(57)【要約】【課題】短時間で高精度に粘度を測定できる粘度計を提供する。【解決手段】第１の面(33a)を有する第１のステージ部(33)と、第２の面(811a)を有しその第２の面(811a)を第１の面(33a)に近接対向して回転させる第２のステージ部(81)と、モータ本体(711)とモータ本体(711)の出力軸であって第２のステージ部(81)と同期回転するシャフト(713)とを有するモータ(71)と、シャフト(713)を回転可能に支持すると共にモータ本体(711)をシャフト(713)を介して回転可能に支持する固定側部材(75)と、固定側部材(75)に固定されモータ本体(711)が固定側部材(75)に対し第１の方向に回転した際に当接付勢される歪ゲージユニット(74)と、を備えた粘度測定ユニット(7)と、モータ(71)の動作を制御し歪ゲージユニット(74)からの出力電圧(V)に基づき粘度(P)を求める制御部(17)と、を備えた。【選択図】図４
2020008491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する第１のステージ部と、
第２の面を有し、前記第２の面を前記第１の面に近接対向して回転させる第２のステージ部と、
モータ本体と、前記モータ本体の出力軸であって前記第２のステージ部と同期回転するシャフトと、を有するモータと、
前記シャフトを回転可能に支持すると共に前記モータ本体を前記シャフトを介して回転可能に支持する固定側部材と、
前記固定側部材に固定され、前記モータ本体が前記固定側部材に対し第１の方向に回転した際に当接付勢される歪ゲージユニットと、
を備えた粘度測定ユニット。
【請求項２】
第１の面を有する第１のステージ部と、
第２の面を有し、前記第２の面を前記第１の面に近接対向して回転させる第２のステージ部と、
モータ本体と、前記モータ本体の出力軸であって前記第２のステージ部に直接又は間接的に連結して前記第２のステージ部と同期回転するシャフトと、を有するモータと、
前記シャフトを回転可能に支持すると共に前記モータ本体を前記シャフトを介して回転可能に支持する固定側部材と、
前記固定側部材に固定され、前記モータ本体が前記固定側部材に対し第１の方向に回転した際に当接付勢される歪ゲージユニットと、
を備えた粘度測定ユニットと、
前記モータの動作を制御すると共に前記歪ゲージユニットからの出力電圧に基づいて粘度を求める制御部と、
を備えた粘度計。
【請求項３】
前記固定側部材を支持すると共に前記制御部を内部に収容する筐体と、
前記固定側部材に着脱可能とされ、装着状態で前記第２の面を覆い、非装着状態で前記第２の面を露出するキャップと、を有することを特徴とする請求項２記載の粘度計。
【請求項４】
前記筐体は把持可能であることを特徴とする請求項３記載の粘度計。
【請求項５】
前記出力電圧と粘度との対応関係が記憶された記憶部を有し、
前記粘度を測定する試料を前記第１の面と前記第２の面との間に保持した状態で外部から起動指令が入力された際に、
前記制御部は、
前記モータを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転起動し、前記試料の粘性による反作用トルクで前記モータ本体が前記第１の方向に回転して前記歪ゲージユニットを当接付勢した状態で得られる前記歪ゲージユニットの出力電圧を検出し、検出した前記出力電圧に対応する粘度を前記対応関係に基づいて求めることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の粘度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘度測定ユニット及び粘度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体などの試料の粘度を、試料中で回転させたロータに生じる反作用トルクとロータ軸に一端を固定したばねの捻れ反力との釣り合い位置に基づいて測定する回転粘度計が知られている。特許文献１にその回転粘度計が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転粘度計は、ロータの回転開始から釣り合い位置が安定して測定が可能になるまで、数十秒から１分程度かかるのが一般的であった。そのため、回転するロータと試料との間の摩擦によって試料の温度上昇が生じていた。
そのため、従来の回転粘度計によって温度依存性の大きい粘度を高精度で測定することは容易でなく、改善が望まれていた。
また、多数の試料の粘度を短時間で測定することが求められる試料の製造現場などでは、効率向上のため、測定の高精度化と測定時間の短縮化が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、短時間で高精度に粘度を測定できる粘度測定ユニット及び粘度計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は次の１）〜５）の構成を有する。
１）  第１の面を有する第１のステージ部と、
第２の面を有し、前記第２の面を前記第１の面に近接対向して回転させる第２のステージ部と、
モータ本体と、前記モータ本体の出力軸であって前記第２のステージ部と同期回転するシャフトと、を有するモータと、
前記シャフトを回転可能に支持すると共に前記モータ本体を前記シャフトを介して回転可能に支持する固定側部材と、
前記固定側部材に固定され、前記モータ本体が前記固定側部材に対し第１の方向に回転した際に当接付勢される歪ゲージユニットと、
を備えた粘度測定ユニットである。
２）  第１の面を有する第１のステージ部と、
第２の面を有し、前記第２の面を前記第１の面に近接対向して回転させる第２のステージ部と、
モータ本体と、前記モータ本体の出力軸であって前記第２のステージ部に直接又は間接的に連結して前記第２のステージ部と同期回転するシャフトと、を有するモータと、
前記シャフトを回転可能に支持すると共に前記モータ本体を前記シャフトを介して回転可能に支持する固定側部材と、
前記固定側部材に固定され、前記モータ本体が前記固定側部材に対し第１の方向に回転した際に当接付勢される歪ゲージユニットと、
を備えた粘度測定ユニットと、
前記モータの動作を制御すると共に前記歪ゲージユニットからの出力電圧に基づいて粘度を求める制御部と、
を備えた粘度計である。
３）  前記固定側部材を支持すると共に前記制御部を内部に収容する筐体と、
前記固定側部材に着脱可能とされ、装着状態で前記第２の面を覆い、非装着状態で前記第２の面を露出するキャップと、を有することを特徴とする２）に記載の粘度計である。
４）  前記筐体は把持可能であることを特徴とする３）に記載の粘度計である。
５）  前記出力電圧と粘度との対応関係が記憶された記憶部を有し、
前記粘度を測定する試料を前記第１の面と前記第２の面との間に保持した状態で外部から起動指令が入力された際に、
前記制御部は、
前記モータを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転起動し、前記試料の粘性による反作用トルクで前記モータ本体が前記第１の方向に回転して前記歪ゲージユニットを当接付勢した状態で得られる前記歪ゲージユニットの出力電圧を検出し、検出した前記出力電圧に対応する粘度を前記対応関係に基づいて求めることを特徴とする２）〜４）のいずれか一つに記載の粘度計である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、短時間に高精度で粘度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る粘度計の実施例である粘度計５１の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示される粘度計５１から測定キャップ３を取り外した状態を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、粘度計５１の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図１におけるＳ４−Ｓ４位置での断面図である。
【図５】図５は、粘度計５１が備える粘度測定ユニット７の組立図である。
【図６】図６は、粘度測定ユニット７が備えるベース７５の斜視図である。
【図７】図７は、粘度測定ユニット７が備える歪ゲージユニット７４の斜視図である。
【図８】図８は、歪ゲージユニット７４の配置を説明するための前面図である。
【図９】図９は、図８における上面図である。
【図１０】図１０は、キャップステージ部３３と試料載置部８１１との隙間である試料充填空間Ｖａを説明するための一部破断した部分断面図である。
【図１１】図１１は、粘度計５１の測定動作において歪ゲージユニット７４から出力される電圧の時間推移特性ＶＴを説明するためのグラフである。
【図１２】図１２は、粘度計５１の測定動作で用いられる起動条件テーブルＴＢａを例示する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る粘度測定システムの実施例である粘度測定システム５２を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る粘度計を、実施例の粘度計５１により説明する。
まず、図１及び図２を主に参照して外観上の構成を説明する。説明の便宜上、上下左右前後の各方向を、図１及び図２に矢印で示した方向で規定する。
図１は、粘度計５１の保管時及び測定時に装着する測定キャップ３の装着状態を示す斜視図であり、図２は、図１に示される装着状態から測定キャップ３を取り外した非装着状態を示す斜視図である。
【００１０】
粘度計５１は、外観上、上下方向に薄く前後方向に長い把持可能な本体部１を有する。また、本体部１は、前部において上方に向け概ね円柱状に突出したステージ部２を有する。
ステージ部２には、測定キャップ３が着脱自在に取り付けられる。取り付け構造は、例えばバヨネット構造とされる。
【００１１】
測定キャップ３は、円形の平底部３１と、平底部３１の周囲から立ち上がる周壁部３２と、を有する平底鍋状に形成されている。
また、平底部３１には、周壁部３２と同じ方向に円柱状に突出したキャップステージ部３３（図４参照）が形成されている。
【００１２】
図２に示されるように、ステージ部２には、測定キャップ３の周壁部３２の内面に設けられた不図示の爪と係合するキャップ係合部７５５が示されている。測定キャップ３のステージ部２への取り付けは、図２の矢印ＤＲａで示されるように、測定キャップ３を、爪とキャップ係合部７５５との周方向位置を合わせて下方に押し込んだあと、周方向に回動させることで取り付けられる。
【００１３】
測定キャップ３は、図１に示される装着状態において測定ステージ８１を覆っている。また、測定状態から測定キャップ３を外すと、図２に示されるように、円盤状の測定ステージ８１が露出する。
測定ステージ８１の試料載置部８１１は、本体部１の下側面を水平面上に置いた状態で水平となる試料載置面８１１ａを有する。
【００１４】
本体部１は、上側の上ケース１１１と下側の下ケース１１２とが上下に組み合わされた筐体１１を有する。
図２において、本体部１の上面１ａには、表示部１２，操作部１３，及び温度検出部１４が設けられている。筐体１１の内部には、基板１６が収められている。
【００１５】
図３は、粘度計５１の機能的構成を示すブロック図であり、以下、図３も参照して説明する。
表示部１２は、基板１６に実装された表示素子１２ａを含む。表示素子１２ａは、粘度計５１の動作状態及び測定した粘度の値などを使用者が視認可能に表示する。
操作部１３は、基板１６に実装された、使用者が電源ＯＮ／ＯＦＦや測定開始の操作を行うための複数の押しボタンを含む。図２には、電源ボタン１３ａ及び測定開始ボタン１３ｂが示されている。
温度検出部１４は、上ケース１１１に形成された孔１４ａと、その孔１４ａに対応して基板１６に実装された温度センサ１４ｂと、を有する。温度センサ１４ｂは、本体部１の周囲の雰囲気温度を測定する。
本体部１の内部には乾電池などのバッテリＢＴを収納する電池収納部１５が設けられている。下ケース１１２の後面には、電池収納部１５を開閉しバッテリＢＴの交換を可能とする蓋１５ａが設けられている。
基板１６には、中央処理装置（ＣＰＵ）１７１及び記憶部１７２を含む制御部１７が実装されている。
【００１６】
粘度計５１を使用する測定者は、概略、試料の粘度を次の操作で測定できる。
測定者は、まず、測定キャップ３を外し本体部１の下面を下向きにして机上などの水平面上に置く。次いで、電源ボタン１３ａを押して電源を入れる。
露出している測定ステージ８１における試料載置部８１１の試料載置面８１１ａに試料を適量載せる。適量は、例えば０．３ｍｌ程度である。
次いで、測定キャップ３をステージ部２に取り付けて測定開始ボタン１３ｂを押す。この測定開始ボタン１３ｂの押圧操作によって粘度計５１は測定を開始する。
粘度計５１の制御部１７は、予め定められた方法（後述）で試料の粘度を求め、表示部１２に粘度の数値を表示する。測定開始ボタン１３ｂの押圧から粘度の数値表示まで、測定に要する時間は約１秒である。
【００１７】
この短時間の粘度測定を実現する具体的な構造例を、図４及び図５を主に参照して詳述する。
図４は、図１におけるＳ４−Ｓ４位置での断面図である。すなわち、図４はステージ部２の横断面図である。ただし、モータ７１は側面図として示されている。また、図５は、図４に示される粘度測定ユニット７の組立図である。
【００１８】
まず、筐体１１に支持されている粘度測定ユニット７の構成を図４及び図５を参照して説明する。以下、粘度測定ユニット７を単に測定ユニット７とも称する。
測定ユニット７は、図５における下方側から、モータ７１，ベアリングユニット７２，モータマウント７３，ベース７５，歪ゲージユニット７４を有する。
また、測定ユニット７は、ベース７５よりも上方側に、連結ナット７６，回転プレート７７，Ｏリング７８，防水プレート７９，スラストベアリング８０，測定ステージ８１，及び測定キャップ３を有する。
【００１９】
モータ７１は、ステップモータであり、モータ本体７１１，出力軸となるシャフト７１３，及びモータ本体７１１の上方側の蓋となるモータプレート７１２と、を有する。
ベアリングユニット７２は、スリーブ７２１及びラジアルベアリング７２２を有する。スリーブ７２１は筒状であって、その外面にラジアルベアリング７２２の内輪（不図示）が嵌着されている。
【００２０】
スリーブ７２１は、上部に、雄ねじが形成された雄ねじ部７２１１を有する。
モータマウント７３は、平板状のマウントベース７３１と、マウントベース７３１の中央部において２段に縮径して突出した突出部７３３と、マウントベース７３１に圧入されて上方に突出するマウントピン７３２と、を有する。
突出部７３３は、根本側突出部７３３１と、それより小径の先端側突出部７３３２とを有する。
【００２１】
ベース７５については、その斜視図である図６も参照して説明する。
ベース７５は、上下に延びる軸線ＣＬ７５を中心とする貫通孔７５１を有して円盤状に形成されている。
ベース７５は、基準面７５７，周縁リブ７５２，凹部７５３，及び周溝７５４を有する。
基準面７５７はベース７５における軸線ＣＬ７５方向の基準となる面である。周縁リブ７５２は、基準面７５７の周縁に上方に突出して形成されている。凹部７５３は、基準面７５７の中央部において円形に凹んだ部分として形成されている。周溝７５４は、基準面７５７に形成されている。
また、ベース７５は、周壁の外周面における周方向に１８０°離隔した位置に、既述のキャップ係合部７５５を有する。
【００２２】
歪ゲージユニット７４については、斜視図である図７も参照して説明する。
図７に示されるように、歪ゲージユニット７４は、ゲージ部７４１，カンチレバー７４２，及びホルダ７４３を含んでユニット化されている。
【００２３】
ゲージ部７４１は、ビーム型ロードセルと称される市販品を用いている。
ゲージ部７４１は、図７おけるＡ−Ｂ方向を長手とする概ね直方体を呈し、側面７４１ａにはひずみゲージ７４１ｂが貼られている。
歪ゲージユニット７４は、ひずみゲージ７４１ｂによって、Ａ端側に対するＢ端側の矢印ＤＲｂ方向のまげ変形量に応じた電圧を出力する。
ゲージ部７４１のＡ端側は、ホルダ７４３に対しねじ７４５によって固定されている。
ゲージ部７４１のＢ端側には、ゲージ部７４１の長手方向に直交する方向に延びる薄板状のカンチレバー７４２が、ねじ７４４によって固定されている。
ゲージ部７４１の出力電圧は、アンプ７４６（図２参照）により増幅される。アンプ７４６で増幅された電圧は制御部１７によって監視され、必要に応じて記憶される。
【００２４】
以上説明した複数の部材の組み付け状態について、図４及び図５を主に参照して説明する。
モータ７１のモータプレート７１２は、モータマウント７３にねじ７３４，７３５により固定されている。
ベアリングユニット７２のスリーブ７２１には、モータ７１のシャフト７１３が回転自在に挿通されている。
一方、ベアリングユニット７２におけるラジアルベアリング７２２の外輪（不図示）は、モータマウント７３の突出部７３３における先端側突出部７３３２の内面に圧入固定されている。
ベアリングユニット７２のスリーブ７２１は、ベース７５の貫通孔７５１に対し、下方側から、雄ねじ部７２１１が上方に突出するように挿通される。
この上方に突出した雄ねじ部７２１１に連結ナット７６が締め付けられて、ベアリングユニット７２はベース７５に対し固定されている。
【００２５】
これにより、モータ７１は、モータマウント７３に対しラジアルベアリング７２２を介して軸線ＣＬ７１まわりに回転自在に支持されている。
また、モータ７１のシャフト７１３も、モータマウント７３に対して回転自在となっている。
【００２６】
ベース７５の下面７５６には、歪ゲージユニット７４のホルダ７４３が不図示のねじによって所定の姿勢で固定されている。
図８及び図９は、歪ゲージユニット７４のモータ７１などに対する配置位置を説明するための図である。
詳しくは、図８は、モータ７１，ベアリングユニット７２，モータマウント７３，及び歪ゲージユニット７４の組み付け状態を示す上面図である。図８における（Ｓ４）−（Ｓ４）位置が図４の断面位置に対応している。
図９は、図８の前面図であり、歪ゲージユニット７４のホルダ７４３が固定されているベース７５の下面７５６の一部も断面で記載してある。
【００２７】
図８に示されるように、ベース７５に対し軸線ＣＬ７１まわりに回転自在に支持されたモータ７１は、ベース７５に固定された歪ゲージユニット７４によって、正逆方向の回動がそれぞれ規制される。
【００２８】
まず、図８における時計回り方向の回動（矢印ＤＲｃ）は、モータマウント７３のマウントベース７３１が、歪ゲージユニット７４のホルダ７４３に位置Ｅ１において当接することで規制される。
これは、図９に示されるように、ホルダ７４３が、モータ７１の軸線ＣＬ７１方向において、ベース７５側から下方側に、モータマウント７３に対応した位置を超えて延びているためである。
【００２９】
また、図８における反時計回り方向の回動（矢印ＤＲｄ）は、モータマウント７３のマウントピン７３２が歪ゲージユニット７４のカンチレバー７４２の先端部７４２１に当接することで規制される。これは、図９に示されるように、カンチレバー７４２が、軸線ＣＬ７１方向において、モータマウント７３に対し上方側に離隔し、かつマウントピン７３２にのみ当接するよう配置されていることによる。
【００３０】
モータマウント７３の時計回り方向の回動でのホルダ７４３に対する当接では、ホルダ７４３が実質的に変形することなくモータ７１の回動が停止する。
一方、モータマウント７３の反時計回り方向の回動におけるマウントピン７３２のカンチレバー７４２への当接では、マウントピン７３２がカンチレバー７４２を押す。これにより、ゲージ部７４１は、Ａ側端部を固定端としてＢ側端部が矢印ＤＲｂ方向に曲げ変形する。ゲージ部７４１は、その変形に基づく歪み量に対応した電圧を出力する。
すなわち、測定ユニット７は、モータ７１の反時計回り方向（矢印ＤＲｄ）の回動付勢力を、歪ゲージユニット７４の出力電圧に基づいて求めることができる。
【００３１】
ここまで、測定ユニット７のベース７５より下側の構成について説明した。次に、測定ユニット７のベース７５から上側の構成を、図４及び図５を参照して説明する。
【００３２】
スリーブ７２１から上方に突出したシャフト７１３の先端部には、円盤状の回転プレート７７が同軸で固定されている。
回転プレート７７は、周縁部に、複数の磁石であるプレートマグネット７７１が、上方側をすべて同極として同じ径方向位置及び等角度間隔で嵌め込まれている。ここでは、上方側がＮ極となる姿勢で嵌め込まれているものとする。
【００３３】
回転プレート７７は、ベース７５の凹部７５３内に収容され、回転プレート７７の上面７７２は、ベース７５の基準面７５７よりも下方に位置している。
ベース７５の基準面７５７には、防水プレート７９が、周溝７５４に嵌め込まれたＯリング７８を押圧した状態で不図示のねじにより固定されている。
詳しくは、周溝７５４に、Ｏリング７８が上方に僅かに突出するように収められ、防水プレート７９は、Ｏリング７８を下方に圧縮し基準面７５７に密着するように取り付けられている。
ベース７５の凹部７５３の内部空間は、Ｏリング７８の押圧を伴う防水プレート７９の基準面７５７への密着とスリーブ７２１の連結ナット７６の螺合とによって、外部に対し水密状態で維持される。
【００３４】
防水プレート７９の上面には、スラストベアリング８０を介して測定ステージ８１が載置される。
測定ステージ８１は、円盤状を呈し、下面８１５の中央部には、同軸でスラストベアリング８０が取り付けられている。
また、測定ステージ８１の下面８１５には、スラストベアリング８０を取り囲むように、複数のステージマグネット８１４が嵌め込まれている。
【００３５】
ここで、複数のステージマグネット８１４は、ある回動位置において、それぞれが回転プレート７７の複数のプレートマグネット７７１のいずれかと概ね対向するように配置されている。
また、複数のステージマグネット８１４は、プレートマグネット７７１と対向する側（下方）の磁極が、プレートマグネット７７１と引き合うよう異極となる姿勢で測定ステージ８１に嵌め込まれている。
プレートマグネット７７１が、既述のように上方側がＮ極となる姿勢で配置されている場合、ステージマグネット８１４は、下方側がＳ極となる姿勢で配置されている。
【００３６】
このように、複数のステージマグネット８１４それぞれが複数のプレートマグネット７７１のいずれかと対向し、互いに磁気的に引き合うようになっている。そのため、測定ステージ８１は、防水プレート７９上に、磁気吸引によって軸線ＣＬ７１を軸として自動調芯され、位置決めされる。
【００３７】
測定ステージ８１は、回転プレート７７に対し直接連結されてはいないものの、ラジアル方向には磁気バランスが取れるように自動的に同軸で位置出しされている。また、測定ステージ８１は、スラスト方向には回転プレート７７に磁気的に吸引されてスラストベアリング８０を介して位置決めされ、回転方向にはスラストベアリング８０によって摩擦抵抗が実質的に無視できる状態になっている。
これにより、測定ステージ８１は、回転プレート７７の回転に伴い実質一体的に同期回転する。
【００３８】
測定ステージ８１の上面には、わずかに窪んだ円形の平坦面である試料載置面８１１ａを有する既述の試料載置部８１１が形成されている。
試料載置部８１１の径方向外側には、全周に亘り深く抉られた溝である周溝部８１３が形成されている。
これにより、試料載置部８１１と周溝部８１３との間の部分は、相対的に、全周に亘って上方に突出した土手部８１２となっている。
【００３９】
試料載置面８１１ａは、ステージ部２に測定キャップ３が取り付けられた状態で、測定キャップ３のキャップステージ部３３の対向面３３ａと僅かな隙間をもって平行に対向する。すなわち、試料載置面８１１ａと対向面３３ａとは近接対向する。僅かな隙間は、例えば、０．１〜０．２ｍｍ程度である。
測定ユニット７における、シャフト７１３，回転プレート７７，及び測定ステージ８１を含む系を、モータ本体７１１に対して相対的に回転する回転系Ｒａと称する。
【００４０】
以上詳述した測定ユニット７は、図４に示されるように、ベース７５が上ケース１１１に対してＯリング１１４を挟んで不図示のねじにより固定されることで筐体１１に取り付けられる。
筐体１１は、上ケース１１１が下ケース１１２に対しＯリング１１３を挟んで不図示のねじにより固定されることで形成される。これにより、筐体１１の内部は、外部空間に対し水密状態で維持される。
測定ユニット７は、筐体１１に対し、ベース７５のみが連結されると共にベース７５以外の部材が筐体１１側の固定部材に接触しない状態で、支持されている。
【００４１】
次に、粘度計５１の粘度測定動作について詳述する。粘度Ｐを測定する試料を試料Ｓｍとする。
まず、既述のように、粘度計５１を、測定キャップ３を外した状態で試料載置部８１１の試料載置面８１１ａが上方を向いて水平となるようにする。
試料載置面８１１ａ上に、試料Ｓｍを例えば０．３ｍｌ程度載せ、測定キャップ３をベース７５に取り付ける。
また、制御部１７は、温度センサ１４ｂが測定した本体部１の周囲の雰囲気温度を表示部１２に表示させる。制御部１７は、測定した雰囲気温度に基づき、周知の方法による温度補償をして粘度Ｐを求めてもよい。
【００４２】
図１０は、試料Ｓｍを試料載置面８１１ａに載せ、測定キャップ３をベース７５に取り付けた状態での、キャップステージ部３３の対向面３３ａと試料載置部８１１の試料載置面８１１ａとの隙間を含む部分の一部破断した拡大断面図である。
測定キャップ３を取り付けることで、試料載置面８１１ａ上の試料は、試料載置面８１１ａとキャップステージ部３３の対向面３３ａとが対向する円形部分の隙間に広がって保持される。
この隙間は、直径Ｄａで高さｔａの薄い円盤状の空間である。直径Ｄａは、キャップステージ部３３の直径であり例えば２５ｍｍ、高さｔａはキャップステージ部３３の対向面３３ａと試料載置部８１１の試料載置面８１１ａとの隙間の軸線ＣＬ７１方向の距離であり、例えば０．１〜０．２ｍｍである。この試料が全体に又は一部に充填され保持される薄い円盤状の空間を試料充填空間Ｖａと称する。
【００４３】
試料載置面８１１ａに対し、試料Ｓｍの量をある程度多く載置した場合、一部の試料Ｓｍが土手部８１２を乗り越えても周溝部８１３に溜まり、測定ステージ８１の外に溢れ出ることはない。
すなわち、試料載置面８１１ａに試料Ｓｍを過剰な量で載置しない限り、試料Ｓｍは、測定ステージ８１の周縁から防水プレート７９上に落下しないので敏感な測定ステージ８１の回転に影響を与える虞はほとんどない。
【００４４】
適量の試料Ｓｍを試料載置部８１１に載せ、測定キャップ３をベース７５に取り付けた後、使用者が測定開始ボタン１３ｂを押すと、ＣＰＵ１７１は、モータ７１を起動させる。詳しくは、ＣＰＵ１７１は、予め設定された起動条件Ｐｔで、モータ本体７１１に対しシャフト７１３を含む回転系Ｒａを起動する。起動条件Ｐｔは、回転系Ｒａを、起動開始から約１秒未満（例えば約０．８秒後）に運転パルス速度５０００Ｈｚで定常回転させる条件として設定しておく。
モータ本体７１１に対するシャフト７１３の回転方向は、上面図である図８において時計回り方向（矢印ＤＲｃ）である。
【００４５】
起動条件Ｐｔは、試料Ｓｍの種類毎に予め設定し、記憶部１７２に試料Ｓｍに紐付けして記憶させておく。
【００４６】
試料充填空間Ｖａに試料Ｓｍがない非測定状態では、回転系Ｒａの起動特性に影響を与える外部要因はなく、高精度に安定した起動特性が得られる。ここで起動特性は、回転系Ｒａの回転数の時間推移として示される。
一方、試料充填空間Ｖａに試料Ｓｍが存在する測定状態では、試料充填空間Ｖａに充填された試料Ｓｍの粘性応力による抵抗が生じるため、回転系Ｒａは、付与されるトルクがその抵抗に抗する起動トルクに達するまでは回転しない。
そのため、モータ本体７１１は、回転系Ｒａが試料Ｓｍの粘性抵抗のために回転しないことで生じる反作用のトルクによって、図８に示される反時計回り方向に回転する。
モータ本体７１１が反時計回り方向に回転すると、マウントピン７３２がカンチレバー７４２を押して歪ゲージが変形し、その変形抵抗によって回転系Ｒａに付与される回転方向のトルクが上昇する。
この回転方向のトルクが起動トルクに達すると、回転系Ｒａが回転を開始し、それ以降は試料Ｓｍの粘性に応じた反作用トルクＴｑａと歪ゲージの変形抵抗との平衡状態で回転が継続する。
【００４７】
回転指令時刻から回転方向のトルクが起動トルクに達して回転を開始するまでに要する時間（起動時間）経過後は、回転系Ｒａには、回転を妨げる方向の一定の反作用トルクＴｑａが付与された平衡状態となって一定の回転数で回転する。
【００４８】
すなわち、ＣＰＵ１７１の起動指令によって、シャフト７１３は、モータ本体７１１に対し図８における時計回り方向（矢印ＤＲｃ）方向に回転しようとする。これに連動してシャフト７１３の先端に固定されている回転プレート７７も回転しようとし、回転プレート７７に対し機械的に連結されていないものの磁気的に連動して測定ステージ８１も回転しようとする。
しかしながら、試料充填空間Ｖａに試料Ｓｍが充填されていることから、上述のように、モータ本体７１１の押圧による歪ゲージの変形抵抗による回転方向のトルクが試料Ｓｍの粘性に応じた起動トルクに達して回転系Ｒａが回転する。
【００４９】
回転系Ｒａの回転開始後は、回転を妨げる方向の反作用トルクＴｑａが回転系Ｒａに作用する。
既述のように、測定ユニット７は、モータ本体７１１がベース７５及び回転系Ｒａに対して回転可能になっていることから、モータ本体７１１は、反作用トルクＴｑａによって図８における反時計回り方向（矢印ＤＲｄ）に回転し、反作用トルクＴｑａの大きさに対応した力でカンチレバー７４２を図８の下方に押す。
これにより、ゲージ部７４１は、固定端となるＡ端に対してＢ端側が下方（矢印ＤＲｂ）に変形し、その変形量に応じた電圧を出力する。
【００５０】
図１１は、回転系Ｒａの起動動作におけるゲージ部７４１からの出力電圧Ｖの時間推移特性ＶＴを示したグラフである。
グラフの縦軸は出力電圧Ｖである。時間推移特性ＶＴは、ゲージ部７４１に歪みがない自然状態で電圧Ｖ１を示し、起動後の反作用トルクＴｑａが付与されて歪が生じつつ平衡状態となっている定常回転時に電圧Ｖ２を示す。
グラフの横軸は時間ｔである。時刻ｔ１が起動指令時、時刻ｔ２が、回転方向のトルクが起動トルクに達した回転開始時、である。
時刻ｔ３及び時刻ｔ４は、それぞれ測定開始時刻及び測定終了時刻である。ＣＰＵ１７１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の出力電圧Ｖを平均し、平均値を試料Ｓｍの粘度Ｐを求めるための基準測定電圧Ｖ２ａとして採用する。
【００５１】
具体的数値例は、電圧Ｖ１は０．６１０Ｖであり、電圧Ｖ２は１．６３０Ｖである。また、時刻ｔ１を０（ゼロ）秒とすると、時刻ｔ２は０．８２４秒、時刻ｔ３は１．００秒、時刻ｔ４は１．３０秒である。
【００５２】
制御部１７の記憶部１７２には、試料Ｓｍの種類と試料Ｓｍの種類毎に対応させた起動条件Ｐｔとを予め紐付けして記憶させておく。
起動条件は、例えば、試料として、粘度Ｐが異なる複数の粘度計校正用標準液を用い、それぞれの粘度で図１１における時間推移特性ＶＴの起動時間（時刻ｔ２−時刻ｔ１）が１秒未満となるように、起動パルス速度及び運転パルス速度を決めて設定する。
【００５３】
そして、複数の粘度Ｐと、複数の粘度Ｐそれぞれに対応させた起動条件Ｐｔと、実際に粘度Ｐの異なる複数の粘度計校正標準液を試料として起動させてそれぞれに得た基準測定電圧Ｖ２ａと、を紐付けした起動条件テーブルＴＢａを作成する。作成した起動条件テーブルＴＢａは、記憶部１７２に記憶させておく。
【００５４】
起動条件テーブルＴＢａは、試料の種類毎に作成されることが望ましい。
試料の種類の分類例は、例えば、潤滑油、調理油、食用ソース、塗料などである。
起動条件テーブルＴＢａを、試料の種類毎に作成し、それぞれで粘度Ｐと基準測定電圧Ｖ２ａとの関係を得ておくと、より高精度に粘度Ｐの推定ができ、試料がニュートン流体か非ニュートン流体かに応じて、粘度Ｐを推定する最適な処理方法を選択できる。
【００５５】
起動条件テーブルＴＢａの一例を図１２に示す。
図１２に示された起動条件テーブルＴＢａは、試料の種類が「潤滑油Ａ（ニュートン流体）」として作成されたテーブル例である。
異なるｎ（ｎは２以上の整数）種の昇順に並べた粘度Ｐ１〜Ｐｎの試料を測定する際の起動条件として、それぞれに起動条件Ｐｔ１〜Ｐｔｍ（ｍは２以上かつｎ以下の整数）のいずれかを対応させる。粘度Ｐの値が近い試料は、同じ起動条件で測定できるので、図１２の起動条件テーブルＴＢａでは、粘度Ｐ１〜Ｐ３の試料は同じ起動条件Ｐｔ１を対応させ、粘度Ｐ４以降について起動条件Ｐｔ２を対応させる、などの設定をしている。
粘度Ｐが大きい試料ほど、起動パルス速度及び運転パルス速度の少なくとも一方を大きくして、起動時間が所定の時間未満（例えば１秒未満）となるように調整している。
【００５６】
また、図１２に示される起動条件テーブルＴＢａは、試料の種類毎に、粘度Ｐ１〜Ｐｎのそれぞれの試料について、対応づけた起動条件でモータ７１を起動し、得られた基準測定電圧Ｖ２ａをそれぞれ基準測定電圧Ｖ２ａ１〜Ｖ２ａｎとして紐付けしてある。
【００５７】
起動条件テーブルＴＢａによれば、複数の粘度Ｐそれぞれに対応する起動条件Ｐｔ及び基準測定電圧Ｖ２ａが把握される。また、逆に、複数の起動条件Ｐｔそれぞれにおいて、基準測定電圧Ｖ２ａと粘度Ｐとの対応関係が把握される。
すなわち、粘度Ｐの詳細が不明の試料について、ある起動条件Ｐｔを用いて基準測定電圧Ｖ２ａを求め、得られた結果からその試料の粘度Ｐを推定することができる。
【００５８】
試料がニュートン流体の場合は、粘度Ｐと基準測定電圧Ｖ２ａとが実質的に比例関係となるので、予め測定したデータ数が少なくても高い精度で粘度Ｐを推定できる。そのため起動条件テーブルＴＢａ毎に、粘度Ｐと基準測定電圧Ｖ２ａとの比例関係を示す関係式Ｑａを記憶部１７２に記憶させておくとよい。
非ニュートン流体の場合は、複数のデータから近似曲線を推定し、その近似曲線の関係式Ｑｂを紐付けして記憶部１７２に記憶させておくとよい。
【００５９】
一般に、液体の試料は、容器に入れ攪拌したときの抵抗などから粘度Ｐの概略値がある程度推測される。その試料の正確な粘度Ｐを粘度計５１で測定する手順例を次に説明する。
ここで測定する試料は、推測される粘度Ｐが、図１２に示される粘度Ｐ４に近い試料Ｓｍ１とする。
【００６０】
まず、測定者は、試料Ｓｍ１の種類と、試料Ｓｍ１で推測された概略の粘度に近い粘度Ｐ４の数値を、粘度計５１の操作部１３から入力する。
ＣＰＵ１７１は、記憶部１７２に記憶された複数の起動条件テーブルから、入力された種類である「潤滑油Ａ（ニュートン流体）」に該当する起動条件テーブルＴＢａ（ここでは図１２とする）を参照する。
ＣＰＵ１７１は、起動条件テーブルＴＢａから、粘度Ｐ４に対応した起動条件Ｐｔ２を取得し、その起動条件Ｐｔ２を、これから行う測定における起動条件として設定し記憶部１７２に記憶させる。
【００６１】
測定者は、粘度計５１の下面を水平面上に置く。次いで、測定者は、試料Ｓｍ１の所定量を試料載置部８１１に載置し、測定キャップ３をベース７５に取り付け、測定開始ボタン１３ｂを押す。
ＣＰＵ１７１は、測定開始ボタン１３ｂの押圧により、設定した起動条件Ｐｔ２で回転系Ｒａを起動し、得られた基準測定電圧Ｖ２ａを基準測定電圧Ｖ２ａｙとして記憶部１７２に記憶する。
【００６２】
ＣＰＵ１７１は、得られた基準測定電圧Ｖ２ａｙと、起動条件テーブルＴＢａから取得した粘度Ｐ４における基準測定電圧Ｖ２ａ４と、を比較し、その差分を関係式Ｑａに代入して試料Ｓｍ１の粘度を求め、記憶部１７２に記憶させると共に表示部１２に表示する。
ＣＰＵ１７１が基準測定電圧Ｖ２ａ１を得てから試料Ｓｍ１の粘度を求めて表示部１２に表示するまでの時間は極めて短く、測定開始ボタン１３ｂの押圧からとしても１秒程度である。
【００６３】
以上のように、粘度計５１は、第１の円形平面（対向面３３ａ）を有する固定側部材である第１のステージ部（キャップステージ部３３）を備えている。また，粘度計５１は、第１の円形平面（対向面３３ａ）に対し微少隙間をもって平行に対向配置された第２の円形平面（試料載置面８１１ａ）を有する回転部材である第２のステージ部（測定ステージ８１）を備えている。ここで、微少空間は試料充填空間Ｖａである。
また、粘度計５１は、測定ステージ８１に直接的又は間接的に連結して同期回転するシャフト７１３と固定側部材であるベース７５に対し回転自在に支持されたモータ本体７１１とを有するモータ７１を備えている。また、粘度計５１は、モータ本体７１１の第１の方向（矢印ＤＲｄ）の回転によって付勢されるカンチレバー７４２を有する歪ゲージユニット７４を備えている。
さらに、粘度計５１は、起動条件テーブルＴＢａを記憶した記憶部１７２及びモータ７１の動作を制御するＣＰＵ１７１を含む制御部１７を備えている。
制御部１７は、カンチレバー７４２が付勢されて生じる歪ゲージユニット７４の変形量に基づき出力される基準測定電圧Ｖ２ａを把握し、起動条件テーブルＴＢａを参照して基準測定電圧Ｖ２ａに対応した粘度Ｐを求める。
【００６４】
これにより、試料充填空間Ｖａに試料が充填された状態で、制御部１７がシャフト７１３及び測定ステージ８１を含む回転系Ｒａを第１の方向とは反対の第２の方向に起動させると、試料の粘性応力による抵抗でモータ本体７１１が第１の方向に回転する。そして、回転系Ｒａが定常回転に達した後も粘性抵抗に応じた反作用トルクＴｑａでカンチレバー７４２を当接付勢する。
制御部１７は、回転系Ｒａが定常回転に達した直後の基準測定電圧Ｖ２ａに基づいて試料の粘度Ｐを求める。
回転系Ｒａが定常回転に達するでの起動時間は、例えば１秒未満の短時間に設定できるので、粘度計５１は短時間で粘度Ｐを測定できる。また、測定時間が短いため、試料の温度上昇は無視できる程度に抑制されるため、高精度で粘度Ｐを測定できる。
【００６５】
粘度計５１は、わずかな量の試料で粘度測定ができるため、測定場所が限定されにくい。また、対向面３３ａ及び試料載置面８１１ａが平坦であり、比較的面積が小さいので、測定後の洗浄が容易である。
このように、粘度計５１は、取り扱いが容易である。
【００６６】
実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形してよい。
【００６７】
粘度計５１として、本体部１が把持可能ないわゆるハンディタイプを説明したが、粘度計５１は、本体部１を机や棚の上に置いて測定するいわゆる据え置きタイプであってもよい。
すなわち、測定ユニット７を取り付ける筐体１１の態様は限定されない。
【００６８】
粘度計５１の態様がハンディタイプ及び据え置きタイプのいずれにおいても、図１３に示されるように、測定ユニット７と制御部１７とを独立分離し、それぞれに通信部を備えて両者間を無線又は有線で通信するシステムとして構成してもよい。
【００６９】
図１３は、例えば、試料を製造するｋ（ｋは２以上の整数）本のラインそれぞれに配置された粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋと、それぞれの粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋと無線又は有線で通信する集中制御装置１７Ｔを備えた粘度測定システム５２の構成例を示した図である。
粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋは、それぞれ粘度測定ユニット７及び測定側通信部９１を有する。集中制御装置１７Ｔは、制御側通信部９２及び集中制御部１７Ｓを有する。
集中制御部１７Ｓは、粘度計５１の制御部１７による一つの粘度測定ユニット７に対する制御と同様の制御を、複数の粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋに対し同時に実行できるものである。集中制御部１７Ｓは、粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋに関する情報を、集中表示部１２１に表示させる。
【００７０】
粘度測定ユニット７Ａ１〜７Ａｋは、それぞれ、測定キャップ３の取り付け及び取り外し、試料載置部８１１への試料の載置、測定後の測定キャップ３及び試料載置部８１１の洗浄を含む粘度測定、を自動実行できるようにするとよい。それにより、短時間で高精度の粘度が測定できる粘度計５１の機能を生かし、高効率で粘度のばらつきの少ない高品質の試料製造が可能となる。
【００７１】
モータ７１は、ステップモータに限定されるものではなくＤＣモータやＡＣモータを用いてもよい。複数の起動条件Ｐｔそれぞれでの起動を、繰り返し精度よく安定実行できるという観点において、ステップモータを用いることは好ましい。
【００７２】
試料充填空間Ｖａを形成する対向面の組は、上述の対向面３３ａ及び試料載置面８１１ａの組のように、互いに平行な平面であることに限定されない。例えば、対向する凸円錐面及び凹円錐面や、対向する凸曲面及び凹曲面などであってもよい。
【００７３】
モータ７１のシャフト７１３と回転プレート７７とを連結する構成は、上述のように磁気吸引力などにより間接的に連結して同期回転するものに限らず、直接的に連結して同期回転するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  本体部
１ａ  上面
１１  筐体
１１１  上ケース、    １１２  下ケース、    １１３，１１４  Ｏリング
１２  表示部
１２ａ  表示素子、      １２１  集中表示部
１３  操作部
１３ａ  電源ボタン、    １３ｂ  測定開始ボタン
１４  温度検出部、    １４ａ  孔、    １４ｂ  温度センサ
１５  電池収納部、    １５ａ  蓋
１６  基板
１７  制御部、    １７Ｓ  集中制御部、    １７Ｔ  集中制御装置
１７１  中央処理装置（ＣＰＵ）、    １７２  記憶部
２  ステージ部
３  測定キャップ
３１  平底部、    ３２  周壁部、    ３３  キャップステージ部
３３ａ  対向面
５１  粘度計、    ５２  粘度測定システム
７，７Ａ１〜７Ａｋ  測定ユニット（粘度測定ユニット）
７１  モータ
７１１  モータ本体、    ７１２  モータプレート、    ７１３  シャフト
７２  ベアリングユニット
７２１  スリーブ、    ７２１１  雄ねじ部
７２２  ラジアルベアリング
７３  モータマウント
７３１  マウントベース、    ７３２  マウントピン、    ７３３  突出部
７３３１  根本側突出部、    ７３３２  先端側突出部
７３４，７３５  ねじ
７４  歪ゲージユニット
７４１  ゲージ部、    ７４１ａ  側面、    ７４１ｂ  ひずみゲージ
７４２  カンチレバー、    ７４２１  先端部、    ７４３  ホルダ
７４４，７４５  ねじ、    ７４６  アンプ
７５  ベース
７５１  貫通孔、    ７５２  周縁リブ、    ７５３  凹部
７５４  周溝、    ７５５  キャップ係合部、    ７５６  下面
７５７  基準面
７６  連結ナット
７７  回転プレート
７７１  プレートマグネット、    ７７２  上面
７８  Ｏリング、    ７９  防水プレート、    ８０  スラストベアリング
８１  測定ステージ
８１１  試料載置部、    ８１１ａ  試料載置面、    ８１２  土手部
８１３  周溝部、    ８１４  ステージマグネット、    ８１５  下面
９１  測定側通信部、    ９２  制御側通信部
ＢＴ  バッテリ、    ＣＬ７１，ＣＬ７５  軸線、    Ｄａ  直径  Ｅ１  位置
Ｐｔ，Ｐｔ１〜Ｐｔｍ  起動条件、    Ｐ，Ｐ１〜Ｐｎ  粘度
Ｑａ，Ｑｂ  関係式、    Ｒａ  回転系、    Ｓｍ，Ｓｍ１  試料
ＴＢａ  起動条件テーブル、    ｔａ  高さ、    Ｔｑａ  反作用トルク
ｔ１〜ｔ４  時刻、    Ｖａ  試料充填空間、    ＶＴ  時間推移特性
Ｖ  出力電圧、    Ｖ１，Ｖ２  電圧
Ｖ２ａ，Ｖ２ａ１〜Ｖ２ａｎ，Ｖ２ａｙ  基準測定電圧
【図１】
2020008491.tif 000003
【図２】
2020008491.tif 000004
【図３】
2020008491.tif 000005
【図４】
2020008491.tif 000006
【図５】
2020008491.tif 000007
【図６】
2020008491.tif 000008
【図７】
2020008491.tif 000009
【図８】
2020008491.tif 000010
【図９】
2020008491.tif 000011
【図１０】
2020008491.tif 000012
【図１１】
2020008491.tif 000013
【図１２】
2020008491.tif 000014
【図１３】
2020008491.tif 000015