JPS6274112A - 温度制御装置 - Google Patents

温度制御装置

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JPS6274112A
JPS6274112A JP21366185A JP21366185A JPS6274112A JP S6274112 A JPS6274112 A JP S6274112A JP 21366185 A JP21366185 A JP 21366185A JP 21366185 A JP21366185 A JP 21366185A JP S6274112 A JPS6274112 A JP S6274112A
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JP
Japan
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temperature
heat
fluid
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heat transfer
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JP21366185A
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English (en)
Inventor
Koichiro Shioiri
塩入 恒一郎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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】 [発明の技術分野] この発明は、特に流体の温度を可変制御し得るようにし
た流体を加熱又は冷却する温度制御装置に関する。
[発明の技術的前足とその問題点] この種の湿度制御装置は、例えば制御対象の温度調整の
ため熱媒を用いる温度制御装置に適用されており、第6
図にその一例を示す。
第6図において、図中、1は熱(I!流通経路の熱交換
区間に設けられた制御対象であり、この制御対象1の熱
媒入口3には、ポンプの駆動で、熱媒がバルブ9及びヒ
ータ11の経路とバイパス12の経路とに2分されて熱
媒入口3へ供給される。
熱媒入口3に供給された熱媒は、制御対象1において、
熱放散されながら制御対象1の熱媒出口5へと順次移動
される。
その際、制御対象1の温度の設定値を演算する温度調節
計13と、その設定値に従い熱媒入口3の熱媒温度を制
御する温度調整h115とが機能され、制御対象1の温
度を高くしたい場合はど、ポンプ7によって、バルブ9
及びヒータ11の経路を経た熱媒が多く、バイパスに経
由が少なくなって熱媒入口3に供給される。
しかしながら、従来にあっては、ポンプ7は常に熱媒を
一定に送出するだけであるから、熱媒と制御対象1との
間の熱交換によって生じる熱媒入口3と熱媒出口5との
温度差が(換言すれば制御対象1での熱媒入口3ど熱媒
出口5どの間の熱媒の温度勾配)が制御対象の各部へ与
える熱量差どなり、その熱量差が大きいほど制御対象1
の温度は不均一となる。
そこで、従来にあっては、制御対象1の温度を均一にす
る手段として熱媒入口3と熱媒出口5との温度差を小さ
くするために、熱媒の流量を常時増大させたりしたが、
この場合には、ポンプ、ヒータ、クーラー等の運転費が
かさむ等の不具合が生じた。
なお、上記のように熱媒流Ij1一定で・熱媒の温石を
可変制御Iする代りに、供給づる熱媒記■か一定て熱媒
の流量を可変制御jノr fill tfll対象を温
度制御づる装置も存在し、この 例を第7図に示す−3
、第7図においC1図中、17は制御対象であり、この
制御対誉17の温度を調節づるために、温度調節シ11
9の制御指令てバルブ21の開放度合いを調整し、水蒸
気23の供給早を調整する。
この場合にあっても、制御対象17の人11と出口どの
温度差を小さくするためには、ヤ)はり第(3図で説明
した不只合が牛じ1:、。
[発明の目的1 この発明は、係る問題点に鑑みてなi〜ねたものであり
、その目的は、流体流通区間の熱交換区間にお【jる流
体の温度勾配に対応さけで流体の流量制御13 J、び
温度制御を同時に行なうことによ−)で制御対Z!の温
度の均一化がCきる温亀制御l装jべ4提供することに
ある。
[発明の概要] 上記の目的を達成するため、この発明は、流体の温度を
可変し得るようにした流体を加熱又は冷却する温度制御
装置において、 流体流通経路の熱交換区間における流体の放散熱量を検
出づる手段と、 検出された放散熱量に対応させて前記熱交換区間に供給
される流体流量を制御する手段とを備えたことを特徴と
する。
更に、流体流通経路の熱交換区間の前後の流体差圧を検
出する手段を設け、これにより、前記熱交換区間に供給
する流体流量を、前記流体差圧検出手段および前記放散
熱量検出手段により検出された放散熱量および流体差圧
に対応させて求めることを特徴とする。
「発明の実施例] 第1図はこの発明が適用された一実施例を示すものであ
って、温度制御装置の流体供給部の概略構成を示す図で
ある。図中、1は制御対象、3は熱媒入口、5は熱媒出
口、7はポンプ、9は熱媒バイパス調整用のバルブ、1
1はヒータ、13はおよび15はそれぞれ入口温度演専
用の温度調節計および入口制御用の温度調節a1であり
、これ等は第6図で説明した同一符号のものに対応して
いる。
この発明が適用された第1図に示す装置にあっては、上
記の各部の他に、熱媒入口3と熱媒用[15との各熱媒
温度を検知し、その温度差から制御対象1における熱媒
の放散熱量を検出して、制御対象1に供給すべき熱媒流
量を求める温度差調節計31が設けられており、更にこ
の温度差調節計31によって、ポンプ7が可変流量ポン
プとして駆動制御される構成が採用され−Cいる。
第1図において、温度調節計13が制御対象1の温度の
設定値を演算し、その設定値に従い温度調節計15がバ
ルブ9による熱媒のバイパス割合を設定して、熱媒入口
3の熱媒温度を制す11−づることで、制御対象1の温
度に対し−Cのカスフード制御を行なう。
制御対象1からの熱放散が小さい場合において、−〇− 定常時には、制御対象1の温度T+ 、熱媒入口3の熱
媒の温度T2、熱媒出口5の熱媒の温度T3の関係がT
+ =T2−73であるが、設定値変更があった時には
、T1≠T2どなって、熱媒と制御対象1との間の熱交
換量が大きくなり、T2どT3との差も大きくなる。
そこで、T2とT3との差が大きくなる揚台には、温度
差調節計31によるポンプ7の駆動制御が開始される。
温度差調整計31によるポンプ7の駆動制御状態は、ま
ず、第2図に示すように、T2とT3との差が一定値に
以下のとぎには、熱媒流量を低流量に固定しておく。
T2とT3との差が一定値Kを越えたことを検出してい
るときには、熱媒流量を増加させる。これと同時にヒー
タ11において、熱媒への単位時間当りの熱供給量を増
大させることも好適である。
こうして熱媒入口3および同出口5での温度差が小さく
なるように制御する。その結果、熱媒入口3と熱媒出口
5との間の熱媒の温度勾配による熱放散のムラが解消さ
れ、制御対象の温度ムラが解消される。
第3図はこの発明が適用された伯実施例を示すものであ
って、気体流量測定装置の空気供給部の概略構成を示す
図である。図中、41は空気配管、43は熱交換器、4
5は上流側、47は下流側、49は温度計、51は圧力
削、53は温度計、55は圧力計、57は演算装置であ
る。
この発明が適用された第3図の気体流量測定装置は、空
気配管41の途中に熱交換器43を設けて空気の温度を
可変制御し得るようにした装置において、熱交換器43
の上流側45に温度計49と圧力計51とを設け、また
その下流側47に温度計53と圧力尉55とを設けて、
それぞれの空気の湿度及び圧力を同時に計測し、これら
の計測結果から演算装置57により、熱交換器43での
空気の放散(冷熱放散)熱量および熱交換器43前後の
空気の差圧を計測する構成である。
本実施例の気体流量測定装置は、燃焼制御システムに用
いるために製作したちのである。周知のように、燃焼制
御システムでは、燃焼流量に見合うだけの空気流量を確
保し得るように、その空気流量を増減する制御を行なう
ことが必要とされ、その際、空気流量を測定することが
当然に必要となる。
係る測定を行なう場合にあっては、測定誤差が小さくな
ければならない。しかるに、本実施例では上記のように
、熱交換器43の上流側45とその下流側47との差圧
を演算装置57によって計測するだけでなく、熱交換器
43の上流側45とその下流側47との空気の温度差を
計測し、これにより、熱交換器43前後の差圧から熱交
換器43における空気流量を測定する際、熱交換器43
前後の空気の温度差から熱交換器43での空気の放散熱
量を計測して、空気流量の測定補正を行なうものであり
、これは全て演算装置57によって実行する。
更に詳述すれば、演算装置57では以下述べるような演
算式に従って測定処理を実行する。
熱交換器の前後で次の式が成り立つ。
U+ 2/2+P+/ρ十F+  十Q =U2 /2
+P2/ρ2 +E2  ・・・ (1)ここで、u、
p、ρ、Eは、それぞれ空気の流速、圧力、密団、内部
エネルギであり、添字1゜2で上流、下流を表わす。ま
た、qは熱交換器で与えられる熱量である。更に、P/
ρ十Eは気体のエンタルピーであるので、これをiとお
くと、(1)式に示した基本式から、 1/2 (lJ22−IJ+ 2>4− (i2−i 
+  )q 又は、 1/2 (U22−U+ 2>+CP  <T2−T+
  )q ・・・  (2) が得られる。ここで、CPは低圧比熱、■は温度である
次に配管の断面積をS+  (上流)、S2(下流)ど
すると、 ρS+、U+ −D2 S2 U2 であるが、気体方程式より、 U+=P2 /P+  ・ T−1/T2  ・ S2
 /S+・ U2    ・・・   (3) が求まる。
また、空気が熱交換器を通過する際に得た熱量qを次の
(4)式のように仮定する。
Q =CAH(T2−T+  )   ・・・  (4
)ここでCAMは熱交換器に依存する定数とする。
以−t (2)〜(4)式により、下流側の流速は、・
・・  〈5) となり、この(5)式において CA M −CP =C 82/S+=m とおくと、 U2 = ・・・ (6) となる。
また、質量流帛Wは、 W・・ρ2S2LI2 となる。R,Mは気体定数、空気定数である3、第3図
に示した演算装置57にあっては、熱交換器43の上流
側45及び下流側47にみeけた温度訓49、同53と
圧力計51、同J E5からの人力により(6)式まl
;:は(7)式の演算を行なうことにより、熱交換器4
3を通過づ−る空気の流量を求める。
このJ、うなことから、本実施例の気体流h1測定装置
は、単に熱交換器前後の差圧を測定する装置と比較して
、上流側、下流側での温度補正を加えたため、測定精度
が向上されたものとなる。
また、空気の得る熱量の(4)式、′1なわt)、Q 
=CA H(T−2−T+ ) は仮定であるが、これを精密化して更に高精度に空気の
流量を測定することもできる。
また、CAHを定数とぜずに、流量値の関数として、フ
ィードバックする第4図に示すような構成を採ることも
できる。第4図において、図中、59は演算装置、61
は補助演算装置であり、また、T1は上流側の空気の温
度、T2は下流側の空気の温度、Plは上流側の空気の
圧力、P2は下流側の空気の圧力である。
また、熱交換器において、熱媒として液体を用いる場合
には、熱媒の失った熱量をqと置くことができ、この−
例となる本発明が適用された気体流量測定装置の空気供
給部の概略構成を第5図に示す。
第5図において、図中、41は空気配管、43は熱交換
器、45は上流側、47は下流側、49は温度計、51
は圧力計、53は帽■1.55は圧力計、57は演算装
置であり、これ等は第3図で説明した同一符号のものに
対応している。
この発明が適用された第5図に示す装置にあっては、上
部各部の他に、補助温度計63、補助温12一 度肝65、補助流量計67、熱媒経路69が熱交換器4
3に設けられ、そして、補助温度5163、補助温度計
65及び補助流fM if 67の各検知信号が熱量演
算装置71に加わるようにされ、熱量演算装置71では
熱媒経路69を通る熱媒が失った熱量qから、熱交換器
43を通る空気の放散(冷媒放散)熱量を検出し、この
検出情報を演算装置57に与えるようにされている。
このようにして、空気の137だ熱量の演nを、熱交換
器前後の温度測定に依らず、空気と熱交換する媒体の損
失熱量を求めることができる6゜また、第3図又は第5
図に示された装置において、熱交換器43を通った空気
が数自度0以上になる場合は、熱交換器43の上流側4
5の空気温度を例えば20度C程度に設定して温度計を
省略することもできる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明の温度制御装置は、流体
供給部において、流体流通経路の熱交換区間における流
体の放散熱量を検出し、またその検出された放散熱量に
対応させて熱交換区間に供給される流体流量を求めるか
ら、この発明を制御対象の温度調整を用いる温度制御装
置に適用した場合には、温度制御と同時に流量制御を行
なうことになるので、制御対象の熱媒入口と熱媒出口と
の間の熱媒の温度勾配に寄因する制御対象の温度ムラが
解消されることになる等の利点がある。
また、この発明を差圧式の気体流量測定装置に適用した
場合には、熱交換器における空気の冷熱放散装置による
誤差を吸収できるから、空気の流量を精度良く測定でき
る等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が適用された温度制御装置の概略構成
を示ず図、第2図は第1図装置の温度制御状況を示す図
、第3図はこの発明が適用された気体流量測定装置の概
略構成を示す図、第4図はこの発明が適用された伯の気
体流量測定装置の要部説明図、第5図はこの発明が適用
された第2の他の気体流量測定装置の概略構成を示ず図
、第6図及び第7図は従来のそれぞれ温度制御装置の概
略構成を示す図である。 1・・・制御対象 3・・・熱媒入口 5・・・熱媒出口 7・・・ポンプ 9・・・バルブ 11・・・ヒータ 12・・・バイパス 13・・・温度調節計15・・・
温度調節8131・・・温度差調節計41・・・空気配
管 43・・・熱交換器45・・・上流側 47・・・
下流側 49・・・温度計 51・・・圧力計 53・・・温度計 55・・・圧力計 57・・・演算装置 59・・・演算装置61・・・補
助演算装置 63・・・補助温度計65・・・補助温度
計 67・・・補助流量計69・・・熱媒経路 71・
・・熱串演算装置第1図 第2図 第8図 第4図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体の温度を可変し得るように流体を加熱又は冷
    却する温度制御装置において、 流体流通経路の熱交換区間における流体の放散熱量を求
    める手段と、 検出された放散熱量に対応させて前記熱交換区間に供給
    される流体流量を制御する手段と、を備えたことを特徴
    とする温度制御装置。
  2. (2)前記放散熱量を求める手段は前記熱交換区間前後
    の前記流体の温度差に基づき放散熱量を求める特許請求
    の範囲第(1)項記載の温度制御装置。
  3. (3)流体の温度を可変制御し得るようにした温度制御
    装置において、 流体流通経路の熱交換区間における流体の放散熱量を検
    出する手段と、 前記流体流通経路の熱交換区間の前後の流体差圧を検出
    する手段と、 検出された前記放散熱量および前記流体差圧に対応させ
    て前記熱交換区間に供給される流体流量を制御する手段
    と、 を備えることを特徴とする温度制御装置。
JP21366185A 1985-09-28 1985-09-28 温度制御装置 Pending JPS6274112A (ja)

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JP21366185A JPS6274112A (ja) 1985-09-28 1985-09-28 温度制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6854514B2 (en) * 1994-01-21 2005-02-15 Fsi International, Inc. Temperature control apparatus and method with recirculated coolant
US7740185B2 (en) 2002-12-17 2010-06-22 Koenig & Bauer Aktiengesellschaft Tempering method, control device and tempering device
JP2011054163A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Fisher-Rosemount Systems Inc プロセス・プラントにおける熱交換ネットワークの熱回収の最適化

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6854514B2 (en) * 1994-01-21 2005-02-15 Fsi International, Inc. Temperature control apparatus and method with recirculated coolant
US7740185B2 (en) 2002-12-17 2010-06-22 Koenig & Bauer Aktiengesellschaft Tempering method, control device and tempering device
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