JPS63274440A - 液体．粉体計量混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多種類の原料液体及び粉体をそれぞれ計量後
、混合して新たな混合粉又は混合液を調製する液体・粉
体計量混合装置に関する。特に計量範囲の広い原料液体
及び粉体を精密に能率よく計量混合する液体・粉体計量
混合装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、液体・粉体計量混合装置に通用される計量装置と
して、高精度な計量を達成するために、供給流速可変に
設けたものはなく、計量設定値に対応した流速に制限し
た計量装置が用いられている。

また、従来タイプの液体・粉体計量混合装置においては
、複数の供給容器から１つの受入容器に液又は粉体を供
給する場合、それぞれの供給容器に付属して計量装置を
具備している。

例えば、容積計量式を用いた場合、第５図に図示する様
に、Ａ液、Ｂ粉、２供給容器に対しては２個の計量装置
を使用し、混合容器への流れ込み量の予測制御のため、
制御装置として２ループの制御機能を必要とする。

すなわち、供給液体又は粉体の流速は、Ａ液。

Ｂ粉の供給容器内の液量又は粉体量、流量調節器の特性
、液物性又は粉体物性等により異なるため、同一の制御
機能では高精度な計量が期待できないことによる。

このことは、タンク計量方式においても同様であり、各
県には付属するアクチュエータの閉止弁はそれぞれ独立
ループの制御系で制御される必要がある。

また、高精度な計量を実現するため、流速の異なる流量
調節器を並列に設置して、所定の計量偏差にて切替する
方法があるが、この場合でも制御機能として、２ループ
の制御が必要である。

ここで、２ループの制御機能と言う表現を使用している
のは、例えば、分散型制御装置等を使用した場合、１つ
の制御装置内で処理可能であり、制御装置が２個必要で
あるとは言えないからである。しかし、入出力点数、ソ
フトウェアからみた場合、２個の制御装置と言える。

また多数の液体又は粉体を使用するバッチ製造プロセス
では、これらの液体又は粉体の物性が異なるので、同一
容器にて累積計量を行うことが出来ない場合が多い。従
って、第４図に示すような複数の受入容器（計量ホッパ
、計量タンク）を有して、混合可能な液種及び籾種は同
一受入容器（計量タンク、計量ホッパ、）にて計量し、
混合不可な液種及び籾種は別に受入容器（計量水ソバ又
は計量タンク）を有するような製造システムとなる。こ
のため、更に下流側に反応、調製等のための受入容器（
調製タンク９）が必要であり、複雑なシステムとなる。

反応、調製等のための１［製タンク９が固定式の製造シ
ステムでは、多品種の製造を行う場合、品種の内容に応
じて、設備化する必要があり、特に高精度の計量のため
には前述のとおり多数の計量タンク、調製タンク及びそ
れに付属する配管計量装置、制御装置、付属バルブ等が
必要となる。この場合、設備はある品種では使用される
が、他の品種では使用されない装置を生じることがあり
、非常に、無駄の多いシステムとなり、設備のイニシャ
ルコストが増大する。更に、多目的用途の製造システム
が近年叫ばれているが、固定式の製造システムでは、配
管系の変更が必要となり、又その付帯装置の変更等が必
要であり、今以上に複雑な製造システムとなる。（例え
ば特開昭５６−７４７１５号、特開昭５６−１５５４１
２号、特開昭５７−７２０１５号、特開昭５４−８１５
５９号各公報参照。） そこで、近年受入容器、　（計量タンク、調製タンク）
を移動する移動式のバッチ製造システムが提案されてい
る。

しかし、従来の計量装置にこのシステムを採用した場合
、計量設定値の大小にて、計量時間が異なり、計量設定
値が大きいと、計量に時間がががり、移動式の製造シス
テムにおける容器の搬送時間に制限を加えることとなる
。このため従来製造システムでは、搬送時間に制約を与
えないために必要数の計量装置を設面しているが、これ
は移動式製造システムの利点に相反することとなる。ま
た、このようなシステムではステーションでの滞在時間
を更に延長させる結果となる。（計量設定値の範囲、計
量時間の制限、計量精度の条件等々から、非常に多くの
計量装置を必要とする。そのため、配管の結合等の動作
時間が増加する。）゛　写真感光材料の製造プロセスに
おいては、感光材料を取扱うので遮光性を保たねばなら
ず、結合する箇所の増大によるシステムの複雑化、また
搬送サイクルの変化は製品の性能に影響する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の液体・粉体計量混合装置では、供給流速一定を前
提とした計量制御のため、以下の欠点を有する。

■計量精度：　外乱や液体及び粉体の物性変化による流
速変動により、精度が保証されない事態を生じる。

すなわち、粉体は物性にて移送する装置が異る、例えば
顆粒状の粉体では流動性がよいため、ダンパー等を使用
し、流動性の悪い粉体ではスクリューフィーダ等を使用
する。。しかし、粉体の流れは一律に決定出来ず粉体の
塊性とか粉体形状や振動等の外乱にて流れは変化する。

亦液体又は粉体の出力移送の場合、例えば供給容器内の
液体又は粉体の残存量により、流出する液体又は粉体の
流速は変動するが、残存量の変化が大きいと流速がある
条件範囲をはみ出すため、計量精度を悪くした。

また、このことは、供給容器の液体量又は粉体量ををあ
る幅内で制限し、容器内液体又は粉体量を常にある一定
量以上に確保する必要があり、供給容器内残存液又は粉
体のロスを生じてランニングコストを増加させた。

■計量範囲二　計量範囲が狭い。

この理由は、計量停止しても、系の応答遅れによる流れ
込み量があり、この量が供給流速により決定されるため
、流速一定のもとでは、計量範囲を狭めることにより、
許容できる流れ込み量を保証している。従って、同−液
体又は粉体の計量であっても、計量設定値が大きく相異
する場合はおのおの通性な計量範囲の計量装置が必要で
あり、装置数が増加する。

■針量時間：　計量設定値により計量時間が左右される
。

計量設定値が小さい場合は、計量時間は短く、大きい場
合は長くなる。従って、製造サイクル上通性な計量時間
の計量装置が計量設定値に応じて必要であり、装置数が
増加する。

また従来の液体・粉体計量混合装置は、前述した理由に
より、独立に制御される計量装置を、供給容器毎に多数
台設置し、かつ製造能力の制限による最適計量時間毎に
設置しているため、システムを複雑にすると共に、非常
に多くの計量装置が設備化された。

本発明の目的は、上記事情に基づいてなされたもので、
外乱や被計量物の物性値変化による流速変動に影響され
ない高精度な計量を実現すると共に、広範囲な計量範囲
を確保し、かつ計量設定値の大小に左右されないで短時
間計量を実現する計量制御装置を用い、これによりシス
テムを構成し、設備の簡素化並びに製造能力の増強と、
原材料ロスの低減を計り、 ■　装置台数の低減によるイニシャルコスト低減 ■　装置台数の低減によるメンテナンス工数低減 ■　装置台数の低減による信頼性向上による故障低減 ■　原材料ロスの低減によるランニングコスト低減の経
済効果の高い液体・粉体計量混合装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、複数の供給容器よりそれぞれの液
体及び粉体を累積計量して受入容器に受け混合する装置
であって、該供給容器からの液体及び粉体の計量装置を
受入容器側に有し、計量制御装置が各供給計量値に対応
し前記それぞれの流量調節器の流量を変化させて計量す
るクローズドループ制御の精密計量制御装置であり、更
に受入容器の移動装置を有することを特徴とする液体・
粉体計量混合装置によって達成される。

本発明の構成要素について詳しく説明する。

（１）　　供給容器：　計量される供給液体又は粉体を
貯蔵する容器。容器の容量は、製造に通したスケールを
要する。本発明にて、供給容器の残量の制限はなく、理
論的には残量０まで計量できる。

又、液体又は粉体の物性値（例えば粘度、形状。

粒度等）に影響されず、流出可能な物性値を有していれ
ばどんな液体又は粉体でも残量Ｏまで計量可能である。

（２）流量調節器：　供給容器数に対応した個数分の流
量調節器を有し、液体の場合は開度凋整分であり、弁の
開度を変化させることで供給液流速を広範囲に亘って変
化させる流速制御弁である。

粉体の場合は送り量を変化させる事で供給粉体流速を広
範囲に亘って変化させる流速制御器である。ダンパー及
びスクリューフィーダ、ロータリ一式が通している。

これらの流量調￥ｆＪ器の駆動としては、例えばＡＣサ
ーボモータ等がある、 流れを停止させる閉止弁としては液体の場合はストップ
バルブ、粉体の場合はシャッターゲートを用いる。

（３）受入容器：　製造スケールに通した容量の容器。

混合可能な液及び粉体については、累積計量にて計量す
る。計量移液又は移粉毎の洗浄を行えば、混合不可の場
合でも単独に同一容器にて計量できる。攪拌混合を本容
器にて行うことも可能である。

（４）計量装置：　受入容器側に設置され１台の計量装
置によって複数の供給容器よりの液及び粉体の計量を行
う。累積計量が可能である。ロードセル、差圧伝送器、
レベル計等タンク計量方式を用いる。供給容器に取付け
る場合と、供給容器を計量台に乗せる場合がある。

（５）　　計量制御装置：　流速を変化させるクローズ
ドループ制御の精密計量制御装置であり、当初流量大よ
り初まり、計量値より偏差と偏差の時間的変化を演算し
、ファジィ制御、学習制御、最適制御により流量を変化
させるクローズドループ制御である。これによって広い
計量範囲に亘って、精度よく、極めて短時間に計量が完
了する。又切替装置付にすることによって、複数の液体
及び粉体を同一受入容器にて、又１台の計量装置にて累
積計量が可能であり、その対象になる供給容器数として
は約８個が最適であろう。これによって装置数が低減出
来る。

（６）　　切替装置：　複数の流量調節器を、１台の駆
動制御装置にて制御するための装置であり、計量制御装
置の構成の一部である。これによって流量調節器１個宛
に計量制御部、駆動制御部を取付けなくて済む。

（７）移動装置：　受入容器を搬送させるための移動装
置である。搬送装置としては、無人搬送車、コンベア等
がある。又、受入容器自体に搬送機能を付属させる場合
と、受入容器を移動装置分離させて乗り降りさせる場合
とある。

本発明の基本構成要素は、上記の通りであるが、流速を
可変するクローズドループの計量制御装置を用いる事と
、受入容器の移動装置を有することとが要点となる。

また本発明は液体及び粉体の計量において、洗浄等のた
め、種々の付帯装置を設置する場合がある。例えば供給
容器、受入容器等にスプレーボール等を設置し、配管途
中に切り替え弁を設置する。

又各容器に混合のため攪拌器を設置する。更に保温のた
め恒温槽等からの温水循環等を行う等である。

〔作　　用〕

本発明は複数の供給容器よりそれぞれの液体及び粉体を
累積計量して受入容器に受け混合する装置であって、該
供給容器が供給配管に流量調節器を有し、供給容器から
の液体及び粉体の計量装置を受入容器側に有し、計量制
御装置が各供給計量値に対応し前記それぞれの流量調節
器の流量を変化させて計量するクローズドループ制御の
切替装置付精密計量制御装置である。クローズドループ
制御の精密計量制御装置を１台とし、各種供給容器に対
し、計量範囲の大小に左右されないで１種類の供給容器
に対し１ケの流量調節器で済ませるようになり、少なく
とも混合してもかまわない一諸に累積計量できる複数の
供給容器に対しては連結管を用いて一つの受入容器（計
量タンク又は計量ホッパ）と一つの計量装置と、一つの
切替装置付計量制御装置で計量が可能となり、大幅に装
置を単純化してしかも各供給容器よりの原材料計量を精
度良く短時間に行うことが出来る。

更に受入容器が移動装置を備えることにより、■　各供
給液体の場合容器の供給配管は連結管を使用せず単純化
出来、設備が簡単化する。■　受入容器（計量タンク又
は計量ホッパ）は移動出来るため、全ての供給容器から
受入が可能となり、又全での調製タンクに固定配管無し
で計量した液体又は粉体を配給することが出来るので、
受入容器を少くして設備の融通性が出来る。したがって
多品種の製造を行う場合、受入容器側の設備の遊休を無
くすることが出来るし、処決変更等に対しても設備の増
設を極力減らして対応することが出来る。■　又受入容
器（計量タンク又は計量ホッパ）の移動により計量サイ
クルを早くすることが出来るので、大規模調製により経
時変化を少くおゝさえることが出来る。■　供給容器よ
りの液体及び粉体の受入容器（計量タンク又は計量ホッ
パ）に攪拌機を取り付は調製タンクとして用いることが
出来る。

〔実　施　態　様〕

本発明の実施態様を図によって更に詳しく説明する。

第１図に示す様に、Ｍ個の液体薬品と、Ｎ個の粉体薬品
がある場合について考える。これらは汚染等が問題にな
らないとする。製造する品種数が多数あるとするが、ど
の製造品種においても薬品の使用総数はＭ＋Ｎ個以下で
ある。従来の製造システムでは、移動式、固定式を問わ
ず、計量範囲、計量時間、計量精度から、同種であって
も、製造品種専用に薬品の供給容器１、計量装置５を必
要としＭ＋Ｎ個以上の装置台数になった。しかし、本発
明では、流速可変のクローズドループの針量制御装置を
採用することによって、計量範囲、計量時間、計量精度
に対する心配は不要になり供給容器１は、Ｍ＋Ｎ個の台
数で良く、計量装置５は液又は粉体の汚染の問題がなけ
れば、搬送能力から決定した非常に少ない台数で良い。

ここでは、２台の計量装置５（ロードセルＡ。

Ｂ）を想定する。供給容器１については、Ｍ＋Ｎ個の台
数で良いが、計量装置５の数は薬品調製時間、品種の製
造スケール等から判断して決定されるため、１台以上で
Ｍ＋Ｎ台より少ない台数を必要とする場合もある。

各計量装置は、第２図に示す制御ブロックの内容の制御
装置を有し、切替装Ｗ７の切替により複数の計量流量調
節器２　（開度調整弁又はスクリューフィーダ（１−Ｎ
））に出力する。つまり同一の制御アルゴリズムにて多
数の薬品（１−Ｎ）の計量が同一の受入容器４（計量タ
ンク）にて行うことが出来る。

上位の製造制御装置より、移動させるための無人搬送車
が受入容器４を所定の薬品の受け入れ口であるステーシ
ョンｌに移載する指示が出される。

計量装置５は閉止弁３の出力回路を切替装置にて切替、
また付帯装置である結合装置に搬送制御装置から受入容
器４の結合装置部に結合する指示が出される。このよう
な条件を通じて、計量状態が確認できると、上位から計
量開始指示が出される。

計量装置５は所定のアルゴリズムにのっとり針量を開始
し、流量調節器２　（スクリューフィーダ２）の速度を
変更させながら、流速を可変して、クローズドループの
計量制御装置で高精度、広範囲、短時間の計量を行う０
以上の内容の動作を品種内容に従い実行し、品種内の全
薬品を計量すると、下流工程の調製タンクに移液又は移
載する動作に移る。

この調製タンク９も移動して、配管接続装置の下部に結
合される。結合が確認されたのち受入容器４（計量タン
ク）の底弁が搬送制御装置にて制御され、開となり液体
又は粉体及び混合液が移送される。

第１図は受入容器４（計量タンク）が計量装置５を計量
台に配置（ロードセルＢ）して、所定の位置で計量して
無人搬送車ｌＯで搬送する形式のものであるが、第３図
のように受入容器が計量装置を持ち、移動装置が自立走
行式であってもよい。

又付属設備として各結合位置にセンサー等の電気関係の
接続装置を必要とする。

又受入容器４　（計量ホッパ）に攪拌機の翼部を付加し
て、混合の機能を持たせて調製タンクとして位置付ける
と、より効率の良いシステムとなる。

計量のための検出装置５としてロードセルを例として挙
げたが、他のタンク計量式検出器を用いても同様である
。特に、計量タンク又は計量ホッパに差圧伝送器等を使
用すると、受入容器（計量タンク又は計量ホッパ）を自
走車に固定することが出来、製作が容易となり、振動等
の影響が無くなる。

受入容器４（計量タンク又は計量ホッパ）における加算
計量と更に供給粉体容器（貯蔵ホッパ又はタンク）に計
量装置をつけて減算計量との機能をもつ計量制御装置を
使用すると、より広範囲な精密計量が可能となる。

尚、本実施例は液体は液体同士、粉体は粉体同士のそれ
ぞれ計量タンク、計量ホッパーに計量する組み合わせに
なっているが、これに限られず液体と粉体とが計量タン
クに受入られる組み合わせで液体、粉体の供給容器が配
列されても良い。

〔発明の効果〕

本発明の複数の供給容器よりそれぞれの液体及び粉体を
累積計量して受入容器に受け混合する装置であって、該
供給容器が供給配管に流量調節器を有し、供給容器から
の液体及び粉体の計量装置を受入容器側に有し、計量制
御装置が各供給針量値に対応し前記それぞれの流量調節
器の流量を変化させて計量するクローズドループ制御の
切替装置付精密計量制御装置であり、更に受入容器の移
動装置を有することを特徴とする液体・粉体計量混合装
置により、本発明の制御装置の採用によるシステムにお
いては、外乱や被計量物の物性の変化による流速変動に
影響されない高精度な計量が実現でき、広範囲な計量範
囲でも計量時間が短時間で迅速に可能になり、設備の簡
単化と計量装置台数の低減、大規模設備であっても製造
能力が増大し、大規模ｍ製による製品品質の向上と原材
料のロスの低減を実現出来た。これうによって、イニシ
ャルコストダウン、メンテナンスコストダウン、ランニ
ングコストダウン、信頼性の向上を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体・粉体計量混合装置の１実施例の
フローシート、第２図は本発明に係わるクローズドルー
プ制御のブロック図、第３図は本発明の液体・粉体計量
混合装置の他の実施例、第４図、第５図は従来の粉体計
量混合装置の１実施例を示すフローシートである。 １・・・供給容器　　　２・・・流量調節器３・・・閉
止弁　　　　４・・・受入容器５・・・計量装置　　　
６・・・制御部７・・・切替装置　　　８・・・駆動モ
ーフ９・・・調製タンク １０・・・無人搬送車 第　　５　　図 手続補正書 １寺ｎ午庁長′白“　殿　　　　　　　　　昭和６２年
１１月を日１、　事例の表示 昭和６２年特許願第１０９６８７号 ２、　発明の名称 液体・粉体針ω混合装置 ３、　補正をする者 事件とのｌｌｌ１係：　特許出願人 名称：　（５２０）富士写真フィルム株式会社４、代理
人 住所：〒１００　　東京都千代田区霞が関３丁目２番５
ｑ　霞が関ビル２９階霞が関ピル内郵便局私書箱第４９
号 ５、　補正命令の日付＝　（自発） ６、　補正により増加する発明の故：　０（１）　明細
書用５頁２〜４行目、「特開昭５６−１５５４１２号、
特開昭５７−７２０１５号、特開昭５４−８１５５９号
」を削除する。 （２）　同書第１０頁１０行目、「開度調整弁」を「開
度調整弁」と補正する。 （３）　同書第１４頁１９行目、「大規模調板」を「小
規模調法」と補正する。 （４）　同温第１９頁２０行目、「これつによって」を
「これにより」と補正する。 特許請求の範囲 複数の供給容器Ｊ：りそれぞれの液体法μ粉体を累積計
迅して受入容器に受け混合する装置であって、該供給容
器が供給配管に流量調節器を有し、供給容器からの液体
上粉体の５１吊装置を受入容器側に有し、計量制御装置
が各供給計岱値に対応し前記それぞれの流量調節器の流
ωを変化させて計量するクローズドループ制御の切替装
置付精密計昂制御装置であり、更に受入容器の移動装置
を有することを特徴とする液体・粉体計量混合装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の供給容器よりそれぞれの液体又は粉体を累積計量
   して受入容器に受け混合する装置であって、該供給容器
   が供給配管に流量調節器を有し、供給容器からの液体又
   は粉体の計量装置を受入容器側に有し、計量制御装置が
   各供給計量値に対応し前記それぞれの流量調節器の流量
   を変化させて計量するクローズドループ制御の切替装置
   付精密計量制御装置であり、更に受入容器の移動装置を
   有することを特徴とする液体・粉体計量混合装置。