JPH0812143B2 - ロータの浸漬深さを一定にする方法およびその機能を持つ粘度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビーカーなどの試料容
器にサンプリングされた試料液中に、回転式粘度計の円
筒状の測定ロータを挿入して行なう粘度測定方法および
測定装置に係り、特に、多検体について、試料液中のロ
ータの浸漬深さを一定に保って、連続して自動的に粘度
を測定するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油化学工業、合成化学工業、医薬品工
業、食品工業をはじめ、塗料、インク工業等、あらゆる
工業領域において、液体状の原材料、製品を扱う場合に
は、その液の粘度を測定することによって、原材料の適
性、処理工程の適否、製品の良、不良を判定することが
多い。すなわち、それら液体の粘度によって材料、中間
工程、製品の品質管理が行われる。

【０００３】従来は、ビーカーなどの試料液容器中にサ
ンプリングされた試料液を入れ、回転式粘度計の高さを
手動操作することにより、その液中のロータ浸漬深さを
調整すると共に、粘度計を手動操作して粘度測定する方
法が行われている。

【０００４】先ず、回転式粘度計の作動原理と構造の概
要を説明する。図３は、現在、一般にもっとも広く用い
られている単一円筒ロータ型回転式粘度計の動作原理図
である。

【０００５】図において、１は減速機付きモータ、２は
該減速機付きモータ１の出力軸で、出力軸２には目盛り
円盤３が取りつけられている。該目盛り円盤３の下方に
延出する出力軸２の軸端２′にはスプリング４の上端
が、スプリング４の下端にはロータ７のステム５が固着
して取り付けてある。また、該ロータ・ステム５からは
側方にコの字状の指針８が延出し、指針先端８′によっ
て前記目盛り円盤３上に刻設された目盛りを読み取るこ
とができるようにしてある。

【０００６】粘度計が回転を停止しているときは、指針
先端８′の指度は目盛りゼロを指示している。一方、ロ
ータ７が試料液６中に浸漬されて回転すると、試料液の
粘性による粘性抵抗トルクがロータ７に発生して、スプ
リング４はこの粘性抵抗トルクに釣り合う角度まで捩ら
れる。このときのスプリングの捩れ角度を、目盛り円盤
３上の目盛り指度として読み取ることができる。

【０００７】このように、粘性抵抗トルクに釣り合うス
プリング捩れ角度を測定するので、測定すべき試料液粘
度は、この目盛り指度と、ロータ寸法、粘度計回転数、
およびスプリング４のばね定数から、計算により求める
ことができる。すなわち、回転式粘度計は、ロータに発
生する粘性抵抗トルクを測定することによって、試料液
粘度を求めるようにした計測器ということができる。

【０００８】なお、現在では、目盛り板の目盛り指度を
目視で読み取るのではなく、スプリングの捩れ角度を電
気信号に変換して発信し、デジタル的に表示、記録する
粘度計が使われるようになっている。

【０００９】このような回転式粘度計を使用して、試料
容器中にサンプリングされた試料液の粘度を測定すると
きは、図４に示すような粘度計昇降スタンド１００に取
りつけて測定する。これは、図５に示すように、試料容
器１５１の液粘度の測定を終わって、次の試料容器１５
２の液の粘度の測定に移るときに、粘度計９０を高く引
き上げるためである。粘度計９０を高く引き上げない
と、ロータ８０が試料容器１５１の縁に引っ掛かって試
料容器の交換ができないからである。また、この粘度計
を高く引き上げる操作は、試料容器１５１内のロータ８
０に付着した試料液を拭き取る作業のためにも必要であ
る。すなわち、ロータ８０に付着した試料液を除くため
に、ロータ８０を粘度計本体９０から取り外し、清掃紙
などでよく拭き取ってから、再び粘度計本体９０に再装
着する操作のために必要である。ただし、最近では、ロ
ータを粘度計本体から取り外さないで、装着したまま清
掃紙で拭き取れるように、粘度計の内部機構を改良した
粘度計も考えられている。

【００１０】図４を参照して、昇降スタンドの構造につ
いて概要を述べる。図４において、粘度計９０は、粘度
計昇降スタンド１００の取付部１０１に取りつけられて
いる。取付部１０１には、昇降ハンドル１０２が設けて
ある。昇降ハンドル１０２の軸１０３には、図示省略す
るが、ピニオンが設けてあり、このピニオンがスタンド
案内ロッド１０５に設けたラック１０６と噛合ってい
る。

【００１１】このような構造なので、昇降ハンドル１０
２を手で回すことにより、ハンドル軸１０３が回転し、
取付部１０１は、スタンド案内ロッド１０５に案内され
て、任意の高さ位置に移動させることができる。すなわ
ち、粘度計９０の高さは、昇降ハンドル１０２の操作に
よって任意に設定することができる。また、その高さ位
置で、粘度計９０が重力で滑り落ちることを防ぐため
に、取付部１０１には、クランプハンドル１０７が設け
てあり、その位置で取付部１０１を固定できるようにし
てある。

【００１２】このように、試料容器交換、ロータ清掃な
どの操作のために、粘度計を引き上げる操作が必要であ
る。一方、逆に、粘度計を下降させてロータを試料容器
内の液に浸漬する操作をするときには、後記する理由か
ら、ロータを試料液の液面に対してあらかじめ決められ
た深さまで浸漬させるように、粘度計を下降させる操作
が必要である。

【００１３】この粘度計の下降操作をするときは、粘度
計９０に装着したロータ８０を、使用液中に一定深さで
浸漬する。この目的のため、粘度計９０に装着したロー
タ８０には、図６に示すようなロータ・ステム８１の一
定位置に標線８２が設けてある。この標線８２は、この
深さまでロータを試料液面に浸漬すれば、正しい粘度計
指度が得られる位置を表示している。すなわち、上述し
たように、粘度計測の原理が、ロータが回転する時にロ
ータに発生する試料液の粘性トルクを検出することによ
っているので、ロータを液中に浸漬する深さが一定深さ
である必要があるためである。これより深いと、ロータ
・ステム８１の液中長さが長くなるので、計測値がその
分だけ若干高めの値が計測され、逆に、これより浅い場
合には、ロータ・ステム８１の液中長さが短くなるの
で、長さが減った分だけ、若干小さい計測値が得られる
ことになる。

【００１４】上記したように粘度計指度がロータの浸漬
深さによって影響を受けることは、ロータの端面効果と
して説明されている。端面効果については、直径１．５
６ｃｍ、長さ３．５３ｃｍの円筒ロータを使用した、C.
H.LindslayとE.K.Fischer の詳細な研究“C.H.Lindslay
and E.K.Fischer,End…Effect in Rotational Viscome
ters. J.Appl,Phys.,Vol.18.November.1974.”がある。
これを要約すると、次のとおりである。

【００１５】 ロータ下端面とカップの底面との間隔
が小さいほど端面効果は大きいが、間隔が１ｃｍ以上で
は一定値になる。

【００１６】 ロータの上端面は、液の自由表面より
５ｍｍ以上沈んでいれば一定値となる。

【００１７】 端面効果は、ロータの下端面の方が上
端面よりも大きい。上端面の効果が小さいのは、ロータ
の上方にある液が比較的に大きい自由度を持っているか
らである。

【００１８】 端面効果の粘度による影響について
は、液の粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上では効果は殆ど一定
である。しかし、粘度が低いときは、端面効果は急激に
大きくなる。また、ロータ、カップ間のクリアランスが
大きくなるほど、粘度の現象による端面効果の増加の度
合いは急激になる。

【００１９】すなわち、この研究によれば、試料液の粘
度が低い場合ほど、測定値との端面効果による誤差が大
きく現れ、無視できなくなることがわかる。

【００２０】このように、ロータ浸漬深さの違いによっ
て端面効果の影響による誤差を生じないよう、測定の再
現性を高めるためには、試料液容器として深いカップを
用いて、ロータ下端面とカップの底面との間隔を十分大
きくすると共に、ロータ・ステムの標線に試料液面レベ
ルを一致させる必要がある。そのために、粘度測定に際
しては、前述した粘度計昇降スタンド１００の昇降ハン
ドル１０２を操作して、試料容器内の試料液面高さに合
わせて粘度計の高さを設定しなければならない。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】これまで述べたような
粘度計を作業者が手作業て昇降させて行う従来の手動測
定操作では、作業者がロータ浸漬深さを標線で確認しな
がら粘度計を下降させればよいので、下降操作の都度液
面と標線位置を注意するだけで、操作上特別な不具合は
生じなかった。

【００２２】しかし、粘度測定作業において、サンプル
液の数が非常に多い場合もあり、このような作業に対し
ては、測定の自動化が望まれている。現在のところ、多
数のサンプル液を入れた試料容器を一個毎に、上記した
ような作業者による手動操作と同等の測定操作を総て自
動で行う、いわゆる多検体連続自動粘度測定装置は、実
用に耐えるものとしては殆ど存在していないのが実態で
ある。その理由は、本願発明者が特願平３−２６６５８
６号として出願した回転式粘度計のような、自動粘度測
定を実施するのに適した粘度計そのものが、この出願以
前には存在しなかったことにある。

【００２３】上記出願に係る発明は、粘度測定結果を電
気信号として発信する機能を持つ粘度計であって、特
に、円筒ロータの自動洗浄に適合するようロータ着脱部
にゴムシールを設け、粘度計停止時にはシールが働いて
ロータに洗浄水を噴射しても、内機への飛沫侵入を防止
する防護機能を付加したものである。これは、自動粘度
測定に用いることができる粘度計である。

【００２４】しかし、上記のような自動粘度測定に適し
た粘度計が供給されても、これを実際に自動粘度測定装
置に組み込んで測定を実行する場合には、粘度計機能と
は別に、測定すべき試料液に対して粘度計をどのように
接触させるかという、システムとして解決しなければな
らない大きな問題が残っている。

【００２５】粘度計を測定すべき試料液にどのように接
触させるかの問題は、従来、作業者が手動で粘度測定を
行うときにも全く同じ状況である。それにもかかわら
ず、問題にならなかったのは、作業者の判断による適切
な作業、操作によって、この問題が発生しないように処
理されていることによる。

【００２６】しかしながら、多数の試料容器を順次自動
的に搬送しながら粘度を自動的に測定する多検体連続自
動粘度測定装置においては、自動でこれらの作業に相当
する操作を行うために、液面レベルに対するロータの高
さ制御を行なう必要がある。ところが、ロータの液面レ
ベルに対する高さ制御の問題については、過去には本格
的な多検体連続自動粘度測定装置の実例が無いことか
ら、これに関連する技術的な提案は存在しなかった。す
なわち、ロータの、液面レベルに対する高さ制御が、解
決すべき課題となっている。

【００２７】なお、試料容器にサンプリングされる試料
液量を一定に、すなわち、総ての試料容器について、容
器内に入れる試料液の液面レベルを一定にサンプリング
することは、そのために作業者が行う作業に余計な手間
がかかるので、現実問題として実行が困難である。

【００２８】一方、このように液面レベルが試料容器毎
に異なるとすれば、試料容器内の液面を検出して、ロー
タの浸漬深さを液面レベルと標線が一致するように、粘
度計の下降高さを自動調整することが考えられる。しか
し、この場合、液面レベルを検出する検出器は、液のコ
ンタミネーションを避けるために、できれば光学的検
出、その他の非接触検出原理による検出器が望ましい。
しかし、光学的検出は試料液が透明、不透明など対象液
の性状によって検出の可能性が異なる。また、屈折率を
利用するとすれば、対象液によって屈折率が異なるなど
光学的条件も一様でなく、総ての対象液に対して常に同
一の検出器で対応することは困難である。その他、非接
触検出方式として静電容量の変化を利用する方法なども
考えられているが、現在のところ決定的な検出手段は見
出せていない。

【００２９】したがって、この方法によっても、上記課
題は解決されない。

【００３０】本発明の目的は、ロータの浸漬深さ、すな
わち、ロータに対する試料液の液面レベルを最適に調節
することができるロータの浸漬深さを一定にする方法お
よびその機能を持つ粘度測定装置を提供することにあ
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記した粘
度自動測定の問題を解決するために、液面レベルを検出
して、粘度計の下降高さを自動的に調整するものであ
る。特に、粘度計のトルク検出機能そのもの液面レベル
検出器として利用するようにしたものである。

【００３２】すなわち、本発明の一態様によれば、ロー
タ・ステムを介して粘度計本体に取り付けられるロータ
を、容器内の試料液中に浸漬させて、回転させることに
より、該ロータに生じるトルクを検出して、粘度を測定
する際における、ロータの浸漬深さを一定にする方法で
あって、粘度計本体に取り付けられたロータを、該ロー
タが容器内の試料液に接触しない液面レベル上にある位
置から、回転させながら試料液に接近させ、ロータの下
端が液面に接触した瞬間にロータに発生するトルクの急
激な変化を検出し、当該ロータが適正に浸漬された状態
におけるロータ下端からの長さから、ロータが適正に浸
漬された際の、容器内寸により定まる液面レベルの上昇
分を差し引いた長さ分、上記トルクに急激な変化を検出
した位置からロータがさらに下降したとき、ロータの下
降を停止させることを特徴とする、粘度測定際のロータ
の浸漬深さを一定にする方法が提供される。

【００３３】ロータが適正に浸漬された状態におけるロ
ータ下端からの長さは、ロータが適正に浸漬された場合
に、ロータ・ステムの、試料液の液面が位置する部分に
予め設けられた標線と、ロータ下端との間の距離とする
ことができる。

【００３４】また、本発明の他の態様によれば、ロータ
およびロータ・ステムと、これらを取り付けて粘度測定
を行なう粘度計本体とを備え、粘度計本体は、ロータを
回転駆動させるロータ回転駆動機構と、ロータの回転ト
ルクを検出するトルク検出器とを有し、容器内の試料液
中にロータを浸漬した状態でロータを回転させて、その
時のロータに生じるトルクを検出して、粘度を測定する
粘度測定装置において、粘度計本体に取り付けられたロ
ータを試料液に対して相対的に昇降するための昇降装置
と、ロータの回転駆動、ロータの昇降および粘度測定を
制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、粘度計本
体に取り付けられたロータを、該ロータが容器内の試料
液に接触しない液面レベル上にある位置から、回転させ
ながら試料液に接近させるよう制御する手段と、上記ロ
ータ回転駆動機構および上記昇降装置とを制御する手段
と、上記トルク検出器から検出値を取り込んで、ロータ
の下端が液面に接触した瞬間にロータに発生するトルク
の急激な変化を検出する手段と、当該ロータが適正に浸
漬された状態におけるロータ下端からの長さから、ロー
タが適正に浸漬された際の、容器内寸により定まる液面
レベルの上昇分を差し引いた長さ分、上記トルクに急激
な変化を検出した位置からロータがさらに下降したと
き、当該ロータの下降を停止させる手段とを有するもの
であること特徴とする粘度測定装置が提供される。

【００３５】本発明は、ロータの昇降量を検出する昇降
量検出器をさらに備え、上記ロータの下降を停止させる
手段は、ロータに発生するトルクの急激な変化が検出さ
れた時点で、昇降量検出器から昇降量を読み取って、こ
れを基準として、ロータの下降を停止させるべき位置を
検出する構成とすることができる。

【００３６】また、本発明の他の態様によれば、多検体
の自動粘度測定に適した装置として、試料液の入った複
数の容器を順次搬送する試料液搬送装置と、ロータを洗
浄する洗浄装置とをさらに備え、上記制御装置は、複数
の試料液について、順次粘度測定を行なうための制御を
行なうものであり、上記昇降装置は、制御装置からの昇
降指令に応じて自動的に粘度計本体を昇降させるもので
あることを特徴とする粘度測定装置が提供される。

【００３７】

【作用】本発明の構成において、粘度測定に際して、粘
度計本体を下降させて、ロータを試料液に浸漬させる。
この時、ロータを、試料容器の液面レベルの直上で、回
転させた状態で、下降させる。この時、ロータは、試料
液に触れていないので、ロータに抵抗トルクが発生しな
い。すなわち、粘度計の検出指度は、ゼロの状態を示し
ている。粘度計本体が下降して、ロータ下端が試料液の
液面に接触すると、接触の瞬間にロータに抵抗トルクが
発生するので、粘度計の検出指度は、ゼロから急激に立
ち上がる。

【００３８】本発明は、このように、粘度計そのものを
試料液の液面レベル検出器として使用する。すなわち、
ロータに発生する抵抗トルクの立上りを検出して、液面
レベルの位置を検出し、これを基準とする。また、ロー
タの標線から下端までの長さと、ロータの体積および試
料容器の内寸による液面レベルの上昇分との差分から、
浸漬深さを求め、その深さ分、ロータを基準位置から下
降させる。これにより、ロータは、その標線と液面レベ
ルとが一致する深さに浸漬されることになる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００４０】図７に、本発明の粘度計の一実施例の構成
の概要を示す。図７に示す本実施例の粘度計は、粘度計
本体９０を自動昇降させる自動昇降装置５００と、ロー
タ（すなわち、粘度計本体）の昇降量を検出する昇降量
検出器８００と、粘度計本体の昇降動作および粘度測定
動作を制御する制御装置９００と、計測データの処理を
行なうデータ処理装置１０００とを有する。そのほかの
構成は、図４に示す粘度計と基本的には、同じである。
すなわち、本実施例の粘度計は、粘度計本体９０と、こ
の本体下部９０ａから突出するロータ・ステム８１と、
このロータ・ステム８１に取り付けられるロータ８０
と、粘度計本体９０を支持するスタンド１００とを有す
る。ロータ・ステム８１には、ロータの深さを示すため
に刻設された液面標線（浸液マーク）８２を有する。こ
の標線８２は、刻設に限らず、表示が明瞭であればその
表示の態様をとわない。

【００４１】粘度計本体９０は、ロータを回転駆動する
ロータ回転駆動機構９１と、ロータに生ずるトルクを検
出するトルク検出器９２とを有する。ロータ回転駆動機
構９１は、例えば、減速機付モータで構成される。トル
ク検出器９２は、原理的には、図３に示すように構成さ
れるが、本実施例では、目盛円盤および指針に代えて、
スプリングの捩じれ角を電気的に検出して、トルクの大
きさを電気信号により出力する変換器を有するものであ
る。変換器としては、例えば、差動トランスが用いられ
る。

【００４２】自動昇降装置５００は、スタンド１００に
設けられるラック１０６に噛み合って、粘度計本体９０
を昇降する昇降機構５０１と、目的位置に達すると、粘
度計本体９０をクランプするクランプ機構５０２とを有
する。昇降機構５０１は、図示していないが、ラック１
０６と噛み合うピニオンと、これを駆動する、モータを
含む駆動装置と、位置決めを行なう制御装置とを有す
る。

【００４３】昇降量検出器８００は、図示していない
が、上記昇降機構５０１の昇降動作に連係して、昇降量
を検出するためのエンコーダ、エンコーダが発信するパ
ルスを計数するカウンタ等を備える。なお、上記昇降機
構５０１の駆動装置が駆動源としてパルスモータを用い
る場合には、このパルスモータの駆動のためのパルスを
計数することにより、昇降量を検出する構成とすること
もできる。

【００４４】制御装置９００は、粘度計本体９０、自動
昇降装置５００、昇降量検出器８００の各動作につい
て、タイミング等を調整して制御する。基本的には、予
めプログラミングされたシーケンシャル動作を実行す
る。制御装置９００は、例えば、コンピュータシステム
で構成することができる。すなわち、プログラムに従っ
て、各種制御を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）９
０１と、ＣＰＵ９０１の動作プログラム、データとをを
格納するメモリ９０２と、入出力インタフェース９０３
とを有する。

【００４５】メモリ９０２に格納されるプログラムとし
ては、例えば、図８に示す手順を実行するためのプログ
ラムがある。また、メモリ９０２に格納されるデータと
しては、当該粘度計において用いられる各種ロータにつ
いての標線８２から下端８０’までの長さｈおよび標線
８２以下の体積、試料容器の内寸データ、試料液面直上
でロータを一旦停止させる位置を示すデータ等が格納さ
れる。これらのデータは、予め格納しておく。なお、こ
れらのデータは、外部から入力できるようにしてもよ
い。例えば、制御装置の入出力インタフェースに、デー
タ入力のための機器、例えば、キーボード、、ディスク
型記憶装置、通信制御装置等を接続して、手入力、記憶
媒体を介しての入力、通信による入力等により、行なう
ことができる。

【００４６】なお、制御装置９００は、この他に、測定
結果に基づいて、試料液の粘度を演算して、出力する機
能を持たせてもよい。この場合、データ処理装置１００
０を省略してもよい。また、制御装置９００は、例え
ば、プログラマブルロジックアレイ等のハードウエアロ
ジック回路で構成してもよい。

【００４７】データ処理装置１０００は、例えば、コン
ピュータシステムにより構成され、測定値の記録、測定
値に基づく演算、測定値および演算結果の出力等を実行
する。そのため、データ処理装置１０００は、中央処理
ユニット（ＣＰＵ）、メモリ、インタフェース等を有す
ると共に、外部記憶装置、出力装置等を有する。出力装
置としては、例えば、プリンタが接続される。

【００４８】次に、本実施例の粘度計による粘度測定動
作について、図７と共に図１および図８を参照して説明
する。図１ａはロータ下端が試料液の液面レベル直上の
位置にある状態を、図１ｂは粘度計が下降してロータ下
端が試料液の液面に接触した状態を、また、図１ｃは粘
度計がさらに下降して、最終的に標線８２と試料液液面
レベルが一致した状態を示す。図８は、制御装置９００
が実行する粘度測定における制御手順のうち、特に、ロ
ータ浸漬処理の手順を示すフローチャートである。

【００４９】図１ａにおいて、試料容器１５１には、粘
度を測定すべき試料液６が入れられている。この試料容
器１５１は、の直上位置に、粘度計本体９０およびロー
タ８０が位置する。粘度計本体９０、すなわちロータ８
０の下端８０’の初期位置は、図５に示すように、試料
容器１５１の搬入の障害とならないように、高い位置に
ある。

【００５０】試料容器１５１が搬入されて、粘度計が起
動されると（ステップＳ１）、制御装置９００は、自動
昇降装置５００の昇降機構５０１に対して指示を送り、
図１ａに示すように、試料容器１５１内で液面６’の変
動が起こりうる範囲に対して、ロータ下端８０’が余裕
がある高さｇまで、粘度計９０を急速降下させる（ステ
ップＳ２）。下降量は、昇降量検出器８００から下降量
検出値を読み取ることにより検出する。ここで、一旦停
止した後、粘度計本体９０のロータ回転駆動機構９１に
対して指令を送り、ロータ８０を回転駆動させる（ステ
ップＳ３）。また、昇降機構５０１に対して指令を送
り、粘度計本体９０を緩速で降下させる（ステップＳ
４）。試料液の液面レベル６’の検出は、この位置から
始まる。なお、ロータ８０を回転駆動させた際、トルク
検出器９２の出力信号に回転開始による過渡的な変動が
ありうるので、この変動が収まって定常状態になるまで
の時間経過を待って、粘度計本体９０の下降動作に入る
ようにしてもよい。

【００５１】粘度計９０がロータ８０を回転駆動したま
ま、緩速で降下するときに、ロータ８０の下端８０’が
液面に触れていないときは、ロータ８０にはトルクが発
生しないので、トルク検出器９２で検出されるトルク
は、０の状態である。しかし、図１ｂに示すように、ロ
ータ下端８０’が試料液の液面６７に接触すると、接触
の瞬間に、ロータ８０に急激にトルクが発生して、トル
クの大きさが急激に立ち上がる。トルク検出器９２は、
このトルクの立上りを電気信号に変換して出力する。制
御装置９００は、トルク検出器９２からの信号を監視す
る（ステップＳ４）。トルク検出器９２からの信号が、
予め定めた閾値（スレッシホールド値）を超えたときに
は、ロータ回転駆動機構９０１に対してロータの回転停
止を指示する（ステップＳ６）。また、昇降量検出器８
００から下降量検出値を読み取る（ステップＳ７）。こ
の値が、ロータ下端８０’が試料液６の液面６’に接触
した位置（基準位置）を表す。

【００５２】この状態では、粘度計９０の下降動作が継
続されている。制御装置９００は、下降量検出値が目標
下降量に達したか否か判定する（ステップＳ８）。この
判定は、現在読み取った下降量検出値と上記基準位置を
表す下降量検出値との差分を求め、この値が目標下降量
であるか否かで決定する。目標下降量に達するまで、一
定周期で昇降量検出器８００から下降量検出値を読み取
り、この判定を繰り返す（ステップＳ７，８）。この基
準位置からの目標下降量は、図１ｂおよび図１ｃに示す
ように、決定される。ロータ８０が試料液中に浸漬され
ると、ロータの浸漬されている体積に相当する試料液が
排除される。この排除された試料液により液面レベルが
上昇する。上昇は、試料容器１５１の内径寸法により定
まる。試料容器１５１として、一定のものを用いれば、
上昇レベルは、ロータ８０の体積によって定まる定数で
ある。そこで、ロータ下端８０’から標線８２までの長
さをｉとし、また、試料容器１５１の内径寸法と、標線
８２以下の部分のロータ８０の体積とで決まる液面レベ
ルの上昇分をｈとすれば、基準位置からの粘度計の目標
下降量は、ｉ−ｈで決めることができる。

【００５３】なお、ここで、上記ロータ下端８０’が試
料液の液面６’に接触したときのトルク検出器９２の感
度を向上するため、ロータの回転駆動を、その粘度計の
最高回転数とすることが効果的である。この高速回転に
よる方法は、図２に示すように、ロータ下端８０’が液
面６’に接触したときに、ロータ下端８０’に気泡６”
が付着したような場合に、ロータの回転が高速であるの
で、気泡６”が容易に排出されるという副次的な効果が
ある。

【００５４】粘度計本体９０の下降量が目標下降量に達
すると、制御装置９００は、昇降機構５０１に対して、
粘度計本体９０の下降を停止させる（ステップＳ９）。
そして、この状態から、粘度の測定を行なって（ステッ
プＳ１０）、一連の動作を終了する。なお、粘度測定
は、ロータ回転駆動機構９１がロータ８０を回転駆動さ
せて、その時にロータに発生するトルクをトルク検出器
９２により検出することにより行なう。検出されたトル
ク値は、データ処理装置１０００に送られる。データ処
理装置１０００は、演算等の処理により、粘度を算出し
て、その値を記録すると共に、出力する。

【００５５】次に、本発明を、多検体連続自動粘度測定
装置に適用する場合の実施例について説明する。

【００５６】本実施例は、多検体連続自動粘度測定装置
として、ロータに付着する試料液を温水などの容易に扱
える溶媒で洗浄できる装置を備えたものの例である。図
９に、その構成を示す。

【００５７】図９において、本実施例は、上述した粘度
計本体９０および試料液の昇降量検出器８００と、自動
昇降装置５００と、恒温水槽２００と、試料容器搬送機
構２０１と、試料容器搬送機構２０１を駆動する搬送機
構駆動装置２０２と、洗浄装置３００と、粘度計本体移
動機構７００と、昇降量検出器８００と、これらの動作
を制御する制御装置９００と、計測データの処理を行な
うデータ処理装置１０００とを有する。

【００５８】恒温水槽２００は、試料液を恒温保持する
ための水槽であって、一定温度に保持された液体、例え
ば、温水が満たされている。この中に、上記試料容器搬
送機構２０１が配置されている。試料容器搬送機構２０
１は、例えば、ベルトコンベア等で構成され、そのベル
ト２０１ａ上に、それぞれ試料液６が入れられた試料容
器１５０が順に置かれている。ここで、試料液６は、恒
温化のために十分な時間をかけて温水中で温浴される。

【００５９】洗浄装置３００は、ロータの洗浄を行なう
ものであって、洗浄ポット３０１と、洗浄ポット３０１
を回転駆動するためのモータ３０２と、洗浄ポット３０
１に洗浄液を供給する洗浄液供給機３０３と、洗浄後の
ロータ８０を乾燥させるための乾燥空気を吹き付けるロ
ータ乾燥装置３０４と、図示していないが、洗浄液の排
出部とを有する。この洗浄装置３００は、試料容器搬送
機構２０１の上方の適所に配置され、ロータ８０の洗浄
を行なう。洗浄液供給機３０３は、本実施例では、洗浄
液として、温水を供給する。

【００６０】粘度計本体移動機構７００は、図示してい
ないが、例えば、試料容器搬送機構２０１に沿って設け
られるレールと、このレール上に置かれて、粘度計本体
を移動自在に支持するスタンドと、スタンド下部に設け
られて該スタンドを移動させ駆動部とを有する。駆動部
は、いずれも図示していないが、車輪と、駆動モータ
と、ブレーキと、ロック機構とを有し、制御装置９００
の指令に応じて、粘度計本体９０を、試料容器搬送機構
２０１に沿って移動させる。

【００６１】なお、平行移動に限らず、粘度計本体９０
を水平回動させる構成であってもよい。この場合は、レ
ールと、車輪とは不要であり、回動可能なスタンドと、
駆動装置と、制御装置が用いられる。

【００６２】制御装置９００は、粘度計本体９０、自動
昇降装置５００、粘度計本体移動機構７００、搬送機構
駆動装置２０２および洗浄装置３００の各動作につい
て、タイミング等を調整して制御する。基本的には、上
記した図７に示すものと同様に構成され、予めプログラ
ミングされたシーケンシャル動作を実行する。制御装置
９００は、この他に、測定結果に基づいて、試料液の粘
度を演算して、出力する機能を持たせてもよい。この場
合、データ処理装置１０００を省略してもよい。

【００６３】データ処理装置１０００は、上記図７に９
示したものと同様に、例えば、コンピュータシステムに
より構成され、測定値の記録、測定値に基づく演算、測
定値および演算結果の出力等を実行する。また、昇降量
検出器８００その他の構成についても、上記図７に示す
ものと同様に構成される。

【００６４】このような構成において、本実施例の多検
体連続自動粘度測定装置のシーケンシャル動作について
説明する。なお、動作開始前の各部の状態は、粘度計本
体９０が、ロータ洗浄完了状態で、測定位置Ｐ０の上方
退避位置Ｐ１にあり、試料容器搬送機構２０１は、最初
の試料容器ＮＯ．１容器の搬入直前の状態にあるものと
する。

【００６５】まず、作業者が、制御装置９００の測定開
始スイッチ（図示せず）を押して開始を指令する。これ
に応じて、制御装置９００は、搬送機構駆動装置２０２
を駆動させて、試料容器搬送機構２０１を動作させて、
最初の試料容器ＮＯ．１を粘度測定位置Ｐ０にタクト搬
入する。この時、粘度計本体９０は、初期位置（退避位
置Ｐ１）に置かれている。また、制御装置９００は、粘
度計の本体のロータ回転駆動機構９１に対して、ロータ
の回転駆動を指示する。この後、ロータ８０を試料液６
に目的の深さで浸漬させるまでの動作は、上記した図８
に示す手順と同じであるので、ここでは、説明を繰り返
さない。

【００６６】次に、制御装置９００は、粘度計本体９０
に対して、測定開始を指示する。これを受けて、粘度計
本体９０は、測定回転動作を開始する。粘度計の回転と
ともに、トルク検出器９２からの計測信号がデータ処理
装置１０００に送られ、ここで、メモリ等に記憶され、
また、出力装置等から出力される。また、測定値に基づ
いて、粘度を求める演算を行なう。ここで、記録は、例
えば、粘度計計測値、試料液番号などについて行なわれ
る。

【００６７】粘度計回転測定動作は、あらかじめ定めら
れた測定時間継続すると、測定を終了して回転を停止す
る。

【００６８】測定が終了すると、制御装置９００は、自
動昇降装置５００を起動して、粘度計本体９０を退避位
置Ｐ１に上昇退避させる。ついで、制御装置９００は、
粘度計本体移動機構７００に移動指令を送る。これを受
けて、粘度計本体移動機構７００が働いて、粘度計本体
９０をロータ洗浄位置Ｐ３の上方の退避位置Ｐ２に移動
させる。これらの位置決めは、昇降量検出器８００の検
出値に基づいて、制御装置９００により行なわれる。

【００６９】次に、上述したと同様に、制御装置９００
は、自動昇降装置５００を起動して、粘度計本体９０を
下降させ、昇降量検出器８００の検出値に基づいて、洗
浄位置Ｐ３にある洗浄ポット３０１の中にロータ８０を
挿入する。引き続いて、制御装置９００は、洗浄液供給
機３０３に、洗浄ポット３０１に対して洗浄液として温
水を供給するよう指示すると共に、モータ３０２に回転
駆動を指示する。これにより、モータ３０２は、洗浄ポ
ット３０１を回転駆動する。また、洗浄液供給機３０３
は、洗浄用温水を洗浄ポット３０１に供給する。従っ
て、ロータ８０に付着しているＮＯ．１試料液が洗浄さ
れる。

【００７０】制御装置９００は、あらかじめ設定された
洗浄時間を経過すると、洗浄ポット３０１の回転、洗浄
用温水の供給を停止させ、洗浄を終了させる。そして、
制御装置９００は、自動昇降装置５００を起動して、粘
度計本体９０を上昇させ、洗浄位置Ｐ３の上方の退避位
置Ｐ２に退避させる。この後、ロータ乾燥装置３０４を
起動する。ロータ乾燥装置３０４は、退避位置Ｐ２にお
いて、図示省略したエア・ノズルから乾燥空気をロータ
に吹き付けて、ロータを乾燥させる。このとき、乾燥空
気の温度は、できるだけ恒温水槽温度に近くしておく。

【００７１】制御装置９００は、予め定めた時間経過す
ると、ロータ乾燥装置３０４を停止させた後、自動昇降
機構５００を起動して、粘度計本体９０を、測定位置Ｐ
０の上方の退避位置Ｐ１に移動させる。同時に、搬送機
構駆動装置２０２を起動して、試料容器搬送機構２０１
を移動させ、次のＮＯ．２試料を測定位置にタクト搬送
させる。以後、上記ＮＯ．１の試料について行なった動
作を繰り返す。

【００７２】このような動作を、すべての試料液につい
て、順次行なうことにより、多検体についても、全自動
により粘度測定が行なえる。この場合、ロータの浸漬深
さを、常に一定にすることが自動的に実行できる。しか
も、ロータの洗浄が行なえるので、試料の汚染が防止で
き、粘度を精度よく測定できる。なお、すべての試料液
が、同一の内径寸法を有する試料容器１５１に収容され
ているのであれば、基準位置からの下降量は一定とな
る。

【００７３】以上に述べた本発明の実施例によれば、例
えば、試料容器内の試料液量の相違による液面レベルが
様々に異なっていても、ロータの下端が試料液の液面に
接触する位置を検出して、これを基準位置として、ロー
タの下降量を決めているので、制御装置の制御プログラ
ムの追加によるだけで、自動的に液面レベルを修正する
ことができる。これにより、自動的に高い粘度測定精度
を常に維持することができる。

【００７４】また、タクト送りで搬送されて来る試料容
器内の試料液粘度を自動的に測定する多検体連続自動粘
度測定装置の実施例において、上記の効果により、測定
の安定性を確保することができる。

【００７５】なお、上実施例におけるロータの洗浄に、
超音波洗浄槽を用いることもできる。

【００７６】また、上記実施例では、ロータの洗浄を行
なって、同一のロータで異なる試料液についての測定を
行なう構成となっている。しかし、本発明は、これに限
定されない。例えば、ロータの洗浄を行なわずに、多数
のロータを測定ごとに交換するようにしてもよい。この
ような場合には、多数のロータを、マガジン・ラックに
ストアーしておき、試料液の測定毎に、新しいロータ
を、マガジン・ラックから取り出し、使用済みのロータ
と着脱交換する構成とすればよい。これは、試料液の性
質により、ロータ洗浄が簡単に行えないような場合に、
特に、効果がある。

【００７７】また、上記実施例では、ロータ・ステムに
最適液面レベルを示す標線が刻設されているものを用い
ているが、標線を設けない構成としてもよい。すなわ
ち、ロータを浸漬させる体積と、試料容器の内寸とが決
まれば、ロータの浸漬量を制御することができるからで
ある。

【００７８】さらに、上記実施例では、予め内寸が既知
である試料容器を用いる例を示しているが、試料容器の
内寸が未知である場合にも、本発明を適用することがで
きる。この場合には、先ず、使用する容器について、上
記した図８に示すステップＳ７までの手順にしたがっ
て、ロータを試料液中に標線まで浸漬する。ステップＳ
８の判断は、作業者が観察することにより行なう。ま
た、ステップＳ９の本体か肯定し指示についても、作業
者がマニュアルで行なう。このようにして、使用するロ
ータおよび試料容器について、下降量が求められる。こ
の下降量をメモリ９０２に記憶させることにより、以
後、それと同じ試料容器およびロータを使用する場合に
は、自動的に液面レベルを一定に設定することができ
る。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、ロータの浸漬深さ、す
なわち、ロータに対する試料液の液面レベルが最適にな
るようにロータを自動的に浸漬させることができる。こ
れにより、多数の試料容器を順次自動的に搬送しながら
粘度を自動で測定する場合において、ロータの液面レベ
ルに対する高さを最適にする制御が行なえることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粘度計におけるロータ浸漬深さを一定
にするための方法を示す説明図。

【図２】ロータを高速回転差せた場合の効果を示す説明
図。

【図３】単一円筒ロータ型回転式粘度計の動作原理を示
す説明図。

【図４】ロータ回転式の粘度計の構成の概要を示す正面
図。

【図５】複数の試料液がある場合の粘度測定の手順を示
す説明図。

【図６】ロータの浸漬深さの基準を示す標線が刻設され
たロータ・ステムを示す正面図。

【図７】本発明の粘度計の一実施例の構成の要部を示す
正面図。

【図８】本発明の粘度計の制御装置の動作手順を示すフ
ローチャート。

【図９】本発明の他の実施例である多検体連続自動粘度
測定装置の構成の一例を示すブロック図。

【符号の説明】

６…試料液、８０…ロータ、８１…ロータ・ステム、８
２…標線、９０…粘度計本体、１００…スタンド、１５
０…容器、２００…水槽、２０１…試料容器搬送機構、
２０２…搬送機構駆動装置、３００…洗浄装置、３０１
…洗浄ポット、３０２…モータ、３０３…洗浄液供給
機、３０４…ロータ乾燥装置、５００…自動昇降装置、
７００…粘度計本体移動機構、８００…昇降量検出器、
９００…制御装置、１０００…データ処理装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータ・ステムを介して粘度計本体に取り
   付けられるロータを、容器内の試料液中に浸漬させて、
   回転させることにより、該ロータに生じるトルクを検出
   して、粘度を測定する際における、ロータの浸漬深さを
   一定にする方法であって、 粘度計本体に取り付けられたロータを、該ロータが容器
   内の試料液に接触しない液面レベル上にある位置から、
   回転させながら試料液に接近させ、 ロータの下端が液面に接触した瞬間にロータに発生する
   トルクの急激な変化を検出し、 当該ロータが適正に浸漬された状態におけるロータ下端
   からの長さから、ロータが適正に浸漬された際の、容器
   内寸により定まる液面レベルの上昇分を差し引いた長さ
   分、上記トルクに急激な変化を検出した位置からロータ
   がさらに下降したとき、ロータの下降を停止させること
   を特徴とする、粘度測定際のロータの浸漬深さを一定に
   する方法。
2. 【請求項２】請求項１において、ロータが適正に浸漬さ
   れた状態におけるロータ下端からの長さは、ロータが適
   正に浸漬された場合に、ロータ・ステムの、試料液の液
   面が位置する部分にに予め設けられた標線と、ロータ下
   端との間の距離である、粘度測定装置におけるロータの
   浸漬深さを一定にする方法。
3. 【請求項３】ロータおよびロータ・ステムと、これらを
   取り付けて粘度測定を行なう粘度計本体とを備え、粘度
   計本体は、ロータを回転駆動させるロータ回転駆動機構
   と、ロータの回転トルクを検出するトルク検出器とを有
   し、容器内の試料液中にロータを浸漬した状態でロータ
   を回転させて、その時のロータに生じるトルクを検出し
   て、粘度を測定する粘度測定装置において、 粘度計本体に取り付けられたロータを試料液に対して相
   対的に昇降するための昇降装置と、 ロータの回転駆動、ロータの昇降および粘度測定を制御
   する制御装置とを備え、 上記制御装置は、 粘度計本体に取り付けられたロータを、該ロータが容器
   内の試料液に接触しない液面レベル上にある位置から、
   回転させながら試料液に接近させるよう制御する手段
   と、 上記ロータ回転駆動機構および上記昇降装置とを制御す
   る手段と、 上記トルク検出器から検出値を取り込んで、ロータの下
   端が液面に接触した瞬間にロータに発生するトルクの急
   激な変化を検出する手段と、 当該ロータが適正に浸漬された状態におけるロータ下端
   からの長さから、ロータが適正に浸漬された際の、容器
   内寸により定まる液面レベルの上昇分を差し引いた長さ
   分、上記トルクに急激な変化を検出した位置からロータ
   がさらに下降したとき、当該ロータの下降を停止させる
   手段とを有するものであること特徴とする粘度測定装
   置。
4. 【請求項４】請求項３において、ロータの昇降量を検出
   する昇降量検出器をさらに備え、 上記ロータの下降を停止させる手段は、ロータに発生す
   るトルクの急激な変化が検出された時点で、昇降量検出
   器から昇降量を読み取って、これを基準として、ロータ
   の下降を停止させるべき位置を検出するものである粘度
   測定装置。
5. 【請求項５】請求項３または４において、 試料液の入った複数の容器を順次搬送する試料液搬送装
   置と、 ロータを洗浄する洗浄装置とをさらに備え、 上記制御装置は、複数の試料液について、順次粘度測定
   を行なうための制御を行なうものであり、 上記昇降装置は、制御装置からの昇降指令に応じて自動
   的に粘度計本体を昇降させるものであることを特徴とす
   る粘度測定装置。