JP2002090316A - 濃度測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定の際に、被測定流体中で短時間に浮上・
沈降する大きさの気泡や固形粒子をオンラインで除去し
つつ、濃度を測定する。 【解決手段】 検出部１０は、下方から流入した被測定
流体を上流配管１１ａから上流弁１２ａ、濃度計１３、
下流弁１２ｂ及び下流配管１１ｂを通して上方に流出さ
せるように鉛直又は斜め方向に配設された配管系を備え
ている。このため、測定の際に、命令装置２１がオンラ
インで両弁１２ａ，１２ｂを閉にすると、被測定流体中
の気泡が浮上すると共に、固形粒子が沈降する。すなわ
ち、測定の際に、濃度計１３から気泡及び固形粒子がそ
れぞれ除去されるため、被測定流体の濃度として、大き
な気泡や固形粒子を含まない真値化状態での真値化濃度
ｅｘを測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品製造プラン
ト、産業プラント、下水処理施設、浚渫汚泥改質施設等
の気泡性流体あるいは沈降性流体の濃度（あるいは純粋
又は略純粋の液体の密度）を測定する濃度測定装置及び
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、食品製造プラント、産業プラン
ト、下水処理施設、浚渫汚泥改質施設等では、気泡性流
体あるいは沈降性流体の濃度を測定するための濃度計が
広く用いられている。

【０００３】この種の濃度計としては、例えば光波、音
波又は電波等を用いた濃度計と、振動を用いた濃度計と
が知られている。

【０００４】（１）光波、音波、電波等を用いた濃度計
は、主に減衰方式と位相差方式とがある。減衰方式は、
対象固形粒子を含む被測定流体の濃度測定に使用され
る。減衰方式では、光波、音波、電波等のビームを被測
定流体中に入射し、被測定流体中に含まれる固形粒子に
よる吸収、反射等でビームを減衰させ、この減衰を被測
定流体の固形物濃度に換算している。

【０００５】一方、位相差方式は、固形粒子を含まない
被測定流体（例、糖液や寒天液等）の濃度測定に使用さ
れる。位相差方式では、被測定流体の濃度に対応して音
波や電波の伝搬速度が変化することが利用される。すな
わち、位相差方式では、測定の基準となる流体（例、
水）の信号波形と、被測定流体（例、糖液）の信号波形
とが伝搬速度の違いから位相がずれるが、この位相ずれ
を被測定流体の濃度に換算している。

【０００６】しかしながら、これら両方式は、いずれも
被測定流体に含まれる気泡や固形粒子の影響を受ける場
合がある。この影響を除去する観点から、気泡に対して
は、真空脱気後加圧消泡（気泡を被測定液体中に溶解）
を行う方式が知られている。

【０００７】この加圧消泡は、０．３ＭＰａで３分以上
の消泡時間を要するので、測定時間が遅い欠点がある。
なお、固形粒子に対しては、固形粒子（外乱）抜きの簡
単な濃度測定が渇望されている。固形粒子の代表例は、
被測定液中に混入するエマルジョンと称する付着防止用
ガラスビーズ等である。

【０００８】（２）振動を用いた濃度計は、被測定流体
の中に自由に振動する振動子（振動維持装置付）を被測
定流体中に挿入し、濃度に対応して得られる振動を濃度
に換算している。なお、振動子の固有振動周波数は、被
測定流体が高濃度のときに低く、低濃度のときに高くな
る。振動子に代えて、被測定流体が流れているパイプを
振動させ、濃度に対応した振動を得てもよい。

【０００９】しかしながら、振動を用いた方式は、測定
対象流体中に含まれる気泡や固形粒子に影響されるた
め、多くの場合、流体プロセスに適用するのは困難であ
る。振動を用いた方式で気泡や固形粒子に影響される場
合は、前述した真空脱気後加圧消泡方式や比較的影響の
少ない電波濃度計が用いられている。

【００１０】さて上述した各方式の濃度計は、その方式
を選べば、見かけ上、液中の懸濁物（含気泡や固形粒
子）あるいは液中の溶解物質の濃度を容易に測定可能で
ある。但し、その測定値は、気泡や含有固形粒子の影響
確認と、被測定対象流体の濃度の手分析による確認とが
不可欠である。

【００１１】手分析で濃度の基準の１つであるＴＳ濃度
（全固形分）を測定するには、被測定対象により分析法
も異なるが大凡３０分程度を要する。従って、手分析に
よる確認は至難の業である。参考までに現場でのＴＳ濃
度の手分析について２つの例を述べる。

【００１２】（例１）汚泥濃度の分析には、赤外線ラン
プと秤を組合せた水分計（乾燥質量法の簡易法）」が用
いられ、１０ｇ程度の試料で３０分程度の時間を要す
る。

【００１３】（例２）澱粉乳濃度の分析には、水分除去
に赤外線ランプと真空を組合せた加熱乾燥が行われる。
加熱温度は、澱粉が変態（糊化）しない温度以下であ
り、コーンスターチでは６０℃程度以下、馬鈴薯澱粉で
は４５℃程度以下である。分析に要する時間は１０ｇ程
度の試料で４５分程度である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな濃度測定方式では、次の（ｉ）（ｉｉ）のような問
題がある。

【００１５】（ｉ）測定対象流体中で短時間に浮上・沈
降する大きさの気泡や固形粒子をオンライン上で除去操
作し、その除去の状態変化の中に制御指標のプロセス量
として使用可能な状態を発見し、その使用可能な状態を
測定することが必要である。しかしながら、これら一連
の具体的な手法が不明である。

【００１６】例えば、測定対象流体の中には、流体を止
めただけで気泡や浮上性固形粒子が浮上し易い流体ある
いは沈降性固形粒子が沈降し易い流体がある。

【００１７】気泡や浮上性固形粒子が浮上し易い流体
は、比重の大きい液体（例、硫酸、海水）あるいは表面
張力の大きい液体（例、水銀、水）である。なお、表面
張力の大きい液体は、気泡粒子の保護物質を含まない状
態では気泡が不安定ですぐに壊れ、壊れた気泡が集合し
て大きくなり浮上する。

【００１８】一方、沈降性固形粒子が沈降し易い流体
は、比重が小さく表面張力が小さい液体（例、アルコー
ル、エーテル、四塩化炭素等の一般的な有機溶剤）であ
る。表面張力の大きい例えば水に界面活性剤を添加し表
面張力を小さくした液も有機溶剤と同様な挙動をする。
なお、表面張力の大きい例えば水に界面活性剤を添加し
た場合、気泡は、界面活性剤の分子に保護されて壊れに
くくなるので、気泡同士が集合しにくくなり、浮上もし
にくくなる。

【００１９】このように、被測定流体の成分により気泡
の浮上し易さ等が変化するので、状態変化中で使用可能
な状態を発見するのが困難であり、且つ測定に利用する
のも困難となっている。

【００２０】（ｉｉ）大きな気泡は測定結果を不安定に
し、また本発明者の研究によれば、後述するが、濃度計
に指示ずれを生じさせる。このため、被測定流体の性質
を吟味して再現性重視の測定を行うには、大きな気泡を
オンラインで配管内から抜くことが必要である。しかし
ながら、この大きな気泡の抜き方が不明である。

【００２１】例えば、被測定流体が固形微粒子の懸濁液
（コロイド液）の場合、微細気泡が懸濁液中に分散し飽
和状態（気泡の量が短時間では不変な状態）となってい
る場合が多い。この種の被測定流体は、食品製造プラン
ト・産業プラント等で良く見られる懸濁液であり、具体
的には澱粉乳、チョコレート等である。

【００２２】例えばチョコレートの場合、填料を空気雰
囲気の回転円盤上で擦込み充填する際に、微細気泡がチ
ョコレート中に分散して飽和状態になり、大きな気泡が
大気中に抜け、微細気泡が分散してチョコレートの構成
成分となる。すなわち、チョコレートが被測定流体の場
合、このような微細気泡が含入した状態で濃度に対応す
るプロセス量が測定され、品質が管理される。

【００２３】また、水を溶媒として分子量の大きい有機
物を溶質とする溶液流体の場合、溶解した空気が、遠心
分離器、移送ポンプ及び撹拌機等により流体中に遊離し
たり、大気開放タンクのアジテータ（撹拌機）で溶け込
んだ空気が後工程で遊離したりして、有機物溶質の他
に、空気コロイド（ガスコロイド）と、空気粒子の集合
した大きな空気粒とが発生する場合がある。

【００２４】ここで、分子量の大きい有機物は、例え
ば、多糖類、単糖類、水溶性蛋白質、アミノ酸等であ
る。多糖類・糖類等は、例えば、澱粉（Starch）、セル
ロース（cellulose）、リグニン（Lignin）、マンナン
（Mannan）、ガラクタン（Galactan）、蔗糖（Saccharo
se）、オリゴ糖（Oligosaccharide）、デキストリン（D
extrin、マンノース（Mannose）、ガラクトース（Galac
tose）、果糖（Fructose）、ブドウ糖（Glucose）、糖
アルコールのキシリトール（Xylitol）等がある。

【００２５】水溶性蛋白質は、例えば、アルブミン（al
bumin）、ゼラチン（Gelatin）等があり、アミノ酸は、
例えば、グリシン（Glycine）アラニン（Alanin）等が
ある。

【００２６】さて有機物水溶液に、空気コロイドと、大
きな空気粒とが発生した場合、この溶液をバケツ等にい
れ放置（静止）すると、大きな空気粒は浮上して抜ける
が、空気コロイドは長時間、自然分離しない場合が多
い。

【００２７】この安定な空気コロイドは、光波、音波、
電波等を用いた濃度計に対し、第３の物質としての測定
感度を有する。

【００２８】従って、濃度計の測定値をＸ、流体中の対
象物質の濃度をｄ１、空気コロイドの濃度をｄｋ、不安
定な大きな気泡の濃度をｄｂとすると、濃度計の測定値
Ｘは次式のように示される。

【００２９】Ｘ≒ｄ１＋ｄｋ＋ｄｂ 但し、不安定な大きな気泡がすぐに消えるので、上式
は、次のようになる。

【００３０】Ｘ≒ｄ１＋ｄｋ この数式の具体例を述べる。固形粒子の澱粉を高濃度に
懸濁させたコロイド流体（以下、澱粉乳という）の場
合、澱粉乳を空気雰囲気中で多段の遠心濃縮機により濃
縮する際に、微細気泡が澱粉乳中に分散して飽和状態に
なる。なお、この澱粉乳は、数１０分放置しても微細気
泡が完全には分離されない。

【００３１】なお、本発明者の研究によれば、澱粉乳を
遠心分離器の直後からバケツに汲んで放置すると、先ず
大きな気泡が抜け、３０秒程度の短時間の間に２％程度
の比較的粗い気泡が水面に浮上し、次に数時間に渡って
澱粉が沈澱し続ける様子が観察された。

【００３２】さて、このような性質をもつ澱粉乳は、製
造工程での手分析の際に、プロセスラインからバケツに
抜き出され、大きな気泡が大気中に抜かされ、微細気泡
が含入されている状態で「浮ひょう（ＪＩＳ Ｊ ８８
０４）により測定される。なお、浮ひょうは、通称、ス
ピンドルゲージと呼ばれており、自動車用バッテリーの
硫酸濃度計（釣りの浮子状）が長さ４００ｍｍ程度に拡
大されて高精度化されたものである。

【００３３】この浮ひょうによる濃度の測定値が上式の
（ｄ１＋ｄｋ）に相当し、この測定値でプロセスが制御
される。

【００３４】また、製糖プロセスでは、手分析にスピン
ドルゲージを用いる場合、澱粉乳と同様に（ｄ１＋ｄ
ｋ）の測定値でプロセスが制御されるが、手分析にオフ
ライン屈折計を用いる場合には、気泡を除外して測定す
るため、おおよそ（ｄ１）の測定値でプロセスが制御さ
れる。

【００３５】なお、手分析を自動化する場合、濃度計の
指示は、屈折計の分析結果に合わせて所定値（ｄｋに相
当する値）を除去し、測定値Ｘ≒ｄ１に調整してプロセ
スを制御すればよい。

【００３６】しかしながら、手分析の値により濃度計の
指示を調節しても、濃度計は、いずれの方式のものでも
直ぐに指示ずれを起こしてしまう。このような指示ずれ
は、本発明者の研究によれば、プラント配管内を流れる
大きな気泡の影響であることが分かった。従って、プラ
ント配管内の大きな気泡をオンラインで如何にして抜く
かが重要である。

【００３７】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、被測定流体中で短時間に浮上・沈降する大きさの気
泡や固形粒子をオンラインで除去しつつ、濃度を測定し
得る濃度測定装置及び方法を提供することを目的とす
る。

【００３８】また、本発明の他の目的は、被測定流体中
の大きな気泡をオンラインで除去でき、濃度測定の再現
性を向上し得る濃度測定装置及び方法を提供することを
目的とする。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、鉛直又
は斜め方向に被測定流体を流すことが可能な濃度計の上
流配管に上流弁及び／又は下流配管に下流弁を設けた構
成により、気泡や固形粒子を含む被測定流体の濃度を測
定する際に、上流弁及び下流弁を閉じ、短時間で除去可
能な大きさの気泡を浮上させ固形粒子を沈降させて、気
泡や固形粒子のうちの大きなものを除去した真値化状態
の濃度（真値化濃度）を測定することにある。

【００４０】ここで、真値化状態とは、短時間で除去可
能な大きな気泡及び大きな固形粒子を被測定流体から除
去した状態であり、被測定流体が懸濁液（コロイド液）
の場合、安定的な微細な気泡及び／又は微細な固形粒子
を被測定流体に含んだ状態となっている。

【００４１】なお、真値化濃度の測定の際に、上流弁及
び下流弁の閉じ操作を行う直前の濃度を複合濃度とすれ
ば、この複合濃度を測定した後、直ぐ真値化濃度を測定
すれば、この２つの濃度の関係から「真値化濃度」「気
泡・固形粒子等の濃度」を測定してもよい。

【００４２】また、被測定流体の代表例としては、食品
プラント工程液（グルテン分離前澱粉乳、混合汁（製
糖）、シロップ（製糖）、コーヒー（抽出）、生薬抽出
液、醸造液等）、産業プラント工程液（発酵中間工程液
（アルコール、乳酸、抗生物質、ビタミン類等））、下
水道処理工程液（汚泥処理各工程液）等がある。

【００４３】また、含有気泡％を測定したい被測定流体
の代表例は、食品プラント工程流体では、発酵工程にあ
る菓子の液状生地、ホイップ食品等である。具体的には
大きな気泡を浮上除去した後の細かい気泡含有率を測定
する。

【００４４】産業プラント工程液では、発酵中間工程液
（アルコール、乳酸、抗生物質、ビタミン類等の中に含
有する気泡％の測定）や下水道処理工程液（汚泥処理各
工程液の中に含有する気泡％の測定）等がある。濃度
は、濃度又は密度のいずれの意味にも適用可能である。

【００４５】さて以上のような本発明の骨子により具体
的には以下のような手段が講じられる。第１の発明は、
鉛直又は斜め方向に沿って設けられた配管と、前記配管
中を流れる被測定流体の濃度を測定するための濃度計
と、前記濃度計の下方側の配管に設けられた上流弁と、
前記濃度計の上方側の配管に設けられた下流弁と、前記
測定の際に、前記上流弁及び前記下流弁を閉じ、前記被
測定流体に含まれる浮上性媒質及び／又は沈降性媒質を
前記濃度計から除去して前記被測定流体の濃度を真値化
する真値化手段と、を備えた濃度測定装置である。

【００４６】これにより、測定の際に、被測定流体中で
短時間に浮上・沈降する大きさの気泡（浮上性媒質）や
固形粒子（沈降性媒質）をオンラインで除去しつつ、濃
度を測定することができる。また、被測定流体中の大き
な気泡をオンラインで除去でき、濃度測定の再現性を向
上させることができる。

【００４７】第２の発明は、第１の発明から、下流弁に
よる沈降性媒質の除去を省略したものである。第３の発
明は、第１の発明から、上流弁による浮上性媒質の除去
を省略したものである。

【００４８】第４の発明は、第１〜第３の発明の濃度測
定装置において、前記真値化手段により真値化した状態
で測定された真値化濃度に基づいて、前記被測定流体が
流れている状態で測定された複合濃度を補正する濃度補
正手段を備えている。

【００４９】これにより、被測定流体の流れの停止を伴
う真値化状態での測定を短い間隔で実施できないよう
な、被測定流体の連続的な流れを要求されるプロセスで
あっても、第１〜第３の発明と同様の作用を奏すること
ができる。

【００５０】第５の発明は、第１〜第３の発明の濃度測
定装置において、前記真値化手段により真値化した状態
で測定された真値化濃度と前記被測定流体が流れている
状態で測定された複合濃度とを用いて演算を実行し、演
算結果を出力する演算手段を備えている。

【００５１】これにより、第１〜第３の発明の作用に加
え、被測定流体の測定結果として、複合濃度及び真値化
濃度から算出可能な全ての値を適宜、得ることができ
る。

【００５２】第６の発明は、第１〜第３の発明の濃度測
定装置において、前記配管がバイアス系として分岐接続
された主配管と、前記主配管中を流れる被測定流体の濃
度を測定する主配管用濃度計と、前記真値化手段により
真値化した状態で測定した真値化濃度に基づいて、前記
主配管用濃度計により測定された複合濃度を補正する濃
度補正手段を備えている。

【００５３】これにより、主配管には常に被測定流体が
流れるので、被測定流体の流れを停止できないプラント
であっても、真値化濃度を測定でき、第１〜第３の発明
と同様の作用を奏することができる。

【００５４】第７の発明は、第６の発明の濃度測定装置
において、前記真値化手段により真値化した状態で測定
された真値化濃度と前記被測定流体が流れている状態で
測定された複合濃度とを用いて演算を実行し、演算結果
を出力する演算手段を備えている。

【００５５】これにより、第６の発明の作用に加え、被
測定流体の測定結果として、複合濃度及び真値化濃度か
ら算出可能な全ての値を適宜、得ることができる。

【００５６】第８の発明は、第６又は第７の発明の濃度
測定装置において、前記被測定流体が間欠的に流れると
き、前記バイアス系の配管で濃度計よりも上流側の配管
に取付けられたアキュムレータを備えた濃度測定装置で
ある。

【００５７】これにより、主管系では間欠流により安定
時間が得られなくても、バイパス系では被測定流体の間
欠的な流れをアキュムレータにより蓄積して安定化させ
るので、バイパス系の濃度計での測定を再現性よく行な
うことができる。

【００５８】第９の発明は、第６又は第７の発明の濃度
測定装置において、前記主配管中を流れる被測定流体の
流量を測定する流量計と、前記真値化手段により真値化
した状態で測定された真値化濃度に基づいて演算を実行
し、前記流量計により測定された流量値を補正する流量
補正演算手段を備えた濃度測定装置である。これによ
り、真値化濃度に基づいて、校正した流量値を得ること
ができる。

【００５９】第１０の発明は、鉛直又は斜め方向に沿っ
て設けられた配管と、前記配管が被測定流体中に浸漬さ
れている状態で、前記配管中に侵入している被測定流体
の濃度を測定するための濃度計と、前記濃度計の下方側
の配管に設けられた上流弁と、前記濃度計の上方側の配
管に設けられた下流弁と、前記測定の際に、前記上流弁
及び前記下流弁を閉じ、前記被測定流体に含まれる浮上
性媒質及び／又は沈降性媒質を前記濃度計から除去して
前記被測定流体の濃度を真値化する真値化手段と、前記
配管から被測定流体を除去する際に、前記下流弁と濃度
計との間の配管から圧搾ガスを導入するための圧搾ガス
導入手段と、を備えた濃度測定装置である。

【００６０】これにより、配管系を流れる被測定流体で
はなく、タンク・池等の容器内に収容された被測定流体
であっても、濃度計を浸漬させることにより、第１の発
明と同様に真値化測定を行なうことができる。

【００６１】第１１の発明は、第１〜第３の発明の濃度
測定装置において、前記濃度計としては、マイクロ波濃
度計であり、予め配管中に基準流体を流したときの前記
配管の径方向に沿って伝搬したマイクロ波の伝搬速度
と、前記配管中を流れる被測定流体の前記配管の径方向
に沿って伝搬したマイクロ波の伝搬速度との差に基づい
て濃度を測定する機能を備えている。さらに、前記配管
の径方向に沿って被測定流体中を伝搬したマイクロ波の
減衰量を測定する減衰量測定手段と、前記被測定流体が
流れている状態で測定された複合濃度と前記真値化手段
により真値化した状態で測定された真値化濃度との差に
基づいて前記浮上性媒質及び／又は沈降性媒質の濃度を
算出する媒質濃度算出手段と、前記減衰量測定手段によ
り測定された減衰量と前記媒質濃度算出手段により算出
された前記浮上性媒質及び／又は沈降性媒質の濃度とを
対応付ける濃度対応手段と、前記減衰量測定手段により
測定される減衰量と前記濃度対応手段の対応付けとに基
づいて、前記濃度計により測定される被測定流体の複合
濃度を前記真値化濃度に校正する濃度校正手段と、を備
えた濃度測定装置である。

【００６２】これにより、第１の発明と同様の作用に加
え、被測定流体を連続的に測定することができる。

【００６３】第１２の発明は、第１の発明の濃度測定装
置において、前記上流弁と前記濃度計との間の距離は、
前記濃度計と前記下流弁との間の距離よりも短い。これ
により、濃度計から迅速に浮上性媒質を除去でき、応答
性を向上させることができる。

【００６４】第１３の発明は、第１の発明の濃度測定装
置を用いた濃度測定方法において、前記測定の際に、前
記上流弁を閉じるステップと、前記上流弁を閉じた後、
前記下流弁を閉じるステップと、を含んでいる。

【００６５】これにより、沈降性媒質よりも浮上性媒質
の影響が多いとき、影響の多い浮上性媒質を速やかに除
去することができる。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る濃度測定装置の構成を示す模式図であり、図２はこの
濃度測定装置の検出部の各例を示す模式図である。この
濃度測定装置は、被測定流体から気泡や固形粒子を除去
して真値化を行った際の真値化濃度ｅｘを測定可能なも
のであり、具体的には、検出部１０及び真値化測定回路
部２０を備えている。なお、検出部１０と真値化測定回
路部２０は、互いに近接して設けられても離間して設け
られてもよい。

【００６７】ここで、検出部１０は、下方から流入した
被測定流体を上流配管１１ａから上流弁１２ａ、濃度計
１３、下流弁１２ｂ及び下流配管１１ｂを通して上方に
流出させるように鉛直又は斜め方向に配設された配管系
を備えている。また、両配管１１ａ，１１ｂ間をバイパ
スさせるバイパス配管１４と、このバイパス配管１４に
設けられたバイパス弁１５ｙとを付加してもよい。

【００６８】なお、検出部１０は、図２（ａ）に示す如
き、上流弁１２ａ及び下流弁１２ｂの両者を備えた構成
に限らず、図２（ｂ）に示すように、下流弁１２ｂを省
略してもよく、あるいは図２（ｃ）に示すように、上流
弁１２ａを省略してもよい。これは、以下の各実施形態
でも同様である。

【００６９】ここで、各弁１２ａ，１２ｂ，１５ｙは、
真値化測定回路部２０内の命令装置２１により開閉制御
されるものであり、具体的には、ボールバルブ又はゲー
トバルブ等の電磁弁が使用可能となっている。

【００７０】濃度計１３は、上流配管１１ａから下流配
管１１ｂに流れる被測定流体の濃度を測定し、測定信号
Ｅを真値化測定回路部２０の測定回路に出力するもので
ある。

【００７１】具体的には濃度計１３は、図３に示す如
き、光波濃度計１３Ａ、超音波等の音波濃度計１３Ａ又
はマイクロ波等の電波濃度計１３Ａなどのいずれも適用
可能であり、あるいは図４に示す如き、振動形濃度計１
３Ｂ又はコリオリ形濃度計１３Ｂなどが適用可能であっ
て、これは以下の各実施形態でも同様である。また、濃
度計１３Ａ，１３Ｂと各弁１２ａ，１２ｂとの間は、図
３及び図４には継ぎ目ｊが示されるが、これに限らず、
直結してもよい。

【００７２】真値化測定回路部２０は、命令装置２１、
測定回路２２及び信号処理回路２３を備えている。

【００７３】命令装置２１は、具体的にはコンピュータ
機能を有して事前プログラム可能なシーケンサが適用可
能であり、処理内容としては、真値化測定の際に、閉信
号ｍａ，ｍｂを送出して上流弁１２ａ，下流弁１２ｂを
閉状態に制御する機能と、各弁１２ａ，１２ｂを閉状態
にすると、測定命令synを測定回路２２に送出して濃度
計１３の測定結果Ｅを測定させる機能と、プロセス上、
被測定流体の流れを停止できないとき、真値化測定の際
に、開信号ｍｙを送出してバイパス弁１５ｙを開状態に
制御する機能と、測定回路２２から測定完了の通知をう
けると、各弁１２ａ，１２ｂを開状態に制御し、バイパ
ス弁１５ｙを閉状態に制御する機能とをもっている。

【００７４】なお、命令装置２１は、真値化測定の際
に、固形粒子よりも気泡の影響が多いときには下流弁１
２ｂよりも先に上流弁１２ａを閉状態にし、気泡よりも
固形粒子の影響が多いときには上流弁１２ａよりも先に
下流弁１２ｂを閉状態にすることが、影響の多い気泡又
は固形粒子を速やかに除去する観点から好ましい。ま
た、気泡の影響と固形粒子の影響とが同程度であれば、
下流弁１２ｂと上流弁１２ａとを同時に閉状態にすれば
よい。

【００７５】測定回路２２は、命令装置２１からの測定
命令synに基づいて、濃度計１３の測定結果Ｅをサンプ
ルホールドして測定し、測定結果としての真値化濃度測
定値ｅｘを信号処理回路２３に出力する機能と、真値化
濃度測定値ｅｘの出力後、測定完了を命令装置２１に通
知する機能とをもっている。なお、真値化濃度測定値ｅ
ｘを出力する際には、必要により同期信号を伝送しても
よい。

【００７６】係る測定回路２２は、測定結果Ｅをサンプ
ルホールドするとき、例えば図５（ａ），（ｂ）又は図
６のいずれかの方式が使用可能となっている。なお、図
５（ａ），（ｂ）は互いに逆特性をもつ被測定流体の減
衰収斂（又は増加収斂）パターンを示している。

【００７７】（図５（ａ），（ｂ）の方式） （ｔｘ） 命令装置２１から測定命令synを受けると、
測定回路２２内の微分回路により、測定信号Ｅをｅ０か
らｅｘまで逐次微分し、微分値ｄ（ｅｘ）／ｄｔが目標
値β≒０になったとき（ｔｘ）に、測定信号ｅｘをサン
プルホールドし、真値化濃度測定値ｅｘとして信号処理
回路２３に送出する方式である。なお、目標値βは、β
≒０に限らず、任意の値が設定可能である。

【００７８】なお、測定開始直後の測定信号ｅ０は、被
測定流体内に測定対象外の媒質（気泡及び／又は固形粒
子等）を含む時の複合濃度ｅ０に対応している。

【００７９】（ｔｋ） 命令装置２１から測定命令syn
を受けると、所定時間（ｔｋ）の経過後に、測定信号ｅ
ｘをサンプルホールドし、真値化濃度測定値ｅｘとして
信号処理回路２３に送出する方式である。

【００８０】（図６の方式）真値化濃度測定値ｅｘが出
るまでに長時間ｔｘを要する場合、長時間ｔｘ経過後の
測定信号ｅｘを短時間ｔ１，ｔ２で算出可能な方式であ
る。具体的には、被測定流体に対応した測定信号Ｅの減
衰パターンが予め設定され、命令装置２１から測定命令
を受けると、例えば時間ｔ１経過後の測定信号ｅ１と、
時間ｔ２経過後の測定信号ｅ２との差がΔｅ（＝ｅ１−
ｅ２）になったとき（但しｅ１＞ｅ２）、真値化濃度測
定値ｅｘをｅｘ＝ｅ２−αから算出し、算出結果を真値
化濃度測定値ｅｘとして信号処理回路２３に送出する方
式である。なお、αは、予め実験により求めた値であ
る。

【００８１】信号処理回路２３は、測定回路２２から受
けた真値化濃度測定値ｅｘを所定の出力形態（例、４〜
２０ｍＡＤＣ又はパルス信号等）に変換して出力するも
のである。

【００８２】なお、真値化測定回路部２０は、真値化濃
度測定値ｅｘとして溶媒（例、水）のみの値が出力され
た場合、測定回路２２又は信号処理回路２３内のゼロ点
調整回路によりゼロ点調整を行う機能を備えることが好
ましい。同様に真値化測定回路部２０は、溶媒（例、
水）が濃度計１３に充満した旨が分かっている場合、手
動操作により命令装置２１をゼロ点調整する機能を備え
ることが好ましい。

【００８３】次に、以上のように構成された濃度測定装
置の動作を述べるが、その前に上流弁１２ａ，下流弁１
２ｂの設置等について説明する。

【００８４】いま、図７（ａ）に示すように、気泡３１
や固形粒子３２等を含む被測定流体３０が下方から上流
配管１１ａに流入し、上流弁１２ａ、濃度計１３、下流
弁１２ｂ及び下流配管１１ｂを通して上方に流出するよ
うに、検出部１０の配管系に流れているとする。

【００８５】なお、被測定流体３０は、例えば、純液
体、澱粉等の懸濁液、微細な油や気泡を分散する永久コ
ロイド液等の単体或いは複合体である。また、気泡３１
は、浮上性媒質の一例であり、浮上固形物粒子又は油粒
子等としてもよい。また、固形粒子３２は、沈降性媒質
の一例であり、沈降固形粒子には、砂、セラミック粉等
がある。

【００８６】ここで、被測定流体３０の配管内の流れを
止めた場合、流れの中から測定対象外の気泡３０や固形
粒子３１等が短時間で自然に分離される。

【００８７】例えば、被測定流体３０から測定対象外の
物質、仮に自然浮上性の大形気泡のみを取り除く場合を
説明する。この場合、検出部１０は、濃度計１３内から
気泡３１を浮上させて除去するため、少なくとも上流弁
１２ａを閉じればよい。すなわち、下流弁１２ｂを省略
した構成としてもよい。

【００８８】例えば図７（ｂ）に示すように、被測定流
体３０を上流弁１２ａで止めると上流弁１２ａよりも上
方（下流）側の気泡３１が浮上して濃度計１３から気泡
３１が抜けて濃度計１３が真値化測定状態になる。

【００８９】しかし、一般的には被測定流体３０中が沈
殿性の固形粒子３２を含むため、下流配管１１ｂを介し
て固形粒子３２が濃度計１３内に沈降する。これを防止
するため、図７（ｃ）に示すように、濃度計１３よりも
上方（下流）側の下流弁１１ｂを閉じる必要がある。

【００９０】同様に、沈降性の固形粒子３２を除去する
場合、浮上性の気泡３１と全く反対で、図７（ｄ）に示
すように、少なくとも下流弁１２ｂのみあればよいが、
気泡３１が上流配管１２ａ内を浮上して濃度計１３内に
充満する可能性があるので、図７（ｅ）に示すように、
上流弁１２ａも閉じる必要がある。

【００９１】従って、気泡３１又は固形粒子３２の何れ
を除去する場合であっても、上流弁１２ａ及び下流弁１
２ｂの両者を設けた構成の方が好ましい。ここでは、上
流弁１２ａ及び下流弁１２ｂの両者を設けているものと
する。

【００９２】なお、主に気泡３１を除去する場合、濃度
計１３から迅速に気泡３１を除去する応答性向上の観点
から、上流弁１２ａから濃度計１３までの距離を下流弁
１２ｂから濃度計１３までの距離よりも短くとることが
好ましい。同様に、主に固形粒子３２を除去する場合、
濃度計１３から迅速に固形粒子３２を除去する応答性向
上の観点から、下流弁１２ｂから濃度計１３までの距離
を上流弁１２ａから濃度計１３までの距離よりも短くと
ることが好ましい。但し、ここでは、両弁１２ａ，１２
ｂから濃度計１３までのそれぞれの距離は互いにほぼ等
しいものとする。

【００９３】続いて、以上のように上流弁１２ａ及び下
流弁１２ｂを備えた濃度測定装置の動作について述べ
る。被測定流体３０の測定に際しては、命令装置２１に
事前プログラムを行い、上流弁１２ａ及び下流弁１２ｂ
を開にし、濃度計１３に十分に被測定流体３０が流れる
ようにする。また、必要により、この時点で複合濃度ｅ
０を測定する。

【００９４】次に、真値化測定の際に、命令装置２１
は、閉信号ｍａを上流弁１２ａに送出して上流弁１２ａ
を閉状態にし、その後、閉信号ｍｂを下流弁１２ｂに送
出して下流弁１２ｂを閉状態にする。しかる後、命令装
置２１は、測定命令synを測定回路２２に送出する。

【００９５】ここで、両弁１２ａ，１２ｂの閉状態によ
り、被測定流体３０中の気泡３１が浮上すると共に、固
形粒子３２が沈降し、濃度計１３から気泡３１及び固形
粒子３２がそれぞれ除去されていく。

【００９６】測定回路２２は、測定命令synに基づい
て、例えば図５（ａ）の場合、所定時間ｔｋの経過後、
濃度計１３の測定結果Ｅをサンプルホールドして測定
し、測定結果としての真値化濃度測定値ｅｘを信号処理
回路２３に出力し、その後、測定完了を命令装置２１に
通知する。

【００９７】信号処理回路２３は、真値化濃度測定値ｅ
ｘを所定の出力形態（例、４〜２０ｍＡＤＣ又はパルス
信号等）に変換して出力する。

【００９８】また、命令装置２１は、測定完了の通知を
受けると、各弁１２ａ，１２ｂを開状態にする。

【００９９】濃度測定装置は、以上のような真値化測定
を定期的に実行する。以上のように、この濃度測定測定
装置によれば、上流弁１２ａ，下流弁１２ｂを閉じて被
測定流体３０から気泡３１や固形粒子３２を除去した後
に、被測定流体３０の濃度を測定することにより、被測
定流体３０の真値化濃度ｅｘを測定することができる。

【０１００】次に、追記的に、配管１１ａ，１１ｂ中を
被測定流体３０が沸騰或いは沸騰近くの温度である場合
について述べる。この場合の代表的な被測定流体３０と
して各種の糊溶液がある。合成毛皮の製造工程では、糊
溶液の粘度を最小限に抑えるため、糊溶液を沸騰或いは
沸騰近くの温度で毛植え工程に送っている。

【０１０１】糊溶液の塗布工程では、気泡を避けるた
め、沸騰が治まる温度まで微小に温度を下げて使用す
る。しかし、糊溶液が沸点あるいは沸点近傍まで温度が
上がると溶液中の溶媒が猛烈に蒸発し濃度が濃くなる。
そこで、糊溶液の濃度の一定化制御を行うニーズが強く
出される様になったが、沸点近傍で気泡の影響を除去し
て測定できる濃度計がなかった。

【０１０２】このニーズに対し、本発明の濃度測定装置
は最適といえる。この場合、測定回路２２が真値化濃度
ｅｘを測定するタイミングは、温度計により被測定流体
３０の温度が気泡の影響の少ない測定領域まで低下した
時か、あるいはタイマーにより被測定流体３０の温度が
同測定領域まで低下する時間が経過した時とすればよ
い。なお、温度計は、濃度計に内蔵された温度補償用温
度計を流用するか、濃度計の近傍の配管系に温度計を挿
入して使用すればよい。

【０１０３】このように、本実施形態の濃度測定装置で
は、沸点近傍で気泡の影響を除去して糊溶液の濃度を測
定することもできる。

【０１０４】上述したように本実施形態によれば、測定
の際に、命令装置２１がオンラインで両弁１２ａ，１２
ｂを閉にすると、被測定流体中の気泡３１が浮上すると
共に、固形粒子３２が沈降する。すなわち、測定の際
に、被測定流体３０中で短時間に浮上・沈降する大きさ
の気泡３１や固形粒子３２をオンラインで除去しつつ、
真値化濃度ｅｘを測定することができる。また、被測定
流体３０中の大きな気泡３１をオンラインで除去でき、
濃度測定の再現性を向上させることができる。

【０１０５】なお、本実施形態は、次のように変形して
もよい。すなわち、図８に示すように、酒類等の発酵工
程で発生する炭酸ガス気泡３１ａを含むスラッジ流体３
０ａの測定に用いてもよい。生コンスラッジ中に撹拌に
よる溶解空気の解離気泡３１ａが含まれたスラッジ流体
３０ａ中のスラッジ濃度ｅｘの測定である。ここで、特
にタンクが大きい場合には、時々ポンプ３３を作動させ
てスラッジ流体３０を検出部１０に流し、濃度計１３に
より間欠的な測定を行うだけで、スラッジ流体３０ａの
濃度ｅｘを十分に管理できる。

【０１０６】また、図９に示すように、ガス溶解液体３
０ｂをポンプ３３で移送する場合の濃度測定に適用して
もよい。具体的には醸造所の発酵液３０ｂ_１を貯留した
容器３４_１と、汚泥液３０ｂ_２を貯留した容器３４_２と
があるときを述べる。すなわち、発酵液３０ｂ_１の容器
３４_１からポンプ３３_１で発酵液３０ｂ_１を上流配管１
１ａ_１から切換部３５を介して検出部１０に引き抜き、
ポンプ３３_１の撹拌作用によりガスが遊離し気泡３１ｂ
が混在する発酵液３０ｂ_１になる場合の濃度測定であ
る。

【０１０７】ここで、図１０は気体の水に対する溶解度
を示す図であり、各温度において１ａｔｍ＝１０１３２
５Ｐａの気体が水の１ｃｍ^３中に溶解する時の容積を、
０℃、１ａｔｍ＝１０１３２５Ｐａのときの容積に改算
した値を示している。但し、単位はｍ^３である。

【０１０８】図１０に示すように、醸造所の発酵液３０
ｂ_１の場合、水１ｍ^３に対してＣＯ _２ガスが２０℃で
０．８８ｍ^３溶ける可能性がある。汚泥液３０ｂ_２の場
合、Ｈ _２Ｓガスが２０℃で２．５８ｍ^３、ＣＯ_２ガスが
２０℃で０．８８ｍ^３溶ける可能性がある。ここで、Ｈ
_２ＳとＣＯ_２の溶解分圧を考慮しても直感で２．数ｍ^３
は溶解する可能性がある。すなわち、図１０は、ポンプ
３３_１，３３_２の撹拌作用により、ガス溶解液体３０ｂ
から遊離ガス３１ｂが吹出す位の勢いで分離する可能性
があることを示している。

【０１０９】しかしながら、本発明の濃度測定装置は、
遊離ガス３１ｂが分離してもその気泡をガス溶液液体３
０ｂから分離して測定できるので、ガス溶液液体３０ｂ
の濃度を十分に管理することができる。

【０１１０】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について図１を用いて説明する。なお、本実施
形態及び以下の各実施形態では、前述した内容と重複す
る部分についてはその説明を省略し、異なる部分につい
て主に述べる。

【０１１１】本実施形態は、第１の実施形態の変形例で
あり、真値化の測定を短い間隔で測定することができな
いプロセスの場合の適用例である。

【０１１２】本実施形態の濃度測定装置においては、上
流弁１２ａ，下流弁１２ｂを閉じずに複合濃度ｅ０を測
定し続ける。次に、時々あるいはバッチプロセスで流れ
が停止する毎に、前述同様に真値化濃度測定値ｅｘを間
欠的に測定し、この真値化濃度測定値ｅｘで複合濃度ｅ
０を校正する。

【０１１３】校正とは、複合濃度ｅ０を真値化濃度測定
値ｅｘに一致するように調整することである。調整には
種々の方法があるがスパン調整（校正）が簡便である。

【０１１４】すなわち、本実施形態の濃度測定装置は、
測定回路２２内に校正回路（例、スパン調整回路等）を
設け、真値化濃度測定値ｅｘを示すように複合濃度ｅ０
を校正した校正値を出力する構成となっている。

【０１１５】以上のような構成により、被測定流体の流
れの停止を伴う真値化状態での測定を短い間隔で実施で
きないような、被測定流体の連続的な流れを要求される
プロセスであっても、第１の実施形態と同様の効果を得
ることができる。

【０１１６】なお、本実施形態は、更に機能を一歩進め
て、真値化調整した複合濃度ｅ０の出力が真値化濃度測
定値ｅｘよりも±Ｋ％（所定値）を越えて変化した場
合、その近傍時間で再真値化動作を行うようにしてもよ
い。

【０１１７】具体的には、図１の命令装置２１から開信
号ｍａ，ｍｂを送出して上流弁１２ａ，下流弁１２ｂを
開け、測定回路２２に測定命令synを送る一方、命令装
置２１内に設定した真値化計画プログラムに従い、真値
化測定直前の複合濃度ｅ０を測定回路２２に記憶させ
る。

【０１１８】次に、上流弁１２ａ、下流弁１２ｂを閉じ
て真値化測定を行ない、真値化濃度測定値ｅｘを測定回
路２２に記憶し、測定回路２２内のスパン設定回路で複
合濃度ｅ０を、真値化調整した複合濃度ｅ０’に調整
し、信号処理回路２３で変換出力ｅｘ’を出力する構成
にしてもよい。

【０１１９】なお、本実施形態において、真値化動作中
に上流配管１１ａから下流配管１１ｂへの流れを遮断で
きないシステムの場合、命令装置２１がバイパス弁１４
ｙを開にしてから真値化測定を行い、測定終了後、上流
弁１２ａ、下流弁１２ｂを開にしてからバイパス弁１４
ｙを閉にすればよい。なお、真値化測定の頻度が少ない
場合（１回／日、１回／週など）、バイパス弁４ｙは手
動操作でもよい。

【０１２０】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態
は、第１の実施形態の変形例であり、測定回路２２が真
値化測定直前に測定して記憶した複合濃度ｅ０と、真値
化測定して記憶した真値化濃度測定値ｅｘとに基づい
て、所定の演算を実行し、得られた演算結果を信号処理
回路２３に出力する構成となっている。

【０１２１】ここで、真値化測定直前とは、上流弁１２
ａ，下流弁１２ｎを閉止する前、あるいは閉止直後を意
味している。

【０１２２】所定の演算としては、例えば引算、割算又
は開平（ルート）演算などが適用可能であるが、これに
限らず、複合濃度ｅ０と、真値化濃度ｅｘとを用いた演
算であれば、任意の演算が適用可能となっている。

【０１２３】具体的な演算には、例えば次の引算によ
り、気泡・固形粒子等の濃度を算出すしてもよい。

【０１２４】気泡・固形粒子等の濃度＝複合濃度ｅ０−
真値化濃度ｅｘ また、次の割算により、複合濃度中の真値化濃度の濃度
％を算出してもよい。

【０１２５】複合濃度中の真値化濃度の濃度％＝（真値
化濃度ｅｘ／複合濃度ｅ０）×１００ 以上のような構成によれば、被測定流体の測定結果とし
て、複合濃度ｅ０及び真値化濃度ｅｘから算出可能な全
ての値を適宜、得ることができ、且つプロセスの監視制
御に用いることができる。

【０１２６】（第４の実施形態）図１１は本発明の第４
の実施形態に係る濃度測定装置の構成を示す模式図であ
り、前述した各図面と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主
に述べる。なお、以下の各実施形態も同様であり、重複
した説明を省略する。

【０１２７】すなわち、本実施形態は、被測定流体の流
れを停止できないプラントであっても真値化濃度を測定
可能とするものであり、具体的には、常に被測定流体を
流す上流主配管１１Ａ、濃度計１３_２、絞り弁１６及び
下流主配管１１Ｂからなる主管系が設けられ、前述した
上流配管１１ａ〜下流配管１１ｂまでの構成がバイパス
系として上流主配管１１Ａから下流主配管１１Ｂまでの
間に並列に取り付けられる。なお、絞り弁１６は、上流
主配管１１Ａと下流主配管１１Ｂとに圧力差（１１Ａ−
１１Ｂ＞０）を持たせ、バイパス系に被測定流体を分流
させるものである。

【０１２８】これにより、主管系の濃度計１３_２が主管
系の被測定流体の複合濃度ｅ０を常時測定し、バイパス
系の濃度計１３_１が、随時、被測定流体を停止して真値
化濃度ｅｘを測定する構成が可能となる。

【０１２９】一方、真値化測定装置２０Ａは、主管系の
濃度計１３_２から得た複合濃度ｅ０を、前述した真値化
測定回路部２０で得られた真値化濃度測定値ｅｘに一致
するように補正する濃度補正回路２４を備えている。

【０１３０】ここで、濃度補正回路２４は、第２の実施
形態と同様に、図示しない校正回路により、主管系の濃
度計１３_２からの複合濃度ｅ０を真値化濃度測定値ｅｘ
を示すように校正した校正値ｅｃを出力する構成となっ
ている。

【０１３１】以上のような構成により、主管系には常に
被測定流体が流れるので、被測定流体の流れを停止でき
ないプラントであっても真値化濃度を測定でき、第１の
実施形態と同様の効果を得ることができる。

【０１３２】なお、前述同様に、本実施形態は、更に機
能を一歩進めて、真値化調整した複合濃度ｅ０の出力が
真値化濃度測定値ｅｘよりも±Ｋ％（所定値）を越えて
変化した場合、その近傍時間で再真値化動作を行うよう
にしてもよい。

【０１３３】具体的には第２の実施形態の変形例に述べ
たように、真値化測定回路部２０が真値化計画プログラ
ムに従って、真値化調整した複合濃度ｅ０’を出力す
る。ここで、濃度補正回路２４は、主管系の濃度計１３
_２からの複合濃度ｅ０を、この真値化調整した複合濃度
ｅ０’を示すように校正した校正値ｅｃを出力する構成
にしてもよい。

【０１３４】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態について図１１を用いて説明する。本実施形態
は、第４及び第３の実施形態の組合せであり、濃度補正
回路２４が、第４の実施形態の校正値に代えて、第３の
実施形態に述べたような演算結果を出力する構成となっ
ている。

【０１３５】すなわち、本実施形態の濃度補正回路２４
は、主管系の濃度計１３_２から得られた複合濃度ｅ０
と、真値化測定回路部２０から得られた真値化濃度測定
値ｅｘとに基づいて、所定の演算を実行し、得られた演
算結果ｅｃを出力する構成となっている。また、所定の
演算は、第３の実施形態に述べた通りである。

【０１３６】以上のような構成によれば、被測定流体の
流れを停止できないプラントにおいても、被測定流体の
測定結果として、複合濃度ｅ０及び真値化濃度ｅｘから
算出可能な全ての値を適宜、得ることができる。

【０１３７】（第６の実施形態）図１２は本発明の第６
の実施形態に係る濃度測定装置の構成を示す模式図であ
る。本実施形態は、第４又は第５の実施形態の変形例で
あり、主管系を間欠的（例、パルス状）に被測定流体が
流れており、測定に必要な安定化時間が不足する場合で
あっても、再現性のある濃度測定を図るものであり、具
体的には図１２に示すように、バイパス系の上流配管１
１ａにアキュムレータ１７が挿入された構成となってい
る。

【０１３８】ここで、アキュムレータ１７は、ノンブリ
ード（Non-bleed）形であり、上流配管１１ａに連通す
る入口に逆止弁機能を有し、且つ、入口の圧力印加時に
内容積が拡大し、入口が低圧時に被測定流体を逆流させ
ず、被測定流体を出口方向（上流弁１２ａ側）にゆっく
りと流し続ける機能を有している。

【０１３９】以上のような構成により、主管系では間欠
流により安定時間が得られなくても、バイパス系では被
測定流体の間欠的な流れをアキュムレータ１７により蓄
積して安定化させるので、バイパス系の濃度計１３_１で
の測定を再現性よく行なうことができる。また、真値化
不要（気泡・固形粒子等を含まないとき）の場合、バイ
パス系の濃度計１３_１の測定値に基づいて、間欠的な主
管系の濃度計１３_２を校正することができる。

【０１４０】（第７の実施形態）図１３は本発明の第７
の実施形態に係る濃度測定装置の構成を示す模式図であ
る。本実施形態は、第４又は第５の実施形態の変形例で
あり、流量計の信号も方式によっては気泡の影響を受け
ることに着目し、真値化濃度測定値ｅｘで流量値Ｆを補
正し、真値化した流量信号を得るものである。

【０１４１】すなわち、本実施形態は、気泡や固形粒子
を含む被測定流体の流量（以下、複合流量という）を測
定するものであって、具体的には主管系の上流主配管１
１Ａに流量計１８が挿入されており、真値化測定装置２
０Ｂには、この流量計１８の測定値Ｆを真値化測定回路
部２０から出力される真値化濃度測定値ｅｘで補正する
流量補正演算回路２５を備えている。

【０１４２】ここで、流量補正演算回路２５は、真値化
濃度測定回路部２０からの真値化濃度測定値ｅｘを流量
補正信号に変換し、この流量補正信号に基づいて、流量
計１８の測定値Ｆをスパン調整等により校正して出力す
るものである。なお、流量補正信号は、真値化濃度測定
値ｅｘに所定の補正係数を掛算した値である（真値化濃
度ｅｘと真値化した流量とは比例的な関係にある場合が
多い）。すなわち、本実施形態は次式を実行する構成で
ある。

【０１４３】真値化した流量値＝流量値Ｆ×真値化濃度
ｅｘ×補正係数（実験等で決定）以上のような構成によ
れば、真値化濃度ｅｘに基づいて、校正した流量値を得
ることができる。

【０１４４】（第８の実施形態）図１４は本発明の第８
の実施形態に係る濃度測定装置の構成を示す模式図であ
る。本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、例
えば下水システムに適用可能であって、被測定流体３０
の入ったタンク・池等に検出部１０Ｄを浸漬させて濃度
測定するものである。

【０１４５】ここで、検出部１０は、被測定流体の上部
内壁４０から蝶番４１及び取付脚４２を介して旋回によ
り引上可能に濃度計１３が浸漬されている。但し、蝶番
４１は、メンテナンス時の旋回・引上用なので、濃度測
定の要素ではなく省略してもよい。濃度計１３は、鉛直
又は斜め方向に沿って被測定流体を通過可能に設置さ
れ、下部配管１１ｋａを介して下弁１２ｋａが取付けら
れ、且つ上部配管１１ｋｂを介して上弁１２ｋｂが取付
けられている。

【０１４６】下弁１２ｋａ及び上弁１２ｋｂは、被測定
流体３０内に電気信号を入れない観点から設けられた空
気圧作動弁であり、それぞれ圧搾空気配管１１ｐａ，１
１ｐｂを介して下弁作動用弁１２ｍａ及び上弁作動用弁
１２ｍｂに接続されている。この下弁作動用弁１２ｍａ
及び上弁作動用弁１２ｍｂは、命令装置２１により開閉
制御される電磁弁である。

【０１４７】また、上弁１２ｋｂ直下の上部配管１１ｋ
ｂには、圧搾空気配管１１ｐｃが取り付けられ、圧搾空
気配管１１ｐｃは、命令装置により開閉制御される電磁
弁としての圧搾ガス吹込弁１２ｍｘが取り付けられてい
る。

【０１４８】また、濃度計１３の測定信号Ｅを測定回路
２２に伝送する信号線は、信号線保護管１９により被測
定流体３０から保護されている。

【０１４９】次に、以上のように構成された濃度測定装
置の動作を説明する。真値化測定の際に、命令装置２１
は、下弁作動用弁１２ｍａ及び上弁作動用弁１２ｍｂを
開にすることにより、下弁１２ｋａ及び上弁１２ｋｂを
開にし、被測定流体３０を濃度計１３に自然充満させ
る。

【０１５０】次に、命令装置２１は、下弁作動用弁１２
ｍａを閉にすることにより、図１５（ａ）に示すよう
に、下弁１２ｋａを閉にし、気泡３１を浮上させると共
に、固形粒子３２を沈降させ、測定回路２２が被測定流
体３０の濃度を真値化して測定する。

【０１５１】真値化測定の後、命令装置２１は、図１５
（ｂ）に示すように、下弁１２ｋａを開にすると共に、
上弁１２ｋｂを閉にし、圧搾ガス吹込弁１９を開にして
圧搾空気配管１１ｐｃから圧搾空気を導入し、濃度計１
３内の被測定流体３０を下部配管１１ｋａ側から排除す
る。

【０１５２】上述したように本実施形態によれば、配管
系を流れる被測定流体ではなく、タンク・池等の容器内
に収容された被測定流体３０であっても、濃度計１３を
浸漬させることにより、第１の実施形態と同様に真値化
測定を行なうことができる。

【０１５３】なお、本実施形態は、被測定流体３０中に
濃度計を浸漬させる手段として蝶番４１及び取付脚４２
を用いた場合を説明したが、これに限らず、濃度計１３
をチェーンブロックで吊り下げる構成か、あるいは浮き
から吊り下げて液面に浮かせる構成としても、本発明を
同様に実施して同様の効果を得ることができ、特に、メ
ンテナンスの容易な濃度測定装置を実現することができ
る。

【０１５４】（第９の実施形態）図１６は本発明の第９
の実施形態に係る濃度測定装置の構成を示す模式図であ
る。本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、被
測定流体を連続的に測定するものであり、具体的には、
濃度計１３及び測定回路２２に代えて、マイクロ波濃度
計１３Ａｘ及び測定回路２２Ａを備えている。

【０１５５】ここで、マイクロ波濃度計１３Ａｘは、周
知技術の濃度測定機能Ａ１に加え、減衰量測定機能Ａ２
を備えている。

【０１５６】濃度測定機能Ａ１は、予め配管１１ｃ中に
基準流体を流したときの配管の径方向に沿って伝搬した
マイクロ波の伝搬速度（又は位相）と、配管１１ｃ中を
流れる被測定流体３０の配管１１ｃの径方向に沿って伝
搬したマイクロ波の伝搬速度（又は位相）との差に基づ
いて濃度を測定し、測定信号Ｅを測定回路２２Ａに送出
するものである。

【０１５７】減衰量測定機能Ａ２は、配管１１ｃの径方
向に沿って被測定流体３０中を伝搬したマイクロ波の減
衰量を測定し、この減衰量Ａｔを測定回路２２Ａに送出
するものである。

【０１５８】測定回路２２Ａは、前述した測定回路２２
の機能に加え、媒質濃度算出機能Ａ３、濃度対応機能Ａ
４及び濃度校正機能Ａ５を備えている。

【０１５９】媒質濃度算出機能Ａ３は、被測定流体３０
が流れている状態で測定された複合濃度ｅ０と真値化し
た状態で測定された真値化濃度ｅｘとの差に基づいて気
泡３１及び／又は固形粒子３２の濃度ｅ３を算出し、算
出結果ｅ３を濃度対応機能Ａ４に送出するものである。

【０１６０】濃度対応機能Ａ４は、減衰量測定機能Ａ２
により測定された減衰量Ａｔと媒質濃度算出機能Ａ３に
より算出された気泡３１及び／又は固形粒子３２の濃度
ｅ３とを対応付けるものである（例、ｅ３＝ａ・Ａｔ、
但しａは比例定数、など）。

【０１６１】濃度校正機能Ａ５は、減衰量測定機能Ａ４
により測定される減衰量Ａｔと濃度対応機能Ａ４の対応
付けとに基づいて、マイクロ波濃度計１３Ａｘにより測
定される被測定流体３０の複合濃度ｅ０を真値化濃度ｅ
ｘ（＝ｅ０−ａ・Ａｔ）に校正し、校正結果ｅｘを信号
処理回路２３に送出するものである。

【０１６２】次に、以上のように構成された濃度測定装
置の動作を説明する。いま、マイクロ波濃度計１３Ａｘ
は、濃度測定機能Ａ１により、被測定流体の測定信号Ｅ
を測定回路２２Ａに送出すると共に、減衰量測定機能Ａ
２により、被測定流体を伝搬したマイクロ波の減衰量Ａ
ｔを測定回路２２Ａに送出する。

【０１６３】ここで、前述同様に、命令装置２１の制御
により、被測定流体３０の複合濃度ｅ０と真値化濃度ｅ
ｘとが測定される。

【０１６４】測定回路２２Ａにおいては、媒質濃度算出
機能Ａ３により、被測定流体３０の複合濃度ｅ０と真値
化濃度ｅｘとの差に基づいて気泡３１及び／又は固形粒
子３２の濃度ｅ３を算出し、算出結果ｅ３を濃度対応機
能Ａ４に送出する。

【０１６５】濃度対応機能Ａ４は、マイクロ波濃度計１
３Ａｘから受けた減衰量Ａｔと媒質濃度算出機能Ａ３に
より算出された気泡３１及び／又は固形粒子３２の濃度
ｅ３とを対応付けて（ｅ３＝ａ・Ａｔ）、これ以後受け
る減衰量Ａｔ’を濃度ｅ３’（＝ａ・Ａｔ’）に変換可
能となる。

【０１６６】なお、以上の動作は真値化濃度ｅｘを実際
に測定するときだけ行なわれる。

【０１６７】次に、測定回路２２Ａでは、濃度対応機能
Ａ４が、マイクロ波濃度計１３Ａｘから連続的に受ける
減衰量Ａｔ’を演算ａ・Ａｔ’により濃度ｅ３’に変換
して濃度校正機能Ａ５に送出し続ける。

【０１６８】濃度校正機能Ａ５は、連続的に測定される
被測定流体３０の複合濃度ｅ０を、濃度対応機能から受
ける濃度ｅ３’を用いて真値化濃度ｅｘ（＝ｅ０−ｅ
３’）に校正し、校正結果ｅｘを真値化濃度測定値ｅｘ
として信号処理回路２３を介して出力する。

【０１６９】上述したように本実施形態によれば、第１
の実施形態と同様の効果に加え、被測定流体３０を連続
的に測定することができる。

【０１７０】なお、本願発明は、上記各実施形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施
形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、そ
の場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記
各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示
される複数の構成用件における適宜な組み合わせにより
種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される
全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発
明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施す
る場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるもの
である。

【０１７１】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【０１７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定の際に、被測定流体中で短時間に浮上・沈降する大き
さの気泡や固形粒子をオンラインで除去しつつ、濃度を
測定できる。また、被測定流体中の大きな気泡をオンラ
インで除去でき、濃度測定の再現性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る濃度測定装置の
構成を示す模式図

【図２】同実施形態における検出部の一例を示す模式図

【図３】同実施形態における濃度計の一例を示す模式図

【図４】同実施形態における濃度計の一例を示す模式図

【図５】同実施形態における被測定流体の減衰収斂又は
増加収斂パターンを示す模式図

【図６】同実施形態における被測定流体の減衰収斂パタ
ーンを示す模式図

【図７】同実施形態における上流弁及び下流弁の設置等
を説明するための模式図

【図８】同実施形態における変形例を説明するための模
式図

【図９】同実施形態における変形例を説明するための模
式図

【図１０】同変形例の説明に用いる気体の溶解度を示す
図

【図１１】本発明の第４の実施形態に係る濃度測定装置
の構成を示す模式図

【図１２】本発明の第６の実施形態に係る濃度測定装置
の構成を示す模式図

【図１３】本発明の第７の実施形態に係る濃度測定装置
の構成を示す模式図

【図１４】本発明の第８の実施形態に係る濃度測定装置
の構成を示す模式図

【図１５】同実施形態における動作を説明するための模
式図

【図１６】本発明の第９の実施形態に係る濃度測定装置
の構成を示す模式図

【符号の説明】

１０，１０Ａ〜１０Ｅ…検出部 １１ａ…上流配管 １１ｂ…下流配管 １１Ａ…上流主配管 １１Ｂ…下流主配管 １１ｋａ…下部配管 １１ｋｂ…上部配管 １１ｐａ〜１１ｐｃ…圧搾空気配管 １２ａ…上流弁 １２ｂ…下流弁 １２ｋａ…下弁 １２ｋｂ…上弁 １２ｍａ…下弁作動用弁 １２ｍｂ…上弁作動用弁 １３，１３Ａ，１３Ａｘ，１３Ｂ，１３_１，１３_２…濃
度計 １４…バイパス配管 １５ｙ…バイパス弁 １６…絞り弁 １７…アキュムレータ １８…流量計 ２０，２０Ａ〜２０Ｃ…真値化測定回路部 ２１…命令装置 ２２，２２Ａ…測定回路 ２３…信号処理回路 ２４…濃度補正回路 ２５…流量補正演算回路 ３０…被測定流体 ３０ａ…スラッジ流体 ３０ｂ_１…発酵液 ３０ｂ_２…汚泥液 ３１…気泡 ３１ａ…炭酸ガス気泡 ３１ｂ…遊離ガス ３２…固形粒子 ３３，３３_１，３３_２…ポンプ ３４_１，３４_２…容器 ４０…上部内壁 ４１…蝶番 ４２…取付脚 Ａ１…濃度測定機能 Ａ２…減衰量測定機能 Ａ３…媒質濃度算出機能 Ａ４…濃度対応機能 Ａ５…濃度校正機能 ｅｘ…真値化濃度 ｅ０…複合濃度 ｅｃ…校正値 Ｅ…測定信号 syn…測定命令 ｍａ，ｍｂ…閉信号 ｍｙ…開信号 Ａｔ…減衰量

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直又は斜め方向に沿って設けられた配
   管と、 前記配管中を流れる被測定流体の濃度を測定するための
   濃度計と、 前記濃度計の下方側の配管に設けられた上流弁と、 前記濃度計の上方側の配管に設けられた下流弁と、 前記測定の際に、前記上流弁及び前記下流弁を閉じ、前
   記被測定流体に含まれる浮上性媒質及び／又は沈降性媒
   質を前記濃度計から除去して前記被測定流体の濃度を真
   値化する真値化手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
2. 【請求項２】 鉛直又は斜め方向に沿って設けられた配
   管と、 前記配管中を流れる被測定流体の濃度を測定するための
   濃度計と、 前記濃度計の下方側の配管に設けられた上流弁と、 前記測定の際に、前記上流弁を閉じ、前記被測定流体に
   含まれる浮上性媒質を前記濃度計から除去して前記被測
   定流体の濃度を真値化する真値化手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
3. 【請求項３】 鉛直又は斜め方向に沿って設けられた配
   管と、 前記配管中を流れる被測定流体の濃度を測定するための
   濃度計と、 前記濃度計の上方側の配管に設けられた下流弁と、 前記測定の際に、前記下流弁を閉じ、前記被測定流体に
   含まれる沈降性媒質を前記濃度計から除去して前記被測
   定流体の濃度を真値化する真値化手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の濃度測定装置において、 前記真値化手段により真値化した状態で測定された真値
   化濃度に基づいて、前記被測定流体が流れている状態で
   測定された複合濃度を補正する濃度補正手段を備えたこ
   とを特徴とする濃度測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の濃度測定装置において、 前記真値化手段により真値化した状態で測定された真値
   化濃度と前記被測定流体が流れている状態で測定された
   複合濃度とを用いて演算を実行し、演算結果を出力する
   演算手段を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の濃度測定装置において、 前記配管がバイアス系として分岐接続された主配管と、 前記主配管中を流れる被測定流体の濃度を測定する主配
   管用濃度計と、 前記真値化手段により真値化した状態で測定した真値化
   濃度に基づいて、前記主配管用濃度計により測定された
   複合濃度を補正する濃度補正手段を備えたことを特徴と
   する濃度測定装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の濃度測定装置におい
   て、 前記真値化手段により真値化した状態で測定された真値
   化濃度と前記被測定流体が流れている状態で測定された
   複合濃度とを用いて演算を実行し、演算結果を出力する
   演算手段を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載の濃度測定
   装置において、 前記被測定流体が間欠的に流れるとき、前記バイアス系
   の配管で濃度計よりも上流側の配管に取付けられたアキ
   ュムレータを備えたことを特徴とする濃度測定装置。
9. 【請求項９】 請求項６又は請求項７に記載の濃度測定
   装置において、 前記主配管中を流れる被測定流体の流量を測定する流量
   計と、 前記真値化手段により真値化した状態で測定された真値
   化濃度に基づいて演算を実行し、前記流量計により測定
   された流量値を補正する流量補正演算手段を備えたこと
   を特徴とする濃度測定装置。
10. 【請求項１０】 鉛直又は斜め方向に沿って設けられた
    配管と、 前記配管が被測定流体中に浸漬されている状態で、前記
    配管中に侵入している被測定流体の濃度を測定するため
    の濃度計と、 前記濃度計の下方側の配管に設けられた上流弁と、 前記濃度計の上方側の配管に設けられた下流弁と、 前記測定の際に、前記上流弁及び前記下流弁を閉じ、前
    記被測定流体に含まれる浮上性媒質及び／又は沈降性媒
    質を前記濃度計から除去して前記被測定流体の濃度を真
    値化する真値化手段と、 前記配管から被測定流体を除去する際に、前記下流弁と
    濃度計との間の配管から圧搾ガスを導入するための圧搾
    ガス導入手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項
    に記載の濃度測定装置において、 前記濃度計は、マイクロ波濃度計であり、予め配管中に
    基準流体を流したときの前記配管の径方向に沿って伝搬
    したマイクロ波の伝搬速度と、前記配管中を流れる被測
    定流体の前記配管の径方向に沿って伝搬したマイクロ波
    の伝搬速度との差に基づいて濃度を測定する機能を備え
    ており、さらに、 前記配管の径方向に沿って被測定流体中を伝搬したマイ
    クロ波の減衰量を測定する減衰量測定手段と、 前記被測定流体が流れている状態で測定された複合濃度
    と前記真値化手段により真値化した状態で測定された真
    値化濃度との差に基づいて前記浮上性媒質及び／又は沈
    降性媒質の濃度を算出する媒質濃度算出手段と、 前記減衰量測定手段により測定された減衰量と前記媒質
    濃度算出手段により算出された前記浮上性媒質及び／又
    は沈降性媒質の濃度とを対応付ける濃度対応手段と、 前記減衰量測定手段により測定される減衰量と前記濃度
    対応手段の対応付けとに基づいて、前記濃度計により測
    定される被測定流体の複合濃度を前記真値化濃度に校正
    する濃度校正手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
12. 【請求項１２】 請求項１に記載の濃度測定装置におい
    て、 前記上流弁と前記濃度計との間の距離は、前記濃度計と
    前記下流弁との間の距離よりも短いことを特徴とする濃
    度測定装置。
13. 【請求項１３】 請求項１に記載の濃度測定装置を用い
    た濃度測定方法において、 前記測定の際に、前記上流弁を閉じるステップと、 前記上流弁を閉じた後、前記下流弁を閉じるステップ
    と、 を含んでいることを特徴とする濃度測定方法。