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液体の粘度計測システム及び液体の粘度計測方法

国内特許コード P190015989
整理番号 S2017-0975-N0
掲載日 2019年4月25日
出願番号 特願2017-157597
公開番号 特開2019-035678
出願日 平成29年8月17日(2017.8.17)
公開日 平成31年3月7日(2019.3.7)
発明者
  • 城田 農
出願人
  • 国立大学法人弘前大学
発明の名称 液体の粘度計測システム及び液体の粘度計測方法
発明の概要 【課題】 従来の粘度計測器と比べて計測時間が短く、必要とするサンプル量が少なくても、簡易かつ正確にその粘度を計測することができる液体の粘度計測システム及び液体の粘度計測方法を提供する。
【解決手段】 液体の粘度計測システム10は、液体を質量Mの液滴Dとして所定高さに位置する滴下部11から自由落下するように滴下させる滴下機構1と、滴下部11に対向して設けられ、滴下部11から滴下された液滴Dを衝突させるための平板状衝突部2と、滴下部11から滴下時の液滴Dの状態を測定する第1測定装置31と、平板状衝突部2へ衝突直前の液滴Dの状態を測定する第2測定装置32と、平板状衝突部2に衝突後の液滴Dの状態を測定する第3測定装置33と、第1測定装置31の測定結果、第2測定装置32の測定結果及び第3測定装置33の測定結果に基づき液体の粘度を算出する粘度算出装置とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、液体の粘度の計測には、細管式、回転式、落体式、振動式等の計測器が広く用いられている。細管式の粘度計測器は、細管内に液体サンプルを通して、単位時間に流れる液体の体積(流量)と細管の両端の圧力差に基づき粘度を求めるものであって、最も古典的な粘度計測器である。回転式の粘度計測器は、液体サンプル中に円筒形の回転子を入れ、その回転トルクが液体の粘度に比例することを利用して粘度を求めるものである。落体式の粘度計測器は、液体サンプル中に一定の寸法及び密度を有する円柱形又は球形の剛体を自由落下させ、一定距離を落下する時間に基づき粘度を求めるものである。振動式の粘度計測器は、近年用いられるようになってきたものであって、液体サンプル中に挿入した振動子を一定の振幅で振動させるための駆動電流から液体の粘度を求めるものである。

産業上の利用分野


本発明は、液体の粘度計測システム及び液体の粘度計測方法に関し、特に、血液や塗料、接着剤のような凝固性を有する液体の粘度を簡易に計測することのできる液体の粘度計測システム及び液体の粘度計測方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
液体を質量Mの液滴として所定高さに位置する滴下部から自由落下するように滴下させる滴下手段と、
前記滴下部に対向して設けられ、前記滴下部から滴下された前記液滴を衝突させるための平板状衝突部と、
前記滴下部から滴下時の前記液滴の状態を測定する第1測定手段と、
前記平板状衝突部へ衝突直前の前記液滴の状態を測定する第2測定手段と、
前記平板状衝突部に衝突後の前記液滴の状態を測定する第3測定手段と、
前記第1測定手段の測定結果、前記第2測定手段の測定結果及び前記第3測定手段の測定結果に基づき前記液体の粘度を算出する粘度算出手段と
を備える液体の粘度計測システム。

【請求項2】
前記第1測定手段が、前記滴下部に懸垂し、自由落下する直前の前記液滴の輪郭形状Sを測定するものである請求項1に記載の液体の粘度計測システム。

【請求項3】
前記第2測定手段が、前記平板状衝突部へ衝突直前の測定点における前記液滴の水平方向の最大径D及び前記測定点を前記液滴が通過するのに要する通過時間ΔTを測定するものである請求項1又は請求項2に記載の液体の粘度計測システム。

【請求項4】
前記第3測定手段が、前記平板状衝突部に衝突し、略円形状に変形した前記液滴の最大広がり径Dmaxを測定するものである請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液体の粘度計測システム。

【請求項5】
前記第1測定手段が、前記滴下部に懸垂し、自由落下する直前の前記液滴の輪郭形状Sを測定するものであり、
前記第2測定手段が、前記平板状衝突部へ衝突直前の測定点における前記液滴の水平方向の最大径D及び前記測定点を前記液滴が通過するのに要する通過時間ΔTを測定するものであり、
前記粘度算出手段が、
前記第1測定手段により測定された輪郭形状S及び前記質量Mに基づき前記液滴の体積V、密度ρ及び表面張力σを算出する第1算出手段と、
前記第2測定手段により測定された最大径D及び通過時間ΔT並びに前記第1算出手段により算出された体積Vに基づき前記液滴の衝突速度Uを算出する第2算出手段とを備える
請求項1に記載の液体の粘度計測システム。

【請求項6】
前記第3測定手段が、前記平板状衝突部に衝突し、略円形状に変形した前記液滴の最大広がり径Dmaxを測定するものであり、
前記粘度算出手段が、前記第2測定手段により測定された最大径D、前記第3測定手段により測定された最大広がり径Dmax、前記第1算出手段により算出された密度ρ及び前記第2算出手段により算出された衝突速度Uから、下記式(1)を用いて前記液体の粘度μを算出する第3算出手段をさらに備える請求項5に記載の液体の粘度計測システム。
【数1】



(式(1)中、Weはウェーバ数、Aは固体平面の濡れ性等によって変化する補正係数である。)

【請求項7】
液体を質量Mの液滴として所定高さに位置する滴下部から自由落下するように滴下させる滴下工程と、
前記滴下部に対向して設けられた平板状衝突部に、前記滴下部から滴下された前記液滴を衝突させる衝突工程と、
前記滴下部から滴下時の前記液滴の状態を測定する第1測定工程と、
前記平板状衝突部へ衝突直前の前記液滴の状態を測定する第2測定工程と、
前記平板状衝突部に衝突後の前記液滴の状態を測定する第3測定工程と、
前記第1測定工程で得られた測定結果、前記第2測定工程で得られた測定結果及び前記第3測定工程で得られた測定結果に基づき前記液体の粘度を算出する粘度算出工程と
を備える液体の粘度計測方法。

【請求項8】
前記第1測定工程が、前記滴下部に懸垂し、自由落下する直前の前記液滴の輪郭形状Sを測定するものである請求項7に記載の液体の粘度計測方法。

【請求項9】
前記第2測定工程が、前記平板状衝突部へ衝突直前の測定点における前記液滴の水平方向の最大径D及び前記測定点を前記液滴が通過するのに要する通過時間ΔTを測定するものである請求項7又は請求項8に記載の液体の粘度計測方法。

【請求項10】
前記第3測定工程が、前記平板状衝突部に衝突し、略円形状に変形した前記液滴の最大広がり径Dmaxを測定するものである請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の液体の粘度計測方法。

【請求項11】
前記第1測定工程が、前記滴下部に懸垂し、自由落下する直前の前記液滴の輪郭形状Sを測定するものであり、
前記第2測定工程が、前記平板状衝突部へ衝突直前の測定点における前記液滴の水平方向の最大径D及び前記測定点を前記液滴が通過するのに要する通過時間ΔTを測定するものであり、
前記粘度算出工程が、
前記第1測定工程で測定された輪郭形状S及び前記質量Mに基づき前記液滴の体積V、密度ρ及び表面張力σを算出する第1算出工程と、
前記第2測定工程で測定された最大径D及び通過時間ΔT並びに前記第1算出工程で算出された体積Vに基づき前記液滴の衝突速度Uを算出する第2算出工程とを備える
請求項7に記載の液体の粘度計測方法。

【請求項12】
前記第3測定工程が、前記平板状衝突部に衝突し、略円形状に変形した前記液滴の最大広がり径Dmaxを測定するものであり、
前記粘度算出工程が、前記第2測定工程で測定された最大径D、前記第3測定工程で測定された最大広がり径Dmax、前記第1算出工程で算出された密度ρ及び前記第2算出工程で算出された衝突速度Uから、下記式(1)を用いて前記液体の粘度μを算出する第3算出工程をさらに備える請求項11に記載の液体の粘度計測方法。
【数1】



(式(1)中、Weはウェーバ数、Aは固体平面の濡れ性等によって変化する補正係数である。)
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2017157597thum.jpg
出願権利状態 公開
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