JPH09257681A - 電気粘性流体の粘性測定方法及び装置 - Google Patents
電気粘性流体の粘性測定方法及び装置Info
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- JPH09257681A JPH09257681A JP6414196A JP6414196A JPH09257681A JP H09257681 A JPH09257681 A JP H09257681A JP 6414196 A JP6414196 A JP 6414196A JP 6414196 A JP6414196 A JP 6414196A JP H09257681 A JPH09257681 A JP H09257681A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対向面が平行をなす一対の平行電極の間をＥ
Ｒ流体が流れるときのＥＲ流体の粘性を測定することが
できる方法と装置を得る。 【構成】 観察流路の内壁面に対向面が、平行をなす一
対の平行電極を設け、この観察流路内に電気粘性流体を
満たし、一対の平行電極間に電圧を印加しながら、この
観察流路内で平行電極に沿う方向の流体流を生じさせる
に必要な力を測定して、電気粘性流体の粘性を測定する
電気粘性流体の粘性測定方法。
Ｒ流体が流れるときのＥＲ流体の粘性を測定することが
できる方法と装置を得る。 【構成】 観察流路の内壁面に対向面が、平行をなす一
対の平行電極を設け、この観察流路内に電気粘性流体を
満たし、一対の平行電極間に電圧を印加しながら、この
観察流路内で平行電極に沿う方向の流体流を生じさせる
に必要な力を測定して、電気粘性流体の粘性を測定する
電気粘性流体の粘性測定方法。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、電気粘性流体（Electro-Rheolo
gical Fluid 、ＥＲ流体、ＥＲＦ）の特性、特に粘性
（粘弾性）を測定する測定方法および装置に関する。
gical Fluid 、ＥＲ流体、ＥＲＦ）の特性、特に粘性
（粘弾性）を測定する測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】ＥＲ流体は、印加電圧の大
小により粘性が変化する流体として注目され、各種機器
への応用が検討されている。例えば、シリンダ装置にお
いて、ピストン内面に対向面が平行をなす一対の平行電
極を設けて作動流体としてＥＲ流体を封入すると、平行
電極への印加電圧の大小によりピストンロッドの移動抵
抗が変化するシリンダ−ピストンタイプの減衰装置が得
られる。
小により粘性が変化する流体として注目され、各種機器
への応用が検討されている。例えば、シリンダ装置にお
いて、ピストン内面に対向面が平行をなす一対の平行電
極を設けて作動流体としてＥＲ流体を封入すると、平行
電極への印加電圧の大小によりピストンロッドの移動抵
抗が変化するシリンダ−ピストンタイプの減衰装置が得
られる。
【０００３】このようなＥＲ流体を用いた機器では、そ
の印加電圧によりＥＲ流体の粘性がどのように変化する
かを予め知ることが好ましく、例えば特開平６−１７４
６２６号公報は、回転電極と固定電極との間の隙間にＥ
Ｒ流体を満たし、回転電極と固定電極との間に電圧を印
加しながら、回転電極を回転させてその回転トルクを測
定し、この回転トルクから粘性を測定する二重円筒型粘
度計についての改良を提案している。しかしながら、こ
の二重円筒型粘度計では、少なくとも対向面が平行をな
す一対の平行電極の間にＥＲ流体を満たし、平行平板に
沿う方向のＥＲ流体流を生じさせる態様のＥＲ流体利用
機器の粘性を正確に測定するのが困難であった。
の印加電圧によりＥＲ流体の粘性がどのように変化する
かを予め知ることが好ましく、例えば特開平６−１７４
６２６号公報は、回転電極と固定電極との間の隙間にＥ
Ｒ流体を満たし、回転電極と固定電極との間に電圧を印
加しながら、回転電極を回転させてその回転トルクを測
定し、この回転トルクから粘性を測定する二重円筒型粘
度計についての改良を提案している。しかしながら、こ
の二重円筒型粘度計では、少なくとも対向面が平行をな
す一対の平行電極の間にＥＲ流体を満たし、平行平板に
沿う方向のＥＲ流体流を生じさせる態様のＥＲ流体利用
機器の粘性を正確に測定するのが困難であった。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、対向面が平行をなす一対の平
行電極の間をＥＲ流体が移動するときのＥＲ流体の粘性
をより正確に測定することができる方法と装置を得るこ
とを目的とする。
行電極の間をＥＲ流体が移動するときのＥＲ流体の粘性
をより正確に測定することができる方法と装置を得るこ
とを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、その方法の態様によると、観
察流路の内壁面に対向面が平行をなす一対の平行電極を
設け、この観察流路内に電気粘性流体を満たし、この一
対の平行電極間に電圧を印加しながら、この観察流路内
で平行電極に沿う方向の流体流を生じさせるに必要な力
を測定して、電気粘性流体の粘性を測定することを特徴
としている。また本発明は、その装置の態様によると、
内壁面に対向面が平行をなす一対の平行電極を有する観
察流路；この観察流路の一端部に連通する、該観察流路
より流路断面積の大きい押出シリンダ装置；この観察流
路と押出シリンダ装置内に満たされた電気粘性流体；押
出シリンダ装置のピストンに移動力を与えて観察流路内
での電気粘性流体流を生じさせる駆動用シリンダ；一対
の平行電極間に印加する電圧の調整装置；および駆動用
シリンダによって押出シリンダ装置のピストンに与える
力を検出するロードセル；を備えたことを特徴としてい
る。観察流路には、該流路内の状態を観察する観察窓を
設けることが好ましい。
察流路の内壁面に対向面が平行をなす一対の平行電極を
設け、この観察流路内に電気粘性流体を満たし、この一
対の平行電極間に電圧を印加しながら、この観察流路内
で平行電極に沿う方向の流体流を生じさせるに必要な力
を測定して、電気粘性流体の粘性を測定することを特徴
としている。また本発明は、その装置の態様によると、
内壁面に対向面が平行をなす一対の平行電極を有する観
察流路；この観察流路の一端部に連通する、該観察流路
より流路断面積の大きい押出シリンダ装置；この観察流
路と押出シリンダ装置内に満たされた電気粘性流体；押
出シリンダ装置のピストンに移動力を与えて観察流路内
での電気粘性流体流を生じさせる駆動用シリンダ；一対
の平行電極間に印加する電圧の調整装置；および駆動用
シリンダによって押出シリンダ装置のピストンに与える
力を検出するロードセル；を備えたことを特徴としてい
る。観察流路には、該流路内の状態を観察する観察窓を
設けることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を図面に示すＥＲ流体の粘
性（粘弾性）測定装置について説明する。図１は本発明
の粘性測定装置の全体像で、観察流路１０を構成するシ
リンダ１１の内壁には、対向面が平行をなす一対の平行
電極１２が貼着されており、この平行電極１２には、電
源１３と電圧調整器１４を介して、所要の電圧が印加さ
れる。図２、図３は、このシリンダ１１単体の構造例を
示しており、筒状体１１ａの内面に、断面かまぼこ状の
一対の平行電極１２が挿入固定されており、筒状体１１
ａの両端部は、導入孔１１ｂを有する端壁１１ｃで閉塞
されている。電源１３は、直流電源、交流電源のいずれ
も使用できる。
性（粘弾性）測定装置について説明する。図１は本発明
の粘性測定装置の全体像で、観察流路１０を構成するシ
リンダ１１の内壁には、対向面が平行をなす一対の平行
電極１２が貼着されており、この平行電極１２には、電
源１３と電圧調整器１４を介して、所要の電圧が印加さ
れる。図２、図３は、このシリンダ１１単体の構造例を
示しており、筒状体１１ａの内面に、断面かまぼこ状の
一対の平行電極１２が挿入固定されており、筒状体１１
ａの両端部は、導入孔１１ｂを有する端壁１１ｃで閉塞
されている。電源１３は、直流電源、交流電源のいずれ
も使用できる。
【０００７】このシリンダ１１の一端部には、小径導管
１５を介して、大径の押出シリンダ装置２０が接続され
ており、シリンダ１１の他端部は、小径の排出管１６を
介して回収タンク１７に接続されている。シリンダ１１
には、少なくともその一部に透明な内部観察窓１８が設
けられている。平行電極１２を透明電極から構成するこ
とも可能である。
１５を介して、大径の押出シリンダ装置２０が接続され
ており、シリンダ１１の他端部は、小径の排出管１６を
介して回収タンク１７に接続されている。シリンダ１１
には、少なくともその一部に透明な内部観察窓１８が設
けられている。平行電極１２を透明電極から構成するこ
とも可能である。
【０００８】押出シリンダ装置２０は、小径導管１５を
開口させた大シリンダ２１と、大シリンダ２１内に移動
自在に位置するピストン２２と、このピストン２２に中
心部２３Ｃが固定され、大シリンダ２１に周縁部３２Ｐ
が固定されたローリングダイアフラム２３とを備えてお
り、ローリングダイアフラム２３の反対側においてピス
トン２２に固定されたピストンロッド２４は、小径導管
１５の反対側から大シリンダ２１の外部に導かれてい
る。ローリングダイアフラム２３は、大シリンダ２１と
ピストン２２との間に、断面半円弧状の折返部２３Ｒが
存在するダイアフラムで、ピストン２２の位置が変化し
ても受圧面積が変化しないダイアフラムとして知られて
いる。押出シリンダ装置２０の大シリンダ２１の内径
（流路断面積）Ｓ１は、観察流路１０の平行電極１２間
の流路断面積Ｓ２に比して十分に大きく、例えば、Ｓ１
は、Ｓ２の１０〜５０倍程度に設定すると、ピストン２
２の１回のストロークで十分な測定データを得ることが
できる。図１にハッチングを付して示した被測定ＥＲ流
体は、この大シリンダ２１のＥＲ流体室２５、小径導管
１５、観察流路１０、排出管１６および回収タンク１７
に満たされている。
開口させた大シリンダ２１と、大シリンダ２１内に移動
自在に位置するピストン２２と、このピストン２２に中
心部２３Ｃが固定され、大シリンダ２１に周縁部３２Ｐ
が固定されたローリングダイアフラム２３とを備えてお
り、ローリングダイアフラム２３の反対側においてピス
トン２２に固定されたピストンロッド２４は、小径導管
１５の反対側から大シリンダ２１の外部に導かれてい
る。ローリングダイアフラム２３は、大シリンダ２１と
ピストン２２との間に、断面半円弧状の折返部２３Ｒが
存在するダイアフラムで、ピストン２２の位置が変化し
ても受圧面積が変化しないダイアフラムとして知られて
いる。押出シリンダ装置２０の大シリンダ２１の内径
（流路断面積）Ｓ１は、観察流路１０の平行電極１２間
の流路断面積Ｓ２に比して十分に大きく、例えば、Ｓ１
は、Ｓ２の１０〜５０倍程度に設定すると、ピストン２
２の１回のストロークで十分な測定データを得ることが
できる。図１にハッチングを付して示した被測定ＥＲ流
体は、この大シリンダ２１のＥＲ流体室２５、小径導管
１５、観察流路１０、排出管１６および回収タンク１７
に満たされている。
【０００９】押出シリンダ装置２０の軸線上には、ピス
トン２２に移動力を与える駆動用シリンダ装置３０が配
設されており、そのピストンロッド３１の先端は、ピス
トンロッド２４の先端に当接している。駆動用シリンダ
装置３０の構造は、押出シリンダ装置２０の構造と基本
的に同じであり、シリンダ３２内に、ピストンロッド３
１に固定されたピストン３３を嵌め、このシリンダ３２
とピストン３３の間に、ローリングダイアフラム３４を
設けている。ローリングダイアフラム３４はピストン３
３の位置が変化しても受圧面積が変化しない。ピストン
ロッド３１には、その中間に、ピストンロッド２４側に
加わる荷重を検出するロードセル３６が設けられ、また
ピストンロッド２４の変位を検出する位置検出センサ３
７が設けられている。シリンダ２０、３０には、ピスト
ンロッド２４、３１の摺動部分に出力ロスを減らすため
の軸受が備えられている。
トン２２に移動力を与える駆動用シリンダ装置３０が配
設されており、そのピストンロッド３１の先端は、ピス
トンロッド２４の先端に当接している。駆動用シリンダ
装置３０の構造は、押出シリンダ装置２０の構造と基本
的に同じであり、シリンダ３２内に、ピストンロッド３
１に固定されたピストン３３を嵌め、このシリンダ３２
とピストン３３の間に、ローリングダイアフラム３４を
設けている。ローリングダイアフラム３４はピストン３
３の位置が変化しても受圧面積が変化しない。ピストン
ロッド３１には、その中間に、ピストンロッド２４側に
加わる荷重を検出するロードセル３６が設けられ、また
ピストンロッド２４の変位を検出する位置検出センサ３
７が設けられている。シリンダ２０、３０には、ピスト
ンロッド２４、３１の摺動部分に出力ロスを減らすため
の軸受が備えられている。
【００１０】駆動用シリンダ装置３０の圧力室３５に
は、圧力源４０、減圧弁４１、電磁弁４２、スピードコ
ントローラ４３を介して、作動流体が供給される。ま
た、ロードセル３６、位置検出センサ３７および電圧調
整器１４からの信号は、それぞれアンプ４４、４５、４
６を介して演算回路４７に入力される。また、観察流路
１０の入口側と出口側には、入口側圧力Ｐｉと出口側圧
力Ｐｏを検出し、演算回路４７に入力する圧力センサ５
０、５１が接続されている。
は、圧力源４０、減圧弁４１、電磁弁４２、スピードコ
ントローラ４３を介して、作動流体が供給される。ま
た、ロードセル３６、位置検出センサ３７および電圧調
整器１４からの信号は、それぞれアンプ４４、４５、４
６を介して演算回路４７に入力される。また、観察流路
１０の入口側と出口側には、入口側圧力Ｐｉと出口側圧
力Ｐｏを検出し、演算回路４７に入力する圧力センサ５
０、５１が接続されている。
【００１１】上記構成の本装置は、図１に示す状態にお
いて、圧力室３５に圧力流体を導入すると、ピストン３
３が右行してピストンロッド３１がピストンロッド２４
を押す。すると、ピストン２２がＥＲ流体室２５内のＥ
Ｒ流体を小径導管１５を介して観察流路１０内に押し出
し、観察流路１０内の対向面が平行をなす一対の平行電
極１２間にＥＲ流体流が生じる。平行電極１２に加える
電圧は、電圧調整器１４を介して制御されており、ピス
トンロッド２４に加える荷重と変位は、ロードセル３６
と位置検出センサ３７により検出される。さらに、圧力
センサ５０と５１は、観察流路１０の入口と出口におけ
る圧力を検出する。
いて、圧力室３５に圧力流体を導入すると、ピストン３
３が右行してピストンロッド３１がピストンロッド２４
を押す。すると、ピストン２２がＥＲ流体室２５内のＥ
Ｒ流体を小径導管１５を介して観察流路１０内に押し出
し、観察流路１０内の対向面が平行をなす一対の平行電
極１２間にＥＲ流体流が生じる。平行電極１２に加える
電圧は、電圧調整器１４を介して制御されており、ピス
トンロッド２４に加える荷重と変位は、ロードセル３６
と位置検出センサ３７により検出される。さらに、圧力
センサ５０と５１は、観察流路１０の入口と出口におけ
る圧力を検出する。
【００１２】観察流路１０の対向面が平行をなす一対の
平行電極１２間にＥＲ流体を押し出すためにピストンロ
ッド２４に加える力と、対向面が平行をなす一対の平行
電極１２間に位置して移動するＥＲ流体の粘性との間に
は、一定の関係があるから、これらを測定することで、
所定の電圧が印加された対向面が平行をなす一対の平行
電極１２間を流れるＥＲ流体の粘性を測定することがで
きる。例えば、管内流れにおいて、入口側の圧力Ｐi と
出口側の圧力Ｐo の差ΔＰ＝Ｐi −Ｐo は、管路におけ
るエネルギーロスを表わしており、入口の流速及び剪断
力等に影響される。入口の流速は、予め知ることができ
る各シリンダの断面積、位置センサ３７の出力を微分し
て求められるピストンの移動速度より求めることがで
き、剪断力等はロードセル３６の信号より求められる。
よって、これらの値から一対の平行電極１２の間を流れ
る流体の粘性を求めることができる。そして、この測定
を、一対の平行電極１２に印加する電圧を変化させて行
なうことにより、ＥＲ流体の対電圧特性も知ることがで
きる。
平行電極１２間にＥＲ流体を押し出すためにピストンロ
ッド２４に加える力と、対向面が平行をなす一対の平行
電極１２間に位置して移動するＥＲ流体の粘性との間に
は、一定の関係があるから、これらを測定することで、
所定の電圧が印加された対向面が平行をなす一対の平行
電極１２間を流れるＥＲ流体の粘性を測定することがで
きる。例えば、管内流れにおいて、入口側の圧力Ｐi と
出口側の圧力Ｐo の差ΔＰ＝Ｐi −Ｐo は、管路におけ
るエネルギーロスを表わしており、入口の流速及び剪断
力等に影響される。入口の流速は、予め知ることができ
る各シリンダの断面積、位置センサ３７の出力を微分し
て求められるピストンの移動速度より求めることがで
き、剪断力等はロードセル３６の信号より求められる。
よって、これらの値から一対の平行電極１２の間を流れ
る流体の粘性を求めることができる。そして、この測定
を、一対の平行電極１２に印加する電圧を変化させて行
なうことにより、ＥＲ流体の対電圧特性も知ることがで
きる。
【００１３】図４は、一対の平行電極１２の間隔調整機
構の例を示している。シリンダ１１の筒体は、角筒１１
ｄからなっており、この角筒１１ｄ内に、一対の平行電
極１２が接離可能に支持されている。平行電極１２には
それぞれ、相対回転は自在で、軸方向には一体に移動す
る調節ねじ１１ｅが結合されており、この調節ねじ１１
ｅは、角筒１１ｄに螺合され、その突出端に操作ノブ１
１ｆが設けられている。従って、操作ノブ１１ｆを介し
て調節ねじ１１ｅを回動させると、一対の平行電極１２
の間隔を調節することができる。この装置によれば、平
行電極１２の間隔とＥＲ流体の粘性との関係も知ること
ができる。
構の例を示している。シリンダ１１の筒体は、角筒１１
ｄからなっており、この角筒１１ｄ内に、一対の平行電
極１２が接離可能に支持されている。平行電極１２には
それぞれ、相対回転は自在で、軸方向には一体に移動す
る調節ねじ１１ｅが結合されており、この調節ねじ１１
ｅは、角筒１１ｄに螺合され、その突出端に操作ノブ１
１ｆが設けられている。従って、操作ノブ１１ｆを介し
て調節ねじ１１ｅを回動させると、一対の平行電極１２
の間隔を調節することができる。この装置によれば、平
行電極１２の間隔とＥＲ流体の粘性との関係も知ること
ができる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電気粘性
流体を一対の平行電極間に流しながらその粘性を測定す
ることができ、より使用状態に近い状態でのＥＲ流体の
粘性（粘弾性）測定ができる。
流体を一対の平行電極間に流しながらその粘性を測定す
ることができ、より使用状態に近い状態でのＥＲ流体の
粘性（粘弾性）測定ができる。
【図１】本発明による電気粘性流体の測定装置の実施例
を示す系統接続図である。
を示す系統接続図である。
【図２】図１の測定装置の平行電極を有するシリンダ単
体の縦断面図である。
体の縦断面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿う断面図である。
【図４】平行電極の間隔調整装置の例を示す、図３と対
応する断面図である。
応する断面図である。
１０ 観察流路 １２ 平行電極 １４ 電圧調整器 １７ 回収タンク １８ 内部観察窓 ２０ 押出シリンダ装置 ２３ ２４ ローリングダイアフラム ２５ ＥＲ流体室 ３０ 駆動用シリンダ装置 ３６ ロードセル ３７ 位置検出センサ ４０ 圧力源 ４３ スピードコントローラ ４７ 演算回路 ５０ ５１ 圧力センサ
Claims (4)
- 【請求項１】 観察流路の内壁面に、対向面が平行をな
す一対の平行電極を設け、 この観察流路内に電気粘性流体を満たし、 上記一対の平行電極間に電圧を印加しながら、この観察
流路内で平行電極に沿う方向の流体流を生じさせるに必
要な力を測定して、電気粘性流体の粘性を測定すること
を特徴とする電気粘性流体の粘性測定方法。 - 【請求項２】 内壁面に、対向面が平行をなす一対の平
行電極を有する観察流路；この観察流路の一端部に連通
する、該観察流路より流路断面積の大きい押出シリンダ
装置；この観察流路と押出シリンダ装置内に満たされた
電気粘性流体；上記押出シリンダ装置のピストンに移動
力を与えて観察流路内での電気粘性流体流を生じさせる
駆動用シリンダ；上記一対の平行電極間に印加する電圧
の調整装置；および上記駆動用シリンダによって押出シ
リンダ装置のピストンに与える力を検出するロードセ
ル；を備えたことを特徴とする電気粘性流体の粘性測定
装置。 - 【請求項３】 請求項２において、観察流路には、該流
路内の状態を観察する観察窓が備えられている電気粘性
流体の測定装置。 - 【請求項４】 請求項２または３において、さらに、対
向面が平行をなす一対の平行電極の間隔を調整する間隔
調整装置が備えられている電気粘性流体の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6414196A JPH09257681A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 電気粘性流体の粘性測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6414196A JPH09257681A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 電気粘性流体の粘性測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257681A true JPH09257681A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13249512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6414196A Withdrawn JPH09257681A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 電気粘性流体の粘性測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257681A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147496A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Yamato Scient Co Ltd | 液体粘度測定装置 |
| JP2018028451A (ja) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | 国立大学法人九州工業大学 | 体液粘性測定装置 |
| WO2023047176A1 (en) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | Universidade Do Porto | Microelectrorheometer for characterizing electrorheological fluids |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6414196A patent/JPH09257681A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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