JP5517499B2 - 熱量計を動作させるための方法 - Google Patents
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Description
ほとんどの場合に等温条件で実施されるパワー補償原理のもとでは、補償ヒータは、熱量計の反応器内に配置される。補償ヒータは、反応媒体に直接作用することができ、反応器内の温度および/または反応媒体の温度を制御するために使用される。関連するサーモスタットを用いて、反応器ジャケットの温度は、本質的に反応温度より下のレベルで一定に保たれる。
しかしながら、補償ヒータは、加熱できるだけであり、冷却することはできず、その結果、反応器への最小パワー供給は約ゼロワットである。これは、補償ヒータが、発熱性に対して測定されるべき最大発熱率に対応する速度でシステムにエネルギーを永久に供給しなければならない、即ち反応が、熱を生成しないということになる。最大発熱率は、実験の始めに常に正確に知られてはおらず、推定できるだけである。したがって、安全性の理由で、実験は、非常に高く設定される仮定最大発熱率で大部分行われ、これは、熱が、全実験中に相当にかなりの速度で補償ヒータによって反応器に供給され、続いて反応器壁を通って運び去られる必要があるということになる。
内部ヒータが、より小さな温度偏差を制御するために主として使用され、外部サーモスタットが、より大きな温度偏差を制御するために主として使用されるように、分離した第1の部分は、例えば所定の設定点範囲に対応することができる。さらに、内部ヒータおよび外部サーモスタットのそれぞれの加熱パワーまたは熱供給速度の間の比が、温度偏差の大きさに調節されるように、第1の部分は、シグモイド関数の形を有することができる。どちらの場合にも、内部ヒータの過剰な熱供給による反応媒体の局所的な過熱は、強く低減することができ、好ましくは、完全に回避することさえできる。
先の方法に従って動作される熱量計は、反応媒体を受け取るための反応器と、反応器内に配置され、第1のコントローラによって制御できる内部ヒータと、少なくとも1つの反応器壁と熱接触し、第2のコントローラによって制御できる外部サーモスタットとを含み、ここで反応器の温度を決定するための第1の測定センサは、反応器内に配置される。内部ヒータおよび外部サーモスタットが、反応器温度の偏差に応じて動的に制御されてもよいように、反応器温度は、内部ヒータによって反応器に供給される熱によってならびに/または外部サーモスタットによって反応器に運び込まれるおよび/もしくは反応器から運び出される熱によって制御されてもよい。
本発明による方法のステップは、本発明による熱量計の制御ユニットに保存され、熱量計を制御するように働くコンピュータプログラムで実施されてもよい。
本発明による方法を実施する能力を持つ熱量計は、いくつかの主要な比較測定と同様、次の図面に基づいてさらに詳細に論じられるであろう。
Tj、set=S1+((ΔTr×Tr_P)×Tr_i×Δt+Tr_i、n+1)、
ただし、Tr_i、n+1=(ΔTr×Tr_P)×Tr_i×Δt+Tr_i、n、
ここで、Tr_iは、Trコントローラの積分部分を表し、Tr_Pは、比例部分を表し、Δtは、2つの測定間の時間間隔を表し、Tr_i、nは、測定列のn番目の点の積分部分を表し、Tr_i、n+1は、測定列の(n+1)番目の点の積分部分を表す。
2 反応器ジャケット
3 ふた
4 反応器内ヒータ
5 測定センサ
6 第1のコントローラ
7 主コントローラ
8 測定センサ
9 サーモスタット
10 第2のコントローラ
11 接続
12 撹拌器
101 差分演算器
102 デルタTスプリッタ
103 乗算器
104 乗算器
105 乗算器
106 乗算器
107 加算演算器
108 加算演算器
109 関数発生器
S1 第1の信号
S2 第2の信号
S3 第3の信号
S4 第4の信号
D2 第2の出力信号
Claims (12)
- 熱量計を動作させるための方法において、
前記熱量計が、反応媒体を受け取るための反応器(1)と、反応器ジャケット(2)と、前記反応器(1)内に配置され、第1のコントローラ(6)によって制御される内部ヒータ(4)と、前記反応器(1)と熱接触し、第2のコントローラ(10)によって制御される外部サーモスタット(9)と、前記反応器(1)内に配置される測定センサ(5)とを含み、
前記測定センサ(5)が、反応器温度(Tr)を決定するように働き、前記反応器温度(Tr)が、前記内部ヒータ(4)によって前記反応器(1)に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット(9)によって運び込まれるおよび/または運び出される熱によって制御される、方法であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度(Tr、set)からの偏差(ΔTr)が、前記内部ヒータ(4)のおよび前記外部サーモスタット(9)の動的に制御されるパワー調節を通じて補償され、
a.前記反応器設定点温度(Tr、set)を設定し、前記反応器設定点温度(Tr、set)を前記第1のコントローラ(6)に与えるステップと、
b.前記反応器温度(Tr)を決定し、前記反応器温度の反応器設定点温度(Tr、set)からの前記偏差(ΔTr)を前記第1のコントローラ(6)の制御偏差として決定するステップと、
c.前記制御偏差を所定の基準に従って第1の部分および第2の部分に分けるステップであって、前記第1の部分が、前記内部ヒータ(4)によって熱として前記反応器(1)に供給され、さらに前記第1および第2の部分が、前記外部サーモスタット(9)を制御するために前記第2のコントローラ(10)に入力される、ステップとを含み、
前記反応器(1)に運び込まれるおよび/または前記反応器(1)から運び出される熱の結果として、前記反応器温度(Tr)が、前記反応器設定点温度(Tr、set)に調節されることを特徴とする方法。 - 前記反応器温度(Tr)が、所定の時間間隔でまたは連続して決定される、請求項1に記載の方法。
- 前記制御偏差の前記第1の部分が、設定点範囲に対応する、請求項2に記載の方法。
- 前記制御偏差の前記第1の部分が、シグモイド関数の形を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記第2のコントローラ(10)が、カスケード型コントローラとして構成され、前記制御偏差の前記第1の部分が、比例演算器に供給され、前記第2の部分が、前記第2のコントローラ(10)の積分演算器に供給される、請求項1から4の一項に記載の方法。
- 前記内部ヒータ(4)が、そのパワー(PIRH)が前記第1のコントローラ(6)によって制御される電気ヒータである、請求項1から5の一項に記載の方法。
- 前記外部サーモスタット(9)が、その温度(Tj)が前記第2のコントローラ(10)によって制御される反応器ジャケット(2)と連携する、請求項1から6の一項に記載の方法。
- 前記制御偏差の前記第2の部分が、残留温度に変換され、後者が、前記第2のコントローラに与えられる、請求項7に記載の方法。
- 請求項1から8の一項による方法で動作可能である熱量計において、
反応媒体を受け取るための反応器(1)と、
前記反応器(1)内に配置され、第1のコントローラ(6)によって制御される内部ヒータ(4)と、
前記反応器(1)と熱接触し、第2のコントローラ(10)によって制御される外部サーモスタット(9)とを備え、
第1の測定センサ(5)が、前記反応器(1)内に配置され、前記測定センサ(5)が、反応器温度(Tr)を決定するように働き、
前記反応器温度(Tr)が、前記内部ヒータ(4)によって前記反応器(1)に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット(9)によって運び込まれるおよび/または運び出される熱によって制御される、熱量計であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度(Tr、set)からの偏差(ΔTr)が、前記内部ヒータ(4)のおよび前記外部サーモスタット(9)の加熱パワーの動的調節を通じて補償されることを特徴とする熱量計。 - 前記サーモスタット(9)が、反応器ジャケット(2)と連携する、請求項9に記載の熱量計。
- 前記第2のコントローラ(10)が、カスケード型コントローラである、請求項9または10に記載の熱量計。
- 請求項9から11の一項による熱量計の制御のためのコンピュータプログラムであって、請求項1から8の一項による方法のステップが実施され、前記熱量計の制御ユニット内に保存される、コンピュータプログラム。
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