JPS614947A - 流動物体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】 技術分野 本発明は、缶体内の輸送中或いは貯蔵中等における粉体
状、流体状、液体状の流動物体中の水分を、光の吸収特
性に基づいてｆＴ続的に測定する方法並びにその装置に
関するものである。

従来技術 従来から、輸送中の流動物体の水分測定方法としては、
その流動せしめられている部分からサンプルを採取して
、湿り状態と乾燥状態での重量を測定し、その値から水
分含有量を測定する方法や、赤外線を流動物体に対して
直接に照射し、その反射或いは透過する赤外線の光量の
変化を測定して、それに基づいて水分量を求める方法等
が知られている。

より具体的には、後者の赤外線方法による測定の状況の
一例が第４図に示されているが、そこにおいては、ベル
トコンベヤ３１にて輸送される所定の物体３２が、赤外
線水分計３３にて測定されるようになっている。

すなわち、ベルトコンベヤ３１は、矢示３４の方向に回
転駆動せしめられており、これによって前工程３５から
の物体３２がベルトコンベヤ３１にて移送され、後工程
３６に移されるようになっている。そして、このベルト
コンベヤ３１から上方に少し離れたところに、赤外線水
分計３３が設置され、その赤外線照射窓３７から、赤外
線がベルトコンベヤ３１にて移送中の物体３２に対して
照射せしめられ、そして該物体３２．の表面で反射し、
赤外線受光窓３Ｂから水分計３３の中の赤外線センサに
導き入れられるようになっている。

また、物体３２の表面の水分測定のために、照射赤外線
としては、水分によって吸収を受は難い波長の赤外線と
、水分によって吸収を受ける波長の赤外線が、２〜４波
長使用されている。そして、それらの各波長の赤外線を
、順次、物体３２に照射し、その水分によって吸収され
る度合を、反射光の光量を水分計３３の赤外線センサで
測ることによって求め、以てかかる物体３２の表面の水
分を測定することができるのである。

解決すべき問題点 しかしながら、このような従来の水分測定手法には、未
だ解決されるべき幾つかの問題点が内在しており、例え
ば前述の乾燥による水分測定手法・では、採取した試料
を乾燥するために、約１時間程の乾燥操作が必要となる
ところから、試料の水分値に応じて迅速な対応処置が必
要な場合にあっては、これを用いることができないので
ある。

また、図示の赤外線による水分測定手法においては、複
数種類の赤外線を、順次、被測定物体に対して照射せし
めるものであるところから、例えば３波長の赤外線を用
いた場合には、それら各波長のものから得られる３つの
データに基づいて演算して、水分値を出力することにな
り、このために３波長の赤外線が順次照射される１サイ
クルに、ある程度の時間が必要とされ、そして赤外線が
照射される面積を基に水分量が計算されるものである以
上、所定の輸送物体を載置したベルトコンベヤの移送速
さが所定の値以上に速くなると、測定誤差が大きくなる
欠点があった。けだし、移動せしめられるベルトコンベ
ヤ上の物体に対して、３種類の波長の赤外線を同時には
照射せしめ得ないからである。また、このような赤外線
による測定方式にあっては、ベルトコンベヤ上の被測定
物体の表面の高さのムラが、測定誤差を大きくする欠点
も内在しているのである。

解決手段 本発明は、かくの如き従来の測定手法の欠点を解消しよ
うとするものであって、スクリュコンヘヤのような移送
機構内で物体が攪拌作用を受けることによって、被測定
物体の表面の高さが激しく変動する場合にも精度の良い
測定を行なうことのできる、流動物体の水分測定方法及
び装置を提供するものである。また、本発明において、
水分計本体と被測定物体との間の赤外線の照射と受光を
、光ファイバーを通じて行なうようにすることによって
、水分針本体を被測定物体から隔てて、測定機器を作動
させるに適した環境に設置し得るようにすることにより
、例えば放射線等の悪影響を避けるようにしたものであ
る。

すなわち、本発明は、缶体内を流動せしめられる物体の
水分含有量を測定する方法において、かかる流動物体の
接触する缶体壁部の一部を可動壁として、該可動壁の後
退作動により該缶体の壁部−から外方に突出する前記流
動物体の収容凹所を形成せしめると共に、該収容凹所内
に導かれる前記流動物体に対して赤外線を照射して、そ
の反射あるいは透過した赤外線の光量の変化を検出する
ことにより、該流動物体の水分含有量を測定するように
したのである。

また、本発明にあっては、かかる方法を実施するために
、（ａ）所定の物体が流動せしめられる缶体の該物体接
触壁部に、缶体外に突出した状態において設けられた、
該缶体内に連通ずる測定筒と、（ｂ）該測定筒内に収容
され、前記流動物体が実質的に漏洩しない状態において
摺動せしめられる、該測定筒の前記缶体に対する開口部
を閉じて該缶体の壁部の一部を構成する可動壁と、（Ｃ
）該可動壁を前進・後退作動せしめ、その後退作動によ
って前記測定筒内に前記流動物体の収容凹所を形成せし
める駆動手段と、（ｄ）前記測定筒内の収容凹所に導か
れた前記流動物体に対して赤外線を照射せしめる赤外線
照射手段と、（ｅ）前記収容凹所内の流動物体から反射
され或いはそれを透過した赤外線の光量の変化を検出す
る赤外線検出手段とを含んで構成される装置が、好適に
用いられることとなる。

なお、このような流動物体の水分測定装置においては、
測定筒は、一般に缶体の下部ないしは底部に設けられ、
可動壁の後退作動によって形成される収容凹所内に、か
かる缶体内の流動物体が主として重力の作用により落下
、収容せしめられるように構成されており、またそのよ
うな測定筒の少なくとも一部が透明部材にて構成されて
、赤外線照射手段にて照射される赤外線を内部に受は入
れ、また内部に収容された流動物体による、反射され或
いはそれを透過した赤外線を、赤外線検出手段に導くよ
うになっている。

そして、本発明にあっては、このような赤外線照射手段
や赤外線検出手段にて構成される赤外線水分針を、測定
筒の設置部位より可及的に離隔せしめて、そのような水
分計を作動させるに適した環境に置くことができるよう
にするために、かかる赤外線照射手段や赤外線検出手段
において、赤・外線を導く部材として光ファイバーが好
適に利用されることとなるのであり、これによって放射
線を発する物体の水分含有量の測定等にも好適に利用し
得ることとなったのである。

実施例 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明することとす
る。

まず、第１図において、８は、傾斜して配置された円筒
状の缶体であり、その傾斜した下端部分の上部に移送物
体投入口１０が設けられ、またその上端部分の底部には
移送物体送出口１１が設けられている。また、缶体８の
内部には、同軸的にスクリュ１２が設けられており、こ
のスクリュ１２は、モーフ１３にて回転駆動せしめられ
得るようになっており、そして移送物体投入口１０から
投入された所定の粉体状、流体状等の物体１４が、該ス
クリュ１２の作動によって缶体８内を斜め上方に流動せ
しめられて、移送されるようになっている。

そして、このようなスクリュコンヘヤ構造の缶体８には
、前記移送物体送出口１１に近接して、その内部を移送
せしめられる流動物体１４に接触する缶体８の壁部、換
言すれば缶体底部の一部を構成する可動壁１５が設けら
れており、シリンダ等の適当な駆動手段１６による前進
、後退作動（往復動）によって、缶体８底部に外方に突
出して設けられた測定筒１７の内壁に摺接しつつ移動せ
しめられ、前記缶体８内の流動物体１４が、かかる測定
筒１７と可動壁１５との間の隙間から、実質的に漏洩し
ないようになっている。また、この可動壁１５は、測定
筒１７内において、駆動手段１６にて前進作動廿しめら
れることにより、ピストンとして機能し、シリンダとな
る測定筒１７内に導かれた缶体８内を流動する流動物体
１４が、前記缶体８内に押し戻されるようになっており
、またかかる可動壁１５が後退作動せしめられると、測
定筒１７内に、缶体８内部に連通ずる流動物体１４の収
容凹所が形成されるようになるのである。

なお、かかる測定筒１７は、その一部分若しくは・その
全体が赤外線を透過し得る物体、例えば石英ガラス等の
ガラス材料にて作られており、またこの測定筒１７と駆
動手段１６を内部に収容、固定したハウジング１８が、
缶体８の底部に取り付けられている。

かかる測定筒１７の細部について、第２図（ａ）及び（
ｂ）に基づいて説明するならば、測定筒１７の側面には
、光ファイバー１９が留金具２０によって固定されてい
る。そして、この光ファイバー１９には、赤外線の導光
照射ファイバー２１と受光導光ファイバー２２が含まれ
ている。この導光照射ファイバー２１によって、各種の
波長の赤外線を光源２５から導き、測定筒１７の中に充
満した流動物体１４に照射せしめ、また該流動物体１４
の表面から反射する赤外線を、受光導光ファイバー２２
に°て検出部（赤外線センサ）に導き、かかる検出部に
て赤外線の水分によって吸収される度合を検出すること
によって、流動物体１４の含有水分量を測定するのであ
る。なお、各種の波長の赤外線を照射する場合に、可視
光線を一定時間間隔毎に照射するようにして、焦点を合
わせるようにすることは、望ましいことである。

従って、かかる構成の装置における水分測定に際しては
、まず、可動壁工５は、所定時間毎に駆動手段１６の作
動によって断続的に往復運動セしめられ、かかる可動壁
１５が缶体８の外方へ移動して、測定筒１７内に収容凹
所が形成された時（第１図の状況）に、缶体８内を移送
せしめられている流動物体Ｉ４は、主として重力の作用
によって、測定筒１７内に落下、収容されて、測定筒１
７内の凹所を充満せしめる。そして、この測定筒１７内
に充満した流動物体１４は、缶体８の中の流動物体１４
．がスクリュ１２によって移動せしめられていても、か
かる缶体８の中の流動物体の移動の影響を実質的に受け
ず、静止しているところから、この状態において、赤外
線の照射による水分の測定を行なうことにより、測定対
象が移動することによって生ずる測定誤差は０となるの
である。

そして、この赤外線による水分量の測定が終了−した後
、可動壁１５が缶体８の壁面と同レベルまで移動せしめ
られて、測定筒１７の前記缶体８に対する開口部が閉塞
せしめられるようにされると、測定筒１７内に充満して
いた流動物体１４は、缶体８内に押し戻され、再びスク
リュ１２の作用によって所定の方向に移送されるように
なるのである。

また、測定の次のサイクルは、上記の如き操作の繰返し
となるが、測定筒１７内には、可動壁１５の前進、後退
作動によって、常に新しい測定されるべき流動物体１４
が収容されることとなるのである。

因みに、かかる第１図の例示の如き装置を用いて、次の
ようにして流動物体としての樹脂の水分量が測定された
。なお、測定筒１７は、石英ガラスで作られ、また可動
壁１５も石英ガラスで作られており、更に光フアイバー
ケーブル１９が、第２図に示される如く測定筒１７に取
り付けられ、また導光照射ファイバー２１と受光導光フ
ァイバー２２は、何れも石英ガラスで作られている。そ
して、光フアイバーケーブル１９の長さは５ｍであった
。

スクリュコンベヤ（８）の中には、乾燥工程から出た平
均粒径的２ｍｌの樹脂が移送されている。

可動壁１５は、１５秒毎に５秒間、缶体８の外の方向に
変移せしめられた。また、この可動壁１５が変移するこ
とによって測定筒１７の中に充満する樹脂の水分を、通
常の赤外線水分計を用いて測定したところ、測定指示値
は±０．０５％Ｈ２０程度の変動しかなく、その水分測
定を極めて安定的に行なうことができた。

これに対して、赤外線をスクリュコンベヤの中で移送さ
れている＋４脂に対して直接照射せしめて、その反射赤
外線により水分を測定するよう止した場合にあっては、
測定指示値が±１％Ｈ２０の変動があり、測定が著しく
不安定であった。

なお、本発明は、かかる例示の具体例にのみ限定して解
釈されるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更
、修正、改良等を加え得るものであり、本発明が、その
ような実施形態のものをも含むものであること、言うま
でもないところである。

例えば、第３図には、流動物体１４が透明である場合に
、赤外線を透過させて、水分を測定する手法に、本発明
を通用した場合の構成の一つが示されている。そこにお
いては、測定筒１７の一方の側面に赤外線の導光照射フ
ァイバー２３が留金具２０によって固定されており、そ
してこれに相対する側に、受光導光ファイバー２４が留
金具２０によって固定されている。各種の赤外線が透明
な流動物体を透過する時に、水分によって吸収される度
合を測定することにより、該流動物体の含有水分量を求
めることができるのである。

効果と用途 以上述べたように、本発明によれば、（１）移送機構内
で被測定物体の表面の高さが激しく変動する場合にも、
測定時に被測定物体を測定筒の収容凹所に収容せしめて
、静止させ得るところから、被測定物体の被測定面の高
さが変動することによる誤差は０となり、また被測定面
が移動することによる誤差も０とすることができる。ま
た、（２）可動壁によって測定筒の内壁の汚れを除去す
ることも可能と為し得、更に（３）赤外線検出機構（水
分計）本体と被測定物体との間の赤外線の照射と受光は
、例えば光ファイバー等を通じて行なうようにすること
により、そのような赤外線検出機構本体を、被測定物体
の位置する環境雰囲気から隔絶した場所に置くことがで
きることとなり、被測定物体が放射能を持っているよう
な場合や測定位置が防爆上の危険場所である場合にも、
赤外線検出機構本体を種々の悪影響の及ばない場所に設
置することが可能となり、これによって水分測定の作業
の安全性の向上も図り得るのである。

従って、かかる本発明に従う手法並びに装置は、（ａ）
スクリュコンベヤ中を移送される樹脂粉末の水分測定、
（ｂ）下水汚泥の押出成形機中におりる水分測定、（Ｃ
）セメントの混練機中における水分測定、（、ｄ）サイ
ロに収容し或いは移送中の穀物の水分測定等に適用され
て、流動物体に対。

する水分の添加、除去操作を効果的に行なうことができ
るようになり、被測定物体の品質向上及び被測定物体を
加工するに要するエネルギの節減等を効果的に図り得て
、そこに、工業上大きな意義を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面説明図であり、第
２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１図に示す装置にお
εする測定筒部分の正面断面説明図及び側面断面説明図
であり、第３図は本発明の一つの変形例を示す第２図（
ａ）に相当する説明図であり、第４図は従来の水分測定
の一例を示す説明図である。 ８；缶体　　　　　１２：スクリュ １４：流動物体　　１５：可動壁 １６；駆動手段　　１７：測定筒 １９：光フアイバーケーブル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）缶体内を流動せしめられる物体の水分含有量を測
   定する方法にして、かかる流動物体の接触する缶体壁部
   の一部を可動壁として、該可動壁の後退作動により、該
   缶体の壁部から外方に突出する前記流動物体の収容凹所
   を形成せしめると共に、該収容凹所内に導かれる前記流
   動物体に対して赤外線を照射して、その反射或いは透過
   した赤外線の光量の変化を検出することにより、該流動
   物体の水分含有量を測定するようにしたことを特徴とす
   る流動物体の水分測定方法。
2. （２）所定の物体が流動せしめられる缶体の該物体接触
   壁部に、缶体外に突出した状態において設けられた、該
   缶体内に連通する測定筒と、 該測定筒内に収容され、前記流動物体が実質的に漏洩し
   ない状態において摺動せしめられる、該測定筒の前記缶
   体に対する開口部を閉じて該缶体の壁部の一部を構成す
   る可動壁と、 該可動壁を前進・後退作動せしめ、その後退作動によっ
   て前記測定筒内に前記流動物体の収容凹所を形成せしめ
   る駆動手段と、 前記測定筒内の収容凹所に導かれた前記流動物体に対し
   て赤外線を照射せしめる赤外線照射手段と、 前記収容凹所内の流動物体から反射され或いはそれを透
   過した赤外線の光量の変化を検出する赤外線検出手段と
   を、 含むことを特徴とする流動物体の水分測定装置。
3. （３）前記測定筒が前記缶体の下部乃至は底部に設けら
   れ、前記可動壁の後退作動により形成される収容凹所内
   に、前記缶体内の流動物体が主として重力の作用により
   落下、収容せしめられるようにした特許請求の範囲第２
   項記載の水分測定装置。
4. （４）前記測定筒の少なくとも一部が、透明部材にて構
   成される特許請求の範囲第２項又は第３項記載の水分測
   定装置。
5. （５）前記赤外線照射手段が光源からの赤外線を前記測
   定筒に導く光ファイバーを有し、且つ前記赤外線検出手
   段が前記流動物体から反射され或いはそれを透過した赤
   外線を検出部に導く光ファイバーを有している特許請求
   の範囲第２項乃至第４項の何れかに記載の水分測定装置
   。
6. （６）前記可動壁がピストンとして機能し、シリンダと
   なる前記測定筒内に導かれた流動物体が、前記駆動手段
   による該可動壁の前進作動によって前記缶体内に押し戻
   される特許請求の範囲第２項乃至第５項の何れかに記載
   の水分測定装置。