DE112018005502T5

DE112018005502T5 - Temperaturmessvorrichtung und Temperaturmessverfahren für zu behandelnde Substanz sowie Rühr-/Entgasungsverfahren

Info

Publication number: DE112018005502T5
Application number: DE112018005502.7T
Authority: DE
Inventors: Fumihiko Takaoka; Ryosuke Eto
Original assignee: Shashin Kagaku Co Ltd
Current assignee: Shashin Kagaku Co Ltd
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-07-09
Also published as: KR20190042500A; CN109923386A; US20200232850A1; JP2019074385A; WO2019073738A1; CN109923386B; US11486766B2; JP6388992B1; KR101992300B1

Abstract

[Aufgabe] Bereitstellung einer Temperaturmessvorrichtung, durch die bei einer in einem Behälter aufgenommenen zu messenden Substanz in einem Schritt zur Drehbehandlung wie einem Rühren/Entgasen usw. einer zu behandelnden Substanz durch eine Umlauf- und/oder Rotationsbewegung des Behälters, die Temperatur der zu behandelnden Substanz in Echtzeit exakt gemessen werden kann.[Lösungsweg] Ein Behälter umfasst am oberen Abschnitt eine Sendeeinheit, und die Sendeeinheit misst bei einer Drehbehandlung mittels eines Strahlungsthermometers berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz in Echtzeit. Der Temperaturmesswert wird von der Sendeeinheit gesendet, und der gesendete Messwert von der außerhalb des Behälters installierten Empfangseinheit aufgenommen und aufgezeichnet. Außerdem kann der aufgezeichnete Messwert mit vorab aufgezeichneten Referenzwerten verglichen und zur Beurteilung eines Vorliegens/Nichtvorliegens einer Abnormalität der Rühr-/Entgasungsbehandlung genutzt werden. Ferner wird durch die gemessenen Daten auch eine Optimierung der Rühr-/Entgasungsbehandlung ermöglicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturmessvorrichtung und ein Temperaturmessverfahren für eine in einem Behälter aufgenommene, durch z. B. Rühren und Entgasen zu behandelnde Substanz sowie ein Rühr-/Entgasungsverfahren.
Hintergrundtechnologie
Es ist eine Rühr-/Entgasungsvorrichtung bekannt, die eine zu behandelnde Substanz rührt und entgast, indem ein Behälter, in dem die durch Rühren und Entgasen zu behandelnde Substanz (im Folgenden einfach als „zu behandelnde Substanz“ bezeichnet) aufgenommen ist, einem Umlauf und einer Rotation unterzogen wird.
Bei einer derartigen Rühr-/Entgasungsvorrichtung wird die zu behandelnde Substanz wie z. B. eine aus unterschiedlichen flüssigen Materialien gemischte Flüssigkeit oder ein Gemisch aus einem pulverförmigen Material und einem flüssigen Material, durch das Rotieren unter Einwirken einer Zentrifugalkraft durch das Umlaufen gerührt und entgast.
Im Allgemeinen erhöht sich tendenziell durch die Einwirkung der Drehbewegung, die Reibung mit dem Behälter usw. die Temperatur der zu behandelnden Substanz. Eine solche Temperaturänderung hängt z. B. von der Viskosität, der spezifischen Wärme und der Wärmekapazität ab.
Je nach der zu behandelnden Substanz kommt es jedoch durch das Ansteigen der Temperatur zu einer chemischen Veränderung oder einer Verschlechterung der Eigenschaften, sodass eine Rühr-/Entgasungsbehandlung unter temperaturkontrollierten Bedingungen erfolgen muss.
In Patentdokument 1 ist eine Vorrichtung offenbart, bei der eine Temperaturmessung einer zu behandelnden Substanz mittels eines Temperatursensors durchgeführt wird, der am Boden eines Behälters vorgesehen ist, in den die zu behandelnde Substanz aufgenommen wird.
In Patentdokument 2 ist ein Verfahren offenbart, bei dem die Temperatur einer zu behandelnden Substanz berührungsfrei von oberhalb eines Behälters gemessen wird. In Patentdokument 3 ist ein Verfahren offenbart, bei dem von oberhalb eines Behälters (einer Probenhalterung) ein temperaturempfindliches Widerstandselement expandiert und die Temperatur der zu behandelnden Substanz gemessen wird.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

[Patentdokument 1] JP Veröffentlichung Nr. 2016-159186 A
[Patentdokument 2] JP Patent Nr. 3627220 B
[Patentdokument 3] JP Veröffentlichung Nr. 2006-305512 A

Kurzfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Bei einem Verfahren, bei dem wie in Patentdokument 1 eine indirekte Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz erfolgt, besteht jedoch ein Problem, dass beim Verwenden eines Behälters mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit eine gegenüber Temperaturänderungen sensible Temperaturmessung nicht möglich ist.
Bei einer Vorrichtung, bei der wie in Patentdokument 2 eine Temperaturmessung mittels eines an einem Gehäuse befestigten Strahlungsthermometers berührungsfrei von oberhalb eines Behälters erfolgt, ist eine hochentwickelte Technik erforderlich, um den Temperatursensor exakt auf einer Verlängerung der Geraden der Rotationsachse des Behälters vorzusehen und synchron mit dem Umlaufzyklus die Temperatur der zu behandelnden Substanz in dem Behälter zu messen.
Bei einem Verfahren, bei dem wie in Patentdokument 3 ein temperaturempfindliches Widerstandselement in einen Behälter eingeschoben wird, besteht ein Problem darin, dass durch das temperaturempfindliche Widerstandselement der Ablauf einer Rühr-/Entgasungsbehandlung unterbrochen wird, und durch die Eigenwärme des temperaturempfindlichen Widerstandselements die Temperatur der zu behandelnden Substanz ansteigt. Ferner sinkt bei diesem Verfahren die Mittelachsensektion der zu behandelnden Substanz durch die Zentrifugalkraft der Drehbewegung, sodass der Nachweisabschnitt in der Nähe des Behälterbodens angeordnet werden muss, und dadurch nur die lokale Temperatur in der Nähe des Bodens des Behälters gemessen werden kann. Befinden sich außerdem bei der Rühr-/Entgasungsbehandlung der zu behandelnden Substanz in der Umgebung des temperaturempfindlichen Widerstandselements Luftblasen, kann es vorkommen, dass der Wärmefluss von der zu behandelnden Substanz auf das temperaturempfindliche Widerstandselement behindert wird, und eine Messtemperatur angezeigt wird, die niedriger ist als die tatsächliche Temperatur. Da ein die lokale Temperatur der zu behandelnden Substanz messendes temperaturempfindliches Widerstandselement durch die Strömung der zu behandelnden Substanz aufgrund des Rührens stark beeinflusst wird, kann es eine ganzheitliche Temperaturänderung der zu behandelnden Substanz nicht exakt messen.
Außerdem ist in Patentdokument 3 zwar auch ein Verfahren offenbart, bei dem die Temperatur des Behälters mittels eines Infrarot-Temperatursensors festgestellt wird, wobei jedoch das gleiche Problem wie bei Patentdokument 1 besteht.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Problematik macht sich die vorliegende Erfindung eine Bereitstellung einer Temperaturmessvorrichtung und eines Temperaturmessverfahrens, durch die während einer Durchführung der Rühr-/Entgasungsbehandlung präzise, einfach und in Echtzeit eine Temperaturüberwachung der durch Rühren und Entgasen zu behandelnden Substanz möglich ist, sowie eine Bereitstellung eines Rühr-/Entgasungsverfahrens zur Aufgabe, bei dem mittels der vorliegenden Temperaturmessvorrichtung die Temperatur gesteuert wird.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die Temperaturmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
eine Temperaturmessvorrichtung zum Messen der Temperatur einer zu behandelnden Substanz, die in einem Behälter aufgenommen ist, der sich umlaufend und/oder rotierend bewegt, welche
eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendeeinheit berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz misst, und Daten sendet, die den Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz umfassen,
die Empfangseinheit diese Daten empfängt, und die Sendeeinheit an einem oberen Deckel, der an dem Behälter lösbar befestigt wird, derart vorgesehen ist, dass sie einfallende Lichtstrahlen eines von der zu behandelnden Substanz ausgestrahlten Lichts nachweisen kann, und zusammen mit dem Behälter umlaufen kann.
Bei dem vorstehenden Aufbau
kann die Sendeeinheit auch
eine Sensorkomponente zum berührungsfreien Messen der Temperatur der zu behandelnden Substanz,
eine Stromquelle zum Zuführen von elektrischer Leistung an die Sensorkomponente, und
eine Rechenverarbeitungskomponente aufweisen, die die Daten, die den Messwert umfassen, an die Empfangseinheit sendet, sowie
kann die Empfangseinheit auch
eine Empfangskomponente zum Empfangen der Daten, die den Messwert umfassen, und
eine Aufzeichnungskomponente zum Aufzeichnen des Messwertes aufweisen.
Durch einen solchen Aufbau kann die Temperatur einer zu behandelnden Substanz während einer Behandlung mit einer Umlauf-/Rotationsbewegung (umlaufenden und rotierenden Bewegung) in Echtzeit und exakt gemessen werden. „Während einer Behandlung“ bezeichnet hierbei den Zeitraum ab dem Einsetzen des Behälters, in den die zu behandelnde Substanz aufgenommen wird, auf eine Behälterhalterung einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung bis zur Entnahme des Behälters aus der Behälterhalterung. Außerdem bezeichnet „während einer Behandlung“ bei einem Einschalten (ON) oder Ausschalten (OFF) der Stromquelle der Sendeeinheit mittels eines später erläuterten Beschleunigungssensors den Zeitraum ab dem Einwirken einer Drehbewegung auf die Behälterhalterung (dem Zeitpunkt, an dem der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung auf oder über einem Schwellenwert nachgewiesen hat) bis zum Anhalten der Drehbewegung der Behälterhalterung (dem Zeitpunkt, an dem der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung auf oder unter einem Schwellenwert nachgewiesen hat).
Bei dem vorstehenden Aufbau kann der Sichtwinkel der Sensorkomponente 20° bis 90° betragen.
Durch einen derartigen Aufbau kann die Temperatur der zu behandelnden Substanz exakt gemessen werden, selbst wenn die zu behandelnde Substanz einhergehend mit der Rühr-/Entgasungsbehandlung aufgrund der Zentrifugalkraft entlang der Behälterwandfläche aufsteigt.
Bei dem vorstehenden Aufbau kann an einer Lichteinfallöffnung der Sensorkomponente auch ein optisches Element installiert werden, das in Lichtachsenrichtung der Sensorkomponente bewegbar ist.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem auf einer Verlängerung der Geraden der Lichtachse der Sensorkomponente an einer von der Lichteinfallöffnung der Sensorkomponente entfernten Position ein optisches Element installiert wird.
Durch einen derartigen Aufbau kann entsprechend dem Behälter und der zu behandelnden Substanz das Messfeld der Sensorkomponente geändert und ein optimales Messfeld realisiert werden.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Sendeeinheit an dem oberen Deckel des Behälters installiert wird.
Durch einen derartigen Aufbau kann die Temperaturmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch auf eine bestehende Vorrichtung, die eine Drehbehandlung durchführt, wie eine Rühr-/Entgasungsvorrichtung, leicht angewendet werden, sodass eine Temperaturmessvorrichtung mit einer großen Erweiterungsfähigkeit erzielt werden kann.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Sendeeinheit auf einem mit dem Behälter synchron umlaufenden Drehkörper oberhalb des Behälters installiert wird.
Durch einen solchen Aufbau wird ein Austausch des Behälters erleichtert und die Produktivität bei der Massenproduktion eines Produkts verbessert.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Sendeeinheit durch ein sphärisches Kugellager schwenkbar gehalten wird.
Durch einen derartigen Aufbau wird stets eine dem Aufsteigen der zu behandelnden Substanz entlang der Behälterwandfläche entsprechende Messung ermöglicht.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Sendeeinheit ferner einen Beschleunigungssensor umfasst, und die Sendeeinheit mit dem Messen der Temperatur der zu behandelnden Substanz beginnt, wenn der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung auf oder über einem Schwellenwert nachweist.
Durch einen derartigen Aufbau kann die Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz automatisch erfolgen, wenn sie erforderlich ist, sodass eine Stromeinsparung der Sendeeinheit ermöglicht wird.
Das Temperaturmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist
ein Temperaturmessverfahren einer zu behandelnden Substanz während einer umlaufenden und/oder rotierenden Bewegung,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine oberhalb des Behälters installierte Sendeeinheit einen Sendezyklus wiederholt durchführt, der aus einem Messschritt, in dem die Temperatur der zu behandelnden Substanz berührungsfrei gemessen wird, einem Sendeschritt, in dem Daten, die den Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz umfassen, gesendet werden, und
einem Warteschritt besteht, in dem für eine vorbestimmte Zeit gewartet wird, sowie
eine außen an dem Behälter installierte Empfangseinheit einen Empfangszyklus wiederholt durchführt, der aus
einem Empfangsschritt, in dem nach dem Sendeschritt die von der Sendeeinheit gesendeten Daten, die den Messwert umfassen, empfangen werden, und
einem Aufzeichnungsschritt besteht, in dem der Messwert aufgezeichnet wird.
Durch ein derartiges Temperaturmessverfahren kann sowohl die Temperatur einer zu behandelnden Substanz in Echtzeit gemessen werden als auch eine Qualitätskontrolle des durch die Ausführung der Drehbehandlung erhaltenen Produkts durchgeführt werden, indem während der Drehbehandlung wie z. B. einer Rühr-/Entgasungsbehandlung die Messdaten der zu behandelnden Substanz als Anlagenhysterese aufgezeichnet werden.
Bei dem vorstehenden Verfahren
kann die Empfangseinheit auch
nach dem Aufzeichnungsschritt einen Vergleichsschritt, in dem der aufgezeichnete Messwert mit Referenzdaten verglichen wird, die vorab in einer
Aufzeichnungskomponente der Empfangseinheit aufgezeichnet sind, und
einen Beurteilungsschritt, in dem das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Abweichung zwischen dem Messwert und den Referenzdaten beurteilt wird, wiederholt durchführen.
Durch ein derartiges Temperaturmessverfahren kann festgestellt werden, ob eine Drehbehandlung, wie z. B. eine Rühr-/Entgasungsbehandlung, nach Plan erfolgt oder nicht, und sofort das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Auftretens einer Abnormalität bei der Behandlung beurteilt werden.
Das Rühr-/Entgasungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zum Rühren/Entgasen einer zu behandelnden Substanz, die in einem Behälter aufgenommen ist, der sich umlaufend und/oder rotierend bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass
eine oberhalb des Behälters installierte Sendeeinheit einen Sendezyklus wiederholt durchführt, der aus einem Messschritt, in dem die Temperatur der zu behandelnden Substanz berührungsfrei gemessen wird, einem Sendeschritt, in dem ein Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz gesendet wird, und einem Warteschritt besteht, in dem für eine vorbestimmte Zeit gewartet wird, sowie
eine außen an dem Behälter installierte Empfangseinheit einen Empfangszyklus wiederholt durchführt, der aus einem Empfangsschritt, in dem nach dem Sendeschritt der von der Sendeeinheit gesendete Messwert empfangen wird, einem Aufzeichnungsschritt, in dem der Messwert aufgezeichnet wird,
einem Vergleichsschritt, in dem nach dem Aufzeichnungsschritt der aufgezeichnete Messwert mit vorab in einer Aufzeichnungskomponente der Empfangseinheit aufgezeichneten Referenzdaten verglichen wird, und
einem Berechnungsschritt besteht, in dem ein Abweichungswert zwischen dem Messwert und den Referenzdaten berechnet wird, wobei
entsprechend dem Abweichungswert zumindest entweder die Drehzahl des Umlaufens oder der Rotation geändert wird.
Durch ein derartiges Rühr-/Entgasungsverfahren können die Rühr-/Entgasungsbehandlungsbedingungen automatisch korrigiert werden und eine Behandlung der zu behandelnden Substanz kann unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden.
Wirkungen der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung kann während einer Drehbehandlung in Form einer Umlaufbewegung oder einer Rotationsbewegung von oberhalb des Behälters in Echtzeit und präzise eine Temperaturmessung durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist nützlich, da sie große Anwendung auf verschiedene Drehbehandlungsvorrichtungen, wie z. B. eine Rühr-/Entgasungsvorrichtung, findet.
Außerdem wird es gemäß der vorliegenden Erfindung auch ermöglicht, das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Abnormalität bei einer Rühr-/Entgasungsbehandlung zu beurteilen, und ferner die optimalen Behandlungsbedingungen aufrechtzuerhalten.
Die Temperaturmessvorrichtung und das Temperaturmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können ohne Beschränkung auf eine Rühr-/Entgasungsbehandlung auch auf jede Drehbehandlungsvorrichtungen zur Durchführung einer Drehbehandlung bei einem Behälter, nachdem eine zu behandelnde Substanz aufgenommen worden ist, z. B. auf eine Schleifbehandlungsvorrichtung wie eine Kugelmühle, eine Pulverisierungsvorrichtung, eine Zentrifugalabscheidungsvorrichtung usw. angewendet werden.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Schnittzeichnung eines Behälters, der eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[2] 2 ist ein Strukturdiagramm eines Temperaturmesssystems gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 ist eine Schnittzeichnung einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung, die die Temperaturmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[4] 4 ist eine Schnittzeichnung eines Behälters, in der schematisch das Messfeld der Temperaturmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
[5] 5 ist eine Schnittzeichnung eines Behälters, der eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[6] 6 ist eine Teilschnittzeichnung eines Behälters, der eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[7] 7 ist eine Schnittzeichnung eines Behälters, der eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[8] 8 ist eine Schnittzeichnung eines Behälters, der eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung umfasst.
[9] 9 ist eine Schnittzeichnung einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung, die eine Temperaturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung umfasst.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei stellt keine der folgenden Ausführungsformen in Bezug auf die Anerkennung des Wesentlichen der vorliegenden Erfindung eine beschränkende Auslegung dar. Außerdem werden gleiche oder gleichartige Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erläuterung wird ggf. ausgelassen.
(Ausführungsform 1)
Im Folgenden werden ein Temperaturmessverfahren und ein Aufbau einer Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand des Beispiels einer Anwendung auf eine Rühr-/Entgasungsvorrichtung ausführlich erläutert, wobei die vorliegende Temperaturmessvorrichtung auch auf eine Schleifbehandlungsvorrichtung wie eine Kugelmühle, eine Pulverisierungsvorrichtung, eine Zentrifugalabscheidungsvorrichtung usw. angewendet werden kann.
<Aufbau der Vorrichtung>
1 zeigt den Aufbau eines Behälters 2, in den eine zu behandelnde Substanz 1 aufgenommen wird, bei einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
Der Behälter 2 wird durch eine später erläuterte Rühr-/Entgasungsvorrichtung unter gleichzeitigem Umlaufen rotiert, wodurch die zu behandelnde Substanz 1 gerührt und entgast wird. Damit der Behälter 2 einer Rotationsbewegung unterzogen werden kann, wird normalerweise als Form des Behälters 2 bevorzugt eine rotationssymmetrische Zylinderform z. B. mit einem Boden verwendet.
Am oberen Abschnitt des Behälters 2 wird zwischen einem oberen Deckel 3 und dem Behälter 2 liegend ein Zwischendeckel 4 befestigt, wobei der obere Deckel 3 mittels z. B. einer Schraube lösbar befestigt ist.
An dem oberen Deckel 3 ist als berührungsfreies Temperaturmessgerät ein Strahlungsthermometer 6, z. B. ein Infrarotsensor, derart installiert, dass dessen Lichteinfallöffnung der Seite der zu behandelnden Substanz 1 zugewandt ist, und eine Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz 1 durchgeführt wird, indem über eine an dem Zwischendeckel 4 vorgesehene Öffnung 5 von der zu behandelnden Substanz 1 ausgestrahltes, in das Strahlungsthermometer 6 einfallendes Licht festgestellt wird.
An dem oberen Deckel 3 ist eine Abdeckung 7 mittels Bolzen usw. derart befestigt, dass das Strahlungsthermometer 6 bedeckt wird, sodass unnötige Störungen durch Außenlicht verhindert werden können. Für den Behälter 2, den oberen Deckel 3 und die Abdeckung 7 kann bevorzugt ein Material verwendet werden, das Licht des gemessenen Wellenlängenbereichs abschirmt.
Außerdem können der obere Deckel 3 und die Abdeckung 7 auch einteilig gebildet sein.
An der Öffnung 5 kann eine das von dem Strahlungsthermometer 6 gemessene Licht durchlassende transparente Platte, z. B. ein Quarzglas vorgesehen werden, sodass ein Beschlagen der Oberfläche des Strahlungsthermometers 6 z. B. durch Wasserdampf der zu behandelnden Substanz 1 verhindert wird.
Ein Abnehmen und eine regelmäßige Reinigung lediglich des Zwischendeckels 4 ermöglicht eine Temperaturmessung in einem stets guten Zustand. Dadurch, dass eine Mehrzahl von Zwischendeckeln 4 vorbereitet wird, führt die Reinigung auch nicht dazu, dass die Arbeitsauslastung der Vorrichtung sinkt.
Die Präzision der Temperaturmessung kann auch dadurch erhöht werden, dass als transparente Platte, die an der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 installiert wird, ein Filter eingesetzt, der nur das Licht einer spezifischen Wellenlänge (z. B. Infrarotlicht) durchlässt, und ein für die Feststellung des Lichts im Bereich der spezifischen Wellenlänge geeignetes Strahlungsthermometer 6 verwendet wird. Zum Beispiel kann dadurch, dass ein Filter ausgewählt wird, das selektiv Licht einer Wellenlänge mit einem hohen Emissionsgrad der zu behandelnden Substanz 1 durchlässt, die Wirkung einer Verbesserung der Messpräzision der Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 erzielt werden.
Das im Allgemeinen verwendete Strahlungsthermometer 6 ist derart aufgebaut, dass es eine Wärmestrahlung von der gemessenen zu behandelnden Substanz von einer Lichteinfallöffnung 39 aufnimmt, die durch eine Linse gebündelt und zu einer Feststellungskomponente geleitet (gebündelt) wird, und dort die Temperaturmessung durchgeführt wird. Daher weist das Strahlungsthermometer 6 einen Einfallwinkelbereich (Sichtwinkel) θ des Lichts auf, der das messbare Messfeld zu der Lichtachse festlegt, wobei der gewünschte θ-Wert anhand verschiedener Spezifikationen des Strahlungsthermometers 6 ausgewählt werden kann.
Die Größe des Messfeldes auf der Oberfläche der zu behandelnden Substanz wird durch den Abstand von der zu behandelnden Substanz und dem Strahlungsthermometer 6 und den Sichtwinkel θ festgelegt. Wie später erläutert wird, wird als Wert von θ anhand der Form des Behälters 2, der Menge der zu behandelnden Substanz 1 usw. ein Wert ausgewählt, bei dem das optimale Messfeld erzielt wird.
Wie in 1 dargestellt, ist der Durchmesser der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 derart eingestellt, dass das Licht des Einfallwinkelbereichs θ in das Strahlungsthermometer 6 einfällt. Dadurch wird ein unnötiges Einfallen einer Synchrotronstrahlung aus dem Bereich abgesehen von dem Messfeld in das Strahlungsthermometer 6 abgeschirmt, sodass sich ein Messfehler aufgrund des Flächeneffekts des Strahlungsthermometers 6 reduziert.
Ferner kann es sich bevorzugt auch anbieten, eine Konusform zu bilden, indem im Querschnitt der Öffnung 5 eine Schräge vorgesehen wird.
Durch das Einstellen der Lichtaufnahmefläche des Strahlungsthermometers 6 und der Fläche der Öffnung 5, sowie des Neigungswinkels des Querschnitts der Öffnung 5 in Übereinstimmung mit der Entfernung des Abstands von beiden, kann verhindert werden, dass die Kante der Öffnung 5 die Fokussierungseigenschaften des einfallenden Lichts aufgrund der Diffraktion beeinflusst. Dadurch kann ein Sinken der Lichtaufnahmeintensität aufgrund der Diffraktion in der Nähe der Kante der Öffnung 5 unterdrückt werden.
Außerdem kann an der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 zum Ändern von θ auch ein zusätzliches optisches Element, wie z. B. eine Fresnellinse, installiert werden.
Dadurch, dass auf einer Verlängerung der Geraden der Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 auf der Seite des Behälters 2 ein optisches Element an der Öffnung 5, die von der Lichteinfallöffnung des Strahlungsthermometers 6 beabstandet positioniert ist, installiert wird, kann θ geändert werden, indem das über die Öffnung in das Strahlungsthermometer 6 einfallende Licht durch das optische Element gebeugt wird. Dadurch wird das Messfeld ohne Änderung des Strahlungsthermometers 6 an den Behälter und die Menge der zu behandelnden Substanz angepasst geändert und optimiert, wodurch die Präzision der Temperaturmessung verbessert werden kann.
Dadurch, dass der Zwischendeckel 4 mit der Öffnung 5 auf diese Weise vorgesehen wird, werden verschiedene Maßnahmen ermöglicht, wie z. B. ein Sinken der Arbeitsauslastung der Temperaturmessvorrichtung zu verhindern und die Präzision der Temperaturmessung zu verbessern.
In den oberen Abschnitt des Strahlungsthermometers 6 wird eine Stromquelle 8, z. B. eine Knopfbatterie, installiert. Da im Allgemeinen die Nachweiskomponente des Strahlungsthermometers 6 achsensymmetrisch (zylindrisch) ist, ist bevorzugt auch eine Anordnung möglich, bei der z. B. die Rotationsachsenlinie, um die der Behälter 2 rotiert, mit der Mittelachse (Lichtachse) des Strahlungsthermometers 6 und der Mittelachse (oder Schwerpunkt) der Stromquelle 8 (Batterie) übereinstimmen. Dadurch drehen sich beim Rotieren des Behälters 2 das Strahlungsthermometer 6 und die Stromquelle 8 jeweils um ihre Mittelachse, sodass auf einfache Weise die Wirkung erzielt werden kann, dass gegenüber der Rotationsbewegung des Behälters 2 ein Schwingen aufgrund von Schwankungen des Schwerpunkts des oberen Deckels 3 reduziert wird.
Die Anordnung der Stromquelle 8 ist jedoch nicht auf das Vorstehende beschränkt.
Das Strahlungsthermometer 6 und die Stromquelle 8 werden jeweils über Platinen 9a, 9b an dem oberen Deckel 3 mittels z. B. Bolzen befestigt. Die Bolzen werden symmetrisch zur Rotationsachse des Behälters 2 installiert, und die Form der Platinen 9a, 9b wird bevorzugt in einer zur Rotationsachse des Behälters 2 symmetrischen Form ausgelegt.
Die Platinen 9a, 9b werden z. B. mittels elektrisch leitfähiger Leitungen miteinander elektrisch verbunden, und an der Platine 9b wird ein Stromquellenschalter 10 installiert. Bei einer Behandlung der zu behandelnden Substanz 1 mittels des Behälters 2 kann der Stromquellenschalter 10 eingeschaltet (ON) und dem Strahlungsthermometer 6 elektrische Leistung zugeführt werden, wobei bei einer Nichtbenutzung der Stromquellenschalter 10 ausgeschaltet (OFF) und die Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Strahlungsthermometer 6 unterbrochen werden kann.
Zusätzlich kann die Platine 9a oder die Platine 9b mit einem Beschleunigungssensor 30 bestückt werden. Der Beschleunigungssensor 30 kann auch durch die Stromquelle 8 angetrieben werden, und beim Nachweis einer Beschleunigung, die eine bestimmte Beschleunigung (einen Schwellenwert) überschreitet, automatisch dem Strahlungsthermometer 6 elektrische Leistung zuführen. Der Aufwand einer manuellen Betätigung des Stromquellenschalters 10 kann eingespart und es kann verhindert werden, dass es vergessen wird, den Stromquellenschalter einzuschalten.
Ferner kann dadurch, dass automatisch die Stromquelle ausgeschaltet wird, wenn der Beschleunigungssensor 30 durch das Unterbrechen der Drehbehandlung eine Beschleunigung nachgewiesen hat, die eine vorbestimmte Beschleunigung (einen Schwellenwert) unterschreitet, auch eine Stromeinsparung angestrebt werden.
In diesem Fall kann durch die Ausgabe von dem Beschleunigungssensor 30 eine Relaisschaltung betrieben werden.
Der Beschleunigungssensor 30 kann elektrisch angetrieben werden, er kann aber auch mechanisch angetrieben werden. Durch die Verwendung eines Beschleunigungssensors, bei dem z. B. ein mechanisches Ein- und Ausschalten des Schalters mittels eines Gewichts und eines elastischen Körpers möglich ist, kann eine weitere Stromeinsparung angestrebt werden.
Außerdem ist auch ein Aufbau möglich, bei dem anstelle des Beschleunigungssensors 30 mittels eines Neigungsmessers nachgewiesen wird, dass der Behälter 2 auf eine geneigte Behälterhalterung der Rühr-/Entgasungsvorrichtung gesetzt wurde, wodurch das Ein- und Ausschalten des Schalters ermöglicht wird.
Wie vorstehend ausgeführt, kann dadurch, dass durch einen Beschleunigungssensor mit einem geringen Stromverbrauch oder einen Neigungsmesser, der keine elektrische Leistung benötigt, automatisch nachgewiesen wird, ob eine Drehbehandlung erfolgt, und die Stromquelle des Strahlungsthermometers 6 ein- und ausgeschaltet wird, ein unnötiger Batterieverbrauch verhindert und die Austauschfrequenz der Batterien reduziert werden.
Die Ausgabe des Strahlungsthermometers 6, d. h. der Temperaturmesswert, kann mittels eines drahtlosen Kommunikationsmittels außerhalb des Behälters 2 gesendet werden. Der Temperaturmesswert mittels des Strahlungsthermometers 6 in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen numerischen Wert beschränkt, der in die Temperatur konvertiert wurde, sondern kann auch ein der Temperatur entsprechender Wert der elektrischen Spannung, des elektrischen Stroms usw. (ein numerischer Wert, der in einer elektrischen Schaltung verwendet wird) sein.
2 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer einen Messwert der Temperatur umfassende Daten sendenden Sendeeinheit 11 und empfangenden Empfangseinheit 12.
Wie in 1 dargestellt, ist die Sendeeinheit 11 im Inneren der Abdeckung 7 aufgenommen und besteht z. B. aus dem Strahlungsthermometer 6, wobei die jeweiligen Strukturelemente an den Platinen 9a, 9b befestigt sind. Der obere Deckel 3 und die Abdeckung 7 bilden ein Gehäuse, in das die Sendeeinheit 11 aufgenommen wird.
Macht der Behälter 2 durch die Rühr-/Entgasungsvorrichtung eine Umlauf- und Rotationsbewegung, macht auch die Sendeeinheit 11 zusammen mit dem Behälter 2 eine Umlauf- und Rotationsbewegung.
Die Sendeeinheit 11 wird an dem oberen Deckel 3 außerhalb und oberhalb des Behälters 2 befestigt, sodass als Behälter 2 ein bestehender Behälter verwendet werden kann. Indem der Behälter 2, in den die zu behandelnde Substanz 1 aufgenommen wird, ausgewechselt wird, können mittels desselben oberen Deckels 3 unterschiedliche zu behandelnde Substanzen 1 gemessen werden, sodass eine Eignung auch für die Verwendung im Herstellungsprozess der Massenproduktion eines Produkts besteht.
Die Empfangseinheit 12 wird beabstandet zu dem Behälter 2 installiert, macht keine Umlauf- und Rotationsbewegung, und wird entweder in den Steuerabschnitt der Rühr-/Entgasungsvorrichtung eingebaut oder als separate Vorrichtung zu der Rühr-/Entgasungsvorrichtung z. B. unter Benutzung eines PCs (Personal Computers) gebildet. Insbesondere indem die Empfangseinheit 12 als separate Vorrichtung zu der Rühr-/Entgasungsvorrichtung gebildet wird, kann eine bestehende Rühr-/Entgasungsvorrichtung ohne Umbau um eine Temperaturmessfunktion ergänzt werden. Zwischen der Empfangseinheit 12 und der Rühr-/Entgasungsvorrichtung kann auch elektrisch eine Informationsübertragung erfolgen.
Außerdem kann auch eine Übertragung mittels einer bestehenden Kommunikationstechnik erfolgen.
Durch die Verwendung von aufgebauten (laminierten) Substraten für die Sendeeinheit 11 und die Empfangseinheit 12 kann eine Verkleinerung der jeweiligen Einheiten angestrebt werden.
Im Folgenden werden der Aufbau und die Funktionen der Sendeeinheit 11 und der Empfangseinheit 12 näher erläutert.
Die Sendeeinheit 11 umfasst eine Sensorkomponente 13, ein Netzteil 14 und eine CPU (Rechenverarbeitungskomponente) 15. Das Netzteil 14 umfasst eine Batterie 16 und einen Batterieladezustandsdetektor 17, und die CPU 15 umfasst eine Aufzeichnungskomponente 18, eine Zeitmesserkomponente 19 und eine Sendekomponente 20. Die Sensorkomponente 13 entspricht dem vorstehenden Strahlungsthermometer 6 und die Batterie 16 entspricht der Stromquelle 8.
Das Netzteil 14 führt der Sensorkomponente 13 und der CPU 15 elektrische Leistung zu, und detektiert außerdem mittels des Batterieladezustandsdetektors 17 den Ladezustand der Batterie 16 und gibt diesen an die CPU 15 aus. Die CPU 15 kann eine Austauschanforderung der Batterie 16 an die Empfangseinheit 12 aussenden. Außerdem ist es auch möglich, dass die CPU 15 den Ladezustand der Batterie 16 an die Empfangseinheit 12 sendet, und die Empfangseinheit 12 anhand des empfangenen Batterieladezustands beurteilt, ob ein Austausch der Batterie 16 erforderlich ist oder nicht.
Die Sensorkomponente 13 misst die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 und gibt diese als dem Temperaturmesswert entsprechendes elektrisches Signal an die CPU 15 aus. (Im Folgenden wird ggf. der Einfachheit halber das „dem Temperaturmesswert entsprechende elektrische Signal“ einfach als „Temperaturmesswert“ bezeichnet.)
Die CPU 15 fordert in bestimmten, durch die Zeitmesserkomponente 19 gemessenen Zeitabständen (Zyklen) von der Sensorkomponente 13 die Ausgabe eines Temperaturmesswerts an.
Die CPU 15 zeichnet die von der Sensorkomponente 13 ausgegebenen Temperaturmesswerte in der Aufzeichnungskomponente 18 als Daten auf, digitalisiert die aufgezeichneten Daten zusammen mit dem Messzeitpunkt durch eine Rechenverarbeitung und sendet sie von der Sendekomponente 20 als Ausgangssignal außerhalb der Sendeeinheit 11. Die Daten können z. B. gemäß dem Nahfeldkommunikationsstandard, dem Infrarotkommunikationsstandard usw. gesendet werden.
Von der Sendeeinheit 11 zu der Empfangseinheit 12 kann nicht nur der Temperaturmesswert, sondern es können auch den vorstehenden Batterieladezustand, den Messzeitpunkt usw. umfassende Daten als Ausgangssignale gesendet werden.
Wird dem Strahlungsthermometer 6 elektrische Leistung zugeführt, sodass die Temperaturmessung beginnt, führt die Sendeeinheit 11 in einem bestimmten Zyklus eine Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz 1 durch, während eine Drehbehandlung z. B. der Rühr-/Entgasungsbehandlung erfolgt. Das heißt, während der Rühr-/Entgasungsbehandlung werden als ein Sendezyklus drei Schritte wiederholt, und zwar:

ein Messschritt: Messschritt, in dem durch die Sensorkomponente 13 berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 gemessen wird,
ein Sendeschritt: Sendeschritt, in dem der gemessene Temperaturmesswert an die Empfangseinheit 12 gesendet wird, und ein Warteschritt: Warteschritt, in dem für eine vorbestimmte Zeit gewartet wird (keine Temperaturmessung erfolgt).

Der Zyklus der Temperaturmessung kann geändert werden, indem die Zeit des Wartens in dem vorstehenden Warteschritt geändert wird. Die Wartezeit, d. h. der Zyklus des Messens, kann z. B. ein in der Aufzeichnungskomponente 18 der Sendeeinheit 11 vorab aufgezeichneter vorbestimmter Wert sein, wie später erläutert wird, ist jedoch auch eine Änderung durch eine Anweisung mittels der Empfangseinheit 12 möglich.
Eine mittels der Empfangseinheit 12 angewiesene Wartezeit wird von der Empfangseinheit 12 gesendet, durch die Sendekomponente 20 der Sendeeinheit 11 empfangen und in der Aufzeichnungskomponente 18 als Zeitpunktinformation der Sendeeinheit 11 zum in Betrieb Setzen des Strahlungsthermometers 6 aufgezeichnet.
Zwischen der Sendekomponente 20 und der Empfangseinheit 12 ist ein Senden und Empfangen möglich, sodass wie vorstehend ausgeführt, ein von der Empfangseinheit 12 gesendete Signal durch die Sendekomponente 20 empfangen werden kann.
Infolgedessen ist unter der Bezeichnung Sendeeinheit 11 nicht zu verstehen, dass die Sendeeinheit 11 ausschließlich sendet.
Ist die Wartezeit kurz, kann die zeitliche Änderung der Temperaturmessung detailliert überwacht werden, wobei sich jedoch der Batterieverbrauch erhöht. Die Wartezeit kann z. B. entsprechend der chemischen und physikalischen Eigenschaften der zu behandelnden Substanz 1 und der Bedingungen der Rühr-/Entgasungsbehandlung, und unter Berücksichtigung beide der benötigten zeitlichen Auflösung und der Energiesparwirkung geeignet eingestellt werden. Die Temperaturmessung kann auch synchron zu der Drehzahl des Umlaufens durchgeführt werden.
Die Empfangseinheit 12 umfasst eine Empfangskomponente 21, eine Steuerkomponente 22, eine Anzeigekomponente 23, eine Bedienungskomponente 24 und eine Aufzeichnungskomponente 25. Dann empfängt die Empfangseinheit 12 ein von der Sendeeinheit 11 gesendetes Signal mit der Empfangskomponente 21, konvertiert das von der Steuerkomponente 22 empfangene Signal in den Temperaturmesswert umfassende Daten (z. B. Daten nur umfassend den Temperaturmesswert oder kombinierte Daten des Temperaturmesswertes mit dem Messzeitpunkt usw.), und zeichnet diese in der Aufzeichnungskomponente 25 auf. Zwischen der Empfangskomponente 21 und der Sendeeinheit 11 ist ein Senden und Empfangen möglich, sodass wie später ausgeführt, ein Signal von der Empfangseinheit 12 an die Sendeeinheit 11 gesendet werden kann. Beispielsweise kann die Sendeeinheit 11 dadurch, dass von der Empfangseinheit 12 an die Sendeeinheit 11 ein Signal gesendet wird, um mitzuteilen, dass die Empfangseinheit 12 ein Signal von der Sendeeinheit 11 empfangen hat, das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Empfangsfehlers der Empfangseinheit 12 feststellen, und für den Fall, dass ein Empfangsfehler festgestellt wurde, kann die Sendeeinheit 11 das Signal erneut an die Empfangseinheit 12 senden, sodass ein Fehlen von Messwerten verhindert werden kann.
Infolgedessen ist unter der Bezeichnung Empfangseinheit 12 nicht zu verstehen, dass die Empfangseinheit 12 ausschließlich empfängt.
Die Empfangseinheit 12 wiederholt als einen Empfangszyklus zwei Schritte, und zwar:

ein Empfangsschritt: Empfangsschritt, in dem ein von der Sendeeinheit 11 gesendeter Messwert empfangen wird, und
ein Aufzeichnungsschritt: Aufzeichnungsschritt, in dem eine Aufzeichnung in der Aufzeichnungskomponente erfolgt. Während der Ausführung der Rühr-/Entgasungsbehandlung,
ist die Empfangseinheit 12 in einem ständigen Betriebszustand, um von der Sendeeinheit 11 gesendete Ausgangssignale zu empfangen.
Neben bei dem ständigen Betriebszustand kann ein Empfangszyklus auch an den Sendezyklus des Messens, Sendens und Wartens angepasst betrieben werden.

Bei einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung, bei der eine Mehrzahl von Behältern auf einmal behandelt werden kann (vgl. z. B. 3) wird eine Mehrzahl von Sendeeinheiten 11 gleichzeitig verwendet, sodass die Durchführung einer Kommunikation zwischen einer einzigen Empfangseinheit und einer Mehrzahl von Sendeeinheiten erforderlich ist. In diesem Fall kann ein bestehender drahtloser Kommunikationsstandard verwendet werden, bei dem eine 1:n-Kommunikation möglich ist.
Die Empfangseinheit 12 kann auch in die Rühr-/Entgasungsvorrichtung eingebaut werden, wobei jedoch durch einen von der Rühr-/Entgasungsvorrichtung getrennten Aufbau eine effektive Nutzung bestehender verschiedener Rühr-/Entgasungsvorrichtungen möglich ist und sich die Erweiterungsfähigkeit auch erhöht. Durch die Benutzung einer drahtlosen Kommunikation für das Senden und Empfangen von Daten zwischen der Sendeeinheit 11 und der Empfangseinheit 12 wird eine Kommunikation mit der eine Drehbewegung machenden Sendeeinheit 11, und außerdem die Anwendung auf z. B. eine Rühr-/Entgasungsvorrichtung, die in einem Vakuum eine Rühr-/Entgasungsbehandlung durchführt, ermöglicht.
Die Aufzeichnungskomponente 25 zeichnet die Temperaturmesswerte als mit der zu behandelnden Substanz 1 und den jeweiligen Messzeitpunkten in Bezug gesetzte Datenbank (Temperaturdaten), und beim Vorliegen einer Mehrzahl von Sendeeinheiten 11 als Datenbanken für die jeweiligen Sendeeinheiten 11 auf.
Die Anzeigekomponente 23 kann die gemessene Temperatur ausgeben, und sie kann z. B. auch die zeitlichen Änderungen der Temperatur als Grafik darstellen. Außerdem kann sie auch beim Nachweis einer Abnormalität bei der Rühr-/Entgasungsbehandlung, wie später erläutert, eine Warnung anzeigen.
Die Bedienungskomponente 24 ermöglicht Eingaben durch einen Bediener. Beispielsweise ist es möglich, die Art und Weise der auf der Anzeigekomponente 23 dargestellten Grafik zu ändern, die Art der zu behandelnden Substanz 1 einzugeben und vorab in der Aufzeichnungskomponente 25 Materialwerte usw. der zu behandelnden Substanz 1 abzulegen, und dann mit den gemessenen Daten in Beziehung gesetzt in der Datenbank aufzuzeichnen.
Außerdem wird auch ermöglicht, dass durch einen Bediener in der Aufzeichnungskomponente 25 aufgezeichnete Daten entnommen werden und z. B. eine Analyse der Daten durchgeführt wird.
Ferner kann ein Bediener auch über die Bedienungskomponente 24 einen Befehl zur Zwangsabschaltung der Rühr-/Entgasungsbehandlung eingeben. Eine Zwangsabschaltung durch den Bediener wird durch eine Einstellung ermöglicht, durch die einer Kommandoeingabe über die Bedienungskomponente 24 der höchste Vorrang (die höchste Priorität) gegeben wird.
Es ist auch möglich, den Emissionsgrad der zu behandelnden Substanz 1 als Materialwert vorab in der Aufzeichnungskomponente 25 als Datenbank aufzuzeichnen, sodass die Steuerkomponente 22 den Emissionsgrad der zu behandelnden Substanz 1 aus der Datenbank ausliest und den von dem Strahlungsthermometer 6 ausgegebenen Messwert automatisch korrigiert.
Da je nach zu behandelnder Substanz 1 der Emissionsgrad verschieden ist, und der Temperaturmesswert des Strahlungsthermometers 6 von dem Emissionsgrad abhängt, kann aufgrund der Temperaturkorrektur durch die Steuerkomponente 22 eine exaktere Temperatur leicht erhalten werden.
Außerdem ist es auch möglich, dass die Empfangseinheit 12, wie vorstehend angegeben, an die Sendeeinheit 11 einen Befehl zur Ausführung der Temperaturmessung sendet.
Durch eine an die voraussehbare Temperaturänderung der zu behandelnden Substanz 1 angepasste Änderung der Häufigkeit der Temperaturmessung kann eine Energieeinsparung der Sendeeinheit 11 angestrebt werden. Ist z. B. voraussehbar, dass es zu plötzlichen Temperaturänderungen der zu behandelnden Substanz 1 kommt, wird an die Sendeeinheit 11 ein Befehl gesendet, durch den die Häufigkeit der Temperaturmessung erhöht wird (zur Verkürzung des Messzyklus), und wenn vorhersehbar ist, dass die Temperaturänderungen der zu behandelnden Substanz 1 mit einer geringen Geschwindigkeit erfolgen, wird an die Sendeeinheit 11 ein Befehl gesendet, durch den die Häufigkeit der Temperaturmessung verringert wird (zur Verlängerung des Messzyklus).
Der Befehl zur Messung von der Empfangseinheit 12 an die Sendeeinheit 11 kann zum jeweiligen Zeitpunkt der Temperaturmessung gesendet werden, und die Sendeeinheit 11, die diesen Temperaturmessbefehl empfangen hat, bei jeder derartigen Gelegenheit eine Temperaturmessung ausführen, die Empfangseinheit 12 kann aber auch ein Timing für die Temperaturmessung (Messzeitpunkt, Messzyklus usw.) an die Sendeeinheit 11 senden, sodass die Sendevorrichtung 11 dem Timing für die Temperaturmessung folgend eine Temperaturmessung ausführt. In diesem Fall führt die CPU 15 der Sendeeinheit 11 eine derartige Steuerung durch, dass Informationen des von der Empfangseinheit 12 gesendeten Messtimings in der Aufzeichnungskomponente 18 aufgezeichnet werden und dann die Sensorkomponente 13 den aufgezeichneten Timinginformationen folgend die Temperaturmessung durchführt.
Beim Betreiben der Sendeeinheit 11 mit einer Batterie kann so eine überflüssige Temperaturmessung ausgelassen und die Lebensdauer der Batterie verlängert werden.
Es ist auch möglich, das Timing der Temperaturmessung entsprechend der zu behandelnden Substanz 1 und deren Behandlungsbedingungen vorab in der Aufzeichnungskomponente 25 der Empfangseinheit 12 aufzuzeichnen, wobei die Steuerkomponente 22 das aufgezeichnete Timing der Temperaturmessung ausliest und das Timing der Temperaturmessung von der Empfangskomponente 21 an die Sendeeinheit 11 gesendet wird.
3 zeigt ein Beispiel einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100, die mit dem in 1 gezeigten Behälter 2 bestückt ist.
Eine Drehtrommel 102 mit einem Umlaufzahnrad 101 ist über ein Lager zu einer Umlaufachse 103 (feste Achse) frei drehend gehalten. Eine Drehbewegung durch einen Motor 104 wird über das Umlaufzahnrad 101 auf die Drehtrommel 102 übertragen, sodass sich die Drehtrommel 102 um die Umlaufachse 103 dreht.
Ein Umlauftisch 105 ist mit der Drehtrommel 102 verbunden (befestigt) und dreht sich zusammen mit der Drehtrommel 102.
Eine Behälterhalterung 106 weist eine Drehwelle 107 (Rotationswelle) auf, wobei die Drehwelle 107 über ein Lager an dem Umlauftisch 105 frei drehend gehalten ist. Daher dreht sich (läuft) die Behälterhalterung 106 durch die Drehung des Umlauftisches 105 um die Umlaufachse 103 als Zentrum.
Die Behälterhalterung 106 weist ein Rotationszahnrad 108 auf. Das Rotationszahnrad 108 greift in ein Zwischenzahnrad 109 ein, das über ein Lager an dem Umlauftisch 105 frei drehend gehalten ist. Ferner greift das Zwischenzahnrad 109 in ein Sonnenzahnrad 110 ein. Das Sonnenzahnrad 110 ist auf der Außenseite der Drehtrommel 102 angeordnet und zur Drehtrommel 102 über ein Lager frei drehend gehalten.
Ferner greift das Sonnenzahnrad 110 in ein Zahnrad 111 ein. Auf das Zahnrad 111 wird über ein Zahnrad 112 und ein Zahnrad 113, die ineinander eingreifen, eine Bremskraft einer Bremsvorrichtung 114, wie z. B. einer Pulverbremse übertragen.
Wirkt auf das Sonnenzahnrad 110 keine Bremskraft durch die Bremsvorrichtung 114 (bei einer Bremskraft von Null), wird es von der Drehtrommel 102 angetrieben und dreht sich.
Wurde die Bremskraft der Bremsvorrichtung 114 über das Zahnrad 111 auf das Sonnenzahnrad 110 übertragen, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Sonnenzahnrads 110 im Vergleich zu der Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel 102 ab, sodass ein Unterschied zwischen der
Drehgeschwindigkeit des Sonnenzahnrads 110 und der Drehgeschwindigkeit des mit der Drehtrommel 102 verbundenen Umlauftischs 105 entsteht. Dadurch dreht sich das Zwischenzahnrad 109 relativ zu dem Sonnenzahnrad 110. Da das Zwischenzahnrad 109 in das Rotationszahnrad 108 eingreift, dreht sich das Rotationszahnrad 108, sodass die Behälterhalterung 106 sich um die Drehwelle 107 dreht (rotiert).
Bei der vorstehenden Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 wurde ein Beispiel eines Aufbaus dargestellt, bei dem die Behälterhalterung 106 durch einen einzigen Antriebsmotor 104 zum Umlaufen gebracht und rotiert wird, wobei der Aufbau der Rühr-/Entgasungsvorrichtung nicht auf das Beispiel in 3 beschränkt ist.
Es ist z. B. ein Aufbau möglich, der separat einen Antriebsmotor für das Umlaufen und einen Antriebsmotor für das Rotieren umfasst, durch den die Behälterhalterung 106 zum Umlaufen gebracht und rotiert wird, wobei es auch ein anderer Aufbau möglich ist. Wie bereits ausgeführt, kann nämlich die Sendeeinheit 12 an dem Behälter 2 installiert werden, sodass eine Anwendung auf bestehende verschiedene Rühr-/Entgasungsvorrichtungen möglich ist.
In 3 sind zwei Behälter 2 bestückt. Derartig kann eine gleichzeitige Rühr-/Entgasungsbehandlung bei einer Mehrzahl von zwei oder mehr Behältern 2, und eine gleichzeitige Temperaturmessung der in der Mehrzahl von Behältern 2 aufgenommenen zu behandelnden Substanzen 1 durchgeführt werden.
Wie vorstehend ausgeführt, sind eine Mehrzahl von Behältern 2, d. h. eine Mehrzahl von Sendeeinheiten 11, und eine einzige Empfangseinheit 12 durch eine drahtlose Kommunikation mittels Radiowellen oder Infrarotstrahlen verbindbar.
Da die gesendete Datenmenge bei einer einmaligen Kommunikation gering ist, können verschiedene Kommunikationsstandards benutzet werden.
Die Behälter 2 sind in den Behälterhalterungen 106 der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 befestigt, sodass die Behälter 2 während des Umlaufens rotieren.
Durch die Zentrifugalkraft, die durch die Umlaufbewegung der Behälter 2 bewirkt wird, steigen die zu behandelnden Substanzen 1 entlang der Seitenwand der Behälter 2 auf. Wie in 3 gezeigt, ist das Messfeld in einem Bereich, in dem θ des Strahlungsthermometers 6 durch den Boden der Behälter 2 bestimmt wird, eingestellt, sodass eine Messung der Temperatur der zu behandelnden Substanzen 1 auch dann möglich ist, wenn die zu behandelnden Substanzen 1 aufsteigen.
Die Einstellung von θ des Strahlungsthermometers 6 muss an die Menge der zu behandelnden Substanz 1 und den Behälter 2 angepasst eingestellt werden.
Zum Beispiel ist, wie in 4 (a) gezeigt, eine Einstellung auf 20° oder auch eine Einstellung auf 90° in 4 (b) möglich.
Bei dem in 4 (a) gezeigten Beispiel kann nur der mittlere Abschnitt der Oberfläche der zu behandelnden Substanz 1 gemessen werden.
Da nur ein begrenzter Bereich der Oberfläche der zu behandelnden Substanz 1 gemessen wird, ist eine Messung der Durchschnittstemperatur der Gesamtoberfläche nicht möglich.
Bei dem in 4 (b) gezeigten Beispiel kann ein breiter Bereich der Oberfläche der zu behandelnden Substanz 1 gemessen werden. Es kann jedoch vorkommen, dass die Menge der zu behandelnden Substanz 1 gering ist, sodass nicht nur die Strahlung der zu behandelnden Substanz 1 sondern auch die Strahlung von der Seitenwand des Behälters 2 zunimmt, und eine exakte Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz 1 nicht möglich ist.
Als Beispiel eines geeigneten θ kann eine Einstellung derart erfolgen, dass wie in 4 (c) gezeigt, im Ruhezustand des Behälters 2 und im horizontalen Zustand der zu behandelnden Substanz 1, deren gesamte Oberfläche das Messfeld des Strahlungsthermometers 6 bedeckt, und die Oberfläche der zu behandelnden Substanz 1 und das Messfeld substantiell übereinstimmen.
Außerdem ist eine Optimierung möglich, bei der angepasst an den Zustand der zu behandelnden Substanz 1 beim Rotieren, wie in 3 gezeigt, θ wie in dem Beispiel von 4 (c) gezeigt noch eingestellt wird (z. B. der Wert von θ verkleinert wird).
Infolgedessen wird eine Temperaturmessung unter umfangreichen Bedingungen ermöglicht, indem der Wert von θ angepasst an die Form des Behälters 2 (Durchmesser und Höhe) und an die Menge der zu behandelnden Substanz 1 in einem Bereich von 20° bis 90° geeignet ausgewählt wird. Es ist möglich, aus im Handel erhältlichen verschiedenen Strahlungsthermometern, bei denen der Wert von θ aufgrund der Spezifikation des Strahlungsthermometers 6 festgelegt ist, das Strahlungsthermometer mit dem gewünschten θ auszuwählen. Wie vorstehend ausgeführt, kann an der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 ein zusätzliches optisches Element vorgesehen und θ eingestellt werden, wodurch ein für den Behälter 2 und die zu behandelnde Substanz 1 optimaleres θ erzielt werden kann.
Auf diese Weise können Temperaturänderungen einer zu behandelnden Substanz 1 exakt, reproduzierbar und in Echtzeit gemessen werden, ohne einer Beeinflussung durch vorübergehende und lokale Temperaturunregelmäßigkeiten aufgrund des Flusses der zu behandelnden Substanz 1 bei der Rühr-/Entgasungsbehandlung zu unterliegen, indem durch die Sendeeinheit 11 und die Empfangseinheit 12 die Temperatur des gesamten Messfeldes in der Nähe der zu behandelnden Substanz 1 bei der Rühr-/Entgasungsbehandlung gemessen wird.
Da dies außerdem berührungsfrei mit der zu behandelnden Substanz 1 erfolgt, wird auch die Rühr-/Entgasungsbehandlung der zu behandelnden Substanz 1 nicht beeinflusst.
<Anwendung auf eine Rühr-/Entgasungsbehandlung>
Die Empfangseinheit 12 umfasst die Aufzeichnungskomponente 25, sodass die Messdaten als Datenbank aufgezeichnet werden können.
Indem als Datenbank Referenzdaten (bzw. Standarddaten als Richtlinie), die der zu behandelnden Substanz 1 entsprechende zeitliche Änderungen der Temperatur darstellen, vorab aufgezeichnet, die tatsächlich gemessenen zeitlichen Änderungen der Temperaturmesswerte dann mit den Referenzdaten nach Bedarf verglichen werden, und die Abweichung von den Referenzdaten berechnet wird, kann beurteilt werden, ob ordnungsgemäß eine Rühr-/Entgasungsbehandlung ausgeführt wurde oder nicht. Selbstverständlich kann die Empfangseinheit 12 auch eine Aufzeichnungskomponente für vorab aufgezeichnete Referenzdaten (Aufzeichnungskomponente) separat zu der die gemessenen Temperaturmesswerte aufzeichnenden Aufzeichnungskomponente 25 (Aufzeichnungsbereich) umfassen.
Wenn z. B. in einem Massenproduktionswerk identische Produkte hergestellt werden, können zum Zweck der Qualitätskontrolle die Messtemperaturdaten aufgezeichnet, verwaltet und verwertet werden.
Konkret werden, wenn zur Herstellung identischer Produkte zu behandelnde Substanzen 1 aus identischen Materialien behandelt werden, Referenzdaten vorab gemessener typischer (oder unter optimierten Rühr-/Entgasungsbehandlungsbedingungen) Temperaturänderungen in der Aufzeichnungskomponente 25 als Datenbank aufgezeichnet.
Danach wird im Prozess der Rühr-/Entgasungsbehandlung in vorgegebenen Zeitabständen eine Abweichung zwischen der Temperatur der Referenzdaten und der gemessenen Temperatur aufgrund eines Temperaturunterschieds (Differenz) berechnet, und der Durchschnittswert (oder Gesamtwert) der Temperaturunterschiede berechnet, und erfolgt eine Einstellung, gemäß der für den Fall, dass der Absolutwert dieser Werte einen Schwellenwert überschritten hat, bzw. z. B. wenn der Durchschnittswert (oder der Gesamtwert) vom Bereich des Verwaltungsstandards abgewichen ist, das Vorliegen einer Abnormalität (Vorliegen einer Abweichung) beurteilt wird, und eine Warnung mittels einer Bildschirmanzeige, einer Lampe usw. ausgegeben wird, bzw. in der Datenbank das Auftreten einer Warnung aufgezeichnet wird. Liegt die Abweichung der Temperaturen im Bereich des Verwaltungsstandards, wird beurteilt, dass keine Abnormalität (keine Abweichung) vorliegt.
Anstelle des vorstehenden Temperaturunterschieds (der Differenz) kann auch das Quadrat der Differenz und der Durchschnittswert (oder Gesamtwert) des Absolutwerts der Differenz verwendet, und beim Überschreiten eines vorab eingestellten Schwellenwerts das Vorliegen einer Abnormalität beurteilt und eine Warnung ausgegeben werden. Es ist auch möglich, eine Mehrzahl dieser Werte zu kombinieren, und z. B. sowohl die Differenz als auch das Quadrat der Differenz zu verwenden und eine Warnung auszugeben.
Indem derartig mittels der Differenz, des Quadrats der Differenz oder des Durchschnittswerts (oder des Gesamtwerts) des Absolutwerts der Differenz dies als Abweichungswert definiert wird, kann die Abweichung von den Referenzdaten quantitativ bewertet werden.
Der Schwellenwert wird der zu behandelnden Substanz 1 (oder der Spezifikation des Produkts) entsprechend eingestellt, und kann z. B. durch einen Bediener über die Bedienungskomponente 24 eingegeben und in der Aufzeichnungskomponente 25 aufgezeichnet werden.
Der vorstehende Abweichungswert kann zusammen mit der Messzeit bedarfsweise berechnet werden, sodass das Vorliegen/Nichtvorliegen oder das Ausmaß einer Abweichung von den Referenzdaten dynamisch überwacht werden kann. Das heißt, dass eine dynamische Analyse dadurch möglich ist, dass von den Messdaten ab Beginn der Temperaturmessung bis zum aktuellen Zeitpunkt ein Abweichungswert berechnet, und im Verlauf der Messzeit bedarfsweise der Abweichungswert aktualisiert wird. Dadurch kann sofort festgestellt werden, ob die Rühr-/Entgasungsbehandlung nach Plan erfolgt oder nicht, bzw. ob eine Abnormalität vorliegt oder nicht, und automatisch eine Warnung ausgegeben werden.
Es ist auch möglich, geeignet einen Warnungspegel dem Materialwerte der zu behandelnden Substanz 1 entsprechend einzustellen, z. B. durch eine Differenzierung des Warnungspegels, indem z. B. der Fall, dass der Durchschnittswert des Quadrats der Differenz den Schwellenwert überschreitet, aber der Absolutwert des Durchschnittswerts der Differenz den Schwellenwert nicht überschreitet, als Warnungspegel 1 und der Fall, dass beide den Schwellenwert überschreiten, als Warnungspegel 2 eingestellt wird, und ferner der Fall, dass der Durchschnittswert der Differenz negativ ist, und der Fall, dass er positiv ist, differenziert werden.
Die Berechnung usw. dieser Differenzen erfolgt durch die Steuerkomponente 22, wobei der Warnpegel durch die Anzeigekomponente 23 ausgegeben und in der Aufzeichnungskomponente 25 als Datenbank aufgezeichnet werden kann.
Ferner wird auch eine Steuerung der Rühr-/Entgasungsbehandlung unter Nutzung der Daten der vorstehenden Abweichungswerte ermöglicht.
Es kann z. B. vorkommen, dass je nach der zu behandelnden Substanz 1 eine Temperaturobergrenze festgelegt ist, um chemische Veränderungen der zu behandelnden Substanz 1 bei der Rühr-/Entgasungsbehandlung zu verhindern. Andererseits kann eine Temperaturuntergrenze festgelegt sein, um die Rühr-/Entgasungswirkung zu erhöhen.
Auch in einem solchen Fall können die Behandlungsbedingungen der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 gesteuert und optimale Bedingungen der Rühr-/Entgasungsbehandlung aufrechterhalten werden, indem unter Nutzung der Daten der Abweichungswerte Befehlssignale von der Steuerkomponente 22 der Empfangseinheit 12 an die Steuerkomponente, die die Drehbewegung der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 steuert, gesendet werden.
Es kann z. B. eine Steuerung erfolgen, bei der die Drehzahl von zumindest entweder dem Umlauf oder der Rotation erhöht wird, wenn der Abweichungswert zwischen den Referenzdaten und den Messdaten die untere Grenze des Schwellenwerts unterschritten hat, und die Drehzahl von zumindest entweder dem Umlauf oder der Rotation gesenkt wird, wenn der Abweichungswert zwischen den Referenzdaten und den Messdaten die obere Grenze des Schwellenwerts überschritten hat.
Da die Ansprechgeschwindigkeit des Strahlungsthermometers 6 schnell ist, ist eine rückgekoppelte Steuerung einer derartigen Drehzahl möglich.
Außerdem kann z. B. ein Unterschied in der Strahlungsenergie aufgrund der Menge von Luftblasen der zu behandelnden Substanz 1 durch das Strahlungsthermometer 6 schnell festgestellt werden.
Als Referenzdaten können neben den Standarddaten (Daten bezüglich der zeitlichen Veränderung der unter optimierten Rühr-/Entgasungsbedingungen gemessenen Temperatur) verschiedene Temperaturänderungsdaten, die bezüglich der zu behandelnden Substanz 1 mit einer anderen Menge von Luftblasen gemessen wurden, vorab als Datenbank aufgezeichnet werden, und durch eine Gegenüberstellung mit die zeitliche Abhängigkeit dieser Temperaturänderungsdaten untersuchenden Mustern (Temperaturänderungsmustern) kann aus dem nächstliegenden Temperaturänderungsmuster der Zustand der zu behandelnden Substanz 1 gefolgert werden.
Die Gegenüberstellung kann durch die Steuerkomponente 22 erfolgen, die konkret den Abweichungswert zwischen den Messdaten und verschiedenen Temperaturänderungsmustern wie vorstehend berechnet, und das Temperaturänderungsmuster mit dem kleinsten Abweichungswert extrahiert. Oder es werden das Temperaturänderungsmuster der Standarddaten und das Temperaturänderungsmuster der zu behandelnden Substanz 1 spezifischer Zustände, z. B. in dem Zustand, in dem viele Luftblasen enthalten sind, jeweils als linear kombiniert und Messdaten reproduziert, wobei z. B. aus dem Verhältnis der jeweiligen Kombinationen gefolgert werden kann, welchem Zustand der Zustand der zu behandelnden Substanz 1 nahekommt. Durch die Benutzung der Kombinationsverhältnisse als Abweichungswert wird eine quantitative Analyse ermöglicht. Die Kombinationsverhältnisse können mittels der Methode der kleinsten Quadrate leicht (algebraisch) berechnet werden.
Durch das Erkennen des Musters der Temperaturänderungen wird nicht nur eine Temperaturmessung, sondern auch eine Folgerung des Zustands der zu behandelnden Substanz 1 ermöglicht. Dadurch ist auch eine Verwendung zur Nachweis der Zeitpunkt einer Beendigung der Rühr-/Entgasungsbehandlung möglich.
Da derartig bei den Messdaten die Temperatur die einzige Variable ist, ist es einfach, das Muster der Temperaturänderungen zu erkennen und zu analysieren, sodass keine hochgradige Messtechnik erforderlich ist, sondern auch mit einem normalen Personal Computer eine ausreichend schnelle Analyse möglich ist und in Echtzeit dynamisch analysiert werden kann.
In einem maximal vereinfachten Modell eines Temperaturänderungsmusters ist anzunehmen, dass (1) die Rühr-/Entgasungsbehandlungsbedingungen konstant sind und die Entstehung der Wärme aufgrund der Reibung der zu behandelnden Substanz 1 mit dem Behälter 2 konstant ist, und (2) eine zu der Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur (T(t)) der zu behandelnden Substanz 1 zum Zeitpunkt t und einer Umgebungstemperatur (Ta) proportionale Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Mittels einer aus diesen Annahmen abgeleiteten einfachen Differentialgleichung kann die Temperatur (T(t)) der zu behandelnden Substanz 1 als $T (t) = TA + A (1 - exp (- α t))$
ausgedrückt werden. Dabei sind A und α Konstanten.
Auch wenn es sich um ein einfaches Modell handelt, konnte im Hinblick auf die Gleichung 1 ein Abgleich an ein unter optimalen Rühr-/Entgasungsbedingungen tatsächlich gemessenes Temperaturänderungsmuster festgestellt werden. Dadurch wird die Gültigkeit der Temperaturmesswerte unterstützt.
Andererseits sind bei einem Temperaturänderungsmuster mittels eines Verfahrens zur Messung der Temperatur des Bodens des Behälters 2 anhand der Gleichung 1 unvorhersehbare Wendepunkte zu erkennen, sodass festgestellt wurde, dass die Temperaturmessung instabil ist, und dass die Temperaturmessung mittels der Temperaturmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung überlegen ist.
Außerdem kann, wenn unter Nutzung der vorstehenden Gleichung 1 bei der Steuerkomponente 22 A und α durch einen Vergleich mit dem tatsächlichen Messwert mittels der Methode der kleinsten Quadrate usw. ermittelt werden und eine Temperaturänderung prognostiziert wird, wobei prognostiziert wird, dass die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 einen zulässigen oberen Grenzwert überschreitet, eine Gegenmaßnahme ergriffen werden, bei der dieses Prognoseergebnis an die Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 gesendet wird, und durch die Steuerkomponente der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 die Drehzahl von zumindest entweder dem Umlauf oder der Rotation geändert, z. B. reduziert wird, oder die Rühr-/Entgasungsbehandlung unterbrochen wird. Andererseits kann für den Fall, dass der Prognosewert einen unteren Grenzwert unterschreitet, auch eine Gegenmaßnahme ergriffen werden, bei der durch die Steuerkomponente die Drehzahl von zumindest entweder dem Umlauf oder der Rotation geändert, z. B. vergrößert wird. Diese Gegenmaßnahmen können auch von der Steuerkomponente 22 für die Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 automatisch ausgeführt werden, indem in der Aufzeichnungskomponente 25 vorab ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert der prognostizierten Temperaturänderung für die zu behandelnde Substanz 1 erfasst wird.
Es ist auch möglich, dass die Prognose der Temperaturänderung durch eine lineare Annäherung anhand einer Mehrzahl (z. B. drei) aktueller Temperaturmesswerte erfolgt, beurteilt oder prognostiziert wird, ob die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 eine obere Grenze (untere Grenze) überschreitet (unterschreitet) oder nicht, und die vorstehenden Gegenmaßnahmen ausgeführt werden.
Außerdem ist es auch möglich, die zeitlichen Änderungen der Umlaufdrehgeschwindigkeit, der Rotationsdrehgeschwindigkeit und der Lasten (Drehmomente) der jeweiligen Antriebssysteme zum Zeitpunkt der Behandlung als Vorrichtungsdaten in der Aufzeichnungskomponente 25 aufzuzeichnen und die Wechselbeziehung zwischen diesen Vorrichtungsdaten und den Daten der Temperaturmessung zu analysieren. Dadurch wird auch die Optimierungsarbeit der Rühr-/Entgasungsbedingungen erleichtert.
Zum Beispiel kann die Wechselbeziehung zwischen der Last und der Temperatur in Echtzeit überwacht werden, da bei einer großen Last des Antriebssystems gefolgert werden kann, dass die Reibung im Inneren der zu behandelnden Substanz 1 und die Reibung zwischen der zu behandelnden Substanz 1 und dem Behälter 2 groß ist.
Es ist auch möglich, am Boden des Behälters 2 die Temperaturmessung des Behälters 2 mittels eines thermoelektrischen Elements usw. zu überwachen, Unterschiede der Muster zwischen der durch das thermoelektrische Element usw. gemessenen Temperaturänderung des Behälters 2 und der durch das Strahlungsthermometer 6 gezeigten Temperaturänderung vorab aufzuzeichnen und einen Vergleich mit den tatsächlichen Messdaten in Echtzeit durchzuführen. Der Entstehungszustand der Wärme ist aufgrund der Charakteristiken usw. der Materialien der zu behandelnden Substanz 1 unterschiedlich, sodass auf diese Weise klare Merkmale der zeitlichen Abhängigkeit der Temperaturänderungen von beiden ggf. zu erkennen sind und der Zustand der zu behandelnden Substanz 1 indirekt überwacht werden kann.
(Ausführungsform 2)
Im Allgemeinen bündelt das Strahlungsthermometer 6 ein von der zu behandelnden Substanz ausgestrahltes Licht, leitet es zu einer Nachweiskomponente und führt eine Temperaturmessung durch. Infolgedessen weist das Strahlungsthermometer 6 eine das Licht mittels einer Linse bündelnde Lichtachse auf. In der Ausführungsform 1 erfolgte ein Installieren, bei dem die Lichtachse 31 des Strahlungsthermometers 6 mit der Rotationsachse 32 des Behälters 2 übereinstimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Anordnung, bei der die Lichtachse 31 des Strahlungsthermometers 6, wie in 5 gezeigt, unter Beibehaltung der Parallelität zu der Rotationsachse 32 des Behälters 2, von der Rotationsachse 32 um eine bestimmte Größe δ, z. B. etwa 1/10 des Radius des Behälters 2 versetzt wird.
Der Behälter 2 macht sowohl eine Umlaufbewegung als auch eine Rotationsbewegung. Wird mit einer hohen Drehzahl rotiert, um die Rührwirkung zu erhöhen, ist die Rührwirkung in der Nähe der Rotationsachse 32 gering, wobei außerdem aufgrund der Zentrifugalkraft der Rotation im mittleren Abschnitt, der auf der Rotationsachse 32 des Behälters 2 positioniert ist, eine Vertiefung in der zu behandelnden Substanz 1 entsteht.
Es ist daher möglich, dass die Lichtachse 31 des Strahlungsthermometers 6 von der Rotationsachse 32 des Behälters 2 um den Abstand 5 versetzt angeordnet, sowie der Einfluss durch eine Vertiefung der zu behandelnden Substanz 1 reduziert und die Präzision der Temperaturmessung weiter verbessert wird.
(Ausführungsform 3)
Das Strahlungsthermometer 6 umfasst, wie vorstehend angegeben, ein optisches System, wobei durch das Strahlungsthermometer 6 das Messfeld festgelegt ist. Das Messfeld wird bevorzugt entsprechend dem Behälter 2 und der Menge der zu behandelnden Substanz 1, die in dem Behälter 2 aufgenommen ist, optimiert. Wird zu diesem Zweck eine Mehrzahl von ein Strahlungsthermometer 6 als Sensorkomponente 13 verwendenden Sendeeinheiten 11 mit verschiedenen Messfeldern vorbereitet, und die Sendeeinheit 11 ausgewählt, die dem optimalen Messfeld am Nächsten ist, besteht ein Problem erhöhter Kosten.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist möglich, dass durch ein einziges Strahlungsthermometer 6 eine Optimierung des Messfeldes ermöglicht wird.
Wie in 6 gezeigt, ist an der Lichteinfallöffnung 39 des Strahlungsthermometers 6 (Sensorkomponente 13) ein beweglicher Stützsockel 41 installiert, an dem ein das Einfalllicht brechendes optisches Element 40, z. B. eine Sammellinse, befestigt ist.
Der bewegliche Sockel 41 ist entlang der Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 parallel bewegbar und kann ferner z. B. mittels einer Schraube an dem Strahlungsthermometer 6 befestigt werden.
Durch das Bewegen des beweglichen Sockels 41 kann das optische Element 40 an der Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 die Brennweite und dadurch den Sichtwinkel des in das Strahlungsthermometer 6 einfallenden Lichts ändern.
Der bewegliche Stützsockel 41 kann in Lichtachsenrichtung bewegbar vorgesehen werden, indem auf der zylinderförmigen Außenseite der Strahlungsthermometers 6 und auf der zylinderförmigen Innenseite des beweglichen Stützsockels 41 Schraubengewinde im gleichen Abstand gebildet werden und dann der bewegliche Stützsockels 41 gedreht wird.
Damit er an der optimalen Position befestigt werden kann, kann bei dem beweglichen Stützsockel 41 ein durch die Seitenwand des beweglichen Stützsockels 41 führendes Schraubenloch gesondert vorgesehen werden und der bewegliche Stützsockel 41 mit einem Bolzen an dem Strahlungsthermometer 6 befestigt werden.
Außerdem kann der Sichtwinkel durch eine Änderung der Position des beweglichen Stützsockels 39 kontinuierlich geändert werden. Im Gegensatz zur Verwendung einer Linse an der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 kann infolgedessen der Sichtwinkel fein eingestellt werden, und ferner ist eine Optimierung des Messfeldes möglich und die Temperaturmesspräzision kann verbessert werden.
Durch die Kombination mit einem an der Öffnung 5 des Zwischendeckels 4 installierten optischen Element (z. B. einer Fresnellinse) ist eine Änderung des Sichtwinkels in einem umfangreichen Bereich möglich.
(Ausführungsform 4)
In der Ausführungsform 1 wurde am oberen Abschnitt (Außenseite des Behälters 2) des oberen Deckels 3 hervorstehend die Abdeckung 7 befestigt, in deren Innerem die Sendeeinheit 11 aufgenommen ist.
Wie in 7 gezeigt, kann die Abdeckung 7 auch am unteren Abschnitt des oberen Deckels 3, d. h. auf der Seite des Behälters 2 hervorstehend befestigt, und im Inneren der Abdeckung 7 die Sendeeinheit 11 aufgenommen werden.
Wie in 7 gezeigt, werden die Platinen 9a und 9b mittels z. B. Bolzen an der Abdeckung 7 befestigt und die Abdeckung 7 wird mittels z. B. Bolzen an dem oberen Deckel 3 von oberhalb des oberen Deckels 3 befestigt. Durch einen derartigen Aufbau kann die Sendeeinheit 11 im Inneren des oberen Deckels 3 aufgenommen werden, sodass eine Verkleinerung der vorliegenden Vorrichtung ermöglicht wird. Dadurch kann auch einer kleinformatigen Rühr-/Entgasungsvorrichtung leicht entsprochen werden.
Da ebenso wie bei der Ausführungsform 1 durch das Strahlungsthermometer 6 von oberhalb des Behälters 2 die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 direkt und in Echtzeit gemessen werden kann, wird auf eine Erläuterung der Temperaturmessung verzichtet.
Mit „oberhalb des Behälters 2“ ist die Seite gemeint, die entlang der Rotationsachse des Behälters 2 dem Boden des Behälters 2 gegenüberliegt.
(Ausführungsform 5)
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird entsprechend dem Phänomen, dass die zu behandelnde Substanz 1 bei der Durchführung der Rühr-/Entgasungsbehandlung der zu behandelnden Substanz 1 aufgrund der Zentrifugalkraft aufsteigt, die Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 die Rotationsachse des Behälters 2 in einem bestimmten Winkel kreuzend (geneigt) in die Richtung gerichtet, in die die zu behandelnde Substanz 1 aufsteigt, sodass eine Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz 1 während der Drehbehandlung unter an diese Form angepassten optimalen Bedingungen durchgeführt werden kann.
Wie in 8 gezeigt, wird die Sendeeinheit 11, die das Strahlungsthermometer 6 usw. umfasst, über die Platinen 9a und 9b an einem Gehäuse 33 befestigt. Das Gehäuse 33 entspricht der Abdeckung 7 in 1 und nimmt in seinem Inneren die Sendeeinheit 11 auf. Das Gehäuse 33 ist an einer Welle 36 befestigt, die mit einem sphärischen Körper 35 eines sphärischen Kugellagers 34 verbunden ist, und wird derart positioniert, dass die Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 (Sensorkomponente 13) der Sendeeinheit 11 mit der Mittelachse der Welle übereinstimmt.
Das sphärische Kugellager 34 wird an einem Stützkörper 37 befestigt und der Stützkörper 37 wird an dem oberen Deckel 3 befestigt.
Der Stützkörper 37 wird derart positioniert, dass beim Anbringen des oberen Deckels 3 an dem Behälter 2 im Ruhezustand die Mittelachse der Welle 36 und die Rotationsachse (drehsymmetrische Achse) des Behälters 2 übereinstimmen.
Infolgedessen wird das Gehäuse 33 durch das sphärische Kugellager 34 schwenkbar gehalten und kann in alle Richtungen zu der Rotationsachse des Behälters 2 frei geneigt werden.
Ferner ist an der Welle 36 ein Stopper 38 befestigt, der den maximalen Neigungswinkel der Welle 36 festlegt. Das heißt, wird die Welle 36 geneigt, interferiert der Stopper 38 mit der Oberfläche des sphärischen Kugellagers 34, begrenzt den Neigungswinkel und verhindert, dass sich die Welle 36 über den maximalen Neigungswinkel (Obergrenze des Neigungswinkels) neigt.
Der maximale Neigungswinkel wird entsprechend einer Aufsteigungsgröße der zu behandelnden Substanz 1 festgelegt.
Außerdem kann der maximale Neigungswinkel durch die Form und die Position des Installierens des Stoppers 38 geändert werden.
Auf diese Weise kann das Gehäuse 33 durch das sphärische Kugellager 34 innerhalb des maximalen Neigungswinkels frei geneigt (gedreht) werden.
Wird der durch das sphärische Kugellager 34 frei neigbare obere Deckel 3, der das Strahlungsthermometer 6 umfasst, an dem Behälter 2 angebracht, der Behälter 2 auf die Behälterhalterung 106 der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 gesetzt und die Rühr-/Entgasungsbehandlung ausgeführt, wird die Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 durch die Zentrifugalkraft in die von der Umlaufachse wegführende Richtung geneigt.
Gleichzeitig steigt die zu behandelnde Substanz 1 in die von der Umlaufachse wegführende Richtung auf.
Das Strahlungsthermometer 6 der an dem Gehäuse 33 befestigten Sendeeinheit 11 kann von oberhalb des Behälters 2 eine Temperaturmessung des Abschnitts durchführen, der dem Aufsteigen der zu behandelnden Substanz 1 entspricht.
Infolgedessen kann das Strahlungsthermometer 6 trotz der Rotationsbewegung des Behälters 2 stets eine Temperaturmessung des aufsteigenden Abschnitts der zu behandelnden Substanz 1 durchführen.
Mit „oberhalb des Behälters 2“ ist die Seite gemeint, die entlang der Rotationsachse des Behälters 2 dem Boden des Behälters 2 gegenüberliegt.
(Ausführungsform 6)
Bei der vorstehenden Ausführungsform handelte es sich um einen Aufbau, bei dem das Strahlungsthermometer 6 über den oberen Deckel 3 an dem Behälter 2 befestigt wird. Bei einem Aufbau einer Rühr-/Entgasungsvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform 6 ist das Strahlungsthermometer 6 nicht an einem Behälter 202, sondern an einem Umlaufkörper befestigt, der zusammen mit dem Behälter 202 umläuft, und führt eine Temperaturmessung der in dem Behälter 202 aufgenommenen zu behandelnden Substanz 1 durch.
9 zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Rühr-/Entgasungsvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform 6. Ebenso wie bei der in 3 gezeigten Rühr-/Entgasungsvorrichtung 100 dreht sich eine Drehtrommel 102 mittels eines Antriebsmotors 104 um eine Umlaufachse 103.
Mit der Drehtrommel 102 ist ein Umlaufarm 201 gekoppelt (befestigt). Dadurch dreht sich der Umlaufarm 201 über die Drehtrommel 102 und die Umlaufachse 107 zusammen mit dem Umlauftisch 105, der die Behälterhalterung 106 stützt. Der Umlaufarm 201 erstreckt sich bis oberhalb des auf die Behälterhalterung 106 gesetzten Behälters 202.
Mit „oberhalb des Behälters 202“ ist die Seite gemeint, die entlang der Rotationsachse des Behälters 202 dem Boden des Behälters 202 gegenüberliegt.
Oberhalb des Behälters 202 wird das Gehäuse 33 an dem Umlaufarm 201 befestigt. Die Sendeeinheit 11, die das Strahlungsthermometer 6 usw. umfasst, wird an einem Gehäuse 33 befestigt.
Der obere Abschnitt des Behälters 202 ist offen, sodass die Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 in Richtung der zu behandelnden Substanz 1, die in dem Behälter 202 aufgenommen ist, gerichtet werden und die Temperatur der zu behandelnden Substanz 1 gemessen werden kann.
Wie in 6 gezeigt, kann an der Lichteinfallsöffnung des Strahlungsthermometers 6 ein zusätzliches optisches Element installiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist alleine durch den Austausch des Behälters 202 eine Temperaturmessung der zu behandelnden Substanz 1 leicht möglich. Daher wird z. B. bei der Massenproduktion desselben Produkts der Austausch des Behälters 202 erleichtert und die Produktivität verbessert.
Außerdem wirkt auf die Sendeeinheit 11 keine Rotationsbewegung, sodass verglichen mit dem Fall einer Rotationsbewegung die Haltbarkeit der Sendeeinheit 11 verbessert werden kann.
Da die Sendeeinheit 11 außerdem, anders als bei der Ausführungsform 5, keiner Rotationsbewegung unterliegt, kann auch die Lichtachse des Strahlungsthermometers 6 ohne die Verwendung eines sphärischen Kugellagers geneigt und stets in einem dem Ansteigen entsprechenden Winkel installiert werden.
Anstelle der Verwendung der Stromquelle 8 kann außerdem der Sendeeinheit 11 auch über den Umlaufarm 201 mittels eines Kabels von außen elektrische Leistung zugeführt werden.
Wird als Stromquelle 8 eine Knopfbatterie verwendet, ist ein regelmäßiger Batteriewechsel erforderlich, wobei jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform ohne Unterbrechung der Zufuhr der elektrischen Leistung aufgrund eines Batteriewechsels eine stabile Zufuhr elektrischer Energie möglich ist.
Bei den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen wurde die elektrische Leistung z. B. mittels einer Batterie als Stromquelle 8 zugeführt, wobei jedoch auch eine drahtlose Stromzufuhr (mittels Radiowellen, Licht usw.) oder eine Stromerzeugung durch die Umlauf- oder Rotationsbewegung möglich ist, oder mittels einer Solarzelle von außen Licht aufgenommen und Strom erzeugt werden kann.
Bei einer Stromerzeugung mittels der Umlauf- oder Rotationsbewegung ist auch ein Aufbau möglich, bei dem das Netzteil 14 der Sendeeinheit 11 mit einem Regulator bestückt wird, sodass dem Strahlungsthermometer 6 eine stabile elektrische Leistung zugeführt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann während der Durchführung einer Drehbehandlung, wie einer Umlauf- oder Rotationsbewegung, die Temperatur der zu behandelnden Substanz in Echtzeit gemessen werden, sodass eine Abnormalität der Temperaturänderung der zu behandelnden Substanz festgestellt, und dieser Temperaturänderung entsprechend der Betriebsinhalt der Rühr-/Entgasungsbehandlung usw. automatisch geändert werden kann. Ferner kann eine Temperaturhistorie der zu behandelnden Substanz bei der Drehbehandlung als Datenbank aufbewahrt und eine Qualitätskontrolle des Produkts durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist daher umfangreich industriell anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: zu behandelnde Substanz
2: Behälter
3: oberer Deckel
4: Zwischendeckel
5: Öffnung
6: Strahlungsthermometer
7: Abdeckung
8: Stromquelle
9a, 9b: Platinen
10: Stromquellenschalter
11: Sendeeinheit
12: Empfangseinheit
13: Sensorkomponente
14: Netzteil
15: CPU (Rechenverarbeitungskomponente)
16: Batterie
17: Batterieladezustandsdetektor
18: Aufzeichnungskomponente
19: Zeitmesskomponente
20: Sendekomponente
21: Empfangskomponente
22: Steuerungskomponente
23: Anzeigekomponente
24: Bedienungskomponente
25: Aufzeichnungskomponente
30: Beschleunigungssensor
31: Lichtachse
32: Rotationsachse
33: Gehäuse
34: sphärisches Kugellager
35: sphärischer Körper
36: Welle
37: Stützkörper
38: Stopper
39: Lichteinfallöffnung
40: optisches Element
41: beweglicher Stützsockel
100: Rühr-/Entgasungsvorrichtung
101: Drehzahnrad
102: Drehtrommel
103: Umdrehungsachse
104: Motor
105: Umlauftisch
106: Behälterhalterung
107: Drehachse
108: Rotationszahnrad
109: Zwischenzahnrad
110: Sonnenzahnrad
111: Zahnrad
112: Zahnrad
113: Zahnrad
114: Bremsvorrichtung
200: Rühr-/Entgasungsvorrichtung
201: Umlaufarm
202: Behälter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3627220 B [0003]

Claims

Temperaturmessvorrichtung zum Messen der Temperatur einer zu behandelnden Substanz, die in einem Behälter aufgenommen ist, der sich umlaufend und/oder rotierend bewegt, welche eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz misst, und Daten sendet, die den Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz umfassen, die Empfangseinheit diese Daten empfängt, und die Sendeeinheit an einem oberen Deckel, der an dem Behälter lösbar befestigt wird, derart vorgesehen ist, dass sie einfallende Lichtstrahlen eines von der zu behandelnden Substanz ausgestrahlten Lichts nachweisen kann, und sich zusammen mit dem Behälter umlaufen kann.
Temperaturmessvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit auf die zu behandelnde Substanz gerichtet installiert ist.
Temperaturmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit eine Sensorkomponente zum berührungsfreien Messen der Temperatur der zu behandelnden Substanz, eine Stromquelle zum Zuführen von elektrischer Leistung an die Sensorkomponente, und eine Rechenverarbeitungskomponente aufweist, die die Daten, die den Messwert umfassen, an die Empfangseinheit sendet, sowie die Empfangseinheit eine Empfangskomponente zum Empfangen der Daten, die den Messwert umfassen, und eine Aufzeichnungskomponente zum Aufzeichnen des Messwertes aufweist.
Temperaturmessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtwinkel der Sensorkomponente 20° bis 90 ° beträgt.
Temperaturmessvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Lichteinfallöffnung der Sensorkomponente ein in Lichtachsenrichtung der Sensorkomponente bewegbares optisches Element installiert ist.
Temperaturmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Verlängerung der Geraden der Lichtachse der Sensorkomponente an einer von der Lichteinfallöffnung der Sensorkomponente entfernten Position ein optisches Element installiert ist.
Temperaturmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit durch ein sphärisches Kugellager zu dem oberen Deckel des Behälters schwenkbar gestützt wird.
Temperaturmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit ferner einen Beschleunigungssensor umfasst, und der Sensoreinheit eine elektrische Leistung zugeführt wird, wenn der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung auf oder über einem Schwellenwert nachweist.
Temperaturmessverfahren einer zu behandelnden Substanz, die in einem Behälter aufgenommen ist, der sich umlaufend und/oder rotierend bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinheit, die an einem oberen Deckel, der lösbar an dem Behälter befestigt wird, derart eingesetzt ist, dass sie einfallende Strahlen eines von der zu behandelnden Substanz ausgestrahlten Lichts nachweisen kann, einen Sendezyklus wiederholt durchführt, der aus einem Messschritt, in dem berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz gemessen wird, einem Sendeschritt, in dem Daten, die den Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz umfassen, gesendet werden, und einem Warteschritt, in dem für eine vorbestimmte Zeit gewartet wird, besteht, sowie eine außen an dem Behälter installierte Empfangseinheit einen Empfangszyklus wiederholt durchführt, der aus einem Empfangsschritt, in dem nach dem Sendeschritt die von der Sendeeinheit gesendeten Daten, die den Messwert umfassen, empfangen werden, und einem Aufzeichnungsschritt, in dem der Messwert aufgezeichnet wird, besteht.
Temperaturmessverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit nach dem Aufzeichnungsschritt einen Vergleichsschritt, in dem der aufgezeichnete Messwert mit Referenzdaten verglichen wird, die vorab in einer Aufzeichnungskomponente der Empfangseinheit aufgezeichnet sind, und einen Beurteilungsschritt, in dem das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Abweichung zwischen dem Messwert und den Referenzdaten beurteilt wird, wiederholt durchführt.
Rühr-/Entgasungsverfahren einer zu behandelnden Substanz, die in einem Behälter aufgenommen ist, der sich umlaufend und/oder rotierend bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinheit, die an einem oberen Deckel, der lösbar an dem Behälter befestigt wird, derart eingesetzt ist, dass sie einfallende Strahlen eines von der zu behandelnden Substanz ausgestrahlten Lichts nachweisen kann, einen Sendezyklus wiederholt durchführt, der aus einem Messschritt, in dem berührungsfrei die Temperatur der zu behandelnden Substanz gemessen wird, einem Sendeschritt, in dem einen Messwert der Temperatur der zu behandelnden Substanz umfassende Daten gesendet werden, und einem Warteschritt, in dem für eine vorbestimmte Zeit gewartet wird, besteht, sowie die außen an dem Behälter installierte Empfangseinheit einen Empfangszyklus wiederholt durchführt, der aus einem Empfangsschritt, in dem nach dem Sendeschritt die von der Sendeeinheit gesendeten Daten, die den Messwert umfassen, empfangen werden, einem Aufzeichnungsschritt, in dem der Messwert aufgezeichnet wird, einem Vergleichsschritt, in dem nach dem Aufzeichnungsschritt der aufgezeichnete Messwert mit vorab in der Aufzeichnungskomponente der Empfangseinheit aufgezeichneten Referenzdaten verglichen wird, und einem Schritt, in dem ein Abweichungswert zwischen dem Messwert und den Referenzdaten berechnet wird, besteht, und entsprechend dem Abweichungswert zumindest entweder die Drehzahl des Umlaufens oder der Rotation geändert wird.