JP2002248340A - 化学反応装置における反応温度の最適制御システム - Google Patents
化学反応装置における反応温度の最適制御システムInfo
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- JP2002248340A JP2002248340A JP2001051474A JP2001051474A JP2002248340A JP 2002248340 A JP2002248340 A JP 2002248340A JP 2001051474 A JP2001051474 A JP 2001051474A JP 2001051474 A JP2001051474 A JP 2001051474A JP 2002248340 A JP2002248340 A JP 2002248340A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 煩わしいパラメータ入力を必要とせず、急激
な温度変化を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレス
ポンスを実現する化学反応装置における反応温度の最適
制御システムを提供すること。 【解決手段】 反応さすべき化学薬材Ａを収容するリア
クター１内の反応温度センサー２の出力する反応温度信
号Ｔ1 および熱媒温度センサー５の出力する熱媒温度信
号Ｔ2 の双方がニューロ・コントローラ６に入力される
ことにより、前記熱媒温度センサー５の出力する熱媒温
度信号Ｔ2 の変動が反応温度センサー２の出力に反映さ
れる温度差とタイムラグを含む相関条件を学習し、反応
薬剤Ａの反応に必要な最適温度を予測して最適温度信号
Ｔ3 を出力し、温度加減タンク４の加熱器Ｈまたは冷却
器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度を昇降加減
せしめるという技術的手段を採用した。
な温度変化を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレス
ポンスを実現する化学反応装置における反応温度の最適
制御システムを提供すること。 【解決手段】 反応さすべき化学薬材Ａを収容するリア
クター１内の反応温度センサー２の出力する反応温度信
号Ｔ1 および熱媒温度センサー５の出力する熱媒温度信
号Ｔ2 の双方がニューロ・コントローラ６に入力される
ことにより、前記熱媒温度センサー５の出力する熱媒温
度信号Ｔ2 の変動が反応温度センサー２の出力に反映さ
れる温度差とタイムラグを含む相関条件を学習し、反応
薬剤Ａの反応に必要な最適温度を予測して最適温度信号
Ｔ3 を出力し、温度加減タンク４の加熱器Ｈまたは冷却
器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度を昇降加減
せしめるという技術的手段を採用した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学反応装置にお
ける反応熱制御システムの改良、更に詳しくは、煩わし
いパラメータ入力を必要とせず、急激な温度変化を伴う
化学反応に対して迅速かつ的確なレスポンスを実現する
化学反応装置における反応温度の最適制御システムに関
するものである。
ける反応熱制御システムの改良、更に詳しくは、煩わし
いパラメータ入力を必要とせず、急激な温度変化を伴う
化学反応に対して迅速かつ的確なレスポンスを実現する
化学反応装置における反応温度の最適制御システムに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のとおり、重合反応や縮合反応など
の化学反応を伴う実験においては、温度、圧力、濃度お
よびその他の外部条件によって、化学反応の速度が大き
く左右されるため、その化学反応の特性に応じてこれら
の諸条件を的確かつ迅速に調節する必要がある。
の化学反応を伴う実験においては、温度、圧力、濃度お
よびその他の外部条件によって、化学反応の速度が大き
く左右されるため、その化学反応の特性に応じてこれら
の諸条件を的確かつ迅速に調節する必要がある。
【０００３】特に、発熱を伴う化学反応では、反応速度
が温度に対して敏感に変化することが多く、上記諸条件
のうち反応系内の温度を適当な範囲に調節しなければ危
険である。更に反応速度は温度が上がるにつれて急激に
進んで爆発するすることもあるので、このような化学反
応における温度制御は迅速に行う必要がある。
が温度に対して敏感に変化することが多く、上記諸条件
のうち反応系内の温度を適当な範囲に調節しなければ危
険である。更に反応速度は温度が上がるにつれて急激に
進んで爆発するすることもあるので、このような化学反
応における温度制御は迅速に行う必要がある。
【０００４】従来、このような発熱化学反応の温度制御
を行う装置として、本件出願人は、加熱手段および冷却
手段を一体に構成した熱交換ジャケットをリアクターの
周囲に設け、その熱交換ジャケット内を通る熱媒の温度
を増減することにより温度制御を行う方式の化学反応装
置を提案した（特許第２６３９６３３号公報参照）。
を行う装置として、本件出願人は、加熱手段および冷却
手段を一体に構成した熱交換ジャケットをリアクターの
周囲に設け、その熱交換ジャケット内を通る熱媒の温度
を増減することにより温度制御を行う方式の化学反応装
置を提案した（特許第２６３９６３３号公報参照）。
【０００５】しかしながら、この化学反応装置は、熱交
換ジャケット内とリアクターとの間に仕切板が存在して
いるため、不可避的に熱伝達の時間遅れが生じる。ま
た、反応装置によっては、熱交換ジャケットとリアクタ
ーと熱媒制御装置の間には配送路長分の熱媒の輸送距離
が存在するため、この箇所においてもやはり熱伝達の時
間遅れが生じてしまうという課題があった。
換ジャケット内とリアクターとの間に仕切板が存在して
いるため、不可避的に熱伝達の時間遅れが生じる。ま
た、反応装置によっては、熱交換ジャケットとリアクタ
ーと熱媒制御装置の間には配送路長分の熱媒の輸送距離
が存在するため、この箇所においてもやはり熱伝達の時
間遅れが生じてしまうという課題があった。
【０００６】そこで、従来、このような時間遅れをなく
すための制御方法として、リアクター内の温度センサー
で計測された温度情報に基づき、設定値と測定値の偏差
から比例帯（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）によって制
御出力を計算する「ＰＩＤ制御」が採用されていたが、
このＰＩＤパラメータは特性の変化に応じた望ましいパ
ラメータをその都度入力する必要があり、それらのパラ
メータは、装置が異なる場合だけでなく、反応させる化
学薬剤の種類や反応挙動の種類が異なると使用できない
ことが多いため、パラメータの調節が非常に困難で煩わ
しく、また、精度が低いために設定温度に対して頻繁に
オーバーシュートが発生してしまうという欠点があっ
た。
すための制御方法として、リアクター内の温度センサー
で計測された温度情報に基づき、設定値と測定値の偏差
から比例帯（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）によって制
御出力を計算する「ＰＩＤ制御」が採用されていたが、
このＰＩＤパラメータは特性の変化に応じた望ましいパ
ラメータをその都度入力する必要があり、それらのパラ
メータは、装置が異なる場合だけでなく、反応させる化
学薬剤の種類や反応挙動の種類が異なると使用できない
ことが多いため、パラメータの調節が非常に困難で煩わ
しく、また、精度が低いために設定温度に対して頻繁に
オーバーシュートが発生してしまうという欠点があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、
煩わしいパラメータ入力を必要とせず、急激な温度変化
を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレスポンスを実
現する化学反応装置における反応温度の最適制御システ
ムを提供することにある。
鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、
煩わしいパラメータ入力を必要とせず、急激な温度変化
を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレスポンスを実
現する化学反応装置における反応温度の最適制御システ
ムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者が上記課題を解
決するために採用した手段を添付図面を参照して説明す
れば次のとおりである。
決するために採用した手段を添付図面を参照して説明す
れば次のとおりである。
【０００９】即ち、本発明は、反応さすべき化学薬材Ａ
を収容するリアクター１と；このリアクター１内の現在
温度を測定して反応温度信号Ｔ1 を出力する反応温度セ
ンサー２と；前記リアクター１内の化学薬材Ａと熱交換
する熱媒Ｂを収容する熱交換ジャケット３と；この熱交
換ジャケット３と循環路31・32を介して熱媒Ｂが循環可
能に連通された熱媒温度調節機構であって、加熱器Ｈと
冷却器Ｃとによって熱媒Ｂの帯熱温度を昇降調節可能な
温度加減タンク４と；前記熱媒Ｂの現在温度を測定して
熱媒温度信号Ｔ2 として出力する熱媒温度センサー５
と；この温度センサー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 お
よび前記反応温度センサー２の出力する反応温度信号Ｔ
1 の双方が入力されることにより、前記熱媒温度センサ
ー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 の変動が反応温度セン
サー２の出力に反映される温度差とタイムラグを含む相
関条件を学習し、反応薬剤Ａの反応に必要な最適温度を
予測して最適温度信号Ｔ3 を出力し、加熱器Ｈまたは冷
却器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度を昇降加
減せしめるニューロ・コントローラ６とを包含するとい
う技術的手段を採用した。
を収容するリアクター１と；このリアクター１内の現在
温度を測定して反応温度信号Ｔ1 を出力する反応温度セ
ンサー２と；前記リアクター１内の化学薬材Ａと熱交換
する熱媒Ｂを収容する熱交換ジャケット３と；この熱交
換ジャケット３と循環路31・32を介して熱媒Ｂが循環可
能に連通された熱媒温度調節機構であって、加熱器Ｈと
冷却器Ｃとによって熱媒Ｂの帯熱温度を昇降調節可能な
温度加減タンク４と；前記熱媒Ｂの現在温度を測定して
熱媒温度信号Ｔ2 として出力する熱媒温度センサー５
と；この温度センサー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 お
よび前記反応温度センサー２の出力する反応温度信号Ｔ
1 の双方が入力されることにより、前記熱媒温度センサ
ー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 の変動が反応温度セン
サー２の出力に反映される温度差とタイムラグを含む相
関条件を学習し、反応薬剤Ａの反応に必要な最適温度を
予測して最適温度信号Ｔ3 を出力し、加熱器Ｈまたは冷
却器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度を昇降加
減せしめるニューロ・コントローラ６とを包含するとい
う技術的手段を採用した。
【００１０】また、本発明は、上記課題を解決するため
に、必要に応じて上記手段に加え、ニューロ・コントロ
ーラ６に装備するニューラルネットワークのプログラム
を、階層構造のニューラルネットワークにするという技
術的手段を採用した。
に、必要に応じて上記手段に加え、ニューロ・コントロ
ーラ６に装備するニューラルネットワークのプログラム
を、階層構造のニューラルネットワークにするという技
術的手段を採用した。
【００１１】更にまた、本発明は、上記課題を解決する
ために、必要に応じて上記手段に加え、反応装置の所要
位置に熱媒温度センサー５を２つ以上配設し、複数の熱
媒温度信号を入力して制御するという技術的手段を採用
した。
ために、必要に応じて上記手段に加え、反応装置の所要
位置に熱媒温度センサー５を２つ以上配設し、複数の熱
媒温度信号を入力して制御するという技術的手段を採用
した。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を具体的に図示
した図面に基いて更に詳細に説明すると次のとおりであ
る。
した図面に基いて更に詳細に説明すると次のとおりであ
る。
【００１３】『第１実施形態』本発明の第１実施形態を
図１および図２に基いて説明する。図中、符号１で指示
するものはリアクターであり、このリアクター１には反
応さすべき化学薬材Ａが収容されており、要に応じて攪
拌機Ｍを作動させる。
図１および図２に基いて説明する。図中、符号１で指示
するものはリアクターであり、このリアクター１には反
応さすべき化学薬材Ａが収容されており、要に応じて攪
拌機Ｍを作動させる。
【００１４】符号２で指示するものは反応温度センサー
であり、この反応温度センサー２は前記リアクター１内
の現在温度を測定して反応温度信号Ｔ1 を出力する。
であり、この反応温度センサー２は前記リアクター１内
の現在温度を測定して反応温度信号Ｔ1 を出力する。
【００１５】符号３で指示するものは熱交換ジャケット
であり、この熱交換ジャケット３は前記リアクター１の
外周を包囲するように配設され、化学薬材Ａと熱交換す
る熱媒Ｂを収容している。
であり、この熱交換ジャケット３は前記リアクター１の
外周を包囲するように配設され、化学薬材Ａと熱交換す
る熱媒Ｂを収容している。
【００１６】符号４で指示するものは温度加減タンクで
あり、この温度加減タンク４は熱媒温度調節機構であっ
て、加熱器Ｈと冷却器Ｃとによって熱媒Ｂの帯熱温度を
昇降調節可能に構成されている。
あり、この温度加減タンク４は熱媒温度調節機構であっ
て、加熱器Ｈと冷却器Ｃとによって熱媒Ｂの帯熱温度を
昇降調節可能に構成されている。
【００１７】符号５で指示するものは熱媒温度センサー
であり、この熱媒温度センサー５は前記熱媒Ｂの現在温
度を測定して熱媒温度信号Ｔ2 として出力する。
であり、この熱媒温度センサー５は前記熱媒Ｂの現在温
度を測定して熱媒温度信号Ｔ2 として出力する。
【００１８】符号６で指示するものはニューロ・コント
ローラであり、このニューロ・コントローラ６は、ニュ
ーラルネットワークを装備しており、このニューラルネ
ットワークの特徴は、同時に複数の温度データを入力で
き、データ相互の結合による計算をすることができるの
で、化学反応全体のダイナミックスを捉えて、より正確
な制御と判断ができるという点である。
ローラであり、このニューロ・コントローラ６は、ニュ
ーラルネットワークを装備しており、このニューラルネ
ットワークの特徴は、同時に複数の温度データを入力で
き、データ相互の結合による計算をすることができるの
で、化学反応全体のダイナミックスを捉えて、より正確
な制御と判断ができるという点である。
【００１９】また、本実施形態に採用するニューラルネ
ットワークは、図２に示すような階層構造であって、入
力層61、中間層62、出力層63の３層から成り、入力層61
は上記の２つの現在温度信号Ｔ1 、Ｔ2 に設定値を加え
た３個の素子、中間層62は３０個の素子、出力層63は加
熱器Ｈおよび冷却器Ｃを制御する最適温度信号Ｔ3 の１
個の素子で各々構成されている。
ットワークは、図２に示すような階層構造であって、入
力層61、中間層62、出力層63の３層から成り、入力層61
は上記の２つの現在温度信号Ｔ1 、Ｔ2 に設定値を加え
た３個の素子、中間層62は３０個の素子、出力層63は加
熱器Ｈおよび冷却器Ｃを制御する最適温度信号Ｔ3 の１
個の素子で各々構成されている。
【００２０】ここで、本実施形態に採用するニューラル
ネットワークモデルについて以下に説明する。サンプル
タイムｋにおけるリアクター内の反応薬液Ａの温度、熱
交換ジャケット内を循環する熱媒Ｂの温度をそれぞれＸ
1 （ｋ）、Ｘ2 （ｋ）（℃）とし、それぞれの温度の速
度成分（単位時間当たりの温度変化量）も入力する。入
力要素の決定は、従来の制御に用いた要素と同一である
温度データを用いる。
ネットワークモデルについて以下に説明する。サンプル
タイムｋにおけるリアクター内の反応薬液Ａの温度、熱
交換ジャケット内を循環する熱媒Ｂの温度をそれぞれＸ
1 （ｋ）、Ｘ2 （ｋ）（℃）とし、それぞれの温度の速
度成分（単位時間当たりの温度変化量）も入力する。入
力要素の決定は、従来の制御に用いた要素と同一である
温度データを用いる。
【００２１】本実施形態の温度制御システムにあって
は、リアクター１内の反応薬液Ａの温度および熱交換ジ
ャケット内を循環する熱媒Ｂの温度を用いて評価基準と
しての関数（＝教師信号）Ｅを作成する。この教師信号
Ｅは各測定地点における設定値と測定値との誤差をと
り、更にそれらの和を求めたものであり、お互いの持つ
時間遅れを消去させる。
は、リアクター１内の反応薬液Ａの温度および熱交換ジ
ャケット内を循環する熱媒Ｂの温度を用いて評価基準と
しての関数（＝教師信号）Ｅを作成する。この教師信号
Ｅは各測定地点における設定値と測定値との誤差をと
り、更にそれらの和を求めたものであり、お互いの持つ
時間遅れを消去させる。
【００２２】ニューラルネットワークの構成は、それぞ
れの層のニューロンがシナプス結合によって結合されて
いる。ニューロンは多入力１出力の信号を伝達する素子
であり、入力された信号は内部の関数で変換されて出力
される。関数はニューロンの入出力特性を表わす重要な
ものであり、シグモイド関数が多く用いられている。本
実施形態に使用するバックプロパゲーション法によるニ
ューラルネットワークの学習によるシナプス結合の更新
式を（１）式に示す。また、本制御に用いる、教師信号
Ｅを（２）式に示す。
れの層のニューロンがシナプス結合によって結合されて
いる。ニューロンは多入力１出力の信号を伝達する素子
であり、入力された信号は内部の関数で変換されて出力
される。関数はニューロンの入出力特性を表わす重要な
ものであり、シグモイド関数が多く用いられている。本
実施形態に使用するバックプロパゲーション法によるニ
ューラルネットワークの学習によるシナプス結合の更新
式を（１）式に示す。また、本制御に用いる、教師信号
Ｅを（２）式に示す。
【００２３】
【数式１】
【００２４】
【数式２】
【００２５】ここに、 Ｘｔ1 ：リアクター内の反応薬液Ａの温度設定値（主設
定値） Ｘｔ2 ：熱交換ジャケット内を循環する熱媒Ｂの温度設
定値 ｋ：サンプルタイム ε：収束速度定数 ａ，ｂ：反応装置の固有値
定値） Ｘｔ2 ：熱交換ジャケット内を循環する熱媒Ｂの温度設
定値 ｋ：サンプルタイム ε：収束速度定数 ａ，ｂ：反応装置の固有値
【００２６】ここで、ｗN jiは、入力層61、中間層62、
出力層63をそれぞれ０、１、２層とし、Ｎ＝１，２にお
けるＮ−１層のｊ番目のユニットからＮ層のｉ番目のユ
ニットへの結合係数を意味している。通常、教師信号Ｅ
は設定値と測定値の誤差を用いる。εは学習の収束速度
を決定する定数である。（１）式により１サンプリング
ごとに各結合係数を更新し、ニューラルネットワークに
よる出力値と教師信号Ｅの間の誤差が基準以下または、
設定回数になったら学習は終了する。これにより、更新
された結合係数によって、ニューラルネットワークは化
学反応に望ましい制御信号を出力する。結合係数は格納
することができ、次回の制御に応用される。また、バッ
クプロパゲーション法によるニューラルネットワークの
学習フローチャートを図３に示す。
出力層63をそれぞれ０、１、２層とし、Ｎ＝１，２にお
けるＮ−１層のｊ番目のユニットからＮ層のｉ番目のユ
ニットへの結合係数を意味している。通常、教師信号Ｅ
は設定値と測定値の誤差を用いる。εは学習の収束速度
を決定する定数である。（１）式により１サンプリング
ごとに各結合係数を更新し、ニューラルネットワークに
よる出力値と教師信号Ｅの間の誤差が基準以下または、
設定回数になったら学習は終了する。これにより、更新
された結合係数によって、ニューラルネットワークは化
学反応に望ましい制御信号を出力する。結合係数は格納
することができ、次回の制御に応用される。また、バッ
クプロパゲーション法によるニューラルネットワークの
学習フローチャートを図３に示す。
【００２７】ニューラルネットワークは、予め入力パタ
ーンと出力の関係をバックプロパゲーション法などを用
いて学習を行っており、各素子間の結合重みを決定す
る。学習後は入力パターンと出力の関係を瞬時に得るこ
とができ、常にリアルタイムに学習データを順次更新す
ることにより、状態変化に追従して次に必要となるリア
クター１内の温度条件を事前に逸早く予測して、温度加
減タンク４内の熱媒Ｂの温度を適切に制御することがで
きる。
ーンと出力の関係をバックプロパゲーション法などを用
いて学習を行っており、各素子間の結合重みを決定す
る。学習後は入力パターンと出力の関係を瞬時に得るこ
とができ、常にリアルタイムに学習データを順次更新す
ることにより、状態変化に追従して次に必要となるリア
クター１内の温度条件を事前に逸早く予測して、温度加
減タンク４内の熱媒Ｂの温度を適切に制御することがで
きる。
【００２８】そして、このようにニューラルネットワー
クによって演算して出力された最適温度信号Ｔ3 に応じ
て加熱器Ｈまたは冷却器Ｃを作動切換することによって
温度加減タンク４内において熱媒Ｂの帯熱温度を昇降調
節し、液送ポンプ33によって熱交換ジャケット３内へ送
出する。
クによって演算して出力された最適温度信号Ｔ3 に応じ
て加熱器Ｈまたは冷却器Ｃを作動切換することによって
温度加減タンク４内において熱媒Ｂの帯熱温度を昇降調
節し、液送ポンプ33によって熱交換ジャケット３内へ送
出する。
【００２９】本実施形態では、この熱媒Ｂが流路内を低
流速で循環しており、温度加減タンク４から液送ポンプ
33によって送出されて循環路31を経て、熱交換ジャケッ
ト３の流入口に入り、流出口から循環路32に出て再び温
度加減タンク４に戻るように構成されている。
流速で循環しており、温度加減タンク４から液送ポンプ
33によって送出されて循環路31を経て、熱交換ジャケッ
ト３の流入口に入り、流出口から循環路32に出て再び温
度加減タンク４に戻るように構成されている。
【００３０】前記反応温度センサー２の出力する反応温
度信号Ｔ1 および前記熱媒温度センサー５の出力する熱
媒温度信号Ｔ2 の双方が入力されることにより、前記熱
媒温度センサー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 の変動が
反応温度センサー２の出力する反応温度信号Ｔ1 に反映
される温度差とタイムラグを含む相関条件を学習し、反
応薬剤Ａの反応に必要な最適温度を予測して演算を行
い、最適温度信号Ｔ3 を出力することにより、加熱器Ｈ
または冷却器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度
を昇降加減することができる。そして、リアクター１内
の化学薬材Ａの反応温度を制御することができる。
度信号Ｔ1 および前記熱媒温度センサー５の出力する熱
媒温度信号Ｔ2 の双方が入力されることにより、前記熱
媒温度センサー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 の変動が
反応温度センサー２の出力する反応温度信号Ｔ1 に反映
される温度差とタイムラグを含む相関条件を学習し、反
応薬剤Ａの反応に必要な最適温度を予測して演算を行
い、最適温度信号Ｔ3 を出力することにより、加熱器Ｈ
または冷却器Ｃを制御することによって、熱媒Ｂの温度
を昇降加減することができる。そして、リアクター１内
の化学薬材Ａの反応温度を制御することができる。
【００３１】『第２実施形態』本発明の第２実施形態に
使用する反応装置を図５に基いて説明する。本実施形態
では、温度加減タンク４から熱交換ジャケット３内に至
るまでの循環路内および熱交換ジャケット３内における
熱損失による時間遅れを考慮するために、熱媒温度セン
サーを循環路31の熱交換ジャケット３の流入口31ａおよ
び循環路32における流出口32ａ近傍にも配設する。
使用する反応装置を図５に基いて説明する。本実施形態
では、温度加減タンク４から熱交換ジャケット３内に至
るまでの循環路内および熱交換ジャケット３内における
熱損失による時間遅れを考慮するために、熱媒温度セン
サーを循環路31の熱交換ジャケット３の流入口31ａおよ
び循環路32における流出口32ａ近傍にも配設する。
【００３２】そして、温度加減タンク４内に配設した熱
媒温度センサー51から出力される熱媒温度信号Ｔ21、熱
交換ジャケット３の流入口31ａ近傍に配設した熱媒温度
センサー52から出力される熱媒温度信号Ｔ22および流出
口32ａ近傍に配設した熱媒温度センサー53から出力され
る熱媒温度信号Ｔ23をニューラルネットワークに入力し
て、第１実施形態と同様にバックプロパゲーション法を
用いて演算することにより、更に高精度な温度制御を行
うことができるのである。
媒温度センサー51から出力される熱媒温度信号Ｔ21、熱
交換ジャケット３の流入口31ａ近傍に配設した熱媒温度
センサー52から出力される熱媒温度信号Ｔ22および流出
口32ａ近傍に配設した熱媒温度センサー53から出力され
る熱媒温度信号Ｔ23をニューラルネットワークに入力し
て、第１実施形態と同様にバックプロパゲーション法を
用いて演算することにより、更に高精度な温度制御を行
うことができるのである。
【００３３】本発明は概ね上記のように構成されるが、
本発明は図示の実施例に限定されるものでは決してな
く、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が
可能であって、例えば、反応装置は上記した熱媒循環方
式のものに限らず、リアクター１内の温度を制御できる
ものであれば、熱媒の熱交換接触面積の調節方式などの
他の反応装置にも応用することができる。
本発明は図示の実施例に限定されるものでは決してな
く、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が
可能であって、例えば、反応装置は上記した熱媒循環方
式のものに限らず、リアクター１内の温度を制御できる
ものであれば、熱媒の熱交換接触面積の調節方式などの
他の反応装置にも応用することができる。
【００３４】また、より精度の高い制御をするために、
熱媒温度センサーの配設位置を上記実施形態の位置に限
らず、各要所に熱媒温度センサーを増設したり、バック
プロパゲーション法における１ステップ前の時刻の温度
成分（微分成分）や時間との差分の積（積分成分）を合
わせて入力して多要素で演算することもでき、何れのも
のも本発明の技術的範囲に属する。
熱媒温度センサーの配設位置を上記実施形態の位置に限
らず、各要所に熱媒温度センサーを増設したり、バック
プロパゲーション法における１ステップ前の時刻の温度
成分（微分成分）や時間との差分の積（積分成分）を合
わせて入力して多要素で演算することもでき、何れのも
のも本発明の技術的範囲に属する。
【００３５】
【発明の効果】以上実施形態を挙げて説明したとおり、
本発明にあっては、ニューラルネットワークを用いて所
要の最適な制御信号を演算することにより、煩わしかっ
たパラメーターをその都度入力する必要がない。また、
ニューラルネットワークが持つ学習特性によって、常に
リアルタイムに学習データを順次更新することにより、
状態変化に追従して適切な制御を行うことができ、急激
な温度変化を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレス
ポンスを実現することができることから、産業上におけ
る利用価値は頗る高いものがあると云える。
本発明にあっては、ニューラルネットワークを用いて所
要の最適な制御信号を演算することにより、煩わしかっ
たパラメーターをその都度入力する必要がない。また、
ニューラルネットワークが持つ学習特性によって、常に
リアルタイムに学習データを順次更新することにより、
状態変化に追従して適切な制御を行うことができ、急激
な温度変化を伴う化学反応に対して迅速かつ的確なレス
ポンスを実現することができることから、産業上におけ
る利用価値は頗る高いものがあると云える。
【図１】本発明の第１実施形態の反応装置を表わす構造
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態のニューラルネットワー
クの構成図である。
クの構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態のニューラルネットワー
クにおける学習フローチャートである。
クにおける学習フローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態のニューラルネットワー
クにおける制御用フローチャートである。
クにおける制御用フローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の反応装置を表わす構造
説明図である。
説明図である。
【符号の説明】 １ リアクター ２ 反応温度センサー Ｔ1 反応温度信号 ３ 熱交換ジャケット 31 循環路 31ａ 流入口 32 循環路 32ａ 流出口 33 液送ポンプ ４ 温度加減タンク Ｈ 加熱器 Ｃ 冷却器 ５ 熱媒温度センサー 51、52、53 熱媒温度センサー Ｔ2 （Ｔ21、Ｔ22、Ｔ23） 熱媒温度信号 ６ ニューロ・コントローラ 61 入力層 62 中間層 63 出力層 Ｔ3 最適温度信号 Ａ 化学薬材 Ｂ 熱媒 Ｍ 攪拌機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 埜村 守 福井県福井市中野１−605 Ｆターム(参考） 4G075 AA13 AA62 AA63 BA10 CA02 CA03 DA01 EA01 EB12
Claims (3)
- 【請求項１】 反応さすべき化学薬材Ａを収容するリア
クター１と；このリアクター１内の現在温度を測定して
反応温度信号Ｔ1 を出力する反応温度センサー２と；前
記リアクター１内の化学薬材Ａと熱交換する熱媒Ｂを収
容する熱交換ジャケット３と；この熱交換ジャケット３
と循環路31・32を介して熱媒Ｂが循環可能に連通された
熱媒温度調節機構であって、加熱器Ｈと冷却器Ｃとによ
って熱媒Ｂの帯熱温度を昇降調節可能な温度加減タンク
４と；前記熱媒Ｂの現在温度を測定して熱媒温度信号Ｔ
2 として出力する熱媒温度センサー５と；この温度セン
サー５の出力する熱媒温度信号Ｔ2 および前記反応温度
センサー２の出力する反応温度信号Ｔ1 の双方が入力さ
れることにより、前記熱媒温度センサー５の出力する熱
媒温度信号Ｔ2 の変動が反応温度センサー２の出力に反
映される温度差とタイムラグを含む相関条件を学習し、
反応薬剤Ａの反応に必要な最適温度を予測して最適温度
信号Ｔ3 を出力し、加熱器Ｈまたは冷却器Ｃを制御する
ことによって、熱媒Ｂの温度を昇降加減せしめるニュー
ロ・コントローラ６とを包含することを特徴とする化学
反応装置における反応温度の最適制御システム。 - 【請求項２】 ニューロ・コントローラ６に装備される
ニューラルネットワークのプログラムが、階層構造のニ
ューラルネットワークであることを特徴とする請求項１
記載の化学反応装置における反応温度の最適制御システ
ム。 - 【請求項３】 反応装置の所要位置に熱媒温度センサー
５が２つ以上配設されており、複数の熱媒温度信号が入
力されて制御することを特徴とする請求項１または２記
載の化学反応装置における反応温度の最適制御システ
ム。
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|---|---|---|---|
| JP2001051474A JP3606564B2 (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 化学反応装置における反応温度の最適制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001051474A JP3606564B2 (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 化学反応装置における反応温度の最適制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002248340A true JP2002248340A (ja) | 2002-09-03 |
| JP3606564B2 JP3606564B2 (ja) | 2005-01-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001051474A Expired - Lifetime JP3606564B2 (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 化学反応装置における反応温度の最適制御システム |
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|---|---|
| JP (1) | JP3606564B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2001-02-27 JP JP2001051474A patent/JP3606564B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP3606564B2 (ja) | 2005-01-05 |
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