(57)【要約】【課題】粉体定量排出器の回転羽根と底板との間隔を正確に測定し、粉体定量排出器の異常を確実に検出する方法を提供することにある。【解決手段】上方を回転羽根が回転する粉体定量排出器の底板に渦電流センサを設け、回転羽根と底板との間隔を測定し、異常を検出することを特徴とする。すなわち回転羽根と底板との間隔を直接、非接触で測定することによって、回転軸や回転羽根等の異常による回転羽根と底板の異常接近を確実に検出することができる。その際に渦電流センサのコイルの内側に磁石を有する渦電流センサを使用すると、検出感度が向上して好ましい。【選択図】図１
2005140769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方を回転羽根が回転する粉体定量排出器の底板に渦電流センサを設け、回転羽根と底板との間隔を測定し、異常を検出することを特徴とする粉体定量排出器の異常検出方法。
【請求項２】
底板が非磁性材料からなり、底板の回転羽根と反対側の表面に渦電流センサを設けている請求項１記載の粉体定量排出器の異常検出方法。
【請求項３】
渦電流センサが、渦電流センサのコイルの内側に磁石を有するセンサ、コイルの内側にフェライトを有するセンサ、コイルの内側に高透磁率金属を有するセンサまたはコイルの内側にコア材のないセンサである請求項１または２記載の粉体定量排出器の異常検出方法。
【請求項４】
渦電流センサが、コイル外径が４５〜１２０ｍｍφ、コイル幅が１〜１０ｍｍおよびコイル間隔１〜５０ｍｍであるコイルの内側に磁石を有するセンサ、コイルの内側にフェライトを有するセンサまたはコイルの内側に高透磁率金属を有するセンサである請求項１または２記載の粉体定量排出器の異常検出方法。
【請求項５】
渦電流センサが、コイル外径が２０〜１４０ｍｍφ、コイル幅が１〜１０ｍｍおよびコイル間隔１〜５０ｍｍであるコイルの内側にコア材のないセンサである請求項１または２記載の粉体定量排出器の異常検出方法。
【請求項６】
渦電流センサのコイルに流す交流の試験周波数が０．５〜５０ＫＨｚである請求項１〜５記載の粉体定量排出器の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体定量排出器の異常検出方法に関する。詳しくは粉体定量排出器の回転羽根と底板との間隔を測定して異常を検出する粉体定量排出器の異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体の供給に粉体定量排出器が利用されている。粉体定量排出器は粉粒体が入ったホッパーやサイロの底部に設置され、粉体定量排出器の底板のすぐ上方を回転羽根が回転して粉粒体を外周部に送り出し、底板の外周部に設けられた排出口から下方に供給するものである。
粉体定量排出器の回転羽根は、中心の回転軸から回転羽根が長く張り出している構造であるため、たわむ恐れがあり、粉粒体のホッパーやサイロへの投入具合によっては回転羽根と底板が接近する。また回転羽根の軸が磨耗等によって傾斜すると同様に回転羽根と底板が接近する。回転羽根と底板が接近し過ぎて、ついには接触すると、粉粒体の供給に支障をきたすことがある。
【０００３】
回転体の異常を、渦電流センサを用いてその回転軸の変位や振動を測定し、検出する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
しかしながら、この方法は簡易で良い方法であるが、回転軸の直径に対して約５〜１０倍の直径の回転羽根を有する粉体定量排出器の場合には、極僅かな回転軸の傾斜が回転羽根の先端においては大きな変位となって現れ、また回転羽根への荷重の変動によって回転羽根が撓み、その先端部が底板に接近または接触する恐れがあり、粉体定量排出器の異常検出する方法としては必ずしも良い方法とは言えない。
【特許文献１】特開平６−３１７４６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、粉体定量排出器の異常を確実に検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らはかかる課題を解決するために、粉体定量排出器の異常を確実に検出する方法について鋭意検討した結果、回転軸の変位や振動を検出して行うよりも、粉体定量排出器の底板に渦電流センサを設け、回転羽根と底板との間隔を直接、非接触で測定することによって、回転軸や回転羽根等の異常による回転羽根と底板の異常接近を確実に検出できることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、上方を回転羽根が回転する粉体定量排出器の底板に渦電流センサを設け、回転羽根と底板との間隔を測定し、異常を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によって、粉体定量排出器の回転羽根と底板との間隔を直接、非接触状態で測定することができ、回転軸、回転羽根等の異常を確実かつ迅速に検出することが可能になる。その結果、底板と回転羽根との接触を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明における粉体定量排出器の一例の断面を示す概略図である。粉体定量排出器は、一般に、サークルフィーダー（登録商標）とも呼ばれている。
ホッパー２の下部に粉体定量排出器１が取り付けられている。粉体定量排出器はケーシング３と底板４および回転羽根５からなり、モータ８の回転が減速機９を介して回転羽根の回転軸に伝えられ、回転羽根が回転する。底板の外周部の一部に排出口１０が設けられている。回転羽根の底板には、渦電流センサ１が取り付けられ、その信号処理を行う間隔測定器１２が設けられている。間隔測定器は渦電流センサからの信号を処理し、表示、記憶する機能を有している。図２は回転羽根の一例の平面を示す概略図である。この例では、回転羽根５は、中央回転羽根６と外周回転羽根７とから構成されている。
【０００８】
ホッパーに投入された粉粒体は、回転羽根の回転によって外周部に送り出され（白抜き矢印で示す）、底板の外周部に設けられた排出口から下方に供給される。なお、流量調節は、排出口の上部で回転羽根の上部に設けられた流量調節リング（図示していない）によって行われる。
【０００９】
粉体定量排出器には種々の大きさのものがあるが、例えば、回転羽根の直径が約１７００ｍｍ、回転羽根の厚みが約９ｍｍ、回転羽根と底板の間隔が約２〜５ｍｍのようなものもある。このような粉体定量排出器においては、回転軸の僅かな傾きや回転羽根の撓みによって、回転羽根の先端部は底板に接近し、接触する恐れがある。
本発明においては、底板に渦電流センサを設け、この底板と回転羽根の間隔を測定し、回転軸や回転羽根等の異常による回転羽根と底板の異常接近を検出する。
【００１０】
渦電流センサは、底板が非磁性体材料で作製されている場合には、回転羽根と反対側の底板の表面に取り付ける。底板が磁性材料で作製されている場合には、底板に孔を空け、先端部に非磁性材料の平板を取り付けた渦電流センサを差込み、先端部の平板表面が底板の内側の表面と同じ面を形成するように取り付けられる。渦電流センサの取り付け方法は特に制限されるものではなく、底板にネジ留め等の方法によって行われる。
【００１１】
図３は渦電流センサの一例の断面模式図である。渦電流センサ１３は、ボビン１４、その表面部に上下２本のコイル１５、およびコイルの内側にコア材１６から構成されている。
本発明において、コア材として磁石、フェライトまたは高透磁率金属を使用し、コイルの内側に磁石を有するセンサ（以下、磁芯センサと呼ぶことがある。）、コイルの内側にフェライト有するセンサ（以下、フェライト芯センサと呼ぶことがある。）、またはコイルの内側に高透磁率金属を有するセンサ（以下、高透磁率金属芯センサと呼ぶことがある。）、コイルの内側に磁石、フェライトまたは高透磁率金属等のコア材のないセンサ（以下、空芯センサと呼ぶことがある。）が使用される。
コイルの内側に磁石を有するセンサ、コイルの内側にフェライトを有するセンサ、コイルの内側に高透磁率金属を有するセンサは、コイルの内側にコア材のないセンサを使用した場合に比べて、検出感度が高い（渦電流が大きい）ことから、好ましく用いられる。
高透磁率金属としては、４−７９Ｍｏパーマロイ、８６Ｎｉ電着パーマロイ、４９Ｃｏ−２Ｖ−Ｆｅパーメンダー等が挙げられる。
【００１２】
コア材の形状は円筒状でも円柱状でもよく、円板上のものを重ねたものでも良い。コア材の長さは、図３に示すように上側のコイルの高さと略同じにすることにより、検出感度が向上する。コア材として磁石を使用した場合、その高さが上側のコイルの高さに満たない時には、フェライトまたは高透磁率金属を配置して同じ高さにするのが好ましい。また、上下に磁石を配し、その間にフェライトまたは高透磁率金属を配置しても良い。
【００１３】
磁芯センサ、フェライト芯センサまたは高透磁率金属芯センサとしては、コイル外径が４５〜１２０ｍｍφ、好ましくは５０〜１１０ｍｍφ、コイル幅が１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜７ｍｍ、コイル間隔１〜５０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍのものが用いられる。
また、空芯センサとしては、コイル外径が２０〜１４０ｍｍφ、好ましくは３０〜１００ｍｍφ、コイル幅が１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜７ｍｍ、コイル間隔１〜５０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍのものが用いられる。
これらのセンサにおいて、コイル外径がこれらの範囲より小さくても、また大きくても検出感度が低下し、好ましくない。また大きすぎると作製が容易でなくなる。コイル間隔これらの範囲より小さいと検出感度が低下し、好ましくない。また、範囲以上としても検出感度の向上は望めず、大型になるでけであって、作製が容易でなくなるので好ましくない。
これらのセンサにおいて、コイルは直径が０．０５〜０．５ｍｍの素線を１００〜２５０巻／コイルして作製される。
なお、渦電流センサは、通常、そのコイルの外径でその大きさが表されることが多い。
【００１４】
これらコイルに流す交流の試験周波数は０．５〜５０ＫＨｚ、好ましくは２〜８ＫＨｚであり、この範囲より小さくても、また大きくても検出感度が低下し、好ましくない
【００１５】
渦電流センサのコイルからの磁場を横切る回転羽根の幅によって発生する渦電流は変わり、回転羽根の幅が大きいほど発生する渦電流は大きくなる。したがって、回転羽根の幅と渦電流センサの設置可能性を勘案して渦電流センサの設置場所を決定した後、その位置上の回転羽根の幅について、回転羽根と底板との間隔と発生する渦電流との関係、通常、渦電流センサからは最終的に電圧の変化として信号が取出されるので、電圧と間隔の関係を予め把握しておく。
【００１６】
渦電流センサからの電圧信号を間隔測定器で把握し、予め求めておいた電圧と間隔の関係から、間隔が求められる。表示としては、電圧を表示しても良いし、間隔測定器に間隔と電圧の関係を入力しておき、渦電流センサからの電圧信号からその時の間隔を求め、これを表示しても良い。所定の間隔に対応する電圧信号に閾値を設けておき、これを超える場合に警報を出したり、更には粉体定量排出器の運転を停止させたりすることも可能である。間隔またはそれに対応する電圧の変化を監視することによって、粉体定量排出器の変化を把握することができ、異常に対して早期に対応することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例で更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
下記の模擬回転羽根、模擬底板、渦電流センサを用い、模擬底板の下側に渦電流センサを取り付け、上側に厚さを変えてアクリル板を置き、その上を模擬回転羽根を通過させ、電圧変化を測定した。なお、模擬回転羽根の幅が５０ｍｍの位置を渦電流センサの中心上方を通過させた。結果を表１に示す。
【００１９】
（１）模擬回転羽根：
（ａ）上辺１５ｍｍ×下辺６０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ６.１ｍｍの台形状のハステロイＣ２２製の板
（ｂ）上辺２０ｍｍ×下辺６９ｍｍ×長さ１８０ｍｍ×厚さ５.９ｍｍの台形状のＳＵＳ３０４製の板
（２）模擬底板
（ａ）厚さ９ｍｍのハステロイＣ２２製の板
（ｂ）厚さ９ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ製の板
（３）渦電流センサ
いずれもコイルの内側にコア材のない渦電流センサである。
（ａ）５０φ型
ボビン：内径３８.５ｍｍφ×外径５０.５ｍｍφ×長さ１４.２ｍｍ
材質：フェノール樹脂
コイル：０.１ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を１０００巻き×２
コイル幅３ｍｍ、コイル間隔２ｍｍ、コイル幅３ｍｍ
（ｂ）９０φ型
ボビン：内径４８ｍｍφ×外径９０ｍｍφ×長さ４０ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）１８０巻き×２
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔４ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（４）間隔測定器
アスワン電子販売（株）製  渦流探傷器  ASSORT 330
（５）試験周波数
１ＫＨｚ
【００２０】
【表１】
2005140769.tif 000003
【００２１】
実施例２
下記の模擬回転羽根、模擬底板、渦電流センサを用い、模擬回転羽根の上にギャップ調整用のアクリル板を乗せ、その上に模擬底板を乗せ、その上を渦電流センサの中心を模擬羽根の幅が１００ｍｍの部位を通過させ、電圧変化を測定した。渦電流センサと模擬回転羽根の間隔を８ｍｍとした。
コイルに流す交流の周波数を変えて電圧を測定した。結果を表２に示す。
【００２２】
（１）模擬回転羽根：
上辺幅８０ｍｍ×下辺幅１２０ｍｍ×長さ４４０ｍｍ×厚さ１９ｍｍの台形状の炭素鋼板
（２）模擬底板
厚さ１ｍｍの炭素鋼板
（３）渦電流センサ
いずれもコイル内側に磁石を有する渦電流センサである。
（Ｎｏ．1）６０φ型
ボビン：内径４７ｍｍφ×外径６０ｍｍφ×長さ６１ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を２００巻き×２
磁石：コイル内側に、外径４６ｍｍφ×厚さ１５ｍｍの磁石（NEOMAX-38H  （株）
NEOMAX製）を１枚挿入。
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔４ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（Ｎｏ．２）８０φ型
ボビン：内径４７ｍｍφ×外径８０ｍｍφ×長さ６１ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を１７０巻き×２
磁石：Ｎｏ．１と同じ
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔４ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（Ｎｏ．３）８０φ型
ボビン：内径４７ｍｍφ×外径８０ｍｍφ×長さ６１ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を１７０巻き×２
磁石：Ｎｏ．１と同じ
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔３０ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（Ｎｏ．４）８０φ型
ボビン：内径４７ｍｍφ×外径８０ｍｍφ×長さ６１ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を１７０巻き×２
磁石：Ｎｏ．１と同じ磁石を１枚とその上に高透磁率金属(JIS規格：SNCM439)
（４６ｍｍφ×厚さ２６ｍｍ）を配置して挿入。
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔３０ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（Ｎｏ．５）１００φ型
ボビン：内径４７ｍｍφ×外径１００ｍｍφ×長さ６１ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を１７０巻き×２
磁石：Ｎｏ．１と同じ
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔４ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（４）間隔測定器
日本ホッキング（株）製  渦流探傷器  AV100SE
【００２３】
【表２】
2005140769.tif 000004
【００２４】
センサの大きさ、すなわちコイル外径が小さくなると、また大きくなると検出感度が低下し、コイル間隔が大きくなると検出感度が向上する。磁石上に高透磁率金属を配置し、コア材を上側のコイルの高さまでにすることによって検出感度が向上する。
また、コイルに流す交流の試験周波数を小さくしても、大きくしても検出感度が低下する。
【００２５】
実施例３
バーニアゲージの先端部を模擬回転羽根に見たて、次のようにして電圧測定を行った。
渦電流センサの上に模擬底板を乗せ、渦電流センサの中心を模擬回転羽根であるバーニアゲージの先端部を通過させ、電圧変化を測定した。
バーニアゲージの先端部の高さ、すなわち模擬底板と模擬回転羽根との間隔を変えて電圧を測定した。結果を表３に示す。
【００２６】
（１）模擬回転羽根：
炭素鋼製バーニアゲージの先端部  幅：９ｍｍ
（２）模擬底板
厚さ５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ板
（３）渦電流センサ
いずれもコイルの内側にコア材のない渦電流センサである。
（Ｎｏ．1）４０φ型
ボビン：内径２８．８ｍｍφ×外径４０ｍｍφ×長さ５６ｍｍ
材質：アセタール樹脂
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線（２種エナメル線）を２１５巻き×２
コイル幅５ｍｍ、コイル間隔４ｍｍ、コイル幅５ｍｍ
（Ｎｏ．２）６０φ型
コイル内側に磁石を挿入していない以外は実施例２のＮｏ．1のセンサと同じ。
（Ｎｏ．３）８０φ型
コイル内側に磁石を挿入していない以外は実施例２のＮｏ．２のセンサと同じ。
（Ｎｏ．４）８０φ型
コイル内側に磁石を挿入していない以外は実施例２のＮｏ．３のセンサと同じ。
（Ｎｏ．５）１００φ型
コイル内側に磁石を挿入していない以外は実施例２のＮｏ．５のセンサと同じ。
（４）間隔測定器
日本ホッキング（株）製  渦流探傷器  AV100SE
【００２７】
【表３】
2005140769.tif 000005
【００２８】
コイルの内側に磁石を有する渦電流センサを使用した場合と同様の傾向を示すが、磁石を有する渦電流センサを使用した場合に比べて検出感度が低い。
【００２９】
実施例４
下記の粉体定量排出器の回転羽根と底板の間隔を測定した。
（１）粉体定量排出器
ケーシング直径：２２０８ｍｍφ１８０８ｍｍφ、底板：ＳＵＳ３１６Ｌ製
厚さ９ｍｍｔ
回転羽根：ＳＵＳ３０４製、直径２１６０ｍｍφ、厚さ９〜１６ｍｍ
回転羽根と底板との設定間隔：１５ｍｍ
羽根回転数：１.０６〜０.２７ｒｐｍ、粉体輸送容量：５００ｋｇ／Ｈｒ
（２）渦電流センサ
ボビン：内径２８ｍｍφ×外径４８ｍｍφ×長さ３４ｍｍ
コイル：０.１５ｍｍφ被覆銅線を９５０巻き×２
磁石：コイル内側に、内径２０ｍｍφ×外径２８ｍｍφ×厚さ１．９ｍｍの磁石
（CORMAX-2000（株）NEOMAX製）２枚を高透磁率金属(JIS規格SNCM439相当
品のBritish standard910によるEn25、外径２８ｍｍφ×厚さ３０ｍｍ）の
上下に配置して挿入。
コイル幅１５ｍｍ、コイル間隔２ｍｍ、コイル幅１５ｍｍ
（３）間隔測定器
アスワン電子販売（株）製  渦流探傷器  ASSORT 330
（４）試験周波数
１ＫＨｚ
【００３０】
（１）まず、実施例１と同様にして、上記の渦電流センサ、ＳＵＳ３１６Ｌ製で厚さ９ｍｍｔの模擬底板、およびＳＵＳ３０４製の模擬回転羽根（上辺１０５ｍｍ×下辺１４２ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ９ｍｍ）を用い、渦電流センサの中心上方を、模擬回転羽根をその幅が１２３.５ｍｍの位置を通過させ、模擬回転羽根と模擬底板との間隔と電圧の関係を求めた。結果を図４に示す。
【００３１】
（２）次に、上記の粉体定量排出器の回転羽根と反対側の底板に渦電流センサを取付けた。渦電流センサは、その中心が回転羽根の回転軸から７８０ｍｍ（渦電流センサの中心上を通過する回転羽根の幅が１２３.５ｍｍ）の位置に取り付けた。粉体定量排出器の中に入り、回転羽根と底板との間隔をメジャーで測定し、回転羽根を手動で動かして電圧を測定した結果、図４に示す間隔と電圧の関係を満足していた。
【００３２】
（３）更に、実際に粉体定量排出器を稼動させて電圧波形を求めた。なお、間隔が５ｍｍに対応する電圧３Ｖに閾値を設定し、これ以上になったら警報が鳴るようにした。結果を図５に示す。図中、（Ａ）は粉体がない状態の結果であり、（Ｂ）は粉体を許容量まで入れた状態の結果であり、（Ｃ）はその後、粉体が排出された状態の結果である。
上記のとおり、この電圧によって、回転羽根と底板との間隔を正確に把握することが可能であり、この電圧、すなわち間隔から回転羽根の異常、すなわち粉体定量排出器の異常を確実かつ迅速に検出することが可能である。
【００３３】
（４）同じ渦電流センサを、中央回転羽根（６）と共に外周回転羽根（７）がある部分、すなわち回転羽根の外周部の下方に取り付けて行った時の電圧波形を求めた。結果を図６に示す。大きい波形が中央回転羽根のものであり、小さい波形は外周回転羽根のものである。回転羽根の幅が小さいので上記（３）（図５）の場合に比べて電圧は小さいが、この場所でも十分に異常の検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における粉体定量排出器の例を示す断面概略図である。
【図２】回転羽根の例の平面図である。
【図３】渦電流センサの断面模式図である。
【図４】間隔と電圧の関係を示すグラフの一例である。
【図５】実施例における測定結果の例を示す図である。
【図６】実施例における測定結果の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  粉体定量排出器
２  ホッパー
３  ケーシング
４  底板
５  回転羽根
６  中央回転羽根
７  外周回転羽根
８  モータ
９  減速機
１０  排出口
１１  渦電流センサ
１２  間隔測定器
１３  渦電流センサ
１４  ボビン
１５  コイル
１６  コア材
【図１】
2005140769.tif 000006
【図２】
2005140769.tif 000007
【図３】
2005140769.tif 000008
【図４】
2005140769.tif 000009
【図５】
2005140769.tif 000010
【図６】
2005140769.tif 000011