JP2004115049A

JP2004115049A - 送出制御装置

Info

Publication number: JP2004115049A
Application number: JP2002279984A
Authority: JP
Inventors: Fumiichiro Kameyama; 亀山　文一郎; Nobuyuki Endo; 遠藤　伸之; Kenji Tako; 田高　健次
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP4160352B2

Abstract

【課題】モータ応答性の差異による流量誤差を生じることなく、速やかに制御目標値を達成でき、安定した送出精度を維持することのできる送出制御装置を提供する。
【解決手段】制御部３６は、パルスエンコーダ１Ｓから出力される単位時間当たりの状態監視信号としてのパルスと目標値との偏差を監視し、偏差に基づく制御信号に前記駆動モータの増速時と減速時とに応じた重み係数を付与した最終制御信号に基づいて回転子駆動モータ１Ｍを制御する。このことにより加圧された液体の送出時に生じるモータ応答性の差異を補正し、流量誤差を生じることなく速やかに制御目標値を達成することができる。
【選択図】　図４

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、送出制御装置に関し、特に、液体を連続的に送出させるとともに、その送出動作を速やかに最適な状態に制御することのできる送出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７９１９４号公報
【０００４】
特許文献１には、液体を送出可能な液体送出ラインと、液体が流入する流入部および液体が流出する流出部とを有した本体と、本体内で回転することによって流入部から流出部へ液体を一定容積ずつ本体の内壁に沿って移動させる回転子を有し、回転子の回転に基づいて液体を一定容積ずつ連続的に液体送出ラインに送出する流量調整器を有する液体送出装置が設けられている。送出する液体は、炭酸ガスで加圧されて液体送出装置に送り込まれる。これにより、希望する流量の液体を一定容積量で連続して精度良く送出させることができる。
【０００５】
飲料製造の分野においては、カップ式飲料の自動販売機や飲料ディスペンサ等の飲料製造装置で希釈水や液体原料（シロップ）等の複数の液体を混合して飲料を製造する際に希釈水やシロップが予め決められた希釈比率で混合されるように液体送出動作のフィードバック制御を行うものがある。
【０００６】
かかる飲料製造装置では、希釈水の流量を基準としてシロップの流量をフィードバック制御することで希釈比率を満たすようにしたものが知られている。飲料の販売中に予め定めた希釈比率を外れたときは次回の販売時に所望の希釈比率を満たすように一販売単位でシロップの流量が補正される。
【０００７】
ところで、上記した送出動作のフィードバック制御を行うとき、希釈比率を外れた販売動作については補正を行うことができず、その一杯分については品質の低下した飲料が販売されてしまうという不都合を生じる。このように飲料の販売中に希釈比率の変動が生じるような場合でも、販売中の飲料を無駄にしないで希釈比率が確保されるように補正を行うものとして、本出願人は、飲料供給動作の制御目標値と実測値との偏差を監視し、偏差に応じて飲料供給動作を逐次制御する構成を特願２００２−９６２９６号として出願している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の飲料製造装置によると、液体を炭酸で加圧して流量調整器に送り込み、この流量調整器を回転駆動することで液体を連続的に送出させているため、図１１に示すように流量調整器の増速時と減速時とで駆動モータの応答性に差異が生じるという問題がある。増速時の送出特性が直線Ｓ１に示すように時間ｔ１で回転数ｎ１を実現するものであるとき、減速時の送出特性では流量調整器に加圧に基づく負荷が加わることから直線Ｓ１’とはならずに曲線Ｓ２となり、（ｔ２−ｔ１）の時間差が生じ、そのことによって流量誤差が生じる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、モータ応答性の差異による流量誤差を生じることなく、速やかに制御目標値を達成でき、安定した送出精度を維持することのできる送出制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、液体の送出命令に応じて駆動されて単位時間当たりの回転数に応じた状態監視信号を発生する駆動モータと、
前記状態監視信号に基づいて前記回転数と制御目標値との偏差を監視し、前記偏差に対する前記駆動モータの増速時と減速時とにおける応答性の差異を抑制するように制御信号を生成する制御部とを含む送出制御装置を提供する。
【００１１】
上記した送出制御装置によれば、状態監視信号に基づいて単位時間当たりの回転数を制御量として監視しているので、偏差に対する駆動モータの増速時と減速時との応答性の差異を定量的に知ることができ、そのことによって駆動モータの増速時と減速時とで応答性の差異を抑制するように制御信号が生成される。
【００１２】
制御部は、液体の送出中に単位時間当たりの制御量を監視して、その送出中の液体についての制御量が液体の加圧や、機器の特性にかかわらず速やかに制御目標値を実現できるように駆動モータの通電制御を実施させる。偏差を速やかに解消することを重視して制御を実施しようとすると、システムが不安定になり易くなるという相反する特性が生じるが、本発明では、システム全体を継続的に不安定にすることなく偏差を短時間で解消させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の送出制御装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る送出制御装置を概略的に示す。
この送出制御装置は、図１（ａ）に示すように管路１３に一定容積量の液体を連続して送出可能な定容積型の流量調整器１を設けて液体を送出し、その送出状態（回転数）を制御量として制御部３で監視して目標値（制御目標値）と偏差を生じたときはこれを逐次解消するように送出動作の逐次制御を行い、制御量に異常が生じたときはこれを検出するように構成されており、流量調整器１に設けられる直流モータである回転子駆動モータ１Ｍと、回転子駆動モータ１Ｍに電力を供給する通電部２と、回転子駆動モータ１Ｍおよびパルスエンコーダ１Ｓから出力される信号に基づいて通電部２に制御信号を出力する制御部３を有する。液体は図示しない貯蔵部から加圧されて管路１３に送出される。
【００１５】
流量調整器１は、本体１０の内部に収容されて互いに噛合して回転することにより一定容積量の液体を連続的に管路１３に送出する円形歯車状の一組の回転子１１と、一組の回転子１１の一方の軸１１Ａに接続される回転子駆動モータ１Ｍと、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度に応じた周波数のパルスを発生するパルスエンコーダ１Ｓを有し、一組の回転子１１の歯間と本体１０の内壁との間に収容した液体を一組の回転子１１の同期した回転に基づいて移動させる。
【００１６】
パルスエンコーダ１Ｓは、図示しない構成として、軸１１Ａに接続される軸部材と、軸部材に固定されてスリットを形成された円盤部材と、円盤部材を介して対向配置された発光素子と受光素子を有しており、スリットを通過した光を受光素子で受光することによって一組の回転子１１の回転速度に応じた周波数のパルスを出力する。
【００１７】
通電部２は、パルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに応じて制御部３で生成された制御信号を入力することにより回転子駆動モータ１Ｍのデューティを可変させる通電制御を行う。
【００１８】
図１（ｂ）は、制御部３の回路構成を示し、液体送出動作における異常を検出する異常検出部３２と、液体の種類に応じた物性データ、後述する重み係数のデータ、重み係数を制御信号に乗算する条件データ、および送出制御を実行させるプログラムを主として格納するメモリ３３と、図示しない基準クロック部で発生させたクロックパルスをカウントすることに基づいて計時動作を行うタイマー回路３４と、液体送出制御の目標値、回転子駆動モータ１Ｍからフィードバックされる電流値、パルスエンコーダ１Ｓから出力されるパルス、通電部２への制御信号等の種々の信号の入出力を行うインターフェース部３５と、各部の動作を制御する制御回路３６と、回転子駆動モータ１Ｍの駆動量に応じた制御信号に乗算される重み係数を設定する重み設定部３７を内部バス３８を介して接続することにより構成されている。
【００１９】
異常検出部３２は、目標値に対して設けられて異常を判定するための閾値、単位時間当たりのパルス数に基づいて回転子駆動モータ１Ｍの通電量を演算する演算データ、異常判定処理に用いるデータ、および異常判定動作のプログラムを格納する格納部３２Ａと、前述のデータおよびプログラムに基づいて異常判定処理を実行する判定処理部３２Ｂを有している。閾値は回転子駆動モータ１Ｍの単位時間当たりのパルス数について、目標値のパルス数に対する許容範囲に基づいて設定している。
【００２０】
制御回路３６は、格納部３２Ａに格納されたデータおよびプログラムに基づいてパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスに基づく回転子駆動モータ１Ｍの回転数の算出、回転子駆動モータ１Ｍの制御量と目標値との偏差の演算、偏差に基づく制御信号の生成、制御信号と後述する重み係数の乗算に基づく最終制御信号の生成、タイマー回路３４から出力される計時信号に基づくサンプリング周期（ｔ＝１…ｎ）の更新を行う。
【００２１】
また、制御回路３６は、インターフェース部３５を介して図示しない入力装置と接続することによって、格納部３２Ａやメモリ３３に格納される目標値等の種々のデータ、および異常発生時の応答動作を実行するためのプログラムを必要に応じて読み書きすることができるように構成されている。
【００２２】
重み設定部３７は、制御信号に乗算される重み係数を付与する。この重み係数は、例えば、増速重みとしてデューティを２倍するというように回転子駆動モータ１Ｍのデューティを大にする値、もしくは、減速重みとしてデューティを０．５倍するというように回転子駆動モータ１Ｍのデューティを小にする値である。
【００２３】
図２は、流量調整器１を示し、図２（ａ）は平面方向から見た状態、図２（ｂ）は側面方向から見た状態、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ部における断面を矢印方向に見た状態である。流量調整器１は、本体１０に加圧された液体を流入させる流入部１０ａ、液体を流出させる流出部１０ｂを有し、本体１０の上部にビス等により固定されて回転子駆動モータ１Ｍで発生する回転トルクを液体の粘性に基づいて定まる減速比に減速する減速機１０Ａと、本体１０の下部に固定される蓋部１０Ｂを有し、回転子１１は、回転子駆動モータ１Ｍで発生した回転トルクを減速機１０Ａを介して伝達されることにより、本体１０の内部で矢印方向に回転する。回転子駆動モータ１Ｍの上部には、回転軸の回転速度に応じたパルスを出力するパルスエンコーダ１Ｓが取り付けられている。
【００２４】
流量調整器１は、流入部１０ａから本体１０内に加圧された液体が流入する。回転子駆動モータ１Ｍを駆動して回転子１１を図２（ｃ）に示す矢印の方向に回転させると、本体１０内に流入した液体は回転子１１の歯と本体１０の内壁との間の歯間Ｃに収容されて移動し、流出部１０ｂから連続的に送出する。このことにより、回転子駆動モータ１Ｍは通電量と加圧された液体の粘性に基づく回転速度で回転し、パルスエンコーダ１Ｓは、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度に応じたパルスを出力する。
【００２５】
また、流量調整器１は、回転子駆動モータ１Ｍに通電していないときは、回転子駆動モータ１Ｍに駆動力は生じず、回転子１１には加圧された液体の圧力が付与される。このことにより、回転子駆動モータ１Ｍは自らの回転抵抗と加圧された液体の粘性に基づく回転速度で回転する。例えば、温度が低下して液体の粘性が大になった場合、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度が低下してパルスエンコーダ１Ｓから出力される単位時間あたりのパルス数が減少する。
【００２６】
以下、第１の実施の形態における送出制御装置の動作について説明する。
【００２７】
図３は、液体送出動作のフローチャートを示し、オペレータによって送出動作の開始が指示されると（Ｓ１）、制御回路３６は、異常検出部３２に異常検出動作の実行命令を出力するとともに、送出する液体に応じた物性データをメモリ３３から読み込み、インターフェース部３５を介して通電部２に通電開始信号を出力する。通電部２は、通電開始信号に基づいて回転子駆動モータ１Ｍに通電する。回転子駆動モータ１Ｍは、通電に基づいて回転する。流量調整器１は、回転子駆動モータ１Ｍの回転に基づいて回転子１１が駆動されることにより流入部１０ａから本体１０内に流入する加圧された液体を流出部１０ｂから連続的に送出する。制御回路３６は、予め定めたサンプリング周期毎に送出動作の逐次制御を実行する（Ｓ２）。異常検出部３２は、回転子駆動モータ１Ｍの回転に基づいてパルスエンコーダ１Ｓから出力される流量に応じたパルスを状態監視信号としてインターフェース部３５を介して入力（Ｓ３）し、サンプリング周期毎に単位時間当たりのパルス数の変化を監視する。判定処理部３２Ｂは、状態監視信号を監視して単位時間当たりのパルス数が閾値を超えていないかを監視する。パルス数が閾値を超えたときは異常と判定して（Ｓ４）制御回路３６に異常検出信号を出力する。制御回路３６は、判定処理部３２Ｂから異常検出信号を入力すると、そのサンプリング周期の制御量について異常が生じていることを示すフラグを付与する（Ｓ５）。制御回路３６はパルス数が正常であるときは状態監視信号と目標値との偏差に基づいて制御信号を生成し、インターフェース部３５を介して通電部２に出力する。制御回路３６は、フラグの付与された制御量については偏差を算出せずに送出動作を継続する。
【００２８】
制御回路３６は、逐次制御を開始してから一定時間が経過（Ｓ６）すると、重み設定部３７に重み係数の出力を指示する指示信号を出力する。このとき、偏差に応じて回転子駆動モータ１Ｍの増速又は減速を判断し、増速の場合には増速重みの指示信号を出力し、減速の場合には減速重みの指示信号を出力する。重み設定部３７は、指示信号を入力すると制御回路３６に指定された重み係数を出力する（Ｓ７）。制御回路３６は、回転子駆動モータ１Ｍについて生成された制御信号に重み係数を乗算し、インターフェース部３５を介して通電部２に出力する。また、制御回路３６は、タイマー回路３４から周期更新タイミングに応じたトリガ信号を入力（Ｓ８）すると、サンプリング周期を更新（Ｓ９）して新たなサンプリング周期について状態監視信号を監視することにより上記した逐次制御を行う。
【００２９】
図４は、制御信号に重み係数を付与した場合の特性変化を示し、図４（ａ）では、目標値に対する単位時間当たりの流量の変化を示し、図４（ｂ）では、図４（ａ）に対応する駆動モータ１Ｍのデューティを示す。図中、実線ａおよび実線ｂに対応して実線ａ’および実線ｂ’を示している。目標値として流量Ｒｔが指定されている状態で液体の送出動作について逐次制御を実行するとき、制御信号に０．７５倍の重み係数を付与すると図４（ａ）の実線ａに示すような流量を示した。実線ａでは、駆動モータ１Ｍの過渡特性によって３秒までの流量が目標値から大きくずれを生じているので、３秒までの制御信号に増速重みとして１倍の重み係数を乗算して最終制御信号を生成し、再度駆動モータ１Ｍに通電すると実線ｂに示すような流量を示した。実線ｂでは、実線ａと比較して１秒から３秒にかけての偏差が小になっている。これは、図４（ｂ）に示すように１秒から３秒にかけての制御信号に１倍の重み係数を選択的に付与したことで、実線ａ’に示すデューティが実線ｂ’に示すように重み係数を付与した部分の振幅が大になった通電波形に変化したことによる。この振幅の発生によって１秒から３秒までの通電制御の即応性を向上させており、目標とする流量を実現するまでの時間が短縮されている。
【００３０】
図４に示す重み係数は、液体送出動作を実行して得られるパルスエンコーダ１Ｓのパルスカウント値、回転子駆動モータ１Ｍのデューティ等のデータに基づいて経験的に求めた値を用いているが、システム全体を継続的に不安定にすることのない値を設定できれば他の方法で設定することも可能である。
【００３１】
図５は、増速重みおよび減速重みを決定する手順についてのフローチャートを示し、まず、単位時間当たりの流量に基づく現パルス数と目標値との比較を行う。
【００３２】
制御回路３６は、現パルス数が目標値より大であるとき、減速重みの出力を指定し、現パルス数と前回パルス数との比較を行う。現パルス数が前回パルス数より大であるときは０．３倍、現パルス数と前回パルス数とが等しいときは０．５倍、現パルス数が前回パルス数より小であるときは０．７５倍の減速重みを重み係数として出力するように重み設定部３７に指示信号を出力する。
【００３３】
制御回路３６は、現パルス数が目標値より小であるとき、増速重みの出力を指定し、現パルス数と前回パルス数との比較を行う。現パルス数が前回パルス数より小であるときは３倍、現パルス数と前回パルス数とが等しいときは２倍、現パルス数が前回パルス数より大であるときは１倍の増速重みを重み係数として出力するように重み設定部３７に指示信号を出力する。なお、ここで示した重み係数の値は一例である。
【００３４】
制御回路３６は、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスが規定パルス値となったとき（Ｓ１０）に送出終了を指示する通電停止信号をインターフェース部３５を介して通電部２に出力する。通電部２は通電停止信号を入力することによって回転子駆動モータ１Ｍへの通電を停止する。このことにより送出動作を終了する（Ｓ１１）。
【００３５】
図６は、判定処理部３２Ｂにおける異常判定処理を示し、単位時間当たりのパルス数（制御量Ｐｃ）について設定される目標値Ｐｔに対して閾値ｘ−ｘが設定されている。同図においては閾値ｘ−ｘを目標値Ｐｔに対する絶対値として設定しており、異常を生じた制御量Ｐｃが点線で示すような振幅を伴う場合でも検出できるようにしている。判定処理部３２Ｂは、単位時間当たりのパルス数が閾値ｘ−ｘの範囲に収まっているとき（実線）は正常な状態であると判定して正常判定信号を制御回路３６に出力する。一方、判定処理部３２Ｂは、制御量Ｐｃが閾値ｘ−ｘの範囲から外れているときは異常が生じていると判定して異常検出信号を制御回路３６に出力する。
【００３６】
上記した判定処理部３２Ｂにおける異常判定処理では、異常が生じているサンプリング周期についてはフラグを立てて偏差を演算しないようにしているが、フラグが付与されたとき液体送出動作を停止し、オペレータに異常の発生を通報するようにしても良い。異常の通報は、例えば、警報表示用に設けられたランプを点灯させることで行うことができるが、他の警報通知装置であっても良い。
【００３７】
また、フラグを付与した制御量Ｐｃについて、上記したように偏差を算出しない制御のほか、フラグが付与された制御量Ｐｃでは偏差を求めずに３回連続してフラグが付与されたときには４回目の制御量Ｐｃについて、フラグの有無に関わらず目標値との偏差を算出するようにしても良い。また、フラグを付与した制御量Ｐｃをそのまま用いて目標値Ｐｔとの偏差を算出するようにしても良い。このようなフラグ付与に対する制御回路３６の応答は、用途、液体の物性、送出形態や機器の構成によって選択することが可能である。
【００３８】
第１の実施の形態では、管路１３を介して液体を連続的に送出させるために、貯蔵部に貯蔵された液体を加圧して送出を促しており、加圧しない液体を送出させる場合と比較して管路１３の圧力損失による流量低下を低減するように加圧量に応じて調整できるという特徴を有する反面、液体を加圧することによって、例えば、図６で説明した異常の場合の制御量Ｐｃが現れにくくなる。つまり、液体の加圧量を上昇させるにつれて、回転子駆動モータ１Ｍの単位時間当たりのパルス数について点線で示す制御量Ｐｃが実線で示す制御量Ｐｃに近づくことになり、点線で示す制御量Ｐｃに含まれる偽の制御量を検出することが難しくなる。このような場合、偽の制御量の存在を意識しないで逐次制御を行うと、目標値Ｐｔとの偏差に偽の制御量が含まれてしまうという不都合が生じる。
【００３９】
このことから、図６に示す制御量Ｐｃが閾値ｘ−ｘから外れた斜線部ｅについては真の制御量に含まれる偽の制御量として検出するようにしたことで、システムを不安定にする逐次制御が実施されることを防ぐことができる。また、制御量Ｐｃの許容範囲が小であるような送出条件下でも精度の良い逐次制御を実施できるようになる。
【００４０】
上記した第１の実施の形態における送出制御装置によると、パルスエンコーダ１Ｓから出力される単位時間当たりの状態監視信号としてのパルスと目標値との偏差を監視し、偏差に対する回転子駆動モータ１Ｍの増速時と減速時とにおける応答性の差異を抑制するように増速重み又は減速重みを選択的に付与するようにしたので、加圧された液体の送出時に生じる回転子駆動モータ１Ｍの応答性の差異が補正され、そのことによって流量誤差を生じることなく速やかに制御目標値を達成することができる。
【００４１】
また、液体の送出動作に応じた重み係数を制御信号に付与することによって、システムの安定性を大きく崩すことがないので、安定した送出精度を維持することができる。
【００４２】
図７は、回転子駆動モータ１Ｍの単位時間当たりの回転数と圧力の関係を示し、第１の実施の形態では、上記したように一定容積量の液体を管路１３に連続的に送出させるために流量調整器１を使用しており、回転子駆動モータ１Ｍの単位時間当たりの回転数を変化させると、流量調整器１の流入部１０ａおよび流出部１０ｂにおいて液体の流れに応じた圧力差（差圧）が生じる。また、液体を加圧している場合には、図示するように増速時と減速時とで差圧の異なる事象が生じる。
【００４３】
特に減速時においては、炭酸ガスによる加圧量が負荷となって回転子１１を介して回転子駆動モータ１Ｍの回転を妨げるように作用することから、回転数の変化に対する圧力の変化は図示するように非線型となる。
【００４４】
ここで、回転子駆動モータ１Ｍの回転数をｎ１からｎ２に増速すると、圧力はＰ１からＰＡに低下する。流入部１０ａの圧力が負圧とならないとき、差圧ΔＰＡは（Ｐ１−ＰＡ）の絶対値となる。次に、回転子駆動モータ１Ｍの回転数をｎ２からｎ１に減速すると、圧力はＰＡからＰ１ではなくＰＢに上昇し、差圧ΔＰＢは（ＰＢ−ＰＡ）の絶対値となる。このように減速時の差圧ΔＰＢは増速時の差圧ΔＰＡより大になる。このΔＰＡとΔＰＢとの差が炭酸ガスによる液体の加圧によって発生する。上記した減速重みはこのような増速時と減速時とで差圧の異なる事象に対して応答性の差異を抑制し、希望する流量を速やかに送出させるために付与される。
【００４５】
なお、第１の実施の形態で説明した増速重みおよび減速重みは、液体の加圧量に応じて変化するものであり、特に、減速重みについては予め決められた販売時間内で回転子駆動モータ１Ｍの増速時における応答性との差異が流量誤差の許容範囲にあって問題にならない程度に小になるように設定することが好ましい。
【００４６】
また、減速重みは回転子駆動モータ１Ｍが液体を介して受ける圧力に基づく負荷に応じて演算により設定されるようにしても良い。例えば、回転子駆動モータ１Ｍの通電量に対する単位時間当たりのパルス数を監視し、基準となるパルス数と比較して演算により求めるようにしても良い。
【００４７】
また、増速重みおよび減速重みは、単位時間において固定された値に限定されず、単位時間内で段階的に変化するものであっても良い。また、増速重みおよび減速重みの段階的な変化は増加傾向又は減少傾向であっても良い。
【００４８】
また、流量調整器１は、送出される液体の流量をパルスエンコーダ１Ｓの出力パルスに応じて監視できることから、液体積算値としての基準パルスカウント値を設定し、液体送出動作に応じたパルスのカウント値が基準パルスカウント値に一致したタイミングで予め定めた重み係数を制御信号に付与するようにしても良く、そのことによって流量に着目した通電制御を行わせることもできる。
【００４９】
また、前述の基準パルスカウント値と液体送出動作に応じたパルスのカウント値との差分を演算し、差分に応じた重み係数を演算により求めて制御信号を補正するようにしても良い。
【００５０】
また、制御信号に重み係数を付与すると、状況によっては図６に示す制御量Ｐｃが一時的に大になって閾値から外れることが考えられることから、重み係数を付与したときは閾値に基づく異常判定を一定の時間で一時的に停止させても良い。
【００５１】
このように液体送出動作に応じた重み係数を付与する送出制御装置は、特に、複数の液体を同期して精度良く連続的に送出させる用途に適する。例えば、液体原料（シロップ）を希釈水で希釈して飲料を製造する場合には、予め定めた希釈比率を外れると味覚が変化することから、一販売動作における希釈比率を一定に保つことが要求される。更に好ましくは、送出中の微小時間である単位時間当たりの希釈比率が味覚に影響を与えることのない許容範囲にあることである。但し、飲料を構成する液体の送出状態が機器の構造等に起因して変動する場合もあり、そのことによって希釈比率が変動することがある。
【００５２】
例えば、炭酸飲料を販売するカップ式自動販売機では、炭酸水を機内で生成して調達しており、その貯蔵量が不足したときは水源から希釈水を貯蔵タンクに給水し、そこに炭酸ガスを供給して希釈水に溶解させることによって炭酸水を製造している。この貯蔵タンクへの給水タイミングが販売動作と重なった場合に、通常販売状態と比較して希釈水の供給量が著しく低下することから、通常販売状態と同様に液体送出動作を行うと、正しい希釈比率を速やかに実現できないといった状況が起こりうる。
【００５３】
図８は、第２の実施の形態として、第１の実施の形態で説明した送出制御装置を適用した飲料ディスペンサの概略構成を示し、液体原料であるシロップと、希釈水と、炭酸水をそれぞれの供給ラインを介してマルチバルブ２９に供給し、マルチバルブ２９で混合してカップ５０に供給するものであり、第１の実施の形態で説明した管路１３はシロップを送出する。流量調整器１については図１および図２に示す構成と同様であることから重複する説明を省略する。
【００５４】
この飲料ディスペンサは、高圧の炭酸を収容した炭酸ガスボンベＢと、液体原料としてのシロップＳを収容したシロップタンク６と、炭酸ガスをシロップタンク６に供給する炭酸ガス供給ライン７Ａと、炭酸ガス供給ライン７Ａに設けられる炭酸ガス制御弁８Ａと、シロップＳを冷却水Ｗによって冷却するシロップ冷却コイル１５と、シロップ冷却コイル１５を浸漬される冷却水Ｗを満たした冷却水槽１５Ａと、図示しない冷却ユニットから供給される冷媒の気化に基づいて冷却水Ｗを冷却するエバポレータ１５Ｂと、エバポレータ１５Ｂに冷媒を循環させる冷媒管路１５Ｃと、シロップタンク６から炭酸ガスで加圧されたシロップＳを送出するシロップ供給ライン（以下、管路という）１３と、シロップＳを一定容積量で連続的に送出させるとともにパルスエンコーダ１Ｓで流量に応じた流量信号を出力する流量調整器１と、管路１３を開閉するシロップ電磁弁１４と、シロップＳ、希釈水Ｗ_Ａ、炭酸水Ｗｃ等の液体を混合して販売飲料としてカップ５０に排出するマルチバルブ２９と、希釈水Ｗ_Ａの取水管１６と、取水管１６を開閉する水電磁弁１７と、希釈水Ｗ_Ａを圧送する水ポンプ１８と、希釈水Ｗ_Ａを冷却水（図示せず）によって冷却する希釈水冷却コイル１９と、希釈水Ｗ_Ａを送出する希釈水供給ライン２０と、希釈水Ｗ_Ａの流量に応じた流量信号を出力する希釈水流量計２１と、希釈水供給ライン２０を開閉する希釈水電磁弁２２Ａと、希釈水供給ライン２０から分岐して設けられる水分岐ライン２３と、水分岐ライン２３を開閉する電磁弁２２Ｂと、水分岐ライン２３を介して供給される希釈水Ｗ_Ａと炭酸ガス供給ライン７Ｂを介して供給される炭酸ガスとを混合して炭酸水Ｗｃを形成するカーボネータ２４と、炭酸ガス供給ライン７Ｂに設けられる炭酸ガス制御弁８Ｂと、カーボネータ２４で形成された炭酸水Ｗｃを送出する炭酸水供給ライン２５と、炭酸水Ｗｃの流量に応じた流量信号を出力する炭酸水流量計２６と、炭酸水Ｗｃを冷却水（図示せず）によって冷却する炭酸水冷却コイル２７と、炭酸水供給ライン２５を開閉する炭酸水電磁弁２８を有する。
【００５５】
また、図示しない構成として、シロップ冷却コイル１５と同様に希釈水冷却コイル１９および炭酸水冷却コイル２７を冷却水によって冷却する冷却水槽、カップ５０を供給するカップ供給装置、カップ５０に氷を供給する製氷機、販売要求信号を入力する販売スイッチを有している。
【００５６】
エバポレータ１５Ｂは、冷媒管路１５Ｃを介して供給される液冷媒を気化させることによって表面に氷１５Ｄを形成し、この氷１５Ｄに基づいて冷却水槽１５Ａの冷却水Ｗを冷却する。
【００５７】
流量調整器１は、第１の実施の形態で説明した通電部２によって回転子駆動モータ１Ｍに電力を供給される。また、回転子駆動モータ１Ｍは、その駆動状態に応じた信号を第１の実施の形態で説明した制御部３に出力する。また、回転子駆動モータ１Ｍに取り付けられたパルスエンコーダ１Ｓのパルスも制御部３に出力する。
【００５８】
以下、第２の実施の形態の飲料ディスペンサでシロップＳと希釈水Ｗ_Ａを混合して飲料を製造する場合の動作について説明する。ここでは希釈水Ｗ_Ａを基準としてシロップＳの流量を追従させるものとする。
【００５９】
まず、オペレータによって飲料を選択する図示しない販売スイッチが押されると、インターフェース部３５を介して制御部３の制御回路３６に販売要求信号が入力する。制御回路３６は、販売要求信号に基づいて水電磁弁１７、水ポンプ１８、希釈水電磁弁２２Ａに通電することによって希釈水供給ライン２０を介してマルチバルブ２９に希釈水Ｗ_Ａを供給する。制御回路３６には希釈水流量計２１の流量信号が入力する。また、制御回路３６は、希釈水Ｗ_Ａの送出開始から一定の時間が経過した後にシロップ電磁弁１４に通電して管路１３を開き、続いて流量調整器１の回転子駆動モータ１Ｍに通電する。このことにより回転子駆動モータ１Ｍが回転し、流量調整器１はシロップＳをマルチバルブ２９に供給する。
【００６０】
図９は、カーボネータ２４への給水がある場合とない場合における希釈水Ｗ_Ａの単位時間当たりの流量を示し、横軸の時間は販売開始からの経過時間を示している。実線Ｄは、カーボネータ２４への給水がない場合（通常販売状態）の流量を示す。実線Ｅは、カーボネータ２４への給水が発生している場合の流量を示し、実線Ｄに示す流量と比較して著しく低下している。このため、飲料の希釈比率を確保するには減少した希釈水Ｗ_Ａの流量に対応してシロップＳの流量を制御する必要があるが、通常販売状態との流量の差が大であることから、回転子駆動モータ１Ｍを低速で通電制御する必要がある。
【００６１】
制御回路３６は、電磁弁２２Ｂが開かれているとき、カーボネータ給水に応じた重み係数を付与するように回転子駆動モータ１Ｍの逐次制御を実行する。制御回路３６は、パルスエンコーダ１Ｓから出力されるパルスと目標値との偏差に基づいて回転子駆動モータ１Ｍの駆動量に応じた制御信号を生成し、更に偏差に応じて回転子駆動モータ１Ｍの増速又は減速を判断し、減速の場合には偏差に応じた減速重みを制御信号に乗算してメモリ３３から読み込んだ重み係数を乗算して得られる最終制御信号をインターフェース部３５を介して通電部２に出力する。異常検出部３２は、パルスを監視する。また、制御回路３６は、予め定められたサンプリング周期毎に、希釈水流量計２１から入力する希釈水Ｗ_Ａの流量信号とパルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに基づいて飲料の希釈比率を演算する。希釈比率が許容値から外れているときは飲料について定められた希釈比率を実現するように回転子駆動モータ１Ｍの逐次制御を行う。
【００６２】
制御回路３６は、サンプリング周期毎にパルスエンコーダ１Ｓの出力する状態監視信号としてのパルス（制御量１）が閾値の範囲にあるか否かを監視しており、閾値を超えた制御量については異常発生を示すフラグを立てる。また、制御回路３６は、回転子駆動モータ１Ｍのデューティ（制御量２）が閾値を超えた振幅量を生じている場合についてもその制御量２について異常発生を示すフラグを立てる。フラグの付与された制御量１および制御量２については第１の形態で説明したものと同様に処理することが可能であるので、重複する説明を省略する。
【００６３】
図１０は、増速重みおよび減速重みを決定する手順についてのフローチャートを示し、まず、単位時間当たりの流量に基づく現希釈比率と目標値との比較を行う。
【００６４】
制御回路３６は、現希釈比率が目標値より大であるとき、増速重みの出力を指定し、現希釈比率と前回希釈比率との比較を行う。現希釈比率が前回希釈比率より大であるときは３倍、現希釈比率と前回希釈比率とが等しいときは２倍、現希釈比率が前回希釈比率より小であるときは１倍の増速重みを重み係数として出力するように重み設定部３７に指示信号を出力する。
【００６５】
制御回路３６は、現希釈比率が目標値より小であるとき、減速重みの出力を指定し、現希釈比率と前回希釈比率との比較を行う。現希釈比率が前回希釈比率より小であるときは０．３倍、現希釈比率と前回希釈比率とが等しいときは０．５倍、現希釈比率が前回希釈比率より大であるときは０．７５倍の減速重みを重み係数として出力するように重み設定部３７に指示信号を出力する。なお、ここで示した重み係数の値は一例である。
【００６６】
制御回路３６は、希釈水流量計２１から入力する希釈水Ｗ_Ａの流量信号が規定値となったときに送出終了を指示する通電停止信号をインターフェース部３５を介して通電部２に出力する。通電部２は通電停止信号を入力することによって回転子駆動モータ１Ｍへの通電を停止する。また、制御回路３６は、シロップ電磁弁１４、水電磁弁１７、水ポンプ１８、希釈水電磁弁２２Ａへの通電を停止することにより飲料の販売動作を終了する。
【００６７】
上記した第２の実施の形態によると、送出する飲料の希釈比率に応じて回転子駆動モータ１Ｍの逐次制御を実行し、回転子駆動モータ１Ｍを減速させる場合には減速重みを制御信号に付与するようにしたので、カーボネータ２４への給水タイミングが飲料の販売動作と重なって希釈水Ｗ_Ａの流量が極端に低下するような場合でも逐次制御に基づく通電制御の即応性を確保できる。そのことによって希望する希釈比率を速やかに実現することができ、飲料の味覚が変化するといった品質低下を生じないようにすることができる。
【００６８】
なお、上記したような加圧されたシロップを使用する飲料ディスペンサ以外に、例えば、加圧されたシロップを使用するカップ式飲料の自動販売機についても同様の送出制御を適用することができる。
【００６９】
また、第２の実施の形態では、希釈水Ｗ_Ａを基準としてシロップＳの流量を追従させる場合を説明したが、シロップＳを基準として希釈水Ｗ_Ａの流量を追従させるようにしても良い。また、炭酸水Ｗｃを基準としてシロップＳの流量を追従させるようにしても良い。
【００７０】
また、回転子駆動モータ１Ｍの駆動特性を考慮して、送出初期の過渡状態では重み係数を大にして回転子駆動モータ１Ｍを通電制御し、過渡状態以降は重み係数を変更するか、もしくは付与しないで逐次制御を行うようにしても良い。
【００７１】
上記した第１および第２の実施の形態で説明した通電制御の即応性の問題は、特に、送出制御する液体が加圧されているときに顕著に現れるが、非加圧の液体であっても粘性等の要因によって生じることもある。このことから、気体加圧した液体に限定されず、貯蔵部の容積変化に基づいて加圧された液体、供給水圧に基づいて加圧された液体、重力に基づいて加圧された液体、あるいは、無加圧の液体を連続的に送出させる送出制御に適している。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の送出制御装置によると、偏差に対して駆動モータの増速時と減速時とにおける応答性の差異を抑制するように制御信号を生成するようにしたため、モータ応答性の差異による流量誤差を生じることなく、速やかに制御目標値を達成でき、安定した送出精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る送出制御装置の概略構成図
（ｂ）は、制御部の構成を示す回路図
【図２】流量調整器の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ部における断面図
【図３】液体送出動作のフローチャート
【図４】（ａ）は、重み付けの有無に応じた液体送出動作での単位時間当たり流量と時間の関係を示すグラフ
（ｂ）は、重み付けの有無に応じた液体送出動作での回転子駆動モータのデューティと時間の関係を示すグラフ
【図５】第１の実施の形態において増速重みおよび減速重みを決定する手順についてのフローチャート
【図６】判定処理部で異常判定処理を行うときの単位時間当たりのパルス数と時間の関係を示すグラフ
【図７】第１の実施の形態において回転子駆動モータの単位時間当たりの回転数と圧力の関係を示すグラフ
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る飲料ディスペンサの概略構成図
【図９】カーボネータへの給水がある場合とない場合における希釈水Ｗ_Ａの単位時間当たり流量を示すグラフ
【図１０】第２の実施の形態において増速重みおよび減速重みを決定する手順についてのフローチャート
【図１１】特願２００２−９６２９６号の流量調整器で加圧された液体を送出させるときの特性図
【符号の説明】
１、流量調整器　１Ｍ、回転子駆動モータ　１Ｓ、パルスエンコーダ
２、通電部　３、制御部　６、シロップタンク　７Ａ、炭酸ガス供給ライン
７Ｂ、炭酸ガス供給ライン　８Ａ、炭酸ガス制御弁　８Ｂ、炭酸ガス制御弁
１０、本体　１０Ａ、減速機　１０Ｂ、蓋部　１０ａ、流入部
１０ｂ、流出部　１１、回転子　１１Ａ、軸　１３、管路
１４、シロップ電磁弁　１５、シロップ冷却コイル　１５Ａ、冷却水槽
１５Ｂ、エバポレータ　１５Ｃ、冷媒管路　１５Ｄ、氷　１６、取水管
１７、水電磁弁　１８、水ポンプ　１９、希釈水冷却コイル
２０、希釈水供給ライン　２１、希釈水流量計　２２Ａ、希釈水電磁弁
２２Ｂ、電磁弁　２３、水分岐ライン　２４、カーボネータ
２５、炭酸水供給ライン　２６、炭酸水流量計　２７、炭酸水冷却コイル
２８、炭酸水電磁弁　２９、マルチバルブ　３２、異常検出部
３２Ａ、格納部　３２Ｂ、判定処理部　３３、メモリ
３４、タイマー回路　３５、インターフェース部　３６、制御回路
３７、重み設定部　３８、内部バス　５０、カップ

Claims

液体の送出命令に応じて駆動されて単位時間当たりの回転数に応じた状態監視信号を発生する駆動モータと、
前記状態監視信号に基づいて前記回転数と制御目標値との偏差を監視し、前記偏差に対する前記駆動モータの増速時と減速時とにおける応答性の差異を抑制するように制御信号を生成する制御部とを含むことを特徴とする送出制御装置。
前記駆動モータは、加圧された液体を前記液体として連続的に送出することを特徴とする請求項１記載の送出制御装置。
前記制御部は、前記応答性の差異を抑制する重み係数を前記制御信号に付与することを特徴とする請求項１記載の送出制御装置。
前記制御部は、前記駆動モータの減速時に前記制御信号に前記応答性の差異を抑制する重み係数を付与することを特徴とする請求項１記載の送出制御装置。
前記制御部は、単位時間内で段階的に変化する前記重み係数を前記制御信号に付与することを特徴とする請求項１記載の送出制御装置。
前記制御部は、前記液体と同期して送出される他の液体と前記液体との比率を前記制御目標値として設定することを特徴とする請求項１記載の送出制御装置。