説明

検液装置

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は検液子を測定液中で振動させる形式の粘度計、同密度形、濃度計等の検液装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特許第2709282号においては、振動子1と測定液中に浸着される検液子2間を振動伝達軸3により連結して振動ユニットを形成し、上記振動子1をケーシング4内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子2を上記ケーシング4から外方へ突出して成る検液装置を示している。
【0003】そして、上記先行例においては上記振動伝達軸をケーシングに架空支持するに際し、ケーシングの一端、即ち伝達軸の出口端にて振動ユニット全体をバランス支持し、伝達軸を介しての振動子から検液子への振動の伝達を適正に図らんとしている。
【0004】又上記支持部材にてケーシングにおける伝達軸の出口端を閉鎖する構造にし、検液子側からのケーシング内への測定液の浸入を防止する構造を採っている。
【0005】更に上記支持部材は伝達軸の共振のノードを含む部位を支持して振動伝達作用の減殺を防止し、且つこの支持部材をばね部材にて形成し、上記振動伝達の減殺防止効果を向上せんとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】然るに、上記検液子には測定液の流速や質量の多寡、或いは測定液中に形成されている固形物の衝突、高速シャワーによる洗浄等によって過度の外力が加わり、芯振れを来すことが想定され、この芯振れは振動特性を損ない、測定性能を悪化させる要因となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を適切に解決し、上記振動形検液装置の機能向上に資するものである。
【0008】本発明に係る検液装置は、振動子と測定液中に浸着される検液子間を振動伝達軸により連結して振動ユニットを形成し、上記振動子をケーシング内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子を上記ケーシングから外方へ突出して成る検液装置において、上記ケーシングと上記振動伝達軸間に同伝達軸の軸線方向へ離間する第1支持手段と第2支持手段を形成する。
【0009】そして上記振動伝達軸を上記軸線方向へ離間する各局部において支持し、振動ユニットを上記第1支持手段と第2支持手段を介し上記ケーシングに架空支持し、該第1,第2支持手段による支持部以外の軸長部分をケーシングから遊離して延在させる構成とした。
【0010】又上記振動子と検液子とは振動伝達軸を介して共振するように連結して振動ユニットを形成し、上記第1支持手段と第2支持手段の一方又は双方が上記伝達軸の上記共振のノードを支持するように配置する。
【0011】一例として、上記第1支持手段と第2支持手段の間に延在する振動伝達軸部分に共振周波数設定用の質量体を形成し、該質量体によって質量体の一端から延出する振動伝達軸部を上記第1支持手段にて支持し、上記質量体の他端から延出する振動伝達軸部を上記第2支持手段にて支持する。
【0012】一適例として上記質量体により同質量体の一端から延出する伝達軸部に第1ノードを、同他端から延出する伝達軸部に第2ノードが存置するように設定し、この第1,第2ノード付近を上記第1,第2支持手段によって支持する。
【0013】上記第1支持手段と第2支持手段の一方又は双方は振動に対して弾性変形可能なばね要素にて形成するのが好ましい。又上記第1支持手段と第2支持手段の一方は振動伝達軸の軸線方向への熱伸縮を許容する支持構造にする。
【0014】一例として上記第1支持手段と第2支持手段は上記振動子と検液子間に配置する他、第1支持手段を検液子と振動子間に配し、第2支持手段を上記振動伝達軸の検液子とは反対側の端部に設けた質量体と振動子間に配することができる。
【0015】本発明は第1,第2支持手段により、上記振動ユニットを伝達軸の延在長における離間した局部において、安定に複点支持し、検液子に加わる前記過度の外力による芯振れ、これに起因する振動特性の低下と測定性能の悪化を有効に解決する。
【0016】又上記作用は伝達軸の延在長の途中に設けた質量体により同延在長の途中に複数のノードが存在するように周波数設定し、この各ノードの一方又は双方を上記各支持部によって支持することにより、上記伝達軸の安定支持の目的を達成しつつ、同時に前記先行例における振動に対するバランス支持が有効に図れる。
【0017】更に上記複点支持は一方の支持手段を測定液のケーシング内への浸入を防止する手段として用いながら、他方の支持手段を伝達軸の軸線方向への伸縮を許容する手段とする構造を採ることが可能となり、これにより熱伸縮による上記性能の低下を有効に防止する。
【0018】又上記第1,第2支持手段は1,第2支持手段間に存するケーシング部内に空気室を形成する手段とする。この空気室は外気流入口と内気流出口とを有し、検液子が浸着する測定液の輻射熱に対する断熱層を形成し、振動子及び回路が収納されているケーシング内の振動子収納室を上記輻射熱から有効に遮断し、振動子及び回路を同輻射熱から保護する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下本発明を図1乃至図3に基いて説明する。この検液装置は振動子1と測定液中に浸着される検液子2と振動伝達軸3とから成る振動ユニットを検出要素として有する。
【0020】上記振動子1と上記検液子2間を振動伝達軸3により連結して振動ユニットを形成し上記振動子1をケーシング4内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子2を上記ケーシング4から外方へ突出し、上記測定液中への浸着に供する。
【0021】そして上記ケーシング4と上記振動伝達軸3間に同伝達軸3の軸線方向へ離間する第1支持手段5と第2支持手段6を形成し、上記振動伝達軸3を上記軸線方向へ離間する各局部において上記第1支持手段5と第2支持手段6を介し上記ケーシング4に架空支持する。
【0022】上記振動子1は既知の圧電振動子、又は電磁駆動される振動子等の電気−機械変換形の振動子である。ここではこの振動子1として伝達軸3の軸線を中心として円方向振動する円方向振動子、殊に圧電セラミックを用いた圧電円方向振動子を用いている。上記振動子1と検液子2とは振動伝達軸3を介して共振する。この共振によって伝達軸3は円方向に捩れ振動する。
【0023】従って振動子1の振動の軸線Xと伝達軸3及び検液子2の軸線とが同一軸線となるように、三者1,2,3を連結する。
【0024】上記ケーシング4は金属又は合成樹脂製の筒体であり、該筒体の軸線と上記振動ユニットの振動軸線Xとが一致するように、上記筒体(ケーシング4)内に上記振動子1と該振動子1から延出する伝達軸3の一部を収納し、検液子2を伝達軸3の他の一部と一緒に上記筒体の一端から延出する。この筒体の他端、即ち振動子1側の端部は端壁7によって閉塞されており、この筒体の一端、即ち検液子2側の端部は後記する第1支持手段5にて閉塞される。
【0025】上記検液子2は上記振動軸線Xを中心に持つ軸対称形状であり、ここで軸対称形状に含まれる外形形態としては円柱、正多角柱、円板、正多角形板、矩形板、放射状に突部を持ったブロック等であり、又これらの中空体を含み、中空体にして測定液が流入し中空部内周面と接するようにする場合等であり、何れも測定液に対し剛体である。
【0026】8は検液子2を測定液9に浸着し、共振させた時の振動の変化を検出するセンサーである。このセンサー8は圧電素子から成り、機械→電気(電圧)変換機能を有し、同じく圧電素子から成る振動子1は電気(電圧)→機械変換機能を有する。この場合圧電形振動子1を上記センサーとして兼用することを妨げない。
【0027】上記センサー8は上記振動子1と一体に軸線Xを一致させて配置するか、ケーシング4内に延在する伝達軸3部分の途中に軸と一体に取付ける。
【0028】上記ケーシング内に振動子1又は/及びセンサー8の動作に必要な回路基板10を内蔵する。この回路基板10は振動子1に近接する位置に配し、振動子1を内蔵する振動子収納室11内に内蔵する。
【0029】例えば図示のように、ケーシング4の端壁7に回路基板10を取り付け、この回路基板10と上記振動子1及びセンサー8とを可撓導体線材から成るリード12で接続する。
【0030】又上記端壁7にはコネクター13を取り付け、このコネクター13と回路基板10とを可撓ケーブル14にて接続し、又このコネクター13に外部装置をケーブルによって抜差し可に接続する。この外部装置は例えば、共振駆動装置及び演算装置、表示装置等である。
【0031】上記ケーシング4に振動ユニットを架空支持する手段として、前記第1支持手段5と第2支持手段6とを設ける。上記第1支持手段5はケーシング4の検液子2側の端部開口部を閉塞しつつ伝達軸3を支持するように配し、第2支持手段6はケーシング4の中間部において伝達軸3を支持するように配する。
【0032】上記振動子1と検液子2とは振動伝達軸3を介して共振するように連結され、上記第1支持手段5又は/及び第2支持手段6が上記伝達軸3の上記共振の第1,第2ノードP1,P2を支持するように配置する。
【0033】図2は上記振動ユニットの共振の振動波を示し、この共振周波数の設定によって上記検液子2と振動子1間の伝達軸3上に第1,第2ノードP1,P2を存在せしめる。
【0034】実施に応じ上記振動子1と検液子2とは振動伝達軸3を介して共振するように連結し、上記第1支持手段5と第2支持手段6間に延在する振動伝達軸部に共振周波数設定用の質量体15を形成し、該質量体15の一端から延出する振動伝達軸部3aと同他端から延出する振動伝達軸部3bとを上記第1,第2支持手段5,6にて夫々支持する構成とする。
【0035】この質量体15は上記伝達軸部3aに第1ノードP1を設定し、且つ伝達軸部3bに第2ノードP2を設定するためのノード調整手段である。この質量体15は振動軸線Xと軸線を一致させて設ける。
【0036】伝達軸3は質量体15内に貫挿するか、又は図示のように、伝達軸3を質量体15を配する部分において分割し、この分割された各軸端を質量体15に同一軸線X上において一体に連結する。この場合、分割された伝達軸は質量体15を介して実質一体の伝達軸3を形成する。
【0037】上記伝達軸部3a上の第1ノードP1付近を上記第1支持手段(後記するばね要素16)にて支持し、同様に上記伝達軸部3b上の第2ノードP2付近を第2支持手段(後記するばね要素17)にて支持する。上記ノード付近とはノードを含む領域又はその近傍を意味する。
【0038】好ましい例として、上記第1支持手段5と第2支持手段6はその一方又は双方を振動に対して弾性変形可能なばね要素16,17にて形成する。このばね要素16,17は一例として筒体にて形成し、この筒体の軸線に伝達軸3を筒体内周面から遊離しつつ貫挿し、この筒体の一端で伝達軸3を夫々支持し、各筒体の他端に支持部材18,19を一体に設け、この支持部材18,19の外端をケーシング4に一体に結合する。上記ばね要素16,17と支持部材18,19にて上記第1,第2支持手段5,6を形成する。
【0039】望ましくは上記第1,第2支持手段5,6は振動軸線Xと軸線が一致するように軸対称形状とする。又上記支持部材18,19は互いに平行で且つ軸線Xに対し直交している。
【0040】更に好ましい例示として、上記第1支持手段5と第2支持手段6の一方を振動伝達軸3の軸線方向への熱伸縮を許容する支持構造とする。
【0041】その具体例として第1支持手段5(ばね要素16)は伝達軸3,3aの周面に対し一体に固着し、且つ第2支持手段6(ばね要素17)は伝達軸3,3bの周面に対し同軸が軸線方向へ滑り動き、且つ軸線Xと直交する方向への振れを阻止するように支持する。上記第1,第2支持手段5,6は第1,第2支持手段5,6間に存するケーシング4部内に空気室21を形成している。
【0042】この空気室21を形成する手段として、上記支持手段5,6はケーシング4内を軸線方向において区画し、できるだけ空気の流通を妨げる構造にして、前記振動子収納室11と空気室21を軸線方向において連設する。
【0043】従って両室11,21は第2支持手段6、即ち仕切壁にて区画され、両室11,21内の空気の流通をできるだけ抑止する壁構造にする。
【0044】適例として上記第1,第2支持手段5,6を、平面視円板形等の環状構造にしてその外周面と内周面を夫々伝達軸3の外周面とケーシング4の内周面に対し密接し両室11,21間における空気の流通を遮断する。上記空気室21内に前記周波数調整用質量体15を配する。従って空気室21は質量体収納室を兼ねる。上記空気室21を画成するケーシング4部分に外気流通用開口20を設ける。この開口20は空気室21の軸線X方向の一端側と同他端側に離間し複数配し、一方を外気流入口とし、他方を内気流出口とする。
【0045】第1支持手段5はケーシング4の検液子2側の開口面を密閉し、検液作業中におけるケーシング4内への測定液9の浸入を防止する。上記空気室21は上記測定液9に対面しており、上記振動子収納室11と測定液9間にこの空気室21を介在しており、測定液9の輻射熱は空気室21が断熱層となって収納室11を熱的に良好に遮断する。
【0046】
【発明の効果】本発明は第1,第2支持手段により、上記振動伝達軸の延在長における離間した局部において、同伝達軸を安定に複点支持し、検液子に加わる前記過度の外力による芯振れ、これに起因する振動特性の低下と測定性能の悪化を有効に解決する。
【0047】更に上記複点支持は一方の支持手段を測定液のケーシング内への浸入を防止する手段として用いながら、他方の支持手段を伝達軸の軸線方向への伸縮を許容する手段とする構造を採ることが可能となり、これにより伝達軸の熱伸縮による上記性能の低化を有効に防止する。
【0048】又上記作用は伝達軸の延在長の途中に設けた質量体により同延在長の途中に複数のノードが存在するように周波数設定し、この各ノードの一方又は双方を上記各支持部によって支持することにより、上記伝達軸の安定支持の目的を達成しつつ、同時に前記先行例における振動に対するバランス支持が有効に図れる。
【0049】又上記第1,第2支持手段は第1,第2支持手段間に存するケーシング部内に形成した空気室にて、検液子が浸着する測定液の輻射熱に対する断熱層を形成し、振動子及び回路が収納されているケーシング内の振動子収納室を上記輻射熱から有効に遮断し、振動子及び回路を同輻射熱から保護できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施形態を示す検液装置の断面図。
【図2】同他例を示す検液装置の断面図であり、振動波形と共に示す。
【図3】図1におけるA−A線断面図。
【符号の説明】
1 振動子
2 検液子
3 振動伝達軸
3a,3b 振動伝達軸部
4 ケーシング
5 第1支持手段
6 第2支持手段
7 端壁
8 センサー
9 測定液
10 回路基板
11 振動子収納室
12 リード
13 コネクター
14 可撓ケーブル
15 質量体
16,17 ばね要素
18,19 支持部材
20 外気流通用開口
21 空気室
P1 第1ノード
P2 第2ノード
X 振動軸線

【特許請求の範囲】
【請求項1】振動子と検液子間を振動伝達軸により連結して振動ユニットを形成し、上記振動子をケーシング内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子を上記ケーシングから外方へ突出し、上記検液子を測定液中に浸着し、振動子の振動を振動伝達軸を介し検液子に伝達し測定液中において振動させるようにした検液装置において、上記振動子と検液子間に延在する振動伝達軸とケーシング間に同伝達軸の軸線方向において互いに離間せる第1支持手段と第2支持手段を形成し、上記振動伝達軸の上記軸線方向へ離間する各局部を上記第1支持手段と第2支持手段とにより支持して上記振動ユニットをケーシングに架空支持し、上記振動子と検液子とを振動伝達軸を介して共振するように連結し、上記第1支持手段と第2支持手段間に延在する振動伝達軸部分に共振周波数設定用の質量体を形成し、該質量体の一端から延出する振動伝達軸部と同他端から延出する振動伝達軸部とを上記第1,第2支持手段にて夫々支持する構成としたことを特徴とする検液装置。
【請求項2】上記第1支持手段又は/及び第2支持手段が上記伝達軸の上記共振のノードを支持するように配置したことを特徴とする請求項1記載の検液装置。
【請求項3】振動子と検液子間を振動伝達軸により連結して振動ユニットを形成し、上記振動子をケーシング内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子を上記ケーシングから外方へ突出し、上記検液子を測定液中に浸着し、振動子の振動を振動伝達軸を介し検液子に伝達し測定液中において振動させるようにした検液装置において、上記振動子と検液子間に延在する振動伝達軸とケーシング間に同伝達軸の軸線方向において互いに離間せる第1支持手段と第2支持手段を形成し、上記振動伝達軸の上記軸線方向へ離間する各局部を上記第1支持手段と第2支持手段とにより支持して上記振動ユニットをケーシングに架空支持し、上記第1支持手段と第2支持手段の一方が振動伝達軸の軸線方向への熱伸縮を許容する支持構造を有していることを特徴とする検液装置。
【請求項4】振動子と検液子間を振動伝達軸により連結して振動ユニットを形成し、上記振動子をケーシング内に遊離して内蔵すると共に、上記検液子を上記ケーシングから外方へ突出し、上記検液子を測定液中に浸着し、振動子の振動を振動伝達軸を介し検液子に伝達し測定液中において振動させるようにした検液装置において、上記振動子と検液子間に延在する振動伝達軸とケーシング間に同伝達軸の軸線方向において互いに離間せる第1支持手段と第2支持手段を形成し、上記振動伝達軸の上記軸線方向へ離間する各局部を上記第1支持手段と第2支持手段とにより支持して上記振動ユニットをケーシングに架空支持し、上記第1,第2支持手段は第1,第2支持手段間に存するケーシング部内に空気室を形成し、該空気室に同室外から同室内への外気流入口と同室内から同室外への内気流出口を設けたことを特徴とする検液装置。
【請求項5】上記第1支持手段と第2支持手段の一方又は双方が振動に対して弾性変形可能なばね要素にて形成されていることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4記載の検液装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【特許番号】特許第3088383号(P3088383)
【登録日】平成12年7月14日(2000.7.14)
【発行日】平成12年9月18日(2000.9.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平10−209745
【出願日】平成10年7月24日(1998.7.24)
【公開番号】特開2000−46714(P2000−46714A)
【公開日】平成12年2月18日(2000.2.18)
【審査請求日】平成10年7月24日(1998.7.24)
【出願人】(000177690)山一電機株式会社 (233)
【参考文献】
【文献】特開 平8−247917(JP,A)
【文献】特開 平7−35672(JP,A)
【文献】特開 昭59−15837(JP,A)
【文献】特公 昭42−17880(JP,B1)