JPH10142035A

JPH10142035A - 計量供給方法および装置

Info

Publication number: JPH10142035A
Application number: JP30062796A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takahashi; 秀行高橋; Riichi Nitta; 利一新田; Kazuyuki Nakajo; 和幸中條; Toyoyuki Sato; 豊之佐藤
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】大容量の原料を極力少ない誤差で高速計量か
つ供給する。【解決手段】原料槽２に蓄えられた原料を計量する。
この場合移送ポンプを起動して計量槽６への原料Ａの導
入を開始し、計量の方法は制御弁９を開け、液物計量槽
の原料Ａの設定値Ｂ_nになったところで移送ポンプを停
止する。原料の設定値Ｂ_nは次式（１）で与えられる。Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘ……（１）ここで、Ｂ_n：供給動作において供給制御手段（移送ポンプ８）
から供給される原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数（０．１〜０．８）によって決定する。このとき得られた実重量（Ａ_n）を
コンピュータ２６に記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原料の計量および供給
を高速で正確に行うための技術に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、さまざまな形態の計量装置が知られ
ており、たとえば、特開昭５２−９７４７０にはピスト
ンとシリンダーとを備えた往復動型計量装置が開示され
ている。また、またポンプ、バルブ等を備えた流量測定
系において計量誤差を解消するための計量目標値を補正
してこの補正値に基づいて制御するように構成した計量
装置が特開昭５７−２９１１４に開示されている。ま
た、特開昭６４−２５０１２には、計量ポンプにかかる
圧力を加圧タンクの液体レベルが変化した場合であって
も一定に保つことによって正確な計量を行うようにした
高粘度の液体計量装置が開示されている。また、特開昭
４８−７５０６３には、シャッター２の閉じたあとに計
量機４に余分に導入される前回、前々回の粒体粉体の量
を考慮して計量値を設定するようにした計量方法が開示
されている。

【０００３】さらに特開昭６３−２７３０１４には、被
計量体の流速を変化させるようにして精度の高い計量を
行うようにした計量方法および装置が開示されている。
従来たとえば、洗剤スラリーの配合工程では配合槽で各
成分を混合しているがこの場合配合されるべき各成分の
分量は予め決まっており、実際の作業においては、各成
分を必要な分量だけ計量して配合槽に導入する必要があ
る。この場合、配合槽を重量測定可能な装置構成にし、指定された分
量を直接配合槽で計量する、計量器であらかじめ計測
しておき、指定されたシーケンスに従って配合槽に導入
する、等の方法が知られている。

【０００４】

【解決しようとする課題】上記の場合等において所定の
原料を計量する場合、原料供給通路に設けられた原料供
給弁の開閉、ポンプのON,OFF、フィーダーのON,OFF等で
原料の配合槽への投入量を制御するようになっている。
しかし、その場合、正確に投入量が目標値となるように
制御することは困難である。別の観点において、処理能
力を高めるために高速供給装置、あるいは容量の大きな
配管、バルブ等を用いて計量速度を高めることが提案さ
れている。しかし、このように計量速度が促進するよう
に装置を構成すると、計量時の変動が大きくなる傾向と
なる。このため洗剤のように複数の成分を配合する必要
があるプラントでは正確に高速配合を行うことが困難で
あった。

【０００５】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、大容量の原料を極力少ない誤差で高速計量か
つ供給することができる手法を提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる原料計量
供給装置は、原料を計量し、ついでこの計量された原料
を供給するようになった原料計量供給装置であって、原
料を導入して計量するための計量槽と、計量槽からの原
料の供給および供給停止を制御する供給制御手段と、計
量槽からの実際の原料供給量を測定する実際供給量測定
手段と、を備え、前記供給制御手段による次回の原料の
供給量の設定値が次式、Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘここで、Ｂ_n：次回の供給動作において供給制御手段から供給さ
れる原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数、で表され、上記式において、ｘが０．１から０．８の間
で選択されることを特徴とする。

【０００７】また、本発明にかかる原料計量供給方法
が、供給すべき原料を計量するために計量槽に導入し、
計量槽から次の供給動作において供給される原料量を次
式、Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘここで、Ｂ_n：次回の供給動作において供給制御手段から供給さ
れる原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数（０．１から０．８の間で選択される）によって決定し、原料の供給および供給停止を行う供給
制御手段を用いて供給するようになったことを特徴とす
る。

【０００８】この場合、設定値Ｂ_nの初期値は、任意に
与えることができるが、好ましくは予め設定されている
原料の供給目標値に設定される。

【０００９】

【本発明の実施の形態】本発明にかかる原料計量供給装
置の基本的な構成は、計量される原料を計量する計量槽
および計量された原料が供給されて配合される配合槽を
備えている。また、計量槽に導入される前、原料は原料
槽に蓄えられており、移送ポンプによって計量槽に導入
されるようになっている。また、別の方法ではヘッドタ
ンクに原料を蓄え、原料を計量槽に導くための配管を設
置するとともに、該配管に供給弁を設けてこの供給弁を
開閉制御することによって計量槽に導入するように構成
することもできる。また目的によって配合槽自体に計量
設備（ロードセルなどの重量測定器）を付加し配合槽で
直接計量しても良い。

【００１０】計量時の原料の変動は、以下のような原因
で発生すると考えられる。原料は原料槽から計量槽に供
給する場合、当該供給動作は、原料槽と計量槽との間に
設けられたポンプの起動・停止あるいは、ヘッドタンク
と計量槽との間に設けられた供給弁の開閉によって行わ
れる。すなわち、計量槽へはポンプの起動または供給弁
の開動作によって開始され、ポンプの停止、供給弁の閉
動作によって終了する。この供給動作は計量槽における
原料量が当該供給動作における原料供給設定値が達成さ
れたとき終了する。しかし、ポンプあるいは供給弁から
計量槽に至るまでの配管あるいは、ポンプ、供給弁内部
に残存している原料が、ポンプの停止あるいは供給弁の
停止後すなわち供給動作の終了した後においても計量槽
に導入される（以下、供給動作の停止後において計量槽
に導入される原料量をモレ量という）。。すなわち計量
槽に導入される実際の原料量は上記設定値よりも多くな
る。しかし、このモレ量は、各供給動作において異な
る。このことに鑑み、本発明では、次の供給動作におけ
る原料の設定値を漏れ量の変動履歴を加味して決定する
ようにし、上記漏れ量の変動に関わらず、極力上記原料
の実際の供給量が供給目標値に近くなるようにしたもの
であり、これによって信頼度の高い高速計量供給装置を
提供できるものである。

【００１１】計量しすぎ、不足に対して、この誤差を吸
収するため、次の計量の設定値を次式で指定して平均化
をはかる。計量時は前回計量終了時をゼロリセットして
次回の計量を行う。Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘここで、Ｂ_n：次回の供給動作において供給制御手段から供給さ
れる原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値（供給
制御手段の供給開始から供給停止までの計量槽における
原料変化）Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数（０．１から０．８の間で選択される）によって決定する。

【００１２】この場合、係数ｘは、経験に基づいて原料
の性質、原料供給系の容積、形状特性等に応じて設定す
る。必要であればさらに配合槽の後にバッファタンクを
設けることによって誤差を吸収することができる。この
場合、バッファタンクの容量を配合槽の約３倍程度合わ
せて配合バッチを行えば、平均化を促進することができ
計量誤差を少なくすることができる。計量槽を別に設け
た場合では液（複数）、粉物計量槽であらかじめ計測し
ておくため、配合槽のタイムサイクルが短縮できるよう
になる。計量槽からの払い出しは大容量のバルブの開閉
で短時間に行うことができる。本発明は洗剤スラリーの
みならず、一般的な液体、個体の計量時の誤差の平均化
に適応することがきる。本発明は例えば、計量を１ｋｇ
／５秒以内で行う場合等の、特に高速で計量および供給
を行う大容量の装置に好適に使用することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を洗剤スラリーの計量、供給、配
合する場合の実施例につき説明する。図１を参照する
と、本発明を有効に適用することができる噴霧乾燥用洗
浄剤スラリーの計量、供給および配合装置１の全体系統
図が示されている。本例の装置１は、４つの原料成分を
計量槽で計量し、配合槽に供給し、配合槽で配合して洗
剤スラリーを生成し、これをバッファタンクに一時貯留
した後噴霧乾燥塔へ供給するものである。本発明の装置
１は、４つの原料成分Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに対応して、
それぞれの原料槽２（１つのみ図示）を有し、３つの原
料成分については、ヘッドタンク３、４および５がそれ
ぞれ設けられている。

【００１４】本例の洗剤スラリー原料成分の内３つの成
分Ａ、ＢおよびＣは液体であり、残りの１つの成分は粉
体Ｄである。そして液体用および粉体用の２つの計量槽
６および７が設けられ、液体用の計量槽６は３つの原料
成分Ａ、ＢおよびＣについて共通に使用され、粉体用の
計量槽７は、１つの粉体成分Ｄに対して単独で使用され
る。原料成分Ａは、原料槽から供給ラインＬ１を介して
移送ポンプ８によって供給量を制御されつつ計量槽に供
給されるようになっている。また、原料Ｂおよび原料Ｃ
は、ヘッドタンク３および４から供給ラインＬ２、Ｌ３
を介して液体計量槽６に導入されるようになっている。
供給ラインＬ２、Ｌ３には原料ＢおよびＣの供給を制御
する供給制御弁９、１０がそれぞれ設けられる。また、
粉体用のヘッドタンク５から供給ラインＬ４を介し該ラ
インＬ４に設置されたスクリュー式計量供給装置１１に
よって粉体計量槽７に導入される。

【００１５】さらに、装置１は、計量槽６および７で計
量された原料成分Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを配合することに
よって洗剤スラリーを生成する配合槽１２を備えてい
る。配合槽には、上記計量槽６および７から導入された
原料を所定温度に加熱するための加熱装置１３および攪
拌するモータ１５を備えた攪拌装置１４を備えている。
この場合、計量槽６の原料成分Ａ、ＢおよびＣは供給ラ
インＬ５介して、原料成分Ｄは供給ラインＬ６を介して
導入されるようになっている。原料Ａ、ＢおよびＣの導
入は、供給ラインＬ５に設けられた供給弁１７によって
制御され、原料Ｄの導入は供給ラインＬ６に設けられた
ロータリーバルブ１８によって制御されるようになって
いる。さらに、装置１は、配合槽１２で配合されること
によって生成された洗剤スラリーを導入して貯留するバ
ッファタンク１９を備えている。配合槽１２はラインＬ
７によってバッファタンク１９に接続されており、該ラ
インＬ７に設けられたポンプ２０によって配合槽１２の
洗剤スラリーがバッファタンクに送り込まれるようにな
っている。なおこの導入量は制御弁２１によって調整で
きるようになっている。

【００１６】バッファタンク１９は、モータ２２を備え
た攪拌装置２３を有しており、洗剤スラリーをゆっくり
と攪拌することによって成分の均一性を保持するように
なっている。バッファタンク１９はラインＬ８を介して
噴霧乾燥塔に連絡しており、該ラインＬ８には、洗剤ス
ラリーをバッファタンクから排出するためのポンプ２４
が設けられるとともに、噴霧乾燥塔の噴霧ノズルに洗剤
スラリーを送り込むためのプランジャーホンプ２５を備
えている。さらに、装置１は、計量槽の計量信号を入力
して、計量槽６および７への供給量を制御する移送ポン
プ８、供給制御弁９、１０および供給装置１１を制御す
るとともに、配合槽への計量した原料の導入を制御する
制御弁１７および１８の動作を制御する配合制御コンピ
ュータ２６を備えている。

【００１７】動作において、洗剤用原料Ａ、Ｂ、Ｃおよ
びＤは、それぞれの原料槽からそれぞれの計量槽６およ
び７に導入される。すなわち、液状原料Ａ、ＢおよびＣ
は、ラインＬ１、Ｌ２およびＬ３を介して液体計量槽６
に導入される。この場合、原料Ａ、ＢおよびＣは移送ポ
ンプ８、制御弁８および９によって計量槽への導入量が
制御される。一方、粉体原料Ｄは、ラインＬ４を介して
導入されるようになっており、計量装置１１でその導入
が制御されるようになっている。以下に液体原料２種
類、粉体原料１種類からなる洗剤スラリーの場合の例を
記す。まず原料槽２に蓄えられた原料を計量する。この
場合移送ポンプを起動して計量槽６への原料Ａの導入を
開始し、計量の方法は制御弁９を開け、液物計量槽の原
料Ａの設定値Ｂ_nになったところで移送ポンプを停止す
る。この場合、原料Ａの計量は公知の手法によって計量
槽の重量の変化を計量メータ（図示せず）によって検出
することによって行われる。なお、原料の設定値Ｂ_nは
次式（１）で与えられる。

【００１８】Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘ……（１）ここで、Ｂ_n：供給動作において供給制御手段（移送ポンプ８）
から供給される原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値（移送
ポンプ８の供給開始から供給停止までの計量槽の重量変
化）Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数によって決定する。

【００１９】なおＡ_n−Ｂ_n＝ｙ_n＞０であり、この差
ｙ_nは、供給手段（ポンプ８）の停止後、計量槽６に導
入される原料量であって漏れ量といわれる。このとき得
られた実重量（Ａ_n）をコンピュータ２６に記憶する。
次の供給動作における原料Ａの設定値Ｂ_n+1はＢ_n+1＝
Ｂ_n−（Ａ_n−Ｓ）・ｘで計算する。次に、計測メータ
をリセットして、原料Ｂについて同様の操作を行う。す
なわち、制御弁９を開き、ヘッドタンク３から原料Ｂを
導入し、液体計量槽６の重量が設定値（Ｂ）になったと
ころで制御弁９を閉じる。このときの実際原料量
（Ａ_n）をコンピュータ２６に記憶する。続いてヘッド
タンク４に蓄えられた原料Ｃを計量する。計量の方法は
まず計量槽の値をゼロクリアし、バルブ１０を開け、液
体計量槽の重量が設定量（Ｂ_n）になったところでバル
ブ１０を閉じる。（このとき計量槽には前に計った原料
Ａ、Ｂが計量槽６にある状態でその上に導入される。）原料Ｃ次回の計量設定値も原料Ａ、Ｂと同様にして計算
される。

【００２０】原料Ａ、ＢおよびＣの計量動作と同時並行
的にヘッドタンク５の粉体原料Ｄも計量槽７を使用して
同様に計量される。つぎに、液体計量槽６、粉体計量槽
７を用いて原料を計量したのち、コンピュータ２６から
の指令によって所定のタイミングで制御弁１７が開かれ
ると、計量槽６から液体原料Ａ、ＢおよびＣが導入され
るとともに、計量槽７から配合槽１２に導入される。こ
の配合操作は、決められたシーケンスに従って実行され
る。配合槽１２では、加熱装置１３を用いて加温しつ
つ、攪拌機１４を用いて攪拌して混合し、洗剤スラリー
を生成する。この生成した洗剤スラリーは、ラインＬ７
を介して、制御弁２１およびポンプ２０によってバッフ
ァタンク１９に送られる。

【００２１】計量槽から原料が払い出された後は、配合
槽における攪拌、昇温の間に平行して次の原料が同様の
手順で計量される。バッファタンク１９には約３ロット
分の配合洗剤スラリーが蓄えられる。これによって、配
合時の計量誤差を吸収するとともに、噴霧乾燥工程（連
続工程）への原料供給を保証している。バッファタンク
１９からの洗剤スラリーはポンプ２４によってポンプア
ップされ、プランジャーポンプ２５を介して噴霧乾燥塔
の噴霧ノズルに供給される。上記したように、漏れ量は
常に一定ではなく原料の種類、温度、性状等によって変
化する。特に高速で計量しようとした場合この影響が顕
著に現れる。連続して行う計量においては、いかに漏れ
量のふれを吸収し目標重量とのばらつきを少なく、かつ
連続して行った計量のトータルが目標値に合致するかが
重要となる。

【００２２】上記漏れ量ｙ_nの変化を表１に示す。表１
において、ｎは計量動作の回数である。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】上記漏れ量ｙ_nと設定値Ｂ_nと実際重量Ａ
_nとの関係式においてｘを０とすると、Ａ_n＝Ｂ₀＋ｙ
_nとなり、初期設定値Ｂ₀に単純に漏れ量ｙ_nが加わっ
た値となる。このため、初期設定値Ｂ₀の推定が誤差を
含むとそのまま結果が誤差を含むこととなる。逆に、ｘ
を１とすると、Ａ_n＝Ｓ＋ｙ_n−ｙ_n-1となり、漏れ量
が変動する系では不安定となる。漏れ量の少ない系では
ｘの値を１に近い値に設定すると目標値Ｓに近づけるこ
とができる。漏れ量ｙ_nの大きい系では漏れ量ｙ_nの変
動履歴を考慮して設定値Ｂ_nを設定するためにｘの比較
的小さい値が選択される。

【００２９】たとえば、制御弁から計量槽までの配管が
長い場合には、漏れ量ｙ_nの変動が大きくなるので選択
されるｘの値は大きくなる。図２には上記実際計量値Ａ
_n、設定値Ｂ_nおよび漏れ量ｙ_nがどのように変化する
かが概念的に示されている。本発明は、実際計量値Ａ_n
の変動が少なくなるように設定値Ｂ_nを設定するもので
ある。以下に目標値（Ｓ）３５ｋｇ、計量時間約３０秒
の計量器を用いた計量の実施例を示す。計量槽での自動
計量ははじめに漏れ量の予測値から、ポンプ、制御弁等
を閉じる重量値（Ｂ_n）を設定し、ｎの値を０〜１．０
の間で設定してスタートし、同一原料を用いて各１００
回の計量を行った。例１〜３：使用スラリー：アルファオレフィンスルホン
酸カリウム全実験後のデータからこの場合の平均漏れ量は1.29Kgで
あった。例１：初期の漏れ予測値がほぼ実際の漏れ量の平均値に
近い値を設定したケース初期漏れ設定値：１．５

【００３０】

【表６】

【００３１】例２：初期の漏れ予測値が実際の漏れ量の
平均値より大きな値であったケース初期漏れ設定値：４．０

【００３２】

【表７】

【００３３】例３：初期の漏れ予測値が実際の漏れ量の
平均値より小さな値を設定たケース初期漏れ設定値：０．２

【００３４】

【表８】

【００３５】例４：使用スラリー：α−スルホ脂肪酸ア
ルキルエステル塩全実験後のデータからこの場合の平均漏れ量は2.14Kgで
あった。初期漏れ設定値：１．５

【００３６】

【表９】

【００３７】上表で ave ：計量を行ったトータルの平均重量偏差：目標値との差の絶対値の合計を計測回数で割った
値（ふれの評価値：小さい程良い） max ：計量を行った中の最大の値 min ：計量を行った中の最小の値いずれも計量回数は100 回である。良好な配合品質を得
るためには、計量において、（１）平均重量が目標重量にあっていること（トータル
としてきちんと目標重量が計量されていること）（２）偏差ができるだけ小さいこと（各回の測定のふれ
が少ないこと）（３）最大、最小値と目標値の差が小さいことが望ましい。

【００３８】また漏れ量はスラリーの種類、ロットによ
る物性の変化、温度等の条件でシフトする場合がある。
そのため過去の経験値から初期値として正確な（平均と
合致した）漏れ量を予測することは困難である。そのた
め予測値があっていない場合でも平均や偏差が変動しな
いシステムが要求される。さらに、上記の結果から、ｘ
の値が０や0.05では初期漏れ予測値が平均値に近い場合
は偏差については比較的良い結果を得ているが、平均値
がずれることと、初期漏れ設定値が平均値から狂った場
合に（例２、３）は平均がずれ、偏差も大きくなるた
め、システムとしての安定性を確保する事ができない。
ｘの値が0.9 や１では平均値は良くなるが偏差が大き
く、各回の計量でのふれが大きくなるため好ましくな
い。これらの結果からｘの値としては0.1 〜0.8 とする
ことによって安定的に平均値、偏差とも良好な計量結果
が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、原料お
よび計量槽への原料供給系の特性に適合した適正な原料
の設定値を与えることができるので、精度の高い信頼性
のある高速計量供給装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に従う原料計量供給装置の全
体系統図、

【図２】実際計量値、設定値および漏れ量の変動を概念
的に示すグラフである。

【符号の説明】

１原料計量供給装置２原料槽３、４、５ヘッドタンク６、７計量槽８移送ポンプ９、１０供給制御弁１２配合槽１９バッファタンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤豊之東京都墨田区本所１丁目３番７号ライオン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料を計量し、ついでこの計量された原料
を供給するようになった原料計量供給装置であって、原
料を導入して計量するための計量槽と、計量槽からの原
料の供給および供給停止を制御する供給制御手段と、計
量槽からの実際の原料供給量を測定する実際供給量測定
手段と、を備え、前記供給制御手段による次回の原料の
供給量の設定値が次式、Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘここで、Ｂ_n：次回の供給動作において供給制御手段から供給さ
れる原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数、で表され、上記式において、ｘが０．１から０．８の間
で選択されることを特徴とする原料計量供給装置。
【請求項２】供給すべき原料を計量するために計量槽に
導入し、計量槽から次の供給動作において供給される原
料量を次式、Ｂ_n＝Ｂ_n-1−（Ａ_n-1−Ｓ）・ｘここで、Ｂ_n：次回の供給動作において供給制御手段から供給さ
れる原料量の設定値Ｂ_n-1：前回の供給動作における原料量の設定値Ａ_n-1：前回の供給動作における実際の原料供給量Ｓ：原料の供給目標値ｘ：係数（０．１から０．８の間で選択される）によって決定し、原料の供給および供給停止を行う供給
制御手段を用いて供給するようになったことを特徴とす
る原料計量供給方法。