JPH0465595A - 多層抄紙機制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は紙を抄いて製造する装置の制御装置に関し、特
に多層の紙を製造する場合に用いて好適な改良に間する
。

〈従来の技術〉 本土願人は、例えば特公昭６３−４３５１３号公報等で
公知の単層に紙を抄いて製造する抄紙機の制御装置を製
造している。このような単層抄紙機は高速に多量の紙を
製造できるので、大規模製紙工場で採用されている。抄
紙機には、他の形式として多層に紙を抄いて製造するも
のがある。この様な多層抄紙機は、表面に良質のパルプ
を用い、中間層（「あんこｊと呼ばれるンに古紙などの
質の低い低価格のパルプを用いて、低い原料費で紙を製
造しており、比較的抄紙速度が遅いので中小規模の製紙
工場に採用されている。

第６図は従来の多層抄紙機の構成図で、ここでは８台の
白水循環器（ｉ）〜（■）を直列に配置したものを示し
ている１図において、種箱１にはマシンチエストから送
られる種（原料）が収容されており、種箱１ａ、　１ｃ
にはそれぞれ白水循環器＜ｉ）　、　（ｌｉ）及び（Ｖ
ｉ）、（■）が接続されて表面層の製造を担当し、種箱
１ｂは白水循環器（資）〜（６）が接続されてあんこの
製造を担当している０種口弁２は種箱１から原料を取り
出す弁で、エア抜き３を介してサイロ４に原料液を送っ
ている。ファンポンプ５はサイロ４からノズル６に原料
液を送る。ワイヤ７はここではロール状になっており、
ノズル６から噴出された原料のうちパルプ分が付着する
と共に、残余の部分はヘッド８に収容される。フェルト
９はワイヤ７に付着した原料が張り付く部分で、白水循
環器（１）〜（■１）を通過して８層の原紙ができ上が
る。そして、図示しないプレスパートで圧縮されて所定
の紙厚になり、ドライパートを通過して乾燥され、カレ
ンダにより紙の表面に光沢が付けられ、リールに巻きと
られている。

このように構成された装置では、種箱１に於ける液位Δ
Ｐで種口弁２の供給する液量を制御している。そこで、
各白水循環器の担当する層の紙厚が不均一になり易く、
制御性が極めて悪いと言う架台があった。

第７図は他の従来装置の説明図である０種箱１ｂには、
種口弁２に代えて流量計１１及び流量弁１２が挿入され
、流量調節計１０が秤量計（図示せず）の検出した坪量
信号を元に製造した紙の坪量が一定になるように、各流
量調節計が弁開度制御信号を流量弁１１に送っている。

このように構成された装！では、秤量計の検出信号によ
りあんこの坪量を流量調節計１０が制御している。変形
実施例としては、流量弁１２を採用せず種口弁２を制御
する手法があり、またあんこに代えて表層や裏層の坪量
を制御する手法もある。

〈発明が解決しようとする課題〉 第８図は前述した従来装Ｗで製造される紙の構成斜視図
、第９図は断面図である。多層抄紙機で製造される紙の
坪量は、２５０〜３５０ｇ／ｍ２で坪量のばらつきは良
いマシンで３％程度、悪いマシンで１０％程度になって
いる。そこで、紙質の悪い部分でも一定の坪量を確保す
る関係で、どうしても使用する原料の量が多くなり原料
コストが増大すると言う第１の課題があった。

第２の課題は、坪量の制御性の改良に間するものである
。白水循環器系において種箱中の繊維（パルプ）濃度が
突変する場合がある。このとき、単純な流量制御によれ
ば繊維濃度を一定と擬制して制御しているので一時的に
坪量が変化する。第７図の従来装置では、この坪量の変
化はある時定数の後坪量計によって検出され、再び流量
の設定値を変更して目標坪量に制御していた。従って、
種箱中の繊維濃度の変化に対して制御性の改善が望まれ
ていた。

本発明はこのような課題を解決したもので、第１の目的
は各層の坪量比率を一定に保持することにより、安定し
た品質で製造コストの安い多層の抄紙機制御装置を提供
することにあり、第２の目的は種箱中のパルプ濃度が変
動しても坪量の変動の少ない抄紙機制御装置を提供する
にある。

く課題を解決するための手段〉 第１図は第２の目的を達成する本発明の構成ブロック図
である０図において、白水循環器は、種箱（１）から管
路（１４）を介して原料をサイロ（４）に送り、このサ
イロに収容された白水をファンポンプ（５）を介してワ
イヤ（７）に送り、原紙付着部（９）に繊維を付着させ
るものである。

抄紙機では、白水循環器を単数若しくは複数有している
。

抄紙機制御装置は、原紙付着部に付着した繊維の量を測
定する坪量センサ（２０）と、この坪量センサを製造さ
れている原紙の幅方向にスキャンして、測定値を収集す
るセンサ制御部（３０）と、前記管路に流れる白水の流
量（Ｑ）とこの白水のパルプ濃度（Ｃ）から当該白水循
環器の繊維量（ＭＤ）を演算すると共に、この演算周期
を白水が前記管路を通過するのに要する時間程度とする
繊維量演算部（４０）と、前記センサ制御部から送られ
る坪量検出値と所定の目標値との偏差（ΔＭＤ）から、
この偏差を充足するのに必要な白水流量を前記繊維量演
算部の演算結果を基に演算し、この演算結果より前記管
路に流れる流量を制御する信号を出力する流量制御部（
５０）とを具備することを特徴としている。

く作　用〉 本発明の各構成要素はつぎの作用をする。管路を流れる
原料には自己平衡性があって、繊維の濃度が減少（増加
）すると管路損失が減少（増大）して流量が増大（減少
）し、然して白水循環器に実質的に流れる繊維量は種箱
中の濃度変化はどは変化しないことになる。しかし、管
路は比較的長く流速にも限りがあるところからこの自己
平衡性に時間遅れが生ずる。そこで、繊維量演算部は白
水が管路を通過するのに要する時間程度の周期でバッチ
的に演算を行い、流量制御部もバッチ的に管路中の弁開
度を制御している。そして、抄紙機の制御周期を実質的
に長くして、坪量のオーバーシュートが過大になるのを
防止して２坪量の制御性を改善した。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
１図において、白水循環器は、種箱１から管路１４を介
して原料をサイロ４に送り、このサイロに収容された白
水をファンポンプ５を介してワイヤ７に送り、原紙付着
部（フェルト）９に繊維を付着させるもので、複数直列
に配置してフェルト９に順次繊維分が付着していく、管
路１４は、例えば２５ｍ程度有り、流速を１ｍ／ｓとす
ると流れるのに要する時間は２５秒となる。ワイヤ７に
付着しなかった繊維分を含有する残余の白水は、ベツド
８で回収されサイロ４に戻される。

坪量センサ２０は、フェルト９に付着した繊維の量を測
定するもので、設置場所は例えば最終段の白水循環器の
出口としたり、或いはリールの直前に設けられたりする
。センサ制御部３０は、坪量センサ２０を製造されてい
る原紙の幅方向にスキャンして、測定値を収集するもの
である。スキャンは３０秒程度の周期で行われるもので
、データ処理はこのスキャンを単位として行っている。

繊維量演算部４２は、管路１４に流れる白水の流量Ｑｊ
（１：白水循環器の識別記号）とこの白水のパルプ濃度
Ｃ１から当該白水循環器の絶乾繊維量ＭＤ１を演算する
もので、次式で与えられる。

ＭＤ１＝Ｑｊ・Ｃｉ　　　　　　　　　　　（１）この
演算周期は白水が管路１４を通過するのに要する時間程
度とし、坪量センサ２０のスキャン周期が白水の管路適
過時間と同程度であるところから、ここではタイミング
をセンサ制御部３０のスキャン信号から得ている。そし
て、繊維量演算部４２は白水循環器のうち制御対象とな
るものに一対一に設けられている。パルプ濃度Ｃｉは、
各種箱１で一定と擬制して設定してもよく、濃度計を用
いて測定してもよい、流量Ｑ１は管路１４に設けた流量
計１５で測定すればよい、寄与率演算部４４は、各繊維
量演算部の演算した繊維量４２から、制御対象全体の白
水循環器の負担する総繊維量から対象となる各白水循環
器の寄与率Ｋｉを演算もので、次式により計算をする。

Ｋ１＝ＢＤｉ／ΣＢ　Ｄ　ｉ　　　　　　　　　（２）
流量制御部５０は、センサ制御部３０がら送られる坪量
検出値と所定の目標値との偏差ΔＭＤから、この偏差を
充足するのに必要な白水流量を寄与率演算部４４の演算
結果を基に演算する。総制御量は総坪量の偏差ΔＭＤと
し、各層には予め目標寄与率が指定されており、寄与率
演算部４４で演算した寄与率に１との垂離方向若しくは
垂離量を用いて総制御量を各白水循環器に分配する。こ
の演算結果より各白水循環器の管路に流れる流量を制御
する信号を出力するもので、例えば管路１４に設けられ
た弁１６に弁開度信号を送る。ここでは、単純按分モー
ド５２、加重按分モード５３及び加速按分モード５４の
３種類の中から、制御モード選択部５１で一つを選択し
ている。

次に各制御モードについて説明する。第３図は単純按分
モードの説明図で、ここでは中間の３層を制御対象とし
くＡＵＴ）　、残りの表面１層及び裏面１層はマニュア
ル操作（ＭＡＮ＞としている。

ここで用いられる演算式は、次式で与えられる。

（Σ層数／庭）・６Ｍ　Ｄ　　　　　　　　　（３）こ
こで、Σ層数はフェルト９に直列接続された白水循環器
の総数、ｈは流量制御部５０で制御する白水循環器の総
数で、好ましくは全部の白水循環器を制御すると各層の
坪量が一定比率となり都合がよい、この例ではΣ層数が
５、菱が３となる。

ＡＵＴにしである層のみ同比率で制御し、全制御量は全
坪量の制御量になっている。

第４図は加重按分モードの説明図で、絶乾繊維量の比率
を算定し、目標寄与率に対して同方向に垂離している層
のみを同一制御量で制御する。逆方向にｓ離している場
合は、逆方向に制御する。

このように制御量をステップ的にしているのは、経験的
によい応答性が得られるからで、システムの非線彰性に
対処するためである。演算式は次式で与えられる。

Ｋ１・（Σ層数／ｌ）・６Ｍ　Ｄ　　　　　　（４）各
層の目標寄与率に１から流量設定を予め行い、流量制御
部５０はこの設定流量になるように流量制御をしている
。各白水循環器に於ける制御量は、均一になっている。

第５図は加速按分モードの説明図で、絶乾繊維量の比率
を算定し、目標寄与率に対してＳ離している偏差量に応
じた制御量で制御する。演算式は次式で与えられる。

Ｋ１・（Σ層数／１１　・６Ｍ　Ｄ　−Ｇ　　　　（５
）各層の目標寄与率に１から流量設定を予め行い、流量
制御部５０はこの設定流量になるように流量制御をして
いる。各白水循環器に於ける制御量は偏差に応じてゲイ
ンＧを代えている。

坪量制御が安定しているときは加重按分モードを用い、
乱れが大きくなれば加速按分モードを採用するとよい。

第１０図は安定した制御状態での紙の断面図で、各層毎
に予め指定された坪量になっている。

続いて、自己平衡性について説明する。第１図に戻り、
種箱１とサイロ４の液位差Ｈを４ｍとする。管路１４で
は管路抵抗による損失ヘッドが、繊維濃度Ｃが３．０％
のとき１．５ｍとする。すると、実効ヘッドΔＰは２．
５ｍとなる。このときの流量Ｑが２０ｍ３／Ｈで有れば
、総繊維量は０．６０００７／Ｈとなる。今、Ｃｖ値が
次の関係にあるものとする。

ｃｖ＝に−１，ｏｑ−Ｆｒ７Ｔ下−ｓｅ、１ｅ　　（６
）れる流量を与える。

ここで繊維濃度Ｃが０，１０％減少して２．９０％にな
っなとする、すると管路抵抗による損失ヘッドは７．２
４％減少して１．５／１．０７２４＝　１．４０ｍとな
る。すると、ａＰは２．６０ｍとなり、流量Ｑが２０．
４３／Ｈとなって、総繊維量は０．５９１６Ｔ　／　Ｈ
となる。従って、繊Ｎ濃度が元の濃度と比較して３．３
３％減少し２．９０％となっても、繊維量は１．４０％
減少するに過ぎない。逆に、繊維濃度Ｃが０．１０％増
大して３．１０％になったとする。すると管路抵抗によ
る損失ヘッドは７．２４％増大して１．５ｘ１．０７２
４＝　１．６１ｍとなる。すると、ΔＰは２．３９ｍと
なり、流量Ｑが１９．６３／Ｈとなって、総繊維量は０
．６０６４７／Ｈとなる。従って、繊維濃度が元の濃度
と比較して３，３３％増大し２．９０％となっても、繊
維量は１．４０％増大するに過ぎない、第７図のように
流量制御をしている場合には、後で坪量が繊維濃度の変
化量だけ変化する事になり、坪量の安定性が劣ることが
了解される。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば繊維量演算部４０
．４２は坪量センサのスキャン周期を用いてバッチ的に
演算しているので、白水の自己平衡性を利用して種箱中
の繊維濃度変化が緩和され、坪量の安定性がよくなる。

また、演算をバッチ的にしているので、繊維量演算部４
０．４２の演算負荷及び流量制御部５０の演算負荷が少
なくて済む。

また、複数の白水循環器を有している場合には、寄与率
演算部４４によって実際の各白水循環器の坪量に対する
寄与率に１を計算し、流量制御部５０で目標寄与率との
垂離と制御モードに応じた管路１４の流量制御をしてい
るので、各層が目標寄与率の一定比率に制御され、坪量
のバラツキが低減され（例えば全坪量の１％程度）製造
コストが低下する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の構成ブロック図、第３図乃
至第５図は流量制御部５０の制御モードの説明図、第６
図及び第７図は従来装置の説明図、第８図乃至第１０図
は多層紙断面の説明図である。 １・・・種箱、４・・・サイロ、５・・・ファンポンプ
、７・・・ワイヤ、９・・・フェルト（原紙付着部）。 ２０・・・坪量センサ、３０・・・センサ制御部、４０
゜４２・・−繊維量演算部、４４・・・寄与率演算部、
５０・・・流量制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）種箱（１）から管路（１４）を介して原料をサイ
   ロ（４）に送り、このサイロに収容された白水をファン
   ポンプ（５）を介してワイヤ（７）に送り、原紙付着部
   （９）に繊維を付着させる白水循環器を有する抄紙機を
   制御する装置であって、原紙付着部に付着した繊維の量
   を測定する坪量センサ（２０）と、 この坪量センサを製造されている原紙の幅方向にスキャ
   ンして、測定値を収集するセンサ制御部（３０）と、 前記管路に流れる白水の流量（Ｑ）とこの白水のパルプ
   濃度（Ｃ）から当該白水循環器の繊維量（ＭＤ）を演算
   すると共に、この演算周期を白水が前記管路を通過する
   のに要する時間程度とする繊維量演算部（４０）と、 前記センサ制御部から送られる坪量検出値と所定の目標
   値との偏差（ΔＭＤ）から、この偏差を充足するのに必
   要な白水流量を前記繊維量演算部の演算結果を基に演算
   し、この演算結果より前記管路に流れる流量を制御する
   信号を出力する流量制御部（５０）と、 を具備することを特徴とする抄紙機制御装置。
2. （２）種箱（１）から管路（１４）を介して原料をサイ
   ロ（４）に送り、このサイロに収容された白水をファン
   ポンプ（５）を介してワイヤ（７）に送り、原紙付着部
   （９）に繊維を付着させる白水循環器を複数直列に配置
   した抄紙機を制御する装置であって、 原紙付着部に付着した繊維の量を測定する坪量センサ（
   ２０）と、 この坪量センサを製造されている原紙の幅方向にスキャ
   ンして、測定値を収集するセンサ制御部（３０）と、 前記管路に流れる白水の流量（Ｑｉ）とこの白水のパル
   プ濃度（Ｃｉ）から当該白水循環器の繊維量（ＭＤｉ）
   を演算すると共に、この演算周期を白水が前記管路を通
   過するのに要する時間程度とし、前記白水循環器のうち
   制御対象となるものに一対一に設けられた繊維量演算部
   （４２）と、各繊維量演算部の演算した繊維量から、制
   御対象全体の白水循環器の負担する総繊維量から対象と
   なる各白水循環器の寄与率（Ｋｉ）を演算する寄与率演
   算部（４４）と、 前記センサ制御部から送られる坪量検出値と所定の目標
   値との偏差（ΔＭＤ）から、この偏差を充足するのに必
   要な白水流量を前記寄与率演算部の演算結果を基に演算
   し、この演算結果より前記各白水循環器の管路に流れる
   流量を制御する信号を出力する流量制御部（５０）と、 を具備することを特徴とする多層抄紙機制御装置。