JP6934891B2

JP6934891B2 - Ｒｆ信号を利用した非接触方式の電気伝導度および不導体の誘電率特性変化測定装置

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Publication number: JP6934891B2
Application number: JP2018561010A
Authority: JP
Inventors: ヨンリ，キュ
Original assignee: マルチーパスカンパニー，リミテッド; ヨンリ，キュ; シームズバイオニクスインコーポレイテッド
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-08-10
Also published as: KR101885666B1; KR20180025575A; US20190257868A1; WO2018043947A1; US11061057B2; CN109196365A; JP2019522784A

Description

本発明は導電性流体の電気伝導度および非導電性流体の特性（誘電率）変化を測定する装置に関するものであって、特にＲＦ信号を利用して測定装置が直接流体に接触せずとも導電性流体の電気伝導度および非導電性流体の特性（誘電率）変化を測定できるように構成するため、測定対象物と接触するプローブ（ＰＲＯＢＥ）部分が酸化や汚染などの変質などによって正確な測定が難しくなる問題を防止し、ＲＦ信号の周波数による信号の強度差および同一周波数内での信号の強度変化の測定を通じて、測定導電性対象物の電気伝導度や濁度、温度変化、流量などを検出し、不導体測定物の特性（誘電率）変化を検出できるようにし、浄水器と洗濯機そしてボイラーのように、通常的に導電性流体を使用する機器と非導電性液体であるエンジンオイルおよび各種オイルと関連した機器で、安全かつ便利に多様な分野で幅広く活用できるようにしたものである。

電気伝導度は物質や溶液が電荷を運搬できる程度を表すものであって、比抵抗の逆数で表示する。特に、金属は電気抵抗が小さいため電気伝導度がよく、電解質溶液はイオンの濃度、電極間の距離、電極の断面積、イオンの電荷の大きさ、そして温度などに影響を受ける。

このような電気伝導度は流体内に異物などの混合により電気伝導度の変化が起こる現象を利用し、非導電性流体の測定は、不導体は電気が通じないものの、内部に電荷を蓄積して電波信号が通過する誘電体としての特性を活用して、誘電率の変化時にセンサ用アンテナのインピーダンス（交流抵抗値）が変わって共振中心周波数が変わる特性を利用する。下記の特許文献１〜特許文献３のように多様な分野で応用している。

（特許文献１）韓国登録特許第１４４０４４４号公報
生体信号を測定するための電極構造体およびこれを利用した心電図測定装置に関するものであって、電極構造体は身体の皮膚面と容量性結合をなして生体信号を取得する電極板；電極板の一面に形成された吸湿層；および電極板に電気的に連結されて電極板を通じて入力される生体信号をノイズフィルタリングおよび増幅して出力する初段増幅器を含む。心電図測定装置はこのような電極構造体の構成を適用して生体信号を測定する第１電極および第２電極、第１電極および第２電極の出力信号が入力されて差動増幅される差動計測増幅器；差動計測増幅器の出力信号の入力を受けてノイズをフィルタリングし、フィルタリングした信号を増幅する信号処理部；および信号処理部の出力信号に対するアナログ−デジタル変換を遂行して無線伝送する無線センサノードを含む。このような構成によると、初期のノイズ安定化時間を減らして短い時間内にノイズのない安定した心電図信号を獲得できるようになる。

（特許文献２）韓国登録特許第１５１２１０７号公報
電気伝導度測定のために印加される電流による測定装置の温度変化にともなう電気伝導度の測定誤差を補正して正確な電気伝導度の測定を可能にする電気測定装置およびこれを利用した電気伝導度測定方法に関するものであって、電気測定装置は、測定しようとする物質に設置された入力電極および出力電極を含むセンサ部；電気信号を発生させる信号発生部；前記電気信号を検出する信号検出部；前記信号発生部および信号検出部間に相互間に並列に連結されて前記信号発生部での電気信号を前記信号検出部にそれぞれスイッチングするＮ個（Ｎ≧１、整数）の第１スイッチ；前記信号発生部および入力電極間に連結されて前記信号発生部での電気信号を前記入力電極にスイッチングする第２スイッチ；前記Ｎ個の第１スイッチおよび第２スイッチのスイッチングを制御するスイッチング制御部；前記Ｎ個の第１スイッチにそれぞれ直列に連結されたＮ個の抵抗；および前記スイッチング制御部の制御による前記Ｎ個の第１スイッチおよび第２スイッチのスイッチングにより前記信号検出部でそれぞれ検出された電気信号を利用して前記物質の電気伝導度を測定する信号処理部を含む。

（特許文献３）韓国登録特許第１６２４６８５号公報
心電図測定装置に関するものであって、被測定者の心臓が運動するにつれて発生する心電図信号を測定する装置であって、被測定者の左手と接触する第１心電図センサと、前記第１心電図センサとあらかじめ定められた距離だけ離隔した状態で分離されており、被測定者の右手と接触する第２心電図センサを含む装置であり、前記第１心電図センサまたは第２心電図センサのうち少なくとも一つは、あらかじめ定められた電気伝導度を有する導電性繊維を含み、被測定者が両手で前記第１心電図センサと第２心電図センサをそれぞれ把持することによって被測定者の心電図信号が測定されることを特徴とする。車両のステアリングハンドルに装着されて使用される場合、金属端子に比べて触感が優れており、汗の吸収が早く、一般的なステアリングハンドルの外皮の材質と容易に調和され得る効果がある。

（特許文献４）韓国登録実用新案第０３５４３７１号公報
土壌水分測定センサに、土壌を媒質とする土壌水分センサ用コンデンサと空気を媒質とする標準コンデンサを構成し、それぞれのコンデンサに高周波信号を発進させて前記二つのコンデンサでの高周波信号に対する周波数または周期を測定し比較して、その値を静電容量に変換させ、前記土壌内の水分の含有量を定量化させることによって、土壌の水分を自動で感応し、水分の測定データを記録し出力して土壌の水分の状態をより正確かつリアルタイムで把握できる土壌水分測定センサに関するものである。したがって、土壌水分測定センサに土壌を媒質とする土壌水分センサ用コンデンサと空気を媒質とする標準コンデンサを構成し、それぞれのコンデンサに高周波信号を発進させて前記両コンデンサでの高周波信号に対する周波数または周期を測定し比較して、その値を静電容量に変換させ、前記土壌内の水分の含有量を定量化させることによって、土壌水分を自動で感応し、水分の測定データを記録し出力して土壌の水分の状態をより正確かつリアルタイムで把握できる土壌水分測定センサが提供される効果がある。

（特許文献５）韓国登録特許第０９７２５６３号公報
効率的に橋のスラブ面の全体に対して、短時間内に正確に橋のスラブ面の状態を把握できる誘電率を利用した橋のスラブの状態評価装置を提供することである。また、他の目的は、橋の内部の多様な条件にかかわらず、正確に橋のスラブの内部の劣化の可否を判断できる誘電率を利用した橋のスラブの状態評価装置を提供することである。さらに他の目的は、周囲の気候の環境にかかわらず、橋のスラブの内部の劣化の可否を判断できる誘電率を利用した橋のスラブの状態評価装置を提供することである。

しかし、このような電気伝導度を検出する装置は次のような問題が発生する。

（１）電気伝導度を検出する検出部分を電気伝導度を検出する対象物に接触させた後に電気伝導度を検出するため、長期間検出装置を使用するとこの検出部分が汚染されたり毀損または破損する危険がある。

（２）このように検出部分での破損および変形は正確な電気伝導度の検出を行うことができないため、精度に影響を与える。

（３）特に、このような問題は、上水道や浄水器、エアコン、除湿機のように、水分を多く含む流体や下水や洗剤などを含有した流体にこのように検出部分が露出する時、このような問題がさらに大きく現れる。

（４）電気伝導度自体をそのまま検出したり、電気伝導度を検出してＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）等に応用して使用する装置の場合、電気伝導度を検出する検出部分の異常により電気伝導度の検出ができないか、検出されても精度が劣る問題が発生する。

（５）また、単なる直接接触方式で不導体の特性測定のために適正なＲＦ信号を送信することができないため、不導体の特性変化を検出することができない。すなわち直接接触部分がＲＦ信号を送／受信できるアンテナ構造を備えなければならないが、周波数による小型化および単純構造化することが難しい。

韓国登録特許第１４４０４４４号公報韓国登録特許第１５１２１０７号公報韓国登録特許第１６２４６８５号公報韓国登録実用新案第０３５４３７１号公報韓国登録特許第０９７２５６３号公報

本発明はこのような問題点に鑑み、無線周波数（ＲＦ）信号を利用して電気伝導度を感知する検出部分が流体に直接触れない構造の装置を構成するため、検出部分が流体に汚染したり破損または毀損などで感知能が低下したり検出部分の機能の喪失を防止し、便利かつ正確に電気伝導度を測定できるだけでなく、化学薬品のように有害物質が含まれた流体の場合も安全かつ正確に電気伝導度および不導体流体の誘電率の特性変化を測定できるようにし、設置および交換修理などを容易にできるように構成した、ＲＦ信号を利用した非接触方式の電気伝導度および不導体の誘電率特性変化測定装置を提供することにその目的がある。

特に、本発明は二つのコイルアンテナを利用して、いずれか一つのコイルアンテナでは基準周波数（ＲＦ）信号を出力し、残りの一つのコイルアンテナでは媒質を通じて伝達される周波数（ＲＦ）信号を受信して周波数（ＲＦ）信号の強度差を検出し、この周波数（ＲＦ）信号の強度差を基準周波数（ＲＦ）信号の強度を基準として、媒質の種類と量によりあらかじめ測定して制御器に保存しておいた周波数（ＲＦ）信号強度基準表を比較して電気伝導度を検出できるようにし、送／受信コイルアンテナが受容する周波数範囲内で一定の指定間隔で周波数を変えながら各地点での信号の強度を測定し比較して濁度に応じて周波数の信号強度が変わる特性を活用して濁度の程度を把握し、不導体媒質を測定する場合、電流が流れない物体は電荷を蓄積できる誘電体として電波を通過させ、それぞれ固有の誘電率を有するため、通過する電波の周波数値によるインピーダンス値が変化してその通過信号の強度が変わる特性を活用して通過媒質の特性変化を検出できるようになるため、構造が簡単でありながらも正確な電気伝導度および不導体流体の誘電率の特性変化の検出が可能であるだけでなく、これら二つのコイルアンテナの中央に挿入した不導体管を通じて電気伝導度および不導体の誘電率特性変化を測定する流体が流れるように構成するため、非接触方式で安全かつ便利に電気伝導度を測定できるようにした測定装置を提供することに他の目的がある。

このような目的を達成するための本発明に係る非接触方式の測定装置は、流体が流れるようにするための不導体管１００；前記不導体管１００にあらかじめ定めた間隔Ｗをあけて差し込んで設置した二つの第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂ；および周波数（ＲＦ）信号の周波数および信号の強度を分析して電気伝導度および不導体物質の特性変化を測定して制御する制御器３００を含むものの；、前記制御器３００は、前記第１コイルアンテナ２００ａで誘導した磁場を通じて周波数（ＲＦ）信号を不導体管１００内の媒質に伝達して誘導電流化し；前記第２コイルアンテナ２００ｂで媒質を通じて伝達された周波数ＲＦを有する誘導電流信号を受信させ；、前記第１コイルアンテナ２００ａで送信した周波数信号と前記第２コイルアンテナ２００ｂで受信した周波数信号の強度差と、制御器３００にあらかじめ保存しておいた送信した周波数（ＲＦ）信号の周波数および信号の強度を基準として媒質の状態に応じて変わる各周波数（ＲＦ）信号の強度差を比較して、流体の電気伝導度および不導体の特性変化（誘電率変化）を検出するようにすることを特徴とする。

特に、前記不導体管１００は、ガラス、陶磁器、合成樹脂、またはゴムで製作し、両端には媒質を供給するために別の管を連結できるようにコネクター１１０を備えたことを特徴とする。

また、前記第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂは、それぞれトロイダルコイル形態であり、エアトロイダルまたは各中央にフェライトコアが挿入されているフェライトトロイダル方式であることを特徴とする。

そして、前記制御器３００は、ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、温度、および流量のうち少なくとも一つをディスプレイさせることを特徴とする。

最後に、前述した本発明に係る測定装置で検出した電気伝導度を通じて、浄水器の電気伝導度（ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ））を通じて水質検査、洗濯機に入水される水と排水される水の純水度を比較して洗濯機の濯ぎの程度や洗剤の残存の程度を検出、エアコンと除湿機で排出する排出水の電気伝導度を測定して汚物量を検出して室内の汚染の程度の検出、上水道の入口と出口間の電気伝導度を通じて水質状態の検出、ボイラー循環水の異物含有量をＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）で検出して循環水の交換周期などを検出、コーヒーマシンの濃度検出、そして産業用水の電気伝導度やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）を検出、流体の温度と流量の検出、そして不導体であるエンジンオイルの使用時間による誘電率変化の検出と交換時期の検出に利用できるようにしたことを特徴とする。

本発明に係るＲＦ信号を利用した非接触方式の電気伝導度および不導体の誘電率特性変化測定装置は、次のような効果がある。

（１）電気伝導度の検出に活用する周波数（ＲＦ）信号を発生／検出する検出部分が流体に直接触れないため、本発明に係る測定装置を長期間使用してもこの検出部分が流体に露出したり接触することによって発生され得る破損や毀損の問題をあらかじめ防止することができ、それだけ耐久性を向上させることができる。

（２）特に、検出部分は、測定のために空気や液体などに長期間繰り返して露出されると酸化膜が発生され得、酸化膜は検出信号を正しく検出できないか誤った信号を検出して精度を低下させる一つの要因として作用する。しかし、本発明は検出部分がこのように空気や液体などに接触せず測定するため、このような問題の発生をあらかじめ防止することができる。

（３）本発明において検出部分として使用するコイルアンテナは、最初制作時にコイルの巻数と巻線の直径、そしてその中央に磁場を集中させ、形状の維持などを目的に使用するフェライトコアを通じて磁場の強度を異ならせることができるため、本発明に係る測定装置を使用する目的に合わせて適切な周波数および磁場を有するように製作して使用することができる。

（４）したがって、本発明に係る測定装置は、測定した電気伝導度を通じて温度変化やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、流量そして特定のイオンを検出する装置などの多方面にわたって便利に適用することができるため、浄水器の電気伝導度（ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ））を通じて水質検査、洗濯機に入水される水と排水される水の純水度を比較して洗濯機の濯ぎの程度や洗剤の残存の程度を検出、エアコンと除湿機で排出される排出水の電気伝導度を測定して汚物量を検出して室内の汚染の程度の検出、上水道の入口と出口間の電気伝導度を通じて水質状態の検出、ボイラー循環水の異物含有量をＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）で検出して循環水の交換周期などを検出、コーヒーマシンの濃度検出、そして産業用水の電気伝導度やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、温度、流量などの検出にも便利に活用することができ、誘電体の誘電率値の変化に応じてインピーダンス値が変化して通過周波数（ＲＦ）信号の強度が変わる特性を活用して、自動車のエンジンオイルのような不導体流体の状態（誘電率）変化の測定にも活用することができる。

本発明に係る非接触方式の電気伝導度および不導体物質の特性変化測定装置の全体構成を示した斜視図。本発明に係る非接触方式の電気伝導度および不導体物質の特性変化測定装置の全体構成を示した側面図。本発明に係る非接触方式の電気伝導度および不導体物質の特性変化測定装置で制御器の内部構成を共に示した側面図。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。これに先立ち、本明細書および特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最高の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないものであって、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点でこれらを代替できる多様な均等物と変形例も存在し得ることが理解されるべきである。

（構成）
本発明に係るＲＦ信号を利用した非接触方式の電気伝導度および不導体の誘電率特性変化測定装置は、図１〜図３のように、不導体管１００、第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂ、そして制御器３００を含む。

この時、前記第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂは、不導体管１００にあらかじめ定めた間隔だけ離隔して設置されて、いずれか一つでは周波数（ＲＦ）信号を送信し、他の一つではこの周波数信号を受信する。特に、前記制御器３００は、この送信周波数信号と受信周波数信号の強度差と、この制御器３００にあらかじめ保存した周波数による信号の強度変化値表と、を比較して、流体の電気伝導度を非接触方式で測定できるようにしたものであって、この電気伝導度値を分析してＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、温度、流量、使用時間などを分析できるようにしたものであり、非導電性媒質の場合、通過周波数別の信号強度を分析して測定物の状態変化を測定できるようにしたものである。

以下、このような構成について、さらに詳細に説明する。

不導体管１００は、図１〜図３のように、電気伝導度および不導体物質の特性変化を測定しようとする流体が流れるようにするための管をいう。特に、不導体管１００は、後述する第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂを通じて周波数（ＲＦ）信号を送受信しなければならないため、この時、周波数（ＲＦ）信号の送受信の妨げとならないように不導体で製作して使用することが好ましい。

本発明の好ましい実施例において、前記不導体管１００はこのように周波数（ＲＦ）信号を送受信する時に妨げとならない材質であればどのようなものを使用してもよく、例示的に、ガラス、陶磁器、合成樹脂、またはゴムなどを例に挙げることができる。

また、本発明の好ましい実施例において、前記不導体管１００は、図１〜図３のように、あらかじめ定めた長さを有する直線の形態で製作して流体が直線の形態で通過するように構成することによって、不導体管１００を通る媒質も直進性を有するようにして送受信する周波数（ＲＦ）信号の正確度を高めるように構成することが好ましいが、電気伝導度の測定だけのためであれば、曲線の形態のように曲がった形態の不導体管の形態も使用することができる。

最後に、前記不導体管１００には、図１および図２のように、両端にそれぞれコネクター１１０が備えられる。コネクター１１０は、測定のための流体を不導体管１００に供給する時に使用する別の管をこの不導体管１００に容易に連結したり分離できるように構成した連結具をいう。このようなコネクター１１０は、通常カップリングやフィッティングと呼ばれる通常の技術で製作されたものを使用することができる。

第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂは、図１〜図３のように、ループアンテナ（ＬｏｏｐＡｎｔｅｎｎａ）とも言われ、銅線をコイルの形態に巻き、その両端を１ヶ所に集めて円形にして、コイルの内部に印加する電流の強度に応じて磁場が誘導されるように構成した通常のコイルアンテナをいう。

このようなコイルアンテナは、全体の形状がドーナツに類似した形態となるため、外部からコイルアンテナに弱い衝撃が加えられるにつれて容易に変形される恐れがある。このため、コイルアンテナの内部には鉄芯、例えばフェライトコアを製作し、これにコイルを巻いてコイルアンテナを製作する。この時、フェライトコアはコイルアンテナの全体の形状を維持する機能と共に磁場の誘導が円滑になされ得るように適正の透磁率を有するものを使用する。

本発明の好ましい実施例において、前記第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂはそれぞれトロイダルコイルを利用することが好ましい。トロイダルコイルは、通常「Ｅ」型の鉄芯を使用するものと比べて漏洩磁束が少ないため周辺の電子機器などにさほど影響を与えず、特にこのように磁束の漏洩が少ないため精密測定が可能であるためである。この時、鉄芯は周波数やアンテナの大きさなどを考慮して適切な透磁率を有するフェライトコアを使用することが好ましい。

図面において未説明符号「２１０」は、制御器３００の上に第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂを支持できるように固定する支持台をそれぞれ示す。

制御器３００は、図１〜図３のように、前述した前記第１および第２コイルアンテナ２００ａ、２００ｂを制御し、これらを通して得た周波数（ＲＦ）信号の強度をあらかじめ作って保存したこの周波数（ＲＦ）信号の信号強度基準表を基準として媒質状態により変わる周波数（ＲＦ）信号の強度差を比較して、電気伝導度および不導体物質の特性変化を検出する。

ここで、前記制御器３００は、図１および図２では、プレート形態で形成した例を示しているが、これは制御器３００を基板の形態で製作した例を示すものであって、他の構成を支持できる形態であれば、どのような形状にも製作できることを該当業界の従事者であれば容易に分かるはずである。

一方、前記制御器３００は、図１〜図３のように、前述した第１コイルアンテナ２００ａを通じてあらかじめ定めた周波数（ＲＦ）信号を送信し、第２コイルアンテナ２００ｂを通じて不導体管１００内の媒質を通じて伝達された周波数（ＲＦ）信号を受信するようにする。このために、制御器３００は図３のように、第１コイルアンテナに所望する多数の周波数のＲＦ信号を印加するために周波数合成器３３０を構成して制御し、周波数合成器での信号を、サイン波の形態に近く不要な高調波信号を抑圧するための波形変換器３１０を通過させた後に第１コイルアンテナ２００ａに供給する。

そして、前記制御器３００は、図１〜図３のように、前述した第２コイルアンテナ２００ｂを通じてあらかじめ不導体管１００を通過する流体を通じて伝達された周波数（ＲＦ）信号を受信する。この時、第２コイルアンテナ２００ｂを通じてピックアップされたＲＦ信号は受信信号変換器３２０を通じて増幅処理した後、直流電圧に変換して次の段階の処理部で各用途に合わせて使用され得るようにする。受信信号変換器３２０を経た直流電圧信号は、周波数別信号処理部３４０、温度関連信号処理部３５０、流量関連信号処理部３６０で定められた値と比較分析処理された後、ＭＣＵに送られてＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）後に定められた通信プロトコルに合わせてＦＯＲＭＡＴ（定形）化された後、ＲＳ−２３２、ＵＳＢなどのデジタル通信ポートを使用して外部から制御信号を受信するか測定ＤＡＴＡ値を出力できるようにする。

また、前記制御器３００はこのように第１コイルアンテナ２００ａに印加した周波数信号と第２コイルアンテナ２００ｂで受信した周波数信号の強度とを比較してその差を検出し、この検出値と制御器３００にあらかじめ保存した周波数別信号の信号強度比較表との比較を通じて電気伝導度および不導体物質の特性変化を検出する。ここで、「制御器３００にあらかじめ保存した周波数別信号の強度比較表との差」は、第１コイルアンテナ２００ａに印加する周波数を基準として媒質の状態により変わる周波数（ＲＦ）信号の強度差をあらかじめ得た後、このデータを制御器３００に保存して使用するようにしたものであって、このような比較表の構成は使用される多様な周波数別に信号の強度を測定して構成される。

すなわち、不導体管１００を流れる流体が完全導体であれば周波数信号の強度差の変化は殆どないが、純水の場合、不導体でこの流体に異物が多くなるにつれて導電性媒質が増えて電気伝導度が高くなるため、周波数により信号の強度差が大きくなる。したがって、本発明では浄水にあらかじめ定めた信号強度の周波数信号を印加し、これに電気伝導度を異にしながらあらかじめ電気伝導度により周波数信号の強度がどれほど差を見せるかあらかじめ表のような形態で作ってこれを制御器３００に保存した後、この時、印加した同じ特定周波数および強度の信号を第１コイルアンテナ２００ａに印加した後に第２コイルアンテナ２００ｂで受信した後、その信号の強度差が分かれば、あらかじめ表の形態で制御器３００に保存したデータに基づいて対照して電気伝導度が分かるようにしたものである。ここで、電気伝導度は流体に電解質が多くなるにつれて高くなり、電解質はＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）が高くなるにつれて多くなるので、電気伝導度とＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）は比例関係にあり、したがって、電気伝導度やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）のうちいずれか一つが分かれば他の一つも容易に分かることが、該当業界の従事者であれば容易に理解できるはずである。

また、電気伝導度は媒質の温度により提案された範囲内で変化するので、このような変化を分析して媒質の温度を測定することができる。さらに、一定の温度とＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）を維持する媒質の場合、電気伝導度値を通じて通過流量を把握することもできる。

特に、このような本発明に係る非接触方式の電気伝導度および不導体物質の特性変化測定装置は、流体を利用するものであればいずれにも容易に装着して電気伝導度および不導体物質の特性変化を検出することができ、このように検出した電気伝導度を通じて、ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、温度、流量、使用時間などを検出することができる。したがって、本発明は浄水器の電気伝導度（混濁度）を通じて、水質の温度、流量、使用時間などの検査、洗濯機に入水される水と排水される水のＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）を比較して洗濯機の濯ぎの程度や洗剤の残存の程度を検出、エアコンと除湿機で排出される排出水の電気伝導度を測定して空気中の溶解性汚物量を測定して室内空気の汚染の程度の検出、上水道の入口と出口間の電気伝導度を通じて水質状態の検出、ボイラー循環水の異物含有量をＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）で検出して循環水の純度による交換周期などを検出、コーヒーマシンの濃度検出、そして産業用水の電気伝導度やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）の検出に活用することができ、不導体（誘電体）を通過するＲＦ信号の強度が周波数により変わる特性を活用してエンジンオイルなどの状態変化（誘電率変化）と不導体であるオイル（燃料など）種類の状態変化を検出活用することができる。

Claims

流体物質が流れるようにするための直線形状の１本の不導体管（１００）；
前記不導体管（１００）にあらかじめ定めた間隔（Ｗ）をあけて差し込んで設置された二つの第１および第２コイルアンテナ（２００ａ、２００ｂ）；および
周波数（ＲＦ）信号の周波数および信号強度を分析して、流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化を測定して制御する制御器（３００）；を含み、
前記制御器（３００）は、前記第１コイルアンテナ（２００ａ）で誘導した磁場を通じて、周波数（ＲＦ）信号を不導体管（１００）内の媒質に伝達して誘導電流信号とし、
前記第２コイルアンテナ（２００ｂ）で媒質を通じて伝達された周波数（ＲＦ）を有する前記誘導電流信号を受信し、
前記第１コイルアンテナ（２００ａ）で送信した周波数（ＲＦ）信号と前記第２コイルアンテナ（２００ｂ）で受信した周波数（ＲＦ）信号の強度差と、制御器（３００）にあらかじめ保存しておいた送信した周波数（ＲＦ）信号の周波数および信号強度を基準として、媒質の状態により変わる各周波数（ＲＦ）信号の強度差を比較して、流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化を検出し、
前記１本の不導体管(１００)は、ガラス、陶磁器、合成樹脂、又はゴムで製作され、
両端には媒質を供給するために別の管を連結したり分離できるように構成されたカップリング（１１０）がそれぞれ備えられることを特徴とする、周波数（ＲＦ）信号を利用した非接触方式による流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化測定装置。
前記第１および第２コイルアンテナ（２００ａ、２００ｂ）は、
それぞれトロイダルコイル形態であり、エアートロイダルまたは各中央にフェライトコアが挿入されているフェライトトロイダル方式であることを特徴とする、請求項１に記載の周波数（ＲＦ）信号を利用した非接触方式による流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化測定装置。
前記制御器（３００）は、ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）、温度、および流量のうち少なくとも一つを表示することを特徴とする、請求項１に記載の周波数（ＲＦ）信号を利用した非接触方式による流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化測定装置。
前記特性変化測定装置で検出した電気伝導度を通じて、浄水器の電気伝導度（ＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ））を通じて水質検査、洗濯機に入水される水と排水される水の純水度を比較して洗濯機の濯ぎの程度や洗剤の残存の程度の検出、エアコンと除湿機で排出される排出水の電気伝導度を測定して汚物量を検出して室内の汚染の程度の検出、上水道の入口と出口間の電気伝導度を通じて水質状態の検出、ボイラー循環水の異物含有量をＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）で検出して循環水の交換周期の検出、コーヒーマシンの濃度検出、そして産業用水の電気伝導度やＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄ）の検出、流体の温度と流量の検出、そして不導体であるエンジンオイルの使用時間による誘電率変化の検出と交換時期の検出、に利用できるようにしたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の周波数（ＲＦ）信号を利用した非接触方式による流体物質の電気伝導度および誘電率の特性変化測定装置。