(57)【要約】【課題】従来以上に高精度な測定を行うことが可能な粉体流量測定装置を提供する。【解決手段】本発明に係る粉体流量測定装置１は、測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管１０と、円筒管１０の外周を覆うように配置される略筒状のケーシング２０と、固定部材３０を間に挟んでケーシング２０の内側面に固定され、円筒管１０の外周面との間に所定の隙間を設けると共にケーシング２０の内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極４０ａ、４０ｂと、を備えている。【選択図】図１
2011232142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管と、
前記円筒管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、
固定部材を間に挟んで前記ケーシングの内側面に固定され、前記円筒管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備えることを特徴とする、
粉体流量測定装置。
【請求項２】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の外側を周回する螺旋形状であり、前記円筒管の軸心に対して軸対称に配置されることを特徴とする、
請求項１に記載の粉体流量測定装置。
【請求項３】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の軸心に垂直な断面における幅が前記円筒管の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定されることを特徴とする、
請求項２に記載の粉体流量測定装置。
【請求項４】
前記一対の対向電極は、螺旋角が２０乃至４０度の螺旋形状であることを特徴とする、
請求項２または３に記載の粉体流量測定装置。
【請求項５】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋形状であることを特徴とする、
請求項２乃至４のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項６】
前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離は、前記円筒管の外径の０．５乃至６％の距離に設定されることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項７】
前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、
請求項１乃至６のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項８】
前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、
前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項９】
前記ケーシングは、導電性材料から構成され、
前記固定部材は、絶縁性材料から構成されることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項１０】
前記一対の対向電極は、平行四辺形状の板を曲折して構成されることを特徴とする、
請求項１乃至９のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内を気体と共に流動する粉体の流量を測定する装置であって、特に静電容量の変化によって粉体の流量を測定する静電容量式の粉体流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気等の気体により搬送される粉体の流量を測定する装置として、粉体の流量に応じて変化する静電容量値を測定することにより粉体の流量を測定する静電容量式の粉体流量測定装置が広く用いられている。この静電容量式の粉体流量測定装置は、交流電圧が付加される一対の対向電極を備えており、粉体の量に応じて変化する対向電極間の静電容量の変化を電流値の変化として出力するようになっている。
【０００３】
このような静電容量式の粉体流量測定装置として、例えば粉体を搬送する搬送管の外周面に一対の長方形状の電極を管軸方向に沿って配置したもの（例えば、特許文献１参照）が提案されている。しかしながら、このような対向電極を備える粉体流量測定装置は、管の断面方向における測定感度が不均一となるという問題があった。すなわち、粉体が搬送管内の断面におけるどの位置を通過するかによって測定値が変動するため、測定精度が低いという問題があった。
【０００４】
このような問題に対しては、搬送管の外周に一対の帯状の電極を螺旋状に巻き付けるように配置した粉体流量測定装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。一対の対向電極を２条の螺旋状に形成することにより、対向電極の間に生じる電気力線の方向を管軸方向に変化させることができるため、管の断面方向における（管の断面上の位置における）測定感度の不均一さを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１４１５３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された粉体流量測定装置は、管の断面方向における測定感度の不均一さをある程度低減することが可能ではあるものの、近年要求されている測定精度（例えば±１〜５％）を満たすことが難しいという問題があった。特に、高圧の気体で粉体を搬送する場合には粉体の通過位置が激しく変動するため、高精度な測定を行うことは非常に困難であった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、従来以上に高精度な測定を行うことが可能な粉体流量測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管と、前記円筒管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、固定部材を間に挟んで前記ケーシングの内側面に固定され、前記円筒管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備えることを特徴とする、粉体流量測定装置である。
【０００９】
（２）本発明はまた、前記一対の対向電極は、前記円筒管の外側を周回する螺旋形状であり、前記円筒管の軸心に対して軸対称に配置されることを特徴とする、上記（１）に記載の粉体流量測定装置である。
【００１０】
（３）本発明はまた、前記一対の対向電極は、前記円筒管の軸心に垂直な断面における幅が前記円筒管の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定されることを特徴とする、上記（２）に記載の粉体流量測定装置である。
【００１１】
（４）本発明はまた、前記一対の対向電極は、螺旋角が２０乃至４０度の螺旋形状であることを特徴とする、上記（２）または（３）に記載の粉体流量測定装置である。
【００１２】
（５）本発明はまた、前記一対の対向電極は、前記円筒管の円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋形状であることを特徴とする、上記（２）乃至（４）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【００１３】
（６）本発明はまた、前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離は、前記円筒管の外径の０．５乃至６％の距離に設定されることを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【００１４】
（７）本発明はまた、前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【００１５】
（８）本発明はまた、前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【００１６】
（９）本発明はまた、前記ケーシングは、導電性材料から構成され、前記固定部材は、絶縁性材料から構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【００１７】
（１０）本発明はまた、前記一対の対向電極は、平行四辺形状の板を曲折して構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る粉体流量測定装置によれば、従来以上に高精度な測定を行うことが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る粉体流量測定装置を一方向から見た場合の断面図である。（ｂ）図１（ａ）と直交する方向から粉体流量測定装置を見た場合の断面図である。
【図２】（ａ）図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】粉体流量測定装置の回路構成を示した概略図である。
【図４】（ａ）ケーシングの第２部材および対向電極を示した図である。（ｂ）図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】円筒管へのケーシングおよび対向電極の取付け方法を示した図である。
【図６】対向電極の形成方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）は、本実施形態に係る粉体流量測定装置１を一方向から見た場合の断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）と直交する方向から粉体流量測定装置１を見た場合の断面図である。また、図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２２】
これらの図に示されるように、粉体流量測定装置１は、粉体の流路となる円筒管１０と、円筒管１０の外周を覆うように配置されるケーシング２０と、ケーシング２０の内側面に固定される複数の固定部材３０と、固定部材３０を介してケーシング２０に固定される一対の対向電極４０ａ、４０ｂと、から構成される静電容量式の測定装置である。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、ケーシング２０を断面にして表した図となっている。
【００２３】
円筒管１０は、気体搬送（高圧の気体の場合もある）によって粉体が内部を流動する管であり、粉体流量測定装置１によって流量を測定する粉体の搬送管の一部を構成するものである。円筒管１０は、対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量に影響を与えないように、例えば樹脂やセラミックス、石英ガラス等の比誘電率の低い絶縁性材料から構成されている。なお、円筒管１０は、絶縁性材料からなる粉体の搬送管の一部をそのまま使用したものであってもよいし、粉体の搬送管の途中にフランジ継手等を介して追加された専用のものであってもよい。
【００２４】
ケーシング２０は、対向電極４０ａ、４０ｂを内部に収容した状態で円筒管１０の外周を覆う中空円筒状の部材である。ケーシング２０の両端部には挿通孔２２がそれぞれ設けられており、この挿通孔２２内に円筒管１０が挿通されることにより、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂは、円筒管１０に固定される。本実施形態では、ケーシング２０を導電性材料（例えばアルミ等の金属）から構成することにより、ケーシング２０が電磁シールドとして機能するようにしている。
【００２５】
なお、本実施形態では、ケーシング２０を円筒状に構成しているが、例えば多角形状やカプセル形状等、その他の形状に構成するようにしてもよい。また、必要に応じてケーシング２０の各部に開口や窓等を設けるようにしてもよい。
【００２６】
また、本実施形態では、対向電極４０ａ、４０ｂと共にケーシング２０を円筒管１０から容易に取り外せるように、ケーシング２０を第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂからなる半割構造としている。第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂには、合わせ面において半径方向に突出する突出部２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されており、この突出部２４ａ、２４ｂには、第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂを結合するためのボルト５０が挿通される複数のボルト孔２６ｂがそれぞれ形成されている。
【００２７】
固定部材３０は、対向電極４０ａ、４０ｂをケーシング２０の内側面との間に所定の隙間を空けて固定するための部材である。本実施形態では、５つのブロック状の固定部材３０を介して対向電極４０ａをケーシング２０の第１部材２０ａに固定し、同様に、５つのブロック状の固定部材３０を介して対向電極４０ｂをケーシング２０の第２部材２０ｂに固定している。固定部材３０は、ネジや係合ピン、接着剤等の既知の手法によって基端部がケーシング２０の内側面に固定される。そして、固定部材３０の先端部には、ネジや係合ピン、接着剤等の既知の手法によって対向電極４０ａ、４０ｂが固定される。
【００２８】
本実施形態では、ケーシング２０を導電性材料から構成しているため、固定部材３０を絶縁性材料（例えばテフロン（登録商標）樹脂やシリコン樹脂）から構成している。すなわち、本実施形態の固定部材３０は、対向電極４０ａ、４０ｂとケーシング２０との間の導通を遮断するように構成されている。さらに、本実施形態では、固定部材３０を熱膨張係数の低い材料から構成しており、円筒管１０内部を流れる気体および粉体が高温の場合であっても対向電極４０ａ、４０ｂと円筒管１０およびケーシング２０との位置関係が大きく変化しないようにしている。なお、固定部材３０の形状は、対向電極４０ａを固定することが可能な形状であればその他の形状であってもよい。また、固定部材３０の個数は、必要に応じて増減可能であることはいうまでもない。
【００２９】
一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、円筒管１０の外周を１８０度の範囲で周回する螺旋形状をした帯状の電極であり、内側面と円筒管１０の外周面との間に所定の隙間を設けて配置されている。また、対向電極４０ａ、４０ｂは、互いに同一形状に構成されており、円筒管１０の軸心Ｏに対して互いに軸対称となるように配置されている。さらに、対向電極４０ａの両端面４０ａ１、４０ａ２、および対向電極４０ｂの両端面４０ｂ１、４０ｂ２は、軸心Ｏに垂直な断面に平行となるように形成され、対向電極４０ａの端面４０ａ１と対向電極４０ｂの端面４０ｂ１の軸心Ｏ方向の位置、および対向電極４０ａの端面４０ａ２と対向電極４０ｂの端面４０ｂ２の軸心Ｏ方向の位置は、略一致するようになっている。対向電極４０ａ、４０ｂを構成する材料は、電極として機能する導電性材料であればよく、例えば銅やアルミ、鉄等の金属を採用することができる。
【００３０】
本実施形態では、円筒管１０と対向電極４０ａ、４０ｂとの間に隙間、すなわち空気の層を設けることにより、円筒管１０を構成する材料によって対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の乱れ（電気力線の均一性の乱れ）を低減し、測定精度を高めるようにしている。
【００３１】
具体的には、円筒管１０を構成する樹脂やセラミックス等は、比誘電率が凡そ３〜１０程度の誘電体であり、真空と略同等の比誘電率（１．０００５８６）の空気よりもはるかに大きい誘電性を有している。このため、対向電極４０ａ、４０ｂと円筒管１０を接触または近接させた場合、円筒管１０の誘電性による影響が大きくなり、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線が不均一に乱れたものとなってしまう。このような電気力線の乱れは、円筒管１０の断面方向における測定感度の不均一さの直接の要因となるため、測定感度の均一性を向上させるためには、できるだけ乱れのない均一な電気力線を発生させる必要がある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、円筒管１０と対向電極４０ａ、４０ｂとの間に所定の隙間を設けて真空と略同等の比誘電率となる空気の層を生成することにより、円筒管１０の誘電性による影響を低減させて対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性を高め、測定感度の均一性を向上させるようにしている。
【００３３】
さらに、本実施形態では、対向電極４０ａ、４０ｂを、同一の寸法形状に構成すると共に、円筒管１０の軸心Ｏに対して互いに軸対称となるように配置することにより、図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、円筒管１０の各断面において対向電極４０ａ、４０ｂが互いに等しい幅で対向すると共に、軸心Ｏを中心として対称に対向するようにしている。このようにすることで、同図（ａ）および（ｂ）において線Ｅで示すように、対向電極４０ａ、４０ｂ間に略平行な直線状の電気力線を断面（円筒管１０の軸心Ｏに垂直な断面）ごとに発生させて対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性を高め、測定感度の均一性をさらに向上させることができる。
【００３４】
なお、対向電極４０ａ、４０ｂは螺旋形状に構成されているため、この略平行な直線状の電気力線は、円筒管１０の軸心Ｏ方向に沿って漸次方向が変化するようになっている。本実施形態では、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角、すなわち円筒管１０の軸心Ｏ（螺旋軸）に対する傾き角を従来よりも比較的小さく設定することで、電気力線の方向の変化率が少なくなるようにしている。このようにすることで、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。
【００３５】
また、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角を比較的小さく設定することにより、対向電極４０ａ、４０ｂを円筒管１０の軸心Ｏに対して軸対称に配置した場合の軸心Ｏ方向の間隔Ｇ（図１（ｂ）参照）を大きくすることが可能となる。これにより、円筒管１０の断面方向以外の方向に生じる電気力線の密度を少なくすることができるため、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。なお、間隔Ｇの距離は、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の軸心Ｏ方向の幅Ｘの１．５倍以上の距離であることが好ましい。
【００３６】
ケーシング２０には、コネクタ６０ａ、６０ｂが設けられており、対向電極４０ａ、４０ｂは、これらのコネクタ６０ａ、６０ｂを介して外部の機器と電気的に接続される。具体的には、ケーシング２０の第１部材２０ａには対向電極４０ａと導通するコネクタ６０ａが設けられ、第２部材２０ｂには対向電極４０ｂと導通するコネクタ６０ｂが設けられている。これらのコネクタ６０ａ、６０ｂとしては、ＢＮＣ型コネクタやＭ型コネクタ、Ｎ型コネクタ等、絶縁特性や高周波特性に優れた既知のコネクタを採用することができる。
【００３７】
図３は、粉体流量測定装置１の回路構成を示した概略図である。同図に示されるように、対向電極４０ｂは、対向電極４０ａ、４０ｂに交流電圧を印加する交流電源７０に接続され、対向電極４０ｂは、静電容量の変化を検出する検出回路８０、および検出回路８０の信号を増幅して外部の演算処理装置（図示省略）に出力する出力回路９０に接続される。また、ケーシング２０は、電磁シールドとして機能するために接地される。なお、対向電極４０ａおよび４０ｂのいずれを交流電源７０に接続してもよいことはいうまでもない。
【００３８】
交流電源７０によって対向電極４０ａ、４０ｂに交流電圧を印加すると、円筒管１０内を流動する粉体の流量に応じて対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量が変化する。検出回路８０はこの静電容量の変化を電流値の変化として検出し、出力回路９０は検出回路からの信号を増幅して外部の演算処理装置に出力する。コンピュータ等の演算処理装置は、出力回路９０からの信号に所定の演算処理を施すことにより、粉体の単位時間当りの流量を算出する。
【００３９】
なお、粉体の流量を測定する際には、事前に気体のみを流した状態で基準となる静電容量を測定すると共に、測定結果の補正用のパラメータとして気体の圧力や温度、湿度等を測定する場合もある。本実施形態の粉体流量測定装置１では、従来の測定装置に比して測定感度が大幅に向上しているため、円筒管１０内の気体の圧力変化（気体分子の密度の変化）に伴う静電容量の変化を検出することが可能となっている。すなわち、本実施形態の粉体流量測定装置１によれば、粉体の流量だけではなく円筒管１０内の気体の圧力を測定することができる。
【００４０】
次に、対向電極４０ａ、４０ｂの寸法形状および配置の詳細について説明する。
【００４１】
図４（ａ）は、ケーシング２０の第２部材２０ｂおよび対向電極４０ｂを示した図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、ケーシング２０の第１部材２０ａおよび第２部材は同一形状であり、第１部材２０ａに固定される対向電極４０ａ、および第２部材２０ｂに固定される対向電極４０ｂも同一部材であるため、ここでは、第２部材２０ｂに固定された対向電極４０ｂを表した図に基づいて説明する。
【００４２】
本発明の発明者は、対向電極４０ａ、４０ｂの寸法形状および配置について種々の実験を重ね、高精度な測定を行うための最適な寸法形状および配置を見いだした。まず、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の円周方向の幅は、同図（ｂ）に示すように円筒管１０の軸心Ｏを中心とする角度θで表した場合に、θが５０〜８０度の範囲内であることが好ましく、θが５５〜７５度の範囲内であればより好ましく、θが６０〜７０度の範囲内であることが最も好ましい。対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の円周方向の幅をこのように設定することで、対向電極４０ａ、４０ｂ間に平行且つ均一な直線状の電気力線を、円筒管１０の誘電性に影響されない範囲で可能な限り広範囲に発生させることが可能となる。
【００４３】
次に、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角α（同図（ａ）参照）は、２０〜４０度の範囲内であることが好ましく、２５〜３５度の範囲内であればより好ましく、２７〜３３度の範囲内であることが最も好ましい。螺旋角αをこのように設定することで、電気力線の方向の軸心Ｏ方向における変化率を少なくし、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。また、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の円周方向の幅を上記のように設定した場合であっても、対向電極４０ａ、４０ｂの軸心Ｏ方向の間隔Ｇ（図１（ｂ）参照）を冗長にならない範囲で大きくすることができる。
【００４４】
次に、対向電極４０ａ、４０ｂの内側面と円筒管１０の外周面との隙間の距離ａ（図４（ｂ）参照）は、円筒管１０の外径Ｄの０．５〜６％の範囲内の距離であることが好ましく、外径Ｄの１〜５％の範囲内の距離であればより好ましく、外径Ｄの２〜４％の範囲内の距離であることが最も好ましい。隙間の距離ａをこのように設定することで、円筒管１０の誘電性の影響を排除し、対向電極４０ａ、４０ｂ間に均一な電気力線を発生させることが可能となる。
【００４５】
なお、粉体流量測定装置１の製作の容易性を重要視する場合には、例えば一般的なサイズ（外径Ｄが１０〜３００ｍｍ程度）の円筒管１０に対して隙間の距離ａを１〜８ｍｍ程度に設定するように、容易に製作可能な距離に隙間の距離ａを設定するようにしてもよい。
【００４６】
次に、対向電極４０ａ、４０ｂの外側面とケーシング２０の内側面との隙間の距離ｂ（図４（ｂ）参照）は、特に限定されるものではないが、ケーシング２０の影響を排除して均一な電気力線を発生させるためにはある程度離れていることが好ましく、少なくとも距離ａ以上の距離であることが好ましい。
【００４７】
また、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０周りの周回角β（図４（ｂ）参照）は、１８０度前後の角度であることが好ましい。より具体的には、周回角βは、１６０〜２００度の範囲内であることが好ましく、１７０〜１９０度の範囲内であればより好ましく、１８０度であることが最も好ましい。軸心Ｏ方向における電気力線の方向の変化を考慮すると、周回角β＝１８０度とすることで、円筒管１０内の断面上の各位置において均等に電気力線を発生させることができる。従って、本実施形態では、β＝１８０度としている。
【００４８】
螺旋形状の対向電極を備える従来の粉体流量測定装置では、周回角βを３６０度以上に設定することが常識であり、３６０度以上にしなければ十分な測定精度を出すことが不可能であった。これに対し、本実施形態の構成によれば、周回角βを１８０度前後の角度に設定しても従来以上に高精度な測定を行うことが可能となっている。従って、本実施形態の粉体流量測定装置１では、従来よりも軸心Ｏ方向の長さをコンパクトにすることが可能となっている。また、周回角βをこのように設定することで、ケーシング２０を半割構造とすることが可能となる。
【００４９】
なお、本実施形態では、図４（ｂ）に示されるように、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａと、他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａとの間で周回角βを設定し、β＝１８０度としている（対向電極４０ａについても同様）。測定精度の向上のためには、対向電極４０ａ、４０ｂのそれぞれにおいて周回角βをなるべく正確に設定することが好ましく、同図（ｂ）に示されるように、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａと、他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａとが、軸心Ｏと共に略一直線上に並ぶことが好ましい。
【００５０】
具体的には、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａの位置に対する他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａの位置の誤差範囲は、−５〜＋５度の範囲内であることが好ましく、−３〜＋３度の範囲内であればより好ましく、−１〜＋１度の範囲内であることが最も好ましい。対向電極４０ａについても同様である。
【００５１】
図５は、円筒管１０へのケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂの取付け方法を示した図である。同図に示されるように、本実施形態では、第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂを、円筒管１０の両側から挟み込むようにしてボルト５０およびナット５２を締結することにより、容易にケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを円筒管１０に取付けることができる。また、ボルト５０およびナット５２を取外してケーシング２０を第１部材２０ａと第２部材２０ｂに分割することにより、容易にケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを円筒管１０から取り外すことができる。すなわち、本実施形態の粉体流量測定装置１は、従来に比して飛躍的にメンテナンス性が向上したものとなっている。
【００５２】
例えば、樹脂から構成された円筒管１０が粉体の接触により摩耗した場合、ケーシング２０を分割して即座に取り外すことができるため、円筒管１０を容易且つ迅速に交換することができる。また、粉体の搬送管が最初から比誘電率の低い材料から構成されている場合には、搬送管を切断することなく粉体流量測定装置１をそのまま搬送管に取付けて測定を行うことができる。
【００５３】
図６は、対向電極４０ａ、４０ｂの形成方法を示した図である。本実施形態では、同図に示されるように、傾き角がαの平行四辺形状の板４１を曲折することにより、対向電極４０ａ、４０ｂを形成している。ここで板４１の幅Ｗは、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の円周方向の幅に対応しており、Ｗ＝π（Ｄ＋２ａ）（θ／３６０）となっている。また、Ｈは、対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０の軸心Ｏ方向の長さに対応しており、Ｈ＝Ｌ／ｔａｎαとなっている。ここで、Ｌ＝π（Ｄ＋２ａ）（β／３６０）である。
【００５４】
板４１の両端面４１ａ、４１ｂの幅方向中心４１ａ１、４１ｂ１は、対向電極４０ａの両端面４０ａ１、４０ａ２の幅方向中心４０ａ１ａ、４０ａ２ａ、および対向電極４０ｂの両端面４０ｂ１、４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ１ａ、４０ｂ２ａにそれぞれ対応している。従って、板４１は、幅方向中心４１ａ１、４１ｂ１の間が周回角βとなるように曲折される。
【００５５】
対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量は、対向電極４０ａ、４０ｂの面積Ｓ＝Ｗ・Ｈに比例する値となる。従って、円筒管１０の外径Ｄに基づき、各パラメータａ、θ、α、βの値を適宜に調整して対向電極４０ａ、４０ｂの面積Ｓを設定することにより、対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量を、測定条件に応じた最適な値にすることができる。
【００５６】
なお、対向電極４０ａ、４０ｂは、上記以外の方法によって形成されるものであってもよく、例えば鋳造や鍛造等によって形成されるものであってもよいし、円筒状の素材を螺旋形状に切断することによって形成されるものであってもよい。また、対向電極４０ａ、４０ｂの厚さは特に限定されるものではないが、一般的なサイズの円筒管１０に対しては数ｍｍの厚さとすることが好ましい。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る粉体流量測定装置１は、測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管１０と、円筒管１０の外周を覆うように配置される略筒状のケーシング２０と、固定部材３０を間に挟んでケーシング２０の内側面に固定され、円筒管１０の外周面との間に所定の隙間を設けると共にケーシング２０の内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極４０ａ、４０ｂと、を備えている。
【００５８】
このような構成とすることで、円筒管１０の誘電性の影響を排除して均一な電気力線を発生させることが可能となり、円筒管１０内を流れる粉体の流量を従来以上の高い精度で行うことができる。なお、本発明の発明者の実験結果では、円筒管１０の断面方向における（管の断面上の位置における）測定感度のばらつきを５％以内にすることも可能となっており、従来よりもはるかに高精度な測定を行うことができる。また、粉体の流量だけではなく、円筒管１０内の気体の圧力も測定することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、ケーシング２０を半割構造とした場合の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケーシング２０は一体的に構成されるものであってもよい。
【００６０】
また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、円筒管１０の外側を周回する螺旋形状であり、円筒管１０の軸心Ｏに対して軸対称に配置されている。このようにすることで、円筒管１０の断面方向における測定感度の均一性を高めることが可能となり、測定精度をさらに向上させることができる。
【００６１】
また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、円筒管１０の軸心Ｏに垂直な断面における幅が円筒管１０の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定されている。このようにすることで、円筒管１０の誘電性の影響を排除しつつ、より均一な直線状の電気力線を発生させることが可能となり、測定精度をさらに向上させることができる。
【００６２】
また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、螺旋角αが２０乃至４０度の螺旋形状となっている。このようにすることで、電気力線の均一性をさらに高めることが可能となり、測定精度をさらに高めることができる。
【００６３】
また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、円筒管１０の円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋形状となっている。このようにすることで、測定精度を高めながらも、装置の軸方向寸法をコンパクトにすることができる。また、ケーシング２０を半割構造とし、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを円筒管１０の径方向に分割可能な構造にすることができるため、装置の取付け取外しをきわめて容易にし、円筒管１０の交換等のメンテナンスを行いやすくすることができる。
【００６４】
また、円筒管１０の外周面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの内側面との隙間の距離ａは、円筒管１０の外径Ｄの０．５乃至６％の距離に設定されている。このようにすることで、円筒管１０の誘電性の影響の低減と、測定感度の向上を高レベルでバランスさせることができる。
【００６５】
また、ケーシング２０の内側面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの外側面との隙間の距離ｂは、円筒管１０の外周面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの内側面との隙間の距離ａ以上に設定されている。このようにすることで、ケーシング２０の影響を排除し、測定精度をさらに向上させることができる。
【００６６】
また、ケーシング２０は、径方向に分割される第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂからなる半割構造であり、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、一方が第１部材２０ａに固定され、他方が第２部材２０ｂに固定されている。このようにすることで、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂの円筒管１０に対する取付け取外しをきわめて容易にし、メンテナンス性を向上させることができる。
【００６７】
また、ケーシング２０は、導電性材料から構成され、固定部材３０は、絶縁性材料から構成されている。このようにすることで、ケーシング２０を電磁シールドとして機能させることが可能となり、外乱の影響を排除し、測定精度をさらに向上させることができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、ブロック状の固定部材３０を使用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばケーシング２０の内側面に固定部材３０として絶縁性材料の層を形成し、この絶縁性材料の層の内側面に対向電極４０ａ、４０ｂを取付けるようにしてもよい。また、対向電極４０ａ、４０ｂを例えばフィルム基板上に形成し、このフィルム基板をケーシング２０の内側面に貼付けることで固定部材３０として機能するようにしてもよい。
【００６９】
また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、平行四辺形状の板４１を曲折して構成されている。このようにすることで、対向電極４０ａ、４０ｂを低コストで高精度に形成することが可能となり、対向電極４０ａ、４０ｂを正確に対向させて測定精度をさらに向上させることができる。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の粉体流量測定装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の粉体流量測定装置は、各種粉体を気体により搬送する分野において利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  粉体流量測定装置
１０  円筒管
２０  ケーシング
２０ａ  第１部材
２０ｂ  第２部材
３０  固定部材
４０ａ、４０ｂ  対向電極
４１  平行四辺形状の板
ａ  円筒管の外周面と対向電極の内側面との隙間の距離
ｂ  ケーシングの内側面と対向電極の外側面との隙間の距離
Ｏ  円筒管の軸心
α  対向電極の螺旋角
β  対向電極の周回角
θ  対向電極の円筒管の円周方向の幅を表す角度
【図１】
2011232142.tif 000003
【図２】
2011232142.tif 000004
【図３】
2011232142.tif 000005
【図４】
2011232142.tif 000006
【図５】
2011232142.tif 000007
【図６】
2011232142.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月11日(2011.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管と、
前記円筒管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、
固定部材を間に挟んで前記ケーシングの内側面に固定され、前記円筒管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、
前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、
粉体流量測定装置。
【請求項２】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の外側を周回する螺旋形状であり、前記円筒管の軸心に対して軸対称に配置されることを特徴とする、
請求項１に記載の粉体流量測定装置。
【請求項３】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の軸心に垂直な断面における幅が前記円筒管の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定されることを特徴とする、
請求項２に記載の粉体流量測定装置。
【請求項４】
前記一対の対向電極は、螺旋角が２０乃至４０度の螺旋形状であることを特徴とする、
請求項２または３に記載の粉体流量測定装置。
【請求項５】
前記一対の対向電極は、前記円筒管の円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋形状であることを特徴とする、
請求項２乃至４のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項６】
前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離は、前記円筒管の外径の０．５乃至６％の距離に設定されることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項７】
前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、
前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする、
請求項１乃至６のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項８】
前記ケーシングは、導電性材料から構成され、
前記固定部材は、絶縁性材料から構成されることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【請求項９】
前記一対の対向電極は、平行四辺形状の板を曲折して構成されることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載の粉体流量測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（１）本発明は、測定する粉体の流路として絶縁性材料から構成される円筒管と、前記円筒管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、固定部材を間に挟んで前記ケーシングの内側面に固定され、前記円筒管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記円筒管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、粉体流量測定装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（７）本発明はまた、前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（８）本発明はまた、前記ケーシングは、導電性材料から構成され、前記固定部材は、絶縁性材料から構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（９）本発明はまた、前記一対の対向電極は、平行四辺形状の板を曲折して構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の粉体流量測定装置である。