(57)【要約】【課題】  実機撹拌装置に備えられた撹拌槽の内壁を被覆した絶縁材料からなる壁面における電界強度の大きさ及びその位置的偏りに関する知見を得るための電界測定装置及び電界測定方法を提供する。【解決手段】  電界測定装置は、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽のモデルとなる撹拌容器１と、撹拌容器１における所定位置の電界強度を検出するための電界センサ８とを備えている。撹拌容器１は、ガラス製のフラスコ１ａの外表面に、導電性を有する導電粘着テープ１ｂが貼り付けられてなる。この導電粘着テープ１ｂが部分的に切り取られることによって、フラスコ１ａの外表面が露出して、電界センサ８が取付けられるセンサ取付部１ｃとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実機用撹拌装置に備えられた、内壁が絶縁材料にて被覆されてなる撹拌槽の電界強度を予測するための電界測定装置であって、
上記絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて形成された絶縁性容器と、該絶縁性容器の外表面を被覆する導電シートと、電界センサとを備え、
上記絶縁性容器の外表面を被覆している上記導電シートが部分的に切り取られて絶縁性容器の外表面が露出した領域に、上記電界センサが設けられていることを特徴とする電界測定装置。
【請求項２】
上記絶縁性容器は、上記撹拌槽に対して実質的に相似となる幾何学的形状を有していることを特徴とする請求項１記載の電界測定装置。
【請求項３】
上記撹拌槽にて絶縁性物質を撹拌する場合の上記撹拌槽の電界強度を予測するために用いられることを特徴とする１又は２記載の電界測定装置。
【請求項４】
実機用撹拌装置に備えられた、内壁が絶縁材料にて被覆されてなる撹拌槽の電界強度を予測するための電界測定方法であって、
上記絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて形成された絶縁性容器の外表面に、導電シートを被覆するとともに、該導電シートを部分的に切り取ることによって露出した上記絶縁性容器の外表面の電界強度を測定することを特徴とする電界測定方法。
【請求項５】
上記絶縁性容器は、上記撹拌槽に対して実質的に相似となる幾何学的形状を有していることを特徴とする請求項４記載の電界測定方法。
【請求項６】
上記撹拌槽にて撹拌される内容物が絶縁性物質である場合の撹拌槽の電界強度を予測することを特徴とする請求項２記載の電界測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内壁が絶縁材料で被覆された撹拌槽の内壁の電界強度を予測するための電界測定装置及び電界測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学工業の分野等で用いられる撹拌槽では、撹拌過程や混合過程にて、撹拌槽内の内容物の相対運動等によって静電気が発生することがある。この静電気は、撹拌槽内の内容物が溶解性の低い粉体（固体）と導電性の低い溶剤（液体）との混合物である場合に著しく発生し、導電性の低い内容物に蓄積されて、静電気帯電を引き起こす。そのため、上記溶剤が導電性の低い可燃性液体である場合には、内容物に蓄積した静電気の液面からの放電が、溶剤の蒸気と空気との混合気体の着火源となって、撹拌槽の火災や爆発を引き起こす危険性がある。
【０００３】
また、撹拌槽内の内容物が付着したり、撹拌槽が腐食することを防止するために、撹拌槽の鋼鉄製のタンクの内壁が、ガラス等の絶縁材料にてコーティング（被覆）されている撹拌槽を用いる場合がある。このような内壁がガラスにてコーティングされた撹拌槽（以下、ＧＬ撹拌槽と記載する）では、溶解性の低い粉体と溶剤との撹拌や混合にて生じた静電気の帯電によって、ＧＬ撹拌槽のコーティング層（ガラス層）に絶縁破壊が引き起こされる可能性がある。すなわち、上記コーティング層に蓄積された電荷によって生じたコーティング層間の電圧が破壊電圧を超えると、絶縁破壊が生じ、該コーティング層には、ピンホールや欠けの発生、あるいは、コーティング材料の剥離等の破損の発生等といった破壊現象が生じることがある。
【０００４】
そこで、上記のような静電気の帯電によって生じる火災や爆発を防止するために、上記粉体や溶剤等の内容物の帯電量を測定する技術が提案されている（例えば、非特許文献１・２）。
【０００５】
例えば、非特許文献１・２には、撹拌槽内の内容物の帯電量を測定するために、金属製の撹拌槽内の内容物表面の上部に、静電界測定器を取付けて静電界強度を測定することが記載されている。このように、撹拌槽内の内容物の帯電量を測定することにより、撹拌槽内の内容物の撹拌過程における静電気の発生に関する情報を得て、帯電危険の評価を行うとともに、静電気帯電による火災を防止する方法が検討されている。
【非特許文献１】「産業安全研究所研究報告」，RIIS-RR-89，児玉勉他『可燃性液体の撹拌による静電気帯電の定量化と帯電防止』、労働省産業安全研究所、p.７９−９３、１９９０年５月発行
【非特許文献２】「産業安全研究所研究報告」，RIIS-RR-90，児玉勉他『固液二相系の撹拌・混合による静電気帯電の定量化と帯電防止』、労働省産業安全研究所、p.８９−１００、１９９１年５月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＧＬ撹拌槽では、コーティング層が絶縁性を有するために、撹拌過程にて生じた静電気によって、ＧＬ撹拌槽内のコーティング層が一様に帯電していないという問題がある。つまり、コーティング層には電荷の偏りが生じており、ＧＬ撹拌槽のコーティング層の極性や帯電量は、ＧＬ撹拌槽の位置によって、大きく異なっているという問題がある。
【０００７】
それゆえ、上記非特許文献１・２に記載のように、撹拌槽の内容物の表面上部の静電界強度の測定だけでは、コーティング層における帯電量や電荷の偏りを把握することができない。特に、ＧＬ撹拌槽のコーティング層における帯電量の多い箇所では、絶縁破壊が引き起こされやすいため、上記のような電荷の偏りや、ＧＬ撹拌槽における帯電状態に関する詳細な知見を得て、絶縁破壊の発生を防止することが重要である。
【０００８】
一方、ＧＬ撹拌槽のコーティング層の各位置における帯電量を測定するためには、帯電量に関する知見を得ようとする位置に電界センサを配置して、該電界センサが配置された位置での電界強度を測定する必要がある。しかしながら、上記コーティング層は、ＧＬ撹拌槽の内壁に設けられているため、該ＧＬ撹拌槽内の内容物に接触することなく、ＧＬ撹拌槽内部のコーティング層上に電界センサを配置することは不可能である。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽のコーティング層における電荷の偏りに関する知見を得るための電界測定装置及び電界測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽にて撹拌を行う場合の、該撹拌槽の内壁における帯電量分布に関する知見を得るために、上記撹拌槽の内壁を被覆する絶縁材料と同等の絶縁性を有する撹拌容器を備えたベンチスケールの実験撹拌装置を用いて、上記撹拌容器の壁面における帯電量を測定すれば、撹拌槽の内壁の帯電量を近似的に予測（以下、予測と記載する）することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の電界測定装置は、上記課題を解決するために、実機用撹拌装置に備えられた、内壁が絶縁材料にて被覆されてなる撹拌槽の電界強度を予測するための電界測定装置であって、上記絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて形成された絶縁性容器と、該絶縁性容器の外表面を被覆する導電シートと、電界センサとを備え、上記絶縁性容器の外表面を被覆している上記導電シートが部分的に切り取られて絶縁性容器の外表面が露出した領域に、上記電界センサが設けられていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、電界測定装置に備えられた、導電シートによって外表面が被覆された絶縁性容器（以下、撹拌容器と記載する）の、導電シートが部分的に切り取られて絶縁性容器の外表面が露出した領域に電界センサを設けているので、該領域の電界強度を求めることができる。上記電界測定装置は、撹拌槽を備えた実機撹拌装置をベンチスケールで再現しているので、上記電界センサによって得られる電界強度に関する知見から、上記撹拌槽の内壁を被覆している絶縁材料からなる壁面（以下、絶縁壁面と記載する）における電界強度や、撹拌槽の絶縁壁面の位置に対する電界強度の変化等を予測することが可能になると考えられる。
【００１３】
それゆえ、この予測された電界強度に基づいて、実測が困難である実機用撹拌装置の撹拌槽の絶縁壁面における電界強度が、絶縁壁面の絶縁破壊電界強度を超えないように撹拌条件を制御することによって、絶縁破壊を防止することができると考えられる。あるいは、上記撹拌槽の絶縁壁面の他の位置よりも電界強度が大きいために絶縁破壊を引き起こしやすいと考えられる特定の箇所の絶縁壁面に対し、絶縁壁面の強度を高める、又は、絶縁壁面の補修の頻度を高くする等により、絶縁壁面における絶縁破壊を防止することが可能になると考えられる。
【００１４】
このように、本発明の電界測定装置を用いれば、上記電界センサによる実測値に基づいて予測された撹拌槽の絶縁壁面における電界強度を評価して、あらかじめ、実機撹拌装置の点検や整備を行うことができる。これにより、実機用撹拌装置に備えられた上記撹拌槽の絶縁壁面における絶縁破壊を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の電界測定装置は、上記の電界測定装置において、上記絶縁性容器は、上記撹拌槽に対して実質的に相似となる幾何学的形状を有していることが好ましい。これにより、上記電界センサによる実測値に基づいて、より正確に、撹拌槽の絶縁壁面における電界強度を予想することができる。
【００１６】
また、本発明の電界測定装置は、特に、上記撹拌槽にて絶縁性物質を撹拌する場合の上記撹拌槽の電界強度を予測するために用いられることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の電界測定方法は、上記課題を解決するために、実機用撹拌装置に備えられた、内壁が絶縁材料にて被覆されてなる撹拌槽の電界強度を予測するための電界測定方法であって、上記絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて形成された絶縁性容器の外表面に、導電シートを被覆するとともに、該導電シートを部分的に切り取ることによって露出した上記絶縁性容器の外表面の電界強度を測定することを特徴としている。
【００１８】
上記の方法によれば、撹拌槽を備えた実機撹拌装置をベンチスケールで再現した電界測定装置に備えられた撹拌容器の、絶縁性容器の外表面に電界センサを設けて電界強度を求めている。従って、該電界センサによって得られる電界強度に関する情報に基づいて、撹拌槽の絶縁壁面における電界強度や、絶縁壁面の各位置に対する電界強度の依存性等を予測することができる。これにより、実測が困難である撹拌槽の絶縁壁面の電界強度を予想して、評価することが可能となるので、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽の絶縁壁面における絶縁破壊を防止することが可能になると考えられる。
【００１９】
また、本発明の電界測定方法は、上記の電界測定方法において、上記絶縁性容器は、上記撹拌槽に対して実質的に相似となる幾何学的形状を有していることが好ましい。これにより、上記電界センサによる実測値に基づいて、より正確に、撹拌槽の絶縁壁面における電界強度を予測することができる。
【００２０】
また、本発明の電界測定方法は、上記撹拌槽にて撹拌される内容物が絶縁性物質である場合の撹拌槽の電界強度を予測する場合に、特に好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電界測定装置は、以上のように、絶縁材料にて形成された絶縁性容器の外表面に、導電シートが被覆されてなり、上記導電シートが部分的に切り取られて上記絶縁性容器の外表面が露出した領域には、電界センサが設けられているものである。
【００２２】
それゆえ、上記電界測定装置は、実機撹拌装置をベンチスケールで再現することができる。従って、上記電界センサによって得られる電界強度に関する知見から、上記実機用撹拌槽の内壁を被覆している絶縁材料の壁面における電界強度や、実機用撹拌槽の絶縁壁面の位置に対する電界強度の変化等を予測することが可能になると考えられる。これにより、電界測定装置にて予想された実機用撹拌槽の電界強度を評価することによって、あらかじめ、実機撹拌装置の点検や整備を行って、実機撹拌装置の絶縁壁面における絶縁破壊を防止することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明の電界測定方法は、以上のように、絶縁材料にて形成された絶縁性容器の外表面に導電シートによって被覆されてなる実験用撹拌容器を用い、該実験用撹拌容器に貼り付けられた導電シートを部分的に切り取ることによって露出した上記絶縁性容器の外表面の電界強度を測定する方法である。
【００２４】
それゆえ、電界センサによって得られる電界強度に関する情報に基づいて、実機用撹拌槽の絶縁壁面における電界強度や、絶縁壁面の各位置に対する電界強度の依存性等を予測することができる。これにより、実測が困難である実機用撹拌槽の絶縁壁面の予測された電界強度に基づいて、実機撹拌装置における撹拌条件を制御する、あるいは、実機撹拌装置の修繕や補強等の整備を行うことによって、実機撹拌装置の絶縁壁面における絶縁破壊を事前に防止することができる可能性があるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の一形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
本実施の形態の電界測定装置は、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽の内壁面の帯電量（電界強度）を予測するために構成されたベンチスケールの撹拌装置である。
【００２７】
本実施の形態では、実機撹拌装置の撹拌槽が、鋼鉄、ステンレス製等の導電性材料からなるタンクの内壁に、グラスライニング処理によって形成されたガラス（絶縁材料）の層であるコーティング層を有するＧＬ撹拌槽であり、該コーティング層における電界強度を、上記電界測定装置から得られる情報に基づいて予測する場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
実機撹拌装置が上記ＧＬ撹拌槽を備えている場合、該ＧＬ撹拌槽の内壁の電界強度を予測するための電界測定装置は、図１に示すように、ガラス製のフラスコ（絶縁性容器）１ａと、導電性及び粘着性を有する導電粘着テープ（導電シート）１ｂとを備え、上記フラスコ１ａの外表面は、導電粘着テープ１ｂによって被覆されている。言い換えれば、上記電界測定装置は、上記フラスコ１ａの外表面に導電粘着テープ１ｂを被覆してなる撹拌容器１を備えている。該撹拌容器１は、具体的には、フラスコ１ａの外表面に、隙間なく導電粘着テープ１ｂを貼り付けてなるものである。
【００２９】
ここで、上記電界測定装置は、上記実機撹拌装置の模擬装置（モデル）となり得るように、大きさは異なっていてもよいが、できる限り該実機撹拌装置と同じ構造を有する実験撹拌装置を備えていることが好ましい。言い換えれば、実験撹拌装置をスケールアップすると、実機撹拌装置となるように、実験撹拌装置を設計して、実機撹拌装置での撹拌動作を実験撹拌装置で再現することが好ましい。特に、上記電界測定装置は、実機撹拌装置のＧＬ撹拌槽の形状に幾何学的に相似とみなせる形状の撹拌容器１を備えていることが好ましい。つまり、上記電界測定装置は、上記ＧＬ撹拌槽に対して幾何学的形状を有するフラスコ１ａの外表面を導電粘着テープ１ｂで被覆してなる撹拌容器１を備えていることが好ましい。
【００３０】
また、上記フラスコ１ａの材質は、ＧＬ撹拌槽の上記コーティング層と同じ材質であることが望ましいが、該コーティング層と同じ程度の絶縁性を備えているものであればよい。すなわち、上記コーティング層と実質的に同等とみなせる絶縁性を備えているものであればよい。さらに、上記導電粘着テープ１ｂは、導電性及び粘着性を備え、ＧＬ撹拌槽の上記タンクと実質的に同等とみなせる導電性を備えていればよい。
【００３１】
これにより、上記フラスコ１ａは、上記ＧＬ撹拌槽のコーティング層を模擬したものとみなすことができる。また、導電粘着テープ１ｂで被覆された撹拌容器１は、実機撹拌装置のＧＬ撹拌槽の、静電気の帯電状態を模擬したものとみなすことができる。
【００３２】
上記導電粘着テープ１ｂは、導電性粉末と粘着樹脂とを混練して得られる導電性の粘着材に、金属箔を積層してなる積層テープである。上記導電性粉末としては、ニッケル粉、金粉、銀粉、銅粉、金属ウィスカ等の金属粉や、導電性カーボンの粉末等を挙げることができ、上記粘着樹脂としては、アクリル樹脂等の接着性を有する樹脂を挙げることができる。また、上記金属箔は、アルミニウム、銅、鉄等の金属を薄膜状に形成したものである。
【００３３】
上記導電粘着テープ１ｂは、電磁波シールドとして市販されている、例えば、金属箔として圧延銅箔又は電解銅箔を用い、導電性の粘着材として導電性アクリル系樹脂を用いた、シールド用片面テープＣＵ７６３５Ｒ，ＣＵ７６３６Ｒ，ＣＵ７６３７Ｒ，ＣＵ７６３８Ｄ（いずれもソニーケミカル社製）；金属箔としてアルミ箔や銅箔を用いた、イーバリアーＥＴＮ，ＥＴＡ，ＥＴＣ（いずれも、商品名、フォーム化成・古河電工社製）；金属箔として電解銅箔や圧延銅箔、アルミ箔を用いた、導電性金属箔テープニトホイルＣＴ−３１１Ｅ，ＣＴ−３１１ＥＧ，ＣＴ−３１５Ｅ，ＡＴ−５１１Ｅ，ＡＴ−５１０５Ｅ（いずれも日東電工社製）等を用いればよい。
【００３４】
なお、本実施の形態では、導電粘着テープ１ｂを用いているが、金属箔に、金属粉を含有してなる導電性の粘着剤を塗布して、上記金属箔をフラスコの外表面に貼付してもよい。
【００３５】
上記電界測定装置は、上記撹拌容器１に加え、図１に示すように、撹拌容器１内の内容物を撹拌する撹拌器２と、撹拌容器１内の内容物の流れを乱すための邪魔板であるバッフル３と、撹拌容器１内の液面付近の電界強度を測定するための試料上部電界センサ７と、上記撹拌容器１のフラスコ１ａの器壁における電界強度を測定するための電界センサ８とをさらに備えている。ここで、上記撹拌器２及びバッフル３はいずれも、スケールアップによって、実機撹拌装置に備えられている撹拌器及びバッフルに相当するように設計されたものを用いることが好ましい。
【００３６】
上記撹拌器２は、撹拌軸を中心に回転するように、撹拌軸の一方の先端部がモータ４に取付けられている。該モータ４には、トルク計付きコントローラ（以下、コントローラ）５が接続されている。このコントローラ５によって、モータ４の回転数を任意に調節することにより、撹拌器２の撹拌数を制御することができる。また、上記撹拌器２は導体であるため、撹拌軸部分に接触するように、例えば図示しない針金をコイル状に巻き、該針金を接地している。
【００３７】
上記試料上部電界センサ７は、撹拌容器内の内容物で満たされていない領域、すなわち、該内容物と撹拌容器の上部との間の領域にある空気の電界強度を測定するために設けられている。
【００３８】
また、撹拌容器１は、フラスコ１ａに貼り付けられた導電粘着テープ１ｂが部分的に小さく切り取られることによって、フラスコ１ａの外表面が露出して形成されるセンサ取付部１ｃを有している。このセンサ取付部１ｃには、電界センサ８が取付けられる。該電界センサ８に設けられた電界を検出するための検出部は、フラスコ１ａに接触するように取付けられてもよく、あるいは、フラスコ１ａから離間して取付けられてもよい。
【００３９】
上記センサ取付部１ｃは、例えば、撹拌容器１の底部、撹拌容器の側面の底部側にある側面下部、該側面下部よりも上方の側面中央部、撹拌容器１に入っている内容物の表面付近の内容物表面部等、電界強度に関する知見を得ようとする位置に形成すればよい。
【００４０】
上記センサ取付部１ｃには、フラスコ１ａの電界強度を測定するための電界センサ８が設けられている。これにより、フラスコ１ａの器壁の、各センサ取付部１ｃにおける電界強度を測定することができる。
【００４１】
上記電界センサ８をセンサ取付部１ｃに取付けるためには、まず、センサ取付部１ｃに付着している導電粘着テープ１ｂの粘着剤を除去する。続いて、このセンサ取付部１ｃのほぼ中央部のフラスコ１ａの外表面に、電界センサ８の検出部が対向するように、該電界センサ８を導電粘着テープ１ｂに密着させ、接着テープで電界センサ８を取付ける。
【００４２】
あるいは、導電粘着テープ１ｂの粘着剤を除去したセンサ取付部１ｃに、導電性の接着剤又は導電性の粘着剤を塗布して、電界センサ８を取付けてもよい。この場合には、センサ取付部１ｃの、電界センサ８の検出部に対向する部分に、上記接着剤又は粘着剤がはみ出さないように留意する。
【００４３】
上記した試料上部電界センサ７及び電界センサ８（以下、両者をセンサ７・８と総称する）は、表面電位計（例えば、春日電機製ＫＳＤ−１０９，０２０２，０３０３）を電界強度測定用に較正したものである。これらのセンサ７・８によって検出された測定値は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記載する）９で変換されて、コンピュータ６に入力される。これにより、センサ７・８によって検出された測定値は、コンピュータ６によってリアルタイムでモニタリングされることになる。
【００４４】
なお、図１には、説明の便宜上、すべてのセンサ７・８をＡ／Ｄ変換器９に接続した構成としているが、実際には、各センサ７・８が、それぞれ多チャンネルのＡ／Ｄ変換器の各チャンネルに接続された構成とすればよい。
【００４５】
また、上記撹拌容器１は、外表面の導電粘着テープ１ｂが接地されている。そのため、フラスコ１ａに蓄積された静電気の一部を、フラスコ１ａの導電性の大きさに応じて、導電粘着テープ１ｂを介して、リーク（漏洩）させることができる。
【００４６】
上記構成の電界測定装置にて、実機撹拌装置に備えられたＧＬ撹拌槽のコーティング層の帯電量を予測する際には、以下の操作を行えばよい。すなわち、上記電界測定装置の上記撹拌容器１に、内容物を入れ、上記コントローラ５によって、モータ４を回転させて撹拌器２を駆動する。ここで、電界測定装置にて行う撹拌操作は、実機撹拌装置での撹拌操作を再現し得るように、実機撹拌装置における撹拌条件とできるだけ同じ条件を設定することが好ましい。例えば、撹拌容器１の容積に対する内容物の容積比は、実機撹拌装置でのＧＬ撹拌槽の容積に対する内容物の容積比と同じになるように設定することが好ましい。また、上記モータ４の撹拌数についても、実機撹拌装置における撹拌数と同じになるように設定することが好ましい。
【００４７】
上記コントローラ５が撹拌器２を駆動すると、撹拌器２が回転し、撹拌容器１内の内容物が流動して撹拌される。このとき、バッフル３に内容物が衝突することにより、内容物の流れが変化するので、撹拌容器１内の内容物全体が均一になるように、流動させることができる。なお、本実施の形態の電界測定装置として、撹拌容器１に、邪魔板としてのバッフル３が備えられている構成を示したが、該バッフルを備えていない構成であってもよい。
【００４８】
また、上記撹拌器２の回転とともにセンサ７・８を作動させ、該センサ７・８によって検出された測定値を、Ａ／Ｄ変換器９を介してコンピュータ６で監視する。一般に、撹拌容器１では、撹拌器２の回転によって撹拌が開始されると、内容物同士、あるいは、内容物と撹拌容器１との摩擦等によって電荷が発生する。この電荷は、静電気として、撹拌容器１のフラスコ１ａの内壁に徐々に蓄積され、フラスコ１ａに蓄積された電荷の一部は、フラスコ１ａの導電性の大きさに応じて、導電粘着テープ１ｂを介してリークする。従って、撹拌時間の経過とともに、撹拌容器１に静電気が蓄積されて帯電量が徐々に上昇した後、蓄積される静電気量とリークする静電気量とが平衡状態となって、撹拌容器１の帯電状態が定常状態となる。
【００４９】
従って、上記撹拌容器１の帯電状態が定常状態に達した時点の測定値から算出される値を、撹拌容器１のフラスコ１ａの各位置における電界強度として決定する。
【００５０】
なお、上記撹拌容器１の定常状態における電界強度は、例えば、撹拌開始から、所定時間が経過した後の測定値に基づいて算出すればよい。つまり、測定値に基づいて算出された値を、撹拌容器１のフラスコ１ａの外表面の各センサ取付部１ｃにおける電界強度として決定すればよい。あるいは、センサ７・８によって検出された測定値の経時変化がほとんど見られず、測定値が一定とみなせる時点での測定値を、撹拌容器１の各センサ取付部１ｃにおける電界強度として決定してもよい。
【００５１】
ここで、センサ７・８によって検出された測定値の電界強度への換算は、例えば、電界較正用電極を用いて得られた換算式によって行えばよい。具体的には、電界較正用電極は、図２（ｂ）に示すように、接地された接地電極１０と、電圧が印加される板を電圧印加電極１１とを、所定間隔ｄを隔てて互いに対向するように、ポスト１２（図２（ａ））で固定してなるものである。上記接地電極１０は、例えば、中央部分に電界センサを配置するためのホール１０ａが設けられ、かつ、接地されている板と、該板のホール１０ａよりも大きい長方形（２０ｍｍ×９０ｍｍの大きさ）の開口部を有する板と、が２枚重ねられてなる。上記接地電極１０及び電圧印加電極１１は、ＳＵＳ等の導電性材料によって形成された板状の電極である。
【００５２】
上記構成の電界較正用電極を用いて、換算式を導出するためには、まず、上記ホール１０ａの位置にあわせて電界センサ（表面電位計）の検出部を配置して、電界センサを接地電極１０の浅くなった長方形の部分（ホール１０ａが設けられている板の、開口部から露出する部分）に密着させる。そして、電圧印加電極１１に電圧Ｖapを印加し、上記電界センサの指示値Ｖ’を読み取る。
【００５３】
ここで、接地電極１０と電圧印加電極１１との間の距離はｄであるので、両電極間の電界強度Ｅ’は、理論的には、式（１）
Ｅ’＝Ｖap／ｄ    ……（１）
で算出される。一方、電界センサの指示値Ｖ’は、原理的に式（１）の電界強度Ｅ’に比例するので、該指示値Ｖ’と上記電界強度Ｅ’との間には、式（２）
ｄ’＝Ｖ’／Ｅ’    ……（２）
の関係があり、従って、上記電界センサを用いて、電界測定装置の電界強度測定を行った場合、実測値Ｖ及び式（２）に基づいて、センサ取付部１ｃの位置における電界強度Ｅは、式（３）
Ｅ＝Ｖ／ｄ’    ……（３）
で換算される。ここで、式（３）中、ｄ’は、電界較正用電極を用いて、式（２）によって決定される定数である。
【００５４】
このようにして測定された撹拌容器１の電界強度に基づいて、実機撹拌装置に備えられたＧＬ撹拌槽の壁面の電界強度や、ＧＬ撹拌槽における帯電の傾向を予測することができる。すなわち、上記実験撹拌装置は、実機撹拌装置をベンチスケールで模擬したものである。そのため、実験撹拌装置の撹拌容器１における電界強度の傾向は、実機撹拌装置のＧＬ撹拌槽における電界強度の傾向に対して相似性を有していると考えられる。従って、上記電界測定装置にて測定された電界強度の値や、センサ取付部１ｃの各位置に対する電界強度の依存性等に関する知見から、実機撹拌装置に備えられたＧＬ撹拌槽のコーティング層における電界強度や、コーティング層の位置と電界強度との相関関係（以下、電界強度の依存性と記載する）を予測することができる。
【００５５】
なお、上記ＧＬ撹拌槽の電界強度の大きさ、及び、電界強度の依存性は、ＧＬ撹拌槽に類似する形状のフラスコ１ａを用いてなる撹拌容器１であれば、ほぼ正確に予測することができるが、より一層正確に予測するためには、ＧＬ撹拌槽に対して実質的に相似である幾何学的形状を有するフラスコ１ａを用いることが好ましい。ここで、実質的に相似とは、ＧＬ撹拌槽と撹拌容器１のフラスコ１ａとがどちらも円柱形であるというように、両者の幾何学的形状が同じ、あるいは、実質的に同じとみなせる幾何学的形状を有していることをいうものとする。すなわち、電界測定装置の撹拌容器１は、実機撹拌装置のＧＬ撹拌槽と幾何学的形状が同じ（実質的に同じ）であれば、完全な相似形でなくてもよい。
【００５６】
このように、上記電界測定装置を用いれば、実機撹拌装置では、実測が困難であるＧＬ撹拌槽のコーティング層における電界強度を予想することができる。それゆえ、この予想された電界強度を評価することによって、ＧＬ撹拌槽のコーティング層における電界強度が、コーティング層の絶縁破壊電界強度を超えないように撹拌条件を制御する、あるいは、コーティング層の他の箇所よりも、撹拌時の電界強度が大きいと考えられる特定の箇所に対して、コーティング層の強化や補修を適宜行うことにより、コーティング層における絶縁破壊を防止することが可能になる。
【００５７】
上記撹拌容器１にて撹拌される内容物としては、例えば、液体、気−液系の混合物、液−液系の混合物、固−液系の混合物等が挙げられる。このうち、内容物として絶縁性物質を用いて撹拌を行う場合に特に、ＧＬ撹拌槽のコーティング層における絶縁破壊が生じやすい。従って、上記電界測定装置は、実機撹拌装置にて、撹拌試料として絶縁性物質の撹拌を行う場合のＧＬ撹拌槽のコーティング層の電界強度を予測する場合に特に有用である。ここで、絶縁性物質とは、特に、体積抵抗率がそれぞれ独立して１×１０9（Ω・ｍ）以上である固体及び／又は液体をいうものとする。つまり、上記電界測定装置を用いて行う電界測定は、特に、絶縁性の高い固体と液体との混合物を用いた場合に有用である。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ガラスのコーティング層を有するＧＬ撹拌槽を備えた実機撹拌装置を例に挙げて説明したが、上記コーティング層は、例えば、フッ素樹脂やポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂や熱硬化ポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂にて形成されていてもよい。すなわち、実機撹拌装置に備えられた撹拌槽の内壁のコーティング層が、ガラスや上記樹脂等の、例えば、抵抗率が１×１０9（Ω・ｍ）以上、特に１×１０11（Ω・ｍ）以上の絶縁材料にて形成されている場合に、本発明の電界測定装置を用いて電界強度を予測することは、コーティング層の絶縁破壊の防止に有用である。
【００５９】
また、電界測定装置の撹拌容器１に設けられるセンサ取付部１ｃの大きさは、該センサ取付部１ｃに配置される電界センサ７の大きさ等に応じて適宜変更することが可能である。さらに、撹拌容器１に設けられるセンサ取付部１ｃの個数や位置は、フラスコ１ａの外表面の所望する位置における電界強度が得られるように、適宜設定することができる。従って、上記電界測定装置を用いれば、実測が困難である実機撹拌装置に備えられた実機用撹拌槽のコーティング層における電界強度を容易に推定することが可能となる。これにより、上記コーティング層の絶縁破壊をより簡便な手法で防止することが可能になると考えられる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の実施例について、図３ないし図８に基づいて詳細に説明する。なお、測定値から電界強度を算出する換算式は、次のように導出した。
【００６１】
〔換算式の導出〕
図２（ａ）（ｂ）に示すように、２５０ｍｍ×３００ｍｍ角のＳＵＳ製の接地電極１０及び電圧印加電極１１を用い、両電極間を４５ｍｍの間隔を隔てて互いに対向するように、テフロン（登録商標）製の４つのポスト１２で固定して、電界較正用電極とした。この電界較正用電極の接地電極１０を接地するとともに、該接地電極１０の中央に設けられたホール１０ａに、電界センサの検出部の位置を合わせて配置し、電圧印加電極１１に電圧Ｖapを印加した。その後、電界センサで測定された指示値Ｖ’を読み取り、前記した式（２）及び式（３）に基づいて、換算式を導出した。
【００６２】
〔実施例１〕
２Ｌの円筒形のガラス製フラスコに、導電粘着テープ（シールド用片面テープＣＵ７６３６Ｒ、ソニーケミカル社製）を隙間なく貼り付けて、撹拌容器とした。なお、上記導電粘着テープは、４０μｍの圧延銅箔上に、３０μｍの厚さの導電性アクリル系粘着剤を積層したものである。
【００６３】
次いで、図３（ｂ）に示すように、上記撹拌容器１に、該撹拌容器１の中央部に撹拌軸が位置するように、ファウドラー型の撹拌器２を取付け、該撹拌器２の撹拌軸と撹拌容器１の側壁との間に配置されるように、バッフル３を取付けた。
【００６４】
また、上記撹拌容器１に貼り付けられた導電粘着テープのうち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、撹拌容器１の側壁の、該撹拌容器１の底面からの高さが、３ｍｍの位置（図中、(i)）、７０ｍｍの位置（図中、(ii)〜(iv)）、１３０ｍｍの位置（図中、(v)）にある導電粘着テープを、６ｍｍ×８ｍｍ角の大きさで部分的に切り取ってフラスコを露出させ、センサ取付位置とした。このセンサ取付位置に、表面電位計（春日電機製ＫＳＤ−０２０２，０３０３）を電界用に較正して取付けた。
【００６５】
なお、高さ７０ｍｍの位置に取付けた３つの表面電位計は、図３（ｂ）の(ii)〜(iv)にて示すように、バッフルの配置位置を基準として、撹拌容器の外周に沿って、９０度左右に移動した位置（(iii)・(iv)）及び１８０度移動した位置（(ii)）に、配置した。この高さ７０ｍｍの位置は、撹拌容器の、底面と内容物の上部表面とのほぼ中間の位置に相当する。
【００６６】
一方、粉体の重量％濃度が１０wt％となるように、粉体としてポリプロピレン（体積抵抗率；7.7×1014[Ω・ｍ]、比重；1.12）と、ｎ−ヘプタン（導電率；6.3×10-14[S/m]、比重；0.68）とを混合した固液混合物を調製した。この固液混合物を、上記撹拌容器の高さ１３０ｍｍの位置（図３（ａ）中、(v)の位置）が静止液面となるように、上記撹拌容器に入れ、上記静止液面上からの距離が４５ｍｍの静止液面上の位置（図３（ａ）中、(vi)の位置；撹拌容器の底部からの高さが１７５ｍｍの位置）に、表面電位計（春日電機製ＫＳＤ−１０９）を取付けた。
【００６７】
上記撹拌容器内の固液混合物を、３００ｒｐｍ（５ｓ-1）、４５０ｒｐｍ（７．５ｓ-1）、６００ｒｐｍ（１０ｓ-1）のそれぞれの撹拌回転数で約１時間連続して撹拌し、上記(i)〜(vi)の位置に取付けられた表面電位計で測定した。測定された表面電位計のアナログ出力値を、表１に示す換算式に従って電界強度に換算して得た結果を図４に示す。なお、上記(ii)の位置にて測定された値に基づいて算出された電界強度を、側壁７０ｍｍの位置での電界強度として図示した。
【００６８】
【表１】
2005241375.tif 000003
【００６９】
〔実施例２・３〕
粉体の重量％濃度が２０wt％（実施例２）又は４０wt％（実施例３）となるように、調製した固液混合物を用いた以外は、前記実施例１と同様の手順で、電界強度を決定した。その結果を図５（実施例２）及び図６（実施例３）に示す。
【００７０】
〔実施例４〕
粉体としてメラミン樹脂（体積抵抗率；1.0×1010〜1.0×1012[Ω・ｍ]、比重；1.25）を用い、粉体の重量％濃度が２０wt％となるように、固液混合物を調製した以外は、前記実施例１と同様の手順で、電界強度を決定した。その結果を図７に示す。
【００７１】
〔実施例５〕
粉体としてアルミナ（体積抵抗率；3.0×109[Ω・ｍ]、比重；4.00）を用い、粉体の重量％濃度が２０wt％となるように、固液混合物を調製した以外は、前記実施例１と同様の手順で、電界強度を決定した。その結果を図８に示す。なお、図８中、破線の丸で囲まれた値は、表面電位計がオーバースケールとなったため、オーバースケールとなる直前の測定値によって電界強度を決定した。
【００７２】
上記の各実施例より、撹拌容器側面での電界強度は、電界センサの設置位置や撹拌回転数に依存して変化することがわかる。また、撹拌する内容物によっても、電界強度が異なることがわかる。このことから、電界測定装置によって得られた電界強度に関する知見を用いて、実機撹拌装置における撹拌槽の電界強度を評価することは、非常に有用であることが示唆される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の電界測定装置は、内壁が絶縁材料で被覆された撹拌槽にて、絶縁性物質の撹拌を行う際に、撹拌槽の壁面における電界強度の大きさ及びその位置的偏りを予測するために用いることができる。これにより、実測が困難な撹拌槽の内壁の帯電量を近似的に予測することができるので、撹拌槽の絶縁破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明における電界測定装置の実施の一形態を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は、電界較正用電極の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）を示すＡ−Ａ’矢視断面図である。
【図３】（ａ）は、実施例で用いた撹拌容器の概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す撹拌容器の上面平面図である。
【図４】電界測定装置にて、ポリプロピレンが１０wt％であるポリプロピレンとｎ−ヘプタンとの固液混合物を撹拌した場合の、撹拌容器の側壁における電界強度を示すグラフである。
【図５】電界測定装置にて、ポリプロピレンが２０wt％であるポリプロピレンとｎ−ヘプタンとの固液混合物を撹拌した場合の、撹拌容器の側壁における電界強度を示すグラフである。
【図６】電界測定装置にて、ポリプロピレンが４０wt％であるポリプロピレンとｎ−ヘプタンとの固液混合物を撹拌した場合の、撹拌容器の側壁における電界強度を示すグラフである。
【図７】電界測定装置にて、メラミン樹脂が２０wt％であるメラミン樹脂とｎ−ヘプタンとの固液混合物を撹拌した場合の、撹拌容器の側壁における電界強度を示すグラフである。
【図８】電界測定装置にて、アルミナが２０wt％であるアルミナとｎ−ヘプタンとの固液混合物を撹拌した場合の、撹拌容器の側壁における電界強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１    撹拌容器
１ａ  フラスコ（絶縁性容器）
１ｂ  導電粘着テープ（導電シート）
１ｃ  センサ取付部
２    撹拌器
３    バッフル
４    モータ
５    トルク計付きコントローラ（コントローラ）
６    コンピュータ
７    試料上部電界センサ
８    電界センサ
９    アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
１０    接地電極
１０ａ  ホール
１１    電圧印加電極
１２    ポスト
【図１】
2005241375.tif 000004
【図２】
2005241375.tif 000005
【図３】
2005241375.tif 000006
【図４】
2005241375.tif 000007
【図５】
2005241375.tif 000008
【図６】
2005241375.tif 000009
【図７】
2005241375.tif 000010
【図８】
2005241375.tif 000011