JPS623645A - 油分濃度計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、船舶や工場などの排水中に含まれる油分を
測定する油分濃度計、特に試料水中の油分を超音波照射
によって乳化白濁させ、この乳化濁度を光学的に測定し
て油分濃度を表示する形式の油分濃度計に関する。

〔従来技術〕

油濁による河川、港湾などにおける汚染は、典型的な公
害として大きな社会問題となり、この防止と抑制のため
に厳しい排水基準が立法化されている。特に船舶内に発
生したビルジ（船底沈澱の油性混合物）は、国際条約に
よっても許容の含有油分が規定されており、その規定を
守る計測器として油分濃度計が船底などに設置される。

この種の油分濃度計における測定動作について、第１図
を参照しながら説明する。但し、同図において符号９．
１０．１１で示す回路は、従来の油分濃度計には設けら
れていないものである。

まず試料水Ｗを採取するために電磁弁６を一定時間開き
、セル１中の試料水Ｗを入れ換える。

その後セル１内の乱流がおさまってから濁度を測定する
。濁度測定手段は、光源３、透過光の検出器４、散乱光
の検出器５及び差動増幅器７から構成されている。差動
増幅器７からは透過光に対する散乱光の比が出力され、
光源の明るさの変動や試料水Ｗの着色による影響を軽減
させる。

採取した直後、即ち乳化前の試料水Ｗの濁度は、それに
相当した信号が差動増幅器７から出力され演算回路１３
に記憶される。それと同時に差動増幅器７からの出力信
号はコンパレータ１６に入り、予め設定した設定値と比
較され、浮遊Ｓ層物質ＳＳ成分の濃度が基準を上回り、
そのために正確な油分濃度の測定を行なうことができな
いようなときは、コンパレータ１６から警報回路１７へ
異常信号を送出し、警報回路１７から装置異常を知らせ
る警報信号を外部へ発する。

次に、試料水Ｗ中に超音波を照射してそれに含まれる油
分を乳化白濁させる。乳化手段は、機械的な振動子２と
、その振動子の超音波励振回路、すなわちパワートラン
ジスタ（電力増幅素子）８及びそのドライバ回路１２と
から構成される。この乳化動作時において超音波が正常
に発生しているかどうかを検知するため、超音波発生機
能の低下を判定し検出する回路が設けられる。図には表
されていないが、この判定方法として従来は、超音波照
射前における試料水Ｗの濁度に比べて超音波照射中にお
けるその濁度が増加することを利用し、濁度の増加が設
定した基準に達しないときは、超音波発生機能の低下と
して警報回路１７へ異常信号を送り、警報回路１７から
外部へ乳化手段の異常を知らせる警報信号を発していた
。

超音波照射により試料水Ｗ中の油分の乳化を行なった後
、乱流がおさまってから試料水Ｗの乳化後における濁度
を測定し、演算回路１３において前のステップで測定し
記憶しておいた乳化前の濁度との差分、すなわち油分の
乳化により増加した濁度を算出し、その値から試料水Ｗ
の油分濃度を換算して求め、その濃度値を表示器１４に
表示する。この表示値は、次の測定サイクルまでホール
ドされる。そして、測定された油分濃度はコンパレータ
１５において比較され、その値が設定基準値（通常１５
ｐｐｍ程度）を超えるときは油分濃度の異常を知らせる
警報信号を発し、船外への排水を停止する。

これらの動作のタイミングはシーケンスコントローラ１
８によって制御され、第３図のタイムチャートに示すよ
うに、順次各ステップが動作するように組み込まれてい
る。

ところで、この油分濃度計は水中の油分を超音波照射に
よって乳化させ、その乳化前後における濁度差を測定す
る方式であることから、超音波発生機構が正常に作動し
ているかどうかは、測定の信頼性を左右する重要なチェ
ックポイントである。

最も有効に超音波励振回路からのパワーを振動子２へ送
るためには、振動子２の励磁コイルに直列にコンデンサ
Ｃを接続し、純抵抗となるように容量を決める。そして
、振動子２の共振周波数と超音波励振回路の周波数とを
一致させるマツチング調整を行なうが、その調整を行な
った当初においては、目標としている純抵抗分のみの動
作点で超音波発生機構は動作している。

ところが１部品の経年変化やセル１中の水圧、水温など
といった種々の条件が変化することによりその動作点が
移動し、その結果、超音波照射強度の低下を来たすよう
になる。この強度低下は、直ちに油分濃度の表示値に大
きな誤差を生じさせる原因となるから、常にチェックし
ておき、異常を発見すれば直ちに再調整をしなければな
らない。

超音波発生機能の低下を検知する方法として、前述した
ように従来は、超音波照射前における試料水Ｗの濁度に
比べて超音波照射中におけるその濁度が増加することを
利用していた。すなわち、超音波照射中における試料水
Ｗの濁度の増加程度が、超音波照射によって試料水Ｗに
生じるキャビテーションや乱流の強さを比例的に示すも
のと考え、その濁度の増加を知ることによってそれを尺
度とし、超音波発生機能が正常に動作しているかどうか
をチェックしていた。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 超音波照射中における試料水の濁度のみをもって超音波
発生機能の評価基準としているときには、試料水をセル
に採取した際に気泡が混入したり、試料水にＳＳ成分が
高濃度で混入したり、あるいは試料水自体が着色してい
る場合などに正確な濁度の測定を行なうことができず、
この結果、誤って超音波発生機能が低下したと判定して
しまい、警報回路に異常信号を出力し、装置異常を知ら
せる警報を発することがある。

この発明はこのような問題点を解決するために、超音波
発生機能の低下を検出する、より正確な判定手段を装置
に組み込んで、信頼性の高い油分濃度測定を常時担保す
ることができる油分濃度計を提供しようとしてなされた
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る油分濃度計においては、振動子及び超音
波励振回路からなる乳化手段における超音波発生機能の
低下を検知するため、超音波励振回路の電力増幅素子に
おける発熱量を測定する手段を設け、この発熱量測定手
段により測定された発熱量と設定基準値とを超音波発生
機能判定手段において比較し、その発熱量が設定基準値
を超えた時に信号を発するようにして前述した問題点を
解決した。超音波励振回路の電力増幅素子における発熱
量の測定は１例えばその周囲温度と雰囲気温度との差か
ら算出する。

〔作　　用〕

この発明は以上の構成をとるから、超音波発生機能が低
下したときは、その機能低下を超音波励振回路の電力増
幅素子における発熱量の異常として捉え、発熱量が徐々
に上昇してその測定値が設定基準値を超えた時点で初め
て異常信号が出力され、警報信号が外部に対して発せら
れる。したがって、超音波照射中における試料水の濁度
変化をもって超音波発生機能の評価基準としていた従来
の方法と異なり、試料水中への気泡の混入やＳＳ成分の
混入、あるいは試料水自体の着色といった場合などに、
誤って超音波発生機能が低下したと判定するようなこと
は起こらず、直接的に超音波発生機能の低下が検知され
る。

Ｃ実　施　例〕 以下、この発明の実施例について第１図に示したブロッ
クダイヤグラムを参照しながら説明するが、従来の技術
において説明した諸構成については重複するのでその説
明を省略し、ここでは超音波発生機能の低下を判定し検
出する手段について述べる。

この発明に係る油分濃度計においては、パワートランジ
スタ８の周囲温度を検出する温度検出器９、雰囲気温度
を検出する温度検出器１０、及び超音波発生機能判定回
路１１が設けられており、これらの構成によって超音波
発生機能の低下を検知する。その動作について以下に説
明する。

超音波発生機構の振動子２を使用状態においた時におけ
る励振用巻線から測定した自由インピーダンスは、第２
図のように表される。そして前述したように、振動子２
の共振周波数と超音波励振回路の周波数とを一致させる
マツチング調整を行なった当初においては、目標とする
純抵抗弁のみの動作点゛で振動子２は動作している。と
ころが、その後の使用によって動作点が移動し、超音波
の照射強度が低下するときは、第２図から分かるように
、振動子２の自由インピーダンスが小さくなり、かつ誘
導性または容量性となり、無効電力も増加する。振動子
２の自由インピーダンスが低下すれば、パワートランジ
スタ８に流れる電流が増加し、その電力損失、すなわち
発熱量が増加してパワートランジスタ８の周囲の温度が
上昇する。そこでこれを温度検出器９により検出し、こ
の検出値と雰囲気温度検出器］０により検出された値と
の差を超音波発生機能判定回路１１において算出する。

そして、動作点がずれたことによるパワートランジスタ
８の発熱量を求め、その値と設定基準値とを比較して、
測定された発熱量が設定基準値よりも大きければ、超音
波発生機構の異常として超音波発生機能判定回路１１か
ら警報回路１７へ信号を送出し、警報回路１７から装置
の異常を知らせる警報を発する。

〔効　　果〕

この発明は以上のような構成を有するので、この発明に
係る油分濃度計おいては、超音波発生機能の低下を確実
に検知して外部へ知らせることができ、従来のように誤
って超音波発生機能の低下として警報が発せられ、これ
によって作業が停止するような事態を避けることができ
、作業能率が向上する。

また超音波発生機能の低下を検出する手段として、超音
波励振回路の電力増幅素子における温度上昇を監視する
ので、増幅素子の破壊防止にも有効である。

しかも濁度を測定する方法と違って、超音波励振回路の
電力増幅素子は放熱器に取り付けられていて熱容量が大
きいので、複数回の測定サイクルに亘って超音波発生機
能が低下した場合に限り警報を発するようになり、フィ
ルタ効果も併せ持っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の１実施例である油分濃度計の構成
を示すブロックダイヤグラム、第２図は、振動子の自由
インピーダンス特性、第３図は、油分濃度計における測
定動作の１例を示すタイムチャートである。 １・・セル、　　　　　　２・・・振動子。 ３・・・光源、　　　　　　４．５・・・光検出器、６
・・・電磁弁、　　　　　７・・・差動増幅器。 ８・・・パワートランジスタ、 ９．１０・・・温度検出器、 １１・・・超音波発生機能判定回路、 １２・・・ドライバ回路、　　１３・・・演算回路、１
４・・・表示器、　　　　　　１５．１６・・・コンパ
レータ、１７・・警報回路、 １８・・・シーケンスコントローラ。 代理人　弁理士　間　宮　武　雄　　゛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油分を含む試料水を採取する手段と、振動子及び超
   音波励振回路からなり、採取した試料水に超音波を照射
   して油分を乳化させる手段と、超音波の照射前後にわた
   る試料水の濁度を測定する手段と、超音波の照射前後に
   おける濁度の差分から油分濃度を演算算出する手段と、
   その結果を表示する手段と、前記乳化手段における超音
   波発生機能の低下を判定し検出する手段と、異常を検出
   した時に警報信号を発する手段と、これらの各手段を順
   次動作させるためのシーケンスコントローラと、を備え
   てなる油分濃度計において、前記超音波励振回路の電力
   増幅素子における発熱量を測定する手段を設け、その測
   定された発熱量と設定基準値とを前記超音波発生機能判
   定手段において比較してその機能低下を検出するように
   したことを特徴とする油分濃度計。 ２、発熱量測定手段は、超音波励振回路の電力増幅素子
   の周囲温度と雰囲気温度との差から算出するように構成
   した特許請求の範囲第１項記載の油分濃度計。