JP4731850B2 - 温度調節器 - Google Patents
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Description
しかしながら、温度調節器はアクチュエータの駆動出力などを持っているため、駆動出力がオン/オフされた場合、電子機器の部品が温度上昇し、温度計測値に誤差が生じて温度制御に外乱が生じていた。
そこで本発明は、負荷の大きさが異なる場合であっても、ケース内の発熱体の発熱による温度計測誤差を補正することができる温度調節器を提供することを目的としている。
また、前記温度上昇曲線のデータ及び前記温度下降曲線のデータは、折れ線近似式の形で前記記憶部に記憶されているものである。
また、ケース内に温度センサを格納したことで取扱いが容易となる効果がある。
この図において、1は温度調節器全体、2はサーミスタなどの温度センサ、3はマイクロコンピュータなどからなる制御部、4は該制御部3から供給される駆動信号により駆動出力Bに接続される負荷の駆動(オン/オフ)を行うトライアックなどの駆動部、5は商用電源Aに接続され、前記制御部3などに直流電源を供給する電源部、6は前記制御部3に接続されモード選択などを行うためのスイッチ、7は前記制御部3に接続され動作モードなどを表示するLEDなどの表示部である。また、図示するように、前記制御部3には、前記温度センサ2からの計測信号をデジタル信号に変換するA/D変換器31、各種時間を計測するタイマー32、及び、後述する温度計測誤差値、温度上昇曲線や温度下降曲線のデータなどを記憶する記憶部33が内蔵されている。
ここで、前記温度センサ2、制御部3(A/D変換器31、タイマー32及び記憶部33を含む)、駆動部4、電源部5、スイッチ6及び表示部7は、ケース内に収納された基板に搭載されている。
これにより、例えば、前記計測した室温が設定値を超えるとファン等を起動して外気を取り込み、外気冷房を行うことができる。外気温を取り込むことによって、逆に温度が上がる場合は、間欠的にファンを起動して外気を取り入れることによって室内に新鮮な空気を取り入れることができる。
時刻t0に前記温度調節器1の電源を投入されたとする。そして、そのまま負荷を停止させた状態で一定時間放置しておくと、前記制御部3や電源部5などによる発熱によりケース内の温度が上昇するが、所定時間後にはケース内の温度は安定する。このとき、実際の室温と温度センサ2による計測温度(ケース内の温度:T1)には温度差(温度計測誤差値)Tdが生じる。この電源投入による温度計測誤差値Tdは、この温度調節器特有の一定の値であり、例えば、6.5°Cである。例えば、室温が20°Cのとき、温度センサ2の計測温度は26.5°Cとなる。このようにケース内の温度が安定した状態で、室温が1°C上昇すると温度センサ2の計測温度も1°C上昇する。
前記記憶部33にこの温度計測誤差値Tdを記憶しておき、前記温度センサ2による計測値から温度計測誤差値Tdを減算することにより、電源投入後負荷運転開始前の状態における計測温度と室温との誤差を補正することができる。
また、負荷の運転が停止されたときには、逆にケース内温度が低下する。
このとき、接続される負荷の環境温度が一定(例えば、室内外温度差一定)であり、その負荷を実際に接続して計測を行い、その負荷の温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データを取得することができる場合には、そのようにして得たデータを用いて測定温度の誤差を補正することができる(第1の動作モード,動作モード1)。
また、接続される負荷の環境温度が一定でなく、その負荷を実際に接続して前記温度上昇曲線データ及び前記温度下降曲線データを取得することができないときには、前記記憶部33にあらかじめ複数の負荷容量に対応する温度上昇曲線データと温度下降曲線データの組を記憶しておき、実際に負荷を駆動したときの温度変化から、実際の負荷に最も近い温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データの組を選択して、該選択された温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データを用いて測定誤差を補正するようにしている(第2の動作モード,動作モード2)。
なお、前記動作モード1と動作モード2の選択は、前記スイッチ6により行うことができるようになされており、前記表示部7にて動作モードを表示し、確認することができる。
まず、負荷を実際に接続して前記温度上昇曲線及び温度下降曲線を計測し、該計測した温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データを使用して前記温度センサ2による計測値の誤差を補正する動作モード1について説明する。
このモードは、例えば、新築の建物にファンを駆動する温度調節器を設置するときなどに適用することができる。
通常、新築の建物の場合には、建物は未使用のため、室温と外気温度にほとんど差がなく、ファンを運転しても室温は変化しない。そこで、この場合には、負荷運転開始時のケース内温度の温度上昇曲線及び負荷運転停止時のケース内温度の温度下降曲線のデータを現地で取得することができ、正確なデータを把握することができる。
次に、負荷の運転による温度上昇が安定した後、負荷を停止したときの温度下降状態を、所定時間(例えば、30分間)、所定の時間間隔(例えば、前述と同様の時間間隔)で、前記温度センサ2による計測データを取得して、前記記憶部33に格納する。
通常運転時には、このようにして取得した負荷運転開始後の温度上昇曲線データ及び負荷停止後の温度下降曲線データを用いて、前記温度センサ2による計測データと実際の室温との誤差を補正する。
図3は、折れ線近似の例を示す図である。この図に示す例では、負荷の運転を開始してから温度上昇が安定するまでの時間ta(例えば、30分間)の間に計測された温度上昇曲線をA,B,C及びDの4本の直線で近似する例を示している。前記記憶部33には、この4本の直線の傾きと切片およびそれらに対応する領域を記憶すればよい。これにより、前記計測データを全て記憶する場合に比べ、記憶容量を少なくすることができる。
温度下降曲線のデータについても、同様に、折れ線近似式により記憶することができる。
すなわち、電源投入後、前記温度計測誤差値を用いて室温補正を行い、負荷の運転を開始したときには、前述のようにして前記記憶部33に格納した温度上昇曲線データに基づいて温度センサ2により計測された室温の誤差を補正し、負荷の運転が停止されたときは、前記温度下降曲線データに基づいて計測した室温の誤差を補正する。これにより、正確な室温計測をすることができる。
このように、この動作モード1においては、実際に接続される負荷を用いて測定した温度上昇曲線及び温度下降曲線に基づいて測定温度の誤差を補正することができる。したがって、負荷の大小による測定誤差の変動を防止することができる。
次に、接続される負荷の環境温度が一定でなく、記憶部33に記憶されている複数組の温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データの中から実際に接続されている負荷に最も近い温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データを選択して、実際の室温との誤差を補正するようにした動作モード2について説明する。
このモードは、例えば、建物が運用状態にあり、負荷(ファン)を運転することで室温が変化する場合に適用される。
建物が運用状態にある場合は、負荷の運転開始後は室温が制御されるため最初の立上がり時間(例えば、負荷の運転開始後3〜5分)を除いて室温は変化し始める。したがって、それ以降時間が経過すると、室温の変化が温度センサ2の出力にも現れるため、前記動作モード1の場合のように、現場でその負荷に対応する温度上昇曲線データ及び温度下降曲線データの取得を行うことができない。
そのため、あらかじめ複数の負荷の大きさに対応する負荷運転開始時の温度上昇曲線データ及び負荷運転停止時の温度下降曲線データの組(以下、「補正曲線データ」とよぶ。)を記憶部33に記憶しておき、その中から現場に設置されている負荷に最も合致するものを選択し、該選択した補正データ曲線を用いて温度補正を行うようにする。
このとき、現場での補正曲線データの選択は、負荷運転開始後の短時間(例えば、5分以内)にて決定すべきである。この立上がり部のデータが重要であるので、負荷運転開始後の所定の期間(例えば、5分間)に、短い時間間隔(例えば1分間隔)にて細かく立上がりデータの取得を行い、この立上がりデータに最も近い立上がり特性を有する補正データ曲線を選択する。
なお、あらかじめ記憶部33に記憶されている複数の負荷の大きさに対応する補正曲線データは、前述した動作モード1の場合と同様に負荷運転による室温変化の温度センサ2の計測値への影響がでない状態で取り込まれたものである。
前記記憶部33には、図示するような複数の補正曲線データ(温度上昇曲線データ)1〜nが記憶されている。
前述と同様に、温度調節器1の電源を投入後所定時間経過してケース内の温度が一定の温度になったことを確認した後、前記駆動部4を制御して負荷(ファン)の駆動出力Bをオンとし、負荷の運転を開始する(時刻t1)。そして、該負荷運転開始後の時間tb(例えば5分間)の間のケース内温度のデータを例えば1分間隔で取得する。そして、このように取得したケース内温度の立上がりデータが、記憶部33に記憶されている補正曲線データ1,・・・,nのうちのどれに最も近いかを判断し、該最も近い立上がり特性を有する補正曲線データを実際の室温との誤差の補正に用いるデータとして選択する。
このように判断処理が終了すると通常状態となり、温度センサ2の計測値に応じてファンなどの負荷を自動制御する。
なお、負荷運転停止時の温度補正は、上記負荷容量を判断する処理において選択された補正曲線データ(温度上昇曲線データ)と組になって記憶されている温度下降曲線データを使用する。
また、前記負荷容量を判断する処理の結果を前記記憶部33に記憶しておき、次回以降の電源投入時には、該記憶している選択結果を用いて温度補正を行うようにしてもよい。
運転方法は、動作モード1、動作モード2ともに、負荷の運転・停止は所定のプログラムに従って行われ、電源投入により前記温度計測誤差値Tdに基づく室温補正を行い、その結果により負荷の制御を行うが、負荷運転の場合は前記記憶部33に記憶された温度上昇曲線データにより、負荷停止の場合は温度下降曲線データにより室温の補正を行いながら室温調節を行う。
この図に示すように、時刻t0に温度調節器1の電源を投入し、前記温度センサ2の計測データから前記温度計測誤差値Tdを減算することにより誤差の補正を行った室温計測値を得、該室温計測値が設定値よりも高いことを検出して負荷(ファン)の運転を開始すると(時刻t1)、前記記憶部33に記憶されている温度上昇曲線データを用いて温度センサ2の計測データの誤差を補正し、時刻t2にファンの運転を停止すると前記記憶部33に記憶されている温度下降曲線データを用いて計測データの誤差を補正する。以下同様に、負荷の運転の開始又は停止のときに計測データの誤差の補正が行われる。
このように、負荷(ファン)の運転の開始/停止に応じて、ケース内温度は上昇/下降を繰り返すが、前述のようにして取得又は選択された負荷の大きさに対応した温度上昇曲線データ/温度下降曲線データを用いて誤差を補正することにより、正確な室温計測値を得ることができる。
また、上記においては、前述した電源投入時の温度補正分(温度計測誤差値)は、あらかじめ記憶部33に記憶させておくものとして説明したが、現場にて計測し、記憶部33に取り込むようにしてもよい。
さらに、上記においては、駆動部4により駆動される負荷が外気を取り込むファンである場合について説明したが、これに限られることはなく、その他の負荷の場合についても同様に適用することができる。
Claims (2)
- ケース内に電子部品を備えた温度調節器であって、
前記電子部品は、温度センサと、該温度センサによる計測データに基づいて負荷の駆動制御信号を出力する制御部と、該制御部からの駆動制御信号により負荷を制御する駆動部と、電源部とを含み、
前記制御部は、
異なる大きさの複数の負荷に対して取得された、負荷の運転を開始してから前記ケース内温度が上昇して安定するまでの前記温度センサによる計測データである温度上昇曲線のデータと負荷の運転を停止してから前記ケース内温度が下降して安定するまでの前記温度センサによる計測データである温度下降曲線のデータの組を記憶する記憶部と、
前記負荷の運転開始後の立上がり部における前記温度センサによる計測データを取得して、前記記憶部に記憶されている複数の前記温度上昇曲線のデータと前記温度下降曲線のデータの組の中から該取得した計測データに最も近い立上がり特性を有する温度上昇曲線のデータと温度下降曲線のデータの組を選択し、該選択したデータを用いて前記温度センサの計測値と実際の室温との誤差を補正する補正手段と
を有することを特徴とする温度調節器。 - 前記温度上昇曲線のデータ及び前記温度下降曲線のデータは、折れ線近似式の形で前記記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の温度調節器。
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