JPH06186069A - 粉体流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固気２相流体から粉体を分離して分離した粉
粒体のレベルを一定にして、かさ密度を定めて簡単な機
構で応答よく粉体流量を測定する。 【構成】 ホッパー１に流入した固気２相流を分離板３
により粉体と気体とに分離し、分離した粉体はホッパ内
に載積し、偏心した回転子に落下させて回転子を重力に
より自力回転し気体はバイパス管１２に流す。粉体のレ
ベルはレベル計１４で検知し、レベルが上昇したとき気
体流量計１３で計測される気体流量に対して混合気体を
増加するように粉体移送機１７を制御し、下降したとき
はブレーキ９が作動し回転子の回転を下げ粉体のレベル
を常に一定にしてかさ密度一定にして回転子の回転数と
容量とから粉体の流量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、粉体流量計に関し、より詳細に
は、固気２相流体を粉体と気体とに分離し、分離した粉
体の密度を一定に制御して定体積として計量する粉体流
量計に関する。

【０００２】

【従来技術】粉体は、該粉体の種類や粒子の形状および
水分の含有量等により粒子間の摩擦が異なり流量特性が
変化する。また、同一種類の粉体でも粉体の粒度や空気
の含有量等によっても流量特性が変化し移送路内に粉体
が付着したり閉塞する等異常流量を生ずるため、粉体の
計量はプロセス量として重要な計量対象であるが決定的
な粉体流量計はなかった。

【０００３】粉体流量計としては、古来、粉体を移送す
るベルトコンベアのベルトを支える１個以上のキャリヤ
を浮かせて、その部分に作用する部分重量を測定し、測
定した部分重量に対してベルト速度を乗算する方法とし
てのベルトスケールが多く使用されている。これらのベ
ルトスケールでは粉体の測定重量がベルトの張力の影響
を受け易く、しかも、ベルト上に載置される粉体の形状
が比較的大きく、移送中に飛散のおそれのない粉炭等に
使用されるもので、空気中に発散するおそれのある粉体
の計量には不適当であった。

【０００４】微粒化した粉体の場合は、ベルトスケール
では計測できず、このような粉体に対しては落下する粉
体の衝撃力から粉体の流量を算出する衝撃式流量計や、
ホッパー内に導入された粉体の１回あたりの重量を算出
し、計量回数の積算値から粉体の流量を求める方式が使
用されている。しかし、衝撃式流量計では、傾斜した検
出板の一定個数に粉体を落下させるため整流器を配設す
る必要があり、この整流器に粉体が付着し易く、また、
粉体が検出板に落下する位置に空気流があってはいけな
い等の問題があり、ホッパー方式では計量結果が安定す
る１回当りの計測時間が長いので計測精度は高いが効率
的でない等の問題点があった。

【０００５】

【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、移送される固気２相流体を粉体と気体とを分離する
分離手段を有し、粉体のかさ密度を一定に制御した粉体
の体積から、粉体の流量を簡単で応答よく計測する安価
な粉体流量計を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００６】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
粉体移送機と、該粉体移送機より移送された固気２相流
体を粉体と気体とに分離する分離手段，底部開口および
排出口を有するホッパーと、該ホッパーの前記底部開口
及び排出口と連通し前記底部開口と偏心した軸を有し、
前記分離した粉体を計量する円筒状の計量室と、該計量
室内に回転可能に軸支され等分割されたブレードを有す
る回転子と、該回転子と前記ホッバーとの間に開口し前
記分離した気体が前記回転子に吹き付けるように流れる
バイパス管と、該バイパス管に配設された気体流量計
と、前記ホッパー内に収容された粉体のレベルを計測す
る粉体レベル計と、前記回転子の回転を検出する回転計
と、前記回転子の回転に制御を与えるブレーキ手段とか
らなり、前記レベル計のレベル信号が増加したとき前記
固気２相流体の気体量を増加し、レベル信号が低下した
とき前記ブレーキ手段のブレーキ力を増加し回転子の回
転を遅らせ、常に粉体のかさ密度を一定に制御するこ
と、更には、（２）前記（１）において、前記ホッパー
の底部開口および計量室内に該ホッパー内に収容された
粉体に一定の振動を与える加振手段を配設したこと、更
には、（３）前記（１）又は（２）において、前記回転
子の表面に樹脂コーティングを施したこと、更には、
（４）前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記回
転子内に収容された粉体のかさ密度を測定する粉体濃度
計と、該粉体濃度計により計測された粉体のかさ密度と
回転子に収容される粉体の体積及び前記回転子の回転数
とから粉体の流量を求める演算手段とを有することを特
徴とするものである。以下、本発明の実施例に基づいて
説明する。

【０００７】図１は、本発明における粉体流量計の構造
の１例を示す図で、図中、１はホッパー、２は底部開
口、３は分離板、４は計量室、５は回転子、６はブレー
ド、７は回転子軸、８は回転伝達軸、９はブレーキ手
段、１０は回転検出器、１１は排出口、１２はバイパス
管、１３は気体流量計、１４は粉体レベル計、１５は加
振手段、１６は制御装置、１７は粉体移送機である。

【０００８】ホッパー１は鉛直に配設された筒状体で上
端部に流入口１ｃ、下端部に底部開口２を有し、該ホッ
パー１内の流入口１ｃ下端部には、流入した固気２相流
体を粉体と気体とに分離する分離板３が配設されてい
る。底部開口２の面積はホッパー１の胴体部１ａからテ
ーパ面１ｂにより所定の大きさに絞られ、該底部開口２
は前記胴体部１ａの中心とδだけ偏心した位置に円筒状
の計量室４が連通しており、該計量室４の下方は排出口
１１に連通している。計量室４内には、同軸な回転子軸
７を有し、回転子５が回転可能に軸支されている。該回
転子５は、回転子軸７の半径方向放射状に伸びるブレー
ド６が等分割に回転子軸７に取り付けられたもので、隣
接するブレード６の端部間隔が前記底部開口２と略々等
しいように分割数が選ばれている。

【０００９】図２は、本発明に係るブレーキの配置を説
明するための図で、回転子５は回転子軸７をベアリング
４ａ，４ａに軸支されており、回転子軸７には図示しな
い連結手段により回転伝達軸８が連結され、該回転伝達
軸８には回転検出器１０および回転子５の回転を制御す
るためのブレーキ９が配設されている。

【００１０】一方、前記ホッパー１の胴体部１ａには分
離板３近傍に上部開口１２ａを有し計量室４に向けて分
離した気体を、吹き付けるように開口する下部開口１２
ｂを有するバイパス管１２が配設されている。また、該
バイパス管１２には、気体流量計１３が配設されてい
る。また、ホッパー１の底部開口２と計量室４との間に
は、ホッパー１内に収容された粉体に一定振幅で周波数
一定で駆動されるバイブレータ等の加振手段１５が配設
されている。この加振手段１５は、バイブレータの代り
に、一定の周期で加振するノッカーを配設してもよい。

【００１１】また、ホッパー１には、ホッパー１内に収
容される粉体のレベルを検出するレベル計１４が配設さ
れている。該レベル計１４のレベル信号と前記回転検出
器１０の回転信号および流量計１３の気体流量信号は各
々制御装置１６に入力し、該入力信号に基づいて該制御
装置１６の出力は粉体移送機１７又はブレーキ９を制御
駆動する。

【００１２】次に、上記の構成を有する本発明の粉体流
量計の動作を説明する。まず、粉体移送機１７から粉体
と気体（通常空気）とからなる固気２相流体をホッパー
１の流入口１ａからホッパー１内に導入する。ホッパー
１内では比重の大きい粉体は、ホッパー１内に積載され
る。一方、粉体と分離した気体はバイパス管１２内を流
れ、下部開口１２ｂから計量室４内に流入し、回転子５
のブレード６に吹き付けられ、ブレード６に付着した粉
体を取り除き、回転子５の定量精度を高める。

【００１３】なお、本発明においては、ブレード６への
粉体の付着を防止するため、ブレード６の表面に四弗化
エチレン又は三弗化エチレン（商品名テフロン）等の樹
脂コーティングを行い、粉体と回転子５との摩擦抵抗を
小さくしている。

【００１４】粉体は、徐々にホッパー１内に蓄積される
が、粉体のレベルが所定量に達するまでは、レベル計１
４の信号に基づいて制御装置１６が、ブレーキ９を作動
し、回転伝達軸８、すなわち回転子５の回転を停止させ
る。粉体が所定レベルに達すると、回転子５内には所定
のかさ密度の粉体となり、区割された回転子５のブレー
ド６間には定容積の粉体が収容される。このときブレー
キ９は開放されて回転子５は回転可能になっている。回
転子５に収容された粉体の重心は回転子軸７よりもずれ
ている（図では右側）ので回転子５にはモーメントが作
用し右廻りに回転する。

【００１５】このとき、前述の如く、バイパス管１２か
ら流れる気体流がブレード６に吹き付けられて該ブレー
ド６に付着した粉体を取り除き回転子５の回転を円滑に
するために付勢する。回転子５には一定容積の粉体が収
容されるので、排出口１１から排出される粉体の重量Ｗ
は、回転子５の回転数ｎ、容積Ｖ、粉体のかさ密度をρ
とすると Ｗ＝ｎＶρ （１） であらわされる。

【００１６】粉体の性状が一定で、ホッパー１内の粉体
のレベルが一定のとき、かさ密度ρは一定であるが、粉
体の性状は前記の如く多くの要因により変化するので、
ホッパー１内の安息角は一定であるとは限らずこれに伴
って多小かさ密度ρが変化する。従って、より高精度に
粉体の流量を求める場合は回転子５内の粉体のかさ密度
ρを測定することが必要である。このため、計量室４内
の回転子５に収容された粉体に対してγ線を照射し、該
γ線の減衰率から粉体の濃度（かさ密度）を測定するγ
線粉体濃度計により瞬時の粉体かさ密度ρを前記（１）
式に代入して粉体の流量を求めることができる。また、
かさ密度ρはγ線によらず、静電容量の変化、粉体圧力
等のパラメータを測定することによっても求めることが
できる。

【００１７】レベル計１４により検知されたホッパー１
内の粉体レベルが所定値を越えたとき制御装置１６は、
気体流量計１３で検知された気体の流量に対し流量をあ
げて粉体移送機１７から移送された固気２相流体の気体
含有比をあげるように指令する。一方、粉体のレベルが
減少したときは、制御装置１６はブレーキ９に対して回
転伝達軸８に制動を加えることを指令し、回転子５の回
転を減小させる。このように粉体レベルが上昇したとき
も下降したときも粉体レベルが常に一定に保つように制
御される。なお、気体流量計１３は、粉体が混入しても
計測可能な超音波ドップラ流量計とかレーザドップラ流
量計が好適である。

【００１８】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、以下のような効果がある。 （１）ホッパー内に流入する固気２相流体の粉体と気体
とを分離して、分離した粉体のレベルが常に一定となる
ように粉体のモーメントにより自力回転する回転子の回
転を制御するので粉体のかさ密度は一定に保たれるので
簡単な構造の粉体流量計が得られる。 （２）ホッパーと計量室内にバイブレータ等の加振手段
を配設し、常に一定条件で粉体を加振するので、ホッパ
ー内に粉体が付着することなく常に一定条件が計量室内
に粉体を移送することができる。 （３）計量の基準容量となる回転子ブレード表面に樹脂
加工を施したので粉体との摩擦が小さくなり、より円滑
に計量室内の粉体を排出が可能となる。 （４）計量室と回転子とで形成する一定容積内に収容さ
れた粉体のかさ密度を正確に測定できるので、より精度
の高い粉体流量計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における粉体流量計の構造の１例を示
す図である。

【図２】 本発明に係るブレーキの配置を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…ホッパー、２…底部開口、３…分離板、４…計量
室、５…回転子、６…ブレード、７…回転子軸、８…回
転伝達軸、９…ブレーキ手段、１０…回転検出器、１１
…排出口、１２…バイパス管、１３…気体流量計、１４
…粉体レベル計、１５…加振手段、１６…制御装置、１
７…粉体移送機。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体移送機と、該粉体移送機より移送さ
   れた固気２相流体を粉体と気体とに分離する分離手段，
   底部開口および排出口を有するホッパーと、該ホッパー
   の前記底部開口及び排出口と連通し前記底部開口と偏心
   した軸を有し、前記分離した粉体を計量する円筒状の計
   量室と、該計量室内に回転可能に軸支され等分割された
   ブレードを有する回転子と、該回転子と前記ホッバーと
   の間に開口し前記分離した気体が前記回転子に吹き付け
   るように流れるバイパス管と、該バイパス管に配設され
   た気体流量計と、前記ホッパー内に収容された粉体のレ
   ベルを計測する粉体レベル計と、前記回転子の回転を検
   出する回転計と、前記回転子の回転に制御を与えるブレ
   ーキ手段とからなり、前記レベル計のレベル信号が増加
   したとき前記固気２相流体の気体量を増加し、レベル信
   号が低下したとき前記ブレーキ手段のブレーキ力を増加
   し回転子の回転を遅らせ、常に粉体のかさ密度を一定に
   制御することを特徴とする粉体流量計。
2. 【請求項２】 前記ホッパーの底部開口および計量室内
   に該ホッパー内に収容された粉体に一定の振動を与える
   加振手段を配設したことを特徴とする請求項１に記載の
   粉体流量計。
3. 【請求項３】 前記回転子の表面に樹脂コーティングを
   施したことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体流
   量計。
4. 【請求項４】 前記回転子内に収容された粉体のかさ密
   度を測定する粉体濃度計と、該粉体濃度計により計測さ
   れた粉体のかさ密度と回転子に収容される粉体の体積及
   び前記回転子の回転数とから粉体の流量を求める演算手
   段とを有することを特徴とする請求項１乃至３項の何れ
   かに記載の粉体流量計。