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公開番号2025025167
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129706
出願日2023-08-09
発明の名称比容積計測システムおよび比容積算出方法
出願人味の素株式会社,株式会社粉研パウテックス
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類G01F 11/24 20060101AFI20250214BHJP(測定;試験)
要約【課題】粉粒体の比容積を処理の工程で自動的に計測可能な技術を提供する。
【解決手段】比容積計測システムは、外周縁部の上面と周壁部の周壁面と仕切り板の下面と筒状体の側面とで形成される断面領域および同心回転の回転回数に応じた所定体積の粉粒体を連続して排出口から排出させる粉体供給機と、少なくとも、粉粒体の物理的特性に応じて設定された撹拌体の撹拌羽根の水平面に対する傾き角度、および、撹拌体と供給盤とが回転する同一の回転速度を条件として粉体供給機を動作させるとともに、重量センサを介して周期間隔で取得された2つの重量値の差分である差分重量値を求めるとともに、差分重量値と、供給盤の単位回転毎に粉体供給機の排出口から排出される粉粒体の単位体積値と、所定の周期間隔における回転回数とに基づいて、粉粒体の比容積を算出する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
供給された所定量の粉粒体を貯留するとともに、前記貯留された粉粒体を送出口から送出する上部貯留体と、前記上部貯留体から送出された粉粒体を収容する下部貯留体と、
前記下部貯留体の底部として前記下部貯留体の下方に接続し、底面部と、前記底面部に連なる周壁の一部に前記粉粒体を排出する排出口が形成された周壁部とを有する受容体と、
前記下部貯留体内で回転し、前記下部貯留体に収容された粉粒体を撹拌する撹拌体と、
前記下部貯留体と前記受容体との間に前記受容体の底部と平行して設けられ、前記受容体内で前記撹拌体と同心で回転し、前記撹拌体によって撹拌される粉粒体を移送して前記受容体の排出口に導入する流路が形成された供給盤と、を備え、
前記供給盤は、外周から所定幅の鍔状に形成された外周縁部と前記外周縁部の内側で外周縁部上面に対して段差を形成する筒状体とを含み、
前記受容体には、前記供給盤の上方に前記供給盤と平行し、前記供給盤上の粉粒体を所定高さに揃える仕切り板と、前記外周縁部上で前記供給盤の回転方向に移送される粉粒体を前記供給盤の外周の外側方向に偏向させる偏向板が設けられ、
前記供給盤は、前記外周縁部の上面と前記周壁部の周壁面と前記仕切り板の下面と前記筒状体の側面とで形成される断面領域および前記同心回転の回転回数に応じた所定体積の粉粒体を連続して前記排出口から排出させる、粉体供給機と、
所定量の粉粒体が供給された前記粉体供給機の重量を計測し、前記計測された重量に応じた信号を出力する重量センサと、
前記粉体供給機の供給盤の回転回数を計数する計数センサと、
少なくとも、前記粉粒体の物理的特性に応じて設定された前記撹拌体の撹拌羽根の水平面に対する傾き角度、および、前記撹拌体と前記供給盤とが回転する同一の回転速度を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、
前記重量センサを介して計測された前記粉体供給機の重量値を所定の周期間隔で取得し、前記所定の周期間隔の前後で取得された２つの前記重量値の差分である差分重量値を求めるとともに、前記差分重量値と、前記供給盤の単位回転毎に前記粉体供給機の排出口から排出される前記粉粒体の単位体積値と、前記所定の周期間隔における前記回転回数とに基づいて、前記粉粒体の比容積を算出する制御部と、
を備える比容積計測システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が２パーセント以下において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１３５度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量、粉体圧の少なくとも一つの補正量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が３パーセント以下において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度以上かつ１３５度未満の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから９ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が４．１パーセント未満において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量、粉体圧の少なくとも一つの補正量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度超から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、請求項４に記載の比容積計測システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、請求項４に記載の比容積計測システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が４．３パーセント未満において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１３５度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が９．８パーセントから１７．２パーセントにおいて、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が９０度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の粉体圧を補正して前記比容積を算出する、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が２４．３パーセントを超える場合において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度超かつ１３５度未満であり、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の粉体圧を補正して前記比容積を算出する、請求項１に記載の比容積計測システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記粉体供給機に供給される粉粒体が上部貯留体に貯留される上限重量および下限重量を設定し、前記重量センサによって計測された前記粉体供給機の重量値が前記下限重量を下回ることを検知するとともに、前記上限重量を超えない供給量の粉粒体を前記上部貯留体に供給する、請求項１に記載の比容積計測システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体の比容積を計測可能な比容積計測システムおよび比容積算出方法に関する。
続きを表示（約 6,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体・顆粒（以下、粉粒体ともいう）の製造工程においては、製造対象の各種の粉粒体に対する比容積（単位質量（ｇ）が占める容積（ｍｌ）、比容ともいう）の管理が行われる。比容積の計測は、例えば、特許文献１に開示される粉体供給機等が配置された製造ラインから粉粒体を採取し、ＪＩＳ規格に対応した専用の比容計（例えば、かさ密度測定器等）を用いて計測する。製造ラインから粉を採取する際に、装置を一時停止することや（生産能力の低下要因）、系内を開放してスコップなどで採取すること（異物リスク。作業負担。）、など工場の状況に応じた課題がある。また比容計は手動でのデータ計測であるため、作業者による測定値のばらつきがあることや、計測値を自動的に解析して製造条件にフィードバックすることができず、製造条件の変更が人手の判断に依存する、などの様々な課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６１３７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、粉粒体の比容積を処理の工程で自動的に計測可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意に検討を行い、次の構成を採用することで粉体供給機が上記課題を解決することを見出した。すなわち、一実施形態に係る比容積計測システムの粉体供給機は、供給された所定量の粉粒体を貯留するとともに、貯留された粉粒体を送出口から送出する上部貯留体と、上部貯留体から送出された粉粒体を収容する下部貯留体とを備える。そして、下部貯留体の底部として下部貯留体の下方に接続し、底面部と、底面部に連なる周壁の一部に粉粒体を排出する排出口が形成された周壁部とを有する受容体を配置し、下部貯留体内で回転し、下部貯留体に収容された粉粒体を撹拌する撹拌体を設ける。また、下部貯留体と受容体との間に受容体の底部と平行して設けられ、受容体内で撹拌体と同心で回転し、撹拌体によって撹拌される粉粒体を移送して受容体の排出口に導入する流路が形成された供給盤を設ける。供給盤は、外周から所定幅の鍔状に形成された外周縁部と外周縁部の内側で外周縁部上面に対して段差を形成する筒状体を含むように構成される。また、受容体には、供給盤の上方に供給盤と平行し、供給盤上の粉粒体を所定高さに揃える仕切り板と、外周縁部上で供給盤の回転方向に移送される粉粒体を供給盤の外周の外側方向に偏向させる偏向板が設けられる。そして、供給盤は、外周縁部の上面と周壁部の周壁面と仕切り板の下面と筒状体の側面とで形成される断面領域（矩形領域）および同心回転の回転回数に応じた所定体積の粉粒体を連続して排出口から排出させる。
そして、一実施形態に係る比容積計測システムの制御部は、少なくとも、粉粒体の物理的特性に応じて設定された撹拌体の撹拌羽根の水平面に対する傾き角度、および、撹拌体と供給盤とが回転する同一の回転速度を条件として粉体供給機を動作させる。重量センサを介して計測された粉体供給機の重量値を所定の周期間隔で取得し、所定の周期間隔の前後で取得された２つの重量値の差分である差分重量値を求めるとともに、差分重量値と、
供給盤の単位回転毎に粉体供給機の排出口から排出される粉粒体の単位体積値と、所定の周期間隔における回転回数とに基づいて、粉粒体の比容積を算出する。
【０００６】
より詳細な構成は、以下の通りである。
［１］
供給された所定量の粉粒体を貯留するとともに、前記貯留された粉粒体を送出口から送出する上部貯留体と、
前記上部貯留体から送出された粉粒体を収容する下部貯留体と、
前記下部貯留体の底部として前記下部貯留体の下方に接続し、底面部と、前記底面部に連なる周壁の一部に前記粉粒体を排出する排出口が形成された周壁部とを有する受容体と、
前記下部貯留体内で回転し、前記下部貯留体に収容された粉粒体を撹拌する撹拌体と、
前記下部貯留体と前記受容体との間に前記受容体の底部と平行して設けられ、前記受容体内で前記撹拌体と同心で回転し、前記撹拌体によって撹拌される粉粒体を移送して前記受容体の排出口に導入する流路が形成された供給盤と、を備え、
前記供給盤は、外周から所定幅の鍔状に形成された外周縁部と前記外周縁部の内側で外周縁部上面に対して段差を形成する筒状体とを含み、
前記受容体には、前記供給盤の上方に前記供給盤と平行し、前記供給盤上の粉粒体を所定高さに揃える仕切り板と、前記外周縁部上で前記供給盤の回転方向に移送される粉粒体を前記供給盤の外周の外側方向に偏向させる偏向板が設けられ、
前記供給盤は、前記外周縁部の上面と前記周壁部の周壁面と前記仕切り板の下面と前記筒状体の側面とで形成される断面領域および前記同心回転の回転回数に応じた所定体積の粉粒体を連続して前記排出口から排出させる、粉体供給機と、
所定量の粉粒体が供給された前記粉体供給機の重量を計測し、前記計測された重量に応じた信号を出力する重量センサと、
前記粉体供給機の供給盤の回転回数を計数する計数センサと、
少なくとも、前記粉粒体の物理的特性に応じて設定された前記撹拌体の撹拌羽根の水平面に対する傾き角度、および、前記撹拌体と前記供給盤とが回転する同一の回転速度を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、
前記重量センサを介して計測された前記粉体供給機の重量値を所定の周期間隔で取得し、前記所定の周期間隔の前後で取得された２つの前記重量値の差分である差分重量値を求めるとともに、前記差分重量値と、前記供給盤の単位回転毎に前記粉体供給機の排出口から排出される前記粉粒体の単位体積値と、前記所定の周期間隔における前記回転回数とに基づいて、前記粉粒体の比容積を算出する制御部と、
を備える比容積計測システム。
［２］
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が２パーセント以下において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１３５度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量、粉体圧の少なくとも一つの補正量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、［１］に記載の比容積計測システム。
［３］
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が３パーセント以下において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度以上かつ１３５度未満の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから９ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、［１］に記載の比容積計測システム。
［４］
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が４．１パーセント未満において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機
に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量、粉体圧の少なくとも一つの補正量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、［１］に記載の比容積計測システム。
[５]
前記制御部は、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度超から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の前記排出口に到達できないロス量に基づいて補正を行い、前記比容積を算出する、［４］に記載の比容積計測システム。
[６]
前記制御部は、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、［４］に記載の比容積計測システム。
[７]
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が４．３パーセント未満において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度から１３５度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させる、［１］に記載の比容積計測システム。
[８]
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が９．８パーセントから１７．２パーセントにおいて、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が９０度から１８０度の範囲、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから１２ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の粉体圧を補正して前記比容積を算出する、［１］に記載の比容積計測システム。
[９]
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が２４．３パーセントを超える場合において、前記撹拌羽根の水平面に対する傾き角度が４５度超かつ１３５度未満、かつ、前記回転速度が３ｒｐｍから７ｒｐｍの範囲を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機に供給された前記粉粒体の粉体圧を補正して前記比容積を算出する、［１］に記載の比容積計測システム。
［１０］
前記制御部は、前記粉体供給機に供給される粉粒体が上部貯留体に貯留される上限重量および下限重量を設定し、前記重量センサによって計測された前記粉体供給機の重量値が前記下限重量を下回ることを検知するとともに、前記上限重量を超えない供給量の粉粒体を前記上部貯留体に供給する、[１]に記載の比容積計測システム。
［１１］
前記制御部は、所定量の粉粒体が前記上部貯留体に供給された一定期間経過後から、事前に設定された前記供給盤の所定の回転回数毎に前記重量センサを介して計測された前記粉体供給機の重量値を取得する、[１]に記載の比容積計測システム。
［１２］
前記制御部は、前記断面領域を通過する粉粒体の一部が前記外周縁部上面と前記偏向板の下端との空隙から流出することにより前記排出口に到達できない前記粉粒体のロス量に基づき前記算出される比容積を補正する、[１]に記載の比容積計測システム。
［１３］
前記制御部は、前記粉粒体の圧縮率が４以上の粉粒体に対して前記粉粒体の圧縮率に基づき前記算出される比容積を補正する、[１]に記載の比容積計測システム。
［１４］
筒状の内面空間を有し、流入する粉粒体を一時的に貯留する貯留体と、
前記筒状の内面空間の中心軸周りに回転し、前記貯留体に一時的に貯留された粉粒体を中心軸周りに回転移動させことで、前記貯留体に一時的に貯留された粉粒体を排出口から
排出する排出機構と、を有する粉体供給機、および
前記粉粒体が一時的に貯留されている前記粉体供給機の重量値を計測する重量センサと、
前記の回転回数を計数する計数センサと、
所定の周期間隔で取得された前記重量値の差分である差分重量値と前記所定の周期間隔における回転回数とに基づいて、前記粉粒体の比容積を算出する制御部、
を備える比容積計測システム。
［１５］
粉粒体を一時的に貯留する貯留体の筒状の内面空間の中心軸周りに回転し、前記貯留体の上方に接続された上部貯留体に一時的に貯留された粉粒体を中心軸周りに回転移動させることで前記粉粒体を排出口から排出する排出機構を有する粉体供給機を、前記粉粒体の物理的特性に応じて設定された撹拌体の撹拌羽根の水平面に対する傾き角度、および、前記撹拌体と前記排出機構の供給盤とが回転する同一の回転速度を条件として前記粉体供給機を動作させるとともに、前記粉体供給機の重量値を所定の周期間隔で取得し、前記所定の周期間隔で取得された前記重量値の差分である差分重量値と前記所定の周期間隔における回転回数とに基づいて、前記粉粒体の比容積を算出する、比容積算出方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、粉粒体の比容積を処理の工程で自動的に計測可能な技術が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る粉体供給機の一実施例を示す概略断面側面図である。
図２は、図１に示されるＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線の断面図である。
図３は、実施形態に係る粉体供給機の分解斜視図である。
図４は、実施形態に係る供給盤の構造を説明する斜視図である。
図５は、実施形態に係る供給盤に形成される流路を説明する図である。
図６は、実施形態に係る受容体に設けられた偏向板を説明する図である。
図７は、実施形態に係る撹拌体の構造を説明する図である。
図８は、実施形態に係る撹拌羽根の水平面に対する相対角度を説明する側面図である。
図９は、実施形態に係る撹拌体による粉粒体の撹拌を説明する図である。
図１０は、実施形態に係る比容積計測システムの構成の一例を示す図である。
図１１は、実施例１における計測結果を示す図である。
図１２は、実施例２における計測結果を示す図である。
図１３は、実施例３における計測結果を示す図である。
図１４は、実施例４における計測結果を示す図である。
図１５は、実施例５における計測結果を示す図である。
図１６は、実施例６における計測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、発明を実施するための一の形態（以下、一実施形態、実施形態
ともいう）に係る粉体供給機を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本粉体供給機は実施形態の構成には限定されない。また、本実施形態に開示される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置などは、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１０】
（粉体供給機構成）
先ず、本実施形態に係る粉体供給機１について説明する。図１は、本実施形態に係る粉体供給機１の一実施例を示す概略断面側面図である。図２（ａ）と、（ｂ）は、それぞれ、図１に示されるＡ－Ａ線の断面図と、Ｂ－Ｂ線の断面図である。図３は、本実施形態に係る粉体供給機１の分解斜視図である。図１から図３に示されるように、粉体供給機１は、上流工程から供給された所定量の粉粒体を貯留する上部貯留体１０と、上部貯留体１０の下方側に接続される下部貯留体１３と、下部貯留体１３の底部として当該下部貯留体の下方側に接続される受容体１６とを備える。受容体１６の下方側には、楊台３２を介し、回転駆動機構が収納された収納ケース３１が接続される。回転駆動機構は、例えば、電動モータ等の駆動軸に連動結合され、上部貯留体１０に延伸する回転軸部材である立軸３０を所定の回転数（ｒｐｍ）で回転駆動させる。上部貯留体１０、下部貯留体１３、受容体１６のそれぞれの略中央部に立軸３０が挿通され、同心的に構成されている。立軸３０は、粉体供給機内で回転可能に構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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