JP2002509245A - 濃度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 導管を流れる液体中の固体成分を含む懸濁液中で可動であって導管内に横向きに配された検出器本体（３）及び検出器要素（３）の領域に懸濁液の濃度の最も高い部分を導く流れ変更要素（４）を含む懸濁液の濃度を測定する装置。本発明は、固定されたディフレクター（４）である流れ変更要素により特徴付けられており、このディフレクターは、導管壁（１）に最も近い懸濁液流れの境界層（７）が検出器本体（３）の領域から離れて導かれるようにその流れを変更させるように配置されている。又本発明は濃度を測定するための方法及びディフレクターに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、導管を通って流れる懸濁液中の固体成分の濃度を測定するための方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

懸濁液は、少なくとも二つの成分、即ち、液体と固体粒子を含む流体である。
製紙業におけるパルプの懸濁液は、液体は実質的に水であり、固体粒子は繊維で
あり、充填剤、化学物質及び不純物を含む場合もある。

【０００３】 懸濁液が導管壁に付近に境界層を作りながら導管を流れるとき、そこでは流速
は遅く、導管壁に最も近いところの速度は実際にゼロである。流体物理学的には
、懸濁液のような二成分流体では境界層内により多くの液体が含まれ、このこと
は固体粒子の濃度は懸濁液の主流部より境界層内においてより低いことを意味す
る。

【０００４】 そのため、懸濁液中の固体粒子の濃度測定は主流部あるいは主流部と同等の濃
度を示す流れにおいて行わなければならない。後者の場合は、運転停止後のパル
プ懸濁液測定で通常適用可能であり、水とパルプを導管から空にすると、それに
より乾燥したパルプファイバーによる詰まりが通常形成され、これは、プラント
を再稼動するとき、導管内側の保護されていない器機に影響を与えるか、あるい
はふるいにかけられていない懸濁液の場合には、懸濁液と共に運ばれた不溶解片
がゲージに損傷を与えるか、及び／又は測定の結果に永久的に影響を及ぼす。

【０００５】 このような弊害を防ぐために、導管の側面に固定される球状部の内側にゲージ
を設置して濃度を測定することが従来から知られている。そこには検出器要素が
懸濁液に含まれている可能性のある有害な不純物から保護するように設置されて
いる。しかしながら、球状部は導管壁に取り付けられているので、特別な測定方
法で測定しなければ、かなりの流量の境界層がこの球状部を通過することになる
。それゆえ球状部の内側では主流部の濃度が測定されない。このような状況では
懸濁液の濃度が適切に測定されず、重大な経済的な損失を生じることになる。こ
のため、この種の装置には、球状部内にそして検出器要素の領域まで主流部を送
り込むプロペラが設けられている。

【０００６】 このため、ともかく主流部の濃度が球状部の中に導入されようにするために、
従来ではポンプ効果を利用することが必要とされていた。特にパルプ懸濁液につ
いて言えば、大量の懸濁液が導管の中を流れている。これには、強力なモータの
設置や、幾つかの器機と移動可能な部品を含む装置が必要となり、この装置のた
めの点検や保守が必要とされる結果、かなり大きなエネルギー消費につながるこ
とになる。 このような従来技術を使用することにより、また不充分なあるいは不均一な主
流が供給される危険性を伴ない、それゆえ誤った測定結果を排除することができ
ない。

【０００７】 本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、このような欠点を確実に且つ経済
的に解決することができる装置と方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この目的は、本発明による導管を流れる液体中の固体成分を含む懸濁液中で可
動である検出器要素の動きを懸濁液流に対する抵抗として検出し、懸濁液中に存
在し且つ共に流れる物質の影響から検出器本体が保護され、懸濁液の濃度の最も
高い部分を前記検出器本体の領域へと導く懸濁液の濃度を測定する方法において
、導管壁に最も近い所を流れる懸濁液流の境界層の流れを検出器本体の領域から
離れて導かれるように変更することを特徴とする濃度測定方法によって解決され
る。

【０００９】 またこの目的を解決するために本発明では、導管を流れる液体中の固体成分を
含む懸濁液中で可動であって導管内に横向きに配された検出器本体が、検出器要
素の動きを懸濁流に対する抵抗として検出するために配され、懸濁液中に存在し
且つ共に流れる物質の影響から検出器要素を保護するための手段と、懸濁液の濃
度の最も高い部分を前記検出器本体の領域へと導く流れ変更要素とを含む懸濁液
の濃度を測定する装置において、流れ変更要素が固定したディフレクターであり
、このディフレクターが、検出器本体の領域から離れて導かれるように導管壁に
最も近いところの懸濁液流の境界層の流れを変えるように配置されていることを
特徴とする濃度測定装置を提供する。

【００１０】 導管壁に最も近い、懸濁液流の境界層の流れの向きを変えることによって、境
界層は、導管の外方の領域あるいは導管の懸濁液の通る主要通路の外方に置かれ
た検出器要素の領域から離れるように導かれる。そしてこのことは、固定式ディ
フレクターである境界層の流れを変更する手段により達成され、これによりパル
プ濃度測定についての境界層による影響を確実に受けなくなる。従来技術とは異
なり、懸濁液の流れの方向は、外部動力源により変えられるのではなく、通常の
推進ポンプによって主流に与えられた推進力により得られる。

【００１１】 境界層は検出器要素の領域内でその流れが変更されるので、検出器要素は、実
質的により誤差の少ない測定結果が得られる濃度の懸濁液主流部中で作動する。 従来技術と同様に本発明においても、流れの中で液体の不必要な損失を避ける
ために、例えば、導管の側面に検出器を取り付けることにより、流れができる妨
害されないように懸濁液導管内で検出を行うことが望ましい。導管の中にかなり
の長さの検出器を配置した場合には、上述したように検出器に損失の他に懸濁液
に含まれている可能性のある不溶解物質流を収集してしまい、その結果導管を栓
することになる。

【００１２】 公知の保護球状部に関する請求項３の特徴により、損傷や望ましくない影響に
対する検出器要素の安全性が強化され、導管内の流れへの影響が減少することに
なる。球状部内に向って流れる境界層により、球状部の口の領域に取り付けられ
た検出器要素は、主流部とみなされるパルプ濃度の最も濃い流れの中で安全に作
動することができる。

【００１３】 ディフレクターが球状部の内側方向に湾曲していることにより、懸濁液の流れ
が良好になり、ディフレクターの入口領域を出口の流れ領域より大きくした場合
には、懸濁液の流れが良好になる。これにより球状部の中の境界層の入口で速度
が増加し、その結果、球状部の内側の流れの量は増大する。このため球状部は適
当に平らな曲面とされているので境界層はディフレクターから球状部の下流側ま
で球状部の外側壁の沿って安全に流れるようになる。特に、パルプ懸濁液に関し
ては、通常導管内が比較的高圧下にあり、そのために球状部は、この圧力に耐え
るように構成されなければならない。従ってたいていの場合二重の湾曲表面を有
するように設計されている。

【００１４】 ディフレクターより上流にスクリーンを配置することにより、流れに含まれて
いる可能性のある大きな不純物がディフレクターの入口から除かれるため、導管
内の詰まりを防ぐことができる。スクリーンは、そのスクリーン要素間の距離が
、ディフレクタープレートと導管壁との間の距離より、短くなるように配置する
のが好ましい。これにより、導管が詰まる危険を最小限に抑えることができる。
スクリーンは、ディフレクターから上流のある距離で導管壁から延び、そして導
管の内側の方向に延びる、例えば、直線的に伸びる反発手段から形成されている
ことが好ましい。検出器の位置で、スクリーンは、導管の中でディフレクターと
同じ長さで設けるか、あるいはディフレクターの長さを超えて内側に延びた長さ
で設ける。簡単なスクリーンはディフレクターの幅に沿って分布する何枚かの三
角形のプレートで構成してもよく、導管壁に取り付けられた、流れ方向に向いた
尖った角を持っていてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】

図１において、符号１は、水とパルプファイバー、充填材などの固体を含むパ
ルプ懸濁液を移送するための導管を示す。導管１は、その側面に取り付けられた
球状部２を有し、導管に隣接する領域に懸濁液の中で回転する検出器要素３が設
けられている。検出は、懸濁液中の検出器要素の回転抵抗を検出し、懸濁液の濃
度を測定するというそれ自体よく知られた方法で行われる。

【００１６】 検出器要素の上流には、ディフレクター４が配置されており、それは、金属プ
レートからなり、この場合、実質的に４分の１円弧状に対応した断面を有してい
る。導管１の壁から斜めに見たときのディフレクターの寸法は、導管を通して流
れる懸濁液の境界層７が、ディフレクター４によって流れを変えられるような寸
法になっている。境界層は、流れを変えた後、図の破断線９で示すディフレクタ
ーの出口に水平方向に移動し、境界層は球状部２の内部に導かれ、球状部の内部
壁に沿って流れ、最終的に球状部の１０の位置を離れ、そして導管１の主流に戻
るように導かれる。入口８の領域が出口９の領域より広くなるようにディフレク
ター４を配置させることにより、境界層の速さを増すことができ、その結果、球
状部壁２に沿った好ましい流れが得られる。

【００１７】 ディフレクター４の上流には、複数のスクリーン要素５がディフレクターの幅
に沿って配置されており、この場合これらスクリーン要素は、流れ方向から見た
ときに大きい断面を有する三角形のプレートからなり、これにより懸濁液に含ま
れる可能性のある不溶解の小枝などの大きな不純物がディフレクターから押し離
され、従って導管の詰まりを防止することができる。符号６は、導管の幅を横断
して見たときの懸濁液の流速分布を示す。速度は、境界層７を除いて導管の断面
の主部分では小さく変化するが、導管壁近くのスピードは遅く、そして壁の最も
近いところではゼロである。このようなディフレクターの構成によってディフレ
クターの下流では、懸濁液部分が主流部となり、その結果、検出器要素３は、全
体として懸濁液の濃度を表す濃度を有する主流部中で作動することになる。符号
１１は、ディフレクター４の固定装置を示す。この場合、この固定装置は二枚の
プレートからなり、これらは、その長さに沿ってディフレクター４に結合してい
る。そして更に導管１の壁の内側に固定、例えば、溶接により固定するように上
方に伸びた部分を有している。

【００１８】 この態様においてディフレクター４は、図２より明らかであるが、シリンダの
一部分を構成しており、従って容易に製造することができる。この図は、また固
定要素１１とクリーン要素５を示しており、これらはディフレクターの入口表面
８に亘って配置されている。

【００１９】 図３は、再度スクリーン要素の配置を示しており、これらの要素とディフレク
ターの入口端部との間には、ある程度の距離が設けられている。この図は、固定
要素１１だけでなくディフレクター４の出口表面９をも示している。

【００２０】 本発明は上記の態様に限定されることなく、固定する形や方法に関しては変え
ることができる。ある場合には、ディフレクターが球状部と協働するのではなく
、その代わりに導管の内側に対して延びるプレートを有する鋤のような構成で、
検出器要素が内部方向に、上方に、そして後方に作動するように配置することも
可能である。このような鋤様のディフレクターは検出器要素から横方向に境界層
の流れを変えるので、懸濁液を最も多く含む部分は主流部から検出器要素の領域
に流れ込むようになる。

【００２１】 本発明の装置を用いて濃度を測定する場合、多くの応用例では検出器要素を検
出器要素の軸に対して斜めに流れる部分を含む流れの中で作動させてもよい。測
定の正確さを高めるために、通常二翼のプロペラに類似する検出器本体の向きが
実質的に流れ方向と一致し、従って斜めに流れる部分に対して測定が影響されな
い場合に測定が行われるように検出方法を制御することができる。

【００２２】 ディフレクターは、また例えば、二重湾曲表面を有するように構成してもよく
、これにより各々導管壁及び球状部壁がより密着した状態で連結する。更にディ
フレクターを平らなプレートとしてあるいは少なくとも直線的な断面をもって構
成することも本発明の範囲内である。このようにディフレクターを形成すること
により例えば、実質的に図１に示すディフレクター４の位置に置かれ、しかし直
線的に伸びる断面もつことになる。またスクリーン要素を例えば、ロッドのよう
に異なった形状にしてもよい。ふるいにかけたパルプのような不純物のない懸濁
液の測定では、スクリーン要素を省略することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 軸に沿った断面を示す本発明のディフレクターを含む導管を含む装置を示す。

【図２】 図１の矢印IIの方向から見たときの導管を介した断面における装置を示す。

【図３】 図１の矢印IIIの方向から見た装置を示す。

【符号の説明】

１ 導管 ２ 球状部 ３ 検出器要素 ４ ディフレクター ７ 境界層

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導管を流れる液体中の固体成分を含む懸濁液中で可動である
   検出器要素の動きを懸濁液流に対する抵抗として検出し、懸濁液中に存在し且つ
   共に流れる物質の影響から検出器本体が保護され、懸濁液の濃度の最も高い部分
   を前記検出器本体の領域へと導く懸濁液の濃度を測定する方法において、導管壁
   に最も近い所を流れる懸濁液流の境界層（７）の流れを検出器本体の領域から離
   れて導かれるように変更することを特徴とする濃度測定方法。
2. 【請求項２】 導管を流れる液体中の固体成分を含む懸濁液中で可動であっ
   て導管内に横向きに配された検出器本体（３）が、検出器要素の動きを懸濁流に
   対する抵抗として検出するために配され、懸濁液中に存在し且つ共に流れる物質
   の影響から検出器要素を保護するための手段と、懸濁液の濃度の最も高い部分を
   前記検出器本体の領域へと導く流れ変更要素（４）とを含む懸濁液の濃度を測定
   する装置において、流れ変更要素が固定したディフレクター（４）であり、該デ
   ィフレクター（４）が、検出器本体（３）の領域から離れて導かれるように導管
   壁（１）に最も近いところの懸濁液流の境界層（７）の流れを変えるように配置
   されていることを特徴とする濃度測定装置。
3. 【請求項３】 導管に保護球状部（２）が、導管に対して横向きに固定され
   ており、導管のこの部分あるいは付近に検出器本体（３）が配されていることを
   特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 ディフレクター（４）が、流れ方向を変えれらた境界層（７
   ）を球状部の中に導くために、球状部（２）の上流側に置かれていることを特徴
   とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 ディフレクターが、導管（１）を通して及び球状部を通して
   軸に沿った断面から見たときに、ディフレクターの第一の部分が導管（１）の流
   れ方向に向き、そして第二の部分が球状部（２）の中に入り込むように湾曲して
   いることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記第一の部分とそれに隣接した導管壁との間の領域（８）
   が、境界層の流速を増大させるために、前記第二の部分とそれに隣接した導管壁
   との間の領域（９）より大きくなっていることを特徴とする請求項５に記載の装
   置。
7. 【請求項７】 スクリーン要素（５）が、大きな不純物がディフレクター（
   ４）に進入するのを防止するために設けられていることを特徴とする請求項２乃
   至６のうちのいずれかの項に記載の装置。
8. 【請求項８】 スクリーン要素が、流れ方向から見たときに導管の中で内側
   方向が増加した断面を持つ要素であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 請求項２乃至８のいずれかに記載の装置に適用されるディフ
   レクター。