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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024041720
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】測定装置及び測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 29/02 20060101AFI20240319BHJP
G01N 29/024 20060101ALI20240319BHJP
G01N 29/44 20060101ALI20240319BHJP
G01F 23/296 20220101ALI20240319BHJP
G01N 11/00 20060101ALI20240319BHJP
G01N 11/16 20060101ALI20240319BHJP
【ＦＩ】
G01N29/02
G01N29/024
G01N29/44
G01F23/296
G01N11/00 A
G01N11/16 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023138393
(22)【出願日】2023-08-28
(31)【優先権主張番号】P 2022146571
(32)【優先日】2022-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 来
【テーマコード（参考）】
2F014
2G047
【Ｆターム（参考）】
2F014FB00
2G047AA01
2G047AA03
2G047BA03
2G047BC02
2G047BC03
2G047BC04
2G047GG12
2G047GG20
2G047GG28
2G047GG30
2G047GG32
2G047GG33
2G047GG46
(57)【要約】
【課題】液体の状態をより容易に測定できる測定装置を提供する。
【解決手段】本開示に係る測定装置１は、液体Ｌを含む容器１０５に対し配置される測定装置１であって、容器１０５に対して固定される出力検出部であって、容器１０５に含まれる液体Ｌの内部を伝搬する超音波を出力し、液体Ｌ内を伝搬した超音波を検出する複数の出力検出部と、出力検出部により検出された超音波に基づいて容器１０５内での液体Ｌの状態を測定する制御部５０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本開示に係る測定装置１は、液体Ｌを含む容器１０５に対し配置される測定装置１であって、容器１０５に対して固定される出力検出部であって、容器１０５に含まれる液体Ｌの内部を伝搬する超音波を出力し、液体Ｌ内を伝搬した超音波を検出する複数の出力検出部と、出力検出部により検出された超音波に基づいて容器１０５内での液体Ｌの状態を測定する制御部５０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を含む容器に対し配置される測定装置であって、
前記容器に対して固定される出力検出部であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力し、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出する複数の前記出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定する制御部と、
を備える、
測定装置。
前記容器に対して固定される出力検出部であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力し、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出する複数の前記出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定する制御部と、
を備える、
測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記液体に対象物を撹拌するために前記液体を貯留する前記容器に対し配置され、
前記液体の状態は、撹拌における前記液体の製品性状を含み、
前記制御部は、第１基準状態にある前記液体の製品性状に関する基準データと、撹拌中の前記液体の製品性状に関する測定データと、に基づいて前記液体の製品性状を測定する、
測定装置。
前記液体に対象物を撹拌するために前記液体を貯留する前記容器に対し配置され、
前記液体の状態は、撹拌における前記液体の製品性状を含み、
前記制御部は、第１基準状態にある前記液体の製品性状に関する基準データと、撹拌中の前記液体の製品性状に関する測定データと、に基づいて前記液体の製品性状を測定する、
測定装置。
【請求項3】
請求項２に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記基準データからの前記測定データの差分を算出し、前記差分が所定時間にわたり一定となると前記液体に対する前記対象物の撹拌が完了したと判定する、
測定装置。
前記制御部は、前記基準データからの前記測定データの差分を算出し、前記差分が所定時間にわたり一定となると前記液体に対する前記対象物の撹拌が完了したと判定する、
測定装置。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、前記容器内における前記液体の液面の位置を含み、
前記制御部は、複数の前記出力検出部によりそれぞれ検出された前記超音波の複数の検出信号に基づいて前記液体の液面の位置を測定する、
測定装置。
前記液体の状態は、前記容器内における前記液体の液面の位置を含み、
前記制御部は、複数の前記出力検出部によりそれぞれ検出された前記超音波の複数の検出信号に基づいて前記液体の液面の位置を測定する、
測定装置。
【請求項5】
請求項４に記載の測定装置であって、
前記制御部は、第１検出信号を示す一の前記出力検出部と、前記第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の前記出力検出部と、の間の位置を前記液体の液面の位置として算出する、
測定装置。
前記制御部は、第１検出信号を示す一の前記出力検出部と、前記第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の前記出力検出部と、の間の位置を前記液体の液面の位置として算出する、
測定装置。
【請求項6】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の存否を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡又は粒子の存否を測定する、
測定装置。
前記液体の状態は、気泡又は粒子の存否を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡又は粒子の存否を測定する、
測定装置。
【請求項7】
請求項６に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記液体を用いたときの前記波形の始まりの正負が第２基準状態にある前記液体を用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡が存在すると判定する、
測定装置。
前記制御部は、前記液体を用いたときの前記波形の始まりの正負が第２基準状態にある前記液体を用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡が存在すると判定する、
測定装置。
【請求項8】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の密度を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の音速に基づいて、気泡又は粒子の密度を測定する、
測定装置。
前記液体の状態は、気泡又は粒子の密度を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の音速に基づいて、気泡又は粒子の密度を測定する、
測定装置。
【請求項9】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
複数の前記出力検出部が前記容器の外面に沿って配置され、
前記出力検出部は、出力された前記超音波の反射波又は透過波を検出する、
測定装置。
複数の前記出力検出部が前記容器の外面に沿って配置され、
前記出力検出部は、出力された前記超音波の反射波又は透過波を検出する、
測定装置。
【請求項10】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記出力検出部は、前記液体内の対象物を前記超音波により微細化して前記液体内に分散させるホモジナイザを有し、前記ホモジナイザからの前記超音波を検出する、
測定装置。
前記出力検出部は、前記液体内の対象物を前記超音波により微細化して前記液体内に分散させるホモジナイザを有し、前記ホモジナイザからの前記超音波を検出する、
測定装置。
【請求項11】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記容器に貯留される前記液体の粘度、前記液体の前記容器内での圧力、前記液体の前記容器内での温度、及び前記液体の前記容器内での外観の少なくとも１つを前記液体の状態に加えてさらに測定する、
測定装置。
前記制御部は、前記容器に貯留される前記液体の粘度、前記液体の前記容器内での圧力、前記液体の前記容器内での温度、及び前記液体の前記容器内での外観の少なくとも１つを前記液体の状態に加えてさらに測定する、
測定装置。
【請求項12】
液体を含む容器に対し配置される測定装置により実行される測定方法であって、
前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力するステップと、
前記容器に対して固定された位置で、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出するステップと、
検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定するステップと、
を含む、
測定方法。
前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力するステップと、
前記容器に対して固定された位置で、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出するステップと、
検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定するステップと、
を含む、
測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、液体に対象物を混ぜ合わせるための撹拌に関連する技術が知られている。例えば、特許文献１には、所望のとろみ付けを実現しやすい、とろみ付け支援システム及び撹拌子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１３７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術では、撹拌などに用いられる液体の状態を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定する点について十分に考慮されていなかった。
【0005】
本開示は、液体の状態をより容易に測定できる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
幾つかの実施形態に係る測定装置は、液体を含む容器に対し配置される測定装置であって、前記容器に対して固定される出力検出部であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力し、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出する複数の前記出力検出部と、前記出力検出部により検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定する制御部と、を備える。
【0007】
これにより、例えば、撹拌に用いられる液体の状態を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、撹拌に用いられる液体の状態を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、撹拌機の内部の液体を取り出すことなく、リアルタイムに液体の状態を測定することができる。以上により、撹拌機の容器内での撹拌に用いられる液体の状態を測定するときの測定装置の利便性が向上する。
【0008】
一実施形態における測定装置は、前記液体に対象物を撹拌するために前記液体を貯留する前記容器に対し配置され、前記液体の状態は、撹拌における前記液体の製品性状を含み、前記制御部は、第１基準状態にある前記液体の製品性状に関する基準データと、撹拌中の前記液体の製品性状に関する測定データと、に基づいて前記液体の製品性状を測定してもよい。
【0009】
これにより、測定装置は、撹拌における液体の製品性状を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、上記のリアルタイム測定において特定の物理量を一意の式で測定することなく、撹拌における液体の製品性状を定量的に判定することで、撹拌における液体の製品性状を容易に確認できる。したがって、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0010】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記基準データからの前記測定データの差分を算出し、前記差分が所定時間にわたり一定となると前記液体に対する前記対象物の撹拌が完了したと判定してもよい。
【0011】
これにより、測定装置は、対象物が液体に対して正常に混ぜ合わされたことを定量的に判定することができる。測定装置は、撹拌が完了したことを、容器の蓋を開けることなく定量的に判定することができる。測定装置は、撹拌機の内部の液体を取り出すことなく、リアルタイムに、撹拌が完了したことを判定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0012】
一実施形態における測定装置では、前記液体の状態は、前記容器内における前記液体の液面の位置を含み、前記制御部は、複数の前記出力検出部によりそれぞれ検出された前記超音波の複数の検出信号に基づいて前記液体の液面の位置を測定してもよい。
【0013】
これにより、測定装置は、液体の液面の位置を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、液体の液面の位置を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく容易に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、蓋を開けることなく、リアルタイムに液体の液面の位置を測定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0014】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、第１検出信号を示す一の前記出力検出部と、前記第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の前記出力検出部と、の間の位置を前記液体の液面の位置として算出してもよい。
【0015】
これにより、測定装置は、複数の出力検出部によってそれぞれ得られた複数の検出信号の様子に基づいて、液体の液面の位置を、撹拌中であってもより容易に測定できる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0016】
一実施形態における測定装置では、前記液体の状態は、気泡又は粒子の存否を含み、前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡又は粒子の存否を測定してもよい。
【0017】
これにより、測定装置は、気泡又は粒子の存否を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、気泡又は粒子の存否を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく容易に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、蓋を開けることなく、リアルタイムに気泡又は粒子の存否を測定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0018】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記液体を用いたときの前記波形の始まりの正負が第２基準状態にある前記液体を用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡が存在すると判定してもよい。
【0019】
これにより、測定装置は、波形の形状変化に基づいて客観的に気泡の存否を測定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0020】
一実施形態における測定装置では、前記液体の状態は、気泡又は粒子の密度を含み、前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の音速に基づいて、気泡又は粒子の密度を測定してもよい。
【0021】
これにより、測定装置は、気泡又は粒子の密度を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、気泡又は粒子の密度を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく容易に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、蓋を開けることなく、リアルタイムに気泡又は粒子の密度を測定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0022】
一実施形態における測定装置では、複数の前記出力検出部が前記容器の外面に沿って配置され、前記出力検出部は、出力された前記超音波の反射波又は透過波を検出してもよい。
【0023】
これにより、測定装置は、撹拌中の液体の状態を、撹拌機の外部から容易に測定できる。測定装置は、液体の状態を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく外部から容易に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、蓋を開けることなく、リアルタイムに液体の状態を外部から測定することができる。以上により、上述した測定装置の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0024】
一実施形態における測定装置では、前記出力検出部は、前記液体内の対象物を前記超音波により微細化して前記液体内に分散させるホモジナイザを有し、前記ホモジナイザからの前記超音波を検出してもよい。
【0025】
これにより、測定装置は、液体内を伝搬した、ホモジナイザからの超音波を用いて、後述する測定方法と同様の原理に基づいて液体の状態を測定することができる。
【0026】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記容器に貯留される前記液体の粘度、前記液体の前記容器内での圧力、前記液体の前記容器内での温度、及び前記液体の前記容器内での外観の少なくとも１つを前記液体の状態に加えてさらに測定してもよい。
【0027】
これにより、測定装置は、複数の物理量を組み合わせてその相関を取得し、液体の状態、例えば液体の製品性状をより精度良く定義することも可能になる。例えば、測定装置は、所定の時間領域で液体が所定の性状を有し液体に対する対象物の撹拌が完了していると定義することも可能である。
【0028】
幾つかの実施形態に係る測定方法は、液体を含む容器に対し配置される測定装置により実行される測定方法であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力するステップと、前記容器に対して固定された位置で、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出するステップと、検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定するステップと、を含む。
【0029】
これにより、例えば、撹拌に用いられる液体の状態を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置は、撹拌に用いられる液体の状態を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定することができる。測定装置は、撹拌中であっても、撹拌機の内部の液体を取り出すことなく、リアルタイムに液体の状態を測定することができる。以上により、撹拌機の容器内での撹拌に用いられる液体の状態を測定するときの測定装置の利便性が向上する。
【発明の効果】
【0030】
本開示によれば、液体の状態をより容易に測定できる測定装置及び測定方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本開示の一実施形態に係る測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図3A】検出部からの検出信号の第１例を示すグラフ図である。
【図3B】検出部からの検出信号の第２例を示すグラフ図である。
【図3C】検出部からの検出信号の第３例を示すグラフ図である。
【図3D】検出部からの検出信号の第４例を示すグラフ図である。
【図4A】検出部からの検出信号の第５例を示すグラフ図である。
【図4B】検出部からの検出信号の第６例を示すグラフ図である。
【図4C】検出部からの検出信号の第７例を示すグラフ図である。
【図4D】検出部からの検出信号の第８例を示すグラフ図である。
【図7】容器が空であるときの各検出信号の一例を示す模式図である。
【図8】容器が空でないときの各検出信号の第１例を示す模式図である。
【図9】容器が空でないときの各検出信号の第２例を示す模式図である。
【図10】容器が空でないときの各検出信号の第３例を示す模式図である。
【図11】容器が空でないときの各検出信号の第４例を示す模式図である。
【図15】液体の音速を算出する算出方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
従来技術の背景及び問題点についてより詳細に説明する。
【0033】
液体に対象物を混ぜ合わせるために用いられる撹拌機は、主な構成として、モータと、撹拌軸と、撹拌翼と、蓋と、容器と、を有する。撹拌機の容器には、主剤としての液体と、撹拌によって液体内で分散させる対象となる対象物とが混在する。撹拌機は、モータの回転による回転力を、撹拌軸を介して撹拌翼に伝え、撹拌翼を回転させることで、液体に対し対象物を混ぜ合わせる。対象物によっては、撹拌によって気泡が混入する場合もある。撹拌機は、容器の内部の状態を確認可能とするために、サイトガラス並びに温度計及び圧力計などの計測機器が蓋に対し設置されている場合もある。
【0034】
主剤としての液体に対し対象物が完全に混ざり合ったか否かを確認するための方法がいくつか考えられる。第１の方法は、予め設定された時間だけ撹拌を行う方法である。第２の方法は、容器の蓋を開け、容器内部の液体を取り出して確認する方法である。第３の方法は、容器の外側のサイトガラスから容器内部の液体を視認する方法である。第４の方法は、モータの回転数及び消費電流を測定し、撹拌トルクが所定のトルクになったか否かを判定する方法である。第５の方法は、計測機器により測定された温度及び圧力などの容器内側からの二次情報に基づいて判定する方法である。
【0035】
しかしながら、いずれの方法も、撹拌中に液体の状態を容器の外部から測定することは容易ではなかった。例えば、撹拌における液体の製品性状を確認するためには、一度撹拌を中断し、容器の蓋を開けて容器内部の液体を柄杓で取得し、外部機器で確認を行う必要があった。例えば、上記第４の方法では、撹拌中の製品性状を確認することも一応は可能であるが、対象物によっては撹拌トルクが変化しない場合もある。
【0036】
加えて、撹拌が行われると、容器内での沈殿物に密度差が生じたり、気泡の混入状態に差が生じたりすることもある。その結果、撹拌における液体の製品性状が安定しないといった課題も生じる。これらを測定するためには、複数の検出部を設置する必要がある。
【0037】
さらに、撹拌条件によっては内部の液体の液面の位置が上昇し、蓋の上面に設置されたサイトガラスが汚れたり、温度計及び圧力計などの付属の計測機器が故障したりする可能性もある。したがって、液体の液面の位置を液体の状態として測定することも重要となるが、サイトグラスから視認する方法が一般的である。
【0038】
本開示は、以上のような問題点を解決するために、撹拌に用いられる液体の状態を、撹拌中であってもより容易に測定できる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。より具体的には、本開示は、撹拌に用いられる液体の状態を、容器内での撹拌中に容器の蓋を開けることなく容器の外部から測定し、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【0039】
（構成）
以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。
以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。
【0040】
図１は、本開示の一実施形態に係る測定装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の測定装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。初めに、図１を参照しながら、液体Ｌに対象物Ｓを撹拌するために用いられる撹拌機１００の構成について主に説明する。本開示において、「対象物Ｓ」は、例えば固体、液体、及び気体などの任意の状態のものを含む。
【0041】
撹拌機１００は、モータ１０１と、撹拌軸１０２と、撹拌翼１０３と、蓋１０４と、容器１０５と、を有する。容器１０５内には、主剤としての液体Ｌと、撹拌によって液体Ｌ内で分散させる対象となる対象物Ｓとが混在する。容器１０５は、液体Ｌを貯留する。撹拌機１００は、モータ１０１の回転による回転力を、撹拌軸１０２を介して撹拌翼１０３に伝え、撹拌翼１０３を回転させることで、液体Ｌに対し対象物Ｓを混ぜ合わせる。対象物Ｓによっては、撹拌によって気泡Ｂが混入する場合もある。
【0042】
撹拌機１００は、容器１０５の内部の状態を確認可能とするために、サイトガラス１０６並びに温度計及び圧力計などの計測機器１０７を蓋１０４において付加的に有してもよい。
【0043】
図１及び図２を参照しながら、撹拌機１００に対して配置される測定装置１の構成について主に説明する。測定装置１は、出力部１０と、検出部２０と、表示部３０と、記憶部４０と、制御部５０と、を有する。図１に示す例では、１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、１つのモジュールにより兼用可能であり、１つの出力検出部として一体的に構成されている。１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、モジュール構成としては１つの出力検出部にまとめられるが、機能としてはそれぞれ別個の機能ブロックとして定義可能である。１つの出力検出部は、１つの出力部１０と１つの検出部２０とを有する。出力検出部は、容器１０５に対して固定される。
【0044】
出力部１０は、容器１０５に対して固定される任意の超音波出力モジュールを含む。出力部１０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの内部を伝搬する超音波を出力する。出力部１０は、例えば矩形波、正弦波、及び三角波などの制御信号が制御部５０から印加されることで超音波を出力する。
【0045】
検出部２０は、容器１０５に対して固定される任意の超音波検出モジュールを含む。検出部２０は、出力部１０から出力され、容器１０５に貯留される液体Ｌ内を伝搬した超音波を検出する。
【0046】
表示部３０は、情報を出力してユーザに通知する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、表示部３０は、情報を画像で出力するディスプレイなどを含む。
【0047】
記憶部４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部４０は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部４０は、測定装置１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデジタル入出力ポートによって接続されている外付け型の記憶モジュールを含んでもよい。記憶部４０は、測定装置１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。
【0048】
制御部５０は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部５０は、検出部２０により検出された超音波に基づいて容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定する。
【0049】
本開示において、「液体Ｌの状態」は、例えば撹拌における液体Ｌの製品性状、容器１０５内における液体Ｌの液面の位置、気泡Ｂ又は対象物Ｓなどに基づく粒子の存否、気泡Ｂ又は対象物Ｓなどに基づく粒子の密度、撹拌される液体Ｌの密度、及び液体Ｌの粘度などを含む。「製品性状」は、例えば液体Ｌに対する対象物Ｓの混ざり具合などを含む。
【0050】
図１を参照すると、測定装置１は、液体Ｌに対象物Ｓを撹拌するために用いられる容器１０５に対し配置される。測定装置１における複数対の出力部１０及び検出部２０が、容器１０５の外面に沿って配置される。測定装置１は、例えば三対の出力部１０及び検出部２０を有する。出力部１０ａ及び検出部２０ａは、容器１０５の外面に沿って上段に配置される。出力部１０ｂ及び検出部２０ｂは、容器１０５の外面に沿って中段に配置される。出力部１０ｃ及び検出部２０ｃは、容器１０５の外面に沿って下段に配置される。
【0051】
制御部５０は、複数対の出力部１０及び検出部２０の動作を制御する制御回路５１を有する。制御回路５１は、出力部１０による超音波の出力を制御する。制御回路５１は、検出部２０による超音波の検出を制御する。制御部５０は、制御回路５１に接続されている情報処理端末５２を有する。情報処理端末５２は、例えばＰＣ（Personal Computer）、タブレットＰＣ、若しくはスマートフォンなどの汎用の電子機器又は無線伝送可能な任意の他の小型機器である。
【0052】
複数対の出力部１０及び検出部２０の各々は、制御部５０による制御に基づいて超音波を出力及び検出する。超音波は、超音波を出力させるための制御信号を制御回路５１が出力部１０に送信することで生成され、容器１０５の内部を伝搬する。伝搬した超音波は、容器１０５の壁面で反射する。超音波は、容器１０５の内部に液体Ｌが貯留されていると、液体Ｌの中を伝搬し、撹拌翼１０３、撹拌軸１０２、及び容器１０５の対向内壁面で反射する。加えて、液体Ｌ中に入射した超音波は、液体Ｌ中に分散している対象物Ｓ及び気泡Ｂなどで反射する。
【0053】
検出部２０は、対となる出力部１０から出力された超音波の反射波を検出する。制御回路５１は、複数の検出部２０の各々に対し超音波の検出を制御する。すなわち、各検出部２０に対して超音波の検出信号が得られる。
【0054】
容器１０５の外面に沿って固定される出力部１０及び検出部２０の一の対と隣接する他の対との間には所定の間隔が設けられている。情報処理端末５２に位置する記憶部４０は、当該所定の間隔を記憶する。
【0055】
情報処理端末５２は、制御回路５１から超音波の検出信号を取得し、容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定する。情報処理端末５２は、測定結果をデータとして表示部３０により出力する。すなわち、測定結果は、例えば表示部３０に表示される。
【0056】
【0057】
容器１０５内に液体Ｌが存在せず容器１０５が空である場合、出力部１０から出力された超音波は、出力部１０及び検出部２０が配置されている容器１０５の壁部の内面で最初に反射し、時間領域Ｒ１において大きな振幅の反射信号として検出される。超音波の大部分は、当該壁部の内面で反射し、容器１０５の内部に入射しない。超音波は、容器１０５の壁部の内面で最初に反射した後、当該壁部の内面と外面との間で反射を繰り返して往復し、時間領域Ｒ１に続く他の時間領域において連続的に減衰する繰り返しの反射信号として検出される。
【0058】
【0059】
容器１０５内に液体Ｌのみが存在する場合、出力部１０から出力された超音波の一部は、出力部１０及び検出部２０が配置されている容器１０５の壁部の内面で反射するが、その大部分は、当該内面から容器１０５の内部へと入射する。容器１０５の内部へと入射した超音波は、撹拌翼１０３の位置によっては撹拌翼１０３で反射する。超音波は、撹拌翼１０３で反射すると、時間領域Ｒ２において大きな振幅の反射信号として検出される。
【0060】
【0061】
容器１０５内に液体Ｌのみが存在する場合、出力部１０から出力された超音波の一部は、出力部１０及び検出部２０が配置されている容器１０５の壁部の内面で反射するが、その大部分は、当該内面から容器１０５の内部へと入射する。容器１０５の内部へと入射した超音波は、撹拌翼１０３ではなく撹拌軸１０２で反射することもある。超音波は、撹拌軸１０２で反射すると、時間領域Ｒ４において大きな振幅の反射信号として検出される。
【0062】
【0063】
【0064】
容器１０５内に液体Ｌに加えて対象物Ｓ及び気泡Ｂなどが存在する場合、出力部１０及び検出部２０が配置されている容器１０５の壁部の内面から容器１０５の内部へと入射した超音波は、対象物Ｓ及び気泡Ｂなどで反射する。容器１０５内のいずれかの場所で対象物Ｓが沈殿すると、壁部の内面以外、例えば沈殿がある範囲での反射信号は、その振幅が小さくなる傾向にある。超音波は、上記壁部の内面から撹拌軸１０２までの間で液体Ｌ中に存在する対象物Ｓ及び気泡Ｂなどで反射すると、時間領域Ｒ３において小さな振幅の複数の反射信号として検出される。
【0065】
加えて、超音波は、撹拌軸１０２で反射すると、時間領域Ｒ４において比較的大きな振幅の反射信号として検出される。その他にも、超音波は、撹拌軸１０２から上記壁部に対向する反対側の壁部の内面までの間で液体Ｌ中に存在する対象物Ｓ及び気泡Ｂなどで反射すると、時間領域Ｒ３における反射信号と同様の反射信号として時間領域Ｒ５においても検出される。
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】
【0071】
【0072】
以下では、測定装置１により実行される測定方法について詳細に説明する。
【0073】
（液体Ｌの製品性状）
測定装置１は、特定の出力周波数にて変調された超音波を出力部１０において生成し、液体Ｌ中で反射した反射波を検出部２０において検出する。測定装置１は、図３Ａ乃至図４Ｄに示されるように、超音波の検出信号における伝搬波形のデータを、主に時間領域Ｒ１乃至Ｒ５において取得する。後述するとおり、測定装置１は、複数設置されている各検出部２０から取得された測定データを、撹拌開始前の初期状態で取得された基準データと比較判断することで、液体Ｌの製品性状を測定する。
測定装置１は、特定の出力周波数にて変調された超音波を出力部１０において生成し、液体Ｌ中で反射した反射波を検出部２０において検出する。測定装置１は、図３Ａ乃至図４Ｄに示されるように、超音波の検出信号における伝搬波形のデータを、主に時間領域Ｒ１乃至Ｒ５において取得する。後述するとおり、測定装置１は、複数設置されている各検出部２０から取得された測定データを、撹拌開始前の初期状態で取得された基準データと比較判断することで、液体Ｌの製品性状を測定する。
【0074】
図５は、図１の測定装置１の動作の第１例を説明するためのフローチャートである。図５を参照しながら、図１の測定装置１により実行される測定方法の第１例について説明する。図５に示すフローチャートは、液体Ｌの状態のうち撹拌における液体Ｌの製品性状を、測定装置１を用いて測定するときの測定方法の基本的な処理の流れを示す。
【0075】
ステップＳ１００では、撹拌機１００は、液体Ｌ及び対象物Ｓなどの撹拌に必要な材料を容器１０５の内部に受け入れる。ユーザは、撹拌機１００の蓋１０４を開けて、液体Ｌ及び対象物Ｓなどの撹拌に必要な材料を容器１０５の中に投入する。
【0076】
ステップＳ１０１では、撹拌機１００は、撹拌動作を開始する。より具体的には、撹拌機１００は、モータ１０１を動作させて、撹拌軸１０２及び撹拌翼１０３を所定の回転速度で駆動する。これにより、撹拌機１００は、ステップＳ１００において受け入れた材料を容器１０５の内部で撹拌する。
【0077】
ステップＳ１０２では、測定装置１の制御部５０に含まれる制御回路５１は、複数対の出力部１０及び検出部２０の中から、動作させる出力部１０及び検出部２０の対を選択する。
【0078】
ステップＳ１０３では、測定装置１の制御部５０に含まれる制御回路５１は、ステップＳ１０２において選択された出力部１０を用いて容器１０５の内部に向けて超音波を出力させる。より具体的には、制御回路５１は、容器１０５に貯留される液体Ｌの内部を伝搬する超音波を出力部１０から出力させる。
【0079】
ステップＳ１０４では、測定装置１の制御部５０に含まれる制御回路５１は、ステップＳ１０２において選択された検出部２０を用いて超音波を検出させる。より具体的には、制御回路５１は、容器１０５に対して固定された位置で、液体Ｌ内を伝搬した超音波を検出部２０に検出させる。
【0080】
ステップＳ１０５では、測定装置１の制御部５０に含まれる制御回路５１は、ステップＳ１０４において検出された超音波の検出信号を情報として記憶部４０に記憶させる。
【0081】
ステップＳ１０６では、測定装置１の制御部５０に含まれる制御回路５１は、全ての検出部２０を用いて検出を実行したか否かを判定する。制御部５０は、全ての検出部２０を用いて検出を実行したと判定すると、ステップＳ１０７の処理を実行する。例えば、制御部５０は、図１に示す３つの検出部２０に対し下段から上段まで全ての検出部２０を用いて検出を実行したと判定すると、ステップＳ１０７の処理を実行する。制御部５０は、全ての検出部２０を用いて検出を実行していないと判定すると、ステップＳ１０２の処理を再度実行する。
【0082】
ステップＳ１０７では、測定装置１の制御部５０に含まれる情報処理端末５２は、ステップＳ１０６において全ての検出部２０を用いて検出を実行したと判定されると、ステップＳ１０４において検出された超音波に基づいて容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定する。より具体的には、情報処理端末５２は、撹拌中の液体Ｌの製品性状を測定する。
【0083】
ステップＳ１０８では、測定装置１の制御部５０に含まれる情報処理端末５２は、ステップＳ１０７において測定された液体Ｌの製品性状が所定の性状となり液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したか否かを判定する。本開示において、「所定の性状」は、例えば液体Ｌに対し対象物Ｓが完全に混ざり合った状態を含む。制御部５０は、液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したと判定すると、ステップＳ１０９の処理を実行する。制御部５０は、液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了していないと判定すると、ステップＳ１０２の処理を再度実行する。
【0084】
ステップＳ１０９では、測定装置１の制御部５０に含まれる情報処理端末５２は、ステップＳ１０８において液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したと判定すると、判定結果を表示部３０に表示させる。より具体的には、情報処理端末５２は、液体Ｌが所定の性状を有し液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了していることを表示部３０に視覚情報として表示させる。
【0085】
ステップＳ１１０では、撹拌機１００は、撹拌動作を終了する。より具体的には、撹拌機１００は、モータ１０１の動作を停止させて、撹拌軸１０２及び撹拌翼１０３の回転動作を停止させる。これにより、撹拌機１００は、ステップＳ１００において受け入れた材料の容器１０５内部での撹拌を終了する。
【0086】
以下では、上記ステップＳ１０７及びステップＳ１０８における制御部５０の処理内容についてより詳細に説明する。
【0087】
液体Ｌの製品性状の測定方法は、リファレンスとの比較を含む。より具体的には、制御部５０は、第１基準状態にある液体Ｌの製品性状に関する基準データと、撹拌中の液体Ｌの製品性状に関する測定データと、に基づいて液体Ｌの製品性状を測定する。本開示において、「第１基準状態」は、例えば気泡Ｂなどが液体Ｌの内部に存在せず、かつ対象物Ｓが液体Ｌに対して投入されたまま全く混ぜ合わされていない初期状態を含む。第１基準状態にある液体Ｌの製品性状では、例えば液体Ｌに対する対象物Ｓの混ざり具合はゼロである。
【0088】
基準データは、第１基準状態にある液体Ｌの内部を伝搬した超音波の反射信号のパラメータを含む。このような基準データは、全ての検出部２０に対して検出された超音波に関するデータを含み、リファレンスとして記憶部４０に記憶される。本開示において、「パラメータ」は、例えば波形の始まりの正負、最大振幅、伝搬時間、音速、及びスペクトラムを含む周波数の少なくとも１つを含む。
【0089】
制御部５０は、対象物Ｓが液体Ｌに対して正常に混ぜ合わされたことを確認したい系の初期状態、すなわち第１基準状態でパラメータを含む基準データをリファレンスとして予め取得する。例えば、制御部５０は、図３Ａ乃至図４Ｄの時間領域Ｒ１乃至時間領域Ｒ５の各領域に対して個別に閾値を設定し、反射信号の波形の始まりの正負、最大振幅、伝搬時間、及び音速を取得する。例えば、制御部５０は、図３Ａ乃至図４Ｄの時間領域Ｒ１乃至時間領域Ｒ５の各領域に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行し、反射信号のスペクトラムを含む周波数を取得する。
【0090】
制御部５０は、撹拌中の任意のタイミングで、再度、基準データと同様のデータを上記の測定データとして取得し、記憶部４０に記憶させる。制御部５０は、リファレンスと同様の処理を実行し、上記のパラメータを液体Ｌの撹拌中においても取得する。以上のように、図５のステップＳ１０７では、制御部５０は、データ分析を行う。
【0091】
制御部５０は、基準データからの測定データの差分を算出し、差分が所定時間にわたり一定となると液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したと判定する。制御部５０は、差分がゼロであれば第１基準状態から液体Ｌの製品性状に変化なしと判定する。制御部５０は、差分の変化量が飽和したら正常、すなわち撹拌が完了したと判定する。基準データからの測定データの差分は、例えば上記５つのパラメータの少なくとも１つに関する差分を含む。制御部５０は、５つのパラメータのうち、第１基準状態と撹拌中の任意の状態との間で変化する少なくとも１つのパラメータに対して差分を算出すればよい。
【0092】
（液体Ｌの液面の位置）
図６は、図１の測定装置１の動作の第２例を説明するためのフローチャートである。図６を参照しながら、図１の測定装置１により実行される測定方法の第２例について説明する。図６に示すフローチャートは、液体Ｌの状態のうち容器１０５内における液体Ｌの液面の位置を、測定装置１を用いて測定するときの測定方法の基本的な処理の流れを示す。
図６は、図１の測定装置１の動作の第２例を説明するためのフローチャートである。図６を参照しながら、図１の測定装置１により実行される測定方法の第２例について説明する。図６に示すフローチャートは、液体Ｌの状態のうち容器１０５内における液体Ｌの液面の位置を、測定装置１を用いて測定するときの測定方法の基本的な処理の流れを示す。
【0093】
測定装置１の制御部５０は、複数の検出部２０によりそれぞれ検出された超音波の複数の検出信号に基づいて液体Ｌの液面の位置を測定する。
【0094】
ステップＳ２００では、測定装置１の制御部５０は、容器１０５の外面に沿って配置されている複数の検出部２０を用いて、対応する複数の出力部１０から出力された超音波に関する複数の検出信号をそれぞれ取得する。各検出信号は、例えば図３Ａ乃至図３Ｄのいずれかに例として示したものに対応する。
【0095】
ステップＳ２０１では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２００において取得された複数の検出信号が全て同一の特徴を有するか否かを判定する。制御部５０は、全て同一の特徴を有すると判定するとステップＳ２０２の処理を実行する。制御部５０は、一部の特徴が異なると判定するとステップＳ２０４の処理を実行する。
【0096】
ステップＳ２０２では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０１において全て同一の特徴を有すると判定すると、当該特徴が全て第１検出信号に対応するものであるか否かを判定する。本開示において、「第１検出信号」は、例えば容器１０５内に液体Ｌが存在せず容器１０５が空である場合の図３Ａ又は図４Ａに示す検出信号を含む。制御部５０は、全て第１検出信号に対応すると判定すると、ステップＳ２０３の処理を実行する。制御部５０は、全て第１検出信号に対応しないと判定すると、ステップＳ２０５の処理を実行する。
【0097】
ステップＳ２０３では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０２において全て第１検出信号に対応すると判定すると、容器１０５内に液体Ｌが存在せず容器１０５が空であると決定する。
【0098】
ステップＳ２０４では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０１において一部の特徴が異なると判定すると、ステップＳ２００において取得された複数の検出信号の中に第１検出信号があるか否かを判定する。制御部５０は、第１検出信号があると判定するとステップＳ２０６の処理を実行する。制御部５０は、第１検出信号がないと判定するとステップＳ２０５の処理を実行する。
【0099】
ステップＳ２０５では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０４において第１検出信号がないと判定すると、複数の検出部２０が配置されている全領域に対して容器１０５内が液体Ｌで満たされており容器１０５が満水であると決定する。
【0100】
ステップＳ２０６では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０４において第１検出信号があると判定すると、第１検出信号を示す一の検出部２０と、第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の検出部２０と、を識別する。本開示において、「第２検出信号」は、例えば容器１０５内に液体Ｌが存在し容器１０５が空でない場合の図３Ｂ乃至図３Ｄのいずれか又は図４Ｂ乃至図４Ｄのいずれかに示す検出信号を含む。
【0101】
ステップＳ２０７では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０６において識別された一の検出部２０と他の検出部２０との間の位置を液体Ｌの液面の位置として算出する。
【0102】
ステップＳ２０８では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ２０３、Ｓ２０５、及びＳ２０７のいずれかの処理に基づいて、液体Ｌの液面の位置に関する結果を表示部３０に表示させる。より具体的には、制御部５０は、容器１０５内での液体Ｌの液面の位置などを表示部３０に視覚情報として表示させる。
【0103】
図７は、容器１０５が空であるときの各検出信号の一例を示す模式図である。
【0104】
容器１０５が空であると、検出部２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの各々により検出された超音波の検出信号は、全て第１検出信号Ｓ１に対応する。すなわち、検出信号は、図３Ａ又は図４Ａに示すとおり、容器１０５の壁部の内面からの反射信号が時間領域Ｒ１で最大となり、かつ撹拌軸１０２からの反射信号が時間領域Ｒ４でゼロとなるような波形を示す。
【0105】
一方で、容器１０５が満水であると、検出部２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの各々により検出された超音波の検出信号は、全て第１検出信号Ｓ１と異なる。このとき、複数の検出信号は、全てが互いに同一の特徴を有してもよいし、少なくとも一部が異なる特徴を有してもよい。
【0106】
図８は、容器１０５が空でないときの各検出信号の第１例を示す模式図である。
【0107】
容器１０５が空でないと、検出部２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの各々により検出された超音波の検出信号は、少なくとも一部において第１検出信号Ｓ１と異なる第２検出信号Ｓ２を含む。例えば、図８に示す第１例では、液体Ｌが満たされ、撹拌翼１０３が検出部２０ｃ側を向いている下段に位置する検出部２０ｃにおいて、図３Ｂに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。一方で、液体Ｌが満たされていない中段及び上段にそれぞれ位置する検出部２０ｂ及び２０ａにおいて、第１検出信号Ｓ１が得られる。
【0108】
図９は、容器１０５が空でないときの各検出信号の第２例を示す模式図である。
【0109】
例えば、図９に示す第２例では、液体Ｌが満たされている下段及び中段にそれぞれ位置する検出部２０ｃ及び２０ｂにおいて、第２検出信号Ｓ２が得られる。より具体的には、撹拌翼１０３が検出部２０ｃ側を向いている下段の検出部２０ｃにおいて、図３Ｂに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。撹拌軸１０２が延在する中段の検出部２０ｂにおいて、図３Ｃに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。一方で、液体Ｌが満たされていない上段に位置する検出部２０ａにおいて、第１検出信号Ｓ１が得られる。
【0110】
図１０は、容器１０５が空でないときの各検出信号の第３例を示す模式図である。
【0111】
例えば、図１０に示す第３例では、液体Ｌが満たされている下段及び中段にそれぞれ位置する検出部２０ｃ及び２０ｂにおいて、第２検出信号Ｓ２が得られる。より具体的には、対象物Ｓが存在せず、かつ撹拌翼１０３が検出部２０ｃと反対側を向いて撹拌軸１０２が検出部２０ｃと対向する下段の検出部２０ｃにおいて、図３Ｃに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。対象物Ｓが存在し、かつ撹拌軸１０２が延在する中段の検出部２０ｂにおいて、図３Ｄに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。一方で、液体Ｌが満たされていない上段に位置する検出部２０ａにおいて、第１検出信号Ｓ１が得られる。
【0112】
図１１は、容器１０５が空でないときの各検出信号の第４例を示す模式図である。
【0113】
例えば、図１１に示す第４例では、液体Ｌが満たされている下段及び中段にそれぞれ位置する検出部２０ｃ及び２０ｂにおいて、第２検出信号Ｓ２が得られる。より具体的には、対象物Ｓ及び気泡Ｂなどが存在する下段の検出部２０ｃにおいて、図３Ｄに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。同様に、対象物Ｓ及び気泡Ｂなどが存在する中段の検出部２０ｂにおいて、図３Ｄに対応する第２検出信号Ｓ２が得られる。一方で、液体Ｌが満たされていない上段に位置する検出部２０ａにおいて、第１検出信号Ｓ１が得られる。
【0114】
図８乃至図１１に示されるように、制御部５０は、全ての検出部２０に対して超音波の検出を行った結果、第２検出信号Ｓ２が得られる個所で液体Ｌが存在し、第１検出信号Ｓ１が得られる個所で液体Ｌが存在しないと識別できる。すなわち、制御部５０は、第１検出信号Ｓ１を示す一の検出部２０と、第１検出信号Ｓ１と異なる第２検出信号Ｓ２を示す隣接する他の検出部２０と、の間の位置を液体Ｌの液面の位置として算出可能である。
【0115】
例えば、制御部５０は、図８に示す第１例では、一の検出部２０ｂと他の検出部２０ｃとの間の位置を液体Ｌの液面の位置として算出する。例えば、制御部５０は、図９乃至図１１にそれぞれ示す第２例乃至第４例では、一の検出部２０ａと他の検出部２０ｂとの間の位置を液体Ｌの液面の位置として算出する。
【0116】
固定されている各検出部２０の間には所定の間隔が設けられている。制御部５０は、記憶部４０に記憶されている当該所定の間隔に関する情報を読み出し、当該情報に基づいて液体Ｌの液面の位置を所定の上下範囲として算出する。
【0117】
（気泡Ｂ又は粒子の存否）
測定装置１の制御部５０は、検出部２０により検出された超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の存否を測定する。例えば、制御部５０は、初めに容器１０５の内部が第２基準状態にある液体Ｌで満たされた状態で、各検出部２０から出力された超音波の反射信号における基準波形の始まりの正負を取得し、記憶部４０に記憶させる。本開示において、「第２基準状態」は、例えば気泡Ｂが液体Ｌの内部に存在しない状態を含む。
測定装置１の制御部５０は、検出部２０により検出された超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の存否を測定する。例えば、制御部５０は、初めに容器１０５の内部が第２基準状態にある液体Ｌで満たされた状態で、各検出部２０から出力された超音波の反射信号における基準波形の始まりの正負を取得し、記憶部４０に記憶させる。本開示において、「第２基準状態」は、例えば気泡Ｂが液体Ｌの内部に存在しない状態を含む。
【0118】
液体Ｌ内に気泡Ｂが存在しない限り、超音波の反射信号における波形の始まりの正負は変化しない。したがって、制御部５０は、当該波形の始まりの正負に関する情報に基づいて液体Ｌにおける気泡Ｂの存否を判定可能である。例えば、金属部品である、撹拌翼１０３、撹拌軸１０２、及び容器１０５の内面のいずれかからの反射信号の波形の始まりは、透過率の式より正又は負となる。当該波形は、透過率により振幅差があるものの一意に同一の形になる。
【0119】
図１２は、図１の測定装置１の動作の第３例を説明するためのフローチャートである。図１３は、図１の測定装置１の動作の第３例を説明するための模式図である。図１２及び図１３を参照しながら、図１の測定装置１により実行される測定方法の第３例について説明する。図１２に示すフローチャートは、液体Ｌの状態のうち気泡Ｂ又は粒子の存否を、測定装置１を用いて測定するときの測定方法の基本的な処理の流れを示す。
【0120】
ステップＳ３００では、測定装置１の制御部５０は、複数の検出部２０の各々により検出信号を取得する。
【0121】
ステップＳ３０１では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３００において取得された検出信号に含まれる所定の反射信号に対して、その伝搬波形から正の波形のみを抽出する。例えば、このような伝搬波形は、時間領域Ｒ３における任意の波形を含む。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、伝搬波形Ｗから正の波形Ｗ１のみを抽出する。
【0122】
ステップＳ３０２では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０１において抽出された正の波形に対して、エンベローブ処理を実行する。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、正の波形Ｗ１のエンベロープＥ１を取得する。
【0123】
ステップＳ３０３では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３００において取得された検出信号に含まれる上記所定の反射信号に対して、その伝搬波形から負の波形のみを抽出して正負を反転させる。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、伝搬波形Ｗから負の波形Ｗ２のみを抽出して正負を反転させる。
【0124】
ステップＳ３０４では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０３において抽出された負の波形に対して、エンベローブ処理を実行する。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、負の波形Ｗ２のエンベロープＥ２を取得する。
【0125】
ステップＳ３０５では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０２及びＳ３０４において取得されたエンベロープに対して閾値を設定する。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、ステップＳ３０２において取得されたエンベロープＥ１に対して閾値Ｖ１を設定する。例えば、制御部５０は、ステップＳ３０４において取得されたエンベロープＥ２に対して閾値Ｖ２を設定する。
【0126】
ステップＳ３０６では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０５において設定された閾値に対応する時間よりも早いゼロクロスの時間を算出する。例えば、制御部５０は、図１３に示されるように、ステップＳ３０５において設定された閾値Ｖ１に対応する時間よりも早いゼロクロスの時間Ｔ１を算出する。例えば、制御部５０は、ステップＳ３０５において設定された閾値Ｖ２に対応する時間よりも早いゼロクロスの時間Ｔ２を算出する。図１３に示す例では、正の波形Ｗ１に対する時間Ｔ１が負の波形Ｗ２に対する時間Ｔ２よりも早い。したがって、制御部５０は、伝搬波形Ｗの始まりが正であると算出する。
【0127】
ステップＳ３０７では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０６において算出された波形の始まりの正負を、第２基準状態にある液体Ｌを用いたときの基準波形と比較する。
【0128】
ステップＳ３０８では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０６において算出された波形の始まりの正負が第２基準状態にある液体Ｌを用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転しているか否かを判定する。制御部５０は、波形の始まりの正負が反転していると判定すると、ステップＳ３０９の処理を実行する。制御部５０は、波形の始まりの正負が反転していないと判定すると、ステップＳ３１０の処理を実行する。
【0129】
ステップＳ３０９では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０８において波形の始まりの正負が反転していると判定すると、液体Ｌ中に気泡Ｂが存在すると決定する。このように、制御部５０は、撹拌中の液体Ｌを用いたときの波形の始まりの正負が第２基準状態にある液体Ｌを用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると液体Ｌ中に気泡Ｂが存在すると判定する。
【0130】
ステップＳ３１０では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０８において波形の始まりの正負が反転していないと判定すると、液体Ｌ中に気泡Ｂではなく粒子が存在すると決定する。このように、制御部５０は、撹拌中の液体Ｌを用いたときの波形の始まりの正負が第２基準状態にある液体Ｌを用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していないと液体Ｌ中に気泡Ｂではなく粒子が存在すると判定する。
【0131】
ステップＳ３１１では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ３０９及びＳ３１０のいずれかの処理に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の存否に関する結果を表示部３０に表示させる。より具体的には、制御部５０は、液体Ｌ中の気泡Ｂ又は粒子の存否などを表示部３０に視覚情報として表示させる。
【0132】
図１４は、図１の測定装置１の動作の第４例を説明するためのフローチャートである。図１４を参照しながら、図１の測定装置１により実行される測定方法の第４例について説明する。図１４に示すフローチャートは、図１２のステップＳ３０７において比較処理に用いられる基準波形のデータを取得するときの測定方法の基本的な処理の流れを示す。
【0133】
ステップＳ４００では、測定装置１の制御部５０は、複数の検出部２０の各々を用いて、撹拌軸１０２からの超音波の反射波の基準波形を取得する。
【0134】
ステップＳ４０１では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４００において取得された基準波形から正の波形のみを抽出する。
【0135】
ステップＳ４０２では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０１において抽出された正の波形に対して、エンベローブ処理を実行する。制御部５０は、正の波形のエンベロープを取得する。
【0136】
ステップＳ４０３では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４００において取得された基準波形から負の波形のみを抽出して正負を反転させる。
【0137】
ステップＳ４０４では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０３において抽出された負の波形に対して、エンベローブ処理を実行する。制御部５０は、負の波形のエンベロープを取得する。
【0138】
ステップＳ４０５では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０２及びＳ４０４において取得されたエンベロープに対して閾値を設定する。
【0139】
ステップＳ４０６では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０５において設定された閾値に対応する時間よりも早いゼロクロスの時間を算出する。
【0140】
ステップＳ４０７では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０６において算出された正の波形に対するゼロクロスの時間が負の波形に対するゼロクロスの時間よりも早いか否かを判定する。制御部５０は、正の方の時間が早いと判定すると、ステップＳ４０８の処理を実行する。制御部５０は、負の方の時間が早いと判定すると、ステップＳ４０９の処理を実行する。
【0141】
ステップＳ４０８では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０７において正の方の時間が早いと判定すると、基準波形の始まりが正であると算出する。
【0142】
ステップＳ４０９では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０７において負の方の時間が早いと判定すると、基準波形の始まりが負であると算出する。
【0143】
ステップＳ４１０では、測定装置１の制御部５０は、ステップＳ４０８又はステップＳ４０９で算出された基準波形の始まりの正負を記憶部４０に記憶させる。
【0144】
測定装置１の制御部５０は、上記のような超音波の波形の始まりの正負に代えて、又は加えて検出部２０により検出された超音波の音速に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の存否を測定してもよい。気泡Ｂ又は粒子が液体Ｌ中に存在すると、液体Ｌ中を伝搬する超音波の音速が変化する。したがって、超音波の伝搬時間が変化し、検出信号において伝搬波形の時間位置が変化する。制御部５０は、このような時間位置の変化に基づいて気泡Ｂ又は粒子の存否を測定することもできる。
【0145】
（気泡Ｂ又は粒子の密度）
測定装置１の制御部５０は、検出部２０により検出された超音波の音速に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の密度を測定する。
測定装置１の制御部５０は、検出部２０により検出された超音波の音速に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の密度を測定する。
【0146】
例えば、液体Ｌの密度をρｗ、気泡Ｂの密度をρａ、気泡Ｂの体積弾性率をＫａ、気泡Ｂの体積分率をαとする。体積分率αは、ρａ／（ρｗ＋ρａ）で表される。このとき、気泡Ｂが混ざった液体Ｌの音速ｃは、
で表される。式１に示されるように、気泡Ｂの量、すなわち密度ρａが増えると、音速ｃが遅くなる。制御部５０は、撹拌中に検出された反射信号に基づいて、気泡Ｂが混ざった液体Ｌの音速ｃを算出することで、式１から体積分率αを逆算することができる。
【数1】
【0147】
図１５は、液体Ｌの音速を算出する算出方法を説明するための模式図である。
【0148】
制御部５０は、基準となる音速をリファレンスの検出信号から予め取得し、撹拌中に検出された反射信号の時間位置をリファレンスの検出信号と比較することで気泡Ｂの量の割合、すなわち体積分率αを算出可能である。リファレンスは、音速の変化を測定するために必要となる。より具体的には、制御部５０は、図１５に示されるように、出力部１０から出力された超音波の、撹拌機１００中の基準となる反射物までの伝搬時間ｔを、検出部２０により検出された反射信号に基づいて測定する。本開示において、「基準となる反射物」は、例えば撹拌軸１０２、撹拌翼１０３、及び対向する反対側の壁部の内面などを含む。
【0149】
液体Ｌの内部に気泡Ｂが存在する場合、容器１０５の壁部の内面と基準となる反射物との間で反射信号が検出部２０により検出されることがある。このような反射信号を検知して音速が算出されることを避けるために、移動しない基準となる反射物を用いて反射信号を何回か取得し、その波形を平均化してからスレッシュホールドを用いて伝搬時間ｔが算出される。
【0150】
制御部５０は、記憶部４０に予め記憶されている容器１０５の壁部内での音速ｃ１及び当該壁部の厚さＬ１、並びに容器１０５の壁部の内面から基準となる反射物までの距離Ｌ２と、測定された伝搬時間ｔと、に基づいて媒質としての液体Ｌの基準時の音速ｃ２を算出する。同様に、制御部５０は、撹拌中に媒質が変化したときの伝搬時間ｔを測定し、液体Ｌの撹拌中の音速ｃ２を算出する。制御部５０は、音速ｃ２を、基準時と撹拌中との間で比較し、式１から体積分率αを逆算する。
【0151】
体積分率αに関する以上の算出処理は、液体Ｌ内で分散するものが気泡Ｂではなく固体としての粒子である場合にも同様に当てはまる。
【0152】
（液体Ｌの密度）
液体Ｌに対して対象物Ｓを撹拌することで液体Ｌの密度は変化する。液体Ｌの密度が変化すると、液体Ｌ中を伝搬する超音波の音速が変化する。例えば、固体中を伝搬する超音波の音速ｃは、固体の弾性率をＭ、密度をρとして、
で表される。
液体Ｌに対して対象物Ｓを撹拌することで液体Ｌの密度は変化する。液体Ｌの密度が変化すると、液体Ｌ中を伝搬する超音波の音速が変化する。例えば、固体中を伝搬する超音波の音速ｃは、固体の弾性率をＭ、密度をρとして、
【数2】
【0153】
同様に、液体Ｌ中を伝搬する超音波の音速ｃは、液体Ｌの体積弾性率をＫ、密度をρとして、
で表される。
【数3】
【0154】
以上により、密度ρが増加すれば、音速が遅くなり、減少すると音速が速くなる。制御部５０は、例えば図１５を用いて説明した基準となる反射物での反射信号の変化に基づいて液体Ｌの密度ρを測定可能である。より具体的には、制御部５０は、基準となる反射物での反射信号の伝搬時間ｔを測定し、媒質としての液体Ｌ中の音速ｃ２を算出する。制御部５０は、算出した音速ｃ２に基づいて式３から密度ρを逆算する。
【0155】
（液体Ｌの粘度）
以上のような液体Ｌの状態に加えて、制御部５０は、液体Ｌの粘度を測定することもできる。液体Ｌの粘度が大きいと図１５に示す反射信号の振幅の減衰が大きくなる。一方で、液体Ｌの粘度が小さいと反射信号の振幅の減衰が小さくなる。制御部５０は、反射信号の振幅と液体Ｌの粘度とを互いに関連付けた参照データを予め取得する。制御部５０は、撹拌中の液体Ｌ中を伝搬した超音波の反射信号に基づいてその振幅を測定し、当該参照データと比較することで液体Ｌの粘度を測定することもできる。
以上のような液体Ｌの状態に加えて、制御部５０は、液体Ｌの粘度を測定することもできる。液体Ｌの粘度が大きいと図１５に示す反射信号の振幅の減衰が大きくなる。一方で、液体Ｌの粘度が小さいと反射信号の振幅の減衰が小さくなる。制御部５０は、反射信号の振幅と液体Ｌの粘度とを互いに関連付けた参照データを予め取得する。制御部５０は、撹拌中の液体Ｌ中を伝搬した超音波の反射信号に基づいてその振幅を測定し、当該参照データと比較することで液体Ｌの粘度を測定することもできる。
【0156】
（効果）
以上のような一実施形態に係る測定装置１によれば、撹拌に用いられる液体Ｌの状態を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、容器１０５に対して固定されている複数の検出部２０により超音波を検出することで、容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定する。これにより、測定装置１は、撹拌に用いられる液体Ｌの状態を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、撹拌機１００の内部の液体Ｌを取り出すことなく、リアルタイムに液体Ｌの状態を測定することができる。以上により、撹拌機１００の容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定するときの測定装置１の利便性が向上する。
以上のような一実施形態に係る測定装置１によれば、撹拌に用いられる液体Ｌの状態を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、容器１０５に対して固定されている複数の検出部２０により超音波を検出することで、容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定する。これにより、測定装置１は、撹拌に用いられる液体Ｌの状態を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく、特定の物理量以外のセンシングにより定量的に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、撹拌機１００の内部の液体Ｌを取り出すことなく、リアルタイムに液体Ｌの状態を測定することができる。以上により、撹拌機１００の容器１０５内での撹拌に用いられる液体Ｌの状態を測定するときの測定装置１の利便性が向上する。
【0157】
測定装置１は、基準データと撹拌中の測定データとに基づいて液体Ｌの製品性状を測定することで、撹拌における液体Ｌの製品性状を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、上記のリアルタイム測定において特定の物理量を一意の式で測定することなく、撹拌における液体Ｌの製品性状を定量的に判定することで、撹拌における液体Ｌの製品性状を容易に確認できる。したがって、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0158】
測定装置1は、基準データからの測定データの差分が所定時間にわたり一定となると撹拌が完了したと判定することで、対象物Ｓが液体Ｌに対して正常に混ぜ合わされたことを定量的に判定することができる。測定装置１は、撹拌が完了したことを、容器１０５の蓋１０４を開けることなく定量的に判定することができる。測定装置１は、撹拌機１００の内部の液体Ｌを取り出すことなく、リアルタイムに、撹拌が完了したことを判定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0159】
測定装置1は、複数の検出部２０によりそれぞれ検出された複数の検出信号に基づいて液体Ｌの液面の位置を測定することで、液体Ｌの液面の位置を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、液体Ｌの液面の位置を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく容易に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、蓋１０４を開けることなく、リアルタイムに液体Ｌの液面の位置を測定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0160】
測定装置１は、第１検出信号Ｓ１を示す一の検出部２０と、第１検出信号Ｓ１と異なる第２検出信号Ｓ２を示す隣接する他の検出部２０と、の間の位置を液体Ｌの液面の位置として算出する。これにより、測定装置１は、複数の検出部２０によってそれぞれ得られた複数の検出信号の様子に基づいて、液体Ｌの液面の位置を、撹拌中であってもより容易に測定できる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0161】
測定装置1は、検出部２０により検出された超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の存否を測定することで、気泡Ｂ又は粒子の存否を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、気泡Ｂ又は粒子の存否を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく容易に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、蓋１０４を開けることなく、リアルタイムに気泡Ｂ又は粒子の存否を測定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0162】
測定装置１は、撹拌中の液体Ｌを用いたときの波形の始まりの正負が第２基準状態にある液体Ｌを用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡Ｂが存在すると判定する。これにより、測定装置１は、波形の形状変化に基づいて客観的に気泡Ｂの存否を測定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0163】
測定装置１は、検出部２０により検出された超音波の音速に基づいて、気泡Ｂ又は粒子の密度を測定することで、気泡Ｂ又は粒子の密度を、撹拌中であってもより容易に測定できる。測定装置１は、気泡Ｂ又は粒子の密度を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく容易に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、蓋１０４を開けることなく、リアルタイムに気泡Ｂ又は粒子の密度を測定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0164】
複数対の出力部１０及び検出部２０が、容器１０５の外面に沿って配置されることで、測定装置１は、撹拌中の液体Ｌの状態を、撹拌機１００の外部から容易に測定できる。測定装置１は、液体Ｌの状態を、容器１０５内での撹拌中に容器１０５の蓋１０４を開けることなく外部から容易に測定することができる。測定装置１は、撹拌中であっても、蓋１０４を開けることなく、リアルタイムに液体Ｌの状態を外部から測定することができる。以上により、上述した測定装置１の利便性の向上と同様の効果が得られる。
【0165】
（変形例）
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【0166】
例えば、本開示は、上述した測定装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得る。本開示の範囲には、これらも包含されると理解されたい。
【0167】
例えば、上述した各構成部の形状、大きさ、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、大きさ、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
【0168】
上記実施形態では、制御部５０は、制御回路５１と情報処理端末５２とを別構成として有すると説明したが、これに限定されない。制御部５０は、制御回路５１の機能と情報処理端末５２の機能とを併せ持つ単一の制御モジュールとして構成されてもよい。
【0169】
上記実施形態では、第１基準状態は、例えば気泡Ｂなどが液体Ｌの内部に存在せず、かつ対象物Ｓが液体Ｌに対して投入されたまま全く混ぜ合わされていない初期状態を含むと説明したが、これに限定されない。第１基準状態は、このような初期状態に代えて、又は加えて、例えば気泡Ｂなどが液体Ｌの内部に存在せず、かつ対象物Ｓが液体Ｌに対して完全に混ぜ合わされた終状態を含んでもよい。
【0170】
このとき、測定装置１は、基準データからの測定データの差分が所定時間にわたり一定となると液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したと判定する判定処理に代えて、又は加えて、異なる判定処理を実行してもよい。このような判定処理は、終状態としての第１基準状態にある液体Ｌの製品性状に関する基準データに対して測定データが所定の誤差範囲内に収まると液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了したと判定することを含んでもよい。
【0171】
上記実施形態では、測定装置１は、液体Ｌの液面の位置の測定にあたり、複数の検出部２０を用いると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、このような測定処理に代えて、又は加えて、１つの検出部２０のみを用いて繰り返し超音波の検出を実行し、検出信号が第１検出信号Ｓ１から第２検出信号Ｓ２へと変化する様子を観察することで、液体Ｌの液面の位置が一定のレベルを超えたと判定してもよい。
【0172】
上記実施形態では、測定装置１は、気泡Ｂ又は粒子の存否を測定するにあたり、例えば時間領域Ｒ３から任意の伝搬波形Ｗを抽出して、エンベローブ処理などを実行すると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、このような処理に代えて、又は加えて異なる波形処理を実行してもよい。このような波形処理は、例えばゼロクロス法、相関、及びヒルベルト変換などに基づく方法を含んでもよい。
【0173】
上記実施形態では、複数対の出力部１０及び検出部２０が、容器１０５の外面に沿って配置されると説明したが、これに限定されない。複数の出力部１０と複数の検出部２０とは、それぞれ対として同一の位置に配置されなくてもよく、互いに分離されてもよい。複数の出力部１０の少なくとも１つが容器１０５の外面ではなく容器１０５の内部に配置されてもよい。複数の検出部２０の少なくとも１つが容器１０５の外面ではなく容器１０５の内部に配置されてもよい。
【0174】
図１６は、図１の測定装置１の第１変形例を示す模式図である。図１６に示す例では、１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、互いに異なるモジュールとして構成されている。１つの出力検出部は、互いに異なるモジュールとして構成される１つの出力部１０と１つの検出部２０とを有してもよい。
【0175】
各対の出力部１０及び検出部２０は、図１に示されるように互いに同一の位置に配置されると説明したが、これに限定されない。各対の出力部１０及び検出部２０は、図１６に示されるように互いに分離して配置されてもよい。例えば、検出部２０ａ、検出部２０ｂ、及び検出部２０ｃの各々が容器１０５の一方側の外面に沿って配置されてもよい。例えば、出力部１０ａ、出力部１０ｂ、及び出力部１０ｃの各々が容器１０５の他方側の外面に沿って配置されてもよい。
【0176】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号ではなく透過信号を含むことになる。すなわち、検出部２０は、対となる出力部１０から出力された超音波の透過波を検出する。測定装置１は、検出信号が透過信号を含む場合であっても、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定することができる。ただし、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間は半分となる。
【0177】
【0178】
各対の出力部１０及び検出部２０は、図１に示されるように互いに容器１０５の側面に配置されると説明したが、これに限定されない。各対の出力部１０及び検出部２０は、図１７に示されるように容器１０５の底面に配置されてもよい。
【0179】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、上記実施形態での説明と同様に液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号を含むことになる。測定装置１は、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定することができる。ただし、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間が異なる。
【0180】
【0181】
各対の出力部１０及び検出部２０は、図１に示されるように互いに同一の位置に配置されると説明したが、これに限定されない。図１８に示されるように、一の出力部１０が、複数の検出部２０に対して異なる位置に配置されてもよい。例えば、検出部２０ａ、検出部２０ｂ、及び検出部２０ｃの各々が容器１０５の側面に沿って配置されてもよい。このとき、出力部１０は、例えばモータ１０１に取り付けられ、撹拌軸１０２を介して撹拌機１００の内部から超音波を発生させてもよい。
【0182】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号に加えて、透過信号も含むことになる。測定装置１は、検出信号が反射信号及び透過信号を含む場合であっても、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定することができる。ただし、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間が異なる。
【0183】
以上のような測定装置１は、液体Ｌ中に対象物Ｓを分散させることを目的とした撹拌機１００に代えて、又は加えて、撹拌された液体Ｌの状態を測定する対象となる任意の他の製品に対しても応用可能である。例えば、測定装置１は、搬送ポンプ、食品製造装置、解重合槽、及び液体Ｌを貯蔵する容器などに対しても応用可能である。
【0184】
【0185】
上記実施形態では、測定装置１は、液体Ｌに対象物Ｓを撹拌するために用いられる撹拌機１００の容器１０５に対し配置されると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、撹拌機１００に代えて、液体Ｌがその内部を一方向に流れる配管２００に対し配置されていてもよい。例えば、測定装置１は、配管２００の一部を構成する容器２０１に対し配置されていてもよい。配管２００は、例えば、丸配管又は角配管を含んでもよい。
【0186】
図１９に示す第４変形例では、図１に示す例と同様に、１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、１つのモジュールにより兼用可能であり、１つの出力検出部として一体的に構成されている。１つの出力検出部は、１つの出力部１０と１つの検出部２０とを有する。出力検出部は、容器２０１に対して固定される。
【0187】
出力部１０は、容器２０１に対して固定される任意の超音波出力モジュールを含む。出力部１０は、容器２０１の内部を一方向に流れる液体Ｌの内部を伝搬する超音波を出力する。検出部２０は、容器２０１に対して固定される任意の超音波検出モジュールを含む。検出部２０は、出力部１０から出力され、容器２０１の内部を一方向に流れる液体Ｌ内を伝搬した超音波を検出する。
【0188】
測定装置１における複数対の出力部１０及び検出部２０が、容器２０１の外面に沿って配置される。測定装置１は、例えば三対の出力部１０及び検出部２０を有する。出力部１０ａ及び検出部２０ａは、容器２０１の外面に沿って上段に配置される。出力部１０ｂ及び検出部２０ｂは、容器２０１の外面に沿って中段に配置される。出力部１０ｃ及び検出部２０ｃは、容器２０１の外面に沿って下段に配置される。
【0189】
制御部５０による液体Ｌの状態の測定の原理は上記実施形態と同一である。検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号を含むことになる。測定装置１は、検出信号が反射信号を含む場合に、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定可能である。このとき、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間が液体Ｌの種類に応じて異なる。したがって、測定装置１は、液体Ｌの成分が異なるものが流れてきているときに、液体Ｌの状態のみならず、その液体Ｌの種類も超音波の伝搬時間に基づいて判別することも可能である。
【0190】
【0191】
図２０に示す第５変形例では、図１９に示す第４変形例と同様に、測定装置１は、撹拌機１００に代えて、液体Ｌがその内部を一方向に流れる配管２００に対し配置されていてもよい。一方で、図２０に示す第５変形例では、図１６に示す第１変形例と同様に、１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、互いに異なるモジュールとして構成されていてもよい。１つの出力検出部は、互いに異なるモジュールとして構成される１つの出力部１０と１つの検出部２０とを有してもよい。
【0192】
各対の出力部１０及び検出部２０は、図２０に示されるように互いに分離して配置されてもよい。例えば、検出部２０ａ、検出部２０ｂ、及び検出部２０ｃの各々が容器２０１の一方側の外面に沿って配置されてもよい。例えば、出力部１０ａ、出力部１０ｂ、及び出力部１０ｃの各々が容器２０１の他方側の外面に沿って配置されてもよい。
【0193】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号ではなく透過信号を含むことになる。すなわち、検出部２０は、対となる出力部１０から出力された超音波の透過波を検出する。測定装置１は、検出信号が透過信号を含む場合であっても、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定可能である。ただし、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間は、図１９に示す第４変形例と比較して半分となる。
【0194】
このとき、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間が液体Ｌの種類に応じて異なる。したがって、測定装置１は、液体Ｌの成分が異なるものが流れてきているときに、液体Ｌの状態のみならず、その液体Ｌの種類も超音波の伝搬時間に基づいて判別することも可能である。
【0195】
【0196】
図２１に示す第６変形例では、撹拌機１００は、図１に示される撹拌翼１０３に代えて、ホモジナイザ１０８を有してもよい。ホモジナイザ１０８は、容器１０５に貯留される液体Ｌ内の対象物Ｓを超音波により微細化して液体Ｌ内に均一に分散させる。このとき、出力検出部は、ホモジナイザ１０８を出力部１０として有してもよい。出力検出部は、ホモジナイザ１０８からの超音波を検出してもよい。
【0197】
例えば、検出部２０ａ、検出部２０ｂ、及び検出部２０ｃの各々が容器１０５の側面に沿って配置されてもよい。出力部１０は、例えばホモジナイザ１０８により構成され、撹拌軸１０２を介して撹拌機１００の内部から超音波を発生させてもよい。
【0198】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した、ホモジナイザ１０８からの超音波の反射信号に加えて、透過信号も含むことになる。測定装置１は、検出信号が反射信号及び透過信号を含む場合であっても、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定することができる。ただし、液体Ｌ内を伝搬する超音波の伝搬時間が異なる。
【0199】
【0200】
図２２に示す第７変形例では、１つの出力部１０と１つの検出部２０とは、互いに異なるモジュールとして構成されていてもよい。１つの出力検出部は、互いに異なるモジュールとして構成される１つの出力部１０と１つの検出部２０とを有してもよい。
【0201】
各対の出力部１０及び検出部２０は、図２２に示されるように互いに分離して配置されてもよい。例えば、検出部２０ａ、検出部２０ｂ、及び検出部２０ｃの各々が容器１０５の一方側の外面に沿って配置されてもよい。例えば、出力部１０ａ、出力部１０ｂ、及び出力部１０ｃの各々が容器１０５の他方側の外面に沿って配置されてもよい。
【0202】
このとき、検出部２０から出力される検出信号は、液体Ｌ内を伝搬した超音波の反射信号ではなく透過信号を含むことになる。すなわち、検出部２０は、対となる出力部１０から出力された超音波の透過波を検出する。測定装置１は、検出信号が透過信号を含む場合であっても、上述した測定方法と同様の原理に基づいて液体Ｌの状態を測定可能である。
【0203】
撹拌機１００は、図１に示される各構成部に加えて、カメラ１０９をさらに有してもよい。撹拌機１００の計測機器１０７は、温度計及び圧力計などのセンサ機器を含んでもよい。測定装置１の制御部５０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの粘度、液体Ｌの容器１０５内での圧力、液体Ｌの容器１０５内での温度、及び液体Ｌの容器１０５内での外観の少なくとも１つを液体Ｌの状態に加えてさらに測定してもよい。
【0204】
例えば、制御部５０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの粘度の変化を撹拌機１００の撹拌軸１０２及び撹拌翼１０３によって得られる軸力の変化に基づいて測定してもよい。制御部５０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの容器１０５内での圧力変化を計測機器１０７に基づいて測定してもよい。制御部５０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの容器１０５内での温度変化を計測機器１０７に基づいて測定してもよい。制御部５０は、容器１０５に貯留される液体Ｌの容器１０５内での外観の様子の変化をカメラ１０９に基づいて測定してもよい。制御部５０は、以上のような測定により得られた測定データを、クラウドネットワーク３００などにアップロードしてもよい。
【0205】
【0206】
図２３において、グラフＧ１は、例えば、測定装置１により測定された液体Ｌの状態を示す。例えば、グラフＧ１は、撹拌における液体Ｌの製品性状、すなわち液体Ｌに対する対象物Ｓの混ざり具合を示す。グラフＧ１は、これに限定されず、液体Ｌ内を伝搬した超音波の音速及び振幅などを示してもよい。
【0207】
グラフＧ２は、例えば、測定装置１により測定された、液体Ｌの容器１０５内での温度を示す。グラフＧ３は、例えば、測定装置１により測定された液体Ｌの粘度を示す。グラフＧ４は、例えば、測定装置１により測定された、液体Ｌの容器１０５内での圧力を示す。
【0208】
測定装置１は、図２３に示されるような複数の物理量を同時に測定することで、複数の物理量を組み合わせてその相関を取得し、液体Ｌの状態、例えば液体Ｌの製品性状をより精度良く定義することも可能になる。例えば、測定装置１は、図２３において、各グラフの変化が収束する傾向にある、点線以降の時間領域で液体Ｌが所定の性状を有し液体Ｌに対する対象物Ｓの撹拌が完了していると定義することも可能である。
【0209】
以下に本開示の実施形態の一部について例示する。しかしながら、本開示の実施形態はこれらに限定されない点に留意されたい。
［付記１］
液体を含む容器に対し配置される測定装置であって、
前記容器に対して固定される出力検出部であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力し、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出する複数の前記出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定する制御部と、
を備える、
測定装置。
［付記２］
付記１に記載の測定装置であって、
前記液体に対象物を撹拌するために前記液体を貯留する前記容器に対し配置され、
前記液体の状態は、撹拌における前記液体の製品性状を含み、
前記制御部は、第１基準状態にある前記液体の製品性状に関する基準データと、撹拌中の前記液体の製品性状に関する測定データと、に基づいて前記液体の製品性状を測定する、
測定装置。
［付記３］
付記２に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記基準データからの前記測定データの差分を算出し、前記差分が所定時間にわたり一定となると前記液体に対する前記対象物の撹拌が完了したと判定する、
測定装置。
［付記４］
付記１乃至３のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、前記容器内における前記液体の液面の位置を含み、
前記制御部は、複数の前記出力検出部によりそれぞれ検出された前記超音波の複数の検出信号に基づいて前記液体の液面の位置を測定する、
測定装置。
［付記５］
付記４に記載の測定装置であって、
前記制御部は、第１検出信号を示す一の前記出力検出部と、前記第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の前記出力検出部と、の間の位置を前記液体の液面の位置として算出する、
測定装置。
［付記６］
付記１乃至５のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の存否を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡又は粒子の存否を測定する、
測定装置。
［付記７］
付記６に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記液体を用いたときの前記波形の始まりの正負が第２基準状態にある前記液体を用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡が存在すると判定する、
測定装置。
［付記８］
付記１乃至７のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の密度を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の音速に基づいて、気泡又は粒子の密度を測定する、
測定装置。
［付記９］
付記１乃至８のいずれか１つに記載の測定装置であって、
複数の前記出力検出部が前記容器の外面に沿って配置され、
前記出力検出部は、出力された前記超音波の反射波又は透過波を検出する、
測定装置。
［付記１０］
付記１乃至９のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記出力検出部は、前記液体内の対象物を前記超音波により微細化して前記液体内に分散させるホモジナイザを有し、前記ホモジナイザからの前記超音波を検出する、
測定装置。
［付記１１］
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記容器に貯留される前記液体の粘度、前記液体の前記容器内での圧力、前記液体の前記容器内での温度、及び前記液体の前記容器内での外観の少なくとも１つを前記液体の状態に加えてさらに測定する、
測定装置。
［付記１２］
液体を含む容器に対し配置される測定装置により実行される測定方法であって、
前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力するステップと、
前記容器に対して固定された位置で、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出するステップと、
検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定するステップと、
を含む、
測定方法。
［付記１］
液体を含む容器に対し配置される測定装置であって、
前記容器に対して固定される出力検出部であって、前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力し、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出する複数の前記出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定する制御部と、
を備える、
測定装置。
［付記２］
付記１に記載の測定装置であって、
前記液体に対象物を撹拌するために前記液体を貯留する前記容器に対し配置され、
前記液体の状態は、撹拌における前記液体の製品性状を含み、
前記制御部は、第１基準状態にある前記液体の製品性状に関する基準データと、撹拌中の前記液体の製品性状に関する測定データと、に基づいて前記液体の製品性状を測定する、
測定装置。
［付記３］
付記２に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記基準データからの前記測定データの差分を算出し、前記差分が所定時間にわたり一定となると前記液体に対する前記対象物の撹拌が完了したと判定する、
測定装置。
［付記４］
付記１乃至３のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、前記容器内における前記液体の液面の位置を含み、
前記制御部は、複数の前記出力検出部によりそれぞれ検出された前記超音波の複数の検出信号に基づいて前記液体の液面の位置を測定する、
測定装置。
［付記５］
付記４に記載の測定装置であって、
前記制御部は、第１検出信号を示す一の前記出力検出部と、前記第１検出信号と異なる第２検出信号を示す隣接する他の前記出力検出部と、の間の位置を前記液体の液面の位置として算出する、
測定装置。
［付記６］
付記１乃至５のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の存否を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の波形の始まりの正負及び音速の少なくとも一方に基づいて、気泡又は粒子の存否を測定する、
測定装置。
［付記７］
付記６に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記液体を用いたときの前記波形の始まりの正負が第２基準状態にある前記液体を用いたときの基準波形の始まりの正負に対し反転していると気泡が存在すると判定する、
測定装置。
［付記８］
付記１乃至７のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記液体の状態は、気泡又は粒子の密度を含み、
前記制御部は、前記出力検出部により検出された前記超音波の音速に基づいて、気泡又は粒子の密度を測定する、
測定装置。
［付記９］
付記１乃至８のいずれか１つに記載の測定装置であって、
複数の前記出力検出部が前記容器の外面に沿って配置され、
前記出力検出部は、出力された前記超音波の反射波又は透過波を検出する、
測定装置。
［付記１０］
付記１乃至９のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記出力検出部は、前記液体内の対象物を前記超音波により微細化して前記液体内に分散させるホモジナイザを有し、前記ホモジナイザからの前記超音波を検出する、
測定装置。
［付記１１］
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記容器に貯留される前記液体の粘度、前記液体の前記容器内での圧力、前記液体の前記容器内での温度、及び前記液体の前記容器内での外観の少なくとも１つを前記液体の状態に加えてさらに測定する、
測定装置。
［付記１２］
液体を含む容器に対し配置される測定装置により実行される測定方法であって、
前記容器に含まれる前記液体の内部を伝搬する超音波を出力するステップと、
前記容器に対して固定された位置で、前記液体内を伝搬した前記超音波を検出するステップと、
検出された前記超音波に基づいて前記容器内での前記液体の状態を測定するステップと、
を含む、
測定方法。
【符号の説明】
【0210】
１ 測定装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 出力部（出力検出部）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 検出部（出力検出部）
３０ 表示部
４０ 記憶部
５０ 制御部
５１ 制御回路
５２ 情報処理端末
１００ 撹拌機
１０１ モータ
１０２ 撹拌軸
１０３ 撹拌翼
１０４ 蓋
１０５ 容器
１０６ サイトガラス
１０７ 計測機器
１０８ ホモジナイザ
１０９ カメラ
２００ 配管
２０１ 容器
３００ クラウドネットワーク
Ｂ 気泡
Ｅ１、Ｅ２ エンベロープ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ グラフ
Ｌ 液体
Ｌ１ 厚さ
Ｌ２ 距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ 時間領域
Ｓ 対象物
Ｓ１ 第１検出信号
Ｓ２ 第２検出信号
Ｔ１、Ｔ２ 時間
Ｖ１、Ｖ２ 閾値
Ｗ 伝搬波形
Ｗ１ 正の波形
Ｗ２ 負の波形
α 体積分率
ρ 密度
ｃ、ｃ１、ｃ２ 音速
ｔ 伝搬時間
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 出力部（出力検出部）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 検出部（出力検出部）
３０ 表示部
４０ 記憶部
５０ 制御部
５１ 制御回路
５２ 情報処理端末
１００ 撹拌機
１０１ モータ
１０２ 撹拌軸
１０３ 撹拌翼
１０４ 蓋
１０５ 容器
１０６ サイトガラス
１０７ 計測機器
１０８ ホモジナイザ
１０９ カメラ
２００ 配管
２０１ 容器
３００ クラウドネットワーク
Ｂ 気泡
Ｅ１、Ｅ２ エンベロープ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ グラフ
Ｌ 液体
Ｌ１ 厚さ
Ｌ２ 距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ 時間領域
Ｓ 対象物
Ｓ１ 第１検出信号
Ｓ２ 第２検出信号
Ｔ１、Ｔ２ 時間
Ｖ１、Ｖ２ 閾値
Ｗ 伝搬波形
Ｗ１ 正の波形
Ｗ２ 負の波形
α 体積分率
ρ 密度
ｃ、ｃ１、ｃ２ 音速
ｔ 伝搬時間
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】