JPH08220036A - 電磁導電率計用検出部ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出器を導電性流体に直接接触せず流路の妨
げとならず、また小径管又は流量が少なくとも適用可能
であり、また急激な濃度変化を高精度にて検出可能であ
り、さらに配管の閉じ込め性に影響を与えず周辺部位の
腐食を促進することのない電磁導電率計用検出部ユニッ
トを提供する。 【構成】 導電性流体が流れる配管１Ａ，１Ｂの途中を
二本に分岐する分岐配管２と、分岐配管２の一方の管６
Ａの外周に設置される駆動コイル１１および受信コイル
１２からなる検出器３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管を流れる腐食性液
体、硝酸、硫酸、塩酸などの酸溶液、苛性ソーダなどの
アルカリ溶液、又は液体ナトリウム、水銀など液体金属
などの導電性流体の濃度を電磁誘導結合の原理によって
連続的に測定する電磁導電率計用検出部ユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】配管を流れる導電性流体の濃度を測定す
るものとして、リング状の変圧器（トロイダルコイル）
二個からなる検出器を用い、これら二個のトロイダルコ
イルの相互の電磁誘導結合を利用した電磁導電率計用検
出器が知られている。

【０００３】この電磁誘導結合に基づく導電率測定方法
の原理を図３を参照して説明する。

【０００４】検出器は、駆動コイル（一次巻線）５０お
よび受信コイル（二次巻線）５１からなる。そして、導
電性流体５２を破線で示す共通の巻線（導電ループ）と
し、二つのコイル５０，５１からなる二個の変圧器とし
て作用する。

【０００５】まず、駆動コイル５０に対して高周波にて
基準電圧を供給すると、磁界が形成される。この磁界
は、導電性流体５２中に矢印Ｙ方向に流れる電流を誘起
する。この導電性流体５２中の電流は、磁界を生じさせ
る。この磁界は、受信コイル５１に電圧を誘起する。そ
して、この受信コイル５１に誘起された電圧量を測定す
る。この電圧量は、導電性流体５２中の電流に依存し、
導電性流体５２の導電率（濃度）に比例している。した
がって、受信コイル５１の電圧量から、導電性流体５２
の濃度がわかる。

【０００６】具体的には、従来、図４に示すように配管
５３の中に検出器５４を挿入するか、図５に示すように
配管５３の途中に設けた液だまり５５の中に検出器５４
を浸漬して測定していた。図５の方式は、小配管である
か、流量が少ない場合に採用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４お
よび図５の従来例によると次のような問題点があった。

【０００８】まず、図４の配管５３の中に検出器５４を
挿入するものによると、検出器５４が流路の妨げとなっ
て、圧力損失を引き起こすという問題があった。また、
流量がかなり多くない限り垂直配管には設置できず、水
平配管にしか設置できない。その理由は、垂直配管であ
ると、流量がかなり多い場合を除いて、検出リングの内
側に液体が流れず、導電ループが形成されないからであ
る。

【０００９】一方、図５の液だまり５５に検出器５４を
浸漬したものによると、急激な濃度変化の検出精度が低
下する問題があった。

【００１０】また、液だまり５５の導電性流体、例えば
酸溶液などによって周辺部位の腐食を促進するおそれが
あるという問題もあった。

【００１１】さらに、図４，図５いずれの方式であって
も、酸溶液などが高濃度の場合、トロイダルコイルの被
覆材が腐食し、検出部を損傷させるおそれがあるので、
高濃度の溶液には適用できないという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、検出器を導電性流体に直
接接触せず流路の妨げとならず、また小径管又は流量が
少なくとも適用可能であり、また急激な濃度変化を高精
度にて検出可能であり、さらに配管の閉じ込め性に影響
を与えず周辺部位の腐食を促進することのない電磁導電
率計用検出部ユニットを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、導電性流体に電圧を加える駆動コイル
と、駆動コイルと間隔をおいて設置され導電性流体中の
電流によって生じた磁界によって電圧が誘起される受信
コイルとを備えている電磁導電率計用検出部において、
導電性流体が流れる配管の途中を二本に分岐する分岐配
管が設けられ、駆動コイルと受信コイルとは分岐配管の
一方の管の外周に設置されてなる。

【００１４】

【作用】配管を流れてきた導電性流体は、分岐配管のと
ころで二つに分流され、再び一つに合流する。これによ
って、分岐配管のところに導電ループを形成する。分岐
配管の一方の管の外周に設置した駆動コイルおよび受信
コイルによって、電磁誘導結合の原理を用いて導電性流
体の導電率を測定し、それを濃度に換算する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。

【００１６】図１に本発明の電磁導電率計用検出部ユニ
ットの一実施例が示されている。この検出部ユニット
は、導電性流体として例えば酸溶液が流下する配管１
Ａ，１Ｂを途中で二本に分岐する分岐配管２と、この分
岐配管２の一方の管６Ａの外周に設置された駆動コイル
１１および受信コイル１２を有する検出器３とを備えて
いる。

【００１７】ここで、酸溶液としては、例えば腐食性液
体、硝酸、硫酸、塩酸などがある。

【００１８】また、分岐配管２は、上下の配管１Ａ，１
Ｂの間に接続されて設けられている。この例の分岐配管
２は、上部三方管４と、この上部三方管４の二個の出口
に設けられた回転結合具５，５と、この回転結合具５，
５によって上部三方管４に接続される外側にカーブした
二本の管６Ａ，６Ｂと、この二本の管６Ａ，６Ｂが接続
される入口に回転結合具７，７を有する下部三方管８と
から構成されている。さらにまた、配管１Ａから流れる
溶液の流量に変動がある場合、分岐配管２の一方の管６
Ａ（検出器３設置側配管）の内側にオリフィスを設置す
ることにより、流量変動の影響を抑制する。

【００１９】上部三方管４および下部三方管８は、継手
フランジ９，９が設けられ、配管１Ａ，１Ｂと接続可能
となっている。

【００２０】また、検出器３は、嵌合孔１０が形成され
（図２参照）、分岐配管２のいずれか一方の管６Ａの外
周に嵌合可能となっている。管６Ａ，６Ｂは、両端に雄
ネジ（図示略）が形成されている。一方、回転結合具
５，５，７，７は、内側に雌ネジ（図示略）が形成され
ている。そして、管６Ａ，６Ｂの端部を回転結合具５，
５，７，７に入れてから、手で回転結合具５，５，７，
７を回転させて、回転結合具５，５，７，７と管６Ａ，
６Ｂとを連結する。この例の分岐配管２によると、組立
・分解が簡単にできるので、検出器３の装着、修理時等
の検出器３の取り外し等の作業を簡単に行うことができ
る利点がある。

【００２１】また、分岐配管２は、耐食性絶縁体からな
ることが望ましい。耐食性とするのは、酸溶液に侵食さ
れないようにするためである。絶縁体とするのは、二つ
のコイル１１，１２の間の短絡を防止して、電磁誘導結
合を可能とするためである。耐食性絶縁体として、ＰＴ
ＦＥ（登録商標 テフロン）のようなフッ素樹脂が好適
である。

【００２２】また、検出器３は、図１および図２に示す
ように、駆動コイル１１と、受信コイル１２と、この二
つのコイル１１，１２を内蔵する保持部１３から構成さ
れている。この駆動コイル１１と受信コイル１２からな
る２個のリング状変圧器の電磁誘導結合によって酸溶液
の導電率を測定する。駆動コイル１１は、高周波にて基
準電圧を加えるものである。他方、受信コイル１２は、
酸溶液中の電流によって生じた磁界によって電圧が誘起
される。保持部１３は、ポリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＫ）などからなる。

【００２３】受信コイル１２は、電磁導電率計１４に接
続されている。この電磁導電率計１４は、受信コイル１
２に誘起された電圧に基づいて、酸溶液の導電率を測定
し、それを酸濃度に換算するように設けられている。

【００２４】本発明は、例えば原子力再処理施設で生じ
る硝酸を含む溶液の濃度を測定する場合に好適である
が、用途がこれに限定されるものでないことは勿論であ
り、例えばめっき産業におけるめっき浴の濃度管理にも
適用できる。

【００２５】上述のように構成された電磁導電率計用検
出部ユニットによると、次のように酸濃度を検出する。

【００２６】酸溶液は、配管１Ａを流下し、分岐配管２
で矢印Ｌで示すように二つに分流され、二本の管６Ａ，
６Ｂを矢印Ｍで示すように別々に流下した後、分岐配管
２の下端で矢印Ｎで示すように一つに合流する。これに
よって、分岐配管２のところに破線Ｘで示す導電ループ
を形成する。

【００２７】検出器３の駆動コイル１１に対して高周波
にて基準電圧を供給すると、磁界が形成される。この磁
界は、分岐配管２のところで酸溶液によって形成された
導電ループＸに沿ったループ状電流を誘起する。この酸
溶液中の電流によって、磁界が生じる。この磁界によっ
て、受信コイル１２に電圧が誘起される。

【００２８】受信コイル１２に誘起された電圧が電磁導
電率計１４に入力される。そして、酸溶液の導電率を測
定し、それを酸濃度に換算する

【００２９】本発明者は、本発明の効果を実験により確
認した。

【００３０】この実験は、８ｍｏｌ／ｌ硝酸、流量２ｌ
／ｈ、温度３０±１０℃の環境で測定を行った。その結
果、従来例の液だまりの場合、硝酸±１ｍｏｌの濃度変
化を検出するのに２〜３分の遅延が認められたが、本発
明の方法によると１０秒以内で検出できた。

【００３１】なお、本発明は、上述の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形例が実施可能である。

【００３２】例えば、上述の実施例では導電性流体とし
て酸溶液を例示したが、これに限らず、アルカリ溶液、
液体金属など導電性流体一般の濃度検出に適用できる。

【００３３】また、上述の実施例では流体を流下させる
垂直配管を例示したが、これに限らず、水平配管でもよ
く、その他、配管の流れ方向は問わない。

【００３４】また、検出器を設置する部位の温度を同時
に測定することにより、濃度測定値の温度補償を行うよ
うにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した本発明の電磁導電率計用検
出部ユニットは、導電性流体の流れを分岐配管のところ
で二つに分流した後に再び一つに合流することによっ
て、分岐配管のところに導電ループを形成し、これによ
り電磁誘導原理に基づく酸溶液の導電率測定を可能とし
たので、次のような効果を奏する。

【００３６】配管の外側に検出器を設置するので、流路
中に検出器を挿入する必要がなく、酸溶液の流路の妨げ
となることがなく、圧力損失を生じることがない。

【００３７】また、配管の外側に検出器を設置するの
で、垂直配管や流量の少ない配管であっても適用可能で
ある。

【００３８】また、配管の外側に検出器を設置し、液だ
まりを設ける必要がないので、急激な濃度変化を高精度
にて検出できる。

【００３９】さらに、配管の外側に検出器を設置し、導
電性流体の中に検出器を浸漬しないので、検出部の損傷
を防止でき、高濃度の導電性流体にも適用できる。

【００４０】さらにまた、配管の外側に検出器を設置
し、配管の閉じ込め性に影響を与えないので、周辺部位
の腐食を促進するようなことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁導電率計用検出部ユニットの一実
施例を示す正面図である。

【図２】図１の検出部ユニットの検出器の概略を示す斜
視図である。

【図３】二個のコイルの相互の電磁誘導結合に基づく導
電率測定方法の原理の説明図である。

【図４】従来の電磁導電率計用検出部の一例を示す使用
状態図である。

【図５】従来の電磁導電率計用検出部の他の例を示す使
用状態図である。

【符号の説明】

１Ａ 配管 １Ｂ 配管 ２ 分岐配管 ３ 検出器 ６Ａ 管 ６Ｂ 管 １１ 駆動コイル １２ 受信コイル １４ 電磁導電率計 Ｘ 導電ループ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤咲 和彦 茨城県那珂郡東海村村松1141−４ 常陽産 業株式会社内 (72)発明者 鈴木 重昭 東京都大田区山王一丁目２番６号 太陽計 測株式会社内 (72)発明者 後藤 孔一 東京都大田区山王一丁目２番６号 太陽計 測株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性流体に電圧を加える駆動コイル
   と、該駆動コイルと間隔をおいて設置され導電性流体中
   の電流によって生じた磁界によって電圧が誘起される受
   信コイルとを備えている電磁導電率計用検出部におい
   て、導電性流体が流れる配管の途中を二本に分岐する分
   岐配管が設けられ、前記駆動コイルと受信コイルとは該
   分岐配管の一方の管の外周に設置されてなることを特徴
   とする電磁導電率計用検出部ユニット。