特許 7161172 粘度測定装置及び粘度測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】粘度測定装置及び粘度測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/00 20060101AFI20221019BHJP

【ＦＩ】

G01N11/00 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018124560

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2020003399

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124800

【弁理士】

【氏名又は名称】諏澤 勇司

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 博

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－３１０８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０００７６５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０８５６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０４－５０５５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５０２４０８０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １１／００～１１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、
前記液面への前記ガスの衝突によって励起される前記液面の変位量を、前記液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、
前記変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、前記試料の粘度を得る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記試料の減衰特性を示す係数と前記粘度との関係を示す第１試料情報を保持する第１情報保持部と、
前記測定情報を利用して、振動波形の包絡線として示される前記減衰特性を示す係数である第１測定情報を得る第１測定情報取得部と、
前記第１試料情報と前記第１測定情報とを利用して、前記粘度を得る第１換算部と、を有する粘度測定装置。

【請求項2】

前記処理部は、
単位時間あたりの前記液面の変位量と前記粘度との関係を示す第２試料情報を保持する第２情報保持部と、
前記測定情報を利用して、前記試料における単位時間あたりの前記液面の変位量を示す第２測定情報を得る第２測定情報取得部と、
前記第２試料情報と前記第２測定情報とを利用して、前記粘度を得る第２換算部と、を有する、請求項１に記載の粘度測定装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記測定情報が含む前記変位量の極値の数を判定し、前記判定の結果に基づいて、前記第１換算部による処理又は前記第２換算部による処理のいずれか一方を選択する、請求項２に記載の粘度測定装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の粘度測定装置と、
前記試料を収容する容器と、を備える粘度測定システム。

【請求項5】

前記容器の開口部は、円形である、請求項４に記載の粘度測定システム。

【請求項6】

試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、
前記液面への前記ガスの衝突によって励起される前記液面の変位量を、前記液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、
前記変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、前記試料の粘度を得る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記液面が 単位時間あたりに前記ガスが噴射される前の状態に近づく変位量である変位量回復速度と前記粘度との関係を示す第３試料情報を保持する第３情報保持部と、
前記測定情報を利用して、前記試料の前記液面が単位時間あたりに前記ガスが噴射される前の状態に近づく変位量を示す第３測定情報である変位量回復速度を得る第３測定情報取得部と、
前記第３試料情報であって予め取得された変位量回復速度と前記第３測定情報であって測定によって得た変位量回復速度とを利用して、前記粘度を得る第３換算部と、を有する、粘度測定装置。

【請求項7】

前記処理部は、前記測定情報が含む前記変位量の極値の数を判定し、前記極値の数が１つである場合に、前記第３換算部によって前記第３試料情報と前記第３測定情報とを利用して前記粘度を得る、請求項６に記載の粘度測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粘度測定装置及び粘度測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

粘度は、物質の性質を示す基本量であり、工業製品の品質評価などにしばしば用いられる物理量である。そこで、粘度の測定にはいわゆる粘度計を用いる。粘度計には、いくつかの種類がある。例えば、回転式粘度計は、試料に沈めた物体を回転させた時に生じる抵抗力を利用して粘度を得る。また、細管粘度計は、細管を試料が通り抜けるために要した時間を利用して粘度を得る。細管粘度計と類似する技術として、特許文献１が開示するガスの粘度測定装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平３－２６９３４１号公報

【文献】特開２０１２－１５４８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、試料を評価するための測定を行うに際し、試料に触れることなく所望の評価値を得る技術が注目されている。例えば、特許文献２は、試料に触れることなく試料の硬度を得るハンディ型硬さ測定装置を開示する。一方、粘度の測定にあっては、上述した回転式粘度計や細管粘度計は、いずれも装置の一部を試料に対して直接に接触させていた。

【0005】

そこで、本発明は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることが可能な粘度測定装置及び粘度測定システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態である粘度測定装置は、試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、液面へのガスの衝突によって励起される液面の変位量を、液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る処理部と、を備え、処理部は、試料の減衰特性を示す係数と粘度との関係を示す第１試料情報を保持する第１情報保持部と、測定情報を利用して、振動波形の包絡線として示される減衰特性を示す係数である第１測定情報を得る第１測定情報取得部と、第１試料情報と第１測定情報とを利用して、粘度を得る第１換算部と、を有する。

【0007】

この粘度測定装置は、試料に変位を生じさせ、当該変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る。ここで、粘度測定装置は、ガスをパルス状に噴射して試料の液面に変位を生じさせる。つまり、試料に直接に接触することなく、試料に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定装置は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。さらに、この構成によれば、比較的小さい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。

【0008】

一形態において、処理部は、単位時間あたりの液面の変位量と粘度との関係を示す第２試料情報を保持する第２情報保持部と、測定情報を利用して、試料における単位時間あたりの液面の変位量を示す第２測定情報を得る第２測定情報取得部と、第２試料情報と第２測定情報とを利用して、粘度を得る第２換算部と、を有してもよい。この構成によれば、比較的大きい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。

【0009】

一形態において、処理部は、測定情報が含む変位量の極値の数を判定し、判定の結果に基づいて、第１換算部による処理又は第２換算部による処理のいずれか一方を選択してもよい。この構成によれば、比較的大きい粘度から比較的小さい粘度に至る広い範囲を測定可能な範囲とすることができる。

【0010】

本発明の別の形態である粘度測定システムは、上記の粘度測定装置と、試料を収容する容器と、を備える。この粘度測定システムは、上記の粘度測定装置を備えている。従って、容器に収容された試料に直接に接触することなく、試料に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定システムは、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。

【0011】

別の形態において、容器の開口部は、円形であってもよい。この形状によれば、測定情報に含まれる可能性のあるノイズ成分、例えば発生させる液面の振動波形情報のひずみ成分等を低減することができる。従って、精度のよい粘度を得ることができる。

【0012】

本発明のさらに別の形態である粘度測定装置は、試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、液面へのガスの衝突によって励起される液面の変位量を、液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る処理部と、を備え、処理部は、単位時間あたりの液面の変位量と粘度との関係を示す第３試料情報を保持する第３情報保持部と、測定情報を利用して、試料における単位時間あたりの液面の変位量を示す第３測定情報を得る第３測定情報取得部と、第３試料情報と第３測定情報とを利用して、粘度を得る第３換算部と、を有する。この粘度測定装置は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。さらに、この構成によれば、比較的大きい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、試料に触れることなく試料の粘度を得ることが可能な粘度測定装置及び粘度測定システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１実施形態の粘度測定システムの構成を示す図である。

【図2】図２は、処理装置を示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、図１に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。

【図4】図４は、ノズルから噴射される圧縮空気の時間履歴と、当該圧縮空気によって励起される液面変位の時間履歴の一例である。

【図5】図５は、変位量回復速度と粘度との関係を示す情報の一例である。

【図6】図６は、第２実施形態の粘度測定システムが備える処理装置を示す機能ブロック図である。

【図7】図７は、図６に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。

【図8】図８は、低粘度である試料における液面変位の時間履歴の一例である。

【図9】図９は、減衰特性に関する係数と粘度との関係を示す情報の一例である。

【図10】図１０は、第３実施形態の粘度測定システムが備える処理装置を示す機能ブロック図である。

【図11】図１１は、図１０に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。

【図12】図１２の（ａ）部は反射成分を含む液面変位の時間履歴の一例であり、図１２の（ｂ）部は反射成分を含まない液面変位の時間履歴の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0016】

図１に示すように、粘度測定システム１は、フレームユニット２と、容器３と、粘度測定装置４と、を有する。粘度測定システム１は、容器３に収容した液体である試料１００の粘度を粘度測定装置４によって測定する。粘度測定装置４は、測定に際して、試料１００に直接に接しない。粘度測定装置４は、試料１００の液面１００ａの変位を励起し、当該変位に基づいて、試料１００の粘度を得る。

【0017】

フレームユニット２は、粘度測定装置４と容器３に収容された試料１００との位置関係を調整及び維持する。具体的には、フレームユニット２は、粘度測定装置４と液面１００ａとの間の距離を調整及び維持する。フレームユニット２は、さらに、ベース６と、コラム７と、高さ調整部８と、を有する。ベース６は、フレームユニット２の基部である。ベース６の主面６ａには容器３が載置される。なお、ベース６は、必要に応じて防振装置９を備えていてもよい。防振装置９によれば、粘度（η）の測定に対してノイズとなりえる意図しない液面１００ａの振動の発生を抑制できる。また、ベース６の主面６ａには、コラム７が取り付けられている。コラム７は、主面６ａと直交する方向に伸びるいわゆる柱部材である。コラム７には、高さ調整部８が設けられている。高さ調整部８は、コラム７に対して高さ方向における位置を変更及び維持することができる。高さ調整部８には、粘度測定装置４が取り付けられている。従って、高さ調整部８の位置を調整することにより、粘度測定装置４の位置を調整することができる。

【0018】

容器３は、液体である試料１００を収容する。容器３は、例えば開口部を有する円筒状を呈する。従って、容器３に収容された試料１００の断面は、円形である。この形状によれば、測定情報に含まれる可能性のあるノイズ成分、例えば発生させる液面１００ａの振動波形情報のひずみ成分等を低減することができる。従って、精度のよい粘度を得ることができる。

【0019】

粘度測定装置４は、主要な構成要素として、噴射装置１１（噴射部）と、距離センサ１２（変位量取得部）と、処理装置１３（処理部）と、ディスプレイ１５と、を有する。粘度測定装置４は、噴射装置１１から圧縮空気１０２（ガス）を液面１００ａに向けて噴射する。圧縮空気１０２を受けた液面１００ａは、変形を生じる。液面１００ａの状態は、試料１００の物理的特性（粘度（η））に応じて、元の静定状態に次第に収束する。距離センサ１２は、変形が生じたのちに静定状態に戻るまでの液面１００ａの変化を捉える。具体的には、距離センサ１２は、粘度測定装置４と液面１００ａとの間の距離の時間変化を得る。そして、処理装置１３は、当該距離の時間変化を利用して、試料１００の粘度（η）を得る。

【0020】

噴射装置１１は、ガスタンク１１ａと、電磁弁１１ｂと、ノズル１１ｃと、を有する。ガスタンク１１ａは、液面１００ａに吹き付ける圧縮空気１０２を収容する。ガスタンク１１ａは、電磁弁１１ｂを介してノズル１１ｃに接続されている。従って、ガスタンク１１ａは、ノズル１１ｃに圧縮空気１０２を提供する。ノズル１１ｃへの圧縮空気１０２の提供とその停止とは、電磁弁１１ｂによって制御される。この電磁弁１１ｂは、処理装置１３から送信される制御信号に基づいて、開閉制御を行う。このような構成を有する噴射装置１１は、処理装置１３によって開閉制御される電磁弁１１ｂに基づいて、ノズル１１ｃへの圧縮空気１０２の提供と停止とが切り替わる。一例として、ノズル１１ｃからの圧縮空気１０２の噴射は、パルス状であり、その噴射継続時間は０．１ミリ秒である。

【0021】

距離センサ１２は、発光素子１７と、受光素子１８と、を有する非接触式のセンサである。発光素子１７は、液面１００ａに対して測定光Ｌ１を照射する。受光素子１８は、液面１００ａにおいて反射した反射光Ｌ２を受ける。距離センサ１２は、受光素子１８が受けた反射光Ｌ２に基づいて、粘度測定装置４と液面１００ａとの間の距離を得る。

【0022】

ディスプレイ１５は、処理装置１３によって得られた測定結果である試料１００の粘度（η）を表示する。なお、ディスプレイ１５は、そのほかの測定結果に関する情報を表示してもよい。また、ディスプレイ１５は、タッチ操作を受け入れ可能な装置であってもよい。

【0023】

処理装置１３は、いわゆるコンピュータであり、図３のフロー図に示された動作を規定するプログラムが実行されることにより、図２の機能ブロック図に示された機能構成要素が実現される。

【0024】

図２に示すように、処理装置１３は、制御部２１と、算出部２２と、を有する。制御部２１は、処理装置１３に接続された距離センサ１２といった機器を制御する。算出部２２は、距離センサ１２から受けたデータを利用して、試料１００の粘度（η）を得る。

【0025】

制御部２１は、噴射制御部２３と、センサ制御部２４と、表示制御部２６と、を有する。噴射制御部２３は、電磁弁１１ｂに制御信号を提供し、電磁弁１１ｂの開状態（噴射）と閉状態（噴射停止）とを相互に切り替える。センサ制御部２４は、距離センサ１２の動作を制御する。表示制御部２６は、ディスプレイ１５の動作を制御する。

【0026】

算出部２２は、データ取得部２７と、静定状態判定部２８と、グラフ処理部２９と、粘度取得部３１と、を有する。データ取得部２７は、距離センサ１２から測定結果としてのデータを受け取る。静定状態判定部２８は、液面１００ａが静定状態（後述）であるか否かを判定する。グラフ処理部２９は、データ取得部２７から提供されるデータをグラフ化する。粘度取得部３１は、データ取得部２７又はグラフ処理部２９から提供されるデータを用いて粘度（η）を算出する。粘度取得部３１は、さらに高粘度取得部３２として、変位量回復速度取得部３３（第２測定情報取得部、第３測定情報取得部）と、粘度換算部３４（第２換算部、第３換算部）と、換算情報保持部３６（第２情報保持部、第３情報保持部）と、を有する。変位量回復速度取得部３３は、データ取得部２７又はグラフ処理部２９から提供されるデータから粘度（η）の算出処理に必要な変位量回復速度（Ｖｄｒ）を得る。粘度換算部３４は変位量回復速度（Ｖｄｒ）を粘度（η）に換算する。換算情報保持部３６は、粘度換算部３４の動作に要する換算のための情報を保持する。

【0027】

以下、図２及び図３を参照しつつ、処理装置１３の動作について説明する。はじめに、測定のための準備を行う。具体的には、試料１００を容器３に入れる（ステップＳ１）。このとき、試料１００は、所定の深さとなるまで入れておくとよい。次に、試料１００を収容した容器３をベース６の主面６ａに載置する（ステップＳ２）。次に、試料１００の液面１００ａと粘度測定装置４との間隔を調整する（ステップＳ３）。なお、この調整において、距離センサ１２を動作させて、距離センサ１２が示す液面１００ａまでの距離を参考にしてもよい。次に、距離センサ１２を動作させる（ステップＳ４）。このステップＳ４において、ディスプレイ１５に液面１００ａまでの距離を表示してもよい。

【0028】

ここで、粘度（η）の測定は、粘度測定装置４と液面１００ａとの距離を利用するものであることはすでに述べた。そして、測定に利用する距離の変化は、噴射装置１１から提供される圧縮空気１０２によるものである。そうすると、意図しない要因によって液面１００ａが振動している場合には、当該振動がノイズとなる場合もあり得る。そこで、必要に応じて、試料１００が静定状態であるか否かを判定してもよい（ステップＳ５）。この動作は、静定状態判定部２８によって行われる。具体的には、粘度測定装置４と液面１００ａとの距離の変位幅が、閾値よりも小さいことを確認することとしてもよい。換言すると、「静定状態である」とは、粘度測定装置４と液面１００ａとの距離の変位幅が、閾値よりも小さい状態をいう。そして、試料１００が静定状態であると判断された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、次のステップＳ６に移行する。一方、試料１００が静定状態でないと判断された場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、所定の待機時間をおいて、再びステップＳ５を実行する。

【0029】

次に、データ取得を開始する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、センサ制御部２４と、データ取得部２７と、によって行われる。このステップＳ６によって、噴射開始前における粘度測定装置４と液面１００ａとの距離が得られる。つまり、このステップＳ６において得られるデータは、一定値である。

【0030】

次に、圧縮空気１０２を噴射する（ステップＳ７）。このステップＳ７は、噴射制御部２３によって行われる。噴射制御部２３は、電磁弁１１ｂに対してバルブを開くための制御信号を提供する。その結果、ガスタンク１１ａからノズル１１ｃへ圧縮空気１０２が提供され、ノズル１１ｃから液面１００ａに向けて圧縮空気１０２が吹き付けられる。例えば、噴射制御部２３は、０．１ミリ秒だけ電磁弁１１ｂを開状態とする（図４のグラフＧ４ａ参照）。そして、噴射制御部２３は、再び電磁弁１１ｂを閉状態とする制御信号を電磁弁１１ｂに提供する。このステップＳ７によって、液面１００ａに圧縮空気１０２が衝突するので、液面１００ａの変位が励起される。このステップＳ７の前におけるステップＳ６によって、距離の取得はすでに開始されているので、静定状態である液面１００ａの位置から、噴射によって、液面１００ａが下方に変形する状態もデータとして記録される。

【0031】

次に、試料１００の状態が静定状態に至ったか否かを判定する（ステップＳ８）。つまり、圧縮空気１０２の噴射によって変位が励起された状態から、噴射前の状態に復帰したか否かを判定する。この判定は、粘度測定装置４と液面１００ａとの距離の測定を終了するか否かの判断材料の一つであるともいえる。このステップＳ８は、先に実施したステップＳ５と同じ処理である。そして、試料１００が静定状態であると判断された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、次のステップＳ９に移行する。一方、試料１００が静定状態でないと判断された場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、所定の待機時間をおいて、再びステップＳ８を実行する。

【0032】

次に、データ取得を終了する（ステップＳ９）。このステップＳ９は、センサ制御部２４とデータ取得部２７とによって行われる。

【0033】

次に、液面１００ａの変位と時間との関係を示すグラフを得る（ステップＳ１０）。液面１００ａの変位とは、粘度測定装置４と液面１００ａとの距離であるとしてよい。このステップＳ１０は、グラフ処理部２９によって行われる。グラフ処理部２９は、例えば、図４に例示されるような変位量の履歴を示すグラフを出力する。

【0034】

次に、変位量回復速度（Ｖｄｒ）を得る（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は、粘度取得部３１の変位量回復速度取得部３３によって行われる。ここでいう「変位量回復速度」とは、噴射後の液面１００ａの位置が、単位時間あたりに静定状態に近づく変位量をいう。例えば、図４のグラフＧ４ｂにおいて、変位量（Ｐ１）から変位量（Ｐ２）に近づくために、時間（Ｔｏｂ）を要したとすると、変位量回復速度（Ｖｄｒ）は、（Ｐ１－Ｐ２）／Ｔｏｂである。なお、液面１００ａの変位量と時間との関係は、上記の変位量回復速度（Ｖｄｒ）のように、単位時間当たりの変位量（距離）として扱ってよい。また、液面１００ａの変位量と時間との関係は、当該変位量回復速度（Ｖｄｒ）の逆数として扱ってもよい。つまり、液面１００ａの変位量と時間との関係は、単位変位量だけ液面１００ａが変化するに必要な時間であると定義してもよい。なお、開始点と終点とは、任意の点を選択してよい。例えば、開始点は、最大変位量としてもよいし、最大変位量よりも小さい変位量としてもよい。また、終点は、静定状態後の変位量（つまり、閾値よりも小さい変位量）としてもよいし、静定状態前の変位量としてもよい。要するに、開始点の変位量が終点の変位量よりも大きければよい。例えば、図４に示した、変位量（Ｐ１）は、ピーク（最大値）に対して９０％となる量と定義してよい。変位量（Ｐ２）は、ピークに対して５％となる量と定義してよい。

【0035】

次に、変位量回復速度（Ｖｄｒ）を粘度（η）に換算する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３は、粘度換算部３４と換算情報保持部３６とにより行われる。換算情報保持部３６は、例えば、図５のグラフＧ５ａに示すような第２試料情報（又は第３試料情報）を保持している。つまり、変位量回復速度（Ｖｄｒ）と粘度（η）との関係である。従って、当該情報に対して変位量回復速度（Ｖｄｒ）を当てはめることにより、粘度（η）を得ることができる。この情報は、予備的な試験によって予め取得しておく。例えば、粘度（η）が明らかであり、かつ粘度（η）を制御可能な物質を利用して、変位量回復速度（Ｖｄｒ）と粘度（η）との関係を得る。このような物質として、ポリビニルアルコールが挙げられる。ポリビニルアルコールは、濃度に応じて粘度（η）を精度よく制御することができる。また、情報は、グラフの形式に限定されない。変位量回復速度（Ｖｄｒ）を変数とする数式であってもよいし、変位量回復速度（Ｖｄｒ）と粘度（η）とが対応付けられた表であってもよい。

【0036】

そして、結果を表示する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０は、表示制御部２６とディスプレイ１５によって行われる。

【0037】

以上のステップＳ１～Ｓ２０によって、試料１００の粘度（η）が得られる。第１実施形態の粘度測定システム１及び粘度測定装置４によれば、数百ミリＰａ・ｓより大きい（例えば９００ミリＰａ・ｓ）粘度（η）を非接触検査によって得ることができる。

【0038】

粘度測定システム１及び粘度測定装置４は、試料１００に変位を生じさせ、当該変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料１００の粘度（η）を得る。ここで、粘度測定装置４は、圧縮空気１０２をパルス状に噴射して試料１００の液面１００ａに変位を生じさせる。つまり、試料１００に直接に接触することなく、試料１００に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定システム１及び粘度測定装置４は、試料１００に触れることなく試料１００の粘度（η）を得ることができる。

【0039】

要するに、粘度測定システム１及び粘度測定装置４は、圧縮空気１０２を試料１００に噴射した際の試料１００の液面１００ａの変位を測定して、粘度（η）を測定する。具体的には、粘度測定システム１及び粘度測定装置４は、圧縮空気１０２を試料１００の液面１００ａに当てた時に生じる試料１００のへこみの発生の時間遅れ、または、圧縮空気１０２の供給を停止したときのへこみの戻りの時間遅れを利用して粘度（η）を得る。

【0040】

上記の作用効果を奏する粘度測定システム１及び粘度測定装置４によれば、非接触及び非破壊である検査を行うことができる。そして、測定後に粘度測定装置４を洗浄する必要がない。さらに、粘度測定装置４の下方に試料１００を搬送する動作を自動化することにより、試料１００の連続測定及び全数検査を行うことも可能である。

【0041】

〔第２実施形態〕
第１実施形態では、変位量回復速度（Ｖｄｒ）を利用して粘度（η）を得た。この手法は、試料１００の粘度（η）が中程度から比較的大きい（例えば数百ミリＰａ・ｓ以上）である場合に有効である。例えば、試料１００の粘度（η）が小さい（例えば数十ミリＰａ・ｓ以上）場合、圧縮空気１０２を液面１００ａに吹き付けると、液面１００ａは、図８に示されるような振動を生じる。この場合には、単位時間当たりの変位量回復速度（Ｖｄｒ）が大きくなる。要するに、試料１００の粘度（η）が低い場合には、試料１００が波打つので、時間遅れを精度よく得ることが困難になり得る。

【0042】

そこで、第２実施形態では、変位量回復速度（Ｖｄｒ）とは別のパラメータと粘度（η）との関係を利用する。別のパラメータとは、具体的には、減衰特性を示す係数（ａ）である。つまり、第２実施形態の粘度測定システム１Ａ及び粘度測定装置４Ａは、より低粘度の試料１００を測定対象とし得るように、圧縮空気１０２によって液面１００ａに振動波形を積極的に発生させ、当該波の減衰の速さを利用して粘度（η）を得る。要するに、第２実施形態は、その処理方法が第１実施形態と異なるだけであり、粘度測定システム１Ａの物理的な構成は、第１実施形態と共通である。第２実施形態では、処理装置１３Ａにおける算出部２２Ａの粘度取得部３１Ａの機能ブロックが第１実施形態と相違する。以下、図６、図７を参照しつつ、第１実施形態と相違する点に注目して説明する。

【0043】

図６に示すように、第２実施形態の粘度測定システム１Ａにおける処理装置１３Ａは、粘度取得部３１Ａが高粘度取得部３２に代えて、低粘度取得部３７を有する。低粘度取得部３７は、包絡線取得部３８と、係数取得部３９（第１測定情報取得部）と、粘度換算部４１（第１換算部）と、換算情報保持部４２（第１情報保持部）と、を有する。

【0044】

図７に示すフロー図を参照しつつ、処理装置１３Ａの動作について説明する。特に、低粘度取得部３７の動作について詳細に説明する。

【0045】

まず、ステップＳ１～Ｓ１０を行う。つまり、測定の準備から測定データを取得するまでの動作は、第１実施形態の動作と共通である。ステップＳ１０の結果、図８に例示されるような試料１００の液面１００ａを示すグラフＧ８ａが得られる。

【0046】

次に、包絡線を得る（ステップＳ１４）。このステップＳ１４は、包絡線取得部３８によって行われる。図８のグラフＧ８ａを例に説明すると、このグラフＧ８ａには、包絡線Ｇ８ｂを規定することができる。この包絡線Ｇ８ｂを得る処理には特に制限はなく、所望のアルゴリズムを用いてよい。包絡線Ｇ８ｂは、例えば、下記式に示す関数によって示される。
ｙ＝Ｃ×ｅｘｐ＾（ａｘ）…（１）

【0047】

次に、包絡線Ｇ８ｂから減衰特性を示す係数（ａ）を得る（ステップＳ１５）。このステップＳ１５は、係数取得部３９によって行われる。減衰特性を示す係数（ａ）は、式（１）における係数ａである。本実施形態では、式（１）における係数（ａ）を、減衰特性を示す係数（ａ）と定義する。

【0048】

次に、減衰特性を示す係数（ａ）を粘度（η）に変換する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６は、粘度換算部３４と換算情報保持部３６とによって行われる。換算情報保持部３６は、例えば、図９のグラフＧ９ａに示すような第１試料情報を保持している。つまり、係数（ａ）と粘度（η）との関係である。従って、当該情報に対して係数（ａ）を当てはめることにより、粘度（η）を得る。そして、最後に結果を表示する（ステップＳ２０）。

【0049】

上記のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６を含むステップＳ１～Ｓ２０によれば、比較的粘度（η）の低い試料１００を測定することができる。例えば、第２実施形態の粘度測定システム１Ａ及び粘度測定装置４Ａによれば、試料１００の粘度（η）が数ミリＰａ・ｓ以上数百ミリＰａ・ｓ以下の範囲において、良好な結果を得ることができる。

【0050】

ところで、試料１００を入れる容器３は、容器３の壁面からの振動波形の反射波の影響を受けないように、極力大きな断面積の円形の形状であってもよい。しかし、少量の試料１００で粘度（η）を測定するためには、容器３をそれほど大きくすることはできない場合も多い。そのため、容器３の壁面は波の反射が少なくなるような柔らかい構造であってもよい。また、容器３の直径は、発生させた振動波形の位相と、容器３の壁面から反射してきた振動波形の位相と、が揃って、同位相となるような寸法であってもよい。この容器３の直径の選択は、高さ調整部８の調整と併用することにより、元の振動波形と反射してきた振動波形の位相を同位相にすることが容易となる。

【0051】

〔第３実施形態〕
第３実施形態の粘度測定システム１Ｂは、第１実施形態の粘度測定システム１が対象とする比較的高い粘度（η）を有する試料１００及び第２実施形態の粘度測定システム１Ａが対象とする比較的低い粘度（η）を有する試料１００の両方を測定対象とする。具体的には、第３実施形態の粘度測定システム１Ｂは、ステップＳ１０によって得られるグラフＧ４ｂ又はグラフＧ８ａに例示されるデータを利用して、第１実施形態に示す動作（変位量回復速度を利用する動作）又は第２実施形態に示す動作（減衰特性を示す係数を利用する動作）のいずれかを選択する。従って、第２実施形態と同様に第３実施形態は、その処理方法が第１実施形態と異なるだけであり、粘度測定システム１Ｂの物理的な構成は、第１実施形態と共通である。第３実施形態では、処理装置１３Ｂにおける算出部２２Ｂの粘度取得部３１Ｂの機能ブロックが第１実施形態と相違する。以下、図１０及び図１１を参照しつつ、第１実施形態と相違する点に注目して説明する。

【0052】

図１０に示すように、第３実施形態の粘度測定システム１Ｂの粘度測定装置４Ｂにおける処理装置１３Ｂは、ピーク判定部４３を有する。さらに、処理装置１３Ｂは、粘度取得部３１Ｂが高粘度取得部３２と低粘度取得部３７とを有する。

【0053】

図１１に示すフロー図を参照しつつ、処理装置１３Ｂの動作について説明する。第３実施形態における粘度（η）を得る動作（ステップＳ１２、Ｓ１３）は、第１実施形態と同じであり、別の粘度（η）を得る動作（ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６）は、第２実施形態と同じである。つまり、第３実施形態における特有の動作は、ピーク判定部４３の動作である。以下、ピーク判定部４３の動作について詳細に説明する。

【0054】

まず、ステップＳ１～Ｓ１０を行う。つまり、測定の準備から測定データを取得するまでの動作は、第１実施形態の動作と共通である。

【0055】

次に、ピーク（極値）の数を判定する（ステップＳ１１）。粘度（η）が比較的大きい場合には、グラフＧ４ｂに示されるように、極大値としてのピークは１つである。一方、粘度（η）が比較的小さい場合には、グラフＧ８ａに示されるように、ピークは２以上である。そこで、ステップＳ１１において得られたグラフが有するピークの数を抽出する。ピークの数の抽出には、所望のプログラムを用いてよい。そして、ピークの数が２以上であるか否かを判断する。ピークの数が２以上である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、第２実施形態に示した減衰特性を示す係数（ａ）を用いる処理が適している。そこで、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６を実行する。一方、ピークの数が２以上でない（つまり１つ）である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、第１実施形態に示した変位量回復速度（Ｖｄｒ）を用いる処理が適している。そこで、ステップＳ１２、Ｓ１３を実行する。

【0056】

つまり、処理装置１３Ｂは、ステップＳ１１の結果に応じて、ステップＳ１２、Ｓ１３の処理又はステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６のいずれかを実行する。最後に、処理装置１３Ｂは、結果を表示する（ステップＳ２０）。

【0057】

第３実施形態の粘度測定システム１Ｂによれば、測定可能な粘度（η）の範囲を拡大することができる。

【0058】

〔変形例〕
本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の趣旨を変更しない範囲で適宜変更してよい。

【0059】

例えば、第２実施形態及び第３実施形態では、比較的低い粘度（η）を有する試料１００を測定することがある。粘度（η）が低い試料１００は変形しやすく、減衰しにくい。そうすると、圧縮空気１０２の噴射によって生じた波が、容器３の壁面まで伝わり、当該波が壁面において反射することが生じる。そうすると、距離センサ１２の測定点において生じる波（液面１００ａの高さの変動）は、圧縮空気１０２の噴射に直接に起因する成分（以下「励起成分」と呼ぶ）と反射波の成分（以下「反射成分」）とを含む場合があり得る。反射波の成分を含む場合には、波形が乱れることがある（図１２の（ａ）部、グラフＧ１２ａ参照）。その結果、乱れた波形から得た包絡線Ｇ１２ｂに基づく粘度（η）は、試料１００が有する粘度（η）からずれることが生じ得る。

【0060】

そこで、第２実施形態及び第３実施形態では、測定の前に良好な波形が得られるように、予備的な試験を行い、構成要素の調整を行ってもよい。具体的には、容器３の直径を最適化する。例えば、測定点において励起成分に影響を及ぼす程度の反射成分が戻ってこないように、容器３の直径を設定してよい。つまり、容器３の壁面に至るまで、または、反射した波が測定点に至るまでに、十分に減衰するような距離に設定してよい。また、測定点において励起成分に影響を及ぼす程度の反射成分が戻ってきたとしても、励起成分と反射成分の位相が一致している場合には、粘度（η）への影響が少ない。ここでいう位相の一致とは、位相差が０度（ピークが一致する）場合と、位相差が１８０度（最大ピークと最小ピークとが一致する）場合を含む。位相差は、圧縮空気１０２を当てる位置から容器３の壁面までの距離と、壁面から測定点までの距離によって制御できる。従って、圧縮空気１０２を当てる位置と容器３の直径とを所定の関係に設定することにより、励起成分の位相と反射成分の位相とを一致させることが可能である。その結果、波形の乱れが抑制された波形（グラフＧ１２ｃ参照）が得られるので、当該グラフＧ１２ｃから良好な包絡線Ｇ１２ｄが得られる。その結果、粘度（η）の測定精度の低下を抑制できる。

【符号の説明】

【0061】

１，１Ａ，１Ｂ…粘度測定システム、２…フレームユニット、３…容器、４，４Ａ，４Ｂ…粘度測定装置、６…ベース、７…コラム、８…高さ調整部、９…防振装置、１１…噴射装置（噴射部）、１１ａ…ガスタンク、１１ｂ…電磁弁、１１ｃ…ノズル、１２…距離センサ（変位量取得部）、１３，１３Ａ，１３Ｂ…処理装置（処理部）、１５…ディスプレイ、１７…発光素子、１８…受光素子、２１…制御部、２２，２２Ａ，２２Ｂ…算出部、２３…噴射制御部、２４…センサ制御部、２６…表示制御部、２７…データ取得部、２８…静定状態判定部、２９…グラフ処理部、３１，３１Ａ，３１Ｂ…粘度取得部、３２…高粘度取得部、３３…変位量回復速度取得部（第２測定情報取得部、第３測定情報取得部）、３４…粘度換算部（第２換算部、第３換算部）、３６…換算情報保持部（第２情報保持部、第３情報保持部）、３７…低粘度取得部、３８…包絡線取得部、３９…係数取得部（第１測定情報取得部）、４１…粘度換算部（第１換算部）、４２…換算情報保持部（第１情報保持部）、４３…ピーク判定部、１００…試料、１００ａ…液面、１０２…圧縮空気（ガス）、Ｌ１…測定光、Ｌ２…反射光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】