JPH033901B2 - - Google Patents

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JPH033901B2
JPH033901B2 JP17281082A JP17281082A JPH033901B2 JP H033901 B2 JPH033901 B2 JP H033901B2 JP 17281082 A JP17281082 A JP 17281082A JP 17281082 A JP17281082 A JP 17281082A JP H033901 B2 JPH033901 B2 JP H033901B2
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JP
Japan
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resistivity
liquid
electrode
temperature
constant
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JP17281082A
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JPS5960265A (ja
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Akio Myamoto
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/22Measuring resistance of fluids

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、抵抗率測定装置に関するものであ
り、さらに詳しくいうと、一定温度に換算した石
油製品のごとき誘電性液体の抵抗率を求めるため
の抵抗率測定装置に関するものである。
通常、誘電性液体の抵抗率は、温度が変わると
変化し、温度が高くなると抵抗率は小さくなる。
絶縁油をはじめ、石油工業や石油化学工業にお
ける石油製品は最終工程で精製して出荷される。
その精製の程度は、抵抗率との相関性が大きい。
したがつて、抵抗率をモニターしておけば、精製
度のモニターに利用できる。しかし、季節によつ
て、また朝夕の外気温によつて、あるいは製造条
件が変わつた場合、石油製品の温度は一定してい
ない。かように温度が変わると抵抗率の大小の比
較がしにくいため、抵抗率をモニターに利用する
ことは、従来、困難視されていた。
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもの
で、任意温度で測定された抵抗率を、一定温度の
抵抗率に換算して表示する抵抗率測定装置を提供
することを目的とするものである。
まず、この発明について、その原理的説明をす
る。
例えば、絶縁油の場合、JIS C2101記載の抵抗
率測定方法では、80℃で直流100〜500Vの電圧を
試料油に印加し、電圧印加1分後の値から抵抗率
を求めるようになつている。しかし、このように
して測定された抵抗率は、印加電圧、電極間隙に
よつて変わることから、真の液体の抵抗率は、そ
のような影響を受けない電圧印加時間t0=0に外
挿した値とされている(IEEE Trans.、PAS−
99、p.1097、1980)。このようにして求められた
抵抗率が真の抵抗率かどうかは、例えば次の(1)式
のようにt0=0の抵抗率ρが誘電正接tanδと良い
相関性が認められることによつても推察されてい
る(IEEE Trans.、PAS−99、p.335、1980)。
ρ=1/ωεε0tanδ (1) ここでωは角周波数、εは比誘電率、ε0は8.85
×10-14F/cmである。逆にρが判ればtanδが求め
られる。この抵抗率の温度依存性は(2)式のように
表わせる。
ρ=ρ0exp(E/RT) (2) ここで、ρ0は頻度因子、Eは抵抗率の活性化エ
ネルギー、Rは気体定数(1.987cal/mol deg)、
Tは抵抗率ρを測定したときの絶対温度である。
ところで、活性化エントロピーと活性化エンタ
ルピーとの相互補償関係を補償効果といい、(2)式
のρ0は活性化エントロピーの項を含み、eは活性
化エンタルピーに相当する。したがつて、抵抗率
の補償効果を数式化すると、(3)式のように表わせ
る。
ρ0=aexp(bE) (3) ここで、aおよびbは定数である。このような
タイプの補償効果は経験則として知られているも
のである。
第1図に各種絶縁油、灯油、ベンゼン、ジフエ
ニルエーテルの補償効果を示す。ここで注目すべ
きことは、液体の種類が異なつても、(3)式が成立
つことである。図の直流の傾きから定数b、切片
から定数aが求められ、aおよびbの値は次のよ
うになる。
a=1.2×1011Ω・cm b=1.0×10-3mol/cal 種々検討した結果、以上の結論を利用すると、
以下のように、任意温度で測定した抵抗率から、
一定温度の換算できる式と算出て、この発明を完
成するに至つた。
(2)式と(3)式とから、活性化エネルギーEは(4)式
のように表わせる E=lo(ρ/a)/1/RT+b (4) すなわち、任意温度T1で測定した抵抗率ρ1
ら一定温度T2における抵抗率ρ2を求める式は、
(2)、(3)、(4)式から(5)式のようになる。
ρ2=aln[ln(ρ、a)/1/RT+b(b+1/RT2
](5) ここで、ρ1は印加電圧Vと電極定数Kとから、伝
導電流i1によつて(6)式から求められる。
ρ1=VK/i1 (6) したがつて、ρ2は(5)式と(6)式とから(7)式のよう
に表わせる。
ρ2=aln[ln(VK/ai1)/1/R(273+t1)+b {b+1/R(273+t2)}] (7) ここで、273+t1および273+t2はそれぞれT1
よびT2であり、t1とt2の単位は℃である。温度t1
は例えば熱電対を用いた周知の電子式温度、もし
くは後述するマイクロコンピユータにその機能を
持たせて検出できる。抵抗率ρ1については次のよ
うにして連続的に測定ができる。
JIS C2101記載のような密閉形の同軸円筒電極
の場合、液体に電圧を印加すると、第2図のよう
に吸収電流が観察される。この吸収電流の原因は
電圧を印加すると、電極間隙の電荷と電極とで中
和反応が起こり、電極間隙の電荷密度が減少する
ためとされている。したがつて、電荷が電極間隙
を走行する時間より早く、電極間隙の液体が入れ
代われば、電圧印加時間t0=0の電流が連続的に
測定できる。なお、第2図において、i1が、t0
0の吸収電流である。
つぎに、この発明を図面に示す実施例について
説明する。
第3図は上記の同軸円筒電極として好適な一実
施例を示し、図において、端子1に接続された対
電極5、端子2に接続された主電極6、端子3に
接続されたガード電極4が同軸円筒状に形成さ
れ、絶縁体7で互いに絶縁されている。8はリー
ド線である。伝導電流の測定は、以上の構成であ
る電極Aを液体に浸漬し、対電極5に電圧Vを印
加して、端子2と結線した電流計によつて行う。
なお端子3は接地しておく。従来の同軸円筒電極
と比べて、電極Aの特徴は、対電極5は金網でで
きている点である。対電極5は網状であるため、
電極間隙の液体と対電極5外の液体との交換が容
易になる。対電極5の網目の大きさをを適宜選択
すれば、また比較的低粘度の液体であれば、電極
Aを液中に静置するだけで電圧印加時間t0=0の
電流i1が測定できる。また、電極Aを輸送パイプ
ライン中に浸漬すれば、より効果的である。通
常、網状の電極でも、均一な電極壁と同じ電流が
求められるが、念のため電極定数Kは、ブリツジ
回路を用いて定電極の静電容量C0を測つて、次
の(8)式から求めておくとよい。
K=C0/8.85÷10-14 (8) ここで、C0の単位はpFである。
以上の観点から、連続的に一定温度に換算した
抵抗率を求めることができるこの発明の抵抗率測
定装置の一実施例を、第4図について説明する。
図において、被測定液体に浸漬された第3図の電
極Aと熱電対9が制御系Bに接続される。制御系
Bは、マイクロコンピユータを利用した中央処理
装置(以下CPUと記す)10、アナログ/デジ
タル変換器(以下A/Dと記す)11およびイン
ターフエイス10に接続された電流計13、A/
D14およびI/F15を介してCPU10に接
続された温度計16、I/F17,18をそれぞ
れ介してCPU10に接続されたオペレーシヨン
パネル19およびプリンタ20、さらにメモリ2
1で構成されている。ポリンタ20は適宜のデジ
タル表示計であつてもよい。第3図に示した電極
Aの端子1は保護抵抗22を介して直流電源23
に、端子2は電流計13に、端子3はアースに、
それぞれ接続される。また、熱電対9は温度計1
6に接続される。
つぎに、動作について説明する。
前述した(7)式では、一定温度T2を与えれば、
温度t1の伝導電流i1以外は全て定数である。そこ
で、(7)式をメモリ21に書き込んで、温度t1と伝
導電流i1それぞれの信号を、温度計16と電流計
13からA/D、I/Fを介してCPU10にと
り込み、(7)式による結果をプリンタ20に出力す
る。なお、オペレーシヨパネル19は、CPU1
0の起動、停止機能のほかに、例えば、電極Aを
交換すると電極定数Kが変動するので、定数a、
印加電圧VをCPU10に入力できるような機能
ももたせるとよい。
ところで、例えば絶縁油の場合、出荷時の絶縁
油の抵抗率は、ロツトによつて2桁程のバラツキ
がみられる。このような抵抗率のバラツキを解消
すること、おび絶縁油の製造効率を向上するため
の、この発明の他の実施例を第5図に示す。同図
aにおいて絶縁油の製造装置24から絶縁油を精
製するための活性白土の槽25に絶縁油を送り込
むための送油ポンプ26、絶縁油を貯える製品タ
ンク27等が送油管28で接続されている設備に
おいて、活性白土の槽25と製品タンク27の間
の送油管28に、第3図に示したような電極Aと
油温を測るために熱電対9である抵抗率検出部C
が配置されている。同図bは、この抵抗率検出部
Cを拡大して示したものである。また、抵抗率検
出部Cと制御系Dとはガード29を備えて第4図
の場合と同様に接続されている。さらに第4図の
実施例に加えて、制御系DにはA/D30、L/
F31を介してCPU10aに接続された可変電
圧可変周波数逆変換器(以下VVVFインバータ
という)32が設けられており、油ポンプ26は
このVVVFインバータ32に接続されていて、
抵抗率検出部Cと関連動作するように構成されて
いる。その他、第4図と同一符号は同様の部分で
あり、説明を省略する。
活性白土の槽25から抵抗率検出部Cに送られ
てきた絶縁油の抵抗率が高いと、制御系Dの
VVVFインバータ32を介して送油ポンプ26
を制御して絶縁油の送油量を上昇させる。また、
抵抗率が低いときは送油量を減少させ、一定の抵
抗率の絶縁油を製造するように制御する。かよう
にして送油量を変化させると油温も変化するの
で、装置が有効に利用できることとなる。なお、
送油量が所定以下になつたとき、活性白土の交換
ができるようにすると、さらに効果的である。
この実施例では、熱電対9と電極Aでなる抵抗
率検出部Cを、活性白土の槽25と製品タンク2
7との間に設けたが、他にモニターしたい輸送パ
イプラインに抵抗率検出部Cを適宜複数個設ける
ことが考えられ、一層効率よく縁油の製造ができ
る。さらに、ガソリン、ベンゼンあるいはナフサ
などのような石油化学製品の製造ラインにも、こ
の発明の抵抗率測定装置と送油ポンプ、あるいは
蒸溜塔の加熱温度制御装置とを組合わせることに
より、石油化学製品の均一性、品質を向上するこ
とができる。
なお、この発明では、前述したように(1)式と(7)
式とからρ2を知つてtanδを測れることはいうまで
もない。
以上、詳述したところから明らかなように、こ
の発明は、任意温度で測定した抵抗率を、特定の
式を覚え込ませたマイクロコンピユータによつ
て、一定温度に換算した抵抗率が連続した求めら
れるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種液体の抵抗率の補償効果を示す特
性線図、第2図は液体に電圧印加後観察される吸
収電流の時間特性線図、第3図はこの発明の一部
である電極の一実施例でaは平面図、bは縦断面
図、第4図はこの発明の一実施例の結線図、第5
図aは同じく他の実施例の配置、結線図、同図b
は同じく一部拡大構成図である。 A……電極(液体電極)、1,2,3……端子、
4……ガード電極、5……対電極、6……主電
極、7……絶縁体、8……リード線、9……熱電
対(温度検出部)、10,10a……中央処理装
置(CPU)、11,14,30……アナログ/デ
ジタル変換器(A/D)、12,15,17,1
8,31……インターフエイス(I/F)、13
……電流計、16……温度計、19……オペレー
シヨンパネル、20……プリンタ、21……メモ
リ、22……保護抵抗、23……直流電源、24
……絶縁油製造装置、25……活性白土の槽、2
6……送油ポンプ、27……製品タンク、28…
…送油管、32……可変電圧可変周波数逆変換器
(VVVFインバータ)、B,D……制御系、C…
…抵抗率検出部。なお、各図中、同一符号は同一
又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定液体に浸漬され電圧印加に伴う吸収電
    流を検出する液体電極と、 前記被測定液体に浸漬された温度検出部と、 前記液体電極および前記温度検出部による検出
    電流および検出温度にそれぞれ対応する信号が入
    力され、温度t1で検出した電流i1から一定温度t2
    の抵抗率ρ2に換算する式 ρ2=aln[ln(VK/ai1)/R(1/273−t1)+b {b+1/R(273+t2)}] ここで、 a、b:定数 V:印加電圧 K:電極定数 R:気体定数 を記憶させたマイクロコンピユータでなる中央処
    理装置を備えてなることを特徴とする抵抗率測定
    装置。 2 液体電極と温度検出部が被測定液体の輸送パ
    イプライン中に配設された特許請求の範囲第1項
    記載の抵抗率測定装置。 3 被測定液体に浸漬され電圧印加に伴う吸収電
    流を検出する液体電極と、 前記被測定液体に浸漬された温度検出部と、 前記液体電極および前記温度検出部による検出
    電流および検出温度にそれぞれ対応する信号が入
    力され、温度t1で検出した電流i1から一定温度t2
    の抵抗率ρ2に換算する式 ρ2=aln[ln(VK/ai1)/1/R(273+t1)+b {b+1/R(273+t2)}] ここで、 a、b:定数 V:印加電圧 K=電極定数 R:気体定数 を記憶させたマイクロコンピユータでなる中央処
    理装置と、 前記中央処理装置による前記抵抗率ρ2の値に基
    いて前記被測定液体の流量を制御する可変電圧可
    変周波数逆変換器を備えてなることを特徴とする
    抵抗率測定装置。
JP17281082A 1982-09-29 1982-09-29 抵抗率測定装置 Granted JPS5960265A (ja)

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