz law.
  • FIG. 10B shows the results of backflow in the viscosity measurement pipe 2 plotted on the above curve.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a viscosity measuring pipe 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the viscosity measurement piping 100 is constructed by combining a first plate 210 and a second plate 220.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the surfaces of the first plate 210 and the second plate 220 that face each other. As shown in FIG. 2, grooves having the shapes of the unit pipes and connection pipes are formed on the opposing surfaces of each of the first plate 210 and the second plate 220.
  • a viscosity measuring pipe 100 having a plurality of unit pipes and a plurality of connection pipes each having a different size or shape is formed.
  • Ru The viscosity measurement piping 100 may have a screw hole 230 into which a screw for fixing the combined first plate 210 and second plate 220 is inserted.
  • the configuration of the viscosity measurement piping 100 is not limited to one in which a plurality of unit pipings are formed on the same substrate (plate) as shown in FIG. 2, and each unit piping may be formed on a separate substrate. It may also be separable, such as by being separated. By making it separable, any unit pipe constituting the viscosity measurement pipe can be replaced with any other unit pipe.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow path formed by combining the first plate 210 and the second plate 220.
  • the viscosity measurement piping 100 has a plurality of unit pipings each of which can measure the pressure of the flowing fluid, and these plurality of unit pipings include a capillary type unit piping and a slit type unit piping. It will be done.
  • a slit-type unit pipe is a unit pipe whose flow path has a rectangular cross-sectional shape
  • a capillary-type unit pipe is a unit pipe whose flow path has a circular cross-sectional shape.
  • the length of the flow path in the width direction in the slit-type unit pipe is defined as the width W of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe 100
  • the length of the flow path in the height direction in the slit-type unit pipe is defined as the width W of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe 100.
  • Let the length of the path be the height H of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe 100.
  • the direction perpendicular to both the width direction and the thickness direction is defined as the length direction
  • the length of the flow path in the length direction is defined as the length LL of each unit pipe included in the viscosity measurement pipe 100.
  • the length of the flow path in the width direction in a slit type unit piping is defined as the width W of the unit piping
  • the length in the height direction of the slit type unit piping is defined as W.
  • the length of the flow path to the unit pipe is the height H of the unit pipe.
  • slit-type unit piping with a rectangular cross-sectional shape is used to measure shear stress due to the upper and lower walls in the height direction, but if the ratio of width to height is too small, shear stress due to the left and right walls in the width direction is measured. The effect of shear stress will occur.
  • the length of the channel in the width direction (channel width) of the above rectangular cross-sectional shape is changed from the length of the channel in the height direction (channel height). It is preferably 8 times or more and 20 times or less, and more preferably 9 times or more and 12 times or less.
  • the viscosity measurement piping 100 includes, in this order from one side to the other in the length direction, a first unit piping 110 that is a capillary type, and a second unit piping 130 that is a slit type. , and a slit-type third unit pipe 150.
  • a first connecting pipe 120 is arranged between the first unit pipe 110 and the second unit pipe 130, and a first connecting pipe 120 is arranged between the first unit pipe 110 and the second unit pipe 130.
  • a second connection pipe 140 that connects these unit pipes is arranged between the unit pipe 150 and the third unit pipe 150.
  • a third connecting pipe 160 is arranged for connecting to the road.
  • the number of unit piping is not limited, but from the viewpoint of fully understanding the viscosity at each shear rate of a non-Newtonian fluid whose viscosity is dependent on shear rate, three or more units that can measure pressure are recommended. It is preferable to have piping. Although the upper limit of the number of unit pipes is not particularly limited, it is preferably five or less, and more preferably three. Further, as shown in FIGS. 1 to 3, in this embodiment, fluid is caused to flow from one side to the other side (from the first unit pipe 110 side to the third unit pipe 150 side). The present invention is not limited to this, and the fluid may be allowed to flow from the other side to the one side (from the third unit piping 150 side to the first unit piping 110 side).
  • each of the first unit piping 110, the second unit piping 130, and the third unit piping 150 it is possible to measure the pressure of the fluid on the upstream and downstream sides of the unit piping using a pressure gauge. . From the measured values of these pressure gauges, the pressure difference (pressure loss) between the upstream side and the downstream side can be calculated, and the shear stress in each unit pipe can be determined.
  • the second unit piping 130 has two pressure gauges 132 and a pressure gauge 134
  • the third unit piping 150 has two pressure gauges 152 and a pressure gauge 154.
  • the plurality of unit pipes are arranged so that the size changes along the lengthwise direction from one side to the other side.
  • the velocity (shear rate) of the fluid flowing inside each unit pipe can be changed, and viscosity measurements at different shear rates can be performed at the same time.
  • the size of the unit pipe at a position where the size tends to increase can be suppressed to an appropriate range.
  • the unit pipe arranged on one side in the length direction is the first unit pipe
  • the unit pipe arranged on the other side in the length direction is defined as the first unit pipe.
  • the pipe is a second unit pipe
  • the width of the first unit pipe is W 1 and the height is H 1
  • the width of the second unit pipe is W 2 and the height is H 2
  • all The following relationship is satisfied between the first unit pipe and the second unit pipe.
  • H 2 /H 1 is greater than 1
  • W 2 /W 1 is 1.
  • the width and height of the second unit pipe it becomes possible to measure the viscosity in a wider viscosity range at once using the viscosity measurement pipe 100.
  • the size of the unit pipe on the other side can be kept within an appropriate range.
  • H 2 /H 1 when the first unit piping is a capillary type unit piping and the second unit piping is a slit type unit piping, H 2 /H 1 should be 1.1 or more. is preferable, more preferably 1.2 or more, and still more preferably 1.3 or more. Further, H 2 /H 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • W 2 /W 1 is preferably 10 or more, It is more preferably 11 or more, and even more preferably 12 or more. Further, W 2 /W 1 is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, and even more preferably 20 or more.
  • H 2 /H 1 when the first unit pipe is a slit-type unit pipe and the second unit pipe is a capillary-type unit pipe, H 2 /H 1 must be 1.5 or more. It is preferably 1.7 or more, more preferably 2.0 or more. Further, H 2 /H 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • the size of the second unit piping is set within an appropriate range. Therefore, W 2 /W 1 may be 0.9 or less, or may be 0.8 or less. Further, from the viewpoint of making the size of the second unit pipe appropriate and making it easy to measure the viscosity, W 2 /W 1 may be 0.1 or more, 0.2 or more, or 0. .3 or more.
  • the size of the unit piping increases from one side to the other side. This makes it possible to improve the accuracy of the obtained viscosity measurement value and to perform viscosity measurement in a wide range of shear rates.
  • the first unit piping is a slit type unit piping and the second unit piping is a capillary type unit piping
  • the height of the second unit piping is higher than that of the first unit piping.
  • the width of the second unit pipe is smaller than that of the first unit pipe.
  • the width W of the first unit pipe that is a slit type is made larger than the height H, Equation (1) and In order to keep the shear rate determined in equation (2) within a predetermined range necessary for viscosity measurement, the width of the second unit pipe is necessarily smaller than that of the first unit pipe.
  • H 2 /H 1 is preferably 1.5 or more. , more preferably 1.7 or more, and even more preferably 2.0 or more. Further, H 2 /H 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • W 2 /W 1 when the first unit pipe is a slit-type unit pipe and the second unit pipe is a slit-type unit pipe, W 2 /W 1 must be 1.5 or more. It is preferably 1.7 or more, more preferably 2.0 or more. Further, W 2 /W 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • H 2 /H 1 when the first unit piping is a capillary type unit piping and the second unit piping is a capillary type unit piping, H 2 /H 1 is preferably 1.5 or more. , more preferably 1.7 or more, and even more preferably 2.0 or more. Further, H 2 /H 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • W 2 /W 1 when the first unit piping is a capillary type unit piping and the second unit piping is a capillary type unit piping, W 2 /W 1 must be 1.5 or more. It is preferably 1.7 or more, more preferably 2.0 or more. Further, W 2 /W 1 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 3.0 or less.
  • At least one set of LL 2 /LL 1 is preferably 1.5 or more between one unit pipe and a second unit pipe, preferably between all first unit pipes and all second unit pipes, It is more preferably 1.7 or more, and even more preferably 2.0 or more.
  • LL 2 /LL 1 is 5.0 between at least one set of first unit piping and second unit piping, preferably between all first unit piping and second unit piping.
  • each unit pipe It is preferably at most 4.0, more preferably at most 3.0, and even more preferably at most 3.0.
  • the pressure loss in each unit pipe can be suppressed to an appropriate range, and the fluid can be caused to flow through the viscosity measuring pipe with an appropriate amount of power. Furthermore, the amount of heat generated due to the pressure loss can also be reduced.
  • the first unit pipe 110, the second unit pipe 130, and the third unit pipe 150 are each of a capillary type, a slit type, and a slit type.
  • the dimensions of each unit pipe can be set within an appropriate range.
  • the combination of the types of each unit piping is not limited to the above order.
  • the flow rate of the fluid flowing through the viscosity measurement piping is relatively small (for example, 100 kg/h or less (the example described later (the density of the fluid at 230°C is 0.76 g/cc)) and 3.7 ⁇ 10 -3 m 3 /s or less)
  • the capillary type, slit type, and slit type in this order, the overall size of the viscosity measurement piping 100 can be kept from becoming too large. It can be adjusted to an appropriate range that is not too small.
  • a slit-type unit pipe at the position of the unit pipe whose size is to be increased, it becomes easier to install a pressure gauge, and an increase in the thickness of the viscosity measurement pipe can be suppressed.
  • other arbitrary unit pipes may be arranged outside the three unit pipes in the length direction.
  • the overall size of the viscosity measuring pipe 100 can be adjusted to an appropriate range that is not too large.
  • the first unit pipe 110, the second unit pipe 130, and the third unit pipe 150 all have flow path shapes inside the unit pipes that do not change along the length direction.
  • the present invention is not limited to this, and as long as the shape of the flow path between the pressure gauges remains unchanged, the shapes before and after the pressure gauges may change.
  • the second unit piping 130 has two pressure gauges 132 and a pressure gauge 134
  • the third unit piping 150 has two pressure gauges 152 and a pressure gauge 154.
  • each pressure gauge be placed at a position where the flow of fluid in the unit piping is stable, and it is more preferable that each pressure gauge be placed at a predetermined distance from the ends of the unit piping (inlet and outlet). preferable. On the other hand, from the viewpoint of providing a sufficient distance between two points at which the pressure difference is measured, it is preferable that the distance from the end of the unit pipe is not too large.
  • each pressure gauge should be placed at the adjacent end of the unit flow path (the pressure gauge located on the upstream side (as in this embodiment)
  • the pressure gauges 132 and 152 are connected to the inlets of the second unit piping 130 and the third unit piping 150, respectively.
  • the distance between them is 3. % or more and 35% or less, more preferably 5% or more and 30% or less, and even more preferably 6% or more and 25% or less. preferable.
  • the second unit piping 130 and the third unit piping 150 have a position on the one direction side where the pressure of the fluid is measured, and an end on the one direction side of the flow path of each unit piping.
  • the distance in the length direction between L and U is the distance in the length direction between the position on the other side where the pressure of the fluid is measured and the end of the flow path on the other side of the unit piping.
  • L D is the flow path length of the unit pipe
  • L W is the flow path length of the unit pipe
  • the ratio of the distance between the position where the fluid pressure is measured and the end of the unit pipe to the flow path length of the unit pipe is It is preferable that certain L U /L w and L D /L w are both 3% or more and 35% or less.
  • the first unit pipe 110 which is a capillary type
  • a pressure gauge is placed in this section, and from the measured values of these pressure gauges, the first unit piping 110 All you have to do is find the pressure difference of the fluid flowing through.
  • a pressure gauge 112 is arranged before the fluid flows into the viscosity measuring pipe 100, and the difference between the measured value by this pressure gauge and the measured value by the pressure gauge 132 arranged in the second unit pipe. Let the pressure difference be the pressure difference of the fluid flowing through the first unit pipe 110.
  • the length of the first unit pipe 110 and the difference in measured values (pressure difference) between the pressure gauge 112 and the pressure gauge 132 are Based on this, calculate the shear stress ⁇ .
  • the preferable ranges of L U /L w and L D /L w are not necessarily limited to the above-mentioned ranges.
  • a first connecting pipe 120 is arranged between the first unit pipe 110 and the second unit pipe 130 to continuously change the shape of the flow path between these unit pipes. has been done.
  • the first connecting pipe 120 is a tapered pipe in which the flow path size gradually increases from the first unit pipe 110 side to the second unit pipe 130 side.
  • a second connecting pipe 140 is arranged between the second unit pipe 130 and the third unit pipe 150 to continuously change the shape of the flow path between these unit pipes.
  • the second connection pipe 140 is a tapered pipe in which the flow path size gradually increases from the second unit pipe 130 side to the third unit pipe 150 side.
  • a third connection pipe 160 for connecting the third unit pipe 150 and an external flow path is arranged on the other side of the third unit pipe 150.
  • the shape of the flow path in the third connection pipe 160 is not particularly limited, but it is preferably a shape that does not affect the measurement results due to a sudden pressure increase, and the flow path shape is continuous toward the shape of the external flow path. It is preferable that the shape changes smoothly.
  • the first connection pipe 120 and the second connection pipe 140 are both tapered pipes, so that step portions where the shape of the flow path changes suddenly are not formed between the unit pipes, Retention of fluid in the step portion can be suppressed. This makes it possible to reduce fluid loss (dead volume) due to the stagnation.
  • the fluid flowing into each unit pipe can form a stable flow from the beginning of the flow, and the pressure gauge can be placed closer to the inlet of each unit pipe to increase the length of the unit pipe. This makes it possible to make measurements in a shorter time.
  • the fluid is made of a polymer or the like, if the fluid generates heat due to the above-mentioned stagnation, the polymer may thermally decompose and measurement accuracy may decrease. It is also possible to suppress the decline in
  • the tapered type described above may have a simple tapered shape in which the channel end side in the cross-sectional shape is only a straight line, or a coat hanger in which the channel size is gradually increased on one side and the channel size is approximately constant on the other side. It may be a type, or it may be a fishtail type in which the rate of expansion of the channel size changes between one side and the other side, and the shape is not particularly limited.
  • the angle that the end of the flow path in the cross-sectional shape of the tapered type makes with respect to the length direction is preferably 30° or more and 60° or less, and more preferably 40° or more and 50° or less.
  • the above angle should be the angle that an imaginary straight line connecting the end of the flow path at the inlet and the end of the flow path at the outlet of the connecting piping makes with respect to the length direction. I can do it.
  • the viscosity measurement piping 100 includes a heater for adjusting the temperature of the fluid, a temperature detector (such as a thermocouple) for measuring the temperature of the fluid, and a control unit for controlling heating by the heater. It may have. Further, the viscosity measuring pipe 100 may have a heat insulating material on the outer surface to prevent heat radiation to the outside, or may have a support part that supports the viscosity measuring pipe 100.
  • the material of the viscosity measurement pipe 100 is not particularly limited as long as it is resistant to deformation due to the pressure and temperature of the flowing fluid.
  • materials for the viscosity measurement piping 100 include mechanical structural carbon steel (S-C material), structural alloy steel (manganese steel (SMn), manganese chromium steel (SMnC), chromium molybdenum steel (SCM), nickel Chrome steel (SNC), nickel chromium molybdenum steel (SNCM), aluminum chromium molybdenum steel (SACM), SKD4, SKD5, SKD6, SKD61, SKD62, SKT2, SKT3, SKT4, SKT5, SKT6, SUS304, SUS309S, SUS316, SUS317, Known steel materials and alloys such as SUS321, SUS347, SUS405, SUS430, SUS410, Hastelloy X, Inconel 600, and Inconel 718 are included.
  • the overall size of the viscosity measurement piping 100 is not particularly limited as long as it is difficult to deform due to the pressure and temperature of the flowing fluid.
  • the width of the viscosity measuring pipe 100 at the same position can be 1.2 times or more and 3 times or less with respect to the width W of each pipe.
  • the viscosity measurement piping 100 can be used for an in-line viscometer.
  • a device configuration of a viscometer having the viscosity measuring pipe 100 and a method of measuring viscosity using the viscometer will be described.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an exemplary configuration of a viscometer 400 having the viscosity measurement piping 100.
  • the viscometer 400 includes a gear pump 410 that adjusts the flow rate of fluid flowing through the viscosity measuring pipe 100, and a CPU 420 that calculates the viscosity.
  • the gear pump 410 causes the fluid to flow at a predetermined flow rate through the inside of the viscosity measurement piping 100.
  • each unit The flow rate in all pipes is the same.
  • each unit piping may be provided separately to flow the fluid independently and the flow rate may be measured for each unit piping, by exogenously adjusting the flow rate with the gear pump 410, the flow rate can be adjusted to each unit piping. There is no need to install measuring equipment, making it possible to measure viscosity with higher accuracy.
  • the gear pump 410 may be of any type as long as it can exogenously adjust the flow rate, and its type is not limited.
  • the fluid made to flow by the gear pump 410 is introduced into the inside of the viscosity measurement piping 100, and is introduced into the first unit piping 110, the first connecting piping 120, the second unit piping 130, the second connecting piping 140, and It flows through the third unit pipe 150 in this order. Then, it is discharged from the third connection pipe 160 into the viscosity measuring pipe 100 . At this time, the pressure of the fluid at each measurement position is measured by the pressure gauge described above.
  • the CPU 420 is a known information processing device, and includes functional units of a shear rate calculation unit 422, a shear stress calculation unit 424, a correction unit 426, and a viscosity calculation unit 428. Note that these functional units can be installed on the CPU as software that performs the following processing.
  • the shear rate calculation unit 422 calculates the shear rate of the fluid flowing through each unit pipe based on the fluid flow rate obtained from the gear pump 410 and the known size information of each unit pipe.
  • the shear rate calculation unit 422 calculates the width W and height H of the unit pipe (the width W and the height H are , both of which are the diameters of the unit piping), and the volumetric flow rate Q obtained from the gear pump 410, the shear velocity of the fluid in the unit piping is determined by equation (1).
  • the width W and height H of the unit piping, and the volumetric flow rate Q obtained from the gear pump 410 are Based on the formula (2), the shear velocity of the fluid in the unit pipe is determined.
  • W is preferably 8 times or more and 20 times or less, and more preferably 8 times or more and 12 times or less, with respect to H. There is.
  • the shear stress calculation unit 424 calculates the pressure loss ⁇ P of the fluid when flowing through each unit pipe, and based on the pressure loss ⁇ P and the known size information of each unit pipe, Calculate the shear velocity of the fluid as it flows through the unit piping.
  • the shear stress calculation unit 424 When flowing the fluid in the direction from the first unit pipe 110 to the third unit pipe 150 as in the present embodiment, the shear stress calculation unit 424 The difference between the pressure measurement value by the pressure gauge 112 placed before the fluid flows in and the pressure measurement value by the pressure gauge 132 placed upstream of the second unit piping 130 is calculated.
  • the pressure loss ⁇ P when flowing through one unit pipe 110 is defined as ⁇ P.
  • the difference between the pressure measurement value by the pressure gauge 132 arranged on the upstream side of the second unit piping 130 and the pressure measurement value by the pressure gauge 134 arranged on the downstream side of the second unit piping 130. is calculated and set as the pressure loss ⁇ P when flowing through the second unit pipe 130.
  • the difference between the pressure measurement value by the pressure gauge 152 arranged on the upstream side of the third unit piping 150 and the pressure measurement value by the pressure gauge 154 arranged on the downstream side of the third unit piping 150. is calculated and set as the pressure loss ⁇ P when flowing through the third unit pipe 150.
  • the height H of the unit piping (for the capillary type unit piping, the height H is the diameter of the unit piping), the pressure measurement point Distance L in the length direction between and the pressure gauge 134, and for the third unit pipe 150, the space between the pressure gauge 152 and the pressure gauge 154) and the pressure loss ⁇ P in each of the above unit pipes.
  • the shear stress ⁇ of the fluid in each unit pipe is determined by equation (3).
  • the viscosity calculation unit 428 calculates each unit pipe using equation (4) based on the shear rate obtained by the shear rate calculation unit 422 and the shear stress ⁇ obtained by the shear stress calculation unit 424.
  • the viscosity ⁇ of the fluid (at each shear rate) may be determined.
  • the viscosity determined at this time is the apparent viscosity of the fluid without the correction described below.
  • the above apparent viscosity was obtained by calculating the shear rate using a calculation formula assuming that the fluid is a Newtonian fluid. Since most actual fluids are non-Newtonian fluids, the above apparent viscosity may not accurately represent the viscosity of the fluid. Therefore, in this embodiment, in order to obtain the true viscosity of a non-Newtonian fluid, the shear rate obtained by the shear rate calculation unit 422 is corrected by the correction unit 426.
  • the correction unit 426 defines adjacent unit pipes as unit pipe A and unit pipe B, and calculates the shear rate measured in unit pipe A. and the shear stress measured in unit pipe A is ⁇ A , The shear rate measured in unit pipe B is and the shear stress measured in the unit pipe B is ⁇ B , and the non-Newtonian exponent n representing the shear rate dependence of the shear viscosity of the fluid is determined by equation (5).
  • the non-Newtonian index n in the first unit piping 110 and the second unit piping 110 and the second unit piping 130 are The non-Newtonian index n of the third unit pipe 150 can be determined from the set of the pipe 130 and the third unit pipe 150.
  • a non-Newtonian index n in the second unit pipe 130 is calculated from the moving average of these two n values.
  • the number of unit pipes is preferably three or more. Even when the number of unit pipes is four or more, the non-Newtonian index n for each unit pipe can be calculated using the same procedure.
  • the correction unit 426 calculates the true shear velocity of the fluid using equation (6) for the capillary type unit pipe.
  • the viscosity calculation section 428 calculates (each Find the true viscosity ⁇ of the fluid (at a shear rate of ).
  • the shear rate in the unit pipe with the slowest shear rate is Speed A is the shear rate in the unit pipe with the intermediate shear rate (in this embodiment, the second unit pipe 130), and Speed B is the shear rate in the unit pipe with the fastest shear rate (in the present embodiment, the first unit pipe 110).
  • speed C speed B is preferably about 9 times or more and 50 times or less than speed A, and speed C is about 90 times or more and 1500 times or less than speed A. It is preferable.
  • viscosity can be measured in such a wide range of shear rates.
  • the viscosity measurement using the above viscometer can be applied to the viscosity measurement of polymer melts, organic substances such as oil that are fluid at room temperature, and various other dispersions.
  • the present invention is suitable for measuring the viscosity of polymer melts whose viscosity is highly difficult to predict, particularly when melting and mixing various types of waste plastics.
  • the above-mentioned polymer may be any thermoplastic resin, such as polyolefin resin, polycarbonate resin, thermoplastic polyester resin, ABS resin, polyacetal resin, polyamide resin, polyphenylene oxide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polylactic acid resin, furan. resin, silicone resin, and the like.
  • thermoplastic resin such as polyolefin resin, polycarbonate resin, thermoplastic polyester resin, ABS resin, polyacetal resin, polyamide resin, polyphenylene oxide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polylactic acid resin, furan. resin, silicone resin, and the like.
  • the types of polymers are not limited to these.
  • thermoplastic resins are well known and are described, for example, in publications such as "Practical Plastic Dictionary” (edited by the Practical Plastic Dictionary Editorial Committee, published by Sangyo Kenkyukai Co., Ltd.).
  • the above polyolefin resin is not particularly limited, and conventionally known polyolefin resins can be used.
  • the above polyolefin resins include polyethylene resins such as low density polyethylene, linear low density polyethylene, and high density polyethylene, polypropylene resins, polyethylene terephthalate resins, vinyl chloride resins (chlorinated polyolefins), and ethylene/vinyl acetate copolymers. , ethylene/methacrylic acid acrylate copolymer, etc.
  • low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, high-density polyethylene, and polypropylene resin are preferably used.
  • the above-mentioned polyethylene resin and polypropylene resin may be various modified products.
  • the polyethylene resin may be an ethylene homopolymer or an ethylene copolymer.
  • the ethylene copolymer is preferably a copolymer of ethylene and one or more ⁇ -olefins.
  • the ⁇ -olefin is preferably an ⁇ -olefin having 3 or more carbon atoms, more preferably an ⁇ -olefin having 3 to 8 carbon atoms. Examples of ⁇ -olefins having 3 or more carbon atoms include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene, and the like.
  • polypropylene resin examples include propylene homopolymers, propylene copolymers, and the like.
  • the propylene copolymer is preferably a copolymer of propylene and one or more ⁇ -olefins.
  • the ⁇ -olefin is preferably an ⁇ -olefin having 2 or more carbon atoms (excluding 3 carbon atoms), more preferably an ⁇ -olefin having 2 to 8 carbon atoms (excluding 3 carbon atoms).
  • Examples of ⁇ -olefins having two or more carbon atoms include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene, and the like.
  • the above polycarbonate resin is typically a resin obtained by reacting an aromatic diol (eg, bisphenol A) and phosgene.
  • aromatic diol eg, bisphenol A
  • phosgene examples include Mitsubishi Chemical Corporation's NOVAREX ("NOVAREX” is a registered trademark of that company), Teijin Kasei Ltd., Panlite (“Panlite” is a registered trademark of that company), and Nippon GE.
  • NOVAREX is a registered trademark of that company
  • Teijin Kasei Ltd. Panlite
  • Panlite is a registered trademark of that company
  • Nippon GE e.g., Lexan (Lexan is a registered trademark of the company) manufactured by Plastics Co., Ltd.
  • Lexan Lexan is a registered trademark of the company manufactured by Plastics Co., Ltd.
  • these commercially available products can also be suitably applied to the present invention.
  • thermoplastic polyester resin is typically a resin obtained by polycondensing a dicarboxylic acid and a diol.
  • thermoplastic polyester resins include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene 2,6-naphthalene dicarboxylate, polycyclohexane terephthalate, and the like.
  • the above ABS resin is typically an impact-resistant resin obtained by graft polymerizing acrylonitrile and styrene to polybutadiene.
  • the polybutadiene component may be 5 to 40% by weight, and the weight ratio of the styrene component to the acrylonitrile component (styrene/acrylonitrile) may be 70/30 to 80/20.
  • the above polyacetal resin is typically obtained by ring-opening polymerization of formalin or trioxane, optionally with ethylene oxide, in the presence of a cationic catalyst, and is a resin having a polyoxymethylene chain as its main skeleton. It is.
  • copolymer type materials are preferred.
  • the above polyamide resin is typically a resin obtained by polycondensation of diamine and dicarboxylic acid, ring-opening polymerization of caprolactam, or the like.
  • a polycondensation reaction product of an aliphatic diamine and an aliphatic or aromatic dicarboxylic acid is preferred.
  • the above polyphenylene oxide resin is typically obtained by oxidative coupling of 2,6-dimethylphenol in the presence of a copper catalyst. Furthermore, a modified polyphenylene oxide resin obtained by modifying this resin can also be used in the present invention.
  • Viscosity measurement piping The viscosity measurement piping 1 shown in FIGS. 1 to 3 and the viscosity measurement piping 2 having different types of unit piping at each position were prepared.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the viscosity measurement piping 2
  • FIG. 6 shows the surfaces facing each other of the first plate 210 and the second plate 220 that constitute the viscosity measurement piping 2.
  • FIG. When the molten resin was passed through these viscosity measuring pipes, the measured values of shear stress in each unit pipe were actually measured.
  • the viscosity measuring pipe 1 includes a capillary-type unit pipe (first unit pipe), a slit-type unit pipe (second unit pipe), and a slit-type unit pipe (second unit pipe) along the length direction of the fluid. 3 unit pipes) are arranged, and the size of each unit pipe is as shown in Table 1. Note that the width W 1 and height H 1 of the capillary-type first unit pipe are both diameters of the flow path of the first unit pipe.
  • the overall shape of the viscosity measurement piping 1 was box-shaped with a total length of 300 mm, a total width of 100 mm, and a total height of 70 mm, and was in the shape of a combination of two upper and lower plates.
  • Grooves were formed on the surfaces of each of the upper and lower plates so that when combined, piping having the shape and size described below was formed.
  • a pressure gauge P0 was placed in the flow path before the inlet of the viscosity measurement piping, pressure gauges P1 and P2 were placed in the second unit piping, and pressure gauges P3 and P4 were placed in the third unit piping.
  • the viscosity measurement piping 2 includes a slit type unit piping (first unit piping), a capillary type unit piping (second unit piping), and a capillary type unit piping (second unit piping) along the length direction of the fluid.
  • the size of each unit pipe is as shown in Table 2. Note that the width W 2 and height H 2 of the capillary-type second unit pipe are both diameters of the flow path of the second unit pipe. Furthermore, the width W 3 and the height H 3 of the capillary-type third unit pipe are both the diameters of the flow path of the third unit pipe.
  • the overall shape of the viscosity measurement piping 2 is a box shape made by combining two upper and lower plates with a length of 350 mm, a total width of 180 mm, and a total height of 160 mm, and a circular pipe with an outer diameter of 70 mm and a length of 350 mm connected to it. . Grooves are formed on the surface of each of the upper and lower plates of the box-shaped portion so that when combined, the first unit piping and the second unit piping form piping of the following shape and size.
  • the unit piping of No. 3 is composed of a circular pipe section connected to a box-shaped section by a flange.
  • the temperature was set at 200°C, 230°C, 230°C, 230°C, 230°C, 230°C, 230°C, the screw rotation speed was 100 rpm, and the gear pump flow rate was 30 rpm (0.2398 cc/s) and 60 rpm (0.4797 cc/s). , respectively, the molten polypropylene homopolymer was extruded in a flowing manner.
  • the pressure of this polypropylene homopolymer was set as a condition for measuring with the viscosity measuring pipe connected to the gear pump.
  • Example 1 The polypropylene homopolymer was flowed from the first unit pipe to the third unit pipe of the viscosity measuring pipe 1, and pressure values at the pressure gauges P0 to P4 were measured.
  • NP462-1/2-15-45 manufactured by Dynisco which is a pressure gauge with a full scale of 20 MPa, is used for P0, and pressure gauges with a full scale of 3.5 MPa are used for P1 to P4.
  • NP462-1/2-3.5MPa-15-45 manufactured by Dynisco was used.
  • the pressure was measured when the gear pump flow rate was 30 rpm (0.2398 cc/s) and 60 rpm (0.4797 cc/s).
  • the pressure was measured when the gear pump flow rate was 30 rpm (0.2398 cc/s) and 60 rpm (0.4797 cc/s).
  • the reason why the pressure gauge used for P1 to P4 was changed between Example 1 and Comparative Example 1 is because in the comparative example, the pressure at P1 to P4 greatly exceeded 3.5 Mpa, and the full scale of the pressure gauge was changed. This is because the range will be exceeded.
  • pressure gauges with small full scales were used for P1 to P4 in order to measure pressure more accurately.
  • FIG. 7 shows the results of Example 1, Comparative Example 1, and simulation.
  • the measured values of the pressure gauges P0 to P4 in Example 1 are plotted when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s and 0.4797 cc/s, and at the same time, the same
  • the simulation results are shown under the following conditions.
  • the solid line indicates the result when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s
  • the broken line indicates the result when the gear pump flow rate is 0.4797 cc/s.
  • the measured values of pressure gauges P1 to P5 in Comparative Example 1 are plotted when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s and 0.4797 cc/s, and at the same time , shows the simulation results under the same conditions.
  • the solid line indicates the result when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s
  • the broken line indicates the result when the gear pump flow rate is 0.4797 cc/s.
  • Example 1 As shown in FIG. 7, the measurement results of Example 1 almost matched the simulation results, but the measurement results of Comparative Example 1 had a large deviation from the simulation results. This is considered to be because, in Comparative Example 1, the magnitude of the signal in the third unit pipe, which is large in size, is at a level close to white noise originating from the power supply, and the signal cannot be measured correctly.
  • FIG. 8 shows the results of a simulation of the viscosity measurement piping 2.
  • the above polypropylene homopolymer is introduced into the viscosity measurement piping 2 at a gear pump flow rate of 18.366 cc/s (discharge amount equivalent to 50 kg/h) in a forward flow (corresponding to an example) and a reverse flow (corresponding to a comparative example).
  • the solid line shows the simulation results of the measured values of pressure gauges P0 to P5 when the flow is carried out.
  • Example 1 The actual values obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to Rabinovich correction to obtain the true viscosity.
  • the true viscosity obtained by performing Rabinovitch correction was plotted on the curve showing the shear rate dependence of the shear viscosity of the steady flow.
  • FIG. 9A shows the results of Example 1 plotted on the above curve.
  • FIG. 9B shows the results of Comparative Example 1 plotted on the above curve.
  • the black circles represent the true viscosity when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s
  • the dotted circles represent the true viscosity when the gear pump flow rate is 0.4797 cc/s. show.
  • the x mark indicates the true viscosity when the gear pump flow rate is 0.2398 cc/s
  • the square indicates the true viscosity when the upump flow rate is 0.4797 cc/s.
  • FIG. 10A shows the simulation results of the forward flow of the viscosity measurement piping 2 plotted on the above curve.
  • FIG. 10B shows the simulation results of the backflow in the viscosity measuring pipe 2 plotted on the above curve. Assuming that the pressure range is 0-10 MPa and the combined error is ⁇ 5%, the viscosity determined from the values of +5% and -5% of the pressure difference of each pipe is shown as an error bar.
  • condition (B) is It can be seen that by flowing the fluid through the unit piping (excluding the above), it is possible to measure the viscosity in a wide range of shear rates (for example, 1 kg/h, 10 kg/h, 100 kg/h, and 500 kg/h).
  • Method of determining unit piping size It can handle all flow rates of 1 kg/h, 10 kg/h, 50 kg/h and 500 kg/h, and the shear rate is 100/h along the direction from the first unit pipe to the third unit pipe. sec, 10/sec, and 1/sec, the unit piping sizes were calculated. Furthermore, the size of each unit pipe (and the combination of unit pipes in Example 2) was determined so that the overall volume of the viscosity measurement pipe was as small as possible.
  • Table 5 shows the calculation results when all three unit pipes are of the slit type, the width W is constant, and the height H increases (see FIGS. 12 and 13 of Patent Document 2).
  • Table 6 shows the calculation results when all three unit pipes are of the slit type, and the width W and height H are both increased. Note that the size of the slit-type unit piping was determined so that the width W was 10 times the height H.
  • Table 7 shows the calculation results when all three unit pipes are of capillary type and the diameters (width W and height H) are all increased in shape (see FIG. 6 of Patent Document 3).
  • Table 8 shows the calculation results when the three unit pipes are a combination of a capillary type and a slit type, and the width W and height H (diameter for the capillary type) are both increased. Note that the size of the slit-type unit piping was determined so that the width W was 10 times the height H.
  • the overall size of the viscosity measurement piping can be kept within a range that is not too large.
  • the diameter of the capillary type pipe that is the first unit pipe is 1.54 mm, but in this case, the pressure gauge P0 arranged in the first unit pipe.
  • the pressure loss in the first unit piping can be determined from the pressure difference between the pressure gauge P1 arranged in the second unit piping and the shear stress can be calculated based on this pressure loss. .
  • the capillary type unit piping, slit type unit piping, and slit type unit piping are used along the direction from the first unit piping to the third unit piping.
  • the viscosity at a wide range of shear rates can be measured at once for non-Newtonian fluids whose viscosity is dependent on shear rate.
  • the present invention is useful for measuring the viscosity of various fluids.
  • Viscosity measurement pipe 110 First unit pipe 120 First connection pipe 130 Second unit pipe 140 Second connection pipe 150 Third unit pipe 160 Third connection pipe 112, 132, 134, 152, 154 Pressure gauge 210 First plate 220 Second plate 230 Screw hole 400 Viscometer 410 Gear pump 420 CPU 422 Shear rate calculation unit 424 Shear stress calculation unit 426 Correction unit 428 Viscosity calculation unit

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Abstract

本発明は、幅広いせん断速度範囲での粘度測定を精度よく行うことができ、かつ配管の寸法を大きすぎず小さすぎない範囲に設計することを可能とする、粘度測定用配管を提供する。上記粘度測定用配管は、複数の単位配管が連続配置され、一方側を第１の単位配管（幅Ｗ１、高さＨ１）、他方側を第２の単位配管（幅Ｗ２、高さＨ２）としたとき、以下を満たす。　第１の単位配管がキャピラリ型、第２の単位配管がスリット型：Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい　第１の単位配管がスリット型、第２の単位配管がキャピラリ型：Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい　第１の単位配管がスリット型、第２の単位配管がスリット型：Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい　第１の単位配管がキャピラリ型、第２の単位配管がキャピラリ型：Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい

Description

粘度測定用配管、粘度計および粘度の測定方法
　本発明は、粘度測定用配管、粘度計および粘度の測定方法に関する。
　流体のせん断応力とせん断速度との間には、粘性係数（粘度）を比例定数とする比例関係が成立するという、ニュートンの粘性法則が知られている。このニュートンの粘性法則に基づき、ある配管を流通する流体のせん断応力とせん断速度とを測定することで、当該流体の粘度を測定することができる。ただし、せん断速度によってせん断応力が変化する非ニュートン流体については、ひとつのせん断速度についての測定のみから当該流体の粘度を決定することができず、異なる複数のせん断速度についての粘度測定を行う必要がある。
　また、上記粘度測定を行う粘度計には、配管の断面形状が円形状のキャピラリ型粘度計（Capillary die rheometer：CDR）と、配管の断面形状が長方形のスリット型粘度計（Slit die rheometer：SDR）とがあることが知られている（たとえばJIS K 7199（1999年））。これらのいずれも、配管内を流通する流体の圧力損失からせん断応力を算出し、かつ上記流体の流量および配管のサイズからせん断速度を算出して、当該流体の粘度を測定するものである。
　異なる複数のせん断速度における粘度の測定を一度に行う粘度計が知られている。たとえば、特許文献１には、管径が異なると共に、管径の大きい順に直列に接続される複数の差圧測定用配管を用いて、管径が最も大きいものが上流側となるようにして、当該差圧測定用配管の内部に被測定流体を流動させる、粘度測定装置が記載されている。特許文献１では、複数の差圧測定用配管のそれぞれで、圧力損失を求める。また、これらの差圧測定用配管とは別に設けた流量計で測定した流量と、それぞれの差圧測定用配管のサイズと、からそれぞれの差圧測定用配管におけるずり速度（せん断速度）を求める。そして、上記求められた圧力損失とずり速度とから、それぞれの差圧測定用配管における被測定流体の粘度を求める。なお、特許文献１で使用する差圧測定用配管は、すべてキャピラリ型配管である。特許文献１には、管径が最も大きいものが上流側となるように差圧測定用配管を配置して、ずり速度の低いものから順に粘度測定を行うことにより、それぞれの差圧測定用配管における粘度を精度よく測定することができると記載されている。
　また、特許文献２には、複数のスリット型配管を組み合わせた粘度計に用いることができる、複数の圧力センサを有するレオメータプレートが記載されている。特許文献２には、このレオメータプレートを粘度計の本体上部とし、それぞれの圧力センサに対応する位置にサイズが異なるスリットが形成されるような形状の本体上部と組み合わせることで、サイズが異なる複数のスリットを有する粘度計とすることができると記載されている。特許文献２には、各流路（スリット）は、ギャップ（高さ）に対する幅Ｗの比率が１０よりも大きくなるように構成される、と記載されている。
　また、特許文献３には、主配管に並列に並ぶ３つ以上の並列配管を備える、非ニュートン流体のレオロジー特性値を得る装置が記載されている。特許文献３では、これら３つ以上の並列配管は、半径または流量が異なるキャピラリ型配管とされている。そして、これら３つ以上の並列配管は、いずれも流路内に圧力センサ（弾性体またはひずみゲージ）が配置されて、流路内の圧力損失を測定可能とされている。これらの３つ以上の並列配管により上記非ニュートン流体の粘性係数等のレオロジー特性値を算出し、算出されたこれらのレオロジー特性値から、せん断応力とせん断速度との関係をよりよく近似する関係式を求めるとされている。
特開平６－７４８８７号公報 特開２００８－２８６８０２号公報 特開２０２０－１１８４９１号公報
　特許文献１～特許文献３に記載のように、サイズが異なる３つ以上の配管を並べて、異なる複数のせん断速度における粘度の測定を一度に行う粘度計が知られている。
　ところで、廃プラスチックを再利用する際などには、由来不明の複数種類の廃プラスチックを溶融混合することがある。これらの廃プラスチックは、樹脂種によって粘度が大きく異なる。また、たとえ同じ樹脂の廃プラスチックのみを選別したとしても、分子量等が大きく異なるため粘度が大きく異なることがある。そのため、廃プラスチックを溶融混合した流体の粘度は、予測不能でありかつ溶融混合中にも絶えず変化していくことが多い。
　このような、粘度が予測不能な流体の粘度を精度よく測定するためには、幅広いせん断速度における粘度の測定を行う必要がある。本発明者らの知見によれば、このような流体の粘度測定には、あるせん断速度における粘度、および、それに対して１００倍のせん断速度における粘度、の測定を一度に行うことが要求される。
　しかし、本発明者らの知見によれば、特許文献１～特許文献３に記載のような粘度計を用いて、せん断速度の最低値と最高値との間に少なくとも１００倍程度の差があるような幅広いせん断速度範囲での粘度測定を一度に行うことは、実用上非常に困難である。
　たとえば、特許文献１に記載の粘度計を用いて上記粘度測定を行うと、管径が最も細い配管における圧力損失が大きすぎて、管径が最も太い配管における圧力損失が精度よく測定できない。また、特許文献２に記載の粘度計を用いて上記粘度測定を行おうとすると、各流路における、高さに対する幅の比率を１０よりも大きくする必要があるため、最もサイズが大きい流路では幅が１ｍを超える設計となってしまう。サイズが小さい流路と、上記サイズが大きい流路とを直列に並べると、粘度計に不要なデッドボリュームが大量に発生してしまい、装置設計に非常に大きな制約を与えることになる。また、特許文献３に記載の粘度計を用いて上記粘度測定を行おうとすると、流量を少なくして測定するときにはすべての配管の半径を極めて小さくする必要があり、配管内への圧力計の設置が非常に困難である。
　上記問題に鑑み、本発明は、幅広いせん断速度範囲での粘度測定を精度よく行うことができ、かつ配管の寸法を大きすぎず小さすぎない範囲に設計することを可能とする、粘度測定用配管、当該粘度測定用配管を有する粘度計、および当該粘度測定用配管を用いた粘度の測定方法を提供することをその目的とする。
　上記の課題を解決するための本発明の一態様に関する流体の粘度測定用配管は、以下の［１］～［１５］に記載の粘度測定用配管である。
　［１］流体の粘度測定用配管であって、
　いずれも流通する前記流体の圧力を測定可能な、キャピラリ型の単位配管と、スリット型の単位配管とを含む、複数の単位配管が連続して配置された粘度測定用配管であって、
　前記スリット型の単位配管の幅方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の幅とし、前記スリット型の単位配管の厚み方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の高さとし、前記幅方向および厚み方向のいずれとも直交する方向を長さ方向とし、
　前記複数の単位配管のうちの連続する単位配管について、前記長さ方向の一方側に配置された単位配管を第１の単位配管とし、前記長さ方向の他方側に配置された単位配管を第２の単位配管とし、
　前記第１の単位配管の幅をＷ１、高さをＨ１とし、
　前記第２の単位配管の幅をＷ２、高さをＨ２としたとき、
　以下の関係が常に満たされる、粘度測定用配管。
　（Ａ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい
　（Ｃ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　（Ｄ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　［２］前記複数の単位配管は、３つ以上の前記単位配管を含む、［１］に記載の粘度測定用配管。
　［３］前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、キャピラリ型の単位配管、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、の順に配置されている、［１］または［２］に記載の粘度測定用配管。
　［４］前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、スリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、の順に配置されている、［１］または［２］に記載の粘度測定用配管。
　［５］前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、の順に配置されている、［１］または［２］に記載の粘度測定用配管。
　［６］第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．１以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１０以上である、［１］、［２］、［４］および［５］のいずれかに記載の粘度測定用配管。
　［７］前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、［６］に記載の粘度測定用配管。
　［８］第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい、［１］、［２］、［４］および［５］のいずれかに記載の粘度測定用配管。
　［９］前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、［８］に記載の粘度測定用配管。
　［１０］第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上である、［１］、［２］、［３］および［５］のいずれかに記載の粘度測定用配管。
　［１１］前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、［１０］に記載の粘度測定用配管。
　［１２］第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上である、［１］または［２］に記載の粘度測定用配管。
　［１３］前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、［１２］に記載の粘度測定用配管。
　［１４］連続して配置された２つの前記単位配管の間に、長さ方向に沿って幅および高さが漸増するテーパー型の接続配管を有する、［１］～［１３］のいずれかに記載の粘度測定用配管。
　また、上記の課題を解決するための本発明の別の態様に関する粘度計は、以下の［１５］に記載の粘度計である。
　［１５］［１］～［１４］のいずれかに記載の粘度測定用配管を有する、粘度計。
　また、上記の課題を解決するための本発明の別の態様に関する粘度の測定方法は、以下の［１６］～［２０］に記載の粘度の測定方法である。
　［１６］［１］～［１４］のいずれかに記載の粘度測定用配管を流通する流体の粘度を測定する方法であって、
　前記キャピラリ型の単位配管および前記スリット型の単位配管のそれぞれについて、前記流体のせん断速度およびせん断応力を求め、
　前記キャピラリ型の単位配管および前記スリット型の単位配管において、前記せん断速度を前記せん断応力で除算して得られる値として、前記流体のせん断粘度ηを求める、
　粘度の測定方法。
　［１７］前記複数の単位配管は、３つ以上の前記単位配管を含み、
　前記３つ以上の単位配管のそれぞれにおいて、前記流体のせん断粘度ηを求める、［１６］に記載の粘度の測定方法。
　［１８］補正した前記せん断速度を前記せん断応力で除算して得られる値として、前記流体のせん断粘度ηを求める、［１６］または［１７］に記載の粘度の測定方法。
　［１９］前記体積流量は、ギアポンプにより設定される、［１６］～［１８］のいずれかに記載の粘度の測定方法。
　［２０］前記流体は、高分子の溶融体である、［１６］～［２０］のいずれかに記載の粘度の測定方法。
　本発明によれば、幅広いせん断速度範囲での粘度測定を精度よく行うことができ、かつ配管の寸法を大きすぎず小さすぎない範囲に設計することを可能とする、粘度測定用配管、当該粘度測定用配管を有する粘度計、および当該粘度測定用配管を用いた粘度の測定方法が提供される。
図１は、本発明の第１の実施形態に関する粘度測定用配管の構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す粘度測定用配管が有する第１のプレートおよび第２のプレートの、それぞれと向かい合う面の様子を示す模式図である。 図３は、第１のプレートと第２のプレートとが組み合わされることで構成される流路の様子を示す模式図である。 図４は、粘度測定用配管を有する粘度計の例示的な構成を示すブロック図である。 図５は、粘度測定用配管２の構成を示す模式図である。 図６は、粘度測定用配管２が有する第１のプレートおよび第２のプレートの、それぞれと向かい合う面の様子を示す模式図である。 図７は、実施例１、比較例１およびシミュレーションの結果を示すグラフである。 図８は、実施例２、比較例２およびシミュレーションの結果を示すグラフである。 図９Ａは、Ｃｏｘ－Ｍｅｒｚ則による定常流のせん断粘度のせん断速度依存性を示すカーブ上に、実施例１の結果をプロットした結果である。図９Ｂは、上記カーブ上に、比較例１の結果をプロットした結果である。 図１０Ａは、Ｃｏｘ－Ｍｅｒｚ則による定常流のせん断粘度のせん断速度依存性を示すカーブ上に、粘度測定用配管２の順流の結果をプロットした結果である。図１０Ｂは、上記カーブ上に、粘度測定用配管２の逆流の結果をプロットした結果である。
　以下、複数の実施形態により、本発明を説明する。
　［粘度測定用配管］
　図１は、本発明の第１の実施形態に関する粘度測定用配管１００の構成を示す模式図である。
　粘度測定用配管１００は、第１のプレート２１０と第２のプレート２２０とを組み合わせて構成されている。図２は、第１のプレート２１０および第２のプレート２２０の、それぞれと向かい合う面の様子を示す模式図である。図２に示すように、第１のプレート２１０および第２のプレート２２０のそれぞれの向かい合う面には、上記各単位配管および接続配管の形状を有する溝が形成されており、これらの溝が形成された面同士が接触するように第１のプレート２１０と第２のプレート２２０とを組み合わせることで、それぞれサイズまたは形状が異なる複数の単位配管および複数の接続配管を有する粘度測定用配管１００が形成される。粘度測定用配管１００は、組み合わされた第１のプレート２１０および第２のプレート２２０を固定するためのネジを挿入するネジ孔２３０を有していてもよい。
　なお、粘度測定用配管１００の構成は、図２に示すような複数の単位配管が同じ基板（プレート）に形成されたものに限定されることはなく、それぞれの単位配管が別の基板に形成される等して、分離可能であってもよい。分離可能とすることで、粘度測定用配管を構成するいずれの単位配管を任意の別の単位配管に入れ替え可能とすることもできる。
　図３は、第１のプレート２１０と第２のプレート２２０とが組み合わされることで構成される流路の様子を示す模式図である。粘度測定用配管１００は、いずれも流通する上記流体の圧力を測定可能な複数の単位配管を有し、これら複数の単位配管には、キャピラリ型の単位配管と、スリット型の単位配管とが含まれる。
　なお、スリット型の単位配管とは、流路の断面形状が長方形の単位配管であり、キャピラリ型の単位配管とは、流路の断面形状が円形の単位配管である。本明細書において、スリット型の単位配管における幅方向への流路の長さを、粘度測定用配管１００に含まれる各単位配管の幅Ｗとし、スリット型の単位配管における高さ方向への流路の長さを、粘度測定用配管１００に含まれる各単位配管の高さＨとする。また、上記幅方向および厚み方向のいずれとも直交する方向を長さ方向とし、長さ方向への流路の長さを、粘度測定用配管１００に含まれる各単位配管の長さＬＬとする。なお、理解を容易にするため、キャピラリ型の単位配管についても、スリット型の単位配管における幅方向への流路の長さを当該単位配管の幅Ｗとし、スリット型の単位配管における高さ方向への流路の長さ当該単位配管の高さＨとする。キャピラリ型の単位配管において、当該単位配管の幅および高さはいずれも、断面円形状の流路の直径と一致し、当該単位配管の半径をＲとしたとき、Ｗ＝Ｈ＝２Ｒである。
　なお、長方形の断面形状を有するスリット型の単位配管は、高さ方向上下の壁によるせん断応力を測定するものであるが、高さに対する幅の比率を小さくしすぎると、幅方向左右の壁によるせん断応力の影響が生じてしまう。この左右の壁によるせん断応力の影響を排除するため、上記長方形の断面形状の幅方向の流路の長さ（流路の幅）は、高さ方向の流路の長さ（流路の高さ）に対して、８倍以上２０倍以下とすることが好ましく、９倍以上１２倍以下とすることがより好ましい。 
　図３に示すように、粘度測定用配管１００は、長さ方向の一方側から他方側に沿ってこの順に、キャピラリ型である第１の単位配管１１０、スリット型である第２の単位配管１３０、およびスリット型である第３の単位配管１５０、の３つの単位配管を有する。そして、第１の単位配管１１０と第２の単位配管１３０との間には、これらの単位配管を接続する第１の接続配管１２０が配置されており、第２の単位配管１３０と第３の単位配管１５０との間には、これらの単位配管を接続する第２の接続配管１４０が配置されており、第３の単位配管１５０の他方側には、第３の単位配管１５０と外部の流路とを接続するための第３の接続配管１６０が配置されている。なお、単位配管の数は限定されないが、粘度がせん断速度依存性を有する非ニュートン流体の、各せん断速度における粘度を十分に把握する観点からは、いずれも圧力を測定可能な３つ以上の単位配管を有することが好ましい。単位配管の数の上限は特に限定されないが、５つ以下であることが好ましく、３つであることがより好ましい。また、図１～図３に示すように、本実施形態では、一方側から他方側へと（第１の単位配管１１０側から第３の単位配管１５０側へと）流体を流通させるが、この限りではなく、他方側から一方側へと（第３の単位配管１５０側から第１の単位配管１１０側へと）流体を流通させてもよい。
　第１の単位配管１１０、第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０は、いずれも、圧力計により、当該単位配管の上流側および下流側で流体の圧力を測定することが可能である。これらの圧力計の測定値より、上流側と下流側との間の圧力差（圧力損失）を算出して、それぞれの単位配管におけるせん断応力を求めることができる。本実施形態において、第２の単位配管１３０は２つの圧力計１３２および圧力計１３４を有し、第３の単位配管１５０は２つの圧力計１５２および圧力計１５４を有する。
　本実施形態において、これら複数の単位配管は、長さ方向の一方側から他方側へと向かう方向に沿って、サイズが変化するような配置となっている。サイズが異なる単位配管を組み合わせることで、それぞれの単位配管の内部を流通する流体の速度（せん断速度）を変化させ、異なるせん断速度における粘度測定を一度に行うことができる。また、このとき、スリット型の単位配管とキャピラリ型の単位配管とを組み合わせることによって、サイズが大きくなりやすい位置における単位配管のサイズを適度な範囲に抑えることができる。
　具体的には、上記複数の単位配管のうちの連続する単位配管について、長さ方向の一方側に配置された単位配管を第１の単位配管とし、長さ方向の他方側に配置された単位配管を第２の単位配管とし、第１の単位配管の幅をＷ１、高さをＨ１とし、第２の単位配管の幅をＷ２、高さをＨ２としたとき、すべての第１の単位配管と第２の単位配管との間に、以下の関係が満たされる。
　（Ａ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい
　（Ｃ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　（Ｄ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
　ここで、第２の単位配管の幅および高さを、より大きくすることで、より幅広い粘度範囲での粘度測定を、粘度測定用配管１００により一度に行うことが可能となる。一方で、第２の単位配管の幅および高さを、さほど大きくしすぎないようにすることで、他方側の単位配管のサイズを適度な範囲に抑えることができる。
　上記観点から、（Ａ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるときは、Ｈ２／Ｈ１は１．１以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましく、１．３以上であることがさらに好ましい。また、Ｈ２／Ｈ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。同様に、（Ａ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるときは、Ｗ２／Ｗ１は１０以上であることが好ましく、１１以上であることがより好ましく、１２以上であることがさらに好ましい。また、Ｗ２／Ｗ１は３０以下であることが好ましく、２５以下であることがより好ましく、２０以上であることがさらに好ましい。
　同様に、（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるときは、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｈ２／Ｈ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。一方で、（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるときは、第２の単位配管のサイズを適度な範囲にする観点から、Ｗ２／Ｗ１は０．９以下であってもよく、０．８以下であってもよい。また、第２の単位配管のサイズを適度にして粘度の測定を容易にする観点から、Ｗ２／Ｗ１は０．１以上であってもよく、０．２以上であってもよく、０．３以上であってもよい。
　（Ａ）、（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、本実施形態では、一方側から他方側に向けて単位配管のサイズを大きくしていく。これにより、得られる粘度の測定値の精度を向上させることができ、なおかつ、幅広いせん断速度範囲での粘度測定を行うことが可能となる。ただし、（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるときは、第２の単位配管の高さは第１の単位配管よりも大きくするが、第２の単位配管の幅は第１の単位配管よりも小さくなる。第１の単位配管および第２の単位配管の流量が同じであり、スリット型である第１の単位配管において幅Ｗを高さＨよりも大きくするという条件下では、後述する式（１）および式（２）において求めるせん断速度を粘度測定に必要な所定範囲にするためには、第２の単位配管の幅は、必然的に第１の単位配管よりも小さくなる。
　また、（Ｃ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるときは、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｈ２／Ｈ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。同様に、（Ｃ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるときは、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｗ２／Ｗ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。
　また、（Ｄ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるときは、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｈ２／Ｈ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。同様に、（Ｄ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるときは、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｗ２／Ｗ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。
　また、上記（Ａ）～（Ｄ）のいずれの組み合わせにおいても、第１の単位配管の長さをＬＬ１とし、第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、少なくとも１組の第１の単位配管と第２の単位配管との間、好ましくはすべての第１の単位配管と第２の単位配管との間で、ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。これにより、それぞれの単位配管を流通する際に、十分な圧力差を流体に発生させ、圧力差の測定精度をより高めることができる。また、少なくとも１組の第１の単位配管と第２の単位配管との間、好ましくはすべての第１の単位配管と第２の単位配管との間で、ＬＬ２／ＬＬ１は５．０以下であることが好ましく、４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。これにより、各単位配管における圧力損失を適度な範囲に抑えて、適度な大きさの動力で、粘度測定用配管に流体を流通させることができる。また、上記圧力損失により生じる発熱量を少なくすることもできる。
　本実施形態において、第１の単位配管１１０、第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０はそれぞれ、キャピラリ型、スリット型、およびスリット型とされている。このように、異なる型の単位配管を組み合わせることで、せん断速度の最低値と最高値との間に少なくとも１００倍程度の差があるような幅広いせん断速度範囲での粘度測定を行う際にも、それぞれの単位配管の寸法を適度な範囲とすることができる。
　なお、それぞれの単位配管の型の組み合わせは上記順番に限定されることはない。本発明者らの知見によると、粘度測定用配管を流通する流体の流量が比較的少ないとき（たとえば１００ｋｇ／ｈ以下（後述する実施例（２３０℃における流体の密度が０．７６ｇ／ｃｃ）だと、３．７×１０－３ｍ３／ｓ以下）のとき）には、キャピラリ型、スリット型、およびスリット型の順番とすることで、粘度測定用配管１００の全体のサイズを大きすぎず小さすぎない適度な範囲に調整することができる。すべての単位配管をスリット型とすると、幅が非常に大きい単位配管を組み合わせる必要が生じ、粘度測定用配管の全体の重量が大きくなってしまったり、粘度測定用配管中に流路となっていない不要なデッドボリュームが広く発生してしまったりしやすい。また、すべての単位配管をキャピラリ型とすると、すべての単位配管のサイズが小さくなりすぎて、圧力計の設置が困難になりやすい。これらに対し、最もサイズを小さくする側の端部にサイズを小さくしやすいキャピラリ型の単位配管を配置することで、反対側の端部に配置したスリット型の単位配管のサイズを適度な範囲に抑えることができる。また、サイズを大きくする単位配管の位置にスリット型の単位配管を配置することで、圧力計を設置しやすくなるほか、粘度測定用配管の厚みの増大を抑制することができる。なお、このとき、上記３つの単位配管の長さ方向外側に、他の任意の単位配管が配置されていてもよい。
　また、本発明者らの知見によると、粘度測定用配管を流通する流体の流量が比較的大きいとき（たとえば１００ｋｇ／ｈ以上（後述する実施例（２３０℃における流体の密度が０．７６ｇ／ｃｃ）だと、３．７×１０－３ｍ３／ｓ以上）のとき）には、スリット型、キャピラリ型、およびキャピラリ型の順番、またはスリット型、スリット型、およびキャピラリ型の順番とすることで、粘度測定用配管１００の全体のサイズを大きすぎない適度な範囲に調整することができる。すべての単位配管をスリット型とすると、端部において幅が非常に大きい単位配管を配置する必要が生じ、粘度測定用配管の全体の重量が大きくなってしまったり、粘度測定用配管中に流路となっていない不要なデッドボリュームが広く発生してしまったりしやすい。これに対し、他方の端部側（本実施形態では最も下流側）にサイズを小さくしやすいキャピラリ型の単位配管を配置することで、粘度測定用配管のサイズを適度な範囲に抑えることができる。また、最もサイズが大きくなる位置にスリット型の単位配管を配置しようとすると、当該スリット型の単位配管の幅Ｗが非常に大きくなる。このような幅Ｗが大きいスリット側の単位配管について、幅Ｗ方向の全範囲において高さＨを一定の値にするような高精度での加工は困難であるため、精度よい粘度測定のための寸法精度が高い単位配管を作製することは困難である。また、スリット型の単位配管の幅Ｗが大きいと、単位配管の内部を流通する樹脂の圧力により高さが変化してしまいやすい。そのため、最も下流側にはキャピラリ型の単位配管を配置することが好ましい。さらには、最も下流側にスリット型の単位配管を配置すると、当該スリット型の単位配管の壁面で流体が滞留して樹脂の流動に遅れが生じ、ひいては粘度の測定も遅くなることがある。これに対し、最も下流側にキャピラリ型の単位配管を配置することで、流体の配管壁面での滞留を生じにくくして粘度の測定に遅れを生じにくくすることができる。
　本実施形態において、第１の単位配管１１０、第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０は、いずれも、単位配管内部の流路形状が、長さ方向に沿って不変である。ただし、これに限られることはなく、圧力計の間の流路形状が不変であれば、その前後の形状が変化していてもよい。
　本実施形態において、第２の単位配管１３０は２つの圧力計１３２および圧力計１３４を有し、第３の単位配管１５０は２つの圧力計１５２および圧力計１５４を有する。
　それぞれの圧力計は、単位配管中の流体の流れが安定する位置に配置されることが好ましく、単位配管の端部（流入口および流出口）から所定の間隔を空けて配置されることがより好ましい。一方で、圧力差を測定する２点間の間隔を十分に設ける観点からは、単位配管の端部からの間隔が大きすぎない位置に配置されることが好ましい。これらのバランスをとる観点から、それぞれの圧力計は、単位配管の流路の長さＬＬに対する、単位流路の近接する端部（上流側に配置された圧力計（本実施形態のように第１の単位配管１１０から第３の単位配管１５０へと流体を流通させるときは圧力計１３２および圧力計１５２）については、それぞれ第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０の流入口。下流側に配置された圧力計（本実施形態では圧力計１３４および圧力計１５４）については、それぞれ第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０の流出口。）との間の間隔が、３％以上３５％以下となる位置に配置されることが好ましく、５％以上３０％以下となる位置に配置されることがより好ましく、６％以上２５％以下となる位置に配置されることがさらに好ましい。
　具体的には、第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０は、流体の圧力を測定する、一方向側となる位置と、それぞれの単位配管が有する流路の一方向側端部との間の、長さ方向における間隔をＬＵとし、流体の圧力を測定する、他方向側となる位置と、単位配管が有する流路の他方側端部との間の、長さ方向における間隔をＬＤとし、当該単位配管の流路長さをＬＷとするとき、単位配管の流路長さに対する、流体の圧力を測定する位置と単位配管の端部との間の距離の比率であるＬＵ／ＬｗおよびＬＤ／Ｌｗが、いずれも３％以上３５％以下であることが好ましい。
　なお、本実施形態において、キャピラリ型である第１の単位配管１１０はサイズが小さくなるため、内部に圧力計を配置しにくいことがある。このようなときは、キャピラリ型の単位配管の前後に流路の幅Ｗが広い部分を設けて、当該部分に圧力計を配置し、これらの圧力計の測定値から、第１の単位配管１１０を流通する流体の圧力差を求めればよい。本実施形態では、粘度測定用配管１００に流体が流入する前に圧力計１１２を配置し、この圧力計による測定値と、第２の単位配管に配置した圧力計１３２による測定値と、の間の圧力差を、第１の単位配管１１０を流通する流体の圧力差とする。ただし、このときも、後述するせん断応力を測定する際には、第１の単位配管１１０の長さと、上記圧力計１１２と圧力計１３２との間の測定値の差（圧力差）と、をもとにせん断応力σを算出する。また、このようなときは、好ましいＬＵ／ＬｗおよびＬＤ／Ｌｗの範囲は上述した範囲に必ずしも限られるものではない。
　このように、キャピラリ型の単位配管のサイズが小さく圧力計が配置しにくいときに、当該キャピラリ型の入口側または出口側における単位配管の圧力をその上流側または下流側において測定することを可能とするため、キャピラリ型の単位配管に隣接する位置には、スリット型の単位配管を隣接して配置することが好ましい。
　本実施形態において、第１の単位配管１１０と第２の単位配管１３０との間には、これらの単位配管の間の流路形状を連続的に変化させるための第１の接続配管１２０が配置されている。第１の接続配管１２０は、流路形状が第１の単位配管１１０側から第２の単位配管１３０側に向けて流路サイズが滑らかに漸増する、流路形状がテーパー型の配管である。
　同様に、第２の単位配管１３０と第３の単位配管１５０との間には、これらの単位配管の間の流路形状を連続的に変化させるための第２の接続配管１４０が配置されている。第２の接続配管１４０は、流路形状が第２の単位配管１３０側から第３の単位配管１５０側に向けて流路サイズが滑らかに漸増する、流路形状がテーパー型の配管である。
　また、第３の単位配管１５０の他方側には、第３の単位配管１５０と外部の流路とを接続するための第３の接続配管１６０が配置されている。第３の接続配管１６０における流路形状は特に限定されないが、急激な圧力上昇による測定結果への影響を生じさせない形状であることが好ましく、外部の流路の形状に向けて流路形状が連続的に滑らかに変化する形状であることが好ましい。
　第１の接続配管１２０および第２の接続配管１４０は、いずれも、上記テーパー型の配管とすることで、単位配管の間に流路形状が急激に変化する段差部が形成されないようにして、上記段差部における流体の滞留を抑制することができる。これにより、上記滞留による流体のロス（デッドボリューム）を低減することができる。また、それぞれの単位配管に流入した流体に、流入当初から安定した流れを形成させることができ、それぞれの単位配管のうち、より流入口に近い位置に圧力計を配置して、単位配管の長さをより小さくし、より短時間での測定が可能となる。さらには、流体が高分子などであるときには、上記滞留により流体が発熱すると、高分子の熱分解が生じて測定の精度が下がることがあるが、上記滞留を抑制することにより、発熱による測定精度の低下を抑えることもできる。
　上記テーパー型は、断面形状における流路端辺が直線のみからなる単純なテーパー形状であってもよいし、一方側で流路サイズが漸増し他方側では流路サイズがほぼ一定であるコートハンガー型であってもよいし、一方側と他方側とで流路サイズの広がる割合が変化するフィッシュテール型であってもよく、その形状は特に限定されない。
　上記テーパー型の、断面形状における流路端部が長さ方向に対してなす角度は、３０°以上６０°以下であることが好ましく、４０°以上５０°以下であることがより好ましい。コートハンガー型やフィッシュテール型のときには、上記角度は、接続配管の流入口における流路端部と流出口における流路端部とを結ぶ仮想直線が、長さ方向に対してなす角度とすることができる。
　なお、それぞれの単位配管の間には、接続配管を配置しなくてもよい。一方で、上記効果を十分に得る観点からは、すべての単位配管の間に接続配管を配置することが好ましく、すべての単位配管の間にテーパー型の接続配管を配置することがより好ましい。
　なお、図示はしないものの、粘度測定用配管１００は、流体の温度を調整するためのヒーター、流体の温度を測定するための温度検出器（熱電対など）、およびヒーターによる加熱を制御する制御部を有していてもよい。また、粘度測定用配管１００は、外部への放熱を防ぐための断熱材を外表面に有していてもよいし、粘度測定用配管１００を支持する支持部を有していてもよい。
　粘度測定用配管１００の材料は、流通する流体の圧力および温度により変形しにくいものであれば特に限定されない。粘度測定用配管１００の材料の例には、機械構造用炭素鋼（Ｓ－Ｃ材）、構造用合金鋼（マンガン鋼（ＳＭｎ）、マンガンクロム鋼（ＳＭｎＣ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）、アルミニウムクロムモリブデン鋼（ＳＡＣＭ）、ＳＫＤ４、ＳＫＤ５、ＳＫＤ６、ＳＫＤ６１、ＳＫＤ６２、ＳＫＴ２、ＳＫＴ３、ＳＫＴ４、ＳＫＴ５、ＳＫＴ６、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４１０、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｘ、Ｉｎｃｏｎｅｌ　６００、およびＩｎｃｏｎｅｌ　７１８など公知の鋼材や合金が含まれる。
　また、粘度測定用配管１００の全体のサイズは、流通する流体の圧力および温度により変形しにくい程度であれば特に限定されない。たとえば、それぞれの配管の幅Ｗに対して、同じ位置における粘度測定用配管１００の幅の大きさが、１．２倍以上３倍以下とすることができる。
　［粘度計］
　粘度測定用配管１００は、インライン粘度計に用いることができる。以下、粘度測定用配管１００を有する粘度計の装置構成および当該粘度計を用いた粘度の測定方法を説明する。
　図４は、粘度測定用配管１００を有する粘度計４００の例示的な構成を示すブロック図である。粘度計４００は、粘度測定用配管１００を流通する流体の流量を調整するギアポンプ４１０と、粘度を算出するＣＰＵ４２０とを有する。
　ギアポンプ４１０は、所定の流量で流体を流動させ、粘度測定用配管１００の内部を流通させる。本実施形態では、第１の単位配管１１０、第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０を一体的に有する粘度測定用配管１００に対し、ギアポンプ４１０により流体を流動させるため、それぞれの単位配管における流量はすべて同じとなる。それぞれの単位配管を別個に設けて独立して流体を流動させ、単位配管ごとに流量を測定してもよいが、ギアポンプ４１０により外生的に流量を調整することで、それぞれの単位配管に流量測定機器を設置する必要がなくなり、より精度の高い粘度測定が可能となる。また、ギアポンプ４１０により外生的に流量を調整することで、それぞれの単位配管における流量がすべて同じになるため、後の計算が容易である。なお、ギアポンプ４１０は、外生的に流量を調整できるものであればよく、その種類は限定されない。
　ギアポンプ４１０により流動させられた流体は、粘度測定用配管１００の内部に導入され、第１の単位配管１１０、第１の接続配管１２０、第２の単位配管１３０、第２の接続配管１４０、および第３の単位配管１５０をこの順に流通する。そして、第３の接続配管１６０から粘度測定用配管１００の内部に排出される。このとき、上述した圧力計により、各測定位置での流体の圧力が測定される。
　ＣＰＵ４２０は、公知の情報処理装置であり、せん断速度算出部４２２、せん断応力算出部４２４、補正部４２６、および粘度算出部４２８の各機能部を備える。なお、これらの機能部は、以下の処理を行うソフトウェアとしてＣＰＵにインストール可能である。
　せん断速度算出部４２２は、ギアポンプ４１０から得た流体の流量と、既知であるそれぞれの単位配管のサイズの情報と、をもとに、それぞれの単位配管を流通する流体のせん断速度を算出する。
　具体的には、せん断速度算出部４２２は、キャピラリ型の単位配管（本実施形態では第１の単位配管１１０）については、当該単位配管の幅Ｗおよび高さＨ（幅Ｗおよび高さＨは、いずれも単位配管の直径である）、ならびにギアポンプ４１０から得た体積流量Ｑをもとに、式（１）によって当該単位配管における流体のせん断速度を求める。
　なお、
　は、せん断速度を示す。
　また、スリット型の単位配管（本実施形態では第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０）については、当該単位配管の幅Ｗおよび高さＨ、ならびにギアポンプ４１０から得た体積流量Ｑをもとに、式（２）によって当該単位配管における流体のせん断速度を求める。
　なお、上述したように、スリット型の単位配管については、ＷとＨとの間には、ＷはＨに対して８倍以上２０倍以下が好ましく、８倍以上１２倍以下がより好ましいという関係がある。
　せん断応力算出部４２４は、それぞれの単位配管を流通する際の流体の圧力損失ΔＰを算出し、当該圧力損失ΔＰと、既知であるそれぞれの単位配管のサイズの情報と、をもとに、それぞれの単位配管を流通する際の流体のせん断速度を算出する。
　具体的には、本実施形態のように第１の単位配管１１０から第３の単位配管１５０へと向かう方向へと流体を流通させるときは、せん断応力算出部４２４は、粘度測定用配管１００に流体が流入する前に配置された圧力計１１２による圧力の測定値と、第２の単位配管１３０の上流側に配置された圧力計１３２による圧力の測定値と、の差を算出して、第１の単位配管１１０を流通するときの圧力損失ΔＰとする。また、第２の単位配管１３０の上流側に配置された圧力計１３２による圧力の測定値と、第２の単位配管１３０の下流側に配置された圧力計１３４による圧力の測定値と、の差を算出して、第２の単位配管１３０を流通するときの圧力損失ΔＰとする。また、第３の単位配管１５０の上流側に配置された圧力計１５２による圧力の測定値と、第３の単位配管１５０の下流側に配置された圧力計１５４による圧力の測定値と、の差を算出して、第３の単位配管１５０を流通するときの圧力損失ΔＰとする。
　そして、キャピラリ型の単位配管、およびスリット型の単位配管のそれぞれについて、当該単位配管の高さＨ（キャピラリ型の単位配管については、高さＨは、単位配管の直径である）、圧力測定点の間の長さ方向における間隔Ｌ（本実施形態では、第１の単位配管１１０については第１の単位配管１１０の長さＬＬを間隔Ｌとする。第２の単位配管１３０については圧力計１３２と圧力計１３４との間の間隔であり、第３の単位配管１５０については圧力計１５２と圧力計１５４との間の間隔である。）ならびに上記それぞれの単位配管における圧力損失ΔＰをもとに、式（３）によってそれぞれの単位配管における流体のせん断応力σを求める。
　なお、粘度算出部４２８は、この、せん断速度算出部４２２により得られたせん断速度と、せん断応力算出部４２４により得られたせん断応力σとをもとに、式（４）によってそれぞれの単位配管における（それぞれのせん断速度における）流体の粘度ηを求めてもよい。
　このとき求められる粘度は、後述する補正を行っていない、当該流体についてのみかけの粘度となる。
　上記みかけの粘度は、流体がニュートン流体であると仮定した計算式によりせん断速度を算出して得られたものである。実際の流体は非ニュートン流体であることがほとんどであるため、上記みかけの粘度は当該流体の粘度を正確に表していないことがある。そこで、本実施形態では、非ニュートン流体についての真の粘度を求めるため、せん断速度算出部４２２により得られたせん断速度を補正部４２６により補正する。
　具体的には、補正部４２６は、隣り合う単位配管を単位配管Ａおよび単位配管Ｂとし、単位配管Ａにおいて測定されたせん断速度を
とし、単位配管Ａにおいて測定されたせん断応力をσＡとし、
　単位配管Ｂにおいて測定されたせん断速度を
とし、単位配管Ｂにおいて測定されたせん断応力をσＢとして、式（５）によって上記流体のせん断粘度のせん断速度依存性を表す非ニュートン指数ｎを求める。
　非ニュートン流体では、せん断速度とせん断応力との関係が線形ではないので、式（５）の非ニュートン指数ｎは一定値にはならず、せん断速度依存性がある。
　本実施形態では、式（５）の傾きである非ニュートン指数ｎについて、第１の単位配管１１０および第２の単位配管１３０から第１の単位配管１１０における非ニュートン指数ｎ、ならびに第２の単位配管１３０および第３の単位配管１５０の組から、第３の単位配管１５０における非ニュートン指数ｎを求めることができる。これら２つのｎの移動平均から、第２の単位配管１３０における非ニュートン指数ｎを算出する。この非ニュートン指数ｎを算出して精度の高い真の密度を算出するため、単位配管の数は３つ以上であることが好ましい。単位配管の数が４つ以上の場合も同様の手順によりそれぞれの単位配管における、非ニュートン指数ｎを算出することが出来る。
　そして、補正部４２６は、キャピラリ型の単位配管については、式（６）によって流体の真のせん断速度を求める。
　また、スリット型の単位配管については、式（７）によって流体の真のせん断速度を求める。
　なお、真のせん断速度を求めるための上記の補正は、ラビノビッチ補正として公知である。
　そして、粘度算出部４２８は、補正部４２６により得られた真のせん断速度と、せん断応力算出部４２４により得られたせん断応力とをもとに、式（８）によってそれぞれの単位配管における（それぞれのせん断速度における）流体の真の粘度ηを求める。
　その後、カーブフィッティングにより、それぞれのせん断速度における流体の真の粘度を表す粘度のカーブを得ることで、粘度がせん断速度依存性を有する非ニュートン流体の、各せん断速度における粘度を得ることができる。
　このとき、幅広いせん断速度における真の粘度を得る観点からは、せん断速度の最低値と最高値との間に少なくとも１００倍程度の差があるような幅広いせん断速度範囲で真の粘度を測定できるようにすることが望ましい。
　幅広いせん断速度範囲での粘度の測定をする観点からは、３つの単位配管により粘度を測定する際に、せん断速度が最も遅い単位配管（本実施形態では第３の単位配管１５０）におけるせん断速度を速度Ａ、せん断速度が最も中間の単位配管（本実施形態では第２の単位配管１３０）におけるせん断速度を速度Ｂ、せん断速度が最も速い単位配管（本実施形態では第１の単位配管１１０）におけるせん断速度を速度Ｃ、としたとき、速度Ｂは、速度Ａの９倍以上５０倍以下程度となることが好ましく、速度Ｃは、速度Ｂは、速度Ａの９０倍以上１５００倍以下程度となることが好ましい。
　上述の粘度測定用配管によれば、このような幅広いせん断速度範囲での粘度の測定が可能である。
　上記粘度計を使用した粘度の測定は、高分子の溶融体や、常温で流体であるオイル等の有機物、その他各種の分散体の粘度測定に適用ことができる。これらのうち、粘度の予測困難性が高い高分子の溶融体、特には各種廃プラスチックを溶融混合する際の粘度の測定に、本発明は好適である。
　上記高分子は、熱可塑性樹脂であればよく、たとえば、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ乳酸樹脂、フラン樹脂、およびシリコーン樹脂などであることができる。ただし、高分子の種類はこれらに限定されない。
　これらの熱可塑性樹脂についての定義、製法については、周知であり、たとえば「実用プラスチック事典」（実用プラスチック事典編集委員会編、株式会社産業調査会発行）等の刊行物に記載されている。
　上記ポリオレフィン樹脂は特に制限はなく、従来公知のポリオレフィン樹脂を使用することができる。上記ポリオレフィン樹脂の例には、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、塩化ビニル樹脂（塩素化ポリオレフィン）、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メタクリル酸アクリレート共重合体などが含まれる。中でも、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂が好ましく用いられる。なお、上記ポリエチレン樹脂およびポリプロピレン樹脂は、各種変性体であってもよい。
　なお、上記ポリエチレン樹脂は、エチレン単独重合体であってもよいし、エチレン共重合体であってもよい。エチレン共重合体は、エチレンと、１種又は２種以上のα－オレフィンとの共重合体が好ましい。α－オレフィンは、炭素数３以上のα－オレフィンが好ましく、炭素数３～８のα－オレフィンがより好ましい。炭素数３以上のα－オレフィンの例には、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン、４－メチル－１－ペンテン等が含まれる。
　上記ポリプロピレン樹脂の例には、プロピレン単独重合体、プロピレン共重合体等が含まれる。プロピレン共重合体は、プロピレンと、１種又は２種以上のα－オレフィンとの共重合体が好ましい。α－オレフィンは、炭素数２以上（但し炭素数３を除く）のα－オレフィンが好ましく、炭素数２～８（但し炭素数３を除く）のα－オレフィンがより好ましい。炭素数２以上のα－オレフィンの例には、エチレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン、４－メチル－１－ペンテン等が含まれる。
　上記ポリカーボネート樹脂は、典型的には、芳香族ジオール（例えばビスフェノールＡ）とホスゲンとを反応することにより得られる樹脂である。ポリカーボネート樹脂の市販品の例には、三菱化学株式会社製、ＮＯＶＡＲＥＸ（「ＮＯＶＡＲＥＸ」は同社の登録商標）、帝人化成株式会社製、パンライト（「パンライト」は同社の登録商標）、日本ジーイープラスチックス株式会社製、レキサン（「レキサン」は同社の登録商標）などが含まれる。当然、これらの市販品も本発明に好適に適用可能である。
　上記熱可塑性ポリエステル樹脂は、典型的には、ジカルボン酸とジオールとを重縮合させて得られる樹脂である。熱可塑性ポリエステル樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６－ナフタレンジカルボキシレート、ポリシクロヘキサンテレフタレートなどが含まれる。
　上記ＡＢＳ樹脂は、典型的には、ポリブタジエンにアクリロニトリルおよびスチレンをグラフト重合させて得られる耐衝撃性樹脂である。本発明においては、ポリブタジエン成分が５～４０重量％であって、スチレン成分とアクリロニトリル成分の重量比（スチレン／アクリロニトリル）が７０／３０～８０／２０であってもよい。
　上記ポリアセタール樹脂は、典型的には、ホルマリンあるいはトリオキサンを、所望に応じてエチレンオキサイドと共に、カチオン触媒の存在下に開環重合して得られる樹脂であり、ポリオキシメチレン鎖を主骨格とする樹脂である。本発明においては、コポリマータイプのものが好ましい。
　上記ポリアミド樹脂は、典型的には、ジアミンとジカルボン酸との重縮合、あるいはカプロラクタムの開環重合等により得られる樹脂である。本発明においては、脂肪族ジアミンと脂肪族または芳香族ジカルボン酸の重縮合反応物が好ましい。
　上記ポリフェニレンオキシド樹脂は、典型的には、２，６－ジメチルフェノールを銅触媒の存在下に酸化カップリングさせて得られる。さらにこれを変性した変性ポリフェニレンオキシド樹脂も、本発明において用いることができる。
　［その他の実施形態］
　なお、上述の各実施形態はそれぞれ本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な各実施形態も可能であることは言うまでもない。
　以下において、実施例および比較例を参照して本発明をさらに詳しく説明する。なお、これらの実施例および比較例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
　［第１の実験］
　サイズが異なる３つの単位配管を組み合わせた粘度測定用配管を用意した。この粘度測定用配管を用いて、サイズが小さい単位配管からサイズが大きい単位配管のへと順に流体を流通させるとき（本発明）と、サイズが大きい単位配管からサイズが小さい単位配管へと順に流体を流通させるとき（特許文献１参照）とを比較して、得られる粘度の測定値の精度がどのように異なるかを調べた。
　１．粘度計測用配管
　図１～図３に記載の粘度計測用配管１と、各位置における単位配管の種類が異なる粘度計測用配管２と、を用意した。図５は、粘度計測用配管２の構成を示す模式図であり、図６は、粘度測定用配管２を構成する第１のプレート２１０および第２のプレート２２０の、それぞれと向かい合う面の様子を示す模式図である。これらの粘度計測用配管に溶融樹脂を流通したときの、それぞれの単位配管におけるせん断応力の測定値を実測した。
　粘度計測用配管１は、流体の長さ方向に沿って、キャピラリ型の単位配管（第１の単位配管）、スリット型の単位配管（第２の単位配管）、およびスリット型の単位配管（第３の単位配管）が配置された構成であり、それぞれの単位配管のサイズは表１に記載の通りである。なお、キャピラリ型の第１の単位配管の幅Ｗ１および高さＨ１は、いずれも第１の単位配管の流路の直径である。粘度計測用配管１の全体形状は、全長３００ｍｍ、全幅１００ｍｍ、全高７０ｍｍの箱状であり、上下２枚のプレートを組み合わせた形状をしていた。上下プレートのそれぞれには、組み合わせたときに下記形状およびサイズの配管が形成されるような溝部が、表面に形成されていた。粘度計測用配管の流入口より以前の流路内に圧力計Ｐ０を、第２の単位配管に圧力計Ｐ１およびＰ２を、第３の単位配管に圧力計Ｐ３およびＰ４を、それぞれ配置した。
　粘度計測用配管２は、流体の長さ方向に沿って、スリット型の単位配管（第１の単位配管）、キャピラリ型の単位配管（第２の単位配管）、およびキャピラリ型の単位配管（第３の単位配管）が配置された構成であり、それぞれの単位配管のサイズは表２に記載の通りである。なお、キャピラリ型の第２の単位配管の幅Ｗ２および高さＨ２は、いずれも第２の単位配管の流路の直径である。また、キャピラリ型の第３の単位配管の幅Ｗ３および高さＨ３は、いずれも第３の単位配管の流路の直径である。粘度計測用配管２の全体形状は、長さ３５０ｍｍ、全幅１８０ｍｍ、全高１６０ｍｍの上下２枚のプレートを組み合わせた箱状と、外形φ７０ｍｍの長さ３５０ｍｍの円管が接続された形状となっている。箱状部分の上下プレートのそれぞれには、組み合わせたときに第１の単位配管と第２の単位配管が下記形状およびサイズの配管が形成されるような溝部が、表面に形成されており、第３の単位配管は箱状部分にフランジで接続された円管部分で構成される。第１の単位配管のスリットの流入口側と出口側にそれぞれ圧力計Ｐ０とＰ１を、第２の単位配管に圧力計Ｐ２およびＰ３を、第３の単位配管に圧力計Ｐ４およびＰ５を、それぞれ配置した。このように圧力計を６本用いることは理想的であるが、Ｐ３とＰ４の圧力差は大きくはないため、Ｐ３あるいはＰ４のどちらかを省略し、圧力計を５本として、補正係数αを実測に合うように決定し、Ｐ３＝αＰ４として扱っても構わない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　２．シミュレーション結果との比較
　２－１．実験条件
　上記の粘度計測用配管１に、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて２３０℃、荷重２１６０ｇの条件で測定されたメルトフローレートが９．０のポリプロピレン単独重合体を、第１の単位配管側から第３の単位配管側に向けて、２３０℃で流通させた。上記ポリプロピレン単独重合体は、テクノベル株式会社製の２軸押出機（ＫＺＷ１５ＴＷ－４５ＭＧ－ＮＨ）にゼニス社製のギアポンプ（ＰＥＰ－ＩＩ－０．６ｃｃ）を接続し、シリンダを６ゾーンで１８０℃、２００℃、２３０℃、２３０℃、２３０℃、２３０℃に設定し、スクリュー回転数を１００ｒｐｍ、ギアポンプは流量を３０ｒｐｍ（０．２３９８ｃｃ／ｓ）および６０ｒｐｍ（０．４７９７ｃｃ／ｓ）の２つの条件として、それぞれ、溶融したポリプロピレン単独重合体を流すようにして押し出した。このポリプロピレン単独重合体の圧力を、ギアポンプに接続した上記粘度計測用配管で測定する条件とした。
　（実施例１）
　粘度測定用配管１の第１の単位配管から第３の単位配管へと上記ポリプロピレン単独重合体を流動させて、圧力計Ｐ０～Ｐ４における圧力値を測定した。このとき、Ｐ０にはフルスケールが２０ＭＰａの圧力計である、Ｄｙｎｉｓｃｏ社製のＮＰ４６２－１／２－１５－４５を使用し、Ｐ１～Ｐ４にはフルスケールが３．５ＭＰａの圧力計である、Ｄｙｎｉｓｃｏ社製のＮＰ４６２－１／２－３．５ＭＰａ－１５－４５を使用した。圧力の測定は、ギアポンプの流量を３０ｒｐｍ（０．２３９８ｃｃ／ｓ）としたとき、および６０ｒｐｍ（０．４７９７ｃｃ／ｓ）としたときのそれぞれについて行った。
　（比較例１）
　粘度測定用配管１の第３の単位配管から第１の単位配管へと上記ポリプロピレン単独重合体を流動させて、圧力計Ｐ１～Ｐ４、および第３の単位配管の前端部に設定したＰ５における圧力値を測定した。Ｐ５にはフルスケールが２０ＭＰａの圧力計である、Ｄｙｎｉｓｃｏ社製のＮＰ４６２－１／２－１５－４５を使用し、Ｐ１～Ｐ４にはフルスケールが１０ＭＰａの圧力計である、Ｄｙｎｉｓｃｏ社製のＮＰ４６２－１／２－１０ＭＰａ－１５－４５を使用した。圧力の測定は、ギアポンプの流量を３０ｒｐｍ（０．２３９８ｃｃ／ｓ）としたとき、および６０ｒｐｍ（０．４７９７ｃｃ／ｓ）としたときのそれぞれについて行った。なお、実施例１と比較例１との間で、Ｐ１～Ｐ４に使用した圧力計を変更したのは、比較例ではＰ１～Ｐ４における圧力が３．５Ｍｐａを大きく超え、圧力計のフルスケールをレンジオーバーしてしまうためである。実施例１では、より精度よく圧力を測定するため、フルスケールが小さい圧力計をＰ１～Ｐ４に使用した。
　（シミュレーション）
　樹脂の種類、押出条件、および温度条件を上記実測時と同様に設定して、粘度計測用配管１および粘度計測用配管２の内部における圧力を、ｓｃＦＬＯＷ（ＭＳＣソフトウェア／ヘキサゴングループ）を用いてシミュレーションした。
　２―２．結果
　図７に、実施例１、比較例１およびシミュレーションの結果を示す。
　図７には、実施例１における圧力計Ｐ０～Ｐ４の測定値を、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたとき、および０．４７９７ｃｃ／ｓとしたときのそれぞれについてプロットし、同時に、同じ条件としたときのシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたときの結果を実線で示し、ギアポンプの流量を０．４７９７ｃｃ／ｓの結果を破線で示している。
　また、図７には、比較例１における圧力計Ｐ１～Ｐ５の測定値を、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたとき、および０．４７９７ｃｃ／ｓとしたときのそれぞれについてプロットし、同時に、同じ条件としたときのシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたときの結果を実線で示し、ギアポンプの流量を０．４７９７ｃｃ／ｓの結果を破線で示している。
　図７に示すように、実施例１の測定結果はシミュレーション結果とほぼ一致していたが、比較例１の測定結果はシミュレーション結果からの乖離が大きかった。これは、比較例１ではサイズが大きい第３の単位配管における信号の大きさが、電源に由来するホワイトノイズに近いレベルとなり、正しく信号を計測できないためだと考えられる。
　また、比較例１の測定結果およびシミュレーション結果はいずれも、各測定点における圧力がいずれも高い値を示していた。これは、最初に圧力を測定した圧力計Ｐ０における圧力損失が大きすぎたため、他の測定点における測定結果がＰ０における結果に引きずられて見えにくくなっていたためだと考えられる。図７から明らかなように、比較例１では各測定点における圧力の差が小さく、圧力差の精度よい測定が困難である。
　図８に、粘度測定用配管２のシミュレーションの結果を示す。
　図８には、粘度測定用配管２に、ギアポンプの流量を１８．３６６ｃｃ／ｓ（５０ｋｇ／ｈ相当の吐出量）として上記ポリプロピレン単独重合体を順流（実施例相当）および逆流（比較例相当）に流したときの圧力計Ｐ０～Ｐ５の測定値のシミュレーション結果を実線で示す。
　図７と同様に順流では、低せん断速度側の配管に複合誤差の小さいフルスケールの小さい圧力計を使用できるため、ホワイトノイズの影響が小さいことが予想されるが、逆流では低せん断速度側の配管にフルスケールの大きい圧力計を使用しなければならないため、ノイズの影響が懸念され、測定精度が劣ることが予想される。
　３．実験結果のばらつき
　３－１．実験条件
　「２．シミュレーション結果との比較」の実施例１および比較例１と同じ条件で、上記粘度測定用配管に、溶融した上記ポリプロピレン単独重合体を流通させ、各地点における粘度を実測した。
　上記粘度測定を１５分間連続して行い、１秒ごとにサンプリングを行った。流入口からの距離が略同様となる、実施例１における圧力計Ｐ１と圧力計Ｐ２との間の実測値の差ΔＰ、および比較例１における圧力計Ｐ４と圧力計Ｐ３との間の実測値の差ΔＰについて、変動率（標準偏差／平均値）を、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたとき、および０．４７９７ｃｃ／ｓのそれぞれについて求めた。
　３－２．結果
　表３に、実施例１および比較例１における、ギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたとき、および０．４７９７ｃｃ／ｓとしたときのそれぞれにおけるΔＰの変動率を示す。
　表２に示すように、実施例１では変動率が小さく、測定結果のばらつきが小さかったが、比較例１では変動率が大きく、測定結果のばらつきが大きかった。比較例１ではサイズが大きい第３の単位配管においてノイズが発生しやすかったためだと考えられる。
　４．せん断粘度のせん断速度依存性
　４－１．実験条件
　上記ポリプロピレン単独重合体を２枚のパラレルプレートで挟み、１７０℃から２５０℃まで温度を２０℃ずつ変化させながら、一方のパラレルプレートを回転駆動させ、ＴＡインスツルメンツ社製のレオメータ（ＤＨＲ－３）を用いて、周波数ω＝０．１～５００ｒａｄ／ｓの範囲で線形粘弾性関数の周波数分散を測定した。得られた結果から、２３０℃を基準温度として時間－温度換算則によりマスターカーブを得た。Ｃｏｘ－Ｍｅｒｚの経験則が成り立つと仮定して、複素粘度の周波数依存性を示す上記マスターカーブを、定常流のせん断粘度のせん断速度依存性だとみなした。
　実施例１および比較例１で得られた実測値にラビノビッチ補正を行い、真の粘度を得た。上記定常流のせん断粘度のせん断速度依存性を示すカーブ上に、ラビノビッチ補正を行って得た真の粘度をプロットした。
　図９Ａは、上記カーブ上に、実施例１の結果をプロットした結果である。図９Ｂは、上記カーブ上に、比較例１の結果をプロットした結果である。なお、図９Ａにおいて、黒丸はギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたときの真の粘度を、ドット付きの丸はギアポンプの流量を０．４７９７ｃｃ／ｓとしたときの真の粘度を、それぞれ示す。また、図９Ｂにおいて、×印はギアポンプの流量を０．２３９８ｃｃ／ｓとしたときの真の粘度を、四角はアポンプの流量を０．４７９７ｃｃ／ｓとしたときの真の粘度を、それぞれ示す。
　図１０Ａは、上記カーブ上に、粘度測定用配管２の順流のシミュレーション結果をプロットした結果である。図１０Ｂは、上記カーブ上に、粘度測定用配管２の逆流のシミュレーション結果をプロットした結果である。圧力レンジが０―１０ＭＰａ、複合誤差が±５％ある物として、各配管の圧力差が＋５％の値、－５％の値から求めた粘度をエラーバーとして示す。
　図９Ａおよび図９Ｂ、ならびに図９Ａおよび図９Ｂに示すように、実施例１で得られた粘度は、上記カーブと一致していたが、比較例１で得られた粘度は、上記カーブからの乖離が大きかった。また粘度測定用配管２の逆流においては、複合誤差によるバラツキの影響が大きかった。
　４－２．結果
　図７、図８、表２、図９Ａおよび図９Ｂ、ならびに図１０Ａおよび図１０Ｂに示す結果から、サイズが小さい単位配管からサイズが大きい単位配管のへと順に流体を流通させることで、サイズが大きい単位配管からサイズが小さい単位配管へと順に流体を流通させるときと比較して、得られる粘度の測定値の精度が各段に向上することがわかる。また、図９Ａおよび図９Ｂ、ならびに図１０Ａおよび図１０Ｂに示す結果から、上述した（Ａ）～（Ｄ）を満たすような、一方から他方へとサイズが大きくなっていく（条件（Ｂ）は除く）単位配管に流体を流通させることで、幅広いせん断速度範囲（たとえば１ｋｇ／ｈ、１０ｋｇ／ｈ、１００ｋｇ／ｈおよび５００ｋｇ／ｈ）での粘度測定が可能になることがわかる。
　［第２の実験］
　サイズが異なる３つの単位配管を組み合わせた粘度測定用配管について、互いに異なる３つのせん断速度を得るためのそれぞれの単位配管のサイズを調べた。このとき、せん断速度の最低値と最高値との間に少なくとも１００倍程度の差が生じるように、それぞれの単位配管のサイズを調整した。なお、第１の実験の結果に基づき、上記３つの単位配管は、サイズが小さい単位配管からサイズが大きい単位配管のへと順に流体を流通させるように配置した。
　１．条件
　第１の実験で用いたポリプロピレン単独重合体を２３０℃で溶融させて流通すると仮定した。上記ポリプロピレン単独重合体の、以下に示す測定条件および測定方法で測定した２３０℃における密度は、０．７６ｇ／ｃｃであった。
　（密度の測定条件）
　・測定装置：　　ＳＷＯ　Ｐｏｌｙｍｅｒｔｅｃｈｎｉｌ　ＧｍｂＨ社製、ＰＶＴ－１００
　・測定方法：　　等圧冷却試験
　・測定温度：　　３０～２６０℃
　・冷却速度：　　５℃／ｍｉｎ
　・圧力水準：　　２０、４０、６０、８０、１２０ＭＰａ
　・試料乾燥：　　なし
　（密度の測定方法）
　約０．７５ｇのサンプルを装置の測定シリンダにセットし、２６０℃に昇温し、圧力２０ＭＰａに設定し、５℃／ｍｉｎの冷却速度で３０℃まで冷却しながら密度を測定した。この手順で、４０ＭＰａ、６０ＭＰａ、８０ＭＰａ、１２０ＭＰａにて同様の測定を行い、２３０℃における各圧力の比容積から０．１ＭＰａの圧力に外挿して、２３０℃における比容積を得た。密度は比容積の逆数であり、計算すると０．７６ｇ／ｃｃであった。
　（単位配管のサイズの決定方法）
　流量を１ｋｇ／ｈ、１０ｋｇ／ｈ、５０ｋｇ／ｈおよび５００ｋｇ／ｈとしたときの全てに対応でき、かつ、第１の単位配管から第３の単位配管に向かう方向に沿ってせん断速度が１００／ｓｅｃ、１０／ｓｅｃ、および１／ｓｅｃとなるような、単位配管のサイズを計算により算出した。また、粘度測定用配管の全体の体積がなるべく小さくなるように、それぞれの単位配管のサイズ（および実施例２における単位配管の組み合わせ）を決定した。
　２．結果
　（比較例２）
　３つの単位配管をすべてスリット型とし、高さＨは一定として、幅Ｗが大きくなっていく形状（特許文献２の図１４、図１５参照）としたときの計算結果を表４に示す。
　表４に示すように、比較例２の配置では、単位配管の幅が非常に大きくなり、かつ単位配管の幅が最小のものと最大のものとの間の幅の差が非常に大きくなることがわかる（表４中、太字下線部）。この結果、粘度測定用配管の全体の重量が大きくなってしまったり、粘度測定用配管中に流路となっていない不要なデッドボリュームが広く発生してしまったりするなどの問題が生じると推測される。
　（比較例３）
　３つの単位配管をすべてスリット型とし、幅Ｗは一定として、高さＨが大きくなっていく形状（特許文献２の図１２、図１３参照）としたときの計算結果を表５に示す。
　表５に示すように、比較例３の配置では、単位配管の幅が全体的に大きくなることがわかる（表５中、太字下線部）。この結果、粘度測定用配管の全体の重量が大きくなってしまったり、粘度測定用配管中に流路となっていない不要なデッドボリュームが広く発生してしまったりするなどの問題が生じる。
　（比較例４）
　３つの単位配管をすべてスリット型とし、幅Ｗおよび高さＨがいずれも大きくなっていく形状としたときの計算結果を表６に示す。なお、スリット型の単位配管については、幅Ｗが高さＨの１０倍となるようにサイズを決定した。
　表６に示すように、比較例４の配置でもなお、単位配管の幅が全体的に大きくなることがわかる（表６中、太字下線部）。この結果、粘度測定用配管の全体の重量が大きくなってしまったり、粘度測定用配管中に流路となっていない不要なデッドボリュームが広く発生してしまったりするなどの問題が生じる。また、表６に示すように、比較例４の配置では、流速を１ｋｇ／ｈとするときの第１の単位配管の高さＨが１．３ｍｍと非常に小さくなる。このような高さが小さいスリット型の単位配管は、製造時に幅方向に対する高さ方向の角度を直角にするのが困難であり、また流通する樹脂の圧力により上下のプレートの合わせ面が口開きしてしまう可能性がある。
　（比較例５）
　３つの単位配管をすべてキャピラリ型とし、直径（幅Ｗおよび高さＨ）がいずれも大きくなっていく形状（特許文献３の図６参照）としたときの計算結果を表７に示す。
　表７に示すように、比較例５の配置では、流量を少なくしたときに、配管の幅Ｗおよび高さＨがいずれも極めて小さくなる（表７中、太字下線部）。このような小さいサイズでは、配管内への圧力計の設置が非常に困難であり、粘度の測定が実用的ではない。
　（実施例２）
　３つの単位配管をキャピラリ型とスリット型との組み合わせとし、幅Ｗおよび高さＨ（キャピラリ型については直径）がいずれも大きくなっていく形状としたときの計算結果を表８に示す。なお、スリット型の単位配管については、幅Ｗが高さＨの１０倍となるようにサイズを決定した。
　表８に示すように、３つの単位配管をキャピラリ型とスリット型との組み合わせとすることで、粘度測定用配管の全体のサイズを大きすぎない範囲にできることがわかる。なお、流量を１ｋｇ／ｈとしたときに、第１の単位配管であるキャピラリ型の配管の直径が１．５４ｍｍとなっているが、このときは、第１の単位配管に配置した圧力計Ｐ０と第２の単位配管に配置した圧力計Ｐ１との間の圧力差により、第１の単位配管における圧力損失を求め、この圧力損失をもとにせん断応力を算出できることは、前述した通りである。
　また、表８に示すように、流量を少なくするときは、第１の単位配管から第３の単位配管へと向かう方向に沿って、キャピラリ型の単位配管、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、の順に配置すると、全体形状を小さくしつつ、サイズが小さい第１の単位配管をキャピラリ型としたことにより、第１の単位配管に圧力計を配置しにくいという問題を、スリット型であり圧力計を配置しやすい第２の単位配管によって解消することができる。
　また、表８に示すように、流量を大きくするときは、最も下流側にキャピラリ型の単位配管を配置することにより、つまり、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管という配置、またはスリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、キャピラリ型の単位配管という配置にすることで、粘度測定用配管の全体のサイズを小さくすることができる。
　３．結果
　表４～表８に示す結果から、スリット型の単位配管とキャピラリ型の単位配管とを組み合わせることで、粘度測定用配管の全体のサイズを適当な範囲に設定できることがわかる。
　本出願は、２０２２年５月２日出願の特願２０２２－０７５９５９号の優先権を主張する。当該出願の出願当初の明細書、請求の範囲および図面に記載された事項は、参照により本出願に援用される。
　本発明の混練装置によれば、粘度がせん断速度依存性を示す非ニュートン性流体について、幅広いせん断速度における粘度を一度に測定できる。本発明は、各種流体の粘度測定に有用である。
　１００　粘度測定用配管
　１１０　第１の単位配管
　１２０　第１の接続配管
　１３０　第２の単位配管
　１４０　第２の接続配管
　１５０　第３の単位配管
　１６０　第３の接続配管
　１１２、１３２、１３４、１５２、１５４　圧力計
　２１０　第１のプレート
　２２０　第２のプレート
　２３０　ネジ孔
　４００　粘度計
　４１０　ギアポンプ
　４２０　ＣＰＵ
　４２２　せん断速度算出部
　４２４　せん断応力算出部
　４２６　補正部
　４２８　粘度算出部
 

 

Claims (20)

  1. 　流体の粘度測定用配管であって、
    　いずれも流通する前記流体の圧力を測定可能な、キャピラリ型の単位配管と、スリット型の単位配管とを含む、複数の単位配管が連続して配置された粘度測定用配管であって、
    　前記スリット型の単位配管の幅方向への流路の長さを、前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の幅とし、前記スリット型の単位配管の厚み方向への流路の長さを、前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の高さとし、前記幅方向および厚み方向のいずれとも直交する方向を長さ方向とし、
    　前記複数の単位配管のうちの連続する単位配管について、前記長さ方向の一方側に配置された単位配管を第１の単位配管とし、前記長さ方向の他方側に配置された単位配管を第２の単位配管とし、
    　前記第１の単位配管の幅をＷ１、高さをＨ１とし、
    　前記第２の単位配管の幅をＷ２、高さをＨ２としたとき、
    　以下の関係が常に満たされる、
    　粘度測定用配管。
    　（Ａ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
    　（Ｂ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい
    　（Ｃ）第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
    　（Ｄ）第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管であるとき、Ｈ２／Ｈ１は１よりも大きく、Ｗ２／Ｗ１は１よりも大きい
  2. 　前記複数の単位配管は、３つ以上の前記単位配管を含む、請求項１に記載の粘度測定用配管。
  3. 　前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、キャピラリ型の単位配管、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、の順に配置されている、請求項１または２に記載の粘度測定用配管。
  4. 　前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、スリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、の順に配置されている、請求項１または２に記載の粘度測定用配管。
  5. 　前記複数の単位配管は、長さ方向に沿って、スリット型の単位配管、スリット型の単位配管、キャピラリ型の単位配管、の順に配置されている、請求項１または２に記載の粘度測定用配管。
  6. 　第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．１以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１０以上である、請求項１、２および４のいずれか１項に記載の粘度測定用配管。
  7. 　前記長さ方向への流路の長さを、前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
    　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
    　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、請求項６に記載の粘度測定用配管。
  8. 　第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１よりも小さい、請求項１、２、４および５のいずれか１項のいずれか１項に記載の粘度測定用配管。
  9. 　前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
    　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
    　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、請求項８に記載の粘度測定用配管。
  10. 　第１の単位配管がスリット型の単位配管であり、第２の単位配管がスリット型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上である、請求項１、２、３および５のいずれか１項に記載の粘度測定用配管。
  11. 　前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
    　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
    　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、請求項１０に記載の粘度測定用配管。
  12. 　第１の単位配管がキャピラリ型の単位配管であり、第２の単位配管がキャピラリ型の単位配管である第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせを有し、前記第１の単位配管と第２の単位配管との組み合わせにおいて、Ｈ２／Ｈ１は１．５以上であり、Ｗ２／Ｗ１は１．５以上である、請求項１または２に記載の粘度測定用配管。
  13. 　前記長さ方向への流路の長さを前記粘度測定用配管に含まれる各単位配管の長さとし、
    　前記第１の単位配管の長さをＬＬ１、前記第２の単位配管の長さをＬＬ２としたとき、
    　ＬＬ２／ＬＬ１は１．５以上である、請求項１２に記載の粘度測定用配管。
  14. 　連続して配置された２つの前記単位配管の間に、長さ方向に沿って幅および高さが漸増するテーパー型の接続配管を有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の粘度測定用配管。
  15. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載の粘度測定用配管を有する、粘度計。
  16. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載の粘度測定用配管を流通する流体の粘度を測定する方法であって、
    　前記キャピラリ型の単位配管および前記スリット型の単位配管のそれぞれについて、前記流体のせん断速度およびせん断応力を求め、
    　前記キャピラリ型の単位配管および前記スリット型の単位配管において、前記せん断速度および前記せん断応力から、前記流体のせん断粘度ηを求める、
    　粘度の測定方法。
  17. 　前記複数の単位配管は、３つ以上の前記単位配管を含み、
    　前記３つ以上の単位配管のそれぞれにおいて、前記流体のせん断粘度ηを求める、請求項１６に記載の粘度の測定方法。
  18. 　補正した前記せん断速度を前記せん断応力で除算して得られる値として、前記流体のせん断粘度ηを求める、請求項１６または１７に記載の粘度の測定方法。
  19. 　ギアポンプにより前記流体の体積流量を設定し、前記体積流量を用いて前記せん断速度を求める、１６～１８のいずれか１項に記載の粘度の測定方法。
  20. 　前記流体は、高分子の溶融体である、１６～１９のいずれか１項に記載の粘度の測定方法。
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