技术领域
[0001] 本发明涉及用于测定部件所具有的被测定面的形状的测定装置。
相关背景技术
[0002] 能够通过使用离子交换膜法的电解来生成氯、苛性钠等的电解槽已被开发，已被实用化。如下述专利文献1所记载的那样，在电解槽中，成为如下结构：在两面具有大致平板状的电极的多个电解单元以在其间隔着离子交换膜交替排列的方式层叠。电解单元具有例如1.4m×2.4m左右的尺寸，成为比较大型的板状部件。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：国际公开第2018/168863号
具体实施方式
[0034] 以下，参照附图对本实施方式进行说明。为了容易理解说明，在各附图中对相同的构成要素尽可能地标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
[0035] 对第一实施方式进行说明。本实施方式的测定装置100例如是用于测定设置于电解槽10的电解单元20那样的大型部件的面形状的装置。在说明测定装置100之前，首先对电解槽10、电解单元20的结构进行说明。
[0036] 图1示出电解槽10的整体结构。电解槽10是通过对作为原料的盐水进行电解而生成氯、苛性钠(氢氧化钠)的装置。电解槽10具备多个作为板状的部件的电解单元20，具有将它们排成一列而层叠的结构。在彼此相邻的一对电解单元20之间插入有在图1中未图示的离子交换膜70(参照图2)。即，在电解槽10中，多个电解单元20和离子交换膜70分别以交替排列的方式层叠配置。
[0037] 以下，也将配置于层叠方向上的一侧的端部的电解单元20称为“电解单元20A”。另外，以下也将配置于层叠方向上的另一侧的端部的电解单元20称为“电解单元20B”。在电解单元20A设置有端子31，在电解单元20B设置有端子32。端子31、32均从电解单元20A、20B分别朝向上方或下方突出。在电解槽10工作时，在端子31与端子32之间施加高压的直流电压。
[0038] 另外，在图1中，除了上述的电解单元20A、20B之外，仅图示了配置在两者之间的多个电解单元20的一部分，示出了其中的1个电解单元20被向上方吊起的状态。在电解槽10工作时，电解单元20和离子交换膜70分别被来自液压机50的力沿着层叠方向压缩，成为相互紧贴的状态。
[0039] 在图2中，将层叠的一对电解单元20和夹在它们之间的离子交换膜70的结构描绘为剖视图。需要说明的是，图2是示意性的剖视图，因此各部分的形状、厚度与实际不同。
[0040] 如图2所示，电解单元20具有阳极210和集电体220。阳极210是作为电解中的“阳极”发挥功能的电极，例如由金属那样的导电性的材料构成。阳极210的整体为大致平板状，在图2中形成有多个未图示的贯通孔211(参照图11)。阳极210配置于电解单元20中的沿着层叠方向的一侧(在图2中为左侧)的端部，在该端部向外部露出。阳极210中露出的表面的整体成为与离子交换膜70相对的面。
[0041] 集电体220是由与阳极210同样地构成的导电性的材料构成的部件。集电体220也与阳极210同样，其整体为大致平板状，形成有多个未图示的贯通孔。
[0042] 集电体220配置于电解单元20中的沿着层叠方向的另一侧(在图2中为右侧)的端部附近。在本实施方式中，集电体220的表面被弹性部件221以及导体片222覆盖，从弹性部件221、导体片222的间隙向外部露出。弹性部件221从外侧覆盖集电体220的表面，导体片222进一步从外侧覆盖弹性部件221的表面。导体片222露出于外部，其露出的表面的整体成为与离子交换膜70相对的面。弹性部件221和导体片222均与集电体220导通。导体片222作为电解中的“阴极”发挥功能。
[0043] 另外，也可以是不设置弹性部件221及导体片222而使集电体220的表面露出于外部的结构。在该情况下，在集电体220的表面与离子交换膜70之间形成规定的间隙。另外，在该情况下，集电体220作为电解中的“阴极”发挥功能。
[0044] 在阳极210与集电体220之间设置有隔壁203。在阳极210与隔壁203之间形成有阳极室201，在集电体220与隔壁203之间形成有阴极室202。阳极室201及阴极室202成为通过隔壁203而相互分离的空间。此外，在阳极室201的内部可以配置用于从内侧支承阳极210的部件、肋等，但在图2中省略了其图示。阴极室202的内部也同样。
[0045] 一个电解单元20的阳极210与集电体220通过该电解单元20所具有的部件电连接。在电解槽10工作时，在隔着离子交换膜70相邻的一个电解单元20的阳极210与另一个电解单元20的导体片222(即阴极)之间进行电解。
[0046] 在阳极室201中，通过从外部供给的盐水与阳极210接触而生成氯。钠离子通过离子交换膜70向阴极室202移动。在阴极室202中，通过从外部供给的水与导体片222接触而生成氢和氢氧化物离子。氢氧化物离子与上述钠离子结合而成为苛性钠(氢氧化钠)。
[0047] 对电解单元20所具有的其他结构进行说明。在阳极210的周围设置有包围阳极210的矩形的框体，在该框体形成有密封面230。密封面230是与阳极210的表面平行的面，与阳极210的表面同样地成为向外部露出的面。阳极210的表面沿着层叠方向比密封面230向外侧突出规定尺寸或向内侧后退规定尺寸。
[0048] 在密封面230与离子交换膜70之间配置有密封部件231。密封部件231是用于防止阳极室201的盐水等向外部漏出的部件，以覆盖密封面230的整个表面的方式配置。
[0049] 在集电体220的周围设置有包围集电体220的矩形的框体，在该框体形成有密封面240。密封面240是与集电体220、导体片222的表面平行的面，与导体片222的表面同样地成为向外部露出的面。导体片222的表面沿着层叠方向比密封面240向外侧突出规定尺寸或向内侧后退规定尺寸。
[0050] 在密封面240与离子交换膜70之间配置有密封部件241。密封部件241是用于防止阴极室202的水等向外部漏出的部件，以覆盖密封面240的整个表面的方式配置。
[0051] 在图3中，夹在密封部件231、241之间的离子交换膜70及其附近的结构作为示意性的剖视图而示出。另外，在图3中标注符号“250”的是配置于阴极室202的肋。肋250是用于从内侧支承薄板状的集电体220的部件，以在图3的纸面进深方向上排列的方式设置有多个。
[0052] 当进行基于图1的液压机50的压缩时，通过来自弹性部件221的力，导体片222的表面整体与离子交换膜70紧贴。离子交换膜70通过来自弹性部件221、导体片222的压缩力而成为被按压于阳极210的状态。
[0053] 离子交换膜70是由比较弱的材料形成的膜。因此，若以按压阳极210的方式施加的压缩力因阳极210、集电体220的面精度等而局部变大，则离子交换膜70的一部分有可能破损。因此，为了降低施加于离子交换膜70的压缩力的偏差，对阳极210、集电体220要求足够的尺寸精度。
[0054] 例如，对于阳极210，要求在外侧的表面整体的各位置使相对于密封面230的突出量或后退量尽可能均等。“相对于密封面230的突出量或后退量”是指以密封面230的位置为基准的情况下的、沿着层叠方向(图3的左右方向)的各部的高度位置。同样地，对于集电体220，要求在外侧的表面整体的各位置使相对于密封面240的突出量或后退量尽可能均等。
“相对于密封面240的突出量或后退量”是指以密封面240的位置为基准的情况下的、沿着层叠方向(图3的左右方向)的各部的高度位置。
[0055] 本实施方式的测定装置100是用于测定上述那样的阳极210的表面形状等的装置。例如在测定阳极210的表面形状的情况下，阳极210中的沿着层叠方向向外侧露出的表面的整体成为由测定装置100测定形状的“被测定面”。
[0056] 主要参照图4对测定装置100的结构进行说明。测定装置100具备保持部110、把持部120以及测长器160。
[0057] 保持部110是用于保持后述的测长器160的部分。保持部110是呈直线状延伸的棒状的部件。将保持部110相对于其长度方向垂直地切断的情况下的截面形状为圆形。
[0058] 在图4中，保持部110的长度方向、具体而言是从下方朝向上方的方向为z方向，沿着该方向示出z轴。另外，作为与z方向垂直的方向的、从图4的纸面里侧朝向近前侧的方向为x方向，沿着该方向示出x轴。进而，相对于z方向及x方向均垂直且从图4的右侧朝向左侧的方向为y方向，沿着该方向示出y轴。在图5和图6中，也以与图4对应的形式示出了x轴、y轴和z轴。
[0059] 把持部120是在使用测定装置100进行形状测定时由使用者把持的部分。把持部120的大部分与保持部110同样地成为呈直线状延伸的棒状的部件，相对于保持部110平行地延伸。把持部120中的沿着其长度方向的两端部附近的部分分别朝向保持部110侧弯曲。
把持部120的两端部焊接固定于保持部110。
[0060] 测长器160是用于测定到被测定面的距离的装置。“到被测定面的距离”是指沿着与保持部110的长度方向(z方向)垂直的方向(y方向)的距离。测长器160在测定装置100中设置有多个，以沿着保持部110的长度方向大致等间隔地排列的方式配置。
[0061] 本实施方式的测长器160构成为具有测头161的接触式的传感器。测头161是从测长器160的主体部分朝向‑y方向侧延伸的棒状的部件，能够相对于主体部分沿着该方向移动。当测头161的前端162与被测定面接触时，测头161向y方向侧移动。测长器160测定测头161的移动量，并将该移动量作为测定数据输出。所获得的测定数据可以用作示出在测头
161所接触的位置处距被测定面的距离、即被测定面的形状的数据。
[0062] 在测长器160中的x方向侧的面设置有显示部163。显示部163是显示表示测定数据的数值的部分，例如是液晶画面。测定装置100的使用者通过目视确认显示于各个显示部163的数值，能够取得各位置处的被测定面的形状(具体而言，是沿着y方向的突出高度)。
[0063] 如图5所示，各个测长器160经由部件150、151与保持部110连接。部件150是从保持部110向y方向延伸的棒状的部件。部件151是从部件150中的y方向侧的端部附近朝向x方向延伸的棒状的部件。部件151中的x方向侧的端部与测长器160的主体部分连接。测长器160配置于相对于保持部110向x方向侧偏移的位置。通过设为这样的结构，测头161不与保持部110干涉地延伸至比保持部110靠‑y方向侧的位置。作为保持部110与测长器160的连接方法，也可以采用与本实施方式不同的方法。
[0064] 作为测长器160，也可以代替上述那样的接触式的传感器而使用例如激光测长器那样的非接触式的传感器。
[0065] 如图4以及图5等所示，在保持部110中的位于z方向侧的端部附近且与把持部120连接的部分设置有部件130。部件130是沿x方向延伸的棒状的部件。保持部110沿着z方向贯穿部件130中的沿着x方向的中央部分。另外，把持部120的端部通过焊接固定于部件130中的被保持部110贯穿的部分的附近。在部件130设置有2个突起131。突起131分别设置于部件130中的沿着x方向的两端部，朝向‑y方向侧突出。
[0066] 如图4所示，在保持部110中的位于‑z方向侧的端部附近且与把持部120连接的部分，也设置有与部件130相同的部件140。部件140是沿x方向延伸的棒状的部件。在部件140设置有与突起131相同的突起141。突起141设置在部件140中的沿着x方向的中央附近的位置，朝向‑y方向侧突出。在本实施方式中，突起141仅设置有1个。代替这样的方式，也可以是突起141与突起131同样地设置有2个的方式。
[0067] 通过2个突起131的前端和1个突起141的前端的假想平面成为与x‑z平面平行的平面。换言之，调整突起131和突起141各自的突出量，使得由3个突起的前端规定的平面成为与保持部110的长度方向平行的平面。
[0068] 如图4所示，保持部110中的z方向侧的端部比与把持部120连接的部分更向z方向侧突出。以下，也将这样突出的部分称为“突出部111”。如图6所示，在突出部111的前端侧，以沿着x方向贯穿该前端侧的方式形成有圆形的贯通孔112。关于贯通孔112的用途，在后面进行说明。
[0069] 本实施方式的测定装置100在图4所示的结构的基础上，还具备滑轨180和卡止部件190作为其他部件。参照图7以及图8对滑轨180以及卡止部件190的结构进行说明。另外，图7和图8所示的x轴、y轴和z轴分别与图4等所示的x轴、y轴和z轴相同，与使用测定装置100时的各方向对应。
[0070] 以下，对将电解单元20中的阳极210的外表面作为“被测定面”的情况的例子进行说明。在测定阳极210的形状时，如图7所示，作为测定对象的部件的电解单元20成为以被测定面的法线方向成为水平的方式预先竖立的状态。另外，在图7中标注符号“260”的是设置于电解单元20的气液分离器。气液分离器260是设置于电解单元20中的比密封面230靠上方侧的位置的容器。
[0071] 滑轨180是呈直线状延伸的棒状的部件。滑轨180以将块体185夹在中间的状态安装于电解单元20的上端面。在如图7那样安装的状态下，滑轨180的长度方向成为沿着电解单元20的上端侧的边缘的方向。块体185以沿着该方向排列多个的方式配置。
[0072] 在滑轨180中的下端面的一部分安装有板状部件181。板状部件181是与上述下端面平行的平板状的部件。如图8所示，在板状部件181中的y方向侧的端部设置有朝向下方侧延伸的板状部件182。另外，在板状部件181中的‑y方向侧的端部设置有朝向下方侧延伸的板状部件183。这样的板状部件181、182、183能够通过对单一的板状部件实施弯曲加工而形成。从板状部件182到板状部件183的距离与沿着y方向的电解单元20的厚度(具体而言，气液分离器260的厚度)大致相等。滑轨180通过设为在板状部件182与板状部件183之间夹着电解单元20的状态，从而从上方侧安装于电解单元20。板状部件181等以沿着滑轨180的长度方向排列多个的方式设置。
[0073] 卡止部件190是以能够沿x方向滑动的状态安装于滑轨180的上表面的部件。卡止部件190具有滑动部191和垂下部192。
[0074] 滑动部191是设置在滑轨180上的大致平板状的部分。如图8所示，滑动部191成为使其下表面与滑轨180的上表面抵接的状态。滑动部191的下表面成为与x‑y平面平行的平坦面。因此，卡止部件190能够在使滑动部191与滑轨180的上表面抵接的状态下沿着x方向移动。
[0075] 垂下部192是以从滑动部191中的y方向侧的端部朝向‑z方向侧延伸的方式形成的部分。在垂下部192中的下端部附近的部分，以沿着x方向贯穿该部分的方式形成有圆形的贯通孔193。贯通孔193的形状与形成于突出部111的贯通孔112的形状相等。
[0076] 在利用测定装置100测定阳极210的形状时，在使设置于卡止部件190的贯通孔193与形成于突出部111的贯通孔112成为重合的状态的基础上，将螺钉195插穿于各个贯通孔。由此，保持部110的上端成为被卡止部件190保持的状态。此时，保持部110仅由上端的螺钉
195保持，因此能够绕螺钉195转动。
[0077] 使用者M在将保持部110如上述那样与卡止部件190连接后，如图9中箭头所示，使保持部110以及卡止部件190沿着滑轨180滑动，使测定装置100移动至规定的测定位置。作为“测定位置”，例如设定阳极210的表面中的从内侧被肋支承的部分等。
[0078] 使用者M在如上述那样使保持部110移动至测定位置之后，如图10所示，以使保持部110的下端接近阳极210的方式使保持部110在螺钉195的周围转动。最终，成为突起131的前端与上方侧的密封面230抵接、突起141的前端与下方侧的密封面230抵接的状态。
[0079] 密封面230用作测定阳极210的形状时的“基准面”。通过突起131、突起141各自的前端与密封面230抵接，保持部110被维持为相对于基准面平行的状态。为了能够进行这样的配置，预先调整突起131与突起141之间的距离。突起131和突起141作为用于将保持部110保持为与作为被测定面的阳极210平行的状态的“支承部”发挥功能。
[0080] 本实施方式的测定装置100构成为，在使用者M从图10的状态放开手后，各突起131等的前端也保持与密封面230抵接的状态。作为用于维持该状态的机构，例如，也可以另外设置将保持部110的下端侧朝向阳极210侧施力那样的锁定机构。该情况下的该机构与突起131、突起141一起作为上述的“支承部”发挥功能。
[0081] 在如图10那样设置完成的状态下，保持部110与阳极210平行，各个测长器160成为使其测头161的前端162与阳极210的表面(即被测定面)抵接的状态。在测长器160的显示部163显示与测头161的位移对应的数值、即表示测长器160的位置处的阳极210的突出高度的数值。使用者M通过目视确认该数值，能够掌握阳极210的表面形状。
[0082] 另外，为了使所显示的数值准确地表示阳极210的形状，优选预先对各个测长器160进行所谓的“零点对准”。作为零点对准的方法，例如，只要设为使突起131、突起141的前端与固定盘面抵接的状态，并将此时显示于各显示部163的数值复位为“0”即可。
[0083] 如上所述，根据本实施方式的测定装置100，仅通过以与作为被测定面的阳极210平行的方式配置保持部110，就能够利用各个测长器160同时测定多个部位的被测定面的形状。由于多个测长器160的相对位置关系被预先固定，因此与在多个测定部位手动配置测长器160并依次进行测定的情况相比，测定的作业变得容易。另外，由于还能够减少由作业者引起的偏差等，因此能够比以往更准确地测定形状。
[0084] 需要说明的是，如果能够成为使电解单元20放倒的状态、即使阳极210沿着水平面的状态，则仅通过以突起131等抵接于水平的密封面230上的方式放置测定装置100，就能够测定阳极210的形状。在该情况下，不需要滑轨180、卡止部件190。
[0085] 在组装电解槽10时，在将电解单元20立起的状态下进行阳极210的形状测定等，效率更好。因此，在本实施方式中，构成为，设置安装于竖立状态的电解单元20中的比阳极210靠上方侧的部分的固定件(滑轨180和卡止部件190)，能够利用该固定件一边保持保持部110的上端部一边进行测定。滑轨180相当于本实施方式中的“第一固定件”。卡止部件190相当于本实施方式中的“第二固定件”。
[0086] 本实施方式的测定装置100如上述那样构成为用于测定阳极210的表面形状的装置，但也可以构成为用于测定集电体220的表面形状的装置。
[0087] 如图3所示，集电体220的表面位于比密封面240靠里侧的位置。因此，在将集电体220的表面作为被测定面的情况下，使突起131、突起141不像图5那样突出到比测头161的前端162靠‑y方向侧的位置，而是比本实施方式短，使得仅突出到比前端162靠y方向侧的位置即可。
[0088] 如上所述，在阳极210形成有多个贯通孔211。如图11的(A)所示，若在测定时测头161的前端162进入贯通孔211，则无法准确地测定阳极210的表面形状。
[0089] 因此，在如上述那样在被测定面存在贯通孔的情况下，也可以如图11的(B)那样，将测头161的前端162形成为“平坦面”。这里所说的“平坦面”是指与测头161的移动方向垂直的面。例如，通过在测头161的前端部分设置直径比除此以外的部分大的扩径部165等，能够使前端162成为比贯通孔211大的平坦面。由此，能够可靠地防止测头161的前端162进入贯通孔211。
[0090] 对第二实施方式进行说明。以下，主要对与第一实施方式不同的点进行说明，对与第一实施方式共同的点适当省略说明。如图12所示，本实施方式的测定装置100还具备发送器170和控制装置101，在这一点上与第一实施方式不同。
[0091] 发送器170是用于将由测长器160测定出的数据向外部发送的装置，针对测长器160分别单独地设置。发送器170与后述的控制装置101之间进行双向的无线通信。发送器
170根据来自控制装置101的请求，向控制装置101发送测定数据。发送器170与控制装置101之间的通信也可以通过有线来进行。
[0092] 控制装置101是具备CPU、ROM、RAM等的计算机系统。控制装置101具备收集部102、判定部103、操作部104以及报知部105作为表示其功能的要素。它们可以整体构成为1个装置，也可以构成为相互进行双向通信的多个装置。另外，控制装置101的一部分或者全部也可以通过所谓的“云服务器”来实现。在实现以下说明的控制装置101的功能时，其具体的装置结构没有特别限定。
[0093] 收集部102是进行在与各个测长器160之间进行无线通信并从测长器160收集测定数据的处理的部分。
[0094] 判定部103是对由收集部102收集到的各个测定数据进行判定合格与否的处理的部分。判定部103通过与预先设定的阈值进行比较，来判定各测定数据是否合格。该阈值可以是上限值和下限值的集合，也可以仅是任意一方。
[0095] 操作部104是受理使用者进行的操作的部分。操作部104例如是鼠标、键盘、触摸面板那样的输入装置。当由使用者对操作部104进行了规定的操作时，收集部102在该时机开始收集来自各测长器160的数据。
[0096] 报知部105是将判定部103进行的合格与否判定的结果等向使用者报知的部分。报知部105例如是液晶显示器那样的显示装置。报知部105也可以是通过声音、振动等进行报知的装置。
[0097] 参照图13的流程图对由控制装置101执行的处理的流程进行说明。图13所示的一系列的处理例如在控制装置101启动之后，每经过规定的控制周期就反复执行。
[0098] 在最初的步骤S01中，判定是否对操作部104进行了指示数据收集的开始的操作。使用者在如图10那样将保持部110配置成与阳极210平行之后，对操作部104进行上述操作。
在尚未进行操作的情况下，暂时结束图13所示的一系列的处理。在进行了对操作部104的操作的情况下，转移到步骤S02。
[0099] 在步骤S02中，进行收集部102的数据收集。收集部102向各个发送器170发送请求信号。据此，发送器170向控制装置101发送测长器160的测定数据。
[0100] 在接着步骤S02的步骤S03中，进行判定部103的合格与否判定。如上所述，判定部103通过将在步骤S02中收集到的测定数据分别与阈值进行比较，来对各测定数据进行合格与否判定。收集到的测定数据被分类为“合格”和“不合格”中的任一个。
[0101] 在接着步骤S03的步骤S04中，进行将合格与否判定的结果经由报知部105报知给使用者的处理。例如，控制装置101在报知部105的画面上一览显示测定数据后，通过仅对判定为“不合格”的测定数据进行高亮显示等，将合格与否判定的结果报知给使用者。通过进行以上那样的处理，使用者能够以简单的操作获知测定结果。
[0102] 以上，参照具体例对本实施方式进行了说明。但是，本公开并不限定于这些具体例。只要具备本公开的特征，本领域技术人员对这些具体例适当施加设计变更而得到的技术也包含在本公开的范围内。前述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等并不限定于例示的内容，能够进行适当变更。前述的各具体例所具备的各要素只要不产生技术上的矛盾，就能够适当地改变组合。
