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    公开号:WO1988004423A1
    申请号:PCT/JP1987/000950
    申请日:1987-12-08
    公开日:1988-06-16
    发明作者:Yorihiko Maeno；Shigeyasu Higashi
    申请人:Dipole Electronics Co. Ltd.；
    IPC主号:H05B6-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] 〔技術分野〕
    [0003] 本発明は、 マイクロ波のエネルギー吸収量、 または 兩
    [0004] から、嫩 湖の化 ¾jまたは物理 質お舰する装 び《3^法 に関するものである。
    [0005] «I程における紙の水，をマィク口波を用 、てオンラインで霧 f測 する技術は、 TO主目をあびている。 出肚がる紙の品質 定に保つ為 には、 これらのファクタ一を常時言倒しながら、ノ、'ルプ原 i料の I賺、乾 虹程の 霧の工程へォンラインによりフィードバック出来ることがの ぞましい。 また « 場にぉ 、ては紙の値段は出荷時の製品の単位当たり の重量できめられるために、品質^"定に保ちながら、陣寺に出来る限り 水 を多くする工夫がなされている。従って水 の leiなオンライン 雲 ·測は m 程を始めとする多くの技術分野に於いて ft^i の一つと なっている。
    [0006] は、 &0§58-30534に示される様に被測 の水^を 淀するた めにはマイクロ波の 言部カ穀けられた ϋ ^体上部空洞 と、 言部 カ穀けられた 体下部^ 31¾¾1器をシート状の被測 の上下に配置し、 被 ¾ί勿力 入されている といない のマイク口波のエネルギー変 蠢爐直および SU 猶の麵通を測定している。 オンライン計測におい てはこれらのデータにコンピュータによるサンプリング処理を行って、被 測定物の含水 S¾び 量を算出する。 、 · ί ^の 器は、 ¾ 口は約 30Cm X 60cm、 ¾ の深さは上 下とも約 70αη、 中間部のギャップは妁 1 onとなっている。？ ¾£Φ販されて いるマイク口 ¾ ^言器は回 ί¾¾®も含めて 3 GHZのものが主流であるた め、 この周、皿にあった 力得られるようにこの^ され ている。
    [0007] 赚の » ¾ 觀器を用いた « 程における水^ *の計測には、 次のような严ロ^^がある。第 1に 3 GHzのマイク口 IJ用されること から の開口赃 30αη Χ60αηより小さくすることが出来ず、従って被 測定 ¾5ί立の微小な位^^をすること力■なことである。 には 30an
    [0008] 被測^立を 30anX60on以下の漏にすることはできない。 上はより 狭い領 の水^ Sを雲†Mする 要がある。梧に «I程において エツヂ部分約 10cm幅の水 の が最も 要である力 の擬でばこ の ¾ί定は極めて ϋϋτあった。
    [0009] 第 2に、魏の の赚は 体であるため、被測趣力 きれ たり、 その水： 9¾6俊化しても、 マイクロ波の び ¾Ι ί髓はほと んど変化しなかった。 このため浮淀精度は著しく つた。
    [0010] 第 3に、被艇物の上下にある ! ¾ ^には同"^のものが用いら れているため、例えばォンラィン測 ¾ ^に上下空胴 ¾βの位 状 繊 13^1の方向に僅かでもずれると、 の^ί力 たせなくな 、 目的の满定が出来なくなる。 これは、 ϋϋ 程におけるオンライン計測の ^性を著しく害するものであった。
    [0011] 第 4に、 ¾1¾¾ば» ^去精度の, めて厳しく特に ¾¾Γ体を ΪΒΙに: 0 ることは ^ΗϋΙである。つま ¾¥®Κの を！ ^合わ せて ie雀な ffir体を ί誠する方法に於いては、貼り合^:る鍵での预 度を保つことか難しく、 マイクロ波のエネルギ一 ί鉄を防ぐこと、つまり、 趣 値に近い Q値を持つ开狱^ ί乍ること¾¾±極めて itな籠にあつ た。
    [0012] 代表的な縣の水量の算出方法は、一対の ί£¾"体 の隙間 CT/JP87/00950
    [0013] に紙を挿入した時のマイク口波の Vカ の水量のみに比例す るとし、比^ を^! ^に決める方法である。 この方法では水量の計測 が の ^^の、 な変化に著しく されるために、各 装置ごとにそれぞれ纖と繊に基づ、た極めて 取り扱レ、力儺 、 補正曲線を とする。 その課、測 青度も水量の 縦範囲 3%〜
    [0014] 13%に於いて数％から 5耻もばらつき、沒淀の itn性、観性、 ^ .
    [0015] ^しく欠いている。
    [0016] —方、 マイクロ'^! 器を して紙の坪量（単位麵当たりの質 量） を計測する方法は！^く れていない。難鼸紅程における坪 量の雲† は、取り扱いに危^ ^半う 線 して ί¾»れている。 線を した彻]^精度は坪量の!^ 3¾|gffllOg/ πί〜800g/ nfで 3g/ nfもばら つき、精度にも觀がある。 〔発明の 〕
    [0017] 本究明の目的は、 ¥®伏材料の微小な部分の繊動囀] ^く i淀出来 るマイク口、 器を^共する事にある。
    [0018] 本発明の他の目的は、糸状の被淀物の«量を精] ¾く ¾出来るマ ィク口波円筒空洞 «器を i f共する事にある。
    [0019] 本究明のさらに他の目的は、被淀材料の水量と坪量をマイクロ、經洞 器によって精 く測定する方法を樹共する事にある。
    [0020] 本発明の一つの 置は、 TO状被啶物の丽に位置し、 マ ィク口波の 言部と ¾f言部を有する一対の らなるマイクロ^!^ 振器に於いて、少なくとも一方の需亟の 啦に対応する場所に凸部を 設けた事 ^徴としている。 これにより被 に照射されるマイク口波 の電界密度分布を、淀細立に対応する凸き附近の^^で著しく高くするこ とができる ο このため彻 立の領域を凸部の开 犬と同じ に狭める事 力くできると に、空洞繩器の Q腿び^ f獵の銳い変化量を得る こと力^きる。
    [0021] 本発明の他の 量 1^ ま、 ffiii^にマイク口波の 言部と ¾ί言部 を有し、中/«に ΰϋ½有する円筒扰マイク口 ¾ ^^からなる! ¾胜 量^^置に於いて、 当該凸部中^ ¾に被^ ¾¾i己置するための貫通す る 部を設けた 織としている。 これにより糸状の被 ^が の最も大きい部分に位置する事になり、その難量を に沒症すること ができる。
    [0022] 本発明の難量1¾ ^法は、 マイクロ輕 して顆扰の 嫩 l!l^iffiのフ X量 Xと坪量 7を旨†ilする方法に於、て、水量 Xと坪量 yが 顧のサンプルに対してマイク口波の における周繊 ίと^ Ε Vを^ iして、少なくとも Xと yの積の を含む次の! m 程式
    [0023] f = Fo + F i - x + F 2 - y +F3/ x y +—
    [0024] v = Vo + ! - x-f-Vz - y +V3 · xy
    [0025] の各 を決定した後、ネ皮測定材料の周漏 ίと ¾£vを測定して、 当該 特 I»程式より水量 Xと yを算出すること とする。
    [0026] これにより、水量と坪量の著しい、測^!度の向上^^することができ る。
    [0027] 〔醒の簡単な説明 3
    [0028] 第 1図 Aば、本凳明の平面伏湖の物性 置、第 1図 Bは、第 1 MA-A 'の断翻、第 1図 Cは、本発明の装置の) である。
    [0029] 第 2図 Aは、第 1図の'装置の変形例の #1ネ雇で、第 2®Bは、第 2図 A— A 'の M 、第 2図 Cはその J ¾Iである。
    [0030] 第 3図 Aは、第 1図の'装置の他の ^^例の i^llで、第 3図 Bは、第 3 図 A— A 'の ®fM、第 3図 Cばその Heである。
    [0031] 第 4図は、本発明の第 2の 示す。
    [0032] 第 5図 Aは、第 2の本究明の装置の斜ネ履で、第 5図 Bは第 5図 Aの B - B 'の §f® である。
    [0033] 第 6図は、第 5図の装置の回路図である。
    [0034] 第 7〜 9図は、第 5図の装置の測 诘果を示す。
    [0035] 第 10、 11図は、第 2の本発明の装置の纏例を示す。
    [0036] 〔究明を するための最良の形態 J
    [0037] 第 1図 Aは、本発明による^ ¾的な 状 の 置を示す。
    [0038] 円筒 同 ¾» 1には、 には明示されていない力 マイク 口波の^言部力 けられている。 ここでは « 程における紙の水 量 をオンラインで計測する状態ガ示されている。總 物 2は顆状ネオ料で あれば ί可でもよく、 ¾j、 セミラック形 ;¾ΜΦ§·^Τ¾¾ ^ Τ料、 フィ ルム材、ダンボ一ノレ紙材ぁるいはフィルムベース妆にコートされた各 ¾ a ^である。 また、被測定物か粒体、流將であっても何らかの方法 状にできれば 啶可能である。 !i 2 と空^ s 器 1との に辦妾触で挿入されているので、測定は非接触オンライン 行える。第 1図 Βは、第 1図 Αの装置の漏を説明するために、第 1図 A の A— A '断面を示している。第 1図 Bにおいて、凸部 4力 ¾ 1¾¾Γであ る紙 2に^ gしており、第 1図 Cの) IS で示された様に、凸部 4の先端 き 近から鍵な電界カ皮 2に対して垂直に分布している。 このた めに被 啦はほぼ凸部先端の 1¾1^1¾に 輕さ 被 «啶物の局勵 な水: の 淀が可能となっている。具 勺な 犬の 列としてアルミ二 ゥムを 斗として ¾ H筒 圣を 2.54 、 ¾ 円筒深さを 2.99αη、凸部円 筒 圣を 0.90αικ 凸部 4先端と ¾ϋ器底部 3との Sg¾1.35cmとした所、 実測値として は 2,7G HZ、 Q値は 7097となり、理盒値と、極め て一致していること力 ¾明した。 さらにこの 値の 直巾は 2.7G HZ のピークに対して 380K H2と著しく小さく銳ぃ Q値を持つことがわかる。 縣の ϋ ^体 では «II纖が 2.7G HZの 、 Q値は 5500^ で、 直巾も 700K H2と広いのと ]±殺するとこの ¾胜量 置 の は著しく 上している。 この装置のもうひとつの纖は、 ¾|¾^ 3カ^ ®であるため、 円筒^ ¾¾ 1力 淀時に 亍移 動した ¾ ^でも、 ^のキ誠カ 化しない事である。従って言懼の
    [0039] 第 2図 Aは第 1図の物性量測定装置の変型例を示す。 第 2図 Bはその A— A ' ®f® 第 2図 Cは JIS を表している。第 2図 A、 Bにお 、て、 上部円筒 »^¾5と下部円筒^^ 6が濯されており、中間部 に Γ等の被 ^ 2力 されて 、る。上部皮ひ下部の円筒《 2図の B の f®Uからわかるように中空のリング状に されており、凸部に対応 する謝立は内部 リングの円筒の^ ¾に ¾Sしてレ、る。第 2図 Cの原 綱を見れば、觀搬分布が、 ± ^の内部 *¾リングの円筒 て '漏: 密かつ被 ¾¾に対して垂直となっていることがわかる。 なお、上下各 F¾ 筒^！ の开娥は同一でなくてもよく、第 2図 Cの )¾1で見られる 凸部條の電界 ^布力 される ί誠であればよい。
    [0040] 第 3図 1図の! i¾¾a¾g^置の他の^ を示す。第 3図 Βはそ の A— A ' lifSlk第 3図 C^¾I ^¾している。 この装置は、歸 2図の装置に於ける円筒犬中^をうめ合わせたものであり、また鶴 1面の装置における 12膨円筒 を上下一対に対置させたものでも ある。第 2図において、 m mmmi mmm < mm で、かつ被¾!^¾1に対して垂直に照射されていることがわかる。なお、上 下部の讀 筒^ I面繩器の赚は、前述の と同様 必ずしも 同一でなくてもよい
    [0041] レ した様に、本 明による ¾犹材料の は、 m 位に対) i& る場所に凸部を設けて、被 物に対する電界^ 5¾力 i¾ となるように された^ であれば、 どのような でも良いこ とは明らかである。
    [0042] なお、本究明による空 H同^器の材料はアルミニウム材等の金属だけで はなく、全てをプラスチックにして軽量化し、 器内部の表面にァ ルミニゥム又は銀等の導^ t才料をコートしたもので f誠してもよい。
    [0043] 第 4図の本発明の難量湖淀システムにおいては、 リエントラント型マ ィクロ¾^¾器 1力 ¾1ιπ長のプロック内に 6個ァレイ状に配置されて いる。第 4図においてマイク口'輕洞 の空洞部 7は lmの長さのアル ミ板に共通に 6個の円筒輕洞とそれぞれの内部に円筒状凸部を持つよう に ί冓成されている。 一方、空洞部 7に する上 贩 8は、各マイクロ波 空 mil器に対して共通の長さ lmのアルミ板 誠されている。 この様に、 6ffiMi のマイクロ^洞 ¾器を長さ lmのプロックごとに共通に配 g^" ることにより、全体として被 ^ ! 2のー4列である氏巾に対応した 1¾固の プロック構成による瞧 十測を行うことカできる。
    [0044] また第 4図の物性量 システムにおいては、 マイク口波の雖部は明 記されていないが、一 IIとして、 ±1己の各 lm長のブロックごとに H のマ ィク口波 ¾ί富器を設けて各マイク口消 器に対して共通にマイク 口波を供袷する誠を用いて、 コストを著しく低くさせること力、'できる。 第 5図 Αは、糸状の被 ¾物の測定に適した本発明の円筒^ S i器 1 の外観図である。 この円筒^ 器 1はアルミニウムにより形成されて いて、 マイク口波の^言 § 16が^!] 器 1の很画に設けられている。 この i ¾f言部 16よりマイク口波が円筒^ I内に導入され、 その反 身 皮が 言部 16のアンテナにより ¾ί言される。被陡物 2は管状、棒状、 糸状のネオ料で、 この穀 ¾ ^では、微小な^^の入った 0.2纖径のグラス ファイバ一とし、 これを第 5図に示される様に、円筒 ¾3H¾li器 1の ¾Γ曰 部 Πに挿入してその濯封生を彻淀し、 ^Mfrの入っていない 0.2菌径の グラスフアイバーの 射生との i 較を亍って、被測定物 2の物 SMを測 定した。 第 5図 Aの B— B 'の面の M か第 5図 Bに示されているが、 この円 m^m& 1の中/ «にば凸部 4力 けられていて、 この凸部 の中心 部に 1» ¾ί 2力 己置される^ Γ翻 17力 f开けられている。被！ ^物 2は この円筒 の^ Γβ 17に辦妾触で掙入されているので、 ' I淀は 妾 オンラインで行える。
    [0045] 第 5図に示される円筒^ 3ΐ¾¾ι器 1の^！ の寸法については、 円筒の 圣 bを 60«m、内径 cを 42∞、 筒の高さ eを 38am、
    [0046] 内 il»dを 25m、 ΰ¾円 |¾径 gを 42 、凸部 4先端と 上部との ■aを 16„ba、 SFsl部 17の内径 fを 3.2龍とした。
    [0047] 本究明の繊灘 置に删する回 を第帽に基づいて說明す る。 CPU18からの指 言号が、 D/Aコンバータ 19によりアナログ信号に変化 さ VC0 20と X- Ϋレコーダ 15の X軸に入力される。 VC0 20で したマ ィク口波は、力ブラ 9、 サーキュレ一タ 10も径由して本究明の円筒^ II
    [0048] に印加される。 この 内の 波は、サーキユレータ 10 分離されてディテクタ 13、ァンプ 14を経由して Χ-Ϊレコ一ダ 15の Υ軸に印 力 Πされて、 の ¾ ¾¾ 2l される。
    [0049] 糸状の被 ¾ίに対する本発明の ΗΙ^^Μ»器 1の魔は、第 5図 Βに示したものに限らず、第 10図に示した様に JSiに被^^ 2の配置口 カ けられていないものや、第 11図に示 に凸部 4カ¾»の両側に設 けられている構造でも良い。
    [0050] なお、本発明による空腿 器 1の材料はアルミニウム材等の^ Mだけ ではなく、全てをブラスチックにして軽量化し、 ¾Ι¾¾ϋΙ内部の表面に アルミニウム又は銀等の導 ¾Τ料をコ一トしたものて 4誠してもよい。
    [0051] 生の t¾¾と同様に 面内部の凸部«内の ¾Η部に電界が集中 したことにより、被 ®ι¾%の 胜のわずかな,に対して、 o.i ^' ^ めて に変化する。 この課、管状、棒伏、糸状湖そのも のに限らず、それらに含まれる微小な^ に る事が可能 となった。
    [0052] 第 7図は、 長さ 2( raで、 4 øの Ni金属片を含む 0.2 のグラス フアイパ—も、第 5図に示すように円筒^ PS¾ 1の ¾¾部 Πに挿入 して、 その «111獵を測定した結 示したものである。 曲線 aは 金 斷を舍まなレヽ 0。 2m Φのダラスフアイバーの き性を示し、 曲線 bは Ni^S^を舍むグラスファイバーの 寸樹生を示している。 この第 7図の グラフによると、 ¾W、な Ni^ の; ¾により曲線 bの¾ 1)11¾ ¾^曲線 aのそれより 25MHzもずれる事力 ¾Mり、本発明の ¾¾15^置力 小な Ni^ を極めて敏感に^ ¾する事力 る。
    [0053] 第 8図は、長さ 5 0のグラスフアイ アイバーにつ 、てその 漏を測 定したもので、 この例についても Au^Utの械を職に翻できる事が 判る。
    [0054] 第 9図は、長さ 5 Φの Cu^Mi を舍む 0.2mm øのグラスフアイ アイバーについてその ¾ Μίを測 定したものである。
    [0055] 最後にマイクロ^ ¾洞¾11器を用いて總則 の物 を容易に 淀で きる本究明の測 法について説明する。
    [0056] 測定には 3 G H zのマイク口波を利用するために開口 34x76™、深さ 36m«の空洞力 fs Omnで対置させた一対の直方形^洞共振器を用いた。 被測定 fォ料は紙とした。 あらかじめ衡 等で廳されて水量と坪量力 ¾ 来の ¾1定手段により となつているサンプル,として、水量 X力くパー セント で 3% 13¾の間にある 30 、及びそれぞれのサンプルの坪量 力く 10g/nf 800g/mの間にある 50 の 1500個のサンプルについてマイク 口波の ^¾ ^ f と€Ενを実 t し、 3000 の^ IIデータ群を用 意した。 この実測データ群を用いて、水量 Xと坪量 yが f , Vにどのよう に依存する力、を検計した所、高々 Xと yの積の碰までを考慮すれば、以 下の s式により^されるフ]量 X, 坪量 yの it^ の ί直とそ 、け 離れていないこと ¾¾Εした。従って紙の の に 猶程式塘 の I頁までを考^ れば充分であるので
    [0057] f =F! - x +Fz♦ y + F3 · x y
    [0058] =Vi · x+V2- + "3' xy
    [0059] となる。 ill己データ 3000個を用いて各 撤力欢の様に 5錠された：
    [0060] F !=0.341, F 2=25.479, F3= - 8.575xl0-3
    [0061] V ι=2.547, V 2 =29.643, V3= -0.144
    [0062] マイク口波の ¾^¾ίΕ、における周 fと ¾Evのみを^ することに より ±1己の ¾¾r程式から紙等の被 1] ^の永量 と坪量 yを に算出 することができる。
    [0063] 物理的にはマイク口波が水分によって吸収されるので 振電圧 Vがその 吸収に強く ¾Wされること WrTでに述べたが、 ±1己 ^程式にはこ纏 実か支分 されているとともに、 さらに に予 ifできなかつたそめ 他の翻もこ © ¾¾r程式に表現されて 、ることがわかる。
    [0064] 測定範囲について水量をパーセント換算すると 3¾〜13¾の fHT¾ ±02 %か H測として保証された。 坪量の場合は^ r測定^ HlOg/nfで ±0,3g/nfの精度力得られており、 いずれも にはほとんど さ れな力、つた。
    [0065] この »3に於いては、 の ^を用いた本 明の物 性量測^法について説明したが、 これに限ら "fmi、 2、 3、 4、 5、 6、
    [0066] H する事;^出来ることは言うまでもない。
    权利要求:
    Claims 請求の筆 囲
    1. 顆状被測論の丽に位置し、 マイク口波の 言部と 部を有する— 対の からなるマイク 器に於いて、少なくとも一方の ¾® の彻淀訓立に対応する場所に凸き!^設けたことを特徴とする1 F®状ネオ料の
    2. 凸部を設けた当該 ¾®が円筒状であることを特徴とする請求の Ιδΐί^ 1項
    3. 凸部が形成されている 亟に相対する @ί!力 ^2!反であることを特徴とする 請求の範囲第 1 2職載の物隱 置。
    4. 当該霞亟が表面に^を被着させたプラスチフクからなること^ 徴とす る ΐ青求の範 Βί^ 1〜 3項の何れかに記載の «量測^置。
    5. 請求の ISSm 1〜 4項の何れかに記載の物性 *¾! ^置を させ
    6. 側壁部にマイクロ波の;^言部と 言部を有し、中ノ!:粕に凸部を有する円筒 状マイク口'經洞 器からなる物性量 ¾¾¾置に於いて、 当該凸部の中 心部に被測定物を配置するための貫通する空間部を設けた^ 徴とする
    当該凸部の貫通孔に相対する壁の位置に被 物を配置する孔を形成した 事を特徴とする請求の Ϊ¾Η¾ 6 iJI己載の ¾J¾量測^置。
    8. 当該凸部に相対する壁に被 己置する 形成されていない^ 徴とする請求の 6 iJIB¾の tri生 «I ^置。
    9. 中 ¾Bこ当該凸部が 2讓対して配置されている^ 徵とする請求の 0。 当該空滴 器がプラスチフク力、らなり、 その内驗面に鍋カ对着され ている^ 徵とする請求の igsms 9項の何れかに纖の物¾«¾ L マイクロ して «状の のフ K量 Xと坪量 yを 計測する方法に於いて、水量 Xと洋量 y力飾のサンプルに対してマイク 口波の; R^®^こおける周 f と «Ενを H して、少なくとも Xと yの積の項^ む次の 程式
    f = Fo + F i x + F y + F 3 - x
    v = Vo + V l - x + V2 * y + V3 - y +—
    の各纖を^^した後、被淀材料の周纖 f と msvを縦して、 当該
    ^程式より水量 Xと 7を算出すること 夺徴とした 去。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-06-16| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-06-16| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1988-07-27| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987907989 Country of ref document: EP |
    1988-11-30| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987907989 Country of ref document: EP |
    1992-10-06| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1987907989 Country of ref document: EP |
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