(57)【要約】【課題】液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定することができる粘性センサーを提供すること。【解決手段】本発明にかかる粘性センサー１００は、第１ハウジング１０と、第２ハウジング２０と、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０を接続して密閉空間３２を形成するとともに、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０の間の振動の伝搬をアイソレートするアイソレーター３０と、密閉空間３２に収容され、第２ハウジング２０に固定された基部４２および基部４２から伸びた腕部４４を有する振動片４０と、を含み、振動片４０の腕部４４の振動は、基部４２および第２ハウジング２０に漏出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ハウジングと、
第２ハウジングと、
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングを接続して密閉空間を形成するとともに、前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの間の振動の伝搬をアイソレートするアイソレーターと、
前記密閉空間に収容され、前記第２ハウジングに固定された基部および前記基部から伸びた腕部を有する振動片と、
を含み、
前記振動片の前記腕部の振動は、前記基部および前記第２ハウジングに漏出する、粘性センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動片は、前記腕部に形成された電極、および、前記基部に形成され前記電極と電気的に接続された配線を有し、
前記第１ハウジングは、外側から内側への電気的な接続を行う端子を有し、
前記配線は、前記密閉空間内で前記端子に電気的に接続された、粘性センサー。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記振動片は、音叉型振動片である、粘性センサー。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記振動片の前記基部は、前記第２ハウジングを貫通している、粘性センサー。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記第２ハウジングの前記基部が固定された位置の外側に、さらに接触片が設けられた、粘性センサー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記振動片は、前記基部および前記第２ハウジングの少なくとも一方が測定対象に接触し、前記基部の振動の大きさが変化することに対応してインピーダンスが変化する、粘性センサー。
【請求項７】
請求項５において、
前記接触片は、前記腕部から漏出する漏れ振動によって振動し、
前記振動片は、前記接触片および前記第２ハウジングの少なくとも一方が測定対象に接触し、前記基部の振動の大きさが変化することに対応してインピーダンスが変化する、粘性センサー。
【請求項８】
基部および前記基部から伸びた腕部を有し、前記基部の振動が変化したときにインピーダンスが変化する振動片を用いる粘性の測定方法であって、
前記振動片の前記腕部に駆動信号を入力して前記腕部および前記基部を振動させる工程と、
前記基部を測定対象に直接または間接に接触させる工程と、
前記基部の振動の変化を、前記振動片のインピーダンスの変化として検出する工程と、
を含む、粘性の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘性センサーおよび粘性の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に振動子を接触させて該液体の粘性を測定する方法が知られている。たとえば、特許文献１には、オイル等の液体中に平板状の水晶振動子を浸漬し、該水晶振動子を発振させて、Ｃ．Ｉ．値（クリスタルインピーダンス）を観測することによって、液体の粘度を検出する粘度センサ用水晶振動子が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、特許文献１と類似した粘度センサ用圧電振動子が開示されている。特許文献２には、粘度センサ用圧電振動子の振動片を保持する保持具等が、クロムメッキされており測定対象であるオイルに接触しても各部材が硫化せず、粘度測定の信頼性を高めることができる等の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２８９７９号公報
【特許文献２】特開２００８−００８８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の振動子を利用した粘度センサーの測定対象は、流動性を有する程度の粘度以下の粘度を有する流体に限られていた。すなわち、非常に粘度の高い流体や、プラスチック等の粘弾性体の粘度（粘性）を測定することは困難であった。その理由としては、測定対象の粘性が高すぎると、プローブである振動子の振動が、測定対象に接触したときに阻害されてしまい、振動子のＣ．Ｉ．値が非常に大きくなってセンサーを発振させることができなくなることなどが挙げられる。
【０００６】
また、従来の振動子は、振動部分が直接測定対象に接触するため、各部材に腐食防止のための処理等を行う必要があった。
【０００７】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定することができる粘性センサーを提供することにある。
【０００８】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、信頼性および再現性の良好な粘性センサーを提供することにある。
【０００９】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、振動片によって液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１１】
［適用例１］
第１ハウジングと、
第２ハウジングと、
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングを接続して密閉空間を形成するとともに、前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの間の振動の伝搬をアイソレートするアイソレーターと、
前記密閉空間に収容され、前記第２ハウジングに固定された基部および前記基部から伸びた腕部を有する振動片と、
を含み、
前記振動片の前記腕部の振動は、前記基部および前記第２ハウジングに漏出する、粘性センサー。
【００１２】
このような粘性センサーは、液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定することができる。このような粘性センサーは、腕部の振動に由来する漏れ振動を利用して測定対象の粘性を測定できる。そのため、非常に粘度の大きい液体や、粘弾性体の粘性を測定するときに、測定部の振動が抑制された場合でも、振動片が停止することなく発振し続けることができる。また、このような粘性センサーは、密閉空間内に振動片が収容されるため、振動片の腕部が測定対象に直接接することがないため、信頼性および再現性高く粘性を測定することができる。
【００１３】
［適用例２］
適用例１において、
前記振動片は、前記腕部に形成された電極、および、前記基部に形成され前記電極と電気的に接続された配線を有し、
前記第１ハウジングは、外側から内側への電気的な接続を行う端子を有し、
前記配線は、前記密閉空間内で前記端子に電気的に接続された、粘性センサー。
【００１４】
このような粘性センサーは、密閉空間内に振動片に対する電気的接続が収容されるため、さらに信頼性および再現性高く粘性を測定することができる。
【００１５】
［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記振動片は、音叉型振動片である、粘性センサー。
【００１６】
このような粘性センサーは、振動特性を制御しやすい音叉型振動片を用いるため、さらに信頼性および再現性高く粘性を測定することができる。
【００１７】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項において、
前記振動片の前記基部は、前記第２ハウジングを貫通している、粘性センサー。
【００１８】
このような粘性センサーは、振動片の基部を直接測定対象に接触させることができるため、さらに感度良く粘性を測定することができる。
【００１９】
［適用例５］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項において、
前記第２ハウジングの前記基部が固定された位置の外側に、さらに接触片が設けられた、粘性センサー。
【００２０】
このような粘性センサーは、第２ハウジングとともに振動する接触片を有しているため、測定対象との接触が容易となり、さらに感度、信頼性および再現性よく粘性を測定することができる。
【００２１】
［適用例６］
適用例１ないし適用例４のいずれか一項において、
前記振動片は、前記基部および前記第２ハウジングの少なくとも一方が測定対象に接触し、前記基部の振動の大きさが変化することに対応してインピーダンスが変化する、粘性センサー。
【００２２】
このような粘性センサーは、振動片のインピーダンスが、漏れ振動の変化に敏感に反応するため、さらに感度、信頼性および再現性よく粘性を測定することができる。
【００２３】
［適用例７］
適用例５において、
前記接触片は、前記腕部から漏出する漏れ振動によって振動し、
前記振動片は、前記接触片および前記第２ハウジングの少なくとも一方が測定対象に接触し、前記基部の振動の大きさが変化することに対応してインピーダンスが変化する、粘性センサー。
【００２４】
このような粘性センサーは、振動片のインピーダンスが、漏れ振動の変化に敏感に反応するため、さらに感度、信頼性および再現性よく粘性を測定することができる。
【００２５】
［適用例８］
基部および前記基部から伸びた腕部を有し、前記基部の振動が変化したときにインピーダンスが変化する振動片を用いる粘性の測定方法であって、
前記振動片の前記腕部に駆動信号を入力して前記腕部および前記基部を振動させる工程と、
前記基部を測定対象に直接または間接に接触させる工程と、
前記基部の振動の変化を、前記振動片のインピーダンスの変化として検出する工程と、
を含む、粘性の測定方法。
【００２６】
このようにすれば、液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定することができる。すなわち、腕部の振動に由来する漏れ振動を利用して測定対象の粘性を測定できる。そのため、非常に粘度の大きい液体や、粘弾性体の粘性を測定するときに、基部の振動が抑制された場合でも、振動片を停止させることなく発振させ続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態の粘性センサー１００を模式的に示す部分切断断面図。
【図２】実施形態の振動片４０を模式的に示す平面図。
【図３】実施形態の粘性センサーの発振回路およびブロックダイヤグラム。
【図４】実施形態の粘性センサーの簡略化された等価回路図。
【図５】変形例の粘性センサー２００を模式的に示す部分切断断面図。
【図６】変形例の粘性センサー３００を模式的に示す部分切断断面図。
【図７】変形例の粘性センサーの要部を模式的に示す部分切断断面図。
【図８】変形例の粘性センサーの要部を模式的に示す部分切断断面図。
【図９】変形例の粘性センサーの要部を模式的に示す平面図。
【図１０】変形例の粘性センサーの要部を模式的に示す部分切断断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。
【００２９】
１．粘性センサー
図１は、実施形態にかかる粘性センサー１００を模式的に示す部分切断断面図である。図２は、振動片４０を模式的に示す平面図である。
【００３０】
粘性センサー１００は、第１ハウジング１０と、第２ハウジング２０と、アイソレーター３０と、振動片４０と、を含む。
【００３１】
第１ハウジング１０は、図１に示すように、粘性センサー１００の振動片４０を封じる筐体の一部である。第１ハウジング１０は、アイソレーター３０と接続され、粘性センサー１００の内部に密閉空間３２を形成する部材の１つである。第１ハウジング１０の断面形状および平面的な形状は、いずれも限定されない。図１の例では、振動片４０の上部を覆う器状の形状を有しているが、アイソレーター３０の形状等を適宜選ぶことにより平板状等であってもよい。また、第１ハウジング１０は、粘性センサー１００における振動しない部位（非振動部）の１つであるため、第１ハウジング１０によって粘性センサー１００を支持することができる。第１ハウジング１０の材質としては、金属、セラミック等が挙げられ、密閉空間３２を形成しうる材質であれば特に限定されない。
【００３２】
第１ハウジング１０には、粘度センサー１００の外部から内部への（内部から外部への）電気的接続を行うための端子１２を設けることができる。端子１２は、必要数を設けることができる。端子１２は、第１ハウジング１０が導電性の材質で形成される場合には、第１ハウジング１０と電気的に絶縁されて設けられる。図１に示す例では、導電性の芯が絶縁性の鞘で覆われた、２つのハーメチックシール端子が描かれている。このような端子１２を設けることにより、密閉空間３２内の振動片４０の電極等と外部回路等とを粘性センサー１００の密閉を保ったまま電気的に接続することができる。
【００３３】
第２ハウジング２０は、図１に示すように、アイソレーター３０と接続される。第２ハウジング２０は、粘性センサー１００の内部に密閉空間３２を形成するための部材の１つである。第２ハウジング２０の断面形状および平面的な形状は、いずれも限定されない。図１の例では、振動片４０の下部に設けられた板状の形状を有しているが、アイソレーター３０の形状等を適宜選ぶことにより器状等であってもよい。第２ハウジング２０は、測定対象に接触させるための粘性センサー１００のプローブ（測定部）として機能する。第２ハウジング２０の材質としては、金属、セラミック等が挙げられ、密閉空間３２を形成しうる材質であれば限定されない。なお、図１に示す例では、第２ハウジング２０は測定対象に接触することになるため、該測定対象に対して化学的、機械的に安定な材質で形成されることがより好ましい。このような材質の例としては、たとえば、第２ハウジング２０の少なくとも外側表面を、金、クロム等の安定な金属で形成したり、外側表面に高分子材料からなるコートを施したりすることができる。
【００３４】
第２ハウジング２０は、粘性センサー１００の振動する部位の１つである。第２ハウジング２０には、振動片４０の基部４２の少なくとも端面が固定される。第２ハウジング２０に振動片４０の基部４２を固定する方法としては、たとえば、接着剤、金属製のロウ材等による接着、プラズマ溶接、シーム溶接などの溶接、および超音波接合などを挙げることができる。図１の例では、接着剤層２２を形成することによって第２ハウジング２０に基部４２を固定している。接着剤層２２で基部４２を固定する場合に用いる接着剤としては、エポキシ系、アクリル系またはガラス系の接着剤が挙げられるが、基部４２の振動をより効率よく第２ハウジング２０に伝達させるために、できるだけ硬度の大きい接着剤を用いることが好ましい。
【００３５】
アイソレーター３０は、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０を接続する部材である。アイソレーター３０によって、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０が接続されると、内部に密閉空間３２が形成される。アイソレーター３０は、第２ハウジング２０の振動を第１ハウジング１０に伝搬させない（アイソレートする）機能を有する。アイソレーター３０の構造としては、密閉空間３２を形成しつつ振動の伝搬を抑制できるような構造、たとえば、ベローズ構造、ダイヤフラム構造などが挙げられる。図１の例では、アイソレーター３０は、ベローズ構造となっている。アイソレーター３０の細部の形状は、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０と接続できるかぎり任意である。
【００３６】
アイソレーター３０の材質としては、金属、プラスチック等が挙げられる。また、アイソレーター３０の材質としては、アイソレーター３０が測定対象に接触する場合にそなえ、該測定対象に対して安定な材質で形成されることがより好ましい。このような場合は、たとえば、アイソレーター３０の少なくとも外側表面を、金、クロム等の安定な金属で形成したり、表面に高分子材料等のコートを施したりすることができる。
【００３７】
アイソレーター３０と、第１ハウジング１０および第２ハウジング２０との接続は、たとえば、接着剤、金属製のロウ材等による接着、プラズマ溶接、シーム溶接などの溶接、および超音波接合などにより行うことができる。第１ハウジング１０、第２ハウジング２０およびアイソレーター３０によって形成される密閉空間３２は、アイソレーター３０の機能を阻害しない範囲において、大気圧よりも小さい圧力を有してもよい。また、密閉空間３２内には、窒素、不活性ガス等が封入されてもよい。
【００３８】
振動片４０は、密閉空間３２に収容される。振動片４０は、基部４２および基部４２から延びた腕部４４を有する。振動片４０は、腕部４４の振動のエネルギーが基部４２の端面へ漏れ出す振動漏れを有するように形成される。振動片４０は、腕部４４から基部４２への振動漏れを有する限り任意のものを用いることができる。振動片４０としては、たとえば、単梁型振動片、音叉型振動片、ウォーク型振動片などを例示することができる。例示した振動片は、いずれも基部４２と基部４２から延びた腕部４４とを有する態様を採ることができる。振動片４０は、たとえば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料で形成されることができる。
【００３９】
本実施形態では、振動片４０が音叉型振動片である態様について例示する。図２に示すように、振動片４０は、基部４２から突出する２本の腕部４４が基端を有した片持ち梁状に形成されている。これら２本の腕部４４は、同一方向に延びている。
【００４０】
腕部４４には、複数の電極４６が形成される。電極４６は、腕部４４の表面に形成される。電極４６によって、腕部４４を構成する圧電材料に電界を印加することができる。これにより腕部４４は、屈曲することができる。そして、与えられる電界の方向を交番させることによって、腕部４４は、屈曲振動することができる。
【００４１】
腕部４４に設けられる電極４６の配置としては、腕部４４を屈曲させることができるかぎり任意である。図２の例では、腕部４４の表面側および裏面側に電極４６が設けられている。電極４６は、１本の腕部４４に対して少なくとも２つ設けられ、これら２つの電極４６が互いに異なる電位を有するように、配線４８によって電気的に接続される。配線４８は、腕部４４の表面側、裏面側および側面に形成されることができる。配線４８は、腕部４４において、重り部４９を兼ねていてもよい。重り部４９は、腕部４４の先端付近に形成されることができる。重り部４９は、腕部４４の振動の周波数の調整に用いることができる。配線４８は、腕部４４から基部４２に延設されている。
【００４２】
図示の例では、配線４８は、基部４２に２本引き出されている。各配線４８を介して、各電極４６に電圧信号を印加することができる。基部４２において、配線４８は、図示のようなパッド４７を有していてもよい。これにより、ボンディングワイヤー５０等の振動片４０への接続を容易化することができる。電極４６および配線４８の材質としては、たとえば、ＣｒおよびＡｕ等を挙げることができ、これらの積層構造としてもよい。
【００４３】
配線４８は、基部４２において、ボンディングワイヤー５０の一方の端に接続される。ボンディングワイヤー５０の他方の端は、第１ハウジング１０に設けられた端子１２に接続される。このようにして、電極４６から、端子１２までの電気的接続が第１ハウジング１０の内部の密閉空間３２内に形成される。そして、端子１２は、第１ハウジング１０の外側で外部回路等（図示せず）に電気的に接続されることができる。ボンディングワイヤー５０としては、たとえば、金線を用いることができる。ボンディングワイヤー５０は、基部４２の動作を阻害しない程度に細く形成されることがより好ましい。また、ボンディングワイヤー５０は、基部４２の動作を阻害しないように巻き線状に形成されてもよい。
【００４４】
上記のような電極４６および配線４８の構造を採り、外部から電圧信号を印加することにより、２本の腕部４４は、互いに接近・離間するように屈曲振動することができる。
【００４５】
振動片４０は、腕部４４の振動が、腕部４４から基部４２に伝搬されるように形成される。換言すると、振動片４０の基部４２および腕部４４は、腕部４４の振動が基部４２に漏出するように形成される。音叉型振動片の場合、たとえば、腕部４４の一方の質量を他方よりも大きくすること、腕部４４の一方の長さを他方よりも長くすること、電極４６の配置を２本の腕部４４で非対称とすること、２本の腕部４４の形状を非対称とすること、およびそれらの組み合わせ等によって、振動片４０を形成すれば、腕部４４の振動を基部４２に漏出させることができる。基部４２の振動は、基部４２が固定されている第２ハウジング２０に伝搬され、第２ハウジング２０は基部４２の振動とともに振動する。なお、図２に示す振動片４０の場合は、基準信号源としての音叉型振動片において振動エネルギーの伝搬を抑制するために基部４２に形成される貫通孔や切り欠きといった構成を有していない。たとえば、このような構成を有さないことによっても、腕部４４の振動を基部４２に漏出させやすくすることができる。
【００４６】
以上説明した粘性センサー１００は、振動片４０が密閉空間３２内に収容されている。そのため、粘性センサー１００は、振動片４０の腕部４４が測定対象に直接接することがない。したがって、液体を含む広範な物質の粘性を、信頼性および再現性高く、容易に測定することができる。
【００４７】
２．粘性センサーによる粘性の検出および粘性センサーの動作
以下に、粘性センサーによる粘性の検出および粘性センサーの動作について説明する。
【００４８】
図３は、粘性センサー１００を発振させる発振器の回路図の一例および粘性を測定するためのブロックダイヤグラムの一例である。図４は、粘性センサー１００の動作を示す簡略化された等価回路図である。図４のＣ０は、粘性センサー１００全体における電位の異なる電極４６（および／または配線４８）間の静電容量を表している。
【００４９】
発振回路２００は、増幅器２１２、帰還抵抗２１４、抵抗２２２、およびコンデンサー２２４、２２６を含み、粘性センサー１００に接続されている。
【００５０】
上記のような発振回路２００によって粘性センサー１００は、駆動されることができる。そして、測定対象の粘性の大きさによって、粘性センサー１００の出力信号１０２の振幅が変化するため、たとえば、図示のように、出力信号１０２を、バッファー、整流、平滑回路を経て電圧として出力することにより測定対象の粘性を測定することができる。
【００５１】
粘性センサー１００が測定対象に接触した場合、測定対象の粘性の大きさによって、基部４２の振動が変化する。すなわち、粘性センサー１００が測定対象に接触すると、図４に示すように等価直列抵抗ｒ１が変化する。このとき、測定対象の粘性が大きいほど、基部４２の振動エネルギーが測定対象に対して散逸し、等価直列抵抗ｒ１は大きくなる。仮に、測定対象の粘性が非常に大きく、基部４２の振動が停止してしまうと、等価直列抵抗ｒ１は最大値ｒｍａｘを示すことになる。なお、等価直列抵抗ｒ１は、粘性センサー１００が水晶で形成された場合は、いわゆるＣ．Ｉ．値（クリスタルインピーダンス）に相当する。
【００５２】
ここで、発振回路２００の負性抵抗（−Ｒ）の絶対値をあらかじめ、ｒｍａｘよりも大きく設計しておけば、基部４２の振動が完全に停止してしまっても、腕部４４の屈曲振動における共振状態を維持することができる。
【００５３】
このように、本実施形態の粘性センサー１００は、腕部４４を振動させるために外部から与えられたエネルギーの一部は、基部４２を振動させるために消費される。基部４２を振動させるためのエネルギーは、たとえば、粘性センサー１００を駆動するために与えられるエネルギーの１０〜７０％とすることができる。すなわち、基部４２の振動エネルギーが完全に散逸しても、残りの９０〜３０％のエネルギーによって腕部４４は振動することができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態の粘性センサー１００は、たとえば非常に粘度の大きい液体や、粘弾性体の粘性を測定するときに、測定部の振動が抑制された場合でも、振動片が停止することなく発振し続けることができ、これらの粘性を測定することが容易である。その上、本実施形態の粘性センサー１００は、振動片４０のインピーダンス（等価直列抵抗ｒ１）が、漏れ振動の変化に対して非常に敏感に反応するため、高感度に粘性を測定することができる。
【００５５】
本実施形態の粘性センサーによって粘性を測定することができる測定対象としては、極めて広範な物質を挙げることができ、たとえば、気体、液体、粘度の高い液体、樹脂、生体等が挙げられる。
【００５６】
３．粘性センサーの変形例
図５は、本実施形態の変形例にかかる粘性センサー３００を模式的に示す部分切断断面図である。図６は、本実施形態の他の変形例にかかる粘性センサー４００を模式的に示す部分切断断面図である。図７は、粘性センサーの変形例の要部を模式的に示す図である。図８は、粘性センサーの変形例の要部を模式的に示す部分切断断面図である。図９は、粘性センサーの変形例の要部を模式的に示す断面図である。図９は図８のＡ−Ａ線断面に相当する。図１０は、粘性センサーの変形例の要部を模式的に示す断面図である。
【００５７】
図５に示した変形例にかかる粘性センサー３００は、アイソレーターの形態が異なる以外は粘性センサー１００と同様である。したがって、その他の部材の説明は省略する。粘性センサー２００のアイソレーター３４の構造はダイヤフラム構造となっている。アイソレーター３４の材質、アイソレーター３４と第１ハウジング１０および第２ハウジング２０との接続等は、粘性センサー１００のアイソレーター３０と同様である。
【００５８】
図６に示した他の変形例にかかる粘性センサー４００は、振動片の形状が異なる以外は粘性センサー１００と同様である。したがって振動片以外の部材の説明は省略する。粘性センサー４００の振動片４１は、基部４２から突出して腕部４４に並行して延びる２本の配線用枝部４３を有する。そして、配線４８は、基部４２から各配線用枝部４３に延出している。
【００５９】
２本の配線用枝部４３は、基部４２に基端を有して片持ち梁状に形成されている。配線用枝部４３は、基部４２から振動が漏出しないように形成されることができる。配線用枝部４３は、振動片４１の材質と同様の材質で形成されることができ、一体的に形成されることができる。配線用枝部４３の機能としては、密閉空間３２内において、ボンディングワイヤー５０の長さを短縮することが挙げられる。すなわち、配線用枝部４３が形成されることによって、密閉空間３２内でボンディングワイヤー５０が振動等によって各部材に接触する不具合を低減することができる。また、そのため、粘性センサーを小型化することができる。
【００６０】
さらに粘性センサーの部分の変形例について説明する。本実施形態の粘性センサーは、図７に示すように、第２ハウジング２０の基部４２が固定された位置の外側に、さらに接触片２６が設けられている。接触片２６は、第２ハウジング２０とともに振動することができる。接触片２６は、第２ハウジング２０と一体的であってもよく、接着剤、ペースト、ロウ材等による接着、プラズマ溶接、シーム溶接などの溶接、および超音波接合などによって第２ハウジング２０に接合されていてもよい。図７の例では、接着剤層２８を形成して第２ハウジング２０に接触片２６を固定している。接着剤層２８は、上述の接着剤層２２と同様である。接触片２６は、測定対象に対して粘性センサー（第２ハウジング２０）の振動を伝達しやすくする機能を有する。図示の例では、接触片２６は直方体状に描かれているが、接触片２６の形状は任意である。
【００６１】
本実施形態の粘性センサーは、図８および図９に示すように、振動片４０の基部４２を、第２ハウジング２０を貫通させて設けることができる。このようにすれば、基部４２を測定対象に接触させることができるため、粘性センサーの感度をさらに向上させることができる。この場合の第２ハウジング２０への基部４２の固定方法としては、たとえば、接着剤、ペースト、ロウ材等による接着、プラズマ溶接、シーム溶接などの溶接、および超音波接合などを挙げることができる。図８および図９の例では、接着剤層２９を基部４２の周囲に形成して第２ハウジング２０に振動片４０の基部４２を固定している。
【００６２】
なお、基部４２を接着剤によって固定すると、該接着剤が、測定対象に接触する場合がある。このような場合には、接着剤が測定対象によって劣化することがある。これを回避する方法としては、図１０に示すように、接着剤を用いずに、基部４２を固定するという変形が可能である。たとえば、図１０に示すように、基部４２の表面に、基部４２を取り巻くように、パッキング６０を形成し、ロウ材層６８によって第２ハウジング２０に接合されることができる。パッキング６０の材質としては、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐａ、Ａｕなどが挙げられる。ロウ材層６８の材質としては、Ａｕ／Ｓｎ等のハンダ材料が挙げられる。図示の例では、パッキング６０は、基部４２の表面側からＣｒ層６２、Ｐａ層６４およびＡｕ層６６が積層された構造となっている。なお、Ｐａ層６４は、Ｎｉを含んでもよく、またはＮｉ層としてもよい。Ｃｒ層６２、Ｐａ層６４およびＡｕ層６６は、それぞれ、１００Å、３０００〜５０００Å、および５〜１０μｍの厚みを有するように、スパッタ、蒸着、メッキ等によって形成されることができ、適宜パターニングされることができる。なお、図１０の例では、基部４２は、第２ハウジング２０を貫通して接合されるように描かれているが、パッキング６０を第２ハウジングとみなすことができる。したがって、図１０の例において、基部４２が、第２ハウジング（パッキング６０）を貫通していると解してもよい。
【００６３】
上述の変形例は、「１．粘性センサー」の項で述べた粘性センサーにおいて、いくつかの部材の態様がそれぞれ異なるものであり、粘性センサーの動作および粘性の検出は、「２．粘性センサーによる粘性の検出および粘性センサーの動作」で述べたと同様である。
【００６４】
以上例示した変形例は、個々にあるいは互いに組み合わせて、本実施形態の粘性センサーに対して自由に適用することができる。
【００６５】
４．粘性の測定方法
本実施形態にかかる粘性の測定方法は、基部４２および基部４２から伸びた腕部４４を有し、基部４２の振動が変化したときにインピーダンスが変化する振動片４０を用いる粘性の測定方法であって、振動片４０の腕部４４に駆動信号を入力して腕部４４および基部４２を振動させる工程と、基部４２を測定対象に直接または間接に接触させる工程と、基部４２の振動の変化を、振動片４０のインピーダンスの変化として検出する工程と、を含む。
【００６６】
本測定方法において、基部４２および基部４２から伸びた腕部４４を有し、基部４２の振動が変化したときにインピーダンスが変化する振動片４０としては、上述した粘性センサーが有する振動片４０を挙げることができる。したがって本測定方法では、「１．粘性センサー」の項で述べた粘性センサー、または、これに「３．変形例」で述べた変形を自由に組み合わせた粘性センサーを用いることができる。
【００６７】
したがって、本測定方法における腕部４４および基部４２を振動させる工程、および基部４２の振動の変化を検出する工程は、上述の「２．粘性センサーによる粘性の検出および粘性センサーの動作」の項で述べたとおりである。
【００６８】
基部４２を測定対象に直接または間接に接触させる工程では、たとえば、基部４２が第２ハウジング２０を貫通して設けられた粘性センサーを用いることにより、基部４２を測定対象に直接接触させることができる。また、基部４２を測定対象に直接または間接に接触させる工程では、基部４２が第２ハウジング２０を貫通しないで設けられた粘性センサーを用いることにより、基部４２を測定対象に第２ハウジング２０を介して間接に接触させることができる。
【００６９】
本実施形態の粘性の測定方法によれば、液体を含む広範な物質の粘性を容易に測定することができる。すなわち、腕部４４の振動に由来する漏れ振動を利用して測定対象の粘性を測定できる。そのため、非常に粘度の大きい液体や、粘弾性体の粘性を測定するときに、基部４２の振動が抑制された場合でも、振動片４０を停止させることなく発振させ続けることができる。
【００７０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７１】
１０…第１ハウジング、１２…端子、２０…第２ハウジング、
２２，２８，２９…接着剤層、３０…アイソレーター、３２…密閉空間、
４０，４１…振動片、４２…基部、４３…配線用枝部、４４…腕部、４６…電極、
４８…配線、４９…重り部、５０…ボンディングワイヤー、６０…パッキング、
６２…Ｃｒ層、６４…Ｐａ層、６６…Ａｕ層、６８…ロウ材層、
１００，３００，４００…粘性センサー、１０２…出力信号、２００…発振回路、
２１２…増幅器、２１４…帰還抵抗、２２２…ドレイン抵抗、
２２４，２２６…コンデンサー
【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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【図１０】
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