JP7453178B2 - 連続式電磁波乾燥機内の風向風速測定方法及び風向風速制御方法 - Google Patents
連続式電磁波乾燥機内の風向風速測定方法及び風向風速制御方法 Download PDFInfo
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- Drying Of Solid Materials (AREA)
Description
[1]
一つ又は複数の未焼成ハニカム成形体を乾燥するための少なくとも一つの乾燥室を有する連続式電磁波乾燥機内の風向風速測定方法であって、
前記少なくとも一つの乾燥室内に設置された少なくとも一つの風向風速計を用いて前記少なくとも一つの乾燥室内の風向及び風速を測定することを含み、
前記風向風速計は、アースに接続され、複数の開口を有する電磁波シールドによって包囲されている、
風向風速測定方法。
[2]
前記風向風速計は、水平方向の通風率が80~100%となる条件で、電磁波シールドによって包囲されている[1]に記載の風向風速測定方法。
[3]
電磁波シールドは、側面、天井及び床面を有する箱体であり、前記側面は周回する金属製のメッシュ構造を有する[1]又は[2]に記載の風向風速測定方法。
[4]
メッシュ構造の開口率が40%~97%である[3]に記載の風向風速測定方法。
[5]
前記風向風速計は、電源に接続するための配線を有しており、少なくとも前記乾燥機内において、当該配線はアースに接続された電磁波シールドによって包囲されている[1]~[4]の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
[6]
前記風向風速計が超音波式風向風速計である[1]~[5]の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
[7]
前記乾燥機は、前記未焼成ハニカム成形体を搬送するための搬送装置を有しており、前記風向風速計は、前記少なくとも一つの乾燥室のうち最も上流側にある乾燥室の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0~1mの地点であって、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される[1]~[6]の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
[8]
前記少なくとも一つの乾燥室内の異なる場所に設置された複数の前記風向風速計を用いて[1]~[7]の何れか一項に記載の風向風速測定方法を実施することで、当該少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布を求める工程と、
前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。
[9]
進行方向に直交する水平方向に並べた複数の未焼成ハニカム成形体に前記少なくとも一つの乾燥室内を通過させることにより、前記複数の未焼成ハニカム成形体を乾燥している最中に、前記少なくとも一つの乾燥室内の異なる場所に設置された複数の前記風向風速計を用いて[1]~[7]の何れか一項に記載の風向風速測定方法を実施することで、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布を求める工程と、
乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観を検査する工程と、
前記外観を検査する工程により得られた乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観に関する検査結果と、前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布との因果関係に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。
[10]
前記少なくとも一つの因子が、前記少なくとも一つの乾燥室へ供給されるガスの流量を調整するための少なくとも一つの給気ダンパーの開度、前記少なくとも一つの乾燥室から排出されるガスの流量を調整するための少なくとも一つの排気ダンパーの開度、前記少なくとも一つの乾燥室内を流れるガスの流量を調整するための少なくとも一つの送風機の周波数から選択される一つ以上である[8]又は[7]に記載の連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。
[11]
前記乾燥機は、前記未焼成ハニカム成形体を搬送するための搬送装置を有しており、前記風向風速計は、前記少なくとも一つの乾燥室のうち最も上流側にある乾燥室の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0~1mの地点であって、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される[8]~[10]の何れか一項に記載の風向風速制御方法。
[12]
前記少なくとも一つの因子を調整する工程は、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される前記風向風速計で計測される気流が、未焼成ハニカム成形体の進行方向に対して逆向きの成分を有するように前記少なくとも一つの因子を調整することを含む[11]に記載の風向風速制御方法。
[13]
前記少なくとも一つの因子を調整する工程は、前記複数の風向風速計で計測される水平方向の平均風速がいずれの方向においても1m/s以下となるように前記少なくとも一つの因子を調整することを含む[8]~[12]の何れか一項に記載の風向風速制御方法。
未焼成ハニカム成形体(以下、単に「ハニカム成形体」ともいう。)は一実施形態において、セラミックス原料、分散媒、造孔材及びバインダーを含有する原料組成物を混練して坏土を形成した後、坏土を押出成形することにより成形可能である。原料組成物中には分散剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚み、セル密度等を有する口金を用いることができる。
連続式電磁波乾燥機は一実施形態において、一つ又は複数の未焼成ハニカム成形体を乾燥するための少なくとも一つの乾燥室を有する。連続式電磁波乾燥機は好ましい実施形態において、未焼成ハニカム成形体の搬送方向に複数の乾燥室を直列に有する。直列に接続された乾燥室が複数存在することで乾燥室のそれぞれにおいて乾燥条件を調整できるので、乾燥条件の細かい設定が可能となる。乾燥室の数に特に制約はないが、生産効率の観点から、例えば1~6とすることができ、2~5とすることが好ましく、2~4とすることがより好ましい。ハニカム乾燥体の寸法制御の観点からは、少なくとも最も上流側に位置する乾燥室の乾燥条件を制御することが好ましい。このため、少なくとも最も上流側に位置する乾燥室には風向風速計を設置することが好ましい。
乾燥室内に設置する風向風速計の種類には特に制限はない。例えば、風向風速計の種類としては、プロペラ又は風杯の回転を検出して測定値を得る機械式、超音波の伝搬時間を利用して風速を求める超音波式、電熱線が発熱および冷却する温度を利用して風速を求める熱式、ピトー管によって風の動圧から風速を求めるピトー管式などが挙げられる。これらの中でも、測定精度や応答性の理由により、超音波式の風向風速計が好ましい。使用する風向風速計は、水平方向(2次元)の風向及び風速を測定することができれば十分であるが、鉛直成分の風向風速も測定可能な3次元風向風速計を用いてもよい。
本発明の一実施形態によれば、少なくとも一つの上述した風向風速計を用いて上述した連続式電磁波乾燥機内の少なくとも一つの乾燥室内の風向及び風速を測定することを含む風向風速測定方法が提供される。乾燥室内の気流は、給気ポート及び排気ポートの位置及び大きさ、給気ダンパー及び排気ダンパーの位置及び開度、送風機125の周波数(送風機を駆動するモータの回転速度)等の制御容易な因子に影響を受ける他、乾燥機外部の雰囲気(例えば外気の風向及び風速)といった制御が難しい因子にも影響を受け得る。よって、乾燥室内の気流は不可避的に変化し得るため、ハニカム乾燥体の品質安定化のために、乾燥室内の風向及び風速を測定し、その変化を監視することが望ましい。そして、風向及び風速の測定結果に基づき、乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整し、乾燥室内の風向風速を制御することも可能である。
前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法が提供される。
乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観を検査する工程と、
前記外観を検査する工程により得られた乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観に関する検査結果と、前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布との因果関係に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法が提供される。
当該メモリ210に記憶された前記風向風速分布に関するデータ211と前記ハニカム乾燥体の外観に関するデータ212とを教師データとして用い、希望するハニカム乾燥体の外観を入力とし、当該希望するハニカム乾燥体の外観を得るのに最適な乾燥室内の風向風速分布を出力とする予測モデル213を機械学習により生成するモデル生成回路221と、
希望するハニカム乾燥体の外観の入力を受け付ける入力ユニット230と、
前記モデル生成回路221により生成された予測モデル213を用いて、前記入力ユニット230に入力された希望するハニカム乾燥体の外観に基づき乾燥室内の最適な風向風速分布を予測する処理回路と、
を備える最適風向風速分布予測システムが提供される(図7)。
モデル生成回路及び前記処理回路はCPU220によって構築可能である。
予測モデル213はメモリ210に記憶させることができる。
処理回路222によって予測された乾燥室内の最適な風向風速分布は、出力ユニット240により出力してもよい。出力ユニット240は、ディスプレイ及びスピーカ等で構成することができる。
希望するハニカム乾燥体の外観としては、クラックの有無及び寸法精度等が挙げられる。更に、ハニカム乾燥体の組成及び/又は品番を入力ユニット230に入力してもよい。
図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計に対して気流を与えた時の電磁波シールドの条件の変化が通風率及び電磁遮蔽効果に与える影響を調査した。側面、天井及び床面を有するステンレス製の箱体の電磁波シールドによって、二次元風向風速計を包囲した。電磁波シールドは床面及び天井が閉鎖されている一方で、側面は平織金網によるメッシュ構造を有しており、試験番号によって異なる線径、目開き、及び開口率とした。また、二次元風向風速計の電源ケーブルのうち、乾燥機内を通る部分はアルミニウム製の電磁波シールドで完全に遮蔽した。二次元風向風速計を包囲する電磁波シールド及び電源ケーブル包囲する電磁波シールドは何れもアースに接続した。
次いで、未発振状態で、誘電乾燥機の乾燥室内に設置した二次元風向風速計に対して水平方向に90°ずつ変化させた4方向から風速1.9m/secの気流をそれぞれ1分間与えたときの1秒毎の風速を求めて各方向における平均風速を測定した。試験番号1-1は電磁波シールドを使用しなかったことから、これを基準にして各試験番号における4方向の通風率の平均値を求めた。
また、測定データへのノイズの侵入を確認することにより電磁波遮蔽効果を測定した。具体的には、40MHzの周波数で90kWの出力にて誘電乾燥機を発振させて乾燥室内に電界を作り、この乾燥室内に二次元風向風速計を置いて、先と同様の風速測定試験を実施した。未発振状態に対して、何れの方向においても風速測定値の標準偏差増大量が5%以下の場合を合格(〇)とし、少なくとも何れかの方向において風速測定値の標準偏差増大量が10%より大きい場合を不合格(×)とし、少なくとも何れかの方向において風速測定値の標準偏差増大量が5%超から10%以下の場合を△として評価した。結果を表1に示す。
(1)未焼成ハニカム成形体の製造
コージェライト化原料100質量部に、分散媒を30質量部、有機バインダーを6質量部、分散剤を1質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、有機バインダーとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては脂肪酸石鹸を使用した。この坏土を押出成形機に投入し、所定形状の口金を介して押出成形することにより高さ220mm×直径155mmの円柱状のハニカム成形体を得た。セルの流路方向に垂直な断面におけるセル形状は正方形であり、セル密度(単位断面積当たりのセルの数)は600cpsiであり、隔壁厚みは0.05mm(口金の仕様に基づく公称値)であった。
上記の製法で得られた未焼成ハニカム成形体を、図3に示すような、二つの乾燥室を直列に有する連続式電磁波乾燥機を用いて誘電乾燥した。誘電乾燥の際には、第一乾燥室及び第二乾燥室には給気ポートからそれぞれ空気を導入した。そして、未焼成ハニカム成形体を乾燥室の左側を通る列、乾燥室の左右中央を通る列、及び乾燥室の右側を通る列の3列に等間隔に並べて、合計99個の未焼成ハニカム成形体を連続的に乾燥した。誘電乾燥の際には、最も上流側にある乾燥室(第一乾燥室)の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0.5mの地点であって、搬送装置(ベルトコンベア)の左右両側に図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計(電磁波シールド条件は試験番号1-4と同じ。以下の乾燥試験についても同様。)を静置し、連続的に乾燥させる際の水平方向の風速、風向分布を1秒毎に10分間測定した。
第一乾燥室内では進行方向左側において、進行方向逆向きの比較的強い気流が存在していたことが分かった。また、第一乾燥室の進行方向左側を通って乾燥を受けたハニカム乾燥体と、第一乾燥室の左右中央を通って乾燥を受けたハニカム乾燥体は、第一乾燥室の進行方向右側を通って乾燥を受けたハニカム乾燥体と形状の差が大きいことが分かった。
上記の製法で得られた未焼成ハニカム成形体を、図3に示すような、二つの乾燥室を直列に有する連続式電磁波乾燥機を用いて誘電乾燥した。誘電乾燥の際には、第一乾燥室及び第二乾燥室には給気ポートからそれぞれ空気を導入した。そして、未焼成ハニカム成形体を乾燥室の左側を通る列、乾燥室の左右中央を通る列、及び乾燥室の右側を通る列の3列に等間隔に並べて、合計99個の未焼成ハニカム成形体を連続的に乾燥した。誘電乾燥の際には、最も上流側にある乾燥室(第一乾燥室)の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0.5mの地点であって、搬送装置(ベルトコンベア)の左右両側に図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計を静置し、連続的に乾燥させる際の水平方向の風速、風向分布を1秒毎に10分間、乾燥試験2-1と同様の条件で測定した。
乾燥試験2-1に対して、第一乾燥室及び第二乾燥室における給気ファンの周波数を下げたことで、進行方向逆向きの強い気流は消失した。しかしながら、第一乾燥室の内では風向きの均一性はそれほど改善しなかった。また、進行方向右側には、外から第一乾燥室内へ向かう気流が発生したことで、第一乾燥室の右側を通って乾燥を受けたハニカム乾燥体の一部にはクラックの発生が見られた。
上記の製法で得られた未焼成ハニカム成形体を、図3に示すような、二つの乾燥室を直列に有する連続式電磁波乾燥機を用いて誘電乾燥した。誘電乾燥の際には、第一乾燥室及び第二乾燥室には給気ポートからそれぞれ空気を導入した。そして、未焼成ハニカム成形体を乾燥室の左側を通る列、乾燥室の左右中央を通る列、及び乾燥室の右側を通る列の3列に等間隔に並べて、合計99個の未焼成ハニカム成形体を連続的に乾燥した。誘電乾燥の際には、最も上流側にある乾燥室(第一乾燥室)の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0.5mの地点であって、搬送装置の左右両側に図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計を静置し、連続的に乾燥させる際の水平方向の風速、風向分布を1秒毎に10分間、乾燥試験2-1と同様の条件で測定した。
乾燥試験2-1に対して、第一乾燥室及び第二乾燥室における給気ファンの周波数を下げ、更に、第一乾燥室用の排気ダンパー及び給気ダンパーを全開にしたことで、進行方向逆向きの強い気流は消失し、また、第一乾燥室の内では風向きの均一性も改善が見られた。その結果、何れのルートを通って得られたハニカム乾燥体についてもクラックがなく、寸法精度も良好であった。
上記の製法で得られた未焼成ハニカム成形体を、図3に示すような、二つの乾燥室を直列に有する連続式電磁波乾燥機を用いて誘電乾燥した。誘電乾燥の際には、第一乾燥室及び第二乾燥室には給気ポートからそれぞれ空気を導入した。そして、未焼成ハニカム成形体を乾燥室の左側を通る列、乾燥室の左右中央を通る列、及び乾燥室の右側を通る列の3列に等間隔に並べて、合計99個の未焼成ハニカム成形体を連続的に乾燥した。誘電乾燥の際には、最も上流側にある乾燥室(第一乾燥室)の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0.5mの地点であって、搬送装置(ベルトコンベア)の左右両側に図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計を静置し、連続的に乾燥させる際の水平方向の風速、風向分布を1秒毎に10分間、乾燥試験2-1と同様の条件で測定した。
乾燥条件は乾燥試験2-3と同じであるが、外からの風が強く、第一乾燥室の入口に向かって風が吹き込んだ。その結果、全ての列においてハニカム乾燥体の一部にクラックが発生した。
上記の製法で得られた未焼成ハニカム成形体を、図3に示すような、二つの乾燥室を直列に有する連続式電磁波乾燥機を用いて誘電乾燥した。誘電乾燥の際には、第一乾燥室及び第二乾燥室には給気ポートからそれぞれ空気を導入した。そして、未焼成ハニカム成形体を乾燥室の左側を通る列、乾燥室の左右中央を通る列、及び乾燥室の右側を通る列の3列に等間隔に並べて、合計99個の未焼成ハニカム成形体を連続的に乾燥した。誘電乾燥の際には、最も上流側にある乾燥室(第一乾燥室)の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0.5mの地点であって、搬送装置(ベルトコンベア)の左右両側に図6に示す構成の超音波式の二次元風向風速計を静置し、連続的に乾燥させる際の水平方向の風速、風向分布を1秒毎に10分間、乾燥試験2-1と同様の条件で測定した。
乾燥試験2-4と同様に、外からの風が強く、乾燥機の入口に向かって風が吹いていた。しかしながら、乾燥試験2-4よりも第二乾燥室の排気ファンの周波数を低くしたことで、外部から第一乾燥室の入口に向かう気流がなくなり、また、第一乾燥室内での風向きの均一性に改善が見られた。その結果、何れのルートを通って得られたハニカム乾燥体についてもクラックがなく、寸法精度も良好であった。
2 :隔壁
3 :セル
4 :外側壁
5 :第一の底面
6 :第二の底面
100 :連続式電磁波乾燥機
101 :入口
102 :出口
103 :搬送装置
105 :孔開板
110 :第一乾燥室
111 :給気ポート
112 :排気ポート
113a :電極板
113b :電極板
120 :第二乾燥室
121 :給気ポート
122 :排気ポート
123 :給気ダンパー
124 :排気ダンパー
125 :送風機
130 :前室
140 :風向風速計
141 :スペーサ
142 :計測部
143 :電磁波シールド
144 :ソケット
145 :Oリング
146 :電磁波シールド
146a :側面
146b :天井
146c :床面
147 :開口
148 :配線
149 :アース
150 :後室
160 :連結部
210 :メモリ
211 :風向風速分布に関するデータ
212 :ハニカム乾燥体の外観に関するデータ
213 :予測モデル
220 :CPU
221 :モデル生成回路
222 :処理回路
230 :入力ユニット
240 :出力ユニット
Claims (13)
- 一つ又は複数の未焼成ハニカム成形体を乾燥するための少なくとも一つの乾燥室を有する連続式電磁波乾燥機内の風向風速測定方法であって、
前記少なくとも一つの乾燥室内に設置された少なくとも一つの風向風速計を用いて前記少なくとも一つの乾燥室内の風向及び風速を測定することを含み、
前記風向風速計は、アースに接続された電磁波シールドであって、複数の開口を有する電磁波シールドによって包囲されている、
風向風速測定方法。 - 前記風向風速計は、水平方向の通風率が80~100%となる条件で、電磁波シールドによって包囲されている請求項1に記載の風向風速測定方法。
- 電磁波シールドは、側面、天井及び床面を有する箱体であり、前記側面は周回する金属製のメッシュ構造を有する請求項1又は2に記載の風向風速測定方法。
- メッシュ構造の開口率が40%~97%である請求項3に記載の風向風速測定方法。
- 前記風向風速計は、電源に接続するための配線を有しており、少なくとも前記乾燥機内において、当該配線はアースに接続された電磁波シールドによって包囲されている請求項1~4の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
- 前記風向風速計が超音波式風向風速計である請求項1~5の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
- 前記乾燥機は、前記未焼成ハニカム成形体を搬送するための搬送装置を有しており、前記風向風速計は、前記少なくとも一つの乾燥室のうち最も上流側にある乾燥室の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0~1mの地点であって、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される請求項1~6の何れか一項に記載の風向風速測定方法。
- 前記少なくとも一つの乾燥室内の異なる場所に設置された複数の前記風向風速計を用いて請求項1~7の何れか一項に記載の風向風速測定方法を実施することで、当該少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布を求める工程と、
前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。 - 進行方向に直交する水平方向に並べた複数の未焼成ハニカム成形体に前記少なくとも一つの乾燥室内を通過させることにより、前記複数の未焼成ハニカム成形体を乾燥している最中に、前記少なくとも一つの乾燥室内の異なる場所に設置された複数の前記風向風速計を用いて請求項1~7の何れか一項に記載の風向風速測定方法を実施することで、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布を求める工程と、
乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観を検査する工程と、
前記外観を検査する工程により得られた乾燥後の前記複数の未焼成ハニカム成形体の外観に関する検査結果と、前記風向風速分布を求める工程により得られた風向風速分布との因果関係に基づいて、前記少なくとも一つの乾燥室内における風向風速分布に影響を与える少なくとも一つの因子を調整する工程と、
を含む連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。 - 前記少なくとも一つの因子が、前記少なくとも一つの乾燥室へ供給されるガスの流量を調整するための少なくとも一つの給気ダンパーの開度、前記少なくとも一つの乾燥室から排出されるガスの流量を調整するための少なくとも一つの排気ダンパーの開度、前記少なくとも一つの乾燥室内を流れるガスの流量を調整するための少なくとも一つの送風機の周波数から選択される一つ以上である請求項8又は9に記載の連続式電磁波乾燥機内の風向風速制御方法。
- 前記乾燥機は、前記未焼成ハニカム成形体を搬送するための搬送装置を有しており、前記風向風速計は、前記少なくとも一つの乾燥室のうち最も上流側にある乾燥室の入口から未焼成ハニカム成形体の進行方向に0~1mの地点であって、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される請求項8~10の何れか一項に記載の風向風速制御方法。
- 前記少なくとも一つの因子を調整する工程は、搬送装置の左右両側に少なくとも一つずつ静置される前記風向風速計で計測される気流が、未焼成ハニカム成形体の進行方向に対して逆向きの成分を有するように前記少なくとも一つの因子を調整することを含む請求項11に記載の風向風速制御方法。
- 前記少なくとも一つの因子を調整する工程は、前記複数の風向風速計で計測される水平方向の平均風速がいずれの方向においても1m/s以下となるように前記少なくとも一つの因子を調整することを含む請求項8~12の何れか一項に記載の風向風速制御方法。
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