(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象液を流す測定管の開口部に対向して設けるマイクロ波濃度計のマイクロ波送信／受信アンテナの窓面、及びその近傍の測定管内面に測定対象液に含まれる固形分が付着することを抑制する固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計を提供する。【解決手段】送信アンテナは、アンテナ１１と、円柱型のアンテナ円柱窓部１２と、アンテナ円柱窓部の先端部を相通する穴を備える金属ベース板１３と、ドーナツ型の面状ヒータ２２と、温度センサ２７と、アンテナ固定金具２１と、ヒータ押さえ金具２３と、を備えるヒータ部２０と、を備え、ヒータ部及びアンテナ円柱窓部を一体で金属ベース板に締め付け、面状ヒータからの発熱を金属ベース板及び測定管の管壁に熱伝導するとともに、金属ベース板とアンテナ円柱窓部との密着面をＯリングによりシールするようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
2015010957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管の管壁の開口部に対向して設けるマイクロ波濃度計のマイクロ波送信アンテナと受信アンテナの窓面、及び当該窓面近傍の測定管内壁に測定対象液の固形分が付着することを抑制する付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計であって、前記測定対象液を流す測定管と、前記測定管の管壁の対向する開口部に備える送信アンテナ及び受信アンテナと、
を備え、
前記送信アンテナ及び受信アンテナの夫々は、アンテナと、
一端を前記アンテナに面接し、多端を前記測定対象液に接液させ、その中間部分にリブを設け、当該接液面を対向する前記アンテナの中心を結ぶ軸に垂直な平面形状とする誘電体で成型された円柱型のアンテナ円柱窓部と、
前記開口部の周囲に固着して設けられ、一方の面を前記測定管の内壁面と同じ形状の円筒面形状とし、他方の面の中央部にＯリング溝を備え、前記アンテナ円柱窓部の先端部を相通する穴を備え、前記先端部の外周縁と当該穴の外周縁の交差する２点が当接するように設けられる金属ベース板と、
外径を前記金属ベース板の径とし、その内径を前記アンテナ円柱窓部の円柱の径以上としたドーナツ型の面状ヒータと、前記面状ヒータに密着して設けられる温度センサと、前記面状ヒータ及び前記リブを前記測定管の外側から前記金属ベース板に締め付け固定するアンテナ固定金具と、前記面状ヒータを前記測定管の外側から予め前記アンテナ固定金具に固定しておくヒータ押さえ金具と、を備えるヒータ部と、を備え、
前記リブの寸法は、前記アンテナ円柱窓部の近傍に設けられる前記Ｏリング溝に挿入されるＯリングのリング径以上の外径とし、
前記ヒータ部及び前記アンテナ円柱窓部を一体で前記金属ベース板に固定ネジで締め付け、前記面状ヒータ、前記アンテナ固定金具及び前記金属ベース板の接触面を密着させて、前記面状ヒータからの発熱を前記金属ベース板及び前記測定管の管壁に熱伝導するとともに、前記金属ベース板と前記アンテナ円柱窓部との密着面を前記Ｏリングによりシールするようにしたことを特徴とする固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計。
【請求項２】
前記面状ヒータは、ドーナツ形状の発熱体とし、当該発熱体の両面をシリコンラバーで覆い、さらに当該シリコンラバーの外面をガラスクロスで覆うようにした請求項１に記載の固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計。
【請求項３】
前記アンテナ円柱窓部は、フッ素樹脂で一体成型した請求項１に記載の固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は測定対象液に含まれる固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥、パルプ、塗料等の、種々の懸濁物質(不溶解性物質)や溶解性物質等の混合物質を含む測定対象液の固形分等の混合物質の濃度を測定する装置としてマイクロ波濃度計がある。
【０００３】
以下に説明する測定対象液とは、このような懸濁物質(不溶解性物質)や溶解性物質等の混合物質を含む液を言う。
【０００４】
マイクロ波濃度計は、光学式の濃度計や、超音波式の濃度計に比べて、測定対象液を流す測定管の管壁に設ける光学窓の汚れや、測定対象液に含まれる気泡などの影響を受けにくい濃度計として使用されてきた。
【０００５】
さらに、測定対象液中に大量の気泡が含まれている場合でも、気泡が測定値に及ぼす影響を補正して、固形分等の混合物質の濃度測定を正確に行えるようにしたマイクロ波(式)濃度計が開示されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００６】
しかしながら、例えば、下水に含まれる固形分の濃度を測定する場合、この下水に含まれる油脂類、繊維状の固形分、泥など、複数の夾雑物が他の夾雑物を取り込んで固形化し測定管の内壁に付着してゆき、正しい濃度が求められなくなる問題がある。
【０００７】
一度付着が始まるとその進行は加速度的に早まり、付着による測定誤差の増大や、場合によっては配管が閉塞する問題もあった。
【０００８】
そのため、配管内面を定期的に洗浄する洗浄機構を備えたり(例えば、特許文献２参照)、配管内面を鏡面研磨したり、配管内面に付着しにくいフッ素樹脂をコーティングすることが行われてきた。
【０００９】
また、汚泥輸送管のマイクロ波プローブに、高出力用のマイクロ波発信器を取り付け、プローブの検出面に付着する固形物を高出力のマイクロ波で熱分解して除去する方法も開示されている(例えば、特許文献３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０５１１１８号公報
【特許文献２】特公平８−２９３０６号公報
【特許文献３】特許第４０４２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、付着が問題となる装置においては、特許文献２の配管内面を定期的に洗浄する洗浄機構を備える付着防止方法は、測定装置の精度要求が厳しくなると洗浄の頻度も増えるので、洗浄設備が必要であるだけでなく、洗浄のための手間が掛かる問題がある。
【００１２】
また、特許文献３のような固形物を取り除く新たな設備を加えて除去する方法では、装置が複雑になる問題がある。
【００１３】
また、配管内面にフッ素樹脂コーティングを行ったり、配管内面を鏡面研磨したりする方法の場合、長期間使用するとその表面粗さが増し、付着防止効果が減少する問題があった。
【００１４】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、懸濁物質や溶解性物質等の混合物質を含む測定対象液の固形分等の混合物質の濃度を測定するマイクロ波濃度計において、測定対象液を流す測定管の開口部に対向して設けるマイクロ波濃度計のマイクロ波送信／受信アンテナの窓面、及びその近傍の測定管内面に、測定対象液に含まれる固形分が付着することを抑制する固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本実施形態の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計は、測定管の管壁の開口部に対向して設けるマイクロ波濃度計のマイクロ波送信アンテナと受信アンテナの窓面、及び当該窓面近傍の測定管内壁に測定対象液の固形分が付着することを抑制する付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計であって、前記測定対象液を流す測定管と、前記測定管の管壁の対向する開口部に備える送信アンテナ及び受信アンテナと、を備え、前記送信アンテナ及び受信アンテナの夫々は、アンテナと、一端を前記アンテナに面接し、多端を前記測定対象液に接液させ、その中間部分にリブを設け、当該接液面を対向する前記アンテナと平行な平面形状とする誘電体で成型された円柱型のアンテナ円柱窓部と、前記開口部の周囲に固着して設けられ、一方の面を前記測定管の内壁面と同じ形状の円筒面形状とし、他方の面の中央部にＯリング溝を備え、前記アンテナ円柱窓部の先端部を相通する穴を備え、前記先端部の外周縁と当該穴の外周縁の交差する２点が当接するように設けられる金属ベース板と、外径を前記金属ベース板の径とし、その内径を前記アンテナ円柱窓部の円柱の径以上としたドーナツ型の面状ヒータと、前記面状ヒータに密着して設けられる温度センサと、前記面状ヒータ及び前記リブを前記測定管の外側から前記金属ベース板に締め付け固定するアンテナ固定金具と、前記面状ヒータを前記測定管の外側から予め前記アンテナ固定金具に固定しておくヒータ押さえ金具と、を備えるヒータ部と、を備え、前記リブの寸法は、前記アンテナ円柱窓部の近傍に設けられる前記Ｏリング溝に挿入されるＯリングのリング径以上の外径とし、前記ヒータ部及び前記アンテナ円柱窓部を一体で前記金属ベース板に固定ネジで締め付け、前記面状ヒータ、前記アンテナ固定金具及び前記金属ベース板の接触面を密着させて、前記面状ヒータからの発熱を前記金属ベース板及び前記測定管の管壁に熱伝導するとともに、前記金属ベース板と前記アンテナ円柱窓部との密着面を前記Ｏリングによりシールするようにしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計の送受信アンテナの構成図。
【図２】ヒータ部の構造図。
【図３】従来のマイクロ波濃度計の正面図。
【図４】従来のマイクロ波濃度計の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図４を参照して実施形態の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計について説明する。
【００１８】
図３はマイクロ波濃度計１００の構成例を示す正面図、また、図４はその側面図である。マイクロ波濃度計１００は、測定対象液をｘ軸方向に流す測定管３０と、その測定管３０の管壁の開口部に対向して設けられる一対の送信アンテナ１と受信アンテナ２とを備える。
【００１９】
さらに、送信アンテナ１から送信されたマイクロ波が測定対象液を伝搬して受信アンテナ２で受信されたマイクロ波の位相遅れを求め、この位相遅れと、予め作成される基準液体を用いて測定したときの位相遅れと、を比較し、その位相差と予め測定対象液と濃度との対応付けをしたテーブルを参照して、被測定液の濃度を求める変換器５０を備える。
【００２０】
先ず、詳細構成を説明する前に、測定対象液に含まれる固形分の付着現象について説明する。下水等に含まれる固形分の濃度を測定する場合、この下水に含まれる油脂類、繊維状の固形分、泥など、複数の夾雑物が他の夾雑物を取り込んで固形化し測定管の内壁に付着するが、この固形化は、ラードやバターなどの動物脂の場合一定の温度以下で固形化する。
【００２１】
同様に、その他の食品類などに含まれる植物脂は、洗剤と混ざることによりエマルジョン状態に変質し、動物脂と同様の一定温度以下で固形化する。
【００２２】
この植物脂や動物脂の固形化は、測定対象液を流す配管および当該測定管３０を流れる過程で冷却され、マイクロ波濃度計１００の送信アンテナ１及び受信アンテナ２の接液窓部にも付着し、固形分の濃度測定が困難になる。
【００２３】
発明者は、この固形分が生成される温度に着目し、送信アンテナ１及び受信アンテナ２の窓部及びその近傍の測定管周辺を効率よく加熱することで付着が抑制されることに着目した。
【００２４】
以下、本願実施形態のマイクロ波濃度計の付着防止構造について説明する。図１は、フランジ部３１を備える測定管３０の管軸（ｘ軸）と直交するｙ−ｚ軸平面で切断した一方の送信アンテナ１の断面図である。
【００２５】
図１において、固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計の送信アンテナ１の構成について説明し、受信アンテナ２はこの送信アンテナ１と同じ構成であるのでその説明を省略する。
【００２６】
送信アンテナ１及び受信アンテナ２の夫々は、アンテナ１１と、一端をアンテナ１１に面接し、多端を測定対象液に接液させ、その中間部分にリブＣを設け、当該接液面を対向する前記アンテナの中心を結ぶ軸に垂直な平面形状とする誘電体で成型された円柱型のアンテナ円柱窓部１２と、開口部Ｈの周囲に固着して設けられ、一方の面を測定管３０の内壁面と同じ形状の円筒面形状とし、他方の面の中央部にＯリング溝１４を備え、アンテナ円柱窓部１２の先端部を相通する穴を備え、前記先端部の外周縁と当該穴の外周縁の交差する２点が当接するように設けられる金属ベース板１３と、外径を金属ベース板１３の径とし、その内径をアンテナ円柱窓部１２の円柱の径以上としたドーナツ型の面状ヒータ２２と、前記面状ヒータに密着して設けられる温度センサ２７と、面状ヒータ２２及びリブＣを測定管３０の外側から金属ベース板１３に締め付け固定するアンテナ固定金具２１と、面状ヒータ２２を測定管３０の外側から予めアンテナ固定金具２１に固定しておくヒータ押さえ金具２３と、を備えるヒータ部２０と、
を備える。
【００２７】
次に、本実施形態の主要部の詳細構成について説明する。アンテナ１１は、１．７〜２ＧＨｚの周波数範囲の振動電磁エネルギーを測定対象液に向けて効率よく放射するものであれば良い。
【００２８】
このアンテナ１１から測定対象液の接液面までのマイクロ波の伝搬は、アンテナ円柱窓部１２を介して伝搬されるので、アンテナ円柱窓部１２は、固形分の付着しにくいフッ素樹脂などの誘電体とし、さらに、開口部Ｈからの圧力や温度、及びこの周囲を加熱することを考慮して、それらに耐える強度を備えた断面が円形の円柱形状に一体で成型される。
【００２９】
またその先端部ＡにはリブＣを備え、リブＣは金属ベース板１３のＯリング溝１４に取り付けられるＯリング１４ａをその後方から圧接して、測定対象液が金属ベース板１３との境界面をから浸入することをシールする。
【００３０】
ところで、リブＣの寸法は、アンテナ円柱窓部１２の近傍に設けられるＯリング溝１４に挿入されるＯリング１４ａのリング径以上の外径としておく。
【００３１】
また、図１に示すように、アンテナ円柱窓部１２のリブＣを含む先端部Ａと後端部Ｂとは異なる材質の誘電体で構成しても良い。例えば、先端部Ａは測定対象液の固形分が付着しにくいフッ素樹脂とし、後端部Ｂを機械的強度があり、耐熱性にも優れるＡＢＳ樹脂とする。（図１は、リブＣを含む先端部Ａと後端部Ｂとを異なる材質の誘電体で構成した場合を図示したものである。)。
【００３２】
次に、図２を参照してヒータ部２０の構成について説明する。図２は図１に示す破線Ａ−Ａ’から見た断面図である。
【００３３】
面状ヒータ２２は、図２の破線で示すような、ドーナツ形状の面状ヒータ２２の各部の温度が均一になるようパターンのヒータ線の配線とし、さらに、ヒータ線２２ａを２枚の図示しないシリコンラバーで覆い、さらにその外側を図示しないガラスクロスで覆い絶縁する。
【００３４】
温度センサ２７は、面状ヒータ２２の加熱温度が１００℃以下であるので、コンパクトなサーミスタ測温体を使用し、面状ヒータ２２に密着され、その外側をヒータ押さえ金具２３で押え、アンテナ固定金具２１に固定ネジ２６で固定される。
【００３５】
このアンテナ固定金具２１は熱伝達効率の高い金属類で成形すれば良い。そして図に示すように、アンテナ円柱窓部１２のリブＣと面接する部分の厚さはリブＣの厚さ相当分を薄くしておく必要がある。
【００３６】
また、面状ヒータ２２は、図示しない過熱制御部からの制御電流で、金属ベース板１３の接液面を必要な温度に維持し、固形分を溶解させるに十分な温度とする面状ヒータ２２の温度に制御される。
【００３７】
金属ベース板１３は、開口部Ｈの周囲を予め溶接等で固着しておく。そして。ヒータ部２０には、予めアンテナ円柱窓部１２の後端部Ｂを相通しておき、次に、アンテナ円柱窓部１２の先端部Ａを金属ベース板１３に後方から圧入し、さらに、固定ネジ２５でその周囲を均一な力でネジ止めする。
【００３８】
即ち、本実施形態の固形分の付着防止構造を供えるマイクロ波濃度計１００は、ヒータ部２０及びアンテナ円柱窓部１２を一体で金属ベース板１３に固定ネジ２５でその周囲を均一に締め付け、面状ヒータ２２、アンテナ固定金具２１及び金属ベース板１３の接触面を密着させることが出来る。
【００３９】
このような送信アンテナ１の構造に拠れば、面状ヒータ２２からの発熱エネルギーは、金属ベース板１３及び金属ベース板近傍の測定管３０の管壁に効率よく熱伝導することができるので、測定対象液に含まれる固形分を溶解させ付着を抑制することができる。
【００４０】
ところで、ヒータ部２０での加熱エネルギーを逃がさないようにするには、図１に示すように送信アンテナ１、受信アンテナ２、及びその測定管３０近傍外周を、断熱材で構成される保護カバー２８で覆うようにすることも効果的である。
【００４１】
さらに、金属ベース板１３とアンテナ円柱窓部１２との密着面をＯリング１４ａによりシールすることが出来る。
【００４２】
以上説明したように。本実施形態の固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計に拠れば、濁物質や溶解性物質等の混合物質を含む測定対象液の固形分等の混合物質の濃度を測定するマイクロ波濃度計において、測定対象液を流す測定管の開口部に対向して設けるマイクロ波濃度計のマイクロ波送信／受信アンテナの窓面、及びその近傍の測定管内面に測定対象液に含まれる固形分が付着することを抑制する固形分の付着防止構造を備えるマイクロ波濃度計を提供することができる。
【００４３】
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１  送信アンテナ
２  受信アンテナ
１１  アンテナ
１２  アンテナ円柱窓部
Ａ  先端部
Ｂ  後端部
Ｃ  リブ
１３  金属ベース板
１４  Ｏリング溝
１４ａ  Ｏリング
２０  ヒータ部
２１  アンテナ固定金具
２２  面状ヒータ
２２ａ  発熱線
２３  ヒータ押さえ金具
２５、２６  固定ネジ
２７  温度センサ
２８  保護カバー
３０  測定管
Ｈ  開口部
５０  変換器
１００  マイクロ波濃度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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