JP5940415B2 - Microwave densitometer - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、マイクロ波濃度計に関する。 Embodiments described herein relate generally to a microwave densitometer.
一般に、マイクロ波濃度計は、被測定物質を含む被測定液体が流れる測定管または被測定液体を収納する容器を介して対向配置されたマイクロ波送受信器を備えており、このマイクロ波濃度計は、前述のマイクロ波送受信器を用いて、被測定液体を透過するマイクロ波の位相遅れと、被測定物質を含まない液体を透過するマイクロ波の位相遅れとの差を算出して被測定液体の濃度を測定する。 In general, a microwave densitometer includes a microwave transmitter / receiver disposed opposite to each other via a measurement tube through which a liquid to be measured containing a substance to be measured flows or a container for storing the liquid to be measured. Using the above-described microwave transceiver, the difference between the phase delay of the microwave that passes through the liquid to be measured and the phase delay of the microwave that passes through the liquid that does not contain the substance to be measured is calculated to Measure the concentration.
このようなマイクロ波濃度計では、被測定液体の誘電率が温度によって変化し、前述した位相差に影響を与える、つまり、被測定液体の濃度測定に誤差を生じさせることから、被測定液体の液温を測定して位相差を補正する液温補正が行われる。 In such a microwave concentration meter, the dielectric constant of the liquid to be measured changes depending on the temperature and affects the above-described phase difference, that is, an error is caused in the concentration measurement of the liquid to be measured. Liquid temperature correction for correcting the phase difference by measuring the liquid temperature is performed.
このため、マイクロ波濃度計としては、例えば、液温に急峻な変化が生じたとしても、簡単な構成で誤差を軽減することができるマイクロ波濃度計等、様々なマイクロ波濃度計が考案されている。 For this reason, as a microwave densitometer, for example, various microwave densitometers such as a microwave densitometer that can reduce errors with a simple configuration even if a sudden change in the liquid temperature occurs have been devised. ing.
しかしながら、以上のように構成されたマイクロ波濃度計では、マイクロ波送受信器のアンテナ部分の地板パターンが剥き出しになっているため、外部にマイクロ波が漏洩し、被測定液体の濃度測定に誤差を生じさせるという不都合がある。 However, in the microwave densitometer configured as described above, the ground plane pattern of the antenna portion of the microwave transmitter / receiver is exposed, so that the microwave leaks to the outside and an error occurs in the concentration measurement of the liquid to be measured. There is an inconvenience of causing it.
本発明が解決しようとする課題は、外部に漏洩するマイクロ波の量を低減させ、被測定液体の濃度測定における誤差を低減し得るマイクロ波濃度計を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a microwave densitometer capable of reducing the amount of microwave leaking to the outside and reducing errors in the concentration measurement of the liquid to be measured.
実施形態のマイクロ波濃度計は、被測定物質を含む被測定液体が流入する測定管と、前記被測定液体に向けてマイクロ波を送信するマイクロ波送信器と、前記マイクロ波送信器に対向するように設けられ、前記マイクロ波送信器から送信されたマイクロ波を受信するマイクロ波受信器と、前記測定管の管壁に形成され、前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器を取付可能な一対の開口窓部とを備え、前記マイクロ波送信器から送信されるマイクロ波の伝播速度の変化を用いて前記被測定液体の濃度を測定する。 The microwave densitometer of the embodiment is opposed to a measurement tube into which a liquid to be measured containing a substance to be measured flows, a microwave transmitter that transmits a microwave toward the liquid to be measured, and the microwave transmitter. A microwave receiver configured to receive the microwave transmitted from the microwave transmitter, and formed on a tube wall of the measurement tube, to which the microwave transmitter and the microwave receiver can be attached A pair of open windows, and measuring the concentration of the liquid to be measured using a change in the propagation speed of the microwave transmitted from the microwave transmitter.
前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器のそれぞれは、第1固定部材、アンテナ、第2固定部材、貫通孔、導電性部材及びコネクタを備えている。 Each of the microwave transmitter and the microwave receiver includes a first fixing member, an antenna, a second fixing member, a through hole, a conductive member, and a connector.
前記第1固定部材は、マイクロ波を透過する合成樹脂部材であり、前記被測定液体に接液するように前記各開口窓部に固着される。 The first fixing member is a synthetic resin member that transmits microwaves, and is fixed to each opening window so as to come into contact with the liquid to be measured.
前記アンテナは、円筒形であり、高誘電率の誘電体基板を備え、前記第1固定部材に近接して設けられる。 The antenna has a cylindrical shape, includes a dielectric substrate having a high dielectric constant, and is provided close to the first fixing member.
マイクロ波を透過しにくい金属部材であり、前記第2固定部材は、前記アンテナの底面のうち、前記第1固定部材側に位置する底面と対向する底面を覆うように設けられる。 The second fixing member is a metal member that is unlikely to transmit microwaves, and is provided so as to cover a bottom surface of the antenna that faces the bottom surface located on the first fixing member side.
前記貫通孔は、前記アンテナ及び前記第2固定部材を貫通するよう形成される。 The through hole is formed to penetrate the antenna and the second fixing member.
前記導電性部材は、前記貫通孔内に設けられる。 The conductive member is provided in the through hole.
前記コネクタは、前記第2固定部材及び前記導電性部材に接続するよう設けられる。前記コネクタを前記第2固定部材にネジ止め固定する。 The connector is provided to connect to the second fixing member and the conductive member. The connector is fixed to the second fixing member with screws.
図1は一実施形態に係るマイクロ波濃度計を構成するマイクロ波送信器の構成例を示す模式図である。なお、マイクロ波濃度計は、通常、被測定物質を含む被測定液体が流入する測定管と、被測定液体に向けてマイクロ波を送信するマイクロ波送信器と、マイクロ波送信器に対向するように設けられ、マイクロ波送信器から送信されたマイクロ波を受信するマイクロ波受信器と、測定管の管壁に形成され、マイクロ波送信器及びマイクロ波受信器を取付可能な一対の開口窓部とを備えており、マイクロ波送信器から送信されるマイクロ波の伝播速度の変化を用いて被測定液体の濃度を測定するものである。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a microwave transmitter constituting a microwave densitometer according to an embodiment. Note that the microwave densitometer usually faces a measurement tube into which a liquid to be measured containing a substance to be measured flows, a microwave transmitter that transmits a microwave toward the liquid to be measured, and a microwave transmitter. A microwave receiver for receiving a microwave transmitted from a microwave transmitter, and a pair of opening windows formed on a tube wall of a measurement tube to which the microwave transmitter and the microwave receiver can be attached And the concentration of the liquid to be measured is measured using a change in the propagation speed of the microwave transmitted from the microwave transmitter.
ここでは、説明の簡略化のために、一般的なマイクロ波濃度計の説明は省略する。一般的なマイクロ波濃度計の詳細は、特開2012−26978号公報を参照されたい。以下では、主にマイクロ波濃度計を構成するマイクロ波送信器及びマイクロ波受信器について説明する。 Here, for simplification of description, description of a general microwave densitometer is omitted. For details of a general microwave densitometer, refer to JP 2012-26978 A. Below, the microwave transmitter and microwave receiver which mainly comprise a microwave densitometer are demonstrated.
マイクロ波濃度計を構成するマイクロ波送信器1は、図1に示すように、第1固定部材2、アンテナ3、第2固定部材4、第3固定部材5、貫通孔6、導電性部材7及びコネクタ8を備えている。なお、図1ではマイクロ波送信器1の構成例を示したが、マイクロ波濃度計を構成するマイクロ波受信器も図1に示すマイクロ波送信器1と同様な構成であることには留意されたい。
As shown in FIG. 1, the microwave transmitter 1 constituting the microwave densitometer includes a
第1固定部材2は、開口窓部に被測定液体に接液するようにして設けられるものであり、通常、プラスチック等の合成樹脂部材から成形される。なお、第1固定部材2は、前述では合成樹脂部材から成形されるものであるとしたが、これに限定されず、後述するアンテナ3から送信されるマイクロ波を透過するものであればよい。
The
アンテナ3は、図1に示すように、円筒形であり、高誘電率の誘電体基板(例えば、セラミックから成る誘電体基板等)を備えており、第1固定部材2に近接して設けられるものである。なお、アンテナ3は、第1固定部材2に近接して設けるために第2固定部材4(例えば、薄い金属板等)を用いて固定される。また、アンテナ3の2つの底面には、通常、アンテナパターン(図示せず)と地板パターン(図示せず)とがそれぞれ成形される。より詳細には、アンテナ3の底面のうち、第1固定部材2側に位置する底面にはマイクロ波を送信する線状のアンテナパターンが成形され、もう一方の底面には接地電位に接続される地板パターンが成形される。
As shown in FIG. 1, the antenna 3 has a cylindrical shape, includes a dielectric substrate having a high dielectric constant (for example, a dielectric substrate made of ceramic), and is provided close to the
第3固定部材5は、アンテナ3の底面のうち、第1固定部材2側に位置する底面と対向する底面(即ち、地板パターンが成形された底面)を覆うようにして設けられるものである。なお、第3固定部材5は、アンテナ3から送信されるマイクロ波を透過しにくいものであればよく、例えば、金属から成形されたもの等が適用可能である。
The
貫通孔6は、アンテナ3と第3固定部材5とを貫通するように形成されており、当該貫通孔6内には導電性部材(芯線とも呼ぶ)7が設けられる。芯線7はマイクロ波濃度計内の電気回路(図示せず)から供給される電気をアンテナ3のアンテナパターンに供給するためのものである。なお、貫通孔6の径は、芯線7を設けることができる程度の許容寸法の径とする。また、芯線7は、通常、アンテナパターンに半田付けして固定される。
The through hole 6 is formed so as to penetrate the antenna 3 and the
コネクタ8は、第3固定部材5と芯線7とに接続するように設けられ、前述したマイクロ波濃度計内の電気回路とマイクロ波送信器1とを接続して、マイクロ波送信器1内の芯線7に電気を供給するものである。
The
以上説明した一実施形態によれば、マイクロ波送受信器が第3固定部材5を備えた構成により、外部に漏洩するマイクロ波の量を大幅に低減させ、被測定液体の濃度測定における誤差を低減させることができる。
According to the embodiment described above, the configuration in which the microwave transmitter / receiver includes the
なお、マイクロ波送受信器が第3固定部材5を備えた構成による更なる効果として、コネクタ8の破損を防止するといった効果がある。通常、コネクタ8は、アンテナ3に成形された地板パターンに半田付けにより直接接続されていたため、接続強度が弱く、例えば、コネクタ8に1[N・m]程度の力がかかると簡単に破損してしまうという不都合があった。しかしながら、本実施形態では、アンテナ3に成形された地板パターンを覆うような第3固定部材5が設けられたことにより、コネクタ8を第3固定部材5にネジ止めすることが可能となり、前述した場合に比べて接続強度を高めることができ、コネクタ8の破損を防止することができる。
As a further effect of the configuration in which the microwave transceiver includes the
また、本実施形態では、アンテナ3に成形された地板パターンを覆うような第3固定部材5が設けられると説明したが、例えば図2に示すように、アンテナ3に成形された地板パターンに導電性接着剤9を塗布して、アンテナ3と第3固定部材5とを一体固着させてもよい。これにより、アンテナ3に成形された地板パターンが確実に第3固定部材5と接触するため、接地が十分になされ、マイクロ波の漏洩をより低減させることができる。なお、アンテナ3に成形された地板パターンに導電性接着剤9を塗布する際には、コネクタ8からの信号線をさけて導電性接着剤9を塗布する必要がある。
Further, in the present embodiment, it has been described that the
更に、本実施形態では、アンテナ3を第1固定部材2に近接して設けるために第2固定部材4を用いて固定すると説明したが、例えば図3に示すように、第1固定部材2とアンテナ3との間に弾性部材10を設けて、アンテナ3を第1固定部材2に近接させてもよい。これにより、振動や衝撃に起因したアンテナの破損を防止することができる。つまり、薄い金属板等の第2固定部材4を用いて固定する場合、振動や衝撃が加わると、大きな負荷が第2固定部材4を通じてアンテナ3にかかり、アンテナ3が破損するといった不都合が起こり得るのに対し、弾性部材10を用いて固定する場合、振動や衝撃が加わったとしても、弾性部材10が振動や衝撃を吸収し、大きな負荷がアンテナ3にかからないため、アンテナ3の破損を防止することができる。
Furthermore, in the present embodiment, it has been described that the antenna 3 is fixed using the second fixing
なお、図3に示す弾性部材10は、例えば図4に示すように、ゴム11(例えば、Oリング等)を用いてもよい。これにより、より安価な構造とした上で、アンテナ3の破損を防止することができる。また、弾性部材10及びゴム11の代わりに、柔らかい合成樹脂部材等が用いられてもよい。
Note that the
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]被測定物質を含む被測定液体が流入する測定管と、前記被測定液体に向けてマイクロ波を送信するマイクロ波送信器と、前記マイクロ波送信器に対向するように設けられ、前記マイクロ波送信器から送信されたマイクロ波を受信するマイクロ波受信器と、前記測定管の管壁に形成され、前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器を取付可能な一対の開口窓部とを備え、前記マイクロ波送信器から送信されるマイクロ波の伝播速度の変化を用いて前記被測定液体の濃度を測定するマイクロ波濃度計であって、前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器のそれぞれは、前記被測定液体に接液するように前記各開口窓部に固着される第1固定部材と、高誘電率の誘電体基板を備え、前記第1固定部材に近接して設けられる円筒形のアンテナと、前記アンテナの底面のうち、前記第1固定部材側に位置する底面と対向する底面を覆うように設けられる第2固定部材と、前記アンテナ及び前記第2固定部材を貫通するよう形成される貫通孔と、前記貫通孔内に設けられる導電性部材と、前記第2固定部材及び前記導電性部材に接続するよう設けられるコネクタとを具備することを特徴とするマイクロ波濃度計。
[2]前記アンテナは、前記第1固定部材側に位置する底面と対向する底面に導電性接着剤を塗布して、前記第2固定部材に一体固着されることを特徴とする[1]に記載のマイクロ波濃度計。
[3]前記第1固定部材は、合成樹脂部材であり、前記第2固定部材は、金属部材であることを特徴とする[1]に記載のマイクロ波濃度計。
[4]前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器は、前記第1固定部材と前記アンテナとの間に設けられる弾性部材を更に備えたことを特徴とする[1]に記載のマイクロ波濃度計。
[5]前記弾性部材が、ゴムであることを特徴とする[4]に記載のマイクロ波濃度計。
In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A measurement tube into which a liquid to be measured containing a substance to be measured flows, a microwave transmitter that transmits a microwave toward the liquid to be measured, and a microwave transmitter that is provided to face the microwave transmitter, A microwave receiver for receiving the microwave transmitted from the microwave transmitter; and a pair of opening windows formed on a tube wall of the measurement tube to which the microwave transmitter and the microwave receiver can be attached; A microwave concentration meter that measures a concentration of the liquid to be measured using a change in propagation speed of the microwave transmitted from the microwave transmitter, the microwave transmitter and the microwave receiver Each includes a first fixing member fixed to each opening window so as to be in contact with the liquid to be measured, and a dielectric substrate having a high dielectric constant, and is provided close to the first fixing member. Cylindrical An antenna, a second fixing member provided so as to cover a bottom surface facing the bottom surface located on the first fixing member side among the bottom surfaces of the antenna, and formed so as to penetrate the antenna and the second fixing member. A microwave densitometer, comprising: a through-hole, a conductive member provided in the through-hole, and a connector provided to connect to the second fixing member and the conductive member.
[2] In the above [1], the antenna is integrally fixed to the second fixing member by applying a conductive adhesive to the bottom surface facing the bottom surface located on the first fixing member side. The microwave densitometer described.
[3] The microwave densitometer according to [1], wherein the first fixing member is a synthetic resin member, and the second fixing member is a metal member.
[4] The microwave concentration according to [1], wherein the microwave transmitter and the microwave receiver further include an elastic member provided between the first fixing member and the antenna. Total.
[5] The microwave densitometer according to [4], wherein the elastic member is rubber.
1…マイクロ波送信器、2…第1固定部材、3…アンテナ、4…第2固定部材、5…第3固定部材、6…貫通孔、7…導電性部材、8…コネクタ、9…導電性接着剤、10…弾性部材、11…ゴム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave transmitter, 2 ... 1st fixing member, 3 ... Antenna, 4 ... 2nd fixing member, 5 ... 3rd fixing member, 6 ... Through-hole, 7 ... Conductive member, 8 ... Connector, 9 ... Conductive Adhesive, 10 ... elastic member, 11 ... rubber.
Claims (4)
前記マイクロ波送信器及び前記マイクロ波受信器のそれぞれは、
マイクロ波を透過する合成樹脂部材であり、前記被測定液体に接液するように前記各開口窓部に固着される第1固定部材と、
高誘電率の誘電体基板を備え、前記第1固定部材に近接して設けられる円筒形のアンテナと、
マイクロ波を透過しにくい金属部材であり、前記アンテナの底面のうち、前記第1固定部材側に位置する底面と対向する底面を覆うように設けられる第2固定部材と、
前記アンテナ及び前記第2固定部材を貫通するよう形成される貫通孔と、
前記貫通孔内に設けられる導電性部材と、
前記第2固定部材及び前記導電性部材に接続するよう設けられるコネクタと
を具備し、
前記コネクタを前記第2固定部材にネジ止め固定することを特徴とするマイクロ波濃度計。 A measuring tube into which a liquid to be measured containing a substance to be measured flows, a microwave transmitter for transmitting a microwave toward the liquid to be measured, and a microwave transmitter provided so as to face the microwave transmitter. A microwave receiver that receives the microwave transmitted from the transmitter, and a pair of opening windows that are formed on the wall of the measurement tube and to which the microwave transmitter and the microwave receiver can be attached, A microwave concentration meter that measures the concentration of the liquid to be measured using a change in propagation speed of microwaves transmitted from the microwave transmitter,
Each of the microwave transmitter and the microwave receiver is
A synthetic resin member that transmits microwaves, and a first fixing member that is fixed to each opening window so as to be in contact with the liquid to be measured;
A cylindrical antenna comprising a dielectric substrate having a high dielectric constant and provided in the vicinity of the first fixing member;
A metal member that is unlikely to transmit microwaves, a second fixing member that is provided so as to cover a bottom surface of the antenna that faces a bottom surface located on the first fixing member side,
A through hole formed to penetrate the antenna and the second fixing member;
A conductive member provided in the through hole;
A connector provided to connect to the second fixing member and the conductive member ;
A microwave densitometer , wherein the connector is fixed to the second fixing member with a screw .
前記第1固定部材側に位置する底面と対向する底面に導電性接着剤を塗布して、前記第2固定部材に一体固着されることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波濃度計。 The antenna is
2. The microwave densitometer according to claim 1, wherein a conductive adhesive is applied to a bottom surface facing the bottom surface located on the first fixing member side, and is integrally fixed to the second fixing member.
前記第1固定部材と前記アンテナとの間に設けられる弾性部材を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波濃度計。 The microwave transmitter and the microwave receiver are:
The microwave densitometer according to claim 1, further comprising an elastic member provided between the first fixing member and the antenna.
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