JPS63133043A - 布乾燥工程における水分率測定装置 - 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 本発明は布乾燥機での走行する布の水分率をリアルタイ
ムで測定することのできる水分率測定装置に係り、特に
小型で布の乾燥処理上の作業性を阻害することがなく、
直接的に布水分率を測定することが可能な走行布の水分
率測定装置を提供す従来技術の問題点 布乾燥機において、布の幅方向に対する水分率分布を測
定することは、布のセント斑、皺の発生斑、クレープ斑
等を防止するために重要で、精度の高い水分率測定装置
が求められている。

従来、上記のような布乾燥機における走行布の布水分率
（布巾に含まれる水分の重量％）をリアルタイムで測定
しようとする場合には、赤外線やマイクロウェーブが用
いられている。

前者は、赤外線が水に吸収される性質を利用するもので
、透過型と反射型が知られている。

透過型は、赤外線が布を透過する時に、市内に含まれる
水分量に応じて赤外線の透過率が変化することを利用す
るものである。従って、走行する布の両側に赤外線の投
射部と入射部をそれぞれ配設する必要があり、大きいス
ペースを必要とすると共に、それらの投射部及び入射部
をそれぞれ支持する片持状又は両持状のフレームが必要
で、布の中央部における水分率を測定する場合、布の幅
の大きいもの程、上記フレームが大型化する問題点があ
る。

また反射型は、赤外線が布面に当たって反射する時に、
布の水分量が高い程、多くの赤外線が吸収されることを
利用したものである。従って、この形式では、布の表面
における水分量に左右され、布の厚み方向に含水量の斑
があると、実体と異なる水分量を測定してしまうと共に
、実際には、布に当たった赤外線の一部が布を透過して
しまうために測定精度が透過型に比して悪いという欠点
が存在する。

一方、後者のマイクロウェーブを用いるものの原理は、
マイクロウェーブに対して水の誘電率は、布の構成物質
より極めて高いため、この波長帯で構成される電磁界の
電磁波の周波数は、水の存在によって変化するので、こ
の変化した周波数を測定し、これを水分量に換算して布
巾の水分量を測定するものである。

この方式の問題点は、センサを布に近接又は接触させな
ければならないので布のフランクリング等による測定精
度の低下、又は、生産中の布が傷んだり、切れたりして
操業性を悪化させることがあり、またセンサの測定面の
保守に手間がかかる点である。また低水分量の対象布で
は感度が鈍いため、高い精度が得られない。

また、上記いずれの従来装置においても、直接的には水
分量が得られるのみで、布の重量との関係で演算しては
じめて水分率が得られるものである点、使用上の不便さ
が存在する。

発明の目的 従って本発明が目的とするところは、測定精度が高く、
非接触型で布を傷めることなく、更にセンサを支持する
フレームが大型化せず、布の水分率を直接得ることので
きる布乾燥工程における水分率測定装置を提供すること
である。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明が採用する主たる手段
は、布の乾燥工程で、走行する布の水分率を測定するた
めの装置において、減率乾燥領域内を通過する布面から
放射される赤外線を検出する赤外線放射温度計と、上記
赤外線放射温度計がらの温度信号を布水分率に変換する
変換手段とを具備してなる点にかかる布乾燥工程におけ
る水分率測定装置である。

作用 減率乾燥域においては、測定対象の温度とその水分率と
の間に、他の乾燥条件（布の目付（単位面積当りの重量
）、加熱媒体（飽和水茎気）の圧力等）を固定すると一
義的な関係が成立する。従って減率乾燥域内を通過する
布面から放射される赤外線を検出することにより、走行
する布の水分率を直接知ることができる。

その場合、減率乾燥状態における布の厚さ、目付、加熱
媒体の圧力等の乾燥条件毎の測定対象の温度と水分率と
の関係を予め調べておき、その関係をデータテーブルや
関数器等に記憶させておくことにより、測定された温度
を対応する水分率に変換手段により変換する。

実方缶ｆタリ 続いて添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

ここに第１図は、本発明を具体化した一実施例にかかる
水分率測定装置の情報の流れを示すブロック図、第２図
は上記水分率測定装置に用いる赤外線放射温度計の取付
状態を示す斜視図、第３図は減率乾燥状態を説明するた
めの含水率、材料温度変化の一例を示すグラフである。

湿り材料をある乾燥条件のもとにおくと、乾燥の進行に
伴って乾燥速度の変化の状況から三つの期間に区別され
る。定常の乾燥条件、たとえば一定の温度、湿度および
風速で流れる大量の空気中に置くと、第３図に示すよう
に（１）予備乾燥期間、　（■）恒率乾燥期間、及び（
Ｉ［Ｉ）減率乾燥期間が現れる。

（１）は材料が乾燥条件に対応した状態となるまでの遷
移期間であり、一般には短く、（■）（■）の長く続く
場合には無視されることも多いにの期間の水分薄宛量は
少なく、材料予熱期間として扱われる。

（ｎ）は材料の流入熱量がすべて蒸発に用いられる期間
であり、材料の温度もまたほぼ一定で、乾燥速度は自由
水面からの装発速度と同様に考えてよい、従って含水率
は時間に比例して減少し、乾燥速度は一定となり、恒率
乾燥期間とよばれる。

熱風により乾燥される場合は、材料温度はほぼその湿球
温度に等しく、材料内の水分は液状で表面まで移動し、
表面で蒸発する。従って水分移動の抵抗は表面の境膜に
のみ存在する。乾燥が進行するともはや表面に自由水が
存在しなくなり、限界含水率を境として（ｍ）に移行す
る。

この期間においては、材料温度は次第に上昇して流入熱
量は減少し、この熱量はさらに蒸発と材料の温度上昇に
用いられるので乾燥速度は次第に減少する。この期間に
おいて材料表面での蒸気圧は、その温度における水の蒸
気圧よりは低く、固体を含有する不均質材料では水分の
内部蒸発が起こり、溶液などの均質物質では液の蒸発圧
降下と水分移動係数の低下が起こる。この期間を減率乾
燥期間とよぶ、乾燥は外部乾燥条件と平衡する平衡含水
率となって終了する。材料によっては（ｎ）を欠くもの
もある（化学工学協会編、化学工学辞典Ｐ１１４〜１１
５）　。

本発明は布乾燥機における上記したような減率乾燥の状
態にある走行布の温度を赤外線放射温度計によりｉ！Ｉ
！Ｉ定し、これを水分率（含水率）に変換するものであ
る。

この実施例にかかる布乾燥装置１は、第１図に示す如く
配管２．３で供給される芸気により内部が加熱された銅
又は鉄製の中空円筒４１．４＋、。

４６．・・・４ｆを回転させ、入口部５から連続供給さ
れた布６を上記中空円筒の表面に接触させ、その周速と
同速度で矢印７の方向へ引き出して乾燥させる。

布６は中空円筒４．〜４ｇの表面に接触して進むうちに
乾燥して行き、少なくとも最終の中空円筒４ｇを通過し
た状態では減率乾燥が行われている。このような減率乾
燥をどこから開始するかは供給される飽和蒸気の圧力に
依存する。バルブ８．９の開度を調整することにより、
上記減率乾燥の領域の長さく減率乾燥時間）がセントさ
れる。

これは、とりもなおさず、出口部１０から引き出される
布６の温度、即ち水分率がバルブ８．９の開度調整によ
りセットされることを意味する。

バルブ８．９は図には各１個しか記されていないが、実
際には複数設けられており、中空円筒４１〜４１の長手
方向に複数並設されたノズルからの蒸気流量を調節する
ことによより、中空円筒４゜〜４ｇの表面温度を長手方
向に変化させ、布６の幅方向の水分率の分布を変化させ
る。

この実施例の場合、最終の中空円筒４ｆを通過した後、
出口部１０までの間の減率乾燥領域Ａに、走行する布６
と対向する赤外線放射温度計１１が設けられている。

この赤外線放射温度計１１は、第２図に示す如（布面に
平行で、且つ布の走行方向に直角のボールネジ１２によ
り矢印１３で示すように搬送される測定器本体１４に取
り付けられ、ボールネジ１２が減速機１５付きのモータ
１６により回転駆動されることにより、その送り作用で
布面に平行、且つ、布送り方向に直角の方向へ移動され
、位冒決めされる。

赤外線放射温度計１１は上記のように減率乾燥領域内に
おける布６の温度を検出することにより、布６の水分率
を知るものであるから、従来の反射型または透過型の赤
外線吸収タイプの水分置針のように赤外線の漏れ（透過
）による精度の低下又はセンサの大型化の虞れはないが
、減率乾燥状態における検量線（温度と水分率との開襟
）が、布の目付や乾燥条件（とりわけ飽和水蒸気の圧力
）に左右されて変化するため、例えばある種の布のよう
にその目付が変化する場合には、赤外線放射温度計１１
により温度を検出した布の部分と同じ布の部分における
目付を検出し、目付に合った適正な検量線を選ぶ必要が
ある。

そのため、上記測定器本体１４には、更に上記赤外線放
射温度計１１に対して布送り方向Ｇごずれた位置に走行
布と対向する目付センサ１７が設けられている。目付セ
ンサ１７はベータ線を布６に向かって放射することによ
り布６の目付を検出するものである。

従ってボールネジ】２が回転していない状態では、赤外
線放射温度計１１からの信号と、目付センサ１７からの
信号とを布６の速度に応した時間だけずらして検出する
ことにより、布６の同一部分についての温度（水分率）
信号と、目付信号とを得ることができることになる。

こうして得られた布６の同一部分についての水分率信号
と目付信号はマイクロコンピュータ１８のｃｐｕに送ら
れる。

ＣＰＵには記憶装置１９が接続されている。

記憶装置１９に記憶された内容は種々の態様が考えられ
るが、要するに布の目付や乾燥条件毎の布の温度に対す
るその時の水分率との対応関係（検量線）が記憶されて
いる。これは例えばデータテーブルや関数発生器等によ
り実現される。

上記ＣＰＵには、更に、得られた水分率を一目でわかる
状態で表示するＣＲＴ等の表示装置２０が接続されてい
る。

この実施例における布水分率測定装置は以上述べたよう
に構成されているので、上記モータ１６を間欠的に回転
させて、その都度目付センサ１７からの信号をＣＰＵが
サンプリングし、それから若干のタイミングを経て赤外
線放射温度計１１からの信号をサンプリングすることに
より、布６の幅方向に少しづつずれた同し位置における
布６の温度と目付とをリアルタイムで得ることができる
。

但し布６の目付の変動を無視する場合には、目付センサ
１７は不要であり、それからの信号も取る必要はない。

こうして布６のある点における温度が検出されると、Ｃ
ＰＵは予め設定された乾燥条件及び目付（又は目付セン
サ１７から得られた目付信号）に基づき、この条件に合
致する検量線データ（温度に対応ろ水分率のデータ）を
検索し水分率を求め、その値を時刻、布の幅方向の位置
等の種々のデータと共に表示装置により表示する。こう
してモータ１６を間欠的に回転しつつデータを読み込む
ことにより、布６の幅方向の水分率の分布を得ることが
できる。

上記実施例ではモータ１６によりセンサを布６の幅方向
へ移動させて水分率の分布を求めたが、上記各センサを
複数、布６の幅方向に設置して、これらのセンサからの
信号を順次読み込むことにより水分率の分布を求めるよ
うにすれは、水分率の変化に迅速に対応できる。

無論ながら、大ざっばな水分率で足りうるような場合は
、単一の赤外線放射温度計１１を設けて、水分率変化を
調べることもできるし、このような単一の赤外線放射温
度計１１を布６の幅方向に振らせ、水分率分布を測定す
ることも可能である。

また得られた水分率データに基づき、これをある一定範
囲に保つように、バルブ８．９を自動的に調整するよう
にすれば自動的に所望の水分率分布が得られることにな
る。

発明の効果 本発明は以上述べた如（、布の乾燥工程で、走行する布
の水分率を測定するための装置において、減率乾燥領域
内を通過する布面から放射される赤外線を検出する赤外
線放射温度計と、上記赤外線放射温度計からの温度信号
を布水分率に変換する変換手段とを具備してなることを
特徴とする布乾燥工程における水分率測定装置であるか
ら、測定精度が高くセンサを布に対して非接触とするこ
とができるので、布を傷める虞れもなく、更にセンサを
布の片側に配設できるので、センサの支持機構が簡単で
大型化せず、布の水分率を水分量から演算する手間を省
ける実用的な走行布の水分率測定装置を提供し得たもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化した一実施例にかかる水分率
測定装置の情報の流れを示すブロック図、第２図は上記
水分率測定装置に用いる赤外線放射温度計の取付状態を
示す斜視図、第３図は減率乾燥状態を説明するための含
水率、材料温度変化の一例を示すグラフである。 （符号の説明） ｌ・・・布乾燥装Ｗ ４１．４＆・・・中空円筒 ６・・・布　　　　　　　　８，９・・・パルプ１１・
・・赤外線放射温度計 １２・・・ポールネジ　　　１６・・・モータ１７・・
・目イ寸センサ １８・・・マイクロコンピュータ １９・・・記憶装置　　　２０・・・表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 布の乾燥工程で、走行する布の水分率を測定するための
   装置において、 減率乾燥領域内を通過する布面から放射される赤外線を
   検出する赤外線放射温度計と、 上記赤外線放射温度計からの温度信号を布水分率に変換
   する変換手段とを具備してなることを特徴とする布乾燥
   工程における水分率測定装置。