WO2023095290A1 - ミスト流量測定装置、超音波霧化システム及びミスト流量測定方法 - Google Patents

ミスト流量測定装置、超音波霧化システム及びミスト流量測定方法 Download PDF

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WO2023095290A1
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WO
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mist
flow rate
imaging
raw material
mist flow
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PCT/JP2021/043420
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孝浩 平松
容征 織田
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7086—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using optical detecting arrangements
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter

Definitions

  • mist flow rate measuring device that measures the flow rate of raw material mist under conditions where mist-containing gas containing raw material mist flows.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration (part 1) of a conventional ultrasonic atomization system.
  • a conventional ultrasonic atomization system 2001 has an ultrasonic atomization device 201, a raw material solution supply section 20, and a flow control section 27 as main components.
  • the ultrasonic atomization device 201 includes an atomization container 1, a liquid level detection sensor 25, and an ultrasonic transducer 2 as main components.
  • a raw material solution 15 is accommodated in the atomization container 1 .
  • a predetermined number of ultrasonic transducers 2 are arranged on the bottom surface of the atomization container 1 .
  • the ultrasonic atomization device 201 having such a configuration, when ultrasonic vibration processing is performed in which the ultrasonic transducer 2 applies ultrasonic vibrations, vibrational energy of the ultrasonic waves is transmitted through the bottom surface of the container 1 for atomization, It is transmitted to the raw material solution 15 in the atomization container 1 .
  • the raw material solution 15 shifts to mist with a particle size of 10 ⁇ m or less, whereby the raw material mist 3 is obtained in the atomization container 1 .
  • a carrier gas G4 is supplied into the atomization container 1 from the gas supply pipe 4 .
  • the carrier gas G4 is supplied into the atomization container 1 at a predetermined flow rate in order to convey the raw material mist 3 to the mist utilization processing section outside the ultrasonic atomization device 201 through the mist gas pipe 28 .
  • mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 is conveyed outside within the mist gas pipe 28 .
  • the atomization container 1 has a liquid level detection sensor 25 inside.
  • the liquid level position detection sensor 25 is a sensor capable of detecting the liquid level height position of the raw material solution 15 . Part of the liquid surface position detection sensor 25 is immersed in the raw material solution 15 .
  • the liquid surface position detection sensor 25 detects the position of the liquid surface 15a of the raw material solution 15 and obtains sensor information S25 indicating the detected position of the liquid surface 15a.
  • the raw material solution supply unit 20 includes a container 21, a pump 22, a flow meter 23, and a raw material solution supply side pipe 24 as main components.
  • the container 21 contains the raw material solution 15 .
  • the flowmeter 23 measures the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 to obtain measured flow rate information S23 indicating the measured flow rate.
  • the flow rate control unit 27 receives measured flow rate information S23 from the flow meter 23 and sensor information S25 from the liquid surface position detection sensor 25 .
  • the flow rate control unit 27 always recognizes the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 based on the measured flow rate indicated by the measured flow rate information S23.
  • the flow control unit 27 always recognizes the amount of change in the raw material solution 15 in the atomization container 1 from the position of the liquid surface 15a of the raw material solution 15 indicated by the sensor information S25.
  • the flow rate control unit 27 executes raw material supply control processing for outputting a pump drive signal S27 that instructs the drive amount of the pump 22 so as to satisfy the flow rate control conditions described later. .
  • the flow rate control condition described above is a condition that "the position of the liquid surface 15a of the raw material solution 15 indicated by the sensor information S25 is within an allowable range from a predetermined liquid surface height".
  • the amount of change from the predetermined liquid level height of the raw material solution 15 in the atomization container 1 is recognized and recognized.
  • a first flow rate estimation method is employed in which the flow rate of the raw material mist 3 contained in the mist-containing gas G3 is estimated from the amount of change in the raw material solution 15 obtained.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the configuration (part 2) of a conventional ultrasonic atomization system.
  • the ultrasonic atomization system 2002 has an ultrasonic atomization device 202, a raw material solution supply section 20, a weighing scale 26, and a flow control section 27B as main components.
  • the ultrasonic atomization device 202 includes an atomization container 1 and an ultrasonic transducer 2 as main components.
  • the ultrasonic atomization device 202 differs from the ultrasonic atomization device 201 in that it does not have the liquid level detection sensor 25 .
  • the raw material solution supply unit 20 includes a container 21, a pump 22, a flow meter 23, and a raw material solution supply side pipe 24 as main components.
  • the raw material solution supply unit 20 supplies the raw material solution 15 to the ultrasonic atomization device 100 .
  • the container 21 contains the raw material solution 15 .
  • the flowmeter 23 measures the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 to obtain measured flow rate information S23 indicating the measured flow rate.
  • the weighing scale 26 supports the container 21 so that its weight can be measured.
  • the weighing scale 26 measures the weight of the container 21 containing the raw material solution 15 and outputs a weighing signal S26 indicating the weight.
  • the flow rate control unit 27B receives the measured flow rate information S23 from the flow meter 23 and the weighing signal S26 from the weighing meter 26.
  • the flow rate control unit 27B always recognizes the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 based on the measured flow rate indicated by the measured flow rate information S23.
  • the flow control unit 27B always recognizes the remaining amount of the raw material solution 15 in the container 21 from the weight of the container 21 indicated by the weighing signal S26.
  • the flow rate control section 27B executes raw material supply control processing for outputting a pump drive signal S27B that instructs the drive amount of the pump 22 so as to satisfy the flow rate control conditions described later. .
  • the flow rate control condition described above is a condition that "the amount of change per unit time of the weight indicated by the weighing signal S26 is within the allowable range".
  • the conventional ultrasonic atomization system 2002 recognizes the amount of change in the raw material solution 15 in the container 21 from the weighing signal S26 obtained from the weighing scale 26.
  • the ultrasonic atomization system 2002 employs a second flow rate estimation method of estimating the flow rate of the raw material mist 3 contained in the mist-containing gas G3 from the amount of change in the raw material solution 15 in the container 21 .
  • the second flow estimation method is used, for example, in the atomization device disclosed in Patent Document 1.
  • the conventional first and second flow rate estimation methods indirectly estimate the flow rate of the raw material mist 3 based on the amount of change in the raw material solution 15 in the atomization container 1 or the amount of change in the raw material solution 15 in the container 21. I am looking for
  • the conventional method for measuring the flow rate of the raw material mist 3, including the first and second flow rate estimation methods, has the above-described estimation error factors, so the flow rate of the raw material mist 3 cannot be measured accurately. There was a problem.
  • An object of the present disclosure is to solve the above problems and to provide a mist flow rate measuring device capable of accurately determining the flow rate of raw material mist.
  • the mist flow rate measuring device of the present disclosure includes a mist imaging camera that acquires imaging information by performing imaging processing with at least a part of a mist distribution area in which mist-containing gas containing raw material mist flows as an imaging target area, and the imaging information. and a mist flow rate calculation unit that performs a mist flow rate calculation process for obtaining the flow rate of the raw material mist in the mist-containing gas based on is characterized by showing
  • the mist flow rate calculation unit in the mist flow rate measuring device of the present disclosure executes mist flow rate calculation processing based on imaging information indicating a plurality of luminance values corresponding to the imaging target region.
  • the mist flow rate measuring device of the present disclosure can accurately obtain the flow rate of the raw material mist by executing the mist flow rate arithmetic processing using the correlation parameter based on the imaging information.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an imaging result by the camera shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an example of imaging information of the camera shown in FIG. 1
  • It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of upstream piping, transparent piping, and downstream piping which were shown in FIG. 4 is a flow chart showing a processing procedure for calculating a correlation parameter
  • 4 is a flow chart showing a processing procedure of a raw material solution control method in the ultrasonic atomization system of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an imaging result by the camera shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an example of
  • FIG. 5 is a graph showing an example of mist flow rate measurement results obtained by the mist flow rate measuring device of Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a flowchart showing imaging processing and mist flow rate calculation processing according to a modification of Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 2 of the present disclosure;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 3 of the present disclosure;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 4 of the present disclosure;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system according to Embodiment 5 of the present disclosure
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing cross-sectional structures of upstream piping and downstream piping shown in FIG. 12 ; It is an explanatory view showing the composition (the 1) of the conventional ultrasonic atomization system. It is explanatory drawing which shows the structure (2) of the conventional ultrasonic atomization system.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system 1001 according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the ultrasonic atomization system 1001 includes the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 1 includes a camera 5, a light source 6, a transparent pipe 10, and a mist flow rate calculator 16 as main components.
  • an ultrasonic atomization system 1001 includes an ultrasonic atomization device 100, a raw material solution supply unit 20, a flow control unit 17, an upstream pipe 7 and a downstream pipe 8, in addition to the mist flow rate measuring device described above. It contains as a main component.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 serve as auxiliary members of the mist flow rate measuring device for providing the transparent pipe 10 .
  • the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 are connected to each other, and the combination of the pipes 7, 10 and 9 constitutes a pipe for discharging the mist-containing gas G3 to the outside.
  • the upstream pipe 7 serves as a first gas supply pipe
  • the downstream pipe 8 serves as a second gas supply pipe
  • the transparent pipe 10 serves as an imaging pipe.
  • the ultrasonic atomization device 100 includes an atomization container 1 and an ultrasonic transducer 2 as main components.
  • a raw material solution 15 is accommodated in the atomization container 1 .
  • a predetermined number of ultrasonic transducers 2 (only one is shown in FIG. 1) are arranged on the bottom surface of the atomization container 1 .
  • the raw material solution 15 for example, a material solution containing metal elements such as aluminum (Al) and zinc (Zn) can be considered.
  • the ultrasonic atomization device 100 having such a configuration, when ultrasonic vibration processing is performed in which the ultrasonic transducer 2 applies ultrasonic vibrations, vibrational energy of the ultrasonic waves is transmitted through the bottom surface of the atomization container 1 to It is transmitted to the raw material solution 15 in the atomization container 1 .
  • the raw material solution 15 shifts to mist with a particle size of 10 ⁇ m or less, whereby the raw material mist 3 is obtained in the atomization container 1 .
  • a carrier gas G4 is supplied into the atomization container 1 from the gas supply pipe 4 .
  • the carrier gas G4 is supplied at a predetermined flow rate. is supplied into the atomizing container 1 at .
  • a high-concentration inert gas for example, can be employed as the carrier gas G4.
  • the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 propagates through the external discharge pipe composed of the combination of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8, and is finally supplied to the outside.
  • the mist-containing gas G3 means gas in which the raw material mist 3 is transported by the carrier gas G4.
  • the raw material solution supply unit 20 includes a container 21, a pump 22, a flow meter 23, and a raw material solution supply side pipe 24 as main components.
  • the container 21 contains the raw material solution 15 .
  • the flowmeter 23 measures the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 to obtain measured flow rate information S23 indicating the measured flow rate.
  • the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 is supplied to the outside from the atomization container 1 via the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8.
  • the insides of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10, and the downstream pipe 8 serve as flow paths for the mist-containing gas G3. That is, the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 each have a mist distribution area inside.
  • the ultrasonic atomization device 100 performs ultrasonic vibration treatment on the raw material solution 15 by the ultrasonic oscillator 2 to generate the raw material mist 3, and the carrier gas G4 causes the mist-containing gas G3 to flow into the mist distribution area.
  • part of the mist circulation area in the transparent pipe 10, which is the imaging pipe becomes the imaging target region of the camera 5, which is the mist imaging camera.
  • the light source 6 irradiates the imaging target area in the transparent pipe 10 with the incident light L1. Then, the incident light L1 is reflected in the imaging target area of the mist-containing gas G3 to obtain the reflected light L2.
  • the camera 5 which is a mist imaging camera, executes imaging processing for imaging the reflected light L2. That is, the imaging process by the camera 5 is the imaging process of the reflected light L2 in which at least a part of the mist distribution area through which the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 flows is taken as the imaging target area.
  • the camera 5 executes imaging processing and acquires imaging information S5.
  • the imaging information S5 indicates a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the imaging target area.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of imaging results by the camera 5.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an example of the imaging information S5.
  • an imaging result in the imaging target region R5 is obtained.
  • a dark black region has a higher luminance than a light black region.
  • the camera 5 executes internal arithmetic processing based on the imaging result as shown in FIG. 2 to obtain imaging information S5 as shown in FIG.
  • a plurality of pixels arranged in a matrix of N ( ⁇ 2) ⁇ M ( ⁇ 2) correspond to the imaging target region R5, and each of the plurality of pixels has a luminance value. ing.
  • the larger the luminance value indicated by the pixel the higher the luminance.
  • the imaging information S5 is information indicating a plurality of luminance values for a plurality of pixels. It should be noted that the imaging result shown in FIG. 2 and the imaging information S5 shown in FIG. 3 are merely examples, and there is no correlation between them.
  • the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing for obtaining the flow rate of the raw material mist 3 in the mist-containing gas G3 based on the imaging information S5 obtained from the camera 5, and mist flow rate information indicating the flow rate of the raw material mist 3. S16 is obtained.
  • the mist flow rate information S ⁇ b>16 is given to the flow rate control section 17 .
  • the mist flow rate calculation processing by the mist flow rate calculation unit 16 includes the following total sum value calculation processing and flow rate derivation processing.
  • Total sum value calculation processing processing to obtain a luminance sum value that is the sum of a plurality of luminance values indicated by the imaging information S5
  • Flow rate derivation processing processing for deriving the flow rate of the raw material mist 3 from the luminance sum value obtained by the sum value calculation processing
  • the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing including total sum value calculation processing and flow rate derivation processing based on a plurality of luminance values indicated by imaging information S5.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the cross-sectional structures of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8.
  • FIG. 4 shows an XYZ orthogonal coordinate system.
  • an upstream pipe 7, a transparent pipe 10, and a downstream pipe 8, which constitute external discharge pipes, are arranged along the Z direction parallel to the vertical direction. , and the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 are connected respectively.
  • the mist-containing gas G3 supplied from the ultrasonic atomization device 100 flows inside each of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10, and the downstream pipe 8 along the +Z direction. That is, the flow path for the mist-containing gas G3 is provided inside each of the upstream pipe 7 , the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 .
  • the cross-sectional shape of each of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 is circular with a constant inner diameter, and the inner diameters of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 are set to be the same.
  • the constituent material of the transparent pipe 10, which is the imaging pipe, has transparency. Furthermore, the constituent material of the pipe inner surface S10 of the transparent pipe 10 has hydrophilicity.
  • the thickness of each of the upstream pipe 7, the transparent pipe 10 and the downstream pipe 8 is set arbitrarily.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure for calculating the correlation parameter for obtaining the flow rate of the raw material mist 3.
  • the correlation parameter calculation process is performed prior to the actual operation of the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • step ST11 a predetermined ultrasonic atomization device with a known flow rate of raw material mist 3 is prepared.
  • the flow rate value of the raw material mist 3 is assumed to be a mist flow rate MT.
  • imaging conditions for the camera 5 are set.
  • This imaging condition is the same as the imaging condition of the camera 5 during the actual operation of the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • the camera 5 is the camera for the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • Imaging conditions may include, for example, the light intensity and wavelength of the light source 6, the irradiation angle of the incident light L1 to the transparent pipe 10, the imaging position of the camera 5, the imaging target area, the imaging light type (reflected light, transmitted light), and the like. It is desirable that the flow rate of the carrier gas G4 in a predetermined ultrasonic atomization device is set to be the same as the flow rate of the carrier gas G4 in the ultrasonic atomization device 100 .
  • step ST13 the camera 5 starts imaging processing
  • step ST14 the camera 5 acquires the imaging information S5 by executing the imaging processing for the reflected light L2.
  • step ST15 a brightness sum value, which is the sum of a plurality of brightness values indicated by the imaging information S5, is calculated.
  • the luminance total value LS is calculated.
  • step ST16 the correlation parameter K1 is calculated.
  • the mist flow rate MT has a relationship expressed as a linear function of the luminance total value LS as shown in Equation (1).
  • MT K1 ⁇ LS+c1 (1) c1 is a constant.
  • the correlation parameter K1 can be calculated from the following formula (2) based on formula (1).
  • the correlation parameter K1 that can be calculated according to the flow shown in FIG. 5 can be prepared in advance for the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flow chart showing the processing procedure of the control method for the raw material solution 15 in the ultrasonic atomization system 1001 shown in FIG. This flow includes a mist flow rate measuring method using the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • This flow includes a mist flow rate measuring method using the mist flow rate measuring device of the first embodiment.
  • step ST1 the imaging conditions for the mist flow rate measuring device of Embodiment 1 are set.
  • the imaging conditions are the same as those for calculating the correlation parameter K1 shown in FIG.
  • step ST2 the mist flow rate calculator 16 acquires the correlation parameter K1.
  • a method of acquiring the correlation parameter K1 for example, a method of storing the correlation parameter K1 in an external storage device (not shown) and acquiring it by the mist flow rate calculation unit 16 as necessary is conceivable.
  • step ST2 is a step of obtaining the correlation parameter K1 for deriving the mist flow rate MF from the total brightness value of a plurality of brightness values.
  • step ST3 the mist flow rate measuring device of the first embodiment starts the imaging process for the reflected light L2 by the camera 5, and in step ST4, the camera 5 performs the imaging process to acquire the imaging information S5. .
  • the above-described step ST4 is a step of using the camera 5 to perform imaging processing with at least a part of the mist distribution area in which the mist-containing gas G3 flows as an imaging target area, and acquiring imaging information S5.
  • step ST2 the acquisition process of the correlation parameter K1 in step ST2 described above may be performed after step ST4 is performed and before step ST5 is performed.
  • step ST5 the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing to calculate the mist flow rate MF.
  • the details of the mist flow rate calculation process will be described below.
  • the mist flow rate calculation unit 16 first performs a total sum value calculation process for obtaining a brightness sum value, which is the sum of a plurality of brightness values indicated by the imaging information S5. After that, the mist flow rate calculation unit 16 executes a flow rate derivation process for deriving the mist flow rate MF from the luminance sum value obtained in the sum value calculation process.
  • the mist flow rate MF can be obtained by the following formula (1A) to which the above formula (1) is applied.
  • step ST5 based on the imaging information S5, using the correlation parameter K1, the mist flow rate calculation process is executed to obtain the mist flow rate MF in the mist-containing gas G3 from the luminance sum value LS of a plurality of luminance values. are doing.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 1 can measure the mist flow rate MF based on the imaging information S5 by executing the mist flow rate measuring method including steps ST1 to ST5.
  • (L (liter)/min) can be considered as a unit of the mist flow rate MF.
  • the mist flow rate information S16 indicating the mist flow rate MF calculated by the mist flow rate calculation unit 16 is output to the flow rate control unit 17 at the next stage.
  • step ST6 the flow rate control unit 17 of the ultrasonic atomization system 1001 executes raw material supply control processing for controlling the supply state of the raw material solution 15 supplied from the container 21 of the raw material solution supply unit 20 to the atomization container 1. .
  • the details of the processing of step ST6 by the flow control unit 17 will be described below.
  • the flow control unit 17 which is a raw material supply control unit, receives the measured flow rate information S23 from the flow meter 23 and the mist flow rate information S16 from the mist flow calculation unit 16.
  • the flow rate control unit 17 always recognizes the flow rate of the raw material solution supply side pipe 24 based on the measured flow rate indicated by the measured flow rate information S23.
  • the flow control unit 17 always recognizes the flow rate of the raw material mist 3 from the mist flow rate MF indicated by the mist flow rate information S16.
  • the flow rate control unit 17 executes raw material supply control processing for outputting a pump drive signal S17 that instructs the drive amount of the pump 22 so as to satisfy the flow rate control conditions described later. do.
  • the flow rate control condition is, for example, the condition that "the mist flow rate MF indicated by the mist flow rate information S16 is within an allowable range from the reference mist flow rate".
  • the flow control unit 17 recognizes the flow rate of the raw material mist 3 generated by the ultrasonic atomization device 100 based on the mist flow rate information S16 obtained from the mist flow calculation unit 16, and the flow rate of the recognized raw material mist 3 is is a predetermined flow rate within the allowable range from the reference mist flow rate.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of measurement results of the mist flow rate MF by the mist flow rate measuring device of Embodiment 1.
  • the conversion flow rate F1 indicates the case where one ultrasonic transducer 2 is subjected to ultrasonic vibration processing
  • the conversion flow rate F4 indicates the case where four ultrasonic transducers 2 are caused to perform ultrasonic vibration processing. indicates the case.
  • the converted flow rate F4 is larger than the converted flow rate F1, and the converted flow rate F1 and the converted flow rate F4 are within the range of agreement, and the raw material supply control process by the flow rate control unit 17 is appropriately executed. I know there is.
  • the mist flow rate calculation unit 16 in the mist flow rate measurement device of Embodiment 1 executes mist flow rate calculation processing based on imaging information S5 indicating a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the imaging target region R5.
  • a correlation parameter K1 for deriving the mist flow rate MF from the plurality of brightness values indicated by the imaging information S5 is obtained in advance. (See Figure 5).
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 1 can accurately obtain the mist flow rate MF by executing the mist flow rate calculation process using the correlation parameter K1 based on the imaging information S5.
  • the mist flow rate calculation unit 16 can perform simple and highly accurate mist flow rate calculation processing.
  • the mist flow rate measuring device of the first embodiment suppresses the diffusion of the raw material mist 3 contained in the mist-containing gas G3 by providing the transparent pipe 10 serving as an imaging pipe having a flow path of the mist-containing gas G3 therein.
  • the imaging process by the camera 5 can be executed in space.
  • the constituent material of the transparent pipe 10 has transparency, the presence of the transparent pipe 10 does not affect the imaging process by the camera 5.
  • the transparent pipe 10 serving as the imaging pipe is arranged along the vertical direction (Z direction), the liquid condensed in the transparent pipe 10 does not accumulate in the transparent pipe 10, and the liquid is (-Z direction) can be discharged.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 1 can minimize the influence of dew condensation in the transparent pipe 10 and perform imaging processing by the camera 5 .
  • the constituent material of the pipe inner surface S10 of the transparent pipe 10 has hydrophilicity, even if dew condensation occurs in the transparent pipe 10, the phenomenon that the condensed liquid adheres to the pipe inner surface S10 of the transparent pipe 10 as water droplets is suppressed. can be done.
  • the flow control unit 17 (raw material supply control unit) in the ultrasonic atomization system 1001 of Embodiment 1 adjusts the mist flow rate MF to a predetermined flow rate based on the mist flow rate information S16 obtained from the mist flow rate calculation unit 16. , the raw material supply control process is executed.
  • the ultrasonic atomization system 1001 of Embodiment 1 can stabilize the mist flow rate MF generated from the ultrasonic atomization device 100 at a predetermined flow rate over a long period of time.
  • Step ST5 in the mist flow rate measurement method executed by the mist flow rate measurement device of Embodiment 1 uses the correlation parameter K1 based on a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the imaging target region R5. to obtain the mist flow rate MF.
  • the mist flow rate measurement method of Embodiment 1 can accurately obtain the mist flow rate MF by using the correlation parameter K1.
  • the imaging process by the camera 5 shows the case where the imaging process is performed once, but a modification in which the imaging process is performed a plurality of times in succession An example is possible.
  • the imaging processing can be performed 20 times by continuously operating the camera 5 for 20 seconds.
  • FIG. 8 is a flowchart showing imaging processing and mist flow calculation processing according to a modification of the mist flow rate measuring device of Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a flowchart showing imaging processing and mist flow calculation processing according to a modification of the mist flow rate measuring device of Embodiment 1.
  • steps ST41 to ST44 corresponds to the processing of step ST4 in FIG. 6, and the processing of step ST50 corresponds to the processing of step ST5 in FIG.
  • the control shown in steps ST41 to ST44 in FIG. 8 may be performed under the control of the mist flow calculation unit 16 or by a control mechanism such as a CPU built into the camera 5, for example. Also, the example shown in FIG. 8 shows a case where K ( ⁇ 2) imaging processing is performed.
  • step ST42 the first imaging process is performed by the camera 5, and the obtained imaging information S5 is acquired as the first imaging information.
  • step ST43 When step ST43 becomes "YES", it means that the first to K-th imaging information (plurality of imaging information) have been obtained by executing the imaging process K times (multiple times). It is conceivable that the camera 5 itself has the function of temporarily storing the 1st to Kth imaging information, or the mist flow calculation unit 16 is provided with the function.
  • step ST50 which is executed when step ST43 is YES, the mist flow rate calculation unit 16 first executes mist flow rate calculation processing based on the first to Kth imaging information.
  • the first to K-th imaging information are a plurality of pieces of imaging information obtained by executing the imaging process a plurality of times. The details of step ST50 will be described below.
  • the mist flow rate calculation unit 16 performs total sum value calculation processing on each of the first to Kth imaging information to obtain the first to Kth luminance sum values LS(1) to LS(K) (a plurality of luminance sum values). ).
  • the mist flow rate calculation unit 16 obtains the average value of the luminance summation values LS(1) to LS(K) as the total mean value, and obtains the mist flow rate MF from the total mean value using the correlation parameter K1.
  • the mist flow rate MF can be obtained by the following formula (1B) to which the above formula (1) is applied.
  • the mist flow rate deriving process of the mist flow rate calculation unit 16 derives the mist flow rate MF from the first to K-th total luminance values LS(1) to LS(K).
  • the correlation parameter K1 in the modified example as in the actual operation of the mist flow rate measuring device of the modified example, from the average value of the first to Kth luminance sum values LS (1) to LS (K), It is desirable to calculate along the flow shown in FIG.
  • the mist flow rate MF by deriving the mist flow rate MF from the total average value MS of the first to K-th luminance total values LS(1) to LS(K), which are a plurality of luminance total values, the accuracy is improved. high mist flow rate MF can be obtained.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system 1002 according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • the ultrasonic atomization system 1002 includes the mist flow rate measuring device of the second embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 2 includes a camera 5, a light source 6, a transparent pipe 10, and a mist flow rate calculator 16 as main components.
  • an ultrasonic atomization system 1002 includes an ultrasonic atomization device 100, a raw material solution supply unit 20, a flow control unit 17, an upstream pipe 7, and a downstream pipe 8 in addition to the mist flow rate measuring device described above. It contains as a main component.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 serve as auxiliary members of the mist flow rate measuring device for providing the transparent pipe 10 .
  • the light source 6 irradiates the imaging target area in the transparent pipe 10 with the incident light L1. Then, the incident light L1 passes through the imaging target area of the mist-containing gas G3 to obtain the transmitted light L3.
  • the camera 5, which is a camera for imaging mist, is arranged at a position facing the light source 6 with the transparent pipe 10 interposed therebetween, and performs imaging processing for imaging the transmitted light L3. That is, the imaging process by the camera 5 is the imaging process of the transmitted light L3 in which at least a part of the mist circulation area in which the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 flows is taken as the imaging target area.
  • the camera 5 executes imaging processing and acquires imaging information S5.
  • the imaging information S5 includes a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the imaging target area.
  • the mist flow rate calculation unit 16 in the mist flow rate measuring device of the second embodiment executes mist flow rate calculation processing based on the imaging information S5 indicating a plurality of luminance values obtained by the imaging processing of the camera 5 for the transmitted light L3. ing.
  • the mist flow rate measuring device of the second embodiment can accurately obtain the mist flow rate MF by executing the mist flow rate calculation process using the correlation parameter K1 based on the imaging information S5, as in the first embodiment. can.
  • the camera 5, which is the mist imaging camera of the mist flow rate measuring device of Embodiment 3, can relatively easily obtain the imaging information S5 by executing the imaging process of imaging the transmitted light L3.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system 1003 according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • the ultrasonic atomization system 1003 includes the mist flow rate measuring device of the third embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 3 includes a camera 5, a light source 6, a transparent pipe 10, a heater 12, and a mist flow rate calculator 16 as main components.
  • the ultrasonic atomization system 1003 includes an ultrasonic atomization device 100, a raw material solution supply unit 20, a flow control unit 17, an upstream pipe 7 and a downstream pipe 8 in addition to the mist flow rate measuring device described above. It contains as a main component.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 serve as auxiliary members of the mist flow rate measuring device for providing the transparent pipe 10 .
  • a heater 12 is provided in the vicinity of the transparent pipe 10, which is the imaging pipe, along the extending direction (Z direction) of the transparent pipe 10. .
  • the heater 12 heats the transparent pipe 10 and its interior.
  • the mist flow rate calculation unit 16 in the mist flow rate measuring device of the third embodiment executes mist flow rate calculation processing based on the imaging information S5 indicating a plurality of luminance values, as in the first embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 3 can accurately obtain the mist flow rate MF by executing the mist flow rate calculation process using the correlation parameter K1 based on the imaging information S5, as in the case of the first embodiment. can.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 3 further includes a heater 12, and the heater 12 can heat the transparent pipe 10, which is the pipe for imaging, and the inside, so that the occurrence of dew condensation in the transparent pipe 10 is suppressed. be able to.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system 1004 according to Embodiment 4 of the present disclosure.
  • the ultrasonic atomization system 1004 includes the mist flow rate measuring device of the fourth embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 4 includes a light source 6, a transparent pipe 10, a mist flow rate calculator 16, and cameras 51 and 52 as main components.
  • the ultrasonic atomization system 1004 includes the ultrasonic atomization device 100, the raw material solution supply unit 20, the flow control unit 17, the upstream pipe 7, and the downstream pipe 8 in addition to the mist flow rate measuring device described above. It has as a main component.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 serve as auxiliary members of the mist flow rate measuring device for providing the transparent pipe 10 .
  • part of the mist circulation area in the transparent pipe 10, which is the imaging pipe becomes the imaging target region of the camera 5, which is the mist imaging camera.
  • the light source 6 irradiates the imaging target area in the transparent pipe 10 with the incident light L1. Then, the incident light L1 is reflected in the imaging target area of the mist-containing gas G3 to obtain two reflected lights L21 and L22 (a plurality of reflected lights). The reflected lights L21 and L22 are reflected in different directions and are in a relationship of not interfering with each other.
  • cameras 51 and 52 which are a plurality of mist imaging cameras, are arranged for the reflected lights L21 and L22, which are a plurality of reflected lights.
  • the camera 51 executes imaging processing for imaging the reflected light L21
  • the camera 52 executes imaging processing for imaging the reflected light L22.
  • the imaging process by the cameras 51 and 52 is the imaging process of the reflected lights L21 and L22 with at least a part of the mist distribution area through which the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 flows as the imaging target area.
  • the camera 51 performs imaging processing for the reflected light L21 and acquires imaging information S51.
  • the imaging information S51 indicates a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the reflected light L21 from the imaging target area.
  • the camera 52 performs imaging processing for the reflected light L22 and obtains imaging information S52.
  • the imaging information S52 includes a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to the reflected light L22 from the imaging target area.
  • the reflected lights L21 and L22 do not interfere with each other, and the imaging information S51 and S52, which are multiple types of imaging information, indicate multiple luminance values with different contents.
  • the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing to obtain the flow rate of the raw material mist 3 in the mist-containing gas G3 based on the imaging information S51 and S52, which are multiple types of imaging information, and the mist indicating the flow rate of the raw material mist 3. Obtain flow rate information S16.
  • the mist flow rate calculation process includes the following total sum value calculation process and flow rate derivation process.
  • Total sum value calculation processing A first total luminance value that is the sum of a plurality of luminance values indicated by the imaging information S51 and a second total luminance value that is a sum of a plurality of luminance values indicated by the imaging information S52 are obtained. Processing to obtain the average value of the first and second luminance total values as the total luminance average value Flow rate derivation processing ... processing to derive the flow rate of the raw material mist 3 from the luminance total average value obtained in the total sum value calculation processing
  • the mist flow rate MF can be obtained by the following formula (1C) to which the above formula (1) is applied.
  • the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing based on a plurality of luminance values indicated by the imaging information S51 and S52.
  • the average value of the first and second luminance sum values is calculated from the average value of the first and second luminance sum values shown in FIG. It is desirable to calculate along the flow.
  • the mist flow rate calculation unit 16 in the mist flow rate measuring device of Embodiment 4 executes mist flow rate calculation processing based on the imaging information S51 and S52, each of which indicates a plurality of luminance values.
  • the mist flow rate measuring device of the fourth embodiment uses the correlation parameter K1 based on the imaging information S51 and S52 to execute the mist flow rate calculation process, thereby obtaining the mist flow rate MF with high accuracy. be able to.
  • the mist flow rate calculation unit 16 executes mist flow rate calculation processing based on multifaceted imaging information S51 and S52 (multiple types of imaging information) obtained from cameras 51 and 52, which are a plurality of mist imaging cameras.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 4 can more accurately determine the flow rate of the raw material mist 3 .
  • the mist flow rate calculation unit 16 of Embodiment 4 obtains the average value of the first and second luminance sum values when executing the total sum value calculation process, but the difference between the first and second luminance sum values , and one ratio may be higher than the other ratio.
  • the ratio of the first total brightness value and the second total brightness value may be ⁇ 2:1 ⁇ .
  • the configuration in which one light source 6 is provided is shown, but the number of light sources 6 may also be two in accordance with the number of cameras 51 and 52 .
  • two cameras 51 and 52 are shown as a plurality of mist imaging cameras, but three or more mist imaging cameras may be used to obtain three or more types of imaging information.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of an ultrasonic atomization system 1005 according to Embodiment 5 of the present disclosure.
  • the ultrasonic atomization system 1005 includes the mist flow rate measuring device of the fifth embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 5 includes a camera 5, a light source 6, an upstream pipe 7, a downstream pipe 8, a pipe absent space 9, and a mist flow rate calculator 16 as main components.
  • the ultrasonic atomization system 1005 includes an ultrasonic atomization device 100, a raw material solution supply unit 20, a flow control unit 17, an upstream pipe 7 and a downstream pipe 8 in addition to the mist flow rate measuring device described above. It has as a main component.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 are separated from each other with a pipe absent space 9 interposed therebetween, and the combination of the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 separated from each other constitutes a pipe for discharging the mist-containing gas G3 to the outside.
  • the upstream pipe 7 serves as a first gas supply pipe
  • the downstream pipe 8 serves as a second gas supply pipe
  • the pipe-free space 9 serves as a clearance space.
  • the upstream pipe 7 (first gas supply pipe) and the downstream pipe 8 (second gas supply pipe) are the main components of the mist flow rate measuring device that are indispensable for providing the pipe absent space 9. It works as an element.
  • the mist-containing gas G3 containing the raw material mist 3 is supplied from the atomization container 1 to the outside through the upstream pipe 7, the pipe-absent space 9, and the downstream pipe 8.
  • FIG. 13A and 13B are explanatory diagrams showing cross-sectional structures of the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8.
  • FIG. 13 shows an XYZ orthogonal coordinate system.
  • each of the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 serves as a flow path for the mist-containing gas G3. That is, the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 each have a mist distribution area inside.
  • a pipe-free space 9 exists as a clearance space between the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 .
  • the interior of the pipe-free space 9 also serves as a flow path for the mist-containing gas G3. That is, the pipe-absent space 9 has a mist distribution area inside.
  • the upstream pipe 7 and the downstream pipe 8 are arranged along the extension direction (+Z direction).
  • the mist-containing gas G3 is conveyed by the carrier gas G4 at a constant flow rate, the mist-containing gas G3 flowing from the upstream pipe 7 into the pipe-absent space 9 flows along the +Z direction without leaking from the pipe-absent space 9 to the outside. and flows into the downstream pipe 8 .
  • a part of the mist distribution area in the pipe-absent space 9, which is a clearance space becomes an imaging target area of the camera 5, which is a camera for imaging mist.
  • the light source 6 irradiates the imaging target area in the pipe absent space 9 with the incident light L1. Then, the incident light L1 is reflected in the imaging target area of the mist-containing gas G3 to obtain the reflected light L2.
  • the camera 5 which is a mist imaging camera, executes imaging processing for imaging the reflected light L2.
  • the camera 5 executes imaging processing and acquires imaging information S5.
  • the imaging information S ⁇ b>5 includes a plurality of luminance values of a plurality of pixels corresponding to an imaging target area within the pipe absence space 9 .
  • the mist flow rate calculation unit 16 in the mist flow rate measuring device of the fifth embodiment executes mist flow rate calculation processing based on the imaging information S5 indicating a plurality of luminance values, as in the first embodiment.
  • the mist flow rate measuring device of Embodiment 5 can obtain the mist flow rate MF with high accuracy by executing the mist flow rate arithmetic processing using the correlation parameter K1 based on the imaging information S5, as in the case of the first embodiment. can.
  • the imaging target area of the camera 5, which is a camera for capturing mist exists in the pipe-absent space 9, which is a gap space
  • the camera 5 in the mist flow rate measuring device of Embodiment 5 is not affected by condensation at all. It is possible to accurately perform imaging processing on the light L2.
  • each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
  • the heater 12 used in Embodiment 3 can also be used in Embodiments 2, 4 and 5, or the structure having the transparent pipe 10 in Embodiments 2 to 4 can be used in Embodiments. It is possible to change the structure to provide a pipe absent space 9 indicated by 5 .

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Abstract

本開示は、精度良く原料ミストの流量を求めることができるミスト流量測定装置を提供することを目的とする。そして、本開示のミスト流量測定装置において、カメラ（５）は透明配管（１０）内において、ミスト含有ガス（Ｇ３）が流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域とした反射光（Ｌ２）の撮像処理を実行して撮像情報（Ｓ５）を取得する。ミスト流量演算部（１６）は、撮像情報（Ｓ５）に基づきミスト流量演算処理を実行する。ミスト流量演算処理は、撮像情報（Ｓ５）が示す複数の輝度値の総和である輝度総和値を求める総和値演算処理と、上記輝度総和値から原料ミスト（３）の流量を導く流量導出処理とを含んでいる。

Description

ミスト流量測定装置、超音波霧化システム及びミスト流量測定方法
　原料ミストを含むミスト含有ガスが流れる状況下で原料ミストの流量を測定するミスト流量測定装置に関する。
　従来、ミスト含有ガス中に含まれるミストの流量を測定する手法は確立しておらず、ミスト化する前の液体状の原料溶液の消費量を測定することにより、間接的にミストの流量を測定していた。
　図１４は従来の超音波霧化システムの構成（その１）を示す説明図である。図１４に示すように、従来の超音波霧化システム２００１は、超音波霧化装置２０１、原料溶液供給部２０及び流量制御部２７を主要構成要素として有している。
　超音波霧化装置２０１は、霧化用容器１、液面位置検知センサー２５及び超音波振動子２を主要構成要素として含んでいる。
　霧化用容器１内には原料溶液１５が収容される。霧化用容器１の底面に所定数の超音波振動子２（図１４は１個のみ示す）が配設されている。
　このような構成の超音波霧化装置２０１において、超音波振動子２が超音波振動を印加する超音波振動処理を実行すると、超音波の振動エネルギーが霧化用容器１の底面を介して、霧化用容器１内の原料溶液１５に伝達される。
　すると、原料溶液１５は粒径が１０μｍ以下のミストへと移行することにより、霧化用容器１内で原料ミスト３が得られる。
　ガス供給配管４からはキャリアガスＧ４が霧化用容器１内に供給される。キャリアガスＧ４は、原料ミスト３をミストガス用配管２８を介して超音波霧化装置２０１の外部のミスト利用処理部へと搬送するために所定の流量で霧化用容器１内に供給される。
　その結果、ミストガス用配管２８内で原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が外部に搬送される。
　霧化用容器１は内部に液面位置検知センサー２５を有している。液面位置検知センサー２５は、原料溶液１５の液面高さ位置を検知することができるセンサーである。液面位置検知センサー２５の一部は、原料溶液１５に浸っている。液面位置検知センサー２５は、原料溶液１５の液面１５ａの位置を検出し、検出した液面１５ａの位置を示すセンサー情報Ｓ２５を得る。
　原料溶液供給部２０は、容器２１、ポンプ２２、流量計２３及び原料溶液供給側配管２４を主要構成要素として含んでいる。容器２１は原料溶液１５を収容している。流量計２３は原料溶液供給側配管２４を流れる流量を測定して、測定した流量を示す測定流量情報Ｓ２３を得る。
　流量制御部２７は、流量計２３より測定流量情報Ｓ２３を受け、液面位置検知センサー２５よりセンサー情報Ｓ２５を受ける。
　流量制御部２７は、測定流量情報Ｓ２３が示す測定流量によって、原料溶液供給側配管２４を流れる流量を常に認識している。
　流量制御部２７は、センサー情報Ｓ２５が示す原料溶液１５の液面１５ａの位置から、霧化用容器１内の原料溶液１５の変化量を常に認識している。
　流量制御部２７は、測定流量情報Ｓ２３及びセンサー情報Ｓ２５に基づき、後述する流量制御条件を満足するように、ポンプ２２の駆動量を指示するポンプ駆動信号Ｓ２７を出力する原料供給制御処理を実行する。
　上述した流量制御条件は、「センサー情報Ｓ２５が示す原料溶液１５の液面１５ａの位置が所定の液面高さから許容範囲内にある」条件となる。
　従来の超音波霧化システム２００１では、液面位置検知センサー２５より得られるセンサー情報Ｓ２５から、霧化用容器１内の原料溶液１５の所定の液面高さからの変化量を認識し、認識した原料溶液１５の変化量から、ミスト含有ガスＧ３に含まれる原料ミスト３の流量を推測するという第１の流量推測法を採用していた。
　図１５は従来の超音波霧化システムの構成（その２）を示す説明図である。図１５に示すように、超音波霧化システム２００２は、超音波霧化装置２０２、原料溶液供給部２０、秤量計２６及び流量制御部２７Ｂを主要構成要素として有している。
　以下、図１４で示した超音波霧化システム２００１と同一の構成要素は同一符号を付すことにより説明を適宜省略し、超音波霧化システム２００２の特徴部分を中心に説明する。
　超音波霧化装置２０２は、霧化用容器１、及び超音波振動子２を主要構成要素として含んでいる。超音波霧化装置２０２は超音波霧化装置２０１と比較して液面位置検知センサー２５を有していない点が異なる。
　原料溶液供給部２０は、容器２１、ポンプ２２、流量計２３及び原料溶液供給側配管２４を主要構成要素として含んでいる。原料溶液供給部２０は超音波霧化装置１００に原料溶液１５を供給している。
　原料溶液供給部２０において、容器２１は原料溶液１５を収容している。流量計２３は原料溶液供給側配管２４を流れる流量を測定して、測定した流量を示す測定流量情報Ｓ２３を得る。
　秤量計２６は容器２１を重量測定可能に支持している。秤量計２６は、原料溶液１５を含む容器２１の重量を測定し重量を示す秤量信号Ｓ２６を出力する。
　流量制御部２７Ｂは、流量計２３より測定流量情報Ｓ２３を受け、秤量計２６より秤量信号Ｓ２６を受ける。
　流量制御部２７Ｂは、測定流量情報Ｓ２３が示す測定流量によって、原料溶液供給側配管２４を流れる流量を常に認識している。
　流量制御部２７Ｂは、秤量信号Ｓ２６が示す容器２１の重量から、容器２１内の原料溶液１５の残存量を常に認識している。
　流量制御部２７Ｂは、測定流量情報Ｓ２３及び秤量信号Ｓ２６に基づき、後述する流量制御条件を満足するように、ポンプ２２の駆動量を指示するポンプ駆動信号Ｓ２７Ｂを出力する原料供給制御処理を実行する。
　上述した流量制御条件は、「秤量信号Ｓ２６が示す重量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内にある」条件となる。
　従来の超音波霧化システム２００２では、秤量計２６より得られる秤量信号Ｓ２６から容器２１内の原料溶液１５の変化量を認識している。そして、超音波霧化システム２００２は、容器２１内の原料溶液１５の変化量から、ミスト含有ガスＧ３に含まれる原料ミスト３の流量を推測するという第２の流量推測法を採用していた。
　第２の流量推測法は例えば特許文献１で開示された霧化装置で用いられている。
特許第６１５８３３６号公報
　しかしながら、従来の第１及び第２の流量推測法は、霧化用容器１内の原料溶液１５の変化量または容器２１内の原料溶液１５の変化量に基づき、間接的に原料ミスト３の流量を求めている。
　このため、従来の原料ミスト３の流量測定方法では、以下の推定誤差要因(1)及び(2)が生じてしまう。
　(1) 原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３の流れと原料溶液１５の消費のタイミングに時間的なズレがある。
　(2) 原料溶液１５から原料ミスト３をミスト化するミスト化効率が設定時より低下すると、その低下分、推定された流量と真の原料ミスト３の流量とのズレが大きくなる。
　このように、第１及び第２の流量推測法を含む、従来の原料ミスト３の流量の測定方法では上述した推定誤差要因があるため、原料ミスト３の流量を正確に測定することができないという問題点があった。
　本開示では、上記のような問題点を解決し、精度良く原料ミストの流量を求めることができるミスト流量測定装置を提供することを目的とする。
　本開示のミスト流量測定装置は、原料ミストを含むミスト含有ガスが流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域として撮像処理を実行して撮像情報を取得するミスト撮像用カメラと、前記撮像情報に基づき、前記ミスト含有ガスにおける前記原料ミストの流量を求めるミスト流量演算処理を実行するミスト流量演算部とを備え、前記撮像情報は、前記撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を示していることを特徴とする。
　本開示のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部は、撮像対象領域に対応する複数の輝度値を示す撮像情報に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　原料ミストの流量と複数の輝度値とは一定の相関関係があるため、複数の輝度値から原料ミストの流量を導くための相関パラメータを事前に取得することができる。
　その結果、本開示のミスト流量測定装置は、撮像情報に基づき相関パラメータを用いてミスト流量演算処理を実行することにより、精度良く原料ミストの流量を求めることができる。
　本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本開示の実施の形態１である超音波霧化システムの構成を示す説明図である。 図１で示したカメラによる撮像結果の一例を示す説明図である。 図１で示したカメラの撮像情報の一例を模式的に示す説明図である。 図１で示した上流配管、透明配管及び下流配管の断面構造を示す説明図である。 相関パラメータの算出の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１の超音波霧化システムにおける原料溶液の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１のミスト流量測定装置によるミスト流量の測定結果の一例を示すグラフである。 実施の形態１の変形例による撮像処理及びミスト流量演算処理を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態２である超音波霧化システムの構成を示す説明図である。 本開示の実施の形態３である超音波霧化システムの構成を示す説明図である。 本開示の実施の形態４である超音波霧化システムの構成を示す説明図である。 本開示の実施の形態５である超音波霧化システムの構成を示す説明図である。 図１２で示した上流配管及び下流配管の断面構造を示す説明図である。 従来の超音波霧化システムの構成（その１）を示す説明図である。 従来の超音波霧化システムの構成（その２）を示す説明図である。
　＜実施の形態１＞
　図１は本開示の実施の形態１である超音波霧化システム１００１の構成を示す説明図である。超音波霧化システム１００１は実施の形態１のミスト流量測定装置を含んでいる。実施の形態１のミスト流量測定装置は、カメラ５、光源６、透明配管１０、及びミスト流量演算部１６を主要構成要素として含んでいる。
　図１に示すように、超音波霧化システム１００１は、上述したミスト流量測定装置に加え、超音波霧化装置１００、原料溶液供給部２０、流量制御部１７、上流配管７及び下流配管８を主要構成要素として含んでいる。なお、上流配管７及び下流配管８は、透明配管１０を設けるためのミスト流量測定装置の補助部材としての役割を含んでいる。
　上流配管７、透明配管１０及び下流配管８は互いに連結されており、配管７，１０及び９の組合せによって、ミスト含有ガスＧ３の外部排出用配管が構成される。上流配管７は第１のガス供給用配管となり、下流配管８は第２のガス供給配管となり、透明配管１０は撮像用配管となる。
　超音波霧化装置１００は、霧化用容器１、及び超音波振動子２を主要構成要素として含んでいる。
　霧化用容器１内には原料溶液１５が収容される。霧化用容器１の底面に所定数の超音波振動子２（図１は１個のみ示す）が配設されている。なお、原料溶液１５として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）等の金属元素が含まれている材料溶液が考えられる。
　このような構成の超音波霧化装置１００において、超音波振動子２が超音波振動を印加する超音波振動処理を実行すると、超音波の振動エネルギーが霧化用容器１の底面を介して、霧化用容器１内の原料溶液１５に伝達される。
　すると、原料溶液１５は粒径が１０μｍ以下のミストへと移行することにより、霧化用容器１内で原料ミスト３が得られる。
　一方、ガス供給配管４からはキャリアガスＧ４が霧化用容器１内に供給される。霧化用容器１内の原料ミスト３を上流配管７等の外部排出用配管を介して超音波霧化装置１００の外部のミスト利用処理部へと搬送するために、キャリアガスＧ４は所定の流量で霧化用容器１内に供給される。キャリアガスＧ４として、例えば高濃度の不活性ガスを採用することができる。
　その結果、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８の組合せからなる外部排出用配管内を原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が伝搬し、最終的に外部に供給される。ミスト含有ガスＧ３は原料ミスト３がキャリアガスＧ４によって搬送された状態のガスを意味する。
　原料溶液供給部２０は、容器２１、ポンプ２２、流量計２３及び原料溶液供給側配管２４を主要構成要素として含んでいる。容器２１は原料溶液１５を収容している。流量計２３は原料溶液供給側配管２４を流れる流量を測定して、測定した流量を示す測定流量情報Ｓ２３を得る。
　前述したように、霧化用容器１から上流配管７、透明配管１０及び下流配管８を介して原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が外部に供給されている。上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの内部が、ミスト含有ガスＧ３の流路となる。すなわち、上流配管７及び下流配管８はそれぞれ内部にミスト流通領域を有している。
　このように、超音波霧化装置１００は、原料溶液１５に対し超音波振動子２による超音波振動処理を行い原料ミスト３生成し、キャリアガスＧ４によってミスト含有ガスＧ３をミスト流通領域に流している。
　実施の形態１のミスト流量測定装置において、撮像用配管である透明配管１０内のミスト流通領域の一部が、ミスト撮像用カメラであるカメラ５の撮像対象領域となる。
　光源６は、透明配管１０内の撮像対象領域に入射光Ｌ１を照射する。すると、ミスト含有ガスＧ３の撮像対象領域にて入射光Ｌ１が反射して反射光Ｌ２が得られる。
　そして、ミスト撮像用カメラであるカメラ５は反射光Ｌ２を撮像する撮像処理を実行する。すなわち、カメラ５による撮像処理は、原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域とした反射光Ｌ２の撮像処理となる。
　カメラ５は撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５を取得する。撮像情報Ｓ５は、撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を示している。
　図２はカメラ５による撮像結果の一例を示す説明図である。図３は撮像情報Ｓ５の一例を模式的に示す説明図である。
　カメラ５が反射光Ｌ２を撮像する撮像処理を実行すると、図２に示すように、撮像対象領域Ｒ５における撮像結果が得られる。撮像対象領域Ｒ５内において、黒色の濃度の濃い領域は黒色の濃度の薄い領域と比較して輝度が高い状態を示している。
　カメラ５は、図２で示すような撮像結果から、内部演算処理を実行して、図３で示すような撮像情報Ｓ５を得る。
　撮像情報Ｓ５において、図３に示すように、Ｎ（≧２）×Ｍ（≧２）でマトリクス配置された複数の画素が撮像対象領域Ｒ５に対応し、複数の画素それぞれが輝度値を有している。図３では画素が示す輝度値が大きい程、より高い輝度であることを示している。
　このように、撮像情報Ｓ５は、複数の画素における複数の輝度値を示す情報となる。なお、図２で示す撮像結果及び図３で示す撮像情報Ｓ５はそれぞれ一例として示したに過ぎず、両者に相関性はない。
　ミスト流量演算部１６は、カメラ５より得られた撮像情報Ｓ５に基づき、ミスト含有ガスＧ３における原料ミスト３の流量を求めるミスト流量演算処理を実行して、原料ミスト３の流量を示すミスト流量情報Ｓ１６を得る。ミスト流量情報Ｓ１６は流量制御部１７に付与される。
　ミスト流量演算部１６によるミスト流量演算処理は、以下の総和値演算処理と流量導出処理とを含んでいる。
　総和値演算処理…撮像情報Ｓ５が示す複数の輝度値の総和である輝度総和値を求める処理
　流量導出処理…総和値演算処理で得た輝度総和値から原料ミスト３の流量を導く処理
　このように、ミスト流量演算部１６は、撮像情報Ｓ５が示す複数の輝度値に基づき、総和値演算処理及び流量導出処理を含むミスト流量演算処理を実行している。
　図４は、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８の断面構造を示す説明図である。なお、図４にはＸＹＺ直交座標系を記している。
　同図に示すように、外部排出用配管を構成する上流配管７、透明配管１０及び下流配管８はそれぞれ鉛直方向と平行なＺ方向に沿って配置され、上流配管７と透明配管１０との間、及び透明配管１０と下流配管８との間がそれぞれ連結される。
　したがって、超音波霧化装置１００から供給されるミスト含有ガスＧ３は＋Ｚ方向に沿って、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの内部を流れる。すなわち、ミスト含有ガスＧ３の流路は、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの内部に設けられる。また、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの断面形状は内径が一定の円形状であり、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの内径は同一に設定される。
　撮像用配管である透明配管１０の構成材料は透明性を有している。さらに、透明配管１０の配管内面Ｓ１０の構成材料は親水性を有している。なお、上流配管７、透明配管１０及び下流配管８それぞれの厚みは任意に設定される。
　図５は原料ミスト３の流量を求めるための相関パラメータの算出の処理手順を示すフローチャートである。相関パラメータの算出処理は、実施の形態１のミスト流量測定装置の実動作に先がけて行われる。
　同図を参照して、ステップＳＴ１１において、原料ミスト３の流量が既知の所定の超音波霧化装置を準備する。ここで、原料ミスト３の流量値をミスト流量ＭＴとする。
　そして、ステップＳＴ１２において、カメラ５による撮像条件を設定する。この撮像条件は、実施の形態１のミスト流量測定装置の実動作時におけるカメラ５の撮像条件と同一内容である。なお、カメラ５は実施の形態１のミスト流量測定装置用のカメラである。
　撮像条件として、例えば、光源６の光量、波長、透明配管１０への入射光Ｌ１の照射角度、カメラ５の撮像位置、撮像対象領域、撮像光種別（反射光、透過光）等が考えられる。なお、所定の超音波霧化装置におけるキャリアガスＧ４の流量は、超音波霧化装置１００におけるキャリアガスＧ４の流量を同一に設定しておくことが望ましい。
　その後、ステップＳＴ１３において、カメラ５による撮像処理を開始し、ステップＳＴ１４において、カメラ５は反射光Ｌ２に対する撮像処理を実行することにより、撮像情報Ｓ５を取得する。
　そして、ステップＳＴ１５において、撮像情報Ｓ５が示す複数の輝度値の総和である輝度総和値を算出する。ここで、輝度総和値ＬＳが算出されたとする。
　その後、ステップＳＴ１６で、相関パラメータＫ１を算出する。ミスト流量ＭＴと輝度総和値ＬＳとは一定の相関関係がある。例えば、ミスト流量ＭＴは、式(1)に示すような輝度総和値ＬＳの一次関数として表される関係があるとする。
　ＭＴ＝Ｋ１・ＬＳ＋ｃ１…(1)
　ｃ１は定数である。
　この場合、式(1)に基づく以下の式(2)から相関パラメータＫ１を算出することができる。
　Ｋ１＝（ＭＴ－ｃ１）／ＬＳ…(2)
　このように、実施の形態１のミスト流量測定装置用に、図５で示すフローで算出できる相関パラメータＫ１を予め準備することができる。
　図６は、図１で示した超音波霧化システム１００１における原料溶液１５の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。このフローには、実施の形態１のミスト流量測定装置によるミスト流量測定方法が含まれている。以下、同図を参照して、超音波霧化システム１００１の制御内容を説明する。
　まず、ステップＳＴ１において、実施の形態１のミスト流量測定装置における撮像条件を設定する。ここで、撮像条件は図５で示した相関パラメータＫ１の算出時と同内容である。
　次に、ステップＳＴ２において、ミスト流量演算部１６は相関パラメータＫ１を取得する。相関パラメータＫ１の取得方法として、例えば、図示しない外部記憶装置に相関パラメータＫ１を格納しておき、必要に応じてミスト流量演算部１６が取得する等の方法が考えられる。
　このように、ステップＳＴ２は、複数の輝度値の輝度総和値からミスト流量ＭＦを導くための相関パラメータＫ１を取得するステップとなる。
　その後、ステップＳＴ３において、実施の形態１のミスト流量測定装置はカメラ５による反射光Ｌ２に対する撮像処理を開始し、ステップＳＴ４において、カメラ５は撮像処理を実行することにより、撮像情報Ｓ５を取得する。
　上述したステップＳＴ４は、カメラ５を用いて、ミスト含有ガスＧ３が流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域として撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５を取得するステップとなる。
　なお、前述したステップＳＴ２の相関パラメータＫ１の取得処理は、ステップＳＴ４の実行後、ステップＳＴ５の実行前に実行するようにしても良い。
　そして、ステップＳＴ５において、ミスト流量演算部１６はミスト流量演算処理を実行してミスト流量ＭＦを算出する。以下、ミスト流量演算処理の詳細を説明する。
　ミスト流量演算部１６は、まず、撮像情報Ｓ５が示す複数の輝度値の総和である輝度総和値を求める総和値演算処理を実行する。その後、ミスト流量演算部１６は、総和値演算処理で得た輝度総和値からミスト流量ＭＦを導く流量導出処理を実行する。
　例えば、総和値演算処理で得た輝度総和値をＬＳとすると、上述した式(1)を適用した以下の式(1A)によってミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ＭＦ＝Ｋ１・ＬＳ＋ｃ１…(1A)
　上述したように、ステップＳＴ５の処理は、撮像情報Ｓ５に基づき、相関パラメータＫ１を用いて、複数の輝度値の輝度総和値ＬＳからミスト含有ガスＧ３におけるミスト流量ＭＦを求めるミスト流量演算処理を実行している。
　したがって、実施の形態１のミスト流量測定装置は、ステップＳＴ１～ＳＴ５を含むミスト流量測定方法を実行することにより、撮像情報Ｓ５に基づきミスト流量ＭＦを測定することができる。なお、ミスト流量ＭＦの単位として例えば（Ｌ（リットル）／ｍｉｎ）が考えられる。
　ミスト流量演算部１６が算出したミスト流量ＭＦを示すミスト流量情報Ｓ１６は次段の流量制御部１７に出力される。
　ステップＳＴ６において、超音波霧化システム１００１の流量制御部１７は、原料溶液供給部２０の容器２１から霧化用容器１に供給する原料溶液１５の供給状態を制御する原料供給制御処理を実行する。以下、流量制御部１７によるステップＳＴ６の処理内容の詳細を説明する。
　原料供給制御部である流量制御部１７は、流量計２３より測定流量情報Ｓ２３を受け、ミスト流量演算部１６よりミスト流量情報Ｓ１６を受ける。
　流量制御部１７は、測定流量情報Ｓ２３が示す測定流量によって、原料溶液供給側配管２４を流れる流量を常に認識している。
　流量制御部１７は、ミスト流量情報Ｓ１６が示すミスト流量ＭＦによって、原料ミスト３の流量を常に認識している。
　流量制御部１７は、測定流量情報Ｓ２３及びミスト流量情報Ｓ１６に基づき、後述する流量制御条件を満足するように、ポンプ２２の駆動量を指示するポンプ駆動信号Ｓ１７を出力する原料供給制御処理を実行する。流量制御条件は、例えば、「ミスト流量情報Ｓ１６が示すミスト流量ＭＦが基準ミスト流量から許容範囲内にある」条件となる。
　このように、流量制御部１７は、ミスト流量演算部１６より得られるミスト流量情報Ｓ１６に基づき、超音波霧化装置１００が生成する原料ミスト３の流量を認識し、認識した原料ミスト３の流量が基準ミスト流量から許容範囲内の所定の流量となるように、原料供給制御処理を実行している。
　図７は実施の形態１のミスト流量測定装置によるミスト流量ＭＦの測定結果の一例を示すグラフである。同図において、横軸は経過時間（sec）を示し、縦軸はミスト流量ＭＦに基づく換算流量（値）（任意単位）を示している。
　同図において、換算流量Ｆ１は１個の超音波振動子２に超音波振動処理を実行させた場合を示し、換算流量Ｆ４は４個の超音波振動子２に超音波振動処理を実行させた場合を示している。同図に示すように、換算流量Ｆ４は換算流量Ｆ１より大きく、換算流量Ｆ１及び換算流量Ｆ４はそれぞれ一致の範囲内に収まっており、流量制御部１７による原料供給制御処理が適切に実行されていることがわかる。
　実施の形態１のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部１６は、撮像対象領域Ｒ５に対応する複数の画素における複数の輝度値を示す撮像情報Ｓ５に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　ミスト流量ＭＦ（原料ミスト３の流量）と複数の輝度値とは一定の相関関係があるため、撮像情報Ｓ５が示す複数の輝度値からミスト流量ＭＦを導くための相関パラメータＫ１を事前に取得することができる（図５参照）。
　その結果、実施の形態１のミスト流量測定装置は、撮像情報Ｓ５に基づき、相関パラメータＫ１を用いたミスト流量演算処理を実行することにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ミスト撮像用カメラであるカメラ５は反射光Ｌ２を撮像する撮像処理を実行することにより、比較的容易に撮像情報Ｓ５を得ることができる。
　ミスト流量演算部１６は、輝度総和値からミスト流量ＭＦを導くことにより、簡単かつ精度の高いミスト流量演算処理を実行することができる。
　実施の形態１のミスト流量測定装置は、ミスト含有ガスＧ３の流路を内部に有する撮像用配管となる透明配管１０を設けることにより、ミスト含有ガスＧ３に含まれる原料ミスト３の拡散を抑制した空間にて、カメラ５による撮像処理を実行することができる。
　加えて、透明配管１０の構成材料は透明性を有するため、透明配管１０の存在がカメラ５による撮像処理に影響を与えることはない。
　撮像用配管となる透明配管１０は鉛直方向（Ｚ方向）に沿って配置されるため、透明配管１０内に結露した液を透明配管１０内に溜めることなく、透明配管１０に対し鉛直方向の下方（－Ｚ方向）に排出することができる。
　このため、実施の形態１のミスト流量測定装置は、透明配管１０内の結露の影響を最小限に抑えて、カメラ５による撮像処理を実行することができる。
　一方、透明配管１０を水平方向に配置した場合、原料ミスト３が透明配管１０内で結露した液が、透明配管１０の下方に溜まってしまう。実施の形態１のミスト流量測定装置では、透明配管１０を鉛直方向に沿って配置するため、上述した現象は生じない。
　透明配管１０の配管内面Ｓ１０の構成材料は親水性を有するため、透明配管１０内に結露が発生しても、結露した液が透明配管１０の配管内面Ｓ１０に水滴として付着する現象を抑制することができる。
　実施の形態１の超音波霧化システム１００１における流量制御部１７（原料供給制御部）は、ミスト流量演算部１６より得られるミスト流量情報Ｓ１６に基づき、ミスト流量ＭＦが所定の流量になるように、原料供給制御処理を実行している。
　このため、実施の形態１の超音波霧化システム１００１は、長期間に亘って、超音波霧化装置１００から生成されるミスト流量ＭＦを所定の流量で安定させることができる。
　実施の形態１のミスト流量測定装置によって実行されるミスト流量測定方法におけるステップＳＴ５（図６参照）は、撮像対象領域Ｒ５に対応する複数の画素における複数の輝度値に基づき、相関パラメータＫ１を用いてミスト流量ＭＦを求めている。
　ミスト流量ＭＦと複数の輝度値とは一定の相関関係があるため、実施の形態１のミスト流量測定方法は、相関パラメータＫ１を用いることにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　（変形例）
　図１～図７で示す実施の形態１のミスト流量測定装置では、カメラ５による撮像処理は１回の撮像処理を実行する場合を示したが、連続して複数回の撮像処理を実行する変形例が考えられる。
　例えば、カメラ５が１秒毎に１回の割合で撮像処理を行う性能を有する場合、カメラ５を２０秒間連続して動作させることにより、２０回の撮像処理を行うことができる。
　図８は実施の形態１のミスト流量測定装置の変形例による撮像処理及びミスト流量演算処理を示すフローチャートである。
　同図において、ステップＳＴ４１～ＳＴ４４の処理が図６のステップＳＴ４の処理に対応し、ステップＳＴ５０の処理が図６のステップＳＴ５の処理に対応している。なお、図８のステップＳＴ４１～ＳＴ４４で示す制御は、例えば、ミスト流量演算部１６の制御下で行ったり、カメラ５に内蔵されるＣＰＵ等の制御機構で行ったりすることが考えられる。また、図８で示す例では、Ｋ（≧２）の撮像処理を行う場合を示している。
　図８を参照して、ステップＳＴ４１において、制御パラメータ値ｉを｛ｉ＝１｝に初期設定する。
　そして、ステップＳＴ４２において、カメラ５による１回目の撮像処理を行い、得られた撮像情報Ｓ５を第１の撮像情報として取得する。
　その後、ステップＳＴ４３において、制御パラメータ値ｉに関し、｛ｉ＝Ｋ｝であるか否かが検証される。ここで｛ｉ＝Ｋ｝である場合(YES)、ステップＳＴ５０に移行し、｛ｉ＝Ｋ｝でない場合(NO)、ステップＳＴ４４に移行する。
　ステップＳＴ４４で、制御パラメータ値ｉは“１”増加され｛ｉ＝ｉ＋１｝、ステップＳＴ４２に戻る。以降、ステップＳＴ４３で「ＹＥＳ」と判定されるまで、ステップＳＴ４２～ＳＴ４４の処理が繰り返される。
　ステップＳＴ４３が「ＹＥＳ」になると、Ｋ回（複数回）の撮像処理の実行によって第１～第Ｋの撮像情報（複数の撮像情報）が得られたことになる。なお、第１～第Ｋの撮像情報の一時的記憶機能はカメラ５自身が有していたり、ミスト流量演算部１６に設けたりする態様が考えられる。
　ステップＳＴ４３がＹＥＳの場合に実行されるステップＳＴ５０において、ミスト流量演算部１６は、まず、第１～第Ｋの撮像情報に基づくミスト流量演算処理を実行する。第１～第Ｋの撮像情報が複数回の撮像処理の実行によって得られた複数の撮像情報となる。以下、ステップＳＴ５０の詳細を説明する。
　まず、ミスト流量演算部１６は、第１～第Ｋの撮像情報それぞれに対し総和値演算処理を行い第１～第Ｋの輝度総和値ＬＳ（１）～ＬＳ（Ｋ）（複数の輝度総和値）を求める。
　続いて、ミスト流量演算部１６は、輝度総和値ＬＳ（１）～ＬＳ（Ｋ）の平均値を総和平均値として求め、総和平均値から相関パラメータＫ１を用いてミスト流量ＭＦを求める。
　例えば、総和平均値をＭＳとすると、上述した式(1)を適用した以下の式(1B)によってミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ＭＦ＝Ｋ１・ＭＳ＋ｃ１…(1B)
　このように、ミスト流量演算部１６の流量導出処理は、第１～第Ｋの輝度総和値ＬＳ（１）～ＬＳ（Ｋ）からミスト流量ＭＦを導いている。なお、変形例における相関パラメータＫ１の算出する場合、変形例のミスト流量測定装置の実動作時と同様、第１～第Ｋの輝度総和値ＬＳ（１）～ＬＳ（Ｋ）の平均値から、図５で示したフローに沿って算出することが望ましい。
　実施の形態１の変形例は、複数の輝度総和値となる第１～第Ｋの輝度総和値ＬＳ（１）～ＬＳ（Ｋ）の総和平均値ＭＳからミスト流量ＭＦを導くことにより、より精度の高いミスト流量ＭＦを得ることができる。
　＜実施の形態２＞
　図９は本開示の実施の形態２である超音波霧化システム１００２の構成を示す説明図である。超音波霧化システム１００２は実施の形態２のミスト流量測定装置を含んでいる。実施の形態２のミスト流量測定装置は、カメラ５、光源６、透明配管１０、及びミスト流量演算部１６を主要構成要素として含んでいる。
　以下、実施の形態１と同一の構成要素は同一符号を付すことにより説明を適宜省略し、実施の形態２の特徴部分を中心に説明する。
　図９に示すように、超音波霧化システム１００２は、上述したミスト流量測定装置に加え、超音波霧化装置１００、原料溶液供給部２０、流量制御部１７、上流配管７及び下流配管８を主要構成要素として含んでいる。なお、上流配管７及び下流配管８は、透明配管１０を設けるためのミスト流量測定装置の補助部材としての役割を含んでいる。
　図９に示すように、実施の形態２のミスト流量測定装置において、撮像用配管である透明配管１０内のミスト流通領域の一部が、ミスト撮像用カメラであるカメラ５の撮像対象領域となる。
　光源６は、透明配管１０内の撮像対象領域に入射光Ｌ１を照射する。すると、入射光Ｌ１はミスト含有ガスＧ３の撮像対象領域を通過して透過光Ｌ３が得られる。
　ミスト撮像用カメラであるカメラ５は、透明配管１０を挟んで光源６と対向する位置に配置されており、透過光Ｌ３を撮像する撮像処理を実行する。すなわち、カメラ５による撮像処理は、原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域とした透過光Ｌ３の撮像処理となる。
　カメラ５は撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５を取得する。撮像情報Ｓ５は、撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を含んでいる。
　実施の形態２のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部１６は、透過光Ｌ３に対するカメラ５の撮像処理によって得られた、複数の輝度値を示す撮像情報Ｓ５に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　したがって、実施の形態２のミスト流量測定装置は、実施の形態１と同様、撮像情報Ｓ５に基づき相関パラメータＫ１を用いてミスト流量演算処理を実行することにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　さらに、実施の形態３のミスト流量測定装置のミスト撮像用カメラであるカメラ５は、透過光Ｌ３を撮像する撮像処理を実行することにより、比較的容易に撮像情報Ｓ５を得ることができる。
　＜実施の形態３＞
　図１０は本開示の実施の形態３である超音波霧化システム１００３の構成を示す説明図である。超音波霧化システム１００３は実施の形態３のミスト流量測定装置を含んでいる。実施の形態３のミスト流量測定装置は、カメラ５、光源６、透明配管１０、ヒーター１２、及びミスト流量演算部１６を主要構成要素として含んでいる。
　以下、実施の形態１と同一の構成要素は同一符号を付すことにより説明を適宜省略し、実施の形態３の特徴部分を中心に説明する。
　図１０に示すように、超音波霧化システム１００３は、上述したミスト流量測定装置に加え、超音波霧化装置１００、原料溶液供給部２０、流量制御部１７、上流配管７及び下流配管８を主要構成要素として含んでいる。なお、上流配管７及び下流配管８は、透明配管１０を設けるためのミスト流量測定装置の補助部材としての役割を含んでいる。
　図１０に示すように、実施の形態３のミスト流量測定装置において、撮像用配管である透明配管１０に近接して、透明配管１０の延在方向（Ｚ方向）に沿ってヒーター１２が設けられる。このヒーター１２によって透明配管１０及びその内部を加熱している。
　実施の形態３のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部１６は、実施の形態１と同様、複数の輝度値を示す撮像情報Ｓ５に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　したがって、実施の形態３のミスト流量測定装置は、実施の形態１と同様、撮像情報Ｓ５に基づき相関パラメータＫ１を用いてミスト流量演算処理を実行することにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　さらに、実施の形態３のミスト流量測定装置はヒーター１２をさらに備え、ヒーター１２によって撮像用配管である透明配管１０及び内部を加熱することができるため、透明配管１０内における結露の発生を抑制することができる。
　＜実施の形態４＞
　図１１は本開示の実施の形態４である超音波霧化システム１００４の構成を示す説明図である。超音波霧化システム１００４は実施の形態４のミスト流量測定装置を含んでいる。実施の形態４のミスト流量測定装置は、光源６、透明配管１０、ミスト流量演算部１６、カメラ５１及び５２を主要構成要素として含んでいる。
　以下、実施の形態１と同一の構成要素は同一符号を付すことにより説明を適宜省略し、実施の形態４の特徴部分を中心に説明する。
　図１１に示すように、超音波霧化システム１００４は、上述したミスト流量測定装置に加え、超音波霧化装置１００、原料溶液供給部２０、流量制御部１７、上流配管７及び下流配管８を主要構成要素として有している。なお、上流配管７及び下流配管８は、透明配管１０を設けるためのミスト流量測定装置の補助部材としての役割を含んでいる。
　実施の形態４のミスト流量測定装置において、撮像用配管である透明配管１０内のミスト流通領域の一部が、ミスト撮像用カメラであるカメラ５の撮像対象領域となる。
　光源６は、透明配管１０内の撮像対象領域に入射光Ｌ１を照射する。すると、ミスト含有ガスＧ３の撮像対象領域にて入射光Ｌ１が反射して２つの反射光Ｌ２１及びＬ２２（複数の反射光）が得られる。反射光Ｌ２１及びＬ２２は互いに異なった方向に反射しており、互いに干渉しない関係にある。
　そして、複数の反射光である反射光Ｌ２１及びＬ２２に対して、複数のミスト撮像用カメラであるカメラ５１及び５２が配置される。カメラ５１は反射光Ｌ２１を撮像する撮像処理を実行し、カメラ５２は反射光Ｌ２２を撮像する撮像処理を実行する。
　このように、カメラ５１及び５２による撮像処理は、原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域とした反射光Ｌ２１及びＬ２２の撮像処理となる。
　カメラ５１は反射光Ｌ２１に対する撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５１を取得する。撮像情報Ｓ５１は、撮像対象領域からの反射光Ｌ２１に対応する複数の画素における複数の輝度値を示している。カメラ５２は反射光Ｌ２２に対する撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５２を取得する。撮像情報Ｓ５２は、撮像対象領域からの反射光Ｌ２２に対応する複数の画素における複数の輝度値を含んでいる。
　反射光Ｌ２１及びＬ２２は互いに干渉しない関係にあり、複数種の撮像情報となる撮像情報Ｓ５１及びＳ５２は異なる内容の複数の輝度値を示している。
　ミスト流量演算部１６は、複数種の撮像情報である撮像情報Ｓ５１及びＳ５２に基づきミスト含有ガスＧ３における原料ミスト３の流量を求めるミスト流量演算処理を実行して、原料ミスト３の流量を示すミスト流量情報Ｓ１６を得る。
　ミスト流量演算処理は、以下の総和値演算処理と流量導出処理とを含んでいる。
　総和値演算処理…撮像情報Ｓ５１が示す複数の輝度値の総和である第１の輝度総和値と、撮像情報Ｓ５２が示す複数の輝度値の総和である第２の輝度総和値とを求め、第１及び第２の輝度総和値の平均値を輝度総和平均値として得る処理
　流量導出処理…総和値演算処理で得た輝度総和平均値から原料ミスト３の流量を導く処理
　例えば、上述した総和値演算処理で得た輝度総和平均値をＬＭとすると、上述した式(1)を適用した以下の式(1C)によってミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ＭＦ＝Ｋ１・ＬＭ＋ｃ１…(1C)
　このように、ミスト流量演算部１６は、撮像情報Ｓ５１及びＳ５２それぞれが示す複数の輝度値に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。なお、実施の形態４における相関パラメータＫ１を算出する場合、実施の形態４のミスト流量測定装置の実動作時と同様、第１及び第２の輝度総和値の平均値から、図５で示したフローに沿って算出することが望ましい。
　実施の形態４のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部１６は、各々が複数の輝度値を示す撮像情報Ｓ５１及びＳ５２に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　したがって、実施の形態４のミスト流量測定装置は、実施の形態１と同様、撮像情報Ｓ５１及びＳ５２に基づき相関パラメータＫ１を用いてミスト流量演算処理を実行することにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ミスト流量演算部１６は、複数のミスト撮像用カメラであるカメラ５１及び５２より得られる、多角的な撮像情報Ｓ５１及びＳ５２（複数種の撮像情報）に基づきミスト流量演算処理を実行している。
　このため、実施の形態４のミスト流量測定装置は、原料ミスト３の流量をより精度良く求めることができる。
　なお、実施の形態４のミスト流量演算部１６は、総和値演算処理を実行する際、第１及び第２の輝度総和値の平均値を求めたが、第１及び第２の輝度総和値間で重みづけを行い、一方の比率を他方の比率より高くしても良い。例えば、第１の輝度総和値と第２の輝度総和値との比率を｛２：１｝になるようにしても良い。
　図１１で示す実施の形態４では、１つの光源６を設けた構成を示したが、光源６の数もカメラ５１及び５２に合わせて２つにする様にしても良い。
　また、実施の形態４では複数のミスト撮像用カメラとして２つのカメラ５１及び５２を示したが、３つ以上のミスト撮像用カメラを用いて３種類以上の撮像情報を得るようにしても良い。
　＜実施の形態５＞
　図１２は本開示の実施の形態５である超音波霧化システム１００５の構成を示す説明図である。超音波霧化システム１００５は実施の形態５のミスト流量測定装置を含んでいる。実施の形態５のミスト流量測定装置は、カメラ５、光源６、上流配管７、下流配管８、配管不在空間９及びミスト流量演算部１６を主要構成要素として含んでいる。
　以下、実施の形態１と同一の構成要素は同一符号を付すことにより説明を適宜省略し、実施の形態５の特徴部分を中心に説明する。
　図１２に示すように、超音波霧化システム１００５は、上述したミスト流量測定装置に加え、超音波霧化装置１００、原料溶液供給部２０、流量制御部１７、上流配管７及び下流配管８を主要構成要素として有している。
　上流配管７及び下流配管８は配管不在空間９を挟んで互いに離散して配置されており、互いに離散した上流配管７及び下流配管８の組合せによって、ミスト含有ガスＧ３の外部排出用配管が構成される。上流配管７は第１のガス供給用配管となり、下流配管８は第２のガス供給配管となり、配管不在空間９は隙間空間となる。
　実施の形態５では、上流配管７（第１のガス供給用配管）及び下流配管８（第２のガス供給用配管）は、配管不在空間９を設けるために不可欠なミスト流量測定装置の主要構成要素としても機能している。
　そして、霧化用容器１から上流配管７、配管不在空間９及び下流配管８を介して原料ミスト３を含むミスト含有ガスＧ３が外部に供給される。
　図１３は上流配管７及び下流配管８の断面構造を示す説明図である。なお、図１３にはＸＹＺ直交座標系を記している。
　図１３に示すように、上流配管７及び下流配管８それぞれの内部が、ミスト含有ガスＧ３の流路となる。すなわち、上流配管７及び下流配管８はそれぞれ内部にミスト流通領域を有している。さらに、上流配管７，下流配管８間に配管不在空間９が隙間空間として存在している。この配管不在空間９内もミスト含有ガスＧ３の流路となる。すなわち、配管不在空間９は内部にミスト流通領域を有している。
　図１３に示すように、上流配管７及び下流配管８は延長方向（＋Ｚ方向）に沿って配置される。
　ミスト含有ガスＧ３はキャリアガスＧ４により一定の流速で搬送されているため、上流配管７から配管不在空間９に流れたミスト含有ガスＧ３は、配管不在空間９から外部に漏れることなく＋Ｚ方向に沿って下流配管８内を流れこむ。
　実施の形態５のミスト流量測定装置において、隙間空間である配管不在空間９内のミスト流通領域の一部が、ミスト撮像用カメラであるカメラ５の撮像対象領域となる。
　光源６は、配管不在空間９内の撮像対象領域に入射光Ｌ１を照射する。すると、ミスト含有ガスＧ３の撮像対象領域で入射光Ｌ１が反射して反射光Ｌ２が得られる。
　そして、ミスト撮像用カメラであるカメラ５は反射光Ｌ２を撮像する撮像処理を実行する。
　カメラ５は撮像処理を実行して撮像情報Ｓ５を取得する。撮像情報Ｓ５は、配管不在空間９内の撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を含んでいる。
　実施の形態５のミスト流量測定装置におけるミスト流量演算部１６は、実施の形態１と同様、複数の輝度値を示す撮像情報Ｓ５に基づき、ミスト流量演算処理を実行している。
　したがって、実施の形態５のミスト流量測定装置は、実施の形態１と同様、撮像情報Ｓ５に基づき相関パラメータＫ１を用いてミスト流量演算処理を実行することにより、精度良くミスト流量ＭＦを求めることができる。
　ミスト撮像用カメラであるカメラ５の撮像対象領域は、隙間空間となる配管不在空間９内に存在するため、実施の形態５のミスト流量測定装置におけるカメラ５は結露の影響を全く受けることなく反射光Ｌ２に対し精度良く撮像処理を実行することができる。
　＜その他＞
　本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　また、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　例えば、実施の形態３で用いたヒーター１２を実施の形態２，実施の形態４及び実施の形態５でも用いたり、実施の形態２～実施の形態４における透明配管１０を有する構造を実施の形態５で示した配管不在空間９を設ける構造に変更したりすることができる。
　１　霧化用容器
　２　超音波振動子
　３　原料ミスト
　４　ガス供給配管
　５，５１，５２　カメラ
　６　光源
　７　上流配管
　８　下流配管
　９　配管不在空間
　１０　透明配管
　１２　ヒーター
　１６　ミスト流量演算部
　１７　流量制御部
　２０　原料溶液供給部
　１００１～１００５　超音波霧化システム
　Ｌ１　入射光
　Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２　反射光
　Ｌ３　透過光

Claims (13)

  1. 　原料ミストを含むミスト含有ガスが流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域として撮像処理を実行して撮像情報を取得するミスト撮像用カメラと、
    　前記撮像情報に基づき、前記ミスト含有ガスにおける前記原料ミストの流量を求めるミスト流量演算処理を実行するミスト流量演算部とを備え、
    　前記撮像情報は、前記撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を示していることを特徴とする、
    ミスト流量測定装置。
  2. 　請求項１記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像対象領域に入射光を照射する光源をさらに備え、
    　前記ミスト撮像用カメラが実行する前記撮像処理は、前記入射光が前記撮像対象領域にて反射した反射光を撮像する処理を含む、
    ミスト流量測定装置。
  3. 　請求項１記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像対象領域に入射光を照射する光源をさらに備え、
    　前記ミスト撮像用カメラが実行する前記撮像処理は、前記入射光が前記撮像対象領域を透過した透過光を撮像する処理を含む、
    ミスト流量測定装置。
  4. 　請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記ミスト流量演算部による前記ミスト流量演算処理は、
    　前記撮像情報が示す前記複数の輝度値の総和である輝度総和値を求める総和値演算処理と、
    　前記輝度総和値から前記原料ミストの流量を導く流量導出処理とを含む、
    ミスト流量測定装置。
  5. 　請求項４記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像処理は複数回の撮像処理を含み、
    　前記撮像情報は、前記複数回の撮像処理の実行によって得られた複数の撮像情報を含み、前記輝度総和値は複数の輝度総和値を含み、
    　前記ミスト流量演算部は、前記複数の撮像情報それぞれに対し前記総和値演算処理を行い前記複数の輝度総和値を求め、
    　前記流量導出処理は、前記複数の輝度総和値から前記原料ミストの流量を導く、
    ミスト流量測定装置。
  6. 　請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記ミスト流通領域を内部に有する撮像用配管をさらに備え、
    　前記撮像用配管内の前記ミスト流通領域の一部が前記撮像対象領域となり、
    　前記撮像用配管の構成材料は透明性を有する、
    ミスト流量測定装置。
  7. 　請求項６記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像用配管は鉛直方向に沿って配置される、
    ミスト流量測定装置。
  8. 　請求項６または請求項７に記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像用配管を加熱するヒーターをさらに備える、
    ミスト流量測定装置。
  9. 　請求項６から請求項８のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記撮像用配管の内面の構成材料は親水性を有する、
    ミスト流量測定装置。
  10. 　請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置であって、
    　各々が前記ミスト流通領域を内部に有する第１及び第２のガス供給用配管をさらに備え、前記第１のガス供給用配管と前記第２のガス供給用配管との間に隙間空間が存在し、前記隙間空間は内部に前記ミスト流通領域を有し、前記ミスト含有ガスは前記隙間空間を介して前記第１及び第２のガス供給用配管間を流れ、
    　前記隙間空間内における前記ミスト流通領域の一部が前記撮像対象領域となる、
    ミスト流量測定装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置であって、
    　前記ミスト撮像用カメラは複数のミスト撮像用カメラを含み、前記撮像情報は前記複数のミスト撮像用カメラに対応する複数種の撮像情報を含み、前記複数種の撮像情報は異なる内容であり、
    　前記ミスト流量演算部は、前記複数種の撮像情報に基づき、前記ミスト流量演算処理を実行する、
    ミスト流量測定装置。
  12. 　請求項１から請求項１１のうち、いずれか１項に記載のミスト流量測定装置と、
    　原料溶液に対し超音波振動処理を行い前記原料ミストを生成し、前記原料ミストを含む前記ミスト含有ガスを前記ミスト流通領域に流す超音波霧化装置と、
    　前記超音波霧化装置に前記原料溶液を供給する原料溶液供給部と、
    　前記原料溶液供給部から前記超音波霧化装置に供給される前記原料溶液の供給状態を制御する原料供給制御処理を実行する原料供給制御部とを備え、
    　前記ミスト流量測定装置の前記ミスト流量演算部は、前記ミスト流量演算処理の実行時に前記原料ミストの流量を示すミスト流量情報を出力し、
    　前記原料供給制御部は、前記ミスト流量情報に基づき、前記原料ミストの流量が所定の流量になるように、前記原料供給制御処理を実行する、
    超音波霧化システム。
  13. 　(a) ミスト撮像用カメラを用いて、原料ミストを含むミスト含有ガスが流れるミスト流通領域の少なくとも一部を撮像対象領域として撮像処理を実行して撮像情報を取得するステップを備え、前記撮像情報は、前記撮像対象領域に対応する複数の画素における複数の輝度値を示し、
    　(b) 前記複数の輝度値から前記原料ミストの流量を導くための相関パラメータを取得するステップと、
    　(c) 前記撮像情報に基づき、前記相関パラメータを用いて、前記複数の輝度値から前記ミスト含有ガスにおける前記原料ミストの流量を求めるミスト流量演算処理を実行するステップとをさらに備える、
    ミスト流量測定方法。
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