JPS5897646A - 液体中の粒子濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導管中を流れる液体中の粒子績度幽定装ｆｆ１
Ｋ関し、籍に管壁に液体に接触した状態で配置され九測
定グローブを備えた液体中の粒子一度＠足装置に関する
。

デン今軒第３８２１１６号に与られるようなパルス赤外
麿【利用した欄光沃を用いることが知られている。

この先行技術の方法には、それ自体の適用限界があり、
本来それは実質的に一定の温度の静止状−の液体に適用
しりるものである。温度の変動がめる場合、この方法で
は、一定値にがなりの誤差を生じる。さらに、少時間便
用し友だけでもグローブをｆｆ１１除して付層粒子を除
去する必簀があ妙、また例えばセルロース成業のパルプ
コンベヤーなとで送られる液体のような欠勤液体中の粒
子測定にこの方法を用いるためには、装置のかな妙な変
更補足を賛するという一点がある。

これらの欠点は、本願の特許請求の範囲第１項の％機部
に記載したような装置＊成を採用することにより、これ
を解決することができる。

すなわち本発明の構成によれば、従来用いられているよ
うな測定プローブを用いて、管中を送られる粒子含有液
体について十分に一定を行うことができる。これまで当
業者の閾では、赤外−グローブτ用いて、例えば移動中
の製紙用パルプ中のファイバー濃度を測にすることは不
可能である力へないしは少くともグローブを絶えずクリ
ー二／グする必賛があると考えられていた。しかし、こ
の４見方は、本発明によって完全に打破されるところと
なつ九。すなわち管又は導管の断面を変化させることに
よ抄、液に面したプローブ＃ｉ！面を自動的に清＃に保
つことができる。

また本発明に錬った装置では、プローブを電子回路に接
続し、この回路をさらに、献体を送る管又は導管と熱伝
導接触する参！ｍｓ定＋寂を壱゛する参照装ｒＩＩｔに
接続しているので、従来解決困−とされていた、′ｆｌ
Ｊ配タイプの液の摺電回路の不安定性に関する間麺を防
止することができる。前記の参Ｊｉ１装置は、調定領域
のｍ〜或に一連した機能を有し、液を送る管とプローブ
とを囲むケーシングに収容されている。

重置ｆ１４に従った測定装置は、製造加工１１ｉ条のほ
か、上水道や下水道系での使用に適している。本装眞は
正確な刺度測定を意図したものであり、例えば製紙・セ
ルロース型巣では、加圧式スクリーンや１流式クリーナ
ーの前！Ｒ＃での＃ＩＪＪ足、・抄紙機のヘッドボック
スに送られる藺の紙料に閥しての１ムあるいは稀釈やフ
ァイバー回収の丸めの白水の摺足等に効果的に用いるこ
とができる。また、水道や下水の分野では、スラッジ含
有量中濁度の一定、また例えば遠心分離脱水機その他の
愼械的脱水装置からの排水中のｍ燭物質富有量の測定等
に本城皺を使用することかできる◇ この測定の原理は、粒子が光を吸収反射する能力を基鍵
としたものである。

縦大限の１造性を得るため、電子−路の一部を変ｆｓ―
に取付けた。画定は、画定距離２０■にわ九って赤外線
で行う。赤外線は非常に短いパルスで送られるが、非常
に大きな光度を有しており、これは赤外線を極めて短い
パルスで、パルス間隔を長くして発振することによ抄得
られる。光度が非Ｍｌ大きいので、電子回路に組込んだ
増幅器を動作させるにけで種々異なった測定範囲を利用
できるという利点が祷られる。赤外−ダイオードから得
らｊＬる光ｒｉ湿温度大きく左右されるので、これは変
換器に組込まれた別の参照系を介して補償さｎる。また
、これによって他の部分におけるドリフトや、ランダム
入射光が補償される。

変換器からの測定信号はパルスから成抄、その−嘱は濃
度に比例する。このパＡスは、サンプリンク・保持回路
で直流電圧に変換して、同時に積分時間に接続すること
ができる。この積分時間は、七の槻芝櫨に−する一定比
亭と、一度の大きな変励を仰−するための−瞥比率とを
有している０サンプリング・保持回路のあと、信号社直
接又は対数増幅器を介して最高最低設定装置へ送られる
。出力段階の増−は、スイッチにより変更することがで
きる。ディジタル■定ｉ＊ｉ示針は、選択され死出力信
号の如何にかかわらず、０〜１００％の選択ａ囲を衆示
する。

以下、本発明の実施例について、添付図面に基づいて詳
細ｖｃ説明する。

装置１ｊ１１に従つ九一定装置は変換器（１ンを偏え、
第１図および第２図の好遍夾施例では、この変換器（１
）は測定、ｆｖｅｏ粒子含有液体を送る測定管（２）を
有している。測定管（２）には、導−＃　（図示せず）
に連結するための接続手Ｒ（３）　（４）か設けられて
いる。一定懺域では、測定管（２）の断面をその形状に
おいて異ならせているが、その断−槓においては同じで
あるのか好ましい。従□って、好ｊ実施狗におηる測定
管（２）の横１ｆｒ面は、第　１図にみられるように、
接続部（３）　（４）では通常の円形を呈し、これが実
質的に矩形＃而（５）へと形状変化している。この円形
から小形Ｎ１面への移行は連続的であり、この形状変化
を侍るには幾つかの方法があるが、蝋も量率には円形の
管を圧縮することによって得られる。

測定管（２）の矩形ｗｆｒ面部（５）内の対向壁（旬（
７）には、画定グローブ（８・４・９）を壇付けるため
の開口が設けられている。グローブ（８，９）は管壁（
６）（７）の開口を元金に埋め、送られる液に対面する
そのプローブ［［ＣＩＱ　（ｌυは管壁（６）　（７）
の内面とほぼ同じ平面にある。

矩形曾断面部（５）とプローブ（８，９）を含む測定領
域をケーシング（６）が包囲している。このケーシング
四は、好ましくは円筒状で、測定管（２）のｍｗｉおよ
びグローブ（８，９）の形成する輪縁に垂直方向に伸嫌
する軸線を壱している。ケーシング四には、グローブ（
＆、９）の挿入・横置用の開口が設けられている。探触
子は％Ｍのようにケーシング（ロ）の外へ突出させてよ
い。

ケーシング（６）は更に参照装置（１３，１４）を取囲
んでおり、参照装置１１ｔ（１３，１番）はグローブ（
８，９）に対応した測定手段を令しているが、プローブ
（８，９）のように液の画定は行わず、ケー７／グ内の
無陣、＃径路を＃ｌ１尾する。参照誠−（１３，１４）
は−足首（２）と熱伝導接触し、測定ｆ　（２）の下（
第２図に示すようＫ）、又は所１によっては＃ｊ定足首
２）の上に取付けられる。

ケーシング（２）Ｆｉまた、グローブ（８，９）と参照
値［（１３，ｌりから得た信号を処理する電子回路の少
くとも一部をＪＩ２囲んでいる。本発明において、プロ
ーブならびに参照装置は、赤外−タイプ以外のもの、例
えば９夜光線又は超音波で動作するものでも使用で亀な
いことはないが、赤外線タイプのものを用いるのが有利
である。第３図を参照しながら以下に電子１ｉ１１１％
の好ましい実施例を述べる。

第３図のブロック図かられかるように、ｌｌ触子Ｌ８）
　ＬＱ）と参照装電脅鵠は、共に赤外線装置を備えてい
る。これには、ｑＩＩｖＣ赤外瞼ダ赤外−ダイオード好
適である。また、グローブのエミッター−）蝶、参照装
置のエミッター（２）と共通のものとして図示しである
。従って、ダイオード（８，１３）は、測定距１ＩＩＩ
（Ｊ４ならびに参照距離＠）、たとえば、ダイオードＣ
ｋ３，１−５）ＶＣ接続する光ファイバーから発する異
なった光＃遍路閣およびに）に対する共通エミッターと
して用いることができる。別の実鍬的な方法としては、
２つの全く同じ赤外−ダイオード（８）（２）を直列に
接続して、剣定距離閾のエンツタ−と参照距１１１１　
（Ｒ）のエミッターとに構成することもできる。

グローブの検知６０Ｉは、参照装置の検知器（ロ）と同
様、別個のフォトダイオードである。これらのフォトダ
イオードは、共に同じタイプのものであり、全く同じ構
成の温度補償回路（１５−１８）と（１９−２２）［よ
り相互に接続されている。従Ｑて、フォトダイオード（
９）０４１の出力は、保持回路（至）＃Ｊを通じて積分
器ｕ７）りυに出力を供給する増＠１０優に接続されて
いる。積分信号は抵抗器−四を介して増幅−αｆｔ（Ｉ
Ｑの人力にフィードバックさｒＬる。ダイオードは相対
的に温度にパ依存するが、補償回路（１５−１８）、（
１９−２２）がこれを安定化させる機能を行うので、増
−器Ｏυ四からの出力信号レベルは、検出４　（Ｗ）（
ロ）周辺で生じる温度賀鯛、例えば粒子濃度の測定対象
である液体中や、蕪障害参照経路の空気中中、参Ｉｌ鉄
匿と熱接触する宮中の龜度変動にかかわらず、一定に保
たれる。安定化砿１ヒは、また′！ＩｊＬ出器（９）鵠
に入射する２ンダム先についても、これらの補償ｌ１ａ
ｉ路（１５−’１Ｂ）、”　−”）　テｉｌｌ　行ｉｉ
！　ｈる。従って、検出！（９罰◆からの緩かな各出方
信号の変化は補整され、増幅器（２）（至）の出力に関
して安定した参照レベルか得られる。

測定信号と参照信号を与える丸めに配置され良信号エミ
ッター（８，１３）は、発＃Ｒ器働から入力する。

この発振器は比較的長い間Ｍｉ１にあけて非ｆｉ［短時
間のパルス信号（８）を発生する。このため、赤外線ダ
イオード（８，１３）が自己加熱による損傷を生じるこ
となく、非′ｉｔＫ尚い光度を得ることができる。

エミッタ−（８，１３）も同じ様にダイオードから成る
ので、共に温度変化に敏感である。この温度変化は、比
較ｆｉＦ−と検知器（２）と増＊指（２）とから成る回
路（１−２６）によ抄補償される。比較器■は発振器■
−からパルス１号（８）　ｔ　、そして参ｍ装置、増幅
器に）から出力信号（８Ｒ）を受ける。この出方信号（
８Ｒ）もパルス信号であり、エミッター（８、１３）か
ら―履距鳩（財））を経て送られた光パルスの大きさに
応じて変動する。エミッター（８，１３）から送られる
元パルスの人ささは、比較器−と増幅器に）により１瞥
されるので、パルス信号（＆Ｉ）と（ａＲ）は同じ大き
さのものとなる。かくして、エミッター（８，１３）で
の温度変化にかかわらず一定の値をもった光パルスが得
られる。エミッターが前述のように２つのダイオード（
８）（至）を有していても、ダイオード（８）とダイオ
ード（至）は直列に電気接続し、同じベースに機械的接
続していて、同じ温度変化の影響を受けるため、ダイオ
ード（８）とダイオード（至）からそれぞれ得られる尤
パルスは一定の鑞のものである。

エミッター（８，１３）から送られる一定の儀の光パル
スは、また、測定距Ｉｌｌ！（３４を：ｄ通した後、す
なわち粒子を含んだ液体中を２！１ｌｉＩｋシた後、検
知器（９）によりｆ１４１捉される。粒子員度は変動が
あるので、検知器（９）が畑捉した光パルスも粒子の光
吸収性のために変動する。従って、検知器（９）の増幅
器（至）の出力信号（８Ｍ）は、液中の粒子濃度に応じ
て変動する。

検知器（９）（ロ）の温度補償回路（１５−１８）（１
９−２２）が有効信号（ｂユ）（”Ｍ）によって影響さ
れないようにするたｃ、ＭＵ補偵回＠　（ｌｂ　−１８
）（１９−２２）のそれぞｔＬｏ壇嘱器（至）四と積分
器側（ロ）との間に保持回路−両が接続されている。保
持回路−■は発振器（２）からの出力信号（８）により
制御されるため、有効信号（８Ｒ）（ＢＭ）は、それが
保持回路ｕｏｃａｔで発生するとアースされるようにな
っている。有効信号（８Ｒ、８Ｍ　）を増幅器（至）（
６）の入力にフィードバック接続しない理由は、１度補
償回路（１５−１８）（１９−２２）の機能が緩漫なた
めである。

かくて、検知＠　（Ｑ）　Ｗこ関連する増−器（６）の
出力から取出され九有効信号（〜）は、管（２）を通る
液中の粒子一度の正確な尺度となる（第２図参照）。従
って、この信号（−）は、種々の工種において樵々異な
った目的に利用することができる。

一定の目的のみならず、他の用途にンいても、パルス出
方信号（１３Ｍ）の代りに６滑に進行する出力匍号ｔ−
得ることが！ＩＬい場合がある。この場合には、発振器
に）の１ｄ号（８）によって制御されるサンプリング・
保持回路（財）−に出方信号（８Ｍ）を送ることＶＣよ
り、対数的変動１６号（Ｂｌｏｇ）が侍られる。また−
彫型ｆ鯛佃号（Ｓｍｉｎ）を侍たい場合には、サンプリ
ング・保持回路（財）から得た信号”ｌｏｇ）を対数増
−一（７）に供給する。スイッチ四を用いて、メーター
　ＨＶＣ１８号（Ｓｌｏｇ）又は信号（ｓｌｉｎ）を選
択的に供給することができる。

サンプリング・保持回路（財）としては電界効果トラン
ジスター（ＰＥＴ）が用いることができ、またメーター
…はディジタル指示計を用いることができる。また、検
知器（９）の増幅器からの出力信号を異なった抵抗器６
υを介して選択的にその入力側にフィードバック接続さ
せて、異なった測定に＃ＩＡ中一群）を侍る工うにする
ことができる。例えば、４つのＳなった測定範囲を設け
ることができる。第４図り（は、測定範囲を対数信号（
８１゜８）とそれに対応する縁形１ｇ号（Ｓ□ｉｎ）と
についてどのように置換できるかをグラフで示した。図
中、範囲（１）は最ｉ％抵抗ｍを＊　ｍ　！Ｑ１のフィ
ードバックルーズに連関させたものを下し、範囲拍は出
力１ｉ１号（８Ｍ）を増幅器ｏ９の入力１＃ｉｉｌに直
接帰環させたものを示す。

以上の説−から明らかなように、ここでは本発明の好鳩
な一実施例をボしたのみでろって、本発明の概念に反す
ることなく、これｔｓ々に変更することが　　　　　　
　−−−“　　　できる本のである。例えば、−尾管（
２）の一定領域の断面を矩形以外の形状に変更すること
ができるし、またこれを導管の断面積より大きいものと
すること４０Ｔ！ｉ＠である。さらにまた、−尾管（２
）の断面を拡大させた上で挿入物を配設したり、あるい
は管壁に工夫を施こすことによってもｗｉｒ圓積を変え
ることがＯＴ能で、これにより液体流れに変化を与える
ことができる。測定グローブと参照装＆については、既
に述べたように、亦外−の使用のみに＠屋されるもので
はない０赤外巌装置ｆｔ（Ｑ隠子回路も、不兄例の概念
を逸脱することなく櫨々に変史可馳である。例えば、回
路に、各グラフの一部、たとえば全欄足軛−の６０〜７
０％の区間を検討するためのスイッチ手Ｒを設け゛るこ
とかできる。＊に又、メーター（至）で安定な表示を祷
るため、積分時間を設定する制御手段を導入することも
可能である。

以Ｆ述べたように本発明の測定値［ＶＣよれば、官甲Ｘ
ｖＬ動かつ崗度変化の伴う液体中の粒子一度倉便米と同
様の測定プローブを用いて正確に測定Ｃ８、しかも従来
のようにＳ素にグ′ローブを洗伊する必責がないので、
その型巣辷の意義は非常に大巻いものである。

【図面の簡単な説明】

弔１図は本発明の一実施例の測定装置を液体の流れる方
向の上流側からみた正面図、第２図は第１図の線」−Ｎ
断面図、第Ｓ図は測定装置のエミッターおよび検知器を
測定値ユニットに接続する好過鑞子回路を示すブロック
−１第番図は遺択変侠ｇｆ鍵な各攬糊足範囲を例示した
グラフ図である。 （２）　・・・１ｉ１Ｊ定管、（ｉ）・ｍ形断＋ｉｏ、
（６）　（７）−１１４１１、（８，９）・・・−」定
グローブ、（８）・・・測定グローブのエミッター、（
リフ・・・測定クローブの検知器、ｌＪ（＃（ロ）・・
・プローブ圓、四・・・ケーシング、　（１３，↓４）
・・・参ＪＩＩ装置、（２）・・・＃＆足ズブローフ検
知器、Ｑ４１−・・参照装置の検知器、（１５−１８）
・・・測定プローブの温度補償−路、（１９−Ｓｌ＋２
）・・・１＃照装置の温度補償回路、（Ｓｉ４−１６）
−０，パワー増幅回路、曲（ｌ１ｍ−°°増嘱器、μり
両・・・保持回路、μ棒ｌ・・・積分器、＠・・・発振
器、−・・・比較器、■・・・サンプリング°保持ｉｇ
Ｉｗ＆、（２）・・・対数増幅器、翰・・・メーター、
（財）・・・抵抗器、（Ｍｌ・・・測定距離、（■・・
・参照距離、＜ｂ＞−・・発振器からのパルス信号、（
ＢＭ）・・・絢定信号、（軸）・・・参照信号、（８，
。ｇ）・・・対数的変動信号、（Ｓ□ｉｎ）・・・縁形
型変動信号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　測定管の実質的に矩形断面を有する部分にある液体
   と接触するように測定グローブを管＆に配設し、該グロ
   ーブを構成するエミッターと検知部を相互に対向するよ
   うに測定管の准体貞流部分の両＠に配して、測定管内を
   通る液体中の粒子濃度を軸足する測定装置であって、プ
   ローブが堆付けられ九位置における測定管の断面積が該
   グローブのｗｊＪ後におけるｍ定管の断面積と実質的に
   同じ大きさになるようにし、測定管のグローブが取付１
   られた部分をケーシング内に包み込み、該ケーシングに
   プローブと参照装置とを収納したことを籍−とする液体
   中の粒子員度−足装置。 ２−　前記測定管の断面は円形断面から前記矩形斯囲へ
   と連続していることを特徴とする特許請求の４ｉｉ！−
   第１項に記載の測定装置。 ３　藺１ケーシングは、円形断面を有すると共に、液体
   が流れる測定管の量中軸心およびプローブの長手軸心Ｔ
   ｌｃ垂直な細心を有する筒状体であって、前記グローブ
   はケーシングの外側から着脱可能であることを４１ｇ、
   とする特許請求の範囲ｇ１項又は第２項に起部の−ｊ定
   装置。 表　前記グローブは赤外線エミッターと赤外−検知器か
   ら成り、前記参照装置は赤外線工きツター餞と赤外巌検
   知器から成り、これらはいずれもグローブおよび参照装
   置ＩＬＷＣ４通のソースからパルスエネルギーを供給さ
   れるようにしたことを時値とする嗜ｆｆ１ｌ？求の範咄
   第１項記載の欄だ装置１ｅ。 巳　前記グローブは猷と接触子ｂプローブ面を有シ、該
   プローブ−１ｄ　Ｓｒ定管の内閣と一体化する如く形成
   されていることを特徴とする特！′Ｆ＃求の範囲ｍ１Ｊ
   ＪｉないしｌＫ４項のいずれかに記載の測定装置。 ａ　前記グローブおよび参ｍｔ装置＃′ｉ、液中の粒子
   一度に関し′Ｌ得たｌｌｊ建櫨の正嫡なディジタル機示
   のため温度襦偵題子１ｇ回路に接続されていることを特
   徴とする特許請求の範Ｉｓ第１項又は第４項に記載の測
   定装置Ｏ １２前記プローブのエミッターおよび参照装置のエミッ
   ターは、粒子を含む液体を通してのグローブの検知器の
   励起と、参照経路を通しての参照装置の検知器の励起と
   を行いうるようにした共通の装置であることを特徴とす
   る＃ｆＦ請求の範囲第４項に記載の測定装置。 ａ　　前記パルスエネルギーのソースが、パワーＪ１ｉ
   ｌ鴨回路を通じてプローブと参Ｍ装置とのエミッターに
   パルスエネルギーを供給するようにしてあり、こめパワ
   ー壇＠回路は、前記ソースから送られたパルスエネルギ
   ーと、参照装置の検知器で発生されて＃照装置に関連す
   る温度補償回路で欅暢さ−れた後に送られてくるパルス
   エネルギーとを比較するように適合された比較器を備え
   てお抄、この比較器の出力信号が、積分及び増幅された
   後にプループと参照装置とのエミッターに送られるよう
   にされており、プローブの検知器が該グローブに一連す
   る温度補償１ｇｌ路の壇櫂器に接続されており、濃度を
   示すｍ走信号が該増幅器から出力されるようにしたこと
   を特徴とするｑ＃奸請求のに１第６項に記構の測定装置
   。