粉流体定量排出器および排出間隙オンラインモニタリングシステム
【課題】回転羽根と底板とのギャップ（間隙）を逐次測定することが可能な構成を備える粉流体定量排出器を提供することにある。また、他の目的として、回転羽根と底板とのギャップ（間隙）の測定結果に基づき、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合に、粉流体定量排出器の運転を停止させることを可能とする、粉流体定量排出器の排出間隙オンラインモニタリングシステムを提供する
【解決手段】容器底部に設けられる底板１０１と、この底板１０１の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根１０２，１０３と、底板１０１の下面側に設けられ、回転羽根１０２，１０３と前記底板１０１との間隙を測定するための間隙センサ２００とを備え、この間隙センサ２００は、渦流探傷法により回転羽根１０２，１０３と底板１０１との間隙を測定するための渦流コイルである。
【解決手段】容器底部に設けられる底板１０１と、この底板１０１の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根１０２，１０３と、底板１０１の下面側に設けられ、回転羽根１０２，１０３と前記底板１０１との間隙を測定するための間隙センサ２００とを備え、この間隙センサ２００は、渦流探傷法により回転羽根１０２，１０３と底板１０１との間隙を測定するための渦流コイルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉流体定量排出器の排出間隙の測定およびその測定結果に基づいた排出間隙オンラインモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤなどのゴム類や電線被覆材などの絶縁材料等の高分子材料には、劣化防止、耐候性向上、絶縁性向上などの性能向上を目的に、粉体の添加剤が混練される。添加剤を製造する際に、添加剤を製造するプラントを構成する配管や設備に由来する錆や金属滓などの金属異物を徹底的に排除することが、混練された高分子材料に上記性能を与えるために極めて大切である。
【０００３】
添加剤等の粉流体の定量排出には、下記特許文献１に開示されるような、サークルフィーダと呼ばれる粉流体定量排出器が用いられる。この粉流体定量排出器は、医薬中間体や添加物等の粉体およびウェットケーキ等の流体の定量排出に採用されている機器である。粉流体定量排出器の一般的なレイアウトは、ホッパー・サイロ底部に設置され、粉流体を定量排出する機械である。
【０００４】
図１８、図１９、および、図２０に粉流体定量排出器１００の構成を示す。図１８は、内部構造の理解を容易にするために部分的に破断した全体斜視図であり、図１９は、内部構造を示す平面図であり、図２０は、内部構造を示す縦端面図である。
【０００５】
排出原理は、底板１０１の上を薄い水平な回転大羽根１０２が回転することにより（図１９の矢印参照）、ホッパ１０７内に収容された内容物は図２０内の矢印で示すように、円筒外周部側に送られ、外周の内容物は外周に配置された回転小羽根１０３により、排出部１０４から定量排出される。回転大羽根１０２はモータ１０５の回転が伝達される回転軸１０６を軸芯とした片持ち梁構造である。そのため、回転大羽根１０２には撓みが発生する。
【０００６】
この撓み量を考慮した上で、回転大羽根１０２と底板１０１とのギャップ（間隙）を確実に確保しておかなければ、回転大羽根１０２が底板１０１に接触する可能性がある。これらは詳細設計時点で十分な強度、寸法を有するよう決定されている。しかし、排出部１０４の閉塞等が発生すると、回転大羽根１０２が底板１０１の方向へ沈み込む現象が確認されている。
【特許文献１】特開平０６−６４７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は粉流体定量排出器において、排出部の閉塞等が発生すると、回転大羽根が底板の方向へ沈み込み（撓み）、この沈み込み量が設計時の予測値を超えた場合には、回転大羽根が底板に接触し、回転大羽根を含む回転羽根が回転しなくなる点、さらには、回転大羽根が底板に接触することに起因する、金属異物が混入するおそれがある点にある。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、回転羽根と底板とのギャップ（間隙）を逐次測定することが可能な構成を備える粉流体定量排出器を提供することにある。また、他の目的として、回転羽根と底板とのギャップ（間隙）の測定結果に基づき、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合に、粉流体定量排出器の運転を停止させることを可能とする、粉流体定量排出器の排出間隙オンラインモニタリングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に基づいた粉流体定量排出器においては、容器内に収容された粉流体を定量排出する粉流体定量排出器であって、容器底部に設けられる底板と、上記底板の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根と、上記底板の下面側に設けられ、上記回転羽根と上記底板との間隙を測定するための間隙センサとを備えている。
【００１０】
また、この発明に基づいた排出間隙オンラインモニタリングシステムにおいては、上記粉流体定量排出器と、上記間隙センサからの情報に基づき、上記回転羽根と上記底板との間隙を測定する渦流探傷器と、上記渦流探傷器により測定された間隙を表示する表示盤と、上記渦流探傷器により測定された間隙に基づき、上記間隙が第一の所定値以下の場合に注意を喚起するための報知手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に基づいた粉流体定量排出器および排出間隙オンラインモニタリングシステムによれば、底板の下面側に回転羽根と底板との間隙を測定するための間隙センサとが設けられることにより、回転羽根と底板との間隙を逐次測定することが可能となる。これにより、回転羽根と底板との間隙の測定結果に基づき、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合に、粉流体定量排出器の遠隔操作者にその旨を報知することが可能となるとともに、さらに、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合には粉流体定量排出器の運転を停止させることが可能となる。その結果、回転羽根が底板に接触することに起因する、金属異物の混入を未然に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に基づいた各実施の形態における粉流体定量排出器および排出間隙モニタリングシステムについて図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、背景技術において説明した部分と同一または相当部分については、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１３】
＜実施の形態１＞
以下、実施の形態１において、本発明に基づいた粉流体定量排出器について、図を参照しながら説明する。まず、「高分子添加剤」等の粉体、および、ウェットケーキ等の流体のブリッジ防止と、定量排出用に用いられている「粉流体定量排出器」の内部回転大羽根と本体の底板との接触を未然防止し、金属異物混入防止を目的として開発した「粉流体定量排出器用のギャップセンサ」の有効性が確認されたので、以下説明する。
【００１４】
＜＜＜渦流探傷法について＞＞＞
１．交流磁束と渦電流
図１に、渦電流の誘起原理の模式図を示す。図１に示すように渦流コイル１に交流電流２を流すと磁束３が発生する。この渦流コイル１を導体４に近づけると導体４に渦電流５が誘起される。この渦電流５の流れを妨げるように傷や材料特性（導電率、透磁率）が変化する部位（欠陥６）が存在すると、磁束３が変化し渦流コイル１に流れる電流が変化し、一般にはこの変化量から傷検出などを行なう。
２．渦流コイルの種類と特徴
図２に渦流コイル１の分類を示す。検査対象物によって、貫通コイル１Ａ、内挿コイル１Ｂ、および、上置コイル１Ｃの３種類の渦流コイル１が使いわけられる。貫通コイル１Ａは棒や伝熱管の製造メーカが製品出荷検査として使用されている。内挿コイル１Ｂは化学、電力、原子力プラントなどに設置された熱交換器伝熱管の保守検査に使用される。また、上置コイル１Ｃもこれらプラントの塔槽、熱交換器、配管壁面の保守検査に使用されている。
【００１５】
渦流探傷法は、検査スピードが速く、超音波探傷法と違い水などの接触媒質が不要で、取扱い易い利点がある。反面、傷以外の材料特性の変化、接触面の変化などにも影響されるため検査精度が超音波法などに比べて落ちることから粗探傷法として利用されてきた。
３．渦流コイルの信号出力
図３に、市販の渦流探傷器に採用されているホイートストンブリッジ回路を示し、図４に、管８内に収容された内挿コイル７を示す。渦流探傷器に採用されるホイートストンブリッジ回路においては、差動方式の渦流コイルのそれぞれのインピーダンス（交流抵抗）をＺ１、Ｚ２、渦流探傷器が持っている固有抵抗ＺＭ１、ＺＭ２と平衡するように設定しておく。その状態で内挿コイル７を管８の管軸方向に移動させると（図４参照）、傷などがあれば渦電流に乱れが生じ、インピーダンス変化が渦流探傷器にリサージュ波形として表示される。
【００１６】
＜＜＜粉流体定量排出器への適用性の検討＞＞＞
渦流探傷法は、浸炭測定や応力腐食割れ検査に適用されていることは知られている。エチレン分解炉輻射管には、高級ステンレス鋼が使用されているが、使用に伴い浸炭損傷が発生することがある。この浸炭深さを測定することで寿命予測が可能となる。また、汎用ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）には応力腐食割れが発生することがある。これら損傷を検出するため上置コイルデザインや測定方法を開発し、プラントの安全・安定運転を行なってきた。浸炭厚さ測定は、検出精度、推定精度ともにすぐれており、多くの工場の石油化学プラントで使用されている。
【００１７】
今回の粉流体定量排出器においては、厚さ９ｍｍのＳＵＳ３１６製底板の向こう側にある厚さ９ｍｍ〜１６ｍｍ×幅１２４ｍｍのＳＵＳ３０４製回転大羽根を５ｍｍ以上のギャップをあけて検出する必要がある。渦電流の非磁性体への浸透深さは、上置コイル外形の１／４といわれている。そこで、手持ちの輻射管浸炭厚さ測定用上置コイルで、最も外径の大きいφ４８ｍｍのもので検出できるか否か、その可能性を現場で確認した。
１．試験装置
（１）渦流探傷器：型式ＡＳＳＯＲＴ３３０（アスワン電子販売（株）製）
（２）上置コイル
ボビン ；ＩＤ２８ｍｍ×ＯＤ４８ｍｍ×Ｈ３４ｍｍ
コイル ；φ０．１５ｍｍ被覆銅線×９５０巻き×２
コイル幅１５ｍｍ×コイル間隔２ｍｍ×コイル幅１５ｍｍ
永久磁石 ；コイル内側にＩＤ２０ｍｍ×ＯＤ２８ｍｍ×ｔ１．９ｍｍ（ＣＯＲＭＡＸ−２０００（株）ＮＥＯＭＡＸ製）×２枚をＪＩＳ規格ＳＮＣＭ４３９相当品のＥＮ２５ｍｍ×ＯＤ２８ｍｍ×ｔ３０ｍｍの上下に配置して挿入
試験周波数；１ｋＨｚ
（３）試験片
模擬底板 ；ｔ９ｍｍ×ＳＵＳ３１６製
模擬大羽根；上辺１０５ｍｍ×下辺１４２ｍｍ×Ｌ３００ｍｍ×ｔ９ｍｍの台形状のＳＵＳ３０４製の板
２．試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、模擬底板の下側に上置コイルを取付け、上側に厚さを変えてアクリル板を置き、上置コイル中心上方を模擬大羽根の幅が１２３．５ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
３．試験結果
模擬試験片での試験結果を図５に示す。出力電圧（Ｖ）は、模擬底板と模擬大羽根とのギャップが５ｍｍで３．０Ｖ、１０ｍｍで１．７Ｖ、２８ｍｍで０．５Ｖの出力電圧が得られた。
４．粉流体定量排出器での確認
粉流体定量排出器の回転羽根と反対側の底面に上置コイルの中心が回転大羽根の幅が１２３．５ｍｍの位置に取付けた。粉流体定量排出の中に入り、回転大羽根と底板との間隔をメジャーで測定し、回転大羽根を手動で動かして電圧を測定した結果を図５に示す。図５に示すように、ギャップと出力電圧との間には比例関係が存在することが確認できた。
【００１８】
＜実施の形態１における粉流体定量排出器１００Ａ＞
続いて、図６および図７に本実施の形態における粉流体定量排出器１００Ａを示す。図６は、本実施の形態における粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図であり、図７は、本実施の形態における粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。基本的構造は、背景技術に示す粉流体定量排出器と同様であり、回転大羽根１０２と回転小羽根１０３とを有する回転羽根が、モータ１０５の回転が伝達される回転軸１０６を軸芯（回転中心）とした片持ち梁構により軸支持されている。回転羽根の下方には、底板１０１が設けられ、回転羽根１０６の上方には、ホッパ１０７が配設されている。底板１０１の外周には、排出部１０４が設けられている。
【００１９】
底板１０１の上を薄い水平な回転大羽根１０２が回転することにより（図６中の矢印参照）、ホッパ１０７内に収容された内容物は図６中の矢印で示すように、円筒外周部側に送られる。外周の内容物は外周に配置された回転小羽根１０３により、排出部１０４から定量排出される。
【００２０】
この粉流体定量排出器１００Ａにおいて、回転大羽根１０２と回転小羽根１０３とが設けられる部分、すなわち、回転羽根の外周部の底板１０１を挟んだ下方に、上置コイル２００を取付ける。図８は、底板１０１の下に配置された上置コイル２００の上を、底板１０１を挟んで、回転大羽根１０２（回転小羽根１０３も同様）が、所定のギャップを隔てて回転通過する状態を示す拡大断面摸式図である。また、図９に、上置コイル２００により検出した電圧波形を示す。図９において、大きい波形（０．７５Ｖ）が回転大羽根１０２のものであり、小さい波形（０．４Ｖ）が回転小羽根１０３のものである。ギャップが同じであると波形の高さは断面積の相関し、回転小羽根１０３も充分検出されていることが確認された。図９で示される回転小羽根１０３は、同じ断面積であることことから、異なる波形の高さがギャップと相関している。
【００２１】
＜＜＜上置コイルデザイン（ギャップセンサ）の検討＞＞＞
１．非磁性体用上置コイル
外径φ４８ｍｍの浸炭測定用コイルで、回転大羽根、回転子羽根が検出できることが確認されたが、さらなる検出性能の向上を目指して、上置コイルを試作した。検出性能の確認は模擬子羽根で行なった。
（１）試験装置
（ａ）渦流探傷器；型式ＡＳＳＯＲＴ３３０（アスワン電子販売（株）製）
（ｂ）上置コイル
（ｉ）φ５０上置コイル
ボビン ；ＩＤ３８．５ｍｍ×ＯＤ５０．５ｍｍ×Ｈ１４．２ｍｍ
コイル ；φ０．１被覆銅線×１００巻き×２
コイル幅３×コイル間隔２×コイル幅３
（ｉｉ）φ９０上置コイル
ボビン ；ＩＤ４８ｍｍ×ＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ
コイル ；φ０．１５被覆銅線×１８０巻き×２
コイル幅５×コイル間隔４×コイル幅５
（ｃ）試験周波数；１ｋＨｚ
（ｄ）試験片
模擬底板 ；ｔ９×ＳＵＳ３１６製
模擬小羽根；上辺２０×下辺６９×Ｌ１１８０×ｔ５．９の台形状のＳＵＳ３０４製の板
（２）試験方法
上記の模擬小羽根、模擬底板、上置コイルを用い、模擬底板の下側に上置コイルを取付け、上側に厚さを変えてアクリル板を置き、上置コイル中心上方を模擬小羽根の幅が５０ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
（３）試験結果
模擬試験片での試験結果を図１０に示す。図１０に示すように、出力電圧（Ｖ）は、コイル外形を大きくするほうが大きくなり、試験片として用いた模擬子羽根も充分検出していることから実機へは、φ９０上置コイルを適用することにした。
【００２２】
ここで、φ５０の上置コイルでの模擬子羽根の出力電圧は、ギャップが４ｍｍ以上では１Ｖ以下であった。この出力電圧は図９に示したφ４８の上置コイルによる回転小羽根の出力電圧０．４Ｖと比較しても同レベルの電圧であり、検出感度はコイル径に依存しているような結果となった。
２．強磁性体用上置コイル
ｔ１０ｍｍ程もある底板の炭素鋼板を磁化し、透磁率を１に近づけるには、電磁石を使用すれば容易である。しかし、粉流体定量排出器に取付けられる上置コイルは、認定済みの防爆構造容器のなかに収めることを前提で検討した。この防爆構造容器寸法は、非磁性体用の上置コイル（ＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ）が収められるぎりぎりの寸法であり、強磁性体用の上置コイル寸法も同寸法とし、永久磁石による磁化方式を選択し、許される寸法のなかで、どこまで炭素鋼板を磁化できるか永久磁石配置について検討した。あわせて、高感度の上置コイルを製作するため、コイルデザインの検討も行なった。
（１）コイルデザインの検討
上述したように、コイル径が大きくなれば検出感度が高くなる。しかし、どこかで、その寸法には限界があるはずであり、その確認を行なった。
【００２３】
（ａ）試験装置
（ｉ）計測器
渦流探傷器 ；ＡＶ１００ＳＥ（日本ホッキング社製）
チャートレコーダ；メモリハイコーダー８８４６（日置電機社製）
（ｉｉ）上置コイル
検討用に試作した上置コイルの仕様を図１１に示す。コイル外形φ６０、φ８０、φ１００のものを製作した。コイル巻数は、渦流探傷器とのインピーダンス整合性を考慮して、空芯時、試験周波数１ｋＨｚ時のコイルインピーダンスが１００Ω（５０Ω＋５０Ω）となるようにした。
【００２４】
（ｉｉｉ）試験片
（ア）模擬底板；４００ｍｍ×４００ｍｍ×ｔ１
（イ）模擬大羽根；上辺８０ｍｍ×下辺１２０ｍｍ×Ｌ４４０ｍｍ×ｔ１９ｍｍの台形状の炭素鋼板
（ｂ）試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、下側より模擬大羽根、ギャップ調整用アクリル板、ｔ１模擬底板、ｔ２のアクリル板、上置コイルを配置した。永久磁石（ＮＥＯＭＡＸ−３８Ｈφ４６×ｔ１５、（株）ＮＥＯＭＡＸ製）は、上置コイルの中に収めた。そのため、永久磁石と炭素鋼製模擬底板が直接接触すると引き離すのが困難なため、ｔ２のアクリル板を、クッション材として入れた。この状態で上置コイル中心下方を模擬大羽根の幅が１００ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
【００２５】
（ｃ）試験結果
模擬底板と上置コイル間のギャップを８ｍｍにしたときの模擬大羽根の検出結果を図１２に示す。図１２に示すように、コイル幅−間隔−コイル幅が５−４−５の上置コイルの検出感度は、コイル外径φ８０＞φ１００＞φ６０の順に良かった。コイル外径を無制限に大きくしても検出感度が良くならないことが確認された。コイル外径φ８０の上置コイルで、コイル間隔が４ｍｍのものと３０ｍｍのもので検出感度を比較するとコイル間隔が３０ｍｍの方が高い検出感度を示した。
【００２６】
（ｄ）上置コイルデザイン
高感度の上置コイルをデザインするうえでのパラメータとしては、次のものがあげられる。
【００２７】
（ｉ）渦流探傷器とのコイルインピーダンスのマッチング特性
市販の渦流探傷器では、通常１００Ω（５０Ω＋５０Ω）である。
【００２８】
（ｉｉ）浸透深さ
コイル径×１／４を浸透深さの目安とする。
【００２９】
（ｉｉｉ）コイル間隔
コイル径φ８、φ１４．５、φ２０のコイルを加えて、コイル間隔と検出感度で整理した結果を図１３に示した。コイル径が変わってもコイル間隔が３０ｍｍ近辺で飽和している。これは図２に示した自己比較タイプのコイルの一方を空気バランスさせたとき、コイル間隔を離すほどコイル相互間の緩衝が少なくなって、感度向上に寄与したものと考えられる。
（２）強磁性体用上置コイルの製作
非磁性体用上置コイルと同寸法のＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ内に収まるようにコイル内側、コイル外側に磁石を配置した上置コイルを製作した。
【００３０】
（ａ）試験装置
（ｉ）計測器
渦流探傷器 ；ＡＶ１０Ｂ−ＩＩ（日本ホッキング社製）
チャートレコーダ；オムニライト（日本電気三栄製）
（ｉｉ）上置コイル
製作した上置コイルの各部寸法を図１４に示す。図１４に示したように、コイル間隔は寸法の制約上２０ｍｍとした。
【００３１】
ボビン；ＩＤ４７ｍｍ×ＯＤ６９ｍｍ×Ｈ３０ｍｍ
コイル；φ０．１５被覆銅線×１７０巻き×２
コイル幅５×コイル間隔２０×コイル幅５
永久磁石；コイル内側にφ４６×t１５（ＮＥＯＭＡＸ−３８（株）ＮＥＯＭＡＸ製）×２個
コイル外側にＯＤφ９０×ＩＤφ７０×ｔ５（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石、マスマテリアル（株）製）×６個
（ｉｉｉ）試験片
（ア）模擬底板；４００ｍｍ×４００ｍｍ×t２ｍｍ、t５ｍｍ、t６．５ｍｍ
（ロ）模擬大羽根；上辺８０ｍｍ×下辺１２０ｍｍ×Ｌ４４０ｍｍ×t１９ｍｍの台形状の炭素鋼板
（ｂ）試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、下側より模擬大羽根、ギャップ調整用アクリル板、模擬底板、ｔ２のアクリル板、上置コイルを配置した。ここでもｔ２のアクリル板は、クッション材として入れた。この状態で上置コイル中心下方を模擬大羽根の幅が１００ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
【００３２】
（ｃ）試験結果
各板厚さにおける炭素鋼鋼板と各ギャップとにおける出力信号の試験結果を図１５に示す。ｔ５ｍｍの炭素鋼鋼板であればギャップ５ｍｍでの検出信号は１．５Ｖ、ギャップ１０ｍｍでも１Ｖあり、実用上問題のない検出感度が得られた。現地に据わっている粉流体定量排出器の底板が５ｍｍより厚いときは、設置場所を穴繰りして薄くすることが好ましい。また、永久磁石の体積としては、上記永久磁石の２倍以下であると人力で取扱いが容易な吸着力を示すことから好ましく、永久磁石の大きさ（高さ、径）としては、上記永久磁石のそれの２倍以下であると人力で取扱いが容易な吸着力を示すことから好ましい。
（実施の形態２）
＜＜＜排出間隙オンラインモニタリングシステムの構築＞＞＞
以下、実施の形態２において、本発明に基づいた粉流体定量排出器を用いた、排出間隙オンラインモニタリングシステム１０００の構築について、図１６を参照しながら説明する。計器室でギャップを監視できるような排出間隙オンラインモニタリングシステム１０００を構築した。システム構成としては、上置コイルとＣＰＵ内蔵渦流探傷器、操作用のパソコン及び、ギャップ表示盤とした。全体のシステム構成と各部の詳細な機能を紹介する。
１．システム構成
システムの構成を図１６に示す。渦流コイルとして上置コイル２００と渦流探傷器３００とで検出した回転大羽根および回転小羽根からの電気信号を渦流探傷器３００に内蔵されたＣＰＵに送り、インプットされた校正データ（φ９０上置コイルの電圧vsギャップ曲線）と照合、演算処理し、表示盤５００へギャップを表示させるシステムである。
【００３３】
ギャップ信号には、２段階のしきい値を設け、「アラームレベル」と「トリップレベル」とした。「アラームレベル」は、ギャップが小さくなってきていることを報知する注意信号とした。「トリップレベル」は、これ以上ギャップが小さくなると接触等の問題が発生するレベルとし、このレベルになると機械を停止させるインターロック信号６００を発するようにした。
【００３４】
これらの信号は表示盤５００とモータ１０５に送られ、「トリップレベル」の場合はインターロック６００が作動し、粉流体定量排出器１００Ａの運転を停止させる。各々のアラームレベル、トリップレベル、校正データは操作用パソコン４００から設定変更可能とした。
２．防爆構造
化学プラントは消防法上の危険物取扱所、または、危険物製造所に該当することが殆どであるため、上置コイルを粉流体定量排出器の底板に設置するにあたって、防爆構造が必須条件となる。電気品の防爆構造として、労働省産業安全研究所技術指針（ISSN0991-8063）、ユーザーのための工場防爆電気設備ガイド（ガス防爆１９９４）に合致する方法にて防爆構造の設計を進めた。図１７に底板に取付けた防爆構造ケース７００の外観を示す。
３．渦流探傷器
渦流探傷器は市販されている探傷器の内蔵ＣＰＵ、メモリ及び入力部を用いて、ギャップセンサ専用のプログラムソフトを作製した。
４．表示盤
市販品では合致するものがないため電気端子盤をベースに製作した。盤面上には３桁ＬＥＤによりギャップを表示させる。アラーム・トリップ状態の各々の表示灯、アラーム・トリップ時のブザーを設置している。
【００３５】
以上、本発明に基づく各実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】渦電流の誘起原理を示す模式図である。
【図２】渦流コイルの分類を示す図である。
【図３】市販の渦流探傷器に採用されているホイートストンブリッジ回路図である。
【図４】管内に収容された内挿コイルを示す図である。
【図５】ギャップと出力電圧との間に比例関係が存在することを示す図である。
【図６】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図である。
【図７】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。
【図８】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の、底板の下に配置された上置コイルの上を、底板を挟んで回転大羽根および回転小羽根が所定のギャップを隔てて回転通過する状態を示す拡大断面摸式図である。
【図９】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器のφ４８の上置コイルにより検出した電圧波形を示す図である。
【図１０】φ５０の上置コイルおよびφ９０の上置コイルの検出性能の結果を示す図である。
【図１１】コイル外形φ６０、φ８０、φ１００における上置コイルの仕様を示す図である。
【図１２】模擬底板と上置コイル間のギャップを８ｍｍにしたときの模擬大羽根の検出結果を示す図である。
【図１３】コイル径φ８、φ１４．５、φ２０のコイルを加えて、コイル間隔と検出感度との関係を整理した図である。
【図１４】非磁性体用上置コイルと同寸法のＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ内に収まるようにコイル内側、コイル外側に磁石を配置した上置コイルの各部寸法を示す断面図である。
【図１５】各板厚さにおける炭素鋼鋼板と各ギャップとにおける出力信号の試験結果を示す図である。
【図１６】本発明に基づいた実施の形態２に示す粉流体定量排出器を用いた、排出間隙オンラインモニタリングシステムを示す図である。
【図１７】底板に取付けた防爆構造ケースの外観を示す図である。
【図１８】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造の理解を容易にするために部分的に破断した全体斜視図である。
【図１９】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図である。
【図２０】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 渦流コイル、１Ａ 貫通コイル、１Ｂ 内挿コイル、１Ｃ 上置コイル、２ 交流電流、３ 磁束、４ 導体、５ 渦電流、６ 欠陥、７ 内挿コイル、８ 管、１００Ａ 粉流体定量排出器、１０１ 底板、１０２ 回転大羽根、１０３ 回転小羽根、１０４ 排出部、１０５ モータ、１０６ 回転軸、１０７ ホッパ、２００ 上置コイル、３００ 渦流探傷器、４００ 操作用パソコン、５００ 表示盤、６００ インターロック信号、７００ 防爆構造ケース、１０００ 排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉流体定量排出器の排出間隙の測定およびその測定結果に基づいた排出間隙オンラインモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤなどのゴム類や電線被覆材などの絶縁材料等の高分子材料には、劣化防止、耐候性向上、絶縁性向上などの性能向上を目的に、粉体の添加剤が混練される。添加剤を製造する際に、添加剤を製造するプラントを構成する配管や設備に由来する錆や金属滓などの金属異物を徹底的に排除することが、混練された高分子材料に上記性能を与えるために極めて大切である。
【０００３】
添加剤等の粉流体の定量排出には、下記特許文献１に開示されるような、サークルフィーダと呼ばれる粉流体定量排出器が用いられる。この粉流体定量排出器は、医薬中間体や添加物等の粉体およびウェットケーキ等の流体の定量排出に採用されている機器である。粉流体定量排出器の一般的なレイアウトは、ホッパー・サイロ底部に設置され、粉流体を定量排出する機械である。
【０００４】
図１８、図１９、および、図２０に粉流体定量排出器１００の構成を示す。図１８は、内部構造の理解を容易にするために部分的に破断した全体斜視図であり、図１９は、内部構造を示す平面図であり、図２０は、内部構造を示す縦端面図である。
【０００５】
排出原理は、底板１０１の上を薄い水平な回転大羽根１０２が回転することにより（図１９の矢印参照）、ホッパ１０７内に収容された内容物は図２０内の矢印で示すように、円筒外周部側に送られ、外周の内容物は外周に配置された回転小羽根１０３により、排出部１０４から定量排出される。回転大羽根１０２はモータ１０５の回転が伝達される回転軸１０６を軸芯とした片持ち梁構造である。そのため、回転大羽根１０２には撓みが発生する。
【０００６】
この撓み量を考慮した上で、回転大羽根１０２と底板１０１とのギャップ（間隙）を確実に確保しておかなければ、回転大羽根１０２が底板１０１に接触する可能性がある。これらは詳細設計時点で十分な強度、寸法を有するよう決定されている。しかし、排出部１０４の閉塞等が発生すると、回転大羽根１０２が底板１０１の方向へ沈み込む現象が確認されている。
【特許文献１】特開平０６−６４７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は粉流体定量排出器において、排出部の閉塞等が発生すると、回転大羽根が底板の方向へ沈み込み（撓み）、この沈み込み量が設計時の予測値を超えた場合には、回転大羽根が底板に接触し、回転大羽根を含む回転羽根が回転しなくなる点、さらには、回転大羽根が底板に接触することに起因する、金属異物が混入するおそれがある点にある。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、回転羽根と底板とのギャップ（間隙）を逐次測定することが可能な構成を備える粉流体定量排出器を提供することにある。また、他の目的として、回転羽根と底板とのギャップ（間隙）の測定結果に基づき、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合に、粉流体定量排出器の運転を停止させることを可能とする、粉流体定量排出器の排出間隙オンラインモニタリングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に基づいた粉流体定量排出器においては、容器内に収容された粉流体を定量排出する粉流体定量排出器であって、容器底部に設けられる底板と、上記底板の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根と、上記底板の下面側に設けられ、上記回転羽根と上記底板との間隙を測定するための間隙センサとを備えている。
【００１０】
また、この発明に基づいた排出間隙オンラインモニタリングシステムにおいては、上記粉流体定量排出器と、上記間隙センサからの情報に基づき、上記回転羽根と上記底板との間隙を測定する渦流探傷器と、上記渦流探傷器により測定された間隙を表示する表示盤と、上記渦流探傷器により測定された間隙に基づき、上記間隙が第一の所定値以下の場合に注意を喚起するための報知手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に基づいた粉流体定量排出器および排出間隙オンラインモニタリングシステムによれば、底板の下面側に回転羽根と底板との間隙を測定するための間隙センサとが設けられることにより、回転羽根と底板との間隙を逐次測定することが可能となる。これにより、回転羽根と底板との間隙の測定結果に基づき、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合に、粉流体定量排出器の遠隔操作者にその旨を報知することが可能となるとともに、さらに、ギャップが予め定められ値よりも小さくなった場合には粉流体定量排出器の運転を停止させることが可能となる。その結果、回転羽根が底板に接触することに起因する、金属異物の混入を未然に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に基づいた各実施の形態における粉流体定量排出器および排出間隙モニタリングシステムについて図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、背景技術において説明した部分と同一または相当部分については、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１３】
＜実施の形態１＞
以下、実施の形態１において、本発明に基づいた粉流体定量排出器について、図を参照しながら説明する。まず、「高分子添加剤」等の粉体、および、ウェットケーキ等の流体のブリッジ防止と、定量排出用に用いられている「粉流体定量排出器」の内部回転大羽根と本体の底板との接触を未然防止し、金属異物混入防止を目的として開発した「粉流体定量排出器用のギャップセンサ」の有効性が確認されたので、以下説明する。
【００１４】
＜＜＜渦流探傷法について＞＞＞
１．交流磁束と渦電流
図１に、渦電流の誘起原理の模式図を示す。図１に示すように渦流コイル１に交流電流２を流すと磁束３が発生する。この渦流コイル１を導体４に近づけると導体４に渦電流５が誘起される。この渦電流５の流れを妨げるように傷や材料特性（導電率、透磁率）が変化する部位（欠陥６）が存在すると、磁束３が変化し渦流コイル１に流れる電流が変化し、一般にはこの変化量から傷検出などを行なう。
２．渦流コイルの種類と特徴
図２に渦流コイル１の分類を示す。検査対象物によって、貫通コイル１Ａ、内挿コイル１Ｂ、および、上置コイル１Ｃの３種類の渦流コイル１が使いわけられる。貫通コイル１Ａは棒や伝熱管の製造メーカが製品出荷検査として使用されている。内挿コイル１Ｂは化学、電力、原子力プラントなどに設置された熱交換器伝熱管の保守検査に使用される。また、上置コイル１Ｃもこれらプラントの塔槽、熱交換器、配管壁面の保守検査に使用されている。
【００１５】
渦流探傷法は、検査スピードが速く、超音波探傷法と違い水などの接触媒質が不要で、取扱い易い利点がある。反面、傷以外の材料特性の変化、接触面の変化などにも影響されるため検査精度が超音波法などに比べて落ちることから粗探傷法として利用されてきた。
３．渦流コイルの信号出力
図３に、市販の渦流探傷器に採用されているホイートストンブリッジ回路を示し、図４に、管８内に収容された内挿コイル７を示す。渦流探傷器に採用されるホイートストンブリッジ回路においては、差動方式の渦流コイルのそれぞれのインピーダンス（交流抵抗）をＺ１、Ｚ２、渦流探傷器が持っている固有抵抗ＺＭ１、ＺＭ２と平衡するように設定しておく。その状態で内挿コイル７を管８の管軸方向に移動させると（図４参照）、傷などがあれば渦電流に乱れが生じ、インピーダンス変化が渦流探傷器にリサージュ波形として表示される。
【００１６】
＜＜＜粉流体定量排出器への適用性の検討＞＞＞
渦流探傷法は、浸炭測定や応力腐食割れ検査に適用されていることは知られている。エチレン分解炉輻射管には、高級ステンレス鋼が使用されているが、使用に伴い浸炭損傷が発生することがある。この浸炭深さを測定することで寿命予測が可能となる。また、汎用ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）には応力腐食割れが発生することがある。これら損傷を検出するため上置コイルデザインや測定方法を開発し、プラントの安全・安定運転を行なってきた。浸炭厚さ測定は、検出精度、推定精度ともにすぐれており、多くの工場の石油化学プラントで使用されている。
【００１７】
今回の粉流体定量排出器においては、厚さ９ｍｍのＳＵＳ３１６製底板の向こう側にある厚さ９ｍｍ〜１６ｍｍ×幅１２４ｍｍのＳＵＳ３０４製回転大羽根を５ｍｍ以上のギャップをあけて検出する必要がある。渦電流の非磁性体への浸透深さは、上置コイル外形の１／４といわれている。そこで、手持ちの輻射管浸炭厚さ測定用上置コイルで、最も外径の大きいφ４８ｍｍのもので検出できるか否か、その可能性を現場で確認した。
１．試験装置
（１）渦流探傷器：型式ＡＳＳＯＲＴ３３０（アスワン電子販売（株）製）
（２）上置コイル
ボビン ；ＩＤ２８ｍｍ×ＯＤ４８ｍｍ×Ｈ３４ｍｍ
コイル ；φ０．１５ｍｍ被覆銅線×９５０巻き×２
コイル幅１５ｍｍ×コイル間隔２ｍｍ×コイル幅１５ｍｍ
永久磁石 ；コイル内側にＩＤ２０ｍｍ×ＯＤ２８ｍｍ×ｔ１．９ｍｍ（ＣＯＲＭＡＸ−２０００（株）ＮＥＯＭＡＸ製）×２枚をＪＩＳ規格ＳＮＣＭ４３９相当品のＥＮ２５ｍｍ×ＯＤ２８ｍｍ×ｔ３０ｍｍの上下に配置して挿入
試験周波数；１ｋＨｚ
（３）試験片
模擬底板 ；ｔ９ｍｍ×ＳＵＳ３１６製
模擬大羽根；上辺１０５ｍｍ×下辺１４２ｍｍ×Ｌ３００ｍｍ×ｔ９ｍｍの台形状のＳＵＳ３０４製の板
２．試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、模擬底板の下側に上置コイルを取付け、上側に厚さを変えてアクリル板を置き、上置コイル中心上方を模擬大羽根の幅が１２３．５ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
３．試験結果
模擬試験片での試験結果を図５に示す。出力電圧（Ｖ）は、模擬底板と模擬大羽根とのギャップが５ｍｍで３．０Ｖ、１０ｍｍで１．７Ｖ、２８ｍｍで０．５Ｖの出力電圧が得られた。
４．粉流体定量排出器での確認
粉流体定量排出器の回転羽根と反対側の底面に上置コイルの中心が回転大羽根の幅が１２３．５ｍｍの位置に取付けた。粉流体定量排出の中に入り、回転大羽根と底板との間隔をメジャーで測定し、回転大羽根を手動で動かして電圧を測定した結果を図５に示す。図５に示すように、ギャップと出力電圧との間には比例関係が存在することが確認できた。
【００１８】
＜実施の形態１における粉流体定量排出器１００Ａ＞
続いて、図６および図７に本実施の形態における粉流体定量排出器１００Ａを示す。図６は、本実施の形態における粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図であり、図７は、本実施の形態における粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。基本的構造は、背景技術に示す粉流体定量排出器と同様であり、回転大羽根１０２と回転小羽根１０３とを有する回転羽根が、モータ１０５の回転が伝達される回転軸１０６を軸芯（回転中心）とした片持ち梁構により軸支持されている。回転羽根の下方には、底板１０１が設けられ、回転羽根１０６の上方には、ホッパ１０７が配設されている。底板１０１の外周には、排出部１０４が設けられている。
【００１９】
底板１０１の上を薄い水平な回転大羽根１０２が回転することにより（図６中の矢印参照）、ホッパ１０７内に収容された内容物は図６中の矢印で示すように、円筒外周部側に送られる。外周の内容物は外周に配置された回転小羽根１０３により、排出部１０４から定量排出される。
【００２０】
この粉流体定量排出器１００Ａにおいて、回転大羽根１０２と回転小羽根１０３とが設けられる部分、すなわち、回転羽根の外周部の底板１０１を挟んだ下方に、上置コイル２００を取付ける。図８は、底板１０１の下に配置された上置コイル２００の上を、底板１０１を挟んで、回転大羽根１０２（回転小羽根１０３も同様）が、所定のギャップを隔てて回転通過する状態を示す拡大断面摸式図である。また、図９に、上置コイル２００により検出した電圧波形を示す。図９において、大きい波形（０．７５Ｖ）が回転大羽根１０２のものであり、小さい波形（０．４Ｖ）が回転小羽根１０３のものである。ギャップが同じであると波形の高さは断面積の相関し、回転小羽根１０３も充分検出されていることが確認された。図９で示される回転小羽根１０３は、同じ断面積であることことから、異なる波形の高さがギャップと相関している。
【００２１】
＜＜＜上置コイルデザイン（ギャップセンサ）の検討＞＞＞
１．非磁性体用上置コイル
外径φ４８ｍｍの浸炭測定用コイルで、回転大羽根、回転子羽根が検出できることが確認されたが、さらなる検出性能の向上を目指して、上置コイルを試作した。検出性能の確認は模擬子羽根で行なった。
（１）試験装置
（ａ）渦流探傷器；型式ＡＳＳＯＲＴ３３０（アスワン電子販売（株）製）
（ｂ）上置コイル
（ｉ）φ５０上置コイル
ボビン ；ＩＤ３８．５ｍｍ×ＯＤ５０．５ｍｍ×Ｈ１４．２ｍｍ
コイル ；φ０．１被覆銅線×１００巻き×２
コイル幅３×コイル間隔２×コイル幅３
（ｉｉ）φ９０上置コイル
ボビン ；ＩＤ４８ｍｍ×ＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ
コイル ；φ０．１５被覆銅線×１８０巻き×２
コイル幅５×コイル間隔４×コイル幅５
（ｃ）試験周波数；１ｋＨｚ
（ｄ）試験片
模擬底板 ；ｔ９×ＳＵＳ３１６製
模擬小羽根；上辺２０×下辺６９×Ｌ１１８０×ｔ５．９の台形状のＳＵＳ３０４製の板
（２）試験方法
上記の模擬小羽根、模擬底板、上置コイルを用い、模擬底板の下側に上置コイルを取付け、上側に厚さを変えてアクリル板を置き、上置コイル中心上方を模擬小羽根の幅が５０ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
（３）試験結果
模擬試験片での試験結果を図１０に示す。図１０に示すように、出力電圧（Ｖ）は、コイル外形を大きくするほうが大きくなり、試験片として用いた模擬子羽根も充分検出していることから実機へは、φ９０上置コイルを適用することにした。
【００２２】
ここで、φ５０の上置コイルでの模擬子羽根の出力電圧は、ギャップが４ｍｍ以上では１Ｖ以下であった。この出力電圧は図９に示したφ４８の上置コイルによる回転小羽根の出力電圧０．４Ｖと比較しても同レベルの電圧であり、検出感度はコイル径に依存しているような結果となった。
２．強磁性体用上置コイル
ｔ１０ｍｍ程もある底板の炭素鋼板を磁化し、透磁率を１に近づけるには、電磁石を使用すれば容易である。しかし、粉流体定量排出器に取付けられる上置コイルは、認定済みの防爆構造容器のなかに収めることを前提で検討した。この防爆構造容器寸法は、非磁性体用の上置コイル（ＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ）が収められるぎりぎりの寸法であり、強磁性体用の上置コイル寸法も同寸法とし、永久磁石による磁化方式を選択し、許される寸法のなかで、どこまで炭素鋼板を磁化できるか永久磁石配置について検討した。あわせて、高感度の上置コイルを製作するため、コイルデザインの検討も行なった。
（１）コイルデザインの検討
上述したように、コイル径が大きくなれば検出感度が高くなる。しかし、どこかで、その寸法には限界があるはずであり、その確認を行なった。
【００２３】
（ａ）試験装置
（ｉ）計測器
渦流探傷器 ；ＡＶ１００ＳＥ（日本ホッキング社製）
チャートレコーダ；メモリハイコーダー８８４６（日置電機社製）
（ｉｉ）上置コイル
検討用に試作した上置コイルの仕様を図１１に示す。コイル外形φ６０、φ８０、φ１００のものを製作した。コイル巻数は、渦流探傷器とのインピーダンス整合性を考慮して、空芯時、試験周波数１ｋＨｚ時のコイルインピーダンスが１００Ω（５０Ω＋５０Ω）となるようにした。
【００２４】
（ｉｉｉ）試験片
（ア）模擬底板；４００ｍｍ×４００ｍｍ×ｔ１
（イ）模擬大羽根；上辺８０ｍｍ×下辺１２０ｍｍ×Ｌ４４０ｍｍ×ｔ１９ｍｍの台形状の炭素鋼板
（ｂ）試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、下側より模擬大羽根、ギャップ調整用アクリル板、ｔ１模擬底板、ｔ２のアクリル板、上置コイルを配置した。永久磁石（ＮＥＯＭＡＸ−３８Ｈφ４６×ｔ１５、（株）ＮＥＯＭＡＸ製）は、上置コイルの中に収めた。そのため、永久磁石と炭素鋼製模擬底板が直接接触すると引き離すのが困難なため、ｔ２のアクリル板を、クッション材として入れた。この状態で上置コイル中心下方を模擬大羽根の幅が１００ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
【００２５】
（ｃ）試験結果
模擬底板と上置コイル間のギャップを８ｍｍにしたときの模擬大羽根の検出結果を図１２に示す。図１２に示すように、コイル幅−間隔−コイル幅が５−４−５の上置コイルの検出感度は、コイル外径φ８０＞φ１００＞φ６０の順に良かった。コイル外径を無制限に大きくしても検出感度が良くならないことが確認された。コイル外径φ８０の上置コイルで、コイル間隔が４ｍｍのものと３０ｍｍのもので検出感度を比較するとコイル間隔が３０ｍｍの方が高い検出感度を示した。
【００２６】
（ｄ）上置コイルデザイン
高感度の上置コイルをデザインするうえでのパラメータとしては、次のものがあげられる。
【００２７】
（ｉ）渦流探傷器とのコイルインピーダンスのマッチング特性
市販の渦流探傷器では、通常１００Ω（５０Ω＋５０Ω）である。
【００２８】
（ｉｉ）浸透深さ
コイル径×１／４を浸透深さの目安とする。
【００２９】
（ｉｉｉ）コイル間隔
コイル径φ８、φ１４．５、φ２０のコイルを加えて、コイル間隔と検出感度で整理した結果を図１３に示した。コイル径が変わってもコイル間隔が３０ｍｍ近辺で飽和している。これは図２に示した自己比較タイプのコイルの一方を空気バランスさせたとき、コイル間隔を離すほどコイル相互間の緩衝が少なくなって、感度向上に寄与したものと考えられる。
（２）強磁性体用上置コイルの製作
非磁性体用上置コイルと同寸法のＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ内に収まるようにコイル内側、コイル外側に磁石を配置した上置コイルを製作した。
【００３０】
（ａ）試験装置
（ｉ）計測器
渦流探傷器 ；ＡＶ１０Ｂ−ＩＩ（日本ホッキング社製）
チャートレコーダ；オムニライト（日本電気三栄製）
（ｉｉ）上置コイル
製作した上置コイルの各部寸法を図１４に示す。図１４に示したように、コイル間隔は寸法の制約上２０ｍｍとした。
【００３１】
ボビン；ＩＤ４７ｍｍ×ＯＤ６９ｍｍ×Ｈ３０ｍｍ
コイル；φ０．１５被覆銅線×１７０巻き×２
コイル幅５×コイル間隔２０×コイル幅５
永久磁石；コイル内側にφ４６×t１５（ＮＥＯＭＡＸ−３８（株）ＮＥＯＭＡＸ製）×２個
コイル外側にＯＤφ９０×ＩＤφ７０×ｔ５（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石、マスマテリアル（株）製）×６個
（ｉｉｉ）試験片
（ア）模擬底板；４００ｍｍ×４００ｍｍ×t２ｍｍ、t５ｍｍ、t６．５ｍｍ
（ロ）模擬大羽根；上辺８０ｍｍ×下辺１２０ｍｍ×Ｌ４４０ｍｍ×t１９ｍｍの台形状の炭素鋼板
（ｂ）試験方法
上記の模擬大羽根、模擬底板、上置コイルを用い、下側より模擬大羽根、ギャップ調整用アクリル板、模擬底板、ｔ２のアクリル板、上置コイルを配置した。ここでもｔ２のアクリル板は、クッション材として入れた。この状態で上置コイル中心下方を模擬大羽根の幅が１００ｍｍの位置を通過させ電圧変化を測定した。
【００３２】
（ｃ）試験結果
各板厚さにおける炭素鋼鋼板と各ギャップとにおける出力信号の試験結果を図１５に示す。ｔ５ｍｍの炭素鋼鋼板であればギャップ５ｍｍでの検出信号は１．５Ｖ、ギャップ１０ｍｍでも１Ｖあり、実用上問題のない検出感度が得られた。現地に据わっている粉流体定量排出器の底板が５ｍｍより厚いときは、設置場所を穴繰りして薄くすることが好ましい。また、永久磁石の体積としては、上記永久磁石の２倍以下であると人力で取扱いが容易な吸着力を示すことから好ましく、永久磁石の大きさ（高さ、径）としては、上記永久磁石のそれの２倍以下であると人力で取扱いが容易な吸着力を示すことから好ましい。
（実施の形態２）
＜＜＜排出間隙オンラインモニタリングシステムの構築＞＞＞
以下、実施の形態２において、本発明に基づいた粉流体定量排出器を用いた、排出間隙オンラインモニタリングシステム１０００の構築について、図１６を参照しながら説明する。計器室でギャップを監視できるような排出間隙オンラインモニタリングシステム１０００を構築した。システム構成としては、上置コイルとＣＰＵ内蔵渦流探傷器、操作用のパソコン及び、ギャップ表示盤とした。全体のシステム構成と各部の詳細な機能を紹介する。
１．システム構成
システムの構成を図１６に示す。渦流コイルとして上置コイル２００と渦流探傷器３００とで検出した回転大羽根および回転小羽根からの電気信号を渦流探傷器３００に内蔵されたＣＰＵに送り、インプットされた校正データ（φ９０上置コイルの電圧vsギャップ曲線）と照合、演算処理し、表示盤５００へギャップを表示させるシステムである。
【００３３】
ギャップ信号には、２段階のしきい値を設け、「アラームレベル」と「トリップレベル」とした。「アラームレベル」は、ギャップが小さくなってきていることを報知する注意信号とした。「トリップレベル」は、これ以上ギャップが小さくなると接触等の問題が発生するレベルとし、このレベルになると機械を停止させるインターロック信号６００を発するようにした。
【００３４】
これらの信号は表示盤５００とモータ１０５に送られ、「トリップレベル」の場合はインターロック６００が作動し、粉流体定量排出器１００Ａの運転を停止させる。各々のアラームレベル、トリップレベル、校正データは操作用パソコン４００から設定変更可能とした。
２．防爆構造
化学プラントは消防法上の危険物取扱所、または、危険物製造所に該当することが殆どであるため、上置コイルを粉流体定量排出器の底板に設置するにあたって、防爆構造が必須条件となる。電気品の防爆構造として、労働省産業安全研究所技術指針（ISSN0991-8063）、ユーザーのための工場防爆電気設備ガイド（ガス防爆１９９４）に合致する方法にて防爆構造の設計を進めた。図１７に底板に取付けた防爆構造ケース７００の外観を示す。
３．渦流探傷器
渦流探傷器は市販されている探傷器の内蔵ＣＰＵ、メモリ及び入力部を用いて、ギャップセンサ専用のプログラムソフトを作製した。
４．表示盤
市販品では合致するものがないため電気端子盤をベースに製作した。盤面上には３桁ＬＥＤによりギャップを表示させる。アラーム・トリップ状態の各々の表示灯、アラーム・トリップ時のブザーを設置している。
【００３５】
以上、本発明に基づく各実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】渦電流の誘起原理を示す模式図である。
【図２】渦流コイルの分類を示す図である。
【図３】市販の渦流探傷器に採用されているホイートストンブリッジ回路図である。
【図４】管内に収容された内挿コイルを示す図である。
【図５】ギャップと出力電圧との間に比例関係が存在することを示す図である。
【図６】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図である。
【図７】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。
【図８】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器の、底板の下に配置された上置コイルの上を、底板を挟んで回転大羽根および回転小羽根が所定のギャップを隔てて回転通過する状態を示す拡大断面摸式図である。
【図９】この発明に基づいた実施の形態１における粉流体定量排出器のφ４８の上置コイルにより検出した電圧波形を示す図である。
【図１０】φ５０の上置コイルおよびφ９０の上置コイルの検出性能の結果を示す図である。
【図１１】コイル外形φ６０、φ８０、φ１００における上置コイルの仕様を示す図である。
【図１２】模擬底板と上置コイル間のギャップを８ｍｍにしたときの模擬大羽根の検出結果を示す図である。
【図１３】コイル径φ８、φ１４．５、φ２０のコイルを加えて、コイル間隔と検出感度との関係を整理した図である。
【図１４】非磁性体用上置コイルと同寸法のＯＤ９０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍ内に収まるようにコイル内側、コイル外側に磁石を配置した上置コイルの各部寸法を示す断面図である。
【図１５】各板厚さにおける炭素鋼鋼板と各ギャップとにおける出力信号の試験結果を示す図である。
【図１６】本発明に基づいた実施の形態２に示す粉流体定量排出器を用いた、排出間隙オンラインモニタリングシステムを示す図である。
【図１７】底板に取付けた防爆構造ケースの外観を示す図である。
【図１８】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造の理解を容易にするために部分的に破断した全体斜視図である。
【図１９】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造を示す平面図である。
【図２０】背景技術として示す粉流体定量排出器の内部構造を示す縦端面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 渦流コイル、１Ａ 貫通コイル、１Ｂ 内挿コイル、１Ｃ 上置コイル、２ 交流電流、３ 磁束、４ 導体、５ 渦電流、６ 欠陥、７ 内挿コイル、８ 管、１００Ａ 粉流体定量排出器、１０１ 底板、１０２ 回転大羽根、１０３ 回転小羽根、１０４ 排出部、１０５ モータ、１０６ 回転軸、１０７ ホッパ、２００ 上置コイル、３００ 渦流探傷器、４００ 操作用パソコン、５００ 表示盤、６００ インターロック信号、７００ 防爆構造ケース、１０００ 排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された粉流体を定量排出する粉流体定量排出器であって、
容器底部に設けられる底板（101)と、
前記底板（101)の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根(102,103)と、
前記底板（101)の下面側に設けられ、前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定するための間隙センサ(200)と、
を備える、粉流体定量排出器。
【請求項２】
前記間隙センサ(200)は、渦流探傷法により前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定するための渦流コイルである、請求項１に記載の粉流体定量排出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉流体定量排出器と、
前記間隙センサからの情報に基づき、前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定する渦流探傷器(300)と、
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙を表示する表示盤(500)と、
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙に基づき、前記間隙が第一の所定値以下の場合に注意を喚起するための報知手段と、
を備える、排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【請求項４】
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙に基づき、前記間隙が第一の所定値よりも小さい第二の所定値以下の場合に、前記粉流体定量排出器の運転を停止させる停止手段をさらに備える、請求項３に記載の排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【請求項１】
容器内に収容された粉流体を定量排出する粉流体定量排出器であって、
容器底部に設けられる底板（101)と、
前記底板（101)の上面側において、所定の間隙を隔てて回転通過するように配置される回転羽根(102,103)と、
前記底板（101)の下面側に設けられ、前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定するための間隙センサ(200)と、
を備える、粉流体定量排出器。
【請求項２】
前記間隙センサ(200)は、渦流探傷法により前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定するための渦流コイルである、請求項１に記載の粉流体定量排出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉流体定量排出器と、
前記間隙センサからの情報に基づき、前記回転羽根(102,103)と前記底板（101)との間隙を測定する渦流探傷器(300)と、
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙を表示する表示盤(500)と、
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙に基づき、前記間隙が第一の所定値以下の場合に注意を喚起するための報知手段と、
を備える、排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【請求項４】
前記渦流探傷器(300)により測定された間隙に基づき、前記間隙が第一の所定値よりも小さい第二の所定値以下の場合に、前記粉流体定量排出器の運転を停止させる停止手段をさらに備える、請求項３に記載の排出間隙オンラインモニタリングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−６３１０２（Ｐ２００８−６３１０２Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４４１７４（Ｐ２００６−２４４１７４）
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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