(57)【要約】【課題】微量な粉粒体の搬送管内での流れを検出する粉粒体の流れ検出器において、粉粒体が搬送管の内壁に接触することによって発生した電荷を検出し、その信号を増幅するためのアンプ回路を、故障から保護する手段を有する粉粒体の流れ検出器を提供することである。【解決手段】粉粒体を搬送する配管に電気的に絶縁して挿入した金属配管と、前記金属配管に帯電した電荷に基づいて該金属配管を通過した粉粒体の流れを検出する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段が、前記金属配管に帯電した電荷による電流を増幅するアンプ回路を有し、前記金属配管を所定の抵抗値の第１の抵抗器を介して所定電位の任意の部位に接続することによって、前記アンプ回路への入力を低下させたことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を搬送する配管に電気的に絶縁して挿入した金属配管と、前記金属配管に帯電した電荷に基づいて該金属配管を通過した粉粒体の流れを検出する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記金属配管に帯電した電荷による電流を増幅するアンプ回路を有し、
前記金属配管を所定の抵抗値の第１の抵抗器を介して所定電位の任意の部位に接続することによって、前記アンプ回路への入力を低下させたことを特徴とする粉粒体の流れ検出器。
【請求項２】
前記第１の抵抗器の抵抗値が、前記アンプ回路の帰還抵抗の抵抗値の１０分の１以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の流れ検出器。
【請求項３】
前記金属配管を覆う所定の基準電位にしたシールド材をさらに有し、
前記所定電位の任意の部位が前記シールド材であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉粒体の流れ検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉粒体の流れ検出器に関し、詳しくは、粉粒体の流れに悪影響を及ぼすことなく、粉粒体の流れを的確に検出することができる粉流体の流れ検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、市場の要求に応じ、小麦粉等の粉粒体に対してやはり粉粒体である副原料を微量に添加して成分調整をした粉粒体製品の開発が進んでいる。このような製品では、袋詰めする際に、小麦粉等を充填するための充填口とは別の充填口から微量の副原料を小麦粉等と同時に袋内に流し入れることによって、副原料の小麦粉等への添加を行う方法がとられることがある。
【０００３】
たとえば、小麦粉等を袋詰めする充填装置では、数秒〜２０秒程度の間に２５ｋｇ程度の小麦粉等を袋詰めすることができ、この際に、小麦粉等に対して数十ｐｐｍ〜数百ｐｐｍ程度の微量な濃度で副原料が添加されるようにする必要がある。
【０００４】
またこのような場合、微量の副原料が確かに袋内に流し入れられたか否かを確認できる仕組みがあることが望ましい。そこで、従来から、微量な副原料を搬送する搬送管の所定の位置においてその粉粒体が確かに流れているか否かを検出することができる機器等が提案されている。
【０００５】
図４はその一例を示すものであり、特許文献１に記載された粉粒体の流れ検出器の外観を示す図である。
【０００６】
この特許文献１に記載された粉粒体の流れ検出器３２０では、粉粒体が異なる物質と接触したときに電荷が発生することを利用し、搬送管３２５内を粉粒体が流れる際に搬送管３２５の内壁に接触することによって搬送管３２５に発生する電荷を芯線３６１において検出し、これによって搬送管３２５内における粉粒体の流れの有無を検出することができるようにしている。
【０００７】
また、特許文献２に記載された微量添加物検出システムにおいても、特許文献１に記載された発明と同様の原理で微量添加物の流れの有無を検出することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２０５９１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７５０７４号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の副原料すなわち微量な粉粒体が搬送管内を流れる際に発生する電荷はやはり微量なものであるため、粉粒体の流れ検出器においては微量な電荷（電流）を増幅して大きな値で検出するためのアンプ回路（増幅回路）を備える必要がある。
【０００９】
また、粉粒体の流れ検出器の場合、検出電流すなわちアンプ回路への入力が特に小さいため、そのアンプ回路の増幅率を高くする必要があり、このためアンプ回路の帰還抵抗の値いわば入力インピーダンスをかなり高くする必要がある。
【００１０】
一般にアンプ回路を構成する素子には絶対定格入力電圧が定められており、その絶対定格入力電圧以下の入力電圧に関しては動作を保証するが、それ以上の電圧が入力された場合には動作保証をせず、素子が破壊されてしまうことさえあり得る。
【００１１】
特に、粉粒体の流れ検出器で用いるアンプ回路では、上述のように入力インピーダンスを大きく設定しているので、静電気、大気の乾燥等の影響、粉粒体の種類等によってはアンプ回路への入力電圧が、そのアンプ回路の絶対定格入力電圧を越えてしまうことが生じるおそれがあった。こうなるとそのアンプ回路を構成する素子は破壊され、その後の出力値は信頼できないものとなってしまう。
【００１２】
ところが、従来の粉粒体の流れ検出器、たとえば特許文献１に記載の粉粒体の流れ検出器や特許文献２に記載の微量添加物検出システムでは、アンプ回路を構成する素子が破壊されてしまうおそれまでは考慮しておらず、何らその対策がされていないものであった。
【００１３】
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、微量な粉粒体の搬送管内での流れを検出する粉粒体の流れ検出器において、粉粒体が搬送管の内壁に接触することによって発生した電荷を検出し、その信号を増幅するためのアンプ回路を、故障から保護する手段を有する粉粒体の流れ検出器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、粉粒体を搬送する配管に電気的に絶縁して挿入した金属配管と、前記金属配管に帯電した電荷に基づいて該金属配管を通過した粉粒体の流れを検出する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段が、前記金属配管に帯電した電荷による電流を増幅するアンプ回路を有し、前記金属配管を所定の抵抗値の第１の抵抗器を介して所定電位の任意の部位に接続することによって、前記アンプ回路への入力を低下させたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記第１の抵抗器の抵抗値が、前記アンプ回路の帰還抵抗の抵抗値の１０分の１以上であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記金属配管を覆う所定の基準電位にしたシールド材をさらに有し、前記所定電位の任意の部位が前記シールド材であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明による粉粒体の流れ検出器を有する粉粒体の充填包装機を示す図である。
【００１９】
図１において、粉粒体の充填包装機は、定量袋詰装置１０と微量添加装置４０とを有して構成され、微量添加装置４０には粉粒体の流れ検出器６０が設けられている。
【００２０】
図１に示す定量袋詰装置１０は、上部に粉粒体であるたとえば小麦粉をストックして順次供給する粉粒体貯留部１１が配置されており、その下部に粉粒体貯留部１１から供給された小麦粉を定量ずつ移送して包装袋に充填する移送袋詰部１２が設けられており、粉粒体貯留部１１と移送袋詰部１２とは連結部１３によって相互に連結されて脚部１４の上に載置されている。
【００２１】
粉粒体貯留部１１には、最上部に小麦粉をストックするホッパー２０が設けられており、このホッパー２０の下方に小麦粉を攪拌してブリッジの発生を防止する複数の攪拌翼２１が装着された攪拌軸２２が配置され、攪拌軸２２のさらに下方に小麦粉を移送袋詰部１２に供給するスクリューコンベア２３が設けられている。そして、攪拌軸２２とスクリューコンベア２３とはＶベルト等の伝導手段２４で相互に連結されており、脚部１４の下端に設けられた駆動モーター２５によって伝導手段２６を介して回転駆動される。
【００２２】
一方、粉粒体貯留部１１の下方に設けられ、連結部１３によって連結された移送袋詰部１２には、スクリューフィーダー３０が設けられており、このスクリューフィーダー３０の回転によって小麦粉は充填口３１に向かって移送され、充填口３１から押し出されて計量装置３２上に載置された包装袋３３に所定の量（たとえば２５ｋｇ）の小麦粉が充填される。
【００２３】
スクリューフィーダー３０の回転は、高速で回転して短時間に大量の小麦粉を包装袋３３に充填する大出しと、低速で回転して小麦粉の充填量を制御しながら充填する小出しとがあり、最初に包装袋３３に充填する小麦粉のほとんどを大出しで充填してから、充填した小麦粉の重量を計量装置３２で計量しながら小出しで不足する小麦粉を充填し、全体で１０秒間程度で２５ｋｇの小麦粉を正確に計量して包装袋３３に充填する。
【００２４】
スクリューフィーダー３０は、脚部１４の内部に設けられた回転数が制御可能な可変速モーター３４によって伝導手段３５を介して回転駆動され、回転数が検出手段３６によって検出されてスクリューフィーダー３０が所定の回転数で回転するように自動的に制御される。
【００２５】
ここで、本実施の形態では、粉粒体収納部１１に設けられたスクリューコンベア２３は、移送袋詰部１２のスクリューフィーダー３０が高速で回転する大出しのときのみに回転するように構成されており、小出しのときには停止して過剰な小麦粉を移送袋詰部１２に供給しないようになっているが、スクリューコンベア２３を駆動する駆動モーター２５の回転数をスクリューフィーダー３０を駆動する可変速モーター３４に同期して可変とすることによって、スクリューフィーダー３０の移送する小麦粉の量に応じて粉粒体貯留部１１から移送袋詰部１２に小麦粉を供給するようにしてもよい。
【００２６】
微量添加装置４０は全体が圧力容器になっており、上端部に気密ホッパー４２が設けられ、その下部に複数の攪拌翼４３が装着された攪拌軸４４が配置されている副原料貯留部４１と、この副原料貯留部４１の下方に、スクリューフィーダー４６を有する副原料移送部４５とが設けられている。そして、スクリューフィーダー４６で移送されたビタミン粉末などの栄養物質粉末等の副原料は、さらにスクリューフィーダー４６で移送される副原料によって押し出されて分散室４８に送出される。
【００２７】
分散室４８には、圧力計４９を有するコンプレッサ５６によって発生し配管５０を通った圧縮空気が供給される。分散室４８に送出された副原料は、分散室４８内を上から下に流れるこの圧縮空気の気流の中に分散し、気流に乗って配管５１を通り充填包装機１０の連結部１３に設けられた副原料供給口５２から連結部１３内の小麦粉に添加される。
【００２８】
また、本実施の形態では、図１に示すように、副原料供給口５２の直前に粉粒体の流れ検出器６０が設けられている。粉粒体の流れ検出器６０を設ける位置は、配管５１の上流、下流のどの位置でもかまわないが、副原料が連結部１３内に確実に供給されたことを検出するためには、連結部１３に近い位置に粉粒体の流れ検出器６０を設けるのが望ましい。
【００２９】
なお、配管５０はコンプレッサ５６から分散室４８および気密ホッパー４２に圧縮空気を送るものであり、配管５１は圧縮空気と副原料との混合気流を分散室４８から連結部１３に設けられた副原料供給口５２まで送る管路である。また、図中のＰは圧力計である。
【００３０】
図示例においては、配管５０の分岐後に設けられた減圧弁５０ａおよび５０ｂによって、気密ホッパー４２内の圧力と分散室４８内の圧力とのバランスが維持される。気密ホッパー４２内の圧力と分散室４８内の圧力との関係は、副原料の逆流を防止するために、同じか、気密ホッパー４２内の方を若干高くするのが好ましい。
【００３１】
スクリューフィーダー４６は、充填包装機１０のスクリューフィーダー３０と同じタイミングで回転させる。これにより、小麦粉の供給量に比例した量の副原料を副原料供給口５２から連結部１３の小麦粉に添加することができる。この連結部１３の小麦粉に添加された副原料は、副原料供給口５２の口元の小麦粉のみに添加されるが、その後、スクリューフィーダー３０によって小麦粉が攪拌混合され、均一に混合されて移送袋詰部１２の充填口３１から包装袋３３に充填されるので、包装袋３３の全ての部分で副原料が均一に混合された小麦粉を得ることができる。本発明においても、従来技術と同様に、充填口３１をエアブローして小麦粉を包装袋３３に充填する吹込管としても良いことはもちろんである。
【００３２】
なお、副原料供給口５２から連結部１３への副原料の供給方向は、スクリューフィーダー３０およびスクリューコンベア２３による小麦粉等の搬送方向と同方向であっても、あるいは、同搬送方向に対して横方向からであってもよいが、前記横方向からの方が好ましい。また、定量袋詰装置１０では、粉粒体の飲み込み効率をあげるために、通常、スクリューフィーダー３０およびスクリューコンベア２３の回転は互いに逆方向としているが、前記横方向から副原料を供給する際には、両者の回転方向に対して、逆方向（回転に逆らう方向）から副原料を供給するのが好ましい。
【００３３】
この微量添加装置４０は、全体が計量装置５５に載せられており、絶えず微量添加装置４０全体の重量の減少として消費された副原料の重量を測定し、小麦粉に添加された副原料の量を監視している。そして、包装袋３３に小麦粉を充填する度にこの包装袋の小麦粉に添加された副原料の量を記録し、必要に応じて、プリンタに出力する。副原料の供給される量を制御するには、微量添加装置４０のスクリューフィーダー４６の回転数を増減するのが最も容易である。
【００３４】
図２は、図１に示した粉粒体の流れ検出器６０の構造を示す断面図である。
【００３５】
図２に示すように、粉粒体の流れ検出器６０は、配管５１の途中に、絶縁材６２を介して配管５１ａを挿入し、さらに周囲をシールド材６３によって全体的に覆って構成される。
【００３６】
配管５１ａおよびシールド材６３は金属で構成するのが望ましく、絶縁材６２は樹脂などの電気的絶縁物で構成するのが望ましい。また、配管５１ａおよび絶縁材６２の内径は、配管５１の内径と等しくするのが望ましい。このようにすることによって副原料をスムーズに搬送、供給することができる。
【００３７】
また、配管５１ａは、コネクタ６５によって接続されるケーブル６６の芯線６４と電気的に接続され、この芯線６４によって配管５１ａに蓄積される電荷を検出することができる。コネクタ６５としてはたとえばＢＮＣコネクタを用いることができる。
【００３８】
なお、シールド材６３は、所定の基準電位にされる。これは、後述の信号増幅手段６７が有するアンプ回路の基準電位（たとえばアース電位）であることが望ましく、このシールド材６３の電位の調整は、シールド材６３とたとえばケーブル６６内の、図示しない基準電位の配線とを接続することによって行うようにしてもよい。これによって、シールド材６３で覆われた内部を外界から電磁的に遮断し、粉粒体の流れ検出において外乱の影響を極めて小さくすることができる。
【００３９】
また、芯線６４は、信号増幅手段６７と出力手段６８とを有する信号処理手段６９に接続される。
【００４０】
本実施の形態では、配管５１ａ内を副原料すなわち粉粒体が流れることによって配管５１ａに生じた電荷により芯線６４に電流が流れ、その電流は信号増幅手段６７において電流−電圧変換されるとともに増幅され、これに基づいて出力手段６８において配管５１ａ内を粉粒体が流れているかどうかの情報すなわち検出結果を表示または印刷する。また、出力手段６８は検出結果を時系列で記憶する記憶手段を有するものであってもよい。
【００４１】
また本実施の形態では、図２に示すように抵抗器７０をさらに備え、この抵抗器７０を介して配管５１ａとシールド材６３とを接続している。抵抗器７０の抵抗値としては、後述のオペアンプ７２の帰還抵抗である抵抗器７４の抵抗値の１０分の１以上であることが望ましい。この例では、以上の構成が、アンプ回路に過大な電荷が流入して破壊されてしまうことから保護する保護手段である。
【００４２】
図３は、図２に示した信号増幅手段６７の構成の一例を示す回路図である。
【００４３】
この例の信号増幅手段６７は、芯線６４が接続される入力端子７１と、反転増幅器であるオペアンプ７２と、出力手段６８に接続される出力端子７３と、オペアンプ７２の帰還抵抗となる抵抗器７４とを有し、図３に示すように接続して構成される。
【００４４】
なお、本実施の形態では、アンプ回路を構成する素子としてオペアンプを用いているが、本発明はこれに限られるものではなく、オペアンプを用いずに、トランジスタやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の部品を組み合わせてもアンプ回路を構成することができる。すなわち、これらの素子にもオペアンプと同様に絶対定格電圧が存在するため、この場合にも本発明を適用することができる。
【００４５】
抵抗器７４としてはたとえば抵抗値が１ＧΩ程度のものを用いればよい。また上述のように、図２に示した抵抗器７０の抵抗値は抵抗器７４の抵抗値の１０分の１以上であることが望ましいため、抵抗器７４の抵抗値が１ＧΩであれば抵抗器７０の抵抗値は１００ＭΩ以上であることが望ましい。これは、抵抗器７０の抵抗値がこれよりも小さいと、抵抗器７０を介して配管５１ａからシールド材６３にリークする電流が多すぎて信号処理手段６９において微量な粉粒体の流れを検出できなくなるおそれがあるからである。
【００４６】
また、抵抗器７４の抵抗値は、配管５１ａ内での流れを検出する対象の粉粒体の種類や雰囲気の湿度等の条件に応じて任意に変更するのがよく、これに応じて抵抗器７０の抵抗値も変更することができるようにするのがよい。
【００４７】
本実施の形態ではこのように構成することによって、配管５１ａに蓄積される電荷を、芯線６４とは別に、抵抗器７０を介してシールド材６３にも逃がすようにしている。これによって、過大な電荷が芯線６４を介して信号増幅手段６７に流入することを防ぎ、オペアンプ７２を保護することができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態では、抵抗器７０を介して配管５１ａをシールド材６３に接続するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、所定の抵抗値の抵抗器を介して配管５１ａを所定電位の任意の部位に接続し、配管５１ａから電荷が適当に流出する構成にすればよい。この所定の抵抗値の抵抗器としては絶縁材６２を所定の抵抗値を有する物質６２ａに置換し、配管５１を所定電位の金属で構成し、物質６２ａを介して配管５１ａが配管５１に接続される構成にしてもかまわない。
【００４９】
また、上述の実施の形態では、小麦粉等に添加する副原料の流れを検出する例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明による粉粒体の流れ検出器は、粒体径がミクロン単位の極めて細かい液晶のスペーサ用の粒体や、副原料を含む食品粉などの流れ状況の検出に幅広く使用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微量な粉粒体の搬送管内での流れを検出する粉粒体の流れ検出器において、粉粒体が搬送管の内壁に接触することによって発生した電荷を検出し、その信号を増幅するためのアンプ回路を、故障から保護する手段を有する粉粒体の流れ検出器を提供することができる。
【００５１】
すなわち、本発明によれば、配管５１ａとシールド材６３とを所定の抵抗値の抵抗器を介して接続する構成としたので、過大な電荷が芯線６４を介して信号増幅手段６７に流入することを防ぎ、オペアンプ７２を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粉粒体の流れ検出器を有する粉粒体の充填包装機を示す図である。
【図２】図１に示した粉粒体の流れ検出器の構造を示す断面図である。
【図３】図２に示した信号増幅手段の構成の一例を示す回路図である。
【図４】特許文献１に記載された粉粒体の流れ検出器の外観を示す図である。
【符号の説明】
１０  定量袋詰装置
１１  粉粒体貯留部
１２  移送袋詰部
１３  連結部
１４  脚部
２０  ホッパー
２１  攪拌翼
２２  攪拌軸
２３  スクリューコンベア
２４、２６  伝導手段
２５  駆動モーター
３０  スクリューフィーダー
３１  充填口
３２  計量装置
３３  包装袋
３４  可変速モーター
３５  伝導手段
３６  検出手段
４０  微量添加装置
４１  副原料貯留部
４２  気密ホッパー
４３  攪拌翼
４４  攪拌軸
４５  副原料移送部
４６  スクリューフィーダー
４８  分散室
４９  圧力計
５０、５１、５１ａ  配管
５０ａ、５０ｂ  減圧弁
５２  副原料供給口
５５  秤量装置
５６  コンプレッサ
６０  粉粒体の流れ検出器
６２  絶縁材
６２ａ  抵抗物質
６３  シールド材
６４  芯線
６５  コネクタ
６６  ケーブル
６７  信号増幅手段
６８  出力手段
６９  信号処理手段
７０  抵抗器
７１  入力端子
７２  オペアンプ
７３  出力端子
７４  抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004184206.tif 000006