JPH044998Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、例えば船舶のビルジ排水時等におい
て、その排水の油分濃度を超音波乳化法によつて
自動的に測定する、油分濃度計に関する。

〈従来の技術〉 超音波乳化法による油分濃度計は、一般に、測
定セル内にサンプリングした試料水の濁度を検出
し、次に、超音波によつてその試料水中の油分を
乳化した後、再度試料水の濁度を検出して、乳化
前後の濁度の差から試料水の油分濃度を測定す
る。

このような油分濃度計においては、油分の乳化
が正常に行われないと、その測定結果に大きな誤
差が含まれることになる。換言すれば、乳化装
置、すなわち超音波発生装置が正常に動作してい
ることが、正しい測定を行うための必須要件とな
る。

従来のこの種の濃度計においては、これをチエ
ツクするために以下に示す手法が採用されてい
る。

その一つは、超音波照射前の試料水濁度に比べ
て、超音波照射中の試料水濁度が増加することを
応用し、この現象が発生しないときに警報を発す
る方法である。

他の一つは、超音波発振回路と超音波振動子の
ミスマツチングによつて生ずる、電力増幅用トラ
ンジスタあるいは振動子の温度上昇を検出し、そ
の検出値が所定値を越えたときに警報を発する方
法である。

〈考案が解決しようとする問題点〉 前者の従来方法によると、試料水のサンプリン
グ時に気泡が混入した場合や、試料水にSS成分
（固形懸濁質）が混入したり、あるいは試料水が
着色している場合等において、誤つて警報を発し
てしまうという問題がある。

また、後者の従来方法によると、超音波発生装
置が間欠動作をしている場合には、特に、検出時
定数が長くなつて、異常発生警報を発するまでに
長時間を要し、その結果、高濃度の油水が船外へ
排出されてしまうという重大な欠点がある。

本考案は上記に鑑みてなされたもので、超音波
発生装置の機能低下を確実かつ迅速に検出して警
報を発することのできる、油分濃度計の提供を目
的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例図
面に対応する第１図を参照しつつ説明すると、本
考案は、測定セル１内の試料水に超音波を超音波
を照射するための超音波振動子１５を駆動する超
音波発振回路１９からこの振動子１５に供給され
る電圧および電流の位相差に係るデータを検出す
る手段（例えば抵抗１８および位相差検出回路２
０等）と、その検出データを設定値と比較してそ
の比較結果に基づいて警報出力を発生する手段
（例えば設定回路２２と警報信号発生回路２１）
を有し、上述の位相差が所定量を越えたときに、
装置異常の警報を発するよう構成したことにより
特徴づけられる。

〈作用〉 超音波発振回路１９側から見た超音波振動子１
５の等価回路は第２図に示す通りとなる。振動子
１５はＲとＬで表わされ、Ｃはマツチング用コン
デンサを示す。このような回路構成においては、
発振回路１９の発振周波数と振動子１５の共振周
波数が完全に一致した状態、すなわちマツチング
がとれた状態では抵抗成分のみとなつて、振動子
１５に加えた電圧と電流は同位相となる。マツチ
ングがずれると、そのずれた方向に応じて電圧と
電流との間に所定方向の位相差が生ずる。従つ
て、この位相差を観測することによつてマツチン
グ常態を把握し得ることになり、所定量を越える
位相差が生じたときに警報を発すれば、確実かつ
迅速な異常警報となる。

〈実施例〉 本考案の実施例を、以下、図面に基づいて説明
する。

第１図は本考案実施例の構成を示すブロツク図
である。

測定セル１は試料水入口１ａと出口１ｂを有し
ており、電磁開閉弁３の開放により、内部の試料
水を入れかえることができる。この測定セル１内
にサンプリングされた試料水は、セル内での乱流
が収まつた後、その濁度が検出される。濁度測定
は、光源２からの光を試料水に入射させて、透過
光検出器４および散乱光検出器５による検出出力
を差動増幅器６に入力して、両検出出力の比を求
めることによつて行われる。これにより、光源２
の明るさの変動や試料水の着色による影響を軽減
して、より正確な濁度の測定が行われる。

試料水サンプリング後、乳化前の濁度測定値
は、スイツチ７を閉じることによつてコンデンサ
８に記憶される。

測定セル１には、振動子１５に接続されたホー
ン１６が装着されており、以上の濁度測定・記憶
の完了後、超音波発振回路１９を一定時間だけ駆
動することにより、試料水に超音波を放射して試
料水中の油分を乳化させる。乳化時の乱流が収ま
つた後、差動増幅器６の出力は乳化後の濁度測定
値を示すことになり、この出力と、コンデンサ７
に既に記憶されている乳化前の濁度測定値との差
が、次段の演算増幅器９によつて求められる。こ
の状態でスイツチ１０を閉じると、上述の差に相
当する信号がコンデンサ１１に記憶される。この
記憶された値を増幅器１２により、較正値に基づ
いて増幅することによつて、試料水中の油分濃度
に換算される。この値はＡ−Ｄ変換器１３によつ
てデジタル化され、表示器１４に表示される。

以上の各部はシーケンスコントローラ２３から
の指令信号によつて駆動制御され、上述の動作を
繰り返すことによつて、ビルジ排水中から試料水
を遂次サンプリングして、その油分濃度が測定さ
れる。

超音波発振回路１９と超音波振動子１５との間
には、マツチング用コンデンサ１７が挿入されて
いるとともに、振動子１５に流れた電流を電圧信
号に変換するための抵抗１８が配設されている。
この抵抗１８により抽出された電流相当信号ｉ
は、超音波発振回路１９内から抽出される、振動
子１５への入力電圧信号ｖとともに、位相検出回
路２０に導入されている。こん位相検出回路２０
による両信号間の位相差に相当する信号θは、警
報信号発生回路２１に導入される。警報信号発生
回路２１は、コンパレータを主体として構成され
ており、この信号θと、設定回路２２からの基準
信号を比較して、θが基準値よりも大となつたと
きに、警報信号を発するよう構成されている。

さて、超音波発振回路１９から見た超音波振動
子１５側の等価回路は第２図によつて表わすこと
ができる。すなわち、振動子１５はＲとＬで表わ
され、また、Ｃはマツチング用コンデンサであ
る。共振点においては、振動子１５は誘導性イン
ピーダンスを持つが、発振回路１９からの電力を
有効に振動子１５に送り込むために、このＣを挿
入してマツチングをとり、振動子側を抵抗分のみ
としているわけである。

このような回路構成においては、マツチングが
とれた状態、すなわち、発振回路１９の発振周波
数と振動子１５の共振周波数とが一致する状態で
は、抵抗分のみとなり振動子１５に加えた電圧と
電流は同位相となる。しかし、何らかの理由によ
りマツチングがずれると、第３図に示すように、
ずれた方向によつて誘導性または容量性となつて
振動子１５に加えた電圧と電流に位相差θを生じ
る。従つて、この位相差θを位相検出器２０で検
出して、設定回路２２にあらかじめ設定された基
準値と比較し、その基準値を越える位相差がある
ときに警報を発するよう構成しておけば、超音波
発振回路１９および振動子１５に於ける異常をす
みやかに報知することができる。

なお、以上の実施例では、振動子１５に加えた
電圧と電流との位相差を直接検出した場合を示し
たが、本考案はこれに限定されることなく、例え
ば振動子１５に加えた有効電力もしくは無効電力
を検出して、これらがそれぞれ最大となる点もし
くは最小となる点をマツチング点として、これら
の点から実測値が所定量以上ずれたときに警報を
発する、換言すれば位相差の間接的な検出によつ
ても実施し得ることは勿論である。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、試料水
中の油分を乳化するための超音波を発する、超音
波発振回路と振動子間のマツチングを、振動子に
流れた電圧と電流の位相差の検出によつて監視
し、位相差が所定量を越えたときに警報を発する
よう構成したので、超音波発生の機能低下を正確
にかつ迅速に警報することができ、従来の問題点
が一挙に解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の構成を示すブロツク
図、第２図はその超音波発振回路１９から超音波
振動子１５側を見て示す等価回路図、第３図は超
音波振動子１５に流れる電圧と電流の位相差θの
説明図である。 １……測定セル、２……光源、４……透過光検
出器、５……散乱光検出器、１５……超音波振動
子、１７……マツチング用コンデンサ、１８……
抵抗、１９……超音波発振回路、２０……位相検
出器回路、２１……警報信号発生回路、２２……
設定回路、２３……シーケンスコントローラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 測定セル内にサンプリングされた試料水の濁度
   を検出する手段と、上記セル内の試料水に超音波
   を照射して含有油分を乳化させるための超音波振
   動子を備え、上記乳化前後の試料水濁度変化か
   ら、試料水の油分濃度を測定する装置において、
   上記超音波振動子を駆動する発振回路から当該振
   動子に供給される電圧および電流の位相差に係る
   データを検出する手段と、その検出データを設定
   値と比較してその比較結果に基づいて警報出力を
   発生する手段を有し、上記位相差が所定量を越え
   たとき、装置異常の警報を発するよう構成したこ
   とを特徴とする油分濃度計。