JP6924652B2 - Deposit measuring device - Google Patents

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Description

本開示は壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置に関する。 The present disclosure relates to a deposit measuring device for measuring the thickness of deposits adhered to a wall surface.

微粒子状の物質が浮遊する雰囲気に接する壁面や、表面を物質（固体や液体）が流動する壁面では、時間の経過に伴って、その表面に物質が付着することがある。このような付着物は、壁面を有する設備の本来の特性を劣化させる要因となるため、その付着状態を監視することが求められる。付着物の監視は目視によって行われてもよいが、付着程度を定量化したり、目視による監視が困難な環境では、センサを用いて行われることが好ましい。 On a wall surface in contact with an atmosphere in which a fine particle substance floats or a wall surface on which a substance (solid or liquid) flows on the surface, the substance may adhere to the surface with the passage of time. Since such deposits cause deterioration of the original characteristics of the equipment having a wall surface, it is required to monitor the adhered state. Adhesion may be monitored visually, but it is preferable to use a sensor in an environment where it is difficult to quantify the degree of adhesion or visually monitor the deposit.

例えば特許文献１では、壁面上の付着物を対象にしたものではないが、キャパシタを利用した物質検出の一例が開示されている。この文献では、一対の電極から構成されるキャパシタの静電容量が電極間に存在する誘電率に依存する特性を利用しており、キャパシタの静電容量を検出することで、静電容量に対応する液面レベルを検出する液面レベルセンサが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an example of substance detection using a capacitor, although it is not intended for deposits on a wall surface. This document utilizes the characteristic that the capacitance of a capacitor composed of a pair of electrodes depends on the permittivity existing between the electrodes, and by detecting the capacitance of the capacitor, the capacitance is dealt with. A liquid level sensor for detecting the liquid level to be used is disclosed.

実開昭６２−１６７１２２号公報Jikkai Sho 62-167122

上記特許文献１のように対向配置された一対の電極からなるキャパシタを用いる手法では、検出対象となる物質が電極間に存在する必要がある。そのため、壁面上に付着する付着物を検出するためには、キャパシタを構成する一対の電極の少なくとも一方を空間側に突出するように配置しなければならい。これは、測定対象に構造上の制約をもたらすこととなってしまう。 In the method using a capacitor composed of a pair of electrodes arranged so as to face each other as in Patent Document 1, a substance to be detected needs to be present between the electrodes. Therefore, in order to detect the deposits adhering to the wall surface, at least one of the pair of electrodes constituting the capacitor must be arranged so as to project toward the space side. This introduces structural restrictions on the measurement target.

また特許文献１では、検出対象の誘電率が既知であり、且つ、一定である場合には、キャパシタの静電容量に基づいたレベルの特定が可能であるが、誘電率が一定ではなかったり、未知の誘電率を有する物質を検出対象とする場合、測定ができない。 Further, in Patent Document 1, when the dielectric constant of the detection target is known and constant, the level can be specified based on the capacitance of the capacitor, but the dielectric constant is not constant or is constant. When a substance having an unknown dielectric constant is targeted for detection, measurement cannot be performed.

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、測定対象の構造に対する影響が少なく、不定の誘電率を有する付着物を検出可能な付着物測定装置を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a deposit measuring apparatus capable of detecting deposits having an indefinite dielectric constant with little influence on the structure to be measured. And.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る付着物測定装置は上記課題を解決するために、壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、前記壁面上の空間に面する中心電極と、前記空間に面し、且つ、前記中心電極と電気的に絶縁されて隣接する少なくとも１つのサブ電極と、前記空間に面し、且つ、前記少なくとも１つのサブ電極と電気的に絶縁されて隣接するガード電極と、前記中心電極及び前記ガード電極に交流電圧を印加可能な電源と、前記中心電極及び前記ガード電極に対する前記少なくとも１つのサブ電極の接続状態を選択的に切替可能な切替部と、前記中心電極を流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、前記中心電極及び前記ガード電極に対する前記少なくとも１つのサブ電極の複数の前記接続状態において前記電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する。 (1) The deposit measuring device according to at least one embodiment of the present invention is a deposit measuring device for measuring the thickness of the deposits adhering to the wall surface in order to solve the above-mentioned problems. A center electrode facing the upper space, at least one sub-electrode facing the space and electrically insulated and adjacent to the center electrode, and at least one sub-electrode facing the space and facing the space. A guard electrode electrically insulated from the electrode and adjacent to the guard electrode, a power source capable of applying an AC voltage to the center electrode and the guard electrode, and a connection state of the at least one sub electrode to the center electrode and the guard electrode are selected. The current detection unit is provided with a switching unit that can be specifically switched and a current detection unit that detects a current flowing through the center electrode, and the current detection is performed in a plurality of connection states of the at least one sub-electrode with respect to the center electrode and the guard electrode. The thickness of the deposit is calculated based on the ratio of the currents detected in each unit.

上記（１）の構成によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する中心電極、サブ電極及びガード電極間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。これにより、装置の物理的構造を変更することなく電気的な切替操作によって、電流検出部では壁面上に存在する付着物の厚さに応じた電流が得られる。本構成では、このような複数の接続状態における電流の比が付着物の誘電率に依存しない性質を有するという知見を見出すことにより、不定の誘電率を有する付着物についても厚さ測定が可能となった。また、このような構成を有する付着物測定装置は既存の電流計や電源を利用することで導入が可能であるため、コスト的にも有利である。 According to the configuration of (1) above, by switching the connection state between the center electrode, the sub electrode, and the guard electrode which are electrically insulated from each other and adjacent to each other, the electricity generated between the electrodes and the wall surface which is the grounding point is generated. The propagation distance of the line of force can be electrically variably configured. As a result, the current detection unit can obtain a current according to the thickness of the deposits existing on the wall surface by the electric switching operation without changing the physical structure of the device. In this configuration, by finding out that the ratio of currents in such a plurality of connected states does not depend on the dielectric constant of the deposit, it is possible to measure the thickness of the deposit having an indefinite dielectric constant. became. Further, since the deposit measuring device having such a configuration can be introduced by using an existing ammeter or a power source, it is also advantageous in terms of cost.

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記少なくとも１つのサブ電極は単一の前記サブ電極であり、前記サブ電極が前記中心電極に接続された第１接続状態において前記電流検出部で検出される第１電流と、前記サブ電極が前記ガード電極に接続された第２接続状態において前記電流検出部で検出される第２電流との比に基づいて前記付着物の厚さを算出する。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the at least one sub-electrode is a single sub-electrode, and the sub-electrode is connected to the center electrode in a first connected state. The thickness of the deposit is based on the ratio of the first current detected by the current detection unit to the second current detected by the current detection unit in the second connection state in which the sub electrode is connected to the guard electrode. Calculate the current.

上記（２）の構成によれば、第１接続状態において中心電極及びサブ電極と壁面との間に生じる電気力線に基づく第１電流と、第２接続状態において中心電極と壁面との間に生じる電気力線に基づく第２電流との比を求めることにより、不定の誘電率を有する付着物について精度よく厚さ測定が可能となる。 According to the configuration of (2) above, the first current based on the electric lines of force generated between the center electrode and the sub electrode and the wall surface in the first connection state, and the space between the center electrode and the wall surface in the second connection state. By obtaining the ratio with the second current based on the generated electric lines of force, it is possible to accurately measure the thickness of the deposit having an indefinite dielectric constant.

（３）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記少なくとも１つのサブ電極は、前記中心電極に電気的に絶縁されて隣接する第１サブ電極と、前記第１サブ電極に電気的に絶縁されて隣接する第２サブ電極とを含み、前記第１サブ電極及び前記第２サブ電極が前記中心電極に接続された第１接続状態において前記電流検出部で検出される第１電流と、前記第１サブ電極が前記中心電極に接続され、且つ、前記第２サブ電極が前記ガード電極に接続された第２接続状態において前記電流検出部で検出される第２電流と、前記第１サブ電極及び前記第２サブ電極が前記ガード電極に接続された第３接続状態において前記電流検出部で検出される第３電流と、のいずれかの比に基づいて前記付着物の厚さを算出する。 (3) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the at least one sub-electrode is electrically insulated from the center electrode and adjacent to the first sub-electrode, and is electrically connected to the first sub-electrode. A first current detected by the current detection unit in a first connection state in which the first sub-electrode and the second sub-electrode are connected to the center electrode, including a second sub-electrode that is substantially insulated and adjacent to the second sub-electrode. A second current detected by the current detection unit in a second connection state in which the first sub-electrode is connected to the center electrode and the second sub-electrode is connected to the guard electrode, and the first. The thickness of the deposit is determined based on any ratio of the 1 sub-electrode and the 3rd current detected by the current detection unit in the 3rd connection state in which the 2nd sub-electrode is connected to the guard electrode. calculate.

上記（３）の構成によれば、２つのサブ電極を備えることにより、前述の（２）の構成より多い、３種類の接続状態が切替可能である。そして、これら接続状態における電流の各比は、付着物の厚さに対してそれぞれ所定の感度を有することから、所望の要求感度に応じた組み合わせで比を選択することで、好適な測定が可能となる。 According to the configuration (3) above, by providing the two sub-electrodes, it is possible to switch between three types of connection states, which is more than the configuration (2) described above. Since each ratio of the currents in these connected states has a predetermined sensitivity to the thickness of the deposit, suitable measurement can be performed by selecting the ratio in a combination according to the desired required sensitivity. It becomes.

（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、前記中心電極は前記ガード電極によって少なくとも部分的に囲まれる。 (4) In some embodiments, in any one of the above (1) to (3), the center electrode is at least partially surrounded by the guard electrode.

上記（４）の構成によれば、ガード電極が中心電極を少なくとも部分的に囲むように形成されているため、中心電極からの電気力線はガード電極を避けるように壁面上の空間を迂回する伝播経路を形成する。 According to the configuration of (4) above, since the guard electrode is formed so as to surround the center electrode at least partially, the electric lines of force from the center electrode bypass the space on the wall surface so as to avoid the guard electrode. Form a propagation path.

（５）幾つかの実施形態では上記（４）の構成において、前記ガード電極及び前記サブ電極は、前記第１電極を中心として同心円状に配置される。このとき、中心が一致すること、および、断面が円状であることは必須ではない。 (5) In some embodiments, in the configuration of (4) above, the guard electrode and the sub-electrode are arranged concentrically around the first electrode. At this time, it is not essential that the centers match and that the cross section has a circular shape.

上記（５）の構成によれば、ガード電極及びサブ電極が中心電極を中心とする同心円状に配置されることで、装置構造に起因する寄生容量の影響を抑え、精度のよい測定が可能となる。 According to the configuration of (5) above, the guard electrode and the sub electrode are arranged concentrically around the center electrode, so that the influence of the parasitic capacitance caused by the device structure can be suppressed and accurate measurement can be performed. Become.

（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、前記中心電極、前記サブ電極及び前記ガード電極は前記壁面と面一に形成される。 (6) In some embodiments, in any one of the above (1) to (5), the center electrode, the sub electrode, and the guard electrode are formed flush with the wall surface.

上記（６）の構成によれば、中心電極、サブ電極及びガード電極は壁面と面一に形成されるため、測定対象の構造への影響が少なく済む。例えば高温高圧の環境下では、空間を規定する壁面から構造物が突出することが好ましくない場合があるが、本構成では、このような要求に対して好適に対応できる。このとき、厳密に面一に形成される必要はなく、センサの特性を調整する方法として段差を与えることも有効である。また、表面形状および表面性状を調整するために、電極表面に誘電体を設けることも可能である。 According to the configuration of (6) above, since the center electrode, the sub electrode, and the guard electrode are formed flush with the wall surface, the influence on the structure of the measurement target can be reduced. For example, in a high temperature and high pressure environment, it may not be preferable for the structure to protrude from the wall surface that defines the space, but this configuration can suitably meet such a requirement. At this time, it is not necessary to form the sensor exactly flush with each other, and it is also effective to provide a step as a method of adjusting the characteristics of the sensor. It is also possible to provide a dielectric on the electrode surface in order to adjust the surface shape and surface texture.

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る付着物測定装置は上記課題を解決するために、壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、前記壁面上の空間に面する中心電極と、前記空間に面し、且つ、前記中心電極と電気的に絶縁されて前記中心電極を囲むガード電極と、前記空間に面し、且つ、前記ガード電極の外側に前記ガード電極と電気的に絶縁されて隣接するサブ電極と、前記中心電極及び前記ガード電極に交流電圧を印加可能な電源と、前記ガード電極に対する前記サブ電極の接続状態を選択的に切替可能な切替部と、前記中心電極を流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、前記ガード電極は、前記中心電極と前記サブ電極との間に位置する第１領域が、前記第１領域を除く第２領域と異なる幅を有し、前記ガード電極に対する前記サブ電極の複数の前記接続状態において前記電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する。 (7) The deposit measuring device according to at least one embodiment of the present invention is a deposit measuring device for measuring the thickness of the deposits adhering to the wall surface in order to solve the above-mentioned problems. A center electrode facing the upper space, a guard electrode facing the space and electrically insulated from the center electrode and surrounding the center electrode, and a guard electrode facing the space and outside the guard electrode. It is possible to selectively switch between a sub electrode electrically insulated from the guard electrode and adjacent to the sub electrode, a power source capable of applying an AC voltage to the center electrode and the guard electrode, and a connection state of the sub electrode to the guard electrode. The guard electrode includes a switching unit and a current detecting unit that detects a current flowing through the center electrode, and a first region located between the center electrode and the sub electrode is a first region of the guard electrode. The thickness of the deposit is calculated based on the ratio of the currents detected by the current detection unit in each of the plurality of connection states of the sub-electrode to the guard electrode, which has a width different from that of the second region to be removed.

上記（７）の構成によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する中心電極、サブ電極及びガード電極間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。特にガード電極は、中心電極とサブ電極との間に位置する第１領域が、第１領域を除く第２領域と異なる幅を有するため、接続状態を切り替えた際に電気力線の伝播距離を電気的に変化させることができる。これにより、装置の物理的構造を変更することなく電気的な切替操作によって、電流検出部では壁面上に存在する付着物の厚さに応じた電流が得られる。このような複数の接続状態における電流の比が付着物の誘電率に依存しない性質を有するという知見を見出すことにより、不定の誘電率を有する付着物についても厚さ測定が可能となった。また、このような構成を有する付着物測定装置は既存の電流計や電源を利用することで導入が可能であるため、コスト的にも有利である。 According to the configuration of (7) above, by switching the connection state between the center electrode, the sub electrode, and the guard electrode which are electrically insulated from each other and adjacent to each other, the electricity generated between the electrodes and the wall surface which is the grounding point is generated. The propagation distance of the line of force can be electrically variably configured. In particular, in the guard electrode, the first region located between the center electrode and the sub electrode has a width different from that of the second region excluding the first region, so that the propagation distance of the electric lines of force is increased when the connection state is switched. It can be changed electrically. As a result, the current detection unit can obtain a current according to the thickness of the deposits existing on the wall surface by the electric switching operation without changing the physical structure of the device. By finding out that the ratio of the currents in such a plurality of connected states does not depend on the dielectric constant of the deposit, it has become possible to measure the thickness of the deposit having an indefinite dielectric constant. Further, since the deposit measuring device having such a configuration can be introduced by using an existing ammeter or a power source, it is also advantageous in terms of cost.

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る付着物測定装置は上記課題を解決するために、壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、前記壁面上の空間に面する第１中心電極と、前記空間に面し、且つ、前記第１中心電極と電気的に絶縁されて前記第２中心電極を囲む第１ガード電極と、前記第１中心電極及び前記第１ガード電極に交流電圧を印加可能な第１電源と、前記第１中心電極及び前記第１ガード電極に対する前記電源の接続状態を選択的に切替可能な第１切替部と、前記第１中心電極を流れる電流を検出する第１電流検出部と、前記空間に面し、且つ、前記第１ガード電極の外側に前記ガード電極と電気的に絶縁されて隣接する第２ガード電極と、前記空間に面し、且つ、前記第２ガード電極によって囲まれる第２中心電極と、前記第２中心電極及び前記第２ガード電極に交流電圧を印加可能な第２電源と、前記第２中心電極及び前記第２ガード電極に対する前記第２電源の接続状態を選択的に切替可能な第２切替部と、前記第２中心電極を流れる電流を検出する第２電流検出部と、を備え、前記第１中心電極、前記第１ガード電極、前記第２中心電極及び前記第２ガード電極の異なる接続状態において前記第１電流検出部及び前記第２電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する。 (8) The deposit measuring device according to at least one embodiment of the present invention is a deposit measuring device for measuring the thickness of the deposits adhering to the wall surface in order to solve the above-mentioned problems. A first center electrode facing the upper space, a first guard electrode facing the space and electrically insulated from the first center electrode and surrounding the second center electrode, and the first center electrode. A first power supply capable of applying an AC voltage to the first guard electrode, a first switching unit capable of selectively switching the connection state of the power supply to the first center electrode and the first guard electrode, and the first switching unit. A first current detection unit that detects a current flowing through the center electrode, and a second guard electrode that faces the space and is electrically insulated and adjacent to the guard electrode on the outside of the first guard electrode. A second center electrode facing the space and surrounded by the second guard electrode, a second power source capable of applying an AC voltage to the second center electrode and the second guard electrode, and the second center electrode. A second switching unit capable of selectively switching the connection state of the second power supply to the second guard electrode and a second current detecting unit for detecting the current flowing through the second center electrode are provided. Based on the ratio of the currents detected by the first current detection unit and the second current detection unit in different connection states of the 1 center electrode, the 1st guard electrode, the 2nd center electrode, and the 2nd guard electrode. The thickness of the deposit is calculated.

上記（８）の構成によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する第１中心電極、第１ガード電極、第２中心電極及び第２ガード電極間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。本構成では上述の構成に比べて、より多くの接続状態への切替が可能である。これら接続状態における電流の各比は、付着物の厚さに対してそれぞれ所定の感度を有することから、所望の要求感度に応じた組み合わせの比を選択することで好適な測定が可能となる。 According to the configuration of (8) above, these electrodes are electrically insulated from each other and are adjacent to each other by switching the connection state between the first center electrode, the first guard electrode, the second center electrode, and the second guard electrode. The propagation distance of the electric lines of force generated between the grounding point and the wall surface can be electrically variably configured. In this configuration, it is possible to switch to more connection states as compared with the above configuration. Since each ratio of the currents in these connected states has a predetermined sensitivity with respect to the thickness of the deposit, suitable measurement can be performed by selecting the ratio of the combination according to the desired required sensitivity.

（９）幾つかの実施形態では上記（８）の構成において、前記第１中心電極と前記第２中心電極は所定方向に沿って配列されている。 (9) In some embodiments, in the configuration of (8) above, the first center electrode and the second center electrode are arranged along a predetermined direction.

上記（９）の構成によれば、所定方向に沿った異なる地点における付着物の厚さが測定できる。そのため、異なる地点における測定結果を用いることで、例えば付着物が壁面上を移動する流動体である場合には、移動速度や脈動などの動的特性の測定も可能となる。 According to the configuration of (9) above, the thickness of deposits at different points along a predetermined direction can be measured. Therefore, by using the measurement results at different points, for example, when the deposit is a fluid moving on the wall surface, it is possible to measure dynamic characteristics such as moving speed and pulsation.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、測定対象の構造に対する影響が少なく、不定の誘電率を有する付着物を検出可能な付着物測定装置及び付着物測定方法を提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a deposit measuring device and a deposit measuring method that have little influence on the structure to be measured and can detect deposits having an indefinite dielectric constant.

前提技術に係る付着物測定装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the deposit measuring apparatus which concerns on a prerequisite technology. 図１の付着物測定装置の動作時に生じる電気力線を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric line of electric force generated at the time of operation of the deposit measuring apparatus of FIG. 付着物の厚さがｔ１である場合の電気力線の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the electric line of force when the thickness of the deposit is t1. 付着物の厚さがｔ２である場合の電気力線の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the electric line of force when the thickness of the deposit is t2. 付着物の厚さとキャパシタの静電容量との関係を示す測定結果である。It is a measurement result which shows the relationship between the thickness of the deposit and the capacitance of a capacitor. 第１実施形態に係る付着物測定装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the deposit measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図６の付着物測定装置の接続状態Ｓ１における電位分布を簡略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows simply the potential distribution in the connection state S1 of the deposit measuring apparatus of FIG. 図６の付着物測定装置の接続状態Ｓ２における電位分布を簡略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows simply the potential distribution in the connection state S2 of the deposit measuring apparatus of FIG. 図６の付着物測定装置における付着物の厚さと静電容量との関係を示す測定結果である。It is a measurement result which shows the relationship between the thickness of the deposit and the capacitance in the deposit measuring apparatus of FIG. 第２実施形態に係る付着物測定装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the deposit measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図１０の付着物測定装置における付着物の厚さと静電容量との関係を示す測定結果である。It is a measurement result which shows the relationship between the thickness of the deposit and the capacitance in the deposit measuring apparatus of FIG. 第３実施形態に係る付着物測定装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the deposit measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第４実施形態に係る付着物測定装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the deposit measuring apparatus which concerns on 4th Embodiment. 図１３の付着物測定装置の各接続状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows each connection state of the deposit measuring apparatus of FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

＜前提技術＞
はじめに本発明の少なくとも１実施形態に係る付着物測定装置１’の前提技術について説明する。この前提技術は、以下に説明するように、本願発明者の鋭意研究によって得られた知見に基づくものである。 <Prerequisite technology>
First, the prerequisite technology of the deposit measuring device 1'according to at least one embodiment of the present invention will be described. This prerequisite technique is based on the findings obtained by the diligent research of the inventor of the present application, as described below.

図１は前提技術に係る付着物測定装置１’の内部構成を示す断面図である。付着物測定装置１’は、壁面２上に付着した付着物を測定するためのセンサである。壁面２は、例えば、微粒子状の物質が浮遊する雰囲気に接する壁面や、表面を物質（固体や液体）が流動する壁面であり、その表面には時間の経過に伴って付着物が生じる。また壁面２は接地されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the deposit measuring device 1 ′ according to the prerequisite technology. The deposit measuring device 1'is a sensor for measuring the deposits adhering to the wall surface 2. The wall surface 2 is, for example, a wall surface in contact with an atmosphere in which a fine particle substance floats, or a wall surface on which a substance (solid or liquid) flows on the surface, and deposits are generated on the surface with the passage of time. The wall surface 2 is grounded.

付着物測定装置１’は、壁面２に開口された穴部３に嵌め込まれることにより、壁面２上に存在する空間４に向けて測定面６が露出するように配置されている。図１の例では、測定面６は壁面２の表面と面一に形成されることにより空間４側に突出しない形状を有しており、空間４側への構造上の影響をもたらさないようになっているが、空間４側への影響が許容される限りにおいて、測定面６は少なからず突出するように構成されていてもよい。また、表面形状および表面性状を調整するために、電極表面に誘電体を設けることも可能である。
尚、図１では、壁面２（測定面６）上には測定対象となる厚さｔの付着物２２が存在している場合が例示されている。 The deposit measuring device 1'is arranged so that the measuring surface 6 is exposed toward the space 4 existing on the wall surface 2 by being fitted into the hole 3 opened in the wall surface 2. In the example of FIG. 1, the measurement surface 6 has a shape that does not protrude toward the space 4 side because it is formed flush with the surface of the wall surface 2, so as not to cause a structural influence on the space 4 side. However, the measurement surface 6 may be configured to protrude not a little as long as the influence on the space 4 side is allowed. It is also possible to provide a dielectric on the electrode surface in order to adjust the surface shape and surface texture.
Note that FIG. 1 illustrates a case where an deposit 22 having a thickness t to be measured is present on the wall surface 2 (measurement surface 6).

付着物測定装置１’は、当該装置の外殻を規定するケーシング８を有しており、その側方が壁面２に開口された穴部３に嵌め込まれることにより固定されている。ケーシング８の内側には、測定面６に露出するように配置された複数の電極（中心電極１０及びガード電極１２）が絶縁層によって隔離されて収容されている。
尚、絶縁層の厚さは任意でよいが、装置サイズを小さく抑えるために努めて薄くするとよい。 The deposit measuring device 1'has a casing 8 that defines the outer shell of the device, and its side is fixed by being fitted into a hole 3 opened in the wall surface 2. Inside the casing 8, a plurality of electrodes (center electrode 10 and guard electrode 12) arranged so as to be exposed on the measurement surface 6 are housed separated by an insulating layer.
The thickness of the insulating layer may be arbitrary, but it is preferable to make it thinner in order to keep the size of the device small.

付着物測定装置１’は、基準軸Ｃを中心とする同心円状の構造を有しており、その中心に中心電極１０が配置されている。中心電極１０は略円柱形状を有しており、測定面６を除く周囲を絶縁層１４によって囲まれている。中心電極１０の一部は絶縁層１４を貫通することで外部に露出しており、外部から電気的に接続可能に構成されている。
尚、ガード電極１２の外側には絶縁層１６を介してケーシング８が配置されている。 The deposit measuring device 1'has a concentric structure centered on the reference axis C, and the center electrode 10 is arranged at the center thereof. The center electrode 10 has a substantially cylindrical shape, and is surrounded by an insulating layer 14 except for the measurement surface 6. A part of the center electrode 10 is exposed to the outside by penetrating the insulating layer 14, and is configured to be electrically connectable from the outside.
A casing 8 is arranged outside the guard electrode 12 via an insulating layer 16.

中心電極１０の外側には絶縁層１４を介してガード電極１２が配置されている。ガード電極１２は基準軸Ｃを中心とする略円筒形状を有しており、中心電極１０と同心状に配置されている。このように中心電極１０はガード電極１２によって少なくとも部分的に囲まれるため、中心電極１０からの電気力線はガード電極１２を避けるように壁面２上の空間を迂回する伝播経路を形成する。特にガード電極１２は、中心電極１０を中心として同心円状に配置されることで、装置構造に起因する寄生容量の影響を抑え、精度のよい測定が可能となる。
尚、ガード電極１２は、測定面６と反対側においてケーシング８の開口部８ａから外部に露出することにより、外部から電気的に接続可能に構成されている。 A guard electrode 12 is arranged outside the center electrode 10 via an insulating layer 14. The guard electrode 12 has a substantially cylindrical shape centered on the reference axis C, and is arranged concentrically with the center electrode 10. Since the center electrode 10 is at least partially surrounded by the guard electrode 12 in this way, the electric lines of force from the center electrode 10 form a propagation path that bypasses the space on the wall surface 2 so as to avoid the guard electrode 12. In particular, by arranging the guard electrodes 12 concentrically with the center electrode 10 as the center, the influence of the parasitic capacitance caused by the device structure can be suppressed, and accurate measurement becomes possible.
The guard electrode 12 is configured to be electrically connectable from the outside by being exposed to the outside from the opening 8a of the casing 8 on the side opposite to the measurement surface 6.

中心電極１０及びガード電極１２はそれぞれリード線Ｌ１、Ｌ２を介して、電源１８に対して並列に接続されている。これにより、中心電極１０とガード電極１２とは互いに同電位に保持される。またリード線Ｌ１には電流計である電流検出部２０が直列に配置されており、中心電極１０に流れる電流値が検出可能になっている。
尚、リード線Ｌ１，Ｌ２は寄生容量の影響を抑えるため、同軸ケーブルを用いるとよく、またリード線Ｌ１，Ｌ２間の静電容量が努めて小さくなるように設計されるとよい。 The center electrode 10 and the guard electrode 12 are connected in parallel to the power supply 18 via lead wires L1 and L2, respectively. As a result, the center electrode 10 and the guard electrode 12 are held at the same potential. Further, a current detection unit 20 which is an ammeter is arranged in series on the lead wire L1 so that the current value flowing through the center electrode 10 can be detected.
A coaxial cable may be used for the lead wires L1 and L2 in order to suppress the influence of the parasitic capacitance, and the lead wires L1 and L2 may be designed so that the capacitance between the lead wires L1 and L2 is reduced.

図２は図１の付着物測定装置１’の動作時に生じる電気力線を示す模式図である。中心電極１０及びガード電極１２は上述のように電源１８によって同電位に保持されるため、接地された壁面２との間に電気力線Ｅが生じる。ここで互いに隣接する壁面２とガード電極１２との間の電気力線Ｅ１は壁面２に対して最短距離をとるように生じるが、壁面２と中心電極１０との間に生じる電気力線Ｅ２は、ガード電極１２を避けて測定面６から空間４側に染み出すように迂回するように生じる。その結果、中心電極１０と壁面２との間には、所定の静電容量ＣＳ−Ｅを有するキャパシタが形成される。このような静電容量ＣＳ−Ｅは、電源１８の印加電圧と、電流検出部２０で検出される電流値に基づいて測定可能である。 FIG. 2 is a schematic view showing electric lines of force generated during the operation of the deposit measuring device 1'of FIG. Since the center electrode 10 and the guard electrode 12 are held at the same potential by the power supply 18 as described above, an electric line of force E is generated between the center electrode 10 and the guard electrode 12 and the grounded wall surface 2. Here, the electric lines of force E1 between the wall surface 2 and the guard electrode 12 adjacent to each other are generated so as to take the shortest distance with respect to the wall surface 2, but the electric lines of force E2 generated between the wall surface 2 and the center electrode 10 are generated. , The guard electrode 12 is avoided and the measurement surface 6 is bypassed so as to seep out to the space 4 side. As a result, between the center electrode 10 and the wall 2, a capacitor having a predetermined capacitance C S-E are formed. Such capacitance C S-E stops the application voltage of the power supply 18 can be measured based on the current value detected by the current detection unit 20.

ここで測定面６上の付着物２２とキャパシタの静電容量ＣＳ−Ｅとの関係について説明する。図３は付着物２２の厚さがｔ１である場合の電気力線Ｅ２の様子を示す模式図であり、図４は付着物２２の厚さがｔ２（＞ｔ１）である場合の電気力線Ｅ２の様子を示す模式図である。図３では付着物２２の厚さｔが比較的小さいｔ１であるため、電気力線Ｅ２が付着物２２を通過する範囲が狭くなり、静電容量ＣＳ−Ｅもまた小さくなる。一方、図４では付着物２２の厚さｔ２が比較的大きいため、電気力線Ｅ２が付着物２２を通過する範囲が広くなり、静電容量ＣＳ−Ｅもまた大きくなる。このように静電容量ＣＳ−Ｅは付着物２２の厚さｔに依存する。 Here, the relationship between the electrostatic capacitance C S-E of the deposit 22 and the capacitor on the measurement surface 6 will be described. FIG. 3 is a schematic view showing the state of the electric line of force E2 when the thickness of the deposit 22 is t1, and FIG. 4 is an electric line of force when the thickness of the deposit 22 is t2 (> t1). It is a schematic diagram which shows the state of E2. Since a t1 thickness t is relatively small in FIG. 3 the deposits 22, the electric force lines E2 is narrow range to pass through the deposit 22, also decreases capacitance C S-E. Meanwhile, due to the relatively large thickness t2 of FIG. 4 the deposit 22, the electric force lines E2 is widened range to pass through the deposit 22, also increases the capacitance C S-E. Thus the capacitance C S-E is dependent on the thickness t of the deposit 22.

図５は付着物２２の厚さｔとキャパシタの静電容量ＣＳ−Ｅとの関係を示す測定結果である。図５に示されるように、静電容量ＣＳ−Ｅは、付着物２２の厚さｔが増加するに従って単調に増加し、所定値に漸近する傾向がある。 Figure 5 is a measurement result showing the relation between the electrostatic capacitance C S-E of the thickness t and the capacitor of the deposit 22. As shown in FIG. 5, the electrostatic capacitance C S-E increases monotonically as the thickness t of the deposit 22 is increased, tends asymptotically to a predetermined value.

また静電容量ＣＳ−Ｅは、付着物２２を通過する電気力線Ｅ２の伝播距離（この場合は中心電極１０と壁面２との距離）である特性距離ｄＳ−Ｅにも依存する。図５では、異なる特性距離ｄＳ−Ｅを有する付着物測定装置１’における測定結果がそれぞれ示されており、特性距離ｄＳ−Ｅが大きくなると静電容量ＣＳ−Ｅの収束値が大きくなり、一方で特性距離ｄＳ−Ｅが小さくなると、より小さな厚さｔで静電容量ＣＳ−Ｅが収束する傾向が示されている。つまり、特性距離ｄＳ−Ｅが大きくなると、付着物２２の厚さｔに対して静電容量ＣＳ−Ｅが変化する範囲が広くなる。 The electrostatic capacitance C S-E, the propagation distance of the electric force lines E2 passing through the deposit 22 (in this case, the center electrode 10 and the distance between the wall 2) also depends on an a characteristic distance d S-E. In Figure 5, different properties distance d S-E measurement results in deposits measuring apparatus 1 'having a are shown respectively, the convergence value of the characteristic distance d S-E increases when the electrostatic capacitance C S-E is large It will, on the one hand when the characteristic distance d S-E decreases, more capacitance C S-E with a small thickness t is shown a tendency to converge. That is, when characteristic distance d S-E increases, the range of change in the electrostatic capacitance C S-E is wide relative to the thickness t of the deposit 22.

また静電容量ＣＳ−Ｅが一定値に収束する領域では、付着物２２の誘電率と電極形状のみに依存した静電容量が得られる。そのため、特性距離ｄＳ−Ｅが小さい場合には、広い範囲にわたって付着物２２の厚さｔに依存しない静電容量ＣＳ−Ｅが得られる。 In the region where the electrostatic capacitance C S-E converges to a constant value, the capacitance which depends only on the dielectric constant and the electrode shape of the deposit 22 is obtained. Therefore, when a small characteristic length d S-E does not depend on the thickness t the capacitance C S-E of the deposit 22 is obtained over a wide range.

＜第１実施形態＞
続いて上述の前提技術を参考に、第１実施形態に係る付着物測定装置１について説明する。図６は第１実施形態に係る付着物測定装置１の内部構成を示す断面図である。尚、上述の前提技術に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。 <First Embodiment>
Subsequently, the deposit measuring device 1 according to the first embodiment will be described with reference to the above-mentioned prerequisite technology. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the deposit measuring device 1 according to the first embodiment. It should be noted that common reference numerals are given to the parts corresponding to the above-mentioned prerequisite techniques, and duplicate explanations will be omitted as appropriate.

付着物測定装置１は、中心電極１０とガード電極１２との間に、少なくとも１つのサブ電極２４を有する。第１実施形態では１つのサブ電極２４を有しており、サブ電極２４は中心電極１０に対して絶縁層２６を介して隣接するとともに、ガード電極１２に対して絶縁層２８を介して隣接するように配置されている。またサブ電極２４は、中心電極１０及びガード電極１２と同様に、一端側が測定面６に対して露出している。 The deposit measuring device 1 has at least one sub-electrode 24 between the center electrode 10 and the guard electrode 12. In the first embodiment, one sub-electrode 24 is provided, and the sub-electrode 24 is adjacent to the center electrode 10 via the insulating layer 26 and adjacent to the guard electrode 12 via the insulating layer 28. It is arranged like this. Further, one end side of the sub-electrode 24 is exposed to the measurement surface 6 as in the case of the center electrode 10 and the guard electrode 12.

サブ電極２４は、中心電極１０と同様に、ガード電極１２によって少なくとも部分的に囲まれる。特に本実施形態では、サブ電極２４はガード電極１２と同様に、中心電極１０を中心として同心円状に配置されることで、装置構造に起因する寄生容量の影響を抑え、精度のよい測定が可能となる。 The sub-electrode 24, like the center electrode 10, is at least partially surrounded by the guard electrode 12. In particular, in the present embodiment, the sub-electrode 24 is arranged concentrically around the center electrode 10 like the guard electrode 12, so that the influence of the parasitic capacitance caused by the device structure can be suppressed and accurate measurement can be performed. It becomes.

またサブ電極２４にはリード線Ｌ３が接続されている。リード線Ｌ３は、中心電極１０に接続されたリード線Ｌ１及びガード電極１２に接続されたリード線Ｌ２に対して接続／切断を選択的に切り替え可能な切替部３０を介して接続されている。 A lead wire L3 is connected to the sub-electrode 24. The lead wire L3 is connected to the lead wire L1 connected to the center electrode 10 and the lead wire L2 connected to the guard electrode 12 via a switching unit 30 capable of selectively switching connection / disconnection.

切替部３０の切り替えによって、リード線Ｌ３がリード線Ｌ１に接続された接続状態Ｓ１と、リード線Ｌ３がリード線Ｌ２に接続された接続状態Ｓ２とのいずれかが選択される。図７は図６の付着物測定装置１の接続状態Ｓ１における電位分布を簡略的に示す模式図であり、図８は図６の付着物測定装置１の接続状態Ｓ２における電位分布を簡略的に示す模式図である。
尚、図７及び図８では、簡略化のためケーシング８より下方の構成は図示を省略している。 By switching the switching unit 30, either the connection state S1 in which the lead wire L3 is connected to the lead wire L1 or the connection state S2 in which the lead wire L3 is connected to the lead wire L2 is selected. FIG. 7 is a schematic diagram simply showing the potential distribution in the connection state S1 of the deposit measuring device 1 of FIG. 6, and FIG. 8 is a simplified diagram of the potential distribution in the connection state S2 of the deposit measuring device 1 of FIG. It is a schematic diagram which shows.
In FIGS. 7 and 8, the configuration below the casing 8 is not shown for simplification.

接続状態Ｓ１では、図７に示されるように、サブ電極２４はガード電極１２に電気的に接続されるため、電気力線Ｅ２は中心電極１０から壁面２に向けて生じ、中心電極１０と壁面２との間に静電容量ＣＳ−Ｅ、特性距離ｄＳ−Ｅを有するキャパシタが形成される。 In the connection state S1, as shown in FIG. 7, since the sub-electrode 24 is electrically connected to the guard electrode 12, electrostatic energy line E2 occurs toward the wall 2 from the center electrode 10, the center electrode 10 and the wall surface the capacitance C S-E, a capacitor having a characteristic distance d S-E is formed between the two.

一方、接続状態Ｓ２では、図８に示されるように、サブ電極２４は中心電極１０に電気的に接続されるため、電気力線Ｅ２は中心電極１０及びサブ電極２４から壁面２に向けて生じ、中心電極１０及びサブ電極２４と壁面２との間に静電容量ＣＧ１−Ｅ、特性距離ｄＧ１−Ｅを有するキャパシタが形成される。
On the other hand, in the connected state S2, as shown in FIG. 8, since the sub-electrode 24 is electrically connected to the center electrode 10, electrostatic energy line E2 occurs toward the wall 2 from the center electrode 10 and the sub-electrode 24 A capacitor having a capacitance C G1-E and a characteristic distance d G1-E is formed between the center electrode 10 and the sub electrode 24 and the wall surface 2.

このように接続状態Ｓ１及びＳ２は、異なる特性距離ｄを有する。すなわち、本実施形態では、切替部３０による切替操作によって、付着物測定装置１の物理的構造を変化させることなく、キャパシタの特性距離ｄを２段階にわたって電気的に可変に構成されている。 As described above, the connected states S1 and S2 have different characteristic distances d. That is, in the present embodiment, the characteristic distance d of the capacitor is electrically variably configured in two steps by the switching operation by the switching unit 30 without changing the physical structure of the deposit measuring device 1.

図９は、図６の付着物測定装置１における付着物２２の厚さｔと静電容量との関係を示す測定結果である。図９では、接続状態Ｓ１に対応する静電容量ＣＳ−Ｅ、接続状態Ｓ２に対応する静電容量ＣＧ１−Ｅがグラフ中の最大値で規格化されて示されており、それに加えて、両者の比Ｓ１／Ｓ２が併せて示されている。 FIG. 9 is a measurement result showing the relationship between the thickness t of the deposit 22 and the capacitance in the deposit measuring device 1 of FIG. 9, the capacitance C S-E corresponding to the connection state S1, the electrostatic capacitance C G1-E corresponding to the connection state S2 is shown is normalized by the maximum value in the graph, in addition to , The ratio S1 / S2 of both is also shown.

上述したように、接続状態Ｓ２の特性距離ｄＧ１−Ｅは接続状態Ｓ１の特性距離ｄＳ−Ｅより小さいため、静電容量ＣＧ１−Ｅは静電容量ＣＳ−Ｅより大きな収束値を有し、またより小さいな厚さｔで収束する振る舞いを示している。また比Ｓ１／Ｓ２は、付着物２２の厚さｔが小さな領域でピークを示し、その後、付着物２２の厚さｔに対して単調に増加し、一定値に収束する振る舞いを示している。 As described above, since characteristic distance d G1-E connection state S2 is smaller than the characteristic distance d S-E connection state S1, the electrostatic capacitance C G1-E is a greater convergence value than the capacitance C S-E It has and shows the behavior of converging with a smaller thickness t. Further, the ratios S1 / S2 show a behavior in which the thickness t of the deposit 22 peaks in a small region, then monotonically increases with respect to the thickness t of the deposit 22, and converges to a constant value.

このように比Ｓ１／Ｓ２は十分に厚さｔが大きい範囲では、付着物２２の誘電率に依存しない一定値を有する。そのため、付着物測定装置１の電極（中心電極１０、サブ電極２４及びガード電極１２）の形状に応じて厚さと比Ｓ１／Ｓ２との関係を校正しておけば、温度等により付着物２２の誘電率が変化した場合であっても、精度よく付着物２２の厚さｔを計測することができる。例えば、比Ｓ１／Ｓ２と付着物２２の厚さｔとの関係を予め実験的、理論的又はシミュレーション的な手法で取得しておき、測定結果と比較することで、実測値である比Ｓ１／Ｓ２に対応する付着物２２の厚さｔが得られる。 As described above, the ratio S1 / S2 has a constant value independent of the dielectric constant of the deposit 22 in the range where the thickness t is sufficiently large. Therefore, if the relationship between the thickness and the ratio S1 / S2 is calibrated according to the shape of the electrodes (center electrode 10, sub-electrode 24, and guard electrode 12) of the deposit measuring device 1, the deposit 22 can be affected by temperature or the like. Even when the dielectric constant changes, the thickness t of the deposit 22 can be measured accurately. For example, the relationship between the ratio S1 / S2 and the thickness t of the deposit 22 is acquired in advance by an experimental, theoretical or simulation method, and compared with the measurement result, the ratio S1 / which is an actually measured value is obtained. The thickness t of the deposit 22 corresponding to S2 is obtained.

以上説明したように第１実施形態によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する中心電極１０、サブ電極２４及びガード電極１２間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面２との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。これにより、装置の物理的構造を変更することなく電気的な切替操作によって、電流検出部２０では壁面２上に存在する付着物２２の厚さｔに応じた電流が得られる。本構成では、このような複数の接続状態における電流の比が付着物２２の誘電率に依存しない性質を有するという知見を見出すことにより、不定の誘電率を有する付着物２２についても厚さ測定が可能となった。また、このような構成を有する付着物測定装置１は既存の電流計や電源を利用することで導入が可能であるため、コスト的にも有利である。 As described above, according to the first embodiment, by switching the connection state between the center electrode 10, the sub electrode 24, and the guard electrode 12 which are electrically insulated from each other and adjacent to each other, these electrodes are the contact points on the wall surface. The propagation distance of the electric lines of force generated between the two can be electrically variably configured. As a result, the current detection unit 20 can obtain a current corresponding to the thickness t of the deposit 22 existing on the wall surface 2 by the electric switching operation without changing the physical structure of the device. In this configuration, the thickness of the deposit 22 having an indefinite dielectric constant can be measured by finding the finding that the ratio of the currents in such a plurality of connected states does not depend on the dielectric constant of the deposit 22. It has become possible. Further, since the deposit measuring device 1 having such a configuration can be introduced by using an existing ammeter or a power source, it is also advantageous in terms of cost.

＜第２実施形態＞
続いて第２実施形態に係る付着物測定装置１について説明する。図１０は第２実施形態に係る付着物測定装置１の内部構成を示す断面図である。尚、上述の前提技術及び第１実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。 <Second Embodiment>
Subsequently, the deposit measuring device 1 according to the second embodiment will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the deposit measuring device 1 according to the second embodiment. It should be noted that common reference numerals are given to the parts corresponding to the above-mentioned prerequisite techniques and the first embodiment, and duplicate description will be omitted as appropriate.

付着物測定装置１は、中心電極１０とガード電極１２との間に、少なくとも１つのサブ電極２４を有する。第２実施形態では複数のサブ電極２４を有しており、図１０では特に、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂを有している。第１サブ電極２４ａは中心電極１０に対して絶縁層２６を介して隣接し、第２サブ電極２４ｂは絶縁層２７を介して第１サブ電極２４ａに隣接するとともに、ガード電極１２に対して絶縁層２９を介して隣接するように配置されている。また第１サブ電極２４ａと第２サブ電極２４ｂは、中心電極１０及びガード電極１２と同様に、一端側が測定面６に対して露出している。 The deposit measuring device 1 has at least one sub-electrode 24 between the center electrode 10 and the guard electrode 12. The second embodiment has a plurality of sub-electrodes 24, and in FIG. 10, in particular, it has a first sub-electrode 24a and a second sub-electrode 24b. The first sub-electrode 24a is adjacent to the center electrode 10 via the insulating layer 26, the second sub-electrode 24b is adjacent to the first sub-electrode 24a via the insulating layer 27, and is insulated from the guard electrode 12. They are arranged so as to be adjacent to each other via the layer 29. Further, one end side of the first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b is exposed to the measurement surface 6 as in the center electrode 10 and the guard electrode 12.

第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂもまた、中心電極１０と同様に、ガード電極１２によって少なくとも部分的に囲まれる。特に本実施形態では、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂはガード電極１２と同様に、中心電極１０を中心として同心円状に配置されることで、装置構造に起因する寄生容量の影響を抑え、精度のよい測定が可能となる。 The first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b are also at least partially surrounded by the guard electrode 12, like the center electrode 10. In particular, in the present embodiment, the first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b are arranged concentrically around the center electrode 10 in the same manner as the guard electrode 12, so that the influence of the parasitic capacitance due to the device structure is affected. It suppresses and enables accurate measurement.

また第１サブ電極２４ａにはリード線Ｌ４が接続されており、第２サブ電極２４ｂにはリード線Ｌ５が接続されている。リード線Ｌ４、Ｌ５は、中心電極１０に接続されたリード線Ｌ１及びガード電極１２に接続されたリード線Ｌ２に対して接続／切断を選択的に切り替え可能な切替部３０を介して接続されている。 A lead wire L4 is connected to the first sub-electrode 24a, and a lead wire L5 is connected to the second sub-electrode 24b. The lead wires L4 and L5 are connected to the lead wire L1 connected to the center electrode 10 and the lead wire L2 connected to the guard electrode 12 via a switching unit 30 capable of selectively switching connection / disconnection. There is.

接続状態Ｓ１では、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂはガード電極１２に電気的に接続されるため、電気力線Ｅ２は中心電極１０から壁面２に向けて生じ、中心電極１０と壁面２との間に静電容量ＣＳ−Ｅ、特性距離ｄＳ−Ｅを有するキャパシタが形成される。この場合、中心電極１０から出た電気力線は、第１サブ電極２４ａ、第２サブ電極２４ｂ及びガード電極１２を避けるように空間４側を迂回し、壁面２に到達する。 In the connection state S1, the first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b are electrically connected to the guard electrode 12, so that the electric lines of force E2 are generated from the center electrode 10 toward the wall surface 2, and the center electrode 10 and the wall surface 2 are generated. the capacitance C S-E, a capacitor having a characteristic distance d S-E is formed between the two. In this case, the electric lines of force emitted from the center electrode 10 bypass the space 4 side so as to avoid the first sub-electrode 24a, the second sub-electrode 24b, and the guard electrode 12, and reach the wall surface 2.

接続状態Ｓ２では、第１サブ電極２４ａは中心電極１０に電気的に接続され、第２サブ電極２４ｂはガード電極１２に電気的に接続されるため、電気力線Ｅ２は中心電極１０及び第１サブ電極２４から壁面２に向けて生じ、中心電極１０及び第１サブ電極２４ａと壁面２との間に静電容量ＣＧ１−Ｅ、特性距離ｄＧ１−Ｅを有するキャパシタが形成される。この場合、中心電極１０及び第１サブ電極２４ａから出た電気力線は、第２サブ電極２４ｂ及びガード電極１２を避けるように空間４側を迂回し、壁面２に到達する。このときキャパシタの特性距離ｄＧ１−Ｅは、上述のｄＳ−Ｅにくらべて小さくなる。 In the connection state S2, the first sub-electrode 24a is electrically connected to the center electrode 10 and the second sub-electrode 24b is electrically connected to the guard electrode 12, so that the electric power line E2 is electrically connected to the center electrode 10 and the first. A capacitor is formed from the sub-electrode 24 toward the wall surface 2 and has a capacitance C G1-E and a characteristic distance d G1-E between the center electrode 10 and the first sub-electrode 24a and the wall surface 2. In this case, the electric lines of force emitted from the center electrode 10 and the first sub-electrode 24a bypass the space 4 side so as to avoid the second sub-electrode 24b and the guard electrode 12, and reach the wall surface 2. Characteristics Distance d G1-E in this case the capacitor is smaller than the above-described d S-E.

接続状態Ｓ３では、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂは中心電極１０に電気的に接続されるため、電気力線Ｅ２は中心電極１０、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂから壁面２に向けて生じ、中心電極１０、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂと壁面２との間に静電容量ＣＧ２−Ｅ、特性距離ｄＧ２−Ｅを有するキャパシタが形成される。この場合、中心電極１０、第１サブ電極２４ａ及び第２サブ電極２４ｂから出た電気力線は、ガード電極１２を避けるように空間４側を迂回し、壁面２に到達する。このときキャパシタの特性距離ｄＧ２−Ｅは、上述の特性距離ｄＧ１−Ｅにくらべて更に小さくなる。 In the connection state S3, the first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b are electrically connected to the center electrode 10, so that the electric power line E2 is connected to the center electrode 10, the first sub-electrode 24a, and the second sub-electrode 24b. A capacitor is formed toward the wall surface 2 and has a capacitance C G2-E and a characteristic distance d G2-E between the center electrode 10, the first sub-electrode 24a and the second sub-electrode 24b and the wall surface 2. .. In this case, the electric lines of force emitted from the center electrode 10, the first sub-electrode 24a, and the second sub-electrode 24b bypass the space 4 side so as to avoid the guard electrode 12 and reach the wall surface 2. At this time, the characteristic distance d G2-E of the capacitor is further smaller than the above-mentioned characteristic distance d G1-E.

このように接続状態Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、異なる特性距離ｄを有する。すなわち、本実施形態では、切替部３０による切替操作によって、付着物測定装置１の物理的構造を変化させることなく、キャパシタの特性距離ｄを３段階にわたって電気的に可変に構成されている。 As described above, the connected states S1, S2 and S3 have different characteristic distances d. That is, in the present embodiment, the characteristic distance d of the capacitor is electrically variably configured over three stages by the switching operation by the switching unit 30 without changing the physical structure of the deposit measuring device 1.

図１１は、図１０の付着物測定装置１における付着物２２の厚さｔと静電容量との関係を示す測定結果である。図１１では、接続状態Ｓ１に対応する静電容量ＣＳ−Ｅ、接続状態Ｓ２に対応する静電容量ＣＧ１−Ｅ、及び、接続状態Ｓ３に対応する静電容量ＣＧ２−Ｅに加えて、両者の比Ｓ１／Ｓ２が併せて示されている。 FIG. 11 is a measurement result showing the relationship between the thickness t of the deposit 22 and the capacitance in the deposit measuring device 1 of FIG. In Figure 11, the electrostatic capacitance C S-E corresponding to the connection state S1, the electrostatic capacitance C G1-E corresponding to the connection state S2, and, in addition to the capacitance C G2-E corresponding to the connection state S3 , The ratio S1 / S2 of both is also shown.

ここで本実施形態では第１実施形態と同様に、付着物２２の厚さｔを比Ｓ１／Ｓ２に基づいて求めることができるが、比Ｓ２／Ｓ３又はＳ３／Ｓ１に基づいて求めてもよい。ここで比Ｓ１／Ｓ２、Ｓ２／Ｓ３及びＳ３／Ｓ１は、上述したようにそれぞれ異なる接続状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対応するため、厚さに対して異なる感度を有する。そのため、測定条件として要求される感度に応じて、比Ｓ１／Ｓ２、Ｓ２／Ｓ３及びＳ３／Ｓ１のいずれかを用いて付着物２２の厚さｔを求めるとよい。例えば、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１の順に付着物２２の厚さｔに対して早く収束する特性があるため、Ｓ２／Ｓ３とすることで中間的な厚さに対して、付着物２２の誘電率に依存しない特性となり、Ｓ１／Ｓ３とすることでより厚い付着物２２に対して適した特性となる。また、厚さ方向に付着物の誘電率が変化する場合に適用することでより適切な厚さを取得することができる。
また比Ｓ１／Ｓ２、Ｓ２／Ｓ３及びＳ３／Ｓ１を複数用いて、例えばそれらの平均を算出することで付着物２２の厚さｔを求めてもよい。 Here, in the present embodiment, as in the first embodiment, the thickness t of the deposit 22 can be obtained based on the ratio S1 / S2, but it may be obtained based on the ratio S2 / S3 or S3 / S1. .. Here, the ratios S1 / S2, S2 / S3 and S3 / S1 have different sensitivities to the thickness in order to correspond to different connection states S1, S2 and S3 as described above. Therefore, it is preferable to obtain the thickness t of the deposit 22 by using any of the ratios S1 / S2, S2 / S3, and S3 / S1 according to the sensitivity required as the measurement condition. For example, since S3, S2, and S1 have the property of quickly converging with respect to the thickness t of the deposit 22, the dielectric constant of the deposit 22 is adjusted to the intermediate thickness by setting S2 / S3. The characteristics are independent, and by setting S1 / S3, the characteristics are suitable for thicker deposits 22. Further, a more appropriate thickness can be obtained by applying it when the dielectric constant of the deposit changes in the thickness direction.
Further, the thickness t of the deposit 22 may be obtained by using a plurality of ratios S1 / S2, S2 / S3 and S3 / S1 and calculating the average of them, for example.

以上説明したように第２実施形態によれば、２つのサブ電極を備えることにより、前述の第１実施形態より多い、３種類の接続状態が切替可能である。そして、これら接続状態における電流の各比は、付着物の厚さに対してそれぞれ所定の感度を有することから、所望の要求感度に応じた組み合わせで比を選択することで、好適な測定が可能となる。 As described above, according to the second embodiment, by providing the two sub-electrodes, it is possible to switch between three types of connection states, which is more than in the first embodiment described above. Since each ratio of the currents in these connected states has a predetermined sensitivity to the thickness of the deposit, suitable measurement can be performed by selecting the ratio in a combination according to the desired required sensitivity. It becomes.

＜第３実施形態＞
続いて第３実施形態に係る付着物測定装置１について説明する。図１２は第３実施形態に係る付着物測定装置１の内部構成を示す断面図である。尚、上述の前提技術及び各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。 <Third Embodiment>
Subsequently, the deposit measuring device 1 according to the third embodiment will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the deposit measuring device 1 according to the third embodiment. It should be noted that common reference numerals are given to the parts corresponding to the above-mentioned prerequisite techniques and the respective embodiments, and duplicate description will be omitted as appropriate.

付着物測定装置１は、基準軸Ｃに中心電極１０が配置されている。中心電極１０は略矩形状を有しており、測定面６を除く周囲を絶縁層１４によって囲まれている。中心電極１０の一部は絶縁層１４を貫通することで外部に露出しており、外部から電気的に接続可能に構成されている。 In the deposit measuring device 1, the center electrode 10 is arranged on the reference axis C. The center electrode 10 has a substantially rectangular shape, and is surrounded by an insulating layer 14 except for the measurement surface 6. A part of the center electrode 10 is exposed to the outside by penetrating the insulating layer 14, and is configured to be electrically connectable from the outside.

中心電極１０の外側には絶縁層１４を介してガード電極１２が配置されている。ガード電極１２は測定面６を除いて中心電極１０を囲むように構成されており、測定面６と反対側においてケーシング８の開口部８ａから外部に露出することにより、外部から電気的に接続可能に構成されている。 A guard electrode 12 is arranged outside the center electrode 10 via an insulating layer 14. The guard electrode 12 is configured to surround the center electrode 10 except for the measurement surface 6, and can be electrically connected from the outside by being exposed to the outside from the opening 8a of the casing 8 on the side opposite to the measurement surface 6. It is configured in.

ガード電極１２の外側には絶縁層１６を介してサブ電極４０が配置されている。サブ電極４０は一部が空間４に面するとともに、その反対側が絶縁層１６を貫通することで外部に露出し、外部から電気的に接続可能に構成されている。 A sub-electrode 40 is arranged outside the guard electrode 12 via an insulating layer 16. A part of the sub-electrode 40 faces the space 4, and the opposite side thereof penetrates the insulating layer 16 to be exposed to the outside so that it can be electrically connected from the outside.

中心電極１０及びガード電極１２はそれぞれリード線Ｌ１、Ｌ２を介して、電源１８に対して並列に接続されている。これにより、中心電極１０とガード電極１２とは互いに同電位に保持される。またリード線Ｌ１には電流計である電流検出部２０が直列に配置されており、中心電極１０に流れる電流値が検出可能になっている。 The center electrode 10 and the guard electrode 12 are connected in parallel to the power supply 18 via lead wires L1 and L2, respectively. As a result, the center electrode 10 and the guard electrode 12 are held at the same potential. Further, a current detection unit 20 which is an ammeter is arranged in series on the lead wire L1 so that the current value flowing through the center electrode 10 can be detected.

またサブ電極４０は、切替部４２を有するリード線Ｌ６を介してガード電極１２に接続されている。切替部４２はリード線Ｌ６のガード電極１２に対する接続状態を切り替えるためのスイッチ回路である。 Further, the sub-electrode 40 is connected to the guard electrode 12 via a lead wire L6 having a switching portion 42. The switching unit 42 is a switch circuit for switching the connection state of the lead wire L6 with respect to the guard electrode 12.

切替部４２によってガード電極１２とサブ電極が電気的に接続された接続状態Ｓ１では、中心電極１０と、サブ電極４０の反対側の壁面２との間に生じる電気力線によって静電容量Ｃ２−Ｅ、特性距離ｄ２−Ｅを有するキャパシタが形成される。一方、切替部４２によってガード電極１２とサブ電極が電気的に切断された接続状態Ｓ２では、中心電極１０とサブ電極４０との間に生じる電気力線によって静電容量Ｃ０−Ｇ、特性距離ｄ０−Ｇを有するキャパシタが形成される。 The switching unit 42 the guard electrode 12 and the sub-electrode is electrically connected to the connection state S1 by a center electrode 10, the electrostatic capacitance C 2 by the electric force lines generated between the wall 2 opposite the sub-electrode 40 A capacitor having −E and a characteristic distance d 2-E is formed. On the other hand, in the connected state S2 in which the guard electrode 12 and the sub electrode are electrically disconnected by the switching unit 42, the capacitance C0-G and the characteristic distance are due to the electric lines of force generated between the center electrode 10 and the sub electrode 40. A capacitor having d 0-G is formed.

ここで図１２に示されるように、中心電極１０を囲むガード電極１２は、中心電極１０とサブ電極４０との間に位置する第１領域Ｒ１が、第１領域Ｒ１を除く第２領域Ｒ２と異なる幅を有する。そのため、接続状態Ｓ１における特性距離ｄ２−Ｅと接続状態Ｓ２における特性距離ｄ０−Ｇが異なる。その結果、接続状態Ｓ１におけるキャパシタの静電容量Ｃ２−Ｅと接続状態Ｓ２におけるキャパシタの静電容量Ｃ０−Ｇも異なる。 Here, as shown in FIG. 12, in the guard electrode 12 surrounding the center electrode 10, the first region R1 located between the center electrode 10 and the sub electrode 40 is the second region R2 excluding the first region R1. Has different widths. Therefore, the characteristic distance d 2-E in the connection state S1 and the characteristic distance d 0-G in the connection state S2 are different. As a result, the capacitance C2-E of the capacitor in the connection state S1 and the capacitance C0-G of the capacitor in the connection state S2 are also different.

このようにして本実施形態においても、切替部３０による切替操作によって、付着物測定装置１の物理的構造を変化させることなく、キャパシタの特性距離ｄを２段階にわたって電気的に可変に構成されている。そのため、第１実施形態において図９を参照して上述したように、接続状態Ｓ１に対応する静電容量Ｃ２−Ｅ、接続状態Ｓ２に対応する静電容量Ｃ０−Ｇの比Ｓ１／Ｓ２に基づいて、付着物２２の厚さｔを測定することができる。 In this way, also in the present embodiment, the characteristic distance d of the capacitor is electrically variably configured in two steps by the switching operation by the switching unit 30 without changing the physical structure of the deposit measuring device 1. There is. Therefore, as described above with reference to FIG. 9 in the first embodiment, the ratio S1 / S2 of the capacitance C 2-E corresponding to the connection state S1 and the capacitance C 0-G corresponding to the connection state S2. The thickness t of the deposit 22 can be measured based on the above.

以上説明したように第３実施形態によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する中心電極１０、サブ電極４０及びガード電極１２間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。特にガード電極１２は、中心電極１０とサブ電極４０との間に位置する第１領域Ｒ１が、第１領域Ｒ１を除く第２領域Ｒ２と異なる幅を有するため、接続状態を切り替えた際に電気力線の伝播距離を電気的に変化させることができる。これにより、装置の物理的構造を変更することなく電気的な切替操作によって、電流検出部２０では壁面上に存在する付着物の厚さに応じた電流が得られる。このような複数の接続状態における電流の比が付着物２２の誘電率に依存しない性質を有するという知見を見出すことにより、不定の誘電率を有する付着物２２についても厚さ測定が可能となった。また、このような構成を有する付着物測定装置１は既存の電流計や電源を利用することで導入が可能であるため、コスト的にも有利である。 As described above, according to the third embodiment, by switching the connection state between the center electrode 10, the sub electrode 40, and the guard electrode 12 which are electrically insulated from each other and adjacent to each other, these electrodes are the contact points on the wall surface. The propagation distance of the electric lines of force generated between the and can be electrically variably configured. In particular, in the guard electrode 12, since the first region R1 located between the center electrode 10 and the sub electrode 40 has a width different from that of the second region R2 excluding the first region R1, electricity is generated when the connection state is switched. The propagation distance of the line of force can be changed electrically. As a result, the current detection unit 20 can obtain a current corresponding to the thickness of the deposits existing on the wall surface by the electric switching operation without changing the physical structure of the device. By finding out that the ratio of the currents in such a plurality of connected states does not depend on the dielectric constant of the deposit 22, it is possible to measure the thickness of the deposit 22 having an indefinite dielectric constant. .. Further, since the deposit measuring device 1 having such a configuration can be introduced by using an existing ammeter or a power source, it is also advantageous in terms of cost.

＜第４実施形態＞
続いて第４実施形態に係る付着物測定装置１について説明する。図１３は第４実施形態に係る付着物測定装置１の内部構成を示す断面図である。尚、上述の前提技術及び各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。 <Fourth Embodiment>
Subsequently, the deposit measuring device 1 according to the fourth embodiment will be described. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the deposit measuring device 1 according to the fourth embodiment. It should be noted that common reference numerals are given to the parts corresponding to the above-mentioned prerequisite techniques and the respective embodiments, and duplicate description will be omitted as appropriate.

付着物測定装置１は、基準軸Ｃ１を中心とする第１中心電極１０が配置されている。第１中心電極１０は略矩形状を有しており、測定面６を除く周囲を絶縁層１４によって囲まれている。第１中心電極１０の一部は絶縁層１４を貫通することで外部に露出しており、外部から電気的に接続可能に構成されている。 In the deposit measuring device 1, the first center electrode 10 centered on the reference axis C1 is arranged. The first center electrode 10 has a substantially rectangular shape, and is surrounded by an insulating layer 14 except for the measurement surface 6. A part of the first center electrode 10 is exposed to the outside by penetrating the insulating layer 14, and is configured to be electrically connectable from the outside.

第１中心電極１０の外側には絶縁層１４を介して第１ガード電極１２が配置されている。第１ガード電極１２は測定面６を除いて第１中心電極１０を囲むように構成されており、測定面６と反対側においてケーシング８の開口部８ａから外部に露出することにより、外部から電気的に接続可能に構成されている。 A first guard electrode 12 is arranged outside the first center electrode 10 via an insulating layer 14. The first guard electrode 12 is configured to surround the first center electrode 10 except for the measurement surface 6, and is electrically exposed from the outside through the opening 8a of the casing 8 on the side opposite to the measurement surface 6. It is configured to be connectable.

第１ガード電極１２の外側には絶縁層１６を介して第２ガード電極５０が配置されている。第２ガード電極５０は一部が空間４に面するとともに、その反対側が絶縁層１６を貫通することで外部に露出し、外部から電気的に接続可能に構成されている。そして第２ガード電極５０の内側には、絶縁層５１を介して、基準軸Ｃ２を中心とする第２中心電極５２が配置されている。第２中心電極５２もまた一部がケーシング８から外部に露出することにより、外部から電気的に接続可能に構成されている。 A second guard electrode 50 is arranged outside the first guard electrode 12 via an insulating layer 16. A part of the second guard electrode 50 faces the space 4, and the opposite side thereof penetrates the insulating layer 16 to be exposed to the outside so that it can be electrically connected from the outside. A second center electrode 52 centered on the reference axis C2 is arranged inside the second guard electrode 50 via an insulating layer 51. The second center electrode 52 is also configured to be electrically connectable from the outside by exposing a part of the second center electrode 52 to the outside from the casing 8.

第１中心電極１０及び第１ガード電極１２はそれぞれリード線Ｌ１、Ｌ２を介して、第１電源１８に対して並列に接続されている。これにより、第１中心電極１０と第１ガード電極１２とは互いに同電位に保持される。またリード線Ｌ１には電流計である第１電流検出部２０が直列に配置されており、第１中心電極１０に流れる電流値が検出可能になっている。 The first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are connected in parallel to the first power supply 18 via lead wires L1 and L2, respectively. As a result, the first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are held at the same potential. Further, a first current detection unit 20 which is an ammeter is arranged in series on the lead wire L1 so that the current value flowing through the first center electrode 10 can be detected.

一方、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０はそれぞれリード線Ｌ７、Ｌ８を介して、第２交流電源５４に対して並列に接続されている。これにより、第２中心電極５２と第２ガード電極５０とは互いに同電位に保持される。またリード線Ｌ７には電流計である第２電流検出部５６が直列に配置されており、第２中心電極５２に流れる電流値が検出可能になっている。 On the other hand, the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are connected in parallel to the second AC power supply 54 via lead wires L7 and L8, respectively. As a result, the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are held at the same potential with each other. Further, a second current detection unit 56, which is an ammeter, is arranged in series on the lead wire L7 so that the current value flowing through the second center electrode 52 can be detected.

また図１３では図示が省略されているが本実施形態でも上述の他の実施形態と同様に、電極間に形成されるキャパシタの特性距離及び静電容量を電気的に切り替えることが可能に構成されている。図１４は図１３の付着物測定装置１の各接続状態を示す模式図である。
尚、図１４では、第１中心電極１０、第１ガード電極１２、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０のうち、第１電源１８又は第２電源５４によって交流電圧が印加された電極を濃いハッチングで区別して示している。 Further, although not shown in FIG. 13, in this embodiment as in the other embodiments described above, the characteristic distance and the capacitance of the capacitor formed between the electrodes can be electrically switched. ing. FIG. 14 is a schematic view showing each connection state of the deposit measuring device 1 of FIG.
In FIG. 14, among the first center electrode 10, the first guard electrode 12, the second center electrode 52, and the second guard electrode 50, the electrode to which the AC voltage is applied by the first power supply 18 or the second power supply 54 is selected. It is distinguished by dark hatching.

図１４（ａ）は接続状態Ｓ１を示している。接続状態Ｓ１では、第１中心電極１０及び第１ガード電極１２が第１電源１８によって所定電位に保持され、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０は第２電源５６から切断されている。この場合、測定面６上に形成されるキャパシタは特性距離ｄ１、静電容量Ｃ１を有する。 FIG. 14A shows the connection state S1. In the connected state S1, the first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are held at a predetermined potential by the first power supply 18, and the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are disconnected from the second power supply 56. In this case, the capacitor formed on the measurement surface 6 has a characteristic distance d1 and a capacitance C1.

図１４（ｂ）は接続状態Ｓ２を示している。接続状態Ｓ２では、第１中心電極１０及び第１ガード電極１２が第１電源１８から切断されており、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０は第２電源５６によって所定電位に保持されている。この場合、測定面６上に形成されるキャパシタは特性距離ｄ２、静電容量Ｃ２を有する。 FIG. 14B shows the connection state S2. In the connection state S2, the first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are disconnected from the first power supply 18, and the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are held at a predetermined potential by the second power supply 56. There is. In this case, the capacitor formed on the measurement surface 6 has a characteristic distance d2 and a capacitance C2.

図１４（ｃ）は接続状態Ｓ３を示している。接続状態Ｓ３では、第１中心電極１０及び第１ガード電極１２は第１電源１８によって所定電位に保持されており、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０は第２電源５６によって所定電位に保持されている。この場合、測定面６上に形成されるキャパシタは、第１電流検出部２０で検出された電流に基づくと、特性距離ｄ３、静電容量Ｃ３を有する。 FIG. 14C shows the connection state S3. In the connection state S3, the first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are held at a predetermined potential by the first power supply 18, and the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are held at a predetermined potential by the second power supply 56. It is held. In this case, the capacitor formed on the measurement surface 6 has a characteristic distance d3 and a capacitance C3 based on the current detected by the first current detection unit 20.

図１４（ｄ）は接続状態Ｓ４を示している。接続状態Ｓ４では、接続状態Ｓ３と同様に、第１中心電極１０及び第１ガード電極１２は第１電源１８によって所定電位に保持されており、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０は第２電源５６によって所定電位に保持されている。この場合、測定面６上に形成されるキャパシタは、第２電流検出部５６で検出された電流に基づくと、特特性距離ｄ４、静電容量Ｃ４を有する。 FIG. 14D shows the connection state S4. In the connection state S4, the first center electrode 10 and the first guard electrode 12 are held at a predetermined potential by the first power supply 18, and the second center electrode 52 and the second guard electrode 50 are held at a predetermined potential as in the connection state S3. It is held at a predetermined potential by the two power sources 56. In this case, the capacitor formed on the measurement surface 6 has a special characteristic distance d4 and a capacitance C4 based on the current detected by the second current detection unit 56.

このようにして本実施形態においても、切替部３０による切替操作によって、付着物測定装置１の物理的構造を変化させることなく、キャパシタの特性距離ｄを複数段階にわたって電気的に可変に構成されている。そのため、第１実施形態において図９を参照して上述したように、本実施形態においても接続状態Ｓ１〜Ｓ４を切り替えることで、各測定結果の比に基づいて、付着物２２の厚さｔを測定することができる。 In this way, also in the present embodiment, the characteristic distance d of the capacitor is electrically variably configured over a plurality of steps by the switching operation by the switching unit 30 without changing the physical structure of the deposit measuring device 1. There is. Therefore, as described above with reference to FIG. 9 in the first embodiment, by switching the connection states S1 to S4 also in the present embodiment, the thickness t of the deposit 22 is increased based on the ratio of each measurement result. Can be measured.

特に本実施形態では、上述の他の実施形態に比べて各電極や絶縁層の寸法を調整することで、各接続状態における特性距離を異ならせることが容易である。そのため、特性距離を好適に調整することで、測定感度の設計を幅広く行うことができる。図１３の例では、第１中心電極１０と第２中心電極５２のサイズを互いに異ならせることで、各接続状態における特性距離が有効に変化するように設計されている。 In particular, in this embodiment, it is easy to make the characteristic distances in each connected state different by adjusting the dimensions of each electrode and the insulating layer as compared with the other embodiments described above. Therefore, by appropriately adjusting the characteristic distance, it is possible to design a wide range of measurement sensitivities. In the example of FIG. 13, by making the sizes of the first center electrode 10 and the second center electrode 52 different from each other, the characteristic distance in each connection state is designed to be effectively changed.

このように本実施形態では、第１中心電極１０、第１ガード電極１２を含む左半分の構成と、第２中心電極５２、第２ガード電極５０を含む右半分の構成とを有しており、実質的に第３実施形態に係る付着物測定装置を所定方向に沿って２つ並べた構成となっている。すなわち、第１中心電極１０と第２中心電極５２とが所定方向に並んでいるため、略同等の装置が並んで配置された構成を有しているとみなせる。そのため、壁面２上における異なる位置における付着物２２の厚さが測定できる。その結果、異なる地点における測定結果を用いることで、例えば付着物２２が壁面２上を移動する流動体である場合には、移動速度や脈動などの動的特性の測定も可能となる。 As described above, the present embodiment has a configuration of the left half including the first center electrode 10 and the first guard electrode 12, and a configuration of the right half including the second center electrode 52 and the second guard electrode 50. , Substantially, the structure is such that two deposit measuring devices according to the third embodiment are arranged along a predetermined direction. That is, since the first center electrode 10 and the second center electrode 52 are arranged in a predetermined direction, it can be considered that they have a configuration in which substantially equivalent devices are arranged side by side. Therefore, the thickness of the deposit 22 at different positions on the wall surface 2 can be measured. As a result, by using the measurement results at different points, for example, when the deposit 22 is a fluid moving on the wall surface 2, it is possible to measure dynamic characteristics such as moving speed and pulsation.

以上説明したように第４実施形態によれば、互いに電気的に絶縁されて隣接する第１中心電極１０、第１ガード電極１２、第２中心電極５２及び第２ガード電極５０間の接続状態を切り替えることで、これら電極が接地点である壁面との間に生じる電気力線の伝播距離を電気的に可変に構成できる。本構成では上述の構成に比べて、より多くの接続状態への切替が可能である。これら接続状態における電流の各比は、付着物２２の厚さに対してそれぞれ所定の感度を有することから、所望の要求感度に応じた組み合わせの比を選択することで好適な測定が可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, the connection state between the first center electrode 10, the first guard electrode 12, the second center electrode 52, and the second guard electrode 50, which are electrically insulated from each other and are adjacent to each other, is determined. By switching, the propagation distance of the lines of electric force generated between these electrodes and the wall surface, which is the grounding point, can be electrically variably configured. In this configuration, it is possible to switch to more connection states as compared with the above configuration. Since each ratio of the currents in these connected states has a predetermined sensitivity with respect to the thickness of the deposit 22, suitable measurement can be performed by selecting a combination ratio according to a desired required sensitivity. ..

本発明は壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置に利用可能である。 The present invention can be used as a deposit measuring device for measuring the thickness of deposits adhered to a wall surface.

１ 付着物測定装置
２ 壁面
３ 穴部
４ 空間
６ 測定面
８ ケーシング
８ａ 開口部
１０ 中心電極（第１中心電極）
１２ ガード電極（第１ガード電極）
１４，１６，２６，２７，２８，２９，５１ 絶縁層
１８ 電源（第１電源）
２０ 電流検出部（第１電流検出部）
２２ 付着物
２４，４０ サブ電極
２４ａ 第１サブ電極
２４ｂ 第２サブ電極
３０，４２ 切替部
５０ 第２ガード電極
５２ 第２中心電極
５４ 第２交流電源
５６ 第２電流検出部
５６ 第２電源
1 Adhesion measuring device 2 Wall surface 3 Hole 4 Space 6 Measuring surface 8 Casing 8a Opening 10 Center electrode (first center electrode)
12 Guard electrode (1st guard electrode)
14, 16, 26, 27, 28, 29, 51 Insulation layer 18 power supply (first power supply)
20 Current detector (1st current detector)
22 Adhesion 24,40 Sub-electrode 24a First sub-electrode 24b Second sub-electrode 30,42 Switching unit 50 Second guard electrode 52 Second center electrode 54 Second AC power supply 56 Second current detection unit 56 Second power supply

Claims (9)

壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、
前記壁面上の空間に面する中心電極と、
前記空間に面し、且つ、前記中心電極と電気的に絶縁されて隣接する少なくとも１つのサブ電極と、
前記空間に面し、且つ、前記少なくとも１つのサブ電極と電気的に絶縁されて隣接するガード電極と、
前記中心電極及び前記ガード電極に交流電圧を印加可能な電源と、
前記中心電極及び前記ガード電極に対する前記少なくとも１つのサブ電極の接続状態を選択的に切替可能な切替部と、
前記中心電極を流れる電流を検出する電流検出部と、
を備え、
前記中心電極及び前記ガード電極に対する前記少なくとも１つのサブ電極の複数の前記接続状態において前記電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する、付着物測定装置。 A deposit measuring device for measuring the thickness of deposits adhering to a wall surface.
The center electrode facing the space on the wall surface and
With at least one sub-electrode facing the space and electrically insulated and adjacent to the center electrode,
A guard electrode facing the space and electrically insulated and adjacent to the at least one sub-electrode.
A power supply capable of applying an AC voltage to the center electrode and the guard electrode,
A switching unit capable of selectively switching the connection state of the at least one sub-electrode to the center electrode and the guard electrode, and
A current detection unit that detects the current flowing through the center electrode, and
With
A deposit measuring device that calculates the thickness of the deposit based on the ratio of the currents detected by the current detection unit in each of the plurality of connected states of the at least one sub-electrode to the center electrode and the guard electrode. .. 前記少なくとも１つのサブ電極は単一の前記サブ電極であり、
前記サブ電極が前記中心電極に接続された第１接続状態において前記電流検出部で検出される第１電流と、前記サブ電極が前記ガード電極に接続された第２接続状態において前記電流検出部で検出される第２電流との比に基づいて前記付着物の厚さを算出する、請求項１に記載の付着物測定装置。 The at least one sub-electrode is a single sub-electrode and
The first current detected by the current detection unit in the first connection state in which the sub electrode is connected to the center electrode, and the current detection unit in the second connection state in which the sub electrode is connected to the guard electrode. The deposit measuring device according to claim 1, wherein the thickness of the deposit is calculated based on the ratio with the detected second current. 前記少なくとも１つのサブ電極は、
前記中心電極に電気的に絶縁されて隣接する第１サブ電極と、
前記第１サブ電極に電気的に絶縁されて隣接する第２サブ電極と
を含み、
前記第１サブ電極及び前記第２サブ電極が前記中心電極に接続された第１接続状態において前記電流検出部で検出される第１電流と、前記第１サブ電極が前記中心電極に接続され、且つ、前記第２サブ電極が前記ガード電極に接続された第２接続状態において前記電流検出部で検出される第２電流と、前記第１サブ電極及び前記第２サブ電極が前記ガード電極に接続された第３接続状態において前記電流検出部で検出される第３電流と、のいずれかの比に基づいて前記付着物の厚さを算出する、請求項１に記載の付着物測定装置。 The at least one sub-electrode
The first sub-electrode, which is electrically insulated and adjacent to the center electrode,
The first sub-electrode includes a second sub-electrode that is electrically insulated and adjacent to the first sub-electrode.
In the first connection state in which the first sub-electrode and the second sub-electrode are connected to the center electrode, the first current detected by the current detection unit and the first sub-electrode are connected to the center electrode. In addition, the second current detected by the current detection unit in the second connection state in which the second sub-electrode is connected to the guard electrode, and the first sub-electrode and the second sub-electrode are connected to the guard electrode. The deposit measuring device according to claim 1, wherein the thickness of the deposit is calculated based on any ratio of the third current detected by the current detection unit in the third connected state. 前記中心電極は前記ガード電極によって少なくとも部分的に囲まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の付着物測定装置。 The deposit measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the center electrode is at least partially surrounded by the guard electrode. 前記ガード電極及び前記サブ電極は、前記中心電極を中心として同心円状に配置される、請求項４に記載の付着物測定装置。 The deposit measuring device according to claim 4, wherein the guard electrode and the sub electrode are arranged concentrically around the center electrode. 前記中心電極、前記サブ電極及び前記ガード電極は前記壁面と面一に形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の付着物測定装置。 The deposit measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the center electrode, the sub electrode, and the guard electrode are formed flush with the wall surface. 壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、
前記壁面上の空間に面する中心電極と、
前記空間に面し、且つ、前記中心電極と電気的に絶縁されて前記中心電極を囲むガード電極と、
前記空間に面し、且つ、前記ガード電極の外側に前記ガード電極と電気的に絶縁されて隣接するサブ電極と、
前記中心電極及び前記ガード電極に交流電圧を印加可能な電源と、
前記ガード電極に対する前記サブ電極の接続状態を選択的に切替可能な切替部と、
前記中心電極を流れる電流を検出する電流検出部と、
を備え、
前記ガード電極は、前記中心電極と前記サブ電極との間に位置する第１領域が、前記第１領域を除く第２領域と異なる幅を有し、
前記ガード電極に対する前記サブ電極の複数の前記接続状態において前記電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する、付着物測定装置。 A deposit measuring device for measuring the thickness of deposits adhering to a wall surface.
The center electrode facing the space on the wall surface and
A guard electrode that faces the space and is electrically insulated from the center electrode and surrounds the center electrode.
A sub-electrode facing the space and electrically insulated and adjacent to the guard electrode on the outside of the guard electrode,
A power supply capable of applying an AC voltage to the center electrode and the guard electrode,
A switching unit capable of selectively switching the connection state of the sub electrode to the guard electrode, and
A current detection unit that detects the current flowing through the center electrode, and
With
In the guard electrode, the first region located between the center electrode and the sub electrode has a width different from that of the second region excluding the first region.
A deposit measuring device that calculates the thickness of the deposit based on the ratio of the currents detected by the current detection unit in each of the plurality of connected states of the sub electrode to the guard electrode. 壁面上に付着した付着物の厚さを測定するための付着物測定装置であって、
前記壁面上の空間に面する第１中心電極と、
前記空間に面し、且つ、前記第１中心電極と電気的に絶縁されて前記第１中心電極を囲む第１ガード電極と、
前記第１中心電極及び前記第１ガード電極に交流電圧を印加可能な第１電源と、
前記第１中心電極及び前記第１ガード電極に対する前記第１電源の接続状態を選択的に切替可能な第１切替部と、
前記第１中心電極を流れる電流を検出する第１電流検出部と、
前記空間に面し、且つ、前記第１ガード電極の外側に前記第１ガード電極と電気的に絶縁されて隣接する第２ガード電極と、
前記空間に面し、且つ、前記第２ガード電極によって囲まれる第２中心電極と、
前記第２中心電極及び前記第２ガード電極に交流電圧を印加可能な第２電源と、
前記第２中心電極及び前記第２ガード電極に対する前記第２電源の接続状態を選択的に切替可能な第２切替部と、
前記第２中心電極を流れる電流を検出する第２電流検出部と、
を備え、
前記第１中心電極、前記第１ガード電極、前記第２中心電極及び前記第２ガード電極の互いに異なる特性距離を有する接続状態において前記第１電流検出部及び前記第２電流検出部でそれぞれ検出された電流の比に基づいて前記付着物の厚さを算出する、付着物測定装置。 A deposit measuring device for measuring the thickness of deposits adhering to a wall surface.
The first center electrode facing the space on the wall surface and
A first guard electrode facing the space and electrically insulated from the first center electrode and surrounding the first center electrode.
A first power source capable of applying an AC voltage to the first center electrode and the first guard electrode, and
A first switching unit capable of selectively switching the connection state of the first power supply to the first center electrode and the first guard electrode, and
A first current detection unit that detects the current flowing through the first center electrode, and
A second guard electrode facing the space and electrically insulated and adjacent to the first guard electrode on the outside of the first guard electrode.
Facing the space, and a second center electrode Ru surrounded by the second guard electrode,
A second power source capable of applying an AC voltage to the second center electrode and the second guard electrode, and
A second switching unit capable of selectively switching the connection state of the second power supply to the second center electrode and the second guard electrode, and
A second current detection unit that detects the current flowing through the second center electrode, and
With
The first center electrode, the first guard electrode, the second center electrode, and the second guard electrode are detected by the first current detection unit and the second current detection unit in a connected state having different characteristic distances from each other. A deposit measuring device that calculates the thickness of the deposit based on the ratio of the current. 前記第１中心電極と前記第２中心電極は所定方向に沿って配列されている、請求項８に記載の付着物測定装置。 The deposit measuring device according to claim 8, wherein the first center electrode and the second center electrode are arranged along a predetermined direction.
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