JP7332055B2 - 流体特性センサ - Google Patents

Description

本発明は、流体特性センサに関する。

例えば、特許文献１には、流体特性の１つとして液体の粘度を測定する粘度測定法が開示されている。特許文献１に記載の粘度測定法は、細管流路を用い、細管流路を被測定対象の液体が流れる流速を測定することにより、液体の粘度を測定する。また、特許文献１に記載の粘度測定法は、細管流路を被測定対象の液体が流れる際に細管流路に発生する流動電流を測定することにより、流速を測定する。

特開２００９－４２１００号公報

しかしながら、特許文献１では、様々な流体の特性を測定するという点で未だ改善の余地がある。

本発明の一態様の流体特性センサは、
測定対象である流体の特性を測定する流体特性センサであって、
前記流体が流動することによって圧力損失を生じさせる圧力損失生成部と、
前記圧力損失生成部に接続され、前記流体、及び極性溶媒である作動液が流動する第１流路と、
前記第１流路内に配置され、前記流体と前記作動液とを仕切る隔壁と、
前記第１流路に接続され、且つ前記作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部と、
を備える。

本発明によれば、様々な流体の特性を測定することが可能な流体特性センサを提供することができる。

本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの一例の主要な構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態１の測定方法の一例のフローチャートである。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例１の流体特性センサの概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例２の流体特性センサの概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例３の流体特性センサの概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の流体特性センサで測定される３つの測定対象の流動電位の変化の一例を示すグラフである。 図１０のグラフの時刻ｔにおける流動電位測定値の逆数と測定対象の粘度との関係の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの一例の主要な構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態２の測定方法の一例のフローチャートである。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサで測定される流動電位の変化の別例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態２の流体特性センサの動作の別例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の変形例４の測定方法の一例のフローチャートである。 本発明に係る実施の形態３の測定方法の一例のフローチャートである。 本発明に係る実施の形態３の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 実施例１～３の測定条件と測定結果の一例を示す表である。 実施例１及び実施例３の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態４の測定方法の一例のフローチャートである。 実施例４及び実施例５の測定条件と測定結果の一例を示す表である。 実施例４及び実施例５の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態５の測定方法の一例のフローチャートである。 本発明に係る実施の形態５の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 実施例６～９の測定条件と測定結果の一例を示す表である。 実施例６～９の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。 比較例１の流体特性センサの概略図である。 比較例１の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 比較例２の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 比較例３の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。 本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの一例の概略構成図である。 図３５に示す流体特性センサの概略分解図である。 本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの製造工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態７の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例５の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例６の流体特性センサの一例の概略構成図である。 固体隔壁の別例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例７の流体特性センサの一例の概略構成図である。 固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。 固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例８の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例９の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例１０の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態７の変形例１１の流体特性センサの一例の概略構成図である。 変形例１１における固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。 変形例１１における固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。 固体隔壁の別例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態８の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態８の変形例１２の流体特性センサの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態８の変形例１３の流体特性センサの一例の概略構成図である。 その他の実施形態を示す概略図である。 その他の実施形態を示す概略図である。

（本発明に至った経緯）
特許文献１に記載の粘度測定法は、測定対象である液体の流動電流を定量的に測定するし、測定された流動電流に基づいて粘度を算出している。また、特許文献１に記載の粘度測定法では、測定対象である液体自体の流動電流を測定している。

しかしながら、特許文献１に記載の粘度測定法では、大きな流動電流が生じにくい液体の粘度測定が困難である。例えば、オイルなどの無極性溶媒については、粘度を測定できる程度の大きな流動電流が生じにくい。このため、特許文献１に記載の粘度測定法では、無極性溶媒などの液体の粘度測定が困難であり、実質的には、測定対象が、流動電流が生し易い極性溶媒などの液体に限定されている。

そこで、本発明者らは、鋭意検討したところ、測定対象である流体と作動液との間を隔壁で仕切り、作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する構成を見出し、以下の発明に至った。

本発明の一態様の流体特性センサは、
測定対象である流体の特性を測定する流体特性センサであって、
前記流体が流動することによって圧力損失を生じさせる圧力損失生成部と、
前記圧力損失生成部に接続され、前記流体、及び極性溶媒である作動液が流動する第１流路と、
前記第１流路内に配置され、前記流体と前記作動液とを仕切る隔壁と、
前記第１流路に接続され、且つ前記作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部と、
を備える。

このような構成により、様々な流体の特性を測定することができる。また、流動電位が生じにくい液体についても測定することができる。

前記圧力損失生成部は、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管、又は複数の孔が設けられた多孔体を有していてもよい。

このような構成により、液体が圧力損失生成部内を流動する際に、その流体の特性に応じた、大きな圧力損失が発生し、様々な流体の特性を測定することができる。

前記電位測定部は、
前記作動液が通過可能な第１電極と、
前記第１電極と間隔を有して配置され、且つ前記作動液が通過可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、且つ前記作動液で満たされる第２流路と、
を有し、
前記第２流路は、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管、又は複数の孔が設けられた多孔体を有していてもよい。

このような構成により、作動液が流動する際に生じる流動電位を測定することができる。

前記作動液は、水の沸点よりも高い沸点と、水の融点よりも低い融点と、のうち少なくとも１つを有していてもよい。

このような構成により、耐環境性を向上させることができる。

前記隔壁は、気体であり、
前記第１流路は、重力方向に向かって延びており、
前記第１流路内において、前記作動液と前記隔壁との界面は、前記流体と前記隔壁の界面よりも高くてもよい。

このような構成により、作動液と第１流路の内壁の間に生じる表面張力によって、作動液が重力方向に自然流下することを抑制し、作動液と隔壁との界面を保持することができる。

前記第１流路の内壁は、疎水性を有していてもよい。

このような構成により、作動液と第１流路の内壁の間に生じる表面張力を大きくすることができ、作動液と隔壁との界面を保持しやすくなる。

前記電位測定部に接続され、且つ前記作動液を送液するポンプを備えていてもよい。

このような構成により、作動液の送液によって隔壁を介して液体を流動させることができる。

前記ポンプは、電気浸透流ポンプであって、
前記作動液が通過可能な第３電極と、
前記第３電極と間隔を有して配置され、且つ前記作動液が通過可能な第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極との間に配置され、且つ前記作動液で満たされる第３流路と、
を有し、
前記第３流路は、複数の孔が設けられた多孔体を有していてもよい。

このような構成により、ポンプを小型化することができ、装置への設置の自由度が向上する。

前記流体特性センサは、更に、
前記ポンプの送液方向と送液圧力とを制御するポンプ制御部を備え、
前記送液方向は、
前記圧力損失生成部から前記ポンプに向かう第１方向と、
前記第１方向と反対方向であって前記ポンプから前記圧力損失生成部に向かう第２方向と、
を含んでいてもよい。

このような構成により、作動液の送液方向を変化させることによって、液体の吸引と排出を行うことができる。これにより、連続して動作可能になる。

前記ポンプ制御部は、前記電位測定部によって測定された前記流動電位の測定値に基づいて、前記ポンプの送液方向を制御してもよい。

このような構成により、適切なタイミングでポンプの送液方向を変更することができる。

前記ポンプ制御部は、
前記送液方向が前記第１方向であり、且つ前記流動電位の測定値が収束した後、前記送液方向を前記第２方向に切り替え、
前記送液方向が前記第２方向であり、且つ単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したとき、前記ポンプを停止してもよい。

このような構成により、より適切なタイミングでポンプ制御を行うことができる。

前記隔壁は、前記圧力損失生成部の流路体積より大きい体積を有し、
前記ポンプ制御部は、前記送液方向が前記第２方向であり、且つ単位時間当たりの流動電位の測定値の変化量の絶対値が所定の閾値を超えて減少したとき、前記ポンプを停止してもよい。

このような構成により、作動液が流体特性センサの外部に流出することを抑制することができる。

前記ポンプ制御部は、送液圧力を段階的に変化させてもよい。

このような構成により、より様々な流体の特性を測定することができる。

前記流体特性センサは、更に、
前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記流体の特性を算出する算出部を備えてもよい。

このような構成により、流体特性センサ単体で流体の特性を算出することができる。

前記流体特性センサは、更に、
前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記流体の特性を算出する算出部を備え、
前記算出部は、
前記送液方向が前記第１方向であるときの前記流動電位の測定値に基づいて前記流体の第１粘度を算出し、
前記送液方向が前記第２方向であるときの前記流動電位の測定値に基づいて前記流体の第２粘度を算出してもよい。

このような構成により、流体特性センサ単体で流体の特性を算出することができる。また、粘度の情報に基づいて流体の特性を算出することができる。

前記ポンプ制御部は、
前記送液方向が前記第１方向であるときの前記ポンプの送液圧力を第１圧力に設定し、
前記送液方向が前記第２方向であるときの前記ポンプの送液圧力を第１圧力と異なる第２圧力に設定してもよい。

このような構成により、より様々な流体の特性を測定することができる。

前記算出部は、
前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記作動液の流速を算出し、
前記作動液の流速に基づいて前記流体の粘度を算出してもよい。

このような構成により、作動液が流動する際に生じる流動電位から流速を算出し、流体の粘度を算出することができる。

前記流体特性センサは、更に、
大気側に開放される開放端を有し、且つ前記作動液が流動する作動液流路を備え、
前記作動液流路の前記開放端側に位置する前記作動液の液面は、無極性溶媒で覆われていてもよい。

このような構成により、作動液に異物が混入することを抑制し、耐環境性を向上させることができる。

前記無極性溶媒の沸点は、作動液の沸点より高くてもよい。

このような構成により、作動液がガス化し、液量が減少することを抑制することができる。

前記無極性溶媒は、不揮発性溶媒であってもよい。

このような構成により、作動液が揮発し、液量が減ることを抑制することができる。

前記流体特性センサは、更に、
前記流体が流出入する流出入口及び前記圧力損失生成部を有する取付部と、
前記第１流路の少なくとも一部を有し、前記取付部が取り外し可能に取り付けられる本体と、
を備えてもよい。

このような構成により、ユーザの使い勝手が向上する。

前記隔壁は、固体であってもよい。

このような構成により、流体と作動液とを仕切りやすくなる。

前記隔壁は、
凹形状を有し、且つ弾性変形可能な隔壁本体と、
前記隔壁本体の外壁から外側に向かって突出するフランジと、
を有していてもよい。

このような構成により、流体特性センサの小型化を実現することができる。

前記隔壁は、複数の前記隔壁を有していてもよい。

このような構成により、作動液の漏出をより抑制することができる。

本発明の一態様の流体特性センサは、
測定対象である流体の特性を測定する流体特性センサであって、
前記流体、及び極性溶媒である作動液が流動し、且つ一端及び他端を有する第１流路と、
前記第１流路内に配置され、前記流体と前記作動液とを仕切る隔壁と、
前記第１流路の一端側に接続され、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する圧力損失生成部と、
前記第１流路の他端側に接続され、且つ前記作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部と、
を備える。

このような構成により、様々な流体の特性を測定することができる。また、流動電位が生じにくい液体についても測定することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサ１Ａの一例の概略構成図である。図２は、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサ１Ａの一例の主要な構成を示すブロック図である。図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれ、流体特性センサ１Ａの幅方向、奥行き方向、高さ方向を示している。

流体特性センサとは、流体の特性を測定するセンサである。流体とは、例えば、液体、固液混合流体（ゾル）、液液混合流体、気液混合流体である。流体の特性とは、例えば、粘度及びレオロジー特性のうち少なくとも１つを含む。実施の形態１では、一例として、容器２内に貯留される液体３の粘度を測定する流体特性センサ１Ａを説明する。

図１及び図２に示すように、流体特性センサ１Ａは、圧力損失生成部１０、第１流路２０、隔壁２１及び電位測定部３０を備える。実施の形態１では、流体特性センサ１Ａの高さ方向（Ｚ方向）に沿って、圧力損失生成部１０、第１流路２０及び電位測定部３０が順に接続されている。具体的には、流体特性センサ１Ａの高さ方向（Ｚ方向）において、下から上に向かって、圧力損失生成部１０、第１流路２０及び電位測定部３０の順に配置されている。

実施の形態１では、流体特性センサ１Ａが、電位測定部３０の上方に大気側に開放される開放端４１を有する作動液流路４０を備える例について説明する。なお、流体特性センサ１Ａにおいて、作動液流路４０は必須の構成ではない。

＜圧力損失生成部＞
圧力損失生成部１０では、測定対象である液体３が流動することで圧力損失が生じる。圧力損失生成部１０は、液体３が流動可能であって、圧力損失を生じさせる流路を有する。実施の形態１では、圧力損失生成部１０は細管である。具体的には、圧力損失生成部１０は、第１流路２０の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する細管である。「流路断面積」とは、圧力損失生成部１０又は第１流路２０をＸＹ断面で切断した断面をＺ方向から見たときの流路の面積である。例えば、圧力損失生成部１０を形成する細管の流路断面積は、第１流路２０の流路断面積の１／１０倍以下である。なお、圧力損失生成部１０を形成する細管の流路断面積は、１００μｍ^２以上であることが好ましい。例えば、細管は、円筒形状を有する。

圧力損失生成部１０である細管は一端と他端とを有する。細管の一端には、液体３を貯留する容器２に接続される流体流路１１が設けられている。細管の他端には、第１流路２０が設けられている。流体流路１１は、液体３が流出入する流出入口１２を有する。流体流路１１は、細管の流路断面積より大きい流路断面積を有する。例えば、流体流路１１は、第１流路２０の流路断面積と略同じ流路断面積を有していてもよい。「略同じ」とは、１０％以内の誤差を含む。流体特性センサ１Ａの高さ方向（Ｚ方向）において、流体流路１１の長さは、圧力損失生成部１０の長さよりも短い。

測定対象である液体３は、極性溶媒であってもよいし、無極性溶媒であってもよい。

＜第１流路＞
第１流路２０は、圧力損失生成部１０に接続され、液体３と作動液４とが流動する。作動液４とは、流動によって流動電位が生じる液体である。作動液４は、極性溶媒である。作動液４は、水の沸点よりも高い沸点と、水の融点より低い融点と、のうち少なくとも１つを有する。例えば、水の沸点より高い沸点とは、大気圧下において１００℃より高い温度を意味する。水の融点より低い融点とは、大気圧下において０℃より低い温度を意味する。例えば、作動液４は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチルグリコール、テトラエチレングリコール、グリセリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、不凍液、熱媒体、電解質水溶液、及び緩衝液のうちのいずれかであってもよい。不凍液とは、冬期（寒冷地）において凍結しないように作られた液体を意味し、日本産業規格（ＪＩＳ）に、ＪＩＳ Ｋ ２２３４ 不凍液で標準化されている。不凍液としては、例えば、水-エチレングリコール混合溶液などが用いられる。熱媒体としては、例
えば、ハイドロフルオロカーボンなどが用いられる。電解質水溶液としては、例えば、ＮａＣｌ水溶液、ＫＣｌ水溶液などが用いられる。緩衝液としては、例えば、リン酸塩緩衝液、ホウ酸塩緩衝液、グッドバッファー、Ｔｒｉｓ緩衝液などが用いられる。作動液４は、１００℃以上の高温環境及び／又は０℃以下の低温環境で動作可能な液体が好ましい。例えば、作動液４にエチレングリコールを用いる場合、融点が０℃より低いため氷点下での駆動が可能となる。また、テトラエチレングリコールを用いる場合、沸点が１００℃より大きいため高温下での駆動が可能となる。

第１流路２０は、流体３、及び極性溶媒である作動液４が流動し、且つ一端及び他端を有する。実施の形態１では、第１流路２０は一端と他端とを有する配管である。第１流路２０の一端は、圧力損失生成部１０である細管の他端に接続されている。第１流路２０の他端は、電位測定部３０に接続されている。例えば、第１流路２０は、円筒形状を有する。

＜隔壁＞
隔壁２１は、第１流路２０内に配置され、液体３と作動液４とを仕切る。隔壁２１は、液体３及び作動液４の流動に伴って、流体特性センサ１Ａの高さ方向（Ｚ方向）に移動可能である。実施の形態１では、隔壁２１は気体である。隔壁２１は、測定対象や作動液４との接触により、好ましくない化学反応が起こることを防止することができる不活性気体である。例えば、隔壁２１は、空気、アルゴンである。以降では、「隔壁２１」を「可動隔壁２１」と称する場合がある。

流体特性センサ１Ａの高さ方向（Ｚ方向）は、重力方向に沿っている。第１流路２０は、重力方向に向かって延びている。このため、第１流路２０内においては、下から上に向かって、液体３、可動隔壁２１及び作動液４の順に保持されている。言い換えると、第１流路２０内において、作動液４と可動隔壁２１との界面２１ａは、液体３と可動隔壁２１の界面２１ｂよりも高い位置で保持されている。第１流路２０内においては、作動液４と第１流路２０の内壁２０ａとの間に表面張力が働くため、作動液４が重力方向に自然落下しにくくなっている。その結果、気体である可動隔壁２１の形状が保持されやすくなっており、可動隔壁２１と作動液４との界面２１ａを保つことができる。

また、第１流路２０の内壁２０ａは、疎水性を有していてもよい。例えば、第１流路２０を疎水性材料で形成する。疎水材料としては、例えば、ＡＢＳ、ナイロン、ポリアセタール、フッ素樹脂、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）などが用いられる。あるいは、第１流路２０の内壁２０ａに疎水性コーティングを施す。これにより、第１流路２０の内壁２０ａに生じる表面張力を大きくすることができ、作動液４が重力方向に更に自然落下しにくくなる。

＜電位測定部＞
電位測定部３０は、第１流路２０に接続され、且つ作動液４の流動電位を測定する。流動電位とは、固体面に接する液体が流動するときに、該固体面に生じる電位差を意味する。

電位測定部３０は、第１電極３１、第２電極３２及び第２流路３３を有する。

第１電極３１及び第２電極３２は、作動液４が通過可能な材料で形成されている。第１電極３１及び第２電極３２は、例えば、多孔質の導電性材料で構成されている。多孔質の導電性材料としては、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ステンレスなどの金属材料、又は炭素電極を用いることができる。なお、多孔質の導電性材料は、導電性を有し、且つ透水性を担保できる材料であればよい。例えば、多孔質の導電性材料は、導電性ゴム、酸化物導電体などであってもよい。実施の形態１では、第１電極３１及び第２電極３２は、対向する２つの主面を有する平板状の金属メッシュで構成されている。

第１電極３１と第２電極３２とは、互いに間隔を有して配置されている。具体的には、第１電極３１と第２電極３２とは、作動液４の流動方向（Ｚ方向）に間隔を有して対向して配置されている。また、第１電極３１及び第２電極３２の主面は、液体の流動方向（Ｚ方向）と交差する方向に配置されている。

第２流路３３は、第１電極３１と第２電極３２との間に配置され、且つ作動液４で満たされる。実施の形態１では、第２流路３３は、作動液４が流動する細管である。具体的には、第２流路３３は、第１流路２０の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する細管である。例えば、第２流路３３を形成する細管の流路断面積は、第１流路２０の流路断面積の１倍未満である。なお、第２流路３３を形成する細管の流路断面積は、１００μｍ^２以上であることが好ましい。例えば、細管は、円筒形状を有する。

第２流路３３を形成する細管は一端と他端とを有する。細管の一端には、第１電極３１が配置されている。細管の他端には、第２電極３２が配置されている。

実施の形態１では、電位測定部３０は、第１電極３１と第２電極３２とに接続される測定部３４を備える。測定部３４は、第１電極３１と第２電極３２との間の電圧を測定する。例えば、測定部３４は、エレクトロメータである。なお、流体特性センサ１Ａにおいて、測定部３４は必須の構成ではない。例えば、測定部３４は、流体特性センサ１Ａとは別の装置に含まれていてもよい。

電位測定部３０には、作動液流路４０が接続されている。作動液流路４０は、大気側に開放端４１を有する配管である。例えば、作動液流路４０は、円筒形状を有する。作動液流路４０には、作動液４が保持されている。作動液４は、作動液流路４０内を流動する。例えば、作動液流路４０には、ポンプやシリンジなどが取り付けられる。これにより、流体特性センサ１Ａ内の液体３及び作動液４を流動させることができる。

実施の形態１では、図２に示すように、流体特性センサ１Ａは、算出部５０を備える。算出部５０は、電位測定部３０により測定された流動電位に基づいて液体３の特性を算出する。具体的には、算出部５０は、電位測定部３０により測定された流動電位に基づいて液体３の粘度を算出する。

算出部５０は、プロセッサ５１、記憶部５２及びＡ／Ｄコンバータ５３を備える。

プロセッサ５１は、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、又はコンピュータで命令の実行が可能な回路などの処理ユニットである。例えば、プロセッサ５１は、記憶部５２に記憶された命令又はプログラムを実行可能である。

記憶部５２は、例えば、プロセッサ５１により実行される命令又はプログラムを記憶するコンピュータ記録媒体である。記憶部５２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ又はその他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気記憶デバイスであってもよい。

Ａ／Ｄコンバータ５３は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。実施の形態１では、Ａ／Ｄコンバータ５３は、電位測定部３０で測定された流動電位をデジタル信号に変換する。

なお、流体特性センサ１Ａにおいて、算出部５０は必須の構成ではない。例えば、算出部５０は、流体特性センサ１Ａとは別の装置に含まれていてもよい。

［流動電位に基づく粘度の算出の一例について］
測定対象である液体３の粘度は、例えば、圧力損失と流量との関係を表すハーゲン・ポワゾイユの式から算出することができる。ハーゲン・ポワゾイユの式を以下に示す。

ここで、Ｑ：流量、ΔP：圧力差（圧力損失）、η：液体３の粘度、L：細管の長さ、ｒ：細管の半径である。なお、ΔP、Ｌ、ｒは、圧力損失生成部１０である細管の寸法によ
って決定される。

ハーゲン・ポワゾイユの式からわかるように、流量Ｑは液体３の粘度ηに応じて決定される。言い換えると、液体３の粘度ηは、流量Ｑを測定することによってハーゲン・ポワゾイユの式から算出することができる。

液体３の流量Ｑは、液体３の流動に伴って流動する作動液４の流量と、実質的に等しい。作動液４の流量は、作動液４の流速から算出することができ、作動液４の流速は流動電位から算出することができる。流動電位は、流動する作動液４の流速（流量）に比例する。流体特性センサ１Ａは、作動液４の流動に伴って生じる流動電位を、電位測定部３０によって測定する。また、流体特性センサ１Ａは、測定された流動電位に基づいて作動液４の流速（流量）を、算出部５０によって算出する。作動液４の流速（流量）は、測定対象である液体３の流速（流量）と実質的に等しいので、作動液４の流速（流量）から液体３の流量Ｑを得ることができる。

［動作］
流体特性センサ１Ａの動作、即ち、測定方法の一例について図３～図５を用いて説明する。図３は、本発明に係る実施の形態１の測定方法の一例のフローチャートである。図４Ａ～４Ｃは、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサ１Ａの動作の一例を示す概略図である。図５は、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサ１Ａで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。なお、当該動作は、測定対象である液体３の特性として、粘度を測定する例について説明する。

図３に示すように、ステップＳＴ１では、測定対象である液体３を吸引する。具体的には、図４Ａに示すように、流体特性センサ１Ａの流体流路１１の流出入口１２を容器２内に貯留された液体３に配置する。図４Ｂに示すように、流出入口１２を容器２内に貯留された液体３に配置した状態で、第１方向Ｄ１へ液体３を吸引する。なお、第１方向Ｄ１は、液体３を吸引する方向である。実施の形態１では、第１方向Ｄ１は、圧力損失生成部１０から電位測定部３０に向かう方向である。例えば、流体特性センサ１Ａの作動液流路４０に配置されたポンプなどによって作動液４を吸引することによって、第１方向Ｄ１へ液体３を吸引する。これにより、容器２に貯留された液体３が流出入口１２から流体流路１１を通って圧力損失生成部１０に流入する。圧力損失生成部１０に流入した液体３は、圧力損失を生じさせつつ、第１流路２０内に流入する。第１流路２０内においては、液体３と作動液４との可動隔壁２１が配置されている。第１流路２０内に液体３が流入すると、可動隔壁２１と共に作動液４が第１方向Ｄ１へ流動する。このとき、流動する作動液４の流量は、第１流路２０内に流入する液体３の流量と実質的に等しい。ここで、「実質的に等しい」とは、流体特性センサ１Ａ内の流路壁面の変形や可動隔壁の膨張収縮に起因する数％の誤差を含む。

したがって、電位測定部３０では、液体３と同じ流量、即ち液体３と同じ流速で作動液４が流動する。具体的には、電位測定部３０の第２流路３３内において、作動液４は、液体３と同じ流量、即ち液体３と同じ流速で第１方向Ｄ１へ向かって流動する。

図３に戻って、ステップＳＴ２では、電位測定部３０によって、作動液４の流動電位を測定する。具体的には、電位測定部３０において、第１電極３１と第２電極３２との間に配置される第２流路３３を作動液４が流動することによって生じる流動電位を測定部３４によって測定する。

ステップＳＴ３では、測定された流動電位に基づいて測定対象である液体３の特性を算出部５０によって算出する。具体的には、算出部５０は、流動電位に基づいて液体３の粘度を算出する。流動電位に基づく液体３の粘度の算出は、上述したように、ハーゲン・ポワゾイユの式を用いる。

図５に示すように、流動電位は、時刻ｔ_１で吸引を開始すると共に増大し、時間の経過とともに減少し収束する。算出部５０は、流動電位が収束したときの測定値、即ち、流動電位の収束値Ｖ_１に基づいて液体３の粘度を算出する。実施の形態１では、流動電位の収束の判定は、単位時間ｔ_ｓ当たりの流動電位の変化量の閾値に基づいて行われる。例えば、算出部５０は、１０秒間の流動電位の変化量が±０．０２Ｖ以内である場合、流動電位が収束していると判定してもよい。なお、単位時間ｔ_ｓは、１０秒に限定されず、任意の値に設定されてもよい。また、流動電位の変化量の閾値は、±０．０２Ｖに限定されず、任意の値に設定されてもよい。

図３に戻って、ステップＳＴ４では、測定対象である液体３を排出する。具体的には、図４Ｃに示すように、流出入口１２を容器２内に貯留された液体３に配置した状態で、第２方向Ｄ２へ液体３を排出する。なお、第２方向Ｄ２は、液体３を排出する方向である。実施の形態１では、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と反対方向であって、電位測定部３０から圧力損失生成部１０に向かう方向である。例えば、流体特性センサ１Ａの作動液流路４０に配置されたポンプなどによって作動液４を排出することによって、第２方向Ｄ２へ液体３を排出する。これにより、第１流路２０内の液体３は、可動隔壁２１を介して作動液４に押されて、圧力損失生成部１０及び流体流路１１を通って容器２へ排出される。

このように、流体特性センサ１Ａを用いた測定方法は、ステップＳＴ１～ＳＴ４を実施することによって、液体３の特性として粘度を測定することができる。

［製造方法］
流体特性センサ１Ａの製造方法の一例について図６Ａ～図６Ｄを用いて説明する。図６Ａ～図６Ｄは、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサ１Ａの製造工程の一例を示す概略図である。なお、図６Ａ～図６ｄには、圧力損失生成部１０の両端及び第２流路３３の両端に、樹脂板１３を備える例を示すが、これに限定されない。樹脂板１３は必須の構成ではない。

図６Ａに示すように、流体特性センサ１Ａを構成する要素を鋳型５に配置する。鋳型５は、凹状に形成されている。具体的には、流体流路１１、圧力損失生成部１０、第１流路２０、電位測定部３０、作動液流路４０及び樹脂板１３を接続した状態で鋳型５内に配置する。このとき、流体流路１１の流出入口１２及び作動液流路４０の開放端４１は、鋳型５の内壁５ａを塞ぐように押さえつけられた状態となる。即ち、流出入口１２及び開放端４１は、鋳型５の内壁５ａによってシールされた状態となる。なお、流体特性センサ１Ａを構成する要素を鋳型５に配置する際に、これらの要素を接着剤などによって接着してもよい。

図６Ｂに示すように、鋳型５内に溶融した封止材６を導入し、硬化させる。封止材６は、例えば、樹脂材料である。樹脂材料としては、例えば、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）やエポキシ樹脂などが挙げられる。このとき、電位測定部３０の第１電極３１及び第２電極３２の一部を封止材６から露出させる。第１電極３１及び第２電極３２において露出した部分は、測定部３４に接続される端子として機能する。

図６Ｃに示すように、封止材６が硬化した後、鋳型５を取り外す。鋳型５を取り外した後、作動液流路４０の開放端４１にノズルを差し込んで、作動液４を導入する。次に、開放端４１にシリンジを装着し、シリンジによって作動液４を流出入口１２に向かって送り込んで、流体流路１１、圧力損失生成部１０、第１流路２０、電位測定部３０及び作動液流路４０を作動液４で満たす。

図６Ｄに示すように、流体流路１１及び圧力損失生成部１０の作動液４を除去する。例えば、流出入口１２にシリンジを装着し、流体流路１１及び圧力損失生成部１０の作動液４を吸引する。これにより、気体の可動隔壁２１を形成する。次に、開放端４１から作動液流路４０内にノズルを差し込み、一定量の作動液４を吸引する。一定量とは、例えば、０．１ｍｌである。

このようにして、流体特性センサ１Ａを製造することができる。

［流体特性センサの形状、寸法、材質の一例について］
流体特性センサ１Ａの寸法の一例について説明する。流体流路１１は、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ及び長さ２ｍｍの円筒形状を有する。圧力損失生成部１０は、内径０．５ｍｍ、外径２ｍｍ及び長さ１０ｍｍの円筒形状を有する細管である。第１流路２０は、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ及び長さ２０ｍｍの円筒形状を有する配管である。電位測定部３０の第１電極３１及び第２電極３２は、直径６ｍｍ及び厚さ０．１ｍｍの円板状の金属メッシュである。電位測定部３０の第２流路３３は、内径０．５ｍｍ、外径２ｍｍ及び長さ１０ｍｍの円筒形状を有する細管である。作動液流路４０は、第１流路２０は、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ及び長さ２０ｍｍの円筒形状を有する配管である。樹脂板１３は、穴径１．５ｍｍ、直径６ｍｍ及び厚み１ｍｍの円板形状を有する。

流体流路１１、圧力損失生成部１０、第１流路２０、電位測定部３０の第２流路３３、作動液流路４０及び樹脂板１３は、例えば、ＡＢＳ、ナイロン、ポリアセタール、フッ素樹脂又はＰＴＦＥなどで形成することができる。あるいは、これらの要素は、ＳＵＳなどの金属材料で形成されていてもよい。但し、導電性材料を用いる場合は、電極同士の絶縁を担保する必要がある。また、第１流路２０、を疎水性材料で形成することによって、流路の内壁に大きな表面張力がはたらき、気体の可動隔壁２１が維持されやすくなる。

第１電極３１及び第２電極３２は、例えば、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ステンレスなどの金属材料を用いることができる。

なお、上述した寸法は一例であって、これに限定されない。例えば、圧力損失生成部１０である細管の内径は、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。より好ましくは、細管の内径は、０．１ｍｍ以上１ｍｍである。圧力損失生成部１０である細管の内径は、測定したい粘度範囲に応じて変更してもよい。

流体流路１１、第１流路２０及び作動液流路４０の内径は、圧力損失生成部１０及び第２流路３３の内径の４倍以上が好ましい。圧力損失は、圧力損失生成部１０の内径の４乗に反比例する。このため、流体流路１１、第１流路２０及び作動液流路４０の内径を圧力損失生成部１０及び第２流路３３の内径の４倍以上とすることによって、圧力損失は圧力損失生成部１０の２％以下に抑えることができる。

［効果］
実施の形態１に係る流体特性センサ１Ａによれば、以下の効果を奏することができる。

流体特性センサ１Ａは、測定対象である液体３の特性を測定する流体特性センサであって、圧力損失生成部１０、第１流路２０、可動隔壁２１及び電位測定部３０を備える。圧力損失生成部１０内を、液体３が流動することによって、圧力損失が生じる。第１流路２０は、圧力損失生成部１０に接続され、液体３及び極性溶媒である作動液４が流動する。可動隔壁２１は、第１流路２０内に移動可能に配置され、液体３と作動液４とを仕切る。液体３と作動液４は、可動隔壁を介して、互いに等しい流量で流動する。電位測定部３０は、第１流路２０に接続され、且つ作動液４が電位測定部３０内を流動する際に生じる流動電位を測定する。

このような構成により、様々な流体の特性を測定することができる。流体特性センサ１Ａでは、圧力損失生成部１０において大きな圧力損失を生じさせているため、液体３の粘度に応じて流量（流速）が決定される。第１流路２０内においては、液体３と作動液４とが可動隔壁２１によって仕切られた状態となっており、液体３と作動液４とが等しい流量（流速）で流動する。作動液４の流量は、流動電位から算出することができる。作動液４は極性溶媒であるため、作動液４の流動に伴って測定可能な大きさの流動電位が生じる。また、作動液４は既知の液体であるため、流量と流動電位の相関も既知である。したがって、測定された流動電位に基づいて作動液４の流量が算出される。液体３と作動液４の流量は等しいので、作動液４の流量に基づいて液体３の流量Ｑを得ることができる。このとき、流量Ｑとハーゲン・ポワゾイユの式に基づいて、液体３の粘度ηを算出することができる。これにより、液体３の極性によらず、液体３の粘度を算出することができる。例えば、液体３がオイルなどの無極性溶媒であっても、液体３の特性を測定することができる。

なお、作動液４および可動隔壁２１を設けない場合（後述する比較例１参照）、液体３が流動する際に生じる流動電位を測定し、液体３の流量を算出する必要がある。しかし、液体３が無極性溶媒の場合、生じる流動電位は非常に小さく、測定困難である。したがって、流動電位に基づいて流量を測定することは困難であり、液体３の粘度を算出することも困難となる。

流体特性センサ１Ａでは、測定対象である液体３を吸引及び排出することができる。これにより、長期間にわたって連続的に液体３の特性を測定することができる。また、流体特性センサ１Ａでは、測定に用いた液体３を排出することによって、容器２に戻すことができる。これにより、液体３をサンプリングすることが不要となるため、液体３の測定を自動的に行うことが可能となり、液体３の特性の時間変化を測定することができる。

例えば、流体特性センサ１Ａは、潤滑油の粘度のモニタリングなどに用いることができる。潤滑油の粘度は潤滑性能に大きく影響するため、潤滑油の粘度変動をモニタリングすることによって、オイルの劣化検知などに応用することができる。例えば、オイルタンクなどの容器２に流体特性センサ１Ａを取り付けることによって、オイルの劣化状態をモニタリングすることができる。

圧力損失生成部１０は、第１流路２０の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管である。このような構成により、圧力損失生成部１０において液体３の特性を測定するのに適した圧力損失を生じさせることができる。また、圧力損失生成部１０として細管を用いることで、生じる圧力損失を大きくすることができる。これにより、対象物の粘度が少し異なるだけでも、圧力損失に大きな差が表れ、流量が大きく変動する。これにより、粘度を高分解能で測定することができる。

電位測定部３０は、第１電極３１、第２電極３２及び第２流路３３を有する。第１電極３１は、作動液４が通過可能な電極である。第２電極３２は、第１電極３１と間隔を有して配置され、且つ作動液４が通過可能な電極である。第２流路３３は、第１電極３１と第２電極３２との間に配置され、且つ作動液４で満たされる。また、第２流路３３は、第１流路２０の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管である。このような構成により、作動液４の流動電位を測定することができる。

作動液４は、水の沸点よりも高い沸点と、水の融点よりも低い融点と、のうち少なくとも１つを有する。このような構成により、１００℃以上の高温環境下や０℃以下の低温環境下でも動作可能である。

可動隔壁２１は、気体である。第１流路２０は、重力方向に向かって延びている。第１流路２０内において、作動液４と可動隔壁２１との界面２１ａは、液体３と可動隔壁２１の界面２１ｂよりも高い。このような構成により、作動液４と第１流路２０の内壁２０ａの間にはたらく表面張力により、作動液４が重力方向に自然流下しにくくなる。これにより、作動液４と可動隔壁２１との界面２１ａが保持される。その結果、長期間にわたって安定して駆動させることができるため、流体特性センサ１Ａのメンテナンス頻度や交換回数を減らすことができる。

また、気体で形成される可動隔壁２１は、固体で形成される可動隔壁に比べて、可動領域が大きい。気体の可動隔壁２１は、圧力損失生成部１０及び第１流路２０内を移動することができる。このように、気体の可動隔壁２１は、固体の可動隔壁と比べて可動領域を大きくすることができ、測定対象である液体３の導入量を増やすことができる。これにより、液体３の導入量を柔軟に変更することができる。

また、気体の可動隔壁２１が移動する際に生じる圧力損失は、固体の可動隔壁と比べて非常に小さく、その影響は無視できる。さらに、気体の可動隔壁２１は、固体の可動隔壁と比べて、第１流路２０の内壁２０ａとの摩擦による損失を小さくすることができる。このため、固体の可動隔壁と比べて、より小さい圧力で可動隔壁２１を移動させることができる。

また、気体で形成される可動隔壁２１は、液体で形成される可動隔壁に比べて、測定対象の自由度が高い。可動隔壁を液体で形成する場合、可動隔壁を形成する液体は、測定対象の液体３及び作動液４に対して難溶性を有するものが選択される。これに対し、気体の可動隔壁２１は、液体の可動隔壁と比べて、液体３及び作動液４の種類によらず隔壁として機能する。

第１流路２０の内壁２０ａは、疎水性を有する。このような構成により、より大きな表面張力が得られるため、重力下でも可動隔壁２１と作動液４の界面２１ａがより確実に保持される。

流体特性センサ１Ａは、電位測定部３０により測定された流動電位に基づいて液体３の特性を算出する算出部５０を備える。このような構成により、流体特性センサ１Ａ単体で液体３の特性を測定することができる。

算出部５０は、電位測定部３０により測定された流動電位に基づいて作動液４の流速を算出し、作動液４の流速に基づいて液体３の粘度を算出する。このような構成により、作動液４の流動電位から流速を算出し、液体３の粘度を算出することができる。

なお、実施の形態１では、流体特性センサ１Ａが流体の特性として、液体３の粘度を測定する例について説明したが、これに限定されない。流体特性センサ１Ａは、流動電位に基づいて流体の特性を測定できればよい。

実施の形態１では、圧力損失生成部１０が細管である例について説明したが、これに限定されない。圧力損失生成部１０は、液体３に圧力損失を生じさせることができるものであればよい。また、細管は、円筒形状に限定されず、角筒形状であってもよい。

図７は、本発明に係る実施の形態１の変形例１の流体特性センサ１ＡＡの概略構成図である。図７に示すように、流体特性センサ１ＡＡにおいて、圧力損失生成部１０Ａは、複数の孔が設けられた多孔体であってもよい。多孔体としては、例えば、多孔質シリカを用いることができる。このような構成であっても、圧力損失生成部１０Ａにおいて液体３に圧力損失を生じさせることができる。また、圧力損失生成部１０として多孔体を用いることで、細管と同様に生じる圧力損失を大きくすることができる。これにより、対象物の粘度が少し異なるだけでも、圧力損失に大きな差が表れ、流量が大きく変動する。これにより、粘度を高分解能で測定することができる。

実施の形態１では、可動隔壁２１が気体である例について説明したが、これに限定されない。可動隔壁２１は、液体３と作動液４とを仕切ることができればよい。例えば、可動隔壁２１は、固体又は液体で形成されていてもよい。

実施の形態１では、電位測定部３０の第２流路３３が細管である例について説明したが、これに限定されない。第２流路３３は、流動電位が生じる流路が形成されていればよい。

図８は、本発明に係る実施の形態１の変形例２の流体特性センサ１ＡＢの概略構成図である。図８に示すように、流体特性センサ１ＡＢにおいて、電位測定部３０Ａの第２流路３３Ａは、複数の孔が設けられた多孔体であってもよい。多孔体としては、例えば、多孔質シリカを用いることができる。複数の孔は、流動電位を生じさせることができる程度の寸法に設計されている。多孔体は、絶縁性であり、極性溶媒中で電気二重層が生じるような材質であればよい。多孔体は、例えば、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料や、ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥなどの樹脂材料で形成されていてもよい。このような構成であっても、電位測定部３０Ａにおいて作動液４の流動電位を測定することができる。

実施の形態１では、作動液流路４０の開放端４１側に位置する作動液４の液面が大気側に露出する例について説明したが、これに限定されない。作動液４の液面は、大気側に露出していなくてもよい。

図９は、本発明に係る実施の形態１の変形例３の流体特性センサ１ＡＣの概略構成図である。図９に示すように、流体特性センサ１ＡＣにおいて、作動液流路４０の開放端４１側に位置する作動液４の液面４ａは、無極性溶媒７で覆われている。このような構成により、流体特性センサ１Ａの外部から侵入物が作動液４に混ざることを抑制することができる。これにより、耐環境性の高いセンサを実現することができる。

無極性溶媒７の沸点は、作動液４の沸点より高いことが好ましい。このような構成により、高温時に作動液４がガス化して、液量が減ることを抑制することができる。

無極性溶媒７は、不揮発性溶媒であってもよい。このような構成により、作動液４が揮発し、液量が減ることを抑制することができる。

実施の形態１では、算出部５０がハーゲン・ポワゾイユの式に基づいて、流動電位から粘度を算出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、算出部５０は検量線を予め作成し、検量線を用いて流動電位から粘度を算出してもよい。

検量線の作成の一例について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本発明に係る実施の形態１の流体特性センサで測定される３つの測定対象の流動電位の変化の一例を示すグラフである。図１１は、図１０のグラフの時刻ｔにおける流動電位測定値の逆数と測定対象の粘度との関係の一例を示すグラフである。

図１０に示すように、粘度の異なる３つの測定対象１～３の流動電位を測定する。次に、流動電位が収束する時刻ｔにおける流動電位測定値Ｅ_１，Ｅ_２，Ｅ_３を取得する。図１１に示すように、横軸を測定対象の粘度η、縦軸を時刻ｔにおける流動電位測定値の逆数１／Ｅとしてプロットする。これにより、流動電位測定値の逆数１／Ｅと測定対象の粘度ηとの相関、即ち検量線を得ることができる。

実施の形態１では、測定方法がステップＳＴ１～ＳＴ４を含む例について説明したが、これに限定されない。これらのステップＳＴ１～ＳＴ４は、分割、統合、削除及び追加が行われてもよいし、順番が入れ替わってもよい。

実施の形態１では、隔壁２１が気体である例について説明したが、これに限定されない。例えば、隔壁２１は、測定対象である流体や、作動液４に対して不溶な液体であってもよい。あるいは、隔壁２１は、作動液４を流動せしめる送液圧力を受けて変形する固体であってもよいし、第１流路２０の内壁２０ａと接触しつつ、送液圧力を受けて第１流路２０内を滑りながら移動する固体であってもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る流体特性センサ及び測定方法について説明する。なお、実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。

実施の形態２の流体特性センサの一例について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂの一例の概略構成図である。図１３は、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂの一例の主要な構成を示すブロック図である。

実施の形態２では、ポンプ６０及びポンプ制御部６４を備える点で、実施の形態１と異なる。

図１２及び図１３に示すように、流体特性センサ１Ｂは、ポンプ６０及びポンプ制御部６４を備える。

＜ポンプ＞
ポンプ６０は、電位測定部３０に接続され、且つ作動液４を送液する。実施の形態２では、ポンプ６０は、作動液流路４０に配置されており、作動液流路４０に位置する作動液４を送液する。流体特性センサ１Ｂにおいては、ポンプ６０による作動液４の送液方向の切り替えによって、液体３の吸引と排出とを行っている。

ポンプ６０は、電気浸透流ポンプであって、第３電極６１、第４電極６２及び第３流路６３を有する。

第３電極６１及び第４電極６２は、作動液４が通過可能な材料で形成されている。第３電極６１及び第４電極６２は、例えば、多孔質の導電性材料で構成されている。多孔質の導電性材料としては、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ステンレスなどの金属材料を用いることができる。実施の形態２では、第３電極６１及び第４電極６２は、対向する２つの主面を有する平板状の金属メッシュで構成されている。

第３電極６１と第４電極６２とは、互いに間隔を有して配置されている。具体的には、第３電極６１と第４電極６２とは、作動液４の流動方向（Ｚ方向）に間隔を有して対向して配置されている。また、第３電極６１及び第４電極６２の主面は、作動液４の流動方向（Ｚ方向）と交差する方向に配置されている。

第３流路６３は、第３電極６１と第４電極６２との間に配置され、且つ作動液４で満たされる。実施の形態２では、第３流路６３は、作動液４が流動する多孔体である。具体的には、第３流路６３は、複数の孔が設けられた多孔体である。複数の孔は、流動電位を生じさせることができる程度の寸法に設計されている。多孔体としては、例えば、多孔質シリカを用いることができる。多孔体は、絶縁性であり、極性溶媒中で電気二重層が生じるような材質であればよい。多孔体は、例えば、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料や、ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥなどの樹脂材料で形成されていてもよい。

第３流路６３を形成する多孔体は一端と他端とを有する。多孔体の一端には、第３電極６１が配置されている。多孔体の他端には、第４電極６２が配置されている。

＜ポンプ制御部＞
ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の送液方向と送液圧力とを制御する。送液方向は、第１方向Ｄ１と、第２方向Ｄ２と、を含む。第１方向Ｄ１は、液体３を吸引する方向であって、圧力損失生成部１０からポンプ６０に向かう方向である（図１５Ａ参照）。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と反対方向であって、ポンプ６０から圧力損失生成部１０に向かう方向である。送液圧力は、ポンプ６０による作動液４を送液するための圧力を意味する。

ポンプ制御部６４は、ポンプ６０へ印加する印加電圧を制御することによって、ポンプ６０の送液方向と送液圧力とを制御する。具体的には、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の印加電圧を調整する電圧調整部６５を備える。電圧調整部６５は、ポンプ６０に印加する印加電圧の大きさ、印加電圧の正負を調整する。例えば、電圧調整部６５は、電圧を調整する回路であり、半導体素子などで構成される。

ポンプ制御部６４は、電圧調整部６５でポンプ６０へ印加する印加電圧の大きさを調整することによってポンプ６０の送液圧力を制御する。また、ポンプ制御部６４は、電圧調整部６５でポンプ６０へ印加する印加電圧の正負を調整することによってポンプ６０の送液方向を制御する。

実施の形態２では、ポンプ制御部６４は、電位測定部３０によって測定された流動電位の測定値に基づいて、ポンプ６０の送液方向と送液圧力とを制御する。

［動作］
流体特性センサ１Ｂの動作、即ち、測定方法の一例について図１４～図１６を用いて説明する。図１４は、本発明に係る実施の形態２の測定方法の一例のフローチャートである。図１５Ａ～１５Ｃは、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂの動作の一例を示す概略図である。図１６は、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。なお、当該動作は、測定対象である液体３の特性として、粘度を測定する例について説明する。

図１４及び図１５Ａに示すように、ステップＳＴ１１では、ポンプ６０によって作動液４を第１方向Ｄ１へ送液する。ステップＳＴ１１では、ポンプ制御部６４が電圧調整部６５でポンプ６０に印加される印加電圧を制御する。例えば、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０に＋１２Ｖの印加電圧を印加するように制御する。これにより、ポンプ６０は、作動液４を第１方向Ｄ１へ送液する。その結果、容器２内に貯留された液体３が流出入口１２から吸引される。

図１４に戻って、ステップＳＴ１２では、電位測定部３０によって、作動液４の流動電位を測定する。具体的には、電位測定部３０において、第１電極３１と第２電極３２との間に配置される第２流路３３を作動液４が第１方向Ｄ１へ向かって流動することによって生じる流動電位を測定部３４によって測定する。

ステップＳＴ１３では、算出部５０によって、流動電位が収束しているか否かを判定する。図１６に示すように、流動電位は、時刻ｔ_１で吸引を開始すると共に増大し、時間の経過とともに減少し収束する。流動電位の収束の判定は、単位時間ｔ_ｓ当たりの流動電位の変化量の閾値に基づいて行われる。例えば、算出部５０は、１０秒間の流動電位の変化量が±０．０２Ｖ以内である場合、流動電位が収束していると判定してもよい。なお、単位時間ｔ_ｓは、１０秒に限定されず、任意の値に設定されてもよい。また、流動電位の変化量の閾値は、±０．０２Ｖに限定されず、任意の値に設定されてもよい。

図１４に戻って、ステップＳＴ１３では、流動電位が収束している場合、フローはステップＳＴ１４に進む。流動電位が収束していない場合、フローはステップＳＴ１２に戻る。

ステップＳＴ１４では、測定された流動電位に基づいて測定対象である液体３の特性を算出部５０によって算出する。具体的には、算出部５０は、流動電位が収束したときの測定値、即ち、流動電位の収束値Ｖ_１を取得する。算出部５０は、流動電位の収束値Ｖ_１に基づいて液体３の粘度を算出する。

図１４及び図１５Ｂに示すように、ステップＳＴ１５では、ポンプ６０によって作動液４を第２方向Ｄ２へ送液する。ステップＳＴ１５では、ポンプ制御部６４が電圧調整部６５でポンプ６０に印加される印加電圧を制御する。例えば、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０に－１２Ｖの印加電圧を印加するように制御する。これにより、ポンプ６０は、作動液４を第２方向Ｄ２へ送液する。その結果、流体特性センサ１Ｂ内の液体３が容器２に排出される。なお、吸引時の印加電圧の大きさと排出時の印加電圧の大きさを同じにすることによって、吸引時と排出時の送液圧力を同じにすることができる。

実施の形態２では、ポンプ制御部６４は、算出部５０からポンプ６０の送液方向の切り替えタイミングの情報を受信する。送液方向の切り替えタイミングの情報とは、例えば、流動電位の収束の判定結果である。ポンプ制御部６４は、算出部５０から流動電位の収束の判定結果を受信し、当該判定結果に基づいてポンプ６０の送液方向を切り替える。

ステップＳＴ１６では、電位測定部３０によって、作動液４の流動電位を測定する。具体的には、電位測定部３０において、第１電極３１と第２電極３２との間に配置される第２流路３３を作動液４が第２方向Ｄ２へ向かって流動することによって生じる流動電位を測定部３４によって測定する。

ステップＳＴ１７では、算出部５０によって、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したか否かを判定する。算出部１７は、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したか否かを判定することによって、液体３の排出完了を判定する。図１５Ｃに示すように、液体３が排出されると、圧力損失生成部１０に気体の可動隔壁２１が位置するようになる。このため、圧力損失生成部１０における圧力損失が急激に減少するため、第２方向Ｄ２へ移動する作動液４の流速が急激に増大する。作動液４の流速が急激に増大すると、電位測定部３０で測定される流動電位の絶対値も急激に増大する。

図１６に示すように、時刻ｔ_２においてポンプ６０の送液方向が第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に切り替わると、作動液４の流動する方向も反転する。このため、電位測定部３０で測定される流動電位も正から負へと反転する。流動電位の測定値の絶対値は、時間の経過とともに減少し、収束に向かう。そして、図１５Ｃに示すように、液体３が排出されると、第２方向Ｄ２に向かって流動する作動液４の流速が急激に増大し、電位測定部３０で測定される流動電位の絶対値が急激に増大する。例えば、算出部５０は、単位時間を１秒とし、閾値を０．１Ｖとしてもよい。算出部５０は、１秒間で流動電位の変化量の絶対値が０．１Ｖを超えて増大した場合、閾値を超えて増大していると判定する。

図１４に戻って、ステップＳＴ１７では、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えている場合、フローはステップＳＴ１８に進む。単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えていない場合、フローはステップＳＴ１６に戻る。

ステップＳＴ１８では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０を停止する。具体的には、ポンプ制御部６４は、電圧調整部６５によってポンプ６０へ印加する印加電圧を０Ｖに設定する。印加電圧を０Ｖに設定することによって、ポンプ６０の送液圧力を０にすることができる。即ち、ポンプ６０の駆動を停止することができる。

実施の形態２では、ポンプ制御部６４は、算出部５０からポンプ６０を停止するタイミング情報を受信する。ポンプ６０を停止するタイミング情報とは、例えば、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えているか否かの判定結果である。ポンプ制御部６４は、算出部５０から流動電位の変化量の判定結果を受信し、当該判定結果に基づいて時刻ｔ_３のときにポンプ６０を停止する。

このように、流体特性センサ１Ｂを用いた測定方法は、ステップＳＴ１１～ＳＴ１８を実施することによって、液体３の特性として粘度を測定することができる。

［効果］
実施の形態２に係る流体特性センサ１Ｂによれば、以下の効果を奏することができる。

流体特性センサ１Ｂは、電位測定部３０に接続され、且つ作動液４を送液するポンプ６０を備える。このような構成により、作動液４の送液を容易且つ適切に行うことができる。

ポンプ６０は、電気浸透流ポンプであって、第３電極６１、第４電極６２及び第３流路６３を有する。第３電極６１は、作動液４が通過可能な電極である。第４電極６２は、第３電極６１と間隔を有して配置され、且つ作動液４が通過可能な電極である。第３流路６３は、第３電極６１と第４電極６２との間に配置され、且つ作動液４で満たされている。また、第３流路６３は、複数の孔が設けられた多孔体を有する。このような構成により、ＤＣ電圧でポンプ６０を駆動し、印加電圧の極性反転で送液方向を容易に切り替えることができる。また、構造が単純で小型であるため、流体特性センサ１Ｂ内に組み込みやすく、設計の自由度が向上する。

流体特性センサ１Ｂは、ポンプ６０の送液方向を制御するポンプ制御部６４を備える。送液方向は、圧力損失生成部１０からポンプ６０に向かう第１方向Ｄ１と、第１方向Ｄ１と反対方向であってポンプ６０から圧力損失生成部１０に向かう第２方向Ｄ２と、を含む。このような構成により、ポンプ６０の送液方向を容易に制御することができる。

ポンプ制御部６４は、電位測定部３０によって測定された流動電位の測定値に基づいて、ポンプ６０の送液方向を制御する。このような構成により、適切なタイミングでポンプ６０の送液方向を調整することができる。

ポンプ制御部６４は、送液方向が第１方向Ｄ１であり、且つ流動電位の測定値が収束した後、送液方向を第２方向Ｄ２に切り替える。また、ポンプ制御部６４は、送液方向が第２方向Ｄ２であり、且つ単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したとき、ポンプ６０を停止する。このような構成により、より適切なタイミングで送液方向を第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に切り替えることができる。また、より適切なタイミングでポンプ６０を停止することができる。

なお、実施の形態２では、ポンプ６０が電気浸透ポンプである例について説明したが、これに限定されない。ポンプ６０は、作動液４を送液することができるポンプであればよい。

実施の形態２では、流体特性センサ１Ｂが、ポンプ制御部６４を備える例について説明したが、これに限定されない。例えば、ポンプ制御部６４は、必須の構成ではなく、流体特性センサ１Ｂを制御する制御装置に含まれていてもよい。

実施の形態２では、ポンプ制御部６４がポンプ６０の送液方向と送液圧力との両方を制御する例について説明したが、これに限定されない。ポンプ制御部６４は、少なくとも送液方向を制御することができればよい。

実施の形態２では、測定方法がステップＳＴ１１～ＳＴ１８を含む例について説明したが、これに限定されない。これらのステップＳＴ１１～ＳＴ１８は、分割、統合、削除及び追加が行われてもよいし、順番が入れ替わってもよい。

実施の形態２では、ステップＳＴ１７において、算出部５０が単位時間ｔ_ｓ当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したか否かを判定する例について説明したが、これに限定されない。ステップＳＴ１７においては、液体３の排出終了を判定することができればよい。例えば、ステップＳＴ１７において、算出部５０は、流動電位の絶対値が閾値を超えて増大したか否かを判定してもよい。

実施の形態２では、ステップＳＴ１７Ａにおいて、算出部５０が単位時間ｔ_ｓ当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて減少したか否かを判定する例について説明したが、これに限定されない。ステップＳＴ１７Ａにおいては、作動液４の圧力損失生成部１０への流入を判定することができればよい。例えば、ステップＳＴ１７Ａにおいて、算出部５０は、流動電位の絶対値が閾値を超えて減少したか否かを判定してもよい。

図１７は、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂで測定される流動電位の変化の別例を示すグラフである。図１７に示すように、時刻ｔ_３において液体３を排出し終わっても、単位時間あたりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えない場合がある。このような場合、ポンプ６０によって作動液４を第２方向Ｄ２へ送液し続けると、作動液４が流体特性センサ１Ｂの外部へ流出する。

図１８は、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂの動作の別例を示す概略図である。図１８に示すように、液体３を排出し終わった後もポンプ６０によって作動液４を第２方向Ｄ２へ送液し続けると、作動液４が圧力損失生成部１０を流動する。作動液４が圧力損失生成部１０を流動すると、圧力損失生成部１０において圧力損失が急激に増大する。これにより、作動液４の流速（流量）が急激に減少する。このため、図１７に示すように、作動液４が圧力損失生成部１０を流動し圧力損失が急激に増大する時刻ｔ_４において、流動電位の絶対値が急激に減少する。流動電位の絶対値が急激に減少するタイミングでポンプ６０を停止することによって、作動液４が流体特性センサ１Ｂの外部に流出することを抑制することができる。

図１９は、本発明に係る実施の形態２の変形例４の測定方法の一例のフローチャートである。図１９に示すステップＳＴ１７Ａを除いて、ステップＳＴ１１～ＳＴ１８は図１４に示すステップＳＴ１１～ＳＴ１８と同じであるため、説明を省略する。図１９に示すように、ステップＳＴ１７でＮｏの場合、フローはステップＳＴ１７Ａに進む。

ステップＳＴ１７Ａでは、算出部５０によって、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて減少しているか否かを判定する。例えば、算出部５０は、単位時間を１秒とし、閾値を０．１Ｖとしてもよい。算出部５０は、１秒間で流動電位の変化量の絶対値が０．１Ｖを超えて減少した場合、閾値を超えて減少していると判定する。

ステップＳＴ１７Ａにおいて、単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて減少している場合、フローはステップＳＴ１８に進む。単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて減少していない場合、フローはステップＳＴ１６に戻る。

このような構成により、ステップＳＴ１７の制御が機能しない場合であっても、ステップＳＴ１７Ａを実行することによって、作動液４が流体特性センサ１Ｂの外部に流出することを抑制することができる。

なお、図１９に示す測定方法を実施する場合、可動隔壁２１は、圧力損失生成部１０の流路体積より大きい体積を有することが好ましい。これにより、流動電位の変化量の絶対値の減少をより確実に測定することができる。

なお、実施の形態２では、流動電位が収束している場合に作動液４の送液方向を第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に変更する例について説明したが、これに限定されない。例えば、算出部５０は、測定対象である液体３を吸引しているときに測定した流動電位に基づいて、液体３の吸引量を算出してもよい。ポンプ制御部６４は、算出部５０で算出された液体３の吸引量に基づいてポンプ６０を制御し、作動液４の送液方向を第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に変更してもよい。例えば、ポンプ制御部６４は、液体３の吸引量が電位測定部３０から流出入口１２までの流路体積を超える前に、作動液４の送液方向を第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に変更してもよい。このような構成により、液体３が電位測定部３０やポンプ６０に浸入することを抑制することができる。これにより、流体特性センサ１Ｂが液体３に汚染されることによる測定精度の低下や故障を抑制することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る流体特性センサ及び測定方法について説明する。なお、実施の形態３では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態２と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態３では、実施の形態２と重複する記載は省略する。

実施の形態３の流体特性センサを用いた測定方法の一例について、図２０及び図２１を用いて説明する。図２０は、本発明に係る実施の形態３の測定方法の一例のフローチャートである。図２１は、本発明に係る実施の形態３の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。

実施の形態３では、液体３を吸引しているときの液体３の第１粘度と液体３を排出しているときの液体３の第２粘度を測定する点、及び第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３の特性を判定する点で、実施の形態２と異なる。

実施の形態３の測定方法では、算出部５０は、液体３を吸引しているときの流動電位の測定値に基づいて液体３の第１粘度を算出し、液体３を排出しているときの流動電位の測定値に基づいて液体３の第２粘度を算出する。また、算出部５０は、第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３の特性を判定する。具体的には、実施の形態３の測定方法では、液体３がチクソトロピーを示す流体であるか否かを判定する。

詳細に説明すると、流体の中には、一定せん断速度で流動させると時間とともに粘度が減少し、その後、流動を止めしばらく静止すると再び元の高粘度状態に戻る性質を有するものがある。この性質を、チクソトロピーという。

円管中にハーゲンポアイズイユ流れが生じている場合のせん断速度は、γ＝４Ｑ／πＲ＾３（γ：せん断速度、Ｑ：流量、Ｒ：管の半径）で表される。このように、管径の３乗に反比例してせん断速度が増大する。

実施の形態３の流体特性センサにおいては、測定対象である液体３が圧力損失生成部１０を通過する際に、大きなせん断速度が与えられる。したがって、液体３がチクソトロピーを示す流体の場合、特に圧力損失生成部１０を通過する際に粘度が時間変化する。液体３が圧力損失生成部１０を通過するのに要する時間をｔ_ａ秒とすると、液体３はｔ_ａ秒間にわたってとあるせん断速度で流動し、その間粘度が時間変化する。圧力損失生成部１０に浸入する直前の粘度をη_１１、圧力損失生成部１０を通過した直後（ｔ_ａ秒後）の粘度をη_１２とすると、吸引時の流動電位の測定値から求められる見かけ粘度は、η_１１とη_１２の間の値となる（平均値とは限らない）。

液体３が圧力損失生成部１０を通過し終わると、液体３に与えられるせん断速度が著しく減少するため、液体３の粘度はη_１１に戻ろうとする。しかし、粘度がη_１１に戻る前に送液方向が反転され、圧力損失生成部１０に再び浸入する場合、排出時の流動電位の測定値から求められる見かけ粘度は、吸引時に求めた見かけ粘度より小さい値となる。

したがって、吸引時の流動電位の測定値から求められる液体３の第１粘度と、排出時の流動電位の測定値から求められる第２粘度を比較し、その値が異なっている場合は、その液体３はチクソトロピーを示すと判断できる。

図２０及び図２１を用いて、実施の形態３の測定方法の一例を説明する。なお、図２０に示すステップＳＴ２１～ＳＴ２５は、実施の形態２のステップＳＴ１１～ＳＴ１５と同じであるため、詳細な説明を省略する。

図２０に示すように、ステップＳＴ２１～ＳＴ２４を実施することによって、液体３を吸引し、測定対象である液体３の第１特性として液体３の第１粘度を算出する。

ステップＳＴ２５では、ポンプ６０によって作動液４を第２方向Ｄ２へ送液する。ステップＳＴ３５では、ポンプ制御部６４が電圧調整部６５でポンプ６０に印加される印加電圧を制御する。例えば、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０に－１２Ｖの印加電圧を印加するように制御する。これにより、ポンプ６０は、作動液４を第２方向Ｄ２へ送液する。その結果、流体特性センサ１Ｂ内の液体３が容器２に排出される。なお、第１方向Ｄ１への送液時のポンプ６０の印加電圧の大きさと、第２方向Ｄ２への送液時のポンプ６０の印加電圧の大きさとを同じに設定することによって、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２への送液時の送液圧力を同じに設定することができる。

ステップＳＴ２６では、電位測定部３０によって、作動液４の流動電位を測定する。具体的には、電位測定部３０において、第１電極３１と第２電極３２との間に配置される第２流路３３を作動液４が第２方向Ｄ２へ向かって流動することによって生じる流動電位を測定部３４によって測定する。図２１に示すように、時刻ｔ_２で液体３の排出を開始する、流動電位が反転する。流動電位の絶対値は、液体３の吸引と同様に、時間の経過とともに減少し収束していく。

図２０に戻って、ステップＳＴ２７では、算出部５０によって、流動電位が収束しているか否かを判定する。流動電位の収束の判定は、ステップＳＴ２３と同様に、単位時間ｔ_ｓ当たりの流動電位の変化量の閾値に基づいて行われる。例えば、算出部５０は、１０秒間の流動電位の変化量が±０．０２Ｖ以内である場合、流動電位が収束していると判定してもよい。なお、単位時間ｔ_ｓは、１０秒に限定されず、任意の値に設定されてもよい。また、流動電位の変化量の閾値は、±０．０２Ｖに限定されず、任意の値に設定されてもよい。

ステップＳＴ２７では、流動電位が収束している場合、フローはステップＳＴ２８に進む。流動電位が収束していない場合、フローはステップＳＴ２６に戻る。

ステップＳＴ２８では、測定された流動電位に基づいて液体３の第２特性を算出部５０によって算出する。具体的には、算出部５０は、流動電位が収束したときの測定値、即ち、流動電位の収束値Ｖ_２を取得する。算出部５０は、流動電位の収束値Ｖ_２に基づいて液体３の第２粘度を算出する。

ステップＳＴ２９では、算出部５０によって、第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３の特性を判定する。具体的には、算出部５０は、第１粘度と第２粘度とを比較する。第１粘度と第２粘度とが異なる場合、算出部５０は、液体３がチクソトロピーを示す流体であることを判定する。第１粘度と第２粘度とが等しい場合、算出部５０は、液体３がチクソトロピーを示さない流体であることを判定する。

このように、実施の形態３の測定方法は、ステップＳＴ２１～ＳＴ２９を実施することによって、液体３の特性を判定することができる。具体的には、実施の形態３の測定方法では、液体３がチクソトロピーを示す流体であるか否かを判定することができる。

図２２は、実施例１～３の測定条件と測定結果の一例を示す表である。図２３は、実施例１及び実施例３の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。図２２及び図２３に示す実施例１～３は、実施の形態３の流体特性センサを用いて吸引時の液体３の第１粘度及び排出時の液体３の第２粘度を測定した。実施例１～３は、測定対象である液体３として、それぞれ、ニュートン流体、チクソトロピーを示さない非ニュートン流体、およびチクソトロピーを示す流体を用いた。実施例１～３は、液体３の種類を除いて同じ条件である。

図２２及び図２３に示すように、実施例１及び２において、吸引時の液体３の第１粘度及び排出時の液体３の第２粘度は等しい。一方、実施例３において、排出時の液体３の第２粘度は吸引時の液体３の第１粘度より小さくなっている。このように、実施例１のニュートン流体及び実施例２のチクソトロピーを示さない非ニュートン流体においては、吸引時の第１粘度と排出時の第２粘度とが等しい。一方、実施例３のチクソトロピーを示す流体においては、吸引時の第１粘度と排出時の第２粘度とが異なっている場合、第１粘度と第２粘度が異なる。したがって、実施の形態３の流体特性センサを用いて測定した第１粘度と第２粘度とを比較することによって、測定対象である液体３がチクソトロピーを示す流体であるか否かを判定することができる。

［効果］
実施の形態３に係る流体特性センサによれば、以下の効果を奏することができる。

実施の形態３の流体特性センサにおいて、算出部５０は、送液方向が第１方向Ｄ１であるときの流動電位の測定値に基づいて液体３の第１粘度を算出し、送液方向が第２方向Ｄ２であるときの流動電位の測定値に基づいて液体３の第２粘度を算出する。算出部５０は、第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３の特性を判定する。このような構成により、液体３の吸引時と排出時に粘度測定を実施することができる。これにより、液体３の種類の判定に適用することができる。例えば、算出部５０は、第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３がチクソトロピーを示す流体であるか否かを判定することができる。

なお、実施の形態３では、測定方法がステップＳＴ２１～ＳＴ２９を含む例について説明したが、これに限定されない。これらのステップＳＴ２１～ＳＴ２９は、分割、統合、削除及び追加が行われてもよいし、順番が入れ替わってもよい。

実施の形態３では、ステップＳＴ２９において、第１粘度と第２粘度とが等しい場合に液体３がチクソトロピーを示さない流体であると判定し、第１粘度と第２粘度とが異なる場合に液体３がチクソトロピーを示す流体であると判定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、算出部５０は、第１粘度と第２粘度との差分を算出し、当該差分と所定の閾値とに基づいて、液体３の特性を判定してもよい。例えば、算出部５０は、差分が所定の閾値を超えている場合、液体３がチクソトロピーを示す流体であると判定してもよい。算出部５０は、差分が所定の閾値を超えていない場合、液体３がチクソトロピーを示さない流体であると判定してもよい。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る流体特性センサ及び測定方法について説明する。なお、実施の形態４では、主に実施の形態３と異なる点について説明する。実施の形態４においては、実施の形態３と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態４では、実施の形態３と重複する記載は省略する。

実施の形態４の流体特性センサを用いた測定方法の一例について、図２４を用いて説明する。図２４は、本発明に係る実施の形態４の測定方法の一例のフローチャートである。

実施の形態４では、液体３の吸引時の送液圧力と液体３の排出時の送液圧力とが異なる点で、実施の形態３と異なる。

実施の形態４の測定方法では、液体３の吸引時と排出時の送液圧力を異なるように設定して測定された液体３の第１粘度と第２粘度とに基づいて、液体３の特性を判定する。具体的には、実施の形態４の測定方法では、液体３がニュートン流体であるか、非ニュートン流体であるかを判定する。

詳細に説明すると、ニュートン流体の粘度は、せん断速度によらず一定である。したがって、測定対象である液体３がニュートン流体である場合、流動電位の測定値から算出される粘度の値は、ポンプ６０の送液圧力によらず一定となる。一方、非ニュートン流体の粘度は、せん断速度によって変化する。したがって、測定対象である液体３が非ニュートン流体の場合、流動電位の測定値から算出される粘度の値は、ポンプの送液圧力によって変化する。

したがって、吸引時と排出時で送液圧力を異なるように設定し、吸引時及び排出時の流動電位の測定から算出される粘度の値を比較することで、液体３がニュートン流体であるか非ニュートン流体であるかを判定することが可能となる。また、複数のせん断速度における見かけ粘度が算出されるため、例えばチクソトロピーインデックスなどの測定対象の非ニュートン性に関する情報も得ることもできる。

図２４を用いて、実施の形態３の測定方法の一例を説明する。なお、図２４に示すステップＳＴ３２～ＳＴ３５及びステップＳＴ３７～ＳＴ４０は、実施の形態３のステップＳＴ２１～ＳＴ２８と同じであるため、詳細な説明を省略する。

図２４に示すように、ステップＳＴ３１では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０の送液圧力を第１圧力Ｐ１に設定する。具体的には、送液圧力は、ポンプ６０への印加電圧の大きさにより決定される。ポンプ制御部６４は、電圧調整部６５によって、ポンプ６０への印加電圧を調整する。実施の形態４では、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の印加電圧を＋１２Ｖに設定する。これにより、ポンプ６０の送液圧力を第１圧力Ｐ１に設定する。

次に、ステップＳＴ３２～ＳＴ３５を実施することによって、液体３を第１方向Ｄ１へ送液（吸引）しているときの液体３の第１粘度を算出する。なお、ステップＳＴ３２～ＳＴ３５は、実施の形態３のステップＳＴ２１～ＳＴ２４と同様である。

ステップＳＴ３６では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０の送液圧力を第２圧力Ｐ２に設定する。第２圧力Ｐ２の大きさは、第１圧力Ｐ１の大きさと異なる。実施の形態４では、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の印加電圧を－２４Ｖに設定する。これにより、ポンプ６０の送液圧力を第２圧力Ｐ２に設定する。

次に、ステップＳＴ３７～ＳＴ４０を実施することによって、液体３を第２方向Ｄ２へ送液（排出）しているときの液体３の第２粘度を算出する。なお、ステップＳＴ３７～ＳＴ４０は、実施の形態３のステップＳＴ２５～ＳＴ２８と同様である。

ステップＳＴ４１では、算出部５０によって、第１粘度と第２粘度とに基づいて液体３の特性を判定する。具体的には、算出部５０は、第１粘度と第２粘度とを比較する。第１粘度と第２粘度とが異なる場合、算出部５０は、液体３が非ニュートン流体であることを判定する。第１粘度と第２粘度とが等しい場合、算出部５０は、液体３がニュートン流体であることを判定する。

このように、実施の形態４の測定方法は、ステップＳＴ３１～ＳＴ４１を実施することによって、液体３の特性を判定することができる。具体的には、実施の形態４の測定方法では、液体３がニュートン流体であるか、非ニュートン流体であるかを判定することができる。

図２５は、実施例４及び実施例５の測定条件と測定結果の一例を示す表である。図２６は、実施例４及び実施例５の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。図２５及び図２６に示す実施例４及び５は、実施の形態４の流体特性センサを用いて吸引時の液体３の第１粘度及び排出時の液体３の第２粘度を測定した。実施例４及び５は、測定対象である液体３として、それぞれ、ニュートン流体、および非ニュートン流体を用いた。実施例４及び５は、液体３の種類を除いて同じ条件である。なお、実施例４及び５においては、吸引時のポンプ６０への印加電圧を、排出時のポンプ６０への印加電圧を大きくしている。これにより、吸引時の第１圧力Ｐ１よりも排出時の第２圧力Ｐ２を大きくしている。

図２５及び図２６に示すように、実施例４において、吸引時の液体３の第１粘度及び排出時の液体３の第２粘度は等しい。一方、実施例５において、排出時の液体３の第２粘度は吸引時の液体３の第１粘度より小さくなっている。このように、実施例４のニュートン流体は、吸引時と排出時の送液圧力が異なっていても第１粘度と第２粘度とが等しい。一方、実施例５の非ニュートン流体は、吸引時と排出時の送液圧力が異なっている場合、第１粘度と第２粘度が異なる。したがって、実施の形態４の流体特性センサを用いて測定した第１粘度と第２粘度とを比較することによって、測定対象である液体３がニュートン流体であるか、非ニュートン流体であるかを判定することができる。

［効果］
実施の形態４に係る流体特性センサによれば、以下の効果を奏することができる。

実施の形態４の流体特性センサにおいて、ポンプ制御部６４は、送液方向が第１方向Ｄ１であるときのポンプ６０の送液圧力を第１圧力Ｐ１に設定し、送液方向が第２方向Ｄ２であるときのポンプ６０の送液圧力を第１圧力Ｐ１と異なる第２圧力Ｐ２に設定する。このような構成により、液体３の特性の判定に適用することができる。例えば、算出部５０が、異なる送液圧力で測定された第１粘度及び第２粘度に基づいて、液体３がニュートン流体であるか、非ニュートン流体であるかを判定することができる。

なお、実施の形態４では、測定方法がステップＳＴ３１～ＳＴ４１を含む例について説明したが、これに限定されない。これらのステップＳＴ３１～ＳＴ４１は、分割、統合、削除及び追加が行われてもよいし、順番が入れ替わってもよい。

実施の形態４では、ステップＳＴ４１において、第１粘度と第２粘度とが等しい場合に液体３がニュートン流体であると判定し、第１粘度と第２粘度とが異なる場合に液体３が非ニュートン流体であると判定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、算出部５０は、第１粘度と第２粘度との差分を算出し、当該差分と所定の閾値とに基づいて、液体３の特性を判定してもよい。例えば、算出部５０は、差分が所定の閾値を超えている場合、液体３が非ニュートン流体であると判定してもよい。算出部５０は、差分が所定の閾値を超えていない場合、液体３がニュートン流体であると判定してもよい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る流体特性センサ及び測定方法について説明する。なお、実施の形態５では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態５においては、実施の形態２と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態５では、実施の形態２と重複する記載は省略する。

実施の形態５の流体特性センサを用いた測定方法の一例について、図２７及び図２８を用いて説明する。図２７は、本発明に係る実施の形態５の測定方法の一例のフローチャートである。図２８は、本発明に係る実施の形態５の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。

実施の形態５では、液体３の送液圧力を段階的に変化させて粘度を測定する点で、実施の形態２と異なる。

実施の形態５の測定方法では、測定対象である液体３の吸引時及び／又は排出時に段階的に送液圧力を変化させて測定した複数の粘度に基づいて、液体３の特性を判定する。具体的には、実施の形態５の測定方法では、液体３がニュートン流体、擬塑性流体、ビンガム流体のいずれであるかを判定する。

詳細に説明すると、液体３の送液圧力を変化させて粘度を複数回測定することによって、送液圧力に関連して変化する粘度のデータを取得することができる。粘度の変化傾向は、流体によって異なっている。例えば、ニュートン流体の場合、送液圧力が変化しても粘度が変化しない。擬塑性流体の場合、送液圧力に比例して粘度が減少する。ビンガム流体の場合、送液圧力の増大に伴い急激に減少するが、所定の送液圧力を超えると一定になる。

したがって、送液圧力を段階的に変化させて測定した粘度の変化の傾向に基づいて測定対象である液体３の特性を判定することができる。

図２７及び図２８を用いて、実施の形態５の測定方法の一例を説明する。なお、図２７に示すステップＳＴ５２～ＳＴ５５，ＳＴ５７～ＳＴ５９、ＳＴ６１～ＳＴ６３は、実施の形態２のステップＳＴ１１～ＳＴ１４と同じであるため、詳細な説明を省略する。

図２７に示すように、ステップＳＴ５１では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０の送液圧力を第１圧力Ｐ１に設定する。具体的には、送液圧力は、ポンプ６０への印加電圧の大きさにより決定される。ポンプ制御部６４は、電圧調整部６５によって、ポンプ６０への印加電圧を調整する。実施の形態４では、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の第１吸引時の印加電圧を＋１２Ｖに設定する。これにより、ポンプ６０の第１吸引の送液圧力を第１圧力Ｐ１に設定する。

次に、ステップＳＴ５２～ＳＴ５５を実施することによって、第１吸引時の液体３の第１粘度を算出する。なお、ステップＳＴ５２～ＳＴ５４は、実施の形態２のステップＳＴ１１～ＳＴ１４と同様である。具体的には、ポンプ６０が第１圧力Ｐ１で第１方向Ｄ１へ作動液４を送液することによって、液体３の第１吸引を実施する。図２８に示すように、時刻ｔ_１１で第１吸引を開始すると流動電位が増大する。その後、時間の経過とともに流動電位が減少する。算出部５０は、第１吸引において流動電位が収束したときの収束値Ｖ_１１を用いて液体３の第１粘度を算出する。

ステップＳＴ５６では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０の送液圧力を第２圧力Ｐ２に設定する。第２圧力Ｐ２は、第１圧力Ｐ１と異なる。実施の形態４では、第２圧力Ｐ２は第１圧力Ｐ１より大きくなるように設定される。例えば、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の第２吸引時の印加電圧を＋１８Ｖに設定する。これにより、ポンプ６０の第２吸引の送液圧力を第２圧力Ｐ２に設定する。

次に、ステップＳＴ５７～ＳＴ５９を実施することによって、第２吸引時の液体３の第２粘度を算出する。なお、ステップＳＴ５７～ＳＴ５９は、実施の形態２のステップＳＴ１２～ＳＴ１４と同様である。具体的には、ポンプ６０が第２圧力Ｐ２で第１方向Ｄ１へ作動液４を送液することによって、液体３の第２吸引を実施する。図２８に示すように、時刻ｔ_１２で第２吸引を開始すると流動電位が増大する。その後、時間の経過とともに流動電位が減少する。算出部５０は、第２吸引において流動電位が収束したときの収束値Ｖ_１２を用いて液体３の第２粘度を算出する。

ステップＳＴ６０では、ポンプ制御部６４によって、ポンプ６０の送液圧力を第３圧力Ｐ３に設定する。第３圧力Ｐ３は、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２と異なる。実施の形態４では、第３圧力Ｐ３は第２圧力Ｐ２より大きくなるように設定される。例えば、ポンプ制御部６４は、ポンプ６０の第３吸引時の印加電圧を＋２４Ｖに設定する。これにより、ポンプ６０の第３吸引の送液圧力を第３圧力Ｐ３に設定する。

次に、ステップＳＴ６１～ＳＴ６３を実施することによって、第３吸引時の液体３の第３粘度を算出する。なお、ステップＳＴ６１～ＳＴ６３は、実施の形態２のステップＳＴ１２～ＳＴ１４と同様である。具体的には、ポンプ６０が第３圧力Ｐ３で第１方向Ｄ１へ作動液４を送液することによって、液体３の第３吸引を実施する。図２８に示すように、時刻ｔ_１３で第３吸引を開始すると流動電位が増大する。その後、時間の経過とともに流動電位が減少する。算出部５０は、第３吸引において流動電位が収束したときの収束値Ｖ_１３を用いて液体３の第３粘度を算出する。

ステップＳＴ６４では、ポンプ６０によって作動液４を第２方向Ｄ２へ送液する。これにより、液体３を排出する。

ステップＳＴ６５では、算出部５０によって、第１粘度、第２粘度及び第３粘度に基づいて液体３の特性を判定する。具体的には、算出部５０は、第１粘度、第２粘度及び第３粘度に基づいて、送液圧力の変化に伴う液体３の粘度の変化傾向を算出する。算出部５０は、送液圧力の変化に伴う液体３の粘度の変化傾向に基づいて、液体３の特性を判定する。例えば、算出部５０は、送液圧力の変化に伴う液体３の粘度の変化傾向に基づいて、液体３がニュートン流体、擬塑性流体、ビンガム流体のいずれであるかを判定する。

このように、実施の形態５の測定方法は、ステップＳＴ５１～ＳＴ６５を実施することによって、液体３の特性を判定することができる。具体的には、実施の形態５の測定方法では、液体３がニュートン流体、擬塑性流体、ビンガム流体のいずれであるかを判定することができる。

図２９は、実施例６～９の測定条件と測定結果の一例を示す表である。図３０は、実施例１及び実施例３の粘度とせん断速度との関係の一例を示すグラフである。図２９及び図３０に示す実施例６～９は、実施の形態５の流体特性センサを用いて第１吸引時の液体３の第１粘度、第２吸引時の液体３の第２粘度及び第３吸引時の液体３の第３粘度を測定した。実施例６～９は、測定対象である液体３として、それぞれ、ニュートン流体、第１擬塑性流体、第２擬塑性流体およびビンガム流体を用いた。実施例６～９は、液体３の種類を除いて同じ条件である。なお、図３０では、横軸のせん断速度は、流動電位（液体３の流量）と比例する。

図２９及び図３０に示すように、実施例６において、液体３の粘度は、せん断速度（送液圧力）の変化に関わらず変化しておらず、一定の値となっている。実施例７及び８において、液体３の粘度は、せん断速度（送液圧力）の増加に伴い緩やかに減少している。実施例９において、液体３の粘度は、せん断速度（送液圧力）の増加に伴い、急激に減少した後、一定の値となっている。このように、実施例６～９においては、送液圧力の変化に伴う粘度の変化傾向が異なる。したがって、送液圧力の変化に伴う粘度の変化傾向に基づいて、測定対象である液体３がニュートン流体、擬塑性流体、擬塑性流体およびビンガム流体のいずれであるかを判定することができる。

［効果］
実施の形態５に係る流体特性センサによれば、以下の効果を奏することができる。

実施の形態５の流体特性センサにおいて、ポンプ制御部６４は、送液圧力を段階的に変化させる。このような構成により、液体３の特性の判定に適用することができる。例えば、算出部５０が、異なる送液圧力で測定された複数の粘度の情報に基づいて、液体３がニュートン流体、擬塑性流体、擬塑性流体およびビンガム流体のいずれであるかを判定することができる。

なお、実施の形態５では、ポンプ制御部６４が送液圧力を３段階で変化させる例について説明したが、これに限定されない。ポンプ制御部６４は、送液圧力を２段階以上で変化させればよい。

実施の形態５では、ポンプ制御部６４が液体３の吸引時の送液圧力を段階的に変化させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、ポンプ制御部６４は、液体３の排出時の送液圧力を段階的に変化させてもよい。

以下、参考として、比較例について説明する。

＜比較例１＞
図３１は、比較例１の流体特性センサ１００Ａの概略図である。図３１に示すように、比較例１の流体特性センサ１００Ａは、可動隔壁２１及び作動液４を備えない点を除いて、実施の形態２の流体特性センサ１Ｂと同様の構成を有する。即ち、比較例１では、測定対象である液体３の流動電位を測定する。

図３２は、比較例１の流体特性センサ１００Ａで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。図３２は、測定対象である液体３が無極性溶媒である場合の流動電位の変化の一例を示す。図３２に示すように、比較例１の流体特性センサ１００Ａで無極性溶媒の流動電位を測定したところ、流動電位を測定することができなかった。このように、比較例１では、流動電位が生じにくい無極性溶媒などの液体の測定ができない。一方、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂでは、測定対象である液体３と極性溶媒である作動液４とを可動隔壁２１で仕切る構成を有している。このため、作動液４の流動により生じる流動電位を測定することができ、無極性溶媒などの液体３についても測定することができる。

＜比較例２＞
比較例２は、ポンプが送液方向を変更できない点を除いて、実施の形態２の流体特性センサ１Ｂと同様の構成を有する。図３３は、比較例２の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。図３３に示すように、測定対象である液体３を排出できない比較例２においては、液体３を吸引し続ける。液体３を吸引し続けると、気体の可動隔壁２１及び液体３が電位測定部３０に浸入するため、流動電位が０となる。このため、測定ができなくなる。一方、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂでは、送液方向を変更できるポンプ６０を用いているため、液体３の吸引と排出を行うことができる。これにより、連続して液体３の特性を測定することが可能である。

＜比較例３＞
比較例３は、流動電位に基づくポンプ６０の停止制御を行わない点を除いて、実施の形態２の流体特性センサ１Ｂと同様の構成を有する。図３４は、比較例３の流体特性センサで測定される流動電位の変化の一例を示すグラフである。図３４に示すように、流動電位に基づくポンプ６０の停止制御を行わない比較例３においては、液体３を排出し続ける。このため、気体の可動隔壁２１及び作動液４が圧力損失生成部１０を通って、流体特性センサの外部に流出する。このため、容器２内の液体３に作動液４が混入してしまう。一方、本発明に係る実施の形態２の流体特性センサ１Ｂでは、流動電位に基づくポンプ６０の停止制御しているため、作動液４が流体特性センサ１Ｂの外部に流出することを抑制することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る流体特性センサについて説明する。なお、実施の形態６では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態６においては、実施の形態２と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態６では、実施の形態２と重複する記載は省略する。

実施の形態６の流体特性センサの一例について、図３５及び図３６を用いて説明する。図３５は、本発明に係る実施の形態６の流体特性センサの一例の概略構成図である。図３６は、図３５に示す流体特性センサの概略分解図である。なお、図３５及び図３６では作動液４の図示を省略する。

実施の形態６では、流出入口１２及び圧力損失生成部１０を有する取付部２２が、第１流路２０Ａの少なくとも一部を有する本体２３に取り外し可能に取り付けられている点で、実施の形態２と異なる。

図３５及び図３６に示すように、実施の形態６の流体特性センサ１Ｄは、取付部２２、本体２３および接続具２４をさらに備える。なお、接続具２４は、必須の構成ではない。

取付部２２は、流体である液体３が流出入する流出入口１２および圧力損失生成部１０を有する。取付部２２は、本体２３に対して取り外し可能に取り付けられる。取付部２２は、例えば、一端と他端とを有する筒形状を有する。取付部２２は、例えば、円筒形状を有する。取付部２２は、例えば、配管で構成されていてもよい。

実施の形態６では、取付部２２は、流出入口１２、流体流路１１、圧力損失生成部１０および第１接続流路２５を有する。取付部２２の一端には、流出入口１２が設けられており、取付部２２の他端には、第１接続流路２５の開口が設けられている。

第１接続流路２５は、圧力損失生成部１０に接続され、第１流路２０Ａの一部を形成している。第１接続流路２５は、例えば、円筒形状を有する。第１接続流路２５の流路断面積は、圧力損失生成部１０の流路断面積よりも大きい。

第１接続流路２５の内壁には、第１雌ねじ部２５ａが設けられている。第１雌ねじ部２５ａは、接続具２４の第１雄ねじ部２４ａと螺合する。

本体２３は、第１流路２０Ａの少なくとも一部を有する。本体２３には、取付部２２が取り外し可能に取り付けられる。本体２３は、例えば、一端と他端とを有する筒形状を有する。本体２３は、例えば、円筒形状を有する。本体２３は、例えば、配管で構成されていてもよい。

実施の形態６では、本体２３は、第２接続流路２６、電位測定部３０、作動液流路４０およびポンプ６０を有する。本体２３の一端には、第２接続流路２６の開口が設けられており、本体２３の他端（開放端４１）には、作動液流路４０の開口が設けられている。

第２接続流路２６は、電位測定部３０に接続され、第１流路２０Ａの一部を形成している。第２接続流路２６は、例えば、円筒形状を有する。第２接続流路２６の流路断面積は、圧力損失生成部１０の流路断面積よりも大きい。例えば、第２接続流路２６の流路断面積は、第１接続流路２５の流路断面積と等しい。

第２接続流路２６の内壁には、第２雌ねじ部２６ａが設けられている。第２雌ねじ部２６ａは、接続具２４の第２雄ねじ部２４ｂと螺合する。

実施の形態６では、接続具２４によって、取付部２２が本体２３に取り付けられている。接続具２４は、一端と他端とを有する円筒形状の部材である。接続具２４の一端側と他端側の外壁には、それぞれ、第１雄ねじ部２４ａと第２雄ねじ部２４ｂとが設けられている。また、接続具２４は、第３接続流路２７を有する。接続具２４は、例えば、ニップルである。

第３接続流路２７の流路断面積は、圧力損失生成部１０の流路断面積よりも大きい。第３接続流路２７は、第１流路２０Ａの一部を形成している。具体的には、取付部２２と本体２３とを接続具２４を介して取り付けると、第１接続流路２５、第２接続流路２６及び第３接続流路２７が連通し、第１流路２０Ａが形成される。

言い換えると、第１流路２０Ａは、複数の流路に分離可能に構成されている。具体的には、第１流路２０Ａは、第１接続流路２５、第２接続流路２６および第３接続流路２７に分離可能に構成されている。

流体特性センサ１Ｄの製造方法の一例について図３７Ａ～図３７Ｄを用いて説明する。図３７Ａ～図３７Ｄは、本発明に係る実施の形態６の流体特性センサ１Ｄの製造工程の一例を示す概略図である。なお、図３７Ａ及び図３７Ｂは取付部２２の製造工程の一例を示し、図３７Ｃ及び図３７Ｄは本体２３の製造工程の一例を示す。

図３７Ａに示すように、取付部２２を構成する要素を鋳型５Ａに配置する。鋳型５Ａは、凹状に形成されている。具体的には、流体流路１１、圧力損失生成部１０及び第１接続流路２５を接続した状態で鋳型５Ａ内に配置する。第１接続流路２５は、例えば、内壁に第１雌ねじ部２５ａが設けられた樹脂管である。

このとき、流体流路１１の流出入口１２及び第１接続流路２５の開口は、鋳型５Ａの内壁に押さえつけられた状態となる。即ち、流出入口１２及び第１接続流路２５の開口は、鋳型５Ａの内壁によってシールされた状態となる。なお、取付部２２を構成する要素を鋳型５Ａに配置する際に、これらの要素を接着剤などによって接着してもよい。

図３７Ｂに示すように、取付部２２を構成する要素を配置した鋳型５Ａ内に溶融した封止材６を導入し、硬化させる。封止材６が硬化した後、鋳型５Ａを取り外し、取付部２２を得る。

図３７Ｃに示すように、本体２３を構成する要素を鋳型５Ｂに配置する。鋳型５Ｂは、凹状に形成されている。具体的には、第２接続流路２６、電位測定部３０、作動液流路４０及びポンプ６０を接続した状態で鋳型５Ｂ内に配置する。第２接続流路２６は、例えば、内壁に第２雌ねじ部２６ａが設けられた樹脂管である。

このとき、第２接続流路２６の開口及び作動液流路４０の開放端４１は、鋳型５Ｂの内壁に押さえつけられた状態となる。即ち、第２接続流路２６の開口及び作動液流路４０の開放端４１は、鋳型５Ｂの内壁によってシールされた状態となる。なお、本体２３を構成する要素を鋳型５Ｂに配置する際に、これらの要素を接着剤などによって接着してもよい。

図３７Ｄに示すように、本体２３を構成する要素を配置した鋳型５Ｂ内に溶融した封止材６を導入し、硬化させる。封止材６が硬化した後、鋳型５Ｂを取り外し、本体２３を得る。その後、本体２３内部に作動液４を入れる。

このようにして、流体特性センサ１Ｄを製造することができる。

［効果］
実施の形態６に係る流体特性センサ１Ｄによれば、以下の効果を奏することができる。

流体特性センサ１Ｄは、流体が流出入する流出入口１２及び圧力損失生成部１０を有する取付部２２と、第１流路２０Ａの少なくとも一部を有し、取付部２２が取り外し可能に取り付けられる本体２３と、を備える。

このような構成により、流出入口１２を有する取付部２２を本体２３から取り付けおよび取り外しを容易に行うことができる。即ち、流体特性センサ１Ｄにおいては、流出入口１２および圧力損失生成部１０を有する取付部２２が交換可能となる。これにより、測定対象を変更する際に、取付部２２を交換することによって容易に測定を行うことができ、ユーザの使い勝手が向上する。

また、測定対象を変更する際に、異なる測定対象同士の混入を抑制することができる。

また、流体特性センサ１Ｄは、取付部２２を交換することによって異なる測定対象に使用できるため、流体特性センサ１Ｄを洗浄しなくてもよい。

また、取付部２２の交換は容易に行えるため、測定対象を変更して次の測定を行うまでの時間を短縮することができる。

また、測定対象である流体の特性に応じて、最適な圧力損失生成部１０を有する取付部２２に交換することができるため、測定精度を向上させることができる。例えば、流体の粘度に応じて最適な流路径の圧力損失生成部１０を有する取付部２２に交換することによって、幅広い粘度範囲に対して高精度な粘度測定を実施することができる。

なお、圧力損失生成部１０の流路径が小さいほど、周囲流路や電位測定部３０で生じる圧力損失よりも、圧力損失生成部１０で生じる圧力損失の方が大きくなるため、測定対象の粘度変化に伴う流量の変動量が大きくなる。これにより、測定精度が向上する。一方で、流路径が小さいほど得られる流量は小さくなるため、高粘度の場合では微小な流量しか生じず、流動電位の測定精度が低下する恐れがある。よって、測定したい粘度範囲に応じて、適した流路径の圧力損失生成部１０を有する取付部２２に交換することによって、高精度な粘度測定を実施することができる。

なお、実施の形態６では、取付部２２と本体２３とが接続具２４によって取り付けられる例について説明したが、これに限定されない。接続具２４は必須ではない。例えば、取付部２２が本体２３に直接取り付けられてもよい。この場合、取付部２２の外壁に雄ねじ部が設けられていてもよい。

実施の形態６では、第１接続流路２５が第１流路２０Ａの一部を形成する例について説明したが、これに限定されない。第１接続流路２５は、第１流路２０Ａの一部を形成していなくてもよい。この場合、第１接続流路２５は、本体２３と接続される部位として使用されてもよい。

実施の形態６では、取付部２２、本体２３及び接続具２４がねじによって接続される例について説明したが、これに限定されない。取付部２２、本体２３及び接続具２４がネジ以外の機構によって接続されてもよい。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る流体特性センサについて説明する。なお、実施の形態７では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態７においては、実施の形態２と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態７では、実施の形態２と重複する記載は省略する。

実施の形態７の流体特性センサの一例について、図３８を用いて説明する。図３８は、本発明に係る実施の形態７の流体特性センサの一例の概略構成図である。

実施の形態７では、隔壁２１Ａが固体である点で、実施の形態２と異なる。

図３８に示すように、実施の形態７の流体特性センサ１Ｅにおいて、隔壁２１Ａは固体で形成されている。例えば、隔壁２１Ａは、ゴム又はプラスチックなどで形成されている。ゴムとしては、例えば、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、環状オレフィン系コポリマーなどが挙げられる。以降では、「隔壁２１Ａ」を「固体隔壁２１Ａ」と称する場合がある。

固体隔壁２１Ａは、板状部材で形成されている。例えば、固体隔壁２１Ａは、円板形状を有する。固体隔壁２１Ａは、第１流路２０内を移動可能に配置されている。具体的には、固体隔壁２１Ａは、第１流路２０の内壁２０ａに接触しつつ移動する。

固体隔壁２１Ａの外径は、例えば、第１流路２０の流路径と略等しい。例えば、固体隔壁２１Ａの外径は第１流路２０の流路径より５％以下大きくてもよい。このような構成により、固体隔壁２１Ａのシール性を担保しつつ、第１流路２０内を移動することができる。

また、流体特性センサ１Ｆにおいては、作動液流路４０の開放端４１Ａには、蓋４２が配置されている。蓋４２には、貫通孔４３が設けられている。例えば、貫通孔４３は、直径１ｍｍである。このように、貫通孔４３が設けられた蓋４２を開放端４１Ａに配置することによって、流体特性センサ１Ｆが傾いたときなどに作動液４が開放端４１Ａから漏出することを抑制することができる。

［効果］
実施の形態７に係る流体特性センサ１Ｅによれば、以下の効果を奏することができる。

流体特性センサ１Ｅにおいて、隔壁２１Ａは固体である。

このような構成により、測定対象である流体と作動液４とを容易に仕切ることができる。また、流体特性センサ１Ｅに振動や傾きが与えられた場合でも、流体と作動液４とをより確実に仕切ることができるため、測定対象である流体が作動液４に混入することを抑制することができる。

また、隔壁２１Ａが固体である場合、気体の隔壁に比べて、第１流路２０の内壁２０ａとの間でシール性を担保しやすい。よって、流体特性センサ１Ｅの設置場所や設置形態の自由度を向上させることができる。例えば、流体特性センサ１Ｅを重力方向、水平方向又はこれらの方向に対して斜めの方向などに設置することができる。

図３９は、本発明に係る実施の形態７の変形例５の流体特性センサの一例の概略構成図である。図３９に示すように、変形例５の流体特性センサ１ＥＡは、実施の形態６の流体特性センサ１Ｄの構成に実施の形態７の固体隔壁２１Ａを組み合わせたものである。

流体特性センサ１ＥＡにおいては、第１流路２０Ａの一部を形成する第２接続流路２６内に固体隔壁２１Ａが配置されている。即ち、流体特性センサ１ＥＡにおいては、固体隔壁２１Ａは本体２３側の第１流路２０Ａに配置されていてもよい。

図４０は、本発明に係る実施の形態７の変形例６の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４０に示すように、変形例６の流体特性センサ１ＥＢは、実施の形態６の流体特性センサ１Ｄの構成に実施の形態７の固体隔壁２１Ａを組み合わせたものである。

流体特性センサ１ＥＢにおいては、第１流路２０Ａの一部を形成する第１接続流路２５内に固体隔壁２１Ａが配置されている。即ち、流体特性センサ１ＥＢにおいては、固体隔壁２１Ａは取付部２２側の第１流路２０Ａに配置されていてもよい。

次に、固体隔壁の別例について説明する。

図４１は、固体隔壁の別例を示す概略図である。図４１に示すように、固体隔壁２１Ｂは、凹形状を有し、且つ弾性変形可能な隔壁本体２８と、隔壁本体２８の外壁から外側に向かって突出するフランジ２９と、を有する。

隔壁本体２８は、有底の筒形状を有する。具体的には、隔壁本体２８は、底部２８ａと側壁２８ｂとを有する。底部２８ａは、円板形状を有する。側壁２８ｂは、底部２８ａの外周から底部２８ａの厚み方向に延びる円筒形状を有する。側壁２８ｂは、一端と他端とを有する。側壁２８ｂの一端には、底部２８ａが配置されている。側壁２８ｂの他端は、一端と反対側の端部であって、開口されている。即ち、側壁２８ｂの他端は、開口端２８ｃを形成している。

隔壁本体２８は、外力を受けて弾性変形可能に形成されている。

フランジ２９は、隔壁本体２８の側壁２８ｂから径方向外側に向かって突出する。フランジ２９は、隔壁本体２８の側壁の他端に設けられている。フランジ２９は、リング形状を有する。フランジ２９は、固体隔壁２１Ｂを把持する部分として使用される。

固体隔壁２１Ｂは、例えば、ゴムで形成されている。例えば、ゴム材料としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）などが挙げられる。

図４２は、本発明に係る実施の形態７の変形例７の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４２に示すように、変形例７の流体特性センサ１ＥＣにおいては、図４１に示す固体隔壁２１Ｂを備える。

固体隔壁２１Ｂは、第１流路２０内に固定されている。具体的には、固体隔壁２１Ｂのフランジ２９が挟持されることによって、固体隔壁２１Ｂが固定される。固体隔壁２１Ｂの底部２８ａは、第１流路２０の内壁２０ａと交差する方向に配置され、側壁２８ｂは第１流路２０の内壁２０ａに沿って配置されている。

図４３Ａ及び図４３Ｂは、固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。図４３Ａ及び図４３Ｂは、測定対象である液体３を第１方向Ｄ１に向かって吸引する動作の一例を示している。図４３Ａ及び図４３Ｂに示すように、液体３を第１方向Ｄ１に吸引すると、固体隔壁２１Ｂが弾性変形する。具体的には、液体３を第１方向Ｄ１に吸引することによって、固体隔壁２１Ｂの隔壁本体２８に対して内側に向かう力が発生する。これにより、隔壁本体２８の側壁２８ｂが径方向内側に向かって窪むように弾性変形し、隔壁本体２８の底部２８ａが第１方向Ｄ１に向かって移動する。

このように、固体隔壁２１Ｂが弾性変形することによって、作動液４が第１方向Ｄ１へ流動する。これにより、電位測定部３０は、作動液４が流動する際に生じる流動電位を測定することができる。

また、粘度を測定するためには、圧力損失生成部１０に液体３が満ちるまで吸引するため、固体隔壁２１Ｂの隔壁本体２８で囲われた空間の体積がある程度変化することが好ましい。固体隔壁２１Ｂの場合、作動液４が吸引されると、側壁２８ｂが径方向内側に向かって窪むように変形し、底部２８ａが第１方向Ｄ１に向かって移動する。このため、隔壁本体２８で囲われた空間の体積を比較的大きく変化させることができる。これにより、流体特性センサ１ＥＣのサイズを大きくせずとも、粘度測定を実施することができる。

図４４は、本発明に係る実施の形態７の変形例８の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４４に示すように、変形例８の流体特性センサ１ＥＤにおいては、実施の形態６の流体特性センサ１Ｄの構成に固体隔壁２１Ｂを組み合わせたものである。

流体特性センサ１ＥＤは、複数の固体隔壁２１Ｂを有する。複数の固体隔壁２１Ｂは、第１流路２０Ａの一部を形成する、第１接続流路２５と第２接続流路２６にそれぞれ配置されている。具体的には、複数の固体隔壁２１Ｂは、第１固体隔壁２１ＢＡおよび第２固体隔壁２１ＢＢを含む。第１固体隔壁２１ＢＡは取付部２２の第１接続流路２５に配置され、第２固体隔壁２１ＢＢは本体２３の第２接続流路２６に配置されている。

第１固体隔壁２１ＢＡには測定対象である液体３が接触するが、作動液４が接触しない。一方、第２固体隔壁２１ＢＢには作動液４が接触するが、液体３が接触しない。なお、第１固体隔壁２１ＢＡと第２固体隔壁２１ＢＢとの間の流路には、気体が充填されている。

このような構成により、本体２３に測定対象である液体３が浸入しないため、作動液４と液体３とが混ざることを抑制することができる。また、取付部２２を容易に交換して使用できるため、ユーザの使い勝手が向上する。また、複数の固体隔壁２１Ｂによって作動液４が漏出することを抑制することができる。また、流体特性センサ１ＥＤを傾けて設置した場合などであっても、液体３と作動液４とが混ざることがないため、流体特性センサ１ＥＤの設置場所及び設置形態の自由度を向上させることができる。

図４５は、本発明に係る実施の形態７の変形例９の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４５に示すように、変形例９の流体特性センサ１ＥＥにおいては、変形例８の流体特性センサ１ＥＤの構成に第３固体隔壁２１ＢＣを組み合わせたものである。

流体特性センサ１ＥＥにおいては、複数の固体隔壁２１Ｂは、第１固体隔壁２１ＢＡ、第２固体隔壁２１ＢＢ及び第３固体隔壁２１ＢＣを含む。第１固体隔壁２１ＢＡは取付部２２の第１接続流路２５に配置され、第２固体隔壁２１ＢＢは本体２３の第２接続流路２６に配置され、第３固体隔壁２１ＢＣは作動液流路４０に配置されている。

このような構成により、作動液流路４０の開放端４１から作動液４が漏出することを抑制することができる。具体的には、第３固体隔壁２１ＢＣが作動液流路４０の開放端４１側をシールする。これにより、流体特性センサ１ＥＥが傾いたり、逆さまになった場合でも、第３固体隔壁２１ＢＣによって作動液４の漏出を抑制することができる。

図４６は、本発明に係る実施の形態７の変形例１０の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４６に示すように、変形例１０の流体特性センサ１ＥＦにおいては、固体隔壁２１Ｂが段差２０ｃに配置されている点で、変形例７の流体特性センサ１ＥＣと異なる。変形例１０の流体特性センサ１ＥＦにおけるその他の構成は、変形例７の流体特性センサ１ＥＣと同様である。

流体特性センサ１ＥＦにおいては、固体隔壁２１Ｂが段差２０ｃに配置されている。段差２０ｃは、圧力損失生成部１０と第１流路２０とが接続される部分である。圧力損失生成部１０の流路径は、第１流路２０の流路径と比べて小さいため、圧力損失生成部１０と第１流路２０とが接続される部分に段差２０ｃが形成される。段差２０ｃは、第１流路２０の延びる方向（Ｚ方向）に対して交差する方向に延びる面を有する。流体特性センサ１ＥＦにおいては、段差２０ｃは、第１流路２０の延びる方向（Ｚ方向）に対して直交する方向に延びる面を有する。

固体隔壁２１Ｂの底部２８ａは、段差２０ｃと接触している。言い換えると、固体隔壁２１Ｂは、段差２０ｃによって支持されている。これにより、固体隔壁２１Ｂが破損することを抑制できる。例えば、作動液４がポンプ６０から圧力損失生成部１０に向かう第２方向Ｄ２に流れる際に、段差２０ｃが固体隔壁２１Ｂの底部２８ａを支持する。これにより、固体隔壁２１Ｂが強度の限界を超えて変形することを抑制できる。その結果、固体隔壁２１Ｂの破損を抑制できる。

図４７は、本発明に係る実施の形態７の変形例１１の流体特性センサの一例の概略構成図である。図４７に示すように、変形例１１の流体特性センサ１ＥＧにおいては、固体隔壁２１Ｂが逆さまに配置されている点で、変形例１０の流体特性センサ１ＥＦと異なる。変形例１１の流体特性センサ１ＥＧにおけるその他の構成は、変形例１０の流体特性センサ１ＥＦと同様である。

流体特性センサ１ＥＧにおいては、固体隔壁２１Ｂの開口端２８ｃが段差２０ｃに配置されている。開口端２８ｃは、開口が設けられた端部であり、側壁２８ｂの他端である。固体隔壁２１Ｂの開口端２８ｃが段差２０ｃに配置されることによって、開口端２８ｃが圧力損失生成部１０に接続される。即ち、圧力損失生成部１０の流路が開口端２８ｃの開口と連通した状態となっている。

流体特性センサ１ＥＧにおいては、測定対象である液体３を第１方向Ｄ１に吸引する前の状態では、固体隔壁２１Ｂが内側に向かって窪むように変形している。液体３を第１方向Ｄ１に吸引することによって、固体隔壁２１Ｂの隔壁本体２８に対して外側に向かう力が発生する。これにより、固体隔壁２１Ｂの側壁２８ｂが第１流路２０の内壁２０ａに向かって移動し、底部２８ａが第１方向Ｄ１に向かって移動する。このように、固体隔壁２１Ｂが弾性変形することによって、作動液４が第１方向Ｄ１へ流動する。これにより、電位測定部３０は、作動液４が流動する際に生じる流動電位を測定できる。

図４８Ａ及び図４８Ｂは、変形例１１における固体隔壁の動作の一例を説明する概略図である。図４８Ａ及び図４８Ｂは、測定対象である液体３を吸引した後、液体３を第２方向Ｄ２に向かって送液する動作の一例を示している。図４８Ａ及び図４８Ｂに示すように、液体３を第２方向Ｄ２に送液すると、固体隔壁２１Ｂが弾性変形する。具体的には、液体３を第２方向Ｄ２に送液することによって、固体隔壁２１Ｂの隔壁本体２８に対して内側に向かう力が発生する。これにより、隔壁本体２８の側壁２８ｂが径方向内側に向かって窪むように弾性変形し、隔壁本体２８の底部２８ａが第２方向Ｄ２に向かって移動する。

流体特性センサ１ＥＧでは、固体隔壁２１Ｂの開口端２８ｃが圧力損失生成部１０に接続されており、圧力損失生成部１０の流路が開口端２８ｃの開口と連通した状態となっている。このため、液体３を第２方向Ｄ２に送液する際に、固体隔壁２１Ｂの底部２８ａ及び側壁２８ｂが弾性変形したとしても、圧力損失生成部１０を塞ぎにくくなっている。これにより、流体特性センサ１ＥＧにおいて、液体３を第２方向Ｄ２に送液して排出する際に、液体３が第１流路２０内に残留することを抑制できる。

図４９は、固体隔壁の別例を示す概略図である。図４９に示すように、固体隔壁２１Ｃは、半球状に窪んだ隔壁本体２８Ａと、フランジ２９と、を有していてもよい。このような構成においても、隔壁本体２８Ａが弾性変形することによって、作動液４が第１方向Ｄ１へ流動する。これにより、電位測定部３０は、作動液が流動する際に生じる流動電位を測定することができる。

なお、固体隔壁２１Ｂ，２１Ｃの形状は、上述した例に限定されない。固体隔壁２１Ｂ，２１Ｃは、凹状に窪んで形成され、且つ弾性変形可能な固体であればよい。また、固体隔壁２１Ｂ，２１Ｃは、作動液４の流動方向における変位が大きくなるように弾性変形する形状又は材料で構成されていることが好ましい。

（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る流体特性センサについて説明する。なお、実施の形態８では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態８においては、実施の形態２と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態８では、実施の形態２と重複する記載は省略する。

実施の形態８の流体特性センサの一例について、図５０を用いて説明する。図５０は、本発明に係る実施の形態８の流体特性センサの一例の概略構成図である。

実施の形態８では、ノズル７０を有する点で、実施の形態２と異なる。

図５０に示すように、実施の形態８の流体特性センサ１Ｆは、ノズル７０を有する。ノズル７０は、流出入口１２および圧力損失生成部１０を有する。ノズル７０は、流体特性センサ１Ｆの本体部分の外径よりも小さい外径を有する。

［効果］
実施の形態８に係る流体特性センサ１Ｆによれば、以下の効果を奏することができる。

流体特性センサ１Ｆは、流出入口１２及び圧力損失生成部１０を有するノズル７０を備える。

このような構成により、液溜まりのような少量の液体３などの測定対象の流体特性を測定することができる。

なお、実施の形態８では、ノズル７０が圧力損失生成部１０を有する例について説明したが、これに限定されない。

図５１は、本発明に係る実施の形態８の変形例１０の流体特性センサの一例の概略構成図である。図５１に示すように、変形例１０の流体特性センサ１ＦＡにおいては、ノズル７０Ａは流体流路１１および流出入口１２を有し、圧力損失生成部１０は流体特性センサ１ＦＡの本体部分に設けられている。このような構成においても少量の測定対象の流体特性を測定することができる。

図５２は、本発明に係る実施の形態８の変形例１１の流体特性センサの一例の概略構成図である。図５２に示すように、変形例１１の流体特性センサ１ＦＢにおいては、ノズル７０Ｂは、圧力損失生成部１０、流体流路１１Ａおよび流出入口１２を有する。また、ノズル７０Ｂは湾曲している。このような構成により、ノズル７０Ｂを長くして、流体特性センサ１ＦＡの本体部分を測定対象から離れた場所に設置することができる。

（その他の実施形態）
図５３は、その他の実施形態を示す概略図である。図５３に示すように、複数の流体特性センサ１Ａを備える測定システムを構築してもよい。測定システムは、複数の流体特性センサ１Ａと、配管２Ａと、を備える。配管２Ａには、複数の測定孔が設けられており、複数の測定孔のそれぞれには流体特性センサ１Ａが設置されている。このような測定システムにおいては、配管２Ａ内の流体を能動的に吸引及び排出することで、自動かつ継続的に粘度測定を実施し、配管２Ａ内の液体３の流体特性の変動をモニタリングすることができる。また、複数の流体特性センサ１Ａで取得した測定結果の情報は、無線通信又は有線通信を介して制御装置に送ってもよい。上述した測定システムは、例えば、食品製造工程や樹脂製造工程、インキ製造工程、ペースト製造工程などの配管やタンクに適用し、配管の中を流れる流体の粘度をモニタリングすることができる。これにより、品質不良を迅速に検知し、不良品の発生量を最小限にとどめることができる。なお、図５３に示す例では、実施の形態１の流体特性センサ１Ａを用いる例について説明したが、これに限定されない。上述した測定システムにおいては、実施の形態２～８の流体特性センサを使用してもよい。

図５４は、その他の実施形態を示す概略図である。図５４に示すように、印刷装置７１に流体特性センサ１ＦＢを設置してもよい。印刷装置７１のスキージ７２に流体特性センサ１ＦＢを設置し、スクリーン版７４上においてスキージ７２の前方に溜まったペースト７３の液だまりの粘度を測定してもよい。また、印刷中のペースト７３の粘度をモニタリングして粘度変動をリアルタイムで検知してもよい。これにより、ペースト７３の粘度変化に起因する印刷不良を未然防止することができる。この他、例えば、グラビア印刷装置やインクジェット印刷装置、ディスペンサーなどの塗工装置に対して流体特性センサ１ＦＢを設置してもよい。例えば、塗工液の粘度変化検知による塗工不良の未然防止や塗工動作のフィードバック制御に用いてもよい。また、樹脂射出成型装置に流体特性センサ１ＦＢを設置して、樹脂の粘度変化検知に基づく射出圧力のフィードバック制御に用いてもよい。なお、流体特性センサ１ＦＢ以外のノズル７０を有する流体特性センサ１Ｆ，１ＦＡを使用してもよい。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明の流体特性センサは、流体の特性を測定するセンサであり、例えば、粘度センサに適用できる。

１Ａ，１ＡＡ，１ＡＢ，１ＡＣ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１ＥＡ，１ＥＢ，１ＥＣ，１ＥＤ，１ＥＥ，１ＥＦ，１ＥＧ，１Ｆ，１ＦＡ，１ＦＢ 流体特性センサ
２ 容器
２Ａ 配管
３ 液体
４ 作動液
４ａ 液面
５ 鋳型
６ 封止材
７ 無極性溶媒
１０，１０Ａ 圧力損失生成部
１１，１１Ａ 流体流路
１２ 流出入口
１３ 樹脂板
２０ 第１流路
２０ａ 内壁
２０ｂ 雌ねじ部
２０ｃ 段差
２１ 隔壁（可動隔壁）
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 隔壁（固体隔壁）
２１ａ，２１ｂ 界面
２２ 取付部
２３ 本体
２４ 接続具
２４ａ 雄ねじ部
２５ 第１接続流路
２５ａ 雌ねじ部
２６ 第２接続流路
２７ 第３接続流路
２８，２８Ａ 隔壁本体
２８ａ 底部
２８ｂ 側壁
２８ｃ 開口端
２９ フランジ ３０，３０Ａ 電位測定部
３１ 第１電極
３２ 第２電極
３３，３３Ａ 第２流路
３４ 測定部
４０ 作動液流路
４１，４１Ａ 開放端
４２ 蓋
４３ 貫通孔
５０ 算出部
５１ プロセッサ
５２ 記憶部
５３ Ａ／Ｄコンバータ
６０ ポンプ
６１ 第３電極
６２ 第４電極
６３ 第３流路
６４ ポンプ制御部
６５ 電圧調整部
７０，７０Ａ，７０Ｂ ノズル
７１ 印刷装置
７２ スキージ
７３ ペースト
７４ スクリーン版

Claims (25)

1. 測定対象である流体の特性を測定する流体特性センサであって、
   前記流体が流動することによって圧力損失を生じさせる圧力損失生成部と、
   前記圧力損失生成部に接続され、前記流体、及び極性溶媒である作動液が流動する第１流路と、
   前記第１流路内に配置され、前記流体と前記作動液とを仕切る隔壁と、
   前記第１流路に接続され、且つ前記作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部と、
   を備える、流体特性センサ。
2. 前記圧力損失生成部は、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管、又は複数の孔が設けられた多孔体を有する、
   請求項１に記載の流体特性センサ。
3. 前記電位測定部は、
   前記作動液が通過可能な第１電極と、
   前記第１電極と間隔を有して配置され、且つ前記作動液が通過可能な第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、且つ前記作動液で満たされる第２流路と、
   を有し、
   前記第２流路は、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する細管、又は複数の孔が設けられた多孔体を有する、
   請求項１又は２に記載の流体特性センサ。
4. 前記作動液は、水の沸点よりも高い沸点と、水の融点よりも低い融点と、のうち少なくとも１つを有する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
5. 前記隔壁は、気体であり、
   前記第１流路は、重力方向に向かって延びており、
   前記第１流路内において、前記作動液と前記隔壁との界面は、前記流体と前記隔壁の界面よりも高い、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
6. 前記第１流路の内壁は、疎水性を有する、
   請求項５に記載の流体特性センサ。
7. 更に、
   前記電位測定部に接続され、且つ前記作動液を送液するポンプを備える、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
8. 前記ポンプは、電気浸透流ポンプであって、
   前記作動液が通過可能な第３電極と、
   前記第３電極と間隔を有して配置され、且つ前記作動液が通過可能な第４電極と、
   前記第３電極と前記第４電極との間に配置され、且つ前記作動液で満たされる第３流路と、
   を有し、
   前記第３流路は、複数の孔が設けられた多孔体を有する、
   請求項７に記載の流体特性センサ。
9. 更に、
   前記ポンプの送液方向と送液圧力とを制御するポンプ制御部を備え、
   前記送液方向は、
   前記圧力損失生成部から前記ポンプに向かう第１方向と、
   前記第１方向と反対方向であって前記ポンプから前記圧力損失生成部に向かう第２方向と、
   を含む、
   請求項７又は８に記載の流体特性センサ。
10. 前記ポンプ制御部は、前記電位測定部によって測定された前記流動電位の測定値に基づいて、前記ポンプの送液方向を制御する、
    請求項９に記載の流体特性センサ。
11. 前記ポンプ制御部は、
    前記送液方向が前記第１方向であり、且つ前記流動電位の測定値が収束した後、前記送液方向を前記第２方向に切り替え、
    前記送液方向が前記第２方向であり、且つ単位時間当たりの流動電位の変化量の絶対値が閾値を超えて増大したとき、前記ポンプを停止する、
    請求項１０に記載の流体特性センサ。
12. 前記隔壁は、前記圧力損失生成部の流路体積より大きい体積を有し、
    前記ポンプ制御部は、前記送液方向が前記第２方向であり、且つ単位時間当たりの流動電位の測定値の変化量の絶対値が所定の閾値を超えて減少したとき、前記ポンプを停止する、
    請求項１０又は１１に記載の流体特性センサ。
13. 前記ポンプ制御部は、送液圧力を段階的に変化させる、
    請求項９～１２のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
14. 更に、
    前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記流体の特性を算出する算出部を備える、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
15. 更に、
    前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記流体の特性を算出する算出部を備え、
    前記算出部は、
    前記送液方向が前記第１方向であるときの前記流動電位の測定値に基づいて前記流体の第１粘度を算出し、
    前記送液方向が前記第２方向であるときの前記流動電位の測定値に基づいて前記流体の第２粘度を算出し、
    前記第１粘度と前記第２粘度とに基づいて前記流体の特性を判定する、
    請求項９～１３のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
16. 前記ポンプ制御部は、
    前記送液方向が前記第１方向であるときの前記ポンプの送液圧力を第１圧力に設定し、
    前記送液方向が前記第２方向であるときの前記ポンプの送液圧力を第１圧力と異なる第２圧力に設定する、
    請求項１５に記載の流体特性センサ。
17. 前記算出部は、
    前記電位測定部により測定された流動電位に基づいて前記作動液の流速を算出し、
    前記作動液の流速に基づいて前記流体の粘度を算出する、
    請求項１４～１６のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
18. 更に、
    大気側に開放される開放端を有し、且つ前記作動液が流動する作動液流路を備え、
    前記作動液流路の前記開放端側に位置する前記作動液の液面は、無極性溶媒で覆われている、
    請求項１～１７のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
19. 前記無極性溶媒の沸点は、作動液の沸点より高い、
    請求項１８に記載の流体特性センサ。
20. 前記無極性溶媒は、不揮発性溶媒である、
    請求項１８又は１９に記載の流体特性センサ。
21. 更に、
    前記流体が流出入する流出入口及び前記圧力損失生成部を有する取付部と、
    前記第１流路の少なくとも一部を有し、前記取付部が取り外し可能に取り付けられる本体と、
    を備える、
    請求項１～２０のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
22. 前記隔壁は、固体である、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
23. 前記隔壁は、
    凹形状を有し、且つ弾性変形可能な隔壁本体と、
    前記隔壁本体の外壁から外側に向かって突出するフランジと、
    を有する、
    請求項２２に記載の流体特性センサ。
24. 前記隔壁は、複数の前記隔壁を有する、
    請求項１～２３のいずれか一項に記載の流体特性センサ。
25. 測定対象である流体の特性を測定する流体特性センサであって、
    前記流体、及び極性溶媒である作動液が流動し、且つ一端及び他端を有する第１流路と、
    前記第１流路内に配置され、前記流体と前記作動液とを仕切る隔壁と、
    前記第１流路の一端側に接続され、前記第１流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する圧力損失生成部と、
    前記第１流路の他端側に接続され、且つ前記作動液が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部と、
    を備える、流体特性センサ。

Images