JPH07121248A - 流体の恒温方法及びその装置 - Google Patents

流体の恒温方法及びその装置

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JPH07121248A
JPH07121248A JP29126393A JP29126393A JPH07121248A JP H07121248 A JPH07121248 A JP H07121248A JP 29126393 A JP29126393 A JP 29126393A JP 29126393 A JP29126393 A JP 29126393A JP H07121248 A JPH07121248 A JP H07121248A
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temperature
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constant temperature
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Hiroyuki Sakama
間 博 之 坂
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藤 洋 康 後
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の温度変動を平滑化して高精度の恒温と
する、流体の恒温方法及び恒温装置を提供する。 【構成】 第1温度センサ23が算出した第1熱交換器
15を流れる流体の入口側の平均温度信号と、第2温度
センサ24が検出した上記熱交換器の出口側の流体温度
信号とを温度コントローラ21に入力し、該温度コント
ローラで駆動される制御回路22が、平均温度信号を温
度設定値として流体温度信号をPID制御することによ
り、上記熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュール
17,・・の通電量と通電方向とを制御して、サーモモ
ジュールの加熱と冷却を繰り返すことによって、上記流
体の温度変動を平滑化して高精度の恒温流体とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度が変動する流体を
恒温の流体とする恒温方法及びその装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、温度が変動する流体を恒温とする
流体の恒温装置としては、図6に示すものが知られてい
る。上記恒温装置は、チラー1によって冷却された流体
を、該流体が流れる加熱槽2において電気ヒータ3で加
熱し、該電気ヒータ3で加熱された流体の温度を温度セ
ンサ4で検出し、該温度センサ4の出力信号で制御され
る温度コントローラ5により電気ヒータの3通電量を制
御して上記流体を恒温にし、恒温となった流体は恒温流
体対象物6に供給される。図中の符号7はサイリスタで
ある。
【0003】上記公知の恒温装置は、チラー1による流
体の温度調節は温度の変動が大きいために、一旦冷却し
た流体を、温度センサ4により制御される電気ヒータ3
で加熱量を調節して恒温の流体にするものであるが、電
気ヒータ3による温度調節は±0.2 ℃程度の範囲の調節
しかできないので、高精度の恒温流体とすることができ
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、流体の温度変動を平滑化することにより、
該流体を高精度の恒温とする、流体の恒温方法及びその
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明における流体の恒温方法は、流体の温度変動
を、熱交換器において平滑化して恒温の流体とする流体
の恒温方法において、上記熱交換器をサーモモジュール
によって冷却及び加熱するとともに、該サーモモジュー
ルの通電量と通電方向を、上記熱交換器の入口側流体の
平均温度を温度設定信号として、該熱交換器の出口側の
流体温度をPID制御することにより流体の温度変動を
平滑化することを特徴としている。また、同様の課題を
解決するため、上記流体の恒温方法において、サーモモ
ジュールの通電量と通電方向を、外部コンピュータから
入力される温度信号を温度設定信号として、熱交換器の
出口側流体の流体温度をPID制御することにより流体
の温度変動を平滑化することを特徴としている。
【0006】さらに、同様の課題を解決するため、本発
明における流体の恒温装置は、流体の温度変動を、熱交
換器において平滑化して恒温の流体とする流体の恒温装
置において、上記恒温装置が、流体が流れる熱交換器、
該熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュール、上記
熱交換器の入口側流体の温度変動を計測して平均温度信
号を算出して出力する第1温度センサ、及び上記熱交換
器の出口側流体の温度を検出して流体温度信号を出力す
る第2温度センサを有する熱交換装置と、第1、第2温
度センサの信号が入力される温度コントローラと、該温
度コントローラにより駆動して、上記平均温度信号を温
度設定信号として上記流体温度信号をPID制御するこ
とにより、上記サーモモジュールの通電量及び通電方向
を制御して上記流体の温度変動を平滑化する制御回路と
を備えていることを特徴としている。また、同様の課題
を解決するため、上記流体の恒温装置が、流体が流れる
熱交換器、該熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュ
ール、上記該熱交換器の出口側流体の温度を検出して流
体温度信号を出力する温度センサを有する熱交換装置
と、温度信号を出力する外部コンピュータと、上記温度
信号及び流体温度信号が入力される温度コントローラ
と、該温度コントローラにより駆動して、上記外部コン
ピュータの温度信号を温度設定信号として上記流体温度
信号をPID制御することにより、上記サーモモジュー
ルの通電量及び通電方向を制御して上記流体の温度変動
を平滑化する制御回路とを備えていることを特徴として
いる。
【0007】
【作用及び発明の効果】温度コントローラで駆動される
制御回路が、熱交換器を流れる流体の入口側の平均温度
信号を温度設定値として該流体の出口側温度信号をPI
D制御し、これによって上記熱交換器を加熱及び冷却す
るサーモモジュールの通電量及び通電方向を制御するこ
とにより、熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュー
ルの加熱量及び冷却量の調節と、加熱及び冷却の切換え
とによって、上記流体の温度変動が平滑化される。した
がって、温度が変動する流体を高精度で恒温にすること
ができる。また、外部コンピュータから入力した温度信
号を温度設定値として制御回路が同様の制御をすること
により、流体の温度変動が平滑化されるので、同様に温
度が変動する流体を恒温にすることができる。
【0008】上記サーモモジュールによる加熱と冷却の
切換えは、該サーモモジュールの通電方向の切換えによ
って瞬時に行なえるので、温度の平滑化が速やかであ
る。また、上記流体の加熱及び冷却は、該流体の温度を
平滑化して恒温とするものであって、流体をさらに加熱
または冷却して恒温とするものではないから、流体の流
量が大きい場合であっても、加熱及び冷却の能力が小さ
いサーモモジュールによって、該流体を恒温にすること
ができる。
【0009】
【実施例】図1及び図2は本発明の第1実施例を示し、
この流体の恒温装置は、流体の供給流路11及び該流体
の還流流路12と、上記供給流路流11中の第1熱交換
器15、及び還流流路12中の第2熱交換器16、並び
に熱交換器15,16間のペルチェ素子よりなるサーモ
モジュール17,・・を有する熱交換装置14とを備
え、供給流路11と還流流路12の一方は上記流体を冷
却または加熱する冷却・加熱装置18に、他方は恒温の
流体が供給される恒温流体対象物19にそれぞれ接続さ
れている。冷却水、切削油等の上記流体は、上記冷却・
加熱装置18によって平均的にはほぼ一定の温度に冷却
または加熱されているが、その温度は時間によって変動
している。
【0010】上記熱交換装置14は、温度コントローラ
21と、該温度コントローラ21により駆動する後記制
御回路22と、第1熱交換器15の入口側流体の温度を
計測して所望の時間(3〜10分)の平均温度を算出し、
これを平均温度信号として出力する第1温度センサ23
と、第1熱交換器15の出口側流体の温度を検出して流
体温度信号を出力するする第2温度センサ24とを備え
ている。上記温度コントローラ21には、第1温度セン
サ23が算出した平均温度信号と、第2温度センサが検
出した流体温度信号が入力され、制御回路22は、上記
平均温度信号を温度設定値として上記流体温度信号をP
ID制御して、サーモモジュール17,・・の通電量及
び通電方向を制御することによって、上記流体の温度変
動を平滑化するものとして構成されている。
【0011】上記第1実施例は、冷却・加熱装置18に
おいて冷却または加熱された、温度が変動する流体を第
1熱交換器15に供給すると、第1温度センサ23が第
1熱交換器15の入口側流体の温度変動を計測して、そ
の平均温度を算出するとともに、第2温度センサ24が
出口側流体の流体温度を検出し、これらの信号が温度コ
ントローラ21に入力される。該温度コントローラによ
って駆動される制御回路22は、上記平均温度信号を温
度設定値として流体温度信号をPID制御し、これによ
ってサーモモジュール17,・・の通電量及び通電方向
を制御するので、サーモモジュール17,・・が冷却及
び加熱を繰り返して第1熱交換器15を通る流体の温度
が平滑化されるため(図3参照)、上記流体を温度変動
が±0.01℃程度の高精度の恒温にすることができる。
【0012】第1実施例の恒温装置は、公知の恒温装置
と異なり、冷却・加熱装置18でほぼ一定の温度にされ
た流体を、さらに冷却または加熱して恒温の流体とする
ものではなく、サーモモジュール17,・・による該流
体の冷却及び加熱の繰り返しによって温度を平滑化する
ものであるから、その加熱及び冷却能力は小さいもので
よく、したがって、能力が小さいサーモモジュールによ
って、流体を高精度に制御することができる。また、サ
ーモモジュールは、通電方向の切換によって第1熱交換
器を加熱と冷却とに瞬時に切換えることができるので、
温度変動の平滑が速やかである。
【0013】恒温流体対象物19において温度が上昇ま
たは降下した流体は、還流流路12中の第2熱交換器1
6を通り、該熱交換器16においてサーモモジュール1
7,・・の熱を冷却及び加熱して冷却・加熱装置18に
還流する。第1実施例は、還流流路12中に第2熱交換
器16を設けたことにより、冷却・加熱装置18と恒温
流体対象物19との間の流路構成を簡単なものにするこ
とができる。また、第2熱交換器16を流れる還流流体
によって、サーモモジュール17,・・の冷却及び加熱
が行なえるので、その効率が向上する。
【0014】図4及び図5は本発明の第2実施例を示
し、第2実施例の恒温装置は、所望の温度信号を、冷却
・加熱装置18と温度コントローラ21とに出力する外
部コンピュータ26と、第1熱交換器15の出口側流体
の温度を検出して流体温度信号を出力する温度センサ2
7とを備えている。第2実施例の他の構成は第1実施例
と同じであるから、図の主要な箇所に同一の符号を付し
て、詳細な説明は省略する。上記第2実施例は、外部コ
ンピュータ26の温度信号によって、冷却・加熱装置1
8における流体の温度が制御されるとともに、制御回路
22が、外部コンピュータ26の上記信号を温度設定値
として温度センサ27の流体温度信号をPID制御する
ことにより、サーモモジュール17,・・の通電量及び
通電方向を制御する。第2実施例の他の作用は第1実施
例と同じであるから、説明は省略する。
【0015】なお、これらの実施例は、いずれも還流流
路12中に第2熱交換器16を設けているが、本発明は
これに限定されるものではなく、恒温流体対象物19と
冷却・加熱装置18を上記熱交換器を通すことなく還流
流路によって直接接続し、第2熱交換器16を図示を省
略している別個の手段で冷却及び加熱することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の構成図である。
【図2】同じくブロック線図である。
【図3】温度の平滑化を示す線図である。
【図4】第2実施例の構成図である。
【図5】同じくブロック線図である。
【図6】公知の恒温流体供給装置の構成図である。
【符号の説明】
14 熱交換装置 15 第1熱交換器 17 サーモモジュール 21 温度コントローラ 22 制御回路 23 第1温度センサ 24 第2温度センサ 26 外部コンピュータ 27 温度センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の温度変動を、熱交換器において平
    滑化して恒温の流体とする流体の恒温方法において、 上記熱交換器をサーモモジュールによって冷却及び加熱
    するとともに、該サーモモジュールの通電量と通電方向
    を、上記熱交換器の入口側流体の平均温度を温度設定信
    号として、該熱交換器の出口側の流体温度をPID制御
    することにより流体の温度変動を平滑化する、ことを特
    徴とする流体の恒温方法。
  2. 【請求項2】 サーモモジュールの通電量と通電方向
    を、外部コンピュータから入力される温度信号を温度設
    定信号として、熱交換器の出口側流体の流体温度をPI
    D制御することにより流体の温度変動を平滑化する、こ
    とを特徴とする請求項1に記載した流体の恒温方法。
  3. 【請求項3】 流体の温度変動を、熱交換器において平
    滑化して恒温の流体とする流体の恒温装置において、 上記恒温装置が、流体が流れる熱交換器、該熱交換器を
    加熱及び冷却するサーモモジュール、上記熱交換器の入
    口側流体の温度変動を計測して平均温度信号を算出して
    出力する第1温度センサ、及び上記熱交換器の出口側流
    体の温度を検出して流体温度信号を出力する第2温度セ
    ンサを有する熱交換装置と、 第1、第2温度センサの信号が入力される温度コントロ
    ーラと、 該温度コントローラにより駆動して、上記平均温度信号
    を温度設定信号として上記流体温度信号をPID制御す
    ることにより、上記サーモモジュールの通電量及び通電
    方向を制御して上記流体の温度変動を平滑化する制御回
    路とを備えている、ことを特徴とする流体の恒温装置。
  4. 【請求項4】 恒温装置が、流体が流れる熱交換器、該
    熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュール、上記該
    熱交換器の出口側流体の温度を検出して流体温度信号を
    出力する温度センサを有する熱交換装置と、 温度信号を出力する外部コンピュータと、 上記温度信号及び流体温度信号が入力される温度コント
    ローラと、 該温度コントローラにより駆動して、上記外部コンピュ
    ータの温度信号を温度設定信号として上記流体温度信号
    をPID制御することにより、上記サーモモジュールの
    通電量及び通電方向を制御して上記流体の温度変動を平
    滑化する制御回路とを備えている、ことを特徴とする請
    求項3に記載した流体の恒温装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103201696A (zh) * 2010-08-23 2013-07-10 生命科技股份有限公司 化学检测系统的温度控制
CN104991586A (zh) * 2015-07-13 2015-10-21 江苏德立环保工程有限公司 安全自动衡温控制系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103201696A (zh) * 2010-08-23 2013-07-10 生命科技股份有限公司 化学检测系统的温度控制
CN103201696B (zh) * 2010-08-23 2015-09-23 生命科技股份有限公司 化学检测系统的温度控制
CN104991586A (zh) * 2015-07-13 2015-10-21 江苏德立环保工程有限公司 安全自动衡温控制系统

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