(57)【要約】【課題】フラッシング現象等による粉体供給量の変動を抑制し、単位時間あたりに一定質量の粉体を安定的に供給する。【解決手段】本発明の粉体供給装置１００は、粉体１０を貯留する貯槽２と、貯槽２の下部に設けられる容積式供給装置３と、容積式供給装置３の下流側に設けられ、一定の回転数で回転するスクリュー３４により、容積式供給装置３から供給された粉体１０を搬送するスクリューコンベア５と、スクリューコンベア５を支持する支持部材５８に設けられ、スクリューコンベア５内に存在する粉体１０とスクリューコンベア５の合計質量ｍａｌｌを検出する質量検出装置８とを備え、スクリューコンベア５は、当該スクリューコンベア５の上流側及び下流側の装置の荷重を受けないように構成され、質量検出装置８により検出される合計質量ｍａｌｌが一定となるように、容積式供給装置３による粉体１０の供給量を調整可能であることを特徴とする。【選択図】図１
2014080280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を貯留する貯槽と、
前記貯槽の下部に設けられる容積式供給装置と、
前記容積式供給装置の下流側に設けられ、一定の回転数で回転するスクリューにより、前記容積式供給装置から供給された前記粉体を搬送するスクリューコンベアと、
前記スクリューコンベアを支持する支持部材に設けられ、前記スクリューコンベア内に存在する前記粉体と前記スクリューコンベアの合計質量を検出する質量検出装置と、
を備え、
前記スクリューコンベアは、当該スクリューコンベアの上流側及び下流側の装置の荷重を受けないように構成され、
前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を調整可能であることを特徴とする、粉体供給装置。
【請求項２】
前記質量検出装置により検出される前記合計質量に基づいて、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記容積式供給装置の回転体の回転数を制御することにより、前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御することを特徴とする、請求項２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記スクリューコンベアの上流側の装置と前記スクリューコンベアの供給口とを接続する第１の接続部材と、
前記スクリューコンベアの排出口と前記スクリューコンベアの下流側の装置とを接続する第２の接続部材と、
をさらに備え、
前記第１の接続部材は、前記上流側の装置と前記スクリューコンベアの供給口との間の前記粉体の流路をカバーしつつ、前記スクリューコンベアに対する前記上流側の装置の荷重の伝達を遮断する構造を有し、
前記第２の接続部材は、前記スクリューコンベアの排出口と前記下流側の装置との間の前記粉体の流路をカバーしつつ、前記スクリューコンベアに対する前記下流側の装置の荷重の伝達を遮断する構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記第１の接続部材又は前記第２の接続部材の一方若しくは双方は、伸縮管を備えることで、前記荷重の伝達を遮断する構造を有することを特徴とする、請求項４に記載の粉体供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉体供給装置により粉体の供給量を制御する粉体供給量の制御方法において、
前記容積式供給装置により前記貯槽中の前記粉体を前記スクリューコンベアに供給し、
前記スクリューを一定の回転数で回転させて、前記スクリューコンベアにより前記粉体を搬送しながら、前記質量検出装置により、前記スクリューコンベア内に存在する前記粉体と前記スクリューコンベアの合計質量を検出し、
前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定になるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を調整することを特徴とする、粉体供給量の制御方法。
【請求項７】
前記容積式供給装置の回転体の回転数を制御することにより、前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御することを特徴とする、請求項６に記載の粉体供給量の制御方法。
【請求項８】
前記粉体は石炭の微粉であり、
単位時間当りに一定質量の前記石炭の微粉を供給するために用いられることを特徴とする、請求項６又は７に記載の粉体供給量の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単位時間当りに一定質量の粉体を安定的に供給するための粉体供給装置及び粉体供給量の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホッパーから後段の設備に粉体（石炭粉、鉱石粉、コークス粉など粉体状の原料）を定量的に供給する場合、ホッパーの下部に容積式供給装置を設け、当該容積式供給装置の回転数を制御することで、粉体の供給量を制御する方法が一般的である。この容積式供給装置としては、例えば、ロータリーフィーダ、サークルフィーダ（テーブルフィーダ）、又はスクリューフィーダ（スクリューコンベア）などが用いられる。
【０００３】
これらの容積式供給装置はいずれも、回転体を回転させることにより粉体を送り出す機能を有しており、当該回転体の回転数を一定にすれば、一定体積の粉体を連続供給することが可能である。例えば、特許文献１には、スクリューフィーダを用いてホッパーからロール塊成機に原料粉を供給するときに、スクリューフィーダのスクリューの回転数をフィードバック制御することが開示されている。
【０００４】
また、ホッパーの直下に容積式供給装置を配置し、当該容積式供給装置内に粉体を充満させることにより、粉体を定量的に供給する方法も知られている。例えば、特許文献２には、スクリューフィーダの円筒胴体内に原料粉を充填させ、原料粉の密度を測定して充填量を計算することで、ホッパーから定量的に原料粉を切り出す方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３２５３７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４２８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記容積式供給装置のみに依存した定量供給方法では、以下に述べる（１）フラッシング現象や（２）ホッパーに対する粉体の付着又はブリッジ、（３）容積式供給装置に対する粉体の付着、（４）粉体性状（水分、粒度、圧力等）の変動などが原因で、粉体の定量的な供給が阻害される場合がある。
【０００７】
フラッシング現象は、容積式供給装置の可動部（回転体）と固定部（ケーシング）の隙間から粉体（特に、乾燥微粉）が急激に流れ出す現象である。このフラッシング現象は、容積式供給装置の供給口側と排出口側の間の圧力差が原因で発生する。かかるフラッシング現象により、粉体の流出が生じると、容積式供給装置による定量的な粉体供給が失われ、単位時間当りの粉体供給量が変動してしまう。
【０００８】
また、上記フラッシング現象が発生しない場合でも、ホッパーの排出口に対する粉体の付着又はブリッジや、容積式供給装置に対する粉体の付着によっても、容積式供給装置からの定量的な供給が損なわれる。即ち、粉体の付着やブリッジを解消するためにホッパー内にガスを吹き込んだときに、当該粉体の塊が容積式供給装置内に落下したり、当該ガスにより容積式供給装置内の粉体に隙間ができたり、当該粉体の圧縮率が変動したりする場合がある。これらの場合には、容積式供給装置内における粉体の充填条件が変化するため、容積式供給装置内から単位時間当りに供給される粉体の質量が変動してしまい、質量的な定量供給が損なわれる。上記の容積式供給装置内は、あくまでも単位時間当りに一定体積の粉体を供給する構造であり、粉体の密度（圧縮率）が変動する場合には、単位時間当りに一定質量の粉体を安定供給することが困難となる。
【０００９】
さらには、上記特許文献１では、粉体の塊成を安定化するために、乾燥した粉体を定量的に供給することが要求されている。しかし、石炭の乾燥した微粉を供給する場合、当該微粉の水分が概ね４質量％以下となると、付着水が無くなるため、当該微粉の流動性が増し、発塵性が高くなり、ガス抜きされれば当該微粉が固化していくという特徴を有する。石炭乾燥微粉（例えば、粒度：１ｍｍ以下、含有水分：４質量％以下）では、粉体の水分や粒度の微少変化や粉体の圧力変化が発生しやすいが、この場合には、当該微粉の定量供給がしばしば損なわれる。
【００１０】
以上説明した原因により、容積式供給装置のみに依存した従来の粉体供給方法では、粉体の定量的な供給が阻害される場合がある。従って、従来では、上記原因が生じたとしても、単位時間あたりに一定質量の粉体を安定的に供給することが可能な方法が希求されていた。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、上記フラッシング現象等による粉体供給量の変動を抑制し、単位時間あたりに一定質量の粉体を安定的に供給することが可能な、新規かつ改良された粉体供給装置及び粉体供給量の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、粉体を貯留する貯槽と、前記貯槽の下部に設けられる容積式供給装置と、前記容積式供給装置の下流側に設けられ、一定の回転数で回転するスクリューにより、前記容積式供給装置から供給された前記粉体を搬送するスクリューコンベアと、前記スクリューコンベアを支持する支持部材に設けられ、前記スクリューコンベア内に存在する前記粉体と前記スクリューコンベアの合計質量を検出する質量検出装置と、を備え、前記スクリューコンベアは、当該スクリューコンベアの上流側及び下流側の装置の荷重を受けないように構成され、前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を調整可能であることを特徴とする、粉体供給装置が提供される。
【００１３】
前記質量検出装置により検出される前記合計質量に基づいて、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御する制御装置を更に備えるようにしてもよい。
【００１４】
前記制御装置は、前記容積式供給装置の回転体の回転数を制御することにより、前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御するようにしてもよい。
【００１５】
前記スクリューコンベアの上流側の装置と前記スクリューコンベアの供給口とを接続する第１の接続部材と、前記スクリューコンベアの排出口と前記スクリューコンベアの下流側の装置とを接続する第２の接続部材とをさらに備え、前記第１の接続部材は、前記上流側の装置と前記スクリューコンベアの供給口との間の前記粉体の流路をカバーしつつ、前記スクリューコンベアに対する前記上流側の装置の荷重の伝達を遮断する構造を有し、前記第２の接続部材は、前記スクリューコンベアの排出口と前記下流側の装置との間の前記粉体の流路をカバーしつつ、前記スクリューコンベアに対する前記下流側の装置の荷重の伝達を遮断する構造を有するようにしてもよい。
【００１６】
前記第１の接続部材又は前記第２の接続部材の一方若しくは双方は、伸縮管を備えることで、前記荷重の伝達を遮断する構造を有するようにしてもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記粉体供給装置により粉体の供給量を制御する粉体供給量の制御方法において、前記容積式供給装置により前記貯槽内の前記粉体を前記スクリューコンベアに供給し、前記スクリューを一定の回転数で回転させて、前記スクリューコンベアにより前記粉体を搬送しながら、前記質量検出装置により、前記スクリューコンベア内に存在する前記粉体と前記スクリューコンベアの合計質量を検出し、前記質量検出装置により検出される前記合計質量の変動が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を調整することを特徴とする、粉体供給量の制御方法が提供される。
【００１８】
前記容積式供給装置の回転体の回転数を制御することにより、前記質量検出装置により検出される前記合計質量が一定となるように、前記容積式供給装置による前記粉体の供給量を制御するようにしてもよい。
【００１９】
前記粉体は石炭の微粉であり、単位時間当りに一定質量の前記石炭の微粉を供給するために用いられるようにしてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、フラッシング現象や、容積式供給装置における粉体の充填状態や粉体性状の変動等が原因で、容積式供給装置から供給される粉体の質量が変動したときであっても、その質量変動を、一定の回転数で回転するスクリューコンベアと質量検出装置により検出できる。従って、当該粉体の質量変動に応じて、容積式供給装置の回転数を制御して、容積式供給装置からスクリューコンベアに対する粉体の供給量を調整できる。よって、粉体供給装置による粉体供給量の変動を抑制して、単位時間当りに一定質量の粉体を安定的に供給できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、フラッシング現象等による粉体供給量の変動を抑制し、単位時間あたりに一定質量の粉体を安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る粉体供給装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係るロータリーフィーダを示す縦断面図である。
【図３】同実施形態に係る伸縮管の構造を示す断面図である。
【図４】同実施形態に係る粉体供給量の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る粉体供給装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係るサークルフィーダを示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る粉体供給装置の全体構成を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例に係る粉体供給装置における粉体供給量Ｑとロータリーフィーダの回転数Ｒを測定した結果を示すグラフである。
【図９】従来の粉体供給装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
［１．第１の実施形態（ロータリーフィーダ）］
まず、本発明の第１の実施形態に係る粉体供給装置について説明する。第１の実施形態に係る粉体供給装置は、貯槽から粉体を定量的に供給するための容積式供給装置として、ロータリーフィーダを用いることを特徴としている。
【００２５】
［１．１．粉体供給装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る粉体供給装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る粉体供給装置１００の全体構成を示す模式図である。
【００２６】
本実施形態に係る粉体供給装置１００は、粉体の供給量を測定しながら当該粉体を定量的に供給するための設備である。ここで、定量的に供給とは、単位時間当りに一定質量の粉体を連続的に供給することを意味する。また、粉体供給装置１００により供給される粉体は、例えば、石炭粉、鉄鉱石粉、コークス粉などの粉状の原料である。当該粉体の粒度は、例えば０．０１〜１０ｍｍ、粉体の含有水分は例えば０〜２０質量％である。本実施形態では、粉体として、石炭の乾燥微粉（例えば、粒度：１ｍｍ以下、含有水分：４質量％以下）を供給する例について説明する。しかし、本発明は、かかる例に限定されず、容積式供給装置により供給可能な性状の粉体であれば、任意の粉体に適用可能である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係る粉体供給装置１００は、粉体供給経路の上流側から下流側にかけて順に、供給コンベア１、ホッパー２（貯槽）、ロータリーフィーダ３、伸縮管４を有する第１の接続部材、スクリューコンベア５、伸縮管６を有する第２の接続部材、及び排出コンベア７を備える。さらに、粉体供給装置１００は、スクリューコンベア５の質量を検出する質量計８と、ロータリーフィーダ３の回転数を制御する制御装置９を備える。
【００２８】
供給コンベア１は、外部の粉体貯留設備（図示せず。）から粉体供給装置１００に粉体１０を供給するための搬送装置である。一方、排出コンベア７は、当該粉体供給装置１００から外部の粉体使用設備（図示せず。）に粉体１０を排出するための搬送装置である。これらの供給コンベア１及び排出コンベア７は、開放型の搬送装置（ベルトコンベア等）又は閉鎖型の搬送装置（スクリューコンベア、フローコンベア等）などで構成される。
【００２９】
ホッパー２は、粉体１０を貯留する貯槽の一例である。ホッパー２は、円筒状の上部胴体２ａとテーパ状の下部胴体２ｂとからなり、その内部に粉体１０を貯留可能である。ホッパー２の上方には供給コンベア１の端部が配置されており、当該供給コンベア１により搬送されてきた粉体１０は、ホッパー２の上端の投入口２１からホッパー２内に投入される。ホッパー２は、常時、ほぼ一定量の粉体１０を貯留しており、ホッパー２の下端の排出口２２から粉体１０が排出される。なお、本実施形態では、貯槽としてホッパー２を用いているが、本発明の貯槽は、かかる例に限定されず、粉体を一時的に貯留して下端から排出可能な容器状の装置であれば、例えば、サイロ、ビン、チャンバーなどで構成されてもよい。
【００３０】
ロータリーフィーダ３は、ホッパー２に貯留されている粉体１０を定量的に供給するための容積式供給装置の一例である。ロータリーフィーダ３は、上記ホッパー２の下部に設けられており、ロータリーフィーダ３の上端の供給口３１は、ホッパー２の下端の排出口２２に接続されている。ロータリーフィーダ３は、ホッパー２の排出口２２から排出された粉体１０を収容するとともに、回転体（後述する回転羽根３４）を回転させることにより、排出口３２から当該粉体１０を下流側の装置に供給する。
【００３１】
ここで、図１に加え、図２も参照して、本実施形態に係るロータリーフィーダ３の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るロータリーフィーダ３を示す縦断面図である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、ロータリーフィーダ３は、供給口３１と、排出口３２と、ケーシング３３と、回転羽根３４と、電動機３５と、回転検出器３６を備える。
【００３３】
供給口３１は、ホッパー２からロータリーフィーダ３内に粉体１０を供給するための粉体供給部であり、ロータリーフィーダ３の上部側に設けられる。また、排出口３２は、ロータリーフィーダ３から下流側の装置に粉体１０を排出するための粉体排出部であり、ロータリーフィーダ３の上部側に設けられる。
【００３４】
ケーシング３３は、ロータリーフィーダ３の本体を覆う外装容器であり、粉体１０が漏れ出さないように密封されている。ケーシング３３の内部には、回転羽根３４が回転可能に設けられている。
【００３５】
回転羽根３４は、粉体１０を供給するための回転体の一例である。この回転羽根３４は、水平方向に延びる回転軸３４ａの周囲に放射状に設けられた複数枚の羽根板３４ｂからなる。この複数枚の羽根板３４ｂにより、回転軸３４ａの周囲の空間が周方向に等分に区分され、各空間に粉体１０が充填される。かかる構成により、回転羽根３４は、回転軸３４ａを中心として鉛直面上で回転することで、粉体１０を送り出す。この際、回転羽根３４の回転数が一定であれば、ロータリーフィーダ３は、単位時間当りに一定体積の粉体１０を供給することが可能である。
【００３６】
電動機３５は、回転羽根３４を回転させるための駆動装置の一例である。電動機３５が生成した回転駆動力により、回転羽根３４が回転する。電動機３５の回転駆動力を増減させることで、回転羽根３４の回転数を増減させて、ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量を調整可能である。かかる電動機３５は、制御装置９の回転数制御部９３により制御されるが、詳細は後述する。回転検出器３６は、電動機３５に付随して設けられており、電動機３５の動作速度及び回転数を通じて、回転羽根３４の回転数を検出する。
【００３７】
また、上記ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量ＱＲは以下の式で表される。粉体１０の嵩密度ρが一定である場合には、ロータリーフィーダ３の回転数Ｒを設定すれば、供給量ＱＲが決定する。
【００３８】
ＱＲ＝ρ×Ａ×Ｒ×６０
ＱＲ：粉体１０の供給量［ｋｇ／ｈ］
Ａ：ロータリーフィーダ３の能力［ｍ３／ｒｅｖ．］
Ｒ：ロータリーフィーダ３の回転数［ｒｐｍ］
ρ：粉体１０の嵩密度［ｋｇ／ｍ３］
【００３９】
引き続き、図１を参照して、上記ロータリーフィーダ３の下流側の装置について説明する。図１に示すように、ロータリーフィーダ３の下流側には、第１の接続部材（配管４１、４２、伸縮管４）と、スクリューコンベア５と、第２の接続部材（配管６１、６２、伸縮管６等）と、排出コンベア７が設けられる。このうち、スクリューコンベア５は、粉体供給装置１００により単位時間当りに供給される粉体１０の質量を秤量する機能を有する。また、第１の接続部材は、スクリューコンベア５の上流側の装置と当該スクリューコンベア５とを接続し、その途中には伸縮管４が設けられる。第２の接続部材は、スクリューコンベア５と当該スクリューコンベア５の下流側の装置とを接続し、その途中には伸縮管６が設けられる。これら第１及び第２の接続部材は、上記スクリューコンベア５による秤量機能を実現するために、スクリューコンベア５と、当該スクリューコンベア５の上流側及び下流側の装置との間の荷重伝達を遮断する機能を有する。
【００４０】
第１の接続部材は、ロータリーフィーダ３の排出口３２とスクリューコンベア５の供給口５１とを接続し、ロータリーフィーダ３とスクリューコンベア５の間の粉体流路を構成する。第１の接続部材は、当該粉体流路となる配管４１、４２と、当該配管４１、４２の接合部に設けられる伸縮管４とを備える。伸縮管４は、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５に粉体１０を搬送する途中に、当該粉体１０が飛散しないようにカバーする構造を有する。さらに、伸縮管４は、スクリューコンベア５の供給口５１よりも上流側の装置（ロータリーフィーダ３等）の荷重がスクリューコンベア５に掛からないように、当該上流側の装置とスクリューコンベア５の供給口５１との間の荷重伝達を遮断する構造を有する。
【００４１】
また、第２の接続部材は、スクリューコンベア５の排出口５２と排出コンベア７の供給口７１とを接続し、スクリューコンベア５と排出コンベア７の間の粉体流路を構成する。第２の接続部材は、当該粉体流路となる配管６１、６２と、当該配管６１、６２の接合部に設けられる伸縮管６とを備える。伸縮管６は、スクリューコンベア５から排出コンベア７に粉体１０を搬送する途中に、当該粉体１０が飛散しないようにカバーする構造を有する。さらに、伸縮管６は、スクリューコンベア５の排出口５２よりも下流側の装置（排出コンベア７等）の荷重がスクリューコンベア５に掛からないように、当該下流側の装置とスクリューコンベア５の排出口５２との間の荷重伝達を遮断する構造を有する。
【００４２】
ここで、図３を参照して、スクリューコンベア５の上流側に設置される伸縮管４の構造について詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る伸縮管４の構造を示す断面図である。なお、スクリューコンベア５の下流側に設置される伸縮管６も、伸縮管４と同様な構造で実現されるので、詳細説明は省略する。
【００４３】
図３に示すように、伸縮管４は、上部配管４１と下部配管４２の間に設けられる伸縮機構を備える。伸縮機構は、上部スリーブ４３と、下部スリーブ４４と、飛散防止材４５（例えば、充填材４６及び補強布４７）とを含む。
【００４４】
上部スリーブ４３は、上部配管４１を下方に向けて拡径させたテーパ状部分であり、下部スリーブ４４は、下部配管４２を上方に向けて拡径させたテーパ状部分である。上部配管４１の下端のフランジ４１ａと、上部スリーブ４３の上端のフランジ４３ａは、ボルト４８によって接合されている。同様に、下部配管４２の上端のフランジ４２ａと、下部スリーブ４４の下端のフランジ４４ａは、ボルト４９によって接合されている。かかる構成により、上部配管４１と下部配管４２の接合部に、粉体１０を適切に下流側に案内するための上部スリーブ４３及び下部スリーブ４４を設置できる。
【００４５】
また、上部配管４１と下部配管４２の接合部において、上部スリーブ４３及び下部スリーブ４４の外周側には、飛散防止材４５が管周方向に沿って設置される。この飛散防止材４５は、上部配管４１と下部配管４２の接合部の隙間から外部に粉体１０が飛散することを防止する機能を有する。この飛散防止材４５は、上下方向に伸縮性を有し、かつ、粉体１０が通過しないような軽量の素材からなる。図示の例では、飛散防止材４５は、スポンジ等からなる充填材４６と、当該充填材４６の周囲に取り付けられる補強布４７とからなる。充填材４６は、上部配管４１と下部配管４２の接合部の隙間を埋めつつ、上部配管４１と下部配管４２間の荷重伝達を遮断する。補強布４７は、充填材４６が上下方向の伸縮により破損することを防止するために、充填材４６の周囲を補強する。
【００４６】
上記のような伸縮管４の構造により、ロータリーフィーダ３等の上流側の装置の荷重が上部配管４１に掛かっても、飛散防止材４５（充填材４６、補強布４７）が上下方向に収縮することで、当該荷重を下部配管４２側に伝達しないようにできる。これにより、スクリューコンベア５が、当該スクリューコンベア５の供給口５１よりも上流側の装置（ロータリーフィーダ３等）の荷重を受けることを確実に防止できる。このような伸縮管４による荷重伝達防止効果は、ロータリーフィーダ３及び上部配管４１等が振動した場合も同様に発揮される。
【００４７】
また、上部配管４１内を流動してきた粉体１０は、下部スリーブ４４で受け止められて、下部配管４２内に円滑に案内される。さらに、飛散防止材４５（充填材４６、補強布４７）により、当該粉体１０が系外に飛散することを防止できる。
【００４８】
なお、本実施形態では、スクリューコンベア５とその前後の装置を接続する接続部材として、上記伸縮管４、６を用いたが、本発明はかかる例に限定されない。接続部材は、粉体の飛散を防止しつつ、荷重伝達を遮断可能な管状部材であれば、ベローズ、管状の伸縮材など任意の部材を使用することができ、また、配管４２の内径よりも小さい外径を有する配管４１を、配管４２内へ差し込む構造であってもよい。
【００４９】
また、接続部材は、スクリューコンベア９に対する荷重伝達を１００％遮断する必要はなく、スクリューコンベア５の荷重変動に対する影響が小さく、粉体１０の定量供給への悪影響が無い範囲で荷重を遮断すればよい。例えば、上流、下流それぞれの接続部材から伝達される荷重がスクリューコンベア５全体の質量の１／５０以下程度となるように、接続部材により荷重伝達を遮断できれば、通常問題無い。
【００５０】
引き続き、図１を参照して、スクリューコンベア５について詳細に説明する。スクリューコンベア５は、単位時間当りに供給される粉体１０の質量を検出するための秤量スクリューコンベアとして構成されている。即ち、スクリューコンベア５、粉体１０を搬送する機能と、粉体供給装置１００により単位時間当りに供給される粉体１０の質量を秤量する機能とを有する。
【００５１】
図１に示すように、スクリューコンベア５は、供給口５１と、排出口５２と、ケーシング５３と、スクリュー５４と、回転軸５５と、電動機５６と、回転検出器５７と、支持部材５８を備える。
【００５２】
供給口５１は、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５内に粉体１０を供給するための粉体供給部であり、スクリューコンベア５の一端上部側に設けられる。また、排出口５２は、スクリューコンベア５から下流側の装置に粉体１０を排出するための粉体排出部であり、スクリューコンベア５の他端下部側に設けられる。
【００５３】
ケーシング５３は、スクリューコンベア５の本体を覆う円筒状の外装容器であり、粉体１０が漏れ出さないように密封されている。ケーシング５３は、スクリューコンベア５による搬送方向（水平方向）に沿って延設される。かかるケーシング５３の内部には、スクリュー５４が回転可能に設けられている。
【００５４】
スクリュー５４は、回転軸５５の周囲に形成された螺旋状の回転羽根である。スクリュー５４及び回転軸５５も水平方向に延設されている。回転軸５５を中心としてスクリュー５４が回転することで、スクリューコンベア５の一端から他端にかけて、粉体１０が送り出される。この際、スクリュー５４の回転数が一定であれば、スクリューコンベア５は、単位時間当りに一定体積の粉体１０を搬送することが可能である。
【００５５】
電動機５６は、スクリュー５４を回転させるための駆動装置の一例であり、回転軸５５に接続されている。電動機５６が生成した回転駆動力により、回転軸５５を通じてスクリュー５４が回転する。電動機５６の回転駆動力を増減させることで、スクリュー５４の回転数を増減させて、スクリューコンベア５による粉体１０の供給量を調整可能である。しかし、本実施形態では、スクリュー５４を一定の回転数で回転させるように電動機５６を制御する。この理由は、単位時間当りに一定質量の粉体１０を定量供給するために、スクリューコンベア５のスクリュー５４の回転数が一定であることを前提として、上記ロータリーフィーダ３の回転羽根３４（容積式供給装置の回転体）の回転数を可変制御するためである。
【００５６】
なお、回転検出器５７は、電動機５６に付随して設けられており、電動機５６の動作速度及び回転数を通じて、スクリュー５４の回転数を検出する。スクリューコンベア５の制御装置（図示せず。）は、回転検出器５７により検出される回転数に基づいて、電動機５６の動作を制御し、スクリュー５４の回転数を一定の回転数に制御する。
【００５７】
また、上記スクリューコンベア５の下部には支持部材５８が設けられている。この支持部材５８は、上記粉体供給装置１００の各装置のうち、スクリューコンベア５のみを支持しており、上記供給コンベア１、ホッパー２、ロータリーフィーダ３及び排出コンベア７等の他の装置を支持していない。当該他の装置は、スクリューコンベア５の支持部材５８とは別の支持部材（図示せず。）により支持されているものとする。
【００５８】
前述したように、スクリューコンベア５の供給口５１の上流側及び排出口５２の下流側にはそれぞれ伸縮管４、６が設けられて、荷重伝達が遮断されており、スクリューコンベア５が上流側及び下流側の他の装置の荷重を受けないような構造となっている。これにより、支持部材５８は、スクリューコンベア５のみを支持することが可能となる。この結果、スクリューコンベア５の質量ｍ１、及び当該スクリューコンベア５内に存在する粉体１０の質量ｍ２のみが、支持部材５８に対して荷重として作用する。
【００５９】
質量計８は、質量検出装置の一例であり、上記スクリューコンベア５内に存在する粉体１０と当該スクリューコンベア５の合計質量ｍａｌｌを検出する。質量計８は、例えば、質量計用ロードセル等の荷重計で構成され、スクリューコンベア５の支持部材５８に設置される。
【００６０】
かかる質量計８は、支持部材５８に作用する荷重を測定することで、スクリューコンベア５の質量ｍ１と、当該スクリューコンベア５内に存在する粉体１０の質量ｍ２とを合計した合計質量ｍａｌｌ（ｍａｌｌ＝ｍ１＋ｍ２）を検出する。ここで、スクリューコンベア５の質量ｍ１は、スクリューコンベア５の各部（下部配管４２を含む供給口５１、上部配管６１を含む排出口５２、ケーシング５３、スクリュー５４、回転軸５５、電動機５６、回転検出器５７、支持部材５８、その他の付帯設備）の質量の合計値である。なお、本発明の質量検出装置は、上記ロードセルのような荷重計の例に限定されず、合計質量ｍａｌｌを検出可能であれば、他の種類の質量計を用いてもよい。
【００６１】
制御装置９は、上記質量計８により検出される合計質量ｍａｌｌの変動に応じて、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４（容積式供給装置の回転体）の回転数を制御することにより、ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量を制御する。この際、制御装置９は、質量計８により検出される検出される合計質量ｍａｌｌが常に一定となるように、ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量を制御する。
【００６２】
つまり、本実施形態に係る粉体供給装置１００は、単位時間当りに一定質量の粉体１０を安定的に供給することを目的とするものである。そのために、スクリューコンベア５及び質量計８を用いて、実際に供給される粉体１０の質量ｍ２を計測し、制御装置９を用いて、質量ｍ２の計測値に基づいて、ロータリーフィーダ３の回転数をフィードバック制御する。
【００６３】
ここで、制御装置９の構成例について説明する。図１に示すように、制御装置９は、質量換算部９１と、質量指示調節部９２と、回転数制御部９３とを備える。
【００６４】
質量換算部９１は、上記質量計８に接続されている。質量換算部９１は、質量計８により検出された合計質量ｍａｌｌを、スクリューコンベア５により単位時間当りに供給される粉体１０の質量Ｑ（以下「粉体供給量Ｑ」という。）に換算する。この質量換算部９１による換算方法の具体例について以下に説明する。
【００６５】
質量計８により検出される合計質量ｍａｌｌは、スクリューコンベア５の質量ｍ１と、粉体１０の質量ｍ２の合計値である。従って、内部に粉体１０が存在しない状態のスクリューコンベア５の風袋質量（即ち、質量ｍ１）を予め計測しておけば、合計質量ｍａｌｌから質量ｍ１を減算することで、スクリューコンベア５内の粉体１０の質量ｍ２を算出できる。そして、当該質量ｍ２とスクリューコンベア５の能力・仕様から、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑを計算することが可能である。スクリューコンベア５のスクリュー５４の回転数が一定であるという条件下では、粉体供給量Ｑは、スクリューコンベア５内に存在する粉体１０の質量ｍ２から以下の式（１）により算出される。
【００６６】
Ｑ＝ｋ×ｍ２  ・・・（１）
Ｑ：粉体供給量［ｔｏｎ／ｈ］
ｍ２：スクリューコンベア５内に存在する粉体１０の質量［ｋｇ］
【００６７】
なお、式（１）において、ｋは、スクリューコンベア５に固有の換算係数である。当該換算係数ｋは、スクリューコンベア５のスクリュー５４のピッチ、径、長さ、回転数等によって定まる。
【００６８】
スクリューコンベア５は、スクリュー５４の回転数が一定であれば、単位時間当たりに、スクリューコンベア５内の長手方向の単位長さ当たりの空間内（容積内）に存在する粉体を排出する。この単位長さ当たりの空間内（容積内）に存在する粉体の質量は、
スクリューコンベア内の全ての粉体の質量×（当該単位長さ／スクリューコンベア全長）
で決まることから、Ｑが算出できる。
【００６９】
質量指示調節部９２は、上記質量換算部９１により換算された粉体供給量Ｑが設定値に対して偏差を有する場合に、当該偏差を減少させるように、回転数制御部９３のＶＶＶＦの回転数の指示値を調節するように制御する。例えばＰＩＤ制御ならば、偏差に対しての比例制御、積分制御、微分制御を行なう。
【００７０】
回転数制御部９３は、上記質量指示調節部９２からの指示値に基づいて、ロータリーフィーダ３の電動機３５を制御することで、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４の回転数を制御する。例えば、回転数制御部９３は、ＶＶＶＦ方式（可変電圧可変周波数制御方式）により、交流の電動機３５をインバータ制御する。
【００７１】
かかる回転数制御部９３は、上記スクリューコンベア５及び質量計８で計測される粉体供給量Ｑが一定となるように、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４の回転数を制御する。例えば、計測される粉体供給量Ｑが目標供給量ＱＴより増加した場合、回転数制御部９３は、その増加分に応じて、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４の回転数を減少させる。逆に、粉体供給量Ｑが目標供給量ＱＴより減少した場合、回転数制御部９３は、その減少分に応じて、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４の回転数を増加させる。
【００７２】
以上、本実施形態に係る粉体供給装置１００の制御装置９について説明した。制御装置９を設置することで、スクリューコンベア５及び質量計８により計測される粉体供給量Ｑに基づいて、当該粉体供給量Ｑが一定となるようにロータリーフィーダ３の回転数を自動制御することが可能となる。しかし、本発明は、かかる例に限定されず、制御装置９を設けずに、粉体供給装置１００のオペレータが、上記質量計８の検出結果に基づいて、容積式供給装置（ロータリーフィーダ３）の回転数を手動で制御してもよい。
【００７３】
なお、上述したようにスクリューコンベア５は、質量計８及び制御装置９とともに、粉体供給量Ｑを計測するための粉体流量計として機能する。スクリューコンベア５を粉体流量計として機能させるためには、スクリューコンベア５内に粉体１０を充満させる（占積率１００％）のではなく、図１に示すように、スクリューコンベア５内に空間が生じるように粉体１０を充填し、占積率を１００％未満（例えば６０質量％程度）とすることが好ましい。これにより、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑに余裕代を持たせることができるので、ロータリーフィーダ３により粉体供給量を増加させたときに、スクリューコンベア５はその増加分を吸収することが可能となる。
【００７４】
［１．２．フラッシング現象等の対策］
次に、上記図２を参照して、上記ロータリーフィーダ３による粉体１０の定量供給の阻害要因であるフラッシング現象等と、その対策について詳細に説明する。
【００７５】
図２に示すように、ロータリーフィーダ３は、ケーシング３３内に配置された回転羽根３４を回転させることで、単位時間当りに一定体積の粉体１０を供給する容積式供給装置である。このロータリーフィーダ３において、上部の供給口３１から供給された粉体１０は、回転羽根３４の複数の羽根板３４ｂで区切られた空間に充填され、回転羽根３４の回転に伴って下部側に移動して、下部の排出口３２から排出される。かかるロータリーフィーダ３では、回転羽根３４が円滑に回転するために、回転羽根３４（可動部）の先端とケーシング３３（固定部）の内面との間に、クリアランスｓが設けられている。
【００７６】
ロータリーフィーダ３におけるフラッシング現象は、ロータリーフィーダ３の供給口３１と排出口３２の間の圧力差等が原因で、ロータリーフィーダ３の可動部（回転羽根３４）と固定部（ケーシング３３）との隙間（クリアランスｓ）から粉体１０が急激に流れ出す現象である。ホッパー２から粉体１０を定量的に切り出す際に、粉体１０の状態によっては、ホッパー２の排出口２２に対する粉体１０の付着やブリッジにより、ホッパー２の排出口２２の閉塞が生じる。この閉塞を解消するために、ホッパー２内にガス（例えば高圧窒素）を継続的に吹き込んだり、或いは、ブラスターなどで急激にガスを吹き込んだりする対策が講じられる。しかし、かかるガス吹き込み対策などによって、ホッパー２の後段のロータリーフィーダ３の供給口３１側の圧力が、排出口３２側よりも高まり、上記フラッシング現象が発生してしまう。
【００７７】
ロータリーフィーダ３の通常の操業では、粉体１０が回転羽根３４とケーシング３３の間のクリアランスｓを通って、上方から下方に流れ出すことはない。しかし、上記ガスが供給口３１側の上部空間に入り込んで、回転羽根３４の上下で圧力差が生じた場合には、粉体１０がクリアランスｓの部分から急激に下部空間へ流れ出すフラッシング現象が発生し、ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量が変動する。ガスが上部空間に入り込む原因としては、上述したホッパー２の閉塞防止のためのガスの吹き込みや、ロータリーフィーダ３の回転羽根３４自身が下部空間のガスを上部空間へ巻き上げることなどがある。
【００７８】
また、上記フラッシング現象が発生しない場合であっても、ホッパー２の排出口２２に対して粉体１０が付着したり、当該排出口２２に粉体１０のブリッジが生じたりした場合には、ロータリーフィーダ３による定量的な供給が損なわれることがある。つまり、このような粉体１０の付着やブリッジを解消するためにホッパー２内にガスを吹き込んだときに、当該粉体の塊がロータリーフィーダ３内に一度に落下して、ロータリーフィーダ３内に充填された粉体１０の密度が上昇することがある。また、当該ガスの吹き込みにより、ロータリーフィーダ３内に充填された粉体１０に隙間が生じて、粉体１０の密度が低下することもある。このようにロータリーフィーダ３における粉体１０の充填条件が変動した場合、ロータリーフィーダ３により単位時間当りに一定体積の粉体１０を供給したとしても、当該ロータリーフィーダ３から単位時間当りに供給される粉体１０の質量が変動してしまい、質量的な定量供給が損なわれる。
【００７９】
また、ロータリーフィーダ３のケーシング３３や回転羽根３４等に粉体１０が付着した場合にも、ロータリーフィーダ３からの粉体１０の供給量に変動が生じる。さらには、上述したように石炭の乾燥微粉を供給する場合、当該微粉の水分や粒度、圧力等の粉体性状が変動しやすいため、ロータリーフィーダ３により一定質量の微粉を定量的に供給することが困難となる。
【００８０】
上記のように、（１）フラッシング現象や、（２）ホッパー２に対する粉体の付着又はブリッジ、（３）ロータリーフィーダ３に対する粉体の付着、（４）粉体性状（水分、粒度、圧力等）の変動などが生じる場合、ロータリーフィーダ３単体では、単位時間当りに一定質量の粉体１０を定量的に供給することが困難となる。
【００８１】
そこで、本実施形態に係る粉体供給装置１００では、上記粉体供給量Ｑの変動を抑制するために、容積式のロータリーフィーダ３と秤量型のスクリューコンベア５とを組み合わせる構成を採用している。即ち、スクリューコンベア５と質量計８を用いて、実際に供給される粉体１０の質量ｍ２を検出し、当該ｍ２から実際の粉体供給量Ｑ（単位時間当りに供給される粉体１０の質量）を換算する。そして、制御装置９により、粉体供給量Ｑの変動に応じて、ロータリーフィーダ３の回転数を制御して、粉体供給量Ｑが一定の目標供給量ＱＴとなるように調整する。
【００８２】
例えば、上記フラッシング現象が発生した場合には、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５への粉体１０の供給量が一時的に増加するため、粉体供給量Ｑを減じる必要がある。そこで、ロータリーフィーダ３の後段に設けられたスクリューコンベア５と質量計８によって、フラッシング現象による粉体供給量Ｑの増加分を計測し、制御装置９により、当該増加分を減少するようにロータリーフィーダ３の回転数を減少させる。これにより、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５に供給される粉体１０の質量が減少するため、上記増加分と相殺される。その後、スクリューコンベア５により計測される粉体供給量Ｑが目標供給量ＱＴに戻った場合には、ロータリーフィーダ３の回転数を元に戻して、定量供給を継続する。
【００８３】
以上のように、本実施形態によれば、秤量型のスクリューコンベア５を利用した粉体供給量Ｑの計測によって、ロータリーフィーダ３の回転数をフィードバック制御する。これにより、粉体供給装置１００から最終的に供給される粉体供給量Ｑを一定に保つことが可能となる。従って、上記フッランシング現象等による粉体供給量Ｑの変動を好適に抑制することができる。
【００８４】
［１．３．粉体供給量の制御方法］
次に、図４を参照して、本実施形態に係る粉体供給装置１００により粉体供給量を制御する方法について説明する。図４は、本実施形態に係る粉体供給量の制御方法を示すフローチャートである。
【００８５】
図４に示すように、まず、供給コンベア１により外部から搬送されてきた粉体１０を、ホッパー２の上端の投入口２１からホッパー２内に投入する（Ｓ１０）。ホッパー２には常時、ほぼ一定量の粉体１０が貯留される。次いで、ホッパー２の下端の排出口２２から粉体１０を排出し、当該ホッパー２の下部側に配置されたロータリーフィーダ３（容積式供給装置）に供給する（Ｓ１２）。この際、ホッパー２の下端の排出口２２から排出された粉体１０は、ロータリーフィーダ３の上端の供給口３１からケーシング３３内に投入される。
【００８６】
さらに、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５に、単位時間当りに一定体積の粉体１０を供給する（Ｓ１４）。ロータリーフィーダ３の回転羽根３４を所定の回転数で回転させて、当該回転羽根３４により粉体１０を下部側に送り出し、ロータリーフィーダ３の下端の排出口３２から粉体１０を排出する。当該粉体１０は伸縮管４を通じて流動し、スクリューコンベア５の供給口５１からケーシング５３内に投入される。
【００８７】
このＳ１４工程で、ロータリーフィーダ３において上述のフラッシング現象が発生したり、粉体１０の充填条件又は性状が変動した場合には、ロータリーフィーダ３から単位時間当りに供給される粉体１０の質量、即ち粉体供給量Ｑが変動する。そこで、本実施形態では、ロータリーフィーダ３の後段にスクリューコンベア５を設けて、当該粉体供給量Ｑの変動を計測・吸収できる構成としている。
【００８８】
次いで、スクリューコンベア５において、粉体１０を搬送しながら粉体供給量Ｑを秤量する（Ｓ１６）。即ち、スクリューコンベア５のスクリュー５４を固定回転数で回転させて粉体１０を搬送しながら、スクリューコンベア５の支持部材５８に設けられた質量計８により、当該スクリューコンベア５内に存在する粉体１０と当該スクリューコンベア５の合計質量ｍａｌｌを検出する。この際、スクリューコンベア５の上流側及び下流側には伸縮管４、６が設置されているので、スクリューコンベア５の上流側及び下流側の他の装置の荷重がスクリューコンベア５に掛からない。従って、質量計８は、上記合計質量ｍａｌｌを正確に測定可能である。
【００８９】
そして、制御装置９により、合計質量ｍａｌｌからスクリューコンベア５の質量ｍ１を減算して粉体１０の質量ｍ２を求め、前述の式（１）を用いて当該質量ｍ２を粉体供給量Ｑに換算する。
【００９０】
さらに、制御装置９により、粉体供給量Ｑの変動の有無を判定する（Ｓ１８）。例えば、制御装置９は、粉体供給量Ｑと目標供給量ＱＴとを比較し、ＱとＱＴの差分が閾値以上であれば粉体供給量Ｑが変動しており、閾値未満であれば粉体供給量Ｑが変動していないと判定する。この判定では、上記のようにＱとＱＴの差分を用いる代わりに、例えば、合計質量ｍａｌｌと目標合計質量ｍａｌｌＴの差分、又は、粉体１０の質量ｍ２と目標質量ｍ２Ｔの差分を用いてもよい。
【００９１】
上記Ｓ１８での判定の結果、スクリューコンベア５による実際の粉体供給量Ｑが変動している場合（即ち、検出された合計質量ｍａｌｌが所定以上変動している場合）、制御装置９は、当該粉体供給量Ｑの変動量に応じて、ロータリーフィーダ３の回転数を増減させ、ロータリーフィーダ３による粉体供給量を調整する（Ｓ２０）。この際、質量計８により検出される合計質量ｍａｌｌが一定となるように、ロータリーフィーダ３による粉体１０の供給量を制御する。例えば、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑが増加した場合には、その増加分に応じてロータリーフィーダ３の回転数を減少させ、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５への粉体１０の供給量を減少させる。一方、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑが減少した場合には、その減少分に応じてロータリーフィーダ３の回転数を増加させ、ロータリーフィーダ３からスクリューコンベア５への粉体１０の供給量を増加させる。
【００９２】
スクリューコンベア５はある程度の時間をかけて粉体１０を搬送するので、ロータリーフィーダ３のフラッシング現象等により、スクリューコンベア５に対する粉体供給量が変動したとしても、当該変動を補償するための時間的な余裕がある。そこで、本実施形態では、上記Ｓ１８、Ｓ２０のようにして、スクリューコンベア５における合計質量ｍａｌｌが変動したときにリアルタイムで、当該変動に応じてロータリーフィーダ３による粉体供給量を調整してスクリューコンベア５に供給する。これにより、スクリューコンベア５には、先の変動を補償する分の質量の粉体１０が供給されるので、スクリューコンベア５から単位時間当りに排出される粉体１０の質量（つまり、実際の粉体供給量Ｑ）をほぼ一定に保つことができる。
【００９３】
その後、スクリューコンベア５の排出口５２から排出された粉体１０は、排出コンベア７に供給され、当該排出コンベア７により後段の粉体使用設備まで搬送される（Ｓ２２）。粉体使用設備は、例えば石炭微粉の塊成機などである。
【００９４】
一方、上記Ｓ１８での判定の結果、スクリューコンベア５による実際の粉体供給量Ｑが変動していない場合には、ロータリーフィーダ３の回転数を変更することなく、スクリューコンベア５から排出された粉体１０を、排出コンベア７を通じて後段の粉体使用設備に供給する（Ｓ２２）。
【００９５】
以上のように、本実施形態に係る粉体供給量の制御方法によれば、スクリューコンベア５を利用した粉体供給量Ｑの秤量結果に基づいて、ロータリーフィーダ３の回転数をフィードバック制御する。かかる制御により、スクリューコンベア５からの単位時間当りの粉体供給量Ｑが一定となるように、ロータリーフィーダ３による粉体供給量が調整される。これにより、ロータリーフィーダ３においてフラッシング現象等により粉体供給量の変動が発生したとしても、その後段のスクリューコンベア５による粉体供給量Ｑの変動を抑制することができる。従って、粉体供給装置１００全体としては、単位時間当りに一定の質量の粉体１０を安定的に供給することが可能となる。
【００９６】
［２．第２の実施形態（サークルフィーダ）］
次に、本発明の第２の実施形態に係る粉体供給装置について説明する。第２の実施形態に係る粉体供給装置は、容積式供給装置としてサークルフィーダを用いることを特徴としており、その他の機能構成は上記第１の実施形態に係る粉体供給装置１００と同様である。
【００９７】
図５は、第２の実施形態に係る粉体供給装置２００の全体構成を示す模式図である。図５に示すように、第２の実施形態に係る粉体供給装置２００は、粉体供給経路の上流側から下流側にかけて順に、供給コンベア１、ホッパー２（貯槽）、サークルフィーダ２０、伸縮管４（接続部材）、スクリューコンベア５、伸縮管６（接続部材）、及び排出コンベア７を備える。さらに、粉体供給装置２００は、スクリューコンベア５の質量を検出する質量計８と、サークルフィーダ２０の回転数を制御する制御装置９を備える。第２の実施形態に係るサークルフィーダ２０以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では、サークルフィーダ２０を中心に説明する
【００９８】
図５に示すように、サークルフィーダ２０は、ホッパー２に貯留されている粉体１０を定量的に供給するための容積式供給装置の一例である。サークルフィーダ２０は、ホッパー２の下部に一体的に設けられている。サークルフィーダ２０の上端の供給口２０１は、ホッパー２の下端の排出口２２と一体化されている。サークルフィーダ２０は、ホッパー２の排出口２２から排出された粉体１０を収容するとともに、回転台２０４を回転させることにより、排出口２０２から当該粉体１０を下流側の設備に供給する。
【００９９】
ここで、図５に加え、図６も参照して、本実施形態に係るサークルフィーダ２０の構成について説明する。図６は、本実施形態に係るサークルフィーダ２０を示す平面図である。図５及び図６に示すように、サークルフィーダ２０は、供給口２０１と、排出口２０２と、ケーシング２０３と、回転台２０４と、電動機２０５と、回転検出器２０６を備える。
【０１００】
供給口２０１は、ホッパー２からサークルフィーダ２０内に粉体１０を供給するための粉体供給部であり、サークルフィーダ２０の中央上部側に設けられる。また、排出口２０２は、サークルフィーダ２０から下流側の装置に粉体１０を排出するための粉体排出部であり、サークルフィーダ２０の底面一側に設けられる。
【０１０１】
ケーシング２０３は、サークルフィーダ２０の本体を覆う外装容器であり、粉体１０が漏れ出さないように密封されている。ケーシング２０３の内部には、回転台２０４が回転可能に設けられている。
【０１０２】
回転台２０４は、粉体１０を供給するための回転体の一例である。この回転台２０４は、略円盤状の回転体であり、中央回転羽根２０４ａと、外周回転羽根２０４ｂとを備える。中央回転羽根２０４ａは、回転台２０４の中心から外周縁に至る十字型の羽根である。外周回転羽根２０４ｂは、回転台２０４の外周部に設置される小型の羽根であり、複数の外周回転羽根２０４ｂが回転台２０４の周方向に沿って配列される。回転台２０４は、回転軸２０４ｃを中心として水平面上で回転する。これにより、中央回転羽根２０４ａにより、ホッパー２の内部の粉体１０をサークルフィーダ２０の外周部に運び、外周回転羽根２０４ｂにより当該外周部の粉体１０を排出口２０２に運ぶ。この際、回転台２０４の回転数が一定であれば、サークルフィーダ２０は、単位時間当りに一定体積の粉体１０を供給することが可能である。
【０１０３】
電動機２０５は、回転台２０４を回転させるための駆動装置の一例である。電動機２０５の回転駆動力を増減させることで、回転台２０４の回転数を増減させて、サークルフィーダ２０による粉体１０の供給量を調整可能である。かかる電動機２０５は、制御装置９の回転数制御部９３により制御される。回転検出器２０６は、電動機２０５に付随して設けられており、電動機２０５の動作速度及び回転数を通じて、回転台２０４の回転数を検出する。
【０１０４】
上記構成のサークルフィーダ２０においては、ケーシング２０３と回転台２０４の間に隙間（クリアランスｓ）が設けられている。従って、サークルフィーダ２０の上部空間と下部空間との間の圧力差により、上記フラッシング現象が発生し、上記隙間から粉体１０が流れ出す可能性がある。従って、上記ロータリーフィーダ３と同様、サークルフィーダ２０でも、フラッシング現象により、予期せぬ粉体供給量の変動が生じる恐れがある。また、上述した粉体１０の付着やブリッジによる粉体１０の充填条件の変動や、粉体１０の性状変動によっても、サークルフィーダ２０による粉体供給量が変動する恐れがある。
【０１０５】
そこで、第２の実施形態でも、サークルフィーダ２０の後段に、第１の実施形態と同様に秤量型のスクリューコンベア５を設置し、質量計８によりスクリューコンベア５とその内部の粉体１０の合計質量ｍａｌｌを検出する。そして、制御装置９により、合計質量ｍａｌｌの変動（即ち、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑの変動）に応じて、サークルフィーダ２０の回転台２０４の回転数をフィードバック制御する。この際、質量計８により検出される合計質量ｍａｌｌが一定となるように、サークルフィーダ２０による粉体１０の供給量を制御する。
【０１０６】
以上説明した第２の実施形態によれば、回転数制御可能なサークルフィーダ２０と秤量型のスクリューコンベア５とを組み合わせて、スクリューコンベア５を利用した粉体供給量Ｑの秤量結果に基づいて、サークルフィーダ２０の回転数をフィードバック制御する。これにより、サークルフィーダ２０においてフラッシング現象等により粉体供給量の変動が発生したとしても、その後段のスクリューコンベア５による粉体供給量Ｑの変動を抑制することができる。従って、粉体供給装置２００全体としては、単位時間当りに一定の質量の粉体１０を安定的に供給することが可能となる。
【０１０７】
［３．第３の実施形態（スクリューコンベア）］
次に、本発明の第３の実施形態に係る粉体供給装置について説明する。第３の実施形態に係る粉体供給装置は、容積式供給装置としてスクリューコンベア（スクリューフィーダとも称される。）を用いることを特徴としており、その他の機能構成は上記第１の実施形態に係る粉体供給装置１００と同様である。
【０１０８】
図７は、第３の実施形態に係る粉体供給装置３００の全体構成を示す模式図である。図７に示すように、第３の実施形態に係る粉体供給装置３００は、粉体供給経路の上流側から下流側にかけて順に、供給コンベア１、ホッパー２（貯槽）、スクリューコンベア３０、伸縮管４（接続部材）、スクリューコンベア５、伸縮管６（接続部材）、及び排出コンベア７を備える。さらに、粉体供給装置３００は、スクリューコンベア５の質量を検出する質量計８と、スクリューコンベア３０の回転数を制御する制御装置９を備える。第３の実施形態に係るスクリューコンベア３０以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では、スクリューコンベア３０を中心に説明する
【０１０９】
図７に示すように、スクリューコンベア３０は、ホッパー２に貯留されている粉体１０を定量的に供給するための容積式供給装置の一例である。このスクリューコンベア３０は、ホッパー２から単位時間当りに一定体積の粉体１０を切り出すための容積式供給装置として設置されており、当該スクリューコンベア３０の後段に設けられた秤量型のスクリューコンベア５とは、設置目的が相違する。容積式供給装置としてのスクリューコンベア３０内には、粉体１０が充満されており、粉体１０の占積率がほぼ１００％であるのに対し、秤量型のスクリューコンベア５内には、粉体１０が半分程度しか充填されておらず、粉体１０の占積率は例えば６０％程度である。
【０１１０】
スクリューコンベア３０は、ホッパー２の下部に一体的に設けられている。スクリューコンベア３０の上端の供給口３０１は、ホッパー２の下端の排出口２２と一体化されている。スクリューコンベア３０は、ホッパー２の排出口２２から排出された粉体１０を収容するとともに、回転体であるスクリュー３０４を回転させることにより、排出口３０２から当該粉体１０を下流側の設備に供給する。
【０１１１】
図７に示すように、スクリューコンベア３０は、供給口３０１と、排出口３０２と、ケーシング３０３と、スクリュー３０４と、回転軸３０５と、電動機３０６と、回転検出器３０７を備える。
【０１１２】
供給口３０１は、ホッパー２からスクリューコンベア３０内に粉体１０を供給するための粉体供給部であり、スクリューコンベア３０の一端上部側に設けられる。また、排出口３０２は、スクリューコンベア３０から下流側の装置に粉体１０を排出するための粉体排出部であり、スクリューコンベア３０の他端下部側に設けられる。
【０１１３】
ケーシング５３は、スクリューコンベア５の本体を覆う円筒状の外装容器であり、粉体１０が漏れ出さないように密封されている。ケーシング５３は、スクリューコンベア５による搬送方向（水平方向）に沿って延設される。かかるケーシング５３の内部には、スクリュー５４が回転可能に設けられている。
【０１１４】
スクリュー３０４は、回転軸３０５の周囲に形成された螺旋状の回転羽根である。スクリュー３０４及び回転軸３０５は水平方向に延設されている。回転軸３０５を中心としてスクリュー３０４が回転することで、スクリューコンベア３０の一端から他端側に向けて、粉体１０が送り出される。この際、スクリュー３０４の回転数が一定であれば、スクリューコンベア３０は、単位時間当りに一定体積の粉体１０を搬送することが可能である。
【０１１５】
電動機３０６は、スクリュー３０４を回転させるための駆動装置の一例であり、回転軸３０５に接続されている。電動機３０６が生成した回転駆動力により、回転軸３０５を通じてスクリュー３０４が回転する。電動機３０６の回転駆動力を増減させることで、スクリュー３０４の回転数を増減させて、スクリューコンベア３０による粉体１０の供給量を調整可能である。かかる電動機３０６は、制御装置９の回転数制御部９３により制御される。回転検出器３０７は、電動機３０６に付随して設けられており、電動機３０６の動作速度及び回転数を通じて、スクリュー３０４の回転数を検出する。
【０１１６】
上記構成のスクリューコンベア３０においては、ケーシング３０３とスクリュー３０４の間に隙間（クリアランスｓ）が設けられている。従って、スクリューコンベア３０の供給口３０１側と排出口３０２側との間の圧力差により、上記フラッシング現象が発生し、上記隙間から粉体１０が流れ出す可能性がある。従って、上記ロータリーフィーダ３と同様、スクリューコンベア３０でも、フラッシング現象により、予期せぬ粉体供給量の変動が生じる恐れがある。また、上述した粉体１０の付着やブリッジによる粉体１０の充填条件の変動や、粉体１０の性状変動によっても、スクリューコンベア３０による粉体供給量が変動する恐れがある。
【０１１７】
特に、スクリューコンベア３０においては、スクリュー３０４の合間の螺旋状の空間を通じて、ケーシング３０３の一端側から他端側まで連通しているので、当該螺旋状の空間を通じてフラッシング現象が生じやすい。
【０１１８】
そこで、第３の実施形態でも、スクリューコンベア３０の後段に、第１の実施形態と同様に秤量型のスクリューコンベア５を設置し、質量計８により、スクリューコンベア５とその内部の粉体１０の合計質量ｍａｌｌを検出する。そして、制御装置９により、合計質量ｍａｌｌの変動（即ち、スクリューコンベア５による粉体供給量Ｑの変動）に応じて、スクリューコンベア３０のスクリュー３０４の回転数をフィードバック制御する。この際、質量計８により検出される合計質量ｍａｌｌが一定となるように、スクリューコンベア３０による粉体１０の供給量を制御する。
【０１１９】
以上説明した第３の実施形態によれば、回転数制御可能なスクリューコンベア３０と秤量型のスクリューコンベア５とを組み合わせて、スクリューコンベア５を利用した粉体供給量Ｑの秤量結果に基づいて、スクリューコンベア３０の回転数をフィードバック制御する。これにより、スクリューコンベア３０においてフラッシング現象等により粉体供給量の変動が発生したとしても、その後段のスクリューコンベア５による粉体供給量Ｑの変動を抑制することができる。従って、粉体供給装置３００全体としては、単位時間当りに一定の質量の粉体１０を安定的に供給することが可能となる。
【０１２０】
なお、フラッシング現象を抑制する観点からは、容積式供給装置として、第３の実施形態に係るスクリューコンベア３０よりも、上記第１、第２の実施形態に係るロータリーフィーダ３やサークルフィーダ２０を使用することが好ましい。しかし、流動性の低い粉体１０を供給する場合には、容積式供給装置としてスクリューコンベア３０を用いたとしても、フラッシング現象を抑制しつつ、ホッパー２から粉体１０を好適に切り出すことが可能である。
【実施例】
【０１２１】
次に、本発明の実施例について説明する。以下の実施例は本発明の効果を検証するために行った試験結果を示すものであり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１２２】
本発明の実施例として、上記第１の実施形態に係る粉体供給装置１００（図１参照。）を用いて粉体１０を供給しながら、粉体供給量Ｑの変動を測定する試験を行った。この試験で用いた粉体供給装置１００では、図１に示したように、ホッパー２の下部に容積式供給装置としてロータリーフィーダ３を設置し、当該ロータリーフィーダ３の下流に秤量型のスクリューコンベア５を設置した。そして、ロータリーフィーダ３とスクリューコンベア５を伸縮管４で接続し、スクリューコンベア５と排出コンベア７を伸縮管６で接続することで、スクリューコンベア５に他の装置の荷重が作用しないようにした。さらに、ロータリーフィーダ３の回転数Ｒを可変とし、制御装置９により回転数Ｒを制御できるようにした。そして、スクリューコンベア５及び質量計８を用いて、スクリューコンベア５とその内部の粉体１０の合計質量ｍａｌｌを検出し、制御装置９により、当該合計重量ｍａｌｌの変動に応じて、ロータリーフィーダ３の回転数Ｒをリアルタイムでフィードバック制御した。
【０１２３】
また、比較例として、従来の粉体供給装置（図９参照。）を用いて粉体１０を供給しながら、粉体供給量Ｑの変動を測定する試験も行った。比較例に係る粉体供給装置では、図９に示すように、ホッパー２の下部に設置したロータリーフィーダ３を排出コンベア７に直接的に接続しており、上記秤量型のスクリューコンベア５を設置せず、上記合計重量ｍａｌｌの検出を行わなかった。ロータリーフィーダ３の回転数Ｒは固定とし、上記合計重量ｍａｌｌの変動に応じて回転数Ｒをフィードバック制御しなかった。
【０１２４】
上記実施例及び比較例とも、供給対象の粉体１０として、石炭の分級微粉（粒径：０．５ｍ以下が９５質量％。含有水分：２質量％）を用いた。また、ホッパー２に対する粉体付着やブリッジを防止するために、ホッパー２内が２〜３ｍｍＡｑの加圧となる条件でホッパー２内にガスを吹き込んだ。
【０１２５】
図８は、本発明の実施例に係る粉体供給装置１００における粉体供給量Ｑとロータリーフィーダ３の回転数Ｒを測定した結果を示すグラフである。なお、図８に示すＴ１期間及びＴ３期間では、石炭微粉の目標供給量ＱＴを２５［ｔｏｎ／ｈ］に設定し、Ｔ２期間では、ＱＴを２３［ｔｏｎ／ｈ］に設定し、当該ＱＴとなるようにロータリーフィーダ３の回転数Ｒを制御した。また、Ｔ１〜Ｔ３期間では、スクリューコンベア５とその内部の石炭微粉の合計重量ｍａｌｌの変動に応じて、ロータリーフィーダ３の回転数Ｒ［ｒｐｍ］をフィードバック制御した。
【０１２６】
図８に示すように、Ｔ１〜Ｔ３期間で、目標供給量ＱＴを２５［ｔｏｎ／ｈ］→２３［ｔｏｎ／ｈ］→２５［ｔｏｎ／ｈ］に設定変更した場合に、スクリューコンベア５から供給される実際の粉体供給量Ｑは、２５±２［ｔｏｎ／ｈ］→２３±２［ｔｏｎ／ｈ］→２５±２［ｔｏｎ／ｈ］であった。また、このＴ１〜Ｔ３期間を通じて、ロータリーフィーダ３の回転数Ｒの変動幅は、±１５％程度であった。
【０１２７】
また、次の表１は、本発明の実施例と比較例の試験結果を比較して示す。
【０１２８】
【表１】
2014080280.tif 000003
【０１２９】
表１に示すように、比較例では、ロータリーフィーダ３においてフラッシング現象が発生したときに、その影響を直接受けたため、粉体供給量Ｑが大きく変動し、粉体供給量Ｑの変動割合が２０％と高くなった。
【０１３０】
これに対し、本発明の実施例では、フラッシング現象が生じても、粉体供給量Ｑが±２［ｔｏｎ／ｈ］しか変動せず、粉体供給量Ｑの変動割合が８％と低く、比較例の５分の２程度にまで抑制されていた。この結果から、本発明によれば、ロータリーフィーダ３等においてフラッシング現象が発生しても、粉体供給量Ｑの変動を十分に抑制でき、単位時間当りにほぼ一定の質量の石炭微粉を安定的に定量供給できることが実証されたといえる。
【０１３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３２】
１  供給コンベア
２  ホッパー
３  ロータリーフィーダ
４、６  伸縮管
５  スクリューコンベア
７  排出コンベア
８  質量計
９  制御装置
１０  粉体
２０  サークルフィーダ
３０  スクリューコンベア
３１  供給口
３２  排出口
３３  ケーシング
３４  回転羽根
４１  上部配管
４２  下部配管
４３  上部スリーブ
４４  下部スリーブ
４５  飛散防止材
４６  充填材
４７  補強布
５１  供給口
５２  排出口
５３  ケーシング
５４  スクリュー
５８  支持部材
９１  質量換算部
９２  質量指示調節部
９３  回転数制御部
１００  粉体供給装置
２００  粉体供給装置
２０１  供給口
２０２  排出口
２０３  ケーシング
２０４  回転台
３００  粉体供給装置
３０１  供給口
３０２  排出口
３０３  ケーシング
３０４  スクリュー
【図１】
2014080280.tif 000004
【図２】
2014080280.tif 000005
【図３】
2014080280.tif 000006
【図４】
2014080280.tif 000007
【図５】
2014080280.tif 000008
【図６】
2014080280.tif 000009
【図７】
2014080280.tif 000010
【図８】
2014080280.tif 000011
【図９】
2014080280.tif 000012