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JPH0675682B2 - Fluid sample temperature controller with constant temperature bath - Google Patents
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JPH0675682B2 - Fluid sample temperature controller with constant temperature bath - Google Patents

Fluid sample temperature controller with constant temperature bath

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Publication number
JPH0675682B2
JPH0675682B2 JP2195740A JP19574090A JPH0675682B2 JP H0675682 B2 JPH0675682 B2 JP H0675682B2 JP 2195740 A JP2195740 A JP 2195740A JP 19574090 A JP19574090 A JP 19574090A JP H0675682 B2 JPH0675682 B2 JP H0675682B2
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bath
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sample
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章介 石渡
充郎 林
秀明 大島
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、恒温槽に浸漬された液体試料の粘度を測定す
るに際して恒温槽の浴温度と液体試料温度を効果的に制
御する温度制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a temperature control device for effectively controlling the bath temperature of a constant temperature bath and the temperature of a liquid sample when measuring the viscosity of a liquid sample immersed in a constant temperature bath. Regarding

(従来技術) 流体試料の粘度を測定するに際しての当該試料の温度制
御は一般に恒温槽を用いて行なわれる。そして、その温
度制御は試料の加熱・冷却用液体として水、油などを用
い、該液体の温度制御を介して間接的に行なわれてい
た。
(Prior Art) When measuring the viscosity of a fluid sample, the temperature control of the sample is generally performed using a thermostatic bath. The temperature control is performed indirectly by using water, oil or the like as a heating / cooling liquid for the sample and controlling the temperature of the liquid.

(発明が解決しようとする課題) 上記従来技術に於ては、流体試料の温度を所望の温度に
設定するには長時間を要する。また、流体試料の粘度を
広い温度範囲にわたって逐次測定しようとする場合は、
恒温槽の設定温度の変更とあいまって同試料の現実の温
度を推定することが困難となるという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above conventional technique, it takes a long time to set the temperature of the fluid sample to a desired temperature. If you want to measure the viscosity of a fluid sample sequentially over a wide temperature range,
There was a problem that it was difficult to estimate the actual temperature of the same sample together with the change of the set temperature of the constant temperature bath.

例えば、川田裕郎著;「粘度」、改訂版;コロナ社出
版、日本;1983年;41頁に述べられているように、毛細管
粘度計においては恒温槽の液体浴中に該粘度計を浸漬
し、その液体浴温度を該粘度計内の流体試料の温度とみ
なしている。しかし、試料によって熱伝導率が異なるに
もかかわらず試料の温度を直接測定できないため、試料
の粘度と温度との関係を求めるのに長時間を要する。
For example, as described in Hiroo Kawada; "Viscosity", revised edition; Corona Publishing, Japan; 1983; page 41, in a capillary viscometer, the viscometer is immersed in a liquid bath of a thermostatic chamber. However, the liquid bath temperature is regarded as the temperature of the fluid sample in the viscometer. However, since the temperature of the sample cannot be directly measured despite the difference in the thermal conductivity depending on the sample, it takes a long time to obtain the relationship between the viscosity of the sample and the temperature.

また、上記専門書の第109-110頁に述べられているよう
に、回転粘度計では試料容器を水ジャケットで囲み、外
部に設置した恒温槽の水バスより水をジャケットに循環
させて試料温度を制御している。この場合、温度制御は
恒温槽内の水について行なっているが、試料の温度を恒
温槽の温度制御にフィードバックさせていないため、試
料温度を所望の設定温度に持ち来すのが容易でないとい
う問題点があった。
In addition, as described on pages 109-110 of the above technical book, in the rotational viscometer, the sample container is surrounded by a water jacket, and water is circulated in the jacket from the water bath of the thermostat installed outside to measure the sample temperature. Are in control. In this case, the temperature control is performed on the water in the constant temperature bath, but since the temperature of the sample is not fed back to the temperature control of the constant temperature bath, it is not easy to bring the sample temperature to a desired set temperature. There was a point.

(課題を解決するための手段) 本発明は前記従来技術の問題点の解消を目的とするもの
である。
(Means for Solving the Problem) The present invention is intended to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques.

本発明者らは、先に新規な音叉振動型粘度計を発明し、
これを特開昭59-107236及び1988年3月8日発行のアメ
リカ特許第4729237に開示した。本発明は、この粘度計
の使用に際して流体試料の温度制御を精密かつ迅速に行
ないたいという動機からなされた。
The present inventors previously invented a new tuning fork vibration type viscometer,
This is disclosed in JP-A-59-107236 and US Pat. No. 4,729,237 issued Mar. 8, 1988. The present invention has been motivated by the desire to precisely and quickly control the temperature of a fluid sample when using this viscometer.

本発明は流体試料の粘度測定に際し、流体試料の温度を
検出し、その検出温度を恒温槽の温度制御にフィードバ
ックさせ、さらに、恒温槽の温度をPID制御(比例+積
分+微分制御)するという温度制御手段を提供するもの
である。
According to the present invention, when measuring the viscosity of a fluid sample, the temperature of the fluid sample is detected, the detected temperature is fed back to the temperature control of the constant temperature bath, and the temperature of the constant temperature bath is PID-controlled (proportional + integral + differential control). A temperature control means is provided.

本発明によれば、広い温度範囲にわたって流体試料の温
度を効果的かつ速やかに所望の設定値に持ち来すことが
できる。
According to the present invention, the temperature of a fluid sample can be effectively and promptly brought to a desired set value over a wide temperature range.

本発明は液体浴中の流体試料の温度を制御する手段であ
って、以下の構成要素から成る。即ち、 (a)液体浴中の流体試料の温度を測定するための第1
手段と; (b)希望試料温度と前記の測定された試料温度との差
を決定するための第2手段と; (c)前記第2手段によって決定された前記差の絶対値
が予め定められた値を越える場合には前記第2手段によ
って決定された前記差の第1関数式としてP(比例)制
御式に従って、また、前記第2手段によって決定された
前記差の絶対値が前記予定値以内にある場合には前記第
2手段によって決定された前記差の第2関数式としてP1
(比例+積分)制御式に従って、それぞれ希望浴温度を
決定するための第3手段と; (d)前記希望浴温度と前記希望試料温度との差を決定
するための第4手段と; (e)前記第3手段によって決定された前記希望浴温度
を、前記第4手段によって決定された前記差が或る与え
られた値を越える場合には前記希望試料温度とこの与え
られた値との和とするように、又、前記第4手段によっ
て決定された前記差がこの与えられた値の負数以下であ
る場合には前記希望試料温度からこの与えられた値を差
し引いた値とするように、それぞれ制限するための第5
手段と; (f)前記浴温度を測定するための第6手段と; (g)前記の第3と第5手段によって決定された前記希
望浴温度と前記の測定された浴温度との差を決定するた
めの第7手段と;並びに、 (h)前記第7手段によって決定された前記差の関数と
してこの差がゼロとなるように、前記液体浴を加熱・冷
却するための手段と; からなる恒温槽による流体試料温度制御装置を特徴とす
るものである。
The present invention is a means for controlling the temperature of a fluid sample in a liquid bath, and comprises the following components. (A) a first for measuring the temperature of a fluid sample in a liquid bath
(B) a second means for determining the difference between the desired sample temperature and the measured sample temperature; and (c) an absolute value of the difference determined by the second means is predetermined. When the value exceeds the predetermined value, the first functional expression of the difference determined by the second means is in accordance with the P (proportional) control expression, and the absolute value of the difference determined by the second means is the predetermined value. If it is within the range, P 1 as the second functional expression of the difference determined by the second means.
(D) third means for determining the desired bath temperature according to the (proportional + integral) control formula; (d) fourth means for determining the difference between the desired bath temperature and the desired sample temperature; (e) ) If the desired bath temperature determined by the third means exceeds the given value determined by the fourth means, then the desired sample temperature plus the given value. And if the difference determined by the fourth means is less than or equal to a negative number of the given value, then the given sample temperature is subtracted from the given value, Fifth for limiting each
(F) a sixth means for measuring the bath temperature; (g) a difference between the desired bath temperature and the measured bath temperature determined by the third and fifth means. Seventh means for determining; and (h) means for heating and cooling the liquid bath such that the difference is zero as a function of the difference determined by the seventh means. It is characterized by a fluid sample temperature control device using a constant temperature bath.

(実施例) 第1図に於て、粘度を測定すべき流体試料3は試料容器
4に収容されて恒温槽1の液体浴8に浸漬されている。
粘度検知器2の粘度センサー及び第1温度計11の感温部
は流体試料3中に浸漬されており、ここに、粘度検知器
2と第1温度計11はスタンド5に固定されている。粘度
検知器2と温度計11で測定された流体試料の温度と粘度
はそれぞれ記録計7によってカウントされ表示される。
記録計7は流体試料3の検知温度に相当する出力信号を
発し、この信号を恒温槽1の温度測定装置6に入力す
る。
(Example) In FIG. 1, a fluid sample 3 whose viscosity is to be measured is contained in a sample container 4 and immersed in a liquid bath 8 of a constant temperature bath 1.
The viscosity sensor of the viscosity detector 2 and the temperature sensing part of the first thermometer 11 are immersed in the fluid sample 3, and the viscosity detector 2 and the first thermometer 11 are fixed to the stand 5. The temperature and viscosity of the fluid sample measured by the viscosity detector 2 and the thermometer 11 are counted and displayed by the recorder 7.
The recorder 7 outputs an output signal corresponding to the detected temperature of the fluid sample 3, and inputs this signal to the temperature measuring device 6 of the constant temperature bath 1.

第2図に於て、第1温度計11は流体試料3の温度を検知
し、この第1温度計11に取り付けられた伝送器12は流体
試料3の検知温度に相当する出力信号(以後、第1出力
信号という)を発し、この信号を第1調節器13に入力す
る。第1温度計11としては好ましくは、白金抵抗線若し
くはサーミスタから成る抵抗温度計または熱電対温度計
が用いられる。流体試料3の温度の所望設定点は予め入
力器14によって第1調節器13に入力しておく。第1調節
器13は流体試料温度の所望設定点と検出値(時間と共に
変化)との差の関数として表される第1及び第2関数式
のうちの1つに従って、液体浴8の温度の設定点を計算
する。第1及び第2関数式は後ほど詳細に説明する。第
1調節器13は2つの演算回路の各々によってそれぞれ計
算された液体浴設定温度に相当する第1及び第2調節信
号のうちの1つを発しこれを第2調節器17に入力する。
第2温度計15は液体浴8の温度を検知し、この温度計に
取り付けられた伝送器16は液体浴8の検知温度に相当す
る出力信号(以後、第2出力信号という)を発しこれを
第2調節器17に入力する。第2調節器17はこの第2出力
信号と前記の入力された調節信号とのレベル差に相当す
る動作信号を形成し、加熱・冷却手段18の操作をPID制
御するためにこの動作信号に基づいて形成されたPID調
節信号を発生する。加熱・冷却手段18はこのPID調節信
号に応答して液体浴8を加熱又は冷却する。
In FIG. 2, a first thermometer 11 detects the temperature of the fluid sample 3, and a transmitter 12 attached to the first thermometer 11 outputs an output signal corresponding to the detected temperature of the fluid sample 3 (hereinafter (Referred to as a first output signal), and this signal is input to the first regulator 13. As the first thermometer 11, a resistance thermometer or a thermocouple thermometer including a platinum resistance wire or a thermistor is preferably used. The desired set point of the temperature of the fluid sample 3 is input to the first controller 13 by the input device 14 in advance. The first regulator 13 controls the temperature of the liquid bath 8 according to one of the first and second functional expressions expressed as a function of the difference between the desired set point of the fluid sample temperature and the detected value (varying over time). Calculate the set point. The first and second functional expressions will be described in detail later. The first regulator 13 emits one of the first and second regulation signals corresponding to the liquid bath set temperature respectively calculated by each of the two arithmetic circuits and inputs it into the second regulator 17.
The second thermometer 15 detects the temperature of the liquid bath 8, and the transmitter 16 attached to this thermometer emits an output signal (hereinafter referred to as the second output signal) corresponding to the detected temperature of the liquid bath 8 and outputs it. Input to the second controller 17. The second regulator 17 forms an operating signal corresponding to the level difference between this second output signal and the input regulating signal, and on the basis of this operating signal for PID control of the operation of the heating / cooling means 18. To generate a PID control signal formed by. The heating / cooling means 18 heats or cools the liquid bath 8 in response to the PID control signal.

多数の実験の結果として、前記の第1及び第2関数式は
流体試料の設定温度と検出温度との差の絶対値が予め定
めた温度値、例えば2℃を越える場合に及びこの絶対値
が当該予定温度値に等しいか又はそれ以下の場合に、そ
れぞれ実行されることが好ましいと判明した。さらに、
好ましくは下記の一般式(1)と(2)がそれぞれ第1
関数式及び第2関数式として用いられる。
As a result of a number of experiments, the above-mentioned first and second functional equations are obtained when the absolute value of the difference between the set temperature of the fluid sample and the detected temperature exceeds a predetermined temperature value, for example, 2 ° C. It has been found that it is preferable to carry out each if it is equal to or less than the predetermined temperature value. further,
The following general formulas (1) and (2) are preferably the first
It is used as a functional expression and a second functional expression.

Tbs=Ts+Kp×(Ts−Ms(i)) (1) 及び、 Tbs=Ts+Kp×(Ts−Ms(i))+τ×KI×▲Σ j=0▼(Ts−Ms(j))
(2) ここに、Tbsは液体浴の設定温度であり、Tsは流体試料
の所望設定温度であり、τは液体浴の設定温度決定の相
次ぐ繰返しの時間間隔として定義される制御周期であ
り、Ms(i)とMs(j)は本温度制御手段の操作開始後
における制御周期のi−番目及びj−番目の繰返し中に
おけるそれぞれの流体試料検出温度であり、Kpは比例定
数であり、KIは積分定数である。Kp及びKIの値は、恒温
槽、浴媒体、流体試料容器その他を予め選択・採用した
上でなされた温度制御実験の結果から求めておく。上記
の式から理解されるように、液体浴の設定温度は流体試
料の検出温度の変化に応じて変化する。
Tbs = Ts + Kp × (Ts−Ms (i)) (1) and Tbs = Ts + Kp × (Ts−Ms (i)) + τ × K I × ▲ Σ i j = 0 ▼ (Ts−Ms (j))
(2) where Tbs is the set temperature of the liquid bath, Ts is the desired set temperature of the fluid sample, τ is the control period defined as the time interval of successive determination of the set temperature of the liquid bath, Ms (i) and Ms (j) are respective fluid sample detection temperatures during the i-th and j-th repetitions of the control cycle after the operation of the temperature control means is started, Kp is a proportional constant, and Kp is a proportional constant. I is an integration constant. The values of Kp and KI are obtained from the results of temperature control experiments conducted after selecting and adopting a constant temperature bath, a bath medium, a fluid sample container, etc. in advance. As can be understood from the above equation, the set temperature of the liquid bath changes according to the change in the detected temperature of the fluid sample.

本発明に於ては、好ましくは、第1及び第2調節器の働
きはこれらの働きをなすようにプログラムされたマイク
ロコンピュータによって実行される。これらの働きを遂
行するルーチンのフローチャートを第3(a)図及び第
3(b)図に示す。プログラムはこのルーチンを一定時
間間隔で繰返し行なうように設計されている。
In the present invention, the functions of the first and second regulators are preferably performed by a microcomputer programmed to perform these functions. Flowcharts of routines for performing these functions are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The program is designed to repeat this routine at regular time intervals.

第3(a)図に於て、ルーチンの各繰返しはステップ50
に始まりステップ60に終わる。以後、ルーチンの各ステ
ップを簡潔に説明するため、用語“温度値”、“設定温
度”、“温度偏差”等はこれらに相当する電気信号レベ
ルをそれぞれ意味するものとして使用する。ステップ51
において、液体浴8の温度の測定値Tbmは第2温度計15
から与えられる。ステップ52で、ルーチンの現在のn−
番目の繰返しにおける液体浴温度偏差値Eb(n)が、前
の(i−1)−番目の制御周期において後記のステップ
80または83で決定済みの液体浴設定温度Tbsからステッ
プ51で丁度与えられた値Tbmを差し引いた値として決定
される。ステップ53で、丁度ステップ52で決定された現
在の液体浴温度偏差値Eb(n)と及びルーチンの前の
(n−1)−番目の繰返しにおいてステップ54で計算さ
れた前の液体浴温度値Eb(n−1)とを用いて、制御力
PをPIDアルゴリズムによって計算する。このようにし
て得た制御力Pは加熱・冷却手段18に送られ、手段18の
操作は制御力Pに従って制御される。ステップ54で次の
(n+1)−番目の繰返しにおいて使用すべく、Eb(n
−1)の値に新たに値Eb(n)に等しく設定する。ステ
ップ55で繰返し数nをカウンターで1だけ増加させる。
ステップ56で繰返し数がゼロからnとなるまでに経過す
る時間として定義される制御時間をタイマーで計測す
る。ステップ57でこの制御時間が前記の予め定めた制御
周期τ、例えば10秒に等しいかそれともτに達していな
いかを点検する。そして、この制御時間がτに達してい
ない場合には、プログラムはステップ58及び第3(b)
図のフローチャートに示されるサブルーチン59を飛び越
してステップ60で終わる。プログラムは制御時間が制御
周期τ、例えば10秒に達するまでステップ50と57の間を
繰り返す。しかし、制御時間がτに等しくなるとルーチ
ンはステップ58に入る。ステップ58では制御時間が制御
周期τに達した後、タイマーによる制御時間の計算をク
リヤーする。即ち、タイマーはルーチンの次の繰返しセ
ットにおいて制御時間を新たに計測するため再びゼロに
設定する。それから、サブルーチン59が第3(b)図に
示すようにステップ70で開始される。
In FIG. 3 (a), each iteration of the routine is step 50.
Starts at step 60 and ends at step 60. Hereinafter, in order to briefly describe each step of the routine, the terms “temperature value”, “set temperature”, “temperature deviation” and the like are used to mean electric signal levels corresponding to these. Step 51
In, the measured value Tbm of the temperature of the liquid bath 8 is the second thermometer 15
Given by. At step 52, the current n-of the routine
The liquid bath temperature deviation value Eb (n) in the second iteration is determined by the following step in the previous (i-1) -th control cycle.
It is determined as a value obtained by subtracting the value Tbm just given in step 51 from the liquid bath set temperature Tbs determined in 80 or 83. In step 53, the current liquid bath temperature deviation value Eb (n) just determined in step 52 and the previous liquid bath temperature value calculated in step 54 in the (n-1) -th iteration before the routine. The control force P is calculated by the PID algorithm using Eb (n-1). The control force P thus obtained is sent to the heating / cooling means 18, and the operation of the means 18 is controlled according to the control force P. At step 54, Eb (n) for use in the next (n + 1) -th iteration
The value of -1) is newly set equal to the value Eb (n). In step 55, the number of repetitions n is incremented by 1 in the counter.
In step 56, a timer measures the control time defined as the time that elapses until the number of repetitions becomes zero to n. In step 57, it is checked whether this control time is equal to or has not reached the predetermined control period τ, for example 10 seconds. If the control time has not reached τ, the program proceeds to step 58 and the third (b)
The subroutine 59 shown in the flowchart of the figure is skipped, and the process ends in step 60. The program repeats between steps 50 and 57 until the control time reaches the control period τ, eg 10 seconds. However, when the control time equals τ, the routine enters step 58. In step 58, after the control time reaches the control period τ, the calculation of the control time by the timer is cleared. That is, the timer resets to zero for a new measurement of the control time in the next iteration set of the routine. Then the subroutine 59 is started at step 70 as shown in FIG. 3 (b).

ステップ56のタイマーが制御周期τ、例えば10秒をカウ
ントする度毎にサブルーチンが実施される。ステップ71
で流体試料3の温度の測定値Ms(i)が第1温度計11か
ら与えられる。ステップ72において、ステップ56で計測
された現在のi−番目の制御周期中における流体試料温
度偏差値Es(i)が、本制御系のオペレータによって決
定済みの試料設定温度Tsからステップ71で丁度与えられ
た値Ms(i)を差し引いた値として決定される。ステッ
プ73でjを制御周期の繰返し数としてjがゼロからiま
で増加するまでの試料温度偏差値Es(j)の積算値Is
(i)が決定される。ステップ74においてステップ72で
計算された試料温度偏差値の絶対値|Es(i)|が予め
定めた温度値例えば2℃を越えているか否かを点検す
る。この値|Es(i)|が例えば2℃を越える場合は、
サブルーチンはステップ75に入る。他方、この値が2℃
以下の場合は、サブルーチンはステップ78に入る。ステ
ップ75では、値|Es(i)|が2℃を越える場合、ステ
ップ73で求めた積算値Is(i)はクリヤーされる。ステ
ップ75に続き比例項Kp×Es(i)がステップ76で決定さ
れるが、ここで定数Kpは先に定められている。ステップ
77では|Es(i)|が2℃を越える場合、浴設定温度Tbs
をステップ76で求めた比例項に試料設定温度Tsを加えた
値として定める。それからTbsとTsの温度差をステップ8
1で求めステップ82でこの差を与えられた温度値、例え
ば5℃と比較する。他方、値|Es(i)|がステップ74
で2℃を越えていないことが判明した場合には、積分項
τ×KI×Is(i)をステップ78で求めるが、ここに定数
KIは先に決定済みである。ステップ78に続き比例項Kp×
Es(i)をまたステップ79で求める。ステップ80で現在
のi−番目の制御周期における浴設定温度Tbsがステッ
プ78とステップ79で求めた各項の和に試料設定温度Tsを
加えた値として決定される。ステップ81で温度差ΔTが
現在の浴設定温度Tbsから試料設定温度Tsを差し引いて
求められる。ステップ82で前記の温度差の絶対値|ΔT|
が予め定めた温度値、例えば5℃を越えているか否かを
点検する。これが5℃を越えている場合には、サブルー
チンはステップ83に入る。他方5℃以下の場合は、サブ
ルーチンはステップ83を飛び越して直接ステップ84に入
る。ステップ83では絶対値|ΔT|がステップ81で5℃を
越えていることが判明した後、ステップ80におけるTbs
の現実の計算結果を無視して、Tbsの値を新たに(Ts+
5)又は(Ts−5)の値に等しいと設定する。他方、値
|ΔT|がステップ82で5℃以下であることが判明した場
合は、現在の浴設定温度Tbsはステップ80で既に求めた
値そのものとする。かかる選択行為は恒温槽1の温度制
御の過渡期における試料設定温度Tsに対する液体浴温度
Tbmの好ましからざるオーバーシュート又はアンダーシ
ュートを回避するために採用される。ステップ84でルー
チンの繰返し数nを計数するカウンターをゼロに設定す
る。それらかサブルーチンがステップ85で終わりルーチ
ンがステップ60で終わる。
The subroutine is executed every time the timer of step 56 counts the control period τ, for example, 10 seconds. Step 71
Then, the measured value Ms (i) of the temperature of the fluid sample 3 is given from the first thermometer 11. In step 72, the fluid sample temperature deviation value Es (i) during the current i-th control cycle measured in step 56 is given in step 71 from the sample set temperature Ts determined by the operator of the control system. It is determined as a value obtained by subtracting the calculated value Ms (i). In step 73, the integrated value Is of the sample temperature deviation value Es (j) until j increases from zero to i with j as the number of repetitions of the control cycle
(I) is determined. In step 74, it is checked whether or not the absolute value | Es (i) | of the sample temperature deviation calculated in step 72 exceeds a predetermined temperature value, for example, 2 ° C. If this value | Es (i) | exceeds, for example, 2 ° C,
The subroutine enters step 75. On the other hand, this value is 2 ℃
The subroutine enters step 78 if: In step 75, if the value | Es (i) | exceeds 2 ° C., the integrated value Is (i) obtained in step 73 is cleared. Following step 75, the proportional term Kp * Es (i) is determined in step 76, where the constant Kp has been previously determined. Step
For 77, if | Es (i) | exceeds 2 ° C, set bath temperature Tbs
Is determined as the value obtained by adding the sample set temperature Ts to the proportional term obtained in step 76. Then, set the temperature difference between Tbs and Ts in Step 8
In step 82 obtained in step 1, this difference is compared with a given temperature value, for example 5 ° C. On the other hand, the value | Es (i) |
If it is found that the temperature does not exceed 2 ° C, the integral term τ × K I × Is (i) is calculated in step 78.
K I has already been determined. Following step 78, proportional term Kp ×
Es (i) is obtained again in step 79. In step 80, the bath set temperature Tbs in the current i-th control cycle is determined as a value obtained by adding the sample set temperature Ts to the sum of the terms obtained in steps 78 and 79. In step 81, the temperature difference ΔT is obtained by subtracting the sample set temperature Ts from the current bath set temperature Tbs. In step 82, the absolute value of the temperature difference │ΔT |
Is above a predetermined temperature value, for example 5 ° C. If this is above 5 ° C, the subroutine enters step 83. On the other hand, if the temperature is 5 ° C. or lower, the subroutine skips step 83 and goes directly to step 84. In step 83, the absolute value | ΔT | was found to exceed 5 ° C in step 81, then Tbs in step 80
Ignore the actual calculation result of and newly set the value of Tbs (Ts +
5) or (Ts-5). On the other hand, when the value | ΔT | is found to be 5 ° C. or less in step 82, the current bath set temperature Tbs is the value already obtained in step 80. The selection action is the liquid bath temperature with respect to the sample set temperature Ts in the transient period of the temperature control of the constant temperature bath 1.
Used to avoid unwanted overshoot or undershoot of Tbm. In step 84, the counter that counts the number of routine iterations n is set to zero. They or subroutines end at step 85 and the routine ends at step 60.

第3(b)図に示され、また前記したように、ステップ
72で求めた試料温度偏差が例えば+2℃以上または−2
℃以下の場合には、プログラムはステップ78-80を飛び
越し、代ってステップ75-77および81を実施する。かか
る選択手続きは流体試料温度が試料設定温度に迅速に接
近できるように液体浴8を加熱又は冷却すべく、第2調
節器を介して加熱・冷却手段18を効果的に制御するため
用意された。
As shown in FIG. 3 (b) and as described above, the steps
The sample temperature deviation obtained in 72 is, for example, + 2 ° C or more or -2
If below ° C, the program skips steps 78-80 and performs steps 75-77 and 81 instead. Such a selection procedure is provided to effectively control the heating / cooling means 18 via the second regulator to heat or cool the liquid bath 8 so that the fluid sample temperature quickly approaches the sample set temperature. .

次に、本発明の温度制御手段を用いて行った温度制御実
験の結果を第4図−第6図について説明する。第4図−
第6図でAは流体試料の設定温度である。Bは流体試料
の測定温度であり、Cは前記の第1調節器で計算された
液体浴設定温度であり、及びDは該液体浴の測定温度で
ある。これら温度A-Dはコンピュータで追跡された。第
4図に示すように、比較的高粘度の油状液体である流体
試料の温度Bは、約35分後に30℃の設定点Aに調節さ
れ、以後一定に保たれる。第5図、第6図は第4図に結
果を示した実験で使用した流体試料に比べて粘度が低
く、かつ、熱伝導率が高い流体試料を用いて得た実験結
果を示す。第4図−第6図に示すように各実験の初期段
階において液体浴の設定温度Cは第3(b)図に示す温
度制御プログラムに従い、流体試料の設定温度より5℃
だけ高いか又は低いように調節されている。
Next, the results of the temperature control experiment conducted using the temperature control means of the present invention will be described with reference to FIGS. Fig. 4-
In FIG. 6, A is the set temperature of the fluid sample. B is the measured temperature of the fluid sample, C is the liquid bath set temperature calculated in the first regulator, and D is the measured temperature of the liquid bath. These temperature AD were tracked by computer. As shown in FIG. 4, the temperature B of the fluid sample, which is an oily liquid of relatively high viscosity, is adjusted to the set point A of 30 ° C. after about 35 minutes and kept constant thereafter. FIGS. 5 and 6 show the experimental results obtained using a fluid sample having a lower viscosity and a higher thermal conductivity than the fluid sample used in the experiment whose results are shown in FIG. As shown in FIGS. 4 to 6, at the initial stage of each experiment, the set temperature C of the liquid bath was 5 ° C. higher than the set temperature of the fluid sample according to the temperature control program shown in FIG. 3 (b).
Are adjusted to be either high or low.

流体試料の設定温度と測定温度との差に基づいて第2調
節器17に形成したPID調節信号に従って加熱・冷却手段1
8の操作を制御した場合の実験結果を第7図に示す。こ
の実験では第1調節器13は使用せず、流体試料の設定温
度と測定温度にそれぞれ相当する信号を直接第2調節器
17に入力し、液体浴の測定温度は第2調節器17にフィー
ドバックさせていない。第7図に示すように液体浴温度
Dは経時的にかなりの動揺を繰返し、このため、流体試
料温度Bもまたかなりの応答の遅れをもって波打ち、長
時間後もその設定点に接近しない。
The heating / cooling means 1 according to the PID control signal formed in the second controller 17 based on the difference between the set temperature of the fluid sample and the measured temperature.
FIG. 7 shows the experimental results when the operation of 8 was controlled. In this experiment, the first controller 13 was not used, and signals corresponding to the set temperature of the fluid sample and the measured temperature were directly supplied to the second controller.
17 and the measured temperature of the liquid bath is not fed back to the second controller 17. As shown in FIG. 7, the liquid bath temperature D repeatedly oscillates considerably over time, so that the fluid sample temperature B also undulates with a considerable response delay and does not approach its set point even after a long time.

(効果) 本発明によると、 液体浴中の流体試料の温度を制御する手段であって; (a)液体浴中の流体試料の温度を測定するための第1
手段と; (b)希望試料温度と前記の測定された試料温度との差
を決定するための第2手段と; (c)前記第2手段によって決定された前記差の絶対値
が予め定められた値を越える場合には前記第2手段によ
って決定された前記差の第1関数式としてP(比例)制
御式に従って、また、前記第2手段によって決定された
前記差の絶対値が前記予定値以内にある場合には前記第
2手段によって決定された前記差の第2関数式としてP1
(比例+積分)制御式に従って、それぞれ希望浴温度を
決定するための第3手段と; (d)前記希望浴温度と前記希望試料温度との差を決定
するための第4手段と; (e)前記第3手段によって決定された前記希望浴温度
を、前記第4手段によって決定された前記差が或る与え
られた値を越える場合には前記希望試料温度とこの与え
られた値との和とするように、又、前記第4手段によっ
て決定された前記差がこの与えられた値の負数以下であ
る場合には前記希望試料温度からこの与えられた値を差
し引いた値とするように、それぞれ制限するための第5
手段と; (f)前記浴温度を測定するための第6手段と; (g)前記の第3と第5手段によって決定された前記希
望浴温度と前記の測定された浴温度との差を決定するた
めの第7手段と;並びに、 (h)前記第7手段によって決定された前記差の関数と
してこの差がゼロとなるように、前記液体浴を加熱・冷
却するための手段と; からなることを特徴とするので、恒温槽の浴温度と液体
試料温度を広い温度範囲にわたって効果的に制御でき、
試料温度を容易に所望の設定温度とすることができる。
(Effect) According to the present invention, means for controlling the temperature of a fluid sample in a liquid bath; (a) a first for measuring the temperature of a fluid sample in a liquid bath
(B) a second means for determining the difference between the desired sample temperature and the measured sample temperature; and (c) an absolute value of the difference determined by the second means is predetermined. When the value exceeds the predetermined value, the first functional expression of the difference determined by the second means is in accordance with the P (proportional) control expression, and the absolute value of the difference determined by the second means is the predetermined value. If it is within the range, P 1 as the second functional expression of the difference determined by the second means.
(D) third means for determining the desired bath temperature according to the (proportional + integral) control formula; (d) fourth means for determining the difference between the desired bath temperature and the desired sample temperature; (e) ) If the desired bath temperature determined by the third means exceeds the given value determined by the fourth means, then the desired sample temperature plus the given value. And if the difference determined by the fourth means is less than or equal to a negative number of the given value, then the given sample temperature is subtracted from the given value, Fifth for limiting each
(F) a sixth means for measuring the bath temperature; (g) a difference between the desired bath temperature and the measured bath temperature determined by the third and fifth means. Seventh means for determining; and (h) means for heating and cooling the liquid bath such that the difference is zero as a function of the difference determined by the seventh means. Therefore, the bath temperature of the constant temperature bath and the liquid sample temperature can be effectively controlled over a wide temperature range,
The sample temperature can be easily set to a desired set temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の温度制御手段を具備した粘度測定用恒
温槽の外観図、第2図は本発明の温度制御手段の計装フ
ローシート、第3(a)図は本発明の温度制御手段の好
適なソフトウエアプログラムのルーチン・フローチャー
ト、第3(b)図は第3(a)図のルーチンに用いられ
た好適なサブルーチンのフローチャート、第4図は本発
明による液体浴と流体試料の各温度の制御の実験結果を
示すグラフ、第5図及び第6図は本発明による液体浴と
流体試料の各温度の制御の別の2つの実験結果を示すグ
ラフ、第7図は本件温度制御手段において第1制御器を
使用せずに流体試料温度の設定点と測定値を第2調節器
に直接フィードバックさせるという条件下で、液体浴を
加熱及び冷却した場合の実験結果を示すグラフである。 1……恒温槽、2……粘度検知器、3……流体試料 4……試料容器、5……スタンド、6……温度制御装置 7……記録計、8……液体浴、11……第1温度計 12……伝送器、13……第1調節器、14……入力器 15……第2温度計、16……伝送器、17……第2調節器 18……加熱・冷却手段
FIG. 1 is an external view of a thermostat for viscosity measurement equipped with the temperature control means of the present invention, FIG. 2 is an instrumentation flow sheet of the temperature control means of the present invention, and FIG. 3 (a) is the temperature control of the present invention. A routine flow chart of the preferred software program of the instrument, FIG. 3 (b) is a flow chart of the preferred subroutine used in the routine of FIG. 3 (a), and FIG. 4 is a flow chart of a liquid bath and fluid sample according to the present invention. Graphs showing experimental results of controlling each temperature, FIGS. 5 and 6 are graphs showing two other experimental results of controlling each temperature of the liquid bath and the fluid sample according to the present invention, and FIG. 7 is the present temperature control. FIG. 6 is a graph showing experimental results when the liquid bath is heated and cooled under the condition that the set point of the fluid sample temperature and the measured value are directly fed back to the second regulator without using the first controller in the means. . 1 ... Constant temperature bath, 2 ... Viscosity detector, 3 ... Fluid sample 4 ... Sample container, 5 ... Stand, 6 ... Temperature control device 7 ... Recorder, 8 ... Liquid bath, 11 ... 1st thermometer 12 …… Transmitter, 13 …… First controller, 14 …… Input device 15 …… Second thermometer, 16 …… Transmitter, 17 …… Second controller 18 …… Heating / cooling means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 秀明 埼玉県熊谷市月見町2丁目1番1号 秩父 セメント株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−136436(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hideaki Oshima 2-1-1 Tsukimi-cho, Kumagaya City, Saitama Chichibu Cement Co., Ltd. Central Research Laboratory (56) Reference JP-A-52-136436 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液体浴中の流体試料の温度を制御する手段
であって; (a)液体浴中の流体試料の温度を測定するための第1
手段と; (b)希望試料温度と前記の測定された試料温度との差
を決定するための第2手段と; (c)前記第2手段によって決定された前記差の絶対値
が予め定められた値を越える場合には前記第2手段によ
って決定された前記差の第1関数式としてP(比例)制
御式に従って、また、前記第2手段によって決定された
前記差の絶対値が前記予定値以内にある場合には前記第
2手段によって決定された前記差の第2関数式としてP1
(比例+積分)制御式に従って、それぞれ希望浴温度を
決定するための第3手段と; (d)前記希望浴温度と前記希望試料温度との差を決定
するための第4手段と; (e)前記第3手段によって決定された前記希望浴温度
を、前記第4手段によって決定された前記差が或る与え
られた値を越える場合には前記希望試料温度とこの与え
られた値との和とするように、又、前記第4手段によっ
て決定された前記差がこの与えられた値の負数以下であ
る場合には前記希望試料温度からこの与えられた値を差
し引いた値とするように、それぞれ制限するための第5
手段と; (f)前記浴温度を測定するための第6手段と; (g)前記の第3と第5手段によって決定された前記希
望浴温度と前記の測定された浴温度との差を決定するた
めの第7手段と;並びに、 (h)前記第7手段によって決定された前記差の関数と
してこの差がゼロとなるように、前記液体浴を加熱・冷
却するための手段と; からなる恒温槽による流体試料温度制御装置。
1. A means for controlling the temperature of a fluid sample in a liquid bath; (a) a first means for measuring the temperature of a fluid sample in a liquid bath.
(B) a second means for determining the difference between the desired sample temperature and the measured sample temperature; and (c) an absolute value of the difference determined by the second means is predetermined. When the value exceeds the predetermined value, the first functional expression of the difference determined by the second means is in accordance with the P (proportional) control expression, and the absolute value of the difference determined by the second means is the predetermined value. If it is within the range, P 1 as the second functional expression of the difference determined by the second means.
(D) third means for determining the desired bath temperature according to the (proportional + integral) control formula; (d) fourth means for determining the difference between the desired bath temperature and the desired sample temperature; (e) ) If the desired bath temperature determined by the third means exceeds the given value determined by the fourth means, then the desired sample temperature plus the given value. And if the difference determined by the fourth means is less than or equal to a negative number of the given value, then the given sample temperature is subtracted from the given value, Fifth for limiting each
(F) a sixth means for measuring the bath temperature; (g) a difference between the desired bath temperature and the measured bath temperature determined by the third and fifth means. Seventh means for determining; and (h) means for heating and cooling the liquid bath such that the difference is zero as a function of the difference determined by the seventh means. Fluid sample temperature control device using a constant temperature bath.
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