(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌槽に配設した攪拌軸をモータで回転させることにより攪拌を行う攪拌機の攪拌動力制御方法であって、モータの回転数を調節するインバータと、インバータを制御する制御装置と、攪拌槽の液量を計測する液量計とを設け、攪拌槽の液量と、インバータの周波数、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、該算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと該算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータの周波数を制御することを特徴とする攪拌機の攪拌動力制御方法。
【請求項２】
攪拌翼の種類に応じた複数の最適攪拌単位動力のデータテーブルを用いることを特徴とする請求項１記載の攪拌機の攪拌動力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌機の攪拌動力制御方法に関し、特に、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御するようにして、常に最適な攪拌動力で攪拌を行うことができるようにした攪拌機の攪拌動力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液の混合や溶解等を目的とした攪拌処理用の攪拌機では、攪拌中に液粘度が変化する場合、電動機への電流値を目視し、それに合わせて回転数を手動で変更しながら、攪拌動力を増加又は減少させていた。
その場合、液量変化や液粘度変化を同時に捉え、それにより最適な攪拌動力を求め、攪拌運転に連続的に適用することは難しい。
また、攪拌動力を複雑に変化させる必要がある場合、現状の方法では追随不可能である。
【０００３】
具体的には、例えば、図４に示すように、液粘度μが上昇するにつれて最適攪拌単位動力Ｐｖも上昇する。
一定速度で攪拌する場合、最大液粘度で攪拌が十分なように、運転終了までずっと最大の攪拌動力で攪拌を行うこととなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、液が低粘度になったときには、攪拌動力が過大になって攪拌槽上部の気相を巻き込み、処理液が泡立つなどの問題が発生し、また、電力を無駄に消費する。
逆に、最小液粘度での最適な攪拌動力に合わせた場合、高液粘度のときに攪拌動力が不足し、液が攪拌できない、又は攪拌時間が長くなるという問題が発生する。
なお、手動で変速する場合は、攪拌工程における液粘度変化を読み取るために、計器盤を眺めながら攪拌中ずっとオペレータが攪拌速度を変更し続ける必要があり、液量や回転数等の要因から最適な攪拌回転数をオペレータが瞬時に判断することは難しく、また、液粘度が急激に変化する液についてはさらに困難が生じる。
【０００５】
本発明は、上記従来の攪拌機の攪拌動力制御方法が有する問題点に鑑み、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御するようにして、常に最適な攪拌動力で攪拌を行うことができる攪拌機の攪拌動力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法は、攪拌槽に配設した攪拌軸をモータで回転させることにより攪拌を行う攪拌機の攪拌動力制御方法であって、モータの回転数を調節するインバータと、インバータを制御する制御装置と、攪拌槽の液量を計測する液量計とを設け、攪拌槽の液量と、インバータの周波数、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、該算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと該算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータの周波数を制御することを特徴とする。
【０００７】
この場合において、攪拌翼の種類に応じた複数の最適攪拌単位動力のデータテーブルを用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法によれば、モータの回転数を調節するインバータと、インバータを制御する制御装置と、攪拌槽の液量を計測する液量計とを設け、攪拌槽の液量と、インバータの周波数、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、該算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと該算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータの周波数を制御することから、攪拌動力の過不足をなくし、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御するようにして、常に最適な攪拌動力で攪拌を行うことができる。
【０００９】
この場合、攪拌翼の種類に応じた複数の最適攪拌単位動力のデータテーブルを用いることにより、複数種の攪拌翼においても最適な攪拌動力で攪拌を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図２に、本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法の一実施例を示す。
攪拌機は、攪拌槽１に配設した攪拌軸２をモータ３で回転させることにより攪拌を行うもので、モータ３の回転数を調節するインバータ４と、インバータ４を制御する制御装置５と、攪拌槽１の液量を計測する液量計６とを備えている。
そして、本実施例の攪拌機の攪拌動力制御方法においては、攪拌槽１の液量と、インバータ４の周波数、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータ４の周波数を制御するようにしている。
これにより、攪拌動力の過不足なく、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御して、常に最適な攪拌動力（導出された攪拌単位動力と攪拌槽１の液量とから算出される攪拌動力（導出された攪拌単位動力×攪拌槽１の液量））で攪拌を行うことができる。
【００１２】
攪拌槽１は有底円筒状をなし、モータ３により回転する攪拌軸２を中心部に配設している。
また、攪拌槽１は、保温又は冷却ジャケット（図示省略）を周囲に設けたり、側壁や底壁を透明にしたりすることができ、かつ数十から数百リットルの様々な容量に形成することができる。
【００１３】
攪拌軸２の下部には、攪拌槽１の底壁に近接するように、平板状のボトム翼７が溶接やボス接続により固定されている。
このボトム翼７は、その回転により攪拌槽１の側壁に向かう吐出流を生じ、この吐出流が転じた上昇流と、上昇流が液面で内向きに転じ、攪拌槽１の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる。
【００１４】
一方、食品や化学業界の処理液は、攪拌中の加熱や冷却、攪拌時の剪断によって、攪拌途中で液粘度が変化するものが多い。
本実施例の攪拌機の攪拌動力制御方法は、この処理液の粘度の変化に合わせて攪拌動力を変更し、攪拌動力が過不足ないように運転することで最適の攪拌を行う。
具体的には、液粘度計やトルク計を使用せずに、液量計６の値と、インバータ４の周波数、、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータ４の周波数を制御し、時間により変化する攪拌動力が最適な攪拌動力になるようにして攪拌を行うようにする。
【００１５】
この場合、攪拌翼の種類に応じた複数の最適攪拌単位動力のデータテーブルを用意し、異なる種類の攪拌翼においても最適な攪拌動力で攪拌を行うようにすることができる。
【００１６】
ここで、インバータの周波数Ｎ、出力電流Ｉ、出力電圧Ｖ、液量Ｑ及び攪拌翼の翼径ｄより液粘度μを演算する方法は下記のとおりであり、実質的に制御運転する前に事前に計算する場合もある。
１．インバータの周波数Ｎ、出力電流Ｉ、出力電圧Ｖ及び液量Ｑを測定する。
２．攪拌動力計算Ｐ＝Ｉ・Ｖを行う。
３．攪拌動力数Ｎｐ＝Ｐ／（ρＮ３ｄ５）を計算する。
４．攪拌翼の形状に固有な攪拌動力数Ｎｐ＝ｆ（Ｒｅ）の関係（図３参照）より、攪拌レイノルズ数を逆算する。
５．攪拌レイノルズ数Ｒｅ＝Ｎｄ２ρ／μより、液粘度μを逆算する。
上記１．及び２．は、運転中リアルタイムで行う。
また、上記３．〜５．を運転前に計算してから運転を開始することもできる。なお、運転中に計算する場合は、図２のフロー図において、［液量Ｑを測定］と［液粘度μに対する最適攪拌単位動力Ｐｖのデータテーブルと比較］との間で行うようにする。
液粘度μに対する最適攪拌単位動力Ｐｖのデータテーブルは、処理液の液粘度μと最適攪拌単位動力Ｐｖとの関係より求めるようにする（図４参照）。
液粘度μに対する最適攪拌単位動力Ｐｖのデータテーブルは、運転前に計算してから運転を開始するようにする。
【００１７】
ここで、液粘度μに対する最適攪拌単位動力Ｐｖのデータテーブルは、例えば、以下の方法で作成するようにする。
液粘度の異なる複数の処理液（試料）に対し攪拌実験を行い、最適攪拌状態の動力を求め、そのデータに基づいて液粘度μに対する最適攪拌単位動力Ｐｖのデータテーブルを作成する。
最適攪拌状態は、
（１）攪拌単位動力が大きい場合、攪拌渦の深さが大きくなり泡を巻き込んでしまうので、攪拌渦による泡の巻き込みがない状態とする必要がある。これにより、攪拌単位動力の最大値が規制される。
（２）攪拌単位動力が小さい場合、例えば、攪拌槽内の脱色反応が終了するまでの時間が長くなるため、脱色反応が終了するまでの時間が最も短くなる攪拌単位動力にする。
（３）無駄な攪拌動力を与えないように攪拌単位動力を極力小さくする。つまり、脱色反応が終了するまでの時間が同じで攪拌単位動力が大きい場合と、小さい場合とが存在すれば、小さい方を最適攪拌単位動力とする。
の３項目を考慮して、攪拌渦による泡の巻き込みがなく、脱色反応が終了するまでの時間が最も短い攪拌状態のうち、最小の攪拌単位動力となる攪拌状態を最適攪拌状態とする。
なお、上記（１）と（２）を満たす攪拌単位動力が１つの場合、（３）の判断を必要としない。
【００１８】
かくして、本実施例の攪拌機の攪拌動力制御方法は、モータ３の回転数を調節するインバータ４と、インバータ４を制御する制御装置５と、攪拌槽１の液量を計測する液量計６とを設け、攪拌槽１の液量と、インバータ４の周波数、出力電流及び出力電圧とを測定することによりリアルタイムの攪拌単位動力と液粘度とを算出し、該算出した攪拌単位動力が、液粘度に対する最適攪拌単位動力のデータテーブルと該算出した液粘度とから導出される攪拌単位動力になるように、インバータ４の周波数を制御することから、攪拌動力の過不足をなくし、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御するようにして、常に最適な攪拌動力で攪拌を行うことができる。
また、攪拌翼の種類に応じた複数の最適攪拌単位動力のデータテーブルを用いることにより、複数種の攪拌翼においても最適な攪拌動力で攪拌を行うことができる。
【００１９】
以上、本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法は、処理液の液粘度の変化に対して自動的に攪拌動力を制御するようにして、常に最適な攪拌動力で攪拌を行えることから、例えば、量や液粘度が変化する液の攪拌自動最適化の用途に広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の攪拌機の攪拌動力制御方法で使用する攪拌機の一実施例を示す構成図である。
【図２】同攪拌機の攪拌動力制御方法の一実施例を示すフロー図である。
【図３】攪拌翼の攪拌動力数と攪拌レイノルズ数との関係の一例を示すグラフである。
【図４】最適攪拌単位動力と処理液の液粘度との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１    攪拌槽
２    攪拌軸
３    モータ
４    インバータ
５    制御装置
６    液量計
７    ボトム翼
【図１】
0004925134.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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