JP2020134230A - Device and method for operating wet-bulb temperature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湿球温度を演算する技術に関する。 The present invention relates to a technique for calculating a wet-bulb temperature.
湿球温度は、湿球温度計を用いて計測できる。しかし、湿球温度計は、感温部を常に濡れた状態とする必要があることから、取扱いに手間が掛かり、また高価である。下記特許文献1には、湿球温度の近似予測方法に関し、次の開示がある。湿球湿計公式を用い、相対湿度および気温を変数として湿球温度を数値計算し、最小二乗法を使った多項式近似により関数フィッティングさせて湿球温度の近似予測式を作成しておく。当該近似予測式に相対湿度および気温の実測値を代入することで、湿球温度を近似予測する。 The wet-bulb temperature can be measured using a wet-bulb thermometer. However, since the wet-bulb thermometer needs to keep the temperature-sensitive part wet at all times, it is troublesome to handle and expensive. The following Patent Document 1 discloses the following regarding a method for approximately predicting wet-bulb temperature. Using the wet-bulb humidity meter formula, numerically calculate the wet-bulb temperature with relative humidity and air temperature as variables, and perform function fitting by polynomial approximation using the least squares method to create an approximate prediction formula for the wet-bulb temperature. Wet-bulb temperature is approximately predicted by substituting the measured values of relative humidity and temperature into the approximate prediction formula.
特許文献1に記載の湿球温度の予測方法は、高次の多項近似式を用いている。そのため、計算が複雑であり、高度な演算機能が必要である。 The wet-bulb temperature prediction method described in Patent Document 1 uses a high-order multinomial approximation formula. Therefore, the calculation is complicated and an advanced calculation function is required.
本発明は、1次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することを目的とする。 An object of the present invention is to calculate the wet-bulb temperature by a simple calculation using only a first-order approximation formula.
湿球温度の演算装置は、乾球温度Taと相対湿度xの計測データから、各乾球温度Taに対する相対湿度xと乾湿温度差ΔTの関係を示す1次近似式を用いて、湿球温度Tbを演算する。このようにすれば、1次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することが出来る。 The wet-bulb temperature calculation device uses a linear approximation formula showing the relationship between the relative humidity x and the dry-bulb temperature difference ΔT for each dry-bulb temperature Ta from the measurement data of the dry-bulb temperature Ta and the relative humidity x. Calculate Tb. In this way, the wet-bulb temperature can be calculated by a simple calculation using only the first-order approximation formula.
演算装置は、各乾球温度Taに対する前記1次近似式の1次項Pと各乾球温度Taとの関係を示す1次近似直線Lpを用いて、乾球温度Taの計測値に対する前記1次近似式の1次項Pを演算し、各乾球温度Taに対する前記1次近似式の定数項Qと各乾球温度Taとの関係を示す1次近似直線Lqを用いて、乾球温度Taの計測値に対する前記1次近似式の定数項Qを演算してもよい。 The arithmetic unit uses the first-order approximate straight line Lp showing the relationship between the first-order term P of the first-order approximation formula for each dry-bulb temperature Ta and each dry-bulb temperature Ta, and the first-order with respect to the measured value of the dry-bulb temperature Ta. The first-order term P of the approximation formula is calculated, and the dry-bulb temperature Ta is calculated using the first-order approximation straight line Lq showing the relationship between the constant term Q of the first-order approximation formula and each dry-bulb temperature Ta for each dry-bulb temperature Ta. The constant term Q of the first-order approximation formula for the measured value may be calculated.
演算装置は、乾球温度Taの計測値からその乾球温度Taに対する前記1次近似式の1次項Pを演算する第1演算部と、乾球温度Taの計測値からその乾球温度Taに対する前記1次近似式の定数項Qを演算する第2演算部と、相対湿度xの計測値と、前記第1演算にて演算した1次項Pと、前記第2演算部にて演算した定数項Qとから乾湿温度差ΔTabを演算する第3演算部と、乾球温度Taの計測値と、前記第3演算部にて演算した乾湿温度差ΔTabとから、湿球温度Tbを演算する第4演算部と、を含んでもよい。 The calculation device has a first calculation unit that calculates the primary term P of the linear approximation formula for the dry-bulb temperature Ta from the measured value of the dry-bulb temperature Ta, and the dry-bulb temperature Ta from the measured value of the dry-bulb temperature Ta. The second calculation unit that calculates the constant term Q of the first-order approximation formula, the measured value of relative humidity x, the first-order term P calculated by the first calculation, and the constant term calculated by the second calculation unit. A fourth calculation unit that calculates the dry-bulb temperature Tb from the third calculation unit that calculates the dry-bulb temperature difference ΔTab from Q, the measured value of the dry-bulb temperature Ta, and the dry-bulb temperature difference ΔTab calculated by the third calculation unit. It may include a calculation unit.
本技術は、湿球温度の演算方法に適用することが出来る。 This technique can be applied to the calculation method of wet-bulb temperature.
1次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することが出来る。 Wet-bulb temperature can be calculated by a simple calculation using only the first-order approximation formula.
<実施形態1>
1.湿球温度の演算原理
図1は、乾球温度Taに対する相対湿度xと乾湿温度差ΔTabの関係を示すグラフであり、横軸は相対湿度x[%]、縦軸は乾湿温度差ΔTab[℃]である。乾湿温度差ΔTabは、乾球温度(大気温度)Taから湿球温度Tbを引いた値である。
<Embodiment 1>
1. 1. Calculation principle of wet-bulb temperature FIG. 1 is a graph showing the relationship between the relative humidity x and the dry-bulb temperature difference ΔTab with respect to the dry-bulb temperature Ta. The horizontal axis is the relative humidity x [%], and the vertical axis is the dry-bulb temperature difference ΔTab [° C.]. ]. The dry-wet temperature difference ΔTab is a value obtained by subtracting the wet-bulb temperature Tb from the dry-bulb temperature (atmospheric temperature) Ta.
ΔTab=Ta−Tb・・・・(1)式 ΔTab = Ta-Tb ... (1)
図1に示すL1〜L7は、各乾球温度5℃〜35℃について、相対湿度xと乾湿温度差ΔTabの関係を示す近似直線である。各近似直線L1〜L7は、以下の1次近似式で表すことができる。 L1 to L7 shown in FIG. 1 are approximate straight lines showing the relationship between the relative humidity x and the dry-wet-bulb temperature difference ΔTab for each dry-bulb temperature of 5 ° C. to 35 ° C. Each approximate straight line L1 to L7 can be represented by the following linear approximation formula.
ΔTab=Px+Q・・・(2)式
Pは近似直線Lの1次項(直線の傾き)、Qは近似直線の定数項、xは相対湿度である。
ΔTab = Px + Q ... (2) Equation P is the linear term (slope of a straight line) of the approximate straight line L, Q is the constant term of the approximate straight line, and x is the relative humidity.
(1)式と(2)式より、湿球温度Tbは、以下の(3)式で算出することができる。
Tb=Ta−ΔTab=Ta−(Px+Q)・・・・・(3)式
From the equations (1) and (2), the wet-bulb temperature Tb can be calculated by the following equation (3).
Tb = Ta-ΔTab = Ta- (Px + Q) ... (3)
図2は、各乾球温度Taについて、1次近似式ΔTabの1次項Pと定数項Qをまとめた図表である。1次項Pは負の値であり、大きさ(絶対値)は、乾球温度Taが高い程、大きい。また、定数項Qは正の値であり、大きさ(絶対値)は、乾球温度Taが高い程、小さい。 FIG. 2 is a chart summarizing the primary term P and the constant term Q of the linear approximate expression ΔTab for each dry-bulb temperature Ta. The primary term P is a negative value, and the magnitude (absolute value) increases as the dry-bulb temperature Ta increases. Further, the constant term Q is a positive value, and the magnitude (absolute value) becomes smaller as the dry-bulb temperature Ta increases.
図3は、乾球温度Taと1次項Pの関係、乾球温度Taと定数項Qの関係を示すグラフであり、横軸は相対湿度x[%]、右縦軸は1次項P[℃/%]、左縦軸は定数項Q[℃]である。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the dry-bulb temperature Ta and the primary term P and the relationship between the dry-bulb temperature Ta and the constant term Q. The horizontal axis is the relative humidity x [%], and the right vertical axis is the primary term P [° C. /%], The left vertical axis is the constant term Q [° C].
図3に示すLpは乾球温度Taと1次項Pの関係を示す1次近似直線であり、Lqは乾球温度Taと定数項Qの関係を示す1次近似直線である。(4)式は、1次近似直線Lpの数式、(5)式は1次近似直線Lqの数式である。 Lp shown in FIG. 3 is a first-order approximate straight line showing the relationship between the dry-bulb temperature Ta and the first-order term P, and Lq is a first-order approximate straight line showing the relationship between the dry-bulb temperature Ta and the constant term Q. Equation (4) is a mathematical expression of the first-order approximate straight line Lp, and equation (5) is a mathematical expression of the first-order approximate straight line Lq.
P=−0.0034Ta−0.05・・・・(4)式
Q=0.3398Ta+4.9253・・・(5)式
Pは1次項、Qは定数項、Taは乾球温度を示す。
P = -0.0034Ta-0.05 ... (4) Equation Q = 0.3398Ta + 4.9253 ... (5) Equation P is a linear term, Q is a constant term, and Ta is a dry-bulb temperature.
図3に示す1次近似直線Lpを用いて、(2)式の1次項Pを求めることが出来る。また、図3に示す1次近似直線Lqを用いて、(2)式の定数項Qを求めることが出来る。 The linear term P of Eq. (2) can be obtained by using the linear approximate straight line Lp shown in FIG. Further, the constant term Q of Eq. (2) can be obtained by using the linear approximate straight line Lq shown in FIG.
尚、1次近似直線Lpの相関係数R2は、一例として0.9995、1次近似直線Lqの相関係数R2は、一例として0.9997であり、2つの近似直線Lp、Lqとも、相関性が非常に高い。 The correlation coefficient R 2 of the first-order approximate line Lp, the correlation coefficient R 2 of 0.9995,1 order approximation straight line Lq As an example, a 0.9997 As an example, two approximate lines Lp, Lq both , The correlation is very high.
以下、(3)式を用いた湿球温度Tbの計算例を示す。 The calculation example of the wet-bulb temperature Tb using the equation (3) is shown below.
乾球温度Taが25℃、相対湿度xが54%の場合、(4)式と(5)式から、乾球温度Taに対応する1次項Pと定数項Qを求めることが出来る。 When the dry-bulb temperature Ta is 25 ° C. and the relative humidity x is 54%, the primary term P and the constant term Q corresponding to the dry-bulb temperature Ta can be obtained from the equations (4) and (5).
P=−0.0034×25−0.05=−0.135
Q=0.3398×25+4.9253=13.4203
P = -0.0034 x 25-0.05 = -0.135
Q = 0.3398 × 25 + 4.9253 = 13.4203
そして、求めた1次項P、定数項Q、乾球温度Ta、相対湿度xを(3)式に代入することにより、湿球温度Tbを算出することが出来る。
Tb=25−(−0.135×54+13.4203)=18.8697℃
Then, the wet-bulb temperature Tb can be calculated by substituting the obtained primary term P, constant term Q, dry-bulb temperature Ta, and relative humidity x into the equation (3).
Tb = 25- (−0.135 × 54 + 13.4203) = 18.8697 ° C.
尚、乾球温度Taが25℃、相対湿度xが54%の場合、乾湿計用湿度表を用いて算出した湿球温度Tbは19℃で、誤差率εは−0.69%と非常に小さい。 When the dry-bulb temperature Ta is 25 ° C and the relative humidity x is 54%, the wet-bulb temperature Tb calculated using the psychrometer humidity table is 19 ° C, and the error rate ε is -0.69%. small.
ε=100×(Tb1−Tb2)/Tb2
Tb1は、図3に示す2つの1次近似直線Lp、Lqを利用して算出した湿球温度、Tb2は、乾湿計用湿度表を用いて算出した湿球温度である。
ε = 100 × (Tb1-Tb2) / Tb2
Tb1 is a wet-bulb temperature calculated using the two first-order approximate straight lines Lp and Lq shown in FIG. 3, and Tb2 is a wet-bulb temperature calculated using a humidity table for a psychrometer.
2.湿球温度Tbの演算装置の説明
図4は、演算装置50のブロック図である。演算装置50は、第1演算部51と、第2演算部53と、第3演算部55と、第4演算部57とから構成されている。
2. 2. Description of the Wet-bulb Temperature Tb Arithmetic Logic Unit FIG. 4 is a block diagram of the
第1演算部51は、乾球温度計による乾球温度Taの計測値から1次項Pを演算する。第1演算部51は、例えば、比例器51aと、差分器51bと、シグナルジェネレータ51cとから構成することが出来る。比例器51aは、乾球温度Taに比例した出力をする。比例定数は、(4)の近似式の比例定数、つまり、−0.0034である。シグナルジェネレータ51cは定数を出力する。定数は、(4)の近似式の定数、つまり、0.05である。
The
差分器51bは比例器51aの出力からシグナルジェネレータ51cの出力を減算し、その結果を1次項Pとして出力する。
The
第2演算部53は、乾球温度計による乾球温度Taの計測値から定数項Qを演算する。第2演算部53は、例えば、比例器53aと、加算器53bと、シグナルジェネレータ53cとから構成することが出来る。
The
比例器53aは、乾球温度Taに比例した出力をする。比例定数は、(5)の近似式の比例定数、つまり、0.3398である。シグナルジェネレータ53cは定数を出力する。定数は、(5)の近似式の定数、つまり、4.9253である。
The
加算器53bは比例器53aの出力にシグナルジェネレータ53cの出力を加算し、その結果を定数項Qとして出力する。
The
第3演算部55は、相対湿度計による相対湿度xの計測値と、第1演算部51にて演算した1次項Pと、第2演算部53にて演算した定数項Qとから乾湿温度差ΔTabを演算する。第3演算部55は、例えば、乗算器55aと、加算器55bと、から構成することが出来る。乗算器55aは、相対湿度xに第1演算部51にて演算した1次項Pを乗算して出力する。加算器55bは、乗算器55aの出力に第2演算部53にて演算した定数項Qを加算して乾湿温度差ΔTabを算出する。
The
第4演算部57は、乾球温度Taの計測値と、第3演算部55にて演算した乾湿温度差ΔTabとから、湿球温度Tbを演算する。第4演算部57は、例えば、差分器により構成することが出来る。差分器57は、乾球温度計による乾球温度Taの計測値から、第3演算部55にて演算した乾湿温度差ΔTabを減算して、湿球温度Tbを算出する。
The
3.効果説明
本実施形態によれば、乾球温度Taの計測値と相対湿度xの計測値から、演算で湿球温度Tbを求めることが出来る。そのため、高価でメンテナンスに手間が掛かる湿球温度計が不要である。
3. 3. Explanation of effect According to this embodiment, the wet-bulb temperature Tb can be obtained by calculation from the measured value of the dry-bulb temperature Ta and the measured value of the relative humidity x. Therefore, there is no need for a wet-bulb thermometer, which is expensive and time-consuming to maintain.
また、1次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度Tbを演算するので、演算装置50を、4則のみの回路(第1演算部51〜第4演算部57)で構成することが可能である。そのため、PLC(プログマブルロジックコントローラ)やDCS(分散型ディジタル制御装置)への適用が可能である。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
Further, since the wet-bulb temperature Tb is calculated by a simple calculation using only the first-order approximation formula, the
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described in the above description and drawings, and for example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1)上記実施形態1では、乾球温度Taと相対湿度xの計測値から、図3の関係性を利用して、(2)式の1次項Pと定数項Qを求め、それを(3)式に代入して湿球温度Tbを演算したが、図1の関係性を利用して湿球温度を演算してもよい。 (1) In the first embodiment, the linear term P and the constant term Q of the equation (2) are obtained from the measured values of the dry-bulb temperature Ta and the relative humidity x by using the relationship of FIG. Although the wet-bulb temperature Tb was calculated by substituting into the equation 3), the wet-bulb temperature may be calculated by using the relationship shown in FIG.
(2)上記実施形態1では、演算装置50を、4つの演算部51〜57より構成した例を示した。演算装置150は、図5に示すように、CPU151とメモリ153とから構成し、ディジタル的な処理で、湿球温度Tbを演算してもよい。つまり、メモリ153に対して、図3に示す2つの1次近似直線Lp、Lqのデータを記憶しておくと共に、CPU151にて、2つの1次近似直線Lp、Lqから1次項P、定数項Qをそれぞれ求めて、湿球温度Tbを(3)式より求めるようにしてもよい。
(2) In the first embodiment, an example in which the
また、メモリ153に記憶しておくデータは、2つの1次近似直線Lp、Lqのデータに限らず、図1に示す1次近似直線L1〜L7であってもよい。この場合、乾球温度Taに対応する1次近似直線L1〜L7を参照して、相対湿度xのデータから湿球温度Tbを求めるようにしてもよい。
Further, the data stored in the
50 演算装置
51 第1演算部
53 第2演算部
55 第3演算部
57 第4演算部
50
Claims (4)
各乾球温度Taに対する相対湿度xと乾湿温度差ΔTabの関係を示す1次近似式を用いて、乾球温度Taと相対湿度xの計測データから湿球温度Tbを演算する、演算装置。 Wet-bulb temperature Tb arithmetic unit
A calculation device that calculates the wet-bulb temperature Tb from the measurement data of the dry-bulb temperature Ta and the relative humidity x using a linear approximation formula showing the relationship between the relative humidity x and the dry-bulb temperature difference ΔTab for each dry-bulb temperature Ta.
各乾球温度Taに対する前記1次近似式の1次項Pと各乾球温度Taとの関係を示す1次近似直線Lpを用いて、乾球温度Taの計測値に対する前記1次近似式の1次項Pを演算し、
各乾球温度Taに対する前記1次近似式の定数項Qと各乾球温度Taとの関係を示す1次近似直線Lqを用いて、乾球温度Taの計測値に対する前記1次近似式の定数項Qを演算する、演算装置。 The arithmetic unit according to claim 1.
Using the first-order approximate straight line Lp showing the relationship between the first-order term P of the first-order approximation formula for each dry-bulb temperature Ta and each dry-bulb temperature Ta, 1 of the first-order approximation formula for the measured value of the dry-bulb temperature Ta. Calculate the next term P,
Using the first-order approximation straight line Lq showing the relationship between the constant term Q of the first-order approximation formula for each dry-bulb temperature Ta and each dry-bulb temperature Ta, the constant of the first-order approximation formula for the measured value of the dry-bulb temperature Ta. A calculation device that calculates the term Q.
乾球温度Taの計測値からその乾球温度Taに対する前記1次近似式の1次項Pを演算する第1演算部と、
乾球温度Taの計測値からその乾球温度Taに対する前記1次近似式の定数項Qを演算する第2演算部と、
相対湿度xの計測値と、前記第1演算にて演算した1次項Pと、前記第2演算部にて演算した定数項Qとから乾湿温度差ΔTabを演算する第3演算部と、
乾球温度Taの計測値と、前記第3演算部にて演算した乾湿温度差ΔTabとから、湿球温度Tbを演算する第4演算部と、を含む、演算装置。 The wet-bulb temperature calculation device according to claim 1 or 2.
A first calculation unit that calculates the first-order term P of the first-order approximation formula for the dry-bulb temperature Ta from the measured value of the dry-bulb temperature Ta, and
A second calculation unit that calculates the constant term Q of the first-order approximation formula for the dry-bulb temperature Ta from the measured value of the dry-bulb temperature Ta, and
A third calculation unit that calculates the dry / wet temperature difference ΔTab from the measured value of the relative humidity x, the primary term P calculated in the first calculation, and the constant term Q calculated in the second calculation unit.
An arithmetic unit including a fourth arithmetic unit for calculating a wet-bulb temperature Tb from a measured value of a dry-bulb temperature Ta and a dry-bulb temperature difference ΔTab calculated by the third arithmetic unit.
各乾球温度Taに対する相対湿度xと乾湿温度差ΔTabの関係を示す1次近似式を用いて、乾球温度Taと相対湿度xの計測データから湿球温度Tbを演算する、演算方法。 It is a calculation method of wet-bulb temperature Tb.
A calculation method for calculating the wet-bulb temperature Tb from the measurement data of the dry-bulb temperature Ta and the relative humidity x using a linear approximation formula showing the relationship between the relative humidity x and the dry-bulb temperature difference ΔTab for each dry-bulb temperature Ta.
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