JP2003294519A - 連続粉体供給装置における供給量計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャージの間も定量供給制御ができ、長期連
続運転や常時制御運転ができ、設備の小型化やコスト低
減ができる連続粉体供給装置における供給量計測方法を
提供することにある。 【解決手段】 ホッパー２と供給フィーダー３を支持し
てその重量を計測するロードセル４によって、重量の変
化から粉体の供給量を求めた重量計測方式による連続粉
体供給装置１の供給量の計測をチャージ停止中に行な
い、チャージフィーダー１２によるホッパー２へ粉体を
チャージする間には、静電容量式粉粒体流量計６によっ
て供給フィーダー３から供給口へ排出され流れる粉体量
を計測してチャージ中でも連続計測が計測精度を良好に
保ちながらできるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホッパー内の粉体
及び粒状体（本明細書中粉体と総称する）を連続的に供
給フィーダーで切り出して外部へ供給する連続粉体供給
装置における、連続的に且つ精度よく供給量を計測する
供給量計測方法であって、高い精度の定量供給の制御の
為に有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続粉体供給装置は、粉体（粉体
及び粉状体を総称して本明細書中粉体と称する。）を一
時貯えるホッパーの下部に供給フィーダーを取付け、又
ホッパーと供給フィーダーとの重量を支える重量計測器
を設けている。ホッパー内の粉体は供給フィーダーによ
って切り出されて外部に供給される。ホッパー内の粉体
が所定値以下になるとチャージ手段によって粉体がホッ
パー内に投入されて補給される。この連続粉体供給装置
における供給量の計測方法は重量計測器の計測重量値の
単位時間当りの減量値として計算されていた。しかしな
がら、従来の供給量の計測方法では、チャージ手段によ
って粉体がホッパー内に補充されるときは、重量計測器
の計測重量値が増加している為、供給フィーダーによっ
て切り出される粉体による単位時間当りの減量値が計測
できず、供給量を計算できない状態になる。そのため粉
体のチャージ中は連続粉体供給装置の供給量の計測はで
きず供給量に異常があってもそれを検出できなかった。
この対策としてチャージ時間を短くして制御できない時
間を短くすることがあるが、例えばチャージ時間を短く
するためにチャージフィーダーの能力を大きくすれば、
計量に用いるフィーダーに比べて約５〜１０倍の能力に
しなければならないので設備費が高くなってしまうとい
う問題があり、また、チャージフィーダーの能力を大き
くするとチャージ衝撃が大きくなってチャージ中の供給
量が増加する傾向があった。このような計測・制御が困
難な状態を有することはチャージ中の定量供給性能に対
する信頼性を低下させていた。また、対策として、バッ
チ計量機を２セット交互運転し、計量した粉体をならし
装置で連続切り出しする方式がある。この方式は各バッ
チ単位の計量精度は高いが、各バッチを切れ目なしにな
らして切り出すことが困難であるため、短い時間であっ
ても定量性能を必要とする用途には不向きであった。こ
の方式における１バッチの容量は、大きくなるほどバッ
チ計量の間隔が長くなり、短時間定量性能が低くなるの
で大きさに限界があり、また機器数が多く電機回路も複
雑になるのでコストが高くなる。また、対策として供給
機の下流に配置した供給量計測機の計量信号で供給機を
制御する方式があるが、供給機と供給量計測機が必要で
あり、特に供給量計測機は平面スペースが大きくなるの
でスペースを含めたトータルコストが高くなり、また減
量式とは異なり、間接重量計測方式であること及び支点
の抵抗や機器内部の圧力変動の影響を受けるので、減量
式に比し定量性能は低かった。また、対策として容積式
定量供給機の下流に静電容量式粉粒体流量計を設ける方
式がある。粉粒体流量計の中では静電容量式流量計の計
測精度が最も高く、一定の計測条件下においては、減量
式の計測精度に近い性能の製品が開発されているが、こ
れらの流量計は、実重量と比例関係にある特定の物性を
測定して流量に換算する方式であるため、実設備におい
て事前の供給粉体のサンプリングによる実供給量と流量
計の信号を同時に測定して対比し、流量信号を供給量信
号に変換する方式であるため、運転開始後は流量計の信
号を実重量信号と対比してずれを修正することができな
いものであった。また、使用中に粉体の物性（水分や粒
度等）が変わると静電容量が変化するため、同じ実流量
に対する計測流量が変動するので、長期的に高い定量性
能を必要とする場合や粉体物性が長期的に変動する可能
性がある場合に不向きであった。また、流量計内面に粉
体が付着すると実流量に対する計測流量が多くなり、運
転中はその変動状況を確認することができなかった。ま
た基準電極を採用した最新の流量計においては、運転を
停止して付着状態を基準電極と測定電極との差異により
確認することができるが、運転中の確認はできないの
で、長期連続運転用や付着性粉体には不向きである。ま
た、定期的に停止して清掃をする必要があった。これら
のことから静電容量式粉粒体流量計を用いるのが難しか
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、チャージ
の間も供給量の正確な実測ができ、よって高い精度の定
量供給の長期連続運転や常時制御運転ができる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） 粉体を一時的に収容するホッパーの下部にその粉
体を外部へ供給する供給フィーダーを設け、ホッパーと
供給フィーダーとを支持してその重量を計測する重量計
測器を設け、同重量計測器で計測する重量の単位時間当
りの変化を供給量として計算する重量計測方式計算装置
を設け、供給フィーダーから供給される単位時間当りの
粉体量を粉粒体流量計で計測して供給量を計算する流量
計測方式計算装置を設け、ホッパーへの粉体のチャージ
手段を設けた連続粉体供給装置における供給量計測方法
において、チャージ手段によってホッパーへ粉体をチャ
ージする間のチャージ中は流量計測方式計算装置で算出
した流量計測方式供給量計算値を連続粉体供給装置の供
給量とし、チャージ停止中は重量計測方式計算装置で計
算した重量計測方式供給量計算値を連続粉体供給装置の
供給量とし、チャージ手段によるホッパーへの粉体のチ
ャージ中でも供給量を連続計測できることを特徴とした
連続粉体供給装置における供給量計測方法 ２） チャージ停止中に、重量計測方式計算装置による
重量計測方式供給量計算値を算出し、同時に流量計測方
式計算装置による流量計測方式供給量計算値を算出し、
流量計測方式供給量計算値が重量計測方式供給量計算値
に一致するように流量計測方式計算装置の供給量計算式
の補正を行うようにした前記１）記載の連続粉体供給装
置における供給量計測方法 ３） ホッパーに収容された粉体が一定の範囲に保つよ
うにチャージ手段を間欠的に作動させ、ホッパーの粉圧
の変動による供給量の影響を少なくした前記１）又は
２）記載の連続粉体供給装置における供給量計測方法に
ある。

【０００５】

【作用】本発明では、チャージ停止中はホッパーと供給
フィーダーの重量の変化を重量計測器で計測し、計測し
た重量の単位時間当りの減量値より供給量を重量計測方
式計算装置で計算する。一般にこの重量計測方式の供給
量は高い精度を有し、長日数の使用でも精度の低下は少
ない。一方チャージ手段によるホッパーへの粉体のチャ
ージ中は、チャージ粉体があるため供給による重量の減
量値が測定できないので、粉粒体流量計を用いた流量計
測方式計算装置で測定することによりチャージに関係な
く供給量を連続的に測定する。チャージ停止中におい
て、重量計測方式による供給量計算値に流量計測方式に
よる供給量計算値が一致するように流量計測方式の供給
量の計算式に補正を行うようにしたものは、方式の違い
により供給量にズレが生じないよう補正するとともに流
量計測方式の粉体付着・粉体の水分・物性変化によって
生じる供給量計算値の精度低下を少なくする。

【０００６】

【発明の実施の形態】補正が重量計測方式による供給量
平均値に流量計測方式による供給量を一致させるように
粉粒体流量計の計測データの平均値を換算するものは、
換算することによりチャージ中の流量計測方式による計
測した供給量が重量計測方式での計測値と一致している
と見なす事ができる。チャージ直前における重量計測方
式による供給量と流量計測方式による供給量を一致させ
るように粉粒体流量計の計測データを換算したものは、
チャージ直前の計測データを使用するので、換算を行っ
てからチャージが始まるまでに粉体の物性等が変化する
ような時間を与えないようにする。粉体のチャージ手段
には、粉体を貯めたタンクからフィーダーでチャージす
るものや、一定量の粉体をアームですくい取ってチャー
ジするものなどがある。供給フィーダーには、環状の軌
跡となるように回転する送り羽根で粉体を送るものや、
回転するスクリュー羽根で粉体を送るものがあり、チャ
ージ衝撃の影響を受けにくく、省スペースなものが好ま
しい。ホッパーが収容する粉体量を略一定範囲に保った
場合には、重量計測器で粉体量を計測しながら少量ずつ
チャージしても、計測した供給量分チャージを少量ずつ
行うようにしてもよい。粉粒体流量計にはインパクトラ
イン流量計などの他の流量計が使用できる。

【０００７】

【実施例】本発明の各実施例について図面を参照して具
体的に説明する。 実施例１（図１〜７参照） 図１〜７に示す実施例１は、通常時は重量計測方式で計
測し、チャージ時は流量計測方式で計測し、チャージ直
前に重量計測方式による供給量と流量計測方式による供
給量とが一致するように粉粒体流量計の計測データの平
均値を変換する補正を行うようにし、粉粒体流量計とし
て静電容量式粉粒体流量計を用いた粉体連続供給制御方
法の例である。図１は実施例１の連続粉体供給装置にお
ける供給量計測方法に用いた連続粉体供給設備の説明図
である。図２は実施例１の連続粉体供給装置における供
給量計測方法のコントローラーのソフトを示す説明図で
ある。図３は実施例１の連続粉体供給装置における供給
量計測方法のコントローラーのソフトの処理の流れを示
すフローチャートである。図４は実施例１の連続粉体供
給装置における供給量計測方法のコントローラーのソフ
トの重量計測方式の処理の流れを示すフローチャートで
ある。図５は実施例１の連続粉体供給装置における供給
量計測方法のコントローラーのソフトの流量計測方式の
処理の流れを示すフローチャートである。図６，７は実
施例１の連続粉体供給装置における供給量計測方法の説
明図である。図中、１は連続粉体供給装置、２はホッパ
ー、３は供給フィーダー、３ａは電動機、４は重量計測
器として用いたロードセル、６は粉粒体流量計として用
いた静電容量式粉粒体流量計、７はアンプ、８はフレキ
シブルジョイント、１０はコントローラー、１０ａはコ
ントローラーに記憶され作動するソフトであるメイン制
御部、１０ｂはコントローラーに記憶され作動するソフ
トであるチャージ制御部、１０ｃはコントローラーに記
憶され作動するソフトである変換補正部、１０ｄはコン
トローラーに記憶され作動するソフトである重量計測方
式部、１０ｅはコントローラーに記憶され作動するソフ
トである流量計測方式部、１１はチャージホッパー、１
２はチャージフィーダー、１２ａは電動機、１３は遮断
弁、１４はフレキシブルジョイントである。

【０００８】実施例１の連続粉体供給装置１では、図１
に示すように所定量の粉体を収容するホッパー２の下部
に、電動機３ａの駆動力で所定量ずつ連続してホッパー
２の粉体を排出する供給フィーダー３を設ける。供給フ
ィーダー３から粉体が排出される供給口には、静電容量
式粉粒体流量計６を取り付け、静電容量式粉粒体流量計
６の下流にはフレキシブルジョイント８を取り付ける。
次にホッパー２に粉体をチャージするためのチャージ手
段としてチャージホッパー１１，チャージフィーダー１
２を設ける。チャージフィーダー１２は電動機１２ａで
駆動されるものである。チャージホッパー１１から粉体
を排出するチャージフィーダー１２に取り付けられた供
給口には遮断弁１３を取り付ける。遮断弁１３は入力信
号によって開閉するものである。遮断弁１３の下流側に
は、フレキシブルジョイント１４を取り付け、フレキシ
ブルジョイント１４の下流側端をホッパー２に接続す
る。次に、制御、計算を行う図２に示すソフトを作動さ
せるコントローラー１０を設ける。本実施例１では、コ
ントローラー１０で作動させるソフトに重量計測方式部
１０ｄと流量計測方式部１０ｅを設けることにより、コ
ントローラー１０が重量計測方式計算装置及び流量計測
方式計算装置となる。また、コントローラー１０にはチ
ャージフィーダー１２の電動機１２ａ、遮断弁１３を制
御するソフトであるチャージ制御部１０ｂ、重量計測方
式による供給量に流量計測方式による供給量を一致させ
る計算式の変換・補正を行うソフトである変換補正部１
０ｃ、ソフトの全体を制御するメイン制御部１０ａを設
ける。次に、連続粉体供給装置１は、重量を測定するロ
ードセル４でホッパー２を支持し、フレキシブルジョイ
ント８，１４で上下流に接続するようにして、連続粉体
供給装置１全体の重さをロードセル４で随時測定できる
ようにし、ロードセル４から出力される計測信号がコン
トローラー１０に入力するように配線する。また、静電
容量式粉粒体流量計６から出力される計測信号は信号を
増幅するアンプ７を介してコントローラー１０に入力す
るように配線する。さらに、コントローラー１０からの
制御信号で、電動機３ａ，１２ａ、遮断弁１３を制御で
きるように配線する。

【０００９】本実施例１の供給量計測方法では、チャー
ジ停止時には図４に示す重量計測方式によって重量計測
方式部１０ｄで供給量の計測を行い、定量供給となるよ
う供給フィーダー３を制御する。連続粉体供給装置１
は、ホッパー２をロードセル４で支持するようにしてい
るので、供給フィーダー３によって粉体が排出され供給
した分、連続粉体供給装置１は軽くなるので、ロードセ
ル４からコントローラー１０に出力された計測信号から
時間に対する重量変化を計算して供給量を算出する。次
に、この供給量が目標としている供給量とズレがあるか
を比較し、適した制御信号を供給フィーダー３に出力し
て高い精度で定量供給が行えるようにする。このように
重量計測方式で計測し、定量供給となるよう制御し、粉
体が定量供給されてホッパー２の粉体が設定された下限
レベルまで減量したならば、変換補正部１０ｃにより図
７に示すようにチャージ直前となるその時点でのロード
セル４の計測データより計算される重量計測方法の供給
量平均値と、同じ時点の静電容量式粉粒体流量式６の計
測データ平均値より計算される流量計測方式の供給量平
均値が一致するように換算値を求めて流量計測方式の計
算式を補正する。このようにしてチャージ直前に重量計
測方式と流量計測方式の換算値を求めて流量計測方式の
計算式を補正したならば、チャージ制御部１０ｂにより
コントローラー１０から遮断弁１３を開くよう制御信号
を出力して弁を開き、コントローラー１０からチャージ
フィーダー１２を作動させるように制御信号を出力し
て、ホッパー２へのチャージを開始する。チャージが開
始されたならば、図５に示すように流量計測方式部１０
ｅで流量計測方式で供給量の計測を始める。流量計測方
式での供給量の計測は、まず、静電容量粉粒体流量計６
で計測された所定の物性量をコントローラー１０に入力
して流量計測方式部１０ｅで粉体の供給量を計算し、チ
ャージ直前に行った変換補正から重量計測方式と一致し
ているとみなすことが出来る流量計測方式部１０ｅで供
給量を算出する。次に、この供給量が目標としている供
給量とズレがあるかを比較し、適した制御信号を供給フ
ィーダー３に出力する。静電容量式粉粒体流量計６は、
実際に供給フィーダー３によって供給口から排出されて
供給される粉体を測定するので、チャージに関係なく測
定することができる。また、チャージ直前に重量計測方
式と一致させているので、重量計測方式と計測値がズレ
ることもない。よって図６に示すように行われてチャー
ジ中においても精度高く計測が行え、高精度で定量供給
ができる。チャージが終了したならば、チャージフィー
ダー１２の停止、遮断弁１３の閉弁をチャージ制御部１
０ｂによるコントローラー１０の制御によって行い、再
び重量計測方式部１０ｄによる重量計測方式で計測・制
御を行うようにする。この供給量計測方法では、静電容
量式粉粒体流量計６を用いてチャージ中も精度高く測定
できることにより、設備全体の安定供給の信頼性が高く
なる。またチャージ回数やチャージ時間が多くても安定
供給できるため、チャージフィーダーの小型化ができ設
備のコストダウンにも効果がある。

【００１０】実施例２（図８，９参照） 図８，９に示す実施例２は、連続チャージを行いながら
流量計測方式で供給量を算出し、定期的又は不定期的に
チャージを停止させ重量計測方式で供給量を算出して流
量計測方式の計算式の補正を行うようにした粉体連続供
給制御方法の例である。図８は実施例２の連続粉体供給
装置における供給量計測方法のコントローラーのソフト
の処理の流れを示すフローチャートである。図９は実施
例２の連続粉体供給装置における供給量計測方法の説明
図である。実施例２では、図８に示すように時間間隔ｔ
をカウントしながら静電容量式粉粒体流量計によって供
給量の計測を行う。ホッパーへの粉体のチャージは供給
フィーダー３による供給量に対応した量が少量ずつ細か
い間隔で連続チャージされる。よってホッパーの粉体量
はほぼ一定に保たれる（図９の粉面制御チャージ（連続
チャージ）部分）。この間の供給量は静電容量式粉粒体
流量計６の測定によって供給量を計算する。また、チャ
ージ量が少ないので、チャージ衝撃による供給量の増加
率が低くなり供給量はさらに安定する。所定の時間間隔
に達したならば、図９に示すようにチャージ量を一時的
に増やしてホッパーの粉体量を増加させた後（図９の補
充チャージ部分）、チャージフィーダー１２を停止して
チャージ衝撃の影響を無いようにし、ロードセル４の計
測値より重量計測方式部１０ｄで重量計測方式による供
給量を計算するとともに静電容量式粉粒体流量計６の測
定値より流量計測方式部１０ｅで流量計測方式による供
給量を計算する（図９の重量計量演算時部分）。次に、
重量計測方式による供給量に対し流量計測方式による供
給量が一致するように流量計測方式の計算式を変換補正
部１０ｃで変換・補正して、次の時間間隔が経過するま
で、この変換補正をした流量計測方式で供給量を測定、
算出する。このようにチャージの影響を受けない静電容
量式粉粒体流量計６で通常運転時の粉体量を一定に保つ
ための連続チャージ及び補充のためのチャージ間の供給
量を測定し、所定の時間間隔で重量計測方式の供給量に
一致するように変換・補正すれば連続チャージ中も高い
精度で定量供給ができる。また、静電容量式粉粒体流量
計は、重量計測方式によって随時変換するので流量計内
面に粉体が付着することによっても実供給量とのズレの
影響を最小限とする事ができるので、頻繁に停止して付
着状態の確認や清掃をする必要がない。また、同様に粉
体の物性変化の影響も最小限とするため長期連続運転や
常時制御運転ができる。また、少量ずつのチャージとな
るためチャージフィーダー等をさらに小型化して省スペ
ース化、省コスト化ができる。また、静電容量式粉粒体
流量計内面に粉体が付着する事によって実供給量とのズ
レが発生した場合、時間間隔ｔがカウントアップしなく
ても重量計測方式の測定をすぐに行う事によって再度補
正を行って実供給量とのズレの影響を最小限とする事が
できる。その他符号、構成、作用、使い方は実施例１と
同じである。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、チャージの間も定量供
給制御ができ、正確に供給計算ができる。チャージ直前
における重量計測方式による供給量計算値に流量計測方
式による供給量計算値を一致させるように粉粒体流量計
の計算式の補正を行うものでは粉体は物性変化や、流量
内壁面への付着があっても正確に供給量の連続計測がで
き、よって長期連続運転や常時制御運転ができ、設備の
小型化やコスト低減ができる。又、ホッパー内の粉量を
チャージ手段を制御して一定範囲に収める発明は粉体量
の粉圧を略一定にして粉圧変動による供給フィーダーに
よる供給量の変動を少なくして供給量の精度を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法に用いた連続粉体供給設備の説明図である。

【図２】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法のコントローラーのソフトを示す説明図である。

【図３】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法のコントローラーのソフトの処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【図４】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法のコントローラーのソフトの重量計測方式の処理
の流れを示すフローチャートである。

【図５】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法のコントローラーのソフトの流量計測方式の処理
の流れを示すフローチャートである。

【図６】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法の説明図である。

【図７】実施例１の連続粉体供給装置における供給量計
測方法の説明図である。

【図８】実施例２の連続粉体供給装置における供給量計
測方法のコントローラーのソフトの処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【図９】実施例２の連続粉体供給装置における供給量計
測方法の説明図である。

【符号の説明】

１ 連続粉体供給装置 ２ ホッパー ３ 供給フィーダー ３ａ 電動機 ４ ロードセル ６ 静電容量式粉粒体流量計 ７ アンプ ８ フレキシブルジョイント １０ コントローラー １０ａ メイン制御部 １０ｂ チャージ制御部 １０ｃ 変換補正部 １０ｄ 重量計測方式部 １０ｅ 流量計測方式部 １１ チャージホッパー １２ チャージフィーダー １２ａ 電動機 １３ 遮断弁 １４ フレキシブルジョイント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を一時的に収容するホッパーの下部
   にその粉体を外部へ供給する供給フィーダーを設け、ホ
   ッパーと供給フィーダーとを支持してその重量を計測す
   る重量計測器を設け、同重量計測器で計測する重量の単
   位時間当りの変化を供給量として計算する重量計測方式
   計算装置を設け、供給フィーダーから供給される単位時
   間当りの粉体量を粉粒体流量計で計測して供給量を計算
   する流量計測方式計算装置を設け、ホッパーへの粉体の
   チャージ手段を設けた連続粉体供給装置における供給量
   計測方法において、チャージ手段によってホッパーへ粉
   体をチャージする間のチャージ中は流量計測方式計算装
   置で算出した流量計測方式供給量計算値を連続粉体供給
   装置の供給量とし、チャージ停止中は重量計測方式計算
   装置で計算した重量計測方式供給量計算値を連続粉体供
   給装置の供給量とし、チャージ手段によるホッパーへの
   粉体のチャージ中でも供給量を連続計測できることを特
   徴とした連続粉体供給装置における供給量計測方法。
2. 【請求項２】 チャージ停止中に、重量計測方式計算装
   置による重量計測方式供給量計算値を算出し、同時に流
   量計測方式計算装置による流量計測方式供給量計算値を
   算出し、流量計測方式供給量計算値が重量計測方式供給
   量計算値に一致するように流量計測方式計算装置の供給
   量計算式の補正を行うようにした請求項１記載の連続粉
   体供給装置における供給量計測方法。
3. 【請求項３】 ホッパーに収容された粉体が一定の範囲
   に保つようにチャージ手段を間欠的に作動させ、ホッパ
   ーの粉圧の変動による供給量の影響を少なくした請求項
   １又は２記載の連続粉体供給装置における供給量計測方
   法。