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公開番号2025125299
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021266
出願日2024-02-15
発明の名称負荷温度制御システム
出願人三機工業株式会社
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類G05D 23/00 20060101AFI20250820BHJP(制御;調整)
要約【課題】熱交換器の二次側流体の流量が比較的短時間で大きく変動する場合でも、二次側出口温度を精度よく制御することが可能な負荷温度制御システムを提供する。
【解決手段】負荷温度制御システムは、熱交換器に供給される一次側流体の流量を制御する制御弁と、制御弁の開度を制御する制御装置と、二次側出口温度を計測する二次側出口温度計と、二次側出口流量を計測する二次側出口流量計と、を備える。制御弁は、並列に配置される、少なくとも1個の親制御弁と、前記親制御弁の定格流量よりも小さい定格流量を有する1個の子制御弁と、を含む。制御装置は、二次側出口流量に基づいて、親制御弁の開度をフィードフォワード制御すると共に、二次側出口温度に基づいて、子制御弁の開度をフィードバック制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
熱交換器で熱交換された二次側流体を負荷に供給して負荷の温度を制御する負荷温度制御システムであって、
前記熱交換器に供給される一次側流体の流量を制御する制御弁と、前記制御弁の開度を制御する制御装置と、を備えるものにおいて、
前記熱交換器の二次側出口での二次側流体の温度である二次側出口温度を計測する二次側出口温度計と、
前記二次側出口での二次側流体の流量である二次側出口流量を計測する二次側出口流量計と、をさらに備え、
前記制御弁は、並列に配置される、少なくとも１個の親制御弁と、前記親制御弁の定格流量よりも小さい定格流量を有する１個の子制御弁と、を含み、
前記制御装置は、前記二次側出口流量に基づいて、前記親制御弁の開度をフィードフォワード制御すると共に、前記二次側出口温度に基づいて、前記子制御弁の開度をフィードバック制御する、負荷温度制御システム。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記熱交換器の二次側入口での二次側流体の温度である二次側入口温度を計測する二次側入口温度計をさらに備え、
前記制御装置は、前記二次側出口流量と、前記二次側出口温度から前記二次側入口温度を減算した温度差とから求められる熱量に基づいて、前記子制御弁の開度をフィードバック制御する、請求項１に記載の負荷温度制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の負荷温度制御システムにおいて、
前記親制御弁が２個以上設けられ、
前記制御装置は、先行の前記親制御弁の開度が予め設定した上限開度に到達し、後行の前記親制御弁の開度制御を開始する際に、先行の前記親制御弁の開度を前記上限開度に維持する、負荷温度制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、負荷の温度を制御する負荷温度制御システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
工場に設置された生産装置などの負荷を所定温度に制御するシステムがある。このようなシステムとして、例えば、熱交換器で一次側流体との間で熱交換された二次側流体を負荷に供給するものがある。このものでは、負荷に供給される二次側流体の温度を所定温度に制御するために、熱源から熱交換器に供給される一次側流体の流量を流量制御弁により制御する。下記特許文献１に開示されたシステムでは、熱交換器の二次側出口温度に基づいて、熱交換器の一次側に設けられた流量制御弁の開度をフィードバック制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１４８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、負荷によっては、起動時や温度制御中に、二次側流体の流量（負荷流量）が比較的短時間で大きく変動する場合（例えば、二次側流体の流量が最大流量の５０％以上変動する場合）がある。この場合、一次側流体の流量も大きく変動させる必要があり、流量制御弁の開度を流量制御が有効な開度範囲を外れるまで大きく変化させることとなる。これでは、流量変動分を流量制御弁の開度制御により吸収することができず、流量制御弁の開度変化に伴って一次側流体の流量が大きく変動してしまう。その結果、二次側出口温度がハンチングを繰り返し、負荷の温度制御性の低下を招来する。
【０００５】
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものである。本開示は、熱交換器の二次側流体の流量が比較的短時間で大きく変動する場合でも、二次側出口温度ひいては負荷の温度を精度よく制御することが可能な負荷温度制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本開示の第１の観点は、熱交換器で熱交換された二次側流体を負荷に供給して負荷の温度を制御する負荷温度制御システムに関連する。負荷温度制御システムは、熱交換器に供給される一次側流体の流量を制御する制御弁と、制御弁の開度を制御する制御装置と、を備える。負荷温度制御システムは、熱交換器の二次側出口での二次側流体の温度である二次側出口温度を計測する二次側出口温度計と、二次側出口での二次側流体の流量である二次側出口流量を計測する二次側出口流量計と、をさらに備える。制御弁は、並列に配置される、少なくとも１個の親制御弁と、前記親制御弁の定格流量よりも小さい定格流量を有する１個の子制御弁と、を含む。制御装置は、二次側出口流量に基づいて、親制御弁の開度をフィードフォワード制御すると共に、二次側出口温度に基づいて、子制御弁の開度をフィードバック制御する。
【０００７】
第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴をさらに有する。負荷温度制御システムは、熱交換器の二次側入口での二次側流体の温度である二次側入口温度を計測する二次側入口温度計をさらに備える。制御装置は、二次側出口流量と、二次側出口温度から二次側入口温度を減算した温度差とから求められる熱量に基づいて、子制御弁の開度をフィードバック制御する。
【０００８】
第３の観点は、第１または第２の観点に加えて、次の特徴をさらに有する。親制御弁が２個以上設けられる。これにより、熱交換器の二次側流体の流量が比較的短時間で大きく変動しても、親制御弁が１個設けられる場合と比較して、親制御弁の開度が、流量制御が有効な開度範囲内に収まりやすくなる。さらに、制御装置が、先行の親制御弁の開度が予め設定した上限開度に到達し、後行の親制御弁の開度制御を開始する際に、先行の親制御弁の開度を前記上限開度に維持することで、一次側流体の流量の乱れを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、二次側出口流量に基づき親制御弁の開度をフィードフォワード制御し、親制御弁の開度制御で不足する流量を、二次側出口温度に基づく子制御弁の開度のフィードバック制御により補うことができる。これにより、熱交換器の二次側流体の流量が比較的短時間で大きく変動する場合でも、その変動分を親制御弁のフィードフォワード制御により吸収することができ、子制御弁を流量制御が有効な開度範囲内で常時動作させることができる。従って、二次側出口温度ひいては負荷の温度を精度よく制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態による負荷温度制御システムの構成を示す概略図である。
親制御弁および子制御弁の開度を示す図である。
（ａ）は、要求負荷が増加する場合の供給量の変化を示す図であり、（ｂ）は、先行の親制御弁の開度の変化を示す図であり、（ｃ）は、後行の親制御弁の開度の変化を示す図であり、（ｄ）は、子制御弁の開度の変化を示す図である。
（ａ）は、後行の親制御弁の制御開始に伴う供給量の乱れを示す図であり、（ｂ）は、先行の親制御弁の開度の変化を示す図であり、（ｃ）は、後行の親制御弁の開度の変化を示す図である。
変形例による負荷温度制御システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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