JP2022150688A - Controller of air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調装置の操作に用いられるコントローラに関する。 The present invention relates to a controller used to operate an air conditioner.
従来、空調の対象となる室内の室温を測定する温度センサを設け、その温度センサで測定した室温に基づいて空調装置を制御している（例えば、特許文献１参照）。
Conventionally, a temperature sensor for measuring the room temperature of a room to be air-conditioned is provided, and the air conditioner is controlled based on the room temperature measured by the temperature sensor (see
このような空調装置では、温度センサをコントローラの筐体の内部に設けることがあり、その場合には、温度センサは筐体の内部の温度を測定している。ところで、筐体の内部には動作時に発熱する例えばマイクロコンピュータなどの熱源が存在している。そして、動作中に熱源が発熱すると、その発熱によって筐体の内部の温度が上昇し、温度センサの測定値が実際の室温よりも高くなる。そのため、従来では、温度センサで測定された温度に対して想定される発熱に応じた複雑な補正を行うことにより、室温を推定していた。 In such an air conditioner, a temperature sensor may be provided inside the housing of the controller, in which case the temperature sensor measures the temperature inside the housing. By the way, a heat source such as a microcomputer that generates heat during operation is present inside the housing. When the heat source generates heat during operation, the temperature inside the housing rises due to the heat generation, and the measured value of the temperature sensor becomes higher than the actual room temperature. Therefore, conventionally, the room temperature is estimated by performing complicated corrections according to the expected heat generation with respect to the temperature measured by the temperature sensor.
しかしながら、温度センサが測定する温度に影響を与える要因が存在する。すなわち、コントローラ内に設けられている熱源に個体差があると、その個体差によって温度センサで検出される温度が異なってくる。その結果、室温を正確に求めることが困難になる。 However, there are factors that affect the temperature that a temperature sensor measures. That is, if there are individual differences in the heat sources provided in the controller, the temperature detected by the temperature sensor will differ due to the individual differences. As a result, it becomes difficult to obtain the room temperature accurately.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度よく室温を求めることができる空調装置のコントローラを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a controller for an air conditioner that can accurately determine the room temperature.
請求項１に記載した発明では、空調装置のコントローラは、室温に基づいて空調を行うものであって、筐体と、筐体内に設けられ、動作時に発熱する熱源の温度を熱源温度として測定する熱源温度センサと、筐体内に設けられ、熱源から離間した位置に配置されていて当該筐体の内部の温度を内部温度として測定する内部温度センサと、測定した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて熱源温度に対する補正値を求めて室温を求める制御部とを備える。 In the first aspect of the invention, the controller of the air conditioner performs air conditioning based on the room temperature, and measures the temperature of the housing and the heat source provided in the housing that generates heat during operation as the heat source temperature. A heat source temperature sensor, an internal temperature sensor that is provided in a housing and is spaced apart from the heat source to measure the temperature inside the housing as the internal temperature, and a temperature difference between the measured heat source temperature and the internal temperature. and a control unit that obtains the room temperature by obtaining a correction value for the heat source temperature based on.
このとき、空調用のコントローラは、同一種類の電気部品を利用しているものの、その電気部品には個体差が存在することがある。その結果、測定される熱源温度に差が生じ、内部温度の上昇量を求める際の誤差になるおそれがある。そこで、制御装置は、測定した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて熱源温度を補正して室温を求める。これにより、個体差に起因して熱源温度に現れる誤差を低減することができる。 At this time, although controllers for air conditioning use electrical components of the same type, individual differences may exist in the electrical components. As a result, a difference occurs in the measured heat source temperatures, which may cause an error when determining the amount of increase in the internal temperature. Therefore, the control device corrects the heat source temperature based on the temperature difference between the measured heat source temperature and the internal temperature to obtain the room temperature. This can reduce the error that appears in the heat source temperature due to individual differences.
請求項２に記載した発明では、制御部は、電源投入後の所定のキャリブレーション期間に測定した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて熱源温度を補正する。これにより、動作状態の違いによって発熱量に違いが生じ、測定した熱源温度や内部温度に誤差が生じるおそれが低減され、より精度よく補正および室温を求めることができる。
請求項３に記載した発明では、制御部は、補正した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて熱源の発熱による影響によって生じた内部温度の室温に対する上昇量を求め、求めた上昇量に基づいて室温を求める。これにより、室温が変化した際や空気の流れの有無によって熱源温度や内部温度そのものが変化したとしても、室温を求めることができる。したがって、実際にコントローラが設置される環境に応じて、また、室温が変化したり目標温度が変化したりする状況に応じて室温を適切に求めることができる。
In the second aspect of the invention, the controller corrects the heat source temperature based on the temperature difference between the heat source temperature and the internal temperature measured during a predetermined calibration period after the power is turned on. As a result, it is possible to reduce the risk of errors occurring in the measured heat source temperature and internal temperature due to differences in the amount of heat generated due to differences in operating conditions, and to obtain correction and room temperature with higher accuracy.
In the invention described in
以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、各実施形態において実質的に共通する部位については同一符号を付して説明する。 A plurality of embodiments will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to substantially common parts in each embodiment.
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のコントローラ１は、筐体２、制御部３、記憶部４、表示部５、操作部６、通信部７、内部温度センサ８、および熱源温度センサ９などを備えている。このコントローラ１は、空調装置１０に対して目標温度の設定操作や室温（Ｔａ）の表示などを行うためのものである。ただし、図１に示したコントローラ１の構成は一例であり、これに限定されない。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
筐体２は、例えば樹脂材料などによって薄型の概ね直方体状に形成されており、例えばオフィスや居室といった空調の対象となる室内の壁面などの設置面に取り付けられる。本実施形態では、筐体２として比較的小型のものを想定している。ここで、比較的小型とは、例えば一辺が１００ｍｍ程度未満のもののように、筐体２の周囲に空気の流れが生じた場合において、筐体２の全体が概ね均等に空気と接触すると考えられる程度の大きさを想定している。
The
この筐体２の内部には、図２に示すように、制御部３、内部温度センサ８、熱源温度センサ９などの電気部品が実装されている基板１１が配置されている。なお、図２では、基板１１を模式的にハッチングして示している。また、図２では、説明の簡略化のために他の電気部品については図示を省略しているが、基板１１には表示部５や操作部６あるいは通信部７などで用いるコネクタなどの部品も実装されている。
Inside the
制御部３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータで構成されている。この制御部３は、記憶部４に記憶されているプログラムを読み出して実行することによりコントローラ１を制御する。例えば、制御部３は、操作部６に入力された操作に応じて空調装置１０の運転の開始／停止を指示する処理や、目標温度を指示する処理など実行する。また、制御部３は、詳細は後述するが、室温を求める処理を実行する。
The
記憶部４は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリで構成されており、コントローラ１を制御するためのプログラムや各種のデータを記憶している。本実施形態では、記憶部４は、制御部３に内蔵されているものを利用しているが、制御部３に外付けの構成とすることができる。この記憶部４には、詳細は後述するが、事前試験により予め求められた影響係数（ｋ）が記憶されている。
The
表示部５は、設置面に取り付けられた状態における筐体２の正面側に設けられている。表示部５は、図示は省略するが、例えば文字や数字を表示可能な液晶パネルや運転状態を示すＬＥＤのような発光部品で構成されている。
The display unit 5 is provided on the front side of the
操作部６は、表示部５と同様に筐体２の正面側に設けられており、空調装置１０の運転の開始／停止の操作や、目標温度の設定や変更など動作が入力される。この操作部６は、例えば機械式のスイッチや表示部５の表示領域に対応して設けられているタッチパネルなどにより構成することができる。
The
通信部７は、空調装置１０と通信可能に接続されており、空調装置１０の運転の開始／停止の指示や目標温度の指示などの制御信号を空調装置１０との間で通信する。この通信部７は、有線通信方式のものを想定しているが、例えば赤外線を利用した無線通信方式のものを採用することができる。
The communication unit 7 is communicably connected to the
内部温度センサ８は、例えば測温抵抗体型やサーミスタ型、熱電対型、集積回路型などの周知のもので構成されており、自身が設置されている場所の温度、つまりは、筐体２の内部の温度を測定する。この内部温度センサ８は、図２に示すように、筐体２の右端側且つ下端側に近い位置、つまりは、筐体２の右隅に配置されている。一方、動作中に発熱する熱源となる制御部３は、筐体２の左端側且つ下端側に近い位置、つまりは、内部温度センサ８とは逆側となる筐体２の右下の隅に配置されている。
The
つまり、内部温度センサ８は、熱源から離間した位置であって、筐体２の内部の温度が上昇した場合に相対的に温度が低い下部側に配置されており、動作中に熱源が発熱した際において、その熱源の温度に対してある程度の有意な温度差が得られる位置関係となるように配置されている。なお、有意な温度差が得られる配置は、筐体２の形状や大きさ、内部に収容されている電気部品の配置等を考慮して、予め熱設計などの手法により定めることができる。
That is, the
また、内部温度センサ８の近傍には、筐体２の外部に連通する複数のスリット２ａが設けられている。本実施形態では、筐体２の右下の隅において、筐体２の下端側および右端側の壁部に開港を形成することによりスリット２ａが形成されている。そのため、内部温度センサ８は、室内の空気に触れやすい状態となっている。
A plurality of
ただし、内部温度センサ８は、スリット２ａの近傍ではあるものの、あくまでも筐体２の内部に配置されていることから、熱源が発熱することによって暖められた筐体２の内部の温度を測定することになる。以下、内部温度センサ８が測定する筐体２の内部の温度を内部温度（Ｔ２）とも称する。
However, since the
熱源温度センサ９は、例えば測温抵抗体型やサーミスタ型、熱電対型、集積回路型などの周知のもので構成されており、制御部３つまりは熱源の温度を測定する。具体的には、熱源温度センサ９は、制御部３の近傍に配置したり、制御部３のパッケージに張り付けたりすることにより、熱源の温度を直接的に測定する。以下、熱源温度センサ９が測定する熱源の温度を熱源温度（Ｔ１）とも称する。
The heat
また、熱源温度センサ９は、本実施形態では熱源となる制御部３と内部温度センサ８との間であって熱源側に寄った位置に配置されている。この場合、熱源温度センサ９は、制御部３と内部温度センサ８とを通る仮想線（ＣＬ）上、あるいは、仮想線（ＣＬ）から所定の範囲内となる位置に配置することができる。なお、熱源温度センサ９は、例えば制御部３に温度センサが内蔵されている場合には、その温度センサを熱源温度センサ９として利用することもできる。
Further, the heat
空調装置１０は、本実施形態ではいわゆるセントラルヒーティング方式のものを想定しており、空調装置１０で冷却あるいは加熱された空気は、ダクト１２を経由して、室内に開口している送風口１３から矢印Ｆにて示すように供給される。ただし、本実施形態において室温を求める手法は、いわゆる室外機と室内機とにより構成されたものにも適用することができる。以下、空調装置１０によって空気の流れが生じる空調運転が行われている状態を送風状態と称し、空気の流れが生じない空調運転が行われている状態を無風状態と称する。
In this embodiment, the
次に、上記した構成のコントローラ１の作用について説明する。
前述のように、筐体２の内部には動作時に発熱する制御部３のような熱源が存在していることから、動作中に熱源が発熱した場合には、その発熱によって筐体２の内部温度が上昇し、内部温度センサ８の測定値が実際の室温よりも高くなる。そのため、従来では、内部温度センサ８で測定された温度に対して想定される発熱量に応じた複雑な補正を行うことにより、室温を推定していた。
Next, the operation of the
As described above, since a heat source such as the
しかし、筐体２の内部での発熱以外にも、内部温度センサ８が測定する温度に影響を与える要因が存在する。すなわち、図３に示すように、無風状態から送風状態となった場合には、コントローラ１が設置されている室内に空気の流れが生じ、その空気の流れによって筐体２から熱が奪われて内部温度センサ８が測定する筐体２の内部温度（Ｔ２）が低下する。
However, there are factors other than heat generation inside the
その一方で、空気の流れが生じたとしても、空調されている室温（Ｔａ）は、内部温度（Ｔ２）のような大きな変化は生じない。そのため、発熱量に応じた補正値（ΔＨ）を用いて内部温度（Ｔ２）を補正すると、例えば無風状態の時刻（ｘ）においては、内部温度（Ｔ１（ｘ））から補正値(ΔＴ）を差し引いた補正後の温度は概ね室温（Ｔａ）と一致するものの、送風状態の時刻（ｙ）においては、内部温度（Ｔ１（ｙ））から補正値(ΔＴ）を差し引くと、補正後の温度は室温（Ｔａ）よりも低くなり、実際の室温との間に誤差（Ｅｒｒ）が生じている。 On the other hand, even with air flow, the room temperature (Ta) being conditioned does not change as much as the internal temperature (T2). Therefore, if the internal temperature (T2) is corrected using the correction value (ΔH) according to the amount of heat generated, for example, at time (x) in a windless state, the correction value (ΔT) is calculated from the internal temperature (T1(x)). Although the corrected temperature after subtraction roughly matches the room temperature (Ta), at time (y) in the air blowing state, if the corrected value (ΔT) is subtracted from the internal temperature (T1 (y)), the corrected temperature is It is lower than the room temperature (Ta), and there is an error (Err) between it and the actual room temperature.
つまり、無風状態と送風状態とで同じ補正を行うと、過剰な補正が行われてしまう恐れがある。このとき、空気の流れがあるか否かは運転状態から把握することができると考えられるものの、空気の流れ方によっては筐体２から奪われる熱量が異なることが想定されること、また、コントローラ１が設置される場所の大きさや室内のレイアウトが異なることなどにかんがみた場合、予め室内の空気の流れを把握しておくことも困難である。
In other words, if the same correction is performed in the windless state and the air blowing state, there is a risk that excessive correction will be performed. At this time, although it is thought that whether or not there is an air flow can be grasped from the operating state, it is assumed that the amount of heat taken away from the
そこで、コントローラ１は、無風状態および送風状態の双方において、過剰な補正をすることなく、適切に室温を測定することができるようにしている。具体的には、コントローラ１は、図４に示す処理を実行することにより、動作中に測定した熱源温度（Ｔ１）と内部温度（Ｔ２）との温度差（ΔＴ）に基づいて室温（Ｔａ）を求めている。
Therefore, the
この図４に示すように、コントローラ１は、ステップＳ１において熱源温度（Ｔ１）を測定し、ステップＳ２において内部温度（Ｔ２）を測定する。なお、ステップＳ１、Ｓ２は順不同で実行可能である。続いてコントローラ１は、ステップＳ３において熱源温度（Ｔ１）と内部温度（Ｔ２）との温度差（ΔＴ）を求め、ステップＳ４において影響係数（ｋ）を用いて内部温度（Ｔ２）の室温に対する上昇量（ＯＦＳ）を求める。なお、ＯＦＳはＯｆｆｓｅｔの略称である。
As shown in FIG. 4, the
ここで、影響係数（ｋ）とは、熱源の発熱が内部温度センサ８の測定値に与える影響を求めるために定義されている係数であり、本実施形態では、事前試験を実施し、既知の室温において測定された熱源温度と室温との温度差と、内部温度と室温との温度差との比として求められている。
Here, the influence coefficient (k) is a coefficient defined to determine the influence of the heat generation of the heat source on the measurement value of the
具体的には、事前試験では、コントローラ１を一定の室温を維持可能な試験環境下に設置し、無風状態で熱源温度と内部温度を測定する。つまり、外乱がない状態で影響係数（ｋ）を求めている。そして、この事前試験において、各温度の測定結果が例えば図５に示すように室温がＴａ（ｚ）であり、測定された熱源温度がＴ１（ｚ）であり、測定された内部温度がＴ２（ｚ）であったとする。
Specifically, in the preliminary test, the
この場合、各温度の関係は、熱源温度が最も高く、室温が最も低く、内部温度がその中間になる。これは、内部温度センサ８自体は発熱しないものの、動作中の熱源が発熱し、その発熱によって筐体２の内部の空気が暖められ、その空気の温度を内部温度センサ８が測定値するためである。換言すると、内部温度は、熱源の発熱の影響を内部温度センサ８が受けることによって室温よりも高く測定されることになる。
In this case, the temperature relationship is such that the heat source temperature is the highest, the room temperature is the lowest, and the internal temperature is in between. This is because although the
このとき、熱の流れは低温側に向かうことから、最も低い温度の室温が熱の流れの終着点、つまりは、熱の影響を考える際の基準点となる。また、試験環境のように熱源温度と室温が一定である状況においては、熱は、グラフＧとして示すように所定の温度勾配を有する状態で流れることになる。そして、温度勾配が一定である場合には、熱源温度と室温との温度差（ＯＦＳ（ｚ）＋ΔＴ)と、内部温度と室温との温度差（ＯＦＳ（ｚ））との関係は、影響係数（ｋ）を用いた場合、下記の（１）式のように表すことができる。 At this time, since the heat flows toward the low temperature side, the lowest room temperature is the terminal point of the heat flow, that is, the reference point when considering the influence of heat. Also, in a situation where the heat source temperature and the room temperature are constant, such as in the test environment, heat flows with a predetermined temperature gradient as shown in graph G. When the temperature gradient is constant, the relationship between the temperature difference between the heat source temperature and the room temperature (OFS(z)+ΔT) and the temperature difference between the internal temperature and the room temperature (OFS(z)) is given by the influence coefficient When (k) is used, it can be represented by the following formula (1).
ＯＦＳ（ｚ）＋ΔＴ（ｚ）＝ｋ×ＯＦＳ（ｚ） ・・・（１） OFS(z)+ΔT(z)=k×OFS(z) (1)
そして、この（１）式から、影響係数（ｋ）は、既知の室温と、その室温で測定された熱源温度および内部温度とから、下記の（２）式のように求まる。 Then, from this equation (1), the influence coefficient (k) is obtained from the known room temperature, the heat source temperature and the internal temperature measured at that room temperature, as in the following equation (2).
ｋ＝（ＯＦＳ（ｚ）＋ΔＴ（ｚ））／ＯＦＳ（ｚ） ・・・（２） k=(OFS(z)+ΔT(z))/OFS(z) (2)
つまり、影響係数（ｋ）は、熱源温度と室温との温度差（ＯＦＳ（ｚ）＋ΔＴ（ｚ）)と、内部温度と室温との温度差（ＯＦＳ（ｚ））との比として定義することができる。 That is, the influence coefficient (k) is defined as the ratio of the temperature difference between the heat source temperature and the room temperature (OFS(z)+ΔT(z)) and the temperature difference between the internal temperature and the room temperature (OFS(z)). can be done.
このとき、内部温度と室温との温度差（ＯＦＳ（ｚ））は、熱源の影響を受けたことによる内部温度の上昇量に相当する。そのため、測定した内部温度から上昇量を減算することにより室温を求めることができる。すなわち、予め影響係数（ｋ）を求めておけば、運転中に測定した熱源温度と内部温度とから影響係数（ｋ）を用いて内部温度の上昇量つまりは内部温度と室温との温度差を求めることができ、最終的に室温を求めることができる。 At this time, the temperature difference (OFS(z)) between the internal temperature and room temperature corresponds to the amount of increase in the internal temperature due to the influence of the heat source. Therefore, the room temperature can be obtained by subtracting the amount of increase from the measured internal temperature. That is, if the influence coefficient (k) is obtained in advance, the amount of increase in the internal temperature, that is, the temperature difference between the internal temperature and the room temperature is calculated using the influence coefficient (k) from the heat source temperature and the internal temperature measured during operation. can be determined, and finally the room temperature can be determined.
また、影響係数（ｋ）は、（１）式から分かるように単位を有していない。また、熱源温度が変化すると内部温度に与える影響も変化するものの、その場合には内部温度と室温との温度差、つまりは、内部温度の上昇量も変化する。そのため、室温や熱源温度が変わることで温度勾配が変化したとしても、影響係数（ｋ）を共通して利用することができる。換言すると、熱源が内部温度センサ８の測定値に与える影響を表す影響係数（ｋ）は、実際の室温や熱源温度が事前試験とは異なる場合であっても共通となっている。
Also, the influence coefficient (k) does not have a unit as can be seen from the equation (1). In addition, when the heat source temperature changes, the influence on the internal temperature also changes. Therefore, even if the temperature gradient changes due to changes in room temperature and heat source temperature, the influence coefficient (k) can be used in common. In other words, the influence coefficient (k) representing the influence of the heat source on the measured value of the
これは、筐体２の内部構造が同じ場合、内部温度センサ８と熱源温度センサ９との位置関係は変化せず、基板１１の熱伝送の態様も変化せず、また、本実施形態のように比較的小型且つ薄型の筐体２の場合、空気の流れによってその全体が冷やされる態様も変化しないためであると考えられる。そして、後述する図６、図７にて説明するように、事前試験時とは異なる室温において、また、異なる熱源温度において適切に室温を求めることができていることが確認されている。
This is because when the internal structure of the
そのため、コントローラ１は、図４に示すステップＳ５において、熱源温度と内部温度との温度差から内部温度の上昇量（ＯＦＳ）を求め、ステップＳ６において、求めた上昇量を内部温度から減算することにより室温を求めている。そして、コントローラ１は、運転終了の操作が入力された場合などにおいては、ステップＳ７においてＹＥＳとなることから処理を終了する一方、運転終了ではない場合にはステップＳ７においてＮＯとなることからステップＳ１に移行して次の測定を繰り返す。
Therefore, in step S5 shown in FIG. 4, the
ここで、図６および図７を参照しながら、上記した処理の妥当性について説明する。まず、図６の無風状態の時刻（ｍ）において、黒丸にて示すように、熱源温度がＴ１（ｍ）、内部温度がＴ２（ｍ）であったとする。このとき、図７に示す熱源温度、内部温度、内部温度の上昇量（ＯＦＳ（ｍ））の関係は、（１）式から下記のように表される。 Here, the validity of the above processing will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. First, assume that the heat source temperature is T1 (m) and the internal temperature is T2 (m) at the time (m) in FIG. 6 when there is no wind, as indicated by the black circles. At this time, the relationship between the heat source temperature, the internal temperature, and the amount of increase in the internal temperature (OFS (m)) shown in FIG. 7 is expressed as follows from equation (1).
ＯＦＳ（ｍ）＋（Ｔ１（ｍ）－Ｔ２（ｍ））＝ｋ×ＯＦＳ（ｍ） OFS (m) + (T1 (m) - T2 (m)) = k x OFS (m)
そして、影響係数（ｋ）は予め求められており、熱源温度および内部温度は実測されていることから、それらを代入することにより、上昇量（ＯＳＦ（ｍ））、つまりは、内部温度と室温との温度差が求まる。そして、測定した内部温度から上昇量を減算することにより、室温が求まる。 Then, since the influence coefficient (k) is obtained in advance and the heat source temperature and the internal temperature are actually measured, by substituting them, the amount of increase (OSF (m)), that is, the internal temperature and the room temperature The temperature difference between Then, the room temperature is obtained by subtracting the amount of increase from the measured internal temperature.
このような処理によって求めた室温を演算温度（Ｔｃ）とすると、図６に示すように時刻（ｍ）における演算温度（Ｔｃ（ｍ））は、黒塗りの三角にて示すように実際の室温（Ｔａ）と概ね一致することが確認された。本実施形態の場合、演算温度は、実際の室温と概ね一致することが確認された。なお、概ね一致するという判断基準は要求される仕様によって変わるものの、本実施形態では演算温度と実際の室温とは１度（華氏）のずれの範囲内であることが確認されている。 Assuming that the room temperature obtained by such processing is the calculated temperature (Tc), the calculated temperature (Tc(m)) at time (m) as shown in FIG. (Ta) was confirmed to be substantially the same. In the case of this embodiment, it was confirmed that the calculated temperature approximately matched the actual room temperature. It should be noted that although the criterion for determining that the temperatures substantially match varies depending on the required specifications, it has been confirmed in this embodiment that the difference between the calculated temperature and the actual room temperature is within the range of 1 degree (Fahrenheit).
また、図６の送風状態の時刻（ｎ）において、白抜きの丸にて示すように、熱源温度がＴ１（ｎ）、内部温度がＴ２（ｎ）であったとする。このとき、図７に示す熱源温度、内部温度、内部温度の上昇量（ＯＦＳ（ｎ））の関係は、（１）式から下記のように表される。 Also, assume that the heat source temperature is T1(n) and the internal temperature is T2(n) at time (n) in the air blowing state in FIG. 6, as indicated by the white circles. At this time, the relationship between the heat source temperature, the internal temperature, and the amount of increase in the internal temperature (OFS(n)) shown in FIG. 7 is expressed as follows from equation (1).
ＯＦＳ（ｎ）＋（Ｔ１（ｎ）－Ｔ２（ｎ））＝ｋ×ＯＦＳ（ｎ） OFS(n)+(T1(n)−T2(n))=k×OFS(n)
そして、影響係数（ｋ）は予め求められており、熱源温度および内部温度は実測されていることから、それらを代入することにより、上昇量（ＯＳＦ（ｎ））、つまりは、内部温度と室温との温度差が求まる。そして、測定した内部温度から上昇量を減算することにより、室温が求まる。 Then, since the influence coefficient (k) is obtained in advance and the heat source temperature and the internal temperature are actually measured, by substituting them, the amount of increase (OSF (n)), that is, the internal temperature and the room temperature The temperature difference between Then, the room temperature is obtained by subtracting the amount of increase from the measured internal temperature.
このような処理によって求めた室温を演算温度（Ｔｃ）とすると、図６に示すように時刻（ｎ）における演算温度（Ｔｃ（ｎ））は、白抜きの三角にて示すように実際の室温（Ｔａ）と概ね一致することが確認された。本実施形態の場合、演算温度は、実際の室温と１度（華氏）の範囲内で概ね一致することが確認され、比較例として従来手法により内部温度を補正した比較温度と比べて適切に室温を測定できていることが確認された。 Assuming that the room temperature obtained by such processing is the calculated temperature (Tc), the calculated temperature (Tc(n)) at time (n) as shown in FIG. (Ta) was confirmed to be substantially the same. In the case of this embodiment, it was confirmed that the calculated temperature approximately matched the actual room temperature within the range of 1 degree (Fahrenheit). was confirmed to be able to measure
さらに、図示は省略するが、図６とは異なる室温において同様に試験を行った結果、事前試験により求めた単一の影響係数（ｋ）を用いて、室温を適切に測定できることが確認できた。すなわち、コントローラ１は、上記した処理を実行することにより、いわゆる室温とみなせる温度範囲内、より具体的に言えば、コントローラ１が設定可能な目標温度の範囲内において、事前試験により求めた１つの影響係数（ｋ）を用いて室温を適切に測定できることが確認された。
Furthermore, although illustration is omitted, the same test was performed at a room temperature different from that in FIG. . That is, the
以上のように、コントローラ１は、無風状態と送風状態とにおいて熱源温度および内部温度が変化した場合であっても、また、無風状態あるいは送風状態において室温自体が変化した場合であっても、事前試験により求めた同一の影響係数（ｋ）を用いて、演算温度が実際の室温と１度（華氏）の範囲内で求めることができ、室温を適切に測定できることが確認された。
As described above, even if the heat source temperature and the internal temperature change between the no-air condition and the air-blowing condition, and even if the room temperature itself changes in the no-air condition or the air-blowing condition, the
以上説明したコントローラ１によれば、次のような効果を得ることができる。
コントローラ１は、室温に基づいて空調を行う空調装置１０用のものであって、筐体２と、筐体２の内部に設けられ、動作時に発熱する熱源の温度を熱源温度として測定する熱源温度センサ９と、筐体２の内部に設けられ、熱源から離間した位置に配置されていて当該筐体２の内部の温度を内部温度として測定する内部温度センサ８と、筐体２が設置された室内の室温に基づいて空調装置１０を制御する制御部３とを備えている。
According to the
The
そして、制御部３は、測定した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて室温を求める。このように熱源温度と内部温度との温度差に基づいて室温を求めることにより、熱源温度と内部温度がそれぞれ室温に影響される場合であっても、その影響を吸収した形で室温を精度よく求めることができる。
Then, the
また、制御部３は、熱源の発熱による影響によって生じた内部温度の室温に対する上昇量を求め、求めた上昇量に基づいて室温を求める。これにより、室温が変化した際や空気の流れの有無によって熱源温度や内部温度そのものが変化したとしても、室温を求めることができる。したがって、実際にコントローラ１が設置される環境に応じて、また、室温が変化したり目標温度が変化したりする状況に応じて、さらには、空気に流れを把握することなく、精度よく室温を求めることができる。
Further, the
また、制御部３は、事前に既知の室温で測定された熱源温度と室温との温度差と、内部温度と室温との温度差との比として予め定義されている影響係数（ｋ）を用いて、内部温度の上昇量を求める。これにより、複雑な演算を行う必要なく、室温が変化したり目標温度が変化したりする状況に応じて適切に室温を求めることができる。
In addition, the
また、制御部３は、自身が設定可能な目標温度の範囲内において、内部温度の上昇量を用いて求めた室温に基づいて空調装置１０を制御する。これにより、空調装置１０を適切に運転することができる。
Further, the
また、内部温度センサ８を熱源から離間した位置に配置したことにより、熱源温度と内部温度との温度差を大きくすることができ、室温を求める際の精度を向上させることができる。
Further, by arranging the
また、熱源温度センサ９を熱源と内部温度センサ８との間に位置して配置したことにより、各センサで測定した温度は熱源から内部温度センサ８を経て筐体２の外部に向かう熱の流れをより正確に反映したものとなり、求めた室温の精度を向上させることができる。
In addition, by arranging the heat
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、内部温度の上昇量を求める際に利用する熱源温度を補正する点において第１実施形態と異なっている。また、コントローラ１の全体的な構成や処理の流れは第１実施形態と概ね共通することから、図１、図２等も参照しながら説明する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described below. The second embodiment differs from the first embodiment in correcting the heat source temperature used when determining the amount of increase in internal temperature. Also, since the overall configuration and processing flow of the
コントローラ１は、同一製品であれば同一種類の電気部品を利用して製造されるものの、使用される電気部品にいわゆる個体差が存在することがある。例えば図８に示すように、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の３台のコントローラ１を同一温度の試験環境下でそれぞれ熱源温度を測定した結果、各コントローラ１で測定された熱源温度にずれが生じるケースが確認された。ただし、図８に示す測定結果の数値は一例である。
Although the
例えばＧ１とＧ２のコントローラ１では電源投入直後において測定された熱源温度に５度（華氏）程度のずれがあり、Ｇ１とＧ３のコントローラ１では電源投入直後において測定された熱源温度に５．５度（華氏）程度のずれが確認された。また、電源投入からある程度の時間が経過してコントローラ１の温度がある程度安定した安定期間、および、送風が開始された送風状態においても、各コントローラ１において３～４度（華氏）程度のずれが生じることが確認された。また、電源投入直後と安定期間あるいは送風状態とにおいては、そのずれに差があること、すなわち、発熱に個体差があることも確認された。
For example, the
その一方で、無風状態の安定期間における熱源温度と送風状態における熱源温度との温度差を送風時温度差とすると、送風時温度差は、各コントローラ１で概ね６．１度（華氏）程度で共通する傾向になることが確認された。なお、ここでは、安定期間中に所定期間測定した熱源温度の平均値と、送風状態で所定期間測定した熱源温度の平均値との差を送風時温度差としている。また、図８では説明の簡略化のために３台の測定結果を示しているが、同様の傾向を示すことが統計的に確認できるように試験は行われている。
On the other hand, if the temperature difference between the heat source temperature in the stable period with no wind and the heat source temperature in the air blowing state is defined as the temperature difference during air blowing, the temperature difference during air blowing is about 6.1 degrees Fahrenheit for each
さらに、図９に示すように、各コントローラ１において内部温度をそれぞれ測定した結果、内部温度には１度（華氏）未満のずれで収まっていること、換言すると、コントローラ１の場合には、内部温度への個体差の影響がごく僅かであることが確認された。また、安定期間や送風が開始された送風状態においても同様に各コントローラ１の内部温度が概ね一致すること、ならびに、送風時温度差も概ね一致することが確認された。なお、図９では説明の簡略化のために３台の測定結果を示しているが、同様の傾向を示すことが統計的に確認できるように試験は行われている。
Furthermore, as shown in FIG. 9, as a result of measuring the internal temperature in each
このように、内部温度センサ８の測定結果と熱源温度センサ９の測定結果とに違いが生じるのは、熱源としての制御部３の発熱の個体差に起因するものと考えられる。そして、その個体差は、図８に示す電源投入直後と安定期間との温度差がリンクしていること、つまりは、全体的にオフセットが掛かった状態になっていることが分かる。
It is considered that the difference between the measurement result of the
その結果、異なるコントローラ１において異なる熱源温度の測定結果が得られたと考えられる。また、例えば熱源温度センサ９として制御部３に内蔵された温度センサを用いる場合にも、同様の個体差に起因する測定結果のずれが生じることが想定される。
As a result, it is considered that
そして、図８、図９に示したように、内部温度は個体差の影響をほぼ受けないことが確認されている。また、熱源温度への個体差の影響は、図８に示したＧ１～Ｇ３の各グラフの形状から、測定値を全体的に押し上げる、あるいは、全体的に押し下げるいわゆるオフセット値として現れることが分かる。そのため、各コントローラ１のオフセット値をそれぞれ求めることができれば、各コントローラ１の個体差の影響を抑制することができると考えられる。
As shown in FIGS. 8 and 9, it has been confirmed that the internal temperature is almost unaffected by individual differences. Also, from the shape of each graph of G1 to G3 shown in FIG. 8, the influence of individual differences on the heat source temperature appears as a so-called offset value that pushes up or pushes down the measured value as a whole. Therefore, if the offset value of each
換言すると、個体差に起因する熱源温度のずれを何らかの形で補正することができれば、異なるコントローラ１に対しても同様の補正を加えることが可能になると考えられる。そこで、本実施形態では、個体差に起因する熱源温度のずれを補正することにより、演算温度に誤差が生じないようにしている。
In other words, if the difference in heat source temperature due to individual differences can be corrected in some way, it is possible to apply similar correction to
具体的には、コントローラ１は、図１０に示すように、ステップＳ１１において、キャリブレーション期間であるかを判定する。本実施形態では、キャリブレーション期間として、電源投入後の所定の期間を設定している。電源投入直後の所定の期間は、熱源としての制御部３が起動した直後であることから、制御部３の発熱が熱源温度に与える影響はごくわずかであると考えられる。
Specifically, as shown in FIG. 10, the
また、電源投入直後においては、内部温度は概ね室温になっていると考えられる。また、キャリブレーション期間は空調制御が行われる前の期間であり、送風が開始されていないことから、送風による影響も少ないと考えられる。さらに、図９に示したように、内部温度はそれほど個体差の影響を受けていないことも明らかである。そのため、キャリブレーション期間に測定した熱源温度や内部温度は、個体差を補正するための基準として扱うことができると考えられる。 Also, immediately after the power is turned on, the internal temperature is considered to be approximately room temperature. In addition, since the calibration period is a period before the air conditioning control is performed and air blowing is not started, it is considered that the influence of the air blowing is small. Furthermore, as shown in FIG. 9, it is clear that the internal temperature is not so affected by individual differences. Therefore, it is considered that the heat source temperature and internal temperature measured during the calibration period can be treated as a reference for correcting individual differences.
そのため、コントローラ１は、キャリブレーション期間である場合には、ステップＳ１１においてＹＥＳとなることから、ステップＳ１２において初期熱源温度を測定し、ステップＳ１３において初期内部温度を測定する。ただし、初期熱源温度とは、キャリブレーション期間中に測定した熱源温度を意味し、初期内部温度とは、キャリブレーション期間中に測定した内部温度を意味している。なお、ステップＳ１２とステップＳ１３とは順不同である。
Therefore, the
そして、コントローラ１は、ステップＳ１４において初期熱源温度と初期内部温度との温度差である初期温度差を求め、ステップＳ１５において求めた初期内部温度を、演算温度を求める際に熱源温度を補正するための補正値に設定する。この補正値は、初期内部温度から初期熱源温度を減算することにより、以下の式のように求められている。
補正値＝初期内部温度－初期熱源温度
Then, in step S14, the
Correction value = initial internal temperature - initial heat source temperature
この補正値は、図５を参照すると理解できるように室温の影響が除外された値、つまりは、コントローラ１が設置されている環境に依存しない値として求められている。また、この補正値は、本来であれば各コントローラ１で共通するはずの値が実際ずれているずれ量つまりは上記したオフセット値を示すものとして求められている。
As can be understood by referring to FIG. 5, this correction value is obtained as a value excluding the influence of room temperature, that is, as a value that does not depend on the environment in which the
補正値を求めると、コントローラ１は、概ね図４に示した流れで室温を求める。具体的には、コントローラ１は、ステップＳ１において熱源温度（Ｔ１）を測定するとともに、測定した熱源温度（Ｔ１）を補正値により補正する。本実施形態の場合、補正後の熱源温度は、測定した温度に補正値を加算することにより、以下の式のように求められている。
補正後の熱源温度＝測定した熱源温度＋補正値
After obtaining the correction value, the
Corrected heat source temperature = measured heat source temperature + corrected value
そして、コントローラ１は、ステップＳ２において内部温度を求め、ステップＳ３において、補正した熱源温度と内部温度との温度差を求め、ステップＳ４において内部温度の上昇量を求め、ステップＳ５において室温を求めている。つまり、コントローラ１は、内部温度の上昇量を求める際に利用する熱源温度を、電源投入時に求めた補正値を用いて補正している。
Then, the
図１１は、補正値を用いて熱源温度を補正することにより求められた熱源温度と、補正後の熱源温度に基づいて求められた演算温度とを示している。この図１１に示すように、Ｇ１～Ｇ３の各コントローラ１では、オフセット値が負の場合には測定結果が全体的に引き下げられ、オフセットが正の場合には測定結果が全体的に引き上げられることにより、それぞれのコントローラ１の補正後の熱源温度が概ね重なった状態、つまりは、個体差が吸収された状態になっていることが分かる。
FIG. 11 shows the heat source temperature obtained by correcting the heat source temperature using the correction value, and the calculated temperature obtained based on the corrected heat source temperature. As shown in FIG. 11, in each
また、その補正後の熱源温度に基づいて求めた演算温度は、Ｇ１～Ｇ３の各コントローラ１において、共に室温（Ｔａ）と概ね１度（華氏）の範囲内で一致することも確認できた。つまり、運転中に測定した熱源温度を上記のように補正することにより、適切な室温を求めることができることが確認できた。そのため、コントローラ１は、補正後の熱源温度に基づいて求めた演算温度に基づいて、ステップＳ６において適切に空調制御を行うことが可能となる。
In addition, it was confirmed that the calculated temperature obtained based on the corrected heat source temperature agrees with the room temperature (Ta) within a range of about 1 degree (Fahrenheit) in each
このように、コントローラ１は、内部温度の上昇量を求める際に利用する熱源温度を補正している。また、コントローラ１は、電源投入後のキャリブレーション期間において個体差に起因する熱源温度のずれを取得し、そのずれを用いて補正している。これにより、熱源や温度センサなどの電気部品の個体差に起因して生じる誤差を低減することができる。また、キャリブレーション期間中のごく短期間に補正値を複数回求め、補正値の妥当性や精度を向上させる構成とすることができる。
In this way, the
このとき、図５に示したように熱源温度は室温＋αとして測定され、内部温度は室温＋βとして測定されるため、補正値を初期内部温度から初期熱源温度を減算して求めることにより、補正値から室温の影響を除外することができ、コントローラ１の設置環境に関わらず、また、コントローラ１の設置後であっても、適切な補正値を求めることができる。この場合、電源投入直後のキャリブレーション期間では送風状態ではないと考えられるため、空気の流れの影響を受けることなく、適切に補正値を求める事ができる。
At this time, as shown in FIG. 5, the heat source temperature is measured as room temperature +α, and the internal temperature is measured as room temperature +β. , the appropriate correction value can be obtained regardless of the installation environment of the
また、運転中つまりはコントローラ１を設置した後に個体差を吸収することが可能になるとともに、室温の影響を除外する形で補正することが可能となることから、事前試験ではある室温において影響係数を求めればよく、異なる室温での試験等は不要となることから、作業効率や製造効率を大幅に改善することができるとともにコストの低減にも大きく寄与することができる。
In addition, it is possible to absorb individual differences during operation, that is, after the
また、キャリブレーション期間に補正値を求めることにより、経年変化により熱源や温度センサの個体差が変化した場合であっても、その変化を吸収した形で補正値を求めることができるため、長期間に渡って適切な補正を行うこと、つまりは、長期間に渡って品質を確保することができる。 In addition, by obtaining the correction value during the calibration period, even if individual differences in the heat source and temperature sensor change due to aging, the correction value can be obtained in a form that absorbs the change. In other words, quality can be ensured over a long period of time.
本発明は上記した、或いは、図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変形又は拡張することができるとともに、それらの変形や拡張は均等の範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above or illustrated in the drawings, and can be modified or expanded without departing from the scope of the invention, and such modifications and expansions are included in the equivalent range. be
例えば、実施形態では１つの内部温度センサ８を設ける構成を例示したが、内部温度センサ８を複数設ける構成とすることができる。その場合、複数の内部温度センサ８を用いてそれぞれ室温を求め、その値を平均したり、誤差と思われる値を除外したりする処理を実行することにより、精度を向上させることができ、適切な室温を求めることができる。
For example, although the configuration in which one
実施形態では制御部３を熱源として想定したが、例えばバックパネルなどの他の熱源がる場合には、熱設計等により最も高温になる部位と、その部位から離間していて有意な温度差が得られる部位とを求め、そこに内部温度センサ８を設けることにより、実施形態と同様の手法で室温を求めることができる。
In the embodiment, the
実施形態では華氏の例を示したが、摂氏の場合も同様に、コントローラ１は、無風状態と送風状態とにおいて熱源温度および内部温度が変化した場合であっても、また、無風状態あるいは送風状態において室温自体が変化した場合であっても、事前試験により求めた同一の影響係数（ｋ）を用いることにより、演算温度と実際の室温とが概ね一致し、室温を適切に測定できることが確認されている。
In the embodiment, an example of Fahrenheit was shown, but similarly in the case of Celsius, the
図面中、１はコントローラ、２は筐体、３は制御部(熱源）、８は内部温度センサ、９は熱源温度センサ、１０は空調装置を示す。 In the drawings, 1 is a controller, 2 is a housing, 3 is a control section (heat source), 8 is an internal temperature sensor, 9 is a heat source temperature sensor, and 10 is an air conditioner.
Claims (3)
筐体と、
前記筐体内に設けられ、動作時に発熱する熱源の温度を熱源温度として測定する熱源温度センサと、
前記筐体内に設けられ、前記熱源から離間した位置に配置されていて当該筐体の内部の温度を内部温度として測定する内部温度センサと、
測定した熱源温度と内部温度との温度差に基づいて熱源温度を補正して室温を求める制御部と、を備える空調装置のコントローラ。 A controller for an air conditioner that performs air conditioning based on room temperature,
a housing;
a heat source temperature sensor that is provided in the housing and measures the temperature of a heat source that generates heat during operation as a heat source temperature;
an internal temperature sensor provided in the housing and arranged at a position spaced apart from the heat source to measure the temperature inside the housing as an internal temperature;
A controller for an air conditioner, comprising: a controller that corrects the heat source temperature based on the measured temperature difference between the heat source temperature and the internal temperature to determine the room temperature.
3. The control unit obtains the amount of increase in the internal temperature with respect to the room temperature caused by the influence of the heat generation of the heat source based on the corrected temperature difference between the heat source temperature and the internal temperature, and obtains the room temperature based on the obtained amount of increase. 3. A controller for an air conditioner according to 1 or 2.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021053401A JP2022150688A (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Controller of air conditioner |
| US17/588,453 US11698206B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-01-31 | Controller for air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021053401A JP2022150688A (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Controller of air conditioner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=83464891
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022150688A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022171950A (en) * | 2017-08-10 | 2022-11-11 | 株式会社三洋物産 | game machine |
-
2021
- 2021-03-26 JP JP2021053401A patent/JP2022150688A/en active Pending
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