JPS6324145A - ドライヤ−パ−トにおけるシ−トの水分測定方法及び装置 - 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、抄紙工程において高温多湿の雰囲気下にも拘
わらず精度良い結果の得られるドライヤーパートにおけ
るシートの水分測定方法及びこの方法を実施するための
装置に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

抄紙工程は、水分について簡単に言えば、原料を薄い濃
度（０，５〜１．５％）に分散させた懸濁液から水分の
殆んどを除く工程であり、ワイヤパートで水分含量８０
〜８５％、プレスパートで水分含量約６０％弱にまで除
去され、ドライヤーパートで目的の水分含量（紙の種類
により異なるが、多くの場合５〜１０％）に乾燥される
が、このドライヤーパートでの水分管理は製品の品質及
び乾燥コストに大きな影響を及ぼし極めて重要である。

ドライヤーパートでのシートの水分測定には赤外線水分
計が使用されている。この赤外線水分計は原理的に、水
分を含んだ被測定材料の赤外線吸収スペクトルを利用し
、測定波長光（水によって吸収される波長の光）と参照
波長光（水によって吸収されない波長の光）を被測定材
料に投光して、各反射光量又は各透過光量の比をとるこ
とによって水分に関する情報を得るものである。

ところで、従来使用さ九ている赤外線水分計の構成は一
般に、投光部が主に。

１、光源（白熱電球又はタングステンハロゲンランプ）
。

２、ミラーとレンズ（光源からの光を集束し、光学的チ
ャンネルを通じて所定の波長光のビーノ、を被測定材料
に導く）。

３、フィルターホイール（２種類の赤外線フィルターが
回転ホイールに取付けられており、光ビームを交互に横
切らせることにより、測定波長光と参照波長光とを通過
させる）、及び４、同期モーターと駆動・制御回路（フ
ィルターホイールの回転・制御）から成り。

受光部が主に、 １、ドーム鏡又は集光レンズ（被測定材料からの赤外線
を集束）、及び ２、検出器と増幅器（検出器で光電変換し、所定の電圧
レベルに増幅）から成っている。

このような従来の赤外線水分計を使用する場合、被測定
材料の含有水分率が０〜３０％の範囲にある時とそれ以
上の時とでは、水分測定に使用する赤外線の測定波長と
参照波長とを変える必要があり（通常、低水分領域にお
いては、測定波長として１．９声、参照波長として１．
６ｔ！ｍ又は１．８ｐが使用されるが、１．９７ｇの波
長での透過光量又は反射光量は吸収量に反比例し、前記
検呂器から呂る信号は透過量又は反射量を測定したもの
で、これらの量は含水量の増加にともなって急速に減少
し、水分の変化に直線的に応答できなくなる）、このた
めにフィルターホイールを交換する必要があり、その都
度測定を中断しなければならない問題点があった。

更に、もつと重大な次の問題点があった。

実際の測定にあたっては、測定方式が反射方式の場合に
は前記の投光部と受光部とが一体化され検出ヘッドと呼
ばれるケースに収納されていて被測定材料の上部１００
〜３００ｎｎの位置に設置され、測定方式が透過方式の
場合には前記の投光部を一体化したケースが被測定材料
すなわちシート（以下波ｉｌｔ！１定材料で示すことが
ある）の上部３０〜１５０ｍｍ程度の位置に設置され、
受光部を一体化したケースが被測定材料の下部３０〜１
５０１ｍ程度の位置に投光部と光軸を合わせて設置され
る（設置距離の制限は、被測定材料に投光するビームス
ポットの面積や赤外線の吸収には直接関与せず、水分情
報にとってはノイズ成分となる正反射・正透過光の検出
器への進入防止、光路中での光量減衰等を考慮した幾何
学的な条件によって決まり、現状の技術ではこれ以上離
すことは非常に困難である）。

一方、検出ヘッドあるいは投・受光部の構成部品の耐熱
性と耐水性（耐湿性）には限界があり、通常は温度５０
°Ｃ以下、湿度８０％以下とされている。

これに対し、ドライヤーパートのドラム表面付近では５
０°Ｃよりも可成り高い温度となっており、またシート
から発生する水蒸気が充満して霧状をなしており、非常
な高温多湿の雰囲気となっていて従来の赤外線水分計で
は被測定材料に接近した位置で測定できず、従って幾何
学的な条件が良くないことにより反射光、透過光のノイ
ズ成分を少なくすることができないことと、被測定材料
と投光端、受光端との間の長い距離間に存在する多量の
水蒸気により所定光量の投光と反射光量、透過光量の正
確な受光とが妨げられることにより、測定値の精度が低
いばかりでなく高温多湿による測定器の耐久性の問題点
があった。従ってこのような高温多湿の雰囲気下で被測
定材料の水分を長期に亘って精度良く測定できる方法及
び装置が要望されていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、抄紙工程の
ドライヤーパートの如き高温多湿下の雰囲気下において
被測定材料の含有水分を水分量が大幅に変化しても干渉
フィルターを取り換える必要がなく、シかも長期に亘っ
て実用上精度良く測定できる方法及び装置を提供するこ
とを目的に鋭意研究した結果、光路に赤外線透過型の光
ファイバーを使用することによって、測定精度を良くす
るためにビーム投光位置を被測定材料に近付けても高温
多湿に耐え、また他の測定器部分を環境の良い遠隔位置
に離して耐久性を向上せしめ、更に光ファイバーを利用
して装置を構成することにより広い範囲に亘ろ水分含量
の測定に必要な干渉フィルターの種類をすべて備えてい
て如何なる水分含量の場合にも即座に測定ができること
等の利点の得られることを究明して完成されたものであ
る。

すなわち、本発明の一つは、ワイヤーパート及びプレス
パートを経て高温多湿の雰囲気下にドライヤーパートを
進行中のシートの水分を赤外線を使用して測定するに際
し、光源の光を干渉フィルターを透過さして被測定材料
の赤外線吸収スペクトルに基づいた赤外線領域の２つの
測定波長光及び２つの参照波長光を得、各波長光を一方
では被測定材料に投光してその反射光又は透過光を受光
して光電変換器に導き、他方では光源光量変動補正のた
めに直接に光電変換器に導き、且つ上記の光路に赤外線
透過型の光ファイバーを使用して上記投光及び受光を被
測定材料に近接した位置で乾燥気体の供給により光ファ
イバーの投光端及び被測定材料の付近の水蒸気を排除し
ながら行ない、かくして得られた測定波長光と参照波長
光との光源光量変動を補正された光量比を光電変換値に
より得て水分を知ることを特徴とするドライヤーパート
におけるシートの水分測定方法に関するもの（以下、本
発明方法と言うことがある）である。

本発明の他の二つは、本発明方法を実施するのに好適な
水分測定装置であって、その一つは以下の（ａ）〜（ｈ
）の構成から主として成ることを特徴とするドライヤー
パートにおけるシートの水分測定装置、 （ａ）光源から出射する光を４本の又は４分岐した赤外
線透過型の光ファイバー束で４つの光路に分け、個々の
該光路の端末に設けられた４種類の干渉フィルターを通
して被測定材料の赤外線吸収スペクトルに基づいた赤外
線領域の２つの測定波長光及び２つの参照波長光を得る
手段、（ｂ）前記側々の干渉フィルターを透過した赤外
線の各波長毎に２つのビームに分け、一方のビームを被
測定材料に近接した位置の投光端まで導いて被測定材料
に投光し、他方のビームを光電変換器に導くための、そ
れぞれに光学シャッターを有する２本の又は２分岐した
赤外線透過型の光ファイバー束を各干渉フィルターから
下流側に有しており、全体として４波長８ビームを得る
手段、 （Ｃ）前記被測定材料からの反射光又は透過光を被測定
材料に近接した位置の受光端で受光して光電変換器に導
くための赤外線透過型の光ファイバー束から成る手段、 （ｄ）前記投光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
室及び前記受光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
室の内側に乾燥気体を供給して投光端、受光端及び被測
定材料の付近の水蒸気を排除する手段、 （ｅ）前記光学シャッターを順次選択的に開閉し、所定
のビームを順次選択的に光電変換器に導いてシリアルな
光信号を光電変換した後に直流増幅器で増幅してシリア
ルなアナログ電圧に変換する手段、 （ｆ）最初に開閉する前記光学シャッターの開きと同期
して同期パルスを発生させ、すべての光学シャッターの
各開きと同期してサンプリングパルスを発生させる手段
、 （ｇ）前記シリアルなアナログ電圧とサンプリングパル
スとをサンプルアンドホールド回路に導き、個々のアナ
ログ電圧信号の最大ピークを検出して、シリアルなデジ
タル電圧信号に変換する手段。

（ｈ）前期同期パルスと前記シリアルなデジタル電圧信
号を組み合わせて被測定材料の水分量計算に必要な所定
の信号を選択的に識別し、水分量を計算・表示する手段
。

に関するもの（以下、第１の本発明装置と言うことがあ
る）である。

更に水分測定装置の他の一つは、以下の（ｉ）〜（ρ）
の構成から主として成ることを特徴とするドライヤーパ
ートにおけるシートの水分測定装置、（ｉ）４種類の干
渉フィルターを同一円周上に所定の間隔で配置した該円
周と同心の回転円板上の該円周に近接する所定位置の２
箇所に光源から出射する光を２つのビームに分けて導い
て板面に向かって光を出すための２本の又は２分岐した
赤外線透過型の光ファイバー束を光源から回転円板まで
有しており、回転円板の回転中に各ビームを４種の干渉
フィルターが横切ることにより被測定材料の赤外線吸収
スペクトルに基づいた２つの測定波長光と２つの参照波
長光との各々にっき２ビームづつ、全体として４波長８
ビームを得る手段、 （ｊ）光源から回転円板まで設けられている前記２本の
又は２分岐した光ファイバー束のそれぞれの後端と回転
円板を挾んで先端の光軸を合わせて設けられた２本の赤
外線透過型の光ファイバー束から成り、前記４種類の干
渉フィルターを通過させて得られた各波長光につき、前
記２つのビームのうちの一方のビームを被測定材料に近
接した位置の投光端まで導いて投光し、他方のビームを
光電変換器に導く手段、 （ｋ）前記被測定材料からの反射光又は透過光を被測定
材料に近接した位置の受光端で受光して光電変換器に導
くための赤外線透過型の光ファイバー束から成る手段。

ＣＱ）前記投光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
室及び前記受光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
室の内側に乾燥気体を供給して投光端、受光端及び被測
定材料の付近の水蒸気を排除する手段、 （ｏ）前記回転円板の回転と同期して１回転毎に同期用
パルスを発生させ、前記４種類の各干渉フィルターが、
前記２つのビームを横切るタイミングと同期してサンプ
リングパルスを発生させる手段、 （ｎ）前記光電変換器に入るシリアルな光信号を光電変
換した後に直流増幅器で増幅してシリアルなアナログ電
圧信号に変換する手段、 （０）前記シリアルなアナログ電圧信号とサンプリング
パルスとをサンプルアンドボールド回路に導き１個々の
アナログ電圧の最大ピークを検出してシリアルなデジタ
ル電圧信号に変換する手段、 （ｐ）前記同期パルスと前記シリアルなデジタル電圧信
号を組み合わせて被測定材料の水分計算に必要な所定の
信号を選択的に識別し、水分量を計算・表示する手段、 に関するもの（以下、第２の本発明装置と言うことがあ
る）である。

〔構成及び作用の説明〕

以下、第１及び第２の本発明装置の構成及び作用を図面
によって説明しながら、本発明方法をも説明する。

第１図は第１の本発明装置の１実施例の要部システム構
成図、第２図は第２の本発明装置の１実施例の要部シス
テム構成図、第３図は除湿室の＝−例を示す斜視図、第
４図は除湿室の他の例を透視的に示す側面説明図、第５
図は本発明装置により電圧信号の時系列の一例を示す図
である。

（ｉ）先ず、第１の本発明装置について第１図により説
明する。

（ａ）の構成： 図面中、１は光源であり、赤外線のみを発光するものが
好ましいが、通常ハロゲンタングステンランプ又は白熱
電球が使用される。２は光源１から出た光を集束させる
ためのレンズである。３は４本の又は４分岐した赤外線
透過型の光ファイバー束であり、レンズ２で集束された
光源１からの光が入射して４本のビームとなって進む光
路となる。本発明において使用するこのような赤外線透
過型の光ファイバーとして例えばダイアガイドＳＴ通常
グレード（Ｄ訂ＡＧＵＩＤＥＳＴ。

商品名７大日日本電線社製）が示される。４は各光ファ
イバー３の端末に設けられたそれぞれ種類の異なる干渉
フィルターであり、各光ファイバー３を通過してきた光
を透過させて赤外線領域の４種の所定波長の赤外線とさ
せる。この４種の所定波長とは、被測定材料の赤外線吸
収スペクトルに基づいて水分測定に使用される２つのｄ
Ｉｑ定波長及び２つの参照波長であって、測定波長とし
て１，４３声（高水分用）及び１．．９５．ＩＪＩ（低
水分用）が、また参照波長として１．２４１．ｎ（高水
分用）及び１．８２声（低水分用）が示され、従って前
記４種の干渉フィルターはそれぞれ光ｇ１からの光を透
過させて上記の所定波長の赤外線とさせるものである。

このように、光ファイバー束３を使用して赤外線領域に
ある４種の所定波長光を得る手段（ａ）が構成されてい
る。

（ｂ）の構成： ５は各干渉フィルター４を透過した所定波長の赤外線を
所定の箇所に導くための赤外線透過型の光ファイバー束
である。この光ファイバー束５は各干渉フィルター４毎
の下流側に２本の又は２分岐した光ファイバー束５ａ、
　５ｂとして設けられていて４種の各波長の赤外線を２
つづつのビームに分けて合計８つのビームが得られる。

そして２つの光ファイバー束５のうち一方の光ファイバ
ー束５ａは、一方のビームを被測定材料１１に近接した
位置にまで導いてそこから投光するためにその端末は投
光端５ａａとしてそれに近接する位置に設置されており
、他方の光ファイバー束５ｂは光電変換器１６に接続さ
れていて、他方のビームをこれに導く。６は光学シャッ
ターであって光ファイバー束５ａ　、　５ｂのいずれに
も設けられており、この光学シャッター６の開閉により
、光ファイバー束５ａ、５ｂの中をビームが流れたり消
えたりする。このようにして光ファイバー５を各干渉フ
ィルター４の下流側に使用して。

それぞれの作用をさせる手段（ｂ）が構成されている。

（ｃ）の構成ニ アは被測定材料１１からの赤外線の反射光又は透過光（
第１図では反射光のみの場合を示す）を受光して光電変
換器１６に導くための赤外線透過型の光ファイバー束で
あってその受光端７ａは被測定材料１１に近接した受光
位置に設置されており、このようにして手段（ｃ）が構
成されている。

（ｄ）の構成： １２は除湿室であって投光端５ａａと受光端７ａとを被
測定材料１１の近くまでほぼ囲んでいる。除湿室１２は
被測定材料１１との間以外には隙間のない完全な室であ
っても良く、また供給された乾燥気体が投光端５ａａ　
、受光端７ａ及び被測定材料１１付近の水蒸気を排除す
るのに有効である限り、上方や側方に隙間があっても良
い。このような除湿室１２は、第１図の如く反射光受光
の場合には投光端５ａａと受光端７ａとは被測定材料１
１の同一側で近接しているので１つの除湿室１２を共通
して用いて同各を包囲できるが、透過光受光の場合には
後記に例示する如く被測定材料１１の両側で設置される
２つの除湿室が必要である。除湿室１２には投光端５ａ
ａ及び受光端７ａのホールダーや透過光受光時の積分球
等の種々な機能をもたせることができる。１３は送気管
であり、乾燥気体源１４から送られる乾燥気体を除湿室
１２内に供給して投光端５ａａ　＋受光端７ａ及び被測
定材料１１の付近の水蒸気を排除する６乾燥銀体として
は例えば乾燥空気、乾燥窒素等が使用される。

除湿室１２の具体例を図面により説明する。

第３図に示す除湿室１２は反射光受光に使用するもので
ある。この除湿室１２は投光端５ａａと受光端７ａとを
適正位置に保持するホールド部１２ａと送気管１３が接
続される乾燥気体の供給口１２ｃを有する除湿部１２ｂ
とから成る。この除湿室１２は。

上下に貫通するコ字状のスリット１２ｄが形成されてい
てその一方は壁となって供給口１２ｃが設けられており
他方の端部は側方に開口している除湿部原体の上面にホ
ールド部１２ａが第３図の如く投光端５ａａと受光端７
ａとがスリット１２ｄ内に挿入される位置に重ねて固定
された構造となっている（第３図は図面の錯綜を避ける
ため初めから一体化して示しである）、この除湿室１２
の下面を被測定材料１１から至近の処に保持して供給口
１２ｃから乾燥気体を供給することにより前記説明の如
く作用する。

第４図に示す２つの除湿室１２は２つ１組となって透過
光受光に使用されるものである。投光用の除湿室１２（
第４図の上側に使用のもの）及び透過光受光用の除湿室
１２（第４図の下側に使用のもの）はそれぞれ投光端５
ａａ及び受光端７ａを被測定材料１１に対して０°入射
及び拡散透過受光の幾何学的条件を満足させるためのホ
ールダーとしても構成されている。すなわち、投光用の
除湿室１２は光ファイバー束５ａの投光端５ａａを被測
定材料１１に対し垂直に保持すると共に被測定材料１１
側以外は完全に投光端５ａａを囲んでおり、その内部で
はこの投光端５ａａを取り巻いて円錐状ノズル１２ｅが
設けられていて乾燥気体の供給口１２ｃに連通した構造
となっている。また、透過光受光用の除湿室１２は、被
測定材料１１を透過して拡散する透過光を受光するため
の積分球として作用するように室内は球状を成していて
被測定材料１１側以外は完全に閉鎖状となっており、側
方には受光端７ａが設置されており、その対面側及び被
測定材料１１との対面側には椀状ノズル１２ｆ及び円筒
状ノズル１２ｇが供給口１２ｃと共に設けられている。

そしてこれらの乾燥気体の供給口１２ｃには送気管１３
が接続されている。

（ｅ）の構成： １６は光電変換器であって、電子コントローラーによっ
て受光素子ＰｂＳの温度が一定に保たれ。

熱的な安定性が確保されている。この光電変換器１６に
は干渉フィルター４により得られる各所定波長１つにつ
き２つのビームが次のような経路で入力されるようにな
っている。すなわち、一つのビームは光ファイバー束５
ａを通過して被測定材料１１に投光された後の反射光又
は透過光が光ファイバー束７を経て入力され、他の一つ
は光ファイバー束５ｂを経てそのまま入力されるように
なっている。１７は光電変換器１６から電圧信号を入力
されてこれを増幅する直流増幅器である。そして光ファ
イバー束５ａ及び５ｂのいずれにも光学シャッター６が
設けられており、これを順次選択的に開閉させることに
よって入力されるシリアルな光信号を光電変換した後に
直流増幅してシリアルなアナログ電圧に変換することが
できる。このように手段（ｅ）が構成されている。

（ｆ）の構成： ８及び９はホトセンサーであって反射型、透過型のいず
れでも良い。ホトセンサー８は最初に開閉する光学シャ
ッター６が開くのに同期して同期パルスを発生させるた
めに１つだけ、またホトセンサー９はすべての光学シャ
ッター６がそれぞれ開くのに同期してサンプリングパル
スを発生させるために光学シャッター６毎に、それぞれ
設置されている。このように手段（ｆ）が構成されてい
る。

（ｇ）の構成： １５はＯＲ回路であってホトセンサー９のいずれかでパ
ルスが発生する度にそのパルスを出力する。１８はサン
プルアンドホールド回路であり、ＯＲ回路１５の出力と
直流増幅器１７の出力を入力段に入力することによって
、ＯＲ回路１５からのサンプリングパルスと同期した直
流増幅器１７からのシリアルなアナログ電圧の個々の最
大値が検出されて出力される。１９はアナログ・デジタ
ル変換用インターフェイスであって、サンプルアンドホ
ールト回路１８から入力されるシリアルなアナログ最大
電圧をシリアルなデジタル電圧に変換し出力する。この
ように手段（ｇ）が構成されている。

（ｈ）の構成： ２０は入出力用インターフェイスであってホトセンサー
８からの同期パルスを取り込む。２１は演算・表示部で
あって、入出力用インターフェイス２０からの同期パル
スが取り込まれ、その直後に８個のシリアルなデジタル
信号を１ブロツクとしたデータ列が取り込まれ、これら
を組み合わせて後記例示の如く被測定材料の水分計算に
必要な所定の信号を選択的に識別し、水分量が計算２表
示される。かくの如く手段（ｈ）が構成されている。

以上の各手段（ａ）〜（ｈ）が主体となって第１の本発
明装置が構成されている。

上記第１の本発明装置の作用は次の通りである。

各機器を作動状態にして、先ず最初に開閉する光学シャ
ッター６を開くと、ホトセンサー８及び９によりそれぞ
れ同期パルス及びサンプリングパルスが発生してそれぞ
れ入出力用インターフェイス２０及びサンプルアンドホ
ールド回路１８に入力されると共に、所定の波長（例え
ば１．２４１Ｘｎ）の光が光ファイバー束５ａを通過し
てその端末の投光端５ａａから被測定材料１１に投光さ
れ、その反射光又は透過光が光ファイバー束７の受光端
７ａで受光される。

このとき、投光端５ａａ及び受光端７ａには反射光受光
か透過光受光かにより例えば第３図又は第４図の如き除
湿室１２が使用されていて投光端５ａａ及び受光端７ａ
は被測定材料１１に近接しており、また乾燥り体源１４
から送気管１３及び供給口１．２ｃを経て乾燥気体が除
湿室１２内に供給されるから、投光端５８ａ、受光端７
ａ及び被測定材料】１の付近の水蒸気が排除され且つ新
たな水蒸気の侵入も阻止されており、従って投光及び受
光は被測定材料１１に近接した位置で且つ水蒸気の殆ん
ど存在しない雰囲気下に行なわれることになるのである
。

このようにして受光された被測定材料１１からの反射光
又は透過光は光ファイバー束７を通過して光電変換器１
６に導かれ、更に直流増幅器１７を経ることによって被
測定材料１１の水分と正確に関連する反射光量に対応す
るアナログ電圧が生成する。

このアナログ電圧がホトセンサー９で発生したサンプリ
ングパルスと共にサンプルアンドホールド回路１８に入
力され、アナログ・デジタル変換用インターフェイス１
９によりその電圧の最大値がデジタルデータ化されて、
入出力用インターフェイス２０を経たホトセンサー８か
らの同期パルスと共に演算・表示部２１に取り込まれて
反射光又は透過光に基づくデータＤ工となる。

最初に開いた工学シャッター６を閉じ、次いで２番目に
上記と同じ波長光を通すもう一つの光ファイバー束５ｂ
に設けられた光学シャッター６を開くと、その波長光は
光ファイバー束５ｂを通過し。

光電変換器１６．直流増幅器１７を経て光源１の光量に
対応したアナログ電圧が上記と同様にホトセンサー９で
発生したサンプリングパルスと共にサンプルアンドホー
ルド回路１８に入力され、アナログ・デジタル変換用イ
ンターフェイス１９によりその電圧の最大値がデジタル
データ化されて演算・表示部２１に取り込まれて光源１
の光量補正用のデータＤ２となる（２番目以降ではホト
センサー８は作動せず、従って再び１番目の光学シャッ
ター６が開くまでは演算・表示部２１では同期パルスが
確認されない）。

以下、同様にして他の波長（例えば１．４３７ｓ　。

］、、８２ｕ＋＋及び１．９２ｐ）の光の各々について
も２つの光学シャッター６の開閉を順次行なって、デジ
タルデータＤ、〜Ｄ８を演算・表示部２１に取り込む。

１番目から８番目までの光学シャッター６を順次開閉す
ることによって発生する同期パルス、サンプリングパル
ス及びアナログ電圧三者の時系列の関係の例は第５図に
示される。第５図中Ａは同期パルス、Ｂはサンプリング
パルス、Ｃはアナログ電圧を示す。このような関係のシ
リアルなアナログ電圧がサンプリングパルスと共にサン
プルアンドホールト回路１８に入力され、アナログ・デ
ジタル変換用インターフェイス１９によりその電圧の個
々の最大値がデジタルデータ化されて、以下に表示する
各データＤ□〜Ｄ８が入出力インターフェイス２０を経
たホトセンサー８からの同期パルス毎に１ブロツクのデ
ータ列として演算・表示部２１に取り込まれる。

光学シャッター６の開閉の順序は、必ずしも上記の如く
各波長光毎に行なう必要はなく、°８つの光学シャッタ
ー６の開閉によって得られるデータＤ工〜Ｄｌｌと水分
を算出する式中のＤ工〜Ｄ、どの対応がとれている限り
、開閉の順は任意でああっても良い。

これらのデータＤ工〜Ｄ、は演算・表示部２１の中で選
択的に識別され、例えば以下に説明するように式（１）
〜（３）が所定の順に選択され、水分が計算されて表示
されるのである。

Ｄｌ　：　波長１．２４４の被測定材料からの反射光又
は透過光に基づくデータ Ｄ２＝　　波長１．２４７ａｎの光量変動補正用の光に
基づくデータ Ｄ３：　　波長１．４３ｐの被ｄ１１定材料からの反射
光又は透過光に基づくデータ Ｄ４　二　波長１．４３ＪＡの光量変動補正用の光に塞
づくデータ Ｄｓ二　　波長１．８２ｔｘｈの被測定材料からの反射
光又は透過光に基づくデータ Ｄ６　：　波長１．８２ｐの光量変動補正用の光に基づ
くデータ Ｄ、：　　波長１．９５岬の被測定材料からの反射光又
は透過光に基づくデータ Ｄ８＝　　波長１．９５声の光量変動補正用の光に基づ
くデータ 各式の第２項は光量の変動に対する補正項であり、被測
定材料に投光した光と光量変動補正用の光が比例して影
響を受けることを利用したものである。

（１）式の値に応じて、被測定材料の概略の水分量を判
断し、この値が一定値より大きい場合には低水分とみな
して（２）式で水分量を求め、一定値より小さい場合に
は高水分とみなして（３）式で水分量を求め、一定値に
近い場合には（２）式と（３）式の両者から水分を求め
る。

この一定値は技術経験により適宜定め得るが、例えば主
波長が１．４３ｐｍと主波長が１．９５戸の個々の干渉
フィルターの透過率と被測定材料の赤外線吸収スペクト
ルによって決定される値を採用することができる。

（ｉｉ）次に、第２の本発明装置について第２図により
説明する。

（ｉ）の構成： 図面中、１は光源、２はレンズであってこれらは第１の
本発明装置と同様である。３′は２本の又は２分岐した
赤外線透過型の光ファイバー束であり、レンズ２で集束
された光１１ｉ９１からの光が入射して２つのビームと
なって進む光路となり、光源１から次に説明する回転円
板まで設けられている。　１０は回転円板であってそれ
と同心の同一円周上に所定の間隔で４種の干渉フィルタ
ー４が配置されており、この干渉フィルター４は前記第
１の本発明装置で説明したものと同じである。上記の光
ファイバー束３′の端末はこの干渉フィルター４が配置
されている円周に近接して板面に向って２箇所の所定位
置に配置されており（以下、この位置を光ファイバー束
３′の端末位置と言うことがある）、各干渉フィルター
４がこの２本の光フッ１′バー束３′から出る２本のビ
ームを横切ることにより、第１の本発明装置と同様の赤
外線領域にある２つの測定波長光及び２つの参照波長光
の計４種の波長の各々につき２ビームづつ全体として４
波長８ビームが得られる。この８ビームはそれによるデ
ータを各別に得る必要から時期を異にして得られねばな
らないから、従って光ファイバー束３′の端末位置はそ
こから出る２本のビームの光路に干渉フィルター４が同
時には存在しない２箇所であり、回転円板１０上におけ
る干渉フィルター４の配置から種々に定めることができ
る。一般的には４個の干渉フィルターがα０゜β°、γ
°、δ０の間隔で配置されているとき、これらのいずれ
とも一致しない間隔θ０で光ファイバー束３′の端末が
配置されていわば良い。

標準的には４個の干渉フィルター４が９０″の等間隔で
配置されていて、２箇所の光ファイバー束３′の端末位
置が９０°以外の間隔にあれば良く、上記端末位置間隔
が例えば４５６のときは、同じ干渉フィルター４につい
て所定波長光の２つのビームが続けて得られ、他の干渉
フィルター４についても順次同様にして回転円板１０の
１回転の間に４種の干渉フィルター４の各々について２
ビームづつ合計４波長８ビームが回転円板１０の等速回
転によって等時間間隔で得られる。

このようにして手段（ｉ）が構成されている。

（ｊ）の構成： ５′は干渉フィルター４を透過した所定波長光を所定の
箇所に導くための赤外線透過型の光ファイバー束である
。この光ファイバー束５′は、光源光の光路である２本
の光ファイバー束３′の端末と回転円板１０を挟んで先
端が同軸に設けられた２本の又は２分岐した光ファイバ
ー束５ａ’、　５ｂ’として設けられており、一方の光
ファイバー束５ａ’の端末は投光端５ａａ’として被測
定材料１１に近接した位置に設置されていて上記２本の
ビームのうちの一方のビームを被測定材料１１に投光し
、他方の光ファイバー束５ｂ′は光電変換器１６に接続
されていて他方のビームをこれに導く。従って回転円板
１０の回転によって４種の干渉フィルター４を通過した
各波長光を上記所定の箇所に導く。このようにして手段
（ｊ）が構成されている。

（ｋ）の構成： 第１の本発明装置の手段（ｃ）と同様に、光ファイバー
束７によって被測定材料１１からの反射光又は透過光を
被測定材料１１に近接した位置で受光して光電変換器１
６に導く手段（ｋ）が構成されている。

（Ｕの構成： 第１の本発明装置で説明した手段（ｄ）と同様の手段（
Ｕが構成されている。

（ｆｆｌ）の構成： 第１の本発明装置の手段（ｆ）で説明したのと同様のホ
トセンサー８及び９が使用され、回転円板１０の回転と
同期して１回転毎に同期パルスを発生させるための１つ
のホトセンサー８と、４種の各干渉フィルター４が光源
１からの２つのビームを横切るタイミングと同期してサ
ンプリングパルスを発生させるための２つのホトセンサ
ー９とが設置されて手段（ｏ）が構成されている。

（ｎ）の構成： 第１の本発明装置の手段（ｅ）で説明したと同様に光電
変換器１６及び直流増幅器１７が設置されていて、光電
変換器１６に入力される被測定材料１１からのシリアル
な光信号をシリアルなアナログ電圧信号に変換する手段
（ｎ）が構成されている。

（０）の構成； 第１の本発明装置の手段（ｇ）と同様しこＯＲ回路１５
、サンプルアンドホールド回路１８及びアナログ・デジ
タル変換用インターフェイス１９により、手段（ｎ）で
変換増幅されたシリアルなアナログ電圧の最大ピークを
検出してシリアルなデジタル電圧信号に変換する手段（
０）が構成されている。

（ｐ）の構成： 第１の本発明装置の手段（ｈ）と同様に、入出力用イン
ターフェイス２０及び演算・表示部２１を備えて被測定
材料１１の水分量を計算２表示する手段（ｐ）が構成さ
れている。

以上の各手段（ｉ）〜（ｐ）が主体となって第２の本発
明装置が構成されている。

上記第２の本発明装置の作用は次の通りである。

４個の干渉フィルター４が回転円板上しこ９０°の等間
隔で配置され且つ光ファイバー束３′の端末間隔が４５
°である場合を例として説明する。

各機器を作動状態にして回転円板１０を回転させると、
最初の干渉フィルター４が先ず光ファイバー束３′の２
つの端末から出る２本のビームのうちの初めのビームを
横切るとき、ホトセンサー８及び９によりそれぞれ同期
パルス及びサンプリングパルスが発生してそれぞれ入出
力用インターフェイス２０及びサンプルアンドホールド
回路１８に入力されると共に、干渉フィルター４がビー
ムを横切っている間に所定波長（例えば１．２４１Ｊａ
）の光が光ファイバー束５ａ’を通過する。

以降は第１の本発明装置の作用についての前記説明にお
ける最初の光学シャッター６の開閉時の作用と全く同様
の経過を辿る。すなわち、光ファイバー束５ａ’を通過
した光は、投光端５ａａ’から被測定材料１１に投光さ
れ、その反射光又は透過光は受光端７ａで受光され、こ
のとき前記と同様の除湿室１２を使用することにより上
記投光及び受光は被測定材料１１に近接した位置で且つ
付近の水分を排除しながら行なわれ、このようにして受
光された光は光電変換され、検出されたその最大値がデ
ジタルデータ化されて同期パルスと共に演算・表示部２
１に取り込まれ、反射光又は透過光に基づくデータＤ１
となる。

次に同じ干渉フィルター４が２番目のビームを横切ると
き、上記と同じ波長光が光ファイバー束５ｂ’を通過し
てそのまま光電変換器１６に入力されると共にホトセン
サー９でサンプリングパルスが発生し、以下筒１の本発
明装置の作用についての前記説明における２番目の光学
シャッター６の開閉の場合と全く同様にして所定の波長
光が光ファイバー束５ｂ′を通過して光電変換され、光
源１の光量に対応しアナログ電圧の最大値がデジタルデ
ータ化されて演算・表示部２１に取り込まれ、光量補正
用のデータＤ２となる。

以下、同様にして他の干渉フィルター４も順次２つのビ
ームを横切り、回転円板１０の１回転毎に入力される同
期パルスにより第１の本発明装置の場合と全く同様に各
データＤ□〜Ｄ、が１ブロツクのデータ列として演算・
表示部２１に取り込まれる。回転円板ｌＯでの４個の干
渉フィルター４の配置と光ファイバー束３′の端末位置
との関係によって上記Ｄ１〜Ｄ、ｌは必ずしもその順に
は演算・表示部２１に取り込まれないが、水分を算出す
る式中のＤ工〜Ｄ、どの対応がとれている限り差し支え
ない。これらのデータＤ工〜Ｄ９は、第１の本発明装置
の作用についての前記説明と全く同様にして水分が計算
されて表示されるのである。

以上の説明から判るように、第１及び第２の各本発明装
置と本発明方法との関係は次のようである。すなわち、
手段（ａ）と手段（ｉ）とは光源１の光を干渉フィルタ
ー４を透過さして被測定材料１１の赤外線吸収スペクト
ルに基づいた測定波長光及び参照波長光を得るための装
置であり、手段（ｂ）及び（Ｃ）と手段（ｊ）及び（ｋ
）とは各波長光を一方では被測定材料１１に近接した位
置から投光してその反射光又は透過光を被測定材料１１
に近接した位置で受光して光電変換器１６に導き、他方
では光源光景変動補正のために直接に光電変換器１６に
導くための装置であって、光ファイバー束３，５及び７
と光ファイバー束３’、　５’及び７とは上記の光路に
赤外線透過型の光ファイバーを使用して被測定材料１１
に近接した投光と受光とを可能とさせたものであり、手
段（ｄ）と手段（Ｑ）とは乾燥気体の供給により投光端
５ａａ又は５ａａ’　、受光端７ａ及び被測定材料１１
の付近の水分を排除しながら投光及び受光を行なうため
の装置であって、同時に投光端５ａａ又は５ａａ’と受
光端７ａとを被測定材料１１に近接して保持する機能を
持たせることができ１手段（ｅ）、　（ｆ）、　（ｇ）
及び（ｈ）と手段（ｍ）、　（ｎ）、　（ｏ）及び（ｐ
）とは得られた測定波長光と参照波長光との光源光量変
動を補正された光量比を光電変換値より得て水分を知る
ための装置である。従って、第１及び第２の各本発明装
置は本発明方法の実施に好適な装置であることが判る。

〔効果〕

本発明は、赤外線水分計により高温多湿の雰囲気下にあ
る抄紙工程のドライヤーパートにおけるシートの水分を
１ｌｌｌ’ｌ定するに際して、赤外線の光路に赤外１線
を効率良く透過させる光ファイバーを使用し且つ投光及
び受光を被測定材料に近接した位置で付近の水分を排除
しながら行なうことにより、次の効果を有する。

（イ）光ファイバーは耐熱性があるので高温の乾燥ドラ
ムに近く光ファイバーの端末を設置しても問題が無く、
従って被測定材料に近接した位置に投光端及び受光端を
設置したことにより、被測定材料と投光端及び受光端と
の間での光量減衰の原因となる幾何学的な条件を従来の
赤外線水分計に比べて著るしく改善し、測定精度を一段
と向上せしめることができる。

（ロ）特に高湿でもあるこのドライヤーパートにおいて
は、被測定材料の表面近くでは水分が霧状となっていて
従来の赤外線水分計では所定光量の投光と反射光又は透
過光の正確な受光とに甚だしい支障があったが、本発明
においては投光端と受光端とを被測定材料に近接せしめ
た上でその付近に乾燥気体を供給することにより、この
霧状の水分を投光及び受光の光路から全く排除して側室
精度を一層向上せしめることができる。

（ハ）光源からの光を干渉フィルターを透過させて赤外
線を得る光路に光ファイバーを使用して光路を様々に構
成することにより、広い範囲に亘ろ水分含量のいかなる
場合にも対応するのに必要な種類の干渉フィルターを配
置しておくことができ、従って水分含量によって干渉フ
ィルターを取り替えるなどの手数を一切なくすることが
できる。

（ニ）光源から光電変換器までの光路全体に亘って光フ
ァイバーを使用することにより、被測定材料への赤外線
の投光及び受光をする投光端、受光端を含む必要な長さ
の光ファイバーだけ及び除湿室を高温多湿雰囲気下のド
ライヤーパート域内に置き、その他の光源、干渉フィル
ター。

光電変換器以下の諸機器等の一切をドライヤーパート域
外に置くことができ、従って、高温多　湿の影響なく赤
外線水分計を使用することができることにより故障が少
なくなって耐久性が格段に向上し、長期に亘って測定精
度も低下することなく水分測定を行なうことができる。

（ホ）本発明により、従来不可能であった高温多湿なド
ライヤーパート内などの抄紙工程において。

シートの水分測定が連続して高精度で実施できるように
なったから、本発明装置を検出部とし、例えば特開昭６
０−６２７７８号や特開昭６１−７５８９５号公法など
に開示されているような公知の乾燥ドラムを操作部とし
た自動制御系を構築して応答性及び制御性良く抄紙工程
におけるシートの水分管理を実施することが可能となり
、水分むらのない高品位のシート製品が低コストで製造
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１−図は第１の本発明装置の１実施例の要部システム
構成図、第２図は第２の本発明装置の１実施例の要部シ
ステム構成図、第３図は除湿室の１例を示す斜視図、第
４図は除湿室の他の例を透視的に示す側面説明図、第５
図は本発明装置における電圧信号の時系列の一例を示す
図である。 図面中 １・・・・光源 ２・・・・レンズ ３．３′・・・・光ファイバー束 ４・・・・干渉フィルター ５．５′・・・・光ファイバー束 ５ａ　、　５ａ’・・・・２本又は２分岐したうちの一
方の光ファイバー束 ５ａａ　、　５ａａ’・・・・投光端 ５ｂ、５ｂ’・・・・２本又は２分岐したうちの他方の
光ファイバー束 ６・・・・光学シャッター ７・・・・光ファイバー束 ７ａ・・・・受光端 ８・・・・ホトセンサー ９・・・・ホトセンサー １０・・・・回転円板 １１・・・・被測定材料 １２・・・・除湿室 １２ａ・・・・ホールド部 １２ｂ・・・・除湿部 １２ｃ・・・・供給口 １２ｄ・・・・スリット １２ｅ・・・・円錐状ノズル １２ｆ・・・・椀状ノズル １２ｇ・・・・円筒状ノズル １３・・・・送気管 １４・・・・乾燥気体源 １５・・・・ＯＲ回路 １６・・・・光電変換器 １７・・・・直流増幅器 １８・・・・サンプルアンドホールド回路１９・・・・
アナログ・デジタル変換用インターフェイス ２０・・・・入出力用インターフェイス２１・・・・演
算表示部 Ａ・・・・同期パルス Ｂ・・・・サンプリングパルス Ｃ・・・・アナログ電圧 嬉　３　因 第　４　閏 第　５　閃 一一中時否 手続補正書 昭和６１年ＩＱ月１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ワイヤーパート及びプレスパートを経て高温多湿の
   雰囲気下にドライヤーパートを進行中のシートの水分を
   赤外線を使用して測定するに際し、光源の光を干渉フィ
   ルターを透過させて被測定材料の赤外線吸収スペクトル
   に基づいた赤外線領域の２つの測定波長光及び２つの参
   照波長光を得、各波長光を一方では被測定材料に投光し
   てその反射光又は透過光を受光して光電変換器に導き、
   他方では光源光量変動補正のために直接に光電変換器に
   導き、且つ上記の光路に赤外線透過型の光ファイバーを
   使用して上記投光及び受光を被測定材料に近接した位置
   で乾燥気体の供給により光ファイバーの投光端及び被測
   定材料の付近の水蒸気を排除しながら行ない、かくして
   得られた測定波長光と参照波長光との光源光量変動を補
   正された光量比を光電変換値により得て水分を知ること
   を特徴とするドライヤーパートにおけるシートの水分測
   定方法。 ２　以下の（ａ）〜（ｈ）の構成から主として成ること
   を特徴とするドライヤーパートにおけるシートの水分測
   定装置、 （ａ）光源から出射する光を４本の又は４分岐した赤外
   線透過型の光ファイバー束で４つ の光路に分け、個々の該光路の端末に設け られた４種類の干渉フィルターを通して被 測定材料の赤外線吸収スペクトルに基づい た赤外線領域の２つの測定波長光及び２つ の参照波長光を得る手段、 （ｂ）前記個々の干渉フィルターを透過した赤外線の各
   波長毎に２つのビームに分け、一 方のビームを被測定材料に近接した位置の 投光端まで導いて被測定材料に投光し、他 方のビームを光電変換器に導くための、そ れぞれに光学シャッターを有する２本の又 は２分岐した赤外線透過型の光ファイバー 束を各干渉フィルターから下流側に有して おり、全体として４波長８ビームを得る手 段、 （ｃ）前記被測定材料からの反射光又は透過光を被測定
   材料に近接した位置の受光端で受 光して光電変換器に導くための赤外線透過 型の光ファイバー束から成る手段、 （ｄ）前記投光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
   室及び前記受光端を被測定材料の 近くまでほぼ囲む除湿室の内側に乾燥気体 を供給して投光端、受光端及び被測定材料 の付近の水蒸気を排除する手段、 （ｅ）前記光学シャッターを順次選択的に開閉し、所定
   のビームを順次選択的に光電変換 器に導いてシリアルな光信号を光電変換し た後に直流増幅器で増幅してシリアルなア ナログ電圧に変換する手段、 （ｆ）最初に開閉する前記光学シャッターの開きと同期
   して同期パルスを発生させ、すべ ての光学シャッターの各開きと同期してサ ンプリングパルスを発生させる手段、 （ｇ）前記シリアルなアナログ電圧とサンプリングパル
   スとをサンプルアンドホールド回 路に導き、個々のアナログ電圧信号の最大 ピークを検出してシリアルなデジタル電圧 信号に変換する手段、 （ｈ）前期同期パルスと前記シリアルなデジタル電圧信
   号を組み合わせて被測定材料の水 分量計算に必要な所定の信号を選択的に識 別し、水分量を計算・表示する手段。 ３　以下の（ｉ）〜（ｐ）の構成から主として成ること
   を特徴とするドライヤーパートにおけるシートの水分測
   定装置、 （ｉ）４種類の干渉フィルターを同一円周上に所定の間
   隔で配置した該円周と同心の回転 円板上の該円周に近接する所定位置の２箇 所に光源から出射する光を２つのビームに 分けて導いて板面に向かつて光を出すため の２本の又は２分岐した赤外線透過型の光 ファイバー束を光源から回転円板まで有し ており、回転円板の回転中に各ビームを４ 種の干渉フィルターが横切ることにより被 測定材料の赤外線吸収スペクトルに基づい た２つの測定波長光と２つの参照波長光と の各々につき２ビームづつ、全体として４ 波長８ビームを得る手段、 （ｊ）光源から回転円板まで設けられている前記２本の
   又は２分岐した光ファイバー束の それぞれの後端と回転円板を挟んで先端の 光軸を合わせて設けられた２本の赤外線透 過型の光ファイバー束から成り、前記４種 類の干渉フィルターを通過させて得られた 各波長光につき、前記２つのビームのうち の一方のビームを被測定材料に近接した位 置の投光端まで導いて投光し、他方のビー ムを光電変換器に導く手段、 （ｋ）前記被測定材料からの反射光又は透過光を被測定
   材料に近接した位置の受光端で受 光して光電変換器に導くための赤外線透過 型の光ファイバー束から成る手段、 （ｌ）前記投光端を被測定材料の近くまでほぼ囲む除湿
   室及び前記受光端を被測定材料の 近くまでほぼ囲む除湿室の内側に乾燥気体 を供給して投光端、受光端及び被測定材料 の付近の水蒸気を排除する手段、 （ｍ）前記回転円板の回転と同期して１回転毎に同期用
   パルスを発生させ、前記４種類の 各干渉フィルターが前記２つのビームを横 切るタイミングと同期してサンプリングパ ルスを発生させる手段、 （ｎ）前記光電変換器に入るシリアルな光信号を光電変
   換した後に直流増幅器で増幅して シリアルなアナログ電圧信号に変換する手 段、 （ｏ）前記シリアルなアナログ電圧信号とサンプリング
   パルスとをサンプルアンドホール ド回路に導き、個々のアナログ電圧の最大 ピークを検出してシリアルなデジタル電圧 信号に変換する手段、 （ｐ）前記同期パルスと前記シリアルなデジタル電圧信
   号を組み合わせて被測定材料の水 分計算に必要な所定の信号を選択的に識別 し、水分量を計算・表示する手段。