JP2023156184A - Operating condition presentation system, operating condition presentation method, and dispersion test system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉体、および液体の少なくとも一方を含む流体を分散状態にする分散装置の運転条件を提示するシステム、方法、および分散試験システムに関する。 The present invention relates to a system, a method, and a dispersion test system for presenting operating conditions for a dispersion device that causes a fluid containing at least one of a powder and a liquid to be in a dispersed state.
従来、容器内に粉体、および液体の少なくとも一方を含む流体を入れて流体を混合する混合装置が複数種類存在している。混合装置によって混合された流体の混合状態の評価は、混合装置の運転条件を決定するためには重要な情報となる。例えば、必要以上に混合装置を稼働させることで、効率の低下やエネルギーの浪費などの問題が発生する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there are a plurality of types of mixing devices that mix fluids by putting a fluid containing at least one of powder and liquid into a container. Evaluation of the mixing state of the fluid mixed by the mixing device becomes important information for determining the operating conditions of the mixing device. For example, operating a mixing device more than necessary can cause problems such as reduced efficiency and wasted energy.
特許文献1には、特定の混合装置によって混合された流体内にプローブを挿入し、流体の混合状態を測定する技術が記載されている。これにより混合装置の適切な運転条件、例えば混合完了までの適切な時間などを導き出すことができると考えられる。 Patent Document 1 describes a technique of inserting a probe into a fluid mixed by a specific mixing device and measuring the mixing state of the fluid. It is thought that this makes it possible to derive appropriate operating conditions for the mixing device, such as an appropriate time to complete mixing.
従来のプローブを流体に挿入して混合状態を測定する方法では、混合装置の運転を一旦停止し、流体内にプローブを挿入する作業が必要になる。この方法では、流体の混合状態を短い周期で測定することが困難であり、混合状態を逐次測定しながら目的の混合状態に達したタイミングを検出し、最適な運転条件を決定することは困難である。 In the conventional method of measuring the mixing state by inserting a probe into the fluid, it is necessary to temporarily stop the operation of the mixing device and insert the probe into the fluid. With this method, it is difficult to measure the mixing state of the fluid in short cycles, and it is difficult to detect the timing when the desired mixing state is reached while sequentially measuring the mixing state and determine the optimal operating conditions. be.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、分散装置によって分散しつつある流体の分散状態を逐次的に測定し、分散状態の測定結果に基づき分散装置の運転条件を提示することができる運転条件提示システム、運転条件提示方法、および分散試験システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of sequentially measuring the dispersion state of a fluid being dispersed by a dispersion device, and presenting operating conditions of the dispersion device based on the measurement results of the dispersion state. The purpose is to provide an operating condition presentation system, an operating condition presentation method, and a distributed test system.
なお、本明細書、および特許請求の範囲において「分散」とは、2種以上の流体を混合する意味を含み、単一種類の流体の固まった一部を砕いて流体の粒径を均一化する意味を含む。また、「分散」には、複数の流体の乳化、ゲル化など化学的、物理的に流体の状態が変化する場合の変化の均一化なども含まれる。 In this specification and the claims, the term "dispersion" includes the meaning of mixing two or more types of fluids, and also includes breaking up a solidified part of a single type of fluid to make the particle size of the fluid uniform. Contains the meaning of Furthermore, "dispersion" includes uniformization of changes when the state of fluids changes chemically or physically, such as emulsification or gelation of a plurality of fluids.
上記目的を達成するために、本発明の1つである運転条件提示システムは、容器に収容された粉体、および液体の少なくとも一方を含む流体を分散させる分散装置の運転条件を提示する運転条件提示システムであって、発光粒子が含まれた流体である試験流体と、前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器と、前記試験容器に収容された前記試験流体を分散させる試験分散装置と、前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置から得られる画像に基づき運転条件を提示する運転条件提示装置と、を備え、前記運転条件提示装置は、前記発光粒子の画像を前記撮像装置から取得する分布状態取得部と、取得された分布状態に基づき前記試験流体の分散状態を評価する分散評価部と、前記分散評価部の評価結果、および前記試験分散装置の試運転条件を備えるデータベースを構築するデータベース部と、前記データベースに基づき、前記試験容器と同等の容器内の前記試験流体と同等の流体を前記試験分散装置と同等の分散装置で分散させる運転条件を提示する運転条件提示部と、を備える。 In order to achieve the above object, an operating condition presentation system according to the present invention presents operating conditions for a dispersion device that disperses a fluid containing at least one of powder and liquid contained in a container. A presentation system comprising: a test fluid that is a fluid containing luminescent particles; a test container that includes at least a part of the transmitting portion that transmits the luminescence of the luminescent particles; and the test fluid contained in the test container. A test dispersion device for dispersing, an imaging device for imaging the luminescence of the luminescent particles transmitted through the transmission part of the test container, and an operating condition presentation device for presenting operating conditions based on the image obtained from the imaging device. The operating condition presentation device includes: a distribution state acquisition unit that acquires an image of the luminescent particles from the imaging device; a dispersion evaluation unit that evaluates the dispersion state of the test fluid based on the acquired distribution state; a database unit that constructs a database including evaluation results of the evaluation unit and test run conditions of the test dispersion device; and an operating condition presentation unit that presents operating conditions for dispersion using a dispersion device equivalent to the dispersion device.
上記目的を達成するために、本発明の他の1つである運転条件提示方法は、容器に収容された粉体、および液体の少なくとも一方を含む流体を分散させる分散装置の運転条件を提示する運転条件提示方法であって、発光粒子が含まれた流体である試験流体を前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器に収容し、前記試験容器に収容された前記試験流体を試験分散装置によって分散させ、前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像装置で撮像し、前記発光粒子の画像を前記撮像装置から分布状態取得部が取得して前記発光粒子の分布状態を導出し、導出された分布状態に基づき前記試験流体の分散状態を分散評価部が評価し、前記分散評価部の評価結果、および前記試験分散装置の試運転条件を備えるデータベースをデータベース部が構築し、前記データベースに基づき、前記試験容器と同等の容器内の前記試験流体と同等の流体を前記試験分散装置と同等の分散装置で分散させる運転条件を運転条件提示部が提示する。 In order to achieve the above object, another method of presenting operating conditions of the present invention presents operating conditions of a dispersion device that disperses a fluid containing at least one of powder and liquid contained in a container. A method for presenting operating conditions, wherein a test fluid containing luminescent particles is housed in a test container having at least a part of the test fluid that transmits light emitted from the luminescent particles; A test fluid is dispersed by a test dispersion device, the luminescence of the luminescent particles that passes through the transmission part of the test container is imaged by an imaging device, and an image of the luminescent particles is acquired by a distribution state acquisition unit from the imaging device. A dispersion evaluation unit derives a distribution state of the luminescent particles, a dispersion evaluation unit evaluates a dispersion state of the test fluid based on the derived distribution state, and a database includes evaluation results of the dispersion evaluation unit and test run conditions of the test dispersion device. A database unit constructs a database, and an operating condition presentation unit presents operating conditions for dispersing a fluid equivalent to the test fluid in a container equivalent to the test container using a dispersion device equivalent to the test dispersion device based on the database. do.
上記目的を達成するために、本発明の他の1つである分散試験システムは、流体に添加されて試験流体を形成する発光粒子と、前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器と、前記試験容器に収容された前記試験流体を分散させる試験分散装置と、前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像する撮像装置と、を備える。 In order to achieve the above object, another aspect of the present invention is a dispersion test system that includes luminescent particles that are added to a fluid to form a test fluid and at least a portion of a transmission section that transmits the luminescence of the luminescent particles. A test dispersion device that disperses the test fluid contained in the test container; and an imaging device that images the light emitted from the luminescent particles that passes through the transmission portion of the test container.
本発明によれば、分散装置を停止させることなく流体の分散状態を非接触で逐次測定することができる。また、測定結果を蓄積することにより流体を効率的に分散させることができる分散装置の運転条件を提示することができる。 According to the present invention, the dispersion state of the fluid can be successively measured in a non-contact manner without stopping the dispersion device. Furthermore, by accumulating measurement results, it is possible to present operating conditions for a dispersion device that can efficiently disperse fluid.
以下、本発明に係る運転条件提示システム、運転条件提示方法、および分散試験システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an operating condition presentation system, an operating condition presentation method, and a distributed testing system according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are provided as an example to explain the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, the shapes, structures, materials, components, relative positional relationships, connection states, numerical values, formulas, contents of each step in the method, order of each step, etc. shown in the following embodiments are merely examples. It may contain content not listed. Furthermore, although geometric expressions such as parallel and perpendicular are sometimes used, these expressions do not indicate mathematical rigor and include substantially permissible errors, deviations, and the like. Furthermore, expressions such as "simultaneously" and "identical" also include a substantially permissible range.
また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるX軸、Y軸、Z軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりZ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、X軸、Y軸は、水平面内に存在するとは限らない。 In addition, the drawings are schematic diagrams with emphasis, omission, or ratio adjustment as appropriate for explaining the present invention, and differ from the actual shapes, positional relationships, and ratios. Further, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that may be shown in the drawings indicate orthogonal coordinates arbitrarily set for the purpose of explaining the drawings. In other words, the Z-axis is not necessarily an axis along the vertical direction, and the X-axis and Y-axis are not necessarily in a horizontal plane.
また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。 Furthermore, hereinafter, multiple inventions may be comprehensively described as one embodiment. Further, some of the contents described below are explained as optional components related to the present invention.
図1は、運転条件提示システム100を示す斜視図である。図2は、試験分散装置112を示す側面図である。なお、図1、図2は、運転条件提示システム100を説明するために、各機器を密集させた状態で記載されているが、図1、図2に記載される各機器間の距離は、実際の距離を反映するものではない。運転条件提示システム100は、容器内の流体を分散させる分散装置の運転条件を提示するシステムであって、分散試験システム110と、運転条件提示装置150と、を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing an operating
流体とは、粉体、および液体の少なくとも一方を含み、気体を含んでもかまわない。また、乳化したもの、ゲル化したものも流体に含まれる。 The fluid includes at least one of powder and liquid, and may also include gas. Fluids also include emulsified and gelled fluids.
実操業に用いられる容器の形状、構造、大きさなどは、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、有底の円筒状で、蓋を備え、流体を封入することができる容器を実操業に用いられる容器として想定し、想定した容器と同形状の試験容器111を選定している。
The shape, structure, size, etc. of the container used in actual operation are not particularly limited. In the case of this embodiment, a container that is cylindrical with a bottom, is equipped with a lid, and is capable of enclosing a fluid is assumed to be used in actual operation, and a
分散装置としては、実際の操業に用いられる装置が想定される。分散装置は、後述の試験分散装置112と同じ種類でもよく、仕様の一部、または全部が異なっていてもよい。分散装置の流体の分散方法は、特に限定されるものではなく、例えば容器に収容された流体に上方から挿入された羽根車を回転させて流体を撹拌して分散させるものでもかまわない。本実施の形態の場合、分散装置としては、傾けた密閉可能な容器を傾けた軸と交差する軸回りに回転させ、容器に封入された流体を撹拌して分散させる装置を想定している。試験分散装置112については後述する。
As the dispersion device, a device used in actual operations is assumed. The dispersion device may be of the same type as the
運転条件は、容器に収容された流体が所望の分散状態になるまでの条件である。運転条件のパラメータは分散装置によって異なるものであり、限定されるものではない。運転条件のパラメータとしては、例えば、容器の容積、容器の容積に対する流体の体積(充填率)、回転速度、回転時間、回転回数、容器の傾きなどを例示することができる。 The operating conditions are conditions until the fluid contained in the container reaches a desired state of dispersion. The operating condition parameters vary depending on the dispersion device and are not limited. Examples of operating condition parameters include the volume of the container, the volume of fluid relative to the volume of the container (filling ratio), rotation speed, rotation time, number of rotations, and tilt of the container.
分散試験システム110は、実際の流体を分散させる作業と同種、または類似した作業を実現できるシステムであり、実際の操業に用いられる運転条件を提示するための試運転条件を取得するためのシステムである。本実施の形態の場合、分散試験システム110は、発光粒子と、試験容器111と、試験分散装置112と、撮像装置113と、を備えている。本実施の形態の場合、分散試験システム110は、照射装置114と、同期装置115と、を備えている。
The
発光粒子は、実操業の分散対象となる流体、またはこれに類似した流体に添加され、試験流体を形成する粒子であり、自発光する粒子である。発光粒子の種類は、特に限定されるものではないが、例えば光を蓄積して所定の時間自発光する蓄光粒子を例示することができる。本実施の形態の場合、発光粒子は、照射装置114から照射される第一波長の光を励起光として吸光し、第一波長とは異なる第二波長の光を発光するいわゆる蛍光粒子である。第一波長、第二波長は、特に限定されるものではないが、励起光である第一波長は、撮像装置113では撮像することができない波長、例えば紫外領域の波長(400nm以下)が好ましく、第二波長は、撮像装置113で撮像することができる波長、例えば可視光領域の以上(450nm以上)の波長(赤外領域の波長を含む)が好ましい。これによれば、試験容器111や、流体が反射する第一波長の光の影響を受けずに、第二波長の光に基づき発光粒子の画像を撮像装置113により撮像することができる。
Luminescent particles are particles that are added to a fluid to be dispersed in actual operation or a similar fluid to form a test fluid, and are particles that emit light by themselves. Although the type of luminescent particles is not particularly limited, for example, luminescent particles that accumulate light and emit light for a predetermined period of time can be exemplified. In the case of this embodiment, the luminescent particles are so-called fluorescent particles that absorb light of a first wavelength emitted from the
試験容器111は、実操業に用いられる容器と同じ内部形状および同じ大きさ、または類似した内部形状および類似した大きさの形状および大きさの容器であって、発光粒子が発行する可視光領域以上の第二波長の光を透過する透過部を少なくとも一部に備える容器である。本実施の形態の場合、試験容器111は、全体が透過部として機能するガラス製の容器であり、蓋を開けることで試験流体の出し入れが可能で、蓋を閉じることで試験流体が外に出ない密閉容器となる。
The
試験分散装置112は、試験容器111に収容された試験流体を分散させる装置であり、実操業において流体を分散させる分散装置と同じ、または類似した装置である。試験分散装置112の流体の分散方法は、とくに限定されるものではなく、流体中の羽根車を回転させて試験流体を分散させる方法、固定されたブレードやリブを内部に備えた容器を傾けた状態で回転させて収容した試験流体を分散させる方法などを例示することができる。本実施の形態の場合、試験分散装置112は、傾けた状態で保持した試験容器111を傾けた軸と交差する回転軸102の回りに回転させて封入した試験流体を分散させる装置であり、容器保持手段121と、回転駆動手段122と、回転軸体123と、を備えている。なお、図1中の円弧状の矢印は、試験容器111の回転方向を示している。
The
容器保持手段121は、試験容器111の内側の底面を水平面に対して傾けた状態で保持する機構である。本実施の形態の場合、試験容器の底面と内周面とは直交しているため、内周面も底面と同様、鉛直線に対して傾いた状態となる。容器保持手段121の保持方法は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、容器保持手段121は、試験容器111の底部と蓋部とを挟み込むようにして保持し、水平面内に配置される回転軸102に対して傾けた状態で回転する試験容器111がずれないように保持する。
The container holding means 121 is a mechanism that holds the inner bottom surface of the
回転駆動手段122は、容器保持手段121とともに保持された試験容器111を回転させる機構であり、駆動源としてモータを備え、モータの駆動力を回転軸体に伝達する伝達機構を備えている。
The rotation drive means 122 is a mechanism for rotating the
回転軸体123は、水平面に沿って延在し水平面に含まれる回転軸102周りに回転する部材であり、先端に取り付けられた容器保持手段121を水平面に対して傾けた状態で試験容器111とともに回転する部材である。回転軸体123に対する試験容器111の傾きθは、試験分散装置112の運転条件のパラメータの一つである。
The
撮像装置113は、試験容器111の透過部を透過する発光粒子の発光を撮像する装置であり、光学系、および光学系による結像をデジタル的に画像として取得する撮像素子を備えている。本実施の形態の場合、撮像装置113は、第二波長の光を撮像し画像として出力することのできるいわゆるデジタルスチルカメラ、またはデジタルビデオカメラである。撮像装置113のセッティングは、特に限定されるものではないが、一粒の発光粒子を確認できる程度の分解能となるセッティングが好ましい。また、セッティングにおける画角は、所望の分散状態の試験流体を撮像した際の1画像(1フレーム)に、一粒として確認できる発光粒子を100個以上撮像できる画角が好ましい。
The
照射装置114は、第一波長を含む光を試験容器111の透過部であって、撮像装置113の画角全体に向けて照射する装置である。照射装置114は、第二波長を含まない光を照射することが好ましい。本実施形態の場合、照射装置114は、LED(Light Emitting Diode)などの第一波長を含む狭い波長範囲の光を照射する。
The
同期装置115は、試験分散装置112における試験容器111の回転と、撮像装置113の撮像タイミングと、を同期させ、同じ姿勢の試験容器111内の試験流体の画像を撮像させる装置である。同期装置115は、特に限定されるものではなく、回転駆動手段122がサーボモータを備えている場合、サーボアンプやサーボコントローラーからモータの回転に関する情報を取得し、当該情報に基づき撮像装置113を制御してもよい。本実施の形態の場合、同期装置115は、図3に示すように、回転板116と、光電センサ117とを備えている。
The
回転板116は、回転軸体123の回転軸に直交する方向に広がる円盤であり、中心軸が回転軸体123の回転軸102と一致するように回転軸体123に取り付けられている。回転板116の外周縁部の一部には切り欠き部103が設けられている。回転板116は、回転軸体123の回転とともに回転し、切り欠き部103は、回転軸体123の周りを回転軸体123と同周期、つまり試験容器111と同周期で回転する。
The
光電センサ117は、回転板116の切り欠き部を光に基づき検出することができるセンサである。本実施の形態の場合、光電センサ117は反射型の光電センサ117であり、回転板116を検出している際はONの信号を、回転板116を非検出、つまり切り欠き部103を検出している際はOFFの信号を出力する。なお、光電センサ117は、透過型であってもかまわない。同期装置115は、光電センサ117が回転軸体123とともに回転している切り欠き部を一定の場所で検出し、検出したタイミング、本実施の形態の場合、光電センサ117からOFFの信号を取得したタイミングで撮像装置113が撮像できる信号を撮像装置113に出力している。
The
図4は、運転条件提示装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、運転条件提示装置150は、複数種類の試験運転条件で試験流体を分散させ、分散過程を含む試験流体の分散状態を示す蛍光粒子の複数の画像を取得し、取得した画像から試験流体の分散状態を評価し、試運転条件と分散状態の評価結果をデータベースとして蓄積する装置である。運転条件提示装置150は、プロセッサを備えたコンピュータであり、プログラムをプロセッサに実行させることにより実現される処理部として、分布状態取得部151と、分散評価部152と、データベース部153と、運転条件提示部155と、を備えている。本実施の形態の場合、運転条件提示装置150は、試運転条件取得部154を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing the functional configuration of the driving condition presentation device. As shown in the figure, the operating
分布状態取得部151は、例えば図5に示すような発光粒子の画像を撮像装置113から取得する。図5は、図2に示す試験容器111を回転軸体123の周りにN回回転させた場合の発光粒子の分布状態を示している。分布状態取得部151が取得する画像は、試験容器111に封入される試験流体の透過部に接する部分、または透過部近傍における二次元的な領域内の発光粒子の像のみが含まれる。なお図5に示す各画像は、全体が透過部である試験容器111の全体の像を示している。本発明者は、試験流体の表層の一部に存在する発光粒子の分布が、試験流体全体の分散状態を反映していることを見出している。この知見に基づき、発明者は、試験流体に対し非接触で試験流体の分散状態を取得し、蓄積することで適切な運転条件を提示できることを見出すに至っている。また、非接触で分散状態を取得できることから、試験流体の分散状態の経時的な変化を短い周期で逐次取得することができ、適切な運転条件を高い精度で提示することができることを見出している。
The distribution
本実施の形態の場合、分布状態取得部151は、図6に示すように、撮像装置113から得られる画像から所定の範囲を切り出し、切り出された領域の中から独立した発光領域の数、または切り出された領域に対する独立した発光領域の代表点のそれぞれの座標を分布状態として抽出する。発光領域とは、一粒の発光粒子に対応する画像中の領域である。切り出す領域の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、試験流体が所望の分散状態になった際に100個以上、3000個以下の発光領域が写っている大きさが好ましい。具体的には、例えば1万ピクセル以上、100万ピクセル以下の任意の領域(正方形も含む)を切り出す領域として例示することができる。
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 6, the distribution
本実施の形態の場合、分布状態取得部151は、試験流体が所望の分散状態になった際に100個以上の発光領域が存在する領域を切り出し、画像解析を行って、各発光領域の重心を発光粒子の存在する代表点として座標を算出する。また、分布状態取得部151は、回転中の試験容器111の同一姿勢における発光粒子の画像を撮像装置113から取得する。
In the case of this embodiment, the distribution
試験容器111の同一姿勢の画像を取得する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、撮像装置113が、一秒あたりに複数枚の画像を取得するデジタルビデオカメラである場合、分布状態取得部151は、所定の姿勢の試験容器111内を撮像したフレームのみをピックアップして取得してもかまわない。本実施の形態の場合、撮像装置113は、同期装置115によって同一の姿勢になったときの試験容器111を撮像しているため、分布状態取得部151が、撮像装置113から取得する画像は、同一姿勢における発光粒子の画像に該当する。このような同一姿勢の試験容器111から取得された発光粒子の画像を図5に示すように経時的に取得することにより、試験流体の分散状態の経時的変化を安定して観察することが可能となる。また、異なる試運転条件においても同一の姿勢の試験容器111内の画像を取得することにより、異なる試運転条件を正確に比較することが可能となる。
The method of acquiring images of the
分布状態取得部151は、所定領域内の発光領域のそれぞれの重心を示す座標について空間解析をすることにより発光粒子の分布状態を示す評価値を算出している。空間解析の手法は複数存在し、そのいずれを用いて評価値を算出しても良いが、本実施の形態の場合、分布状態取得部151は、K-関数法により発光粒子の分布状態を示す評価値を算出する。なお、K-関数と一定の関係を有するL関数を用いても良い。
The distribution
具体的には、下記の式1によりK-関数K(h)を算出する。 Specifically, the K-function K(h) is calculated using Equation 1 below.
n:代表点の所定領域内の総数
λ:n/a
a:所定領域の面積。
a: Area of the predetermined region.
本実施の形態の場合、分布状態取得部151は、K(h)をh=0からh=所定の距離(例えば50ピクセル分の距離)まで積分した値である実数値面積Asを評価値として算出する。
In the case of the present embodiment, the distribution
分散評価部152は、分布状態取得部151によって取得された分布状態に基づき前記試験流体の分散状態を評価する。分散評価部152の評価方法は、特に限定されるものではなく、例えば、所定領域内の発光領域の数を閾値判断し、所定の閾値以上の場合、所望の分散状態に達したと評価してもよい。本実施の形態の場合、分散評価部152は、分布状態取得部151において算出された評価値と期待値とを比較することにより分散状態を評価する。期待値は、E[K(h)]=πh^2(^はべき乗を表す)…式2、で表される。具体的には、E[K(h)]をh=0からh=所定の距離(例えば50ピクセル分の距離)まで積分した値である期待値面積Sに対する評価値の割合に基づき分散評価部152は、試験流体の分散状態を評価する。例えばAs/Sが1未満となれば所望の分散状態に達したと評価する。
The
データベース部153は、分散評価部152の評価結果、および試験分散装置112の試運転条件を備えるデータベースを構築し、記憶装置120に保存する。例えば、試運転条件は、試験流体を構成する流体の種類(物質名、粒径、比重、粘度など)、試験容器111の内部形状、試験容器111の内容積に対する試験流体の体積(充填率)、試験容器111の傾き角度(図2に示すθ)、試験容器111の回転速度、試験容器111の回転回数(図5中に示すN)などである。試運転条件の中のいくつかは、試験分散装置112から試運転条件取得部154が取得してもよく、またインターフェース118を介して作業者などが入力した試運転条件を試運転条件取得部154が取得してもかまわない。また、流体の種類は複数種類存在する場合もある。本実施の形態の場合、データベース部153は、所定の回転回数毎に分散評価部152から評価結果(例えばAs/S)を取得し、データベースを構築している。
The
運転条件提示部155は、作業者などがインターフェース118を介して入力する運転条件の一部、例えば、実操業に用いる流体を構成する流体の種類、容器の内部形状、容器の内容積に対する流体の体積(充填率)を取得し、データベース部153が構築したデータベースに基づき、同等の試運転条件を運転条件として抽出し、作業者などに提示する。提示される運転条件は、例えば、容器の傾き角度、容器の回転速度、容器の回転回数に対する評価値の変化、As/Sが1未満になったときの回転回数などである。本実施の形態の場合、運転条件は表示装置119を介して作業者などに提示される。
The operating
本実施の形態に係る運転条件提示システム、運転条件提示方法、および分散試験システムによれば、分散装置を停止させることなく試験流体の分散状態を非接触で測定し、評価することができる。従って、分散動作の初期段階から所定の間隔で分散状態を逐次評価することができ、所望の分散状態に達した時間(回転回数)を高い精度(例えば1回転ごと)で取得することができる。また、分散の評価と試運転条件をデータベース化することにより、同等の流体を同等の分散装置で分散する際に、所望の分散状態を得るための適切な運転条件を提示することができる。 According to the operating condition presentation system, operating condition presentation method, and dispersion test system according to the present embodiment, the dispersion state of the test fluid can be measured and evaluated in a non-contact manner without stopping the dispersion device. Therefore, the dispersion state can be sequentially evaluated at predetermined intervals from the initial stage of the dispersion operation, and the time (number of rotations) at which the desired dispersion state is reached can be obtained with high precision (for example, every rotation). Furthermore, by creating a database of dispersion evaluation and test run conditions, it is possible to present appropriate operating conditions to obtain a desired dispersion state when dispersing the same fluid using the same dispersion device.
また、非接触で分散状態を評価することができる。これにより、流体が封入された密閉容器を測定の度に開放する必要がないため、酸化などにより流体が劣化することがなく、正確な分散状態の評価を断続的に実施することができる。 Furthermore, the dispersion state can be evaluated without contact. As a result, it is not necessary to open the closed container containing the fluid every time a measurement is performed, so the fluid does not deteriorate due to oxidation or the like, and accurate evaluation of the dispersion state can be carried out intermittently.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the embodiments of the present invention may be realized by arbitrarily combining the components described in this specification or by excluding some of the components. The present invention also includes modifications obtained by making various modifications to the above-described embodiments that a person skilled in the art can conceive without departing from the gist of the present invention, that is, the meaning of the words written in the claims. It will be done.
例えば、分布状態取得部151が実施する空間解析は、K-関数法ばかりでなく、区画法や最近隣距離法などを用いて実施してもよい。
For example, the spatial analysis performed by the distribution
また、得られたK-関数の所定範囲の積分値を評価に用いたが、これに限定されるものではなく、空間解析の手法の違いに基づき適切に評価すれば良い。例えば、得られたK-関数が示す曲線が、期待値を示す曲線よりも下回っているhの範囲の大きさなどに基づき分散状態を評価してもかまわない。 Further, although the integral value of the obtained K-function in a predetermined range was used for evaluation, the evaluation is not limited to this, and may be appropriately evaluated based on the difference in the spatial analysis method. For example, the dispersion state may be evaluated based on the size of the range of h in which the curve represented by the obtained K-function is lower than the curve representing the expected value.
本発明は、1種類以上の流体を分散させる分散装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the dispersion apparatus which disperse|distributes one or more types of fluid.
100 運転条件提示システム
110 分散試験システム
111 試験容器
112 試験分散装置
113 撮像装置
114 照射装置
115 同期装置
116 回転板
117 光電センサ
118 インターフェース
119 表示装置
120 記憶装置
121 容器保持手段
122 回転駆動手段
123 回転軸体
150 運転条件提示装置
151 分布状態取得部
152 分散評価部
153 データベース部
154 試運転条件取得部
155 運転条件提示部
100 Operating
Claims (9)
発光粒子が含まれた流体である試験流体と、
前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器と、
前記試験容器に収容された前記試験流体を分散させる試験分散装置と、
前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置から得られる画像に基づき運転条件を提示する運転条件提示装置と、を備え、
前記運転条件提示装置は、
前記発光粒子の画像を前記撮像装置から取得する分布状態取得部と、
取得された分布状態に基づき前記試験流体の分散状態を評価する分散評価部と、
前記分散評価部の評価結果、および前記試験分散装置の試運転条件を備えるデータベースを構築するデータベース部と、
前記データベースに基づき、前記試験容器と同等の容器内の前記試験流体と同等の流体を前記試験分散装置と同等の分散装置で分散させる運転条件を提示する運転条件提示部と、を備える
運転条件提示システム。 An operating condition presentation system that presents operating conditions for a dispersion device that disperses a fluid containing at least one of a powder and a liquid contained in a container, the system comprising:
a test fluid that is a fluid containing luminescent particles;
a test container at least partially including a transmitting portion that transmits the light emitted from the luminescent particles;
a test dispersion device that disperses the test fluid contained in the test container;
an imaging device that images the luminescence of the luminescent particles that passes through the transmission part of the test container;
an operating condition presentation device that presents operating conditions based on images obtained from the imaging device;
The operating condition presentation device includes:
a distribution state acquisition unit that acquires an image of the luminescent particles from the imaging device;
a dispersion evaluation unit that evaluates the dispersion state of the test fluid based on the obtained distribution state;
a database unit that constructs a database including evaluation results of the distribution evaluation unit and test run conditions of the test distribution device;
an operating condition presentation unit that presents operating conditions for dispersing a fluid equivalent to the test fluid in a container equivalent to the test container using a dispersion device equivalent to the test dispersion device based on the database; system.
前記試験分散装置は、前記試験容器を回転させる
請求項1に記載の運転条件提示システム。 The test container is a closed container capable of enclosing the test fluid,
The operating condition presentation system according to claim 1, wherein the test dispersion device rotates the test container.
前記運転条件提示システムは、
前記第一波長を含む光を前記試験容器に向けて照射する照射装置を備える
請求項1または2に記載の運転条件提示システム。 The luminescent particles are fluorescent particles that absorb light of a first wavelength and emit light of a second wavelength,
The driving condition presentation system includes:
The operating condition presentation system according to claim 1 or 2, further comprising an irradiation device that irradiates the test container with light including the first wavelength.
回転中の前記試験容器の同一姿勢における前記発光粒子の画像を前記撮像装置から取得する
請求項2に記載の運転条件提示システム。 The distribution state acquisition unit includes:
The operating condition presentation system according to claim 2, wherein images of the luminescent particles in the same attitude of the rotating test container are acquired from the imaging device.
前記試験分散装置における前記試験容器の回転と、前記撮像装置の撮像タイミングと、を同期させる同期装置を備える
請求項4に記載の運転条件提示システム。 The driving condition presentation system includes:
The operating condition presentation system according to claim 4, further comprising a synchronization device that synchronizes the rotation of the test container in the test dispersion device and the imaging timing of the imaging device.
空間解析により前記発光粒子の分布状態を示す評価値を算出し、
前記分散評価部は、
算出された評価値と期待値とを比較することにより分散状態を評価する
請求項1に記載の運転条件提示システム。 The distribution state acquisition unit includes:
Calculating an evaluation value indicating the distribution state of the luminescent particles by spatial analysis,
The variance evaluation unit is
The operating condition presentation system according to claim 1, wherein the dispersion state is evaluated by comparing the calculated evaluation value and the expected value.
空間解析の中のK-関数法により前記発光粒子の分布状態を示す評価値を算出する
請求項1に記載の運転条件提示システム。 The distribution state acquisition unit includes:
The operating condition presentation system according to claim 1, wherein an evaluation value indicating the distribution state of the luminescent particles is calculated by a K-function method in spatial analysis.
発光粒子が含まれた流体である試験流体を前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器に収容し、
前記試験容器に収容された前記試験流体を試験分散装置によって分散させ、
前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像装置で撮像し、
前記発光粒子の画像を前記撮像装置から分布状態取得部が取得して前記発光粒子の分布状態を導出し、
導出された分布状態に基づき前記試験流体の分散状態を分散評価部が評価し、
前記分散評価部の評価結果、および前記試験分散装置の試運転条件を備えるデータベースをデータベース部が構築し、
前記データベースに基づき、前記試験容器と同等の容器内の前記試験流体と同等の流体を前記試験分散装置と同等の分散装置で分散させる運転条件を運転条件提示部が提示する
運転条件提示方法。 An operating condition presentation method for presenting operating conditions of a dispersion device that disperses a fluid containing at least one of a powder and a liquid contained in a container, the method comprising:
A test fluid, which is a fluid containing luminescent particles, is housed in a test container at least partially including a transmission part that transmits the luminescence of the luminescent particles,
dispersing the test fluid contained in the test container with a test dispersion device;
Imaging the luminescence of the luminescent particles that passes through the transmission part of the test container with an imaging device,
A distribution state acquisition unit acquires an image of the luminescent particles from the imaging device and derives a distribution state of the luminescent particles,
A dispersion evaluation unit evaluates the dispersion state of the test fluid based on the derived distribution state,
a database unit constructs a database including evaluation results of the dispersion evaluation unit and test run conditions of the test dispersion device;
An operating condition presentation method in which an operating condition presentation unit presents operating conditions for dispersing a fluid equivalent to the test fluid in a container equivalent to the test container using a dispersion device equivalent to the test dispersion device based on the database.
前記発光粒子の発光を透過する透過部を少なくとも一部に備える試験容器と、
前記試験容器に収容された前記試験流体を分散させる試験分散装置と、
前記試験容器の前記透過部を透過する前記発光粒子の発光を撮像する撮像装置と、
を備える分散試験システム。 luminescent particles added to the fluid to form a test fluid;
a test container at least partially including a transmitting portion that transmits the light emitted from the luminescent particles;
a test dispersion device that disperses the test fluid contained in the test container;
an imaging device that images the luminescence of the luminescent particles that passes through the transmission part of the test container;
A distributed testing system equipped with
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