JP7023972B2 - 熱電性堆積物モニタ - Google Patents
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Claims (22)
- 流体を使用装置に向かって方向付けるための流体流れシステムであって、
複数の熱電装置と、
前記複数の熱電装置と電気通信し、かつ前記熱電装置に電力を印加することができる温度制御回路と、
前記複数の熱電装置の各々の温度を表す信号を測定するように構成された測定回路と、
前記温度制御回路および前記測定回路と通信し、かつ前記温度制御回路を介して前記複数の熱電装置の各々に電力を印加し、前記測定回路を介して前記熱電装置の各々の温度を判定することができるコントローラと、を備え、
前記コントローラが、
前記1つ以上の熱電装置のうちの少なくとも1つの上に形成するようにプロセス流体からの堆積物を誘導するために、前記1つ以上の熱電装置の各々を特性温度に維持するために、前記温度制御回路を介して前記複数の熱電装置のうちの1つ以上に電力を印加することであって、前記特性温度のうちの少なくとも1つが、前記使用装置の典型的な動作温度よりも低い、印加することを行うように構成され、ここで、前記複数の熱電装置のうちの第1熱電装置に電力を印加することは、前記第1熱電装置の温度を下げて前記第1熱電装置の表面上に冷堆積物を誘導するために、前記第1熱電装置に第1の極性で電力を印加することを含み、
また、前記コントローラが、
前記1つ以上の熱電装置の各々に対して、
前記測定回路を介して前記熱電装置の前記温度を定期的に測定すること、
温度制御モードおよび測定モードの一方または両方において、前記熱電装置の熱挙動の変化を観察すること、ならびに
観測された変化に基づいて、前記プロセス流体から前記熱電装置への堆積物のレベルを特性化すること、を行うことと、
前記使用装置の典型的な動作温度よりも低い少なくとも1つの前記熱電装置に誘導した前記堆積物に基づいて前記使用装置が望ましくない堆積物のリスクにある状況になっているか否かを判定することと、
を行うように構成され、
ここで、前記堆積物のリスクにある状況とは、前記堆積物が形成される可能性がある状況であり、
また、前記コントローラが、
前記第1熱電装置の温度を上げて前記第1熱電装置の前記表面上から前記冷堆積物を取り除くために、前記第1熱電装置に前記第1の極性と反対の極性である第2の極性で電力を印加することを行うように構成される、システム。 - 前記測定回路が、複数の抵抗温度検出器(RTD)を備え、前記複数のRTDの各々が、前記複数の熱電装置のうちの対応するものに関連付けられており、前記複数の熱電装置の各々の前記温度を表す信号を測定することが、前記RTDの各々の抵抗を測定することを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記熱電装置の温度を判定するために、前記測定回路を介して測定モードで前記熱電装置の各々を動作させることができ、前記1つ以上の熱電装置の各々に対して、前記熱電装置の前記温度を測定するために、前記温度制御モードと前記測定モードとの間で前記熱電装置を定期的に切り替えることと、前記温度制御モードおよび前記測定モードの一方または両方において、前記熱電装置の前記熱挙動の変化を観察することと、前記観察された変化に基づいて、前記プロセス流体から前記熱電装置への堆積物のレベルを特性化することと、を行うようにさらに構成されている、請求項1~2のいずれかに記載のシステム。
- コントローラが、ゼーベック効果を介して前記熱電装置の温度を判定するように構成されている、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記使用装置において堆積状態が存在すると判定された場合、前記流体に化学物質を導入することと、前記流体に添加される化学物質の量を変更することと、からなる群から選択される、1つ以上の是正措置を実行するようにさらに構成されている、請求項1~4のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記少なくとも1つの熱電装置と、前記測定回路を介して前記流体流れシステムを通って流れる前記流体との間の熱の熱伝導による経時的な前記少なくとも1つの熱電装置の温度変化を特性化することを行い、
前記経時的な少なくとも1つの熱電装置の前記温度変化を特性化することが、経時的な温度のデータを関数に当てはめることを含み、
当てはめられた前記関数が、第1の部分および第2の部分を有する二重指数関数を含み、
前記二重指数関数の前記第1の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置と流体サンプルとの間に伝導される熱を表し、
前記二重指数関数の前記第2の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置から他のシステム構成要素に伝導される熱を表し、
前記堆積物の程度を表す当てはめパラメータが、前記二重指数関数の前記第1の部分に存在し、前記二重指数関数の前記第2の部分には存在しない、請求項1~5のいずれかに記載のシステム。 - 堆積物分析システムであって、
前記少なくとも1つの熱電装置の表面が、前記流体流れシステムを通って流れる前記流体と熱的連通するように、流体流れシステム内に位置決めされている少なくとも1つの熱電装置と、
前記少なくとも1つの熱電装置と通信し、前記熱電装置の温度に影響を及ぼすために、前記熱電装置に可変量の電力を印加するように構成されている、温度制御回路と、
前記少なくとも1つの熱電装置の前記温度を表す信号を出力するように構成されている、測定回路と、前記温度制御回路および前記測定回路と通信しているコントローラであって、
前記温度制御回路を介して、少なくとも1つの熱電装置を前記流体が向かうように方向づけられている使用装置の動作温度よりも低い温度まで冷却するために前記少なくとも1つの熱電装置に第1の極性で電力を印加することと、
前記少なくとも1つの熱電装置の冷却を停止することと、
前記少なくとも1つの熱電装置と前記流体流れシステムを通って流れる前記流体との間の熱の熱伝導による経時的な前記少なくとも1つの熱電装置の前記温度変化を前記測定回路により特性化することと、
前記使用装置の典型的な前記動作温度よりも低い温度まで冷却した少なくとも1つの前記熱電装置に誘導した前記堆積物に基づいて前記使用装置が望ましくない堆積物のリスクにある状況になっているか否かを判定することと、
前記特性化された温度変化に基づいて、前記流体から前記少なくとも1つの熱電装置の前記表面上に形成された堆積物のレベルを判定することと、
前記少なくとも1つの熱電装置に前記第1の極性と反対の極性である第2の極性で電力を印加することと、
を行うように構成されているコントローラと、を備え、
前記堆積物のリスクにある状況とは、前記堆積物が形成される可能性がある状況である、システム。 - 経時的な前記少なくとも1つの熱電装置の前記温度変化を特性化することが、経時的な前記温度のデータを関数に当てはめることを含み、前記関数の当てはめパラメータが、前記少なくとも1つの熱電装置の前記表面上の堆積物の程度を表す、請求項7に記載のシステム。
- 関数が、指数関数を含む、請求項8に記載のシステム。
- 当てはめ関数が、第1の部分および第2の部分を有する二重指数関数を含み、
前記二重指数関数の前記第1の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置と前記流体サンプルとの間に伝導される熱を表し、
前記二重指数関数の前記第2の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置から他のシステム構成要素に伝導される熱を表し、
前記堆積物の程度を表す当てはめパラメータが、前記二重指数関数の前記第1の部分に存在し、前記二重指数関数の前記第2の部分には存在しない、請求項8~9のいずれかに記載のシステム。 - 前記コントローラおよび前記測定回路が、ゼーベック効果を介して前記1つ以上の熱電装置の前記温度を測定するために動作するように構成されている、請求項7~10のいずれかに記載のシステム。
- 前記測定回路が、1つ以上の温度測定装置を備え、各々が、前記1つ以上の熱電装置のうちの対応するものの前記温度を測定するように構成されている、請求項7~11のいずれかに記載のシステム。
- 前記1つ以上の温度測定装置が、1つ以上の抵抗温度検出器(RTD)を含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの熱電装置が、ペルチェ素子を含む、請求項7~13のいずれかに記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの熱電装置が、複数の熱電装置を備え、前記コントローラが、前記流体流れシステム内を流れる前記流体から堆積物を誘導するために、前記複数の熱電装置のうちの少なくとも1つを特性温度まで冷却するように構成されている、請求項7~14のいずれかに記載のシステム。
- 流体流れシステム内の流体からの堆積物のレベルを特性化するための方法であって、
熱電装置の温度を調整し、前記流体と流体連通する前記熱電装置の表面上に形成するように前記流体からの堆積物を誘導するために、前記熱電装置を温度制御動作モードで動作させることであって、前記温度制御動作モードが、前記熱電装置の前記温度を調整するために前記熱電装置に電力を印加することを含む、動作させることを含み、ここで、前記熱電装置の温度を調整するために、前記温度制御動作モードで前記熱電装置を動作させることは、前記熱電装置の温度を低下させ、前記熱電装置の前記表面上に冷堆積物を誘導するために、前記熱電装置に第1の極性で電力を印加することを含み、
更に、前記熱電装置の前記温度を定期的に判定することと、
前記熱電装置の熱挙動の変化を観察することと、
前記観測された変化に基づいて、プロセス流体から前記熱電装置への堆積物のレベルを特性化することと、
前記熱電装置を前記流体が向かうように方向づけられている使用装置の動作温度よりも低い温度まで冷却することと、
前記使用装置の典型的な前記動作温度よりも低い温度まで冷却した前記熱電装置に誘導した前記堆積物に基づいて前記使用装置が望ましくない堆積物のリスクにある状況になっているか否かを判定することと、
前記熱電装置に第2の極性で電力を印加することであって、前記第2の極性が、前記熱電装置の前記温度を上昇させて前記冷堆積物を前記熱電装置の前記表面から除去するために、前記第1の極性とは反対である、印加することと、
を含み、
前記堆積物のリスクにある状況とは、前記堆積物が形成される可能性がある状況である、方法。 - 前記熱電装置の前記温度を定期的に判定することが、ゼーベック効果を介して前記熱電装置の前記温度を判定するために、前記温度制御動作モードと測定動作モードとの間を定期的に切り替えることを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記熱電装置の前記温度を定期的に判定することが、1つ以上の測定装置を介して前記熱電装置の前記温度を測定することを含む、請求項16~17のいずれかに記載の方法。
- 前記温度制御モードで前記熱電装置を動作させることが、前記熱電装置に固定量の電力を印加することを含み、
前記熱電装置の前記熱挙動の変化を観察することが、固定動作電力で前記熱電装置を動作させている間に経時的な前記熱電装置の温度変化を観察することを含み、
前記プロセス流体からの堆積物のレベルを特性化することが、前記固定動作電力における前記熱電装置の温度変化率を前記プロセス流体からの堆積物のレベルと関連付けることを含む、請求項16~18のいずれかに記載の方法。 - 温度制御動作モードで前記熱電装置を動作させることが、固定温度で前記熱電装置を動作させるために前記熱電装置に電力を印加することを含み、
前記熱電装置の前記温度を定期的に判定することにより、前記熱電装置が前記固定温度で動作していることを確認するためのフィードバックを提供し、
前記熱電装置の前記熱挙動の変化を観察することが、前記固定温度で前記熱電装置を動作させるのに必要な前記電力の変化を観察することを含み、
前記プロセス流体からの前記堆積物のレベルを特性化することが、前記固定温度で前記熱電装置を動作させるのに必要な前記印加された電力の変化率を前記プロセス流体からの堆積物のレベルと関連付けることを含む、請求項16~19のいずれかに記載の方法。 - 前記熱電装置の前記熱挙動の変化を観察することが、前記温度制御モードで前記熱電装置を前記動作させることにより前記熱電装置の前記温度が変化する速度を測定することを含み、
前記プロセス流体から前記熱電装置への前記堆積物のレベルを特性化することが、前記熱電装置の前記温度が変化する前記速度を前記プロセス流体からの堆積物のレベルと関連付けることを含む、請求項16~20のいずれかに記載の方法。 - 経時的な前記熱電装置の前記温度変化を特性化することを行い、
前記経時的な前記熱電装置の温度変化を特性化することが、経時的な温度のデータを関数に当てはめることを含み、
当てはめられた前記関数が、第1の部分および第2の部分を有する二重指数関数を含み、
前記二重指数関数の前記第1の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置と前記流体サンプルとの間に伝導される熱を表し、
前記二重指数関数の前記第2の部分が、前記少なくとも1つの熱電装置から他のシステム構成要素に伝導される熱を表し、
前記堆積物の程度を表す当てはめパラメータが、前記二重指数関数の前記第1の部分に存在し、前記二重指数関数の前記第2の部分には存在しない、請求項16~21のいずれかに記載の方法。
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