JPH0654000B2 - 乾燥機の差圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、ウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ライン
との間の差圧を制御するための制御装置に係る。更に詳
細には本発明は、製紙機械の乾燥部の蒸気入力ラインと
出力ラインとの間のそうした差圧を制御するための制御
装置に係る。

従来技術の説明 製紙機械に於ては、形成されたウェブはプレス部を通過
した直後に紙乾燥部を通過する。かかる乾燥部は複数の
加熱された回転円筒を含んでおり、ウェブに希望通りの
乾燥度を得られるよう湿潤な紙ウェブがその上を通過す
る。更に明確には従来通りの乾燥部に於ては、湿潤なウ
ェブが蒸気で加熱された超鉄製の乾燥円筒の外側を廻っ
て通過させられる。これらの乾燥円筒の加熱に使用され
る蒸気は、回転シールにより中空ジャーナルを通って乾
燥機へ入り、乾燥機外郭すなわち円筒の内側にて凝縮す
る。蒸気は乾燥機の回転円筒の内面上に凝縮するので、
かかる凝縮水はサイホン組立体により排出される。とは
言え、かかる回転円筒が乾燥部に於ては珍しくない５．
０８ｍ／ｓｅｃ乃至６．１ｍ／ｓｅｃのウェブ速度にて
高速で運転される場合には、凝縮水は乾燥機の底に集ま
ること無くむしろ乾燥機の円筒すなわち外郭の内面の周
りに遠心力により投げ出される。乾燥機外郭内に於ける
凝縮水のこうした性質は当技術分野では「縁どり現象」
として知られており、Ｒ．Ｅ．ＷｈｉｔｅによりＴＡＰ
ＰＩ １９５８，ｖｏｌｕｍｅ ４１，Ｎｏ．２に発表
された論文の中に充分に述べられている。凝縮水が取り
囲んでいるときには乾燥機外郭は「生蒸気」に曝される
ことはなく、生蒸気から乾燥機外郭の表面及び付近の紙
ウェブへの伝導を妨げる凝縮水の層により生蒸気から絶
縁される。かかる絶縁は乾燥作用を減衰させるものであ
り、熱伝導に対するこの抵抗は乾燥機外郭内の凝縮水の
層の厚さを減少させることにより最小限度に保たれ得
る。

乾燥機外郭内への非凝縮性蒸気の累積は、乾燥機の乾燥
特性に於ける機械横断方向に沿う不均一性を拡大しかね
ない。この問題点は、ＴＡＰＰＩ，ｖｏｌｕｍｅ ４
６，Ｎｏ．９，１９６３内に発表されてＲ．Ｂ．Ｈｕｒ
ｍにより述べられた。非凝縮性の蒸気またはガスのそう
した累積もしくは累積は、凝縮されていない蒸気すなわ
ち水蒸気の幾らかを乾燥機外郭から凝縮水を伴って継続
的に排出させることにより最小限度に保たれ得る。この
凝縮されていない蒸気すなわち蒸気流は、非凝縮性ガス
を伴出し乾燥機外郭内へのかかるガスの累積を妨ぎ得
る。

その上かかる蒸気流は、乾燥機外郭の入出力ライン間の
差圧を減少させるという有益な二次的効果を有するが、
かかる差圧は凝縮水を排出するためには必要とされる。
低密度の蒸気流は高密度の凝縮水を伴出し、該高密度凝
縮水と混合して実質的に該凝縮水より小さな密度の二相
混合物を形成する。蒸気と凝縮水との比較的低密度のこ
の混合物を乾燥機外郭の回転により生ずる遠心力に抗し
て排出するに要する差圧は相対的に減少させられる。そ
の上この蒸気流は、低圧の蒸気を必要とする乾燥部の他
の乾燥機外郭に使用され得る。或いは又そうした蒸気流
は、勿論その乾燥機外郭をまたいでの差圧がさほど大き
くはないという条件付きながら、その同一乾燥機外郭に
再使用されるべくその圧力を増強されもしくは追加され
てよい。

凝縮水排出に関する更に考察すべき問題点は、運転の安
定性への要請である。実際問題として、凝縮水に近接し
ているサイホン管の外側先端部がもしも凝縮水により水
没させられたならば、最速凝縮水排出は取り止められて
良いということが認められた。この場合には乾燥機は凝
縮水で充満されるであろうから、乾燥速度は減少し乾燥
機駆動の負荷はそれに比例して増大する。これらの問題
点は、カナダのＰｕｌｐ ＆ Ｐａｐｅｒ Ｍａｇａｚ
ｉｎｅ，ｖｏｌｕｍｅ ６５，Ｎｏ．１４，１９６４の
中でＴ．Ａ．Ｇａｒｄｎｅｒにより、更に明確には１９
８３年に刊行されたＴＡＰＰＩ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｈｅｅｔｓ，ＴＩＳＯ １
４−６０の中で強調され検討されている。

前述したところから凝縮水排出システムにより幾つかの
目標が探求されていることが明白であり、これらの目標
の第一は、乾燥機が浸水しないよう少なくも乾燥機外郭
内での凝縮水形成速度に等しい速度を以て凝縮水を排出
することである。次いで、「生蒸気」から紙ウェブへの
熱伝導の速さが可能な限り高くなるよう凝縮水の層を可
能な限り薄く保つことが一つの目的である。その第三
は、乾燥速度の機械横断方向に於ける均一性の改善が達
成され得るよう非凝縮性ガスを排出し取り除くことであ
る。その第四は、本システムの安定的な運転を保つ一
方、必要とされる最小限度の差圧を使用しつつ乾燥機外
郭からの凝縮水の除去を達成することである。

前述の四つの目的を達成するための試みとして多くの方
法が提案され、そうした提案は「Ｐａｐｅｒ Ｍａｃｈ
ｉｎｅ Ｓｔｅａｍ ＆ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ」と題されたＴＡＰＰＩの出版物の中でＨ．
Ｐ．Ｆｉｓｈｗｉｃｋにより述べられている。加えてこ
れらの基本的概念は、Ｇａｒｄｎｅｒへの米国特許第
４，４４７，９６４号及びＪｕｓｔｕｓへの米国特許第
２，８６９，２４８号の中に述べられている。その上、
ＴＡＰＰＩ，ｖｏｌｕｍｅ ６２，Ｎｏ．１１，１９７
９の中に発表されたＰｅｒｒａｕｌｔによる論文は蒸気
の諸目的について教示しており、同様にＴＡＰＰＩによ
り発刊された１９８４ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ（１９
８４年工学会議会報）の第３４７頁のＪｕｍｐｅｔｅｒ
による論文もまた前述したところに係る。

前述の特許及びその他の開示は前記の目的について論述
しておりそれらの目的を達成するためのシステムを提案
しているけれども、これら従来の方法及び装置は皆、制
御に関する或る固有の問題点で苦しめられた。前記のシ
ステムの各々は特定の条件のもとでは受容し得る要領に
て運転すべく調節し得るけれども、時折り起るシステム
の不調や機械の運転条件の変化により必要とされる変更
に対しては、その方向と大きさとの双方に於てそれらは
対応することが出来ない。

それら従来の提案の無力を示す一つの例として、「Ｐａ
ｐｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｅａｍ Ａｎｄ Ｃｏｎ
ｄｅｎｓａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ」（第１図）に概説さ
れている在来の差圧制御は、ただ一箇の設定点しか持た
ない入力を容認している。しかしながら機械の運転速度
及び蒸気圧力及び凝縮水の流速が変化するときには、必
要とされる設定点は変化する。第２図に示されている如
く設定点の変化は上記の変数の複合的な関数であるか
ら、機械の運転者はしばしば差圧の設定点を広範囲な運
転条件に満すに必要とされる最も高い値に設定するであ
ろう。この様に差圧の設定点を最も高い値に設定するこ
とは、結果的に非効率的な運転をもたらす。その上、そ
うしたシステムは、水に満され易いことによっても又苦
しめられる。加えて、乾燥機の一群のサイホンの一つが
もし浸水したならば、適切な制御動作は乾燥機から水を
排出する一つの試みとして弁を少し開くべきであるにも
拘らず、固定的な差圧設定点を有しているため蒸気流制
御弁は少し閉じてしまうであろう。

第３図に示さているＪｕｓｔｕｓへの米国特許第２，８
６９，２４８号の流量制御の概念は、凝縮水と共に排出
される蒸気流の量を計測し制御することにより前述の問
題点の後者を回避する。その後に、乾燥機の一つが水で
満され始めたならば、前記制御弁は少し開くであろう。
しかしながらこのシステムは、全ての運転条件に対して
適切であるとは言えない一つの固定的設定点に於てのみ
作動する。

Ｊｕｍｐｅｔｅｒによる前述の論文に於て、第４図に描
かれているそのシステムは、分離タンクからの凝縮水の
流則に基く設定点を調節すべくマイクロプロセッサを使
用している。この制御装置は、凝縮水の流則が減少する
まで継続的に設定点を減少させることにより設定点を定
める。しかしながらこの様な接近は、運転に際して安定
的な操作点の付近もしくはその下に乾燥機を置く結果を
招く。多くの高速乾燥機に於て、乾燥機が水で満される
程差圧が低くなるまで凝縮水の流則は減少しないであろ
う。ひとたびこの様な事態が生じたならば、その後差圧
が増加させられた場合ですら乾燥機は浸水状態から回復
することが出来ないであろう。

本発明によれば、乾燥機部門の安定且効率的な運転のた
めに最適な差圧は如何なるものであるかを示すパラメー
タの重要性を認識することにより、従来技術による様々
な提案の前述の欠陥が克服される。この方法は、少なく
も機械の運転速度と凝縮速度との入力を必要とする。し
かしながらこの方法は、一般に蒸気圧入力をも必要と
し、その上、シート破損状況に際し設定点を調節すべく
シート破損感知器からの信号を入力として利用すること
も出来る。

このシステムの運転特性を示す前述のパラメータを入力
値として使用するうえに、本提案のシステムは蒸気流の
運動量のための設定点信号を用意する。このパラメータ
は、以下に述べられる如く、排出システムの安定且効率
的な運転を確実ならしめるに重要である。この蒸気流の
運動量は、蒸気流の比重と蒸気流速度の二乗との積に比
例する。このパラメータは、質量流量もしくは体積流量
である差圧の代りに出力パラメータとして提供される。
本発明により認識される正常な運転のための最適差圧
は、時折り起こる運転の不調に適応させるために最小限
度の差圧よりいくらか高めに設定されるよう求めれる。
それら時折の不調には、凝縮水の流量増大と小規模な差
圧変動と運転速度の増大とを含む。実際上、ほぼ０．１
４ｂａｒの差圧を付加するのが適切であることが立証さ
れた。

上記の方法は、Ｊｕｍｐｅｔｅｒによる前述の論文に述
べられているシステムの様には設定点の頻繁な調節や結
果的応答を必要とはしない。従来の提案に述べられてい
る如く、その様な制御動作はしばしば、第２図の曲線に
示されている最小差圧付近の不安定な領域へと運転を導
く。むしろ本システムは、第２図に示された如き実験的
に測定された関係をサイホン・システムを最も安定且効
率的な作用点へと調節するに利用する。本発明によるこ
のシステムは、蒸気排出口と低損失渦型流量計とを有す
る小さな放射状サイホン・ポンプの使用により一層増強
される。かかる作用の増強に関し、低圧力損失の要請は
放射状パイプの寸法増大もしくは少なめの蒸気流により
達成され得ることが認められる。従来、実施にあたって
は放射状パイプの寸法増大を利用するのが常であった。
しかしながら第２図一番上の曲線により示されている如
く差圧に対する蒸気流の感受性が増大し、乾燥機が安定
的差圧にて運転されている場合の蒸気流の流則が一般的
に過度に高くなる。即ち最小限度の差圧は約０．１４ｂ
ａｒも増加する。本発明は、放射状パイプの寸法を小さ
くした場合に、最小限差圧の上昇は比較的小さくて済む
一方、蒸気流の感受性低下が極めて有意義であるという
事実を利用している。運動量を最小限度より約０．１４
ｂａｒ高めの差圧の値に制御し且小さな放射状パイプを
使用することにより、機械運転中の不調の間に蒸気流は
さほど大きく変化することはない。それ故、弁と凝縮器
と接続パイプとは小形化されるに誂え向きに小さくな
り、差圧が低くてもシステムは安定的条件にて運転を継
続する。

本発明の上述の見地によれば、排出システムの運転は前
述のＪｕｓｔｕｓの特許に述べられている蒸気排出口の
使用により一層安定化される。本発明は不安定な点から
離すようにして乾燥機の運転を制御するけれども、蒸気
排出口の使用はシステムの大きな不調からすらも乾燥機
が回復し得ることを保証する。例えば、もし差圧がほん
の短い時間ですらもゼロまで減少させられたならば、サ
イホンの先端は凝縮水の中に水没するであろう。従来ど
おりの差圧制御を以てしては、遠心力に抗して凝縮水を
取除くには差圧の設定点が不適当であるので乾燥機は水
に満されたまま残るであろう。前述のＪｕｍｐｅｔｅｒ
によるシステムに於ては、差圧は、その増大が最早凝縮
水の流量増加をもたらさないことを制御装置が認識する
までの間のみ該制御装置により増大させられよう。しか
しながらＰｅｒｒａｕｌｔにより述べられた流量制御シ
ステム及びＪｕｓｔｕｓへの米国特許第２，８６９，２
４８号は、蒸気流設定点だけの流量を満足させるため差
圧を増大すべく試みる。しかしながら高速機に於ては、
残余の乾燥機を浸水から救出するにはその差圧では不充
分であるのに乾燥機部門の幾つかの浸水していない乾燥
機のみによってもその必要とされる流量が獲得されよ
う。本発明によるシステムに於ても、蒸気流の運動量設
定点は同様に設定点だけの流量を獲得するために差圧を
増大させよう。その上同時に、浸水した乾燥機の排水に
必要とされる差圧は、凝縮水の水位の上に置かれている
蒸気排出口から入る付加的蒸気流による排出凝縮水の比
重減少により減少させられる。さらに本システムは、凝
縮水流量の減少に起因して自動的に前記設定点を増大さ
せよう。これら三つの動作の複合的効果は、従来到達し
得なかった範囲の操作安定性を与える筈である。

本発明によるシステムに関連する第三の特色は、低損失
型計器の使用である。それらの低損失型計器は、小さな
絞りを有する単純なオリフィス型流量計もしくは渦型計
器を含んでよい。前者は当分野に於て使用されており、
蒸気流の運動量に正比例する圧力降下を与える。該圧力
降下は、測定されて制御装置の入力として使用され得
る。かかるオリフィス流量計は商業的に入手可能である
が、それにより得られる信号はしばしば体積流量又は重
量流量を与えるべく処理される。本発明により、むしろ
渦の流出頻度数が制御装置への直接入力として使用され
ることがここに提案される。この頻度数は、蒸気流の運
動量とも関連を有する。かかる装置は、圧力損失を与え
ることなく制御システムの一部として使用し得るので有
意義である。

本発明の他の特色は、蒸気流の流量のための設定点を選
択する方法にある。注意深いテストにより、第２図に示
されているものと同様な一組の曲線を確定し得る。希望
通りの運転に対する設定点は、運転速度と乾燥機の圧力
と凝縮速度とサイホンの寸法との与えられた条件に対す
る差圧の最小位置へ先ず初めに置いてみることにより決
定され得る。

この値に対し前述の如く、運転中の小規模な不調を許容
すべく約０．１４ｂａｒの増加分が付加される。続い
て、この差圧に対応する蒸気流量が、設定点として用い
られる蒸気流の運動量算出に使用される。

これら一連の計算は如何なる形状のサイホンに対しても
なされることが可能であり、次いで、その運動量設定点
の値はそれぞれの運転速度に対する凝縮負荷の関数とし
てプロットされる。そののち制御装置は、第２図の曲線
を使用して希望通りの設定点を算出するための入力とし
て、計測された凝縮速度と運転速度とを使用する。この
形式の典型的な曲線の幾つかが第５図に示されている。
時折、こうした手続きにより決定された設定点が非凝縮
性ガスの適切な排出に必要とされる値より少なめの蒸気
体積流量しか与えないことが有るということが認められ
た。従って、有る特定の体積流量を最小限度として設
け、この最小限度が常に満足させられるよう点検し且確
実にするためにも制御装置を使用することが推賞されて
よい。

本発明の主要な目的は、従来技術による提案の前述の欠
陥を克服しウェブ乾燥技術に有意義な貢献を成し得る、
紙乾燥機の回転円筒から凝縮水を抜き取るための方法並
びに装置を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、凝縮していない蒸気の運動
流量を直接制御することにより、加熱される乾燥機を跨
いでの差圧を該乾燥機の運転速度と凝縮水流量とに応じ
て間接的に制御する方法を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、入力ラインと出力ラインと
の間の差圧が可能な限り低く保たれると同時に凝縮水に
よる乾燥機への充満が抑止されるよう、運転速度感知器
と凝縮速度感知器とによりそれぞれ発生させられる制御
信号が出力弁の最適比率設定を決定すべく制御装置によ
り比較されるようにしてウェブ乾燥機の蒸気入出力ライ
ン間の差圧を制御するための制御装置を与えることであ
る。

本発明の他の目的は、図面と記述と添付された請求の範
囲との開示から当業者には速やかに明白となるであろ
う。

発明の概要 本発明は、ウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ライン
との間の差圧を制御するための方法並びに制御装置に係
る。この装置は、蒸気と凝縮水と非凝縮性ガスとの乾燥
機外への流れを選択的に制御するために乾燥機の出力ラ
インの中に配置されている選択的に制御可能な出力弁を
含む。該出力弁の動作をその全開設定と全閉設定との間
にて選択的に制御するため、出力弁作動手段が該出力弁
に隣接して配置されている。乾燥機の回転速度を感知
し、感知された前記乾燥機の回転速度に比例する第一制
御信号を発生させるため、運転速度感知手段が前記乾燥
機に近接して配置されている。凝縮水の層が乾燥機の内
部に蓄積する速度を感知し、感知されたその蓄積速度に
比例する第二制御信号を発生させるため、凝縮速度感知
手段が設けられている。制御手段は、前記運転速度感知
手段と前記凝縮速度感知手段とによりそれぞれ発生させ
られる制御信号に応じて前記出力弁作動手段を選択的に
付勢し得るよう該出力弁作動手段に接続されている。入
出力ライン間の差圧が可能な限り低く保たれると同時に
凝縮水による乾燥機への充満が抑止されるよう、前記出
力弁の最高比率設定を決定すべく前記運転速度感知手段
と前記凝縮速度感知手段とからの信号を前記制御手段が
比較するようにして配置されている。

本発明の一層特定的な実施例に於て制御装置は、乾燥機
内へ入る蒸気の圧力を感知してその感知された入力ライ
ン圧力に比例する第三制御信号を発生させるため、前記
蒸気入力ラインに近接して配置されている入力蒸気圧感
知手段を含む。前記入力蒸気圧感知手段からの前記第三
制御信号は、さらに出力弁の最適比率設定を決定するた
め前記制御手段により比較される。

その上制御装置は、ウェブの破損を感知してかかるウェ
ブの破損を示す第四制御信号を発生させるため、ウェブ
に近接して配置されているシート破損感知手段を含む。
前記破損感知器からの前記第四制御信号は、そうしたウ
ェブの破損が生じた際の蒸気流の過度の浪費を抑止する
ため前記出力弁の最適比率設定をさらに決定するように
して制御装置により比較される。

加えて制御装置は、乾燥機から流出する蒸気流の運動量
を感知するため前記出力ライン中に配置されている蒸気
流感知手段を含む。前記蒸気流感知手段は、蒸気流の運
動量に比例する第五制御信号を発生させる。かかる第五
信号は、乾燥機内から凝縮水を排出するこのシステムの
安定且効率的な運転を確実なものとするため前記出力弁
の最適比率設定を更に確定するようにして制御手段によ
り比較される。

制御装置は蒸気流の運動量を計測するため前記出力ライ
ン内に配置されているオリフィス流量計手段を含む。前
記オリフィス流量計は、蒸気流の運動量に正比例する圧
力降下を与えるための流量制限通路を有する。その上、
蒸気流の運動量を感知するため前記通路を跨いで蒸気流
感知手段が接続されている。

本発明の特定的な実施例に於て、制御手段はマイクロプ
ロセッサであり、乾燥機は該乾燥機内に配置されている
放射状サイホン手段を含む。前記のサイホン・パイプ
は、２．２９ｃｍ以下の内径を有する。

以下に述べる如く、添付図面と詳細な説明との中には本
発明の特定的な実施例が記述されているけれども、本発
明のかかる提示実施例は単に本発明による装置及び方法
が如何にして実施されてよいかを示す一例として与えら
れたものにすぎず添付した請求の範囲に定義されている
本発明の趣旨と範疇とから離脱することなくこの基本的
概念の数多くの変型が使用され得ることが当業者により
認められるであろう。

その上、本発明は特に製紙機械の乾燥部に対し適用され
て述べられているけれども、添付された請求の範囲によ
り定義されている如く本発明は如何なる適切な材料のウ
ェブ乾燥のための制御システムへの適用をも意図してい
るものであることが認められるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、上に述べられた如く「Ｐａｐｅｒ Ｍａｃｈ
ｉｎｅ Ｓｔｅａｍ ＆ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ」内にてＨ．Ｐ．Ｆｉｓｈｗｉｃｋにより略
述されている在来の差圧制御に関する従来の提案のブロ
ック図である。

第２図は、蒸気流量に対する乾燥機の差圧を示すグラフ
である。

第３図は、上に述べられたＪｕｓｔｕｓへの米国特許第
２，８６９，２４８号の第３図に略記されている流量制
御の概念を示す。

第４図は、前述のＴＡＰＰＩ １９８４の第３４７頁内
のＪｕｍｐｅｔｅｒの論文により教えられたＪｕｍｐｅ
ｔｅｒによる先行する開示を示す。

第５図は、与えられたサイホン形状を使用しての代表的
曲線を図示し且蒸気流の運動量に対する凝縮速度を示す
グラフである。

第６図は、本発明による制御装置の概略図である。

第７図は、第６図に示されたものと同様の、但しそこへ
バックアップ用手動操作のための従来通りの差圧及び／
又は流量制御システムが結合されている装置の概略図で
ある。

これら図面の多様な図を通じて、同様な部分品を示すに
は同様の参照番号が使用されている。

以下は、各図面の多様な図を通じて使用される略語の、
その意味を伴なう一覧表である。

第１図 ｄｐｃ……差圧制御器 ｐｃ……圧力制御器 △ｐ……（蒸気）差圧 ｄｐｔ……差圧変換器 ｐｃｖ……圧力制御弁 ｄｐｃｖ……差圧制御弁 ｖｂ……真空抽気口 ｖｃ……真空コンデンサ ｖｃｖ……真空制御弁 ｌｃ……液位制御器 ｖｒ……真空容器 ｖａｃ……真空ポンプ ｓ……分離器 ｌｃｖ……液位制御弁 ｃｐ……凝縮水ポンプ ｖｐ……真空ポンプ 第３図 ｆｒｃ……流量記録計及び制御器 ｐｒｃ……圧力記録計及び制御器 ｄｐｔ……差圧送信機 ｐｔ……圧力送信機 第４図 ｐｃ……圧力制御器 ｄｐ……差圧 第７図 ｐ……（蒸気）圧力 μｐ……マイクロプロセッサ（コンピュータ） ｐｃ……圧力制御器 ｄｐ……（蒸気）差圧 ｒ／ｃ……記録計及び制御器 ｓｈｔ ｂｋ……シート破損 好ましい実施例の説明 第１図と第３図と第４図とは、乾燥機外郭の外への凝縮
水の排出を制御するための従来技術による多様な制御装
置を示す。

第２図は、サイホン・システムを最も安定且効果的な動
作点へと調節するに使用されるグラフを示す。

第５図は、希望通りの設定点を算出すべく計測された凝
縮速度と運転速度とを入力して使用することにより制御
装置を調節するに使用されるグラフである。

第６図は、本発明の一つの特定的な実施例を示してお
り、蒸気入力ラインもしくは蒸気供給ライン１２と符号
１４により全体的に示されているウェブ乾燥機１６の出
力ラインとの間の差圧を制御するための符号１０にて全
体的に示されている制御装置を示す。装置１０は、供給
ヘッダ２０から乾燥機１６内への蒸気の流れを選択的に
制御するため、蒸気入力ライン１２内に配置されている
入力制御弁１８を含む。蒸気と凝縮水と非圧縮性ガスと
の乾燥機１６からの流出を選択的に制御するため、選択
的に制御可能な出力弁２２が乾燥機１６の出力ライン１
４内に配置されている。入力弁１８の動作をその全開設
定と全閉設定との間に圧力制御器２６に従って選択的に
制御するため、入力弁作動手段２４が入力弁１８に隣接
して配置されている。出力弁２２の動作をその全開設定
と全閉設定との間に選択的に制御するため、出力弁作動
手段２８が出力弁２２に隣接して配置されている。乾燥
機１６の回転速度を感知して乾燥機１６のその感知され
た回転速度に比例する第一制御信号を発生させるため、
運転速度感知手段３０が乾燥機１６に近接して配置され
ている。乾燥機１６内への凝縮水層の蓄積速度を感知し
てその感知された蓄積速度に比例する第二制御信号を発
生させるため、凝縮速度感知手段３２が凝縮水ポンプ３
４と凝縮水返送ライン３６との間に配置されている。符
号３８にて全体的に示されている制御装置は、入力ライ
ンと出力ラインとの間の差圧が可能な限り低く保たれる
一方で凝縮水による乾燥機１６の浸水が抑制されるよ
う、制御手段３８が速度感知手段３０と凝縮速度感知手
段３２とから受取った信号を比較して前記出力弁の最適
比率設定を決定するようにして、速度感知手段３０と凝
縮速度感知手段３２とにより発生させられる制御信号に
応じて作動手段２８を選択的に付勢し得るようにして出
力弁作動手段２８に接続されている。

第６図に示されている如く制御装置１０はその上に、入
力弁１８と乾燥機１６との間の蒸気圧を感知し入力弁１
８と乾燥機１６との間の感知されたその圧力に比例する
第三制御信号を発生させるための入力蒸気圧感知手段４
０をも含む。入力蒸気圧感知手段４０からの前記第三制
御信号は、出力弁２２の尚一層の最適比率設定を決定す
るため制御手段３８により比較される。

前述の感知手段に加えて、制御装置１０はその上に、ウ
ェブの破損を感知しかかる破損を示す第四制御信号を発
生させるため該ウェブに近接して配置されているシート
破損感知手段４２をも含む。破損感知器４２からの前記
第四制御信号は、出力弁２２の尚一層の最適比設定を決
定しかかるウェブの破損が起きた場合の蒸気流の過度の
浪費を抑止するための制御手段３８により比較される。

制御装置１０はその上に、乾燥機１６から出て行く蒸気
流の運動量を感知するため分離タンク４６と出力弁２２
との間に配置されている蒸気流感知手段４４をも含む。
蒸気流感知手段４４は、蒸気流の運動量に比例する第五
制御信号を発生させる。この第五信号は、乾燥機１６内
から凝縮水を排除するためのシステムの安定且効率的な
運転を確実なものとするため、出力弁２２の尚一層最適
な比率設定を決定するようにして制御手段３８により比
較される。

第７図は一つの交替可能な実施例を示しており、その中
では制御装置１０Ａは蒸気流の運動量を計測するため出
力ライン１４Ａ内に配置されている符号４３Ａにて全体
的に示されているオリフィス流量計手段を含む。オリフ
ィス流量計４３Ａは、運動量に正比例する圧力降下を生
じさせるための流量制限通路４５Ａを含む。蒸気流感知
手段４４Ａは蒸気流の運動量を感知するため通路４５Ａ
を跨いで接続されている。

本発明の提示された実施例に於て、制御手段３８はマイ
クロプロセッサであり、乾燥機１６は凝縮水をそこから
除去するため乾燥機１６内に配置された第６図に概略的
に示されている放射状サイホン手段４８を含む。サイホ
ン手段４８は、２．２９ｃｍ未満の内径を有するサイホ
ン管を含む。

第６図に示されている如く、マイクロプロセッサであっ
てよい制御手段３８は、機械速度入力５０と凝縮水流量
入力５２と入力ライン圧力入力５４と破損入力５６と蒸
気流入力５８とを含む多くの入力を有する。制御器３８
の出力は、その後フィードバック制御のために再び感知
されることになる蒸気流の流量を制御するため、少なく
も一つの設定点を有する。制御手段３８は、凝縮水流量
入力５２と機械速度入力５０とを入手する。加えて、制
御器は蒸気圧入力５４を有してもよい。その上、蒸気流
制御設定点は蒸気流の運動量に比例する値である。その
設定値は、最小差圧を上廻ること０．０７ｂａｒ乃至
０．２１ｂａｒに相当し０．１４ｂａｒであるのが好ま
しい。このシステム１０は、乾燥機のサイホンに設けら
れた蒸気排出口６０と２．２９ｃｍ未満の内径を有する
放射状サイホン管４８とを使用する。

本発明の提示実施例に於て、流量感知計器４４は渦型計
器であり、このシステムは水蒸気以外の凝縮性蒸気に用
いられてもよい。制御手段出力６２は、循環バルブと第
７図の在来の熱コンプレッサ・システム内の熱コンプレ
ッサ・バルブとの双方のための設定点を供給してよい。
制御手段は、適切な容積の非凝縮性ガスの排出を保証し
得る特定の体積流量を最小値として保つよう設定されて
よい。

蒸気流の運動量のための設定点の値は、凝縮水の流量増
加に伴って減少し機械運転速度の増加に伴って増大する
であろう。

第７図に示されている如くこのシステムには、予備の手
動運転のための従来通りの差圧制御システム及び／又は
流量制御システムが結合されてよい。

本システムの運転に際し適切な差圧を以て正常に運転す
るためには、運転中に時折起こる不調に適応させるため
最小差圧よりも幾分高めに設定されねばならない。付加
される差圧はほぼ０．１４ｂａｒであるのが適切である
ことを経験が示している。本システムの作用は、上に述
べられた如く小さな放射状サイホン管と蒸気排出口と低
損失渦型流量計との使用により一層強化される。圧力の
かかる低損失は、放射状パイプの寸法増大かもしくは蒸
気流を少なめにすることにより達成され得る。本発明
は、放射状パイプの寸法を減少させたとき、最小差圧の
増加は比較的少なく、その一方、蒸気流に於ける感度の
低下は極めて有意義であるという事実を利用する。差圧
をその最小値より約０．１４ｂａｒ持ち上げ得る値へと
前記運動量を制御することにより、また、小さな放射状
パイプを使用することにより、機械運転中の不調の間に
も蒸気流はさほど大きく変化することはない。その結
果、弁とコンデンサと接続パルプとは小形化されるに誂
え向きに一層小さくなり、このシステムは差圧が小さな
場合ですら安定した状態で運転を継続する。蒸気排出口
の使用は、システムの大きな不調からすらも乾燥機が回
復し得ることを保証する。設定点の流量を増加させるた
め蒸気流運動量の設定点は同様に差圧をも増大させ、シ
ステム凝縮水流量の減少に起因して設定点を自動的に増
大させよう。加えて、浸水させられた乾燥機から排出す
るに必要とされる差圧は同時に、凝縮水層の上方に配置
された蒸気排出口から流入する付加的蒸気流による排出
される凝縮水の感受性増大によって減少させられる。こ
れら三つの作用の総合的効果は、従来達成し得なかった
範囲の運転安定性を与える筈である。

渦型計器の小さな絞りを伴なう単純なオリフィス流量計
を設けることにより、圧力降下が計測され制御器の入力
として使用され得る。

希望通りの運転の設定点は、運転速度と乾燥機圧力と凝
縮速度とサイホンの寸法との与えられた諸条件に対する
最小差圧の点へ先ず置いてみることにより決定され得
る。運転中の小規模な不調を許容すべくこの値に対して
幾らかの増加分、通常０．１４ｂａｒが付加される。こ
の差圧に対応する蒸気流量がそののち、設定点として使
用される蒸気流の運動量を算出するに使用される。

本発明は適切な設定点を順次算出する制御器への入力と
して前述の各パラメータを使用するものであり、本シス
テムは従来技術の諸提案に述べられている如き設定点の
頻繁な調整や得られる応答の監視を必要とすることはな
い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガーヴィン，スタンレイ・ピー・ジュニア アメリカ合衆国 ウイスコンシン州、ジェ ーンズヴィル、ノース．ワシントン 485

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気と凝縮水と非凝縮性ガスとの乾燥機外
   への流れを選択的に制御するため前記乾燥機の出力ライ
   ン内に配置されている選択的に制御可能な出力弁と、前
   記出力弁の動作をその全開設定と全閉設定との間で選択
   的に制御するため前記出力弁に近接して配置されている
   出力弁作動手段と、前記乾燥機の回転速度を感知し前記
   乾燥機の感知された前記回転速度に比例する第一制御信
   号を発生させるため前記乾燥機に近接して配置されてい
   る運転速度感知手段と、前記乾燥機内に凝縮水の層が蓄
   積する速度を感知し感知された前記蓄積速度に比例する
   第二制御信号を発生させるための凝縮速度感知手段と、
   入力ラインと前記出力ラインとの間の差圧は可能な限り
   低く保たれる一方で前記凝縮水による前記乾燥機への充
   満が抑止されるよう前記運転速度感知手段と前記凝縮速
   度感知手段とから得られる前記信号を制御手段が比較す
   るようにして前記運転速度感知手段と前記凝縮速度感知
   手段とにより各々発生させられる前記制御信号に応じて
   前記作動手段を選択的に付勢するため前記出力作動手段
   を操作可能なように接続されている前記制御手段とを含
   むウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ラインとの間の
   差圧を制御するための制御装置。