JP6657926B2 - 温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転時に振動し易い工業装置を測定するに好適な温度測定装置に関し、特に竪型粉砕機のセパレータを軸支するベアリングの温度を測定するに好適な温度測定装置に関する。

工業装置が安定した状態で運転を続けるためには、温度を監視して、適正な温度範囲から逸脱しないよう運転条件を制御し続けることが重要である。
特に、回転部分を有する竪型粉砕機等の工業装置は、回転部分近傍の温度を監視することが重要になる。例えば、回転部の温度が急激に変化すれば、回転部を支持するベアリングの損傷や潤滑不良等の異常が疑われる。温度の異常は、機器の異常を検知する目安でもある。又、アナログ式の電気信号（アナログ電気信号と称することもある）を長期的にロギングし、温度の傾向（トレンド）を監視することで設備の寿命を予測することもできる。

従来から、熱電対や測温抵抗体等を利用して、工業装置の温度を測定することが一般的に行われていた。熱電対や測温抵抗体等を利用すれば、温度測定の結果をアナログ電気信号として外部に出力することが可能である。
また、それ以外の温度測定方法として、例えば、液体充満圧力式の温度計により、工業装置の温度を測定する方法が知られている。液体充満圧力式の温度計は、電気信号等を出力できないというデメリットを有するが、電源が必要なく、温度計の針の表示によって現場で容易に温度を確認できるという優れたメリットを有する。

なお、液体充満圧力式の温度計は、一般的に、感温筒部、導管、温度表示部から構成されている。感温筒部の中には温度に敏感な液体が充填されており、感温筒部を測定箇所に接触させることにより、充填されている液体が、熱膨張或いは熱収縮して圧力変化する。
この感温筒部の中の液体の圧力変化は、導管を通じて、温度表示部の中に配したブルドン管に伝えられる。ブルドン管には、温度表示針を回転させるための回転軸が取り付けられているので、温度計の針（温度表示針と称することもある）に伝えられて温度を表示する。

なお、熱電対と液体充満圧力式の温度計を複合して備える温度測定装置が、特許文献１に開示されている。

特開平１１−５１７７７号公報

特許文献１に開示された複合温度センサは、液体充満圧力式の温度計の弱点として、電気信号が出せない点に着目し、それを補うために熱電対を併用する。

工業装置の温度管理を行うためには、温度計の針の目視による確認だけではなく、制御装置等にリアルタイム又自動的に送信できる電気信号として測定結果を出力することが望まれている。その点において特許文献１に開示の技術は効果を奏するものと期待される。

しかし、振動体の温度測定に熱電対を使用した場合には、振動により熱電対の素線が切れる等といった問題が生じる危険性があった。
特に、回転部分近傍の温度を、熱電対で測定するケースでは、センサとなる熱電対が常時振動に曝されることになる。そのため、センサとなる熱電対の素線が切れやすく、温度測定装置の寿命が短かくなるという問題を生じる可能性があった。
同様に、回転部分近傍の温度を測温抵抗体で測定するケースにおいても、センサとなる測温抵抗体が常時振動に曝されて損傷しやすいので、寿命が短かくなるという問題を生じる可能性があった。

例えば、セパレータを装置内に内設したタイプの竪型粉砕機は、通常、上部にセパレータの回転筒を軸支するためのベアリングが配されている。竪型粉砕機の円滑な運転のためには、このベアリングの温度を監視し、必要に応じて速やかに適切な対処することが重要なファクターになる。

従来、セパレータの回転筒を軸支するベアリングの温度は、熱電対や測温抵抗体をセンサとして利用することによって測定されていた。しかし、熱電対や測温抵抗体は、前述したように、常時振動にさらされると損傷しやすいという問題がある。

本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、運転時に振動し易い工業装置を測定するに好適な温度測定装置に関し、特に竪型粉砕機のセパレータに使用するベアリングの温度を測定するに好適な温度測定装置を提供する。

上記の目的を達成するため、本発明による温度測定装置は、
（１） 感温筒内の封入物の温度による圧力変化を検出して温度を計測する液体充満圧力式の温度計とロータリ式のポテンションメータを備えて、
ポテンションメータで、温度計の計測値出力軸の回転角度を検出し、電気信号で出力することにより、回転テーブル上に供給した原料を粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機に配されたセパレータの回転軸を軸支するベアリングの温度を測定する温度測定装置であって、感温筒とベアリングの間の隙間にグリスを充填する。

（２）（１）に記載の温度測定装置であって、前記温度計の計測値出力軸と、ポテンションメータの入力軸を連結することにより、計測値出力軸の回転角度をポテンションメータで検出する。

（３）（１）又は（２）に記載の温度測定装置であって、前記温度計の計測値出力軸と温度表示針が内装された空間に液体を充填し、温度表示針の急激な回転を緩和させる。

（４）（１）から（３）までのいずれか１項に記載の温度測定装置であって、前記電気信号をアナログ電気信号として電気フィルタ処理をする。

本発明による温度測定装置によれば、振動の大きな工業装置を温度測定する場合において、測定値をアナログ電気信号で速やかに外部に出力でき、且つ、振動を受けても損傷しにくいという優れた作用効果を奏する。

本発明の実施形態に係わり振動体温度測定装置の取り付け状況を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり振動体温度測定装置の構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機に振動体温度測定装置を取り付けた際の状況を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり振動体温度測定装置の本体部を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係わり振動体温度測定装置の本体部を説明する図である。 ポテンションメータと温度表示計の構成を説明するための参考図である。

以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の例を詳細に説明する。
図１から図５は本発明の実施形態を説明するための図に係わり、その好ましい例を示したものである。図１は振動体温度測定装置の取り付け状況を説明する図であり、図２は振動体温度測定装置の構成を説明する図である。図３は竪型粉砕機に振動体温度測定装置を取り付けた際の状況を説明する図である。図４は振動体温度測定装置の本体部を説明する図であり、図５は振動体温度測定装置の他の実施形態を説明する図である。図６は、ポテンションメータと温度表示計の構成を説明する参考図である。

本発明の実施形態による振動体温度測定装置１０（温度測定装置１０と略して称することもある）の構成を図１及び図２に示す。
温度測定装置１０は、本体部１及びセンサ部２を備えており、本体部１とセンサ部２は導管部８Ｃで連結されている。

本体部１の構成を図４に示す。図４は、図６に参考図を示す液体充満圧力式温度計８とポテンションメータ５の接続構造を説明するための図であり、連結ケース１３部分を断面図としている。

図４に示したように、温度測定装置１０の本体部１は、液体充満圧力式温度計８（液圧式温度計８と略して称することもある）の温度表示ケース部８Ｂと、ポテンションメータ５を連結ケース１３で一体化させた構造となっている。
そして、液圧式温度計８の表示部８Ｄ側にある計測値出力軸８Ａ（出力軸８Ａと称することもある）と、ポテンションメータ５の入力軸５Ａを、回転軸連結部１１で連結する。

なお、この際に連結ケース１３により温度表示針８Ｆが配される空間に油等の液体を充填することが好ましい。運転中、振動により、温度表示針８Ｆが万一急激に回転し振れたとしても、充填した油の粘性により温度表示針８Ｆの急激な回転を抑えることができる可能性がある。したがって、後述する制御装置に対する電気信号への影響を最小限に抑えることが期待できる。

ここで、本実施形態に用いた液圧式温度計８の構成を簡単に説明する。図２に液圧式温度計８の構成を示す。
液圧式温度計８は、感温筒部８Ｅ、導管部８Ｃ、及び、温度表示ケース部８Ｂ等を備えている。そして、温度表示ケース部８Ｂの内部には図示しないブルドン管が配されており、ブルドン管には導管部８Ｃが連結されている。
また、温度表示部８Ｄ側には、ブルドン管に連結された出力軸８Ａ、並びに、出力軸８Ａに取り付けられた温度表示針８Ｆを備えている。

なお、感温筒部８Ｅ、導管部８Ｃ、及び、ブルドン管の内部には有機液体が充填されている。感温筒部８Ｅの中に充填された液体が、温度変化で膨張或いは収縮すると、導管８Ｃを介して、ブルドン管内に充填した液体の圧力が変化する。ブルドン管内に充填した液体の圧力が変化すると、ブルドン管の管先が変位し、その結果、ブルドン管に連結された出力軸８Ａが回動し温度表示針８Ｆが回動して温度を表示する。

なお、前述した実施形態においては、温度表示ケース部８Ｂの内部にブルドン管を配して、ブルドン管の管先変位により温度表示する例を説明した。
しかし、本発明に適応できる液圧式温度計８の構成はこれに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更が可能である。
例えば、温度表示ケース部８Ｂの内部に伸縮可能なベローズを配して、液体の圧力変化によるベローズの伸縮量の変化により、温度を表示する方式であっても良い。

次に、本実施形態に使用したポテンションメータ５について簡単に説明する。
本実施形態に使用したポテンションメータ５は、その内部に抵抗部等を備えており、入力軸５Ａの回転に対する抵抗値変化によって、入力軸５Ａの回転角度の変化を検出する、所謂、ロータリタイプのポテンションメータ５である。
本実施形態に使用したポテンションメータ５は、液圧式温度計８の温度表示部８Ｄ側にある出力軸８Ａの回転角度を検出するとともに、出力コード１０Ｃを介して、外部に配した図示しない制御装置に電気信号を出力する。

なお、この際の電気信号は、アナログ式として電気フィルタ処理をすることが好ましい。運転中、振動により万一、温度表示針８Ｆが急激に回転し振れたとしても電気フィルタ処理をすることによりノイズとして処理すれば、制御装置に対するアナログ電気信号への影響を最小限に抑えることが期待できる。

そして、本実施形態においては、前述した液圧式温度計８の感温筒部８Ｅによりセンサ部２を構成する。

以下、竪型粉砕機７０の構成を簡略に説明するとともに、温度測定装置１０の配置方法等について説明する。
図３に示した竪型粉砕機７０は、上部ケーシング８１Ｂ、下部ケーシング８１Ａ、下部に設置された減速機８２Ｂ、駆動モータ８２Ｍによって駆動される回転テーブル７２、コニカル型の粉砕ローラ７３等を備えている。
なお、粉砕ローラ７３は、回転テーブル７２上において、その外周部分に対向するように２個配される構造となっている。

竪型粉砕機７０においては、上部に形成した原料供給口８５から回転テーブル７２上に原料を投入する。そして、回転テーブル７２上に供給された原料は回転テーブル７２上で粉砕ローラ７３により粉砕される。粉砕された原料は、ガス導入口８３から導入されたガスにより吹き上げられて、後述のセパレータにより分級されて、所定のサイズになったものが、取出口８９より製品として取り出される。

図３に示した竪型粉砕機７０は、上部に固定式の一次分級羽根７４及び回転式の回転分級羽根７６で構成されるセパレータを備えている。セパレータは、分級機構と称されることもあり、所望する粒径になった原料を選択的に分離することができる。

図３に示した竪型粉砕機７０は、回転式分級羽根７６の外周側に固定式の一次分級羽根７４が配置された構造となっており、その下方には内部コーン７９が配されている。固定式の一次分級羽根７４は、一般的に、ガイドベーンと称されることがあるものであり、回転式の回転分級羽根７６は、回転ベーンと称されることがあるものである。

なお、本実施形態においては、一次分級羽根７４と回転分級羽根７６の２段構成となった分級機構を採用しているが、本発明に適応できる分級機構の構成はこれに限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で変更が可能であって、例えば、回転式の分級羽根７６のみを備えたセパレータを使用しても良い。

ここで、図１乃至図３に示したように、回転式分級羽根７６は、セパレータ回転筒２１に取り付けられており、セパレータ回転筒２１の上部には、ベルトプーリ２７が取り付けられている。ベルトプーリ２７には、図示しないベルトが取り付けられる。

なお、セパレータ回転筒２１は、図１に示すように、上部ベアリング２５並びに下部ベアリング２３を介して、竪型粉砕機７０の上部に取り付けられている。
ベルトプーリ２７にかけられた前述のベルトは竪型粉砕機７０の上部に設置された図示しない駆動モータにより駆動されて、自在に回転する構成となっており、ベルトが回転することによりセパレータ回転筒２１が回転して、回転式分級羽根７４が回転する。

ここで、本実施形態においては、図１又図２に示したように、下部ベアリング２３の側面に温度計測装置１０のセンサ部２を配することにより感温筒部８Ｅを当接させる。
なお、この際に、下部ベアリング２３と感温筒部８Ｅの間には、グリスＧを充填する。

また、センサ部２と機外に配した本体部１を導管部８Ｃにより連結するとともに、ポテンションメータ５の測定値は、出力コード１０Ｃを介し、アナログ電気信号として外部に配した図示しない制御装置に伝達するように構成する。

竪型粉砕機７０の運転中においては、セパレータ回転筒２１が上部ベアリング２５及び下部ベアリング２３に軸支された状態で回転する。
下部ベアリング２３に当接させた感温筒部８Ｅの中に充填された液体は、下部ベアリングの温度変化で膨張或いは収縮する。
感温筒部８Ｅの中に充填された液体の容積変化は、導管８Ｃを介して、温度表示ケース部８Ｂの内部に配したブルドン管内に充填した液体に影響を与え、ブルドン管内に充填した液体の圧力が変化する。その結果、ブルドン管の管先が変位し、ブルドン管に連結された出力軸８Ａが回動する。

出力軸８Ａが回動すると、回転軸連結部１１を介して連結されているポテンションメータ５の入力軸５Ａが回転する。
前述したように、ポテンションメータ５は、その内部に抵抗部等を備えており、入力軸５Ａの回転に対する抵抗値変化によって、入力軸５Ａの回転角度の変化を検出する。
そして、出力軸８Ａの回転角度を検出したポテンションメータ５は、出力コード１０Ｃを介して、外部に配した図示しない制御装置にアナログ電気信号を出力する。

本実施形態の構成によれば、検出された温度をアナログ電気信号として出力可能であり、効率的な制御が可能である。例えば、ベアリングの温度が急に変化した場合に、損傷や潤滑不良等の異常が疑われる。本実施形態による温度測定装置１０を使用すれば、制御装置に正常範囲の値を設定することにより下部ベアリング２３の温度異常を自動的に検知して、竪型粉砕機７０の運転条件にフィードバックすることが可能になる。
又、前述したように、アナログ電気信号を長期的にロギングして温度の傾向を監視すれば下部ベアリング２３等の寿命を予測することも可能である。

なお、竪型粉砕機７０の運転中においては、セパレータ回転筒２１が回転する。この際に分級される原料が回転式分級羽根７６に衝突することによる振動が生じる場合がある。また、回転テーブル７２上において粉砕ローラ７３が原料を粉砕する際においても、振動が生じる場合がある。

本実施形態による温度測定装置１０によればセンサとなる感温筒部８Ｅの内部に充填した液体は振動で損傷しない。したがって、センサに素線を利用する熱電対方式等と異なり、振動で損傷しにくい。

なお、前述した実施形態では、感温筒部８Ｅを下部ベアリング２３の側面に当接させる構成とした。しかし、感温筒部８Ｅを下部ベアリング２３の側面に直接当接させずに、グリスＧ等の熱伝導性の良い粘性のある液体を介して、間接的に当接させる方式であっても良い。この場合、感温筒部８Ｅと下部ベアリング２３の側面との間に、わずかな隙間が形成される。したがって、下部ベアリング２３が振動しても、感温筒部８Ｅと下部ベアリング２３が、直接、強く接触することがないので、さらに損傷しにくい構成となる。

特に、竪型粉砕機７０において、セパレータ回転筒２１の回転によるベアリングの振動周期は、竪型粉砕機７０全体の振動周期と一致しないケースが多い。
セパレータ回転筒２１のベアリングの温度を測定する際に、感温筒部８Ｅを下部ベアリング２３の側面に、直接、当接させた場合には、振動周期の違いにより、感温筒部８Ｅが下部ベアリング２３に想定外に強く押し付けられる可能性がある。
しかし、感温筒部８Ｅを下部ベアリング２３の側面に直接当接させずに、わずかに隙間を形成して近接させた実施形態は、隙間の距離だけ振動に対して余裕があり、強く押し付けられる可能性が低くなるので、特に好ましい構成である。

以上説明したように、本実施形態によれば、例え、感温筒部８Ｅが常時振動にさらされたとしても、損傷する可能性は小さく、寿命が短かくなるという危険性を低減できる。

また、竪型粉砕機７０においては、稀に溶接などの影響によって迷走電流が発生することがある。迷走電流は、ノイズとなって、電気信号に悪影響を与える可能性がある。
本実施形態による温度測定装置１０は、温度変化を液体の圧力変化としてセンサ部２から本体部１に伝達するので、迷走電流による悪影響を受けにくい。

以下、本発明による他の実施形態として、図５を用いて本体部１の構成が異なる方式の例を説明する。

図５に示す本体部１ａは、液圧式温度計８の温度表示ケース部８Ｂの反対側となる背面部に出力軸８Ｈを突出させて配置し、ポテンションメータ５を背面連結ケース１３Ｂで連結して一体化させた構造となっている。
本体部１ａは、ポテンションメータ５の入力軸５Ａに、液圧式温度計８の反温度表示部側にある出力軸８Ｈを回転軸連結部１１Ｂにより連結する。ブルドン管内に充填した液体の圧力が変化し出力軸８Ｈが回動すると、回転軸連結部１１Ｂを介して入力軸５Ａが回動し、温度を表示する。

本体部１ａにおいては、液圧式温度計８の温度表示針８Ｆを目視で確認しながら、ポテンションメータ５で回転角度を検出することができ、ポテンションメータ５の測定値は、出力コード１０Ｃを介して、アナログ電気信号として外部に配した図示しない制御装置に速やかに送信することができる。

本発明による振動体温度測定装置は、振動の大きな工業装置を温度測定する場合において、測定値をアナログ電気信号で速やかに出力できるとともに、且つ、振動を受けても感温筒が損傷しにくいという優れた作用効果を奏する。

１ 本体部
１ａ 本体部
２ センサ部
５ ポテンションメータ
５Ａ 入力軸
５Ｂ ポテンションメータ本体部
５Ｃ 出力コード
８ 液体充満圧力式温度計（液圧式温度計）
８Ａ 計測値出力軸（出力軸）
８Ｂ 温度表示ケース部
８Ｃ 導管部
８Ｄ 温度表示面
８Ｅ 感温筒部
８Ｆ 温度表示針
８Ｈ 出力軸（背面側）
１０ 振動体温度測定装置
１１ 回転軸連結部
１１Ｂ 回転軸連結部（背面側）
１３ 連結ケース
１３Ｂ 背面連結ケース
２１ セパレータ回転筒
２３ 下部ベアリング
２５ 上部ベアリング
２７ ベルトプーリ
７２ 回転テーブル
７３ 粉砕ローラ
８５ 原料供給口
８３ ガス導入口
７０ 竪型粉砕機

Claims (4)

1. 感温筒内の封入物の温度による圧力変化を検出して温度を計測する液体充満圧力式の温度計とロータリ式のポテンションメータを備えて、
   ポテンションメータで、温度計の計測値出力軸の回転角度を検出し、電気信号で出力することにより、回転テーブル上に供給した原料を粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機に配されたセパレータの回転軸を軸支するベアリングの温度を測定する温度測定装置であって、感温筒とベアリングの間の隙間にグリスを充填することを特徴とした温度測定装置。
2. 前記温度計の計測値出力軸と、ポテンションメータの入力軸を連結することにより、計測値出力軸の回転角度をポテンションメータで検出する請求項１に記載の温度測定装置。
3. 前記温度計の計測値出力軸と温度表示針が内装された空間に液体を充填し、温度表示針の急激な回転を緩和させる請求項１又は請求項２に記載の温度測定装置。
4. 前記電気信号をアナログ信号として電気フィルタ処理をする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の温度測定装置。

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