特許 6795955 加熱冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795955

(24)【登録日】2020年11月17日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】加熱冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 7/00 20060101AFI20201119BHJP

【ＦＩ】

   F25D7/00 A

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-224590(P2016-224590)

(22)【出願日】2016年11月17日

(65)【公開番号】特開2018-80890(P2018-80890A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133733

【氏名又は名称】株式会社テイエルブイ

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100131200

【弁理士】

【氏名又は名称】河部 大輔

(72)【発明者】

【氏名】飛田 泰平

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００９９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００３３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０９０２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１８９９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｄ ７／００

Ｆ２５Ｂ １９／００ − １９／０４

Ｇ０５Ｄ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換装置に蒸気を供給して対象物と熱交換させる蒸気供給部と、
上記熱交換装置に水を供給して上記対象物と熱交換させる水供給部と、
上記対象物の温度がその設定値になるように、上記蒸気供給部による供給動作を実行させ供給蒸気温度を制御する第１蒸気モードと、上記水供給部による供給動作を実行させ供給水温度を制御する第１水モードとを切り換える制御部とを備え、
上記制御部は、
上記設定値よりも低い第１低温側閾値と、上記設定値よりも高い第１高温側閾値とが設定され、
上記対象物の温度が上記第１低温側閾値以下の場合、上記第１蒸気モードを選択し、上記対象物の温度が上記第１高温側閾値まで上昇すると、上記第１水モードに切り換え、
上記対象物の温度が上記第１高温側閾値以上の場合、上記第１水モードを選択し、上記対象物の温度が上記第１低温側閾値まで低下すると、上記第１蒸気モードに切り換え、
上記蒸気供給部による供給動作を実行させ供給蒸気温度を上記第１蒸気モードにおける供給蒸気温度よりも高い一定値に制御する第２蒸気モードと、上記水供給部による供給動作を実行させ供給水温度を上記第１水モードにおける供給水温度よりも低い一定値に制御する第２水モードとを切り換え可能に構成され、
上記第１低温側閾値よりも低い第２低温側閾値と、上記第１高温側閾値よりも高い第２高温側閾値とが設定され、
上記対象物の温度が上記第２低温側閾値よりも低い場合、上記第２蒸気モードを選択し、上記対象物の温度が上記第２高温側閾値よりも高い場合、上記第２水モードを選択する
ことを特徴とする加熱冷却装置。

【請求項2】

請求項１に記載の加熱冷却装置において、
上記制御部は、上記第１蒸気モードおよび第１水モードでは、上記設定値から上記対象物の温度を引いた値に応じて、上記供給蒸気温度および供給水温度を制御する
ことを特徴とする加熱冷却装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の加熱冷却装置において、
上記熱交換装置を所定の真空状態にする真空発生部を備えている
ことを特徴とする加熱冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、蒸気および水で対象物（非加熱物）の温度調節を行う加熱冷却装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているように、熱媒体としての流体が供給されて対象物を加熱および冷却する加熱冷却装置が知られている。この加熱冷却装置は、熱交換部（反応釜）に蒸気を供給して対象物を加熱する加熱モードと、真空状態の熱交換部に水（冷却水）を供給して対象物を気化冷却する冷却モードと、加熱も冷却もしない保持モードとが切り換えられる。具体的には、対象物の温度が設定値よりも低い低温側の閾値以下になると加熱モードに切り換えられ、対象物の温度が設定値よりも高い高温側の閾値以上になると冷却モードに切り換えられる。また、対象物の温度が低温側の閾値と高温側の閾値になると、保持モードに切り換えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−２１８９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した加熱冷却装置のように、加熱も冷却もしない温度範囲（不感帯領域）が設けられた温度制御では、成り行き制御のため応答性が悪く制御遅れが生じてしまい、そのため、ハンチング現象が起きやすいという問題があった。

【0005】

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸気で対象物を温度調節する蒸気モードと、水で対象物を温度調節する水モードとを実行可能な加熱冷却装置において、高精度な温度制御を行うことにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願の加熱冷却装置は、蒸気供給部と、水供給部と、制御部とを備えている。上記蒸気供給部は、熱交換装置に蒸気を供給して対象物と熱交換させるものである。上記水供給部は、上記熱交換装置に水を供給して上記対象物と熱交換させるものである。 上記制御部は、上記対象物の温度がその設定値になるように、第１蒸気モードと第１水モードとを切り換える。上記第１蒸気モードは、上記蒸気供給部による供給動作を実行させ供給蒸気温度を制御するものである。上記第１水モードは、上記水供給部による供給動作を実行させ供給水温度を制御するものである。

【0007】

さらに、上記制御部は、上記設定値よりも低い第１低温側閾値と、上記設定値よりも高い第１高温側閾値とが設定されている。そして、上記制御部は、上記対象物の温度が上記第１低温側閾値以下の場合、上記第１蒸気モードを選択し、上記対象物の温度が上記第１高温側閾値まで上昇すると、上記第１水モードに切り換える。また、上記制御部は、上記対象物の温度が上記第１高温側閾値以上の場合、上記第１水モードを選択し、上記対象物の温度が上記第１低温側閾値まで低下すると、上記第１蒸気モードに切り換える。

【発明の効果】

【0008】

以上のように、本願の加熱冷却装置によれば、対象物の温度が上昇して設定値よりも高い第１高温側閾値まで達すると第１水モードに切り換え、対象物の温度が低下して設定値よりも低い第１低温側閾値まで達すると第１蒸気モード切り換えるようにしたため、ハンチング現象を抑制し、高精度な温度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る加熱冷却装置の概略構成を示す配管系統図である。

【図2】図２は、制御部の動作を示すフローチャートである。

【図3】図３は、実測値の時間的推移と、それに伴う運転モードの切り換えを示す図である。

【図4】図４は、第１蒸気モードにおける供給蒸気温度の制御について説明するための図である。

【図5】図５は、第１水モードにおける供給水温度の制御について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0011】

図１に示すように、本実施形態の加熱冷却装置１は、熱交換装置を構成する反応釜１０に蒸気および水の一方を供給し、反応釜１０に収容された非加熱物である対象物（図示省略）を加熱したり冷却したりするものである。加熱冷却装置１は、蒸気供給部２０と、真空発生部３０と、水供給部４０と、制御部６０とを備えている。

【0012】

蒸気供給部２０は、蒸気を反応釜１０に供給して対象物を温度調節するものである。蒸気供給部２０は、蒸気供給管２１と蒸気供給弁２２とを有している。反応釜１０は、ほぼ全周に亘って形成されたジャケット部１１を有している。蒸気供給管２１は、ジャケット部１１に接続され、図示しない蒸気生成部から所定温度の蒸気がジャケット部１１に供給される。反応釜１０では、ジャケット部１１に供給された蒸気が対象物と間接的に熱交換し、対象物が温度調節される。蒸気供給弁２２は、蒸気供給管２１に設けられ、開度調節により蒸気の圧力を調節するものである。こうして蒸気の圧力が調節されることにより、蒸気の温度が調節される。

【0013】

真空発生部３０は、吸引作用によりジャケット部１１内を所定の真空圧状態（例えば、大気圧以下）にするものである。真空発生部３０は、ドレンタンク３１と、循環配管３２と、エゼクタ３３と、ポンプ３４と、ドレン排出管３５と、蒸気排出管３７とを有している。ドレンタンク３１は、ジャケット部１１で発生したドレンが貯留されるものである。循環配管３２は、ドレンタンク３１に接続されている。つまり、循環配管３２は、一端（流入端）がドレンタンク３１の下部に接続され、他端（流出端）がドレンタンク３１の上部に接続されている。循環配管３２には、上流側（流入端側）から順に、ポンプ３４およびエゼクタ３３が設けられている。

【0014】

ドレン排出管３５は、一端（流入端）がジャケット部１１の下部に接続され、他端（流出端）がエゼクタ３３の吸引部に接続されている。ドレン排出管３５は、ジャケット部１１で発生したドレン（復水）が排出される。蒸気排出管３７は、一端（流入端）がジャケット部１１に接続され、他端（流出端）がドレン排出管３５に接続されている。蒸気排出管３７は、ジャケット部１１で発生した気化蒸気が排出される。ドレン排出管３５には、蒸気排出管３７の接続位置よりも下流側にスチームトラップ３６が設けられている。蒸気排出管３７には、排出弁３８が設けられている。

【0015】

真空発生部３０では、ポンプ３４によってドレンタンク３１の水がエゼクタ３３に供給されることにより、エゼクタ３３の吸引部に吸引作用が生じる。このエゼクタ３３の吸引作用により、ジャケット部１１のドレンおよび蒸気がドレン排出管３５および蒸気排出管３７を通じてエゼクタ３３に吸引される。

【0016】

水供給部４０は、水を反応釜１０のジャケット部１１に供給して対象物を温度調節するものである。水供給部４０は、水供給管４１と、水供給弁４２と、熱交換器４３とを有している。水供給管４１は、一端（流入端）が循環配管３２におけるポンプ３４とエゼクタ３３との間に接続され、他端（流出端）がジャケット部１１に接続され、循環配管３２を流れる水の一部がジャケット部１１に供給される。なお、図示しないが、水供給管４１の他端にはジャケット部１１に水を噴霧するためのスプレーノズルが設けられている。反応釜１０では、ジャケット部１１に供給された水が対象物と間接的に熱交換し、対象物が温度調節される。水供給弁４２は、水供給管４１に設けられ、開度調節により水の流量を調節するものである。なお、水供給弁４２は、開度調節可能な弁ではなく、ＯＮ／ＯＦＦのみの切り換えが行われる弁を用いるようにしてもよい。

【0017】

熱交換器４３は、水供給管４１における水供給弁４２よりも下流側に設けられ、水の温度を調節するものである。熱交換器４３には、蒸気を熱交換器４３に供給する蒸気供給管４４が接続され、蒸気供給管４４には、蒸気供給弁４５が設けられている。熱交換器４３では、水供給管４１を流れる水が、蒸気供給管４４から供給された蒸気と熱交換して加熱（温度調節）される。蒸気供給弁４５は、開度調節により蒸気の流量を調節するものである。

【0018】

本実施形態の加熱冷却装置１は、運転モードとして、蒸気を反応釜１０のジャケット部１１に供給して対象物を温度調節する蒸気モードと、水（ドレンタンク３１の水）を反応釜１０のジャケット部１１に供給して対象物を温度調節する水モードとを有している。蒸気モードは第１および第２蒸気モードの２種類あり、水モードは第１および第２水モードの２種類ある。制御部６０は、第１蒸気モード、第２蒸気モード、第１水モードおよび第２水モードの４つの運転モードを切り換えて、反応釜１０の対象物の温度を制御するように構成されている。制御部６０の構成および動作の詳細については後述する。

【0019】

反応釜１０には、対象物の温度を検出する温度センサ５１が設けられている。蒸気供給管２１には、蒸気供給弁２２よりも下流側に蒸気の圧力を検出する圧力センサ５２が設けられている。水供給管４１には、熱交換器４３よりも下流側に水の温度を検出する温度センサ５３が設けられている。

【0020】

〈各運転モードの動作〉
第１蒸気モードおよび第２蒸気モードは、ポンプ３４が駆動されると共に、排出弁３８および水供給弁４２が閉状態に設定される。この状態では、蒸気が蒸気供給管２１からジャケット部１１に供給され、その蒸気が対象物と熱交換し、対象物が温度調節される。つまり、第１蒸気モードおよび第２蒸気モードではジャケット部１１に水は供給されない。第２蒸気モードは、対象物を急速に加熱する運転モードである。第２蒸気モードでは、蒸気供給弁２２が設定された圧力に連続制御され、最大設定温度（一定圧力）の蒸気がジャケット部１１に供給される。第１蒸気モードでは、蒸気供給弁２２の開度が対象物の温度に応じて制御される。つまり、第１蒸気モードでは、対象物の温度に応じて制御された温度の蒸気がジャケット部１１に供給される。第１蒸気モードおよび第２蒸気モードにおける真空発生部３０では、ポンプ３４によってドレンタンク３１の水がエゼクタ３３に供給され、再びドレンタンク３１に戻る。その際、ジャケット部１１で蒸気が凝縮して発生したドレンが、ドレン排出管３５を通じてエゼクタ３３に吸引され、ドレンタンク３１に流入する。こうして、ジャケット部１１で発生したドレンはドレンタンク３１に貯留される。

【0021】

第１水モードおよび第２水モードは、ポンプ３４が駆動されると共に、水供給弁４２および排出弁３８が開状態に設定され、蒸気供給弁２２が閉状態に設定される。この状態では、ポンプ３４によってドレンタンク３１の水がエゼクタ３３に供給されると共に水供給管４１を通じてジャケット部１１に供給される。ジャケット部１１では、供給された水が気化冷却により対象物と熱交換し、対象物が温度調節される。つまり、第１水モードおよび第２水モードではジャケット部１１に蒸気は供給されない。ジャケット部１１で水が気化して発生した蒸気は、蒸気排出管３７を通じてエゼクタ３３に吸引され、ドレンタンク３１に流入する。なお、ジャケット部１１で気化しきれなかった水等は、ドレン排出管３５を通じてエゼクタ３３に吸引され、ドレンタンク３１に流入する。第２水モードは、対象物を急速に冷却する運転モードである。第２水モードでは、蒸気供給弁４５が閉状態に設定され、一定温度の水がジャケット部１１に供給される。つまり、第２水モードでは、熱交換器４３による加熱動作が停止される。第１水モードでは、蒸気供給弁４５の開度が対象物の温度に応じて制御される。つまり、第１水モードでは、熱交換器４３において対象物の温度に応じて制御された温度の水がジャケット部１１に供給される。

【0022】

〈制御部の構成および動作〉
制御部６０は、反応釜１０の対象物の温度（以下、実測値（PV）という。）が設定値（SV）になるように、上述した４つの運転モードの切り換えを行う。制御部６０には、温度センサ５１の検出値が実測値（PV）として入力される。

【0023】

制御部６０には、第１低温側閾値（KL1）、第１高温側閾値（KH1）、第２低温側閾値（KL2）および第２高温側閾値（KH2）の４つの閾値が設定されている。第１低温側閾値（KL1）は設定値（SV）よりも所定量（例えば、０．１℃）低い値に設定され、第１高温側閾値（KH1）は設定値（SV）よりも所定量（例えば、０．１℃）高い値に設定されている。第２低温側閾値（KL2）は、第１低温側閾値（KL1）よりも低い値であり、設定値（SV）よりも所定量（例えば、１０℃）低い値に設定されている。第２高温側閾値（KH2）は、第１高温側閾値（KH1）よりも高い値であり、設定値（SV）よりも所定量（例えば、２℃）高い値に設定されている。

【0024】

制御部６０は、実測値（PV）に応じて上述した４つの運転モードの何れかを選択する。具体的に、制御部６０は、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低い場合、第２蒸気モードを選択し、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）よりも高い場合、第２水モードを選択する。また、制御部６０は、実測値（PV）の変化率が正値の場合において、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上で第１高温側閾値（KH1）以下のとき、第１蒸気モードを選択し、実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）以上で第２高温側閾値（KH2）以下のとき、第１水モードを選択する。また、制御部６０は、実測値（PV）の変化率が負値の場合において、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）以下で第１低温側閾値（KL1）以上のとき、第１水モードを選択し、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）以下で第２低温側閾値（KL2）以上のとき、第１蒸気モードを選択する。なお、実測値（PV）の変化率の正負判定においては、絶対値が所定値以上の値についてのみ判定対象とすることができる。

【0025】

そして、制御部６０は、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）から上昇して第１高温側閾値（KH1）に達すると、第１蒸気モードから第１水モードに切り換える。また、制御部６０は、実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）から低下して第１低温側閾値（KL1）に達すると、第１水モードから第１蒸気モードに切り換える。つまり、第１高温側閾値（KH1）は、実測値（PV）の変化率が正値の場合において、運転モードを第１水モードに切り換える基準値であり、第１低温側閾値（KL1）は、実測値（PV）の変化率が負値の場合において、運転モードを第１蒸気モードに切り換える基準値である。

【0026】

制御部６０の動作について図２〜図５を参照しながら詳細に説明する。ここでは一例として、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低い状態から制御部６０による動作が開始されるとして説明する。なお、以下に記載する「ステップＳＴ」は図２のフローチャートにおけるステップＳＴを示す。

【0027】

先ず、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低いので、第２蒸気モードが選択される（ステップＳＴ１、図３に示すａ区間）。第２蒸気モードでは、上述したように、蒸気が蒸気供給管２１からジャケット部１１に供給され、その供給される蒸気の温度（以下、供給蒸気温度という。）は設定値（SV）よりも高い一定値である。ジャケット部１１では、蒸気が対象物と熱交換して凝縮し、対象物が加熱され温度（実測値（PV））が上昇する。

【0028】

次いで、ステップＳＴ２では、制御部６０において、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上になったか否かが判定される。そして、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低いと判定されると、第２蒸気モードの運転が継続される。また、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上であると判定されると、ステップＳＴ３へ移行し、運転モードが第２蒸気モードから第１蒸気モードに切り換えられる（図３に示すｂ区間、ｈ区間）。第１蒸気モードでは、上述したように、蒸気が蒸気供給管２１からジャケット部１１に供給されると共に、制御部６０によって蒸気供給弁２２の開度が実測値（PV）に応じて制御される。

【0029】

第１蒸気モードでは、蒸気供給弁２２の開度が制御されることにより、蒸気供給管２１からジャケット部１１への供給蒸気温度が制御される。つまり、蒸気供給弁２２の開度が減少すると、供給される蒸気の圧力（以下、供給蒸気圧力という。）が低下し、供給蒸気温度が低下する。蒸気供給弁２２の開度が増加すると、供給蒸気圧力が高くなり、供給蒸気温度が高くなる。制御部６０は、設定値（SV）と実測値（PV）との偏差、即ち設定値（SV）から実測値（PV）を引いた値（以下、単に偏差という。）に応じて供給蒸気温度を制御する。ここに、偏差は負の値にもなり得る。制御部６０は、偏差に応じた供給蒸気圧力が設定されており、圧力センサ５２の検出値が、偏差に応じて設定された供給蒸気圧力となるように、蒸気供給弁２２の開度を制御する。これにより、供給蒸気温度が制御される。

【0030】

具体的には、図４に示すように、第１蒸気モードにおける供給蒸気温度は最低値（SV−α）から最高値（SV＋α）の範囲で変更される。なお、最高値（SV＋α）は第２蒸気モードにおける供給蒸気温度よりも低い値である。実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上で第１低温側閾値（KL1）以下の場合、供給蒸気温度は設定値（SV）よりも高い最高値（SV＋α）に設定されている。つまり、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上で第１低温側閾値（KL1）以下の場合、供給蒸気温度は一定である。

【0031】

また、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）以上で第１高温側閾値（KH1）以下の場合、偏差が小さくなるにつれて、即ち実測値（PV）が高くなるにつれて、供給蒸気温度は低下する。具体的に、実測値（PV）が設定値（SV）よりも低い場合、即ち偏差が正の値である場合、供給蒸気温度は設定値（SV）よりも高い値に設定される。一方、実測値（PV）が設定値（SV）よりも高い場合、即ち偏差が負の値である場合、供給蒸気温度は設定値（SV）よりも低い値に設定される。こうして第１蒸気モードでは、偏差に応じて供給蒸気温度が制御される。これにより、実測値（PV）が設定値（SV）よりも低いときは、蒸気によって対象物が加熱され、実測値（PV）が設定値（SV）よりも高いときは、蒸気によって対象物が冷却される。

【0032】

続いて、ステップＳＴ４では、制御部６０において、実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）以上になったか否かが判定される。実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）よりも低いと判定されると、ステップＳＴ５へ移行し、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低いか否かが判定される。実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低いと判定されると、ステップＳＴ１へ移行し、運転モードが第１蒸気モードから第２蒸気モードに切り換えられる（図３に示すｇ区間）。また、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）以上であると判定されると、第１蒸気モードの運転が継続される。

【0033】

一方、ステップＳＴ４において実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）以上であると判定されると、ステップＳＴ６へ移行し、運転モードが第１蒸気モードから第１水モードに切り換えられる（図３に示すｃ区間、ｉ区間）。第１水モードでは、上述したように、水が水供給管４１からジャケット部１１に供給されると共に、制御部６０によって蒸気供給弁４５の開度が実測値（PV）に応じて制御される。

【0034】

第１水モードでは、蒸気供給弁４５の開度が制御されることにより、水供給管４１からジャケット部１１に供給される水の温度（以下、供給水温度という。）が制御される。つまり、蒸気供給弁４５の開度が減少すると、蒸気供給管４４から熱交換器４３に供給される蒸気の流量が減少し、熱交換器４３の加熱能力が減少する。これにより、供給水温度は低下する。また、蒸気供給弁４５の開度が増加すると、蒸気供給管４４から熱交換器４３に供給される蒸気の流量が増加し、熱交換器４３の加熱能力が増加する。これにより、供給水温度は高くなる。制御部６０は、偏差に応じて供給水温度を制御する。制御部６０は、温度センサ５３の検出値が、偏差に応じて設定された供給水温度となるように、蒸気供給弁４５の開度を制御する。

【0035】

具体的には、図５に示すように、第１水モードにおける供給水温度は最低値（SV−α）から最高値（SV＋α）の範囲で変更される。なお、最低値（SV−α）は後述する第２水モードにおける供給水温度よりも低い値である。実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）以上で第２高温側閾値（KH2）以下の場合、供給水温度は設定値（SV）よりも低い最低値（SV−α）に設定されている。つまり、実測値（PV）が第１高温側閾値（KH1）以上で第２高温側閾値（KH2）以下の場合、供給水温度は一定である。

【0036】

また、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）以上で第１高温側閾値（KH1）以下の場合、偏差が大きくなるにつれて、即ち実測値（PV）が低くなるにつれて、供給水温度は高くなる。具体的に、実測値（PV）が設定値（SV）よりも高い場合、即ち偏差が負の値である場合、供給水温度は設定値（SV）よりも低い値に設定される。一方、実測値（PV）が設定値（SV）よりも低い場合、即ち偏差が正の値である場合、供給水温度は設定値（SV）よりも高い値に設定される。こうして第１水モードでは、供給水温度が偏差に応じて制御される。これにより、実測値（PV）が設定値（SV）よりも高いときは、水によって対象物が冷却され、実測値（PV）が設定値（SV）よりも低いときは、水によって対象物が加熱される。

【0037】

続いて、ステップＳＴ７では、制御部６０において、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）よりも高くなったか否かが判定される。実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）以下であると判定されると、ステップＳＴ８へ移行し、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）以下になったか否かが判定される。実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）以下であると判定されると、ステップＳＴ３へ移行し、運転モードが第１水モードから第１蒸気モードに切り換えられる（図３に示すｆ区間、ｊ区間）。また、実測値（PV）が第１低温側閾値（KL1）よりも高いと判定されると、第１水モードの運転が継続される。

【0038】

一方、ステップＳＴ７において実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）よりも高いと判定されると、ステップＳＴ９へ移行し、運転モードが第１水モードから第２水モードに切り換えられる（図３に示すｄ区間）。第２水モードでは、上述したように、水が水供給管４１からジャケット部１１に供給され、その供給水温度は設定値（SV）よりも低い一定値である。

【0039】

続いて、ステップＳＴ１０では、制御部６０において、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）以下になったか否かが判定される。実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）以下であると判定されると、ステップＳＴ６へ移行し、運転モードが第２水モードから第１水モードに切り換えられる（図３に示すｅ区間）。一方、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）よりも高いと判定されると、第２水モードの運転が継続される。

【0040】

以上の制御が行われることにより、図３に示すように、実測値（PV）はハンチング現象を起こすことなく設定値（SV）に収束していく。

【0041】

以上のように、上記実施形態の加熱冷却装置１によれば、実測値（PV）が上昇して設定値（SV）よりも高い第１高温側閾値（KH1）まで達すると、第１蒸気モードから第１水モードに切り換え、実測値（PV）が低下して設定値（SV）よりも低い第１低温側閾値（KL1）まで達すると、第１水モードから第１蒸気モード切り換えるようにした。つまり、上記実施形態の加熱冷却装置１では、実測値（PV）が設定値（SV）よりも上昇しても直ぐには第１水モードに切り換えず、また実測値（PV）が設定値（SV）よりも低下しても直ぐには第１蒸気モードに切り換えないようにした。

【0042】

第１蒸気モードおよび第１水モードに切り換えた直後は温度制御されていない蒸気および水がジャケット部１１に供給されるため、仮に実測値（PV）が設定値（SV）を超えると直ぐに第１蒸気モードおよび第１水モードに切り換えるようにすると、過度に対象物を加熱および冷却する虞があり、それによってハンチング現象を引き起こしてしまう。上記実施形態では、このようなハンチング現象を引き起こすことなく、対象物の温度を設定値（SV）に収束させることができる。よって、高精度な温度制御を行うことができる。

【0043】

また、反応釜１０において反応熱等の外乱が生じた場合は対象物の温度が急激に変化するが、上記実施形態ではそのような急激な温度変化にも対応することができる。

【0044】

また、上記実施形態の加熱冷却装置１によれば、実測値（PV）が第２低温側閾値（KL2）よりも低い場合は、急速に加熱する第２蒸気モードを選択し、実測値（PV）が第２高温側閾値（KH2）よりも高い場合は、急速に冷却する第２水モードを選択するようにした。したがって、対象物の温度を速やかに設定値（SV）に近付けることができる。

【0045】

また、上記実施形態の加熱冷却装置１によれば、第１蒸気モードおよび第１水モードでは、設定値（SV）から実測値（PV）を引いた値（偏差）に応じて供給蒸気温度および供給水温度を制御するようにしたため、適切に対象物を加熱および冷却することができる。

【0046】

本願に開示の発明は、「熱交換装置に蒸気を供給して対象物と熱交換させる蒸気供給部と、上記熱交換装置に水を供給して上記対象物と熱交換させる水供給部と、上記対象物の温度がその設定値になるように、上記蒸気供給部による供給動作を実行させ供給蒸気温度を上昇させるための蒸気モードと、上記水供給部による供給動作を実行させ供給水温度を低下させるための水モードとを切り換える制御部とを備え、上記制御部は、上記対象物の温度が含まれる閾値範囲に基づいて上記蒸気モードおよび上記水モードの何れかを選択し、上記対象物の温度変化率に基づいて上記閾値範囲を変更することを特徴とする加熱冷却装置。」として捉えることもできる。

【0047】

ここで、「閾値範囲」とは、例えば、第１低温側閾値（KL1）、第２低温側閾値（KL2）、第１高温側閾値（KH1）または第２高温側閾値（KH2）によって決定される範囲が該当する。また、「温度変化率」とは、例えば、図３において、実測値（PV）が各区間にて示す曲線の傾きが該当する。「対象物の温度変化率に基づいて上記閾値範囲を変更する」とは、例えば、図３において、温度変化率（傾き）が所定値以上の正値となる温度上昇時には第２低温側閾値（KL2）と第１高温側閾値（KH1）との間（閾値範囲）において第１蒸気モードを維持し、温度変化率（傾き）が所定値以上の負値となる温度低下時には第１低温側閾値（KL1）と第２低温側閾値（KL2）との間（閾値範囲）において第１蒸気モードを維持することが該当する。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本願に開示の技術は、対象物を蒸気および水で温度調節する加熱冷却装置について有用である。

【符号の説明】

【0049】

１ 加熱冷却装置
１０ 反応釜（熱交換装置）
２０ 蒸気供給部
３０ 真空発生部
４０ 水供給部
６０ 制御部
ＳＶ 設定値
ＰＶ 実測値（対象物の温度）
ＫＬ１ 第１低温側閾値
ＫＬ２ 第２低温側閾値
ＫＨ１ 第１高温側閾値
ＫＨ２ 第２高温側閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】