(57)【要約】【課題】煩雑な設定作業を必要とされることなく良好に槽内温度を制御できる温度制御方法、温度制御装置および温度制御プログラムを提供する。【解決手段】処理槽４０内の流動物Ｌの温度が、設定値ＳＶ（ｔ）を超え、さらに、閾値温度「ＳＶ（ｔ）＋α」を超えた場合には、ＰＩＤ演算で得られた制御出力変化量に対して一定の値が差し引かれた値に基づいて、処理槽４０内の流動物Ｌに加えられる熱量が制御される。なお、閾値温度は、流動物Ｌの温度についての許容範囲の上限よりも低い温度とされる。一方、処理槽４０内の流動物Ｌの温度が、閾値温度「ＳＶ（ｔ）＋α」以下の場合には、ＰＩＤ演算の値に基づいて、処理槽４０内の流動物Ｌに加えられる熱量が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するための温度制御方法であって、
前記槽内の温度を検出するステップと、
前記槽内の温度が、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度以下であるか否かを判断するステップと、
前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせるステップと、
前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせるステップとを備えることを特徴とする温度制御方法。
【請求項２】
前記補正は、前記ＰＩＤ演算に基づく制御出力変化量に対して定数を差し引く補正である、請求項１に記載の温度制御方法。
【請求項３】
前記閾値温度は、前記温度設定値に対応する温度と前記許容範囲の上限温度の中間の温度である、請求項１または請求項２に記載の温度制御方法。
【請求項４】
槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するための温度制御装置であって、
前記槽内の温度を検出する温度検出手段と、
前記槽内の温度が、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度以下であるか否かを判断する判断部と、
前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせる温度制御手段とを備え、
前記温度制御手段は、前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせることを特徴とする温度制御装置。
【請求項５】
槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するためにコンピュータが実行する温度制御プログラムであって、
前記槽内の温度を検出するステップと、
記憶装置に、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度を記憶するステップと、
検出した前記槽内の温度が、前記閾値温度以下であるか否かを判断するステップと、
前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせるステップと、
前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせるステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする温度制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、槽内の温度制御に関し、特に、槽内に対して積極的な冷却手段を持たないシステムにおいて当該槽内を設定温度で保持するための温度制御方法、温度制御装置および温度制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、槽などの温度制御に関し、ＰＩＤ（proportional-integral-derivative）制御を採用する方法が知られている。また、その中でも、槽内を、冷却することなく、加熱することにより槽内から外部に逃げ出す熱を補充して、その温度をあらかじめ指定された設定温度に保つ方法として、当該ＰＩＤ制御が採用される場合がある。このようなＰＩＤ制御では、たとえば、槽内温度を測定し、槽内温度と温度設定値の偏差からＰＩＤ演算によりＰＩＤ出力信号を得、得られたＰＩＤ出力信号に基づき、これに見合った量の熱が加えられることにより、制御が実現される。
【０００３】
かかる従来の温度制御方法では、槽内温度が温度設定値を大きく下回っているスタートアップ時には、速やかに昇温できることが好ましいが、速やかに昇温するＰＩＤパラメータを設定するとオーバーシュートを起こすといった問題がある。その一方で、オーバーシュートをさせないために緩慢なＰＩＤパラメータを採用すると、昇温に時間がかかるだけでなく、定常運転時の制御性も損なわれる恐れがある。
【０００４】
たとえば、速やかな昇温のために設定されたＰＩＤパラメータを利用して温度制御が行なわれた場合の槽内温度の挙動の一例を図７（Ａ）に示す。
【０００５】
図７（Ａ）では、槽内温度について、測定値（ＰＶ：実線）と設定値（ＳＶ：一点鎖線）と加熱部の出力制御値（ＭＶ：二点鎖線）が示され、これらの値は、縦軸に定義されている。なお、縦軸左側では、５℃刻みで目盛りが付されている。また、横軸には、時間が定義されている。また、図７（Ａ）のグラフの右下には、当該図７（Ａ）のグラフに対する条件として設定されたＰＩＤパラメータの一例（Ｋｐ＝１２、Ｔｉ＝２４００秒、Ｔｄ＝０秒）も示されている。ここで、Ｋｐは比例ゲインであり、Ｔｉは積分時間であり、Ｔｄは微分時間を表わしている。
【０００６】
図７（Ａ）では、時刻Ｔ１０で加熱が開始され、時刻Ｔ１１で測定値ＰＶが設定値ＳＶに到達しているが、その後、測定値ＰＶが設定値ＳＶ（および当該設定値ＳＶに対して予め定められた許容範囲（図示略））を越える、オーバーシュートが生じている状態が示されている。
【０００７】
図７（Ｂ）には、図７（Ａ）が対象とした系と同様の系においてＰＩＤパラメータが変更された場合（Ｋｐ＝１２、Ｔｉ＝９０００秒、Ｔｄ＝０秒）の温度制御の態様の例が示されている。図７（Ｂ）では、時刻Ｔ２０で加熱が開始され、時刻Ｔ２１で測定値ＰＶが設定値ＳＶにほぼ到達している。
【０００８】
なお、図７（Ａ）と図７（Ｂ）を比較して、図７（Ｂ）では、ＰＩＤパラメータにおいて、積分部分の定数Ｔｉが、２４００秒から９０００秒に、つまり、緩慢な制御が行なわれるように、変更されている。
【０００９】
図７（Ｂ）から理解されるように、定数Ｔｉの変更により、図７（Ｂ）に示された例では、図７（Ａ）に示された例において発生していたオーバーシュートは発生していない。しかしながら、図７（Ｂ）では、測定値ＰＶが設定値ＳＶに到達するまでに要する時間が、図７（Ａ）よりも長くなっている。
【００１０】
かかる問題を解決するには、昇温時と定常運転時で異なるＰＩＤ演算を行ない、ＰＩＤ出力信号値を得ることも考えられる。たとえば、特許文献１では、核酸増幅器の温度制御において、制御切替え点を設定して複数の分割制御区間を設け、各分割制御区間に最適なＰＩＤ定数を用いて制御する技術が開示されている。
【００１１】
なお、特許文献１に開示された技術では、ＰＩＤ定数を複数組設定する必要がある。この点に着目し、特許文献２では、恒温槽の温度制御について、当該恒温槽に対する加熱手段と冷却手段とを備えるシステムにおいて、所定の条件が成立した場合に一時的に恒温槽への供給熱量を零とする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−６８５５５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２５６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示されているような技術では、昇温時と定常運転時との間でＰＩＤ演算を切替える際の切替え条件の設定や、昇温時のＰＩＤ演算のための定数の組と定常運転時のＰＩＤ演算のための定数の組とを設定するような、煩雑な作業を必要とされる。
【００１３】
その一方で、特許文献２に開示されているように、一時的に槽への供給熱量を零とした場合、槽内の熱を奪うような処理対象物が投入されるなどの環境の変化が生じたときには、槽内温度が低下して復帰が著しく遅れる等の不都合が考えられる。
【００１４】
本発明は係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、煩雑な設定作業を必要とされることなく良好に槽内温度を制御できる温度制御方法、温度制御装置および温度制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の温度制御方法は、槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するための温度制御方法であって、前記槽内の温度を検出するステップと、前記槽内の温度が、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度以下であるか否かを判断するステップと、前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせるステップと、前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせるステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の温度制御方法では、前記補正は、前記ＰＩＤ演算に基づく制御出力変化量に対して定数を差し引く補正であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の温度制御方法では、前記閾値温度は、前記温度設定値に対応する温度と前記許容範囲の上限温度の中間の温度であることが好ましい。
【００１８】
本発明の温度制御装置は、槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するための温度制御装置であって、前記槽内の温度を検出する温度検出手段と、前記槽内の温度が、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度以下であるか否かを判断する判断部と、前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせる温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせることを特徴とする。
【００１９】
本発明の温度制御プログラムは、槽内を冷却することなく、前記槽内に対する温度設定値と測定された前記槽内の温度とを用いて予め設定された時間間隔ごとにＰＩＤ演算を行なうことにより前記槽内の温度を前記温度設定値で保持するためにコンピュータが実行する温度制御プログラムであって、前記槽内の温度を検出するステップと、記憶装置に、前記槽内の温度に対して予め定められた許容範囲内の温度であって前記温度設定値よりも高い温度である閾値温度を記憶するステップと、検出した前記槽内の温度が、前記閾値温度以下であるか否かを判断するステップと、前記槽内の温度が、前記閾値温度以下である場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量の熱を前記槽内に加えさせるステップと、前記槽内の温度が、前記閾値温度を超えた場合には、前記槽内の温度調節装置に、前記ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱を前記槽内に加えるべく、前記ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正を加えた量の熱を前記槽内に加えさせるステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、槽内を冷却することなく当該槽内の温度制御を行なうシステムにおいて、当該槽内に対する温度として、設定温度に対する許容範囲が定められるとともに許容範囲の上限温度と設定温度との間に閾値温度が定義される。そして、槽内の温度が閾値温度以下である場合には、ＰＩＤ演算に基づく量の熱が槽内に加えられ、槽内の温度が閾値温度を超えた場合には、ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量の熱が槽内に加られる。
【００２１】
これにより、本発明によれば、槽内の温度が閾値温度を越えた場合、槽内に加えられる熱量は、ＰＩＤ演算に基づきながらも、当該ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回るものとされる。つまり、本発明によれば、槽内の温度調節としてＰＩＤ演算に基づく制御が継続されるとともに、当該継続された制御の中でＰＩＤ演算を切替えることなく、槽内の温度に適した熱量を当該槽内に加えることができる。
【００２２】
したがって、槽内の温度制御に関し、ＰＩＤ演算に用いる定数について複数の組の定数を必要とすることなく、かつ、ＰＩＤ演算を継続させて槽内の温度制御ができることから槽内の熱を奪うような処理対象物が投入された場合等の環境の変化が生じた場合であっても早期に槽内の温度を復帰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明が、処理槽内の流動物の温度制御に適用された温度制御システムの一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明に基づいた温度制御は、液体の温度制御にも、気体の温度制御にも、適用することができる。
【００２４】
図１は、本実施の形態の温度制御システムの構成を模式的に示す図である。
図１を参照して、温度制御システムでは、処理槽４０には、流動物Ｌが充填されている。処理槽４０の外縁部には、オーバーフロー溝４０Ｘが形成されている。処理槽４０内でオーバーフローした流動物は、オーバーフロー溝４０Ｘに導かれ、そして、当該オーバーフロー溝４０Ｘから、タンク３０へと導かれる。
【００２５】
タンク３０では、流動物Ｌが貯蔵されている。タンク３０内の流動物Ｌは、配管３５を介して処理槽４０へ導かれた後、再度タンク３０に戻される。つまり、本実施の形態の温度制御システムでは、流動物Ｌは、配管３５を介して、処理槽４０とタンク３０との間で循環されている。
【００２６】
配管３５内の流動物Ｌは、ポンプ３１によって、処理槽４０へ送られる。また、配管３５によって構成される、流動物Ｌの流動経路上には、フィルタ３２、熱交換器５０、および流量調節装置３４が設けられている。
【００２７】
流動物Ｌに混入した塵埃などの混入物は、フィルタ３２において除去される。なお、流動経路上には、当該流動経路において一定の流量を確保するために、フィルタ３２を回避する経路であるバイパス３３が設けられている。
【００２８】
熱交換器５０は、配管３５内の流動物Ｌに対して熱を加えるための装置である。熱交換器５０には、調節弁５１を介して、熱媒槽６０から熱媒が導入される。熱交換器５０において、配管３５内の流動物に対して当該配管３５の外から与えられる熱量は、熱媒槽６０から熱交換器５０に導入される熱媒の量、つまり、調節弁５１の開度によって制御される。調節弁５１の開度は、制御装置１０によって制御される。
【００２９】
処理槽４０には、流動物Ｌの温度を検出するための温度センサ２０が設けられている。制御装置１０では、温度センサ２０が検出する流動物Ｌの温度に基づいて、当該流動物Ｌの温度制御のためのＰＩＤ制御が行なわれる。
【００３０】
制御装置１０におけるＰＩＤ制御では、ＰＩＤ制御器１０Ａは、温度センサ２０の検出する温度に基づいて、ＰＩＤ演算を実行し、当該演算の結果に基づいて、調節弁５１の開度を制御する。なお、本実施の形態では、ＰＩＤ制御器１０Ａは、ＰＩＤ制御に対する補正を行なう補正機能部１０Ｃと、スイッチ１０Ｂを介して接続されている。そして、ＰＩＤ制御器１０Ａは、流動物Ｌの温度が後述する特定の温度を超えた場合には、スイッチ１０Ｂを閉じ、当該ＰＩＤ制御器１０ＡがＰＩＤ演算により算出した値に、補正機能部１０Ｃによる補正を施すことにより求められた量の熱が流動物Ｌに加えられるように、調節弁５１の開度を制御する。なお、スイッチ１０Ｂは、流動物Ｌの温度が後述する特定の温度を以下の場合には、開かれて（調節弁５１の開度の調整はＰＩＤ演算により算出された値に従ったものとされて）いる。
【００３１】
また、流動物Ｌの流動経路には、流量を調整するための流量調節装置３４が設けられている。流量調節装置３４は、配管３５内の流動物Ｌの流量を測定する流量計３４Ａと配管３５の流量を調整するための調節弁３４Ｂを含む。
【００３２】
図２は、図１の制御装置１０およびその周辺機器のハードウェア構成の一例を模式的に示す図である。
【００３３】
図２を参照して、制御装置１０は、当該装置の全体的な動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＣＰＵ１１の動作プログラムを含む種々の情報を記憶するハードディスク（ＨＤ）、外部からセットされる記録媒体に記録された情報を読取るメディアドライブ１４、ＣＰＵ１１のワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）１５、ユーザからの情報の入力を受付ける入力部１６、後述する定数などの情報を記憶するデータベース１７、および表示部１８を含む。
【００３４】
ＣＰＵ１１は、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）１２を介して、ＨＤ１３、メディアドライブ１４、ＲＡＭ１５、入力部１６、データベース１７、および表示部１８に加え、調節弁５１，３４Ｂ、流量計３４Ａ、ポンプ３１、および温度センサ２０と接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ１１は、メディアドライブ１４にセットされる記録媒体１４Ａに対して情報の読込および書込が可能とされている。ＣＰＵ１１は、ＨＤ１３に記憶されたプログラムの他に、記録媒体１４Ａに記録されたプログラムを実行することもできる。なお、ＨＤ１３に記憶されるプログラムは、記録媒体１４Ａに記憶されたものがＨＤ１３にインストールされたものであってもよいし、制御装置１０が通信機能を有する場合に当該通信機能を利用してネットワークを介してダウンロードされ、ＨＤ１３にインストールされたものであってもよい。
【００３６】
［ＰＩＤ制御の説明］
まず、本実施の形態において流動物Ｌの温度制御のために実行されるＰＩＤ制御の基本的な内容について説明する。
【００３７】
ＰＩＤ制御では、時刻ｔにおける制御出力値ＭＶPID（ｔ）は、式（１）に基づいて決定される。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
式（１）において、ＰＶは、温度センサ２０が検出する流動物Ｌの温度の測定値であり、ＳＶは、処理槽４０内の流動物Ｌに対する温度の設定値であり、Ｅは、測定値ＰＶと設定値ＳＶの偏差である。また、ＫP，ＴI，ＴDは、それぞれ、ＰＩＤ制御における、比例ゲイン，積分時間，微分時間である。式（１）における、Ｅ（ｔ）とΔＰＶ（ｔ）は、それぞれ、次の式（２）および式（３）に従って求められる。
【００４０】
E(t)＝SV(t)-PV(t)      …（２）
ΔPV(t)＝PV(t)-PV(t-1)      …（３）
上記した式（１）〜式（３）に基づいたＰＩＤ制御は、位置型ＰＩＤ制御と呼ばれている。
【００４１】
これに対して、式（１）の差分を取った速度型ＰＩＤ制御は、式（４）のように記述することができ、プロセス制御では、この速度型ＰＩＤ制御が多用されている。
【００４２】
【数２】
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【００４３】
式（４）では、ΔＥ（ｔ）は、次の式（５）に従って求められる。
ΔE(t)＝E(t)-E(t-1)      …（５）
なお、ΔＴで示した制御周期は、一般のプロセス制御を目的としたＰＩＤ制御では、１〜３０秒程度とされる。本実施の形態では、１秒程度とすることが好ましい。
【００４４】
式（４）に基づいて、速度型ＰＩＤ制御による、時刻（ｔ＋１）における制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）は、以下の式（６）に従って求めることができる。なお、本実施の形態では、測定値ＰＶが式（７）に示される条件を満たす場合には、制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）が式（８）に従って求められるように、制御が変更される。なお、測定値ＰＶは、温度センサ２０によって測定される、処理槽４０内の流動物Ｌの温度である。
【００４５】
MV(t+1)＝MV(t)+ΔMVPID(t)      …（６）
PV(t)＞SV(t)+α      …（７）
MV(t+1)＝MV(t)+ΔMVPID(t)-C      …（８）
式（７）は、測定値ＰＶが、設定値ＳＶに閾値αを加えた温度を超えた場合に、制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）の算出方法が、式（６）に従ったものから式（８）に従ったものに変更されることを意味している。ここで、「ＳＶ（ｔ）＋α」は、設定値ＳＶよりも高い温度であって、流動物Ｌについて許容される温度の上限値よりも低い温度とされる。また、制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）の算出方法の切替えの条件とされる温度である「ＳＶ（ｔ）＋α」を、本明細書では、以下適宜「閾値温度」と呼ぶ。
【００４６】
本実施の形態では、式（７）の条件が満たされた場合、つまり、測定値ＰＶが設定値ＳＶを超え、さらに、温度制御の余裕として設定された閾値αよりも高くなった場合、制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）は、式（８）に示されるように、それまでのＰＩＤ制御による制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）（式（６）に従って求められたもの）に対して、定数Ｃとして表わされる値を差引いたものとされる。
【００４７】
図３は、制御装置１０において実行されるＰＩＤ制御の中の、本願についての特徴部分を示すフローチャートである。
【００４８】
本実施の形態では、処理槽４０内の流動物Ｌに対して、ＰＩＤ制御に基づく温度制御が開始されると、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０で、式（７）に示した条件が成立しているか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１１は、成立していないと判断すると、ステップＳ２０で、式（６）に従って制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）を決定して、ステップＳ１０へ処理を戻す。これにより、調節弁５１の開度は、式（６）に従って求められる制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）に応じて制御される。
【００４９】
一方、ステップＳ１０において式（７）に示された条件が成立したと判断すると、ＣＰＵ１１は、制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）の算出方法を変更して、ステップＳ３０で、式（８）に従って制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）を決定して、ステップＳ１０へ処理を戻す。なお、このような算出方法の変更についての具体例としては、次に挙げるようなものが考えられる。つまり、式（６）に基づいて制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）を算出するプログラムおよび式（８）に基づいて制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）を算出するのに関わる定数は、たとえばデータベース１７に記憶されている。そして、ＣＰＵ１１は、式（７）に示された条件が成立するか否かに応じて、参照する定数を変更する。
【００５０】
つまり、以上説明した本実施の形態では、処理槽４０内の流動物Ｌの温度が、設定値ＳＶ（ｔ）を超え、さらに、式（７）に示された閾値温度「ＳＶ（ｔ）＋α」を超えた場合には、ＰＩＤ演算に対して一定の値が差し引かれた値（式（８）に従って求められる制御出力値ＭＶ（ｔ＋１））に基づいて、処理槽４０内の流動物Ｌに加えられる熱量が制御される。なお、本実施の形態において、処理槽４０内の流動物Ｌに加えられる熱量の制御は、熱交換器５０において配管３５内の流動物Ｌに加えられる熱量の制御に対応する。配管３５内の流動物は、熱交換器５０において熱を加えられ、その後、処理槽４０に導かれるからである。
【００５１】
一方、処理槽４０内の流動物Ｌの温度が、閾値温度「ＳＶ（ｔ）＋α」以下の場合には、ＰＩＤ演算の値（式（６）に従って求められる制御出力値ＭＶ（ｔ＋１））に基づいて、処理槽４０内の流動物Ｌに加えられる熱量が制御される。
【００５２】
このように、本実施の形態の制御装置１０による温度制御によれば、処理槽４０内の流動物Ｌの温度制御が行なわれる当たり、１組のＰＩＤパラメータ（ＫP，ＴI，ＴD）のみが設定されれば良い。
【００５３】
また、本実施の形態における温度制御によれば、処理槽４０内の流動物Ｌの温度が閾値温度を超えた場合には、制御対象である流動物Ｌに対して加えられる熱量についての制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）が、一般のＰＩＤ制御に従って求められる時刻（ｔ＋１）の制御出力値ＭＶ（ｔ＋１）に対して所定の値（定数Ｃ）を差引いたものとされる。これにより、制御対象物である流動物Ｌの温度は、その温度が許容範囲の上限値を超えることを極力回避できる。閾値温度「ＳＶ＋α」が、設定値ＳＶに対する許容範囲ｘにおける上限温度Ｖｍａｘよりも低い温度とされているからである。
【００５４】
つまり、図４に示されるように、本実施の形態における温度制御によれば、測定値ＰＶが、許容される上限温度Ｖｍａｘに到達する前に、閾値温度「ＳＶ＋α」を超えた時点で、制御出力値ＭＶが、式（８）に基づいて算出されるようになる。これにより、図４において破線ＶＸとして仮想的に示されるように、それ以降も流動物Ｌへ多くの熱量が継続して加えられて流動物Ｌの温度上昇が続くことにより測定値ＰＶが上限温度Ｖｍａｘを超える、いわゆるオーバーシュートが発生するような事態を、極力回避できる。
【００５５】
ここで、αは、測定値ＰＶに対する許容範囲であるｘ（ｘ＝Ｖｍａｘ−ＳＶ）よりも小さい値であれば良く、たとえばαはｘの半分の値とすることができる。
【００５６】
なお、上記した式（８）は、式（６）に示されるＰＩＤ演算の式から定数Ｃを減ずるものとされている。これにより、処理槽４０内の流動物Ｌに対して加えられる熱量が、ＰＩＤ演算に基づく量よりも下回る量とされるよう、ＰＩＤ演算に基づく量に対して補正が加えられる。ここで、定数Ｃは、０．１等、系ごとに適宜定められる値であるとすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、測定値ＰＶが、式（７）に示された条件を満たすような状態となっても、流動物Ｌに対する熱の供給は、即座に遮断されることはなく、熱の供給は、式（８）に従って継続される。これにより、図１に示されるように、流動物Ｌに対して処理対象物４１が矢印ＲＡ方向に通過するようなシステムにおいて、処理槽４０の流動物Ｌが定常状態となる前に処理対象物４１が流動物Ｌ内に投入された場合であっても、通過する処理対象物４１による温度低下で式（７）の条件が変化し、そのことによる影響をより短い時間で、解消することができる。
【００５８】
図５は、本実施の形態の温度制御システムによる温度制御の利点を説明するための図である。なお、図５（Ａ）は、本実施の形態に従った温度制御によるシステムの挙動を示す図であり、図５（Ｂ）は、従来のＰＩＤ制御によるシステムの挙動を示す図である。
【００５９】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、いずれの系においても、比例ゲインＫP，積分時間ＴI，および微分時間ＴDの値は、同じものとされている。そして、図５（Ａ）に示した本実施の形態では、測定値ＰＶが、上記した式（７）に示された条件を満たすような値となったとき（時刻Ｔ１）、その時点で、制御出力値ＭＶの算出方法が、式（６）から式（８）に変更される。これにより、図５（Ｂ）に示した従来のＰＩＤ制御と比較して、測定値ＰＶが設定値ＳＶまで到達するのに要する時間を長くすることなく、時刻Ｔ１以降のオーバーシュートの量（測定値ＰＶ−設定値ＳＶ）を抑えることができる。
【００６０】
図６（Ａ）は、本実施の形態に従った温度制御による定常状態でのシステムの挙動を示す図であり、図６（Ｂ）は、従来のＰＩＤ制御による定常状態でのシステムの挙動を示す図である。
【００６１】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、いずれの系においても、比例ゲインＫP，積分時間ＴI，および微分時間ＴDの値は、同じものとされている。また、いずれの系においても、時刻Ｔ２において、処理槽４０への処理対象物４１の投入等の、処理槽４０内の熱が奪われる現象が発生していることが示されている。そして、図６（Ａ）に示された本実施の形態では、処理槽４０内の熱が奪われる現象が発生しても、閾値温度以下であれば、図６（Ｂ）に示されるような、従来のＰＩＤ制御と同様の制御がなされる。したがって、積極的な冷却手段をもたないシステムにおいて測定値ＰＶの設定値ＳＶへの復帰が従来のＰＩＤ制御と比較して遅れるような事態が、本実施の形態による制御では発生しない。
【００６２】
そして、上記のような処理槽４０内の熱が奪われる現象が発生した後、図６（Ａ）では、図６（Ｂ）と同様に、測定値ＰＶが、設定値ＳＶへ復帰した後、設定値ＳＶ近傍の値をとる定常状態が継続される。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態が適用された温度制御システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の制御装置およびその周辺機器のハードウェア構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１の制御装置におけるＰＩＤ制御の中の、本願の特徴部分を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態の温度制御システムによる温度制御の効果を説明するための図である。
【図５】（Ａ）は、本実施の形態に従った温度制御によるシステムの挙動を示す図であり、（Ｂ）は、従来のＰＩＤ制御によるシステムの挙動を示す図である。
【図６】（Ａ）は、本実施の形態に従った温度制御による定常状態でのシステムの挙動を示す図であり、（Ｂ）は、従来のＰＩＤ制御による定常状態でのシステムの挙動を示す図である。
【図７】従来行なわれていた槽の温度制御の態様の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  制御装置、１０Ａ  ＰＩＤ制御器、１０Ｂ  スイッチ、１０Ｃ  補正機能手段、１１  ＣＰＵ、１２  Ｉ／Ｏ、１３  ＨＤ、１４  メディアドライブ、１４Ａ  記録媒体、１５  ＲＡＭ、１６  入力部、１７  データベース、１８  表示部、２０  温度センサ、４０  処理槽、４１  処理対象物、３０  タンク、３１  ポンプ、３２  フィルタ、３３  バイパス、３４  流量調節装置、３４Ａ  流量計、３５  配管、４０  処理槽、４０Ｘ  オーバーフロー溝、５０  熱交換器、３４Ｂ，５１  調節弁、６０  熱媒槽、Ｌ  流動物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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