(57)【要約】【課題】試験機撹拌容器において撹拌によって発生する電界の強度について、周囲測定環境に左右されずに安定的かつ連続的に測定ができる撹拌試験装置および撹拌試験方法を提供し、得られた試験機のデータから実機での最適撹拌条件を求めることで絶縁破壊を防ぐ。【解決手段】外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器と、前記導電性シートに設けられた開口部における電界強度を測定する電界センサーと、前記開口部における相対湿度の変動を抑制する湿度制御手段とを備えていることを特徴とする撹拌試験装置。また、外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器を用いて、該導電性シートに設けられた開口部における相対湿度の変動を抑制しつつ撹拌を実施し、前記開口部における撹拌時の電界強度を測定することを特徴とする撹拌試験方法。【選択図】図１
2013234863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器と、前記導電性シートに設けられた開口部における電界強度を測定する電界センサーと、前記開口部における相対湿度の変動を抑制する湿度制御手段とを備えていることを特徴とする撹拌試験装置。
【請求項２】
前記湿度制御手段が、前記開口部に乾燥ガスを流通させることにより前記開口部における相対湿度の変動を抑制する、請求項１に記載の撹拌試験装置。
【請求項３】
前記湿度制御手段が、複数の電界センサーを収容する収容室内に乾燥ガスを流通させる、請求項２に記載の撹拌試験装置。
【請求項４】
前記絶縁材料がガラスである、請求項１〜３のいずれかに記載の撹拌試験装置。
【請求項５】
外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器を用いて、該導電性シートに設けられた開口部における相対湿度の変動を抑制しつつ撹拌を実施し、前記開口部における撹拌時の電界強度を測定することを特徴とする撹拌試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁材料からなる撹拌容器において撹拌によって発生する電界の強度を連続的に測定することにより、ガラスやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の絶縁材料で覆われた実機撹拌槽の撹拌特性を予測し、ひいては実機撹拌槽の絶縁破壊を防止するための撹拌試験装置および撹拌試験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おいて、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、固体と導電性の低い溶剤（液体）との混合物を撹拌・混合す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。特に撹拌槽の内壁が絶縁材料で被覆されている場合には、発生した静電気が蓄積して放電する現象が発生し、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】
撹拌槽の内壁の被覆にはガラス等の絶縁材料が用いられることがしばしばあるが、ガラス被覆（グラスライニング）された撹拌槽（以下、「ＧＬ撹拌槽」とも記載する。）では、上記のような静電気の帯電によって、ＧＬ撹拌槽のガラス被覆層の絶縁破壊が引き起こされる可能性がある。すなわち、上記ガラス被覆層に蓄積された電荷によって生じたガラス被覆層間の電圧が絶縁破壊電圧を超えると絶縁破壊が生じ、該ガラス被覆層には、ピンホールや欠けの発生、あるいは、絶縁材料の剥離といった破損が生じることがある。
【０００４】
ガラス被覆層に破損が発生した場合、混合物中に絶縁材料が固体として混入（コンタミネーション）することになる。例えば製品の物質形態が固体である場合には、製品と絶縁材料を分離する必要が生じ、品質トラブルが発生したり、生産性が著しく低下したりする可能性がある。破損が激しい場合にはＧＬ撹拌槽が使用できなくなる可能性もあり、このような現象が発生することは経済的にも好ましくない。
【０００５】
そこで、上記のような静電気の発生に伴う危険を防止するために粉体や溶剤等の内容物の帯電量を測定する技術がこれまで種々提案されている（特許文献１・２、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５１７００号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３７５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「労働安全衛生研究」, 独立行政法人労働安全衛生総合研究所, Vol. 2, No.1, pp.27-32, (2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記提案技術によれば、撹拌槽の帯電しやすい箇所の帯電量を電界強度によって求めることができ、内容物そのものの帯電のしやすさを評価することができるが、電界センサー自体が気温や湿度等の影響により変動するため、再現性良く測定を行うことが困難であった。
【０００９】
また、ＧＬ撹拌槽における撹拌による静電気の発生機構を考えた場合、粉体と溶剤以外にも粉体と内壁、溶剤と内壁の相対運動による影響が大きく、発生する電界の強度は撹拌槽内の位置によって大きく異なるため、絶縁破壊の有無を調査する上では撹拌槽における撹拌による電界強度を、詳細かつ正確に測定する必要がある。
【００１０】
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、試験機撹拌容器において撹拌によって発生する電界の強度について、周囲測定環境に左右されずに安定的かつ連続的に測定ができる撹拌試験装置および撹拌試験方法を提供し、得られた試験機のデータから実機での最適撹拌条件を求めることで絶縁破壊を防ぐことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る撹拌試験装置は、外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器と、前記導電性シートに設けられた開口部における電界強度を測定する電界センサーと、前記開口部における相対湿度の変動を抑制する湿度制御手段とを備えていることを特徴とするものからなる。特に、実機撹拌槽の被覆層に使用される絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて撹拌容器を形成すれば、実機撹拌槽の撹拌状態をより忠実に模擬することが可能となる。
【００１２】
上記の構成によれば、例えば導電性シートによって外周表面が被覆され、導電性シートが部分的に切り取られて撹拌容器の外周表面が露出した開口部領域に電界センサーが設けられていても、湿度制御手段によって開口部の相対湿度の変動を効果的に抑制することができる。上記撹拌試験装置によれば、実機撹拌槽をベンチスケールで忠実に模擬できるので、電界センサーによって得られる試験機撹拌機の撹拌電界強度に関する知見から、異なるスケールの実機撹拌槽における撹拌電界強度を予測することが可能になる。
【００１３】
この予測された実機撹拌槽における電界強度に基づいて、現在では実測が困難である実機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圧に対応する電界強度を超えないように撹拌条件、被撹拌原料の組み合わせ、撹拌機の大きさ等を適宜選択することによって絶縁破壊を防止することができる。あるいは、実機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たり、絶縁壁面の補修の頻度を高くすること等により、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。
【００１４】
本発明に係る撹拌試験装置において、前記湿度制御手段が、前記開口部に乾燥ガスを流通させることにより前記開口部における相対湿度の変動を抑制するように構成されていることが好ましい。例えば、電界センサーを乾燥窒素等の不活性ガスや乾燥空気の雰囲気下に保持することで、周囲の気温や湿度に影響されない測定結果を得ることが可能である。さらに、前記湿度制御手段が、複数の電界センサーを収容する収容室内に乾燥ガスを流通させるように構成されていることが好ましい。単一の収容室内に複数の電界センサーが収容されることにより、乾燥ガス流通機構の簡素化が図られる。
【００１５】
本発明に係る撹拌試験装置は、グラスライニングやＰＴＦＥライニングが施された実機撹拌槽の撹拌電界強度を予測して実機での最適撹拌条件を求める場合に好適に使用される。特に、前記絶縁材料がガラスであれば、破損リスクが大きいＧＬ撹拌槽の最適撹拌条件を求める場合に有用である。
【００１６】
また、本発明の撹拌試験装置は、実機撹拌槽で想定される幾何学的形状に対して実質的に相似となる幾何学的形状を有する撹拌容器を備えていることが好ましい。これにより、上記電界センサーによる電界強度の実測値に基づいて、より正確に、実機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。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明に係る撹拌試験方法は、外周面が導電性シートで覆われた絶縁材料からなる撹拌容器を用い、該導電性シートに設けられた開口部における相対湿度の変動を抑制しつつ撹拌を実施し、前記開口部における撹拌時の電界強度を測定することを特徴とする方法からなる。この方法においても上述の撹拌試験装置の場合と同様に、実機撹拌槽の被覆層に使用される絶縁材料と同等の絶縁性を有する材質にて撹拌容器を形成すれば、実機撹拌槽の撹拌状態をより忠実に模擬することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の撹拌試験装置および撹拌試験方法によれば、実機撹拌槽における撹拌状態をベンチスケールで模擬することができる。上記電界センサーによって得られる撹拌電界強度に関する知見から、実機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。これにより、実機撹拌槽の絶縁壁面における絶縁破壊を未然に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の撹拌試験装置および撹拌試験方法によれば、実機撹拌槽に生じる撹拌電界強度をベンチスケールで模擬することができるため、絶縁破壊が防止できる撹拌条件、原料の組み合わせ、撹拌スケールの大きさ等の条件を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る撹拌試験装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の電界センサーの電界校正用電極を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’方向から見た矢視断面図である。
【図３】図１の撹拌容器の概略縦断面図である。
【図４】図１の撹拌試験装置を用いて、撹拌槽の外周側面に設置された電界センサーを乾燥窒素雰囲気下に保持した状態で一定電圧を印加しながら撹拌を実施した場合の、各電界センサーの表示電圧の経時変化を示す特性図である。
【図５】図１の撹拌試験装置を用いて、撹拌容器の外周側面に設置された電界センサー部分を大気開放環境にした状態で一定電圧を印加した場合の、各電界センサーの表示電圧の経時変化を示す特性図である。
【図６】図１の撹拌試験装置を用いて、炭酸カリウムとトルエンの固液混合物を撹拌試験に供した場合に得られた電界強度を示す特性図である。
【図７】図１の撹拌試験装置を用いて得られた撹拌試験の結果から、実機撹拌槽の槽径と電界強度の関係を推測した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態の撹拌試験装置は、実機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装置である。
【００２２】
ここでは、実機撹拌槽が、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）の層である被覆層を有するＧＬ撹拌槽であり、該被覆層における電界強度を、撹拌試験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。
【００２３】
実機撹拌槽がＧＬ撹拌槽である場合、該ＧＬ撹拌槽の内壁の電界強度を予測するための撹拌試験装置は、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を備え、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。
【００２４】
ここで、上記撹拌試験装置は、実機撹拌槽の模擬装置（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、できる限り実機撹拌槽と同じ構造を有する撹拌容器１を備えていることが好ましい。言い換えれば、撹拌容器１をスケールアップすると、実機撹拌槽となるように、撹拌容器１を設計して、実機撹拌槽での撹拌動作を撹拌容器１で再現することが好ましい。特に、撹拌試験装置は、実機撹拌槽の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、撹拌試験装置は、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。
【００２５】
また、フラスコ１ａの材質は、実機のＧＬ撹拌槽の被覆層と同じ材質であることが望ましいが、該被覆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、被覆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、導電粘着テープ１ｂは、導電性及び粘着性を備え、実機のＧＬ撹拌槽の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。
【００２６】
これにより、フラスコ１ａは、ＧＬ撹拌槽の被覆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。
【００２７】
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。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、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、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。
【００２８】
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）等を用いればよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、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、金属箔をフラスコの外表面に貼付してもよい。
【００３０】
本実施形態の撹拌試験装置は、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機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ー７と、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ー８とをさらに備えている。ここで、撹拌機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機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。
【００３１】
撹拌機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ー４に取付けられている。モーター４には、コントローラー５が接続されている。このコントローラー５によって、モーター４の回転数を任意に調節することにより、撹拌機２の回転数を制御することができる。撹拌機２は実機撹拌装置と同じ材料であることが好ましいが実質的に同等とみなせる導電性を備えていればよい。
【００３２】
試料上部電界センサー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１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。
【００３３】
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ー取付部１ｃを有している。このセンサー取付部１ｃには、電界センサー８が取付けられる。電界センサー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に接触すると電気的ノイズが発生しやすいので、実際にはフラスコ１ａから０．１〜１．０ｍｍ程度離間して取付けることが好ましい。これによりフラスコ１ａについて、各センサー取付部１ｃにおける電界強度を測定することができる。
【００３４】
センサー取付部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。
【００３５】
電界センサー８をセンサー取付部１ｃに取付けるためには、まず、センサー取付部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、このセンサー取付部１ｃのほぼ中央部のフラスコ１ａの外表面に、電界センサー８の検出部が対向するように、電界センサー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ー８を取付ける。
【００３６】
あるいは、導電粘着テープ１ｂの粘着剤を除去したセンサー取付部１ｃに、導電性の接着剤又は導電性の粘着剤を塗布して、電界センサー８を取付けてもよい。この場合には、センサー取付部１ｃの、電界センサー８の検出部に対向する部分に、接着剤又は粘着剤がはみ出さないように留意する。
【００３７】
電界センサー８の取付部１ｃにおいてはフラスコ１ａと電界センサー８の隙間若しくは電界センサー８の全体、についてポリプロピレンなどのような囲いを設け、その内部に乾燥窒素を通気させておくことが重要である。これは電界センサーが温度や湿度によって精度がずれることや、ガラス自体が水分を吸着しやすい特性を持っているため、測定環境の変化による測定精度の悪化を防ぐ役割を果たす。
【００３８】
囲いはセンサー周辺に限るものでなく、撹拌装置全体に囲いを設置して乾燥窒素の雰囲気下にしても問題ない。
【００３９】
また乾燥窒素の代わりに乾燥空気やアルゴンなどの不活性ガスを使用しても差し支えない。
【００４０】
試料上部電界センサー７及び電界センサー８（以下、両者をセンサー７・８と総称する）は、表面電位計（例えば、春日電機製ＫＳ−２１００）を電界強度測定用に較正したものである。これらのセンサー７・８によって検出された表面電位の測定値は、デジタル記録計６（例えば、キーエンス製ＴＲ０Ｖ５５０）に入力される。これにより、センサー７・８によって検出された表面電位の測定値は、デジタル記録計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。
【００４１】
また、撹拌容器１は、外表面の導電粘着テープ１ｂで接地されている。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。
【００４２】
上記構成の撹拌試験装置にて、実機ＧＬ撹拌槽の被覆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、撹拌試験装置の撹拌容器１に、内容物を入れ、コントローラー５によって、モーター４を回転させて撹拌機２を駆動する。ここで、撹拌試験装置にて行う撹拌操作は、実機撹拌槽での撹拌操作を再現し得るように、実機撹拌槽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。
【００４３】
コントローラー５が撹拌機２を駆動すると、撹拌機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、本実施形態の撹拌試験装置として、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。
【００４４】
また、撹拌機２の回転とともにセンサー７・８を作動させ、該センサー７・８の検出された表面電位の測定値を、デジタル記録計６で監視する。一般に、撹拌容器１では、撹拌機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、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。
【００４５】
絶縁破壊は、帯電状態が最大となる時に最も生じやすい。つまり帯電状態に対応する電界強度の絶対値の大きさが重要となる。従って、撹拌容器１の帯電状態が撹拌開始から定常撹拌状態に達した区間において、測定された表面電位の絶対値の最大値から算出される電界強度の値を、撹拌容器１のフラスコ１ａの各位置における最大電界強度として決定する。
【００４６】
ここで、センサー７・８によって検出された表面電位の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、図２（ａ）のポスト１２で固定してなるものである。接地電極１０は、例えば、中央部分に電界センサー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。接地電極１０及び電圧印加電極１１は、導電性材料によって形成された板状の電極である。
【００４７】
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、ホール１０ａの位置に合うように電界センサー（表面電位計）の検出部を配置して電界センサーを接地電極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、上記電界センサーの指示値Ｖ’を読み取る。
【００４８】
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）
【００４９】
Ｅ’＝Ｖap／ｄ    ……（１）
で算出される。一方、電界センサーの指示値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’と電界強度Ｅ’との間には、式（２）
【００５０】
ｄ’＝Ｖ’／Ｅ’    ……（２）
の関係がある。従って、上記電界センサーを用いて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、センサー取付部１ｃの位置における電界強度Ｅは、式（３）
【００５１】
Ｅ＝Ｖ／ｄ’    …… （３）
と換算される。ここで、式（３）中、ｄ’は、電界較正用電極を用いて求められた値と式（２）によって決定される定数である。
【００５２】
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、上記撹拌試験装置は、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、撹拌試験装置の撹拌容器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、上記撹拌試験装置にて測定された電界強度の値や、センサー取付部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撹拌槽の被覆層における電界強度や、被覆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」とも記載する。）を予測することができる。
【００５３】
なお、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、撹拌試験装置の撹拌容器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。
【００５４】
このように、上記撹拌試験装置を用いれば、実機撹拌装置では実測が困難なＧＬ撹拌槽の被覆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撹拌槽の被覆層における電界強度が、被覆層の絶縁破壊電界強度を超えないように撹拌条件、原料の組み合わせ、撹拌スケールの大きさ等を制御する、あるいは、被覆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、被覆層の強化や補修を適宜行うことにより、被覆層における絶縁破壊を防止することが可能になる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、ガラスの被覆層を有するＧＬ撹拌槽を例に挙げて説明したが、被覆層は、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被覆層が、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、本発明の撹拌試験装置を用いて電界強度を予測することは、被覆層の絶縁破壊の防止に有用である。
【００５６】
また、撹拌試験装置の撹拌容器１に設けられるセンサー取付部１ｃの大きさは、該センサー取付部１ｃに配置される電界センサー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ー取付部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、上記撹拌試験装置を用いれば、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被覆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、被覆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。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例について、図１ないし図３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。
【００５８】
［換算式の導出］
図２（ａ）（ｂ）に示すように、２５０ｍｍ×３００ｍｍ角のステンレス製の接地電極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、電界センサー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、電界センサー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。
【００５９】
〔実施例１〕
５Ｌ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、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。
【００６０】
次いで、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、ガラス製三枚後退型の撹拌機２を取付け、該撹拌機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、ビーバーテール型のバッフル３を取付けた。
【００６１】
また、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、１０ｍｍの位置（図中、(i)（以下「センサー(i)」と記載する。））、１００ｍｍの位置（図中、(ii) （以下「センサー(ii)」と記載する。））、１５０ｍｍの位置（図中、(iii) （以下「センサー(iii)」と記載する。））にある導電粘着テープを、φ６ｍｍの大きさで部分的に切り取ってフラスコを露出させ、センサー取付位置とした。また該撹拌容器１の底面からの高さが、２００ｍｍの位置（図中、(iv) （以下「センサー(iv)」と記載する。））にはフラスコ側面にあらかじめセンサーを設置するための穴を製作して取付位置とした。このセンサー取付位置に、表面電位計（春日電機製ＫＳ−２１００）を電界強度測定用に較正して取付けた。
【００６２】
さらに３つのセンサー（センサー(i)〜センサー(iii)）全体を覆うようにＰＰ製ビニール袋で覆い、そのビニール袋は導電粘着テープ（シールド用片面テープＣＵ７６３６Ｒ、ソニーケミカル社製）を用いて図１中の１ｃ面と接着した。そのビニールに２箇所の穴を開けてＰＰ製チューブ（φ８ｍｍ）を設置し、乾燥窒素ボンベを接続して通気、充満できるようにした。
【００６３】
室温が２０．０℃、相対湿度が７５．０％の気象条件において、撹拌容器内に水を４Ｌ供給し、水中に電極を設置し、高電圧電源装置（ケースレーインスツルメンツ製  ２４８Ｊ）を用いて一定電圧（−３０００Ｖ）を印加したときの経時変化を図４に示す。一方、同じ気象条件にて側面センサー表面のビニール袋を取り外した状態で同じ測定を実施した場合の経時変化を図５に示す。
【００６４】
図４及び５に示した実験より、センサー表面が窒素で充満している条件下においては一定電圧を印加すると、全ての電界センサーには一定の電圧が表示されることが分かる。しかし、センサー表面が通常の大気開放状態においては空気中に含まれる水分の影響により漏電が発生し、特にセンサー(ii)及び(iii)は経過時間とともに電圧が低下している。本来は印加した電圧が一定であれば測定される電圧も一定でなければならない。このことからセンサー表面を窒素で充満させることにより、気象条件が変化しても一定かつ安定的なデータが取得できることが可能となった。
【００６５】
〔実施例２〕
粉体の重量％濃度がそれぞれ２、５、１０、１５ｗｔ％になるように、粉体として炭酸カリウム（導電率：６．５×１０−１６Ｓ／ｍ、平均粒径：４０μｍ）と、トルエン（導電率：７．７×１０−１１０Ｓ／ｍ）とを混合した固液混合液をそれぞれ調整した。この固液混合物を６００ｒｐｍの回転数でそれぞれ３時間連続して撹拌し、センサー(i)〜(iv)の表面電位計で測定した。そして上記に示す換算式を用いて電界強度を決定し、その電界強度の絶対値の最大値をその測定条件での電界強度としてプロットした結果を図６に示す。
【００６６】
図６に示されるデータのうち、全てのセンサーの中で最大となる電界強度の絶対値を各粉体濃度における最大電界強度と決定する。このデータを用いてスケールアップ計算を行い、実機撹拌槽において絶縁破壊強度を超える電界強度になるか否かを推算する。
【００６７】
一般的に撹拌槽を近似的に円筒と見立てた場合、電界強度は円筒半径に比例する。この場合、フラスコの実験結果より、反応槽直径と電界強度の推算値の関係が計算できる。各濃度について計算した結果を図７に示す。
【００６８】
ガラスの絶縁破壊強度は一般的に３００ｋＶ／ｃｍであるため、例えば推算式の精度を考慮して２００ｋＶ／ｃｍ以上の推算値であれば実機撹拌装置が静電気によって破損する危険性があると考える。その場合、粉体濃度が２ｗｔ％程度であれば槽径が３ｍまでは電界強度推算値が１００ｋＶ／ｃｍ以下になると考えられるので、実機撹拌槽も問題なく使用できる。一方、粉体濃度が５ｗｔ％以上になると、槽径が１ｍを超える撹拌槽では電界強度の推算値が１００ｋＶ／ｃｍ以上となり、ガラスの破壊が発生する危険性があるため使用を控えたほうが好ましいという結果が得られる。
【００６９】
上記の各実施例により撹拌容器を撹拌した場合、位置によって電界強度の帯電方向やその大きさが異なっていた。また、電界強度は粉体の濃度に依存していた。その他、溶媒の種類や撹拌機回転数、液量等の操作条件を変更した場合、電界強度が測定位置によってどう変化するかも調査することができた。さらに、推算式を用いることによって使用が想定される実機撹拌槽で操作可能か否かを判断することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の撹拌試験装置は、内壁が絶縁材料で被覆された撹拌槽にて撹拌による帯電が発生する問題に対して、実機撹拌槽の撹拌時の危険性を予測することにより、使用可能な実機撹拌槽の適切な大きさを決定することができ、実機撹拌槽の絶縁破壊を防止することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  撹拌容器
１ａ  フラスコ（絶縁材料）
１ｂ  導電粘着シート（導電シート）
１ｃ  センサー取付部
２  撹拌機
３  バッフル
４  モーター
５  コントローラー
６  デジタル記録計
７  試料上部電界センサー
８  電界センサー
１０  接地電極
１０ａ  ホール
１１  電圧印加電極
１２  ポスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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