JP3631478B2 - 濃度計 - 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、特に配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力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、配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および上方線での主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部のエア溜まりの発生を警報信号として出力するようにしている。
【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、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を設置して、主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部のエア溜まりの発生を自動的に検知して警報として報知することができる。
【００２９】
これにより、配管の内部に発生したエア溜まりを一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および下方線での主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部の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ようにしている。
【００３１】
従って、請求項２に対応する発明の濃度計においては、配管内部に汚泥の堆積が生じた場合、この汚泥の堆積は配管の下側にできることから、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を設置して、主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部の汚泥の堆積の発生を警報として報知することができる。
【００３２】
これにより、配管の内部に発生した汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置し、かつ送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線、上方線、および下方線での主受信子、上部受信子、および下部受信子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ようにしている。
【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、また配管内部に汚泥の堆積が生じた場合、この汚泥の堆積は配管の下側にできることから、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を設置し、また送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を設置して、主受信子、上部受信子、および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部のエア溜まり、および汚泥の堆積の発生を警報として報知することができる。
【００３５】
これにより、配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、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、警報が出力されていない場合に、各受信子による濃度測定値の平均値を濃度信号として出力することにより、通常時は配管内部の上部、中心部、下部の測定が行なえるため、配管内部の全体的濃度の平均値を測定することができる。
【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、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によるそれぞれの濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力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、警報信号が出力されていない場合に、各受信子による濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力することにより、配管内部の上部、中心部、下部の濃度分布を把握することができる。
【００４０】
一方、請求項６に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５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。
【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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、請求項７に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５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。
【００４４】
従って、請求項７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。
【００４５】
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。
【００４６】
【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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
上記関係式の例を図４に示す。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
（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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
（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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
次に、濃度測定の作用について述べる。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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。
【０１８３】
（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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
（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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
（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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
（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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
（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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および上方線での主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部のエア溜まりの発生を警報信号として出力するようにしたので、配管の内部に発生したエア溜まりを一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９５】
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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および下方線での主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部の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ようにしたので、配管の内部に発生した汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９６】
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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置し、かつ送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線、上方線、および下方線での主受信子、上部受信子、および下部受信子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ようにしたので、配管の内部に発生したエア溜まりおよび汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９７】
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、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ようにしたので、配管内部の上部、中心部、下部の全体的濃度の平均値を測定することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９８】
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、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によるそれぞれの濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力するようにしたので、配管内部の上部、中心部、下部の濃度分布を把握することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９９】
一方、請求項６に対応する発明によれば、上記請求項１乃至請求項５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。
【０２００】
また、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３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。
【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、特に配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力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】
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、配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および上方線での主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部のエア溜まりの発生を警報信号として出力するようにしている。
【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、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を設置して、主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部のエア溜まりの発生を自動的に検知して警報として報知することができる。
【００２９】
これにより、配管の内部に発生したエア溜まりを一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および下方線での主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部の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ようにしている。
【００３１】
従って、請求項２に対応する発明の濃度計においては、配管内部に汚泥の堆積が生じた場合、この汚泥の堆積は配管の下側にできることから、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を設置して、主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部の汚泥の堆積の発生を警報として報知することができる。
【００３２】
これにより、配管の内部に発生した汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置し、かつ送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線、上方線、および下方線での主受信子、上部受信子、および下部受信子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ようにしている。
【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、また配管内部に汚泥の堆積が生じた場合、この汚泥の堆積は配管の下側にできることから、送信子および主受信子の他に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を設置し、また送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を設置して、主受信子、上部受信子、および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管の内部のエア溜まり、および汚泥の堆積の発生を警報として報知することができる。
【００３５】
これにより、配管の内部に発生したエア溜まりや汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することができる。
【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、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、警報が出力されていない場合に、各受信子による濃度測定値の平均値を濃度信号として出力することにより、通常時は配管内部の上部、中心部、下部の測定が行なえるため、配管内部の全体的濃度の平均値を測定することができる。
【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、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によるそれぞれの濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力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、警報信号が出力されていない場合に、各受信子による濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力することにより、配管内部の上部、中心部、下部の濃度分布を把握することができる。
【００４０】
一方、請求項６に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５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。
【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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、請求項７に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５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。
【００４４】
従って、請求項７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。
【００４５】
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。
【００４６】
【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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
上記関係式の例を図４に示す。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
（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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
（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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
次に、濃度測定の作用について述べる。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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。
【０１８３】
（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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
（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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
（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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
（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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
（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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
【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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および上方線での主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部のエア溜まりの発生を警報信号として出力するようにしたので、配管の内部に発生したエア溜まりを一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９５】
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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線および下方線での主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、配管内部の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ようにしたので、配管の内部に発生した汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９６】
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、上記送信子および受信子として、配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置し、かつ送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置すると共に、送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、中心線、上方線、および下方線での主受信子、上部受信子、および下部受信子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ようにしたので、配管の内部に発生したエア溜まりおよび汚泥の堆積を一早く検知して、濃度測定値が異常となる前に警報信号を自動的に出力することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９７】
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、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ようにしたので、配管内部の上部、中心部、下部の全体的濃度の平均値を測定することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９８】
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、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によるそれぞれの濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力するようにしたので、配管内部の上部、中心部、下部の濃度分布を把握することが可能な濃度計が提供できる。
【０１９９】
一方、請求項６に対応する発明によれば、上記請求項１乃至請求項５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。
【０２００】
また、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３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。
Claims (7)
- 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前記配管の内部へ送信し、前記配管の他方の管外壁に前記送信子と対向して設置された受信子で前記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前記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、
前記送信子および受信子として、前記配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、前記送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置し、
前記中心線および上方線での主受信子および上部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、前記配管内部のエア溜まりの発生を警報信号として出力するようにしたことを特徴とする濃度計。 - 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前記配管の内部へ送信し、前記配管の他方の管外壁に前記送信子と対向して設置された受信子で前記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前記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、
前記送信子および受信子として、前記配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置すると共に、前記送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、
前記中心線および下方線での主受信子および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、前記配管内部の汚泥の堆積の発生を警報信号として出力するようにしたことを特徴とする濃度計。 - 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前記配管の内部へ送信し、前記配管の他方の管外壁に前記送信子と対向して設置された受信子で前記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前記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、
前記送信子および受信子として、前記配管の水平方向の中心線上で対向する位置に送信子および主受信子を設置し、かつ前記送信子から中心線より上方側へ向う上方線上で対向する位置に上部受信子を少なくとも１個設置すると共に、前記送信子から中心線より下方側へ向う下方線上で対向する位置に下部受信子を少なくとも１個設置し、
前記中心線、上方線、および下方線での主受信子、上部受信子、および下部受信子によるそれぞれの濃度測定値を比較することにより、前記配管内部のエア溜まりの発生、および汚泥の堆積の発生を警報信号として出力するようにしたことを特徴とする濃度計。 - 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の濃度計において、
前記警報信号が出力されていない場合に、前記各々の線での各受信子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ようにしたことを特徴とする濃度計。 - 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の濃度計において、
前記警報信号が出力されていない場合に、前記各々の線での各受信子によるそれぞれの濃度測定値をそれぞれ個別に濃度信号として出力するようにしたことを特徴とする濃度計。 - 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の濃度計において、前記一対の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たことを特徴とする濃度計。
- 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の濃度計において、前記一対の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たことを特徴とする濃度計。
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