JP5355106B2 - 流体温度を変化させるシステムおよびそのようなシステムの制御方法 - Google Patents
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Description
式中、mc[JK−1]=熱容量=m[Kg]×SHC[JKg−1K−1]である。
EHeater=時間ステップΔt中に加熱要素130によって消費された熱量子の個数
式中、Tick_size(チックサイズ)は所定の時間間隔Δtであり、以下の単位が式12中の変数に使用される。
一方、水の一部分120’’の温度は、式14を用いて推定される。
Claims (31)
- 流体(120)の温度(T1)を変化させるシステム(100)であって、
第1の温度(T1)で前記流体(120)を受け入れる流入口(112)と、
第2の温度(T2)で前記流体(120)を送り出す流出口(114)と、
前記流入口(112)から前記流出口(114)へ前記流体(120)を送る導管(110)であって、前記流体の温度を前記第1の温度(T1)から前記第2の温度(T2)へ変更する手段(130)を備える前記導管(110)と、
前記流体(120)と前記導管(110)との間の熱伝達の推定値に基づき、前記導管(110)の選択された位置における前記流体温度を推定する温度推定プログラムを備えるプロセッサ(140)と、
前記推定された流体温度に応じて、前記温度変更手段(130)に制御信号(146)を供給するコントローラ(150)と、
を備えるシステム。 - 前記プログラムが前記温度変更手段(130)と前記流体(120)との間の熱伝達を推定する熱伝達モデルを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記プログラムが入力変数として前記制御信号の最新値を使用して前記温度変更手段(130)と前記流体(120)との間の前記熱伝達を推定するようになっている、請求項2に記載のシステム。
- 前記温度変更手段(130)が前記導管(110)の内部に位置し、
前記プログラムが、前記流体(120)と前記導管(110)の外部にある媒体(160)との間の導管壁を通る熱伝達の推定を含めることにより、前記流体温度を推定するようになっている、請求項2または3に記載のシステム。 - 前記温度調節手段(130)が温度調節要素(130)を取り囲む多層構造体(132,134)を備え、
前記プログラムが、
前記温度調節要素(130)と前記多層構造体の中間層(132)との間の前記推定された熱伝達と、
前記多層構造体の近接している層(132,134)の間の前記推定された熱伝達と、
前記多層構造体の最も外側の層(134)と前記流体(120)との間の前記推定された熱伝達と、
を組み合わせることにより前記流体(120)と前記温度調節手段(130)との間の前記熱伝達を推定するようになっている、請求項3に記載のシステム。 - 前記プログラムが、入力変数として、少なくとも1つの時間依存流体関連パラメータを使用するようになっている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記導管(110)が前記流体(120)を混ぜる混合手段を備え、
前記プログラムが、前記温度調節手段(130)と、前記流体(120)および前記混合手段の組合せとの間の熱伝達を計算するようになっている、請求項2〜6のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記温度調節手段(130)が交流商用電源電流(600)の零交差(602)の間にオンまたはオフに切り替えられるようになっており、
前記プロセッサ(140)が、前記導管(110)内の選択された位置における前記流体温度の推定値を提供し、2回の連続した零交差(602)の間に前記推定値を前記コントローラ(150)に供給するようになっている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記プログラムが前記導管(110)の複数の位置におけるそれぞれの流体温度を推定するようになっている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記コントローラ(150)が前記プロセッサ(140)によって推定された1つ以上の温度から前記温度調節手段(130)の負荷を計算するようになっている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記流体(120)が水であり、前記温度調節手段が加熱要素(130)を備える、請求項1〜10のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記熱伝達モデルが熱損失を含むようになっている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記温度推定プログラムに温度データを供給するようにされ、前記流体の温度を測定する少なくとも1つの温度センサを備える、請求項1〜12のいずれか一項に記載のシステム。
- 流体(120)の温度(T1)を変化させるシステム(100)を制御する方法であって、前記システム(100)が、
第1の温度(T1)で前記流体(120)を受け入れる流入口(112)と、
第2の温度(T2)で前記流体(120)を送り出す流出口(114)と、
前記流入口(112)から前記流出口(114)へ前記流体(120)を送る導管(110)であって、前記流体の温度を前記第1の温度(T1)から前記第2の温度(T2)へ変更する手段(130)を備える導管(110)とを備え、
前記流体(120)と前記導管(110)との間の熱伝達を推定することにより、前記導管(110)の選択された位置における前記流体温度を推定するステップと、
前記推定された流体温度に応じて、前記温度変更手段(130)に制御信号(146)を供給するステップと
を備える方法。 - 前記流体温度を推定するステップが、熱伝達モデルを使用して前記温度変更手段(130)と前記流体(120)との間の熱伝達を推定する工程を備える、請求項14に記載の方法。
- 前記流体温度を推定するステップが、入力変数として前記制御信号の最新値を使用して前記温度を推定する工程を備える、請求項15に記載の方法。
- 前記温度変更手段(130)が前記導管(110)の内部に位置し、
前記流体(120)と前記導管(110)の外部にある媒体(160)との間の導管壁を通る熱伝達を含めることにより、前記流体温度を推定するステップをさらに備える、請求項15または16に記載の方法。 - 前記温度調節手段(130)が温度調節要素(130)を取り囲む多層構造体(132,134)を備え、
前記温度調節手段(130)と前記流体(120)との間の前記熱伝達を、前記温度調節要素(130)と前記多層構造体の中間層(132)との間の熱伝達を推定し、前記多層構造体の近接している層(132,134)の間の熱伝達を推定し、前記多層構造体の最も外側の層(134)と前記流体(120)との間の熱伝達を推定し、前記推定値を組み合わせて推定するステップを備える、請求項15に記載の方法。 - 前記温度を推定するための入力変数として、少なくとも1つの時間依存流体関連パラメータを使用するステップをさらに備える、請求項14〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導管(110)が前記流体(120)を混ぜる混合手段を備え、
前記温度調節手段(130)と、前記流体(120)および前記混合手段の組合せとの間の熱伝達を計算するステップをさらに備える、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。 - 交流商用電源電流(600)の零交差(602)の間に前記温度調節手段(130)を切り替えるステップと、
前記導管(110)の選択された位置における前記流体温度を推定するステップと、2回の連続した零交差(602)の間の時間間隔中に前記推定値を前記コントローラ(150)に供給するステップとが組み合わされたステップと、
をさらに備える、請求項14〜20のいずれか一項に記載の方法。 - 前記導管(110)の複数の位置におけるそれぞれの流体温度を推定するステップをさらに備える、請求項14〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つ以上の推定された温度から前記温度調節手段(130)の負荷を計算するステップをさらに備える、請求項14〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記システムの内部の前記流体の温度を測定するステップと、
前記測定された温度に基づいて前記熱伝達モデルを調節するステップと
をさらに備える、請求項15〜23のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1に記載の前記システム(100)と共に用いられる請求項14に記載の方法を実施するプログラムを備えるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記プログラムが、前記流体(120)と前記導管(110)との間の熱伝達の推定値に基き、前記導管(110)の選択された位置における前記流体温度を推定するアルゴリズムを備える、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記アルゴリズムが前記温度変更手段(130)と前記流体(120)との間の熱伝達を推定するようになっている、請求項25に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記アルゴリズムが、入力変数として前記制御信号の最新値を使用して前記温度を推定するようになっている、請求項25または26に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記アルゴリズムが、前記流体(120)と前記導管(110)の外部にある媒体(160)との間の導管壁を通る熱伝達を含めることにより、前記流体温度を推定するようになっている、請求項25〜27のいずれか一項に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記温度調節手段(130)が温度調節要素(130)を取り囲む多層構造体(132;134)を備え、
前記プログラムが、
前記温度調節要素(130)と前記多層構造体の中間層(132)との間の前記推定された熱伝達と、
前記多層構造体の近接している層(132,134)の間の前記推定された熱伝達と、
前記多層構造体の外側層(134)と前記流体(120)との間の前記推定された熱伝達と、
を組み合わせることにより前記流体(120)と前記温度調節手段(130)との間の前記熱伝達を推定するようになっている、請求項28に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記アルゴリズムが、前記温度調節手段(130)と、前記流体(120)および前記導管(110)内の混合コイルの組合せとの間の熱伝達を計算するようになっている、請求項25〜29のいずれか一項に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記プログラムが、前記導管(110)の複数の位置におけるそれぞれの流体温度を推定するようになっている、請求項25〜30のいずれか一項に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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