JPS582619B2 - 超音波式不純物計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波を利用して液体金属中の不純物濃度を
測定する装置に関するものである。

液体金属中の不純物測定装置として、従来から種々の測
定原理に基づく測定器、例えばプラギング計、ローメー
ター、酸素計、炭素計、水素計等が開発されているが、
液体金属の純度管理等においては、プラギング計が最も
多く使用されている。

従来のプラギング計は、波体金属流路の上流側から順に
、冷却装置、オリフイス部、流量計等を設けてなり、電
磁ポンプ等により一定流最で液体金属を流通させつつ、
冷却装置を作動させて液体金属を徐々に冷却しつつ流量
計で流量を測定し、この流量が急激に低下したときの液
体金属温度から不純物濃度を求めるようになっている。

つまり、液体金属の温度を徐々に下げていくと、ある温
度で液体金属と不純物との化合物、例えば液体金属の酸
化物、水素化物、水酸化物、炭酸塩などが過飽和となっ
てオリフイス部に析出する。

かかる析出物の付着によりオリフイス部が一層狭隘化す
るのを、流量の急激な低下を検出することによって検知
しているのである。

このように析出物の有無を流量変化により検知している
ため、付着物の量がかなり多くなるまで液温を低下して
いかなければ測定が困難であり、従って、応答速度が遅
く、測定後再び測定可能な状態に復帰するまでかなりの
時間がかかり、また、時々過度の析出によってオリフイ
ス部が完全閉塞する場合がある。

更には、流量計や電磁ポンプを必要とするため高価とな
る欠点もある。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、測定時間を短縮化でき、オリフイス部の完全閉塞を防
止できるような超音波式不純物計を提供することにある
。

即ち本発明は、液体金属の流路の上流側に冷却装置を、
下流側にオリフイス部を設け、超音波発振部と超音波受
振部とを相対向する如く前記オリフイス部に配置し、該
オリフイス部近傍に温度検出器を設けてなり、前記冷却
装置により温度を徐徐に低下させていったときの受振超
音波波高の変化とそのときの液体金属温度から不純物濃
度を測定する超音波式不純物計である。

以下添付図面に基づき本発明について更に詳しく説明す
る。

図面は本発明に係る不純物計の概略説明図である。

液体金属が流通する主ループに接続した流入配管１によ
りバイパス流を取出し、エコノマイザ２、冷却加熱装置
３、オリフイス部４を通して再びエコノマイザ２に導き
、流出配管５を通って前記主ループへ液体金属が流出す
るように、各装置が配管により相互接続されてバイパス
系を形成している。

オリフイス部４は配管途中に設けたやや細長の狭隘流路
であって、該オリフイス部４に相対向するように超音波
発振部と受振部が設けられている。

すなわち、オリフイス部４の壁部を貫通する如く、相対
向せる位置に１対のガイド棒５ａ，５ｂが挿入され、溶
接により固着されていて、一方のガイド棒６ａの外側に
は電気一音響変換子７ａが固定され、超音波発振器８が
接続されており、他方のガイド棒６ｂの外端には、音響
一電気変換子７ｂが固定されている。

該音響一電気変換子７ｂの出力は増幅器９を介して信号
処理装置１０へ送られ、そこでオリフイス部４に不純物
の析出がない場合の超音波の波高Ａを記憶すると共に、
冷却中における超音波の波高Ｂとの比Ｂ／Ａを測定し、
結果を記録装置１１に送ると共に、前記比の値Ｂ／Ａが
ある設定値以下になったか否かの比較結果を制御装置１
２に供給するようになっている。

該制御装置１２は、前記冷却加熱装置３の冷却加熱動作
を制御する。

また、前記オリフイス部４には熱電対１３が挿入され、
該熱電対１３の出力は計測器１４に送られ、更に前記記
録装置１１に送られて、前記超音波信号と共に温度信号
を記録する。

この実施例の超音波式不純物計の動作について説明する
と次の如くである。

主ループ中を流通している液体金属の一部をバイパス系
に導き、流通させる。

液体金属の温度が充分高ければ、オリフイス部４には不
純物は析出しない。

発振器８で２〜３ＭＨｚの一定振幅の電気信号を発振さ
せ、電気−音響変換子７ａに供給しつづける。

すると、該変換子７ａによって超音波振動に変換され、
ガイド棒５ａ，オリフイス部の液体金属、ガイド棒６ｂ
を伝播して音響一電気変換子７ｂにて受振され、電気信
号に変換される。

この音響一電気変換子７ｂの出力は、増幅器９を介して
信号処理装置１０に送られ、不純物が析出していないと
きの超音波受振信号の波高Ａを記憶しておく。

次に、制御装置１２によって冷却加熱装置３を動作させ
、その内部を流通する液体金属の温度を徐々に低下させ
ていき、オリフイス部４近傍の液体金属の温度を熱電対
１３で検出し、計測器１４、記録装置１１により連続的
に計測記録しつづける。

また、音響一電気変換子７ｂの出力もまた、連続的に信
号処理装置１０に送られて、受振信号の波高Ｂと前記高
温時における受振信号の波高Ａとの比Ｂ／Ａを求め、記
録装置１１にて記録しつづける。

液体金属がある温度以下に下がると、過飽和の不純物が
オリフイス部４の内壁面に析出しはじめ、その結果、音
響一電気変換子７ｂから得られる超音波受振信号の波高
Ｂは低下する。

このＢ／Ａの変化（ｌより小となる）を検知すれば、そ
れがプラグ開始点で、そのとき測定された温度がプラギ
ング温度である。

信号処理装置１０は比較器を備えており、上記のように
して得られたＢ／Ａの値と予め設定され］た値（例えば
０．９）とを比較し、Ｂ／Ａの値が設定値以下に低下し
たときに信号を制御装置１２に送り、前記冷却加熱装置
３の動作を冷却から加熱に切換える。

すると、オリフイス部４を流通する液体金属の温度は徐
々に上昇し、やがて析出物は液体金属中に溶解するため
前記Ｂ／Ａの値は１に近づき、オリフイス部４は元の状
態に復帰する。

Ｂ／Ａがほぼ１になったとき、信号処理装置１０から制
御装置１２に信号を送り、冷却加熱装置３の動作を加熱
から冷却に再び切換える。

このような操作を繰返すことにより液体金属中の不純物
濃度を測定できるのである。

以上本発明の−実施例について詳述してきたが、本発明
はこの実施例の装置に限られるものでないこと無論であ
る。

オリフイス部を伝播してくる超音波を受振した後の信号
処理、温度検出、液体金属の温度制御、超音波発振部や
受振部の構成等については、従来公知の方法や装置等に
より種々設計変更できること無論である。

本発明は上記のように構成した超音波式不純物計である
ので、従来必要であった電磁ポンプや電磁流量計等が不
要となり、安価となるばかりでなく、測定時間を短縮化
でき、オリフイス部の完全閉塞を防止できる等のすぐれ
た効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例の説明図である。 ３・・・・・・冷却加熱装置、４・・・・・・オリフイ
ス部、５ａ，５ｂ・・・・・・ガイド棒、７ａ・・・・
・・電気一音響変換子、７ｂ・・・・・・音響一電気変
換子、８・・・・・・発振器、１０・・・・・・信号処
理装置、１１・・・・・・記録装置、１３・・・・・・
熱電対。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体金属の流路の上流側に冷却装置を、下流側にオ
   リフイス部を設け、超音波発振部と超音波受信部とを相
   対向する如く前記オリフイス部に配置し、該オリフイス
   部近傍に温度検出器を設けてなり、前記冷却装置により
   温度を徐々に低下させていったときの受振超音波波高の
   変化とそのときの液体金属温度から不純物濃度を測定す
   るようにしたことを特徴とする超音波式不純物計。