JP2016525267A - 窓が開放いている場合の電気加熱装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気加熱装置（１０）の調整方法に関し、以下の工程をからなる調整方法：−装置が置かれる（受容される）部屋（１８）の周囲温度 (Ta) が、３つの連続した時間（瞬間）(t0, t1, t2) で測定される工程と;−最初の時間帯 (t0− t1) と、第２の時間帯 (t1− t2) の温度変化率（v1, v2）とを対比する工程と；−周囲温度が2つの時間帯にわたり低下した場合、または、低下率が第２の時間帯の間に高くなった場合、装置の熱放出（C）は、第1時間t0の前に使用されるレベル (C0) に制限される工程とからなる。この方法により、部屋の窓が開いている場合でも、電気加熱装置によるエネルギーの浪費を制御することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、電気加熱装置の調整（制御）方法に関するものである。より正確には、本発明は、例えば、ドアや窓が開いている場合の、温度降下に対する管理に関する。

文献：EP0175125には、室温が低下する際に、熱の放出が室温低下の前に使われていたレベルに制限されている間に、制御状態を開始させる加熱調整（制御）方法が記載されている。
このレベルは、設定温度に再び達するまで徐々に増加するか、若しくは、制御状態（フェーズ）の停止を起こさせるまで周囲温度を上昇させる。

この方法の欠点は、制御状態（フェーズ）は上記（現実）の温度の降下が起こる前には始動しないので、温度の低下を見込む（予知する）ことができない点にある。

本発明は、この問題を解決することを目的とする。
さらに詳細には、本発明は、電気加熱装置の制御方法に関するものであり、装置が置かれる部屋の周囲温度の測定に用いるプローブからなる装置であって、当該（制御）方法は以下の工程からなる：
さらに詳細には、本発明は、電気加熱装置の制御方法に関するものであり、プローブを含む装置は、装置の置かれる（受容される）部屋の周囲温度を測定する構成であり、方法としては以下の工程を含む：
周囲温度は連続して３つの時間（瞬間）に測定される；
次に、第１の時間帯の温度の変化率と、続く第２の時間帯の温度の変化率が対比される；
そこで、周囲温度が２つの時間帯にわたって低下し、また、低下率が第２の時間帯の方がより高く（強く）なった場合、装置の熱出力は第１の時間（瞬間）の前に使用されていたレベルに制限（制御）される。

このように、熱の放出は、温度の低下の早まったと認められた時から制限（制御）され、すなわち、外気に向かって部屋が開いていた時には、その最初からと言う事になる。

文献：EP0175125に記載された方法の別の欠点は、部屋の換気の時間に関わらず、暖房装置はエネルギーを放出し続け、また、出されるエネルギーの量は徐々に増加する。
もし窓が閉じていない場合は、エネルギーのかなりの浪費が生ずる。

本発明の問題を解決する望ましい実施例における方法は、更に、以下の工程からなる：
周囲温度は４つ目の時間（瞬間）で測定される；
次に、第２の時間帯の温度の変化率と、３つ目と４つ目の時間（瞬間）の間からなる第３の時間帯の温度の変化率とが対比される；
そこで、周囲温度がこれら２つの時間帯にわたって低下し、また、低下率が第３の時間帯の方がより高く（強く）なった場合、装置の熱出力は、第１の時間（瞬間）の前に使用されたレベルよりも低い最小のレベルに制限（制御）される。
上記の最小レベルはゼロであってもよい、すなわち、ヒータが切れる。

一方、周囲温度が第３の時間帯の間に上昇しない場合、または、第３の時間帯の間の低下率が第２の時間帯の間の低下率よりも高くない場合、この実施例によれば、熱の放出を第１の時間（瞬間）の前に使用されていたレベルに維持することが可能となる。
追加測定の後でも周囲温度が低下し続けた場合には、熱の放出は、最小レベルに制限（制御）することができる。

最小レベルをゼロに設定されていた場合、ドアや窓を開けていた時間帯の終わりには、開放時間が十分に短時間で、かつ、部屋の壁が空気を温めるのに十分な熱を蓄積していない限り、周囲温度が上昇することはない。

ヒータの再起動を可能にする、望ましい実施例では、もし熱放出の最小レベルがゼロであって、かつ、周囲温度が第１の時間帯において、第１の時間（瞬間）と第４の時間（瞬間）からなる（時間）帯よりも長い間、上昇しなかった場合には、熱放出のレベルを上げることが考えられる。
その第１時間帯は、第１の時間（瞬間）と第４の時間（瞬間）とからなる時間帯よりも優先的にはるかに長く選定される。

周囲温度がまだ第２の時間帯の後でも上昇しない場合には、熱放出のレベルは最小レベルに戻される。このステップは、周囲温度が上昇するまで繰り返すことが可能である。

本発明は、同時に、電気加熱装置であって、装置の置かれる（受容される）部屋の周囲温度を測定するプローブを装備した構成からなり、その装置には、上述の方法を実施するための手段が付設されている。

添付図面を参考にして以下の記載を精読すれば、本発明はより良く理解されるであろう。
以下は、ガイダンス（解説）のために提供されるものであり、本発明を限定するものでない。

本発明の実施例に係る電気暖房装置の概略を示す図である。 装置１０は、例えば電気抵抗加熱からなる加熱手段１１から構成されている。 装置１０は、さらに、制御装置（デバイス）１２からなり、そこには、装置１０が設置される部屋１８の周囲温度Taを測定するためのプルーブ１３が接続されている。

制御装置（デバイス）１２は、特に、マイクロプロセッサ１４と、ソフトウェアメモリ１５と、データメモリ１６とからなり、これらは、少なくとも１つのバス（母線）１７によって接続されている。

プローブ１３は、部屋１８の中の周囲温度Taを、等間隔に例えば、期間中約１／２分間または１分間、測定する。

周囲温度をデータメモリ１６に記録された設定値T_cに維持するために、加熱手段１１は、部屋の暖房条件によって時間の経過とともに変化するある量の熱Cを供給する。
動作モードは、装置１０のデフォルト（初期設定）のプログラミングに相当する。

ソフトウェアメモリー１５は、部屋１８の内部と外部の空気とが接続（接触）している時、例えば窓２０の開放時、に装置１０の動作の制御が可能となるプログラム１９を装備している。

プローブ１３が、窓２０の開放時に相当する第１の時間（瞬間）t₀における周囲温度T_a0 を測定するとする。
プローブは、続いて第２の時間（瞬間）t₁と第３の時間（瞬間）t₂に再度周囲温度(T_a1, T_a2)を測定する。

プログラム１９によると、時間帯(t₀- t₁)と(t₁- t₂)の間の温度の変化s（v₁、v₂）は、
v₁ = (T_a1 - T_a0)／(t₁ - t₀)
v₂ = (T_a2 - T_a1)／(t₂ - t₁)
を用いて、制御装置（デバイス）１２により計算される。

絶対値で、T_a2<T_a1<T_a0 であって、かつ、v₂の値の方がv₁より高い場合には、部屋１８の中の周囲温度の低下は、第１の時間帯(t₀- t₁)と比較して、第２の時間帯の(t₁- t₂)の間に加速（促進）されたことになる。
この場合、部屋は外気と接続（連通）していることが考えられる。

そのような調整機能がない加熱装置では、周囲温度が低下すると、一般に、設定値まで温度を上昇させる目的で、加熱手段により放出される熱の量の増加を引き起こす。

それどころか、プログラム１９では、外気との接続（連通）の検出は、装置１０によって放出される熱量のC₀値への制限（制御）を始動させ、第１の時間（瞬間）t₀の前の放出熱の量と同一にする。

すなわち、プログラム１９は、窓２０の開放による装置１０の電気出力の増加の誘発（引き起し）を防止している。
この制限（制御）は、温度降下の加速が検出された時に起こるので、この制限（制御）は窓を開放した直後に始動することになる。

しかし、外気温が非常に冷たい時は、特に、C₀値は大量の熱量に相当することになり、もし、C₀値が窓２０の開放されている間ずっと維持されるとすれば、かなりのエネルギーが浪費されることになる。

従って、プログラム１９は好ましくは、t₂の時間（瞬間）より後の第４の時間（瞬間）t₃の周囲温度T_a3を測定するプローブを装備するものである。
時間(t₂- t₃)の間の温度変化率v₃は、
v₃ = (T_a3 - T_a2)／(t₃ - t₂)
を用いて算出する。

絶対値で、v₃がv₂よりも高い場合、温度降下は、第3の時間帯(t₂- t₃)の間で加速（促進）し続けていることになる。
従って、窓２０は、まだ開放されていると、制御装置（デバイス）１２によって看做されることになる。

この場合は、熱の放出は、データメモリに記録された最小値C_minに（止まるように）更に制御（制限）される。
好ましくは、C_minはC₀よりも低く、C_minはゼロまたは装置１０の運転モードの「凍結予防（保護の凍結・静止）」に相当する。

また別に、T_a2よりT_a3が小さい又は等しい場合であって、絶対値でv₃がv₂より高くない場合は、窓２０が第４の時間（瞬間）t₃の前に閉じられた可能性がある。
この場合、部屋１８の中の周囲温度の著しい（より重大な）低下を避けるために、熱の放出は第１の時間（瞬間）t₀の前に使用されていたC₀レベルを維持される。

プログラム１９は、周囲温度の追加測定後であって、測定周囲温度が降下し続ける場合には、C_minレベルへ移行するように計画されている。
より詳細には、周囲温度T_a4は、第５の時間（瞬間）t₄で測定される。
T_a4がT_a3より低い場合、熱の放出はC_minレベルに制限（制御）される。

時間（瞬間）t_nの後（経過後）、n>4（回数が４より多い）場合、窓２０は閉められていると考えられる。
装置１０の熱の放出はC_minレベルに制御（制限）される。
プローブ１３が部屋１８の中の温度の上昇を検知した場合、制御装置（デバイス）１２は、窓２０が閉じられたと判断し、デフォルト（初期設定）により、部屋の温度を設定値T_Cに維持するためにプログラムを戻すことになる。
暖房手段１１はその後、熱放出を増加させる。

しかし、C_minが非常に低いか又はゼロの場合、上記部屋の壁２１に蓄積された熱を放出することが可能である場合にのみ部屋の内部の空気を加熱するため、部屋１８の温度を上昇させることができる。

しかし、窓２０が長い時間開放されていた場合、壁２１は冷却されて、窓が閉じられた後であっても、室温は上昇しない。
窓が閉められたことは検知されず、装置１０の熱放出は再始動されない。

この現象に対処するために、プログラム１９は、２つの周囲温度測定の時間帯より大幅（十分）に長い（高い）時間帯Δt1の後に、優先的に熱放出が上昇する段階（状態）を予定（計画）している。

例えば、時間帯が約１分（間隔）であった場合、温度上昇の段階はt₀ +Δt₁ であって、Δt₁ = １時間で作動する。

熱放出のCレベルは、その後上昇する。これは、例えば、周囲温度の降下より前に使用された値C₀に戻すことである。

第一の実施例では、熱放出は、データメモリに記録された時間Δt₂の間、レベルC₀を維持し、特に、部屋１８および装置１０の関連パラメータにしたがって計算される。
実際に窓２０が閉じられていた場合、この時間帯Δt₂は、周囲温度を上昇させることが可能である。

次に、プローブ１３は、Δt₂の終了時の周囲温度を測定する。
周囲温度が上昇している場合、T_aを設定温度T_cに戻すための、デフォルト（初期設定）によるプログラムを再開する。

周囲温度がΔt₂の終わりに増加しなかった場合、制御装置（デバイス）１２は、部屋１８の室内がまだ外気と接続（連通）していると考える。
熱放出レベルCは、再度C_minレベルに制限（制御）される。

この場合、温度上昇の段階は、周囲温度が上昇しない限りは、例えば、一定時間帯Δt₁で定期的に再開（再稼働）させることも可能である。

第二の実施例では、発明は、温度上昇の段階に関連付けられるエネルギーの浪費を最小化することを目的としている。
この実施例では、制御装置（デバイス）１２は、レベルCからレベルC₀への移行の時間Δtの測定と、起こり得る温度上昇を、プローブ１３によって検知している。
実際、部屋１８が未だに外気と接続（連通）されている場合、窓２０が閉じられている場合に比べてΔtの時間はより長くなる。

従って、プローブ１３がデータメモリに記録されている時間のΔt₂の時間帯の後でも温度上昇を検出しなかった場合、制御装置（デバイス）１２は、窓２０はまだ開放していると考える。
熱放出レベルCは、再度C_minレベルに制限（制御）される。
第二の実施例では、Δt₂の時間帯は、第一の実施例より短く選択することができる。

前述したが、温度上昇の段階は、周囲温度が上昇しない限りは、例えば、一定時間帯Δt₁で定期的に再開（再稼働）させることも可能である。

Claims (4)

1. 本発明は、電気加熱装置（１０）の調整（制御）方法に関し、
   プローブ（１３）を含む装置は、装置が置かれる（受容される）部屋（１８）の周囲温度を測定する構成であり、
   方法としては、以下の工程からなる：
   −周囲温度は、連続して第１(t₀)、第２(t₁)、第３(t₂)の時間（瞬間）において測定されることとする工程；
   −第１の時間帯 (t₀- t₁) と、第２の時間帯 (t₁- t₂) の温度変化率（v₁, v₂）とが対比される工程；
   −周囲温度が2つの時間帯にわたり低下した場合、または、低下率が第2の時間帯の間に高くなった場合、装置の熱放出（C）は、第1の時間t₀の前に使用されるレベル(C₀)に制限される工程；
   −周囲温度が、その後、第４の時間（t₃）に測定される工程；
   −第２の時間帯 (t₁- t₂) と、第３の時間帯 (t₂- t₃) （第３と第４の時間（瞬間）の間）の温度変化率 (v₂, v₃) が対比される工程；
   −周囲温度が２つの時間帯にわたり低下した場合、または、低下率が第３の時間帯の間に高くなった場合、更に、熱放出は、第１の時間（瞬間）の前に使用されたレベルよりも低い最小のレベルに制限（制御）される工程；
   とからなることを特徴とする窓が開放されている場合の電気加熱装置の調整方法。
   
2. 請求項１記載の発明において、更に以下の工程からなる：
   −周囲温度が第３の時間帯の間に上昇しない場合、または、第３の時間帯の間の低下率が第２の時間帯の間の低下率よりも高くない場合、熱放出を最初の瞬間 t₀ の前に使用されたレベル (C₀) に維持する工程;
   −周囲温度 (T_a4) は、第５の瞬間（瞬間）(t₄)で測定される工程;
   −T_a4 が T_a3 より低い場合、熱放出が(C_min)レベルに制限する工程；
   とからなることを特徴とする請求項１記載の窓が開放されている場合の電気加熱装置の調整方法。
   
3. 更に以下の工程を含む：
   −熱放出の最小レベル (C_min) がゼロであって、かつ、周囲温度が第１の時間帯(Δt₁)において、第１の時間（瞬間）と第４の時間（瞬間）からなる（時間）帯より高く（higher）、上昇しなかった場合には、熱放出のレベルを第２の時間帯 (Δt₂) において上昇させる工程；
   −周囲温度が上記の第2の時間帯に上昇しない場合、熱放出のレベルが最小レベルに戻される工程；
   とからなることを特徴とする請求項２記載の窓が開放している場合の電気加熱装置の調整方法。
4. 装置の置かれる（受容される）部屋の周囲温度を測定するプローブ（１３）を装備した構成からなり、その装置には、上述の方法を実施するための手段（１２，１９）が付設されていること特徴とする装置を用いた請求項１乃至３記載の窓が開放している場合の電気加熱装置の調整方法。