JP3032100B2 - 糊付機の糊粘度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、糊付機の糊液の粘度を制
御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−１９１７３６号公報には、糊
液の粘度制御技術として、キャビティーボックス内の糊
液に対して温度制御系と粘度制御系とを用いて、水分を
多く含んだ水蒸気などの直接熱源や、水分の全くない電
気ヒーターなどの間接熱源で、糊液を加熱すること、お
よび冷却することによって、糊液の温度および粘度を目
標値に制御する技術が開示されている。

【０００３】その制御系においては、糊液の温度が一般
にセッ氏９０度程度に保持されているために糊液の表面
からの常に激しい水分の蒸発と、糊液が走行糸に付着す
るために、キャビティーボックス内の糊液の消費とが行
われており、この水分の蒸発による粘度の上昇および消
費された糊液量に相当する糊液を追加するに際に、濃度
の高い補給糊液が追加された時は、粘度が高くなった状
態にあり、それを補正するに当たって、直接熱源に含ま
れる水蒸気をより多く作用させて、糊液の中に水蒸気の
中の水分を注入していた。しかし、この過程では糊液の
温度が上昇しすぎるので、キャビティーボックス中の糊
液を冷却器により冷却することによって糊液の粘度を低
下させなければならなかった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、糊粘度の制御の応答性
を高めるとともに、制御過程で温度制御系に悪影響を与
えず、しかも安価な装置で糊液の粘度を目標値に速やか
に戻せるようにすることである。

【０００５】

【発明の解決手段】上記目的のもとに、本出願人は、温
度・粘度の制御系において、糊液の粘度が制御範囲を越
えて高くなって、硬くなったとき、糊液中に、適量の水
を注入することによって、糊液の粘度を低い方向に戻す
ことを試みた。ところが、この水の注入過程で、水の温
度が糊液の温度よりずいぶん低いとき、糊液が乳濁状に
ゾル化したり、ゼリー状にゲル化し、糊液自体の性能が
変化することが分かった。ここで、注入水の温度は、糊
液温度であることが最も好ましい。糊液の性能が変化し
ないための最低温度は、糊液の処方によって異なるが、
少なくとも４０°Ｃ以上必要である。

【０００６】そこで、本出願人は、本発明の解決手段と
して、糊液中に適量の水分を注入して糊液の粘度を低い
方向に戻す際に、注入すべき水の温度を予め４０°Ｃ以
上の適当な値に温度制御を行なっておき、その温水を糊
液に注入することにより、糊液の部分的なゾル・ゲル化
を未然に防止し、短時間で、しかも安価な装置で糊液の
粘度を目標値に戻せるようにしている。また注入すべき
水の温度を一定に保つことにより、糊液の温度制御に与
える外乱が少なくなる。言い換えれば、外乱は、注水量
に比例するため、ＰＩＤ制御の中で、吸収され、制御が
安定する。あるいは糊液温度とほぼ等しい温度の水を注
水するときは、外乱とはならない。

【０００７】

【実施例】第１の実施例を図１にもとづいて糊付機１と
本発明の糊粘度制御装置２との構成について詳細に説明
する。糊付機１は、キャビティーボックス３の内部で糊
液４を収納しており、この糊液４をポンプ５によって、
サイジングボックス６の内部に過分に供給し、溢れさせ
ることによって、再びキャビティーボックス３の内部に
戻るように循環させている。

【０００８】一方、糸シート７は、ガイドローラ８によ
って案内され、サイジングローラ９によってサイジング
ボックス６の内部の糊液４に浸され、２つの絞りローラ
１０によって絞り込まれていく。なお、サイジングボッ
クス６の部分で糊液４が消費されるに従い、フィードタ
ンク１１からは、操作バルブ３１により所定の濃度で糊
液４の温度とほぼ同じ温度の糊液４’がキャビティーボ
ックス３に補給される。

【０００９】本発明の糊粘度制御装置２は、図１に示す
ように熱源、制御部および温水補給部とから構成されて
いる。この熱源としては、直接熱源１２および間接熱源
１３を用いており、この２つの熱源を制御するために、
後述する制御部を構成する温度制御器１４と粘度制御器
１５とを備えている。

【００１０】直接熱源１２は、水蒸気であり、電動式バ
ルブなどの操作器１６および配管を介し、キャビティー
ボックス３内の糊液４に直接注入され、糊液４を加熱
し、同時にその中に水分を補給する。また、間接熱源１
３は、電気あるいは蒸気などの熱源であり、電動式バル
ブやスイッチなどの操作器１７および給電路あるいは配
管を介し熱交換器１８によって、キャビティーボックス
３内の糊液４に熱を間接的に作用させる。

【００１１】そして、制御部は、温度制御器１４および
粘度制御器１５で構成されている。この温度制御器１４
は、入力側の比較点１９を介しキャビティーボックス３
の内部の温度検出器２１および目標温度設定用の温度設
定器２２に接続され、その内部にＰＩＤ制御器と増幅器
とを備えており、検出温度と目標温度との偏差に基づき
ＰＩＤ動作の下に、直接熱源１２の電動式バルブなどの
操作器１６の開度を制御する温度制御のための信号Ｆを
発生する。

【００１２】また、粘度制御器１５は、入力側の比較点
２０を介し糊液４の粘度検出器２３および目標粘度設定
用の粘度設定器２４に接続され、その内部にＰＩＤ制御
器と増幅器とを備えており、検出粘度と目標粘度との偏
差にもとづきＰＩＤ動作の下に、間接熱源１３の電動式
の操作器１７の開度を制御する信号Ｃ１と、検出粘度が
目標粘度を越え、しかも間接熱源１３が停止したときに
後述の温水タンク４０からの温水の補給量を制御する信
号Ｃ２とを発生する。

【００１３】そして、温水補給部は、温水タンク４０お
よび温水制御器５２で構成されている。この温水タンク
４０は、上記糊液４に温水４１を供給するためにキャビ
ティーボックス３の近傍に設けられている。なお、この
温水４１は、外部から操作器４２により温水注入口４３
を経て、温水タンク４０内に必要に応じて供給され、次
いで、上記粘度制御器１５からの信号Ｃ２により操作器
４４を制御して温水排出口からキャビティーボックス３
の内部に補給される。ここで、外部から供給される温水
４１は、専用ボイラーから直接供給される温水または糊
付機１の周辺で利用された温水や乾燥シリンダーおよび
乾燥装置に供給された水蒸気の復水などを利用するもの
とする。

【００１４】また、上記温度制御器５２は、入力側の比
較点５１を介して温水タンク４０の内部の温度検出器４
７および目標温度設定用の温度設定器５０に接続され、
その内部に増幅器を備えており、温度偏差に基づいて温
度を制御するための信号Ｉを発生する。この信号Ｉによ
り操作器４８をオンオフを制御することによって、熱源
４９を温水タンク４０内部の温水４１に作用させる。こ
こで、熱源４９は、本実施例では水蒸気または電気ヒー
ターとする。したがって、操作器４８は、水蒸気に対す
るオンオフ弁または電気に対するオンオフスイッチとし
て構成される。

【００１５】次いで、図３に示す本発明の第１の実施例
の糊粘度制御装置２における上記粘度偏差と直接熱源１
２、間接熱源１３、ＰＩＤ動作および温水の操作量との
関係より、粘度と目標粘度とのずれに対する各操作の動
作を対応させて説明する。

【００１６】まず図３のＡ部分では、間接熱源１３と直
接熱源１２の各操作量がそれぞれの数値に保持されて、
糊液４の温度および粘度が目標値に制御され、粘度偏差
がゼロを維持している。すなわち、消費される糊液量に
見合うだけ所定濃度の補給糊液が供給され、しかも水分
の蒸発と水蒸気の補給が釣り合っている状態にある。

【００１７】図３のＢ部分では、糊液４の粘度が目標値
より低くなり、正の粘度偏差が発生すると、ＰＩＤ動作
の操作量が増加し、それに伴う粘度制御器１５からの信
号Ｃ１によって間接熱源１３の操作量が糊液４の水分の
蒸発を促進すべく増加し、反対に直接熱源１２の操作量
が水分を減らすべく減少し、粘度偏差がゼロになるまで
各熱源１３、１２の操作量の増減が行われる。この時の
間接熱源１３の操作量は、温度制御系（温度制御器１
４、操作器１６、温度検出器２１、温度設定器２２）に
対して外乱として作用する。

【００１８】図３のＣ部分では、Ｂ部分での各熱源１
２、１３およびＰＩＤ動作の各操作量の最終値に保持す
ることによって、糊液４の温度および粘度が目標値に保
持され粘度偏差がゼロを維持している。

【００１９】図３のＤ部分では、糊液４の粘度が目標値
より高くなり、負の粘度偏差が発生すると、ＰＩＤ動作
の操作量が減少し、それに伴う信号Ｃ１によって、間接
熱源１３の操作量も糊液４の水分の蒸発を減らすべく減
少し、反対に直接熱源１２の操作量が水分の補給量を増
やすべく増加し、粘度偏差がゼロになるまで各熱源１
２、１３の操作量の増減が行われる。

【００２０】図３のＥ、Ｇ部分では、いずれの部分もそ
の前の部分での各操作量をその操作の最終値に保持する
ことによって、粘度偏差がゼロを維持している。

【００２１】図３のＦ部分では、新しい糊液４’の追加
などにより糊液４の粘度が目標値より高くなり、負の粘
度偏差が発生すると、ＰＩＤ動作の操作量が減少し、そ
れに伴う信号Ｃ１により間接熱源１３の操作量が減少
し、直接熱源１２の操作量が増加する。その各直接熱源
１２、間接熱源１３の操作量の増減を継続すると、間接
熱源１３の操作量がゼロとなる。この時点から直接熱源
１２と間接熱源１３とによって糊液４の温度および粘度
を目標値に制御できなくなる。そこで、その時点から粘
度制御器１５のＰＩＤ動作の操作量が適当な設定値Ｎよ
り減少すると、それに伴い出力される信号Ｃ２により温
水４１の操作量が次第に増加する。

【００２２】図３のＨ部分では、糊液４の粘度が目標値
より低くなり、正の粘度偏差が発生すると、ＰＩＤ動作
の操作量が設定値Ｎまで増加し、それに伴う信号Ｃ２に
より温水４１の操作量がゼロまで減少している。このと
き、直接熱源１２および間接熱源１３の各操作量は、Ｇ
部分における各操作量をそのまま保持している。次いで
ＰＩＤ動作の操作量が設定値Ｎより高くなると、間接熱
源１３の操作量が増加し、反対に直接熱源１２の操作量
が減少する。

【００２３】図３のＩ部分では直接熱源１２および間接
熱源１３の各操作量がＨ部分での最終値を保持すること
によって、粘度偏差がゼロを維持している。

【００２４】さらに、図２に示す第２の実施例の糊粘度
制御装置２の温度制御器１４は、入力側の比較点１９を
介して糊液４の温度検出器２１および目標温度の設定器
２２に接続されており、検出温度と目標温度との偏差に
基づきＰＩＤ動作の下に目標粘度との偏差に基づきＰＩ
Ｄ動作の下に糊液４の温度を目標温度に保持する必要な
熱量に比例する温度制御信号Ｆを発生する。

【００２５】その温度制御信号Ｆは、分配器３０に入力
されている後述の粘度制御器１５の粘度制御信号Ｃ１０
に基づき直接熱源１２と間接熱源１３とに分配され、操
作器１６および操作器１７の開度を制御する。また、粘
度制御器１５は、入力側の比較点２０を介し糊液４の粘
度検出器２３および目標粘度を設定するための粘度設定
器２４に接続されており、検出粘度と目標粘度との偏差
に基づきＰＩＤ動作の下に粘度制御信号Ｃ１０、Ｃ２を
発生し、この粘度制御信号Ｃ１０を分配器３０へ出力
し、その分配器３０で前記温度制御信号Ｆを直接熱源１
２と間接熱源１３とに分配し、その分配比に基づいて、
例えば電動式の操作器１６および操作器１７の開度を制
御する。この実施例では、間接熱源１３の操作量は、第
１の実施例のように温度制御系の外乱とならない。

【００２６】そして粘度制御器１５からの信号Ｃ２は、
図３のＦ部分で説明したように、糊液４の粘度が目標値
を越え、負の粘度偏差が発生した時に、間接熱源１３の
操作量がゼロ、すなわち開度がゼロで、制御できない状
態のとき、粘度を低くするための信号であり、温水タン
ク４０の比例制御弁などの操作器４４を制御することに
よって、ほぼ目標温度に維持された温水４１を必要に応
じてキャビティーボックス３の内部に補給する。なお、
上記実施例の温度検出器２１は、フィードタンク１１内
に設けられていてもよい。

【００２７】次に、図４に示す第３の実施例の糊粘度制
御装置２のように、図１の温度制御器１４が直接熱源１
２を、粘度制御器１５が間接熱源１３を制御する場合と
は反対に、温度制御器１４が間接熱源１３を、粘度制御
器１５が直接熱源１２を制御するようにしてもよい。こ
の場合には、温度制御器１４による間接熱源１３の操作
量がゼロになったことを粘度制御器１５に知らせるため
に、温度制御器１４からの出力信号Ｆを粘度制御器１５
に入力させるとよい。

【００２８】以上の実施例では、温度制御信号Ｆおよび
粘度制御信号Ｃ１、Ｃ１１、Ｃ２をＰＩＤ動作の下に発
生させて操作器１６、１７の開度を操作する場合につい
て述べたが、図１および図４において、温度制御器１４
および粘度制御器１５に目標値に対する上限および下限
の制御範囲を設定する設定器を設け、直接熱源１２の操
作器１６および間接熱源１３の操作器１７をオンオフ制
御するようにしてもよい。

【００２９】さらに、本発明の糊粘度制御装置２の粘度
制御系に替えて、濃度測定器、目標濃度設定器および濃
度制御器で構成される濃度制御系を使用してもよいこと
は言うまでもない。

【００３０】以上の実施例で述べたように本発明の糊粘
度制御装置２では、直接熱源１２と間接熱源１３とを用
いて糊液４の温度を目標温度に保持しながら、糊液４の
粘度を目標値に制御しているにもかかわらず、糊液４の
粘度が制御範囲を越え、粘度が高くなったとき、粘度制
御器１５は、信号Ｃ２を出力し、その信号Ｃ２により操
作器４４を操作して温水タンク４０の内部の温水４１を
キャビティーボックス３の内部の糊液４に少しずつまた
は間欠的に供給する。

【００３１】この温水４１の注入時に、温水４１の温度
が糊液４の温度とほぼ等しく制御されておれば、この温
水４１の注入が温度制御系の温度的な外乱とならないた
め、この温水４１の供給によって、キャビティーボック
ス３の内部の糊液４の粘度は、速やかに目標値の方向に
戻され、目標値に近づく。この結果、制御期間が従来の
ものより大幅に短くなる。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、糊液の粘度が制御範囲を越
え、高くなったとき、糊液中に温水が直接供給されるた
め、糊液の粘度が速やかに目標値に調整できること、ま
た温水の温度が温度制御系によって、糊液の温度とほぼ
等しく制御されているか、または温水の注入温度が４０
°Ｃ以上でかつ一定であれば、温水の注入過程で、糊液
の温水注入部分にゾル・ゲル化が発生せず、糊液の部分
的な機能変化がなく、しかも温水の注入が糊液の温度制
御系に対して熱的な外乱とならず、温度制御系も安定す
ることなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による糊付機の糊粘度制
御装置のブロック線図である。

【図２】本発明の第２の実施例による糊付機の糊粘度制
御装置のブロック線図である。

【図３】制御特性のグラフである。

【図４】要部の他の実施例のブロック線図である。

【符号の説明】

１ 糊付機 ２ 糊粘度制御装置 ３ キャビティーボックス ４ 糊液 １４ 温度制御器 １５ 粘度制御器 ４０ 温水タンク ４１ 温水 ４４ 操作器 ４９ 熱源 ５２ 温度制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−279842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−139844（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−180567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−72661（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191736（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−114579（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−97951（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−11722（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06B 1/00 - 23/30 D02H 5/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティーボックス（３）の中の糊液
   （４）の温度を検出し、その検出温度が目標温度に一致
   するように熱源（１２、１３）の熱量を制御する温度制
   御器（１４）と、糊液（４）の粘度を検出し、その検出
   粘度が目標粘度に一致するように熱源（１２、１３）の
   水分と熱量で制御する粘度制御器（１５）とを備え、糊
   液（４）の温度を目標温度に保持しながら、糊液（４）
   の粘度を目標粘度に制御する糊粘度制御装置（１）にお
   いて、 キャビティーボックス（３）内の糊液（４）に供給する
   温水（４１）を蓄える温水タンク（４０）と、この温水
   タンク（４０）の内部の温水（４１）の温度を検出し熱
   源（４９）の熱量を制御することによって温水（４１）
   の温度を目標温度に保持する温度制御器（５２）と、糊
   液（４）の粘度が目標粘度を越え、しかも熱源（１２、
   １３）による粘度制御が不可能になったとき、粘度制御
   器（１５）からの粘度制御の信号にもとづいて温水タン
   ク（４０）の内部の温水（４１）をキャビティーボック
   ス（３）の内部の糊液（４）に注入する操作器（４４）
   とを具備することを特徴とする糊付機の糊粘度制御装置
   （１）。