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JP2768893B2 - 共振形検液装置 - Google Patents

共振形検液装置

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JP2768893B2
JP2768893B2 JP5245912A JP24591293A JP2768893B2 JP 2768893 B2 JP2768893 B2 JP 2768893B2 JP 5245912 A JP5245912 A JP 5245912A JP 24591293 A JP24591293 A JP 24591293A JP 2768893 B2 JP2768893 B2 JP 2768893B2
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JP
Japan
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vibration
mounting member
transmission shaft
casing
resonance
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しん介 三浦
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Yamaichi Electronics Co Ltd
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Yamaichi Electronics Co Ltd
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    • G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
    • G01N11/162—Oscillations being torsional, e.g. produced by rotating bodies
    • G—PHYSICS
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は圧電セラミック等で形
成した円方向振動子で測定液中に浸す検液子を共振させ
るようにした、粘度計又は密度計若しくは液面計等にお
ける共振形検液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６３−１３４９３５号の第４図に
おいては、円方向振動子に振動軸を直結し、この振動軸
の端部に検液子を直結して振動ユニットを形成し、振動
子の振動を振動軸を介して検液子に伝達（共振）するよ
うにしている。
【０００３】上記振動ユニットは振動子を収容するケー
シングや検液子を浸す測定液容器又は通液パイプに対し
振動的に絶縁するよう架装する必要があるが、上記先行
例においては上記振動ユニットの検液子と反対側の端部
に設けた質量体をゴム等の緩衝材を介して上記ケーシン
グに吊持し架装する構造としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】然しながら、従来例
の如く振動ユニットの上端（振動子の上端側）を質量体
を介してケーシングに対し強度的に安定に吊持し、且つ
振動子の振動に対し質量体を静的に保つには振動ユニッ
ト全体の重量に対しかなりの重量を有する大形の質量体
を用いることが要求され、それ故に全体を高重量で大形
にする問題点を有している。
【０００５】又先行例はケーシングに実質的に結合して
いる質量体が捩れ振動している振動子を剛体で拘束（固
定）する構造となるため、これが外乱要因となって安定
で健全な捩れ振動を得ることが困難な問題を有してい
る。
【０００６】上記各問題は上記振動ユニットを測定液の
容器やパイプに架装支持し、検液子を測定液に浸着し経
常的に粘度又は密度を測定せんとする場合にも同様の解
決課題となる。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】この発明は上記問題の
解決を目的として提供された共振形検液装置である。こ
の共振形検液装置は円方向振動子とこの円方向振動子に
よって共振される検液子と、該円方向振動子と検液子間
を連結する上記共振時捩れ振動する振動伝達軸とを備え
る振動ユニットを備える。
【０００８】上記振動伝達軸をマウンティング部材の中
心に設けた貫通孔に貫挿し、該マウンティング部材を上
記振動伝達軸の途中に存する共振の節を含む部位に配
し、上記振動子及び振動子から共振の節に至る振動伝達
軸部分をケーシングにて覆い、上記マウンティング部材
にて該ケーシングの開口部を覆う蓋体を形成して該ケー
シングと一体に取付けると共に、上記検液子及び上記共
振の節から検液子に至る振動伝達軸部分をマウンティン
グ部材の貫通孔を通しケーシングの外方へ突出する。
【０００９】更に上記マウンティング部材と該マウンテ
ィング部材を貫通する上記振動伝達軸とを該振動伝達軸
を包囲する弾性部材を介し弾力結合すると共に、振動ユ
ニットの両端を自由振動端とし、振動ユニットをケーシ
ングにマウンティング部材を介し架装支持する。
【００１０】
【作用】この発明によれば、マウンティング部材をケー
シングの開口部を閉塞する蓋体として機能させつつ、弾
性部材を介して伝達軸と弾力結合する構成により、振動
ユニット全体を共振を損なうことなく適正に架装支持す
ることができ、マウンティング部材によって二分される
振動子側と検液子側間における活性で安定且つ効率の良
い共振を促し高信頼の検液装置を提供できる。
【００１１】又上記弾性部材は振動ユニットをマウンテ
ィング部材に弾力的に捕捉させる手段として機能しなが
ら、マウンティング部材の蓋体としての機能と協働して
検液子側から軸を伝ってケーシング内へ浸入せんとする
被測定液に対し良好なシーリング効果を奏ずる。
【００１２】即ち上記マウンティング部材はケーシング
内への被測定液への浸入を防止し、更には弾性部材はケ
ーシングの気密性を更に確実なものとし、振動ユニット
の作動を健全に維持できる。
【００１３】よって振動子部分をケーシングで覆いつつ
振動ユニット全体をケーシングに架装支持する機構が簡
潔且つ合理的に形成できる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例を図１乃至図４に基
いて詳述する。
【００１５】１は振動軸線Ｚの周りに円方向振動する振
動子であり、この振動子１には円方向振動軸線Ｚを軸線
とする振動伝達軸２が直結されており、この振動伝達軸
２の端部には振動軸線Ｚを軸線とする検液子３を直結
し、振動子１の円方向振動にて検液子３を共振させる共
振形振動ユニットを構成している。この時振動伝達軸２
は図４の波形に示す如く共振の節Ｏを中心として互いに
逆方向に円方向振動する。即ち全体として節Ｏを中心に
捩れ振動する。
【００１６】上記の如く振動子１と検液子３とは振動子
１が軸線Ｚを中心として円方向振動すると、検液子３が
逆方向に円方向振動する、所謂共振する関係に配置さ
れ、従って振動伝達軸２は共振の節Ｏを中心として捩れ
振動を惹起し、振動子１の振動が検液子３に伝達され
る。この検液子３を測定液４に浸着し、この液中におけ
る振動により液４の粘性抵抗、慣性質量を感知する。
【００１７】上記円方向振動子１としては、特開昭６３
−１３４９３５号公報の第６図，第７図に明らかにされ
ている捩れ振動子、或いは特開昭６３−２７３０４１号
公報の第３図や第９図、第１０図に開示されている捩れ
振動子の適用が可能である。これらは何れも振動伝達軸
２及び検液子３に対し軸線Ｚを中心とする円方向振動を
与えることができる。
【００１８】上記振動子１及びこの振動子１から共振の
節Ｏへ延びる振動軸部分をケーシング５内に収容し、こ
のケーシング５の端部開口７から振動伝達軸２の軸端と
この軸端に直結された検液子３を外方に露出する。
【００１９】上記振動伝達軸２の共振の節Ｏを含む部位
にはマウンティング部材６を取付ける。このマウンティ
ング部材６は上記振動ユニットをケーシング５に架装す
る手段であり、又測定液を保有する容器１１又はパイプ
の外壁８に振動ユニットを架装する手段である。図示の
例はマウンティング部材６は架装手段であると同時にケ
ーシング５の開口７端にケーシングと一体に取付けてケ
ーシングの開口７を覆う蓋体を形成している。又同時に
このマウンティング部材６は容器１１又はパイプの取付
用開口９を閉塞する蓋体を形成している。
【００２０】この蓋体として機能させるため、上記マウ
ンティング部材６はケーシング５の開口７を覆いつつそ
の周囲に環状に張り出すフランジにて形成することがで
き、このフランジの張り出し部に複数の取付孔１０を設
け、蓋体にて上記開口９を閉塞すると共に、この取付孔
１０を以って容器１１又はパイプの外壁８にボルト等に
て固着する。これにより振動ユニット全体を前記節Ｏを
含む部位においてケーシング５に架装し、更に容器１１
やパイプの外壁８に架装する。
【００２１】上記振動伝達軸２の軸端及び軸端に取付け
た検液子３は上記マウンティング部材６の中心部に設け
た貫通孔１２を通しケーシング５より外方へ突出する。
即ち上記振動子１及び振動子１から共振の節Ｏに至る振
動伝達軸部分をケーシング５にて覆い、上記マウンティ
ング部材６にて該ケーシング５の開口７を覆う蓋体を形
成して該ケーシング５と一体に取付けると共に、上記検
液子３及び上記共振の節Ｏから検液子３に至る振動伝達
軸部分をマウンティング部材６の貫通孔１２を通しケー
シング５の外方へ突出する。
【００２２】上記振動伝達軸２の途中に存する節Ｏを含
む部位にマウンティング部材６を取付けるための手段と
して、図１に示すように、上記振動伝達軸２の節Ｏを有
する軸部分をマウンティング部材６の中心に設けた貫通
孔１２に貫挿すると共に、節Ｏの上部と下部には軸２と
一体に該軸２を中心とする一対の鍔形等の下降止め１３
ａと上昇止め１３ｂとを貫通孔１２の孔壁１４と上下に
対向して設け、この下降止め１３ａと孔壁１４間、及び
上昇止め１３ｂと孔壁１４間に夫々弾性リング（欠円リ
ング含む）１５を圧縮状態で介在し、振動伝達軸２、即
ち振動伝達軸２とマウンティング部材６たるフランジと
を弾力結合する。
【００２３】換言するとマウンティング部材６と振動伝
達軸２とが接触する部位に弾性リング１５を介在し、振
動ユニット全体を弾性リング１５を介してマウンティン
グ部材６に架装支持し、且つこのマウンティング部材６
を介して所要の場所に架装支持する。
【００２４】又上記上昇止め１３ｂと下降止め１３ａは
弾性リング１５を介して孔壁１４の表面に衝合して検出
ユニットの上下動を阻止し前記節Ｏが存する定位置にマ
ウンティング部材６を取付ける。
【００２５】又他例として図２に示すように、振動伝達
軸２の節Ｏを含む軸部分に円形のリングホルダー１６を
一体に設け、このリングホルダー１６を貫通孔１２内に
滑合又は遊合すると共に、このリングホルダー１６の外
周面と貫通孔１２の内周面に形成した環状溝１７ａ，１
７ｂに弾性リング１５を圧縮状態で保有させることによ
り、振動ユニットのマウンティング部材６に対する上下
動を阻止すると共に、振動ユニットをその節Ｏ付近にお
いて弾性リング１５を介してマウンティング部材６に弾
性結合する。
【００２６】更に他例として、図３に示すように、マウ
ンティング部材６の本体部分を節Ｏより外れた位置に設
置し、このマウンティング部材６の中心部に貫通孔１２
を有するボス部１８を軸線Ｚに沿い延ばし、このボス部
１８を介してマウンティング部材６を振動ユニットの振
動伝達軸２の節Ｏを含む部位に弾力結合した場合を示し
ている。
【００２７】具体例として振動伝達軸２の節Ｏを含む部
位に、ボス部１８の端面と対向する鍔形の上下動止め１
９を一体に設け、他方上記軸２に外挿してボス部１８に
螺合する締付ナット２０を設け、この締付ナット２０に
より上下動止め１９をボス部１８の端面に締付け、この
締付けにてこのボス部１８の端面に保有せる弾性リング
１５を圧縮し、これにより振動ユニットをその節Ｏとな
る部位付近においてマウンティング部材６に弾性結合す
る。上記弾性リング１５は前記と同様上下動止めの上面
と下面に配しナット締めすることができる。
【００２８】上記図１乃至図３に示す実施例はその共通
技術として、マウンティング部材６と振動ユニットとを
ゴム等の弾性部材を介して弾力結合する思想を示す。
【００２９】又振動ユニットは上記マウンティング部材
６に上記例示の如く回転方向に滑り可能に結合する。
【００３０】上記のように、振動ユニット全体を共振の
節Ｏを含む部位においてマウンティング部材６により弾
性部材を介し荷受けしつつ、振動ユニットの両端を自由
振動端とする。
【００３１】これにより、振動ユニットは節Ｏを中心と
する一方の自由振動端（振動子１側端部）において図４
の波形に示す如く自由振動し、同様に同他方の自由振動
端（検液子３側端部）において上記とは逆方向に自由振
動する。所謂活性なる共振が惹起される。
【００３２】上記共振における自由振動モードとして、
図４に示す如く、上記捩れ振動子１と検液子３を上記共
振の節Ｏから１／４波長となる振動モードで駆動するよ
うにする。このことは前記従来例が検液子のみを自由振
動端としていることとの顕著な差異である。
【００３３】上記振動子１と検液子３は相互に共振の節
Ｏから４分の１波長となる振動モードで共振せしめると
は、変形例として一方を節Ｏから２分のＮ波長＋４分の
１波長（Ｎは整数）の振動モードで駆動する構造を含ん
でいる。
【００３４】又この発明は上記振動伝達軸２の途中に複
数の共振の節Ｏを有し、この節の一つを選択して上記の
如くマウンティング部材６を配設する場合を含む。
【００３５】上記図１乃至図３の実施例から理解される
ように、振動ユニットの振動伝達軸２とマウンティング
部材とは剛体結合せずに振動的に自由度を付加する。
【００３６】上記弾性リング１５及びマウンティング部
材６は測定液に浸着された検液子３から軸部表面を伝わ
って振動子１方向へ浸潤する測定液を遮断でき、更に容
器１１内又はパイプ内と同外とを測定液に対し遮断す
る。
【００３７】よってこの発明は石油精製ラインにおける
液収容槽やパイプ、又は化学反応槽の外壁に取付けて液
の粘度又は密度又は液面を経常的に測定する場合に好適
に実施できる。即ち検液子は液の種類や液面の変化に応
じて変化する振動負荷の変化分から上記粘度，密度，液
面等を検出する。
【００３８】上記振動伝達軸２は振動子１の振動を検液
子３に伝達する振動軸線Ｚに沿い延在する部材を意味
し、全長を等径にする場合、又はこの軸延在部の一部を
大径にしたり、小径にする場合を含む。
【００３９】図１において、２２は振動ユニットの検液
子３と反対側の端部に取付けた振動センサーであり、こ
の振動センサー２２は検液子３が測定液を感知し振動子
１の負荷が変化した時にこの変化分を検出しこの検出に
応じた信号をケーブル２３を介して演算部へ出力する。
この演算部はケーシング５内に存置しても良い。
【００４０】上記振動センサー２２は振動子１と同様、
例えば前記従来例として示した電圧駆動の圧電素子を用
い、機械振動の変化（検液子３が受ける負荷の変化に伴
う振動の変化）を電圧信号に変換し出力する。又振動子
１はケーブル２４を介して電圧を印加して機械的振動
（捩れ振動による円方向振動）を惹起せしめる。
【００４１】又上記振動子１の検液子３と反対側の端部
には検液子３と振動子１との回転モーメントをバランス
させるための質量体２５を一体に設け上記振動子１を構
成することができる。
【００４２】
【発明の効果】この発明によれば、マウンティング部材
をケーシングの開口部を閉塞する蓋体として機能させつ
つ、弾性部材を介して伝達軸と弾力結合する構成によ
り、振動ユニット全体を共振を損なうことなく適正に架
装支持することができ、マウンティング部材によって二
分される振動子側と検液子側間における活性で安定且つ
効率の良い共振を促し高信頼の検液装置を提供できる。
【００４３】又上記弾性部材は振動ユニットを弾力的に
捕捉する手段として機能しながら、マウンティング部材
の蓋体としての機能と協働して検液子側から軸を伝って
ケーシング内へ浸入せんとする被測定液に対し良好なシ
ーリング効果を奏じ振動ユニットの作動を健全に維持で
きる。
【００４４】よって振動子部分をケーシングで覆いつつ
振動ユニット全体をケーシングに架装支持する機構が簡
潔且つ合理的に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す共振形検液装置の断面
図である。
【図２】上記検液装置を形成する振動ユニットの架装構
造の一例を示す要部断面図である。
【図３】同振動ユニットの架装構造の他例を示す要部断
面図である。
【図４】振動ユニットにおける振動子と検液子の共振モ
ードを説明する図である。
【符号の説明】
１ 振動子 ２ 振動伝達軸 ３ 検液子 ６ マウンティング部材 １５ 弾性リング Ｏ 共振の節
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−196133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134935（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−144419（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−130908（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−150595（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 11/14 - 11/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】円方向振動子と、この円方向振動子によっ
    て共振される検液子と、該円方向振動子と検液子間を連
    結する上記共振時捩れ振動する振動伝達軸とを備える振
    動ユニットにおいて、上記振動伝達軸をマウンティング
    部材の中心に設けた貫通孔に貫挿し、該マウンティング
    部材を上記振動伝達軸の途中に存する共振の節を含む部
    位に配し、上記振動子及び振動子から共振の節に至る振
    動伝達軸部分をケーシングにて覆い、上記マウンティン
    グ部材にて該ケーシングの開口部を覆う蓋体を形成して
    該ケーシングと一体に取付けると共に、上記検液子及び
    上記共振の節から検液子に至る振動伝達軸部分をマウン
    ティング部材の貫通孔を通しケーシングの外方へ突出
    し、更に上記マウンティング部材と該マウンティング部
    材を貫通する上記振動伝達軸とを該振動伝達軸を包囲す
    る弾性部材を介し弾力結合すると共に、振動ユニットの
    両端を自由振動端として振動ユニットをケーシングにマ
    ウンティング部材を介し架装したことを特徴とする共振
    形検液装置。
  2. 【請求項２】上記マウンティング部材を取付孔を設けた
    フランジにて形成したことを特徴とする共振形検液装
    置。
JP5245912A 1993-09-06 1993-09-06 共振形検液装置 Expired - Fee Related JP2768893B2 (ja)

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DE4431631A DE4431631B4 (de) 1993-09-06 1994-09-06 Auf Schwingungsbasis arbeitendes Meßgerät für Flüssigkeiten
US08/301,006 US5596139A (en) 1993-09-06 1994-09-06 Resonant liquid detecting device

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