WO2022065369A1 - 流体特性センサ - Google Patents

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WO2022065369A1
WO2022065369A1 PCT/JP2021/034817 JP2021034817W WO2022065369A1 WO 2022065369 A1 WO2022065369 A1 WO 2022065369A1 JP 2021034817 W JP2021034817 W JP 2021034817W WO 2022065369 A1 WO2022065369 A1 WO 2022065369A1
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fluid
flow path
characteristic sensor
liquid
flow
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French (fr)
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崇文 森朝
秋一 川田
美佳 ▲高▼田
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株式会社村田製作所
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14507—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood
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    • A61B5/150007—Details
    • A61B5/150053—Details for enhanced collection of blood or interstitial fluid at the sample site, e.g. by applying compression, heat, vibration, ultrasound, suction or vacuum to tissue; for reduction of pain or discomfort; Skin piercing elements, e.g. blades, needles, lancets or canulas, with adjustable piercing speed
    • A61B5/150061—Means for enhancing collection
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    • G01N11/06—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by timing the outflow of a known quantity
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    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0617—Electrical or magnetic indicating, recording or sensing means

Definitions

  • the present invention relates to a fluid characteristic sensor.
  • Patent Document 1 discloses a viscosity measuring method for measuring the viscosity of a liquid as one of the fluid characteristics.
  • the viscosity measuring method described in Patent Document 1 measures the viscosity of a liquid by using a thin tube flow path and measuring the flow velocity of the liquid to be measured flowing through the thin tube flow path. Further, in the viscosity measuring method described in Patent Document 1, the flow velocity is measured by measuring the flow current generated in the thin tube flow path when the liquid to be measured flows through the thin tube flow path.
  • Patent Document 1 there is still room for improvement in measuring the characteristics of various fluids.
  • the fluid characteristic sensor of one aspect of the present invention is A fluid characteristic sensor that measures the characteristics of the fluid to be measured.
  • a pressure loss generating unit that causes a pressure loss due to the flow of the fluid
  • a first flow path connected to the pressure loss generating portion and through which the fluid and the hydraulic fluid which is a polar solvent flow.
  • a partition wall arranged in the first flow path and partitioning the fluid and the hydraulic fluid,
  • a potential measuring unit connected to the first flow path and measuring a flow potential generated when the hydraulic fluid flows, and a potential measuring unit.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the reciprocal of the flow potential measured value at time t in the graph of FIG. 10 and the viscosity of the measurement target.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the fluid characteristic sensor of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • FIG. 35 It is a graph which shows an example of the relationship between the viscosity and the shear rate of Examples 6-9. It is a schematic diagram of the fluid characteristic sensor of the comparative example 1.
  • FIG. It is a graph which shows an example of the change of the flow potential measured by the fluid characteristic sensor of the comparative example 1.
  • FIG. It is a graph which shows an example of the change of the flow potential measured by the fluid characteristic sensor of the comparative example 2.
  • FIG. It is a schematic block diagram of an example of the fluid characteristic sensor of Embodiment 6 which concerns on this invention. It is a schematic exploded view of the fluid characteristic sensor shown in FIG. 35.
  • the fluid characteristic sensor of one aspect of the present invention is A fluid characteristic sensor that measures the characteristics of the fluid to be measured.
  • a pressure loss generating unit that causes a pressure loss due to the flow of the fluid
  • a first flow path connected to the pressure loss generating portion and through which the fluid and the hydraulic fluid which is a polar solvent flow.
  • a partition wall arranged in the first flow path and partitioning the fluid and the hydraulic fluid,
  • a potential measuring unit connected to the first flow path and measuring a flow potential generated when the hydraulic fluid flows, and a potential measuring unit.
  • the pressure loss generating unit may have a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path, or a porous body provided with a plurality of holes.
  • the potential measuring unit is The first electrode through which the hydraulic fluid can pass and The second electrode, which is arranged at a distance from the first electrode and allows the hydraulic fluid to pass through, A second flow path arranged between the first electrode and the second electrode and filled with the hydraulic fluid, Have,
  • the second flow path may have a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path, or a porous body provided with a plurality of holes.
  • the working fluid may have at least one of a boiling point higher than the boiling point of water and a melting point lower than the melting point of water.
  • the partition wall is a gas and
  • the first flow path extends in the direction of gravity and In the first flow path, the interface between the hydraulic fluid and the partition wall may be higher than the interface between the fluid and the partition wall.
  • the inner wall of the first flow path may have hydrophobicity.
  • It may be provided with a pump connected to the potential measuring unit and sending the hydraulic fluid.
  • the liquid can be flowed through the partition wall by sending the hydraulic fluid.
  • the pump is an electroosmotic flow pump.
  • the third electrode through which the hydraulic fluid can pass and
  • the fourth electrode which is arranged at a distance from the third electrode and allows the hydraulic fluid to pass through,
  • a third flow path arranged between the third electrode and the fourth electrode and filled with the hydraulic fluid, and a third flow path.
  • the third flow path may have a porous body provided with a plurality of holes.
  • the pump can be miniaturized and the degree of freedom of installation in the device is improved.
  • the fluid characteristic sensor further includes A pump control unit for controlling the liquid feeding direction and the liquid feeding pressure of the pump is provided.
  • the liquid feeding direction is The first direction from the pressure loss generator to the pump, The second direction, which is opposite to the first direction and is directed from the pump to the pressure loss generating portion, and May include.
  • the liquid can be sucked and discharged by changing the liquid feeding direction of the hydraulic fluid. This enables continuous operation.
  • the pump control unit may control the liquid feeding direction of the pump based on the measured value of the flow potential measured by the potential measurement unit.
  • the liquid feeding direction of the pump can be changed at an appropriate timing.
  • the pump control unit After the liquid feeding direction is the first direction and the measured value of the flow potential has converged, the liquid feeding direction is switched to the second direction.
  • the pump may be stopped when the liquid feeding direction is the second direction and the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time increases beyond the threshold value.
  • pump control can be performed at a more appropriate timing.
  • the partition wall has a volume larger than the flow path volume of the pressure loss generating portion, and has a volume larger than that of the flow path.
  • the pump control unit stops the pump when the liquid feeding direction is the second direction and the absolute value of the change in the measured value of the flow potential per unit time decreases beyond a predetermined threshold value. You may.
  • the pump control unit may change the liquid feeding pressure step by step.
  • the fluid characteristic sensor further includes A calculation unit that calculates the characteristics of the fluid based on the flow potential measured by the potential measurement unit may be provided.
  • the fluid characteristics can be calculated by the fluid characteristic sensor alone.
  • the fluid characteristic sensor further includes A calculation unit for calculating the characteristics of the fluid based on the flow potential measured by the potential measurement unit is provided.
  • the calculation unit The first viscosity of the fluid is calculated based on the measured value of the flow potential when the liquid feeding direction is the first direction.
  • the second viscosity of the fluid may be calculated based on the measured value of the flow potential when the liquid feeding direction is the second direction.
  • the fluid characteristics can be calculated by the fluid characteristic sensor alone.
  • the characteristics of the fluid can be calculated based on the viscosity information.
  • the pump control unit The liquid feeding pressure of the pump when the liquid feeding direction is the first direction is set to the first pressure, and the liquid feeding pressure is set to the first pressure.
  • the liquid feeding pressure of the pump when the liquid feeding direction is the second direction may be set to a second pressure different from the first pressure.
  • the calculation unit The flow velocity of the working fluid is calculated based on the flow potential measured by the potential measuring unit.
  • the viscosity of the fluid may be calculated based on the flow rate of the working fluid.
  • the flow velocity can be calculated from the flow potential generated when the hydraulic fluid flows, and the viscosity of the fluid can be calculated.
  • the fluid characteristic sensor further includes It has an open end that is open to the atmosphere and has a hydraulic fluid flow path through which the hydraulic fluid flows.
  • the liquid surface of the hydraulic fluid located on the open end side of the hydraulic fluid flow path may be covered with a non-polar solvent.
  • the boiling point of the non-polar solvent may be higher than the boiling point of the working fluid.
  • the non-polar solvent may be a non-volatile solvent.
  • the fluid characteristic sensor further includes An outflow port into which the fluid flows in and out, a mounting portion having the pressure loss generating portion, and a mounting portion.
  • the partition wall may be solid.
  • the partition wall A partition body that has a concave shape and is elastically deformable, A flange protruding outward from the outer wall of the partition wall body, May have.
  • the partition wall may have a plurality of the partition walls.
  • the fluid characteristic sensor of one aspect of the present invention is A fluid characteristic sensor that measures the characteristics of the fluid to be measured.
  • the first flow path through which the fluid and the hydraulic fluid, which is a polar solvent, flow and have one end and the other end, and the like.
  • a partition wall arranged in the first flow path and partitioning the fluid and the hydraulic fluid,
  • a pressure loss generating unit connected to one end side of the first flow path and having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path.
  • a potential measuring unit connected to the other end side of the first flow path and measuring the flow potential generated when the hydraulic fluid flows. To prepare for.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an example of the fluid characteristic sensor 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • the X, Y, and Z directions in the figure indicate the width direction, the depth direction, and the height direction of the fluid characteristic sensor 1A, respectively.
  • a fluid characteristic sensor is a sensor that measures the characteristics of a fluid.
  • the fluid is, for example, a liquid, a solid-liquid mixed fluid (sol), a liquid-liquid mixed fluid, or a gas-liquid mixed fluid.
  • Fluid properties include, for example, at least one of viscosity and rheological properties.
  • a fluid characteristic sensor 1A for measuring the viscosity of the liquid 3 stored in the container 2 will be described.
  • the fluid characteristic sensor 1A includes a pressure loss generation unit 10, a first flow path 20, a partition wall 21, and a potential measurement unit 30.
  • the pressure loss generation unit 10, the first flow path 20, and the potential measurement unit 30 are connected in order along the height direction (Z direction) of the fluid characteristic sensor 1A.
  • the pressure loss generation unit 10, the first flow path 20, and the potential measurement unit 30 are arranged in this order from the bottom to the top.
  • the fluid characteristic sensor 1A includes a hydraulic fluid flow path 40 having an open end 41 opened to the atmosphere above the potential measuring unit 30.
  • the hydraulic fluid flow path 40 is not an essential configuration.
  • the pressure loss generation unit 10 a pressure loss occurs due to the flow of the liquid 3 to be measured.
  • the pressure loss generation unit 10 has a flow path through which the liquid 3 can flow and causes a pressure loss.
  • the pressure loss generation unit 10 is a thin tube.
  • the pressure loss generation unit 10 is a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path 20.
  • the “channel cross-section” is the area of the flow path when the cross section of the pressure loss generating portion 10 or the first flow path 20 cut in the XY cross section is viewed from the Z direction.
  • the flow path cross-sectional area of the thin tube forming the pressure loss generation unit 10 is 1/10 times or less the flow path cross-sectional area of the first flow path 20.
  • the cross-sectional area of the flow path of the thin tube forming the pressure loss generating portion 10 is preferably 100 ⁇ m 2 or more.
  • the capillary has a cylindrical shape.
  • the thin tube which is the pressure loss generation unit 10, has one end and the other end. At one end of the thin tube, a fluid flow path 11 connected to a container 2 for storing the liquid 3 is provided. A first flow path 20 is provided at the other end of the thin tube.
  • the fluid flow path 11 has an outflow port 12 through which the liquid 3 flows in and out.
  • the fluid flow path 11 has a flow path cross-sectional area larger than the flow path cross-sectional area of the thin tube.
  • the fluid flow path 11 may have a flow path cross-sectional area substantially the same as the flow path cross-sectional area of the first flow path 20. "Approximately the same" includes an error of 10% or less.
  • the length of the fluid flow path 11 is shorter than the length of the pressure loss generation unit 10.
  • the liquid 3 to be measured may be a polar solvent or a non-polar solvent.
  • the first flow path 20 is connected to the pressure loss generation unit 10, and the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 flow.
  • the hydraulic fluid 4 is a liquid in which a flow potential is generated by the flow.
  • the hydraulic fluid 4 is a polar solvent.
  • the hydraulic fluid 4 has at least one of a boiling point higher than the boiling point of water and a melting point lower than the melting point of water.
  • a boiling point higher than the boiling point of water means a temperature higher than 100 ° C. under atmospheric pressure.
  • a melting point lower than the melting point of water means a temperature lower than 0 ° C. under atmospheric pressure.
  • the working fluid 4 may be any of water, ethylene glycol, propylene glycol, diethyl glycol, tetraethylene glycol, glycerin, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, antifreeze, a heat medium, an aqueous electrolyte solution, and a buffer. good.
  • the antifreeze liquid means a liquid made so as not to freeze in winter (cold region), and is standardized by the Japanese Industrial Standards (JIS) as JIS K 2234 antifreeze liquid.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • As the antifreeze liquid for example, a water-ethylene glycol mixed solution or the like is used.
  • the heat medium for example, hydrofluorocarbon or the like is used.
  • aqueous electrolyte solution for example, an aqueous solution of NaCl, an aqueous solution of KCl, or the like is used.
  • buffer solution for example, a phosphate buffer solution, a borate buffer solution, Good's buffer, Tris buffer solution and the like are used.
  • the hydraulic fluid 4 is preferably a liquid that can operate in a high temperature environment of 100 ° C. or higher and / or a low temperature environment of 0 ° C. or lower.
  • ethylene glycol is used as the hydraulic fluid 4
  • the melting point is lower than 0 ° C., so that it can be driven below the freezing point.
  • tetraethylene glycol since the boiling point is larger than 100 ° C., it can be driven at a high temperature.
  • the first flow path 20 has a fluid 3 and a hydraulic fluid 4 which is a polar solvent, and has one end and the other end.
  • the first flow path 20 is a pipe having one end and the other end.
  • One end of the first flow path 20 is connected to the other end of the thin tube which is the pressure loss generation unit 10.
  • the other end of the first flow path 20 is connected to the potential measuring unit 30.
  • the first flow path 20 has a cylindrical shape.
  • the partition wall 21 is arranged in the first flow path 20 and separates the liquid 3 and the hydraulic fluid 4.
  • the partition wall 21 is movable in the height direction (Z direction) of the fluid characteristic sensor 1A with the flow of the liquid 3 and the hydraulic fluid 4.
  • the partition wall 21 is a gas.
  • the partition wall 21 is an inert gas that can prevent an unfavorable chemical reaction from occurring due to contact with the measurement target or the hydraulic fluid 4.
  • the partition wall 21 is air or argon.
  • the "bulkhead 21" may be referred to as a "movable bulkhead 21".
  • the height direction (Z direction) of the fluid characteristic sensor 1A is along the gravity direction.
  • the first flow path 20 extends in the direction of gravity. Therefore, in the first flow path 20, the liquid 3, the movable partition wall 21, and the hydraulic fluid 4 are held in this order from the bottom to the top. In other words, in the first flow path 20, the interface 21a between the hydraulic fluid 4 and the movable partition wall 21 is held at a position higher than the interface 21b between the liquid 3 and the movable partition wall 21.
  • surface tension acts between the hydraulic fluid 4 and the inner wall 20a of the first flow path 20, so that the hydraulic fluid 4 is less likely to fall naturally in the direction of gravity.
  • the shape of the movable partition wall 21 which is a gas is easily maintained, and the interface 21a between the movable partition wall 21 and the hydraulic fluid 4 can be maintained.
  • the inner wall 20a of the first flow path 20 may have hydrophobicity.
  • the first flow path 20 is formed of a hydrophobic material.
  • the hydrophobic material for example, ABS, nylon, polyacetal, fluororesin, PTFE (Polyetherketone), PEEK (Polyetherhelketone) and the like are used.
  • a hydrophobic coating is applied to the inner wall 20a of the first flow path 20.
  • the potential measuring unit 30 is connected to the first flow path 20 and measures the flow potential of the hydraulic fluid 4.
  • the flow potential means the potential difference generated on the solid surface when the liquid in contact with the solid surface flows.
  • the potential measuring unit 30 has a first electrode 31, a second electrode 32, and a second flow path 33.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are made of a material through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are made of, for example, a porous conductive material.
  • a porous conductive material a metal material such as Pt, Cu, Ag, Au, Ni, or stainless steel, or a carbon electrode can be used.
  • the porous conductive material may be any material as long as it has conductivity and can ensure water permeability.
  • the porous conductive material may be a conductive rubber, an oxide conductor, or the like.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are made of a flat metal mesh having two facing main surfaces.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are arranged at intervals from each other. Specifically, the first electrode 31 and the second electrode 32 are arranged so as to face each other with a gap in the flow direction (Z direction) of the hydraulic fluid 4. Further, the main surfaces of the first electrode 31 and the second electrode 32 are arranged in a direction intersecting the flow direction (Z direction) of the liquid.
  • the second flow path 33 is arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32, and is filled with the hydraulic fluid 4.
  • the second flow path 33 is a thin tube through which the hydraulic fluid 4 flows.
  • the second flow path 33 is a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path 20.
  • the flow path cross-sectional area of the thin tube forming the second flow path 33 is less than one times the flow path cross-sectional area of the first flow path 20.
  • the flow path cross-sectional area of the thin tube forming the second flow path 33 is preferably 100 ⁇ m 2 or more.
  • the capillary has a cylindrical shape.
  • the thin tube forming the second flow path 33 has one end and the other end.
  • a first electrode 31 is arranged at one end of the thin tube.
  • a second electrode 32 is arranged at the other end of the thin tube.
  • the potential measuring unit 30 includes a measuring unit 34 connected to the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the measuring unit 34 measures the voltage between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the measuring unit 34 is an electrometer.
  • the measuring unit 34 is not an indispensable configuration.
  • the measuring unit 34 may be included in a device different from the fluid characteristic sensor 1A.
  • the hydraulic fluid flow path 40 is connected to the potential measuring unit 30.
  • the hydraulic fluid flow path 40 is a pipe having an open end 41 on the atmosphere side.
  • the hydraulic fluid flow path 40 has a cylindrical shape.
  • the hydraulic fluid 4 is held in the hydraulic fluid flow path 40.
  • the hydraulic fluid 4 flows in the hydraulic fluid flow path 40.
  • a pump, a syringe, or the like is attached to the hydraulic fluid flow path 40.
  • the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 in the fluid characteristic sensor 1A can be made to flow.
  • the fluid characteristic sensor 1A includes a calculation unit 50.
  • the calculation unit 50 calculates the characteristics of the liquid 3 based on the flow potential measured by the potential measurement unit 30. Specifically, the calculation unit 50 calculates the viscosity of the liquid 3 based on the flow potential measured by the potential measurement unit 30.
  • the calculation unit 50 includes a processor 51, a storage unit 52, and an A / D converter 53.
  • the processor 51 is, for example, a processing unit such as a central processing unit (CPU), a microprocessor, or a circuit capable of executing instructions by a computer.
  • the processor 51 can execute an instruction or a program stored in the storage unit 52.
  • the storage unit 52 is, for example, a computer recording medium that stores an instruction or a program executed by the processor 51.
  • the storage unit 52 is, for example, RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, DVD or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage device. May be good.
  • the A / D converter 53 converts an analog signal into a digital signal.
  • the A / D converter 53 converts the flow potential measured by the potential measuring unit 30 into a digital signal.
  • the calculation unit 50 is not an indispensable configuration.
  • the calculation unit 50 may be included in a device different from the fluid characteristic sensor 1A.
  • the viscosity of the liquid 3 to be measured can be calculated, for example, from the Hagen-Poiseil equation representing the relationship between the pressure loss and the flow rate.
  • the formula for Hagen Poizoyle is shown below.
  • Q flow rate
  • ⁇ P pressure difference (pressure loss)
  • ⁇ viscosity of liquid 3
  • L length of thin tube
  • r radius of thin tube. Note that ⁇ P, L, and r are determined by the dimensions of the thin tube that is the pressure loss generation unit 10.
  • the flow rate Q is determined according to the viscosity ⁇ of the liquid 3.
  • the viscosity ⁇ of the liquid 3 can be calculated from the Hagen-Poiseuil equation by measuring the flow rate Q.
  • the flow rate Q of the liquid 3 is substantially equal to the flow rate of the hydraulic fluid 4 that flows with the flow of the liquid 3.
  • the flow rate of the hydraulic fluid 4 can be calculated from the flow velocity of the hydraulic fluid 4, and the flow velocity of the hydraulic fluid 4 can be calculated from the flow potential.
  • the flow potential is proportional to the flow velocity (flow rate) of the flowing hydraulic fluid 4.
  • the fluid characteristic sensor 1A measures the flow potential generated by the flow of the hydraulic fluid 4 by the potential measuring unit 30. Further, the fluid characteristic sensor 1A calculates the flow velocity (flow rate) of the hydraulic fluid 4 based on the measured flow potential by the calculation unit 50. Since the flow velocity (flow rate) of the hydraulic fluid 4 is substantially equal to the flow velocity (flow rate) of the liquid 3 to be measured, the flow rate Q of the liquid 3 can be obtained from the flow velocity (flow rate) of the hydraulic fluid 4.
  • FIG. 3 is a flowchart of an example of the measurement method of the first embodiment according to the present invention.
  • 4A to 4C are schematic views showing an example of the operation of the fluid characteristic sensor 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor 1A according to the first embodiment of the present invention. In this operation, an example of measuring the viscosity as a characteristic of the liquid 3 to be measured will be described.
  • step ST1 the liquid 3 to be measured is sucked.
  • the outflow port 12 of the fluid flow path 11 of the fluid characteristic sensor 1A is arranged in the liquid 3 stored in the container 2.
  • the liquid 3 is sucked into the first direction D1 in a state where the outflow port 12 is arranged in the liquid 3 stored in the container 2.
  • the first direction D1 is the direction in which the liquid 3 is sucked.
  • the first direction D1 is a direction from the pressure loss generation unit 10 toward the potential measurement unit 30.
  • the liquid 3 is sucked into the first direction D1 by sucking the hydraulic fluid 4 by a pump or the like arranged in the hydraulic fluid flow path 40 of the fluid characteristic sensor 1A.
  • the liquid 3 stored in the container 2 flows into the pressure loss generation unit 10 from the outflow port 12 through the fluid flow path 11.
  • the liquid 3 that has flowed into the pressure loss generation unit 10 flows into the first flow path 20 while causing a pressure loss.
  • a movable partition wall 21 for the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 is arranged in the first flow path 20.
  • the hydraulic fluid 4 flows in the first direction D1 together with the movable partition wall 21.
  • the flow rate of the flowing hydraulic fluid 4 is substantially equal to the flow rate of the liquid 3 flowing into the first flow path 20.
  • substantially equal includes an error of several percent due to deformation of the flow path wall surface in the fluid characteristic sensor 1A and expansion / contraction of the movable partition wall.
  • the hydraulic fluid 4 flows at the same flow rate as the liquid 3, that is, at the same flow rate as the liquid 3. Specifically, in the second flow path 33 of the potential measuring unit 30, the hydraulic fluid 4 flows toward the first direction D1 at the same flow rate as the liquid 3, that is, at the same flow rate as the liquid 3.
  • step ST2 the flow potential of the hydraulic fluid 4 is measured by the potential measuring unit 30.
  • the measuring unit 34 measures the flow potential generated by the flow of the hydraulic fluid 4 in the second flow path 33 arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32. do.
  • step ST3 the calculation unit 50 calculates the characteristics of the liquid 3 to be measured based on the measured flow potential. Specifically, the calculation unit 50 calculates the viscosity of the liquid 3 based on the flow potential. As described above, the Hagen-Poiseil equation is used to calculate the viscosity of the liquid 3 based on the flow potential.
  • the flow potential increases with the start of suction at time t1 and decreases and converges with the passage of time.
  • the calculation unit 50 calculates the viscosity of the liquid 3 based on the measured value when the flow potential converges, that is, the convergence value V 1 of the flow potential.
  • the determination of the convergence of the flow potential is performed based on the threshold value of the amount of change in the flow potential per unit time ts .
  • the calculation unit 50 may determine that the flow potential has converged when the amount of change in the flow potential for 10 seconds is within ⁇ 0.02 V.
  • the unit time ts is not limited to 10 seconds and may be set to any value.
  • the threshold value of the amount of change in the flow potential is not limited to ⁇ 0.02 V, and may be set to any value.
  • step ST4 the liquid 3 to be measured is discharged. Specifically, as shown in FIG. 4C, the liquid 3 is discharged to the second direction D2 in a state where the outflow port 12 is arranged in the liquid 3 stored in the container 2.
  • the second direction D2 is the direction in which the liquid 3 is discharged.
  • the second direction D2 is the direction opposite to the first direction D1 and is the direction from the potential measuring unit 30 toward the pressure loss generating unit 10.
  • the liquid 3 is discharged to the second direction D2 by discharging the hydraulic fluid 4 by a pump or the like arranged in the hydraulic fluid flow path 40 of the fluid characteristic sensor 1A.
  • the liquid 3 in the first flow path 20 is pushed by the hydraulic fluid 4 via the movable partition wall 21 and discharged to the container 2 through the pressure loss generating unit 10 and the fluid flow path 11.
  • the viscosity can be measured as the characteristic of the liquid 3 by carrying out steps ST1 to ST4.
  • FIGS. 6A to 6D are schematic views showing an example of a manufacturing process of the fluid characteristic sensor 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • 6A to 6d show an example in which the resin plates 13 are provided at both ends of the pressure loss generation unit 10 and both ends of the second flow path 33, but the present invention is not limited thereto.
  • the resin plate 13 is not an essential configuration.
  • the elements constituting the fluid characteristic sensor 1A are arranged in the mold 5.
  • the mold 5 is formed in a concave shape.
  • the fluid flow path 11, the pressure loss generation unit 10, the first flow path 20, the potential measurement unit 30, the hydraulic fluid flow path 40, and the resin plate 13 are arranged in the mold 5 in a connected state.
  • the outflow port 12 of the fluid flow path 11 and the open end 41 of the hydraulic fluid flow path 40 are pressed so as to close the inner wall 5a of the mold 5. That is, the outflow port 12 and the open end 41 are sealed by the inner wall 5a of the mold 5.
  • these elements may be adhered with an adhesive or the like.
  • the sealing material 6 is, for example, a resin material.
  • the resin material include PDMS (Polydimylsiloxane) and epoxy resin.
  • the mold 5 is removed.
  • the nozzle is inserted into the open end 41 of the hydraulic fluid flow path 40 to introduce the hydraulic fluid 4.
  • a syringe is attached to the open end 41, and the hydraulic fluid 4 is sent toward the outflow port 12 by the syringe to operate the fluid flow path 11, the pressure loss generation unit 10, the first flow path 20, the potential measurement unit 30, and the operation.
  • the liquid flow path 40 is filled with the hydraulic fluid 4.
  • the hydraulic fluid 4 of the fluid flow path 11 and the pressure loss generation unit 10 is removed.
  • a syringe is attached to the outflow port 12, and the hydraulic fluid 4 of the fluid flow path 11 and the pressure loss generating unit 10 is sucked.
  • the movable partition wall 21 for gas is formed.
  • a nozzle is inserted into the hydraulic fluid flow path 40 from the open end 41, and a certain amount of the hydraulic fluid 4 is sucked.
  • the fixed amount is, for example, 0.1 ml.
  • the fluid characteristic sensor 1A can be manufactured.
  • the fluid flow path 11 has a cylindrical shape having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 2 mm.
  • the pressure loss generation unit 10 is a thin tube having a cylindrical shape with an inner diameter of 0.5 mm, an outer diameter of 2 mm, and a length of 10 mm.
  • the first flow path 20 is a pipe having a cylindrical shape having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 20 mm.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 of the potential measuring unit 30 are disk-shaped metal meshes having a diameter of 6 mm and a thickness of 0.1 mm.
  • the second flow path 33 of the potential measuring unit 30 is a thin tube having a cylindrical shape with an inner diameter of 0.5 mm, an outer diameter of 2 mm, and a length of 10 mm.
  • the hydraulic fluid flow path 40 is a pipe having a cylindrical shape having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 20 mm.
  • the resin plate 13 has a disk shape having a hole diameter of 1.5 mm, a diameter of 6 mm, and a thickness of 1 mm.
  • the fluid flow path 11, the pressure loss generation unit 10, the first flow path 20, the second flow path 33 of the potential measurement unit 30, the hydraulic fluid flow path 40, and the resin plate 13 are, for example, ABS, nylon, polyacetal, fluororesin, or It can be formed by PTFE or the like. Alternatively, these elements may be made of a metallic material such as SUS. However, when a conductive material is used, it is necessary to ensure insulation between the electrodes. Further, by forming the first flow path 20 with a hydrophobic material, a large surface tension acts on the inner wall of the flow path, and the movable partition wall 21 of the gas is easily maintained.
  • first electrode 31 and the second electrode 32 for example, a metal material such as Pt, Cu, Ag, Au, Ni, or stainless steel can be used.
  • the inner diameter of the thin tube, which is the pressure loss generation unit 10 is preferably 0.01 mm or more and 10 mm or less. More preferably, the inner diameter of the thin tube is 0.1 mm or more and 1 mm.
  • the inner diameter of the thin tube, which is the pressure loss generation unit 10 may be changed according to the viscosity range to be measured.
  • the inner diameters of the fluid flow path 11, the first flow path 20 and the hydraulic fluid flow path 40 are preferably four times or more the inner diameters of the pressure loss generating unit 10 and the second flow path 33.
  • the pressure loss is inversely proportional to the fourth power of the inner diameter of the pressure loss generating unit 10. Therefore, by making the inner diameters of the fluid flow path 11, the first flow path 20 and the hydraulic fluid flow path 40 four times or more the inner diameters of the pressure loss generation unit 10 and the second flow path 33, the pressure loss is pressure loss generation. It can be suppressed to 2% or less of the portion 10.
  • the fluid characteristic sensor 1A is a fluid characteristic sensor that measures the characteristics of the liquid 3 to be measured, and includes a pressure loss generation unit 10, a first flow path 20, a movable partition wall 21, and a potential measurement unit 30.
  • a pressure loss occurs due to the flow of the liquid 3 in the pressure loss generating unit 10.
  • the first flow path 20 is connected to the pressure loss generation unit 10, and the liquid 3 and the hydraulic fluid 4, which is a polar solvent, flow.
  • the movable partition wall 21 is movably arranged in the first flow path 20, and separates the liquid 3 from the hydraulic fluid 4.
  • the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 flow at equal flow rates to each other through the movable partition wall.
  • the potential measuring unit 30 is connected to the first flow path 20 and measures the flow potential generated when the hydraulic fluid 4 flows in the potential measuring unit 30.
  • the characteristics of various fluids can be measured.
  • the flow rate (flow velocity) is determined according to the viscosity of the liquid 3.
  • the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 are partitioned by the movable partition wall 21, and the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 flow at the same flow rate (flow velocity).
  • the flow rate of the hydraulic fluid 4 can be calculated from the flow potential. Since the hydraulic fluid 4 is a polar solvent, a measurable flow potential is generated with the flow of the hydraulic fluid 4. Further, since the hydraulic fluid 4 is a known liquid, the correlation between the flow rate and the flow potential is also known.
  • the flow rate of the hydraulic fluid 4 is calculated based on the measured flow potential. Since the flow rates of the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 are equal, the flow rate Q of the liquid 3 can be obtained based on the flow rate of the hydraulic fluid 4. At this time, the viscosity ⁇ of the liquid 3 can be calculated based on the flow rate Q and the formula of Hagen Poiseil. Thereby, the viscosity of the liquid 3 can be calculated regardless of the polarity of the liquid 3. For example, even if the liquid 3 is a non-polar solvent such as oil, the characteristics of the liquid 3 can be measured.
  • the fluid characteristic sensor 1A can suck and discharge the liquid 3 to be measured. This makes it possible to continuously measure the characteristics of the liquid 3 over a long period of time. Further, in the fluid characteristic sensor 1A, the liquid 3 used for the measurement can be returned to the container 2 by discharging the liquid 3. As a result, it is not necessary to sample the liquid 3, so that the liquid 3 can be automatically measured, and the time change of the characteristics of the liquid 3 can be measured.
  • the fluid characteristic sensor 1A can be used for monitoring the viscosity of the lubricating oil. Since the viscosity of the lubricating oil greatly affects the lubricating performance, it can be applied to oil deterioration detection by monitoring the viscosity fluctuation of the lubricating oil. For example, by attaching the fluid characteristic sensor 1A to the container 2 such as an oil tank, the deterioration state of the oil can be monitored.
  • the pressure loss generation unit 10 is a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path 20. With such a configuration, it is possible to generate a pressure loss suitable for measuring the characteristics of the liquid 3 in the pressure loss generation unit 10. Further, by using a thin tube as the pressure loss generating unit 10, the generated pressure loss can be increased. As a result, even if the viscosity of the object is slightly different, a large difference appears in the pressure loss and the flow rate fluctuates greatly. This makes it possible to measure the viscosity with high resolution.
  • the potential measuring unit 30 has a first electrode 31, a second electrode 32, and a second flow path 33.
  • the first electrode 31 is an electrode through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the second electrode 32 is an electrode that is arranged at a distance from the first electrode 31 and through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the second flow path 33 is arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32, and is filled with the hydraulic fluid 4. Further, the second flow path 33 is a thin tube having a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path 20. With such a configuration, the flow potential of the hydraulic fluid 4 can be measured.
  • the hydraulic fluid 4 has at least one of a boiling point higher than the boiling point of water and a melting point lower than the melting point of water. With such a configuration, it can be operated even in a high temperature environment of 100 ° C. or higher and a low temperature environment of 0 ° C. or lower.
  • the movable partition wall 21 is a gas.
  • the first flow path 20 extends in the direction of gravity.
  • the interface 21a between the hydraulic fluid 4 and the movable partition wall 21 is higher than the interface 21b between the liquid 3 and the movable partition wall 21.
  • the movable partition wall 21 formed of gas has a larger movable region than the movable partition wall formed of solid.
  • the gas movable partition wall 21 can move in the pressure loss generation unit 10 and the first flow path 20.
  • the movable partition wall 21 of the gas can have a larger movable region than the movable partition wall of the solid, and can increase the amount of the liquid 3 to be measured. Thereby, the introduction amount of the liquid 3 can be flexibly changed.
  • the pressure loss generated when the movable partition wall 21 of the gas moves is very small as compared with the movable partition wall of the solid, and its influence can be ignored.
  • the gas movable partition wall 21 can reduce the loss due to friction with the inner wall 20a of the first flow path 20 as compared with the solid movable partition wall 21. Therefore, the movable partition wall 21 can be moved with a smaller pressure than that of the solid movable partition wall.
  • the movable partition wall 21 formed of gas has a higher degree of freedom of the measurement target than the movable partition wall formed of liquid.
  • the liquid forming the movable partition wall is selected to have poor solubility in the liquid 3 to be measured and the hydraulic fluid 4.
  • the gas movable partition wall 21 functions as a partition wall regardless of the types of the liquid 3 and the hydraulic fluid 4 as compared with the liquid movable partition wall.
  • the inner wall 20a of the first flow path 20 has hydrophobicity. With such a configuration, a larger surface tension can be obtained, so that the interface 21a between the movable partition wall 21 and the hydraulic fluid 4 is more reliably held even under gravity.
  • the fluid characteristic sensor 1A includes a calculation unit 50 that calculates the characteristics of the liquid 3 based on the flow potential measured by the potential measurement unit 30. With such a configuration, the characteristics of the liquid 3 can be measured by the fluid characteristic sensor 1A alone.
  • the calculation unit 50 calculates the flow velocity of the hydraulic fluid 4 based on the flow potential measured by the potential measurement unit 30, and calculates the viscosity of the liquid 3 based on the flow velocity of the hydraulic fluid 4.
  • the flow velocity can be calculated from the flow potential of the hydraulic fluid 4, and the viscosity of the liquid 3 can be calculated.
  • the fluid characteristic sensor 1A measures the viscosity of the liquid 3 as the characteristic of the fluid
  • the present invention is not limited to this.
  • the fluid characteristic sensor 1A only needs to be able to measure the characteristics of the fluid based on the flow potential.
  • the pressure loss generation unit 10 is a thin tube
  • the pressure loss generation unit 10 may be any as long as it can cause a pressure loss in the liquid 3.
  • the thin tube is not limited to a cylindrical shape, but may be a square tube shape.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the fluid characteristic sensor 1AA of the modification 1 of the first embodiment according to the present invention.
  • the pressure loss generation unit 10A may be a porous body provided with a plurality of holes.
  • the porous body for example, porous silica can be used. Even with such a configuration, the pressure loss generation unit 10A can cause a pressure loss in the liquid 3. Further, by using a porous body as the pressure loss generation unit 10, the pressure loss generated in the same manner as the thin tube can be increased. As a result, even if the viscosity of the object is slightly different, a large difference appears in the pressure loss and the flow rate fluctuates greatly. This makes it possible to measure the viscosity with high resolution.
  • the movable partition wall 21 is a gas
  • the present invention is not limited to this.
  • the movable partition wall 21 only needs to be able to partition the liquid 3 and the hydraulic fluid 4.
  • the movable partition wall 21 may be formed of a solid or a liquid.
  • the second flow path 33 of the potential measuring unit 30 is a thin tube
  • the second flow path 33 may be formed with a flow path in which a flow potential is generated.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the fluid characteristic sensor 1AB of the modification 2 of the first embodiment according to the present invention.
  • the second flow path 33A of the potential measuring unit 30A may be a porous body provided with a plurality of holes.
  • the porous body for example, porous silica can be used.
  • the plurality of holes are designed to be sized to generate a flow potential.
  • the porous body may be a material that is insulating and forms an electric double layer in a polar solvent.
  • the porous body may be formed of, for example, a ceramic material such as alumina or zirconia, or a resin material such as PTFE, PP or PE. Even with such a configuration, the flow potential of the hydraulic fluid 4 can be measured by the potential measuring unit 30A.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the fluid characteristic sensor 1AC of the modification 3 of the first embodiment according to the present invention.
  • the liquid level 4a of the hydraulic fluid 4 located on the open end 41 side of the hydraulic fluid flow path 40 is covered with the non-polar solvent 7.
  • the boiling point of the non-polar solvent 7 is preferably higher than the boiling point of the working fluid 4. With such a configuration, it is possible to prevent the hydraulic fluid 4 from being gasified at a high temperature and the amount of the hydraulic fluid from being reduced.
  • the non-polar solvent 7 may be a non-volatile solvent. With such a configuration, it is possible to prevent the hydraulic fluid 4 from volatilizing and reducing the amount of the hydraulic fluid 4.
  • the calculation unit 50 calculates the viscosity from the flow potential based on the Hagen-Poiseil equation
  • the calculation unit 50 may create a calibration curve in advance and calculate the viscosity from the flow potential using the calibration curve.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of changes in the flow potentials of the three measurement targets measured by the fluid characteristic sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the reciprocal of the flow potential measured value at time t in the graph of FIG. 10 and the viscosity of the measurement target.
  • the flow potentials of three measurement targets 1 to 3 having different viscosities are measured.
  • the flow potential measured values E 1 , E 2 , and E 3 at the time t at which the flow potential converges are acquired.
  • the horizontal axis is plotted as the viscosity ⁇ of the measurement target, and the vertical axis is plotted as the reciprocal 1 / E of the flow potential measured value at time t.
  • the measurement method includes steps ST1 to ST4
  • steps ST1 to ST4 may be divided, integrated, deleted and added, or the order may be changed.
  • the partition wall 21 may be a fluid to be measured or a liquid insoluble in the hydraulic fluid 4.
  • the partition wall 21 may be a solid that is deformed by receiving the liquid feeding pressure that causes the hydraulic fluid 4 to flow, or is in contact with the inner wall 20a of the first flow path 20 and receives the liquid feeding pressure to receive the first flow. It may be a solid that moves while sliding in the road 20.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a main configuration of an example of the fluid characteristic sensor 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the pump 60 and the pump control unit 64 are provided.
  • the fluid characteristic sensor 1B includes a pump 60 and a pump control unit 64.
  • the pump 60 is connected to the potential measuring unit 30 and feeds the hydraulic fluid 4.
  • the pump 60 is arranged in the hydraulic fluid flow path 40, and feeds the hydraulic fluid 4 located in the hydraulic fluid flow path 40.
  • the liquid 3 is sucked and discharged by switching the liquid feeding direction of the hydraulic fluid 4 by the pump 60.
  • the pump 60 is an electroosmotic flow pump and has a third electrode 61, a fourth electrode 62, and a third flow path 63.
  • the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are made of a material through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are made of, for example, a porous conductive material.
  • a metal material such as Pt, Cu, Ag, Au, Ni, or stainless steel can be used.
  • the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are made of a flat metal mesh having two facing main surfaces.
  • the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are arranged at intervals from each other. Specifically, the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are arranged so as to face each other with a gap in the flow direction (Z direction) of the hydraulic fluid 4. Further, the main surfaces of the third electrode 61 and the fourth electrode 62 are arranged in a direction intersecting the flow direction (Z direction) of the hydraulic fluid 4.
  • the third flow path 63 is arranged between the third electrode 61 and the fourth electrode 62, and is filled with the hydraulic fluid 4.
  • the third flow path 63 is a porous body through which the hydraulic fluid 4 flows.
  • the third flow path 63 is a porous body provided with a plurality of holes.
  • the plurality of holes are designed to be sized to generate a flow potential.
  • porous body for example, porous silica can be used.
  • the porous body may be a material that is insulating and forms an electric double layer in a polar solvent.
  • the porous body may be formed of, for example, a ceramic material such as alumina or zirconia, or a resin material such as PTFE, PP or PE.
  • the porous body forming the third flow path 63 has one end and the other end.
  • a third electrode 61 is arranged at one end of the porous body.
  • a fourth electrode 62 is arranged at the other end of the porous body.
  • the pump control unit 64 controls the liquid feeding direction and the liquid feeding pressure of the pump 60.
  • the liquid feeding direction includes the first direction D1 and the second direction D2.
  • the first direction D1 is a direction for sucking the liquid 3 and is a direction toward the pump 60 from the pressure loss generating unit 10 (see FIG. 15A).
  • the second direction D2 is a direction opposite to the first direction D1 and is a direction from the pump 60 toward the pressure loss generation unit 10.
  • the liquid feed pressure means the pressure for feeding the hydraulic fluid 4 by the pump 60.
  • the pump control unit 64 controls the liquid feeding direction and the liquid feeding pressure of the pump 60 by controlling the applied voltage applied to the pump 60.
  • the pump control unit 64 includes a voltage adjusting unit 65 that adjusts the applied voltage of the pump 60.
  • the voltage adjusting unit 65 adjusts the magnitude of the applied voltage applied to the pump 60 and the positive / negative of the applied voltage.
  • the voltage adjusting unit 65 is a circuit that adjusts the voltage, and is composed of a semiconductor element or the like.
  • the pump control unit 64 controls the liquid feeding pressure of the pump 60 by adjusting the magnitude of the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65. Further, the pump control unit 64 controls the liquid feeding direction of the pump 60 by adjusting the positive and negative of the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 controls the liquid feeding direction and the liquid feeding pressure of the pump 60 based on the measured value of the flow potential measured by the potential measuring unit 30.
  • FIG. 14 is a flowchart of an example of the measurement method of the second embodiment according to the present invention.
  • 15A to 15C are schematic views showing an example of the operation of the fluid characteristic sensor 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment according to the present invention. In this operation, an example of measuring the viscosity as a characteristic of the liquid 3 to be measured will be described.
  • step ST11 the hydraulic fluid 4 is sent to the first direction D1 by the pump 60.
  • the pump control unit 64 controls the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 controls the pump 60 to apply an applied voltage of + 12V.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the first direction D1.
  • the liquid 3 stored in the container 2 is sucked from the outflow port 12.
  • step ST12 the flow potential of the hydraulic fluid 4 is measured by the potential measuring unit 30. Specifically, in the potential measuring unit 30, the flow generated by the hydraulic fluid 4 flowing toward the first direction D1 in the second flow path 33 arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32. The potential is measured by the measuring unit 34.
  • step ST13 the calculation unit 50 determines whether or not the flow potential has converged.
  • the flow potential increases with the start of suction at time t1 and decreases and converges with the passage of time.
  • the determination of the convergence of the flow potential is made based on the threshold value of the amount of change in the flow potential per unit time t s .
  • the calculation unit 50 may determine that the flow potential has converged when the amount of change in the flow potential for 10 seconds is within ⁇ 0.02 V.
  • the unit time ts is not limited to 10 seconds and may be set to any value.
  • the threshold value of the amount of change in the flow potential is not limited to ⁇ 0.02 V, and may be set to any value.
  • step ST13 if the flow potential has converged, the flow proceeds to step ST14. If the flow potential has not converged, the flow returns to step ST12.
  • step ST14 the calculation unit 50 calculates the characteristics of the liquid 3 to be measured based on the measured flow potential. Specifically, the calculation unit 50 acquires the measured value when the flow potential converges, that is, the convergence value V 1 of the flow potential. The calculation unit 50 calculates the viscosity of the liquid 3 based on the convergence value V 1 of the flow potential.
  • step ST15 the hydraulic fluid 4 is sent to the second direction D2 by the pump 60.
  • the pump control unit 64 controls the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 controls the pump 60 to apply an applied voltage of -12V.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the second direction D2.
  • the liquid 3 in the fluid characteristic sensor 1B is discharged to the container 2.
  • the pump control unit 64 receives information on the switching timing of the liquid feeding direction of the pump 60 from the calculation unit 50.
  • the information on the switching timing of the liquid feeding direction is, for example, the determination result of the convergence of the flow potential.
  • the pump control unit 64 receives the determination result of the convergence of the flow potential from the calculation unit 50, and switches the liquid feeding direction of the pump 60 based on the determination result.
  • step ST16 the flow potential of the hydraulic fluid 4 is measured by the potential measuring unit 30. Specifically, in the potential measuring unit 30, the flow generated by the hydraulic fluid 4 flowing toward the second direction D2 in the second flow path 33 arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32. The potential is measured by the measuring unit 34.
  • step ST17 the calculation unit 50 determines whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time has increased beyond the threshold value.
  • the calculation unit 17 determines whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time has increased beyond the threshold value, thereby determining the completion of discharge of the liquid 3.
  • the movable partition wall 21 of the gas is located in the pressure loss generation unit 10. Therefore, since the pressure loss in the pressure loss generation unit 10 is sharply reduced, the flow velocity of the hydraulic fluid 4 moving in the second direction D2 is sharply increased.
  • the absolute value of the flow potential measured by the potential measuring unit 30 also sharply increases.
  • the calculation unit 50 may set the unit time to 1 second and the threshold value to 0.1V. When the absolute value of the amount of change in the flow potential increases by more than 0.1 V in 1 second, the calculation unit 50 determines that the increase exceeds the threshold value.
  • step ST17 if the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time exceeds the threshold value, the flow proceeds to step ST18. If the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time does not exceed the threshold value, the flow returns to step ST16.
  • step ST18 the pump 60 is stopped by the pump control unit 64.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65 to 0V.
  • the applied voltage By setting the applied voltage to 0V, the liquid feeding pressure of the pump 60 can be set to 0. That is, the drive of the pump 60 can be stopped.
  • the pump control unit 64 receives the timing information for stopping the pump 60 from the calculation unit 50.
  • the timing information for stopping the pump 60 is, for example, a determination result of whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time exceeds the threshold value.
  • the pump control unit 64 receives the determination result of the change amount of the flow potential from the calculation unit 50, and stops the pump 60 at time t3 based on the determination result.
  • the viscosity can be measured as the characteristic of the liquid 3 by carrying out steps ST11 to ST18.
  • the fluid characteristic sensor 1B is connected to the potential measuring unit 30 and includes a pump 60 that sends the hydraulic fluid 4. With such a configuration, the hydraulic fluid 4 can be easily and appropriately sent.
  • the pump 60 is an electroosmotic flow pump and has a third electrode 61, a fourth electrode 62, and a third flow path 63.
  • the third electrode 61 is an electrode through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the fourth electrode 62 is an electrode that is arranged at a distance from the third electrode 61 and through which the hydraulic fluid 4 can pass.
  • the third flow path 63 is arranged between the third electrode 61 and the fourth electrode 62, and is filled with the hydraulic fluid 4. Further, the third flow path 63 has a porous body provided with a plurality of holes.
  • the fluid characteristic sensor 1B includes a pump control unit 64 that controls the liquid feeding direction of the pump 60.
  • the liquid feeding direction includes a first direction D1 from the pressure loss generation unit 10 toward the pump 60, and a second direction D2 from the pump 60 toward the pressure loss generation unit 10 in the direction opposite to the first direction D1. With such a configuration, the liquid feeding direction of the pump 60 can be easily controlled.
  • the pump control unit 64 controls the liquid feeding direction of the pump 60 based on the measured value of the flow potential measured by the potential measuring unit 30. With such a configuration, the liquid feeding direction of the pump 60 can be adjusted at an appropriate timing.
  • the pump control unit 64 switches the liquid feeding direction to the second direction D2 after the liquid feeding direction is the first direction D1 and the measured value of the flow potential has converged. Further, the pump control unit 64 stops the pump 60 when the liquid feeding direction is the second direction D2 and the absolute value of the change amount of the flow potential per unit time increases beyond the threshold value. With such a configuration, the liquid feeding direction can be switched from the first direction D1 to the second direction D2 at a more appropriate timing. In addition, the pump 60 can be stopped at a more appropriate timing.
  • the pump 60 is an electroosmosis pump
  • the pump 60 may be any pump that can send the hydraulic fluid 4.
  • the fluid characteristic sensor 1B includes the pump control unit 64
  • the pump control unit 64 is not an essential configuration and may be included in a control device that controls the fluid characteristic sensor 1B.
  • the pump control unit 64 controls both the liquid feeding direction and the liquid feeding pressure of the pump 60 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the pump control unit 64 may at least be able to control the liquid feeding direction.
  • the measurement method includes steps ST11 to ST18
  • steps ST11 to ST18 may be divided, integrated, deleted and added, or the order may be changed.
  • step ST17 an example in which the calculation unit 50 determines whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time t s has increased beyond the threshold value has been described, but the present invention is limited to this. Not done.
  • step ST17 it suffices if it is possible to determine the end of discharge of the liquid 3.
  • the calculation unit 50 may determine whether or not the absolute value of the flow potential has increased beyond the threshold value.
  • step ST17A an example in which the calculation unit 50 determines whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time t s has decreased beyond the threshold value has been described, but the present invention is limited to this. Not done.
  • step ST17A it suffices if the inflow of the hydraulic fluid 4 into the pressure loss generation unit 10 can be determined.
  • the calculation unit 50 may determine whether or not the absolute value of the flow potential has decreased beyond the threshold value.
  • FIG. 17 is a graph showing another example of the change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 17, even if the liquid 3 is discharged at time t3, the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time may not exceed the threshold value. In such a case, if the hydraulic fluid 4 is continuously sent to the second direction D2 by the pump 60, the hydraulic fluid 4 flows out to the outside of the fluid characteristic sensor 1B.
  • FIG. 18 is a schematic view showing another example of the operation of the fluid characteristic sensor 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • the hydraulic fluid 4 when the hydraulic fluid 4 is continuously sent to the second direction D2 by the pump 60 even after the liquid 3 has been discharged, the hydraulic fluid 4 flows through the pressure loss generation unit 10.
  • the pressure loss rapidly increases in the pressure loss generating unit 10.
  • the flow velocity (flow rate) of the hydraulic fluid 4 sharply decreases. Therefore, as shown in FIG. 17, the absolute value of the flow potential sharply decreases at the time t4 when the hydraulic fluid 4 flows through the pressure loss generating unit 10 and the pressure loss sharply increases.
  • FIG. 19 is a flowchart of an example of the measurement method of the modified example 4 of the second embodiment according to the present invention. Except for steps ST17A shown in FIG. 19, steps ST11 to ST18 are the same as steps ST11 to ST18 shown in FIG. 14, and thus the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 19, if No in step ST17, the flow proceeds to step ST17A.
  • step ST17A the calculation unit 50 determines whether or not the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time has decreased beyond the threshold value. For example, the calculation unit 50 may set the unit time to 1 second and the threshold value to 0.1V. When the absolute value of the amount of change in the flow potential decreases by more than 0.1 V in 1 second, the calculation unit 50 determines that the decrease exceeds the threshold value.
  • step ST17A if the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time decreases beyond the threshold value, the flow proceeds to step ST18. If the absolute value of the amount of change in the flow potential per unit time has not decreased beyond the threshold value, the flow returns to step ST16.
  • step ST17 Even when the control of step ST17 does not function, it is possible to prevent the hydraulic fluid 4 from flowing out to the outside of the fluid characteristic sensor 1B by executing step ST17A.
  • the movable partition wall 21 has a volume larger than the flow path volume of the pressure loss generation unit 10. This makes it possible to more reliably measure the decrease in the absolute value of the amount of change in the flow potential.
  • the calculation unit 50 may calculate the suction amount of the liquid 3 based on the flow potential measured while sucking the liquid 3 to be measured.
  • the pump control unit 64 may control the pump 60 based on the suction amount of the liquid 3 calculated by the calculation unit 50, and may change the liquid feeding direction of the hydraulic fluid 4 from the first direction D1 to the second direction D2. ..
  • the pump control unit 64 changes the liquid feeding direction of the hydraulic fluid 4 from the first direction D1 to the second direction D2 before the suction amount of the liquid 3 exceeds the flow path volume from the potential measuring unit 30 to the outflow port 12. You may change it. With such a configuration, it is possible to prevent the liquid 3 from entering the potential measuring unit 30 and the pump 60. As a result, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy and a failure due to the fluid characteristic sensor 1B being contaminated with the liquid 3.
  • FIG. 20 is a flowchart of an example of the measurement method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor according to the third embodiment of the present invention.
  • the first viscosity of the liquid 3 when the liquid 3 is sucked and the second viscosity of the liquid 3 when the liquid 3 is discharged are measured, and the first viscosity and the second viscosity are measured. It differs from the second embodiment in that the characteristics of the liquid 3 are determined based on the above.
  • the calculation unit 50 calculates the first viscosity of the liquid 3 based on the measured value of the flow potential when the liquid 3 is sucked, and when the liquid 3 is discharged.
  • the second viscosity of the liquid 3 is calculated based on the measured value of the flow potential.
  • the calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the first viscosity and the second viscosity. Specifically, in the measuring method of the third embodiment, it is determined whether or not the liquid 3 is a fluid exhibiting thixotropy.
  • some fluids have the property that the viscosity decreases with time when flowed at a constant shear rate, and then returns to the original high viscosity state when the flow is stopped and rested for a while. This property is called thixotropy.
  • the viscosity changes with time, especially when passing through the pressure loss generating unit 10. Assuming that the time required for the liquid 3 to pass through the pressure loss generating unit 10 is ta seconds, the liquid 3 flows at a certain shear rate over the ta seconds, and the viscosity changes with time during that time.
  • Viscosity is a value between ⁇ 11 and ⁇ 12 (not necessarily the average value).
  • the first viscosity of the liquid 3 obtained from the measured value of the flow potential at the time of suction is compared with the second viscosity obtained from the measured value of the flow potential at the time of discharge, and if the values are different, the liquid is found. 3 can be determined to indicate thixotropy.
  • steps ST21 to ST25 shown in FIG. 20 are the same as steps ST11 to ST15 of the second embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the liquid 3 is sucked and the first viscosity of the liquid 3 is calculated as the first characteristic of the liquid 3 to be measured.
  • step ST25 the hydraulic fluid 4 is sent to the second direction D2 by the pump 60.
  • step ST35 the pump control unit 64 controls the applied voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 controls the pump 60 to apply an applied voltage of -12V.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the second direction D2.
  • the liquid 3 in the fluid characteristic sensor 1B is discharged to the container 2.
  • step ST26 the flow potential of the hydraulic fluid 4 is measured by the potential measuring unit 30. Specifically, in the potential measuring unit 30, the flow generated by the hydraulic fluid 4 flowing toward the second direction D2 in the second flow path 33 arranged between the first electrode 31 and the second electrode 32. The potential is measured by the measuring unit 34. As shown in FIG. 21, the flow potential at which the discharge of the liquid 3 starts at time t2 is reversed. The absolute value of the flow potential decreases and converges with the passage of time, similar to the suction of the liquid 3.
  • step ST27 the calculation unit 50 determines whether or not the flow potential has converged. Similar to step ST23, the determination of the convergence of the flow potential is performed based on the threshold value of the amount of change in the flow potential per unit time ts . For example, the calculation unit 50 may determine that the flow potential has converged when the amount of change in the flow potential for 10 seconds is within ⁇ 0.02 V. The unit time ts is not limited to 10 seconds and may be set to any value. Further, the threshold value of the amount of change in the flow potential is not limited to ⁇ 0.02 V, and may be set to any value.
  • step ST27 if the flow potential has converged, the flow proceeds to step ST28. If the flow potential has not converged, the flow returns to step ST26.
  • step ST28 the second characteristic of the liquid 3 is calculated by the calculation unit 50 based on the measured flow potential. Specifically, the calculation unit 50 acquires the measured value when the flow potential converges, that is, the convergence value V 2 of the flow potential. The calculation unit 50 calculates the second viscosity of the liquid 3 based on the convergence value V 2 of the flow potential.
  • step ST29 the calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the first viscosity and the second viscosity. Specifically, the calculation unit 50 compares the first viscosity and the second viscosity. When the first viscosity and the second viscosity are different, the calculation unit 50 determines that the liquid 3 is a fluid exhibiting thixotropy. When the first viscosity and the second viscosity are equal, the calculation unit 50 determines that the liquid 3 is a fluid showing no thixotropy.
  • the characteristics of the liquid 3 can be determined by carrying out steps ST21 to ST29. Specifically, in the measuring method of the third embodiment, it can be determined whether or not the liquid 3 is a fluid exhibiting thixotropy.
  • FIG. 22 is a table showing an example of the measurement conditions and measurement results of Examples 1 to 3.
  • FIG. 23 is a graph showing an example of the relationship between the viscosity and the shear rate of Examples 1 and 3.
  • the first viscosity of the liquid 3 at the time of suction and the second viscosity of the liquid 3 at the time of discharge were measured by using the fluid characteristic sensor of the third embodiment.
  • a Newtonian fluid, a non-Newtonian fluid showing no thixotropy, and a fluid showing thixotropy were used, respectively.
  • Examples 1 to 3 have the same conditions except for the type of liquid 3.
  • Example 3 the second viscosity of the liquid 3 at the time of discharge is smaller than the first viscosity of the liquid 3 at the time of suction.
  • the first viscosity at the time of suction and the second viscosity at the time of discharge are equal.
  • the calculation unit 50 calculates the first viscosity of the liquid 3 based on the measured value of the flow potential when the liquid feeding direction is the first direction D1, and the liquid feeding direction is the first.
  • the second viscosity of the liquid 3 is calculated based on the measured value of the flow potential in the two directions D2.
  • the calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the first viscosity and the second viscosity. With such a configuration, the viscosity can be measured at the time of sucking and discharging the liquid 3. This can be applied to the determination of the type of the liquid 3. For example, the calculation unit 50 can determine whether or not the liquid 3 is a fluid exhibiting thixotropy based on the first viscosity and the second viscosity.
  • the measurement method includes steps ST21 to ST29
  • steps ST21 to ST29 may be divided, integrated, deleted and added, or the order may be changed.
  • step ST29 when the first viscosity and the second viscosity are equal, it is determined that the liquid 3 is a fluid showing no thixotropy, and when the first viscosity and the second viscosity are different, the liquid 3 is determined.
  • the calculation unit 50 may calculate the difference between the first viscosity and the second viscosity, and determine the characteristics of the liquid 3 based on the difference and a predetermined threshold value. For example, the calculation unit 50 may determine that the liquid 3 is a fluid exhibiting thixotropy when the difference exceeds a predetermined threshold value. The calculation unit 50 may determine that the liquid 3 is a fluid that does not exhibit thixotropy if the difference does not exceed a predetermined threshold.
  • FIG. 24 is a flowchart of an example of the measurement method of the fourth embodiment according to the present invention.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the liquid feeding pressure at the time of sucking the liquid 3 and the liquid feeding pressure at the time of discharging the liquid 3 are different.
  • the characteristics of the liquid 3 are based on the first viscosity and the second viscosity of the liquid 3 measured by setting the liquid feeding pressures at the time of suction and the liquid discharge at the time of discharging the liquid 3 to be different. To judge. Specifically, in the measurement method of the fourth embodiment, it is determined whether the liquid 3 is a Newtonian fluid or a non-Newtonian fluid.
  • the viscosity of Newtonian fluid is constant regardless of the shear rate. Therefore, when the liquid 3 to be measured is a Newtonian fluid, the viscosity value calculated from the measured value of the flow potential is constant regardless of the liquid feeding pressure of the pump 60. On the other hand, the viscosity of non-Newtonian fluid changes depending on the shear rate. Therefore, when the liquid 3 to be measured is a non-Newtonian fluid, the viscosity value calculated from the measured value of the flow potential changes depending on the liquid feeding pressure of the pump.
  • steps ST32 to ST35 and steps ST37 to ST40 shown in FIG. 24 are the same as steps ST21 to ST28 of the third embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the pump control unit 64 sets the liquid feed pressure of the pump 60 to the first pressure P1. Specifically, the liquid feed pressure is determined by the magnitude of the voltage applied to the pump 60.
  • the pump control unit 64 adjusts the voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage of the pump 60 to + 12V. As a result, the liquid feeding pressure of the pump 60 is set to the first pressure P1.
  • steps ST32 to ST35 the first viscosity of the liquid 3 when the liquid 3 is sent (sucked) to the first direction D1 is calculated. Note that steps ST32 to ST35 are the same as steps ST21 to ST24 of the third embodiment.
  • step ST36 the pump control unit 64 sets the liquid feed pressure of the pump 60 to the second pressure P2.
  • the magnitude of the second pressure P2 is different from the magnitude of the first pressure P1.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage of the pump 60 to -24V. As a result, the liquid feeding pressure of the pump 60 is set to the second pressure P2.
  • steps ST37 to ST40 the second viscosity of the liquid 3 when the liquid 3 is sent (discharged) to the second direction D2 is calculated.
  • steps ST37 to ST40 are the same as steps ST25 to ST28 of Embodiment 3.
  • step ST41 the calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the first viscosity and the second viscosity. Specifically, the calculation unit 50 compares the first viscosity and the second viscosity. When the first viscosity and the second viscosity are different, the calculation unit 50 determines that the liquid 3 is a non-Newtonian fluid. When the first viscosity and the second viscosity are equal, the calculation unit 50 determines that the liquid 3 is a Newtonian fluid.
  • the characteristics of the liquid 3 can be determined by carrying out steps ST31 to ST41. Specifically, in the measuring method of the fourth embodiment, it can be determined whether the liquid 3 is a Newtonian fluid or a non-Newtonian fluid.
  • FIG. 25 is a table showing an example of measurement conditions and measurement results of Examples 4 and 5.
  • FIG. 26 is a graph showing an example of the relationship between the viscosity and the shear rate of Examples 4 and 5.
  • the first viscosity of the liquid 3 at the time of suction and the second viscosity of the liquid 3 at the time of discharge were measured by using the fluid characteristic sensor of the fourth embodiment.
  • Newtonian fluid and non-Newtonian fluid were used as the liquid 3 to be measured, respectively.
  • Examples 4 and 5 have the same conditions except for the type of liquid 3.
  • the voltage applied to the pump 60 at the time of suction is increased and the voltage applied to the pump 60 at the time of discharge is increased.
  • the second pressure P2 at the time of discharge is made larger than the first pressure P1 at the time of suction.
  • Example 4 the first viscosity of the liquid 3 at the time of suction and the second viscosity of the liquid 3 at the time of discharge are equal.
  • Example 5 the second viscosity of the liquid 3 at the time of discharge is smaller than the first viscosity of the liquid 3 at the time of suction.
  • the Newtonian fluid of Example 4 has the same first viscosity and second viscosity even if the liquid feeding pressures at the time of suction and at the time of discharge are different.
  • the non-Newtonian fluid of Example 5 has different first and second viscosities when the liquid feeding pressures at the time of suction and at the time of discharge are different. Therefore, by comparing the first viscosity and the second viscosity measured using the fluid characteristic sensor of the fourth embodiment, it is determined whether the liquid 3 to be measured is a Newtonian fluid or a non-Newtonian fluid. can do.
  • the pump control unit 64 sets the liquid feeding pressure of the pump 60 when the liquid feeding direction is the first direction D1 to the first pressure P1, and the liquid feeding direction is the second direction.
  • the liquid feeding pressure of the pump 60 when it is D2 is set to a second pressure P2 different from the first pressure P1.
  • the calculation unit 50 can determine whether the liquid 3 is a Newtonian fluid or a non-Newtonian fluid based on the first viscosity and the second viscosity measured at different liquid feeding pressures.
  • the measurement method includes steps ST31 to ST41
  • steps ST31 to ST41 may be divided, integrated, deleted and added, or the order may be changed.
  • step ST41 when the first viscosity and the second viscosity are equal, it is determined that the liquid 3 is a Newtonian fluid, and when the first viscosity and the second viscosity are different, the liquid 3 is a non-Newtonian fluid.
  • the calculation unit 50 may calculate the difference between the first viscosity and the second viscosity, and determine the characteristics of the liquid 3 based on the difference and a predetermined threshold value. For example, the calculation unit 50 may determine that the liquid 3 is a non-Newtonian fluid when the difference exceeds a predetermined threshold value. The calculation unit 50 may determine that the liquid 3 is a Newtonian fluid if the difference does not exceed a predetermined threshold.
  • FIG. 27 is a flowchart of an example of the measurement method of the fifth embodiment according to the present invention.
  • FIG. 28 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth embodiment is different from the second embodiment in that the viscosity of the liquid 3 is measured by changing the liquid feeding pressure stepwise.
  • the characteristics of the liquid 3 are determined based on a plurality of viscosities measured by changing the liquid feeding pressure stepwise at the time of suction and / or at the time of discharging the liquid 3 to be measured. Specifically, in the measuring method of the fifth embodiment, it is determined whether the liquid 3 is a Newtonian fluid, a pseudoplastic fluid, or a Bingham fluid.
  • the viscosity data that changes in relation to the liquid feeding pressure.
  • the tendency of the viscosity to change differs depending on the fluid. For example, in the case of Newtonian fluid, the viscosity does not change even if the liquid feed pressure changes. In the case of quasi-plastic fluid, the viscosity decreases in proportion to the liquid feed pressure. In the case of Bingham fluid, it decreases sharply as the liquid feeding pressure increases, but becomes constant when the predetermined liquid feeding pressure is exceeded.
  • the characteristics of the liquid 3 to be measured can be determined based on the tendency of the viscosity change measured by changing the liquid feeding pressure stepwise.
  • steps ST52 to ST55, ST57 to ST59, and ST61 to ST63 shown in FIG. 27 are the same as steps ST11 to ST14 of the second embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the pump control unit 64 sets the liquid feeding pressure of the pump 60 to the first pressure P1. Specifically, the liquid feed pressure is determined by the magnitude of the voltage applied to the pump 60.
  • the pump control unit 64 adjusts the voltage applied to the pump 60 by the voltage adjusting unit 65.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage of the pump 60 at the time of the first suction to + 12V. As a result, the liquid feeding pressure of the first suction of the pump 60 is set to the first pressure P1.
  • steps ST52 to ST55 the first viscosity of the liquid 3 at the time of the first suction is calculated.
  • steps ST52 to ST54 are the same as steps ST11 to ST14 of the second embodiment.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the first direction D1 at the first pressure P1 to carry out the first suction of the liquid 3.
  • the first suction is started at time t11 .
  • the flow potential increases.
  • the flow potential decreases with the passage of time.
  • the calculation unit 50 calculates the first viscosity of the liquid 3 by using the convergence value V 11 when the flow potential converges in the first suction.
  • step ST56 the pump control unit 64 sets the liquid feed pressure of the pump 60 to the second pressure P2.
  • the second pressure P2 is different from the first pressure P1.
  • the second pressure P2 is set to be larger than the first pressure P1.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage of the pump 60 at the time of the second suction to + 18V. As a result, the liquid feeding pressure of the second suction of the pump 60 is set to the second pressure P2.
  • steps ST57 to ST59 the second viscosity of the liquid 3 at the time of the second suction is calculated.
  • steps ST57 to ST59 are the same as steps ST12 to ST14 of the second embodiment.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the first direction D1 at the second pressure P2 to carry out the second suction of the liquid 3.
  • the second suction increases.
  • the flow potential decreases with the passage of time.
  • the calculation unit 50 calculates the second viscosity of the liquid 3 by using the convergence value V 12 when the flow potential converges in the second suction.
  • step ST60 the pump control unit 64 sets the liquid feed pressure of the pump 60 to the third pressure P3.
  • the third pressure P3 is different from the first pressure P1 and the second pressure P2.
  • the third pressure P3 is set to be larger than the second pressure P2.
  • the pump control unit 64 sets the applied voltage of the pump 60 at the time of the third suction to + 24V.
  • the liquid feeding pressure of the third suction of the pump 60 is set to the third pressure P3.
  • steps ST61 to ST63 the third viscosity of the liquid 3 at the time of the third suction is calculated.
  • steps ST61 to ST63 are the same as steps ST12 to ST14 of the second embodiment.
  • the pump 60 sends the hydraulic fluid 4 to the first direction D1 at the third pressure P3 to carry out the third suction of the liquid 3.
  • the third suction is started at time t13
  • the flow potential increases.
  • the flow potential decreases with the passage of time.
  • the calculation unit 50 calculates the third viscosity of the liquid 3 by using the convergence value V 13 when the flow potential converges in the third suction.
  • step ST64 the hydraulic fluid 4 is sent to the second direction D2 by the pump 60. As a result, the liquid 3 is discharged.
  • the calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the first viscosity, the second viscosity, and the third viscosity. Specifically, the calculation unit 50 calculates the tendency of the viscosity of the liquid 3 to change with the change of the liquid feeding pressure based on the first viscosity, the second viscosity and the third viscosity. The calculation unit 50 determines the characteristics of the liquid 3 based on the tendency of the viscosity of the liquid 3 to change with the change of the liquid feeding pressure. For example, the calculation unit 50 determines whether the liquid 3 is a Newtonian fluid, a pseudoplastic fluid, or a Bingham fluid, based on the tendency of the viscosity of the liquid 3 to change with the change in the liquid feeding pressure.
  • the characteristics of the liquid 3 can be determined by carrying out steps ST51 to ST65. Specifically, in the measuring method of the fifth embodiment, it is possible to determine whether the liquid 3 is a Newtonian fluid, a pseudoplastic fluid, or a Bingham fluid.
  • FIG. 29 is a table showing an example of the measurement conditions and measurement results of Examples 6 to 9.
  • FIG. 30 is a graph showing an example of the relationship between the viscosity and the shear rate of Examples 1 and 3.
  • the first viscosity of the liquid 3 at the time of the first suction the second viscosity of the liquid 3 at the time of the second suction, and the second viscosity using the fluid characteristic sensor of the fifth embodiment are shown. 3
  • the third viscosity of the liquid 3 at the time of suction was measured.
  • Newtonian fluid, first pseudoplastic fluid, second pseudoplastic fluid, and Bingham fluid were used as the liquid 3 to be measured, respectively.
  • Examples 6 to 9 have the same conditions except for the type of liquid 3.
  • the shear rate on the horizontal axis is proportional to the flow potential (flow rate of the liquid 3).
  • Example 6 the viscosity of the liquid 3 does not change regardless of the change in the shear rate (liquid feeding pressure), and is a constant value.
  • the viscosity of the liquid 3 gradually decreases as the shear rate (liquid feeding pressure) increases.
  • Example 9 the viscosity of the liquid 3 sharply decreases with an increase in the shear rate (liquid feeding pressure) and then becomes a constant value.
  • the tendency of the viscosity to change with the change of the liquid feeding pressure is different.
  • the liquid 3 to be measured is a Newtonian fluid, a quasi-plastic fluid, a quasi-plastic fluid, or a Bingham fluid, based on the tendency of the viscosity to change with the change in the liquid feeding pressure.
  • the pump control unit 64 changes the liquid feeding pressure stepwise. With such a configuration, it can be applied to the determination of the characteristics of the liquid 3.
  • the calculation unit 50 may determine whether the liquid 3 is a Newtonian fluid, a quasi-plastic fluid, a quasi-plastic fluid, or a Bingham fluid based on information on a plurality of viscosities measured at different liquid feeding pressures. can.
  • the pump control unit 64 changes the liquid feeding pressure in three stages, but the present invention is not limited to this.
  • the pump control unit 64 may change the liquid feed pressure in two or more steps.
  • the pump control unit 64 changes the liquid feeding pressure at the time of suction of the liquid 3 in a stepwise manner
  • the present invention is not limited to this.
  • the pump control unit 64 may change the liquid feeding pressure at the time of discharging the liquid 3 step by step.
  • FIG. 31 is a schematic view of the fluid characteristic sensor 100A of Comparative Example 1.
  • the fluid characteristic sensor 100A of Comparative Example 1 has the same configuration as the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment except that the movable partition wall 21 and the hydraulic fluid 4 are not provided. That is, in Comparative Example 1, the flow potential of the liquid 3 to be measured is measured.
  • FIG. 32 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor 100A of Comparative Example 1.
  • FIG. 32 shows an example of a change in the flow potential when the liquid 3 to be measured is a non-polar solvent. As shown in FIG. 32, when the flow potential of the non-polar solvent was measured by the fluid characteristic sensor 100A of Comparative Example 1, the flow potential could not be measured. As described above, in Comparative Example 1, it is not possible to measure a liquid such as a non-polar solvent in which a flow potential is unlikely to occur.
  • the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment according to the present invention has a configuration in which the liquid 3 to be measured and the hydraulic fluid 4 which is a polar solvent are partitioned by a movable partition wall 21. Therefore, the flow potential generated by the flow of the hydraulic fluid 4 can be measured, and the liquid 3 such as a non-polar solvent can also be measured.
  • Comparative Example 2 has the same configuration as the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment except that the pump cannot change the liquid feeding direction.
  • FIG. 33 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor of Comparative Example 2. As shown in FIG. 33, in Comparative Example 2 in which the liquid 3 to be measured cannot be discharged, the liquid 3 is continuously sucked. When the liquid 3 is continuously sucked, the movable partition wall 21 of the gas and the liquid 3 infiltrate into the potential measuring unit 30, so that the flow potential becomes 0. Therefore, measurement becomes impossible. On the other hand, in the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment according to the present invention, since the pump 60 capable of changing the liquid feeding direction is used, the liquid 3 can be sucked and discharged. This makes it possible to continuously measure the characteristics of the liquid 3.
  • Comparative Example 3 has the same configuration as the fluid characteristic sensor 1B of the second embodiment except that the stop control of the pump 60 based on the flow potential is not performed.
  • FIG. 34 is a graph showing an example of a change in the flow potential measured by the fluid characteristic sensor of Comparative Example 3. As shown in FIG. 34, in Comparative Example 3 in which the stop control of the pump 60 based on the flow potential is not performed, the liquid 3 is continuously discharged. Therefore, the movable partition wall 21 of the gas and the hydraulic fluid 4 pass through the pressure loss generation unit 10 and flow out to the outside of the fluid characteristic sensor. Therefore, the hydraulic fluid 4 is mixed with the liquid 3 in the container 2.
  • the stop control of the pump 60 is controlled based on the flow potential, it is possible to suppress the hydraulic fluid 4 from flowing out to the outside of the fluid characteristic sensor 1B. can.
  • FIG. 35 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the sixth embodiment according to the present invention.
  • FIG. 36 is a schematic exploded view of the fluid characteristic sensor shown in FIG. 35.
  • the illustration of the hydraulic fluid 4 is omitted.
  • the second embodiment is in that the attachment portion 22 having the outflow port 12 and the pressure loss generation portion 10 is detachably attached to the main body 23 having at least a part of the first flow path 20A. Different from.
  • the fluid characteristic sensor 1D of the sixth embodiment further includes a mounting portion 22, a main body 23, and a connector 24.
  • the connector 24 is not an essential configuration.
  • the mounting portion 22 has an outflow port 12 through which the fluid 3 flows in and out and a pressure loss generation portion 10.
  • the attachment portion 22 is detachably attached to the main body 23.
  • the mounting portion 22 has, for example, a tubular shape having one end and the other end.
  • the mounting portion 22 has, for example, a cylindrical shape.
  • the mounting portion 22 may be composed of, for example, piping.
  • the mounting portion 22 has an outflow port 12, a fluid flow path 11, a pressure loss generation unit 10, and a first connection flow path 25.
  • An outflow port 12 is provided at one end of the mounting portion 22, and an opening of the first connection flow path 25 is provided at the other end of the mounting portion 22.
  • the first connection flow path 25 is connected to the pressure loss generation unit 10 and forms a part of the first flow path 20A.
  • the first connection flow path 25 has, for example, a cylindrical shape.
  • the flow path cross-sectional area of the first connection flow path 25 is larger than the flow path cross-sectional area of the pressure loss generation unit 10.
  • a first female thread portion 25a is provided on the inner wall of the first connection flow path 25.
  • the first female threaded portion 25a is screwed with the first male threaded portion 24a of the connector 24.
  • the main body 23 has at least a part of the first flow path 20A.
  • a mounting portion 22 is detachably mounted on the main body 23.
  • the main body 23 has, for example, a tubular shape having one end and the other end.
  • the main body 23 has, for example, a cylindrical shape.
  • the main body 23 may be composed of, for example, piping.
  • the main body 23 has a second connection flow path 26, a potential measuring unit 30, a hydraulic fluid flow path 40, and a pump 60.
  • An opening of the second connection flow path 26 is provided at one end of the main body 23, and an opening of the hydraulic fluid flow path 40 is provided at the other end (open end 41) of the main body 23.
  • the second connection flow path 26 is connected to the potential measuring unit 30 and forms a part of the first flow path 20A.
  • the second connection flow path 26 has, for example, a cylindrical shape.
  • the flow path cross-sectional area of the second connection flow path 26 is larger than the flow path cross-sectional area of the pressure loss generation unit 10.
  • the flow path cross-sectional area of the second connection flow path 26 is equal to the flow path cross-sectional area of the first connection flow path 25.
  • a second female thread portion 26a is provided on the inner wall of the second connection flow path 26.
  • the second female threaded portion 26a is screwed with the second male threaded portion 24b of the connector 24.
  • the attachment portion 22 is attached to the main body 23 by the connector 24.
  • the connector 24 is a cylindrical member having one end and the other end. The outer walls on one end side and the other end side of the connector 24 are provided with a first male threaded portion 24a and a second male threaded portion 24b, respectively. Further, the connector 24 has a third connection flow path 27.
  • the connector 24 is, for example, a nipple.
  • the flow path cross-sectional area of the third connection flow path 27 is larger than the flow path cross-sectional area of the pressure loss generation unit 10.
  • the third connection flow path 27 forms a part of the first flow path 20A. Specifically, when the mounting portion 22 and the main body 23 are attached via the connector 24, the first connection flow path 25, the second connection flow path 26, and the third connection flow path 27 communicate with each other, and the first flow path 20A is formed.
  • the first flow path 20A is configured to be separable into a plurality of flow paths. Specifically, the first flow path 20A is configured to be separable into a first connection flow path 25, a second connection flow path 26, and a third connection flow path 27.
  • FIGS. 37A to 37D are schematic views showing an example of a manufacturing process of the fluid characteristic sensor 1D according to the sixth embodiment of the present invention.
  • 37A and 37B show an example of the manufacturing process of the mounting portion 22, and
  • FIGS. 37C and 37D show an example of the manufacturing process of the main body 23.
  • the elements constituting the mounting portion 22 are arranged in the mold 5A.
  • the mold 5A is formed in a concave shape.
  • the fluid flow path 11, the pressure loss generation unit 10, and the first connection flow path 25 are arranged in the mold 5A in a connected state.
  • the first connection flow path 25 is, for example, a resin pipe provided with a first female thread portion 25a on the inner wall.
  • the openings of the outflow port 12 of the fluid flow path 11 and the opening of the first connection flow path 25 are in a state of being pressed against the inner wall of the mold 5A. That is, the openings of the outflow port 12 and the first connection flow path 25 are sealed by the inner wall of the mold 5A.
  • these elements may be adhered with an adhesive or the like.
  • the molten encapsulant 6 is introduced into the mold 5A in which the elements constituting the mounting portion 22 are arranged and cured. After the sealing material 6 is cured, the mold 5A is removed to obtain a mounting portion 22.
  • the elements constituting the main body 23 are arranged in the mold 5B.
  • the mold 5B is formed in a concave shape.
  • the second connection flow path 26, the potential measuring unit 30, the hydraulic fluid flow path 40, and the pump 60 are arranged in the mold 5B in a connected state.
  • the second connection flow path 26 is, for example, a resin pipe provided with a second female thread portion 26a on the inner wall.
  • the opening of the second connection flow path 26 and the open end 41 of the hydraulic fluid flow path 40 are in a state of being pressed against the inner wall of the mold 5B. That is, the opening of the second connection flow path 26 and the open end 41 of the hydraulic fluid flow path 40 are sealed by the inner wall of the mold 5B.
  • these elements may be adhered with an adhesive or the like.
  • the molten encapsulant 6 is introduced into the mold 5B in which the elements constituting the main body 23 are arranged and cured. After the sealing material 6 is cured, the mold 5B is removed to obtain the main body 23. After that, the hydraulic fluid 4 is put inside the main body 23.
  • the fluid characteristic sensor 1D can be manufactured.
  • the fluid characteristic sensor 1D has a mounting portion 22 having an outflow port 12 for flowing in and out of fluid and a pressure loss generating portion 10, and a main body having at least a part of the first flow path 20A to which the mounting portion 22 is detachably mounted. 23 and.
  • the mounting portion 22 having the outflow port 12 can be easily mounted and removed from the main body 23. That is, in the fluid characteristic sensor 1D, the mounting portion 22 having the outflow port 12 and the pressure loss generating portion 10 can be replaced. As a result, when the measurement target is changed, the measurement can be easily performed by exchanging the mounting portion 22, and the usability of the user is improved.
  • fluid characteristic sensor 1D can be used for different measurement targets by exchanging the mounting portion 22, it is not necessary to clean the fluid characteristic sensor 1D.
  • the mounting portion 22 can be easily replaced, it is possible to shorten the time until the next measurement is performed by changing the measurement target.
  • the measurement accuracy can be improved. For example, by replacing with a mounting portion 22 having a pressure loss generating portion 10 having an optimum flow path diameter according to the viscosity of the fluid, it is possible to carry out highly accurate viscosity measurement over a wide viscosity range.
  • the pressure loss generated by the pressure loss generation unit 10 is larger than the pressure loss generated by the surrounding flow path or the potential measurement unit 30, so that the viscosity change of the measurement target is changed.
  • the amount of fluctuation in the flow rate is large. This improves the measurement accuracy.
  • the smaller the flow path diameter the smaller the flow rate that can be obtained. Therefore, in the case of high viscosity, only a minute flow rate is generated, and the measurement accuracy of the flow potential may decrease. Therefore, it is possible to carry out highly accurate viscosity measurement by replacing it with a mounting portion 22 having a pressure loss generating portion 10 having a suitable flow path diameter according to the viscosity range to be measured.
  • the present invention is not limited to this.
  • the connector 24 is not essential.
  • the mounting portion 22 may be directly mounted on the main body 23.
  • a male screw portion may be provided on the outer wall of the mounting portion 22.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first connection flow path 25 does not have to form a part of the first flow path 20A.
  • the first connection flow path 25 may be used as a portion connected to the main body 23.
  • the mounting portion 22, the main body 23, and the connecting tool 24 are connected by screws, but the present invention is not limited to this.
  • the mounting portion 22, the main body 23, and the connecting tool 24 may be connected by a mechanism other than a screw.
  • FIG. 38 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the seventh embodiment according to the present invention.
  • the seventh embodiment is different from the second embodiment in that the partition wall 21A is a solid.
  • the partition wall 21A is formed of a solid.
  • the partition wall 21A is made of rubber, plastic, or the like.
  • the rubber include fluororubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, ethylene propylene diene rubber, silicone rubber and the like.
  • the plastic include polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, cycloolefin polymer, cyclic olefin copolymer and the like.
  • the "partition wall 21A" may be referred to as a "solid partition wall 21A".
  • the solid partition wall 21A is formed of a plate-shaped member.
  • the solid partition wall 21A has a disk shape.
  • the solid partition wall 21A is movably arranged in the first flow path 20. Specifically, the solid partition wall 21A moves while being in contact with the inner wall 20a of the first flow path 20.
  • the outer diameter of the solid partition wall 21A is substantially equal to, for example, the flow path diameter of the first flow path 20.
  • the outer diameter of the solid partition wall 21A may be 5% or less larger than the flow path diameter of the first flow path 20. With such a configuration, it is possible to move in the first flow path 20 while ensuring the sealing property of the solid partition wall 21A.
  • a lid 42 is arranged at the open end 41A of the hydraulic fluid flow path 40.
  • the lid 42 is provided with a through hole 43.
  • the through hole 43 has a diameter of 1 mm.
  • the partition wall 21A is a solid.
  • the fluid to be measured and the hydraulic fluid 4 can be easily separated. Further, even when the fluid characteristic sensor 1E is subjected to vibration or inclination, the fluid and the hydraulic fluid 4 can be separated more reliably, so that the fluid to be measured is suppressed from being mixed in the hydraulic fluid 4. Can be done.
  • the partition wall 21A is a solid, it is easier to secure the sealing property between the partition wall 21A and the inner wall 20a of the first flow path 20 as compared with the gas partition wall. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom in the installation location and installation form of the fluid characteristic sensor 1E.
  • the fluid characteristic sensor 1E can be installed in the direction of gravity, the horizontal direction, or a direction oblique to these directions.
  • FIG. 39 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 5 of the seventh embodiment according to the present invention.
  • the fluid characteristic sensor 1EA of the modified example 5 is a combination of the configuration of the fluid characteristic sensor 1D of the sixth embodiment and the solid partition wall 21A of the seventh embodiment.
  • the solid partition wall 21A is arranged in the second connection flow path 26 forming a part of the first flow path 20A. That is, in the fluid characteristic sensor 1EA, the solid partition wall 21A may be arranged in the first flow path 20A on the main body 23 side.
  • FIG. 40 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modification 6 of the seventh embodiment according to the present invention.
  • the fluid characteristic sensor 1EB of the modification 6 is a combination of the configuration of the fluid characteristic sensor 1D of the sixth embodiment and the solid partition wall 21A of the seventh embodiment.
  • the solid partition wall 21A is arranged in the first connection flow path 25 forming a part of the first flow path 20A. That is, in the fluid characteristic sensor 1EB, the solid partition wall 21A may be arranged in the first flow path 20A on the mounting portion 22 side.
  • FIG. 41 is a schematic view showing another example of the solid partition wall.
  • the solid partition wall 21B has a concave partition wall body 28 having a concave shape and elastically deformable, and a flange 29 protruding outward from the outer wall of the partition wall body 28.
  • the partition wall body 28 has a bottomed tubular shape. Specifically, the partition wall body 28 has a bottom portion 28a and a side wall 28b.
  • the bottom 28a has a disk shape.
  • the side wall 28b has a cylindrical shape extending from the outer periphery of the bottom 28a in the thickness direction of the bottom 28a.
  • the side wall 28b has one end and the other end.
  • a bottom portion 28a is arranged at one end of the side wall 28b.
  • the other end of the side wall 28b is an end opposite to one end and is open. That is, the other end of the side wall 28b forms an open end 28c.
  • the partition wall body 28 is formed so as to be elastically deformable by receiving an external force.
  • the flange 29 projects radially outward from the side wall 28b of the partition wall body 28.
  • the flange 29 is provided at the other end of the side wall of the partition wall main body 28.
  • the flange 29 has a ring shape.
  • the flange 29 is used as a portion for gripping the solid partition wall 21B.
  • the solid partition wall 21B is made of rubber, for example.
  • examples of the rubber material include ethylene propylene diene rubber (EPDM), cryonitrile butadiene rubber (NBR), and fluororubber (FKM).
  • FIG. 42 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modification 7 of the embodiment 7 according to the present invention. As shown in FIG. 42, the fluid characteristic sensor 1EC of the modification 7 includes the solid partition wall 21B shown in FIG. 41.
  • the solid partition wall 21B is fixed in the first flow path 20. Specifically, the solid partition wall 21B is fixed by sandwiching the flange 29 of the solid partition wall 21B.
  • the bottom portion 28a of the solid partition wall 21B is arranged in a direction intersecting the inner wall 20a of the first flow path 20, and the side wall 28b is arranged along the inner wall 20a of the first flow path 20.
  • FIGS. 43A and 43B are schematic views illustrating an example of the operation of the solid partition wall.
  • 43A and 43B show an example of an operation of sucking the liquid 3 to be measured toward the first direction D1.
  • the solid partition wall 21B is elastically deformed.
  • an inward force is generated with respect to the partition wall main body 28 of the solid partition wall 21B.
  • the side wall 28b of the partition wall body 28 is elastically deformed so as to be recessed inward in the radial direction, and the bottom portion 28a of the partition wall body 28 moves toward the first direction D1.
  • the solid partition wall 21B is elastically deformed, so that the hydraulic fluid 4 flows in the first direction D1.
  • the potential measuring unit 30 can measure the flow potential generated when the hydraulic fluid 4 flows.
  • the volume of the space surrounded by the partition wall main body 28 of the solid partition wall 21B changes to some extent because the pressure loss generation unit 10 is sucked until the liquid 3 is filled.
  • the side wall 28b is deformed so as to be recessed inward in the radial direction, and the bottom 28a moves toward the first direction D1. Therefore, the volume of the space surrounded by the partition wall main body 28 can be changed relatively greatly. This makes it possible to measure the viscosity without increasing the size of the fluid characteristic sensor 1EC.
  • FIG. 44 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 8 of the seventh embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 44, in the fluid characteristic sensor 1ED of the modification 8, the solid partition wall 21B is combined with the configuration of the fluid characteristic sensor 1D of the sixth embodiment.
  • the fluid characteristic sensor 1ED has a plurality of solid partition walls 21B.
  • the plurality of solid partition walls 21B are arranged in the first connection flow path 25 and the second connection flow path 26, respectively, which form a part of the first flow path 20A.
  • the plurality of solid partition walls 21B include a first solid partition wall 21BA and a second solid partition wall 21BB.
  • the first solid partition wall 21BA is arranged in the first connection flow path 25 of the mounting portion 22, and the second solid partition wall 21BB is arranged in the second connection flow path 26 of the main body 23.
  • the liquid 3 to be measured comes into contact with the first solid partition wall 21BA, but the hydraulic fluid 4 does not come into contact with it.
  • the hydraulic fluid 4 comes into contact with the second solid partition wall 21BB, but the liquid 3 does not.
  • the flow path between the first solid partition wall 21BA and the second solid partition wall 21BB is filled with gas.
  • FIG. 45 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 9 of the seventh embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 45, in the fluid characteristic sensor 1EE of the modified example 9, the configuration of the fluid characteristic sensor 1ED of the modified example 8 is combined with the third solid partition wall 21BC.
  • the plurality of solid partition walls 21B include the first solid partition wall 21BA, the second solid partition wall 21BB, and the third solid partition wall 21BC.
  • the first solid partition wall 21BA is arranged in the first connection flow path 25 of the mounting portion 22
  • the second solid partition wall 21BB is arranged in the second connection flow path 26 of the main body 23
  • the third solid partition wall 21BC is the hydraulic fluid flow path 40. Is located in.
  • the third solid partition wall 21BC seals the open end 41 side of the hydraulic fluid flow path 40. As a result, even when the fluid characteristic sensor 1EE is tilted or turned upside down, the leakage of the hydraulic fluid 4 can be suppressed by the third solid partition wall 21BC.
  • FIG. 46 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 10 of the seventh embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 46, the fluid characteristic sensor 1EF of the modified example 10 is different from the fluid characteristic sensor 1EC of the modified example 7 in that the solid partition wall 21B is arranged at the step 20c. Other configurations in the fluid characteristic sensor 1EF of the modified example 10 are the same as those of the fluid characteristic sensor 1EC of the modified example 7.
  • the solid partition wall 21B is arranged at the step 20c.
  • the step 20c is a portion where the pressure loss generation unit 10 and the first flow path 20 are connected. Since the flow path diameter of the pressure loss generation unit 10 is smaller than the flow path diameter of the first flow path 20, a step 20c is formed at a portion where the pressure loss generation unit 10 and the first flow path 20 are connected.
  • the step 20c has a surface extending in a direction intersecting the extending direction (Z direction) of the first flow path 20. In the fluid characteristic sensor 1EF, the step 20c has a surface extending in a direction orthogonal to the extending direction (Z direction) of the first flow path 20.
  • the bottom 28a of the solid partition wall 21B is in contact with the step 20c.
  • the solid partition wall 21B is supported by the step 20c.
  • the step 20c supports the bottom portion 28a of the solid partition wall 21B.
  • the solid partition wall 21B from being deformed beyond the limit of strength.
  • damage to the solid partition wall 21B can be suppressed.
  • FIG. 47 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 11 of the seventh embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 47, the fluid characteristic sensor 1EG of the modified example 11 differs from the fluid characteristic sensor 1EF of the modified example 10 in that the solid partition wall 21B is arranged upside down. Other configurations of the fluid characteristic sensor 1EG of the modified example 11 are the same as those of the fluid characteristic sensor 1EF of the modified example 10.
  • the open end 28c of the solid partition wall 21B is arranged at the step 20c.
  • the open end 28c is an end provided with an opening and is the other end of the side wall 28b.
  • the open end 28c is connected to the pressure loss generation unit 10. That is, the flow path of the pressure loss generation unit 10 is in a state of communicating with the opening of the opening end 28c.
  • the solid partition wall 21B is deformed so as to be recessed inward in the state before the liquid 3 to be measured is sucked in the first direction D1.
  • an outward force is generated with respect to the partition wall main body 28 of the solid partition wall 21B.
  • the side wall 28b of the solid partition wall 21B moves toward the inner wall 20a of the first flow path 20, and the bottom 28a moves toward the first direction D1.
  • the hydraulic fluid 4 flows in the first direction D1.
  • the potential measuring unit 30 can measure the flow potential generated when the hydraulic fluid 4 flows.
  • 48A and 48B are schematic views illustrating an example of the operation of the solid partition wall in the modified example 11.
  • 48A and 48B show an example of an operation of sucking the liquid 3 to be measured and then sending the liquid 3 toward the second direction D2.
  • the solid partition wall 21B is elastically deformed.
  • an inward force is generated with respect to the partition wall main body 28 of the solid partition wall 21B.
  • the side wall 28b of the partition wall body 28 is elastically deformed so as to be recessed inward in the radial direction, and the bottom portion 28a of the partition wall body 28 moves toward the second direction D2.
  • the opening end 28c of the solid partition wall 21B is connected to the pressure loss generation unit 10, and the flow path of the pressure loss generation unit 10 communicates with the opening of the opening end 28c. Therefore, even if the bottom portion 28a and the side wall 28b of the solid partition wall 21B are elastically deformed when the liquid 3 is sent to the second direction D2, it is difficult to close the pressure loss generating portion 10. This makes it possible to prevent the liquid 3 from remaining in the first flow path 20 when the liquid 3 is sent to the second direction D2 and discharged in the fluid characteristic sensor 1EG.
  • FIG. 49 is a schematic view showing another example of the solid partition wall.
  • the solid partition wall 21C may have a partition wall body 28A recessed in a hemisphere and a flange 29. Even in such a configuration, the hydraulic fluid 4 flows in the first direction D1 due to the elastic deformation of the partition wall main body 28A. As a result, the potential measuring unit 30 can measure the flow potential generated when the hydraulic fluid flows.
  • the shapes of the solid partition walls 21B and 21C are not limited to the above-mentioned examples.
  • the solid partition walls 21B and 21C may be solids that are formed by being recessed in a concave shape and that can be elastically deformed. Further, the solid partition walls 21B and 21C are preferably formed of a shape or material that elastically deforms so that the displacement of the hydraulic fluid 4 in the flow direction becomes large.
  • FIG. 50 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the eighth embodiment according to the present invention.
  • the eighth embodiment is different from the second embodiment in that it has a nozzle 70.
  • the fluid characteristic sensor 1F of the eighth embodiment has a nozzle 70.
  • the nozzle 70 has an outflow port 12 and a pressure loss generation unit 10.
  • the nozzle 70 has an outer diameter smaller than the outer diameter of the main body portion of the fluid characteristic sensor 1F.
  • the fluid characteristic sensor 1F includes a nozzle 70 having an outflow port 12 and a pressure loss generation unit 10.
  • FIG. 51 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 10 of the eighth embodiment according to the present invention.
  • the nozzle 70A has the fluid flow path 11 and the outflow port 12, and the pressure loss generation unit 10 is provided in the main body portion of the fluid characteristic sensor 1FA. There is. Even in such a configuration, it is possible to measure the fluid characteristics of a small amount of measurement target.
  • FIG. 52 is a schematic configuration diagram of an example of the fluid characteristic sensor of the modified example 11 of the eighth embodiment according to the present invention.
  • the nozzle 70B in the fluid characteristic sensor 1FB of the modification 11, the nozzle 70B has a pressure loss generation unit 10, a fluid flow path 11A, and an outflow port 12. Further, the nozzle 70B is curved. With such a configuration, the nozzle 70B can be lengthened and the main body portion of the fluid characteristic sensor 1FA can be installed at a place away from the measurement target.
  • FIG. 53 is a schematic diagram showing other embodiments.
  • a measurement system including a plurality of fluid characteristic sensors 1A may be constructed.
  • the measurement system includes a plurality of fluid characteristic sensors 1A and a pipe 2A.
  • a plurality of measuring holes are provided in the pipe 2A, and a fluid characteristic sensor 1A is installed in each of the plurality of measuring holes.
  • the measurement result information acquired by the plurality of fluid characteristic sensors 1A may be sent to the control device via wireless communication or wired communication.
  • the above-mentioned measurement system can be applied to pipes and tanks in, for example, a food manufacturing process, a resin manufacturing process, an ink manufacturing process, and a paste manufacturing process, and can monitor the viscosity of a fluid flowing through the pipe. As a result, it is possible to quickly detect quality defects and minimize the amount of defective products generated.
  • FIG. 53 an example using the fluid characteristic sensor 1A of the first embodiment has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the fluid characteristic sensors of the second to eighth embodiments may be used.
  • FIG. 54 is a schematic diagram showing other embodiments.
  • the fluid characteristic sensor 1FB may be installed in the printing apparatus 71.
  • the fluid characteristic sensor 1FB may be installed on the squeegee 72 of the printing apparatus 71, and the viscosity of the liquid pool of the paste 73 accumulated in front of the squeegee 72 may be measured on the screen plate 74. Further, the viscosity of the paste 73 during printing may be monitored to detect the viscosity fluctuation in real time. This makes it possible to prevent printing defects due to changes in the viscosity of the paste 73.
  • the fluid characteristic sensor 1FB may be installed in a coating device such as a gravure printing device, an inkjet printing device, or a dispenser. For example, it may be used for prevention of coating defects by detecting a change in the viscosity of the coating liquid and for feedback control of coating operation. Further, the fluid characteristic sensor 1FB may be installed in the resin injection molding apparatus and used for feedback control of the injection pressure based on the detection of the change in the viscosity of the resin.
  • the fluid characteristic sensors 1F and 1FA having a nozzle 70 other than the fluid characteristic sensor 1FB may be used.
  • the fluid characteristic sensor of the present invention is a sensor that measures the characteristics of a fluid, and can be applied to, for example, a viscosity sensor.

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Abstract

本発明の流体特性センサ（１Ａ）は、測定対象である流体（３）の特性を測定する流体特性センサ（１Ａ）であって、前記流体（３）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（１０）と、前記圧力損失生成部（１０）に接続され、前記流体（３）、及び極性溶媒である作動液（４）が流動する第１流路（２０）と、前記第１流路（２０）内に配置され、前記流体（３）と前記作動液（４）とを仕切る隔壁（２１）と、前記第１流路（２０）に接続され、且つ前記作動液（４）が流動する際に生じる流動電位を測定する電位測定部（３０）と、を備える。

Description

流体特性センサ
　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、１００μｍ２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、１００μｍ２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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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ｔ１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Ｖ１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ｔｓ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ｔｓ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Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３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ｔ１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ｔｓ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ｔｓ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Ｖ１を取得する。算出部５０は、流動電位の収束値Ｖ１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ｔ２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ｔ３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ｔｓ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ｔｓ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ｔ３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ｔ４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ｔａ秒とすると、液体３はｔａ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η１１、圧力損失生成部１０を通過した直後（ｔａ秒後）の粘度をη１２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、η１１とη１２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η１１に戻ろうとする。しかし、粘度がη１１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ｔ２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ｔｓ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ｔｓ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Ｖ２を取得する。算出部５０は、流動電位の収束値Ｖ２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ｔ１１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Ｖ１１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ｔ１２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Ｖ１２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ｔ１３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Ｖ１３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。
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