特開 2022-158805 マイクロ波の漏洩検出方法、マイクロ波の漏洩検出装置、及びセンサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022158805

(43)【公開日】2022-10-17

(54)【発明の名称】マイクロ波の漏洩検出方法、マイクロ波の漏洩検出装置、及びセンサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/08 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

G01R29/08 D

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021126481

(22)【出願日】2021-08-02

(62)【分割の表示】P 2021063631の分割

【原出願日】2021-04-02

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-05-02

(71)【出願人】

【識別番号】508067736

【氏名又は名称】マイクロ波化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100121223

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 悟道

(72)【発明者】

【氏名】堀 直樹

(57)【要約】

【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。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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個以上の防爆近接センサを配置するステップと、
前記１個または２個以上の防爆近接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。

【請求項2】

前記防爆センサを配置するステップでは、前記１個または２個以上の防爆近接センサを、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する、請求項１記載のマイクロ波の漏洩検出方法。

【請求項3】

前記防爆センサを配置するステップでは、前記１個または２個以上の防爆近接センサを、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する、請求項１記載のマイクロ波の漏洩検出方法。

【請求項4】

前記防爆近接センサは、指向性を有する、請求項１から請求項３のいずれか記載の漏洩検出方法。

【請求項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防爆近接センサと、
前記防爆近接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、を備えたマイクロ波の漏洩検出装置。

【請求項6】

前記防爆近接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記載のマイクロ波の漏洩検出装置。

【請求項7】

前記防爆近接センサの周囲に設けられた、マイクロ波を前記防爆近接センサに導くための反射部材をさらに備えた、請求項５又は６記載のマイクロ波の漏洩検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

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。

【0004】

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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

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個以上の防爆センサを配置するステップと、１個または２個以上の防爆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。

【0006】

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、防爆センサは、誘導型、静電容量型、または磁気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、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してもよい。

【0007】

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、防爆センサを配置するステップでは、１個または２個以上の防爆センサを、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。

【0008】

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、防爆センサを配置するステップでは、１個または２個以上の防爆センサを、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。

【0009】

また、本発明の一態様による漏洩検出方法では、防爆センサは、指向性を有しており、防爆センサを配置するステップでは、１個または２個以上の防爆センサを、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。

【0010】

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防爆センサと、防爆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。

【0011】

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、防爆センサは、誘導型、静電容量型、または磁気型の防爆近接センサであってもよい。

【0012】

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、静電容量型、または磁気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。

【0013】

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防爆センサと、防爆センサの周囲に設けられた、マイクロ波を防爆センサに導くための反射部材と、を備えたものである。

【0014】

また、本発明の一態様によるセンサ装置では、防爆センサは、誘導型、静電容量型、または磁気型の防爆近接センサであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

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。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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

【図2A】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

【図2B】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

【図3A】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

【図3B】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

【図4】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

【図5】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

【図6A】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

【図6B】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

【図6C】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

【図7A】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

【図7B】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

【図8A】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

【図8B】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

【図8C】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

【図9】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

【図10】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

【図11A】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

【図11B】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

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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／ｃｍ^２）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。

【表1】

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【符号の説明】

【0053】

１ 漏洩検出装置
８ センサ装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 防爆センサ
２０ 検出部
３０ 保護部材
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 反射部材

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【手続補正書】

【提出日】2022-02-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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である、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、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個以上の防爆近接センサを配置するステップと、
前記１個または２個以上の防爆近接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。

【請求項2】

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である、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、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個以上の防爆近接センサを配置するステップと、
前記１個または２個以上の防爆近接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。

【請求項3】

前記防爆近接センサは、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。

【請求項4】

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近接センサと、
前記防爆近接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、
前記防爆近接センサは、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に配置される、マイクロ波の漏洩検出装置。

【請求項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防爆近接センサと、
前記防爆近接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、
前記防爆近接センサは、防爆エリアにおいて、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される、マイクロ波の漏洩検出装置。

【請求項6】

前記防爆近接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４または請求項５記載のマイクロ波の漏洩検出装置。

【請求項7】

前記防爆近接センサの周囲に設けられた、マイクロ波を前記防爆近接センサに導くための反射部材をさらに備えた、請求項４から請求項６のいずれか記載のマイクロ波の漏洩検出装置。