JP2017166916A - 粉体又は分析試料の供給装置、及び粉体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象が分析装置に供給される粉体であっても、粉体送出部材の駆動開始時の計量誤差にかかわらず、粉体の供給量を精度よく計量することが可能な粉体給装置を低コストで提供する。【解決手段】粉体供給装置１は、粉体収容部１０と、粉体収容部１０内の粉体を外部に送り出す粉体送出部２０と、片持ち支持される荷重測定部（ロードセル）３０と、粉体の送り出し量を制御する制御部４０とを備え、制御部４０は、粉体送出部２０のスクリュー２２の駆動の開始を指令する開始指令手段４０Ａと、開始指令手段４０Ａによる指令の後、所定の時間が経過した場合にスクリュー２２の駆動の停止を指令する停止指令手段４０Ｂと、停止指令手段４０Ｂによる指令の後、荷重測定部３０の風袋引きを指令する風袋引き指令手段４０Ｃと、風袋引きの指令の後スクリュー２２の駆動の開始を再び指令する開始再指令手段４０Ｄとを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、粉体又は分析試料の供給装置、及び粉体供給方法に関する。

従来より、小麦粉等の粉体を袋詰めする袋詰め装置では、空の袋を装置にセットして計量し、ホッパーから小麦粉を切り出しながら、袋と該袋内に投入された小麦粉との総重量を計量し、空の袋の重量を差し引いて袋内に投入された小麦粉の重量を算出する。算出された小麦粉の重量が規定の量に達したときに小麦粉の切り出しを停止する。

一方、焼却灰等の一定量の粉体の試料を水に溶かし成分・性状（アルカリ度等）を分析する分析装置においては、試料を計量用容器により秤量して溶解槽内に投入して試料溶液を作製する。しかしながら、この方法では、計量用容器を使い回すことにより、前回以前に測定のために計量用容器に入れた試料の残りが混入する虞がある。そのため、分析毎に計量用容器の洗浄乾燥を行わなければならず、操作が煩雑となる。試料を精度よく計量するためには、計量容器を介さずに試料の切り出し量を計量し、計量された試料を直接溶解槽へ供給するのが好ましい。

粉体の試料の切り出し量を計量する方法としては、試料が投入されている間の溶解槽の重量の増加分を、投入された試料の重量とする方法が考えられる。しかしながら、溶解槽は、給水用及び排水用のホースにより他の装置と連結されており、溶解槽単独の重量を精度よく計量することは不可能である。

これに対し、粉体の切り出し量を計量する方法として、ロスインウェイト式供給装置、コンスタントフィードウェア、粉体流量計方式等が知られている。これらの手法は、粉体供給装置を溶解槽から独立させることができるため、粉体の切り出し量を計量することが可能となる。

中でも、ロスインウェイト式の粉体供給装置は、ロードセルを取り付けた原料供給機全体を秤（はかり）として減量計量方式で計量して原料の補給と切り出しを行うものである（特許文献１参照）。ロスインウェイト式の粉体供給装置は、他の供給形式に比べて粉体を定量供給する精度に優れるとされており、高い精度が求められる場合に広く用いられる。

図１０は、一般に広く知られるロスインウェイト式の粉体供給装置１００を正面視したときの概略断面図である。粉体供給装置１００は、粉体を収容する粉体収容部１１０と、この粉体収容部１１０に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部１２０と、粉体送出部１２０から加わる荷重を測定する荷重測定部１３０と、粉体送出部１２０及び荷重測定部１３０と電気的に接続され、粉体収容部１１０に収容されている粉体の外部への送り出し量を制御する制御部１４０とを備える。

粉体送出部１２０は、粉体収容部１１０に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部材１２１と、粉体送出部材１２１を駆動する駆動部材１２２とを有する。

また、制御部１４０は、荷重測定部１３０に対して、荷重測定部１３０の風袋引きを指令する風袋引き指令手段１４１と、風袋引きの指令に応じて、駆動部材１２２に対して、粉体送出部材１２１の駆動の開始を指令する開始指令手段１４２と、所定のタイミングで、駆動部材１２２に対して、粉体送出部材１２１の駆動の停止を指令する停止指令手段１４３とを有する。

また、図１１は、ロスインウェイト式の粉体供給装置１００を用いて所定量の粉体を分析装置に供給する粉体供給方法の一例を示すフローチャートである。風袋引き指令手段１４１は、予め記憶部に記憶されているプログラムに基づき、又は外部から入力された情報に基づき、粉体の計量の開始が指示されると（ステップＳ１０１）、荷重測定部１３０の風袋引きを行う（ステップＳ１０２）。開始指令手段１４２は、風袋引き指令手段１４１からの指令に応じて、粉体送出部材１２１の駆動を開始し、粉体収容部１１０から粉体の切り出しを開始する（ステップＳ１０３）。荷重測定部１３０は、粉体供給装置１００全体（粉体収容部１１０及び粉体送出部１２０）の重さを計量する（ステップＳ１０４）。停止指令手段１４３は、荷重測定部１３０で測定される計量値（減少値）が所定量以上になった判定した場合に（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、粉体送出部材１２１の回転を停止させて切り出し動作を停止し（ステップＳ１０６）、粉体供給装置１００による粉体の計量を終了するとともに、分析装置に粉体計量完了信号を送信して待機する（ステップＳ１０７）。そして、制御部１４０は、分析装置から分析工程終了の信号を受信したら（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、粉体送出部１２０から残粉体を排出し（ステップＳ１０９）、次の粉体の計量を開始するか、一連の動作を終了する。

しかしながら、ロスインウェイト式の粉体供給装置１００では、開始指令手段１４２による粉体送出部材１２１の駆動の開始から、停止指令手段１４３による該駆動の停止までの間に、粉体収容部１１０に収容される粉体の量が少なくなると、粉体収容部１１０に向けて粉体を落下させることで粉体収容部１１０に粉体を補給する。粉体を補給する際、粉体の補給によって生じる本来の荷重に、粉体の落下によって生じる衝撃の荷重が加わる。そのため、比較的精度が高いとされているロスインウェイト式の粉体供給装置１００であっても、測定精度の向上に課題が残っている。

そこで、粉体の落下によって生じる衝撃に起因する外乱を最小限に抑えるため、種々の手法が提案されている（特許文献２参照）。

また、ロスインウェイト式供給装置において、供給装置（移送排出装置）を駆動するモーターの重量が荷重測定部であるロードセルに検知できないように設置してなることも提案されている（特許文献３参照）。この供給装置は、一体化したモーターと駆動装置をスクリューフィーダーから分離してモーターと駆動装置の重量がロードセルに掛からないように、ロードセルを載せているコモンベースに取付け、回転力が荷重としてロードセルに作用しないよう非接触の磁石カップリングによって回転力をスクリューフィーダーに伝えることを特徴とする。

実用新案登録第３０３５０５８号公報 特開２０１５−２２５０１８号公報 特開２０１２−１６８１４７号公報

しかしながら、ロスインウェイト式の粉体供給装置１００を採用し、荷重測定部１３０に対して、粉体供給装置１００全体（駆動モータ等も含む）の荷重がかかるようにした場合、粉体を補給するときだけでなく、開始指令手段１４２によって、駆動部材１２２に対して、粉体送出部材１２１の駆動開始が指令されたときにおいても、荷重測定部１３０に対して本来の荷重とは異なる荷重が加わり、計量誤差が生じ得ることが判明した。

特許文献１に記載されるように、粉体供給装置１００が原料を袋詰めする袋詰め装置であれば、計量の操作間隔が空けられず計量が行われるため、開始指令手段１４２によって、駆動部材１２２に対して、粉体送出部材１２１の駆動開始が指令される頻度が少なく、駆動開始時の計量誤差を無視できる。

一方、計量対象が、焼却灰等のように分析装置に供給される粉体である場合には、一計量動作毎に切り出し装置が停止され、一計量動作毎に分析に要する時間分のインターバルが設けられる。そのため、駆動部材１２２に対して、粉体送出部材１２１の駆動開始が指令される頻度が多く、駆動開始時の計量誤差を無視できない。

また、焼却灰等は、水に溶かして成分・性状（アルカリ度等）を分析する用途に用いられるため、分析結果の精度を高めるという点においても、駆動開始時の計量誤差を無視できない。

なお、特許文献３に記載の装置では、駆動モーターの荷重が荷重測定部であるロードセルによって検知されないため、駆動開始時における計量誤差が生じないと考えられるが、装置の機械的構造そのものを更新する必要があり、高コストになり得る。低コストで提供するためには、装置の機械的構造そのものについては更新せず、制御部１４０に記憶されているプログラムの変更によって高い分析精度を得られることが好ましい。

また、荷重測定部１３０の形状は、特に限定されないが、粉体供給装置１００のコストを抑えるため、一端が粉体送出部１２０から加わる荷重を測定可能に設けられ、他端が片持ち梁状に固定されている片持ち梁状ロードセルがよく用いられる。

計量誤差を回避する手法として、荷重測定部１３０の形状を、片持ち梁状ではなく、両持ち状にすることも考えられる。しかしながら、形状を両持ち状にすると、形状が片持ち梁状である場合に比べて粉体供給装置１００のコストが高コストになる。

本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、対象が分析装置に供給される粉体であっても、粉体送出部材の駆動開始時の計量誤差にかかわらず、粉体の供給量を精度よく計量することが可能な粉体供給装置を低コストで提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、粉体送出部材１２１の駆動開始の際に計量誤差が生じ得る理由が、以下の通りと推察された。

図１０で説明した通り、一般に、粉体供給装置１００は、粉体を収容する粉体収容部１１０の重力方向の下方に、スクリュー等の回転部材からなる粉体送出部材１２１を有する粉体送出部１２０を備え、粉体送出部材１２１の回転により粉体収容部１１０内の粉体を切り出している。

図１２は、図１０に示す粉体供給装置を左側面視したときの駆動部材１２２及び荷重測定部１３０の内部構成の示す模式図の一例である。駆動部材１２２は、粉体送出部材１２１の回転軸１２１Ａを収容する軸受部１２３と、軸受部１２３の側方に配置され、駆動モーターが収容される駆動部１２４と、軸受部１２３と駆動部１２４とを連結するベルトチェーン１２５とを有する。

駆動部材１２２の駆動を開始しようとすると、ベルトチェーン１２５が締まるとともに、駆動モーターの本体から延出される駆動軸１２６が図中矢印Ａ方向に回転を開始し、この駆動軸１２６の回転がベルトチェーン１２５を介して回転軸１２１Ａに伝達され、粉体送出部材１２１が回転駆動される。しかしながら、このとき、回転軸１２１Ａと駆動軸１２６との間の距離Ｘが矢印Ｂ方向にわずかに縮まり、粉体送出部１２０の重心位置が図中矢印Ｃで示すように移動し、粉体送出部１２０に歪みが生じてしまう。

そして、荷重測定部１３０の一態様であるロードセルは、一端１３０Ａが、粉体送出部１２０から加わる荷重を測定可能に設けられ、他端１３０Ｂが、片持ち梁状に固定されている。そのため、荷重測定部１３０は、長手方向で重心位置の移動があるとこれを検知して計量値が変動してしまう。

そして、本発明者らは、荷重測定部１３０の風袋引きを行うタイミングを、駆動部材１２２の駆動を開始する前でなく、いったん駆動部材１２２の駆動を開始し、荷重測定部１３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるタイミングよりも後のタイミングにすることで、駆動部材１２２の駆動開始時の計量誤差にかかわらず、粉体の供給量を精度よく計量できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）本発明は、粉体を収容する粉体収容部と、前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部と、片持ち梁状に固定され、前記粉体送出部から加わる荷重を測定する荷重測定部と、前記粉体送出部及び前記荷重測定部と電気的に接続され、前記粉体収容部に収容されている粉体の外部への送り出し量を制御する制御部とを備え、前記粉体送出部は、前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部材と、前記粉体送出部材を駆動する駆動部材とを有し、前記制御部は、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の開始を指令する開始指令手段と、前記粉体送出部材の駆動の開始を指令してから、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が経過した場合に、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の停止を指令する停止指令手段と、前記開始指令手段による駆動の開始、及び前記停止指令手段による駆動の停止が行われた場合に、前記荷重測定部に対して、前記荷重測定部の風袋引きを指令する風袋引き指令手段と、前記風袋引きの指令に応じて、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の開始を再び指令する開始再指令手段とを有する、粉体供給装置である。

（２）また、本発明は、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が予め記憶されている記憶部をさらに備える、（１）に記載の粉体供給装置である。

（３）また、本発明は、（１）又は（２）のいずれかに記載の粉体供給装置と、溶媒が収容されており、前記粉体送出部から送り出される粉体を溶解する溶解部と、前記粉体の前記溶媒による溶解物を分析試料として取り出す分析試料取出部とをさらに備え、前記制御部は、前記荷重測定部の測定結果から、前記粉体送出部から前記溶解部に送り出された前記粉体の重量を計測する重量計測手段と、前記開始再指令手段による前記粉体送出部材の駆動の開始を再び指令してから、前記重量計測手段によって計測される重量が所定値に達した場合に、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の停止を再び指令する停止再指令手段とを有する、分析試料供給装置である。

（４）また、本発明は、前記粉体送出部材は、所定の回転軸を軸として回転するスクリューを含み、前記制御部は、前記駆動部材に対し、前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す方向とは反対の方向に前記スクリューを回転するよう指令し、前記粉体送出部材の内部に残っている粉体を前記溶解部とは別の場所に排出する粉体排出手段をさらに有し、前記開始指令手段による前記スクリューの回転開始の指令から、前記停止指令手段による前記スクリューの回転停止の指令までの間の前記スクリューの回転速度をＲ_１（回／秒）とし、その間の前記スクリューの回転時間をＴ_１（秒）とし、前記粉体排出手段による前記粉体の排出が行われている間の前記スクリューの逆回転速度をＲ_２（回／秒）とし、その間の前記スクリューの逆回転時間をＴ_２（秒）とするとき、下記式（１）を充足する、（３）に記載の分析試料供給装置である。
０．０１≦Ｔ_１≦Ｒ_２×Ｔ_２÷Ｒ_１ ・・・（１）

（５）また、本発明は、前記粉体排出手段により、前記粉体送出部材の内部に残っている粉体を全て排出するのに要する前記スクリューの逆回転時間をＴ_２０（秒）とするとき、下記式（２）を充足する、（４）に記載の分析試料供給装置である。
Ｔ_２≦Ｔ_２０ ・・・（２）

（６）また、本発明は、所定量の粉体を粉体供給装置から供給する粉体供給方法であって、前記粉体供給装置は、粉体を収容する粉体収容部と、前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部と、片持ち梁状に固定され、前記粉体送出部から加わる荷重を測定する荷重測定部とを備え、
前記方法は、前記粉体送出部材の駆動を開始する駆動開始工程と、前記粉体送出部材の駆動の開始後、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が経過した場合に、前記粉体送出部材の駆動を停止する駆動停止工程と、前記荷重測定部の風袋引きを行う風袋引き工程と、前記風袋引きの後、前記粉体送出部材の駆動を再び開始する駆動再開始工程とを含む、粉体供給方法である。

（７）また、本発明は、前記駆動開始工程に先立ち、前記粉体送出部材の駆動を開始し、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量の経時変化を測定し、該測定の結果から前記所定時間を予め設定する設定工程をさらに含む、（６）に記載の粉体供給方法である。

本発明によると、対象が分析装置に供給される粉体であっても、粉体送出部材の駆動開始時の計量誤差にかかわらず、粉体の供給量を精度よく計量することが可能な粉体供給装置を提供できる。そして、荷重測定部の形状は、片持ち梁状であり、また、既存の装置構成を変更することなく、制御部による制御動作の態様を変更するにとどまるため、本発明は、上記粉体供給装置を低コストで提供できるという効果も奏する。

本実施形態に係る粉体供給装置を正面視したときの断面図の一例である。 同粉体供給装置を左側面視したときの駆動部材及び荷重測定部の内部構成の示す模式図の一例である。 同粉体供給装置における粉体送出部、荷重測定部及び制御部の電気的構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る分析試料供給装置を正面視したときの模式図の一例である。 飛灰（サンプル）を分析試料供給装置により分析装置へ供給する粉体供給方法の一例を示すフローチャートである。 粉体送出部の駆動を開始してから約１５分が経過するまでの間のロードセルの計量値の変化を示すグラフである。 図６において、粉体送出部の駆動を開始する直前及び直後の状態を示す拡大図である。 粉体供給装置の粉体送出部材を２秒間駆動させた場合の荷重測定部の測定値の変動を示すグラフである。 実施例と比較例との変動係数を示すグラフである。 一般に広く知られるロスインウェイト式の粉体供給装置を正面視したときの概略断面図である。 ロスインウェイト式の粉体供給装置を用いて所定量の粉体を分析装置へ供給する粉体供給方法の一例を示すフローチャートである。 図１０に示す粉体供給装置を左側面視したときの駆動部材及び荷重測定部の内部構成の示す模式図の一例である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、これが本発明を限定するものではない。

＜粉体供給装置＞
図１は、本実施形態に係る粉体供給装置を正面視したときの断面図の一例である。図２は、粉体供給装置を左側面視したときの駆動部材及び荷重測定部の内部構成の示す模式図の一例である。図１に示すように、本実施形態に係る粉体供給装置１は、粉体を収容する粉体収容部１０と、粉体収容部１０に収容されている粉体を切り出して外部に送り出す粉体送出部２０と、粉体収容部１０と粉体送出部２０との荷重を測定する荷重測定部３０と、粉体送出部２０及び荷重測定部３０と電気的に接続され、粉体収容部１０に収容されている粉体の外部への送り出し量を制御する制御部４０とを備える。

粉体供給装置１は、荷重測定部３０によって粉体収容部１０と粉体送出部２０との荷重を測定し、粉体送出部２０によって外部に送り出される粉体の減少量を測定して、粉体供給量を算出するロスインウェイト式である。

本実施形態に係る粉体供給装置１において、対象となる粉体の種類は、特に限定されない。例えば、小麦粉、セメント、粉末状の分析試料、粉末状の薬剤等が挙げられる。

〔粉体収容部１０〕
粉体収容部１０は、図１に示すように、漏斗状に形成され、重力方向の上方に向けて開口１０Ａが形成されるとともに、下方が粉体送出部２０と連通する。開口１０Ａから投入された粉体は、重力に従って落下し、粉体送出部２０に向けて所定量切り出される。

〔粉体送出部２０〕
粉体送出部２０の種類は特に限定されるものでなく、スクリューフィーダー、オーガ式フィーダー等が挙げられる。中でも、粉体を一定流量で連続的に搬送でき、搬送方向を容易に変更できることから、粉体送出部２０は、スクリューフィーダーであることが好ましい。

以下では、粉体送出部２０がスクリューフィーダーである場合について説明する。図１に示すように、粉体送出部２０は、筒体２１と、筒体２１に収容されるスクリュー２２と、スクリュー２２を駆動する駆動部材２３とを有する。

［筒体２１］
筒体２１は、Ｌ字と逆Ｌ字を組み合わせた形状をしており、長手方向が水平方向になるように形成される。Ｌ字状となっている箇所の端部では、重力方向の上方に向けて入口２１Ａが形成され、重力方向の上方が粉体収容部１０と連通する。そして、逆Ｌ字状となっている箇所の端部では、下方に向けて出口２１Ｂが形成され、筒体２１の内部を通過した粉体の筒体２１の外部への送り出しを可能にする。

［スクリュー２２］
スクリュー２２は、回転軸２２１と、回転軸２２１を中心軸としてらせん状に形成される羽部２２２とを有する。スクリュー２２は、駆動部材２３が作動すると回転駆動を開始し、入口２１Ａから流入した粉体を羽部２２２に押しつけながら、粉体を筒体２１の出口２１Ｂに向けて一定流量で連続的に送り出す。

本実施形態では、スクリュー２２が正回転すると、スクリュー２２が粉体を入口２１Ａから出口２１Ｂに向けて搬送し、スクリュー２２が逆回転すると、スクリュー２２が粉体を出口２１Ｂから入口２１Ａに向けて搬送するものとして説明する。

本実施形態において、スクリュー２２は、１本であるものとして説明しているが、これに限るものではない。スクリュー２２の本数は、複数であってもよい。図示は省略するが、粉体送出部２０は、粉体収容部１０にある粉体を入口２１Ａから筒体２１の内部に向けて切り出す切り出しスクリューと、切り出しスクリューの下方に設けられ、切り出しスクリューによって切り出された粉体を回収して出口２１Ｂに向けて搬送する回収スクリューとを有していてもよい。また、粉体送出部２０は、粉体収容部１０とスクリュー２２との間に粉体を分散させるための角状フレーム形の回転部材等が設置されていてもよい。

［駆動部材２３］
図２は、図１に記載の粉体供給装置１を左側面視したときの駆動部材２３等の内部構成を示す模式図の一例である。駆動部材２３は、スクリュー２２の回転軸２２１を収容する軸受部２３１と、軸受部２３１の側方に配置され、駆動モーター（図示せず）が収容される駆動部２３２と、軸受部２３１と駆動部２３２とを連結するベルトチェーン２３３とを有する。

駆動部材２３は、制御部４０から駆動開始の指令を受けると、駆動モーターの動作を開始する。そうすると、ベルトチェーン２３３が締まるとともに、駆動モーターの本体から延出される駆動軸２３４の回転を開始し、この駆動軸２３４の回転がベルトチェーン２３３を介して回転軸２２１に伝達され、スクリュー２２が回転駆動される。

〔荷重測定部３０〕
荷重測定部３０は、粉体送出部２０から加わる荷重を測定する。荷重測定部３０として、ロバーバル型、シャー型（せん断型）等が挙げられる。中でも、精度の点から、ロバーバル型ロードセルであることが好ましい。

以下では、荷重測定部３０がロバーバル型ロードセルである場合について説明する。図２に示すように、荷重測定部３０は、アルミ合金やステンレス鋼等の金属を含んで構成され、角棒状又は厚板状の起歪体３１と、起歪体３１に生じた歪みを測定する歪ゲージ３２とを有する。

［起歪体３１］
起歪体３１は、長手方向が水平方向であり、短手方向が重力方向であるように構成される。起歪体３１の一端３１Ａは、重力方向の上方に向けて延出し、粉体送出部２０に接する。起歪体３１の他端３１Ｂは、重力方向の下方に向けて延出し、片持ち梁状に固定されている。そして、起歪体３１の両長辺の略中央には、凹み３１Ｃが設けられている。

起歪体３１の略中央であって、上方及び下方に凹み３１Ｃが設けられている箇所には、ロバーバル機構３１０が形成される。ロバーバル機構３１０は、起歪体３１の長手方向に延在する長孔３１０Ａと、長孔３１０Ａの長手方向両端に形成され、起歪体３１の短手方向の孔の大きさが同じ方向における長孔３１０Ａの大きさよりも大きい略楕円形の楕円孔３１０Ｂ、３１０Ｃとを含んで構成される。

起歪体３１の略中央には、凹み３１Ｃ、長孔３１０Ａ及び楕円孔３１０Ｂ、３１０Ｃが設けられているため、起歪体３１の長手方向略中央の短手方向における金属の肉厚は、起歪体３１の長手方向両側方の短手方向における金属の肉厚よりも短い。中でも、起歪体３１の短手方向における楕円孔３１０Ｂ、３１０Ｃの大きさは、同じ方向における長孔３１０Ａの大きさよりも大きいため、楕円孔３１０Ｂ、３１０Ｃが設けられている箇所の短手方向における金属の肉厚は、起歪体３１全体の中で最も小さい。また、起歪体３１の他端３１Ｂは、片持ち梁状に固定されている。そのため、片持ち支持された起歪体３１の一端３１Ａに荷重が加わると、起歪体３１は、一端３１Ａが下がる方向に弾性的に撓み変形し、起歪体３１の上面及び下面、特にロバーバル機構３１０の近傍に引張歪又は圧縮歪が生じる。

［歪ゲージ３２］
歪ゲージ３２は、起歪体３１の略中央に設けられた凹み３１Ｃのうち、ロバーバル機構３１０の楕円孔３１０Ｂ、３１０Ｃによって最も薄肉状に形成された箇所に貼着される。

上述した通り、片持ち支持された起歪体３１の一端３１Ａに荷重が加わると、特にロバーバル機構３１０の近傍に引張歪又は圧縮歪が生じる。そして、引張歪又は圧縮歪は、歪ゲージ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄによって検出される。そしてその歪の大きさが、加えられた荷重に対応する。よって、荷重測定部３０は、粉体送出部２０から加わる荷重の測定を可能にする。

なお、起歪体３１を両持ち支持するようにした両持ち梁状タイプのロードセルも知られており、このような両持ち梁状タイプのロードセルであれば、粉体送出部２０の歪みによる影響は少ないと考えられるが、コストや精度の点から好ましくない。

また、上述したように、本実施形態では、粉体送出部２０の歪みによる粉体送出部２０の重心位置の移動方向が、荷重測定部３０（ロードセル）の長手方向と同一方向であるため、スクリュー２２の駆動時に、荷重測定部３０が粉体送出部２０の歪みによる影響を受けやすい。一方、粉体送出部２０の重心位置の移動方向が、荷重測定部３０（ロードセル）の長手方向と直交する場合には、荷重測定部３０は粉体送出部２０の歪みによる影響を受けにくいと考えられる。しかし、このような構成にすると、粉体送出部２０の長手方向（スクリュー２２の回転軸方向）端部にある出口２１Ｂから粉体を排出するたびに、その反動により発生する振動が荷重測定部３０の測定精度に影響を与える恐れがある。よって、本実施形態に係る粉体供給装置１のように、粉体送出部２０の長手方向と荷重測定部３０（ロードセル）の長手方向とが同一でないことが好ましい。

〔制御部４０〕
図１に戻る。制御部４０は、粉体送出部２０及び荷重測定部３０と電気的に接続されて信号のやり取りを行い、粉体収容部１０に収容されている粉体の外部への送り出し量等を制御する。制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１、記憶部４２、タイマ４３等を含む演算処理装置を含んで構成されている。

［ＣＰＵ４１］
ＣＰＵ４１は、中央演算処理装置であり、プログラムにしたがって種々の処理を実行する。

［記憶部４２］
記憶部４２には、ＣＰＵ４１により実行される各種処理の制御プログラム等が記憶される。

荷重測定部１３０の風袋引きを行うタイミングを定めるため、記憶部４２には、制御プログラムのほか、粉体送出部２０の駆動の開始を指令してから、駆動部材２３に対して、粉体送出部２０の駆動をいったん停止することを指令するまでの所定時間が予め記憶されていることが好ましい。

上述したように、スクリュー２２の駆動が開始すると、粉体送出部２０に歪みが生じ、荷重測定部３０によって測定される荷重が変化する。そのため、粉体供給装置１の利用に先立って、この荷重測定部３０によって測定される変化量の経時変化を測定し、該測定の結果から、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間を見出し、その時間以上の所定時間が予め記憶部４２に記憶されているのが好ましい。

所定時間の下限は、粉体送出部２０の駆動の開始を指令してから、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上であれば特に限定されない。所定時間が短すぎると、粉体の供給量を精度よく計量できない可能性があるため、好ましくない。

所定時間の上限は、特に限定されない。とはいうものの、風袋引き前に筒体２１内の粉体が出口２１Ｂから排出されてしまうのを防ぐため、変化量が初めて極大になるタイミングからの時間が短いほど好ましく、変化量が初めて極大になるタイミング直後であることが特に好ましい。

［タイマ４３］
タイマ４３は、ＣＰＵ４１が粉体送出部２０の駆動の開始を指令してからの経過時間を計測可能に設けられる。タイマ４３の計測値によって、ＣＰＵ４１が粉体送出部２０の駆動の開始を指令してからの経過時間が記憶部４２に記憶されている所定時間を経過したか否かを判別できる。

図３に移り、粉体供給装置１における粉体送出部２０、荷重測定部３０及び制御部４０の電気的構成のブロック図を参照しながら、制御部４０の機能について説明する。

制御部４０は、開始指令手段４０Ａと、停止指令手段４０Ｂと、風袋引き指令手段４０Ｃと、開始再指令手段４０Ｄとして機能する。その他、制御部４０は、重量計測手段４０Ｅ、停止再指令手段４０Ｆ、粉体排出手段４０Ｇとしても機能することが好ましい。重量計測手段４０Ｅ、停止再指令手段４０Ｆ、粉体排出手段４０Ｇについては、後に説明する。

［開始指令手段４０Ａ］
開始指令手段４０Ａは、粉体供給装置１の管理者からの指令操作等に応じて、駆動部材２３に対して、スクリュー２２の駆動の開始を指令する。指令操作の態様は特に限定されるものでなく、例えば、キーボード（図示せず）の操作、マウス（図示せず）の操作、タッチパネル（図示せず）の操作等が挙げられる。キーボード等が操作されると、その操作をセンサ（図示せず）が検知し、センサからＣＰＵ４１に向けて、管理者が指令操作したことをセンサが検知したことを示す指令信号が送信される。そして、ＣＰＵ４１は、その指令信号を受信したことに応じて、駆動部材２３に対して、スクリュー２２の駆動の開始を指令する開始指令信号を送信する。

［停止指令手段４０Ｂ］
開始指令手段４０Ａが開始指令信号を送信すると、タイマ４３による時間の計測を開始する。停止指令手段４０Ｂは、タイマ４３の計測時間が、予め記憶部４２に記憶されている所定時間に達した時点で、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動の停止を指令する停止指令信号を送信し、スクリュー２２の駆動を停止させる。「所定時間」については、後に説明する。

［風袋引き指令手段４０Ｃ］
停止指令手段４０Ｂが停止指令信号を送信すると、風袋引き指令手段４０Ｃは、荷重測定部３０に対して風袋引きを指令する風袋引き指令信号を送信する。なお、風袋引き指令手段４０Ｃが風袋引き信号を送信するとき、粉体供給装置１の筒体２１の内部には若干の粉体が存在するが、粉体が外部に排出されることはない。

［開始再指令手段４０Ｄ］
風袋引き指令手段４０Ｃが風袋引き指令信号を送信すると、開始再指令手段４０Ｄは、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動の開始を再び指令する駆動開始再指令信号を送信し、スクリュー２２の駆動を開始する。

ところで、従来技術において図１２を参照しながら説明したように、駆動部材２３（スクリュー２２）が駆動を開始すると、粉体送出部２０に歪みが生じる。そして、駆動部材２３が駆動を停止すると、粉体送出部２０の歪みが収まるものの、荷重測定部３０の計量値が安定するまでには、長時間（例えば、１５分程度）を要する。

そのため、停止指令手段４０Ｂが停止指令信号を送信してから、風袋引き指令手段４０Ｃが風袋引き指令信号を送信するまでの間の制御部４０の処理時間は、駆動部材２３及び荷重測定部３０の動作に影響を及ぼさない限りにおいて、可能な限り短いことが好ましい。具体的に、停止指令手段４０Ｂが停止指令信号を送信してから、風袋引き指令手段４０Ｃが風袋引き指令信号を送信するまでの間の制御部４０の処理時間は、１０秒以下であることが好ましく、１秒以下であることがより好ましい。

このように、粉体供給装置１では、スクリュー２２が駆動され、粉体送出部２０の歪みが生じた状態で風袋引きが行われるので、粉体送出部２０の歪みによる荷重測定部３０の計量値への影響を相殺でき、荷重測定部３０は粉体供給装置１の減量を精度よく測定することができる。よって、本実施形態に係る粉体供給装置１は、対象が分析装置に供給される粉体であっても、スクリュー２２の駆動開始時の計量誤差に関わらず、粉体の供給量を精度よく計量することができる。そして、粉体供給装置１においては、荷重測定部３０の形状が片持ち梁状であり、また、制御部４０による制御動作の態様を変更することで、粉体送出部２０の歪みによる荷重測定部３０の計量値への影響を相殺しているため、既存の装置構成を変更する場合に比べ低コストである。

＜分析試料供給装置５０＞
本実施形態に係る粉体供給装置１は、スクリュー２２の駆動開始が指令される頻度が多い場合に用いることが好適である。

例えば、供給対象となる粉体が分析装置に供給される分析試料である場合、一計量動作毎にスクリュー２２が停止され、一計量動作毎に分析に要する時間分のインターバルが設けられる。そのため、スクリュー２２の駆動開始が指令される頻度が多く、駆動開始時の計量誤差を無視できない。

そのため、供給対象となる粉体は、分析装置に供給される分析試料であることが好ましい。

分析試料である粉体としては、飛灰等が挙げられる。一般に、都市ごみ廃棄物焼却炉、産業廃棄物焼却炉、発電ボイラ、炭化炉、民間工場等の燃焼施設において発生する塩化水素や硫黄酸化物を含む排ガスは、水酸化カルシウム等のアルカリ剤で処理された後、バグフィルター等の集塵機を経由して煙突から排出される。一方、集塵機で集塵された飛灰は、有害な鉛、銅等の重金属を含有しており、重金属固定剤によって重金属の安定化処理がなされ、その後、埋立処分される。飛灰中の重金属の性状（種類や含有量）は、焼却される廃棄物の種類によって変わるので、飛灰中に添加される重金属固定材の量も変える必要がある。このため、所定量の飛灰を試料として取り出してこれを分析装置に供給し、全体の飛灰に対する重金属固定材の適正な添加量を決定している。

以下、図４を参照しながら、本実施形態に係る分析試料供給装置５０の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る分析試料供給装置５０を正面視したときの模式図の一例である。なお、図４中、上述した部材と同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。

分析試料供給装置５０は、上述した粉体供給装置１のほか、溶媒が収容されており、粉体送出部２０から送り出される試料となる粉体を溶解する溶解部５１と、溶解部５１内の試料溶液を分析試料として取り出す分析試料取出部５２とを含んで構成される。

〔溶解部５１〕
上記溶解部５１は、溶媒が収容され、粉体送出部２０から送り出される粉体を受け入れる溶解槽５１Ａと、溶解槽５１Ａに収容されている溶媒と粉体送出部２０から送り出される粉体とを撹拌する撹拌機５１Ｂとを有する。

粉体供給装置１と溶解部５１との位置関係は特に限定されないが、溶解槽５１Ａにおいて、粉体送出部２０から送り出される粉体を容易に受け入れ可能にするため、溶解槽５１Ａの開口が粉体送出部２０の出口２１Ｂの直下にあることが好ましい。そして、必要に応じて、粉体供給装置１が架台６０の上に配置されていてもよい。

溶解部５１は、粉体送出部２０から出口２１Ｂを介して溶解槽５１Ａ内に供給された所定量の試料と、図示しない水供給部から溶解槽５１Ａ内に供給された所定量の純水とを撹拌機５１Ｂにより撹拌混合し、試料溶液を調製する。必要に応じて、溶解部５１には、溶解槽５１Ａ内の試料溶液の溶解還元電位やｐＨを測定する測定器等が設置される。

〔分析試料取出部５２〕
分析試料取出部５２は、例えばポンプであり、溶解槽５１Ａ内の試料溶液を所定量取り出す機能を有する。分析試料取出部５２によって取り出された試料溶液は、分析装置７０に供給される。

[分析装置７０]
分析装置７０では、試料溶液の分析が行われる。分析装置７０の種類は、特に限定されるものではなく、試料の性状によって適宜選択されればよい。試料が飛灰であれば、アルカリ度分析装置、蛍光Ｘ線分析装置、誘導結合プラズマ発光分光分析装置、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析装置等が挙げられる。

〔制御部４０〕
続いて、図３及び図４を参照しながら、粉体供給装置１を分析試料供給装置５０の一構成要素とした場合における制御部４０の構成について説明する。制御部４０は、粉体送出部２０及び荷重測定部３０のほか、溶解部５１及び分析装置７０とも電気的に接続されて信号のやり取りを行う。これにより、制御部４０は、溶解部５１における試料溶液の溶解還元電位、ｐＨ等の測定結果を示す信号や、分析装置７０における分析の進行状況及び分析データを示す信号を受信できる。

制御部４０は、開始指令手段４０Ａ、停止指令手段４０Ｂ、風袋引き指令手段４０Ｃ、及び開始再指令手段４０Ｄに加え、重量計測手段４０Ｅ及び停止再指令手段４０Ｆを有する。また、必須の構成ではないが、制御部４０は、粉体排出手段４０Ｇを有することが好ましい。

［重量計測手段４０Ｅ］
荷重測定部３０が測定結果を制御部４０に送信し、制御部４０がその測定結果を受信したことに応じて、重量計測手段４０Ｅは、荷重測定部３０の測定結果から、粉体が粉体送出部２０から溶解部５１に送り出された重量を計測する。

［停止再指令手段４０Ｆ］
停止再指令手段４０Ｆは、開始再指令手段４０Ｄによってスクリュー２２の駆動の開始が再び指令されてから、重量計測手段４０Ｅによって計測される重量が所定値（溶解部５１において試料溶液を調製するために必要な粉体の重量）に達した場合に、駆動部材２３に対して、スクリュー２２の駆動の停止を再び指令する停止再指令信号を送信する。

上記構成の分析試料供給装置５０では、上述したように、制御部４０によって精度よく計量された所定量の試料が溶解部５１に供給されるので、分析装置７０により試料の性状を精度よく分析することが可能である。

［粉体排出手段４０Ｇ］
粉体排出手段４０Ｇは、駆動部材２３に対し、粉体収容部１０に収容されている粉体を外部に送り出す方向とは反対の方向にスクリュー２２を回転するよう指令し、筒体２１の内部に残っている粉体を溶解部５１とは別の場所に排出する機能を有する。

上記構成の分析試料供給装置５０では、風袋引き指令手段４０Ｃによって荷重測定部３０の風袋引きが指令される前に、溶解部５１へ試料が供給されると、重量計測手段４０Ｅによって試料の重量を精度よく計測することが困難である。そこで、制御部４０は、粉体排出手段４０Ｇをさらに有することが好ましい。

別の場所とは、出口２１Ｂとは別の箇所であれば、特に限定されない。例えば、粉体収容部１０であってもよいし、筒体２１に別途設けられた図示しない排出口であってもよい。

そして、制御部４０は、開始指令手段４０Ａによるスクリュー２２の回転開始の指令から、停止指令手段４０Ｂによるスクリュー２２の回転停止の指令までの間のスクリュー２２の回転速度をＲ_１（回／秒）とし、その間のスクリュー２２の回転時間をＴ_１（秒）とし、粉体排出手段４０Ｇによる飛灰の排出が行われている間のスクリュー２２の逆回転速度をＲ_２（回／秒）とし、その間のスクリュー２２の逆回転時間をＴ_２（秒）とするとき、下記式（１）を充足するように、駆動部材２３を制御することが好ましい。
０．０１≦Ｔ_１≦Ｒ_２×Ｔ_２÷Ｒ_１ ・・・（１）

また、制御部４０は、粉体排出手段４０Ｇにより、筒体２１内に残っている試料を全て排出するのに要するスクリュー２２の逆回転時間をＴ_２０（秒）とするとき、下記式（２）を充足するようにすることがより好ましい。
Ｔ_２≦Ｔ_２０ ・・・（２）

これにより、風袋引き指令手段４０Ｃによって荷重測定部３０の風袋引きが指令される前に、開始指令手段４０Ａによってスクリュー２２が正回転しても、粉体送出部２０内の試料が送出口２４から溶解漕３に供給されることを防止する。これにより、重量計測手段４０Ｅによって試料の重量を精度よく計測することができる。

＜粉体供給方法＞
次に、本実施形態に係る粉体供給方法について説明する。

本実施形態に係る粉体供給方法は、所定量の粉体を上述した粉体供給装置１から供給する粉体供給方法であって、粉体送出部材であるスクリュー２２の駆動を開始する駆動開始工程と、スクリュー２２の駆動の開始後、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が経過した場合に、スクリュー２２の駆動を停止する駆動停止工程と、荷重測定部３０の風袋引きを行う風袋引き工程と、風袋引きの後、スクリュー２２の駆動を再び開始する駆動再開始工程とを含む。

また、本実施形態に係る粉体供給方法は、駆動開始工程に先立ち、スクリュー２２の駆動を開始し、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量の経時変化を測定し、測定の結果から、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間を予め定める設定工程をさらに含むことが好ましい。

本実施形態に係る粉体供給方法によれば、上述したように、対象が分析装置７０に供給される粉体であっても、スクリュー２２の駆動開始時の計量誤差に関わらず、粉体の供給量を精度よく計量することができる。

以下、粉体である飛灰（試料）を溶解部５１へ供給し、分析装置７０による分析を行う粉体供給方法について、図５に示すフローチャートを基に説明する。

まず、制御部４０は、予め記憶部４２に記憶されているプログラムに基づき、又は外部から入力された情報に基づき、試料の計量の開始に関する指示信号を受信する（ステップＳ１）。

次いで、開始指令手段４０Ａは、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動（正回転）の開始を指令する駆動開始信号を送信し、試料を収容する粉体収容部１０から試料の切り出しを開始する（駆動開始工程・ステップＳ２）。

次いで、制御部４０は、タイマ４３の計測値を参照し、駆動部材２３の駆動の開始を指令してから、記憶部４２に記憶されている所定時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理において、所定時間が経過したと制御部４０が判別した場合（ステップＳ３でＹＥＳ判定の場合）、制御部４０は、処理をステップＳ４に移す。一方、ステップＳ３の処理において、所定時間が経過していないと制御部４０が判別した場合（ステップＳ３でＮＯ判定の場合）、制御部４０は、ステップＳ３の処理を繰り返す。

ステップＳ３でＹＥＳ判定の場合、停止指令手段４０Ｂは、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動の停止を指令する駆動停止信号を送信し、試料の切り出しを停止させる（駆動停止工程・ステップＳ４）。

次いで、風袋引き手段４０Ｃは、荷重測定部３０に対して風袋引き指令信号を送信し、荷重測定部３０に対し、風袋引きを行うことを指令する（風袋引き工程・ステップＳ５）。

次いで、開始再指令手段４０Ｄは、風袋引き手段４０Ｃからの風袋引き指令信号に応じて、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動の開始を再び指令する開始再指令信号を送信する（駆動再開始工程・ステップＳ６）。これにより、粉体収容部１０からの試料の切り出しが再び開始され、粉体収容部１０から切り出された試料が溶解部５１へ一定の流量で供給される。

次いで、荷重測定部３０は、粉体送出部２０から加わる荷重を測定し、測定結果を示す信号を制御部４０に送信する。そして、制御部４０は、荷重測定部３０にから送信された信号を受信する（ステップＳ７）。

次いで、制御部４０は、荷重測定部３０の計量値（減少値）が所定量以上になったか否かを判別する（ステップＳ８）。所定量は、予め定められた設定値であれば特に限定されるものでない。例えば、粉体が分析試料である場合は、所定量は、試料の分析を行うために必要な粉体の重量である。

ステップＳ８の処理において、荷重測定部３０の計量値（減少値）が所定量以上になったと制御部４０が判別した場合（ステップＳ８でＹＥＳ判定の場合）、制御部４０は、処理をステップＳ９に移す。一方、ステップＳ８の処理において、荷重測定部３０の計量値（減少値）が所定量以上になっていないと制御部４０が判別した場合（ステップＳ８でＮＯ判定の場合）、制御部４０は、処理をステップＳ７に移し、ステップＳ７及びステップＳ８の処理を繰り返す。

ステップＳ８でＹＥＳ判定の場合、停止再指令手段４０Ｆは、駆動部材２３に対してスクリュー２２の駆動の停止を再び指令する停止再指令信号を送信する（ステップＳ９）。駆動部材２３は、停止再指令信号を受信したことに応じて、切り出し動作を停止する。

次いで、制御部４０は、溶解部５１に対して試料計量完了信号を送信して、試料の計量を一旦終了し、待機する（ステップＳ１０）。

次いで、制御部４０は、分析装置７０での分析が終了したか否かを判別する（ステップＳ１１）。この処理は、制御部４０が分析装置７０から分析終了信号を受信したか否かを判別することによって行われる。ステップＳ１１の処理において、分析装置７０での分析が終了したと制御部４０が判別した場合（ステップＳ１１でＹＥＳ判定の場合）、制御部４０は、処理をステップＳ１２に移す。一方、ステップＳ１１の処理において、分析装置７０での分析が終了していないと制御部４０が判別した場合（ステップＳ１１でＮＯ判定の場合）、制御部４０は、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

ステップＳ１１でＹＥＳ判定の場合、粉体排出手段４０Ｇは、駆動部材２３に対して逆回転指令信号を送信して、スクリュー２２を逆回転させ、筒体２１から残試料を排出する（残試料排出工程・ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の処理後、次の試料の計量を開始するために、制御部４０は、上述したステップＳ１〜ステップＳ１２の工程に進むか、一連の工程を終了する。

制御部４０は、残試料を排出する工程（ステップＳ１２）において、上述したように、粉体排出手段４０Ｇによる飛灰の排出が行われている間のスクリュー２２の逆回転速度をＲ_２（回／秒）とし、その間のスクリュー２２の逆回転時間をＴ_２（秒）とするとき、上記式（１）を充足するように、駆動部材２３を制御することが好ましい。なお、図５中、上述した設定工程は、省略しているが、駆動開始工程（ステップＳ１及びステップＳ２）に先だって予め行われている。

図５のフローチャートには図示しないが、ステップＳ８でＹＥＳ判定の場合、溶解部５１では、予め設定された条件（試料濃度、温度等）により、試料を純水に溶解させて試料溶液を調製する。溶解部５１で試料溶液の調製が終わると、溶解部５１から試料溶液調製終了信号が送信される。試料溶液調製終了信号が送信されると、分析試料取出部５２は、所望の条件に応じて溶解部５１から所定量の試料溶液を取り出し、分析装置７０に所定量の試料溶液を投入し、残りの試料溶液を排水する。そして、分析試料取出部５２は、分析工程開始信号を送信する。分析装置７０に対して分析工程開始信号が送信されると、分析装置７０は、所望の条件に応じて、試料の性状の分析を開始し、その結果を表示装置に表示する。分析装置７０は、試料の分析を終えると、制御部４０に対し、分析工程終了信号を送信する。

溶解部５１、分析試料取出部５２、分析装置７０による一連の工程は、図示しない表示装置に表示されてもよい。また、これら溶解部５１、分析試料取出部５２、及び分析装置７０による一連の工程は、制御部４０とは別の制御部による制御によって行われてもよく、また、粉体供給装置１の管理者からの指令操作等に応じて行われてもよい。

＜予備試験＞粉体送出部材２０による駆動の開始後における、荷重測定部（ロードセル）３０によって測定される荷重の変化量の測定

〔予備試験１〕
図１に記載の粉体供給装置１において、粉体送出部２０による駆動の開始後における、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量を測定した。試料は、都市ゴミの焼却飛灰とした。また、粉体送出部材２０におけるスクリュー２２の回転速度Ｒ_１を２５ｒｐｍとした。

結果を図６に示す。図６の横軸は、粉体送出部２０による駆動を開始してから経過した経過時間（単位：分）であり、縦軸は、荷重測定部３０の計量値（単位：ｇ）である。図７の横軸は、粉体送出部２０による駆動を開始してから経過した経過時間（単位：秒）であり、縦軸は、荷重測定部３０の計量値（単位：ｇ）である。図６及び図７から、スクリュー２２の駆動を開始すると、荷重測定部３０の計量値が上昇し、スクリュー２２の駆動から２秒が経過すると、荷重測定部３０の計量値が極大に達することが確認された。

〔予備試験２〕
図１に記載の粉体供給装置１において、粉体送出部２０による駆動を開始した。試料及び駆動条件は、予備試験１と同じである。その後、粉体送出部２０による駆動を開始してから２秒後に、粉体送出部２０による駆動を停止した。そして、粉体送出部２０による駆動の開始後における、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量を測定した。

結果を図８に示す。図８の横軸は、粉体送出部２０による駆動を開始してから経過した経過時間（単位：分）であり、縦軸は、荷重測定部３０の変化量である。図１２から、スクリュー２２の駆動を開始状態から停止状態に切り換えると、その後の荷重測定部３０の計量値に揺らぎが生じ、荷重測定部３０の計量値が安定するまでには、およそ１５分程度を要することが確認された。

荷重測定部３０の計量値に揺らぎが生じるのは、以下の通りであると推察される。
駆動部材２３の駆動を開始しようとすると、スクリュー２２の回転軸２２１と駆動モーターの駆動軸２３４とを連結するベルトチェーン２３３が締まり、矢印Ａ方向に回転する。他方、スクリュー２２の回転軸２２１と駆動モーターの駆動軸２３４との間の距離Ｘが図矢印Ｂ方向にわずかに縮まり、粉体送出部２０の重心位置が矢印Ｃで示すように移動する。その結果、粉体送出部２０に歪みが生じる。

一方、駆動部材２３の駆動を停止すると、スクリュー２２の回転軸２２１と駆動モーターの駆動軸２３４とを連結するベルトチェーン２３３が緩みスクリュー２２の回転軸２２１と駆動モーターの駆動軸２３４との間の距離Ｘが矢印Ｂ方向とは反対方向に戻り、粉体送出部２０の重心位置が元の位置に戻るが、粉体送出部２０に歪みがその反動から元に戻るまでにはおおよそ１５分程度かかる。

そして、荷重測定部３０は、片持ち梁状に固定されている。そのため、荷重測定部３０は、粉体送出部２０の駆動状態が切り換えられる際、長手方向で重心位置の移動があることを検知する。

よって、荷重測定部３０の計量値に揺らぎが生じると推察される。

＜本試験＞風袋引きのタイミングの比較
〔実施例〕
図４に記載の分析試料供給装置５０において、図５に示すフローチャートにしたがって飛灰（試料）の計量を行い、分析装置７０により分析を行った。本実施例において、各条件は、下記の通りである。

（１）試料は、都市ゴミの焼却飛灰である。
（２）１回の計量で、１５ｇの飛灰を計量した。
（３）駆動開始工程（ステップＳ２）では、スクリュー２２の回転速度Ｒ_１を２５ｒｐｍとし、回転方向を正回転（スクリュー２２が粉体を入口２１Ａから出口２１Ｂに向けて搬送する方向）とした。
（４）予備試験より、スクリュー２２の駆動を開始してから、荷重測定部３０によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間は、２秒であることが確認された。そこで、駆動開始工程（ステップＳ２）におけるスクリュー２２の回転時間Ｔ_１は、２秒間とした。
（５）駆動再開始工程（ステップＳ６）では、スクリュー２２の回転速度を２５ｒｐｍとし、回転方向を正回転とした。
（６）分析装置は、アルカリ度分析装置である。分析に必要なインターバル時間は、３０分であった。
（７）分析の終了に応じて、残試料排出工程（ステップＳ１２）を行った。残試料排出工程（ステップＳ１２）では、スクリュー２２の回転速度Ｒ_２を２５ｒｐｍとし、回転方向を逆回転（スクリュー２２が粉体を出口２１Ｂから入口２１Ａに向けて搬送する方向）とした。スクリュー２２の回転時間Ｔ_２は、２秒間とした。
（８）残試料排出工程（ステップＳ１２）の後、再び、上記（１）〜（７）を繰り返した。繰り返し回数は、２０回とした。

〔比較例〕
図４に記載の分析試料供給装置５０において、図１１に示すフローチャートにしたがって飛灰（試料）の計量を行い、分析装置７０により分析を行った。実施例と比較例とを対比すると、荷重測定部３０の風袋引きのタイミングが異なり、他の条件は、同じである。

〔結果及び考察〕
実施例における、測定結果を下記の表１に示す。

表１の結果から、実施例における測定結果の平均値は１４．９６ｇであり、変動係数は４．６０％であった。実施例及び比較例の変動係数を図９に示す。
なお、標準偏差は、測定結果の平均値をＸ、ｎ回目の測定結果をｘ_ｎとして、下式により算出した。変動係数は標準偏差を平均値で割った値である。
標準偏差＝（Σ（ｘ_ｎ−Ｘ）^２／ｎ）^１／２

図９の結果から、スクリュー２２の駆動を開始し該駆動を停止した後に、風袋引きを行った実施例では、スクリュー２２の駆動を開始する前に風袋引きを行った比較例に比べ試料を精度よく計量することができ、結果にばらつきが少ないことが確認された。

粉体供給装置１が小麦粉等の原料を袋詰めする袋詰め装置であれば、計量の操作間隔が空けられず計量が行われるため、粉体送出部２０の駆動開始及び駆動停止を切り換える頻度は、１日数回程度と少ない。そして、いったん粉体送出部２０の駆動を停止したら、次に粉体送出部２０の駆動を開始するのは、粉体送出部２０の駆動を停止してから１５分以上後である。そのため、粉体送出部２０の駆動状態の切り換え後、荷重測定部３０の計量値に揺らぎが生じるとしても、次に粉体送出部２０の駆動を開始するのは、荷重測定部３０の計量値が安定した後であるため、荷重測定部３０の計量値の揺らぎを無視できる。

しかしながら、計量対象が、焼却灰等のように分析装置に供給される粉体である場合、一計量動作毎に切り出し装置が停止され、一計量動作毎に分析に要する時間分のインターバルが設けられる。そして、一計量動作毎に分析に要する時間が、荷重測定部３０の計量値の揺らぎが収まるのに要する時間よりも短い場合もある。そのため、次に粉体送出部２０の駆動を開始するのは、荷重測定部３０の計量値が安定した前であることもあり、分析を効率よく行うには、荷重測定部３０の計量値の揺らぎを無視できない。

また、焼却灰等は、水に溶かして成分・性状（アルカリ度等）を分析する用途に用いられるため、分析結果の精度を高めるという点においても、荷重測定部３０の計量誤差を無視できない。

実施例の粉体供給装置１であれば、計量対象が、焼却灰等のように分析装置に供給される粉体であり、計量動作の間隔が短い場合であっても、高い精度で粉体を計量できる。

１ 粉体供給装置
１０ 粉体収容部
２０ 粉体送出部
２１ 筒体
２２ スクリュー
２３ 駆動部材
２３１ 軸受部
２３２ 駆動部
２３３ ベルトチェーン
２３４ 駆動軸
３０ 荷重測定部（ロードセル）
３１ 起歪体
３２ 歪ゲージ
４０ 制御部
５０ 分析試料供給装置
５１ 溶解部
５２ 分析試料取出部
６０ 架台
７０ 分析装置

Claims (7)

1. 粉体を収容する粉体収容部と、
   前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部と、
   片持ち梁状に固定され、前記粉体送出部から加わる荷重を測定する荷重測定部と、
   前記粉体送出部及び前記荷重測定部と電気的に接続され、前記粉体収容部に収容されている粉体の外部への送り出し量を制御する制御部とを備え、
   前記粉体送出部は、
   前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部材と、
   前記粉体送出部材を駆動する駆動部材とを有し、
   前記制御部は、
   前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の開始を指令する開始指令手段と、
   前記粉体送出部材の駆動の開始を指令してから、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が経過した場合に、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の停止を指令する停止指令手段と、
   前記開始指令手段による駆動の開始、及び前記停止指令手段による駆動の停止が行われた場合に、前記荷重測定部に対して、前記荷重測定部の風袋引きを指令する風袋引き指令手段と、
   前記風袋引きの指令に応じて、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の開始を再び指令する開始再指令手段とを有する、粉体供給装置。
2. 前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が予め記憶されている記憶部をさらに備える、請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の粉体供給装置と、
   溶媒が収容されており、前記粉体送出部から送り出される粉体を溶解する溶解部と、
   前記粉体の前記溶媒による溶解物を分析試料として取り出す分析試料取出部とをさらに備え、
   前記制御部は、
   前記荷重測定部の測定結果から、前記粉体が前記粉体送出部から前記溶解部に送り出された重量を計測する重量計測手段と、
   前記開始再指令手段による前記粉体送出部材の駆動の開始を再び指令してから、前記重量計測手段によって計測される重量が所定値に達した場合に、前記駆動部材に対して、前記粉体送出部材の駆動の停止を再び指令する停止再指令手段とを有する、分析試料供給装置。
4. 前記粉体送出部材は、所定の回転軸を軸として回転するスクリューを含み、
   前記制御部は、前記駆動部材に対し、前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す方向とは反対の方向に前記スクリューを回転するよう指令し、前記粉体送出部材の内部に残っている粉体を前記溶解部とは別の場所に排出する粉体排出手段をさらに有し、
   前記開始指令手段による前記スクリューの回転開始の指令から、前記停止指令手段による前記スクリューの回転停止の指令までの間の前記スクリューの回転速度をＲ_１（回／秒）とし、その間の前記スクリューの回転時間をＴ_１（秒）とし、前記粉体排出手段による前記粉体の排出が行われている間の前記スクリューの逆回転速度をＲ_２（回／秒）とし、その間の前記スクリューの逆回転時間をＴ_２（秒）とするとき、下記式（１）を充足する、請求項５に記載の分析試料供給装置。
   ０．０１≦Ｔ_１≦Ｒ_２×Ｔ_２÷Ｒ_１ ・・・（１）
5. 前記粉体排出手段により、前記粉体送出部材の内部に残っている粉体を全て排出するのに要する前記スクリューの逆回転時間をＴ_２０（秒）とするとき、下記式（２）を充足する、請求項４に記載の分析試料供給装置。
   Ｔ_２≦Ｔ_２０ ・・・（２）
6. 所定量の粉体を粉体供給装置から供給する粉体供給方法であって、
   前記粉体供給装置は、
   粉体を収容する粉体収容部と、
   前記粉体収容部に収容されている粉体を外部に送り出す粉体送出部と、
   片持ち梁状に固定され、前記粉体送出部から加わる荷重を測定する荷重測定部とを備え、
   前記方法は、
   前記粉体送出部材の駆動を開始する駆動開始工程と、
   前記粉体送出部材の駆動の開始後、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量が初めて極大になるまでに要する時間以上の所定時間が経過した場合に、前記粉体送出部材の駆動を停止する駆動停止工程と、
   前記荷重測定部の風袋引きを行う風袋引き工程と、
   前記風袋引きの後、前記粉体送出部材の駆動を再び開始する駆動再開始工程とを含む、粉体供給方法。
7. 前記駆動開始工程に先立ち、前記粉体送出部材の駆動を開始し、前記荷重測定部によって測定される荷重の変化量の経時変化を測定し、該測定の結果から前記所定時間を予め定める設定工程をさらに含む、請求項６に記載の粉体供給方法。

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