JP6742851B2 - 成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法に関し、より詳細には、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を光学的に測定する成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法に関する。

湿式蛍光磁粉探傷試験は、例えばビレット等の鋼材や自動車のシャフト等の被検査物の表面の探傷検査に適用され、ＪＩＳ−Ｚ−２３２０に規格化されている。湿式蛍光磁粉探傷試験では、被検査物の表面に蛍光磁粉を含有する磁粉溶液（検査液）を塗布するとともに、被検査物に磁場を印加する等して被検査物を磁化する。被検査物の表面のクラック等の欠陥には磁束が集中するため、この磁束に蛍光磁粉が引き寄せられて蛍光磁粉による指示模様が形成される。そして、この蛍光磁粉指示模様を観測することで欠陥を検査する。

湿式蛍光磁粉探傷試験に用いる検査液は、水や白灯油等の溶媒に、数μｍ〜数十μｍの蛍光磁粉、分散剤、防錆剤等を混合させた溶液である。そして、検査液の蛍光磁粉の含有量は欠陥の視認性や検出限界等を左右する重要な要素であり、検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置が種々検討されている。

特許文献１には、被検査体の磁化した金属の表面に、少なくとも蛍光磁粉と、分散剤とを混合してなる検査液を接触させ、前記金属表面の傷部に前記蛍光磁粉を集合および付着させることによって、前記傷部を探傷する湿式蛍光磁粉探傷試験に用いる前記検査液の成分濃度測定装置であって、該成分濃度測定装置は、前記検査液を導入する測定具と、該測定具内の前記検査液に紫外線を照射する光源の１個だけからなる紫外線ＬＥＤランプと、前記紫外線照射により前記検査液から得られた透過光を検出する紫外線検出器と、前記紫外線照射により前記検査液から得られた励起して発光した可視光を検出する蛍光輝度検出器と、前記紫外線検出器および前記蛍光輝度検出器の各検出値に基づいて、それぞれ前記分散剤の濃度と同時に前記蛍光磁粉の濃度を算出する情報処理部とを備える成分濃度測定装置が開示されている。

特許第４８７１４０４号公報

また、特許文献１には、検査液タンクとポンプとを配管によって循環接続して検査液が循環する循環回路を形成し、この循環回路の配管内を通過する検査液の成分濃度を成分濃度測定装置によって測定する構成が開示されている。

このような構成にすることで、検査液の成分濃度を、蛍光磁粉探傷試験の一環としてオンラインで瞬時に測定することができる。そして、成分濃度測定装置は、検査液の散布回路とは別の循環回路に設置されるため、散布回路に不都合等が生じた場合であっても、常時検査液の成分濃度を測定することができる。

ここで、検査液は循環回路を循環されるため、時間の経過とともに配管の内面及び成分濃度測定装置の測定具の内面に検査液に含有される蛍光磁粉、分散剤、防錆剤等が付着する。また、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられた余剰の検査液は、回収されて再利用されるので、試験を継続して行うことで検査液には被検査物の表面に付着していたスケールやゴミ等の異物が混入する。そして、このような異物も配管の内面及び成分濃度測定装置の測定具の内面に付着する。測定具の内面に検査液の含有物や異物が付着すると、紫外線検出器や蛍光輝度検出器の検出値に影響が生じて成分濃度測定装置の測定確度が低下する。そこで、定期的に成分濃度測定装置から測定具を取り外し、測定具の内面の清掃を行う必要がある。また、測定具の内面の付着物を除去しきれない場合には、測定具の交換や成分濃度測定装置の校正を行う必要がある。したがって、成分濃度測定装置を継続して使用する場合には、これらの保守点検作業を高い頻度、例えば１週間毎に定期的に行う必要があり、メンテナンス性の点において改善の余地がある。

そこで、本発明の目的は、メンテナンス性が良好な成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の成分濃度測定装置は、
湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置において、
タンクとポンプとが配管によって循環接続され、前記検査液が循環する循環回路と、
前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する測定部とを備え、
前記循環回路の前記測定部の上流側に接続され、前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する気体供給装置を更に備えることを特徴とする。

更に、前記気体供給装置は、前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にするように構成されることを特徴とする。

更に、前記ポンプは、往復ポンプであり、
前記気体供給装置は、コンプレッサと電磁弁とを有し、前記往復ポンプの往復動作に同調して前記電磁弁を開閉するように構成されることを特徴とする。

更に、本発明の成分濃度測定方法は、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定方法において、
前記検査液をタンクとポンプとが配管によって循環接続された循環回路において循環させる工程と、
測定部によって前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する工程と、
前記循環回路の前記測定部の上流側に接続される気体供給装置によって前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程とを備えることを特徴とする。

更に、前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程によって前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にすることを特徴とする。

本発明によれば、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置において、タンクとポンプとが配管によって循環接続され、前記検査液が循環する循環回路と、前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する測定部とを備え、前記循環回路の前記測定部の上流側に接続され、前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する気体供給装置を更に備えるので、メンテナンス性が良好な成分濃度測定装置を提供することができる。

更に、前記気体供給装置は、前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にするように構成されるので、配管の内面の付着物をより良好に除去でき、メンテナンス性がより良好な成分濃度測定装置を提供することができる。

更に、前記ポンプは、往復ポンプであり、前記気体供給装置は、コンプレッサと電磁弁とを有し、前記往復ポンプの往復動作に同調して前記電磁弁を開閉するように構成されるので、気体供給時のポンプへの負荷を低減することができる。

更に、本発明の成分濃度測定方法は、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定方法において、前記検査液をタンクとポンプとが配管によって循環接続された循環回路において循環させる工程と、測定部によって前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する工程と、前記循環回路の前記測定部の上流側に接続される気体供給装置によって前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程とを備えるので、メンテナンス性が良好な成分濃度測定方法を提供することができる。

前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程によって前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にするので、配管の内面の付着物をより良好に除去でき、メンテナンス性がより良好な成分濃度測定方法を提供することができる。

本実施形態に係る成分濃度測定装置の一例が示された概略構成図である。 測定部の概略正面図である。 測定部の概略平面図である。 測定部の概略側面図である。 測定管に対する紫外線ＬＥＤランプと紫外線検出器及び蛍光輝度検出器の配置関係を示す模式図である。 測定管に対する赤外線ＬＥＤランプと赤外線検出器の配置関係を示す模式図である。 測定部の変形例が示された概略平面図である。 配管内の気液二相流の一例が示された模式図である。 成分濃度測定装置の制御系統のブロック図である。 本実施形態に係る成分濃度測定方法の概要が示された流れ図である。 成分濃度測定の詳細な工程が示された流れ図である。 ポンプと電磁弁の動作を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本実施形態に係る成分濃度測定装置１の一例が示された概略構成図である。なお、図１には、検査液１２の循環方向が矢印ｄ１によって示され、被検査物５３の搬送方向が矢印ｄ２によって示されている。成分濃度測定装置１は、湿式蛍光磁粉探傷試験を行う湿式蛍光磁粉探傷装置５０に用いられる検査液１２の成分濃度を測定する装置である。成分濃度測定装置１は、タンク１０と、ポンプ１１と、測定部２０と、気体供給装置３０と、ここでは図示せぬ制御部等を備える。

湿式蛍光磁粉探傷装置５０に用いられる検査液１２はタンク１０に貯留される。タンク１０とポンプ１１は、配管１３によって循環接続される。そして、タンク１０に貯留された検査液１２が循環する循環回路１４が形成されている。また、タンク１０には湿式蛍光磁粉探傷装置５０の散布装置５１がポンプ５２を介して接続されている。そして、タンク１０に貯留された検査液１２は散布装置５１に供給され、湿式蛍光磁粉探傷装置５０による湿式蛍光磁粉探傷試験に使用される。

検査液１２を圧送するポンプ１１は、往復ポンプのダイアフラムポンプである。ポンプ１１の配管１５は、後述する気体供給装置３０の電磁弁３２とコンプレッサ３１とをフィルタレギュレータ３３を介して接続する配管３４ａに接続される。そして、ポンプ１１は、コンプレッサ３１から供給される圧縮空気によって駆動する。ポンプ１１は、後述する制御部によって制御される。

なお、ポンプ１１は、検査液１２を循環させることができれば良く、その構成は特に限定されるものではない。例えば、ポンプ１１は、コンプレッサ３１とは別のコンプレッサから供給される圧縮空気によって駆動する構成であっても良い。また、ポンプ１１の形態は特に限定されるものではなく、例えば、ピストンポンプや、回転ポンプのベーンポンプ等であっても構わない。なお、ポンプ１１は、気体供給装置３０のコンプレッサ３１から供給される圧縮空気によって駆動する構成であることが好ましい。このような構成にすることで、成分濃度測定装置１の構成が簡略化され、生産性やメンテナンス性等が向上する。また、詳細につては後述するが、気体供給装置３０によるポンプ１１への負荷の低減等の観点から、ポンプ１１はダイアフラムポンプやピストンポンプ等の往復ポンプであることが好ましい。

検査液１２は、水や白灯油等の溶媒に、蛍光磁粉、分散剤、防錆剤等を混合させた溶液である。蛍光磁粉は、表面が蛍光体で被覆された磁粉であり、そのメジアン径は３μｍ〜７０μｍ程度である。分散剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル型非イオン系界面活性剤および陰イオン活性剤を用いることができる。防錆剤としては、例えば亜硝酸ナトリウム等を用いることができる。なお、検査液１２は、蛍光磁粉を含有するものであれば良く、分散剤や防錆剤の成分は特に限定されるものでなく、蛍光磁粉、分散剤及び防錆剤等の濃度は適宜設定できる。また、検査液１２は分散剤や防錆剤を含有しない構成であっても構わない。

測定部２０は、循環回路１４の配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定するように構成される。より詳細には、測定部２０は、吸光光度分析法を用いて検査液１２の成分濃度を測定するように構成される。

ここで、溶液に光を照射した際、溶液に入射する光は溶媒や溶質に吸収され、溶液を透過する光のエネルギは低下する。入射光に対する透過光の比は透過率として表され、この透過率の逆数の常用対数が吸光度である。吸光度は、溶液中を光が透過する長さ（光路長）と溶質の濃度に比例することが知られており、吸光光度分析法は、この吸光度を測定することによって、溶質の濃度を定量的に分析する手法である。また、蛍光磁粉の蛍光体が紫外線によって励起して発光する可視光のエネルギは、検査液１２の蛍光磁粉の濃度に比例することも知られている。そして、測定部２０は、このような吸光光度分析法や蛍光磁粉の発光する可視光のエネルギと蛍光磁粉の濃度の関係等を応用して、検査液１２の成分濃度を測定するように構成される。

測定部２０は、循環回路１４のポンプ１１の下流側の配管１３に配設される。測定部２０は、図２〜図４に示すように、暗箱体２１と、測定管２２と、紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ２３と、赤外線を照射する赤外線ＬＥＤランプ２４と、紫外線の強度を検出する紫外線検出器２５と、赤外線の強度を検出する赤外線検出器２６と、蛍光磁粉の蛍光体が励起して発光する可視光の輝度を検出する蛍光輝度検出器２７と、測定した成分濃度を表示する表示部２８と、ここでは図示せぬ温度センサ等を備える。測定部２０は、後述する制御部によって制御される。ここで、図２は測定部２０の概略正面図であり、図３は測定部２０の概略平面図であり、図４は測定定部２０の概略側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図３において、紫外線ＬＥＤランプ２３と赤外線ＬＥＤランプ２４の側を前とし、紫外線検出器２５と赤外線検出器２６の側を後とし、配管１３ｃの側を右とし、配管１３ｂの側を左とする。また、図４において、配管１３ｃの記載は省略されている。

暗箱体２１は、略直方体状の中空の筐体であり、上壁２１ａと前壁２１ｂとの間には、後方へ向かって上方へ傾斜する傾斜壁２１ｃが形成される。暗箱体２１の内部は、外からの光が遮断された暗室とされる。暗箱体２１は、例えば合成樹脂、アルミニウム、ステンレス等の遮光性を有する材料で形成されるが、材料は特に限定されるものではない。また、暗箱体２１は、暗室とされた内部に、測定管２２、紫外線ＬＥＤランプ２３、赤外線ＬＥＤランプ２４、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７を収容する構成であれば良く、例えば、中空円柱状の筐体であっても構わない。

測定管２２は、円筒状に形成され、暗箱体２１の内部に配置される。測定管２２は、紫外線領域から可視光領域、赤外線領域までの光の透過性に優れる材料、例えばフッ素樹脂、シリコン樹脂、石英ガラス等で形成される。なお、測定管２２の材料は、測定管２２の内面の摩擦係数を小さくできるものが好ましいものの、特に限定されるものではない。

測定管２２は、左右方向に延びており、一端はポンプ１１から延びる配管１３ｂに接続し、他端はタンク１０から延びる配管１３ｃに接続する。そして、タンク１０に貯留される検査液１２は、タンク１０から配管１３ａ、ポンプ１１、配管１３ｂ、測定管２２、及び配管１３ｃを順次通過して循環する。測定管２２と配管１３ｂの接続部は、暗箱体２１の左壁２１ｄに位置しており、測定管２２と配管１３ｃの接続部は、暗箱体２１の右壁２１ｅに位置している。なお、配管１３は、合成樹脂やステンレス等の遮光性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えばフレキシブルなゴムホース等であっても構わない。測定部２０は、配管１３ｂ、配管１３ｃ、測定管２２と配管１３ｂの接続部、及び測定管２２と配管１３ｃの接続部等から暗箱体２１の内部に光が入り込まないように構成されている。そして、暗箱体２１の内部である暗室に配置された測定管２２内を検査液１２が通過するように構成されている。

紫外線ＬＥＤランプ２３と赤外線ＬＥＤランプ２４は、左右方向に所定の間隔を有して、暗箱体２１の前壁２１ｂに配設される。紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４の照射方向は、暗箱体２１の内向きであって、前壁２１ｂ側から後壁２１ｆへ向かう方向である。そして、照射される紫外線及び赤外線は測定管２２を透過する。なお、紫外線ＬＥＤランプ２３は、測定管２２を横断するように紫外線を照射するものであれば良く、その構成は特に限定されるものではない。また、赤外線ＬＥＤランプ２４は、測定管２２を横断するように赤外線を照射するものであれば良く、その構成は特に限定されるものではない。

紫外線検出器２５、赤外線検出器２６及び蛍光輝度検出器２７は、図５及び図６に示されるように、測定管２２等と所定の位置関係を有して、暗箱体２１の内部に配置される。ここで、図５は、測定管２２に対する紫外線ＬＥＤランプ２３と紫外線検出器２５及び蛍光輝度検出器２７の配置関係を示す模式図であり、図６は、測定管２２に対する赤外線ＬＥＤランプ２４と赤外線検出器２６の配置関係を示す模式図である。なお、図５及び図６は、測定部２０を右側方から見た模式図であり、測定管２２は紙面に対して垂直方向に延びている。

紫外線検出器２５は、図５に示されるように、測定管２２を挟んで紫外線ＬＥＤランプ２３と対向するように配置され、暗箱体２１の後壁２１ｆの内面に取り付けられている。紫外線ＬＥＤランプ２３の照射方向を示す一点鎖線の直線Ｌ１は、測定管２２の軸心と紫外線検出器２５の中央を通る。紫外線ＬＥＤランプ２３は、少なくとも測定管２２の鉛直断面の外形が照射領域内に含まれる照射角θ１を有する。そして、紫外線検出器２５は、紫外線ＬＥＤランプ２３から照射されて測定管２２を透過した紫外線の強度を検出する。なお、紫外線検出器２５の構成は特に限定されるものではない。また、紫外線検出器２５の配置は、測定管２２に対する紫外線ＬＥＤランプ２３の配置に応じて適宜変更できる。

赤外線検出器２６は、図６に示されるように、測定管２２を挟んで赤外線ＬＥＤランプ２４と対向するように配置され、暗箱体２１の後壁２１ｆの内面に取り付けられている。赤外線ＬＥＤランプ２４の照射方向を示す一点鎖線の直線Ｌ２は、測定管２２の軸心と赤外線検出器２６の中央を通る。赤外線ＬＥＤランプ２４は、少なくとも測定管２２の鉛直断面の外形が照射領域内に含まれる照射角θ２を有する。そして、赤外線検出器２６は、赤外線ＬＥＤランプ２４から照射されて測定管２２を透過した赤外線の強度を検出する。なお、赤外線検出器２６の構成は特に限定されるものではない。また、赤外線検出器２６の配置は、測定管２２に対する赤外線ＬＥＤランプ２４の配置に応じて適宜変更できる。

蛍光輝度検出器２７は、図５に示されるように、測定管２２を基準に紫外線ＬＥＤランプ２３の側であって、紫外線ＬＥＤランプ２３の上方かつ後方に配置され、暗箱体２１の傾斜壁２１ｃの内面に取り付けられている。そして、蛍光輝度検出器２７は、測定管２２内の検査液１２中の蛍光磁粉の蛍光体が紫外線ＬＥＤランプ２３から照射される紫外線によって励起して発光する可視光の輝度を検出する。なお、蛍光輝度検出器２７の構成は特に限定されるものではない。また、蛍光輝度検出器２７の配置は、測定管２２に対する紫外線ＬＥＤランプ２３の配置に応じて適宜変更できる。

なお、図５において、蛍光輝度検出器２７は、紫外線ＬＥＤランプ２３の照射方向を示す一点鎖線の直線Ｌ１と、測定管２２の軸心と蛍光輝度検出器２７の中心とを結ぶ一点鎖線の直線Ｌ３とのなす角度θ３が３０°〜６０°となるように配置されることが好ましく、４５°となるように配置されることがより好ましい。このような構成にすることで、蛍光輝度検出器２７は、蛍光磁粉の濃度が広範な検査液１２に対してより正確に蛍光磁粉の蛍光体の励起による可視光の輝度を検出することができる。

温度センサは、暗箱体２１の内部の温度を測定するものであり、暗箱体２１の内部に収容される。ここで、検査液１２の温度は周囲温度よりも高いため、暗箱体２１に収容される紫外線ＬＥＤランプ２３、赤外線ＬＥＤランプ２４、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７等は、測定管２２を通過する検査液１２によって温められる。なお、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４の出力特性や、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出特性は、温度の影響を受ける。また、検査液１２の後述する光学的特性（紫外線や赤外線の吸光度等）も温度の影響を受ける。そこで、これらの特性の温度による影響を考慮するために、暗箱体２１の内部の温度を温度センサによって測定する。なお、温度センサの配置や構成は特に限定されるものではない。例えば、複数の温度センサを暗箱体２１の内部に配置しても良い。また、紫外線ＬＥＤランプ２３、赤外線ＬＥＤランプ２４、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７に対応する温度センサをそれぞれ配置しても良い。また、直接検査液１２の温度を測定する温度センサを測定管２２や配管１３に配置しても良い。温度センサとしては、例えば、白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等を用いることができる。

詳細については後述するが、成分濃度測定装置１のここでは図示せぬ制御部が、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４を点灯させて紫外線及び赤外線を測定管２２内の検査液１２に照射した際の紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値等に基づいて、検査液１２の成分濃度を演算する。なお、演算には、検査液１２が循環回路１４を循環して測定管２２内を流れている状態（攪拌状態）における検出値と、検査液１２の循環が停止されて所定時間が経過し、検査液１２の流れが止まっている状態（静止状態）における検出値との２つの値が用いられる。

演算された検査液１２の成分濃度は表示部２８に表示される。表示部２８は、液晶パネルであり、暗箱体２１の上壁２１ａの外面に配設される。なお、表示部２８は、検査液１２の成分濃度を表示することができれば良く、配置や構成等は特に限定されない。例えば、表示部２８は、測定部２０とは別体として構成されても構わない。また、表示部２８は、成分濃度から算出される検査液１２の検出力をグラフ等で表示する構成であっても良い。このような構成の場合には、制御部が、演算された検査液１２の成分濃度に基づいて検出力を演算する。このような構成にすることで、使用者は、検査液１２の交換時期を容易に識別することができ、使い勝手が良い。なお、検出力は、適宜定義することができ、蛍光磁粉濃度の減少にともなって低くなり、また、スケール濃度の増加にともなって低くなる。

なお、測定部２０は、循環回路１４において、気体供給装置３０の下流側に位置していれば良い。また、測定部２０は、例えば、図７に示すように、暗箱体２１に替わって、紫外線ＬＥＤランプ２３、紫外線検出器２５、及び蛍光輝度検出器２７に対応した第１の暗箱体１２１ａと、赤外線ＬＥＤランプ２４、及び赤外線検出器２６に対応した第２の暗箱体１２１ｂとを備える構成であっても良い。ここで、図７は、測定部２０の変形例が示された概略平面図である。変形例である測定部１２０は、測定管２２に替わって、第１の暗箱体１２１ａに対応した第１の測定管１２２ａと第２の暗箱体１２１ｂに対応した第２の測定管１２２ｂを備える。第１の測定管１２２ａと第２の測定管１２２ｂは、配管１１３で接続される。なお、第１の測定管１２２ａと、紫外線ＬＥＤランプ２３、紫外線検出器２５、及び蛍光輝度検出器２７の位置関係は、上述の測定管２２と、紫外線ＬＥＤランプ２３、紫外線検出器２５、及び蛍光輝度検出器２７の位置関係と同様である。また、第２の測定管１２２ｂと、赤外線ＬＥＤランプ２４及び赤外線検出器２６の位置関係は、上述の測定管２２と、赤外線ＬＥＤランプ２４及び赤外線検出器２６の位置関係と同様である。このような第１の暗箱体１２１ａと第２の暗箱体１２１ｂの２つの暗箱体を備える構成であっても構わない。

気体供給装置３０は、図１に示されるように、コンプレッサ３１と電磁弁３２等を有する。気体供給装置３０は、後述する制御部によって制御される。気体供給装置３０は、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される。より詳細には、電磁弁３２の入力ポートには、一端がフィルタレギュレータ３３を介してコンプレッサ３１に接続される配管３４ａの他端が接続される。コンプレッサ３１から電磁弁３２へ供給される圧縮空気は、フィルタレギュレータ３３によって所定の圧力に保たれるとともに、ドレン水や固形異物が除去される。一方、電磁弁３２の出力ポートには、配管３４ｂの一端が接続される。配管３４ｂの他端は、循環回路１４の測定部２０の上流側であって、ポンプ１１と測定部２０とを接続する配管１３ｂに接続される。そして、気体供給装置３０は、所定の間隔で電磁弁３２を開閉することによって、循環回路１４の配管１３内を通過する検査液１２に気体としての空気を供給するように構成されている。なお、気体供給装置３０が配管１３内を通過する検査液１２に供給する気体は、空気に限定されるものではなく、例えば窒素ガス等であっても構わない。

ここで、気体供給装置３０は、検査液１２に空気が供給された配管１３内の気液二相流が、図８に示されるように、プラグ流となるように構成される。したがって、気体供給装置３０より下流側に位置する配管１３ｂ、測定部２０の測定管２２、及び配管１３ｃ内は、気体供給装置３０によって検査液１２に空気が供給された際、検査液１２と空気３５による気液二相流がプラグ流となって流れる。ここで、図８は、配管１３内の気液二相流の一例が示された模式図であり、気液二相流の流れの方向が矢印ｄ３によって示されている。

なお、配管１３内の気液二相流は、検査液１２に供給される空気の圧力や量等に応じて、プラグ流となる。気体供給装置３０は、コンプレッサ３１が供給する圧縮空気の圧力や電磁弁３２の開閉間隔を調節することで、検査液１２に供給される空気の圧力や量を調節することができる。そして、気体供給装置３０は、配管１３内を気液二相流にするとともに、この気液二相流をプラグ流にすることができるように構成されている。

ここで、検査液１２は、上述したように、蛍光磁粉、分散剤、防錆剤等を含有する。また、湿式蛍光磁粉探傷装置５０で使用された余剰の検査液１２は、タンク１０に回収されて再利用されるので、被検査物５３の表面に付着していたスケール及びゴミ等の異物が検査液１２に混入する。そして、検査液１２に含有された蛍光磁粉、分散剤、及び防錆剤等や、検査液１２に混入されたスケール及びゴミ等の異物は、時間の経過とともに測定管２２及び配管１３の内面に付着する。そして、測定管２２内の検査液１２に入射される紫外線及び赤外線や、紫外線によって励起して発光する可視光は、測定管２２の内面の付着物によっても吸収されてしまう。したがって、測定部２０の紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値に影響が生じて成分濃度測定装置１の測定確度が低下するので、測定管２２の内面の清掃や、成分濃度測定装置１の校正等を定期的に行う必要がある。

成分濃度測定装置１は、気体供給装置３０によって測定部２０の測定管２２及び配管１３内の流れを検査液１２と空気３５のプラグ流とすることで、このような付着物を良好に除去することができる。そして、成分濃度測定装置１は、付着物を除去する際に、循環回路１４から分離したり、測定管２２を取り外したりする必要がなく、メンテナンス性が良好である。また、気体供給装置３０は、簡易な構成である。更に、付着物を除去する際の動作は電磁弁３２の開閉だけであり、簡易な制御で付着物を除去でき、生産性が良好である。

なお、流れをプラグ流とすることで付着物が除去される明確な理由は明らかではないが、プラグ流における検査液１２の塊が影響していると考えられる。流れをプラグ流にすることで、検査液１２の塊が測定管２２及び配管１３内を流れることなる。検査液１２の密度は空気３５の密度よりも非常に大きく、測定管２２及び配管１３内を流れる検査液１２の塊はある程度の質量を有する。また、検査液１２は空気３５よりも粘性が高いので、付着物はこの検査液１２の塊によってそぎ落されるように除去されると考えられる。更に、この検査液１２の塊が反復して流れることで、付着物の除去がより進行される。なお、循環している検査液１２に空気３５を供給することで、配管１３内を流れる流体の量が空気３５の分だけ増加するため、配管１３内を流れる流体（検査液１２と空気３５）の流速は、検査液１２のみが流れる場合よりも速くなる。つまり、検査液１２の塊の流速が増加する。そして、検査液１２の塊の流速の増加等も付着物の除去に影響していると考えられる。

なお、ポンプ１１への負荷を低減する観点から、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作に同調して電磁弁３２を開閉するように構成されることが好ましい。ポンプ１１は、往復ポンプのダイアフラムポンプであり、検査液１２の吸入と吐出を交互に繰り返している。気体供給装置３０は、例えば、ポンプ１１が検査液１２を吸入している際に電磁弁３２を開いて検査液１２に空気３５を供給し、ポンプ１１が検査液１２を吐出している際に電磁弁３２を閉じるように構成されることが好ましい。つまり、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作による脈動に応じて検査液１２に空気３５を供給するように構成されることが好ましい。このような構成にすることで、配管１３内を流れる流体（検査液と空気３５）のポンプ１１による脈動を低減できるとともに、気体供給装置３０の検査液１２への空気３５の供給によるポンプ１１への負荷を低減することができる。また、配管１３を通過する検査液１２に空気３５を効率よく供給することができる。なお、このような構成の場合、空気３５の塊の体積は、ポンプ１１の一往復動作によって吐出される検査液１２の体積と同程度であることが好ましい。このような構成にすることで、配管１３を通過する検査液１２により効率良く空気３５を供給できる。

また、測定管２２の内面の付着物の除去効果の観点から、測定管２２の内径は、２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましく、配管１３の内径は、２〜１０ｍｍであることが好ましい。このような構成にすることで、検査液１２に供給する空気３５の量がさほど多くなくても検査液１２の塊の流速を増加させることができ、測定管２２の内面の付着物を効果的に除去することができる。また、検査液１２の塊が自重の影響を受けにくくなり、測定管２２の内面の全周における付着物を効果的に除去することができる。また、検査液１２の表面張力によって、測定管２２及び配管１３内の流れが層状流や波状流となることがなく、静止状態であっても図８に示されるようなプラグ流とすることができ、測定管２２の内面の全周における付着物を効果的に除去することができる。

また、測定管２２の内面の付着物の除去効果の観点から、測定管２２の内径は配管１３の内径以下であることが好ましく、配管１３の内径の２／３以下であることがより好ましい。このような構成にすることで、測定管２２における流速を容易に速くすることができる。詳細には、測定管２２の断面積は配管１３の半分以下となるため、測定管２２における流速は配管１３における流速の２倍以上となり、測定管２２の内面の付着物が減少するとともに、付着物に働く流体抵抗が大きくなって付着物の剥離が発生しやすくなり、より効果的に付着物を除去することができる。

また、測定管２２の内面の付着物の除去効果の観点から、気体供給装置３０が作動している際の測定管２２における検査液１２の平均流速は、０．８ｍ／ｓ以上であることが好ましく、１.０ｍ／ｓ以上であることがより好ましい。このような構成にすることで、より効果的に付着物を除去することができる。

また、測定管２２の内面の付着物の除去効果の観点から、プラグ流における検査液１２の塊の体積に対する空気３５の塊の体積の比は、１以上であることが好ましい。このような構成にすることで、空気供給時の流速が空気供給前の２倍以上となり、より効果的に付着物を除去することができる。

ここで、図１に示すように、タンク１０には湿式蛍光磁粉探傷装置５０の散布装置５１がポンプ５２を介して接続されている。そして、タンク１０に貯留された検査液１２が散布装置５１に供給される。湿式蛍光磁粉探傷装置５０は、例えば長尺な角柱状の鋼材等の被検査物５３の表面におけるクラック等の欠陥を、蛍光磁粉を用いて自動制御によって検出するように構成される。湿式蛍光磁粉探傷装置５０は、搬送装置５４と、磁化装置５５と、エアーブロー装置５６と、紫外線照射装置５７と、撮像装置５８と、検出装置５９と、マーキング装置６０と、図示せぬ検査液回収機構と、図示せぬコントローラ等を備える。

搬送装置５４は、複数のローラ等から構成されるローラコンベアであり、被検査物５３を所望の速度で搬送するように構成されている。そして、被検査物５３は、図１において、散布装置５１が位置する側からマーキング装置６０が位置する側へ搬送される。なお、搬送装置５４は、被検査物５３の搬送距離を計測する図示せぬ搬送距離計測装置を備える。

散布装置５１は、搬送方向における上流側に配置され、検査液１２を被検査物５３の表面に散布するように構成される。散布装置５１は、ポンプ５２によってタンク１０から圧送された検査液１２を被検査物５３に上方から噴出する。なお、散布装置５１とポンプ５２との間には方向切換弁６１が配設されている。そして、検査液１２を散布装置５１から散布しない場合に、ポンプ５２よって圧送される検査液１２をタンク１０に戻すような循環回路が形成されている。なお、方向切換弁６１は、空気圧で作動するエアオペレートバルブであり、検査液１２に含有された蛍光磁粉の影響を受けないように構成されている。

磁化装置５５は、被検査物５３に磁場を印加するように構成され、散布装置５１の下流側に隣接して配置される。磁化装置５５は、円環状の２つの貫通コイルやＵ字状の２つの極間コイル等を有し、一様な回転磁界を発生させるように構成される。

エアーブロー装置５６は、被検査物５３に向けて重力に逆らう方向にエアーを吹き付けるものであり、磁化装置５５の内部に複数配置される。このエアーブロー装置５６によって、磁化装置５５を通過する被検査物５３の表面を流れる検査液１２の流速を調節することができる。

紫外線照射装置５７は、磁化装置５５の上方に配置される。紫外線照射装置５７は、磁化装置５５によって磁界が発生している領域において、被検査物５３の表面の検査液１２に上方から紫外線を照射するよう構成される。

撮像装置５８は、磁化装置５５の上方に配置される。撮像装置５８は、紫外線照射装置５７によって紫外線が照射された被検査物５３の表面を上方から撮像するように構成され、例えばエリアカメラやラインカメラを用いることができる。

検出装置５９は、撮像装置５８によって撮像された画像信号（原画像）を読み込むとともに、原画像に所定の処理を行うことによって、被検査物５３の表面の欠陥を検出するように構成される。検出装置５９としては、演算処理及び制御処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、データが格納される主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、並びに電源回路等を有するマイクロコンピュータが例示される。主記憶装置には、原画像から欠陥を検出するためのプログラムや、各種データなどが格納される。

マーキング装置６０は、検出装置５９によって検出された被検査物５３の表面における欠陥に、目視可能なマーキングをするように構成され、磁化装置５５の下流側に配置される。マーキング装置６０としては、例えば、空気圧を用いてインクを噴射することでマーキングを行うマーキングガンを用いることができる。

図示せぬ検査液回収機構は、湿式蛍光磁粉探傷装置５０で使用された余剰の検査液１２を回収してタンク１０に戻すように構成される。検査液回収機構としては、余剰の検査液１２を回収する受け皿と、受け皿によって回収した検査液１２を圧送するポンプ等を有する構成が例示される。

図示せぬコントローラは、種々の設定値や、各種センサによる検出値などの入力信号を読み込むとともに、制御信号を出力することで、湿式蛍光磁粉探傷装置５０が備える各種装置の動作を制御するように構成されている。コントローラとしては、検出装置５９と同様に、演算処理及び制御処理を行うＣＰＵ、データが格納される主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、並びに電源回路等を有するマイクロコンピュータが例示される。主記憶装置には、各種装置の動作を制御するための制御プログラムや、各種データが格納されている。

以上のような構成の湿式蛍光磁粉探傷装置５０は、搬送装置５４によって被検査物５３を順次各装置へ搬送して被検査物５３の表面の欠陥を検出する。被検査物５３は、散布装置５１に搬送されて表面に検査液１２が散布される。表面に検査液１２が散布された被検査物５３は、磁化装置５５によって形成された回転磁界領域内に搬送される。この際、被検査物５３の表面に欠陥が存在する場合、その欠陥に起因する漏洩磁界が生じて、検査液１２に含まれる蛍光磁粉が、その漏洩磁界に引き寄せられる。蛍光磁粉が欠陥に集合することで、欠陥に起因する蛍光磁粉指示模様が被検査物５３の表面に形成される。

このようにして形成された蛍光磁粉指示模様は、紫外線照射装置５７から照射される紫外線によって、蛍光磁粉の表面を被覆する蛍光体を励起させ、撮像装置５８によって撮像される。検出装置５９は、撮像装置５８によって撮像された原画像に所定の処理を行い、原画像内における欠陥を検出し、その位置データをコントローラに送る。そして、コントローラは、この欠陥の位置データと搬送装置５４の搬送距離計測装置の計測データに基づいて、マーキング装置６０の動作を制御し、被検査物５３の表面の欠陥にマーキングを行う。

なお、湿式蛍光磁粉探傷装置５０は、検査液１２を用いて被検査物５３の表面の欠陥を検出することができれば良く、上述の構成に限定されるものではない。例えば、コントローラと検出装置５９とが一体に構成されても良い。このような構成にすることで、湿式蛍光磁粉探傷装置５０が簡素化され、小型化が図れる。

次に、本実施形態に係る成分濃度測定装置１の制御系統について説明する。図９は、成分濃度測定装置１の制御系統のブロック図である。成分濃度測定装置１は、制御部４０を備え、この制御部４０によって、ポンプ１１と、測定部２０と、気体供給装置３０等が制御されるように構成されている。

制御部４０は、種々の設定値や、各種センサによる検出値などの入力信号を読み込むとともに、制御信号を出力することで、成分濃度測定装置１が備える各種装置の動作を制御するように構成されている。制御部４０としては、演算処理及び制御処理を行うＣＰＵ、データが格納される主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、並びに電源回路等の含まれたマイクロコンピュータが例示される。ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に例示される主記憶装置には、本実施形態に係る動作を実行するための制御プログラムや、各種データが格納されている。なお、これらの各種プログラムやデータ等は、外部の記憶装置に格納され、制御部４０が読み出す形態とされても良い。

制御部４０には、ポンプ１１、紫外線ＬＥＤランプ２３、赤外線ＬＥＤランプ２４、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、蛍光輝度検出器２７、表示部２８、温度センサ２９、電磁弁３２等が電気的に接続されている。なお、制御部４０には、図９に示された構成以外の各種センサなどが電気的に接続されている。

制御部４０は、濃度演算部４１を有している。濃度演算部４１は、例えばプログラムによって構成される。濃度演算部４１は、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７から入力される検出値や、予め主記憶装置に格納されるデータ等に基づいて、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度を演算するように構成されている。予め主記憶装置に格納されるデータとしては、紫外線ＬＥＤランプ２３が照射する紫外線の強度や、赤外線ＬＥＤランプ２４が照射する赤外線の強度や、後述する検量線データや、補正データ等である。

ここで、検査液１２が循環回路１４を循環して測定管２２内を流れている状態（攪拌状態）における紫外線検出器２５の検出値から演算される紫外線の吸光度は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線によって規定される相関関係があることが分かっている。同様に、攪拌状態の赤外線検出器２６の検出値から演算される赤外線の吸光度は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線によって規定される相関関係があることが分かっている。また、攪拌状態の蛍光輝度検出器２７の検出値は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線を有する相関関係があることが分かっている。

更に、攪拌状態における紫外線検出器２５の検出値から演算される紫外線の吸光度から、検査液１２の循環が停止されて所定時間が経過し、検査液１２の流れが止まっている状態（静止状態）における紫外線検出器２５の検出値から演算される紫外線の吸光度を差し引いた値（差分値）は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線によって規定される相関関係があることが分かっている。同様に、攪拌状態における赤外線検出器２６の検出値から演算される赤外線の吸光度から、静止状態における赤外線検出器２６の検出値から演算される赤外線の吸光度を差し引いた差分値は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線によって規定される相関関係があることが分かっている。また、攪拌状態における蛍光輝度検出器２７の検出値から静止状態における蛍光輝度検出器２７の検出値を差し引いた差分値は、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度との間に、それぞれ略一次直線によって規定される相関関係があることが分かっている。これらの相関関係を示す検量線データは、予め主記憶装置に格納されている。なお、これらの相関関係を示す検量線データは、検査液１２の温度によって変化するので、検査液１２の温度に応じて検量線データを補正するための補正データも予め主記憶装置に格納されている。ここで、この補正データは、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４の出力特性の温度による影響や、紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出特性の温度による影響等も考慮されたものである。

そして、濃度演算部４１は、攪拌状態で検出された紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７から入力される検出値と、静止状態で検出された紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７から入力される検出値と、温度センサ２９から入力される検出値と、主記憶装置に格納された検量線データや補正データ等に基づいて、検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度を演算する。濃度演算部４１によって演算された検査液１２の蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度は、表示部２８に表示される。

なお、成分濃度測定装置１は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、成分濃度測定装置１は、検査液１２の蛍光磁粉濃度及び分散剤濃度のみを測定する構成であっても構わない。このような構成の場合には、測定部２０は、赤外線ＬＥＤランプ２４及び赤外線検出器２６を備える必要はなく、構成が簡略化されるとともに制御部４０の演算負荷が低減され、生産性が向上される。また、成分濃度測定装置１の制御部４０と湿式蛍光磁粉探傷装置５０のコントローラとが一体に構成されても良い。また、成分濃度測定装置１は、循環回路１４内にリリーフ弁、圧力調節弁、流量調節弁、圧力計、流量計等を備える構成であっても良い。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係る成分濃度測定装置１は、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液１２の成分濃度を測定する成分濃度測定装置であって、タンク１０とポンプ１１とが配管１３によって循環接続され、検査液１２が循環する循環回路１４と、配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定する測定部２０とを備え、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続され、配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する気体供給装置３０を更に備える構成である。

そして、本実施形態によれば、メンテナンス性が良好な成分濃度測定装置１を提供することができる。

次に、本実施形態に係る成分濃度測定装置１による検査液１２の成分濃度を測定する成分濃度測定方法の概要について説明する。図１０は、本実施形態に係る成分濃度測定方法の概要が示された流れ図であり、図１１は、成分濃度測定の詳細な工程が示された流れ図である。本実施形態は、検査液１２をタンク１０とポンプ１１とが配管１３によって循環接続された循環回路１４において循環させる工程と、測定部２０によって配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定する工程と、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０によって配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する工程とを備えることを特徴とする。以下では、各工程を更に詳細に説明する。

まず、タンク１０に貯留された検査液１２のポンプ１１による循環回路１４の循環が行われる（ステップＳ１）。検査液１２は、タンク１０から配管１３ａ、ポンプ１１、配管１３ｂ、測定部２０の測定管２２、及び配管１３ｃを順次通過して循環する。なお、循環する検査液１２の流量は、ポンプ１１を制御することで適宜設定できる。

次に、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０による配管１３内を通過する検査液１２への空気の供給が行われる（ステップＳ２）。この際、循環回路１４において、気体供給装置３０より下流側に位置する配管１３ｂ、測定部２０の測定管２２、及び配管１３ｃ内の流れを、図８に示されるように、検査液１２と空気３５による気液二相流のプラグ流とする。そして、気体供給装置３０よりも下流側の流れを検査液１２と空気３５のプラグ流とすることで、測定管２２及び配管１３の内面の付着物、例えば検査液１２に含有される蛍光磁粉、分散剤、及び防錆剤や、検査液１２に混入されるスケール及びゴミ等を除去する。

ここで、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作に同調して電磁弁３２を開閉して検査液１２中に空気３５を供給する。詳細には、気体供給装置３０は、ダイアフラムポンプであるポンプ１１が検査液１２を吸入している際に電磁弁３２を開いて検査液１２に空気３５を供給し、ポンプ１１が検査液１２を吐出している際に電磁弁３２を閉じる。つまり、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作による脈動に応じて検査液１２に空気３５を供給する。したがって、ポンプ１１による脈動が低減され、気体供給装置３０の検査液１２への空気３５の供給によるポンプ１１への負荷も低減される。また、配管１３を通過する検査液１２に空気３５を効率よく供給することができる。

なお、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作に同調せずに電磁弁３２を開閉して検査液１２中に空気３５を供給するように構成することもできる。しかしながら、気体供給装置３０は、ポンプ１１の往復動作に同調するように構成されることが好ましい。また、気体供給装置３０の作動時間、つまり、気体供給装置３０よりも下流側の流れを検査液１２と空気３５のプラグ流とする時間は、適宜設定できる。なお、気体供給装置３０がポンプ１１の往復動作に同調する場合には、気体供給装置３０の動作は、ポンプ１１の往復動作の回数で規定される。つまり、気体供給装置３０がポンプ１１の往復動作に同調して電磁弁３２を開閉する回数で規定される。この電磁弁３２を開閉する回数は、１回〜６０回程度とすることが好ましい。また、ポンプ１１の往復動作の速さは、適宜設定でき、例えば、１秒で１往復するように設定できる。

次に、気体供給装置３０による検査液１２への空気の供給が停止される（ステップＳ３）。ここで、ポンプ１１による検査液１２の循環回路１４の循環は継続されており、循環回路１４は検査液１２のみの流れとなる。なお、気体供給装置３０によって供給された空気が循環回路１４から排出されるまで、検査液１２を所定の時間循環させる。

次に、測定部２０による配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度の測定が行われる（ステップＳ４）。より詳細には、検査液１２が循環回路１４を循環して測定管２２内を流れている状態（攪拌状態）において、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４を点灯させ、紫外線及び赤外線の測定管２２内の検査液１２への照射が行われる（ステップＳ４１）。

次に、攪拌状態で紫外線及び赤外線の照射が行われている状態で、制御部４０による紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値の取り込みが行われる（ステップＳ４２）。つまり、制御部４０は、攪拌状態での、検査液１２を透過する紫外線の強度の検出値、検査液１２を透過する赤外線の強度の検出値、及び蛍光磁粉の蛍光体が励起して発光する可視光の輝度の検出値を取り込む。なお、制御部４０は、温度センサ２９の検出値も取り込む。また、制御部４０の検出値の取り込み後に、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４は消灯される。

次に、ポンプ１１による検査液１２の循環回路１４の循環が停止される（ステップＳ４３）。検査液１２の循環を停止して所定の時間、例えば２分間経過させ、検査液１２の流れが止まっている状態（静止状態）とする。

次に、静止状態において、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４を点灯させ、紫外線及び赤外線の測定管２２内の検査液１２への照射が行われる（ステップＳ４４）。

次に、静止状態で紫外線及び赤外線の照射が行われている状態で、制御部４０による紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値の取り込みが行われる（ステップＳ４５）。つまり、制御部４０は、静止状態での、検査液１２を透過する紫外線の強度の検出値、検査液１２を透過する赤外線の強度の検出値、及び蛍光磁粉の蛍光体が励起して発光する可視光の輝度の検出値を取り込む。なお、制御部４０の検出値の取り込み後に、紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４は消灯される。

次に、制御部４０の濃度演算部４１による検査液１２の成分濃度の演算が行われる（ステップＳ４６）。なお、濃度演算部４１は、ステップＳ４２において取り込まれた攪拌状態での紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値と、ステップＳ４５において取り込まれた静止状態での紫外線検出器２５、赤外線検出器２６、及び蛍光輝度検出器２７の検出値と、主記憶装置に格納された検量線データ等に基づいて、検査液１２の成分濃度を演算する。なお、濃度演算部４１は、検査液１２の成分濃度を演算する前に、必要に応じて温度センサ２９の検出値と主記憶装置に格納された補正データによって検量線データの補正を行い、補正された検量線データを検査液１２の成分濃度の演算に用いる。濃度演算部４１によって演算される検査液１２の成分濃度は、蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度である。

次に、表示部２８による検査液１２の成分濃度の表示が行われる（ステップＳ４７）。表示部２８によって表示される検査液１２の成分濃度は、蛍光磁粉濃度、分散剤濃度、防錆剤濃度、及びスケール濃度である。

以上のような成分濃度測定方法によれば、検査液１２の成分濃度を測定する前に、測定部２０の測定管２２の内面の付着物を除去するので、成分濃度測定装置１による測定確度が低下しにくい。また、測定管２２の内面の付着物を除去する際に、循環回路１４から成分濃度測定装置１を分離したり、測定管２２を取り外したりする必要がなく、メンテナンス性が良好である。また、気体供給装置３０によって測定部２０の測定管２２及び配管１３内の流れを検査液１２と空気３５のプラグ流にするため、測定管２２の内面の付着物を良好に除去することができる。

なお、成分濃度測定方法は上述の方法に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１及びステップＳ２をステップＳ４の後に行っても良い。つまり、成分濃度の測定をした後、検査液１２の循環回路１４の循環と検査液１２への空気の供給を行っても良い。また、ステップＳ４の後に、更に、ステップＳ１及びステップＳ２を行っても良い。つまり、成分濃度の測定をする前後で、検査液１２の循環回路１４の循環と検査液１２への空気の供給を行っても良い。このような方法にすることで、成分濃度の測定の前後に測定部２０の測定管２２の内面の付着物を除去するので、測定管２２の内面をより長期間に亘って綺麗な状態に保つことができる。また、次回の測定時の値の確度が維持され、速やかに測定を再開することができる。

また、ステップＳ４１にて点灯させた紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４は、ステップＳ４５まで消灯させずに点灯した状態に保たれても構わない。このような方法にすることでステップＳ４４を省略することができ、測定方法が簡略化される。また、ステップＳ４４における紫外線ＬＥＤランプ２３及び赤外線ＬＥＤランプ２４の紫外線及び赤外線の照射が安定するまでの待ち時間がなくなり、測定時間の短縮が図れる。

また、制御部４０は、ステップＳ４６の前に温度センサ２９の検出値を取り込めば良く、例えば、ステップＳ４５で取り込んでも良く、ステップＳ４２及びステップＳ４５の両方で取り込んでも良い。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係る湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液１２の成分濃度を測定する成分濃度測定方法は、検査液１２をタンク１０とポンプ１１とが配管１３によって循環接続された循環回路１４において循環させる工程と、測定部２０によって配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定する工程と、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０によって配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する工程とを備えることを特徴とする。

そして、本実施形態によれば、メンテナンス性が良好な成分濃度測定方法を提供することができる。

以下に実施例を示して、本開示を更に詳細、且つ具体的に説明する。しかしながら、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜材料、及び測定方法＞
［実施例１］
図１〜図６に示される本実施形態に係る成分濃度測定装置１が用いられた。すなわち、成分濃度測定装置１は、タンク１０とポンプ１１とが配管１３によって循環接続され、検査液１２が循環する循環回路１４と、配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定する測定部２０とを備え、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続され、配管１３内を通過する検査液１２に空気３５を供給する気体供給装置３０を更に備えるといった特徴を有していた。

水に蛍光磁粉（マークテック株式会社製：スーパーマグナ蛍光磁粉、ＬＹ−２０）、及び防錆剤（マークテック株式会社製：スーパーキープ防錆剤、ＡＲ−１００Ｋ）を含有させて検査液１２が作製された。検査液１２は、蛍光磁粉濃度が０．６ｇ／Ｌで、防錆剤濃度が１％となるように作製された。ポンプ１１（電磁弁内蔵型ダイアフラムポンプ）、配管１３（内径４ｍｍのナイロンホース）を用いて循環回路１４が形成された。気体供給装置３０は、コンプレッサ３１、電磁弁３２（直動式２ポート電磁弁）等から構成された。測定部２０の測定管２２は、フッ素樹脂製であり、内径が４ｍｍであった。

そして、検査液１２を１週間連続して循環回路１４を循環させた後に、図１０及び図１１に示される成分濃度の測定方法によって検査液１２の成分濃度の測定が行われた。この際、循環回路１４を循環する検査液１２の平均流量は０．５Ｌ／ｍｉｎであり、コンプレッサ３１から供給される空気３５の圧力は０．２ＭＰａであった。また、気体供給装置３０は、作動時間が３秒間であり、図１２に示されるように、ポンプ１１に同調して電磁弁３２を開閉させた。ここで、図１２は、ポンプ１１と電磁弁３２の動作を示すタイムチャートである。詳細には、気体供給装置３０は、ポンプ１１が検査液１２を吸入している際に電磁弁３２を開き、ポンプ１１が検査液１２を吐出している際に電磁弁３２を閉じた。ポンプ１１の１サイクル（吸入と吐出）Ｔ１は１.０秒であり、吸込時間Ｔ２は０．５秒であり、吐出時間Ｔ３は０．５秒であった。電磁弁３２は、ポンプ１１が吸入を開始すると同時に開いた。電磁弁３２が開いている時間Ｔ４は０．１秒であり、閉じている時間Ｔ５は０．９秒であった。そして、気体供給装置３０が作動している際、気体供給装置３０よりも下流側の測定部２０の測定管２２及び配管１３内の流れが検査液１２と空気３５のプラグ流とされた。

したがって、実施例１に係る方法は、検査液１２をタンク１０とポンプ１１とが配管１３によって循環接続された循環回路１４において循環させる工程と、測定部２０によって配管１３内を通過する検査液１２の成分濃度を光学的に測定する工程と、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０によって配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する工程とを備える等といった本実施形態に係る特徴を有していた。

［比較例１］
比較例１では、図１０に示される成分濃度の測定方法において、ステップＳ２及びステップＳ３が省略された以外は、実施例１と同様であった。比較例１は、成分濃度の測定方法において、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０によって配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する工程を有していなかった。したがって、比較例１に係る方法は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。

［比較例２］
比較例２では、図１０に示される成分濃度の測定方法において、ステップＳ２及びステップＳ３に替わって、測定管２２を測定部２０から取り外して内面を水とパイプ洗浄ブラシによって清掃する工程が追加された以外は、実施例１と同様であった。比較例２は、成分濃度の測定方法において、循環回路１４の測定部２０の上流側に接続される気体供給装置３０によって配管１３内を通過する検査液１２に気体を供給する工程を有していなかった。したがって、比較例２に係る方法は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。なお、比較例２では、測定管２２を測定部２０から取り外して内面を水とパイプ洗浄ブラシによって清掃する工程に約１０分の時間を要した。

＜評価方法＞
（付着物除去性能）
実施例１、比較例１、及び比較例２について、検査液１２の成分濃度の測定後の測定管２２の内面の付着物の有無を目視で確認した。実施例１は、測定管２２の内面に付着物がなかった。比較例１は、測定管２２の内面に付着物が有った。比較例２は、測定管２２の内面に付着物がなかった。

（成分濃度の測定確度）
実施例１、比較例１、及び比較例２の測定された成分濃度について、誤差率を算出した。誤差率は、実際の成分濃度から測定された成分濃度を差し引いた値の絶対値を１００倍した値とした。実施例１で測定された検査液１２の蛍光磁粉濃度は０．６ｇ／Ｌであった。比較例１で測定された検査液１２の蛍光磁粉濃度は１．２ｇ／Ｌであった。比較例２で測定された検査液１２の蛍光磁粉濃度は０．６ｇ／Ｌであった。

上述された実施例から以下の点が導き出された。実施例１では、成分濃度を測定するステップＳ４の前に測定部２０の測定管２２の内面の付着物が除去された。また、実施例１では、測定管２２を測定部２０から取り外すといった作業を要することなく、測定部２０の内面の付着を除去でき、メンテナンス性が良好であった。また、実施例１では、測定管２２の内面の付着物の影響を受けることなく成分濃度を測定することができ、測定値は一定に保たれた。一方で、比較例１では、成分濃度を測定するステップＳ４の前に測定部２０の測定管２２の内面の付着物が除去されず、測定管２２の内面の付着物の影響を受け、測定値は一定に保たれず、測定確度が低下した。なお、誤差率（実際の濃度から測定された濃度を差し引いた値の絶対値を実際の濃度で除して１００倍した値）は、１００％であった。また、比較例２では、成分濃度を測定するステップＳ４の前に測定管２２を測定部２０から取り外して内面を試験管ブラシによって清掃する工程によって、測定管２２の内面の付着物が除去され、測定値は一定に保たれた。しかし、測定管２２を清掃する工程には、多くの時間を要した。また、比較例２では、測定管２２の清掃中は検査液１２の管理ができないため、探傷作業を止める必要がある。

以上の実施例の結果から、本実施形態に係る成分濃度測定装置１、及び成分濃度測定方法では、循環回路１４を長期に亘って検査液１２が循環された後であっても、測定管２２の内面の付着物を容易に除去することができ、メンテナンス性が良好であり、測定値の確度を長期において維持できることが示された。したがって、本実施形態では、メンテナンス性が良好な成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法を提供することができることが示された。

本開示は、湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態、及び実施例に限定されるものではない。本開示の成分濃度測定装置、及び濃度測定方法は、吸光光度分析法を用いて溶液に含有される溶質の濃度を測定するあらゆる成分濃度測定装置、及び成分濃度測定方法に適用することができる。

１ 成分濃度測定装置
１０ タンク
１１ ポンプ
１２ 検査液
１３ 配管
１４ 循環回路
２０、１２０ 測定部
３０ 気体供給装置
３１ コンプレッサ
３２ 電磁弁
３５ 空気（気体）

Claims (5)

1. 湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定装置において、
   タンクとポンプとが配管によって循環接続され、前記検査液が循環する循環回路と、
   前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する測定部とを備え、
   前記循環回路の前記測定部の上流側に接続され、前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する気体供給装置を更に備えることを特徴とする、成分濃度測定装置。
2. 前記気体供給装置は、前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にするように構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の成分濃度測定装置。
3. 前記ポンプは、往復ポンプであり、
   前記気体供給装置は、コンプレッサと電磁弁とを有し、前記往復ポンプの往復動作に同調して前記電磁弁を開閉するように構成されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の成分濃度測定装置。
4. 湿式蛍光磁粉探傷試験に用いられる検査液の成分濃度を測定する成分濃度測定方法において、
   前記検査液をタンクとポンプとが配管によって循環接続された循環回路において循環させる工程と、
   測定部によって前記配管内を通過する前記検査液の成分濃度を光学的に測定する工程と、
   前記循環回路の前記測定部の上流側に接続される気体供給装置によって前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程とを備えることを特徴とする、成分濃度測定方法。
5. 前記配管内を通過する前記検査液に気体を供給する工程によって前記気体供給装置の下流側の前記配管内の流れをプラグ流にすることを特徴とする、
   請求項４に記載の成分濃度測定方法。

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