JP4472889B2 - 自動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として室内のガス濃度や湿度といった状態量を調整できる機能を備えた機器を制御対象とした自動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、室内の空気雰囲気を調整する機能を持つ換気装置の中には、自動制御装置を備え自動運転するものがある。この種の換気装置の自動制御装置は、室内の雑ガス濃度や湿度等の状態量を検知し出力する状態量検知手段と制御部及び操作部とから構成されていて、状態量検知手段の出力値が設定された目標値になるよう操作部を動作して換気装置をフィードバック制御している。この自動制御装置の働きで換気装置は、例えば煙草の煙等で室内の空気が所定値より汚濁すると運転を開始し、室内の汚濁した空気の室外への排気とともに新鮮な外気を導入して室内の空気が予め設定された清浄度になるまで換気を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の自動制御装置においては、制御対象である換気装置等に対する自動制御を状態量検知手段の出力値に基づいて行うため、状態量検知手段の出力値に依存した制御が行われることになる。しかしながら、状態量検知手段の出力値は、自体の検知能力や制御対象の状態量の調整能力或いは設置環境によって変動するため設定された目標値に収束しにくくなり勝ちで、制御対象を実状とは乖離して操作し続けてしまうといった問題点がある。
【０００４】
例えば、空気の汚濁度を検知する状態量検知手段である雑ガスセンサーは、空気中に含まれる多種多様なガス成分に反応するものであり、検知対象を例えば喫煙等に伴う臭い成分とした場合、実際には検知対象については目標値のレベルに達していても他の成分に反応して目標値に到達していない出力値を制御情報として長々と出力してしまう。即ち、状態量検知手段が、その出力値が殆ど変化せず目標値になかなか収束しない飽和状態に陥る。状態量検知手段が飽和状態に陥ると制御対象は操作され続け、利用者の期待する動作とは異なり、なかなか停止しないことになる。こうした不具合は、温度や湿度といった状態量を検知する状態量検知手段を備えた自動制御装置によっても起こるものである。
【０００５】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、状態量検知手段の飽和状態の判定を行うことにより、制御対象をより実状に即したかたちで制御することができる自動制御装置を得ることであり、制御対象を利用者の好みや期待に応じて制御できる自動制御装置を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、特定な空間のガス濃度とか湿度等の状態量を調整できる機能を備えた機器を制御対象とし、同空間の前記状態量を検知し出力する状態量検知手段の出力値が設定された目標値になるようフィードバック制御する自動制御装置について、その制御対象を操作させてから所定時間経過したときの状態量検知手段の出力値に所定値を加減した飽和上限レベルと飽和下限レベルとの範囲内に、所定時間の間、状態量検知手段の出力値があるかどうかで、前記状態量検知手段の出力値が飽和状態にあることを判定する飽和判定処理を行い、飽和判定であれば前記制御対象への操作を停止し、飽和判定でなければ前記状態量検知手段の出力値に基づくフィードバック制御を続行するようにする手段を採用する。
【０００７】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、特定な空間のガス濃度とか湿度等の状態量を調整できる機能を備えた機器を制御対象とし、同空間の前記状態量を検知し出力する状態量検知手段の出力値が設定された目標値になるようフィードバック制御する自動制御装置について、その制御対象を操作させてから第一の所定時間が経過した後に、第二の所定時間の間での状態量検知手段の出力値の変化率が所定の変化率の範囲内にあるかどうかによって、前記状態量検知手段の出力値が飽和状態にあることを判定する飽和判定処理を行い、飽和判定であれば前記制御対象への操作を停止し、飽和判定でなければ前記状態量検知手段の出力値に基づくフィードバック制御を続行するようにする手段を採用する。
【０００８】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、請求項１または２に係る前記手段における状態量検知手段の感度を切換える感度切換手段を備えさせ、感度切換手段で設定した感度に応じて飽和判定処理での判定レベルを可変できるようにする手段を採用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図４によって示す本実施の形態は、室内のガス濃度や湿度といった状態量を調整できる換気機能を備えた換気装置を制御対象とした自動制御装置に関するものである。この自動制御装置は、室内のガス濃度といった状態量を検知し出力する状態量検知手段としての雑ガスセンサー１と、マイクロコンピューターを含む制御部２と、強運転ノッチ駆動回路３及び弱運転ノッチ駆動回路４とからなる操作部としての駆動回路とから構成され、換気装置内に組込まれている。制御部２は、雑ガスセンサー１の出力値が予め設定された目標値になるよう駆動回路によって換気装置の送風機５をフィードバック制御する。
【００１１】
制御部２の制御動作の概要を図２に示すタイムチャートによって説明する。雑ガスセンサー１は、例えば、室内に喫煙によって煙が発生した場合、それに反応し図２に示すように急峻な出力電圧の上昇を示す。この雑ガスセンサー１の出力値を取込んでいる制御部２は、予め設定された基準値に雑ガスセンサー１の出力値が到達すると、強運転ノッチ駆動回路３を介して換気装置の送風機５を強ノッチで運転させる。換気装置の強ノッチでの運転開始によって、室内の空気は徐々に清浄化されていき、それに伴って雑ガスセンサー１の出力値も下降していく。制御部２は、送風機５を強ノッチで運転を開始させた時からの経過時間をカウントしていて、一定時間Ｔ０経過した時点で依然送風機５を強ノッチで運転させていたら、最初のポイントを雑ガスセンサー１の出力値Ａとして、Ａ＋０．１Ｖを飽和判定領域の上限値Ａｍａｘ、Ａ−０．１Ｖを飽和判定領域の下限値Ａmｉｎとしてセットする。
【００１２】
そしてこの後、一定時間Ｔ１（例えば１０分）毎のＢ、Ｃ、Ｄの各ポイントの雑ガスセンサー１の出力値をメモリーに格納し、３×Ｔ１（例えば３０分）の時間経過時点でＡ〜Ｄのポイントでの雑ガスセンサー１の出力値が全て上限値Ａｍａｘと下限値Ａmｉｎの範囲内にあれば、雑ガスセンサー１は飽和状態にあると判定し、雑ガスセンサー１の出力値を無視して、弱ノッチ運転駆動回路４を介して送風機５を弱運転に切換え、一定時間経過したら送風機５を停止させる。即ち、送風機５を強ノッチで運転させてから一定時間Ｔ０経過した後、雑ガスセンサー１が飽和状態である判定をしたら、フィードバック制御を断念し、制御部２の判断で送風機５を停止する方向に制御する。なお、一定時間Ｔ０や一定時間Ｔ１は、換気装置の換気能力や換気装置の設置される室内の状況を考慮して都合の良い時間に設定すればよい。
【００１３】
上述の制御部２の制御動作を図３と図４のフローチャートによってさらに詳しく説明する。図３におけるステップ♯１０１で自動運転が開始されると、制御部２はステップ♯１０２で雑ガスセンサー１の出力値から室内の汚濁状態を判定し、汚濁していなければステップ♯１０３の処理で送風機５を停止し、汚濁していればステップ♯１０４へ進み強ノッチ運転駆動回路３により送風機５を強ノッチで運転させ、ステップ♯１０５へ進む。ステップ♯１０５では運転開始から一定時間Ｔ０経過したかどうかの判定を行い、経過していなければステップ♯１０４へ戻り、経過していればステップ♯１０６へ進む。
【００１４】
ステップ♯１０６では再び室内の汚濁状態を判定し、汚濁が解消されていればステップ♯１１２で弱ノッチ運転駆動回路４により送風機５を弱ノッチで運転させ、ステップ♯１１３で所定時間経過したかどうかの判定を行い、経過していればステップ♯１１４において送風機５を停止する処理をしてステップ♯１０２へ戻り、所定時間経過していなければステップ♯１１２へ戻る。
【００１５】
ステップ♯１０６で室内が汚濁していると判定した場合、即ち、雑ガスセンサー１の出力値が依然高い場合には飽和判定処理を開始する。まず、ステップ♯１０７で飽和判定フラグを確認し、飽和判定フラグがクリアされて０であれば、ステップ♯１０８へ進み、雑ガスセンサー１の現出力値をバッファーＡに格納し、ステップ♯１０９においてＡ＋０．１Ｖを飽和判定領域の上限値Ａｍａｘとし、Ａ−０．１Ｖを飽和判定領域の下限値Ａmｉｎとしてセットする。続いて、ステップ♯１１０で飽和判定フラグを１にセットし、ステップ♯１１１で飽和判定タイマーをスタートさせ、ステップ♯１１５でサブルーチンのステップ♯１２８にジャンプして、ステップ♯１２９で飽和判定を行う。
【００１６】
ここでの飽和判定の条件は、上限値Ａｍａｘ≧Ｂかつ下限値Ａmｉｎ≦Ｂ、かつ上限値Ａｍａｘ≧Ｃかつ下限値Ａmｉｎ≦Ｃ、かつ上限値Ａｍａｘ≧Ｄかつ下限値Ａmｉｎ≦Ｄであり、これらの条件を満たせば飽和条件が成立したとしてステップ♯１３０で飽和判定フラグを０クリアし、ステップ♯１３１で弱ノッチ運転駆動回路４を駆動させ送風機５を弱ノッチで運転させる。
【００１７】
ステップ♯１２９で飽和条件が成立しなかったら、ステップ♯１１６へ戻り、タイマーの積算時間を確認し、１０分カウントしたらステップ♯１１７で雑ガスセンサー１の出力値をバッファーＢに格納し、２０分カウントしたらステップ♯１２０で雑ガスセンサー１の出力値をバッファーＣに格納し、３０分カウントしたらステップ♯１２３で雑ガスセンサー１の出力値をバッファーＤに格納し、ステップ♯１２７で飽和判定タイマーを０クリアしてステップ♯１０６の処理に戻り、なおも雑ガスセンサー１の出力値が高い場合は、前回の出力値Ａを削除して現出力値をバッファＡに格納するとともに、飽和判定領域の上限と下限を設定し直して新たに飽和判定処理を開始する。このとき、前２０分間のデータは保存しておき、１０分毎に飽和判定を行う。なお、図中のステップ♯１１５、ステップ♯１１８、ステップ♯１２１、ステップ♯１２４は、全て同じサブルーチンにジャンプすることを意味しているが、サブルーチン内の処理内容は前述したとおりであるので、個々についての説明は省略する。
【００１８】
このように本自動制御装置は、雑ガスセンサー１の出力値が殆ど変化せず目標値になかなか収束しない飽和状態に陥ったかどうかを判定し、飽和状態に陥った判定をしたらフィードバック制御を解除して送風機５の操作量を減じ停止する方向に制御するため、汚濁は解消し、換気運転は停止するものと思うような利用者の期待する動作とは異なってなかなか停止しないといった不具合は起こらない。
【００１９】
この自動制御装置は、湿度とか温度といった状態量を調整する機能を持つ制御対象にも状態量検知手段を湿度センサーや温度センサーに代えることによって対応することができ、数種の状態量検知手段を併設して切換手段により状態量検知の切換え、組合せを選択できるようにすることもできる。このような構成を採ることにより、使用者の好みに応じた動作を制御対象にさせることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図５と図６に示す本実施の形態は、実施の形態１で示した自動制御装置に状態量検知手段の感度を切換える感度切換手段を備えさせたものであり、基本的な構成及び制御動作は実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分は同じ符号を用い、それらについての説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態の自動制御装置は、図５に示すように制御部２に雑ガスセンサー１の感度を切換える感度切換手段６が接続され、感度切換手段６によって雑ガスセンサー１の感度を高感度や標準感度や低感度等に切換えることができる。この自動制御装置の制御部２は、基本的には実施の形態１の図３に示したフローチャートと同様の制御動作を行うが、感度設定に係る制御動作も行う。基本的な制御動作は実施の形態１のものと同じなので、感度設定に係る制御動作を特記した図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
制御部２は自動運転が開始されると、図６におけるステップ♯２０１で感度切換手段６からの信号を取込み、感度設定値の読込みを行い、ステップ♯２０２で感度設定が標準感度かどうかを判定し、標準感度設定であればステップ♯２０３に進み、そうでなければステップ♯２０４で高感度設定かどうかを判定する。ステップ♯２０４で高感度設定と判定したらステップ♯２０５に進み、そうでなければステップ♯２０６に進む。ステップ♯２０３では、Ａ＋０．１Ｖを飽和判定領域の上限値Ａｍａｘ、Ａ−０．１Ｖを飽和判定領域の下限値Ａmｉｎとしてセットする処理を行い、ステップ♯２０７で飽和判定処理に反映させる処理をする。
【００２３】
ステップ♯２０５では、Ａ＋０．０５Ｖを飽和判定領域の上限値Ａｍａｘ、Ａ−０．０５Ｖを飽和判定領域の下限値Ａmｉｎとしてセットする処理を行いステップ♯２０７へ進む。また、ステップ♯２０６では、Ａ＋０．２Ｖを飽和判定領域の上限値Ａｍａｘ、Ａ−０．２Ｖを飽和判定領域の下限値Ａmｉｎとしてセットする処理を行いステップ♯２０７へ進む。
【００２４】
これにより、低感度設定ほど飽和判定領域が広くなり、雑ガスセンサー１の感度設定に応じた飽和判定が行われ、利用者の好みや期待に応じた自動制御を換気装置に行わせることができる。これ以外の機能は実施の形態１のものと同じである。なお、感度設定は二段階でも四段階以上でもよく、上述の感度設定処理は一連の自動制御のアルゴリズムの中で、プログラムの先頭に実行しても、飽和判定処理を開始する直前に実行してもよい。
【００２５】
実施の形態３．
図７に示す本実施の形態は、実施の形態１や実施の形態２で示した自動制御装置の制御部２における飽和判定を、雑ガスセンサー１の出力値の所定時間の間における変化量を基にして行うようにしたものであり、基本的な構成は実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分は同じ符号を用い、それらについての説明は省略する。
【００２６】
本実施の形態の自動制御装置の制御部２は、図７のフローチャートによって示す制御動作を行う。即ち、自動運転が開始されると、図７におけるステップ♯３０１でタイマーをスタートさせる処理を行い、ステップ♯３０２で、例えば１０分前の雑ガスセンサー１の出力値Ａをセンサー基準値とする処理を行い、ステップ♯３０３で、例えば１０分経過したかどうかの判定を行う。１０分経過していればステップ♯３０４に進み、そうでなければステップ♯３０３に戻る。ステップ♯３０４では雑ガスセンサー１の現出力値Ｂを取込む処理を行い、ステップ♯３０５で基準値÷出力値Ｂの演算を行い、１０分間の出力値の変化量Ｃを求め、ステップ♯３０６に進む。
【００２７】
ステップ♯３０６では、変化量Ｃ≧１．２又は変化量Ｃ≦０．８かどうかを判定する。変化量Ｃ≧１．２又は変化量Ｃ≦０．８であれば、雑ガスセンサー１は飽和状態でないとしてステップ♯３０７で駆動回路により換気装置を運転し、フィードバック制御を行いステップ♯３０２へ戻る。ステップ♯３０６で変化量Ｃ≧１．２又は変化量Ｃ≦０．８でなければ、ステップ♯３０８へ進み、０．８５≦Ｃ＜１．０５かどうかの判定を行い、０．８５≦Ｃ＜１．０５であれば、雑ガスセンサー１が飽和状態にあるとしてステップ♯３０９の処理に進み、そうでなければ、ステップ♯３０７へ戻る。ステップ３０９では送風機５を停止させる処理をして自動運転を停止する。即ち、雑ガスセンサー１の出力値の変化率が大きいほど室内は汚れた状態にあると判断し、変化率が少ないほど室内はきれいになったと判断する。
【００２８】
このように本自動制御装置は、雑ガスセンサー１の出力値が殆ど変化しない飽和状態に陥ったかどうかを判定し、飽和状態に陥った判定をしたらフィードバック制御を解除して送風機５の操作量を減じ停止する方向に制御するため、汚濁は解消し、換気運転は停止するものと思うような利用者の期待する動作とは異なった運転状態をとるような不具合は解消できる。
【００２９】
この自動制御装置も、湿度とか温度といった状態量を調整する機能を持つ制御対象にも状態量検知手段を湿度センサーや温度センサーに代えることによって対応することができ、数種の状態量検知手段を併設して切換手段により状態量検知の切換え、組合せを選択できるようにすることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、状態量検知手段の飽和状態の判定を行うことにより、制御対象をより実状に即したかたちで制御することができる自動制御装置が得られる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、状態量検知手段の飽和状態の判定を行うことにより、制御対象をより実状に即したかたちで制御することができる自動制御装置が得られる。
【００３２】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に係る前記効果とともに制御対象を利用者の好みや期待に応じて制御できる自動制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態1の自動制御装置のブロック構成図である。
【図２】 実施の形態1の自動制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図３】 実施の形態1の自動制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】 図３のフローチャートの処理内容を示す説明図である。
【図５】 実施の形態２の自動制御装置のブロック構成図である。
【図６】 実施の形態２の自動制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図７】 実施の形態３の自動制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 雑ガスセンサー、 ２ 制御部、 ５ 送風機、 ６ 感度切換手段。

Claims (3)

1. 特定な空間のガス濃度とか湿度等の状態量を調整できる機能を備えた機器を制御対象とし、同空間の前記状態量を検知し出力する状態量検知手段の出力値が設定された目標値になるようフィードバック制御する自動制御装置であって、その制御対象を操作させてから所定時間経過したときの状態量検知手段の出力値に所定値を加減した飽和上限レベルと飽和下限レベルとの範囲内に、所定時間の間、状態量検知手段の出力値があるかどうかで、前記状態量検知手段の出力値が飽和状態にあることを判定する飽和判定処理を行い、飽和判定であれば前記制御対象への操作を停止し、飽和判定でなければ前記状態量検知手段の出力値に基づくフィードバック制御を続行することを特徴とする自動制御装置。
2. 特定な空間のガス濃度とか湿度等の状態量を調整できる機能を備えた機器を制御対象とし、同空間の前記状態量を検知し出力する状態量検知手段の出力値が設定された目標値になるようフィードバック制御する自動制御装置であって、その制御対象を操作させてから第一の所定時間が経過した後に、第二の所定時間の間での状態量検知手段の出力値の変化率が所定の変化率の範囲内にあるかどうかによって、前記状態量検知手段の出力値が飽和状態にあることを判定する飽和判定処理を行い、飽和判定であれば前記制御対象への操作を停止し、飽和判定でなければ前記状態量検知手段の出力値に基づくフィードバック制御を続行することを特徴とする自動制御装置。
3. 状態量検知手段の感度を切換える感度切換手段を備え、この感度切換手段で設定した感度に応じて飽和判定処理での判定レベルを可変できるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動制御装置。

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