プラスチック中の水分の検出方法及びプラスチック材料の水分除去システム
【課題】プラスチック中の水分含量を正確かつ迅速に測定できるプラスチック中の水分の検出方法及びプラスチック材料の水分除去システムを提供すること。
【解決手段】含水状態が明確なプラスチック１３に対して発振装置１１から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック１３に吸収されなかった残余の前記電磁波を受信機１２によって受信し測定して前もって第１の測定値を取得する。そして、含水状態が明確ではない前記プラスチック１３に発振装置から前記帯域の電磁波を照射し、プラスチック１３に吸収されなかった残余の前記電磁波を受信機１２によって受信し測定して第２の測定値を取得する。そして、第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出する。
【解決手段】含水状態が明確なプラスチック１３に対して発振装置１１から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック１３に吸収されなかった残余の前記電磁波を受信機１２によって受信し測定して前もって第１の測定値を取得する。そして、含水状態が明確ではない前記プラスチック１３に発振装置から前記帯域の電磁波を照射し、プラスチック１３に吸収されなかった残余の前記電磁波を受信機１２によって受信し測定して第２の測定値を取得する。そして、第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の帯域の電磁波を使用してプラスチック中の水分を検出する検出方法及びそのような検出方法を有するプラスチック材料の水分除去システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に吸湿性の高いプラスチック成形用のプラスチック材料では成形に際してはなるべく空気に触れさせないように取り扱い、なおかつ投入前工程において加熱処理を行って既に含有されている水分を除去するようにしている。吸湿したままのプラスチック材料を使用して成型品を成形すると加熱に伴う水分の蒸発作用によって製品外面が粗くなったり鬆が入ったりする原因になるからである。一方でプラスチックはある程度の水分量を含有することが製品の品質上必要である場合もある。つまりプラスチックは材料の段階から製品の段階において好ましい含水状態で管理することが重要である。
ところで、プラスチック中の水分量の測定は従来から一般にカール・フィッシャー法で行われている。カール・フィッシャー法は水分を揮発させることによる重量変化を測定する乾燥減量法に比べて水分に特化して検出できるため、水分量測定としてより正確である。カール・フィッシャー法による水分測定の技術として特許文献１及び２を挙げる。
【特許文献１】特開平５−４７１６号公報
【特許文献２】特開平９−３３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、カール・フィッシャー法とはヨウ素、二酸化硫黄、アルコール等を用いて電量又は容量滴定によって試料中の水分を測定する古典的な方法であって、測定値の正確性は高いが、時間と手間がかかり、リアルタイムで測定できる方法ではなかった。そのため、プラスチック中の水分含量を正確かつ迅速に測定できる手段が求められていた。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、その目的は、プラスチック中の水分含量を正確かつ迅速に測定できるプラスチック中の水分の検出方法及びプラスチック材料の水分除去システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、含水状態が明確なプラスチックに対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得するとともに、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【０００５】
また、請求項２に記載の発明では、含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだし、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波を前記プラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項４に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項５に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
【０００７】
上記請求項１のような構成では、まず含水状態が明確なプラスチック（以下、このプラスチックを基準プラスチックとする）に対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する第１の測定値を取得することができる。この範囲はテラヘルツ波及びミリ波が属する波長帯域である。含水状態は通常、含水率、含水量等の数値で表すことが可能である。この第１の測定値は基準値として前もって取得しておく。含水状態が明確かどうかはプラスチックの水分の定量が可能な例えばカールフィッシャー法を使用して実現することが考えられる。例えば、あるロットの含水状態がほぼ均一である一群の含水状態が不明なプラスチックがあるとする。そして、その一部を採取してカールフィッシャー法によって水分量を測定することで、その一群のプラスチックの含水状態を把握することができる。この含水状態が明確になったプラスチック（基準プラスチック）に対して上記電磁波を照射して残余の電磁波を測定することで、水分量と残余の電磁波（第１の測定値）との関係が得られる。
次いで、基準プラスチックと同じ材質であるが含水状態が明確ではないプラスチック又は基準プラスチックとは異なる材質のプラスチック（以下、このプラスチックを測定対象プラスチックとする）に発振装置から上記帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値と第１の測定値とを比較する。つまり第１の測定値を基準に第２の測定値に基づいて含水状態不明なプラスチックの含水状態を想定する。データ化する場合には一般に差分を得ることとなる。
このとき、第２の測定値を第１の測定値と同条件で測定して第１の測定値と同じであればこの測定対象プラスチックは基準プラスチックと同じ含水状態であると言える。また、誤差に含まれる程度であれば使用目的にもよるが、基準プラスチックに準じて取り扱うこともできる。異なる組成のプラスチックであっても第１の測定値を使用できるような係数を与えることで測定可能である。更に、測定値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
【０００８】
上記請求項２のような構成では、まず少なくとも２種類の異なる基準プラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する複数の第１の測定値を取得することができ、複数の第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだすことができる。複数の第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定対象プラスチックに発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値を関数に適用して測定対象プラスチックの対応した含水状態を算出する。つまり、第２の測定値の関数上の位置に基づいて、あるいは関数上の任意の点を基準値として第２の測定値のその基準点に対する関係に基づいて測定対象プラスチックがどのような含水状態であるかを判断することが可能となる。
例えば、複数の第１の測定値に基づいてｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂで表される一次関数が導かれたとする。第２の測定値をｘに代入することで含水状態が明確ではないプラスチックの含水状態であるｆ（ｘ）が求められることとなる。また、第１の測定値ではないｆ（ｘ）上の基準値に対して第２の測定値の大小を判断することで基準値に対して含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
【０００９】
上記請求項１及び請求項２において、発振装置から発振された５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させるようにして残余の電磁波を測定する手法が考えられる。これは前方と後方にスペースがある場合に発振装置と受信装置をそれぞれ配置できる。また、発振装置から発振された５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させるようにしたり、電磁波をプラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させるようにしてもよい。特にスペース的な制約がある場合に有利である。
また、適宜電磁波を集約させるためにレンズを経路上に配置したり、経路を変更させるために反射鏡を配置したりすることも自由である。
また、本発明において対象となるプラスチックは熱可塑性、熱硬化性のいずれをも含み、更にエラストマーも含む概念である。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明では、一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路に含水状態が明確なプラスチック材料を収容し、発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得し、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチック材料の含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明では、一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、 前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路において含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだす一方、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することをその要旨とする。
また、請求項９に記載の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することをその要旨とする。
また、請求項１０に記載の発明では請求項６、８〜９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることをその要旨とする。
【００１３】
また、請求項１１に記載の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することをその要旨とする。
また、請求項１２に記載の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することをその要旨とする。
また、請求項１３に記載の発明では請求項７、１１〜１２に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることをその要旨とする。
また、請求項１４に記載の発明では請求項６〜１３に記載の発明の構成に加え、前記処理容器内での前記測定対象プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことをその要旨とする。
【００１４】
上記請求項６のような構成では、測定用通路においてまず含水状態が明確なプラスチック材料（以下、このプラスチックを基準プラスチック材料とする）に対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する第１の測定値を取得することができる。第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定用通路において基準プラスチックと同じ材質であるが含水状態が明確ではないプラスチック又は基準プラスチックとは異なる材質のプラスチック材料（以下、このプラスチックを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値と第１の測定値とを比較する。つまり第１の測定値を基準に第２の測定値に基づいて測定対象プラスチック材料の含水状態を想定する。データ化する場合には一般に差分を得ることとなる。
このとき、第２の測定値を第１の測定値と同条件で測定して第１の測定値と同じであればこの測定対象プラスチック材料は基準プラスチックと同じ含水状態であると言える。また、誤差に含まれる程度であれば使用目的にもよるが、基準プラスチックに準じて取り扱うこともできる。異なる組成のプラスチックであっても第１の測定値を使用できるような係数を与えることで測定可能である。更に、測定値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかり、製品のチェックを行うことが可能となる。
【００１５】
上記請求項７のような構成では、測定用通路においてまず少なくとも２種類の異なる基準プラスチック材料に対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する複数の第１の測定値を取得することができ、複数の第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだすことができる。複数の第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定用通路において測定対象プラスチック材料に発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値を関数に適用して測定対象プラスチック材料の対応した含水状態を算出する。
つまり、第２の測定値の関数上の位置に基づいて、あるいは関数上の任意の点を基準値として第２の測定値のその基準点に対する関係に基づいて測定対象プラスチックがどのような含水状態であるかを判断することが可能となる。
例えば、複数の第１の測定値に基づいてｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂで表される一次関数が導かれたとする。第２の測定値をｘに代入することで含水状態が明確ではないプラスチックの含水状態であるｆ（ｘ）が求められることとなる。また、第１の測定値ではないｆ（ｘ）上の基準値に対して第２の測定値の大小を判断することで基準値に対して含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
これによって、処理容器内で加熱処理を行った測定対象プラスチック材料が所定の乾燥状態にあるかどうかを迅速に測定することが可能である。
【００１６】
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することが好ましい。乾燥度合いが十分ではないプラスチックを使用しないようにするためである。
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には処理容器の上流に移送することが好ましい。再度乾燥工程に還流させるためである。
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を報知手段によって外部に報知することが好ましい。これによって十分な乾燥がされなかったことを作業者が容易に認識できる。
また、上記において処理容器内での前記プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことが乾燥速度や乾燥度の向上から好ましい。
【００１７】
上記において第１の測定値を取得した測定条件は第２の測定値を得た測定条件と同じであることが、計算の単純化や数値の正確さから好ましいが、測定条件の違いを何らかの関数値で第２の測定値に与えることができるのであれば、両測定値を得るための測定条件は違っていても構わない。
このように５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチックに照射した、残余の電磁波を含水状態のパラメータとするのは、５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波（つまりテラヘルツ波とミリ波）が水分に吸収される性質があり、なおかつ水分が沸騰することもなく、プラスチックに照射してもプラスチックの物理的性質に影響がないためである。吸収量はプラスチック中の水分含量と正の相関関係、つまりプラスチック中の水分が多いとそれだけ、電波が多く吸収される性質に基づいている。従って、吸収後の残余の電磁波はプラスチック中の水分含量と負の相関関係となる。
プラスチックとしては水分吸収特性があれば熱硬化性でも熱可塑性でもどちらも測定可能である。また、プラスチックの形状は問わない。材料としてはペレット形状が考えられるが、製品化したプラスチックであれば種々の形状が考えられる。
【発明の効果】
【００１８】
上記請求項１〜５に記載の発明によれば、含水状態が明確ではないプラスチック材料についてその含水状態を迅速に測定できることとなる。
また請求項６〜１４に記載の発明によれば上記効果に加え、乾燥させたプラスチック材料の含水状態を迅速に測定でき、乾燥が十分ではないプラスチック材料を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の模式図。
【図２】実施例２の模式図。
【図３】実施例３の模式図。
【図４】実施例４の模式図。
【図５】実施例５の供給ユニットの模式図。
【図６】実施例５の乾燥装置の内部構成を説明する模式図。
【図７】実施例５の供給ユニットの電気的構成を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は本実施例に使用する装置の模式図である。
発振機１１と受信機１２の経路上に測定対象となるプラスチック１３が配置される。プラスチック１３はその形状が粒状や粉状である場合には電波が透過可能で水分の吸収のない例えばステンレス製のトレイ等に収容し、大型の自立できる外形を有するものであればそのまま安定したベース上に載置する。発振機１１は図示しない発振回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、所定の周波数のテラヘルツ波を指向性のあるホーンアンテナ１４から照射する。受信機１２は図示しない受信回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、指向性のあるホーンアンテナ１５から電波を受信する。この実施例１では発振機１１から発振されたテラヘルツ波をプラスチック１３に照射し、プラスチック１３に吸収させるとともに吸収されずに透過された残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して測定するというものである。
【００２１】
次に、このような構成の装置によって実行されるプラスチック中の水分の検出方法について説明する。
１．デフォルト状態での測定
まず、プラスチック１３を間に配置しない状態で発振機１１からのテラヘルツ波を受信機１２に受信させ、プラスチック１３によるテラヘルツ波の吸収がないデフォルトの状態の受信量を念のため測定する。
２．基準プラスチックの測定
カール・フィッシャー法によってプラスチック１３の含水率を測定し、この含水率が明確なプラスチック１３を基準プラスチックとして発振機１１からテラヘルツ波を照射し、プラスチック１３に吸収させてその残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して第１の測定値を測定する。測定値は透過強度として得られる。
尚、デフォルト状態での測定値からこの測定された残余のテラヘルツ波の測定値を減じることで吸収されたテラヘルツ波の吸収量が算出される。
３．測定対象プラスチックの測定
次いで、含水率が不明確なプラスチック１３を測定対象プラスチックとして発振機１１からテラヘルツ波を照射し、プラスチック１３に吸収させてその残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して第２測定値を測定し、基準プラスチックの第１の測定値と照合する。例えば、基準プラスチックの測定値と同じ、あるいは一定の誤差内であれば基準プラスチックと同じ含水率として取り扱うことが可能である。あるいは、数値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかり、製品のチェックを行うことが可能である。
また、基準プラスチックと測定対象プラスチックは同じ組成（材質）であっても、組成が異なっていても構わない。例えば、比較的性質の似ているプラスチックであれば、同じプラスチックとして取り扱うことは可能であり、異なっていてもその異なっている方向（ベクトル）を修正するような係数を与えることで基準プラスチックに値に適用することは可能であるからである。以下の実施例でも同様である。
【００２２】
（実施例２）
図２は実施例１の装置のバリエーションである。実施例２では発振機１１と受信機１２を隣接配置し、発振機１１及び受信機１２のホーンアンテナ１４，１５の前方方向の所定位置にプラスチック１３を配置する構成とされている。ホーンアンテナ１４，１５は反射角に応じて多少内向きの角度に調整されている。実施例２の装置では、テラヘルツ波をプラスチック１３に照射した際の反射波はテラヘルツ波のプラスチック１３への吸収率との負の相関関係があり、プラスチック１３の含水率が上がると反射波は減り、含水率が下がると反射波も相対的に増えるという傾向となるためである。
このような装置でも実施例１と同様の測定が可能である。
（実施例３）
図３は実施例１及び２の装置のバリエーションである。実施例３では発振機１１と受信機１２を隣接配置し、発振機１１及び受信機１２のホーンアンテナ１４，１５の前方方向の所定位置にプラスチック１３を配置する構成とされている。プラスチック１３の側方には散乱板１６が配設されている。実施例３の装置では、前記プラスチック内でテラヘルツ波を散乱させ、その散乱波を散乱板１６で反射させて受信機１２のホーンアンテナ１５方向に指向させるという構成である。散乱波も反射波と同様にテラヘルツ波のプラスチック１３への吸収率との負の相関関係があり、プラスチック１３の含水率が上がると散乱波は減り、含水率が下がると散乱波も相対的に増えるという傾向となるためである。
このような装置でも実施例１と同様の測定が可能である。
【００２３】
（実施例４）
次に、上記実施例１をより具体化した実施例４について説明する。
図４は本実施例に使用する装置の模式図である。テラヘルツ波を照射する発振機２１の照射経路上には第１のレンズ２２、放物面鏡２３、試料ケース２４、第２のレンズ２５及び受信機２６が直列に配置されている。
発振機２１は図示しない発振回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、所定の周波数のテラヘルツ波を指向性のあるホーンアンテナ２６から照射する。第１のレンズ２２はホーンアンテナ２６から照射された放射状に拡散するテラヘルツ波を平行な射出方向に修正する。放物面鏡２３はテラヘルツ波の減衰を抑制しつつ射出方向を（ここでは９０度）変化させる。放物面鏡は必要に応じて複数配置することも可能である。
試料ケース２４内には測定対象の粒状のプラスチックが封入されるようになっている。
【００２４】
次に、このような構成の装置によって実行されるプラスチック中の水分の検出方法について説明する。
本実施例４では含水率のみ異なる３種類の粒状のアクリル樹脂Ａ〜Ｃを用意した。２種類あるいは４種類以上とすることも自由である。これらアクリル樹脂Ａ〜Ｃはカール・フィッシャー法によってその含水率が測定されている。これらアクリル樹脂Ａ〜Ｃに対して上記実施例１と同様の操作で発振機２１から９４ＧＨｚの波長のテラヘルツ波を照射してアクリル樹脂Ａ〜Ｃについてそれぞれ第１の測定値（透過強度）を得た。その結果を表１に示す。表１において吸収量はブランク値から透過強度を減じることで得られる。
また、表１の結果に基づいて、表２のようにこのアクリル樹脂についてテラヘルツ波の透過強度と当該アクリル樹脂の含水率との関係に相関関係が得られる。透過強度と含水率とは概ねきれいな相関関係にある。これらの値について標準偏差を求め、ばらつきを調整すべく正規化を実行して
一次関数：ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ
を導くことができる。表２における破線が一次関数のイメージである。ここに、ａ，ｂは対象となるプラスチックやテラヘルツ波の波長等の測定条件によって定まる固有の変数である。
そして、同様の条件で含水率のみ異なる他の粒状のアクリル樹脂について第２の測定値（透過強度）を求め、ｆ（ｘ）に適用することでその含水率の不明なアクリル樹脂の含水率を正確に算出することが可能である。また、ある基準とする含水率を設定したい場合に、このｆ（ｘ）の任意の点をそれに設定することで、同時に含水率に対応した透過強度、つまり測定値を得ることができる。また、ｆ（ｘ）の任意の点を基準値としてその基準値に対して第２の測定値の大小を判断することもできる。
このような構成であれば単にある含水率よりも低いか高いかという判断だけではなく、所定の範囲の含水率内に入っていなければならないような場合を測定する場合であっても迅速かつ正確なプラスチックの含水率の測定が可能となる。また、実際に測定していない一次関数上の任意の点を基準値として不明なアクリル樹脂の含水率を算出することも可能となる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
（実施例５）
次に、上記実施例１〜実施例４をより具体化した実施例５について説明する。
図５は本実施例５のプラスチック材料の供給システム（以下、供給システムとする）を簡略化した模式図である。水分除去システムはペレット形状のプラスチック材料を収容するタンク装置３１と、同タンク装置３１からプラスチック材料の供給を受けてプラスチック材料の加熱乾燥を行う水分除去システムとしての乾燥装置３２と、乾燥後のプラスチック材料の供給を受けて成型品を成形する成形機３３から構成されている。
タンク装置３１は基本的に外気が導入されないようにプラスチック材料が収容され、フレキシブルホース３５を介してブロア装置３６の駆動によってプラスチック材料を乾燥装置３２に供給する。
【００２８】
図６に示すように、乾燥装置３２は筐体３８内部における上部位置にホッパ３９を備えている。ホッパ３９にはタンク装置３１からフレキシブルホース３５が接続されている。ホッパ３９の下部位置には第１のシャッタ装置４０が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。第１のシャッタ装置４０の一定時間の開放によって一定量のプラスチック材料を下方に放出することとなる。ホッパ３９にはプラスチック材料の貯留状態を検出するレベルセンサ４２が併設されている。ホッパ３９の下方位置には処理容器としての加熱用ホッパ４３が配設されている。加熱用ホッパ４３内にはヒータ及びブロアから構成される熱風出力部４４に接続された熱風誘導管４５のヘッド４５ａが配置されており、加熱用ホッパ４３内に収容されたプラスチック材料を加熱する。加熱用ホッパ４３の下部位置には第２のシャッタ装置４６が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。第２のシャッタ装置４６に隣接した下方位置にはアキュムレータ４７が形成されている。アキュムレータ４７の下部位置には第３のシャッタ装置４８が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。アキュムレータ４７は加熱用ホッパ４３内で加熱乾燥されたプラスチック材料の通過通路を構成すると同時に第３のシャッタ装置４８が閉鎖された状態で一旦加熱用ホッパ４３から供給されたプラスチック材料を貯留する。アキュムレータ４７の上部位置には本発明の発振機と受信機をアセンブリーで備えた第１の水分検出装置５１が配設されている。アキュムレータ４７の下端には筐体３８外部に連通するフレキシブルホース５２の基端が接続されている。
【００２９】
成形機３３は基本的に外気が導入されないように密閉されたホッパ５５と成形機本体５６から構成されている。ホッパ５５にはプラスチック材料の貯留状態を検出するレベルセンサ５７が併設されている。ホッパ５５の下部位置（図示しない通路位置）には本発明の発振機と受信機をアセンブリーで備えた第２の水分検出装置５９が配設されている。
フレキシブルホース５２は筐体３８外部において第１及び第２の分岐ホース５２Ａ．５２Ｂに分岐され、第１の分岐ホース５２Ａはホッパ５１に接続され、第２の分岐ホース５２Ｂは前記タンク装置３１に接続されている。フレキシブルホース５２の分岐付近には分岐点を挟んで第４及び第５のシャッタ装置５４、５５がそれぞれ配設されている。アキュムレータ４７内のプラスチック材料はブロア装置５８の駆動によって第１又は第２の分岐ホース５２Ａ，５２Ｂのいずれかの方向に送出される。本実施例５では第４及び第５のシャッタ装置５４、５５は図示しないリミットスイッチの入切によってそれぞれの分岐ホース５２Ａ，５２Ｂに面した位置にシャッタを進出させプラスチック材料の通過を規制する。そのため、第４のシャッタ装置５４が開放され、第５のシャッタ装置５５が閉鎖されている状態ではプラスチック材料は成形機３３方向に送出され、逆に第４のシャッタ装置５４が閉鎖され、第５のシャッタ装置５５が開放されている状態ではプラスチック材料はタンク装置３１方向に送出される。
【００３０】
次にこのように構成される供給システムの制御に関する電気的構成について説明する。供給システムは制御装置であるコントローラ６１を備えている。コントローラ６１には上記第１及び第２の水分検出装置５２，５９、ブロア装置３６，５８、エアシリンダ４１，４５，４９、レベルセンサ４２，５７、第１〜第５のシャッタ装置４０，４６，４８，５４，５５、熱風出力部４４、報知手段としてのブザー５９が接続されている。コントローラ６１は基本的にレベルセンサ４２，５７の検出値に基づいてメモリに記憶されているプログラムに基づいて制御を実行する。
また、本発明に特化してコントローラ６１内のメモリには水分検出装置５２，５９についてそれぞれの測定条件下での各種プラスチック材料とその材料ごとのテラヘルツ波の吸収特性と当該プラスチック材料の含水率との関係が記憶されている。具体的には上記実施例４のような一次関数上のしきい値となるある含水率に対応した透過強度を基準値とし、その基準値よりも大きな値かどうかを判断することが考えられる。また、上記実施例１〜３のようなある含水率が明確なプラスチック材料の透過強度を基準値とし、その基準値よりも大きな値かどうかを判断することが考えられる。本実施例５では各水分検出装置５２，５９においてそれぞれ受信側で基準値以上を検出できない場合には所定の乾燥度に達していないと判断するものとする。
以下に、コントローラ６１の実行する制御の概要について供給システムの動作とともに説明する。
【００３１】
タンク装置〜乾燥装置間の制御
乾燥装置３２側のレベルセンサ４２の検出信号に基づいて、乾燥装置３２内のホッパ３９に貯留されたプラスチック材料が少ないと判断すると、コントローラ６１はこれを補充すべくタンク装置３１側を制御する。
コントローラ６１はブロア装置３６を一定時間駆動させてタンク装置３１からプラスチック材料をホッパ３９に供給させる。
【００３２】
乾燥装置〜成形機間の制御
成形機３３側のレベルセンサ５７の検出信号に基づいて、成形機３３内のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料が少ないと判断すると判断すると、コントローラ６１はこれを補充すべく乾燥装置３２側を制御する。
Ａ）まず、コントローラ６１は過去の第２のシャッタ装置４６の開放の履歴と第４及び第５のシャッタ装置５４，５５の状態からアキュムレータ４７内にプラスチック材料があると判断すると、第３のシャッタ装置４８の開放及び閉鎖を実行させ、アキュムレータ４７内のすべてのプラスチック材料をフレキシブルホース５２方向に流下させる。同時に第４のシャッタ装置５４側を開放させ、第５のシャッタ装置５５側を閉鎖させるとともにブロア装置５８を一定時間駆動させてプラスチック材料をすべて第１の分岐ホース５２Ａ側に送出させる。
Ｂ）そして、次のロット分のプラスチック材料を乾燥させるためにコントローラ６１は設定されたタイミングで第１のシャッタ装置４０の開放及び閉鎖を実行させ、一定量のプラスチック材料をホッパ３９から加熱用ホッパ４３内に落下させる。そして、前もって設定された時間及び温度条件で熱風出力部４４を駆動させてプラスチック材料を乾燥させる。そして乾燥時間が経過した段階でコントローラ６１は第２のシャッタ装置４６の開放及び閉鎖を実行させ乾燥の終了したプラスチック材料をアキュムレータ４７内に落下させる。
【００３３】
Ｃ）次いで、その落下タイミングに併せてコントローラ６１は第１の水分検出装置５２を駆動させてアキュムレータ４７を通過するプラスチック材料の水分検出を実行させる。
ここで、アキュムレータ４７内のプラスチック材料が所定の含水率以下ではない、つまり乾燥装置３２での乾燥が成形機３３で使用できるほどには十分ではないという検出結果の場合にはブザーからその旨を報知するとともに、第２のシャッタ装置４６の閉鎖後に第３のシャッタ装置４８の開放及び閉鎖を実行させ、アキュムレータ４７内のすべてのプラスチック材料をフレキシブルホース５２に流下させる。同時に第５のシャッタ装置５５を開放させ、第４のシャッタ装置５４を閉鎖させるとともにブロア装置５８を一定時間駆動させてプラスチック材料をすべてタンク装置３１側に送出させる（戻す）。
Ｄ）これに対して、第１の水分検出装置５２の水分検出の結果、乾燥装置３２での乾燥が十分であると判断した場合には次の２つのいずれかの処理がなされる。
i）レベルセンサ５７からの検出信号に基づいて、成形機３３内のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料が依然として少ないと判断されている場合には、上記Ａ）と同様にプラスチック材料をすべて第１の分岐ホース５２Ａ側に送出させ、続いてＢ）に移行させる。
ii）レベルセンサ５７からの検出信号がなければ一旦アキュムレータ４７内に貯留状態で待機させる。
【００３４】
Ｅ）一方、Ａ）においてコントローラ６１は前回の第２のシャッタ装置４６の開放の履歴と第４及び第５のシャッタ装置５４，５５の状態からアキュムレータ４７内にプラスチック材料がない、つまり前回乾燥が十分ではなく、そのロットがタンク装置３１に戻されたと判断すると、第１のシャッタ装置４０の開放及び閉鎖を実行させ、一定量のプラスチック材料を加熱用ホッパ４３内に落下させる。そして、直前の乾燥工程における加熱時間よりも長い時間（例えば自動的に前回より１２０％の時間延長）で熱風出力部４４を駆動させてプラスチック材料を乾燥させる。そしてその新たに設定された時間が経過した段階でコントローラ６１は第２のシャッタ装置４６の開放及び閉鎖を実行させ乾燥の終了したプラスチック材料をアキュムレータ４７内に落下させる。尚、このような自動的な乾燥時間の延長は行わず、新たに入力手段から時間や加熱温度の設定をするようにしてもよい。アキュムレータ４７内に落下させる際にコントローラ６１は上記Ｃ）Ｄ）の処理を実行する。
Ｆ）また、Ａ）において第１の分岐ホース５２Ａを経由して成形機３３のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料に対してコントローラ６１は所定タイミング（例えば５分ごと）に第１の水分検出装置５２を駆動させて成形機本体５６方向に導かれるプラスチック材料の水分検出を実行させる。これによって最終段階でもプラスチック材料が所定の乾燥状態にあるかどうかをチェックすることができる。
【００３５】
上記のように構成したことにより本実施例５の供給システムでは次のような効果が奏される。
（１）実機においてリアルタイムにプラスチック材料の含水量を測定して、製品に反映できるため不良品率が非常に下がることとなる。
（２）成形材料としてプラスチック材料の含水量が一定以下にあるかどうかをタンク装置３１、乾燥装置３２及び成形機３３の各段階でチェックでき、成形材料として不適格なプラスチック材料を確実に排除できる。
（３）従来では、製品を見てその仕上がりからプラスチック材料の含水量が高かったという判断をしても、どの段階で不適格な材料となったかはわからないため、原因となるプラスチック材料はすべて不良と判定しなければならなかった。しかし、このように数値に基づいて、あるロットの含水量が不適格であると言い切れるため、無駄に原料を廃棄する必要もなく、原因を早期につきとめて、対策をとることも迅速に行うことができる。
（４）カールフィッシャー法とは異なり測定に供したプラスチック材料はそのまま実際の材料として使用できるため、測定のためにプラスチック材料を無駄にすることがない。
【００３６】
尚、本発明は次のように具体化してもよい。
・実施例４では実測値に基づいて一次関数を正規化して求めるようにしていたが、正規化を実行するまでもなければ平均値をとることで一次関数を算出するようにしてもよい。２点のみを測定した場合には平均値をとる必要もない。
・実施例５ではとにかくプラスチック材料は乾燥していることがよい、ということでコントローラ６１は第１の水分検出装置５２の水分検出においてもある基準値よりも測定値が大きければ含水率が低いということである基準値をしきい値と考えているが、「ある所定の含水率が好ましい」場合には実施例４のような一次関数を得てその直線上の２つの基準値間に測定値があることする制御であっても構わない。
・実施例５においてタンク装置３１にも水分検出装置を設けるようにしてもよい。この場合においてある値よりも乾燥していると判断した場合には乾燥装置３２にプラスチック材料を送出せずに、直接成形機３３に送出するような設計とすることが可能である。
・上記実施例５ではプラスチック材料をブロア装置３６，５８で送るような構造であってが、エアポンプ装置を使用した真空吸引方式で送ることも可能である。
・プラスチック材料を送出するさいにはフレキシブルホース３５，５２以外に溶接配管を使用してもよい。
・上記実施例５ではプラスチック材料の含水量が高い場合にタンク装置３１還流させていたが、還流させずに（もちろん成形機３３側には送出せず）アキュムレータ４７から外部に排出させるような構成でもよい。
・上記実施例５ではプラスチック材料の含水量が高い場合にタンク装置３１還流させていたが、これはホッパ３９に戻すように構成してもよい。
・上記実施例５の供給システムの構成や制御は一例であって、他の構成で実現することも可能である。
・上記実施例５では加熱乾燥器を一例として挙げたが、乾燥装置３２を加熱と同時に真空引きをして乾燥度を向上させる方式の水分除去システムとして構成するようにしてもよい。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において変更した態様で実施することは構わない。
【符号の説明】
【００３７】
１１…発振装置としての発振機、１２…受信装置としての受信機、３５…測定用通路としてのフレキシブルホース、５２，５７…発振装置及び受信装置としての水分検出装置、４３…処理容器としてのホッパ型収容皿、４７…測定用通路としてのアキュムレータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の帯域の電磁波を使用してプラスチック中の水分を検出する検出方法及びそのような検出方法を有するプラスチック材料の水分除去システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に吸湿性の高いプラスチック成形用のプラスチック材料では成形に際してはなるべく空気に触れさせないように取り扱い、なおかつ投入前工程において加熱処理を行って既に含有されている水分を除去するようにしている。吸湿したままのプラスチック材料を使用して成型品を成形すると加熱に伴う水分の蒸発作用によって製品外面が粗くなったり鬆が入ったりする原因になるからである。一方でプラスチックはある程度の水分量を含有することが製品の品質上必要である場合もある。つまりプラスチックは材料の段階から製品の段階において好ましい含水状態で管理することが重要である。
ところで、プラスチック中の水分量の測定は従来から一般にカール・フィッシャー法で行われている。カール・フィッシャー法は水分を揮発させることによる重量変化を測定する乾燥減量法に比べて水分に特化して検出できるため、水分量測定としてより正確である。カール・フィッシャー法による水分測定の技術として特許文献１及び２を挙げる。
【特許文献１】特開平５−４７１６号公報
【特許文献２】特開平９−３３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、カール・フィッシャー法とはヨウ素、二酸化硫黄、アルコール等を用いて電量又は容量滴定によって試料中の水分を測定する古典的な方法であって、測定値の正確性は高いが、時間と手間がかかり、リアルタイムで測定できる方法ではなかった。そのため、プラスチック中の水分含量を正確かつ迅速に測定できる手段が求められていた。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、その目的は、プラスチック中の水分含量を正確かつ迅速に測定できるプラスチック中の水分の検出方法及びプラスチック材料の水分除去システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、含水状態が明確なプラスチックに対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得するとともに、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【０００５】
また、請求項２に記載の発明では、含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだし、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波を前記プラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項４に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項５に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定するようにしたことをその要旨とする。
【０００７】
上記請求項１のような構成では、まず含水状態が明確なプラスチック（以下、このプラスチックを基準プラスチックとする）に対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する第１の測定値を取得することができる。この範囲はテラヘルツ波及びミリ波が属する波長帯域である。含水状態は通常、含水率、含水量等の数値で表すことが可能である。この第１の測定値は基準値として前もって取得しておく。含水状態が明確かどうかはプラスチックの水分の定量が可能な例えばカールフィッシャー法を使用して実現することが考えられる。例えば、あるロットの含水状態がほぼ均一である一群の含水状態が不明なプラスチックがあるとする。そして、その一部を採取してカールフィッシャー法によって水分量を測定することで、その一群のプラスチックの含水状態を把握することができる。この含水状態が明確になったプラスチック（基準プラスチック）に対して上記電磁波を照射して残余の電磁波を測定することで、水分量と残余の電磁波（第１の測定値）との関係が得られる。
次いで、基準プラスチックと同じ材質であるが含水状態が明確ではないプラスチック又は基準プラスチックとは異なる材質のプラスチック（以下、このプラスチックを測定対象プラスチックとする）に発振装置から上記帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値と第１の測定値とを比較する。つまり第１の測定値を基準に第２の測定値に基づいて含水状態不明なプラスチックの含水状態を想定する。データ化する場合には一般に差分を得ることとなる。
このとき、第２の測定値を第１の測定値と同条件で測定して第１の測定値と同じであればこの測定対象プラスチックは基準プラスチックと同じ含水状態であると言える。また、誤差に含まれる程度であれば使用目的にもよるが、基準プラスチックに準じて取り扱うこともできる。異なる組成のプラスチックであっても第１の測定値を使用できるような係数を与えることで測定可能である。更に、測定値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
【０００８】
上記請求項２のような構成では、まず少なくとも２種類の異なる基準プラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する複数の第１の測定値を取得することができ、複数の第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだすことができる。複数の第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定対象プラスチックに発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値を関数に適用して測定対象プラスチックの対応した含水状態を算出する。つまり、第２の測定値の関数上の位置に基づいて、あるいは関数上の任意の点を基準値として第２の測定値のその基準点に対する関係に基づいて測定対象プラスチックがどのような含水状態であるかを判断することが可能となる。
例えば、複数の第１の測定値に基づいてｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂで表される一次関数が導かれたとする。第２の測定値をｘに代入することで含水状態が明確ではないプラスチックの含水状態であるｆ（ｘ）が求められることとなる。また、第１の測定値ではないｆ（ｘ）上の基準値に対して第２の測定値の大小を判断することで基準値に対して含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
【０００９】
上記請求項１及び請求項２において、発振装置から発振された５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させるようにして残余の電磁波を測定する手法が考えられる。これは前方と後方にスペースがある場合に発振装置と受信装置をそれぞれ配置できる。また、発振装置から発振された５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させるようにしたり、電磁波をプラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させるようにしてもよい。特にスペース的な制約がある場合に有利である。
また、適宜電磁波を集約させるためにレンズを経路上に配置したり、経路を変更させるために反射鏡を配置したりすることも自由である。
また、本発明において対象となるプラスチックは熱可塑性、熱硬化性のいずれをも含み、更にエラストマーも含む概念である。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明では、一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路に含水状態が明確なプラスチック材料を収容し、発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得し、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチック材料の含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明では、一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、 前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路において含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだす一方、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたことをその要旨とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することをその要旨とする。
また、請求項９に記載の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することをその要旨とする。
また、請求項１０に記載の発明では請求項６、８〜９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることをその要旨とする。
【００１３】
また、請求項１１に記載の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することをその要旨とする。
また、請求項１２に記載の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することをその要旨とする。
また、請求項１３に記載の発明では請求項７、１１〜１２に記載の発明の構成に加え、前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることをその要旨とする。
また、請求項１４に記載の発明では請求項６〜１３に記載の発明の構成に加え、前記処理容器内での前記測定対象プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことをその要旨とする。
【００１４】
上記請求項６のような構成では、測定用通路においてまず含水状態が明確なプラスチック材料（以下、このプラスチックを基準プラスチック材料とする）に対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する第１の測定値を取得することができる。第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定用通路において基準プラスチックと同じ材質であるが含水状態が明確ではないプラスチック又は基準プラスチックとは異なる材質のプラスチック材料（以下、このプラスチックを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値と第１の測定値とを比較する。つまり第１の測定値を基準に第２の測定値に基づいて測定対象プラスチック材料の含水状態を想定する。データ化する場合には一般に差分を得ることとなる。
このとき、第２の測定値を第１の測定値と同条件で測定して第１の測定値と同じであればこの測定対象プラスチック材料は基準プラスチックと同じ含水状態であると言える。また、誤差に含まれる程度であれば使用目的にもよるが、基準プラスチックに準じて取り扱うこともできる。異なる組成のプラスチックであっても第１の測定値を使用できるような係数を与えることで測定可能である。更に、測定値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかり、製品のチェックを行うことが可能となる。
【００１５】
上記請求項７のような構成では、測定用通路においてまず少なくとも２種類の異なる基準プラスチック材料に対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定することで、その含水状態に対応する複数の第１の測定値を取得することができ、複数の第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだすことができる。複数の第１の測定値を得る手段としては例えば上記のようなカールフィッシャー法が考えられる。
次いで、測定用通路において測定対象プラスチック材料に発振装置から前記と同じ帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の電磁波を測定し、同様に第２の測定値を得る。そして、第２の測定値を関数に適用して測定対象プラスチック材料の対応した含水状態を算出する。
つまり、第２の測定値の関数上の位置に基づいて、あるいは関数上の任意の点を基準値として第２の測定値のその基準点に対する関係に基づいて測定対象プラスチックがどのような含水状態であるかを判断することが可能となる。
例えば、複数の第１の測定値に基づいてｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂで表される一次関数が導かれたとする。第２の測定値をｘに代入することで含水状態が明確ではないプラスチックの含水状態であるｆ（ｘ）が求められることとなる。また、第１の測定値ではないｆ（ｘ）上の基準値に対して第２の測定値の大小を判断することで基準値に対して含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかるため、製品のチェックを行うことが可能となる。
これによって、処理容器内で加熱処理を行った測定対象プラスチック材料が所定の乾燥状態にあるかどうかを迅速に測定することが可能である。
【００１６】
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することが好ましい。乾燥度合いが十分ではないプラスチックを使用しないようにするためである。
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には処理容器の上流に移送することが好ましい。再度乾燥工程に還流させるためである。
また、上記において第２の測定値に基づいて得られた測定対象プラスチック材料の含水状態が所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を報知手段によって外部に報知することが好ましい。これによって十分な乾燥がされなかったことを作業者が容易に認識できる。
また、上記において処理容器内での前記プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことが乾燥速度や乾燥度の向上から好ましい。
【００１７】
上記において第１の測定値を取得した測定条件は第２の測定値を得た測定条件と同じであることが、計算の単純化や数値の正確さから好ましいが、測定条件の違いを何らかの関数値で第２の測定値に与えることができるのであれば、両測定値を得るための測定条件は違っていても構わない。
このように５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波をプラスチックに照射した、残余の電磁波を含水状態のパラメータとするのは、５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波（つまりテラヘルツ波とミリ波）が水分に吸収される性質があり、なおかつ水分が沸騰することもなく、プラスチックに照射してもプラスチックの物理的性質に影響がないためである。吸収量はプラスチック中の水分含量と正の相関関係、つまりプラスチック中の水分が多いとそれだけ、電波が多く吸収される性質に基づいている。従って、吸収後の残余の電磁波はプラスチック中の水分含量と負の相関関係となる。
プラスチックとしては水分吸収特性があれば熱硬化性でも熱可塑性でもどちらも測定可能である。また、プラスチックの形状は問わない。材料としてはペレット形状が考えられるが、製品化したプラスチックであれば種々の形状が考えられる。
【発明の効果】
【００１８】
上記請求項１〜５に記載の発明によれば、含水状態が明確ではないプラスチック材料についてその含水状態を迅速に測定できることとなる。
また請求項６〜１４に記載の発明によれば上記効果に加え、乾燥させたプラスチック材料の含水状態を迅速に測定でき、乾燥が十分ではないプラスチック材料を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の模式図。
【図２】実施例２の模式図。
【図３】実施例３の模式図。
【図４】実施例４の模式図。
【図５】実施例５の供給ユニットの模式図。
【図６】実施例５の乾燥装置の内部構成を説明する模式図。
【図７】実施例５の供給ユニットの電気的構成を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は本実施例に使用する装置の模式図である。
発振機１１と受信機１２の経路上に測定対象となるプラスチック１３が配置される。プラスチック１３はその形状が粒状や粉状である場合には電波が透過可能で水分の吸収のない例えばステンレス製のトレイ等に収容し、大型の自立できる外形を有するものであればそのまま安定したベース上に載置する。発振機１１は図示しない発振回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、所定の周波数のテラヘルツ波を指向性のあるホーンアンテナ１４から照射する。受信機１２は図示しない受信回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、指向性のあるホーンアンテナ１５から電波を受信する。この実施例１では発振機１１から発振されたテラヘルツ波をプラスチック１３に照射し、プラスチック１３に吸収させるとともに吸収されずに透過された残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して測定するというものである。
【００２１】
次に、このような構成の装置によって実行されるプラスチック中の水分の検出方法について説明する。
１．デフォルト状態での測定
まず、プラスチック１３を間に配置しない状態で発振機１１からのテラヘルツ波を受信機１２に受信させ、プラスチック１３によるテラヘルツ波の吸収がないデフォルトの状態の受信量を念のため測定する。
２．基準プラスチックの測定
カール・フィッシャー法によってプラスチック１３の含水率を測定し、この含水率が明確なプラスチック１３を基準プラスチックとして発振機１１からテラヘルツ波を照射し、プラスチック１３に吸収させてその残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して第１の測定値を測定する。測定値は透過強度として得られる。
尚、デフォルト状態での測定値からこの測定された残余のテラヘルツ波の測定値を減じることで吸収されたテラヘルツ波の吸収量が算出される。
３．測定対象プラスチックの測定
次いで、含水率が不明確なプラスチック１３を測定対象プラスチックとして発振機１１からテラヘルツ波を照射し、プラスチック１３に吸収させてその残余のテラヘルツ波を受信機１２で受信して第２測定値を測定し、基準プラスチックの第１の測定値と照合する。例えば、基準プラスチックの測定値と同じ、あるいは一定の誤差内であれば基準プラスチックと同じ含水率として取り扱うことが可能である。あるいは、数値から基準プラスチックよりも含水率が少ない、又は逆に含水率が多いことがわかり、製品のチェックを行うことが可能である。
また、基準プラスチックと測定対象プラスチックは同じ組成（材質）であっても、組成が異なっていても構わない。例えば、比較的性質の似ているプラスチックであれば、同じプラスチックとして取り扱うことは可能であり、異なっていてもその異なっている方向（ベクトル）を修正するような係数を与えることで基準プラスチックに値に適用することは可能であるからである。以下の実施例でも同様である。
【００２２】
（実施例２）
図２は実施例１の装置のバリエーションである。実施例２では発振機１１と受信機１２を隣接配置し、発振機１１及び受信機１２のホーンアンテナ１４，１５の前方方向の所定位置にプラスチック１３を配置する構成とされている。ホーンアンテナ１４，１５は反射角に応じて多少内向きの角度に調整されている。実施例２の装置では、テラヘルツ波をプラスチック１３に照射した際の反射波はテラヘルツ波のプラスチック１３への吸収率との負の相関関係があり、プラスチック１３の含水率が上がると反射波は減り、含水率が下がると反射波も相対的に増えるという傾向となるためである。
このような装置でも実施例１と同様の測定が可能である。
（実施例３）
図３は実施例１及び２の装置のバリエーションである。実施例３では発振機１１と受信機１２を隣接配置し、発振機１１及び受信機１２のホーンアンテナ１４，１５の前方方向の所定位置にプラスチック１３を配置する構成とされている。プラスチック１３の側方には散乱板１６が配設されている。実施例３の装置では、前記プラスチック内でテラヘルツ波を散乱させ、その散乱波を散乱板１６で反射させて受信機１２のホーンアンテナ１５方向に指向させるという構成である。散乱波も反射波と同様にテラヘルツ波のプラスチック１３への吸収率との負の相関関係があり、プラスチック１３の含水率が上がると散乱波は減り、含水率が下がると散乱波も相対的に増えるという傾向となるためである。
このような装置でも実施例１と同様の測定が可能である。
【００２３】
（実施例４）
次に、上記実施例１をより具体化した実施例４について説明する。
図４は本実施例に使用する装置の模式図である。テラヘルツ波を照射する発振機２１の照射経路上には第１のレンズ２２、放物面鏡２３、試料ケース２４、第２のレンズ２５及び受信機２６が直列に配置されている。
発振機２１は図示しない発振回路、増幅回路、制御部、操作部等から構成されており、所定の周波数のテラヘルツ波を指向性のあるホーンアンテナ２６から照射する。第１のレンズ２２はホーンアンテナ２６から照射された放射状に拡散するテラヘルツ波を平行な射出方向に修正する。放物面鏡２３はテラヘルツ波の減衰を抑制しつつ射出方向を（ここでは９０度）変化させる。放物面鏡は必要に応じて複数配置することも可能である。
試料ケース２４内には測定対象の粒状のプラスチックが封入されるようになっている。
【００２４】
次に、このような構成の装置によって実行されるプラスチック中の水分の検出方法について説明する。
本実施例４では含水率のみ異なる３種類の粒状のアクリル樹脂Ａ〜Ｃを用意した。２種類あるいは４種類以上とすることも自由である。これらアクリル樹脂Ａ〜Ｃはカール・フィッシャー法によってその含水率が測定されている。これらアクリル樹脂Ａ〜Ｃに対して上記実施例１と同様の操作で発振機２１から９４ＧＨｚの波長のテラヘルツ波を照射してアクリル樹脂Ａ〜Ｃについてそれぞれ第１の測定値（透過強度）を得た。その結果を表１に示す。表１において吸収量はブランク値から透過強度を減じることで得られる。
また、表１の結果に基づいて、表２のようにこのアクリル樹脂についてテラヘルツ波の透過強度と当該アクリル樹脂の含水率との関係に相関関係が得られる。透過強度と含水率とは概ねきれいな相関関係にある。これらの値について標準偏差を求め、ばらつきを調整すべく正規化を実行して
一次関数：ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ
を導くことができる。表２における破線が一次関数のイメージである。ここに、ａ，ｂは対象となるプラスチックやテラヘルツ波の波長等の測定条件によって定まる固有の変数である。
そして、同様の条件で含水率のみ異なる他の粒状のアクリル樹脂について第２の測定値（透過強度）を求め、ｆ（ｘ）に適用することでその含水率の不明なアクリル樹脂の含水率を正確に算出することが可能である。また、ある基準とする含水率を設定したい場合に、このｆ（ｘ）の任意の点をそれに設定することで、同時に含水率に対応した透過強度、つまり測定値を得ることができる。また、ｆ（ｘ）の任意の点を基準値としてその基準値に対して第２の測定値の大小を判断することもできる。
このような構成であれば単にある含水率よりも低いか高いかという判断だけではなく、所定の範囲の含水率内に入っていなければならないような場合を測定する場合であっても迅速かつ正確なプラスチックの含水率の測定が可能となる。また、実際に測定していない一次関数上の任意の点を基準値として不明なアクリル樹脂の含水率を算出することも可能となる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
（実施例５）
次に、上記実施例１〜実施例４をより具体化した実施例５について説明する。
図５は本実施例５のプラスチック材料の供給システム（以下、供給システムとする）を簡略化した模式図である。水分除去システムはペレット形状のプラスチック材料を収容するタンク装置３１と、同タンク装置３１からプラスチック材料の供給を受けてプラスチック材料の加熱乾燥を行う水分除去システムとしての乾燥装置３２と、乾燥後のプラスチック材料の供給を受けて成型品を成形する成形機３３から構成されている。
タンク装置３１は基本的に外気が導入されないようにプラスチック材料が収容され、フレキシブルホース３５を介してブロア装置３６の駆動によってプラスチック材料を乾燥装置３２に供給する。
【００２８】
図６に示すように、乾燥装置３２は筐体３８内部における上部位置にホッパ３９を備えている。ホッパ３９にはタンク装置３１からフレキシブルホース３５が接続されている。ホッパ３９の下部位置には第１のシャッタ装置４０が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。第１のシャッタ装置４０の一定時間の開放によって一定量のプラスチック材料を下方に放出することとなる。ホッパ３９にはプラスチック材料の貯留状態を検出するレベルセンサ４２が併設されている。ホッパ３９の下方位置には処理容器としての加熱用ホッパ４３が配設されている。加熱用ホッパ４３内にはヒータ及びブロアから構成される熱風出力部４４に接続された熱風誘導管４５のヘッド４５ａが配置されており、加熱用ホッパ４３内に収容されたプラスチック材料を加熱する。加熱用ホッパ４３の下部位置には第２のシャッタ装置４６が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。第２のシャッタ装置４６に隣接した下方位置にはアキュムレータ４７が形成されている。アキュムレータ４７の下部位置には第３のシャッタ装置４８が配設されており、併設された図示しないエアシリンダによってシャッタが開閉可能とされている。アキュムレータ４７は加熱用ホッパ４３内で加熱乾燥されたプラスチック材料の通過通路を構成すると同時に第３のシャッタ装置４８が閉鎖された状態で一旦加熱用ホッパ４３から供給されたプラスチック材料を貯留する。アキュムレータ４７の上部位置には本発明の発振機と受信機をアセンブリーで備えた第１の水分検出装置５１が配設されている。アキュムレータ４７の下端には筐体３８外部に連通するフレキシブルホース５２の基端が接続されている。
【００２９】
成形機３３は基本的に外気が導入されないように密閉されたホッパ５５と成形機本体５６から構成されている。ホッパ５５にはプラスチック材料の貯留状態を検出するレベルセンサ５７が併設されている。ホッパ５５の下部位置（図示しない通路位置）には本発明の発振機と受信機をアセンブリーで備えた第２の水分検出装置５９が配設されている。
フレキシブルホース５２は筐体３８外部において第１及び第２の分岐ホース５２Ａ．５２Ｂに分岐され、第１の分岐ホース５２Ａはホッパ５１に接続され、第２の分岐ホース５２Ｂは前記タンク装置３１に接続されている。フレキシブルホース５２の分岐付近には分岐点を挟んで第４及び第５のシャッタ装置５４、５５がそれぞれ配設されている。アキュムレータ４７内のプラスチック材料はブロア装置５８の駆動によって第１又は第２の分岐ホース５２Ａ，５２Ｂのいずれかの方向に送出される。本実施例５では第４及び第５のシャッタ装置５４、５５は図示しないリミットスイッチの入切によってそれぞれの分岐ホース５２Ａ，５２Ｂに面した位置にシャッタを進出させプラスチック材料の通過を規制する。そのため、第４のシャッタ装置５４が開放され、第５のシャッタ装置５５が閉鎖されている状態ではプラスチック材料は成形機３３方向に送出され、逆に第４のシャッタ装置５４が閉鎖され、第５のシャッタ装置５５が開放されている状態ではプラスチック材料はタンク装置３１方向に送出される。
【００３０】
次にこのように構成される供給システムの制御に関する電気的構成について説明する。供給システムは制御装置であるコントローラ６１を備えている。コントローラ６１には上記第１及び第２の水分検出装置５２，５９、ブロア装置３６，５８、エアシリンダ４１，４５，４９、レベルセンサ４２，５７、第１〜第５のシャッタ装置４０，４６，４８，５４，５５、熱風出力部４４、報知手段としてのブザー５９が接続されている。コントローラ６１は基本的にレベルセンサ４２，５７の検出値に基づいてメモリに記憶されているプログラムに基づいて制御を実行する。
また、本発明に特化してコントローラ６１内のメモリには水分検出装置５２，５９についてそれぞれの測定条件下での各種プラスチック材料とその材料ごとのテラヘルツ波の吸収特性と当該プラスチック材料の含水率との関係が記憶されている。具体的には上記実施例４のような一次関数上のしきい値となるある含水率に対応した透過強度を基準値とし、その基準値よりも大きな値かどうかを判断することが考えられる。また、上記実施例１〜３のようなある含水率が明確なプラスチック材料の透過強度を基準値とし、その基準値よりも大きな値かどうかを判断することが考えられる。本実施例５では各水分検出装置５２，５９においてそれぞれ受信側で基準値以上を検出できない場合には所定の乾燥度に達していないと判断するものとする。
以下に、コントローラ６１の実行する制御の概要について供給システムの動作とともに説明する。
【００３１】
タンク装置〜乾燥装置間の制御
乾燥装置３２側のレベルセンサ４２の検出信号に基づいて、乾燥装置３２内のホッパ３９に貯留されたプラスチック材料が少ないと判断すると、コントローラ６１はこれを補充すべくタンク装置３１側を制御する。
コントローラ６１はブロア装置３６を一定時間駆動させてタンク装置３１からプラスチック材料をホッパ３９に供給させる。
【００３２】
乾燥装置〜成形機間の制御
成形機３３側のレベルセンサ５７の検出信号に基づいて、成形機３３内のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料が少ないと判断すると判断すると、コントローラ６１はこれを補充すべく乾燥装置３２側を制御する。
Ａ）まず、コントローラ６１は過去の第２のシャッタ装置４６の開放の履歴と第４及び第５のシャッタ装置５４，５５の状態からアキュムレータ４７内にプラスチック材料があると判断すると、第３のシャッタ装置４８の開放及び閉鎖を実行させ、アキュムレータ４７内のすべてのプラスチック材料をフレキシブルホース５２方向に流下させる。同時に第４のシャッタ装置５４側を開放させ、第５のシャッタ装置５５側を閉鎖させるとともにブロア装置５８を一定時間駆動させてプラスチック材料をすべて第１の分岐ホース５２Ａ側に送出させる。
Ｂ）そして、次のロット分のプラスチック材料を乾燥させるためにコントローラ６１は設定されたタイミングで第１のシャッタ装置４０の開放及び閉鎖を実行させ、一定量のプラスチック材料をホッパ３９から加熱用ホッパ４３内に落下させる。そして、前もって設定された時間及び温度条件で熱風出力部４４を駆動させてプラスチック材料を乾燥させる。そして乾燥時間が経過した段階でコントローラ６１は第２のシャッタ装置４６の開放及び閉鎖を実行させ乾燥の終了したプラスチック材料をアキュムレータ４７内に落下させる。
【００３３】
Ｃ）次いで、その落下タイミングに併せてコントローラ６１は第１の水分検出装置５２を駆動させてアキュムレータ４７を通過するプラスチック材料の水分検出を実行させる。
ここで、アキュムレータ４７内のプラスチック材料が所定の含水率以下ではない、つまり乾燥装置３２での乾燥が成形機３３で使用できるほどには十分ではないという検出結果の場合にはブザーからその旨を報知するとともに、第２のシャッタ装置４６の閉鎖後に第３のシャッタ装置４８の開放及び閉鎖を実行させ、アキュムレータ４７内のすべてのプラスチック材料をフレキシブルホース５２に流下させる。同時に第５のシャッタ装置５５を開放させ、第４のシャッタ装置５４を閉鎖させるとともにブロア装置５８を一定時間駆動させてプラスチック材料をすべてタンク装置３１側に送出させる（戻す）。
Ｄ）これに対して、第１の水分検出装置５２の水分検出の結果、乾燥装置３２での乾燥が十分であると判断した場合には次の２つのいずれかの処理がなされる。
i）レベルセンサ５７からの検出信号に基づいて、成形機３３内のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料が依然として少ないと判断されている場合には、上記Ａ）と同様にプラスチック材料をすべて第１の分岐ホース５２Ａ側に送出させ、続いてＢ）に移行させる。
ii）レベルセンサ５７からの検出信号がなければ一旦アキュムレータ４７内に貯留状態で待機させる。
【００３４】
Ｅ）一方、Ａ）においてコントローラ６１は前回の第２のシャッタ装置４６の開放の履歴と第４及び第５のシャッタ装置５４，５５の状態からアキュムレータ４７内にプラスチック材料がない、つまり前回乾燥が十分ではなく、そのロットがタンク装置３１に戻されたと判断すると、第１のシャッタ装置４０の開放及び閉鎖を実行させ、一定量のプラスチック材料を加熱用ホッパ４３内に落下させる。そして、直前の乾燥工程における加熱時間よりも長い時間（例えば自動的に前回より１２０％の時間延長）で熱風出力部４４を駆動させてプラスチック材料を乾燥させる。そしてその新たに設定された時間が経過した段階でコントローラ６１は第２のシャッタ装置４６の開放及び閉鎖を実行させ乾燥の終了したプラスチック材料をアキュムレータ４７内に落下させる。尚、このような自動的な乾燥時間の延長は行わず、新たに入力手段から時間や加熱温度の設定をするようにしてもよい。アキュムレータ４７内に落下させる際にコントローラ６１は上記Ｃ）Ｄ）の処理を実行する。
Ｆ）また、Ａ）において第１の分岐ホース５２Ａを経由して成形機３３のホッパ５５に貯留されたプラスチック材料に対してコントローラ６１は所定タイミング（例えば５分ごと）に第１の水分検出装置５２を駆動させて成形機本体５６方向に導かれるプラスチック材料の水分検出を実行させる。これによって最終段階でもプラスチック材料が所定の乾燥状態にあるかどうかをチェックすることができる。
【００３５】
上記のように構成したことにより本実施例５の供給システムでは次のような効果が奏される。
（１）実機においてリアルタイムにプラスチック材料の含水量を測定して、製品に反映できるため不良品率が非常に下がることとなる。
（２）成形材料としてプラスチック材料の含水量が一定以下にあるかどうかをタンク装置３１、乾燥装置３２及び成形機３３の各段階でチェックでき、成形材料として不適格なプラスチック材料を確実に排除できる。
（３）従来では、製品を見てその仕上がりからプラスチック材料の含水量が高かったという判断をしても、どの段階で不適格な材料となったかはわからないため、原因となるプラスチック材料はすべて不良と判定しなければならなかった。しかし、このように数値に基づいて、あるロットの含水量が不適格であると言い切れるため、無駄に原料を廃棄する必要もなく、原因を早期につきとめて、対策をとることも迅速に行うことができる。
（４）カールフィッシャー法とは異なり測定に供したプラスチック材料はそのまま実際の材料として使用できるため、測定のためにプラスチック材料を無駄にすることがない。
【００３６】
尚、本発明は次のように具体化してもよい。
・実施例４では実測値に基づいて一次関数を正規化して求めるようにしていたが、正規化を実行するまでもなければ平均値をとることで一次関数を算出するようにしてもよい。２点のみを測定した場合には平均値をとる必要もない。
・実施例５ではとにかくプラスチック材料は乾燥していることがよい、ということでコントローラ６１は第１の水分検出装置５２の水分検出においてもある基準値よりも測定値が大きければ含水率が低いということである基準値をしきい値と考えているが、「ある所定の含水率が好ましい」場合には実施例４のような一次関数を得てその直線上の２つの基準値間に測定値があることする制御であっても構わない。
・実施例５においてタンク装置３１にも水分検出装置を設けるようにしてもよい。この場合においてある値よりも乾燥していると判断した場合には乾燥装置３２にプラスチック材料を送出せずに、直接成形機３３に送出するような設計とすることが可能である。
・上記実施例５ではプラスチック材料をブロア装置３６，５８で送るような構造であってが、エアポンプ装置を使用した真空吸引方式で送ることも可能である。
・プラスチック材料を送出するさいにはフレキシブルホース３５，５２以外に溶接配管を使用してもよい。
・上記実施例５ではプラスチック材料の含水量が高い場合にタンク装置３１還流させていたが、還流させずに（もちろん成形機３３側には送出せず）アキュムレータ４７から外部に排出させるような構成でもよい。
・上記実施例５ではプラスチック材料の含水量が高い場合にタンク装置３１還流させていたが、これはホッパ３９に戻すように構成してもよい。
・上記実施例５の供給システムの構成や制御は一例であって、他の構成で実現することも可能である。
・上記実施例５では加熱乾燥器を一例として挙げたが、乾燥装置３２を加熱と同時に真空引きをして乾燥度を向上させる方式の水分除去システムとして構成するようにしてもよい。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において変更した態様で実施することは構わない。
【符号の説明】
【００３７】
１１…発振装置としての発振機、１２…受信装置としての受信機、３５…測定用通路としてのフレキシブルホース、５２，５７…発振装置及び受信装置としての水分検出装置、４３…処理容器としてのホッパ型収容皿、４７…測定用通路としてのアキュムレータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水状態が明確なプラスチックに対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得するとともに、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出するプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項２】
含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだし、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックに対応した含水状態を算出するプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項３】
前記発振装置から発振された前記電磁波を前記プラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項４】
前記発振装置から発振された前電磁波は前記プラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項５】
前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項６】
一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、
前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路に含水状態が明確なプラスチック材料を収容し、発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得し、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチック材料の含水状態を算出するようにしたプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項７】
一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、
前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路において含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだす一方、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項８】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することを特徴とする請求項６に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項９】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することを特徴とする請求項６に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１０】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項６、８〜９のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１１】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１２】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１３】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項７、１１〜１２のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１４】
前記処理容器内での前記測定対象プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１】
含水状態が明確なプラスチックに対して発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得するとともに、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチックの含水状態を算出するプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項２】
含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだし、含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック（以下、これらを測定対象プラスチックとする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射、前記測定対象プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックに対応した含水状態を算出するプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項３】
前記発振装置から発振された前記電磁波を前記プラスチックを透過して同プラスチックの後方に配置した受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項４】
前記発振装置から発振された前電磁波は前記プラスチック内で反射させ、その反射波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項５】
前記発振装置から発振された前記電磁波は前記プラスチック内で散乱させ、その散乱波を受信装置に受信させて前記第１又は第２の測定値を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック中の水分の検出方法。
【請求項６】
一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、
前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路に含水状態が明確なプラスチック材料を収容し、発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって第１の測定値を取得し、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とを比較して含水状態が明確ではない前記プラスチック材料の含水状態を算出するようにしたプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項７】
一定量ごとのプラスチック材料の供給を受けて、処理容器内でプラスチック材料の加熱処理を行いそのプラスチック材料内の水分を除去して処理単位ごとに下流に搬送するプラスチック材料の水分除去システムであって、
前記処理容器の下流位置に配置された測定用通路において含水状態が明確でかつ少なくとも２種類の異なる含水状態の同種のプラスチックに対して各々発振装置から５０ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚの帯域の電磁波を照射し、前記プラスチックに吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して前もって複数の第１の測定値を取得し、得られた複数の前記第１の測定値と複数の含水状態との関係から関数を導きだす一方、測定用通路に含水状態が明確ではない前記プラスチック又は前記プラスチックとは異なるプラスチック材料（以下、これらを測定対象プラスチック材料とする）に発振装置から前記帯域の前記電磁波を照射し、前記測定対象プラスチック材料に吸収されなかった残余の前記電磁波を測定して第２の測定値を取得し、前記第２の測定値を前記関数に適用して含水状態が明確ではない前記プラスチックの対応した含水状態を算出するようにしたプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項８】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することを特徴とする請求項６に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項９】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することを特徴とする請求項６に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１０】
前記第１の測定値と前記第２の測定値との比較に基づいて得られた含水状態が、前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項６、８〜９のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１１】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には下流に搬送させないように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１２】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合には前記プラスチック材料を再び前記処理容器の上流に移送するように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１３】
前記関数に適用した第２の測定値に対応する含水状態が前記測定対象プラスチック材料の所定の含水状態以下に達していないと判断した場合にはその旨を外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項７、１１〜１２のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【請求項１４】
前記処理容器内での前記測定対象プラスチック材料の加熱処理は真空引き処理を伴うことを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載のプラスチック材料の水分除去システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７８３０４（Ｐ２０１２−７８３０４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６２４９（Ｐ２０１０−２２６２４９）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（５９７０３３３８４）中村科学工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（５９７０３３３８４）中村科学工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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