JP2005062979A - Electronic cooler and its diagnostic system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the maintenance of an electronic cooler by exactly grasping the operating condition of the cooler, and to improve the measurement accuracy of an analyzing device mounted with the cooler regarding the electronic cooler and its diagnostic system. <P>SOLUTION: The electronic cooler having a detecting means for cooling temperature is characterized by having an arithmetic processing means to judge the operating condition of the cooler from the cooling temperature and the ambient temperature. Also, the diagnostic system of the electronic cooler is characterized by judging the operating condition of the cooler based on a plurality of reference temperatures settable from the characteristics of the electronic cooler. Furthermore, the diagnostic system is characterized by performing a judgment operation including the steps of: comparing the ambient temperature with a reference temperature; comparing the cooling temperature with the reference temperature; and comparing the ambient temperature with the cooling temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子冷却器およびその診断システムに関するもので、例えば、環境用測定装置等の試料流体の除湿器またはその除湿管理システムとして特に有用である。
【0002】
【従来の技術】
従来、発生源用分析装置や環境大気用分析装置あるいは自動車排気ガス分析装置などの大気汚染分析装置においては、試料流体中の除湿を目的として、電子冷却器(以下「冷却器」という。)が多用されている。また、化学プロセスを始め、各種研究用・現場用の成分測定用の分析装置にも冷却器は多く利用されている。
【0003】
一般に、前記冷却器として、例えば図9に示すものが知られている(例えば特許文献1参照)。すなわち、図9において、21はサーモモジュールで、これを両側からセラミックなどの絶縁性素材よりなる一対の支持プレート22,23で支持すると共に、この支持プレート22,23間の全周に充填して形成されたシーリング材としてのシリコンゴムよりなる密閉壁24でサーモモジュール21を支持プレート22,23に封入して冷却部25が形成されている。26は冷却部25の冷却面である支持プレート22に重ねられた熱交換器で、この熱交換器26と冷却器25との間には、それらの熱伝導をよくするために、シリコングリス膜27を介在させている。28は熱交換器26を貫通して設けられたガス供給管で、これに除湿されるサンプルガスが供給される。29は冷却部25の放熱面である支持プレート23側に配置されたフィンなどで形成された放熱部材である。
30は熱交換器26に重ねた固定プレートで、その両端ブロック図を貫通する固定ボルト31を、放熱部材29に形成されたねじ孔32にねじ込んで、熱交換器26、冷却部25が互いに固定されて、冷却器が構成される。このように構成された冷却器においては、ガス供給管28に供給されたサンプルガスが熱交換器26を通過する間に、サンプルガスが含む水分をガス供給管28の内面に結露させて除去することができる。なお、温度センサ3(図示せず)は別途冷却器に内蔵されている。
【0004】
また、冷却器は、長期間の使用により徐々に劣化し除湿能力の低下を生じることがあり、特に冷却器の周囲の温度(以下「周囲温度」という。)が高温の場合には冷却部の負荷が大きいことから劣化を加速させる結果となる。一部用途によっては、周囲温度を基準に冷却温度を変動させることで、劣化を防止することが行われていた(例えば特許文献1参照)。
【0005】
一方、分析装置の性能は、こうした除湿能力つまり冷却能力に依存することが多く、冷却能力を如何に管理するかが、装置の重要な保守・点検項目となっている。特に長期の連続測定を必要とする大気汚染分析装置では、長期間の使用によって上記の冷却能力の劣化が生じることが多く、特に管理が重要となる。従来、こうした冷却器の能力は、上記温度センサあるいは別途冷却部に設けられた冷却温度検出部の出力のみをもとに管理されていた。具体的には、これらの出力が設定温度を一定温度以上超えた場合に、「電子冷却器の異常」の警報を出力する方法が一般的であった。
【0006】
【特許文献1】
実開平6−63117号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今、冷却器が搭載される各種分析装置においては、リモートメンテナンスや自己診断機能の要請が強くなってきており、装置全体の機能だけでなく、各部品レベルでの診断機能は欠かせないものとなっている。特に省人化・省力化が必要な現場設置型の分析装置では、なお一層こうした要請が強くなってきている。
【0008】
また、従来行われていた警報は、通常、冷却器の冷却温度よりも高い温度(警報温度)に設定されるが、冷却器が全く動作しないという故障モードに対しては、周囲温度が警報温度に達しない限り警報は発しないという不都合が生じる。あるいは、冷却器自体が異常発熱を発生した場合であっても、分析装置が屋外に置かれ、冬季における周囲温度が低い場合には、その異常を検知できないという不都合も生じる。さらに、現場での保守時等において冷却器の温度設定を誤った場合にあっても、警報温度に達することがなければ、本来の冷却温度になっていない状態(無制御状態)で作動する可能性がある。つまり、上記のような冷却温度検出部の出力を用いる従来の管理方法では、冷却器が故障もしくは異常な状態であっても、その状態が認識できないまま作動していることがあり、分析装置の測定値の信頼性に影響する可能性があった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、冷却器の作動状態を正確に把握し、保守を容易にするとともに、冷却器を搭載した分析装置の測定精度の向上に寄与する電子冷却器およびその診断システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、電子冷却器について鋭意研究したところ、下記の冷却器によって上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は、冷却温度の検出手段を有する電子冷却器であって、該冷却温度および周囲温度から該冷却器の作動状態を判断する演算処理手段を有することを特徴とする。こうした構成によって、特に従来困難であった劣化状態を含め、冷却器の作動状態を正確に把握し、保守を容易にするとともに、冷却器を搭載した分析装置の測定精度の向上に寄与する電子冷却器を提供することができる。
【0012】
また、本発明は、電子冷却器の診断システムであって、冷却温度の検出手段、周囲温度の検出手段、および両温度検出手段の出力を入力する演算処理手段を有する電子冷却器において、該演算処理手段が電子冷却器の特性から設定可能な複数の基準温度を基に該冷却器の作動状態を判断することを特徴とする。こうした構成によって冷却器の作動状態を正確に把握するとともに、予め電子冷却器の特性から設定可能な複数の管理基準を設けることで冷却器の状態に応じた的確な保守管理を容易にする電子冷却器の診断システムを提供することができる。
【0013】
上記電子冷却器の診断システムであって、周囲温度と基準温度とを比較するステップ、冷却温度と基準温度とを比較するステップ、および周囲温度と冷却温度とを比較するステップを含む判断動作を行うことを特徴とする。こうした周囲温度を含めた判断プロセスを確定することによって、冷却器の作動状態の客観的判断を可能とする電子冷却器の診断システムを提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明は、冷却温度の検出手段を有する電子冷却器であって、該冷却温度および周囲温度から該冷却器の劣化状態を判断する演算処理手段を有することを特徴とする。本発明者は、従来の冷却器本体からの冷却温度情報だけで判断するのではなく、周囲温度という客観的な情報とリンクすることによって、冷却器の作動状態をより正確に把握することができることを見出したもので、自己診断機能をより確実なものとすることができる。
【0015】
一般に、冷却器の劣化モードは、図1に示すような概念で捉えることができる。冷却器が正常な状態での冷却温度Aと周囲温度Bとの関係は、冷却器の設定温度(以下「設定温度S」という。図1では約15℃として表示。)までは両者略同じ値となり(O−S)、周囲温度Bが設定温度Sを超えると冷却温度Aは略設定温度Sとなり(S−T)、さらに周囲温度Bが高くなり冷却器の能力限界温度(以下「限界温度T」という。図1では約40℃として表示。)を超えると、冷却温度Aは周囲温度Bに応じて上昇していく(T−U)。一方、冷却器が故障した状態であって、冷却器に電源が入っていない状態と同じ場合には、冷却温度Aは周囲温度Bと略同じであり、周囲温度Bの上昇に伴い、冷却温度Aも上昇することとなる(O−S−V)。冷却器の劣化モードは、上記の2つの状態の中間に位置づけすることができ、当初、前者の状態であった冷却器が徐々に後者の状態に移行していく過程であり、具体的には、限界温度Tが変化していくことで捉えることができる。また、冷却器が故障した状態であって、動作が異常となった状態には、2つの場合があり、1つには、冷却器の発熱によって冷却温度Aが常に周囲温度Bよりも高くなる場合、他の1つには、冷却器の過冷却によって冷却温度Aが常に周囲温度Bよりも低くなる場合が挙げられる。
【0016】
つまり、上記の各温度の関係を考察するに、設定温度Sは任意に設定可能であるが、限界温度Tは設定温度Sおよび冷却器の劣化モードによって変化する一方、冷却器作製当初の限界温度Tと設定温度Sとの関係は事前に求めることができるものである。冷却器の劣化が進み破線の状態になった場合を仮定すると、具体的には図1における点Pおよび点P’の状態に該当するが、前者Pは「冷却温度a:15℃、周囲温度b:20℃」の状態、後者P’は「冷却温度a’:22℃、周囲温度b’:34℃」の状態となり、P’は設定温度であるs:15℃を維持できない状態である。この状態において、下式1によって、限界温度を計算すると、t’=27℃を求めることができる。
t’=b’−(a’−s) …式1
【0017】
つまり、初期状態の限界温度tが40℃であることから、限界温度レベルにおいて劣化が13℃(40℃−27℃)相当分進んでいると見ることができる。本発明においては、このように、限界温度という1つの尺度によって、現状の劣化レベルを定量的に判断することができる。
【0018】
以上のように、冷却温度Aが設定温度Sと異なる温度となった状態から、従来困難であった冷却器の劣化状態を判断することができることを見出したものである。つまり、これら3つの要素「冷却温度A」「周囲温度B」「設定温度S」から「限界温度T」を求めることによって、冷却器の正常・故障の判断だけでなく、劣化の有無あるいは劣化の進捗状態を把握することができ、精度の高い自己診断機能有する冷却器の提供が可能となる。また、こうした劣化状態の情報を蓄積し経時的な変化を追跡することで冷却器の準備期間および交換時期を推算することができ、保守時期や部品の準備時期を予め設定することが可能となる。つまり、横軸に時間、縦軸に同一設定温度における限界温度をとると、通常、図2に示すような関係曲線となり、保守・準備・交換の各時期を推定することができ、リモートメンテナンスの実現および部品在庫の削減など保守の効率化に寄与することができる。
【0019】
図3は、本発明の一例を示す構成図である。電子冷却器1の内部には、既述の各構成部材に加え、演算処理手段6が設けられ、冷却部2の温度検出手段4および周囲温度検出手段5からの出力がインプットされている。冷却部2の温度は、既述のように別途設けられた温度センサ3からの出力を基に制御されるが、むろん、温度検出手段4を温度センサ3と兼用することは可能である。ここで、温度センサ3あるいは温度検出手段4としては、例えば、各種熱電対、サーミスタ、測温抵抗体などが多用されているが、これらに限定されるものではない。また、周囲温度については、他の目的に用いられている非接触の放射温度計などの情報を利用することも可能である。
【0020】
また、本発明は、電子冷却器の診断システムであって、冷却温度の検出手段、周囲温度の検出手段、および両温度検出手段の出力を入力する演算処理手段を有する電子冷却器において、該演算処理手段が電子冷却器の特性から設定可能な複数の基準温度を基に該冷却器の作動状態を判断することが特徴である。つまり、上述のような劣化モードにおける冷却温度と周囲温度との関係曲線から、冷却器の劣化状態を推算できるとの知見から、予め、電子冷却器の特性から設定可能な複数の基準温度を設定しておくことで、冷却器の作動状態を正確に把握する電子冷却器の診断システムが可能となる。
【0021】
具体的には、図4のような基準となる関係曲線(以下「基準曲線」という。例えば、図4では設定温度を0℃と仮定した場合の曲線を表す。)における限界温度を、基準温度として演算処理手段に設定し、例えば、基準曲線で保守・準備・交換の各作業を必要とする基準温度P・Q・Rを任意に設定することが可能である。これによって、冷却器の使用条件つまり設定温度に依存しない冷却器自体の劣化状態を把握することができる。また、上述のように、保守・準備・交換の各作業時期に相当する複数の基準温度を設定することで、演算処理部から各作業指示を出力することができ、確度の高い自己診断が可能な冷却器の診断システムを実現することができる。
【0022】
なお、上記では基準温度を、設定温度を0℃と仮定した場合を例にとり説明したが、むろんこれに限定されるものではなく、冷却器の使用条件に合致した任意の設定温度に対する各温度とすることも可能である。例えば、図4において設定温度をsとした時は限界温度がtとなり、各々の作業と関連する基準温度をp・q・rとし、設定温度をs’とした時は限界温度はt’となり、各々の基準温度をp’・q’・r’とすることが可能である。
【0023】
また、冷却器が使用される周囲温度の条件から、電子冷却器の特性に関連する複数の基準温度を任意に設定することも可能である。詳細は後述する。
【0024】
図5に、冷却器の診断システムの一例を示す。冷却器1からの冷却温度出力および周囲温度検出手段5からの出力を受けて演算する演算処理部6に加え、システム操作および演算結果の表示を行う操作表示部7が設けられている。むろん図3に示すように、演算処理部6が冷却器1に内蔵することも可能であり、その他、操作表示部7の分離など要素の付加・変更を行うことも可能である。なお、各種保守内容の表示に加え、図1に示す「電子冷却器の動作状態」を操作表示部7に表示することによって、冷却器の作動状態、特に劣化状態を目視的に認識することができ、保守作業の効率化・迅速化を図ることができる。
【0025】
さらに、こうした管理基準を設けることで冷却器の状態に応じた的確な保守管理を容易にし、安定した除湿能力を確保することができることから、冷却器を搭載した分析装置において、測定精度の維持向上を図ることができる。つまり、例えば、ガス分析装置においては、試料ガス中の水分量は変化することによって分圧変動分の誤差を生じることになり、水分の増加によって試料ガス中の腐食成分による測定部の腐食や汚染の増大を招くおそれがあるが、冷却器の特性向上によって、こうした測定精度に与える影響を抑えることができ、分析装置の安定な稼動と精度維持を図ることができる。
【0026】
上記電子冷却器の診断システムであって、周囲温度と基準温度とを比較するステップ、冷却温度と基準温度とを比較するステップ、および周囲温度と冷却温度とを比較するステップを含む判断動作を行うことを特徴とする。こうした冷却器内部の冷却温度による判断プロセスだけでなく周囲温度を含めた判断プロセスを採用することによって、稼動している冷却器の正常、故障および劣化の有無あるいは劣化の進捗状態を把握することができ、より正確かつ客観的な冷却器の作動状態の判断が可能となる。
【0027】
具体的には、図1に示す冷却器の動作状態との関係で、図6(A)〜(D)のフローで表されるアルゴリズムを例示する。まず(1)周囲温度によって分類し、次に(2)冷却温度によって動作状態を判断する、というプロセスによって冷却器の診断をおこなうものである。このとき、電子冷却器の特性に関連する複数の基準温度を設定する。つまり、設定温度s(図の例では15℃)および限界温度t(図の例では40℃)を含めた複数の基準温度を演算処理手段に設定する。
具体的には、上記2つの温度に加え、設定温度sと劣化範囲下限温度(つまり、限界温度t)との差異g(t−g=25℃)および判断に際して考慮する許容温度幅c(例えば5℃)を設定する。また、上述のように劣化モードについてさらに作業判断を診断モードに加える場合にあっては、図4に例示する保守・準備・交換に対応した各々の基準温度を設定する。
【0028】
診断フローは、
(1)第1ステップとして、図6(A)に示すように、周囲温度を基準温度sおよび限界温度tと比較し、各領域に対応して次のステップに入る。
次のステップとして、
(2−1)図6(B)に示すように、周囲温度が設定温度sよりも低い場合に、冷却温度と周囲温度とを比較し、過冷却または発熱による異常の有無を判断する。
(2−2)図6(C)に示すように、周囲温度が設定温度sよりも高く、限界温度tよりも低い場合に、冷却温度を設定温度sまたは/および周囲温度とを比較し(許容幅cを考慮する)、過冷却または発熱による異常、故障および劣化の有無を判断する。
(2−3)図6(D)に示すように、周囲温度が限界温度tを超えた場合には、冷却温度を設定温度sまたは/および周囲温度と比較し(許容幅cおよび差異gを考慮する)、過冷却または発熱による異常、故障および劣化の有無を判断する。
以上の診断フローによって異常や故障があると判断したとき、警報を発生し、保守・交換等の措置が行われ、劣化があれば、保守・準備・交換に対応した情報を発生し、保守・準備・交換等の措置が行われる。
【0029】
次に、別の実施態様を図7に例示する。具体的な診断システムにおいては、冷却器の温度調節精度(設定温度とのズレ)や劣化範囲を任意に設定する場合を考慮した基準温度によって、さらに精緻な判断が求められる。図7は基本的には図1と同様であるが、こうした考慮により基準温度と冷却器が使用される周囲温度の条件から、電子冷却器の特性に関連するさらに多くの基準温度を任意に設定した点に特徴がある。つまり、上記の例における4つの基準温度をさらに細分あるいはこれに追加し、基準温度を演算処理手段に設定する。
【0030】
ここで、上記の4つの基準温度を基に、以下のc、d、e、f、p 、p 、p を基準温度として追加し設定する方法が挙げられる。
c:周囲温度と比較し、発熱による異常と判断する温度の許容幅。図7の例では+5℃
d:周囲温度または設定温度と比較して、過冷却による異常と判断する温度の許容幅。図7の例では−5℃
e:冷却器の温度調整精度(温調精度)。図7の例では1℃
f:周囲温度に対して故障と判断する温度の測定精度。図7の例では−1℃
g:設定温度sと限界温度tとの差異。図7の例では25℃
t:限界温度。図7の例では40℃
=s−c+e=11(℃)
=s+e−f=17(℃)
=t−c+e=36(℃)
【0031】
図8に、図7の例における基本的な診断フローの一例を示す。
(1)図8(A)に周囲温度と基準温度(s、p 〜p )との比較を行う第1ステップを示す。周囲温度によって4つの基準に分けて、次のステップに進む。
(2−1)図8(B)に示すように、周囲温度が基準温度p (設定温度s、許容幅cおよび温調精度eを考慮した基準温度)未満の場合に、冷却温度と周囲温度の比較するステップによって、設定温度以下での過熱または過冷却の有無を主として判断することができる。判断には、検出手段のバラツキや誤差を許容範囲とする温度c(+5℃)およびd(−5℃)を考慮する。
(2−2)図8(C)に示すように、周囲温度がp 以上s(15℃)未満の場合において、冷却温度を基準温度(設定温度s)または/および周囲温度と比較し(許容幅cおよび温調精度eを考慮する)、過冷却または発熱による異常および故障の有無を判断する。
(2−3)図8(D)に示すように、周囲温度がs以上p (17℃、設定温度s、温調精度eおよび周囲温度の精度fを考慮した基準温度)未満の場合において、冷却温度を設定温度sまたは/および周囲温度と比較し(許容幅cおよび温調精度eを考慮する)、過冷却または発熱による異常および故障の有無を判断する。
(2−4)図8(E)に示すように、周囲温度がp 以上p (36℃、限界温度tおよび許容幅cおよび温調精度eを考慮した基準温度)未満の場合において、冷却温度を設定温度または/および周囲温度と比較し(許容幅cおよび温調精度eを考慮する)、異常、故障および劣化の有無を判断する。
(2−5)図8(F)に示すように、周囲温度がp 以上の場合において、冷却温度を設定温度または/および周囲温度と比較し(許容幅cおよび温調精度eを考慮する)、過冷却または発熱による異常および故障の有無を判断する。
以上の診断フローによって異常や故障があると判断したとき、警報を発生し、保守・交換等の措置が行われ、劣化があれば、保守・準備・交換に対応した情報を発生し、保守・準備・交換等の措置が行われる。
【0032】
また、別の方法として、上記の例における4つの基準温度(設定温度s、限界温度t、両者の差異gおよび許容温度幅c)のうちの差異gに代え、周囲温度の代表値と限界温度tとの差異hを基準温度の1つとし、これを基に上述のp に代え、p ’を基準温度として追加し設定する方法が挙げられる。ここで、周囲温度の代表値とは、実際に冷却器が設置された状態での周囲温度を代表する値をいい、例えば、平均周囲温度を設定することができる。
h:周囲温度の代表値と限界温度tとの差異。図7の例では平均値を20℃として20℃を設定
’=s+e+h=36(℃)
このとき、診断フローにおいてp をp ’に、25℃を20℃に代えること以外は、上記と同様の方法によって異常判断を行うことができ、設置される冷却器の周囲温度を基に判断することで、実際の運転条件を反映した管理を行うことができる。このとき、代表値を季節や設置の周囲条件などの変化に合わせ変更することが好ましい。より運転条件を考慮した管理が可能となる。
【0033】
以上のように、冷却器の診断は分析装置において重要な役割を果たすことから、より冷却器の使用条件に対応した任意の基準温度を設定することが好ましい。
ただし、こうした冷却器およびその診断システム、さらに診断方法は分析装置に限定されるものでないことはいうまでもない。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、冷却温度だけでなく周囲温度から冷却器の作動状態を判断する演算処理手段を有することによって、従来困難であった劣化状態を含め、冷却器の作動状態を正確に把握し、保守を容易にするとともに、冷却器を搭載した分析装置の測定精度の向上に寄与する電子冷却器を提供することができる。
【0035】
また、本発明は、冷却器の特性から設定可能な複数の基準温度を基に該冷却器の作動状態を判断する電子冷却器の診断システムによって、冷却器の作動状態を正確に把握するとともに、予め電子冷却器の特性から設定可能な複数の管理基準を設けることで冷却器の状態に応じた的確な保守管理を容易にする電子冷却器の診断システムを提供することができる。
【0036】
さらに、周囲温度と基準温度とを比較するステップ、冷却温度と基準温度とを比較するステップ、および周囲温度と冷却温度とを比較するステップを含む、周囲温度を含めた判断プロセスを確定することによって、冷却器の作動状態の客観的判断を可能とする電子冷却器の診断システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子冷却器の動作状態の一例を示す説明図
【図2】本発明に係る電子冷却器の動作状態の経時的な変動の一例を示す説明図
【図3】本発明に係る電子冷却器の構成例を示す説明図
【図4】本発明に係る電子冷却器の診断システムの動作状態および温度設定の一例を示す説明図
【図5】本発明に係る電子冷却器の診断システムの一例を示す説明図
【図6】本発明に係る電子冷却器の診断システムにおける診断フローの一例を示す説明図
【図7】本発明に係る電子冷却器の診断システムの別の実施例を示す説明図
【図8】本発明に係る電子冷却器の診断システムにおける診断フローの別の実施例を示す説明図
【図9】従来の電子冷却器の構成例を示す説明図
【符号の説明】
A 冷却温度
B 周囲温度
S 設定温度
T 限界温度
1 電子冷却器
2 冷却部
3 温度センサ
4 温度検出手段
5 周囲温度検出手段
6 演算処理手段
7 操作表示部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic cooler and a diagnostic system thereof, and is particularly useful as a sample fluid dehumidifier such as an environmental measurement device or a dehumidification management system thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an air pollution analysis device such as a generation source analysis device, an environmental air analysis device, or an automobile exhaust gas analysis device, an electronic cooler (hereinafter referred to as “cooler”) is used for dehumidification in a sample fluid. It is used a lot. In addition, coolers are also widely used in chemical processes, as well as analytical devices for component measurement for various research and field use.
[0003]
In general, for example, the cooler shown in FIG. 9 is known (see, for example, Patent Document 1). That is, in FIG. 9, reference numeral 21 denotes a thermo module, which is supported by a pair of support plates 22 and 23 made of an insulating material such as ceramic from both sides, and filled around the entire circumference between the support plates 22 and 23. The cooling module 25 is formed by enclosing the thermo module 21 in the support plates 22 and 23 with the formed sealing wall 24 made of silicon rubber as a sealing material. A heat exchanger 26 is superposed on the support plate 22 which is a cooling surface of the cooling unit 25. In order to improve heat conduction between the heat exchanger 26 and the cooler 25, a silicon grease film is provided. 27 is interposed. Reference numeral 28 denotes a gas supply pipe provided through the heat exchanger 26, to which a sample gas to be dehumidified is supplied. Reference numeral 29 denotes a heat radiating member formed of fins or the like disposed on the support plate 23 side which is the heat radiating surface of the cooling unit 25.
Reference numeral 30 denotes a fixing plate overlaid on the heat exchanger 26, and fixing bolts 31 penetrating the both end block diagrams are screwed into screw holes 32 formed in the heat radiating member 29 so that the heat exchanger 26 and the cooling unit 25 are fixed to each other. Thus, a cooler is configured. In the cooler configured as described above, while the sample gas supplied to the gas supply pipe 28 passes through the heat exchanger 26, moisture contained in the sample gas is condensed on the inner surface of the gas supply pipe 28 and removed. be able to. The temperature sensor 3 (not shown) is separately incorporated in the cooler.
[0004]
In addition, the cooler may gradually deteriorate due to long-term use, resulting in a decrease in the dehumidifying capacity. Especially when the temperature around the cooler (hereinafter referred to as “ambient temperature”) is high, As a result of the large load, the deterioration is accelerated. In some applications, the deterioration is prevented by changing the cooling temperature based on the ambient temperature (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
On the other hand, the performance of the analyzer often depends on such dehumidification capacity, that is, cooling capacity, and how to manage the cooling capacity is an important maintenance / inspection item of the apparatus. In particular, in an air pollution analyzer that requires long-term continuous measurement, the cooling capacity often deteriorates due to long-term use, and management is particularly important. Conventionally, the capacity of such a cooler has been managed based only on the output of the temperature sensor or a cooling temperature detection unit provided in a separate cooling unit. Specifically, a method of outputting an alarm of “abnormality of the electronic cooler” when these outputs exceed a set temperature by a certain temperature has been common.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 6-63117 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, various analyzers equipped with coolers are increasingly demanding remote maintenance and self-diagnosis functions, and not only the functions of the entire system but also the diagnostic functions at the individual component level are indispensable. It has become a thing. In particular, in the field-installed analysis apparatus that requires labor saving and labor saving, such a demand is further increased.
[0008]
In addition, alarms that have been performed in the past are usually set to a temperature (alarm temperature) that is higher than the cooling temperature of the cooler, but for failure modes in which the cooler does not operate at all, the ambient temperature is the alarm temperature. As long as the value is not reached, the alarm is not generated. Alternatively, even when the cooler itself generates abnormal heat, if the analyzer is placed outdoors and the ambient temperature in winter is low, the abnormality cannot be detected. Furthermore, even if the temperature setting of the cooler is wrong during maintenance at the site, etc., if the alarm temperature is not reached, it is possible to operate in a state where the original cooling temperature is not reached (no control state). There is sex. In other words, in the conventional management method using the output of the cooling temperature detection unit as described above, even if the cooler is in a failure or abnormal state, it may be operating without being able to recognize the state. The reliability of measured values could be affected.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic cooler that contributes to improving the measurement accuracy of an analyzer equipped with a cooler and a diagnostic system thereof, while accurately grasping the operating state of the cooler and facilitating maintenance. There is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research on the electronic cooler, the present inventors have found that the above object can be achieved by the following cooler, and have completed the present invention.
[0011]
That is, the present invention is an electronic cooler having a cooling temperature detecting means, and has an arithmetic processing means for judging the operating state of the cooler from the cooling temperature and the ambient temperature. With this configuration, it is possible to accurately grasp the operating state of the cooler, including the deteriorated state that was difficult in the past, to facilitate maintenance, and to contribute to improving the measurement accuracy of the analyzer equipped with the cooler. Can be provided.
[0012]
The present invention also relates to an electronic cooler diagnostic system comprising: a cooling temperature detection means; an ambient temperature detection means; and an arithmetic processing means for inputting outputs of both temperature detection means. The processing means determines the operating state of the cooler based on a plurality of settable reference temperatures from the characteristics of the electronic cooler. Electronic cooling that facilitates accurate maintenance management according to the state of the cooler by providing a plurality of management standards that can be set in advance from the characteristics of the electronic cooler as well as accurately grasping the operating state of the cooler with this configuration A diagnostic system for a vessel can be provided.
[0013]
A diagnosis system for the electronic cooler, wherein a determination operation including a step of comparing an ambient temperature with a reference temperature, a step of comparing the cooling temperature with a reference temperature, and a step of comparing the ambient temperature with the cooling temperature is performed. It is characterized by that. By determining the determination process including the ambient temperature, it is possible to provide an electronic cooler diagnosis system that enables an objective determination of the operating state of the cooler.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention is an electronic cooler having a cooling temperature detecting means, characterized by comprising arithmetic processing means for judging a deterioration state of the cooler from the cooling temperature and the ambient temperature. The present inventor can grasp the operating state of the cooler more accurately by linking with objective information such as the ambient temperature rather than judging only by the cooling temperature information from the conventional cooler body. The self-diagnosis function can be made more reliable.
[0015]
In general, the deterioration mode of the cooler can be grasped by a concept as shown in FIG. The relationship between the cooling temperature A and the ambient temperature B in a normal state of the cooler is approximately the same value up to the set temperature of the cooler (hereinafter referred to as “set temperature S”, shown as about 15 ° C. in FIG. 1). (OS), when the ambient temperature B exceeds the set temperature S, the cooling temperature A becomes substantially the set temperature S (ST), and the ambient temperature B becomes higher and the capacity limit temperature of the cooler (hereinafter referred to as “limit temperature”). When it exceeds “T” (shown as about 40 ° C. in FIG. 1), the cooling temperature A rises according to the ambient temperature B (TU). On the other hand, in the case where the cooler is in a failed state and the power is not turned on, the cooling temperature A is substantially the same as the ambient temperature B. As the ambient temperature B increases, A will also rise (OSV). The deterioration mode of the cooler can be positioned between the above two states, and is a process in which the cooler that was originally in the former state gradually shifts to the latter state. It can be grasped as the limit temperature T changes. Further, there are two cases in which the cooler has failed and the operation has become abnormal. One is that the cooling temperature A is always higher than the ambient temperature B due to heat generated by the cooler. In another case, the cooling temperature A is always lower than the ambient temperature B due to overcooling of the cooler.
[0016]
That is, when considering the relationship between the above temperatures, the set temperature S can be arbitrarily set, but the limit temperature T varies depending on the set temperature S and the deterioration mode of the cooler, while the limit temperature at the beginning of the cooler manufacture is The relationship between T and the set temperature S can be obtained in advance. Assuming that the deterioration of the cooler progresses and the state of the broken line is assumed, it specifically corresponds to the state of point P and point P ′ in FIG. 1, but the former P is “cooling temperature a: 15 ° C., ambient temperature” “b: 20 ° C.”, the latter P ′ is “cooling temperature a ′: 22 ° C., ambient temperature b ′: 34 ° C.”, and P ′ cannot maintain the set temperature s: 15 ° C. . In this state, t ′ = 27 ° C. can be obtained by calculating the limit temperature by the following equation 1.
t ′ = b ′ − (a′−s) Equation 1
[0017]
That is, since the limit temperature t in the initial state is 40 ° C., it can be seen that the deterioration is advanced by 13 ° C. (40 ° C.-27 ° C.) at the limit temperature level. In the present invention, the current deterioration level can be quantitatively determined by one measure of the limit temperature.
[0018]
As described above, it has been found that from the state in which the cooling temperature A is different from the set temperature S, it is possible to determine the deterioration state of the cooler, which has been difficult in the past. In other words, by obtaining the “limit temperature T” from these three elements “cooling temperature A”, “ambient temperature B”, and “set temperature S”, not only the determination of the normality / failure of the cooler but also the presence or absence of deterioration A progress state can be grasped, and a cooler having a highly accurate self-diagnosis function can be provided. Further, by accumulating information on such deterioration states and tracking changes over time, it is possible to estimate the preparation period and replacement time of the cooler, and it becomes possible to set the maintenance time and the parts preparation time in advance. . In other words, taking the time on the horizontal axis and the limit temperature at the same set temperature on the vertical axis, the relationship curve shown in Fig. 2 is usually obtained, and each time of maintenance, preparation, and replacement can be estimated. It can contribute to maintenance efficiency such as realization and reduction of parts inventory.
[0019]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the present invention. In the inside of the electronic cooler 1, an arithmetic processing means 6 is provided in addition to the above-described components, and outputs from the temperature detecting means 4 and the ambient temperature detecting means 5 of the cooling unit 2 are inputted. The temperature of the cooling unit 2 is controlled based on the output from the separately provided temperature sensor 3 as described above, but it is possible to use the temperature detecting means 4 also as the temperature sensor 3. Here, as the temperature sensor 3 or the temperature detection means 4, for example, various thermocouples, thermistors, resistance temperature detectors and the like are frequently used, but are not limited thereto. For the ambient temperature, it is also possible to use information such as a non-contact radiation thermometer used for other purposes.
[0020]
The present invention also relates to an electronic cooler diagnostic system comprising: a cooling temperature detection means; an ambient temperature detection means; and an arithmetic processing means for inputting outputs of both temperature detection means. The processing means is characterized in that the operating state of the cooler is determined based on a plurality of reference temperatures that can be set from the characteristics of the electronic cooler. In other words, from the knowledge that the deterioration state of the cooler can be estimated from the relationship curve between the cooling temperature and the ambient temperature in the deterioration mode as described above, a plurality of reference temperatures that can be set from the characteristics of the electronic cooler are set in advance. By doing so, a diagnostic system for an electronic cooler that accurately grasps the operating state of the cooler becomes possible.
[0021]
Specifically, the limit temperature in the reference relational curve as shown in FIG. 4 (hereinafter referred to as “reference curve”. For example, in FIG. 4, a curve when the set temperature is assumed to be 0 ° C.) is expressed as the reference temperature. For example, it is possible to arbitrarily set reference temperatures P, Q, and R that require maintenance, preparation, and replacement operations on a reference curve. Thereby, it is possible to grasp the deterioration condition of the cooler itself that does not depend on the use condition of the cooler, that is, the set temperature. In addition, as described above, by setting multiple reference temperatures corresponding to the maintenance, preparation, and replacement work periods, each work instruction can be output from the arithmetic processing unit, enabling highly accurate self-diagnosis. A cooler diagnostic system can be realized.
[0022]
In the above description, the case where the reference temperature is assumed to be 0 ° C. has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and each temperature corresponding to an arbitrary set temperature that matches the use condition of the cooler is described. It is also possible to do. For example, in FIG. 4, when the set temperature is s, the limit temperature is t, the reference temperature associated with each operation is p · q · r, and when the set temperature is s ′, the limit temperature is t ′. Each reference temperature can be set to p ′ · q ′ · r ′.
[0023]
It is also possible to arbitrarily set a plurality of reference temperatures related to the characteristics of the electronic cooler from the condition of the ambient temperature in which the cooler is used. Details will be described later.
[0024]
FIG. 5 shows an example of a cooler diagnostic system. In addition to the arithmetic processing unit 6 that receives and calculates the cooling temperature output from the cooler 1 and the output from the ambient temperature detection means 5, an operation display unit 7 that displays the system operation and the calculation result is provided. Of course, as shown in FIG. 3, the arithmetic processing unit 6 can be incorporated in the cooler 1, and other elements such as separation of the operation display unit 7 can be added or changed. In addition to displaying various maintenance details, the operation state of the cooler, particularly the deterioration state, can be visually recognized by displaying the “operation state of the electronic cooler” shown in FIG. It is possible to improve the efficiency and speed of maintenance work.
[0025]
In addition, the establishment of such management standards facilitates accurate maintenance management according to the condition of the cooler and ensures stable dehumidification capacity, so that the measurement accuracy is maintained and improved in the analyzer equipped with the cooler. Can be achieved. In other words, for example, in a gas analyzer, the amount of moisture in the sample gas changes, causing an error in the partial pressure fluctuation, and the increase in moisture causes corrosion or contamination of the measurement part due to the corrosive component in the sample gas. However, by improving the characteristics of the cooler, the influence on the measurement accuracy can be suppressed, and the analyzer can be stably operated and the accuracy can be maintained.
[0026]
A diagnosis system for the electronic cooler, wherein a determination operation including a step of comparing an ambient temperature with a reference temperature, a step of comparing the cooling temperature with a reference temperature, and a step of comparing the ambient temperature with the cooling temperature is performed. It is characterized by that. By adopting not only the judgment process based on the cooling temperature inside the cooler but also the judgment process including the ambient temperature, it is possible to grasp the normality, failure, and deterioration of the operating cooler, or the progress of the deterioration. This makes it possible to more accurately and objectively determine the operating state of the cooler.
[0027]
Specifically, the algorithm represented by the flow of FIGS. 6A to 6D is illustrated in relation to the operation state of the cooler shown in FIG. The cooler is diagnosed by a process of (1) classification according to ambient temperature, and (2) determining an operation state based on the cooling temperature. At this time, a plurality of reference temperatures related to the characteristics of the electronic cooler are set. That is, a plurality of reference temperatures including the set temperature s (15 ° C. in the example in the figure) and the limit temperature t (40 ° C. in the figure) are set in the arithmetic processing means.
Specifically, in addition to the above two temperatures, the difference g (t−g = 25 ° C.) between the set temperature s and the degradation range lower limit temperature (that is, the limit temperature t) and the allowable temperature range c to be considered in the determination (for example, 5 ° C). Further, when the work determination is further added to the diagnosis mode for the deterioration mode as described above, each reference temperature corresponding to the maintenance / preparation / replacement illustrated in FIG. 4 is set.
[0028]
The diagnostic flow is
(1) As a first step, as shown in FIG. 6A, the ambient temperature is compared with a reference temperature s and a limit temperature t, and the next step is entered corresponding to each region.
The next step is
(2-1) As shown in FIG. 6B, when the ambient temperature is lower than the set temperature s, the cooling temperature is compared with the ambient temperature to determine whether there is an abnormality due to overcooling or heat generation.
(2-2) As shown in FIG. 6C, when the ambient temperature is higher than the set temperature s and lower than the limit temperature t, the cooling temperature is compared with the set temperature s and / or the ambient temperature ( In consideration of the allowable width c), it is determined whether there is any abnormality, failure or deterioration due to overcooling or heat generation.
(2-3) As shown in FIG. 6D, when the ambient temperature exceeds the limit temperature t, the cooling temperature is compared with the set temperature s or / and the ambient temperature (the allowable width c and the difference g are set). Judgment), whether there is an abnormality, failure or deterioration due to overcooling or heat generation.
When it is determined by the above diagnosis flow that there is an abnormality or failure, an alarm is generated, and maintenance and replacement measures are taken.If there is a deterioration, information corresponding to maintenance, preparation and replacement is generated, and maintenance and replacement are performed. Preparation and replacement measures are taken.
[0029]
Next, another embodiment is illustrated in FIG. In a specific diagnosis system, more precise determination is required based on a reference temperature that takes into account the case where the temperature adjustment accuracy (deviation from the set temperature) of the cooler and the deterioration range are arbitrarily set. FIG. 7 is basically the same as FIG. 1, but with this consideration, more reference temperatures related to the characteristics of the electronic cooler can be arbitrarily set based on the conditions of the reference temperature and the ambient temperature in which the cooler is used. There is a feature in the point. That is, the four reference temperatures in the above example are further subdivided or added to them, and the reference temperatures are set in the arithmetic processing means.
[0030]
Here, based on the above four reference temperatures, a method of adding and setting the following c, d, e, f, p 1 , p 2 , and p 3 as reference temperatures may be mentioned.
c: The allowable range of temperature at which it is determined that there is an abnormality due to heat generation compared to the ambient temperature. In the example of FIG.
d: Allowable width of temperature that is judged to be abnormal due to overcooling compared to ambient temperature or set temperature. In the example of FIG.
e: Temperature adjustment accuracy of the cooler (temperature adjustment accuracy). In the example of FIG.
f: Measurement accuracy of temperature that is judged to be a failure with respect to ambient temperature. In the example of FIG.
g: Difference between set temperature s and limit temperature t. In the example of FIG.
t: Limit temperature. In the example of FIG.
p 1 = s−c + e = 11 (° C.)
p 2 = s + ef = 17 (° C.)
p 3 = t−c + e = 36 (° C.)
[0031]
FIG. 8 shows an example of a basic diagnosis flow in the example of FIG.
(1) FIG. 8A shows a first step of comparing the ambient temperature with the reference temperature (s, p 1 to p 3 ). Divide into four criteria according to the ambient temperature and proceed to the next step.
(2-1) As shown in FIG. 8 (B), when the ambient temperature is lower than the reference temperature p 1 (reference temperature in consideration of the set temperature s, the allowable width c, and the temperature adjustment accuracy e), the cooling temperature and the ambient temperature By the step of comparing the temperatures, it is possible to mainly determine the presence or absence of overheating or overcooling below the set temperature. The determination takes into account the temperatures c (+ 5 ° C.) and d (−5 ° C.) that allow for variations and errors in the detection means.
(2-2) As shown in FIG. 8C, when the ambient temperature is not less than p 1 and less than s (15 ° C.), the cooling temperature is compared with the reference temperature (set temperature s) and / or the ambient temperature ( In consideration of the allowable width c and the temperature control accuracy e), it is determined whether there is an abnormality or failure due to overcooling or heat generation.
(2-3) As shown in FIG. 8D, when the ambient temperature is not less than s and less than p 2 (17 ° C., set temperature s, temperature adjustment accuracy e, and reference temperature considering ambient temperature accuracy f). Then, the cooling temperature is compared with the set temperature s and / or the ambient temperature (considering the allowable width c and the temperature adjustment accuracy e), and it is determined whether there is an abnormality or failure due to overcooling or heat generation.
(2-4) As shown in FIG. 8E, in the case where the ambient temperature is not less than p 2 and less than p 3 (36 ° C., the limit temperature t, the allowable width c, and the reference temperature in consideration of the temperature adjustment accuracy e), The cooling temperature is compared with the set temperature or / and the ambient temperature (considering the allowable width c and the temperature adjustment accuracy e), and the presence / absence of abnormality, failure, and deterioration is determined.
(2-5) As shown in FIG. 8F, when the ambient temperature is p 3 or more, the cooling temperature is compared with the set temperature or / and the ambient temperature (considering the allowable width c and the temperature adjustment accuracy e). ), Determine whether there is an abnormality or failure due to overcooling or heat generation.
When it is determined by the above diagnosis flow that there is an abnormality or failure, an alarm is generated, and maintenance and replacement measures are taken.If there is a deterioration, information corresponding to maintenance, preparation and replacement is generated, and maintenance and replacement are performed. Preparation and replacement measures are taken.
[0032]
As another method, instead of the difference g among the four reference temperatures (the set temperature s, the limit temperature t, the difference g between both, and the allowable temperature range c) in the above example, the representative value of the ambient temperature and the limit temperature There is a method in which the difference h from t is set as one of the reference temperatures, and based on this, p 3 ′ is added and set as the reference temperature instead of p 3 described above. Here, the representative value of the ambient temperature refers to a value representative of the ambient temperature in a state where the cooler is actually installed. For example, an average ambient temperature can be set.
h: Difference between the representative value of the ambient temperature and the limit temperature t. In the example of FIG. 7, the average value is 20 ° C. and 20 ° C. is set. P 3 ′ = s + e + h = 36 (° C.)
At this time, the p 3 in a diagnostic flow p 3 ', except replacing the 25 ° C. to 20 ° C., it is possible to perform abnormality determination by the same method as described above, based on the ambient temperature of the installed the cooler By determining, management reflecting actual operating conditions can be performed. At this time, it is preferable to change the representative value in accordance with changes in the season, ambient conditions of installation, and the like. Management that considers more operating conditions becomes possible.
[0033]
As described above, since the diagnosis of the cooler plays an important role in the analyzer, it is preferable to set an arbitrary reference temperature corresponding to the use condition of the cooler.
However, it goes without saying that such a cooler, its diagnostic system, and diagnostic method are not limited to the analyzer.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has an arithmetic processing means for judging the operating state of the cooler not only from the cooling temperature but also from the ambient temperature. Thus, it is possible to provide an electronic cooler that facilitates maintenance, and contributes to improvement in measurement accuracy of an analyzer equipped with a cooler.
[0035]
Further, the present invention accurately grasps the operating state of the cooler by the electronic cooler diagnostic system that determines the operating state of the cooler based on a plurality of reference temperatures that can be set from the characteristics of the cooler, By providing a plurality of management standards that can be set in advance from the characteristics of the electronic cooler, it is possible to provide an electronic cooler diagnostic system that facilitates accurate maintenance management according to the state of the cooler.
[0036]
Further, by determining a judgment process including the ambient temperature, including comparing the ambient temperature to the reference temperature, comparing the cooling temperature to the reference temperature, and comparing the ambient temperature to the cooling temperature. In addition, it is possible to provide a diagnostic system for an electronic cooler that enables an objective determination of the operating state of the cooler.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of an operating state of an electronic cooler according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a change over time of the operating state of the electronic cooler according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the electronic cooler according to the invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the operating state and temperature setting of the diagnostic system for the electronic cooler according to the invention. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the diagnosis system of the electronic cooler according to the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the diagnosis flow in the diagnostic system for the electronic cooler according to the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram showing another embodiment of a diagnosis flow in the diagnostic system for an electronic cooler according to the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional electronic cooler. Description】
A Cooling temperature B Ambient temperature S Set temperature T Limit temperature 1 Electronic cooler 2 Cooling unit 3 Temperature sensor 4 Temperature detection unit 5 Ambient temperature detection unit 6 Arithmetic processing unit 7 Operation display unit

Claims (3)

冷却温度の検出手段を有する電子冷却器であって、該冷却温度および冷却器周囲の温度(周囲温度)から該冷却器の作動状態を判断する演算処理手段を有することを特徴とする電子冷却器。An electronic cooler having a cooling temperature detecting means, comprising: an arithmetic processing means for judging an operating state of the cooler from the cooling temperature and a temperature around the cooler (ambient temperature). . 冷却温度の検出手段、周囲温度の検出手段、および両温度検出手段の出力を入力する演算処理手段を有する電子冷却器において、該演算処理手段が電子冷却器の特性から設定可能な複数の基準温度を基に該冷却器の作動状態を判断することを特徴とする電子冷却器の診断システム。In an electronic cooler having a cooling temperature detecting means, an ambient temperature detecting means, and an arithmetic processing means for inputting outputs of both temperature detecting means, a plurality of reference temperatures that can be set from the characteristics of the electronic cooler. A system for diagnosing an electronic cooler characterized in that an operating state of the cooler is determined based on the above. 電子冷却器の診断システムであって、周囲温度と基準温度とを比較するステップ、冷却温度と基準温度とを比較するステップ、および周囲温度と冷却温度とを比較するステップを含む判断動作を行うことを特徴とする請求項2に記載の電子冷却器の診断システム。A diagnosis system for an electronic cooler that performs a judgment operation including a step of comparing an ambient temperature with a reference temperature, a step of comparing a cooling temperature with a reference temperature, and a step of comparing the ambient temperature with a cooling temperature The diagnostic system of the electronic cooler of Claim 2 characterized by these.
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