(57)【要約】【課題】粉粒体をバッチ方式で計量する工程において、簡便かつ精度良く計量するための計量装置を提供することを目的とする。【解決手段】貯留室１から供給される粉体及び／又は粒体からなる粉粒体Ｐを回転する計量羽根車によって計量供給するための計量供給装置において、  大容量かつ高速で粉粒体Ｐを計量供給する大容量型計量羽根車２ａと、粉粒体Ｐを小容量で計量供給する小容量型計量羽根車２ｂとを前記貯留室１の下方に並設したことを特徴とする粉粒体Ｐの計量供給装置を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留室から供給される粉体及び／又は粒体からなる粉粒体を回転する計量羽根車によって計量供給するための計量供給装置において、
大容量かつ高速で粉粒体を計量供給する大容量型計量羽根車と、粉粒体を小容量で計量供給する小容量型計量羽根車とを前記貯留室の下方に並設したことを特徴とする粉粒体の計量供給装置。
【請求項２】
前記貯留室の下方に粉粒体供給配管を設け、隔壁によって隔てられ、かつ鉛直方向へ延びた複数の粉粒体の供給流路を前記供給配管の内部に形成し、前記供給流路に少なくとも前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車とを個別に並設したことを特徴とする、請求項１に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項３】
粉粒体の供給量が目標とする供給量を検出し、かつ前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車によって計量供給された粉粒体の供給量を検出する計量手段を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項４】
前記計量手段が粉粒体の重量を計測する重量秤であることを特徴とする、請求項３に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項５】
前記重量秤が、その内部に計量供給された粉粒体を収容する受入容器の重量を測定する計量手段であることを特徴とする、請求項４に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項６】
前記大容量型計量羽根車及び／又は前記前記小容量型計量羽根車を回転させる駆動手段を備えたことを特徴とする、請求項５に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項７】
前記駆動手段がサーボモータからからなることを特徴とする、請求項６に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項８】
前記供給量検出手段によって検出された粉粒体の供給量と目標供給量との間の偏差情報に基づいて、前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車の前記駆動手段の回転数及び／又は回転角度を前記偏差が無くなるようにフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする、請求項７に記載の粉粒体の計量供給装置。
【請求項９】
前記貯留室を振動させるバイブレータと、前記バイブレータの振動数を変化させる振動数調整手段とを具備することを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の粉粒体の計量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、家畜飼料、工業用材料などに使用される粉体及び／又は粒体（以下、「粉粒体」という）を簡便かつ精度良く計量供給するための計量供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品、家畜飼料、工業用材料などに使用される粉粒体を一時的に貯蔵した貯蔵室から粉粒体を所定量に計量して、目標量（重量あるいは体積など）ごとに紙袋等の容器に分納することが行われている。このような従来の粉粒体の計量供給装置として、粉粒体を計量して供給する計量フィーダを使用し、これによって貯蔵庫から紙袋等の受入容器に粉粒体を計量しながら移動させるものが知られている。
【０００３】
通常、このような装置では、受入容器に取り付けられた重量センサや体積センサによって、粉粒体の受入容器への受入量が目標量に達したことを検出するようにされている。そして、粉粒体の受入量が目標量に達したことが検出されると、直ちに、計量フィーダの駆動を停止させ、一連の粉粒体の計量供給を終了するようにされている。なお、一般に、前記計量フィーダとして、スクリューフィーダ、ベルトコンベアなどが用いられている。
【０００４】
このような粉粒体の計量供給装置では、粉粒体の計量精度を向上させることが非常に重要である。したがって、計量フィーダによって計量される粉粒体の計量精度を向上させることを目的として、これまで様々な装置や方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開平５−２４０６８９号公報）において、粉粒体を計量供給するフィーダを高速かつ大量の計量供給を可能とする第１フィーダと、正確かつ精密な計量供給を行う第２フィーダの２つのフィーダを設ける技術が提案されている。この技術では、先ず前記第１フィーダによる高速かつ大量の粉粒体の計量供給を可能にすると共に、計量制度も同時に向上させるために、粉粒体の受入量が目標量に近づくと第２フィーダで正確かつ精密な計量供給を行おうとするものである。
【０００６】
なお、この従来技術では、粉粒体量の受入量を検出するセンサによって検出された信号に基づいて粉粒体の受入量が目標量に近づいたことを検知して、第１フィーダおよび／または第２フィーダによる粉粒体の移送速度を制御しようとするものである。しかしながら、この従来装置では、その装置構成が複雑となる上、粉粒体の計量精度をある程度向上させることができるが、その計量精度の向上にも限界がある。
【０００７】
次に、これとは別の従来技術として、特許文献２（特開平７−１０３８０９号公報）において、回転テーブルに形成した所定の開口容積を持つ計量用開口部に粉粒体を投入することによって、粉粒体の重量を計量することが提案されている。更に、前記計量用開口部内に前記計量用開口部の容積を変更するための移動部材を設け、この移動部材を移動させて開口部の容積を変更し、任意量の粉粒体を計量している。すなわち、この従来技術では、前述のように移動部材によって、計量用開口部の容積を変更調整し、受け入れる粉粒体の容積を微調整している。
しかしながら、この従来技術では、計量用開口部で計量する粉粒体の容積を設定する範囲を調整自在としているが、それでも調整できる粉粒体の容積に限界がある。このためこの従来技術では、広範囲の容量を計量する用途には不向きという問題が残っている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２４０６８９号公報
【特許文献２】特開平７−１０３８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上に述べた従来技術が有する諸問題を解決するためになされたものであって、粉粒体を定量計量して受入容器などへ高速、大量、簡便かつ精度良く供給できる粉粒体の計量供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するために、本発明者等が鋭意検討した結果、粉粒体を回転する計量羽根車によって計量供給するための計量供給装置において、大容量かつ高速で粉粒体を計量供給する大容量型計量羽根車と、粉粒体を小容量で計量供給する小容量型計量羽根車とを前記貯留室の下方に並設したことを特徴とする粉粒体計量装置を用いることによって、簡便かつ精度良く計量できることを見出して本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
ここに、前記課題を解決するための請求項１に係る本発明の粉粒体計量装置として、「貯留室から供給される粉体及び／又は粒体からなる粉粒体を回転する計量羽根車によって計量供給するための計量供給装置において、大容量かつ高速で粉粒体を計量供給する大容量型計量羽根車と、粉粒体を小容量で計量供給する小容量型計量羽根車とを前記貯留室の下方に並設したことを特徴とする粉粒体の計量供給装置」が提供される。
このとき、本発明では、請求項２に記載のように、「前記貯留室の下方に粉粒体供給配管を設け、隔壁によって隔てられ、かつ鉛直方向へ延びた複数の粉粒体の供給流路を前記供給配管の内部に形成し、前記供給流路に少なくとも前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車とを個別に並設したことを特徴とする、請求項１に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項３に記載のように、「粉粒体の供給量が目標とする供給量を検出し、かつ前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車によって計量供給された粉粒体の供給量を検出する計量手段を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項４に記載のように、「前記計量手段が粉粒体の重量を計測する重量秤であることを特徴とする、請求項３に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項５に記載のように、「前記重量秤が、その内部に計量供給された粉粒体を収容する受入容器の重量を測定する計量手段であることを特徴とする、請求項４に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項６に記載のように、「前記大容量型計量羽根車及び／又は前記前記小容量型計量羽根車を回転させる駆動手段を備えたことを特徴とする、請求項５に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項７に記載のように、「前記駆動手段がサーボモータからからなることを特徴とする、請求項６に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
また、本発明では、請求項８に記載のように、「前記供給量検出手段によって検出された粉粒体の供給量と目標供給量との間の偏差情報に基づいて、前記大容量型計量羽根車及び前記前記小容量型計量羽根車の前記駆動手段の回転数及び／又は回転角度を前記偏差が無くなるようにフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする、請求項７に記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
そして、本発明では、請求項９に記載のように、「前記貯留室を振動させるバイブレータと、前記バイブレータの振動数を変化させる振動数調整手段とを具備することを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の粉粒体の計量供給装置」とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上に述べた本発明の粉粒体の計量供給装置では、粉粒体を計量供給するために、大容量計量用と小容量計量用の計量羽根車を少なくとも２つ並列して設けている。そして、貯留室（ホッパー）に貯留された粉粒体を、隔壁３でそれぞれ独立して隔てられた供給管１ａを介して大容量型計量羽根車と小容量型計量羽根車とへ供給する。そして、大容量型計量羽根車と小容量型計量羽根車とを所定の回数だけ回転させることによって、各計量羽根車に到達した粉粒体の供給量を所定量に計量しながら受入容器へ供給する。
【００１３】
このとき、各計量羽根車の粉粒体の移送速度、計量容量、計量精度を調整することにより、大容量計量用の大容量型計量羽根車の回転数を調整して高速かつ大量の粉粒体の計量供給を可能にしつつ、小容量計量用の小容量型計量羽根車の回転数を調整して同時に精度の良い粉粒体の計量供給も可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わる粉粒体の計量供給装置の構成を模式的に示した構成図（一部に正断面を含む）であり、図２は図１の要部を拡大したＸ−Ｘ矢視方向の側断面図である。
【００１５】
これら図１及び図２に示した粉粒体の計量供給装置は、計量羽根車を備えたロータリーバルブと呼ばれる計量供給装置の一つの実施形態例である。このような計量供給装置において、先ず各参照符号について簡単に説明すると、Ｐは粉粒体、１は粉粒体Ｐの貯留手段（以下、単に「ホッパー」とも称する）、１ａは粉粒体供給配管（以下、単に「供給配管」とも称する）、２ａ及び２ｂは大容量型及び小容量型計量羽根車、３は隔壁、４ａ及び４ｂは計量羽根車２ａ及び２ｂの駆動手段、５は受入容器、６は粉粒体Ｐの計量手段、そして、７は制御手段をそれぞれ示す。なお、前記供給管１ａの断面は、円形でも良いが、図示例のように長方形とすることが好ましい。
【００１６】
以上のように構成される本発明の粉粒体の計量供給装置において、粉粒体Ｐは、空気輸送、フィーダ装置輸送などによって先ず貯留手段（以下、「ホッパー」と言う）１に供給され、ここで一時的に貯留される。次いで、貯蔵された粉粒体Ｐは、ホッパー１の下方に鉛直方向へ延びて設けられた供給管１ａの内部を隔壁３によって互いに鉛直方向に隔てて、複数の粉粒体の供給流路を形成する。
【００１７】
したがって、個別に鉛直方向へ延びた複数の供給経路が供給管１ａの内部に形成される。さらに、これらの複数の供給経路の途中には、大容量型計量羽根車２ａと小容量型計量羽根車２ｂが設置されているので、ホッパー１へ供給された粉粒体Ｐは、各供給流路を介して、大容量型計量羽根車２ａと小容量型計量羽根車２ｂへそれぞれ重力落下によって供給される。その際、重力落下による粉粒体Ｐの供給に替えて、周知のスクリューフィーダなどの強制供給手段を粉粒体供給配管１ａ中に設けて粉粒体Ｐに所定の供給圧力を作用させながら強制的に供給するようにしてもよい。
【００１８】
また、重力による自由落下などの消極的な供給においては、粉粒体Ｐが何らかの理由で供給配管１ａの上部でブリッジを組んで重力のみでは下方へ落下しないような事態が生じる。このような場合には、供給配管１ａに振動を与えて供給配管１ａ中に生じたブリッジを壊すことは、本発明では好ましい実施態様である。したがって、このような振動を生成するためのバイブレータ（図示せず）をホッパー１に付設することが好ましい。
【００１９】
このとき、前記バイブレータとしては市販のものを適宜使用すればよいが、生成する振動の振動数と振幅とを調整自の調整手段を具備することが好ましい。例えば、振幅調整が可能なバイブレータとして、ポテンショメータのような周知の電力増幅器を介在させ、振動生成エネルギを段階的または連続的に調整自在とすることにより、振動強度を無段階に調整制御するのが好ましい。
【００２０】
本発明においては、前述のように、粉粒体Ｐを高速、大量かつ正確に計量供給するための手段として、大容量型計量羽根車２ａと小容量型計量羽根車２ｂを同時に用いることを一大特徴とするので、この点について以下に詳細に説明する。
【００２１】
本発明者等は、粉粒体Ｐを高速、大量かつ正確に計量供給することが、一つの計量羽根車だけを用いただけでは、不可能とは言えないまでも極めて困難であることを知見した。そこで、各種試みを実施する中で、本発明者等は、計量羽根車を大容量型と小容量型の少なくとも２つの計量羽根車を用いることを想到するに至った。つまり、複数の計量羽根車を使用すれば、一台の計量羽根車に全ての機能を付与してしまうことなく、複数に設けた計量羽根車に対して、それぞれの機能を切り離して分担させることができることを想到するに至って本発明を完成した。
【００２２】
本発明では、前記技術的思想を具現化するために、計量羽根車を粉粒体供給配管１ａの途中に好ましくは複数並設する（図１及び図２の実施例では、２個の計量羽根車２ａ及び２ｂが並列に設けられている）。そして、粉粒体Ｐを計量供給する際の移送速度、計量容量、計量精度を各計量羽根車に機能分担させる。
【００２３】
すなわち、一般に大容量型計量羽根車２ａ及び小容量型計量羽根車２ｂは、図２に示すような形状をしており、各計量羽根車２ａ又は２ｂに付設される羽根の長さと幅、羽根と羽との間の設置間隔を、粉粒体Ｐの供給量と計量精度を勘案して自由に設計することができる。したがって、計量羽根車２ａ及び２ｂが所定の角度だけ回転する際に、所定の供給量からなる粉粒体Ｐを移送することができるように、計量羽根車２ａ及び２ｂの容積を設計によって自在に設定できる。また、このとき、複数の計量羽根車（図１は、２個の計量羽根車２ａ及び２ｂを有する場合である）は、それぞれ独立して操作可能としておく。
【００２４】
なお、計量羽根車２ａ及び２ｂは、動力によって駆動しても良く、手動操作しても良い。ただし、手動とする場合には、それぞれの計量羽根車２ａ及び２ｂに回転ストッパーを設けておくことが好ましい。
【００２５】
ここで、本発明においては、大量かつ高速で粉粒体Ｐを計量供給するために、大容量計量用の大容量型計量羽根車２ａを使用する。また、粉粒体Ｐの供給量を正確に計量するために、小容量計量用の小容量型計量羽根車２ｂを使用する。そして、これらの大容量型計量羽根車２ａと小容量型計量羽根車２ｂとを併用することによって、高速かつ大量の粉粒体Ｐを精度良い粉粒体Ｐの計量供給も具現化する。
【００２６】
つまり、図１及び図２に例示した実施例に即して説明すると、この実施例では、２つの計量羽根車２ａ及び２ｂの羽根の大きさを互いに異ならせているので、大容量型計量羽根車２ａ（このとき、小容量型計量羽根車２ｂを同時に駆動させることは一向に構わない）を駆動手段４ａによって回転駆動させ、粉粒体Ｐを目標量近くまで大まかに高速かつ大量に受入容器５へ計量供給する。なお、受入容器３は漏斗状を形成させ、投入口には蓋を取り付け可能とすることが好ましい。
【００２７】
そして、例えばロードセルなどのセンサを内蔵した重量秤などからなる計量手段６によって、粉粒体Ｐの供給量が目標量に近づいたことを検知する。ただし、このような粉粒体Ｐの計量手段６として、図１及び図２に例示したものの他に、例えば粉粒体Ｐを貯蔵するホッパー１自体をロードセルで計量するようにすることができる。
【００２８】
あるいは、粉粒体Ｐの重量を検出するための重量センサを受入容器５自体に取り付けて粉粒体Ｐの重量を直接測定するようにしても良い。このとき、受入容器５へ供給された粉粒体Ｐの重量の算出は、計量手段６によって計測された粉粒体Ｐを収容した状態の受入容器５から受入容器５の重量のみを減算することによって直接的に求めることができる。
【００２９】
次いで、以上に述べたように計量手段６によって粉粒体Ｐの供給量が目標量に近づいたことが検知されると、大容量型計量羽根車２ａの回転を停止する。そして、次に正確な粉粒体Ｐの計量供給が可能な小容量型計量羽根車２ｂを駆動手段４ｂによって駆動し、制御手段によって粉粒体Ｐの供給量を正確に制御しながら最終的に必要とされる量の粉粒体Ｐの受入容器７への計量供給を正確かつ迅速に完了する。
【００３０】
その際、本発明に使用する駆動手段４ａ又は４ｂとしては、回転数や回転角度を精確に制御可能なサーボモータを使用することが好ましい。また、前記制御手段６としては、周知のシーケンサーなどの制御機器、あるいはマイクロコンピュータなどを好適に使用することができる。
【００３１】
このようにして、受入容器７に計量供給された粉粒体Ｐの供給量は、前述のロードセルなどのセンサによって重量測定され、これが電圧などのアナログ信号あるいはＡ／Ｄ変換器（アナログ信号／デジタル信号変換器）などによってデジタル信号に変換されて、制御手段７へ送られる。そして、制御手段７によって、粉粒体Ｐの受入容器５への供給量と制御目標量とを比較してその偏差を演算して算出する。そして、算出された偏差値情報に基づいて、サーボモータなどで構成される駆動手段４ａ，４ｂの回転数（回転角度）及び／又は回転速度を前記偏差がゼロとなる（偏差が無くなる）ようにフィードバック制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係わる粉粒体の計量供給装置の構成を模式的に示した構成図（一部に正断面を含む）である。
【図２】図１の要部を拡大したＸ−Ｘ矢視方向の側断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：貯留室（ホッパー）  
１ａ：粉粒体供給配管
２ａ及び２ｂ：計量羽根車
３：隔壁
４ａ及び４ｂ：駆動手段
５：受入容器
６：計量手段
７：制御手段
８：シール部材
Ｐ：粉粒体
【図１】
2007322143.tif 000003
【図２】
2007322143.tif 000004