專利名稱：溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制裝置，通過在配置于被控對象附近的調(diào) 溫部使流體循環(huán)來預期地控制被控對象的溫度。
背景技術(shù)：
io 圖12示出了這種溫度控制裝置。儲藏箱100內(nèi)的流體由泵102吸入，并排出到加熱部104側(cè)。加熱部104具有加熱器等，從而能夠 對輸出到調(diào)溫部106的流體進行加熱。通過調(diào)溫部106的流體向冷卻 部108輸出。在冷卻部108能夠?qū)敵龅?諸藏箱100的流體進行冷卻。 調(diào)溫部106被形成為可以支撐被控對象的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)提供給15 調(diào)溫部106的流體的溫度來控制被調(diào)溫器106所支撐的被控對象的溫 度。在此，當想要使被控對象的溫度上升時，在冷卻部108不使流體 冷卻，而且在加熱部104對流體進行加熱。另一方面，當想要4吏凈皮控 對象的溫度降低時，在冷卻部108對流體進行冷卻，而且在加熱部104 不對流體進行加熱。由此，能夠預期地對被控對象的溫度進行控制。20 此外，現(xiàn)有的溫度調(diào)節(jié)裝置除了如圖12所示的之外，例如還有下述專利文獻1中記載的。專利文獻1特開2000- 89832號7>報發(fā)明內(nèi)容25 可是，在上述溫度控制裝置中，將被控對象的溫度變?yōu)轭A期溫度需要很長的時間。即，當想要降低被控對象的溫度時，必須在停止加熱部104力口熱的同時，開始冷卻部108的冷卻。但是，即使在加熱部 104的加熱停止之后，由于余熱，也要持續(xù)一段時間地從加熱部104 輸出高溫流體。此外，即使開始了冷卻部108的冷卻，在流體實際被 30 冷卻之前也需要時間，另外，為降低儲藏箱100內(nèi)流體的溫度需要更長的時間。因此，不能迅速地變更調(diào)溫部106內(nèi)的溫度，進而，不能 迅速地變更被控對象的溫度。
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種溫 度控制裝置，該溫度控制裝置當通過在被控對象附近配置的調(diào)溫部使
5 流體循環(huán)來預期地控制所述被控對象的溫度時，能夠使該被控對象的 溫度迅速地追隨預期的溫度。
下面對用于解決上述課題的手段及其作用效果進行說明。 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種溫度控制裝置，通過在配置 于被控對象附近的調(diào)溫部使流體循環(huán)來預期地控制所述被控對象的溫
io 度，其包括加熱通路，對所述流體進行加熱并使流體在所述調(diào)溫部 循環(huán)；冷卻通路，對所述流體進行冷卻并4吏流體在所述調(diào)溫部循環(huán)； 旁通路，使所述流體在所述調(diào)溫部循環(huán)而無需通過所述加熱通路及所 述冷卻通路；調(diào)節(jié)裝置，對來自所述加熱通路、所述冷卻通路及所述 旁通路通過對這些通路進行匯流的匯流部向所述調(diào)溫部輸出的流體的
15 流量比進行調(diào)節(jié)。所述調(diào)節(jié)裝置位于所述加熱通路、所述冷卻通路及 所述旁通路的各下游側(cè)且設(shè)置在所述匯流部的上游側(cè)。
在上述第一方面中，通過對經(jīng)加熱通i 各、冷卻通路以及旁通路向 調(diào)溫部輸出的流量比進行調(diào)節(jié)，能夠使輸出到調(diào)溫部的流體的溫度迅 速變化。尤其是，由于流量比是在加熱通路、冷卻通路以及旁通路的
20 下游側(cè)并且是在匯流部的上游側(cè)來調(diào)節(jié)的，因此，可以;玟力縮短流量 比調(diào)節(jié)位置與調(diào)溫部的距離，進而能使輸出到調(diào)溫部的流體溫度迅速 地變化。所以，在預期地控制被控對象的溫度時，能夠迅速地使被控 對象的溫度追隨預期溫度。
另外，為了盡量不降低經(jīng)加熱通路、冷卻通路以及旁通路流入的
25 流體的流速，上述匯流部的流路面積優(yōu)選為盡可能地小。在此，流體
的流速是指流體向流通方向的4于進速度。
此外，上述調(diào)節(jié)裝置還可具有如下特征，即，分別對經(jīng)加熱通路、 冷卻通3各以及旁通3各輸出到調(diào)溫部的流量比進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種溫度控制裝置，通過在配置
30 于被控對象附近的調(diào)溫部使流體循環(huán)來預期地控制所述被控對象的溫度，其包括加熱通i 各，對所述流體進行加熱并^f吏流體在所述調(diào)溫部 循環(huán)；冷卻通路，對所述流體進行冷卻并使流體在所述調(diào)溫部循環(huán)； 旁通路，使所述流體在所述調(diào)溫部循環(huán)而無需通過所述加熱通路及所 述冷卻通路；以及調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)所述加熱通路、所述冷卻通路及所 5述旁通路各下游側(cè)的流路面積。
在上述第二方面中，通過調(diào)節(jié)加熱通路、冷卻通路以及旁通5各各 下游側(cè)的流路面積，能夠?qū)?jīng)力口熱通路、冷卻通路以及旁通路向調(diào)溫 部輸出的流量比進行調(diào)節(jié)。因此，能夠迅速地使輸出到調(diào)溫部的流體 的溫度變化。所以，在預期地控制被控對象的溫度時，能夠迅速地使 io 被控對象的溫度追隨預期溫度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在上述加熱通路及上述冷卻通路之間共 享化地形成上述旁通路。
在上述第三方面中，當/人加熱通路及旁通路向調(diào)溫部輸出流體時， 以及從冷卻通路及旁通路向調(diào)溫部輸出流體時，能夠使用共同的旁通 15路。因此，與必須使用各自的旁通路的情況相比，能夠筒化溫度控制 裝置的結(jié)構(gòu)。
才艮據(jù)本發(fā)明的第四方面，在上述加熱通路及上述冷卻通路的上游 側(cè)設(shè)置有繞過上述調(diào)節(jié)裝置使上述流體流出的流出通路。
在禁止流體從加熱通路或者冷卻通路向調(diào)溫部流出的情況下，調(diào)
20 節(jié)裝置的下游側(cè)和上述被禁止的通路之間會產(chǎn)生溫度梯度。因此，在
剛剛解除禁止時，由于流向調(diào)溫部的流體的溫度受溫度梯度的影響， 因而可能導致在調(diào)溫部的溫度追隨預期溫度之前所需的時間變長。在 這點上，在上述第四個方面中，通過設(shè)有流出通路，能夠適宜地抑制 流出通路上游側(cè)的溫度梯度，進而能夠使調(diào)溫部的溫度迅速地追隨預
25 期溫度。
另外，本發(fā)明的第四方面還可具有如下特4i,即，在上述加熱通 路中比上述調(diào)節(jié)裝置更上游側(cè)設(shè)有檢測其溫度的加熱側(cè)溫度檢測裝
置；在上述冷卻通路中比上述調(diào)節(jié)裝置更上游側(cè)設(shè)有檢測其溫度的冷
卻側(cè)溫度檢測裝置。這樣，通過具有上述流出通路，能夠適當?shù)匾种?br> 30 由于禁止流體/人加熱通路或者冷卻通路向調(diào)溫部流出而^f吏上述4全測裝置受到的溫度梯度的影響。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，還包括泵，其吸入比上述調(diào)溫部更下游 側(cè)的流體，并將其輸出給上述加熱通路、上述冷卻通路和上述旁通路。 在上述第五方面中，能夠利用泵使流體循環(huán)。尤其是，通過將泵 5 配置在比加熱通i 各、冷卻通路及旁通if各更上游側(cè)，與將泵配置在比加 熱通路、冷卻通路以及旁通i 各更下游側(cè)并且位于比調(diào)溫部更上游側(cè)的 情況相比，能夠縮短調(diào)節(jié)裝置和調(diào)溫部之間的流體的流路長度。因此， 可以使從調(diào)節(jié)裝置輸出的流體迅速地到達調(diào)溫部，進而能夠使調(diào)溫部 的溫度迅速地追隨預期溫度。
10 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在比上述加熱通路、上述冷卻通路、及
上述旁通路更上游側(cè)且比上述調(diào)節(jié)部更下游側(cè)的位置設(shè)有儲藏上述流 體的儲藏裝置，該儲藏裝置具有吸收由于溫度變化而引起的上述流體 的體積變化的功能。
當流體的體積具有溫度依賴性時，由于流體溫度的變化而引起體
15 積變化，從而可能妨礙流體的循環(huán)。因此，在這一點上，在上述第六 個方面中，因為儲存裝置具有吸收體積變化的功能，所以即使流體的 體積發(fā)生變化了，也能夠適當?shù)鼐S持流體的循環(huán)。并且，通過將儲藏 裝置配置在比加熱通3各、冷卻通路及旁通路更上游側(cè)的位置，與儲藏 裝置配置在比加熱通路、冷卻通3各、旁通^各更下游側(cè)且位于比調(diào)溫部
20 更上游側(cè)的情況相比較，能夠縮短調(diào)節(jié)裝置和調(diào)溫部之間流體的流路 長度。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，還包括對上述調(diào)節(jié)裝置進行操作的操作 裝置以將上述調(diào)溫部附近流體的溫度控制為目標值。
在上述第七方面中，由于具有操作裝置，因而能夠預期地調(diào)節(jié)調(diào) 25 溫部的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，上述操作裝置將檢測上述調(diào)溫部附近的 流體溫度的輸出溫度檢測裝置所檢測出的檢測值反饋控制為上述目標 值。
在上述第八方面中，由于進行了反饋控制，因而能夠使檢測值高 30 4青度地追隨目標值。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，上述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)上述加熱通路、上述
冷卻通路及上述旁通路各下游側(cè)的流路面積；上述操作裝置具有變換 裝置，該變換裝置將基于上述檢測值與上述目標值的偏離程度的量變 換為上述加熱通路、上述冷卻通路及上述旁通路各自流路面積的才喿作 5量。
在上述第九方面中，由于具有變換裝置，所以能夠只通過將檢測 值與目標值的偏離程度作為單一的量進行定量化，根據(jù)這個被定量化 的量來調(diào)節(jié)(搡作)上述3個通路的流路面積。
另外，優(yōu)選地，變換裝置當檢測值大于目標值的時相對于上述偏 io離程度的變化，使冷卻通路及旁通路的流路面積發(fā)生變化；當檢測值 小于目標值時相對于上述偏離程度的變化，使加熱通路及旁通路的流 路面積發(fā)生變化。
在上述第十方面中，上述操作裝置在自上述目標值變化起經(jīng)過規(guī) 定的期間對上述調(diào)節(jié)裝置進行操作，以根據(jù)檢測上述旁通路溫度的旁 15 通路溫度檢測裝置的檢測值來開環(huán)控制上述調(diào)溫部附近的流體溫度， 以取代反饋控制。
當目標值發(fā)生變化時，為了通過反饋控制使檢測值溫度能夠迅速 地追隨目標值，要求增大該控制的增益。然后，在控制增益變大的情 況下，檢測值在目標值的上下變動的變動量也隨之增大。由此，在反 20 饋控制中，響應(yīng)性的提高與變動量的抑制處于互相折衷的關(guān)系。在這 點上，在上述第十方面中，由于自上述目標值變化起經(jīng)過規(guī)定的期間， 進行開環(huán)控制以取代反饋控制，所以即使為了抑制檢測值在目標值的 上下變動的變動量而設(shè)定了反饋控制，也能夠提高目標值變化時的響 應(yīng)性。
25 在第十一方面中，上述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)上述加熱通路、上述冷卻通
路及上述旁通路各下游的流路面積；上述操作裝置在上述目標值變化 時，在上述旁通路內(nèi)的流體溫度高于上述目標值的情況下，通過操作 上述旁通路及上述冷卻通^各的流路面積，將上述調(diào)溫部的溫度開環(huán)控 制為目標值；在上述旁通路內(nèi)的流體溫度低于上述目標值的情況下， 30 通過^喿作上述旁通^各及上述加熱通路的流^各面積，將上述調(diào)溫部的溫度開環(huán)控制為目標值。
根據(jù)本發(fā)明的第十 一方面，在旁通路內(nèi)的流體溫度高于上述目標 值的情況下通過#:作上述旁通路及上述冷卻通路的流路面積，與用加 熱通路的情況下相比，能夠減少能量的消耗量。另外，在旁通路內(nèi)的 5 流體溫度低于上述目標值的情況下通過操作上述旁通路及上述加熱通 路的流路面積，與用冷卻通路的情況下相比，能夠減少能量的消耗量。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，還包括過渡時期目標值設(shè)定裝置，其 在與上述調(diào)溫部的溫度有關(guān)的要求變化的情況下，比上述要求變化更 大地4吏上述目標值變化。 10 為了在目標值變化后使調(diào)溫部的溫度追隨目標值，由于必須根據(jù)
被調(diào)節(jié)了溫度的流體使調(diào)溫部的溫度發(fā)生變化，因此在向目標值追隨 時會發(fā)生響應(yīng)延遲。另外，為了使被控對象的溫度發(fā)生變化，由于在 調(diào)溫部的溫度發(fā)生變化后必須在被控對象與調(diào)溫部之間進行熱能交 換，因此被控對象溫度變化的響應(yīng)延遲更加顯著。在此，在上述第十 15 二方面中，當實際的要求變化時，通過使目標值的變化大于要求的變 化，能夠使調(diào)溫部和被控對象的溫度迅速變化為所要求的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，還包括開環(huán)控制自適應(yīng)支援裝置，其 催促外部對于上述開環(huán)控制的增益、該開環(huán)控制的持續(xù)時間及該開環(huán) 控制時的目標值的設(shè)定中的至少之一選擇多個選項中的任意一個，根 20 據(jù)所選擇的值來進行上述溫度控制。
在開環(huán)控制中，其增益、持續(xù)時間、目標值的最優(yōu)設(shè)定都依賴于 被控對象。因此，在溫度控制裝置中，如果從一開始就固定這些參數(shù)， 則存在不能根據(jù)被控對象最優(yōu)地進行開環(huán)控制的顧慮。在這點上，在 上述第十三方面中，通過具有自適應(yīng)支援裝置，能夠減輕溫度控制裝 25 置的使用者根據(jù)被控對象使這些參數(shù)適當時的勞力。
在第十四方面中，上述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)上述加熱通路、上述冷卻通
路及上述旁通路各下游側(cè)的流路面積；上述操作裝置在上述調(diào)溫部的 溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，禁止上述加熱通路及上述冷卻通路由上 述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的流路面積變?yōu)?。 30 在禁止流體/人加熱通路和冷卻通路向調(diào)溫部流出的情況下，在調(diào)節(jié)裝置的下游側(cè)和上述被禁止的通路之間產(chǎn)生溫度梯度。因此，在剛 剛解除禁止時，向調(diào)溫部流出的流體的溫度受溫度梯度的影響，可能 導致在使調(diào)溫部的溫度追隨預期望溫度之前所需時間的延長。在這點 上，在上述第十四個方面中，在調(diào)溫部的溫度處于穩(wěn)定的情況下，通 5 過禁止加熱通路及冷卻通路由上述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的流路面積變?yōu)?， 從而可以適宜地抑制溫度梯度，進而能夠使調(diào)溫部的溫度迅速地追隨 預期的溫度。
另外，才艮據(jù)本發(fā)明的第十四方面，也可以在上述加熱通3各中比比
上述調(diào)節(jié)裝置更上游側(cè)設(shè)置檢測其溫度的加熱側(cè)溫度檢測裝置；在上 io 述冷卻通路中比上述調(diào)節(jié)裝置更上游側(cè)設(shè)置檢測其溫度的冷卻側(cè)溫度 檢測裝置。這種情況下，通過禁止流體從加熱通路和冷卻通路向調(diào)溫 部流出，從而能夠適宜地抑制上述檢測裝置受上述溫度梯度的影響。


15 圖l是表示第一實施方式涉及的溫度控制裝置的全體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示同 一 實施方式涉及的反饋控制的處理順序的流程圖。 圖3是表示同一實施方式涉及的冷卻用閥、旁路用閥、加熱用閥 的操作量設(shè)定手法的圖。
圖4是表示在同一實施方式中假設(shè)只通過反饋控制來進行溫度控
20 制時被控對象等的溫度推移的時間圖。
圖5是表示同一實施方式中目標值的設(shè)定處理順序的流程圖。 圖6是表示同 一實施方式中開環(huán)控制的處理順序的流程圖。 圖7是表示并用了上述開環(huán)控制的情況下被控對象等的溫度推移 的時間圖。
25 圖8是表示第二實施方式涉及的溫度控制裝置的全體結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示第三實施方式涉及的冷卻用閥、旁^各用閥、加熱用閥
的操作量設(shè)定手法的圖。
圖10是表示第四實施方式涉及的開環(huán)控制的自適應(yīng)支援處理的
順序的流程圖。
30 圖11是表示第二實施方式的變型實施例涉及的溫度控制裝置的全體結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示現(xiàn)有溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
5 (第一實施方式)
下面參照附圖對本發(fā)明涉及的溫度控制裝置的第 一 實施方式進行 說明。
圖1示出了本實施方式涉及的溫度控制裝置的全體構(gòu)成。 如圖所示的溫度控制裝置用于例如生物工學領(lǐng)域或化學工業(yè)領(lǐng)域 10 中的加工 制造工序、生物學 化學實驗、半導體制造工序、或者精
密機器的制造工序中。溫度控制裝置具有調(diào)溫板10。上述調(diào)溫板10 為通過使被控對象置于其上能夠從垂直下方支撐被控對象的板狀部 件，并與被控對象進行熱能交換。具體而言，在調(diào)溫板10內(nèi)部設(shè)有供 通過匯流部12聚攏的非壓縮性流體(優(yōu)選為能夠進行熱能交換的液狀
15 介質(zhì)(液狀溫度介質(zhì)))流動的通路(調(diào)溫部11 )，從而通過該流體的 溫度能夠調(diào)節(jié)調(diào)溫板10的溫度。此外，被控對象例如可以是^皮測化學 物質(zhì)、半導體片、精密機器等。
在調(diào)溫板10內(nèi)流動的流體通過輸出通^各14向箱16流入。箱16 中填充有流體，在其上部有間隙并注有氣體。因此，即使因溫度變化
20 產(chǎn)生了流體的體積變化，此變化也會被作為壓縮性流體的氣體吸收。 于是，由此可以避免因流體的體積變化而妨礙流體的流動。
箱16內(nèi)的流體凈皮泵18吸入，并向分歧部19輸出。在此，泵18 例如可以是隔膜泵、渦流泵、級聯(lián)泵(力7^—K求乂7。)等。冷卻 通3各20、旁通路30及加熱通^各40連接到上述分歧部19。
25 冷卻通3各20冷卻/人分歧部19流入的流體并^f吏之向匯流部12流
出。在冷卻通3各20 i殳有冷卻部22以覆蓋冷卻通路20的一部分。冷卻 部22冷卻從分歧部19流入的流體。具體而言，在冷卻部22設(shè)有供冷 卻到預定溫度的流體(水、油、冷々某)流動的通路，從而通過該流體 -使冷卻通^各20內(nèi)的流體冷卻。冷卻通i 各20由于在冷卻部22的上游側(cè)
30端部和下游側(cè)端部之間具有彎曲的通路構(gòu)造，/人而擴大了冷卻部22內(nèi)的冷卻通路20內(nèi)的容積。另外，代替該彎曲構(gòu)造，例如也可以通過 只在冷卻部22內(nèi)擴大流路面積來擴大冷卻部22內(nèi)的容積。
此外，在冷卻通路20的下游側(cè)i殳有連續(xù)地調(diào)節(jié)冷卻通路20內(nèi)的 流^各面積的冷卻用閥24。然后，在冷卻通路20中比冷卻用閥24更上 5游側(cè)設(shè)有^:測冷卻通路20內(nèi)的流體的溫度的冷卻用溫度傳感器26， 在比冷卻用閥24更下游側(cè)設(shè)有4企測冷卻通路20內(nèi)的流體的質(zhì)量流量 或容積流量的冷卻用流量計28。
另外，冷卻通路20優(yōu)選地在比冷卻部22更下游側(cè)它的流;洛面積 大致恒定。
io 另 一方面，旁通路30使/人分歧部19流入的流體原樣地經(jīng)匯流部
12向調(diào)溫部11流出。在旁通路30的下游側(cè)設(shè)有連續(xù)地調(diào)節(jié)旁通路 30內(nèi)的流路面積的旁路用閥34。然后，在旁通路30中比旁路用閥34 更上游側(cè)設(shè)有檢測旁通路30內(nèi)的流體溫度的旁路用溫度傳感器36, 在比旁路用閥34更下游側(cè)設(shè)有4企測旁通路30內(nèi)的流體的質(zhì)量流量或
15 容積流量的旁路用流量計38。
加熱通路40是對從分歧部19流入的液體進行加熱并使之向匯流 部12流出的通路。在加熱通路40中設(shè)有加熱部42以覆蓋其一部分。 加熱部42加熱從分歧部19流入的流體。具體而言，在加熱部42中設(shè) 有供加熱到預定溫度的流體(水、油、熱媒)流動的通路，以通過該
20 流體4吏力口熱通路40內(nèi)的流體加熱。力口熱通路40由于在加熱部42的上 游側(cè)端部和下游側(cè)端部之間具有彎曲的流3各構(gòu)造，從而擴大了加熱部 42內(nèi)的加熱通路40內(nèi)的容積。另外，代替該彎曲構(gòu)造，例如也可以 通過只在加熱部42內(nèi)擴大流路面積來擴大加熱部42內(nèi)的容積。
另外，在加熱通路40的下游側(cè)設(shè)有連續(xù)地調(diào)節(jié)加熱通路40內(nèi)的
25 流路面積的加熱用閥44。然后，在加熱通路40中比加熱用閥44更上 游側(cè)設(shè)有4企測加熱通路40內(nèi)的流體溫度的加熱用溫度傳感器46,在 比加熱用閥44更下游側(cè)i殳有^r測加熱通路40內(nèi)的流體的質(zhì)量流量或 容積流量的加熱用流量計48。
此外，力口熱通路40優(yōu)選地在比加熱部42更下游側(cè)它的流路面積
30 大致恒定。冷卻通路20、旁通路30及加熱通路40通過位于其下游位置的匯 流部12連接。在此，匯流部12內(nèi)的流路面積、匯流部12和調(diào)溫部 11之間的流路面積優(yōu)選地，在不降低流體流速的范圍內(nèi)，與冷卻通路 20、旁通路30及加熱通路40的流路面積相比H,盡量不擴大。即， 5 匯流部12、匯流部12和調(diào)溫部11之間的流路面積優(yōu)選地j皮i殳定以盡 量不降低從冷卻用閥24、旁路用閥34及加熱用閥44流出的流體的流 速，并能夠抑制因其容積所引起的流體滯留。
在上述匯流部12和調(diào)溫部11之間i殳有對輸出到調(diào)溫部11的流體 的溫度進行檢測的輸出溫度傳感器51。
io 另一方面，控制裝置50通過根據(jù)被控對象的溫度的要求值(要求
溫度Tr)對冷卻用閥24、旁路用閥34、加熱用閥44進行操作來調(diào)節(jié) 調(diào)溫部11內(nèi)的流體溫度，由此間接地控制調(diào)溫板10上的^皮控對象的 溫度。此時，控制裝置50適當參照冷卻用溫度傳感器26、旁路用溫 度傳感器36、加熱用溫度傳感器46、冷卻用流量計28、旁路用流量
15計38、加熱用流量計48、輸出溫度傳感器51等的檢測值。
另外，上述控制裝置50包括用于驅(qū)動冷卻用閥24、旁路用閥34 及加熱用閥44的驅(qū)動部、和用于根據(jù)上述各種檢測裝置的檢測值運算 上述驅(qū)動部輸出的操作信號的運算部。此運算部可以由專用的硬件裝 置構(gòu)成，此外也可以具備微型計算機。另外，也可以具備通用性的個
20人電腦和使其進行運算的軟件。
根據(jù)上述溫度控制裝置，能夠根據(jù)要求溫度Tr的變化使調(diào)溫部 11內(nèi)的溫度迅速地變化。即，在冷卻通路20內(nèi)的流體溫度為要求溫 度Tr以下且加熱通^各40內(nèi)的流體溫度為要求溫度Tr以上的范圍內(nèi)， 不管要求溫度Tr為何值，都可以通過調(diào)節(jié)來自冷卻通路20、旁通路
2530及加熱通^各40的流體的流量《吏調(diào)溫部11內(nèi)的溫度迅速變?yōu)轭A期的 溫度。
而且，上述溫度控制裝置通過具有旁通路還能夠降低預定維持調(diào) 溫部11內(nèi)的溫度時的能量消耗量。下面就此進行說明。
例如，假設(shè)調(diào)溫部11內(nèi)循環(huán)的流體為水，冷卻通路20內(nèi)的溫度 30 為1 (TC ,加熱通路的溫度為70°C ，調(diào)溫部11內(nèi)流動的流體的流量為"20L/分"。另外，假設(shè)將輸出溫度傳感器51的檢測值Td控制為"40 。C"而實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，從調(diào)溫部11流出的流體的溫度上升為"43。C"。 在這種情況下，通過使冷卻通路20及旁通路30的流體流到調(diào)溫部11 而對加熱通路40內(nèi)的流體不使用能夠進行溫度控制。就此時的能量消 5 耗量進行考察。
如果將從冷卻通路20向調(diào)溫部11流出的流體的流量設(shè)為"Wa", 則以下的式子成立。
20 ( L /分)x 40 ( 。C ) = 10 ( °C ) x Wa + 43 ( 。C ) x ( 20 - Wa ) 由此，Wa— "1.8L/分" io 為此，冷卻部22中消耗的能量消耗量Qa如下，
Qa= (43 - 10) x 1.8 x 60 (秒)+ ( 860:變換系數(shù)) =4.1 kW
相反，在不具備旁通路30的構(gòu)成的情況下，冷卻部22的能量消 耗量Qa和加熱部42的能量消耗量Qc如下， 15 Qa= (43 - 10) x 10 (L/分)x60 (秒)+860 —23kW
Qc = ( 70 - 43 ) x 10 ( L /分)x 60 (秒)+ 860— 19 kW 因此，能量消耗量Q為42kW，是設(shè)有旁通路30時的大概10倍。 接下來詳細描述本實施方式涉及的控制裝置50進行的溫度控制。 圖2示出了控制裝置50進行的處理中反饋控制的處理順序。此處理通 20 過控制裝置50例如以預定的周期反復執(zhí)行。
在這一系列的處理中，首先在步驟S10中判斷是否為開環(huán)控制。 此處理是判斷反饋控制的執(zhí)行條件是否成立。開環(huán)控制是在后述條件 下進行的控制，此時不執(zhí)行反饋控制。
在步驟SIO中為否定判斷的情況下，在步驟S12中，取得輸出溫 25 度傳感器51的檢測值Td。接著，在步驟S14中，計算用于將檢測值 Td反饋控制為目標值Tt的基本操作量MB。在此，目標值Tt為基于 要求溫度Tr所確定的值，在反饋控制中成為要求溫度Tr?；静僮髁?MB是根據(jù)檢測值Td相對于目標值Tt的偏離程度所計算的量。具體 而言，在本實施方式中，通過檢測值Td和目標值Tt之差△的PID(比 30例積分微分)運算來計算基本操作量MB。接下來在步驟16中，將基本操作量MB變換為冷卻用閥24、旁 路用閥34及加熱用閥44的各操作量(開度Va, Vb， Vc )。在此采用 圖3所示的關(guān)系。在此，冷卻用閥24的開度Va在基本操作量MB不 到0的情況下隨著基本操作量MB的增加而單調(diào)減少，在基本操作量 5 MB為0以上的情況下變?yōu)?0"。這個設(shè)定是為了實現(xiàn);險測值Td比目 標值Tt越高越增加冷卻通路20的流量、且檢測值Td在目標值Tt以 下時不使用冷卻通路20。另外，加熱用閥44的開度Vc在基本操作量 MB大于0的情況下隨著基本操作量MB的增加而單調(diào)增加，在基本 操作量MB為0以下時變?yōu)?0"。這個設(shè)定是為了實現(xiàn)檢測值Td比
io 目標值Tt越低越增加加熱通路40的流量、且檢測值Td在目標值Tt 以上時不使用加熱通路40。此外，旁路用閥34的開度隨著基本操作 量MB偏離O而單調(diào)減少。另外，在圖3中，優(yōu)選地設(shè)定各開度以佳_ 從3個通路流出的總流量不隨基本操作量MB的值變化而變化。
根據(jù)這樣的設(shè)定，基于通過檢測值Td和目標值Tt之差A的單一
15PID (比例積分微分)運算所計算的基本操作量MB,可以設(shè)定冷卻用 閥24、旁路用閥34及加熱用閥44三個閥的才喿作量。
當前圖2的步驟S16的處理完成時，在步驟S18中對冷卻用閥24、 旁路用閥34及加熱用閥44三個閥進行操作。另外，在步驟10中被 判斷為否定的情況下，或者步驟S18的處理完成的情況下，暫且結(jié)束
20 這一系列的處理。
這樣通過運用反饋控制，可以使檢測值Td高精度地追隨目標值 Tt。但是，為了通過反饋控制提高檢測值Td相對于目標值Tt的變化 的響應(yīng)性，要求增大反饋控制的增益，另一方面如果增大增益，那么 檢測值Td在目標值Tt的上下變動的變動量將變大。這樣，在反饋控
25 制中，對目標值Tt變化的響應(yīng)性的提高、和檢測值Td變動量的降低 為互相折衷(卜I/一 K才7 )的關(guān)系。因此，在降低變動量的情況下， 將要犧牲響應(yīng)性。圖4示出了目標值Tt變化時運用反饋控制情況下的 檢測值Td及被控對象的溫度的變化。
如圖所示，在檢測值Td成為目標值Tt之前產(chǎn)生響應(yīng)延遲，且在
30 被控對象的溫度追隨目標值Tt之前需要更長時間。這是因為，為了使^皮控對象的溫度變化，必須4吏調(diào)溫部11的溫度變化，通過調(diào)溫板10
和調(diào)溫部11的熱能交換使調(diào)溫4反10的溫度變化，/人而在調(diào)溫板10和 被控對象之間產(chǎn)生熱能交換。因此，由于為降低檢測值Td的變動量 而設(shè)定了反饋控制，因而通過反饋控制使被控對象的溫度迅速地追隨 5 目標值Tt將變得困難。于是，在本實施方式中，在來自外部的要求溫 度Tr變化的情況下，采用開環(huán)控制。并且此時，與要求溫度Tr的變 化相比更大地使目標值Tt暫時變化。
圖5示出了本實施方式涉及的過渡時期的目標值Tt的設(shè)定處理的 順序。此處理通過控制裝置50例如以預定的周期反復執(zhí)行。
io 在這一系列的處理中，首先在步驟S20中判斷偏置控制執(zhí)行標志
是否接通。在此，偏置控制執(zhí)行標志是執(zhí)行使目標值Tt暫時變大的偏 置控制的標志。然后，在偏置控制執(zhí)行標志斷開的情況下轉(zhuǎn)移到步驟 S22。在步驟S22中判斷要求溫度Tr的變化量ATr的絕對值是否為閾 值a以上。在此，閾值a用來判斷是否處于通過前圖2所示的反饋控
15 制不能使被控對象的溫度迅速地追隨要求的變化的狀態(tài)。然后，在判 斷為在閾值a以上的情況下，在步驟S24中接通偏置控制執(zhí)行標志， 并開始對偏置控制時間進行計時的計時動作。
在上述步驟S24的處理完成的情況下，或者在步驟S20中得到肯 定判斷時，在步驟S26中判斷變化量ATr是否大于0。此處理是判斷
20 是否發(fā)生了使溫度上升方面的要求的處理。然后，在變化量ATr被判 斷為大于0的情況下轉(zhuǎn)移到步驟S28。在步驟S28中，將目標值Tt設(shè) 定為加熱通路40內(nèi)的流體的溫度減去預定的偏離值/3所得的值。在此， 使目標值Tt越接近加熱通路40內(nèi)的溫度，就越能夠使被控對象的溫 度迅速地上升。但是，在目標值Tt高于加熱通路40的溫度的情況下
25 將不能進行控制。于是，通過使流體在加熱通路40中循環(huán)能夠改變加 熱通路40內(nèi)的溫度。因此，將目標值Tt設(shè)定為僅比加熱通路40內(nèi)的 溫度低偏離值/3。
另一方面，在步驟S26中被判斷為變化量ATr為O以下的情況下， 在步驟S30中，將目標值設(shè)定為冷卻通路20內(nèi)的流體的溫度加上預定
30的偏離值7所得的值。在此，偏離值7的設(shè)定與上述偏離值i8的設(shè)定主旨相同。
由步驟S28、 S30的處理進行的目標值Tt的設(shè)定在偏置持續(xù)時間 Tbi中持續(xù)(步驟S32)。然后，經(jīng)過了偏置持續(xù)時間Tbi時，在步驟 S34中，將目標值Tt變?yōu)橐鬁囟萒d。此外，斷開偏置控制執(zhí)行標志 5 并結(jié)束對偏置控制時間進行計時的計時動作。另外，在步驟S34的處 理完成的情況下，或者在步驟S22、 S32中得到否定判斷的情況下， 暫時結(jié)束這一系列的處理。
圖6示出了本實施方式涉及的過渡時期的溫度控制的處理順序。 此處理通過控制裝置50以預定周期反復執(zhí)行。
io 在這一系列的處理中，首先在步驟S40中，判斷作為以進行開環(huán)
控制為目的的標志的開環(huán)控制標志是否接通。然后，在開環(huán)控制標志 未接通的情況下轉(zhuǎn)移到步驟S42。在步驟S42中，判斷目標值Tt的變 化量ATt的絕對值是否為閾值e以上。然后，在判斷為閾值e以上的 情況下，在步驟S44中，接通作為以進行開環(huán)控制為目的的標志的開
15環(huán)控制標志，并開始對開環(huán)控制時間進行計時的計時動作。
然后，在步驟S44的處理完成的情況下，或者在步驟S40中得到 肯定判斷的情況下轉(zhuǎn)移到步驟S46。在步驟S46中，判斷目標值Tt是 否高于由旁路用溫度傳感器36 4企測的旁通路30內(nèi)的流體的溫度Tb。 此處理是判斷是使用旁通路30及加熱通路來進行開環(huán)控制還是使用
20 旁通路30及冷卻通路20來進行開環(huán)控制的處理。
然后，在判斷為目標溫度Tt高于旁通路30內(nèi)的流體溫度Tb的情 況下轉(zhuǎn)移到步驟S48。在步驟S48中使用旁通路30及加熱通路40來 進行開環(huán)控制。即，如果目標溫度Tt高于旁通路30內(nèi)的流體溫度Tb， 那么使用冷卻通路20只能造成能源的浪費，因此使用旁通路30及加
25 熱通路40來進行開環(huán)控制。具體而言，使用加熱用溫度傳感器46的 溫度Tc及加熱用流量計48的流量Fc、和旁路用溫度傳感器36的溫 度Tb及旁路用流量計38的流量Fb對加熱用閥44及旁路用閥34進 行操作，以使向調(diào)溫部11輸出的流體的溫度變?yōu)槟繕酥礣t。換言之， 為4吏下面的式子成立，對加熱用閥44及旁路用閥34進4亍操作。
30 Tt x ( Fc + Fb ) = Tc x Fc + Tb x Fb另一方面，在步驟S46中判斷為目標溫度Tt為旁通路30內(nèi)的流 體溫度Tb以下的情況下轉(zhuǎn)移到步驟S50。在步驟S50中使用旁通路 30及冷卻通路20來進行開環(huán)控制。即，如果目標溫度Tt為旁通^各30 內(nèi)的流體的溫度Tb以下，那么使用加熱通路40只能造成能源的浪費， 5 因此使用旁通路30及冷卻通路20來進行開環(huán)控制。具體而言，^使用 冷卻用溫度傳感器26的溫度Ta及冷卻用流量計28的流量Fa、和旁 路用溫度傳感器36的溫度Tb及旁路用流量計38的流量Fb對冷卻用 閥24及旁i 各用閥34進行操作，以使向調(diào)溫部ll輸出的流體的溫度變 為目標值Tt。換言之，為使下面的式子成立，對冷卻用閥44及旁^各 io 用闊34進行操作。
Tt x ( Fa + Fb) = Ta x Fa + Tb x Fb
上述步驟S48、 S50的處理完成時轉(zhuǎn)移到步驟S52。在步驟S52中 判斷是否經(jīng)過了預定期間Top。在此，預定期間Top決定開環(huán)控制持 續(xù)的時間。在本實施方式中，為了避免根據(jù)前圖5所示的處理在目標 15 值Tt不同于要求溫度Tr的偏置持續(xù)時間Tbi內(nèi)轉(zhuǎn)移到反饋控制，而 將預定期間Top設(shè)定為比偏置持續(xù)時間Tbi長的時間。然后，在判斷 為經(jīng)過了預定期間Top的情況下，在步驟S54中，斷開開環(huán)控制標志， 并結(jié)束對開環(huán)控制時間進行計時的計時動作。
另外，在步驟S54的處理完成的情況下，或者在步驟S42、 S52 20中得到否定判斷的情況下，暫時結(jié)束這一系列的處理。
圖7示出了并用圖6及圖5的處理時的溫度控制狀態(tài)。如圖所示， 和前圖4所示的情況相比，能夠使被控對象的溫度迅速地追隨目標值 Tt。
^4居以上詳細描述的本實施方式，可以得到以下效果。 25 ( 1 )本實施方式的溫度控制裝置包括對流體進行加熱并使其循
環(huán)到調(diào)溫部11的加熱通路40、對流體進行冷卻并4吏其循環(huán)到調(diào)溫部 11的冷卻通3各20、不通過加熱通路40及冷卻通^各20 4吏流體循環(huán)到調(diào) 溫部11的旁通路30、以及對加熱通路40、冷卻通路20及旁通路30 各下游側(cè)的流路面積進行調(diào)節(jié)加熱用閥44、冷卻用閥24及旁路用閥 30 34。由此，在預期控制被控對象的溫度時，能夠使該被控對象的溫度迅速地追隨預期的溫度。
(2) 加熱通路40與冷卻通路20共用旁通路30。由此，當流體 從加熱通路40及旁通路30輸出到調(diào)溫部11時、以及流體從冷卻通路 20及旁通路30輸出到調(diào)溫部11時，能夠使用共同的旁通路30。為此，
5與必須使用各自的旁通路的情況相比，能夠簡化溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)。
(3) 本實施方式的溫度控制裝置還包括吸入調(diào)溫部11的流體并 將其向加熱通路40、冷卻通^各20和旁通路30排出的泵18。通過將泵 18配置在比加熱通路40、冷卻通路20及旁通路30更上游側(cè)，與將泵 配置在比加熱通路40、冷卻通路20及旁通路30更下游側(cè)且比調(diào)溫部
io11更上游側(cè)的情況相比，能夠縮短加熱用閥44、冷卻用閥24及旁路 用閥34與調(diào)溫部ll之間的流體的流路長度。因此，可以使從加熱用 閥44、冷卻用閥24及旁if各用閥34輸出的流體迅速地到達調(diào)溫部11, 進而能夠根據(jù)預期溫度使調(diào)溫部11的溫度迅速地追隨。
(4) 在本實施方式的溫度控制裝置中，在加熱通路40、冷卻通 15 ^各20及旁通路30的上游側(cè)、調(diào)節(jié)部11的下游側(cè)設(shè)有儲藏流體的箱
16,在箱16的上部填充了氣體。由此，能夠吸收由于溫度變化引起的 流體的體積變化，而且盡管溫度引起流體的體積變化，也能夠適當?shù)?br> 維持流體的循環(huán)。
(5 )將檢測調(diào)溫部11附近的流體溫度的輸出溫度傳感器51檢測 20 的檢測值Td反饋控制為目標值Tt。由此，能夠使檢測值Td高精度地 追隨目標值Tt。
(6 )在上述反饋控制時，將基于檢測值Td與目標值Tt的偏離程 度的基本操作量MB變換為加熱通路40、冷卻通路20及旁通路30各 自的流路面積操作量(開度Va, Vb， Vc)。由此，可以根據(jù)單一的基 25本操作量MB來調(diào)節(jié)(操作)上述3個通路的流路面積。
(7 )從目標值Tt變化起經(jīng)過預定期間，根據(jù)對旁通路30的溫度 進行檢測的旁路用溫度傳感器36的檢測值來開環(huán)控制調(diào)溫部11附近 的流體的溫度，以代替反饋控制。由此，即使為了抑制檢測值Td在 目標值Tt的上下變動的變動量而設(shè)定了反饋控制，也能夠提高目標值 30 Tt變4匕時的響應(yīng)性。(8) 當目標值Tt變化時，在旁通路30內(nèi)的流體的溫度高于目標 值Tt的情況下，通過操作旁通路30及冷卻通路20的流路面積將調(diào)溫 部11的溫度開環(huán)控制為目標值Tt。在旁通路30內(nèi)的流體的溫度^f氐于 目標值Tt的情況下，通過#:作旁通^各30及加熱通路40的流路面積^1尋
5調(diào)溫部11的溫度開環(huán)控制為目標值。由此，能夠極力降低能量消耗量 且能夠進行開環(huán)控制。
(9) 當與調(diào)溫值11的溫度相關(guān)的要求變化時，比要求的變化更 大地使目標值Tt變化。由此，能夠使調(diào)溫部11及被控對象的溫度更 迅速地變化為被要求的溫度。
io (第2實施方式)
下面參照附圖，以與第1實施方式的不同點為中心對第二實施方 式進行說明。
圖8示出了本實施方式涉及的溫度控制裝置的全體構(gòu)成。如圖所 示，在本實施方式中，冷卻通路20中在冷卻用溫度傳感器26及冷卻 15用閥24之間連接有使冷卻通路20內(nèi)的流體流到輸出通路14的流出通 路60。另外，加熱通^各40中在加熱用溫度傳感器46及加熱用閥44 之間連接有使加熱通路40內(nèi)的流體流到輸出通路14的流出通路62。 這些流出通路60、 62全都比冷卻通路20、加熱通路40的流路面 積足夠小。這是為了當冷卻用閥24或加熱用閥44處于閉閥時，流出 20 通路60、 62能夠使流體細微地從冷卻通路20或加熱通路40向輸出通 路14流出。
即，在禁止流體從加熱通路40或冷卻通路20向調(diào)溫部11流出的 情況下，在加熱用閥44或冷卻用閥24的下游側(cè)與上述凈皮禁止的通路 之間產(chǎn)生了溫度梯度。因此，在禁止剛被解除之后，由于向調(diào)溫部ll
25 流出的流體的溫度受溫度梯度的影響，因而在使調(diào)溫部11的溫度追隨 預期溫度之前所需的時間有可能延長。另外，在此情況下，由于冷卻 用溫度傳感器26或加熱用溫度傳感器46的溫度受此溫度梯度的影響， 因而檢測到的溫度偏離冷卻部22附近的溫度或加熱部42附近的溫度。 因此，還有可能降低目標值Tt變化時的開環(huán)控制的控制性。
30 相反，在本實施方式中，通過具有流出通路60、 62，在加熱用閥44或冷卻用閥24處于閉閥狀態(tài)的情況下，能夠適當?shù)匾种票攘鞒鐾?路60、 62更上游側(cè)的溫度梯度，進而能夠使調(diào)溫部11的溫度迅速i也 追隨預期溫度。
才艮據(jù)以上說明的本實施方式，除了第1實施方式的上述(1 ) ~ (9) 5的效果之外，還能夠取得以下效果。
(10 )在加熱通3各40中比加熱用閥44更上游側(cè)和在冷卻通路20 中比冷卻用閥24更下游側(cè)設(shè)有流出通路60、 62。由此能夠更適宜;也 進行目標值Tt變化時的溫度控制。 (第3實施方式)
io 下面參照附圖，以與第1實施方式的不同點為中心對第3實施方
式進行說明。
圖9示出了本實施方式涉及的基本操作量MB與冷卻用閥24、旁 路用閥34及加熱用閥44的開度Va、 Vb、 Vc之間的關(guān)系。如圖所示， 在本實施方式中，設(shè)定冷卻用闊24的開度Va和加熱用閥44的開度 15 Vc以使它們不成為時常全閉狀態(tài)。即，冷卻用閥24的開度Va在基本 操作量MB不滿0的情況下隨著基本操作量MB的增加而單調(diào)減少， 在基本操作量MB為O以上的情況下為最小開度(> 0)。另外，加熱 用閥44的開度Vc在基本操作量MB大于0的情況下隨著基本操作量 MB的增加而單調(diào)增加，在基本操作量MB為0以下的情況下為最小 20開度(〉0 )。
由此，無需具有前圖8所示的流出通路60、 62，可以以來自旁通 ^各30的流體流出為主，抑制調(diào)溫部11內(nèi)的溫度控制穩(wěn)定時的這些冷 卻用閥24或加熱用閥44的上游側(cè)的溫度梯度。
才艮據(jù)以上說明的本實施方式，除了先前第1實施方式的上述(1 )~ 25 (9)的效果之外，還能夠取得以下效果。
(11 )設(shè)定冷卻用閥24的開度Va和加熱用閥44的開度Vc以使 它們不成為時常全閉狀態(tài)。由此，能夠抑制冷卻用閥24或加熱用閥 44的上游側(cè)的溫度梯度，進而能夠使調(diào)溫部11的溫度迅速地追隨預 期溫度。 30 (第4實施方式)下面參照附圖，以與第1實施方式的不同點為中心對第4實施方 式進行說明。
在上述第l實施方式中，當目標值Tt變化時，通過開環(huán)控制調(diào)溫 部11附近的溫度，使被控對象的溫度迅速地追隨預期值。此開環(huán)控制 5 的控制增益、上述偏置持續(xù)時間Tbi、開環(huán)控制持續(xù)的預定期間Top 的最優(yōu)值，依賴于調(diào)溫板IO或者被控對象而變化。另一方面，當使用 者變更被控對象時，由于手動變更這些參數(shù)，因而與此相適應(yīng)的勞力 將變大。因此，在本實施方式中，在控制裝置50上搭載了自適應(yīng)支援 功能。圖IO示出了本實施方式涉及的自適應(yīng)支援的處理順序。此處理
io 通過控制裝置50例如以預定周期反復執(zhí)行。
在這一系列的處理中，首先在步驟S70中判斷是否為執(zhí)行上述開 環(huán)控制的適應(yīng)的模式(測試模式)。在此，例如在控制裝置50的操作 部通過配置使用者對測試模式進行指示用的功能，只需判斷測試^^莫式 的有無即可。然后，在判斷為是測試模式時，在步驟S72中，將偏置
15 持續(xù)時間Tbi的候選顯示在使用者可視覺識別的顯示裝置中。在此， 偏置持續(xù)時間Tbi的候選對于該溫度控制裝置中所設(shè)想的被控對象來 說在能夠成為適合值的范圍內(nèi)預先設(shè)定。
接著在步驟S74中判斷是否有偏置持續(xù)時間Tbi的輸入。此處理 是判斷使用者是否選擇了偏置持續(xù)時間Tbi候選中的一個的處理。然
20 后，在判斷為使用者選擇了特定的候選的情況下(步驟S74:是)，在 步驟S76中使用所選擇的候選開始進行溫度控制。然后，溫度控制結(jié) 束時，在步驟S78中，通過使用者可視覺識別的顯示裝置詢問使用者 是否決定偏置持續(xù)時間Tbi。然后，在由使用者輸入了不決定的意思 表示的情況下(步驟S80:否)，重新執(zhí)行上述步驟S72 ~ S78的處理。
25 與此相對，在由使用者輸入了將至那時為止已選擇的候選中的某
一個作為最終的偏置持續(xù)時間Tbi的指示的情況下(步驟S80:是)， 在步驟S82中存儲偏置持續(xù)時間Tbi。另外，在步驟S82的處理完成 的情況下、或在步驟S70中被判斷為否定的情況下，暫時結(jié)束這一系 列的處理。
30 根據(jù)以上說明的本實施方式，除了先前第1實施方式的上述(1 )~(9)的效果之外，還能夠取得以下效果。
(12)包括了促使使用者對于偏置持續(xù)時間Tbi選擇多個選項中 的任一個并根據(jù)所選擇的值進行溫度控制的開環(huán)控制自適應(yīng)支援功 負fe。由此，能夠降低溫度控制裝置的使用者根據(jù)被控對象對開環(huán)控制 5 進行適應(yīng)時的勞動力。
(其他的實施方式)
另外，上述各實施方式也可以如下變更來實施。 也可以通過上述第4實施方式來自上述第1實施方式的變更點對 上述第2、第3實施方式進行變更。
io 在上述第4實施方式中，將進行開環(huán)控制自適應(yīng)支援時的自適應(yīng)
參數(shù)作為偏置持續(xù)時間Tbi,但是并不局限于此。例如也可以將開環(huán) 控制的持續(xù)時間(預定期間Top)作為自適應(yīng)參數(shù)。另外，例如也可 以將前圖5所示的偏置控制中的目標值的設(shè)定(偏離值iS、 7)作為自 適應(yīng)參數(shù)。而且，也可以將這些參數(shù)的多個作為自適應(yīng)參數(shù)。
15 在上述第4實施方式中，進行了支援以使使用者能夠根據(jù)被控對
象選擇合適的自適應(yīng)參數(shù)，但是自適應(yīng)手法并不局限于此。例如可以 在對上述偏置持續(xù)時間Tbi、預定期間Top及偏離值iS、 7各參數(shù)任意 地設(shè)定初始值來進行溫度控制時，監(jiān)視被控對象的溫度(或者調(diào)溫板 10的溫度)，當追隨該目標值的延遲時間不在容許范圍內(nèi)時，執(zhí)行自
20 動變更上述參數(shù)中的至少之一的處理。據(jù)此，由于能夠自動地對開環(huán) 控制進行自適應(yīng)以使追隨目標值的延遲時間在容許范圍內(nèi)，因而能夠 進一步減輕使用者的勞力力。
將基本操作量MB變換為冷卻用閥24、旁路用閥34及加熱用閥 44的操作量的手法并不僅局限于圖3及圖9所示的方式。在圖3及圖
25 9中均是相對于目標值Tt和4企測值Td的溫度差△的變化使冷卻用閥 24、旁路用閥34及加熱用閥44中任意兩個的操作量變化，但是并不 僅局限于此，例如也可以使所有的操作量變化。另外，在圖3及圖9 中冷卻用閥24、旁路用閥34及加熱用閥44的各操作量為溫度差△的 0次或者1次函數(shù)，但是也并不僅局限于此。
30 在第3實施方式中，不管基本操作量MB為何值，都禁止冷卻用閥24和加熱用閥44變?yōu)槿]狀態(tài)，^f旦是并不〗又局限于此。也可以只 在基本操作量MB變?yōu)?附近的情況下，禁止冷卻用閥24和加熱用閥 44變?yōu)槿]狀態(tài)。即，在要求溫度Tr變化之前，由于考慮到檢測值 Td追隨目標值Tt且檢測值Td變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)，因而可以只在此情況下 5 為防備目標值Tt的變化，只在基本操作量MB處于O附近的情況下， 禁止冷卻用閥24和加熱用閥44變?yōu)槿]狀態(tài)。另外，此時，優(yōu)選地， 在基本操作量MB小于0的情況下，使冷卻用閥24的操作量的變化量 大于加熱用閥44的操作量的變化量，并且在基本操作量MB大于0 的情況下，使加熱用閥44的操作量的變化量小于冷卻用閥24的操作
io 量的變化量。
流出通路60、 62也并不僅局限于第2實施方式(圖8)中所例示 的。例如如圖ll所示，也可以包括在冷卻通路20中繞過冷卻用閥24 連接冷卻用閥24的上游側(cè)和下游側(cè)的流出通路60、和在加熱通路40 中繞過加熱用閥44連接加熱用閥44的上游側(cè)和下游側(cè)的流出通路
15 62。另外，在此也優(yōu)選地，流出通路60、 62位于比冷卻用溫度計26 或加熱用溫度計46更下游側(cè)。
在上述各實施方式中，獨立地設(shè)定持續(xù)開環(huán)控制的預定期間Top 和偏置持續(xù)時間Tbi，但是并不僅局限于此，也可以使它們一致。
反饋控制不局限于PID控制。例如也可以是PI控制或I控制。在
20 此，例如，如上述各實施方式那樣，在目標值變化的過渡時期實施開 環(huán)控制的構(gòu)成中，反饋控制的目的是在正常時使檢測值Td與目標值 Tt高精度地一致，以及盡量減小檢測值Td的變動。因此，如積分控 制那樣，根據(jù)表示檢測值Td與目標值Tt的偏離程度的量的累積值將 檢測值Td反饋控制為目標值Tt是特別有效的。
25 開環(huán)控制不局限于上述實施方式中所例示的。例如可以在旁通i 各
30內(nèi)的流體的溫度高于目標值Tt的情況下，參照前圖3所示的開度 比率來設(shè)定冷卻用閥24和旁路用閥30的開度；在旁通路30內(nèi)的流體 的溫度低于目標值Tt的情況下，參照前圖3所示的開度比率來設(shè)定加 熱用閥44和旁^各用閥30的開度。在此，根據(jù)4吏用的通^各內(nèi)的流體的
30 溫度，能夠通過計算以任一開度比率如果使用2個閥能否成為目標值Tt來進行開環(huán)控制。特別是，通過這一手法能夠避免使用流量計。由 于流量計浸在流體中，在加熱通路40內(nèi)的流體溫度和冷卻通路20內(nèi) 的流體溫度間的整個溫度范圍中被長期使用而維持可靠性是困難的， 因此，優(yōu)選地不使用流量計而簡單地進行開環(huán)控制。另外，也可以不 5 使用圖3所示的開度比率，例如在旁通路30內(nèi)的流體溫度高于目標值 Tt的情況下，根據(jù)冷卻通路20內(nèi)的流體溫度相對于目標值Tt的差和 目標值Tt相對于旁通路30內(nèi)的流體溫度的差的比例來i殳定冷卻用閥 24和旁路用閥30的開度。同樣地，可以在旁通路30內(nèi)的流體溫度4氐 于目標值Tt的情況下，根據(jù)旁通路30內(nèi)的流體溫度相對于目標值Tt
的差和目標值Tt相對于加熱通^各40內(nèi)的流體溫度的差的比例來i殳定 加熱用閥44和旁路用閥30的開度。
不局限于進行反饋控制，也可以只實施圖6的步驟S48， S50所 例示的開環(huán)控制。另外，不管目標值有沒有變化，可以通過反饋控制 對由圖6的步驟S48， S50所例示的開環(huán)控制確定的基本操作量進行
修正以計算出最終的基本操作量MB。此外，相反地，不管目標值有 沒有變化，也可以只進行反饋控制。即使在此情況下，當要求溫度Td 變化時，使目標值Tt與要求溫度Td相比更大地變化的上述偏置控制 是有效的。即，在反饋控制中，雖然降低響應(yīng)延遲和降低檢測值Td 相對于目標值Tt的變動為相互折衷的關(guān)系，但是通過實施偏置控制與
反饋控制的增益相比更能降低響應(yīng)延遲，因此不僅能夠降低上述變動 而且也能夠降低響應(yīng)延遲。
反饋控制不局限于通過將反饋控制的要求量(基本控制量MB) 變換為冷卻用閥24、旁路用閥34及加熱用閥44的操作量來進行。例 如，也可以根據(jù)目標值Tt與檢測值Td的偏離程度，分別單獨地設(shè)定
冷卻用閥24、旁路用閥34及加熱用閥44的操作量。但是，即使在此 情況下也優(yōu)選地，在目標值Tt高于檢測值Td的情況下，只將旁路用 閥34及冷卻用閥24的操作量作為變更對象；在目標值Tt低于檢測值 Td的情況下，只將旁路用閥34及加熱用閥44的操作量作為變更對象。 具有吸收由溫度引起的流體的體積變化功能的儲藏裝置，不局限
于如上述各實施方式中例示的那樣通過進行設(shè)定以4吏箱16內(nèi)不全部充滿液體而具有氣體填充的空間來構(gòu)成。例如也可以是在箱16中無間 隙地填滿液體的結(jié)構(gòu)且箱16的體積能夠根據(jù)流體施加給箱16內(nèi)壁的 力而變4匕。
在上述各實施方式中，對從冷卻通路20、旁通路30及加熱通路 540向調(diào)溫板10流出的流體的流量比進行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，使用了冷 卻用閥24、旁通路用閥34及加熱用閥44, ^旦不局限于此。例如這些 通路可以分別具有多個，并且在這些通路上各設(shè)有進行開閉兩個動作 的閥，將向調(diào)溫部IO輸出流體的通路數(shù)作為操作量。而且，也可以備 有多個通路并且對各通路與冷卻部22、加熱部42及泵18的下游側(cè)中 io的哪一個連4妄進4亍l喿作。另外，也可以冷卻通路20、旁通^各30及加 熱通路40各自分別設(shè)有泵，通過分別操作其排出能力來調(diào)節(jié)流量比。 另外，調(diào)溫板IO不局限于薄型長方體狀的板狀部件，例如也可以 是薄型圓柱狀的板狀部件。而且，調(diào)溫部11不局限于從垂直下方配置 在可支撐被控對象的板狀部件內(nèi)部，例如也可以直接接觸被控對象的 15 多個側(cè)面來控制其溫度。
權(quán)利要求
1. 溫度控制裝置，通過在配置于被控對象附近的調(diào)溫部使流體循環(huán)來預期地控制所述被控對象的溫度，其特征在于，所述溫度控制裝置包括加熱通路，對所述流體進行加熱并使流體在所述調(diào)溫部循環(huán)；冷卻通路，對所述流體進行冷卻并使流體在所述調(diào)溫部循環(huán)；旁通路，使所述流體在所述調(diào)溫部循環(huán)而無需通過所述加熱通路及所述冷卻通路；調(diào)節(jié)裝置，對來自所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路通過對這些通路進行匯流的匯流部向所述調(diào)溫部輸出的流體的流量比進行調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)裝置位于所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路的各下游側(cè)且設(shè)置在所述匯流部的上游側(cè)。
2. 溫度控制裝置，通過在配置于被控對象附近的調(diào)溫部使流體循 環(huán)來預期地控制所述被控對象的溫度，其特征在于，所述溫度控制裝 置包括加熱通路，對所述流體進4于加熱并4吏流體在所述調(diào)溫部循環(huán)； 20 冷卻通路，對所述流體進行冷卻并^f吏流體在所述調(diào)溫部循環(huán)；旁通路，使所述流體在所述調(diào)溫部循環(huán)而無需通過所述加熱通路 及所述冷卻通路；調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路各下 游側(cè)的流^各面積。25
3. 如權(quán)利要求l或2所述的溫度控制裝置，其特征在于，在所述 加熱通路和所述冷卻通3各之間共享化地形成所述旁通路。
4. 如權(quán)利要求1至3任一項所述的溫度控制器，其特征在于，在 30 所述加熱通路及所述冷卻通i 各的上游側(cè)設(shè)有繞過所述調(diào)節(jié)裝置使所述力fu體-危出的流出通i 各。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的溫度控制器，其特征在于，還 包括泵，其吸入比所述調(diào)溫部更下游側(cè)的流體并向所述加熱通路、所5 述冷卻通路及所述旁通路排出。
6. 如權(quán)利要求1至5任一項所述的溫度控制器，其特征在于，在比所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路更上游側(cè)且比所述調(diào)溫 部更下游側(cè)設(shè)有儲藏所述流體的儲藏裝置，10 該儲藏裝置能夠吸收由溫度引起的所述流體的體積變化。
7. 如權(quán)利要求1至6任一項所述的溫度控制器，其特征在于，還 包括操作裝置，能夠?qū)λ稣{(diào)節(jié)裝置進行操作以將所述調(diào)溫部附近的 流體溫度控制為目標值。15
8. 如權(quán)利要求7所述的溫度控制器，其特征在于，所述操作裝置 將對所述調(diào)溫部附近的流體溫度進行檢測的輸出溫度檢測裝置的檢測 值反饋控制為所述目標值。
9.如權(quán)利要求8所述的溫度控制器，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述加熱通路、所述冷卻通3各及所述旁通路各下游側(cè)的流3各面積，所述操作裝置具有變換裝置，所述變換裝置將基于所述檢測值與所述目標值偏離程度的量變換為所述加熱通路、所述冷卻通路及所述 旁通路各自的流路面積操作量。
10.如權(quán)利要求8或9所述的溫度控制器，其特征在于， 所述操作裝置自所述目標值變化起經(jīng)過預定期間，操作所述調(diào)節(jié) 裝置以根據(jù)對所述旁通路的溫度進行檢測的旁通路溫度檢測裝置的檢 測值開環(huán)控制所述調(diào)溫部附近流體的溫度，以取代所述反饋控制。
11.如權(quán)利要求IO所述的溫度控制器，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路各 下游側(cè)的流路面積，所述操作裝置在所述目標值變化時，在所述旁通路內(nèi)的流體溫度5 高于所述目標值的情況下通過操作所述旁通路及所述冷卻通路的流路面積將所述調(diào)溫部的溫度開環(huán)控制為目標值；在所述旁通路內(nèi)的流體 溫度低于所述目標值的情況下通過操作所述旁通路及所述加熱通路的 流3各面積將所述調(diào)溫部的溫度開環(huán)控制為目標值。io
12.如權(quán)利要求7至ll任一項所述的溫度控制器，其特征在于，還包括過渡時期目標值設(shè)定裝置，所述過渡時期目標值設(shè)定裝置在與 所述調(diào)溫部的溫度有關(guān)的要求變化的情況下比所述要求的變化更大地 使所述目標值變化。
13.如權(quán)利要求10至12任一項所述的溫度控制器，其特征在于，還包括開環(huán)控制自適應(yīng)支援裝置，所述開環(huán)控制自適應(yīng)支援裝置催促 外部對于所述開環(huán)控制的增益、該開環(huán)控制的持續(xù)時間及該開環(huán)控制 時的目標值的設(shè)定中的至少之一選擇多個選項中的任意一個，并根據(jù) 所選擇的值來進行所述溫度控制。
14.如權(quán)利要求7至13任一項所述的溫度控制器，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述加熱通路、所述冷卻通路及所述旁通路各下游 側(cè)的流路面積，所述操作裝置在所述調(diào)溫部的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下禁止所 述加熱通路及所述冷卻通路由所述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的流路面積變?yōu)?。
全文摘要
一種溫度控制裝置，通過在配置于被控對象附近的調(diào)溫部(11)使流體循環(huán)來預期地控制被控對象的溫度，其包括加熱流體并使流體在調(diào)溫部(11)循環(huán)的加熱通路(40)；冷卻流體并使流體在調(diào)溫部(11)循環(huán)的冷卻通路(20)；使流體在調(diào)溫部(11)循環(huán)而不通過加熱通路(40)及冷卻通路(20)的旁通路(30)；以及對來自加熱通路(40)、冷卻通路(20)、旁通路(30)通過對它們進行匯流的匯流部(12)向調(diào)溫部(11)輸出流體的流量比進行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置(44，24，34)。調(diào)節(jié)裝置(44，24，34)位于加熱通路(40)，冷卻通路(20)，旁通路(30)的各下游側(cè)且設(shè)置在匯流部(12)的上游側(cè)。
文檔編號G05D23/19GK101295186SQ20081008994
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者國保典男, 小林義之, 村上幸一, 板藤寬, 永關(guān)一也, 野中龍, 須藤良久 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社;Ckd株式會社