JPS62104600A - 結晶缶プログラム制御方法 - 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〉 この発明は結晶缶内の白下の固さをプログラム制御する
ことにより自動育晶を行なう装置におけるプログラムの
設定方法に関する。

〈従来技術〉 真空結晶缶による育晶処理は例えば第１図に示すように
、カランドリア凰の加熱部２を有する直立型結晶缶１内
に、育晶されるべき溶液（例えば糖液）Ｆが溶液弁３を
介して下部より供給される。

加熱用蒸気Ｓは調節弁４を介して結晶缶１内の加熱部２
に与えられる。溶液を加熱蒸発させて濃縮すると共に溶
液の補充を行ない、結晶析出が可能な起晶濃度に達した
時Ｋ、その溶液に対して種糖を投入器５から弁６を介し
て添加して各品種に適した結晶核を発生させる。その後
はこの結晶核が相互に結合したり、希望しない種の結晶
核（偽晶）が新らたに発生することを避けるため、缶内
の様子を監視しながら差水あるいは溶液を供給し、濃縮
と前高を続ける。成る程度まで結晶が成長し、単位体積
当りの白下（溶液と結晶の混合液）内の結晶の体積が成
る値以上になり、結晶が互に可成り接近してくると、偽
晶が比較的発生し難くなり、これより更に濃縮し、結晶
が成長し易くすると共に溶液の供給を行ない缶内のその
容積が一定値まで増加し、結晶の粒度が所要の大きさま
で成長すると、缶内の白下７が排出弁８より排出される
。

排出された白下は遠心分離機によ抄結晶と溶液とに分離
され、その溶液は再び前高に利用されることが繰返され
る。煎糖中に白下の濃度を適当な値にするため、差水Ｗ
又は溶液Ｆを差水弁９又は溶液弁３を通じて缶１内に供
給することができ、缶ｌ内の状態はのぞき窓１０を通じ
て監視することができる。缶ｌ内の蒸気はコンデンサ１
１に弁１２を介して真空ポンプ１３により引かれ、この
コンデンサー１１は弁１４を通じる冷却水Ｗにより冷却
される。

結晶缶の制御方法は種々のものが提案されているが、白
下の固さに着目し、この値をプログラム的には階段的に
上昇させる間欠前高方法が安定した操業を実現させうる
制御方法として、特開昭５２−４１２４８号に示される
ごとく一般化しつつある。

１５はレオメータ等の固さ計で、白下の固さを表わす測
定信号ｃｍがシーケンス制御装置１６の調節部１６１に
導かれる。１６２は固さの設定値ｅを調節部１６１に供
給するプログラム設定部、１６３は調節部１６１の出力
に基づいて溶液弁３又は差水弁９を開閉制御する弁操作
部である。

その地温１図には図示されていないが、白下７の缶内レ
ベルを測定するレベル計、缶内の真空度を一定に保持す
る圧力調節手段等が設けられている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 次に第５図により、従来のプログラム制御方法を説明す
る。■は溶液前高を実行している前高工程の特定領域に
おける固さの測定値ｅｍと設定値ｅ。

の変化を表わし、０３）は溶液弁３の開閉状況を表わす
。

時刻１１において測定値％が上昇し、固さ設定値ｅ３の
ｍｌのレベルに達した時点で溶液供給が行なわれるので
、白下の固さは一旦ゆるめられる。次の設定値Ｃ８はｍ
ｌよりステップ状にΔｍ上昇しｍ２となる。ｅ□が再び
らのレベルｍ２になる時刻ｔ２’で溶液供給がｋされ、
以下同様の操作を１３．１４・・・と続行するｔ＋　ｅ
ｒｎのピーク値を結ぶ点ｌｓＣで示した曲線は固さをプ
ログラム制限すべき理想的な限界曲線を示し、これに沿
った固さの制御によって良質の結晶を維持して最短の操
業時間で１バツチを終了することができる。

しかしながら、このような理想的な曲ＭＣの維持は、缶
内の蒸気、真空度及び溶液の軸車等のパラメータがある
値に保たれている場合に実現可能であって、例えば蒸気
Ｓの供給量が大幅に変動した場合、真空度が大幅に変動
した場合等の外乱が発生すると、この理想的なパターン
を維持して前高することが困難となる。

例えば時刻ｔ４以後ＶＣ蒸気量が異常に低下した場合、
固さの測定値層が次の設定値ｍ５に達するＫは長時間を
要し、同様な設定方式を持続した場合は固さの測定値は
ｅ’　　Ｋ示すごとく変化し、そのビ一り値を結ぶ曲線
はＣ′のどと〈勾配が小さくなり、Ｃとは大幅にずれて
しまう。このような状況で前高を実施すればｌパ、チの
操業時間は大幅に延長し、為晶も発生しやすく良質な結
晶の製品を得ることが困難となる。

逆Ｋｔ４以後蒸気量が異常に上昇した場合は上記とは逆
の現象を起こし、固さの測定値はｅ“　のどとくなり、
ピーク値を結ぶ曲線はＣ′のごとく勾配が急となり、Ｃ
とは大幅にずれ、異常に早く１バ、チの操業が終了し、
為晶の多い不良製品となってしまう欠点がある。

出願人は、従来のステップ状の゛設定値変化によるプロ
グラム制御方法の問題点を解消し、外乱に対して限界曲
線よりの大幅なずれの発生を起こさない制御方法として
、上限曲線と下限曲線に囲まれた領域内に固さを制御す
る、限界帯制御方式を特願昭５９−１３７４３９号で提
案した。

本発明は、基本技術であるこの限界帯制御方式の具体的
な実現手段の一つを提供することを目的としている。

以下、本発明の説明に先立ち、この限界帯制御方式の概
要を第３図に基づいて説明する。

時刻ｔ１において固さの測定値が設定値Ｃ３の設定レベ
ルｍ１に達した時点を代表例として説明する。

測定値ｃｒｒ１のピーク点をＰｌとする。出願人は種々
の操業実績を通じた経験によに、限界曲線は単一ではな
く、固さのピーク点毎に次のピーク点が到達すべき点に
ある領域が存在することを確認した。

この領域は、２１点を始点とする２個の曲線即ち上限曲
線Ｃ１と下限曲線Ｃ２に囲まれた限界領域Ｒで特定され
る。そしてこれら２個の限界曲線は厳密には各ピーク点
毎に最適な一対の曲線が存在することが確認された。

従って白下の固さがある設定値に達した時点で、その点
を始点とする２曲線をあらかじめプログラムさ・れたメ
モリより読出し、この２曲線に基づいて次の設定値をプ
ログラム的に変化してゆき、次の固さの測定値ものピー
ク点が領域Ｒ内に入るように制御することＫより、固さ
の測定値層を限界領域内に維持して前高を進めることが
可能となる。

次に設定値ｅのプログラム制御の異体的方法について説
明する。まずもが前回の前高サイクルの設定値ｅ　（固
さｒｎ　１）にＰｌで達した時点で、点線で示す２個の
曲線ＣＩ　、Ｃｚが２１点（時刻ｔ１．固さｍｔ）を始
点として与えられると、次の前高サイクルの設定値はま
ず曲線Ｃ１に沿う一点鎖線で示す曲線’ｓ２□に沿って
時間と共に単調増加する曲線で設定される一Ｐ１点より
一定値の固さ変化Δｍ変化した時点又は２１点より一定
時間Δを経過した時点のｅ３□１上の点Ｑ２１で設定値
は固さｍ２を維持する水平な直線ｃｓ２□上Ｋａって一
定に保持される。この直線ｃｓ２□が下限曲線Ｃ２と交
叉する時点９２□点に達すると、設定値は下限曲線Ｃ２
に沿って時間と共に単調増加する曲線で設定される。Ｑ
　　、Ｑ　　点を決める要素であるΔｍ又はΔｔは、ｅ
ｍの次のビークＰ２の予測点がＱ２１とＱ２□を結ぶ直
線ｅｓ２□上に当るように経験的に設定される。

このようなプログラム設定を％の各ピーク点毎に実施す
ることによって、Ｃｆｆ１の各ピーク点ＰＩＴＰ２・・
・は缶内のパラメータが正常であれば常に各ピーク点毎
に決定される限界領域Ｒ内に入るので、従来の磯界曲線
上に沿ったプログラム制御と同等の操業結果を得ること
ができる。第３図においてピーク点Ｐ１がプログラムさ
れた設定値ｅ、の水平部ｅｓ２□に当る動作は、従来装
置において、設定値ｅｓをｍよりｍ２にステ、プ状に変
更して行った場合の動作と同等である。　　゛ 次に外乱によって固さの測定値”ｍの次のピーク点Ｐ２
が設定値の水平部ｅｓ□２を外れて、９２１点より早く
上昇してきた場合を考える。固さのプログラム設定は従
来のごとくステ、プ的ではなく　ｍ２より小さな値で曲
線ＣＫ？Ｅｊったｅ、２、で時間と共に単調増加で上昇
する曲線となっているので、もの上昇傾向は従来のステ
、グ的設定方法に比較して−よ抄低い値での０１曲線を
上限とした上昇傾市となり、次のピーク点Ｐ２は引下げ
られる方向に修正動作が加わる。

逆に次のピーク点Ｐ２が設定値の水平部を外れてＱ２□
点より遅れて上昇してきた場合は、固さのプログラム設
定はＱ　点のレベＭ−よりも大きな値で曲線ＣＫ？Ｅｉ
りたｅ、２３で時間と共に単調増加で上昇する曲線とな
っているので、層の上昇傾向は従来のステ、プ的設定方
法に比較してｍ２より高い値でのＣ２曲線を上限とした
上昇傾向となり次のピーク点Ｐ２は引き上げられる方向
に修正動作が加わる。

このように、缶内のパラメータが′異常の場合では設定
値ｅＳは単調増加する曲線部ｅＳ□１．Ｃ３□３の作用
によって固さの測定値ｅｍのピーク点は設定曲線の水平
部ｅｓ２□に入るように修正が加わると共に、各ピーク
点は少く共上限曲線又は下限曲線上に維持されるので、
固さの測定値ｅｍが限界領域Ｒを外れることなく前高を
進行させることができ、従来のごとく、操業時間の大幅
な変動や製品不良発生が大櫂に軽減される。

上記制御方法は、固さの測定値ｅｍの各ピーク点毎に２
個の限界曲線を決定する必要があるので、ピーク点の位
置によってその曲線を決定するアルゴリズムはやや複雑
なものとなるので、上限曲線及び下限曲線を近似的に設
定する方が現実的であリ、メンテナンスもしやすい。

一般に上限曲線は第４図に示すように、理想曲線Ｃ１，
Ｃ２に対して、起晶から排出までの時間を複数の区間Ｔ
１．Ｔ２．・・・で区分し、各区間での曲線の勾配を代
表的な直線Ｄ　　、Ｄ　　　・・・で近似し、こ１１　
　　　１２’ の直線群を上限曲線として各区間で切換えて使用する方
法が現実的である。

本発明は、このように設定される上限曲線に対して、下
限曲線を同様に直線群で近似決定する現実的な手法の提
供を目的とする。

く問題を解決するための手段〉 本発明方法の特徴は、白下の固さをプログラム制御する
結晶缶の自動前高において、白下の固さが設定値に達し
た時点で差水又は溶液の供給を行なって上記白下の固さ
を一旦下げると共に、上記時点を始点とする固さの制御
限界領域の上限曲線と、この上限曲線より一定偏差値を
有して下限曲線とを決定し、上記時点以後の次の設定値
を、上記上限曲１１Ｋａって上昇せしめ、一定値の設定
値変化又は一定時間経過の時点でその時点の設定値を保
持させ、その設定値を表わす直線が上記下限曲線と交叉
する時点以後は上記下限曲線ＫＧって設定値を上昇せし
めるごとく設定値をプログラム的に変化させることを特
徴とする結晶缶プログラム制御方法にある。

更に具体的には、上記上限曲線及び下限曲線を直線で近
似した点に６る。

〈作用〉 本発明方法によれば、下限曲線は上限曲線が決定された
場合は、常に上限曲線に対して一定偏差を有して決定さ
れる。従って上限曲線が直線群で近似された場合は、下
限曲線も直線群で決定される。

〈実施例〉 第２図に基づき本発明方法の一実施例につき説明する。

ｔａ４図に示すように、前高すべき領域を適当に区分し
、特定領域における白下の初期値をｍｌ、白下の最終値
をｍとする。固さの測定値がｒｎ　ｓ　Ｋ達する時点を
ｔｌとし、ｔｌとｍｌで決定されるピーク点Ｐ１を始点
とし、まず上限曲線又は上限直線り、を決める０時刻ｔ
１以後の次の設定値は、設定値がΔｍ変化してｍ２に達
するまではこの上限曲線又は直線り。

Ｋ？ａった一点鎖線で示すｃ、２１で与えられる。Ｑ２
□点でｃｓ□１がｍ２に達すると、設定値はｍ２のレベ
ルを維持する水平設定ｅ　となる、ＰｌよりＱ２□点に
達するまでの時間をΔｔで表わす。

この実施例の特徴は、上限直線Ｄ１の決定方法は第４図
の場合と同様であるが、下限直線を、Ｄｌよりは一定偏
差ｍ０だけ低い方にシフトした直線Ｄ２で定義した点に
６る。即ち、Ｐｌを始点とする設定ｓ２１　　ｓ２２　
”　ｓ２３及びＰ２を始点とする設定ｅｓ３１　’’ｓ
３□’　ｃｓ３３は、第３図の手法と全く同様であるが
、ピーク点く達するごとに上限直線のみが決定され、下
限直線Ｄ２は変化しない。

この実施例では、Ｑ　点の決定を、２２点の固さｍより
Δｍだけ高い値ｍ３をとる上限曲線又は上限直線Ｄ１上
の点としたが、２２点より一定時間Δを経過後のＤ１上
の点に決める方法でもよく、その場合の固さの上昇（ｍ
３−ｍ２）をΔｍ′とすれば、Δｍ’）Δｍとなり、上
限直線Ｄ′はよりＤｌに近ずくため、第４図で説明した
起晶から排出までの区分領域数を削減することができる
。尚この場合の水平設定と下限直線は第２図の場合と同
様である。

以上１Ｍ２図に示した実施例は、前高すべき領域の特定
領域における固さのプログラム設定手法を示したが、第
４図に示すＬ５Ｋ、前高の全領域を複数区間Ｔ１．Ｔ２
．・・・Ｔｎで区分したとき、各区間における上限曲線
又は直線り、Ｄ１□、・・・Ｄｌｎは、徐々に勾配が大
となる曲線又は直線群の結合の形をとり、全領域におけ
る固さがプログラム制御されることＫなる。

く効果〉 以上説明したように、本発明方法を用いることＫより、
次のような効果を期待できる。

（１）　　結晶缶内の蒸気、圧力及び溶液の軸車等のバ
フラメータ変動に基づいて、白下の固さ測定値のピーク
を結ぶ曲線が限界曲線を大幅に逸脱して生ずる操業時間
の異常終了や不良製品の発生を大幅に軽減させることが
可能となる。

缶内のパラメータ異常に対して設定値を自動より手動に
切換え、正常な限界曲線に修正する操業は、極めて経験
をつんだオペレータでも困難な場合が多く、その操業パ
ッチの製品を不良品としてしまうケースが多いが、本発
明方法によれば缶内のパラメータの変動が致命的レベル
に到らない限り、自動的な限界領域への修正動作により
不良製品の発生を未然に防止することができる。従って
経験の浅いオペレータでも運転が可能で８シ、従来職人
的オペレータを必要とした結晶缶の監視作業の精神的負
担を大幅に軽減することができる。

（２）本発明方法は、第２図のごとき現実的な簡略方式
を用いることＫより、プログラム設定は、特定領域毎に
２本の直線を設定するのみで安定な操業が可能でろり、
複雑なプログラム設定は一切必要とせず、装置を経済的
に実現することができる。

２図は本発明方法による前高の説明図、第３図は先願に
係る基本技術の説明図、第４図は上限曲線の決定方法に
関する説明図、第５図は従来方法による間欠前高の説明
図である。

１・・・結晶缶、２・・・加熱部、３・・・溶液弁、７
・・・白下、９・・・差水弁、Ｓ・・・蒸気、Ｆ・・・
溶液、Ｗ・・・差水、冷却水、１５・・・固さ計、１６
・・・シーケンス制御装置、１６１・・・調節部、１６
２・・・プログラム設定部、１６３・・・弁操作部、ｅ
　ｍ　”・固さ測定値、ｅ、・・・設定値、ＤＩ　、Ｄ
Ｉ’・・・上限曲線、Ｄ２・・・下限曲線、Ｒ・・・限
界領域。

第３図 （Ａ） 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）白下の固さをプログラム制御する結晶缶の自動育
   晶において、白下の固さが設定値に達した時点で差水又
   は溶液の供給を行なって上記白下の固さを一旦下げると
   共に、上記時点を始点とする固さの制御限界領域の上限
   曲線と、この上限曲線より一定偏差値を有して下限曲線
   とを決定し、上記時点以後の次の設定値を、上記上限曲
   線に沿って上昇せしめ、一定値の設定値変化又は一定時
   間経過の時点でその時点の設定値を保持させ、その設定
   値を表わす直線が上記下限曲線と交叉する時点以後は上
   記下限曲線に沿って設定値を上昇せしめるごとく設定値
   をプログラム的に変化させることを特徴とする結晶缶プ
   ログラム制御方法。
2. （２）上記上限曲線及び下限曲線を直線で近似したこと
   を特徴とする特許請求の範囲（１）記載の結晶缶プログ
   ラム制御方法。