JPH0675682B2 - 恒温槽による流体試料温度制御装置 - Google Patents
恒温槽による流体試料温度制御装置Info
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- 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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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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
Tbs＝Ts＋Kp×（Ts−Ms（ｉ）） （１） 及び、 Tbs＝Ts＋Kp×（Ts−Ms（ｉ））＋τ×KI×▲Σｉ 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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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
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
───────────────────────────────────────────────────── 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)
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195740A JPH0675682B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 恒温槽による流体試料温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195740A JPH0675682B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 恒温槽による流体試料温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481638A JPH0481638A (ja) | 1992-03-16 |
| JPH0675682B2 true JPH0675682B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=16346180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2195740A Expired - Fee Related JPH0675682B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 恒温槽による流体試料温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675682B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007237138A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Equos Research Co Ltd | 酸素富化膜、酸素富化装置及び酸素富化方法 |
| JP2008018338A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Equos Research Co Ltd | 酸素富化膜及び酸素富化膜の製造方法 |
| CN108427450A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-21 | 运城学院 | 一种无机化学实验温度实时监控装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52136436A (en) * | 1976-05-10 | 1977-11-15 | Toyo Sanso Kk | Cooling method |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2195740A patent/JPH0675682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0481638A (ja) | 1992-03-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |