(57)【要約】原料の水分率を非接触測定する赤外線式水分率測定装置であって、原料を充填した容器または配管表面に設置されるガラス製のサイトグラスと、前記サイトグラスから離隔して配置される検出器とを備え、前記ガラス製サイトグラスに除電手段を付与することを特徴とする非接触水分率測定装置、及び前記非接触水分率測定装置を用いることを特徴とする非接触水分率測定方法であり、長時間安定して原料の水分率をインラインで測定することができる。
2002021106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の水分率を非接触測定する赤外線式水分率測定装置であって、原料を充填した容器または配管表面に設置されるガラス製サイトグラスと、前記サイトグラスから離隔して配置される検出器とを備え、前記ガラス製サイトグラスに除電手段を付与することを特徴とする非接触水分率測定装置。
【請求項２】
前記除電手段がガラス製サイトグラス表面に導電膜を形成させ、かつ前記導電膜を接地させていることを特徴とする請求項１記載の非接触水分率測定装置。
【請求項３】
前記導電膜がＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）膜であることを特徴とする請求項２記載の非接触水分率測定装置。
【請求項４】
前記導電膜がＮＤコート（金属クロム）膜であることを特徴とする請求項２記載の非接触水分率測定装置。
【請求項５】
前記ガラス製サイトグラスが光学石英ガラス製サイトグラスであることを特徴とする請求項１記載の非接触水分率測定装置。
【請求項６】
前記ガラス製サイトグラスが１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、及び２９５０ｎｍの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１記載の非接触水分率測定装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記載の非接触水分率測定装置を用いて原料の水分率を測定することを特徴とする非接触水分率測定方法。
【請求項８】
前記原料が樹脂ペレットであることを特徴とする請求項７記載の非接触水分率測定装置を用いる非接触水分率測定方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は非接触水分率測定装置に関し、さらに詳しくは、容器に充填された原料の水分率をインラインで非接触測定する水分率測定装置および水分率測定方法に関する。
背景技術
樹脂ペレットやその他高分子材料をはじめ、米・麦などの穀物、パン粉・ぬか・大豆・茶などの食品、タイル・レンガ・陶土などの硝子窯業セメント原料、触媒・洗剤・顔料・肥料・農薬などの化学原料を製造する際、水分率は重要な品質物性であり、工程上インラインで水分率測定することが多い。
原料の水分率が許容値を外れると、前工程への処置を施し、水分率が許容値以内になるまで製品としての出荷をしないのが一般的である。
従来、上記のような原料の水分率測定は、容器内に赤外線式水分率測定の検出器を挿入して行うのが一般的であった。
しかしながら、上記のように赤外線式水分率測定の検出器を容器内に挿入すると、原料が検出器に接触して損傷したり、検出器が原料の流路の妨げになり容器詰まりや配管詰まりを発生させ、インラインでは安定して水分率測定ができないという問題があった。
上記のような検出器の損傷及び容器詰まりまたは配管詰まりを防止するため、容器または配管表面にガラスを設け、ガラス外面からガラスを通して非接触で容器または配管内部の原料の水分率を測定する方法が知られている。
しかしながら、この方法では、長時間設備稼働をすると、容器または配管内部の原料が帯電によりガラス面に付着し、インラインで原料が流れているにもかかわらず、水分率が一定値のまま変化せず、水分率管理ができないという問題があった。樹脂ペレットなど粒状の原料は帯電しやすいため、上記の問題は一層顕著になる。
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、長時間安定して原料の水分率をインラインで測定することができる非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法を提供することにある。
発明の開示
本発明の第１の発明は、原料の水分率を非接触測定する赤外線式水分率測定装置であって、原料を充填した容器または配管表面に設置されるガラス製サイトグラスと、前記サイトグラスから離隔して配置される検出器とを備え、前記ガラス製サイトグラスに除電手段を付与することを特徴とする非接触水分率測定装置である。
第２の発明は、前記除電手段がガラス製サイトグラス表面に導電膜を形成させ、かつ前記導電膜を接地させていることを特徴とする第１の発明に記載の非接触水分率測定装置である。
第３の発明は、前記ガラス製サイトグラスが１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、及び２９５０ｎｍの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることを特徴とする第１または２の発明に記載の非接触水分率測定装置である。
第４の発明は、第１、２、３のいずれかの発明に記載の非接触水分率測定装置を用いることを特徴とする非接触水分率測定方法。
第１の発明では、水分の赤外線吸収の原理を利用する。水の吸収帯は、１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、２９５０ｎｍなどの赤外線波長域にあることが知られている。光源ランプから光学フィルターを通してこれらの水の吸収体に対応する波長の光を水分含有原料に照射すると、原料中の含有水分量に応じて光のエネルギーが吸収されるため、検出器によりその減衰量または反射量を計測することによって原料の水分率を測定することができる。
容器または配管はその内部が真空圧であったり、高温であったりするため、検出器を挿入することができない。そのため、容器または配管にガラス製サイトグラスを設け、検出器から前記ガラスを通して容器または配管に充填された原料の水分率を測定する。この際、光の減衰を小さくし、精度よく水分率測定するために、ガラス製サイトグラスは前記水の吸収帯と同じ赤外線波長領域に吸収帯を持たないことが好ましい。具体的には、１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、２９５０ｎｍなどの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることが好ましい。前記の赤外線波長域における透過率は、分光光度計（日立製作所製、Ｕ−３５００）を用いて測定した。さらに、上記ガラスとしては、十分耐圧のある厚さ強度を持った光学石英ガラス（光学溶融石英ガラスとも表記される）が好ましい。
ガラス内面は原料と接触するために、相互の摩擦などにより帯電して原料がガラス内面に付着する。すなわち、両者の間に電荷によるクーロン力が働き静電密着したような状態になっている。このような状態は電荷が放電されない限り持続される。インラインでは容器または配管内を原料が流れているが、流速は容器または配管中心部の方が若干速いために、長時間の設備稼働では一度原料がガラス内面に付着するとその状態が維持される場合が多く、インライン非接触水分率測定ができない。
このため、ガラス内面に水分の吸収帯と同じ波長に吸収帯を持たない導電膜を形成させ、導電膜を設置しておくことが好ましい。前記導電膜を形成させることで、光の減衰がなく、精度よく水分率測定ができる。また、導電膜の一部を接地（アース）することで、帯電電荷は蓄積されないため、原料がガラス面に付着するのを抑制することができる。上記導電膜は特に限定されないが、十分耐久性のあるＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）膜やＮＤコート（金属クロム）膜が好ましく、特にＮＤコート（金属クロム）膜が好ましい。
発明の実施の形態
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態による水分率測定装置及び水分率測定方法の構成を示す。
本発明では容器または配管２に原料１を充填する。容器または配管２にガラス製サイトグラス３を表面に設け容器または配管２の内部が見えるようにする。ガラス製サイトグラス３は１．４３μｍ、１．９４μｍ、２．９５μｍなどの赤外線波長域で透過率８０％以上の分光特性を有する。
ガラス製サイトグラス３の表面にはＩＴＯ導電膜またはＮＤコート導電膜を蒸着する。ＩＴＯ導電膜またはＮＤコート導電膜厚は赤外線水分率計の性能に応じて選択すれば良く、実施例における数値に限定されるものではない。導電膜は図示しない銅箔を挟んで容器または配管２に接続して接地（アース）しているが、導電膜を接地する方法はこれに限定されない。導電膜を蒸着する面は容器または配管２の内面側だけでなく、外面側に導電膜を蒸着すれば、外部の塵・埃の静電気による付着を防止できる。
ガラス製サイトグラス３から数十ｍｍ離隔して検出器４を配置する。この離隔距離は物理的に支障がなければ近づけることが望ましい。離隔距離は光源ランプの出力特性に応じて決める。検出器４は赤外線水分率計を使用した。
実施態様例
以下、本発明の非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法を実施例により説明するが、これに限定されるものではない。
実施例１
原料として、ナイロン系樹脂ペレットで形状は円柱で断面積２〜５ｍｍφ、長さ２〜１０ｍｍで白色〜黄白色粒子である。容器は容積５ｍ３、真空度は絶対真空、内部温度１３０〜１５０℃、原料充填量３〜４ｔの使用条件である。ガラス製サイトグラスは光学石英ガラス製で厚さ１０ｍｍ、大きさ７０ｍｍφで容器にフランジ取付している。検出器は赤外線水分計（３波長式）を用いてサイトグラスから５０ｍｍ離隔・対向した位置に設置した。赤外線測定視野は２０ｍｍ□とした。ＩＴＯ導電膜の膜厚は３００Å、表面抵抗値は１００〜２００Ω／□とした。ＩＴＯ導電膜を蒸着しても赤外線透過率は８０％以上を有する。導電膜の接地には厚さ３５μｍの非常に薄い銅箔を用いた。銅箔をパッキンに挟みこむことでシール性は保持される。
実施例２
原料として、ナイロン系樹脂ペレットで形状は円柱で断面積２〜５ｍｍφ、長さ２〜１０ｍｍで白色〜黄白色粒子である。容器は容積５ｍ３、真空度は１×１０−４Ｔｏｒｒ、内部温度１３０℃、原料充填量３〜４ｔの使用条件である。ガラス製サイトグラスは光学石英ガラス製で厚さ１０ｍｍ、大きさ７０ｍｍφで容器にフランジ取付している。検出器は赤外線水分計（３波長式）を用いてサイトグラスから５０ｍｍ離隔・対向した位置に設置した。赤外線測定視野は２０ｍｍ□とした。ＮＤコート導電膜の膜厚は３０Å、表面抵抗値は１０００〜２０００Ω／□とした。ＮＤコート導電膜を蒸着しても赤外線透過率は８０％以上を有する。導電膜の接地には厚さ３５μｍの非常に薄い銅箔を用いた。銅箔をパッキンに挟みこむことでシール性は保持される。
発明の効果
本発明の非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法は、原料の乾燥工程において原料中の水分率測定を乾燥装置からの原料サンプリングをすることなしに非接触にてインラインで行うことができる。さらに、本発明の非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法によると、ガラス製サイトグラス面に静電気による原料の付着がないので、長期間安定して水分率測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１による水分率測定装置及び水分率測定方法の構成を示す説明図である。
（符号の説明）
１　原料
２　容器または配管
３　ガラス製サイトグラス
４　検出器
５　導電膜
【図１】
2002021106.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月1日(2002.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の水分率を非接触測定する赤外線式水分率測定装置であって、原料を充填した容器または配管表面に設置されるガラス製サイトグラスと、前記サイトグラスから離隔して配置される検出器とを備え、前記ガラス製サイトグラスに除電手段を付与し、かつ前記ガラス製サイトグラスが１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、及び２９５０ｎｍの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることを特徴とする非接触水分率測定装置。
【請求項２】
前記除電手段がガラス製サイトグラス表面に導電膜を形成させ、かつ前記導電膜を接地させていることを特徴とする請求項１記載の非接触水分率測定装置。
【請求項３】
前記導電膜がＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）膜であることを特徴とする請求項２記載の非接触水分率測定装置。
【請求項４】
前記導電膜がＮＤコート（金属クロム）膜であることを特徴とする請求項２記載の非接触水分率測定装置。
【請求項５】
前記ガラス製サイトグラスが光学石英ガラス製サイトグラスであることを特徴とする請求項１記載の非接触水分率測定装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の非接触水分率測定装置を用いて原料の水分率を測定することを特徴とする非接触水分率測定方法。
【請求項７】
前記原料が樹脂ペレットであることを特徴とする請求項６記載の非接触水分率測定装置を用いる非接触水分率測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
明　細　書
非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法
技術分野
本発明は非接触水分率測定装置に関し、さらに詳しくは、容器に充填された原料の水分率を精度よくインラインで非接触測定する水分率測定装置および水分率測定方法に関する。
背景技術
樹脂ペレットやその他高分子材料をはじめ、米・麦などの穀物、パン粉・ぬか・大豆・茶などの食品、タイル・レンガ・陶土などの硝子窯業セメント原料、触媒・洗剤・顔料・肥料・農薬などの化学原料を製造する際、水分率は重要な品質物性であり、工程上インラインで水分率測定することが多い。
原料の水分率が許容値を外れると、前工程への処置を施し、水分率が許容値以内になるまで製品としての出荷をしないのが一般的である。
従来、上記のような原料の水分率測定は、容器内に赤外線式水分率測定の検出器を挿入して行うのが一般的であった。
しかしながら、上記のように赤外線式水分率測定の検出器を容器内に挿入すると、原料が検出器に接触して損傷したり、検出器が原料の流路の妨げになり容器詰まりや配管詰まりを発生させ、インラインでは安定して水分率測定ができないという問題があった。
上記のような検出器の損傷及び容器詰まりまたは配管詰まりを防止するため、容器または配管表面にガラスを設け、ガラス外面からガラスを通して非接触で容器または配管内部の原料の水分率を測定する方法が知られている。
しかしながら、この方法では、長時間設備稼働をすると、容器または配管内部の原料が帯電によりガラス面に付着し、インラインで原料が流れているにもかかわらず、水分率が一定値のまま変化せず、水分率管理ができないという問題があった。樹脂ペレットなど粒状の原料は帯電しやすいため、上記の問題は一層顕著


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
になる。
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、長時間安定して原料の水分率を精度よくインラインで測定することができる非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法を提供することにある。
発明の開示
本発明の第１の発明は、原料の水分率を非接触測定する赤外線式水分率測定装置であって、原料を充填した容器または配管表面に設置されるガラス製サイトグラスと、前記サイトグラスから離隔して配置される検出器とを備え、前記ガラス製サイトグラスに除電手段を付与し、かつ前記ガラス製サイトグラスが１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、及び２９５０ｎｍの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることを特徴とする非接触水分率測定装置である。
第２の発明は、前記除電手段がガラス製サイトグラス表面に導電膜を形成させ、かつ前記導電膜を接地させていることを特徴とする第１の発明に記載の非接触水分率測定装置である。
第３の発明は、第１または２の発明に記載の非接触水分率測定装置を用いることを特徴とする非接触水分率測定方法。
第１の発明では、水分の赤外線吸収の原理を利用する。水の吸収帯は、１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、２９５０ｎｍなどの赤外線波長域にあることが知られている。光源ランプから光学フィルターを通してこれらの水の吸収体に対応する波長の光を水分含有原料に照射すると、原料中の含有水分量に応じて光のエネルギーが吸収されるため、検出器によりその減衰量または反射量を計測することによって原料の水分率を測定することができる。
容器または配管はその内部が真空圧であったり、高温であったりするため、検出器を挿入することができない。そのため、容器または配管にガラス製サイトグラスを設け、検出器から前記ガラスを通して容器または配管に充填された原料の水分率を測定する。この際、光の減衰を小さくし、精度よく水分率測定するため


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
に、ガラス製サイトグラスは前記水の吸収帯と同じ赤外線波長領域に吸収帯を持たないことが好ましい。具体的には、１４３０ｎｍ、１９４０ｎｍ、２９５０ｎｍなどの赤外線波長域での透過率が８０％以上であることが必要である。前記の赤外線波長域における透過率は、分光光度計（日立製作所製、Ｕ−３５００）を用いて測定した。さらに、上記ガラスとしては、十分耐圧のある厚さ強度を持った光学石英ガラス（光学溶融石英ガラスとも表記される）が好ましい。
ガラス内面は原料と接触するために、相互の摩擦などにより帯電して原料がガラス内面に付着する。すなわち、両者の間に電荷によるクーロン力が働き静電密着したような状態になっている。このような状態は電荷が放電されない限り持続される。インラインでは容器または配管内を原料が流れているが、流速は容器または配管中心部の方が若干速いために、長時間の設備稼働では一度原料がガラス内面に付着するとその状態が維持される場合が多く、インライン非接触水分率測定ができない。
このため、ガラス内面に水分の吸収帯と同じ波長に吸収帯を持たない導電膜を形成させ、導電膜を設置しておくことが好ましい。前記導電膜を形成させることで、光の減衰がなく、精度よく水分率測定ができる。また、導電膜の一部を接地（アース）することで、帯電電荷は蓄積されないため、原料がガラス面に付着するのを抑制することができる。上記導電膜は特に限定されないが、十分耐久性のあるＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）膜やＮＤコート（金属クロム）膜が好ましく、特にＮＤコート（金属クロム）膜が好ましい。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施の形態１による水分率測定装置及び水分率測定方法の構成を示す説明図である。
（符号の説明）
１　原料
２　容器または配管
３　ガラス製サイトグラス
４　検出器


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
さ２〜１０ｍｍで白色〜黄白色粒子である。容器は容積５ｍ３、真空度は絶対真空、内部温度１３０〜１５０℃、原料充填量３〜４ｔの使用条件である。ガラス製サイトグラスは光学石英ガラス製で厚さ１０ｍｍ、大きさ７０ｍｍφで容器にフランジ取付している。検出器は赤外線水分計（３波長式）を用いてサイトグラスから５０ｍｍ離隔・対向した位置に設置した。赤外線測定視野は２０ｍｍ□とした。ＩＴＯ導電膜の膜厚は３００Å、表面抵抗値は１００〜２００Ω／□とした。ＩＴＯ導電膜を蒸着しても赤外線透過率は８０％以上を有する。導電膜の接地には厚さ３５μｍの非常に薄い銅箔を用いた。銅箔をパッキンに挟みこむことでシール性は保持される。
実施例２
原料として、ナイロン系樹脂ペレットで形状は円柱で断面積２〜５ｍｍφ、長さ２〜１０ｍｍで白色〜黄白色粒子である。容器は容積５ｍ３、真空度は１×１０−４Ｔｏｒｒ、内部温度１３０℃、原料充填量３〜４ｔの使用条件である。ガラス製サイトグラスは光学石英ガラス製で厚さ１０ｍｍ、大きさ７０ｍｍφで容器にフランジ取付している。検出器は赤外線水分計（３波長式）を用いてサイトグラスから５０ｍｍ離隔・対向した位置に設置した。赤外線測定視野は２０ｍｍ□とした。ＮＤコート導電膜の膜厚は３０Å、表面抵抗値は１０００〜２０００Ω／□とした。ＮＤコート導電膜を蒸着しても赤外線透過率は８０％以上を有する。導電膜の接地には厚さ３５μｍの非常に薄い銅箔を用いた。銅箔をパッキンに挟みこむことでシール性は保持される。
発明の効果
本発明の非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法は、原料の乾燥工程において原料中の水分率測定を乾燥装置からの原料サンプリングをすることなしに非接触にてインラインで行うことができる。また、本発明の非接触水分率測定装置及び非接触水分率測定方法によると、ガラス製サイトグラス面に静電気による原料の付着がないので、長期間安定して水分率測定を行うことができる。さらに、ガラス製サイトグラスは光の減衰が小さいため、精度よく水分率を測定することができる。




【国際調査報告】
2002021106.tif 000004
2002021106.tif 000005
2002021106.tif 000006
2002021106.tif 000007