JP2009115554A - Liquid concentration measuring device and liquid concentration measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物に含まれる液体の濃度を測定する技術に関する。
より詳細には、測定対象物の測定面(表面)から大気中に蒸発した液体の当該大気中における液体の濃度を測定することにより測定対象物に含まれる液体の濃度を測定する技術に関する。
The present invention relates to a technique for measuring the concentration of a liquid contained in a measurement object.
More specifically, the present invention relates to a technique for measuring the concentration of a liquid contained in a measurement object by measuring the concentration of the liquid evaporated in the atmosphere from the measurement surface (surface) of the measurement object.
従来、測定対象物に含まれる水分の濃度を測定する技術としては、乾燥質量法、カールフィッシャー法、誘電率法、赤外線法等が知られている。 Conventionally, a dry mass method, a Karl Fischer method, a dielectric constant method, an infrared method, and the like are known as techniques for measuring the concentration of water contained in a measurement object.
乾燥質量法は、水分を含んだ測定対象物の質量を測定し、次に当該測定対象物を加熱する等して乾燥し、続いて乾燥した測定対象物の質量を測定し、測定対象物を乾燥する前後の質量の変化に基づいて測定対象物に含まれていた水分の質量を算出する方法である。 In the dry mass method, the mass of a measurement object including moisture is measured, and then the measurement object is dried by heating or the like. Subsequently, the mass of the dried measurement object is measured, and the measurement object is measured. This is a method of calculating the mass of moisture contained in the measurement object based on the change in mass before and after drying.
カールフィッシャー法は、水分と選択的かつ定量的に電解酸化反応するカールフィッシャー液(ヨウ素、二酸化硫黄、塩基、および溶媒からなる溶液)を利用し、当該電解酸化反応時に要する電気量を測定することにより測定対象物に含まれている水分の量を測定する方法である。 The Karl Fischer method uses a Karl Fischer solution (solution consisting of iodine, sulfur dioxide, base, and solvent) that selectively and quantitatively undergoes an electrolytic oxidation reaction with moisture, and measures the amount of electricity required for the electrolytic oxidation reaction. This is a method for measuring the amount of moisture contained in the measurement object.
誘電率法は、測定対象物と水分との誘電率の差(比誘電率の差)の差を利用し、測定対象物に含まれる水分量の変化に伴って変化する測定対象物の見かけの誘電率を測定することにより測定対象物に含まれている水分の量を測定する方法である。
誘電率法は使用されるセンサの形式が異なる複数の計測方法、例えば電磁波法、共振法、複素誘電率法、TDR(Time Domain Reflectrometry)法、ADR(Amplitude Domain Reflectrometry)法等に分類される。
The dielectric constant method uses the difference in the dielectric constant between the measurement object and moisture (difference in relative dielectric constant), and the apparent measurement object changes as the amount of water contained in the measurement object changes. In this method, the amount of moisture contained in the measurement object is measured by measuring the dielectric constant.
The dielectric constant method is classified into a plurality of measurement methods with different types of sensors used, for example, an electromagnetic wave method, a resonance method, a complex dielectric constant method, a TDR (Time Domain Reflectometry) method, an ADR (Amplitude Domain Reflectometry) method, and the like.
赤外線法は、水分に赤外線を照射すると特定の波長の成分が吸収される性質を利用し、当該吸収された波長の赤外線の強度を測定することにより測定対象物に含まれる水分の量を測定する方法である。 The infrared method uses the property that a component of a specific wavelength is absorbed when the moisture is irradiated with infrared rays, and measures the amount of moisture contained in the measurement object by measuring the intensity of infrared rays of the absorbed wavelength. Is the method.
また、上記方法の他にも、水滴による電極間の電気抵抗の変化により水滴の存在を検出する方法が知られている。例えば、特許文献1に記載の如くである。
特許文献1に記載の水滴感知センサは、一対の電極を設けた基板の表面に親水性の化学吸着膜を形成したものである。水滴感知センサの化学吸着膜に吸着された水滴は化学吸着膜に沿って素早く濡れ広がり、一対の電極間を導通するため、電極間の電気抵抗が変化する。
In addition to the above method, there is known a method for detecting the presence of a water droplet by a change in electrical resistance between electrodes due to the water droplet. For example, as described in
The water droplet detection sensor described in
しかし、乾燥質量法およびカールフィッシャー法は、測定後の測定対象物を実質的に変質させてしまうこと、および測定に要する時間が長いこと、といった問題を有するため、複数の測定対象物を短時間で順次測定する(全数検査する)用途への適用が困難である。 However, the dry mass method and the Karl Fischer method have the problems that the measurement object after the measurement is substantially denatured and the time required for the measurement is long. It is difficult to apply to applications that measure sequentially (by 100% inspection).
誘電率法は、使用されるセンサが測定対象物に接触していなければならず、移動している(静止していない)測定対象物に適用することが困難である。また、誘電率法は、使用されるセンサの応答時間も例えば十数秒と長いので、リアルタイムで水分濃度を測定する用途への適用が困難である。 The dielectric constant method must be in contact with the measurement object to be used, and is difficult to apply to a measurement object that is moving (not stationary). In addition, the dielectric constant method has a long response time of the sensor used, for example, a few tens of seconds, so that it is difficult to apply to a use for measuring the moisture concentration in real time.
赤外線法は、測定対象物に非接触で測定を行うことが可能であり、測定対象物を実質的に変質させることが無く、また測定時の応答性が良い(応答時間が非常に短い)という点において優れている。
しかし、赤外線法は、測定対象物が赤外光を透過しない材質である場合には一般に適用が困難であるという問題を有する。
The infrared method can perform measurement without contact with the measurement object, does not substantially change the measurement object, and has good response at the time of measurement (response time is very short). Excellent in terms.
However, the infrared method has a problem that it is generally difficult to apply when the measurement object is made of a material that does not transmit infrared light.
特許文献1の水滴感知センサは、水滴の化学吸着膜への吸着がセンサの応答性の律速条件となるため、リアルタイムで水滴の有無を検出することが困難である。
In the water droplet detection sensor of
上記問題を解消し、移動している測定対象物(特に、光を透過しない測定対象物)に含まれる水分の量を測定する方法としては、(A)測定対象物から蒸発した水分を含むガスを採取し、当該採取されたガス(サンプリングガス)を誘電率法によるセンサ(例えば、セラミックスや高分子膜に水分を吸着させる形式のもの)に接触させることによりサンプリングガスの水分濃度を測定する方法、(B)測定対象物から蒸発した水分を含む気体を採取し、サンプリングガスを鏡面に接触させつつ当該鏡面を冷却し、当該鏡面が結露する温度を測定することによりサンプリングガスの水分濃度を測定する方法、(C)測定対象物から蒸発した水分を含むガスに赤外線を照射し、当該ガスに含まれる水分濃度を測定する方法、等が考えられる。 As a method of measuring the amount of moisture contained in a moving measurement object (in particular, a measurement object that does not transmit light) to solve the above problems, (A) a gas containing moisture evaporated from the measurement object And measuring the moisture concentration of the sampling gas by bringing the collected gas (sampling gas) into contact with a sensor using a dielectric constant method (for example, a type that adsorbs moisture to a ceramic or polymer film) (B) Collecting a gas containing moisture evaporated from the object to be measured, cooling the mirror surface while bringing the sampling gas into contact with the mirror surface, and measuring the moisture concentration of the sampling gas by measuring the temperature at which the mirror surface is condensed And (C) a method of irradiating a gas containing moisture evaporated from a measurement object with infrared rays and measuring the concentration of moisture contained in the gas.
しかし、上記(A)および(B)の方法は、以下の問題を有する。
上記(A)および(B)の方法は、サンプリングガスの搬送経路の途中で結露を起こした場合に測定精度が低下する。
上記(A)および(B)の方法は、サンプリングガスが採取されてからセンサに到達する(実際に水分濃度が測定される)までに要する時間がタイムラグとなり、リアルタイムで水分濃度を測定することが困難である。
上記(A)および(B)の方法は、サンプリングガスが搬送経路の内部で混合した場合に測定結果の信頼性が低下する。
上記(A)および(B)の方法は、サンプリングガスの採取位置というごく狭い領域についての水分濃度しか測定できないので、水分濃度の分布を測定する場合には複数箇所でサンプリングガスを採取し、それぞれについて水分濃度を測定しなければならず、装置が大型化あるいは複雑化する。
However, the above methods (A) and (B) have the following problems.
In the methods (A) and (B) described above, the measurement accuracy decreases when condensation occurs in the sampling gas transfer path.
In the methods (A) and (B), it takes a time lag from the sampling gas being collected until it reaches the sensor (actually the water concentration is measured), and the water concentration can be measured in real time. Have difficulty.
In the methods (A) and (B) described above, the reliability of the measurement results decreases when the sampling gas is mixed inside the transport path.
The above methods (A) and (B) can measure only the moisture concentration in a very narrow region called the sampling gas sampling position. Therefore, when measuring the moisture concentration distribution, sampling gas is sampled at a plurality of locations. Therefore, the water concentration must be measured, and the apparatus becomes large or complicated.
また、上記(A)の方法は、上記問題に加えて、使用されるセンサの応答時間およびセンサにサンプリングガスを接触させる前に施される前処理(除塵等)に要する時間もタイムラグとなるため、リアルタイムで水分濃度を測定することが困難であるという問題を有する。
上記(B)の方法は、上記問題に加えて、一度結露した水滴が蒸発するまで次の測定を行うことができないため、複数の対象物を短時間で順次測定する用途への適用が困難であるという問題を有する。
Further, in the method (A), in addition to the above problems, the response time of the sensor used and the time required for pretreatment (such as dust removal) performed before the sampling gas is brought into contact with the sensor also become a time lag. The problem is that it is difficult to measure the water concentration in real time.
In addition to the above problem, the method (B) above cannot perform the next measurement until the water droplets once condensed evaporate, so that it is difficult to apply the method to sequentially measure a plurality of objects in a short time. Has the problem of being.
また、上記(C)の方法は、測定対象物から蒸発した水分を含むガスに赤外線を照射するため測定対象物が赤外線を透過するか否かに関わらず適用することが可能であり、測定時の応答性が良いという点において優れているが、単に測定対象物から蒸発した水分を含むガスに赤外線を照射するだけでは測定精度が低いという問題を有する。
特に、測定対象物から蒸発した水分を含むガスに照射される赤外線の光路が測定領域(測定対象物から蒸発する水分が含まれるガスが占める領域)だけでなく、デッドスペース(測定領域外の領域)を通過する場合には、水分濃度の測定精度が更に低下するという問題を有する。
In addition, the method (C) can be applied regardless of whether or not the measurement object transmits infrared light because the gas containing moisture evaporated from the measurement object is irradiated with infrared light. However, there is a problem that the measurement accuracy is low simply by irradiating the gas containing moisture evaporated from the measurement object with infrared rays.
In particular, the optical path of infrared rays applied to the gas containing moisture evaporated from the measurement object is not only the measurement area (area occupied by the gas containing moisture evaporated from the measurement object), but also dead space (area outside the measurement area) ), There is a problem that the measurement accuracy of the moisture concentration is further lowered.
上記デッドスペースの問題を解消する方法としては、(i)デッドスペースに水分を含まないガスをパージする方法、あるいは(ii)デッドスペースに光学部品(ガラスブロック等、赤外線を透過する固体あるいは液体)を配置する方法等が考えられる。
しかし、上記(i)の方法はデッドスペースにパージされたガスが測定領域に流入すると測定精度が低下すること、(ii)の方法は測定環境によっては(測定対象物が高温である場合等)光学部品をデッドスペースに配置することが困難であること、といった問題を有する。
However, when the gas purged in the dead space flows into the measurement region, the above method (i) decreases the measurement accuracy, and the method (ii) may depend on the measurement environment (such as when the measurement object is hot). There is a problem that it is difficult to arrange the optical component in the dead space.
本発明は以上の如き状況に鑑み、測定対象物(特に移動している測定対象物)に含まれる液体(水分、有機溶剤、油等)を精度良く測定することが可能な液体濃度測定装置および液体濃度測定方法を提供するものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention provides a liquid concentration measuring apparatus capable of accurately measuring a liquid (water, organic solvent, oil, etc.) contained in a measurement object (particularly a moving measurement object) and A liquid concentration measurement method is provided.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
即ち、請求項1においては、
液体を含む測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して前記測定面に平行なレーザ光を投光する第一投光部と、
前記第一投光部により投光されるレーザ光を受光し、当該レーザ光の強度を検出する第一受光部と、
前記測定対象物の測定面から前記第一測定距離よりも大きい第二測定距離だけ離間して前記測定面に平行なレーザ光を投光する第二投光部と、
前記第二投光部により投光されるレーザ光を受光し、当該レーザ光の強度を検出する第二受光部と、
前記第一受光部により検出されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第一液体濃度を算出する第一液体濃度算出部と、
前記第二受光部により検出されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第二液体濃度を算出する第二液体濃度算出部と、
前記第一液体濃度算出部により算出された第一液体濃度および前記第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度に基づいて前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する測定対象物液体濃度算出部と、
を具備するものである。
That is, in
A first light projecting unit that projects laser light that is spaced apart from the measurement surface of the measurement object including the liquid by a first measurement distance and parallel to the measurement surface;
A first light receiving unit that receives the laser light projected by the first light projecting unit and detects the intensity of the laser light;
A second light projecting unit that projects a laser beam parallel to the measurement surface separated from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance greater than the first measurement distance;
A second light receiving unit that receives the laser light projected by the second light projecting unit and detects the intensity of the laser light;
A first liquid concentration calculation unit that calculates a first liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated from the measurement surface of the measurement object by a first measurement distance based on the intensity of the laser light detected by the first light receiving unit. When,
A second liquid concentration calculation unit that calculates a second liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance based on the intensity of the laser light detected by the second light receiving unit. When,
A measurement object that calculates the concentration of the liquid contained in the measurement object based on the first liquid concentration calculated by the first liquid concentration calculation unit and the second liquid concentration calculated by the second liquid concentration calculation unit. A liquid concentration calculator,
It comprises.
請求項2においては、
前記第一投光部および前記第二投光部が投光するレーザ光の波長は、いずれも前記測定対象物に含まれる液体に吸収される波長を含むものである。
In
The wavelengths of the laser beams projected by the first light projecting unit and the second light projecting unit both include wavelengths that are absorbed by the liquid contained in the measurement object.
請求項3においては、
前記第一投光部により投光されるレーザ光と前記第二投光部により投光されるレーザ光とが互いに平行であり、
前記第一投光部により投光されるレーザ光および前記第二投光部により投光されるレーザ光を含む平面は前記測定対象物の測定面に対して直交するものである。
In claim 3,
The laser light projected by the first light projecting unit and the laser light projected by the second light projecting unit are parallel to each other,
A plane including the laser light projected by the first light projecting portion and the laser light projected by the second light projecting portion is orthogonal to the measurement surface of the measurement object.
請求項4においては、
前記第一測定距離T1は、以下の(a)から(d)の手順に従って設定されるものである。
(a)前記測定対象物の搬送速度U、前記測定対象物の搬送方向から見た前記測定対象物の幅W、雰囲気の密度ρ、前記雰囲気の粘性μを用いて、以下の数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが以下の数2で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが以下の数3で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には以下の数4に基づいて境界層厚みδを算出し、前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には以下の数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)前記第一測定距離T1を、以下の数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
In claim 4,
The first measurement distance T1 is set according to the following procedures (a) to (d).
(A) Based on the following
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship represented by the following
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 4 to measure the measurement object: When it is determined that the flow state of the region facing the surface is turbulent, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 5.
(D) Said 1st measurement distance T1 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 6.
請求項5においては、前記第二測定距離T2は、以下の数7で示す関係を満たす範囲に設定されるものである。 In Claim 5, said 2nd measurement distance T2 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 7.
請求項6においては、
前記測定対象物液体濃度算出部は、
前記第一液体濃度算出部により算出された第一液体濃度C1、前記第一投光部から投光されるレーザ光の光路長さL1、前記第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度C2および前記第二投光部から投光されるレーザ光の光路長さL2を用いて、以下の数8に基づいて前記第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出するものである。
In claim 6,
The measurement object liquid concentration calculation unit includes:
The first liquid concentration C1 calculated by the first liquid concentration calculator, the optical path length L1 of the laser light projected from the first light projector, and the second liquid calculated by the second liquid concentration calculator Using the density C2 and the optical path length L2 of the laser light projected from the second light projecting unit, the correction liquid density Cr that is the correction value of the first liquid density C1 is calculated based on the following formula 8. Is.
請求項7においては、
前記測定対象物液体濃度算出部は、
予め記憶された補正液体濃度Crと前記測定対象物に含まれる液体の濃度との関係と、算出された補正液体濃度Crと、を比較することにより、前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出するものである。
In claim 7,
The measurement object liquid concentration calculation unit includes:
By comparing the relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of the liquid contained in the measurement object with the calculated correction liquid concentration Cr, the concentration of the liquid contained in the measurement object is determined. Is to be calculated.
請求項8においては、
前記測定対象物液体濃度算出部は、
算出された補正液体濃度Crと予め記憶された閾値とを比較することにより測定対象物に含まれる液体の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定するものである。
In claim 8,
The measurement object liquid concentration calculation unit includes:
By comparing the calculated corrected liquid concentration Cr with a threshold value stored in advance, it is determined whether or not the concentration of the liquid contained in the measurement object is within a preset desired range.
請求項9においては、
液体を含む測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して前記測定面に平行なレーザ光を投光し、当該レーザ光を受光して当該レーザ光の強度を検出するとともに、前記測定対象物の測定面から前記第一測定距離よりも大きい第二測定距離だけ離間して前記測定面に平行なレーザ光を投光し、当該レーザ光を受光して当該レーザ光の強度を検出するレーザ光投光・受光工程と、
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光され、受光されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第一液体濃度を算出するとともに、前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光され、受光されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第二液体濃度を算出する第一液体濃度・第二液体濃度算出工程と、
前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第一液体濃度および第二液体濃度に基づいて前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する測定対象物液体濃度算出工程と、を具備するものである。
In claim 9,
A laser beam that is spaced from the measurement surface of the measurement object including the liquid by a first measurement distance and is parallel to the measurement surface is projected, the laser beam is received to detect the intensity of the laser beam, and the measurement A laser beam that is spaced apart from the measurement surface of the object by a second measurement distance greater than the first measurement distance and is parallel to the measurement surface is projected, the laser beam is received, and the intensity of the laser beam is detected. Laser light projecting / receiving process,
The liquid concentration is projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object, and the liquid concentration at a position away from the measurement surface of the measurement object by the first measurement distance is based on the intensity of the received laser beam. While calculating a certain first liquid concentration, the second liquid is projected from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance, and the second liquid is measured from the measurement surface of the measurement object based on the intensity of the received laser beam. A first liquid concentration / second liquid concentration calculating step of calculating a second liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated by a measurement distance;
A measurement object liquid concentration calculation step of calculating a concentration of a liquid contained in the measurement object based on the first liquid concentration and the second liquid concentration calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step; It comprises.
請求項10においては、
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光および前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光の波長は、いずれも前記測定対象物に含まれる液体に吸収される波長を含むものである。
In
The wavelength of the laser beam projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object and the wavelength of the laser light projected at a second measurement distance from the measurement surface of the measurement object are either Includes a wavelength absorbed by the liquid contained in the measurement object.
請求項11においては、
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光と前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光とが互いに平行であり、
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光および前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光を含む平面は前記測定対象物の測定面に対して直交するものである。
In claim 11,
A laser beam projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object and a laser beam projected at a second measurement distance from the measurement surface of the measurement object are parallel to each other. Yes,
A plane including laser light projected at a first measurement distance away from the measurement surface of the measurement object and a laser light projected at a second measurement distance away from the measurement surface of the measurement object is the plane It is orthogonal to the measurement surface of the measurement object.
請求項12においては、
前記第一測定距離T1は、以下の(a)から(d)の手順に従って設定されるものである。
(a)前記測定対象物の搬送速度U、前記測定対象物の搬送方向から見た前記測定対象物の幅W、雰囲気の密度ρ、前記雰囲気の粘性μを用いて、以下の数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが以下の数2で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが以下の数3で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には以下の数4に基づいて境界層厚みδを算出し、前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には以下の数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)前記第一測定距離T1を、以下の数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
In
The first measurement distance T1 is set according to the following procedures (a) to (d).
(A) Based on the following
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship represented by the following
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 4 to measure the measurement object: When it is determined that the flow state of the region facing the surface is turbulent, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 5.
(D) Said 1st measurement distance T1 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 6.
請求項13においては、
前記第二測定距離T2は、以下の数7で示す関係を満たす範囲に設定されるものである。
In
Said 2nd measurement distance T2 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 7.
請求項14においては、
前記測定対象物液体濃度算出工程において、
前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第一液体濃度C1、前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光の光路長さL1、前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第二液体濃度C2および前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光の光路長さL2を用いて、以下の数8に基づいて前記第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出するものである。
In
In the measurement object liquid concentration calculation step,
The first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step, the optical path length L1 of the laser light projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object, The second liquid concentration C2 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step and the optical path length L2 of the laser beam projected at a second measurement distance from the measurement surface of the measurement object are set. The correction liquid concentration Cr, which is the correction value of the first liquid concentration C1, is calculated based on the following equation (8).
請求項15においては、
前記測定対象物液体濃度算出工程において、
予め記憶された補正液体濃度Crと前記測定対象物に含まれる液体の濃度との関係と、算出された補正液体濃度Crと、を比較することにより、前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出するものである。
In claim 15,
In the measurement object liquid concentration calculation step,
By comparing the relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of the liquid contained in the measurement object with the calculated correction liquid concentration Cr, the concentration of the liquid contained in the measurement object is determined. Is to be calculated.
請求項16においては、
前記測定対象物液体濃度算出工程において、
算出された補正液体濃度Crと予め記憶された閾値とを比較することにより測定対象物に含まれる液体の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定するものである。
In claim 16,
In the measurement object liquid concentration calculation step,
By comparing the calculated corrected liquid concentration Cr with a threshold value stored in advance, it is determined whether or not the concentration of the liquid contained in the measurement object is within a preset desired range.
本発明は、測定対象物に含まれる液体を精度良く測定することが可能である、という効果を奏する。 The present invention has an effect that it is possible to accurately measure a liquid contained in a measurement object.
以下では、図1から図6を用いて本発明に係る液体濃度測定装置の実施の一形態である水分濃度測定装置100について説明する。
Hereinafter, a water
図1および図2に示す如く、水分濃度測定装置100はリチウムイオン二次電池の正極製造装置10に設けられ、アルミニウム箔1の一方のシート面1aに塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度を測定する装置である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the moisture
アルミニウム箔1はリチウムイオン二次電池の正極を構成する材料の一つであり、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるシート状物である。
ここで、「シート状物」は、一対のシート面を有し、当該一対のシート面の長さおよび幅の両方、または一対のシート面の長さおよび幅のいずれか一方が、一対のシート面の間隔(厚み)に比べて大きい形状を成す物品を指す。
The
Here, the “sheet-like object” has a pair of sheet surfaces, and either the length and width of the pair of sheet surfaces or the length and width of the pair of sheet surfaces is a pair of sheets. An article having a shape larger than the space (thickness) between the surfaces.
ペースト2は本発明に係る測定対象物の実施の一形態であり、水分を含む。
より詳細には、ペースト2は正極活物質(例えば、コバルト酸リチウム等のリチウム遷移金属酸化物)、電解質(例えば、有機溶媒(炭酸エチレン、炭酸ジエチル等)とリチウム塩(六フッ化リン酸リチウム等)との混合物等)、および水の混合物からなるペースト状物(固体と液体との混合物であって、ある程度の粘性を有するもの)である。
The
More specifically, the
図2に示す如く、リチウムイオン二次電池の正極製造装置10は、アルミニウム箔1の両方のシート面にペースト2を塗布し、塗布されたペースト2を乾燥した後圧延してペースト2の密度(嵩密度)を上昇させることにより、リチウムイオン二次電池の正極を製造する。
なお、図2では説明の便宜上、リチウムイオン二次電池の正極製造装置10のうち、アルミニウム箔1の一方のシート面1aにペースト2を塗布し、塗布されたペースト2を乾燥する作業を行う部分のみ図示し、それ以外の部分については図示を省略している。
As shown in FIG. 2, the positive
In FIG. 2, for convenience of explanation, a portion of the positive
リチウムイオン二次電池の正極製造装置10は搬送ローラ11・12、ペースト塗布装置13、ヒータ14等を具備する。
A positive
搬送ローラ11・12はアルミニウム箔1の搬送経路の中途部に設けられる。搬送ローラ11・12はアルミニウム箔1に当接しつつ回転することにより、アルミニウム箔1に所定の張力を付与しつつ、アルミニウム箔1を搬送経路に沿って搬送する。搬送ローラ11は搬送ローラ12よりも搬送経路において上流側に位置する。
アルミニウム箔1のうち搬送ローラ11と搬送ローラ12との間で張られている部分は、シート面1aが上方に向いている。
The
In the portion of the
ペースト塗布装置13はアルミニウム箔1の一方のシート面1aにペースト2を塗布するものである。
ペースト塗布装置13は容器13aおよびノズル13bを具備し、容器13aに充填されたペースト2をノズル13bの先端部から吐出する。
ノズル13bの先端部は、搬送ローラ11・12の間に張られたアルミニウム箔1のシート面1aにおいて上流寄りとなる部分(搬送ローラ11に近い部分)に対向する位置に下向きに配置される。
アルミニウム箔1を搬送経路に沿って搬送しつつペースト塗布装置13からペースト2を吐出することにより、ペースト2がアルミニウム箔1のシート面1aに均一に(ペースト2の厚さが均一となるように)塗布される。
The
The
The tip of the
By discharging the
ヒータ14はアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2を加熱することにより乾燥させるものである。
ヒータ14は、搬送ローラ11・12の間に張られたアルミニウム箔1のシート面1aにおいて、ペースト塗布装置13よりも下流側となる部分に対向する位置に配置される。
ヒータ14は電気抵抗式のヒータであり、ヒータ14に対向する位置に移動してきたアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2を加熱する。その結果、アルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2に含まれる水分が蒸発する。
The
The
The
図1および図2に示す如く、水分濃度測定装置100は、第一投光部111、第一受光部112、第二投光部121、第二受光部122、濃度算出装置130、解析ユニット140等を具備する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the moisture
第一投光部111は本発明に係る第一投光部の実施の一形態であり、レーザ光101を投光するものである。
第一投光部111はレーザ光101を発生する投光素子と、当該投光素子に電力を供給する電源と、当該投光素子により発生したレーザ光101を収束して照射する光学部品(レンズ等)と、を具備する。
The first
The first
第一受光部112は本発明に係る第一受光部の実施の一形態であり、第一投光部111により投光されるレーザ光101を受光し、レーザ光101の強度を検出するものである。
第一受光部112は受光したレーザ光101の強度に応じた電圧または電流を発生する受光素子と、当該受光素子にレーザ光101を導く光学部品(レンズ等)と、を具備する。
The first
The first
図1および図2に示す如く、第一投光部111および第一受光部112は、リチウムイオン二次電池の正極製造装置10におけるアルミニウム箔1の搬送経路に沿って配置される。また、図2に示す如く、第一投光部111および第一受光部112は、アルミニウム箔1の搬送経路においてヒータ14よりも下流側となる位置に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
図1に示す如く、第一投光部111は搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1の搬送方向の上流側から見てアルミニウム箔1の左端部よりも左側、かつアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面よりも上方となる位置に配置される。
第一受光部112は搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1の搬送方向の上流側から見てアルミニウム箔1の右端部よりも右側、かつアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面よりも上方となる位置に配置される。
また、第一投光部111および第一受光部112は、レーザ光101の向き(レーザ光101の光軸方向)が搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面に平行となるように配置される。
従って、第一投光部111から投光され、第一受光部112により受光されるレーザ光101は、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間した位置を通過する。
ここで、「第一測定距離」は、第一投光部により投光されるレーザ光と測定対象物の測定面との間の距離を指す。
As shown in FIG. 1, the first
The first
Further, the first
Accordingly, the
Here, the “first measurement distance” refers to the distance between the laser light projected by the first light projecting unit and the measurement surface of the measurement object.
第二投光部121は本発明に係る第二投光部の実施の一形態であり、レーザ光102を投光するものである。
第二投光部121はレーザ光102を発生する投光素子と、当該投光素子に電力を供給する電源と、当該投光素子により発生したレーザ光102を収束して照射する光学部品(レンズ等)と、を具備する。
The second
The second
第二受光部122は本発明に係る第二受光部の実施の一形態であり、第二投光部121により投光されるレーザ光102を受光するものである。
第二受光部122は受光したレーザ光102の強度に応じた電圧または電流を発生する受光素子と、当該受光素子にレーザ光102を導く光学部品(レンズ等)と、を具備する。
The second
The second
図1および図2に示す如く、第二投光部121および第二受光部122は、リチウムイオン二次電池の正極製造装置10におけるアルミニウム箔1の搬送経路に沿って配置される。また、図2に示す如く、第二投光部121および第二受光部122は、アルミニウム箔1の搬送経路においてヒータ14よりも下流側となる位置に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the second
図1に示す如く、第二投光部121は搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1の搬送方向の上流側から見てアルミニウム箔1の左端部よりも左側、かつアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面よりも上方となる位置に配置される。また、第二投光部121は第一投光部111よりも上方に配置される。
第二受光部122は搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1の搬送方向の上流側から見てアルミニウム箔1の右端部よりも右側、かつアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面よりも上方となる位置に配置される。また、第二受光部122は第一受光部112よりも上方に配置される。
第二投光部121および第二受光部122は、レーザ光102の向き(レーザ光102の光軸方向)がアルミニウム箔1のシート面1aに平行となるように配置される。
従って、第二投光部121から投光され、第二受光部122により受光されるレーザ光102は、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間した位置を通過し、第二測定距離T2は第一測定距離T1より大きい(T2>T1)。
ここで、「第二測定距離」は、第二投光部により投光されるレーザ光と測定対象物の測定面との間の距離を指す。
As shown in FIG. 1, the second
The second
The second
Therefore, the
Here, the “second measurement distance” refers to the distance between the laser light projected by the second light projecting unit and the measurement surface of the measurement object.
レーザ光101およびレーザ光102(レーザ光101およびレーザ光102の光軸方向)はいずれも、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aに塗布されたペースト2の表面に平行である。
また、図2に示す如く、レーザ光101およびレーザ光102(より厳密には、レーザ光101の光軸方向およびレーザ光102の光軸方向)はいずれも、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1の搬送方向に対して直交する。
従って、レーザ光101とレーザ光102とは互いに平行となる。
Both the
In addition, as shown in FIG. 2, the
Therefore, the
また、図2に示す如く、レーザ光101およびレーザ光102を含む仮想的な平面103は、アルミニウム箔1のシート面1aに対して直交する。言い換えれば、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aに対して垂直な方向(図2中の矢印Aの方向)から見ると、レーザ光101とレーザ光102とが重なる。
As shown in FIG. 2, the
レーザ光101およびレーザ光102の波長は、いずれも水に吸収される波長を含む。
従って、レーザ光101の光路上に水分子が多い(レーザ光101の光路上の雰囲気中の水分の濃度が高い)ほど第一受光部112により検出されるレーザ光101の強度が低下し、レーザ光102の光路上に水分子が多い(レーザ光102の光路上の雰囲気中の水分の濃度が高い)ほど第二受光部122により検出されるレーザ光102の強度が低下する。
The wavelengths of the
Therefore, as the number of water molecules on the optical path of the
以下では、第一測定距離T1(第一投光部111により投光されるレーザ光101とペースト2の表面との間の距離)および第二測定距離T2(第二投光部121により投光されるレーザ光102とペースト2の表面との間の距離)の設定方法について説明する。
Hereinafter, the first measurement distance T1 (the distance between the
水分濃度測定装置100は、二本のレーザ光101・102のうち、ペースト2の表面からの距離が相対的に近いレーザ光101を用いて測定対象物たるペースト2から蒸発する水分を含む雰囲気の水分濃度を検出し、ペースト2の表面からの距離が相対的に遠いレーザ光102を用いて測定対象物たるペースト2から蒸発する水分を含まない雰囲気の水分濃度を検出し、レーザ光101を用いて検出される水分濃度(第一液体濃度C1)とレーザ光102を用いて検出される水分濃度(第二液体濃度C2)との差分を算出することにより、元々雰囲気中に含まれる水分(ペースト2に由来しない水分)の影響を排除してペースト2から蒸発する水分の雰囲気中の濃度を精度良く測定し、ひいてはペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定するものである。
従って、水分濃度測定装置100がペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定するためには、(a)レーザ光101の光路上の雰囲気における水分の濃度とペースト2に含まれる水分の濃度との間に相関があること、(b)レーザ光102の光路上の雰囲気における水分の濃度がペースト2から蒸発する水分の影響を受けないこと、が求められる。
The moisture
Therefore, in order for the moisture
第一測定距離T1は、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1(より厳密には、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2)の境界層深さδに基づいて設定される。
これは、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の表面からの距離が境界層深さδ以下の領域では当該領域に存在する雰囲気がその粘性によりアルミニウム箔1の表面にある程度追従して移動するため、境界層深さδ以下の領域に含まれる水分の濃度と、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との間に強い相関があることによる。
境界層深さδは一般にレイノルズ数Reおよび測定対象物の幅Wで表されるが、境界層深さδは測定対象物に対向する領域における雰囲気の流れ状態が層流または乱流のいずれの状態であるかによっても変化する。
また、測定対象物に対向する領域における雰囲気の流れ状態が層流または乱流のいずれの状態であるかは、レイノルズ数Reの大きさに基づいて判定することが可能である。
The first measurement distance T1 is set based on the boundary layer depth δ of the aluminum foil 1 (more precisely, the
This is because in the region where the distance from the surface of the
The boundary layer depth δ is generally represented by the Reynolds number Re and the width W of the measurement object. However, the boundary layer depth δ is either a laminar flow or a turbulent flow state in the region facing the measurement object. It also changes depending on whether it is in the state.
In addition, it can be determined based on the Reynolds number Re whether the flow state of the atmosphere in the region facing the measurement object is a laminar flow or a turbulent flow.
アルミニウム箔1の搬送速度をU、アルミニウム箔1の搬送方向から見たアルミニウム箔1の幅(より厳密には、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の幅)をW、雰囲気(本実施例の場合、大気)の密度をρ、雰囲気の粘性をμとすると、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のレイノルズ数Reは以下の数1で表される。
The transport speed of the
アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する領域における雰囲気の流れ状態が層流または乱流のいずれの状態であるかは、以下の数2および数3に基づいて判定される。
Whether the flow state of the atmosphere in the region facing the
数1により算出されたレイノルズ数Reが数2の条件を満たす場合には、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する領域における雰囲気の流れ状態が層流であると判定される。
また、数1により算出されたレイノルズ数Reが数3の条件を満たす場合には、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する領域における雰囲気の流れ状態が乱流であると判定される。
When the Reynolds number Re calculated by
When the Reynolds number Re calculated by
アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する領域における雰囲気の流れ状態が層流であると判定された場合、境界層厚みδは以下の数4で表される。
When it is determined that the flow state of the atmosphere in the region facing the
アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する領域における雰囲気の流れ状態が乱流であると判定された場合、境界層厚みδは以下の数5で表される。
When it is determined that the flow state of the atmosphere in the region facing the
以下の数6に示す如く、第一測定距離T1を数4または数5により算出された境界層厚みδ以下に設定することにより、第一受光部112により検出されるレーザ光101の強度、ひいてはレーザ光101の光路上の雰囲気に含まれる水分の濃度は、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度と強い相関を有する。
As shown in Equation 6 below, by setting the first measurement distance T1 to be equal to or less than the boundary layer thickness δ calculated by Equation 4 or Equation 5, the intensity of the
第二測定距離T2は、レーザ光102の光路上に存在する雰囲気中の水分の濃度がアルミニウム箔1に塗布されたペースト2からの水分の蒸発が無い場合におけるレーザ光101の光路上に存在する雰囲気中の水分の濃度と同じであると見なすことができる距離とすることが望ましい。
従って、第二測定距離T2を第一測定距離T1よりもある程度大きく設定し、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2から蒸発した水分がレーザ光102の光路上の雰囲気の水分の濃度に影響しないようにすることが望ましい。
第二測定距離T2の設定値の目安としては、以下の数7に示す如く、第二測定距離T2を数4または数5により算出された境界層厚みδの10倍よりも大きくすることが望ましい。
The second measurement distance T2 exists on the optical path of the
Therefore, the second measurement distance T2 is set to be somewhat larger than the first measurement distance T1, and the moisture evaporated from the
As a guideline for the set value of the second measurement distance T2, it is desirable to make the second measurement distance T2 larger than 10 times the boundary layer thickness δ calculated by the expression 4 or 5, as shown in the following expression 7. .
濃度算出装置130は第一受光部112に接続され、第一受光部112により検出されたレーザ光101の強度(に係る情報)を取得する。
The
濃度算出装置130は本発明に係る第一液体濃度算出部としての機能を果たす。
すなわち、濃度算出装置130は第一受光部112により検出されたレーザ光101の強度に基づいてレーザ光101の通過した位置(すなわち、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aから第一測定距離T1だけ離間した位置)における水分の濃度である第一液体濃度C1を算出する。
より詳細には、濃度算出装置130は、予め記憶されたレーザ光101の強度とレーザ光101の光路上に存在する水分子の数(ひいてはレーザ光101の光路が通過する雰囲気中の水分の濃度)との関係式に第一受光部112により検出されたレーザ光101の強度を代入することにより、第一液体濃度C1を算出する。
The
That is, the
More specifically, the
濃度算出装置130は第二受光部122に接続され、第二受光部122により検出されたレーザ光102の強度(に係る情報)を取得する。
The
濃度算出装置130は本発明に係る第二液体濃度算出部としての機能を果たす。
すなわち、濃度算出装置130は第二受光部122により検出されたレーザ光102の強度に基づいてレーザ光102の通過した位置(すなわち、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1のシート面1aから第二測定距離T2だけ離間した位置)における水分の濃度である第二液体濃度C2を算出する。
より詳細には、濃度算出装置130は、予め記憶されたレーザ光102の強度とレーザ光102の光路上に存在する水分子の数(ひいてはレーザ光102の光路が通過する雰囲気中の水分の濃度)との関係式に第二受光部122により検出されたレーザ光101の強度を代入することにより、第二液体濃度C2を算出する。
The
That is, the
More specifically, the
このように、濃度算出装置130は本発明に係る第一液体濃度算出部の実施の一形態であるとともに、本発明に係る第二液体濃度算出部の実施の一形態である。
なお、本実施例は濃度算出装置130が本発明に係る第一液体濃度算出部としての機能と本発明に係る第二液体濃度算出部としての機能を兼ねる構成(第一液体濃度算出部と第二液体濃度算出部とが一体である構成)であるが、本発明はこれに限定されず、第一液体濃度算出部と第二液体濃度算出部とが別体である構成でも良い。
As described above, the
In this embodiment, the
また、本実施例の濃度算出装置130は、予め記憶されたレーザ光101の強度とレーザ光101の光路上に存在する水分子の数との関係式に第一受光部112により検出されたレーザ光101の強度を代入することにより第一液体濃度C1を算出するとともに、予め記憶されたレーザ光102の強度とレーザ光102の光路上に存在する水分子の数との関係式に第二受光部122により検出されたレーザ光102の強度を代入することにより第二液体濃度C2を算出する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
In addition, the
すなわち、本発明に係る第一液体濃度算出部は、予め記憶されたレーザ光の強度とレーザ光の光路上に存在する水分子の数との関係を示すデータテーブルと第一受光部により検出されたレーザ光の強度とを比較することにより第一液体濃度C1を算出する構成としても良い。
同様に、本発明に係る第二液体濃度算出部は、予め記憶されたレーザ光の強度とレーザ光の光路上に存在する水分子の数との関係を示すデータテーブルと第二受光部により検出されたレーザ光の強度とを比較することにより第二液体濃度C2を算出する構成としても良い。
In other words, the first liquid concentration calculation unit according to the present invention is detected by the data table indicating the relationship between the intensity of the laser beam stored in advance and the number of water molecules existing on the optical path of the laser beam and the first light receiving unit. The first liquid concentration C1 may be calculated by comparing the intensity of the laser light.
Similarly, the second liquid concentration calculation unit according to the present invention is detected by the data table indicating the relationship between the intensity of the laser beam stored in advance and the number of water molecules existing on the optical path of the laser beam and the second light receiving unit. The second liquid concentration C2 may be calculated by comparing the intensity of the emitted laser light.
解析ユニット140は濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2を解析する装置である。解析ユニット140は解析装置141、入力装置142、表示装置143を具備する。
The
解析装置141は後述する補正液体濃度算出プログラム、測定対象物液体濃度算出プログラム等の種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。
The
解析装置141は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
本実施例の解析装置141は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
The
The
解析装置141は濃度算出装置130に接続され、濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に係る情報を取得することが可能である。
The
入力装置142は解析装置141に接続され、解析装置141に水分濃度測定装置100によるペースト2に含まれる水分の濃度の測定に係る種々の情報・指示等を入力するものである。
本実施例の入力装置142は専用品であるが、例えば市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The
The
表示装置143は入力装置142から解析装置141への入力内容、水分濃度測定装置100の動作状況、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定結果等を表示するものである。
本実施例の表示装置143は専用品であるが、例えば市販の液晶ディスプレイ(LCD;Liquid Crystal Display)やCRTディスプレイ(Cathode Ray Tube Display)等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The
Although the
以下では、解析装置141の構成の詳細について説明する。
解析装置141は本発明に係る測定対象物液体濃度算出部の実施の一形態であり、濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいて、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度を算出するものである。
解析装置141は、機能的には記憶部141a、補正液体濃度算出部141b、測定対象物液体濃度算出部141cを具備する。
Below, the detail of a structure of the
The
Functionally, the
記憶部141aは解析装置141による演算等を行う上で用いられる各種パラメータ(数値)、水分濃度測定装置100の動作状況の履歴、測定結果等を記憶するものである。
記憶部141aは、実体的にはRAM等のメモリ、HDD、CD−ROMあるいはDVD−ROM等の記憶媒体からなる。
The
The
補正液体濃度算出部141bは第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出するものである。
実体的には、解析装置141が、解析装置141に格納された補正液体濃度算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、補正液体濃度算出部141bとしての機能を果たす。
補正液体濃度算出部141bは、濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1、第一投光部111から投光されるレーザ光101の光路長さL1、濃度算出装置130により算出された第二液体濃度C2および第二投光部121から投光されるレーザ光102の光路長さL2を用いて、以下の数8に基づいて補正液体濃度Crを算出する。
補正液体濃度Crの算出値は、記憶部141aに適宜記憶される。
The correction
Substantially, the
The correction liquid
The calculated value of the correction liquid concentration Cr is appropriately stored in the
第一液体濃度C1は、実体的にはレーザ光101の光路上の雰囲気に元々存在する水分の濃度とペースト2から蒸発した水分の濃度との和である。
補正値Crは、第一液体濃度C1と第二気体濃度C2との差分であり、第一液体濃度C1(すなわちレーザ光101の光路上の雰囲気に含まれる水分の濃度)から雰囲気に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の濃度の影響を排除したものである。
なお、数8において第二液体濃度C2に係数(L1/L2)を乗ずることにより、レーザ光101およびレーザ光102の光路長さの差が補正値Crに及ぼす影響を排除している。
The first liquid concentration C1 is essentially the sum of the concentration of moisture originally present in the atmosphere on the optical path of the
The correction value Cr is the difference between the first liquid concentration C1 and the second gas concentration C2, and originally exists in the atmosphere from the first liquid concentration C1 (that is, the concentration of moisture contained in the atmosphere on the optical path of the laser beam 101). This excludes the influence of moisture concentration (not derived from paste 2).
Note that by multiplying the second liquid concentration C2 by a coefficient (L1 / L2) in Equation 8, the influence of the difference in optical path length between the
測定対象物液体濃度算出部141cは、「予め記憶された補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係」と、「算出された補正液体濃度Cr」と、を比較することにより、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度を算出するものである。
実体的には、解析装置141が、解析装置141に格納された測定対象物液体濃度算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、測定対象物液体濃度算出部141cとしての機能を果たす。
The measurement object liquid
Substantially, the
記憶部141aには、補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係を表す関係式が記憶されている。
補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係は、例えば搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2の複数箇所について乾燥法による水分濃度測定を行うとともに、対応する箇所における補正液体濃度Crを算出する実験を行うことにより予め求められる。
The
The relationship between the correction liquid concentration Cr and the concentration of moisture contained in the
測定対象物液体濃度算出部141cは、記憶部141aに記憶された「補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係を表す関係式」に、補正液体濃度算出部141bにより算出された補正液体濃度Crを代入することにより、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度を算出する。
アルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度の算出値(ペースト2に含まれる水分の濃度の測定結果)は、記憶部141aに適宜記憶される。
The measurement target liquid
The calculated value of the concentration of moisture contained in the
以下では、水分濃度測定装置100を用いてペースト2に含まれる水分の濃度を測定した場合の測定結果と、従来の液体濃度測定装置の実施の一形態である水分濃度測定装置50を用いてペースト2に含まれる水分の濃度を測定した場合の測定結果と、を比較する。
Hereinafter, a measurement result when the concentration of moisture contained in the
水分濃度測定装置50は採取されたガス(サンプリングガス)に含まれる水分の濃度を測定する装置である。
図2に示す如く、水分濃度測定装置50は、ガス搬送管51、吸引ポンプ52、前処理装置53、計測装置54を具備する。
The moisture
As shown in FIG. 2, the moisture
ガス搬送管51は搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に対向する部分の雰囲気の一部を採取し、搬送する配管である。ガス搬送管51の両端は開口しており、それぞれ吸気口51a・排気口51bを成す。
ガス搬送管51の吸気口51aは搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離れた位置に配置される。また、ガス搬送管51の吸気口51aは搬送経路の搬送方向においてレーザ101よりも上流側かつヒータ14よりも下流側となる位置に配置される。
ガス搬送管51の排気口51bはアルミニウム箔1の搬送経路から離れた位置に配置される。
The
The
The
吸引ポンプ52はガス搬送管51の中途部に設けられるポンプである。吸引ポンプ52が作動すると、ガス搬送管51の吸気口51aから雰囲気がサンプリングガスとして吸入される。
The
前処理装置53はサンプリングガスに前処理を行う装置である。
ここで「前処理」は、サンプリングガスに含まれる塵埃等を除去することを指す。
前処理装置53はガス搬送管51の中途部かつサンプリングガスの搬送方向において吸引ポンプ52よりも下流側に設けられる。
The
Here, “pretreatment” refers to removal of dust and the like contained in the sampling gas.
The
計測装置54はサンプリングガスに含まれる水分の濃度を計測する装置である。
計測装置54はサンプリングガスを捕集する容器、当該容器内に配置されてサンプリングガスに含まれる水分の濃度に応じた信号を発生するセンサ、当該センサから取得した信号に基づいてサンプリングガスに含まれる水分の濃度を算出する算出装置等を具備する。
計測装置54はガス搬送管51の中途部かつサンプリングガスの搬送方向において前処理装置53よりも下流側に設けられる。
The measuring
The
The measuring
ガス搬送管51の吸気口51aから吸入されたサンプリングガスは、吸引ポンプ52、前処理装置53、計測装置54を経てガス搬送管51の排気口51bから排出される。
The sampling gas sucked from the
以下では、ペースト塗布装置13によりアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度が途中から急激に上昇し、水分の濃度が上昇したペースト2が時刻t1においてガス搬送管51の吸気口51aの直下を通過し、時刻t2においてレーザ光101の直下を通過した場合について説明する。
図3に示す如く、水分濃度測定装置100の場合、補正液体濃度Cr(第一液体濃度C1から雰囲気に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の濃度の影響を排除したもの)は、時刻t2までは濃度Caであり、時刻t2に到達した時点から急激に上昇して濃度Cbに到達する。
これに対して、水分濃度測定装置50の場合、サンプリングガスの水分濃度の測定結果は、時刻t1までは濃度Caであり、時刻t1を経過すると上昇し始めるが水分濃度測定装置100の場合ほど急激には水分濃度が上昇せず、かなり時間が経過してから濃度Cbに到達する。
In the following, the concentration of moisture contained in the
As shown in FIG. 3, in the case of the water
On the other hand, in the case of the moisture
以下では、ペースト塗布装置13によりアルミニウム箔1に塗布され、ヒータ14により加熱されたペースト2に含まれる水分の濃度が途中から一時的に急激に上昇し、水分の濃度が上昇したペースト2が時刻t3においてガス搬送管51の吸気口51aの直下を通過し、時刻t4においてレーザ光101の直下を通過した場合について説明する。
Below, the concentration of moisture contained in the
図4に示す如く、水分濃度測定装置100の場合、補正液体濃度Cr(第一液体濃度C1から雰囲気に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の濃度の影響を排除したもの)は、時刻t4までは濃度Caであり、時刻t4に到達した時点から急激に上昇して濃度Cbに到達し、その後急激に下降して再び濃度Caとなる。
これに対して、水分濃度測定装置50の場合、サンプリングガスの水分濃度の測定結果は、時刻t3までは濃度Caであり、時刻t3を経過すると上昇し始めるが水分濃度測定装置100の場合ほど急激には水分濃度が上昇せず、かなり時間が経過してから濃度Cbよりも小さい濃度Cdに到達し、その後緩やかに下降して再び濃度Caとなる。
As shown in FIG. 4, in the case of the water
On the other hand, in the case of the moisture
このように、水分濃度測定装置100は応答遅れを起こすことなく、リアルタイムかつ精度良く補正液体濃度Cr、ひいてはペースト2に含まれる水分の濃度を測定することが可能であるのに対して、水分濃度測定装置50は応答遅れを起こし、サンプリングガスの水分濃度をリアルタイムかつ精度良く測定することが出来ない。
これは、水分濃度測定装置100の場合にはレーザ光101およびレーザ光102の強度がそれぞれ第一受光部112および第二受光部122により検出され、レーザ光101およびレーザ光102の強度に係る情報が解析装置141により取得され、補正液体濃度算出部141bにより補正液体濃度Crが算出されるという一連の動作に要する時間が非常に短い(当該一連の動作が瞬時に行われる)のに対し、水分濃度測定装置50の場合には吸気口51aにて採取されたサンプリングガスが計測装置54に到達し、計測装置54のセンサの表面に水分が接触して水分濃度に応じた信号が発生し、当該信号に基づいて計測装置54の算出装置が水分濃度を算出するという一連の動作に要する時間が相対的に長いことに起因する。
また、水分濃度測定装置50の場合には、サンプリングガスの搬送経路において異なる時刻に採取されたガスが相互に混合することによっても測定精度が低下する。
As described above, the moisture
In the case of the moisture
In the case of the moisture
また、図5に示す如く、ペースト2に含まれる水分の濃度がアルミニウム箔1の幅方向において均一でなく、ペースト2に含まれる水分の濃度が低い部分と高い部分とが混在する場合、対向する雰囲気中の水分濃度も同様に低い部分(濃度Ce)と高い部分(濃度Cf)とが混在する。
このような場合において、水分濃度測定装置100ではアルミニウム箔1の幅方向とレーザ光101・102の光軸方向が同じであることから、水分の濃度が高い部分におけるピーク濃度(Cf)自体は検出できないが、図6に示す如くアルミニウム箔1の幅方向の水分濃度の平均値Cgを検出することは可能である。
これに対して、水分濃度測定装置50では図5に示す如くガス搬送管51の吸気口51aがペースト2に含まれる水分の濃度が低い部分に対応する位置に配置されていた場合、図6に示す如く水分濃度の測定値はCeのままで変化せず、アルミニウム箔1の幅方向の水分濃度の分布の変化を検出することが出来ない。
Further, as shown in FIG. 5, when the concentration of moisture contained in the
In such a case, in the moisture
On the other hand, in the moisture
このように、水分濃度測定装置100は、アルミニウム箔1の幅方向における水分濃度の分布が変化した場合に、当該水分濃度の分布の個々のピーク値を精度良く測定することは出来ないが、幅方向における水分濃度の変化を「幅方向における水分濃度の平均値の変化」という形で検出することが可能である。
Thus, the moisture
以上の如く、水分濃度測定装置100は、
水分を含むペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光101を投光する第一投光部111と、
第一投光部111により投光されるレーザ光101を受光し、レーザ光101の強度を検出する第一受光部112と、
ペースト2の表面から第一測定距離T1よりも大きい第二測定距離T2だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光102を投光する第二投光部121と、
第二投光部121により投光されるレーザ光102を受光し、レーザ光102の強度を検出する第二受光部122と、
第一受光部112により検出されたレーザ光101の強度に基づいてペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間した位置における水分濃度である第一液体濃度C1を算出するとともに、第二受光部122により検出されたレーザ光102の強度に基づいてペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間した位置における水分濃度である第二液体濃度C2を算出する濃度算出装置130と、
濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出する解析装置141と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、水分濃度測定装置100は、測定対象物たるペースト2から蒸発する水分の雰囲気中の濃度を測定し、当該水分濃度に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を測定するので、ペースト2に含まれる水分の濃度を非接触で精度良く測定することが可能である。
特に、水分濃度測定装置100は、測定対象物たるペースト2から蒸発する水分の雰囲気中の濃度を非接触で測定するので、測定対象物たるペースト2(本実施例の場合、厳密にはペースト2が塗布されたアルミニウム箔1)が第一測定距離T1および第二測定距離T2を保持しつつ移動する場合にもペースト2に含まれる水分の濃度をリアルタイムで測定することが可能である。
また、水分濃度測定装置100は、第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出するため、雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の影響を排除することが可能であり、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
さらにまた、水分濃度測定装置100は、第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出するため、レーザ光101およびレーザ光102の光路長さがそれぞれ変化したり、あるいはレーザ光101およびレーザ光102がデッドスペース(図1において長さW11、W12、W21、W22で表される部分)を通過したりする場合であっても、レーザ光101およびレーザ光102の光路のうち当該デッドスペースに対応する部分に存在する水分の影響を排除してペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
このことは、第一投光部111、第一受光部112、第二投光部121および第二受光部122を測定対象物たるペースト2の表面に対向する位置に配置する必要がないことを示しており、測定対象物たるペースト2が高温である場合にペースト2からの熱により第一投光部111、第一受光部112、第二投光部121および第二受光部122が破損する事態を防止することが可能である。
As described above, the moisture
A first
A first
A second
A second
Based on the intensity of the
An
It comprises.
This configuration has the following advantages.
That is, the moisture
In particular, since the moisture
Moreover, since the moisture
Furthermore, since the moisture
This means that it is not necessary to arrange the first
また、水分濃度測定装置100の第一投光部111が投光するレーザ光101の波長および第二投光部121が投光するレーザ光101の波長は、いずれもペースト2に含まれる水分に吸収される波長を含む。
このように構成することにより、第一受光部112により検出されるレーザ光101の強度がレーザ光101の光路上の雰囲気中に含まれる水分の濃度に応じて変化するとともに第二受光部122により検出されるレーザ光102の強度がレーザ光102の光路上の雰囲気中に含まれる水分の濃度に応じて変化するので、ペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
Further, the wavelength of the
With this configuration, the intensity of the
また、水分濃度測定装置100の第一投光部111により投光されるレーザ光101と第二投光部121により投光されるレーザ光102とが互いに平行であり、
第一投光部111により投光されるレーザ光101および第二投光部121により投光されるレーザ光102を含む平面103はペースト2の表面に対して直交する。
このように構成することにより、レーザ光101およびレーザ光102はいずれもペースト2の表面上の同じ位置に(同時刻において)正対することとなり、第一受光部112により検出されるレーザ光101の強度に基づいて算出される第一液体濃度C1のうち雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分に係る部分と、第二受光部122により検出されるレーザ光102の強度に基づいて算出される第二液体濃度C2と、を同じであると見なすことが可能である。従って、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
The
The
With this configuration, both the
また、水分濃度測定装置100の第一測定距離T1は、以下の(a)から(d)の手順に従って設定される。
(a)アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の搬送速度U、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の搬送方向から見たペースト2の幅W、雰囲気の密度ρ、雰囲気の粘性μを用いて、数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが数2で示す関係を満たす場合にはペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが数3で示す関係を満たす場合にはペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)ペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には数4に基づいて境界層厚みδを算出し、ペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)第一測定距離T1を、数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
このように構成することにより、第一受光部112により検出されるレーザ光101の強度、ひいてはレーザ光101の光路上の雰囲気に含まれる水分の濃度はアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度と強い相関を有するので、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
The first measurement distance T1 of the moisture
(A) Using the transport speed U of the
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship expressed by
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the surface of the
(D) The first measurement distance T1 is set to a range that satisfies the relationship expressed by Equation 6.
With this configuration, the intensity of the
また、水分濃度測定装置100の第二測定距離T2は、数7で示す関係を満たす範囲に設定される。
このように構成することにより、第二受光部122により検出されるレーザ光102の強度に基づいて算出される第二液体濃度C2から「ペースト2から蒸発した水分」の影響を排除することが可能であり、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
Further, the second measurement distance T2 of the moisture
With this configuration, it is possible to eliminate the influence of “moisture evaporated from the
また、水分濃度測定装置100の解析装置141は、
濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1、第一投光部111から投光されるレーザ光101の光路長さL1、濃度算出装置130により算出された第二液体濃度C2および第二投光部121から投光されるレーザ光102の光路長さL2を用いて、数8に基づいて第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出する。
このように構成することにより、(α)レーザ光102の光路長さL2がレーザ光101の光路長さL1と同じである場合、および(β)レーザ光102の光路長さL2がレーザ光101の光路長さL1と異なっている場合、のいずれの場合であっても、第一液体濃度C1から「雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の影響」を精度良く排除することが可能である。
従って、補正液体濃度Crを精度良く算出し、ひいてはペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
In addition, the
The first liquid concentration C1 calculated by the
With this configuration, (α) the optical path length L2 of the
Therefore, it is possible to calculate the correction liquid concentration Cr with high accuracy and to measure the concentration of moisture contained in the
また、水分濃度測定装置100の解析装置141は、
予め記憶部141aに記憶された「補正液体濃度Crとペースト2に含まれる水分の濃度との関係」と、「算出された補正液体濃度Cr」と、を比較することにより、ペースト2に含まれる水分の濃度を算出する。
このように構成することにより、ペースト2に含まれる水分の濃度を精度良くかつリアルタイムで測定することが可能である。
In addition, the
By comparing the “relationship between the correction liquid concentration Cr and the concentration of moisture contained in the
By comprising in this way, it is possible to measure the density | concentration of the water | moisture content contained in the
なお、本実施例の水分濃度測定装置100は濃度算出装置130により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいて補正液体濃度Crを算出し、補正液体濃度Crに基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出することによりペースト2に含まれる水分の濃度を測定する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
The moisture
すなわち、本発明は、第一液体濃度算出部により算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度C2に基づいて補正液体濃度Crを算出し、算出された補正液体濃度Crに基づいて測定対象物に含まれる水分の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定する構成であっても良い。
より詳細には、本発明に係る測定対象物液体濃度算出部が「算出された補正液体濃度Cr」と、「予め記憶された閾値」と、を比較する構成としても良い。閾値は、上記「補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係を表す関係式」と同様の手法で設定することが可能である。
上記測定対象物液体濃度算出部が「算出された補正液体濃度Cr」と、「予め記憶された閾値」と、を比較する構成の例としては、(1)「算出された補正液体濃度Cr」が「予め記憶された閾値」よりも大きい場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲にあると判定し、「算出された補正液体濃度Cr」が「予め記憶された閾値」よりも小さい場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲に無いと判定する構成、(2)「算出された補正液体濃度Cr」が「予め記憶された閾値」よりも大きい場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲に無いと判定し、「算出された補正液体濃度Cr」が「予め記憶された閾値」よりも小さい場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲にあると判定する構成、(3)「算出された補正液体濃度Cr」が「予め記憶された第一の閾値」以上かつ「予め記憶された第二の閾値(第二の閾値は第一の閾値よりも大きい)」以下である場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲にあると判定し、「算出された補正液体濃度Cr」が「第一の閾値」未満または「第二の閾値」よりも大きい場合には測定対象物に含まれる水分の濃度が所望の範囲に無いと判定する構成、等が挙げられる。
上記(1)〜(3)の構成は、測定対象物の性状や本発明の用途等に応じて適宜選択される。
That is, the present invention calculates and calculates the correction liquid concentration Cr based on the first liquid concentration C1 calculated by the first liquid concentration calculation unit and the second liquid concentration C2 calculated by the second liquid concentration calculation unit. It may be configured to determine whether or not the concentration of moisture contained in the measurement object is within a preset desired range based on the corrected liquid concentration Cr.
More specifically, the measurement object liquid concentration calculation unit according to the present invention may compare the “calculated correction liquid concentration Cr” with the “prestored threshold value”. The threshold value can be set by a method similar to the above-described “relational expression representing the relationship between the correction liquid concentration Cr and the concentration of moisture contained in the
As an example of a configuration in which the measurement object liquid concentration calculation unit compares the “calculated correction liquid concentration Cr” with the “prestored threshold value”, (1) “calculated correction liquid concentration Cr” Is greater than the “prestored threshold value”, it is determined that the concentration of water contained in the measurement object is in a desired range, and the “calculated correction liquid concentration Cr” is “the prestored threshold value”. In the case where the concentration of water contained in the measurement object is not within the desired range, (2) “calculated correction liquid concentration Cr” is greater than “prestored threshold” Is determined that the concentration of moisture contained in the measurement object is not within the desired range, and is included in the measurement object when the “calculated correction liquid concentration Cr” is smaller than the “prestored threshold value”. A structure that determines that the moisture concentration is within the desired range. , (3) “Calculated correction liquid concentration Cr” is not less than “first threshold value stored in advance” and “second threshold value stored in advance (second threshold value is larger than first threshold value)” If it is below, it is determined that the concentration of water contained in the measurement object is in a desired range, and the “calculated correction liquid concentration Cr” is less than the “first threshold value” or “second threshold value”. If it is too large, a configuration in which the concentration of moisture contained in the measurement object is determined not to be in a desired range can be used.
The configurations (1) to (3) are appropriately selected according to the properties of the measurement object, the application of the present invention, and the like.
本実施例の水分濃度測定装置100は測定対象物たるペースト2に含まれる水分の濃度を測定する構成としたが、本発明はこれに限定されず、測定対象物に含まれる液体の濃度を測定する用途に広く適用することが可能である。
測定対象物に含まれる液体の他の例としては、有機溶剤、油等が挙げられる。
Although the moisture
Other examples of the liquid contained in the measurement target include organic solvents and oils.
以下では、図7を用いて本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態について説明する。
本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、水分濃度測定装置100を用いてペースト2に含まれる水分の濃度を測定する方法であり、図7に示す如くレーザ光投光・受光工程S1100、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200および測定対象物液体濃度算出工程S1300を具備する。
Hereinafter, an embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention will be described with reference to FIG.
One embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention is a method of measuring the concentration of moisture contained in the
レーザ光投光・受光工程S1100は本発明に係るレーザ光投光・受光工程の実施の一形態であり、水分を含むペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光101を投光し、レーザ光101を受光してレーザ光101の強度を検出するとともに、ペースト2の表面から第一測定距離T1よりも大きい第二測定距離T2だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光102を投光し、レーザ光102を受光してレーザ光102の強度を検出する工程である。
レーザ光投光・受光工程S1100が終了したら、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200に移行する。
The laser beam projecting / receiving process S1100 is an embodiment of the laser beam projecting / receiving process according to the present invention. The
When the laser light projecting / receiving step S1100 is completed, the process proceeds to the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step S1200.
第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200は本発明に係る第一液体濃度・第二液体濃度算出工程の実施の一形態であり、ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光され、受光されたレーザ光101の強度に基づいてペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間した位置における水分濃度である第一液体濃度C1を算出するとともに、ペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光され、受光されたレーザ光102の強度に基づいてペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間した位置における水分濃度である第二液体濃度C2を算出する工程である。
第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200が終了したら、測定対象物液体濃度算出工程S1300に移行する。
The first liquid concentration / second liquid concentration calculation step S1200 is an embodiment of the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step according to the present invention, and is separated from the surface of the
When the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step S1200 is completed, the process proceeds to the measurement target liquid concentration calculating step S1300.
測定対象物液体濃度算出工程S1300は本発明に係る測定対象物液体濃度算出工程の実施の一形態であり、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出する工程である。
図7に示す如く、測定対象物液体濃度算出工程S1300は、補正液体濃度算出工程S1310および濃度算出工程S1320を具備する。
The measurement target liquid concentration calculation step S1300 is an embodiment of the measurement target liquid concentration calculation step according to the present invention, and the first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step S1200 and In this step, the concentration of water contained in the
As shown in FIG. 7, the measurement target liquid concentration calculation step S1300 includes a correction liquid concentration calculation step S1310 and a concentration calculation step S1320.
補正液体濃度算出工程S1310は第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第一液体濃度C1、レーザ光101の光路長さL1、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第二液体濃度C2およびレーザ光102の光路長さL2を用いて、数8に基づいて補正液体濃度Crを算出する工程である。
補正液体濃度算出工程S1310が終了したら、濃度算出工程S1320に移行する。
In the correction liquid concentration calculation step S1310, the first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step S1200, the optical path length L1 of the
When the correction liquid concentration calculation step S1310 ends, the process proceeds to the concentration calculation step S1320.
濃度算出工程S1320は、「予め記憶された補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係」と、「補正液体濃度算出工程S1310において算出された補正液体濃度Cr」と、を比較することにより、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度を算出する工程である。
より詳細には、濃度算出工程S1320において、予め記憶された「補正液体濃度Crと搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度との関係を表す関係式」に、補正液体濃度算出工程S1310において算出された補正液体濃度Crを代入することにより、搬送経路に沿って搬送されるアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度が算出される。
The concentration calculation step S1320 includes “a relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of moisture contained in the
More specifically, in the concentration calculation step S1320, “relationship between“ corrected liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of moisture contained in the
以上の如く、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、
水分を含むペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光101を投光し、レーザ光101を受光し、レーザ光101の強度を検出するとともに、ペースト2の表面から第一測定距離T1よりも大きい第二測定距離T2だけ離間してペースト2の表面に平行なレーザ光102を投光し、レーザ光102を受光し、レーザ光102の強度を検出するレーザ光投光・受光工程S1100と、
ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光され、受光されたレーザ光101の強度に基づいてペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間した位置における水分濃度である第一液体濃度C1を算出するとともに、ペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光され、受光されたレーザ光102の強度に基づいてペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間した位置における水分濃度である第二液体濃度C2を算出する第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200と、
第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出する測定対象物液体濃度算出工程S1300と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、測定対象物たるペースト2から蒸発する水分の雰囲気中の濃度を測定し、当該水分濃度に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を測定するので、ペースト2に含まれる水分の濃度を非接触で精度良く測定することが可能である。
特に、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、測定対象物たるペースト2から蒸発する水分の雰囲気中の濃度を非接触で測定するので、測定対象物たるペースト2(本実施例の場合、厳密にはペースト2が塗布されたアルミニウム箔1)が第一測定距離T1および第二測定距離T2を保持しつつ移動する場合にもペースト2に含まれる水分の濃度をリアルタイムで測定することが可能である。
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出するため、雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の影響を排除することが可能であり、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
さらにまた、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出するため、レーザ光101およびレーザ光102の光路長さがそれぞれ変化したり、あるいはレーザ光101およびレーザ光102がデッドスペース(図1において長さW11、W12、W21、W22で表される部分)を通過したりする場合であっても、レーザ光101およびレーザ光102の光路のうち当該デッドスペースに対応する部分に存在する水分の影響を排除してペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
このことは、レーザ光101を投光する装置(本実施例の場合、第一投光部111)、レーザ光101を受光する装置(本実施例の場合、第一受光部112)、レーザ光102を投光する装置(本実施例の場合、第二投光部121)およびレーザ光102を受光する装置(本実施例の場合、第二受光部122)を測定対象物たるペースト2の表面に対向する位置に配置する必要がないことを示しており、測定対象物たるペースト2が高温である場合にペースト2からの熱によりこれらの装置(第一投光部111、第一受光部112、第二投光部121および第二受光部122)が破損する事態を防止することが可能である。
As described above, an embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention is as follows.
The
The first is the moisture concentration at a position spaced from the surface of the
A measurement object liquid concentration calculation step S1300 for calculating a concentration of water contained in the
It comprises.
This configuration has the following advantages.
That is, in one embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention, the concentration of moisture evaporating from the
In particular, one embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention measures the concentration of moisture evaporating from the
Moreover, since one Embodiment of the liquid concentration measuring method which concerns on this invention calculates the density | concentration of the water | moisture content contained in the
Furthermore, one embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention calculates the concentration of water contained in the
This means that a device for projecting laser light 101 (first
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態においては、
ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光されるレーザ光101およびペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光されるレーザ光102の波長は、いずれもペースト2に含まれる水分に吸収される波長を含む。
このように構成することにより、レーザ光投光・受光工程S1100において検出されるレーザ光101の強度がレーザ光101の光路上の雰囲気中に含まれる水分の濃度に応じて変化するとともにレーザ光投光・受光工程S1100において検出されるレーザ光102の強度がレーザ光102の光路上の雰囲気中に含まれる水分の濃度に応じて変化するので、ペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
In one embodiment of the liquid concentration measurement method according to the present invention,
The wavelengths of the
With this configuration, the intensity of the
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態においては、
ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光されるレーザ光101とペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光されるレーザ光102とが互いに平行であり、
ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光されるレーザ光101およびペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光されるレーザ光102を含む平面103はペースト2の表面に対して直交する。
このように構成することにより、レーザ光101およびレーザ光102はいずれもペースト2の表面上の同じ位置に(同時刻において)正対することとなり、受光されたレーザ光101の強度に基づいて算出される第一液体濃度C1のうち雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分に係る部分と、受光されたレーザ光102の強度に基づいて算出される第二液体濃度C2と、を同じであると見なすことが可能である。従って、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
In one embodiment of the liquid concentration measurement method according to the present invention,
The
The
With this configuration, both the
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態における第一測定距離T1は、以下の(a)から(d)の手順に従って設定される。
(a)アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の搬送速度U、アルミニウム箔1に塗布されたペースト2の搬送方向から見たペースト2の幅W、雰囲気の密度ρ、雰囲気の粘性μを用いて、数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが数2で示す関係を満たす場合にはペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが数3で示す関係を満たす場合にはペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)ペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には数4に基づいて境界層厚みδを算出し、ペースト2の表面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)第一測定距離T1を、数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
このように構成することにより、レーザ光投光・受光工程S1100において検出されるレーザ光101の強度、ひいてはレーザ光101の光路上の雰囲気に含まれる水分の濃度はアルミニウム箔1に塗布されたペースト2に含まれる水分の濃度と強い相関を有するので、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
Further, the first measurement distance T1 in the embodiment of the liquid concentration measurement method according to the present invention is set according to the following procedures (a) to (d).
(A) Using the transport speed U of the
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship expressed by
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the surface of the
(D) The first measurement distance T1 is set to a range that satisfies the relationship expressed by Equation 6.
By configuring in this way, the intensity of the
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態における第二測定距離T2は、数7で示す関係を満たす範囲に設定される。
このように構成することにより、受光されたレーザ光102の強度に基づいて算出される第二液体濃度C2から「ペースト2から蒸発した水分」の影響を排除することが可能であり、ペースト2に含まれる水分の濃度の測定精度が向上する。
In addition, the second measurement distance T2 in the embodiment of the liquid concentration measurement method according to the present invention is set to a range that satisfies the relationship expressed by Equation 7.
With this configuration, it is possible to eliminate the influence of “moisture evaporated from the
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、
測定対象物液体濃度算出工程S1300において、
第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第一液体濃度C1、ペースト2の表面から第一測定距離T1だけ離間して投光されるレーザ光101の光路長さL1、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第二液体濃度C2およびペースト2の表面から第二測定距離T2だけ離間して投光されるレーザ光102の光路長さL2を用いて、数8に基づいて第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出する。
このように構成することにより、(α)レーザ光102の光路長さL2がレーザ光101の光路長さL1と同じである場合、および(β)レーザ光102の光路長さL2がレーザ光101の光路長さL1と異なっている場合、のいずれの場合であっても、第一液体濃度C1から「雰囲気中に元々存在する(ペースト2に由来しない)水分の影響」を精度良く排除することが可能である。
従って、補正液体濃度Crを精度良く算出し、ひいてはペースト2に含まれる水分の濃度を精度良く測定することが可能である。
An embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention is as follows:
In the measurement object liquid concentration calculation step S1300,
The first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step S1200, the optical path length L1 of the
With this configuration, (α) the optical path length L2 of the
Therefore, it is possible to calculate the correction liquid concentration Cr with high accuracy and to measure the concentration of moisture contained in the
また、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は、
測定対象物液体濃度算出工程S1300において、
予め記憶された補正液体濃度Crとペースト2に含まれる水分の濃度との関係と、算出された補正液体濃度Crと、を比較することにより、ペースト2に含まれる水分の濃度を算出する。
このように構成することにより、ペースト2に含まれる水分の濃度を精度良くかつリアルタイムで測定することが可能である。
An embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention is as follows:
In the measurement object liquid concentration calculation step S1300,
By comparing the relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of moisture contained in the
By comprising in this way, it is possible to measure the density | concentration of the water | moisture content contained in the
なお、本発明に係る液体濃度測定方法の実施の一形態は第一液体濃度・第二液体濃度算出工程S1200において算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度C2に基づいて補正液体濃度Crを算出し、補正液体濃度Crに基づいてペースト2に含まれる水分の濃度を算出することによりペースト2に含まれる水分の濃度を測定する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
One embodiment of the liquid concentration measuring method according to the present invention is a correction liquid concentration Cr based on the first liquid concentration C1 and the second liquid concentration C2 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step S1200. Is calculated, and the concentration of moisture contained in the
すなわち、本発明は、第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第一液体濃度C1および第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度C2に基づいて補正液体濃度Crを算出し、算出された補正液体濃度Crに基づいて測定対象物に含まれる水分の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定する構成であっても良い。 That is, the present invention sets the correction liquid concentration Cr based on the first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step and the second liquid concentration C2 calculated by the second liquid concentration calculation unit. It may be configured to calculate and determine whether or not the concentration of moisture contained in the measurement object is within a desired range set in advance based on the calculated corrected liquid concentration Cr.
1 アルミニウム箔
2 ペースト(測定対象物)
100 水分濃度測定装置(液体濃度測定装置)
101 レーザ光
102 レーザ光
111 第一投光部
112 第一受光部
121 第二投光部
122 第二受光部
130 濃度算出装置(第一液体濃度算出部、第二液体濃度算出部)
141 解析装置(測定対象物液体濃度算出部)
1
100 Moisture concentration measuring device (liquid concentration measuring device)
DESCRIPTION OF
141 Analyzer (Measurement Object Liquid Concentration Calculation Unit)
Claims (16)
前記第一投光部により投光されるレーザ光を受光し、当該レーザ光の強度を検出する第一受光部と、
前記測定対象物の測定面から前記第一測定距離よりも大きい第二測定距離だけ離間して前記測定面に平行なレーザ光を投光する第二投光部と、
前記第二投光部により投光されるレーザ光を受光し、当該レーザ光の強度を検出する第二受光部と、
前記第一受光部により検出されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第一液体濃度を算出する第一液体濃度算出部と、
前記第二受光部により検出されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第二液体濃度を算出する第二液体濃度算出部と、
前記第一液体濃度算出部により算出された第一液体濃度および前記第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度に基づいて前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する測定対象物液体濃度算出部と、
を具備する液体濃度測定装置。 A first light projecting unit that projects laser light that is spaced apart from the measurement surface of the measurement object including the liquid by a first measurement distance and parallel to the measurement surface;
A first light receiving unit that receives the laser light projected by the first light projecting unit and detects the intensity of the laser light;
A second light projecting unit that projects a laser beam parallel to the measurement surface separated from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance greater than the first measurement distance;
A second light receiving unit that receives the laser light projected by the second light projecting unit and detects the intensity of the laser light;
A first liquid concentration calculation unit that calculates a first liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated from the measurement surface of the measurement object by a first measurement distance based on the intensity of the laser light detected by the first light receiving unit. When,
A second liquid concentration calculation unit that calculates a second liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance based on the intensity of the laser light detected by the second light receiving unit. When,
A measurement object that calculates the concentration of the liquid contained in the measurement object based on the first liquid concentration calculated by the first liquid concentration calculation unit and the second liquid concentration calculated by the second liquid concentration calculation unit. A liquid concentration calculator,
A liquid concentration measuring apparatus comprising:
前記第一投光部により投光されるレーザ光および前記第二投光部により投光されるレーザ光を含む平面は前記測定対象物の測定面に対して直交する請求項1または請求項2に記載の液体濃度測定装置。 The laser light projected by the first light projecting unit and the laser light projected by the second light projecting unit are parallel to each other,
The plane including the laser light projected by the first light projecting unit and the laser light projected by the second light projecting unit is orthogonal to the measurement surface of the measurement object. The liquid concentration measuring apparatus according to 1.
(a)前記測定対象物の搬送速度U、前記測定対象物の搬送方向から見た前記測定対象物の幅W、雰囲気の密度ρ、前記雰囲気の粘性μを用いて、以下の数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが以下の数2で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが以下の数3で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には以下の数4に基づいて境界層厚みδを算出し、前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には以下の数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)前記第一測定距離T1を、以下の数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
(A) Based on the following Equation 1, using the conveyance speed U of the measurement object, the width W of the measurement object viewed from the conveyance direction of the measurement object, the density ρ of the atmosphere, and the viscosity μ of the atmosphere. To calculate the Reynolds number Re.
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship represented by the following formula 2, it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, and the calculated Reynolds number When Re satisfies the relationship expressed by the following equation (3), it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is turbulent.
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 4 to measure the measurement object: When it is determined that the flow state of the region facing the surface is turbulent, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 5.
(D) Said 1st measurement distance T1 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 6.
前記第一液体濃度算出部により算出された第一液体濃度C1、前記第一投光部から投光されるレーザ光の光路長さL1、前記第二液体濃度算出部により算出された第二液体濃度C2および前記第二投光部から投光されるレーザ光の光路長さL2を用いて、以下の数8に基づいて前記第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出する請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の液体濃度測定装置。
The first liquid concentration C1 calculated by the first liquid concentration calculator, the optical path length L1 of the laser light projected from the first light projector, and the second liquid calculated by the second liquid concentration calculator Using the density C2 and the optical path length L2 of the laser light projected from the second light projecting unit, the correction liquid density Cr that is the correction value of the first liquid density C1 is calculated based on the following formula 8. The liquid concentration measuring device according to any one of claims 1 to 5.
予め記憶された補正液体濃度Crと前記測定対象物に含まれる液体の濃度との関係と、算出された補正液体濃度Crと、を比較することにより、前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する請求項6に記載の液体濃度測定装置。 The measurement object liquid concentration calculation unit includes:
By comparing the relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of the liquid contained in the measurement object with the calculated correction liquid concentration Cr, the concentration of the liquid contained in the measurement object is determined. The liquid concentration measuring apparatus according to claim 6 to calculate.
算出された補正液体濃度Crと予め記憶された閾値とを比較することにより測定対象物に含まれる液体の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定する請求項6に記載の液体濃度測定装置。 The measurement object liquid concentration calculation unit includes:
The determination as to whether or not the concentration of the liquid contained in the measurement object is within a preset desired range by comparing the calculated corrected liquid concentration Cr with a threshold value stored in advance. Liquid concentration measuring device.
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光され、受光されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第一液体濃度を算出するとともに、前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光され、受光されたレーザ光の強度に基づいて前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間した位置における液体濃度である第二液体濃度を算出する第一液体濃度・第二液体濃度算出工程と、
前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第一液体濃度および第二液体濃度に基づいて前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する測定対象物液体濃度算出工程と、
を具備する液体濃度測定方法。 A laser beam that is spaced from the measurement surface of the measurement object including the liquid by a first measurement distance and is parallel to the measurement surface is projected, the laser beam is received to detect the intensity of the laser beam, and the measurement A laser beam that is spaced apart from the measurement surface of the object by a second measurement distance greater than the first measurement distance and is parallel to the measurement surface is projected, the laser beam is received, and the intensity of the laser beam is detected. Laser light projecting / receiving process,
The liquid concentration is projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object, and the liquid concentration at a position away from the measurement surface of the measurement object by the first measurement distance is based on the intensity of the received laser beam. While calculating a certain first liquid concentration, the second liquid is projected from the measurement surface of the measurement object by a second measurement distance, and the second liquid is measured from the measurement surface of the measurement object based on the intensity of the received laser beam. A first liquid concentration / second liquid concentration calculating step of calculating a second liquid concentration that is a liquid concentration at a position separated by a measurement distance;
A measurement object liquid concentration calculation step of calculating a concentration of a liquid contained in the measurement object based on the first liquid concentration and the second liquid concentration calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculation step;
A liquid concentration measuring method comprising:
前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光および前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光を含む平面は前記測定対象物の測定面に対して直交する請求項9または請求項10に記載の液体濃度測定方法。 A laser beam projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object and a laser beam projected at a second measurement distance from the measurement surface of the measurement object are parallel to each other. Yes,
A plane including laser light projected at a first measurement distance away from the measurement surface of the measurement object and a laser light projected at a second measurement distance away from the measurement surface of the measurement object is the plane The liquid concentration measurement method according to claim 9 or 10, wherein the liquid concentration measurement method is orthogonal to the measurement surface of the measurement object.
(a)前記測定対象物の搬送速度U、前記測定対象物の搬送方向から見た前記測定対象物の幅W、雰囲気の密度ρ、前記雰囲気の粘性μを用いて、以下の数1に基づいてレイノルズ数Reを算出する。
(b)算出されたレイノルズ数Reが以下の数2で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定し、算出されたレイノルズ数Reが以下の数3で示す関係を満たす場合には前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定する。
(c)前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が層流であると判定された場合には以下の数4に基づいて境界層厚みδを算出し、前記測定対象物の測定面に対向する領域の流れ状態が乱流であると判定された場合には以下の数5に基づいて境界層厚みδを算出する。
(d)前記第一測定距離T1を、以下の数6で示す関係を満たす範囲に設定する。
(A) Based on the following Equation 1, using the conveyance speed U of the measurement object, the width W of the measurement object viewed from the conveyance direction of the measurement object, the density ρ of the atmosphere, and the viscosity μ of the atmosphere. To calculate the Reynolds number Re.
(B) When the calculated Reynolds number Re satisfies the relationship represented by the following formula 2, it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, and the calculated Reynolds number When Re satisfies the relationship expressed by the following equation (3), it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is turbulent.
(C) When it is determined that the flow state of the region facing the measurement surface of the measurement object is a laminar flow, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 4 to measure the measurement object: When it is determined that the flow state of the region facing the surface is turbulent, the boundary layer thickness δ is calculated based on the following Equation 5.
(D) Said 1st measurement distance T1 is set to the range which satisfy | fills the relationship shown by the following Numerical formula 6.
前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第一液体濃度C1、前記測定対象物の測定面から第一測定距離だけ離間して投光されるレーザ光の光路長さL1、前記第一液体濃度・第二液体濃度算出工程において算出された第二液体濃度C2および前記測定対象物の測定面から第二測定距離だけ離間して投光されるレーザ光の光路長さL2を用いて、以下の数8に基づいて前記第一液体濃度C1の補正値である補正液体濃度Crを算出する請求項9から請求項13までのいずれか一項に記載の液体濃度測定方法。
The first liquid concentration C1 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step, the optical path length L1 of the laser light projected at a first measurement distance from the measurement surface of the measurement object, The second liquid concentration C2 calculated in the first liquid concentration / second liquid concentration calculating step and the optical path length L2 of the laser beam projected at a second measurement distance from the measurement surface of the measurement object are set. The liquid concentration measurement method according to any one of claims 9 to 13, wherein a correction liquid concentration Cr that is a correction value of the first liquid concentration C1 is calculated based on the following formula 8.
予め記憶された補正液体濃度Crと前記測定対象物に含まれる液体の濃度との関係と、算出された補正液体濃度Crと、を比較することにより、前記測定対象物に含まれる液体の濃度を算出する請求項14に記載の液体濃度測定方法。 In the measurement object liquid concentration calculation step,
By comparing the relationship between the correction liquid concentration Cr stored in advance and the concentration of the liquid contained in the measurement object with the calculated correction liquid concentration Cr, the concentration of the liquid contained in the measurement object is determined. The liquid concentration measuring method according to claim 14, wherein the liquid concentration is calculated.
算出された補正液体濃度Crと予め記憶された閾値とを比較することにより測定対象物に含まれる液体の濃度が予め設定された所望の範囲にあるか否かを判定する請求項14に記載の液体濃度測定方法。 In the measurement object liquid concentration calculation step,
The determination as to whether the concentration of the liquid contained in the measurement object is within a preset desired range by comparing the calculated corrected liquid concentration Cr with a threshold value stored in advance. Liquid concentration measurement method.
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JP2013137168A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Nissan Motor Co Ltd | Electrode drying method, electrode drying control method, electrode drying device, and electrode drying controller |
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