特許 6362541 水分の決定および制御のための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6362541

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】水分の決定および制御のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F26B 25/00 20060101AFI20180712BHJP

   F26B 21/00 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   F26B25/00 F

   F26B21/00 E

【請求項の数】18

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-548338(P2014-548338)

(86)(22)【出願日】2012年12月19日

(65)【公表番号】特表2015-500975(P2015-500975A)

(43)【公表日】2015年1月8日

(86)【国際出願番号】IN2012000831

(87)【国際公開番号】WO2013093942

(87)【国際公開日】20130627

【審査請求日】2015年12月8日

(31)【優先権主張番号】3735/DEL/2011

(32)【優先日】2011年12月20日

(33)【優先権主張国】IN

(73)【特許権者】

【識別番号】512330592

【氏名又は名称】ブライ・エアー・アジア・ピーヴイティー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ディーパック・パワ

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム・チャールズ・グリフィス

(72)【発明者】

【氏名】マルコ・サマルティニ

(72)【発明者】

【氏名】ラジャン・サチデーヴ

(72)【発明者】

【氏名】クルディープ・シング・マリク

【審査官】 根本 徳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０８４９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０３５９３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５３−０９２２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４３１１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２６Ｂ １／００−２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業プロセスにおける水分含有量のリアルタイム測定に基づくオンラインの水分の決定および制御のための方法であって、
（ａ）前記産業プロセスにおける所定位置に設けられた専用の検出手段を通じて１つまたは複数の位置で水分の度合いを検出するステップと、
（ｂ）リアルタイムおよび動的モードで得られた情報を照合するステップと、
（ｃ）前記検出された情報を、一端において水分制御機構に接続された制御手段へと送信するステップと、
（ｄ）前記産業プロセスにおける水分含有量のリアルタイムの規制を可能にするために、前記制御手段で前記検出された情報をリアルタイムで処理するステップと、
（ｅ）前記産業プロセスにおいて水分含有量を規制するために、前記制御手段から受け取った情報に基づいて、水分を加えるか除去するか、いつ水分を加えるかまたはいつ水分を除去するか、前記産業プロセスを完了させるかどうか、およびいつ前記産業プロセスを完了させるか、を決定するステップと、
を含む方法。

【請求項2】

前記産業プロセスが乾燥プロセスである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記乾燥プロセスを離れる材料の前記水分含有量は監視され、除湿機の作動パラメータが、所望の水分含有量を維持するために制御される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記制御されるパラメータは、除湿した空気体積と、ホッパーへの温度および湿度の供給と、デシカントの再活性化のために供給される加熱空気の体積および温度と、デシカント材料の再活性化の周期と、から成る群から選択される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

除湿機の作動パラメータは、前記乾燥プロセスに入るか、および／または、前記乾燥プロセスから離れる材料の流量の前記リアルタイム測定に基づいて調整される、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記除湿機の作動は、製品材料の流量の変化による乾燥負荷の変化の予測において調整される、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

除湿機の作動パラメータは、前記乾燥プロセスに入る材料の前記水分含有量の前記リアルタイム測定に基づいて調整され、それによって、入っていく前記材料の前記水分含有量の変化による乾燥負荷の変化の予測において前記除湿機の作動の調整を可能にする、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

材料の水分含有量は、最適な性能に向けて乾燥パラメータを調節するために、乾燥プロセスの間における１つまたは複数の中間点において測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

先に列記したすべての実施形態において取得されるリアルタイム入力データが、除湿機およびプロセス空気システムのための総合的制御アルゴリズムにおいて使用される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記リアルタイム入力データおよび前記総合的制御アルゴリズムは、２つ以上のパラレルな乾燥プロセスに乾燥能力を提供する除湿機を制御するために用いられる、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記制御は、前記除湿機およびプロセス空気システムの作動の全体調整と、各々の前記乾燥プロセスに供給される乾燥力の個々の調整と、を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記調整は、提供される乾燥力の体積、出力レベル、および温度のうちの１つまたは複数から選択される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

２つのセンサによって生成された値は、複数のパラメータの積分計算を用いて、前記産業プロセスの出力要求を最小にするために、前記制御手段によって利用される、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

制御処理は、温度設定点、乾燥時間、露点調整、空気流速、ロータ速度、窒素設定点、窒素フィルタリング部、デシカント塔スイッチ、デシカント再生、マイクロ波出力発生器、フィルタ交換時間、メタンガス規制、蒸気発生器制御のうちの１つまたは複数の制御を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記産業プロセスは、バルク品乾燥、有機食品産業、染料産業、薬品製造プロセス、充填制御、ホッパー運転などのために用いられる、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

ホッパー運転における水分の測定および制御のための方法であって、充填材が１つまたは複数の水分センサを用いて水分含有量を決定するために分析され、次に前記充填材は１つまたは複数の機械インターフェースに供給され、データが１つまたは複数のニューロファジー制御を用いて集められてマップ化され、それに続いて乾燥パラメータが制御手段で設定され、乾燥サイクルを開始すること、製品をプロセスに排出することが続き、水分に関するデータに依存して、さらなる乾燥を実行するか、または、乾燥プロセスを終了する方法。

【請求項17】

産業プロセスにおけるインラインでリアルタイムの水分の決定および制御のための装置であって、前記産業プロセスにおける少なくとも１つの所定位置に設けられた少なくとも１つの検出手段を備え、前記検出手段は、前記産業プロセスにおいてこのような位置で水分の度合いを決定することができ、制御手段に動作可能に接続され、前記制御手段は、あらかじめ定められた最適な水分の度合いの情報を含み、前記少なくとも１つの検出手段から、相関する水分の度合いの入力が可能であり、水分制御手段に接続され、前記少なくとも１つの検出手段から受け取った前記水分の度合いの情報に依存して、前記水分制御手段を、追加の水分を入力させるか、またはさらなる乾燥を確保させるかに導き、
前記装置は、ホッパーの乾燥システムに適用され、２つのセンサを備え、第１のセンサは、乾燥機の入口位置に設けられて、前記乾燥機への材料の充填の間に測定された平均水分含有量に関する情報を提供し、第２のセンサは、前記乾燥機の出口位置に設けられて、乾燥プロセス後の水分含有量についての情報を供給し、測定値が所望の製品に適合しない場合、さらなる乾燥の期間のために、適合しない材料を乾燥機へと戻すことを可能にするために二方弁が設けられる、装置。

【請求項18】

バルク品乾燥、有機食品産業、染料産業、薬品製造プロセス、充填制御、ホッパー運転などにおいて用いるための、請求項１７に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工されている材料の水分含有量のリアルタイム測定を用いて水分を決定および制御するための方法に関する。また、本発明は、加工されている材料の水分含有量のリアルタイム測定に基づいて水分を決定および制御するために用いられる装置をも提供する。

【0002】

本発明との関連における用語「水分」は、「水」の従来からの理解に限定されるように意図されておらず、むしろ、その存在または不存在が、製造プロセスおよび／またはこのような製造プロセスの最終製品に有利もしくは有害な効果があり得るすべての流体を包含するように意図されている。例示の方法によって、用語「水分」は、水、有機または無機の溶媒、および、所与の製造プロセスとその製造プロセスによって製造された最終製品とに影響を与え得る任意の他の流体を包含するように意図されている。

【背景技術】

【0003】

天然材料または合成材料の水分含有量の評価および制御は、薬品、食品、農薬、プラスチック、建設、鉱業、製紙、触媒製造、石油化学、半導体などのいくつかの産業では重要と考えられている。いくつかの場合には、水分含有量は、製品の品質の目安として解釈されている。

【0004】

実際には、すべての製造プロセスが、品質要求、規制基準に準拠するために、および、このようなプロセスの最終製品における不良を防止するために、ときにはｐｐｍの度合いで流体の度合いの厳格な制御を必要とすることが認識されている。例えば、薬品での顆粒の製造における不要な水分（水）の存在は、顆粒が塊になるという観点において製品に悪影響があり、製品バッチを不合格とさせてしまう可能性がある。別の例は、ポリマー材料の処理に係わる。様々なポリマー材料の加工の間に、最終製品が、粉末形成、押出形成、または粒状形成のいずれであっても、表面上または内部に微粉や破砕などの不良のないように、加水分解の度合いを規制することは必須である。同様に、樹脂の加工は、樹脂製品の成型を効率的に提供するために、および、材料の破棄を回避するために、システムに存在する水分の度合いを制御することが必須な技術である。また、紙の製造の間には、最終製品が３％未満の水分の存在となるように、水分の度合いを制御することが必須である。

【0005】

以上のように、異なる産業は異なる製品水分要件を有しており、場合によって、ｐｐｍの度合いで水分の存在を必要とする最適な品質が、製造プロセスにおける大幅なコスト増加や大規模なエネルギーの支出なしでは達成できなくなっている。

【0006】

水分含有量の決定は、概して、２つの方法、つまり、直接的な方法および間接的な方法によって行われる。前者、すなわち、直接的な方法は、カールフィッシャー試薬を用いるオーブン乾燥または化学滴定などの方法を用いた製品の重量減少の測定を含んでいる。直接的な方法は、概して、合理的で高い度合いの正確性をもたらすが、しかしながら、オフラインでの処理を必要とすることに悩まされる。したがって、このような方法は、自動化の度合いが高い産業には適しておらず、実際には、他の産業であっても、エネルギーが非効率的で高価であるという不利益に悩まされる。

【0007】

水分の決定の間接的な方法は、電磁波測定などの技術の使用、核センサ、誘電センサ、または赤外線センサなどの使用を含む。これらの方法は非接触の測定をもたらす一方で、出願人は、材料の全体量にわたるサンプリングおよび平均化が、相当の正確度によって、および、リアルタイムでの制御をも可能にすることで達成されているいずれの方法も知らない。このような方法は、オンライン測定を提供すると知られている。しかしながら、同時およびオンラインまたはインラインで進行する測定および制御の態様は、これまで探求されてこなかった。

【0008】

歴史的に見て、製造プロセスにおける水分度合い決定の方法は、オフライン測定を含んでいる。これは、プロセスの流れを止めることと、製品の流れからサンプルを取り出すことと、カールフィッシャー試薬などの機器を用いて、製品の水分の度合いを決定することとを含んでいる。検出で得られた読取値に依存して、プロセスのパラメータが再設定されて、製品の流れが水分の存在または不存在の必要な度合いに達することを確実にする。明らかなことだが、このようなプロセスは、エネルギーが効率的でなく、作業の停止および再始動を伴い、正確性の度合いが高くない点において、著しい不利益を被る。

【0009】

例えば、有機樹脂材料の水分含有量を一定の度合いに保つことは、樹脂製品の優れた品質を確保するために重要であることが知られていた。成型機械に供給される樹脂材料の水分含有量が不適切な度合いであると、製品に空所や銀色の線などの不良の存在を生じさせていた。成型機械への材料の供給の前に、ホッパー乾燥機を用いてこのような樹脂材料を乾燥することが、従来から知られていた。これは、樹脂材料の水分含有量の推定に基づいて、ホッパー乾燥機に関して固定された加熱温度および加熱時間を設定することを含んでいた。製品は、サンプル抽出され、カールフィッシャー試薬を用いる滴定分析を受ける。このような方法は、合理的な正確度を確かにもたらすが、実験室において、または、訓練された専門家によって、オフラインの水分測定を必要とするという付随した不利益を被り、また、反復することができない。明らかなことだが、プロセスの停止−再始動は、エネルギーの非効率性の観点において、それ自体において著しい不利益である。

【0010】

材料の水分含有量は、食品、農薬の研究、および産業用途においても重要であることが認識されている。概して、これらの産業で使用される乾燥技術は、材料に応じた特定の条件の温度および時間においてサンプルを乾燥することに基づいたオーブン乾燥を含んでいる。しかしながら、このような技術は、多大な時間を必要とし、エネルギーを大量消費する。また、このような技術の正確性は、試験されるサンプルと、製品の流れにおける材料の質量分布との間の差異のため、疑わしい。このような用途では、連続的に測定するために、電磁波の相互作用を利用する試みが行われてきた。この方法は、非接触であるという１つの利点がある一方で、製品の流れのかさ密度の変化により、変動しがちである。これは、密度も別に連続劇に監視することを必要とし、測定システムを非常に複雑にさせることとは別に、より多くのエネルギーおよび費用の消費をもたらすことになる。

【0011】

オンライン測定およびオフライン測定の両方を含め、水分の測定または決定の分野には、いくつの先行技術がある。これらの一部が以下に詳述される。

【0012】

様々な産業における水分の決定および制御の要件（強調が加えられている）が、このような産業で公知の技術、その利点、および、その限界にも関連して以下で詳述されることになる。

【0013】

セラミック形成材料の分野では、押出プロセスを用いることが一般的である。この産業で用いられるある種類の押出プロセスは、プラスチック混合物または「バッチ材料」を形成するセラミック形成材料の使用を含んでいる。バッチ材料は、成形された物品を形成するために、ダイオリフィスを通して押し出される。構造体の長手方向軸と平行に延びる薄い壁によって分割された多数の小部屋または通路を有するセラミックのハニカム形状の物品が、押し出しを通じて形成され、燃焼エンジン用の微粒子フィルタを含む、様々な用途のためのフィルタとして用いられている。このプロセスは、所望の物品がその押し出し後の形態を維持するように、数多くのパラメータを制御する必要がある。パラメータには、例えば、バッチ材料を作り出す混合物の具体的な組成、および、セラミックの物品を形成するために後で乾燥して焼くことができる押し出された素材の水分含有量が含まれる。水分が不十分なバッチ材料は、適切に押し出すことができず、視認不可能な微小亀裂を含む亀裂を、最終製品に形成してしまう可能性がある。一方、水分が多すぎる有機バッチ材料も、適切に押し出すことができず、押し出された物品の変形をもたらす可能性がある。

【0014】

特許文献１には、セラミックの物品を形成するために用いられる押出システム内で、セラミック材料の水分含有量を測定するインライン方法が開示されている。この開示の方法は、押出システムに対して無線周波数（ＲＦ）アンテナを有する少なくとも１つのＲＦセンサシステムを配置するステップと、そのＲＦアンテナを通じてセラミック材料内で実質的に全体に存在するＲＦ場を発生させるステップと、セラミック材料と相互作用するＲＦ場に応答して、ＲＦセンサシステムでセラミック材料の未加工の水分含有量の測定を表す信号ＳＭを発生するステップと、異なる既知の水分含有量を有するセラミック材料のサンプルにおいてＲＦ水分含有量の測定を実施することによって較正データを生成するステップと、未加工の水分含有量信号ＳＭおよび較正データを用いて較正された水分含有量の測定を構築するステップと、を含んでいる。この開示の方法と、それに続く特許文献２での開発との両方は、サンプルの取り出しとその試験とに依存する。そのため、効果的には、測定の度合いは相当に正確であると見なされるが、制御機構はなおもオフラインである。そのため、方法は、水分の度合いにおいて変更が行われることになる場合の停止を含むことになる。また、製品は、プロセスが調整されるまでの時間の間に、規格外とされてしまう可能性がある。

【0015】

特許文献３は、製紙乾燥プロセスと、低水分含有量で紙を製作するための装置と、に関している。この特許文献３では、制御機構にも関していると述べられているが、この機構は、製紙産業に特有であり、３％の度合いの水分の測定専用となっている。この開示のシステムは、紙匹を横切って温度を変更するように制御可能な横断方向乾燥手段と、紙匹の横断方向温度プロファイルを決定するための温度検出手段と、最適な一定の横断方向温度プロファイルを作り出すために、温度プロファイルの変化に応答して横断方向乾燥手段を制御するための変更手段と、を備えている。温度検出手段は、紙匹の少なくとも一部が水の沸点を超える温度を有することができる位置に配置された高温検出手段と、選択的に、紙匹の横断方向の帯状部全体が水の沸点未満の温度になる位置に配置された低温検出手段と、を備えている。低温検出手段に隣接する位置で監視された温度の関数として紙匹の乾燥速度を予測するために、乾燥速度予測手段がさらに含まれている。変更手段は、高温検出手段の近くで実質的に一定の横断方向の紙匹の温度プロファイルを作り出すために、高温検出手段および低温検出手段の両方からの信号に応答する。本発明の乾燥制御手段は、横断方向での紙匹の温度を検出することと、紙匹が乾燥されるにつれての横断方向の温度プロファイルを監視することと、紙匹の温度が実質的に一定の最適温度で変化のない横断方向のプロファイルに維持されることを確保するために紙匹の乾燥速度を制御することとによって、実質的に変化のない一定の横断方向プロファイルを作り出す。以上のように、このシステムは、その用途が製紙に限定されており、制御を可能にするために温度測定に全面的に依存している。

【0016】

特許文献４には、気体の水分測定のための方法、より詳細には、排気筒または他の排気管を流れる微粒子物質の質量の測定の間の等速サンプリングのリアルタイム調節に向けて、排ガスの水分含有量を測定するために作動可能な微粒子質量測定機器が開示されている。方法が、リアルタイムでの排ガスの水分含有量測定、つまり、排ガスのリアルタイムの水分含有量測定に基づいて排ガスの一部の等速サンプルを得ることと、排ガスの体積によって水蒸気の割合を決定するステップを含むこととを備えるように思われるが、オフラインと思われる実際の測定方法は、等速測定に基づいている。

【0017】

特許文献５には、綿俵の水分測定のための方法およびシステムが開示されている。この開示の過程は、空気の参照または較正の順序を必要とすることなく、材料の水分含有量および質量水分含有量を測定することを含んでいる。マイクロ波信号が参照信号と伝送信号とに分割され、参照信号は位相検出器に直接適用される一方で、伝送信号は、先ず、位相検出器の他方の側に送られる前にサンプルを通して送信される。この測定は、試験中の材料の誘電特性による位相定数の測定をもたらす。システムは、周波数帯にわたる材料の位相定数を測定する。そして、周波数に対する位相定数の傾きは、補正された位相一定の測定と組み合わされる材料の密度を予測して、材料の水分含有量を計算するために利用される。この開示は、水分含有量の決定に限定され、水分含有量の制御のためのオンラインの解決策は提供しない。

【0018】

特許文献６では、一見したところ、任意の微粒子または粒状材料の水分含有量を、任意の無線周波数および温度で、かさ密度の情報なしで、単一の水分較正式から決定するための方法および装置を提供するための発明が開示されている。しかしながら、この開示の方法は、少なくとも２つの位置での測定を必要とし、さらに、誘電率の測定に限定されている。また、方法が完全にオンラインで連続した制御を本当に提供するかどうかはあまり明確ではない。方法は水分含有量の測定を提供すると確かに思われるが、制御アルゴリズムは、その複雑さによって相当の時間遅れがあり、複数の測定を要すると思われる。

【0019】

食品加工業は、任意の所与の製品で許容される水分含有量の度合いにおいて、厳しい基準に従っている。この技術分野では、資源の効率的な運用および効率的な使用を確保するために、加工の厳格な制御を維持できるように、水分含有量に関しての食材の組成を案内できることが望ましい。液体、半固体、または粉状の食材の水分含有量は、これまで、様々な方法で決定されてきた。例えば、真空オーブンまたはマイクロ波オーブンのいずれかを用いる重量方法を用いることが知られている。両方の変動は、例えば数百ものサンプルにおいて、水分含有量の定期的な測定が必要とされるとき、用いるには不便である。真空オーブンの変動は、オンラインの食品加工にとっては望ましくない長い測定時間をも必要とする。他の方法は、水分含有量の間接的な指示として、反射率、吸収パラメータ、または他のパラメータを測定することを含んでいる。しかしながら、すべての先行技術は、食材の水分含有量を都合よく有意義に測定するためのいくつかの要件のうち、少なくとも１つを欠いていることが分かった。このような要件には、例示的には、高温許容範囲、短時間でサンプルの水分含有量を測定すること、較正の容易性、および、センサと食品システムとの間で汚染が実質的にないことが含まれる。

【0020】

特許文献７には、水分含有量の測定が軽減されている方法が開示されており、その軽減は、所定の加熱時間間隔の間における所定の材料のサンプルの加熱時間の対数に対する温度差の反応を測定し、そのおおよそ最大の傾きの部分でのその反応の傾きを決定し、熱を加え始めるときの温度に関する温度パラメータを決定し、その傾きとその温度パラメータとの関数としてサンプルの水分含有量を計算することによって行われる。しかしながら、この方法も、サンプルのオフライン試験を必要とすると思われ、または、少なくとも、測定の間の時間遅れを含み、したがって、益々と自動化される産業プロセスにおいては有意な使用というものではないかもしれないが、制御手段の導入を含むことになる。

【0021】

前述のこととは別に、土壌試験、鉱業、農薬、ポリマーの加工などの異なる技術分野では、水分の決定に関する公知の先行技術の開示がいくつかある。しかしながら、出願人の知る先行技術は、水分含有量制御が後に続くオフライン試験に焦点を合わせているか、あるいは、測定および制御できる水分含有量の度合いの観点において、同様に、測定と制御との間の時間遅れにおいて、深刻な不足を有していると思われる。この技術の焦点は、比較的高い度合いの正確性が必要とされるため、オフラインで測定するという戦略に向けられたと思われ、また、業界特有であったと思われる。実際、出願人は、産業に拘わらず広く適用可能であって、ｐｐｍの領域で測定の度合いを提供し、水分含有量の同時制御を提供する単一の測定および制御の方法論について知らない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0022】

【特許文献1】米国特許出願第２０１０／３００１８３号

【特許文献2】米国特許出願第２０１１／０００６４６１号

【特許文献3】米国特許第５３７７４２８号

【特許文献4】米国特許第６４３９０２７号

【特許文献5】米国特許第７３３００３４号

【特許文献6】米国特許第６６９１５６３号

【特許文献7】米国特許第５２５７５３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

本発明の目的は、高い度合いの正確性が必要とされると共に高い度合いのエネルギー効率が必要とされる産業プロセスにおいて、オンラインの水分の測定および制御のための方法を提供することである。

【0024】

本発明の別の目的は、その方法によって、乾燥プロセスからの材料が、乾燥プロセスにおいて最少量のエネルギーを用いて必要な条件において提供されることになる、水分含有量の決定および制御のための直接的な方法を提供することである。

【0025】

本発明の他の目的は、乾燥プロセスからの材料を、可能な最大乾燥速度で提供することと、いくつかの並列な乾燥プロセスからの材料を、並列な乾燥プロセスの各々に乾燥効用を提供する単一の中心装置を用いて同じ品質で提供することとを含む。

【0026】

本発明の他の目的は、水分がプロセスから除去される必要がある産業においてだけでなく、製品の流れが必要／所望とする水分含有量を有することを確保するために水分が加えられる必要のある産業においても適用可能な、オンラインの水分の決定および制御の万能な方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0027】

本発明が乾燥プロセスに関連して以下に説明されるが、本発明は、水分制御が必須なあらゆるプロセスに適用可能であり、製品の流れにおける過度の乾燥を防止するために水分含有量を増加する必要のあるシステムを包含することは理解されなければならない。前述のように、本発明の一部の実施形態は、水を「水分」と言及して説明されるが、この用語は、その存在および量がシステムにおいて役割を果たす、溶媒などといった、システムにおける任意の流体の存在をも包含している。

【0028】

一実施形態において、本発明は、乾燥プロセスにおける所定位置に設けられた１つまたは複数のセンサによる、乾燥される材料の水分含有量のリアルタイム測定に基づく、乾燥プロセスの直接的な制御のための方法を含み、その方法は、リアルタイムおよび動的モードで得られた情報を収集および照合し、情報を制御手段に送信し、情報をリアルタイムで処理し、制御手段からの入力に基づいて乾燥プロセスにおいて水分含有量を規制する。

【0029】

本発明の別の実施形態では、乾燥プロセスを離れる材料の水分含有量は監視され、除湿機の作動パラメータが、所望の水分含有量を維持するために制御される。制御されるパラメータは、除湿した空気体積と、ホッパーへ供給される温度および湿度と、デシカントの再活性化のために供給される加熱空気の体積および温度と、デシカント材料の再活性化の周期とを含んでもよい。

【0030】

本発明の別の実施形態では、除湿機の作動パラメータは、乾燥プロセスに入るか、および／または、乾燥プロセスから離れる材料の流量のリアルタイム測定に基づいて調整される。このようにして、除湿機の作動は、製品材料の流量の変化による乾燥負荷の変化の予測において調整されてもよい。

【0031】

本発明のさらに別の実施形態では、除湿機の作動パラメータは、乾燥プロセスに入る材料の水分含有量のリアルタイム測定に基づいて調整される。このようにして、除湿機の作動は、入っていく材料の水分含有量の変化による乾燥負荷の変化の予測において調整されてもよい。

【0032】

本発明の追加の実施形態では、材料の水分含有量は、最適な性能に向けて乾燥パラメータを調節するために、乾燥プロセスの間における１つまたは複数の中間点において測定されてもよい。

【0033】

本発明のさらに別の実施形態では、先に列記したすべての実施形態において取得されるリアルタイム入力データが、除湿機およびプロセス空気システムのための総合的制御アルゴリズムにおいて使用される。

【0034】

本発明の追加の実施形態では、本明細書で説明される入力データおよび制御アルゴリズムは、２つ以上のパラレルな乾燥プロセスに乾燥能力を提供する除湿機を制御するために用いられる。制御は、除湿機およびプロセス空気システムの作動の全体調整と、各々の乾燥プロセスに供給される乾燥力の個々の調整とを含んでもよい。調整は、提供される乾燥力の体積、出力レベル、および温度を含んでもよい。

【0035】

前述の実施形態は、貯蔵所またはホッパーにおける粒状材料の乾燥に基づくが、当業者には、同じ概念が他の材料および乾燥プロセスに適用できることは理解されるであろう。これらのプロセスは、乾燥される製品への放射によるエネルギーの移動を含み得る。

【0036】

別の実施形態では、本発明の装置は２つのセンサを備え、第１のセンサは、乾燥機の入口位置に設けられて、乾燥機への材料の充填の間に測定された平均水分含有量に関する情報を提供し、第２のセンサは、乾燥機の出口位置に設けられて、乾燥プロセス後の水分含有量についての情報を供給し、測定値が所望の製品に適合しない場合、さらなる乾燥の期間のために、適合しない材料を乾燥機へと戻すことを可能にするために二方弁が設けられる。

【0037】

本発明の別の実施形態では、２つのセンサによって生成された値は、複数のパラメータの積分計算を用いて、プロセスの出力要求を最小にするために、制御手段によって利用される。

【0038】

本発明のさらに別の実施形態では、制御処理は、温度設定点、乾燥時間、露点調整、空気流速、ロータ速度、窒素設定点、窒素フィルタリング部、デシカント塔スイッチ、デシカント再生、マイクロ波出力発生器、フィルタ交換時間、メタンガス規制、蒸気発生器制御のうちの任意の１つまたは複数の制御を含む。

【0039】

本発明は、システムが飼料貯蔵の投与機器、混合機、および均質機の制御を可能にする、食品または飼料の用途に関しての水分の決定および制御の機構も提供する。

【0040】

本発明の別の実施形態では、本発明の装置および方法が単一のセンサで実施される。

【0041】

本発明の別の実施形態では、実施されるプログラムは、乾燥機のパラメータの対応する調整を「ほとんど人間のような」制御論理とすることができるファジー理論またはニューロファジーシステム（ＮＦＳ）である。

【0042】

これらの実施形態および他の実施形態ならびに本発明の利点は、以下の説明と添付の図面とから、より十分に明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】実施例１で詳述される実施形態における、本発明の方法およびシステムを用いるホッパー運転を制御するための除湿機ユニットの使用の概略図である。

【図2】実施例１で詳述されるホッパー運転の実施形態に関する運転フローチャートである。

【図3】実施例３で詳述される実施形態で説明されるように、単一のセンサの使用で水分含有量の決定および制御を可能にする水分追加プロセスの概略図である。

【図4】水分の仕様が供給者によって提供される、充填制御の分野における本発明の方法および装置の適用の概略図である。これは、実施例４に開示される実施形態で詳述される。

【図5】有機食品および一般的な染料産業で使用されるときの水分制御処理の概略図である。これは、実施例５で詳述される。

【図6】デシカントホイールを用いる本発明の制御の方法および装置を用いる除湿機の図である。これは、概して実施例１で詳述される。

【図7】自由に流れるバルク品の水分の測定および制御に関する本発明の概略図である。これは、実施例６で詳述される。

【図8】自由に流れるバルク品の水分の測定および制御に関する本発明の概略図である。これは、実施例６で詳述される。

【図9】ニューラルネットワークを利用する本発明の方法において用いられる水分の測定および制御アルゴリズムの一方の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本発明は、乾燥プロセスの直接的な制御のための方法を提供する。また、本発明は、加工されている製品の水分含有量を、加工の流れにおける異なる時点／地点において、そのような時点／地点における特定の水分要件に依存して、製品の水分含有量のリアルタイム測定に基づいて、変更できる。

【0045】

測定の方法は、乾燥される材料の移動する流れの電気容量の測定、放射の吸収などといった、乾燥される材料との接触を必要としない間接的な方法を含んでもよい。乾燥される材料の水分含有量は、乾燥プロセスの排出、乾燥プロセスの入口、および／または、乾燥プロセスの間の中間位置において測定できる。

【0046】

乾燥は、乾燥される材料からの不要な成分（水分など）の除去として定義される。不要な成分は、水、氷、固体もしくは液体の有機溶媒、または、化合物の混合物であり得る。乾燥プロセスのためのエネルギーおよび駆動力は、空気または不活性ガスなどの副次的な流体との直接的な接触によってか、または、無線およびマイクロ波から赤外スペクトル、可視スペクトル、および紫外スペクトルを通じた任意の周波数での電磁放射を介した、乾燥される製品へのエネルギーの間接的な移動によって、提供され得る。乾燥される材料は、砂糖などの粒状の形、プラスチックのペレットなど、乾燥プロセスに液体として入るが噴霧プロセスまたは気流乾燥プロセスにおいて固体として出て行く材料、連続するシートもしくは紙匹として乾燥プロセスを通過させられる固体、または、ベルトやトレイなどの上で乾燥プロセスを通して運ばれる固体であり得る。

【0047】

本発明の特有の特徴は、材料の測定された水分含有量の使用、および、このデータを使って、直接的にリアルタイムで、システムの乾燥またはシステムへの水分の追加のいずれかを行うように提供された手段を制御することである。例えば、乾燥プロセスでは、制御される変数には、空気などの副次的な乾燥流体の流量、温度、圧力、および湿度、乾燥される材料の質量流量、ならびに／または、ＲＦ、マイクロ波、および赤外線などの放射源を介した熱入力が含まれる。

【0048】

多くの産業プロセスは、プロセスの間に材料からの水分（水）の除去を必要とする。この開示は、材料からの水の除去（乾燥）に基づいているが、同じ概念が加工される材料からの他の化学物質（溶媒など）の除去にも適用できることは、理解されるであろう。

【0049】

材料からの水の除去は、しばしばエネルギーを大量消費するプロセスである。材料で要望される最終的な水分含有量は、所望の最終水分含有量を達成するために、しばしば、除湿された空気に曝される必要がある。必要な空気の湿度は、冷媒に基づいた典型的な除湿機器で達成可能な湿度よりもしばしば低い。材料からの水分の除去は、通常、液体または固体から蒸気への水の相の変化を含んでいる。この相変化は、水については約１０００ＢＴＵ／ｌｂの大きなエネルギー入力を必要とする。産業の環境においての材料の乾燥は典型的には、乾燥される材料で所望の水分含有量を達成するために、温度制御および湿度制御された環境を必要とする。マイクロ波またはＲＦ放射などの放射エネルギーが、水を材料から蒸発させるために必要とされるエネルギーの一部を提供するために用いられる場合がある。

【0050】

概して、材料で要望される最終的な水分含有量がより低くなると、乾燥プロセスはより多くのエネルギーを消費することになる。良い例は、プラスチックのペレットが押出成形機、射出成型機などの加工機器に供給される前のそのペレットの乾燥である。一般的なプラスチックは、周囲の環境から吸収または吸着され得る水分に対してある程度の親和性があり、ペレットにわずかな水の形跡あるだけで、機器から製品に不良を引き起こすことになる。これを防止するために、ペレットは、加工機械に供給される前に乾燥される。ペレットは、典型的には、暖かい乾燥した空気をペレットに通過させることで乾燥されつつ、加工機器の上のホッパーに収容される。プラスチックのペレットが加工機器に入るのに十分に乾燥することを確実にするために、極めて乾燥した空気が必要とされる。乾燥空気は、典型的な空調機器によって生成できる乾燥空気よりもはるかに乾燥していなければならず、そのため、デシカント除湿機が、典型的には、ペレットの乾燥を確実にするために必要とされる乾燥空気を作り出すために、閉ループの空気システムで用いられる。デシカント除湿機器は、その設計負荷条件において大きなエネルギー消費があるが、これらの負荷条件は、ホッパーに入るペレットの水分含有量の変化と、加工機器の生産速度の変化とのため、ほとんど発生しない。現在、これらの除湿ユニットは、典型的には最大のエネルギー入力で連続して運転されるか、ホッパーに入るペレットに含まれる水分に関係なく、空気を一定の低い湿度の度合いで乾燥ホッパーに送るように制御されるかのいずれかである。これは、除湿機のエネルギー使用を必要以上に大きくさせてしまう。本発明では、除湿機の運転が、加工機器に入るプラスチックのペレットの水分含有量のリアルタイムの非接触の測定によって少なくとも部分的に制御され、また、乾燥ホッパーへと入るペレットの水分含有量と、ホッパー内の１つまたは複数の中間点でのペレットの水分含有量とのリアルタイムの非接触の測定によって少なくとも部分的に制御されてもよい。この種の用途において予期される典型的なエネルギーの節約は、１０％から５０％以上の範囲になると予期される。

【0051】

本発明の方法では、除湿機が制御される処理に適用されるとき、乾燥プロセスを離れる材料の水分含有量は監視され、除湿機の作動パラメータが、所望の水分含有量を維持するために制御される。制御されるパラメータは、除湿した空気体積と、ホッパーへ供給される温度および湿度と、デシカントの再活性化のために供給される加熱空気の体積および温度と、デシカント材料の再活性化の周期とを含む。

【0052】

除湿機の作動パラメータは、乾燥プロセスに入るか、および／または、乾燥プロセスから離れる材料の流量のリアルタイム測定に基づいて調整されてもよい。これは、除湿機の作動の調整を、製品材料の流量の変化による乾燥負荷の変化の予測において可能にする。

【0053】

除湿機の作動パラメータは、乾燥プロセスに入る材料の水分含有量のリアルタイム測定に基づいて調整されてもよい。このようにして、除湿機の作動は、入っていく材料の水分含有量の変化による乾燥負荷の変化の予測において調整され得る。

【0054】

材料の水分含有量は、最適な性能に向けて乾燥パラメータを調節するために、乾燥プロセスの間における１つまたは複数の中間点において測定されてもよい。

【0055】

先に列記したすべての実施形態において取得されるリアルタイム入力データが、除湿機およびプロセス空気システムのための総合的制御アルゴリズムにおいて使用される。

【0056】

前述の入力データおよび制御アルゴリズムは、２つ以上の平行な乾燥プロセスに乾燥能力を提供する除湿機を制御するために用いられてもよい。制御は、除湿機およびプロセス空気システムの作動の全体調整と、各々の乾燥プロセスに供給される乾燥力の個々の調整とを含む。調整は、提供される乾燥力の体積、出力レベル、および温度を含む。

【0057】

前述の実施形態は、貯蔵所またはホッパーにおける粒状材料の乾燥に基づくが、当業者には、同じ概念が他の材料および乾燥プロセスに適用できることは理解されるであろう。これらのプロセスは、乾燥される製品への放射によるエネルギーの移動を含み得る。

【0058】

本発明の装置は、１つまたは複数のセンサを備えてもよい。一実施形態では、装置は２つのセンサを使用する。第１のセンサは、乾燥機の入口位置に設けられる。入口センサは、乾燥機への材料の充填の間に測定された平均水分含有量に関する情報を提供する。実施されるプログラムは、好ましくは、乾燥機のパラメータの対応する調整を「ほとんど人間のような」制御論理とすることができるファジー理論またはニューロファジーシステム（ＮＦＳ）である。

【0059】

第２のセンサは、乾燥機の出口位置に設けられる。このセンサは、乾燥プロセス後の水分含有量についての情報を供給する。測定値が所望の製品に一致しない場合、さらなる乾燥のために、適合しない材料を乾燥機へと戻すことを可能にするために二方弁が設けられる。材料が要求される乾燥パラメータに適合する場合、製品の流れは生産プロセスの次の流れへと送られて進行される。２つのセンサは、乾燥機の作動パラメータを自動制御するために、水分データを集める。本発明の重要な特徴は、２つのセンサによって生成された値は、プロセスの出力要求を最小にするために、制御手段によって利用されることである。これは、概して、積分計算を用いて行われる。規制のこの処理は、乾燥機の技術に依存して、温度設定点、乾燥時間、露点調整、空気流速、ロータ速度、窒素設定点、窒素フィルタリング部、デシカント塔スイッチ、デシカント再生、マイクロ波出力発生器、フィルタ交換時間、メタンガス規制、蒸気発生器制御を含む。

【0060】

食品／飼料の用途に関する別の例では、システムは、混合機、均質機、ビタミンおよびタンパク質の投与をも制御する。例えば、食品用途が砂糖の追加に関する場合、その用途の乾燥機は、一般的には製品の水分含有量に関連するドラム速度および材料流れ速度設定を規制する。そのため、出口センサは、規制措置によって要求される正確な結晶化および水分含有量を確実にする。

【0061】

本発明の装置（および方法）は、単一のセンサで実施されてもよい。例えば、飼料／食品の用途の乾燥機では、インラインの水分測定が、乾燥機の出口に設けられ、製品に必要とされて製品に含まれる水分に敏感なすべての添加物の正確な量を規制するために用いられる。乾燥力が乾燥機の出力に従って規制される。石こう／セメント／大理石の粉末の製造では、センサは、乾燥機の出力に適用され、排出の水分含有量を測定することによって通常導入される水の追加を調整する。ある乾燥機には、乾燥機自体に内蔵された混合部が設けられている。この実施形態は、最少量の水が必要とされることを確実にする。また、乾燥機は、水温度および設定点温度を調整できる。

【0062】

成型用途／多重システムの乾燥機では、乾燥機出口のセンサは、乾燥プロセスの後の製品を下流に分配する弁の水分含有量の情報を供給する。測定された値が所望の製品に適合しない場合、分流弁は、さらなる乾燥の期間のために、適合しない材料を乾燥機へと戻すことを可能にする。これはポリアミドの使用において特に有益であり、それは、この再循環が別の２回目の乾燥プロセスを必要とすることを回避し、それによってポリマーの悪化を回避するためである。乾燥機へのこの適用は、乾燥機の空気が乾燥しすぎている場合に起こり得る汚染がまったくない状態で、製品の水分含有量に対する品質保証を確保する。除湿機システムが用いられる実施形態では、本発明は、１つまたは複数のセンサに接続される制御手段からの入力に依存する全体のプロセス流れのうち、デシカントホイールを迂回することになる空気の量を連続的に変化させるための手段を提供することに依存する。デシカントユニットを通過するプロセス流れの減少は、一般的に、乾燥機システムまたは乾燥プロセスにおける瞬間的な水分負荷の変化を追跡する。これは、制御されるプロセスが、乾燥プロセスでなく、水分含有量が所定の度合いに維持されなければならない産業プロセスである状況にも同様に適用可能である。デシカントホイールを通るプロセス流れが減少されるとき、ホイールの再活性区域を通る完全な再生流れを保持することはもはや必要ない。再生流れがある定められた相関関係で対応して減少されるとき、相当の減少が再生エネルギーの使用で達成される。

【0063】

制御関数によって、使用者は、処理区域を通るプロセス流れの速さを連続的に変化させることに基づいて、再生空気流量を連続的に減少または増加させることができる。可変速度駆動を用いることは、いくつかの公知の方法に基づいて、再活性空気流の連続的な変化を可能にする。同様に、この技術は、また相関する制御関数を通じて、ホイールの回転速度の連続的な速度変化のために用いることができる。

【0064】

典型的なプロセスの乾燥／除湿システムでは、周囲空気が冷却コイルを通過させられて水分負荷を減少し、冷却される。バイパスダンパは、デシカントホイールを通過させられる空気流と、迂回部を通る残りとを調節する。混合された空気が、加熱源／冷却源を通過させられて、供給空気の要件に応じて加減される。再生流れは、概して再生送風機の後に配置されたダンパの助けによっても制御される。再生の熱入力は、電気、蒸気、ガスバーナ、または、ユニットの具体的な設計に基づいて温度を上昇できる様々な熱源からのものであり得る。この温度は温度自動調節器によって制御される。乾燥容器で必要とされる条件に基づいて、混合された空気は、必要な乾燥温度を提供するために、プロセスの熱入力にわたって通過させられる。戻り空気は、冷却コイルを通じて冷却され、処理区域と、選択的にロータのパージ区域とを、通過させられる。面およびバイパスダンパが、除湿機を迂回する流れを制御するために用いられる。パージ区域を出る空気は、再利用され、冷却コイルの上流の戻り空気と混合される。これによって、除湿機は、より乾いた空気を送ることができる。再活性入口温度は、温度自動調節器で制御される。

【0065】

上記のことは、乾燥プロセスにおいて本発明の方法および装置を実施するために高性能な除湿機システムが使用できる実施形態を例示している。

【0066】

図９は、複数の水分センサ手段の使用を含む、本発明の方法および装置で利用され得る水分の測定および制御アルゴリズムの概略的な図である。このアルゴリズムは、製品の乾燥時間および制御された乾燥機変数を特徴付けるパラメータが製品の水分含有量の初期値と原材料における水分の分布とに依存し、通常は一様ではないということに基づいている。乾燥機に充填される材料の水分プロファイルのマップ化は、乾燥機段階の構成部品の制御にとって重要なパラメータである。水分を測定するセンサは、一見したところ無作為であるデータセット同士の間の相関関係の外挿を実施できるニューロンネットワークにデータを提供する。実際には、システムは、出力および乾燥機のパラメータが、ある値、または、システムが実質的に決定性機械である具体的な構成に収束するように、予測される現象の連続した時間系列のデータのあるニューラルネットワークを条件付ける。

【0067】

この連想記憶で用いられる学習の公式は、ヘッブの法則である。
ＤＷ（ｊ，ｋ）＝Ｐ（ｊ）＊Ｐ（ｋ）＊ｔ
ここで、
デルタＷ（ｊ，ｋ）＝ニューロンＨ１とニューロンＨ２．．．．．．．．．Ｈｎとの間の結合の重みの変化、
Ｐ（ｊ）＝ニューロンＨ１の出力、
Ｐ（ｋ）＝ニューロンＨ２の出力、
ｔ＝因数または学習率
である。

【0068】

上記のアルゴリズムは、ニューロンの数の減少を含む、様々な産業用途に適した変更によって利用できる。各々のニューロンは、水分センサから得られた信号を表し、その信号は順に集められ、他の集められたデータと照合され、必要とされる水分の度合いに対して存在する水分の度合いから作られた最終決定は、要求され得るときに、水分を加えさせるか、または、乾燥プロセスを早めさせるために、制御手段が適切な出力信号を送ることを促す。

【0069】

この方法論は、以下に説明する実施形態の各々で適用できる。実施形態は実施例の形態で説明されるが、それらの本発明の方法を事実の通りに説明している。

【実施例1】

【0070】

エンジニアリングポリマーの乾燥
ＡＢＳ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＵＲなどほとんどのエンジニアリングポリマーは、化学的な鎖構造内に極性基を有している。これらの基は、ペレットの吸湿の性質に関与している。吸湿性のプラスチック材料から高品質の部品を製作するために、加工される材料の水分含有量を具体的な製品に関する上限未満に維持することは必須である。さもなければ、残余の水が、加工の間に問題を引き起こし、構造的および機械的な特性を低減させてしまう。製品の寸法安定性、ならびに機械的特性、音響特性、および科学的特性の向上は、水分によって影響される一部の特性である。それ自体が吸湿性でないポリマーに基づく化合物は、吸湿性の添加物のため、問題を起こす可能性が時々ある。

【0071】

乾燥は多くのエネルギーを必要とする。プロセスのパラメータは、原材料の生産者からの仕様に基づいて設定される。これらのパラメータは、原材料の水分には依存しない。その結果、これは、必要よりも多くのエネルギー消費と、残余の水分の変動とをもたらす。非常に多くの場合、企業は、成型または押し出しの間に起こり得る問題を回避するために、材料を過度に乾燥させている（より高い温度およびより長い乾燥時間を用いている）。

【0072】

図１は、本発明の制御の方法および装置を用いる除湿機を示している。制御の方法および装置は、マイクロプロセッサ中央制御装置、ＰＬＣ、または同様の制御装置を含んでいる。この特定の制御構成の目的は、水分含有量をホッパーの出口で成型および／または押し出しに必要な仕様内に維持することである。出口での乾燥された材料の水分の度合いの値は、異なるプラスチック／樹脂の種類に基づいて変化可能であり得る。ホッパー出口で乾燥した水分の度合いの値を達成および維持するためには、制御のループ／論理に基づいて最適化されることになる再活性熱エネルギー、プロセスの空気流、および、プロセス出口での熱エネルギーの制御を必要とすることになる。

【0073】

制御される変数は、以下のうちの１つまたは複数を任意の組み合わせで含み得る。
・再活性空気への熱入力
・再活性ファン速度（再活性の空気流を制御するためのもの）
・プロセスファン速度（プロセスの空気流を制御するためのもの）
・プロセスの空気への熱制御
・プロセスの入口での冷却コイル
・ホイール回転速度
・デシカントビーズの再生／デシカント塔のスイッチ
・窒素投与

【0074】

図２は、本発明の装置を用いる本発明の方法の実施を説明する運転のフローチャートである。充填された材料は、水分含有量を決定するために分析される。次に、材料は機械インターフェースに供給され、集められたデータが、ニューロファジー制御および前述のアルゴリズムを用いてマップ化される。次に、乾燥パラメータが、図７に記載されるようなデシカント除湿機機構を含み得る制御手段を用いて設定される。乾燥パラメータが設定されると、乾燥サイクルが開始し、それに続いて製品がプロセスに排出され、要望される場合、さらなる乾燥が、複数のセンサを用いて、実行されて監視されてもよい。乾燥された製品は、水分含有量が再び確認される。含有量が所望の値を満たす場合、乾燥プロセスは終了され、そうでない場合、製品は乾燥サイクルに戻されて再利用される。プロセスを通じて、水分の度合いは、インラインで測定されてインラインで確認され、水分のリアルタイム測定および水分のリアルタイムの制御を、プロセスを止める必要なく、あるいは、等速測定などの時間の掛かる高価な方法さえも必要とすることなく可能にする。

【実施例2】

【0075】

本発明の装置を用いて制御される除湿システム
図３は、本発明の制御の方法および装置を用いる除湿機を示している。制御の方法および装置は、中央制御装置、典型的にはプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、または同様の制御装置を含んでいる。この具体的な制御構成の目的は、乾燥したナイロン６のペレット／粒に関して、ホッパーの出口において水分の度合いを１００ｐｐｍ以下に維持することである。出口での乾燥された材料の水分の度合いの値は、異なるプラスチック／樹脂の種類の関数であり、変化し得る。ホッパー出口で乾燥した水分の度合いの値を達成および維持することは、制御のループ／論理に基づいて最適化される再活性熱エネルギー、プロセスの空気流、および、プロセス出口での熱エネルギーの制御を必要とする。

【0076】

制御される変数は、以下のうちの１つまたは複数を任意の組み合わせで含む。
・再活性空気への熱入力
・再活性ファン速度（再活性の空気流を制御するためのもの）
・プロセスファン速度（プロセスの空気流を制御するためのもの）
・プロセスの空気への熱制御
・プロセスの入口での冷却コイル
・ホイール回転速度

【実施例3】

【0077】

製品サイズ制御における除湿機
ガラス微小ビーズ、大理石、チョーク、セメントなどの用途では、建設材料は所望の寸法に到達するように篩分けを必要とする。これは、概して、生産の流れにおけるロト篩機（Roto-sifter）または振動篩機によって実現できる。プロセスの速度は、ふるい分けの品質および大きさが行程の速度によって規制されるため、水分含有量に厳格に依存する。材料の水分含有量は、その材料を篩機に付着させてしまう傾向がある。粉砕のプロセスの後、通常、材料は乾燥されるか、または、場合によって湿らされて正しい水分に到達させられて、最も優れた生産速度と粉体の正しい大きさとを実現する。

【0078】

図３は、マイクロプロセッサ、ＰＬＣ、または同様の制御装置を含む制御の方法および装置を示している。水分センサは、製品の流れと直接的に相互作用されて、篩機の速度、移動、抽出装置速度、水噴霧機、および／または、生産ラインの流れの他の装置を規制する。

【実施例4】

【0079】

充填制御における水分制御
図４は、供給者の仕様に応じた製品の最終使用者によって充填制御に適用されるときの、本発明の方法および装置の適用の例示である。有機製品および合成製品の両方において、送る際の湿度の値が、品質または次の加工についての重要なパラメータであることは認識される。典型的には、技術的に、数グラムのサンプルが、送られる製品の適合性を検証するために、試験用に取り出される。本発明の方法の適用では、装置は、貯蔵サイロの入口において製品を制御するために水分を測定するために用いられる。システムは、充填制御と接続された水分分析機（１）を用い、初期水分をマップ化することによって、生成されたデータが、貯蔵サイロ（２）に入る前に、乾燥機における初期処理のためのパラメータとして使用される。

【実施例5】

【0080】

有機食品および染料産業に関する水分制御プロセス
典型的には、有機食品と、一般的にペットフードを含む食料品とは、生産プロセスの間に乾燥および水分制御される必要がある。材料は、主に２つの理由、つまり、腐った製品、カビ、および生産の問題、ビタミン、タンパク質の劣化のため、水分制御を受ける。生産プロセスの間、製品は、最終製品を形成するために正しい水と材料との混合を可能にするために水または蒸気によって加湿される必要があり、また、正確な送ることができる水分を得るために最終的に乾燥される必要がある。本発明の方法は、このようなプロセスに適用されるとき、最終製品において正しい量の水分含有量を達成するために、保湿機および引き続いての乾燥パラメータの制御を可能にする。均質機の流れ速度は製品の粘度に依存し、システムは、システムに送り込まれる液体の量を制御する。本適用は、混合機械、均質機、混合機、および乾燥機に接続される水分の測定のための装置を使用する。これは、図５に説明されている。水分センサが、混合機械もしくは均質機、または混合機および乾燥機に接続されている。この実施例の実施は、複数のセンサの使用を含み得ることは理解される必要がある。リアルタイムで集められた水分データが、前述のように、ＰＩＤ制御を用いたニューロファジー論理を用いてマップ化される。このデータは、最終使用者の要求および集められたデータに依存して、乾燥機、または、液体ポンプなどの水分追加機械に供給される。明らかなことだが、リアルタイムは、水分分析機から得られる水分の読取値に依存する水分の追加または除去を可能にする。

【実施例6】

【0081】

バルク品のオンライン水分測定
この実施例は、穀物、食物製品、肥料、塩、米、砂、ポテトチップ、砂糖大根チップ、石こう、木材チップなどといった、自由に流れるバルク品の水分測定に関する。バルク品は、図７に示すような水分センサを通る円形ダクトを通過させられる。図８において説明している代替の実施形態では、水分センサは、主管路と平行しているパイロット管路に配置され、材料のサンプルが通過させられる。

【0082】

図７および図８は、マイクロプロセッサ、ＰＬＣ、または同様の制御装置を含む制御の方法および装置を示している。水分センサは、製品の流れと直接的に相互作用されて、篩機の速度、移動、抽出装置速度、水噴霧機、および／または、生産ラインの流れの他の装置を規制する。

【0083】

本発明の装置および制御方法は、前述の開示、または、好ましい実施形態を例示するだけの実施例によって限定されない。変形および変更が、いかなる方法によっても本発明の精神および範囲から逸脱することなく可能である。

【符号の説明】

【0084】

１ 水分分析機
２ 貯蔵サイロ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】