JP5643599B2 - Mirror surface cooling type sensor - Google Patents
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Description
この発明は、一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電冷却素子を用いて冷却される鏡面の上に生じる結露や結霜を検出する鏡面冷却式センサに関するものである。 The present invention relates to a mirror-cooled sensor that detects condensation or frost formed on a mirror surface that is cooled by using a thermoelectric cooling element in which one surface is a low temperature side and the other surface is a high temperature side.
従来より、湿度測定法として、被測定気体の温度を低下させ、その被測定気体に含まれる水蒸気の一部を結露させたときの温度を測定することにより露点を検出する露点検出法が知られている。例えば、寒剤、冷凍機、電子冷却器などを用いて鏡を冷却し、この冷却した鏡の鏡面上の反射光の強度の変化を検出し、反射光の強度が平衡状態になった時の時の鏡面の温度を測定することによって、被測定気体中の水分の露点を検出する鏡面冷却式露点計が用いられている。 Conventionally, as a humidity measurement method, a dew point detection method is known in which a dew point is detected by measuring the temperature when the temperature of a gas to be measured is reduced and a part of water vapor contained in the gas to be measured is condensed. ing. For example, when a mirror is cooled using a cryogen, a refrigerator, an electronic cooler, etc., a change in the intensity of reflected light on the mirror surface of the cooled mirror is detected, and the intensity of the reflected light is in an equilibrium state A mirror-cooled dew point meter is used to detect the dew point of moisture in the gas to be measured by measuring the temperature of the mirror surface.
この鏡面冷却式露点計には、利用する反射光の種類によって、2つのタイプがある。1つは、正反射光を利用する正反射光検出方式(例えば、特許文献1参照)、もう1つは、散乱光を利用する散乱光検出方式(例えば、特許文献2参照)である。 There are two types of mirror-cooled dew point meters depending on the type of reflected light used. One is a specularly reflected light detection method that uses specularly reflected light (see, for example, Patent Document 1), and the other is a scattered light detection method that uses scattered light (see, for example, Patent Document 2).
〔正反射光検出方式〕
図17に正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す。このセンサ部101は、被測定気体が流入されるチャンバ1と、このチャンバ1の底部に設けられた熱電冷却素子(ペルチェ素子)2を備えている。熱電冷却素子2の冷却面2−1には鏡3が取り付けられており、熱電冷却素子2の加熱面2−2にはヒートパイプ4を介して放熱部材5が取り付けられている。すなわち、ヒートパイプ4の一端4−1が熱電冷却素子2の加熱面2−2に取り付けられており、熱電冷却素子2から離されたヒートパイプ4の他端4−2に放熱部材5が取り付けられている。
[Specular reflection detection method]
FIG. 17 shows the configuration of a sensor unit in a conventional mirror-cooled dew point meter that employs a regular reflection light detection method. The
また、熱電冷却素子2とヒートパイプ4の一端4−1にはその周囲を覆うように断熱部材6が設けられており、鏡3の上面(鏡面)3−1には温度検出素子7が取り付けられている。また、チャンバ1の上部に、鏡3の鏡面3−1に対して斜めに光を照射する発光素子8と、この発光素子8から鏡面3−1に対して照射された光の正反射光を受光する受光素子9とが設けられている。また、熱電冷却素子2へのリード線10が断熱部材6を貫通して設けられている。
Further, a
このセンサ部101において、チャンバ1内には、不図示の主配管から分岐された分岐管路を介して、被測定気体が流入される。これにより、チャンバ1内の鏡面3−1が、被測定気体に晒される。鏡面3−1に結露が生じていなければ、発光素子8から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子9で受光される。したがって、鏡面3−1に結露が生じていない場合、受光素子9で受光される反射光の強度は大きい。
In the
熱電冷却素子2への電流を増大し、熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面3−1に結露し、その水の分子に発光素子8から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子9で受光される反射光(正反射光)の強度が減少する。この鏡面3−1における正反射光の変化を検出することにより、鏡面3−1上の状態の変化、すなわち鏡面3−1上に水分(水滴)が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面3−1の温度を温度検出素子7で測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。この場合、熱電冷却素子2への供給電流は、鏡面3−1に生じる結露の増減がなくなる平衡状態になるように制御する。
When the current to the
〔散乱光検出方式〕
図18に散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す。このセンサ部102は、正反射光検出方式を採用したセンサ部101とほゞ同構成であるが、受光素子9の取り付け位置が異なっている。このセンサ部102において、受光素子9は、発光素子8から鏡面3−1に対して照射された光の正反射光を受光する位置ではなく、散乱光を受光する位置に設けられている。
(Scattered light detection method)
FIG. 18 shows a configuration of a sensor unit in a conventional mirror-cooled dew point meter employing a scattered light detection method. The
このセンサ部102において、チャンバ1内には、不図示の主配管から分岐された分岐管路を介して、被測定気体が流入される。これにより、チャンバ1内の鏡面3−1が、被測定気体に晒される。鏡面3−1に結露が生じていなければ、発光素子8から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子9での受光量は極微量である。したがって、鏡面3−1に結露が生じていない場合、受光素子9で受光される反射光の強度は小さい。
In the
熱電冷却素子2への電流を増大し、熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面3−1に結露し、その水の分子に発光素子8から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子9で受光される乱反射された光(散乱光)の強度が増大する。この鏡面3−1における散乱光の変化を検出することにより、鏡面3−1上の状態の変化、すなわち鏡面3−1上に水分(水滴)が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面3−1の温度を温度検出素子7で測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。この場合、熱電冷却素子2への供給電流は、鏡面3−1に生じる結露の増減がなくなる平衡状態になるように制御する。
When the current to the
なお、上述した露点計においては、鏡面3−1に生じる結露(露点)を検出する例で説明したが、同様の構成によって鏡面3−1に生じる結霜(霜点)を検出することも可能である。 In addition, in the dew point meter mentioned above, although demonstrated in the example which detects the dew condensation (dew point) which arises on the mirror surface 3-1, it is also possible to detect the dew condensation (frost point) which arises on the mirror surface 3-1 by the same structure. It is.
しかしながら、上述した従来の鏡面冷却式露点計では、 鏡面上の結露または結霜を平衡状態に制御する際の制御パラメータとして、露点でも霜点でも応答性と安定性とが両立するような同じ制御パラメータを使用していた。このため、露点を検知する場合は応答性が遅く、霜点を検知する場合はハンチングを起こし易いという問題があった。 However, in the conventional mirror-cooled dew point meter described above, the same control that achieves both responsiveness and stability at the dew point and the frost point as control parameters when controlling condensation or frost on the mirror surface to an equilibrium state. The parameter was used. For this reason, there is a problem that when the dew point is detected, the response is slow, and when the frost point is detected, hunting is likely to occur.
なお、露点と霜点とでユーザが制御パラメータを調整することも考えられるが、ユーザが鏡面上の状態を把握して制御パラメータを手動で調整しなければならず、非常に面倒である。 Although it is conceivable that the user adjusts the control parameter according to the dew point and the frost point, the user has to grasp the state on the mirror surface and manually adjust the control parameter, which is very troublesome.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ユーザが鏡面上の状態を把握することなく、露点を検知する場合と霜点を検知する場合とで、自動的に適切な制御パラメータへの切り替えを行わせることが可能な鏡面冷却式センサを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the purpose of the present invention is to detect a dew point and a frost point without the user grasping the state on the mirror surface. Thus, an object of the present invention is to provide a mirror-cooled sensor capable of automatically switching to an appropriate control parameter.
このような目的を達成するために、本発明に係る鏡面冷却式センサは、被測定気体に晒される鏡面と、この鏡面を冷却する熱電冷却素子と、鏡面の温度を検出する温度検出手段と、鏡面に対して光を照射する投光手段と、投光手段から鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて鏡面に生じる結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態になるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御する制御手段とを備え、制御手段は、鏡面の状態に応じて、鏡面温度の領域を第1の温度領域と、第1の温度領域よりも低温領域である第2の温度領域の2つの領域に分割し、温度検出手段が検出している現在の鏡面温度が第1の温度領域と第2の温度領域の何れにあるかを判定する鏡面温度領域判定手段と、鏡面温度領域判定手段により、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定された場合には第1の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う一方、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定された場合には第2の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う制御パラメータ切替手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a mirror-cooled sensor according to the present invention includes a mirror surface exposed to a gas to be measured, a thermoelectric cooling element that cools the mirror surface, a temperature detection unit that detects the temperature of the mirror surface, Produced on the mirror surface based on the light projecting means for irradiating the mirror surface with light, the light receiving means for receiving the reflected light of the light irradiated from the light projecting means to the mirror surface, and the amount of reflected light received by the light receiving means And control means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element so as to achieve an equilibrium state in which there is no increase or decrease in dew condensation or frost formation, and the control means sets the specular temperature region to the first temperature according to the specular state. The current mirror surface temperature detected by the temperature detecting means is divided into two regions, a region and a second temperature region which is a lower temperature region than the first temperature region, and the first temperature region and the second temperature. Specular temperature region to determine which region is Performing a constant section, by mirror temperature region judging means, the current mirror temperature control if it is determined that the first temperature region current supplied to the thermoelectric cooling element using the first control parameter On the other hand, when it is determined that the current mirror surface temperature is in the second temperature range, a control parameter switching unit that controls the current supplied to the thermoelectric cooling element using the second control parameter is provided. Features.
この発明において、制御パラメータ切替手段は、鏡面温度領域判定手段により、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定された場合には第1の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う一方、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定された場合には第2の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う。 In the present invention, the control parameter switching means supplies to the thermoelectric cooling element using the first control parameter when the specular temperature region determining means determines that the current mirror surface temperature is in the first temperature region. On the other hand, when it is determined that the current mirror surface temperature is in the second temperature range, the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled using the second control parameter.
例えば、一例として、鏡面温度の領域を2つの温度領域に分割し、現在の鏡面温度が第1の温度領域にある場合(例えば、鏡面温度≧−5℃の場合)には第1の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行い、現在の鏡面温度が第2の温度領域にある場合(例えば、鏡面温度<−5℃の場合)には第2の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う。 For example, as an example, when the mirror surface temperature region is divided into two temperature regions, and the current mirror surface temperature is in the first temperature region (for example, when the mirror surface temperature ≧ −5 ° C.), the first control parameter Is used to control the current supplied to the thermoelectric cooling element, and the second control parameter is used when the current mirror surface temperature is in the second temperature range (for example, when the mirror surface temperature <−5 ° C.). Thus, the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled.
例えば、別の例として、鏡面の状態が結霜が生じている状態か否かを結霜判別手段で判別するようにし、結霜が生じていない状態と判別した場合には第1の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う一方、結霜が生じている状態と判定した場合には第2の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う。 For example, as another example, the first control parameter is determined when it is determined by the frost determination means whether or not the mirror surface is in a state where frost is generated. Is used to control the current supplied to the thermoelectric cooling element. On the other hand, if it is determined that frost formation has occurred, the second control parameter is used to control the current supplied to the thermoelectric cooling element. .
本発明によれば、制御手段に、鏡面の状態に応じて、鏡面温度の領域を第1の温度領域と、第1の温度領域よりも低温領域である第2の温度領域の2つの領域に分割し、現在の鏡面温度が第1の温度領域と第2の温度領域の何れにあるかを判定する鏡面温度領域判定手段と、鏡面温度領域判定手段により、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定された場合には第1の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う一方、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定された場合には第2の制御パラメータを使用して熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う制御パラメータ切替手段とを設けたので、ユーザが鏡面上の状態を把握することなく、露点を検知する場合と霜点を検知する場合とで、自動的に適切な制御パラメータへの切り替えを行わせることが可能となる。 According to the present invention, according to the state of the mirror surface, according to the present invention, the mirror temperature region is divided into two regions, a first temperature region and a second temperature region that is a lower temperature region than the first temperature region. split, and the specular temperature region determining means for determining whether the current mirror temperature is in any of the first temperature region and second temperature region, by mirror temperature region judging means, the current mirror temperature first temperature When the current mirror surface temperature is determined to be in the second temperature region while the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled using the first control parameter when determined to be in the region. Is provided with control parameter switching means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element using the second control parameter, so that the user can detect the dew point without knowing the state on the mirror surface and frost Appropriate control is automatically applied when detecting points. It is possible to perform the switching to the parameter.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1はこの発明に係る鏡面冷却式センサの一実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。この鏡面冷却式露点計201はセンサ部201Aとコントロール部201Bとを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mirror-cooled dew point meter showing an embodiment of a mirror-cooled sensor according to the present invention. The mirror-cooled
〔センサ部〕
センサ部201Aにおいて、11は鏡であり、その表面11−1が鏡面とされている。鏡11は、例えばシリコンチップとされており、鏡11の裏面11−2側に第1の熱電冷却素子(ペルチェ素子)2の冷却面2−1が取り付けられている。また、鏡11と第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1との間には、例えば白金による第1の温度センサ12が設けられている。第1の温度センサ12は鏡11の裏面11−2の温度を鏡面温度tPpvとして検出する。
(Sensor part)
In the
また、第1の熱電冷却素子2は、その加熱面2−2を底面として、センサボディ13の先端部13aの傾斜面13bに取り付けられている。傾斜面13bはセンサボディ13の中心軸に対して30゜〜45゜の傾斜角とされている。したがって、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1に第1の温度センサ12を挟んで取り付けられた鏡11の鏡面11−1もセンサボディ13の中心軸に対して30゜〜45゜の角度で傾けられている。
The first
センサボディ13の先端部13aにつながる後端部13cは円柱状とされている。この後端部13cには、その先端面を鏡面11−1に対向させて、投受光一体型の光ファイバ14が保持されている。投受光一体型の光ファイバ14の投光軸および受光軸はセンサボディ13の中心軸と平行とされている。なお、この例では、後端部13cから鏡面11−1に向かって突き出ている投受光一体型の光ファイバ14の光ファイバ14−1,14−2のうち、14−1を投光側の光ファイバ、14−2を受光側の光ファイバとしている。
A
センサボディ13の後端部13cの後部には冷却ブロック15が接合されている。また、冷却ブロック15の後部には、冷却板16が接合されている。センサボディ13、冷却ブロック15、冷却板16はいずれも熱伝導性の部材とされており、このセンサボディ13と冷却ブロック15と冷却板16とによって熱伝導体17が構成されている。
A
冷却板15の後部には第2の熱電冷却素子(ペルチェ素子)18が設けられている。第2の熱電冷却素子18は、その冷却面18−1を冷却板15側として、熱伝導体17に取り付けられている。すなわち、熱伝導体17の一端に第1の熱電冷却素子2の加熱面2−2が取り付けられ、熱伝導体17の他端に第2の熱電冷却素子18の冷却面18−1が取り付けられている。本実施の形態において、第2の熱電冷却素子18の冷却能力は、そのサイズを比較しても分かるように、第1の熱電冷却素子2の冷却能力よりも遙かに大きいものとされている。
A second thermoelectric cooling element (Peltier element) 18 is provided at the rear of the cooling
第2の熱電冷却素子18の加熱面18−2にはヒートシンク19が放熱体として接合されている。ヒートシンク19には多数の放熱フィン19aが形成されている。このヒートシンク19も熱伝導体17と同様、熱伝導性の部材とされている。また、ヒートシンク19の後方には冷却ファン20が設けられており、冷却板16には第2の温度センサ21が設けられている。第2の温度センサ21は、第2の熱電冷却素子18の冷却面18−1の温度をサブクーラ温度tSpvとして検出する。
A
本実施の形態では、冷却板16と第2の熱電冷却素子18とヒートシンク19と冷却ファン20とを合わせた構成を補助冷却器(サブクーラ)と呼ぶが、補助冷却器(サブクーラ)の主要構成は第2の熱電冷却素子18であり、第2の熱電冷却素子18単体を補助冷却器(サブクーラ)と呼んでもよい。ここでは、冷却板16と第2の熱電冷却素子18とヒートシンク19と冷却ファン20とを合わせた構成をサブクーラSCとする。
In the present embodiment, a configuration in which the
また、センサ部201Aには、光電変換器22が設けられている。光電変換器22は、コントロール部201Bからの電気信号を光信号に変換して投光側の光ファイバ14−1へ与えたり、受光側の光ファイバ14−2からの光信号を電気信号に変換してコントロール部201Bへ与えたりする。光電変換器22とコントロール部201Bとの接続関係については後述する。また、センサ部201Aに対しては、冷却ファン20が吸い込む外気の温度をtoutとして検出する外気温度センサ23が設けられている。外気温度センサ23が検出する外気温度toutはコントロール部201Bへ送られる。
Further, the
〔コントロール部〕
コントロール部201Bには、メインコントローラ24と、サブコントローラ25と、電源26と、電源スイッチ27と、露点計測ON/OFFスイッチ28と、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29と、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30とが設けられている。
[Control part]
The
メインコントローラ24は、CPU24−1と、第1のA/D変換器24−2と、第2のA/D変換器24−3と、表示部24−4と、RAM24−5と、ROM24−6とを備えている。CPU24−1は、外部からの各種入力情報を得て、RAM24−5にアクセスしながら、ROM24−6に格納されたプログラムに従って動作する。ROM24−6には、本実施の形態特有のプログラムとして、露点計測表示プログラムが格納されている。
The
なお、メインコントローラ24において、第1のA/D変換器24−2は、光電変換器22からの電気信号に変換された受光側の光ファイバ14−2からの光信号(信号S4)をデジタル信号に変換してCPU24−1へ与える。また、第2のA/D変換器24−3は、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpv(信号S2)をデジタル信号に変換して表示部24−4およびCPU24−1へ与える。表示部24−4は第1の温度センサ12からのデジタル信号に変換された鏡面温度tPpvを表示する。
In the
サブコントローラ25は、CPU25−1と、第1のA/D変換器25−2と、第2のA/D変換器25−3と、RAM25−4と、ROM25−5とを備えている。CPU25−1は、外部からの各種入力情報を得て、RAM25−4にアクセスしながら、ROM25−5に格納されたプログラムに従って動作する。ROM25−5には、本実施の形態特有のプログラムとして、サブクーラ制御プログラムが格納されている。 The sub-controller 25 includes a CPU 25-1, a first A / D converter 25-2, a second A / D converter 25-3, a RAM 25-4, and a ROM 25-5. The CPU 25-1 obtains various input information from the outside, and operates according to the program stored in the ROM 25-5 while accessing the RAM 25-4. The ROM 25-5 stores a subcooler control program as a program unique to the present embodiment.
なお、サブコントローラ25において、第1のA/D変換器25−2は、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpv(信号S6)をデジタル信号に変換してCPU25−1へ与える。また、第2のA/D変換器25−3は、外気温度センサ23からの外気温度tout(信号S8)をデジタル信号に変換してCPU25−1へ与える。また、CPU25−1には、メインコントローラ24における第2のA/D変換器24−3を介して、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvが与えられる。
In the sub-controller 25, the first A / D converter 25-2 converts the sub-cooler temperature tSpv (signal S6) from the
〔センサ部のダクトへの取り付け〕
この鏡面冷却式露点計201において、例えばダクト内を流れる被測定気体中の水分の露点を検出する場合、第1の熱電冷却素子2や鏡面11−1,投光側の光ファイバ14−1,受光側の光ファイバ14−2などを含む検出部DTを被測定気体中に位置させるようにして、センサ部201Aをダクトに取り付ける。この際、第2の熱電冷却素子18を含むサブクーラSCはダクトの外に位置させる。
[Attaching the sensor to the duct]
In this mirror-cooled
〔サブクーラ低温/高温/連動の切替設定〕
本実施の形態では、サブクーラSCに対して、「低温(例えば、−5℃固定)」で動作させるのか、「高温(例えば、25℃固定)」で動作させるのか、「連動(鏡面温度+α)」で動作させるのかについて、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を用いてその動作モードを選択的に設定することが可能である。
[Sub-cooler low temperature / high temperature / linked switching setting]
In the present embodiment, whether the subcooler SC is operated at “low temperature (for example, fixed at −5 ° C.)” or “high temperature (for example, fixed at 25 ° C.)” or “interlocked (mirror surface temperature + α)”. It is possible to selectively set the operation mode by using the subcooler low temperature / high temperature / interlocking
〔動作モードを「低温」としての露点計測〕
今、センサ部201Aをダクトに取り付けた状態において、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定して、露点計測を開始するものとする。なお、この場合、電源スイッチ27は既にONとされており、メインコントローラ24およびサブコントローラ25には電源が供給された状態にあるものとする。
[Dew point measurement with the operation mode set to "low temperature"]
Now, in a state where the
露点計測を開始させる場合、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを共にONとする。なお、先に、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29をONとし、ある程度時間が経った後に露点計測ON/OFFスイッチ28をONとするようにしてもよいが、ここでは露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを同時にONとするものとする。
When dew point measurement is started, both the dew point measurement ON /
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態と合わせて、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。
When the sub-cooler control ON /
〔サブコントローラ側での動作〕
サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせを受けると(図2:ステップS101のYES)、冷却ファン20の運転を開始する(ステップS102、信号S5)。なお、電源スイッチ27がONとされたときに冷却ファン20の運転を開始するように構成してもよい。
[Operation on the sub-controller side]
When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the
また、サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24から知らされるサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態をチェックする(ステップS103)。この場合、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の設定状態は「低温」とされているので、ステップ106を経てステップS107へ進み、サブクーラの設定目標温度Tspを低温(例えば、−5℃)とする。
Further, the CPU 25-1 of the sub-controller 25 checks the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking
そして、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112、信号S6)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113、信号S7)。
Then, the subcooler temperature tSpv from the
〔メインコントローラ側での動作〕
一方、メインコントローラ24のCPU24−1は、露点計測ON/OFFスイッチ28がONとされると、光電変換器22へ信号S3を送り、投光側の光ファイバ14−1の先端面より、鏡面11−1に対して所定の周期で光を照射させる(図3(a)参照)。なお、電源スイッチ27がONされると投光側の光ファイバ14−1の先端面より光を照射させるように光電変換器22を構成してもよい。
[Operation on the main controller side]
On the other hand, when the dew point measurement ON /
鏡面11−1は被測定気体に晒されており、鏡面11−1に結露が生じていなければ、投光側の光ファイバ14−1の先端から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光(散乱光)の量は極微量である。したがって、鏡面11−1に結露が生じていない場合、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度は小さい。受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光は、光電変換器22によって電気信号に変換され、メインコントローラ24の第1のA/D変換器24−2へ送られ、デジタル信号に変換されてCPU24−1に取り込まれる。
If the mirror surface 11-1 is exposed to the gas to be measured and no condensation occurs on the mirror surface 11-1, almost all of the light emitted from the tip of the optical fiber 14-1 on the light projecting side is specularly reflected. However, the amount of reflected light (scattered light) from the mirror surface 11-1 received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side is extremely small. Therefore, when no condensation occurs on the mirror surface 11-1, the intensity of the reflected light received through the light receiving side optical fiber 14-2 is small. The reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side is converted into an electric signal by the
CPU24−1は、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の上限値と下限値との差を反射光の強度として求める。この場合、反射光の強度はほゞ零であり、予め定められている閾値(結露判定用の設定値)に達していないので、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を増大させる(信号S1)。これにより、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度が下げられて行く。
The CPU 24-1 obtains the difference between the upper limit value and the lower limit value of the reflected light received through the light receiving side optical fiber 14-2 as the intensity of the reflected light. In this case, since the intensity of the reflected light is almost zero and has not reached a predetermined threshold value (setting value for dew condensation determination), the CPU 24-1 generates a current to the first
第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度、すなわち鏡面11−1の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面11−1に結露し、その水の分子に投光側の光ファイバ14−1の先端から照射された光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光(散乱光)の強度が増大する。
When the temperature of the cooling surface 2-1 of the first
ここで、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が閾値を超えると、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を減少させる。これにより、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度の低下が抑えられ、結露の発生が抑制される。この結露の抑制により、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が小さくなり、閾値を下回ると、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を増大させる。
Here, when the intensity of the reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side exceeds the threshold value, the CPU 24-1 reduces the current to the first
この動作の繰り返しによって、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度が調整される。この調整された温度、すなわち鏡面11−1に生じた結露が平衡状態に達した温度(露点温度)が、露点温度として表示部24−4に表示される。
By repeating this operation, the temperature of the cooling surface 2-1 of the first
この露点の検出動作において、第1の熱電冷却素子2の加熱面2−2は熱伝導体17を介して、第2の熱電冷却素子18を含むサブクーラSCによって冷却される。図4に特性IとしてサブクーラSCの冷却曲線を示し、特性IIとして第1の熱電冷却素子2の冷却曲線を示す。また、参考として、サブクーラSCを用いず、鏡面冷却用の熱電冷却素子を大型の多段ペルチェとした場合の冷却曲線を特性IIIとして示す。
In this dew point detection operation, the heating surface 2-2 of the first
特性IIと特性IIIとを比較して分かるように、鏡面冷却用の熱電冷却素子を大型の多段ペルチェとした場合には、鏡面周りの熱容量が大きくなるので、応答性が悪化する。これに対して、サブクーラSCを用いた場合には、鏡面周りの熱容量を小さなままとすることができるので、応答性が悪化することがない。 As can be seen by comparing the characteristic II and the characteristic III, when the thermoelectric cooling element for mirror surface cooling is a large multi-stage Peltier, the heat capacity around the mirror surface increases, and the responsiveness deteriorates. On the other hand, when the subcooler SC is used, the heat capacity around the mirror surface can be kept small, so that the responsiveness does not deteriorate.
このようにして、本実施の形態では、サブクーラSCを用いることによって、第1の熱電冷却素子2として冷却能力が比較的小さい小型の素子(冷却スピードの速いペルチェ)を用いることができている。このため、応答性が犠牲になることがなく、鏡面周りのサイズの大型化も避けられる。また、サブクーラSCにペルチェ式の冷却器を採用していることから、冷媒式の冷却器や配管が不要であり、装置が複雑化せず、小型となる。また、冷媒漏れの心配もない。
In this way, in the present embodiment, by using the subcooler SC, a small element (Peltier with a high cooling speed) having a relatively small cooling capacity can be used as the first
〔動作モードを「連動」としての露点計測〕
次に、センサ部201Aをダクトに取り付けた状態において、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「連動」に設定して、露点計測を開始する場合について説明する。この場合も、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを同時にONとするものとする。
[Dew point measurement with the operation mode set to "Linked"]
Next, the case where the subcooler low temperature / high temperature / interlocking
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態と合わせて、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。
When the sub-cooler control ON /
〔サブコントローラ側での動作〕
サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせを受けると(図2:ステップS101のYES)、冷却ファン20の運転を開始する(ステップS102)。
[Operation on the sub-controller side]
When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the
また、サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24から知らされるサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態をチェックする(ステップS103)。この場合、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の設定状態は「連動」とされているので、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvを取得し(ステップS104)、サブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとする(ステップS105)。
Further, the CPU 25-1 of the sub-controller 25 checks the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking
そして、外気温度センサ23からの外気温度toutを取り込み(ステップS109)、ステップS105で定めた設定目標温度Tspと外気温度toutとを比較する(ステップS110)。ここで、設定目標温度Tspが外気温度tout以下であれば(ステップS110のYES)、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113)。
Then, the outside air temperature tout from the outside
これに対し、設定目標温度Tspが外気温度toutよりも高い場合には(ステップS110のNO)、設定目標温度Tspを外気温度toutとし(ステップS111)、すなわち設定目標温度Tspの上限値を外気温度toutで規制し、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS112、S113)。
On the other hand, when the set target temperature Tsp is higher than the outside air temperature tout (NO in step S110), the set target temperature Tsp is set as the outside air temperature tout (step S111), that is, the upper limit value of the set target temperature Tsp is set as the outside air temperature. The current supplied to the second thermoelectric cooling
〔メインコントローラ側での動作〕
メインコントローラ24側での動作は、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定した場合と同じであるので、ここでの説明は省略する。
[Operation on the main controller side]
The operation on the
サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定した場合、すなわちサブクーラの設定目標温度Tspを低温(例えば、−5℃)に固定するものとした場合、その固定された設定目標温度Tspよりも高い露点は測定することができない。また、測定範囲の上限付近の露点を測定する際でも、設定目標温度Tspが固定であるので、多くのエネルギーを消費してしまう。
When the subcooler low temperature / high temperature / interlocking
これに対して、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「連動」に設定すると、すなわちサブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとすると、鏡面温度tPpvが上昇すると設定目標温度Tspも上昇することになるので、周囲温度と同じ温度まで露点計測を行うことが可能となる。また、設定目標温度Tspは、常に鏡面温度tPpv+αで変動しているため、消費されるエネルギーも必要最小限となる。
On the other hand, when the subcooler low temperature / high temperature /
〔鏡面のメンテナンス(1)〕
例えば、動作モードを「低温」としての露点計測中、鏡面11−1のメンテナンスを行いたいものとする。この場合、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとし、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「高温」に設定する。
[Mirror surface maintenance (1)]
For example, it is assumed that maintenance of the mirror surface 11-1 is desired during dew point measurement with the operation mode set to "low temperature". In this case, the dew point measurement ON /
すると、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2による鏡面11−1の冷却動作を中断すると共に、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30が「高温」に設定された旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。
Then, the CPU 24-1 of the
サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30が「高温」に設定された旨の知らせを受けると、サブクーラの設定目標温度Tspを高温(例えば、25℃)とする(図2:ステップS106,S108)。
When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the
そして、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113)。この場合、設定目標温度Tspがサブクーラ温度tSpvよりも高いので、第2の熱電冷却素子18へは逆電流がかけられる。これにより、サブクーラSCが加熱器として利用され、鏡面周りが短時間で常温に戻される。
Then, the subcooler temperature tSpv from the
〔鏡面のメンテナンス(2)〕
例えば、動作モードを「連動」としての露点計測中、鏡面11−1のメンテナンスを行いたいものとする。この場合、動作モードを「低温」としての露点計測中と同様にして、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとし、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「高温」に設定するようにしてもよいが、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとするだけとしてもよい。
[Mirror surface maintenance (2)]
For example, it is assumed that maintenance of the mirror surface 11-1 is to be performed during the dew point measurement with the operation mode “interlocking”. In this case, the dew point measurement ON /
露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFにされると、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2による鏡面11−1の冷却動作を中断する。この場合、サブコントローラ25のCPU25−1は、サブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとする制御を続ける。これにより、鏡面11−1の冷却動作の中断による温度の上昇に伴って、サブクーラの設定目標温度Tspも上昇して行く。
When the dew point measurement ON /
このようにして、動作モードを「連動」としての露点計測中でれば、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとするのみで、サブクーラの設定目標温度Tspを高温に切り替えることなく、自動的に鏡面周りを常温に戻すようにすることができる。
In this way, if dew point measurement is being performed with the operation mode set to “interlocking”, the decool point measurement ON /
〔メインコントローラおよびサブコントローラの性能〕
本実施の形態において、鏡面11−1上での結露の生成スピードは非常に速く、また鏡面温度tPpvや鏡面からの反射光の光量は高精度に測定する必要がある。その一方で、サブクーラSCの制御は、熱容量が大きいため制御スピードが遅く、また、サブクーラ温度tSpvの検出はあまり精度を必要としない。
[Performance of main controller and sub controller]
In the present embodiment, the generation speed of condensation on the mirror surface 11-1 is very fast, and the mirror surface temperature tPpv and the amount of reflected light from the mirror surface must be measured with high accuracy. On the other hand, the control of the subcooler SC is slow because the heat capacity is large, and the detection of the subcooler temperature tSpv does not require much accuracy.
そこで、本実施の形態では、メインコントローラ24は、高速制御と高精度測定が必要であるので、高性能・高価格コントローラを用い、サブコントローラ25は、制御性能・計測精度はあまり必要としないので、低性能・低価格のコントローラを用いるようにして、メインコントローラ24とサブコントローラ25のコストと性能をバランスさせ、製品コストを安くしている。
Therefore, in the present embodiment, since the
この点について、さらに具体的に述べる。メインコントローラ24は、受光側の光ファイバ14−2が受光する反射光の光量をA/D変換し、そのA/D変換値に基づいて第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を所定の制御周期で制御する。また、第1の温度センサ12が検出する鏡面温度tPpvをA/D変換し、その刻々の鏡面温度tPpvを表示する。そして、鏡面11−1に生じた結露が平衡状態に達した時の温度を露点温度として表示する。一方、サブコントローラ25は、第2の温度センサ21が検出するサブクーラ温度tSpvをA/D変換し、そのA/D変換値に基づいて第2の熱電冷却素子18へ供給する電流を所定の制御周期で制御する。
This point will be described more specifically. The main controller 24 A / D converts the amount of reflected light received by the optical fiber 14-2 on the light receiving side, and supplies a predetermined current to the first
メインコントローラ24において、受光側の光ファイバ14−2が受光する反射光の光量のA/D変換は第1のA/D変換器24−2で行われ、そのA/D変換値に基づく第1の熱電冷却素子2への供給電流の所定の制御周期での制御はCPU24−1で行われる。また、第1の温度センサ12が検出する鏡面温度tPpvのA/D変換は第2のA/D変換器24−3で行われる。一方、サブコントローラ25において、第2の温度センサ21が検出するサブクーラ温度tSpvのA/D変換は第1のA/D変換器25−2で行われ、そのA/D変換値に基づく第2の熱電冷却素子18への供給電流の所定の制御周期での制御はCPU25−1で行われる。
In the
ここで、メインコントローラ24とサブコントローラ25のコストと性能をバランスさせるために、メインコントローラ24における第1のA/D変換器24−2や第2のA/D変換器24−3のA/D変換の精度は、サブコントローラ25における第1のA/D変換器25−2のA/D変換の精度よりも高くされている。また、メインコントローラ24における第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御周期は、サブコントローラ25における第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御周期よりも短周期とされている。
Here, in order to balance the cost and performance of the
なお、サブコントローラ25において、第2のA/D変換器24−3のA/D変換の精度は、第1のA/D変換器25−2と同程度とされている。この例では、説明上、第1のA/D変換器25−2と第2のA/D変換器25−3とを別々に設けるものとしたが、第1のA/D変換器25−2と第2のA/D変換器25−3とを1つとし、その1つのA/D変換器を時分割で用いるようにしてもよい。 In the sub-controller 25, the accuracy of the A / D conversion of the second A / D converter 24-3 is approximately the same as that of the first A / D converter 25-2. In this example, for the sake of explanation, the first A / D converter 25-2 and the second A / D converter 25-3 are provided separately, but the first A / D converter 25- 2 and the second A / D converter 25-3, and one A / D converter may be used in a time-sharing manner.
また、本実施の形態では、メインコントローラ24に第2のA/D変換器24−3および表示部24−4を設けているが、第2のA/D変換器24−3および表示部24−4はメインコントローラ24から切り離して設けられる場合もある。また、鏡面温度tPpvを上位の装置へ送り、その上位の装置の表示部で表示させるというようなことも考えられる。
Further, in the present embodiment, the second A / D converter 24-3 and the display unit 24-4 are provided in the
また、本実施の形態において、メインコントローラ24からの第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御周期はサブコントローラ25からの第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御周期よりも短周期とされているが、メインコントローラ24からの第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を比例制御、サブコントローラ25からの第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御をON/OFF制御とするようにしてもよい。
In the present embodiment, the control cycle of the supply current from the
すなわち、結露を平衡状態に制御するメインコントローラ24は、高速で緻密な制御を必要とするので比例制御を採用し、サブクーラの温度を制御するサブコントローラ25は、比較的アバウトな制御でよいので、制御性能が高くなく低価格で実現可能なON/OFF制御を採用するというように、その制御方式を異ならせるようにしてもよい。勿論、メインコントローラ24/サブコントローラ25ともに、その供給電流の制御を比例制御で行うようにしてもよい。
That is, the
〔メインコントローラを経由してのサブコントローラの起動/停止〕
次に、メインコントローラ24を経由してのサブコントローラ25の起動/停止時のメインコントローラ24での動作について説明する。
[Start / stop of the sub-controller via the main controller]
Next, the operation of the
〔(1)光電変換器の入出力チェック〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると(図5:ステップS201のYES)、光電変換器22の入出力チェックを行う(ステップS202)。すなわち、光電変換器22からの入力として光電変換器22からの信号S4のレベルをチェックし、光電変換器22への出力としてCPU24−1からの光電変換器22への信号S3のレベルをチェックする。
[(1) Input / output check of photoelectric converter]
When the sub cooler control ON /
ここで、光電変換器22からの信号S4のレベルが正常範囲になかったり、光電変換器22への信号S3のレベルが正常範囲になかったり、信号S4(S3)のレベルに対する信号S3(S4)のレベルが予測される範囲から外れているような場合、異常と判断する(ステップS203のYES)。
Here, the level of the signal S4 from the
なお、この例では、光電変換器22の入出力チェックを行うようにしたが、光電変換器22の入力チェックのみを行うようにしてもよく、光電変換器22の出力チェックのみを行うようにしてもよい。
In this example, the input / output check of the
〔(2)制御出力のチェック〕
光電変換器22の入出力が正常であれば(ステップS203のNO)、CPU24−1は、制御出力をチェックする(ステップS204)。すなわち、メインコントローラ24からの制御出力として、第1の熱電冷却素子2への信号S1のレベルをチェックする。ここで、第1の熱電冷却素子2への信号S1のレベルが正常範囲になかった場合、異常と判断する(ステップS205のYES)。
[(2) Checking control output]
If the input / output of the
〔(3)温度センサ入力のチェック〕
メインコントローラ24からの制御出力が正常であれば(ステップS205のNO)、CPU24−1は、温度センサ入力をチェックする(ステップS206)。すなわち、温度センサ入力として、第1の温度センサ12からの信号S2のレベルをチェックする。ここで、第1の温度センサ12からの信号S2のレベルが正常範囲になかった場合、異常と判断する(ステップS207のYES)。
[(3) Temperature sensor input check]
If the control output from the
〔(4)メインコントローラの自己チェック〕
温度センサ入力が正常であれば(ステップS207のNO)、CPU24−1は、メインコントローラ24の自己チェックを行う(ステップS208)。すなわち、メインコントローラ24について、予め定められた各種パラメータのチェックなどを行う。ここで、1つでも問題があれば、異常と判断する(ステップS209のYES)。
[(4) Main controller self-check]
If the temperature sensor input is normal (NO in step S207), the CPU 24-1 performs a self-check of the main controller 24 (step S208). That is, for the
〔(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック〕
メインコントローラの自己チェックが正常であれば(ステップS209のNO)、CPU24−1は、サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェックを行う(ステップS210)。すなわち、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインについて、実際に結線されているか否かをチェックする。
[(5) Check for connection between sub-controller and cooling fan]
If the self-check of the main controller is normal (NO in step S209), the CPU 24-1 checks whether or not there is a connection between the sub controller and the cooling fan (step S210). That is, it is checked whether or not the signal S5 line from the sub-controller 25 to the cooling
本実施の形態では、設計上、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインが信号S1〜S4とともに中継ケーブルJ1に収容されており、信号S6,S7のラインは中継ケーブルJ2に収容されている。このために、中継ケーブルJ1をセンサ部201に接続せずに、サブコントローラ25を起動すると、第2の熱電冷却素子18の冷却動作は始まるが、冷却ファン20が回転しないという問題が生じる。そこで、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインについて、実際に結線されているか否かをチェックし、結線されていない場合に異常と判断する(ステップS211のYES)。
In the present embodiment, by design, the signal S5 line from the sub-controller 25 to the cooling
なお、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインの結線の有無のチェックは、中継ケーブルJ1をセンサ部201Aに接続した時、例えば信号S3のラインとの間でショートされるピンP1からの戻り信号S9を結線チェック信号として、CPU24−1内で判断するようにする。
It should be noted that the presence or absence of signal S5 line connection from the sub-controller 25 to the cooling
サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェックが正常であれば(ステップS211のNO)、CPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせをサブコントローラ25のCPU25−1へ送り、サブコントローラ25を起動させる(ステップS212)。
If the check of the connection between the sub-controller and the cooling fan is normal (NO in step S211), the CPU 24-1 notifies the sub-controller 25 that the sub-cooler control ON /
CPU24−1は、ステップS203,S205,S207,S209,S211の何れか1つでも異常と判断されると、サブコントローラ25の起動は行わずに(ステップS213)、すなわちサブコントローラ25の起動を阻止し、表示部24−4においてアラーム表示を行う(ステップS214)。
If the CPU 24-1 determines that any one of steps S203, S205, S207, S209, and S211 is abnormal, the
また、CPU24−1は、サブコントローラ25の動作中、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がOFFとされると(ステップS215のYES)、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がOFFとされた旨の知らせを無条件でサブコントローラ25のCPU25−1へ送り、サブコントローラ25を停止させる(ステップS216)。
Further, when the sub-cooler control ON /
〔異常監視〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブコントローラ25の動作中も異常監視として、上述した「(1)光電変換器の入出力チェック」、「(2)制御出力のチェック」、「(3)温度センサ入力のチェック」、(4)メインコントローラの自己チェック」、「(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック」を定期的に繰り返す。図6にこの場合のフローチャートを示す。このフローチャートの処理は割り込み処理によって繰り返し行われる。
[Abnormality monitoring]
The CPU 24-1 of the
この異常監視において、CPU24−1は、1つでも異常と判断されると、すなわちステップS302,S304,S306,S308,S310の何れか1つでも異常と判断されると、サブコントローラ25の動作を停止させて(ステップS311)、表示部24−4においてアラーム表示を行う(ステップS312)。 In this abnormality monitoring, if any one of the CPUs 24-1 is determined to be abnormal, that is, if any one of steps S302, S304, S306, S308, and S310 is determined to be abnormal, the operation of the sub-controller 25 is changed. After stopping (step S311), an alarm is displayed on the display unit 24-4 (step S312).
なお、図5や図6に示したフローチャートでは、「(1)光電変換器の入出力チェック」、「(2)制御出力のチェック」、「(3)温度センサ入力のチェック」、(4)メインコントローラの自己チェック」、「(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック」を順にチェックして行くようにしたが、そのチェックして行く順番は自由であり、またこれら異常のチェック項目の何れか1つを行うようにしてもよい。また、異常のチェック項目は、これらに限られるものでもない。また、異常が回復した場合、それまで停止させていたサブコントローラ25の動作を自動的に復旧させるようにしてもよい。 In the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6, “(1) photoelectric converter input / output check”, “(2) control output check”, “(3) temperature sensor input check”, (4) "Main controller self-check" and "(5) Check for connection between sub-controller and cooling fan" are checked in order, but the order of checking is free. Any one of the abnormality check items may be performed. Also, the abnormality check items are not limited to these. Further, when the abnormality is recovered, the operation of the sub-controller 25 that has been stopped may be automatically restored.
〔受光量基準範囲を用いての鏡面の状態の正常/異常判断〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFとされると(図7:ステップS401のYES)、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断し、露点計測を停止する(ステップS402)。
[Normal / abnormal judgment of mirror surface status using the received light intensity reference range]
When the dew point measurement ON /
そして、所定時間の経過を待って(ステップS403のYES)、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光の光量(受光量)Rpvを求める(ステップS404)。 Then, after the elapse of a predetermined time (YES in step S403), a light amount (light reception amount) Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 received through the light receiving side optical fiber 14-2 is obtained (step S404). ).
そして、この求めた受光量Rpvが予め定められている受光量基準範囲に入っているか否かをチェックし(ステップS405)、受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていた場合(ステップS405のNO)、表示部24−4においてアラーム表示を行う(ステップS406)。 Then, it is checked whether or not the calculated received light amount Rpv is within a predetermined received light amount reference range (step S405). If the received light amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S405). ), An alarm is displayed on the display unit 24-4 (step S406).
すなわち、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御の中断後(ステップS402)、所定時間の経過を待つことによって(ステップS403)、鏡面11−1に結露が生じていない状態を作り出し、この時の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求め(ステップS404)、この受光量Rpvが正常であると認められる受光量基準範囲に入っていなければ(ステップS405のNO)、鏡面の汚れや検出系の劣化など異常が生じているものと判断し、警報を発する(ステップS406)。本実施の形態において、鏡面の状態の異常とは、鏡面の汚れ以外にも検出系の劣化なども含むものである。 That is, after interrupting the control of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 (step S402), the CPU 24-1 waits for the elapse of a predetermined time (step S403), thereby causing condensation on the mirror surface 11-1. A light reception amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 at this time is obtained (step S404), and if the light reception amount Rpv is not within the light reception amount reference range that is recognized as normal (step S405) NO), it is determined that an abnormality such as dirt on the mirror surface or deterioration of the detection system has occurred, and an alarm is issued (step S406). In the present embodiment, the abnormal state of the mirror surface includes deterioration of the detection system in addition to the contamination of the mirror surface.
なお、この例では、露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFとされた場合について説明したが、鏡面状態の確認スイッチを独立して設け、この鏡面状態の確認スイッチがONとされた場合に、鏡面の状態の正常/異常の判断が行われるようにしてもよい。
In this example, the case where the dew point measurement ON /
図8に鏡面状態の確認スイッチを設けるようにした場合のフローチャートを示す。鏡面状態の確認スイッチ(図示せず)がONとされると(ステップS501のYES)、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断し、露点計測を休止する(ステップS502)。
FIG. 8 shows a flowchart in the case where a mirror state confirmation switch is provided. When a mirror surface state confirmation switch (not shown) is turned on (YES in step S501), the CPU 24-1 of the
そして、所定時間の経過を待って(ステップS503のYES)、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光の光量(受光量)Rpvを求める(ステップS504)。 Then, after the elapse of a predetermined time (YES in step S503), the light amount (light reception amount) Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 received through the light receiving side optical fiber 14-2 is obtained (step S504). ).
そして、この求めた受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていた場合(ステップS505のNO)、アラーム表示を行い(ステップS506)、露点計測を停止する(ステップS507)。 If the calculated received light amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S505), an alarm is displayed (step S506), and dew point measurement is stopped (step S507).
受光量Rpvが受光量基準範囲に入っていた場合(ステップS505のYES)、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御の中断を解除し、露点計測を再開する(ステップS508)。
When the received light amount Rpv is within the received light amount reference range (YES in step S505), the CPU 24-1 cancels the interruption of the control of the current supplied to the first
なお、図9に示すように、受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていた場合(ステップS505のNO)、アラーム表示を行う一方(ステップS506)、露点計測を再開させるようにしてもよい(ステップS508)。 As shown in FIG. 9, when the received light amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S505), while displaying an alarm (step S506), dew point measurement may be resumed (step S506). Step S508).
また、この鏡面状態の確認中、サブクーラSCの運転を停止するようにしてもよいが、この例ではチェック時間を最短にするために、鏡面状態の確認中はサブクーラSCの運転を継続するものとする。 Further, during the confirmation of the mirror surface state, the operation of the subcooler SC may be stopped. In this example, in order to minimize the check time, the operation of the subcooler SC is continued during the confirmation of the mirror surface state. To do.
また、図10に示すように、メインコントローラ24のCPU24−1の定期的な割り込み処理動作として、図8に示したステップS502〜S508に対応するステップS601〜S607の処理動作を繰り返させるようにしてもよい。この場合も、ステップS605においてアラーム表示をさせた後、図に点線で示したようにステップS607へ進み、露点計測を再開させるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 10, as the periodic interrupt processing operation of the CPU 24-1 of the
また、図7〜図10に示したフローチャートでは、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断した後、所定時間経過後の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求めるようにしたが、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断した後、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvの変化をチェックし、鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求めるようにしてもよい。
Further, in the flowcharts shown in FIGS. 7 to 10, after the control of the current supplied to the first
図11にこの場合のフローチャートを例示する。このフローチャートは図10に対応するフローチャートであり、ステップS602−1において鏡面温度tPpvの変化をチェックし、ステップS602−2において鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時点を判断する。なお、鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時点は、鏡面温度tPpvの変化する割合が所定値を下回ったタイミングとして判断する。 FIG. 11 illustrates a flowchart in this case. This flowchart is a flowchart corresponding to FIG. 10. In step S602-1, the change in the mirror surface temperature tPpv is checked, and in step S 602-2, it is determined when the mirror surface temperature tPpv no longer changes. It should be noted that the point in time at which the change in the mirror surface temperature tPpv no longer occurs is determined as the timing when the rate of change in the mirror surface temperature tPpv falls below a predetermined value.
〔霜点の検出〕
上述した実施の形態では、鏡面11−1に生じる結露(露点)を検出するようにしているが、同様の構成によって鏡面11−1に生じる結霜(霜点)を検出することもできる。すなわち、鏡面11−1に生じる結霜の増減がなくなる平衡状態になるように第1の熱電冷却素子2への供給電流を制御することによって、鏡面11−1に生じる結霜(霜点)を検出することもできる。
[Detection of frost point]
In the embodiment described above, the condensation (dew point) generated on the mirror surface 11-1 is detected, but the frost (frost point) generated on the mirror surface 11-1 can also be detected by the same configuration. That is, the frost (frost point) generated on the mirror surface 11-1 is controlled by controlling the supply current to the first
〔高露点領域と低露点領域とでの制御パラメータの切り替え〕
本実施の形態において、メインコントローラ24のRAM24−5には、第1の制御パラメータと第2の制御パラメータとがそれぞれ格納されている。第1の制御パラメータは、高露点領域用の適切な制御パラメータとして予め定められたものであり、第2の制御パラメータは、低露点領域用の適切な制御パラメータとして予め定められたものである。なお、高露点領域とは予め設定された基準露点を境として鏡面温度が高い領域を指し、低露点領域とは予め設定された基準露点を境として鏡面温度が低い領域を指す。この場合、基準露点は露点と霜点との間に設定することが好ましい。
[Switching of control parameters between the high dew point area and the low dew point area]
In the present embodiment, the RAM 24-5 of the
この実施の形態において、第1の制御パラメータおよび第2の制御パラメータは、ともに比例ゲイン(Pパラメータ)、積分時間(Iパラメータ)、微分時間(Dパラメータ)とによって構成されるPIDパラメータとされている。第1の制御パラメータにおける比例ゲインは、第2の制御パラメータにおける比例ゲインよりも高く設定され、第1の制御パラメータにおける積分時間は、第2の制御パラメータにおける積分時間よりも短く設定されている。 In this embodiment, the first control parameter and the second control parameter are both PID parameters configured by a proportional gain (P parameter), an integration time (I parameter), and a differentiation time (D parameter). Yes. The proportional gain in the first control parameter is set higher than the proportional gain in the second control parameter, and the integration time in the first control parameter is set shorter than the integration time in the second control parameter.
なお、第1の制御パラメータおよび第2の制御パラメータにおいて、微分時間は同じとされている。また、第1の制御パラメータおよび第2の制御パラメータにおいて、比例ゲインと積分時間との積(P×I)が両パラメータ間で互いに等しくなるように、両パラメータにおける比例ゲインおよび積分時間が設定されている。 Note that the differential time is the same in the first control parameter and the second control parameter. Further, in the first control parameter and the second control parameter, the proportional gain and the integration time in both parameters are set so that the product (P × I) of the proportional gain and the integration time is equal between the two parameters. ing.
メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvと基準露点との関係をチェックし(図12:ステップS701)、鏡面温度tPpvが基準露点(例えば−5℃)以上であれば(ステップS701のYES)、高露点領域用の制御パラメータを選択し(ステップS702)、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う(ステップS704)。
The CPU 24-1 of the
これに対し、鏡面温度tPpvが基準露点(−5℃)を下回っていれば(ステップS701のNO)、メインコントローラ24のCPU24−1は、低露点領域用の制御パラメータを選択し(ステップS703)、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う(ステップS704)。
On the other hand, if the mirror surface temperature tPpv is below the reference dew point (−5 ° C.) (NO in step S701), the CPU 24-1 of the
すなわち、メインコントローラ24のCPU24−1は、鏡面11−1の温度領域を基準露点として設定された−5℃を境として2つの温度領域に分割し、鏡面温度tPpvが基準露点−5℃以上の領域(第1の温度領域)にあれば、高露点領域用の制御パラメータ(第1の制御パラメータ)を使用して、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う。また、鏡面温度tPpvが基準露点−5℃を下回る領域(第2の温度領域)にあれば、低露点領域用の制御パラメータ(第2の制御パラメータ)を使用して、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う。
That is, the CPU 24-1 of the
図13(a)に基準露点の−5℃を境として制御パラメータを切り替えるようにした場合の高露点領域から低露点領域への変化および低露点領域から高露点領域への変化に対する鏡面温度の応答性を示す。同図において、実線で示す特性Aは理想的な応答性であり、点線で示す特性Bは基準露点の−5℃を境として制御パラメータを切り替えるようにした場合の応答性である。図示t1点で鏡面状態が結露から結霜に変化すると、これに追随するように鏡面温度も変化している。また、図示t2点で鏡面状態が霜点から露点に変化すると、これに追随するように鏡面温度も露点から霜点へと変化している。 FIG. 13 (a) shows the response of the mirror surface temperature to the change from the high dew point region to the low dew point region and the change from the low dew point region to the high dew point region when the control parameter is switched at the reference dew point of −5 ° C. Showing gender. In the figure, a characteristic A indicated by a solid line is an ideal response, and a characteristic B indicated by a dotted line is a response when the control parameter is switched at a reference dew point of −5 ° C. When the mirror surface state changes from dew condensation to frost at the point t1 shown in the figure, the mirror surface temperature also changes to follow this. When the mirror surface state changes from the frost point to the dew point at the point t2 in the figure, the mirror surface temperature also changes from the dew point to the frost point so as to follow this.
図13(b)は高露点領域用の制御パラメータだけを使用するようにした場合であり、図13(c)は低露点領域用の制御パラメータだけを使用するようにした場合である。高露点領域用の制御パラメータだけを使用するようにした場合、鏡面状態が結露から結霜に変化したとき、すなわち、露点温度が低露点領域に移行したときに鏡面温度がハンチングを起こし、安定性が悪く、応答性も遅くなる。一方、低露点領域用の制御パラメータだけを使用するようにした場合、鏡面状態が結霜から結露に変化したとき、すなわち、露点温度が高露点領域に移行したとき鏡面温度がハンチングを起こし、安定性が悪く、応答性も遅くなる。これに対し、高露点領域用の制御パラメータと低露点領域用の制御パラメータを切り替えて使用することにより、図13(a)に示されるように、鏡面状態が結露のときも安定性が良く、応答性も速くなる。 FIG. 13B shows the case where only the control parameter for the high dew point region is used, and FIG. 13C shows the case where only the control parameter for the low dew point region is used. If only the control parameters for the high dew point area are used, the mirror surface temperature will be hunted when the mirror surface state changes from dew condensation to frost, that is, when the dew point temperature moves to the low dew point area. The response is slow. On the other hand, if only the control parameters for the low dew point area are used, the mirror surface temperature will be hunting and stable when the mirror surface state changes from frost to dew condensation, that is, when the dew point temperature moves to the high dew point area. The response is poor and the response is slow. On the other hand, by switching and using the control parameter for the high dew point region and the control parameter for the low dew point region, as shown in FIG. 13A, stability is good even when the mirror surface state is dew condensation, Responsiveness also becomes faster.
なお、この例では、基準露点−5℃を境界として制御パラメータを切り替えるようにしたが、境界とする基準露点は必ずしも−5℃に限るもでのはない。また、鏡面温度の領域を高露点領域(第1の温度領域)と低露点領域(第2の温度領域)とに分割する基準露点は、鏡面温度の変化方向によってヒステリシスを設けるようにしてもよい。例えば、鏡面温度が低下する方向に変化している場合には、−5℃を基準露点とし制御パラメータを切り替える境界の温度とし、鏡面温度が上昇する方向に変化している場合には、−3℃を基準露点とし制御パラメータを切り替える境界の温度とする。 In this example, the control parameter is switched with a reference dew point of −5 ° C. as a boundary. However, the reference dew point as a boundary is not necessarily limited to −5 ° C. The reference dew point that divides the specular temperature region into the high dew point region (first temperature region) and the low dew point region (second temperature region) may be provided with hysteresis depending on the direction of change in the specular temperature. . For example, when the mirror surface temperature is changing in the decreasing direction, −5 ° C. is set as the boundary temperature for switching the control parameter using the reference dew point, and when the mirror surface temperature is changing in the increasing direction, −3 Use ℃ as the standard dew point and the boundary temperature for switching control parameters.
また、図14に示すように、鏡面11−1の状態を撮像するカメラ33を設け、このカメラ33が撮像した画像情報をメインコントローラ24のCPU24−1へ送り、メインコントローラ24のCPU24−1において鏡面11−1の状態が結霜が生じている状態か否かを判別するようにしてもよい(図15:ステップS801)。
Further, as shown in FIG. 14, a
この場合、結霜が生じている状態とは、結霜が生じ始める状態を含むものとし、結霜が生じていない状態であれば(ステップS801の「結霜以外の状態」)、メインコントローラ24のCPU24−1は、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定して、露点検出用の制御パラメータ(第1の制御パラメータ)を選択し(ステップS802)、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う(ステップS804)。
In this case, the state in which frost is formed includes a state in which frost starts to be generated. If the frost is not generated (“state other than frost” in step S801), the
これに対し、結霜が生じている状態であれば(ステップS801の「結霜の状態」)、メインコントローラ24のCPU24−1は、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定して、霜点検出用の制御パラメータ(第2の制御パラメータ)を選択し(ステップS803)、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う(ステップS804)。
On the other hand, if frost is formed ("frost state" in step S801), the CPU 24-1 of the
すなわち、メインコントローラ24のCPU24−1は、カメラ33が撮像した画像情報から鏡面11−1の状態が結霜が生じている状態か否かを判別し、結霜が生じていない状態と判別した場合には鏡面温度が第1の温度領域にあるものとして、露点検出用の制御パラメータ(第1の制御パラメータ)を使用して、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う。また、結霜が生じている状態と判別した場合には鏡面温度が第2の温度領域にあるものとして、霜点検出用の制御パラメータ(第2の制御パラメータ)を使用して、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を行う。これにより、ユーザが鏡面上の状態を把握することなく、露点を検知する場合と霜点を検知する場合とで、自動的に適切な制御パラメータへの切り替えを行わせることが可能となる。
That is, the CPU 24-1 of the
なお、上述した実施の形態では、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを別個に設けるようにしたが、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを1つのスイッチで構成するようにしてもよい。この場合、露点計測のONとサブクーラの制御のONが同時に行われ、露点計測のOFFとサブクーラの制御のOFFが同時に行われるものとなる。
In the embodiment described above, the dew point measurement ON /
また、上述した実施の形態では、第1の熱電冷却素子2を1段のペルチェとしているが、2段のペルチェとするなどしてもよい。すなわち、鏡面回りのサイズや応答性に余裕があれば、多段のペルチェとサブクーラとを組み合わせた構成としても構わない。
In the above-described embodiment, the first
また、上述した実施の形態では、センサ部201Aをダクトに取り付けるようにしたが、図16に示すように、被測定気体が引き込まれるサンプリングチャンバ31内に検出部DTを位置させるように、サンプリングチャンバ31に断熱材32を介してセンサ部201Aを取り付けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、第2の熱電冷却素子18を設けるようにしたが、第2の熱電冷却素子18は必ずしも設けなくてもよく、第1の熱電冷却素子2のみを設けた構成であっても構わない。
In the embodiment described above, the second thermoelectric cooling
本発明の鏡面冷却式センサは、熱電冷却素子(ペルチェ素子)を用いた鏡面冷却式センサとして、鏡の鏡面上に生じる結露や結霜を検出する露点計などに利用することが可能である。 The mirror surface cooling type sensor of the present invention can be used as a mirror surface cooling type sensor using a thermoelectric cooling element (Peltier element) for a dew point meter for detecting condensation or frost generated on the mirror surface of the mirror.
201…鏡面冷却式露点計、201A…センサ部、201B…コントロール部、2…第1の熱電冷却素子(ペルチェ素子)、2−1…冷却面、2−2…加熱面、11…鏡、11−1…表面(鏡面)、11−2…裏面、12…第1の温度センサ、13…センサボディ、13a…先端部、13b…傾斜面、13c…後端部、14…投受光一体型の光ファイバ、14−1…投光側の光ファイバ、14−2…受光側の光ファイバ、15…冷却ブロック、16…冷却板、17…熱伝導体、18…第2の熱電冷却素子(ペルチェ素子)、18−1…冷却面、18−2…加熱面、19…ヒートシンク、19a…放熱フィン、20…冷却ファン、21…第2の温度センサ、22…光電変換器、23…外気温度センサ、DT…検出部、SC…サブクーラ、24…メインコントローラ、24−1…CPU、24−2…第1のA/D変換器、24−3…第2のA/D変換器、24−4…表示部、24−5…RAM、24−6…ROM、25…サブコントローラ、25−1…CPU、25−2…第1のA/D変換器、25−3…第2のA/D変換器、25−4…RAM、25−5…ROM、26…電源、27…電源スイッチ、28…露点計測ON/OFFスイッチ、29…サブクーラ制御ON/OFFスイッチ、30…サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ、J1,J2…中継ケーブル、P1…ピン、31…サンプリングチャンバ、32…断熱材、33…カメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この鏡面を冷却する熱電冷却素子と、
前記鏡面の温度を検出する温度検出手段と、
前記鏡面に対して光を照射する投光手段と、
前記投光手段から前記鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光する反射光の光量に基づいて前記鏡面に生じる結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態になるように前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記鏡面の状態に応じて、鏡面温度の領域を第1の温度領域と、第1の温度領域よりも低温領域である第2の温度領域の2つの領域に分割し、前記温度検出手段が検出している現在の鏡面温度が第1の温度領域と第2の温度領域の何れにあるかを判定する鏡面温度領域判定手段と、
前記鏡面温度領域判定手段により、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定された場合には第1の制御パラメータを使用して前記熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う一方、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定された場合には第2の制御パラメータを使用して前記熱電冷却素子へ供給する電流の制御を行う制御パラメータ切替手段と
を備えることを特徴する鏡面冷却式センサ。 A mirror surface exposed to the gas to be measured;
A thermoelectric cooling element for cooling the mirror surface;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the mirror surface;
A light projecting means for irradiating the mirror surface with light;
A light receiving means for receiving a reflected light of the light emitted from the light projecting means to the mirror surface;
Control means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element so as to be in an equilibrium state where there is no increase or decrease in condensation or frost generated on the mirror surface based on the amount of reflected light received by the light receiving means,
The control means includes
According to the state of the mirror surface, the region of the mirror surface temperature is divided into a first temperature region and a second temperature region that is a lower temperature region than the first temperature region, and the temperature detecting means detects and the current mirror temperature that is mirror-temperature region determination means for determining one of whether there the first temperature region and second temperature region,
When the current mirror surface temperature is determined to be in the first temperature region by the mirror surface temperature region determining means, the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled using the first control parameter, Control parameter switching means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element using the second control parameter when it is determined that the current mirror surface temperature is in the second temperature region. Mirror surface cooling type sensor.
前記鏡面温度領域判定手段は、
予め設定される基準露点を境にして鏡面温度の高い領域を前記第1の温度領域とするとともに、予め設定される基準露点を境にして鏡面温度の低い領域を前記第2の温度領域とし、現在の鏡面温度が第1の温度領域と第2の温度領域の何れにあるかを判定する
ことを特徴する鏡面冷却式センサ。 The mirror-cooled sensor according to claim 1,
The specular temperature region determining means includes
A region having a high mirror surface temperature with a reference dew point set in advance as the first temperature region, and a region having a low mirror surface temperature with the reference dew point set in advance as the second temperature region, A mirror-cooled sensor that determines whether the current mirror surface temperature is in a first temperature region or a second temperature region.
前記鏡面の状態が結霜が生じている状態か否かを判別する結霜判別手段を備え、
前記鏡面温度領域判定手段は、
前記結霜判別手段が結霜が生じていない状態と判別した場合には、現在の鏡面温度が第1の温度領域にあると判定する一方、前記結霜判別手段が結霜が生じている状態と判別した場合には、現在の鏡面温度が第2の温度領域にあると判定する
ことを特徴する鏡面冷却式センサ。 The mirror-cooled sensor according to claim 1,
Comprising frost determination means for determining whether or not the state of the mirror surface is a state where frost is generated;
The specular temperature region determining means includes
When the frost determination means determines that frost is not generated, the current mirror surface temperature is determined to be in the first temperature range, while the frost determination means is frost formed. If it is determined that the current mirror surface temperature is in the second temperature range, the mirror surface cooling type sensor.
前記第1の制御パラメータおよび前記第2の制御パラメータは、ともに比例ゲインを含み、
前記第1の制御パラメータの比例ゲインは、前記第2の制御パラメータの比例ゲインよりも高い
ことを特徴とする鏡面冷却式センサ。 In the mirror surface cooling type sensor as described in any one of Claims 1-3,
The first control parameter and the second control parameter both include a proportional gain,
The mirror-cooled sensor, wherein the proportional gain of the first control parameter is higher than the proportional gain of the second control parameter.
前記第1の制御パラメータおよび前記第2の制御パラメータは、ともに積分時間を含み、
前記第1の制御パラメータの積分時間は、前記第2の制御パラメータの積分時間よりも短い
ことを特徴とする鏡面冷却式センサ。 In the mirror surface cooling type sensor as described in any one of Claims 1-3,
Both the first control parameter and the second control parameter include an integration time;
The integration cooling time of the first control parameter is shorter than the integration time of the second control parameter.
前記鏡面温度の領域を前記第1の温度領域と前記第2の温度領域とに分割する基準露点は、前記鏡面温度の変化方向によってヒステリシスが設けられている
ことを特徴とする鏡面冷却式センサ。 The mirror-cooled sensor according to claim 2,
The specular cooling type sensor, wherein a reference dew point that divides the specular temperature region into the first temperature region and the second temperature region is provided with a hysteresis depending on a change direction of the specular temperature.
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