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JP2001021397A - 粉粒体流量測定装置 - Google Patents

粉粒体流量測定装置

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Publication number
JP2001021397A
JP2001021397A JP11196961A JP19696199A JP2001021397A JP 2001021397 A JP2001021397 A JP 2001021397A JP 11196961 A JP11196961 A JP 11196961A JP 19696199 A JP19696199 A JP 19696199A JP 2001021397 A JP2001021397 A JP 2001021397A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
holder
measuring device
electrodes
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11196961A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Kanai
恵司 金井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSUTETSUKU KK
Original Assignee
INSUTETSUKU KK
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Publication date
Application filed by INSUTETSUKU KK filed Critical INSUTETSUKU KK
Priority to JP11196961A priority Critical patent/JP2001021397A/ja
Publication of JP2001021397A publication Critical patent/JP2001021397A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温(500 〜1200℃)の粉粒体の流量を静電
容量の変化として精度よく測定するのに好適な粉粒体流
量測定装置に提供する。 【解決手段】 円筒管2の外周面に同心円状に配置され
る電極保持管状体11と、該電極保持管状体11の内周面に
スパイラル状に装着されて前記ソース電極3aとセンス
電極4aとガード電極5aとをそれぞれ形成する耐熱製
の導電体とで構成することにより、高温の粉粒体の流量
を測定可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒体流量測定装
置に係わり、特に500 〜1200℃の高温の粉粒体の流量を
静電容量の変化として精度よく測定する粉粒体流量測定
装置に関する。
【0001】
【従来の技術】従来、粉粒体の流量を測定する装置とし
ては、たとえば、特開平8−271301号公報に開示された
静電容量式のものが注目されつつある。この特開平8−
271301号の装置の内容について簡単に説明すると、図
7,8に示すように、粉粒体流量測定装置1は粉粒体の
流路とされる円筒管2と、その外周に対向して配置され
る湾曲状の一対のソース電極3とセンス電極4と、これ
らソース電極3とセンス電極4の間に対向して設けられ
る一対のガード電極5とからなる測定用電極6と、円筒
管2の外周をシールドするたとえばアルミニウムや銅な
どの外筒7とで構成される。これらソース電極3やセン
ス電極4、ガード電極5は円筒管2の表面にプリント印
刷または銅箔貼着で施される。
【0002】円筒管2はたとえば熱膨張係数がたとえば
5〜6×10-7/K程度の石英ガラス管が用いられ、その
内面にテフロン(登録商標)加工を施すことによって、
粉体の付着が防止される。また、石英ガラス管以外にア
ルミナや普通のガラス、あるいはプラスチック等も使用
される。なお、円筒管2の外表面に設けられる各電極
3,4,5は図9に示すように、らせん状に巻き付ける
ようにして形成してもよい。
【0003】そして、図10に示すように、ソース電極3
とセンス電極4、ガード電極5に交流電源8から電圧E
を印加すると、円筒管2内を流れる粉粒体の流量によっ
て静電容量が変化し、これによって測定用インピーダン
スZ0 を流れる電流Iが変化するので、この変化をパラ
メータとして端子a,bにおける電圧V0 を検出するこ
とにより、粉粒体の流量を測定することができる。な
お、図中のZ1 はソース電極3とガード電極5間のイン
ピーダンス、Z2 はガード電極5とセンス電極4間のイ
ンピーダンス、Z3 はソース電極3とシールドである外
筒7間のインピーダンス、Z4 はセンス電極4と外筒7
間のインピーダンスである。
【0004】すなわち、あらかじめ粉粒体の誘電率を回
路定数として設定しておき、流量がゼロの時に測定用イ
ンピーダンスZ0 を流れる電流Iがゼロになるようにゼ
ロ調用可変コンデンサの静電容量により調整する。その
後円筒管2内に粉粒体を流すと、その流量に比例して電
極間の静電容量が変化するので、この変化を電圧V0
して測定してこれを適当な単位の流量として表示するこ
とにより、粉粒体流量の瞬間値あるいは積算値を知るこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平8−271301号の粉粒体流量測定装置1において
は、常温の粉粒体を対象にする場合は何ら問題はない
が、例えば500 ℃という高温の粉粒体を測定する場合
は、以下のような問題がある。 石英ガラス管とされる円筒管2の表面にプリント印刷
した各電極3〜5を使用とする場合は、その接着剤が熱
によって融けてしまい、円筒管2から剥離することにな
って電極としての用をなさなくなること。 また、銅箔を貼着する場合も同様の問題があり、高温
下で使用に耐えることができないこと。 現在市販されている接着剤ではガラスと銅箔の熱膨張
係数の差により高温度では剥離を生じるおそれがあるこ
と。
【0006】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくなされたものであって、高温の粉粒体
であっても高精度で安定して測定することの可能な粉粒
体流量測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、粉粒体の流路
とされる円筒管と、その外周に対向して配置される湾曲
状の一対のソース電極とセンス電極と、これらソース電
極とセンス電極との間に設けられるガード電極とからな
る測定用電極を用いて、前記円筒管の内面通路を送られ
る粉粒体の流量を静電容量の変化として検出する粉粒体
の流量測定装置において、前記円筒管の外周面に同心円
状に配置される管状の電極保持体と、該電極保持体の内
周面にスパイラル状に装着されて前記ソース電極とセン
ス電極とガード電極とをそれぞれ形成する耐熱製の導電
体とからなることを特徴とする粉粒体流量測定装置であ
る。
【0008】なお、本発明は、前記電極保持体はシリコ
ンの材質で構成し、また前記耐熱製の導電体は所定の幅
を有するステンレス薄帯で構成するのがよく、さらに前
記ステンレス薄帯はその中央に円形状の穴部を備え、そ
の両端部にスリット状の穴部を備え、それぞれの穴部が
ピンを介して前記電極保持体の内面に伸縮自在に固定す
るようにするのがよい。
【0009】また、本発明の電極保持体は複数の支柱部
と該支柱部の上端および下端に嵌合自在に接合されて前
記支柱部を所定の間隔に保持する梁部とから構成され、
前記支柱部の内側面に前記スパイラル状の耐熱製の導電
体が伸縮自在に固定されるようにしてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照して詳しく説明する。図1は本
発明に係わる粉粒体流量測定装置の一実施例の要部を示
す断面図であり、図2はそのA−A矢視の断面である。
なお、図中において従来例と同一の部材には同一の符号
を付して説明を省略する。
【0011】図に示すように、石英ガラス管で構成され
る従来の円筒管2の外側に、管状のたとえばシリコンの
ような誘電率の低い材質の電極保持体11が円筒管2と同
心的に配置される。この電極保持体11の内周面には所定
の幅を有する耐熱性を有するたとえばステンレス薄帯の
ような導電体で構成されるソース電極3a、センス電極
4a、ガード電極5aがそれぞれ角度45°のスパイラル
状に所定の間隔で配置される。これらソース電極3a、
センス電極4a、ガード電極5aはステンレス薄帯の弾
性力を利用して、常に電極保持体11の内周面に装着する
ことができるが、熱によって伸縮するのに対処すべく、
それらの両端部とほぼ中央部とを、ピンを介して電極保
持体11の内周面に固定するようにする。
【0012】この固定方法について、ソース電極3aを
例にして説明すると、図3に示すように、ソース電極3
aの両端にその長手方向に対してスリット状の穴部12
a, 12bを設けておき、またその中央部に円形状の穴部
12cが設けておく。そして、電極保持体11を貫通するピ
ン13a, 13b, 13cを穴部12a, 12b, 12cに差し込む
ことによって、ソース電極3aを電極保持体11に伸縮自
在が可能なるように固定することができる。
【0013】なお、ここで用いられる電極保持体11の材
質にシリコンを用いるのはその誘電率が2.4 程度と十分
低い値であって、ソース電極3aとセンス電極4aとの
間で検出される静電容量の変化に悪影響を及ぼすことが
ないからである。また、この電極保持体11を製作する場
合について説明すると、図4(a) ,(b) に示すように、
たとえばLSIの製造に用いられるチョコラルスキー法
などで得られた単結晶のシリコンインゴット11aを、ダ
イヤモンドカッタなどを用いて管状に削り出し加工して
形成するようにすればよい。
【0014】このように、本発明の粉粒体流量測定装置
10は、各電極をステンレス薄帯などの耐熱性の導電体で
構成して伸縮自在に固定するようにしたので、高温の粉
粒体を測定するときには、その温度に応じて各電極がそ
の中央部を中心にして両端部に同様に伸長することにな
って、対向して配置されるソース電極3aとセンス電極
4aの位置関係が変わることがないから、安定してかつ
高い精度で流量を測定することができる。
【0015】なお、上記した各電極はステンレス薄帯を
管状の電極保持体11の内周面に保持する構造としたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば図5
に示すように、ステンレス鋼管14をスパイラル状に加工
して、それぞれソース電極3b、センス電極4b、ガー
ド電極5bを形成し、各電極の間に絶縁材料15を介装し
て保持するように構成させることも可能である。この場
合は、電極保持体11である高い耐熱性を有するシリコン
の材質を必要としないから、製作工程上も容易になると
いうメリットがある。
【0016】また、粉粒体流量測定装置10の電極保持体
11の形状を管状であるとして説明したが、図6(a) ,
(b) に示すように、たとえば三角形状の電極保持体11A
を用いるようにしてもよい。すなわち、3本のやや太め
の外径を有するシリコン製の支柱部16a,16b,16cを
等間隔に配置し、これら支柱部16a,16b,16cの上端
側を3本のそれぞれ同じ長さでやや細めの外径を有する
シリコン製の梁部17aを嵌合自在に接合し、同時に支柱
部16a,16b,16cの下端側を同様に3本の梁部17bを
嵌合自在に接合する。
【0017】そして、各支柱部間および各梁部間をそれ
ぞれ耐熱製のばねなどの弾性体18a,18b を用いて引張力
を負荷しておくようにする。さらに、各支柱部16a,16
b,16cの内側面に、前出図1に示したスパイラル状の
耐熱製導電体のソース電極3a、センス電極4a、ガー
ド電極5aを、同様の手法で伸縮自在に固定する。この
ように構成することにより、接着剤を使用せずに電極保
持体11Aを組み立てることができるとともに、高温の粉
粒体の保有熱による熱膨張に対しても十分に対応するこ
とが可能であるというメリットがある。
【0018】なお、電極保持体11Aの形状は三角形状に
限るものではなく、支柱と上下の梁部をそれぞれ4本ず
つ用いるようにした四角形状にしても、同様の作用効果
を奏し得ることはいうまでもない。
【0019】
【実施例】高温の粉粒体の流量を測定する際に、前出図
1に示した本発明の粉粒体流量測定装置10を用いた。そ
の電極の材質には厚みが2.1mm のステンレス薄帯を用
い、ソース電極3aとセンス電極4aの幅は80.8mmで長
さは254 mmとし、またガード電極5aの幅は12.5mmとし
た。そして、これらの電極を厚み5.0 mmで内径102.0mm
φのシリコン製の電極保持体11の内周面に保持するよう
にして、石英ガラス管2に同心円状に配設して粉粒体流
量測定装置10を構成した。
【0020】まず、高温粉粒体を測定して演算処理し、
それに対応して、10分間ごとの測定値を電子天秤で確か
めた。その結果、本発明装置による測定精度は±1.5 %
以内と極めて高いものであった。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の粉粒体流
量測定装置によれば、円筒管の外周面に同心円状に配置
される電極保持体と、この電極保持体の内周面にスパイ
ラル状に装着されてソース電極とセンス電極とガード電
極とをそれぞれ形成する耐熱製の導電体とからなるよう
にしたので、高温の粉粒体であっても安定した高い測定
精度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる粉粒体流量測定装置の一実施例
の要部を示す断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】本発明に用いられる電極の一例を示す平面図で
ある。
【図4】(a) ,(b) は本発明に用いられる電極保持体の
製作工程を示す概要図である。
【図5】本発明装置の他の実施例を示す概要図である。
【図6】(a) は本発明装置の別の実施例を示す斜視図、
(b) はそのB−B矢視断面図である。
【図7】従来例を示す断面図である。
【図8】従来例の要部の斜視図である。
【図9】従来例の別の電極の概要図である。
【図10】従来例の等価回路の説明図である。
【符号の説明】
1 粉粒体流量測定装置(従来の) 2 円筒管 3,3a,3b ソース電極 4,4a,4b センス電極 5,5a,5b ガード電極 6 測定用電極 7 外筒 8 交流電源 10,10A 粉粒体流量測定装置(本発明の) 11,11A 電極保持体 12a,12b,12c 穴部 13a,13b,13c ピン 14 ステンレス鋼管 15 絶縁材料 16a,16b,16c 支柱部 17a,17b 梁部 18a,18b 弾性体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉粒体の流路とされる円筒管と、その外
    周に対向して配置される湾曲状の一対のソース電極とセ
    ンス電極と、これらソース電極とセンス電極との間に設
    けられるガード電極とからなる測定用電極を用いて、前
    記円筒管の内面通路を送られる粉粒体の流量を静電容量
    の変化として検出する粉粒体の流量測定装置において、 前記円筒管の外周面に同心円状に配置される管状の電極
    保持体と、該電極保持体の内周面にスパイラル状に装着
    されて前記ソース電極とセンス電極とガード電極とをそ
    れぞれ形成する耐熱製の導電体とからなることを特徴と
    する粉粒体流量測定装置。
  2. 【請求項2】 前記電極保持体はシリコンの材質で構成
    されることを特徴とする請求項1記載の粉粒体流量測定
    装置。
  3. 【請求項3】 前記耐熱製の導電体は所定の幅を有する
    ステンレス薄帯で構成されることを特徴とする請求項1
    または2記載の粉粒体流量測定装置。
  4. 【請求項4】 前記ステンレス薄帯はその中央に円形状
    の穴部を備え、その両端部にスリット状の穴部を備え、
    それぞれの穴部がピンを介して前記電極保持体の内面に
    伸縮自在に固定されることを特徴とする請求項3記載の
    粉粒体流量測定装置。
  5. 【請求項5】 前記電極保持体は複数の支柱部と該支柱
    部の上端および下端に嵌合自在に接合されて前記支柱部
    を所定の間隔に保持する梁部とから構成され、前記支柱
    部の内側面に前記スパイラル状の耐熱製の導電体が伸縮
    自在に固定されてなることを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれかに記載の粉粒体流量測定装置。
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