JP6959633B2 - 電荷測定器、流体製造装置、流体の電荷量の測定方法及び流体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば配管を流れる流体の電荷量を評価する静電センサ、電荷測定器、流体製造装置、流体の電荷量の測定方法、及び流体の製造方法に関する。

例えば、流体を使用する又は製造する機器や工場などでは、流体が配管との摩擦により帯電する（『流動帯電現象』という）。そして、流体がフルオロカーボンを基にしたフッ素系液体や絶縁油などの絶縁性の場合には、帯電した流体を接地しても電荷は漏洩しないため、配管などの絶縁破壊の原因となる。このようなことから、絶縁性流体に帯電する電荷量を評価することは重要な課題である。

このような絶縁性流体に帯電する電荷量を評価する方法として、例えば、試料貯留槽に収容された絶縁性流体を複数の孔を有する金属多孔体を介して他の受容器に流し、金属多孔体と接地点との電流値を測定することで絶縁性流体の帯電を評価する方法が特許文献１に開示されている。

この方法では、絶縁性流体が複数設けられた金属多孔体を通って受容体に流れるため、絶縁性流体が接触する接触面積を増加させることができる。すなわち、評価する電荷量を増加させることができるため、帯電している電荷の評価感度を高めることができ、測定感度を高めることができるとされている。

しかしながら、この特許文献１に開示された方法では、絶縁性流体の電荷を評価するために絶縁性流体を試料貯留槽から受容体に移す必要があり、配管を流れる絶縁性流体の電荷を評価することができなかった。

特開２００２−５９７６号公報

この発明は、上記問題点に鑑み、配管を流れている流体に帯電している電荷量を容易に評価できる静電センサ、電荷測定器、流体製造装置、流体の電荷量の測定方法、及び流体の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、内部に流体が流れる、非導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサと、前記外側導電部と接地点との電位差を測定する電位計とが備えられ、前記外側導電部と接地点との電位差を前記電位計で測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する電荷測定器であることを特徴とする。

前記流体とは、液体のみならず、紛体やエアロゾル、ゲル状体を含む。具体的には、絶縁油や、液体燃料、潤滑油などの他、有機溶剤や高分子物質のモノマー体やポリマー体などを含む。

この発明によると、前記導電性の配管に対して前記絶縁部と前記外側導電部を、あるいは前記非導電性の配管に対して前記外側導電部を配置するだけで、前記配管を流れる前記流体に帯電した電荷量を評価することができる。このように、非常に簡易な構成で、前記流体に帯電した電荷量を評価できる。

また、上記静電センサと、前記外側導電部と接地点との電位差を測定する電位計とが備えられた電荷測定器は、前記流体に基づいて生じる電位差を測定できるため、前記流体に帯電した電荷量を相対的に計測できる。なお、前記電位計は直接前記外側導電部と連結させて測定する電位計の他、前記外側導電体の表面電位を測定する表面電位測定器であってもよい。

またこの発明の態様として、前記配管と接続される計測用配管が最径内側に備えられてもよい。
この発明により、例えば前記配管に対して接続できることから、既存の設備などに対して静電センサを組み付けて、前記流体に帯電する電荷量を評価できる。なお、前記計測用配管は、前記流体が流れる配管と接続して前記流体を流すことができるとともに、前記流体の電荷を計測するための配管をさす。

またこの発明は、内部に流体が流れる、非導電性の配管と、前記配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサと、前記外側導電部と接地点との電位差を測定する電位計とが備えられ、前記外側導電部と接地点との電位差を前記電位計で測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する流体製造装置であることを特徴とする。

これらの発明により、前記配管を流れる前記流体に帯電した電荷量を測定しながら前記流体を製造できるため、例えば前記流体に帯電した電荷量が所定の値を超えた場合などを早期に発見することができる。

またこの発明は、内部に流体が流れる、非導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサを用い、前記外側導電部と接地点との電位差を測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する流体の電荷量の測定方法であることを特徴とする。

これらの発明により、前記流体の帯電により生じた前記外側導電体及び前記内側導電体の間の電位差を測定することができるため、前記外側導電体に誘導された外部電荷を算定して、前記流体に帯電する電荷量を計測できる。

この発明は、内部に流体が流れる断面環状の環状体における周方向の少なくとも一部に、導電体で構成され、前記流体が接触する内側導電部、絶縁体で構成された絶縁部及び、該絶縁部によって前記内側導電部と絶縁された導電体で構成され、電荷検知部として機能する外側導電部が、断面内側から断面外側に向かってこの順で配置された静電センサであることを特徴とする。

前記断面環状とは、流体の上流側から下流側に向けて流れる流れ方向に対して直交する直交断面の形状が円環状である場合や、三角形状、四角形状、六角形などの多角形状に構成された環状である場合を含む。

内側導電部は、前記環状体の一部分である場合のみならず、前記環状体全体である場合を含む。
前記導電体は、例えば鉄などの導電性の金属や、カーボンやチオフェン系などの導電性樹脂、当該導電性樹脂を練り込んだ樹脂、導電性樹脂などでコーティングしたもの、導電性樹脂をライニング又は焼嵌めしたものなどを含む。

前記絶縁部は、絶縁性物質であればどのような物質であってもよく、例えばポリテトラフルオロエチレンなどで構成されたフッ素樹脂やポリ塩化ビニル、ポリサルフォン、シリコーン、合成ゴムなどで構成された絶縁性樹脂、セラミックやガラスなどの絶縁性の無機物などを含む。
前記外側導電部は、前記内側導電部と同じ又は異なる材料で構成されるものを含む。

この発明によると、配管を流れている流体に帯電している電荷量を容易に評価できる。
詳述すると、例えば、配管との摩擦により帯電した前記流体（例えば絶縁性流体）が、前記内側導電部と接触した場合、前記内側導電部の径内側は前記流体の電量に応じて帯電することになる。これにより、前記絶縁部を介して前記内側導電部の外側に配置された前記外側導電部に、前記内側導電部の径内側に帯電した電荷（内部電荷）によって、誘導電荷（外部電荷）が誘導されることとなる。

この外部電荷は内部電荷に対応する電荷量であるため、外部電荷を計測することで、前記絶縁性流体に帯電する電荷量の増減を検知することができ、前記絶縁性流体における電荷量を評価できる。このように本発明は、流体を他の受容器などに移すことなく、環状体を流れる前記絶縁性流体に帯電する電荷量を評価できる。

この発明の態様として、前記内側導電部を、前記環状体の周方向全周に亘って環状に配置してもよい。
この発明によると、前記流体に帯電する電荷量をより正確に評価できる。

詳述すると、例えば前記流体の量が少ない場合には、前記環状体の底面側と、上面側とでは、前記流体と接触する接触面積が異なるため、前記内側導電部の配置される場所によって誘導される外部電荷の電荷量が異なることとなる。このため、前記内側導電部を前記環状体の周方向の一部分に設けた場合、前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定しても、前記流体に帯電する電荷量を正確に評価できないおそれがある。

これに対して、前記内側導電部を前記環状体の周方向全周に亘って環状に配置した場合、前記流体と前記内側導電部とが接触しない箇所があっても、前記内側導電部に前記流体の電荷量に応じた電荷が誘導されるため、前記内側導電部に対応して周方向全周に配置された前記外側導電部には、前記流体に生じた内部電荷に対応して外部電荷が誘導される。したがって、前記外部電荷の電荷量を評価することで、流体に帯電した電荷量を正確に評価できる。

またこの発明の態様として、前記内側導電部における上下流側の端部を絶縁する端部絶縁体を備えてもよい。
この発明により、前記内側導電部の上下流側が前記端部絶縁体で区切られることとなるため、所定の範囲内において生じた内部電荷に基づいて前記流体に帯電する電荷量を評価できる。すなわち、前記外側導電部に誘導される外部電荷は、所定の範囲内あたりにおいて前記流体によって生じた内部電荷に基づく電荷であるため、前記流体に帯電する電荷量をより正確に評価することができる。

またこの発明の態様として、配管の内部に流れる前記流体の少なくとも一部を前記環状体の内部に流すよう前記配管と前記環状体とを接続する接続部を備えてもよい。
この発明により、他の配管と接続して、前記配管に流れる前記流体の電荷を評価することができる。すなわち、前記静電センサを取り付けることで他の配管に流れる前記流体に帯電する電荷量を評価できる。

またこの発明の態様として、上述の静電センサと、前記内側導電部と前記外側導電部との電位差を測定する電位計とが備えられた電荷測定器であることを特徴とする。

またこの発明は、内部に流体が流れる導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置される絶縁体で構成された絶縁部と、該絶縁部によって前記配管と絶縁され、電荷検知部として機能する外側導電部とで構成された静電センサであることを特徴とする。

またこの発明の態様として、前記電荷測定器で測定した前記流体の電荷量の増減を判定する判定部と、該判定部での判定結果に基づいて、前記流体の電荷量を調整する電荷調整手段とを備えてもよい。

前記電荷調整手段は、例えば前記流体の電荷量を調整できればどのようなものであってもよく、例えば前記流体の流量を調整する流量調整手段や、前記流体の流路を他の配管に流す流路切替手段、前記流体に帯電する電荷を除電する除電手段などを含む。
この発明により、前記流体の電荷量が所定の値を超えないように調整しながら、前記流体を製造でき、より安全に前記流体を製造できる。

またこの発明の態様として、前記電荷調整手段が、前記電荷測定器で測定した前記流体の電荷量に応じて前記流体の流量を調整する流量調整手段で構成されてもよい。
この発明によると、例えば前記流体の電荷量が所定の値を超えた場合、前記流体の流量を低減させて前記流体の電荷量が所定の値を超えないように調整できる。

この発明により、配管を流れている絶縁性流体の帯電を容易に評価することができる静電センサ、電荷測定器、流体製造装置、流体の電荷量の測定方法、及び流体の製造方法を提供することができる。

絶縁油製造装置の概略構成図。 電荷測定器の概略斜視図。 静電センサの概略斜視図。 電荷測定器の説明図。 電荷状態の説明図。 他の実施形態の電荷測定器の説明図。 他の実施形態の電荷測定器の説明図。 他の実施形態の電荷測定器の説明図。 他の実施形態の電荷測定器の説明図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態におけるシリコーン油製造装置１００及び、シリコーン油製造装置１００を構成する電荷測定器２について、図１乃至図４に基づいて説明する。

図１は、シリコーン油製造装置１００の後半部分の大まかな構成を表す概略構成図を示し、図２は電荷測定器２の概略斜視図を示し、図３は静電センサ２０の概略斜視図を示し、図４は電荷測定器２の構造を簡易的に示す説明図を示す。

詳しくは、図３（ａ）は流体用配管１と接続した静電センサ２０と流体用配管１の上流側の一部分を断面で示した部分断面斜視図を示し、図３（ｂ）はシリコーン油Ｒの流れ方向から視た静電センサ２０の断面図を示し、図４は図２中における静電センサ２０のＡ−Ａ断面図と電位計３０の簡易図で電荷測定器２を表した電荷測定器２の構造を説明する説明図を示す。

例えば絶縁油の一種であるシリコーン油Ｒを製造するシリコーン油製造装置１００について、図１に基づいて、簡単に説明する。
シリコーン油製造装置１００は、シリコーン油Ｒの流路である流体用配管１と、流体用配管１に流れるシリコーン油Ｒの電荷量を測定する電荷測定器２と、モノマー体であるシラン類が加水分解により重合されたシリコーン油Ｒを貯留するシリコーン油貯留部３と、流体用配管１を流れてきたシリコーン油Ｒを脱水処理するための脱水部４と、シリコーン油貯留部３から脱水部４へとシリコーン油Ｒを送るためのポンプ５と、流体用配管１に流れるシリコーン油Ｒの流量を調整する流量調整部６とで構成され、脱水部４で脱水されたシリコーン油Ｒは例えば変圧器などの機器に移したり、貯蔵されたりする。

ここで、本実施形態において、シリコーン油貯留部３に貯留されているシリコーン油Ｒはモノマー体であるシラン類が加水分解により重合されたものとしているが、特にこの構成に限定するわけでなく、絶縁油であればどのようなものでもよく、またシリコーン油に限定されない。

流体用配管１は、図２及び図３に示すように、シリコーン油用配管１１と、流体用配管１と電荷測定器２と連結するための配管側フランジ１２とで構成されている。
シリコーン油用配管１１は、断面が円環状に形成された中空状の筒状体であり、導電体であるステンレスで構成されている。

配管側フランジ１２は、シリコーン油用配管１１の上流側又は下流側の端部において、シリコーン油用配管１１の径外側に張り出すように設けられた円盤体である。また、シリコーン油用配管１１の端面と配管側フランジ１２の端面とは面一に形成されており、配管側フランジ１２のシリコーン油Ｒの流れる方向（以下、流れ方向Ｄとする。）に沿って貫通した複数のボルト用貫通孔が設けられている（図示省略）。

電荷測定器２は、シリコーン油Ｒの帯電を評価する静電センサ２０と、静電センサ２０で評価した電荷の電圧を計測する電位計３０とで構成されている。
静電センサ２０は、図２乃至図４に示すように、シリコーン油用配管１１から流れきたシリコーン油Ｒを下流側に流すためのセンサ用配管２１と、センサ用配管２１の上流側及び下流側に設けられたセンサ側フランジ２２と、センサ用配管２１の長手方向中央部分に設けられたセンサ本体２３とで構成されている。

センサ用配管２１は、図２及び図３に示すように、シリコーン油用配管１１と同じ素材であるステンレスで構成された中空状の筒状体であり、その内径及び外径は、シリコーン油用配管１１と等しくなるように形成されている。

なお、本実施形態において、センサ用配管２１はシリコーン油用配管１１と同素材で構成されているが、必ずしも同素材である必要はなく、センサ用配管２１はシリコーン油用配管１１と異なる導電性の別素材（例えば他の金属や、チオフェン系ポリマーなど）で構成されてもよい。

センサ側フランジ２２は、センサ用配管２１の上流側及び下流側端部に設けられた、配管側フランジ１２と同径の円盤体で構成され、シリコーン油Ｒの流れる方向に沿って貫通したナット用貫通孔が、シリコーン油用配管１１に設けられたボルト用貫通孔と対応するように設けられている（図示省略）。また、センサ側フランジ２２の端部側面は、センサ用配管２１の端部と面一となるように構成されている。

このように構成された配管側フランジ１２とセンサ側フランジ２２とは、互いにボルト用貫通孔とナット用貫通孔とを互いに対向配置させ、ボルトとナットを用いることで、流体用配管１と電荷測定器２とを着脱可能に構成している。
これによりシリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒが連続してセンサ用配管２１に流れることができる。

センサ用配管２１の中央部分に設けられたセンサ本体２３は、図３及び図４に示すように、内側導電部２４、絶縁部２５及び外側導電部２６を、センサ用配管２１の周方向の全周に亘って径内側から径外側に向けてこの順で配置した構成である（図３（ｂ）参照）。
内側導電部２４は、導電性を有するステンレスで構成された導電体で、長手方向に所定の長さを有するとともに、内径及び外径がセンサ用配管２１と同径の円筒状体で構成されている。

絶縁部２５は、内側導電部２４の径内側を除く部分を覆うように設けられた、ポリテトラフルオロエチレン製の絶縁体である。
具体的には絶縁部２５は、図４に示すように、内側導電部２４の外周面を覆う外周被覆部２５１と、内側導電部２４の上流側端部を周方向に沿って覆う上流側被覆部２５２と、内側導電部２４の下流側端部を周方向に沿って覆う下流側被覆部２５３とで構成されている。換言すると、内側導電部２４は、径外側面が外周被覆部２５１で覆われるとともに、センサ用配管２１と間に上流側被覆部２５２及び下流側被覆部２５３とが介在することにより、導電性のセンサ用配管２１から内側導電部２４が電気的に分離された構成としている。

外側導電部２６は、図４に示すように、長手方向に対して内側導電部２４と同じ長さを有する。内側導電部２４と同素材の導電体で構成され、絶縁部２５を介して内側導電部２４と対向して配置されている。すなわち、外側導電部２６は、絶縁部２５によって内側導電部２４と絶縁されている。

電位計３０は、内側導電部と外側導電部間に生じる電位差を計測する振動容量型の電位計であり、図２及び図４に示すように、振動容量型のデジタル電位計である電位計本体３１と、内側導電部２４や外側導電部２６などと電位計３０とを接続する導線３２とで構成されており、内側導電部２４と外側導電部２６との電位差（電圧の値）を測定できる。

電位計本体３１は、内側導電部２４や外側導電部２６との電位測定する測定ヘッドを内蔵しており、繋がれた内側導電部２４と外側導電部２６の電位差を表示する表示部を有する。
導線３２は、電位計本体３１と内側導電部２４とを繋ぐ第一配線３２１と、電位計本体３１と外側導電部２６とを繋ぐ第二配線３２２と、電位計本体３１を接地させるアース線３２３とで構成されている。

流量調整部６は、図１に示すように、シリコーン油Ｒの電荷量に対するシリコーン油Ｒの流量を制御する制御システムであり、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を算出する電荷量計測処理部６１と、シリコーン油Ｒの電荷量が所定の値を超えたかを判定する電荷量判定部６２と、流体用配管１を流れるシリコーン油Ｒの流量を制御する流量制御部６３とで構成されており、電位計３０と接続する電圧受信電線６４及びポンプ５と接続する制御信号送信電線６５とを備えている。

電荷量計測処理部６１は電位計３０で計測した電位差から、シリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒの電荷量の算出処理を行う処理部である。
電荷調整手段として機能する流量制御部６３は、電荷量判定部６２での判定結果に基づいて、ポンプ５を制御してシリコーン油Ｒの流量を調整する流量制御部である。なお、電荷量判定部６２での判定は、シリコーン油Ｒが帯電する電荷量に応じて段階的に行われる構成であり、流量制御部６３は段階的な電荷量判定部６２での判定結果に応じてシリコーン油Ｒの流量を調整できる。

電圧受信電線６４は、電位計３０で計測した電圧の値を電荷量計測処理部６１に受信するための受信電線である。
制御信号送信電線６５は、流量制御部６３の制御による制御信号をポンプ５に送信するための送信電線である。これにより、シリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒの流量を調整できる。

このように構成された静電センサ２０を用いることにより、シリコーン油Ｒに帯電している電荷量を評価できる。

具体的には静電センサ２０は、内部にシリコーン油Ｒが流れる断面環状のセンサ用配管２１における周方向に導電体で構成され、シリコーン油Ｒが接触する内側導電部２４と、絶縁体であるポリテトラフルオロエチレン製の絶縁部２５と、絶縁部２５によって内側導電部２４と絶縁された導電体であるステンレス製の、電荷検知部として機能する外側導電部２６が、径内側から径外側に向かってこの順で配置されることで、シリコーン油用配管１１を流れているシリコーン油Ｒに帯電している電荷量を評価することができる。

詳述すると、図５に示すように、シリコーン油用配管１１を流れたシリコーン油Ｒは、シリコーン油用配管１１との摩擦により帯電している（図５（ａ）参照）。この帯電しているシリコーン油Ｒの流体帯電電荷Ｑｒにより内側導電部２４の径内側に内部電荷Ｑｉが生じる（図５（ｂ）参照）。この内部電荷Ｑｉにより、絶縁部２５を介して内側導電部２４の外側に配置された外側導電部２６には、内部電荷Ｑｉに対応する外部電荷Ｑｏが生じることとなる（図５（ｃ）参照）。

この外部電荷Ｑｏは内部電荷Ｑｉに対応する電荷量であるため、例えば表面電荷測定器などで外側導電部２６に帯電している外部電荷Ｑｏを測定することで、センサ用配管２１を流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できる。このように静電センサ２０により、センサ用配管２１を流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できる。

また、静電センサ２０に加えて内側導電部２４と外側導電部２６との電位差を測定する電位計３０を備えることにより、シリコーン油Ｒによる帯電に基づいた外側導電部２６と内側導電部２４との間の電位差を測定することができる。この電位差を利用することで、内側導電部２４に帯電された内部電荷Ｑｉを算出することができ、内部電荷Ｑｉからセンサ用配管２１に流れるシリコーン油Ｒの電荷量を算出できる。

また、内側導電部２４を、センサ用配管２１の周方向全周に亘って環状に配置することにより、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量をより正確に評価できる。
詳述すると、例えばセンサ用配管２１の底面側と接するシリコーン油Ｒと、上面側と接するシリコーン油Ｒとはシリコーン油Ｒの流量によって接触面積が異なる。

このため、内側導電部２４の配置される場所によって内部電荷の電荷量にバラツキが生じる。このように内側導電部２４をセンサ用配管２１の部分的に設けた場合、設けた位置によって外側導電部２６に誘導される外部電荷Ｑｏを測定しても、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を正確に評価できない。

一方で、内側導電部２４を周方向全周に亘って環状に配置した場合、シリコーン油Ｒと内側導電部２４が部分的に接触していない箇所があっても、シリコーン油Ｒが帯びた電荷に対応した内部電荷Ｑｉが導電体である内側導電部２４に誘導される。このため、内側導電部２４に対応して配置された外側導電部２６にはシリコーン油Ｒに生じた誘導電荷に対応した外部電荷Ｑｏが誘導される。したがって、外部電荷Ｑｏを評価することで、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量を正確に評価できる。

さらにまた、内側導電部２４における上流側の端部及び下流側端部に、センサ用配管２１と絶縁する上流側被覆部２５２及び下流側被覆部２５３を備えることにより、内側導電部２４の上流側及び下流側が上流側被覆部２５２及び下流側被覆部２５３で区切られることとなる。

すなわち、内側導電部２４は所定の範囲内において生じた内部電荷Ｑｉに対応する外側導電部２６に外部電荷Ｑｏが誘導される。したがって、外側導電部２６に帯電した外部電荷Ｑｏの電荷量を計測することで、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量をより正確に評価できる。

さらにまた、シリコーン油用配管１１の内部に流れるシリコーン油Ｒの少なくとも一部をセンサ用配管２１の内部に流すようシリコーン油用配管１１とセンサ用配管２１とを接続するセンサ側フランジ２２を備えることにより、シリコーン油用配管１１と接続することができ、シリコーン油用配管１１に流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できる。

またシリコーン油製造装置１００は、流体用配管１に電荷測定器２を組み付けた構成とすることで、シリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒに帯電した電荷量を測定しながらシリコーン油Ｒを製造でき、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量が所定の値を超えた場合などを早期に発見することができる。

また、電荷測定器２で測定したシリコーン油Ｒに帯電した電荷量の増減を判定する電荷量判定部６２と、電荷量判定部６２での判定結果に基づいて、シリコーン油Ｒの電荷量を調整する流量制御部６３とを備えることにより、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量が所定の値を超えないように調整しながら、シリコーン油Ｒを製造でき、より安全にシリコーン油Ｒを製造できる。

また、内部にシリコーン油Ｒが流れる断面環状のセンサ用配管２１における周方向に、導電体であるステンレスで構成され、シリコーン油Ｒと接触する内側導電部２４と、絶縁体であるポリテトラフルオロエチレン製で構成された絶縁部２５と、絶縁部２５によって内側導電部２４と絶縁された導電体で構成され、電荷検知部として機能する外側導電部２６とが、断面内側から断面外側に向かってこの順で配置され、シリコーン油Ｒがセンサ用配管２１の内部に流れた状態で、内側導電部２４と外側導電部２６との電位差を測定するシリコーン油Ｒに帯電する電荷量の測定方法により、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を容易且つ正確に評価し、計測できる。

また、シリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒの少なくとも一部分が、内部を流れる断面環状の環状体における周方向の少なくとも一部に、導電体で構成された、前記流体と接触する内側導電部２４と、絶縁体であるポリテトラフルオロエチレン製で構成された絶縁部２５と、前記絶縁部２５を介して前記内側導電部２４と絶縁された導電体で構成され、電荷検知部として機能する外側導電部２６とが、断面内側から断面外側に向かってこの順で配置され、シリコーン油Ｒがセンサ用配管２１の内部に流れた状態で、前記内側導電部２４と前記外側導電部２６との電位差を測定することにより、センサ用配管２１を流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を測定する電荷量測定工程を有することで、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を容易且つ正確に評価し、計測できる。

また、電荷測定器２で測定したシリコーン油Ｒの電荷量に応じてシリコーン油Ｒの流量を調整する流量制御部６３を備えることにより、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量が一定の値を超えた場合、シリコーン油Ｒの流量を低減できるため、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量が所定の値を超えないように調整して、絶縁破壊を未然に防止できる。

なお、本実施形態において、流量調整部として、シリコーン油Ｒの流量を制御する流量制御部６３としているが、このような流量を調整する構成に限らず、シリコーン油Ｒの流路を切り替える流路切替手段や、シリコーン油Ｒに帯電する電荷を除電する除電手段などとしてもよい。すなわち、シリコーン油Ｒの電荷量を調整できればどのようなものであってもよい。

また、電荷量の測定結果に基づいて、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を調整する電荷量調整工程を有することにより、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量が所定の値を超えないように調整しながら、シリコーン油Ｒを製造でき、より安全にシリコーン油Ｒを製造できる。

さらにまた、静電センサ２０及び電位計３０を用いてシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を測定しながらシリコーン油Ｒを製造することができるとともに、電荷量判定部６２及び流量制御部６３を備えることで、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を判定する工程と、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量に基づいてシリコーン油Ｒの流量を調整する工程とで構成されたシリコーン油Ｒの製造方法とすることができる。

また、本実施形態においてシリコーン油製造装置１００では、シリコーン油用配管１１及びセンサ用配管２１は導電性を有する中空状の筒状体で構成されているが、必ずしも導電性を有する筒状体である必要はなく、シリコーン油用配管１１及びセンサ用配管２１の一方又は双方を絶縁体で構成された中空状の筒状体であっても構わない。

（第２実施形態）
以下、電荷測定器２の他の実施形態である、絶縁体で構成された中空状の筒状体であるセンサ用配管２１ａで構成された電荷測定器２ａについて、図６に基づいて説明する。

ここで図６は、図４と同様に、図２における静電センサ２０のＡ−Ａ断面に対応する静電センサ２０ａのＡ−Ａ断面図と電位計３０の簡易図で電荷測定器２を表した電荷測定器２の構造を説明する説明図を示す。なお、上述した第１実施形態と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。

電荷測定器２ａは、図６に示すように、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価する静電センサ２０ａと、静電センサ２０ａを構成する内側導電部２４と外側導電部２６との電位差を計測する電位計３０とで構成されている。

非導電性であるシリコーン油用配管１１ａと配管側フランジ１２を介して接続する静電センサ２０ａは、非導電性であるポリテトラフルオロエチレン製の筒状体で構成されたセンサ用配管２１ａと、センサ用配管２１ａの上流側及び下流側に設けられたセンサ側フランジ２２と、センサ用配管２１の長手方向中央部分に設けられたセンサ本体２３ａとで構成されている。

センサ用配管２１の中央部分に設けられたセンサ本体２３ａは、内側導電部２４、絶縁部２５ａ及び外側導電部２６を、センサ用配管２１の周方向の全周に亘って径内側から径外側に向けてこの順で配置した構成である（図３（ｂ）参照）。

内側導電部２４は、導電性を有するステンレス製で構成された導電体で、長手方向に所定の長さを有するとともに、内径及び外径がセンサ用配管２１と同径の円筒状体で構成されている。
絶縁部２５ａは、内側導電部２４の径内側を除く部分を覆うように設けられた、ポリテトラフルオロエチレン製の絶縁体で内側導電部２４の外周面を覆うよう構成されている。すなわち、絶縁部２５ａは絶縁部２５と比べて、内側導電部２４の上流側端部及び下流側端部を周方向に沿って覆う上流側被覆部２５２及び下流側被覆部２５３を有さない。

これは、センサ用配管２１ａが、導電性を有するステンレス製の内側導電部２４と異なり、非導電性のポリテトラフルオロエチレン製で構成されているため、内側導電部２４とセンサ用配管２１ａと界面に、改めて絶縁部を設ける必要がないためである。

このように構成されている静電センサ２０ａは、シリコーン油用配管１１又は１１ａに組み合わせて静電センサ２０の代わりとして使用でき、静電センサ２０と同様に、シリコーン油Ｒに帯電される流体帯電電荷Ｑｒの電荷量を評価できる。また、第一配線３２１及び第二配線３２２を介して内側導電部２４と電位計本体３１、外側導電部２６と電位計本体３１とがそれぞれ接続されているため、内側導電部２４と外側導電部２６との電位差を測定できる。これにより、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を計測できる。
このように、静電センサ２０ａは、静電センサ２０と同様の効果を奏することができるとともに、静電センサ２０ａと電位計３０とで構成された電荷測定器２ａも、電荷測定器２と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、上述の電荷測定器２ａと同様に非導電性のセンサ用配管２１ａの内部を流れるシリコーン油Ｒの電荷を評価する電荷測定器２ｂについて、図７に基づいて説明する。

ここで図７は、図４と同様に、図２における静電センサ２０のＡ−Ａ断面に対応する静電センサ２０ｂのＡ−Ａ断面図と電位計３０の簡易図で電荷測定器２を表した電荷測定器２の構造を説明する説明図を示す。

詳しくは、図７（ａ）は静電センサ２０ｂをシリコーン油用配管１１ａの一部分に組み付ける構成である場合の説明図を示し、図７（ｂ）はセンサ本体２３ｂをシリコーン油用配管１１ａに囲繞する構成について説明した場合を示す。
なお、この電荷測定器２ｂにおいて、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。

電荷測定器２ｂは、図７（ａ）に示すように、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価する静電センサ２０ｂと、外側導電部２６ｂと接地点との電位差（電圧）を測定する電位計３０ｂとで構成されている。

静電センサ２０ｂは、シリコーン油用配管１１ａを流れるシリコーン油Ｒを内部に流す配管であるセンサ用配管２１ｂと、センサ用配管２１ｂの上流側及び下流側に設けられたセンサ側フランジ２２と、センサ用配管２１ｂの長手方向中央部分に設けられたセンサ本体２３ｂとで構成されている。

計測用配管に対応するセンサ用配管２１ｂは、非導電性のポリテトラフルオロエチレン製の配管であり、流れ方向Ｄに沿って上流側から下流側まで伸びる中空状の円筒体である。
センサ本体２３ｂは、外側導電部２６ｂで構成されており、センサ用配管２１ｂの中央部分において、センサ用配管２１ｂの外周面を周方向に沿って囲繞する、導電性のチオフェン系ポリマーでコーティングしたフィルムで構成されている。

電位計３０ｂは、誘導された表面電位を計測する振動容量型の電位計であり、電位計本体３１と、外側導電部２６ｂと電位計３０ｂとを接続する導線３２ｂとで構成されており、外側導電部２６の電位（電圧の値）を測定できる。
詳述すると、導線３２ｂは、電位計本体３１と外側導電部２６ｂとを繋ぐ第二配線３２２ｂと、電位計本体３１を接地させるアース線３２３とで構成されている。

このように構成する電荷測定器２ｂは、シリコーン油用配管１１ａを流れるシリコーン油Ｒの流体帯電電荷Ｑｒの電荷量を相対的に調べることができる。
詳述すると、センサ用配管２１ｂとシリコーン油Ｒとが摩擦することにより、シリコーン油Ｒが帯電するとともに、センサ用配管２１ｂの内表面に内部電荷Ｑｉが生じるとともに、センサ用配管２１ｂの外周面を囲繞する外側導電部２６ｂに外部電荷Ｑｏが誘導される。この外部電荷Ｑｏを例えば表面電荷測定器などで測定することにより、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量を評価できる。

また、電位計３０ｂにより、センサ本体２３ｂと接地点との電位差を測定することにより、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を相対的に数値化することができ、さらにまた測定した電圧を、あらかじめ測定した検量線と比較することにより、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を算出できる。
なお、センサ本体２３ｂはセンサ用配管２１ｂの中央部分に配置されているが、センサ用配管２１ｂの全体を囲繞する構成であってもよい。

また、センサ本体２３ｂは、センサ用配管２１ｂに対して囲繞する構成としているが、例えば図７（ｂ）に示すように、非導電性のシリコーン油用配管１１ａに対して囲繞する構成としてもよい。
この構成では、シリコーン油用配管１１ａに対してセンサ本体２３ｂ（外側導電部２６ｂ）を巻きつけて固定する工程のみでセンサ本体２３ｂをシリコーン油用配管１１ａに組み付けることができるため、容易に組付け可能であるとともに、シリコーン油用配管１１ａに流れるシリコーン油Ｒの電荷量を評価できる。

このように構成された静電センサ２０ｂは、内部にシリコーン油Ｒが流れる、非導電性のシリコーン油用配管１１ａ又はセンサ用配管２１ｂにおける周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部２６ｂで構成されており、非導電性のシリコーン油用配管１１ａ又はセンサ用配管２１ｂを流れるシリコーン油Ｒに帯電した電荷量を、シリコーン油用配管１１ａ又はセンサ用配管２１ｂに外側導電部２６ｂを配置するだけで評価できる。このように、非常に簡易な構成で、シリコーン油用配管１１ａ又はセンサ用配管２１ｂを流れるシリコーン油Ｒに帯電した電荷量を評価できる。

また、電荷測定器２ｂは、静電センサ２０ｂと、外側導電部２６ｂと接地点との電位差を測定する電位計３０ｂとを備えることにより、外側導電部２６ｂと接地点との電位差が測定できる。これにより、電位差に基づいてシリコーン油用配管１１ａに流れる電荷の電荷量を相対的に算定しながらシリコーン油Ｒを製造する、又は算定結果に基づいてシリコーン油Ｒの流速の変更などを行うシリコーン油Ｒの製造方法や製造装置などとすることができる。

（第４実施形態）
上述の第３実施形態では、非導電性の筒状体で構成されたセンサ用配管２１ｂの内部を流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できる静電センサ２０ｂについて説明したが、以下においては、導電性を有するセンサ用配管２１ｃの内部を流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できる静電センサ２０ｃについて、図８に基づいて説明する。

ここで図８は、図４と同様に、図２における静電センサ２０のＡ−Ａ断面に対応する静電センサ２０ｃのＡ−Ａ断面図と電位計３０の簡易図で電荷測定器２を表した電荷測定器２ｃの構造を説明する説明図を示す。

詳しくは、図８（ａ）は静電センサ２０ｃをシリコーン油用配管１１ｂの一部分に組み付ける構成である場合の説明図を示し、図８（ｂ）はセンサ本体２３ｃをシリコーン油用配管１１ｂに囲繞する構成について説明した場合を示す。
なお、この電荷測定器２ｃにおいて、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。

電荷測定器２ｃは、図８（ａ）に示すように、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価する静電センサ２０ｃと、センサ用配管２１ｃと外側導電部２６ｃとの電位差（電圧）を計測する電位計３０ｃとで構成されている。

静電センサ２０ｃは、シリコーン油用配管１１ｂを流れるシリコーン油Ｒを内部に流す配管であるセンサ用配管２１ｃと、センサ用配管２１ｃの上流側及び下流側に設けられたセンサ側フランジ２２と、センサ用配管２１ｃの長手方向中央部分に設けられたセンサ本体２３ｃとで構成されている。

計測用配管に対応するセンサ用配管２１ｃは、導電性のステンレス製の配管であり、流れ方向Ｄに沿って上流側から下流側まで伸びる中空状の円筒体である。
センサ本体２３ｃは、センサ用配管２１ｃの中央部分を周方向に沿って囲繞する絶縁性のポリテトラフルオロエチレン製の絶縁部２５ｃと、絶縁部２５ｃの外周面を周方向に沿って囲繞する導電性のチオフェン系ポリマーでコーティングしたフィルムである外側導電部２６ｃで構成されている。

電位計３０ｃは、センサ用配管２１ｃと外側導電部２６ｃとの電位差を計測する振動容量型の電位計であり、図８（ａ）に示すように、電位計本体３１と、センサ用配管２１ｃや外側導電部２６ｃなどと電位計３０ｃとを接続する導線３２ｃとで構成されており、センサ用配管２１ｃと外側導電部２６ｃとの電位差（電圧の値）を測定できる。

導線３２ｃは、電位計本体３１とセンサ用配管２１ｃとを繋ぐ第一配線３２１ｃと、電位計本体３１と外側導電部２６ｃとを繋ぐ第二配線３２２ｃと、電位計本体３１を接地させるアース線３２３とで構成されている。

このように構成されるセンサ本体２３ｂは、センサ用配管２１ｃを最径内側に配置し、径外側に向かってセンサ用配管２１ｃと絶縁部２５ｃと外側導電部２６ｃがこの順で配置されることにより、静電センサ２０ｂと同様に、センサ用配管２１ｃに流れるシリコーン油Ｒに帯電する電荷量を評価できるとともに、電位計３０によりセンサ用配管２１ｃと外側導電部２６ｃとの電位差を測定することで、シリコーン油Ｒに帯電する電荷量を計測できる。

なお、絶縁部２５ｃ及び外側導電部２６ｃで構成されるセンサ本体２３ｃは、センサ用配管２１ｃに取り付ける場合の他、導電性を有する配管であるシリコーン油用配管１１ｂに取り付けることもできる（図８（ｂ）参照）。
この構成では、シリコーン油用配管１１ｂに対して絶縁部２５ｃを巻きつける絶縁部巻きつけ工程と、巻きつけられた絶縁部２５ｃに外側導電部２６ｃを巻きつけて固定する外側導電部巻きつけ工程とを行うだけで、容易にセンサ本体２３ｃをシリコーン油用配管１１ａに組み付けることができる。

このように構成されたセンサ本体２３ｃは、内部にシリコーン油Ｒが流れる導電性のシリコーン油用配管１１ｂ又はセンサ用配管２１ｃにおける周方向の少なくとも一部の外周に配置される絶縁体で構成された絶縁部２５ｃと、絶縁部２５ｃによってシリコーン油用配管１１ｂ又はセンサ用配管２１ｃと絶縁され、電荷検知部として機能する外側導電部２６ｃとで構成されることにより、導電性のシリコーン油用配管１１ｂ又はセンサ用配管２１ｃに対して絶縁部２５ｃと外側導電部２６ｃを配置するだけで、シリコーン油用配管１１を流れるシリコーン油Ｒに帯電した電荷量を評価することができる。このように、非常に簡易な構成で、シリコーン油Ｒに帯電した電荷量を評価できる。これにより、導電性を有するシリコーン油用配管１１ｂに流れるシリコーン油Ｒの電荷量を評価でき、また評価に基づいてシリコーン油Ｒの流速の変更するシリコーン油Ｒの製造方法や製造装置などとすることができる。

なお、電位計３０は直接外側伝導部と連結させて測定する電位計３０の他、外部導電体の表面電位を測定する表面電位測定器であってもよい。

また、電荷測定器２ｃは、静電センサ２０ｃと、絶縁部２５ｃと外側導電部２６ｃとの電位差を測定する電位計３０ｃとを備えることでシリコーン油用配管１１に流れる電荷の電荷量を相対的に測定することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の、
端部絶縁体は、上流側被覆部２５２及び下流側被覆部２５３に対応し、
以下同様に、
配管は、シリコーン油用配管１１、１１ａ、１１ｂに対応し、
接続部は、センサ側フランジ２２に対応し、
計測用配管は、センサ用配管２１ｂ及びセンサ用配管２１ｃに対応し、
流体製造装置は、シリコーン油製造装置１００に対応し、
判定部は、電荷量判定部６２に対応し、
電荷調整手段及び流量調整手段は、流量制御部６３に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、センサ用配管２１は、流れ方向Ｄと直交する断面が円環状に形成された中空の円筒体であるが、必ずしも円筒体である必要はなく、例えば三角形状や四角形状や六角形などの多角形状に構成された環状の筒体であってもよい。

また、シリコーン油Ｒとは、絶縁油に限らず、液体燃料や、潤滑油などの他、有機溶剤や高分子物質のモノマー体やポリマー体などであってもよく、さらには、液体のみならず、紛体やエアロゾル、ゲル状体であってもよい。

また、内側導電部２４は、周方向に沿って円環状に形成された筒状態であるが、この形状である必要はなく、例えば、周方向に一部分に設けても構わない。
また、内側導電部２４や外側導電部２６、さらには導電性を有するシリコーン油用配管１１、１１ｂなどは、例えば銅や銀、鉄などの導電性の金属や、導電体であるカーボン樹脂製、チオフェン系の導電性ポリマー、当該導電性樹脂を練り込んだ樹脂、導電性樹脂をライニング又は焼嵌めした材質などであってもよい。なお、これらは同じ材質である必要もなく、異なる材質を用いてもよい。

同様に、絶縁部２５やセンサ用配管２１ａやセンサ用配管２１ｂを構成する絶縁体は、ポリテトラフルオロエチレンに限定されず、フッ素樹脂やシリコーン、合成ゴムなどで構成された絶縁性樹脂、セラミックやガラスなどの絶縁性無機物などでもよい。
さらにまた、外側導電部２６は、内側導電部２４と異なる材料で構成してもよい。

また、上述の実施形態では、シリコーン油製造装置１００は、電荷測定器２を一つだけ備えた構成であるが、距離を離して複数個の電荷測定器２を配置してもよい。これにより、複数点でシリコーン油Ｒの電荷量を計測できるため、より確実なシリコーン油Ｒの電荷量を求めることができるとともに、シリコーン油Ｒの電荷量が増加する特定の場所などを検知でき、より安全にシリコーン油Ｒの製造や使用することなどができる。

また、図９に示すように、静電センサ２０は、流れ方向Ｄに沿って上流側のセンサ用配管２１ｄの内径を縮径するとともに、下流側のセンサ用配管２１ｄの径を内側導電部２４に比べて拡径する構成とすることができる。

これにより、内側導電部２４に帯電する内部電荷Ｑｉの量を増加させることができ、より確実に電荷を評価できる。また、シリコーン油Ｒの流量が少ない場合であっても、内側導電部２４を縮径させることで、内側導電部２４の内周全体にシリコーン油Ｒを接触させることができる。これにより評価・計測するシリコーン油Ｒの電荷・電荷量のバラツキを抑えることができる。

２ 電荷測定器
１１ シリコーン油用配管
２０ 静電センサ
２２ センサ側フランジ
２４ 内側導電部
２５ 絶縁部
２６ 外側導電部
２５２ 上流側被覆部
２５３ 下流側被覆部
３０ 電位計
６２ 電荷量判定部
６３ 流量制御部
１００ シリコーン油製造装置

Claims (5)

1. 内部に流体が流れる、非導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサと、
   前記外側導電部と接地点との電位差を測定する電位計とが備えられ、
   前記外側導電部と接地点との電位差を前記電位計で測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する
   電荷測定器。
2. 前記配管と接続される計測用配管が最径内側に備えられた
   請求項１に記載の電荷測定器。
3. 内部に流体が流れる、非導電性の配管と、
   前記配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサと、
   前記外側導電部と接地点との電位差を測定する電位計とが備えられ、
   前記外側導電部と接地点との電位差を前記電位計で測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する
   流体製造装置。
4. 内部に流体が流れる、非導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサを用い、前記外側導電部と接地点との電位差を測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する
   流体の電荷量の測定方法。
5. 内部に流体が流れる、非導電性の配管における周方向の少なくとも一部の外周に配置され、電荷検知部として機能する外側導電部で構成された静電センサが備えられ、
   前記外側導電部と接地点との電位差を測定して、前記内部に前記流体が流れることで前記配管の内表面に生じた内部電荷によって前記外側導電部に誘導される外部電荷を測定する電荷量測定工程を有する
   流体の製造方法。

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