JP6558315B2 - Bubble diameter distribution measuring apparatus and bubble diameter distribution measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定するための気泡径分布測定装置及び気泡径分布測定方法に関するものである。 The present invention relates to a bubble diameter distribution measuring apparatus and a bubble diameter distribution measuring method for measuring the bubble diameter distribution of fine bubbles contained in a fine bubble-containing medium.
近年、マイクロバブルやウルトラファインバブルといったファインバブルの研究及び利用が活発に行われている。ファインバブルは、例えば、気泡径が100μm以下の微細気泡であり、気泡径が1μm以上のものはマイクロバブル、気泡径が1μm未満のものはウルトラファインバブルと呼ばれている。 In recent years, research and use of fine bubbles such as micro bubbles and ultra fine bubbles have been actively conducted. For example, fine bubbles are fine bubbles having a bubble diameter of 100 μm or less, those having a bubble diameter of 1 μm or more are called microbubbles, and those having a bubble diameter of less than 1 μm are called ultrafine bubbles.
ファインバブルには、洗浄効果や殺菌効果といった様々な効果が期待されている。例えば、工場やプラント、公衆トイレなどで、ファインバブルを用いて各種設備の洗浄を行えば、洗剤の使用量を削減することができる。そのため、ファインバブルを用いた洗浄方法は、環境に優しい新たな洗浄方法として注目されている。 Fine bubbles are expected to have various effects such as a cleaning effect and a sterilizing effect. For example, if various facilities are cleaned using fine bubbles in factories, plants, public toilets, etc., the amount of detergent used can be reduced. Therefore, a cleaning method using fine bubbles has attracted attention as a new environmentally friendly cleaning method.
このようなファインバブルの特性と効果の関係は、ファインバブルの気泡径や気泡量(濃度)に依存している。そこで、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置などを用いて、ファインバブルの気泡径分布(粒子径分布)を測定する技術が提案されている。 The relationship between the characteristics and effects of such fine bubbles depends on the bubble diameter and bubble amount (concentration) of the fine bubbles. Therefore, a technique for measuring the bubble size distribution (particle size distribution) of fine bubbles using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus or the like has been proposed.
また、測定対象となる液体(ファインバブル含有媒体)には、ファインバブル以外にも、例えば、粉塵又は土などの固体粒子や、オイル又はエマルジョンなどの液体粒子といった異物(コンタミ)が含まれている場合がある。このような場合に対応するため、ファインバブルとコンタミとを識別した上で、ファインバブルの気泡径分布を測定する技術も提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
In addition to fine bubbles, the liquid to be measured (fine bubble-containing medium) includes foreign particles (contamination) such as solid particles such as dust or soil, and liquid particles such as oil or emulsion. There is a case. In order to cope with such a case, a technique for measuring the bubble diameter distribution of fine bubbles after identifying fine bubbles and contaminants has also been proposed (see, for example,
特許文献1に記載の粒子径分布測定装置では、試料溶液(原液)に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す第1光強度分布データを取得する。また、ファインバブル発生装置によって、試料溶液(原液)にファインバブルを含有させ、そのファインバブル含有媒体(原液及びファインバブル)に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す第2光強度分布データを取得する。ファインバブル含有媒体には、ファインバブル及びコンタミが含まれており、原液にはコンタミのみが含まれている。そして、この粒子径分布測定装置では、原液から得られる第1光強度分布データを、ファインバブル含有媒体から得られる第2光強度分布データから差し引いたデータを用いて粒子径分布を演算することで、ファインバブルのみの気泡径分布を測定している。
In the particle size distribution measuring apparatus described in
上記した従来の装置を用いる場合には、ファインバブルが含有されていない原液、及び、原液にファインバブルが含有されたファインバブル含有媒体の両方を測定する必要がある。しかし、例えば、自然界で発生するファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定する場合もある。この場合には、ファインバブル含有媒体を用意することはできるが、ファインバブルが含有されていない原液を用意することが難しい。そのため、このような場合、すなわち、ファインバブル含有媒体のみから、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定する場合には、上記装置による測定は適していない。 When the above-described conventional apparatus is used, it is necessary to measure both a stock solution containing no fine bubbles and a fine bubble-containing medium containing fine bubbles in the stock solution. However, for example, the bubble size distribution of fine bubbles contained in a fine bubble-containing medium that occurs in nature may be measured. In this case, a fine bubble-containing medium can be prepared, but it is difficult to prepare a stock solution that does not contain fine bubbles. Therefore, in such a case, that is, when the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium is measured only from the fine bubble-containing medium, the measurement using the above apparatus is not suitable.
そこで、ファインバブル含有媒体中の粒子の画像を撮影し、撮影された画像に基づいて各粒子がファインバブルであるか否かを識別することが考えられる。このような方法であれば、撮影された画像を目視することにより、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルとコンタミとを判別することが可能である。 Therefore, it is conceivable to take an image of particles in the fine bubble-containing medium and identify whether or not each particle is a fine bubble based on the taken image. With such a method, it is possible to discriminate between fine bubbles and contamination contained in the fine bubble-containing medium by viewing the captured image.
しかしながら、このような方法では、ファインバブル含有媒体のごく一部の画像を撮影するため、サンプル数が少なく、その識別結果のみに基づいてファインバブルの気泡径分布を算出すると、算出されたファインバブルの気泡径分布の精度が極めて低くなってしまう。 However, in such a method, since only a part of the fine bubble-containing medium is captured, the number of samples is small, and the bubble size distribution of the fine bubbles is calculated based only on the identification result. The accuracy of the bubble diameter distribution is extremely low.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ファインバブル含有媒体のみを用いて、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定できる気泡径分布測定装置及び気泡径分布測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses only a fine bubble-containing medium, and a bubble diameter distribution measuring apparatus and a bubble capable of accurately measuring the bubble diameter distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium An object is to provide a diameter distribution measuring method.
(1)本発明に係る気泡径分布測定装置は、画像撮影部と、光強度測定部と、粒子径分布測定部と、ファインバブル識別部と、気泡サイズ判定部と、気泡径分布測定部とを備える。前記画像撮影部は、原液にファインバブルが含有されたファインバブル含有媒体の画像を撮影する。前記光強度測定部は、前記ファインバブル含有媒体に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データを取得する。前記粒子径分布測定部は、前記光強度分布データに基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する。前記ファインバブル識別部は、前記画像撮影部により撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の中からファインバブルを識別する。前記気泡サイズ判定部は、前記ファインバブル識別部により識別されたファインバブルのサイズを判定する。前記気泡径分布測定部は、前記粒子径分布データから、前記気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータを除去することにより、ファインバブルの気泡径分布データを取得する。 (1) A bubble diameter distribution measuring apparatus according to the present invention includes an image capturing unit, a light intensity measuring unit, a particle size distribution measuring unit, a fine bubble identifying unit, a bubble size determining unit, and a bubble size distribution measuring unit, Is provided. The image photographing unit photographs an image of a fine bubble-containing medium in which fine bubbles are contained in a stock solution. The light intensity measurement unit irradiates the fine bubble-containing medium with laser light and acquires light intensity distribution data representing the intensity distribution of diffracted / scattered light. The particle size distribution measuring unit calculates particle size distribution data of particles contained in the fine bubble-containing medium based on the light intensity distribution data. The fine bubble identifying unit identifies fine bubbles from particles contained in the fine bubble-containing medium based on the image photographed by the image photographing unit. The bubble size determining unit determines the size of the fine bubble identified by the fine bubble identifying unit. The bubble diameter distribution measuring unit removes data of particle diameter sections other than the particle diameter section including the size of the fine bubbles determined by the bubble size determining unit from the particle diameter distribution data, so that bubbles of fine bubbles are obtained. Obtain diameter distribution data.
このような構成によれば、粒子径分布測定部により算出される粒子径分布データのうち、気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータが除去されることで、気泡径分布測定部によりファインバブルの気泡径分布データが取得される。 According to such a configuration, from the particle size distribution data calculated by the particle size distribution measuring unit, data of particle size sections other than the particle size section including the fine bubble size determined by the bubble size determining unit is removed. As a result, the bubble diameter distribution data of the fine bubbles is acquired by the bubble diameter distribution measuring unit.
そのため、ファインバブル含有媒体にコンタミが含まれる場合であっても、気泡径分布データにおいて、コンタミに関するデータを除去することができる。
その結果、ファインバブル含有媒体のみを用いて、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定できる。
Therefore, even if the fine bubble-containing medium contains contamination, data relating to contamination can be removed from the bubble diameter distribution data.
As a result, the bubble diameter distribution of the fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be accurately measured using only the fine bubble-containing medium.
(2)また、前記気泡径分布測定装置は、異物識別部と、異物サイズ判定部と、粒子数カウント部と、比率算出部とをさらに備えてもよい。前記異物識別部は、前記画像撮影部により撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブル以外の異物を識別する。前記異物サイズ判定部は、前記異物識別部により識別された異物のサイズを判定する。前記粒子数カウント部は、前記画像撮影部により撮影された画像に含まれるファインバブルの数及び異物の数をカウントする。前記比率算出部は、前記粒子数カウント部によりカウントされたファインバブルの数及び異物の数の比率を算出する。前記気泡径分布測定部は、前記気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、前記異物サイズ判定部により判定された異物のサイズが含まれている場合に、当該粒子径区間におけるデータが前記比率算出部により算出された比率に基づいて補正された気泡径分布データを取得してもよい。 (2) The bubble size distribution measuring apparatus may further include a foreign matter identifying unit, a foreign matter size determining unit, a particle number counting unit, and a ratio calculating unit. The foreign matter identifying unit identifies foreign matter other than fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium based on the image photographed by the image photographing unit. The foreign matter size determination unit determines the size of the foreign matter identified by the foreign matter identification unit. The particle number counting unit counts the number of fine bubbles and the number of foreign substances included in the image captured by the image capturing unit. The ratio calculation unit calculates a ratio between the number of fine bubbles and the number of foreign substances counted by the particle number counting unit. The bubble diameter distribution measuring unit, when the particle size section including the fine bubble size determined by the bubble size determining unit includes the size of the foreign substance determined by the foreign particle size determining unit, the particle You may acquire the bubble diameter distribution data by which the data in a diameter area were correct | amended based on the ratio calculated by the said ratio calculation part.
このような構成によれば、気泡径分布データにおいて、ファインバブルのサイズを含む粒子径区間に異物のサイズが含まれる場合であっても、その区間におけるデータを、ファインバブルの数及び異物の数の比率に基づいて、補正できる。
そのため、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を一層精度よく測定できる。
According to such a configuration, in the bubble diameter distribution data, even if the particle size section including the size of the fine bubble includes the size of the foreign substance, the data in the section is converted into the number of fine bubbles and the number of foreign objects. Can be corrected based on the ratio.
Therefore, the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be measured with higher accuracy.
(3)また、前記画像撮影部は、ファインバブル含有媒体の画像を一定周期で撮影してもよい。前記ファインバブル識別部は、一定周期で撮影される各画像についてファインバブルを順次識別してもよい。前記気泡径分布測定部は、前記ファインバブル識別部によりファインバブルが識別された画像に基づくファインバブルの気泡径分布データを、次の画像についてファインバブルが識別されるまで取得してもよい。 (3) The image photographing unit may photograph an image of the fine bubble-containing medium at a constant period. The fine bubble identifying unit may sequentially identify fine bubbles for each image captured at a constant period. The bubble diameter distribution measurement unit may acquire fine bubble bubble size distribution data based on the image in which the fine bubble is identified by the fine bubble identification unit until the fine bubble is identified for the next image.
このような構成によれば、気泡径分布測定部によるファインバブルの気泡径分布データの取得を連続的に実施しつつ、画像撮影部によりファインバブル含有媒体の画像が撮影された場合には、最新の画像からファインバブルを識別し、その最新の識別結果に基づいて、気泡径分布測定部によりファインバブルの気泡径分布データを取得できる。
そのため、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布をリアルタイムで測定できる。
According to such a configuration, when an image of the fine bubble-containing medium is captured by the image capturing unit while continuously acquiring the bubble size distribution data of the fine bubbles by the bubble size distribution measuring unit, the latest Fine bubbles are identified from the image of the above, and the bubble diameter distribution data of the fine bubbles can be acquired by the bubble diameter distribution measurement unit based on the latest identification result.
Therefore, the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be measured in real time.
(4)本発明に係る気泡径分布測定方法は、画像撮影ステップと、光強度測定ステップと、粒子径分布測定ステップと、ファインバブル識別ステップと、気泡サイズ判定ステップと、気泡径分布測定ステップとを含む。前記画像撮影ステップでは、原液にファインバブルが含有されたファインバブル含有媒体の画像を撮影する。前記光強度測定ステップでは、前記ファインバブル含有媒体に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データを取得する。前記粒子径分布測定ステップでは、前記光強度分布データに基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する。前記ファインバブル識別ステップでは、前記画像撮影ステップにより撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の中からファインバブルを識別する。前記気泡サイズ判定ステップでは、前記ファインバブル識別ステップにより識別されたファインバブルのサイズを判定する。前記気泡径分布測定ステップでは、前記粒子径分布データから、前記気泡サイズ判定ステップにより判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータを除去することにより、ファインバブルの気泡径分布データを取得する。 (4) The bubble diameter distribution measuring method according to the present invention includes an image capturing step, a light intensity measuring step, a particle diameter distribution measuring step, a fine bubble identifying step, a bubble size determining step, and a bubble diameter distribution measuring step. including. In the image photographing step, an image of a fine bubble-containing medium in which fine bubbles are contained in the stock solution is photographed. In the light intensity measurement step, the fine bubble-containing medium is irradiated with laser light to obtain light intensity distribution data representing the intensity distribution of diffracted / scattered light. In the particle size distribution measurement step, particle size distribution data of particles contained in the fine bubble-containing medium is calculated based on the light intensity distribution data. In the fine bubble identifying step, fine bubbles are identified from particles contained in the fine bubble-containing medium based on the image photographed in the image photographing step. In the bubble size determination step, the size of the fine bubble identified in the fine bubble identification step is determined. In the bubble diameter distribution measurement step, fine bubble bubbles are removed from the particle diameter distribution data by removing data of particle diameter sections other than the particle diameter section including the fine bubble size determined by the bubble size determination step. Obtain diameter distribution data.
(5)また、前記気泡径分布測定方法は、異物識別ステップと、異物サイズ判定ステップと、粒子数カウントステップと、比率算出ステップとをさらに含んでもよい。前記異物識別ステップでは、前記画像撮影ステップにより撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブル以外の異物を識別する。前記異物サイズ判定ステップでは、前記異物識別ステップにより識別された異物のサイズを判定する。前記粒子数カウントステップでは、前記画像撮影ステップにより撮影された画像に含まれるファインバブルの数及び異物の数をカウントする。前記比率算出ステップでは、前記粒子数カウントステップによりカウントされたファインバブルの数及び異物の数の比率を算出する。前記気泡径分布測定ステップでは、前記気泡サイズ判定ステップにより判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、前記異物サイズ判定ステップにより判定された異物のサイズが含まれている場合に、当該粒子径区間におけるデータが前記比率算出ステップにより算出された比率に基づいて補正された気泡径分布データを取得してもよい。 (5) The bubble diameter distribution measuring method may further include a foreign matter identification step, a foreign matter size determination step, a particle number counting step, and a ratio calculation step. In the foreign matter identifying step, foreign matter other than fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium is identified based on the image photographed in the image photographing step. In the foreign matter size determination step, the size of the foreign matter identified in the foreign matter identification step is determined. In the particle number counting step, the number of fine bubbles and the number of foreign matters included in the image photographed in the image photographing step are counted. In the ratio calculating step, a ratio between the number of fine bubbles and the number of foreign matters counted in the particle number counting step is calculated. In the bubble diameter distribution measurement step, when the particle size section including the fine bubble size determined in the bubble size determination step includes the size of the foreign object determined in the foreign particle size determination step, the particle Bubble diameter distribution data in which data in the diameter section is corrected based on the ratio calculated in the ratio calculation step may be acquired.
(6)また、前記画像撮影ステップでは、ファインバブル含有媒体の画像を一定周期で撮影してもよい。前記ファインバブル識別ステップでは、一定周期で撮影される各画像についてファインバブルを順次識別してもよい。前記気泡径分布測定ステップでは、前記ファインバブル識別ステップによりファインバブルが識別された画像に基づくファインバブルの気泡径分布データを、次の画像についてファインバブルが識別されるまで取得してもよい。 (6) In the image photographing step, an image of the fine bubble-containing medium may be photographed at a constant period. In the fine bubble identification step, fine bubbles may be identified sequentially for each image photographed at a fixed period. In the bubble diameter distribution measuring step, the bubble diameter distribution data of the fine bubble based on the image in which the fine bubble is identified in the fine bubble identifying step may be acquired until the fine bubble is identified for the next image.
本発明によれば、粒子径分布測定部により算出される粒子径分布データのうち、気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータが除去されることで、気泡径分布測定部によりファインバブルの気泡径分布データが取得される。そのため、ファインバブル含有媒体にコンタミが含まれる場合であっても、気泡径分布データにおいて、コンタミに関するデータを除去することができる。その結果、ファインバブル含有媒体のみを用いて、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定できる。 According to the present invention, among the particle size distribution data calculated by the particle size distribution measuring unit, the data of the particle size interval other than the particle size interval including the fine bubble size determined by the bubble size determining unit is removed. Thus, the bubble diameter distribution data of fine bubbles is acquired by the bubble diameter distribution measuring unit. Therefore, even if the fine bubble-containing medium contains contamination, data relating to contamination can be removed from the bubble diameter distribution data. As a result, the bubble diameter distribution of the fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be accurately measured using only the fine bubble-containing medium.
1.気泡径分布測定装置の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る気泡径分布測定装置1の構成例を示したブロック図である。この気泡径分布測定装置1は、ファインバブルが含有されたファインバブル含有媒体を測定対象とし、当該ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定するための装置である。
1. 1 is a block diagram showing a configuration example of a bubble diameter
ファインバブル含有媒体は、例えば、自然界で発生するファインバブル含有媒体であって、ファインバブルに加えて、粉塵又は土などの固体粒子や、オイル又はエマルジョンなどの液体粒子といった異物(コンタミ)が含まれている。ファインバブル含有媒体は、例えば、水の他、アルコール又は油といった任意の液体を原液とし、この原液にファインバブルが含有されている媒体である。具体的には、ファインバブル含有媒体は、例えば、気泡径が100μm以下の微細気泡からなるファインバブルを含んでいる。より具体的には、気泡径が1μm未満のウルトラファインバブル、及び、気泡径が1μm以上のマイクロバブルの少なくとも一方が、気体粒子として原液に含有されている。気体粒子を構成する気体は、空気であってもよいし、例えば、オゾンや水素といった空気以外の気体であってもよい。 The fine bubble-containing medium is, for example, a fine bubble-containing medium that occurs in the natural world, and includes fine particles and foreign particles (contamination) such as solid particles such as dust or soil, and liquid particles such as oil or emulsion. ing. The fine bubble-containing medium is a medium in which an arbitrary liquid such as alcohol or oil is used as a stock solution in addition to water, and fine bubbles are contained in the stock solution. Specifically, the fine bubble-containing medium includes fine bubbles made of fine bubbles having a bubble diameter of 100 μm or less, for example. More specifically, at least one of ultrafine bubbles having a bubble diameter of less than 1 μm and microbubbles having a bubble diameter of 1 μm or more is contained in the stock solution as gas particles. The gas constituting the gas particles may be air or, for example, a gas other than air, such as ozone or hydrogen.
気泡径分布測定装置1には、ポンプ2、画像撮影部3、光強度測定部4及びデータ処理装置5などが備えられている。気泡径分布測定装置1では、ポンプ2の駆動により、ファインバブル含有媒体が、画像撮影部3及び光強度測定部4に順次供給される。光強度測定部4に供給された後のファインバブル含有媒体は、外部に排水される。また、データ処理装置5は、画像撮影部3及び光強度測定部4に電気的に接続されており、これらからの信号が適宜入力される。
The bubble diameter
画像撮影部3は、供給されるファインバブル含有媒体を撮影するように構成されている。具体的には、画像撮影部3は、ファインバブル含有媒体中の粒子を撮影する。
The
光強度測定部4は、ファインバブル含有媒体に対して光(レーザ光)を照射し、ファインバブル含有媒体からの回折・散乱光(レーザ回折・散乱光)の強度分布を測定する。これにより、光強度測定部4では、ファインバブル含有媒体からの回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データが取得される。光強度測定部4における測定で得られる光強度分布データは、データ処理装置5に入力される。
The light
データ処理装置5は、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定する際のデータを処理するためのものであり、例えば、パーソナルコンピュータにより構成される。このデータ処理装置5は、制御部51、操作部52、表示部53及び記憶部54などを備えている。
The
制御部51は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を含む構成であり、操作部52、表示部53及び記憶部54などの各部が電気的に接続されている。操作部52は、例えばキーボード及びマウスを含む構成であり、作業者が操作部52を操作することにより入力作業などを行うことができるようになっている。
The
表示部53は、例えば、液晶表示器などにより構成することができ、作業者が表示部53の表示内容を確認しながら作業を行うことができるようになっている。記憶部54は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びハードディスクなどにより構成することができる。
The
2.画像撮影部及び光強度測定部の詳細構成
図2は、画像撮影部3及び光強度測定部4の構成例を概略的に示した図である。
(1)画像撮影部
画像撮影部3には、光源31、フローセル32及びカメラ33などが備えられている。
光源31は、フローセル32に向けて光を照射するように構成されている。
2. Detailed Configuration of Image Shooting Unit and Light Intensity Measuring Unit FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of the
(1) Image Shooting Unit The
The
フローセル32には、測定対象となるファインバブル含有媒体が供給される。フローセル32に供給された後のファインバブル含有媒体は、後述する光強度測定部4のフローセル45に供給される。すなわち、フローセル32、及び、後述するフローセル45は、ファインバブル含有媒体の流入方向において、直列となるように配置されている。
The
カメラ33は、フローセル32を挟んで、光源31の反対側に配置されている。カメラ33は、フローセル32に対向している。カメラ33は、光源31からの光を受けて、フローセル32内のファインバブル含有媒体の画像を一定周期で撮影する。カメラ33は、撮影した画像に関する信号をデータ処理装置5に出力するようになっている。
The
(2)光強度測定部
光強度測定部4は、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置により構成されている。すなわち、本実施形態では、固体粒子や液体粒子の粒子径分布を測定するための粒子径分布測定装置を用いて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブル(気体粒子)の気泡径分布(粒子径分布)が測定される。
(2) Light intensity measuring unit The light
光強度測定部4には、光源41、集光レンズ42、空間フィルタ43、コリメータレンズ44、フローセル45、集光レンズ46、フォトダイオードアレイ47、側方センサ48及び複数の後方センサ49などが備えられている。フローセル45には、測定対象となるファインバブル含有媒体であって、フローセル32を通過した後のファインバブル含有媒体が供給される。
The light
光源41は、例えば、レーザ光源からなり、当該光源41から照射されたレーザ光が、集光レンズ42、空間フィルタ43及びコリメータレンズ44を通過することにより平行光となる。このようにして平行光とされたレーザ光は、フローセル45に照射され、フローセル45内のファインバブル含有媒体に含まれる粒子群(コンタミ及びファインバブルを含む。)で回折又は散乱した後、集光レンズ46を通ってフォトダイオードアレイ47により受光されるようになっている。
The
フォトダイオードアレイ47は、光源41側から見てフローセル45の前方(光源41側とは反対側)に配置されている。これにより、フォトダイオードアレイ47に備えられた複数の受光素子は、それぞれ前方センサ471を構成している。フォトダイオードアレイ47は、フローセル45内のファインバブル含有媒体からの回折・散乱光(回折光又は散乱光)を検出するための検出器を構成している。
The
本実施形態におけるフォトダイオードアレイ47は、互いに異なる半径を有するリング状又は半リング状の検出面が形成された複数(例えば、64個)の前方センサ471を、集光レンズ46の光軸を中心として同心円状に配置することにより構成されたリングディテクタであり、各前方センサ471には、それぞれの位置に応じた回折・散乱角度の光が入射する。したがって、フォトダイオードアレイ47の各前方センサ471の検出信号は、各回折・散乱角度の光の強度を表すことになる。
The
これに対して、側方センサ48は、光源41側から見てフローセル45の側方に配置されている。この例では、フローセル45が薄い中空状の部材により形成されており、その厚み方向Dが光源41から入射するレーザ光の光軸Lと平行になるように配置される。側方センサ48は、フローセル45に対して、例えば、厚み方向Dに直交する方向に並べて配置される。
On the other hand, the side sensor 48 is disposed on the side of the
図2では、側方センサ48がフローセル45の上方に配置されているが、これに限らず、フローセル45の下方、右方、左方など、フローセル45の厚み方向Dに直交する面内の任意の位置に配置されていてもよい。これにより、厚み方向Dに対して直交する方向への回折・散乱光を側方センサ48で受光することができる。ただし、側方センサ48は、厚み方向Dに対して90°の方向への回折・散乱光を受光するような構成に限らず、厚み方向Dに対して70°〜110°、より好ましくは80°〜100°の方向への回折・散乱光を受光するような構成であってもよい。
In FIG. 2, the side sensor 48 is disposed above the
複数の後方センサ49は、それぞれ光源41側から見てフローセル45の後方(光源41側)に配置されている。これにより、各後方センサ49は、側方センサ48よりも後方への回折・散乱光を受光することができる。各後方センサ49は、フローセル45に対して異なる角度で配置されることにより、それぞれ異なる角度で入射する回折・散乱光を受光することができる。この例では、2つの後方センサ49が設けられているが、これに限らず、例えば、1つ又は3つ以上の後方センサ49が設けられた構成であってもよい。
The plurality of
フォトダイオードアレイ47の各前方センサ471、側方センサ48及び各後方センサ49の検出信号は、A/D変換器(図示せず)によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、データ処理装置5に入力されるようになっている。このデータ処理装置5に入力されるデータが、光強度分布データである。これにより、各センサ471,48,49における受光強度が、各センサ471,48,49の素子番号に対応付けてデータ処理装置5に入力される。
The detection signals of the
ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定する際には、画像撮影部3のフローセル32を通過した後のファインバブル含有媒体が、光強度測定部4のフローセル45に供給される。そして、光強度測定部4で得られる光強度分布データに基づいて、データ処理装置5の制御部51が演算を行うことにより、粒子径分布データが生成される。粒子径分布データを生成する際には、下記式(1)の関係を用いることができる。
When measuring the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium, the fine bubble-containing medium after passing through the
上記sは、光強度分布データ(ベクトル)である。上記sにおける各要素si(i=1,2,・・・,m)は、フォトダイオードアレイ47の各前方センサ471、側方センサ48及び各後方センサ49における検出強度である。
The s is light intensity distribution data (vector). Each element s i (i = 1, 2,..., M) in s is a detection intensity in each
上記qは、頻度分布%として表現される粒子径分布データ(ベクトル)である。測定対象となる粒子径範囲(最大粒子径がx1、最小粒子径がxn+1)をn分割し、それぞれの粒子径区間を[xj,xj+1]とすると、上記qにおける各要素qj(j=1,2,・・・,n)は、各粒子径区間[xj,xj+1]に対応する粒子量である。
通常は、体積基準が用いられ、下記式(5)を満たすように、すなわち各要素qjの合計が100%となるように正規化が行われる。
The q is particle size distribution data (vector) expressed as a frequency distribution%. When the particle size range to be measured (maximum particle size is x 1 , minimum particle size is x n + 1 ) is divided into n and each particle size interval is [x j , x j + 1 ], each element q j in q above (J = 1, 2,..., N) is the amount of particles corresponding to each particle diameter section [x j , x j + 1 ].
Usually, a volume standard is used, and normalization is performed so that the following formula (5) is satisfied, that is, the total of each element q j is 100%.
上記Aは、粒子径分布データqを光強度分布データsに変換する係数行列である。上記Aにおける各要素ai,j(i=1,2,・・・,m、j=1,2,・・・,n)は、各粒子径区間[xj,xj+1]に属する単位粒子量の粒子群によって回折及び散乱した光のi番目の素子における検出強度である。 A is a coefficient matrix for converting the particle size distribution data q into light intensity distribution data s. Each element a i, j (i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N) in A is a unit belonging to each particle diameter section [x j , x j + 1 ]. This is the detected intensity at the i-th element of light diffracted and scattered by a particle group having a particle amount.
上記Aにおける各要素ai,jの値は、屈折率をパラメータの一つとして用いて予め理論的に計算することができる。このとき、ファインバブル(気体粒子)を構成する気体の屈折率を用いて、各要素ai,jの値を算出しておけばよい。各要素ai,jの値は、フラウンホーファ回折理論又はミー散乱理論を用いて算出される。例えば、粒子径が光源41からのレーザ光の波長に比べて十分に大きい場合(例えば10倍以上)には、フラウンホーファ回折理論を用いて各要素ai,jの値を計算することができる。一方、粒子径が光源41からのレーザ光の波長と同程度、又は、それより小さい場合には、ミー散乱理論を用いて各要素ai,jの値を計算することができる。
The value of each element a i, j in A can be theoretically calculated in advance using the refractive index as one of the parameters. At this time, the value of each element a i, j may be calculated using the refractive index of the gas constituting the fine bubble (gas particle). The value of each element a i, j is calculated using Fraunhofer diffraction theory or Mie scattering theory. For example, when the particle diameter is sufficiently larger than the wavelength of the laser beam from the light source 41 (for example, 10 times or more), the value of each element a i, j can be calculated using Fraunhofer diffraction theory. On the other hand, when the particle diameter is about the same as or smaller than the wavelength of the laser light from the
このようにして上記Aにおける各要素ai,jの値を求めれば、上記式(1)に基づいて、下記式(6)により粒子径分布データqを求めることができる。ただし、ATはAの転置行列である。 Thus, if the value of each element a i, j in A is obtained, the particle size distribution data q can be obtained by the following equation (6) based on the equation (1). Where AT is a transposed matrix of A.
本実施形態では、画像撮影部3のフローセル32を通過した後のファインバブル含有媒体は、光強度測定部4のフローセル45に供給される。そして、光強度測定部4において、光強度分布データが算出される。
In the present embodiment, the fine bubble-containing medium after passing through the
具体的には、上述の式(2)で得られる光強度分布データsを用いて粒子径分布データqが算出されることにより、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布が測定される。 Specifically, the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium is measured by calculating the particle size distribution data q using the light intensity distribution data s obtained by the above formula (2). The
ここで、上記したように、ファインバブル含有媒体には、ファインバブルに加えて、コンタミが含まれている。そのため、光強度測定部4で測定される光強度分布データsには、ファインバブルに対応するデータに加えて、コンタミに対応するデータが含まれる。そして、そのままのデータに基づいて気泡径分布を測定すると、コンタミに関するデータが気泡径分布に含まれるため、ファインバブルの気泡径分布の測定精度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、以下の構成及び方法により、ファインバブルの気泡径分布が測定される。
Here, as described above, the fine bubble-containing medium contains contaminants in addition to the fine bubbles. Therefore, the light intensity distribution data s measured by the light
3.制御部及び周辺の部材の具体的構成
図3は、気泡径分布測定装置1の制御部51、及び、その周辺の部材の具体的構成を示したブロック図である。
気泡径分布測定装置1には、上記したように、画像撮影部3、光強度測定部4、制御部51及び表示部53が備えられている。
3. FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the
As described above, the bubble diameter
制御部51は、CPUがプログラムを実行することにより、ファインバブル識別部511、気泡サイズ判定部512、異物識別部513、異物サイズ判定部514、粒子数カウント部515、比率算出部516、粒子径分布測定部517、気泡径分布測定部518及び表示制御部519などとして機能する。
When the CPU executes the program, the
ファインバブル識別部511は、画像撮影部3により撮影された画像に基づいて、すなわち、画像撮影部3のカメラ33からの信号に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の中からファインバブルを識別する。
The fine
気泡サイズ判定部512は、ファインバブル識別部511により識別されたファインバブルのサイズを判定する。
異物識別部513は、画像撮影部3により撮影された画像に基づいて、すなわち、画像撮影部3のカメラ33からの信号に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブル以外の異物(コンタミ)を識別する。
The bubble
The foreign
異物サイズ判定部514は、異物識別部513により識別された異物(コンタミ)のサイズを判定する。
粒子数カウント部515は、ファインバブル識別部511の識別結果、及び、異物識別部513の識別結果に基づいて、画像撮影部3のカメラ33で撮影された画像に含まれるファインバブルの数及び異物(コンタミ)の数をカウントする。
The foreign matter
Based on the identification result of the fine
比率算出部516は、気泡サイズ判定部512の判定結果、異物サイズ判定部514の判定結果、及び、粒子数カウント部515によりカウントされた粒子数に基づいて、粒子数カウント部515によりカウントされたファインバブルの数及び異物(コンタミ)の数の比率を算出する。
粒子径分布測定部517は、光強度測定部4からの信号(光強度分布データ)に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する。
The
The particle size
気泡径分布測定部518は、気泡サイズ判定部512、異物サイズ判定部514、比率算出部516及び粒子径分布測定部517のそれぞれの処理結果に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布データを取得する。
表示制御部519は、気泡径分布測定部518で取得される気泡径分布データに基づいて、ファインバブルの気泡径分布を表示部53に表示させる処理を行う。
The bubble size
The
4.制御部による制御動作
図4は、制御部51による処理の一例を示したフローチャートである。
気泡径分布測定装置1における測定では、まず、画像撮影部3のフローセル32にファインバブル含有媒体が供給される。そして、画像撮影部3において、カメラ33によりフローセル32内のファインバブル含有媒体が一定周期で撮影される。すなわち、画像撮影部3では、気泡径分布測定装置1における測定が開始されてから、一定時間が経過するたびに(ステップS101でYes)、フローセル32内のファインバブル含有媒体が撮影される(ステップS102:画像撮影ステップ)。
4). Control Operation by Control Unit FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing by the
In the measurement in the bubble diameter
図5は、画像撮影部3(カメラ33)によって撮影された画像を概略的に示した図である。図5の例では、カメラ33により撮影された画像311に、複数のファインバブル312と、ファインバブル312以外の粒子である複数のコンタミ313とが含まれている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an image photographed by the image photographing unit 3 (camera 33). In the example of FIG. 5, the
ファインバブル312は、球形状である。各ファインバブル312は、そのサイズ(直径)が一様ではなく、種々の寸法(サイズ)で形成されている。
コンタミ313は、球形状でない形状であって、例えば、幅方向(横方向)の寸法が、幅方向と直交する直交方向(縦方向)の寸法よりも大きい扁平形状である。各コンタミ313は、そのサイズが一様ではなく、種々の寸法(サイズ)で形成されている。
このような画像311が、画像撮影部3において撮影される。
The
The
Such an
図4のステップS102の後、制御部51のファインバブル識別部511は、画像撮影部3のカメラ33で撮影された画像311(図5参照)に含まれる粒子の中からファインバブル312を識別する(ステップS103:ファインバブル識別ステップ)。具体的には、ファインバブル識別部511は、画像311に基づいて、ファインバブル312が球形の粒子であることから、ファインバブル312を識別する。このファインバブル312は、上記したように、種々のサイズを有している。
After step S102 of FIG. 4, the fine
そして、気泡サイズ判定部512は、ファインバブル識別部511により識別されたファインバブル312のそれぞれの気泡サイズ(ファインバブルサイズ)を判定する(ステップS104:気泡サイズ判定ステップ)。
Then, the bubble
このようなファインバブルの識別は、ウルトラファインバブル及びマイクロバブルのいずれについても可能であるが、粒子が球形であるか否かを判定するために必要なカメラ33の画素数を考慮すれば、マイクロバブルの識別に特に効果的である。ウルトラファインバブルのような極めて小さい気体粒子の識別を行う場合には、気体粒子にブラウン運動が生じるため、液体試料に対して遠心力を作用させることが好ましい。
Such identification of fine bubbles is possible for both ultra fine bubbles and micro bubbles. However, if the number of pixels of the
また、異物識別部513は、画像撮影部3のカメラ33で撮影された画像311に含まれる粒子の中から異物であるコンタミ313を識別する(ステップS105:異物識別ステップ)。具体的には、異物識別部513は、画像311に基づいて、コンタミ313が球形の粒子でないことから、コンタミ313を識別する。このコンタミ313は、上記したように、種々のサイズを有している。
Further, the foreign
そして、異物サイズ判定部514は、異物識別部513により識別されたコンタミ313のそれぞれのサイズ(異物サイズ)を判定する(ステップS106:異物サイズ判定ステップ)。例えば、図5に示すように、各コンタミ313の縦方向の寸法をL1、横方向の寸法をL2とした場合に、下記式(7)によりコンタミ313の径Lを算出することができる。このように、識別されたコンタミ313の複数方向の寸法の平均値を算出することにより、当該コンタミ313の径を判定することができる。
L=(L1+L2)/2 ・・・(7)
The foreign matter
L = (L1 + L2) / 2 (7)
また、画像撮影部3のフローセル32を通過した後のファインバブル含有媒体は、光強度測定部4のフローセル45に供給される。そして、光強度測定部4において、フローセル45内のファインバブル含有媒体にレーザ光が照射され、回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データが取得される(図4のステップS107:光強度測定ステップ)。
The fine bubble-containing medium after passing through the
そして、粒子径分布測定部517は、光強度測定部4が取得した光強度分布データに基づいて、上記のように、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する(ステップS108:粒子径分布測定ステップ)。
Then, the particle size
また、気泡径分布測定部518は、粒子径分布測定部517が算出した粒子径分布データに基づいて、気泡径分布データを算出する。
図6Aは、コンタミ313に関するデータが含まれる気泡径分布データの一例を示した図である。図6Aでは、ステップS108で算出された粒子径分布データを、そのまま気泡径分布データとしたときのデータP1が示されている。
The bubble diameter
FIG. 6A is a diagram illustrating an example of bubble diameter distribution data including data regarding the
データP1では、各粒子径区間における粒子量がグラフで示されている。このデータP1には、コンタミ313に関するデータQ1,Q2,Q3が含まれている。
なお、図6Aにおいて、データQ3は、ある粒子径区間において、ファインバブル312及びコンタミ313のデータが混在する場合におけるコンタミ313のデータを表している。具体的には、気泡径分布測定装置1における測定において、気泡サイズ判定部512が判定するファインバブル312のサイズ(直径)と、異物サイズ判定部514が算出する上記式(7)のコンタミ313の径とが同一の粒子径区間に含まれる場合がある。データQ3は、このような場合におけるコンタミ313のデータを表している。
In the data P1, the amount of particles in each particle diameter section is shown by a graph. This data P1 includes data Q1, Q2, Q3 related to the
In FIG. 6A, data Q3 represents the data of
気泡径分布測定部518、このようなコンタミ313に関するデータを、以下のようにして除去して、気泡径分布データを算出する(ステップS109:気泡径分布測定ステップ)。
図6Bは、図6AのデータP1からコンタミ313に関するデータを削除した後の気泡径分布データ(P2)の一例を示した図である。
The bubble diameter
FIG. 6B is a diagram showing an example of the bubble diameter distribution data (P2) after data related to the
具体的には、気泡径分布測定部518は、粒子径分布測定部517で算出される粒子径分布データから、気泡サイズ判定部512により判定されたファインバブル312のサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータを除去する。この例では、気泡径分布測定部518は、図6Aに示すデータP1から、気泡サイズ判定部512により判定されたファインバブル312のサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータであるデータQ1及びQ2を除去する。
Specifically, the bubble diameter
また、気泡サイズ判定部512により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、異物サイズ判定部514により判定された異物のサイズが含まれる場合には、粒子数カウント部515は、その粒子径区間におけるファインバブル312の数及びコンタミ313の数をカウントする。また、比率算出部516は、粒子数カウント部515によりカウントされたファインバブル312の数及びコンタミ313の数の比率を算出する。
If the particle size section including the fine bubble size determined by the bubble
この場合には、気泡径分布測定部518は、粒子径分布データにおいて、異物のサイズが含まれる粒子径区間におけるデータを、比率算出部516が算出した比率に基づいて補正して気泡径分布データとする。具体的には、気泡径分布測定部518は、粒子径分布データにおいて、異物のサイズが含まれる粒子径区間におけるデータのうち、コンタミ313の比率の部分を除去する処理を行う。この例では、気泡径分布測定部518は、図6Aに示すデータP1から、一定の割合を占めるコンタミ313のデータQ3を除去する処理を行い、データP2を算出する。
In this case, the bubble diameter
このように、気泡径分布測定部518は、同じ粒子径区間においてファインバブル312及びコンタミ313に関するデータが混在する場合であっても、比率算出部516が算出した比率に基づいて粒子径分布データを補正することにより、図6Bに示すファインバブルのみの気泡径分布データ(P2)を算出する。
この気泡径分布は、表示部53に表示されることによりモニタされる(ステップS110)。
As described above, the bubble size
The bubble diameter distribution is monitored by being displayed on the display unit 53 (step S110).
上記のようなステップS101〜S110の処理は、気泡径分布測定装置1による測定が終了となるまで(ステップS111でYes)、リアルタイムで実行される。
The processes in steps S101 to S110 as described above are executed in real time until the measurement by the bubble diameter
なお、この継続して実施される処理において、上記したように、画像撮影部3は、ファインバブル含有媒体の311を一定周期で撮影する。また、ファインバブル識別部511は、画像撮影部3により一定周期で撮影される各画像311についてファインバブルを順次識別し、異物識別部513は、画像撮影部3により一定周期で撮影される各画像311についてコンタミを順次識別する。
In this process that is continuously performed, as described above, the
このとき、一定周期内(一定時間が経過する前)の処理である場合には(ステップS101でNo)、ステップS102〜S106の処理は実行されずに、ステップS107以降の処理が実行される。また、ステップ109で実施される処理は、画像撮影部3で撮影された最新の画像311に基づいて実行される。すなわち、ステップS102〜S106の処理はある程度の時間がかかるため、気泡径分布測定部518は、ファインバブル識別部511によりファインバブルが識別された画像311に基づくファインバブルの気泡径分布データの取得を、次の画像311についてファインバブルが識別されるまで実施する。画像撮影部3により新しい画像311が撮影されると、気泡径分布測定部518は、その最新の画像311に基づくファインバブルの気泡径分布データの取得を実施する。
At this time, if the process is within a certain period (before a certain period of time has elapsed) (No in step S101), the processes in steps S107 and S106 are performed without performing the processes in steps S102 to S106. Further, the processing performed in step 109 is executed based on the
5.作用効果
(1)本実施形態では、気泡径分布測定装置1において、気泡径分布測定部518は、粒子径分布測定部517により算出される粒子径分布データのうち、気泡サイズ判定部512により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータ(例えば、図6A及び図6BにおけるデータQ1,Q2)を除去して、ファインバブルの気泡径分布データを取得する(ステップS109:気泡径分布測定ステップ)。
5. Action Effect (1) In the present embodiment, in the bubble diameter
そのため、ファインバブル含有媒体にコンタミ313が含まれる場合であっても、気泡径分布データにおいて、コンタミ313に関するデータを除去することができる。
その結果、ファインバブル含有媒体のみを用いて、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定できる。
Therefore, even if the fine bubble-containing medium includes the
As a result, the bubble diameter distribution of the fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be accurately measured using only the fine bubble-containing medium.
(2)また、本実施形態では、気泡径分布測定装置1において、気泡サイズ判定部512により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、異物サイズ判定部514により判定された異物のサイズが含まれる場合には、気泡径分布測定部518は、粒子径分布データにおいて、異物のサイズが含まれる粒子径区間におけるデータを、比率算出部516が算出した比率に基づいて補正して気泡径分布データとする。具体的には、気泡径分布測定部518は、粒子径分布データにおいて、コンタミ313のサイズが含まれる粒子径区間のデータのうち、コンタミ313の比率の部分(例えば、図6A及び図6BにおけるデータQ3)を除去する処理を行う。
(2) In the present embodiment, in the bubble diameter
すなわち、気泡径分布測定装置1では、気泡径分布データにおいて、ファインバブル312のサイズを含む粒子径区間にコンタミ313のサイズが含まれる場合であっても、その区間におけるデータを、ファインバブルの数及び異物の数の比率に基づいて、補正できる。
そのため、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を一層精度よく測定できる。
That is, in the bubble diameter
Therefore, the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be measured with higher accuracy.
(3)また、本実施形態では、気泡径分布測定装置1において、画像撮影部3は、ファインバブル含有媒体の311を一定周期で撮影する(ステップS102)。また、ファインバブル識別部511は、画像撮影部3により一定周期で撮影される各画像311についてファインバブルを順次識別する(ステップS103:ファインバブル識別ステップ)。そして、気泡径分布測定部518は、ファインバブル識別部511によりファインバブルが識別された画像311に基づくファインバブルの気泡径分布データの取得を、次の画像311についてファインバブルが識別されるまで実施する(ステップS109:気泡径分布測定ステップ)。画像撮影部3により新しい画像311が撮影されると、気泡径分布測定部518は、その最新の画像311に基づくファインバブルの気泡径分布データの取得を実施する。
(3) In the present embodiment, in the bubble diameter
そのため、気泡径分布測定部518によるファインバブルの気泡径分布データの取得を連続的に実施しつつ、画像撮影部3によりファインバブル含有媒体の画像が撮影された場合には、最新の画像からファインバブルを識別し、その最新の識別結果に基づいて、気泡径分布測定部518によりファインバブルの気泡径分布データを取得できる。
その結果、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布をリアルタイムで測定できる。
For this reason, when an image of the fine bubble-containing medium is captured by the
As a result, the bubble size distribution of fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium can be measured in real time.
6.変形例
上記の実施形態では、気泡径分布測定装置1では、ファインバブル含有媒体として、自然界で発生するファインバブル含有体が用いられるとして説明した。しかし、気泡径分布測定装置1にファインバブル発生装置が備えられ、このファインバブル発生装置によって、原液に対してファインバブルが含有されることによりファインバブル含有体が生成されてもよい。この場合、気泡径分布測定部518が取得する気泡径分布データに基づいて、ファインバブル発生装置がフィードバック制御されることが好ましい。
6). Modification In the above embodiment, the bubble diameter
1 気泡径分布測定装置
3 画像撮影部
4 光強度測定部
51 制御部
511 ファインバブル識別部
512 気泡サイズ判定部
513 異物識別部
514 異物サイズ判定部
515 粒子数カウント部
516 比率算出部
517 粒子径分布測定部
518 気泡径分布測定部
519 表示制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ファインバブル含有媒体に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データを取得する光強度測定部と、
前記光強度分布データに基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する粒子径分布測定部と、
前記画像撮影部により撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の中からファインバブルを識別するファインバブル識別部と、
前記ファインバブル識別部により識別されたファインバブルのサイズを判定する気泡サイズ判定部と、
前記粒子径分布データから、前記気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータを除去することにより、ファインバブルの気泡径分布データを取得する気泡径分布測定部とを備えることを特徴とする気泡径分布測定装置。 An image capturing unit that captures an image of a fine bubble-containing medium containing fine bubbles in the stock solution;
A light intensity measurement unit that irradiates the fine bubble-containing medium with laser light and acquires light intensity distribution data representing the intensity distribution of diffraction / scattered light; and
Based on the light intensity distribution data, a particle size distribution measuring unit that calculates particle size distribution data of particles contained in the fine bubble-containing medium,
Based on the image photographed by the image photographing unit, a fine bubble identifying unit for identifying fine bubbles from particles contained in the fine bubble-containing medium,
A bubble size determination unit that determines the size of the fine bubble identified by the fine bubble identification unit;
The bubble diameter for obtaining the bubble diameter distribution data of the fine bubbles by removing the data of the particle diameter sections other than the particle diameter section including the fine bubble size determined by the bubble size determination unit from the particle size distribution data A bubble diameter distribution measuring apparatus comprising: a distribution measuring unit.
前記異物識別部により識別された異物のサイズを判定する異物サイズ判定部と、
前記画像撮影部により撮影された画像に含まれるファインバブルの数及び異物の数をカウントする粒子数カウント部と、
前記粒子数カウント部によりカウントされたファインバブルの数及び異物の数の比率を算出する比率算出部とをさらに備え、
前記気泡径分布測定部は、前記気泡サイズ判定部により判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、前記異物サイズ判定部により判定された異物のサイズが含まれている場合に、当該粒子径区間におけるデータが前記比率算出部により算出された比率に基づいて補正された気泡径分布データを取得することを特徴とする請求項1に記載の気泡径分布測定装置。 Based on the image photographed by the image photographing unit, a foreign matter identifying unit for identifying foreign matter other than fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium,
A foreign matter size determination unit for determining the size of the foreign matter identified by the foreign matter identification unit;
A particle number counting unit that counts the number of fine bubbles and the number of foreign substances included in the image captured by the image capturing unit;
A ratio calculating unit that calculates a ratio of the number of fine bubbles and the number of foreign substances counted by the particle number counting unit;
The bubble diameter distribution measuring unit, when the particle size section including the fine bubble size determined by the bubble size determining unit includes the size of the foreign substance determined by the foreign particle size determining unit, the particle The bubble diameter distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the bubble diameter distribution data obtained by correcting the data in the diameter section based on the ratio calculated by the ratio calculation unit is acquired.
前記ファインバブル識別部は、一定周期で撮影される各画像についてファインバブルを順次識別し、
前記気泡径分布測定部は、前記ファインバブル識別部によりファインバブルが識別された画像に基づくファインバブルの気泡径分布データを、次の画像についてファインバブルが識別されるまで取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の気泡径分布測定装置。 The image capturing unit captures an image of the fine bubble-containing medium at a certain period,
The fine bubble identification unit sequentially identifies fine bubbles for each image photographed at a fixed period,
The bubble diameter distribution measuring unit acquires bubble size distribution data of a fine bubble based on an image in which a fine bubble is identified by the fine bubble identifying unit until a fine bubble is identified for a next image. The bubble diameter distribution measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記ファインバブル含有媒体に対してレーザ光を照射し、回折・散乱光の強度分布を表す光強度分布データを取得する光強度測定ステップと、
前記光強度分布データに基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の粒子径分布データを算出する粒子径分布測定ステップと、
前記画像撮影ステップにより撮影された画像に基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれる粒子の中からファインバブルを識別するファインバブル識別ステップと、
前記ファインバブル識別ステップにより識別されたファインバブルのサイズを判定する気泡サイズ判定ステップと、
前記粒子径分布データから、前記気泡サイズ判定ステップにより判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間以外の粒子径区間のデータを除去することにより、ファインバブルの気泡径分布データを取得する気泡径分布測定ステップとを含むことを特徴とする気泡径分布測定方法。 An image capturing step for capturing an image of a fine bubble-containing medium containing fine bubbles in the stock solution;
A light intensity measurement step of irradiating the fine bubble-containing medium with laser light to obtain light intensity distribution data representing the intensity distribution of diffraction / scattered light,
Based on the light intensity distribution data, a particle size distribution measuring step for calculating particle size distribution data of particles contained in the fine bubble-containing medium,
Fine bubble identification step for identifying fine bubbles from particles contained in the fine bubble-containing medium based on the image photographed in the image photographing step;
A bubble size determination step for determining the size of the fine bubble identified by the fine bubble identification step;
Bubble diameter for acquiring bubble diameter distribution data of fine bubbles by removing data of particle diameter sections other than the particle diameter section including the fine bubble size determined by the bubble size determination step from the particle diameter distribution data A bubble diameter distribution measuring method comprising: a distribution measuring step.
前記異物識別ステップにより識別された異物のサイズを判定する異物サイズ判定ステップと、
前記画像撮影ステップにより撮影された画像に含まれるファインバブルの数及び異物の数をカウントする粒子数カウントステップと、
前記粒子数カウントステップによりカウントされたファインバブルの数及び異物の数の比率を算出する比率算出ステップとをさらに含み、
前記気泡径分布測定ステップでは、前記気泡サイズ判定ステップにより判定されたファインバブルのサイズを含む粒子径区間に、前記異物サイズ判定ステップにより判定された異物のサイズが含まれている場合に、当該粒子径区間におけるデータが前記比率算出ステップにより算出された比率に基づいて補正された気泡径分布データを取得することを特徴とする請求項4に記載の気泡径分布測定方法。 A foreign matter identifying step for identifying foreign matter other than fine bubbles contained in the fine bubble-containing medium based on the image photographed in the image photographing step;
Foreign matter size determination step for determining the size of the foreign matter identified by the foreign matter identification step;
A particle number counting step for counting the number of fine bubbles and the number of foreign substances included in the image photographed by the image photographing step;
A ratio calculating step of calculating a ratio of the number of fine bubbles and the number of foreign substances counted by the particle number counting step;
In the bubble diameter distribution measurement step, when the particle size section including the fine bubble size determined in the bubble size determination step includes the size of the foreign object determined in the foreign particle size determination step, the particle The bubble diameter distribution measuring method according to claim 4, wherein the bubble diameter distribution data obtained by correcting the data in the diameter section based on the ratio calculated in the ratio calculating step is acquired.
前記ファインバブル識別ステップでは、一定周期で撮影される各画像についてファインバブルを順次識別し、
前記気泡径分布測定ステップでは、前記ファインバブル識別ステップによりファインバブルが識別された画像に基づくファインバブルの気泡径分布データを、次の画像についてファインバブルが識別されるまで取得することを特徴とする請求項4又は5に記載の気泡径分布測定方法。 In the image photographing step, images of fine bubble-containing medium are photographed at a constant cycle,
In the fine bubble identification step, fine bubbles are sequentially identified for each image photographed at a fixed period,
In the bubble diameter distribution measuring step, fine bubble bubble diameter distribution data based on the image in which the fine bubble is identified in the fine bubble identifying step is acquired until the fine bubble is identified for the next image. The bubble diameter distribution measuring method according to claim 4 or 5.
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