(57)【要約】  本発明は、ＮＭＲ磁石の孔内で用いられるように構成されたレオロジー測定器に関する。測定器は、駆動軸と、駆動軸が設置される駆動軸ハウジングと、駆動軸に直接的に又は非直接的に取り付けられるトルクセンサとを備える。トルクセンサは、駆動軸と実質的に一致して配置される。
2016529518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲ磁石の孔内で用いられるように構成されたレオロジー測定器であって、前記測定器は、駆動軸と、前記駆動軸が設置される駆動軸ハウジングと、前記駆動軸に直接的に又は非直接的に取り付けられるトルクセンサとを備え、前記トルクセンサは前記駆動軸と実質的に一致して配置される、測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の測定器であって、前記トルクセンサの第１端が、トルクセンサカップリングによって前記駆動軸と前記駆動軸ハウジングとに非直接的に取り付けられる、測定器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定器であって、せん断セルが前記トルクセンサに取り付けられる、測定器。
【請求項４】
請求項２に記載の測定器であって、第２トルクセンサカップリングを備える駆動軸延長装置と、延長ハウジング内に設置された駆動軸とをさらに備え、前記第２トルクセンサカップリングは、トルクセンサの第２端を前記延長駆動軸と前記延長ハウジングとに取り付ける、測定器。
【請求項５】
請求項４に記載の測定器であって、せん断セルが前記第２駆動軸に取り付けられる、測定器。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の測定器であって、前記トルクセンサを制御システムに接続するワイヤが配置され得るワイヤガイドを備える、測定器。
【請求項７】
前述の請求項のいずれか一項に記載の測定器を備えるレオロジー装置であって、駆動軸に接続されて前記駆動軸を回転させるように構成されたモータを備える駆動システムをさらに備える、レオロジー装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレオロジー装置であって、前記駆動システムが、前記駆動軸の駆動軸ハウジングに対する向きを特定するための位置決めセンサを備える制御システムをさらに備える、レオロジー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレオロジー装置であって、前記位置決めセンサは光学エンコーダである、レオロジー装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、レオロジー及びＲｈｅｏ−ＮＭＲで用いるレオロジー測定器に関する。
［背景技術］
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法及び速度測定は、せん断下における複雑流体の調査に用いられる比類のない手段となった。Ｒｈｅｏ−ＮＭＲ実験を通じて習得されたソフトマターについての情報は、過去の改良により充実されている。Ｒｈｅｏ−ＮＭＲは、ＮＭＲ法を使ったせん断流における流体を調査するものであり、主にソフトマター研究に用いられる。Ｒｈｅｏ−ＮＭＲは、せん断下の材料（光学的に不透明なものを含む）の調査を可能にし、例えば、ずれ、ずり減粘、せん断帯、降伏応力挙動、ネマチックディレクタ配列、及び、せん断が誘起された中間層の再秩序化等の、動的現象の特定及び分析を可能にする。
【０００２】
現在Ｒｈｅｏ−ＮＭＲ用のＮＭＲ機器で使われている測定器は、一般的に、せん断セル等の分析装置を取り付けることができる駆動軸を備える。せん断セルにはソフトマター材料の試料が収容され、ＮＭＲ機器を使って当該試料の歪み反応を分析することができる。駆動軸にはモータが単独で搭載され、モータは、駆動軸をその軸に沿って回転させるように駆動軸と接続される。駆動軸が回転する速度を設定するために、制御装置が用いられる。
【０００３】
しかしながら、市販されている既知のＲｈｅｏ−ＮＭＲ機器にはトルクセンサが備えられていないため、これらの装置がＮＭＲ実験中にせん断応力等のグローバルなレオロジーパラメータを測定する妨げになっている。ＮＭＲとグローバルなレオロジーパラメータとが両方同時に測定されないと、分子動力学におけるＮＭＲ測定と、印加された力に対する材料のトルク応答とを比較することは難しい。
【０００４】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を１つ以上克服する方向に少なくとも幾分か進むためにトルクセンサを備えたＲｈｅｏ−ＮＭＲ実験に用いられる測定器を提供すること、又は、少なくとも有用な代替案となるＲｈｅｏ−ＮＭＲ実験に用いられる測定器を提供することである。
［発明の概要］
第１の局面では、本発明は、ＮＭＲ磁石の孔内で用いられるように構成されたレオロジー測定器を提供し、測定器は、駆動軸と、駆動軸が設置される駆動軸ハウジングと、駆動軸に直接的に又は非直接的に取り付けられるトルクセンサとを備え、トルクセンサは駆動軸と一致して配置される。
【０００５】
一形態では、トルクセンサの第１端は、トルクセンサカップリングによって駆動軸と駆動軸ハウジングとに非直接的に取り付けられる。
せん断セルは、トルクセンサに直接的に又は非直接的に取り付けられてよい。
【０００６】
一形態では、測定器は、第２トルクセンサカップリングを備える駆動軸延長装置と、延長ハウジング内に設置される駆動軸とをさらに備え、第２トルクセンサカップリングは、トルクセンサの第２端を延長駆動軸と延長ハウジングとに取り付ける。
【０００７】
せん断セルは、第２駆動軸に取り付けられてもよい。
好ましくは、測定器は、内部にトルクセンサを制御システムに接続するワイヤが配置され得るワイヤガイドを備える。
【０００８】
第２の局面では、本発明は、本発明の第１の局面による測定器を備え、駆動軸に接続されて当該駆動軸を回転させるように構成されたモータを備える駆動システムをさらに備える、レオロジー装置を提供する。
【０００９】
好ましくは、駆動システムは、駆動軸の駆動軸ハウジングに対する向きを特定するための位置決めセンサを備える制御システムをさらに備える。一形態では、位置決めセンサは光学エンコーダである。
【００１０】
本明細書で使われているように、「備える」及び「備えている」という表現、並びに、これに類似する表現は、排他的又は包括的な趣旨で解釈されるものではない。換言すると、これらの表現は「含むが、それに制限されない」ことを意味するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の好ましい形態を、添付の図面に関連させて以下のとおり説明する。
【図１】図１は、本発明の一形態によるレオロジー装置の一例の分解組立図である。
【図２ａ】図２ａは、図１のレオロジー装置が組み立てられた状態の斜視図である。
【図２ｂ】図２ｂは、図２ａのレオロジー装置の側面図である。
【図２ｃ】図２ｃは、図２ｂのＡ−Ａ線に沿った、レオロジー装置の縦断側面図である。
【図３】図３は、駆動軸の一例の斜視図である。
【図４ａ】図４ａは、モータマウントの一例の斜視図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａのモータマウントの側面図である。
【図４ｃ】図４ｃは、図４ａのモータマウントの別の側面図である。
【図４ｄ】図４ｄは、図４ｃのＡ−Ａ線に沿った、モータマウントの縦断側面図である。
【図５ａ】図５ａは、図３の駆動軸用の駆動軸ハウジングの一例の斜視図である。
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａの駆動軸ハウジングの側面図である。
【図５ｃ】図５ｃは、図５ｂのＡ−Ａ線に沿った、駆動軸ハウジングの縦断側面図である。
【図６ａ】図６ａは、鍔の一例の斜視図である。
【図６ｂ】図６ｂは、図６ａの鍔の側面図である。
【図６ｃ】図６ｃは、図６ａの鍔の別の側面図である。
【図７ａ】図７ａは、第１トルクセンサカップリングの斜視図である。
【図７ｂ】図７ｂは、図７ａのトルクセンサカップリングの側面図である。
【図７ｃ】図７ｃは、図７ｂのＡ−Ａ線に沿った、トルクセンサカップリングの縦断側面図である。
【図７ｄ】図７ｄは、図７ａのトルクセンサカップリングの上面図である。
【図８ａ】図８ａは、トルクセンサの一例の斜視図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図８ａのトルクセンサの側面図である。
【図８ｃ】図８ｃは、図８ｂのＡ−Ａ線に沿った、トルクセンサの縦断側面図である。
【図９ａ】図９ａは、せん断セルの一例におけるカップの斜視図である。
【図９ｂ】図９ｂは、図９ａのカップの側面図である。
【図９ｃ】図９ｃは、図９ｂのＡ−Ａ線に沿った、カップの縦断側面図である。
【図１０ａ】図１０ａは、図９ａのカップと共に用いられる心棒の斜視図である。
【図１０ｂ】図１０ｂは、図１０ａの心棒の側面図である。
【図１０ｃ】図１０ｃは、図１０ｂのＡ−Ａ線に沿った、心棒の縦断側面図である。
【図１１】図１１は、本発明によるレオロジー装置の別の一例の分解組立図である。
【図１２ａ】図１２ａは、図１１のレオロジー装置が組み立てられた状態の斜視図である。
【図１２ｂ】図１２ｂは、図１２ａのレオロジー装置の側面図である。
【図１２ｃ】図１２ｃは、図１２ｂのＡ−Ａ線に沿った、レオロジー装置の縦断側面図である。
【図１３ａ】図１３ａは、第２トルクセンサカップリングの一例の斜視図である。
【図１３ｂ】図１３ｂは、図１３ａの第２トルクセンサカップリングの側面図である。
【図１３ｃ】図１３ｃは、図１３ｂのＡ−Ａ線に沿った、第２トルクセンサカップリングの縦断側面図である。
【図１４ａ】図１４ａは、駆動軸延長装置の一例の斜視図である。
【図１４ｂ】図１４ｂは、図１４ａの駆動軸延長装置の側面図である。
【図１５ａ】図１５ａは、延長ハウジングの一例の斜視図である。
【図１５ｂ】図１５ｂは、図１５ａの延長ハウジングの側面図である。
【図１５ｃ】図１５ｃは、図１５ａの延長ハウジングの別の側面図である。
【図１５ｄ】図１５ｄは、図１５ｃのＡ−Ａ線に沿った、延長ハウジングの縦断側面図である。
【図１６ａ】図１６ａは、せん断セルの別の一例で用いられるカップの斜視図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、図１６ａのカップの側面図である。
【図１６ｃ】図１６ｃは、図１６ｂのＡ−Ａ線に沿った、カップの縦断側面図である。
【図１７ａ】図１７ａは、図１６ａのカップと共に用いられる心棒の斜視図である。
【図１７ｂ】図１７ｂは、図１７ａの心棒の側面図である。
【図１７ｃ】図１７ｃは、図１７ｂのＡ−Ａ線に沿った縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［発明の詳細な説明］
本発明は、高磁場（約２５０ＭＨｚ以上）超伝導ＮＭＲ磁石を用いるＮＭＲ機器の孔内でレオロジー試料を測定するための、レオロジー装置に関する。また、本発明はレオロジー装置用のレオロジー測定器に関する。レオロジー測定器はＮＭＲ磁石の孔に収まるように、また、ＮＭＲ磁石の孔内で用いられるように構成される。
【００１３】
図１に示すとおり、レオロジー装置１は、測定器２００と、駆動システム３００とを備える。また、レオロジー装置は、試料を保持するために用いられ、当該試料の分析に用いられる測定器に取り付けることができる、せん断セル４００等の分析装置を備える。
【００１４】
測定器は、レオロジー装置の使用時に、試料のトルク応答を容易に測定できるように、トルクセンサを備える。測定器は、ＮＭＲ磁石の孔内に設置されるように構成され、ＮＭＲとトルクの同時測定を可能にする。
【００１５】
図１及び図２ａから２ｃに示すとおり、測定器２００は駆動軸２１０を備え、駆動軸２１０は、当該駆動軸の第１端に接続された出力軸を有するモータ３４０を備える駆動システム３００に駆動される。また、駆動システムは、モータが接続される制御システム３２０を備えてもよい。制御システムは、モータの出力軸の回転の周波数と方向を制御する。従って、モータは、駆動軸の長手方向軸に沿って時計回り及び反時計回りに（所望されるとおりに）様々な回転周波数で駆動軸を回転させることができる。
【００１６】
モータは、サーボモータ、ステッピングモータ、サーボステッピングモータ、又は他のいかなる適切なモータでもよい。図２ａから図２ｃ、及び図３に示すとおり、一形態では、駆動システム３００は、駆動軸の第１端２１１ａと接続された第１出力軸を有する両軸型ステッピングモータ３４０を備える。また、駆動システムは、ステッピングモータの第２軸に接続された、制御システム３２０と位置決めセンサ３３０とを備えてもよい。位置決めセンサは、駆動軸ハウジングに対する駆動軸の向きを読み取る高分解能光学エンコーダでもよい。位置決めセンサ、又は光学エンコーダは、この情報をモータ制御システム３
２０に伝える。位置決めセンサ、モータ、及び制御システムは、動作基準を満たすために、駆動軸の回転周波数及び回転方向の迅速で正確な調整を可能にする閉フィードバックループで動作する。このようにして、駆動軸が、実験のパラメータに適するように設定された時間間隔で、駆動軸ハウジングに対して正しい位置にあることを確実にすることが可能である。
【００１７】
また、ステッピングモータが使用される場合、閉フィードバックループシステムでは繊細な回転制御も提供される。例えば、試験では、高分解能光学エンコーダからのフィードバックを使うと、ステッピングモータは駆動軸をステップ角０．０５°で回転させるようにプログラムできることが示された。
【００１８】
一形態では、モータ３００は測定器に搭載される。具体的には、モータは、駆動軸２１０が内部に配置される駆動軸ハウジング２３０に取り付けられたモータマウント２２０に搭載される。図２ａから図２ｃ、及び４ａから４ｄに示す実施形態では、モータマウント２２０は外面に沿ってワイヤガイドチャネル２２１ａが延在する円筒体２２１を備える。アクセス開口２２６は、モータと駆動軸の第１端との間のカップリングへのアクセスを許容するために、モータマウントの本体に設けられてもよい。
【００１９】
図４ａから図４ｄに最もよく示されている実施形態では、モータマウントは、モータマウント本体の第１端に配置されるフランジ付鍔２２２も備える。フランジ付鍔２２２は、モータ３００が搭載される第１面２２２ａを備える。一実施形態では、モータマウントにおける反対側に位置する第２端は、モータマウント本体２２１から突出する取付けブロック２２３を備える。中央に配置された孔２２４は、モータマウントの長さに沿って、鍔２２２、本体２２１、及びブロック２２３を通って延在する。
【００２０】
好ましくは、モータマウントは、駆動軸ハウジング２３０に取り付けられるための取付け手段を備える。一形態では、取付け手段は、下記のようにハウジング２３０をモータマウントに取り付けるために、ねじ等の取付けピンを挿入できる１組のねじ山付き開口２２５を備える。具体的には、モータマウント２２０の第２端は、図５ａから５ｃに示す、ほぼ円筒形の駆動軸ハウジング２３０に取り付けられるように構成される。駆動軸ハウジング２３０は、モータマウントの中央孔２２４と整列する中央孔２３１を有する。モータマウントの取付けブロック２２３は、駆動軸ハウジングの孔２３１の第１端２３２ａ内に嵌合する。ブロック２２３は、モータマウントの開口２２５が駆動軸ハウジングの第１端に形成された開口２３５と整列するように配置される。取付けピン、ねじ等は、整列された開口２２５及び２３５を通って設置され、駆動軸ハウジングをモータマウントに接続するために所定の位置に固定される。
【００２１】
別の形態では、駆動軸ハウジングの第１端は、駆動軸ハウジングをモータマウントに螺合することができるように、ねじ山を備えてモータマウントの取付けブロックに設けられたねじ山付き領域と噛み合わさるように構成されてもよい。当業者にとっては明らかであるように、当然のことながら、モータマウントを駆動軸ハウジングに取り付ける別の方法が代わりに使われてもよいことは理解されよう。
【００２２】
駆動軸２１０は、駆動軸ハウジングの孔２３１内に配置される。好ましくは、駆動軸ハウジングはほぼ円筒形であり、好ましくは、駆動軸ハウジングの孔もまたほぼ円筒形である。
【００２３】
また、測定器２００は、駆動軸ハウジングの一部分の周囲を締付け、ＮＭＲ機器の孔内でレオロジー装置が嵌合される深さを制御するように構成された鍔２９０を備えても良い。図６ａから６ｃに示すとおり、鍔は、スリット開口２９１と、スリット２９１の両側そ
れぞれに設けられた、一組のほぼ対向するねじ山付き開口２９２及び２９３と、を有するほぼ環状の本体を備える。ハウジング鍔２９０は、内部に駆動軸ハウジング２３０が配置される中央孔２９４を備える。ハウジング鍔は、駆動軸ハウジングをほぼ囲むように構成され、所望の位置に到達するまで駆動軸ハウジングを上下に摺動できる。スリット２９１により、鍔が所望の位置にあるとき、スリットが閉じて、鍔が駆動軸ハウジングの一部分の周囲を締付けるようにハウジング鍔が圧縮されることが可能になる。鍔は、鍔が閉じた状態で保持されるために、開口２９２及び２９３のねじ山を有する内側と噛み合わさるねじ等によって、固定位置に保持される。或いは、鍔は他のいかなる適切な手段で固定位置に固定されてもよい。
【００２４】
鍔は、駆動軸ハウジングの周囲に外に向かって突出したリップを形成し、ＮＭＲ機器の磁石の孔内に駆動軸を挿入する深さを設定するために用いられる。従って、駆動軸ハウジングの長さに沿って鍔の位置を調整することにより、ＮＭＲ機器内にレオロジー装置が設置される深さを調整することが可能である。また、ハウジング鍔は、典型的なＮＭＲ機器内でレオロジー装置を所定の位置に保持するために当該機器の孔内に設けられた１つ以上の突出部と結合するように構成された、凹み２９５を備える。
【００２５】
測定器２００は、トルクセンサ２５０をさらに備え、トルクセンサ２５０は、駆動軸ハウジングに直接取り付けられるように構成されてもよく、又は、トルクセンサを駆動軸２１０に接続するように構成されたカップリング等を用いてハウジングに取り付けられてもよい。
【００２６】
一形態では、測定器は、トルクセンサ２５０を駆動軸ハウジング２３０に非直接的に接続するためのトルクセンサカップリング２４０を備える。
図７ａから図７ｄに、トルクセンサカップリング２４０の一例を示す。カップリング２４０は、取付け軸２４１と、位置決めブロック２４７と、取付け軸２４１の一端、且つ、取付け軸と位置決めブロック２４７との間に設けられる鍔２４２とを備える。取付け軸２４１はほぼ円筒形であり、駆動軸ハウジングの第２端で孔２３１内に嵌合するように形成されている。鍔２４２は、取付け軸の方向を向く第１面２４２ａを備える。また、図７ｂ及び図７ｃに示すとおり、鍔は、位置決めブロック２４７の方向を向く対向する第２面２４２ｂを備える。図７ａ及び図７ｃに最もよく示されるとおり、中央に設けられた孔２４３は、第１トルクセンサカップリング２４０の中心に、取付け軸、鍔、及び位置決めブロックを通って延在する。チャネル２４４として形成されるワイヤガイドは、孔２４３の長さに沿って延在する。
【００２７】
好ましくは、トルクセンサカップリング２４０は、駆動軸ハウジング２３０の第２端２３２ｂに設けられた対応する取付け手段に当該カップリングを取り付けるための、第１取付け手段を備える。一形態では、図７ａから図７ｃに最もよく示されるように、トルクセンサカップリングの第１取付け手段は、取付け軸２４１の外側円筒壁に設けられた１つ以上の開口２４５を備える。トルクセンサカップリングは、取付け軸が駆動軸ハウジングの孔内に嵌合するように、また、１つ以上の開口２４５が、駆動軸ハウジング２３０の第２端２３２ｂに備えられた１つ以上の対応する開口２３６と整列するように、駆動軸ハウジングの第２端に嵌合される。ピン、ねじ等（図示せず）が、整列した各対の開口２４５，２３６の内部に配置され、第１トルクセンサカップリングを駆動軸ハウジングに取り付けるために所定の位置で保持される。別の形態では、取付け軸は、駆動軸ハウジングの第２端に設けられるねじ山付き領域と噛み合わさるように構成された、ねじ山付き領域を備えてもよい。当然のことながら、代わりに、トルクセンサカップリングを駆動軸ハウジングに取り付けるための別の適切な形態が用いられてもよいことは理解されよう。
【００２８】
トルクセンサカップリング及び駆動軸ハウジングは、好ましくは、駆動軸ハウジングの
第２端の縁が、トルクセンサカップリングの鍔２４２の第１面２４２ａに当接するように配置される。また、測定器の外面に沿ってほぼ平らな結合部を形成するために、鍔がほぼ円形の外周と、駆動軸ハウジングの直径とほぼ等しい直径とを有することが好ましい。
【００２９】
また、トルクセンサカップリング２４０は、当該カップリングをトルクセンサ２５０に取り付けるための第２取付け手段を備える。いかなる適切な取付け手段が用いられてもよい。一形態では、第２取付け手段は、取付け軸２４１の端面と位置決めブロック２４７の端面との間に延在する、１つ以上の開口２４６を備える。図７ａに示すとおり、開口２４６は、トルクセンサの第１端に設けられる１つ以上の対応する開口２５６と整列するように構成される。ピン、ねじ等（図示せず）が、整列した各対の開口２４６，２５６の内部に配置され、トルクセンサカップリングをトルクセンサに取り付けるために所定の位置で保持される。このようにして、トルクセンサカップリングは、駆動軸ハウジングをトルクセンサに取り付ける。しかしながら、本発明から逸脱することなく駆動軸ハウジングをトルクセンサに取り付けるために、取付け手段の代替の形態が用いられてもよいことが想定される。例えば、トルクセンサは、駆動軸ハウジングのねじ山付き領域に直接取り付けられるために、ねじ山付き領域を備えてもよい。
【００３０】
図８ａから図８ｃにトルクセンサ２５０の一例を示す。センサ２５０は、本体２５１を備え、本体２５１は、好ましくは、ほぼ円筒形であり、好ましくは、駆動軸ハウジング及び第１トルクセンサカップリングの鍔の直径とほぼ等しい直径を有する。トルクセンサ本体.は、第１端２５２ａと、対向する第２端２５２ｂとを有する。第１入力軸２５３はセンサ２５０の第１端２５２ａから延び、また、第２入力軸２５４はセンサの第２端２５２ｂから延びる。第１入力軸２５３は、トルクセンサ２５０を駆動軸に取り付けるために、駆動軸２１０の第２端２１１ｂに接続される。
【００３１】
好ましくは、第１凹み２５７は、トルクセンサ本体の第１端２５２ａの端面部に形成される。第１凹みは、トルクセンサ本体の第１端の外周を辿る周囲壁２５７ａによって画定される。第１凹みは、第１トルクセンサカップリングの位置決めブロック２４７が第１凹み内に収容されるように、位置決めブロック２４７と結合するように構成される。上述したように、第１トルクセンサカップリングをトルクセンサに取り付けるために、１つ以上の開口２５６が、第１トルクセンサカップリング２４０に設けられた１つ以上の対応する開口２４６と整列するように、第１凹み内に設けられてもよい。
【００３２】
好ましくは、モータと、第１駆動軸と、トルクセンサとの間のカップリングは、これらの部品間の全ての整列誤差を修正するために選択される。
トルクセンサは、制御システム、及び／又は、リーダー、又はインターフェイス（図示せず）に電気的に接続される。具体的には、トルクセンサからのワイヤは、トルクセンサ本体の第１端２５２ａからワイヤガイドチャネル２４４及び２２１を通り、駆動軸ハウジングの孔を通って（又は駆動軸ハウジングの外側に沿って）制御システム、リーダー、及び／又はインターフェイスへと通じる。要するに、ワイヤガイドチャネル及び駆動軸ハウジングの孔で、（又は駆動軸ハウジングの外側沿いに）連続したワイヤガイドを形成する。
【００３３】
トルクセンサは、当該トルクセンサをせん断セルに取り付けるための取付け手段を備える。トルクセンサは、せん断セルに直接的に又は非直接的に取り付けられるように構成されてもよい。
【００３４】
一形態では、トルクセンサ取付け手段は、トルクセンサ本体の第２端２５２ｂの端面部に形成された、第２凹み２５８を備える。第２凹みは、トルクセンサ本体の第２端の外周を辿る周囲壁２５８ａによって画定される。第２凹みは、せん断セルの第１端を収容する
ように構成される。
【００３５】
トルクセンサに直接取り付けるためのせん断セルの一例は、円筒形クエットせん断セルである。円筒形クエットせん断セルは、図９ａから９ｃに示すカップ４００と、図１０ａから１０ｃに示す心棒４６０とを備える。
【００３６】
せん断セルのカップ４００は、せん断セルが容易に把持されることを可能にするために、鍔４２０が設けられた第１端を有する本体４１０を備える。鍔は、せん断セルを把持し易くするために、凹凸加工した表面、及び／又は、対向する平らな領域を備えてもよい。
【００３７】
カップ４００は、カップ４００をトルクセンサに取り付けるための取付け手段を備える。図９ａから９ｃに示す実施形態では、取付け手段は、トルクセンサの第２凹み２５８内に嵌合するように構成された取付け軸４３０を備える。また、取付け手段は、取付け軸の端面部に設けられた２つ以上の開口４４０を備え、２つ以上の開口４４０にはピン、ねじ等が設けられて、カップをトルクセンサに取り付けるために所定の位置で保持されることができる。また、カップは、せん断セルの心棒４６０が配置される孔４５０を備える。試料が保持され得る心棒の外面と孔の内面壁との間には、間隙が設けられる。心棒４６０は、心棒本体４７０を備え、心棒本体４７０は、好ましくはほぼ円筒形である。取付け凹み４８０は、心棒の第１端に設けられ、内部にトルクセンサの第２入力軸を収容するように構成される。図１０ａから１０ｃに示すとおり、一形態での取付け手段は、トルクセンサの出力軸に対して溝を閉じて固定する、クランプの形態である。クランプは、心棒の第１端を横切って延在し、第１端で心棒に２つの部分を形成する溝４９５を備える。また、クランプは、少なくとも１組の整列したねじ山付き開口４９６を備え、溝の両側それぞれに、当該１組の開口のうちの１つの開口が設けられる。図に示される実施形態では、４つの開口４９６が心棒の第１端の第１部分に設けられる。これらの開口４９６は、第１部分を通って、溝４９５内へと延在する。整列した開口は、心棒の第２部分に設けられる（図示せず）。これらの開口は、溝から延びて第２部分の本体内で終結する。ねじ等の、ねじ山付き留め具は、心棒の第１端の２つの部分を引き寄せてトルクセンサの出力軸上に固定するために、ねじ山付き開口内に設けられ、ねじ山付き開口と噛み合わさる。図示されていない別の形態では、取付け凹みは、心棒をトルクセンサに螺合できるように、トルクセンサの第２入力軸のねじ山付き領域と噛み合わさる、中央に設けられたねじ山付き孔を形成する。しかし、当然のことながら、心棒をトルクセンサの軸に接続するために、いかなる適切な取付け手段を用いてもよいことは理解されよう。心棒の第１端４６０は、駆動軸及びトルクセンサが回転するとともに、心棒もまたカップ４００の孔４５０内で回転されるように、トルクセンサの第２入力軸２５４と接続される。
【００３８】
せん断セルは、レオロジー又はＮＭＲ機器による分析のために試料を保持するために用いられるいかなる部品であっても、又はいかなる部品の組み合わせであってもよい。本発明のレオロジー装置は、様々な型のせん断セルに取り付けられてもよい。
【００３９】
モータが駆動軸を駆動させるとともに、トルクセンサの（対向しあう端部に入力軸と出力軸とを備える）軸が同時に回転され、心棒が同じ周波数で回転されるように、回転運動をせん断セルの心棒に伝達する。せん断セル内の試料は心棒への抵抗となり、トルクセンサにトルクを与える。トルクセンサは、この測定値を、測定値を装置のユーザに伝える制御システム、リーダー、及び／又はインターフェイスに伝達する。
【００４０】
別の形態では、図１１及び１２ａから１２ｃに示すとおり、測定器は、トルクセンサがせん断セルから遠く離れて配置されるように構成される。この形態では、せん断セルに直接取り付けられる代わりに、せん断セルに直に取り付けられた駆動軸延長装置にトルクセンサの第２端が取り付けられるという点を除き、測定器は上述した特徴と同じ特徴を有す
る。駆動軸延長装置は、トルクセンサがＮＭＲ機器の孔内の磁場が最も強い領域、つまりＮＭＲ測定が行われる領域から離しておく必要がある金属部品を含む場合に特に必要である。
【００４１】
一形態では、延長装置は、第２トルクセンサカップリング２６０と、延長駆動軸２７０と、延長ハウジング２８０とを備える。トルクセンサの第２入力軸２５４は、延長駆動軸２７０に接続されるように構成される。さらに、トルクセンサの第２端は、トルクセンサ２５０が２つのカップリング２４０と２６０との間に設けられるように、第２トルクセンサカップリング２６０に取り付けられるように構成される。
【００４２】
図１３ａから１３ｃに、第２トルクセンサカップリングの一例を示す。この例では、第２トルクセンサカップリングは、取付け軸２６１と、位置決めブロック２６５と、取付け軸と位置決めブロックとの間に配置される鍔２６２と、をさらに備える。鍔は、第１面２６２ａと、対向する第２面２６２ｂと、鍔の外周縁を画定する外面とを有する。測定器の外面においてほぼ平らな結合を提供するために、好ましくは、鍔２６２の外周縁はほぼ円形であり、トルクセンサの直径とほぼ等しい直径を有する。中央に設けられた孔２６３は、第２トルクセンサカップリングの長さに沿って、位置決めブロック２６５、鍔２６２、及び取付け軸２６１を通って延在する。
【００４３】
トルクセンサの第２端２５２ｂの端面部に形成された第２凹み２５８は、第２トルクセンサカップリング２６０の位置決めブロック２６５と結合するように構成されるため、位置決めブロック２６５は第２凹み内に収容される。また、第２トルクセンサカップリング２６０は、カップリング２６０をトルクセンサ２５０に取り付けるための取付け手段を備える。好ましくは、取付け手段は、位置決めブロック２６５の端面と取付け軸２６１の端面との間に延在し、トルクセンサ２５０の第２端２５２ｂの端面部に設けられた１つ以上の対応する開口（図示せず）と整列するように構成された、１つ以上の開口２６６を備える。ピン、ねじ等（図示せず）が整列した各対の開口の内部に配置され、第２トルクセンサカップリングをトルクセンサに取り付けるために所定の位置で保持される。
【００４４】
また、好ましくは、第２トルクセンサカップリングの取付け軸２６１は、第２トルクセンサカップリングの取付け軸２６１を、内部に延長駆動軸２７０が設けられた延長ハウジング２８０の第１端２８２ａに取り付けるための取付け手段を備える。一形態では、取付け手段は、延長ハウジングにおける対応するねじ山付き領域と噛み合わさるように構成された、ねじ山付き領域２６４を取付け軸の外面に備える。或いは、ねじ山付き領域が第２トルクセンサカップリングの孔内に設けられ、延長ハウジングの外面に設けられたねじ山付き領域と噛み合わさるように構成されるように、鍔２６２と取付け軸２６４とは一体的であってもよい。当然のことながら、取付け手段はいかなる適切な形態であってもよく、また、第２トルクセンサカップリングを延長ハウジングに取り付けることを目的として、ピン、ねじ等を設けて所定の位置で保持するための、第２トルクセンサカップリング及び延長ハウジングに形成された１組以上の整列した開口を備えてもよいことは理解されよう。
【００４５】
図１４ａから１４ｂに示すとおり、延長駆動軸は、トルクセンサの第２入力軸２５４に取り付けられるように構成された第１端２７１を備える。延長駆動軸の第２端２７２は、例えば図１７ａから１７ｃに示すような、駆動軸をせん断セルの心棒４６０に接続するための取付け手段を備える。心棒４６０は、好ましくはほぼ円筒形で第１端に取付け凹み４８０が設けられた、本体４７０を備える。好ましくは、取付け凹みは、中央に設けられたねじ山付き孔４９０を備え、駆動軸延長具取付け手段は、心棒のねじ山付き取付け凹みと噛み合わさるように構成された、ねじ山付き突出部を備える。この構成では、せん断セルの心棒は延長駆動軸の第２端に容易に螺合され、所定の位置に固く保持されることができ
る。
【００４６】
延長駆動軸２７０は、好ましくは、延長ハウジング２８０の中央孔２８１内にほぼ同心円状に、且つ、駆動軸２１０とほぼ一直線上に設けられる。任意選択的に、延長駆動軸を延長ハウジング内に同心円状に設けられた状態に保持するために、ブッシュ又はベアリングが用いられる。この構成では、駆動軸の滑らかな回転運動がせん断セルに与えられる。
【００４７】
駆動軸延長ハウジングの第２端２８２ｂは、せん断セルのカップ４００に取り付けられるように構成され、当該カップは図１６ａから１６ｃに示す。
一形態では、図１５ａから１５ｄに示すとおり、延長ハウジング２８０は、延長ハウジングの長さに沿って延在して内部に延長駆動軸が配置される中央孔２８１を有する、ほぼ円筒形の本体を備える。また、延長ハウジングは、第２トルクセンサカップリング２６０に接続されるように構成された第１端２８２ａを備える。好ましい形態では、孔２８１は、その第１端に、内鍔２８３を形成する拡大領域を備える。当該鍔の内部には、ねじ山付き領域２８４が設けられる。第２トルクセンサカップリング２６０の取付け軸２６１は、取付け軸２６１のねじ山付き領域２６４が鍔２８３のねじ山付き領域２８４と噛み合わさるように、延長ハウジング２８０の第１端に螺合される。
【００４８】
また、延長ハウジング２８０は、せん断セルのカップに取り付けられるように構成された第２端２８２ｂを備える。延長ハウジングは、いかなる適切な取付け手段を用いてカップに取り付けられてもよい。例えば、カップ及び延長ハウジングは整列した開口を備えてもよく、当該開口からはピン、ねじ等が突出して、当該２つの部品を互いに取り付けるために所定の位置で保持されてもよい。
【００４９】
別の形態では、延長ハウジング２８０の孔２８１は、その第２端に、内鍔２８５を形成する拡大領域を備える。当該鍔の内部には、ねじ山付き領域２８６が設けられ、ねじ山付き領域２８６は、カップのねじ山付き領域と噛み合わさるように構成される。内鍔２８５は、延長ハウジングをせん断セルのカップに取り付けるように構成されるだけでなく、せん断セルが延長ハウジング内に挿入される深さを制御するようにも構成される。
【００５０】
せん断セルの一例を示して説明したが、この場合もまた同様に、せん断セルは、レオロジー又はＮＭＲ機器による分析のために試料を保持するために用いられるいかなる部品であっても、又はいかなる部品の組み合わせであってもよい。本発明のレオロジー装置は、様々な型のせん断セルに取り付けられてもよい。
【００５１】
一形態では、図１６ａから１６ｃに示すとおり、円筒形クエットせん断セル４００のカップは、せん断セルを測定器に取り付けるためにレンチ等による保持を可能にする把持領域を備える鍔４２０を有する本体４１０を備える。鍔は、せん断セルを把持し易くするために、凹凸加工した表面、及び／又は、１組の対向する平らな領域を備えてもよい。中央に設けられた孔４５０は、カップの長さに沿って延在し、延長駆動軸の第２端２７１ｂと、心棒の少なくとも一部分とを収納するように構成される。せん断セルの第１端には、取付け軸４３０が延在する。当該取付け軸は、カップを駆動軸延長装置に取り付ける取付け手段４４０を備える。一形態では、図１６ａから１６ｃに示すとおり、取付け手段は、取付け軸に形成されたねじ山付き領域４４０を備える。取付け軸は、取付け軸４３０のねじ山付き領域４４０が内鍔２８５のねじ山付き領域２８６と噛み合わさるように、取付け軸を内鍔２８５に螺合することによって、延長ハウジングの第２端で内鍔２８５内に保持されるように構成される。
【００５２】
せん断セルの一部分が延長ハウジングの内部孔に保持されるため、せん断セルは延長ハウジングと整列し、せん断セルの使用時の、延長ハウジングに対する遥動が抑えられる。
従って、この構成によって、延長ハウジングとせん断セルとの間の正確な整列が作られる。
【００５３】
モータが駆動軸を駆動するとともに、トルクセンサの軸も同時に回転される。トルクセンサの軸は、この回転運動を、心棒が回転されるように（直接に、又は駆動軸延長装置を介して）せん断セルの心棒に伝達する。せん断セル内の試料は、トルクセンサの抵抗となる。
【００５４】
トルクセンサは、制御システム、及び／又は、リーダー、又はインターフェイス（図示せず）に電気的に接続される。具体的には、トルクセンサからのワイヤは、トルクセンサからワイヤガイドチャネル２４４及び２２１を通り、駆動軸ハウジングの孔を通って（又は、駆動軸ハウジングの外側に沿って）制御システム、リーダー、及び／又はインターフェイスへと通じる。要するに、ワイヤガイドチャネル及び駆動軸ハウジングの孔で（又は、ハウジングの外側に沿って）、連続したワイヤガイドを形成する。トルクセンサは、このトルク測定を、装置のユーザにトルク測定を伝える制御システム、リーダー、及び／又はインターフェイスに伝達する。
【００５５】
従って、本発明のレオロジー装置を用いることによって、試料の挙動が様々な大きさのトルクの下で試験されることができるように、実験中に試料に印加されたトルクを正確に測定できるＲｈｅｏ−ＮＭＲ実験を実施することが可能である。
［効果］
本発明により、試験中の試料に印加された応力によるトルク応答を同時に測定しながら、ＮＭＲ実験を実施することが可能になる。本装置は、ＮＭＲ機器内で使用するためのレオロジー機器を提供する。
【００５６】
本発明は例を用いて説明されたが、当然のことながら、請求項にて定義された本発明の範囲を逸脱することなく変形及び修正されてもよいことは理解されよう。また、特定の特徴に既知の同等物が存在する場合は、その同等物は本明細書において明確に言及したものと同様に、本明細書に包含される。
【００５７】
さらに、本発明の好ましい形態は、本発明の１つ以上の部品が本発明の１つ以上の別の部品の中央孔内に嵌合するものとして説明されたが、当然のことながら、本発明の範囲を逸脱することなく反対の構成を用いることができることは理解されよう。
【図１】
2016529518.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2016529518.tif 000005
【図２Ｃ】
2016529518.tif 000006
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2016529518.tif 000009
【図４ｃ】
2016529518.tif 000010
【図４ｄ】
2016529518.tif 000011
【図５ａ】
2016529518.tif 000012
【図５ｂ】
2016529518.tif 000013
【図５ｃ】
2016529518.tif 000014
【図６ａ】
2016529518.tif 000015
【図６ｂ】
2016529518.tif 000016
【図６ｃ】
2016529518.tif 000017
【図７ａ】
2016529518.tif 000018
【図７ｂ】
2016529518.tif 000019
【図７ｃ】
2016529518.tif 000020
【図７ｄ】
2016529518.tif 000021
【図８ａ】
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【図８ｂ】
2016529518.tif 000023
【図８ｃ】
2016529518.tif 000024
【図９ａ】
2016529518.tif 000025
【図９ｂ】
2016529518.tif 000026
【図９ｃ】
2016529518.tif 000027
【図１０ａ】
2016529518.tif 000028
【図１０ｂ】
2016529518.tif 000029
【図１０ｃ】
2016529518.tif 000030
【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
2016529518.tif 000033
【図１２ｃ】
2016529518.tif 000034
【図１３ａ】
2016529518.tif 000035
【図１３ｂ】
2016529518.tif 000036
【図１３ｃ】
2016529518.tif 000037
【図１４ａ】
2016529518.tif 000038
【図１４ｂ】
2016529518.tif 000039
【図１５ａ】
2016529518.tif 000040
【図１５ｂ】
2016529518.tif 000041
【図１５ｃ】
2016529518.tif 000042
【図１５ｄ】
2016529518.tif 000043
【図１６ａ】
2016529518.tif 000044
【図１６ｂ】
2016529518.tif 000045
【図１６ｃ】
2016529518.tif 000046
【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
2016529518.tif 000048
【図１７ｃ】
2016529518.tif 000049
【国際調査報告】
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