(57)【要約】【課題】流体と共に固体粒子を輸送する場合において、固体粒子を含む流体が流れる管路に堆積する固体粒子の堆積厚さをリアルタイムに計測することができる流体中における堆積厚さ計測装置および方法を提供する。【解決手段】固体粒子１を含む流体２が流れる管路１２と、管路の計測部１２ａに電磁波３（可視光または紫外線）を照射する電磁波照射装置１４と、計測部１２ａを透過した電磁波の強度分布４を計測する強度分布計測装置（ＣＣＤカメラ）１６と、電磁波の強度分布から計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する演算装置１８とを備える。予め、既知の堆積厚さに対して、透過した電磁波の強度分布を計測し、これから、堆積厚さと電磁波の強度分布の関係式を得る。【選択図】図１
2009287995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粒子を含む流体が流れる管路と、
該管路の計測部に電磁波を照射する電磁波照射装置と、
前記計測部を透過した電磁波の強度分布を計測する強度分布計測装置と、
前記強度分布から計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する演算装置とを備えた、ことを特徴とする流体中における堆積厚さ計測装置。
【請求項２】
前記電磁波は、可視光または紫外線であり、
前記電磁波照射装置は、可視光または紫外線を発する点光源と、該点光源からの電磁波を平行光に変換するレンズとからなり、
前記強度分布計測装置は、計測部を透過した平行光の強度分布を撮影し輝度分布データとして出力するＣＣＤカメラであり、
前記演算装置は、前記輝度分布データから計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する画像処理装置である、ことを特徴とする請求項１に記載の流体中における堆積厚さ計測装置。
【請求項３】
前記電磁波は、可視光または紫外線のレーザ光であり、
前記電磁波照射装置は、レーザ光を出力するレーザ装置と、該レーザ光を管路に対して走査するレーザ走査装置とからなり、
前記強度分布計測装置は、計測部を透過したレーザ光の強度を検出し、その強度分布データを出力するレーザ検出器であり、
前記演算装置は、前記強度分布データから計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する、ことを特徴とする請求項１に記載の流体中における堆積厚さ計測装置。
【請求項４】
固体粒子を含む流体が流れる管路の計測部に電磁波を照射し、
前記計測部を透過した電磁波の強度分布を計測し、
前記強度分布から計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する、ことを特徴とする流体中における堆積厚さ計測方法。
【請求項５】
予め、既知の堆積厚さに対して、透過した電磁波の強度分布を計測し、これから、堆積厚さと電磁波の強度分布の関係式を得る、ことを特徴とする請求項４に記載の流体中における堆積厚さ計測方法。
【請求項６】
前記電磁波は、可視光、紫外線、または可視光または紫外線のレーザ光である、ことを特徴とする請求項４に記載の流体中における堆積厚さ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体中における固体粒子の堆積厚さ計測装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体と共に固体粒子を輸送する装置、例えば、石油精製設備、廃液処理設備、等では、固体粒子を含む流体が流れる管路内に堆積する固体粒子の堆積厚さを常時監視する必要がある。
【０００３】
従来、このような流体中における堆積厚さの計測手段は、提案されていないが、これに関連する膜厚を計測する手段として、特許文献１が提案されている。
【０００４】
特許文献１の「光学膜厚計測方法及び装置」は、ＳＮ比を向上させ尚かつ透過率の変化量を拡大し、高精度の膜厚制御を行うことを目的とする。
そのため、この装置は、図６に示すように、成膜基板５６にレーザ光を照射するレーザ光源５１と、レーザ光源の出力制御を行う制御装置５３とを備え、成膜工程中にレーザ光の照射強度を可変するものである。
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００５−４９２６９号明細書、「光学膜厚計測方法及び装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来、流体中における固体粒子の堆積厚さを計測する手段は、提案されていない。
そのため、従来、流体と共に固体粒子を輸送する装置では、固体粒子を含む流体が流れる管路は、粒子が全く堆積しないように設計するか、早期に分解して内部を清掃していた。
しかし、粒子が全く堆積しないように設計する場合には、ポンプ、配管等に不必要な過剰設備を必要とする問題点があった。また、早期に分解して内部を清掃する場合には、設備の稼働率が低下する問題点があった。
【０００７】
本発明は上述した従来の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、流体と共に固体粒子を輸送する場合において、固体粒子を含む流体が流れる管路に堆積する固体粒子の堆積厚さをリアルタイムに計測することができる流体中における堆積厚さ計測装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、固体粒子を含む流体が流れる管路と、
該管路の計測部に電磁波を照射する電磁波照射装置と、
前記計測部を透過した電磁波の強度分布を計測する強度分布計測装置と、
前記強度分布から計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する演算装置とを備えた、ことを特徴とする流体中における堆積厚さ計測装置が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記電磁波は、可視光または紫外線であり、
前記電磁波照射装置は、可視光または紫外線を発する点光源と、該点光源からの電磁波を平行光に変換するレンズとからなり、
前記強度分布計測装置は、計測部を透過した平行光の強度分布を撮影し輝度分布データとして出力するＣＣＤカメラであり、
前記演算装置は、前記輝度分布データから計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する画像処理装置である。
【００１０】
また、別の好ましい実施形態によれば、前記電磁波は、可視光または紫外線のレーザ光であり、
前記電磁波照射装置は、レーザ光を出力するレーザ装置と、該レーザ光を管路に対して走査するレーザ走査装置とからなり、
前記強度分布計測装置は、計測部を透過したレーザ光の強度を検出し、その強度分布データを出力するレーザ検出器であり、
前記演算装置は、前記強度分布データから計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する。
【００１１】
また、本発明によれば、固体粒子を含む流体が流れる管路の計測部に電磁波を照射し、
前記計測部を透過した電磁波の強度分布を計測し、
前記強度分布から計測部における固体粒子の堆積厚さを演算する、ことを特徴とする流体中における堆積厚さ計測方法が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、予め、予め、既知の堆積厚さに対して、透過した電磁波の強度分布を計測し、これから、堆積厚さと電磁波の強度分布の関係式を得る。
【００１３】
前記電磁波は、可視光、紫外線、または可視光または紫外線のレーザ光である、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の装置および方法によれば、流体と共に固体粒子を管路で輸送する場合において、電磁波照射装置により該管路の計測部に電磁波を照射し、強度分布計測装置により計測部を透過した電磁波の強度分布を計測し、演算装置により電磁波の強度分布から固体粒子の堆積厚さを演算するので、管路の計測部に堆積する固体粒子の堆積厚さをリアルタイムに計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明による堆積厚さ計測装置の第１実施形態を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
図１及び図２において、本発明の堆積厚さ計測装置１０は、管路１２、電磁波照射装置１４、強度分布計測装置１６、および演算装置１８を備える。
【００１７】
管路１２は、固体粒子１を含む流体２が流れる管路であり、この例では水平管路１２ａを含むＵ字形に形成され、水平管路１２ａを水平に流れるようになっている。水平管路１２ａは、本発明における管路の計測部である。
【００１８】
固体粒子１は、後述する例では、平均粒径約２００μｍのガラスビーズであるが、本発明はこれに限定されず、電磁波（後述する）が透過できる限りで、石油精製設備、廃液処理設備、等で発生する灰分、スレッジ、汚泥、等であってもよい。
流体２は、後述する例では、液体（水）であるが、本発明はこれに限定されず、電磁波（後述する）が透過できる限りで、原油、石油製品、廃液、等であっても、気体であってもよい。
管路の計測部１２ａは、この例では矩形管路であり、電磁波（後述する）が透過できる材料で構成されている。
【００１９】
電磁波照射装置１４は、管路の計測部１２ａに電磁波３を照射する。電磁波３は平行な電磁波であるのが好ましい。
この例において、電磁波３は、可視光または紫外線である。また電磁波照射装置１４は、可視光または紫外線を発する点光源１５ａと、点光源１５ａからの電磁波３（可視光または紫外線）を平行光に変換するレンズ１５ｂとからなる。レンズ１５ｂは、複合レンズであってもよい。
【００２０】
また、この図で１５ｃは反射ミラー、１５ｄはコリメータ（絞り）であり、反射ミラー１５ｃで平行光を計測部１２ａに向けて反射し、コリメータ１５ｄで所定の計測領域に平行光を制限するようになっている。コリメータ１５ｄを通過する電磁波３（可視光または紫外線）の形状は、計測部１２ａに対応した形状（例えば矩形）であるのが好ましい。
【００２１】
強度分布計測装置１６は、管路の計測部１２ａを透過した電磁波３の強度分布を計測する。
この例において、強度分布計測装置１６は、計測部１２ａを透過した平行光の強度分布を撮影し輝度分布データ４として出力するＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラは、ビデオカメラであるのが好ましい。
また、この図で１６ａは反射ミラーであり、計測部１２ａの下面における平行光の強度分布をＣＣＤカメラに向けて反射し、ＣＣＤカメラによる撮影を容易にしている。
【００２２】
演算装置１８は、透過した電磁波３の強度分布から計測部における固体粒子１の堆積厚さを演算する。
この例において、演算装置１８は、ＣＣＤカメラからの輝度分布データ４から計測部における固体粒子１の堆積厚さを演算するＰＣ又は画像処理装置である。
【００２３】
図３は、本発明による堆積厚さ計測装置の第２実施形態を示す図である。この例において、電磁波３は、可視光または紫外線のレーザ光である。
また、電磁波照射装置１４は、レーザ装置２１とレーザ走査装置２２とからなる。レーザ装置２１は、可視光または紫外線のレーザ光３を出力する。レーザ光３は、連続波でもパルス波でもよい。
【００２４】
レーザ走査装置２２は、この例では走査ミラー２２ａと上述したレンズ１５ｂ、反射ミラー１５ｃ、およびコリメータ１５ｄからなり、レーザ光３を管路の計測部１２ａに対して平行に走査する。
【００２５】
強度分布計測装置１６は、この例ではレーザ検出器であり、管路の計測部１２ａを透過したレーザ光３の強度を検出し、その強度分布データ６を出力する
【００２６】
演算装置１８は、この例ではコンピュータ（ＰＣ）であり、レーザ光３の強度分布データ６から計測部１２ａにおける固体粒子１の堆積厚さを演算する。
【００２７】
その他の構成は、図１と同様である。
【００２８】
上述した装置を用い、本発明の方法によれば、固体粒子１を含む流体２が流れる管路の計測部１２ａに電磁波３を照射し、計測部１２ａを透過した電磁波３の強度分布４，６を計測し、この強度分布４，６から計測部における固体粒子１の堆積厚さを演算する。電磁波３は平行な電磁波であるのが好ましい。
【００２９】
また、予め、既知の堆積厚さに対して、透過した電磁波３の強度分布を計測し、これから、堆積厚さと電磁波３の強度分布の関係式を得る。
【実施例１】
【００３０】
図１と図２に示した装置を用いて、キャリブレーション試験を実施した。この試験では、平均粒径約２００μｍのガラスビーズを５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに堆積させてサンプルを準備した、サンプルは幅４０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの矩形平板であり、上述した水平管路１２ａ内に設置した。
なお、この試験では、可視光として白色光を用い、計測部（水平管路）１２ａ内に流体２は流さずに実施した。
【００３１】
図４は、本発明によるキャリブレーション結果を示す図である。この図において、横軸は堆積厚さｈ（ｍｍ）、縦軸はグレースケールの輝度Ｉである。
この結果から、このガラスビーズの吸収係数を求めることができ、この例では、輝度Ｉ＝６２３００ｅｘｐ（-０．２ｈ）・・・（１）の関係があることがわかる。
【実施例２】
【００３２】
この試験では、上述したガラスビーズを用いて、幅４０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの堆積サンプルをＡ，Ｂ，Ｃの３種類準備した。Ａは、長さ１１０ｍｍに沿って厚さが５ｍｍから１５ｍｍまで一定勾配で増加し、Ｂは長さ方向両端で厚さが１５ｍｍ、中央が５ｍｍのＶ字形状であり、Ｃは厚さ方向両端で厚さが８ｍｍ、中央が５ｍｍのＶ字形状である。
これらのサンプルを上述した水平管路１２ａ内に設置し、可視光として白色光を用い、水平管路１２ａ内に流体は流さないで行った。
【００３３】
図５は、本発明の実施例を示す図であり、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ堆積サンプルＡ，Ｂ，Ｃに対応する。各図において、直線は真値であり、変動のある曲線は計測結果である。
この図から、両端部を除き、真値に近い計測結果が得られていることがわかる。
【００３４】
上述した本発明の装置および方法によれば、流体２と共に固体粒子１を管路１２で輸送する場合において、電磁波照射装置１４により管路１２の計測部１２ａに電磁波３を照射し、強度分布計測装置１６により計測部１２ａを透過した電磁波３の強度分布を計測し、演算装置１８により電磁波の強度分布４、６から計測部における固体粒子１の堆積厚さを演算するので、計測部１２ａに堆積する固体粒子１の堆積厚さをリアルタイムに計測することができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による堆積厚さ計測装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明による堆積厚さ計測装置の第２実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるキャリブレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す図である。
【図６】特許文献１の装置の模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  固体粒子、２  流体、
３  電磁波（可視光、紫外線、レーザ光）、
４  輝度分布データ、６  強度分布データ、
１０  堆積厚さ計測装置、
１２  管路、１２ａ  計測部（水平管路）、
１４  電磁波照射装置、１５ａ  点光源、
１５ｂ  レンズ、１５ｃ  反射ミラー、
１５ｄ  コリメータ（絞り）、
１６  強度分布計測装置（ＣＣＤカメラ、レーザ検出器）、
１６ａ  反射ミラー、１８  演算装置（画像処理装置、ＰＣ）、
２１  レーザ装置、２２  レーザ走査装置、２２ａ  走査ミラー
【図１】
2009287995.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009287995.tif 000006
【図５】
2009287995.tif 000007
【図６】
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