(57)【要約】【課題】外的作用による被処理物の粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を提供する。【解決手段】センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部１からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、混練容器４０の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部１へ出力する。測定制御部１は、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、測定制御部１は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、モータ４４へ与える運転指令を制御する。【選択図】図１
2007155589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に対して外的作用を与え、前記被処理物の粘弾性特性を変化させる作用部と、
前記被処理物へ第１の音波を放射し、かつ、前記第１の音波が前記被処理物において反射または前記被処理物を透過して生じる第２の音波を受信するセンサ部と、
前記センサ部において受信される前記第２の音波に基づいて、前記被処理物の粘弾性特性を測定する測定制御部とを備え、
前記測定制御部は、前記被処理物の粘弾性特性の測定結果に基づいて、前記作用部を制御する、プロセス装置。
【請求項２】
前記センサ部は、前記被処理物へ前記第１の音波を放射し、かつ、前記第１の音波が前記被処理物において反射されて生じる前記第２の音波を受信する、放射受信部を含み、
前記プロセス装置は、前記第１の音波および前記第２の音波を伝搬させることで、前記放射受信部において前記第１の音波が放射された後、前記放射受信部において前記第２の音波が受信されるまでの間に遅延時間を生じさせる遅延部材をさらに備え、
前記遅延部材は、前記センサ部と前記被処理物との間に配置され、
前記第２の音波は、前記第１の音波が前記遅延部材と前記被処理物との境界において反射されて生じる、請求項１に記載のプロセス装置。
【請求項３】
前記センサ部は、前記被処理物へ前記第１の音波を放射し、かつ、前記第１の音波が前記被処理物において反射されて生じる前記第２の音波を受信する、放射受信部を含み、
前記プロセス装置は、
前記第１の音波および前記第２の音波を伝搬させることで、前記放射受信部において前記第１の音波が放射された後、前記放射受信部において前記第２の音波が受信されるまでの間に遅延時間を生じさせる遅延部材と、
前記第１の音波を反射させる反射部材とをさらに備え、
前記遅延部材は、前記センサ部と前記被処理物との間に配置され、
前記反射部材は、前記センサ部と前記被処理物との境界と対向する面において、前記被処理物と密着し、
前記第２の音波は、前記第１の音波が前記遅延部材と前記被処理物との境界において反射されて生じる音波と、前記第１の音波が前記被処理物と前記反射部材との境界において反射されて生じる音波とを含む、請求項１に記載のプロセス装置。
【請求項４】
前記センサ部は、
前記被処理物へ前記第１の音波を放射する放射部と、
前記第１の音波が前記被処理物を透過して生じる前記第２の音波を受信する受信部とを含む、請求項１に記載のプロセス装置。
【請求項５】
前記被処理物は、前記作用部からの外的作用を受けて、前記センサ部との距離または／および前記センサ部と接する面積が変化し、
前記第２の音波は、前記センサ部と前記被処理物との距離または／および前記センサ部と接する面積の変化に伴い、その強度が変動し、
前記測定制御部は、前記センサ部から放射される複数の前記第１の音波にそれぞれ対応する複数の前記第２の音波のうち、その強度に基づいて、前記センサ部と前記被処理物との距離が最短または／および前記センサ部と接する面積が最大となる第２の音波を選択し、かつ、当該選択した第２の音波を粘弾性特性の測定に用いる、請求項２に記載のプロセス装置。
【請求項６】
前記測定制御部は、粘弾性特性として、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接のうち、少なくともいずれか１つを測定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項７】
前記測定制御部は、測定した粘弾性特性と１または２以上のしきい値との比較結果に基づいて、前記作用部を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項８】
前記測定制御部は、測定した粘弾性特性の時間的変化率を算出し、当該時間的変化率と１または２以上のしきい値との比較結果に基づいて、前記作用部を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項９】
前記測定制御部は、測定した粘弾性特性の時間的変化率を算出し、当該時間的変化率に基づいて所定のしきい値への到達時間を予測し、当該予測した到達時間に基づいて、前記作用部を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１０】
前記センサ部は、複数の周波数成分を含む前記第１の音波を放射し、
前記測定制御部は、前記第１の音波に含まれる複数の周波数成分毎に粘弾性特性を測定する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１１】
前記測定制御部は、被処理物における周波数成分毎の粘弾性特性に基づいて、前記作用部を制御する、請求項１０に記載のプロセス装置。
【請求項１２】
前記測定制御部は、測定した粘弾性特性と所定の目標値との偏差に基づいて、前記作用部を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１３】
前記測定制御部は、
粘弾性特性として、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接のうち、少なくともいずれか２つを測定し、
測定される粘弾性特性に含まれる少なくとも２つの値で規定される座標が所定のしきい領域に含まれるか否かに基づいて、前記作用部を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１４】
前記測定制御部において測定された粘弾性特性を表示する表示出力部をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１５】
前記表示出力部は、粘弾性特性の時間的変化、測定される粘弾性特性に含まれる少なくとも２つの値により規定される座標、周波数領域における粘弾性特性、周波数領域における粘弾性特性の時間的変化のうち、１または２以上を表示する、請求項１４に記載のプロセス装置。
【請求項１６】
前記表示出力部は、前記作用部を制御するための指令情報を表示する、請求項１４または１５に記載のプロセス装置。
【請求項１７】
前記作用部は、前記被処理物を混合、混練、攪拌のうち少なくともいずれかにより前記被処理物の粘弾性特性を変化させる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１８】
前記作用部は、前記被処理物を加熱することにより前記被処理物の粘弾性特性を変化させる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項１９】
前記作用部は、前記被処理物を圧延することにより前記被処理物の粘弾性特性を変化させる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項２０】
前記被処理物は、前記作用部からの外的作用を受け、分子間の相互作用または／および化学的な結合状態が変化することで、粘弾性特性を変化させる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項２１】
前記被処理物は、紛体と液体とを含む混合物または複数の液体を含む混合物である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のプロセス装置。
【請求項２２】
前記被処理物は、穀物の紛体と水とを含む混合物である、請求項２１に記載のプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は被処理物が所望の粘弾性特性となるように、被処理物に外的作用を与えるプロセス装置に関し、特に被処理物の粘弾性特性を測定しながら処理を行なうプロセス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物質の物性を評価する指標の１つに粘弾性特性がある。粘弾性とは、与えられる応力に比例してひずみを生じる弾性、および与える応力を受けて粘性流動を生じる粘性を併せ持つ物性である。
【０００３】
このような粘弾性特性を測定する方法として、主として固体に用いられる動的粘弾性試験方法（ＤＭＡ：Dynamic Mechanical Analysis）や、主として流動体に用いられる回転式粘度測定装置（回転式レオメータ）が知られている。
【０００４】
たとえば、非特許文献１に開示されるように、動的粘弾性試験方法は、被処理物に周期的な応力を与え、そのときの被処理物の歪み応答を測定する方法である。また、回転式粘度測定装置は、平面形状をもつプレートと円錐形状をもつコーンとの間に被処理物を介在させ、コーンを駆動して被処理物へ所定の周期のずれ変位を与え、そのときにプレートで生じる応力を測定する装置である。
【０００５】
このような物質の粘弾性特性は、製造プロセスにおける品質管理上、非常に重要である。たとえば、原材料や半製品などの被処理物に攪拌などの外的作用を与えて所望の製品を得るようなプロセスにおいては、攪拌により被処理物の粘弾性特性が変化するため、その変化する粘弾性特性に応じて、停止タイミングや攪拌速度などを最適化することが望まれる。
【非特許文献１】「分析機器の手引き（第１２版）」，社団法人日本分析機器工業会，ｐｐ．１０５，平成１６年９月１日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の測定手段においては、粘弾性特性を測定するためのサンプルを必要とするために、製造中の被処理物からサンプルを抽出する必要があった。また、従来の測定手段では、特定の周期をもつ応力またはずれ変位を与えることで、その周期（周波数）における粘弾性特性を測定する。そのため、広い周波数領域にわたる粘弾性特性を得るためには、複数の周期に対して測定を繰返す必要があり、非常に時間および手間がかかるという問題があった。
【０００７】
そのため、プロセスにおいて、被処理物の粘弾性特性を連続的に測定し、その測定した粘弾性特性に応じてプロセスを最適化することは困難であり、粘弾性特性の測定は、プロセスの終了後などに限られていた。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、外的作用による被処理物の粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、被処理物に対して外的作用を与え、被処理物の粘弾性特性を変化させる作用部と、被処理物へ第１の音波を放射し、かつ、第１の音波が被処理物において反射または被処理物を透過して生じる第２の音波を受信するセンサ部と、センサ部において受信される第２の音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性を測定する測定制御部とを備え、測定制御部は、被処理物の粘弾性特性の測定結果に基づいて、作用部を制御する、プロセス装置である。
【００１０】
好ましくは、センサ部は、被処理物へ第１の音波を放射し、かつ、第１の音波が被処理物において反射されて生じる第２の音波を受信する、放射受信部を含み、プロセス装置は、第１の音波および第２の音波を伝搬させることで、放射受信部において第１の音波が放射された後、放射受信部において第２の音波が受信されるまでの間に遅延時間を生じさせる遅延部材をさらに備え、遅延部材は、センサ部と被処理物との間に配置され、第２の音波は、第１の音波が遅延部材と被処理物との境界において反射されて生じる。
【００１１】
また、好ましくは、センサ部は、被処理物へ第１の音波を放射し、かつ、第１の音波が被処理物において反射されて生じる第２の音波を受信する、放射受信部を含み、プロセス装置は、第１の音波および第２の音波を伝搬させることで、放射受信部において第１の音波が放射された後、放射受信部において第２の音波が受信されるまでの間に遅延時間を生じさせる遅延部材と、第１の音波を反射させる反射部材とをさらに備え、遅延部材は、センサ部と被処理物との間に配置され、反射部材は、センサ部と被処理物との境界と対向する面において、被処理物と密着し、第２の音波は、第１の音波が遅延部材と被処理物との境界において反射されて生じる音波と、第１の音波が被処理物と反射部材との境界において反射されて生じる音波とを含む。
【００１２】
また、好ましくは、センサ部は、被処理物へ第１の音波を放射する放射部と、第１の音波が被処理物を透過して生じる第２の音波を受信する受信部とを含む。
【００１３】
さらに好ましくは、被処理物は、作用部からの外的作用を受けて、センサ部との距離または／およびセンサ部と接する面積が変化し、第２の音波は、センサ部と被処理物との距離または／およびセンサ部と接する面積の変化に伴い、その強度が変動し、測定制御部は、センサ部から放射される複数の第１の音波にそれぞれ対応する複数の第２の音波のうち、その強度に基づいて、センサ部と被処理物との距離が最短または／およびセンサ部と接する面積が最大となる第２の音波を選択し、かつ、当該選択した第２の音波を粘弾性特性の測定に用いる。
【００１４】
好ましくは、測定制御部は、粘弾性特性として、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接のうち、少なくともいずれか１つを測定する。
【００１５】
好ましくは、測定制御部は、測定した粘弾性特性と１または２以上のしきい値との比較結果に基づいて、作用部を制御する。
【００１６】
また好ましくは、測定制御部は、測定した粘弾性特性の時間的変化率を算出し、当該時間的変化率と１または２以上のしきい値との比較結果に基づいて、作用部を制御する。
【００１７】
また好ましくは、測定制御部は、測定した粘弾性特性の時間的変化率を算出し、当該時間的変化率に基づいて所定のしきい値への到達時間を予測し、当該予測した到達時間に基づいて、作用部を制御する。
【００１８】
また好ましくは、センサ部は、複数の周波数成分を含む第１の音波を放射し、測定制御部は、第１の音波に含まれる複数の周波数成分毎に粘弾性特性を測定する。
【００１９】
さらに好ましくは、測定制御部は、被処理物における周波数成分毎の粘弾性特性に基づいて、作用部を制御する。
【００２０】
さらに好ましくは、測定制御部は、測定した粘弾性特性と所定の目標値との偏差に基づいて、作用部を制御する。
【００２１】
好ましくは、測定制御部は、粘弾性特性として、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接のうち、少なくともいずれか２つを測定し、測定される粘弾性特性に含まれる少なくとも２つの値で規定される座標が所定のしきい領域に含まれるか否かに基づいて、作用部を制御する。
【００２２】
好ましくは、測定制御部において測定された粘弾性特性を表示する表示出力部をさらに備える。
【００２３】
さらに好ましくは、表示出力部は、粘弾性特性の時間的変化、測定される粘弾性特性に含まれる少なくとも２つの値により規定される座標、周波数領域における粘弾性特性、周波数領域における粘弾性特性の時間的変化のうち、１または２以上を表示する。
【００２４】
さらに好ましくは、表示出力部は、作用部を制御するための指令情報を表示する。
好ましくは、作用部は、被処理物を混合、混練、攪拌のうち少なくともいずれかにより被処理物の粘弾性特性を変化させる。
【００２５】
また好ましくは、作用部は、被処理物を加熱することにより被処理物の粘弾性特性を変化させる。
【００２６】
また好ましくは、作用部は、被処理物を圧延することにより被処理物の粘弾性特性を変化させる。
【００２７】
好ましくは、被処理物は、作用部からの外的作用を受け、分子間の相互作用または／および化学的な結合状態が変化することで、粘弾性特性を変化させる。
【００２８】
好ましくは、被処理物は、紛体と液体とを含む混合物または複数の液体を含む混合物である。
【００２９】
さらに好ましくは、被処理物は、穀物の紛体と水とを含む混合物である。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、センサ部から被処理物へ第１の音波を放射し、かつ、被処理物により生じた第２の音波を受信することで、被処理物の粘弾性特性を測定する。そして、測定された粘弾性特性の測定結果に基づいて作用部を制御する。よって、被処理物の粘弾性特性が所望の値となるように作用部を制御できるので、外的作用による被処理物の粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１の概略構成図である。
【００３３】
図１を参照して、プロセス装置１０１は、測定制御部１と、センサ部３０と、遅延部材３２と、混練容器４０と、インペラ４２と、モータ４４と、駆動軸４６とからなる。そして、プロセス装置１０１は、インペラ４２を回転させることで、混練容器４０に投入された被処理物４８を混合作用や攪拌作用を与えて混練しながら、同時にセンサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射して、その入射音波により生じる反射音波に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、プロセス装置１０１は、被処理物４８の粘弾性特性が所望の値に到達すると、被処理物４８の混練を終了する。一例として、プロセス装置１０１は、被処理物４８として小麦、そば粉、米粉などの穀物の紛体と、水との混合物を受入れ、パン（小麦と水）、うどん（小麦と水）、そば（そば粉と水）、だんご（米粉と水）などの生地を製造する。以下では、主として、パン生地を製造する場合について詳細に説明する。
【００３４】
なお、本明細書において、粘弾性特性とは、貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接のうち少なくとも１つ以上で規定される物質の特性の総称である。ここで、貯蔵弾性率は、弾性を示す値であり、損失弾性率は、粘性を示す値であり、損失正接は、損失弾性率と貯蔵弾性率との比を示す値である。
【００３５】
混練容器４０は、その上部に開口部をもつボウル状の形状であり、その開口部から原材料である被処理物４８を受入れる。
【００３６】
インペラ４２は、その回転軸が水平方向となるように、混練容器４０の中央部に配置され、モータ４４からの駆動力を受けて回転する。そして、インペラ４２は、自身の回転により被処理物４８にせん断力を与え、被処理物４８を混練する。
【００３７】
駆動軸４６は、モータ４４により生じる駆動力をインペラ４２に伝達する。この発明の実施の形態１においては、駆動軸４６は、モータ４４の回転軸に対する回転運動を図示しないギアを介してインペラ４２の回転軸に対する回転運動に変換する。
【００３８】
モータ４４は、駆動軸４６と機械的に結合され、駆動軸４６を介して自身が発生する回転運動をインペラ４２に与える。そして、モータ４４は、測定制御部１からの運転指令に応じて、運転または停止する。
【００３９】
測定制御部１は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、測定制御部１は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、モータ４４へ与える運転指令を制御する。
【００４０】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部１からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、混練容器４０の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部１へ出力する。なお、センサ部３０が放射する入射音波は、被処理物４８において振動を生じさせる音波であり、超音波が好ましい。
【００４１】
遅延部材３２は、その一方面が混練容器４０の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【００４２】
図２は、測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な概略構成図である。
【００４３】
図２を参照して、測定制御部１は、たとえば、コンピュータなどで構成され、入力部１８と、時間データメモリ部１２と、記憶部１４と、演算部１０と、表示出力部１６とからなる。
【００４４】
入力部１８は、ユーザなどからの外部指令を受け、その外部指令を演算部１０へ出力する。一例として、入力部１８は、操作ボタン、キーボード、マウス、タッチパネルなどからなる。
【００４５】
時間データメモリ部１２は、センサ部３０で受信される反射音波の時間波形データを所定の周期で格納する。なお、時間データメモリ部１２は、演算部１０からの要求に応じて、時間波形データを格納する周期を変更する。
【００４６】
記憶部１４は、演算部１０を介して取得された基準値を格納し、演算部１０からの要求に応じて、その格納する基準値を読出す。そして、記憶部１４は、演算部１０で測定される粘弾性特性を順次格納する。
【００４７】
演算部１０は、入力部１８を介して、外部からプロセス開始指令を受けると、センサ部３０へ放射指令を与え、被処理物４８へ入射音波を放射させる。そして、演算部１０は、時間データメモリ部１２に格納される反射音波の時間波形データを読出し、一例として、フーリエ処理（ＦＦＴ処理：Fast Fourier Transform；以下、ＦＦＴ処理と称す）のような周波数解析処理を行ない、各周波数における振幅値および位相を取得する。続いて、演算部１０は、記憶部１４に格納されている基準値を読出し、その基準値と取得した反射音波の各周波数における振幅値および位相とを比較することで、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、演算部１０は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性を表示出力部１６または／および記憶部１４へ出力する。したがって、センサ部３０から１回の入射音波の放射により、演算部１０は、その放射音波に含まれる周波数帯域の各周波数における被処理物４８の粘弾性特性を測定できる。
【００４８】
また、演算部１０は、測定した被処理物４８の粘弾性特性と１または２以上のしきい値を比較し、その比較結果に基づいて、モータ４４へ出力する運転指令を変更する。この発明の実施の形態１においては、演算部１０は、測定した被処理物４８の粘弾性特性が一のしきい値を超過するか否かに応じて、モータ４４を運転または停止する。すなわち、演算部１０は、測定した被処理物４８の粘弾性特性が所定のしきい値を超過するまでは、モータ４４を運転しインペラ４２を回転させ、所定のしきい値を超過した後には、モータ４４を停止させる。
【００４９】
また、演算部１０は、入力部１８を介して、外部から基準値取得指令を受けると、センサ部３０へ放射指令を与え、基準となる被処理物へ入射音波を放射させる。そして、演算部１０は、時間データメモリ部１２に格納される反射音波の時間波形データを読出し、ＦＦＴ処理を行ない、各周波数における振幅値および位相を取得する。続いて、演算部１０は、取得した各周波数における振幅値および位相を基準値として記憶部１４に格納する。
【００５０】
表示出力部１６は、演算部１０において測定される被処理物４８の粘弾性特性、演算部１０から出力される各指令情報、モータ４４の運転状態などを表示または／およびそのデータを外部へ出力する。表示出力部１６が表示を行なう場合には、一例として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの表示装置からなる。また、表示出力部１６がデータを外部へ出力を行なう場合には、一例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ−２３２Ｃ（Recommended Standard 232 version C）、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ１２８４（パラレルポート）などの規格に対応するインターフェイスなどからなる。
【００５１】
一方、センサ部３０は、送信制御回路２２と、送信回路２４と、方向整合器２５と、トランスデューサ２０と、受信回路２６と、信号処理回路２８とからなる。
【００５２】
送信制御回路２２は、測定制御部１からの放射指令を受けると、放射する入射音波を生成するための生成信号を送信回路２４へ出力する。たとえば、送信制御回路２２は、パルス状の入射音波を生成するためのパルス信号や、特定の周波数成分を含む入射音波を生成するための正弦波信号などを出力する。また、送信制御回路２２は、生成信号の出力タイミングを通知するトリガ信号を受信回路２６へ出力する。
【００５３】
送信回路２４は、送信制御回路２２から受ける生成信号に応じた電気信号を方向整合器２５へ出力する。
【００５４】
方向整合器２５は、送信回路２４、トランスデューサ２０および受信回路２６とそれぞれ接続され、送信回路２４から出力された電気信号をトランスデューサ２０へ伝送し、かつ、トランスデューサ２０から受けた電気信号を受信回路２６へ出力する。すなわち、方向整合器２５は、送信回路２４から出力された電気信号が受信回路２６へ出力されないように信号の伝送方向を制限する。
【００５５】
トランスデューサ２０は、方向整合器２５を介して送信回路２４および受信回路２６と接続され、方向整合器２５を介して送信回路２４から受けた電気信号を音波に変換して被処理物４８へ放射し、かつ、被処理物４８から受けた音波を電気信号に変換して方向整合器２５を介して受信回路２６へ出力する。一例として、トランスデューサ２０は、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電素子などからなる。
【００５６】
受信回路２６は、方向整合器２５から受ける電気信号を受け、所定の増幅をした後に信号処理回路２８へ出力する。また、受信回路２６は、送信制御回路２２からトリガ信号を受信すると、トランスデューサ２０から出力される電気信号の受信を開始する。
【００５７】
信号処理回路２８は、受信回路２６から電気信号を受け、アナログ・デジタル処理などを行ない、トランスデューサ２０で受信される音波の瞬間的な振幅値を順次出力する。
【００５８】
遅延部材３２は、センサ部３０のトランスデューサ２０と密着するように配置され、センサ部３０から放射された入射音波を低損失で伝搬させ、かつ、入射音波と逆方向に進行する反射音波を低損失で伝搬させる。そのため、遅延部材３２は、センサ部３０から放射された入射音波および被処理物４８において生じる反射音波を減衰させることなく伝搬させる。その結果、センサ部３０が入射音波を放射するタイミングに対して、反射音波がセンサ部３０に到達するタイミングが遅延する。したがって、送信回路２４が入射音波を生成する期間、すなわち、受信回路２６が受信を中断する期間と受信回路２６が反射音波の電気信号を受信する期間との重複を回避して、測定誤差を抑制できる。
【００５９】
（表面反射法）
この発明の実施の形態１においては、入射音波を被処理物４８へ放射し、その入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波に基づいて粘弾性特性を測定する、表面反射法を用いる。
【００６０】
図３は、表面反射法を説明するための図である。
図３（ａ）は、基準値を取得する場合である。
【００６１】
図３（ｂ）は、被処理物４８の粘弾性特性を取得する場合である。
まず、センサ部３０から放射される入射音波の伝搬特性を表すため、遅延部材３２および被処理物４８の音響インピーダンスを導入する。
【００６２】
図３（ａ）を参照して、測定制御部１は、基準値を取得する場合において、被処理物４８が存在しない状態、すなわち、空気中を測定基準として、センサ部３０から入射音波を放射させる。
【００６３】
ここで、入射音波および反射音波の周波数をｆとすると、周波数ｆに依存する遅延部材３２の音響インピーダンスはＺ１（ｆ）と表すことができる。また、空気中の音響インピーダンスはＺ０（ｆ）と表すことができる。但し、音響インピーダンスＺ０（ｆ）およびＺ１（ｆ）は、いずれも複素数である。さらに、遅延部材３２と空気中との境界における入射音波の反射率Ｒ０１（ｆ）は、式（１）で表すことができる。
【００６４】
反射率Ｒ０１（ｆ）＝（Ｚ０（ｆ）−Ｚ１（ｆ））／（Ｚ０（ｆ）＋Ｚ１（ｆ））・・・（１）
ここで、空気中の音響インピーダンスＺ０（ｆ）は、遅延部材３２および被処理物４８に比較して十分小さいため、周波数ｆに関わらず０＜Ｚ０（ｆ）≪Ｚ１（ｆ）とみなすことができるため、反射率Ｒ０１（ｆ）＝−１となる。すなわち、遅延部材３２と空気中との境界において、入射音波は全反射するとみなすことができる。
【００６５】
さらに、センサ部３０に入射する反射音波をＡ０（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ０（ｆ））と表す。但し、ｉは虚数単位であり、Ａ０（ｆ）は各周波数における振幅値（実数値）であり、θ０（ｆ）は各周波数における位相（０≦θ０（ｆ）＜∞）である。すると、遅延部材３２と空気中との境界において入射音波は全反射するので、センサ部３０から遅延部材３２を介して被処理物４８へ放射される入射音波は、式（２）で表される。
【００６６】
Ａ０（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ０（ｆ））×Ｒ０１（ｆ）＝−Ａ０（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ０（ｆ））・・・（２）
すなわち、測定制御部１は、式（２）で表される入射音波が被処理物４８へ照射されるとみなし、式（２）を構成するＡ０（ｆ）およびθ０（ｆ）を基準値として格納する。
【００６７】
一方、図３（ｂ）を参照して、被処理物４８の粘弾性特性を測定する場合には、被処理物４８と遅延部材３２とを密着させ、センサ部３０から図３（ａ）の場合と同一の入射音波を放射する。そして、遅延部材３２と被処理物４８との境界において反射される反射音波を格納した前記の基準値と比較することで、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。
【００６８】
被処理物４８の音響インピーダンスをＺ２（ｆ）とすると、遅延部材３２と被処理物４８との境界における入射音波の反射率Ｒ１２（ｆ）は、式（３）で表すことができる。但し、音響インピーダンスＺ２（ｆ）は、複素数である。
【００６９】
反射率Ｒ１２（ｆ）＝（Ｚ２（ｆ）−Ｚ１（ｆ））／（Ｚ２（ｆ）＋Ｚ１（ｆ））・・・（３）
さらに、式（３）を変形すると、式（４）が導出される。
【００７０】
Ｚ２（ｆ）＝Ｚ１（ｆ）×（１＋Ｒ１２（ｆ））／（１−Ｒ１２（ｆ））・・・（４）
ここで、センサ部３０に入射する反射音波をＡ（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ（ｆ））と表す。但し、ｉは虚数単位であり、Ａ（ｆ）は各周波数における振幅値（実数値）であり、θは各周波数における位相（０≦θ０＜∞）である。すると、式（２）で示される基準値を用いて、式（５）が成立する。
【００７１】
Ａ（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ（ｆ））＝−Ａ０（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ０（ｆ））×Ｒ１２（ｆ）・・・（５）
さらに、式（５）を変形して、式（６）が導出される。
【００７２】
Ｒ１２（ｆ）＝−Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ）×ｅｘｐ（ｉ（θ（ｆ）−θ０（ｆ））・・・（６）
式（６）を式（４）に代入すると、式（７）が導出される。
【００７３】
Ｚ２（ｆ）＝Ｚ１（ｆ）×（１−Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ）×ｅｘｐ（ｉ（θ（ｆ）−θ０（ｆ）））／（１＋Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ）×ｅｘｐ（ｉ（θ（ｆ）−θ０（ｆ）））・・・（７）
ここで、被処理物４８の貯蔵弾性率Ｌ’（ｆ）および損失弾性率Ｌ”（ｆ）は、被処理物４８の音響インピーダンスＺ２（ｆ）および密度ρ２との間に式（８）で示す関係が成立する。
【００７４】
Ｌ’＋ｉＬ”（ｆ）＝Ｚ２（ｆ）２／ρ２・・・（８）
（７）式を（８）式に代入し、実数成分と虚数成分とを分離することにより、貯蔵弾性率Ｌ’（ｆ）、損失弾性率Ｌ”（ｆ）および損失正接ｔａｎδ（ｆ）は、それぞれ（９）式、（１０）式および（１１）式となる。
【００７５】
Ｌ’（ｆ）＝Ｒｅ［Ｚ２（ｆ）２／ρ２］＝（Ｚ１（ｆ）２／ρ２）×｛（１−（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２）２−４（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２×ｓｉｎ２（θ（ｆ）−θ０（ｆ））｝／｛１＋２（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））ｃｏｓ（θ（ｆ）−θ０（ｆ））＋（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２｝２・・・（９）
Ｌ”（ｆ）＝Ｉｍ［Ｚ２（ｆ）２／ρ２］＝Ｚ１（ｆ）２／ρ２）×｛４（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））×（１−（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２）ｓｉｎ（θ（ｆ）−θ０（ｆ））｝／｛１＋２（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））ｃｏｓ（θ（ｆ）−θ０（ｆ））＋（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２｝２
・・・（１０）
ｔａｎδ（ｆ）＝Ｌ”／Ｌ’＝｛４×（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））×（１−（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２）×ｓｉｎ（θ（ｆ）−θ０（ｆ））｝／｛（１−（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２）２−４×（Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ））２×ｓｉｎ２（θ（ｆ）−θ０（ｆ））｝・・・（１１）
（９）〜（１１）式に示されるように、貯蔵弾性率Ｌ’（ｆ）、損失弾性率Ｌ”（ｆ）および損失正接ｔａｎδ（ｆ）は、いずれもＡ０（ｆ），θ０（ｆ）を基準値とする｛Ａ（ｆ）／Ａ０（ｆ）｝，｛θ（ｆ）−θ０（ｆ）｝で定義される。すなわち、被処理物４８の反射音波を予め格納した基準値と比較することで、被処理物４８の粘弾性特性を測定できる。また、上述したように、被処理物４８の粘弾性特性は、周波数に依存するので、プロセス装置１０１は、周波数成分毎に貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を測定することができる。
【００７６】
（測定制御部における制御）
この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１が被処理物４８として小麦粉と水との混合物を用いてパン生地を製造する場合における、粘弾性特性の時間変化について説明する。なお、粘弾性特性として、貯蔵弾性率（弾性）について着目する。
【００７７】
小麦粉には、グルテンと呼ばれるたんぱく質が含まれており、このグルテンが互いに架橋結合して、長い鎖状分子を形成することで貯蔵弾性率を増加させる。この際、グルテンは、インペラ４２からの混合作用および混練作用を受けることで、その架橋結合が生じる度合を増す。そのため、インペラ４２により小麦粉と水との混合物である被処理物４８を混練すると、被処理物４８の貯蔵弾性率が増加する。その後、被処理物４８をさらに混練すると、逆に架橋結合の切断が生じる。そのため、被処理物４８の貯蔵弾性率は減少に転じる。すなわち、インペラ４２により混練することで、小麦粉と水との混合物である被処理物４８は、その貯蔵弾性率を所定の極大値まで単調に増加させた後、その貯蔵弾性率を減少させる。
【００７８】
図４は、小麦粉と水との混合物である被処理物４８に対する貯蔵弾性率（弾性）の時間変化の一例である。なお、インペラ４２の回転速度は一定であり、貯蔵弾性率は、２．５ＭＨｚにおける値である。
【００７９】
図４を参照して、被処理物４８の貯蔵弾性率は、極大点に到達するまでの時間において単調に増加する。そして、極大点に到達すると、被処理物４８の貯蔵弾性率は、減少に転じる。
【００８０】
一般に、焼き上げ後の食感および風味を最も良くするのは、パン生地をその貯蔵弾性率が図４に示す極大点付近まで混練した場合であると言われている。そこで、この発明の実施の形態１に従う測定制御部１は、粘弾性特性のうち貯蔵弾性率を測定し、原材料を投入した後、その測定した貯蔵弾性率が所定のしきい値に到達するまでインペラ４２により混練を行なう。そして、測定制御部１は、貯蔵弾性率が所定のしきい値に到達すると、インペラ４２による混練を停止する。
【００８１】
また、表示出力部１６は、図４に示す貯蔵弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ４４に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【００８２】
なお、上述の特性は、同様のタンパク質を含む穀物にも見られ、同様の制御方法は、パン生地以外にもうどん、そばおよびだんご生地などの製造において適用できる。
【００８３】
（フローチャート）
図５は、測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部１は、後述する基準値取得の処理に従い、予め基準値を記憶部１４に格納しているとする。
【００８４】
図２および図５を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ１００）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【００８５】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ１００）。
【００８６】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に運転指令を与える（ステップＳ１０２）。すると、モータ４４の運転に応じて、インペラ４２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ１０４）。
【００８７】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ１０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ１０８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率を測定する（ステップＳ１１０）。
【００８８】
そして、演算部１０は、測定した貯蔵弾性率が予め設定されるしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ１１２）。なお、上述したように、パン生地を製造する場合には、演算部１０は、貯蔵弾性率のうち貯蔵弾性率を所定のしきい値と比較する。
【００８９】
貯蔵弾性率がしきい値を超過していない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ１０４）。以下、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１２を繰返す。
【００９０】
貯蔵弾性率がしきい値を超過している場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に停止指令を与える（ステップＳ１１４）。すると、モータ４４の停止に応じて、インペラ４２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【００９１】
なお、上述したように、複数の周波数成分を含む入射音波が放射される場合においては、その複数の周波数成分毎の粘弾性特性を測定できるが、特定の単一周波数からなる入射音波を放射し、当該単一周波数における粘弾性特性のみを測定するようにしてもよい。パン生地の製造においては、一例として、入射音波として２．５ＭＨｚの単一周波数の正弦波を用いてもよい。
【００９２】
図６は、測定制御部１における基準値取得のフローチャートである。
図２および図６を参照して、演算部１０は、入力部１８を介して基準取得指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ１５０）。一方、ユーザは、混練容器４０が空の状態、すなわち遅延部材３２が被処理物４８および他の部材に接しておらず、空気にのみ接する状態にした後、基準取得指令を与える。
【００９３】
基準取得指令を受けていない場合（ステップＳ１５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、基準取得指令を受けるまで待つ（ステップＳ１５０）。基準取得指令を受けた場合（ステップＳ１５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ１５２）。
【００９４】
続いて、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ１５４）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の各周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ１５６）。さらに、演算部１０は、取得した反射音波の各周波数における振幅値および位相を基準値として記憶部１４へ格納する（ステップＳ１５８）。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【００９５】
なお、図５に示す処理において、図６に示す基準値を取得する処理を測定毎に行なうようにしてもよい。また、複数の基準値を予め記憶部１４へ格納しておき、測定毎に、ユーザがいずれの基準値を採用するかを設定できる構成としてもよい。
【００９６】
さらに、センサ部３０および遅延部材３２と同一の特性を有する、基準値取得用のセンサ部および遅延部材を空気にのみ接するように配置し、センサ部３０と同一の入射音波を追加のセンサ部から放射し、センサ部３０および基準値取得用のセンサ部のそれぞれにおいて受信される反射音波を比較するようにしてもよい。すなわち、基準値取得用のセンサ部において受信される反射音波が基準値となるため、予め基準値を取得しておく必要がなく、かつ、測定時点における基準値が取得できるため、温度変動などの外乱に対して、より測定精度を高めることができる。
【００９７】
（変形例１）
上述したこの発明の実施の形態１においては、測定した貯蔵弾性率と所定のしきい値との比較結果に基づいて、混練の開始および終了を制御する構成について説明したが、貯蔵弾性率の極大点を検出して混練の開始および終了を制御してもよい。
【００９８】
図７は、図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例１に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【００９９】
図７を参照して、測定制御部１は、プロセス開始指令を受け、モータ４４に運転指令を与えて混練を開始すると、それに伴い、連続的または所定の時間間隔毎に被処理物４８の粘弾性特性の測定を繰返す。そして、測定制御部１は、その測定した粘弾性特性の時間的変化率、すなわち一定時間内の変化量を算出し、その算出した粘弾性特性の時間的変化率が正値であるか負値であるかを判断する。さらに、測定制御部１は、粘弾性特性の時間的変化率が正値から負値に変化したタイミング、すなわち、粘弾性特性の極大点を検出する。粘弾性特性の極大点を検出すると、測定制御部１は、モータ４４に停止指令を与えて混練を停止する。
【０１００】
また、表示出力部１６は、図７に示す貯蔵弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ４４に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０１０１】
上述のように、測定制御部１は、被処理物４８に対する混練を開始した後、粘弾性特性が極大点をとるまで混練を継続する。
【０１０２】
図８は、この発明の実施の形態１の変形例１に従う測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部１は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０１０３】
図２および図８を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ２００）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０１０４】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ２００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ２００）。
【０１０５】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ２００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、記憶部１４に格納される前回測定値に初期値を入力し（ステップＳ２０２）、モータ４４に運転指令を与える（ステップＳ２０４）。すると、モータ４４の運転に応じて、インペラ４２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ２０６）。
【０１０６】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ２０８）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ２１０）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率を測定する（ステップＳ２１２）。
【０１０７】
そして、演算部１０は、測定した貯蔵弾性率を記憶部１４に格納される今回測定値に入力（ステップＳ２１４）し、前回測定値と今回測定値との差分を算出する（ステップＳ２１６）。そして、演算部１０は、算出した前回測定値と今回測定値との差分が負値であるか否かを判断する（ステップＳ２１８）。
【０１０８】
算出した前回測定値と今回測定値との差分が負値でない場合（ステップＳ２１８においてＮＯの場合）には、演算部１０は、記憶部１４に格納される今回測定値を前回測定値に更新（ステップＳ２２０）した後、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ２０６）。以下、ステップＳ２０８〜ステップＳ２１８を繰返す。
【０１０９】
算出した前回測定値と今回測定値との差分が負値である場合（ステップＳ２１８においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に停止指令を与える（ステップＳ２２２）。すると、モータ４４の停止に応じて、インペラ４２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０１１０】
このように、測定制御部１は、貯蔵弾性率の極大点を検出して、インペラ４２による混練を終了することで、最適な状態に混練された被処理物４８を得ることができる。
【０１１１】
（変形例２）
上述したこの発明の実施の形態１の変形例２においては、測定した貯蔵弾性率の極大点、すなわち貯蔵弾性率の時間的変化率の符号が反転する点を検出して混練を停止する構成について説明したが、貯蔵弾性率の時間的変化率の値に基づいて、混練の開始および終了を制御してもよい。
【０１１２】
図９は、図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例２に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【０１１３】
図９を参照して、測定制御部１は、プロセス開始指令を受け、モータ４４に運転指令を与えて混練を開始すると、それに伴い、連続的または所定の時間間隔毎に被処理物４８の粘弾性特性の測定を繰返す。そして、測定制御部１は、その測定した粘弾性特性の時間的変化率、すなわち一定時間内の変化量を算出し、その算出した粘弾性特性の時間的変化率が所定のしきい範囲（α１〜α２）であるか否を判断する。さらに、測定制御部１は、粘弾性特性の時間的変化率が所定のしきい範囲を逸脱した時点を検出し、その逸脱した時点においてモータ４４に停止指令を与えて混練を停止する。
【０１１４】
また、表示出力部１６は、図９に示す貯蔵弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ４４に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０１１５】
上述のように、測定制御部１は、被処理物４８に対する混練を開始した後、粘弾性特性の時間的変化率が所定のしきい範囲に存在する間だけ混練を継続する。
【０１１６】
図１０は、この発明の実施の形態１の変形例２に従う測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部１は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０１１７】
図２および図１０を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ２５０）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０１１８】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ２５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ２５０）。
【０１１９】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ２５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、記憶部１４に格納される前回測定値に初期値を入力し（ステップＳ２５２）、モータ４４に運転指令を与える（ステップＳ２５４）。すると、モータ４４の運転に応じて、インペラ４２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ２５６）。
【０１２０】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ２５８）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ２６０）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率を測定する（ステップＳ２６２）。
【０１２１】
そして、演算部１０は、測定した貯蔵弾性率を記憶部１４に格納される今回測定値に入力（ステップＳ２６４）し、前回測定値と今回測定値との差分を算出する（ステップＳ２６６）。そして、演算部１０は、算出した前回測定値と今回測定値との差分が所定のしきい範囲内に存在するか否かを判断する（ステップＳ２６８）。
【０１２２】
算出した前回測定値と今回測定値との差分が所定のしきい範囲内に存在しない場合（ステップＳ２６８においてＮＯの場合）には、演算部１０は、記憶部１４に格納される今回測定値を前回測定値に入力（ステップＳ２７０）した後、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ２５６）。以下、ステップＳ２５８〜ステップＳ２６８を繰返す。
【０１２３】
算出した前回測定値と今回測定値との差分が所定のしきい範囲内に存在しない場合（ステップＳ２６８においてＮＯの場合）には、演算部１０は、モータ４４に停止指令を与える（ステップＳ２７２）。すると、モータ４４の停止に応じて、インペラ４２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０１２４】
このように、貯蔵弾性率の時間的変化率が所定の範囲外になると、インペラ４２による混練を終了させるので、最適な状態に混練された被処理物４８を得ることができる。
【０１２５】
（変形例３）
上述したこの発明の実施の形態１の変形例１および変形例２においては、測定した貯蔵弾性率の時間的変化率がしきい値またはしきい範囲外となった後に混練を停止する構成について説明したが、貯蔵弾性率の時間的変化率から予め混練停止タイミングを予測して制御してもよい。
【０１２６】
図１１は、図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例３に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【０１２７】
図１１を参照して、測定制御部１は、プロセス開始指令を受け、モータ４４に運転指令を与えて混練を開始すると、それに伴い、連続的または所定の時間間隔毎に被処理物４８の粘弾性特性を測定する。所定の期間だけ粘弾性特性の測定を行なった後、測定制御部１は、測定した複数の粘弾性特性の測定値から補間式を導出する。さらに、測定制御部１は、導出した補間式から粘弾性特性の将来的な予測値を算出し、粘弾性特定がしきい値に到達する時間を予測する。そして、測定制御部１は、予測した到達時間になるまでモータ４４を運転し、それ以降は、モータ４４に停止指令を与えて混練を停止する。
【０１２８】
また、表示出力部１６は、図１１に示す貯蔵弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ４４に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０１２９】
上述のように、測定制御部１は、被処理物４８に対する混練を開始した後、所定の期間だけ粘弾性特性を測定して将来的な粘弾性特性の変化を予測し、その予測した粘弾性特性に基づいて、混練を停止すべきタイミングを予め取得する。
【０１３０】
なお、測定した粘弾性特性から将来的な変化を予測する補間式としては、一例として、線形近似、多項式近似、指数近似、対数近似、累乗近似および移動平均近似などがある。
【０１３１】
図１２は、この発明の実施の形態１の変形例３に従う測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部１は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０１３２】
図２および図１２を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ３００）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０１３３】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ３００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ３００）。
【０１３４】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ３００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に運転指令を与える（ステップＳ３０２）。すると、モータ４４の運転に応じて、インペラ４２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ３０４）。
【０１３５】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ３０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ３０８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率を測定（ステップＳ３１０）し、その測定した貯蔵弾性率を記憶部１４に格納する（ステップＳ３１２）。
【０１３６】
続いて、演算部１０は、プロセス開始から所定の測定期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３１４）。
【０１３７】
プロセス開始から所定の測定期間が経過していない場合（ステップＳ３１４においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ３０４）。以下、ステップＳ３０６〜ステップＳ３１４を繰返す。
【０１３８】
プロセス開始から所定の測定期間が経過している場合（ステップＳ３１４においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、記憶部１４から格納した複数の貯蔵弾性率を読出し、読出した貯蔵弾性率との相間値が高くなるように補間式を決定する（ステップＳ３１６）。そして、演算部１０は、決定した補間式により規定される貯蔵弾性率が所定のしきい値に到達する時間を予測する（ステップＳ３１８）。
【０１３９】
その後、演算部１０は、プロセス開始から予測した到達時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３２０）。プロセス開始から予測した到達時間が経過していない場合（ステップＳ３２０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始から予測した到達時間が経過するまで待つ（ステップＳ３２０）。プロセス開始から予測した到達時間が経過している場合（ステップＳ３２０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に停止指令を与える（ステップＳ３２２）。すると、モータ４４の停止に応じて、インペラ４２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０１４０】
このように、貯蔵弾性率の時間的変化率から、予め終了時間を予測して、インペラ４２による混練を終了させるので、最適な状態に混練された被処理物４８を得ることができる。
【０１４１】
（変形例４）
上述したこの発明の実施の形態１においては、被処理物がいわゆる縦方向に攪拌されるプロセス装置について説明したが、このようなプロセス装置において被処理物の粘性が高くなると、被処理物は一体化して混練容器内を回転移動する。そのため、一体化した被処理物の場合には、混練容器の側面に配置されたセンサ部から放射された入射音波が必ずしも被処理物に入射するとは限らない。そこで、センサ部に入射する反射音波のうち、被処理物で反射されたものを選択的に処理することが望ましい。
【０１４２】
図１３は、図１に示す混練容器４０における被処理物４８の位置と反射音波との関係を示す図である。
【０１４３】
図１３（ａ）は、被処理物４８とセンサ部３０との位置関係である。
図１３（ｂ）は、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形である。
【０１４４】
図１３（ａ）を参照して、インペラ４２の回転に伴い、被処理物４８は、混練容器４０内を回転移動する。そのため、一回転中の所定の期間において、被処理物４８は遅延部材３２と密着することができる。具体的には、状態ＳＴ１０においては、被処理物４８は、遅延部材３２と密着することができず、その結果、センサ部３０から放射された入射音波は、遅延部材３２と空気中との境界で反射する。一方、状態ＳＴ１２においては、被処理物４８は、インペラ４２の回転力により圧力を受け、遅延部材３２と密着する。その結果、センサ部３０から放射された入射音波は、遅延部材３２と被処理物４８との境界で反射する。また、状態ＳＴ１４においては、被処理物４８は、遅延部材３２の一部と密着するだけで、遅延部材３２の全面と密着することはできない。そのため、センサ部３０から放射された入射音波の一部は、被処理物４８との境界で反射され、残りの入射音波は、空気中との境界で反射される。なお、センサ部３０が混練容器４０の底部に配置される場合には、被処理物４８の自重により遅延部材３２と密着するが、そのような場合においても、被処理物４８が底部に移動した場合においてのみ遅延部材３２と密着できる。
【０１４５】
ところで、空気中の音響インピーダンスは、被処理物４８に比較して十分小さいため、入射音波が遅延部材３２と被処理物４８との境界で反射する割合に比較して、入射音波が遅延部材３２と空気中との境界で反射する割合は高い。
【０１４６】
図１３（ｂ）を参照して、センサ部３０から見ると、遅延部材３２と空気中との境界で反射される反射音波の受信強度は、遅延部材３２と被処理物４８との境界で反射される反射音波の受信強度より高い。
【０１４７】
そのため、時間経過に伴いセンサ部３０で受信される複数の反射音波のうち、遅延部材３２と被処理物４８との間で反射されたものを選択的に抽出することで、被処理物４８の正確な粘弾性特性を測定できる。すなわち、図１３（ｂ）において、状態ＳＴ１０、ＳＴ１２およびＳＴ１４のそれぞれにおける受信波形のうち、そのピーク振幅値が最も低い受信波形を抽出することを意味する。
【０１４８】
具体的には、測定制御部１は、所定の時間波形をもつ入射音波を所定の時間間隔で放射する。そして、測定制御部１は、入射音波の放射タイミングと同期して、各入射音波に対応する反射音波の最大強度を検出する。すなわち、測定制御部１は、図１３（ｂ）におけるピーク振幅値Ａ１，Ａ２，Ａ３をそれぞれ検出する。そして、測定制御部１は、検出したピーク振幅値のうち、その値が最も小さい時間間隔を特定し、その区間における受信音波の時間波形データを用いて、粘弾性特性を測定する。
【０１４９】
なお、インペラ４２の回転周期（インペラ４２が１回転するのに要する時間）に比較して、入射音波の放射時間が極めて短い場合には、センサ部３０は、インペラ４２が１回転する期間において、多数の反射音波を受信できる。したがって、１回転毎に受信したそれぞれの反射音波に対して、ピーク振幅値を検出し、その中から最小のピーク振幅値および対応する区間を特定することができる。一方、インペラ４２の回転周期に比較して、入射音波の放射時間が比較的長い場合には、インペラ４２が複数回転する毎に最小のピーク振幅を特定してもよい。
【０１５０】
図１４は、この発明の実施の形態１の変形例４に従う測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部１は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０１５１】
図２および図１４を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ３５０）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０１５２】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ３５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ３５０）。
【０１５３】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ３５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に運転指令を与える（ステップＳ３５２）。すると、モータ４４の運転に応じて、インペラ４２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ３５４）。
【０１５４】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が所定の期間に受信した反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ３５６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データの中からピーク振幅値を取得し（ステップＳ３５８）、その取得したピーク振幅値とその期間を指定するためのデータとを対応付けて記憶部１４に格納する（ステップＳ３６０）。
【０１５５】
そして、演算部１０は、所定の数のピーク振幅値を取得したか否かを判断する（ステップＳ３６２）。所定の数のピーク振幅値を取得していない場合（ステップＳ３６２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ３５４）。以下、ステップＳ３５６〜ステップＳ３６２を繰返す。
【０１５６】
一方、所定の数のピーク振幅値を取得している場合（ステップＳ３６２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、記憶部１４に格納したピーク振幅値のうち、最小のものを抽出し、その抽出したピーク振幅値に対応する期間を特定する（ステップＳ３６４）。そして、演算部１０は、その特定した期間における反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ３６６）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率を測定し（ステップＳ３６８）、その測定した貯蔵弾性率を記憶部１４に格納する（ステップＳ３７０）。
【０１５７】
続いて、演算部１０は、測定した貯蔵弾性率がしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ３７２）。貯蔵弾性率がしきい値を超過していない場合（ステップＳ３７２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ３５４）。以下、ステップＳ３５６〜ステップＳ３７２を繰返す。
【０１５８】
粘弾性特性がしきい値を超過している場合（ステップＳ３７２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ４４に停止指令を与える（ステップＳ３７４）。すると、モータ４４の停止に応じて、インペラ４２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０１５９】
このように、センサ部３０において受信された複数の反射音波のうち、被処理物において反射された反射音波だけを選択的に抽出するので、より高い精度で貯蔵弾性率を測定できる。
【０１６０】
なお、上述のこの発明の実施の形態１における説明においては、粘弾性特性の一例として、貯蔵弾性率を測定する構成について例示したが、損失弾性率および損失正接を測定する構成についても同様に適用できることは言うまでもない。
【０１６１】
この発明の実施の形態１によれば、センサ部は、混練容器の内面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性の１つである貯蔵弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいてインペラの運転または停止を制御する。そのため、インペラの運転に伴う混練作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。よって、たとえば、パン生地などのように、混練作用を受けて粘弾性特性が増加から減少に転じる極大点を有する被処理物などに対しても、その粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１６２】
また、この発明の実施の形態１によれば、測定制御部は、測定した粘弾性特性が予め定められてしきい値を超過すると、インペラを停止させるので、被処理物の粘弾性特性をしきい値以上とすることができる。
【０１６３】
また、この発明の実施の形態１によれば、測定した粘弾性特性の時間的変化率の符号に基づいてインペラを停止させるので、極大点などの変極点を有する被処理物に対して、その粘弾性特性を変極点における値とすることができる。よって、パン生地などのように、極大点が最良のタイミングであるような被処理物に対して、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１６４】
また、この発明の実施の形態１によれば、測定した粘弾性特性の時間的変化率が予め定められたしきい範囲内であるか否かに基づいてインペラを停止させる。よって、外的作用に対する粘弾性特性の変化率が大幅に低下する前に処理を終了させることができるため、より効率的な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１６５】
また、この発明の実施の形態１によれば、過去に測定された粘弾性特性を用いて、将来的な粘弾性特性の変化を予測して、その予測した粘弾性特性に基づいてインペラを停止させる。よって、パン生地などのように、極大点が最良のタイミングであるような被処理物に対して、インペラの停止タイミングが極大点に遅れることがないように、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１６６】
また、この発明の実施の形態１によれば、インペラの回転に伴い被処理物が混練容器内を移動するような場合においても、センサ部で受信される反射音波の強度に応じて、最も正確な位置における反射音波を選択的に抽出して粘弾性特性を測定するので、測定誤差を抑制して、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１６７】
［実施の形態２］
上述のこの発明の実施の形態１においては、被処理物を混練することで粘弾性特性を変化させる構成について説明した。一方、この発明の実施の形態２においては、被処理物を圧延することで粘弾性特性を変化させる構成について説明する。
【０１６８】
図１５は、この発明の実施の形態２に従うプロセス装置１０２の概略構成図である。
図１５を参照して、プロセス装置１０２は、測定制御部２と、回転台９４と、ローラ９６と、モータ９８および１１０と、センサ部３０と、遅延部材３２とからなる。そして、プロセス装置１０２は、回転台９４上に配置された被処理物４８を回転台９４の回転およびローラ９６の回転により圧延することで、その粘弾性特性を変化させる。
【０１６９】
このようなプロセス装置１０２により製造される製品としては、一例として素麺があり、被処理物４８としては小麦粉および塩と水との混合物を用いる。また、同様にして、そばなどの麺類についても同様に製造が可能である。以下では、主として、素麺を製造する場合について詳細に説明する。
【０１７０】
回転台９４は、その回転軸が垂直方向となるように配置され、その上面とローラ９６との間に被処理物４８を受入れる。そして、回転台９４は、モータ９８からの駆動力を受けて自身が回転することで、被処理物４８をローラ９６との間に圧入する。また、回転台９４は、その内部に配置されるセンサ部３０および遅延部材３２が一体化して回転する。
【０１７１】
モータ９８は、回転台９４と機械的に結合され、発生する回転運動を回転台９４に伝達する。そして、モータ９８は、測定制御部２からの運転指令に応じて、運転または停止する。
【０１７２】
ローラ９６は、回転角度に関わらずその外径面が常に回転台９４の上面と接するように配置され、モータ１１０からの駆動力を受けて回転する。そして、ローラ９６は、自身の回転と、回転台９４の回転に伴う引き込み力を発生し、被処理物４８を圧延する。
【０１７３】
モータ１１０は、ローラ９６と機械的に結合され、発生する回転運動をローラ９６に伝達する。そして、モータ１１０は、測定制御部２からの運転指令に応じて、運転または停止する。
【０１７４】
遅延部材３２は、その一方面が回転台９４の上面の一部を形成するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１７５】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部２からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、被処理物４８へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部２へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１７６】
なお、測定制御部２、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１７７】
図１６は、素麺を製造する原料の混合物である被処理物４８に対する貯蔵弾性率（弾性）の時間変化の一例である。なお、回転台９４およびローラ９６の運転中における回転速度は一定とする。
【０１７８】
図１６を参照して、この発明の実施の形態２に従う測定制御部２は、被処理物４８の粘弾性特性として貯蔵弾性率を測定する。
【０１７９】
一方、被処理物４８は、回転台９４とローラ９６とによる圧延作用を受けると、その応力により化学的な結合状態を変化させ、貯蔵弾性率は単調に増加する。一般的に、素麺を製造する場合においては、原料である被処理物４８が所定の貯蔵弾性率となるまで圧延することで、いわゆる「コシ」のある高品質な素麺を製造できる。
【０１８０】
そこで、測定制御部２は、プロセス開始指令を受けると、モータ９８および１１０にそれぞれ運転指令を与える。すると、回転台９４とローラ９６とによる圧延が開始される。
【０１８１】
その後、被処理物４８の貯蔵弾性率が所定のしきい値に到達すると、測定制御部２は、モータ９８および１１０にそれぞれ停止指令を与え、回転台９４とローラ９６とによる圧延を停止する。
【０１８２】
また、表示出力部１６は、図１６に示す貯蔵弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ９８および１１０に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０１８３】
測定制御部２における処理フローは、図５に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１におけるプロセス制御のフローチャートと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１８４】
この発明の実施の形態２によれば、センサ部は、回転台の上面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性の１つである貯蔵弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいて回転台およびローラの運転または停止を制御する。そのため、回転台とローラとによる圧延作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。よって、たとえば、素麺などのように、混練作用を受けて粘弾性特性が単調増加する被処理物などに対しても、所定の粘弾性特性を得るように、その粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０１８５】
［実施の形態３］
上述のこの発明の実施の形態１および２においては、特定の周波数における粘弾性特性（一例として貯蔵弾性率）の時間的な変化を検出して制御を行なう構成について説明した。一方、この発明の実施の形態３においては、複数の周波数に対する粘弾性特性、すなわち周波数領域における粘弾性特性の時間的な変化を検出して制御を行なう構成について説明する。
【０１８６】
図１７は、この発明の実施の形態３に従うプロセス装置１０３の概略構成図である。
図１７を参照して、プロセス装置１０３は、測定制御部３と、混練容器１１４と、センサ部３０と、遅延部材３２と、モータ１１８．１，１１８．２と、シャフト１１６．１，１１６．２と、翼部１２０．１，１２０．２とからなる。そして、プロセス装置１０３は、シャフト１１６．１および１１６．２を互いに逆方向に同期して回転させることで、それぞれに取り付けられた翼部１２０．１および１２０．２により、投入された被処理物４８を混合および混練するとともに、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射し、その入射音波で生じる反射音波に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、プロセス装置１０３は、被処理物４８が所望の粘弾性特性になると、被処理物４８の混練を終了する。一例として、プロセス装置１０３は、被処理物４８として魚介類のすり身および卵白の混合物を受入れてかまぼこを製造する。同様にして、プロセス装置１０３は、ちくわなどの練り製品、チョコレート、パイ生地、マカロニ、ケーキ生地、麺生地などの製造も可能である。
【０１８７】
混練容器１１４は、その上部に開口部をもつ箱形状であり、その上部から原材料である被処理物４８を受入れる。
【０１８８】
シャフト１１６．１および１１６．２は、その回転軸が互いに平行となるように配置され、それぞれモータ１１８．１および１１８．２からの駆動力を受けて互いに逆方向に回転する。
【０１８９】
翼部１２０．１および１２０．２は、その形状がらせん状に形成され、回転角度に関わらず互いの間隔が一定となるように、それぞれシャフト１１６．１および１１６．２に取り付けられる。そして、翼部１２０．１および１２０．２は、シャフト１１６．１および１１６．２から互いに逆方向の回転を与えられ、翼部１２０．１と翼部１２０．２との間に存在する被処理物４８に対して、シャフト１１６．１および１１６．２の軸方向に移動させるような力を発生する。すなわち、翼部１２０．１および１２０．２の各々は、スクリューのように機能する。
【０１９０】
モータ１１８．１および１１８．２は、それぞれシャフト１１６．１および１１６．２と機械的に結合され、それぞれが発生する回転運動をシャフト１１６．１および１１６．２に伝達する。そして、モータ１１８．１および１１８．２は、測定制御部３からの運転指令に応じて、同期して運転または停止する。
【０１９１】
測定制御部３は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、測定制御部３は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、モータ１１８．１および１１８．２へ与える運転指令を変更する。
【０１９２】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部３からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、混練容器１１４の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部３へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１９３】
遅延部材３２は、その一方面が混練容器１１４の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【０１９４】
なお、測定制御部３、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１９５】
図１８は、かまぼこを製造する原料の混合物である被処理物４８に対する損失弾性率の周波数特性の一例である。なお、シャフト１１６．１および１１６．２の運転中の回転速度は一定とする。
【０１９６】
図１８を参照して、この発明の実施の形態３に従う測定制御部３は、被処理物４８の粘弾性特性として損失弾性率（粘性）を測定する。
【０１９７】
一方、被処理物４８は、翼部１２０．１および１２０．２の回転に伴い生じる攪拌力により、初期状態においては粉砕や破砕などを伴う混合作用を生じ、十分に混合された後には、混練作用を生じる。その結果、被処理物４８の周波数領域における損失弾性率は、全体的に高周波数領域に移動し、かつ、その周波数分布頻度が広がる。そのため、かまぼこなどを製造する場合においては、その後に連続する成形工程や加熱工程などにおける加工性を向上させるため、周波数領域において損失弾性率が最大となる周波数が所定の所定のしきい範囲内となるように、混合および混練することが望ましい。
【０１９８】
そこで、測定制御部３は、プロセス開始指令を受けると、モータ１１８．１および１１８．２にそれぞれ運転指令を与え、被処理物４８に対する損失弾性率の周波数特性を測定し、測定した損失弾性率が最大となる周波数が所定のしきい範囲内になるまで運転を継続する。
【０１９９】
また、表示出力部１６は、図１８に示す損失弾性率の周波数特性およびその時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ１１８．１および１１８．２に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０２００】
（フローチャート）
図１９は、この発明の実施の形態３に従う測定制御部３におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部３は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０２０１】
図２および図１９を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ４００）。一方、ユーザは、混練容器４０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０２０２】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ４００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ４００）。
【０２０３】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ４００においてＹＥＳの場合）には、モータ１１８．１および１１８．２に運転指令を与える（ステップＳ４０２）。すると、モータ１１８．１および１１８．２の運転に応じて、翼部１２０．１および１２０．２が被処理物４８の混練を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ４０４）。
【０２０４】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ４０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の各周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ４０８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相と比較して、各周波数における損失弾性率を順次測定する（ステップＳ４１０）。
【０２０５】
そして、演算部１０は、測定した各周波数における損失弾性率のうち、最大値をとる周波数を特定する（ステップＳ４１２）。さらに、演算部１０は、特定した周波数が予め設定されるしきい範囲内に存在するか否かを判断する（ステップＳ４１４）。
【０２０６】
特定した周波数が予め設定されるしきい範囲内に存在しない場合（ステップＳ４１４においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ４０４）。以下、ステップＳ４０６〜ステップＳ４１４を繰返す。
【０２０７】
特定した周波数が予め設定されるしきい範囲内に存在する場合（ステップＳ４１４においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ１１８．１および１１８．２に停止指令を与える（ステップＳ４１６）。すると、モータ１１８．１および１１８．２の停止に応じて、翼部１２０．１および１２０．２による混練が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０２０８】
なお、上述の処理フローにおいては、周波数領域における損失弾性率が最大値をとる周波数に基づいて判断する場合について説明したが、周波数領域における損失弾性率の最大値に基づいて判断する構成や、所定のしきい値以上となる周波数の範囲に基づいて判断する構成としてもよい。
【０２０９】
この発明の実施の形態３によれば、センサ部は、混練容器の内面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性の１つである損失弾性を各周波数成分に対して測定し、かつ、その測定結果に基づいて翼部の回転または停止を制御する。そのため、２つの翼部による混合作用および混練作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。よって、たとえば、かまぼこなどのように、混合作用および混練作用を受けて粘弾性特性の周波数特性が変化する被処理物などに対しても、所定の粘弾性特性を得るように、その粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０２１０】
また、この発明の実施の形態３によれば、単一周波数における粘弾性特性に加えて、複数の周波数成分に対する粘弾性特性を測定する。そのため、単一周波数における粘弾性特性の時間的変化に代えて、粘弾性特性の周波数特性、すなわち全体特性の変化に基づいて、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０２１１】
［実施の形態４］
上述のこの発明の実施の形態４においては、被処理物を圧延することで粘弾性特性を変化させる構成について説明した。一方、この発明の実施の形態４においては、被処理物を圧延し、かつ、加熱することで粘弾性特性を変化させる構成について説明する。
【０２１２】
図２０は、この発明の実施の形態４に従うプロセス装置１０４の概略構成図である。
図２０を参照して、プロセス装置１０４は、測定制御部４と、ブロック部６０と、センサ部３０と、遅延部材３２と、モータ５０と、ローラ５２と、スクレパ５４と、電源装置５６と、発熱部５８とからなる。そして、プロセス装置１０４は、ローラ５２からの回転圧力を受け、ブロック部６０との間に存在する被処理物４８を圧延し、並行して、ブロック部６０に内蔵された発熱部５８からの発生熱を被処理物４８に与える。このように、プロセス装置１０４は、被処理物４８に圧延作用および加熱作用を与えることで、被処理物４８の粘弾性特性を変化させる。
【０２１３】
このようなプロセス装置１０４により製造される製品としては、一例としてゴムがある。たとえば、タイヤ用のゴムを製造する場合には、被処理物４８として、天然ゴム、合成ゴム、硫黄、カーボンブラック、二酸化ケイ素および顔料などの混合物が用いられる。以下では、主として、タイヤ用のゴムを製造する場合について詳細に説明する。
【０２１４】
ブロック部６０は、その一面においてローラ５２からの圧力を受けるように配置される。そして、ローラ５２と接する面の内部には、センサ部３０および遅延部材３２、ならびに電源装置５６および発熱部５８が配置される。
【０２１５】
ローラ５２は、回転角度に関わらずその外径面が常にブロック部６０と接するように配置され、モータ５０からの駆動力を受けて回転する。そして、ローラ５２は、自身の回転により被処理物４８に圧力を与えながら、被処理物４８を引伸ばす。
【０２１６】
モータ５０は、ローラ５２と機械的に結合され、自身が発生する回転運動をローラ５２に伝達する。そして、モータ５０は、測定制御部２からの運転指令に応じて、運転および停止し、または運転中の回転速度を変更する。
【０２１７】
スクレパ５４は、その一端がローラ５２の表面に接するように配置され、ローラ５２に貼着して回転する被処理物４８をローラ５２から分離させる。すなわち、スクレパ５４は、ローラ５２の表面に付着する被処理物４８を取除き、ローラ５２による連続的な圧延を実現する。
【０２１８】
発熱部５８は、電源装置５６から受けた供給電力を熱エネルギーに変換し、ブロック部６０とローラ５２との接触面を介して、その熱エネルギーを被処理物４８に与える。一例として、発熱部５８は、電熱線や誘導加熱装置（ＩＨ：Induction Heating）などからなる。
【０２１９】
電源装置５６は、測定制御部４からの指令に応じて、発熱部５８に供給する電力を調整する。なお、電源装置５６は、発熱部５８の構成に応じた電力を供給し、一例として、発熱部５８が電熱線からなる場合には、直流または商用の交流電力を供給し、発熱部５８が誘導加熱装置からなる場合には、高周波の交流電力を供給する。
【０２２０】
遅延部材３２は、その一方面がブロック部６０と被処理物４８との接触面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２２１】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部２からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、被処理物４８へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部２へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２２２】
なお、測定制御部２、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０２２３】
図２１は、タイヤ用のゴムを製造する原料の混合物である被処理物４８に対する損失弾性率（粘性）の時間変化の一例である。なお、ローラ５２の運転中の回転速度は一定であり、かつ、発熱部５８から通電中に与えられる単位時間あたりの熱エネルギーも一定とする。
【０２２４】
図２１を参照して、この発明の実施の形態４に従う測定制御部４は、被処理物４８の粘弾性特性として損失弾性率を測定する。
【０２２５】
一方、被処理物４８は、ローラ５２による圧延作用および発熱部５８からの加熱作用を受けると、その成分が拡散して、損失弾性率は単調に増加する。一般的に、タイヤ用のゴムを製造する場合においては、原料である被処理物４８が所定の損失弾性率となるまで圧延作用および加熱作用を与え、その後は、加熱作用を停止し、圧延作用のみを所定の時間だけ与えることで、良質なタイヤ用のゴムが製造できることが知られている。
【０２２６】
そこで、測定制御部２は、プロセス開始指令を受けると、モータ５０に運転指令を与えるとともに、電源装置５６に通電指令を与える。すると、ローラ５２による圧延および発熱部５８による加熱が開始される。
【０２２７】
その後、被処理物４８の損失弾性率が所定のしきい値に到達すると、測定制御部２は、まず、電源装置５６へ遮断指令を与え、電源装置５６からの電源供給を遮断することで、発熱部５８による加熱を停止する。そして、測定制御部２は、電源装置５６へ遮断指令を与えた後、所定の期間経過すると、モータ５０に停止指令を与え、ローラ５２による圧延を停止する。
【０２２８】
また、表示出力部１６は、図２１に示す損失弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ５０に与える運転指令や停止指令、および電源装置５６に与える通電指令や遮断指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０２２９】
（フローチャート）
図２２は、測定制御部４におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部４は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０２３０】
図２および図２２を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ４５０）。一方、ユーザは、ブロック部６０とローラ５２との間に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０２３１】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ４５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ４５０）。
【０２３２】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ４５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ５０に運転指令および電源装置５６に通電指令をそれぞれ与える（ステップＳ４５２）。すると、モータ５０の運転に応じて、ローラ５２が被処理物４８の圧延を開始し、かつ、電源装置５６の電源供給に応じて、発熱部５８が被処理物４８の加熱を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ４５４）。
【０２３３】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ４５６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ４５８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ４６０）。
【０２３４】
そして、演算部１０は、測定した損失弾性率がしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ４６２）。
【０２３５】
損失弾性率がしきい値を超過していない場合（ステップＳ４６２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ４５４）。以下、ステップＳ４５６〜ステップＳ４６２を繰返す。
【０２３６】
損失弾性率がしきい値を超過している場合（ステップＳ４６２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、電源装置５６に遮断指令を与える（ステップＳ４６４）。すると、電源装置５６からの電源供給の遮断に伴い、発熱部５８による加熱が終了する。
【０２３７】
さらに、演算部１０は、所定の時間だけ経過するのを待つ（ステップＳ４６６）。その後、演算部１０は、モータ５０に停止指令を与える（ステップＳ４６８）。すると、モータ５０の停止に応じて、ローラ５２による圧延が停止する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０２３８】
この発明の実施の形態４によれば、センサ部は、その一方面がブロック部と被処理物との接触面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性の１つである損失弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいてローラの運転または停止、ならびに、発熱部の加熱または停止を制御する。そのため、ブロック部とローラとの圧延作用、および、発熱部からの加熱作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。よって、たとえば、タイヤ用ゴムなどのように、圧延作用および加熱作用を受けて粘弾性特性が単調増加する被処理物などに対しても、所定の粘弾性特性を得るように、ローラの停止タイミングおよび発熱体の停止タイミングをそれぞれ独立に制御することで、その粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０２３９】
［実施の形態５］
上述のこの発明の実施の形態１〜４においては、主として、固形物または半固形物の被処理物に対して外的作用を与え、粘弾性特性を変化させる構成について説明した。一方、この発明の実施の形態５においては、主として流動性を有する被処理物に対して外的作用を与え、粘弾性特性を変化させる構成について説明する。
【０２４０】
図２３は、この発明の実施の形態５に従うプロセス装置１０５の概略構成図である。
図２３を参照して、プロセス装置１０５は、測定制御部５と、攪拌容器７０と、センサ部３０と、遅延部材３２と、モータ７２と、駆動軸７４と、インペラ７６とからなる。そして、プロセス装置１０５は、インペラ７６を回転させることで、攪拌容器７０に投入された被処理物４８を攪拌しつつ、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射し、その入射音波で生じる反射音波に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、プロセス装置１０５は、被処理物４８が所望の粘弾性特性になると、被処理物４８の攪拌を終了する。一例として、プロセス装置１０５は、被処理物４８として生卵、油および酢の混合物を受入れてマヨネーズを製造する。同様にして、プロセス装置１０５は、生卵、小麦粉、砂糖および香料の混合物からケーキ生地、パイ生地、バームクーヘン生地などを製造することもできる。さらに、チョコレート、パスタ生地、マカロニ生地、麺生地などの製造も可能である。以下では、主として、マヨネーズを製造する場合について詳細に説明する。
【０２４１】
攪拌容器７０は、その上部に開口部をもつカップ状の形状であり、その上部の開口部から原材料である被処理物４８を受入れる。
【０２４２】
インペラ７６は、その回転軸が垂直方向となるように、攪拌容器７０の中央部に配置され、モータ７２からの駆動力を受けて回転する。そして、インペラ７６は、自身の回転により被処理物４８内に旋回力を与え、被処理物４８を攪拌する。
【０２４３】
駆動軸７４は、モータ７２により生じる駆動力をインペラ７６に与える。なお、モータ７２の回転速度が、被処理物４８に適したインペラ７６の回転速度と大きく離れている場合には、モータ７２とインペラ７６との間に中間ギアを介挿してもよい。
【０２４４】
モータ７２は、駆動軸７４と機械的に結合され、駆動軸７４を介して自身が発生する回転運動をインペラ７６に伝達する。そして、モータ７２は、測定制御部５からの運転指令に応じて、運転または停止し、または運転中の回転速度を変更する。
【０２４５】
測定制御部５は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、測定制御部５は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、モータ７２へ与える運転指令を変更する。
【０２４６】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部５からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、攪拌容器７０の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部５へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２４７】
遅延部材３２は、その一方面が攪拌容器７０の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【０２４８】
なお、測定制御部５、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０２４９】
図２４は、マヨネーズを製造する原料の混合物である被処理物４８に対する貯蔵弾性率と損失弾性率との時間変化の一例である。なお、インペラ７６の運転中の回転速度は一定とする。
【０２５０】
図２４を参照して、この発明の実施の形態５に従う測定制御部５は、被処理物４８の粘弾性特性として貯蔵弾性率および損失弾性率を同時に測定する。
【０２５１】
一方、被処理物４８は、インペラ７６の回転に伴う攪拌作用により、物質中の分子間における相互作用が変化し、いわゆる乳化が生じる。そのため、インペラ７６の回転時間に応じて、被処理物４８の貯蔵弾性率および損失弾性率はともに変化する。一般に、マヨネーズを製造する場合においては、貯蔵弾性率および損失弾性率のいずれもが所定のしきい範囲内となることが望ましい。
【０２５２】
そこで、測定制御部５は、同一の二次元座標上に示される貯蔵弾性率および損失弾性率が所定のしきい領域７８内に到達したか否かを判定し、しきい領域７８内に到達した時点でインペラ７６による攪拌を停止する。
【０２５３】
また、表示出力部１６は、図２４に示す貯蔵弾性率と損失弾性率との関係の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ７２に与える運転指令や停止指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０２５４】
（フローチャート）
図２５は、測定制御部５におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部５は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０２５５】
図２および図２５を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ５００）。一方、ユーザは、攪拌容器７０内に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０２５６】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ５００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ５００）。
【０２５７】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ５００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ７２に運転指令を与える（ステップＳ５０２）。すると、モータ７２の運転に応じて、インペラ７６が被処理物４８の攪拌を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ５０４）。
【０２５８】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ５０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ５０８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における貯蔵弾性率および損失弾性率を測定する（ステップＳ５１０）。
【０２５９】
そして、演算部１０は、測定した貯蔵弾性率および損失弾性率のいずれもがそれぞれのしきい範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ５１２）。
【０２６０】
貯蔵弾性率または損失弾性率のいずれかがそれぞれのしきい範囲内にない場合（ステップＳ５１２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ５０４）。以下、ステップＳ５０６〜ステップＳ５１２を繰返す。
【０２６１】
貯蔵弾性率および損失弾性率のいずれもがそれぞれのしきい範囲内である場合（ステップＳ５１２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ７２に停止指令を与える（ステップＳ５１４）。すると、モータ７２の停止に伴い、インペラ７６による攪拌が終了する。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０２６２】
なお、上述の処理は、マヨネーズ以外にも、ケーキ生地、パイ生地、バームクーヘン生地、チョコレート、パスタ生地、マカロニ生地、麺生地などにも同様に適用できる。
【０２６３】
なお、上述の説明においては、貯蔵弾性率および損失弾性率を同時に測定する構成について説明したが、貯蔵弾性率および損失弾性率に代えて、損失弾性率と貯蔵弾性率との比である損失正接だけを測定してもよい。この場合には、貯蔵弾性率および損失弾性率の絶対値を取得することはできないが、損失弾性率と貯蔵弾性率との相対的な関係に基づいて判断できる被処理物に対しては、１種類の値を測定および判断をすれば済むので、より構成を簡素化できる。
【０２６４】
この発明の実施の形態５によれば、センサ部は、攪拌容器の内面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性である貯蔵弾性率および損失弾性率を同時に測定し、かつ、その測定結果に基づいてインペラの回転または停止を制御する。そのため、インペラの回転による攪拌作用を受けて、貯蔵弾性率および損失弾性率のいずれもが変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。よって、たとえば、マヨネーズなどのように、攪拌作用を受けて貯蔵弾性率および損失弾性率のいずれもが変化する被処理物などに対しても、粘弾性特性が所定のしきい範囲内になるように、その粘弾性特性の変化に応じて最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０２６５】
［実施の形態６］
上述のこの発明の実施の形態５においては、圧延作用および加熱作用を併用して粘弾性特性を変化させる構成について説明した。一方、この発明の実施の形態６においては、加熱作用により粘弾性特性を一定に保つように制御しながら、目標値から変動した粘弾性特性にも適応できるように制御する構成について説明する。
【０２６６】
図２６は、この発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６の概略構成図である。
図２６を参照して、プロセス装置１０６は、測定制御部６と、保持容器８０と、滴下配管８４と、センサ部３０と、遅延部材３２と、発熱部８２．１，８２．２と、電源装置８６と、モータ８８と、回転台９０とからなる。そして、プロセス装置１０６は、保持容器８０の側面に配置された発熱部８２．１，８２．２からの発生熱を流動体である被処理物４８に与える。また、プロセス装置１０６は、滴下配管８４を通じて、回転台９０上に配置されるワーク９２の表面に被処理物４８を滴下し、回転台９０の回転に伴いワーク９２に生じる遠心力を利用して、ワーク９２の表面全体に被処理物４８を均一に塗布する。なお、このような遠心力を利用して被処理物４８を均一に塗布する手法は、スピンコートとも称される。また、プロセス装置１０６は、被処理物４８が所望の粘弾性特性をもつように、発熱部８２．１および８２．２からの発生熱を制御し、かつ、被処理物４８の粘弾性特性に応じて、ワーク９２に生じる遠心力、すなわち回転台９０の回転数を制御して、ワーク９２の表面に形成される膜厚を最適化する。一例として、プロセス装置１０６は、被処理物４８として感光剤（フォトレジスト）を用い、ワーク９２として半導体ウェハを用いることで、半導体回路の製造における露光工程の一部を実現する。また、プロセス装置１０６は、被処理物４８として有機色素を用い、ワーク９２としてポリカーボネイト基板を用いることで、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭなどの書込可能な光ディスクを製造できる。以下では、主として、半導体回路の製造における露光工程の一部を実現する場合について詳細に説明する。
【０２６７】
保持容器８０は、その上部に開口部をもつカップ状の形状であり、その上部の開口部から感光剤などの被処理物４８を受入れる。
【０２６８】
滴下配管８４は、保持容器８０の底部と連結され、保持容器８０内の被処理物４８を回転台９０の回転軸の延長線上から回転台９０に向けて滴下する。
【０２６９】
回転台９０は、その回転軸が垂直方向となるように滴下配管８４の下側に配置され、その上面と滴下配管８４との間にワーク９２を受入れる。そして、回転台９０は、モータ８８からの駆動力を受けて自身が回転することで、ワーク９２を回転させ、ワーク９２に遠心力を生じさせる。
【０２７０】
モータ８８は、回転台９０と機械的に結合され、発生する回転運動を回転台９０に伝達する。そして、モータ８８は、測定制御部６からの回転速度指令に応じて、その回転速度を自在に変化させる。
【０２７１】
発熱部８２．１および８２．２は、保持容器８０の側面に配置され、電源装置８６から受けた供給電力を熱エネルギーに変換し、保持容器８０の側壁を介して、その熱エネルギーを被処理物４８に与える。その他については、この発明の実施の形態２に従う発熱部５８と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２７２】
電源装置８６は、測定制御部６からの指令に応じて、発熱部８２．１および８２．２に供給する電力を調整する。その他については、この発明の実施の形態４に従う電源装置５６と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２７３】
測定制御部６は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。そして、測定制御部６は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、電源装置５６に通電指令または遮断指令を与え、かつ、モータ８８に回転速度指令を与える。
【０２７４】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部６からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、保持容器８０の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部６へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２７５】
遅延部材３２は、その一方面が保持容器８０の底面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【０２７６】
なお、測定制御部６、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０２７７】
図２７は、感光剤である被処理物４８に対する損失弾性率の時間変化の一例である。
図２７を参照して、この発明の実施の形態６に従う測定制御部６は、被処理物４８の粘弾性特性として損失弾性率（粘性）を測定する。
【０２７８】
一方、被処理物４８は、温度上昇により分子運動が活発化して損失弾性率（粘性）が低下し、逆に、温度低下により損失弾性率が増加する。そのため、外部からの熱供給がない場合には、被処理物４８の熱が保持容器８０を介して放散されてしまい、被処理物４８の損失弾性率は低下する。
【０２７９】
そこで、測定制御部６は、測定した損失弾性率が上限しきい値を上回ると電源装置８６に通電指令を与え、発熱部８２．１および８２．２からの加熱を開始し、測定した損失弾性率が下限しきい値を下回ると電源装置８６に遮断指令を与え、発熱部８２．１および８２．２による加熱を停止する。このように、測定制御部６は、被処理物４８の損失弾性率が目標値を維持するように、発熱部８２．１および８２．２からの加熱期間を制御する。
【０２８０】
さらに、測定制御部６は、発熱部８２．１および８２．２に対する加熱制御では抑制しきれない損失弾性率の変動による影響を回避するため、回転台９０の回転速度を制御する。すなわち、被処理物４８の損失弾性率が低い状態においては、拡散度合が相対的に低くなるので、回転台９０の回転速度を高くして遠心力を増大させる必要があり、逆に、被処理物４８の損失弾性率が高い状態においては、拡散度合が相対的に高くなるので、回転台９０の回転速度を低くして遠心を低減させる必要がある。そこで、測定制御部６は、測定された損失弾性率と目標値との偏差ΔＬ”を算出し、基準となる回転速度からその偏差ΔＬ”に応じた回転速度だけ増減させるように、モータ８８へ回転速度指令を与える。たとえば、遠心力は、回転速度（角速度）の２乗に比例するため、偏差ΔＬ”の平方根に所定の換算係数を乗じた値を、基準となる回転速度に加算または減算することで、被処理物４８の損失弾性率に応じた回転速度を実現できる。なお、偏差ΔＬ”に応じた回転速度を得る方法としては、上述した方法以外にも、ＰＩＤ制御やファジー制御などにより実現することもできる。
【０２８１】
また、表示出力部１６は、図２７に示す損失弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ８８に与える回転速度指令、および電源装置８６に与える通電指令や遮断指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０２８２】
（フローチャート）
図２８は、測定制御部６における処理のフローチャートである。なお、測定制御部６は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０２８３】
図２および図２８を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ５５０）。一方、ユーザは、保持容器８０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０２８４】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ５５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ５５０）。
【０２８５】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ５５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ８８に基準の回転速度指令を与える（ステップＳ５５２）。すると、モータ８８の回転に応じて、回転台９０およびワーク９２が回転を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ５５４）。
【０２８６】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ５５６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ５５８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ５６０）。
【０２８７】
そして、演算部１０は、測定した損失弾性率が上限しきい値を上回っているか否かを判断する（ステップＳ５６２）。
【０２８８】
損失弾性率が上限しきい値を上回っている場合（ステップＳ５６２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、電源装置８６に通電指令を与える（ステップＳ５６４）。すると、電源装置８６の電源供給に応じて、発熱部８２．１および８２．２が被処理物４８の加熱を開始する。
【０２８９】
損失弾性率が上限しきい値を上回っていない場合（ステップＳ５６２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、測定した損失弾性率が下限しきい値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ５６６）。
【０２９０】
損失弾性率が下限しきい値を下回っている場合（ステップＳ５６６においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、電源装置８６に遮断指令を与える（ステップＳ５６８）。すると、電源装置８６からの電源供給が遮断し、発熱部８２．１および８２．２からの加熱が停止する。
【０２９１】
損失弾性率が下限しきい値を下回っていない場合（ステップＳ５６６においてＮＯの場合）、または、ステップＳ５６４またはＳ５６８の後には、演算部１０は、測定した損失弾性率と目標値との偏差ΔＬ”を算出する（ステップＳ５７０）。そして、演算部１０は、算出した偏差ΔＬ”に基づいて回転数補正値を算出し、新たな回転速度指令として、モータ８８に与える（ステップＳ５７２）。
【０２９２】
その後、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス終了指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ５７４）。
【０２９３】
プロセス終了指令を受けていない場合（ステップＳ５７４においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ５５４）。以下、ステップＳ５５６〜ステップＳ５７４を繰返す。
【０２９４】
プロセス終了指令を受けた場合（ステップＳ５７０においてＹＥＳの場合）には、処理を終了する。
【０２９５】
この発明の実施の形態６によれば、センサ部は、保持容器の底面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性のうち損失弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいて発熱部の加熱または停止を制御する。さらに、センサ部は、その測定結果に基づいて、被処理物が滴下されるワークが配置された回転台の回転速度を制御する。
【０２９６】
そのため、加熱部からの加熱作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。さらに、粘弾性特性の基準値からのずれによる被処理物の挙動を補償するように制御することができる。よって、たとえば、感光剤などのように、加熱作用を受けて損失弾性率が変化し、かつ、遠心力による拡散作用が損失弾性率に応じて変化する被処理物に対しても、ワークに対して均一に塗布されるように、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０２９７】
［実施の形態７］
上述のこの発明の実施の形態６においては、被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、回転数を補償する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態７においては、被処理物４８の粘弾性特性に基づいて制御する別の構成について説明する。
【０２９８】
図２９は、この発明の実施の形態７に従うプロセス装置１０７の概略構成図である。
図２９を参照して、プロセス装置１０７は、図２４に示すこの発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６において、測定制御部６と、滴下配管８４と、モータ８８と、回転台９０とに代えて、測定制御部７と、ガス供給部１２４と、圧力調整弁１２６と、射出部１２８とを設けたものである。そして、プロセス装置１０７は、射出部１２８を通じて、図示しないワークに対して被処理物４８を射出し、ワークの表面に被処理物４８を塗布する。また、プロセス装置１０７は、被処理物４８が所望の粘弾性特性をもつように、発熱部８２．１および８２．２からの発生熱を制御し、かつ、被処理物４８の粘弾性特性に応じて、ガス供給部１２４から射出部１２８へ供給される、被処理物４８を射出するために用いるガス圧を最適化する。
【０２９９】
一例として、プロセス装置１０７は、被処理物４８としてインクを用いることで、インク塗布装置を実現する。
【０３００】
ガス供給部１２４は、圧力調整弁１２６を介して、射出部１２８と連結され、射出部１２８から被処理物４８を射出するために用いるガスを供給する。一例として、ガス供給部１２４は、ガスボンベなどからなる。
【０３０１】
圧力調整弁１２６は、測定制御部７からの圧力調整指令を受け、ガス供給部１２４から供給されるガス圧を調整する。
【０３０２】
射出部１２８は、筒状の形状を有し、保持容器８０の底部と連結された配管を介して、被処理物４８をその内部に導く。そして、射出部１２８は、側面からガスを受けて内部の圧力を上昇させ、被処理物４８を受けた側と反対側に配置される射出口から被処理物４８を射出する。
【０３０３】
測定制御部７は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。そして、測定制御部７は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、電源装置８６に通電指令または遮断指令を与え、かつ、圧力調整弁１２６に圧力調整指令を与える。すなわち、測定制御部７は、この発明の実施の形態６に従う測定制御部６と同様に、発熱部８２．１および８２．２に対する加熱制御では抑制しきれない損失弾性率の変動による影響を回避するため、射出部１２８に与えるガス圧を最適化する。
【０３０４】
具体的には、被処理物４８の損失弾性率が低い状態においては、射出部１２８から射出される被処理物４８の拡散度合が相対的に低くなるので、供給するガス圧を高くして拡散度合を増大させる必要があり、逆に、被処理物４８の損失弾性率が高い状態においては、拡散度合が相対的に高くなるので、供給するガス圧を低くして拡散度合を低減させる必要がある。そこで、測定制御部７は、粘弾性特性として損失弾性率を測定し、測定された損失弾性率と目標値との偏差を算出する。そして、測定制御部７は、基準となる供給圧からその偏差に応じた圧力だけ補償するように、圧力調整弁１２６へ圧力調整指令を与える。
【０３０５】
その他については、この発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３０６】
この発明の実施の形態７によれば、センサ部は、保持容器の底面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性のうち損失弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいて発熱部の加熱または停止を制御する。さらに、センサ部は、その測定結果に基づいて、被処理物を射出するためのガス圧を制御する。
【０３０７】
そのため、加熱部からの加熱作用を受けて、粘弾性特性が変化する被処理物に対して、所望の粘弾性特性が得られるように制御することができる。さらに、粘弾性特性の基準値からのずれによる被処理物の挙動を補償するように制御することができる。よって、たとえば、インク剤などのように、加熱作用を受けて損失弾性率が変化し、かつ、ガス圧に対する射出範囲が損失弾性率に応じて変化する被処理物に対しても、均一に射出されるように、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０３０８】
［実施の形態８］
上述のこの発明の実施の形態１〜７においては、表面反射法により粘弾性特定を測定する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態８においては、底面反射法により粘弾性特性を測定する構成について説明する。
【０３０９】
図３０は、この発明の実施の形態８に従うプロセス装置１０８の概略構成図である。
図３０を参照して、プロセス装置１０８は、図２６に示すこの発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６において、測定制御部６を測定制御部８に代え、センサ部３０と、遅延部材３２との位置を変更したものである。そして、プロセス装置１０８は、滴下配管８４の配管の途中に配置されたセンサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射し、その入射音波が遅延部材３２と被処理物４８との境界で反射して生じる反射波と、その入射音波が被処理物４８を透過した後、被処理物４８と滴下配管８４との境界で反射して生じる反射波とに基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。その他については、この発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３１０】
図３１は、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な配置図である。
図３１を参照して、遅延部材３２は、その一方面が滴下配管８４の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【０３１１】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部８からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、滴下配管８４の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、放射された入射音波が遅延部材３２と被処理物４８との境界において反射されて生じる反射音波を受信する。さらに、センサ部３０は、遅延部材３２と被処理物４８との境界において反射されずに滴下配管８４の内部を透過し遅延部材３２の反対側に到達した後、被処理物４８と滴下配管８４との境界において反射されて生じる反射音波を受信する。すなわち、センサ部３０は、１つの入射音波に対して、互いの異なる境界において反射された２つの反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部８へ出力する。この発明の実施の形態８においては、滴下配管８４が反射部材を構成する。
【０３１２】
なお、測定制御部８、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０３１３】
（底面反射法）
この発明の実施の形態８においては、入射音波を被処理物４８へ放射し、その入射音波が遅延部材３２と被処理物４８との境界において反射されて生じる反射音波と、被処理物４８と滴下配管８４との境界において反射されて生じる反射音波とに基づいて粘弾性特性を測定する、底面反射法を用いる。
【０３１４】
図３２は、底面反射法による粘弾性特性を測定する方法を説明するための図である。
図３２（ａ）は、基準値を取得する場合である。
【０３１５】
図３２（ｂ）は、滴下配管８４の群速度を取得する場合である。
図３２（ｃ）は、被処理物４８の粘弾性特性を導出する場合である。
【０３１６】
図３３は、図３２（ａ）、図３２（ｂ）、図３２（ｃ）のそれぞれにおける時間波形である。
【０３１７】
図３３（ａ）は、図３２（ａ）における時間波形である。
図３３（ｂ）は、図３２（ｂ）における時間波形である。
【０３１８】
図３３（ｃ）は、図３２（ｃ）における時間波形である。
図３２（ａ）を参照して、ユーザは、遅延部材３２の初期誤差を取除くため、センサ部３０から遅延部材３２を介して放射される入射音波を基準値として予め取得する。遅延部材３２が滴下配管８４および被処理物４８のいずれとも密着していない状態において、センサ部３０から入射音波を照射させる。すると、図３３（ａ）を参照して、センサ部３０は、遅延部材３２と空気中との境界において生じる反射音波（Ａ０波）を受信する。
【０３１９】
図３（ａ）において説明したように、空気中の音響インピーダンスは、遅延部材３２および被処理物４８に比較して十分小さいため、センサ部３０から放射された入射音波は、遅延部材３２と空気中との境界において全反射する。
【０３２０】
ここで、センサ部３０で受信されるＡ０波をＡ０（ｆ）ｅｘｐ（ｉθ０（ｆ））と表す。但し、ｉは虚数単位であり、Ａ０（ｆ）は各周波数における振幅値（実数値）であり、θ０（ｆ）は各周波数における位相（０≦θ０（ｆ）＜∞）である。そして、演算部１０は、センサ部３０で受信された反射音波の時間波形をＦＦＴ処理して、各周波数における振幅値Ａ０（ｆ）および位相θ０（ｆ）を取得する。
【０３２１】
図３２（ｂ）を参照して、次に、遅延部材３２と滴下配管８４とを密着した状態において、センサ部３０から入射音波を放射させると、遅延部材３２と滴下配管８４との境界において反射されて生じる反射音波（Ａ１波）、および滴下配管８４と空気中との境界において反射されて生じる反射音波（Ｂ１波）が生じる。そこで、測定制御部８は、Ａ１波とＢ１波との時間遅延を検出する。すなわち、図３３（ｂ）を参照して、センサ部３０は、遅延時間ΔＴｒの遅延時間をあけて、Ａ１波およびＡ２波を受信する。そして、測定制御部８は、センサ部３０からの時間波形に基づいて、Ａ１波とＡ２波との遅延時間ΔＴｒを測定する。
【０３２２】
ここで、滴下配管８４の厚さｈｒおよび滴下配管８４の密度ρｒが既知であるとすると、滴下配管８４の音響インピーダンスＺｒは、滴下配管８４における群速度をＶｇｒとして、Ｚｒ＝ρｒ×Ｖｇｒと表される。さらに、群速度Ｖｇｒは、Ｖｇｒ＝２ｈｒ／ΔＴｒであるので、結局、滴下配管８４の音響インピーダンスＺｒは、Ｚｒ＝２ｈｒρｒ／ΔＴｒとなる。
【０３２３】
よって、測定制御部８は、滴下配管８４の厚さｈｒおよび滴下配管８４の密度ρｒに基づいて、その受付けた値および測定した遅延時間ΔＴｒから滴下配管８４の音響インピーダンスＺｒを取得する。
【０３２４】
上述の過程により、測定制御部８は、粘弾性特性を導出するための基準値を取得できる。
【０３２５】
図３２（ｃ）を参照して、被処理物４８の粘弾性特性を導出する場合には、遅延部材３２と滴下配管８４との間に密着されるように被処理物４８を配置する。そして、センサ部３０が入射音波を放射すると、遅延部材３２と被処理物４８との境界において反射されて生じる反射音波（Ａ波）、および被処理物４８と滴下配管８４との境界において反射されて生じる反射音波（Ｂ波）が生じる。そこで、測定制御部８は、Ａ波とＢ波との時間遅延を検出し、かつ、Ａ波およびＢ波の各周波数における振幅値および位相を取得する。
【０３２６】
すなわち、図３３（ｃ）を参照して、センサ部３０は、遅延時間ΔＴの遅延時間をあけて、Ａ波およびＢ波を受信する。そして、測定制御部８は、センサ部３０からの時間波形に基づいて、Ａ波とＢ波との遅延時間ΔＴを測定する。
【０３２７】
ここで、被処理物４８の厚さｈおよび被処理物４８の密度ρが予め与えられるので、被処理物４８の音響インピーダンスＺは、被処理物４８における群速度をＶｇとして、Ｚ＝ρ×Ｖｇと表される。さらに、群速度Ｖｇは、Ｖｇ＝２ｈ／ΔＴであるので、結局、被処理物４８の音響インピーダンスＺは、Ｚ＝２ｈρ／ΔＴとなる。
【０３２８】
すると、被処理物４８と滴下配管８４との境界における入射音波の反射率Ｒは、Ｒ＝（Ｚ−Ｚｒ）／（Ｚ＋Ｚｒ）＝（２ｈρ／ΔＴ−Ｚｒ）／（２ｈρ／ΔＴ＋Ｚｒ）となる。
【０３２９】
したがって、演算部１０は、予め被処理物４８の厚さｈおよび被処理物４８の密度ρを受付け、その受付けた値、測定した遅延時間ΔＴおよび予め取得する滴下配管８４の音響インピーダンスＺｒから、被処理物４８と滴下配管８４との境界における入射音波の反射率Ｒを導出する。
【０３３０】
また、センサ部３０で受信されるＡ波をＡ（ｆ）ｅｘｐ（ｉθＡ（ｆ））と表し、Ｂ波をＢ（ｆ）ｅｘｐ（ｉθＢ（ｆ））と表す。但し、ｉは虚数単位であり、Ａ（ｆ），Ｂ（ｆ）はそれぞれＡ波およびＢ波の各周波数における振幅値（実数値）であり、θＡ（ｆ），θＢ（ｆ）はそれぞれＡ波およびＢ波の各周波数における位相（０≦θＡ（ｆ）＜∞，０≦θＢ（ｆ）＜∞）である。
【０３３１】
そして、測定制御部８は、センサ部３０で受信されたＡ波の時間波形をＦＦＴ処理して、Ａ波の各周波数における振幅値Ａ（ｆ）および位相θＡ（ｆ）を取得し、Ｂ波の時間波形をＦＦＴ処理して、Ｂ波の各周波数における振幅値Ｂ（ｆ）および位相θＢ（ｆ）を取得する。
【０３３２】
さらに、Ａ０波、Ａ波およびＢ波の各周波数における振幅値ならびに導出される反射率Ｒを用いて、入射音波の減衰係数α（ｆ）は、（１２）式となる。
【０３３３】
α（ｆ）＝（１／２ｈ）ｌｎ（Ｒ（Ａ０（ｆ）２−Ａ（ｆ）２）／Ａ０（ｆ）Ｂ（ｆ）））・・・（１２）
また、Ａ波およびＢ波の各周波数における振幅値および位相を用いて、入射音波の位相速度Ｖｐ（ｆ）は、（１３）式となる。
【０３３４】
Ｖｐ（ｆ）＝２ｈ×２πｆ／（θＢ−θＡ＋２πｆΔＴ＋２Ｎπ）・・・（１３）
但し、Ｎは任意の正数である。
【０３３５】
そして、（１２）式および（１３）式によって導出される減衰係数α（ｆ）および位相速度Ｖｐ（ｆ）を用いて、貯蔵弾性率Ｌ’（ｆ）、損失弾性率Ｌ”（ｆ）、および損失正接ｔａｎδ（ｆ）は、それぞれ（１４）式、（１５）式および（１６）式となる。
【０３３６】
Ｌ’（ｆ）＝ρＶｐ２（ｆ）・・・（１４）
Ｌ”（ｆ）＝２αρＶｐ３（ｆ）／ω＝αＶｐ（ｆ）Ｌ’（ｆ）／πｆ・・・（１５）
ｔａｎδ（ｆ）＝α（ｆ）×Ｖｐ（ｆ）／πｆ・・・（１６）
したがって、測定制御部８は、（１４）式〜（１６）式の演算を実行し、被処理物４８の粘弾性特性を特性する。
【０３３７】
（フローチャート）
図３４は、測定制御部８におけるプロセス制御のフローチャートである。なお、測定制御部８は、後述する基準値取得の処理に従い、予め基準値を記憶部１４に格納しているとする。
【０３３８】
図２および図３４を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ６００）。一方、ユーザは、保持容器８０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０３３９】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ６００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ６００）。
【０３４０】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ６００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ８８に基準の回転速度指令を与える（ステップＳ６０２）。すると、モータ８８の回転に応じて、回転台９０およびワーク９２が回転を開始する。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ６０４）。
【０３４１】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波（Ａ波およびＢ波）の時間波形データを読出す（ステップＳ６０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波（Ａ波およびＢ波）の時間波形データに基づいて、遅延時間を計測する（ステップＳ６０８）。さらに、演算部１０は、被処理物４８の厚さおよび密度、滴下配管８４の音響インピーダンス、計測した遅延時間から、被処理物４８と滴下配管８４との境界における入射音波の反射率を導出する（ステップＳ６１０）。
【０３４２】
また、演算部１０は、それぞれの反射音波（Ａ波およびＢ波）の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、それぞれの反射音波（Ａ波およびＢ波）の各周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ６１２）。そして、演算部１０は、記憶部１４から読出した基準値の各周波数における振幅値、導出した被処理物４８と滴下配管８４との境界における入射音波の反射率、およびそれぞれの反射音波（Ａ波およびＢ波）の各周波数における振幅値から、入射音波の減衰係数を導出する（ステップＳ６１４）。さらに、演算部１０は、それぞれの反射音波（Ａ波およびＢ波）の各周波数における振幅値および位相から、位相速度を導出する（ステップＳ６１６）。
【０３４３】
演算部１０は、導出した減衰係数および移動速度から、各周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ６１８）。
【０３４４】
以下、演算部１０は、図２８に示すステップＳ５６２〜Ｓ５７４と同様の処理を実行する（ステップＳ６２０）。そして、ステップＳ６２０の実行が完了すると、演算部１０は、処理を終了する。
【０３４５】
なお、上述のフローチャートにおいては、損失弾性率を測定する構成について説明したが、同様の処理により貯蔵弾性率および損失正接が測定できることは言うまでもない。
【０３４６】
図３５は、測定制御部８における基準値取得のフローチャートである。
図２および図３５を参照して、演算部１０は、入力部１８を介して基準取得指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ６５０）。基準取得指令を受けていない場合（ステップＳ６５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、基準取得指令を受けるまで待つ（ステップＳ６５０）。一方、ユーザは、遅延部材３２が被処理物４８および滴下配管８４のいずれとも密着しないように配置した後、基準取得指令を与える。
【０３４７】
基準取得指令を受けた場合（ステップＳ６５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ６５２）。
【０３４８】
続いて、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波（Ａ０波）の時間波形データを読出す（ステップＳ６５４）。そして、演算部１０は、読出した反射音波（Ａ０波）の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波（Ａ０波）の各周波数における振幅値を取得する（ステップＳ６５６）。さらに、演算部１０は、取得した反射音波（Ａ０波）の各周波数における振幅値を基準値として記憶部１４へ格納する（ステップＳ６５８）。
【０３４９】
次に、演算部１０は、入力部１８を介して反射部材参照指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ６６０）。反射部材参照指令を受けていない場合（ステップＳ６６０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、反射部材参照指令を受けるまで待つ（ステップＳ６６０）。一方、ユーザは、遅延部材３２が滴下配管８４と密着するように配置した後、反射部材参照指令を与え、続いて、滴下配管８４の厚さおよび密度を与える。
【０３５０】
反射部材参照指令を受けた場合（ステップＳ６６０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、入力部１８を介して滴下配管８４の厚さおよび密度を受付ける（ステップＳ６６２）。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ６６４）。続いて、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波（Ａ１波およびＢ１波）の時間波形データを読出す（ステップＳ６６６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波（Ａ１波およびＢ１波）の時間波形データに基づいて、遅延時間を計測する（ステップＳ６６８）。さらに、演算部１０は、滴下配管８４の厚さおよび密度、ならびに測定した遅延時間から滴下配管８４の音響インピーダンスを取得する（ステップＳ６７０）。さらに、演算部１０は、取得した音響インピーダンスを記憶部１４へ格納する（ステップＳ６７２）。そして、演算部１０は、処理を終了する。
【０３５１】
この発明の実施の形態８によれば、上述したこの発明の実施の形態６における効果に加えて、センサ部から放射される入射音波の到達距離に比較して被処理物が薄い場合において、生じ得る誤差を抑制することができる。すなわち、センサ部から放射された入射音波が被処理物を透過した後、遅延部材の反対側に配置される反射部材で反射されて反射音波が生じる。そこで、測定制御部は、センサ部で受信される遅延部材と被処理物との境界で生じる反射音波および被処理物と反射部材との境界で生じる反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性を測定する。よって、被処理物が少ない場合においても、精度よく粘弾性特性を測定できるので、粘弾性測定に要するスペースを小さくできる。
【０３５２】
［実施の形態９］
上述のこの発明の実施の形態１〜７においては、表面反射法により粘弾性特定を測定する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態９においては、透過法により粘弾性特性を測定する構成について説明する。
【０３５３】
図３６は、この発明の実施の形態９に従うプロセス装置１０９の概略構成図である。
図３６を参照して、プロセス装置１０９は、図２６に示すこの発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６において、測定制御部６と、センサ部３０と、遅延部材３２とに代えて、送信部３０．１と、受信部３０．２と、遅延部材３２．１および３２．２とを設けたものである。そして、プロセス装置１０９は、滴下配管８４の配管の途中に配置された送信部３０．１から被処理物４８へ入射音波を放射し、その入射音波が被処理物４８を透過した後の透過音波を受信部３０．２で受信し、その反射に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。その他については、この発明の実施の形態６に従うプロセス装置１０６と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３５４】
図３７は、送信部３０．１、受信部３０．２および遅延部材３２．１，３２．２のより詳細な配置図である。
【０３５５】
図３７を参照して、送信部３０．１および遅延部材３２．１と、受信部３０．２および遅延部材３２．２とは、滴下配管８４の径方向において対向するように配置される。
【０３５６】
遅延部材３２．１は、その一方面が滴下配管８４の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面において送信部３０．１と密着する。
【０３５７】
送信部３０．１は、遅延部材３２．１と密着して配置され、測定制御部１からの放射指令に応じて、遅延部材３２．１を介して、滴下配管８４の内部へ入射音波を放射する。
【０３５８】
遅延部材３２．２は、その一方面が滴下配管８４の内面と一体化するように、滴下配管８４の径方向において遅延部材３２．１と同一直線上に配置され、かつ、他方面において送信部３０．２と密着する。
【０３５９】
受信部３０．２は、遅延部材３２．２と密着して配置され、送信部３０．１から放射された入射音波が、遅延部材３２．１、滴下配管８４の内部に充填される被処理物４８、遅延部材３２．２の順で透過した後の透過音波を受信する。そして、受信部３０．２は、受信した透過音波の時間波形を測定制御部９へ出力する。
【０３６０】
なお、この発明の実施の形態９においては、送信部３０．１および受信部３０．２がセンサ部を構成する。
【０３６１】
図３８は、測定制御部９、送信部３０．１、受信部３０．２および遅延部材３２．１，３２．２のより詳細な概略構成図である。
【０３６２】
図３８を参照して、測定制御部９は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１において、演算部１０を演算部１１に代え、時間データメモリ部１２を時間データメモリ部１２．１および１２．２に代えたものである。
【０３６３】
演算部１１は、入力部１８を介して、外部から測定指令を受けると、送信部３０．１へ放射指令を与え、被処理物４８へ入射音波を放射させる。そして、演算部１１は、時間データメモリ部１２．１に格納される入射音波の時間波形データを読出し、かつ、時間データメモリ部１２．２に格納される透過音波の時間波形データを読出す。さらに、演算部１１は、それぞれ読出した時間波形データのＦＦＴ処理を行ない、特定の周波数における振幅値および位相を取得する。続いて、演算部１１は、入射音波と透過音波との特定の周波数における振幅値および位相を比較し、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。
【０３６４】
演算部１１のその他については、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１の演算部１０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３６５】
時間データメモリ部１２．１は、送信部３０．１から放射される入射音波の時間波形を所定の周期で格納する。
【０３６６】
時間データメモリ部１２．２は、受信部３０．２で受信される透過音波の時間波形を所定の周期で格納する。
【０３６７】
時間データメモリ部１２．１，１２．２のその他については、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１の時間データメモリ部１２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３６８】
送信部３０．１は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１のセンサ部３０を構成する部位のうち入射音波の放射に係る送信制御回路２２および送信回路２４、ならびに、信号処理回路２８．１およびトランスデューサ２０．１からなる。さらに、信号処理回路２８．１およびトランスデューサ２０．１は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１のセンサ部３０を構成する信号処理回路２８およびトランスデューサ２０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３６９】
一方、受信部３０．２は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１のセンサ部３０を構成する部位のうち反射音波の受信に係る受信回路２６、ならびに、トランスデューサ２０．２および信号処理回路２８．２からなる。さらに、トランスデューサ２０．２および信号処理回路２８．２は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１のセンサ部３０を構成するトランスデューサ２０および信号処理回路２８と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３７０】
遅延部材３２．１および３２．２は、この発明の実施の形態１に従うプロセス装置１０１の遅延部材３２と同様である。
【０３７１】
なお、この発明の実施の形態９においては、送信部３０．１および受信部３０．２のそれぞれに遅延部材３２．１および３２．２が配置される構成について例示したが、信号処理回路における処理が高速であれば、必ずしも遅延部材３２．１および３２．２を設ける必要はない。
【０３７２】
（透過法）
再度、図３７を参照して、送信部３０．１から放射される入射音波（Ａｉ波）は、遅延部材３２．１、被処理物４８および遅延部材３２．２を順に伝搬して、その透過音波（Ａｔ波）が受信部３０．２へ入射する。ここで、透過音波は、被処理物４８の粘弾性特性に応じて、その振幅値および位相が変化する。そこで、演算部１１は、入射音波および透過音波の時間波形をＦＦＴ処理し、各周波数における振幅値および位相をそれぞれ比較して、その粘弾性特定を測定する。
【０３７３】
図３９は、測定制御部９におけるプロセス制御のフローチャートである。
図３８および図３９を参照して、演算部１１は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ７００）。一方、ユーザは、保持容器８０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０３７４】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ７００においてＮＯの場合）には、演算部１１は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ７００）。
【０３７５】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ７００においてＹＥＳの場合）には、演算部１１は、モータ８８に基準の回転速度指令を与える（ステップＳ７０２）。すると、モータ８８の回転に応じて、回転台９０およびワーク９２が回転を開始する。そして、演算部１１は、放射指令を送信部３０．１へ与え、トランスデューサ２０．１から入射音波を放射する（ステップＳ７０４）。
【０３７６】
その後、演算部１１は、送信部３０．１の時間データメモリ部１２．１からトランスデューサ２０．１が放射した入射音波（Ａｉ波）の時間波形データを読出す（ステップＳ７０６）。同時に、演算部１１は、受信部３０．２の時間データメモリ部１２．２からトランスデューサ２０．２が受信した透過音波（Ａｔ波）の時間波形データを読出す（ステップＳ７０８）。
【０３７７】
そして、演算部１１は、読出した入射音波（Ａｉ波）および透過音波（Ａｔ波）の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、それぞれ入射音波および透過音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ７１０）。そして、演算部１１は、取得した入射音波の振幅値および位相と、透過音波の振幅値および位相をそれぞれ比較し、特定の周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ７１２）。
【０３７８】
以下、演算部１１は、図２８に示すステップＳ５６２〜Ｓ５７４と同様の処理を実行する（ステップＳ７１４）。そして、ステップＳ７１６の実行が完了すると、演算部１１は、処理を終了する。
【０３７９】
なお、上述のフローチャートにおいては、損失弾性率を測定する構成について説明したが、同様の処理により貯蔵弾性率および損失正接が測定できることは言うまでもない。
【０３８０】
この発明の実施の形態９によれば、上述したこの発明の実施の形態６における効果に加えて、センサ部から放射した入射音波と、センサ部で受信された透過音波とに基づいて被処理物の粘弾性特性を測定するので、反射音波を用いる場合に比較して、センサ部における受信効率がよい。よって、被処理物の音響インピーダンスの値が遅延部材の音響インピーダンスの値と近似している場合などのように、入射音波の反射率が低い場合には、高い透過率で被処理物を透過する透過音波を用いることで、精度よく粘弾性特性を測定できる。
【０３８１】
［実施の形態１０］
上述のこの発明の実施の形態１〜４においては、測定された粘弾性特性と所定のしきい値との比較結果に基づいて、制御を行なう構成について説明した。一方、この発明の実施の形態１０においては、測定された粘弾性特性と所定の目標値との偏差に応じて、連続的に制御を行なう構成について説明する。
【０３８２】
図４０は、この発明の実施の形態１０に従うプロセス装置１１０の概略構成図である。
図４０を参照して、プロセス装置１１０は、測定制御部２０１と、混練容器１３０と、センサ部３０と、遅延部材３２と、モータ１３６と、インペラ１３２とからなる。そして、プロセス装置１１０は、インペラ１３２を回転させることで、投入された被処理物４８を混合および混練するとともに、図示しない混練容器１３０の所定の開口部から被処理物４８を押出して、連続的に所定の形状を有する成形物１３８を製造する。また、プロセス装置１１０は、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射し、その入射音波で生じる反射音波に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、プロセス装置１１０は、被処理物４８の粘弾性特性に応じてモータ１３６に与える回転速度指令を調整し、インペラ１３２の回転速度を制御することで、混練容器１３０から押出される被処理物４８の単位時間当たりの量、すなわち成形物１３８の成形速度を最適化する。一例として、プロセス装置１１０は、被処理物４８として炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）および結合材などの混合物を受入れてセラミックス材料を製造する。同様にして、プロセス装置１１０は、陶器の成形やプラスチックの成形なども可能である。
【０３８３】
混練容器１３０は、その上部に開口部をもつ箱形状であり、その上部から原材料である被処理物４８を受入れる。
【０３８４】
インペラ１３２は、その回転軸が水平方向となるように、混練容器１１０の内部に配置され、モータ１３６からの駆動力を受けて回転する。そして、インペラ１３２は、自身の回転により被処理物４８に攪拌力を与える。
【０３８５】
モータ１３６は、インペラ１３２と機械的に結合され、発生する回転運動をインペラ１３２に伝達する。そして、モータ１３６は、測定制御部２０１からの回転速度指令に応じて、その回転速度を自在に変化させる。一例として、モータ１３６は、図示しないインバータなどのＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）装置などを含み、回転速度を自在に変化させる。
【０３８６】
測定制御部２０１は、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。さらに、測定制御部２０１は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、モータ１３６へ与える回転速度指令を制御する。
【０３８７】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、測定制御部２０１からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、混練容器１３０の内部へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部２０１へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０３８８】
遅延部材３２は、その一方面が混練容器１３０の内面と一体化するように配置され、かつ、他方面においてセンサ部３０と密着する。
【０３８９】
なお、測定制御部２０１、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０３９０】
図４１は、セラミックスの原料である被処理物４８に対する損失弾性率の時間変化の一例である。なお、ここでの貯蔵弾性率は、所定の周波数におけるピーク値である。
【０３９１】
図４１を参照して、この発明の実施の形態１０に従う測定制御部２０１は、被処理物４８の粘弾性特性として損失弾性率（粘性）を測定する。
【０３９２】
セラミックスの原料である被処理物４８は、外部温度、混練容器温度、含有水分量、バインダー添加量などに起因してその損失弾性率を変化させる。そのため、損失弾性率が低い、すなわち粘性が低い場合には、固形化し難くなるため、成形速度を抑制する必要がある。一方、損失弾性率が高い、すなわち粘性が高い場合には、固形化し易くなるため、成形速度を上昇させ、生産効率を高めることができる。
【０３９３】
そこで、測定制御部２０１は、被処理物４８の損失弾性率が高い場合には、成形速度を相対的に増加させ、逆に、被処理物４８の損失弾性率が低い場合には、成形速度を相対的に低下させる。
【０３９４】
具体的には、測定制御部２０１は、予め損失弾性率の目標値およびその目標値に対応する基準の成形速度を規定する。そして、測定制御部２０１は、測定された損失弾性率と目標値との偏差ΔＬ”を算出し、基準の成形速度に対して偏差ΔＬ”に応じた補正値を増減させるように、モータ１３６へ回転速度指令を与える。たとえば、被処理物４８の固形化の度合は、損失弾性率に略比例するものと考えると、偏差ΔＬ”に所定の換算係数を乗じた補正値を、基準の成形速度に加算または減算することで、被処理物４８の損失弾性率に応じた成形速度の最適化を実現できる。なお、偏差ΔＬ”に応じた回転速度を得る方法としては、上述した方法以外にも、ＰＩＤ制御やファジー制御などにより実現することもできる。
【０３９５】
また、表示出力部１６は、図４１に示す損失弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、モータ１３６に与える回転速度指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０３９６】
（フローチャート）
図４２は、測定制御部２０１における処理のフローチャートである。なお、測定制御部２０１は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０３９７】
図２および図４２を参照して、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ７５０）。一方、ユーザは、混練容器１３０に原料を投入した後、プロセス開始指令を与える。
【０３９８】
プロセス開始指令を受けていない場合（ステップＳ７５０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、プロセス開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ７５０）。
【０３９９】
プロセス開始指令を受けた場合（ステップＳ７５０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、モータ１３６に基準の回転速度指令を与える（ステップＳ７５２）。すると、モータ１３６の回転に応じて、インペラ１３２が回転し、成形物１３８の製造が開始される。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ７５４）。
【０４００】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ７５６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ７５８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ７６０）。
【０４０１】
そして、演算部１０は、測定した損失弾性率と目標値との偏差ΔＬ”を算出する（ステップＳ７６２）。そして、演算部１０は、算出した偏差ΔＬ”に基づいて成形速度の補正値を算出し、新たな回転速度指令として、モータ１３６に与える（ステップＳ７６４）。
【０４０２】
その後、演算部１０は、入力部１８を介してプロセス終了指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ７６６）。
【０４０３】
プロセス終了指令を受けていない場合（ステップＳ７６６においてＮＯの場合）には、演算部１０は、再度、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ７５４）。以下、ステップＳ７５６〜ステップＳ７６６を繰返す。
【０４０４】
プロセス終了指令を受けた場合（ステップＳ７６６においてＹＥＳの場合）には、処理を終了する。
【０４０５】
上述したこの発明の実施の形態１０においては、成形速度を調整する構成について説明したが、これ以外にも、被処理物４８の混練時間の調整、バインダー添加量の調整、容器温度の調整のうち、いずれかまたはすべてを適宜組合せて、被処理物４８の損失弾性率が目標値となるように調整するように構成してもよい。
【０４０６】
この発明の実施の形態１０によれば、センサ部は、混練容器の側面と一体化して配置された遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性のうち損失弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいて成形物の成形速度を制御する。
【０４０７】
そのため、被処理物の損失弾性率が目標値から外れる場合であっても、型崩れなどを抑制できる。よって、さまざまな要因により損失弾性率が変動する被処理物に対しても、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０４０８】
［実施の形態１１］
上述のこの発明の実施の形態１〜４においては、測定された粘弾性特性と１つのしきい値との比較結果に基づいて、制御を行なう構成について説明した。一方、この発明の実施の形態１１においては、測定された粘弾性特性と複数のしきい値との比較結果に基づいて、制御を行なう構成について説明する。
【０４０９】
図４３は、この発明の実施の形態１１に従うプロセス装置１１１の概略構成図である。
図４３を参照して、プロセス装置１１１は、測定制御部２０２と、乾燥炉１４２と、受入テーブルローラ１４０と、搬出テーブルローラ１５０と、センサ部３０と、遅延部材３２とからなる。そして、プロセス装置１１１は、受入テーブルローラ１４０で受入れた被処理物４８に対して、センサ部３０から入射音波を放射し、その入射音波で生じる反射音波に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。そして、測定制御部２０２は、測定した被処理物４８の粘弾性特性に応じて、乾燥炉１４２内の乾燥温度を決定するとともに、乾燥炉１４２内を移動させることにより被処理物４８を乾燥させる。さらに、乾燥炉１４２内で乾燥された被処理物４８は、搬出テーブルローラ１５０で搬出される。
【０４１０】
このように、測定制御部２０２は、受入れた被処理物４８の粘弾性特性に応じて、乾燥炉１４２内の温度を変更し、被処理物４８の乾燥の度合を最適化する。一例として、プロセス装置１１１は、上述のこの発明の実施の形態１０において説明したような成形されたセラミックス材料などを被処理物４８として受入れて乾燥する。同様にして、プロセス装置１１１は、成形された陶器となる成形された粘土などを乾燥する。
【０４１１】
受入テーブルローラ１４０は、図示しない搬送手段により搬送される被処理物４８を受入れて、乾燥炉１４２へ搬送する。
【０４１２】
乾燥炉１４２は、バーナー１４４と、温度検出部１４８と、移動テーブルローラ１４６とからなる。バーナー１４４は、被処理物４８の搬送経路の上方に配置され、測定制御部２０２からの燃焼指令に応じて、所定の熱量を発生する。一例として、バーナー１４４は、燃料ガスと空気との混合気体を燃焼させるが、これに代えて、誘導加熱、マイクロ波加熱、抵抗加熱などを用いてもよい。温度検出部１４８は、被処理物４８の搬送経路付近の炉内温度を検出し、測定制御部２０２へその検出した温度を出力する。移動テーブルローラ１４６は、紙面左側から受入れた被処理物４８を所定の速度で、紙面右側へ搬送する。
【０４１３】
搬出テーブルローラ１５０は、乾燥炉１４２から搬送された被処理物４８を図示しない外部の装置または機構へ搬出する。
【０４１４】
センサ部３０は、遅延部材３２と密着して配置され、受入テーブルローラ１４０上に被処理物４８が搬送されると、図示しない昇降機構により遅延部材３２を介して被処理物４８の上面に配置される。このとき、遅延部材３２の自重または上方からの押付圧により、遅延部材３２は被処理物４８と密着する。そして、センサ部３０は、測定制御部２０２からの放射指令に応じて、遅延部材３２を介して、被処理物４８へ入射音波を放射する。そして、センサ部３０は、入射音波が被処理物４８と遅延部材３２との境界において反射されて生じる反射音波を受信し、その時間波形を測定制御部２０２へ出力する。その他については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０４１５】
測定制御部２０２は、被処理物４８が受入テーブルローラ１４０に存在すると、センサ部３０へ放射指令を与え、センサ部３０から被処理物４８へ入射音波を放射させ、かつ、センサ部３０において受信される反射音波の時間波形に基づいて、被処理物４８の粘弾性特性を測定する。そして、測定制御部２０２は、その測定した被処理物４８の粘弾性特性に基づいて、乾燥炉１４２内の乾燥温度を決定し、温度検出部１４８が検出する温度が当該乾燥温度と一致するように、バーナー１４４に燃焼指令を与える。なお、バーナー１４４からの熱量発生と、乾燥炉１４２内の温度上昇とは、むだ時間および遅れ時間を含む系となるので、測定制御部２０２は、決定した乾燥温度と、温度検出部１４８において検出された温度とに基づいて、ＰＩＤ制御などにより燃焼指令を調整する。
【０４１６】
なお、測定制御部２０２、センサ部３０および遅延部材３２のより詳細な構成は、図２に示すこの発明の実施の形態１に従う測定制御部１、センサ部３０および遅延部材３２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０４１７】
図４４は、セラミックスの成形物である被処理物４８に対する損失弾性率の時間変化の一例である。なお、ここでの貯蔵弾性率は、所定の周波数におけるピーク値である。
【０４１８】
図４４を参照して、この発明の実施の形態１１に従う測定制御部２０２は、被処理物４８の粘弾性特性として損失弾性率（粘性）を測定する。
【０４１９】
上述したように、セラミックスの原料は、外部温度、混練容器温度、含有水分量、バインダー添加量などの変動に応じてその損失弾性率が変化する。そのため、損失弾性率が低い、すなわち粘性が低い場合には、過剰な乾燥によるひび割れなどの発生確率を低減するため乾燥温度を抑制する必要がある。一方、損失弾性率が高い、すなわち粘性が高い場合には、より強固な固化状態を形成するため、乾燥温度を高める必要がある。
【０４２０】
そこで、測定制御部２０２は、被処理物４８の損失弾性率が高い場合には、乾燥温度を相対的に高くし、逆に、被処理物４８の損失弾性率が低い場合には、乾燥温度を相対的に低くする。
【０４２１】
具体的には、測定制御部２０２は、測定される被処理物４８の損失弾性率に対して、予め複数のしきい値を規定する。そして、測定制御部２０２は、それらのしきい値に対して、測定された損失弾性率がいずれの範囲に存在するかに基づいて、乾燥温度を決定する。
【０４２２】
一例として、この発明の実施の形態１１においては、測定制御部２０２は、３つのしきい値（第１のしきい値、第２のしきい値、第３のしきい値）を規定し、いずれのしきい値の範囲に存在するかに基づいて、４つの乾燥温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）のうち、１つを選択する。すなわち、測定制御部２０２は、被処理物４８の損失弾性率が、第１のしきい値以下であれば、乾燥温度Ｔ１を選択し、第１のしきい値を超過し、かつ、第２のしきい値以下であれば、乾燥温度Ｔ２を選択し、第２のしきい値を超過し、かつ、第３のしきい値以下であれば、乾燥温度Ｔ３を選択し、第３のしきい値を超過すれば、乾燥温度Ｔ４を選択する。
【０４２３】
このように、測定制御部２０２は、被処理物４８の損失弾性率に応じて乾燥温度を最適化する。なお、乾燥温度を変更する構成に代えて、被処理物４８が乾燥炉１４２内で乾燥される時間、すなわち移動テーブルローラ１４６の速度を制御するようにしてもよい。
【０４２４】
また、表示出力部１６は、図４４に示す損失弾性率の時間変化を随時表示または／およびそのデータを外部へ出力する。さらに、表示出力部１６は、選択する燃焼温度、およびバーナー１４４に与える燃焼指令などの指令情報を表示または／およびそのデータを外部へ出力する。
【０４２５】
（フローチャート）
図４５は、測定制御部２０２における処理のフローチャートである。なお、測定制御部２０２は、図６に示す基準値取得のフローチャートに従い、記憶部１４に基準値を予め取得しているものとする。
【０４２６】
図２および図４５を参照して、演算部１０は、受入テーブルローラ１４０に被処理物４８が受入れられたか否かを判断する（ステップＳ８００）。被処理物４８が受入れられていない場合（ステップＳ８００においてＮＯの場合）には、演算部１０は、被処理物４８が受入れられるまで待つ（ステップＳ８００）。
【０４２７】
被処理物４８が受入れられた場合（ステップＳ８００においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、図示しない昇降機構によりセンサ部３０および遅延部材３２を被処理物４８の上面に配置する（ステップＳ８０２）。そして、演算部１０は、放射指令を送信制御回路２２へ与え、トランスデューサ２０から入射音波を放射する（ステップＳ８０４）。
【０４２８】
その後、演算部１０は、時間データメモリ部１２からトランスデューサ２０が受信する反射音波の時間波形データを読出す（ステップＳ８０６）。そして、演算部１０は、読出した反射音波の時間波形データに対してＦＦＴ処理を行ない、反射音波の特定の周波数における振幅値および位相を取得する（ステップＳ８０８）。さらに、演算部１０は、記憶部１４から基準値の振幅値および位相を読出し、取得した振幅値および位相との比較により、特定の周波数における損失弾性率を測定する（ステップＳ８１０）。
【０４２９】
そして、演算部１０は、測定した損失弾性率が第１しきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ８１２）。測定した損失弾性率が第１しきい値を超過していない場合（ステップＳ８１２においてＮＯの場合）には、演算部１０は、乾燥温度Ｔ１を選択する（ステップＳ８１４）。
【０４３０】
測定した損失弾性率が第１しきい値を超過している場合（ステップＳ８１２においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、測定した損失弾性率が第２しきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ８１６）。測定した損失弾性率が第２しきい値を超過していない場合（ステップＳ８１６においてＮＯの場合）には、演算部１０は、乾燥温度Ｔ２を選択する（ステップＳ８１８）。
【０４３１】
測定した損失弾性率が第２しきい値を超過している場合（ステップＳ８１６においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、測定した損失弾性率が第３しきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ８２０）。測定した損失弾性率が第３しきい値を超過していない場合（ステップＳ８２０においてＮＯの場合）には、演算部１０は、乾燥温度Ｔ３を選択する（ステップＳ８２２）。
【０４３２】
測定した損失弾性率が第３しきい値を超過している場合（ステップＳ８２０においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は、乾燥温度Ｔ４を選択する（ステップＳ８２４）。
【０４３３】
乾燥温度を選択した後（ステップＳ８１４，Ｓ８１８，Ｓ８２２，Ｓ８２４）、演算部１０は、選択した乾燥温度となるようにバーナー１４４へ燃焼指令を与える（ステップＳ８２６）。そして、演算部１０は、被処理物４８が乾燥炉１４２から搬出テーブルローラ１５０へ搬出されたか否かを判断する（ステップＳ８２８）。搬出テーブルローラ１５０へ搬出されていない場合（ステップＳ８２８においてＮＯの場合）には、演算部１０は、ステップＳ８２６における処理を繰返し実行する。
【０４３４】
搬出テーブルローラ１５０へ搬出されている場合（ステップＳ８２８においてＹＥＳの場合）には、演算部１０は処理を終了する。
【０４３５】
上述したこの発明の実施の形態１１においては、測定した損失弾性率と複数のしきい値とを比較して、乾燥温度を離散的に変化させる構成について説明したが、測定した損失弾性率と目標値との偏差に基づいて、乾燥温度を連続的に変化させるように構成してもよい。
【０４３６】
この発明の実施の形態１１によれば、センサ部は、搬入される被処理物の上面に配置される遅延部材を介して入射音波を被処理物へ放射し、かつ、被処理物と遅延部材との境界で入射音波が反射されて生じる反射音波を受信する。そして、測定制御部は、センサ部で受信された反射音波に基づいて、被処理物の粘弾性特性のうち損失弾性率を測定し、かつ、その測定結果に基づいて最適な乾燥温度を選択する。
【０４３７】
そのため、さまざまな外乱により被処理物の損失弾性率がばらつく場合であっても、被処理物を最適に乾燥することができる。よって、さまざまな要因により損失弾性率が変動する被処理物に対しても、最適な処理を実行するプロセス装置を実現できる。
【０４３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０４３９】
【図１】この発明の実施の形態１に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図２】測定制御部１、センサ部および遅延部材のより詳細な概略構成図である。
【図３】表面反射法を説明するための図である。
【図４】小麦粉と水との混合物である被処理物に対する貯蔵弾性率（粘性）の時間変化の一例である。
【図５】測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図６】測定制御部における基準値取得のフローチャートである。
【図７】図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例１に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１の変形例１に従う測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図９】図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例２に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態１の変形例２に従う測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図１１】図４に示す貯蔵弾性率の時間変化に対して、この発明の実施の形態１の変形例３に従うプロセス装置における制御を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態１の変形例３に従う測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図１３】図１に示す混練容器における被処理物の位置と反射音波との関係を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１の変形例４に従う測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態２に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図１６】素麺を製造する原料の混合物である被処理物に対する貯蔵弾性率（弾性）の時間変化の一例である。
【図１７】この発明の実施の形態３に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図１８】かまぼこを製造する原料の混合物である被処理物に対する損失弾性率の周波数特性の一例である。
【図１９】この発明の実施の形態３に従う測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態４に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図２１】タイヤ用のゴムを製造する原料の混合物である被処理物に対する損失弾性率（粘性）の時間変化の一例である。
【図２２】測定制御部４におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態５に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図２４】マヨネーズを製造する原料の混合物である被処理物に対する貯蔵弾性率と損失弾性率との時間変化の一例である。
【図２５】測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図２６】この発明の実施の形態６に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図２７】感光剤である被処理物に対する損失弾性率の時間変化の一例である。
【図２８】測定制御部における処理のフローチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態７に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図３０】この発明の実施の形態８に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図３１】センサ部および遅延部材のより詳細な配置図である。
【図３２】底面反射法による粘弾性特性を測定する方法を説明するための図である。
【図３３】図３２（ａ）、図３２（ｂ）、図３２（ｃ）のそれぞれにおける時間波形である。
【図３４】測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図３５】測定制御部における基準値取得のフローチャートである。
【図３６】この発明の実施の形態９に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図３７】送信部、受信部および遅延部材のより詳細な配置図である。
【図３８】測定制御部、送信部、受信部および遅延部材のより詳細な概略構成図である。
【図３９】測定制御部におけるプロセス制御のフローチャートである。
【図４０】この発明の実施の形態１０に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図４１】セラミックスの原料である被処理物に対する損失弾性率の時間変化の一例である。
【図４２】測定制御部における処理のフローチャートである。
【図４３】この発明の実施の形態１１に従うプロセス装置の概略構成図である。
【図４４】セラミックスの成形物である被処理物に対する損失弾性率の時間変化の一例である。
【図４５】測定制御部における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０４４０】
１，２，３，４，５，６，７，８，９，２０１，２０２  測定制御部、１０，１１  演算部、１２，１２．１，１２．２  時間データメモリ部、１４  記憶部、１６  表示出力部、１８  入力部、２０，２０．１，２０．２  トランスデューサ、２２  送信制御回路、２４  送信回路、２５  方向整合器、２６  受信回路、２８，２８．１，２８．２  信号処理回路、３０  センサ部、３０．１  送信部、３０．２  受信部、３２，３２．１，３２．２  遅延部材、４０，１１４，１１０，１３０  混練容器、４２，７６，１３２  インペラ、４４，５０，７２，８８，９８，１１０，１１８，１３６  モータ、４６，７４  駆動軸、４８  被処理物、５２，９６  ローラ、５４  スクレパ、５６，８６  電源装置、５８，８２．１，８２.２  発熱部、６０  ブロック部、７０  攪拌容器、７８  しきい領域、８０  保持容器、８４  滴下配管、９０，９４  回転台、９２  ワーク、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１  プロセス装置、１１６  シャフト、１２０  翼部、１２４  ガス供給部、１２６  圧力調整弁、１２８  射出部、１３８  成形物、１４０  受入テーブルローラ、１４２  乾燥炉、１４４  バーナー、１４６  移動テーブルローラ、１４８  温度検出部、１５０  搬出テーブルローラ、Ｌ’  貯蔵弾性率（弾性）、Ｌ”  損失弾性率（粘性）、ｔａｎδ  損失正接。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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