JPH03134541A - 赤外線水分計における水分測定方法および装置 - Google Patents
赤外線水分計における水分測定方法および装置Info
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- JPH03134541A JPH03134541A JP27221089A JP27221089A JPH03134541A JP H03134541 A JPH03134541 A JP H03134541A JP 27221089 A JP27221089 A JP 27221089A JP 27221089 A JP27221089 A JP 27221089A JP H03134541 A JPH03134541 A JP H03134541A
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- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- 241000209149 Zea Species 0.000 description 2
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は赤外線水分計における水分測定方法および装
置に関するものである。
置に関するものである。
く従来の技術〉
赤外線加熱式水分計（赤外線水分計）は、天秤と熱源を
組み合せて乾燥による重量変化率から水分率（Ｍ）を求
めるもので、 Ｍ＝−Ｘ１００・・・・・・（１ン Ｗ。
組み合せて乾燥による重量変化率から水分率（Ｍ）を求
めるもので、 Ｍ＝−Ｘ１００・・・・・・（１ン Ｗ。
で表わされ、水分率は乾燥に従って刻々と変化する。こ
こで、Ｗｏは試料の初期重量、Ｗｔは時間ｔが経過した
時の試料の重量である。
こで、Ｗｏは試料の初期重量、Ｗｔは時間ｔが経過した
時の試料の重量である。
求める試料の水分率は、上記（１）式を用いて、タイマ
ーに設定された時間が経過した時の値として求める方法
と、規定時間内（例えば３０ｓｅｃ ）の水分率の変化
が一定値以下（例えば０．０５％）になったなら恒量値
に達したとみなしてその時の値を求める方法とがある。
ーに設定された時間が経過した時の値として求める方法
と、規定時間内（例えば３０ｓｅｃ ）の水分率の変化
が一定値以下（例えば０．０５％）になったなら恒量値
に達したとみなしてその時の値を求める方法とがある。
後者を自動ストップ機能と言う。
以前、この種の赤外線水分計は一定の重量（例えば、５
ｇとか５０ｇ）の試料を取って測定を行っていたが、最
近の水分計は任意の重量で測定を行う。
ｇとか５０ｇ）の試料を取って測定を行っていたが、最
近の水分計は任意の重量で測定を行う。
との場合、試料の重量の違いにより乾燥スピードが異な
り、重量の小さいもの程恒量に達する時間が早いので、
タイマーで乾燥時間を設定する場合は、重量の大きい場
合を基準に乾燥時間を長めに設定しておく必要があり、
サンプルの種類や含水分によって異なるが通常２０分程
度の乾燥時間が設定される。
り、重量の小さいもの程恒量に達する時間が早いので、
タイマーで乾燥時間を設定する場合は、重量の大きい場
合を基準に乾燥時間を長めに設定しておく必要があり、
サンプルの種類や含水分によって異なるが通常２０分程
度の乾燥時間が設定される。
また、自動ストップ機能を使って測定をする場合も、試
料や水分値の犬、小で異なる。
料や水分値の犬、小で異なる。
〈発明が解決しようとする課題〉
この発明の目的は、任意の重量の試料の水分率を短時間
で測定できるようにした赤外線水分計における水分測定
方法および装置を提供することにある。
で測定できるようにした赤外線水分計における水分測定
方法および装置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉
この発明による赤外線水分計における水分測定方法およ
び装置によれば、赤外線水分計に所用量の試料を導入し
、その導入試料を赤外線で加熱・乾燥を開始した後の第
１の所定時間経過時とその第１の所定時間よりも長い第
２の所定時間経過時とにおける導入試料の水分率を測定
し、更に第１および第２の所定時間経過時の測定水分率
に基づき試料の水分率を算出するよう構成している。
び装置によれば、赤外線水分計に所用量の試料を導入し
、その導入試料を赤外線で加熱・乾燥を開始した後の第
１の所定時間経過時とその第１の所定時間よりも長い第
２の所定時間経過時とにおける導入試料の水分率を測定
し、更に第１および第２の所定時間経過時の測定水分率
に基づき試料の水分率を算出するよう構成している。
く作用および発明の効果〉
多量の被測定物から少量の試料をサンプリングし、これ
を赤外線水分計の試料皿上に載置する。
を赤外線水分計の試料皿上に載置する。
次いで、その試料に赤外線を照射して試料の加熱乾燥を
開始すると共にタイマーを始動する。そのタイマーが第
１および第２の所定時間を計時した時にそれぞれの試料
の水分率を測定し、両側定値の差分を求め、この差分に
基づき第２の所定時間後の残りの水分率の変化量を計算
し、その変化量を第２の所定時間経過時の水分率に加算
することにより試料の当初の水分率を求める。
開始すると共にタイマーを始動する。そのタイマーが第
１および第２の所定時間を計時した時にそれぞれの試料
の水分率を測定し、両側定値の差分を求め、この差分に
基づき第２の所定時間後の残りの水分率の変化量を計算
し、その変化量を第２の所定時間経過時の水分率に加算
することにより試料の当初の水分率を求める。
従って、サンプリングされる試料の重量は秤量する必要
はなく任意の所要量を赤外線水分計に導入するのみでよ
く、しかも、試料中の水分の殆んどが蒸発してしまうま
で赤外線による加熱・乾燥を持続する必要はなく、試料
中の大半の水分が蒸発したところで、加熱・乾燥は中止
し、後の残りの水分率の変化量は計算により求め、最終
測定時の水分率に加算することにより、当初の試料の水
分率を算出するので、測定時間が大幅に短縮され、水分
管理ラインへよりリアルタイムでフィードバックできる
。
はなく任意の所要量を赤外線水分計に導入するのみでよ
く、しかも、試料中の水分の殆んどが蒸発してしまうま
で赤外線による加熱・乾燥を持続する必要はなく、試料
中の大半の水分が蒸発したところで、加熱・乾燥は中止
し、後の残りの水分率の変化量は計算により求め、最終
測定時の水分率に加算することにより、当初の試料の水
分率を算出するので、測定時間が大幅に短縮され、水分
管理ラインへよりリアルタイムでフィードバックできる
。
〈実施例〉
第２図は乾燥と共に（１）式で計算された水分が変化す
る様子を示す図であり、同一水分の試料で重量を変えた
（Ｗｌ〉Ｗ２〉Ｗ３）場合の図である。乾燥開始直後の
Ａ域では重量の少ないもの殆水分が飛び易く、規定時間
Δを内での水分変化が大（６Ｍ３＞６Ｍ２＞ΔＭｌ）で
あり、次のＢ域では一定の関係がなく、大半の水分が蒸
発した次のＣ域では重量の少ないものは既に恒量に近く
なっている為水分変化が小（６Ｍ３＜６Ｍ２＜ΔＭｌ）
である。
る様子を示す図であり、同一水分の試料で重量を変えた
（Ｗｌ〉Ｗ２〉Ｗ３）場合の図である。乾燥開始直後の
Ａ域では重量の少ないもの殆水分が飛び易く、規定時間
Δを内での水分変化が大（６Ｍ３＞６Ｍ２＞ΔＭｌ）で
あり、次のＢ域では一定の関係がなく、大半の水分が蒸
発した次のＣ域では重量の少ないものは既に恒量に近く
なっている為水分変化が小（６Ｍ３＜６Ｍ２＜ΔＭｌ）
である。
一方第３図は水分の異なる試料を同一重量で測定した場
合であり、Δを間の水分変化は常に水分が犬のものほど
大（６Ｍ２＞ΔＭｌ）である。Δを間の水分変化分ΔＭ
とそれ以後の最終水分までの水分変化量との関係は、第
２図から理解できるように同一水分で重量を変えた場合
は、Ａ域で逆比例し、Ｃ域で比例しており、また同一重
量で水分を変えた場合は、第３図から理解できるように
全域で比例している。赤外線水分計による測定は、水分
も重量も任意であるので、Δを間の水分変化分ΔＭから
その後の水分変化量Ｍｒを求めるには、６ＭとＭｒが比
例関係にあるＣ域を利用し、しかもできるだけ短時間で
測定が終了することが要求されるので、Ｃ域の始まりの
あたりを使用するのが望ましい。例えば、Δｔは４．５
分と５．０分間の３０ ｓｅｃ程度にすれば５分間で水
分測定ができる。測定開始後４．５分と５分での水分を
Ｍ４．５．ＭＳとし、それ以後の水分変化量ＭｒをＭＳ
−Ｍ４．５の一次式で表わすとＭｒ＝（ＭＳ −Ｍ４．
５ ） Ｘｃ＋ｄ −（２）（ｃ、ｄはサンプルによ
って決まる定数）最終水分ＭはＭＳにＭｒを加えて Ｍ＝Ｍ５＋ΔＭ＝Ｍ５＋（ＭＳ−Ｍ４．５）ｃ＋ｄ ・
・・・・（３）となる。ｃ、ｄは厳密には水分値の影響
を受ける為、ＣをａＭ５＋ｃと、ｄをｂＭ５＋ｄとした
方が良く、従って（３）式は Ｍ＝Ｍ５＋ （ＭＳ −Ｍ４．５ ）｛ａＭ５＋ｃ）
＋（ｂＭ５＋ｄ）＝ ＭＳ ＋｛ａ （ＭＳ −Ｍ４．
５ ） ＋ ｂ｝ＭＳ ＋ｃ （ＭＳ −Ｍ４．５ ）
＋ｄ−−・（４）となる。
合であり、Δを間の水分変化は常に水分が犬のものほど
大（６Ｍ２＞ΔＭｌ）である。Δを間の水分変化分ΔＭ
とそれ以後の最終水分までの水分変化量との関係は、第
２図から理解できるように同一水分で重量を変えた場合
は、Ａ域で逆比例し、Ｃ域で比例しており、また同一重
量で水分を変えた場合は、第３図から理解できるように
全域で比例している。赤外線水分計による測定は、水分
も重量も任意であるので、Δを間の水分変化分ΔＭから
その後の水分変化量Ｍｒを求めるには、６ＭとＭｒが比
例関係にあるＣ域を利用し、しかもできるだけ短時間で
測定が終了することが要求されるので、Ｃ域の始まりの
あたりを使用するのが望ましい。例えば、Δｔは４．５
分と５．０分間の３０ ｓｅｃ程度にすれば５分間で水
分測定ができる。測定開始後４．５分と５分での水分を
Ｍ４．５．ＭＳとし、それ以後の水分変化量ＭｒをＭＳ
−Ｍ４．５の一次式で表わすとＭｒ＝（ＭＳ −Ｍ４．
５ ） Ｘｃ＋ｄ −（２）（ｃ、ｄはサンプルによ
って決まる定数）最終水分ＭはＭＳにＭｒを加えて Ｍ＝Ｍ５＋ΔＭ＝Ｍ５＋（ＭＳ−Ｍ４．５）ｃ＋ｄ ・
・・・・（３）となる。ｃ、ｄは厳密には水分値の影響
を受ける為、ＣをａＭ５＋ｃと、ｄをｂＭ５＋ｄとした
方が良く、従って（３）式は Ｍ＝Ｍ５＋ （ＭＳ −Ｍ４．５ ）｛ａＭ５＋ｃ）
＋（ｂＭ５＋ｄ）＝ ＭＳ ＋｛ａ （ＭＳ −Ｍ４．
５ ） ＋ ｂ｝ＭＳ ＋ｃ （ＭＳ −Ｍ４．５ ）
＋ｄ−−・（４）となる。
ここで、定数ａ、 ｂ、 ｃ、 ｄは試料の種類による
異なる値を取り、後えばコーングリッツ（とうもろこし
の粉）の場合は、 ａ＝ｏ、ｏ０６． ｂ＝ −０，２
６２，ｃ＝６．８６゜ａ＝−ｏ、ｉ６を用いる。
異なる値を取り、後えばコーングリッツ（とうもろこし
の粉）の場合は、 ａ＝ｏ、ｏ０６． ｂ＝ −０，２
６２，ｃ＝６．８６゜ａ＝−ｏ、ｉ６を用いる。
第４図は試料としてコーン・グリッツを用いた場合の自
動ストップ機能での水分値と上記（４）式による計算水
分との関係であって、この場合は、標準偏差σ＝０．０
９２％が得られている。
動ストップ機能での水分値と上記（４）式による計算水
分との関係であって、この場合は、標準偏差σ＝０．０
９２％が得られている。
なお、４０％程度以上の高水分の試料の場合は第２図の
Ａ域相当が長時間続く為時間短縮の効果はあまりない。
Ａ域相当が長時間続く為時間短縮の効果はあまりない。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
電子天びん１は試料皿２に作用する荷重を検出し、その
検出値を重量検出部１′ から電気信号で出力する。そ
の出力はＡ−Ｄ変換器３を介して演算制御部４に取り込
まれる。
検出値を重量検出部１′ から電気信号で出力する。そ
の出力はＡ−Ｄ変換器３を介して演算制御部４に取り込
まれる。
試料皿２は風防５によってその周りを囲まれており、そ
の上方には試料を加熱乾燥する為の赤外線ランプ６が配
設されている。ランプ６の周りはランプカバー７で囲ま
れており、このランプカバー７と風防５によって加熱室
を形成している。ランプ６に近接してサーミスタなどの
温度センサ８が配設されており、その出力は温度検出器
９に人力され、温度に比例した電気信号として出力され
る。温度検出器９の出力はＡ−Ｄ変換器１０を介して演
算制御部４に取り込まれるとともに、ランプ６に電源を
供給する熱源制御部１１に供給され、ランプ６による加
熱温度の制御に供される。
の上方には試料を加熱乾燥する為の赤外線ランプ６が配
設されている。ランプ６の周りはランプカバー７で囲ま
れており、このランプカバー７と風防５によって加熱室
を形成している。ランプ６に近接してサーミスタなどの
温度センサ８が配設されており、その出力は温度検出器
９に人力され、温度に比例した電気信号として出力され
る。温度検出器９の出力はＡ−Ｄ変換器１０を介して演
算制御部４に取り込まれるとともに、ランプ６に電源を
供給する熱源制御部１１に供給され、ランプ６による加
熱温度の制御に供される。
演算制御部４はマイクロコンピュータで構成され、測定
プログラムや各種演算の実行、および各周辺装置の制御
を行うＣＰＵ４１、加熱温度と電子天びん１の秤量誤差
の関係や測定プログラム等が書き込まれたＲＯＭ４２、
各種演算結果や重量検出値、温度検出値等を記憶するエ
リアを備えたＲＡＭ４３、書込み消去可能な不揮発性の
Ｅ２ＲＯＭ４４、および外部機器からの信号を入力する
為の入力ボート４５を備えており、これらは互いにパス
ラインで接続されている。人力ボード４５には上述した
Ａ−Ｄ変換器３および１０の出力の他に、加熱開始から
乾燥完了までの時間を計測するタイマ１２の出力が人力
される。演算制御部４には、また、ＣＰＵ４１の指令に
よって算出された水分率の表示を行う表示器１３、およ
びＣＰＵ ４１に指示を与える為のキーボード１４が持
続されている。
プログラムや各種演算の実行、および各周辺装置の制御
を行うＣＰＵ４１、加熱温度と電子天びん１の秤量誤差
の関係や測定プログラム等が書き込まれたＲＯＭ４２、
各種演算結果や重量検出値、温度検出値等を記憶するエ
リアを備えたＲＡＭ４３、書込み消去可能な不揮発性の
Ｅ２ＲＯＭ４４、および外部機器からの信号を入力する
為の入力ボート４５を備えており、これらは互いにパス
ラインで接続されている。人力ボード４５には上述した
Ａ−Ｄ変換器３および１０の出力の他に、加熱開始から
乾燥完了までの時間を計測するタイマ１２の出力が人力
される。演算制御部４には、また、ＣＰＵ４１の指令に
よって算出された水分率の表示を行う表示器１３、およ
びＣＰＵ ４１に指示を与える為のキーボード１４が持
続されている。
ユーザーが独自のサンプルの係数ａ、 ｂ、 ｃ、 ｄ
を設定する場合は、キースイッチから入力することによ
りＥ２ＲＯＭに書き込む。又、マイクロプロセッサに（
４）式の係数決定プログラムを持たせれば、ユーザーが
実際の試料を用いて係数を決定し、Ｅ２ＲＯＭへ自動的
に書き込むこともできる。
を設定する場合は、キースイッチから入力することによ
りＥ２ＲＯＭに書き込む。又、マイクロプロセッサに（
４）式の係数決定プログラムを持たせれば、ユーザーが
実際の試料を用いて係数を決定し、Ｅ２ＲＯＭへ自動的
に書き込むこともできる。
試料の水分測定は第５図に示すフローに従って実行され
る。ステップ５１で試料室の測定温度を設定し、かつ試
料皿２上への試料の挿入が行われる。ステップ５２でタ
イマ１２がスタートし、ステップ５３で４．５分の時間
が経過したことを確認した時、ステップ５４で試料の水
分測定が行われる。更に、ステップ５５で５分経過を確
認し、ステップ５６で再び試料の水分測定が行われ、そ
の後、ステップ５７で（４）式に従って当初の試料の水
分の計算が行われる。
る。ステップ５１で試料室の測定温度を設定し、かつ試
料皿２上への試料の挿入が行われる。ステップ５２でタ
イマ１２がスタートし、ステップ５３で４．５分の時間
が経過したことを確認した時、ステップ５４で試料の水
分測定が行われる。更に、ステップ５５で５分経過を確
認し、ステップ５６で再び試料の水分測定が行われ、そ
の後、ステップ５７で（４）式に従って当初の試料の水
分の計算が行われる。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
及び第３図はこの発明の詳細な説明するための線図、第
４図はこの発明を実施して試料の水分測定を行った結果
を示すデータ図、第５図はこの発明の実行手順を示すフ
ロー図である。 （符号の説明） １：電子天秤、２：試料皿、４：演算制御部、６：赤外
線ランプ、８：温度センサ、Ｇ：サンプル。
及び第３図はこの発明の詳細な説明するための線図、第
４図はこの発明を実施して試料の水分測定を行った結果
を示すデータ図、第５図はこの発明の実行手順を示すフ
ロー図である。 （符号の説明） １：電子天秤、２：試料皿、４：演算制御部、６：赤外
線ランプ、８：温度センサ、Ｇ：サンプル。
Claims (5)
- （１）赤外線水分計に所要量の試料を導入するステップ
と、 該導入試料を赤外線で加熱し乾燥を開始すると共にタイ
マーを始動させるステップと、 前記タイマーが第１の所定時間を計時した時、前記試料
の水分を測定するステップと、 前記タイマーが前記第１の所定時間よりも長い第２の所
定時間を計時した時、前記試料の水分率を測定するステ
ップと、 前記第１と第２の所定時間における測定水分率の差に基
づき前記第２の所定時間経過後の残りの水分率の変化量
を計算するステップと、 該残りの水分率の変化量を前記第２の所定時間経過時の
水分率に加算して前記試料の当初の水分率を求めるステ
ップと、 からなる赤外線水分計における水分測定方法。 - （２）請求項（１）において、前記第１の所定時間は前
記試料中に含まれていた水分の大半が蒸発した時間であ
る前記方法。 - （３）請求項（１）または（２）において、前記第２の
所定時間は前記第１の所定時間が経過後短時間経過した
時間である前記方法。 - （４）請求項（１）、（２）または（３）において、前
記計算ステップは、前記残りの水分率の変化量を次式に
より計算する。 ｛ａ（Ｍ５−Ｍ４．５）＋ｂ｝Ｍ５＋ｃ（Ｍ５−Ｍ４．
５）＋ｄ但し、ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは定数、Ｍ４
．５は第１の所定時間の経過時の水分率、Ｍ５は第２の
所定時間の経過時の水分率である。 - （５）導入された試料を受ける試料皿と、該導入試料を
加熱し乾燥させる赤外線加熱手段と、該赤外線加熱手段
で乾燥動作を開始後第１の所定時間を経過した時と更に
該第１の所定時間より長い第２の所定時間を経過した時
に前記導入試料の水分率を測定する手段と、前記第１お
よび第２の所定時間経過時に測定された水分率に基づき
前記導入試料の当初の水分率を算出する手段と、を備え
た赤外線水分計における水分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272210A JP2667021B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 赤外線水分計における水分測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272210A JP2667021B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 赤外線水分計における水分測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134541A true JPH03134541A (ja) | 1991-06-07 |
| JP2667021B2 JP2667021B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=17510644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1272210A Expired - Lifetime JP2667021B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 赤外線水分計における水分測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667021B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5499532A (en) * | 1993-05-18 | 1996-03-19 | Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Aquameter |
| JP2009250819A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Nippon Steel Corp | 水分量測定装置及び水分量測定方法 |
| JP2014505237A (ja) * | 2010-12-16 | 2014-02-27 | 大連理工大学 | 一種の高加熱速度制御可能な熱天秤 |
| CN103994941A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-08-20 | 河北中烟工业有限责任公司 | 一种快速检测烟草水分的方法 |
| US10527533B2 (en) | 2015-09-11 | 2020-01-07 | Cem Corporation | Moisture and volatiles analyzer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112698A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-03 | Takeshi Kawai | Device for measuring moisture content |
-
1989
- 1989-10-19 JP JP1272210A patent/JP2667021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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| JPS54112698A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-03 | Takeshi Kawai | Device for measuring moisture content |
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| CN103994941A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-08-20 | 河北中烟工业有限责任公司 | 一种快速检测烟草水分的方法 |
| US10527533B2 (en) | 2015-09-11 | 2020-01-07 | Cem Corporation | Moisture and volatiles analyzer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2667021B2 (ja) | 1997-10-22 |
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