JP5168609B2 - 反応液の粘度を検知する方法、反応液の粘度検知装置、反応生成物を得る方法及び反応生成物を得るための製造装置 - Google Patents
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Description
1)電動機に供給されている電力を計測する電力計測器
2)電動機に供給されている電流を計測する電流計測器
3)電動機に供給されている電圧を計測する電圧計測器
4)電動機の回転軸の速度を計測する回転速度計測器
5)インバータ出力周波数を計測する周波数計測器
前記損失電力A、前記知見1のステップIで得られた前記損失電力B1、及びステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)
で回転トルクを求め、この回転トルクTから下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求めることができる事を見出した(知見2)。
反応生成物を得る工程が誘導電導機を動力源として攪拌翼を供えた回転軸を回転することにより反応液の攪拌を含むものであり、反応液の粘度を検知する方法が以下の過程を含むことを特徴とする反応液の粘度を検知する方法を提供するものである。
1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PM1とすべりS1との関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PMとすべりSとの関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程。
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程。
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程。
前記装置は、
前記電動機に供給されている電力、電流、電圧、電圧周波数、及び反応液質量を含む計測情報を取得する情報取得部と、
前記計測情報に基づいて、前記反応液の粘度を演算により求める演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、前記に記載の1)、2)及び3)で規定される処理を実行することを特徴とする反応液の粘度検知装置を提供するものである。
1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PM1とすべりS1との関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PMとすべりSとの関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程。
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程。
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程。
前記計測情報に基づいて、前記反応液の粘度を演算により求める演算処理部と、を備え、 前記演算処理部は、前記に記載の1)、2)及び3)で規定される処理を実行する、
ことを特徴とする反応生成物を得る製造装置を提供するものである。
また三次近似速度、四次近似速度、…、n次近似速度を求めるための演算、n次近似速度を用いる場合の回転トルク検知過程、粘度検知過程もまた演算処理部が行うことができることはいうまでもない。
本発明の反応液の粘度を検知する方法における1)の過程は、誘導電動機を動力源として攪拌翼を供えた回転軸の回転速度を検知する過程である。この過程は以下のステップI〜IIIの過程を含む。
ステップIII:前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PM2とすべりS2との関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップ。ここで、得られるN2が、検知された回転速度の二次近似値として扱われる。
[すべりSと機械出力PMについて]
すべりSは、よく知られているように、同期速度をNS、回転子の回転速度(誘導電動機の実回転速度)Nとすると、下記式(1)により特定される。
S=(NS―N)/NS …式(1)
なお、式(1)をNで解くと式(1')の通りである。
N=NS(1−S) …式(1')
つまり、すべりSが特定できれば、誘導電動機の回転速度を得ることができる。そこで、本発明者は誘導電動機の回転速度を求めるのにすべりSを利用することにした。なお、すべりSは誘導電動機に伴って提供される基本的な特性である。
この式(2)におけるκは誘導電動機に固有の定数であり、定格すべりS0に対する定格機械出力PM0の比PM0/S0として与えられる。
したがって、機械出力PMが判れば、すべりSが求められ、さらに回転速度(あるいは角速度)を求めることができる。
PM=κ×S …式(2)
PM=P−PL …式(3)
ここで、誘導電動機の損失PLは、一次銅損、二次銅損、鉄損、機械損、及び浮遊損からなることが知られている。そして、一次銅損は固定子巻線の電気抵抗によるジュール熱、二次銅損は回転子巻線の電気抵抗によるジュール熱、に起因してそれぞれ発生する損失である。また、鉄損はヒステリシ損と渦電流損とから成り何れも回転磁界発生に起因する損失である。さらに、機械損は軸の回転によって生ずる摩擦や空気抵抗に起因する損失であり、浮遊損は誘導電機によって決まる固有損失であり定数として扱われる。浮遊損以外の損失は、誘導電導機を運転している時の電圧、電流、電源周波数、回転速度、及び電導機回路定数を使って演算で求めることができる(特許文献1 段落[0028]〜[0040])。なお、各損失の要素を以下に示しておく。
一次銅損:∝ (一次電流I1)2
渦電流損:∝ (一次電圧V)2
ヒステリシス損:∝ (一次電圧V)2/(周波数f)
二次銅損:∝ (二次電流I2)2 → φ(I1,V,ω)
機械損:∝ (角速度ω)
浮遊損:一定
PM=P−(A+B) …式(3')
[依存損失成分B] 二次銅損,機械損
PM1=P−A …式(4)
こうして、機械出力(一次近似値)が求められたので、上記の式(2)を適用することによりすべりの一次近似値S1は下記の式(5)により求められる。
S1=PM1/κ=PM1×S0/P0 …式(5)
さらに式(1')を適用することにより、下記の式(6)により、すべりの一次近似値S1に対応する回転速度の一次近似値N1を求めることができるのである。ここで、NSは同期速度である。
N1=NS(1−S1) …式(6)
S2=PM2/κ=PM2×S0/P0 …式(8)
N2=NS(1−S2) …式(9)
三次から四次に進む手順もステップII、ステップIIIを順次同様に繰り返すことで行うことができる。
本発明においては前記繰り返しの回数を多くするほど、損失電力PLの値が真の値に近づいていくことになるので、それによって得られる回転速度もより正確な値に近づいて行く。ただし、本発明は、次数を高くすることを必須な要件とするものではない。後述する実施例に示されるように、二次近似速度により、回転速度検知の目的を十分に達成することができる。
PMn=P−(A+B(n−1)) …n次近似機械出力
Nn=NS(1−Sn) …n次近似回転速度
Bn=φ(Nn) …n次近似依存損失成分
なお、以上の一般式のnは1以上の整数であり、B0はゼロと見做す。
T=(P−PL)/ω…式(10)
式10は、反応系内の反応液の容量に変化がないことを前提にしている。その為、反応の経過に伴い反応液の質量が大きく変化する系、例えば、フェノールとホルムアルデヒドとを反応させてフェノール樹脂を製造する系では、縮合水が大量に発生する。その為、フェノール樹脂の製造方法では、フェノールとホルムアルデヒドとの反応を進行させる間、生成する上記縮合水及び未反応物を、反応容器内の減圧等により反応系外へ排出しつつ、縮合反応によって更に生成物の増粘を図っている。このような場合、単に上記式(10)に基づいて前記攪拌翼のトルクを求めると、反応系内の容量が大きく減少している為、容器内の反応液の粘度が増加しているにも関わらず、攪拌翼の回転トルクは寧ろ低下することもある為、後述する3)過程の粘度過程において、得られる粘度の値が真の粘度よりも小さくなる問題がある。
T=(P−PL)/ω×〔F(W0)/F(W1)〕…式(10−1)
ここで、前記(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は後述する3)過程で当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×〔F(W0)/F(W1)〕…式(10−2)となる。
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知を検知する過程である。ここで、κは反応釜や攪拌翼等によって決まる比例定数である。尚、粘度の検知目的が相対的な変化(絶対値でなく)である場合はκ=1として扱ってもよい。
本実施形態において、電動機の回転トルクTを求めるために投入電力Pが必要である。
投入電力Pとしては、投入電力計測値を用いる。計測には公知の電力計測器を用いることができる。電力計測器は、用いられる電動機の種類によって、使い分けを行うことが必要で、例えば、電動機が単相回路である場合は単相用電力計、3相電動機である場合は3相用電力計を用いる。
また、誘導電動機の回転トルクTを求めるために損失電力PLが必要である。
損失電力PLは、前述したように、一次銅損(∝(一次電流I1)2)、渦電流損(∝ (一次電圧V)2)、ヒステリシス損(∝ (一次電圧V)2/(周波数f))、二次銅損(∝ φ(I1,V,ω))、機械損(∝ (角速度ω))及び浮遊損(一定)を含んでいる。
[非依存損失成分A(W)]
これらの中で、一次銅損、渦電流損及びヒステリシス損は、電流を計測する電流計測器、電圧を計測する電圧計測器及びインバータ出力周波数を計測するための周波数計測器から得られる計測値によって算出される。より具体的には、回転駆動中の電圧値、電流値及び周波数と、電動機に固有の回路定数を用い、所定演算を行うことにより求めることができる。ここで回路定数は、電動機メーカーから提供される試験表によっても、又は、電動機の負荷試験による計測値によっても得ることができる。また、浮遊損は、電動機に固有の値(固定損(単位W)として提供される。
一次銅損、渦電流損及びヒステリシス損は、各々以下の一般式で表される。
一次銅損=一次巻線抵抗×(一相電流)2×電動機の相数式
渦電流損=定格電圧で運転時の渦電流損×(一相電圧計測値/定格相電圧)2(単位W)
ヒステリシス損=定格電圧及び定格周波数で運転時のヒステリシス損×(一相電圧計測値/定格相電圧)2/(インバータ出力周波数計測値/定格周波数)(単位Hz)。
これに対して、二次銅損及び機械損は、電動機の回転速度に依存する成分であり、前述した依存損失成分Bnを用いることができる。ただし、一次近似回転速度N1を求める段階では依存損失成分Bnは得られていないので、損失電力PLは非依存損失成分Aだけを含むが、二次近似以降になると、損失電力PLは非依存損失成分Aに加えて依存損失成分B1、B2…を含むことになる。
依存損失成分Bnである二次銅損及び機械損については、以上の他に、n次近似回転速度Nnから求めることもできる。つまり、二次銅損及び機械損は角速度ωを変数としているところ、角速度ωは回転速度Nとω=2πN[rad/s]の関係にあるので、n次近似回転速度Nnを二次銅損及び機械損の各々関係式に代入すれば、二次銅損及び機械損を求めることができる。
機械出力PMは、投入電力Pから各損失電力を差し引いた値であるが、本実施形態では、前述のように、一般式:PMn=P−(A+B(n−1))で求められる。
従って、電動機の回転トルクTは、前述したn次近似回転速度Nnをも用いて前述した式(10)により求め、得られた回転トルクTnは以下のように求めることができる。
Tn=(P−PL)/ω=PMn/ωn=PMn/(2π×Nn/60) …式(10−3)
そこでトルクTと反応液の質量Wの関係を表わす関数式T=F(W)を導入し、標準生産質量Woのときの値に換算したものとするために、式(10−3)を改めて次のように書き直す。
ηn=κTn/Nn(単位Pa・S) …式(11)
ニュートンの式によれば、厚さhの液体を間に挟んだ2枚の面積Aの平面が相対速度Uで運動する時発生する力Fは、ηが粘度を表すとして、以下の式(12)で表される。
F=ηAU/h(単位N) …式(12)
F=η(2πrL・2πrN)/g …式(13)
従って、
回転トルク(T)=F・r=η(2πrl・2πrN)/g・r(単位N・m)
であるので、
η=T・g/(2πrl・2πrN・r)となる。
しかるに、T、N以外は反応容器及び撹拌翼の寸法によって決定される定数なので改めて、粘度ηは式(11)のように表され、本実施形態により、相対的に液状物の粘度を求めることができる。
η=κT/N …式(11)
前記電動機について前記既知である出力PM(n+1)とすべりS(n+1)との関係式PM(n+1)=κS(n+1)(κは電動機定数)から回転速度の(n+1)次近似値N(n+1)=NS(1−S(n+1))(NSは電動機定数)を求めるステップVとを(ただし、nは2以上の整数)、
前記ステップIIIで前記二次近似値N2が得られた後に、予め定められた回数だけ繰り返す回転速度検値過程を用いるのが好ましい。そして、このようにして求めた(n+1)次近似値N(n+1)を用い式(10−2)においてB1→Bn、N→N(n+1)の置き換えを行って回転トルクTを求め、更にその値を式(11)に代入して求めればよい。
本実施形態において、負荷の時間変動が速い場合は、各計測器における計測タイミングのズレがエネルギーの入出力の総和がゼロになるというエネルギー保存則の前提を崩してしまうため、各計測器における計測は同期的に行われることが望ましい。但し、負荷の変動が緩やかであって、全ての計測値を採取し終えるまでの間に計測値が実質的に変化しないと言えるような場合はこの限りではない。
さらに負荷の時間変動が激しい場合には、計測器の他に、各計測器に対して一斉に計測指令を出すための同期信号発生手段が設けられて、各計測器による計測が同期的に行われるようにすることもできる。
検知装置1は、反応釜12内に投入された液状物、例えば化学反応製品を誘導電動機9により回転駆動される撹拌翼13の回転速度を検知するものである。
計測部2は、三相交流回路の電力計、電圧計、電流計及び周波数計の4つの機能を有する。市販される計測器は、これらが一つのユニットとしてパッケージ化されたものが多く、電圧引き込み線6及び電流引き込み線7により三相交流回路と接続されている。尚、計測部は各計測器が個別に設けられていてもよいことはいうまでもない。
ところで、一次銅損を求める際に巻線抵抗の値を用いるが、巻線抵抗は、通常基準温度(20℃)での値が提供される。したがって、一次銅損を求めるにあたっては、実際の運転温度で補正した値を用いると回転速度、ひいては回転トルク及び反応液の粘度の検知精度をより高めることができる。この温度補正については、特許文献1に記載された手順に準じて行えばよいので、ここでの再掲は省略する。
式(10−2)によって求められるトルクは、反応釜の内容物が空の場合であっても減速機や軸受けの機械摩擦など発生している成分(空トルク、と称す)を含む。そこで製造時に採用する攪拌速度における空トルクを予め検知しておいてこれを定数扱いとし、式(11)で粘度を求める際に検知トルクの値から当該定数を差し引くことで粘度精度をより高めることができる。これについても特許文献1に記載された手順に準じて行えるので、ここの再掲は省略する。
一般に反応温度は製品毎によって決められるので反応釜には温度制御機能が備えられる。温度制御誤差の粘度影響が無視できる場合にはこの補正は不要であるが現実には±1〜3℃程度の誤差は避けられないので、予め定められる温度(標準反応温度)での値に補正した値を用いると検知精度を高めることができる。これについても特許文献1に記載された手順に準じて行えるので、ここの再掲は省略する。
また、本実施形態において、予め定められた反応釜での製造単位あたりの標準仕込み量と、当該製造単位における実仕込み量が異なる場合に、両者の仕込み量の差に基づいて反応液粘度値を補正することによる仕込み量の補正を行うこともできる。この仕込み量の補正についても、特許文献1に記載された手順に準じて行えるので、ここでの再掲は省略する。
三相誘導電動機(Y結線)の仕様
容量:15kW 定格速度:毎分1460回転(定格すべり0.0266)
定格電圧:200V 定格電流:57A 定格周波数:50Hz
極数:4
一次巻線抵抗:0.0943Ω
一次巻線リアクタンス:0.725Ω(定格周波数時)
二次巻線抵抗:0.0130Ω
二次巻線リアクタンス:0.0320Ω(定格周波数時)
抵抗計測基準温度:20℃ 抵抗温度係数:234.5
機械損:70W(定格速度時)
鉄損:335W(設計値:ヒステリシス損115W、渦電流損120W)
浮遊損:132W 撹拌軸減速比:17:1
演算処理部(PC)5は、計測部2から通信手段を通じてデータを入手し、所定演算を行って回転速度、回転トルクを算出する演算機能と、各計測手段に対して一斉に計測タイミング信号を発する同期信号発生手段を兼ねる。各計測手段は演算処理部5からの指令で一斉に、単位時間あたり所定回数の計測を行い、その平均値を演算処理部5が取り込んで回転速度、回転トルク、粘度を算出する。
具体的には T = 0.000,000,003*W3−0.000,084,8*W2-0.919,3*W−2,140.9である。
尚、この関数式において、仕込み量が基準値(Wo=10,097kg)である時の基準トルクToは1,255Nmである。
つまり、図4に示される回転速度は二次近似値であるが、本発明による回転速度は三次近似値以上の値まで求めることを許容し、また、そのような回転速度に基づいて回転トルク、粘度を求めることを許容する。
次に、検知された回転速度(回転トルク)を用いてさらに検知される対象は、反応液の粘度に限るものではなく、いかなる用途に適用することもできる。
更に、製造の対象とする反応生成液もフェノール樹脂に限定されるものでなく、反応の進行に伴い反応液の質量が経時的に変化する、いかなる反応液の製造にも適用することを許容する。
2 計測部
5 演算処理部
9 誘導電動機
12 反応釜
13 撹拌翼
14 インバータ
15 三相電源
19 貯蔵タンク
20 質量計測器
Claims (9)
- 反応液の質量が反応の進行に伴い経時的に変化する系内で、2種以上の原料から反応生成物を得る工程における反応液の粘度を検知する方法であって、
反応生成物を得る工程が誘導電導機を動力源として攪拌翼を供えた回転軸を回転することにより反応液の攪拌を含むものであり、反応液の粘度を検知する方法が以下の過程を含むことを特徴とする反応液の粘度を検知する方法。
1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PM1とすべりS1との関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、
前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、
前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PM2とすべりS2との関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程。
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程。
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程。 - 前記1)回転速度検知過程として、n次近似値Nnに基づいて損失電力Bnを求めるステップIVと、前記電動機の出力の(n+1)次近似値PM(n+1)をP−(A+Bn)とみなし、
前記電動機について前記既知である出力PM(n+1)とすべりS(n+1)との関係式PM(n+1)=κS(n+1)(κは電動機定数)から回転速度の(n+1)次近似値N(n+1)=NS(1−S(n+1))(NSは電動機定数)を求めるステップVとを(ただし、nは2以上の整数)、
前記ステップIIIで前記二次近似値N2が得られた後に、予め定められた回数だけ繰り返す回転速度検地過程を用いる、請求項1に記載の反応液の粘度を検知する方法。 - 反応液の質量が反応の進行に伴い経時的に変化する系内で、2種以上の原料から反応生成物を得る工程における反応液の粘度を検知する方法であって、反応生成物を得る工程が誘導電導機を動力源として攪拌翼を供えた回転軸を回転することにより反応液の攪拌を含むものであり、反応液の粘度を検知する方法が以下の過程を含むことを特徴とする反応液の粘度を検知する装置において、
前記装置は、
前記電動機に供給されている電力、電流、電圧、電圧周波数、及び反応液質量を含む計測情報を取得する情報取得部と、
前記計測情報に基づいて、前記反応液の粘度を演算により求める演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PM1とすべりS1との関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、
前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、
前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PM2とすべりS2との関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程、
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程、
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程、
で規定される処理を実行することを特徴とする反応液の粘度検知装置。 - 前記演算処理部は、
前記1)で規定される処理を実行する際に、ステップI〜IIIに加えn次近似値Nnに基づいて損失電力Bnを求めるステップIVと、
前記電動機の出力の(n+1)次近似値PM(n+1)をP−(A+Bn)とみなし、
前記電動機について前記既知である出力PM(n+1)とすべりS(n+1)との関係式PM(n+1)=κS(n+1)(κは電動機定数)から回転速度の(n+1)次近似値N(n+1)=NS(1−S(n+1))(NSは電動機定数)を求めるステップVとを(ただし、nは2以上の整数)、
前記ステップIIIで前記二次近似値N2が得られた後に、予め定められた回数だけ繰り返す処理を実行する、請求項3に記載の反応液の粘度検知装置。 - 反応液の質量が反応の進行に伴い経時的に変化する系内で、2種以上の原料から反応生成物を得る方法であって、該方法は誘導電導機を動力源として攪拌翼を供えた回転軸を回転することにより反応液の攪拌を伴い、しかも反応液の粘度を検知する方法が以下の過程を含むことを特徴とする反応生成物を得る方法。
1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PMとすべりSとの関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、
前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、
前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PMとすべりSとの関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程。
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程。
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程。 - 前記1)回転速度検知過程として、n次近似値Nnに基づいて損失電力Bnを求めるステップIVと、前記電動機の出力の(n+1)次近似値PM(n+1)をP−(A+Bn)とみなし、
前記電動機について前記既知である出力PMとすべりSとの関係式PM(n+1)=κS(n+1)(κは電動機定数)から回転速度の(n+1)次近似値N(n+1)=NS(1−S(n+1))(NSは電動機定数)を求めるステップVとを(ただし、nは2以上の整数)、
前記ステップIIIで前記二次近似値N2が得られた後に、予め定められた回数だけ繰り返す回転速度検地過程を用いる、請求項5に記載の反応生成物を得る方法。 - 前記反応生成物としてフェノール樹脂を得る、請求項5または6に記載の反応生成物を得る方法。
- 反応液の質量が反応の進行に伴い経時的に変化する系内で、2種以上の原料から反応生成物を得る製造装置であって、
該装置は誘導電動機を動力源として攪拌翼を備えた回転軸を回転することにより反応液の攪拌を行うもので、しかも該装置は前記電動機に供給されている電力、電流、電圧、電圧周波数、及び反応液質量を含む計測情報を取得する情報取得部と、
前記計測情報に基づいて、前記反応液の粘度を演算により求める演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、1)投入電力Pが供給されているときの損失電力をPLとし、かつ、前記損失電力PLが回転速度に依存しない損失電力Aと回転速度に依存する損失電力Bとからなる、誘導電動機における回転速度を検知する過程であって、前記電力Pと前記損失電力Aの差分を前記誘導電動機の機械出力の一次近似値PM1とみなし、前記誘導電動機について既知である出力PM1とすべりS1との関係式PM1=κS1(κは電動機定数)から前記回転速度の一次近似値N1=NS(1−S1)(NSは電動機定数)を求めるステップIと、
前記一次近似値N1に基づいて、前記損失電力B1を求めるステップIIと、前記電動機の出力の二次近似値PM2をP−(A+B1)とみなし、前記電動機について前記既知である出力PM2とすべりS2との関係式PM2=κS2(κは電動機定数)から回転速度の二次近似値N2=NS(1−S2)(NSは電動機定数)を求めるステップIIIを含む回転速度検知過程、
2)前記投入電力P、前記損失電力A、前記回転速度検知過程のステップIで得られた前記損失電力B1、前記ステップIIIで得られた前記回転速度の二次近似値N2、及びトルクTと反応液の質量Wの関係を表す関数式T=F(W)を基に、下記式
T=(P−(A+B1))/(2π×N2/60)×F(W0)/F(W1)
〔(W0)は予め定められた製造単位における標準時の反応液の質量を表し、(W1)は当該反応液の粘度を検知する時点の反応液の質量を表す。また、F(W)〔ここで、(W)は(W0)または(W1)である〕は、当該反応系において、反応液の質量を変化させたときのトルクを実測し、そのデータに対して多項式回帰させた数式である。〕
により回転トルクTを求める回転トルク検知過程、
3)前記回転トルク検知過程で得られた回転トルクを基に、下記式
η=κT/N(単位Pa・S)
により粘度ηを求める粘度検知過程、
で規定される処理を実行する、ことを特徴とする反応生成物を得る製造装置。 - 前記演算処理部は、
前記1)で規定される処理を実行する際に、ステップI〜IIIに加えn次近似値Nnに基づいて損失電力Bnを求めるステップIVと、
前記電動機の出力の(n+1)次近似値PM(n+1)をP−(A+Bn)とみなし、
前記電動機について前記既知である出力M(n+1)とすべりS(n+1)との関係式PM(n+1)=κS(n+1)(κは電動機定数)から回転速度の(n+1)次近似値N(n+1)=NS(1−S(n+1))(NSは電動機定数)を求めるステップVとを(ただし、nは2以上の整数)、
前記ステップIIIで前記二次近似値N2が得られた後に、予め定められた回数だけ繰り返す処理を実行する、請求項8に記載の反応生成物を得る製造装置。
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