JPH03216182A - タンク温度をコントロールする方法および装置 - Google Patents

タンク温度をコントロールする方法および装置

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JPH03216182A
JPH03216182A JP718390A JP718390A JPH03216182A JP H03216182 A JPH03216182 A JP H03216182A JP 718390 A JP718390 A JP 718390A JP 718390 A JP718390 A JP 718390A JP H03216182 A JPH03216182 A JP H03216182A
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cold water
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JP718390A
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Minoru Sasaki
実 佐々木
Mikio Inoue
幹夫 井上
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(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】
[産業上の利用分野】 本発明は、培養タンクのような高精度の温度コントロー
ルを必要とする装置の温度をコントロールする方法に関
する。 本発明はまた、高精度の温度コントロールを行
なうのに適した装置、および容量の異なるタンクを数個
切り換えて使用する多品種少量生産のため、いわゆる「
多目的バッチプラント」に適用するに適した温度コント
ロール装置に関する。
【従来の技術】
バイオ技術の分野で使用するタンク類、たとえば発酵や
細胞培養を行なうタンク類は、高精度の温度コントロー
ルを必要とする。 高精度の要求に加えて、この種のタ
ンクは設定温度が至温に近くて室温変化の影響を受けや
すいという悩みがあり、既存の技術では対処しきれない
。 従来のタンク温度コントロール法は、第2図に示すよう
に、タンク(1)のジャケット(11)などの加熱冷却
手段に温水または冷水(以下、温水で代表させる)を循
環させ、タンク液を加熱するときはこの温水の温度を熱
交換器(9)で上昇させ、冷却するときは温水に冷水を
導入し混合することにより温水の温度を降下させてタン
ク内温度を間接的にコントロールする、いわゆる「カス
ケード方式Jが一般に行なわれている。 熱交換器を使
用した温水循環型カスケードコントロール方式は、設定
温度に到達するまで(長い時間を要するとか、急いで加
熱冷却を行なうとタンク温度のオーバーシュートがみら
れるといった欠点がある。 一方、多品種少量生産を行なおうとする工場においては
、生産量に応じて異なる容量のタンクを複数個用意して
選択使用するが、熱交換器の容量に限界があるため、各
タンクにそれぞれ対応する熱交換器を設置しなければな
らない。 全タンクを同時に使うことは稀で通常は1個
だけ使用すれば足りるのであるから、温度コントロール
手段を1組用意するだけで容量の異なるタンクに対応で
きるならば、建設費が節約できる。 (発明が解決しようとする課題】 本発明の第一の目的は、タンク類の温度コントロールを
高精度かつ迅速に行なうことのできるコントロール方法
と、その実施に使用する装置を提供することにある。 
本発明の第二の目的は、この技術を利用して、多目的バ
ッチプラントに有利な温度コントロール装置を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
本発明のタンク温度をコントロールする方法は、タンク
内の温度を、タンク外側のジャケットもししくは伝熱コ
イルまたはタンク内部の伝熱コイルもしくは伝熱バッフ
ルに熱媒体として温水を循環させてコントロールする方
法において、加熱時は温水中にスチームを気水混合器で
吹き込んで速やかに温度を高め、冷却時は温水に冷水を
混合して速やかに温度を低めて循環させることにより、
高精度のコントロールを実現することを特徴とする。 上記の方法を実現するための、本発明のタンク温度をコ
ントロールする装置は、第1図に示すように、 a)伝熱用のジャケット(11)、コイルもしくはハッ
フルをそなえたタンク(1)、 b)これらの伝熱手段に熱媒体としての温水を循環させ
るライン(2)およびポンプ(3)、ラインの往路(2
1)に設けた気水混合器(4)およびラインの復路(2
2)側に設けた分流ポット(6)からなる温水温度コン
トロール装置、図では一点鎖線で囲んだ符号(TCM>
の部分、ならびに、 C)スチーム(Stm)供給源(8A)および冷水(C
W)供給源(8B)に、ならびに冷水帰還(WR)流路
(8C)およびスチームドレン排水流路(8D)からな
る加熱/冷却源(8)をもって構成される。 図において、符号(7)はコントローラーであり、(5
A,5B.5C)は、スチームの吹き込み量および冷水
の供給量と、それに伴う排水量を調節するためのバルブ
である。 これらのバルブは、制御バルブが好ましいが
、オン〜オフバルブでもよい。 符号(5D)はスチー
ムドレン排出用のオンーオフバルブであり、(5F)は
スチムトラップである。 上記のような温度コントロールの手法を多目的パッチプ
ラントに適用した本発明の温度コントロール装置は、第
5図に示すように、容量の異なる2個以上のタンク(1
−I,1−II,1−I)およびそれらに対応する数の
加熱/冷却源(8−I,8−n,8−1>を、それぞれ
対向する位置に配列し、その間を1個の温水温度コント
ロール装置(TCM)が移動可能でおって、使用するタ
ンクのいずれかとそれに対応する加熱/冷却源、図示し
た例では(1−II>と(8−II>とを、接続するよ
うに構成した装置である。 [作 用】 たとえば周囲温度約20℃にあいてタンク内の温度を5
0℃にコントロールしようとする場合、スタートアンプ
時にはスチームだけを温水循環流路内に導入して多量の
熱をタンクに与え、急速な昇温を行なう。 このとき発
生するスチームドレンは、たとえば循環流路に設けたス
チームトラップ(5E)から、スチームドレン排水流路
(8D)を通して系外へ排出する。 タンク内容物が加熱された設定温度から一定限度内に入
ったならば(たとえば5゜Cの差、この場合は従って4
5℃以上になったならば)、循環流路に温水を入れてジ
ャケット内温度を低下させた状態で、ポンプを稼動させ
加熱を続ける。 以後は、タンク温度の上下に応じて、
循環する温水中にスチームまたは冷水を適量導入し、温
,水温度を調節してタンク温度のコントロールを行なう
。 上記の模様は第3図に示すとおりであって、スタートア
ップ時のスチーム加熱による急速な昇温を実現し、かつ
循環する温水温度のキメ細かな調節により、細い実線で
示したジャケット内温度の変化か太い実線で示したタン
ク内温度をもたらし、短時間で設定温度に到達するとと
もに、オーバーシュートを避けて高精度の温度コントロ
ールを行なうことができる。 第2図に示した構成の従来装置では、熱交換器を用いた
間接加熱による温水温度調節に頼るため、第4図にみる
ように、ジャケット内温度の変化がゆるやかな上に慣性
をもっていて、タンク内温度の上昇が遅いばかりか、オ
ーバーシュートが起りやすい。 前記したように、従来のカスケード方式によるときは、
多目的バッチプラントのタンク温度コントロールには各
タンク専属の熱交換器を設けざるを得なかったが、本発
明に従うときは、スチームや冷水の導入量を調節するだ
けでタンク容量の大小にフレキシブルに対応できるから
、温水温度コントロール装置(TCM)を1組用い、バ
ルブ切り換えで2個またはそれ以上のタンクの温度コン
トロールを行なうことができる。 タンクは固定してあ
き、ユーティリティーに関する装置を移動させて対応す
るという考え方の多目的バッチプラントにこれを適用し
たものが、第5図の装置でおる。 [実施例1 容量がそれぞれ300Nおよび3000Nの2個の培養
タンクの温度コントロールを、1組の温水温度コントロ
ール装置を用いて行なった。 設定温度37℃を維持す
るために定常状態で使用したスチームおよび冷水の量を
、それぞれの制御バルブの開度および循環温水量ととも
に示せば、っぎのとおりである。 この温度コントロー
ルは、ともに±0.1℃以内の精度で行なうことができ
た。 [発明の効果】 本発明の方法によりタンクの温度をコントロールすれば
、設定温度への到達に要する時間が短縮でき、オーバー
シュートの危険がほとんどなく、しかも精度の高いコン
トロールが可能である。 設定温度が至温付近であっても、室温の影響を受けるこ
とが少いから、とくに20〜90℃の範囲で使用するタ
ンクの温度コントロールにとって有用である。 本発明の装置は、コンパクトかつ廉価に建設できる。 
とくに、2個以上のタンクに1組の温水温度コントロー
ル装置を対応させた場合、この効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のタンク温度をコントロールする方法
を説明するためのコントロール装置の基本的構成を示し
たフローダイアグラムである。 第2図は、従来のタンク温度コントロール技術を説明す
るための、第1図に対応するフローダイアグラムである
。 第3図は、本発明の効果を説明するための、スタートア
ップから設定温度に到達するまでのジャケット内温度お
よびタンク内温度の経時変化を示した概念的なグラフで
おる。 第4図は、従来技術にあける温度の変化を示す、第3図
と同様なグラフである。 第5図は、本発明を多目的バッチプラントに適用した場
合を示す、タンク温度を」ントロールする装置の平面図
である。 この図においては、温水温度コントロール装
置はモジュールとしてあらわし、詳細を省略しておる。 1.1−I,1−n,1−III・・・タンク11・・
・ジャケット 2・・・温水循環ライン 21・・・往 路    22・・・復 路3・・・循
環ポンプ 4・・・気水混合器 5A.58.5C・・・調節バルブ 5D・・・スチームドレン排出バルブ 5E・・・スチームトラップ 6・・・分流ポット 7・・・コントローラ 8・・・加熱冷却源 8A・・・スチーム供給源 8B・・・冷水供給源 8C・・・冷水帰還流路 8D・・・スチームドレン排水流路 9・・・熱交換器 TCM・・・温水温度コントロール装置(モジュール)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)タンク内の温度を、タンク内部または外部に設け
    た加熱冷却手段に熱媒体として温水を循環させてコント
    ロールする方法において、加熱時は温水中にスチームを
    気水混合器で吹き込んで速やかに温度を高め、冷却時は
    温水に冷水を混合して速やかに温度を低めて循環させる
    ことにより、高精度のコントロールを実現することを特
    徴とするタンク温度をコントロールする方法。
  2. (2)タンク内の温度と設定温度との差が大きい間はス
    チームまたは冷水を直接加熱冷却手段に送り込むか、ま
    たは温水へのスチームの吹き込みまたは冷水の混合を継
    続しながら循環を続け、温度差が所定の限界内に入つた
    後はスチームの吹き込みまたは冷水の混合を停止して循
    環を続けるか、または逆に冷水の混合またはスチームの
    吹き込みを行なつて設定温度に近づけた温水を循環させ
    ることにより、短時間で設定温度に到達することができ
    、オーバーシュートを避けて高精度のコントロールを実
    現することを特徴とする請求項1の方法。
  3. (3)20〜90℃の範囲でタンク温度のコントロール
    を行なう請求項1の方法。
  4. (4)下記の部分をもって構成されるタンク温度をコン
    トロールする装置 a)伝熱用のジャケット、コイルもしくはバッフルをそ
    なえたタンク、 b)これらの伝熱手段に熱媒体としての温水を循環させ
    るラインおよびポンプ、ラインの往路側に設けた気水混
    合器およびラインの復路側に設けた分流ポットからなる
    温水温度コントロール装置、ならびに、 c)スチーム供給源および冷水供給源に、ならびにスチ
    ームドレン排水流路および冷水帰還流路からなる加熱/
    冷却源。
  5. (5)容量の異なる2個以上のタンクに対して1個の温
    水温度コントロール装置を対応させた請求項4の装置。
  6. (6)容量の異なる2個以上のタンクおよびそれらに対
    応する数の加熱/冷却源をそれぞれ対向する位置に配列
    し、その間を1個の温水温度コントロール装置が移動可
    能であつて、使用するタンクのいずれかとそれに対応す
    る加熱/冷却源との間を接続するように構成した請求項
    5の装置。
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