特表 2025-503440 自由流体流の動粘度を測定する方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-04

(54)【発明の名称】自由流体流の動粘度を測定する方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/06 20060101AFI20250128BHJP

   G01N 11/00 20060101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

G01N11/06 A

G01N11/00 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535843

(86)(22)【出願日】2022-12-16

(85)【翻訳文提出日】2024-08-06

(86)【国際出願番号】 EP2022086258

(87)【国際公開番号】W WO2023111226

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】EP21215695

(32)【優先日】2021-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＰＹＴＨＯＮ

(71)【出願人】

【識別番号】502425053

【氏名又は名称】サン－ゴバン イゾベール

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100208225

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100217179

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智史

(74)【代理人】

【識別番号】100232895

【弁理士】

【氏名又は名称】林 海藍

(72)【発明者】

【氏名】エリック ジャニオー

(72)【発明者】

【氏名】フレデリク ザミ－ピエール

(72)【発明者】

【氏名】エゼッディーヌ ウーゲンミ

(72)【発明者】

【氏名】ギヨーム バーバ ロッサ

(57)【要約】

一定の加速度で開口部から流れる流体流の粘度を測定するためのコンピュータ実装方法であって、
上記方法が、流体流の関心の領域の少なくとも１つの画像、上記開口部の断面ｓ_０、及び上記開口部からの流体流のアウトプット体積流量Ｕ_０を入力とし；
上記方法が、流体の粘度ηを出力として提供し；
上記方法が、以下の工程：
（ａ）入力画像のデジタル処理作業を通じて、流体流の幾何学的プロファイルをモデリングすること；
（ｂ）流体の粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた幾何学的プロファイル、断面ｓ_０、及び出力体積流量Ｕ_０から計算すること、
を含む、コンピュータ実装方法。
【選択図】図２２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる自由な流体流（２００３）の動粘度を測定するコンピュータ実装方法（４０００）であって、
前記方法（４０００）が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ_０、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０を入力とし、
前記方法（４０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（４０００）が、以下の工程：
（ａ）前記流体流（２００３）の幾何学的プロファイルＧＰを、前記入力画像（Ｉ４００１）のデジタル処理作業によってモデリングすること（Ｓ４００１）；
（ｂ）前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイルＧＰ、前記断面ｓ_０、及び前記アウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（４０００）。

【請求項2】

コンピュータ実装方法（５０００）であって、
前記方法が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の第一の画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ_０、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０、前記流体流２００３の少なくとも２つの特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の第二のタイムシフト画像Ｉ５００１を入力とし、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２が、入力として提供される前記第一の画像Ｉ４００１内に存在し、
前記方法（５０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（５０００）が、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１のデジタル処理を行って、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の変位を測定すること（Ｓ５００１）；
－ 各前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の速度Ｖ１、Ｖ２を、前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から、計算すること（Ｓ５００２）；
－ 前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、前記速度Ｖ１、Ｖ２、前記断面ｓ_０、及び前記アウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（５０００）。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のコンピュータ実装方法であって、さらに、前記流体流（２００３）の少なくとも１つの特徴（Ｆ３００１）の第二のタイムシフト画像（Ｉ６００１）を入力とし、前記特徴（Ｆ３００２）が、入力として提供される前記第一の画像（Ｉ４００１）内に存在し、前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）の前記アウトプット体積流量Ｕ_０が、モデリング工程（Ｓ４００１）の後に、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）のデジタル処理を行って、前記特徴（Ｆ３００１）の変位を測定すること（Ｓ６００１）；
－ 前記特徴（Ｆ３００２）の速度Ｖを、前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から計算すること（Ｓ６００２）；
－ 計算された前記速度Ｖに、前記第一の画像（Ｉ６００１）内の前記特徴（Ｆ３００１）の位置における流体流（３００１）のモデリングされた幾何学的プロファイルＧＰの断面ｓ１を乗算することによって、アウトプット流量Ｕ_０を計算すること（Ｓ６００３）、
によって計算される、コンピュータ実装方法（６０００）。

【請求項4】

前記アウトプット体積流量Ｕ_０が、前記流体流（２００３）の複数の特徴を用いて計算され、それによって、平均アウトプット体積流量Ｕ_ｍｅａｎを計算する、請求項３に記載のコンピュータ実装方法（６０００）。

【請求項5】

前記特徴（Ｆ３００１，Ｆ３００２）が、前記流体流（２００３）内の欠陥である、請求項２又は請求項３に記載のコンピュータ実装方法（５０００，６０００）。

【請求項6】

前記数学的又は物理的モデルが、前記流体流、そのアウトプット体積流量、その粘度、及び前記開口部の断面に関する幾何学的プロファイル間の関係の、実験的なもの及び／又はシミュレーションチャートである、請求項１～５のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法（４０００，５０００，６０００）。

【請求項7】

前記開口部（２００２ｃ）の断面及び前記流体流２００３の断面が、円形である、請求項１～６のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法（４０００、５０００、６０００）。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を実行するための手段を有する、データ処理装置（２１０００）。

【請求項9】

コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、請求項１～７のいずれかに記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）。

【請求項10】

コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）。

【請求項11】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するプロセスであって、
前記プロセスは、以下の工程：
（ａ）画像記録装置（２２００１）を用いて、流体流（３００１）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得すること；
（ｂ）データ処理装置（２１０００）を用いて、前記流体流の幾何学的プロファイルを、取得された画像のデジタル処理作業を通じて、モデリングすること；
（ｃ）データ処理装置（２１０００）を用いて、流体の動粘度ηを、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイル、前記開口部の断面ｓ_０、及び前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること、
を含む、プロセス。

【請求項12】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するシステム（２２０００）であって、前記システムは：
－ 流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得するように構成される、画像記録装置（２２００１）、及び、
－ 請求項８に記載のデータ処理装置（２１０００）であって、前記画像記録装置（２２００１）から画像を受け取るように構成される、データ処理装置（２１０００）
を有する、システム（２２０００）。

【請求項13】

重力によってブッシング（２００２）を通って流れる溶融ガラス（１００６）の動粘度を監視するための、ガラス繊維の製造ラインにおける請求項１１に記載のプロセスの使用。

【請求項14】

前記監視される動粘度が、前記ブッシング（２００２）の付近における前記溶融ガラス（１００６）の温度を調整するためのフィードバック作業内に組み込まれる、請求項１３に記載の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、工業環境下、特にはガラス製造のための工業プロセス、より具体的には無機ガラス繊維に基づく材料、例えばミネラルウール、例えばグラスウール又はストーンウールなどの製造のための工業プロセスにおける、自由流体流の粘度を決定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ミネラルウールの製造ラインでは、ガラス溶解炉から来る溶融ガラスは、フォアハースを通って運ばれて、繊維化ツールに供給される。フォアハースから繊維化ツールまで、溶融ガラスは、ブッシングと呼ばれるものを通って流れる。ブッシングは、一般的には、ノズル又はドレンパンによって延長され、かつ溶融ガラスが重力によって流れ出る孔によって終端する、開口部として設計される。その大きさ及び直径に応じて、ブッシングは、繊維化ツールへの溶融ガラスの流量を制御する。

【0003】

繊維化ツールは、通常、遠心分離機、スピナー、又はスピニングプレートと呼ばれる、高速回転装置を有し、これは、計量孔が穿孔された環状壁でできている。ブッシングから出てきている溶融ガラスが供給されると、高速回転装置は、穿孔された穴を通して溶融ガラスを飛び出させて、ガラス糸を鋳造する。

【0004】

繊維化ツールは、環状壁に対して実質的に接線方向に、高められた温度のガス流又はジェットを投射する、リング又は環状バーナーも有し、それによって、鋳造されたガラス糸を引き下げる。この引き込み流又はジェットは、ガラス糸を加熱かつ延伸させ、ガラス繊維を形成することを可能にする。

【0005】

高品質の製品、例えばストーンウール又はグラスウールを得るための１つの要件は、ガラス糸が、鋳造されかつ回転装置から引き下げられつつ、適切に延伸する必要があることである。引き伸ばし作業は、十分に細長いガラス繊維が形成されるのを可能にしつつ、それらの破損を避けるために、激しすぎたり又は速すぎたりしてはならない。そうでないと、最終製品、例えばストーンウール又はグラスウールは、例えば厚み及び遮断性能などに関する、技術的要件を満たさなくなる。この製品は廃棄されなければならず、その結果、製造業者は経済的な損失を被ることになる。

【0006】

そして、溶融ガラスの流量は、その温度及びその化学的性質に依存するので、ブッシングの前で溶融ガラスのサンプルを定時的に採取し、化学分析を行うのが現在の慣行である。また、ブッシング付近、例えばブッシングの前、後、内部などの溶融ガラスの温度を定時的に測定したり、又は連続的に監視したりすることも広く行われている。

【0007】

短期的には、引き伸ばし作業の際の溶融ガラスの流量は、ブッシング付近のその温度を変化させることによって制御されうる。この温度調整は、適応する加熱作業、例えば、金属性ブッシング内に電流を流すことによるジュール加熱など、を通じて行われうる。長期的には、また、溶融ガラスの化学的性質を、溶融プロセスにおける原料の化学的性質を適合させることによって変化させうる。

【0008】

国際公開第８３／００４４３７号[ＧＵＬＬＦＩＢＥＲ ＡＢ ［ＳＥ］］１９８３．１２．２２には、自由に落下する溶融ガラス流の流速を測定する方法が開示されている。この方法は、流れ内の不均一性によって発生し、かつ２つの分離した放射線検出器によって検出される、パルス状信号間の時間間隔の測定に依存する。

【0009】

米国特許第四 ８７７ ４３６号明細書［ＳＨＥＩＮＫＯＰ ＩＳＡＣ［ＵＳ］］１９８９．１０．３１には、生成の際の溶融ガラスの流量及び粘度を制御する方法が開示されている。この方法は、溶融ガラスの密度の予備知識が要求されるハーゲン－ポアズイユ法による、溶融ガラスの粘度の計算に依存している。

【0010】

米国特許第五 １７０ ４３８号明細書［ＧＲＡＨＡＭ ＦＩＢＥＲ ＧＬＡＳＳ ＬＴＤ［ＣＡ］］１９９２．１２．０８には、粘性流体流、例えば溶融ガラス流などの、体積流量を決定するための装置を開示している。この装置は、流体流の画像をデジタル処理してその幅を測定し、そして、そこから流量が、流体流の形状に関する幾何学的考察、並びに流体の速度及び密度の両方の予見の下、計算される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ブッシング付近の溶融ガラスの温度を変化させることは、流量を迅速に調整する必要がある場合に、好ましい作業でありうる。しかしながら、温度を上げるべきか又は下げるべきかを評価するためには、まず溶融ガラスの実際の粘度又は流量を評価する必要がありうる。

【0012】

溶融ガラスの粘度又は流量を評価するために広く行われているのは、例えばハーゲン－ポアズイユ法などのように、ガラス密度一定及び／又は粘度一定という仮定に頼ることである。溶融ガラスの密度は、その化学的性質及び温度の両方に依存しており、溶融ガラスの化学的性質を前提に仮定がなされていた場合、又は測定されていた場合、密度はブッシング付近の温度の測定値から評価される可能性が高いであろう。

【0013】

ブッシング付近の溶融ガラスの温度を測定することは、困難な作業でありうる。高められた温度及び接近の困難さを理由に、測定は、一般的には黒体放射に基づく光学的方法、例えばパイロメーターなどで行われる。しかしながら、この種の測定は、取得条件、例えば、溶融ガラスの表面放射、表面の放射率、周囲環境の光反射などに、過度に敏感でありうる。溶融ガラスは、温度が不均一でありうるので、測定値は、非常に不正確でありうるし、溶融ガラスの取得ゾーンに応じて異なりうる。密度の値は、信頼性に欠けうるし、密度－粘度若しくは流量の関係、例えばハーゲン－ポアズイユ法などは破綻しうるし、又は流量の粘度について非現実的な値を提供しうる。

【0014】

これらの欠点の他に、現在の粘度－流量関係、特にはハーゲン－ポアズイユ法に基づく関係が不都合な別の点は、それらが、層流並びに一様な粘度及び／又は一様な密度を、幾何学的形状が単純である必要があるブッシングにおいて要求することである。実際、ハーゲン－ポアズイユ法は、管又はパイプを通る層流を有する流体、すなわち自由表面を有しない流体に対してのみ有効である。

【0015】

しかしながら、ジュール効果によってブッシングを加熱することは広く行われている。この作業は、空間的かつ時間的に温度勾配を溶融ガラス内に発生させ、ひいては溶融ガラスの粘度の空間的かつ時間的な変化を発生させる。溶融ガラスの流動体制、例えば圧力損失における変化が、ブッシングの付近で起こりうる；粘度－流量の関係が、適用されない可能性があり、又は粘度について非現実的な値を提供しうる。

【0016】

また、ハーゲン－ポアズイユ法は、それらが、単純な幾何学的形状のブッシング内での層流並びに一様な粘度及び／又は一様な密度を、先に説明したように、要求するので、自由流動流体、すなわち管又はパイプなどに拘束されない自由表面を有する流動流体には適用されないことも言及しておく価値がある。

【0017】

おそらく、前述の問題の最も良くない悪影響の１つは、それらが溶融ガラスの温度の誤った調整につながりうるし、ひいては、製造ツールに潜行性の損傷を与えうることである。例えば、温度の上げ過ぎは、繊維化ツールの寿命を短くしうる。

【0018】

流体流の粘度を測定する方法に対する必要性、特には、流体の温度の測定に頼らず、現在の先行技術、主には密度－粘度又は流量の関係、例えばハーゲン－ポアズイユ法などに基づくものの限界を克服しうるものに対する必要性が、明らかに存在する。この方法は、理想的には、オンラインであり、迅速かつ信頼性の高い測定を可能にし、ひいては製造プロセスのリアルタイム調整に用いられうる。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本開示の第一の態様では、請求項１及び請求項２に記載されるような、流体流の動粘度を測定するための２つの代替的なコンピュータ実装方法が提供され、従属請求項は有利な実施形態である。

【0020】

本開示の第二の態様では、第一の態様の方法を実装する、データ処理装置、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。

【0021】

本開示の第三の態様では、流体流の動粘度を測定するためのプロセスが提供される。

【0022】

本開示の第四の態様では、流体流の動粘度を測定するためのシステムが提供される。

【0023】

本開示の第一、第二、第三、及び第四の態様による方法、プロセス、データ処理装置、及びシステムは、ガラス繊維の製造プロセス又は導入において用いられうる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の第一の優れた利点は、流体流の粘度が、現在の先行技術、主には密度－粘度関係又は流量の関係の使用に基づくものの限界を克服しつつ、流体の温度測定に頼ることなく迅速に測定されうることである。

【0025】

本発明の第二の優れた利点は、流体の粘度が非接触で測定されることである。流体流の粘度の連続的な監視は、それを妨げたり又は乱したりすることなく可能であり、製品、例えばガラス繊維に基づく製品などの製造工程における時間及びコストを節約しうる。

【0026】

本発明の第三の利点は、それが、製造ラインの構成が流体流の画像を取得するための画像記録装置の使用を可能にするものであれば、既存の製造ラインにおいて容易に実施されうることである。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、ガラス繊維の製造ラインの一例を示す概略図である。

【0028】

【図2】図２は、図１の詳細Ｉのブッシング及び繊維化ツールの一例を示す概略断面図である。

【0029】

【図3】図３は、図２の詳細ＩＩの概略図である。

【0030】

【図4】図４は、本発明の第一の態様の一実施形態によるコンピュータ実装方法のデータフロー図である。

【0031】

【図5】図５は、本発明の第一の態様の第二の実施形態によるコンピュータ実装方法のデータフロー図である。

【0032】

【図6】図６は、本発明の第一の態様の実施形態によるコンピュータ実装方法のデータフロー図である。

【0033】

【図7】図７は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0034】

【図8】図８は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０８．４ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0035】

【図9】図９は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0036】

【図10】図１０は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0037】

【図11】図１１は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０８．４ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0038】

【図12】図１２は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0039】

【図13】図１３は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0040】

【図14】図１４は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０８．４ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0041】

【図15】図１５は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0042】

【図16】図１６は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0043】

【図17】図１７は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０８．４ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0044】

【図18】図１８は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0045】

【図19】図１９は、５．７ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、流体流の流速プロファイルの、実験データ例との比較プロットである。

【0046】

【図20】図２０は、５．７ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、流体流の流速プロファイルの、実験データ例との比較プロットである。

【0047】

【図21】図２１は、本開示の第一及び／又は第二の態様による方法を実施するための処理データシステムの物理的データフロー図である。

【0048】

【図22】図２２は、一定の加速度で開口部から流れる流体流の動粘度を測定するシステムの概略図である。

【0049】

【図23】図２３は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４まで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0050】

【図24】図２４は、８．０ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４まで変化する動粘度の値に関する、流体流の幾何学的プロファイルのプロットである。

【0051】

【図25】図２５は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０６．３ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【0052】

【図26】図２６は、８ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０９．６ｍ^３／日に関し、８７～６１４ストークスまで変化する動粘度の値に関する、流体流の流速プロファイルのプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0053】

図１を参照すると、ガラス繊維の製造ライン１０００は、一般的には、原料１００１ａ、例えば、無機化合物及び／又はカレットなどを貯蔵するためのサイロ１００１、サイロ１００１からコンベア１００３によって搬送される原料１００１ａを溶融するためのガラス溶融炉１００２、並びにフォアハース１００４を介して溶融ガラス１００６が供給される１つ又は複数の繊維化ツール１００５ａ、１００５ｂ、１００５ｃを有しうる。フォアハースは、通常、開いた又は閉じたチャネルとして設計され、これは、各繊維化ツール１００５ａ、１００５ｂ、１００５ｃの真上に開口部が提供され、それによって、それら各々に溶融ガラス１００６を供給する。

【0054】

図２を参照すると、フォアハース１００４の開口部２００１は、ブッシング２００２を提供されてよく、これは、ここではノズル又はドレンパン２００２ｂによって延長され、かつ別の開口部２００２ｃによって終端される、開口部２００２ａとして例示され、ここから溶融ガラス１００６が、流体流２００３として重力によって、下方に位置する繊維化ツール１００５ｃに流れる。繊維化ツール１００５ｃは、スピナー２００４を有してよく、これは、側面開口部を有するバケット２００３ａ、及び複数の計量孔を提供される環状壁２００４ｂでできている。高速回転の下で、溶融ガラス１００６は、ブッシング２００２から流体流２００３として出てきており、バケット２００４ａ内に落下し、その側面開口部から環状壁２００４ｂの内側表面に向かって飛び出し、次いで計量孔を通って飛び出して、ガラス糸２００５を鋳造する。

【0055】

繊維化ツール１００５ｃはまた、高められた温度のガス流又はジェットを、環状壁に対して実質的に接線方向に噴出する、リングバーナー２００６を有してよく、それによって、鋳造されたガラス糸２００５を引き下げ、それによって、それらを加熱しかつ強度を高め、ガラス繊維２００７を形成する。それはまた、リングバーナー２００５の下方に位置するガス吹き込み装置２００８を有してよく、それによって、ガラス繊維２００７がスピナー２００４の回転軸から離れ過ぎるのを防止する。

【0056】

図２及び図３に例示するように、溶融ガラス１００６が重力によってブッシング２００２の開口部２００２ｃから流れているとき、溶融ガラス１００６は、一定の加速度を有する自由流体流２００３として自由に流れている。

【0057】

図３及び図４を参照すると、本開示の第一の態様において、開口部２００２ｃから一定の加速度で流れる自由流体流２００３の動粘度を測定するための、コンピュータ実装方法４０００が提供される。ここで、上記方法４０００は、流体流２００３の関心の領域Ａ３００１の少なくとも１つの画像Ｉ４００１、上記開口部２００２ｃの断面ｓ_０、及び上記開口部２００２ｃからの流体流２００３のアウトプット体積流量Ｕ_０を、入力とし；ここで、上記方法４０００が、流体の動粘度ηを出力として提供する；ここで、上記方法４０００は、以下の工程を含む：
（ａ）流体流２００３の幾何学的プロファイルＧＰを、入力画像Ｉ４００１のデジタル処理作業を通して、モデリングするＳ４００１；
（ｂ）流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルで、モデリングされた幾何学的プロファイルＧＰ、断面ｓ_０、及びアウトプット体積流量Ｕ_０から計算するＳ４００２。

【0058】

本開示の文脈では、自由流体流は、自由流動流体として、すなわち、外部表面、例えば管又はパイプからのものなどに拘束されない、自由表面を有する流動流体として理解される。

【0059】

本開示の文脈では、幾何学的プロファイルＧＰは、流体流２００３の、流れ方向における幾何学的寸法、例えば幅、断面、直径などの変動を代表する、又は導出することを可能にする、任意の寸法測定として理解される必要がある。

【0060】

例示的な実施形態では、図３の基準Ｘ、Ｚ軸によって示されるように、円形断面を有する流体流の場合、幾何学的プロファイルは、Ｘ方向における、流れ方向Ｚに沿った、断面、直径、又は半径の変化でありうる。Ｘ、Ｚ軸の原点は、開口部２００２ｃでありうる。

【0061】

例えば、流体流２００３の放射、例えば高められた温度の溶融無機ガラスの流体流などの放射、又は開口部２００２ｃの工業的な周辺環境を理由に、少なくとも１つの入力画像Ｉ４００１が、幾何学的プロファイルＧＰの正確なモデリングを可能にしない、多すぎるノイズによって損なわれるか、又は台無しにされることが起こりうる。

【0062】

幾何学的プロファイルＧＰをモデリングする測定の代わりに、流体蒸気２００３の流速、すなわち、流れ方向に沿った、例えば図３のＺ方向に沿った、流体流の分離した位置における流体流の速度を、モデリングすることが有利でありうる。これは、ノイズが多すぎる入力画像Ｉ４００１の制限を克服するのに役立ちうる。

【0063】

したがって、代替的な有利な実施形態では、図３、図４及び図５を参照すると、方法５０００は、流体の流れ２００３の関心の領域Ａ３００１の第一の画像Ｉ４００１、上記開口部２００２ｃの断面ｓ_０、及び上記開口部２００２ｃからの流体流２００３のアウトプット体積流量Ｕ_０、流体流２００３の少なくとも２つの特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の第二のタイムシフト画像Ｉ５００１を入力とし、上記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２が、提供される第一の画像Ｉ４００１内に存在し、
上記方法５０００が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
上記方法５０００が、以下の工程を含む：
－ 第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１のデジタル処理を行って、上記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の変位を測定するＳ５００１；
－ 各上記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の速度Ｖ１、Ｖ２を、第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から計算するＳ５００２；及び、
－ 流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、速度Ｖ１、Ｖ２、断面ｓ_０、及びアウトプット体積流量Ｕ_０から計算するＳ４００２。

【0064】

特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の速度Ｖ１、Ｖ２は、流体流の流速ＦＶの２つの異なる測定値と見なされうる。計算工程Ｓ４００２では、これら２つの速度Ｖ１、Ｖ２の各々を、独立して用いてよく、それによって、動速度の値を計算する。このようなアプローチは、特にはいくつかの速度が流体流内のいくつかの特徴から計算される場合、有利には、粘度の測定において比較的良好な精度を提供しうる。

【0065】

有利には、比較的多くの速度が、流速ＦＶに対して計算されるほど、方法の精度が比較的良好になりうる。したがって、複数の特徴、例えば少なくとも１０個の特徴、好ましくは少なくとも５０個の特徴、より好ましくは少なくとも１００個の特徴の速度が計算されうる。計算は、２つの入力画像Ｉ４００１、Ｉ５００１よりもはるかに多くの入力画像で実行されうる。

【0066】

流体流２００３の特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２又は複数の特徴は、流体流２００３とともに移動し、かつ第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１の間で一定の持続性を示す、流体流２００３の任意の特徴であってよく、それによって、時間にわたるそれらの変位、ひいてはそれらの速度が測定されうる。

【0067】

特定の実施形態では、少なくとも２つの特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２は、流体流２００３内の欠陥でありうる。例えば、溶融ガラスの場合、欠陥は、気泡、非溶融粒子、例えば、耐火石若しくは非溶融原料、又は他の不均一なものでありうる。欠陥は、流体流の表面にありうるし、まとまりの中にありうる。透明な溶融ガラスの場合、まとまりの中の欠陥は、透明なおかげで容易に検出されうる。

【0068】

流体流２００３は、時として、均一な品質を示しうるし、目に見える欠陥がないことがありうる。人工的な欠陥は、例えば、溶融ガラス用のフォアハース内のバブリング装置又は固体粒子などを用いて、上流側に導入されうる。

【0069】

開口部２００２ｃの断面ｓ_０は、開口部２００２ｃの技術仕様から独立した値として提供されるか、又は領域Ａ３００１の第一の画像Ｉ４００１の画像処理を通して直接測定されるかのいずれかでありうる。

【0070】

入力として提供される、アウトプット体積流量Ｕ_０は、本発明の第一の態様による方法とは独立に測定されうる。例えば、それは、開口部２００２ｃの真下に配置される専用の流量計によって、例えば、流体流３００１の断面が既知又は測定されうるのであれば、国際公開第８３／００４４３７号[ＧＵＬＬＦＩＢＥＲ ＡＢ [ＳＥ］］１９８３．１２．２２に記載されるような方法及び装置などによって、自動的に測定されうる。それはまた、定時サンプリングから手動で測定されうる。

【0071】

代替的に、又は補足的に、本開示の第一の態様による方法はまた、アウトプット体積流量Ｕ_０を測定するように適合されうる。したがって、一実施形態では、図３、図４、及び図６を参照すると、方法６０００は、さらに、流体流２００３の少なくとも１つの特徴Ｆ３００１の第二のタイムシフト画像Ｉ６００１を入力とし、上記特徴Ｆ３００１が、入力として提供される第一の画像Ｉ４００１内に存在し、上記開口部２００２ｃからの流体流２００３のアウトプット体積流量Ｕ_０は、モデリング工程Ｓ４００１の後に、以下の工程によって計算される：
－ 第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ６００１のデジタル処理を行って、上記特徴Ｆ３００１の変位を測定するＳ６００１；
－ 特徴Ｆ３００２の速度Ｖを、第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ６００１の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から計算するＳ６００２；
－ アウトプット流量Ｕ_０を、計算された速度Ｖに、第一の画像Ｉ６００１内の特徴Ｆ３００１の位置における流体流３００１のモデリングされた幾何学的プロファイルＧＰの断面ｓ１を乗じることによって、計算するＳ６００３。

【0072】

例示として、図３を参照すると、開口部（２００２ｃ）の断面ｓ０は固定である。しかしながら、流体の流れ２００３の断面ｓは、Ｚ方向において、上記Ｚ方向における流体流２００３内の特徴Ｆ３００１の位置に応じて変化する。したがって、流体の流れ２００３のモデリングされた幾何学的プロファイルの断面ｓ１は、それに応じて変化するであろう。

【0073】

特定の実施形態では、測定の精度を向上させるために、アウトプット体積流量Ｕ_０は、流体流２００３の複数の特徴を用いて計算されてよく、それによって、平均アウトプット体積流量Ｕｍｅａｎを計算する。計算は、２つの入力画像Ｉ４００１、Ｉ６００１よりもはるかに多くの入力画像で実行されうる。

【0074】

質量保存の法則によれば、アウトプット質量流量は、流体流２００３の落下方向、すなわちＺ方向に、定常状態において、変化しないはずであることに注目されたい。したがって、定常状態であって、温度、ひいては密度が変化しないか、又は少なくとも非常に限定されかつ無視できる範囲で変化するのであれば、ほとんどの場合に発生する、定常状態において、計算されるアウトプット体積流量Ｕｍｅａｎは、開口部２００２ｃからの流体流２００３の真のアウトプット体積流量Ｕ_０の代表的な尺度である。

【0075】

特徴Ｆ３００１は、図５の代替実施形態の文脈で上述したものと同じ性質のものでありうる。さらに、図５の代替実施形態が実施される場合、工程Ｓ６００１及びＳ６００２は、有利には、工程Ｓ５００１及びＳ５００２によって置き換えられうる。入力画像Ｉ６００１は、入力画像Ｉ５００１によって置き換えられうる。これは、余分な工程を制限しうるし、時間を節約しうる。

【0076】

関心の領域Ａ３００１は、流体流２００３の任意の領域でありうる。一定の加速度を理由に、流体流２００３は、開口部２００２ｃから離れるにつれて比較的細くなりうる。したがって、流体流２００３が一定の幅を示すことが、工程Ｓ４００１、Ｓ５００１、Ｓ６００１のデジタル処理作業が入力画像Ｉ４００１、Ｉ５００１、Ｉ６００１に対して効率的に動作するために、有利でありうる。流体流２００３の最も薄い領域、例えば、流体流の最も低い領域の画像は、その後、回避される必要がある。実際、関心の領域Ａ３００１は、開口部２００２ｃから、開口部２００２ｃの直径の２倍、好ましくは３倍の長さまで延在しうる。そして、入力画像Ｉ４００１、Ｉ５００１、Ｉ６００１内の流体流の幅は、デジタル処理作業に十分な大きさでありうる。

【0077】

モデリング工程Ｓ４００１において、幾何学的プロファイルＧＰは、画像処理のための任意の適合されたエッジ検出アルゴリズム、例えば、以下を用いて、計算されうる：マーチングスクエアアルゴリズム；キャニーエッジ検出器；閾値処理；Ｐｒｅｗｉｔｔ、Ｓｏｂｅｌ、又はＳｃｈａｒｒフィルタに基づく、エッジ演算子など。

【0078】

計算工程Ｓ４００２において、特定の実施形態によれば、数学的又は物理的モデルは、流体流、そのアウトプット体積流量、その粘度、及び開口部の断面に関する、幾何学的プロファイル間の、実験的かつ／又はシミュレートされる関係、例えばチャートでありうる。

【0079】

例示的な実施形態として、チャートは、代用流体、例えば、動粘度を容易に変更しうる、コールドオイルなどが、異なる体積流量において、異なる断面を有する開口部を通って、一定の加速度を有する流れとして流動させられる、前の実験から導出されうる。動粘度は、流体の温度又はその組成を変化させることによって、例えばそれを水中で希釈することなどによって、変えられうる。動粘度、開口部断面、及び体積流量に関して異なる値で実行された複数の試験から取得した画像は、動粘度値が所定の幾何学的プロファイル、所定の体積流量、及び所定の開口部断面に対応する、チャートを構築することを可能にする。チャートのデータは、実験データ又は実験データから導き出されるモデルでありうる。

【0080】

開口部２００２ｃの断面ｓ_０の異なる値、アウトプット体積流量Ｕ_０の異なる値、及び動粘度の異なる値に関する、チャートの例を図７～図１８に示す。

【0081】

図７～図１２は、流れ方向Ｚにおけるその半径Ｒの変化として表される円形流体の幾何学的プロファイルを示す。図７～図９は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、６．３ｍ^３／日、８．４ｍ^３／日、及び９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）の範囲で変化する動粘度の値に関する、この変化を示している。図１０～図１２は、８．０ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、６．３ｍ^３／日、８．４ｍ^３／日、及び９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）の範囲で変化する動粘度の値に関するこの変化を表している。

【0082】

図１３～図１８は、流れ方向Ｚにおける流体流の流速ＦＶの変化を示している。図１３～図１５は、４．５ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、６．３ｍ^３／日、８．４ｍ^３／日、及び９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）の範囲で変化する動粘度の値に関するこの変化を表している。図１６～図１８は、８．０ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、６．３ｍ^３／日、８．４ｍ^３／日、及び９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）の範囲で変化する動粘度の値に関するこの変化を表している。

【0083】

図７～図１８において、流れ方向Ｚの原点は、開口部２００２ｃの出口である。

【0084】

開口部２００２ｃの断面ｓ_０の値、アウトプット体積流量Ｕ_０の値、動粘度の値、図７～図１８上で提供される幾何学的プロファイル及び流速プロファイルは、全て、工業的な実際の工業条件、特にはグラスウール又はストーンウール用のガラス繊維を製造するための溶融ガラスの流体流を、代表するものである。そして、当業者は、繊維化ツール内を落下する溶融ガラスの流体流の動粘度を求めるために、これらのチャートを直接用いうる。必要であれば、中間値が、図７～図１８のデータから外挿されうる。

【0085】

例として、図１９及び図２０はそれぞれ、溶融ガラスの流体流の、異なる流速、ＦＶ、及び幾何学的プロファイル、すなわち半径Ｒの比較に、５．７ｃｍ^２の断面ｓ_０における、アウトプット体積流量Ｕ_０、９．６ｍ３／日に関する工業的条件下で取得した実験データを提供する。図１０及び図２０の両方は、モデリングされたプロファイルと実験データとのほぼ完全な一致を示しており、本開示によるチャートが工業的な環境又は条件下での流体流における動粘度の正確かつ精密な測定を可能にすることを、示している。

【0086】

他の代替的又は補足的な例示的実施形態として、数学的又は物理的モデルは、ナビエ－ストークス方程式の数値解像度であってよく、これは、異なる条件について、例えば、動粘度、開口部、及び体積流量の異なる値について、自由に落下する流体の流れに適用される。動粘度、開口部、及び体積流量の関係は、幾何学的プロファイル又は流速プロファイルとしてシミュレートされうるし、例えば、所定の動粘度値が、所定の幾何学的プロファイル又は流速プロファイル、所定の体積流量、及び所定の開口部に対応する、チャートとして表されうる。代替的には、ナビエ－ストークス方程式は、流体流の幾何学的プロファイル又は流速プロファイルを適合させる、又はこれらをモデリングするための、数学的関数として用いられうる。

【0087】

例示的な例として、図２及び図３を参照すると、開口部２００２ｃから自由に落下する流体の流れ２００３に適用される、ナビエ－ストークス方程式は、以下のように書かれうる：

【数1】

【0088】

ここで、νは、動粘度であり、ｓ_０は、開口部（２００２ｃ）の断面であり、ＦＶは、流体流（２００３）の速度であり、ｇは、加速度定数であり、ｚは、開口部２００３からの流れ方向Ｚ、すなわち開口部の垂直方向における座標である。

【0089】

上記の方程式を数値的に解くために、２つの境界条件を用いうる、すなわち：

【数2】

【0090】

（２）流体流の末端部における粘性応力は、無視されうる、すなわち、

【数3】

【0091】

この方程式は、動粘度νの、断面ｓ_０の、開口部２００２ｃの、及びアウトプット体積流量Ｕ_０の、異なる値について、境界値問題を解くためのソルバー、例えばｓｃｉｐｙ ｐｙｔｈｏｎパッケージのｂｐｖ＿ｓｏｌｖｅソルバーなどを用いて、数値的に解かれうる。

【0092】

図２３及び図２４は、このような数値解像度から得られうるような、流れ方向Ｚにおける流体流の流速ＦＶの変化を示している。図２３は、断面ｓ_０が４．５ｃｍ^２である、アウトプット体積流量Ｕ_０、６．３ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）で変化する動粘度の値に関するこの変化を示している。図２４は、断面ｓ_０が８．０ｃｍ^２である、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）で変化する動粘度の値に関するこの変化を示している。

【0093】

図２５及び図２６は、円形流体流の幾何学的プロファイルを示し、これらは、流れ方向Ｚにおける半径Ｒであって、同じ数値解像度から得られうるような、半径Ｒの変化として表される。図２５は、断面積ｓ_０が４．５ｃｍ^２である、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、６．３ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）で変化する動粘度の値に関するこの変化を表している。図２６は、断面ｓ_０が８．０ｃｍ^２である、アウトプット体積流量Ｕ_０の３つの値、９．６ｍ^３／日に関し、かつ８７～６１４ストークス（ｃｍ２／ｓ）で変化する動粘度の値に関するこの変化を表している。

【0094】

図２３～図２６において、流れ方向Ｚの原点は、開口部２００２ｃの出口である。

【0095】

本開示の文脈において、開口部２００２ｃの断面は、任意の幾何学的形状であって、流体流２００３がそれを通って流れることを可能にするものを有しうる。特定の実施形態では、開口部２００２ｃの断面及び流体流２００３の断面は、円形であってよい；なぜなら、この幾何学的構成は、現在の工業ラインでのケースに対応するからである。そして、開口部２００２ｃの断面は、その直径から計算されうる。

【0096】

好ましい実施形態では、流体流２００３は、溶融無機ガラスの流れである。

【0097】

本開示の第二の態様では、図２１を参照すると、データ処理システム２１０００が提供され、これは、本発明の第一の態様の実施形態のいずれか１つによる方法４０００、５０００、６０００を実行するための手段２１００１、及びコンピュータプログラムＩ２１００１を有し、これは、コンピュータによって実行される場合、コンピュータに本発明の第一の態様の実施形態のいずれか１つによる方法を実行させる、命令を含みうる。

【0098】

データ処理システム２１０００は、本発明の第一の側面の実施形態のいずれか１つによる方法を実行するための手段２１００１を有する。手段２１００１の例は、タスク又はアクションを実行するために算術演算又は論理演算のシーケンスを自動的に実行するように命令されうる、装置でありうる。コンピュータとも呼ばれる、そのような装置は、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、及びそれらの演算を実行するように適合される、少なくともコントローラ装置を有しうる。

【0099】

それは、さらに、他の電子コンポーネント、例えば入力／出力インターフェース２１００３、不揮発性又は揮発性の記憶装置２１００２、及びコンピュータ内部又はコンピュータ間のコンポーネント間のデータ転送のための通信システムであるバスなどを有しうる。入力／出力デバイスの１つは、人間－機械のインタラクションのためのユーザインタフェース、例えば、人間が理解可能な情報を表示するためのグラフィカルユーザインタフェースなどでありうる。

【0100】

計算は、相当量のデータを処理するために多くの計算能力を要求しうるので、データ処理システムは、有利には、特には画像処理のために、１つ又は複数のグラフィカルプロセッシングユニット（ＧＰＵ）を有してよく、これらの並列構造が、これらをＣＰＵよりも効率的にする。

【0101】

コンピュータプログラムＩ２１００１は、本発明の第一の態様の任意の実施形態による方法の工程を実行するために、コンパイル又はインタプリタのいずれかが行われる、任意の種類のプログラミング言語を通じて記述されうる。コンピュータプログラムＩ２１００１は、ソフトウェアソリューションの一部、すなわち、実行可能な命令、コード、スクリプトなどのコレクションの一部、及び／又はデータベースの一部でありうる。

【0102】

特定の実施形態では、コンピュータ読み取り可能記憶装置又は媒体２１００２も提供されてよく、これは、コンピュータによって実行される場合、コンピュータに本発明の第一の態様の任意の実施形態による方法を実行させる、命令を含む。

【0103】

コンピュータ読み取り可能な記憶装置２１００２は、好ましくは、不揮発性の非一過性の記憶装置又はメモリ、例えばハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブなどでありうる。コンピュータ読み取り可能な記憶装置は、コンピュータの一部として取り外し可能な記憶媒体又は取り外し不可能な記憶媒体でありうる。

【0104】

代替的には、コンピュータ読み取り可能な記憶装置は、取り外し可能媒体内の揮発性メモリでありうる。

【0105】

コンピュータ読み取り記憶装置２１００２は、実行可能命令が、ダウンロードされうるし、それらがコンピュータによって実行される場合、本明細書に記載される実施形態のいずれかに従った方法をコンピュータに実行させうる、サーバとして用いられるコンピュータの一部でありうる。

【0106】

代替的には、プログラムＩ２１００１は、分散コンピューティング環境、例えばクラウドコンピューティングにおいて実装されうる。命令は、クライアントコンピュータが接続しうる、サーバ上で実行されてよく、方法への入力として符号化されたデータを提供しうる。データが処理されると、出力は、クライアントコンピュータ上に、ダウンロードかつデコードされうるか、又は、例えば、命令などとして、直接送信されうる。この種の実装は、分散コンピューティング環境、例えばクラウドコンピューティングソリューションなどにおいて実現されうるので、有利でありうる。

【0107】

本開示の第三の態様では、図３、図２１、及び図２２を参照して、一定の加速度で２００２ｃ開口部から流れる流体流２００３の動粘度ηを測定するためのプロセスが提供され、
ここで、上記工程は、以下の工程を含む：
（ａ）画像記録装置２２００１を用いて、流体流３００１の関心の領域Ａ３００１の少なくとも１つの画像を取得すること；
（ｂ）データ処理手段２１０００を用いて、流体流の幾何学的プロファイルを、取得された画像のデジタル処理作業を通してモデリングすること；
（ｃ）データ処理手段２１０００を用いて、流体の動粘度ηを、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた幾何学的プロファイル、開口部の断面ｓ_０、及び流体流３００１のアウトプット体積流量Ｕ_０から計算する。

【0108】

本発明の第一の態様の文脈で前述した全ての実施形態は、本発明の第三の態様によるプロセスに適用されうる。より正確には、方法４０００、５０００に関する全ての実施形態は、プロセスにおいて、特には上記プロセスの工程（ｂ）及び（ｃ）に関するプロセスにおいて、適合されうる。

【0109】

本開示の第四の態様では、図３、図２１、及び図２２を参照すると、一定の加速度で開口部２００２ｃから流れる流体流２００３の動粘度ηを測定するためのシステム２２０００が提供され、上記システムは以下を含む：
－ 流体流２００３の関心の領域Ａ３００１の少なくとも１つの画像を取得するように構成される、画像記録装置２２００１；
－ 本開示の第二の態様によるデータ処理デバイス２１０００であって、画像記録デバイス２２００１から画像を受信するように構成される、データ処理デバイス２１０００。

【0110】

特定の実施形態では、画像記録デバイス２２００１は、デジタルカメラ、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳデジタルカメラなどでありうる。画像記録装置の画像解像度は、動粘度を測定するための所望の精度に依存しうる。一般的には、流体流２００３の幅が比較的小さいほど、画像解像度は比較的高くなる。

【0111】

有利な実施形態では、デジタルカメラの画像解像度は、流体流２００３の関心の領域Ａ３００１の取得画像の幅解像度が、少なくとも２００ピクセル／ｃｍ、好ましくは少なくとも４００ピクセル／ｃｍとなるようにされる。これらの実施形態は、現在の製造ラインのほとんどの前提条件に適合しうる。

【0112】

好ましい実施形態では、デジタルカメラは、さらに、高速デジタルカメラ、例えば、少なくとも５０フレーム／秒（ｆｐｓ）、好ましくは少なくとも１００ｆｐｓのフレームレートを有する高速デジタルカメラなどでありうる。高フレームレートは、その後データ処理デバイス２１０００に供給されうる画像のシーケンスを取得するのに有利でありうる。そして、データ処理デバイス２１０００は、流体流２００３の関心の領域Ａ３００１の平均画像又は代表画像を上記シーケンスの画像から計算するように、さらに構成されうる。そして、平均画像は、幾何学的プロファイルＧＰを比較的正確かつ精密にモデリングするために用いられうる。

【0113】

高フレームレートは、アウトプット体積流量Ｕ_０を、本発明の第一の態様の文脈で述べたように特徴又は複数の特徴の画像から計算するのにも、有利でありうる。

【0114】

図２２に示されるように、画像記録装置２２００１は、流体流２００３の流れ方向に対して垂直に方向付けられうる。特定の実施形態では、画像記録装置２２００１は、以下の場合に、流れ方向からある角度で方向付けられてよく、又は傾斜させられてよい；工業環境で起こりうるように、画像記録装置２２００１を流れ方向に対して垂直に配置するための十分なスペースが、開口部２００２ｃ及び流体流の近傍に存在しない場合。取得された画像を処理する際に傾斜角度を考慮してよく、それによって、画像内で誘発される光学的変形を補正する。

【0115】

画像記録デバイス２２００１が配置されうる流体流２００３からの距離は、装置の焦点距離、例えば５０ｃｍ～１ｍなどに依存しうる。特定の実施形態では、流体流２００３の温度、及び／又はその熱放射に応じて、画像記録装置は、流体流から比較的高い距離に配置されてよく、それによって、その電子機器を熱から保護する。熱シールドを、カメラの周囲に配置してもよい。

【0116】

本開示の第二、第三及び第四の態様によるプロセス、データ処理装置、及びシステムが、有利には、ガラス繊維の製造ラインにおいて用いられてよく、それによって、重力によってブッシング２００２を通って流れる溶融ガラス１００６の動粘度を監視する。製造ラインは、任意の種類の繊維化ツール、例えば、先に説明したようなスピナーを有する繊維化ツール、又は底部閉鎖スピナーを有する繊維化ツールなど、を有しうる。

【0117】

さらなる実施形態において、監視される粘度は、ブッシング２００２の付近における溶融ガラス１００６の温度を調整するためのフィードバック作業内に組み込まれうる。

【0118】

この文脈において、特定の実施形態では、システム２２０００は、溶融ガラスの温度に作用を及ぼしうる製造ラインの１つ又はいくつかの構成要素の１つ又はいくつかのパラメータを設定又は変更するように構成される、コントローラ装置をさらに有しうる。いくつかの例示的な実施形態では、動粘度が設定点値から逸脱した場合、コントローラ装置は、フォアハース１００４に関連する冷却及び／又は加熱装置に作用しうるし、それによって、ブッシング２００２の前の溶融ガラスの温度を上昇又は低下させる。他の例示的な実施形態では、コントローラ装置は、ディスプレイ装置上に視覚信号を送信しうるし、それによって、溶融ガラスの化学的性質を調整するように人間のオペレータに警告する。

【0119】

本発明の第一、第二、第三又は第四の態様に関係するか否かにかかわらず、本明細書に記載された全ての実施形態は、当業者によって、それらは技術的に不適合であると思われない限り、組み合わせられうる。

【0120】

さらに、本発明を好ましい実施形態に関連して説明したが、特許請求の範囲に定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正、追加、及び変更が当業者によってなされうることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0120】

さらに、本発明を好ましい実施形態に関連して説明したが、特許請求の範囲に定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正、追加、及び変更が当業者によってなされうることを理解されたい。
本開示は、下記の態様を含む。
＜態様１＞
一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる自由な流体流（２００３）の動粘度を測定するコンピュータ実装方法（４０００）であって、
前記方法（４０００）が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ _０ 、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ _０ を入力とし、
前記方法（４０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（４０００）が、以下の工程：
（ａ）前記流体流（２００３）の幾何学的プロファイルＧＰを、前記入力画像（Ｉ４００１）のデジタル処理作業によってモデリングすること（Ｓ４００１）；
（ｂ）前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイルＧＰ、前記断面ｓ _０ 、及び前記アウトプット体積流量Ｕ _０ から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（４０００）。
＜態様２＞
コンピュータ実装方法（５０００）であって、
前記方法が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の第一の画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ _０ 、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ _０ 、前記流体流２００３の少なくとも２つの特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の第二のタイムシフト画像Ｉ５００１を入力とし、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２が、入力として提供される前記第一の画像Ｉ４００１内に存在し、
前記方法（５０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（５０００）が、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１のデジタル処理を行って、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の変位を測定すること（Ｓ５００１）；
－ 各前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の速度Ｖ１、Ｖ２を、前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から、計算すること（Ｓ５００２）；
－ 前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、前記速度Ｖ１、Ｖ２、前記断面ｓ _０ 、及び前記アウトプット体積流量Ｕ _０ から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（５０００）。
＜態様３＞
態様１又は態様２に記載のコンピュータ実装方法であって、さらに、前記流体流（２００３）の少なくとも１つの特徴（Ｆ３００１）の第二のタイムシフト画像（Ｉ６００１）を入力とし、前記特徴（Ｆ３００２）が、入力として提供される前記第一の画像（Ｉ４００１）内に存在し、前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）の前記アウトプット体積流量Ｕ _０ が、モデリング工程（Ｓ４００１）の後に、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）のデジタル処理を行って、前記特徴（Ｆ３００１）の変位を測定すること（Ｓ６００１）；
－ 前記特徴（Ｆ３００２）の速度Ｖを、前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から計算すること（Ｓ６００２）；
－ 計算された前記速度Ｖに、前記第一の画像（Ｉ６００１）内の前記特徴（Ｆ３００１）の位置における流体流（３００１）のモデリングされた幾何学的プロファイルＧＰの断面ｓ１を乗算することによって、アウトプット流量Ｕ _０ を計算すること（Ｓ６００３）、
によって計算される、コンピュータ実装方法（６０００）。
＜態様４＞
前記アウトプット体積流量Ｕ _０ が、前記流体流（２００３）の複数の特徴を用いて計算され、それによって、平均アウトプット体積流量Ｕｍｅａｎを計算する、態様３に記載のコンピュータ実装方法（６０００）。
＜態様５＞
前記特徴（Ｆ３００１，Ｆ３００２）が、前記流体流（２００３）内の欠陥である、態様２又は態様３に記載のコンピュータ実装方法（５０００，６０００）。
＜態様６＞
前記数学的又は物理的モデルが、前記流体流、そのアウトプット体積流量、その粘度、及び前記開口部の断面に関する幾何学的プロファイル間の関係の、実験的なもの及び／又はシミュレーションチャートである、態様１～５の一項に記載のコンピュータ実装方法（４０００，５０００，６０００）。
＜態様７＞
前記開口部（２００２ｃ）の断面及び前記流体流２００３の断面が、円形である、態様１～６の一項に記載のコンピュータ実装方法（４０００、５０００、６０００）。
＜態様８＞
態様１から７の一項に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を実行するための手段を有する、データ処理装置（２１０００）。
＜態様９＞
コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、態様１～７のに記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）。
＜態様１０＞
コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、態様１～７の一項に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）。
＜態様１１＞
一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するプロセスであって、
前記プロセスは、以下の工程：
（ａ）画像記録装置（２２００１）を用いて、流体流（３００１）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得すること；
（ｂ）データ処理装置（２１０００）を用いて、前記流体流の幾何学的プロファイルを、取得された画像のデジタル処理作業を通じて、モデリングすること；
（ｃ）データ処理装置（２１０００）を用いて、流体の動粘度ηを、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイル、前記開口部の断面ｓ _０ 、及び前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ _０ から計算すること、
を含む、プロセス。
＜態様１２＞
一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するシステム（２２０００）であって、前記システムは：
－ 流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得するように構成される、画像記録装置（２２００１）、及び、
－ 態様８に記載のデータ処理装置（２１０００）であって、前記画像記録装置（２２００１）から画像を受け取るように構成される、データ処理装置（２１０００）
を有する、システム（２２０００）。
＜態様１３＞
重力によってブッシング（２００２）を通って流れる溶融ガラス（１００６）の動粘度を監視するための、ガラス繊維の製造ラインにおける態様１１に記載のプロセスの使用。
＜態様１４＞
前記監視される動粘度が、前記ブッシング（２００２）の付近における前記溶融ガラス（１００６）の温度を調整するためのフィードバック作業内に組み込まれる、態様１３に記載の使用。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる自由な流体流（２００３）の動粘度を測定するコンピュータ実装方法（４０００）であって、
前記方法（４０００）が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ_０、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０を入力とし、
前記方法（４０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（４０００）が、以下の工程：
（ａ）前記流体流（２００３）の幾何学的プロファイルＧＰを、前記入力画像（Ｉ４００１）のデジタル処理作業によってモデリングすること（Ｓ４００１）；
（ｂ）前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイルＧＰ、前記断面ｓ_０、及び前記アウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（４０００）。

【請求項2】

コンピュータ実装方法（５０００）であって、
前記方法が、流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の第一の画像（Ｉ４００１）、前記開口部（２００２ｃ）の断面ｓ_０、及び前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０、前記流体流２００３の少なくとも２つの特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の第二のタイムシフト画像Ｉ５００１を入力とし、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２が、入力として提供される前記第一の画像Ｉ４００１内に存在し、
前記方法（５０００）が、流体の動粘度ηを出力として提供し；
前記方法（５０００）が、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１のデジタル処理を行って、前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の変位を測定すること（Ｓ５００１）；
－ 各前記特徴Ｆ３００１、Ｆ３００２の速度Ｖ１、Ｖ２を、前記第一及び第二の画像Ｉ４００１、Ｉ５００１の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から、計算すること（Ｓ５００２）；
－ 前記流体の動粘度を、数学的又は物理的モデルを用いて、前記速度Ｖ１、Ｖ２、前記断面ｓ_０、及び前記アウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること（Ｓ４００２）、
を含む、コンピュータ実装方法（５０００）。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のコンピュータ実装方法であって、さらに、前記流体流（２００３）の少なくとも１つの特徴（Ｆ３００１）の第二のタイムシフト画像（Ｉ６００１）を入力とし、前記特徴（Ｆ３００２）が、入力として提供される前記第一の画像（Ｉ４００１）内に存在し、前記開口部（２００２ｃ）からの前記流体流（２００３）の前記アウトプット体積流量Ｕ_０が、モデリング工程（Ｓ４００１）の後に、以下の工程：
－ 前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）のデジタル処理を行って、前記特徴（Ｆ３００１）の変位を測定すること（Ｓ６００１）；
－ 前記特徴（Ｆ３００２）の速度Ｖを、前記第一及び第二の画像（Ｉ４００１、Ｉ６００１）の間のタイムシフトにわたる変位の測定値から計算すること（Ｓ６００２）；
－ 計算された前記速度Ｖに、前記第一の画像（Ｉ６００１）内の前記特徴（Ｆ３００１）の位置における流体流（３００１）のモデリングされた幾何学的プロファイルＧＰの断面ｓ１を乗算することによって、アウトプット流量Ｕ_０を計算すること（Ｓ６００３）、
によって計算される、コンピュータ実装方法（６０００）。

【請求項4】

前記アウトプット体積流量Ｕ_０が、前記流体流（２００３）の複数の特徴を用いて計算され、それによって、平均アウトプット体積流量Ｕｍｅａｎを計算する、請求項３に記載のコンピュータ実装方法（６０００）。

【請求項5】

前記特徴（Ｆ３００１，Ｆ３００２）が、前記流体流（２００３）内の欠陥である、請求項３に記載のコンピュータ実装方法（５０００，６０００）。

【請求項6】

前記数学的又は物理的モデルが、前記流体流、そのアウトプット体積流量、その粘度、及び前記開口部の断面に関する幾何学的プロファイル間の関係の、実験的なもの及び／又はシミュレーションチャートである、請求項１又２に記載のコンピュータ実装方法（４０００，５０００，６０００）。

【請求項7】

前記開口部（２００２ｃ）の断面及び前記流体流２００３の断面が、円形である、請求項１又２に記載のコンピュータ実装方法（４０００、５０００、６０００）。

【請求項8】

請求項１又２に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を実行するための手段を有する、データ処理装置（２１０００）。

【請求項9】

コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、請求項１又２に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム（Ｉ２１００１）。

【請求項10】

コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）であって、プログラムがコンピュータによって実行される場合、請求項１又２に記載の方法（４０００、５０００、６０００）を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータ読み取り可能媒体（２１００２）。

【請求項11】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するプロセスであって、
前記プロセスは、以下の工程：
（ａ）画像記録装置（２２００１）を用いて、流体流（３００１）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得すること；
（ｂ）データ処理装置（２１０００）を用いて、前記流体流の幾何学的プロファイルを、取得された画像のデジタル処理作業を通じて、モデリングすること；
（ｃ）データ処理装置（２１０００）を用いて、流体の動粘度ηを、数学的又は物理的モデルを用いて、モデリングされた前記幾何学的プロファイル、前記開口部の断面ｓ_０、及び前記流体流（２００３）のアウトプット体積流量Ｕ_０から計算すること、
を含む、プロセス。

【請求項12】

一定の加速度で開口部（２００２ｃ）から流れる流体流（２００３）の動粘度ηを測定するシステム（２２０００）であって、前記システムは：
－ 流体流（２００３）の関心の領域（Ａ３００１）の少なくとも１つの画像を取得するように構成される、画像記録装置（２２００１）、及び、
－ 請求項８に記載のデータ処理装置（２１０００）であって、前記画像記録装置（２２００１）から画像を受け取るように構成される、データ処理装置（２１０００）
を有する、システム（２２０００）。

【請求項13】

重力によってブッシング（２００２）を通って流れる溶融ガラス（１００６）の動粘度を監視するための、ガラス繊維の製造ラインにおける請求項１１に記載のプロセスの使用。

【請求項14】

前記監視される動粘度が、前記ブッシング（２００２）の付近における前記溶融ガラス（１００６）の温度を調整するためのフィードバック作業内に組み込まれる、請求項１３に記載の使用。

【請求項15】

前記特徴（Ｆ３００１，Ｆ３００２）が、前記流体流（２００３）内の欠陥である、請求項２に記載のコンピュータ実施方法（５０００，６０００）。

【国際調査報告】