(57)【要約】【課題】ルーツブロアを用いて粉粒体を搬送する際の消費電力を節減する粉粒体搬送用システムを提供する。【解決手段】粉粒体をルーツブロアに近い貯蔵タンクに搬送する場合は、ルーツブロア駆動モータの電源周波数を低くしルーツブロアの出力を低下させるが、遠方の貯蔵タンクに搬送する場合は、モータに商用周波数の電源電圧を印加する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで駆動されるルーツブロアを用いて粉粒体を搬送する粉粒体搬送システムにおいて、搬送負荷に応じてルーツブロア駆動用モータの消費電力が、搬送が確実に行われる状態で最小となるように制御することを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項２】
モータで駆動されるルーツブロアを用いて粉粒体を複数の貯蔵タンクのうちの所望の貯蔵タンクに搬送する粉粒体搬送システムにおいて、前記ルーツブロアから所望の貯蔵タンクまでの距離に応じてルーツブロア駆動用モータに印加する電源電圧の周波数を搬送が確実に行われる状態で最小となるように制御することを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項３】
モータで駆動されるルーツブロアを用いて粉粒体を複数の貯蔵タンクのうちの所定の貯蔵タンクに搬送する粉粒体搬送システムにおいて、搬送すべき貯蔵タンクに応じて前記モータの回転数を搬送が確実に行われる状態で最小となるように変更することを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項４】
モータで駆動されるルーツブロアを用いて粉粒体を複数の貯蔵タンクのうちの所定の貯蔵タンクに搬送する粉粒体搬送システムにおいて、前記モータに印加する電源電圧の周波数を貯蔵タンクごとに予め定めた値とすることを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項５】
前記ルーツブロアから所定の貯蔵タンクまでの　粉粒体搬送経路の搬送負荷に応じて前記モータの回転数を変更することを特徴とする請求項３に記載の粉粒体搬送システム。
【請求項６】
モータを回転させて空気流を形成し、搬送管内を該空気流に粉粒体を乗せて搬送する粉粒体搬送用ルーツブロアにおいて、搬送負荷が小さいほど前記ルーツブロアの出力を定格出力より低下させることを特徴とする粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項７】
ルーツブロア駆動モータへの供給電力を変更して前記ルーツブロアの出力を低下させることを特徴とする請求項６に記載の粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項８】
ルーツブロア駆動モータに印加する電源電圧の周波数を変更して該ルーツブロアの出力を低下させることを特徴とする請求項６に記載の粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項９】
ルーツブロア駆動モータを回転させて空気流を形成し、搬送管内を該空気流に粉粒体を乗せて所定の貯蔵タンクまで搬送する粉粒体搬送システムにおいて、粉粒体の搬送状態に基づいて搬送管内における粉粒体の搬送状態を判断し、所定の搬送状態を維持できる最も低い回転数に前記モータの回転数を低下させることを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項１０】
ルーツブロア駆動モータを回転させて空気流を形成し、搬送管内を該空気流に粉粒体を乗せて所定の貯蔵タンクまで搬送する粉粒体搬送システムにおいて、前記ルーツブロアの吐出圧を計測し、計測された吐出圧から前記粉粒体の搬送状態を判断し、所定の搬送状態を維持できる最も低い回転数に前記モータの回転数を低下させることを特徴とする粉粒体搬送システム。
【請求項１１】
前記搬送管内における粉粒体の搬送状態は、前記粉粒体の搬送速度に基づいて判断されることを特徴とする請求項９に記載の粉粒体搬送システム。
【請求項１２】
ルーツブロア駆動モータに印加する電源電圧の周波数を変更して前記駆動モータの回転数を低下させることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の粉粒体搬送システム。
【請求項１３】
モータの回転により空気流を形成し、搬送管内を該空気流に粉粒体を乗せて所定の貯蔵タンクまで搬送するルーツブロアにおいて、前記搬送管内の搬送状態を計測する計測器を備え、前記計測器の出力に基づいて前記搬送管内の搬送状態を判断し、該搬送状態が所定の状態を維持できる最も低い回転数に前記モータの回転数を変更することを特徴とする粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項１４】
前記計測器は、前記搬送管内の空気流の流速を計測する流速計である請求項１３に記載の粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項１５】
前記計測器は、前記搬送管内の粉粒体の流速を計測する粉粒体流速計である請求項１３に記載の粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【請求項１６】
前記モータは、印加電源電圧の周波数を変更して回転数を変更するモータである請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の粉粒体搬送用ルーツブロアの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小麦粉や飼料などの粉粒体を貯蔵タンクまで搬送するための粉粒体搬送システムおよびそのシステムに使用されるルーツブロアの運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製粉工場における小麦粉の搬送を例にとって説明すると、製粉工場では多種類の小麦粉が製造され、種類ごとに異なるタンクに貯蔵される。貯蔵タンクへの搬送にはルーツブロアが使用される。ルーツブロアはモータによりファンを回転させて圧縮空気流を生成し、その圧縮空気流を搬送管内に圧送し、その空気流に小麦粉を乗せて所定の貯蔵タンクまで搬送する。
【０００３】
製粉工場内には１つもしくは複数個のルーツブロアが設けられ、ルーツブロアから貯蔵タンクまで搬送管が延びるが、搬送管から貯蔵タンクへの分岐点に切替バルブが設けられていて、この切替バルブを切り替えることにより各貯蔵タンクまでの搬送路が形成され、小麦粉が所望の貯蔵タンクに搬送される。
【０００４】
具体的には、図５に示すように、製粉した小麦粉を保持するホッパ４０の下部にエアーシール機能を有するロータリーバルブ４２が設けられ搬送管４６に接続されている。一方ルーツブロア４４が設けられ、ルーツブロア４４により生成される圧縮空気流にホッパ４０からの粉粒体が乗せられ搬送管４６内を圧送させる。ホッパ４０から離れた位置に複数の貯蔵タンク３０が設置されており、各貯蔵タンク３０には搬送管４６からの分岐部分に切替バルブ４８が設けられ、この分岐バルブ４８を操作することにより各貯蔵タンク３０へ小麦粉が搬送される。
【０００５】
ルーツブロア４４は、どの貯蔵タンク３０にも小麦粉を搬送できる程度の大きな能力が必要であり、したがって貯蔵タンク３０の中で最も遠いあるいは高い位置にあるつまりは搬送負荷の最も大きい貯蔵タンク３０Ｂまで小麦粉を搬送することができるような能力または容量に設計されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の粉粒体搬送システムでは、最も遠方の貯蔵タンク３０Ｂにも粉粒体が充分届くような能力のルーツブロアをその定格出力で運転してすべての貯蔵タンクに粉粒体を搬送していた。すなわち、ルーツブロア４４に近い貯蔵タンク３０Ａに粉粒体を搬送する場合でも貯蔵タンク３０Ｂに搬送する場合と同じ電源周波数で運転しているためエネルギの無駄となっていた。また、その場合にはルーツブロア４４の出力が大き過ぎて搬送中の粉粒体には必要以上の力が加えられ、粉粒体が変性される恐れもあった。
【０００７】
同様な問題は搬送距離の違いだけでなく、搬送する粉粒体の搬送量や種類（たとえば小麦粉、フスマ、小麦粒など）あるいは搬送経路の圧力損失（たとえば搬送経路の曲がり（ベンド）や分岐弁の多寡あるいは搬送管の内面性状（表面粗度）等）の搬送負荷の大小によっても生じる。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、粉粒体搬送時の搬送負荷に応じてエネルギーの無駄なく搬送する粉粒体搬送システムおよび搬送システムに用いられるルーツブロアの運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、粉粒体搬送時の搬送負荷に応じてルーツブロアの出力を変更し、常に最小限度の出力でルーツブロアを作動させることとした。ルーツブロアの出力を変更する手段としては、たとえばルーツブロア駆動モータの電源電圧周波数を極力小さくして、モータの回転出力を抑制することとした。これにより、搬送負荷が大きい場合には従来と同様定格出力で運転すれば充分に粉粒体を搬送できるし、搬送負荷が小さい場合には、モータの回転出力を低減させ、電力消費量を減らして搬送してエネルギー消費を少なくすることができる。
【００１０】
ルーツブロアの出力を変更する別の方法としては、搬送負荷ごとにルーツブロア駆動モータの回転数を減少させながら搬送状態を観測し、搬送を維持できる最も低い回転数に変更する方法もあるし、搬送負荷ごとに必要なルーツブロアの出力を予め算出して記憶装置等に記憶させておき、粉粒体の搬送対象や搬送条件が入力されたとき、それに対応する搬送負荷に対するルーツブロアの出力を記憶装置等から読み出し、ルーツブロアの出力を自動的に変更するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明による粉粒体搬送システムの一実施の態様の全体構成を示す。
【００１３】
この粉粒体搬送システムにおいては、貯蔵槽としてのホッパ１２から供給される粉粒体がルーツブロア２により生成された圧縮空気流に乗せられて搬送管６内を離れた場所に設置された複数の貯蔵タンク３０（Ａ１〜Ａ４：Ｂ１、Ｂ２：Ｃ１〜Ｃ３）まで搬送され、そこに貯蔵される。供給側に設けられたホッパ１２は供給制御およびエアシールとしてのロータリーバルブ１４を介して搬送管６に接続されている。ルーツブロア２はモータ４を備え、吸引管を介して吸引した空気をモータの駆動により圧縮し、この圧縮空気流を吐出側に接続された搬送管６に送り出す。ロータリーバルブ１４は搬送管６に送り込んだ粉粒体をホッパ１２側に噴出させずに搬送管６内に粉粒体を混入させる機能を有する。
【００１４】
ルーツブロア２の吐出側でロータリーバルブ１４の接続点との間に搬送管６内の圧力すなわちルーツブロア２の吐出圧を計測する圧力計３が接続されている。
【００１５】
搬送管６は分岐して各貯蔵タンク３０に配管されており、分岐部分には粉粒体の流路を切り替える切替バルブ１０が取り付けられている。
【００１６】
ルーツブロア２のモータ４には誘導モータや同期モータ等の可変速モータが使われ、ルーツブロア２は最も遠方に配置された貯蔵タンクつまり搬送負荷が最も大きくなる貯蔵タンク３０（Ｂ２）に粉粒体が圧送できる充分な出力を有している。モータ４には、電源電圧の周波数を変換するインバータ（電源周波数変換装置）７を介して電源が供給され、インバータ７はモータ４に印加する電源電圧の周波数を任意に変更できる。なお、モータ４は、リングコーンモータ等の無段階変速機付きのモータでもよい。ただしその場合はインバータ７に代わる速度制御装置が必要になる。
【００１７】
１はルーツブロア２の出力すなわちモータ４の回転数を制御する制御装置であり、この制御装置１には、図２に示すように、圧力計３と、判断装置５と、搬送すべき貯蔵タンク３０を指定あるいは変更する入力装置８が接続されている。判断装置５は、圧力計３から送られるルーツブロア２の出口における搬送管６内の圧力値に基づいて粉粒体搬送システムが搬送管閉塞の危険性がない状態を維持しているか否かを判断する。この判断の基準としては、搬送管６内の圧力がルーツブロアの減速に伴って所定の減少傾向にあるかどうか、つまり最低圧力に達しているかどうか、また搬送管６内の圧力に搬送管内閉塞の予兆となる変動が生じていないかどうか、つまり粉粒体により搬送管６内が一時的なあるいは部分的な閉塞状態になっていないかどうか等を基準とする。
【００１８】
制御装置１は、判断装置５による判断に基づいて搬送管内閉塞の危険性のない搬送状態が維持されている範囲内でルーツブロア２のモータ４の回転数を最も低い回転数とするように制御する。また、判断装置５からの値に基づいて随時モータ４の回転数を最も適する値に変更する。制御装置１と判断装置５が実行する役割はプログラマブル・ロジック・コントローラ・ユニットで実現できる。
【００１９】
次に、ルーツブロア２による粉粒体の搬送について説明する。
【００２０】
例えば搬送先の貯蔵タンク３０がルーツブロア２から最も遠方にある貯蔵タンク３０（Ｂ２）であるとすると、入力装置８から搬送先の貯蔵タンク３０（Ｂ２）の識別符号Ｂ２を入力する。制御装置１は、識別符号Ｂ２に対応する高い周波数ｆｈの指令をインバータ７に出力するとともに、図示しない機構により各貯蔵タンク３０（Ａ１〜Ａ４：Ｂ１：Ｃ１〜Ｃ３）の切替バルブ１０が切替えられて貯蔵タンク３０（Ｂ２）への通路だけが形成される。インバータ７は制御装置１から周波数指令を受け、電源電圧の周波数をこの周波数ｆｈに変換してモータ４に給電するので、モータ４はそれに対応する回転数で回転し、ルーツブロア２により生成された圧縮空気流が搬送管６に送り込まれる。ホッパ１２に収納された粉粒体はこの圧縮空気の流れに伴いロータリーバルブ１４を介して搬送管６内に送り込まれ、圧縮空気流に乗って貯蔵タンク３０（Ｂ２）まで搬送される。モータ４への電源周波数は維持され、モータ４は当初高い回転数で回転する。
【００２１】
搬送開始後制御装置１は電源電圧周波数を徐々に低下させる指令をインバータ７に送り、それに伴いモータ４の回転数を低下させていく。この間判断装置５は圧力計３からの出力に基づいて粉粒体の搬送状態を判断する。すなわち判断装置５は搬送管６内の圧力の低減幅と電源周波数の低減幅との比が所定値を下回るか、また搬送管６内の圧力に搬送管内閉塞の予兆となる大きな変動が生じるかを監視し、それが認められたときはモータ４の回転数が不適切であるすなわち所期の搬送状態を維持していないと判断する。制御装置１は判断装置５によりモータ４の回転数が不適切であると判断されたときは搬送状態が適切な状態に戻るようにインバータ７に指令を出して電源電圧の周波数を上昇させ、モータ４の回転数を上昇させる。
【００２２】
こうして所期の搬送状態が安定して維持される周波数で搬送を継続する。
【００２３】
このようにルーツブロア２のモータ４の回転数を搬送状態が安定して維持できる程度まで低下させることによりルーツブロア２の消費電力を減らすことができる。
【００２４】
次に、搬送先の貯蔵タンク３０がルーツブロア２から最も近い位置にある貯蔵タンク３０（Ａ１）の場合は、入力装置８から貯蔵タンク３０（Ａ１）の識別符号Ａ１を入力する。ルーツブロア２から貯蔵タンク３０（Ａ１）までの距離が短いので搬送負荷が小さいことから、上記貯蔵タンク３０（Ｂ２）への搬送の場合よりモータ４の回転数を低下させても所期の搬送状態が維持できる。
【００２５】
たとえば搬送先の貯蔵タンク３０が貯蔵タンク３０（Ａ１）の場合には、搬送先の貯蔵タンク３０（Ｂ２）の場合に比べてモータ４に印加する商用電源電圧の周波数（５０Ｈｚ）を９０％に低下しても所期の搬送が維持できるとすると、電源電圧周波数を４５Ｈｚに低下させることができ、電力消費を抑制することができる。またこれによりルーツブロア２の出力すなわち発生風量が低下するので、過大な動圧が粉粒体にかかることがないため粉粒体の変性等が生じる可能性も小さくなる。
【００２６】
次に本発明者による実験例について説明する。
【００２７】
実験は、商用電源を用いてルーツブロア２からの距離が７０ｍの位置に設置された貯蔵タンクＤと２８ｍの位置に設置された貯蔵タンクＥについて行なった。
【００２８】
ルーツブロアから遠い距離に配置された貯蔵タンクＤへの搬送は、電源周波数を低減させると搬送に乱れが生じ、商用周波数の５０Ｈｚで作動させる必要があった。
【００２９】
一方、ルーツブロアから近い距離に配置された貯蔵タンクＥへの搬送は、インバータ７により商用電源周波数を徐々に低下させ、５０Ｈｚから３０Ｈｚまで減少させ、電流値が２７Ａから１８Ａに低減しても吐出圧に大きな変動はなく、粉粒体を円滑に搬送でき、その結果消費電力を大きく抑制できた。
【００３０】
なお上記実施の形態では、電源電圧の周波数を低下させてモータの回転数を低下させ、モータでの消費電力を低下させたが、回転数を変更する方法はこれに限るものではない。また、粉粒体の搬送状態を搬送管内の圧力値から求めたが、空気流の流速や粉粒体の搬送速度を基準としてもよい。粉粒体の搬送速度を基準とした場合には、固気相の流体の流速を検出できる計測器を搬送管６に設置する必要があり、その場合の計測器は超音波等非接触による検出が好ましい。
【００３１】
次に本発明による粉粒体搬送システムのもう１つの実施の形態を図３を参照して説明する。
【００３２】
図３は粉粒体搬送システムのもう１つの実施の態様の全体構成を示す。図中図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示しているが、この実施の形態が図１の実施の形態と異なる点は圧力計３と判断装置５の代わりに記憶装置９を設けて簡略化した点である。
【００３３】
このシステムの基本構成および基本動作は図１に示し説明したシステムと同じであるのでその説明は省略し、異なる点のみを以下に説明する。
【００３４】
記憶装置９にはすべての貯蔵タンク３０に対するルーツブロア２の出力値（たとえば周波数）が記憶されている。
【００３５】
このシステムによる粉粒体の搬送について説明すると、ホッパ１２に粉粒体が蓄えられた状態で、まず入力装置８から搬送先の貯蔵タンク３０の識別符号Ｂ２を入力する。第１の実施の形態において説明したように、切替えバルブ１０が切り替えられて貯蔵タンク３０（Ｂ２）への搬送経路が形成されるとともに、制御装置１は、入力された識別符号に基づいて貯蔵タンク３０（Ｂ２）に対するルーツブロア２の出力値すなわちモータ４に印加する電源電圧の周波数を記憶装置９から読み出す。貯蔵タンク３０（Ｂ２）はルーツブロア２から最も遠方に位置していることから、この貯蔵タンクに対する出力値すなわち電源電圧周波数は商用電源周波数（５０Ｈｚ）そのものであり、モータ４には商用電源周波数がそのまま印加され、モータ４の回転数は最大となる。その後この商用周波数に固定されて搬送が維持され、ホッパ１２に収納された粉粒体はロータリーバルブ１４を介してルーツブロア２からの圧縮空気流が導入されている搬送管６内に送り込まれ、貯蔵タンク３０（Ｂ２）まで円滑に搬送される。
【００３６】
一方、搬送先の貯蔵タンクがルーツブロア２に近い貯蔵タンク３０（Ａ１）の場合は、ルーツブロア２から貯蔵タンク３０（Ａ１）までの距離が短く搬送負荷が小さいことから、記憶装置９には貯蔵タンク３０（Ａ１）に対する電源周波数が商用周波数のたとえば９０％として記憶されている。そこで、制御装置１はインバータ７を介してモータ４をこの商用周波数の９０％すなわち４５Ｈｚで駆動するように指令し、モータ４を駆動し、その後はこの周波数に維持して給電した。
【００３７】
このようにモータ４に印加する電源電圧の周波数を低下させて運転することによりモータ４による消費電力を抑制することができる。これによりモータ４の回転数は低下してルーツブロア２の出力すなわち発生風量が低下するが、ルーツブロア２から貯蔵タンク３０（Ａ１）までの距離が短く、搬送負荷が小さいため、粉粒体は所望の貯蔵タンク３０（Ａ１）まで円滑に搬送される。また、適度な風速で粉粒体が搬送され、過大な動圧が粉粒体にかからないため動圧等を原因とする変性等が生じない。
【００３８】
本発明者が前記の実施の形態と同様、ルーツブロアからの距離が７０ｍの貯蔵タンクＤと２８ｍの貯蔵タンクＥの２ヶ所の貯蔵タンクについて搬送実験を行なったところ、ルーツブロアから遠い距離に配置された貯蔵タンクＤへの搬送については電源周波数を低減させると搬送に乱れが生じてしまい、商用周波数５０Ｈｚで作動させる必要があった。このように商用周波数の５０Ｈｚで作動させた場合には何ら問題は生じなかった。
【００３９】
一方、ルーツブロア２から近い距離にある貯蔵タンクＥへの搬送については、モータ４に印加する電源電圧の周波数を５０Ｈｚから３０Ｈｚまで減少させ、その結果電流値が２７Ａから１８Ａに低減しても問題なく搬送でき、モータによる消費電力を大幅に減少できた。
【００４０】
上記実施の形態ではルーツブロアの回転速度を変更するのにモータへの電源電圧の周波数を変更する例を説明したが、これに限らず他の方法で変更してもよい。
【００４１】
また粉粒体の搬送状態が正常であるか否かを判断するのに搬送管内の圧力を用いたが、搬送管内の圧縮空気流の流速や粉粒体の流速を計測して用いてもよい。
【００４２】
上記実施の形態では粉粒体搬送時の搬送負荷として搬送距離を例にとって説明したが、搬送負荷としては、この他に、搬送する粉粒体の搬送量や種類（たとえば小麦粉、フスマ、小麦粒など）あるいは搬送経路の圧力損失（たとえば搬送経路の曲がり（ベンド）や分岐弁の多寡あるいは搬送管の内面性状（表面粗度）等）などが考えられ、同様な考え方が適用できる。
【００４３】
さらに本発明は粉粒体に限らず他の粉粒状対象物を異なる場所に搬送、運搬するシステムにも適用できることはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、モータ駆動のルーツブロアを用いて粉粒体を搬送するシステムにおいて、搬送負荷に応じてルーツブロア駆動用モータに供給する電力を確実な搬送が行われる範囲内で減少するようにしたため、搬送に要する無駄なエネルギ消費を抑制することができる。また、こうすることにより粉粒体が適切な出力で搬送されるため、粉粒体に過度の圧力がかからず、粉粒体に変成等を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明にかかる粉粒体搬送システムの一実施の形態の全体構成を示す線図であ
る。
【図２】
図１に示した粉粒体搬送システムのルーツブロア駆動モ―タの回転数制御の回
路構成を示す図である。
【図３】
本発明にかかる粉粒体搬送システムの他の実施の形態の全体構成を示す線図で
ある。
【図４】
図３に示した粉粒体搬送システムのルーツブロア駆動モ―タの回転数制御の回
路構成を示す図である。
【図５】
従来の粉粒体搬送システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１　制御装置
２　ルーツブロア
３　圧力計
４　モータ
５　判断装置
６　搬送管
７　インバータ
８　入力装置
９　記憶装置
１０　切替バルブ
１２　ホッパ
１４　ロータリーバルブ
３０　貯蔵タンク
【図１】
2004002000.tif 000003
【図２】
2004002000.tif 000004
【図３】
2004002000.tif 000005
【図４】
2004002000.tif 000006
【図５】
2004002000.tif 000007