專利名稱：載熱體加熱冷卻裝置以及載熱體溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載熱體加熱冷卻裝置以及載熱體溫度控制方法，詳細(xì)地說(shuō)，涉及 一種用于對(duì)載熱體進(jìn)行加熱或者冷卻的溫度控制裝置以及控制上述載熱體的溫度的方法， 其中，上述載熱體用于對(duì)利用于化學(xué)反應(yīng)處理等中的反應(yīng)槽進(jìn)行溫度控制。
背景技術(shù)：
有機(jī)合成、析晶等化學(xué)反應(yīng)處理要求高精度的溫度控制，因此使用在反應(yīng)槽的外側(cè)設(shè)置載熱體能夠流過(guò)的夾套(j acket)作為溫度調(diào)整部的雙層結(jié)構(gòu)的容器，將控制成規(guī) 定溫度的載熱體循環(huán)提供給夾套，由此使反應(yīng)槽內(nèi)保持規(guī)定溫度(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-127334號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題專利文獻(xiàn)1所記載的載熱體加熱冷卻裝置也能夠高效率地控制載熱體的溫度，但 是在來(lái)自載熱體加熱部、循環(huán)泵的熱量較大的情況下，難以將載熱體高精度地穩(wěn)定控制在 規(guī)定溫度范圍內(nèi)。在此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更高效率且更穩(wěn)定地控制載熱體的溫度的 載熱體加熱冷卻裝置以及載熱體溫度控制方法。用于解決問(wèn)題的方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的載熱體加熱冷卻裝置，包括反應(yīng)槽，其溫度被載熱 體所控制；載熱體加熱部，其通過(guò)使上述載熱體與熱流體之間進(jìn)行間接熱交換來(lái)加熱上述 載熱體；載熱體冷卻部，其通過(guò)使上述載熱體與冷流體之間進(jìn)行間接熱交換來(lái)冷卻上述載 熱體；以及使載熱體在上述反應(yīng)槽、載熱體加熱部以及載熱體冷卻部中進(jìn)行循環(huán)的循環(huán)泵 和路徑，該載熱體加熱冷卻裝置設(shè)置有迂回上述載熱體加熱部的支路路徑，并且設(shè)置有將 上述載熱體的流動(dòng)切換為載熱體加熱部和支路路徑的切換閥。優(yōu)選上述切換閥在裝置產(chǎn)生 異常時(shí)將載熱體的流動(dòng)上述切換到支路路徑。另外，本發(fā)明的載熱體加熱冷卻裝置包括反應(yīng)槽溫度測(cè)量單元，其測(cè)量反應(yīng)槽的 當(dāng)前溫度；載熱體溫度測(cè)量單元，其測(cè)量提供給反應(yīng)槽的載熱體的溫度；目標(biāo)溫度設(shè)定單 元，其設(shè)定反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度；穩(wěn)定溫度幅度設(shè)定單元，其將上述當(dāng)前溫度與上述目標(biāo)溫度 的差的允許范圍設(shè)定為穩(wěn)定溫度幅度；控制切換溫度設(shè)定單元，其設(shè)定在上述當(dāng)前溫度與 上述目標(biāo)溫度的差在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)切換冷卻控制和加熱控制的控制切換 溫度；穩(wěn)定溫度判斷單元，其判斷上述當(dāng)前溫度與上述目標(biāo)溫度的溫度差是否在上述穩(wěn)定 溫度幅度的范圍內(nèi)；第一判斷單元，其在上述溫度差在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)，將上 述目標(biāo)溫度與上述控制切換溫度進(jìn)行比較來(lái)判斷在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)實(shí)施加熱 控制以及冷卻控制中的哪一個(gè)；第二判斷單元，其在上述溫度差在上述穩(wěn)定溫度幅度的范 圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度與上述當(dāng)前溫度進(jìn)行比較來(lái)判斷為了達(dá)到上述目標(biāo)溫度實(shí)施加熱控制以及冷卻控制中的哪一個(gè)；加熱控制部，其在上述第一判斷單元或者第二判斷單元的 判斷結(jié)果為加熱控制時(shí)，使上述載熱體加熱部進(jìn)行動(dòng)作來(lái)加熱上述載熱體；以及冷卻控制 部，其在上述第一判斷單元或者第二判斷單元的判斷結(jié)果為冷卻控制時(shí)，使上述載熱體冷 卻部進(jìn)行動(dòng)作來(lái)冷卻上述載熱體。并且，上述載熱體溫度測(cè)量單元是兩對(duì)式溫度檢測(cè)器，檢測(cè)溫度信號(hào)分別被輸出 到上述加熱控制部以及上述冷卻控制部。上述反應(yīng)槽溫度測(cè)量單元測(cè)量該反應(yīng)槽內(nèi)的溫 度、導(dǎo)入到該反應(yīng)槽的溫度調(diào)整部的上述載熱體的溫度以及從該反應(yīng)槽的溫度調(diào)整部導(dǎo)出 的上述載熱體的溫度中的至少一個(gè)溫度。上述切換閥在上述冷卻控制部對(duì)上述載熱體進(jìn)行 冷卻控制時(shí)將載熱體的流動(dòng)切換到上述支路路徑。
本發(fā)明的載熱體加熱冷卻裝置中的載熱體溫度控制方法，對(duì)上述載熱體加熱冷卻 裝置中的載熱體的溫度進(jìn)行控制，該方法在反應(yīng)槽的當(dāng)前溫度與反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度的溫度 差在預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度與預(yù)先設(shè)定的控制切換溫度進(jìn) 行比較，在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)實(shí)施加熱控制以及冷卻控制中的某一個(gè)，在反應(yīng)槽 的當(dāng)前溫度與反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度的溫度差不在預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)，將上 述目標(biāo)溫度與上述當(dāng)前溫度進(jìn)行比較，并為了達(dá)到上述目標(biāo)溫度而實(shí)施加熱控制以及冷卻 控制中的某一個(gè)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制從載熱體加熱部進(jìn)入熱量，能夠提高載熱體的溫度控制效 率。另外，通過(guò)在獨(dú)立的狀態(tài)下進(jìn)行加熱控制和冷卻控制，能夠控制響應(yīng)性良好地且不進(jìn)行 無(wú)效加熱、冷卻的能量效率良好地進(jìn)行溫度控制。


圖1是表示本發(fā)明的載熱體加熱冷卻裝置的一個(gè)實(shí)施方式例的系統(tǒng)圖。圖2是表示判斷過(guò)程的一例的流程圖。圖3是表示溫度變化的一例的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明11 反應(yīng)槽；Ila 夾套；12 載熱體加熱部；12a 載熱體流路；12b 熱流體流路； 13 載熱體冷卻部；13a 載熱體流路；13b 冷流體流路；14 循環(huán)泵；15 載熱體流量計(jì)； 16a 熱流體供給路徑；16b 熱流體返回路徑；17 熱流體流量調(diào)節(jié)閥；18 熱流體流量計(jì)； 19 支路路徑；20a、20b 切換閥；21a 冷流體供給路徑；21b 冷流體返回路徑；22 冷流體 流量調(diào)節(jié)閥；23 載熱體溫度檢測(cè)器；24 反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器；25 加熱冷卻控制部；25a 輸 入單元。
具體實(shí)施例方式圖1是表示本發(fā)明的載熱體加熱冷卻裝置的一個(gè)方式例的系統(tǒng)圖。該載熱體加熱 冷卻裝置具備反應(yīng)槽11，其被流過(guò)作為溫度調(diào)整部的夾套Ila的熱載體所溫度控制；載熱 體加熱部12，其通過(guò)使從夾套Ila導(dǎo)出的載熱體與熱流體之間進(jìn)行間接熱交換來(lái)對(duì)載熱體 進(jìn)行加熱；載熱體冷卻部13，其通過(guò)使流向夾套Ila的載熱體與冷流體之間進(jìn)行間接熱交 換來(lái)對(duì)載熱體進(jìn)行冷卻；以及使載熱體在上述反應(yīng)槽11的夾套11a、載熱體加熱部12以及載熱體冷卻部13中循環(huán)的循環(huán)泵14和連接這些的循環(huán)路徑，在循環(huán)泵14的吸入側(cè)設(shè)置有載熱體流量計(jì)15。上述載熱體加熱部12被配置成能夠使載熱體流路12a與熱流體流路12b進(jìn)行熱 交換，在熱流體流路12b上連接有熱流體供給路徑16a和熱流體返回路徑16b，并且在熱流 體供給路徑16a上設(shè)置有熱流體流量調(diào)節(jié)閥17，在熱流體返回路徑16b上設(shè)置有熱流體流 量計(jì)18。并且，在載熱體加熱部12的一部分上設(shè)置有迂回載熱體加熱部12的支路路徑19， 并且設(shè)置有用于將上述載熱體的流動(dòng)切換到載熱體加熱部12和支路路徑19的一對(duì)切換閥 20a、20b。切換閥20a、20b被設(shè)定為一側(cè)打開時(shí)另一側(cè)關(guān)閉，還能夠采用一體型的切換閥。另外，上述載熱體冷卻部13被配置成能夠使載熱體流路13a與冷流體流路13b進(jìn) 行熱交換，在冷流體流路13b上連接有冷流體供給路徑21a和冷流體返回路徑21b，并且在 冷流體供給路徑21a上設(shè)置有冷流體流量調(diào)節(jié)閥22。并且，在載熱體流路13a的出口部附 近設(shè)置有兩對(duì)式(double element)載熱體溫度檢測(cè)器23作為載熱體溫度測(cè)量單元，在反 應(yīng)槽11上設(shè)置有反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器24作為對(duì)該反應(yīng)槽內(nèi)的當(dāng)前溫度進(jìn)行測(cè)量的反應(yīng)槽溫 度測(cè)量單元。此外，在難以直接測(cè)量反應(yīng)槽11內(nèi)的當(dāng)前溫度等的情況下，作為反應(yīng)槽溫度測(cè)量 單元，還能夠利用設(shè)置在夾套Ila的流入部、流出部上的溫度檢測(cè)器。另外，反應(yīng)槽11的溫 度調(diào)整部代替夾套Ila而還能夠在反應(yīng)槽11內(nèi)設(shè)置載熱體線圈。這樣形成的載熱體加熱冷卻裝置通過(guò)加熱冷卻控制部25對(duì)在夾套Ila內(nèi)循環(huán)的 載熱體的溫度進(jìn)行控制，由此將反應(yīng)槽11內(nèi)調(diào)節(jié)為預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度。加熱冷卻控制部 25取入由上述反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器24所測(cè)量的反應(yīng)槽的當(dāng)前溫度PV和由上述載熱體溫度檢 測(cè)器23所測(cè)量的載熱體溫度KV作為控制用數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行控制。上述加熱冷卻控制部25作 為用于輸入預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值的輸入單元25a而包括以下單元目標(biāo)溫度設(shè)定單元，其設(shè) 定反應(yīng)槽11的目標(biāo)溫度SV;穩(wěn)定溫度幅度設(shè)定單元，其作為穩(wěn)定溫度幅度α而設(shè)定上述 當(dāng)前溫度PV與上述目標(biāo)溫度SV的差的允許范圍；以及控制切換溫度設(shè)定單元，其設(shè)定控制 切換溫度β，該控制切換溫度β在上述當(dāng)前溫度PV與上述目標(biāo)溫度SV的差在上述穩(wěn)定溫 度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)切換冷卻控制和加熱控制。另外，加熱冷卻控制部25具備判斷部，其根據(jù)上述當(dāng)前溫度PV、目標(biāo)溫度SVjI 定溫度幅度α、控制切換溫度β來(lái)判斷裝置的溫度狀態(tài)；加熱控制部，其根據(jù)由判斷部所 判斷的結(jié)果僅使上述載熱體加熱部12進(jìn)行動(dòng)作；以及冷卻控制部，其僅使上述載熱體冷卻 部13進(jìn)行動(dòng)作，由載熱體溫度檢測(cè)器23檢測(cè)出的載熱體溫度KV的檢測(cè)溫度信號(hào)分別輸出 到加熱控制部以及冷卻控制部的各自。判斷部具備穩(wěn)定溫度判斷單元，其判斷上述當(dāng)前溫度PV與上述目標(biāo)溫度SV之間 的溫度差MV是否在上述穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)；第一判斷單元，其在上述溫度差MV在 上述穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)對(duì)上述目標(biāo)溫度SV與上述控制切換溫度β進(jìn)行比較來(lái) 判斷在上述穩(wěn)定溫度范圍幅度α內(nèi)實(shí)施加熱控制或者冷卻控制的哪一個(gè)；第二判斷單元， 其在上述溫度差MV不在上述穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)對(duì)上述目標(biāo)溫度SV與上述當(dāng)前 溫度PV進(jìn)行比較來(lái)判斷對(duì)于上述目標(biāo)溫度SV實(shí)施加熱控制或者冷卻控制的哪一個(gè)。接著，參照表示圖2的判斷過(guò)程的一例的流程圖以及表示圖3的溫度變化的一例 的圖來(lái)說(shuō)明上述加熱冷卻控制部25的動(dòng)作例。首先，在進(jìn)行溫度控制之前，分別設(shè)定進(jìn)行有機(jī)合成、析晶等處理時(shí)的目標(biāo)溫度SV、進(jìn)行處理時(shí)對(duì)目標(biāo)溫度被允許的穩(wěn)定溫度幅度α 以及根據(jù)處理環(huán)境的溫度等適當(dāng)被設(shè)定的控制切換溫度β。在此，使目標(biāo)溫度SV變化為 "-800C- -600C- +500C- +200C- -IlO0C0另外，將穩(wěn)定溫度幅度α設(shè)定為5°C，將控制 切換溫度β設(shè)定為+20°C。由反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器24所檢測(cè)出的運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的反應(yīng)槽11內(nèi)的當(dāng)前溫度PV為 0°C (圖3的點(diǎn)A)。求出在穩(wěn)定溫度判斷單元中的步驟101中預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度SV與 反應(yīng)槽11內(nèi)的當(dāng)前溫度PV的溫度差，判斷所得到的溫度差是否在穩(wěn)定溫度幅度α的范圍 內(nèi)，即士5°C的范圍內(nèi)。此時(shí)，目標(biāo)溫度SV為-80°C、當(dāng)前溫度PV為0°C，因此溫度差(SV-PV) 為-80°C，不在穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)(士 5°C)(否)，因此進(jìn)入步驟102判斷溫度狀態(tài) 為“不穩(wěn)定”。接著，進(jìn)入第二判斷單元中的步驟103，從目標(biāo)溫度SV減去當(dāng)前溫度PV來(lái)求出溫 度差。判斷該溫度差是否超過(guò)了 0°c。此外，在該步驟103中，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了步驟101的判斷， 因此上述溫度差(SV-PV)不會(huì)在士 5°C的范圍內(nèi)。在步驟103中溫度差(SV-PV)為_80°C，沒(méi)有超過(guò)0°C (否)，因此進(jìn)入步驟104判 斷為需要連續(xù)進(jìn)行冷卻的“傾斜冷卻”。這樣，在判斷部中的判斷結(jié)果成為“傾斜冷卻”時(shí)， 在步驟105中判斷為進(jìn)行基于“傾斜冷卻”的溫度控制。
在該“傾斜冷卻”中，冷卻控制部成為動(dòng)作狀態(tài)，打開載熱體冷卻部13的冷流體流 量調(diào)節(jié)閥22，使冷流體、例如液化氮流過(guò)冷流體流路13b來(lái)冷卻流過(guò)載熱體流路13a的載 熱體并導(dǎo)入到夾套Ila中，由此將反應(yīng)槽11冷卻為目標(biāo)溫度SV。在該“傾斜冷卻”的執(zhí)行 中，加熱控制部成為非動(dòng)作狀態(tài)，關(guān)閉載熱體加熱部12側(cè)的切換閥20a，并打開支路路徑19 側(cè)的切換閥20b。由此，載熱體成為不經(jīng)過(guò)載熱體加熱部12的狀態(tài)，能夠減少進(jìn)入到載熱體 的熱量，并且能夠防止由于低溫載熱體而熱流體流路12b內(nèi)的熱流體凍結(jié)。另外，載熱體加熱部12即使在非動(dòng)作狀態(tài)下也將熱流體流量調(diào)節(jié)閥17設(shè)為稍微 打開的狀態(tài)，以適當(dāng)?shù)牧髁渴篃崃黧w流過(guò)熱流體流路12b，由此可靠地防止熱流體流路12b 內(nèi)的熱流體的凍結(jié)。隨著進(jìn)行“傾斜冷卻”的時(shí)間經(jīng)過(guò)的同時(shí)反應(yīng)槽11內(nèi)的當(dāng)前溫度PV下降(圖3的 點(diǎn)B)，在步驟101的判斷中，當(dāng)目標(biāo)溫度SV與當(dāng)前溫度PV的溫度差在穩(wěn)定溫度幅度α的 范圍內(nèi)時(shí)(是)，進(jìn)入步驟106而被判斷為溫度狀態(tài)“穩(wěn)定”，接著，進(jìn)入第一判斷單元中的 步驟107，判斷目標(biāo)溫度SV是否在控制切換溫度β以上。在此，目標(biāo)溫度SV為-80°C，控 制切換溫度β為+20°C，目標(biāo)溫度SV不在控制切換溫度β以上(否)，因此進(jìn)入步驟108 而判斷為進(jìn)行“穩(wěn)定冷卻”，在步驟105中的溫度控制中進(jìn)行基于“穩(wěn)定冷卻”的溫度控制。在該“穩(wěn)定冷卻”中，根據(jù)由反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器24檢測(cè)出的當(dāng)前溫度PV和由載熱 體溫度檢測(cè)器23檢測(cè)出的載熱體溫度KV來(lái)調(diào)節(jié)冷流體流量調(diào)節(jié)閥22的開口度，通過(guò)調(diào)節(jié) 冷流體的流量來(lái)將載熱體冷卻為適當(dāng)?shù)臏囟?，與由于來(lái)自循環(huán)泵14的熱量等而引起的反 應(yīng)槽11內(nèi)的溫度上升相應(yīng)地進(jìn)行冷卻控制。該“穩(wěn)定冷卻”的執(zhí)行中也與上述“傾斜冷卻” 的執(zhí)行中同樣地，加熱控制部成為非動(dòng)作狀態(tài)。接著，當(dāng)將目標(biāo)溫度SV從-800C切換為_60°C時(shí)(圖3的點(diǎn)C)，在步驟101中的判 斷中目標(biāo)溫度SV與當(dāng)前溫度PV的溫度差成為+20°C (否)，因此經(jīng)過(guò)步驟102而進(jìn)入步驟 103，從目標(biāo)溫度SV減去當(dāng)前溫度PV來(lái)求出溫度差。在此，由于溫度差成為+20°C (是)，因此進(jìn)入步驟109來(lái)判斷為連續(xù)進(jìn)行需要加熱的“傾斜加熱”。在判斷部中的判斷結(jié)果成為 “傾斜加熱”時(shí)，在步驟105中進(jìn)行基于“傾斜加熱”的溫度控制。在該“傾斜加熱”中，加熱控制部成為動(dòng)作狀態(tài)，打開載熱體加熱部12側(cè)的切換閥20a而關(guān)閉支路路徑19側(cè)的切換閥20b，并且打開熱流體流量調(diào)節(jié)閥17，使熱流體、例如熱 水流過(guò)熱流體流路12b來(lái)對(duì)流過(guò)載熱體流路12a的載熱體進(jìn)行加熱。另一方面，在“傾斜加 熱”的執(zhí)行中，冷卻控制部成為非動(dòng)作狀態(tài)，關(guān)閉冷流體流量調(diào)節(jié)閥22而在載熱體冷卻部 13中不進(jìn)行載熱體的冷卻。因而，在載熱體加熱部12中被加熱的載熱體導(dǎo)入到夾套11a， 反應(yīng)槽11被加熱為目標(biāo)溫度SV。通過(guò)進(jìn)行“傾斜加熱”，當(dāng)在步驟101中被判斷為目標(biāo)溫度SV與當(dāng)前溫度PV的溫 度差進(jìn)入穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)(圖3的點(diǎn)D)，與上述同樣地，進(jìn)入步驟106、步驟 107、步驟108而判斷為進(jìn)行“穩(wěn)定冷卻”，根據(jù)與上述同樣的“穩(wěn)定冷卻”來(lái)進(jìn)行溫度控制。并且，當(dāng)將目標(biāo)溫度SV從-60°C切換為+50°C時(shí)(圖3的點(diǎn)E)，在步驟101中的 判斷中目標(biāo)溫度SV與當(dāng)前溫度PV的溫度差成為+110°C (否)，因此與上述同樣地，判斷為 通過(guò)步驟102、步驟103、步驟109來(lái)進(jìn)行“傾斜加熱”。在步驟105中進(jìn)行基于“傾斜加熱” 的溫度控制。通過(guò)進(jìn)行“傾斜加熱”，當(dāng)在步驟101中被判斷為目標(biāo)溫度SV與當(dāng)前溫度PV的溫 度差進(jìn)入穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)(圖3的點(diǎn)F)，與上述同樣地，從步驟106進(jìn)入步驟 107而判斷目標(biāo)溫度SV是否在控制切換溫度β以上。在此，目標(biāo)溫度SV為+50°C，控制切 換溫度β為+20°C，目標(biāo)溫度SV大于等于控制切換溫度β (是)，因此進(jìn)入步驟110來(lái)判 斷為進(jìn)行“穩(wěn)定加熱”，在步驟105中的溫度控制中進(jìn)行基于“穩(wěn)定加熱”的溫度控制。在該“穩(wěn)定加熱”中，根據(jù)由反應(yīng)槽溫度檢測(cè)器24檢測(cè)出的當(dāng)前溫度PV和由載熱 體溫度檢測(cè)器23檢測(cè)出的載熱體溫度KV來(lái)調(diào)節(jié)熱流體流量調(diào)節(jié)閥17的開口度，通過(guò)調(diào)節(jié) 提供給熱流體流路12b的熱流體的流量來(lái)將載熱體加熱為適當(dāng)?shù)臏囟?，與由于散熱等引起 的反應(yīng)槽11內(nèi)的溫度下降相應(yīng)地進(jìn)行加熱控制。該“穩(wěn)定加熱”的執(zhí)行中也與上述“傾斜 加熱”的執(zhí)行中同樣地，冷卻控制部成為非動(dòng)作狀態(tài)。另外，當(dāng)將目標(biāo)溫度SV從+50°C切換為+20°C時(shí)(圖3的點(diǎn)G)，從步驟101中的判 斷(否)經(jīng)過(guò)步驟102來(lái)進(jìn)入步驟103，根據(jù)步驟103的判斷(否)來(lái)進(jìn)入步驟104的“傾 斜冷卻”，在步驟105中進(jìn)行基于“傾斜冷卻”的溫度控制。當(dāng)當(dāng)前溫度PV相對(duì)于目標(biāo)溫度 SV進(jìn)入到穩(wěn)定溫度幅度α的范圍內(nèi)時(shí)(圖3的點(diǎn)H)，從步驟101的判斷(是)經(jīng)過(guò)步驟 106進(jìn)入步驟107，由于目標(biāo)溫度SV(+20°C )在控制切換溫度β (+20°C )以上(是)，因此 在步驟110中被判斷為“穩(wěn)定加熱”，在步驟105中進(jìn)行基于“穩(wěn)定加熱”的溫度控制。并 且，當(dāng)將目標(biāo)溫度SV從+20°C切換為-110°c時(shí)(圖3的點(diǎn)I)，與上述同樣地，進(jìn)行基于“傾 斜冷卻”的溫度控制之后，開始進(jìn)行基于“穩(wěn)定冷卻”的溫度控制(圖3的點(diǎn)J)。這樣，根據(jù)反應(yīng)槽11內(nèi)的當(dāng)前溫度PV、預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度SV、穩(wěn)定溫度幅度α 以及控制切換溫度β來(lái)在圖2示出的過(guò)程中進(jìn)行判斷，根據(jù)“穩(wěn)定加熱”、“穩(wěn)定冷卻”、“傾 斜加熱”、“傾斜冷卻”這四種判斷結(jié)果，進(jìn)行由加熱控制部的加熱控制或者由冷卻控制部的 冷卻控制的任一個(gè)溫度控制，由此，控制響應(yīng)性良好地、不進(jìn)行無(wú)用加熱、無(wú)用冷卻而能夠 高效率地加熱或者冷卻進(jìn)行循環(huán)的載熱體，能夠在從高溫區(qū)域至低溫區(qū)域的較大溫度控制 區(qū)域內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的溫度控制。
特別是，即使作為循環(huán)泵14而使用熱量進(jìn)入量較多的屏蔽電動(dòng)泵，對(duì)于因在循環(huán) 泵14中的熱量進(jìn)入而產(chǎn)生的溫度控制的一次滯后要素，以控制切換溫度β為界限來(lái)分成 高溫側(cè)的加熱控制和低溫側(cè)的冷卻控制，能夠?qū)⑴c熱量進(jìn)入對(duì)應(yīng)的設(shè)定在加熱控制時(shí)和冷 卻控制時(shí)進(jìn)行最優(yōu)化，因此能夠減小因熱量進(jìn)入而引起的影響來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的溫度控制。另外，通過(guò)使用兩對(duì)式溫度檢測(cè)器作為載熱體溫度檢測(cè)器23，能夠利用一個(gè)載熱體溫度檢測(cè) 器23來(lái)分別對(duì)加熱控制部以及冷卻控制部輸出檢測(cè)溫度信號(hào)。此外，使用普通的順序控制器來(lái)進(jìn)行公知的PID控制，由此能夠分別在進(jìn)行“穩(wěn)定 加熱”時(shí)進(jìn)行加熱控制部的控制動(dòng)作、在進(jìn)行“穩(wěn)定冷卻”時(shí)進(jìn)行冷卻控制部的控制動(dòng)作，因 此省略詳細(xì)說(shuō)明。
權(quán)利要求
一種載熱體加熱冷卻裝置，包括反應(yīng)槽，其溫度被載熱體所控制；載熱體加熱部，其通過(guò)使上述載熱體與熱流體進(jìn)行間接熱交換來(lái)加熱上述載熱體；載熱體冷卻部，其通過(guò)使上述載熱體與冷流體進(jìn)行間接熱交換來(lái)冷卻上述載熱體；以及使載熱體在上述反應(yīng)槽、載熱體加熱部以及載熱體冷卻部中進(jìn)行循環(huán)的循環(huán)泵和路徑，該載熱體加熱冷卻裝置設(shè)置有迂回上述載熱體加熱部的支路路徑，并且設(shè)置有將上述載熱體的流動(dòng)切換到載熱體加熱部和支路路徑的切換閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載熱體加熱冷卻裝置，其特征在于，上述切換閥在載熱體加熱冷卻裝置產(chǎn)生異常時(shí)將載熱體的流動(dòng)切換到上述支路路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載熱體加熱冷卻裝置，其特征在于，具備反應(yīng)槽溫度測(cè)量單元，其測(cè)量反應(yīng)槽的當(dāng)前溫度；載熱體溫度測(cè)量單元，其測(cè)量提供給反應(yīng)槽的載熱體的溫度；目標(biāo)溫度設(shè)定單元，其設(shè)定反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度；穩(wěn)定溫度幅度設(shè)定單元，其將上述當(dāng)前溫度與上述目標(biāo)溫度的差的允許范圍設(shè)定為穩(wěn) 定溫度幅度；控制切換溫度設(shè)定單元，其設(shè)定當(dāng)上述當(dāng)前溫度與上述目標(biāo)溫度的差在上述穩(wěn)定溫度 幅度的范圍內(nèi)時(shí)切換冷卻控制和加熱控制的控制切換溫度；穩(wěn)定溫度判斷單元，其判斷上述當(dāng)前溫度與上述目標(biāo)溫度的溫度差是否在上述穩(wěn)定溫 度幅度的范圍內(nèi)；第一判斷單元，其在上述溫度差在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度與 上述控制切換溫度進(jìn)行比較來(lái)判斷在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)實(shí)施加熱控制以及冷卻 控制中的哪一個(gè)；第二判斷單元，其在上述溫度差不在上述穩(wěn)定溫度幅度的范圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度 與上述當(dāng)前溫度進(jìn)行比較來(lái)判斷為了達(dá)到上述目標(biāo)溫度實(shí)施加熱控制以及冷卻控制中的 哪一個(gè)；加熱控制部，其在上述第一判斷單元或者第二判斷單元的判斷結(jié)果為加熱控制時(shí)，使 上述載熱體加熱部進(jìn)行動(dòng)作來(lái)加熱上述載熱體；以及冷卻控制部，其在上述第一判斷單元或者第二判斷單元的判斷結(jié)果為冷卻控制時(shí)，使 上述載熱體冷卻部進(jìn)行動(dòng)作來(lái)冷卻上述載熱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的載熱體加熱冷卻裝置，其特征在于，上述載熱體溫度測(cè)量單元是兩對(duì)式溫度檢測(cè)器，檢測(cè)溫度信號(hào)分別被輸出到上述加熱 控制部以及上述冷卻控制部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的載熱體加熱冷卻裝置，其特征在于，上述反應(yīng)槽溫度測(cè)量單元測(cè)量該反應(yīng)槽內(nèi)的溫度、導(dǎo)入到該反應(yīng)槽的溫度調(diào)整部的上 述載熱體的溫度以及從該反應(yīng)槽的溫度調(diào)整部導(dǎo)出的上述載熱體的溫度中的至少一個(gè)溫 度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的載熱體加熱冷卻裝置，其特征在于，上述切換閥在上述冷卻控制部對(duì)上述載熱體進(jìn)行冷卻控制時(shí)將載熱體的流動(dòng)切換到 上述支路路徑。
7. 一種載熱體加熱冷卻裝置中的載熱體溫度控制方法，對(duì)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng) 所述的載熱體加熱冷卻裝置中的載熱體的溫度進(jìn)行控制，該方法的特征在于，在反應(yīng)槽的當(dāng)前溫度與反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度的溫度差在預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定溫度幅度的范 圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度與預(yù)先設(shè)定的控制切換溫度進(jìn)行比較，并在上述穩(wěn)定溫度幅度的 范圍內(nèi)實(shí)施加熱控制以及冷卻控制中的某一個(gè)；在反應(yīng)槽的當(dāng)前溫度與反應(yīng)槽的目標(biāo)溫度的溫度差不在預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定溫度幅度的 范圍內(nèi)時(shí)，將上述目標(biāo)溫度與上述當(dāng)前溫度進(jìn)行比較，并為了達(dá)到上述目標(biāo)溫度而實(shí)施加 熱控制以及冷卻控制中的某一個(gè)。
全文摘要
提供一種能夠更高效率且更穩(wěn)定地控制載熱體的溫度的載熱體加熱冷卻裝置以及載熱體溫度控制方法。設(shè)置迂回設(shè)置在載熱體加熱冷卻裝置上的載熱體加熱部(12)的支路路徑(19)，并且設(shè)置將載熱體的流動(dòng)切換到載熱體加熱部和支路路徑的切換閥(20a、20b)。根據(jù)反應(yīng)槽(11)內(nèi)的當(dāng)前溫度(PV)和預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度(SV)、穩(wěn)定溫度幅度(α)以及控制切換溫度(β)來(lái)進(jìn)行判斷，根據(jù)“穩(wěn)定加熱”、“穩(wěn)定冷卻”、“傾斜加熱”、“傾斜冷卻”這四種判斷結(jié)果，進(jìn)行由加熱控制部的加熱控制或者由冷卻控制部的冷卻控制的任一個(gè)溫度控制。
文檔編號(hào)B01J19/00GK101801519SQ20088010786
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者武內(nèi)雅弘, 米倉(cāng)正浩, 赤井康昭 申請(qǐng)人:大陽(yáng)日酸株式會(huì)社