JPWO2013136487A1 - タバコ原料の調湿方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロータ内にタバコ原料及び蒸気を供給し、タバコ原料がロータ内を通過する過程にてタバコ原料を調湿する調湿方法を提供し、この調湿方法は、ロータの出口でのタバコ原料の出口品温と目標温度との間の偏差を求め、この偏差を解消すべくロータに供給される蒸気の供給流量をカスケード制御し、このカスケード制御は複数の制御域を有し、各制御域にて基準流量に基づき供給流量を制御する主制御工程と、この主制御工程と並行して実行され、一定期間中の偏差の平均値に基づいて基準流量を変更する副制御工程とを含む。

Description

本発明は、葉タバコ等のタバコ原料に好適した調湿方法に関する。

タバコ原料として葉タバコの処理には、その水分量を増加させる調湿工程が含まれている。このような調湿工程は葉タバコから葉柄を除去するにあたり、葉タバコに柔軟性を付与するための重要な工程である。
上述の調湿工程を実行する調湿方法は例えば、以下の特許文献１に開示されている。この特許文献１の調湿方法は、調湿機の入口での葉タバコの初期水分量、初期温度及び供給量、調湿機出口での調湿後の葉タバコの水分量及び温度をそれぞれ測定し、この測定結果に基づき、葉タバコに供給すべき水分量及び蒸気量を制御し、調湿後の葉タバコの水分量及び温度のそれぞれを目標値に調整する。

特公昭63-62185(JP 1988-62185 B2)

上述した特許文献１の調湿方法では、調湿後の葉タバコの水分量を目標値に調整できるものの、調湿機の入口及び出口のそれぞれにて葉タバコの水分量を測定する必要がある。このため、特許文献１の調湿方法は、葉タバコに柔軟性を付与する目的を考慮したとき、必要以上に蒸気量の制御が複雑になる。

本発明の目的は、タバコ原料に必要な柔軟性を付与すべくタバコ原料の水分量を簡単に増加させることができる調湿方法を提供する。

上記の目的は本発明のタバコ原料の調湿方法によって達成され、本発明の調湿方法は、調湿済みのタバコ原料の出口品温に着目し、この出口品温を目標温度に維持すべく蒸気の供給量を制御する。

詳しくは、本発明は、ロータ内にタバコ原料及び蒸気を供給し、タバコ原料がロータ内を通過する過程にてタバコ原料を調湿する調湿方法を提供し、この調湿方法は、
ロータ内に蒸気が供給流量にて供給されているとき、ロータの出口から排出された直後のタバコ原料の出口品温を検出する工程と、
出口でのタバコ原料の目標温度と出口品温との間の第１偏差を求める工程と、
第１偏差に基づき、蒸気の供給流量を蒸気の基準流量に基づいて制御する主制御工程と
を備え、
主制御工程は、
第１偏差の大きさ及び正負に応じて区分された複数の制御域の中から、第１偏差に対応した制御域を選択し、
選択された制御域での制御手順に従って蒸気の供給流量を制御する。

上述の調湿方法によれば、タバコ原料の調湿中、タバコ原料の出口品温が検出され、この出口品温を目標温度に一致させるべく、ロータ内への蒸気の供給流量が基準流量に基づいて制御される。このように調湿後のタバコ原料の出口品温が目標温度に調整されれば、タバコ原料の水分量は容易に増加される。

具体的には、主制御工程は、
第１偏差が正の第１閾値と負の第２閾値との間にあるときに選択され、供給流量を基準流量に維持する不感帯域と、
第１偏差が第１閾値を超え且つ第１閾値よりも大きな正の第３閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の３次関数に基づいて演算された補正流量に従い、供給流量を基準流量から減少させる正側の３次関数制御域と、
第１偏差が負の２閾値を超え且つ第２閾値よりも大きな負の第４閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の３次関数に基づいて演算された補正流量に従い、供給流量を基準流量から増加させる負側の３次関数制御域と
を含む。

上述した主制御工程の制御域に正側及び負側の３次関数制御域が含まれていれば、これら３次関数制御域は、出口品温の瞬間的な変化に対して、この変化を迅速に補償するうえで有効に機能する。

好ましくは、主制御工程は、
第１偏差が正の第３閾値を超え且つ第３閾値よりも大きな正の第５閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の１次関数に基づいて演算された補正流量に従い、供給流量を基準流量から減少させる正側の１次関数制御域と、
前記第１偏差が負の第４閾値を超え且つ第４閾値よりも大きな負の第６閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の１次関数に基づいて演算された補正流量に従い、供給流量を基準流量から増加させる負側の１次関数制御域と
を更に含む。

主制御工程の制御域に正側及び負側の１次関数制御域が更に含まれていれば、これら１次関数制御域は、供給流量を第１偏差に比例した補正流量に従って増減させ、供給流量を急減に変化させることなく、出口品温を目標温度に速やかに戻すことができる。

更に好ましくは、主制御工程は、
第１偏差が正の第５閾値を超えたときに選択され、供給流量を一定の下限流量に制限する正側の固定制御域と、
第１偏差が前記負の第６閾値を超えたときに選択され、供給流量を一定の上限流量に制限する負側の固定制御域と
を含み、
このような正側及び負側の固定制御域は、供給流量の過度の増減を阻止する。

更に、本発明の調湿方法は、上述の主制御工程と並行して実行される副制御工程を更に備えることができる。この副制御工程は、周期的に繰り返される基準流量の再設定制御域を含み、この再設定制御域は一定の期間中での第１偏差の平均値に基づいて基準流量を設定し直す。
このようなフィードバック制御は、出口品温の継続的な変化がもたらす主制御工程への悪影響を低減し、主制御工程による出口品温の制御をより安定させる。

好ましくは、本発明の調湿方法は、主制御工程に先立って実行される立上げ制御工程を更に含むことができる。この立上げ制御は、基準流量よりも多い立上げ流量を供給流量としてロータ内に蒸気を供給する。

このような立上げ制御工程の実行は、第１偏差が第７閾値以内に達するか、目標温度とロータの出口での蒸気の温度との間の第２偏差が第８閾値以内に達するか、又は、立上げ制御の開始から所定の立上げ期間が経過したときに停止される。

更に、本発明の調湿方法は、立上げ制御工程と主制御工程との間にて実行される切替制御工程を更に含むことができる。この切替制御工程は、第１偏差の大きさ及び正負に応じて区分された複数の切替制御域の中から、第１偏差に対応した切替制御域を選択し、選択された切替制御域での制御手順に従って前記供給流量を制御する。
上述した本発明の調湿方法は、タバコ原料としての葉タバコの調湿に好適する。

本発明のタバコ原料の調湿方法は、タバコ原料の出口品温と目標温度との間の第１偏差に基づき、蒸気の供給流量を制御するだけであるので、タバコ原料の出口品温を目標温度に容易に調整できる。この結果、調湿後のタバコ原料は十分な水分量を含むことができる。

本発明の調湿方法を実行する調湿機の概略図である。 図１の調湿コントローラの機能を示した機能ブロック図である。 立上げ制御中、タバコ原料の出口品温及び出口蒸気温度の変化を示すグラフである。 切替制御に含まれる複数の制御域を示したグラフである。 切替制御の終了時期を説明するためのグラフである。 FF制御に含まれる複数の制御域を示したグラフである。 FF制御と並行にして実行されるFB制御を説明するためのグラフである。 FB制御のための目標温度と出口品温との間の偏差のサンプリング及び平均偏差の算出を説明するための図である。

本発明に係るタバコ原料の調湿方法を説明する前に、図１を参照しながら調湿方法を実行する調湿機の概略を以下に説明する。
調湿機は円筒形状の中空ロータ１０を備え、このロータ１０はタバコ原料としての葉タバコ（以下、単に原料と称する）を受け取る原料入口１２及び調湿後の原料を排出する原料出口１４を有する。ここで、原料は、複数種の葉タバコの混合物であり、この混合物は特定銘柄のシガレットを製造するために使用される。

ロータ１０は一方向に回転可能であり、原料入口１２を通じてロータ１０内に供給された原料は、ロータ１０の回転に連れて原料入口１２から原料出口１４に向けてロータ１０内を移送され、この移送過程にて、原料はロータ１０内に供給された蒸気、具体的には水蒸気により調湿される。調湿後の原料は原料出口１４から搬送経路に排出され、搬送経路上を後段の処理ステーション（図示しない）に向けて搬送される。

ロータ１０に蒸気を供給するため、調湿機は蒸気の供給経路１６を更に備えており、この供給経路１６はその一部にロータ１０の内部空間を含む。詳しくは、供給経路１６はロータ１０内にそれぞれ開口した蒸気入口１８および蒸気出口２０を有し、蒸気入口１８原料入口１２側にて位置付けられ、蒸気出口２０は原料出口１４側に位置付けられている。

供給経路１６は蒸気供給源、具体的にはボイラ室からロータ１０の蒸気入口１８まで延びる上流部分と、ロータ１０の蒸気出口２０から延びる下流部分を有する。供給経路１６の上流部分にはダイヤフラム型の蒸気流量調節器２２及び蒸気流量計２４がそれぞれ配置されており、供給経路１６の下流部分はその終端にて大気に開放されている。

蒸気流量調節器２２及び蒸気流量計２４は演算器２６にそれぞれ電気的に接続されている。この演算器２６にはロータ１０内に供給されるべき蒸気流量の目標値Qo及び蒸気流量計２４にて測定された実蒸気流量Qaがそれぞれ供給され、演算器２６は実蒸気流量Qaを目標値Qoに一致させるべく、蒸気流量調節器２２の作動を制御する。

原料出口１４には温度センサ２８が配置され、この温度センサ２８は、ロータ１０から排出された原料の出口品温Taを測定する。一方、供給経路１６の下流部分には温度センサ３０が配置されており、この温度センサ３０はロータ１０から排出された蒸気の排気温度Tsを測定する。
出口品温Ta及び排気温度Tsは演算器３２に電気信号として供給され、演算器３２、出口品温Ta、排気温度Ts及び各種の設定値に基づき、蒸気流量の目標値Qoを演算し、この目標値Qoを演算器２６に供給する。なお、設定値には原料の銘柄やロータ１０の容量等が含まれる。

図２から明らかなように、演算器３２は演算器２６と協働して、立上げ制御工程、切替制御工程及びカスケード制御工程を実行し、これら制御工程の詳細を以下に詳述する。
立上げ制御工程
前述した調湿機が稼働されたとき、即ち、ロータ１０内に原料が供給されたとき、演算器３２は、蒸気流量の目標値Qo（ロータ１０への蒸気の供給流量）を立上げ流量Qst(kg/h)に設定し、この立上げ流量Qstを演算器２２に供給する。ここで、立上げ流量Qstは前述の設定値に基づいて決定される一義的な値である。それ故、立上げ制御工程の実行中、実蒸気流量Qaは立上げ流量Qstに調整される。

上述の立上げ制御工程は以下の３つの移行条件１−３の何れかが成立したとき、終了する。
移行条件１:原料出口１４での原料の目標温度Toと排気温度Tsとの間の偏差Δt’（=To-Ts）が閾値Th_a以内にある。
移行条件２:原料の目標温度Toと出口品温Taとの間の偏差Δt(=To-Ta）が閾値Th_b以内にある。
移行条件３:立上げ制御工程の開始からの経過時間がT1に達した。

上述の目標温度Toは原料の銘柄に応じて設定される一義的な値であり、そして、閾値Th_a，Th_bのそれぞれは、例えば２℃，５℃である。
図３から明らかなように、通常、排気温度Tsは出口品温Taよりも速く上昇する傾向にあるため、前述した移行条件２に加えて、移行条件１が付加されることで、立上げ制御工程を速やかに終了させることができる。また、移行条件３は、立上げ制御工程の期間が不所望に長くなるのを阻止する。

上述の移行条件１−３の何れが成立したとき、演算器３２は立上げ制御工程を終了させ、そして、以下の切替制御工程を実行する。
切替制御工程
ここでは、先ず、演算器３２は蒸気流量の目標値Qoを立上げ流量Qstから基準流量Qbに変更する。この基準流量Qbは立上げ流量Qstよりも少なく、立上げ流量Qstと同様に前述の設定値に基づいて決定される一義的な値である。

演算器３２は、図４に示されるような切替制御のための制御マップを含む。この制御マップは前述の偏差Δtの大きさ及び正負によって区分された複数の制御域、詳しくは、不感帯域R1、この不感帯域R1の両側にそれぞれ規定された正側及び負側の３次関数制御域R2,R3、これら３次関数制御域R2,R3の外側にそれぞれ規定された正側及び負側の固定制御域R4,R5を有する。

偏差Δtが次の式を満たすとき、不感帯域R1が選択される。
-Th_d≦Δt≦Th_c
ここで、図４から明らかなように閾値Th_c,-Th_dは１℃以下の小さな正又は負の値である。なお、閾値Th_c,|-Th_d|は同一であってもよい。
不感帯域R1が選択されたとき、偏差Δtは小さいことから、演算器３２は、蒸気流量の目標値Qoを基準流量Qbに維持する。それ故、不感帯域R1では、実供給流量Qaは基準流量Qbに調整される。

偏差Δtが次の式を満たすとき、正側の３次関数制御域R2が選択される。
Th_c＜Δt≦Th_e
ここで、閾値Th_eは閾値Th_cよりも大きな正の値（例えば4℃）である。
３次関数制御域R2が選択されたとき、演算器３２は偏差Δtの３次関数F1[(a1 x Δt)³]に基づいて正の補正流量C1を演算する。ここで、a1は係数である。そして、演算器３２は蒸気流量の目標値Qoを基準流量Qbに補正流量C1が反映された供給流量Qc1（=Qb-C1）に変更する。それ故、３次関数制御域R2では、実供給流量Qaは供給流量Qc１に調整される。

ここで、補正流量C1は偏差Δtの３次関数F1に基づいて算出されることから、偏差Δtの増加に連れ、３次曲線に従って増加する。それ故、供給流量Qc1は偏差Δtが小さければ、基準流量Qbから余り減少されないものの、偏差Δtが大きければ大きい程、基準流量Qbに比べて急激に減少される。この結果、原料の出口品温Taは偏差Δtの大きさに応じ、目標温度Toに向けて効果的に低下する。

一方、偏差Δtが次の式を満たすとき、負側の３次関数制御域R3が選択される。
-Th_f≦Δt＜-Th_d
ここで、閾値-Th_fは閾値-Th_dよりも大きな負の値(例えば−３．２℃程度)である。
３次関数制御域R3が選択されたとき、演算器３２は偏差Δtの３次関数F2[(a2 x Δt)³]に基づいて補正流量C2を演算する。ここで、a2は係数である。

この場合、演算器３２は、蒸気流量の目標値Qoを基準流量Qbに補正流量C2を反映した供給流量Qc2（=Qb-C2）に変更する。ここで、偏差Δtは負の値であるから、偏差Δtの３次関数F2に基づいて演算される補正流量C2もまた負の値となる。それ故、３次関数制御域R3では、供給流量Qc2、即ち、実蒸気流量Qaは偏差Δtの大きさに応じて効果的に増加し、この結果、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて速やかに上昇する。
このように上述の３次関数の採用は目標温度Toに向けて原料の出口品温Taを効果的に変化させるうえで有用であるばかりでなく、補正流量C１，C2の演算に関し、偏差Δtにおける正又は負の取り扱いを容易にする。

更に、偏差Δtが次式を満たすとき、固定制御域R4が選択される。
Th_e＜Δt
この場合、演算器３２は次式に基づき、蒸気流量の目標値Qoとしての供給流量Qc3を演算する。
Qc3=Qb-C3(=F1[(a1
x Th_e)³])
それ故、固定制御域R4では、実蒸気流量Qaは供給流量Qc3に調整される。

ここで、補正流量C3は正の値であるから、供給流量Qc3は一定の最小値に制限され、この状態にて、出口品温Taは目標温度Toに向けて低下される。
一方、偏差Δtが次式を満たすとき、正側の固定制御域R5が選択される。
Δt＜-Th_f
この場合、演算器３２は蒸気流量の目標値Qoとして、次式に基づき供給流量Qc4を演算する。
Qc4=Qb-C4(=F2[a2
x (-Th_f)³])
ここで、補正流量C4は負の値であるから、供給流量Qc4は一定の最大値に制限される。それ故、固定制御域R5では、実蒸気流量Qaが供給流量Qc4に調整される結果、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて速やかに上昇される。

上述した切替制御は、以下の移行条件４，５が何れかが成立したときに終了する。
移行条件４:偏差Δtは閾値Th_g（図５参照）以内にある。
移行条件５:切替制御の開始から経過時間がT2に達した。
ここで、閾値Th_gは、次式の関係を満たす。
Th_g＜Th_a

移行条件３又は４が成立したとき、演算器３２は切替制御工程を終了し、以下のカスケード制御工程を実行する。
カスケード制御工程
このカスケード制御工程は、主制御工程としてのフィードフォワード(FF)制御工程及び副制御工程としてのフィードバック(FB)制御工程を含み、以下、FF制御工程及びFB制御工程について、以下に説明する。

FF制御工程
演算器３２は図６に示されるようなFF制御工程のための制御マップを更に含み、この制御マップは偏差Δtの大きさ及び正負によって区分された複数の制御域、詳しくは、不感帯域R6、この不感帯域R6の両側にそれぞれ規定された正側及び負側の３次関数制御域R7，R8、これら３次関数制御域R7，R8外側にそれぞれ規定された正側及び負側の一次関数制御域R9，R10、そして、これら一次関数制御域R9，R10の外側にそれぞれ規定された正側及び負側の固定制御域R11，R12を有する。

偏差Δtが次の式を満たすとき、不感帯域R6が選択される。
-Th_i≦Δt≦Th_h
ここで、図６から明らかなように閾値Th_h，-Th_iは１℃以下の小さな正又は負の値である。なお、閾値Th_h，|-Th_i|は同一であってもよい。

不感帯域R6が選択されたとき、偏差Δtは小さいことから、演算器３２は、蒸気流量の目標値Qoを基準流量Qbに維持する。即ち、不感帯域R6では、実蒸気流量Qaは基準流量Qbに調整される。
偏差Δtが次の式を満たすとき、正側の３次関数制御域R7が選択される。
Th_h＜Δt≦Th_j
ここで、閾値Th_jは閾値Th_hよりも大きな正の値（例えば3℃）である。
３次関数制御域R7が選択されたとき、演算器３２は偏差Δtの３次関数F3[(a1 x Δt)³]に基づいて正の補正流量C5を演算し、蒸気流量の目標値Qoを基準流量Qbに補正流量C5を反映した供給流量Qc5(＝Qb-C5)に変更する。それ故、３次関数制御域R7では、実蒸気流量Qaは供給流量Qc5に調整される。

一方、偏差Δtが次の式を満たすとき、負側の３次関数制御域R8が選択される。
-Th_k≦Δt＜-Th_i
ここで、閾値-Th_kは閾値-Th_iよりも大きな負の値(例えば−２．５℃程度)である。
３次関数制御域R8が選択されたとき、演算器３２は偏差Δtの３次関数F4[(a2 x Δt)³]に基づいて負の補正流量C6を演算し、基準流量Qbに補正流量C6が反映された供給流量Qc6(=Qb-C6)を蒸気流量の目標値Qoとして設定する。それ故、３次関数制御域R8では、実蒸気流量Qaは供給流量Qc6に調整される。

ここで、前述の切替制御での説明から既に明らかなように、補正流量C5，C6は偏差Δtの３次関数F3，F4に基づいてそれぞれ算出されることから、供給流量Qc5，Qc6は基準流量Qbに比べ、偏差Δtの大きさに応じて減少又は増加され、この結果、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて効果的に変化される。
ここでも、補正流量C5，C6の演算に関し、偏差Δtにおける正又は負の取り扱いが容易になることは言うまでもない。

偏差Δtが次式を満たすとき、正側の１次関数制御域R9が選択される。
Th_j＜Δt≦Th_l
Th_lはTh_jよりも大きな値（例えば５．５℃）である。
１次関数制御域R9が選択されたき、演算器３２は偏差Δtの１次関数F5(b1 x Δt)に基づいて正の補正流量C7を演算する。b1は係数である。そして、演算器３２は、基準流量Qbに補正流量C7が反映された供給流量Qc7(=Qb-C7)を蒸気流量の目標値Qoとして設定する。それ故、１次関数制御域R9では、実蒸気流量Qaは供給流量Qc7に調整される。

一方、偏差Δtが次式を満たすとき、負側の１次関数制御域R10が選択される。
-Th_m≦Δt＜-Th_k
-Th_mは-Th_kよりも大きな負の値（例えば−４．３℃）である。
１次関数制御域R10が選択されたとき、演算器３２は偏差Δtの１次関数F6(b2 x Δt)に基づいて負の補正流量C8を演算する。b2は係数である。そして、演算器３２は、基準流量Qbに補正流量C8が反映された供給流量Qc8(=Qb-C8)を蒸気流量の目標値Qoとして設定する。それ故、１次関数制御域R10では、実蒸気流量Qaは供給流量Qc8に調整される。

ここでの補正流量C7，C8は、偏差Δtの１次関数F5，F6に基づいてそれぞれ演算されることから、偏差Δtの大きさに比例した値となる。従って、供給流量Qc7，Qc8は偏差Δtに応じて減少又は増加される。この結果、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて速やかに変化される。

更に、偏差Δtが次式を満たすとき、正側の固定制御域R11が選択される。
Th_l<Δt
この場合、演算器３２は次式に基づいて供給流量Qc9を演算し、この供給流量Qc9を蒸気流量の目標値Qoに設定する。
Qc9=Qb-C9(=F5(b1
x Th_l))
ここで、補正流量C9は正の値であるから、供給流量Qc9は一定の最小値に制限され、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて低下される。

一方、偏差Δtが次式を満たすとき、負側の固定制御域R12が選択される。
Δt<-Th_m
この場合、演算器３２は次式に基づき、供給流量Qc10を演算し、この供給流量Qc10を蒸気流量の目標値Qoに設定する。
Qc10=Qb-C10(=F6(b2
x -Th_m))

ここで、補正流量C10は負の値であるから、供給流量Qc10は一定の最大値に制限され、原料の出口品温Taは目標温度Toに向けて上昇される。
上述のFF制御工程は、原料の出口品温Taを目標温度Toに一致させることで原料の調湿を実行するので、調湿後の原料に必要な水分量を容易に付与することができる。

また、上述の３次関数制御域R7，R8及び１次関数制御域R9，R10の組み合わせは、出口品温Taの瞬間的な変化を速やかに解消し、原料の出口品温Taを目標温度Toに安定して維持する。
更に、FF制御工程での制御域には、正側及び負側の固定制御領域R11，R12が含まれているので、偏差Δtが大きくても、ロータ１０への蒸気の供給流量が過度に増加されることはない。

更にまた、ロータ１０の原料入口１２に供給される原料の初期水分量又は供給量が変更されても、この変更はFF制御工程の実行に何ら影響せず、原料の出口品温Taは目標温度Toに調整される。
なお、上述のFF制御工程は、３次関数制御域R7から１次関数制御域R9への移行時や、３次関数制御域R8から１次関数制御域R10への移行時、所定の移行待機時間を含むことができる。

FB制御工程
図７に示されているように、FB制御工程は上述のFF制御工程と並行して実行される。
詳しくは、演算器３２は、前述のカスケード制御工程の開始から所定の待機時間T3が経過した後、FB制御工程を開始する。

FB制御工程の開始後、演算器３２は、所定の演算期間T4にて、偏差Δtのサンプリングを一定の周期にて繰り返し、演算期間T4内での偏差Δtの平均偏差Δt_avを演算する。
ここで、演算期間T4中、偏差Δtが図８の(a)，(b)，(c)に示されようにそれぞれ変化されたと仮定する。図８の(a)の場合、平均偏差Δt_avは０であるが、図８の(b)，(c)の場合、平均偏差Δt_avはそれぞれ+d、-dの値を有する。

このようにして平均偏差Δt_avが求められたとき、演算器３２は、平均偏差Δt_avに基づき、基準流量Qbに対する正又は負の補正流量C11を演算し、この補正流量C11を使用して基準流量Qbを新たな基準流量Qb’に設定し直す。

具体的には、基準流量Qb’は次の代入式に基づいて求められる。
Qb’←Qb-C11
このような基準流量Qb’は、演算期間T4の終わりから次のFB実行期間（再設定制御域）T5が開始される時点にて有効になり、前述のFF制御工程にて使用される。この後、前述した演算期間T4での補正流量C11の演算及びFB実行期間T5での基準流量Qb’の再設定は繰り返して実行される。

図７から明らかなように上述のFB制御工程は、原料の出口品温Taの継続的な僅かな変化に応じて基準流量Qbを基準流量Qb’に再設定する。それ故、FF制御工程は基準流量Qb’を使用することで、原料の出口品温Taをより高精度且つ安定して目標温度Toに維持することができる。即ち、FB制御工程及びFF制御工程の組み合わせ、即ち、カスケード制御工程は、原料の出口品温Taに着目した原料の調湿に優れる。

本発明は上述した一実施例の調湿方法に制約されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前述した立上げ制御工程、切替制御工程及びカスケード制御工程の説明中、種々の温度が示されているが、これら温度は単なる一例であって、変更可能である。
また、原料の調湿中、ロータ１０に供給される原料の銘柄が変更された場合、つまり、目標温度Toが変更された場合、図２中の破線で示すように、本発明の調湿方法は切替制御工程から開始される。
更に、原料は葉タバコに限らず、本発明の調湿方法は種々の原料に適用可能である。

１０：ロータ、１２：原料入口、１４：原料出口、１６：蒸気の供給経路、１８：蒸気入口、２０：蒸気出口、２２：蒸気流量調整器、２４：蒸気流量、２６：演算器、２８：温度センサ、３０：温度センサ、３２：演算器、R6：不感帯域、R7，R8：３次関数制御域、R9，R10：１次関数制御域、R11，R12：固定制御域、T4：演算期間、T5：FB実行期間

Claims (9)

1. ロータ内にタバコ原料及び蒸気を供給し、前記タバコ原料が前記ロータ内を通過する過程にて前記タバコ原料を調湿するタバコ原料の調湿方法であって、
   前記ロータ内に前記蒸気が供給流量にて供給されているとき、前記ロータの出口から排出された直後の前記タバコ原料の出口品温を検出する工程と、
   前記出口でのタバコ原料の目標温度と前記出口品温との間の第１偏差を求める工程と、
   前記第１偏差に基づき、前記供給流量を蒸気の基準流量に基づいて制御する主制御工程と
   を備え、
   前記主制御工程は、
   前記第１偏差の大きさ及び正負に応じて区分された複数の制御域の中から、前記第１偏差に対応した制御域を選択し、
   選択された制御域での制御手順に従って前記蒸気の前記供給流量を制御する
   ことを特徴とするタバコ原料の調湿方法。
2. 前記制御域は、
   前記第１偏差が正の第１閾値と負の第２閾値との間にあるときに選択され、前記供給流量が前記基準流量に維持される不感帯域と、
   前記第１偏差が前記第１閾値を超え且つ前記第１閾値よりも大きな正の第３閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の３次関数に基づいて演算された補正流量従い、前記供給流量を前記基準流量から減少させる正側の３次関数制御域と、
   前記第１偏差が前記負の２閾値を超え且つ前記第２閾値よりも大きな負の第４閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の３次関数に基づいて演算された補正流量に従い、前記供給流量を前記基準流量から増加させる負側の３次関数制御域と
   を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
3. 前記制御域は、
   前記第１偏差が前記正の第３閾値を超え且つ前記第３閾値よりも大きな正の第５閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の１次関数に基づいて演算された補正流量に従い、前記供給流量を前記基準流量から減少させる正側の１次関数制御域と、
   前記第１偏差が前記負の第４閾値を超え且つ前記第４閾値よりも大きな負の第６閾値以内にあるときに選択され、その第１偏差の１次関数に基づいて演算された補正流量に従い、供給流量を前記基準流量から増加させる負側の１次関数制御域と、
   を更に含む、ことを特徴とする請求項２に記載のタバコ原料の調湿方法。
4. 前記制御域は、
   前記第１偏差が前記正の第５閾値を超えたときに選択され、前記供給流量を一定の下限流量に制限する正側の固定制御域と、
   前記第１偏差が前記負の第６閾値を超えたときに選択され、前記供給流量を一定の上限流量に制限する負側の固定制御域と
   を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
5. 前記主制御工程に並行して実行される副制御工程を更に備え、
   前記副制御工程は、
   周期的に繰り返される基準流量の再設定制御域を含み、
   前記再設定制御域は、一定の期間中での前記第１偏差の平均値に基づいて前記基準流量を設定し直すことを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
6. 前記主制御工程に先立って実行される立上げ制御工程を更に含み、
   前記立上げ制御工程は、前記基準流量よりも多い立上げ流量を前記供給流量として前記ロータ内に蒸気を供給することを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
7. 前記立上げ制御工程の実行は、前記第１偏差が第７閾値以内に到達するか、前記目標温度と前記ロータの出口での前記蒸気の温度との間の第２偏差が第８閾値以内に到達するか又は前記立上げ制御の開始から所定の立上げ期間が経過したとき、停止されることを特徴とする請求項６に記載のタバコ原料の調湿方法。
8. 前記立上げ制御工程と前記主制御工程との間にて実行される切替制御工程を更に含み、
   前記切替制御工程は、前記第１偏差の大きさ及び正負に応じて区分された複数の切替制御域の中から、前記第１偏差に対応した切替制御域を選択し、
   選択された切替制御域での制御手順に従って前記供給流量を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
9. 前記タバコ原料は葉タバコであることを特徴とする請求項１に記載のタバコ原料の調湿方法。
   

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