JP7356851B2 - 粉粒体の散布方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体の散布方法に関する。

種々の製品の製造において、連続搬送される基材等の被散布物に対して均一に粉粒体を散布させることが望まれている。このような課題を解決するために、本出願人は、ホッパーから排出された粉粒体を、搬送手段によって所定の一方向に搬送して散布する工程を備えた粉粒体の散布方法を提案した（特許文献１参照）。この方法は、ホッパー及び該ホッパー内に貯蔵されている前記粉粒体の全質量を連続して計量し、該全質量が閾値を下回ったら、該全質量が初期設定質量となるまで該ホッパー内に該粉粒体を補充する粉粒体補充操作と、前記全質量の単位時間当たりの変化量を測定し、該変化量に応じて前記搬送手段の搬送能力を制御することで、該搬送手段によって散布される前記粉粒体の単位時間当たりの散布量が、単位時間当たりの目標散布量と一致するようにする搬送能力制御操作とを独立して行うものである。

特開２０１７－９４２９４号公報

上述した散布方法は、連続搬送される被散布物に対して均一に粉粒体を散布させることができるものであるが、粉粒体の供給安定性を向上させ、且つ粉粒体散布後の被散布物の品質を更に向上させる点で改善の余地があった。

したがって、本発明は、従来技術を改良した粉粒体の散布方法を提供することを目的とする。

本発明は、ホッパーから排出された粉粒体を、搬送手段によって所定の一方向に搬送して散布する工程を備えた粉粒体の散布方法であって、
前記ホッパー及び該ホッパー内に貯蔵されている前記粉粒体の全質量を所定時間ｓ（秒）毎に計量し、計量した該全質量と、所定時間ｔ（秒）（ただし０＜ｓ＜ｔである。）前に計量した該全質量との差分を算出し、その差分をｔ（秒）で除することで、該全質量の単位時間当たりの変化量を測定し、該変化量に応じて前記搬送手段の搬送能力を制御することで、該搬送手段によって散布される前記粉粒体の単位時間当たりの散布量を、単位時間当たりの目標散布量と一致するようにする搬送能力制御操作を行い、
第１の前記搬送能力制御操作から所定時間ｕ（秒）（ただし、０＜ｓ≦ｕ＜ｔである。）後に、第１の前記搬送能力制御操作に連続して、第２の前記搬送能力制御操作を行う、粉粒体の散布方法を提供するものである。

本発明によれば、粉粒体の散布量を一定にして、粉粒体の散布を少ない誤差で且つ高い制御応答性で行うことができる。

図１は、本発明で用いられる粉粒体の散布装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。 図２は、ホッパー及び該ホッパー内に貯蔵される粉粒体の全質量の計測値に基づき、該全質量の単位時間当たりの変化量を算出する方法を説明する図である。 図３は、図１に示す粉粒体散布装置における排出口及びその近傍を模式的に示す側面図である。 図４（ａ）は、実施例１で行われた粉粒体の散布における実測散布量の経時変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は、比較例１で行われた粉粒体の散布における実測散布量の経時変化を示すグラフである。

以下、本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明に好適に用いられる粉粒体の散布装置の一実施形態が示されている。図１に示す散布装置１は、粉粒体Ｐを内部に一時的に貯蔵するホッパー２と、ホッパー２から排出された粉粒体Ｐを一方向（搬送方向Ｘ）に搬送して、連続搬送される基材１００上に散布する搬送手段３とを備えている。ホッパー２は、搬送手段３と、後述する受取手段３０との上方に位置している。基材１００は、例えば図１に示すように、搬送ロールやベルトコンベア等の公知の搬送装置により連続搬送することができる。なお、基材１００及びその搬送装置は、散布装置１を構成するものではない。

図１に示すホッパー２は、上底が下底より長い台形形状となっている貯蔵部２０と、該貯蔵部２０の下端に連接され、該側面視において長方形形状をなす直方体形状の排出部２１とを備える。貯蔵部２０は、その内部に空間を有し、該空間に粉粒体Ｐを一時的に貯蔵できるようになっている。粉粒体Ｐは、貯蔵部２０の上部開口を通じ、粉体供給装置９０によって貯蔵部２０内の空間に供給される。排出部２１は、その内部に形成された粉粒体Ｐの移動路２２と、排出部２１の下端に形成された粉粒体Ｐの排出口２３とを有する。貯蔵部２０の内部空間、移動路２２及び排出口２３はそれぞれ連通しており、移動路２２を介して、一時的に貯蔵された粉粒体Ｐを排出口２３から排出できるようになっている。

図１に示す搬送手段３は、ホッパー２から排出された粉粒体Ｐを受け取る平板状の受取手段３０と、受取手段３０を振動させる振動発生手段３１とを備える。搬送手段３は、粉粒体Ｐと接触する部位である受取手段３０の上面３０ａと、排出口２３との間に所定の間隔Ｇが形成されるように配置されている。振動発生手段３１は、粉粒体Ｐと接触しない部位である受取手段３０の下面３０ｂに固定されている。振動発生手段３１は、これを作動させて振動を発生させることによって、振動発生手段３１と接触している受取手段３０に振動を伝播させ、受取手段３０上の粉粒体Ｐを所定の方向（搬送方向Ｘ）に搬送できるようになっている。

振動発生手段３１としては、受取手段３０上の粉粒体Ｐを所望の一方向に搬送させ得る振動成分を発生可能なものであれば良く、例えば、圧電セラミック等の圧電素子、振動フィーダ等の公知の振動発生手段が挙げられる。中でも振動フィーダは、振動発生手段３１として好ましく用いられる。また、振動発生手段３１の振動数は、粉粒体の搬送性並びに散布の均一性及び定量性を向上させる観点から、好ましくは５０Ｈｚ以上、更に好ましくは１００Ｈｚ以上であり、そして、好ましくは５００Ｈｚ以下、更に好ましくは３００Ｈｚ以下である。より具体的には、好ましくは５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であり、更に好ましくは１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である。振動発生手段３１の振動数は、例えば後述する制御部４０によって制御することができる。

散布装置１は、振動発生手段３１に印加する電圧及び周波数を制御して、振動発生手段３１を作動させる制御部４０を備える。制御部４０は、振動発生手段３１の振動数及び振幅の少なくとも一方を制御して、受取手段３０上の粉粒体Ｐの搬送状態を制御する。詳細には、振動発生手段３１が作動しないように制御部４０によって制御されている場合には、受取手段３０は振動していないので、受取手段３０上の粉粒体Ｐの搬送は停止又は抑制されている。この状態から振動発生手段３１を作動させると、受取手段３０が振動を開始することによって、受取手段３０上の粉粒体Ｐの停止又は抑制が解除され、粉粒体Ｐは搬送方向Ｘに搬送される。その後、搬送された粉粒体Ｐは、図１に示すように、受取手段３０の端部から落下して、受取手段３０の下方を連続搬送されている基材１００上に散布される。

制御部４０は、上述のとおり、受取手段３０の振動数及び振幅の少なくとも一方を制御して、振動の強弱を制御する機能を有する。これに加えて、制御部４０は、後述する計量装置５０から送信された計量データを受信できるようになっている。更に制御部４０は、ホッパー２の貯蔵部２０上に設置されている粉体供給装置９０に接続されており、貯蔵部２０内への粉粒体Ｐの供給も制御する機能を有する。制御部４０としては、例えば制御処理用ソフトウエアがインストールされたコンピュータを用いることができる。

ホッパー２には、ホッパー２の質量と、ホッパー２内に貯蔵されている粉粒体Ｐの質量との合計である全質量を連続して計量可能な計量装置５０が取り付けられている。連続して計量可能とは、全質量の計量が経時的に行われることを指し、具体的には計量データのサンプリングタイムが１秒以下であることをいう。計量装置５０によって計量された全質量の計量データは、データが取得されるたびに、上述した制御部４０に送信され、該データに基づいて、受取手段３０の振動数及び振幅の少なくとも一方を制御したり、粉体供給装置９０による粉粒体Ｐの供給も制御したりできるようになっている。計量装置５０の具体例としては電気式計量器が挙げられ、具体的には、ロードセル式計量器や電磁式計量器、音叉式計量器等を用いることができる。

次に、散布装置１を用いて、連続搬送されるシート状の基材１００上に粉粒体Ｐを散布する方法について説明する。まず、ホッパー２内に貯留されている粉粒体Ｐを排出口２３から落下させ、搬送手段３の受取手段３０上に散布する。このとき、ホッパー２内の粉粒体Ｐの質量は粉粒体Ｐの落下に伴って次第に減少していく。ホッパー２内の粉粒体Ｐの質量Ｗｐは、ホッパー２の質量Ｗｈと、ホッパー２内に残存する粉粒体Ｐの質量Ｗｐとの合計である全質量Ｗｔの形で計量装置５０によって連続的に計量される。ホッパー２内の粉粒体Ｐの質量を容易に測定する観点から、全質量Ｗｔの連続計量に先立ち、粉粒体Ｐをホッパー２内に充填した状態での全質量Ｗｔを予め測定しておくことが好ましい。

次いで、搬送手段３における受取手段３０上に落下した粉粒体Ｐが、所定量で安定的に基材１００上に散布されるように、振動発生手段３１によって、受取手段３０に付与される振動を制御して、粉粒体Ｐの搬送能力の制御を行う。粉粒体Ｐの搬送能力とは、単位時間当たりに搬送される粉粒体の質量、及び粉粒体Ｐの搬送速度の少なくとも一方を指す。

振動発生手段３１による振動の制御は、具体的には以下の基準に従い行われることが好ましい。すなわち、全質量Ｗｔを連続的に測定し、全質量Ｗｔの単位時間当たりの変化量ΔＷを算出する。任意の時間における全質量をＷｔ１とし、該時間から所定時間ｔ経過する前の全質量をＷｔ２としたときに、変化量ΔＷは、各時間における全質量Ｗｔ１，Ｗｔ２の差分を所定時間ｔで除した「（Ｗｔ２－Ｗｔ１）／ｔ」の式として表される。上述のとおり、ホッパー２内の粉粒体Ｐの質量は粉粒体Ｐの落下に伴って次第に減少していくのに対して、ホッパー２自体の質量は不変であるから、各全質量Ｗｔ１，Ｗｔ２の大小関係は、所定時間ｔを経過する前の全質量Ｗｔ２のほうが大きく、「Ｗｔ１＜Ｗｔ２」の関係となる。このように算出される変化量ΔＷは、ホッパー２内に残存する粉粒体Ｐの質量Ｗｐの減少速度に等しい。

全質量Ｗｔの単位時間当たりの変化量ΔＷは、例えば以下の方法で算出することができる。すなわち、任意の時間における全質量Ｗｔ１を所定時間ｓ（秒）毎に計量し、計量した全質量Ｗｔ１と、所定時間ｔ（秒）（ただし、０（ゼロ）＜ｓ＜ｔである。）前に計量した全質量Ｗｔ２との差分を算出し、その値をｔ（秒）で除した値を変化量ΔＷと算出することができる。変化量ΔＷの具体例としては、図２に示すように、所定時間ｓを０．５秒とし、所定時間ｔを５秒としてそれぞれ設定して、０．５秒ごとに全質量Ｗｔを測定するとともに、最新の測定値である全質量Ｗｔ１と、５秒前の測定値である全質量Ｗｔ２との差分をとり、その差分を所定時間ｔ（同図では５秒）で除すことで、変化量ΔＷを算出することができる。

このように得られた変化量ΔＷに応じて、搬送手段３の搬送能力を制御し、該搬送手段３によって基材１００上に散布される粉粒体Ｐの単位時間当たりの散布量ΔＳを、単位時間当たりの目標散布量ΔＳｔに一致させる搬送能力制御操作を行う。搬送能力制御操作において、例えば散布量を単位時間当たりの質量に基づいて制御する場合には、変化量ΔＷと、散布量ΔＳとは同一のものとみなすことができる。搬送能力制御操作において、変化量ΔＷが目標散布量ΔＳｔよりも少ない場合には、搬送手段３の搬送能力を高めて、散布量ΔＳを増加させる操作を行う。また、変化量ΔＷが目標散布量ΔＳｔよりも多い場合には、搬送手段３の搬送能力を低くして散布量ΔＳを減少させる操作を行う。

本発明における粉粒体Ｐの搬送能力を制御する操作は、最新の搬送能力制御操作と、その直前に行われた搬送能力制御操作との間の時間ｕが、直前に行われた搬送能力制御操作において算出された変化量ΔＷに応じて変化するように制御されることを特徴の一つとしている。つまり、最新の搬送能力制御操作の直前に行われた搬送能力制御操作として行われる第１の搬送能力制御操作から所定時間ｕ（秒）（ただし、０＜ｓ≦ｕ＜ｔである。）後に、最新の搬送能力制御操作として行われる第２の搬送能力制御操作を行うものである。このような構成となっていることによって、直前に行われた搬送能力制御操作の結果が適切であったか否かを早期にモニタリングすることができるので、粉粒体の散布量をより早期に一定にすることができ、その結果、粉粒体供給を安定的に行うことができるとともに、粉粒体の散布を、ロスが少なく且つ散布誤差を低減させて安定的に行うことができる。以下の説明では、変化量ΔＷと、散布量ΔＳとを同一のものとして説明し、第１の搬送能力制御操作を「第１制御操作」ともいい、第１制御操作に連続して行われる第２の搬送能力制御操作を「第２制御操作」ともいう。

所定時間ｕ（秒）は、第１制御操作において制御された粉粒体Ｐの単位時間当たりの散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致していない場合には、短くなるように制御されることが好ましい。また、所定時間ｕ（秒）は、第１制御操作において制御された粉粒体Ｐの単位時間当たりの散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致している場合には、同一又は長くなるように制御されることも好ましい。これらの場合の所定時間ｕの制御は、いずれも制御部４０によって行うことができる。

散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致していない場合には、粉粒体の散布をより安定的に行う観点から、次の搬送能力制御操作をより早期に行って散布量ΔＳを制御する必要があるので、第１制御操作が行われたあと早期に第２制御操作が行われ、散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致するように制御される。一方、散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致している場合には、粉粒体の散布が安定的に行われているので、次の搬送能力制御操作は必ずしも早期に行う必要がない。したがって、後者の場合、時間ｕは、粉粒体散布におけるモニタリングの欠落が生じない最大時間であるｔ（秒）未満の時間で制御することができる。このような構成とすることによって、散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致していない場合には、変化量ΔＷを早期且つ精密に算出して、散布量ΔＳの制御を応答性高く行うことができるとともに、散布量ΔＳが目標散布量ΔＳｔと一致している場合には、制御部４０における演算負荷を少なくできるという利点を有する。なお、目標散布量ΔＳｔと一致するとは、目標散布量ΔＳｔを基準とする一定の範囲内に、散布量ΔＳが含まれることを包含する意味である。

図２は、粉粒体の質量計測と、粉粒体の散布量とに基づいて、時間ｕを制御する方法の具体例を示すグラフである。本実施形態においては、まず、目標散布量ΔＳｔを基準値として、基準値±（基準値×５％）の範囲の閾値を設定し、この範囲内に散布量ΔＳが含まれれば、目標散布量ΔＳｔと一致すると判定するようにしておく。この閾値は、例えば制御部４０で設定することができる。次いで、時間ｓを０．５秒、時間ｔを５秒として設定して粉粒体Ｐの散布を開始し、５秒当たりの全質量Ｗの変化量に相当する第１回目の散布量ΔＳ１を測定し、該散布量ΔＳ１に応じて、第１回目の搬送能力制御操作を行う。測定された散布量ΔＳ１と、目標散布量ΔＳｔとを比較して、散布量ΔＳ１が目標散布量ΔＳｔの範囲外であることを制御部４０が判定し、この判定に基づいて、該制御部４０が振動発生手段３１から発生する振動を制御する。図２に示す散布量ΔＳ１は、目標散布量ΔＳｔの下限値を下回っているので、粉粒体Ｐの搬送能力が増加するように制御される。これとともに、制御部４０による前記判定に基づいて、次の搬送能力制御操作を開始する時間ｕ１が１秒となるように、制御部４０によって制御される。

続いて、時間ｕ１の経過後に、５秒当たりの全質量Ｗの変化量に相当する第２回目の散布量ΔＳ２を測定し、該散布量ΔＳ２に応じて、第２回目の搬送能力制御操作を行う。測定された散布量ΔＳ２と、目標散布量ΔＳｔとを比較して、散布量ΔＳ２が目標散布量ΔＳｔの範囲内であることを制御部４０が判定し、この判定に基づいて、該制御部４０が振動発生手段３１から発生する振動を制御する。図２に示す散布量ΔＳ２は、目標散布量ΔＳｔの範囲内であるので、粉粒体Ｐの搬送能力が抑制されるか、あるいは一定となるように制御される。これとともに、制御部４０による前記判定に基づいて、次の搬送能力制御操作を開始する時間ｕ２が、時間ｕ１よりも長い時間である２．５秒となるように、制御部４０によって制御される。時間ｕ２が時間ｕ１よりも長い時間となるように制御される理由の一つとして、散布量ΔＳ２が粉粒体の散布が安定的に行われる範囲に制御されていると判定されているので、散布量ΔＳ２を維持できる搬送能力を維持していれば、粉粒体の散布を安定的に行うことができ、次の搬送能力制御操作を早期に行う必要がないことが挙げられる。

更に、時間ｕ２の経過後に、５秒当たりの全質量Ｗの変化量に相当する第３回目の散布量ΔＳ３を測定し、該散布量ΔＳ３に応じて、第３回目の搬送能力制御操作を行う。図２に示す散布量ΔＳ３は、上述した散布量ΔＳ２と同様に目標散布量ΔＳｔの範囲内となっているので、散布量ΔＳ３が目標散布量ΔＳｔの範囲内であることを制御部４０が判定し、この判定に基づいて、該制御部４０が振動発生手段３１から発生する振動が一定となるように、振動発生手段３１に印加する電圧及び周波数を制御する。その結果、粉粒体Ｐの搬送能力が一定となるように制御される。これとともに、制御部４０による前記判定に基づいて、次の搬送能力制御操作を開始する時間ｕ３が、時間ｕ２と同一の時間である２．５秒となるように、制御部４０によって制御される。この制御は、散布量ΔＳ３を維持できる搬送能力を維持していれば、粉粒体の散布を安定的に行うことができ、次の搬送能力制御操作を早期に行う必要がないためである。また同様に、時間ｕ３の経過後に、５秒当たりの全質量Ｗの変化量に相当する第４回目の散布量ΔＳ４を測定し、該散布量ΔＳ４に応じて、第４回目の搬送能力制御操作を行う。これ以降は、上述した搬送能力及び所定時間ｕの制御が連続して行われる。図２に示す実施形態では、説明の便宜上、時間ｕ３は時間ｕ２と同一の時間に制御されている状態を説明したが、これに代えて、時間ｕ３は、時間ｕ２である２．５秒よりも長い時間で、且つ、粉粒体散布におけるモニタリングの欠落が生じない最大時間である時間ｔ＝５秒未満の時間で制御されていてもよい。

第（ｎ＋１）回目（ただし、ｎは正の整数である。）の搬送能力制御操作は、時間ｕの経過後に、時間ｔ（秒）当たりの全質量Ｗの変化量に相当する第ｎ回目の散布量ΔＳｎを測定し、搬送能力制御操作を行う。測定された散布量ΔＳｎと、目標散布量ΔＳｔとを比較して、制御部４０が判定し、この判定に基づいて、該制御部４０が振動発生手段３１から発生する振動を制御する。

詳細には、散布量ΔＳｎが目標散布量ΔＳｔの範囲内である場合、散布量は目標とする量に制御されているので、粉粒体Ｐの搬送能力が抑制されるか、あるいは一定となるように制御される。これとともに、前記判定に基づいて、制御部４０によって、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を開始する時間ｕα（秒）（ただし、０＜ｓ≦ｕα＜ｔ）が選択され、第ｎ回目の搬送能力制御操作から時間ｕα経過後に、第ｎ回目の搬送能力制御操作に連続して、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を行う。この場合、時間ｕαは、好ましくは、第（ｎ－１）回目の搬送能力制御操作から第ｎ回目の搬送能力制御操作までの時間ｕγ以上、時間ｔ（秒）未満の時間で制御される。

散布量ΔＳｎが目標散布量ΔＳｔの下限値を下回っている場合、散布量は目標とする量に達していないので、散布量が増加するように、すなわち粉粒体Ｐの搬送能力が増加するように制御される。これとともに、前記判定に基づいて、制御部４０によって、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を開始する時間ｕβ（秒）（ただし、ｕα≧ｕβ、０＜ｓ≦ｕβ＜ｔ）が選択され、第ｎ回目の搬送能力制御操作から時間ｕβ（秒）経過後に、第ｎ回目の搬送能力制御操作に連続して、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を行う。この場合、時間ｕβは、好ましくは、第（ｎ－１）回目の搬送能力制御操作から第ｎ回目の搬送能力制御操作までの時間ｕγ未満に制御され、また、好ましくはｕα＞ｕβとなるように制御される。

散布量ΔＳｎが目標散布量ΔＳｔの上限値を上回っている場合、散布量は目標とする量よりも多くなっているので、散布量が減少するように、すなわち粉粒体Ｐの搬送能力が減少するように制御される。これとともに、前記判定に基づいて、制御部４０によって、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を開始する時間ｕβが選択され、第ｎ回目の搬送能力制御操作から時間ｕβ（秒）経過後に、第ｎ回目の搬送能力制御操作に連続して、第（ｎ＋１）回目の搬送能力制御操作を行う。この場合、時間ｕβは、上述と同様に、好ましくは、第（ｎ－１）回目の搬送能力制御操作から第ｎ回目の搬送能力制御操作までの時間ｕγ未満に制御され、また、好ましくはｕα＞ｕβとなるように制御される。

搬送手段３の搬送能力は、例えば振動発生手段３１の振動の振幅及び周波数の少なくとも一方を、制御部４０を介して変更することで制御することができる。同様に、所定時間ｕは、粉粒体Ｐの単位時間当たりの散布量ΔＳと目標散布量ΔＳｔとの比較を制御部４０内で行って、この比較結果に基づいて、制御部４０を介して制御することができる。振動発生手段３１の制御には、例えばＰ制御（比例制御）、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御方法を採用することができる。これらの各種の制御方法における係数は、散布対象物への散布を行う前に、試運転を行って予め決定することができる。

粉粒体の散布においては、ホッパー２内に残存する粉粒体Ｐの量に応じて、粉粒体Ｐの受取手段３０への落下量に差が生じる場合があり、その結果、粉粒体の散布量にばらつきが生じてしまうことがある。このような落下量の差の発生を抑制して、粉粒体の散布を定量的且つ安定的に行う観点から、全質量Ｗｔを連続して計量している状態において、ホッパー２の質量と、ホッパー２内の粉粒体Ｐの最大充填状態で質量との合計である全質量Ｗｍに対する所定割合の質量を閾値として設定し、測定される全質量Ｗｔが該閾値を下回ったら、初期設定質量、すなわち最大充填状態での全質量Ｗｍとなるまで、ホッパー２内に粉粒体Ｐを補充する粉粒体補充操作を行うことが好ましい。この粉粒体補充操作は、先に述べた搬送能力制御操作とは独立して行われる。「独立して行われる」とは、粉粒体補充操作と搬送能力制御操作とを、別個の制御系を用いて行うこと意図するものではなく、一つの制御系のみを用い、粉粒体補充操作と搬送能力制御操作とを並列処理によって行うことも包含される。

詳細には、最大充填状態での全質量Ｗｍを１００質量％としたときに、全質量Ｗｔは、好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、また、好ましくは１００質量％以下に維持した状態で粉粒体Ｐを散布する。上述のとおり、ホッパー２自体の質量は不変であるから、経時的に測定される全質量Ｗｔは、ホッパー２内に残存する粉粒体Ｐの質量の減少に伴って減少するので、例えば、最大充填状態での全質量Ｗｍが４０質量％となったとき、すなわち「全質量Ｗｍ×０．４」の値を閾値として設定し、全質量Ｗｔが全質量Ｗｍ×０．４を下回ったら、初期設定質量となるまで粉粒体補充操作を行うことが好ましい。なお「下回ったら」とは、全質量Ｗｔが閾値を下回ったその時点だけでなく、閾値を下回った後の時点も包含する。この粉粒体補充操作は、制御部４０から粉体供給装置９０に向けて動作指令を発し、粉体供給装置９０によって粉粒体Ｐをホッパー２内に供給することで行われる。

上述した粉粒体補充操作によってホッパー２内に粉粒体Ｐを供給している間も、全質量Ｗｔの計量は連続して行われている。全質量Ｗｔの計量を正確に行って、散布量ΔＳを目標散布量ΔＳｔに一致させるように、散布量の正確且つ精密な制御を行う観点から、粉粒体補充操作を行っている間は、搬送能力制御操作を休止することが好ましい。またこれとともに、搬送能力制御操作を休止している間は、搬送手段３の搬送能力を、該搬送能力制御操作の休止直前の搬送能力に保持しておくことも好ましい。搬送能力制御操作の休止及び搬送手段３の搬送能力の保持は、第１制御操作又は第２制御操作の前又は後で行われてもよく、各制御操作の間に行われてもよい。

搬送能力制御操作の休止は、粉粒体補充操作の完了後、すなわち全質量Ｗｔが、初期設定質量である最大充填状態での全質量Ｗｍに達した後、全質量Ｗｔが所定時間にわたり連続して減少したときに解除されることが好ましい。全質量Ｗｔが所定時間にわたり連続して減少した以降は、搬送能力制御操作が再開される。このように制御されていることによって、全質量Ｗｔの計測並びに搬送能力及び所定時間ｕの制御を正確にかつ精度良く行うことができ、その結果、粉粒体の散布を応答性高く且つ精度良く行うことができる。

「全質量Ｗｔが所定時間にわたり連続して減少したとき」とは、例えば全質量Ｗｔの計測を０．５秒ごとに連続して行っている場合には、粉粒体補充操作の完了後、全質量Ｗｔが０．５秒前よりも少ない状態が５回継続した場合のことである。この処理は制御部４０において行われ、該制御部４０における判断の結果、振動発生手段３１の作動指令が制御部４０から振動発生手段３１に向けて発せられる。

所定時間ｓ，ｔ，ｕの関係について、０＜ｓ≦ｕ＜ｔの関係を満たすことを条件として、ｔ／ｓの値は好ましくは１以上、更に好ましくは５０以上、好ましくは３０００以下、更に好ましくは２０００以下である。また、ｕ／ｓの値は好ましくは１以上、更に好ましくは２以上、好ましくは１００以下、更に好ましくは５０以下である。また、ｔ／ｕの値は好ましくは１以上、更に好ましくは２以上、好ましくは１００以下、更に好ましくは５０以下である。なお、上述した各時間ｕ１，ｕ２，ｕ３，ｕα，ｕβ，ｕγはそれぞれ、所定時間ｕと同義である。

所定時間ｓ，ｔ，ｕは、０＜ｓ≦ｕ＜ｔの関係を満たすことを条件として、ｓの値は好ましくは０．１秒以上、更に好ましくは０．５秒以上、好ましくは１０秒以下、更に好ましくは１秒以下である。また、ｕの値は好ましくは０．５秒以上、更に好ましくは１秒以上、好ましくは１０秒以下、更に好ましくは５秒以下である。また、ｔの値は好ましくは１秒以上、更に好ましくは５秒以上、好ましくは３００秒以下、更に好ましくは３０秒以下である。これに加えて、プログラムによる制御負荷を低減させる観点から、ｕ及びｔは、それぞれｓの倍数であることも好ましく、また、０＜ｓ＜ｕ＜ｔの関係であることも好ましい。なお、上述した各時間ｕ１，ｕ２，ｕ３，ｕα，ｕβ，ｕγはそれぞれ、所定時間ｕと同義である。

粉粒体Ｐの詰まりを抑制し、ホッパー２の排出口２３から円滑に粉粒体Ｐを排出する観点から、受取手段３０の上面３０ａと排出口２３との間隔Ｇ（図１及び図３参照）は、粉粒体Ｐの最大粒子径ｒに対して、好ましくは１倍以上、より好ましくは１．５倍以上、更に好ましくは２倍以上、そして、好ましくは１０倍以下、より好ましくは８倍以下、更に好ましくは５倍以下である。より具体的には、間隔Ｇは、粉粒体Ｐの最大粒子径ｒに対して、好ましくは１倍以上１０倍以下、より好ましくは１．５倍以上８倍以下、更に好ましくは２倍以上５倍以下である。

粉粒体Ｐの最大粒子径ｒは、その形状に応じた方法で測定することができる。粉粒体Ｐの最大粒子径ｒの測定方法は、例えば乾式篩法（ＪＩＳ Ｚ８８１５－１９９４）、動的光散乱法、レーザー回折法、遠心沈降法、重力沈降法、画像イメージング法、ＦＦＦ（フィールド・フロー・フラクショネーション）法、静電気検知体法、コールター法等が挙げられる。これらのうち、レーザー回折法又はコールター法で測定した最大粒子径ｒを採用することが、再現性及び精度の点から好ましい。

散布装置１を用いた散布の対象となる粉粒体Ｐとしては、例えば紙粉、パルプ、木粉、吸水性ポリマー粒子、砂糖、活性炭、小麦粉、ポリエチレンペレット、ポリプロピレンペレット、ポリエチレンテレフタレートチップ、ポリカーボネートチップ、ポリエチレングラニュール、ポリアクリル酸ブチルビーズ等の有機物の粉粒体や、金属粉、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ガラス、石灰等の無機物の粉粒体が挙げられる。これらの粉粒体Ｐは、粘着剤等のバインダーが更に混合、添加又は被覆され、粘着性を有するものとなっていてもよい。粉粒体Ｐの形状は特に制限されず、例えば、球状、碁石状、楕円形、楕円柱、針状、キュービック状等が挙げられる。

基材１００は、例えばシート状の基材や、シート状の基材の上に組成物や機能性を有する材料が塗布又は散布された積層体等が挙げられる。シート状の基材としては、各種製法による繊維シート、不織布、樹脂フィルム、織物、編物、紙等、及びこれらのうちの同種又は異種のものを複数枚積層した積層体等が挙げられる。シート状の基材の上に材料が塗布又は散布された積層体としては、例えば塩などの電解質が散布された積層体や、ホットメルト接着剤、被酸化性金属及び水を含む発熱組成物等が塗布された積層体等が挙げられる。

散布装置１を用いて、連続搬送されるシート状の基材上に粉粒体を散布する粉粒体の散布方法の一例として、被酸化性金属の粒子、及び水を含む発熱シートを製造する際に、連続搬送される繊維シートからなるシート状の基材上に、高吸水性ポリマーの粒子、金属粒子、固形の電解質等を散布して、発熱組成物を形成する方法が挙げられる。この発熱組成物の層に、塩化ナトリウム等の電解質や吸水性ポリマーといった粉粒体を、本発明の散布装置を用いて散布することにより、これら粉粒体が均一な状態で配置された発熱体を得ることができる。このような発熱体であれば、発熱ムラの少ない、優れた発熱特性を得られることが期待できる。なお、本発明の装置及び粉粒体の散布方法は、発熱体の製造方法において好ましいものであるが、他の機能性シートの製造方法にも適用可能である。例えば、連続搬送される繊維シートからなるシート状の基材上に、吸水性ポリマーの粒子を散布し、吸水性シートを製造することができる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、排出口２３から排出された粉粒体Ｐを、受取手段３０の搬送方向Ｘに対して先端部から均一に散布する観点から、搬送方向Ｘ以外からの散布を防止するために、受取手段３０の側面にガイドを設けても良い。斯かる平板部材からなる受取手段３０の材質は特に制限されないが、例えば、各種プラスチックや各種金属などが挙げられる。

また、移動路２２における粉粒体Ｐの流れを定常流化させて、基材１００の幅方向に均一に定量性良く粉粒体Ｐを散布する観点から、排出口２３の平面視形状は、長方形形状、楕円形形状等の「一方向に長い形状」であることが好ましい。排出口２３の平面視形状における長手方向は、粉粒体Ｐの搬送方向Ｘと交差するように配置されることが好ましく、粉粒体Ｐの搬送方向と直交するように配置されることが好ましい。粉粒体Ｐの搬送方向Ｘと直交する方向を幅方向としたときに、排出口２３の幅方向における最大長さＤに対する排出口２３の長手方向における最大長さＷの比は、好ましくは２以上１０００以下、更に好ましくは５以上１００以下である。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
図１に示す構成を有する散布装置１を用いて、粉粒体（吸水性ポリマー粒子）の散布を一方向に連続搬送される基材（パルプ、搬送速度５１ｍ／分）上に行った。計量装置５０としてロードセル（Ａ＆Ｄ製）を用い、時間ｓを０．５秒として、全質量Ｗｔを連続して計量した。搬送能力制御操作における所定時間ｔは５秒とした。制御部４０による振動発生手段３１の制御はＰＩ制御に基づく振幅制御を行い、時間ｕを、粉粒体の散布質量が（目標散布質量±目標散布質量×５％）の範囲外である場合には１秒とし、粉粒体の散布質量が（目標散布質量±目標散布質量×５％）の範囲内である場合には２．５秒となるように設定した。粉体供給装置９０による粉粒体の供給は、「最大充填状態での全質量Ｗｍ×０．８」の値を閾値として設定し、計測される全質量Ｗｔが全質量Ｗｍ×０．８を下回った時点で搬送能力制御操作を休止して、初期設定質量となるまで粉粒体補充操作を行った。搬送能力制御操作を休止してから再開するまでの時間は、０．５秒間隔で全質量Ｗｔを計量し、全質量Ｗｔが１．０秒前よりも少ない状態が５回継続するまでとした。これらの条件下に、５０分間にわたり粉粒体の散布を行ったときの該粉粒体の散布質量を、目標散布質量に対する比率として算出し、図４（ａ）に示した。同様に、粉粒体の散布質量の算術平均値及び標準偏差を、目標散布質量に対する百分率として、図４（ａ）に示した。

〔比較例１〕
図１に示す構成を有する散布装置１を用いて、時間ｕを、粉粒体の散布質量と目標散布質量との関係によらず５秒に一律設定した他は、実施例１と同様に粉粒体の散布を行った。結果を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施例１の制御方法では、比較例１の制御方法と比較して、散布量が目標散布量を超過する回数が少なく、粉粒体の散布量が応答性高く制御されていることが判る。これに加えて、実施例１の制御方法では、散布量のばらつきを示す標準偏差が比較例１の制御方法よりも小さくなっているので、粉粒体の散布量を高い精度で一定とすることができる。したがって、本発明によれば、粉粒体の散布量を一定にして、粉粒体の散布を少ない誤差で且つ高い制御応答性で安定的に行うことができる。

Claims (4)

1. ホッパーから排出された粉粒体を、搬送手段によって所定の一方向に搬送して散布する工程を備えた粉粒体の散布方法であって、
   前記ホッパー及び該ホッパー内に貯蔵されている前記粉粒体の全質量を所定時間ｓ（秒）毎に計量し、計量した該全質量と、所定時間ｔ（秒）（ただし０＜ｓ＜ｔである。）前に計量した該全質量との差分を算出し、その差分をｔ（秒）で除することで、該全質量の単位時間当たりの変化量を測定し、該変化量に応じて前記搬送手段の搬送能力を制御することで、該搬送手段によって散布される前記粉粒体の単位時間当たりの散布量を、単位時間当たりの目標散布量と一致するようにする搬送能力制御操作を行い、
   第１の前記搬送能力制御操作から所定時間ｕ（秒）（ただし、０＜ｓ≦ｕ＜ｔである。）後に、第１の前記搬送能力制御操作に連続して、第２の前記搬送能力制御操作を行い、
   前記所定時間ｕ（秒）は、第１の前記搬送能力制御操作において制御された前記粉粒体の単位時間当たりの散布量が前記目標散布量と一致していない場合には短くなるように制御され、
   第１の前記搬送能力制御操作において制御された前記粉粒体の単位時間当たりの散布量が前記目標散布量と一致している場合には同一又は長くなるように制御される、粉粒体の散布方法。
2. 前記全質量を連続して計量し、該全質量が閾値を下回ったら、該全質量が初期設定質量となるまで該ホッパー内に該粉粒体を補充する粉粒体補充操作を前記搬送能力制御操作とは独立して行い、
   前記粉粒体補充操作を行っている間は、前記搬送能力制御操作を休止して、前記搬送手段の搬送能力を、該搬送能力制御操作の休止直前の搬送能力に保持しておく、請求項１に記載の粉粒体の散布方法。
3. 前記粉粒体補充操作の完了後、前記全質量が所定時間にわたり連続して減少したときに、前記搬送能力制御操作を再開する、請求項２に記載の粉粒体の散布方法。
4. 第２の前記搬送能力制御操作から所定時間ｕα（秒）（ただし、０＜ｓ≦ｕα＜ｔである。）後に、第２の前記搬送能力制御操作に連続して、第３の前記搬送能力制御操作を行い、
   前記所定時間ｕαは、第２の前記搬送能力制御操作において制御された前記粉粒体の単位時間当たりの散布量が前記目標散布量と一致していない場合には、前記所定時間ｕよりも短くなるように制御され、
   第２の前記搬送能力制御操作において制御された前記粉粒体の単位時間当たりの散布量が前記目標散布量と一致している場合には、前記所定時間ｕと同一又は長くなるように制御される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の粉粒体の散布方法。

Images