特許 7000374 粘性推定装置及び粘性推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-27

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】粘性推定装置及び粘性推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/14 20060101AFI20220112BHJP

【ＦＩ】

G01N11/14 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019080281

(22)【出願日】2019-04-19

(65)【公開番号】P2020176954

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2020-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】513213966

【氏名又は名称】横河ソリューションサービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】岡本 弘文

(72)【発明者】

【氏名】田谷 英治

(72)【発明者】

【氏名】大島 勝也

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１９０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２９５２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導電動機によって回転駆動される回転軸の回転によって撹拌される物質の粘性を推定する粘性推定装置であって、
前記誘導電動機に供給される駆動電流を検出する電流検出部と、
前記回転軸の回転を検出する回転検出部と、
前記電流検出部の検出結果と前記回転検出部の検出結果とを用いて、前記物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値を求める演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記電流検出部の検出結果と前記回転検出部の検出結果とを用いて、前記回転軸のすべり率を求めるすべり率演算部と、
前記電流検出部の検出結果から前記駆動電流の実効値を求める実効値演算部と、
前記電流検出部の検出結果から前記駆動電流の周波数を求める周波数演算部と、
前記すべり率演算部の演算結果、前記実効値演算部の演算結果、及び前記周波数演算部の演算結果を用いて前記粘性相関値を求める粘性相関値演算部と、
を備え、
前記粘性相関値演算部は、前記駆動電流の周波数を前記回転検出部の検出結果から得られる前記回転軸の回転速度で除算して得られる値、前記駆動電流の実効値の２乗、及び前記回転軸のすべり率を乗算して得られる値を前記粘性相関値として求める、
粘性推定装置。

【請求項2】

前記すべり率演算部は、前記周波数演算部の演算結果と前記回転検出部の検出結果から得られる前記回転軸の回転速度とを用いて前記回転軸のすべり率を求める、
請求項１記載の粘性推定装置。

【請求項3】

前記演算部は、前記回転検出部の検出結果から前記回転軸の回転速度を求める回転速度算出部を備える、請求項１又は請求項２記載の粘性推定装置。

【請求項4】

前記粘性相関値をＳＴとし、前記駆動電流の周波数をω［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］、前記回転軸の回転速度をω_m［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］、前記駆動電流の実効値をＩ_a、前記回転軸のすべり率をｓ［％］とすると、前記粘性相関値演算部は、以下の（１）式で示される演算を行って前記粘性相関値ＳＴを求める、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の粘性推定装置。

【数1】

【請求項5】

誘導電動機によって回転駆動される回転軸の回転によって撹拌される物質の粘性を推定する粘性推定方法であって、
前記誘導電動機に供給される駆動電流を検出する電流検出ステップと、
前記回転軸の回転を検出する回転検出ステップと、
前記電流検出ステップの検出結果と前記回転検出ステップの検出結果とを用いて、前記物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値を求める演算ステップと、
を有し、
前記演算ステップは、前記電流検出ステップの検出結果と前記回転検出ステップの検出結果とを用いて、前記回転軸のすべり率を求めるすべり率演算ステップと、
前記電流検出ステップの検出結果から前記駆動電流の実効値を求める実効値演算ステップと、
前記電流検出ステップの検出結果から前記駆動電流の周波数を求める周波数演算ステップと、
前記すべり率演算ステップの演算結果、前記実効値演算ステップの演算結果、及び前記周波数演算ステップの演算結果を用いて前記粘性相関値を求める粘性相関値演算ステップと、
を有し、
前記粘性相関値演算ステップは、前記駆動電流の周波数を前記回転検出ステップの検出結果から得られる前記回転軸の回転速度で除算して得られる値、前記駆動電流の実効値の２乗、及び前記回転軸のすべり率を乗算して得られる値を前記粘性相関値として求める、
粘性推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粘性推定装置及び粘性推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラントや工場では、所定の製品又は中間材を得るために、原料の化学反応を促進させる反応工程や、各種原料を混ぜ合わせる撹拌工程が行われることがある。このような工程では、回転翼が取り付けられた回転軸を電動機によって回転させることにより、原料の化学反応を促進させたり、原料の混合度を均一化したりしている。ここで、化学反応の促進具合や混合具合は、製品又は中間材の粘度を測定することによって推定される。

【0003】

現在、粘度を測定する粘度計は、回転粘度計が主流となっている。この回転粘度計は、回転軸を回転させることで回転軸に作用する反作用トルクを検出し、この検出結果を粘度に換算することによって粘度を測定するものである。このような回転粘度計をオンライン計測に応用する場合には、例えば、反作用トルクを検出するために回転軸に取り付けられる歪ゲージ（トルクセンサ）と、歪ゲージの検出結果を粘度に換算する演算部とが必要になると考えられる。

【0004】

尚、以下の非特許文献１には、回転軸に作用する反作用トルクを検出する従来の方法が開示されている。具体的に、以下の非特許文献１に開示された方法では、回転軸の角度応答に基づいて、回転軸が受ける反作用トルクを検出している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】T.Murakami F.Yu and K.Ohnishi “Torque sensorless control in multidegree-of-freedom manipulator” IEEE Trans.Ind.Electron. Vol. 40 No.2 pp.259-265 Apr.1993.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、回転粘度計をオンライン計測に応用する場合には、上述した通り、回転軸に作用する反作用トルクを検出するための歪ゲージを回転軸に取り付ける必要がある。ここで、歪ゲージは、高温により劣化しやすいため、環境温度によっては使用できないことがあるという問題がある。また、歪ゲージを取り付けるために既存設備の分解や加工が必要になることがあるため、歪ゲージを回転軸に取り付けることが困難なこともあるという問題がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、歪ゲージを用いることなく粘性を推定することができ、粘性のオンライン計測に適用可能な粘性推定装置及び粘性推定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の一態様による粘性推定装置は、誘導電動機（ＩＭ）によって回転駆動される回転軸（ＡＸ）の回転によって撹拌される物質の粘性を推定する粘性推定装置（１、２）であって、前記誘導電動機に供給される駆動電流を検出する電流検出部（１０）と、前記回転軸の回転を検出する回転検出部（２０、２０Ａ）と、前記電流検出部の検出結果と前記回転検出部の検出結果とを用いて、前記物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値（ＳＴ）を求める演算部（３０、３０Ａ）と、を備える。

【0009】

また、本発明の一態様による粘性推定装置は、前記演算部が、前記電流検出部の検出結果と前記回転検出部の検出結果とを用いて、前記回転軸のすべり率を求めるすべり率演算部（３３）と、前記前記電流検出部の検出結果から前記駆動電流の実効値を求める実効値演算部（３４）と、前記すべり率演算部の演算結果と前記実効値演算部の演算結果とを用いて前記粘性相関値を求める粘性相関値演算部（３５）と、を備える。

【0010】

また、本発明の一態様による粘性推定装置は、前記演算部が、前記電流検出部の検出結果から前記駆動電流の周波数を求める周波数演算部（３１）を備えており、前記すべり率演算部が、前記周波数演算部の演算結果と前記回転検出部の検出結果から得られる前記回転軸の回転速度とを用いて前記回転軸のすべり率を求める。

【0011】

また、本発明の一態様による粘性推定装置は、前記演算部が、前記回転検出部の検出結果から前記回転軸の回転速度を求める回転速度算出部（３２）を備える。

【0012】

また、本発明の一態様による粘性推定装置は、前記粘性相関値をＳＴとし、前記駆動電流の周波数をω［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］、前記回転軸の回転速度をω_ｍ［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］、前記電流の実効値をＩ_ａ、前記回転軸のすべり率をｓ［％］とすると、前記粘性相関値演算部が、以下の（１）式で示される演算を行って前記粘性相関値ＳＴを求める、請求項２から請求項４の何れか一項に記載の粘性推定装置。

【数1】

【0013】

本発明の一態様による粘性推定方法は、誘導電動機（ＩＭ）によって回転駆動される回転軸（ＡＸ）の回転によって撹拌される物質の粘性を推定する粘性推定方法であって、前記誘導電動機に供給される駆動電流を検出する電流検出ステップ（Ｓ１１）と、前記回転軸の回転を検出する回転検出ステップ（Ｓ１４）と、前記電流検出ステップ）の検出結果と前記回転検出ステップの検出結果とを用いて、前記物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値を求める演算ステップ（Ｓ１７）と、を有する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、歪ゲージを用いることなく粘性を推定することができ、粘性のオンライン計測に適用可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による粘性推定装置の要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による粘性推定方法を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態による粘性推定装置の変形例の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による粘性推定装置及び粘性推定方法について詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の各実施形態の詳細について説明する。

【0017】

〔概要〕
本発明の実施形態は、歪ゲージを用いることなく粘性を推定することができ、粘性のオンライン計測に適用可能にするものである。例えば、本発明の実施形態は、撹拌翼を備える回転軸を誘導電動機で回転させることによってタンク内の材料を撹拌させる機器（例えば、反応器や攪拌器）における材料の粘性をオンラインで連続的に推定することを可能とするものである。

【0018】

ここで、日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）において、粘度計は、毛細管粘度計、落球粘度計、共軸二重円筒形回転粘度計、単一円筒形回転粘度計、円錐平板形回転粘度計、及び振動式粘度計の６種類に分類されている（JIS Z 8803）。このような粘度計は、一般的には、研究室や実験室等で使用する試験機として用いられることが殆どである。このため、従来は、プラント等においは、製造中の製品又は中間材のサンプルを抜き取り、抜き取ったサンプルの粘度を測定室で測定して品質管理を行っていた。

【0019】

粘度の測定にあたっては、測定バラツキの影響を低減する必要があることから、専門の知識を有する試験者による粘度の測定が複数回に亘って行われる。このため、製品の粘度の測定には、ある程度の時間が必要になり、生産性向上、品質向上の妨げとなっていた。ここで、粘度の測定をオンラインで連続測定する装置も実現されているが、高価であったり、設置に特別な工夫が必要であったり、性能を維持するため頻繁なメンテナンスが必要であったりすることから、適用分野が限られているのが現状である。

【0020】

現在、粘度を測定する粘度計は、回転粘度計が主流となっている。このような回転粘度計をオンライン計測に応用する場合には、例えば、反作用トルクを検出するために回転軸に取り付けられる歪ゲージ（トルクセンサ）と、歪ゲージの検出結果を粘度に換算する演算部とが必要になると考えられる。ここで、歪ゲージは、高温により劣化しやすいため、環境温度によっては使用できないことがある。また、歪ゲージを取り付けるために既存設備の分解や加工が必要になることがあるため、歪ゲージを回転軸に取り付けることが困難なこともある。

【0021】

本発明の実施形態では、粘性を推定する対象である物質を撹拌する回転軸を回転駆動する誘導電動機に供給される駆動電流を検出し、回転軸の回転を検出し、駆動電流の検出結果と回転軸の回転の検出結果とを用いて、物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値を求めている。これにより、歪ゲージを用いることなく粘性を推定することができ、粘性のオンライン計測に適用可能である。

【0022】

〔実施形態〕
〈粘性推定装置〉
図１は、本発明の一実施形態による粘性推定装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の粘性推定装置１は、変流器１０（電流検出部）、エンコーダ２０（回転検出部）、及び演算部３０を備える。かかる構成の粘性推定装置１は、誘導電動機ＩＭによって回転駆動される回転軸ＡＸの回転によって撹拌される物質の粘性を推定する。尚、回転軸ＡＸの回転によって撹拌される物質は、任意の物質であって良い。

【0023】

ここで、誘導電動機ＩＭは、コイルを有する固定子と、例えばかご型構造の回転子とを備えており、固定子のコイルによって形成される回転磁界によって回転子が回転するものである。誘導電動機ＩＭは、単相の交流電流によって駆動されるものであっても良く、三相の交流電流によって駆動されるものであって良い。本実施形態において、誘導電動機ＩＭは、三相の交流電流によって駆動されるものであるとする。

【0024】

回転軸ＡＸは、例えば、円柱状(棒状）の部材であり、誘導電動機ＩＭの回転子が回転することによって回転駆動される。回転軸ＡＸは、予め規定された減速比を有する減速機を介して誘導電動機ＩＭの回転子に接続されていても良い。このような減速機が設けられる場合には、例えば、所定の周波数（例えば、１０［Ｈｚ］）の駆動電流が誘導電動機ＩＭに供給された場合に、回転軸ＡＸが、無負荷の状態で、所定の回転数（例えば、１００［ｒｐｍ］）で回転する。尚、回転軸ＡＸは、誘導電動機ＩＭの回転子に同軸となるように直接取り付けられていても良い。また、回転軸ＡＸには撹拌翼が設けられていても良い。

【0025】

変流器１０は、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流を検出する。尚、変流器１０は、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の全ての相（三相）を検出するものであってもよく、特定の一相のみを検出するものであっても良い。本実施形態では、変流器１０は、三相のうちの特定の一相のみを検出するものであるとする。変流器１０の検出結果は、演算部３０に出力される。

【0026】

エンコーダ２０は、回転軸ＡＸの回転を検出する。具体的に、エンコーダ２０は、回転軸ＡＸの回転量（回転位置）を検出し、その検出結果に応じた数のパルスを出力する。このエンコーダ２０は、機械式のロータリーエンコーダであっても良く、光学式のロータリーエンコーダであっても良い。エンコーダ２０の検出結果は、演算部３０に出力される。

【0027】

演算部３０は、周波数演算部３１、回転速度算出部３２、すべり率演算部３３、実効値演算部３４、ＳＴ演算部３５（粘性相関値演算部）、ＳＴ粘性演算部３６、及びフィルタ演算部３７を備える。かかる構成の演算部３０は、変流器１０の検出結果とエンコーダ２０の検出結果とを用いて、物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値ＳＴ（すべりトルク係数）を求め、粘性相関値ＳＴに基づいて物質の粘性を推定する。

【0028】

周波数演算部３１は、変流器１０の検出結果から、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の周波数ω［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］を求める。例えば、周波数演算部３１は、回転軸ＡＸが予め規定された回転数Ｎ（Ｎは、１以上の整数）だけ回転する度に、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の周波数ωを求めるようにしても良い。尚、周波数演算部３１が誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の周波数ωを求めるタイミングや周期は任意に設定することができる。

【0029】

回転速度算出部３２は、エンコーダ２０の検出結果から、回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍ［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］を求める。例えば、回転速度算出部３２は、予め規定された時間（例えば、１［ｓ］）が経過する度に、回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍを求めるようにしても良い。尚、回転速度算出部３２が回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍを求めるタイミングや周期は任意に設定することができる。

【0030】

すべり率演算部３３は、変流器１０の検出結果とエンコーダ２０の検出結果とを用いて、回転軸ＡＸのすべり率を求める。具体的に、すべり率演算部３３は、変流器１０の検出結果を用いて周波数演算部３１で求められた駆動電流の周波数ωと、エンコーダ２０の検出結果を用いて回転速度算出部３２で求められた回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍとを用いて回転軸ＡＸのすべり率を求める。より具体的に、すべり率演算部３３は、以下の（２）式に示される演算を行って、回転軸ＡＸのすべり率ｓ［％］を求める。

【0031】

【数2】

【0032】

実効値演算部３４は、変流器１０の検出結果から、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の実効値Ｉ_ａ［Ａ］を求める。例えば、実効値演算部３４は、周波数演算部３１と同様に、回転軸ＡＸが予め規定された回転数Ｎだけ回転する度に、駆動電流の実効値Ｉ_ａを求めるようにしても良い。尚、実効値演算部３４が駆動電流の実効値Ｉ_ａを求めるタイミングや周期は任意に設定することができる。

【0033】

ＳＴ演算部３５は、すべり率演算部３３の演算結果と実効値演算部３４の演算結果とを用いて、粘性相関値ＳＴを求める。具体的に、ＳＴ演算部３５は、周波数演算部３１で求められた駆動電流の周波数ω、回転速度算出部３２で求められた回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍ、実効値演算部３４で求められた駆動電流の実効値Ｉ_ａ、及びすべり率演算部３３で求められた回転軸ＡＸのすべり率ｓを用い、以下の（３）式に示される演算を行って粘性相関値ＳＴを求める。

【0034】

【数3】

【0035】

ここで、静止座標系（αβ座標系）における誘導電動機ＩＭのモデルを、ｄｑ座標系に変換した場合を考える。誘導電動機ＩＭの極数をＰ、固定子と回転子との相互インダクタンスをＭ、ｄ軸の電流の最大値をＩ_ｄ、回転子の直流抵抗値をＲ_ｒとすると、誘導電動機ＩＭの定常時における発生トルクτ_ｅは、以下の（４）式で表される。

【0036】

【数4】

【0037】

また、制動係数（＝粘性）をＲ_ｍ、クーロン摩擦をＴ_ｌとすると、誘導電動機ＩＭの定常時における発生トルクτ_ｅは、以下の（５）式で表される。

【0038】

【数5】

【0039】

上記（４）式及び（５）式から以下の（６）式が得られる。

【0040】

【数6】

【0041】

いま、固定子と回転子との相互インダクタンスＭ、回転子の直流抵抗値Ｒ_ｒ、及びクーロン摩擦Ｔ_ｌが一定とし、以下の２つの条件を仮定する。
・ｄ軸の電流の変化率はほぼ同じで、駆動電流の実効値Ｉ_ａに比例する
・回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍは大きく変化しない
すると、上記（６）式は、以下の（７）式で表される。

【0042】

【数7】

【0043】

上記（７）式から、粘性を示す制動係数Ｒ_ｍは、駆動電流の周波数ωを回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍで除算して得られる値、駆動電流の実効値Ｉ_ａの２乗、及び回転軸ＡＸのすべり率ｓの積に比例することが分かる。このため、物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値ＳＴを、上記（３）式の通りに表すことができる。

【0044】

ＳＴ粘性演算部３６は、ＳＴ演算部３５で得られた粘性相関値ＳＴを粘性値Ｄに変換する。具体的に、ＳＴ粘性演算部３６は、Ｄ＝Ａ・ＳＴ＋Ｂなる演算を行って、粘性相関値ＳＴを粘性値Ｄに変換する。ここで、上記式中の変数Ａ，Ｂは、物質の粘性の測定に先立って予めＳＴ粘性演算部３６に格納されても良く、物質の粘性の測定を行う際にＳＴ粘性演算部３６に入力されても良い。尚、上記式中の変数Ａは、粘性相関値ＳＴのスケーリング（拡大縮小率）を規定するものであり、上記式中の変数Ｂは、粘性相関値ＳＴのオフセットを規定するものである。

【0045】

フィルタ演算部３７は、例えば一次遅れフィルタ（ローパスフィルタ）等のフィルタを用いてスムージング処理を行う。かかるスムージング処理が行われることで、例えば高周波成分が除去されるため、物質の粘性を高い精度で推定することができる。フィルタ演算部３７でスムージング処理が行われることによって得られたデータ（例えば、粘性を示すデータ）は、例えば不図示のネットワークを介してデータ収集装置に収集され、或いは、表示装置に表示される。

【0046】

〈粘性推定方法〉
図２は、本発明の一実施形態による粘性推定方法を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、例えば、予め設定された一定の周期で繰り返し行われる。尚、ここでは、不図示の駆動装置から誘導電動機ＩＭに対して駆動電流が供給されており、誘導電動機ＩＭによって回転軸ＡＸが回転駆動されて、所定の物質が回転軸ＡＸの回転により撹拌されている状態であるとする。

【0047】

図２に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、変流器１０によって、誘導電動機ＩＭに供給されている駆動電流が検出される（ステップＳ１１：電流検出ステップ）。変流器１０によって検出された駆動電流は、演算部３０に出力される。すると、変流器１０の検出結果から、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の周波数ωを求める処理が周波数演算部３１によって行われる（ステップＳ１２）。また、変流器１０の検出結果から、誘導電動機ＩＭに供給される駆動電流の実効値Ｉ_ａを求める処理が実効値演算部３４によって行われる（ステップＳ１３）。

【0048】

次に、エンコーダ２０によって、回転軸ＡＸの回転が検出される（ステップＳ１４：回転検出ステップ）。エンコーダ２０の検出結果は、演算部３０に出力される。すると、エンコーダ２０の検出結果から、回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍを求める処理が回転速度算出部３２によって行われる（ステップＳ１５）。

【0049】

次いで、周波数演算部３１で求められた駆動電流の周波数ωと、回転速度算出部３２で求められた回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍとを用いて回転軸ＡＸのすべり率を求める処理がすべり率演算部３３によって行われる（ステップＳ１６）。具体的には、前述した（２）式に示される演算を行って、回転軸ＡＸのすべり率ｓ［％］を求める処理がすべり率演算部３３によって行われる。

【0050】

続いて、周波数演算部３１で求められた駆動電流の周波数ω、回転速度算出部３２で求められた回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍ、実効値演算部３４で求められた駆動電流の実効値Ｉ_ａ、及びすべり率演算部３３で求められた回転軸ＡＸのすべり率ｓを用いて、粘性相関値ＳＴを求める処理がＳＴ演算部３５によって行われる（ステップＳ１７：演算ステップ）。具体的には、前述した（３）式に示される演算を行って粘性相関値ＳＴを求める処理がＳＴ演算部３５によって行われる。

【0051】

以上の処理が終了すると、ＳＴ演算部３５で得られた粘性相関値ＳＴを粘性値Ｄに変換する処理がＳＴ粘性演算部３６で行われる（ステップＳ１８）。具体的には、Ｄ＝Ａ・ＳＴ＋Ｂなる演算を行って、粘性相関値ＳＴを粘性値Ｄに変換する処理がＳＴ粘性演算部３６で行われる。そして、例えば一次遅れフィルタ（ローパスフィルタ）等のフィルタを用いたスムージング処理がフィルタ演算部３７によって行われる（ステップＳ１９）。そして、スムージング処理が行われることによって得られたデータ（例えば、粘性を示すデータ）は、例えば不図示のネットワークを介してデータ収集装置に収集され、或いは、表示装置に表示される。

【0052】

尚、図２に示すフローチャートにおいては、説明の便宜のために、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理が終了した後に、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理が行われる例を図示している。しかしながら、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理は、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理の前に行われても良く、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理と並行して行われても良い。

【0053】

〈変形例〉
図３は、本発明の一実施形態による粘性推定装置の変形例の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本変形例に係る粘性推定装置２は、図１に示す粘性推定装置１のエンコーダ２０をタコメータ２０Ａ（回転検出部）に代え、演算部３０を演算部３０Ａに代えた構成である。タコメータ２０Ａは、回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍ［ｒａｄ／ｓ］又は［Ｈｚ］を検出する。このタコメータ２０Ａは、機械式のものであっても良く、電気式のものであっても良い。

【0054】

演算部３０Ａは、図１に示す演算部３０の回転速度算出部３２を省略した構成であり、タコメータ２０Ａの検出結果が演算部３０Ａのすべり率演算部３３に直接入力される。つまり、タコメータ２０Ａは、回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍを直接検出することができるため、エンコーダ２０の検出結果から回転軸ＡＸの回転速度ω_ｍを求める回転速度算出部３２は省略されている。

【0055】

本変形例に係る粘性推定方法を示すフローチャートは、図２に示すフローチャートとほぼ同様である。具体的に、本変形例に係る粘性推定方法を示すフローチャートは、図２中のステップＳ１４における「回転軸の回転を検出」を、「回転軸の回転速度を検出」と読み替え、ステップＳ１５を省略したものになる。

【0056】

以上の通り、本発明の実施形態では、粘性を推定する対象である物質を撹拌する回転軸を回転駆動する誘導電動機に供給される駆動電流を検出し、回転軸の回転を検出し、駆動電流の検出結果と回転軸の回転の検出結果とを用いて、物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値を求めている。これにより、歪ゲージを用いることなく粘性を推定することができ、粘性のオンライン計測に適用可能である。

【0057】

以上、本発明の一実施形態による粘性推定装置及び粘性推定方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、変流器１０の検出結果とエンコーダ２０（又は、タコメータ２０Ａ）の検出結果とを用いて、物質の粘性と相関を有する値である粘性相関値ＳＴを求め、粘性相関値ＳＴに基づいて推定された物質の粘性を、ネットワークを介してデータ収集装置で収集し、或いは、表示装置に表示するようにしていた。

【0058】

しかしながら、変流器１０の検出結果とエンコーダ２０の検出結果とをネットワークを介して収集し、収集したこれらの検出結果に基づいて、粘性相関値ＳＴを求めるとともに粘性を推定するようにしても良い。このようにすることで、誘導電動機ＩＭ及び回転軸ＡＸの設置場所から離れた遠方において、物質の粘性を推定することができる。

【0059】

尚、上述した粘性相関値ＳＴを利用することで、高速回転にて液体を攪拌することで行われてきた分散や乳化処理に対しても、その進行具合を推定することができる。

【符号の説明】

【0060】

１，２ 粘性推定装置
１０ 変流器
２０ エンコーダ
２０Ａ タコメータ
３０，３０Ａ 演算部
３１ 周波数演算部
３２ 回転速度算出部
３３ すべり率演算部
３４ 実効値演算部
３５ ＳＴ演算部
ＡＸ 回転軸
ＩＭ 誘導電動機
ＳＴ 粘性相関値

【図1】

【図2】

【図3】