JP3454886B2 - 流体の恒温方法及びその装置 - Google Patents
流体の恒温方法及びその装置Info
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- JP3454886B2 JP3454886B2 JP29126393A JP29126393A JP3454886B2 JP 3454886 B2 JP3454886 B2 JP 3454886B2 JP 29126393 A JP29126393 A JP 29126393A JP 29126393 A JP29126393 A JP 29126393A JP 3454886 B2 JP3454886 B2 JP 3454886B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、温度が変動する流体を
恒温の流体とする恒温方法及びその装置に関するもので
ある。
恒温の流体とする恒温方法及びその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、温度が変動する流体を恒温とする
流体の恒温装置としては、図６に示すものが知られてい
る。上記恒温装置は、チラー１によって冷却された流体
を、該流体が流れる加熱槽２において電気ヒータ３で加
熱し、該電気ヒータ３で加熱された流体の温度を温度セ
ンサ４で検出し、該温度センサ４の出力信号で制御され
る温度コントローラ５により電気ヒータ３の通電量を制
御して上記流体を恒温にし、恒温となった流体は恒温流
体対象物６に供給される。図中の符号７はサイリスタで
ある。
流体の恒温装置としては、図６に示すものが知られてい
る。上記恒温装置は、チラー１によって冷却された流体
を、該流体が流れる加熱槽２において電気ヒータ３で加
熱し、該電気ヒータ３で加熱された流体の温度を温度セ
ンサ４で検出し、該温度センサ４の出力信号で制御され
る温度コントローラ５により電気ヒータ３の通電量を制
御して上記流体を恒温にし、恒温となった流体は恒温流
体対象物６に供給される。図中の符号７はサイリスタで
ある。
【０００３】上記公知の恒温装置は、チラー１による流
体の温度調節は温度の変動が大きいために、一旦冷却し
た流体を、温度センサ４により制御される電気ヒータ３
で加熱量を調節して恒温の流体にするものであるが、電
気ヒータ３による温度調節は±0.2 ℃程度の範囲の調節
しかできないので、高精度の恒温流体とすることができ
ない。
体の温度調節は温度の変動が大きいために、一旦冷却し
た流体を、温度センサ４により制御される電気ヒータ３
で加熱量を調節して恒温の流体にするものであるが、電
気ヒータ３による温度調節は±0.2 ℃程度の範囲の調節
しかできないので、高精度の恒温流体とすることができ
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、流体の温度変動を平滑化することにより、
該流体を高精度の恒温とする、流体の恒温方法及びその
装置を提供することにある。
する課題は、流体の温度変動を平滑化することにより、
該流体を高精度の恒温とする、流体の恒温方法及びその
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明における流体の恒温方法は、流体の温度変動
を、熱交換器において平滑化して恒温の流体とする流体
の恒温方法において、上記熱交換器を流れる流体をサー
モモジュールによって冷却及び加熱するとともに、該サ
ーモモジュールの通電量と通電方向を、上記熱交換器の
入口側流体の平均温度を温度設定値の信号とし、あるい
は外部コンピュータから入力される温度信号を温度設定
値の信号として、該熱交換器の出口側の流体温度が上記
温度設定値になるようにＰＩＤ制御することにより流体
の温度変動を平滑化することを特徴としている。
め、本発明における流体の恒温方法は、流体の温度変動
を、熱交換器において平滑化して恒温の流体とする流体
の恒温方法において、上記熱交換器を流れる流体をサー
モモジュールによって冷却及び加熱するとともに、該サ
ーモモジュールの通電量と通電方向を、上記熱交換器の
入口側流体の平均温度を温度設定値の信号とし、あるい
は外部コンピュータから入力される温度信号を温度設定
値の信号として、該熱交換器の出口側の流体温度が上記
温度設定値になるようにＰＩＤ制御することにより流体
の温度変動を平滑化することを特徴としている。
【０００６】さらに、同様の課題を解決するため、本発
明における流体の恒温装置は、流体の温度変動を、熱交
換器において平滑化して恒温の流体とする流体の恒温装
置において、上記恒温装置が、流体が流れる熱交換器、
該熱交換器を流れる流体を加熱及び冷却するサーモモジ
ュール、上記熱交換器の入口側流体の温度変動を計測し
て平均温度信号を算出して出力する第１温度センサ、及
び上記熱交換器の出口側流体の温度を検出して流体温度
信号を出力する第２温度センサを有する熱交換装置と、
第１、第２温度センサの信号が入力される温度コントロ
ーラと、該温度コントローラにより駆動して、上記平均
温度信号を温度設定値の信号として上記流体温度信号に
より与えられる熱交換器の出口側の流体温度が上記温度
設定値になるように上記サーモモジュールの通電量及び
通電方向をＰＩＤ制御する制御回路とを備え、あるい
は、上記平均温度信号を出力する第１温度センサに代え
て、温度設定値の信号を出力する外部コンピュータを用
いることを特徴としている。
明における流体の恒温装置は、流体の温度変動を、熱交
換器において平滑化して恒温の流体とする流体の恒温装
置において、上記恒温装置が、流体が流れる熱交換器、
該熱交換器を流れる流体を加熱及び冷却するサーモモジ
ュール、上記熱交換器の入口側流体の温度変動を計測し
て平均温度信号を算出して出力する第１温度センサ、及
び上記熱交換器の出口側流体の温度を検出して流体温度
信号を出力する第２温度センサを有する熱交換装置と、
第１、第２温度センサの信号が入力される温度コントロ
ーラと、該温度コントローラにより駆動して、上記平均
温度信号を温度設定値の信号として上記流体温度信号に
より与えられる熱交換器の出口側の流体温度が上記温度
設定値になるように上記サーモモジュールの通電量及び
通電方向をＰＩＤ制御する制御回路とを備え、あるい
は、上記平均温度信号を出力する第１温度センサに代え
て、温度設定値の信号を出力する外部コンピュータを用
いることを特徴としている。
【０００７】
【作用及び発明の効果】温度コントローラで駆動される
制御回路が、熱交換器を流れる流体の入口側の平均温度
信号を温度設定値として該流体の出口側温度信号をＰＩ
Ｄ制御し、これによって上記熱交換器を加熱及び冷却す
るサーモモジュールの通電量及び通電方向を制御するこ
とにより、熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュー
ルの加熱量及び冷却量の調節と、加熱及び冷却の切換え
とによって、上記流体の温度変動が平滑化される。した
がって、温度が変動する流体を高精度で恒温にすること
ができる。また、外部コンピュータから入力した温度信
号を温度設定値として制御回路が同様の制御をすること
により、流体の温度変動が平滑化されるので、同様に温
度が変動する流体を恒温にすることができる。
制御回路が、熱交換器を流れる流体の入口側の平均温度
信号を温度設定値として該流体の出口側温度信号をＰＩ
Ｄ制御し、これによって上記熱交換器を加熱及び冷却す
るサーモモジュールの通電量及び通電方向を制御するこ
とにより、熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュー
ルの加熱量及び冷却量の調節と、加熱及び冷却の切換え
とによって、上記流体の温度変動が平滑化される。した
がって、温度が変動する流体を高精度で恒温にすること
ができる。また、外部コンピュータから入力した温度信
号を温度設定値として制御回路が同様の制御をすること
により、流体の温度変動が平滑化されるので、同様に温
度が変動する流体を恒温にすることができる。
【０００８】上記サーモモジュールによる加熱と冷却の
切換えは、該サーモモジュールの通電方向の切換えによ
って瞬時に行なえるので、温度の平滑化が速やかであ
る。また、上記流体の加熱及び冷却は、該流体の温度を
平滑化して恒温とするものであって、流体をさらに加熱
または冷却して恒温とするものではないから、流体の流
量が大きい場合であっても、加熱及び冷却の能力が小さ
いサーモモジュールによって、該流体を恒温にすること
ができる。
切換えは、該サーモモジュールの通電方向の切換えによ
って瞬時に行なえるので、温度の平滑化が速やかであ
る。また、上記流体の加熱及び冷却は、該流体の温度を
平滑化して恒温とするものであって、流体をさらに加熱
または冷却して恒温とするものではないから、流体の流
量が大きい場合であっても、加熱及び冷却の能力が小さ
いサーモモジュールによって、該流体を恒温にすること
ができる。
【０００９】
【実施例】図１及び図２は本発明の第１実施例を示し、
この流体の恒温装置は、流体の供給流路１１及び該流体
の還流流路１２と、上記供給流路流１１中の第１熱交換
器１５、及び還流流路１２中の第２熱交換器１６、並び
に熱交換器１５，１６間のペルチェ素子よりなるサーモ
モジュール１７，・・を有する熱交換装置１４とを備
え、供給流路１１と還流流路１２の一方は上記流体を冷
却または加熱する冷却・加熱装置１８に、他方は恒温の
流体が供給される恒温流体対象物１９にそれぞれ接続さ
れている。冷却水、切削油等の上記流体は、上記冷却・
加熱装置１８によって平均的にはほぼ一定の温度に冷却
または加熱されているが、その温度は時間によって変動
している。
この流体の恒温装置は、流体の供給流路１１及び該流体
の還流流路１２と、上記供給流路流１１中の第１熱交換
器１５、及び還流流路１２中の第２熱交換器１６、並び
に熱交換器１５，１６間のペルチェ素子よりなるサーモ
モジュール１７，・・を有する熱交換装置１４とを備
え、供給流路１１と還流流路１２の一方は上記流体を冷
却または加熱する冷却・加熱装置１８に、他方は恒温の
流体が供給される恒温流体対象物１９にそれぞれ接続さ
れている。冷却水、切削油等の上記流体は、上記冷却・
加熱装置１８によって平均的にはほぼ一定の温度に冷却
または加熱されているが、その温度は時間によって変動
している。
【００１０】上記熱交換装置１４は、温度コントローラ
２１と、該温度コントローラ２１により駆動する後記制
御回路２２と、第１熱交換器１５の入口側流体の温度を
計測して所望の時間（３〜10分）の平均温度を算出し、
これを平均温度信号として出力する第１温度センサ２３
と、第１熱交換器１５の出口側流体の温度を検出して流
体温度信号を出力するする第２温度センサ２４とを備え
ている。上記温度コントローラ２１には、第１温度セン
サ２３が算出した平均温度信号と、第２温度センサが検
出した流体温度信号が入力され、制御回路２２は、上記
平均温度信号を温度設定値として上記流体温度信号によ
り得られる第１熱交換器１５の出口側の流体温度が上記
温度設定値になるように上記サーモモジュール１７，・
・の通電量及び通電方向をＰＩＤ制御することによっ
て、上記流体の温度変動を平滑化するものとして構成さ
れている。
２１と、該温度コントローラ２１により駆動する後記制
御回路２２と、第１熱交換器１５の入口側流体の温度を
計測して所望の時間（３〜10分）の平均温度を算出し、
これを平均温度信号として出力する第１温度センサ２３
と、第１熱交換器１５の出口側流体の温度を検出して流
体温度信号を出力するする第２温度センサ２４とを備え
ている。上記温度コントローラ２１には、第１温度セン
サ２３が算出した平均温度信号と、第２温度センサが検
出した流体温度信号が入力され、制御回路２２は、上記
平均温度信号を温度設定値として上記流体温度信号によ
り得られる第１熱交換器１５の出口側の流体温度が上記
温度設定値になるように上記サーモモジュール１７，・
・の通電量及び通電方向をＰＩＤ制御することによっ
て、上記流体の温度変動を平滑化するものとして構成さ
れている。
【００１１】上記第１実施例は、冷却・加熱装置１８に
おいて冷却または加熱された、温度が変動する流体を第
１熱交換器１５に供給すると、第１温度センサ２３が第
１熱交換器１５の入口側流体の温度変動を計測して、そ
の平均温度を算出するとともに、第２温度センサ２４が
出口側流体の流体温度を検出し、これらの信号が温度コ
ントローラ２１に入力される。該温度コントローラによ
って駆動される制御回路２２は、上記平均温度信号を温
度設定値として流体温度信号を第１熱交換器１５の出口
側の流体温度が上記温度設定値になるようにＰＩＤ制御
し、これによってサーモモジュール１７，・・の通電量
及び通電方向を制御するので、サーモモジュール１７，
・・が冷却及び加熱を繰り返して第１熱交換器１５を通
る流体の温度が平滑化されるため（図３参照）、上記流
体を温度変動が±0.01℃程度の高精度の恒温にすること
ができる。
おいて冷却または加熱された、温度が変動する流体を第
１熱交換器１５に供給すると、第１温度センサ２３が第
１熱交換器１５の入口側流体の温度変動を計測して、そ
の平均温度を算出するとともに、第２温度センサ２４が
出口側流体の流体温度を検出し、これらの信号が温度コ
ントローラ２１に入力される。該温度コントローラによ
って駆動される制御回路２２は、上記平均温度信号を温
度設定値として流体温度信号を第１熱交換器１５の出口
側の流体温度が上記温度設定値になるようにＰＩＤ制御
し、これによってサーモモジュール１７，・・の通電量
及び通電方向を制御するので、サーモモジュール１７，
・・が冷却及び加熱を繰り返して第１熱交換器１５を通
る流体の温度が平滑化されるため（図３参照）、上記流
体を温度変動が±0.01℃程度の高精度の恒温にすること
ができる。
【００１２】第１実施例の恒温装置は、公知の恒温装置
と異なり、冷却・加熱装置１８でほぼ一定の温度にされ
た流体を、さらに冷却または加熱して恒温の流体とする
ものではなく、サーモモジュール１７，・・による該流
体の冷却及び加熱の繰り返しによって温度を平滑化する
ものであるから、その加熱及び冷却能力は小さいもので
よく、したがって、能力が小さいサーモモジュールによ
って、流体を高精度に制御することができる。また、サ
ーモモジュールは、通電方向の切換によって第１熱交換
器を加熱と冷却とに瞬時に切換えることができるので、
温度変動の平滑が速やかである。
と異なり、冷却・加熱装置１８でほぼ一定の温度にされ
た流体を、さらに冷却または加熱して恒温の流体とする
ものではなく、サーモモジュール１７，・・による該流
体の冷却及び加熱の繰り返しによって温度を平滑化する
ものであるから、その加熱及び冷却能力は小さいもので
よく、したがって、能力が小さいサーモモジュールによ
って、流体を高精度に制御することができる。また、サ
ーモモジュールは、通電方向の切換によって第１熱交換
器を加熱と冷却とに瞬時に切換えることができるので、
温度変動の平滑が速やかである。
【００１３】恒温流体対象物１９において温度が上昇ま
たは降下した流体は、還流流路１２中の第２熱交換器１
６を通り、該熱交換器１６においてサーモモジュール１
７，・・の熱を冷却及び加熱して冷却・加熱装置１８に
還流する。第１実施例は、還流流路１２中に第２熱交換
器１６を設けたことにより、冷却・加熱装置１８と恒温
流体対象物１９との間の流路構成を簡単なものにするこ
とができる。また、第２熱交換器１６を流れる還流流体
によって、サーモモジュール１７，・・の冷却及び加熱
が行なえるので、その効率が向上する。
たは降下した流体は、還流流路１２中の第２熱交換器１
６を通り、該熱交換器１６においてサーモモジュール１
７，・・の熱を冷却及び加熱して冷却・加熱装置１８に
還流する。第１実施例は、還流流路１２中に第２熱交換
器１６を設けたことにより、冷却・加熱装置１８と恒温
流体対象物１９との間の流路構成を簡単なものにするこ
とができる。また、第２熱交換器１６を流れる還流流体
によって、サーモモジュール１７，・・の冷却及び加熱
が行なえるので、その効率が向上する。
【００１４】図４及び図５は本発明の第２実施例を示
し、第２実施例の恒温装置は、所望の温度信号を、冷却
・加熱装置１８と温度コントローラ２１とに出力する外
部コンピュータ２６と、第１熱交換器１５の出口側流体
の温度を検出して流体温度信号を出力する温度センサ２
７とを備えている。第２実施例の他の構成は第１実施例
と同じであるから、図の主要な箇所に同一の符号を付し
て、詳細な説明は省略する。上記第２実施例は、外部コ
ンピュータ２６の温度信号によって、冷却・加熱装置１
８における流体の温度が制御されるとともに、制御回路
２２が、外部コンピュータ２６の上記信号を温度設定値
として温度センサ２７の流体温度信号をＰＩＤ制御する
ことにより、サーモモジュール１７，・・の通電量及び
通電方向を制御する。第２実施例の他の作用は第１実施
例と同じであるから、説明は省略する。
し、第２実施例の恒温装置は、所望の温度信号を、冷却
・加熱装置１８と温度コントローラ２１とに出力する外
部コンピュータ２６と、第１熱交換器１５の出口側流体
の温度を検出して流体温度信号を出力する温度センサ２
７とを備えている。第２実施例の他の構成は第１実施例
と同じであるから、図の主要な箇所に同一の符号を付し
て、詳細な説明は省略する。上記第２実施例は、外部コ
ンピュータ２６の温度信号によって、冷却・加熱装置１
８における流体の温度が制御されるとともに、制御回路
２２が、外部コンピュータ２６の上記信号を温度設定値
として温度センサ２７の流体温度信号をＰＩＤ制御する
ことにより、サーモモジュール１７，・・の通電量及び
通電方向を制御する。第２実施例の他の作用は第１実施
例と同じであるから、説明は省略する。
【００１５】なお、これらの実施例は、いずれも還流流
路１２中に第２熱交換器１６を設けているが、本発明は
これに限定されるものではなく、恒温流体対象物１９と
冷却・加熱装置１８を上記熱交換器を通すことなく還流
流路によって直接接続し、第２熱交換器１６を図示を省
略している別個の手段で冷却及び加熱することもでき
る。
路１２中に第２熱交換器１６を設けているが、本発明は
これに限定されるものではなく、恒温流体対象物１９と
冷却・加熱装置１８を上記熱交換器を通すことなく還流
流路によって直接接続し、第２熱交換器１６を図示を省
略している別個の手段で冷却及び加熱することもでき
る。
【図１】第１実施例の構成図である。
【図２】同じくブロック線図である。
【図３】温度の平滑化を示す線図である。
【図４】第２実施例の構成図である。
【図５】同じくブロック線図である。
【図６】公知の恒温流体供給装置の構成図である。
１４ 熱交換装置
１５ 第１熱交換器
１７ サーモモジュール
２１ 温度コントローラ
２２ 制御回路
２３ 第１温度センサ
２４ 第２温度センサ
２６ 外部コンピュータ
２７ 温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−166438（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−275275（ＪＰ，Ａ)
実開 昭55−34882（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05D 23/00 - 23/02
G05B 11/00 - 13/04
F28D 21/00
Claims (4)
- 【請求項１】流体の温度変動を、熱交換器において平滑
化して恒温の流体とする流体の恒温方法において、 上記熱交換器を流れる流体をサーモモジュールによって
冷却及び加熱するとともに、該サーモモジュールの通電
量と通電方向を、上記熱交換器の入口側流体の平均温度
を温度設定値の信号として、該熱交換器の出口側の流体
温度が上記温度設定値になるようにＰＩＤ制御すること
により流体の温度変動を平滑化する、 ことを特徴とする流体の恒温方法。 - 【請求項２】流体の温度変動を、熱交換器において平滑
化して恒温の流体とする流体の恒温方法において、 上記熱交換器を流れる流体をサーモモジュールによって
冷却及び加熱するとともに、 該サーモモジュールの通電
量と通電方向を、外部コンピュータから入力される温度
信号を温度設定値の信号として、該熱交換器の出口側の
流体温度が上記温度設定値になるようにＰＩＤ制御する
ことにより流体の温度変動を平滑化する、 ことを特徴とする流体の恒温方法。 - 【請求項３】流体の温度変動を、熱交換器において平滑
化して恒温の流体とする流体の恒温装置において、 上記恒温装置が、流体が流れる熱交換器、該熱交換器を
流れる流体を加熱及び冷却するサーモモジュール、上記
熱交換器の入口側流体の温度変動を計測して平均温度信
号を算出して出力する第１温度センサ、及び上記熱交換
器の出口側流体の温度を検出して流体温度信号を出力す
る第２温度センサを有する熱交換装置と、第１、第２温
度センサの信号が入力される温度コントローラと、該温
度コントローラにより駆動して、上記平均温度信号を温
度設定値の信号として上記流体温度信号により与えられ
る熱交換器の出口側の流体温度が上記温度設定値になる
ように上記サーモモジュールの通電量及び通電方向をＰ
ＩＤ制御する制御回路とを備えている、 ことを特徴とする流体の恒温装置。 - 【請求項４】流体の温度変動を、熱交換器において平滑
化して恒温の流体とする流体の恒温装置において、 上記 恒温装置が、流体が流れる熱交換器、該熱交換器を
流れる流体を加熱及び冷却するサーモモジュール、上記
熱交換器の出口側流体の温度を検出して流体温度信号を
出力する温度センサを有する熱交換装置と、温度設定値
の信号を出力する外部コンピュータと、上記温度設定値
の信号及び流体温度信号が入力される温度コントローラ
と、該温度コントローラにより駆動して、上記流体温度
信号により与えられる熱交換器の出口側の流体温度が上
記温度設定値になるように上記サーモモジュールの通電
量及び通電方向をＰＩＤ制御する制御回路とを備えてい
る、 ことを特徴とする流体の恒温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126393A JP3454886B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 流体の恒温方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126393A JP3454886B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 流体の恒温方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07121248A JPH07121248A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3454886B2 true JP3454886B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=17766608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29126393A Expired - Fee Related JP3454886B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 流体の恒温方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454886B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103201696B (zh) * | 2010-08-23 | 2015-09-23 | 生命科技股份有限公司 | 化学检测系统的温度控制 |
| CN104991586B (zh) * | 2015-07-13 | 2017-09-15 | 江苏德立环保工程股份有限公司 | 安全自动恒温控制系统 |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP29126393A patent/JP3454886B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07121248A (ja) | 1995-05-12 |
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