(57)【要約】下記工程からなる流体の密度もしくは濃度の測定方法は、静止もしくは移動している流体の密度もしくは濃度を連続的あるいは定期的に測定するのに適している：（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって振動波発生装置と振動波検出装置とを固定した密度計もしくは濃度計を用意する工程；（２）測定対象の静止流体に上記弾性体を接触させ、その接触状態で、振動波発生装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を振動波検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；（３）上記密度計に固有の、流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして（４）前記（２）の工程で測定された振動波の伝播時間と上記（３）の工程で用意した関係式とから、測定対象の静止流体の密度もしくは濃度を算出する工程。
2004099765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程からなる静止流体の密度を測定する方法：
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって振動波発生装置と振動波検出装置とを固定してなる密度計を用意する工程；
（２）測定対象の静止流体に上記弾性体を接触させ、その接触状態にて、振動波発生装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を振動波検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記密度計に固有の、流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（４）前記（２）の工程で測定された振動波の伝播時間と上記（３）の工程で用意した関係式とから、測定対象の静止流体の密度を算出する工程。
【請求項２】
上記（３）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、上記密度計、もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を用いて、上記（２）の工程の測定を行なって得られたものである請求項１に記載の静止流体の密度の測定方法。
【請求項３】
上記密度計が、静止流体を収容する弾性体容器と、該容器の底面の外側もしくは該容器の側面の下部の外側に固定されている振動波発生装置と振動波検出装置とから構成されている請求項１に記載の静止流体の密度の測定方法。
【請求項４】
上記密度計が、弾性体からなる管体と、該管体の内壁に固定されている振動波発生装置と振動波検出装置とからなり、容器に収容した流体に該管体の外壁を接触させて測定を行なう請求項１に記載の静止流体の密度の測定方法。
【請求項５】
下記の工程からなる移動流体の密度を測定する方法：
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって二個の振動波発生検出装置を固定してなる密度計を用意する工程；
（２）測定対象の移動流体に上記弾性体を、流体の移動方向に沿って二個の振動波発生検出装置が並ぶようにして接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記（２）の工程に続いて、今度は、後者の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を前者の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（４）前記（２）で測定した伝播時間と上記（３）で測定した伝播時間との平均値もしくは加算値を算出する工程；
（５）上記密度計に固有の、流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（６）前記（４）の工程で測定された振動波の伝播時間の平均値もしくは加算値と上記（５）の工程で用意した関係式とから、測定対象の移動流体の密度を算出する工程。
【請求項６】
上記（５）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、測定対象の静止流体に上記密度計もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する操作により得られたものである請求項５に記載の移動流体の密度の測定方法。
【請求項７】
上記（５）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の移動流体のそれぞれについて、上記密度計もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を用い、（２）と（３）の工程をそれぞれ実施することにより得られたものである請求項５に記載の移動流体の密度の測定方法。
【請求項８】
上記密度計が、移動する流体を収容する管状弾性体と、該管状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている請求項５に記載の移動流体の密度の測定方法。
【請求項９】
上記密度計が、移動する流体を収容する溝状弾性体と、該溝状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている請求項５に記載の移動流体の密度の測定方法。
【請求項１０】
上記密度計が、細長い板状の弾性体と、該弾性体の表面に封止状態で固定されている二個の振動波発生検出装置からなり、移動流体に該弾性体を接触させて測定を行なう請求項５に記載の移動流体の密度の測定方法。
【請求項１１】
下記の工程からなる静止流体の濃度を測定する方法：
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって振動波発生装置と振動波検出装置とを固定してなる濃度計を用意する工程；
（２）測定対象の静止流体に上記弾性体を接触させ、その接触状態にて、振動波発生装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を振動波検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記濃度計に固有の、流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（４）前記（２）の工程で測定された振動波の伝播時間と上記（３）の工程で得られた関係式とから、測定対象の静止流体の濃度を算出する工程。
【請求項１２】
上記（３）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、上記濃度計、もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を用いて、上記（２）の工程の測定を行なって得られたものである請求項１１に記載の静止流体の濃度の測定方法。
【請求項１３】
上記濃度計が、静止流体を収容する弾性体容器と、該容器の底面の外側もしくは該容器の側面の下部の外側に固定されている振動波発生装置と振動波検出装置とから構成されている請求項１１に記載の静止流体の濃度の測定方法。
【請求項１４】
上記濃度計が、弾性体からなる管体と、該管体の内壁に固定されている振動波発生装置と振動波動検出装置とからなり、容器に収容した流体に該管体の外壁を接触させて測定を行なう請求項１１に記載の静止流体の濃度の測定方法。
【請求項１５】
下記の工程からなる移動流体の濃度を測定する方法：
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって二個の振動波発生検出装置を固定してなる濃度計を用意する工程；
（２）測定対象の移動流体に上記弾性体を、流体の移動方向に沿って二個の振動波発生検出装置が並ぶようにして接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記（２）の工程に続いて、今度は、後者の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を前者の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（４）前記（２）で測定した伝播時間と上記（３）で測定した伝播時間との平均値もしくは加算値を算出する工程；
（５）上記濃度計に固有の、流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（６）前記（４）の工程で測定された振動波の伝播時間の平均値もしくは加算値と上記（５）の工程で得られた関係式とから、測定対象の移動流体の濃度を算出する工程。
【請求項１６】
上記（５）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、測定対象の静止流体に上記濃度計もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する操作により得られたものである請求項１５に記載の移動流体の濃度の測定方法。
【請求項１７】
上記（５）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の移動流体のそれぞれについて、上記濃度計もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を用い、（２）と（３）の工程をそれぞれ実施することにより得られたものである請求項１５に記載の移動流体の濃度の測定方法。
【請求項１８】
上記濃度計が、移動する流体を収容する管状弾性体と、該管状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている請求項１５に記載の移動流体の濃度の測定方法。
【請求項１９】
上記濃度計が、移動する流体を収容する溝状弾性体と、該溝状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている請求項１５に記載の移動流体の濃度の測定方法。
【請求項２０】
上記濃度計が、細長い板状の弾性体と、該弾性体の表面に封止状態で固定されている二個の振動波発生検出装置からなり、移動流体に該弾性体を接触させて測定を行なう請求項１５に記載の移動流体の濃度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水溶液やスラリー、あるいは気体などの流体の密度もしくは濃度の測定方法に関し、特に、静止状態もしくは移動状態にある流体の密度もしくは濃度を連続的あるいは定期的に測定するのに適した測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  製薬工場、発酵工場、細胞培養工場、食品加工工場などの各種の工場にて、処理対象もしくは処理済みの活性成分含有水溶液等の溶液の濃度や密度を連続的あるいは定期的に測定して、製品の製造管理に利用することが多い。この目的の濃度や密度の測定には、従来から知られている浮き秤式の比重計や比重びんは適当とは言えない。【０００３】  このため、振動波を利用する溶液の濃度計や密度計が開発されている。【０００４】  振動波を利用する溶液の濃度計としては、振動波を測定対象の溶液を伝播させて、その振動波の透過減衰率を測定し、その測定値を、濃度が既知の二以上の溶液を利用して得た関係式（検量線）と比較して、目的の濃度を算出する方法、そして同じく振動波を測定対象の溶液を伝播させて、振動波の測定対象の溶液を伝播させて、その振動波の位相変化量、共振周波数、あるいは音速などを測定し、その測定値を、濃度が既知の二以上の溶液を利用して得た関係式（検量線）と比較して、目的の濃度を算出する方法が知られている。ただし、これらの方法はいずれも、溶液内に気泡等の異物が存在する場合における測定精度に問題がある。【０００５】  また、振動波を利用する溶液の密度計としては、薄肉の円筒体の内部に溶液を満たし、その円筒体の側面に一対の圧電素子を固定し、一方の圧電素子から円筒体に振動波を印加して、円筒体を自励発振させ、その発生した円筒体の振動数を他方の圧電素子で測定し、理論式より別に求めた振動数と密度との関係式から、密度を求める方法である。この方法も、現時点では、充分な精度で密度を測定することができるとは言えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、水溶液、スラリー、あるいは有機溶媒溶液等の流体の密度や濃度を連続的あるいは定期的に測定するのに適した新たな原理に基づく測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明者は、管状体や溝状構造体の内側を移動する流体の流速を測定するために、該流体に接触している該管状体や溝状構造体の壁体に、超音波等の振動波を与え、該壁体を伝わる振動波の伝播速度を測定すると、その伝播速度は、該振動波が該壁体内を伝播する際に発生する壁体の振動により引き起こされる移動流体の振動（コリオリ力によるものと推定される）の影響により変動することを見いだし、この現象を利用して流体の流速を高精度に測定する方法を既に発明している（ＰＣＴ／ＪＰ０２／１１８２１）。【０００８】  本発明者は、上記の現象をさらに研究した結果、超音波等の振動波が壁体内を伝播する際に発生する壁体の振動により引き起こされる流体の振動の壁体へ与える影響は、流体が静止状態にある時も発生し、そして、壁体を伝わる振動波の伝播速度は、その流体の質量、そしてその流体質量に相関する流体濃度や流体密度と相関することを新たに見いだした。本発明は、この新たな知見に基づいて完成されたものである。【０００９】  本発明は第一に、下記の工程からなる静止流体の密度を測定する方法にある。
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって振動波発生装置と振動波検出装置とを固定してなる密度計を用意する工程；
（２）測定対象の静止流体に上記弾性体を接触させ、その接触状態にて、振動波発生装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を振動波検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記密度計に固有の、流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（４）前記（２）の工程で測定された振動波の伝播時間と上記（３）の工程で得られた関係式とから、測定対象の静止流体の密度を算出する工程。【００１０】  本発明は、第二に下記の工程からなる移動流体の密度を測定する方法にもある。
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって二個の振動波発生検出装置を固定してなる密度計を用意する工程；
（２）測定対象の移動流体に上記弾性体を、流体の移動方向に沿って二個の振動波発生検出装置が並ぶようにして（但し、流体の移動方向と二個の振動波発生検出装置を結ぶ直線が平行である必要はなく、例えば、約４５°以下の角度をもって交差していてもよい）接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記（２）の工程に続いて、今度は、後者の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を前者の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（４）前記（２）で測定した伝播時間と上記（３）で測定した伝播時間との平均値もしくは加算値を算出する工程；
（５）上記密度計に固有の、流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（６）前記（４）の工程で測定された振動波の伝播時間の平均値もしくは加算値と上記（５）の工程で得られた関係式とから、測定対象の移動流体の密度を算出する工程。【００１１】  本発明は第三に、下記の工程からなる静止流体の濃度を測定する方法にある。
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって振動波発生装置と振動波検出装置とを固定してなる濃度計を用意する工程；
（２）測定対象の静止流体に上記弾性体を接触させ、その接触状態にて、振動波発生装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を振動波検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記濃度計に固有の、流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（４）前記（２）の工程で測定された振動波の伝播時間と上記（３）の工程で得られた関係式とから、測定対象の静止流体の濃度を算出する工程。【００１２】  本発明は第四に、下記の工程からなる移動流体の濃度を測定する方法にある。
（１）弾性体の表面に互いに間隔をもって二個の振動波発生検出装置を固定してなる濃度計を用意する工程；
（２）測定対象の移動流体に上記弾性体を、流体の移動方向に沿って二個の振動波発生検出装置が並ぶようにして（但し、流体の移動方向と二個の振動波発生検出装置を結ぶ直線が平行である必要はなく、例えば、約４５°以下の角度をもって交差していてもよい）接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（３）上記（２）の工程に続いて、今度は、後者の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる移動流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を前者の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する工程；
（４）前記（２）で測定した伝播時間と上記（３）で測定した伝播時間との平均値もしくは加算値を算出する工程；
（５）上記濃度計に固有の、流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式を用意する工程；そして
（６）前記（４）の工程で測定された振動波の伝播時間の平均値もしくは加算値と上記（５）の工程で得られた関係式とから、測定対象の移動流体の濃度を算出する工程。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の流体の密度もしくは濃度の測定方法により、流体が静止状態であるか、移動状態であるかに拘らず、簡単な装置を用いて、流体の密度もしくは濃度を高精度で測定することができる。なお、本発明の流体の密度もしくは濃度の測定方法は、流体の質量を測定しているということもできる。従って、本発明は、流体の質量の測定方法ということもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  本発明の静止流体の密度の測定方法の好ましい態様を次に示す。
Ａ）上記（３）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、上記密度計、もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を用いて、上記（２）の工程の測定を行なって得られたものである。
Ｂ）上記密度計が、静止流体を収容する弾性体容器と、該容器の底面の外側もしくは該容器の側面の下部の外側に固定されている振動波発生装置と振動波検出装置とから構成されている。
Ｃ）上記密度計が、弾性体からなる管体と、該管体の内壁に固定されている振動波発生装置と振動波動検出装置とからなり、容器に収容した流体に該管体の外壁を接触させて測定を行なう。【００１５】  本発明の移動流体の密度の測定方法の好ましい態様を次に示す。
Ｄ）上記（５）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、測定対象の静止流体に上記密度計もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する操作により得られたものである。
Ｅ）上記（５）の流体密度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の密度を有する二以上の移動流体のそれぞれについて、上記密度計もしくは該密度計と同一の構成を有する密度計を用い、（２）と（３）の工程をそれぞれ実施することにより得られたものである。
Ｆ）上記密度計が、移動する流体を収容する管状弾性体と、該管状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている。
Ｇ）上記密度計が、移動する流体を収容する溝状弾性体と、該溝状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている。
Ｈ）上記密度計が、細長い板状の弾性体と、該弾性体の表面に封止状態で固定されている二個の振動波発生検出装置からなり、移動流体に該弾性体を接触させて測定を行なう。【００１６】  本発明の静止流体の濃度の測定方法の好ましい態様を次に示す。
Ｉ）上記（３）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、上記濃度計、もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を用いて、上記（２）の工程の測定を行なって得られたものである。
Ｊ）上記濃度計が、静止流体を収容する弾性体容器と、該容器の底面の外側もしくは該容器の側面の下部の外側に固定されている振動波発生装置と振動波検出装置とから構成されている。
Ｋ）上記濃度計が、弾性体からなる管体と、該管体の内壁に固定されている振動波発生装置と振動波動検出装置とからなり、容器に収容した流体に該管体の外壁を接触させて測定を行なう。【００１７】  本発明の移動流体の濃度の測定方法の好ましい態様を次に示す。
Ｌ）上記（５）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の静止流体のそれぞれについて、測定対象の静止流体に上記濃度計もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を接触させ、その接触状態にて、一方の振動波発生検出装置から弾性体に振動波を印加し、該振動波が該弾性体内を伝播する際に発生する弾性体の振動により引き起こされる流体の振動の影響下に弾性体内を伝播する振動波を他方の振動波発生検出装置にて検出して、振動波の印加時から検出時までの伝播時間を測定する操作により得られたものである。
Ｍ）上記（５）の流体濃度と振動波の伝播時間との関係を表わす関係式が、互いに異なる既知の濃度を有する二以上の移動流体のそれぞれについて、上記濃度計もしくは該濃度計と同一の構成を有する濃度計を用い、（２）と（３）の工程をそれぞれ実施することにより得られたものである。
Ｎ）上記濃度計が、移動する流体を収容する管状弾性体と、該管状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている。
Ｏ）上記濃度計が、移動する流体を収容する溝状弾性体と、該溝状弾性体の外壁面に長さ方向に沿って固定されている二個の振動波発生検出装置から構成されている。
Ｐ）上記濃度計が、細長い板状の弾性体と、該弾性体の表面に封止状態で固定されている二個の振動波発生検出装置からなり、移動流体に該弾性体を接触させて測定を行なう。【００１８】  本発明を添付図面を参照して、詳しく説明する。ただし、以下に説明する添付図面およびその説明は、本発明の流体の密度もしくは濃度の測定方法の実施の代表的な態様を示すものであって、本発明は、これらの図面や説明で限定されるものではない。【００１９】  図１は、本発明の密度計もしくは濃度計（以後は、密度計で代表させる）１に水溶液５が充満状態で収容されている状態を表わす。密度計１は、合成樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製の箱状の弾性体容器２の底部に振動波発生装置３と振動波検出装置４とがそれぞれ接着剤（例、エポキシ樹脂）で固定された構成をしている。振動波発生装置３と振動波検出装置４とは互いに同一の構成からなっている。本発明の密度計や濃度計で用いる弾性体の例としては、金属成形物及び合成樹脂成形物を挙げることができる。【００２０】  図２は、振動波発生装置３の構成を示す斜視図である。振動波発生装置３は、圧電素子６に、振動方向を制御する炭素繊維複合材料７を接着剤（例、エポキシ樹脂）で接合したものである。炭素繊維複合材料７の炭素繊維８の配列方向は、振動を伝播させたい方向と直交する方向としてある。【００２１】  次に、図１及び図３を用いて本発明による流体の密度（もしくは濃度）の測定原理について説明する。まず、互いに密度（もしくは濃度）の異なる二つの液体（密度の高い液体をＨ、そして密度の低い液体をＬとする）を用意する。まず、液体Ｈを容器２に収容し、振動波発生装置３にパルス波電圧を印加して、振動波を発生させ、容器２の底部を伝播する振動波の振動により振動する液体Ｈの影響を受けて容器底部を伝播する振動波９ａの伝播時間（Ｔ１）を測定する。Ｔ１は振動波発生装置３にパルス波電圧を印加してから、振動波９ａが振動波検出装置４により検出されるまでの時間を意味する。【００２２】  次に、液体Ｌを容器２に同量収容し、振動波発生装置３にパルス波電圧を印加して、振動波を発生させ、容器２の底部を伝播する振動波の振動により振動する液体Ｌの影響を受けて容器底部を伝播する振動波９ｂの伝播時間（Ｔ２）を測定する。Ｔ２は振動波発生装置３にパルス波電圧を印加してから、振動波９ｂが振動波検出装置４により検出されるまでの時間を意味する。【００２３】  上述のように、互いに密度が異なる二種類の液体において、振動波発生装置にパルス波電圧を印加してから、液体の影響を受けて容器の底部を伝播する振動波を振動波検出装置で検出するまでの時間（Ｔ１とＴ２）とは互いに相違する。この関係により、液体の密度と、振動波発生装置から振動波検出装置に到達するまでの時間との関係がわかる。すなわち、密度が既知で互いに密度が異なる二以上の液体を用いて、Ｔ１、Ｔ２、…を測定することにより、液体の密度と、振動波発生装置から振動波検出装置に到達するまでの時間との関係が算出することができ、それらの間の関係式（例えば、較正データあるいは検量線で表わされる）を得ることができる。従って、上記の容器もしくは上記と同一の構成の容器に、密度が未知の液体を同量入れ、同様な操作により、振動波９ｃが、振動波発生装置から振動波検出装置に到達するまでの時間Ｔ３を測定し、上記の関係式を用いる計算を行なうことにより、当該密度未知液体の密度を算出することができる。【００２４】  上記の操作において、密度は濃度に置き換えることができる。また、測定対象は、液体（例、水溶液、スラリー、もしくは有機溶媒溶液）に限定されず、気体であってもよい。【００２５】  流体を収容した容器などの弾性体壁を伝播する振動波の伝播時間が、収容した流体の密度あるいは濃度に依存して変動する理由は、次にように考えられる。【００２６】  流体の速度と弾性体を伝播する振動波の速度Ｖとを相対的に見ると、弾性体を伝播する振動波の速度Ｖがゼロで、流体の速度が−Ｖと見ることができる。そして、弾性体を伝播する振動波の角速度をωとし、流体の質量をｍとすると、弾性体に下記の式（１）であらわされるコリオリ力（Ｆ）が発生することになる。
式（１）：    Ｆ＝ｍ×（−Ｖ）×ω【００２７】  上記のコリオリ力（Ｆ）が、弾性体の振動により引き起こされる振動下にある流体の接触下に弾性体を伝播する振動波の伝播速度を流体の質量ｍに比例して遅延させるように作用する。【００２８】  次に、本発明の移動流体の密度もしくは濃度の測定方法を説明する。
図４は、管状に構成された本発明の密度計もしくは濃度計（以後は、密度計で代表させる）の内部を液体５が左から右へ移動している状態を表わす。管（チューブ）１０は、合成樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製であり、チューブ１０の下外側には、一対の振動波発生検出装置１１ａ、１１ｂが固定されている。そして、チューブの上外側には、温度センサ１３が固定されている。さらに、歪ゲージ１４ａ、１４ｂがチューブの上外側と下外側に固定されている。振動波発生検出装置１１ａ、１１ｂは、図２に示した振動波発生装置と同一の構成からなる。【００２９】  まず、図４の管状の密度計の振動波発生検出装置１１ａにパルス波電圧を印加して、振動波を発生させ、チューブ１０の壁を伝播する振動波の振動により振動する液体５の影響を受けてチューブ壁を伝播する振動波の振動波発生検出装置１１ｂまでの伝播時間を測定する。この伝播時間は、振動波の進行方向と逆の方向に移動する液体５の影響により、静止流体の場合に比べて（Δｔ）の遅れが発生する（図５参照）。続いて、振動波発生検出装置１１ｂにパルス波電圧を印加して、振動波を発生させ、チューブ１０の壁を伝播する振動波の振動により振動する液体５の影響を受けてチューブ壁を伝播する振動波の振動波発生検出装置１１ａまでの伝播時間を測定する。この伝播時間は、振動波の進行方向と同じ方向に移動する液体５の影響により、静止液体の場合に比べて（Δｔ）だけ短くなる（−Δｔ、図５参照）。従って、このように測定した振動波の伝播時間を平均する（あるいは、加算する）ことによって、移動流体の影響下にチューブ壁体を伝播する振動波の伝播速度から、静止液体の影響下にチューブ壁体を伝播する振動波の伝播速度に変換することができる。【００３０】  すなわち、静止液体の場合と同様に、高密度液体Ｈと低密度液体Ｌとを利用することによって、液体の密度と、液体が静止状態にあるときの、一方の振動波発生検出装置から振動波発生検出装置に到達するまでの時間との関係が算出することができ、それらの間の関係式（例えば、較正データあるいは検量線で表わされる）を得ることができる。従って、上記のチューブもしくは上記と同一の構成のチューブ内で、密度が未知の液体を移動させ、同様な操作により、液体を静止状態においた場合の一方の振動波発生検出装置から他方の振動波発生検出装置に振動波が到達するまでの時間を測定、算出し、上記の関係式を用いる計算を行なうことにより、移動状態にある当該密度未知液体の密度を算出することができる。【００３１】  なお、振動波の弾性体内での伝達時間は、環境温度により影響を受けるため、密度計に温度センサを付設して、温度による検量線や較正データの補正を行なうことも望ましい。また、チューブの形状の変化を歪ゲージで検知して、このチューブの形状変化の補正を行なうことも好ましい。【００３２】  また、密度計は、図６に示すように、細長い板状の弾性体１２と、該弾性体の表面に封止状態（例えば、合成樹脂による被覆）で固定されている二個の振動波発生検出装置１１ａ、１１ｂとからなる構成として、移動流体内に該弾性体を浸漬させて測定を行なうこともできる。【００３３】  図７と図８は、本発明の流体の密度もしくは濃度の測定に有効な密度計もしくは濃度計（以下、密度計として説明する）の変形を示す。図７と図８の密度計１は、弾性体からなるＵ字型の管体（たとえば、ステンレススチール製）１２と、該管体１２の内壁に固定されている振動波発生装置３と振動波動検出装置４とからなり、容器２（例えば、液体を収容するタンク）に収容した液体５に該管体を接触させて測定を行なうようにされている。このような構成の密度計は、例えば、容器内の液体が、上方と下方とで密度が相違する場合に、容器内で密度計を移動させて所望の位置で振動波伝達時間を測定することにより、各位置における液体の密度を測定することができる。なお、このような目的には、図６に示した細長い板状の弾性体１２と、該弾性体の表面に封止状態で固定されている二個の振動波発生検出装置１１ａ、１１ｂとからなる構成の密度計も利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】［図１］本発明の密度もしくは濃度の測定方法を用いて、容器内に収容された流体の密度もしくは濃度を測定するための装置構成を示す図である。
［図２］振動波発生検出装置、振動波発生装置、そして振動波検出装置の構成を示す図である。
［図３］本発明による流体の密度（もしくは濃度）の測定原理について説明する図である。
［図４］本発明の密度もしくは濃度の測定方法を用いて、管内を移動する流体の密度もしくは濃度を測定するための装置構成を示す図である。
［図５］本発明による移動状態の流体の密度（もしくは濃度）の測定原理について説明する図である。
［図６］本発明の密度もしくは濃度の測定方法を用いて、管もしくは溝内を移動する流体の密度もしくは濃度を測定するための密度計もしくは濃度計の装置構成の他の例を示す図である。
［図７］本発明の密度もしくは濃度の測定方法を用いて、容器内に収容された流体の密度もしくは濃度を測定するための別の装置構成を示す図である。
［図８］図７の装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】１  密度計（濃度計）
２  容器
３  振動波発生装置
４  振動波検出装置
５  流体（液体、水溶液）
６  圧電素子
７  炭素繊維複合材料
８  炭素繊維
９  振動波
１０  チューブ
１１ａ、１１ｂ  振動波発生検出装置
１２  弾性体
１３  温度センサ
１４  歪ゲージ
【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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【国際調査報告】
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