JP2015223395A - 空気圧制御装置 - Google Patents

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Junya Senoo
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Abstract

【課題】設置環境や圧力測定値の誤差に依らずに排気動作を正常に終了させること。【解決手段】袋状部材と、空気室と、前記空気室内に空気を供給する給気部と、前記袋状部材と前記空気室との通気を開放・遮断する第1の弁と、前記空気室と外気との通気を開放・遮断する第2の弁と、前記空気室内の圧力を測定する圧力測定部と、空気圧目標値が保存される保存部と、前記第1の弁と前記第2の弁の開閉制御を行う開閉制御部と、前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁が開放されるよう制御され、前記袋状部材から排気が開始されてから所定時間経過しても前記圧力測定部による測定値が前記空気圧目標値に到達しないと、前記開閉制御部により前記第1の弁を閉じて前記第2の弁は開放するよう制御した状態で前記圧力測定部が測定した測定値に基づいて前記空気圧目標値を更新する更新部と、を備える空気圧制御装置としている。【選択図】図1

Description

本発明は、空気圧制御装置に関する。
従来、空気式ベッドなどに用いられる空気圧制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
空気式ベッドなどでは、ほぼ大気圧まで空気袋の圧力を下げる目的で排気を行うことがあった。このときの排気では、給気と異なり、コンプレッサーを動作させず、排気弁を開放し、気圧差による自然排気で空気袋の圧力測定値が目標値まで低下するのを待っていた。
特開昭64−46413号公報
しかしながら、従来では、空気圧制御装置の設置環境(高度や気温など)によって大気圧の値が変化すること、又は空気袋の圧力値を測定するためのセンサーや当該センサーの出力信号を処理するマイコンの個体差によって圧力測定値に誤差が生じることにより、排気を行っても圧力測定値が目標値に到達しない場合があった。この場合、排気動作は異常終了となってしまっていた。
上記問題点に鑑み、本発明は、設置環境や圧力測定値の誤差に依らずに、排気動作を正常に終了させることが可能となる空気圧制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の空気圧制御装置は、
袋状部材と、
空気室と、
前記空気室内に空気を供給する給気部と、
前記袋状部材と前記空気室との通気を開放・遮断する第1の弁と、
前記空気室と外気との通気を開放・遮断する第2の弁と、
前記空気室内の圧力を測定する圧力測定部と、
空気圧目標値が保存される保存部と、
前記第1の弁と前記第2の弁の開閉制御を行う開閉制御部と、
前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁が開放されるよう制御され、前記袋状部材から排気が開始されてから所定時間経過しても前記圧力測定部による測定値が前記空気圧目標値に到達しないと、前記開閉制御部により前記第1の弁を閉じて前記第2の弁は開放するよう制御した状態で前記圧力測定部が測定した測定値に基づいて前記空気圧目標値を更新する更新部と、
を備える構成としている。
このような構成によれば、第2の弁は閉じて第1の弁を開放した状態で給気部によって空気室を介して袋状部材に空気を供給できる。そして、第1の弁と第2の弁が開放されて袋状部材から自然排気が開始されてから所定時間経過しても圧力測定部による測定値が空気圧目標値に到達しない場合は、装置の設置環境による大気圧の変化や圧力測定値の誤差によるものであると想定される。この場合に、第1の弁を閉じて第2の弁は開放した状態で圧力測定部が測定した測定値、即ち、大気圧の測定値に基づいて空気圧目標値を更新する。これにより、空気圧目標値を適正値に更新でき、次回の排気動作は正常に終了させることができる。
また、上記構成において、前記更新部は、前記測定値と大気圧基準値との誤差分だけ前記大気圧基準値に対応した前記空気圧目標値を補正することで前記空気圧目標値を更新することとしてもよい。
このような構成によれば、大気圧基準値に対して高めの値とした空気圧目標値を適正値に更新できる。
また、上記いずれかの構成において、異常判定部を更に備え、
前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁が開放されるよう制御され、前記袋状部材から排気が開始されてから所定時間経過しても前記圧力測定部による測定値が前記空気圧目標値に到達しないと、前記開閉制御部により前記第2の弁は閉じて前記第1の弁は開放するよう制御した状態で前記圧力測定部は測定を行い、
前記測定の結果に基づいて前記異常判定部は異常の有無を判定し、異常が無ければ、前記更新部が更新を行うこととしてもよい。
このような構成によれば、自然排気を開始してから所定時間経過しても圧力測定部による測定値が空気圧目標値に到達しないと、第2の弁は閉じて第1の弁は開放した状態で圧力測定部は測定を行う。即ち、袋状部材の圧力を測定する。そして、測定結果に基づいて異常の有無を判定できる。
また、上記構成において、異常通知信号生成部を更に備え、
排気動作前に前記開閉制御部により前記第2の弁は閉じて前記第1の弁を開放するよう制御した状態で前記圧力測定部は測定を行い、
前記異常判定部が前記圧力測定部による測定値は前記排気動作前の測定値から変化していないと判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することとしてもよい。
このような構成によれば、例えば排気動作時に第2の弁が故障によって開放されなかったような場合に、ユーザに対して異常を通知できる。
また、上記構成において、前記異常判定部が、前記圧力測定部による測定値は前記排気動作前の測定値から変化しており、且つ前記測定値の前記空気圧目標値からの差分が所定の閾値以上であると判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することとしてもよい。
このような構成によれば、例えば排気動作時に第2の弁が中途半端に動作したり、空気室内部にゴミが混入したような場合に、ユーザに対して異常を通知できる。
また、上記構成において、前記異常判定部が、前記差分が前記閾値未満であり、且つ前記差分が前記空気圧目標値に対して所定の割合以上であると判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することとしてもよい。
このような構成によれば、例えば圧力測定部の異常によって測定値に誤差が生じた場合に、ユーザに対して異常を通知できる。
また、上記いずれかの構成において、前記更新部による更新後、前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁を開放するよう制御し、排気が再開してから所定時間が経過しても前記圧力測定部による測定値が更新後の空気圧目標値に到達しないと、異常通知のための信号を生成する異常通知信号生成部を更に備えることとしてもよい。
このような構成によれば、例えば圧力測定部の異常によって測定値に誤差が生じた場合に、ユーザに対して異常を通知できる。
本発明の空気圧制御装置によると、設置環境や圧力測定値の誤差に依らずに、排気動作を正常に終了させることが可能となる。
本発明の一実施形態に係る空気圧制御装置の構成図である。 本発明の第1実施形態に係る排気動作制御に関するフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る排気動作制御に関するフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る排気動作制御に関するフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る電源投入時動作に関するフローチャートである。
<第1実施形態>
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係る空気圧制御装置の構成を図1に示す。図1に示す空気圧制御装置1は、第1空気袋11、第2空気袋12、及び送風機13を備えている。また、送風機13は、エアーチャンバー131、第1電磁弁132、第2電磁弁133、排気弁134、コンプレッサー135、圧力センサー136、及びマイコン137を備えている。
第1空気袋11、及び第2空気袋12は、給気されることで膨張可能な袋状部材であって、例えば同一の空気式ベッドに備えられる。第1空気袋11は、第1電磁弁132を介してエアーチャンバー131に接続され、第2空気袋12は、第2電磁弁133を介してエアーチャンバー131に接続される。エアーチャンバー131は、内部が空洞の室である。第1電磁弁132は、第1空気袋11とエアーチャンバー131内部との通気を開放・遮断する。第2電磁弁133は、第2空気袋12とエアーチャンバー131内部との通気を開放・遮断する。
排気弁134は、エアーチャンバー131内部と外気との通気を開放・遮断する。
コンプレッサー135は、エアーチャンバー131内部に空気を供給することで第1空気袋11及び第2空気袋12に空気を供給する装置であり、エアーチャンバー131に接続される。
圧力センサー136は、エアーチャンバー131内部の圧力を測定することで第1空気袋11及び第2空気袋12の圧力値や大気圧を測定するセンサーである。マイコン137は、第1電磁弁132、第2電磁弁133、及び排気弁134の開閉制御を行ったり、コンプレッサー135などを制御する制御装置である。また、マイコン137は、圧力センサー136の出力信号をA/D変換処理して圧力測定値を取得もする。
このような空気圧制御装置1における給気動作としては、排気弁134及び第2電磁弁133を閉じ、第1電磁弁132を開放した状態で、コンプレッサー135によってエアーチャンバー131を介して第1空気袋11に空気を供給することができる。同様に、排気弁134及び第1電磁弁132を閉じ、第2電磁弁133を開放した状態で、コンプレッサー135によってエアーチャンバー131を介して第2空気袋12に空気を供給することができる。なお、排気弁134を閉じ、第1電磁弁132及び第2電磁弁133を開放した状態とすれば、コンプレッサー135によって第1空気袋11と第2空気袋12に対して同時に給気することもできる。
また、排気動作としては、第2電磁弁133を閉じ、第1電磁弁132及び排気弁134を開放すると、第1空気袋11内部の空気がエアーチャンバー131を介して外気に自然排気される。同様に、第1電磁弁132を閉じ、第2電磁弁133及び排気弁134を開放すると、第2空気袋12内部の空気がエアーチャンバー131を介して外気に自然排気される。なお、第1電磁弁132、第2電磁弁133、及び排気弁134をいずれも開放すれば、第1空気袋11と第2空気袋12から同時に自然排気することもできる。
また、第2電磁弁133を閉じ、第1電磁弁132を開放すれば、圧力センサー136は、エアーチャンバー131内部の圧力を測定することで、第1空気袋11の圧力値を測定することができる。同様に、第1電磁弁132を閉じ、第2電磁弁133を開放すれば、圧力センサー136は、エアーチャンバー131内部の圧力を測定することで、第2空気袋12の圧力値を測定することができる。
更に、第1電磁弁132及び第2電磁弁133は閉じ、排気弁134を開放すれば、圧力センサー136は、エアーチャンバー131内部の圧力を測定することで、大気圧を測定することもできる。
このようにコンプレッサー135及び圧力センサー136は各々一つずつであっても、第1空気袋11及び第2空気袋12といった複数の空気袋に対する給気や圧力測定を行うことができ、コストやサイズを低減させている。なお、空気袋は一つにしたり、三つ以上にすることも可能である。
次に、このような空気圧制御装置1における排気動作制御について、図2A及び図2Bに示すフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、第1空気袋11からの排気動作を例として説明するが、第2空気袋12からの排気動作についても同様である。従って、以下、第2電磁弁133は閉じた状態のままであるとする。
図2Aのフローチャートが開始されると、まずステップS1で、マイコン137は、排気弁134は閉じた状態で第1電磁弁132を開放するよう制御し、第1空気袋11の圧力を圧力センサー136によって測定した測定値を取得する。即ち、マイコン137は、排気動作前の第1空気袋11の圧力値を確認する。
次に、ステップS2で、マイコン137は、ステップS1で取得された圧力測定値と排気の目標となる空気圧目標値とに基づき、第1空気袋11の圧力値が空気圧目標値まで低下するまで排気するのに要する予測排気時間を決定する。なお、予測排気時間の決定は、例えば数式による算出でもよいし、データテーブルを利用したものでもよい。ここで、空気圧目標値は、製品の工場出荷時には、マイコン137に初期値が保存されており、所定の大気圧基準値より若干高めの値であるとする。なお、後述するように空気圧目標値が更新された場合は、更新後の空気圧目標値が用いられる。
そして、ステップS3で、マイコン137は、第1電磁弁132は開放したまま、排気弁134を開放するよう制御し、第1空気袋11からの自然排気による排気動作を開始させる。そして、ステップS4で、マイコン137は、圧力センサー136による圧力測定値、即ち第1空気袋11の圧力値が空気圧目標値に到達したか否かを判定する。もし、到達していない場合は(ステップS4のN)、ステップS5に進み、マイコン137は、所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、所定時間とは、例えばステップS2で決定された予測排気時間の1.5倍の時間である。
もし、所定時間が経過していなければ(ステップS5のN)、ステップS4に戻る。そして、所定時間が経過する前に圧力センサー36による測定値が空気圧目標値に到達した場合は(ステップS4のY)、マイコン137は、第1電磁弁132及び排気弁134を閉じるよう制御し、排気動作を終了させる(エンド)。この場合は、排気動作が正常に終了したことになる。
一方、圧力センサー136による測定値が空気圧目標値に到達しないまま所定時間が経過した場合は(ステップS5のY)、ステップS6に進み、マイコン137は、第1電磁弁132及び排気弁134を閉じるよう制御し、排気動作を停止させる。
次に、ステップS7で、マイコン137は、排気弁134は閉じたまま、第1電磁弁132を開放するよう制御し、圧力センサー136による圧力測定値を取得する。即ち、マイコン137は、第1空気袋11の圧力値を確認する。
そして、ステップS8で、マイコン137は、取得した圧力測定値は、ステップS1で取得した排気動作前の圧力値の初期値から変化していないか否かを判定する。変化していないとは、初期値と比較して全く同じであるか、誤差程度の差しかない場合である。
もし、初期値と比較して変化していない場合は(ステップS8のY)、マイコン137は排気弁134を開放するよう制御したつもりであったが排気弁134が故障していて開放されなかったような場合と判断し、ステップS9に進み、マイコン137は、エラー通知用の信号を生成して、不図示の通知部にエラー通知をさせる。
通知部が例えば空気圧制御装置1に備えられたスピーカーであれば、スピーカーから音声にてエラー通知させる。また、通知部が例えば空気圧制御装置1に備えられた表示部であれば、表示部にエラー表示を行わせる。なお、スピーカーや表示部等は、空気圧制御装置1に外付けされて設けられてもよい。
一方、ステップS8で、圧力測定値は初期値から変化していると判定されると(ステップS8のN)、ステップS10に進み、マイコン137は、圧力測定値の空気圧目標値からの差分が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
もし、所定の閾値以上であって、差分が大きいと判定した場合は(ステップS10のY)、例えばエアーチャンバー131にゴミが混入していたり、排気弁134が中途半端に動作したような場合であると判断し、マイコン137は、エラー通知用の信号を生成して、不図示の通知部にエラー通知をさせる。
一方、差分が閾値より小さい場合は(ステップS10のN)、図2BのステップS12に進み、マイコン137は、差分が空気圧目標値の2割未満であるか否かを判定する。なお、この2割という割合は一例に過ぎない。
もし、差分が空気圧目標値の2割以上である場合は(ステップS12のN)、ステップS13に進む。ステップS13で、圧力センサー136や圧力センサー136からの出力信号を処理するマイコン137に異常が発生し、圧力測定値の誤差が大きくなってしまったと判断し、マイコン137は、エラー通知用の信号を生成して、不図示の通知部にエラー通知をさせる。
一方、差分が空気圧目標値の2割未満であった場合は(ステップS12のY)、空気圧制御装置1の設置環境(高度や温度等)により大気圧が高めになっていたり、圧力センサー136やマイコン137の個体差によって圧力測定値に誤差が生じた場合が予想される。
そこで、この場合はステップS14に進み、マイコン137は、第1電磁弁132を閉じ、排気弁134は開放するよう制御し、圧力センサー136による圧力測定値を取得する。即ち、マイコン137は、大気圧の測定値を取得する。
そして、ステップS15に進み、マイコン137は、取得した大気圧の測定値に基づいて、現状保存された空気圧目標値を更新する。具体的には、取得した大気圧の測定値と大気圧基準値との誤差を求め、その誤差分だけ空気圧目標値を補正する。大気圧基準値は、製品の工場出荷後最初の更新処理の際は、初期値として保存された空気圧目標値に対応した所定の基準値(空気圧目標値よりも若干低い値)を用いる。そして、空気圧目標値を更新した際には、大気圧の基準値を上記大気圧の測定値の値に更新する。
ステップS15で空気圧目標値を更新すると、ステップS16に進み、マイコン137は、排気弁134を開放したまま、第1電磁弁132を開放するよう制御し、排気動作を再度開始する。そして、ステップS17で、マイコン137は、圧力センサー136による圧力測定値がステップS15で新たに設定された空気圧目標値に到達しているか否かを判定する。
もし、空気圧目標値に到達していなければ(ステップS17のN)、ステップS18に進み、マイコン137は所定時間が経過しているか否かを判定する。もし、所定時間が経過していなければ(ステップS18のN)、ステップS17に戻る。ここでの所定時間は、例えば上記予測排気時間でもよいし、もっと短い時間としてもよい。
所定時間が経過する前に圧力測定値が空気圧目標値に到達すれば(ステップS17のY)、マイコン137は、第1電磁弁132及び排気弁134を閉じるよう制御し、排気動作を終了させ、処理は完了となる(エンド)。
一方、所定時間が経過しても圧力測定値が空気圧目標値に到達していなければ(ステップS18のY)、ステップS19に進み、圧力センサー136やマイコン137に異常が発生して圧力測定値に誤差が生じていると判断し、マイコン137は、エラー通知用の信号を生成して、不図示の通知部にエラー通知をさせる。
このように本実施形態によると、空気袋からの排気動作を開始したが、所定時間を経過しても圧力測定値が空気圧目標値に到達しなかった場合(ステップS5のY)、排気動作を一旦停止させ(ステップS6)、故障診断モードに移行する(ステップS7以降)。故障診断モードに移行して異常が検知されると各種のエラー通知が行われるので、ユーザに異常を通知することができる。
一方、異常が検知されなければ、設置環境やデバイスの個体差によるものであるとして、ステップS14で圧力センサー136によって大気圧を測定し、ステップS15で大気圧の測定値に基づき空気圧目標値を更新する。そして、念のため、ステップS16以降で排気動作を再開して新たに設定された空気圧目標値に圧力測定値が到達するかを確認し、到達すれば処理が終了となる。
このように空気圧目標値を更新することで、次回の排気動作時には所定時間が経過する前に圧力測定値が空気圧目標値に到達するので(ステップS4のY)、排気動作を正常に終了させることができる。
なお、空気圧目標値は、大気圧の値としてもよい。この場合は、ステップS15において、空気圧目標値は、大気圧の測定値の値に更新することとなる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態で説明した排気動作制御(図2A及び図2B)の前に毎回、空気圧目標値の更新処理を行う形態である。
具体的には、図3に示すように、図2AにおけるステップS1の前にステップS01及びステップS02の処理を設けている。ステップS01にて、マイコン137は、第1電磁弁132及び第2電磁弁133は閉じて、排気弁134は開放するよう制御し、圧力センサー136による圧力測定値を取得する。即ち、マイコン137は、大気圧の測定値を取得する。
そして、ステップS02で、マイコン137は、大気圧の測定値に基づいて空気圧目標値を更新する。そして、ステップS1に進み、以降は第1実施形態と同様である。
設置環境やデバイスの個体差に応じてステップS02にて空気圧目標値を適正値に更新すれば、ステップS1以降の排気動作は正常に終了される(ステップS4のY)。但し、ステップS02で空気圧目標値が既に適正であり更新されない場合は、大気圧測定のための排気弁134の開閉動作が無駄となり、第1実施形態で示した処理のほうが排気弁134の動作がされない分、例えば空気式ベッドなどに適用する場合は動作音が軽減されて有利である。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態で示した排気動作制御(図2A及び図2B)を行うことは前提として、特に設置環境を考慮し、図4に示す処理を空気圧制御装置1の電源投入時に行うものである。
空気圧制御装置1の電源を投入すると、図4に示す処理が開始される。まずステップS21で、マイコン137は、第1電磁弁132及び第2電磁弁133は閉じて、排気弁134は開放するよう制御し、圧力センサー136による圧力測定値を取得する。即ち、マイコン137は、大気圧の測定値を取得する。
そして、ステップS22で、マイコン137は、大気圧の測定値に基づいて空気圧目標値を更新する。これで処理は完了となる(エンド)。
本実施形態によれば、空気圧制御装置1の使用開始時に空気圧目標値の初期値を適正化でき、排気動作時において正常に終了させることができる(図2AのステップS4のY)。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
1 空気圧制御装置
11 第1空気袋
12 第2空気袋
13 送風機
131 エアーチャンバー
132 第1電磁弁
133 第2電磁弁
134 排気弁
135 コンプレッサー
136 圧力センサー
137 マイコン

Claims (7)

  1. 袋状部材と、
    空気室と、
    前記空気室内に空気を供給する給気部と、
    前記袋状部材と前記空気室との通気を開放・遮断する第1の弁と、
    前記空気室と外気との通気を開放・遮断する第2の弁と、
    前記空気室内の圧力を測定する圧力測定部と、
    空気圧目標値が保存される保存部と、
    前記第1の弁と前記第2の弁の開閉制御を行う開閉制御部と、
    前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁が開放されるよう制御され、前記袋状部材から排気が開始されてから所定時間経過しても前記圧力測定部による測定値が前記空気圧目標値に到達しないと、前記開閉制御部により前記第1の弁を閉じて前記第2の弁は開放するよう制御した状態で前記圧力測定部が測定した測定値に基づいて前記空気圧目標値を更新する更新部と、
    を備える空気圧制御装置。
  2. 前記更新部は、前記測定値と大気圧基準値との誤差分だけ前記大気圧基準値に対応した前記空気圧目標値を補正することで前記空気圧目標値を更新することを特徴とする請求項1に記載の空気圧制御装置。
  3. 異常判定部を更に備え、
    前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁が開放されるよう制御され、前記袋状部材から排気が開始されてから所定時間経過しても前記圧力測定部による測定値が前記空気圧目標値に到達しないと、前記開閉制御部により前記第2の弁は閉じて前記第1の弁は開放するよう制御した状態で前記圧力測定部は測定を行い、
    前記測定の結果に基づいて前記異常判定部は異常の有無を判定し、異常が無ければ、前記更新部が更新を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気圧制御装置。
  4. 異常通知信号生成部を更に備え、
    排気動作前に前記開閉制御部により前記第2の弁は閉じて前記第1の弁を開放するよう制御した状態で前記圧力測定部は測定を行い、
    前記異常判定部が前記圧力測定部による測定値は前記排気動作前の測定値から変化していないと判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の空気圧制御装置。
  5. 前記異常判定部が、前記圧力測定部による測定値は前記排気動作前の測定値から変化しており、且つ前記測定値の前記空気圧目標値からの差分が所定の閾値以上であると判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することを特徴とする請求項4に記載の空気圧制御装置。
  6. 前記異常判定部が、前記差分が前記閾値未満であり、且つ前記差分が前記空気圧目標値に対して所定の割合以上であると判定すると、前記異常通知信号生成部は異常通知のための信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の空気圧制御装置。
  7. 前記更新部による更新後、前記開閉制御部により前記第1の弁と前記第2の弁を開放するよう制御し、排気が再開してから所定時間が経過しても前記圧力測定部による測定値が更新後の空気圧目標値に到達しないと、異常通知のための信号を生成する異常通知信号生成部を更に備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の空気圧制御装置。
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