JPS6315548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば下水や工業排水等のような懸濁
液の濃度を測定する濃度測定装置に係り、特に気
泡を含む懸濁液の濃度を気泡の影響を少なくして
測定する濃度測定装置に関する。

下水や工業排水等のような懸濁液では気泡を含
んでいる場合が多い。このため、従来消泡装置付
濃度検出器を用いて懸濁液の消泡をサイクリツク
に行ないながら消泡後の懸濁液の濃度を測定して
いる。なお、この消泡装置付濃度計は、濃度計本
体と、所定のタイミングで弁閉指令信号および消
泡指令信号を出力する消泡制御部、この消泡制御
部から出力された弁閉指令信号を受けて前記濃度
計本体の上流側および下流側の流路を閉じる弁体
および弁閉後に消泡制御部から出力された消泡指
令信号を受けて所定の加圧空気を送り込んで消泡
するエアコンプレツサ等の加圧力源を持つた消泡
装置とで構成されている。

この場合、消泡時間、濃度測定時間およびサン
プル放出・再充填時間からなる消泡動作の一連の
タイミングは懸濁液の性質等を考慮して予め人間
の感によつて定められる。特に、消泡動作の一連
のタイミングのうち消泡時間は人間の感では非常
に不確実なものであり、当然に誤差の伴なつた測
定値が得られることになる。

以下、第１図で消泡動作の一連のタイミングと
懸濁液に含まれる気泡の消泡率との関係を説明す
る。同図から明らかなように、例えば微細な気泡
を含むサンプルの場合、その気泡は溶けやすいの
で○イ−１のような消泡率特性を示す。従つて、こ
のようなサンプルでは消泡時間に余裕があり、濃
度測定までの待ち時間が長くて無駄時間が多くな
る。○イ−２に示す消泡率特性の場合は気泡の溶解
時間と消泡時間が丁度一致するので、以上述べた
無駄時間がなくなる。○イ−３の消泡率特性の場合
は消泡時間が不足気味となり気泡が残つている状
態で濃度を測定するので誤差の伴なつた測定値と
なる。○イ−４の場合は○イ−３と比較しその傾向が
更に顕著となり誤差が著しく発生する。

従つて、第１図に示す消泡率特性で明らかなよ
うに、懸濁液の気泡含有状態によつて気泡の消泡
率は著しく異なる。この場合、上述したように懸
濁液の性質により気泡の消泡率を知ることもでき
るが、気泡の含有量は懸濁液の性質のみに依存す
るものではなく、同一の懸濁液でも逐次変化して
おり、その変化の程度は非常に大きいものであ
る。それゆえ、消泡時間の均一化を確保するため
に、非常に高い加圧圧力を懸濁液に与えたり、消
泡時間に充分な余裕をとつて消泡することが行な
われている。

しかし、前者のように加圧々力を高くするとし
ても限界があり、それでも気泡の含有量が均一で
ない限り消泡率にばらつきがでて測定値に誤差を
生じ、かつ消泡装置の寿命を短かくする問題があ
る。また、後者の場合は濃度測定に対し非常に多
くの無駄時間を生じ、しかも一連の消泡動作はサ
イクリツクに行なうことから個々の消泡時間にお
ける無駄時間は累積的に増加する。このため、特
にバツチ式の濃度測定装置では一連の消泡動作の
うちその大半が濃度測定と無関係な消泡時間にあ
てられ本来の濃度測定が速やかにできない不都合
がある。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので
あつて、気泡検出機能を有し、気泡が濃度測定値
に大きな影響を与える時だけ消泡装置を動作させ
るようにして消泡時間の無駄を省き、しかも気泡
の影響を少なくして濃度測定を行なう濃度測定装
置を提供するものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。第２図において１１は、懸濁液を流通
する管路１２に接続され懸濁液に超音波を送波し
てその受波信号から濃度信号を得る消泡装置付超
音波濃度計である。

この消泡装置付超音波濃度計１１は、従来の構
成と同様に濃度計本体と、消泡制御部、弁体およ
び加圧圧力源等の消泡装置とから構成されてい
る。この濃度計１１は外部から消泡命令信号が入
つてきた時のみ所定のタイミングで弁閉指令信号
および消泡指令信号を出力して懸濁液の消泡動作
を行う。

１３は発信器１４からの信号で間欠的に超音波
を送波するとともに、懸濁液に含まれる気泡によ
つて反射される反射波を受波する送受波器であ
る。この気泡による超音波の反射は気泡以外の懸
濁物による反射と著しく異なり、事前分析による
適正範囲値を越える場合には消泡が必要であると
判断される。１５は送受波器１３で送波された超
音波を受波する受波器である。１６および１７は
切換回路１８の切換信号によつて動作する信号増
幅器であつて、同増幅器１６は送受波器１３側、
増幅器１７は受波器１５側にそれぞれ接続されて
いる。１９および２０は送受波器１３および受波
器１５からそれぞれ出力された濃度信号をホール
ドするホールド回路であつて、ここでホールドさ
れた信号は判断回路２１に送られる。この判断回
路２１はホールド回路１９，２０の両出力信号を
比較して気泡の影響を評価し影響が大きければ消
泡装置付超音波濃度計１１に消泡指令信号を送る
ようになつている。２２は送受波器１３による反
射波の受波信号でサンプルホールド回路２０のホ
ールド値を補性する補正回路、２３は補正回路２
２で補正された濃度信号を適宜信号変換する信号
変換器である。

すなわち、被測定媒体である懸濁液を事前分析
することによつて、気泡の含有量に応じた受波及
び反射波の取り得る範囲を分析し、この分析によ
つて適正範囲値を求め、この値を越えると消泡の
必要な異常状態と判断する。補正回路２２では気
泡による減衰分をホールド回路２０の出力に加え
て補正を行なう。

次に、以上のように構成した装置の作用につい
て説明する。一般に、懸濁液に気泡が含まれてい
れば、送受波器１３から送波した超音波は第３図
で示すタイミングで受波される。即ち、イは送受
波器１３から送波する信号、ロは気泡で反射され
て送受波器１３で受波した信号、ハは受波器１５
で受波した信号である。

同図において、t₁は送受波器１３から超音波が
送波されて気泡で反射されて該送受波器１３に到
達するまでの時間であり、t₂は超音波が送受波器
１３から受波器１５までに達する時間である。従
つて、t₁はt₂よりも短い時間、例えば送受波器１
３から受波器１５の距離が300mmである場合、t₁
は0.1ｍｓ、t₂は約0.2ｍｓ程度に設定する。

従つて、超音波発信器１４の出力信号で動作す
る切換回路１８は上記タイミングで信号増幅器１
６，１７および補正回路２２を選択動作する。

先ず、発信器１４から信号を出力しこれを送受
波器１３に供給する。この時、切換回路１８は発
信器１４からの信号が直接入らないように信号増
幅器１６および補正回路２２を開路状態に設定し
ておく。而して、発信器１４の信号を受けた送受
波器１３は超音波を送波するが、この場合懸濁液
に気泡を多く含む程、超音波は送受波器１３の近
くの気泡で反射され送受波器１３には大きな反射
信号レベルが受波され、反対に受波器１５では小
さな信号レベルとして受波される。

受波器１５での受波は管路１２の管径が一定の
ため、送受波器１３での送波後一定時間で行なわ
れる。そして送受波器１３は受波器１５近傍の気
泡からの反射をも受波するため、十分な間隔をも
つて次の超音波を発生させる。

従つて、切換回路１８は送受波器１３の超音波
送波後信号増幅器１６および補正回路２２を閉路
すると、気泡によつて反射され送受波器１３で受
波された信号は信号増幅器１６および補正回路２
２に入り、信号増幅器１６の出力信号は後続のサ
ンプルホールド回路１９でホールドされる。ま
た、補正回路２２は送受波器１３からの受波信号
を同様にホールドする。

一方、受波器１５で受波された信号も切換回路
１８による閉路によつて信号増幅器１７に入り、
ここで増幅出力された信号は同じく後続のサンプ
ルホールド回路２０でホールドされる。そして、
それぞれのホールド回路１９，２０でホールドさ
れた信号は後続の判断回路２１に入り、ここで両
信号の偏差値から気泡の影響を判断し影響有りと
判断した場合には消泡指令信号を出して消泡装置
で消泡動作を行なわせる。

つまり、偏差値から気泡の影響を判断する場
合、例えば｛（ホールド回路２０の出力電圧）−
（ホールド回路１９の出力電圧）｝＜Ａである時、
気泡の影響有りと判断する。なお、Ａの値は予め
実験的に求めておく判断基準値である。

受波器１５で受波されサンプルホールド回路２
０でホールドされた濃度信号は補正回路２２に入
るが、ここで濃度信号は送受波器１３で受波され
た信号レベルに応じて補正され適正な濃度信号と
して後続の信号変換器２３に送られる。

従つて、以上の装置では、気泡量が測定値に影
響を与えない程度であれば消泡動作を行なわな
い。このことは、従来のように一定のタイミング
で必らず消抱するものと異なり、消泡時間が大幅
に削減できる利点を有する。

次に、第４図は本発明装置の他の実施例を示す
図であつて、これは送受波器１３を送波器１３ａ
と受波器１３ｂとに分離して取付け、送波器１３
ａから超音波を連続送波するように構成したもの
である。従つて、この場合も第２図と同様に受波
器１３ｂで受波された信号は信号増幅器１６と補
正回路２２に入り、後続の回路１９および同回路
２２でホールドされる。一方、受波器１５で受波
された信号はサンプルホールド回路２０でホール
ドされる。

そして、両回路２０の信号は判断回路２１で気
泡の影響を判断し消泡装置の消泡動作の有無を決
定する。また、サンプルホールド回路２０のホー
ルド信号つまり濃度信号は補正回路２２に入つて
補正され適正な濃度信号として出力される。

第５図は第２図と同様バースト波を使用するも
のであるが、このバースト波を用いながら一個の
送受波器１３により気泡で反射された信号および
対向壁で反射された信号をそれぞれ受波し、その
タイミングに合せるように信号増幅器１６，１７
および補正回路２２を時分割的に選択制御する構
成である。なお、２４は信号増幅器１６と同等時
期に開閉されるゲートである。

なお、一般にこの種の装置を使用する場合、手
分析、または消泡後の測定値と消泡せずに行なつ
た測定値とを比較することにより、被測定媒体の
性質を事前分析することが行なわれている。この
事前分析により被測定媒体の性質すなわち懸濁量
が推定される。

この推定結果と、被測定媒体（液体）中に気泡
が存在すると超音波は著しく減衰し、透過超音波
量より反射超音波量が大きくなると言うことから
この装置の信頼性が確保されている。

以上詳記したように本発明によれば、懸濁液に
含まれる気泡が測定値に影響を与えるか否かを判
断し影響有りと判断した場合のみ消泡動作を行な
うようにしたので、懸濁液に含まれる気泡が少な
い場合は殆んど消泡動作を行なう必要がない。従
つて、従来サイクリツクに行なつていた消泡時間
は完全に無駄時間として除去できる。しかも、こ
のわずかの気泡の影響は補正回路によつて濃度信
号を適切に補正するので、正確な濃度信号を測定
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の消泡動作の一連のタイミングを
説明する図、第２図は本発明装置の一実施例を示
す構成図、第３図は送波された超音波の受波時間
を説明する図、第４図および第５図はそれぞれ本
装置の他の実施例を示す構成図である。 １１……消泡装置付超音波濃度計、１３……送
受波器、１３ａ……送波器、１３ｂ……受波器、
１４……発信器、１５……受波器、１９，２０…
…サンプルホールド回路、２１……判断回路、２
２……補正回路、２３……信号変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 懸濁液の濃度を測定する装置において、気泡
   を含む懸濁液内に超音波を送波しかつ消泡装置を
   有する消泡装置付超音波濃度計と、この送波され
   た超音波の気泡によつて反射された第１の信号お
   よび前記懸濁液内を通過した第２の信号をそれぞ
   れ受波しこれら第１および第２の受波信号を比較
   して前記気泡の影響を判断する判断回路とを備
   え、前記判断回路で気泡の影響有りと判断した時
   に消泡命令信号を前記消泡装置に与えるようにし
   たことを特徴とする濃度測定装置。 ２ 超音波の送波と第１、第２の信号の受波を一
   個の送受波器で行なうようにした特許請求の範囲
   第１項記載の濃度測定装置。 ３ 第１の信号を第２の信号の補正信号として用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の濃度測定装置。