JP3631477B2 - Densitometer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸濁物質の濃度、例えば汚泥濃度、その他液体中の種々の懸濁、または溶解物質の濃度の測定を、マイクロ波または超音波または光または放射線を応用して行なう濃度計に係り、特に配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態を容易に検知できるようにした濃度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、マイクロ波を、濃度の基準となるゼロ水(例えば、濃度0%とみなせる水道水)へ入射すると、その受信波は、送信波に比べて位相遅れ(θ1 )が生じる。
【0003】
また、マイクロ波を、汚泥等の懸濁液へ入射すると、同様にその受信波は、送信波に比べて位相遅れ(θ2 )が生じる。
【0004】
これら位相遅れの差(位相差Δθ=θ2 −θ1 )は、懸濁物質濃度と液体に溶解している物質濃度との和に比例する。
【0005】
そして、この現象を数式で表わすと、次のようになる。
【0006】
ここで、C:補正係数
a:感度係数
θ1 :基準となるゼロ水にマイクロ波を入射した場合の位相遅れ
θ2 :懸濁液へマイクロ波を入射した場合の位相遅れ
以上のような原理に基づいたマイクロ波式濃度計としては、例えば“特開平4−238246号公報”、“特開平5−322801号公報”により報告されている。
【0007】
このマイクロ波式濃度計は、光学式や超音波式の濃度計と比較して、懸濁物質の付着や液体中の気泡の影響を受け難い等、優れた特徴を有している。
【0008】
図12は、この種のマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図である。
【0009】
図12において、内部を流体である液体が通過する配管1の管外壁に、マイクロ波を送信するマイクロ波送信子2とマイクロ波を受信するマイクロ波受信子3が対向配置されている。
【0010】
マイクロ波発信器4から発射されたマイクロ波は、マイクロ波送信子2→管内流体→マイクロ波受信子3という経路(経路1)を経て、位相測定回路5に入力される。
【0011】
一方、マイクロ波送信子2を介さずにマイクロ波が位相測定回路5に入力される経路(経路2)を設けている。
【0012】
そして、これら2つの経路を通過したマイクロ波の位相差を求めることにより、配管1の内部を通過する液体の濃度を求めるようになっている。
【0013】
ところで、このようなマイクロ波式濃度計の場合、超音波式濃度計等と同様に安定測定を行なうためには、その配管1内部が測定対象となる液体で充満されている(満水状態である)必要がある。
【0014】
すなわち、上記図7に示した経路1が、測定中は常に満水状態となる必要がある。
【0015】
しかしながら、実際の汚泥処理プロセスでは、濃度計の上流側での気泡混入状況によっては、例えば図13に示すように、混入した気泡がつながってできたエア溜まりが、濃度計の配管1の内部の半分程度まで生じる場合もある。
【0016】
そして、このような状況では、マイクロ波送信子2、マイクロ波受信子3の付近に液面があり、マイクロ波は正常な測定状態(満水状態)の伝播経路ではなく、エア溜まり中を伝播するマイクロ波や液面での反射波の影響を受けるため、測定値も不安定で、満水状態で測定した場合と比較して測定値が異常に高くなったり、低くなったり、急激に変化する等、測定値に誤差が生じて乱れたものとなる。
【0017】
また、流体の流速が低い場合(例えば0.6m/s以下)、流体中の土砂等の固形物が配管1の下側へ沈降し、堆積することがある。
【0018】
そして、堆積物が増えていくと、配管1の内部の濃度分布にむらができるため、正しい測定ができない場合がある。
【0019】
かかる点に関して、より詳細に説明すると、上述した濃度測定方法は、配管1中に測定対象の汚泥が満たされた状態で、しかも濃度も均一になっているという前提での濃度測定であるが、エアを多く含む汚泥の場合には、エアが配管1内に蓄積して配管1上部にエア溜まりができ、マイクロ波送信子2、マイクロ波受信子3が対向配置されている中心線付近まで溜まってきて測定に支障をきたす。
【0020】
また、汚泥の流速が遅い場合には、砂分等の汚泥中の重い成分が配管1下部に徐々に堆積して、中心線付近まで堆積して測定に支障をきたす場合がある。
【0021】
しかしながら、このように、配管1中にエア溜まりや汚泥の堆積が起って、配管1中が汚泥で満たされた状態でなくなりつつあることや、濃度の均一性がなくなりつつあることを自動的に前もって検知することができず、測定値が異常になった時点で初めて気づき、その異常値の原因が何であるかも容易に判らず、汚泥の流れを停止して配管1内を見るための窓部等を開けてみて、初めてエア溜まりや汚泥の堆積が判るというような不都合な問題がある。
【0022】
なお、このような問題は、マイクロ波式濃度計の場合に限らず、超音波式濃度計、光学式濃度計、放射線式濃度計の場合についても、同様に言えることである。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の濃度計においては、配管の内部に大量のエア溜まりが生じた場合、エア溜まり中を伝播するマイクロ波や液面での反射波の影響によって、測定値も不安定で乱れたものになるという問題があった。
【0024】
また、流体の流速が低い場合、流体中の土砂等の固形物が配管の下側へ沈降し、堆積することがあり、堆積物が増えていくと配管内部の濃度分布にむらができるため、正しい測定ができないという問題があった。
【0025】
さらに、配管の内部にエア溜まりや汚泥の堆積が生じた場合にも、その状態を早期に検知することができず、またその原因を確認するために窓部等を開けて配管1内を見なければならず、煩わしいという問題があった。
【0026】
本発明の目的は、配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することが可能な濃度計を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
まず、請求項1に対応する発明では、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して設置された一対の電極と、一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管内部に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えて成る。
【0028】
従って、請求項1に対応する発明の濃度計においては、配管内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管の上側にできることから、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して一対の電極を設置して、この一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管の内部に発生したエア溜まりを検知することができる。
【0029】
これにより、配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することができる。
【0030】
また、請求項2に対応する発明では、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に対向して設置された一対の電極と、一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管内部に発生した連なり続く長いエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えて成る。
【0031】
従って、請求項2に対応する発明の濃度計においては、配管内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管の上側にできることから、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に対向して一対の電極を設置して、この一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管の内部に発生した連なり続く長いエア溜まりを検知することができる。
【0032】
これにより、配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することができる。
【0033】
さらに、請求項3に対応する発明では、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、配管内部の所々に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えて成る。
【0034】
従って、請求項3に対応する発明の濃度計においては、配管内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管の上側にできることから、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に沿ってかつ水平方向に対向して複数対の電極を設置して、この各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、配管の内部の所々に発生したエア溜まりを検知することができる。
【0035】
これにより、配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することができる。
【0036】
一方、請求項4に対応する発明では、上記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、一対の電極、または複数対の電極を、配管の管壁の最頂部近傍位置に設置するようにしている。
【0037】
従って、請求項4に対応する発明の濃度計においては、配管の管壁の最頂部近傍位置に、一対の電極、または複数対の電極を設置することにより、配管の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することができる。
【0038】
また、請求項5に対応する発明では、上記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、一対の電極、または複数対の電極を、配管の管壁の最頂部から配管の周方向に所定距離だけずらした位置に設置するようにしている。
【0039】
従って、請求項5に対応する発明の濃度計においては、配管の管壁の最頂部から配管の周方向に所定距離だけずらした位置に、一対の電極、または複数対の電極を設置することにより、配管の内部にある程度のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界に近付いていることを検知することができる。
【0040】
一方、請求項6に対応する発明では、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、配管内部に発生したエア溜まりを複数段階に分けて検知するエア溜まり検知手段とを備えて成る。
【0041】
従って、請求項6に対応する発明の濃度計においては、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して複数対の電極を設置することにより、配管の内部にエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりの発生を段階的に検知することができる。
【0042】
一方、請求項7に対応する発明では、上記請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線よりも下側にずらして設置するようにしている。
【0043】
従って、請求項7に対応する発明の濃度計においては、配管内部に大量のエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管の上側にできることから、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線から下側にずらして設置することにより、配管の内部に生じるエア溜まりの影響を受け難くすることができる。
【0044】
これにより、配管の内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも、満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことができる。
【0045】
また、請求項8に対応する発明では、上記請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線よりも上側にずらして設置するようにしている。
【0046】
また、請求項8に対応する発明の濃度計においては、流体の流速が低い場合、流体中の土砂等の堆積物は配管の下側に堆積することがあることから、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線から上側にずらして設置することにより、これら堆積物の影響を避けることができる。
【0047】
これにより、流体の流速が低い場合でも、正しい濃度測定を行なうことができる。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0049】
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0050】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図1に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管外壁に、水平方向に対向してマイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を一対だけ設置している。
【0051】
また、これら一対のマイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3は、配管1の水平方向の中心線からずらして(本例では、下側にずらして)設置している。
【0052】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、配管1内部に大量のエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管1の上側にできる。
【0053】
この点、本実施形態では、マイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を、配管1の水平方向の中心線よりも下側に設置していることにより、配管1内部に生じるエア溜まりの影響を受け難くすることができる。
【0054】
これにより、配管内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも、満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことができる。
【0055】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、マイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を、配管1の水平方向の中心線から下側にずらして、水平方向に互いに対向して一対だけ設置するようにしたものである。
【0056】
従って、配管1内部に生じるエア溜まりの影響を受け難くすることができるため、配管1内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも、満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことが可能となる。
【0057】
すなわち、配管1内部に大量のエア溜まりが生じた場合に、エア溜まり中を伝播するマイクロ波や液面での反射波の影響によって、測定値も不安定で乱れたものになるという従来の問題点を解消することが可能となる。
【0058】
(第2の実施形態)
図2は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0059】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図2に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管外壁に、水平方向に対向してマイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を一対だけ設置している。
【0060】
また、これら一対のマイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3は、配管1の水平方向の中心線からずらして(本例では、上側にずらして)設置している。
【0061】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、流体の流速が低い場合(例えば0.6m/s以下)、流体中の土砂等の堆積物は配管1の下側へ沈降し、堆積することがある。
【0062】
この点、本実施形態では、マイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を、配管1の水平方向の中心線よりも上側に設置していることにより、これら堆積物の影響を避けることができる。
【0063】
これにより、流体の流速が低い場合でも、正しい濃度測定を行なうことができる。
【0064】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、マイクロ波送信子2およびマイクロ波受信子3を、配管1の水平方向の中心線から上側にずらして、水平方向に互いに対向して一対だけ設置するようにしたものである。
【0065】
従って、配管1内部に堆積する堆積物の影響を避けることができるため、液体の流速が低い場合でも、正しい濃度測定を行なうことが可能となる。
【0066】
すなわち、流体の流速が低い場合(例えば0.6m/s以下)、流体中の土砂等の固形物が配管1の下側へ沈降し、堆積することがある。そして、堆積物が増えていくと、配管1の内部の濃度分布にむらができるため、正しい測定ができないという従来の問題点を解消することが可能となる。
【0067】
(第3の実施形態)
図3は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0068】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図3に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管外壁に、水平方向に対向してマイクロ波送信子12,22およびマイクロ波受信子13,23を複数対(本例では2対)だけ設置している。
【0069】
なお、以下の説明では便宜上、マイクロ波送信子12およびマイクロ波受信子13の対を第1対、マイクロ波送信子22およびマイクロ波受信子23の対を第2対と称する。
【0070】
一方、切換回路6と、記憶手段であるメモリ7と、信号処理回路(CPU)8と、出力回路9とを備えている。
【0071】
ここで、切換回路6は、濃度測定を行なう場合に、マイクロ波送信子12,22およびマイクロ波受信子13,23を、対毎にある時間間隔(例えば数秒間隔)で切り換えるものである。
【0072】
また、メモリ7は、配管1の内部の空気層と、濃度測定値との間にある関係をあらかじめ求めて記憶しておくものである。
【0073】
さらに、信号処理回路8は、位相測定回路5からの位相差測定信号を入力し、メモリ7にあらかじめ記憶されている配管の内部の空気層と、濃度測定値との間にある関係から、配管1の内部を通過する液体の濃度、または配管1の内部を通過する液体の液面位置(液位)を求めるものである。
【0074】
さらにまた、出力回路9は、信号処理回路8により求められた液体の濃度、または液面位置(液位)に相当する信号を外部に出力するものである。
【0075】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計の作用について説明する。
【0076】
まず、本濃度計で、実際の汚泥等の測定対象物の測定を行なう前にあらかじめ、配管1の上部から液面までの距離、すなわちエア溜まりの量(d)、真の濃度(C)、およびマイクロ波式濃度計測定値(M)との間の関係式を、第1対、第2対のそれぞれについて独立して求めておく。
【0077】
この関係式は、一般的に次のような式で表わすことができる。
【0078】
Mn =C+Fn (d) (1)
ただし、n: 対の番号
F(d):配管1の形状、各マイクロ波送信子・マイクロ波受信子対の取付位置等で決まる関数。
【0079】
上記関係式の例を図4に示す。
【0080】
図4(a)は、Cが一定で、dを変化させた時に、第1対のみを使用してマイクロ波式濃度計により測定した場合の測定値Mを示し、図4(b)は同様に、第2対のみを使用してマイクロ波式濃度計により測定した場合の測定値Mを示している。
【0081】
図4のd1 、d2 は、それぞれ第1対のみ、あるいは第2対のみを使用した場合で、濃度測定値に影響を与えないエア溜まり量の限界値である。
【0082】
これらの関係式 M1 =C+F1 (d)、M2 =C+F2 (d) を、メモリ7にあらかじめ記憶しておく。
【0083】
このメモリ7にあらかじめ記憶されている第1対および第2対による各関係式は、説明の簡単のため、1次式でそれぞれ次のような(2)、(3)式で表わされるものとする。
【0084】
M1 =C+a・d (2)
M2 =C+b・d (3)
ただし、
a:第1対のみを使用して、濃度を一定にした状態でdを変化させた場合の濃度計測定値変化率であり、あらかじめ実験等により求めて記憶しておく係数。
【0085】
図4の例では、
0≦d≦d1 の場合 a=0
d>d1 の場合 a≠0
b:第2対のみを使用して、濃度を一定にした状態でdを変化させた場合の濃度計測定値変化率であり、あらかじめ実験等により求めて記憶しておく係数。
【0086】
図4の例では、
0≦d≦d2 の場合 b=0
d>d2 の場合 b≠0
すなわち、
0≦d≦d1 の場合 a=b=0
d1 <d≦d2 の場合 a≠0、b=0
d>d2 の場合 a≠0、b≠0
である。
【0087】
上記(2)、(3)式から、濃度C、エア溜まり量dを求めると、
C=(M2 ・a−M1 ・b)/(a−b) (4)
d=(M1 −M2 )/(a−b) (5)
となる。
【0088】
なお、0≦d≦d1 の場合には、a=b=0となり、(4)式、(5)式でC、dは求められないが、エア溜まりによる濃度測定への影響がないため、M1 =M2 となるため、
C=M1 (=M2 )
d=0
とする。
【0089】
このようにすることにより、配管1内部にエア溜まりがあっても、濃度を求めることができる。
【0090】
また、エア溜まりの量d、言い換えれば配管1内部の液面位置を求めることもできる。
【0091】
以上のような演算を信号処理回路8において行ない、その演算結果である配管1の内部を通過する液体の濃度、または液体の液面位置(液位)が、出力回路9により外部へ出力されることになる。
【0092】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、マイクロ波送信子12,22およびマイクロ波受信子13,23を、水平方向に互いに対向して2対だけ設置し、さらにマイクロ波送信子12,22およびマイクロ波受信子13,23を対毎に切り換える切換回路6と、配管1の内部の空気層と、濃度測定値との間にある関係をあらかじめ求めて記憶しておくメモリ7と、メモリ7にあらかじめ記憶されている配管1の内部の空気層と、濃度測定値との間にある関係から、配管1の内部を通過する液体の濃度、または配管1の内部を通過する液体の液面位置(液位)を求める信号処理回路8と、信号処理回路8の演算結果である配管1の内部を通過する液体の濃度、または液体の液面位置(液位)を外部へ出力する出力回路9とを備えるようにしたものである。
【0093】
従って、配管1内部に生じるエア溜まりの影響を受け難くすることができるため、配管1内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも、満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことが可能となる。
【0094】
(第4の実施形態)
図5は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0095】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図5に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管外壁に、水平方向に対向してマイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33を複数対(本例では3対)だけ設置している。
【0096】
なお、以下の説明では便宜上、マイクロ波送信子12およびマイクロ波受信子13の対を第1対、マイクロ波送信子22およびマイクロ波受信子23の対を第2対、マイクロ波送信子32およびマイクロ波受信子33の対を第3対と称する。
【0097】
一方、切換回路6と、信号処理回路(CPU)8と、出力回路9とを備えている。
【0098】
ここで、切換回路6は、濃度測定を行なう場合に、マイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33を、対毎にある時間間隔(例えば数秒間隔)で切り換えるものである。
【0099】
また、信号処理回路8は、位相測定回路5からの位相差測定信号を入力し、配管1の内部を通過する液体の濃度を求めるものである。
【0100】
さらにまた、出力回路9は、信号処理回路8により求められた液体の濃度に相当する信号を外部に出力するものである。
【0101】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計の作用について説明する。
【0102】
切換回路6では、濃度測定を行なう場合に、マイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33を、対毎に切り換える。
【0103】
すなわち、測定に使用するマイクロ波送信子とマイクロ波受信子との組み合わせ例としては、マイクロ波送信子12とマイクロ波受信子13→マイクロ波送信子22とマイクロ波受信子32→マイクロ波送信子32とマイクロ波受信子33→マイクロ波送信子12とマイクロ波受信子13→……というように、順次切り換える。
【0104】
配管1内部が満水状態の場合には、上記3対のマイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33は、配管1内部のエア溜まりの影響を受けないため、どの対を用いても同じ測定値を得ることができる。
【0105】
一方、例えば図6に示すように、配管1内部にエア溜まりが生じた場合には、マイクロ波送信子12およびマイクロ波受信子13の第1対を用いた測定は、配管1内部のエア溜まりの影響を受けるために、その他の対による測定値とは異なった値を示す。
【0106】
よって、このような場合には、配管1の下側に設置された対(図6の場合には、マイクロ波送信子22とマイクロ波受信子23の第2対、マイクロ波送信子32とマイクロ波受信子33の第3対)から求めた測定値を採用し、マイクロ波送信子12とマイクロ波受信子13の第1対から求めた測定値は無視する。
【0107】
そして、これらの測定値の多数決をとることにより、正しい測定値を求めることができる。
【0108】
また、液体の流速が低く、配管1内部に堆積物が堆積した場合には、マイクロ波送信子32およびマイクロ波受信子33の第3対を用いた測定は、配管1内部の堆積物の影響を受けるために、その他の対による測定値とは異なった値を示す。
【0109】
よって、このような場合には、配管1の上側に設置された対(図6の場合には、マイクロ波送信子12とマイクロ波受信子13の第1対、マイクロ波送信子22とマイクロ波受信子23の第2対)から求めた測定値を採用し、マイクロ波送信子32とマイクロ波受信子33の第3対から求めた測定値は無視する。
【0110】
そして、これらの測定値の多数決をとることにより、正しい測定値を求めることができる。
【0111】
以上のような演算を信号処理回路8において行ない、その演算結果である配管1の内部を通過する液体の濃度が、出力回路9により外部へ出力されることになる。
【0112】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、マイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33を水平方向に対向して3対だけ設置し、さらに濃度測定を行なう場合に、マイクロ波送信子12,22,32およびマイクロ波受信子13,23,33を、対毎にある時間間隔(例えば数秒間隔)で切り換える切換回路6と、位相測定回路5からの位相差測定信号を入力し、配管1の内部を通過する液体の濃度を求める信号処理回路8と、信号処理回路8により求められた液体の濃度に相当する信号を外部に出力する出力回路9とを備えるようにしたものである。
【0113】
従って、配管1内部に生じるエア溜まりの影響を受け難くすることができ、また配管内部の堆積物の影響を避けることができる。
【0114】
これにより、配管1内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも、満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことができ、また液体の流速が低い場合でも正しい濃度測定を行なうことが可能となる。
【0115】
(第5の実施形態)
図7は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0116】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図7に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して一対の電極41,42を設置している。
【0117】
また、これら一対の電極41,42は、配管1の管壁の最頂部近傍位置に設置している。
【0118】
さらに、インピーダンス測定回路43、エア溜まり判定回路44、および出力回路45からなるエア溜まり検知手段を備えている。
【0119】
ここで、インピーダンス測定回路43は、一対の電極41,42間のインピーダンスを測定するものである。
【0120】
また、エア溜まり判定回路44は、インピーダンス測定回路43により測定された測定値が所定値以上である場合に、配管1内部にエア溜まりが発生していることを判定するものである。
【0121】
さらに、出力回路45は、エア溜まり判定回路44による判定結果を例えば表示出力するものである。
【0122】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、配管1内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管1の上側にできる。
【0123】
この点、本実施形態では、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して一対の電極41,42を設置し、この一対の電極41,42間のインピーダンスをエア溜まり検知手段で測定していることにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを検知することができる。
【0124】
例えば、一対の電極41,42間のインピーダンスが∞であれば、少なくとも一対の電極41,42が設置されている高さ位置までは、エア溜まりが存在することを検知することができる。
【0125】
これにより、配管1の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することができる。
【0126】
また、配管1の管壁の最頂部近傍位置に、一対の電極41,42を設置していることにより、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することができる。
【0127】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して一対の電極41,42を設置して、この一対の電極41,42間のインピーダンスを、インピーダンス測定回路43、エア溜まり判定回路44、および出力回路45からなるエア溜まり検知手段で測定することにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを検知するようにしたものである。
【0128】
従って、配管1の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を、配管1に設けられた窓部等を開けてみることなく、容易に検知することが可能となる。
【0129】
また、マイクロ波式濃度計において、測定値誤差や測定値のふらつきが発生した場合に、その原因がエア溜まりによるものであることを明確に判断することが可能となる。
【0130】
さらに、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することが可能となる。
【0131】
(第6の実施形態)
図8は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図7と同一要素には同一符号を付して示している。
【0132】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図8に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に対向して一対の電極41,42を設置している。
【0133】
また、これら一対の電極41,42は、配管1の管壁の最頂部近傍位置に設置している。
【0134】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、配管1内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管1の上側にできる。
【0135】
この点、本実施形態では、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に対向して一対の電極41,42を設置し、この一対の電極41,42間のインピーダンスをエア溜まり検知手段で測定していることにより、配管1の内部に発生した連なり続く長いエア溜まりを検知することができる。
【0136】
これにより、配管1の内部に連なり続く長いエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することができる。
【0137】
また、配管1の管壁の最頂部近傍位置に、一対の電極41,42を設置していることにより、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することができる。
【0138】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に対向して一対の電極41,42を設置して、この一対の電極41,42間のインピーダンスを、インピーダンス測定回路43、エア溜まり判定回路44、および出力回路45からなるエア溜まり検知手段で測定することにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを検知するようにしたものである。
【0139】
従って、配管1の内部に連なり続く長いエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を、配管1に設けられた窓部等を開けてみることなく、容易に検知することが可能となる。
【0140】
また、マイクロ波式濃度計において、測定値誤差や測定値のふらつきが発生した場合に、その原因がエア溜まりによるものであることを明確に判断することが可能となる。
【0141】
さらに、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することが可能となる。
【0142】
(第7の実施形態)
図9は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図7と同一要素には同一符号を付して示している。
【0143】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図9に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に沿ってかつ水平方向に対向して複数対(図では3対)の電極41,42を設置している。
【0144】
また、これら一対の電極41,42は、配管1の管壁の最頂部近傍位置に設置している。
【0145】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、配管1内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管1の上側にできる。
【0146】
この点、本実施形態では、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に沿ってかつ水平方向に対向して3対の電極41,42を設置し、この各対の電極41,42間のそれぞれのインピーダンスをエア溜まり検知手段で測定していることにより、配管1の内部の所々に発生したエア溜まりを検知することができる。
【0147】
これにより、配管1の内部の所々にエア溜まりが発生した場合に、その状態 (非満水状態)を容易に検知することができる。
【0148】
また、配管1の管壁の最頂部近傍位置に、各対の電極41,42を設置していることにより、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することができる。
【0149】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1方向に沿ってかつ水平方向に対向して3対の電極を設置して、各対の電極41,42間のインピーダンスを、インピーダンス測定回路43、エア溜まり判定回路44、および出力回路45からなるエア溜まり検知手段で測定することにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを検知するようにしたものである。
【0150】
従って、配管1の内部の所々にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を、配管1に設けられた窓部等を開けてみることなく、容易に検知することが可能となる。
【0151】
また、マイクロ波式濃度計において、測定値誤差や測定値のふらつきが発生した場合に、その原因がエア溜まりによるものであることを明確に判断することが可能となる。
【0152】
さらに、配管1の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することが可能となる。
【0153】
(第8の実施形態)
図10は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図7と同一要素には同一符号を付して示している。
【0154】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図10に示すように、内部を流体である液体が通過する配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して複数対の電極(図では2対)の電極41,42を設置している。
【0155】
すなわち、これら2対の電極41,42のうち、一方の対の電極41,42は、配管1の管壁の最頂部近傍位置に設置し、また他方の対の電極41,42は、配管1の管壁の最頂部近傍位置から配管1の周方向に所定距離だけずらした位置に設置している。
【0156】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計においては、配管1内部にエア溜まりが生じた場合、このエア溜まりは配管1の上側にできる。
【0157】
この点、本実施形態では、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して2対の電極41,42を設置し、この各対の電極41,42間のそれぞれのインピーダンスをエア溜まり検知手段で測定していることにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを段階的に検知することができる。
【0158】
これにより、配管1の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を段階的に容易に検知することができる。
【0159】
すなわち、配管1内の測定対象の液位が配管1上部からある値を超えると、測定値のふらつきを生ずる。
【0160】
そこで、図10に示すように、配管1上部からそのある値(濃度測定の限界値であることを知らせる)のところに一対の電極41,42を設置し、さらこれら一対の電極41,42よりも上部にもう一対の電極41,42を設けて(もうすぐ濃度測定の限界値に近いことを知らせる)、エア溜まりの検知を2段階に分けて行なうことができる。
【0161】
なお、配管1の同一断面上に3対以上の複数対の電極41,42を設けて、エア溜まりの検知を3段階以上の複数段階に分けて行なうようにしてもよい。
【0162】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、配管1の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管1の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して2対の電極41,42を設置して、各対の電極41,42間のインピーダンスを、インピーダンス測定回路43、エア溜まり判定回路44、および出力回路45からなるエア溜まり検知手段で測定することにより、配管1の内部に発生したエア溜まりを検知するようにしたものである。
【0163】
従って、配管1の内部の所々にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を、配管1に設けられた窓部等を開けてみることなく、容易に検知することが可能となる。
【0164】
また、マイクロ波式濃度計において、測定値誤差や測定値のふらつきが発生した場合に、その原因がエア溜まりによるものであることを明確に判断することが可能となる。
【0165】
さらに、配管1の内部にエア溜まりが生じた場合に、その状態(非満水状態)を、もうすぐ濃度測定の限界値に近いこと、濃度測定の限界値であることというように、を段階的に容易に検知することが可能となる。
【0166】
(第9の実施形態)
図11は、本実施形態によるマイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図であり、図12および図13と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0167】
すなわち、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、図11に示すように、マイクロ波送信子およびマイクロ波受信子として、内部を流体である液体が通過する配管1の水平方向の中心線A上で対向する位置に、マイクロ波送信子2およびマイクロ波主受信子3aを設置し、またマイクロ波送信子2から中心線Aより上方側へ向う上方線B上で対向する位置(配管1の中心線Aより上側で、できるだけ最頂部に近い位置)に、マイクロ波上部受信子3bを1個設置し、さらにマイクロ波送信子2から中心線Aより下方側へ向う下方線C上で対向する位置(配管1の中心線より下側で、できるだけ最下部に近い位置)に、マイクロ波下部受信子3cを1個設置している。
【0168】
さらに、濃度演算回路50を備えている。この濃度演算回路50は、中心線A、上方線B、および下方線Cでのマイクロ波主受信子3a、マイクロ波上部受信子3b、およびマイクロ波下部受信子3cで受信されるマイクロ波信号の位相遅れを順次測定して得られるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管1内部のエア溜まりの発生、および汚泥の堆積の発生を自動的に検知して警報信号として出力する機能と、この警報信号が出力されていない場合に、各々の線での各受信子3a,3b,3cによるそれぞれの濃度測定値の平均値を濃度信号として出力する機能とを有している。
【0169】
なお、マイクロ波送信子2としては、従来のものよりも指向性が強くなく、配管1の上部および下部へもマイクロ波が広がって行くものを使用することが好ましい。
【0170】
次に、以上のように構成した本実施形態のマイクロ波式濃度計の作用について説明する。
【0171】
図11において、マイクロ波発信器4からマイクロ波送信子2に送られたマイクロ波は、マイクロ波送信子2から配管1中の汚泥中に入射され、中心線A、上方線B、下方線Cをそれぞれ中心とする伝播経路を通って、マイクロ波受信子3a、3b、3cで受信され、これらの信号を位相測定回路5に送る。
【0172】
位相測定回路5では、リファレンス信号に対する、各マイクロ波受信子3a、3b、3cで受信された信号の位相遅れを順次測定して、その測定値を濃度演算回路50に送る。
【0173】
次に、濃度測定の作用について述べる。
【0174】
まず、配管1の内部を濃度ゼロである水を満たして、各マイクロ波受信子3a、3b、3cの受信信号の位相遅れθ1a、θ1b、θ1cを順次測定して、それらの値を濃度演算回路50の中のメモリに記憶させておく。
【0175】
次に、配管1の内部に、測定対象となる汚泥を流して、各受信信号の位相遅れθ2a、θ2b、θ2cを測定して、θ2 とθ1 とのそれぞれの差Δθを求める。
【0176】
Δθa =θ2a−θ1a、Δθb =θ2b−θ1b、Δθc =θ2c−θ1c
汚泥濃度とΔθa との関係、Δθb との関係、Δθc との関係をあらかじめ求めて、中心線Aの検量線、上方線Bの検量線、下方線Cの検量線として、濃度演算回路50のメモリに記憶させておき、測定された時々刻々のθ2a、θ2b、θ2cの値から、上記検量線を用いて以下のような濃度演算を行ない、中心線A、上方線B、下方線Cでのそれぞれ濃度測定値XA 、XB 、XC を求めることができる。
【0177】
XA =KA Δθa 、XB =KB Δθb 、XC =KC Δθc
ここで、XA とXB との差、およびXA とXC との差が、ある所定の値以下である場合には、濃度出力信号はXA 、XB 、XC の平均値とし、上記いずれか一方の差が、ある所定の値以上となった場合には、濃度出力信号はXA と差が所定の値以下であるXB またはXC との平均値とし、上記両方の差が、ある所定値以上となった場合には、濃度出力信号はXA とする。
【0178】
一方、XA とXB との差が、ある所定の値以上となった場合には、「エア溜まりの旨の警報信号」を出力する。また、XA とXC との差が、ある所定の値以上となった場合には「汚泥堆積の旨の警報信号」を出力する。
【0179】
上述したように、本実施形態のマイクロ波式濃度計は、配管1の水平方向の中心線A上で対向する位置に、マイクロ波送信子2およびマイクロ波主受信子3aを設置し、またマイクロ波送信子2から中心線Aより上方側へ向う上方線B上で対向する位置にマイクロ波上部受信子3bを設置し、さらにマイクロ波送信子2から中心線Aより下方側へ向う下方線C上で対向する位置にマイクロ波下部受信子3cを設置して、マイクロ波主受信子3a、マイクロ波上部受信子3b、およびマイクロ波下部受信子3cによるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管1の内部のエア溜まりおよび汚泥堆積の発生を警報信号として出力するようにしたものである。
【0180】
従って、配管1の内部の上部にできるエア溜まりや下部にできる汚泥の堆積が、中心線A近くまで大きくなって中心線Aに影響を与えるようになり、濃度測定値が異常値となる前に、エア溜まりや汚泥堆積を一早く自動的に検知して報知することが可能となる。
【0181】
これにより、濃度測定の異常値が発生する前に、エア抜きや堆積汚泥の洗浄除去等の適切な処置を行なうことができるようになる。
【0182】
また、通常時は、配管1内部の上部、中心部、下部の測定が行なえるため、配管1内部の全体的濃度の平均値を測定することが可能となる。
【0183】
尚、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、次のようにしても同様に実施することができるものである。
【0184】
(a)上記各実施形態では、マイクロ波の位相変化をとらえることにより流体の濃度を測定する場合について説明したが、これに限らず、マイクロ波の周波数変化をとらえることにより流体の濃度を測定するようにしてもよい。
【0185】
(b)上記第5乃至第8の各実施形態において、エア溜まりを報知する方法としては、例えば警報ランプを点灯させたり、警報接点を出力したり、測定を停止して測定値をホールドする等、濃度測定の異常を報知できる方法であれば何でもよい。
【0186】
(c)上記第5乃至第8の各実施形態において、エア溜まりの検知には、電極だけではなく、例えばリミットスイッチやフロート式等、配管1内部の液位の変化を捕らえられる手段であれば何でもよい。
【0187】
(d)上記第5乃至第7の各実施形態では、配管1の管壁の最頂部近傍位置に、一対の電極41,42、または複数対の電極41,42を設置する場合について説明したが、これに限らず、これら一対の電極41,42、または複数対の電極41,42を、配管1の管壁の最頂部から配管1の周方向に所定距離だけずらした位置に設置するようにしてもよい。
【0188】
この場合には、配管1の内部にある程度のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界に近付いていることを検知することが可能となる。
【0189】
(e)上記第9の実施形態では、マイクロ波主受信子3aの他に、マイクロ波上部受信子3b、およびマイクロ波下部受信子3cの双方を設置する場合について説明したが、これに限らず、本発明の濃度計を適用する対象となるプロセスの種類に応じて、マイクロ波主受信子3aの他に、マイクロ波上部受信子3b、またはマイクロ波下部受信子3cの一方のみを設置するようにしてもよい。
【0190】
この場合には、配管1の内部に発生したエア溜まり、または汚泥堆積のいずれかを検知することが可能となる。
【0191】
(f)上記第9の実施形態では、マイクロ波主受信子3aの他に、マイクロ波上部受信子3b、マイクロ波下部受信子3cを、それぞれ1個ずつ設置する場合について説明したが、これに限らず、マイクロ波主受信子3aの他に、複数個のマイクロ波上部受信子3b、複数個のマイクロ波下部受信子3cを、それぞれ設置するようにしてもよい。
【0192】
この場合には、配管1の内部におけるエア溜まり、汚泥堆積の発生を、段階的に検知することが可能となる。
【0193】
(g)上記第9の実施形態では、中心線A、上方線B、下方線Cの各線での濃度測定値XA 、XB 、XC の平均値を濃度信号として出力する場合について説明したが、これに限らず、中心線A、上方線B、下方線Cの各線での濃度測定値 XA 、XB 、XC をそれぞれ個別に出力するようにしてもよい。
【0194】
この場合には、配管1内部の上部、中心部、下部の濃度分布を把握することが可能となる。
【0195】
(h)上記第5乃至第9の各実施形態では、本発明をマイクロ波式濃度計に適用する場合について説明したが、これに限らず、光学式濃度計、または超音波式濃度計、または放射線式濃度計等、波動を用いて測定を行なう濃度計のいずれについても、本発明を同様に適用することができるものである。
【0196】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に対応する発明によれば、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して設置された一対の電極と、一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管内部に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えるようにしたので、配管の内部にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0197】
また、請求項2に対応する発明によれば、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に対向して設置された一対の電極と、一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、配管内部に発生した連なり続く長いエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えるようにしたので、配管の内部に連なり続く長いエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0198】
さらに、請求項3に対応する発明によれば、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、配管内部の所々に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段とを備えるようにしたので、配管の内部の所々にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を容易に検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0199】
一方、請求項4に対応する発明によれば、上記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、一対の電極、または複数対の電極を、配管の管壁の最頂部近傍位置に設置するようにしたので、配管の内部にかなり大量のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界であることを検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0200】
また、請求項5に対応する発明によれば、上記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、一対の電極、または複数対の電極を、配管の管壁の最頂部から配管の周方向に所定距離だけずらした位置に設置するようにしたので、配管の内部にある程度のエア溜まりが生じた場合に、このエア溜まりが濃度測定の限界に近付いていることを検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0201】
さらに、請求項6に対応する発明によれば、内部を流体が通過する配管の一方の管外壁に設置された送信子からマイクロ波または超音波または光または放射線を配管の内部へ送信し、配管の他方の管外壁に送信子と対向して設置された受信子でマイクロ波または超音波または光または放射線を受信し、これらのマイクロ波または超音波または光または放射線の特性から配管の内部を通過する流体の濃度を求める濃度計において、配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、配管内部に発生したエア溜まりを複数段階に分けて検知するエア溜まり検知手段とを備えるようにしたので、配管の内部の所々にエア溜まりが発生した場合に、その状態(非満水状態)を段階的に容易に検知することが可能な濃度計が提供できる。
【0202】
一方、請求項7に対応する発明によれば、上記請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線から下側にずらして設置するようにしたので、配管内部に大量のエア溜まりが生じた場合でも満水状態で測定した場合と同程度な濃度測定を行なうことが可能な濃度計が提供できる。
【0203】
また、請求項8に対応する発明によれば、上記請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の濃度計において、送信子および受信子を、配管の水平方向の中心線から上側にずらして設置するようにしたので、流体の流速が低い場合でも正しい濃度測定を行なうことが可能な濃度計が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマイクロ波式濃度計の第1の実施形態を示す概要図。
【図2】本発明によるマイクロ波式濃度計の第2の実施形態を示す概要図。
【図3】本発明によるマイクロ波式濃度計の第3の実施形態を示す概要図。
【図4】同第3の実施形態のマイクロ波式濃度計における作用を説明するための関係図。
【図5】本発明によるマイクロ波式濃度計の第4の実施形態を示す概要図。
【図6】同第4の実施形態のマイクロ波式濃度計における作用を説明するための概要図。
【図7】本発明によるマイクロ波式濃度計の第5の実施形態を示す概要図。
【図8】本発明によるマイクロ波式濃度計の第6の実施形態を示す概要図。
【図9】本発明によるマイクロ波式濃度計の第7の実施形態を示す概要図。
【図10】本発明によるマイクロ波式濃度計の第8の実施形態を示す概要図。
【図11】本発明によるマイクロ波式濃度計の第9の実施形態を示す概要図。
【図12】マイクロ波式濃度計の構成例を示す概要図。
【図13】従来のマイクロ波式濃度計における問題点(エア溜まりの発生)を説明するための図。
【符号の説明】
1…配管、
2…マイクロ波送信子、
3…マイクロ波受信子、
4…マイクロ波発信器、
5…位相測定回路、
6…切換回路、
7…メモリ、
8…信号処理回路(CPU)、
9…出力回路、
12…第1のマイクロ波送信子、
13…第1のマイクロ波受信子、
22…第2のマイクロ波送信子、
23…第2のマイクロ波受信子、
32…第3のマイクロ波送信子、
33…第3のマイクロ波受信子、
41…電極、
42…電極、
43…インダクタンス測定回路、
44…エア溜まり判定回路、
45…出力回路、
3a…マイクロ波主受信子、
3b…マイクロ波上部受信子、
3c…マイクロ波下部受信子、
50…濃度演算回路、
M1 …第1対のみ使用したマイクロ波式濃度計測定値、
M2 …第2対のみ使用したマイクロ波式濃度計測定値、
C…濃度、
d…エア溜まり量。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a densitometer that measures the concentration of suspended substances, for example, sludge concentration, various suspended substances in liquids, or dissolved substances by applying microwaves, ultrasonic waves, light or radiation. In particular, the present invention relates to a densitometer that makes it possible to easily detect the state of air accumulation in a pipe.
[0002]
[Prior art]
In general, when a microwave is incident on zero water serving as a concentration reference (for example, tap water that can be regarded as having a concentration of 0%), the received wave has a phase lag (θ1) Occurs.
[0003]
In addition, when a microwave is incident on a suspension such as sludge, the received wave similarly has a phase lag (θ2) Occurs.
[0004]
These phase lag differences (phase difference Δθ = θ2−θ1) Is proportional to the sum of the suspended substance concentration and the substance concentration dissolved in the liquid.
[0005]
This phenomenon can be expressed by the following formula.
[0006]
Where C: correction coefficient
a: Sensitivity coefficient
θ1: Phase delay when microwaves are incident on the reference zero water
θ2: Phase delay when microwaves are incident on the suspension
For example, “JP-A-4-238246” and “JP-A-5-322801” have been reported as microwave densitometers based on the above principle.
[0007]
This microwave densitometer has excellent characteristics, such as being less susceptible to the adhesion of suspended solids and bubbles in the liquid, compared to optical and ultrasonic densitometers.
[0008]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of this type of microwave densitometer.
[0009]
In FIG. 12, a
[0010]
The microwave emitted from the
[0011]
On the other hand, a path (path 2) through which the microwave is input to the
[0012]
And the density | concentration of the liquid which passes the inside of the piping 1 is calculated | required by calculating | requiring the phase difference of the microwave which passed these two paths | routes.
[0013]
By the way, in the case of such a microwave type densitometer, in order to perform stable measurement similarly to the ultrasonic type densitometer or the like, the inside of the pipe 1 is filled with the liquid to be measured (in a full state). )There is a need.
[0014]
That is, it is necessary that the path 1 shown in FIG. 7 is always full during measurement.
[0015]
However, in an actual sludge treatment process, depending on the state of air bubble mixing on the upstream side of the concentration meter, for example, as shown in FIG. It may occur up to about half.
[0016]
In such a situation, the liquid level is in the vicinity of the
[0017]
In addition, when the flow rate of the fluid is low (for example, 0.6 m / s or less), solids such as earth and sand in the fluid may settle to the lower side of the pipe 1 and accumulate.
[0018]
As the deposits increase, the concentration distribution inside the pipe 1 may become uneven, so that correct measurement may not be possible.
[0019]
In this regard, the concentration measurement method described above is a concentration measurement on the assumption that the sludge to be measured is filled in the pipe 1 and that the concentration is also uniform. In the case of sludge containing a large amount of air, the air accumulates in the pipe 1 and can accumulate in the upper part of the pipe 1, and collects up to the vicinity of the center line where the
[0020]
In addition, when the sludge flow rate is slow, heavy components in the sludge such as sand may gradually accumulate in the lower part of the pipe 1 and accumulate near the center line, which may hinder measurement.
[0021]
However, in this way, air accumulation or sludge accumulation in the pipe 1 has occurred, and it is automatically confirmed that the pipe 1 is no longer being filled with sludge or that the concentration uniformity is being lost. This is the first window to detect when the measured value becomes abnormal and cannot be detected in advance, and it is not easy to determine what is the cause of the abnormal value. There is an inconvenient problem that air accumulation and sludge accumulation can be found only after opening a part or the like.
[0022]
Such a problem is not limited to the case of the microwave densitometer, but can be similarly applied to the case of an ultrasonic densitometer, an optical densitometer, and a radiation densitometer.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional densitometer, when a large amount of air is trapped inside the pipe, the measurement value is also unstable due to the influence of microwaves propagating in the air pool and reflected waves on the liquid surface. There was a problem of becoming confused.
[0024]
Also, when the fluid flow rate is low, solids such as earth and sand in the fluid may settle and accumulate on the lower side of the pipe, and as the deposit increases, the concentration distribution inside the pipe may become uneven. There was a problem that correct measurements could not be made.
[0025]
Furthermore, even if air accumulation or sludge accumulation occurs in the piping, the condition cannot be detected at an early stage, and the inside of the piping 1 is opened by opening a window to confirm the cause. There was a problem that it had to be bothersome.
[0026]
An object of the present invention is to provide a densitometer capable of easily detecting the state (non-full state) when an air pool is generated inside a pipe.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,
First, in the invention corresponding to claim 1, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes. A receiver installed on the outer wall of the pipe facing the transmitter, receives microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation, and passes through the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation In the densitometer for determining the concentration of the pipe, by measuring the impedance between the pair of electrodes and the pair of electrodes installed in the horizontal direction above the center line in the horizontal direction of the pipe wall of the pipe, And an air reservoir detecting means for detecting an air reservoir generated inside.
[0028]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 1, when an air pool is generated inside the pipe, the air pool can be formed on the upper side of the pipe, so that it is above the horizontal center line of the pipe wall. By installing a pair of electrodes facing each other in the horizontal direction and measuring the impedance between the pair of electrodes, it is possible to detect an air reservoir generated inside the pipe.
[0029]
Thereby, when an air pool is generated inside the pipe, the state (non-full state) can be easily detected.
[0030]
In the invention corresponding to claim 2, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes to the inside of the pipe, and the other of the pipes A receiver installed on the outer wall of the pipe facing the transmitter, receives microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation, and passes through the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation In the densitometer for determining the concentration of the pipe, by measuring the impedance between the pair of electrodes and the pair of electrodes installed facing the pipe direction above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe, And an air pool detecting means for detecting a long continuous air pool generated inside.
[0031]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 2, when an air pool is generated inside the pipe, the air pool can be formed on the upper side of the pipe, so that it is above the horizontal center line of the pipe wall. By installing a pair of electrodes facing the pipe direction and measuring the impedance between the pair of electrodes, it is possible to detect a long continuous air pool generated inside the pipe.
[0032]
Thereby, when an air pool is generated inside the pipe, the state (non-full state) can be easily detected.
[0033]
Furthermore, in the invention corresponding to claim 3, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes to the inside of the pipe, and the other of the pipes A receiver installed on the outer wall of the pipe facing the transmitter, receives microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation, and passes through the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation In a densitometer for determining the concentration of a plurality of pairs of electrodes that are installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe along the pipe direction and facing the horizontal direction, and between each pair of electrodes An air reservoir detecting means for detecting an air reservoir generated at various locations inside the pipe by measuring impedances.
[0034]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 3, when an air pool is generated inside the pipe, the air pool can be formed on the upper side of the pipe, so that it is above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe. By installing a plurality of pairs of electrodes along the piping direction and facing the horizontal direction, and measuring the impedance between each pair of electrodes, an air pool generated in places inside the piping is detected. be able to.
[0035]
Thereby, when an air pool is generated inside the pipe, the state (non-full state) can be easily detected.
[0036]
On the other hand, in the invention corresponding to claim 4, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 3, the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are connected to the outermost wall of the pipe. It is installed near the top.
[0037]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 4, by installing a pair of electrodes or a plurality of pairs of electrodes in the vicinity of the top of the pipe wall of the pipe, a considerably large amount of air is trapped inside the pipe. When this occurs, it can be detected that this air reservoir is the limit of concentration measurement.
[0038]
In the invention corresponding to claim 5, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 3, the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are connected to the outermost wall of the pipe. It is installed at a position shifted by a predetermined distance from the top in the circumferential direction of the pipe.
[0039]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 5, by installing a pair of electrodes or a plurality of pairs of electrodes at a position shifted by a predetermined distance in the circumferential direction of the pipe from the top of the pipe wall of the pipe. When a certain amount of air pool is generated inside the pipe, it can be detected that the air pool is approaching the limit of concentration measurement.
[0040]
On the other hand, in the invention corresponding to claim 6, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes. A receiver installed on the outer wall of the pipe facing the transmitter, receives microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation, and passes through the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation In a densitometer for determining the concentration of the plurality of pairs of electrodes installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe along the vertical direction on the same cross section of the pipe and facing the horizontal direction, An air pool detecting means for detecting the air pool generated in the pipe in a plurality of stages by measuring the impedance between each pair of electrodes.
[0041]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 6, a plurality of pairs are arranged above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe, on the same cross section of the pipe, along the vertical direction and facing the horizontal direction. By installing this electrode, when an air pool is generated inside the pipe, the occurrence of the air pool can be detected step by step.
[0042]
On the other hand, in the invention corresponding to claim 7, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 6,, SendNobuko andReceivingNobuko is installed below the horizontal center line of the piping.
[0043]
Therefore, in the densitometer of the invention corresponding to claim 7, when a large amount of air pool is generated inside the pipe, the air pool can be formed on the upper side of the pipe., SendNobuko andReceivingBy installing the Nobuko by shifting it downward from the horizontal center line of the pipe, it is possible to make it less susceptible to the effects of air traps inside the pipe.
[0044]
As a result, even when a large amount of air is trapped inside the pipe, it is possible to perform concentration measurement at the same level as when measuring in a full water state.
[0045]
In the invention corresponding to claim 8, the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 6 above., SendNobuko andReceivingNobuko is installed so as to be shifted above the horizontal center line of the pipe.
[0046]
In the densitometer of the invention corresponding to claim 8, when the flow velocity of the fluid is low, sediments such as earth and sand in the fluid may accumulate on the lower side of the pipe., SendNobuko andReceivingBy installing Nobuko shifted upward from the horizontal center line of the pipe, the influence of these deposits can be avoided.
[0047]
Thereby, even when the flow rate of the fluid is low, correct concentration measurement can be performed.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0049]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0050]
That is, as shown in FIG. 1, the microwave densitometer of the present embodiment has a
[0051]
Further, the pair of
[0052]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when a large amount of air pool is generated inside the pipe 1, this air pool can be formed above the pipe 1.
[0053]
In this respect, in the present embodiment, the
[0054]
As a result, even when a large amount of air is trapped inside the pipe, it is possible to perform concentration measurement similar to the case of measurement in a full water state.
[0055]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment is configured so that the
[0056]
Therefore, since it can be made difficult to be affected by the air pool generated in the pipe 1, even when a large amount of air pool is generated in the pipe 1, it is possible to perform a concentration measurement similar to the case of measurement in a full water state. It becomes possible.
[0057]
That is, when a large amount of air pool is generated inside the pipe 1, the measurement value is unstable and disturbed due to the influence of the microwave propagating in the air pool and the reflected wave on the liquid surface. It becomes possible to eliminate the point.
[0058]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0059]
That is, as shown in FIG. 2, the microwave densitometer of the present embodiment has a
[0060]
The pair of
[0061]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when the fluid flow rate is low (for example, 0.6 m / s or less), sediments such as earth and sand in the fluid are below the pipe 1. May settle to the side and accumulate.
[0062]
In this regard, in this embodiment, the
[0063]
Thereby, even when the flow rate of the fluid is low, correct concentration measurement can be performed.
[0064]
As described above, the microwave densitometer of this embodiment is configured so that the
[0065]
Therefore, it is possible to avoid the influence of the deposits accumulated in the pipe 1, so that it is possible to perform correct concentration measurement even when the liquid flow rate is low.
[0066]
That is, when the fluid flow rate is low (for example, 0.6 m / s or less), solids such as earth and sand in the fluid may settle to the lower side of the pipe 1 and accumulate. As the deposits increase, the concentration distribution inside the pipe 1 becomes uneven, so that the conventional problem that correct measurement cannot be performed can be solved.
[0067]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0068]
That is, as shown in FIG. 3, the microwave densitometer of the present embodiment has
[0069]
In the following description, for convenience, the pair of the
[0070]
On the other hand, a
[0071]
Here, the switching
[0072]
The
[0073]
Further, the signal processing circuit 8 inputs the phase difference measurement signal from the
[0074]
Furthermore, the output circuit 9 outputs a signal corresponding to the liquid concentration or the liquid surface position (liquid level) obtained by the signal processing circuit 8 to the outside.
[0075]
Next, the operation of the microwave densitometer of the present embodiment configured as described above will be described.
[0076]
First, before measuring an actual measurement object such as sludge with this densitometer, the distance from the upper part of the pipe 1 to the liquid surface, that is, the amount of air pool (d), the true concentration (C), And a relational expression between the measured values (M) of the microwave type densitometer are obtained independently for each of the first pair and the second pair.
[0077]
This relational expression can be generally expressed by the following expression.
[0078]
Mn= C + Fn(D) (1)
Where n is the number of the pair
F (d): a function determined by the shape of the pipe 1, the mounting position of each microwave transmitter / microwave receiver pair, and the like.
[0079]
An example of the above relational expression is shown in FIG.
[0080]
FIG. 4A shows a measured value M when measured by a microwave densitometer using only the first pair when C is constant and d is changed, and FIG. 4B is the same. The measured value M in the case of measuring with a microwave densitometer using only the second pair is shown.
[0081]
D in FIG.1, D2Is the limit value of the air reservoir amount that does not affect the concentration measurement value when only the first pair or only the second pair is used.
[0082]
These relational expressions M1= C + F1(D), M2 = C + F2(D) is stored in the
[0083]
The relational expressions of the first pair and the second pair stored in advance in the
[0084]
M1= C + a · d (2)
M2= C + b · d (3)
However,
a: Densitometer measurement value change rate when d is changed while using only the first pair and the concentration is constant, and is a coefficient obtained and stored in advance by experiments or the like.
[0085]
In the example of FIG.
0 ≦ d ≦ d1In the case of a = 0
d> d1In the case of a ≠ 0
b: Densitometer measurement value change rate when d is changed while using only the second pair and the concentration is kept constant, and is a coefficient obtained and stored in advance through experiments or the like.
[0086]
In the example of FIG.
0 ≦ d ≦ d2In case of b = 0
d> d2In case of b ≠ 0
That is,
0 ≦ d ≦ d1In the case of a = b = 0
d1<D ≦ d2In the case of a ≠ 0, b = 0
d> d2In the case of a ≠ 0,
It is.
[0087]
From the above equations (2) and (3), the concentration C and the air accumulation amount d are obtained.
C = (M2・ A-M1B) / (ab) (4)
d = (M1-M2) / (Ab) (5)
It becomes.
[0088]
0 ≦ d ≦ d1In this case, a = b = 0, and C and d are not obtained in the equations (4) and (5), but there is no influence on the concentration measurement due to the air accumulation.1= M2So that
C = M1(= M2)
d = 0
And
[0089]
By doing so, the concentration can be obtained even if there is an air pool inside the pipe 1.
[0090]
Moreover, the amount d of the air pool, in other words, the liquid level position inside the pipe 1 can be obtained.
[0091]
The calculation as described above is performed in the signal processing circuit 8, and the concentration of the liquid passing through the inside of the pipe 1 or the liquid level position (liquid level) as the calculation result is output to the outside by the output circuit 9. It will be.
[0092]
As described above, in the microwave densitometer of this embodiment, only two pairs of the
[0093]
Therefore, since it can be made difficult to be affected by the air pool generated in the pipe 1, even when a large amount of air pool is generated in the pipe 1, it is possible to perform a concentration measurement similar to the case of measurement in a full water state. It becomes possible.
[0094]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0095]
That is, as shown in FIG. 5, the microwave densitometer of the present embodiment has
[0096]
In the following description, for convenience, a pair of the
[0097]
On the other hand, a
[0098]
Here, the switching
[0099]
The signal processing circuit 8 receives the phase difference measurement signal from the
[0100]
Furthermore, the output circuit 9 outputs a signal corresponding to the liquid concentration obtained by the signal processing circuit 8 to the outside.
[0101]
Next, the operation of the microwave densitometer of the present embodiment configured as described above will be described.
[0102]
In the
[0103]
That is, as an example of the combination of the microwave transmitter and the microwave receiver used for the measurement, the
[0104]
When the inside of the pipe 1 is full, the three pairs of the
[0105]
On the other hand, for example, as shown in FIG. 6, when an air pool is generated inside the pipe 1, the measurement using the first pair of the
[0106]
Therefore, in such a case, the pair installed on the lower side of the pipe 1 (in the case of FIG. 6, the second pair of the
[0107]
And by taking the majority of these measured values, the correct measured values can be obtained.
[0108]
When the flow rate of the liquid is low and deposits are accumulated in the pipe 1, the measurement using the third pair of the
[0109]
Therefore, in such a case, the pair installed on the upper side of the pipe 1 (in the case of FIG. 6, the first pair of the
[0110]
And by taking the majority of these measured values, the correct measured values can be obtained.
[0111]
The calculation as described above is performed in the signal processing circuit 8, and the concentration of the liquid passing through the inside of the pipe 1 which is the calculation result is output to the outside by the output circuit 9.
[0112]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment is provided with only three pairs of the
[0113]
Therefore, it is possible to make it difficult to be affected by the air pool generated inside the pipe 1, and it is possible to avoid the influence of deposits inside the pipe.
[0114]
As a result, even when a large amount of air is trapped inside the pipe 1, it is possible to measure the same concentration as when it is measured in a full state, and to perform correct concentration measurement even when the liquid flow rate is low. It becomes possible.
[0115]
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0116]
That is, as shown in FIG. 7, the microwave densitometer of the present embodiment is horizontally opposed to the upper side of the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1 through which the liquid as a fluid passes. A pair of
[0117]
Further, the pair of
[0118]
Furthermore, an air accumulation detecting means comprising an
[0119]
Here, the
[0120]
The air
[0121]
Further, the
[0122]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when an air pool is generated inside the pipe 1, the air pool can be formed on the upper side of the pipe 1.
[0123]
In this respect, in the present embodiment, a pair of
[0124]
For example, if the impedance between the pair of
[0125]
Thereby, when an air pool is generated inside the pipe 1, the state (non-full state) can be easily detected.
[0126]
In addition, since a pair of
[0127]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment has a pair of
[0128]
Therefore, when an air pool is generated inside the pipe 1, it is possible to easily detect the state (non-full state) without opening a window or the like provided in the pipe 1.
[0129]
Further, in the microwave densitometer, when a measurement value error or measurement value fluctuation occurs, it is possible to clearly determine that the cause is due to air accumulation.
[0130]
Further, when a considerably large amount of air pool is generated inside the pipe 1, it is possible to detect that this air pool is the limit of concentration measurement.
[0131]
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment, and the same elements as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
[0132]
In other words, as shown in FIG. 8, the microwave densitometer of the present embodiment is opposed to the pipe 1 direction above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1 through which the liquid as the fluid passes. Thus, a pair of
[0133]
Further, the pair of
[0134]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when an air pool is generated inside the pipe 1, the air pool can be formed on the upper side of the pipe 1.
[0135]
In this respect, in the present embodiment, a pair of
[0136]
Thereby, when the long air pool which continues in the inside of the piping 1 generate | occur | produces, the state (non-full state) can be detected easily.
[0137]
In addition, since a pair of
[0138]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment is provided with a pair of
[0139]
Therefore, when a long air pool that continues to the inside of the pipe 1 is generated, it is possible to easily detect the state (non-full state) without opening a window or the like provided in the pipe 1. It becomes.
[0140]
In addition, when a measurement value error or measurement value fluctuation occurs in the microwave densitometer, it is possible to clearly determine that the cause is due to air accumulation.
[0141]
Further, when a considerably large amount of air pool is generated inside the pipe 1, it is possible to detect that this air pool is the limit of concentration measurement.
[0142]
(Seventh embodiment)
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment, and the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
[0143]
That is, as shown in FIG. 9, the microwave densitometer of the present embodiment is along the direction of the pipe 1 above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1 through which the liquid as a fluid passes. A plurality of pairs (three pairs in the figure) of
[0144]
Further, the pair of
[0145]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when an air pool occurs in the pipe 1, the air pool can be formed on the upper side of the pipe 1.
[0146]
In this respect, in the present embodiment, three pairs of
[0147]
Thereby, when an air pool is generated in places inside the pipe 1, the state (non-full state) can be easily detected.
[0148]
In addition, since a pair of
[0149]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment has three pairs of electrodes facing the horizontal direction along the pipe 1 and above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1. The impedance generated between the pair of
[0150]
Therefore, when air pools occur in places inside the pipe 1, it is possible to easily detect the state (non-full state) without trying to open a window or the like provided in the pipe 1. Become.
[0151]
Further, in the microwave densitometer, when a measurement value error or measurement value fluctuation occurs, it is possible to clearly determine that the cause is due to air accumulation.
[0152]
Further, when a considerably large amount of air pool is generated inside the pipe 1, it is possible to detect that this air pool is the limit of concentration measurement.
[0153]
(Eighth embodiment)
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment, in which the same elements as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
[0154]
That is, as shown in FIG. 10, the microwave densitometer of the present embodiment has the same cross section of the pipe 1 above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1 through which the liquid as a fluid passes. A plurality of pairs (two pairs in the figure) of
[0155]
That is, of these two pairs of
[0156]
Next, in the microwave concentration meter of the present embodiment configured as described above, when an air pool is generated inside the pipe 1, the air pool can be formed on the upper side of the pipe 1.
[0157]
In this regard, in the present embodiment, two pairs of
[0158]
Thereby, when an air pool is generated inside the pipe 1, the state (non-full state) can be easily detected step by step.
[0159]
That is, when the liquid level of the measurement target in the pipe 1 exceeds a certain value from the upper part of the pipe 1, the measurement value fluctuates.
[0160]
Therefore, as shown in FIG. 10, a pair of
[0161]
Note that three or more pairs of
[0162]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment is opposed to the horizontal line in the vertical direction on the same cross section of the pipe 1 above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe 1. Two pairs of
[0163]
Therefore, when air pools occur in places inside the pipe 1, it is possible to easily detect the state (non-full state) without trying to open a window or the like provided in the pipe 1. Become.
[0164]
Further, in the microwave densitometer, when a measurement value error or measurement value fluctuation occurs, it is possible to clearly determine that the cause is due to air accumulation.
[0165]
Further, when air accumulation occurs in the pipe 1, the state (non-full state) is about to be close to the limit value for concentration measurement and to be the limit value for concentration measurement step by step. It can be easily detected.
[0166]
(Ninth embodiment)
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the microwave densitometer according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only mention.
[0167]
In other words, as shown in FIG. 11, the microwave densitometer of the present embodiment is a microwave transmitter and a microwave receiver on the horizontal center line A of the pipe 1 through which liquid as a fluid passes. The
[0168]
Further, a
[0169]
As the
[0170]
Next, the operation of the microwave densitometer of the present embodiment configured as described above will be described.
[0171]
In FIG. 11, the microwave sent from the
[0172]
The
[0173]
Next, the operation of concentration measurement will be described.
[0174]
First, the inside of the pipe 1 is filled with water having a concentration of zero, and the phase delay θ of the received signal of each microwave receiver 3a, 3b, 3c1a, Θ1b, Θ1cAre sequentially measured, and these values are stored in a memory in the
[0175]
Next, the sludge to be measured is caused to flow inside the pipe 1, and the phase delay θ of each received signal2a, Θ2b, Θ2cMeasure θ2And θ1Each difference Δθ is obtained.
[0176]
Δθa= Θ2a−θ1a, Δθb= Θ2b−θ1b, Δθc= Θ2c−θ1c
Sludge concentration and ΔθaRelationship, ΔθbRelationship, ΔθcIs stored in the memory of the
[0177]
XA= KAΔθa, XB= KBΔθb, XC= KCΔθc
Where XAAnd XBAnd XAAnd XCIs less than a certain predetermined value, the density output signal is XA, XB, XCIf any one of the above differences is equal to or greater than a predetermined value, the density output signal is XAAnd the difference is less than or equal to the predetermined value XBOr XCWhen the difference between the two values exceeds a predetermined value, the density output signal is XAAnd
[0178]
On the other hand, XAAnd XBIf the difference between the two becomes equal to or greater than a predetermined value, an “alarm signal indicating that air has accumulated” is output. XAAnd XCWhen the difference between the two becomes a predetermined value or more, an “alarm signal indicating the accumulation of sludge” is output.
[0179]
As described above, the microwave densitometer of the present embodiment has the
[0180]
Therefore, the accumulation of air in the upper part of the pipe 1 and the accumulation of sludge in the lower part increase to the vicinity of the center line A and affect the center line A, before the concentration measurement value becomes an abnormal value. It is possible to automatically detect and notify air accumulation and sludge accumulation as soon as possible.
[0181]
As a result, before an abnormal value of concentration measurement occurs, it is possible to perform appropriate measures such as air bleeding and cleaning and removal of accumulated sludge.
[0182]
Moreover, since the measurement of the upper part, center part, and lower part inside the piping 1 can be normally performed, it becomes possible to measure the average value of the overall concentration inside the piping 1.
[0183]
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, It can implement similarly as follows.
[0184]
(A) In each of the embodiments described above, the case where the concentration of the fluid is measured by capturing the phase change of the microwave has been described. However, the present invention is not limited to this, and the concentration of the fluid is measured by capturing the frequency change of the microwave. You may do it.
[0185]
(B) In each of the fifth to eighth embodiments, as a method for notifying air accumulation, for example, an alarm lamp is turned on, an alarm contact is output, measurement is stopped, and a measured value is held. Any method can be used as long as it can notify the abnormality of concentration measurement.
[0186]
(C) In each of the fifth to eighth embodiments, not only the electrode but also a means capable of capturing the change in the liquid level inside the pipe 1 such as a limit switch or a float type is used for detecting the air pool. Anything
[0187]
(D) In each of the fifth to seventh embodiments, the case where a pair of
[0188]
In this case, when a certain amount of air pool is generated inside the pipe 1, it is possible to detect that this air pool is approaching the limit of concentration measurement.
[0189]
(E) In the ninth embodiment, the case where both the microwave upper receiver 3b and the microwave lower receiver 3c are installed in addition to the microwave main receiver 3a has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition to the microwave main receiver 3a, only one of the microwave upper receiver 3b or the microwave lower receiver 3c is installed according to the type of process to which the densitometer of the present invention is applied. It may be.
[0190]
In this case, it is possible to detect either an air pool generated in the pipe 1 or sludge accumulation.
[0191]
(F) In the ninth embodiment, a case has been described in which one microwave upper receiver 3b and one microwave lower receiver 3c are provided in addition to the microwave main receiver 3a. In addition to the microwave main receiver 3a, a plurality of microwave upper receivers 3b and a plurality of microwave lower receivers 3c may be installed.
[0192]
In this case, it is possible to detect in stages the occurrence of air accumulation and sludge accumulation inside the pipe 1.
[0193]
(G) In the ninth embodiment, the concentration measurement value X on each of the center line A, the upper line B, and the lower line C is shown.A, XB, XCHowever, the present invention is not limited to this, and the concentration measurement value X in each of the center line A, the upper line B, and the lower line C is described.A, XB, XCMay be output individually.
[0194]
In this case, it is possible to grasp the concentration distribution in the upper part, the central part, and the lower part inside the pipe 1.
[0195]
(H) In each of the fifth to ninth embodiments, the case where the present invention is applied to a microwave densitometer has been described. However, the present invention is not limited to this, and an optical densitometer, an ultrasonic densitometer, or The present invention can be similarly applied to any densitometer that performs measurement using waves, such as a radiation densitometer.
[0196]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention corresponding to claim 1, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted into the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes. Transmits and receives microwaves or ultrasonic waves or light or radiation with a receiver installed opposite to the transmitter on the other pipe outer wall of the pipe, and pipes from these microwave or ultrasonic or light or radiation characteristics In a densitometer that determines the concentration of the fluid that passes through the interior of the pipe, a pair of electrodes that are installed in the horizontal direction and above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe, and an impedance between the pair of electrodes By measuring, an air pool detecting means for detecting an air pool generated inside the pipe is provided, so when an air pool is generated inside the pipe, the state (not satisfied) Densitometer capable of easily detecting a state) can be provided.
[0197]
According to the invention corresponding to claim 2, microwaves, ultrasonic waves, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from a transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes. A receiver installed on the other wall of the pipe opposite to the transmitter receives microwaves, ultrasonic waves, light or radiation, and passes through the inside of the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light or radiation In a densitometer that determines the concentration of fluid to be measured, by measuring the impedance between a pair of electrodes placed opposite to the pipe direction above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe and the pair of electrodes , Because it is equipped with an air pool detection means for detecting a long continuous air pool generated inside the pipe, when a long continuous air pool occurs inside the pipe, State (non-full level) can be provided easily detected densitometer capable of.
[0198]
Furthermore, according to the invention corresponding to claim 3, microwaves, ultrasonic waves, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the pipe A receiver installed on the other wall of the pipe opposite to the transmitter receives microwaves, ultrasonic waves, light or radiation, and passes through the inside of the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light or radiation In a densitometer for determining the concentration of fluid to be used, a plurality of pairs of electrodes that are installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe along the pipe direction and facing the horizontal direction, and each pair of electrodes By measuring the impedance between each of the pipes, it is equipped with air pool detection means for detecting the pool of air generated in the pipes. When none, its state (non-full level) to be able to easily detect concentration meter can be provided.
[0199]
On the other hand, according to the invention corresponding to claim 4, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 3, the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are connected to the pipe wall of the pipe. A concentration meter is provided that can detect that the air reservoir is the limit of concentration measurement when a large amount of air reservoir is generated inside the pipe. it can.
[0200]
According to the invention corresponding to claim 5, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 3, the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are connected to the pipe wall of the pipe. Since it was installed at a position shifted by a predetermined distance in the circumferential direction of the pipe from the top of the pipe, when there is a certain amount of air pool inside the pipe, this air pool is approaching the limit of concentration measurement It is possible to provide a densitometer capable of detecting
[0201]
Furthermore, according to the invention corresponding to claim 6, microwaves, ultrasonic waves, light, or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the pipe A receiver installed on the other wall of the pipe opposite to the transmitter receives microwaves, ultrasonic waves, light or radiation, and passes through the inside of the pipe from the characteristics of these microwaves, ultrasonic waves, light or radiation In a densitometer for determining the concentration of fluid to be used, a plurality of pairs of electrodes installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe along the vertical direction on the same cross section of the pipe and facing the horizontal direction And an air pool detecting means for detecting the air pool generated inside the pipe in a plurality of stages by measuring the impedance between each pair of electrodes. Of if some places air collecting in the interior occurs, it can provide its state (non-full level) can be stepwise easily detect a densitometer.
[0202]
On the other hand, according to the invention corresponding to claim 7, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 6,, SendNobuko andReceivingSince Nobuko was installed to be shifted downward from the horizontal center line of the pipe, even if a large amount of air is trapped inside the pipe, the concentration should be measured to the same level as when measured in a full state. Can be provided.
[0203]
According to the invention corresponding to claim 8, in the densitometer of the invention corresponding to any one of claims 1 to 6,, SendNobuko andReceivingSince Nobuko was installed to be shifted upward from the horizontal center line of the pipe, it is possible to provide a concentration meter that can perform correct concentration measurement even when the fluid flow rate is low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 4 is a relationship diagram for explaining the operation of the microwave densitometer according to the third embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the microwave densitometer according to the fourth embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing a sixth embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing a seventh embodiment of the microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an eighth embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a ninth embodiment of a microwave densitometer according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of a microwave densitometer.
FIG. 13 is a diagram for explaining a problem (occurrence of air accumulation) in a conventional microwave densitometer.
[Explanation of symbols]
1 ... Piping,
2 ... Microwave transmitter,
3 ... Microwave receiver,
4 ... Microwave transmitter,
5 ... Phase measurement circuit,
6 ... switching circuit,
7 ... Memory,
8: Signal processing circuit (CPU),
9: Output circuit,
12 ... first microwave transmitter,
13: First microwave receiver,
22 ... second microwave transmitter,
23. Second microwave receiver,
32 ... a third microwave transmitter,
33 ... Third microwave receiver,
41 ... electrodes,
42 ... Electrode,
43. Inductance measuring circuit,
44 ... Air accumulation judgment circuit,
45. Output circuit,
3a ... microwave main receiver,
3b ... Microwave upper receiver,
3c: Microwave lower receiver,
50: concentration calculation circuit,
M1... microwave densitometer measurements using only the first pair,
M2... Measurement value of microwave densitometer using only second pair,
C: Concentration,
d: Air accumulation amount.
Claims (8)
前記配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、水平方向に対向して設置された一対の電極と、
前記一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、前記配管内部に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段と、
を備えて成ることを特徴とする濃度計。Microwave, ultrasonic wave, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the transmitter is opposed to the other pipe outer wall of the pipe. The microwave or ultrasonic wave or light or radiation is received by the receiver installed in the same manner, and the concentration meter determines the concentration of the fluid that passes through the pipe from the characteristics of the microwave, ultrasonic wave, light or radiation. In
A pair of electrodes installed on the upper side of the horizontal center line of the pipe wall of the pipe and facing the horizontal direction;
An air reservoir detecting means for detecting an air reservoir generated inside the pipe by measuring an impedance between the pair of electrodes;
A densitometer characterized by comprising:
前記配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に対向して設置された一対の電極と、
前記一対の電極間のインピーダンスを測定することにより、前記配管内部に発生した連なり続く長いエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段と、
を備えて成ることを特徴とする濃度計。Microwave, ultrasonic wave, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the transmitter is opposed to the other pipe outer wall of the pipe. The microwave or ultrasonic wave or light or radiation is received by the receiver installed in the same manner, and the concentration meter determines the concentration of the fluid that passes through the pipe from the characteristics of the microwave, ultrasonic wave, light or radiation. In
A pair of electrodes installed on the upper side of the horizontal center line of the pipe wall of the pipe and facing the pipe direction;
By measuring the impedance between the pair of electrodes, an air pool detection means for detecting a long continuous air pool generated inside the pipe; and
A densitometer characterized by comprising:
前記配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、
前記各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、前記配管内部の所々に発生したエア溜まりを検知するエア溜まり検知手段と、
を備えて成ることを特徴とする濃度計。Microwave, ultrasonic wave, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the transmitter is opposed to the other pipe outer wall of the pipe. The microwave or ultrasonic wave or light or radiation is received by the receiver installed in the same manner, and the concentration meter determines the concentration of the fluid that passes through the pipe from the characteristics of the microwave, ultrasonic wave, light or radiation. In
A plurality of pairs of electrodes installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe along the pipe direction and facing the horizontal direction;
An air reservoir detecting means for detecting an air reservoir generated in places inside the pipe by measuring impedance between each pair of electrodes;
A densitometer characterized by comprising:
前記一対の電極、または複数対の電極としては、配管の管壁の最頂部近傍位置に設置するようにしたことを特徴とする濃度計。The densitometer according to any one of claims 1 to 3,
The concentration meter is characterized in that the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are installed in the vicinity of the topmost part of the pipe wall of the pipe.
前記一対の電極、または複数対の電極としては、配管の管壁の最頂部から配管の周方向に所定距離だけずらした位置に設置するようにしたことを特徴とする濃度計。The densitometer according to any one of claims 1 to 3,
The densitometer, wherein the pair of electrodes or the plurality of pairs of electrodes are installed at positions shifted from the topmost part of the pipe wall of the pipe by a predetermined distance in the circumferential direction of the pipe.
前記配管の管壁の水平方向の中心線よりも上側に、配管の同一断面上に垂直方向に沿ってかつ水平方向に対向して設置された複数対の電極と、
前記各対の電極間のインピーダンスをそれぞれ測定することにより、前記配管内部に発生したエア溜まりを複数段階に分けて検知するエア溜まり検知手段と、
を備えて成ることを特徴とする濃度計。Microwave, ultrasonic wave, light or radiation is transmitted to the inside of the pipe from the transmitter installed on one pipe outer wall of the pipe through which the fluid passes, and the transmitter is opposed to the other pipe outer wall of the pipe. The microwave or ultrasonic wave or light or radiation is received by the receiver installed in the same manner, and the concentration meter determines the concentration of the fluid that passes through the pipe from the characteristics of the microwave, ultrasonic wave, light or radiation. In
A plurality of pairs of electrodes installed above the horizontal center line of the pipe wall of the pipe, on the same cross section of the pipe, along the vertical direction and facing the horizontal direction,
By measuring the impedance between each pair of electrodes, an air pool detection means for detecting an air pool generated inside the pipe in a plurality of stages, and
A densitometer characterized by comprising:
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