(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック状又は粒状又は粉状又はペースト状の食品が投入される投入口を上部に有し、前記食品の排出口を底部に有する装置本体と、この装置本体の底部に内装され、モーターによって回転駆動されることで前記排出口に向かって前記装置本体内の食品を送り出すオーガスクリューとを備えた食品の定量供給装置であって、
前記モーターの電流値を計測する電流計測手段と、前記モーターへの供給電流の周波数を変更して前記オーガスクリューの回転数を増減するインバーターと、前記電流計測手段によって計測された電流値に対応して前記インバーターの周波数を変更して前記装置本体の排出口からの食品の供給量を安定に保つ制御手段とを備えたことを特徴とする食品の定量供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、電流計測手段によって計測された電流値が予め入力された上限の閾値より高い場合は前記インバーターの周波数を下げて前記モーターの回転数を下げ、前記電流値が予め入力された下限の閾値よりも低い場合には前記インバーターの周波数を上げて前記モーターの回転数を上げ、電流計によって計測される電流値が上限の閾値と下限の閾値との間に収まるように制御することを特徴とする請求項１記載の食品の定量供給装置。
【請求項３】
前記インバーターは、周波数を上段・中段・下段の三段階に切り替え可能であり、前記制御手段は、電流計測手段によって計測された電流値が前記上限の閾値よりも高い場合には前記インバーターの周波数を下段に設定し、前記電流値が前記下限の閾値よりも低い場合には前記インバーターの周波数を上段に設定し、前記電流値が前記上限の閾値と前記下限の閾値との間である場合は前記インバーターの周波数を中段に設定することを特徴とする請求項２記載の食品の定量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロック状又は粒状又は粉状又はペースト状の食品をオーガスクリューの回転によって送り出して供給する装置に係り、特に、供給量をより安定化させることができる食品の定量供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、プロセスチーズの溶融乳化工程の連続式ラインの一般的な例を示す。図５において、符号１はチーズワゴン、２は定量ポンプ、３はクッカー、４はバキュームベッセル、５は定量ポンプである。
この連続式ラインでは、チーズワゴン１に原料チーズを投入すると、チーズはチーズワゴン１内のオーガスクリュー６によって該チーズワゴン１の排出口１ａに接続されている定量ポンプ２に送られ、この定量ポンプ２によって配管に圧送されクッカー３に送り込まれ、クッカー３にて蒸気が混入されて加熱される。図５中、符号７はクッカー３へ蒸気を供給する配管、符号７ａはこの配管７ａを開閉するバルブである。加熱されたチーズは、クッカー３の下流側に接続されているバキュームベッセル４にて水分が抜かれるとともに冷却され、このバキュームベッセル４の下流側に接続されている定量ポンプ５を介して次の工程に送り込まれる。図５中、符号８は、バキューム装置（図示略）をバキュームベッセル４と接続する配管、８ａは配管８を開閉するバルブ、９はバキュームベッセル４内のチーズを攪拌する攪拌子、９ａは攪拌子９を回転駆動するモーターである。
前記チーズワゴン１は、原料チーズが投入される投入口１ｂを上部に有する容器状の装置本体１ｃの底部に、モーター６ａによって回転駆動される前記オーガスクリュー６を収容、配置している。そして、このチーズワゴン１は、製品の製造中は、オーガスクリュー６の回転数を一定に保って、装置本体１ｃ内に投入された原料チーズを排出口１ａから送り出すようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような連続式ラインでは、チーズワゴン１からの原料チーズの供給量を一定にしたい要求がある。しかしながら、前記チーズワゴン１では、オーガスクリュー６の回転数は一旦設定すれば製造中は一定であるため、例えば、装置本体１ｃ内にチーズが大量にストックされるとチーズの供給量が増大し、逆にストック量が少ないとチーズの供給量が不足するといった問題が生じていた。また、チーズのように、湿度、気温によって硬さや表面の結着力等が変化しやすい食品では、気候条件によってオーガスクリュー６による搬送量が変化してしまい、チーズワゴン１からの定量供給が困難であった。
前記連続式ラインでは、チーズワゴン１の下流側に定量ポンプ２を接続して供給量の定量性を確保しようとしているが、このような定量ポンプも入口側の圧力が変動すると吐出側の圧力も変動して流量が変動してしまうため、チーズワゴン１からのチーズの供給量の変動の影響を回避できない。この場合、チーズワゴン１からのチーズの供給量が増大すると、定量ポンプ２の回転数は一定であるためチーズワゴン１のオーガスクリュー６の周囲の圧力が上昇し、オーガスクリュー６のモーター６ａに流れる電流値の増大によってブレーカーが落ちる等の非常停止状態に至る。逆に、チーズワゴン１からのチーズの供給量が減少すると、定量ポンプ２からのチーズの供給量も減少し、クッカー３の温度がふらついて製品にならないケースがある。
なお、前述の問題点等は、チーズに限らず、ブロック状又は粒状又は粉状又はペースト状の食品をオーガスクリューの回転によって送り出して供給する各種装置について共通に発生するものである。また、前述のチーズのように、湿度や温度によって、硬さや表面の結着力等が変化しやすい食品の供給に適用される装置では、装置本体内での食品のストック量に加えて湿度や温度の影響も受けやすいため、特に供給量が不安定になりやすい。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ブロック状又は粒状又は粉状又はペースト状の食品を目的流量でより安定に供給することができる食品の定量供給装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブロック状又は粒状又は粉状又はペースト状の食品が投入される投入口を上部に有し、前記食品の排出口を底部に有する装置本体と、この装置本体の底部に内装され、モーターによって回転駆動されることで前記排出口に向かって前記装置本体内の食品を送り出すオーガスクリューとを備えた食品の定量供給装置であって、前記モーターの電流値を計測する電流計測手段と、前記モーターへの供給電流の周波数を変更して前記オーガスクリューの回転数を増減するインバーターと、前記電流計測手段によって計測された電流値に対応して前記インバーターの周波数を変更して前記装置本体の排出口からの食品の供給量を安定に保つ制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の食品の定量供給装置において、前記制御手段は、電流計測手段によって計測された電流値が予め入力された上限の閾値より高い場合は前記インバーターの周波数を下げて前記モーターの回転数を下げ、前記電流値が予め入力された下限の閾値よりも低い場合には前記インバーターの周波数を上げて前記モーターの回転数を上げ、電流計によって計測される電流値が上限の閾値と下限の閾値との間に収まるように制御することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の食品の定量供給装置において、前記インバーターは、周波数を上段・中段・下段の三段階に切り替え可能であり、前記制御手段は、電流計測手段によって計測された電流値が前記上限の閾値よりも高い場合には前記インバーターの周波数を下段に設定し、前記電流値が前記下限の閾値よりも低い場合には前記インバーターの周波数を上段に設定し、前記電流値が前記上限の閾値と前記下限の閾値との間である場合は前記インバーターの周波数を中段に設定することを特徴とする。
【０００６】
本発明の食品の定量供給装置によれば、電流計測手段によって計測された電流値に対応して制御手段がインバーターを制御し、このインバーターから、オーガスクリューを回転駆動するモーターへの供給電流の周波数を変更して、オーガスクリューの回転数を調整し、食品の供給量（流量、吐出量）を安定に保つ。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の１実施の形態の食品の定量供給装置（以下「定量供給装置」と略称する場合がある）を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る定量供給装置１０を用いて構成したプロセスチーズの溶融乳化工程の連続式ラインを示す。ここで、定量供給装置１０はチーズワゴンであり、以下、定量供給装置を「チーズワゴン」と称する場合がある。図１において、符号２は定量ポンプ、３はクッカー、４はバキュームベッセル、５は定量ポンプである。
【０００８】
この連続式ラインでは、チーズワゴン１０に食品としての原料チーズＣ（以下「チーズ」と略称する場合がある）を投入すると、チーズＣはチーズワゴン１０内のオーガスクリュー１１によって該チーズワゴン１０の排出口１０ａに接続されている定量ポンプ２に送られ、この定量ポンプ２によって配管に圧送されクッカー３に送り込まれ、クッカー３にて蒸気が混入されて加熱される。図１中、符号７はクッカー３へ蒸気を供給する配管、符号７ａはこの配管７ａを開閉するバルブである。加熱されたチーズは、クッカー３の下流側に接続されているバキュームベッセル４にて水分が抜かれるとともに冷却され、このバキュームベッセル４の下流側に接続されている定量ポンプ５を介して次の工程に送り込まれる。図１中、符号８は、バキューム装置（図示略）をバキュームベッセル４と接続する配管、８ａは配管８を開閉するバルブ、９は攪拌子、９ａは攪拌子９ａを回転駆動するモーターである。
前記チーズワゴン１０は、原料チーズが投入される投入口１０ｂを上部に有する容器状の装置本体１０ｃの底部に、モーター１１ａによって回転駆動される前記オーガスクリュー１１を収容、配置しており、装置本体１０ｃ内に投入された原料チーズを前記オーガスクリュー１１の回転駆動によって排出口１０ａから送り出すようになっている。
【０００９】
前記オーガスクリュー１１の回転数は、制御手段としてのコントローラー１２からの指令によって制御される。図２に示すように、前記コントローラー１２には、前記モーター１１ａの電流値を計測する電流計測手段１３（ここでは電流計。以下「電流計１３」と称する場合がある）と、交流電源１５に接続され前記モーター１１ａへの供給電流の周波数を変更するインバーター１４とが接続されている。そして、前記電流計１３によって計測された電流値に対応して前記コントローラー１２が指令を出力して前記インバーター１４の周波数を変更することで、前記モーター１１ａの回転数が増減されるようになっている。
【００１０】
前記コントローラー１２は、電流計１３によって計測された電流値が予め入力された上限の閾値より高い場合は前記インバーター１４の周波数を下げて前記モーター１１ａの回転数を下げ、前記電流値が予め入力された下限の閾値よりも低い場合には前記インバーター１４の周波数を上げて前記モーター１１ａの回転数を上げるようになっている。
具体的には、前記インバーター１４は、周波数を高いものから順に低くなる上段・中段・下段の三段階に切り替え可能であり、前記コントローラー１２は、電流計１３によって計測された電流値が前記上限の閾値よりも高い場合には前記インバーター１４の周波数を下段に設定してモーター１１ａの出力を下げ、前記電流値が前記下限の閾値よりも低い場合には前記インバーター１４の周波数を上段に設定してモーター１１ａの出力を上げ、電流計１３によって計測される電流値が上限の閾値と下限の閾値との間になるように制御する。また、前記電流値が前記上限の閾値と前記下限の閾値との間である場合は、前記インバーター１４の周波数を前記上段と下段の中間の中段に設定するようになっている。
【００１１】
（実施例）
前述の定量供給装置１０を用いて固形チーズの破砕物を吐出、供給した。図３に、このときの電流計によって計測された電流値（図３中「オーガ電流値」）、チーズワゴンからのチーズの吐出圧（図３中「吐出圧」）、オーガスクリューを駆動するモーターへの供給電流の周波数（図３中「オーガ周波数」）、チーズワゴンからのチーズの吐出流量（図３中「流量」）の計測結果を示す。
（比較例）
図５に示す従来例のチーズワゴン１（オーガスクリューの回転数一定）を用いて固形チーズの破砕物を吐出、供給した。図４に、このときの電流計によって計測された電流値（図４中「オーガ電流値」）、チーズワゴンからのチーズの吐出圧（図４中「吐出圧」）、オーガスクリューを駆動するモーターへの供給電流の周波数（図４中「オーガ周波数」）、チーズワゴンからのチーズの吐出流量（図４中「流量」）の計測結果を示す。
【００１２】
なお、ここで用いたチーズの種類や、温度、湿度等の試験環境・条件は、前記実施例と同じである。
図３、図４における電流値の波形は、チーズワゴンの装置本体内でのチーズのストック量の増減に対応しており、ストック量が多くなれば電流値は高くなり、ストック量が少くなれば電流値は低くなる。チーズワゴンへのチーズの投入量を周期的に増減し、装置本体内でのチーズのストック量が多い状態と、少ない状態とを繰り返し作り出して、電流値、吐出圧、周波数、流量を計測した。
【００１３】
図３から明らかなように、本発明に係る定量供給装置１０では、電流計１３によって計測された電流値に対応するコントローラーからの指令によってインバーターが制御されることで、オーガスクリューを回転駆動するモーターへの供給電流の周波数が、上段・中段・下段の三段階のいずれかに切り替えられている。具体的には、電流計１３によって計測された電流値が前記上限の閾値よりも高い場合には前記インバーター１４の周波数は下段に設定され、前記電流値が前記下限の閾値よりも低い場合には前記インバーター１４の周波数は上段に設定され、前記電流値が前記上限の閾値と前記下限の閾値との間である場合は前記インバーター１４の周波数は中段に設定されている。一方、図４を参照すると、比較例のチーズワゴンでは、オーガスクリューを回転駆動するモーターへの供給電流の周波数は、電流計によって計測された電流値の変動に関わらず一定であり、前記電流値の変動に対応して吐出圧も大きく変動している。
図３、図４の比較で、本発明に係る定量供給装置１０の方が従来例のチーズワゴンに比べて、装置本体内のチーズのストック量が変動しても流量及び吐出圧の振れが小さく、食品（チーズ）の供給量が安定していることが判る。
【００１４】
本発明に係る定量供給装置１０では、湿度や気温の変化等によって食品の送り出し抵抗が変化しても、目的の供給量で安定に食品を供給できる。例えば、チーズの供給の場合、湿度や気温の変化によって結着力が変化しやすく、この結着力の変化によってオーガスクリュー１１による送り出し抵抗が変化するが、送り出し抵抗の変化に伴う電流値（電流計によって計測される電流値）の変化に対応してコントローラー１２がインバーター１４の周波数を切り替えてオーガスクリュー１１の回転数を調整することで、チーズの供給量（流量、吐出量）が安定に維持される。
これにより、この定量供給装置１０が適用された連続式ラインでは、定量供給装置１０（チーズワゴン）からのチーズの供給量が安定するため、プロセスチーズの溶融乳化を確実に行うことができ、目的の品質の製品を安定かつ確実に得ることができる。また、この定量供給装置１０では、装置本体内のチーズのストック量が増大しても、電流計によって計測される電流値が上限の閾値を超えたところで、インバーター１４の周波数が下段に切り替えられてモーター１１ａの出力が下げられ、これによって電流計によって計測される電流値が低下するから、過負荷によってブレーカーが落ちる等の不都合を防止できる。
【００１５】
この定量供給装置１０では、電流計によって計測された電流値をコントローラー１２による制御対象として、上限、下限の閾値を以ってインバーターの周波数を切り替える構成であるので、制御が簡単であり、安価に構成できるといった利点がある。つまり、電流計によって計測された電流値が上限の閾値よりも高い場合にインバーターの周波数を上段とし、前記電流値が下限の閾値よりも低い場合にインバーターの周波数を下段とし、前記電流値が上限、下限の閾値の間の範囲にあるときはインバーターの周波数が自動的に中段に設定される構成では、電流計によって計測された電流値が上限の閾値よりも高くなった場合又は下限の閾値よりも低くなったことを検出したときにインバーターの周波数をオン・オフ制御で切り替えるといった制御が可能であり、その制御は単純なもので済む。
また、例えば、装置本体底部に圧力ゲージを設けて、その計測値をコントローラー１２による制御対象として前述の電流計によって計測された電流値と同等に取り扱い、圧力ゲージでの計測値が所定の目標値（所定の値であること以外に、上限の閾値と下限の閾値との間の範囲となることも含む）となるように制御することも可能であるが、装置本体を加工する必要がある上、メンテナンスに手間が掛かる、装置本体の洗浄の邪魔になる等の不利な点があるため、この点で、電流計によって計測された電流値をコントローラー１２による制御対象とする構成の方が有利である。
【００１６】
本発明は、前記実施の形態に限定されず、各種変更が可能であることは言うまでも無い。
本発明に係る食品の定量供給装置の適用対象の食品は、前述のチーズに限定されず、各種構成が可能である。特に、前述のチーズのように、湿度や温度等によって硬さや表面の結着力等の性状が変化して、オーガスクリューによる送り出し流量が変化しやすい食品の供給に適用した場合に、供給量（流量、吐出量）の安定化の効果がより顕著に発揮される。ここで、適用対象となり得る「湿度や温度等によって硬さや表面の結着力等の性状が変化」する食品としては、例えば、ブロック状又は粒状又は粉状のキャラメル、ブロック状又は粒状又は粉状のチョコレート、ゼラチン粒等の温度変化によって硬さが変化しやすい食品、クリーム、アイスクリーム、チョコレート（溶融状態）、バター、水飴、蜂蜜等の温度変化によって粘性が変化しやすい食品などである。キャラメル等は湿度や温度の変化によって、表面の結着力も変化しやすい食品でもある。
【００１７】
この定量供給装置による食品の供給量（流量、吐出量）の制御は、前述のように、上限、下限の閾値を設けて、電流計によって計測される電流値が上限の閾値と下限の閾値の間になるようにする制御に限定されず、例えば、電流計によって計測される電流値が目標値として設定した値となるようにインバーターの周波数を細かく調整、変更して、自動制御（例えば、所謂「ＰＩＤ制御」）することも可能である。
【００１８】
装置本体やオーガスクリューの具体的構造は、適宜設計変更可能である。
例えば、前記装置本体としては、図１では投入された食品の排出口を側壁部１０ｄにおいて底壁１０ｅ近傍位置に開口している構成を例示したが、これに限定されず、例えば、排出口が底壁に開口されている構成も採用可能である。この場合、装置本体内にはオーガスクリューが縦向きに配置され（回転軸線が縦向き）、このオーガスクリューの回転駆動によって排出口に向けて食品が送り出されるようにする。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の食品の定量供給装置によれば、電流計測手段によって計測された電流値に対応して制御手段がインバーターを制御し、このインバーターから、オーガスクリューを回転駆動するモーターへの供給電流の周波数を変更して、オーガスクリューの回転数を調整するから、装置本体の排出口からの食品の供給量（流量、吐出量）を安定に保つことができ、目的の品質の製品を安定かつ確実に得ることができる。特に、湿度や温度の変化によって硬さや表面の結着力等が変化しやすい食品を供給する場合でも、供給量（流量、吐出量）を安定に保つことができるといった優れた効果を奏する。
また、電流計測手段によって計測された電流値が予め入力された上限の閾値より高い場合は前記インバーターの周波数を下げて前記モーターの回転数を下げ、前記電流値が予め入力された下限の閾値よりも低い場合には前記インバーターの周波数を上げて前記モーターの回転数を上げ、電流計によって計測される電流値が上限の閾値と下限の閾値との間に収まるように制御する構成（請求項２）や、上限、下限の閾値に対応して前記インバーターの周波数が上段・中段・下段の三段階に切り替え可能になっている構成（請求項３）では、単純かつ安価な構成によってモーターの回転数を制御することができるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の食品の定量供給装置を適用して構成したプロセスチーズの溶融乳化工程の連続式ラインを示す全体図である。
【図２】  図１の食品の定量供給装置近傍を示す図である。
【図３】  図１の食品の定量供給装置を用いてチーズを供給した場合の電流値等の計測値を示すグラフである。
【図４】  比較例のチーズワゴンを用いてチーズを供給した場合の電流値等の計測値を示すグラフである。
【図５】  従来例のチーズワゴンを用いたプロセスチーズの溶融乳化工程の連続式ラインを示す全体図である。
【符号の説明】
１０…食品の定量供給装置、１０ａ…排出口、１０ｂ…投入口、１０ｃ…装置本体、１１…オーガスクリュー、１１ａ…モーター、１２…制御手段（コントローラー）、１３…電流計測手段（電流計）、１４…インバーター、Ｃ…食品（原料チーズ）。
【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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