JP2009050246A - Loaded condition controlling device, stirring device, and frozen dessert producing apparatus - Google Patents

Loaded condition controlling device, stirring device, and frozen dessert producing apparatus Download PDF

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孝 伊藤
Shinichiro Mitsumoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frozen dessert producing apparatus capable of providing frozen dessert with a desired hardness. <P>SOLUTION: A stirring device 1 has a beater 21, a beater motor 22 which drives the beater 21, and a control device 23 which controls output torque of the beater motor 22. The control device 23 includes detecting the electrical current of the beater motor 22 by an electrical current detecting part 232, and detecting voltage applied to the beater motor 22 by a voltage detecting part 233, and based on the electrical current and the voltage, deriving active power by an active power calculating part 234, and controlling voltage applied to the beater motor 22 according to the active power. The output torque and active power of the beater motor 22 nearly correspond to each other regardless of applied voltage, so it is possible to accurately control the hardness of a stirred material in a cylinder 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液状原料の攪拌状態を制御するための負荷状態制御装置、液状原料を攪拌する攪拌装置、および攪拌装置を攪拌手段として備える冷菓製造装置に関する。   The present invention relates to a load state control device for controlling a stirring state of a liquid raw material, a stirring device for stirring a liquid raw material, and a frozen dessert manufacturing apparatus including the stirring device as stirring means.

ソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する冷菓製造装置では、冷菓を一定の硬さに制御して提供する必要がある。冷菓の硬さを制御するために、冷菓を攪拌する攪拌装置のビータモータの電流に基づいて、ビータモータの出力トルクを制御する方法が、従来から用いられている。   In a frozen dessert manufacturing apparatus that manufactures frozen desserts such as soft ice cream and shakes, it is necessary to provide the frozen dessert with a certain hardness. In order to control the hardness of the frozen dessert, a method of controlling the output torque of the beater motor based on the current of the beater motor of the stirring device that stirs the frozen dessert is conventionally used.

図５は、従来の冷菓製造装置９１の構成を示すブロック図である。冷菓製造装置９１は、ミックスタンク９２、シリンダ９３、加熱冷却部９４および攪拌装置９５を備えている。攪拌装置９５は、シリンダ９３、ビータ９５１、ビータモータ９５２（特許請求の範囲の攪拌モータに相当）および制御装置９５３から構成されており、ビータ９５１はシリンダ９３の内部に設けられている。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional frozen dessert manufacturing apparatus 91. The frozen dessert manufacturing apparatus 91 includes a mix tank 92, a cylinder 93, a heating / cooling unit 94, and a stirring device 95. The stirring device 95 includes a cylinder 93, a beater 951, a beater motor 952 (corresponding to a stirring motor in claims), and a control device 953, and the beater 951 is provided inside the cylinder 93.

ミックスタンク９２には、冷菓原料となるミックスが貯蔵され、ミックスタンク９２からシリンダ９３へミックスが供給される。加熱冷却部９４がシリンダ９３を冷却し、ミックスがシリンダ９３内でビータ９５１によって攪拌されることにより、冷菓が製造される。なお、ミックスタンク９２およびシリンダ９３は、殺菌洗浄時に加熱冷却部９４によって加熱される。   The mix tank 92 stores a mix that is a raw material for frozen desserts, and the mix is supplied from the mix tank 92 to the cylinder 93. The heating and cooling unit 94 cools the cylinder 93, and the mix is stirred by the beater 951 in the cylinder 93, whereby a frozen dessert is manufactured. The mix tank 92 and the cylinder 93 are heated by the heating / cooling unit 94 during sterilization cleaning.

ビータモータ９５２は、ビータ９５１を駆動するモータであり、三相交流電源を電源としている。ビータモータ９５２の出力トルクは、制御装置９５３によって制御される。ここで、ビータモータ９５２の出力トルクは、シリンダ９３内のミックスの硬さに応じて変化する。すなわち、ミックスが液状から所定の硬さになるまでの間、ビータモータ９５２の出力トルクは、ミックスの硬さに応じて上昇する。したがって、冷菓を所望の硬さに製造するためには、ビータモータ９５２の出力トルクを検出し、出力トルクが所定値まで上昇した時点で攪拌・冷却を停止すればよい。   The beater motor 952 is a motor that drives the beater 951 and uses a three-phase AC power supply as a power source. The output torque of beater motor 952 is controlled by control device 953. Here, the output torque of beater motor 952 changes according to the hardness of the mix in cylinder 93. That is, the output torque of beater motor 952 rises according to the hardness of the mix until the mix becomes liquid to a predetermined hardness. Therefore, in order to manufacture the frozen dessert to a desired hardness, it is only necessary to detect the output torque of the beater motor 952 and stop stirring and cooling when the output torque rises to a predetermined value.

そこで、冷菓製造装置９１では、ビータモータ９５２の電流値に応じてビータモータ９５２の出力トルクを制御する。具体的には、攪拌装置９５の制御装置９５３は、電圧制御部９５３１および電流検出部９５３２を備えており、電流検出部９５３２は、ビータモータ９５２に流される電流を検出し、電圧制御部９５３１は、検出された電流値に基づいてビータモータ９５２に印加される電圧を制御する。   Therefore, the frozen dessert manufacturing apparatus 91 controls the output torque of the beater motor 952 in accordance with the current value of the beater motor 952. Specifically, the control device 953 of the stirring device 95 includes a voltage control unit 9531 and a current detection unit 9532. The current detection unit 9532 detects a current passed through the beater motor 952, and the voltage control unit 9531 The voltage applied to beater motor 952 is controlled based on the detected current value.

ビータモータ９５２の出力トルクが上昇すると、ビータモータ９５２の電流値も上昇するので、電流値が所定値になった時点で、電圧制御部９５３１はビータモータ９５２への電圧印加を停止するとともに、加熱冷却部９４の冷却運転も停止させる。これにより、冷菓の硬さを制御する。   When the output torque of the beater motor 952 increases, the current value of the beater motor 952 also increases. Therefore, when the current value reaches a predetermined value, the voltage control unit 9531 stops the voltage application to the beater motor 952 and the heating / cooling unit 94. The cooling operation is also stopped. This controls the hardness of the frozen dessert.

このように、ビータモータの電流値に基づいて出力トルクを検出し冷菓の硬さを制御する構成は、例えば、下記特許文献１や特許文献２に開示されている。
特開２００１−２５３６２号公報（２００１年１月３０日公開） 特開２００１−１７８３７２号公報（２００１年７月３日公開） Thus, the structure which detects output torque based on the electric current value of a beater motor, and controls the hardness of frozen dessert is disclosed by the following patent document 1 and patent document 2, for example.
JP 2001-25362 A (released on January 30, 2001) JP 2001-178372 A (released July 3, 2001)

しかしながら、上記従来の構成では、ビータモータの出力トルクを正確に検出できないという問題を生じる。   However, the conventional configuration has a problem that the output torque of the beater motor cannot be accurately detected.

具体的には、ビータモータの出力トルクとビータモータに流される電流との関係は、ビータモータへの印加電圧の影響を受ける。また、一般に冷菓製造装置の電源は、三相交流電源が用いられる。   Specifically, the relationship between the output torque of the beater motor and the current passed through the beater motor is affected by the voltage applied to the beater motor. Moreover, generally the three-phase alternating current power supply is used for the power supply of frozen dessert manufacturing apparatus.

図６は、三相交流電源を用いるビータモータの負荷率と電流との特性を示すグラフである。また、実線、破線および一点鎖線は、印加される電圧がそれぞれ低電圧、通常電圧および高電圧の場合を示している。ここで、負荷率は、定格出力（定格出力トルク×ビータモータの回転数）に対する実出力の比であり、ビータモータの出力トルクにほぼ対応する。ここで、「ほぼ」とは、以下に述べる用途において、ビータモータの回転数は、略一定であるので、負荷率は出力トルクに比例していると近似できることを意味する。   FIG. 6 is a graph showing characteristics of load factor and current of a beater motor using a three-phase AC power source. In addition, a solid line, a broken line, and an alternate long and short dash line indicate cases where applied voltages are a low voltage, a normal voltage, and a high voltage, respectively. Here, the load factor is the ratio of the actual output to the rated output (rated output torque × number of rotations of the beater motor), and substantially corresponds to the output torque of the beater motor. Here, “substantially” means that, in the application described below, since the rotation speed of the beater motor is substantially constant, it can be approximated that the load factor is proportional to the output torque.

図６のグラフから、印加される電圧によって負荷率と電流値との関係にバラツキがあることが分かる。したがって、電流値に基づいて出力トルクを検出する従来構成では、正確に冷菓の硬さを制御することは困難である。   It can be seen from the graph of FIG. 6 that there is variation in the relationship between the load factor and the current value depending on the applied voltage. Therefore, it is difficult to accurately control the hardness of the frozen dessert with the conventional configuration in which the output torque is detected based on the current value.

なお、電流値に力率を乗じた有効電流と負荷率との関係も、同様に印加される電圧の影響を受ける。図７は、三相交流電源を用いるビータモータの負荷率と有効電流との特性を示すグラフである。また、実線、破線および一点鎖線は、それぞれ図６に示す実線、破線および一点鎖線におけるものと同じ電圧が印加される場合を示している。   Note that the relationship between the effective current obtained by multiplying the current value by the power factor and the load factor is similarly affected by the applied voltage. FIG. 7 is a graph showing characteristics of a load factor and an effective current of a beater motor using a three-phase AC power source. Moreover, the solid line, the broken line, and the dashed-dotted line have shown the case where the same voltage as what is shown in the solid line, broken line, and dashed-dotted line shown in FIG. 6, respectively is applied.

図７のグラフから、印加される電圧によって負荷率と有効電流値との関係にもバラツキがあることが分かる。したがって、有効電流値からも出力トルクを正確に検出できないため、正確に冷菓の硬さを制御することは困難である。   From the graph of FIG. 7, it can be seen that the relationship between the load factor and the effective current value varies depending on the applied voltage. Therefore, since the output torque cannot be accurately detected from the effective current value, it is difficult to accurately control the hardness of the frozen dessert.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、攪拌対象の硬さを正確に制御することができる負荷状態制御装置、液状原料の硬さを正確に制御することができる攪拌装置、および、所望の硬さの冷菓を提供できる冷菓製造装置を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to accurately control the hardness of a liquid raw material, a load state control device capable of accurately controlling the hardness of a stirring object. The present invention is to realize a stirring device capable of producing a frozen dessert and a frozen dessert manufacturing device capable of providing a frozen dessert having a desired hardness.

本発明に係る負荷状態制御装置は、上記課題を解決するために、モータによって駆動される被駆動物の負荷状態を制御する負荷状態制御装置であって、上記モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、上記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、上記電圧および上記電流に基づいて上記モータの有効電力を導出する有効電力演算手段と、上記有効電力に応じて上記被駆動物の負荷状態を制御する負荷状態制御手段とを備えることを特徴としている。また、上記モータは、攪拌対象を攪拌するための攪拌モータであってもよい。   In order to solve the above problems, a load state control device according to the present invention is a load state control device that controls a load state of a driven object driven by a motor, and detects a voltage applied to the motor. Voltage detection means; current detection means for detecting current flowing in the motor; active power calculation means for deriving active power of the motor based on the voltage and current; and the driven object according to the effective power And a load state control means for controlling the load state. The motor may be a stirring motor for stirring the stirring target.

本発明に係る負荷状態制御装置では、上記負荷状態制御手段は、上記有効電力に応じて上記攪拌対象の温度を制御することにより、上記攪拌対象の攪拌状態を制御してもよい。   In the load state control device according to the present invention, the load state control means may control the stirring state of the stirring target by controlling the temperature of the stirring target in accordance with the effective power.

本発明に係る攪拌装置は、液状原料を攪拌する攪拌装置であって、上記被駆動物であるビータと当該ビータを駆動する攪拌モータと上記負荷状態制御装置とを備えることを特徴としている。   The stirring device according to the present invention is a stirring device that stirs a liquid raw material, and includes a beater that is the driven object, a stirring motor that drives the beater, and the load state control device.

本発明に係る攪拌装置では、上記液状原料は冷菓原料であってもよい。   In the stirring apparatus according to the present invention, the liquid raw material may be a frozen confectionery raw material.

本発明に係る冷菓製造装置は、上記攪拌装置を攪拌手段として備えることを特徴としている。   The frozen confectionery manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by including the above stirring device as stirring means.

本発明に係る負荷状態制御装置は、攪拌対象の硬さを正確に制御することができるという効果を奏する。   The load state control device according to the present invention has an effect that the hardness of the stirring target can be accurately controlled.

本発明に係る攪拌装置は、攪拌対象である液状原料の硬さを正確に制御することができるという効果を奏する。なお、液状原料が冷菓原料である場合、攪拌装置によって冷菓原料の硬さを正確に制御することができる。   The stirrer according to the present invention has an effect that the hardness of the liquid raw material to be stirred can be accurately controlled. In addition, when a liquid raw material is a frozen confectionery raw material, the hardness of a frozen confectionery raw material can be correctly controlled with a stirring apparatus.

本発明に係る冷菓製造装置は、所望の硬さの冷菓を提供できるという効果を奏する。   The frozen confectionery manufacturing apparatus according to the present invention produces an effect that a frozen confection having a desired hardness can be provided.

本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１は、本実施の形態に係る攪拌装置１の構成を示すブロック図である。攪拌装置１は、ビータ２１、ビータモータ２２、制御装置２３およびシリンダ３を有しており、ビータ２１はシリンダ３の内部に設けられている。なお、ビータモータ２２は、特許請求の範囲の攪拌モータに相当する。また、攪拌対象原料としては、小麦粉，卵の白身と水のように、複数の液体または粉体と液体が、ビータ２１の回転により攪拌され、場合によっては空気と混合されることにより、攪拌時間により粘度が上昇するものを想定する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stirring device 1 according to the present embodiment. The stirring device 1 has a beater 21, a beater motor 22, a control device 23, and a cylinder 3, and the beater 21 is provided inside the cylinder 3. The beater motor 22 corresponds to the stirring motor in the claims. In addition, as a material to be stirred, a plurality of liquids or powders and liquids such as flour, egg white and water are stirred by rotation of the beater 21 and, in some cases, mixed with air, thereby stirring time. Assuming that the viscosity increases due to

攪拌装置１では、ビータモータ２２の出力トルクを制御装置２３によって制御しており、制御装置２３は、電圧制御部２３１、電流検出部２３２を備えている。電流検出部２３２は、ビータモータ２２に流される電流を検出し、電圧制御部２３１は、ビータモータ２２に印加される電圧を制御することにより、ビータモータ２２を停止させる。この種装置および用途においては、攪拌対象原料の攪拌おけるビータモータ２２は、連続回転をするよう、電圧制御部２３１により制御される。ビータモータ２２の回転中に検出される同モータの出力トルクが所定値以下である場合には、攪拌対象原料の攪拌による混合度合いが不足しているため、更に攪拌が必要なので、ビータモータ２２の回転が継続される。逆に、同トルクが所定値以上の場合には、攪拌対象原料の攪拌による混合度合いが適切な状態になったものとして、電圧制御部２３１は、ビータモータ２２への電圧印加を停止し、ビータモータ２２の回転が停止する。   In the stirring device 1, the output torque of the beater motor 22 is controlled by the control device 23, and the control device 23 includes a voltage control unit 231 and a current detection unit 232. The current detection unit 232 detects the current flowing through the beater motor 22, and the voltage control unit 231 controls the voltage applied to the beater motor 22 to stop the beater motor 22. In this type of apparatus and application, the beater motor 22 that can stir the material to be stirred is controlled by the voltage control unit 231 so as to continuously rotate. When the output torque of the motor detected during rotation of the beater motor 22 is equal to or less than a predetermined value, the mixing degree due to the stirring of the raw material to be stirred is insufficient. Will continue. Conversely, when the torque is greater than or equal to a predetermined value, the voltage control unit 231 stops applying voltage to the beater motor 22 and determines that the mixing degree by stirring of the raw material to be stirred is in an appropriate state, and the beater motor 22 Stops rotating.

上記実施の形態においては、攪拌対象原料は、攪拌時間とともに粘度が上昇する特性を有するものとしたが、攪拌時間により粘度が低下する特性を有する原料を攪拌する場合には、ビータモータ２２のトルクが所定値まで低下したことを検出して、攪拌動作を停止させても良い。   In the above-described embodiment, the raw material to be stirred has a characteristic that the viscosity increases with the stirring time. However, when the raw material having the characteristic that the viscosity decreases with the stirring time is stirred, the torque of the beater motor 22 is increased. The stirring operation may be stopped by detecting that the pressure has dropped to a predetermined value.

また、本実施の形態では、制御装置２３は、電圧検出部２３３および有効電力演算部２３４をさらに備えている。電圧検出部２３３は、ビータモータ２２に印加される電圧を検出する。有効電力演算部２３４は、電流検出部２３２によって検出された電流値と電圧検出部２３３によって検出された電圧値とに基づいて、ビータモータ２２の有効電力を導出する。電圧制御部２３１は、当該有効電力に応じてビータモータ２２への電圧印加を制御する。これにより、攪拌装置１では、有効電力演算部２３４は、ビータモータ２２に印加される電圧とビータモータ２２に流される電流とに基づいて、ビータモータ２２の有効電力を導出し、電圧制御部２３１は、当該有効電力に応じて、ビータモータ２２への印加電圧を制御する。すなわち、ビータモータ２２の有効電力に基づいてビータモータ２２に印加される電圧を制御することにより、攪拌対象原料の攪拌状態を制御している。   In the present embodiment, control device 23 further includes a voltage detection unit 233 and an active power calculation unit 234. The voltage detector 233 detects the voltage applied to the beater motor 22. The active power calculator 234 derives the effective power of the beater motor 22 based on the current value detected by the current detector 232 and the voltage value detected by the voltage detector 233. The voltage control unit 231 controls voltage application to the beater motor 22 according to the effective power. Thereby, in the stirring device 1, the active power calculation unit 234 derives the effective power of the beater motor 22 based on the voltage applied to the beater motor 22 and the current passed through the beater motor 22, and the voltage control unit 231 The voltage applied to the beater motor 22 is controlled according to the effective power. That is, by controlling the voltage applied to the beater motor 22 based on the effective power of the beater motor 22, the stirring state of the stirring target material is controlled.

なお、電圧制御部２３１、電流検出部２３２、電圧検出部２３３および有効電力演算部２３４は、それぞれ特許請求の範囲の負荷状態制御手段、電流検出手段、電圧検出手段および有効電力演算手段に相当する。   The voltage control unit 231, the current detection unit 232, the voltage detection unit 233, and the active power calculation unit 234 correspond to the load state control unit, the current detection unit, the voltage detection unit, and the active power calculation unit in the claims, respectively. .

図２は、三相交流電源を用いるビータモータにおける、負荷率と有効電力との特性の一例を示すグラフである。なお、有効電力の具体的な導出方法については、後述する。   FIG. 2 is a graph showing an example of characteristics of load factor and active power in a beater motor using a three-phase AC power source. A specific method for deriving active power will be described later.

図２に示すように、印加電圧が変化しても、負荷率と有効電力との関係は、殆どバラツキがないことが分かる。また、図１に示すビータモータ２２の出力トルクは、攪拌対象原料の硬さに応じて変化する。したがって、有効電力と攪拌対象原料の硬さとは、印加電圧に関係なくほぼ対応することとなる。   As shown in FIG. 2, it can be seen that there is almost no variation in the relationship between the load factor and the active power even when the applied voltage changes. Moreover, the output torque of the beater motor 22 shown in FIG. 1 changes according to the hardness of the raw material to be stirred. Therefore, the effective power and the hardness of the material to be agitated substantially correspond to each other regardless of the applied voltage.

そこで、本実施の形態では、ビータモータ２２の回転中に、有効電力演算部２３４によって導出される有効電力が所定値に達すると、攪拌対象原料の硬さを保つため、ビータ２１の回転を抑制または停止させるように、また、上記有効電力が所定値以下である場合には、ビータ２１の回転を継続させるように、電圧制御部２３１は、ビータモータ２２への印加電圧を制御する。ここで、上記有効電力の所定値を、所望の攪拌対象原料の硬さに対応する出力トルク値と対応する値に設定する。これにより、攪拌対象原料の硬さを正確に制御することができ、攪拌装置１から所望の硬さの攪拌対象原料を提供できる。   Therefore, in the present embodiment, when the active power derived by the active power calculation unit 234 reaches a predetermined value while the beater motor 22 is rotating, the rotation of the beater 21 is suppressed or maintained in order to maintain the hardness of the stirring target material. The voltage control unit 231 controls the voltage applied to the beater motor 22 so as to stop and when the active power is not more than a predetermined value, the rotation of the beater 21 is continued. Here, the predetermined value of the effective power is set to a value corresponding to the output torque value corresponding to the desired hardness of the material to be stirred. Thereby, the hardness of the raw material to be stirred can be accurately controlled, and the raw material to be stirred having a desired hardness can be provided from the stirring device 1.

このように、本実施の形態に係る制御装置２３は、シリンダ３内の攪拌対象原料の硬さを正確に制御することができるという効果を奏する。また、本発明に係る攪拌装置１は、制御装置２３を備えているので、攪拌対象原料の硬さを正確に制御することができるという効果を奏する。また、本実施の形態に係る攪拌装置１は、所望の硬さの攪拌対象原料を提供できるという効果を奏する。   Thus, the control device 23 according to the present embodiment has an effect that the hardness of the stirring target raw material in the cylinder 3 can be accurately controlled. Moreover, since the stirring apparatus 1 which concerns on this invention is equipped with the control apparatus 23, there exists an effect that the hardness of the stirring object raw material can be controlled correctly. Moreover, the stirring apparatus 1 which concerns on this Embodiment has an effect that the stirring object raw material of desired hardness can be provided.

図３は、本実施の形態に係る冷菓製造装置１０の構成を示すブロック図である。冷菓製造装置１０は、攪拌装置１１、ミックスタンク４および加熱冷却部５を備えており、攪拌装置１１は、図１に示す攪拌装置１において加熱冷却制御部３３１を加えた構成である。更に、加熱冷却部５はシリンダ３を冷却し、シリンダ３には冷菓原料であるミックスがミックスタンク２から供給される構成である。また、これに伴い、制御装置２３を制御装置３３に変更している。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the frozen dessert manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment. The frozen dessert manufacturing apparatus 10 includes a stirring device 11, a mix tank 4, and a heating / cooling unit 5. The stirring device 11 has a configuration in which a heating / cooling control unit 331 is added to the stirring device 1 illustrated in FIG. Further, the heating / cooling unit 5 cools the cylinder 3, and a mix that is a frozen dessert material is supplied to the cylinder 3 from the mix tank 2. Accordingly, the control device 23 is changed to the control device 33.

加熱冷却制御部３３１は、特許請求の範囲の負荷状態制御手段に相当し、有効電力演算部２３４によって導出されたビータモータ２２の有効電力に応じて、加熱冷却部５に制御信号を出力する。加熱冷却部５は、当該制御信号に応じて、シリンダ３内の温度を制御する。すなわち、ビータモータ２２の有効電力に応じて、ミックスの温度を制御することにより、ミックスの攪拌状態を制御する構成である。   The heating / cooling control unit 331 corresponds to a load state control unit in the claims, and outputs a control signal to the heating / cooling unit 5 according to the active power of the beater motor 22 derived by the active power calculation unit 234. The heating / cooling unit 5 controls the temperature in the cylinder 3 according to the control signal. In other words, the stirring state of the mix is controlled by controlling the temperature of the mix in accordance with the effective power of the beater motor 22.

具体的には、シリンダ３にて、ミックスを攪拌冷却中は、ビータモータ２２は連続回転し、シリンダ３内のミックスを連続攪拌するとともに、加熱冷却部５により連続冷却される。有効電力演算部２３４によって導出される有効電力が所定値に達すると、加熱冷却制御部３３１は、加熱冷却部５に対しシリンダ３への冷却を中断させるための制御信号を出力するとともに、ビータモータ２２を、所定周期で所定期間、断続回転させる。ビータモータ２２の回転中に検出される有効電力が、所定値以下となると、上述の、連続攪拌および連続冷却が行われる。ここで、上述のように、上記有効電力とミックスの硬さとは、ビータモータ２２への印加電圧に関係なくほぼ対応することとなる。したがって、上記有効電力の所定値を、所望のミックスの硬さに対応する出力トルク値と対応する値に設定する。これにより、ミックスの硬さを正確に制御することができ、冷菓製造装置１０から所望の硬さのミックスを提供できる。   Specifically, while the mix is being stirred and cooled in the cylinder 3, the beater motor 22 continuously rotates to continuously stir the mix in the cylinder 3 and is continuously cooled by the heating and cooling unit 5. When the active power derived by the active power calculation unit 234 reaches a predetermined value, the heating / cooling control unit 331 outputs a control signal for interrupting the cooling of the cylinder 3 to the heating / cooling unit 5 and the beater motor 22. Are intermittently rotated at a predetermined cycle for a predetermined period. When the effective power detected during rotation of the beater motor 22 becomes a predetermined value or less, the above-described continuous stirring and continuous cooling are performed. Here, as described above, the effective power and the hardness of the mix substantially correspond to each other regardless of the voltage applied to the beater motor 22. Therefore, the predetermined value of the active power is set to a value corresponding to the output torque value corresponding to the desired hardness of the mix. Thereby, the hardness of a mix can be controlled correctly and the mix of desired hardness can be provided from the frozen dessert manufacturing apparatus 10. FIG.

続いて、ビータモータ２２の有効電力の具体的な導出方法について説明する。   Next, a specific method for deriving the effective power of the beater motor 22 will be described.

図４は、制御装置２３の電流検出部２３２、電圧検出部２３３および有効電力演算部２３４の具体的な構成を示す回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram illustrating specific configurations of the current detection unit 232, the voltage detection unit 233, and the active power calculation unit 234 of the control device 23.

図４の構成では、三相交流の有効電力を２電力計法を応用して導出する。ビータモータ２２に流されるＵ、Ｖ、Ｗの三相電流の中で、相Ｗを基準として、Ｕ−Ｗ間の電圧ベクトルとＵ相の電流ベクトルとを乗じた（数学で言うベクトルの内積）値、および、Ｖ−Ｗ間の電圧ベクトルとＶ相の電流ベクトルとを乗じた値を加算して有効電力を導出する。   In the configuration of FIG. 4, the active power of the three-phase alternating current is derived by applying the two wattmeter method. The value obtained by multiplying the U-W voltage vector and the U-phase current vector by the phase W as a reference among the three-phase currents U, V, and W flowing to the beater motor 22 (the inner product of the vectors in mathematics). , And a value obtained by multiplying the voltage vector between V and W by the V-phase current vector is added to derive the active power.

Ｕ−Ｗ間の電圧ＶＵＷをトランス２３３ａにて検出し、アンプ２３３ｂにて増幅する。アンプ２３３ｂの出力の一方は、半波整流回路２３３ｃに入力され、他方は、２値信号として同期検波回路２３２ｃに入力される。半波整流回路２３３ｃからローパスフィルタ２３３ｄを経て電圧波形は平滑化され、ＡＤコンバータ２３３ｅにてデジタル値となる。これにより、当該デジタル値は、電圧振幅ｖＵＷに比例した値となる。 The voltage V UW between U and W is detected by the transformer 233a and amplified by the amplifier 233b. One of the outputs of the amplifier 233b is input to the half-wave rectifier circuit 233c, and the other is input to the synchronous detection circuit 232c as a binary signal. The voltage waveform is smoothed from the half-wave rectifier circuit 233c through the low-pass filter 233d, and becomes a digital value by the AD converter 233e. As a result, the digital value becomes a value proportional to the voltage amplitude v UW .

また、Ｕ相の電流ＩＵをトランス２３２ａにて検出し、アンプ２３２ｂにて電圧値に変換する。アンプ２３２ｂの出力は同期検波回路２３２ｃに入力される。同期検波回路２３２ｃでは、アンプ２３３ｂにて得られた電圧ＶＵＷの電圧波形の２値信号に応じて、アンプ２３２ｂからの出力をどのように通過させるか決定する。例えば、当該２値信号がＨｉｇｈの時は、アンプ２３２ｂからの出力波形をそのまま通過させ、当該２値信号がＬｏｗの時は、アンプ２３２ｂからの出力波形を反転して通過させる。同期検波回路２３２ｃを通過した出力波形は、ローパスフィルタ２３２ｄにて平滑化され、ＡＤコンバータ２３２ｅにてデジタル値となる。これにより、ＡＤコンバータ２３２ｅから、電圧ＶＵＷに同期したＵ相の有効電流値が出力される。 Further, to detect the current I U of the U-phase in the transformer 232a, converts by an amplifier 232b into a voltage value. The output of the amplifier 232b is input to the synchronous detection circuit 232c. The synchronous detection circuit 232c determines how to pass the output from the amplifier 232b according to the binary signal of the voltage waveform of the voltage V UW obtained by the amplifier 233b. For example, when the binary signal is high, the output waveform from the amplifier 232b is passed as it is, and when the binary signal is low, the output waveform from the amplifier 232b is inverted and passed. The output waveform that has passed through the synchronous detection circuit 232c is smoothed by the low-pass filter 232d and becomes a digital value by the AD converter 232e. Thereby, the U-phase effective current value synchronized with the voltage V UW is output from the AD converter 232e.

なお、Ｕ相の有効電流は、電流に力率を乗じた値であり、より具体的には、以下のように求められる。電圧ＶＵＷに対する電流ＩＵの位相差θＵを、電流ＩＵと電圧ＶＵＷとのゼロクロス点の時間間隔ＴＵで検出する。また周波数ｆは、電圧ＶＵＷの周期ｔで検出する。これにより、位相差θＵは、
θＵ＝２πＴＵｆ
となり、力率は、Ｃｏｓ（２πＴＵｆ）となる。したがって、Ｕ相の有効電流は電流ＩＵの振幅に比例した値ｉＵに対し、
ｉＵ×Ｃｏｓ（２πＴＵｆ）
となる。 The effective current of the U phase is a value obtained by multiplying the current by a power factor, and more specifically, is obtained as follows. A phase difference theta U current I U with respect to the voltage V UW, detects a time interval T U of the zero-crossing point of the current I U and the voltage V UW. The frequency f is detected at a period t of the voltage V UW . As a result, the phase difference θ U is
θ U = 2πT U f
Thus, the power factor is Cos (2πT U f). Therefore, the effective current of the U phase is a value i U proportional to the amplitude of the current I U.
i U x Cos (2πT U f)
It becomes.

同様に、Ｖ−Ｗ間の電圧ＶＶＷをトランス２３３ｆにて検出し、上記と略同様に、アンプ２３３ｇ、半波整流回路２３３ｈ、ローパスフィルタ２３３ｉおよびＡＤコンバータ２３３ｊを経て電圧ＶＶＷの振幅に比例したデジタル値ｖＶＷが出力される。また、Ｖ相の電流ＩＶをトランス２３２ｆにて検出し、上記と略同様に、アンプ２３２ｇ、同期検波回路２３２ｈ、平滑回路２３２ｉおよびＡＤコンバータ２３２ｊを経て、Ｖ相の有効電流のデジタル値が出力される。なお、電圧ＶＶＷに対する電流ＩＶの位相差θＶは、２πＴＶｆとなる（ＴＶは、電圧ＶＶＷのゼロクロス点の時間間隔）ので、Ｖ相の有効電流は電流ＩＶの振幅に比例した値ｉＶに対し、
ｉＶ×Ｃｏｓ（２πＴＶｆ）
となる。 Similarly, the voltage V VW between V and W is detected by the transformer 233f, and is proportional to the amplitude of the voltage V VW through the amplifier 233g, the half-wave rectifier circuit 233h, the low-pass filter 233i, and the AD converter 233j in substantially the same manner as described above. The digital value v VW is output. Further, the V-phase current IV is detected by the transformer 232f, and the digital value of the V-phase effective current is output through the amplifier 232g, the synchronous detection circuit 232h, the smoothing circuit 232i, and the AD converter 232j in substantially the same manner as described above. Is done. Since the phase difference θ V of the current I V with respect to the voltage V VW is 2πT V f (T V is the time interval of the zero crossing point of the voltage V VW ), the V-phase effective current becomes the amplitude of the current I V. For a proportional value i V ,
i V × Cos (2πT V f)
It becomes.

また、上記部材２３２ａ〜２３２ｊは、図１および図３に示す電流検出部２３２に相当し、上記部材２３３ａ〜２３３ｊは、図１および図３に示す電圧検出部２３３に相当する。   The members 232a to 232j correspond to the current detection unit 232 shown in FIGS. 1 and 3, and the members 233a to 233j correspond to the voltage detection unit 233 shown in FIGS.

ＡＤコンバータ２３２ｅおよびＡＤコンバータ２３３ｅの各出力は、乗算器２３４ａに入力され、当該各出力同士を乗じた値が、加算器２３４ｃに入力される。また、ＡＤコンバータ２３２ｊおよびＡＤコンバータ２３３ｊの各出力は、乗算器２３４ｂに入力され、当該各出力同士を乗じた値が、加算器２３４ｃに入力される。加算結果は、有効電力に比例したものとなる。   The outputs of the AD converter 232e and AD converter 233e are input to a multiplier 234a, and a value obtained by multiplying the outputs is input to an adder 234c. Each output of the AD converter 232j and the AD converter 233j is input to the multiplier 234b, and a value obtained by multiplying the outputs is input to the adder 234c. The addition result is proportional to the active power.

以上に述べた実施の形態における信号処理を、２電力計法の理論式を用いて説明する。同法において、有効電力Ｐは、電圧ＶＵＷの電圧ベクトルと電流ＩＵの電流ベクトルとの内積、および、電圧ＶＶＷの電圧ベクトルと電流ＩＶの電流ベクトルとの内積の和で得られる。具体的には、以下の式となる。
Ｐ＝ｖＵＷ×ｉＵ×ＰＦＵ＋ｖＶＷ×ｉＶ×ＰＦＶ
なお、ＰＦＵは電圧ＶＵＷの電圧ベクトルと電流ＩＵの電流ベクトルとの位相差による力率であり、Ｃｏｓ（２πＴＵｆ）で得られ、同様に、ＰＦＶはＣｏｓ（２πＴＶｆ）として得られる。ここで、ＴＵおよびＴＶは、位相差に相当する時間差であり、ｆは周波数である。 The signal processing in the embodiment described above will be described using a theoretical formula of the two wattmeter method. In this method, the active power P is obtained as the sum of the inner product of the voltage vector of the voltage V UW and the current vector of the current I U and the inner product of the voltage vector of the voltage V VW and the current vector of the current IV . Specifically, the following equation is obtained.
P = v UW × i U × PF U + v VW × i V × PF V
Note that PF U is a power factor based on the phase difference between the voltage vector of the voltage V UW and the current vector of the current I U and is obtained by Cos (2πT U f). Similarly, PF V is Cos (2πT V f). As obtained. Here, T U and T V is the time difference corresponding to the phase difference, f is the frequency.

上記実施の形態は、上記演算を行うものである。ローパスフィルタ２３２ｄおよび２３２ｉの出力には、各々、ｉＵ×ＰＦＵおよびｉＶ×ＰＦＶに相当する電圧が得られる。 The said embodiment performs the said calculation. Voltages corresponding to i U × PF U and i V × PF V are obtained at the outputs of the low-pass filters 232d and 232i, respectively.

他の実施の形態としては、部材２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｈ，２３２ｉ，２３３ｃ，２３３ｄ，２３３ｈ，２３３ｉを省略し、ＡＤコンバータ２３２ｅ，２３２ｊ，２３３ｅ，２３３ｊの出力デジタル値により、上記２電力計法の理論式による演算を行っても良い。この場合、Ｘ＝２πＴｆとして、
ＣｏｓＸ＝１−（Ｘ２／２！）−（Ｘ４／４！）−（Ｘ６／６！）−（Ｘ８／８！）
但し、−π／２＜Ｘ＜π／２
と近似してもよい。なお、近似式はこれに限定されない。 In another embodiment, the members 232c, 232d, 232h, 232i, 233c, 233d, 233h, and 233i are omitted, and the theory of the above two wattmeter method is calculated based on the output digital values of the AD converters 232e, 232j, 233e, and 233j. You may calculate by a type | formula. In this case, X = 2πTf,
CosX = 1- (X 2/2 !) - (! X 4/4) - (! X 6/6) - (X 8/8!)
However, -π / 2 <X <π / 2
May be approximated. Note that the approximate expression is not limited to this.

このように導出された有効電力Ｐは、図１に示す電圧制御部２３１、又は図３に示す加熱冷却制御部３３１に出力される。なお、上記部材２３４ａ〜２３４ｃは、図１および図３に示す有効電力演算部２３４に相当する。   The active power P derived in this way is output to the voltage control unit 231 shown in FIG. 1 or the heating / cooling control unit 331 shown in FIG. The members 234a to 234c correspond to the active power calculator 234 shown in FIGS.

なお、印加電圧の変動による有効電力と出力トルクとの関係のバラツキをさらに抑えるために、ＡＤコンバータ２３３ｅと乗算器２３４ａとの間、およびＡＤコンバータ２３３ｊと乗算器２３４ｂとの間に、平方根演算器などの補正回路を設けてもよい。   In order to further suppress variation in the relationship between the active power and the output torque due to fluctuations in the applied voltage, a square root calculator is provided between the AD converter 233e and the multiplier 234a and between the AD converter 233j and the multiplier 234b. Such a correction circuit may be provided.

また、以上では、冷菓原料であるミックスを攪拌する冷菓製造装置において、ミックスの硬さを制御する構成について説明したが、これに限定されず、攪拌の進行／時間経過に伴い粘度の変わる流体を攪拌する攪拌モータにおいて、本発明のように、攪拌モータの有効電力に基づいて、出力トルクや流体の温度を制御してもよい。これにより、流体の粘度を正確に制御することができる。   In the above, the configuration for controlling the hardness of the mix in the frozen dessert manufacturing apparatus that stirs the mix that is the raw material of the frozen dessert has been described, but the present invention is not limited to this. In the stirring motor for stirring, the output torque and the temperature of the fluid may be controlled based on the effective power of the stirring motor as in the present invention. Thereby, the viscosity of the fluid can be accurately controlled.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

特に、ビータモータの特性または用途によっては、図２などに示した有効電力と負荷率との関係においても残留する負荷率の電圧依存性を更に軽減するため、有効電力演算部における電圧と電流の乗算に用いる電圧値もしくは力率に、電圧に依存した補正を行うことにより、精度向上を図っても良い。   In particular, depending on the characteristics or application of the beater motor, in order to further reduce the voltage dependency of the remaining load factor in the relationship between the active power and the load factor shown in FIG. The accuracy may be improved by correcting the voltage value or power factor used in the above in accordance with the voltage.

攪拌の進行／時間経過に伴い粘度の変わる流体を攪拌する装置に好適に適用できる。   The present invention can be suitably applied to a device that stirs a fluid whose viscosity changes with the progress of stirring / time.

本発明に係る攪拌装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the stirring apparatus which concerns on this invention. 三相交流電源を用いるビータモータにおける、負荷率と有効電力との特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a load factor and active power in the beater motor using a three-phase alternating current power supply. 本発明に係る冷菓製造装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the frozen dessert manufacturing apparatus which concerns on this invention. 図１に示す攪拌装置および図３に示す冷菓製造装置に設けられる電流検出部、電圧検出部および有効電力演算部の具体的な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific structure of the electric current detection part, voltage detection part, and active power calculating part which are provided in the stirring apparatus shown in FIG. 1 and the frozen dessert manufacturing apparatus shown in FIG. 従来の冷菓製造装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional frozen dessert manufacturing apparatus. 三相交流電源を用いるビータモータの負荷率と電流との特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the load factor and electric current of a beater motor using a three-phase alternating current power supply. 三相交流電源を用いるビータモータの負荷率と有効電流との特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the load factor and effective current of a beater motor using a three-phase alternating current power supply.

符号の説明Explanation of symbols

１ 攪拌装置
１０ 冷菓製造装置
２１ ビータ
２２ ビータモータ
２３ 制御装置
２３１ 電圧制御部
２３２ 電流検出部
２３３ 電圧検出部
２３４ 有効電力演算部
３３ 制御装置
３３１ 加熱冷却制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirring apparatus 10 Frozen dessert manufacturing apparatus 21 Beater 22 Beater motor 23 Control apparatus 231 Voltage control part 232 Current detection part 233 Voltage detection part 234 Active power calculating part 33 Control apparatus 331 Heating and cooling control part

Claims (6)

モータによって駆動される被駆動物の負荷状態を制御する負荷状態制御装置であって、
上記モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
上記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電圧および上記電流に基づいて上記モータの有効電力を導出する有効電力演算手段と、
上記有効電力に応じて上記被駆動物の負荷状態を制御する負荷状態制御手段とを備えることを特徴とする負荷状態制御装置。 A load state control device for controlling a load state of a driven object driven by a motor,
Voltage detecting means for detecting a voltage applied to the motor;
Current detecting means for detecting a current flowing through the motor;
Active power calculation means for deriving the active power of the motor based on the voltage and the current;
A load state control device comprising load state control means for controlling a load state of the driven object according to the active power. 上記モータは、攪拌対象を攪拌するための攪拌モータであることを特徴とする請求項１に記載の負荷状態制御装置。   The load state control device according to claim 1, wherein the motor is a stirring motor for stirring a stirring target. 上記負荷状態制御手段は、上記有効電力に応じて上記攪拌対象の温度を制御することにより、上記攪拌対象の攪拌状態を制御することを特徴とする請求項２に記載の負荷状態制御装置。   The load state control device according to claim 2, wherein the load state control means controls the stirring state of the stirring target by controlling the temperature of the stirring target in accordance with the active power. 液状原料を攪拌する攪拌装置であって、
上記被駆動物であるビータと当該ビータを駆動する攪拌モータと請求項２または３に記載の負荷状態制御装置とを備えることを特徴とする攪拌装置。 A stirring device for stirring a liquid raw material,
A stirrer comprising: a beater that is the driven object; a stirrer motor that drives the beater; and the load state control device according to claim 2. 上記液状原料は冷菓原料であることを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。   The stirring apparatus according to claim 4, wherein the liquid raw material is a frozen confectionery raw material. 請求項５に記載の攪拌装置を攪拌手段として備えることを特徴とする冷菓製造装置。   A frozen confectionery manufacturing apparatus comprising the stirring device according to claim 5 as stirring means.
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