(57)【要約】【課題】簡単な構成で、抄紙機ラインの運転中にドライヤロール内部のリミング状態を検出することができる抄紙機用のドライヤ制御装置を得る。【解決手段】抄紙機ラインに設けられ、内部に注入された蒸気によってシート材１を乾燥させながら、次工程に搬送するドライヤロール２と、ドライヤロール２を駆動する電動機３と、電動機３に対する速度指令値に基づいて、トルク基準で電動機３をフィードバック制御する駆動制御装置５と、ドレインが内部に溜まっていないドライヤロール２を駆動するために電動機３に必要なメカロストルクが記憶されたメカロス記憶手段１１とを備える。そして、上記速度指令値、駆動制御装置５におけるトルク指令値、及び上記メカロストルクに基づいて、ドライヤロール２の内部のリミング状態を判定する。【選択図】図１
2009013542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機ラインに設けられ、内部に注入された蒸気によってシート材を乾燥させながら、次工程に搬送するドライヤロールと、
前記ドライヤロールを駆動する電動機と、
前記電動機に対する速度指令値に基づいて、トルク基準で前記電動機をフィードバック制御する駆動制御装置と、
ドレインが内部に溜まっていない前記ドライヤロールを駆動するために前記電動機に必要なメカロストルクが記憶されたメカロス記憶手段と、
前記速度指令値、前記駆動制御装置におけるトルク指令値、及び前記メカロストルクに基づいて、前記ドライヤロールの内部のリミング状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする抄紙機用のドライヤ制御装置。
【請求項２】
判定手段は、速度指令値に基づいてドライヤロールの運転状態を低速運転と高速運転とに分けるとともに、前記低速運転時におけるトルク指令値及びメカロストルクの大小比較結果と、前記高速運転時における前記トルク指令値及び前記メカロストルクの大小比較結果との双方の比較結果に基づいて、前記ドライヤロール内部のリミング層の発生を検出することを特徴とする請求項１に記載の抄紙機用のドライヤ制御装置。
【請求項３】
判定手段は、トルク指令値とメカロストルクとの差が、低速運転時に所定の閾値よりも大きく、且つ、高速運転時に所定の閾値よりも小さい場合に、ドライヤロール内部のリミング層の発生を検出することを特徴とする請求項２に記載の抄紙機用のドライヤ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、抄紙機ライン設備を構成するドライヤ部のうち、特に蒸気加熱式ドライヤロールの動作を制御するドライヤ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抄紙機ライン設備を構成するドライヤ部では、ウェットパート部で成形されたシート材（湿紙）をドライヤロールにより加熱して乾燥させながら、次工程に搬送する。ドライヤロールを蒸気によって加熱する方式では、密閉されたドライヤロールの内部に蒸気が注入されるため、その蒸気は、熱がドライヤロールの隔壁を伝達することによって凝縮される。
【０００３】
蒸気が凝縮することによって生成されたドレインは、効率的にドライヤロールの内部から排出する必要がある。しかし、排出口の目詰まり等が発生すると、ドレインは、ドライヤロールの内部に溜まってしまう。また、ドライヤロールの内部にドレインが溜まると、ドライヤロールの回転時、その遠心力の作用によってドライヤロールの内周面に所謂リミング層が形成されてしまうことがある。
【０００４】
ドライヤロールの内周面にリミング層が形成されると、この層の絶縁効果によってドライヤロールの熱効率が著しく低下するといった問題があった。そこで、このような問題を解決するため、従来技術として、ドライヤロール内部の所定位置にブラシ毛を設置することにより、リミング層の形成を阻害するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５７−４２７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ドライヤロールの内周面にリミング層が形成されると、上述のように、ドライヤロールの熱効率が著しく低下するといった問題があった。なお、ドライヤロール内部のリミング状態を確認するためにドライヤロールを頻繁に停止させてしまうと、操業時の運転効率を著しく低下させるといった別の問題が発生してしまう。
【０００７】
一方、特許文献１記載のものは、各ドライヤロールの内部に特殊な装置を追加する必要があり、装置が複雑化し、且つコスト高になるといった問題があった。また、特許文献１記載のものであっても、抄紙機ラインの運転中にドライヤロール内部にリミング現象が発生しているか否かを検出することはできなかった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な構成で、抄紙機ラインの運転中にドライヤロール内部のリミング状態を検出することができる抄紙機用のドライヤ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る抄紙機用のドライヤ制御装置は、抄紙機ラインに設けられ、内部に注入された蒸気によってシート材を乾燥させながら、次工程に搬送するドライヤロールと、ドライヤロールを駆動する電動機と、電動機に対する速度指令値に基づいて、トルク基準で電動機をフィードバック制御する駆動制御装置と、ドレインが内部に溜まっていないドライヤロールを駆動するために電動機に必要なメカロストルクが記憶されたメカロス記憶手段と、速度指令値、駆動制御装置におけるトルク指令値、及びメカロストルクに基づいて、ドライヤロールの内部のリミング状態を判定する判定手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、簡単な構成で、抄紙機ラインの運転中にドライヤロール内部のリミング状態を検出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における抄紙機用のドライヤ制御装置を示す構成図である。図１において、１はウェットペーパ部で形成されたシート材、２は抄紙機ライン設備を構成するドライヤ部のドライヤロールである。このドライヤロール２は、内部に注入された蒸気によってシート材１を加熱して乾燥させながら、次工程に搬送する機能を有している。
【００１３】
３はドライヤロール２を駆動する電動機、４は電動機３の速度（ドライヤロール２の回転速度）を検出する速度検出器、５は電動機３を駆動制御する駆動制御装置である。上記駆動制御装置５は、電動機３に対する速度指令値に基づいて、トルク基準で電動機３をフィードバック制御する。このため、駆動制御装置５には、例えば、速度指令発生器６、速度制御器７、トルク制御器８、電力変換器９が備えられている。
【００１４】
即ち、駆動制御装置５では、速度検出器４によって検出された実速度と、速度指令発生器６からの電動機３に対する速度指令値とに基づき、速度制御器７において、速度制御演算が行われる。そして、この演算結果に基づいて、電動機３の速度を上記速度指令値に一致させるためのトルク指令値が速度制御器７から出力される。トルク制御器８では、速度制御器７の出力値であるトルク指令値に基づいて、電動機３の駆動トルクを制御するための制御信号を出力する。そして、電力変換器９は、トルク制御器８から入力された制御信号に応じて、電動機３に必要な電力を供給する。
【００１５】
また、上述したように、ドライヤロール２を蒸気によって加熱する方式が採用されている場合には、排出口の目詰まり等の原因により、ドライヤロール２の内部にドレインが溜まってしまう。そして、ドライヤロール２の内部にドレインが溜まると、ドライヤロール２の回転時、その遠心力の作用によってドライヤロール２の内周面にリミング層が形成されてしまうことがある。
【００１６】
図１におけるリミング検出手段１０は、ドライヤロール２内部のリミング状態を検出するための手段である。リミング検出手段１０には、例えば、メカロス記憶手段１１、判定手段１２、警報出力手段１３が備えられている。メカロス記憶手段１１には、その内部にドレインが溜まっていないドライヤロール２を駆動するために上記電動機３に必要なトルク、所謂メカロストルクが記憶されている。そして、メカロス記憶手段１１に記憶されているメカロストルクと、速度指令発生器６から出力される速度指令値と、速度制御器７から出力されるトルク指令値とに基づいて、判定手段１２により、ドライヤロール２内部のリミング状態が判定される。なお、判定手段１２により所定のリミング状態が検出されると、警報出力手段１３から警報出力が外部に発報される。
【００１７】
次に、図２乃至図４に基づき、上記リミング検出手段１０の動作について説明する。なお、図２及び図３はドライヤロール内部の状態を説明するための図、図４はこの発明の実施の形態１における抄紙機用のドライヤ制御装置の動作を示す図である。
【００１８】
図２は内部にドレインが溜まっているドライヤロール２を模式的に表したものであり、ドライヤロール２が低速で回転している時、即ち、一般的な抄紙機の操業における徐動運転時の状態を示している。かかる状態では、ドライヤロール２の下部にドレイン１４が溜まっている。この状態からドライヤロール２が回転すると、ドライヤロール２の回転力とドレイン１４（水）の粘性とによって、ドレイン１４がドライヤロール２の回転方向に持ち上げられる。このため、電動機３は、メカロストルクに加え、上方に持ち上げられたドレイン１４の位置エネルギーに相当するトルクを、余分に発生させなければならない。一方、この時のドレイン１４内部には乱流が発生し、ドライヤロール２の回転方向とは逆の水流によって回転力が妨げられる。したがって、ドライヤロール２を一定速度に維持するため、電動機３には、上記位置エネルギー相当のトルクに合わせ過大なトルクが必要とされる。
【００１９】
図３は図２に示す状態からドライヤロール２の速度を上昇させた際のドライヤロール２を模式的に表したものであり、遠心力の作用によって、ドライヤロール２の下部に溜まっていたドレイン１４の全てが、ドライヤロール２の内周面にリミング層を形成した状態を示している。図３において、１４ａは液体層（リミング層）の微小体積領域を示している。上記微小体積領域１４ａに作用する遠心力Ｆｒは、一般に次式で求めることができる。
【００２０】
【数１】
2009013542.tif 000003
ここで、ｍは微小体積領域１４ａの質量、ｒはドライヤロール２の半径、ωｓは液体の平均流速（ｒａｄ／ｓ）である。なお、平均流速ωｓは、ドライヤロール２の回転速度ωと液体の粘性μとの関数になる。
【００２１】
この液体層の微小体積領域１４ａがＡ点、即ちドライヤロール２の側部にある場合、遠心力により発生する粘性力Ｆμが重力より大きくなるとリミング層を形成する。この関係を式で表すと次式になる。
【００２２】
【数２】
2009013542.tif 000004
【００２３】
また、液体層の微小体積領域１４ａがＢ点、即ちドライヤロール２の上部にある場合、遠心力Ｆｒが重力より大きくなるとリミング層を形成する。この関係を式で表すと次式になる。
【００２４】
【数３】
2009013542.tif 000005
【００２５】
リミング層がドライヤロール２の内部で連続的に形成されるためには、上記式Ｃ及び式Ｄを満たすことが必要となる。なお、水の場合、粘性μは１以下であるため、式Ｃのみ考慮すれば良い。そして、ドライヤロール２内部のドレイン１４が全てリミング層を形成すると、ドレイン１４の位置エネルギーの変化によって必要になるトルク、及びドレイン１４内部に発生する乱流によって必要になるトルクがなくなるため、電動機３に必要な駆動トルクは小さくなり、その駆動トルクは上記メカロストルクに近づく。
【００２６】
次に、上記記載及び図４に基づき、リミング検出手段１０の具体的な動作について説明する。先ず、ドライヤロール２の内部にドレイン１４が溜まっていない状態で、ドライヤロール２の回転数とその時のメカロストルクとを測定しておき、メカロス記憶手段１１に、メカロストルクを速度の関数として予め記憶しておく。そして、判定手段１２では、入力された速度指令値に基づいてドライヤロール２の運転状態を低速運転と高速運転とに分けるとともに、低速運転時におけるトルク指令値及びメカロストルクの大小比較結果と、高速運転時におけるトルク指令値及びメカロストルクの大小比較結果との双方の比較結果に基づいて、ドライヤロール２内部のリミング状態を判定する。
【００２７】
具体的に、判定手段１２は、先ず、速度指令発生器６から入力される速度指令値に基づいて、ドライヤロール２が徐動速度（低速）で回転しているか、操業速度（高速）で回転しているかを判定する。なお、かかる判定では、例えば、速度閾値を予め設定しておき、入力された速度指令値と上記速度閾値との大小比較によって、徐動速度か操業速度かを判断する。
【００２８】
次に、判定手段１２は、速度制御器７から入力されるトルク指令値とメカロス記憶手段１１に記憶されたメカロストルクとの差ａを演算し、差ａと所定のトルク閾値との大小比較を行う。即ち、差ａは、メカロストルク以外に必要な電動機３の駆動トルクを示している。判定手段１２では、差ａとトルク閾値との大小比較を、徐動速度及び操業速度の双方において実施し、両比較結果に基づいて、リミング層の発生等を判断する。なお、上記トルク閾値は、徐動速度及び操業速度において異なる値を用いても構わない。
【００２９】
そして、徐動速度及び操業速度の双方において差ａがトルク閾値よりも小さい場合、ドライヤ部が正常に機能していると判定する。また、徐動速度及び操業速度の双方において差ａがトルク閾値よりも大きい場合、或いは、徐動速度において差ａがトルク閾値よりも小さく（トルク指令値は正常）、且つ操業速度において差ａがトルク閾値よりも大きい場合には、何らかの機械的損失が大きいと判定する。この時は、メカロス異常として、警報出力手段１３から警報を発報する。
【００３０】
これに対し、徐動速度において差ａがトルク閾値よりも大きく、且つ操業速度において差ａがトルク閾値よりも小さい場合には、ドライヤロール２内部のリミング層の発生を検出する。即ち、図２及び図３に基づいて説明したように、ドライヤロール２内部のドレイン１４によって上記結果が得られたものと判断する。かかる場合には、警報出力手段１３から警報を発報する。
【００３１】
この発明の実施の形態１によれば、特別な装置を新たに付加することなく、簡単な構成により、抄紙機ラインの運転中にドライヤロール２内部のリミング状態を検出することができるようになる。また、上記構成によれば、リミング層の発生をドライヤロール２を停止させることなくできるため、抄紙機ラインの操業効率を向上させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１における抄紙機用のドライヤ制御装置を示す構成図である。
【図２】ドライヤロール内部の状態を説明するための図である。
【図３】ドライヤロール内部の状態を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１における抄紙機用のドライヤ制御装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  シート材
２  ドライヤロール
３  電動機
４  速度検出器
５  駆動制御装置
６  速度指令発生器
７  速度制御器
８  トルク制御器
９  電力変換器
１０  リミング検出手段
１１  メカロス記憶手段
１２  判定手段
１３  警報出力手段
１４  ドレイン
１４ａ  微小体積領域
【図１】
2009013542.tif 000006
【図２】
2009013542.tif 000007
【図３】
2009013542.tif 000008
【図４】
2009013542.tif 000009