(57)【要約】【課題】液体の状態を特定することができる液体状態特定装置を提供する。【解決手段】液体状態特定装置１００は、伝搬体２０と、圧電素子と、制御部６１とを備える。制御部６１は、圧電素子により伝搬体２０を振動させ、伝搬体２０の表面を伝搬する表面波を発生させる。制御部６１は、伝搬体２０に設けられた反射部２２で反射した表面波の速度である表面波速度を検出する。記憶部６２は、表面波速度と液体１の密度との関係を示す密度特性データＤ２を記憶する。制御部６１は、検出した表面波速度と密度特性データＤ２とに基づき液体１の密度を取得し、取得した液体１の密度に基づき液体１の状態を特定する。制御部６１は、液体１の状態として、液体１の劣化度合いと、液体１の混合度合いとの少なくとも一方を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する容器に設けられ、前記液体に浸る伝搬体と、
前記伝搬体を振動させ、前記伝搬体の表面を伝搬する表面波を発生させる振動発生部と、
前記伝搬体に設けられた反射部で反射した表面波を受け、当該表面波の速度である表面波速度を検出する検出部と、
前記表面波速度と前記液体の密度との関係を示す密度特性情報を記憶する記憶部と、
前記検出部が検出した前記表面波速度と前記記憶部に記憶されている前記密度特性情報とに基づき前記液体の密度を取得し、取得した前記液体の密度に基づき前記液体の状態を特定する特定部と、を備え、
前記特定部は、前記液体の状態として、前記液体の劣化度合いと、前記液体の混合度合いとの少なくとも一方を特定する、
液体状態特定装置。
【請求項２】
前記液体の温度を取得し、取得した前記液体の温度に基づいて前記表面波速度を補正する補正部を備える、
請求項１に記載の液体状態特定装置。
【請求項３】
前記振動発生部は、前記伝搬体の内部を伝搬する内部伝搬波を発生させ、
前記検出部は、前記伝搬体の所定部分で反射した内部伝搬波を受け、当該内部伝搬波の速度である内部伝搬波速度を検出し、
前記記憶部は、前記内部伝搬波速度と前記液体の温度との関係を示す温度特性情報を記憶し、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記内部伝搬波速度と前記記憶部に記憶されている前記温度特性情報とに基づき、前記液体の温度を取得する、
請求項２に記載の液体状態特定装置。
【請求項４】
前記特定部は、取得した前記液体の密度が予め定められた範囲内にある場合は、前記液体が劣化していると特定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体状態特定装置。
【請求項５】
前記伝搬体は、複数あり、各々の前記反射部の位置が前記液体の深さ方向において異なる第１伝搬体及び第２伝搬体を含み、
前記検出部は、前記表面波速度として、前記第１伝搬体を伝搬する表面波の速度である第１表面波速度と、前記第２伝搬体を伝搬する表面波の速度である第２表面波速度とを検出し、
前記特定部は、
前記第１表面波速度と前記密度特性情報とに基づき、前記液体のうち前記第１伝搬体が浸かる第１の部分の密度を取得し、
前記第２表面波速度と前記密度特性情報とに基づき、前記液体のうち前記第２伝搬体が浸かる第２の部分の密度を取得し、
取得した前記第１の部分の密度と前記第２の部分の密度とに基づき、前記液体の混合度合いを特定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体状態特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体状態特定装置に関し、詳しくは、液体に浸る伝搬体に伝搬する表面波に基づき液体の状態を特定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に浸る伝搬体に伝搬する表面波に基づいて液体の種類を特定する装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５４３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような表面波に基づき、液体の劣化度合いや液体の混合度合いなどの液体の状態が特定できれば有用である。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液体の状態を特定することができる液体状態特定装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る液体状態特定装置は、
液体を貯留する容器に設けられ、前記液体に浸る伝搬体と、
前記伝搬体を振動させ、前記伝搬体の表面を伝搬する表面波を発生させる振動発生部と、
前記伝搬体に設けられた反射部で反射した表面波を受け、当該表面波の速度である表面波速度を検出する検出部と、
前記表面波速度と前記液体の密度との関係を示す密度特性情報を記憶する記憶部と、
前記検出部が検出した前記表面波速度と前記記憶部に記憶されている前記密度特性情報とに基づき前記液体の密度を取得し、取得した前記液体の密度に基づき前記液体の状態を特定する特定部と、を備え、
前記特定部は、前記液体の状態として、前記液体の劣化度合いと、前記液体の混合度合いとの少なくとも一方を特定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体の状態を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体状態特定装置の概略構成図である。
【図２】混合状態の液体を示す図である。
【図３】センサ部の概略構成図である。
【図４】（ａ）は、内部伝搬波速度と温度との関係を示すグラフの図であり、（ｂ）は、表面波速度と液密度との関係を示すグラフの図である。
【図５】液体状態特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】センサ部の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液体状態特定装置の概略構成図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、液密度と液体の劣化度との関係を説明するためのグラフの図である。
【図９】（ａ）は、第１実施形態に係る状態特定用テーブルの構成例を示し、（ｂ）は、第２実施形態に係る状態特定用テーブルの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る液体状態特定装置について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る液体状態特定装置１００は、図１に示すように、液体１を貯留するタンク等の容器２に設けられ、液体１の混合度合いを特定する装置である。
【００１１】
液体１は、第１液体１Ａと、第１液体１Ａよりも液密度が高い第２液体１Ｂとが混合されて構成されている。図２は、液体１がエマルション化され、十分に混合された混合状態の液体１を示している。図１は、第１液体１Ａと第２液体１Ｂとが分散してエマルション化されていた液体１が、第１液体１Ａと第２液体１Ｂとに分離した分離状態の液体１を示している。液体状態特定装置１００は、液体１が混合状態（エマルション化された状態）にあるか、分離状態にあるかを特定する。容器２は、例えば乳液として構成される液体１を貯留するものであり、第１実施形態に係る液体状態特定装置１００は、例えば、化粧品の製造工程において乳液の混合度合いを特定するために用いられる。
【００１２】
液体状態特定装置１００は、２つのセンサ部１０Ａ，１０Ｂと、制御装置６０と、を備える。センサ部１０Ａとセンサ部１０Ｂとは、液体１の深さ方向において互いに異なる高さに設けられている。センサ部１０Ａ及びセンサ部１０Ｂの各々の構成は、同様であるため、以下では、両者を区別なく、「センサ部１０」として構成を説明する。なお、両者の区別が必要な場合は、適宜説明を行う。
【００１３】
センサ部１０は、図３に示すように、伝搬体２０と、ケース３０と、圧電素子４０と、回路基板５０と、を備える。センサ部１０は、主に、液体１のうち伝搬体２０が浸かった部分の液密度を測定するために設けられている。
【００１４】
伝搬体２０は、後述する表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉの各々が伝搬する柱状の物体である。伝搬体２０は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂から、四角柱状に形成されている。伝搬体２０は、その長尺方向が水平方向（図１での左右方向）に沿うように、容器２の内部へ突出して設けられている。
【００１５】
伝搬体２０の外面は、長尺方向に向く２つの端面と、長尺方向に延びるとともに互いに裏表の関係となる２つの主面と、長尺方向に延びるとともに２つの主面間を繋ぐ２つの側面と、を有する。伝搬体２０の２つの端面のうち一方は、圧電素子４０と対向する対向面２１であり、他方は、圧電素子４０から離れるように液体１の内部に向かう先端面である。なお、伝搬体２０は、当該先端面を含む部分である反射部２２で、表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを反射させる。また、伝搬体２０の２つの主面のうち一方は、表面波Ｗｓが伝搬する伝搬面２３として構成されている。
【００１６】
以下では、伝搬体２０として、センサ部１０Ａが備えるものを第１伝搬体２０Ａとし、センサ部１０Ｂが備えるものを第２伝搬体２０Ｂとする。また、反射部２２として、第１伝搬体２０Ａに対応するものを反射部２２Ａとし、第２伝搬体２０Ｂに対応するものを反射部２２Ｂとする。
第１実施形態では、液体１が図１のように第１液体１Ａと第２液体１Ｂとに分離した場合に、第１液体１Ａに浸かる位置に第１伝搬体２０Ａが設けられ、第２液体１Ｂに浸かる位置に第２伝搬体２０Ｂが設けられている。したがって、図１に示すように、反射部２２Ａは、反射部２２Ｂよりも上方に位置している。このような、第１伝搬体２０Ａと第２伝搬体２０Ｂの液体１の深さ方向における配置は、分離状態の液体１を考慮して、予め実験などにより定めればよい。また、第１実施形態では、長尺方向における第１伝搬体２０Ａの長さと、第２伝搬体２０Ｂの長さとは、同じに設定されている。
【００１７】
ケース３０は、例えば樹脂材から形成され、伝搬体２０を保持する保持部３１と、回路基板５０を収容する基板収容部３２とを有する。保持部３１は、伝搬体２０を保持する側の反対側において、圧電素子４０を収容する。基板収容部３２は、回路基板５０を収容する空間が内部に形成された筒状部３３と、筒状部３３の外周方向へ迫り出すフランジ部３４と、フランジ部３４の筒状部３３とは反対側に形成された嵌合部３５と、を有する。嵌合部３５に保持部３１が嵌め合わされることにより、保持部３１及び基板収容部３２は一体となってケース３０を構成する。なお、嵌合部３５と保持部３１との間には、図示しないパッキンなどが設けられ、ケース３０の内部は液密に保たれている。ケース３０は、嵌合部３５が容器２に設けられた取付孔に嵌め込まれ、且つ、フランジ部３４が容器２の外周に固定されることで、容器２へと取り付けられている。なお、嵌合部３５と容器２に設けられた取付孔との間には、図示しないパッキンなどが設けられ、容器２の取付孔から液体１が外部に漏れ出さない構造となっている。
【００１８】
圧電素子４０は、ケース３０の保持部３１を介して、伝搬体２０に表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを伝搬させるべく振動を付与する。圧電素子４０は、図３に示すように、伝搬体２０の対向面２１と対向するとともに、その振動付与面４１の一部が対向面２１から伝搬面２３側に迫り出す態様で設けられている。この態様により、圧電素子４０は、伝搬体２０に表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させることができるとともに、反射部２２で反射した表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを検出することができる。圧電素子４０は、反射部２２で反射して到達する表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉの各々を、保持部３１を介して検出し電圧に変換する。
【００１９】
なお、表面波Ｗｓはレイリー波（気体内で伝搬する表面波）とショルテ波あるいは漏洩レイリー波（液体内で伝搬する表面波）とを含み、内部伝搬波Ｗｉは横波を含む。また、表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉは、超音波のパルスである。また、一般的に、内部伝搬波Ｗｉが伝搬体２０を伝搬する速度である内部伝搬波速度Ｖｉは、表面波Ｗｓが伝搬体２０を伝搬する速度である表面波速度Ｖｓよりも速い。
【００２０】
回路基板５０は、送受信回路５１を実装するとともに、各種回路が形成されたプリント回路板であり、圧電素子４０及び制御装置６０の各々と電気的に接続されている。
【００２１】
送受信回路５１は、圧電素子４０を駆動すべく圧電素子４０に電圧信号を送信する送信回路としての機能と、圧電素子４０からの電圧信号を受信する受信回路としての機能とを併せ持つ。送信回路は、制御装置６０の制御により、圧電素子４０に駆動電圧を印加して圧電素子４０を振動させ、伝搬体２０に表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させる。受信回路は、伝搬体２０の反射部２２で反射した表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを受けて振動した圧電素子４０の振動に応じた電圧を検出し、当該検出結果を示す検出信号を制御装置６０へと供給する。なお、送信回路と受信回路とは、別体で構成されてもよい。
【００２２】
制御装置６０は、例えばマイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、タイマ、通信インターフェース等から構成される制御部６１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される記憶部６２と、を有する。記憶部６２のＲＯＭ内には、後述の液体状態特定処理を実行するための動作プログラムのデータや、後述する温度特性データＤ１、密度特性データＤ２、及び状態特定用テーブルＤ３のデータなどが格納されている。
【００２３】
制御部６１は、記憶部６２に格納されている動作プログラムを実行し、送受信回路５１に圧電素子４０を駆動させ、伝搬体２０に表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させる。また、伝搬体２０の反射部２２で反射した表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを受け、振動した圧電素子４０の振動を示す検出信号を送受信回路５１から取得する。そして、取得した検出信号に基づき、後述のように液体１の状態を特定する。液体状態特定装置１００の構成の説明は以上である。
【００２４】
続いて、液体状態特定装置１００の制御部６１が実行する液体状態特定処理について、主に図５を参照して説明する。例えば、制御部６１は、図示しない外部装置からの指令に応じて液体状態特定処理を開始する。
【００２５】
（液体状態特定処理）
液体状態特定処理を開始すると、まず、制御部６１は、送受信回路５１を介して圧電素子４０を駆動し、伝搬体２０に表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させる（ステップＳ１）。具体的には、制御部６１は、センサ部１０Ａとセンサ部１０Ｂの各々を制御し、第１伝搬体２０Ａに表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させるとともに、第２伝搬体２０Ｂに表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉを発生させる。
【００２６】
続いて、制御部６１は、伝搬体２０を伝搬する内部伝搬波Ｗｉの速度である内部伝搬波速度Ｖｉを計測する（ステップＳ２）。具体的に、制御部６１は、第１伝搬体２０Ａを伝搬する内部伝搬波Ｗｉの内部伝搬波速度Ｖｉ（以下、第１内部伝搬波速度と呼ぶ）と、第２伝搬体２０Ｂを伝搬する内部伝搬波Ｗｉの内部伝搬波速度Ｖｉ（以下、第２内部伝搬波速度と呼ぶ）との各々を算出する。
【００２７】
制御部６１は、ステップＳ１で伝搬体２０に内部伝搬波Ｗｉを発生させてから、反射部２２で反射した内部伝搬波Ｗｉが圧電素子４０に到達し、送受信回路５１からの検出信号を受け取るまでの期間をタイマにより計時する。つまり、当該期間は、内部伝搬波Ｗｉが伝搬体２０の長手方向を往復する伝搬期間である。そして、制御部６１は、計時した内部伝搬波Ｗｉの伝搬期間に基づいて、内部伝搬波速度Ｖｉを算出する。なお、制御部６１は、記憶部６２のＲＯＭに予め格納した、（ｉ）内部伝搬波Ｗｉの伝搬期間と既知の伝搬体２０の長さとに基づいて内部伝搬波速度Ｖｉを求めるための数式のデータや、（ｉｉ）内部伝搬波Ｗｉの伝搬期間と内部伝搬波速度Ｖｉとが対応付けられたテーブルデータに基づいて、内部伝搬波速度Ｖｉを算出することができる。
制御部６１は、センサ部１０Ａとセンサ部１０Ｂの各々に対してステップＳ２の処理を実行し、第１伝搬体２０Ａに対応する第１内部伝搬波速度と、第２伝搬体２０Ｂに対応する第２内部伝搬波速度との各々を算出する。
【００２８】
続いて、制御部６１は、伝搬体２０を伝搬する表面波Ｗｓの速度である表面波速度Ｖｓを計測する（ステップＳ３）。具体的に、制御部６１は、第１伝搬体２０Ａを伝搬する表面波Ｗｓの表面波速度Ｖｓ（以下、第１表面波速度と呼ぶ）と、第２伝搬体２０Ｂを伝搬する表面波Ｗｓの表面波速度Ｖｓ（以下、第２表面波速度と呼ぶ）との各々を算出する。
【００２９】
制御部６１は、ステップＳ１で伝搬体２０に表面波Ｗｓを発生させてから、反射部２２で反射した表面波Ｗｓが圧電素子４０に到達し、送受信回路５１からの検出信号を受け取るまでの期間をタイマにより計時する。つまり、当該期間は、表面波Ｗｓが伝搬体２０の長手方向を往復する伝搬期間である。そして、制御部６１は、計時した表面波Ｗｓの伝搬期間に基づいて、表面波速度Ｖｓを算出する。なお、表面波速度Ｖｓの算出手法は、内部伝搬波速度Ｖｉの算出手法と同様である。また、内部伝搬波速度Ｖｉは表面波速度Ｖｓよりも速いため、内部伝搬波Ｗｉと表面波Ｗｓを同時に発生させても、制御部６１は、両者の伝搬期間を区別して計測することができ、内部伝搬波速度Ｖｉ及び表面波速度Ｖｓの各々を算出することができる。
制御部６１は、センサ部１０Ａとセンサ部１０Ｂの各々に対してステップＳ３の処理を実行し、第１伝搬体２０Ａに対応する第１表面波速度と、第２伝搬体２０Ｂに対応する第２表面波速度との各々を算出する。
【００３０】
続いて、制御部６１は、ステップＳ２で算出した内部伝搬波速度Ｖｉに基づき、液体１の温度を算出する（ステップＳ４）。なお、ここでは、伝搬体２０の温度が液体１の温度と同じと見做せる程、伝搬体２０が液体１に十分な期間浸っているものとする。従って、伝搬体２０の温度と液体１の温度は同義である。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、内部伝搬波速度Ｖｉは、温度依存性があり、液体１の密度にかかわらず、温度Ｔが高くなればなる程、内部伝搬波速度Ｖｉが低くなるという特性がある。このように、内部伝搬波速度Ｖｉと温度Ｔとの関係を示す温度特性データＤ１が予め記憶部６２のＲＯＭに格納されている。制御部６１は、温度特性データＤ１とステップＳ２で算出した内部伝搬波速度Ｖｉとに基づき、液体１の温度を算出（推定）する。なお、制御部６１は、第１内部伝搬速度と第２内部伝搬速度との少なくともいずれかを用いて、液体１の温度を算出すればよい。
【００３２】
続いて、制御部６１は、ステップＳ３で算出した表面波速度Ｖｓと、ステップＳ４で算出した液体１の温度とに基づき、液体１の密度（液密度）を算出する（ステップＳ５）。
【００３３】
ここで、表面波速度Ｖｓは、液密度依存性があるだけでなく、内部伝搬波速度Ｖｉと同様に温度依存性がある。つまり、表面波速度Ｖｓは、液密度だけでなく、液体１の温度に依存して変化してしまう。表面波速度Ｖｓも、内部伝搬波速度Ｖｉと同様に、温度が高くなればなる程、低くなるという特性がある。したがって、制御部６１は、ステップＳ３で算出した表面波速度Ｖｓの温度補正を行う。例えば、液体１の温度と、表面波速度Ｖｓの補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予め記憶部６２のＲＯＭ内に格納しておき、制御部６１は、当該テーブルを参照して、ステップＳ４で算出した液体１の温度に応じた補正量や補正係数を取得すればよい。そして、制御部６１は、ステップＳ３で算出した表面波速度Ｖｓに、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、表面波速度Ｖｓの温度補正を行えばよい。また、制御部６１は、記憶部６２のＲＯＭ内に予め格納した数式のデータに基づいて、表面波速度Ｖｓの温度補正を行ってもよい。例えば、表面波速度Ｖｓが、図４（ａ）に示す内部伝搬波速度Ｖｉ及び温度Ｔの関係と同様に、一次関数で表すことができる場合、補正後の表面波速度をＶｏ、予め実験により求めた標準温度をＴｏとすると、制御部６１は、Ｖｏ＝（Ｔｏ／Ｔ）・Ｖｓという演算式と、既に取得した温度Ｔ及び表面波速度Ｖｓとに基づき、補正後の表面波速度Ｖｏを求めることができる。なお、表面波速度Ｖｓと表面波Ｗｓの伝搬期間とは比例関係にあるため、制御部６１は、上記と同様の考え方で構成可能なテーブルデータ又は数式のデータに基づき、ステップＳ３で計時した表面波Ｗｓの伝搬期間自体の温度補正を行ってもよい。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、表面波速度Ｖｓは、液密度ρが高くなればなる程、低くなるという特性がある。このように、表面波速度Ｖｓと液密度ρとの関係を示す密度特性データＤ２が予め記憶部６２のＲＯＭに格納されており、制御部６１は、密度特性データＤ２と、ステップＳ３で算出し、上記のように温度補正を行った表面波速度Ｖｓとに基づき、液密度ρを算出（推定）する。なお、以上では、表面波速度Ｖｓを温度補正した後に液密度ρを算出する例を示したが、これに限られない。表面波速度Ｖｓと温度Ｔと液密度ρとの関係を予め実験で特定し、特定した関係を、温度補正を加味した密度特性データＤ２として、テーブル又は演算式として記憶部６２のＲＯＭに格納しておいてもよい。そして、このような密度特性データＤ２と、ステップＳ３で取得した表面波速度Ｖｓと、ステップＳ４で取得した温度Ｔとに基づき、液密度ρを算出してもよい。
【００３５】
制御部６１は、センサ部１０Ａとセンサ部１０Ｂの各々に対してステップＳ５の処理を実行し、液体１のうち第１伝搬体２０Ａが浸っている部分の液密度（以下、第１液密度ρＡとする。）と、液体１のうち第２伝搬体２０Ｂが浸っている部分の液密度（以下、第２液密度ρＢとする。）との各々を算出する。
【００３６】
続いて、制御部６１は、ステップＳ５で取得した第１液密度ρＡと第２液密度ρＢとの大小関係に基づき、液体１の混合状態を特定する（ステップＳ６）。例えば、第２液密度ρＢと第１液密度ρＡとの差（ρＢ−ρＡ）が、予めＲＯＭ内に格納した判別値以上である場合、制御部６１は、液体１が図１に示すように分離し、エマルション化されていない分離状態であると特定する。一方、差（ρＢ−ρＡ）が当該判別値未満であり、ρＡ≒ρＢと見做せる場合には、液体１が図２に示すようにエマルション化された混合状態であると特定する。なお、制御部６１は、第２液密度ρＢと第１液密度ρＡとの割合（ρＢ／ρＡ）が、予めＲＯＭ内に格納した判別値以上である場合に液体１が分離状態であると特定し、割合（ρＢ／ρＡ）が当該判別値未満であり、ρＡ≒ρＢと見做せる場合に液体１が混合状態であると特定してもよい。判別値は、液体１の状態を判別するための任意の値であり、予め実験により定めればよい。
【００３７】
なお、液体１が混合状態であるか分離状態であるかの判別だけでなく、制御部６１は、液体１の混合度合いが、３つ以上の状態のいずれであるかを特定してもよい。例えば、記憶部６２のＲＯＭに、図９（ａ）に示すように、第１液密度ρＡと第２液密度ρＢの大小関係を表す値Ｒ（例えばＲは、Ｒ＝ρＢ−ρＡや、Ｒ＝ρＢ／ρＡであればよい。）の範囲と、混合状態とを対応付けて構成した状態特定用テーブルＤ３を予め格納しておいてもよい。そして、制御部６１は、第１液密度ρＡと第２液密度ρＢとに基づき算出した値Ｒに対応した状態として、液体１が「混合状態」、「準混合状態」、「分離状態」といったように３つ以上の状態のいずれであるかを特定してもよい。
【００３８】
以上のように、例えば乳液からなる液体１の混合状態を特定した場合、制御部６１は、外部装置に設けられた画像表示装置や警告灯などにより、液体１の混合状態を、化粧品工場の従事者に報知すればよい。液体状態特定処理の説明は以上である。
【００３９】
（第１実施形態の変形例）
以上では、図１に示すように、第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂの各々が水平方向に沿うように、センサ部１０Ａ及びセンサ部１０Ｂを容器２に設けた例を示したが、これに限られない。図６に示すように、第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂの各々が垂直方向（図６における上下方向）に沿うように、センサ部１０Ａ及びセンサ部１０Ｂを容器２に設ける構成を採用してもよい。この場合、第１伝搬体２０Ａの先端部に構成される反射部２２Ａを、第２伝搬体２０Ｂの先端部に構成される反射部２２Ｂよりも上方に配置すれば、制御部６１は、上記と同様な液体状態特定処理を実行することにより、液体１の状態を特定することができる。図６に示すように、液体１が分離した状態では、第１伝搬体２０Ａが互いに密度の異なる第１液体１Ａ及び第２液体１Ｂに浸かるため、第１伝搬体２０Ａを伝搬する表面波Ｗｓの表面波速度Ｖｓと、第２伝搬体２０Ｂを伝搬する表面波Ｗｓの表面波速度Ｖｓとが異なるためである。このように、第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂを、長尺方向の長さが互いに異なるように設定することで、反射部２２Ａと反射部２２Ｂとの液体１の深さ方向（垂直方向）における位置を異ならせてもよい。
【００４０】
また、図６の例では、容器２の底側にセンサ部１０Ａ及びセンサ部１０Ｂを設けた例を示したが、容器２の天井側にセンサ部１０Ａ及びセンサ部１０Ｂを設け、第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂが垂れ下がる格好となるようにしてもよい。また、反射部２２Ａと反射部２２Ｂとの液体１の深さ方向における位置が異なっていれば、第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂの少なくとも一方が、斜め方向に沿う格好となっていてもよい。
【００４１】
また、液体１の深さ方向における反射部の位置が互いに異なっていれば、センサ部１０を３つ以上、容器２に設けてもよい。このように、センサ部１０の個数を増やせば、液体１の深さ方向における様々な範囲の液密度を算出することができるとともに、液体１の増減にも対応することができる。３つ以上、センサ部１０を設けた場合であっても、上記に説明した液体状態特定処理と同様な手法により、制御部６１は、液体１の状態を特定することができる。例えば、液体１の深さ方向における反射部の位置が互いに異なる、３つのセンサ部１０の各々を制御することで制御部６１が算出する液密度を、液体１の液面に近い方から順に、ρＡ、ρＢ、ρＣとすれば、例えば、ρＡ＜ρＢ＜ρＣや、ρＡ≦ρＢ＜ρＣや、ρＡ＜ρＢ≦ρＣとなる場合に、液体１が分離状態であると特定することができる。また、ρＡ＝ρＢ＝ρＣ（近似して等しい場合も含む。）となる場合に、液体１が混合状態であると特定することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
ここからは、第２実施形態に係る液体状態特定装置について説明する。なお、第１実施形態と同様な構成及び機能を有する各部については、第１実施形態と同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。また、第２実施形態では、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４３】
第２実施形態に係る液体状態特定装置２００は、図７に示すように、液体１を貯留する容器２に設けられ、液体１の劣化度合いを特定する装置である。例えば、液体１はエンジンオイルであり、容器２は車両内のオイルタンクである。第２実施形態に係る液体１は、エマルション化を目的としたものではない。第２実施形態では、液体１に他の液体などが混入すること（例えば、エンジンオイルに水が混入すること）に起因する液体１の劣化を特定する。
【００４４】
液体状態特定装置２００は、１つのセンサ部１０と、制御装置６０とを備える。センサ部１０及び制御装置６０の構成は同様である。液体状態特定装置２００においては、１つのセンサ部１０が容器２に設けられている。そして、センサ部１０に設けられる伝搬体２０は、その長尺方向が水平方向に沿うように、容器２の内部へ突出して設けられている。
【００４５】
第２実施形態においても、制御部６１は、液体状態特定処理を図５に示すものと同様なフローで実行する。特に、ステップＳ１〜Ｓ５までの処理は、１つのセンサ部１０に対応した、内部伝搬波速度Ｖｉ、表面波速度Ｖｓ、液体１の温度Ｔ、及び液密度ρを求めること以外は、第１実施形態と同様である。
【００４６】
第２実施形態では、ステップＳ６で、制御部６１は、ステップＳ５で取得した液密度ρと、予め記憶部６２のＲＯＭ内に定めた閾値との大小関係に基づき、液体１の劣化状態を特定する（ステップＳ６）。閾値は、液体１の種類や液体１の劣化要因を考慮して、予め実験などにより定めることができる。ここで、液体１は、劣化すると図８（ａ）に示すように液密度ρが低下するものもあれば、劣化すると図８（ｂ）に示すように液密度ρが高くなるものもある。例えば、エンジンオイルである液体１に、エンジンオイルよりも液密度が高い液体（例えば、水）が混入して液体１が劣化する場合は、図８（ｂ）に示す、液密度と劣化度との関係（以下、劣化度特性と言う。）を示すことが想定される。また、エンジンオイルである液体１に、エンジンオイルよりも液密度が低い液体（例えば、ガソリン）が混入して液体１が劣化する場合は、図８（ａ）に示す、劣化度特性を示すことが想定される。したがって、液体１が、図８（ａ）に示す劣化度特性を示す場合は、制御部６１は、算出した液密度ρが閾値以下となった場合に、液体１が劣化したと特定する。また、液体１が、図８（ｂ）に示す劣化度特性を示す場合は、制御部６１は、算出した液密度ρが閾値以上となった場合に、液体１が劣化したと特定する。
【００４７】
なお、図９（ｂ）に示すように、液密度ρの範囲と劣化度合いとを対応付けて構成した状態特定用テーブルＤ３を予め記憶部６２のＲＯＭに予め格納しておき、制御部６１は、算出した液密度ρと状態特定用テーブルＤ３とに基づき、液体１が劣化していないと見做せる「問題なし」、液体１が劣化している虞がある「注意」、液体１が劣化したと見做せる「劣化」といったように、３つ以上の段階で劣化度を特定してもよい。
【００４８】
以上のように、エンジンオイルとしての液体１の劣化度を特定した場合、制御部６１は、車両に搭載された画像表示装置や警告灯などにより、劣化度合いを報知する表示を行えばよい。
【００４９】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態においても、図６と同様に、伝搬体２０が垂直方向に沿うように、センサ部１０を容器２に設ける構成を採用してもよい。また、伝搬体２０を、前述のように斜め方向に沿う格好としてもよい。
【００５０】
（他の変形例）
以上では、液体１の状態として、液体１の劣化度合いと、液体１の混合度合いとのいずれかを特定する例を説明したが、これに限られない。第１実施形態で説明した機能と第２実施形態で説明した機能とを併せ持ち、液体１の劣化度合いと、液体１の混合度合いとの双方を特定可能な液体状態特定装置を採用することもできる。
【００５１】
また、液体１の混合度合いを特定する、第１実施形態に係る液体状態特定装置１００を、第２実施形態のように１つのセンサ部１０を有する構成とすることもできる。混合状態の液体１の液密度と、分離状態における液体１の特定部分における液密度とを予め実験などにより求めておけば、１つのセンサ部１０を利用して算出可能な液密度ρに基づいて、液体１が混合状態であるか、分離状態であるかを特定可能であるためである。
【００５２】
また、液体１の劣化度合いを特定する、第２実施形態に係る液体状態特定装置２００を、第１実施形態のように複数のセンサ部１０を有する構成とすることもできる。液体１の深さ方向において互いに異なる位置に反射部を有する伝搬体を複数設ければ、液体１における所望の部分の液密度ρを検出することができるため、より精度の高い液体１の劣化度合いの特定や、様々な種別の液体１の劣化度合いの特定を行うことができる。
【００５３】
第１実施形態では、液体１が化粧品用の乳液である例を示したが、混合度合いの特定対象である液体１は、エマルション化を目的とした他の液体であってもよい。例えば、液体１は、マヨネーズ等の食品、アクリル絵具などであってもよい。また、液体１は、経時的に密度が変化するものであれば、エマルションに限られず、コロイド溶液などであってもよい。また、第１実施形態では、液体１が第１液体１Ａと第２液体１Ｂとから構成される例を示したが、３種類以上の液体による混合溶液であってもよい。
【００５４】
第２実施形態では、液体１がエンジンオイルである例を示したが、劣化に応じて液密度ρが変化する液体１であれば、液体１の種類は任意である。液体１は、例えば、ガソリン、軽油などであってもよい。また、第２実施形態に係る液体状態特定装置２００は、第１実施形態のように混合液体からなる液体１の劣化度合いを特定することもできる。
【００５５】
以上の説明では、ケース３０内の回路基板５０に送受信回路５１が実装され、ケース３０外に制御装置６０が設けられる例を示したが、送受信回路５１及び制御装置６０の配設態様は任意である。例えば、ケース３０外に送受信回路５１を設けてもよいし、ケース３０内の回路基板５０に制御装置６０を設けてもよい。液体状態特定装置１００，２００は、送受信回路５１及び制御装置６０の機能を実現する構成を備えていればよく、その構成は任意である。
【００５６】
第１実施形態では、水平方向に延びる第１伝搬体２０Ａの長さと、第２伝搬体２０Ｂの長さとが同じに設定された例を示したが、双方の長さを異ならせてもよい。但し、水平方向に沿う第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂを用いる構成では、両者の長さが同じであったほうが、液体状態特定処理における処理負担を軽減することができる。
【００５７】
また、伝搬体２０を形成する合成樹脂としては、表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉの伝搬期間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。また、以上に説明した手法で液体状態を特定することができる限りにおいては、伝搬体２０を樹脂以外の材料（例えば、金属）で構成してもよい。
【００５８】
また、伝搬体２０の形状も、表面波Ｗｓ及び内部伝搬波Ｗｉの伝搬期間を検出することができれば任意であり、円柱状、三角柱状であってもよい。また、液体１に向かう先端部に曲面を設けてもよい。また、伝搬体２０の任意の面に、伝搬体２０の短手方向に向かって凹む凹部を設け、当該凹部において、内部伝搬波Ｗｉを反射させてもよい。つまり、表面波Ｗｓを反射させる反射部と、内部伝搬波Ｗｉを反射させる反射部とは、伝搬体２０の異なる部分に設けられていてもよい。
【００５９】
表面波は、レイリー波以外のものであってもよい。表面波は、超音波よりも低い周波数の音波であってもよい。また、表面波は、パルス波でなくてもよく、例えば、バースト波などであってもよい。また、板波もパルス波やバースト波などであればよい。
【００６０】
また、以上の説明では、内部伝搬波速度Ｖｉに基づき、液体１の温度を推定（算出）する例を示したが、これに限られない。例えばサーミスタからなる温度センサを、容器２や伝搬体２０に設け、制御部６１は、当該温度センサが検出した温度を、液体１の温度として取得し、取得した温度に基づき、表面波速度Ｖｓ、表面波Ｗｓの伝搬期間、又は液密度ρの温度補正を実行してもよい。
【００６１】
本発明は以上の実施形態、変形例及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【００６２】
（１）以上に説明した液体状態特定装置１００，２００は、伝搬体２０と、振動発生部及び検出部（例えば、圧電素子４０、送受信回路５１、制御部６１）と、記憶部６２と、特定部（例えば、制御部６１）と、を備える。伝搬体２０は、液体１を貯留する容器２に設けられ、液体１に浸る。振動発生部は、伝搬体２０を振動させ、伝搬体２０の表面（例えば、伝搬面２３）を伝搬する表面波Ｗｓを発生させる。検出部は、伝搬体２０に設けられた反射部２２で反射した表面波Ｗｓを受け、表面波Ｗｓの速度である表面波速度Ｖｓを検出する。記憶部６２は、表面波速度Ｖｓと液体１の密度（液密度ρ）との関係を示す密度特性データＤ２（密度特性情報の一例）を記憶する。特定部は、検出部が検出した表面波速度Ｖｓと記憶部６２に記憶されている密度特性データＤ２とに基づき液密度ρを取得し、取得した液密度ρに基づき液体１の状態を特定する。特定部は、液体１の状態として、液体１の劣化度合いと、液体１の混合度合いとの少なくとも一方を特定する。
液体状態特定装置１００，２００によれば、以上に説明したように、液体１の状態を特定することができる。
【００６３】
（２）液体状態特定装置１００，２００は、液体１の温度（伝搬体２０の温度と同義）を取得し、取得した液体１の温度に基づいて表面波速度Ｖｓを補正する補正部（例えば、制御装置６０）を備える。
この構成により、良好な精度で、液体１の状態を特定することができる。
【００６４】
（３）振動発生部は、伝搬体２０の内部を伝搬する内部伝搬波Ｗｉを発生させる。また、検出部は、伝搬体２０の所定部分（例えば反射部２２。なお、反射部２２と異なる位置であってもよい。）で反射した内部伝搬波Ｗｉを受け、内部伝搬波Ｗｉの速度である内部伝搬波速度Ｖｉを検出する。また、記憶部６２は、内部伝搬波速度Ｖｉと液体１の温度との関係を示す温度特性データＤ１（温度特性情報の一例）を記憶する。そして、補正部は、検出部が検出した内部伝搬波速度Ｖｉと記憶部６２に記憶されている温度特性データＤ１とに基づき、液体１の温度を取得する。
この構成により、サーミスタなどから構成される、専用の温度センサを設けずとも済み、部品点数の増加を抑制することができる。
【００６５】
（４）例えば、第２実施形態に係る液体状態特定装置２００では、特定部は、取得した液密度ρが予め定められた範囲内（例えばＲＯＭ内に定められた閾値により規定される範囲内）にある場合は、液体１が劣化していると特定する。
【００６６】
（５）例えば、第１実施形態に係る液体状態特定装置１００では、伝搬体２０は、複数あり、各々の反射部２２Ａ，２２Ｂの位置が液体１の深さ方向において異なる第１伝搬体２０Ａ及び第２伝搬体２０Ｂを含む。また、検出部は、表面波速度Ｖｓとして、第１伝搬体２０Ａを伝搬する表面波Ｗｓの速度である第１表面波速度と、第２伝搬体２０Ｂを伝搬する表面波Ｗｓの速度である第２表面波速度とを検出する。そして、特定部は、第１表面波速度と密度特性データＤ２とに基づき、液体１のうち第１伝搬体２０Ａが浸かる第１の部分の密度（第１液密度ρＡ）を取得し、第２表面波速度と密度特性データＤ２とに基づき、液体１のうち第２伝搬体２０Ｂが浸かる第２の部分の密度（第２液密度ρＢ）を取得し、取得した第１液密度ρＡと第２液密度ρＢとに基づき、液体１の混合度合いを特定する。
【００６７】
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
【符号の説明】
【００６８】
１００，２００…液体状態特定装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ…センサ部
２０…伝搬体、２０Ａ…第１伝搬体、２０Ｂ…第２伝搬体
２２，２２Ａ，２２Ｂ…反射部
３０…ケース
４０…圧電素子
５０…回路基板
５１…送受信回路
６０…制御装置
６１…制御部
６２…記憶部
Ｄ１…温度特性データ、Ｄ２…密度特性データ、Ｄ３…状態特定用テーブル
１…液体、１Ａ…第１液体、１Ｂ…第２液体
２…容器
Ｗｓ…表面波
Ｗｉ…内部伝搬波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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