WO2022211132A1 - マイクロ波の漏洩検出方法、及びマイクロ波の漏洩検出装置 - Google Patents

マイクロ波の漏洩検出方法、及びマイクロ波の漏洩検出装置 Download PDF

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WO2022211132A1
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microwave
microwaves
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直樹 堀
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マイクロ波化学株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning

Definitions

  • the present invention relates to a leakage detection method and a leakage detection device for detecting microwave leakage, and a sensor device used therefor.
  • explosion-proof areas In processes that handle combustible gases, vapors, dust, etc., areas where electronic devices can be used are usually defined as explosion-proof areas. This is because the electronic device may become an ignition source and cause an explosion. Therefore, in an explosion-proof area, electronic devices having an explosion-proof structure are used so as not to become an ignition source.
  • the microwave irradiation process may be performed in an explosion-proof area.
  • there is a demand to detect microwave leakage but at present, sensors with an explosion-proof structure that can detect microwave leakage are not widely available. There is a problem that it is difficult to detect microwave leakage during irradiation.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to detect leakage of microwaves during irradiation of microwaves in an explosion-proof area.
  • the object is to provide a method and a microwave leak detection device and a sensor device used therein.
  • a microwave leakage detection method provides an explosion-proof structure capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field at a location where microwave leakage is to be detected in an explosion-proof area. locating one or more sensors; and detecting microwave leakage in response to detecting an increase in the electric and/or magnetic field by the one or more sensors.
  • the senor is an inductive or capacitive explosion-proof proximity sensor, and in the step of detecting microwave leakage, the output of the sensor is used for object detection. Microwave leakage may be detected when the corresponding output is obtained.
  • one or two or more sensors are placed at the joint of the flange of the hollow member having the space into which the microwaves are introduced.
  • detection of microwave leakage may occur when microwaves are being introduced into the space.
  • the one or more sensors are arranged to emit microwaves from the inside of the container to which the microwaves are irradiated to the outside.
  • the detection of leakage of microwaves may be performed while microwaves are being irradiated within the container.
  • the sensors have directivity, and in the step of arranging the sensors, one or more sensors can detect microwaves in the direction of leakage.
  • the sensors can be arranged as follows.
  • a microwave leakage detection device includes a sensor with an explosion-proof structure capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field, and a detection unit for detecting wave leakage.
  • the sensor may be an inductive or capacitive explosion-proof proximity sensor.
  • a sensor device for microwave leakage detection includes an explosion-proof proximity sensor with an inductive or capacitive explosion-proof structure, and a microwave sensor provided to surround an object detection range of the explosion-proof proximity sensor. and a protective member that transmits the.
  • a sensor device for detecting leakage of microwaves includes: an explosion-proof sensor capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field; and a reflective member.
  • the sensor may be an inductive or capacitive explosion-proof proximity sensor.
  • an explosion-proof sensor capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field detects microwave leakage in an explosion-proof area. Leakage of microwaves can be detected during irradiation of microwaves in an explosion-proof area.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a microwave leakage detection device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. A diagram for explaining an experiment using an explosion-proof sensor according to the same embodiment.
  • Schematic diagram showing another configuration of the microwave leakage detection device according to the same embodiment Schematic diagram showing another configuration of the microwave leakage detection device according to the same embodiment
  • Schematic diagram showing another configuration of the microwave leakage detection device according to the same embodiment Schematic diagram showing another configuration of the microwave leakage detection device according to the same embodiment
  • Schematic diagram showing another configuration of the microwave leakage detection device according to the same embodiment The figure which shows the sensor apparatus which has a protective member in the same embodiment.
  • Sectional drawing which shows the sensor apparatus which has a reflecting member in the same embodiment A diagram for explaining the arrangement of explosion-proof sensors in the same embodiment.
  • a diagram for explaining the arrangement of explosion-proof sensors in the same embodiment. A diagram for explaining the arrangement of explosion-proof sensors in the same embodiment.
  • microwave leakage detection method and a microwave leakage detection device according to one aspect of the present invention, and a sensor device used therefor will be described using embodiments. It should be noted that in the following embodiments, components denoted by the same reference numerals are the same or correspond to each other, and repetitive description may be omitted.
  • the microwave leakage detection method and microwave leakage detection device detect microwave leakage using a sensor having an explosion-proof structure.
  • the sensor device is a device used for detecting leakage of the microwave.
  • the microwave leakage detection device 1 includes an explosion-proof sensor 10 having an explosion-proof structure capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field, and an explosion-proof sensor 10 detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field. and a detection unit 20 for detecting wave leakage.
  • FIG. 1 shows an explosion-proof sensor 10a that is an inductive explosion-proof proximity sensor
  • FIGS. 3A and 3B show an explosion-proof sensor 10b that is a capacitive explosion-proof proximity sensor
  • FIG. an explosion-proof sensor 10c, which is a magnetic type explosion-proof proximity sensor.
  • the explosion-proof sensors 10a, 10b, and 10c are referred to as the explosion-proof sensor 10 as described above unless otherwise distinguished.
  • the explosion-proof sensor 10 may be, for example, a pressure-resistant explosion-proof structure, an internal pressure explosion-proof structure, an increased safety explosion-proof structure, an oil-filled explosion-proof structure, or an intrinsically safe explosion-proof structure. It is preferable to select a type such as a pressure-resistant explosion-proof structure or an internal pressure explosion-proof structure that is suitable for the type of the explosion-proof area.
  • an explosion-proof sensor 10a which is an inductive explosion-proof proximity sensor, has a detection coil 11 and an internal circuit 12.
  • the internal circuit 12 causes the detection coil 11 to generate a high-frequency magnetic field. Then, when a metal object approaches, an induced current (eddy current) flows in the metal object, and the impedance of the detection coil 11 changes.
  • the internal circuit 12 can detect the object by the change in its impedance. On the other hand, as shown in FIG. 1, even when the detection coil 11 is irradiated with the microwave 5, the high-frequency magnetic field is disturbed and the impedance of the detection coil 11 changes. to detect microwaves.
  • the detection unit 20 may detect microwave leakage when the output from the explosion-proof sensor 10a becomes an output corresponding to object detection.
  • the strength of the microwave electromagnetic field at the position of the detection coil 11 exceeds a certain value. Therefore, it can be said that the explosion-proof sensor 10a is a sensor capable of detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field.
  • Microwave detection experiments were performed using an inductive explosion-proof proximity sensor.
  • the explosion-proof sensor 10a was arranged so that the distance from the flange joint of the waveguide was L. Wave detection was performed.
  • a detection coil 11 indicated by a dashed line is located to the left of the explosion-proof sensor 10a.
  • microwaves were detected under the condition that the microwave leakage amount at the position where the distance L is 5 cm in FIG. 2 is 3 (mW/cm 2 ).
  • the amount of microwave leakage was measured with a Narda high-frequency electromagnetic field measuring device (display: NBM-520, probe: E0391).
  • As the explosion-proof sensor 10a three explosion-proof proximity sensors with detection distances of 5 mm, 10 mm, and 15 mm manufactured by IDEC were used. The experimental results are shown in the following table.
  • the explosion-proof sensor 10a was arranged as shown in FIG. 2B, the microwave could not be detected. Therefore, the explosion-proof sensor 10a used in the experiment could not detect the microwave 5 in the direction of the arrow D1 in FIG. 1, but could detect the microwave 5 in the direction of the arrow D2. Therefore, the explosion-proof sensor 10a, which is an inductive explosion-proof proximity sensor, has directivity.
  • the detection distance of the proximity sensor is the distance at which the proximity sensor operates when the standard detection object is vertically approached from the detection surface.
  • an explosion-proof sensor 10b which is a capacitive explosion-proof proximity sensor, has an electrode 13 and an internal circuit 14.
  • the internal circuit 14 has, for example, a high-frequency oscillation circuit, and when an object such as a dielectric approaches, the charge of the electrode 13 changes and changes accordingly. An object can be detected by the oscillation state.
  • the detection unit 20 may detect microwave leakage when the output from the explosion-proof sensor 10b becomes an output corresponding to object detection.
  • the explosion-proof sensor 10b When the output from the explosion-proof sensor 10b corresponds to the object detection, it means that the intensity of the microwave electric field at the position of the electrode 13 has exceeded a certain value. Therefore, it can be said that the explosion-proof sensor 10b is a sensor capable of detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field.
  • the microwave 5 in the direction of the arrow D1 in FIG. 3A can change the charge in the electrode 13 more than the microwave 5 in the direction of the arrow D2. Therefore, the explosion-proof sensor 10b can more easily detect the microwaves 5 in the direction of the arrow D1 than the microwaves 5 in the direction of the arrow D2, and has directivity.
  • the configuration in which 23 was arranged had higher detection sensitivity for microwaves, and was able to detect weaker microwaves.
  • This metal plate 23 is usually a flat plate and preferably has a size similar to that of the electrode 13 or is larger than the electrode 13 .
  • explosion-proof sensor 10b may have electrode 13, internal circuit 14, and metal plate 23 provided to face electrode 13, as shown in FIG. 3B.
  • the metal plate 23 is arranged on the object detection side of the proximity sensor with respect to the electrode 13 .
  • the explosion-proof sensor 10b shown in FIG. 3B also has directivity.
  • an explosion-proof sensor 10c which is a magnetic explosion-proof proximity sensor, has a Hall IC 15 and an internal circuit 16.
  • the explosion-proof sensor 10c when used as a proximity sensor, when an object that generates a magnetic field (for example, a permanent magnet) approaches, the magnetic field generates a Hall voltage in the Hall IC 15 .
  • the internal circuit 16 can detect the object by amplifying and detecting the Hall voltage.
  • the microwaves 5 can be detected.
  • the detection unit 20 may detect microwave leakage when the output from the explosion-proof sensor 10c becomes an output corresponding to object detection.
  • the output from the explosion-proof sensor 10c corresponds to the object detection, it means that the strength of the microwave magnetic field at the position of the Hall IC 15 has exceeded a certain value. Therefore, it can be said that the explosion-proof sensor 10c is a sensor capable of detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field.
  • the explosion-proof sensor 10c is an explosion-proof proximity sensor having the Hall IC 15, which is a Hall element, has been described. good too.
  • microwaves may be detected according to the increase in resistance of the magnetoresistive element. Since the Hall IC 15 detects a magnetic field in one direction, the explosion-proof sensor 10c using the Hall IC 15 has directivity. On the other hand, since the magnetoresistive element detects an increase in the magnetic field at the detection position, the explosion-proof sensor 10c using the magnetoresistive element does not have directivity, and the microwave 5 in the direction of arrow D1 also reaches the direction of arrow D2. Directional microwaves 5 can also be detected.
  • the explosion-proof sensor 10c using the Hall IC 15 is configured to cover a plurality of detection directions, for example, by using a plurality of Hall ICs 15, the explosion-proof sensor 10c having no directivity can be used. can do.
  • the explosion-proof sensors 10a, 10b, and 10c which are inductive, capacitive, or magnetic explosion-proof proximity sensors, are already on the market, so detailed description thereof will be omitted.
  • the frequencies of the microwaves detected using the explosion-proof sensor 10 may be, for example, around 915 MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, 24 GHz, or other frequencies within the range of 300 MHz to 300 GHz.
  • the explosion-proof sensor 10 with an explosion-proof structure that can detect an increase in at least one of an electric field and a magnetic field may be a sensor whose output changes when the intensity of the microwave at the sensing position exceeds a threshold. If the threshold can be adjusted, the threshold may be calibrated prior to placement of the explosion-proof sensor 10 so that microwave leakage of desired intensity can be detected. On the other hand, when using the explosion-proof sensor 10 which is a commercially available explosion-proof proximity sensor, it is usually difficult to calibrate. In this case, by adjusting the distance between the location where the microwave leaks and the explosion-proof sensor 10, it may be possible to detect microwave leakage of desired intensity.
  • microwave leakage when detecting microwaves leaking from a flange joint of a waveguide, by arranging the explosion-proof sensor 10 at a position closer to the joint, weaker microwave leakage can be detected. By locating the explosion-proof sensor 10 at a position farther from the joint, microwave leakage can be detected when the intensity of the leaked microwave is higher.
  • the detection unit 20 detects microwave leakage in response to the explosion-proof sensor 10 detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field. If the explosion-proof sensor 10 is an explosion-proof proximity sensor, the detection unit 20 may detect microwave leakage when the output of the explosion-proof sensor 10 becomes an output corresponding to object detection.
  • the detecting unit 20 detecting microwave leakage may mean, for example, outputting the detection result by a predetermined method. may be performed.
  • the output of the detection result may be, for example, display of the detection result, sound output, transmission, or the like.
  • the detection unit 20 causes the microwave generator to stop generating microwaves in order to stop irradiation of microwaves. may be controlled.
  • the explosion-proof sensor 10 is usually arranged in an explosion-proof area.
  • the detector 20 is usually arranged outside the explosion-proof area. In this way, when the detection unit 20 is arranged outside the explosion-proof area, the detection unit 20 does not have to have an explosion-proof structure.
  • 1, 3A, 3B, and 4 show the case where one explosion-proof sensor 10 is connected to the detection unit 20, two or more explosion-proof sensors 10 are connected to the detection unit 20. It goes without saying that it is acceptable. Therefore, the microwave leakage detection device 1 may have two or more explosion-proof sensors 10 .
  • the detection unit 20 detects that at least one of the two or more explosion-proof sensors 10 detects an increase in at least one of the electric field and the magnetic field. Microwave leakage may be detected depending on .
  • FIG. 5 is a diagram showing a sensor device 8 having a protective member 30 provided in the object detection range 31 of the explosion-proof sensor 10, and FIGS. Fig. 3 shows a sensor device 8 with a reflective member 40 for guiding;
  • the sensor device 8 may be used instead of the explosion-proof sensor 10 .
  • the sensor device 8 has an explosion-proof sensor 10 and a protective member 30.
  • the explosion-proof sensor 10 may be, for example, the explosion-proof proximity sensor described above.
  • the protective member 30 is provided so as to surround an object detection range 31 of the explosion-proof sensor 10 .
  • This protection member 30 is for preventing an object from entering the object detection range 31 . Therefore, it is preferable that the protection member 30 be provided so as to surround the entire object detection range 31 .
  • the protection member 30 is made of a material that can be detected by the explosion-proof sensor 10, the protection member 30 has an object detection range in order to prevent the protection member 30 from being detected by the explosion-proof sensor 10. 31 is preferred.
  • the protection member 30 may exist within the object detection range 31 .
  • the protection member 30 is provided so as to surround the object detection range 31 of the explosion-proof sensor 10, it means that the protection member 30 made of a material that cannot be detected by the explosion-proof sensor 10 is within the object detection range 31. It is a concept that includes existence.
  • the explosion-proof sensor 10 detects not an approaching object but microwaves.
  • the protection member 30 is preferably made of a material that transmits microwaves.
  • the material that transmits microwaves is a material with a small relative dielectric loss, and is not particularly limited, but may be, for example, fluororesins such as polytetrafluoroethylene, quartz, glass, ceramics, resins, and the like.
  • the relative dielectric loss of the microwave transparent material is preferably less than 1, more preferably less than 0.1, for example, at the frequency of the microwave to be detected and the temperature at which leakage is detected. , is less than 0.01.
  • the sensor device 8 has an explosion-proof sensor 10 and a reflecting member 40a for guiding the microwaves 5 to the explosion-proof sensor 10.
  • the reflecting member 40a is provided around the explosion-proof sensor 10, and may be horn-shaped as shown in FIG. 6A.
  • the sensor device 8 has an explosion-proof sensor 10 and a reflecting member 40b for guiding the microwaves 5 to the explosion-proof sensor 10.
  • the reflecting member 40b is provided around the explosion-proof sensor 10 and may be parabolic as shown in FIG. 6B.
  • the reflecting members 40a and 40b are not particularly distinguished, they are called the reflecting member 40 as described above. The same applies to other reflecting members.
  • the reflective member 40 may be made of, for example, a microwave reflective material.
  • a microwave reflective material may be, for example, a metal.
  • the metal is not particularly limited, and may be, for example, stainless steel, carbon steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, or the like.
  • the microwave 5 can be reflected and guided to the directional explosion-proof sensor 10 such as an inductive explosion-proof proximity sensor, and the microwave 5 can be guided in a direction different from the directivity. Microwaves can also be detected.
  • the directional explosion-proof sensor 10 such as an inductive explosion-proof proximity sensor
  • the sensor device 8 has an explosion-proof sensor 10, a protective member 30, and a reflecting member 40a.
  • sensor device 8 may have both protective member 30 and reflective member 40 .
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a sensor device 8 having a rectangular parallelepiped reflecting member 40c with one side open and the explosion-proof sensor 10 arranged inside the reflecting member 40c.
  • 7A is a view of the sensor device 8 viewed from the opening 41 side
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIB-VIIB of FIG. 7A.
  • the reflective member 40c may also be made of the microwave reflective material described above.
  • the explosion-proof sensor 10 is preferably arranged inside the reflecting member 40 c so that the reflecting member 40 c does not exist within the object detection range 31 . In this sensor device 8 , microwaves introduced inside through the opening 41 are reflected by the inner surface of the reflecting member 40 c and detected by the explosion-proof sensor 10 .
  • the microwave leakage detection method includes the steps of arranging one or more explosion-proof sensors 10 at a location where it is desired to detect microwave leakage in an explosion-proof area; and detecting microwave leakage in response to detecting an increase in at least one of the electric and magnetic fields by either.
  • one or two or more explosion-proof sensors 10 are arranged at locations where it is desired to detect microwave leakage in the explosion-proof area. If the explosion-proof sensor 10 has directivity, it is preferable to arrange one or more of the explosion-proof sensors 10 so as to detect microwaves directed in a leaking direction.
  • a location where it is desired to detect microwave leakage may be, for example, a flange joint of a hollow member having a space into which microwaves are introduced. This is because microwaves may leak from the joint portion if the joint portion of the flange is not properly joined.
  • the hollow member having a space into which microwaves are introduced may be, for example, a waveguide, a container inside which microwave irradiation is performed, or a connecting pipe connected to the container. or any other hollow member having a space into which microwaves are introduced.
  • the connecting tube may be, for example, a viewing window, an inlet for raw materials, an outlet for products, a cleaning line, an inlet, or an outlet.
  • one or two or more explosion-proof sensors 10 may be arranged at the joints of flanges of hollow members having a space into which microwaves are introduced.
  • Arranging the explosion-proof sensor 10 at the joint portion of the flange may mean, for example, arranging the explosion-proof sensor 10 around the joint portion of the flange. It may be arranged.
  • the former will be explained using FIGS. 8A to 8C, and the latter will be explained using FIG.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing an example in which four explosion-proof sensors 10 are arranged around the joint 50 between the flanges 51a and 52a of the waveguides 51 and 52.
  • FIG. 8A is a view of waveguides 51 and 52 viewed from a direction perpendicular to the central axes of waveguides 51 and 52
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line VIIIB-VIIIB of FIG. 8A.
  • the flange 51 a of the circular waveguide 51 and the flange 52 a of the circular waveguide 52 are connected by bolts 53 and nuts 54 .
  • FIGS. 8A and 8B are shown in FIGS. 8A and 8B because of its directivity. That is, it is preferable that the explosion-proof sensor 10 is arranged so that the leaking microwaves are directed in the direction indicated by the arrow D2 in FIG. In addition, as shown in FIG.
  • the four explosion-proof sensors 10 are arranged at even angles, that is, every 90 degrees around the longitudinal central axis of the waveguides 51 and 52. is preferred. Therefore, when three explosion-proof sensors 10 are arranged, as shown in FIG. 8C, they are preferably arranged at intervals of 120 degrees around the central axes of waveguides 51 and 52. be. In this way, when a plurality of explosion-proof sensors 10 are arranged around the joint portion of the flange, it is preferable that they are arranged at even angles around the central axis of the flange.
  • the number of explosion-proof sensors 10 arranged around the joint 50 of the flanges 51a and 51b does not matter.
  • two explosion-proof sensors 10 may be arranged around the joint 50 of the flanges 51a and 51b, or five or more explosion-proof sensors 10 may be arranged. Since it is usually not known in advance at which position of the joint 50 the microwave leaks, the explosion-proof sensor 10 is arranged so that the microwave leaked from any position of the joint 50 can be detected. is preferred. Further, when the distance between the arranged explosion-proof sensors 10 and the joint portion 50 is short, more explosion-proof sensors 10 may be arranged, and when the distance is long, fewer explosion-proof sensors 10 are arranged. may
  • FIG. 9 is a diagram showing an example in which the explosion-proof sensor 10 is arranged in the hollow portion 56 provided in the joint portion 50 between the flanges 51a and 52a of the waveguides 51 and 52.
  • a plurality of hollow portions 56 (for example, three, four, etc.) may be provided at equal angles around the central axes of the waveguides 51 and 52 .
  • One explosion-proof sensor 10 may be arranged in each hollow portion 56 .
  • wiring for output of the explosion-proof sensor 10 may extend outside the waveguides 51 and 52 through wiring holes provided in the joint 50 or the flange 51a. .
  • the location where it is desired to detect microwave leakage may be, for example, the installation position of a choke structure for preventing microwave leakage from the inside of the container where microwave irradiation is performed to the outside.
  • a choke structure for preventing microwave leakage from the inside of the container where microwave irradiation is performed to the outside.
  • one or more explosion-proof sensors 10 may be arranged on the outside of the choke structure for preventing microwaves from leaking from the inside of the container to which the microwaves are irradiated. good.
  • the choke structure may be provided, for example, in a gap between a container to be irradiated with microwaves and a stirring shaft extending from the outside of the container to the inside. It may be provided in a gap with a possible door or shutter.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a container 61 inside which microwave irradiation is performed and a stirring shaft 62 extending from the outside of the container 61 to the inside.
  • a chalk structure is provided in a gap 63 between the boss portion 61a of the container 61 and the stirring shaft 62.
  • a plurality of explosion-proof sensors 10 are provided outside the choke structure.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a situation in which one explosion-proof sensor 10 and a cylindrical reflecting member 40d are arranged around the joint of the flanges 51a and 52a.
  • 11A is a view of waveguides 51 and 52 viewed from a direction perpendicular to the central axes of waveguides 51 and 52
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line XIB-XIB of FIG. 11A.
  • FIGS. 11A and 11B illustration of a fixture for attaching the reflecting member 40d to the waveguides 51 and 52 is omitted.
  • FIGS. 11A and 11B around the junction of the flanges 51a and 52a of the waveguides 51 and 52, there is a cylindrical shape whose central axis coincides with the central axis of the waveguides 51 and 52. of the reflecting member 40d is arranged. Therefore, microwaves leaking from any part of the joints of the flanges 51a and 52a are reflected by the inner peripheral surface of the cylindrical reflecting member 40d or the outer peripheral surfaces of the waveguides 51 and 52 to form one explosion-proof It is guided to the sensor 10 and detected by the explosion-proof sensor 10 . Thus, the number of explosion-proof sensors 10 can be reduced by appropriately arranging the reflecting member 40 .
  • microwave leakage in response to detection of an increase in at least one of the electric field and the magnetic field by at least one of the one or more explosion-proof sensors 10 arranged. to detect This step may be performed while the microwave irradiation process is being performed. That is, when microwaves are introduced into the internal space of the hollow member, or when microwaves are irradiated within the container provided with the choke structure, microwave leakage is detected. good too. Detection of this microwave leakage may be performed by the detector 20, for example. Further, in the step of detecting microwave leakage, when at least one of the explosion-proof sensors 10 detects an increase in at least one of the electric field and the magnetic field, for example, it may be output that there is microwave leakage. Alternatively, processing may be performed to deal with microwave leakage, such as processing to turn off the microwave generator.
  • the microwave leakage detection device 1 and the microwave leakage detection method according to the present embodiment it is possible to use the commercially available explosion-proof sensor 10 capable of detecting an increase in at least one of the electric field and the magnetic field. Therefore, microwave leakage can be detected inexpensively in an explosion-proof area.
  • the explosion-proof sensor 10 at the joint of the flange, it is possible to detect microwave leakage from that joint.
  • the explosion-proof sensor 10 on the outside of the choke structure, it is possible to detect microwave leakage from the choke structure.
  • the protective member 30 provided in the sensing range of the explosion-proof sensor 10, it is possible to prevent the explosion-proof sensor 10 from sensing anything other than microwaves. It is possible to avoid erroneous detection of anything other than microwaves.
  • the sensor device 8 has a reflecting member 40 that guides microwaves to the explosion-proof sensor 10, for example, the direction of directivity can be changed, or a smaller number of sensor devices 8 can be used to prevent leakage of microwaves. can be detected, and the range in which a single sensor device 8 can detect microwave leakage can be widened.
  • the explosion-proof sensor 10 may be an explosion-proof sensor capable of detecting an increase in at least one of an electric field and a magnetic field, other than the explosion-proof proximity sensor.

Abstract

【課題】防爆エリア内で用いられるマイクロ波の漏洩検出装置を提供する。 【解決手段】マイクロ波の漏洩検出装置１は、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造の防爆センサ１０ａと、防爆センサ１０ａによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出する検出部２０とを備える。防爆センサ１０は、誘導型の防爆近接センサであり、検出コイル１１と、内部回路１２とを有する。

Description

マイクロ波の漏洩検出方法、及びマイクロ波の漏洩検出装置
　本発明は、マイクロ波の漏洩を検出する漏洩検出方法及び漏洩検出装置、並びにそれらで用いられるセンサ装置に関する。
　可燃性のガス、蒸気、粉塵などを扱うプロセスにおいては、通常、電子機器を使用できるエリアが防爆エリアとして定められている。電子機器が着火源となり、爆発を発生させるおそれがあるからである。そのため、防爆エリア内では、着火源とならないように防爆構造を有する電子機器が用いられる。
　マイクロ波の照射プロセスが防爆エリア内で行われることがある。そのような場合に、マイクロ波の漏洩を検出したいという要望があるが、現在のところ、マイクロ波の漏洩を検出可能な防爆構造を有するセンサは広く利用可能ではなく、防爆エリア内においてマイクロ波の照射を行っている際にマイクロ波の漏洩を検出することが困難であるという問題があった。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、防爆エリア内においてマイクロ波の照射を行っている際にマイクロ波の漏洩を検出するためのマイクロ波の漏洩検出方法及びマイクロ波の漏洩検出装置、並びにそれらで用いられるセンサ装置を提供することである。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法は、防爆エリアにおいて、マイクロ波の漏洩を検出したい箇所に、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造の１個または２個以上のセンサを配置するステップと、１個または２個以上のセンサの少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出するステップと、を含むものである。
　また、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法では、センサは、誘導型または静電容量型の防爆近接センサであり、マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、センサの出力が物体検出に応じた出力となった際にマイクロ波の漏洩を検出してもよい。
　また、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法では、センサを配置するステップでは、１個または２個以上のセンサを、マイクロ波が導入される空間を有する中空部材のフランジの接合部に配置し、マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、空間にマイクロ波が導入されている際にマイクロ波の漏洩の検出が行われてもよい。
　また、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法では、センサを配置するステップでは、１個または２個以上のセンサを、マイクロ波の照射が行われる容器の内部から外部へのマイクロ波の漏洩を防止するためのチョーク構造の外部側に配置し、マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、容器内でマイクロ波が照射されている際にマイクロ波の漏洩の検出が行われてもよい。
　また、本発明の一態様による漏洩検出方法では、センサは、指向性を有しており、センサを配置するステップでは、１個または２個以上のセンサを、漏洩する向きのマイクロ波を検出できるように配置してもよい。
　本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出装置は、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造のセンサと、センサによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出する検出部と、を備えたものである。
　また、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出装置では、センサは、誘導型または静電容量型の防爆近接センサであってもよい。
　本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出用のセンサ装置は、誘導型または静電容量型の防爆構造の防爆近接センサと、防爆近接センサの物体検出範囲を囲うように設けられた、マイクロ波を透過する保護部材と、を備えたものである。
　本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出用のセンサ装置は、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造のセンサと、センサの周囲に設けられた、マイクロ波をセンサに導くための反射部材と、を備えたものである。
　また、本発明の一態様によるセンサ装置では、センサは、誘導型または静電容量型の防爆近接センサであってもよい。
　本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法及びマイクロ波の漏洩検出装置によれば、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造のセンサを、防爆エリアにおいてマイクロ波の漏洩を検出したい箇所に配置することによって、防爆エリア内においてマイクロ波の照射を行っている際にマイクロ波の漏洩を検出することができる。
本発明の実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置の構成を示す模式図 同実施の形態における防爆センサを用いた実験について説明するための図 同実施の形態における防爆センサを用いた実験について説明するための図 同実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置の他の構成を示す模式図 同実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置の他の構成を示す模式図 同実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置の他の構成を示す模式図 同実施の形態における保護部材を有するセンサ装置を示す図 同実施の形態における反射部材を有するセンサ装置を示す図 同実施の形態における反射部材を有するセンサ装置を示す図 同実施の形態における保護部材及び反射部材を有するセンサ装置を示す図 同実施の形態における反射部材を有するセンサ装置を示す図 同実施の形態における反射部材を有するセンサ装置を示す断面図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図 同実施の形態における防爆センサの配置について説明するための図
　以下、本発明の一態様によるマイクロ波の漏洩検出方法及びマイクロ波の漏洩検出装置、並びにそれらで用いられるセンサ装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出方法及びマイクロ波の漏洩検出装置は、防爆構造のセンサを用いてマイクロ波の漏洩を検出するものである。また、本実施の形態によるセンサ装置は、そのマイクロ波の漏洩の検出に用いられる装置である。
　図１、図３Ａ、図３Ｂ、図４は、本実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置１の構成を示す模式図である。マイクロ波の漏洩検出装置１は、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造の防爆センサ１０と、防爆センサ１０によって電界及び磁界の少なくとも一方の増加が検出されたことに応じてマイクロ波の漏洩を検出する検出部２０とを備える。なお、図１では、誘導型の防爆近接センサである防爆センサ１０ａについて示しており、図３Ａ、図３Ｂでは、静電容量型の防爆近接センサである防爆センサ１０ｂについて示しており、図４では、磁気型の防爆近接センサである防爆センサ１０ｃについて示している。防爆センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを特に区別しない場合には、上記のように防爆センサ１０と呼ぶ。防爆センサ１０は、例えば、耐圧防爆構造、内圧防爆構造、安全増防爆構造、油入防爆構造、または本質安全防爆構造のセンサであってもよい。耐圧防爆構造、内圧防爆構造などの種類は、防爆エリアの種別に適したものを選定することが好適である。
　図１において、誘導型の防爆近接センサである防爆センサ１０ａは、検出コイル１１と、内部回路１２とを有する。防爆センサ１０ａが近接センサとして用いられる場合には、内部回路１２は、検出コイル１１によって高周波磁界を発生させる。そして、金属物体が接近すると、その金属物体中に誘導電流（渦電流）が流れ、検出コイル１１のインピーダンスが変化する。内部回路１２は、そのインピーダンスの変化によって、物体を検出することができる。一方、図１で示されるように、検出コイル１１にマイクロ波５が照射された場合にも、高周波磁界が乱されて検出コイル１１のインピーダンスが変化するため、内部回路１２は、物体検出と同様にして、マイクロ波を検出することができる。すなわち、検出部２０は、防爆センサ１０ａからの出力が、物体検出に応じた出力となった際に、マイクロ波の漏洩を検出してもよい。なお、防爆センサ１０ａからの出力が物体検出に応じた出力となった場合には、検出コイル１１の位置におけるマイクロ波の電磁界の強度が一定の値を超えたことになる。したがって、防爆センサ１０ａは、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能なセンサであるといえる。
　誘導型の防爆近接センサを用いて、マイクロ波の検出実験を行った。本実験では、図２Ａで示されるように、導波管のフランジの接合部との距離がＬとなるように、防爆センサ１０ａを配置して、導波管のフランジの接合部から漏洩するマイクロ波の検出を行った。図２Ａでは、防爆センサ１０ａの左側に、破線で示される検出コイル１１が位置している。本実験は、図２における距離Ｌが５ｃｍの位置におけるマイクロ波の漏洩量が３（ｍＷ／ｃｍ２）である状況でマイクロ波の検出を行った。マイクロ波の漏洩量は、Ｎａｒｄａ社製の高周波電磁界測定器（表示器：ＮＢＭ－５２０、プローブ：Ｅ０３９１）で測定した。また、防爆センサ１０ａとしては、ＩＤＥＣ社製の検出距離が５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの３個の防爆構造の近接センサを用いた。実験結果は、次表のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　検出距離が５ｍｍである近接センサでは、マイクロ波を検出することはできなかったが、検出距離が１０ｍｍ、１５ｍｍである近接センサでは、それぞれ距離Ｌ＝１ｃｍ、３ｃｍにおいてマイクロ波を検出することができた。それらの距離における電磁界強度は、上の表に記載のとおりである。また、図２Ｂで示されるように防爆センサ１０ａを配置した場合には、マイクロ波を検出することはできなかった。したがって、実験に用いた防爆センサ１０ａでは、図１における矢印Ｄ１の方向のマイクロ波５は検出することはできず、矢印Ｄ２の方向のマイクロ波５は検出することができた。したがって、誘導型の防爆近接センサである防爆センサ１０ａは、指向性を有するものである。また、防爆近接センサの検出距離が長いほど、マイクロ波の検出感度が高く、より弱いマイクロ波でも検出できることが確認された。したがって、検出したいマイクロ波の強度に応じた検出距離の防爆近接センサを用いればよいことになる。なお、近接センサの検出距離とは、標準検出体を検出面から垂直方向に接近させた場合に、近接センサが動作する時の距離のことである。
　図３Ａにおいて、静電容量型の防爆近接センサである防爆センサ１０ｂは、電極１３と、内部回路１４とを有する。防爆センサ１０ｂが近接センサとして用いられる場合には、内部回路１４は、例えば、高周波発振回路を有しており、誘電体などの物体が接近すると、電極１３の電荷が変化し、それに応じて変化する発振状態によって物体を検出することができる。一方、図３Ａで示されるように、電極１３にマイクロ波が照射された場合にも、電極１３の電荷が変化することになるため、内部回路１４は、物体検出と同様にして、マイクロ波を検出することができる。すなわち、検出部２０は、防爆センサ１０ｂからの出力が、物体検出に応じた出力となった際に、マイクロ波の漏洩を検出してもよい。なお、防爆センサ１０ｂからの出力が物体検出に応じた出力となった場合には、電極１３の位置におけるマイクロ波の電界の強度が一定の値を超えたことになる。したがって、防爆センサ１０ｂは、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能なセンサであるといえる。
　静電容量型の防爆センサ１０ｂでは、図３Ａの矢印Ｄ１の方向のマイクロ波５の方が、矢印Ｄ２の方向のマイクロ波５よりも、電極１３における電荷をより大きく変化させることができる。したがって、防爆センサ１０ｂは、矢印Ｄ２の方向のマイクロ波５よりも矢印Ｄ１の方向のマイクロ波５を検出しやすいことになり、指向性を有している。
　なお、静電容量型の防爆近接センサを用いて、マイクロ波の検出実験を行ったところ、図３Ａで示される構成よりも、図３Ｂで示されるように、電極１３に対向するように金属板２３を配置した構成の方が、マイクロ波の検出感度が高く、より弱いマイクロ波を検出することができた。この金属板２３は、通常、平板であり、電極１３と同程度の大きさか、または、電極１３より大きいことが好適である。この場合には、防爆センサ１０ｂは、図３Ｂで示されるように、電極１３と、内部回路１４と、電極１３と対向するように設けられた金属板２３とを有していてもよい。金属板２３は、電極１３に対して、近接センサの物体検出側に配置される。図３Ｂで示される防爆センサ１０ｂでは、電極１３または金属板２３の平面に対して法線方向に進行するマイクロ波は、金属板２３でシールドされて電極１３に到達しないため、矢印Ｄ２の方向のマイクロ波５を検出することになる。したがって、図３Ｂで示される防爆センサ１０ｂも、指向性を有するものである。
　図４において、磁気型の防爆近接センサである防爆センサ１０ｃは、ホールＩＣ１５と、内部回路１６とを有する。防爆センサ１０ｃが近接センサとして用いられる場合には、磁界を発生させる物体（例えば、永久磁石など）が接近すると、その磁界によってホールＩＣ１５にホール電圧が生じる。内部回路１６は、そのホール電圧を増幅して検出することによって、物体を検出することができる。一方、図４で示されるように、ホールＩＣ１５にマイクロ波５が照射された場合にも、そのマイクロ波５の磁界によってホールＩＣ１５にホール電圧が生じるため、内部回路１６は、物体検出と同様にして、マイクロ波５を検出することができる。すなわち、検出部２０は、防爆センサ１０ｃからの出力が、物体検出に応じた出力となった際に、マイクロ波の漏洩を検出してもよい。なお、防爆センサ１０ｃからの出力が物体検出に応じた出力となった場合には、ホールＩＣ１５の位置におけるマイクロ波の磁界の強度が一定の値を超えたことになる。したがって、防爆センサ１０ｃは、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能なセンサであるといえる。
　ここでは、防爆センサ１０ｃが、ホール素子であるホールＩＣ１５を備えた防爆近接センサである場合について説明したが、防爆センサ１０ｃは、ホールＩＣ１５に代えて磁気抵抗素子を備えた防爆近接センサであってもよい。この場合には、その磁気抵抗素子の抵抗の増加に応じてマイクロ波が検出されてもよい。なお、ホールＩＣ１５では一方向の磁界が検出されるため、ホールＩＣ１５を用いた防爆センサ１０ｃは指向性を有している。一方、磁気抵抗素子では検出位置における磁界の増加が検出されるため、磁気抵抗素子を用いた防爆センサ１０ｃは指向性を有しておらず、矢印Ｄ１の方向のマイクロ波５も、矢印Ｄ２の方向のマイクロ波５も検出することができる。また、ホールＩＣ１５を用いた防爆センサ１０ｃであっても、例えば、複数のホールＩＣ１５を用いるなどのように、複数の検出方向をカバーできる構成にした場合には、指向性のない防爆センサ１０ｃとすることができる。
　なお、誘導型、静電容量型、または磁気型の防爆近接センサである防爆センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、すでに市販されているため、それらの詳細な説明は省略する。また、防爆センサ１０を用いて検出されるマイクロ波の周波数は、例えば、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、２４ＧＨｚの付近であってもよく、その他の３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数であってもよい。
　電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造の防爆センサ１０は、センシング位置におけるマイクロ波の強度が閾値を超えた際に、出力が変化するセンサであってもよい。その閾値を調整できる場合には、防爆センサ１０を配置する前に、所望の強度のマイクロ波の漏洩を検出することができるように、閾値のキャリブレーションが行われてもよい。一方、市販の防爆近接センサである防爆センサ１０を用いる場合には、通常、キャリブレーションを行うことが困難である。この場合には、マイクロ波が漏洩する箇所と、防爆センサ１０との距離を調整することによって、所望の強度のマイクロ波の漏洩を検出できるようにしてもよい。例えば、導波管のフランジの接合部から漏洩するマイクロ波を検出する場合には、接合部により近い位置に防爆センサ１０を配置することによって、より微弱なマイクロ波の漏洩を検出することができ、接合部からより離れた位置に防爆センサ１０を配置することによって、漏洩するマイクロ波の強度がより高い場合にマイクロ波の漏洩を検出することができるようになる。
　検出部２０は、防爆センサ１０によって、電界及び磁界の少なくとも一方の増加が検出されたことに応じて、マイクロ波の漏洩を検出する。なお、防爆センサ１０が防爆近接センサである場合には、検出部２０は、防爆センサ１０の出力が、物体検出に応じた出力となった際にマイクロ波の漏洩を検出してもよい。検出部２０がマイクロ波の漏洩を検出するとは、例えば、その検出結果をあらかじめ決められた方法で出力することであってもよく、マイクロ波の漏洩を検出した際に、あらかじめ決められた制御などの処理を行うことであってもよい。検出結果の出力は、例えば、検出結果の表示、音出力、送信等であってもよい。また、制御などの処理を行う場合には、例えば、マイクロ波の漏洩を検出した際に、検出部２０は、マイクロ波の照射を停止するためにマイクロ波発生器によるマイクロ波の発生を停止させる制御を行ってもよい。なお、防爆センサ１０は、通常、防爆エリアに配置される。一方、検出部２０は、通常、防爆エリア外に配置される。このように、検出部２０が防爆エリア外に配置される場合には、検出部２０は、防爆構造でなくてもよい。また、図１、図３Ａ、図３Ｂ、図４では、１個の防爆センサ１０が検出部２０に接続されている場合について示しているが、２個以上の防爆センサ１０が検出部２０に接続されてもよいことは言うまでもない。したがって、マイクロ波の漏洩検出装置１は、２個以上の防爆センサ１０を有してもよい。２個以上の防爆センサ１０が検出部２０に接続されている場合には、検出部２０は、２個以上の防爆センサ１０の少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加が検出されたことに応じて、マイクロ波の漏洩を検出してもよい。
　次に、本実施の形態によるセンサ装置８について説明する。図５は、防爆センサ１０の物体検出範囲３１に設けられた保護部材３０を有するセンサ装置８を示す図であり、図６Ａ～図６Ｃ、図７Ａ、図７Ｂは、マイクロ波を防爆センサ１０に導くための反射部材４０を有するセンサ装置８を示す図である。マイクロ波の漏洩検出装置１において、防爆センサ１０に代えてセンサ装置８を用いてもよい。
　図５において、センサ装置８は、防爆センサ１０と、保護部材３０とを有している。この防爆センサ１０は、例えば、上記した防爆近接センサであってもよい。保護部材３０は、防爆センサ１０の物体検出範囲３１を囲うように設けられている。この保護部材３０は、物体検出範囲３１に物体が入ることがないようにするためのものである。そのため、保護部材３０は、物体検出範囲３１の全体を囲うように設けられることが好適である。また、保護部材３０が防爆センサ１０によって検出される材料で構成されている場合には、防爆センサ１０によって保護部材３０が検出されることがないようにするため、保護部材３０は、物体検出範囲３１内に存在しないことが好適である。一方、保護部材３０が防爆センサ１０によって検出されない材料で構成されている場合には、保護部材３０は、物体検出範囲３１内に存在してもよい。保護部材３０が、防爆センサ１０の物体検出範囲３１を囲うように設けられているとは、このように、防爆センサ１０によって検出されない材料で構成されている保護部材３０が物体検出範囲３１内に存在することを含む概念である。この保護部材３０を設けることにより、防爆センサ１０によって、接近した物体が検出されるのではなく、マイクロ波が検出されるようになる。また、防爆センサ１０によってマイクロ波が検出されるようにするため、保護部材３０は、マイクロ波を透過する材料によって構成されることが好適である。マイクロ波を透過する材料は、比誘電損失が小さい材料であり、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、石英、ガラス、セラミック、樹脂等であってもよい。マイクロ波透過性材料の比誘電損失は、例えば、検出対象のマイクロ波の周波数及び漏洩を検出する際の温度において、１より小さいことが好適であり、０．１より小さいことがより好適であり、０．０１より小さいことがさらに好適である。
　図６Ａにおいて、センサ装置８は、防爆センサ１０と、マイクロ波５を防爆センサ１０に導くための反射部材４０ａとを有している。反射部材４０ａは、防爆センサ１０の周囲に設けられており、図６Ａで示されるように、ホーン形状であってもよい。
　図６Ｂにおいて、センサ装置８は、防爆センサ１０と、マイクロ波５を防爆センサ１０に導くための反射部材４０ｂとを有している。反射部材４０ｂは、防爆センサ１０の周囲に設けられており、図６Ｂで示されるように、パラボラ形状であってもよい。なお、反射部材４０ａ、４０ｂを特に区別しない場合には、上記のように反射部材４０と呼ぶ。他の反射部材についても同様であるとする。
　反射部材４０は、例えば、マイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。マイクロ波反射性の材料は、例えば、金属であってもよい。金属は、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金などであってもよい。
　このように、反射部材４０を用いることによって、例えば、誘導型の防爆近接センサなどの指向性がある防爆センサ１０に、マイクロ波５を反射させて導くことができ、指向性とは異なる向きのマイクロ波をも検出することができるようになる。
　図６Ｃにおいて、センサ装置８は、防爆センサ１０と、保護部材３０と、反射部材４０ａとを有している。このように、センサ装置８は、保護部材３０と反射部材４０との両方を有していてもよい。
　図７Ａ、図７Ｂは、一面が開口した直方体形状の反射部材４０ｃと、その反射部材４０ｃの内部に配置された防爆センサ１０とを有するセンサ装置８を示す図である。図７Ａは、そのセンサ装置８を開口４１側から見た図であり、図７Ｂは、図７ＡのVIIＢ－VIIＢ線断面図である。図７Ｂにおいて、防爆センサ１０の内部構造は省略している。反射部材４０ｃも、上記したマイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。防爆センサ１０は、物体検出範囲３１に反射部材４０ｃが存在しないように反射部材４０ｃの内部に配置されることが好適である。このセンサ装置８では、開口４１から内部に導入されたマイクロ波は、反射部材４０ｃの内面で反射して、防爆センサ１０によって検出されることになる。
　次に、マイクロ波の漏洩検出装置１を用いたマイクロ波の漏洩検出方法について説明する。マイクロ波の漏洩検出方法は、防爆エリアにおいて、マイクロ波の漏洩を検出したい箇所に１個または２個以上の防爆センサ１０を配置するステップと、その１個または２個以上の防爆センサ１０の少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出するステップとを含む。
　まず、防爆センサ１０を配置するステップでは、防爆エリアにおいて、マイクロ波の漏洩を検出したい箇所に、１個または２個以上の防爆センサ１０を配置する。防爆センサ１０が指向性を有する場合には、１個または２個以上の防爆センサ１０を、漏洩する向きのマイクロ波を検出できるように配置することが好適である。
　マイクロ波の漏洩を検出したい箇所は、例えば、マイクロ波が導入される空間を有する中空部材のフランジの接合部であってもよい。フランジの接合部における接合が適切でなかった場合には、その接合部からマイクロ波が漏洩する可能性があるからである。マイクロ波が導入される空間を有する中空部材は、例えば、導波管であってもよく、内部でマイクロ波の照射が行われる容器であってもよく、その容器に接続される接続管であってもよく、マイクロ波が導入される空間を有するその他の中空部材であってもよい。接続管は、例えば、覗き窓、原材料等の投入口、生成物等の排出口、洗浄ライン、吸気口、または排気口などの接続管であってもよい。
　この場合には、１個または２個以上の防爆センサ１０を、マイクロ波が導入される空間を有する中空部材のフランジの接合部に配置してもよい。フランジの接合部に防爆センサ１０を配置するとは、例えば、フランジの接合部の周囲に防爆センサ１０を配置することであってもよく、フランジの接合部に設けられた中空部に防爆センサ１０を配置することであってもよい。ここでは、前者について図８Ａ～図８Ｃを用いて説明し、後者について図９を用いて説明する。
　図８Ａ、図８Ｂは、導波管５１、５２のフランジ５１ａ、５２ａの接合部５０の周囲に、４個の防爆センサ１０が配置される例を示す図である。図８Ａは、導波管５１、５２を、導波管５１、５２の中心軸に垂直な方向から見た図であり、図８Ｂは、図８ＡのVIIIＢ－VIIIＢ線断面図である。図８Ａ、図８Ｂで示されるように、円形の導波管５１のフランジ５１ａと円形の導波管５２のフランジ５２ａとは、ボルト５３及びナット５４によって接続されている。また、一部のボルト５３によって、４個の取り付け具５５がフランジ５１ａに固定されており、その取り付け具５５に、防爆センサ１０が固定されている。フランジ５１ａ、５２ａの接合部５０から漏洩するマイクロ波は、接合面に沿った方向に進むと考えられる。したがって、防爆センサ１０が、誘導型の防爆近接センサである場合には、指向性があるため、図８Ａ、図８Ｂで示されるように防爆センサ１０が配置されることが好適である。すなわち、漏洩するマイクロ波が図１の矢印Ｄ２で示される方向となるように、防爆センサ１０が配置されることが好適である。また、図８Ｂで示されるように、４個の防爆センサ１０は、導波管５１、５２の長手方向の中心軸を中心として、均等な角度、すなわち９０度ごとになるように配置されることが好適である。そのため、３個の防爆センサ１０を配置する場合には、図８Ｃで示されるように、導波管５１、５２の中心軸を中心として、１２０度ごとになるように配置されることが好適である。このように、フランジの接合部の周囲に複数の防爆センサ１０を配置する際には、フランジの中心軸を中心として、均等な角度となるように配置されることが好適である。
　フランジ５１ａ、５１ｂの接合部５０の周囲に配置される防爆センサ１０の個数は問わない。フランジ５１ａ、５１ｂの接合部５０の周囲に、例えば、２個の防爆センサ１０が配置されてもよく、５個以上の防爆センサ１０が配置されてもよい。なお、マイクロ波の漏洩が接合部５０のどの位置で発生するのかは、通常、事前にはわからないため、接合部５０の任意の位置から漏洩したマイクロ波を検出できるように防爆センサ１０を配置することが好適である。また、配置される防爆センサ１０と接合部５０との距離が短い場合には、より多くの防爆センサ１０が配置されてもよく、その距離が長い場合には、より少ない防爆センサ１０が配置されてもよい。
　図９は、導波管５１、５２のフランジ５１ａ、５２ａの接合部５０に設けられた中空部５６に防爆センサ１０が配置されている例を示す図である。なお、図９では、フランジ５１ａ、５２ａを固定するために用いられるボルト及びナットは省略している。中空部５６は、導波管５１、５２の中心軸を中心として均等な角度で複数の個数（例えば、３個、４個など）だけ設けられていてもよい。そして、各中空部５６にそれぞれ１個の防爆センサ１０が配置されてもよい。図９では省略しているが、防爆センサ１０の出力用の配線が、接合部５０またはフランジ５１ａに設けられた配線用の孔を介して導波管５１、５２の外部に延びていてもよい。
　また、マイクロ波の漏洩を検出したい箇所は、例えば、マイクロ波の照射が行われる容器の内部から外部へのマイクロ波の漏洩を防止するためのチョーク構造の設置位置であってもよい。チョーク構造が適切に機能しなかった場合には、チョーク構造の箇所からマイクロ波が漏洩する可能性があるからである。この場合には、マイクロ波の照射が行われる容器の内部から外部へのマイクロ波の漏洩を防止するためのチョーク構造の外部側に、１個または２個以上の防爆センサ１０を配置してもよい。チョーク構造は、例えば、マイクロ波の照射が行われる容器と、その容器の外部から内部に延びる撹拌軸との隙間に設けられてもよく、マイクロ波の照射が行われる容器と、その容器に開閉可能に設けられた扉またはシャッタとの隙間に設けられてもよい。
　図１０は、内部でマイクロ波の照射が行われる容器６１と、容器６１の外部から内部に延びる撹拌軸６２との一例を示す断面図である。図１０において、容器６１のボス部６１ａと、撹拌軸６２との隙間６３に、チョーク構造が設けられているものとする。そして、そのチョーク構造の外部側に、複数の防爆センサ１０が設けられている。
　なお、ここでは、複数の防爆センサ１０を配置する場合について主に説明したが、１個の防爆センサ１０が配置されてもよい。１個の防爆センサ１０が配置される場合には、フランジの接合部などからのマイクロ波の漏洩を適切に検出できるようにするため、反射部材４０が用いられてもよい。図１１Ａ、図１１Ｂは、フランジ５１ａ、５２ａの接合部の周囲に、１個の防爆センサ１０と円筒形状の反射部材４０ｄとが配置された状況を示す図である。図１１Ａは、導波管５１、５２を、導波管５１、５２の中心軸に垂直な方向から見た図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのXIＢ－XIＢ線断面図である。なお、図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、反射部材４０ｄを導波管５１、５２に取り付けるための取り付け具については、図示を省略している。図１１Ａ、図１１Ｂで示されるように、導波管５１、５２のフランジ５１ａ、５２ａの接合部の周囲には、中心軸が、導波管５１、５２の中心軸と一致するように円筒形状の反射部材４０ｄが配置されている。したがって、フランジ５１ａ、５２ａの接合部のいずれかの箇所で漏洩したマイクロ波は、円筒形状の反射部材４０ｄの内周面、または導波管５１、５２の外周面で反射されて１個の防爆センサ１０に導かれ、その防爆センサ１０によって検出される。このように、反射部材４０を適宜、配置することによって、防爆センサ１０の個数を減らすこともできる。
　次に、マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、配置された１個または２個以上の防爆センサ１０の少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出する。このステップは、マイクロ波の照射プロセスが行われている際に行われてもよい。すなわち、中空部材の内部空間にマイクロ波が導入されている際に、または、チョーク構造の設けられている容器内においてマイクロ波が照射されている際に、マイクロ波の漏洩の検出が行われてもよい。このマイクロ波の漏洩の検出は、例えば、検出部２０によって行われてもよい。また、マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、防爆センサ１０の少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出した場合に、例えば、マイクロ波の漏洩があったことを出力してもよく、または、マイクロ波発生器を停止させる処理などのマイクロ波の漏洩に対処するための処理を行ってもよい。
　以上のように、本実施の形態によるマイクロ波の漏洩検出装置１及びマイクロ波の漏洩検出方法によれば、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な市販されている防爆センサ１０を用いることによって、防爆エリア内においてマイクロ波の漏洩を安価に検出することができる。そして、マイクロ波の漏洩の検出に応じてマイクロ波の照射を停止したり、作業者が防爆エリアから退避したりすることができ、安全性を高めることができる。例えば、防爆センサ１０をフランジの接合部に配置することによって、その接合部からのマイクロ波の漏洩を検出することができる。また、例えば、防爆センサ１０をチョーク構造の外部側に配置することによって、そのチョーク構造の箇所からのマイクロ波の漏洩を検出することができる。
　また、本実施の形態によるセンサ装置８では、防爆センサ１０のセンシング範囲に設けられた保護部材３０を有することによって、防爆センサ１０によるマイクロ波以外のセンシングが行われないようにすることができ、マイクロ波以外の誤検出を行わないようにすることができる。また、センサ装置８が、マイクロ波を防爆センサ１０に導く反射部材４０を有している場合には、例えば、指向性の方向を変化させたり、より少ない個数のセンサ装置８でマイクロ波の漏洩を検出できるようにしたり、１個のセンサ装置８でマイクロ波の漏洩を検出できる範囲をより広くしたりすることができる。
　なお、本実施の形態では、防爆センサ１０が防爆近接センサである場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。防爆センサ１０は、防爆近接センサ以外の、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造のセンサであってもよい。
　また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

Claims (8)

  1. 　防爆エリアにおいて、マイクロ波が導入される空間を有する中空部材のフランジの接合部、または前記中空部材の内部から外部へのマイクロ波の漏洩を防止するためのチョーク構造の外部側に、電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造の１個または２個以上のセンサを配置するステップと、
    　前記１個または２個以上のセンサの少なくともいずれかによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出するステップと、
    を含むマイクロ波の漏洩検出方法。
  2. 　前記センサは、誘導型または静電容量型の防爆近接センサである、請求項１記載のマイクロ波の漏洩検出方法。
  3. 　前記センサは、指向性を有する、請求項１または請求項２記載の漏洩検出方法。
  4. 　前記マイクロ波の漏洩を検出するステップでは、前記防爆センサの出力が物体検出に応じた出力となった際にマイクロ波の漏洩を検出する、請求項１から請求項３のいずれかに記載のマイクロ波の漏洩検出方法。
  5. 　電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出可能な防爆構造のセンサと、
    　前記センサによって電界及び磁界の少なくとも一方の増加を検出したことに応じてマイクロ波の漏洩を検出する検出部と、
    を備え、
    　前記センサは、防爆エリアにおいて、マイクロ波が導入される空間を有する中空部材のフランジの接合部または前記中空部材の内部から外部へのマイクロ波の漏洩を防止するためのチョーク構造の外部側に配置される、マイクロ波の漏洩検出装置。
  6. 　前記センサは、誘導型または静電容量型の防爆近接センサである、請求項５記載のマイクロ波の漏洩検出装置。
  7. 　前記センサの検出範囲を囲うように設けられた、マイクロ波を透過する保護部材をさらに備えた、請求項５または請求項６記載のマイクロ波の漏洩検出装置。
  8. 　前記センサの周囲に設けられた、マイクロ波を前記センサに導くための反射部材をさらに備えた、請求項５から請求項７のいずれか記載のマイクロ波の漏洩検出装置。
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