熱量計を動作させるための方法
【課題】熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法、およびその方法を実施するために動作可能な熱量計を提供すること。
【解決手段】装置は、反応媒体を受け取るための反応器（１）と、反応器ジャケット（２）と、反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）を用いて制御される内部ヒータ（４）と、反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）を用いて制御される外部サーモスタット（９）と、反応器温度（Ｔｒ）を決定するために反応器（１）内に配置される測定センサ（５）とを含み、反応器温度（Ｔｒ）が、内部ヒータ（４）によって反応器（１）に供給される熱によってならびに外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御されること、ならびに内部ヒータ（４）のおよび外部サーモスタットの加熱パワーが、反応器温度の変化または偏差（ΔＴｒ）に応じて動的に制御されることを特徴とする。
【解決手段】装置は、反応媒体を受け取るための反応器（１）と、反応器ジャケット（２）と、反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）を用いて制御される内部ヒータ（４）と、反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）を用いて制御される外部サーモスタット（９）と、反応器温度（Ｔｒ）を決定するために反応器（１）内に配置される測定センサ（５）とを含み、反応器温度（Ｔｒ）が、内部ヒータ（４）によって反応器（１）に供給される熱によってならびに外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御されること、ならびに内部ヒータ（４）のおよび外部サーモスタットの加熱パワーが、反応器温度の変化または偏差（ΔＴｒ）に応じて動的に制御されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法、およびその方法を実施するのに適した熱量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱量計は、化学的および／または物理的な反応および変換に関連する熱流量を測定する。これらの熱流量は、反応媒体の熱力学的および運動学的な量を決定するように働く。使用できる反応媒体は、ほとんどの場合適切な溶媒中に溶解される純物質または物質の混合物を含む。反応媒体は、液体または気体とすることができる。
【０００３】
反応熱量計はさらに、化学的および／もしくは物理的反応の安全性に関連するデータを得るために、または例えばいわゆるスケールアッププロセスに、即ち、大容量処理システム内で小容量実験室反応を再現するのに必要とされる種類のデータを構築するために使用することができる。
【０００４】
反応熱量計は、少なくとも部分的には反応器ジャケット内に入れられた、反応媒体を受け取るための、反応器または適切な容器を含むことができる。反応媒体の温度は、いろいろな方法で制御することができる。
【０００５】
最新技術の反応熱量計は、多くの場合、熱流量原理に従ってまたはパワー補償の原理に従って動作される。
ほとんどの場合に等温条件で実施されるパワー補償原理のもとでは、補償ヒータは、熱量計の反応器内に配置される。補償ヒータは、反応媒体に直接作用することができ、反応器内の温度および／または反応媒体の温度を制御するために使用される。関連するサーモスタットを用いて、反応器ジャケットの温度は、本質的に反応温度より下のレベルで一定に保たれる。
【０００６】
測定の始めに、ある量の加熱パワーが、補償ヒータによって反応媒体に供給される。反応の過程では、反応が、吸熱性または発熱性反応であるかに応じて、加熱パワーの供給は、増加されまたは減少される。
【０００７】
熱の直接供給のため、反応器内の温度変動は、素早く補償することができる。加えて、供給された熱量は、直接決定することができるので、結果の分析は、比較的簡単である。
しかしながら、補償ヒータは、加熱できるだけであり、冷却することはできず、その結果、反応器への最小パワー供給は約ゼロワットである。これは、補償ヒータが、発熱性に対して測定されるべき最大発熱率に対応する速度でシステムにエネルギーを永久に供給しなければならない、即ち反応が、熱を生成しないということになる。最大発熱率は、実験の始めに常に正確に知られてはおらず、推定できるだけである。したがって、安全性の理由で、実験は、非常に高く設定される仮定最大発熱率で大部分行われ、これは、熱が、全実験中に相当にかなりの速度で補償ヒータによって反応器に供給され、続いて反応器壁を通って運び去られる必要があるということになる。
【０００８】
熱が高速度で持ち込まれるため、反応媒体は、補償ヒータの近くで局所的に過熱する可能性がある。これは、反応器内で起こる反応の過程にも反応の安全性にも悪影響を有する可能性がある。加えて、測定結果は、熱伝達条件の変化に対する、したがって全体的な熱伝達係数に対する強い依存性を示し、後者は、熱流量が、例えば反応媒体の粘度の変化のために実験中に変化した場合、時間がたつと変化を受けやすい。変化は、物質を加えるまたは標本を採取する結果として、化学的または物理的処理のために、熱交換表面内で同様に生じる可能性があり、それによって全体の熱伝達係数もまた影響を受ける可能性がある。
【０００９】
熱流量原理のもとでは、反応器内の温度は、反応器ジャケットの温度によって制御される。後者はほとんどの場合、冷却も加熱もできるサーモスタットに接続される。この原理は、反応媒体内での局所的過熱の状態が本質的に回避できるように、反応器ジャケットが、比較的大きな熱交換表面を反応器に提供するという利点を有する。しかしながら、温度制御は、パワー補償と比較して比較的応答が遅く、反応器ジャケットの熱容量は、測定されるべき量を決定する過程で考慮される必要がある。
【００１０】
反応器ジャケットおよび補償ヒータを持つ反応熱量計は、ＤＥ４４０５２６７Ａ１で開示され、ここで反応器ジャケットは、時間がたつと本質的に一定の温度を有し、補償ヒータは、小さな時定数で応答して、反応器を一定の温度に保つ。断熱測定に対しては、反応器ジャケットの温度は、反応器内部の温度に追随するようにすることができ、後者は、この目的のために、補助ヒータを備える。この反応熱量計は、上述の２つの原理の組合せを表す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＤＥ４４０５２６７Ａ１
【特許文献２】ＥＰ１７６４６６２Ａ１
【特許文献３】ＥＰ１８９０１３８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明は、熱量計の安全な動作のための改善された方法を提供する目的、および適切な熱量計を提供する目的を有し、ここでパワー補償原理および熱流量原理の利点は、有利に組み合わされ、反応器ジャケット温度の自動追跡が可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
先の目的は、熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法によって満たされ、ここで熱量計は、反応媒体を受け取るための反応器と、反応器内に配置され、第１のコントローラによって制御される内部ヒータと、反応器、特に反応器の少なくとも１つの外面と熱接触し、第２のコントローラによって制御される外部サーモスタットと、反応器温度を決定するために反応器内に配置された測定センサとを含み、ここで反応器温度は、内部ヒータによって反応器に供給される熱によってならびに外部サーモスタットによって運び込まれおよび／または運び出される熱によって制御される。その方法は、内部ヒータおよび外部サーモスタットの加熱パワーが、反応器温度の変化に応じて動的に制御されることを特徴とする。
【００１４】
その方法はさらに、次のステップを含む。最初に、反応器設定点温度が設定され、それは入力信号として第１のコントローラに入力される。その後に、反応器温度が、所定の時間間隔で測定されてもよく、反応器温度の設定点温度からの偏差が、第１のコントローラの制御偏差として決定されてもよい。この制御偏差は、所定の基準に従って第１の部分および第２の部分に分けられる。第１の部分は、一方では内部ヒータによって熱として反応器内に入力される。他方では、第１および第２の部分は、外部サーモスタットを制御するための第２のコントローラに入力される。その方法は、反応器に運び込まれるおよび／または反応器から運び出される熱の結果として、反応器温度を、反応器の設定点温度と一致するように調節することができるという効果を有する。
【００１５】
両方のヒータの動的制御は、非常に異なる熱係数を有する反応および実験のために、同じ熱量計が使用されることを可能にするので、非常に有利である。加えて、反応器温度の偏差の大きさに応じて、後者は、内部ヒータを用いてかまたは外部サーモスタットを用いて設定点温度に調節することができるので、先の方法に従って動作される熱量計は、本質的に安全である。さらなる態様として、本発明による方法は、実験で除去されるべき熱の量を見積もる際のおよび外部サーモスタットの対応する開始温度を見積もる際の誤差を回避することができ、それによって実験の安全性を向上できるように、外部サーモスタットによって反応器に供給される熱、したがって反応器ジャケットの温度が、使用者がこれらの温度を前もって設定する必要なしにほとんど自動的に制御されることを可能にする。
【００１６】
この方法に従って決定されるような制御偏差は、第１および第２のコントローラを通じて内部ヒータのおよび外部サーモスタットの温度を制御するように働く。この種の制御は、反応器設定点温度からの変化または偏差が、反応器それ自身内に配置される、比較的速く、強力な内部ヒータによっておよび、追加としてまたは別法として、もっと応答が遅い外部サーモスタットによって補償されることを可能にし、それによって測定結果の誤差が低減でき、測定がより正確になるので、有利である。
【００１７】
制御偏差が、所定の時間間隔でまたは連続して決定できるように、反応器温度は、例えば所定の時間間隔でまたは連続して測定センサで測定されてもよい。
内部ヒータが、より小さな温度偏差を制御するために主として使用され、外部サーモスタットが、より大きな温度偏差を制御するために主として使用されるように、分離した第１の部分は、例えば所定の設定点範囲に対応することができる。さらに、内部ヒータおよび外部サーモスタットのそれぞれの加熱パワーまたは熱供給速度の間の比が、温度偏差の大きさに調節されるように、第１の部分は、シグモイド関数の形を有することができる。どちらの場合にも、内部ヒータの過剰な熱供給による反応媒体の局所的な過熱は、強く低減することができ、好ましくは、完全に回避することさえできる。
【００１８】
第２のコントローラは、好ましくはカスケード型コントローラとして構成される。この構成では、制御偏差の第１の部分は、比例演算器（Ｐ）への入力として送られてもよく、制御偏差の第２の部分は、第２のコントローラの積分演算器（Ｉ）への入力として送られてもよい。
【００１９】
好ましい実施形態では、内部ヒータは、そのパワーが第１のコントローラによって制御される電気ヒータとして構成される。電気ヒータの一例は、棒または加熱コイルの形で反応器内に配置され、反応媒体と接触させることができる抵抗ヒータである。これらのヒータは、反応器内の特に小さな温度偏差をすぐに補償できるように、制御に素早く応答する。
【００２０】
外部サーモスタットの温度は、第２のコントローラによって制御される。外部サーモスタットは、反応器ジャケットと連携することができる。第２のコントローラが、カスケード型コントローラとして構成された場合、反応器ジャケットの温度が、カスケード型コントローラの内部制御ループの変数であれば有利である。反応器ジャケットは、例えばＥＰ１７６４６６２Ａ１で開示されるような、例えば熱分配媒体で充填された二重壁ジャケットとすることができる。さらなる可能性として、反応器ジャケットは、反応器のための空洞を含み、その温度が例えばペルチェ素子を用いて制御される金属ブロックとして構成されてもよい。この種の熱量計は、例えばＥＰ１８９０１３８Ａ１で述べられる。
【００２１】
制御偏差の第２の部分は、好ましくは残留温度に変換され、外部サーモスタットを制御する第２のコントローラへの入力として与えられる。
先の方法に従って動作される熱量計は、反応媒体を受け取るための反応器と、反応器内に配置され、第１のコントローラによって制御できる内部ヒータと、少なくとも１つの反応器壁と熱接触し、第２のコントローラによって制御できる外部サーモスタットとを含み、ここで反応器の温度を決定するための第１の測定センサは、反応器内に配置される。内部ヒータおよび外部サーモスタットが、反応器温度の偏差に応じて動的に制御されてもよいように、反応器温度は、内部ヒータによって反応器に供給される熱によってならびに／または外部サーモスタットによって反応器に運び込まれるおよび／もしくは反応器から運び出される熱によって制御されてもよい。
【００２２】
好ましい実施形態では、第２のコントローラは、カスケード型コントローラである。
本発明による方法のステップは、本発明による熱量計の制御ユニットに保存され、熱量計を制御するように働くコンピュータプログラムで実施されてもよい。
【００２３】
この実施形態は、例えば熱量計の動作を自動化する可能性もまた提供するので、特に有利である。
本発明による方法を実施する能力を持つ熱量計は、いくつかの主要な比較測定と同様、次の図面に基づいてさらに詳細に論じられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による熱量計の概略的なブロック図を表す図である。
【図２】本発明による熱量計の温度制御の簡略化された回路を示す図である。
【図３】図２のデルタＴスプリッタを簡略化された表現で示す図である。
【図４】１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワーについて、異なる原理に従って動作される熱量計の反応熱量の比較を表す図である。
【図５】１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワーについて、反応器温度の制御の質の比較を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、大幅に簡略化された概略図で示される、本発明による熱量計を表す。熱量計は本質的に、ふた３で閉じることができる、反応器ジャケット２によって囲まれる反応器１を含む。反応器１内に配置されるのは、反応器内ヒータ４および撹拌器１２である。ヒータ４は、好ましくは反応器１内に含まれる反応媒体を素早く加熱できる抵抗ヒータである。少なくとも１つの測定センサ５が、反応器内部の温度Ｔｒの測定のために反応器１内に配置される。測定センサ５は、センサが反応媒体内へ下降する方向で取り付けられる。
【００２６】
反応器内ヒータ４および測定センサ５は、第１のコントローラ６に電子接続される。第１のコントローラ６は、主コントローラ７によって提供される反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔに基づいて反応器内ヒータ４を制御する。第１のコントローラ６は、主コントローラ７に電子接続される。
【００２７】
さらなる測定センサ８は、反応器ジャケット２の温度Ｔｊを測定するように働く。反応器ジャケット２は、例えば金属のブロックとしてまたは熱分配媒体で充填された二重壁反応器ジャケットとして構成されてもよい。反応器ジャケットの温度Ｔｊは、矢印で示されるように、サーモスタット９によって制御されてもよい。反応器ジャケット２の構成に応じて、後者の温度Ｔｊは、測定センサ８で測定されてもよく、または反応器ジャケット２の中を通って流れる熱分配媒体の温度を通じて決定されてもよい。
【００２８】
さらなる測定センサ８およびサーモスタット９は、所与の設定点値Ｔｊ、ｓｅｔに基づいて反応器ジャケット２の温度Ｔｊを制御する第２のコントローラ１０に電子接続される。反応器ジャケット温度のこれらの設定点値Ｔｊ、ｓｅｔは、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔの反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔからの制御偏差ΔＴｒに基づいて主コントローラ７内で計算され、第２のコントローラ１０に対する入力として働く。この目的のために、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔは、図１での接続１１によって示されるように、主コントローラ７への入力として与えられる。したがって、反応器内ヒータ４によって反応器温度Ｔｒに寄与される部分も反応器ジャケット２によって寄与される部分も、制御偏差ΔＴｒの温度差によって直接制御され、その両方とも、消費されるパワーおよび／または放出される熱によって制御される。
【００２９】
明確にするために、第１および第２のコントローラ６、１０も主コントローラ７も、ここでは別個のユニットとして表される。もちろん、３つのコントローラはすべて、単一の制御ユニット内に一緒に組み込まれてもよい。
【００３０】
本発明による熱量計は、反応器温度Ｔｒが、制御偏差ΔＴｒに基づいて反応器内ヒータ４および反応器ジャケット２によって動的に制御されてもよいことを特徴とする。温度差または温度偏差ΔＴｒは、主として反応器１内の反応媒体の吸熱または放熱によって引き起こされる。
【００３１】
本発明による熱量計の動的温度制御のよりよい理解のために、図２は、温度制御の簡略化された回路を示す。図２の回路で使用される種類のデルタＴスプリッタは、図３で示される。温度制御は、ここではデジタルブロック図の形で示される。もちろん、この種の温度制御はまた、アナログ回路として実現されてもよい。
【００３２】
図２から明らかなように、反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔが提供され、調査されるべき反応媒体に応じて使用者によって選択される。Ｔｒ、ｓｅｔによって表される量は、実験の間一定である温度とすることができ、あるいは、所定の時間間隔でまたは連続して反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔを指示するまたは調節するプログラムに従って時間依存性の温度とすることもできる。
【００３３】
実験中、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔは、連続してまたは所与の時間間隔で測定される。次に、２つの温度の差、ΔＴｒ＝（Ｔｒ、ｓｅｔ−Ｔｒ、ｉｓｔ）が、制御偏差として決定される（図２でのブロック１０１を参照）。この温度差ΔＴｒは、一方ではデルタＴスプリッタ１０２への３つの信号のうちの１つとして与えられ、他方では、図２でブロック１０３によって記号で表されるように、ΔＴｒは、反応器ジャケットによって生じる反応器温度制御の比例部分Ｔｒ＿Ｐで乗算される。
【００３４】
その構成および機能的概念が図３で例示されるデルタＴスプリッタ１０２は、さらなる入力として第１のコントローラの比例部分ＩＲＨＰおよび反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘを受け取る。
【００３５】
反応器ジャケットの設定点温度Ｔｊ、ｓｅｔの決定のために、デルタＴスプリッタ１０２の出力信号は、図２でのブロック１０４によって記号で表されるように、一方では反応器ジャケットを経由して生じる反応器温度制御の比例部分Ｔｒ＿Ｐで乗算される。Ｔｊ、ｓｅｔはこの場合、反応器ジャケットの温度Ｔｊのための内部カスケード型コントローラの設定点値を表す。
【００３６】
図２で演算器１０１および１０３から１０８を通じて記号で表されるように、先の演算によって生成される信号Ｓ１は、制御偏差の第２の部分を表し、次の式に従って生成されるさらなる信号１０８に加えられる、即ち、
Ｔｊ、ｓｅｔ＝Ｓ１＋（（ΔＴｒ×Ｔｒ＿Ｐ）×Ｔｒ＿ｉ×Δｔ＋Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１）、
ただし、Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１＝（ΔＴｒ×Ｔｒ＿Ｐ）×Ｔｒ＿ｉ×Δｔ＋Ｔｒ＿ｉ、ｎ、
ここで、Ｔｒ＿ｉは、Ｔｒコントローラの積分部分を表し、Ｔｒ＿Ｐは、比例部分を表し、Δｔは、２つの測定間の時間間隔を表し、Ｔｒ＿ｉ、ｎは、測定列のｎ番目の点の積分部分を表し、Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１は、測定列の（ｎ＋１）番目の点の積分部分を表す。
【００３７】
さらなる出力信号として、デルタＴスプリッタ１０２は、パワーＰＩＲＨに変換され、熱として反応器内ヒータを通じて反応媒体におよび／または反応器に供給される、制御偏差の第１の部分を生成する。
【００３８】
図３は、図２のデルタＴスプリッタを示す。いくつかある機能の中で特に、デルタＴスプリッタは、図３で分かるように、反応器内ヒータを通じて反応器に供給されるパワーＰＩＲＨを決定するように働く。
【００３９】
決定された温度差ΔＴｒは、第１のコントローラのＰ部分で乗算される。これは本質的に、最新技術の補償ヒータの制御に似ている。それによって生成される第２の信号Ｓ２は、第１の因子ｋ１で乗算され、最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘで除算される。
【００４０】
この演算は、第３の信号Ｓ３を生成し、これは次いで、例えば設定点値またはシグモイド関数の形で、関数１０９によって範囲設定される。ここで第２の因子ｋ２が、第３の信号に加えられる。主要な実験は、第１の因子が好ましくはｋ１＝−４として設定され、第２の因子がｋ２＝１として設定されてもよく、それによって内部ヒータおよび外部サーモスタットの間の最適な動的制御が得られることを示した。これらの２つの因子に対してここで述べられた量は、単に例として意図されており、使用されている熱量計に適合されるべきである。さらに、図２で示される制御パラメータ、特にＴｒ＿Ｐ、Ｔｒ＿ｉおよびＩＲＨＰは同様に、使用されている熱量計に適合されるべきである。反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘは、自由に選択されてもよく、選択されるパラメータにも実施されるべき反応にも同様に適合されるべきである。反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘはここで、先のステップで生成された第４の信号Ｓ４で除算され、その除算の結果は、反応器内ヒータを通じて反応器に供給されるパワーＰＩＲＨを表す。
【００４１】
加えて、反応器内ヒータのための範囲設定されないおよび範囲設定されたパワー間の差が決定されており、デルタＴスプリッタの第２の出力信号Ｄ２を表す温度差に変換される。これは、第２の信号Ｓ２から範囲設定された出力ＰＩＲＨの値を引き算し、その差を第２のコントローラのＰ部分ＩＲＨＰで割ることによって達成される。図２で示されるように、この差は、反応器ジャケットのための設定点温度の決定に入っている。
【００４２】
図４および５は、従来技術の熱流量方法（Ｔｒ）、従来技術のパワー補償方法（ＰＣ）、および本発明の動的パワー補償方法（ｄＰＣ）を使用する比較測定を表す。図４は、１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワー摂動Ｑｃについて３つの方法に対する反応熱Ｑｒを示す。パワー摂動は、異なる反応およびそれらの反応熱をシミュレートすることを意図されている。図５は、１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌの異なるパワー摂動Ｑｃについて３つの方法のそれぞれの反応器温度Ｔｒの比較を示す。その比較は、低いパワー摂動に対しては、本発明の方法に従って動作される熱量計が、パワー補償方法に従って動作される熱量計と同様に振る舞うことを実証する。より高いパワー摂動に対しては、その振舞いは、熱流量原理に従って動作される熱量計とさらに類似している。特に、測定されるべきパワーが、放熱のないときは補償パワーよりも大きいという場合には、９０Ｗ／Ｌについて得られる測定値は、パワー補償方法の限界を明らかに示す。パワー補償方法に従って動作される熱量計はこの場合、反応パワーの誤差なしの決定能力を有さず、反応器温度を一定に保つこともできない。対照的に、図４および５で示されるように、両方のこれらの仕事は、本発明による動的パワー補償方法を使って問題なく実施できる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 反応器
２ 反応器ジャケット
３ ふた
４ 反応器内ヒータ
５ 測定センサ
６ 第１のコントローラ
７ 主コントローラ
８ 測定センサ
９ サーモスタット
１０ 第２のコントローラ
１１ 接続
１２ 撹拌器
１０１ 差分演算器
１０２ デルタＴスプリッタ
１０３ 乗算器
１０４ 乗算器
１０５ 乗算器
１０６ 乗算器
１０７ 加算演算器
１０８ 加算演算器
１０９ 関数発生器
Ｓ１ 第１の信号
Ｓ２ 第２の信号
Ｓ３ 第３の信号
Ｓ４ 第４の信号
Ｄ２ 第２の出力信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法、およびその方法を実施するのに適した熱量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱量計は、化学的および／または物理的な反応および変換に関連する熱流量を測定する。これらの熱流量は、反応媒体の熱力学的および運動学的な量を決定するように働く。使用できる反応媒体は、ほとんどの場合適切な溶媒中に溶解される純物質または物質の混合物を含む。反応媒体は、液体または気体とすることができる。
【０００３】
反応熱量計はさらに、化学的および／もしくは物理的反応の安全性に関連するデータを得るために、または例えばいわゆるスケールアッププロセスに、即ち、大容量処理システム内で小容量実験室反応を再現するのに必要とされる種類のデータを構築するために使用することができる。
【０００４】
反応熱量計は、少なくとも部分的には反応器ジャケット内に入れられた、反応媒体を受け取るための、反応器または適切な容器を含むことができる。反応媒体の温度は、いろいろな方法で制御することができる。
【０００５】
最新技術の反応熱量計は、多くの場合、熱流量原理に従ってまたはパワー補償の原理に従って動作される。
ほとんどの場合に等温条件で実施されるパワー補償原理のもとでは、補償ヒータは、熱量計の反応器内に配置される。補償ヒータは、反応媒体に直接作用することができ、反応器内の温度および／または反応媒体の温度を制御するために使用される。関連するサーモスタットを用いて、反応器ジャケットの温度は、本質的に反応温度より下のレベルで一定に保たれる。
【０００６】
測定の始めに、ある量の加熱パワーが、補償ヒータによって反応媒体に供給される。反応の過程では、反応が、吸熱性または発熱性反応であるかに応じて、加熱パワーの供給は、増加されまたは減少される。
【０００７】
熱の直接供給のため、反応器内の温度変動は、素早く補償することができる。加えて、供給された熱量は、直接決定することができるので、結果の分析は、比較的簡単である。
しかしながら、補償ヒータは、加熱できるだけであり、冷却することはできず、その結果、反応器への最小パワー供給は約ゼロワットである。これは、補償ヒータが、発熱性に対して測定されるべき最大発熱率に対応する速度でシステムにエネルギーを永久に供給しなければならない、即ち反応が、熱を生成しないということになる。最大発熱率は、実験の始めに常に正確に知られてはおらず、推定できるだけである。したがって、安全性の理由で、実験は、非常に高く設定される仮定最大発熱率で大部分行われ、これは、熱が、全実験中に相当にかなりの速度で補償ヒータによって反応器に供給され、続いて反応器壁を通って運び去られる必要があるということになる。
【０００８】
熱が高速度で持ち込まれるため、反応媒体は、補償ヒータの近くで局所的に過熱する可能性がある。これは、反応器内で起こる反応の過程にも反応の安全性にも悪影響を有する可能性がある。加えて、測定結果は、熱伝達条件の変化に対する、したがって全体的な熱伝達係数に対する強い依存性を示し、後者は、熱流量が、例えば反応媒体の粘度の変化のために実験中に変化した場合、時間がたつと変化を受けやすい。変化は、物質を加えるまたは標本を採取する結果として、化学的または物理的処理のために、熱交換表面内で同様に生じる可能性があり、それによって全体の熱伝達係数もまた影響を受ける可能性がある。
【０００９】
熱流量原理のもとでは、反応器内の温度は、反応器ジャケットの温度によって制御される。後者はほとんどの場合、冷却も加熱もできるサーモスタットに接続される。この原理は、反応媒体内での局所的過熱の状態が本質的に回避できるように、反応器ジャケットが、比較的大きな熱交換表面を反応器に提供するという利点を有する。しかしながら、温度制御は、パワー補償と比較して比較的応答が遅く、反応器ジャケットの熱容量は、測定されるべき量を決定する過程で考慮される必要がある。
【００１０】
反応器ジャケットおよび補償ヒータを持つ反応熱量計は、ＤＥ４４０５２６７Ａ１で開示され、ここで反応器ジャケットは、時間がたつと本質的に一定の温度を有し、補償ヒータは、小さな時定数で応答して、反応器を一定の温度に保つ。断熱測定に対しては、反応器ジャケットの温度は、反応器内部の温度に追随するようにすることができ、後者は、この目的のために、補助ヒータを備える。この反応熱量計は、上述の２つの原理の組合せを表す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＤＥ４４０５２６７Ａ１
【特許文献２】ＥＰ１７６４６６２Ａ１
【特許文献３】ＥＰ１８９０１３８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明は、熱量計の安全な動作のための改善された方法を提供する目的、および適切な熱量計を提供する目的を有し、ここでパワー補償原理および熱流量原理の利点は、有利に組み合わされ、反応器ジャケット温度の自動追跡が可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
先の目的は、熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法によって満たされ、ここで熱量計は、反応媒体を受け取るための反応器と、反応器内に配置され、第１のコントローラによって制御される内部ヒータと、反応器、特に反応器の少なくとも１つの外面と熱接触し、第２のコントローラによって制御される外部サーモスタットと、反応器温度を決定するために反応器内に配置された測定センサとを含み、ここで反応器温度は、内部ヒータによって反応器に供給される熱によってならびに外部サーモスタットによって運び込まれおよび／または運び出される熱によって制御される。その方法は、内部ヒータおよび外部サーモスタットの加熱パワーが、反応器温度の変化に応じて動的に制御されることを特徴とする。
【００１４】
その方法はさらに、次のステップを含む。最初に、反応器設定点温度が設定され、それは入力信号として第１のコントローラに入力される。その後に、反応器温度が、所定の時間間隔で測定されてもよく、反応器温度の設定点温度からの偏差が、第１のコントローラの制御偏差として決定されてもよい。この制御偏差は、所定の基準に従って第１の部分および第２の部分に分けられる。第１の部分は、一方では内部ヒータによって熱として反応器内に入力される。他方では、第１および第２の部分は、外部サーモスタットを制御するための第２のコントローラに入力される。その方法は、反応器に運び込まれるおよび／または反応器から運び出される熱の結果として、反応器温度を、反応器の設定点温度と一致するように調節することができるという効果を有する。
【００１５】
両方のヒータの動的制御は、非常に異なる熱係数を有する反応および実験のために、同じ熱量計が使用されることを可能にするので、非常に有利である。加えて、反応器温度の偏差の大きさに応じて、後者は、内部ヒータを用いてかまたは外部サーモスタットを用いて設定点温度に調節することができるので、先の方法に従って動作される熱量計は、本質的に安全である。さらなる態様として、本発明による方法は、実験で除去されるべき熱の量を見積もる際のおよび外部サーモスタットの対応する開始温度を見積もる際の誤差を回避することができ、それによって実験の安全性を向上できるように、外部サーモスタットによって反応器に供給される熱、したがって反応器ジャケットの温度が、使用者がこれらの温度を前もって設定する必要なしにほとんど自動的に制御されることを可能にする。
【００１６】
この方法に従って決定されるような制御偏差は、第１および第２のコントローラを通じて内部ヒータのおよび外部サーモスタットの温度を制御するように働く。この種の制御は、反応器設定点温度からの変化または偏差が、反応器それ自身内に配置される、比較的速く、強力な内部ヒータによっておよび、追加としてまたは別法として、もっと応答が遅い外部サーモスタットによって補償されることを可能にし、それによって測定結果の誤差が低減でき、測定がより正確になるので、有利である。
【００１７】
制御偏差が、所定の時間間隔でまたは連続して決定できるように、反応器温度は、例えば所定の時間間隔でまたは連続して測定センサで測定されてもよい。
内部ヒータが、より小さな温度偏差を制御するために主として使用され、外部サーモスタットが、より大きな温度偏差を制御するために主として使用されるように、分離した第１の部分は、例えば所定の設定点範囲に対応することができる。さらに、内部ヒータおよび外部サーモスタットのそれぞれの加熱パワーまたは熱供給速度の間の比が、温度偏差の大きさに調節されるように、第１の部分は、シグモイド関数の形を有することができる。どちらの場合にも、内部ヒータの過剰な熱供給による反応媒体の局所的な過熱は、強く低減することができ、好ましくは、完全に回避することさえできる。
【００１８】
第２のコントローラは、好ましくはカスケード型コントローラとして構成される。この構成では、制御偏差の第１の部分は、比例演算器（Ｐ）への入力として送られてもよく、制御偏差の第２の部分は、第２のコントローラの積分演算器（Ｉ）への入力として送られてもよい。
【００１９】
好ましい実施形態では、内部ヒータは、そのパワーが第１のコントローラによって制御される電気ヒータとして構成される。電気ヒータの一例は、棒または加熱コイルの形で反応器内に配置され、反応媒体と接触させることができる抵抗ヒータである。これらのヒータは、反応器内の特に小さな温度偏差をすぐに補償できるように、制御に素早く応答する。
【００２０】
外部サーモスタットの温度は、第２のコントローラによって制御される。外部サーモスタットは、反応器ジャケットと連携することができる。第２のコントローラが、カスケード型コントローラとして構成された場合、反応器ジャケットの温度が、カスケード型コントローラの内部制御ループの変数であれば有利である。反応器ジャケットは、例えばＥＰ１７６４６６２Ａ１で開示されるような、例えば熱分配媒体で充填された二重壁ジャケットとすることができる。さらなる可能性として、反応器ジャケットは、反応器のための空洞を含み、その温度が例えばペルチェ素子を用いて制御される金属ブロックとして構成されてもよい。この種の熱量計は、例えばＥＰ１８９０１３８Ａ１で述べられる。
【００２１】
制御偏差の第２の部分は、好ましくは残留温度に変換され、外部サーモスタットを制御する第２のコントローラへの入力として与えられる。
先の方法に従って動作される熱量計は、反応媒体を受け取るための反応器と、反応器内に配置され、第１のコントローラによって制御できる内部ヒータと、少なくとも１つの反応器壁と熱接触し、第２のコントローラによって制御できる外部サーモスタットとを含み、ここで反応器の温度を決定するための第１の測定センサは、反応器内に配置される。内部ヒータおよび外部サーモスタットが、反応器温度の偏差に応じて動的に制御されてもよいように、反応器温度は、内部ヒータによって反応器に供給される熱によってならびに／または外部サーモスタットによって反応器に運び込まれるおよび／もしくは反応器から運び出される熱によって制御されてもよい。
【００２２】
好ましい実施形態では、第２のコントローラは、カスケード型コントローラである。
本発明による方法のステップは、本発明による熱量計の制御ユニットに保存され、熱量計を制御するように働くコンピュータプログラムで実施されてもよい。
【００２３】
この実施形態は、例えば熱量計の動作を自動化する可能性もまた提供するので、特に有利である。
本発明による方法を実施する能力を持つ熱量計は、いくつかの主要な比較測定と同様、次の図面に基づいてさらに詳細に論じられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による熱量計の概略的なブロック図を表す図である。
【図２】本発明による熱量計の温度制御の簡略化された回路を示す図である。
【図３】図２のデルタＴスプリッタを簡略化された表現で示す図である。
【図４】１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワーについて、異なる原理に従って動作される熱量計の反応熱量の比較を表す図である。
【図５】１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワーについて、反応器温度の制御の質の比較を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、大幅に簡略化された概略図で示される、本発明による熱量計を表す。熱量計は本質的に、ふた３で閉じることができる、反応器ジャケット２によって囲まれる反応器１を含む。反応器１内に配置されるのは、反応器内ヒータ４および撹拌器１２である。ヒータ４は、好ましくは反応器１内に含まれる反応媒体を素早く加熱できる抵抗ヒータである。少なくとも１つの測定センサ５が、反応器内部の温度Ｔｒの測定のために反応器１内に配置される。測定センサ５は、センサが反応媒体内へ下降する方向で取り付けられる。
【００２６】
反応器内ヒータ４および測定センサ５は、第１のコントローラ６に電子接続される。第１のコントローラ６は、主コントローラ７によって提供される反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔに基づいて反応器内ヒータ４を制御する。第１のコントローラ６は、主コントローラ７に電子接続される。
【００２７】
さらなる測定センサ８は、反応器ジャケット２の温度Ｔｊを測定するように働く。反応器ジャケット２は、例えば金属のブロックとしてまたは熱分配媒体で充填された二重壁反応器ジャケットとして構成されてもよい。反応器ジャケットの温度Ｔｊは、矢印で示されるように、サーモスタット９によって制御されてもよい。反応器ジャケット２の構成に応じて、後者の温度Ｔｊは、測定センサ８で測定されてもよく、または反応器ジャケット２の中を通って流れる熱分配媒体の温度を通じて決定されてもよい。
【００２８】
さらなる測定センサ８およびサーモスタット９は、所与の設定点値Ｔｊ、ｓｅｔに基づいて反応器ジャケット２の温度Ｔｊを制御する第２のコントローラ１０に電子接続される。反応器ジャケット温度のこれらの設定点値Ｔｊ、ｓｅｔは、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔの反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔからの制御偏差ΔＴｒに基づいて主コントローラ７内で計算され、第２のコントローラ１０に対する入力として働く。この目的のために、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔは、図１での接続１１によって示されるように、主コントローラ７への入力として与えられる。したがって、反応器内ヒータ４によって反応器温度Ｔｒに寄与される部分も反応器ジャケット２によって寄与される部分も、制御偏差ΔＴｒの温度差によって直接制御され、その両方とも、消費されるパワーおよび／または放出される熱によって制御される。
【００２９】
明確にするために、第１および第２のコントローラ６、１０も主コントローラ７も、ここでは別個のユニットとして表される。もちろん、３つのコントローラはすべて、単一の制御ユニット内に一緒に組み込まれてもよい。
【００３０】
本発明による熱量計は、反応器温度Ｔｒが、制御偏差ΔＴｒに基づいて反応器内ヒータ４および反応器ジャケット２によって動的に制御されてもよいことを特徴とする。温度差または温度偏差ΔＴｒは、主として反応器１内の反応媒体の吸熱または放熱によって引き起こされる。
【００３１】
本発明による熱量計の動的温度制御のよりよい理解のために、図２は、温度制御の簡略化された回路を示す。図２の回路で使用される種類のデルタＴスプリッタは、図３で示される。温度制御は、ここではデジタルブロック図の形で示される。もちろん、この種の温度制御はまた、アナログ回路として実現されてもよい。
【００３２】
図２から明らかなように、反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔが提供され、調査されるべき反応媒体に応じて使用者によって選択される。Ｔｒ、ｓｅｔによって表される量は、実験の間一定である温度とすることができ、あるいは、所定の時間間隔でまたは連続して反応器設定点温度Ｔｒ、ｓｅｔを指示するまたは調節するプログラムに従って時間依存性の温度とすることもできる。
【００３３】
実験中、実際の反応器温度Ｔｒ、ｉｓｔは、連続してまたは所与の時間間隔で測定される。次に、２つの温度の差、ΔＴｒ＝（Ｔｒ、ｓｅｔ−Ｔｒ、ｉｓｔ）が、制御偏差として決定される（図２でのブロック１０１を参照）。この温度差ΔＴｒは、一方ではデルタＴスプリッタ１０２への３つの信号のうちの１つとして与えられ、他方では、図２でブロック１０３によって記号で表されるように、ΔＴｒは、反応器ジャケットによって生じる反応器温度制御の比例部分Ｔｒ＿Ｐで乗算される。
【００３４】
その構成および機能的概念が図３で例示されるデルタＴスプリッタ１０２は、さらなる入力として第１のコントローラの比例部分ＩＲＨＰおよび反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘを受け取る。
【００３５】
反応器ジャケットの設定点温度Ｔｊ、ｓｅｔの決定のために、デルタＴスプリッタ１０２の出力信号は、図２でのブロック１０４によって記号で表されるように、一方では反応器ジャケットを経由して生じる反応器温度制御の比例部分Ｔｒ＿Ｐで乗算される。Ｔｊ、ｓｅｔはこの場合、反応器ジャケットの温度Ｔｊのための内部カスケード型コントローラの設定点値を表す。
【００３６】
図２で演算器１０１および１０３から１０８を通じて記号で表されるように、先の演算によって生成される信号Ｓ１は、制御偏差の第２の部分を表し、次の式に従って生成されるさらなる信号１０８に加えられる、即ち、
Ｔｊ、ｓｅｔ＝Ｓ１＋（（ΔＴｒ×Ｔｒ＿Ｐ）×Ｔｒ＿ｉ×Δｔ＋Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１）、
ただし、Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１＝（ΔＴｒ×Ｔｒ＿Ｐ）×Ｔｒ＿ｉ×Δｔ＋Ｔｒ＿ｉ、ｎ、
ここで、Ｔｒ＿ｉは、Ｔｒコントローラの積分部分を表し、Ｔｒ＿Ｐは、比例部分を表し、Δｔは、２つの測定間の時間間隔を表し、Ｔｒ＿ｉ、ｎは、測定列のｎ番目の点の積分部分を表し、Ｔｒ＿ｉ、ｎ＋１は、測定列の（ｎ＋１）番目の点の積分部分を表す。
【００３７】
さらなる出力信号として、デルタＴスプリッタ１０２は、パワーＰＩＲＨに変換され、熱として反応器内ヒータを通じて反応媒体におよび／または反応器に供給される、制御偏差の第１の部分を生成する。
【００３８】
図３は、図２のデルタＴスプリッタを示す。いくつかある機能の中で特に、デルタＴスプリッタは、図３で分かるように、反応器内ヒータを通じて反応器に供給されるパワーＰＩＲＨを決定するように働く。
【００３９】
決定された温度差ΔＴｒは、第１のコントローラのＰ部分で乗算される。これは本質的に、最新技術の補償ヒータの制御に似ている。それによって生成される第２の信号Ｓ２は、第１の因子ｋ１で乗算され、最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘで除算される。
【００４０】
この演算は、第３の信号Ｓ３を生成し、これは次いで、例えば設定点値またはシグモイド関数の形で、関数１０９によって範囲設定される。ここで第２の因子ｋ２が、第３の信号に加えられる。主要な実験は、第１の因子が好ましくはｋ１＝−４として設定され、第２の因子がｋ２＝１として設定されてもよく、それによって内部ヒータおよび外部サーモスタットの間の最適な動的制御が得られることを示した。これらの２つの因子に対してここで述べられた量は、単に例として意図されており、使用されている熱量計に適合されるべきである。さらに、図２で示される制御パラメータ、特にＴｒ＿Ｐ、Ｔｒ＿ｉおよびＩＲＨＰは同様に、使用されている熱量計に適合されるべきである。反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘは、自由に選択されてもよく、選択されるパラメータにも実施されるべき反応にも同様に適合されるべきである。反応器内ヒータの最大パワーＰＩＲＨ、ｍａｘはここで、先のステップで生成された第４の信号Ｓ４で除算され、その除算の結果は、反応器内ヒータを通じて反応器に供給されるパワーＰＩＲＨを表す。
【００４１】
加えて、反応器内ヒータのための範囲設定されないおよび範囲設定されたパワー間の差が決定されており、デルタＴスプリッタの第２の出力信号Ｄ２を表す温度差に変換される。これは、第２の信号Ｓ２から範囲設定された出力ＰＩＲＨの値を引き算し、その差を第２のコントローラのＰ部分ＩＲＨＰで割ることによって達成される。図２で示されるように、この差は、反応器ジャケットのための設定点温度の決定に入っている。
【００４２】
図４および５は、従来技術の熱流量方法（Ｔｒ）、従来技術のパワー補償方法（ＰＣ）、および本発明の動的パワー補償方法（ｄＰＣ）を使用する比較測定を表す。図４は、１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌのパワー摂動Ｑｃについて３つの方法に対する反応熱Ｑｒを示す。パワー摂動は、異なる反応およびそれらの反応熱をシミュレートすることを意図されている。図５は、１０Ｗ／Ｌ、３０Ｗ／Ｌおよび９０Ｗ／Ｌの異なるパワー摂動Ｑｃについて３つの方法のそれぞれの反応器温度Ｔｒの比較を示す。その比較は、低いパワー摂動に対しては、本発明の方法に従って動作される熱量計が、パワー補償方法に従って動作される熱量計と同様に振る舞うことを実証する。より高いパワー摂動に対しては、その振舞いは、熱流量原理に従って動作される熱量計とさらに類似している。特に、測定されるべきパワーが、放熱のないときは補償パワーよりも大きいという場合には、９０Ｗ／Ｌについて得られる測定値は、パワー補償方法の限界を明らかに示す。パワー補償方法に従って動作される熱量計はこの場合、反応パワーの誤差なしの決定能力を有さず、反応器温度を一定に保つこともできない。対照的に、図４および５で示されるように、両方のこれらの仕事は、本発明による動的パワー補償方法を使って問題なく実施できる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 反応器
２ 反応器ジャケット
３ ふた
４ 反応器内ヒータ
５ 測定センサ
６ 第１のコントローラ
７ 主コントローラ
８ 測定センサ
９ サーモスタット
１０ 第２のコントローラ
１１ 接続
１２ 撹拌器
１０１ 差分演算器
１０２ デルタＴスプリッタ
１０３ 乗算器
１０４ 乗算器
１０５ 乗算器
１０６ 乗算器
１０７ 加算演算器
１０８ 加算演算器
１０９ 関数発生器
Ｓ１ 第１の信号
Ｓ２ 第２の信号
Ｓ３ 第３の信号
Ｓ４ 第４の信号
Ｄ２ 第２の出力信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法において、
前記熱量計が、反応媒体を受け取るための反応器（１）と、反応器ジャケット（２）と、前記反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）によって制御される内部ヒータ（４）と、前記反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）によって制御される外部サーモスタット（９）と、前記反応器（１）内に配置される測定センサ（５）とを含み、
前記測定センサ（５）が、反応器温度（Ｔｒ）を決定するように働き、
前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記内部ヒータ（４）によって前記反応器（１）に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御される、方法であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの偏差（ΔＴｒ）が、前記内部ヒータ（４）のおよび前記外部サーモスタット（９）の動的に制御されるパワー調節を通じて補償され、
ａ．前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）を設定し、前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）を前記第１のコントローラ（６）に与えるステップと、
ｂ．前記反応器温度（Ｔｒ）を決定し、前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの前記偏差（ΔＴｒ）を前記第１のコントローラ（６）の制御偏差として決定するステップと、
ｃ．前記制御偏差を所定の基準に従って第１の部分および第２の部分に分けるステップであって、前記第１の部分が、前記内部ヒータ（４）によって熱として前記反応器（１）に供給され、さらに前記第１および第２の部分が、前記外部サーモスタット（９）を制御するために前記第２のコントローラ（１０）に入力される、ステップとを含み、
前記反応器（１）に運び込まれるおよび／または前記反応器（１）から運び出される熱の結果として、前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）に調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記反応器温度（Ｔｒ）が、所定の時間間隔でまたは連続して決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御偏差の前記第１の部分が、設定点範囲に対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御偏差の前記第１の部分が、シグモイド関数の形を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のコントローラ（１０）が、カスケード型コントローラとして構成され、前記制御偏差の前記第１の部分が、比例演算器に供給され、前記第２の部分が、前記第２のコントローラ（１０）の積分演算器に供給される、請求項１から４の一項に記載の方法。
【請求項６】
前記内部ヒータ（４）が、そのパワー（ＰＩＲＨ）が前記第１のコントローラ（６）によって制御される電気ヒータである、請求項１から５の一項に記載の方法。
【請求項７】
前記外部サーモスタット（９）が、その温度（Ｔｊ）が前記第２のコントローラ（１０）によって制御される反応器ジャケット（２）と連携する、請求項１から６の一項に記載の方法。
【請求項８】
前記制御偏差の前記第２の部分が、残留温度に変換され、後者が、前記第２のコントローラに与えられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８の一項による方法で動作可能である熱量計、特に反応熱量計において、
反応媒体を受け取るための反応器（１）と、
前記反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）によって制御される内部ヒータ（４）と、
前記反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）によって制御される外部サーモスタット（９）とを備え、
第１の測定センサ（５）が、前記反応器（１）内に配置され、前記測定センサ（５）が、反応器温度（Ｔｒ）を決定するように働き、
前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記内部ヒータ（４）によって前記反応器（１）に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御される、熱量計であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの偏差（ΔＴｒ）が、前記内部ヒータ（４）のおよび前記外部サーモスタット（９）の加熱パワーの動的調節を通じて補償されることを特徴とする熱量計。
【請求項１０】
前記サーモスタット（９）が、反応器ジャケット（２）と連携する、請求項９に記載の熱量計。
【請求項１１】
前記第２のコントローラ（１０）が、カスケード型コントローラである、請求項９または１０に記載の熱量計。
【請求項１２】
請求項９から１１の一項による熱量計の制御のためのコンピュータプログラムであって、請求項１から８の一項による方法のステップが実施され、前記熱量計の制御ユニット内に保存される、コンピュータプログラム。
【請求項１】
熱量計、特に反応熱量計を動作させるための方法において、
前記熱量計が、反応媒体を受け取るための反応器（１）と、反応器ジャケット（２）と、前記反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）によって制御される内部ヒータ（４）と、前記反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）によって制御される外部サーモスタット（９）と、前記反応器（１）内に配置される測定センサ（５）とを含み、
前記測定センサ（５）が、反応器温度（Ｔｒ）を決定するように働き、
前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記内部ヒータ（４）によって前記反応器（１）に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御される、方法であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの偏差（ΔＴｒ）が、前記内部ヒータ（４）のおよび前記外部サーモスタット（９）の動的に制御されるパワー調節を通じて補償され、
ａ．前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）を設定し、前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）を前記第１のコントローラ（６）に与えるステップと、
ｂ．前記反応器温度（Ｔｒ）を決定し、前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの前記偏差（ΔＴｒ）を前記第１のコントローラ（６）の制御偏差として決定するステップと、
ｃ．前記制御偏差を所定の基準に従って第１の部分および第２の部分に分けるステップであって、前記第１の部分が、前記内部ヒータ（４）によって熱として前記反応器（１）に供給され、さらに前記第１および第２の部分が、前記外部サーモスタット（９）を制御するために前記第２のコントローラ（１０）に入力される、ステップとを含み、
前記反応器（１）に運び込まれるおよび／または前記反応器（１）から運び出される熱の結果として、前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）に調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記反応器温度（Ｔｒ）が、所定の時間間隔でまたは連続して決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御偏差の前記第１の部分が、設定点範囲に対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御偏差の前記第１の部分が、シグモイド関数の形を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のコントローラ（１０）が、カスケード型コントローラとして構成され、前記制御偏差の前記第１の部分が、比例演算器に供給され、前記第２の部分が、前記第２のコントローラ（１０）の積分演算器に供給される、請求項１から４の一項に記載の方法。
【請求項６】
前記内部ヒータ（４）が、そのパワー（ＰＩＲＨ）が前記第１のコントローラ（６）によって制御される電気ヒータである、請求項１から５の一項に記載の方法。
【請求項７】
前記外部サーモスタット（９）が、その温度（Ｔｊ）が前記第２のコントローラ（１０）によって制御される反応器ジャケット（２）と連携する、請求項１から６の一項に記載の方法。
【請求項８】
前記制御偏差の前記第２の部分が、残留温度に変換され、後者が、前記第２のコントローラに与えられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８の一項による方法で動作可能である熱量計、特に反応熱量計において、
反応媒体を受け取るための反応器（１）と、
前記反応器（１）内に配置され、第１のコントローラ（６）によって制御される内部ヒータ（４）と、
前記反応器（１）と熱接触し、第２のコントローラ（１０）によって制御される外部サーモスタット（９）とを備え、
第１の測定センサ（５）が、前記反応器（１）内に配置され、前記測定センサ（５）が、反応器温度（Ｔｒ）を決定するように働き、
前記反応器温度（Ｔｒ）が、前記内部ヒータ（４）によって前記反応器（１）に供給される熱によってならびに前記外部サーモスタット（９）によって運び込まれるおよび／または運び出される熱によって制御される、熱量計であって、
前記反応器温度の反応器設定点温度（Ｔｒ、ｓｅｔ）からの偏差（ΔＴｒ）が、前記内部ヒータ（４）のおよび前記外部サーモスタット（９）の加熱パワーの動的調節を通じて補償されることを特徴とする熱量計。
【請求項１０】
前記サーモスタット（９）が、反応器ジャケット（２）と連携する、請求項９に記載の熱量計。
【請求項１１】
前記第２のコントローラ（１０）が、カスケード型コントローラである、請求項９または１０に記載の熱量計。
【請求項１２】
請求項９から１１の一項による熱量計の制御のためのコンピュータプログラムであって、請求項１から８の一項による方法のステップが実施され、前記熱量計の制御ユニット内に保存される、コンピュータプログラム。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３００４４３（Ｐ２００９−３００４４３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４１１６４（Ｐ２００９−１４１１６４）
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【出願人】（５９９０８２２１８）メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト (130)
【住所又は居所原語表記】Ｉｍ Ｌａｎｇａｃｈｅｒ， ８６０６ Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【出願人】（５９９０８２２１８）メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト (130)
【住所又は居所原語表記】Ｉｍ Ｌａｎｇａｃｈｅｒ， ８６０６ Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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