JPH01267021A - 多ゾーン温度制御系のシュミレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、押出機、射出成形機等に用いられる熱的な相
互干渉を有する多ゾーン温度制御系のシュミレーション
システムおよび特性パラメータの同定方法に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、押出機や射出成形機における温度制御系の解析、
設計および最適調整には、単一ゾーンモデルか用いられ
ていた。また、最新の制御理論を応用して温度制御系の
温度を多変数制御により多ゾーンモデルを用いて制御し
てその温度分布精度の向」−を狙ったものもある（例え
ば、特開昭６０−３４８２４号公報参照）。

従来の単一ゾーンモデルを用いた押出機の押出シリンダ
の加熱温度制御系では、第８図に示すように、押出シリ
ンダ１の周囲にはアルミ鋳込ヒータ２が巻回され、シリ
ンダ１の代表的温度はシリンダ１内に埋込まれた熱雷対
のような温度センサ３により検出され温度調節計（ＴＩ
Ｃ）４に伝達される。温度調節計４ではｐＩＤ舌の制御
演算か行イっれ、この演算結果に基づいてヒータ２の０
Ｎ−ＯＦＦ操作か実行される。しかし、この場合、ヒー
タ２は、０Ｎ−ＯＦＦの２状態しか選択できないため、
いわゆる時間比例の概念が用いられ、第９図に示すよう
に、一定の制御周期（例えば３０秒）に対応するＯＮ率
か操作量とされる。このような加熱系のステップ応答（
時間０でヒータＯＮ率を１００％にした時の温度変化）
を求めると、一般に第３図に示すような応答曲線か得ら
れる。この結果、制御対象プロセスは、むだ時間を含む
１次遅れ要素とみなされ、その温度応答特性Ｘがプロセ
スゲイン■り、等価むた時間Ｌ１等価時定数丁で表現さ
れる次の式から得られる。すなわち、 −ま たたし、ｔ≦してｘ＝０とする。

測定されたこれらの特性パラメータは、温度調節者１４
の最適ＰＩＤ定数を、下記のチーグラ・ニコルス（Ｚｉ
ｅｇｌｅｒ　Ｎ１ｃｈｏｌｓ）の式により計算するため
に用いられる。

ここで、 また、第８図の単一ゾーンモデルでは、室温との温度差
ｘ１熱容量Ｃ％　ヒータ給熱量Ｑ、ヒータの周囲への放
熱係数をαとすると、微分時間ｄｔにおける熱収支につ
いて次の微分方程式か導かれる。すなわち、 ａｔ 式（３）をＬａｐｌａｃｅ変換等の手法により解くと次
式か得られる。

したかって、式（２）と（４）とからプロセスゲインＫ
　と時定数Ｔか求められる。すなわち、となる。

さらに、多ゾーンモデルを用いて制御を行う場合、各ゾ
ーンの特性パラメータ、周囲への放熱係数α、隣接ゾー
ン間の熱移動係数λ、熱容ｆｆ１ｃは、次のようにして
算出していた。

周囲への放熱係数αは、次のようにして求める。

すなわち、自然対流による伝熱ｆｆ１Ｑは、ｑ−α。

（ｘ　−ｘ　）Ａで表わされるので（ここてＡはＯａ 表面積）、平均熱伝達率α　の値を伝熱ハンドツッつて
５から求め逐次計算によってαを算出する。

また、隣接ゾーン間の熱移動９−１数λは、熱伝導度勾
配）。さらに、熱容ｆ、Ｃは、押出シリンダの形状より
境界面を適当に決め比熱×重量の関係から求めている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のη１−ゾーンモデルを
用いた押出シリンダの加熱温度制御系では、隣接ゾーン
と熱的に完全に絶縁されているという前提で計算をして
いる。しかし、このような条件か見掛は上満足されるの
は、隣接ゾーンの温度が等しい場合たけである。そのた
め、各ゾーンの設定温度を同一にし同時に加熱を開始し
てステップ応答を知ることによりプロセスゲイン■く　
や時定数Ｔかただ近似値として測定されている。

ところか、実際に用いられている押出機では、各加熱ゾ
ーン間に熱絶縁か施されておらず、また、温度を同一と
し、同０．ｌｊに０Ｎ−ＯＦＦＬ、て加熱を開始するの
は困難であるので、隣接する加熱ゾーン間では高温側か
ら低温側へ多量の熱移動が生じ、その結果、近似値に測
定されたプロセスゲインＫ　や時定数Ｔか各ゾーン固有
の特性を表示しないことになる。

例えは、第１１図に示す２ゾーンモデルでは、まず、両
ゾーンＺｌ、Ｚ２を同−設定温度で同時加熱してそのス
テップ応答を見ると、ゾーン間は実質的に熱絶縁されて
いる状態と同じになり、第１２図の実線に示すような曲
線か得られる。しかし、ゾーンＺまたけを加熱してステ
ップ応答をみるとゾーンＺ］からＺ２へ多量の熱か移動
するため第１２図の点線に示すような曲線となる。

このように従来の単一ゾーンモデルは、ゾーン間に熱的
な相互干渉かあることを前提とする解析には１セ（差か
多く利用てきないとする問題点かあった。

本発明は、」二記の点に鑑みてなされたもので、コンビ
ュータンステムを備えた多ゾーン温度制御系のンユミレ
ーンヨンシステムを構成し、各ゾーンの熱容量、周囲へ
の放熱係数、隣接ゾーン間の熱移動係数等の特性パラメ
ータから各ゾーンの熱収支の基礎式を求めてシュミレー
ションを実行し、誤差のない解析結果を１１１ることを
目的としている。

また、」一連した熱収支の基礎式を用いて容易に前記特
性パラメータを同定することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、押出機等のプラスチック成形機のシリンダ、
ヘッドおよびダイをその長手方向に沿って複数個のゾー
ンに分割し、各ゾーンには前記シリンダを巻回してアル
ミ鋳込ヒータを設け、かつ、前記各ゾーンの温度を検出
する温度センサを設りるとともに、検出された温度を温
度測定信号として処理する温度調節計を各ゾーンに接続
し、温度測定信号を通信信号として処理するコンピコ−
タンステムを備えた多ゾーン温度ｊｌｌｌ制御系のンユ
ミ１ノーションンステムを構成する。そして、多ゾーン
温度制御系の各ゾーンの熱容量をＣ（Ｋｃａｌ／’Ｃ）
、Δｔを計算周期、ΔＸ　を時間Δを間の温度変化量、
Ｑ　をヒータからの給熱量（Ｋｃａｌ／ｈ）　、α、を
周囲への放熱係数（’Ｋｃａｌ／ｈ°Ｃ）、ｘ、を各ゾ
一ンの代表的温度（’Ｃ）、ｘ　　を周囲温度（°Ｃ）
、λ、を隣接ゾーン間の熱移動係数（Ｋｃａｌ／ｈ°Ｃ
）としたとき、 ゾーンの熱収支が λ、　　、（ｘ、　　−ｘ、）　− ＋−１，＋　　　＋−］、　　　＋ λ　、　　　（ｘ、−ｘ、　　） ＋、ｕ１．　　　　　＋　　　　　ｔ＋１の基礎式で表
わされるよう定めたことを特徴とず上記１」的を達成す
るため本発明では多ゾーンモデル、３ゾーンモデルから
なる温度制御系のシュミレーションシステムを構成する
。３ゾーンモデルは、第１図に示すように、押出シリン
ダ１の周）２Ｈには複数のアルミ鋳込ヒータ２か巻回さ
れ、シリンタ１の温度はンリンダ］内に埋込まれた熱電
列のような温度センサ３により検出され温度調節よ１−
（ＴＩＣＩ〜ＴｌＣ３）４に伝達されるようになってい
る。このようにして、加熱部はゾーン（Ｚｌ〜Ｚ”ｌ）
を構成する。

本発明の発明者の研究によると、多ゾーン温度制御系の
シュミレーン１ンのための抽象化されたモデルは、第２
図に示すように確立された。

ます、ここで第２図の３ゾーンモデルの第２ゾーン（Ｚ
２）についての熱収支を検討すると、第２ゾーンに入−
）た熱量−出た熱量−蓄えられた熱量となる。ここに、
入った熱量は、ヒータ２からの給熱量Ｑ２と第１ゾーン
（Ｚ２）から流入する伝導熱”１２、また、出た熱量は
、ヒータの周囲への放熱＝ｑ２と第３ゾーンＺ３へ流出
する伝導熱量ｑ２３を示す。

Ｎｅｗｔｏｎの冷却法則によれば、ヒータの周囲への放
熱量ｑ２は、ヒータの表面温度と周囲温度との温度差に
比例する。ところがこの表面温度は、先に述べた理由に
よって、正確に知ることかできない。しかし、発明者は
、この表面温度はゾーンの代表的温度と非常に茜い相関
をもつこと、すなわち周囲への放熱量ｑ２は、次式で的
確に表わされることを解明した。

ｑ２＝ａ２゛ｘ２−（（ｉ） ここに、ａ２　・第２ゾーン（Ｚ２）における周囲への
放熱係数（Ｋｃａｌ／ｈ　・℃）ｘ２　、第２ゾーン（
Ｚ２）における室温との温度差（°Ｃ） そこで、周囲への放熱ｍｑ２を測定すれば、式（６）か
ら、放熱係数α２を求めること力呵能となる。

一方、各ゾーン間（Ｚｌ〜Ｚ２．Ｚ２〜Ｚ３）−１２’
− の熱移動”１２”　２３を正確に知るには、熱伝導論に
よると、各ゾーン（Ｚｌ〜Ｚ３）の境界面における温度
勾配を知る必要があるが、先に述べた理由により実際ル
（す定は不可能に近い。しかし、発明者は、実験と解析
によって、これら熱移動量ｑ１２”２８は、ゾーンの代
表的温度から簡潔に求められることを解明した。すなわ
ち、 ｑ１２−”＋２（ＸＩ−ｘ２）・＝（７）ｑ２３−λ２
３（Ｘ２　Ｘ３） ここに、λ１２：第１、第２ゾーン（Ｚｌ、Ｚ２）間の
熱移動係数（Ｋｃａｌ／ｈ　・０Ｃ）λ２３．ゾーンＺ
２．ＺＢ間の熱移動係数（Ｋｃａｌ／ｈ　・’Ｃ） ｘｌ　第］ゾーン（Ｚ］）の温度 ｘ２　第２ゾーン（Ｚ２）の温度 Ｘ３　第３ゾーン（Ｚ３）の温度 そして、定常状態において、各ゾーン（Ｚｌ〜Ｚ３）の
ヒータからの給熱ｆｆｉ　Ｑ　、と周囲へ放熱量ｑ、か
分かれば、差引勘定から各ゾーン間の熱移動係数λ４．
λ１＋１か求まる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第４図により説明す
る。

本発明で解明された理論に基つく多ゾーン温度制御系の
ンユミレーンヨンシステムは、例えば押出機の温度制御
系に用いられる。第３図に示すように、この押出機には
、押出スクリュ６を収容するシリンダ１か備えられ、シ
リンダ］の周囲にはヒータ２か巻回されている。シリン
ダ１の先端にはヘッド］０か取イ・ｊけられていて、そ
のヘッド］０にはダイ］１か固着され、かつそれぞれに
ヒータ２が巻回されている。また、押出スクリュ６の基
端には、減速機７を介してスクリュ駆動モータ８か連結
されている。ホッパ９から供給された合成樹脂は、ヒー
タ２により加熱されたシリンダ］内をスクリュ６により
溶融・混練されながらヘッド１０の方向へ移動され、ダ
イ１１から押出されるようになっている。シリンダ］−
、ヘッド１０およびダイ１］中には、その周辺の溶融樹
脂の温度を検出するためにｇＬ度センナ３か埋込まれて
いる。これらのセンサ３て検出された温度は、温度測定
信号としてデジタル式温度調節計４へ伝えられ、信号分
配器コ−５を経て通信信号として入出力インタフェース
１６、ＣＰＵ１７、記憶器］８、操作器］９および表示
器２０からなるコンビュータンステムへ伝送される。な
お、シュミレーション用コンピュータとデジタル式温度
調節計の間には、少なくとも、ゾーン番号、温度（設定
温度、測定？Ｒ度）、ＰＩＤ定数、操作量（ＯＮ率）の
交信が可能なこと、また、コンピュータ側の指令によっ
て、温度１週節１１１の起動・停止Ｉ−かゾーンことに
行える機能か存在することか必要である。

また、ンユミレーンヨンモデルは、次の諸元からなる。

（１）　　ゾーン数＝ｒ１、たたし、ｎ≧２とし、隣接
ゾーン間に熱伝導作用かあること、 （１１）各ゾーンの盾理変数は、代表的温度Ｘ。

（°Ｃ）とする、 （ｉｉｉ）各ゾーン固有の特性は、次の３因子で表現＝
　１６− する、 一熱容量ｃ、　　（Ｋｃａｌ／’Ｃ）。

一周囲への放熱係数α　（Ｋｅａｌ／ｈ・℃）。たノこ
　し、　　α　、　　は、　　ｑ　　　　＝　α　　　
　（ｘ　　　　−ｘ　　　）］　　　　　　　　　１１
１ａ て定義される。ここで、ｑ　は周囲への放熱ｍ　（Ｋｃ
ａｌ／ｈ）　、ｘ　　はゾーンの温度（℃）Ｘ　は周囲
温度（°Ｃ）である。

一隣接ゾーン間の熱移動係数λ、、　　　（Ｋｃａｌｌ
　、　１＋１ ／ｈ・℃）。

たたし、λ１．　は、ｑ　、　−λ　、　　（Ｘ。

１、ｌ＋１　　　１．］＋ｌ　　　＋、、ｌ＋１　　１
〜Ｘ１＋１）から求まる。

さらに、本発明のシュミレーションシステムの実行方法
は、まず、基礎式として熱収支を表す次式を用いる。

λ、　　、（ｘ、　　−ｘ、）− １、−１，１１−１１ λ、、（ｘ、−ｘ、） １、ｌ＋１．　　　ｌ　　　ｌ＋１ ・・・　（８） ここて、Δｔは罎算周期、ΔＸ　は時間△ｔ間の温度変
化量、Ｑ　はヒータからの給熱量（Ｋｃａｌ／ｈ）てＯ
Ｎ率Ｘヒータ容、ＩＱ　（ＯＮ率は０〜１．０）で表４
つされる。

本発明のンユミレーンヨンモデルを用いてΔを時間後の
各ゾーンの温度Ｘ　を反復π１算するには、式（８）か
らブロクラムを作成し、第４図に示すシュミレーンヨン
プロクラムのゼネラルフローチャートにしたがいプログ
ラムをスタートさせ、シュミレーションの条件（Ｑ、　
　α、λ１　Δｔ、Ｘ。

（初期？Ｍｉ度））を人力設定する。そして、微小時間
Δを間の温度変化量Δｘｉの熱収支計算を行ない、各ゾ
ーンの温度更新（Ｘ　＋Δｘｉ−＋Ｘ、）Ｉ　　　　　
　　　　　１１ を行ないその結果を出力としてＣＲＴ等に表示し、この
ザブルーチンを全ゾーンについて実行し、温度変化量を
求めてシュミレーションを終了する。

たたし、この場合、移動熱量（式（８）における、α　
（ｘ−ｘ　　）、　　λ　　、（ｘ、　　−ｘ、）。

＋　　　＋　　　ａ、　　　　Ｉ−１，１１−］、　　
　１λ　、　　　（ｘ、−ｘ、　　））の訓算は、近似
的に１．１＋ｌ　　　］　　　］＋１ Ｘ、を一定にして実行する。なお、この近似計算におけ
る誤差は計算周期Δｔを１」１来るたけ小さく設定する
ことによって最小化される。

（本実施例の効果） 本実施例によると、熱的な相互干渉を有する多ゾーン温
度制御系のシュミレーションシステムを本発明により解
明された熱収支の基礎式により簡潔・的確に表イっすこ
とかできるので、あらゆる組合せ条件について極めて誤
差の少ない温度制御系を確立出来る。

さらに、熱的な相互干渉を加味した温度制御の最適化、
自動昇温の最適化か可能となるほか、隣接ゾーンの加熱
状態が予知できれば、フィードフォワ−１・的制御も可
能となる。また、作業者の教育用としても有用である。

本発明は、押出機、射出成形機等のプラスチック成形機
に用いられ応用範囲も広範囲にわたる。

〔発明の他の実施例〕

本発明の他の実施例を説明する。

本発明の他の実施例では、すてに第３図に示した押１」
」機と多温度制御系のシコミレーンヨンンステム構成か
用いられる。この実施例は、多温度制御系のシュミレー
ションシステムに用いられる各ゾーンの特性パラメータ
を実験によって同定する方法に関する。ここで、同定の
対象となる特性パラメータとは、熱容ＱＣ１周囲への放
熱係数αおよび隣接ゾーン間の熱移動係数λである。

すでに述べたような従来の計算方法によるこれら特性パ
ラメータＣ１α、Ｘの計算誤差を無くすために、本発明
で解明された熱収支の基礎式（８）を用い、かつ、第１
図に示した３ゾーンモデルによりこれら特性パラメータ
を測定・算出する。なお、第５図に示すように、これら
特性パラメータのうち放熱係数αと熱移動係数λは温度
変化の安定した平衡状態で、また、熱容量Ｃは、温度変
化の過渡状態で同定される。

放熱係数αのａｔり定力法 本発明の他の実施例では、周囲への放熱係数αは、次の
手順によりｆｌｌｌｌ定する。まず、第１図にすでに示
したように３ゾーンモデルを構成し、木兄明により解明
された熱収支の基礎式（８）、ずなわち、 λ　　　　（ｘ、　　　−ｘ、）− ＋−］、、＋　　　　＋−１，＋ λ　　　　（ｘ　　−ｘ、　　） １、ｌ＋１．　　　］　　　　］＋１ を用いる。

制御系を作動させて平衡状態を創成し、式（８）の設定
温度を同じにして安定状態にすると、この状態では式（
８）の右辺第３項と第４項、すなわちλ、　　、（ｘ　
　　−ｘ、）とλ１、　　（ｘ　　−１−１，、ｌ　　
　］−＋１　　１　　　１．１→１１ｘｊ＋１）は零と
なる。さらに、ヒータからの給熱量Ｑ、は、温度調節旧
ＯＯＮ率ｅ、を知ることによりｅ、Ｘヒータ容量から算
出出来る。この結果、ここに、α　は周囲への放熱係数
（Ｋｃａｌ／）＋°Ｃ）ｅ、は温度調節口のＯＮ率、Ｑ
　はヒータからの給熱量（Ｋｃａｌ／ｈ）　、ｘ　　は
各ゾーンの設置 定温度、Ｘ　は周囲温度（室温）を示す。

そこで、放熱係数αを測定する際には、各ゾーン間に熱
の移動かないように全ゾーンの設定温度を同一（ｘ１＝
Ｘ２＝ｘ３）するようヒータの温度制御を行う。そして
、制御状態が安定した後、各ヒータの平均ＯＮ率ｅ　を
求め、同時に周囲層度（室温）Ｘ　を測定し、予め分っ
ているヒータ容量（ヒータからの給熱量）　　（Ｋｃａ
ｌ／ｈ）を式（９）に代入ずれば、各ゾーンの放熱係数
α、か求められる。なお、放熱係数αと温度ｘ　０Ｃと
の間には第６図に示すような線形の関係があることか分
った。

隣接ゾーン間の熱移動係数λの測定方法前記熱収支の基
礎式（８）と測定結果から、αが既知であるので、式（
８）の左辺、 λ、　。（ｘ、　　−ｘ、）、あるいは第４項を零］−
１，１１−１，１ にすれば、Ｑ’　＋　　ｘ　　、ｘ　　は既知であるの
て、１１ａ 熱移動係数λか求められる。

ます、制御系を作動させて平衡状態を創成し、Δ　を 合には、各ゾーンの設定温度かｘ１キＸ　２　＝Ｘ　３
となるように制御した平衡状態では、式（８）の右辺第
４項は、すなわちλ、、　　　（ｘ、−ｘｉ＋、）＋、
＋＋１　　　　　＋ は零となる。この結果、 ・−・・・・・（１０） あるいは か求まる。本発明によるンユミレーションには、式（１
０）　、（１，１）のいずれか、あるいは両者の平均値
を用いる。同様にして、λ２．３も求められる。なお、
λの単位は、Ｋｃａｌ／ｈ’Ｃである。

そこで、熱移動係数λを測定するには、設定温度をＸ１
〜ｘ２−χ３となるよう温度制御を行う。

そして、制御状態か安定した後、ゾーンＺｌ、Ｚ２（第
１図参照）のし−タ２の平均ＯＮ率ｅ１゜ｅ　を求め、
次に設定温度をＸ１＝Ｘ２Ｎｘ３となるよう温度制御し
、式（１０）あるいは（１１）により熱移動係数λか求
められる。

熱容量ＣのＡ遺り定力法 式（８）と前記測定結果から、α、λが既知てΔＸ あるから、−−−を測定口Ｊ能であれは、Ｑ、　　ｘ。

Δｔ Ｘ　から熱ｇ　９１　Ｃか求められる。すなわち、第５
図に示すような温度か変化している過渡状態では、適当
な微小時間Δｔの前後の温度変化量ΔＸ ΔＸをＵｌｌｌ定ずれば、各局に−−−−−か求められ
る。

へ　− ただし、微小時間には隣接ゾーン間の温度差は一定と仮
定して式（８）の右辺の第２．３および４項、すなわち
α、　　（ｘ、−ｘ　　）。

１　　　　　　１　　　　　　　ａ λ、　　、（ｘ、　　−ｘ、）および １−１．１　　　　１−１　　　　１ λ、、　　　（ｘ　　−ｘ、　　）、の計痺を行う。こ
の１．１→１．　　　］、　　　Ｉ＋１ 結果、 Δｘ、／Δｔ ・・・・・・・（１２） が求まる。

そこで、熱容量Ｃを測定するには、まず、α。

λの測定後、ヒータ給熱ｆｆ１Ｑ−を−・定としく通常
、ＯＮ率を１００％に固定する）、時間ｔで各ゾーンの
温度Ｘ　を測定する。これによりΔを時間後の各ゾーン
の温度変化量ΔＸ　を測定し２、式（１２）から熱容量
Ｃか求める。

この実施例では、第７図のゼネラルフローチャートに示
ずように、式（９）、（１０）、（１１）、（１２）を
組込んだプログラムを作成し、このプログラムを５ＴＡ
ＲＴさせ、上述した各種測定条件を設定し、順次α、λ
、Ｃの測定を＝　　２４　− 行い、その測定結果をＣＲＴ等に表示する。

（本実施例の効果） 本実施例によると、多ゾーン温度制御系のンユミレーン
ヨンンステムに用いられる各種特性パラメータ、ずな４
つも、放熱係数α、隣接ゾーン間の熱移動係数λおよび
熱容量Ｃが本発明により解明された熱収支の基礎式とそ
れに基づいて実験とにより容品に同定出来る。とくに、
従来の計算方法と比較して極めて各パラメータの値の計
算誤差が少なく、かつ、ヒータ給熱量たけをＡｌ１１定
すればよいので、格別の装置をイマ］加する必要かなく
低コストで高度な温度制御や自動昇温の最適化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の３ゾ一ン温度制御系のシュミレーンヨ
ンシステムの構成図、第２図は本発明の多ゾーン温度制
御系の抽象化された３ゾ一ンモデル線図、第３図は本発
明を押出機に用いた実施例を示すシステムフロック線図
、第４図は第３図に示す実施例を実イｊするセネラルフ
ローチャ−１・、第５図は本発明の他の実施例の多ゾー
ン温度制御系における特性パラメータの同定方法の概念
図、第６図は放熱係数αの測定データ例を示す線図、第
７図は第５図に示す実施例を実行するセネラルフローチ
ャ−１・、第８図は従来の押出機シリンダの加熱温度制
御系の単一ゾーンモデル構成図、第９図はその時間比例
制御動作を示す線図、第１０図はそのステップ応答線図
、第１１図は従来の加熱温度制御系の２ゾ一ンモデル構
成図、第１２図は２ゾーンモデルのステップ応答比較線
図、である。 ］　・押出シリンダ、２−・アルミ鋳込ヒータ、３・・
温度センサ、４−・温度調節計、５・−ゾーン、６・・
押出スクリュ、７・・減速機、８・・−スクリュ駆動モ
ータ、９　ホッパ、］Ｏ・・ヘッド、］］・・ダイ、１
５・・・信号分配器、１６　人出力インタフェース、］
７・・コンピュータ、］８　記憶器、１９・・操作器、
２０・・・表示器。 出願人代狸人　　佐　　藤　　−ΔＦ ・名　ｌ　図 茶　２　図 η　　　　０　　　　η　　　　０ 〜　　　　　Ｎ、、　　　　　＼ ゲ躯彪都ど 革　７　図 午　６　図 第　ｔＯ図 Ｚｆ　　　　　　　　Ｚ２ 第　３　図 第　／２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、押出機等のプラスチック成形機のシリンダ、ヘッド
   およびダイをその長手方向に沿って複数個のゾーンに分
   割し、各ゾーンには前記シリンダを巻回してアルミ鋳込
   ヒータを設け、かつ、前記各ゾーンの温度を検出する温
   度センサを設けるとともに、検出された温度を温度測定
   信号として処理する温度調節計を各ゾーンに接続し、温
   度測定信号を通信信号として処理するコンピュータシス
   テムを備えた多ゾーン温度制御系のシュミレーションシ
   ステムにおいて、各ゾーンの熱容量をＣ＿ｉ（Ｋｃａｌ
   ／℃）、Δｔを計算周期、Δｘ＿ｉを時間Δｔ間の温度
   変化量、Ｑ＿ｉをヒータからの給熱量（Ｋｃａｌ／ｈ）
   、α＿ｉを周囲への放熱係数（Ｋｃａｌ／ｈ℃）ｘ＿ｉ
   を各ゾーンの代表的温度（℃）、Ｘ＿ａを周囲温度（℃
   ）、λ＿ｉを隣接ゾーン間の熱移動係数（Ｋｃａｌ／ｈ
   ℃）としたとき、 ゾーンの熱収支が Ｃ＿ｉ［Δｘ＿ｉ／Δｔ］＝Ｑ＿ｉ−α＿ｉ（ｘ＿ｉ−
   ｘ＿ａ）＋λ＿ｉ＿−＿１＿，＿ｉ（ｘ＿ｉ＿−＿１−
   ｘ＿ｉ）−λ＿ｉ＿，＿ｉ＿＋＿１（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ＿
   ＋＿１）の基礎式で表わされることを特徴とする多ゾー
   ン温度制御系のシュミレーションシステム。 ２、前記熱収支の基礎式 Ｃ＿ｉ［Δｘ＿ｉ／ΔＴ］＝Ｑ＿ｉ−α＿ｉ（ｘ＿ｉ−
   ｘ＿ａ）＋λ＿ｉ＿−＿１＿，＿ｉ（ｘ＿ｉ＿−＿１−
   ｘ＿ｉ）−λ＿ｉ＿，＿ｉ＿＋＿１（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ＿
   ＋＿１）において制御系を平衡状態にしてΔｘ／Δｔを
   零とし、さらに全ゾーンの設定温度を同じにしてλ＿ｉ
   ＿−＿１＿，＿ｉ（ｘ＿ｉ＿−＿１−ｘ＿ｉ）とλ＿ｉ
   ＿，＿ｉ＿＋＿１（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ＿＋＿１）を零とし
   、温度調節計のオン率ｅ＿ｉを知ることにより、放熱係
   数α＿ｉが、 α＿ｉ＝［ｅ＿ｉ・Ｑ＿ｉ／ｘ＿ｉ−ｘ＿ａ］（ｉ＝１
   〜３）で表わされ、 また、制御系を平衡状態にしてΔｘ／Δｔを零とし、さ
   らに各ゾーンの設定温度がｘ＿１≠ｘ＿２＝ｘ＿３とし
   て、前記熱収支の基礎式の λ＿ｉ＿，＿ｉ＿＋＿１（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ＿＋＿１）を
   零とし前記熱収支の基礎式とすでに求めた放熱係数α＿
   ｉとからゾーンＺ１、Ｚ２間の熱移動係数λ＿１＿，＿
   ２がλ＿１＿，＿２＝［ｅ＿１・Ｑ＿１−α＿２（ｘ＿
   ｉ−ｘ＿ａ）］／［ｘ＿１−ｘ＿２］あるいは λ＿１＿，＿２＝［−ｅ＿２・Ｑ＿２＋α＿２（ｘ＿２
   −ｘ＿ａ）］／［ｘ＿１−ｘ＿２］で表わされ、同様に
   してλ＿２＿，＿３が求められ、さらに、過渡状態でΔ
   ｔ時間前後のΔｘ＿ｉを知って前記熱収支の基礎式とす
   でに求めた放熱係数α＿ｉ、熱移動係数λとから熱容量
   Ｃが ［Ｃ＿ｉ＝Ｑ＿ｉ−α＿ｉ（ｘ＿ｉ−ｘ＿ａ）＋λ＿ｉ
   ＿−＿１＿，＿ｉ（ｘ＿ｉ＿−＿１−ｘ＿ｉ）−λ＿ｉ
   ＿，＿ｉ＿＋＿１（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ＿＋＿１）］／［Δ
   ｘ＿ｉ／Δｔ］ で表わされ式を用いて前記手順によりこれら特性パラメ
   ータα、λ、Ｃを同定することを特徴とする請求項１記
   載の多ゾーン温度制御系のシュミレーションシステム。