JPH06100576B2

JPH06100576B2 - 濃度測定装置

Info

Publication number: JPH06100576B2
Application number: JP60090478A
Authority: JP
Inventors: 誠一大橋; 平一伊藤; 芙士郎竹村
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS61247958A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、濃度測定装置に係り、特に超音波の音速が溶
液の濃度変化に対応して変化することを利用して溶液の
濃度を測定する濃度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

液体中における超音波の減衰或いは伝搬速度の変化を応
用した濃度測定装置は、超音波自身の有する伝搬特性の
適性等から、特に固形物粒子を多量に含有した溶液（例
えば汚泥液）の濃度測定に好適なものとして広く使用さ
れている。

そして、この濃度測定にあっては、被測定溶液中に気泡
やガス泡を含有させないようにすることが測定精度を向
上させるための要件の１つとなっている。この点を考慮
した濃度測定装置として、例えば実公昭56−28526
号，同58−48618号の各公報記載のものが知られてい
る。これらの公報記載のものにあっては、いずれも被測
定溶液を空気圧縮機やポンプ装置を用いて加圧し、溶液
中の気泡やガス泡を減少或いは消滅せしめることを開示
内容の一つとしており、かかる点においては一応の成果
を奏している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記各従来例においては、被測定溶液の
温度が変化した場合に対しては何ら考慮した構成とはな
っていないため、被測定溶液の温度が変化することによ
って該溶液中の超音波の音速や減衰量が変化し、これに
よって超音波の伝搬特性が不安定になり、濃度が一定で
あっても測定値にばらつきを生じて測定精度が著しく低
下するという不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特
に、被測定溶液の温度が変化した場合でも精度のよい測
定が可能でしかも信頼性の高い濃度測定装置を提供する
ことを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、被測定溶液が流通する主配管に、当該主配
管から溶液の一部を分岐し再び主配管に合流せしめるバ
イパス経路部を装備し、このバイパス経路部に、溶液を
加圧して圧送する加圧手段と，この加圧手段の下流側に
装備され当該溶液内を伝搬する超音波の速度に基づいて
当該溶液の濃度を検出する超音波センサとを備えてい
る。

そして、バイパス経路部内の加圧手段の上流側に、流入
する溶液の温度を所定値に保持する恒温保持手段を装備
する、という構成を採っている。これによって前述した
目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第２図に基づい
て説明する。

第１図において、符号２は被測定溶液（例えば、焼入れ
液等）が矢印Ｐの方向に流れている主配管を示す。この
主配管２の上流側及び下流側の所定の分岐地点Ａ及びＢ
間には、図示の如く、分岐路としてのバイパス経路部４
が装備されている。

このバイパス経路部４を更に詳述する。

主配管２の上流側の分岐地点Ａには、バイパス経路部４
を取り付けるための凸部2Aが形成されている。この凸部
2Aは、更に、配管6A,開閉用のストップバルブ8,配管6B
を介して被測定溶液の温度を所定値に保持するための恒
温保持手段としてのクーラー10の入口側である上端部
（第１図における）に連結されている。このクーラー10
は略円柱状のハウジング内に冷却用のフィンが装備され
ており、このフィンの周囲をスパイラル状に溶液が循環
し、該溶液が所定温度（例えば20℃）に冷却され一定に
保持されるように構成されている。この温度の制御は、
クーラー10に連結管12A,12Bで連結装備されたクーラー
用コントロール盤14を操作することによって行われるよ
うになっている。

クーラー10の下流側には、配管6Cを介して加圧用のポン
プ16が装備されている。このポンプ16は、測定精度向上
のために、流入する溶液に所定圧力を加えて内在する気
泡やガス泡を除去するためのものであり、特に脈動の小
さいものが選定され、隣接して設けられたポンプモータ
18によって駆動されるように成っている。ここで、符号
16Aは圧力調整用ハンドルであり、後述する圧力計20を
見ながら加圧圧力を調整可能になっている。

更に、ポンプ16の出力側は、略Ｕ字状及び直線状に形成
された配管6D及び6Eによって、測定室22の入口側である
下端部（第１図における）に連結されている。ここで、
配管6Dの図１における中央部には、ポンプ16の加圧状態
を告知する圧力計20が装備されている。

測定室22は、被測定溶液の流れを安定させるため比較的
大きい略円柱状に形成され、この測定室22の所定横位置
にはフランジ取付型の超音波センサ24が図示の如く装備
されている。

この超音波センサ24には、第２図に示すように、分割型
探触子26が使用されており、この探触子26全体は略円柱
状のハウジング24A内に防水処理を施されて収納されて
いる。このハウジング24Aのコード24B側の所定位置には
フランジ24Cが固着されており、このフランジ24Cが測定
室22側のフランジ22Aにパッキング28を介してボルト止
めされることにより、超音波センサ24の装着が行われて
いる。また、ハウジング24Aからは、測定室22内部に向
けて二本の支持棒24D,24Dが延設されており、この各支
持棒24Dの先端には超音波を反射せしめる反射盤24Eが設
けられている。

従って、コード24Bに接続されている測定器本体（図示
せず）から制御用の電気信号パルスが入力されると、分
割型探触子26の内の送信振動子26Aが付勢されて超音波
パルスを出力する。この超音波パルスは前面板26Aaを介
して溶液中に放射される。そして、第２図の矢印Ｒの如
く伝搬し、反射板24Eにて反射して、同様の経路を経て
受信振動子26Bに到達する。これにより、超音波パルス
は再び電気信号パルスに変換されて測定器本体に戻され
る。

測定器本体では、超音波パルスが溶液中の距離ｌ（第２
図参照）を伝搬する時間から伝搬速度を算出する。この
伝搬速度は、前述のように溶液の温度及び濃度によって
変化する。ここでは、温度はクーラー10によって一定値
に保持され、そのデータが測定器本体に常に送出されて
いるので、結局、溶液の種類が決まっている場合、前述
の超音波パルスの伝搬速度を求めることにより、当該溶
液の濃度を算出できるように成っている。

ここで、図２において、符号26Cは送受信間のクロスト
ークを防止するための遮蔽板であり、符号26Dは圧縮バ
ネである。また、前面板26Aa,26Ba等を伝搬する時間は
信号処理時に補正されるようになっている。

更に、測定室22の出口側の上端部は、第１図のように、
リリーフバルブ30及びストップバルブ32を介して前述し
た主配管２下の流側に位置する分岐地点Ｂの凸部2Bに連
結されている。これにより、測定室22の圧力が所定値，
即ちポンプ16の出力端の圧力に保持され、この所定値を
超えるとき、被測定溶液はリリーフバルブ30及びストッ
プバルブ32を介して主配管２を戻される。ここで、符号
6F,6G,6Hの各々は連結用の配管を示す。

次に、本実施例の全体的動作を説明する。

まず、ストップバルブ８が適度に開放されると、被測定
溶液が主配管２からバイパス経路部４へ導入される。こ
の溶液は、クーラー10によって所定値（例えば20℃）に
保持され、ポンプ16に送られる。このポンプ16では溶液
に対して所定の加圧動作が行なわれ、この加圧によって
溶液中にガス泡や気泡が溶解されて除去され、同時に測
定室22へ圧送される。この測定室では、更に、超音波セ
ンサ24により、前述のように超音波パルスを伝搬させ検
出動作が行われる。図示しない測定器本体では、この検
出動作の結果得られたデータを基にして、伝搬速度を算
出し、溶液の温度を考慮して濃度が求められ、所定の表
示が行われることとなる。そして、測定室22が所定値以
上の圧力になるとき、リリーフバルブが作用して溶液は
主配管２へ戻される。

このように、本実施例では、溶液中に含まれるガス泡や
気泡を加圧することによって、これらを除去或いは減少
させて測定精度の向上が図られると共に、被測定溶液の
温度も常に略一定に保持されているため、該溶液が気象
等の外気変化或いは突発的事由による変化があっても、
この温度変化に基づく誤差は回避されるようになってい
る。従って、温度変化に対する補正回路等を改めて設け
る必要もなく、このため溶液の濃度のみならず、比重，
粘度等のような温度によって値が異なる物理定数を同一
装置内でオンライン計測し、集中管理する場合にも非常
に都合の良いものになっている。

尚、上記実施例では、溶液の温度を下げて恒温とする場
合を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されること
なく、場合によっては加熱によって温度を上げて測定し
易い一定温度とするものであってもよい。また、恒温保
持手段は測定温度を可変可能な構造としてもよい。更
に、測定室22には、恒温保持手段による設定温度が確実
に実行されているか否かを確認するサーミスタ等から成
る温度確認手段を装備して温度チェックを厳重ならしめ
るように構成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され作用するので、溶液中
にガス泡や気泡が含有されている場合でも上述したよう
に加圧手段によって有効に除去され、また、溶液の温度
が変化した場合は恒温保持手段によって常に所定の値に
一定に保持され，同時にこの恒温保持手段の下流側に加
圧手段を装備すると共に当該加圧手段の下流側に超音波
センサ部分を配置したので、恒温保持手段から送りださ
れる溶液は加圧手段および配管を通過する過程で適度に
撹拌されて超音波センサ側に送り込まれるので、超音波
センサによる測定領域においては、すでにガス泡及び気
泡は液中に溶解され且つ当該溶液内の温度が全体的に均
一化され、このため、従来より生じていたガス泡，気泡
及び温度変化に基づく測定誤差を著しく減少させること
ができ、また、リリーフバルブが作用して超音波センサ
による測定領域に必要以上の水圧がかからないように設
定されているので、これによって温度および圧力とも常
に同一条件の下に測定を実行することができ、このた
め、測定値に対する信頼性，即ち装置に対する信頼性を
著しく向上させることができるという従来にない優れた
濃度測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部切除した構成図、
第２図は第１図中の超音波センサの取付状況を示す説明
図である。２……主配管、４……バイパス経路部、10……恒温保持
手段の要部をなすクーラー、16……加圧手段の要部をな
すポンプ、22……測定領域を構成する測定室、24……超
音波センサ、30……リリーフバルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定溶液が流通する主配管に、当該主配
管から前記溶液の一部を分岐し再び前記主配管に合流せ
しめるバイパス経路部を装備すると共に、このバイパス
経路部に、前記溶液を加圧して圧送する加圧手段と，こ
の加圧手段の下流側に装備され当該溶液内を伝搬する超
音波の速度に基づいて当該溶液の濃度を検出する超音波
センサとを装備して成る濃度測定装置において、前記バイパス経路部内の前記加圧手段の上流側に、前記
バイパス経路部内に流入する溶液の温度を所定値に保持
する恒温保持手段を装備し、前記超音波センサの下流側
に、前記バイパス経路部内が所定圧力以上になると開口
動作するリリーフバルブを装備したことを特徴とする濃
度測定装置。