JPH0451780B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種液体あるいはペースト状、ゲル
状物等の粘度を測定するために用いる回転粘度計
に関する。

〔従来の技術〕

従来より粘度計にはいくつかの種類が知られて
いる。例えばモータのトルク・回転数関係を利用
した回転粘度計は、第４図に示されるように測定
すべきサンプル液１に回転体２を浸漬し、この回
転体２を回転軸３を介してモータ４によつて回転
させるようにしている。このモータ４には、垂下
特性をもつた小形電動機が使用される。垂下特性
とは、第５図に示されるようにトルク（モータの
負荷）の増大に伴つて回転数が低下する特性であ
る。垂下特性をもつモータ４は、その回転数の変
化Δωを検出することにより、負荷トルクの変化
量ΔTを知ることができる。

かくして、回転体２はサンプル液１の粘度に応
じた負荷トルクを受けつつ回転するため、回転速
度はサンプル液１の粘度に応じて増減する。従つ
て、モータ４の回転数の変化量Δωを検出するこ
とにより、負荷トルクの変化ΔTをもとに粘度を
知ることができる。

このようなモータ直結方式の回転形粘度計によ
れば、トルク検出手段としてモータ４自身の特性
を利用しており、モータ４自身が駆動部と検出部
を兼ねることから、他の方式の回転粘度計のよう
に駆動部とトルク検出部を別個に必要とするもの
に比べて構造が比較的簡単で故障しにくく、しか
も応答性および再現性が良いなどの長所がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の回転粘度計は、モータ４の回転数の精
度が重要であるが、低速回転領域でなモータ４の
制御性が悪いため、回転数を下げるには限界があ
る。なお、回転数を下げるために減速機を使用す
ることも考えられなくはないが、ギヤなどの摩擦
が測定結果に悪影響を与えるので、減速機の使用
は好ましくない。

従つて回転体２を比較的高速で回転させざるを
得ない。しかしながら、回転体２の回転が速くな
ればサンプル液中に乱流が発生し易くなり、測定
結果に悪影響が出る。このため回転数を設定でき
る範囲が狭い。しかも、サンプル液１の粘度に応
じて回転体２の回転数が必然的に変化するが、こ
のように測定の条件が変化することは好ましいこ
とではない。

〔問題点が解決するための手段〕

本発明の粘度計は、サンプル液に接する回転体
が連結される回転軸を有しかつ負荷トルクの大き
さに対応して上記回転軸の回転数ω₁が変化する
特性（垂下特性等）をもつ第１のモータと、サン
プル液に対する上記回転体の見かけ上の回転数
ω₀を検出する第１の検出手段と、上記回転体の
見かけ上の回転数ω₀が予め設定された値を保つ
ように上記第１のモータのステータの上記第１の
モータの回転軸とは逆方向に回転数ω₂で回転さ
せる第２のモータと、上記第１のモータのステー
タの回転数ω₂または第２のモータのロータの回
転数ω₂を検出する第２の検出手段と、上記第２
の検出手段によつて検出された回転数ω₂に関す
る値を表示するかまたは回転数ω₂をもとに算出
した粘度を表示する表示器とを具備する。なお、
サンプル液は液体に限らず、例えばペースト状あ
るいはゲル状等であつてもよい。

〔作用〕

上記構成において、サンプル液に接する回転体
が連結された回転軸は第１のモータによつて回転
数ω₁で回転させられるが、この第１のモータ自
身は第２のモータによつて上記回転軸とは逆方向
に回転数ω₂で回転させられる。このため、サン
プル液に対する回転体の見かけ上の回転数ω₀は
｜ω₁｜−｜ω₂｜となる。この回転数ω₀は、第１
の検出手段によつて検出される。

上記回転体はサンプ液の粘度に応じた負荷トル
クを受けるため、粘度すなわち負荷トルクに対応
して上記回転数ω₁が変化する。しかして第２の
モータは、上記回転体の見かけ上いの回転数ω₀
が予め設定された一定値を維持するように、上記
回転数ω₁の変化分に対応して第１のモータのス
テータの回転速度ω₂を変化させる。この回転速
度ω₂の変化は、第２の検出手段によつて検出さ
れる。

こうして、サンプル液の粘度に応じてω₂が変
化することになる。ω₂は回転体が受ける負荷ト
ルクすなわち粘度に関連した値であるから、この
ω₂の値と、予め求めておいた常数をもとにして、
サンプル液の粘度を導き出すことができる。

実施例 １ 第１図に示さてた本発明の一実施例による粘度
計１０は、第１のモータ１１と第２モータ１２を
備えている。第１のモータ１１は垂下特性をもつ
直流電動機であり、ステータ１５とロータ１６を
有し、ロータ１６に回転軸１８が設けられてい
る。そしてこの回転軸１８には、サンプル液１に
接する回転体２０が着脱可能に連結される。この
モータ１１は垂下特性をもつから、サンプル液１
から受ける負荷トルクの大きさに対応して回転軸
１８の回転数ω₁が変化する。

また第１のモータ１１のステータ１５は、図示
しないハウジングに回転時１８を中心として軸回
りに回転自在に支持されている。このステータ１
５には、スリツプリング等を利用した回転式の給
電端子部２２が設けらており、給電端子部２２を
介して定圧電源２３から電圧が供給される。

更に回転軸１８の近傍には、サンプル液１に対
する回転体２０の見かけ上の回転数ω₀を検出す
るための第１の検出手段２５が設けられている。
この検出手段２５としては、例えばロータリエン
コーダが使用されるがそれ以上の非接触形のセン
サを用いてもよい。

上記第１のモータ１１のステータ１５は、伝動
機構２７を介して第２のモータ１２によつて回転
させられる。この伝動機構２７としては、例えば
ギヤを組合わせたもの、あるいはタイミングベル
トとプーリを用いたものなどが採用される。

第２のモータ１２はサーポモータであり、その
ロータ３０の回転数ω₂は、制御器３２によつて
制御される。すなわち第２のモータ１２は、第１
の検出手段２５からフイードバツクされる回転体
２０の見かけ上の回転数ω₀が、予め制御器３２
に設定されている値を維持するように、伝動機構
２７を介して第１のモータ１１のステータ１５を
上記回転軸１８とは逆方向に回転数ω₂で回転さ
せる。

第２のモータ１２には、ロータ３０の回転数
ω₂を検出するための第２の検出手段３４が設け
られている。なおロータ３０の回転数ω₂を検出
する代りに、第１のモータ１１のステータ１５の
回転数を検出するようにしても実質的には同じで
ある。

上記検出手段３４には表示器３６が接続され
る。この表敷３６は、後述する如く例えば粘度変
化に応じた回転数ω₂の変化をデイジタル表示す
る。

次に上記構成の粘度計１０の作用につき説明す
る。

回転体２０が連結された回転軸１８は、第１の
モータ１１によつて回転数ω₁で回転駆動される。
これと同時に、第１のモータ１１自身は第２のモ
ータ１２よつて逆方向に回転数ω₂で回転させら
れる。このため、サンプル液１に対する回転体２
０の見かけ上の回転数（合成回転数）ω₀は｜ω₁
｜−｜ω₂｜となる。すなわち、ω₁とω₂が大きく
てもω₀は小さくなる。従つて、サンプ液１に対
し回転体２０を停止状態に近い超低速で回転させ
ることも容易に行なえる。この回転数ω₀は第１
の検出手段２５によつて検出され、制御器３２に
フイードバツクされる。

制御器３２には予め適宜の回転数ω₀が設定さ
れている。この制御器３２は、サンプル液１の粘
度に応じた負荷トルクの発生により第１のモータ
の回転数ω₁が変化してもω₀が上記設置値を維持
するように、第２のモータ１２の回転数ω₂を変
化させる。

すなわち第２図に示されるように、ω₁が変化
しても相対的にω₀が一定に保たれるため、負荷
トルクＴの変化に伴う回転数ω₁の変化量Δω₁に
対応して第２のモータ１２の回転数ω₂も変化す
る。そしてこの変化量Δω₂が負荷トルクＴに対応
した出力として取出される。

サンプル液１の粘度と回転体２０が受ける負荷
トルクの大きさとの間には一定の関係があるか
ら、その常数に予め求めておくことにより、Δω₂
をもとに粘度を導き出すことができる。表示器３
６はΔω₂の値をデイジタル表示してもよいが、予
め入力しておいた常数をもとにΔω₂を粘度値に換
算して表示するようにしてもよい。

上記構成の粘度計１０よれば、回転数ω₁、ω₂
が大きくても回転体２０の見かけ上の回転数ω₀
を充分に小さくすることができるから、サンプル
液１に乱流が生じることを防止でき、層流条件下
で正しい粘度側を行なうことができる。しかもモ
ータ１１，１２自身の回転速度は高くてよいから
回転数の制御が容易であるし、ω₂の変動範囲を
広くとれば回転体２０の回転数ω₀を低速域から
高速域にわたつて広い範囲に設定できる。しかも
回転数ω₀を一定にして粘度測定を行なえるので、
粘度測定を行なう上で好ましい。

実施例 ２ 第３図に本発明の他の実施例を示す。この実施
例の基本的な構成と作用効果は実施例１と同様で
あるから共通する部位に同一の符号を付して説明
省略し、以下に相違する箇所についてのみ説明す
る。

この実施例の場合、第１のモータ１１のステー
タ１５は第２のモータ１２のロータ３０と一体化
させられている。従つて第１のモータ１１のステ
ータ１５は、第２のモータ１２のロータ３０と一
体に回転軸１８を中心として回転する。

このロータ３０は、実施例１で述べたと同様
に、回転体２０の見かけ上の回転数ω₀が予め設
定された値を保つように、第１のモータ１１のス
テータ１５を回転軸１８の回転方向とは逆の方向
に回転数ω₂で回転する。

このような構造によれば、第１のモータ１１と
第２のモータ１２を同軸上に配置できるととも
に、実施例１で述べたような伝動機構２７を省略
できるので、装置のコンパクト化が図れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サンプル液と接する回転体の
回転速度を充分低速に設定することが可能である
ばかりでなく、回転体の回転数を低速域から高速
域にわたつて広い範囲に設定できる。しかも粘度
に応じて負荷トルクが変動しても回転体の回転数
を一定に保つことができるから、粘度測定を行な
う上で好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す粘度計の概略
図、第２図は第１図に示された粘度計のトルクと
回転数との関係を示す図、第３図は本発明の他の
実施例を示す粘度計の概略図、第４は従来の回転
粘度計の概略図、第５図は垂下特性をもつモータ
のトルクと回転数との関係を示す図である。 １……サンプル液、１０……粘度計、１１……
第１のモータ、１２……第２のモータ、１５……
第１のモータのステータ、１６……第１のモータ
のロータ、１８……回転軸、２０……回転体、２
５……第１の検出手段、３０……第２のモータの
ロータ、３２……制御器、３４……第２の検出手
段、３６……表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サンプル液に接する回転体が連結される回転
   軸を有しかつ負荷トルクの大きさに対応して上記
   回転軸の回転数ω₁が変化する特性をもつ第１の
   モータと、 サンプル液に対する上記回転体の見かけ上の回
   転数ω₀を検出する第１の検出手段と、 上記回転体を見かけ上の回転数ω₀が予め設定
   された値を保つように上記第１のモータのステー
   タを上記第１のモータの回転軸とは逆方向に回転
   数ω₂で回転させる第２のモータと、 上記第１のモータのステータの回転数ω₂また
   は第２のモータのロータの回転数ω₂を検出する
   第２の検出手段と、 上記第２の検出手段によつて検出された回転数
   ω₂に関する値を表示するかまたは回転数ω₂をも
   とに算出した粘度値を表示する表示器とを具備し
   たことを特徴とる粘度計。