薬液温度分布の均一化について

質問

この度はお世話になります。

陽極酸化において、処理槽とサブ槽を設け、ポンプ循環（サブ槽から
吸い上げ、処理槽へ噴流し、サブ槽へオーバーフローで還る）しています。

電解発熱や、周囲からの吸熱・放熱、測温抵抗体の感度、追従性、
ヒーターや冷却用熱交換器のオーバーシュートなど様々な条件がある中で、
液温管理を±１度というシビアな条件で行いたいのです。

細かな条件もある中で実際±１度で行えるかということを検証するのは、
ここでは難しいと思います。
ですので、お手数かとは存じますが、どうか液温を均一にするための
手法をいくつかご教授いただければと思います。

よろしくお願い致します。

いまさらながらの補足で申し訳ありませんが、上記の薬液温度分布と±1度という条件につきまして、
　A,処理槽内の温度分布を均一にするという課題
　B,設定温度に対して、±1度に収めるという課題
　C,温度センサーの表示誤差も考慮する
主に上記３点が挙げられると思います。

※例えば、30度±1度に収まるものとすると
　A,槽内の温度分布が29.8度のところもあれば30.2度のところもある（±0.2度）
　B,ヒーターや冷却機のオーバーシュート、オーバーシュートに関連する温度センサーの応答性と
　　追従性による槽全体の温度の振れ幅が29.5度～30.5度（±0.5度）である
　C,温度センサーの実温度との表示誤差が±0.15度である。

A～Cの誤差を積算すると、0.2+0.5+0.15＝0.85で
実際の液温でいうと最大の温度差で、29.15度のポイントもあれば、
30.85度のポイントもあるということになって、±1度という条件に当てはまってくると思います。
理想を言えばの話なのですが・・・。

回答No.6

noname#230359

時は、逸していると思いますが、最新の質問のアドバイスの参考になればと思い、アドバイス
をします。

カスケード槽タイプのような構造と推測します。
液温管理を±１度というシビアな条件でも可能と考えます。
槽(BATH)サイズが不明ですが、
? BATH周囲に保温材を巻く、又は保温材＋ラバーヒータ等を巻く
? インラインヒータ経由の処理槽への供給は、整流板を介して均一にアップフローをさせる
? インラインヒータ等は、P.I.D.制御を行ない、温度検出センサーは表示誤差が±0.15度
　 のような精度の悪い物は使用しない
等々を行なえば、可能です。
?＆?＆?が、A～Cを最小にする対策になっていますから。

できれば、もう評価して締め切りましょう。

回答No.5

noname#230359

陽極酸化ではなく無電解金めっきです。
槽を２重にし、間接温調して±０．５を実現しています。１００Ｌのめっき槽の廻りを、２００Ｌの水で囲い、サブ槽で加温しています。２００Ｌ槽とサブ槽の液流は、ご質問者と同様のポンプ循環＋オーバーフロー還流です。
電解発熱がないため、アルマイトよりは好条件ですが、参考になるかどうか？

お礼

無電解だと高温なので、より薬液温度の均一化が難しそうですね。どうもありがとうございました。

回答No.4

noname#230359

素人なりに提案させて頂きます。

1.設備機器からの発熱・室内温度など外的影響・センサーの感度・追従性
　などを考慮して　先行制御　する。（独自のソフトが必要？）

2.サブ槽の容量を出来るだけ大きくする。

±１度はセンサーや機器の応答性を考慮すると温度が0.5度の変化で対応できても実際は色々とテストするしかないと思います。

お礼

貴重なご意見いただき誠にありがとうございます。参考になりました。

回答No.3

noname#230359

当社は、アルマイトの表面処理を行っておりますが温度管理に、冷却器、温度調節器及びセラミック散気管を使用しています。この中でセラミック散気管というのがアルマイトには効果的かと思われます。これは、アルマイト液中において、ミクロン単位の泡を噴出させて液中を均一に攪拌させることができるものです。当社が使用しているものは美鈴工業という会社のものを使用しています。下記にURLを添付しますので参考にしてください。

参考URL：

http://www.misuzu-industry.co.jp/index-j.html

お礼

なるほど、散気管ですね。参考になりました。どうもありがとうございます。

回答No.2

noname#230359

槽内での発熱量が判れば、発熱量に対する昇温分が1℃以下になる様に
液循環量を決めてやれば出来るかもしれません。

例えば、1000kcal/hの発熱量が槽内で起きるとすれば、1000lit/hで設定
温度-1℃で送水循環してやると槽内で±0℃に計算上なります。これは
どういう事かというと、槽内の発熱量が無くなっても槽内は設定温度-1℃
になりますし、倍に増えても+1℃で収まります。つまり、送水温度を安定
させれば、槽内温度が安定すると言う環境を、まず熱収支の計算上だけ
で作ってしまいます。ただし、液循環温度と熱交換器の一次側冷却水の
温度が離れすぎていると、冷却水量をバルブで変更したときに温度が
大きく変わってしまうので、アプローチの少ない冷却水を大きい水量で
供給できる様にしておいた方がよいです。

そこまでやっておけば、後はオーバーシュートとか、発熱量が変動したとき
の追従性に重点を置いて制御を決めていけるので選定が楽になります。

制御は送水温度で行うのが応答性の面でも有利です。送水温度にセンサ
をつけて手前の熱交換器・電気ヒータをVスケで制御します。しかし、こ
れだけだと発熱量が変化した場合に追従しないので、槽内温度をセン
サで拾ってコントローラに取り込み、その出力を送水温度コントローラの
リモート設定につないでカスケードで送水温度補正をします。

問題は槽内発熱量に対して送水温度-1℃になるように循環量を決めよう
としても、循環量が大きくなり過ぎて物理的に循環できない場合ですね。
この場合は液循環量を許せる範囲で大きく取って、制御で安定させるより
手が無くなります。

お礼

ご丁寧にどうもありがとうございます。制御のものと相談してみます。

回答No.1

noname#230359

こんにちは
±１度は厳しい条件ですね。

複数の温度センサーとコントローラとポンプのセット（ＰＬＣやパソコンのＩ／Ｏでの温度制御など）を用いて個々に制御して温度管理するしかないと思います。

温度変化が速い部分に関しては流速の制御なども必要かも知れません。
扱いになる条件の範囲内で　計測かデータのロギングで傾向を見て決めるしかないと思われます。

お礼

俗に言うPIDですかね。参考になりました。どうもありがとうございます。