(57)【要約】【課題】管径が大きい配管や貯蔵ビンなどに取りつけることができると共に、本管に取り付けた枝管に挿入することができ、そのため、位相計測やパワー計測、またその組み合わせにより、精度よく計測することができる濃度計測装置を提供する。【解決手段】測定対象３１に向けてマイクロ波７を送信するマイクロ波送信部の窓材３と、測定対象３１を透過したマイクロ波７を受信するマイクロ波受信部の窓材４とを並列して配置することで濃度計測装置４０を構成する。マイクロ波７は、各窓材３，４が並列する方向に送信される。【選択図】図１
2015210238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波によって試料の濃度が測定される濃度計測装置において、
前記マイクロ波を送信するマイクロ波送信部と、前記試料を透過した前記マイクロ波を受信するマイクロ波受信部とが、並列して配置され、前記マイクロ波送信部と前記マイクロ波受信部とが並列する方向に前記マイクロ波が送信される、
ことを特徴とする濃度計測装置。
【請求項２】
前記マイクロ波送信部と前記マイクロ波受信部とが、同一面部材によって同一面上で支持された、
ことを特徴とする請求項１に記載された濃度計測装置。
【請求項３】
γ線反射型密度計が備えられ、嵩密度が計測されて密度補正される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された濃度計測装置。
【請求項４】
前記γ線反射型密度計のγ線孔が、前記マイクロ波送信部および前記マイクロ波受信部と並列して配置された、
ことを特徴とする請求項３に記載に記載された濃度計測装置。
【請求項５】
前記マイクロ波と前記γ線反射型密度計のγ線とを交差させる、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載された濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を用いて試料の濃度を計測する濃度計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料中にある物質の濃度を測定する濃度計測装置として、例えばマイクロ波の伝搬速度の変化を位相差として測定し、位相差によって濃度を計測するものがある。試料は、例えば、紙パルプにおける黒液、緑液、白液、カラー、パルプ液など、化学工業における各種溶液、スラリーなど、製鐵および非鉄金属精錬における各種金属スラリーなど、土木における土砂スラリー、セメントスラリーなど、が挙げられる。
【０００３】
このような濃度計測装置として、例えば、下記特許文献１に記載されたマイクロ波式濃度計がある。このマイクロ波式濃度計は、検出部として、金属管で成形される配管の側面に設けられたマイクロ波送信アンテナと受信アンテナとが、配管を介して、配管の管軸と直交する方向で、互いに対向して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のマイクロ波式濃度計は、上記したとおり、マイクロ波送信アンテナと受信アンテナとが、配管を介して、配管の管軸と直交する方向で、互いに対向して配置されているため、配管の管径に合わせる必要がある。すなわち、管径に応じて、専用配管一体のものか専用配管を用意しなければならない。紙パルプ液や下水道水などの領域では、管径が大きいものが多く、適用配管に応じた品揃えが必要になる。
【０００６】
また、古紙や下水道汚水の計測の場合、連行気泡が発生しやすく、気泡によって測定値が実際の値よりも大きくなる場合がある。そのため、加圧して気泡をつぶす必要があり、また、γ線密度計を設けて嵩密度補正をかける必要がある。特に、管径が大きい場合はガンマ線源を強くする必要があるため、使い勝手が悪く、事実上嵩密度補正をかけることができない。また貯蔵ビンなどは、事実上嵩密度補正をかけることができない。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、管径が大きい配管や貯蔵ビンなどに取りつけることができると共に、本管に取り付けた枝管に挿入することができ、そのため、位相計測やパワー計測、またその組み合わせにより、精度よく計測することができる濃度計測装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る濃度計測装置は、マイクロ波によって試料の濃度が測定される濃度計測装置において、前記マイクロ波を送信するマイクロ波送信部と、前記試料を透過した前記マイクロ波を受信するマイクロ波受信部とが、並列して配置され、前記マイクロ波送信部と前記マイクロ波受信部とが並列する方向に前記マイクロ波が送信される、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る濃度計測装置は、前記マイクロ波送信部と前記マイクロ波受信部とが、同一面部材によって同一面上で支持された、ことを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る濃度計測装置は、γ線反射型密度計が備えられ、嵩密度が計測されて密度補正される、ことを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る濃度計測装置は、前記γ線反射型密度計のγ線孔が、前記マイクロ波送信部および前記マイクロ波受信部と並列して配置された、ことを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る濃度計測装置は、前記マイクロ波と前記γ線反射型密度計のγ線とを交差させる、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る濃度計測装置は上記した構成である。したがって、管径が大きい配管や貯蔵ビンなどに取りつけることができ、また、本管に取り付けた枝管に挿入することができる。そのため、位相計測やパワー計測、またその組み合わせにより、精度よく計測することができる。
【００１４】
挿入ユニットは種類を絞り込むことができるため、より短い波長を用いることができ、小型化が可能となると共に精度を上げることが可能となる。
【００１５】
また、γ線の反射型密度計と組み合わせることにより、嵩密度補正をかけることが可能となり、微弱線源で精度よく安定した計測が可能となる。
【００１６】
さらに、マイクロ波の透過とγ線の反射を交互やクロスさせて計測することにより計測位置を合わせることができ、また、精度を上げることができ、正確な計測ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図５】本発明の第五実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図６】本発明の第六実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図７】本発明の第七実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【図８】本発明の第八実施形態に係る濃度計測装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態に係る濃度計測装置を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、マイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とを、凸状に同一挿入面に配置した濃度計測装置を角型の容器に挿入した例である。
【００２０】
すなわち、図１に示されているとおり、第一実施形態の濃度計測装置４０は、マイクロ波７を送信するマイクロ波送信部１およびその窓材であるマイクロ波送信窓材３と、試料である測定対象３１を透過したマイクロ波７を受信するマイクロ波受信部２およびその窓材であるマイクロ波受信窓材４と、マイクロ波送信部１を保持するマイクロ波送信部保持部材５と、マイクロ波受信部４を保持するマイクロ波受信部保持部材６とが備えられている。マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２とは並列して同一挿入面２１上に配置され、これらが並列する方向にマイクロ波７が送信される。各窓材３，４は、同一挿入面２１から凸状に突出し、並列して配置されている。
【００２１】
濃度計測装置４０は角型の容器３２の側面に取り付けられ、各窓材３，４が容器３２の内側で並列して配置されている。マイクロ波送信部１（マイクロ波送信部窓材３）から送信されたマイクロ波７は、各窓材３，４が並列する方向に送信され、容器３２の内側で測定対象３１を透過してマイクロ波受信部２（マイクロ波受信部窓材４）で受信される。
【００２２】
ここで、図３は、マイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とが、凸状に同一面部材によって同一挿入面上で支持された濃度計測装置を角型の容器に挿入した例である。
【００２３】
すなわち、図３に示された第三実施形態の濃度計測装置４２のとおり、同一挿入面２１は同一面部材２２によって実現されていてもよい。同一面部材２２は、マイクロ波送信部窓材３およびマイクロ波受信部窓材４が取り付けられる開口部が並列して形成されている。各窓材３，４は開口部に取り付けられ、マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２とが並列して同一面部材２２に配置されている。同一面部材２２は、例えば電磁波吸収材などの様々な性質のものが用いられる。この構成により、測定精度を上げることが可能となる。
【００２４】
図２は、湾曲した挿入面に沿ってマイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とが配置された濃度計測装置を円型の容器に挿入した例である。
【００２５】
すなわち、図２に示されているとおり、第二実施形態の濃度計測装置４１は、湾曲した容器３２に沿って同一挿入面２１が湾曲している。マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２とは並列して同一挿入面２１上に配置され、これらが並列する方向にマイクロ波７が送信される。各窓材３，４は同一挿入面２１に沿って湾曲している。濃度計測装置４１は円型の容器３２の側面に取り付けられ、各窓材３，４が容器３２の内側で並列して配置されている。その他の構成は第一実施形態と同じである。
【００２６】
ここで、図４は、湾曲した挿入面部材にマイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とが支持された濃度計測装置を円型の容器に挿入した例である。
【００２７】
すなわち、図４に示された第四実施形態の濃度計測装置４３のとおり、同一挿入面２１は同一面部材２２によって実現されていてもよい。同一面部材２２は、湾曲した容器３２に沿って湾曲している。第三実施形態と同様に、同一面部材２２は、マイクロ波送信部窓材３およびマイクロ波受信部窓材４が取り付けられる開口部が並列して形成されている。各窓材３，４は開口部に取り付けられ、マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２とが並列して同一面部材２２に配置されている。各窓材３，４は同一面部材２２に沿って湾曲している。同一面部材２２は、例えば電磁波吸収材などの様々な性質のものが用いられる。この構成により、測定精度を上げることが可能となる。
【００２８】
また、図５は、湾曲した挿入面部材に、凸状にマイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とが支持された濃度計測装置を円型の容器に挿入した例であり、図５に示された第五実施形態の濃度計測装置４４のとおり、各窓材３，４は同一挿入面部材２２から凸状に突出していてもよい。
【００２９】
図６は、マイクロ波送信部の窓材とマイクロ波受信部の窓材とが、凸状に同一挿入面に配置され、嵩密度計測して密度補正するγ線の反射型密度計が一体に同一面上に配置された濃度計測装置を角型の容器に挿入した例である。
【００３０】
すなわち、図６に示されているとおり、第六実施形態の濃度計測装置４５は、上記した第一実施形態の濃度計測装置４０に、嵩密度計測して密度補正するγ線反射型密度計５０が備えられている。γ線反射型密度計５０は、γ線線源部８の放出孔（γ線孔）とγ線検出部９の検出孔（γ線孔）とが、マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２との間に配置されている。γ線線源部８とγ線検出部９とは、同一挿入面２１との間が空けられている。
【００３１】
図７は、マイクロ波によって試料の濃度が測定される濃度計測装置において、試料に向けてマイクロ波を送信するマイクロ波送信部の窓材と、試料を透過してマイクロ波を受信するマイクロ波受信部窓材とが同一挿入面上に配置された濃度計測装置の例であり、マイクロ波送信部の窓材と、マイクロ波受信部の窓材とγ線源反射型密度計のγ線孔とが同一挿入面上に配置された濃度計測装置の例である。
【００３２】
すなわち、図７に示された第七実施形態の密度計測装置４６のとおり、同一挿入面２１は同一面部材２２によって実現されていてもよい。第三実施形態と同様に、同一面部材２２は、マイクロ波送信部窓材３およびマイクロ波受信部窓材４が取り付けられる開口部に加えて、γ線線源部８およびγ線検出部９が取り付けられる開口部が並列して形成されている。γ線線源部８およびγ線検出部９は、各窓材３，４と共に開口部に取り付けられ、マイクロ波送信部１およびマイクロ波受信部２と共に並列して同一面部材２２に配置されている。
【００３３】
図８は、マイクロ波によって試料の濃度が測定される濃度計測装置において、試料に向けて前記マイクロ波を送信するマイクロ波送信部の窓材と、試料を透過してマイクロ波が受信されるマイクロ波受信部窓材とが同一挿入面上に配置された濃度計測装置の例であり、マイクロ波の送信部の窓材と、マイクロ波の受信の窓材とγ線源反射型密度計のγ線孔とが同一挿入面上に配置された濃度計測装置の例で、かつ、マイクロ波の送信部と受信部とγ線の線源部と検出部を重ねるかクロスするように配置してマイクロ波とγ線のビームを重ねるかクロスするように重ねて後方散乱する反射計測領域を重ねた例である。
【００３４】
すなわち、図８に示されているとおり、第八実施形態の密度計測装置４７は、マイクロ波送信部１（マイクロ波送信部窓材３）およびマイクロ波受信部２（マイクロ波受信部窓材４）と、γ線線源部８およびγ線検出部９とを、クロスするように配置してマイクロ波７とγ線散乱線１０とをクロスするように重ね、後方散乱する反射計測領域を重ねる。すなわち、マイクロ波送信部１（マイクロ波送信部窓材３）およびマイクロ波受信部２（マイクロ波受信部窓材４）と、γ線線源部８およびγ線検出部９とは、互いが対面すると共に、平面視して交差して配置されている。
【００３５】
マイクロ波７は、図８において紙面表側でマイクロ波送信部１（マイクロ波送信部窓材３）から送信され、測定対象３１を透過してマイクロ波受信部２（マイクロ波受信部窓材４）で受信される。γ線散乱線１０は、紙面表側から裏側に向けてγ線線源部８のγ線放出孔１１（γ線孔）から放出され、紙面裏側から表側に向けて反射し、γ線検出部９の検出孔（γ線孔）で検出される。その際、マイクロ波７とγ線散乱線１０とが交差する。
【００３６】
次に、本発明の実施形態の効果を説明する。
【００３７】
上記したように、濃度計測装置４０から４７によれば、マイクロ波送信部１とマイクロ波受信部２とは並列して同一挿入面２１上または同一面部材２２上に配置され、これらが並列する方向にマイクロ波７が送信される。濃度計測装置４０から４７は、容器３２の側面に取り付けられ、各窓材３，４が容器３２の内側で並列して配置されている。したがって、配管の直径方向に対向させて取り付ける必要がないため、管径が大きい配管や貯蔵ビンなどに取りつけることができ、また、本管に取り付けた枝管に挿入することができる。そのため、位相計測やパワー計測、またその組み合わせにより、精度よく計測することができる。
【００３８】
濃度計測装置４２，４３，４４，４６によれば、同一面部材２２は、例えば電磁波吸収材などの様々な性質のものが用いられる。この構成により、測定精度を上げることが可能となる。
【００３９】
濃度計測装置４５から４７は、γ線の反射型密度計と組み合わせることにより、嵩密度補正をかけることが可能となり、微弱線源で精度よく安定した計測が可能となる。
【００４０】
密度計測装置４７は、マイクロ波送信部１およびマイクロ波受信部２と、γ線線源部８およびγ線検出部９とが、互いが対面すると共に交差して配置されている。したがって、マイクロ波７の透過とγ線散乱線１０の反射を交互やクロスさせて計測することにより計測位置を合わせることができ、精度を上げることができ、正確な計測ができるようになる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１                  マイクロ波送信部
２                  マイクロ波受信部
３                  マイクロ波送信部窓材
４                  マイクロ波受信部窓材
５                  マイクロ波送信部保持部材
６                  マイクロ波受信部保持部材
７                  マイクロ波
８                  γ線線源部
９                  γ線検出部
１０                γ線散乱線
１１                γ線放出孔
２１                同一面挿入面
２２                同一面部材
３１                測定対象（試料）
３２                容器
４０から４７        濃度計測装置
５０                γ線反射型密度計
【図１】
2015210238.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015210238.tif 000006
【図５】
2015210238.tif 000007
【図６】
2015210238.tif 000008
【図７】
2015210238.tif 000009
【図８】
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