(57)【要約】材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が上記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含み、上記フィーダが非周囲圧力系内に吐出する場合に特に有利であって、性能、供給量精度の信頼性を向上させるとともにフィーダ外乱を最小限に抑えることにより、供給量の厳密な制御およびばらつきの低減を可能にするロスインウエイトフィーダおよびその使用方法を開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が前記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とするロスインウエイトフィーダ。
【請求項２】
前記吐出圧補償器が前記吐出口への可撓性スリーブに接続された閉鎖端取付具を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィーダ。
【請求項３】
前記吐出圧補償器が前記重量検知装置から独立した固定支持台に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のフィーダ。
【請求項４】
可撓性スリーブにより前記吐出口に可撓的に接続された吐出シュートをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のフィーダ。
【請求項５】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、断面積がほぼ同等の大きさであることを特徴とする請求項４に記載のフィーダ。
【請求項６】
前記可撓性スリーブが連続して接続されて閉鎖系を提供することを特徴とする請求項５に記載のフィーダ。
【請求項７】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の異なる側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のフィーダ。
【請求項８】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のフィーダ。
【請求項９】
連続質量流量供給用途または合計一括供給用途における請求項１に記載のフィーダ。
【請求項１０】
材料をプロセスに追加する方法であって、改良ロスインウエイトフィーダから前記材料を吐出する工程を含み、前記改良ロスインウエイトフィーダが材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有し、改良が前記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
送出システムから流入する材料が減量により計測される閉鎖プロセス内の下流圧力外乱による力を相殺する方法であって、前記送出システムの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法であって、前記フィーダの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記吐出圧補償器が前記吐出口への可撓性スリーブに接続された閉鎖端取付具を含むことを特徴とする請求項１０、１１、または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記吐出圧補償器が前記重量検知装置から独立した固定支持台に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
可撓性スリーブにより前記吐出口に可撓的に接続された吐出シュートをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、断面積がほぼ同等の大きさであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記可撓性スリーブが連続して接続されて閉鎖系を提供することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の異なる側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が前記重量検知装置から独立した固定支持台に接続された閉鎖端取付具として形成された吐出圧補償器を含み、前記吐出圧補償器が可撓性スリーブにより前記吐出口の一方側に連続して接続され、前記吐出口がほぼ同等の断面積の可撓性スリーブにより反対側で吐出シュートに連続して接続されていることを特徴とするロスインウエイトフィーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量測定を乱す変動を受けるシステムにおいて固形物の吐出を制御する高性能ロスインウエイト質量流量システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロスインウエイトフィーダは粉粒体の質量流量計測のための産業用プロセスで一般的に用いられている。このようなフィーダは時間に対する減量の原理で動作して、設定した設定値に基づいて質量流量を生じる高精度な重量測定装置である。精度を達成するためにこのフィーダは高分解能秤機構（重量検知装置）に取り付けられている。供給される材料は送出される際に連続的または間欠的に重量が測定され、その重量が供給材料が減少する割合を示すのに用いられる電気信号に変換される。これを所望の供給量を表わす設定値と比較して供給量の調整を行うことにより所望量の送出を維持する。
【０００３】
特に粉末状および／または有害物質もしくは食品用または薬剤用途に使用する材料に対して、材料を閉鎖系内に保持することが望ましく、あるいは必要である場合がある。このような系内では、フィーダは他の接続装置から分離しており、フィーダは正確な減量測定のためにその秤機構に自由に取り付けられるようになっている。
【０００４】
閉鎖系、特に圧力下または真空下で操作されるプロセスでの非周囲圧力環境内へ吐出するロスインウエイトフィーダの場合、僅かな圧力変動（例えば１インチ（２．５４センチメートル）未満のＨ２Ｏ圧力変動）が、秤重量測定を乱す合力と共に作用して誤った供給量測定および供給装置の精度変化を生じる恐れがある。これらの圧力変動は圧力パルスとして発生するが、パルスは通例垂直方向上方または代替的には下方の力を重量検知装置にかけることによりフィーダの瞬間重量測定に影響を及ぼし、重量測定が少なくまたは多く誤った測定値を示すことになる。誤った測定値は減量割合変化を生じ、フィーダコントローラはフィーダから過剰または過少材料が吐出されていることを検知する。補償するためにフィーダコントローラは速度を増減させて設定値に一致させることにより、単位時間当たりより少ないまたは多い材料を吐出する。その結果これらの外乱時には不正確な質量流量計測および供給量変化になる。
【０００５】
フィーダが１つまたは複数の他の流量変数に対して比率制御する連続用途では供給量は特に重要である。また誤った供給量は一括用途における質量流量変化問題を生じる恐れがある。
【０００６】
閉鎖系において正確な重量測定が必要な場合の誤測定の問題に向けて以前から努力がなされてきた。これらの努力のうちのいくつかは重量制御システムおよびフィーダの電子機器でアルゴリズムを利用することにより、外乱を認識してコントローラ動作を調整していた。例えば米国特許公報（特許文献１）を参照されたい。しかしこれらの試みはこの問題の根本原因を排除していない。圧力パルスによるこの誤測定の問題を克服するための他の試みには、圧力外乱を逃すためにフィーダ吐出口にソックを設置することがある。しかしソックは閉塞しやすいため利点が失われる。さらに移送される材料の性質によっては、ソックを用いる場合には安全および／または環境の懸念があり得る。
【０００７】
圧力変動を補償する他の代替例は、定圧力源に接続されて集塵システムを提供する通気孔をシステム内に作製することであった。例えば通気孔を吐出シュートに沿って、または下流の装置内に配置することができる。この代替例に付随する問題は、集塵システムには動作および維持に費用がかかる傾向があるとともに、集塵システム自体が間欠的な圧力変動を受け、この変動によりさらにフィーダ重量検知および重量測定動作を乱す場合があることである。さらにまた通気管が圧力外乱の発散を妨害且つ止める恐れがある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，０５４，７８４号明細書
【特許文献２】米国再発行特許第３２，１０１号明細書
【特許文献３】米国再発行特許第３２，１０２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，３２０，８５５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７６２，２５２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，５７９，２５２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，１０３，４０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、ロスインウエイトフィーダ、特に閉鎖系で使用するものにおける改良が、フィーダを下流圧力の変化などの外乱に影響されないようにする必要性がある。これは動作に費用がかからず改善精度を提供するロスインウエイトフィーダにとって、特に供給量変化が許されない連続動作においてさらに望ましい。本発明はこれらの必要性を満たす。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が上記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とするロスインウエイトフィーダを含む。
【００１１】
本発明はさらに、材料をプロセスに追加する方法であって、改良ロスインウエイトフィーダから上記材料を吐出する工程を含み、上記改良ロスインウエイトフィーダが材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有し、改良が上記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１２】
本発明はさらに、送出システムから流入する材料が減量により計測される閉鎖プロセス内の下流圧力外乱による力を相殺する方法であって、上記送出システムの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１３】
本発明はさらに、ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法であって、上記フィーダの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１４】
本発明の改良ロスインウエイトフィーダおよび方法は、閉鎖系内の材料を正確に計測する必要がある任意のプロセスで有用である。改良フィーダおよび方法は、非周囲圧力系がある場合などの圧力変動の影響を受けやすいプロセスに特に有用である。このようなシステムにおいてフィーダおよび方法は、性能、供給量精度の信頼性に改良を提供し、フィーダ外乱を最小限に抑え、さらに供給量の厳密な制御およびばらつきを低減する際に特に有利である。改良フィーダおよび方法は重量供給システムを採用している様々な産業で有用である。いくつかの例としてはプラスック（顔料、酸化防止剤などの添加物を含む）、食品（例えばピナッツバター、キャンディ、パン、ビタミン強化小麦粉の生産）、薬品（洗剤、顔料着色プロセス）、薬剤、セメントおよび建築材料がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は吐出圧補償器を有する改良ロスインウエイトフィーダを提供する。これは閉鎖系において特に有用であり、連続質量流量供給用途または合計槽供給用途に用いられる。これは連続動作において特に有用である。このフィーダは固体の正確且つ信頼性の高い計測に特に適している。このフィーダは供給される固体が高有塵傾向を有するおよび／または有害物質を含むプロセスで有用であるという利点がある。このようなロスインウエイトフィーダは、薬品に対する添加物の比率またはブレンディング操作を厳密に制御しなければならない場合に適用性を有する。さらにこのフィーダは、汚染を防止してＵＳＤＡおよびＦＤＡ基準を満たすために閉鎖系が重要である食品および薬品産業において特に利用される。このフィーダは閉鎖系内への連続または一括供給に有用である。
【００１６】
ロスインウエイトフィーダは一般に、アクリソン・インコーポレーション（Ａｃｒｉｓｏｎ，Ｉｎｃ．）（ニュージャージー州のモナキー（Ｍｏｏｎａｃｈｉｅ，ＮＪ））、ケートロン・ソダー（Ｋ−Ｔｒｏｎ  Ｓｏｄｅｒ）（ニュージャージー州のピットマン（Ｐｉｔｍａｎ，ＮＪ））、メリック・インダストリーズ（Ｍｅｒｒｉｃｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（フロリダ州のリンヘイヴン（Ｌｙｎｎ  Ｈａｖｅｎ，ＦＬ））、およびシェンク・アキュレート（Ｓｃｈｅｎｋ  ＡｃｃｕＲａｔｅ）（ウィスコンシン州のホワイトウォーター（Ｗｈｉｔｅｗａｔｅｒ，ＷＩ））などの製造業者から市販されている。これらはいずれも本発明により変更可能である。
【００１７】
一般に本発明の改良ロスインウエイトフィーダは、材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位および／または処理中の合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを含み、この改良は吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含む。
【００１８】
フィーダの材料送出システムは、材料の吐出を制御して行うための任意の好適な供給装置を備えている。一実施形態は、送出される材料または物質で事前充填するためのフィーダまたはホッパなどの容器を備えており、容器はスクリューフィーダ、オーガ、ポンプ、ベルト、バルブ、またはルーバ付または振動パンなど、物質を容器からフィーダ吐出口へ供給するための手段を有する。供給はモータ、コンピュータ、または他のそのような装置により制御されており、物質はこのシステム中を前進する。材料を制御可能流量で材料送出システム内に自動的に供給することにより、材料の供給を事前選択限度内に維持する補充フィーダシステムがあるが随意である。連続操作を可能にする補充フィーダシステムがあることは好適である。例えば米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）および米国特許公報（特許文献４）を参照されたい。
【００１９】
フィーダの重量検知装置は送出中の材料の重量を量る手段と、それに連結されたその重量に比例した電気信号を生成する手段とを備えている。容器とその内容物の重量に比例した電気信号を生成する任意の従来の重量検知装置を本発明で用いることができる。適当な装置には秤、ロードセル、平衡秤機構、または線形可変差動変圧器による他の手段がある。
【００２０】
この質量流量制御機構は、電気信号を受信し、それを設定値標準または合計追加供給重量と比較し、比較に基づいて誤差または補正信号を計算し、さらに時間当たりの材料の重量単位および／または処理中の合計重量の変化に対応して材料送出システム内の流量を調整するための１つまたは複数の出力信号を生成する手段を備えている。質量流量制御機構は通例コンピュータ・システムであり、データの表示、システムに対する入力および調整を可能にする関連のハードウエアと、ソフトウエアと、アルゴリズムと、さらにオペレータを通知状態におく警告表示器とを含む。このようなシステムは当該技術で既知である。流量制御機構は供給量または流量を一定の値に制御することが好ましい。
【００２１】
吐出口は物質がロスインウエイトフィーダを出るための導管を備えている。出口は材料送出システムに適合した材料、形状および大きさである。本発明において、これは吐出圧補償器、および物質を全体プロセスの次の工程または段階に移送する別の吐出シュートまたは導管に接続されている。
【００２２】
本発明の改良ロスインウエイトフィーダでは吐出圧補償器を用いている。吐出圧補償器は、吐出口に可撓的に接続されるとともに固定支持台に取り付けられた閉鎖取付具を備えている。これは通例閉鎖端キャップであるとともに、材料送出システムおよび重量検知装置から独立して固定支持台に取り付けられている。そのため通常材料送出システムにより処理される材料の重量の測定を乱す閉鎖系の圧力変化などの変動は、吐出圧補償器に伝達および吸収され重量測定に影響を与えない。吐出圧補償器はこのような変動による力を相殺する方法を提供する。
【００２３】
吐出圧補償器は様々な適当な材料の１つまたは複数から作製される。適当な材料の例には金属、プラスチック、重合体、木、石、コンクリート、セラミック、またはこれらの混合物があるがこれに限定されない。取付具の大きさまたは形状は、吐出口に対して可撓的な接続を有するとともに固定支持台に取り付けられている限り、可変であるとともに特定のプロセスおよびそこで使用される装置に適合して作製される。固定支持台への接続は非可撓的である。本実施形態が閉鎖端キャップである場合、これはその先端において平坦または湾曲しているとともに長さが可変である。通例、長さ２４インチ（６１センチメートル）未満、好適には長さ１２インチ（３０．５センチメートル）未満であるとともに、プロセスの次の段階につながる吐出口、導管またはシュートに匹敵する直径を有する。吐出圧補償器の機能は、吐出口への可撓的な接続により閉鎖系としての材料送出システムの吐出を維持すること、および圧力変化などの変動による力を重量検知装置および材料送出システムから独立した固定支持台に伝播することである。
【００２４】
吐出口と吐出圧補償器の間の接続、および吐出口と吐出シュートの間の接続は可撓的である。様々な可撓性スリーブが本明細書での使用に適しており、処理される材料との接触に適するように選ばれた物質で作製される。スリーブは通常細目織物、重合体または共重合体で作製されている。例としてナイロン、綿、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、およびそれらの混合物および共重合体がある。これらのスリーブは被覆または含浸することにより耐薬品性を得るとともに系内の埃の封じ込めが可能である。吐出口の動きを材料送出システムおよび重量検知装置から、および吐出シュートまたは導管から分離させるために可撓性が必要である。スリーブは接着剤、バンドクランプ、またはこのような取付けに適したストラップ材料により接続される。可撓性スリーブを連続して接続して大気に開放していない封止または閉鎖系を提供することが好ましい。このスリーブの大きさは使用する特定の装置に適合するものである。これらのスリーブは通例、長さ２４インチ（６１センチメートル）未満、好適には長さ１２インチ（３０．５センチメートル）未満である。
【００２５】
最大性能を得るため、吐出口に取り付けられたこれらの可撓性スリーブはほぼ同一または匹敵する断面積である。吐出シュートおよび吐出圧補償器への接続は吐出口の異なる側でなされる。最大性能を得るためこれらの可撓性スリーブは吐出口の反対側に接続されるとともに互いに対して１８０度で配向されることが好ましい。
【００２６】
図１を参照して本発明の改良フィーダの一実施形態を説明する。図１は改良ロスインウエイトフィーダを概略的に図示している。材料送出システムは供給される材料または物質が充填されたホッパ１と、材料の吐出用供給装置４とを備えている。材料送出システム内に事前選択された材料量を維持するための随意の自動補充システムは図示されていない。
【００２７】
材料送出システムのホッパおよびその中の吐出材料の重量を測定することにより吐出中の材料の重量を測定する重量検知装置２がさらに設けられている。送出重量は差によって決定される。本発明ではホッパとその中の材料の重量に比例する信号を生成する任意の従来の重量検知装置を用いる。重量検知装置は秤であり得るが、通例図１に示すようにロードセル２、または線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）または平衡秤機構による他の手段を含む。高分解能ロードセルは好適な重量検知装置である。図１および２では重量検知装置はホッパ１の下方に示されているが、ホッパも支持枠から吊すことができるとともに重量検知装置をホッパの上方に位置付けすることもできる。ロードセルは減量または増量に対応してばね３とともに作動する。重量検知装置は重量測定値に相当する信号を生成する。ホッパ内の材料の重量は連続して測定され、または実際は連続して間隔を置いて測定される。
【００２８】
重量検知装置に結合されているのは質量流量制御機構（図示せず）であり、重量検知装置から伝達された信号を受け取ってその信号を設定値と比較する。設定値はプロセスに対する供給量、または代替的にはプロセスに供給される合計供給重量であり得る。流量制御システムが材料の供給量を一定値に制御することは有利である。さらにまたは代替的には、特に一括操作に対して流量制御システムはその信号を合計追加供給重量と比較できる。本発明のロスインウエイトフィーダに適用可能なコンピュータ・ハードウエア、ソフトウエア、アルゴリズムを始めとする流量制御システムの構成要素は、当該技術において周知である。例えば米国特許公報（特許文献４（およびその米国特許公報（特許文献２）および米国特許公報（特許文献３））、米国特許公報（特許文献５）、米国特許公報（特許文献６）および米国特許公報（特許文献７）を参照されたい。
【００２９】
材料はホッパ１から供給装置４へ流れるが、供給装置４はスクリューフィーダまたはオーガなどの任意の従来の材料供給装置、もしくはベルト、回転弁、ルーバ付または振動パンなど、材料の吐出を制御して行う任意の適当な装置である。通例供給装置４はスクリューフィーダである。供給装置４は図示しない適当なモータによって駆動される。モータは、設定値の重量検知装置からの信号との比較に対応して流量制御システムから信号を受け取って、材料がホッパから吐出される割合を制御（すなわち増加または減少）する。
【００３０】
材料は供給装置４からフィーダ吐出口５に流れる。吐出口５から材料が吐出シュート６に流入する。吐出口５はキャップ付き先端取付具７を備えた吐出圧補償器に封止関係で可撓的に接続されている。また吐出口５は他端、好適には吐出圧補償器との接続の反対側において、吐出シュート６と封止関係で可撓的に接続されている。通例可撓性は８および９に図示された可撓性スリーブにより提供される。可撓性接続部８および９は断面積がほぼ同等であることが好適である。
【００３１】
キャップ付き先端取付具７は固定支持台１０に取り付けられて、吐出圧補償器を完成させている。キャップ付き先端取付具７は送出システム４、ホッパ１および重量検知装置２から独立して固定支持台１０上に支持されている。
【００３２】
吐出シュート６から材料が矢印１１により示される全体プロセスの次の工程または段階に移動する。このプロセスはミキシングまたはブレンディングなどの操作、化学的プロセス、化学反応または移送操作を含む。
【００３３】
円内に矢印によって図示された点Ａは、下流圧力変化などのプロセスにおける外乱による通例上方または下方への力が、供給装置４ではなく固定支持台１０へ伝達されることを示している。そのためフィーダ重量測定値ならびに計算供給量はその力に影響されず供給量がより一定になる。
【００３４】
図２は先行技術の代表的なロスインウエイトフィーダを概略的に図示している。番号は図１に対して示した構成要素に相当している。注目すべきは図２には、キャップ付き先端取付具７および固定支持台１０を備えた吐出圧補償器、および吐出口５と吐出圧補償器の間の可撓的接続がないことである。そのため点Ａにおいて、下流圧力変化などのプロセスにおける外乱による通例上方または下方への力は供給装置４に伝達されるため、フィーダ重量測定値および計算供給量に影響する。
【００３５】
本発明は、上述したような吐出圧補償器を有する改良ロスインウエイトフィーダから材料を吐出する工程を含む、材料をプロセスに追加する方法をさらに含む。特に圧力変動の影響を受けやすい閉鎖系プロセス、例えば非周囲圧力系内のプロセスに対して材料の正確な計測が必要な任意のプロセスで本発明の方法を用いることができる。この方法は連続質量流量供給用途および合計一括供給用途の両方での使用に適している。本発明の方法は連続質量流量供給操作に特に有用であるが、それは供給量精度の改良を提供し、フィーダ外乱を最小限に抑え、さらに供給量の厳密な制御およびばらつきの低減を可能にするためである。本発明の方法の改良精度は、フィーダが１つまたは複数の他の流量変数に対して比率制御している制御プロセスにおいて特に有利である。
【００３６】
本発明は、送出システムの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含む、送出システムから流入する材料が重量で計測される閉鎖プロセス内の下流外乱による力を相殺する方法をさらに含む。この方法において送出システムは、吐出圧補償器を有する上述したような改良ロスインウエイトフィーダを備えている。吐出圧補償器は前に詳述したとおりであり、固定支持台に載置されているとともに吐出口に可撓的に接続され、その出口は材料をプロセスの次の工程または段階へ移送するための吐出シュートまたは導管に可撓的に接続されている。プロセス外乱は通例下流圧力変化または、送出システムの重量測定に悪影響を及ぼすような他の外乱である。下流外乱による力は吐出圧補償器に伝達されて相殺されるため重量測定に影響を与えない。
【００３７】
圧力変動を用いて本明細書のプロセス外乱のタイプを例示したが、プロセス外乱の原因は重要ではないことは理解されよう。外乱が正確な重量測定を乱すものであるとともに吐出圧補正装置によって吸収できる限り、本発明の改良ロスインウエイトフィーダおよび方法の利点は実現できる。
【００３８】
本発明は、フィーダの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含む、ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法をさらに含む。市販のフィーダ、ならびにプロセスにおいてすでに使用されているようなフィーダを、本発明を用いて変更し、重量測定における外乱による変化を減少させることにより供給量精度を改善することができる。上述したような吐出圧補償器をフィーダに追加する。吐出圧補償器を固定支持台に取り付けるとともに、前述したようにフィーダの吐出口に可撓的に接続する。吐出口は材料をプロセスの次の工程または段階に移送するための吐出シュートまたは導管に可撓的に接続する。可撓的接続は上述のタイプおよび大きさであり、上述したように位置付けする。
【００３９】
本発明は、閉鎖プロセスシステムで用いられるあらゆるタイプのロスインウエイトフィーダに共通の供給精度問題を解決する。これは安価であり且つロスインウエイトフィーダのいずれの型にも容易に適用される。本発明は設計が単純で完全に受動的であり、通常の可撓性スリーブ交換以外の保守が必要なく、さらに高価な装置によって定圧力源に対して通気を提供する必要性をなくす。これを説明した問題のある現存のフィーダ用途に適用、または新たなフィーダ用途における供給量精度を改善するための随意の付属品として供給することができる。本発明により市販のフィーダを変更して本明細書で達成する利益を提供することができる。
【実施例】
【００４０】
米国特許公報（特許文献６）によるモノ過硫酸カリウムを含む結晶を作るプロセスにおいて、Ｈ２ＳＯ５とＨ２ＳＯ４との水性混合物を水酸化カリウムの水溶液で部分的に中和した。得られた混合物は活性成分ＫＨＳＯ５を含む結晶を有するスラリーであった。結晶を分離して乾燥させた。吐出圧補償器をアクリソン（Ａｃｒｉｓｏｎ）モデル４０２−２００−１００−ＢＤＦ１．５−Ｆロスインウエイトフィーダに装備して図１に示したフィーダを作製した。結晶を炭酸マグネシウム粉末と１：１の相対目標比率で混合したが、ここで炭酸マグネシウムを図１に示すようなロスインウエイトフィーダにより結晶に加えた。
【００４１】
（比較例）
図２に示すような従来のロスインウエイトフィーダを用いて炭酸マグネシウムを添加して実施例のプロセスを繰り返した。炭酸マグネシウムを１．４３：１の相対目標比率で添加することにより外乱を補償した。外乱は供給量変化およびプロセスに対する供給不足期間をもたらした。表１に比較を提供する。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表から分かるように、本発明のフィーダの使用によりフィーダへの外乱を排除することにより性能が改善された。加えて実施例では外乱が排除されたため、制御がより低い値に設定されて試薬の使用量が減少し、これにより製造コストが削減されるとともに製品不純物が減少した。この改良フィーダはさらに、低標準偏差によって示されるようにほぼ目標比率のより厳密な制御を可能にした。
【００４４】
（図面の簡単な説明）
（図１）本発明によるロスインウエイトフィーダの図である。
（図２）先行技術によるロスインウエイトフィーダの図である。
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月25日(2004.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が一端に閉鎖端キャップを有する取付具として形成された吐出圧補償器を含み、前記取付具が固定支持台に非可撓的に接続されるとともに前記吐出口に可撓的に接続されていることを特徴とするロスインウエイトフィーダ。
【請求項２】
前記吐出圧補償器が前記吐出口への可撓性スリーブに接続された閉鎖端取付具を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィーダ。
【請求項３】
前記吐出圧補償器が前記重量検知装置から独立した固定支持台に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のフィーダ。
【請求項４】
可撓性スリーブにより前記吐出口に可撓的に接続された吐出シュートをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のフィーダ。
【請求項５】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、断面積がほぼ同等の大きさであることを特徴とする請求項４に記載のフィーダ。
【請求項６】
前記可撓性スリーブが連続して接続されて閉鎖系を提供することを特徴とする請求項５に記載のフィーダ。
【請求項７】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の異なる側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のフィーダ。
【請求項８】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のフィーダ。
【請求項９】
連続質量流量供給用途または合計一括供給用途における請求項１に記載のフィーダ。
【請求項１０】
材料をプロセスに追加する方法であって、改良ロスインウエイトフィーダから前記材料を吐出する工程を含み、前記改良ロスインウエイトフィーダが材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有し、改良が一端に閉鎖端キャップを有する取付具として形成された吐出圧補償器を含み、前記取付具が固定支持台に非可撓的に接続されるとともに前記吐出口に可撓的に接続されていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
送出システムから流入する材料が減量により計測される閉鎖プロセス内の下流圧力外乱による力を相殺する方法であって、吐出圧補償器を追加する工程を含み、前記吐出圧補償器が一端に閉鎖端キャップを有する取付具として形成され、前記取付具が固定支持台に非可撓的に接続されるとともに前記送出システムの吐出口に可撓的に接続されていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法であって、吐出圧補償器を追加する工程を含み、前記吐出圧補償器が一端に閉鎖端キャップを有する取付具として形成され、前記取付具が固定支持台に非可撓的に接続されるとともに前記フィーダの吐出口に可撓的に接続されていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記吐出圧補償器が前記吐出口への可撓性スリーブに接続された閉鎖端取付具を含むことを特徴とする請求項１０、１１、または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記吐出圧補償器が前記重量検知装置から独立した固定支持台に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
可撓性スリーブにより前記吐出口に可撓的に接続された吐出シュートをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、断面積がほぼ同等の大きさであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記可撓性スリーブが連続して接続されて閉鎖系を提供することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の異なる側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記吐出圧補償器を前記吐出口に接続する前記可撓性スリーブおよび前記吐出口を前記吐出シュートに接続する前記可撓性スリーブが、前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が一端に閉鎖端キャップを有する取付具として形成された吐出圧補償器を含み、前記取付具が前記重量検知装置から独立した固定支持台に非可撓的に接続されさらに可撓性スリーブにより前記吐出口の一方側に連続して接続され、前記吐出口がほぼ同等の断面積の可撓性スリーブにより反対側で吐出シュートに連続して接続されており、材料が前記送出システムから前記吐出口内へ通過した後前記吐出シュート内へ入ることを特徴とするロスインウエイトフィーダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量測定を乱す変動を受けるシステムにおいて固形物の吐出を制御する高性能ロスインウエイト質量流量システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロスインウエイトフィーダは粉粒体の質量流量計測のための産業用プロセスで一般的に用いられている。このようなフィーダは時間に対する減量の原理で動作して、設定した設定値に基づいて質量流量を生じる高精度な重量測定装置である。精度を達成するためにこのフィーダは高分解能秤機構（重量検知装置）に取り付けられている。供給される材料は送出される際に連続的または間欠的に重量が測定され、その重量が供給材料が減少する割合を示すのに用いられる電気信号に変換される。これを所望の供給量を表わす設定値と比較して供給量の調整を行うことにより所望量の送出を維持する。
【０００３】
特に粉末状および／または有害物質もしくは食品用または薬剤用途に使用する材料に対して、材料を閉鎖系内に保持することが望ましく、あるいは必要である場合がある。このような系内では、フィーダは他の接続装置から分離しており、フィーダは正確な減量測定のためにその秤機構に自由に取り付けられるようになっている。
【０００４】
閉鎖系、特に圧力下または真空下で操作されるプロセスでの非周囲圧力環境内へ吐出するロスインウエイトフィーダの場合、僅かな圧力変動（例えば１インチ（２．５４センチメートル）未満のＨ２Ｏ圧力変動）が、秤重量測定を乱す合力と共に作用して誤った供給量測定および供給装置の精度変化を生じる恐れがある。これらの圧力変動は圧力パルスとして発生するが、パルスは通例垂直方向上方または代替的には下方の力を重量検知装置にかけることによりフィーダの瞬間重量測定に影響を及ぼし、重量測定が少なくまたは多く誤った測定値を示すことになる。誤った測定値は減量割合変化を生じ、フィーダコントローラはフィーダから過剰または過少材料が吐出されていることを検知する。補償するためにフィーダコントローラは速度を増減させて設定値に一致させることにより、単位時間当たりより少ないまたは多い材料を吐出する。その結果これらの外乱時には不正確な質量流量計測および供給量変化になる。
【０００５】
フィーダが１つまたは複数の他の流量変数に対して比率制御する連続用途では供給量は特に重要である。また誤った供給量は一括用途における質量流量変化問題を生じる恐れがある。
【０００６】
閉鎖系において正確な重量測定が必要な場合の誤測定の問題に向けて以前から努力がなされてきた。これらの努力のうちのいくつかは重量制御システムおよびフィーダの電子機器でアルゴリズムを利用することにより、外乱を認識してコントローラ動作を調整していた。例えば米国特許公報（特許文献１）を参照されたい。しかしこれらの試みはこの問題の根本原因を排除していない。圧力パルスによるこの誤測定の問題を克服するための他の試みには、圧力外乱を逃すためにフィーダ吐出口にソックを設置することがある。しかしソックは閉塞しやすいため利点が失われる。さらに移送される材料の性質によっては、ソックを用いる場合には安全および／または環境の懸念があり得る。
【０００７】
圧力変動を補償する他の代替例は、定圧力源に接続されて集塵システムを提供する通気孔をシステム内に作製することであった。例えば通気孔を吐出シュートに沿って、または下流の装置内に配置することができる。この代替例に付随する問題は、集塵システムには動作および維持に費用がかかる傾向があるとともに、集塵システム自体が間欠的な圧力変動を受け、この変動によりさらにフィーダ重量検知および重量測定動作を乱す場合があることである。さらにまた通気管が圧力外乱の発散を妨害且つ止める恐れがある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，０５４，７８４号明細書
【特許文献２】米国再発行特許第３２，１０１号明細書
【特許文献３】米国再発行特許第３２，１０２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，３２０，８５５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７６２，２５２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，５７９，２５２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，１０３，４０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、ロスインウエイトフィーダ、特に閉鎖系で使用するものにおける改良が、フィーダを下流圧力の変化などの外乱に影響されないようにする必要性がある。これは動作に費用がかからず改善精度を提供するロスインウエイトフィーダにとって、特に供給量変化が許されない連続動作においてさらに望ましい。本発明はこれらの必要性を満たす。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有する改良ロスインウエイトフィーダであって、改良が上記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とするロスインウエイトフィーダを含む。
【００１１】
本発明はさらに、材料をプロセスに追加する方法であって、改良ロスインウエイトフィーダから上記材料を吐出する工程を含み、上記改良ロスインウエイトフィーダが材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位または処理合計重量の変化に対応して流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを有し、改良が上記吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１２】
本発明はさらに、送出システムから流入する材料が減量により計測される閉鎖プロセス内の下流圧力外乱による力を相殺する方法であって、上記送出システムの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１３】
本発明はさらに、ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法であって、上記フィーダの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含むことを特徴とする方法を含む。
【００１４】
本発明の改良ロスインウエイトフィーダおよび方法は、閉鎖系内の材料を正確に計測する必要がある任意のプロセスで有用である。改良フィーダおよび方法は、非周囲圧力系がある場合などの圧力変動の影響を受けやすいプロセスに特に有用である。このようなシステムにおいてフィーダおよび方法は、性能、供給量精度の信頼性に改良を提供し、フィーダ外乱を最小限に抑え、さらに供給量の厳密な制御およびばらつきを低減する際に特に有利である。改良フィーダおよび方法は重量供給システムを採用している様々な産業で有用である。いくつかの例としてはプラスック（顔料、酸化防止剤などの添加物を含む）、食品（例えばピナッツバター、キャンディ、パン、ビタミン強化小麦粉の生産）、薬品（洗剤、顔料着色プロセス）、薬剤、セメントおよび建築材料がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は吐出圧補償器を有する改良ロスインウエイトフィーダを提供する。これは閉鎖系において特に有用であり、連続質量流量供給用途または合計槽供給用途に用いられる。これは連続動作において特に有用である。このフィーダは固体の正確且つ信頼性の高い計測に特に適している。このフィーダは供給される固体が高有塵傾向を有するおよび／または有害物質を含むプロセスで有用であるという利点がある。このようなロスインウエイトフィーダは、薬品に対する添加物の比率またはブレンディング操作を厳密に制御しなければならない場合に適用性を有する。さらにこのフィーダは、汚染を防止してＵＳＤＡおよびＦＤＡ基準を満たすために閉鎖系が重要である食品および薬品産業において特に利用される。このフィーダは閉鎖系内への連続または一括供給に有用である。
【００１６】
ロスインウエイトフィーダは一般に、アクリソン・インコーポレーション（Ａｃｒｉｓｏｎ，Ｉｎｃ．）（ニュージャージー州のモナキー（Ｍｏｏｎａｃｈｉｅ，ＮＪ））、ケートロン・ソダー（Ｋ−Ｔｒｏｎ  Ｓｏｄｅｒ）（ニュージャージー州のピットマン（Ｐｉｔｍａｎ，ＮＪ））、メリック・インダストリーズ（Ｍｅｒｒｉｃｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（フロリダ州のリンヘイヴン（Ｌｙｎｎ  Ｈａｖｅｎ，ＦＬ））、およびシェンク・アキュレート（Ｓｃｈｅｎｋ  ＡｃｃｕＲａｔｅ）（ウィスコンシン州のホワイトウォーター（Ｗｈｉｔｅｗａｔｅｒ，ＷＩ））などの製造業者から市販されている。これらはいずれも本発明により変更可能である。
【００１７】
一般に本発明の改良ロスインウエイトフィーダは、材料送出システムと、材料入力用重量検知装置と、時間当たりの材料の重量単位および／または処理中の合計重量の変化に対応して材料の流量を指定の割合に調整する質量流量制御機構と、吐出口とを含み、この改良は吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を含む。
【００１８】
フィーダの材料送出システムは、材料の吐出を制御して行うための任意の好適な供給装置を備えている。一実施形態は、送出される材料または物質で事前充填するためのフィーダまたはホッパなどの容器を備えており、容器はスクリューフィーダ、オーガ、ポンプ、ベルト、バルブ、またはルーバ付または振動パンなど、物質を容器からフィーダ吐出口へ供給するための手段を有する。供給はモータ、コンピュータ、または他のそのような装置により制御されており、物質はこのシステム中を前進する。材料を制御可能流量で材料送出システム内に自動的に供給することにより、材料の供給を事前選択限度内に維持する補充フィーダシステムがあるが随意である。連続操作を可能にする補充フィーダシステムがあることは好適である。例えば米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）および米国特許公報（特許文献４）を参照されたい。
【００１９】
フィーダの重量検知装置は送出中の材料の重量を量る手段と、それに連結されたその重量に比例した電気信号を生成する手段とを備えている。容器とその内容物の重量に比例した電気信号を生成する任意の従来の重量検知装置を本発明で用いることができる。適当な装置には秤、ロードセル、平衡秤機構、または線形可変差動変圧器による他の手段がある。
【００２０】
この質量流量制御機構は、電気信号を受信し、それを設定値標準または合計追加供給重量と比較し、比較に基づいて誤差または補正信号を計算し、さらに時間当たりの材料の重量単位および／または処理中の合計重量の変化に対応して材料送出システム内の流量を調整するための１つまたは複数の出力信号を生成する手段を備えている。質量流量制御機構は通例コンピュータ・システムであり、データの表示、システムに対する入力および調整を可能にする関連のハードウエアと、ソフトウエアと、アルゴリズムと、さらにオペレータを通知状態におく警告表示器とを含む。このようなシステムは当該技術で既知である。流量制御機構は供給量または流量を一定の値に制御することが好ましい。
【００２１】
吐出口は物質がロスインウエイトフィーダを出るための導管を備えている。出口は材料送出システムに適合した材料、形状および大きさである。本発明において、これは吐出圧補償器、および物質を全体プロセスの次の工程または段階に移送する別の吐出シュートまたは導管に接続されている。
【００２２】
本発明の改良ロスインウエイトフィーダでは吐出圧補償器を用いている。吐出圧補償器は、吐出口に可撓的に接続されるとともに固定支持台に取り付けられた閉鎖取付具を備えている。これは通例閉鎖端キャップであるとともに、材料送出システムおよび重量検知装置から独立して固定支持台に取り付けられている。そのため通常材料送出システムにより処理される材料の重量の測定を乱す閉鎖系の圧力変化などの変動は、吐出圧補償器に伝達および吸収され重量測定に影響を与えない。吐出圧補償器はこのような変動による力を相殺する方法を提供する。
【００２３】
吐出圧補償器は様々な適当な材料の１つまたは複数から作製される。適当な材料の例には金属、プラスチック、重合体、木、石、コンクリート、セラミック、またはこれらの混合物があるがこれに限定されない。取付具の大きさまたは形状は、吐出口に対して可撓的な接続を有するとともに固定支持台に取り付けられている限り、可変であるとともに特定のプロセスおよびそこで使用される装置に適合して作製される。固定支持台への接続は非可撓的である。本実施形態が閉鎖端キャップである場合、これはその先端において平坦または湾曲しているとともに長さが可変である。通例、長さ２４インチ（６１センチメートル）未満、好適には長さ１２インチ（３０．５センチメートル）未満であるとともに、プロセスの次の段階につながる吐出口、導管またはシュートに匹敵する直径を有する。吐出圧補償器の機能は、吐出口への可撓的な接続により閉鎖系としての材料送出システムの吐出を維持すること、および圧力変化などの変動による力を重量検知装置および材料送出システムから独立した固定支持台に伝播することである。
【００２４】
吐出口と吐出圧補償器の間の接続、および吐出口と吐出シュートの間の接続は可撓的である。様々な可撓性スリーブが本明細書での使用に適しており、処理される材料との接触に適するように選ばれた物質で作製される。スリーブは通常細目織物、重合体または共重合体で作製されている。例としてナイロン、綿、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、およびそれらの混合物および共重合体がある。これらのスリーブは被覆または含浸することにより耐薬品性を得るとともに系内の埃の封じ込めが可能である。吐出口の動きを材料送出システムおよび重量検知装置から、および吐出シュートまたは導管から分離させるために可撓性が必要である。スリーブは接着剤、バンドクランプ、またはこのような取付けに適したストラップ材料により接続される。可撓性スリーブを連続して接続して大気に開放していない封止または閉鎖系を提供することが好ましい。このスリーブの大きさは使用する特定の装置に適合するものである。これらのスリーブは通例、長さ２４インチ（６１センチメートル）未満、好適には長さ１２インチ（３０．５センチメートル）未満である。
【００２５】
最大性能を得るため、吐出口に取り付けられたこれらの可撓性スリーブはほぼ同一または匹敵する断面積である。吐出シュートおよび吐出圧補償器への接続は吐出口の異なる側でなされる。最大性能を得るためこれらの可撓性スリーブは吐出口の反対側に接続されるとともに互いに対して１８０度で配向されることが好ましい。
【００２６】
本発明の改良フィーダの一実施形態を説明する。材料送出システムは供給される材料または物質が充填されたホッパと、材料の吐出用供給装置とを備えている。材料送出システム内に事前選択された材料量を維持するための随意の自動補充システムは図示されていない。
【００２７】
材料送出システムのホッパおよびその中の吐出材料の重量を測定することにより吐出中の材料の重量を測定する重量検知装置がさらに設けられている。送出重量は差によって決定される。本発明ではホッパとその中の材料の重量に比例する信号を生成する任意の従来の重量検知装置を用いる。重量検知装置は秤であり得るが、通例ロードセル、または線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）または平衡秤機構による他の手段を含む。高分解能ロードセルは好適な重量検知装置である。重量検知装置は上記ホッパの下方にあるが、上記ホッパも支持枠から吊すことができるとともに重量検知装置をホッパの上方に位置付けすることもできる。ロードセルは減量または増量に対応してばねとともに作動する。重量検知装置は重量測定値に相当する信号を生成する。ホッパ内の材料の重量は連続して測定され、または実際は連続して間隔を置いて測定される。
【００２８】
重量検知装置に結合されているのは質量流量制御機構（図示せず）であり、重量検知装置から伝達された信号を受け取ってその信号を設定値と比較する。設定値はプロセスに対する供給量、または代替的にはプロセスに供給される合計供給重量であり得る。流量制御システムが材料の供給量を一定値に制御することは有利である。さらにまたは代替的には、特に一括操作に対して流量制御システムはその信号を合計追加供給重量と比較できる。本発明のロスインウエイトフィーダに適用可能なコンピュータ・ハードウエア、ソフトウエア、アルゴリズムを始めとする流量制御システムの構成要素は、当該技術において周知である。例えば米国特許公報（特許文献４（およびその米国特許公報（特許文献２）および米国特許公報（特許文献３））、米国特許公報（特許文献５）、米国特許公報（特許文献６）および米国特許公報（特許文献７）を参照されたい。
【００２９】
材料はホッパから供給装置へ流れるが、供給装置はスクリューフィーダまたはオーガなどの任意の従来の材料供給装置、もしくはベルト、回転弁、ルーバ付または振動パンなど、材料の吐出を制御して行う任意の適当な装置である。通例供給装置はスクリューフィーダである。供給装置は図示しない適当なモータによって駆動される。モータは、設定値の重量検知装置からの信号との比較に対応して流量制御システムから信号を受け取って、材料がホッパから吐出される割合を制御（すなわち増加または減少）する。
【００３０】
材料は供給装置からフィーダ吐出口に流れる。吐出口から材料が吐出シュートに流入する。吐出口はキャップ付き先端取付具を備えた吐出圧補償器に封止関係で可撓的に接続されている。また吐出口は他端、好適には吐出圧補償器との接続の反対側において、吐出シュートと封止関係で可撓的に接続されている。通例可撓性は可撓性スリーブにより提供される。可撓性接続部は断面積がほぼ同等であることが好適である。
【００３１】
キャップ付き先端取付具は固定支持台に取り付けられて、吐出圧補償器を完成させている。キャップ付き先端取付具は送出システム、ホッパおよび重量検知装置から独立して固定支持台上に支持されている。
【００３２】
吐出シュートから材料が矢印により示される全体プロセスの次の工程または段階に移動する。このプロセスはミキシングまたはブレンディングなどの操作、化学的プロセス、化学反応または移送操作を含む。
【００３３】
下流圧力変化などのプロセスにおける外乱による通例上方または下方への力が、供給装置ではなく固定支持台へ伝達される。そのためフィーダ重量測定値ならびに計算供給量はその力に影響されず供給量がより一定になる。
【００３４】
先行技術の代表的なロスインウエイトフィーダでは、注目すべきは、キャップ付き先端取付具および固定支持台を備えた吐出圧補償器、および吐出口と吐出圧補償器の間の可撓的接続がないことである。そのため、下流圧力変化などのプロセスにおける外乱による通例上方または下方への力は供給装置に伝達されるため、フィーダ重量測定値および計算供給量に影響する。
【００３５】
本発明は、上述したような吐出圧補償器を有する改良ロスインウエイトフィーダから材料を吐出する工程を含む、材料をプロセスに追加する方法をさらに含む。特に圧力変動の影響を受けやすい閉鎖系プロセス、例えば非周囲圧力系内のプロセスに対して材料の正確な計測が必要な任意のプロセスで本発明の方法を用いることができる。この方法は連続質量流量供給用途および合計一括供給用途の両方での使用に適している。本発明の方法は連続質量流量供給操作に特に有用であるが、それは供給量精度の改良を提供し、フィーダ外乱を最小限に抑え、さらに供給量の厳密な制御およびばらつきの低減を可能にするためである。本発明の方法の改良精度は、フィーダが１つまたは複数の他の流量変数に対して比率制御している制御プロセスにおいて特に有利である。
【００３６】
本発明は、送出システムの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含む、送出システムから流入する材料が重量で計測される閉鎖プロセス内の下流外乱による力を相殺する方法をさらに含む。この方法において送出システムは、吐出圧補償器を有する上述したような改良ロスインウエイトフィーダを備えている。吐出圧補償器は前に詳述したとおりであり、固定支持台に載置されているとともに吐出口に可撓的に接続され、その出口は材料をプロセスの次の工程または段階へ移送するための吐出シュートまたは導管に可撓的に接続されている。プロセス外乱は通例下流圧力変化または、送出システムの重量測定に悪影響を及ぼすような他の外乱である。下流外乱による力は吐出圧補償器に伝達されて相殺されるため重量測定に影響を与えない。
【００３７】
圧力変動を用いて本明細書のプロセス外乱のタイプを例示したが、プロセス外乱の原因は重要ではないことは理解されよう。外乱が正確な重量測定を乱すものであるとともに吐出圧補正装置によって吸収できる限り、本発明の改良ロスインウエイトフィーダおよび方法の利点は実現できる。
【００３８】
本発明は、フィーダの吐出口に可撓的に接続された吐出圧補償器を追加する工程を含む、ロスインウエイトフィーダの供給量変化を低減する方法をさらに含む。市販のフィーダ、ならびにプロセスにおいてすでに使用されているようなフィーダを、本発明を用いて変更し、重量測定における外乱による変化を減少させることにより供給量精度を改善することができる。上述したような吐出圧補償器をフィーダに追加する。吐出圧補償器を固定支持台に取り付けるとともに、前述したようにフィーダの吐出口に可撓的に接続する。吐出口は材料をプロセスの次の工程または段階に移送するための吐出シュートまたは導管に可撓的に接続する。可撓的接続は上述のタイプおよび大きさであり、上述したように位置付けする。
【００３９】
本発明は、閉鎖プロセスシステムで用いられるあらゆるタイプのロスインウエイトフィーダに共通の供給精度問題を解決する。これは安価であり且つロスインウエイトフィーダのいずれの型にも容易に適用される。本発明は設計が単純で完全に受動的であり、通常の可撓性スリーブ交換以外の保守が必要なく、さらに高価な装置によって定圧力源に対して通気を提供する必要性をなくす。これを説明した問題のある現存のフィーダ用途に適用、または新たなフィーダ用途における供給量精度を改善するための随意の付属品として供給することができる。本発明により市販のフィーダを変更して本明細書で達成する利益を提供することができる。
【実施例】
【００４０】
米国特許公報（特許文献６）によるモノ過硫酸カリウムを含む結晶を作るプロセスにおいて、Ｈ２ＳＯ５とＨ２ＳＯ４との水性混合物を水酸化カリウムの水溶液で部分的に中和した。得られた混合物は活性成分ＫＨＳＯ５を含む結晶を有するスラリーであった。結晶を分離して乾燥させた。吐出圧補償器をアクリソン（Ａｃｒｉｓｏｎ）モデル４０２−２００−１００−ＢＤＦ１．５−Ｆロスインウエイトフィーダに装備した。結晶を炭酸マグネシウム粉末と１：１の相対目標比率で混合したが、ここで炭酸マグネシウムをロスインウエイトフィーダにより結晶に加えた。
【００４１】
（比較例）
図２に示すような従来のロスインウエイトフィーダを用いて炭酸マグネシウムを添加して実施例のプロセスを繰り返した。炭酸マグネシウムを１．４３：１の相対目標比率で添加することにより外乱を補償した。外乱は供給量変化およびプロセスに対する供給不足期間をもたらした。表１に比較を提供する。
【００４２】
【表１】
2005532539.tif 000003
【００４３】
表から分かるように、本発明のフィーダの使用によりフィーダへの外乱を排除することにより性能が改善された。加えて実施例では外乱が排除されたため、制御がより低い値に設定されて試薬の使用量が減少し、これにより製造コストが削減されるとともに製品不純物が減少した。この改良フィーダはさらに、低標準偏差によって示されるようにほぼ目標比率のより厳密な制御を可能にした。
【国際調査報告】
2005532539.tif 000004
2005532539.tif 000005
2005532539.tif 000006