JP7128958B2

JP7128958B2 - ヘアケア電気器具を制御する方法

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Publication number: JP7128958B2
Application number: JP2021513210A
Authority: JP
Inventors: シューリンローク; リニウ
Original assignee: ダイソン・テクノロジー・リミテッド
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2022-08-31
Anticipated expiration: 2039-09-05
Also published as: GB201814658D0; JP2021535796A; CN112672664B; KR20210041098A; CN112672664A; KR102526077B1; US20210251362A1; GB2576947A; GB2576947B; WO2020053553A1

Description

本発明は、ヘアケア電気器具を制御する方法に関し、さらに詳細には、ヒータ含むヘアケア電気器具を制御する方法に関する。

ヘアケア電気器具、例えば、ヘアドライヤ又は高温スタイリングブラシは、典型的には、電気器具の中を通る空気流を加熱するヒータを含む。

国際公開第ＷО２０１７／０９８２００

ヘアケア電気器具のヒータを制御することによって、電気器具によって出力される空気の温度を所望のレベルに保つことが以前から提案されてきた。

本発明の第１の側面によれば、ヒータを含むヘアケア電気器具を制御する方法が提供され、かかる方法は、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含む。

本発明の第１の側面による方法は、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含む方法として主に有利である。

特に、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することは、例えば、測定された出力温度と所望の出力温度の比較だけに基づいて制御信号を出力するシステムよりも、応答が速く且つ／又は正確なシステムを提供する。制御信号が、測定された出力温度と所望の出力温度の比較だけに基づいて出力される場合、ヒータの構成要素の熱的マスにより、大きい時間遅れが生じることがある。大きい時間遅れがあると、所望の温度よりも大きいオーバーシュートを生じさせることがある。本発明の第１の側面による方法は、ヒータ温度を予測することによって、任意の時間遅れを減少させ、かくして、使用中に生じる温度のオーバーシュートのおそれを減少させる。予想ヒータ温度を予測することはまた、ヒータ温度を測定する必要を回避することができ、このことは、追加の温度センサを使用する必要をなくし、したがって、少ない追加コストで又は追加コストなしに、比較的応答が速く且つ／又は比較的正確なシステムを達成することができる。

予想ヒータ温度を予測することは、ヒータパラメータ、例えば、ヒータ構成要素の熱的な係数等の予め定められたシミュレーション、マップ、又はルックアップテーブルを利用することを含むのがよい。予想ヒータ温度を予測することは、測定された出力空気温度に対する予想ヒータ温度が予め記憶されたルックアップテーブルを利用することを含むのがよい。このことは有利であり、その理由は、ヘアケア電気器具のコントローラがリアルタイム計算を実行する必要をなくし、それにより、任意の遅れを減少させ且つ温度のオーバーシュートのおそれを減少させるからである。

方法は、測定された出力空気温度を使用して、予想ヒータ温度を予測するのがよい。測定された出力空気温度を使用して、予想ヒータ温度を予測することは、ヒータの温度を測定する追加の温度センサを利用する必要を回避し、したがって、追加のコスト及び／又は追加の温度センサを含む複雑さを回避することができる。すでに測定されたパラメータ、すなわち、測定された出力空気温度を利用することによって、少ない追加コストで又は追加コストなしに、比較的応答が速く且つ／又は比較的正確であるシステムを達成することができる。

制御信号は、ヒータに供給される電力を調整するための電力制御信号を含むのがよい。制御信号は、ヒータタイミングパラメータ、例えば、いつ及び又はどのくらいの期間、電力がヒータに供給されるかを定めるパラメータを含むのがよい。制御信号は、デューティサイクル、例えば、電力供給波形のサイクルのうちの電力がヒータに供給されるパーセントを含んでいてもよい。制御信号は、位相角度、例えば、ヒータのスイッチが電力をヒータに導通させ始めるときの電力供給波形の角度を含んでいてもよい。制御信号は、スイッチ、例えば、ヒータのトライアックを制御するのがよい。

方法は、更に、予想ヒータ温度が所望のヒータ温度よりも低いとき、ヒータに供給される電力を増大させることと、及び／又は、予想ヒータ温度が所望のヒータ温度よりも高いとき、ヒータに供給される電力を減少させることと、を含むのがよい。

測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することは、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の差に相当する誤差値を計算することと、誤差値をオフセットするように所望のヒータ温度を計算することと、を含むのがよい。測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することは、第１の制御補償器を利用すること、例えば、第１のＰＩ（比例積分）コントローラを利用することを含むのがよい。第１の制御補償器は、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の差である誤差値に対応する入力を含み、誤差値をオフセットさせる所望のヒータ温度を計算するのがよい。

予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することは、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の差に相当する誤差値を計算することと、誤差値をオフセットするように制御信号を計算することと、を含むのがよい。予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することは、第２の制御補償器を利用すること、例えば、第２のＰＩコントローラを利用することを含むのがよい。第２の制御補償器は、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の差である誤差値に対応する入力を含み、誤差値をオフセットさせる制御信号を計算するのがよい。

第１の制御補償器の出力は、第２の制御補償器の入力を含むのがよい。第１の制御補償器及び第２の制御補償器は、カスケード制御システム、例えば、カスケードＰＩ制御システムを含むのがよい。

方法は、第１の制御ループと第２の制御ループを含み、第１の制御ループは、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することを含み、第２の制御ループは、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含むのがよい。

第１の制御ループは、外側制御ループを含み、第２の制御ループは、内側制御ループを含むのがよい。第１の制御ループは、第２の制御ループよりも遅いのがよい。

ヒータは、ヒータトレースを含み、方法は、更に、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータトレース温度を決定することと、予測ヒータトレース温度を予測することと、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度を比較することと、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度の比較に基づいて、制御信号を出力することを含むのがよい。このことは有利であり、その理由は、温度センサをヒータトレースの上に又はそれに近接させて配置することが、例えば、断熱の必要性及び製造可能性により、難しいからである。かくして、予測ヒータトレース温度を予測することによって、温度センサをヒータトレースの上に又はそれに近接させて配置することを試みる必要を回避する。

予測ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気温度を使用して、予測ヒータトレース温度を予測することを含むのがよい。このことは有利であり、その理由は、予測ヒータトレース温度を予測する更なる温度センサを導入する必要を回避することができるからである。

ヒータは、ヒートシンクを含み、予測ヒータトレース温度を予測することは、測定されたヒートシンク温度を使用することを含むのがよい。このことは、例えば、測定された出力空気温度を使用することよりも有利であり、その理由は、空気流は、温度測定の正確さに影響を及ぼすことがあり、かくして、測定されたヒートシンク温度を使用することにより、比較的正確な予測ヒータトレース温度を提供することができるからである。

ヒータは、ヒータトレースが取付けられたセラミックプレートを含み、予測ヒータトレース温度を予測することは、測定されたセラミックプレート温度を使用することを含むのがよい。このことは、例えば、測定された空気出力温度を使用することよりも有利であり、その理由は、空気流は、温度測定の正確さに影響を及ぼすことがあり、かくして、測定されたセラミックプレート温度を使用することにより、比較的正確な予測ヒータトレース温度を提供することができるからである。更に、セラミックプレートは、例えば、熱的な安全上の理由で、既存の温度センサを含み、したがって、測定されたセラミックプレート温度を使用することにより、追加の温度センサのコスト及び／又は複雑さを生じさせることなしに、比較的正確な予測ヒータトレース温度を提供することができる。

ヒータは、複数のヒータトレースを含み、方法は、更に、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望の平均ヒータトレース温度を決定することと、予想平均ヒータトレース温度を予測することと、予想平均ヒータトレース温度と所望の平均ヒータトレース温度を比較することと、予想平均ヒータトレース温度と所望の平均ヒータトレース温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含むのがよい。予想平均ヒータトレース温度を予測することは、有利であり、その理由は、多数の個々の温度センサを、例えば、複数のヒータトレースに１つずつ使用する必要を回避することができるからである。このことは、ヒータトレースごとに温度センサを必要とする構成よりも、コストを減少させることができる。

予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気温度を使用して、予想平均ヒータトレース温度を予測することを含むのがよい。このことは有利であり、その理由は、予想平均ヒータトレース温度を予測する更なる温度センサを導入する必要を回避することができるからである。

ヒータは、ヒートシンクを含み、予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定されたヒートシンク温度を使用することを含むのがよい。このことは、測定された空気出力温度を使用することよりも有利であり、その理由は、空気流が、温度測定の正確さに影響を及ぼすことがあり、かくして、測定されたヒートシンク温度を使用することにより、比較的正確な予想平均ヒータトレース温度を提供することができるからである。

ヒータは、ヒータトレースが取付けられたセラミックプレートを含み、予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定されたセラミックプレート温度を使用することを含むのがよい。このことは、例えば、測定された空気出力温度を使用することよりも有利であり、その理由は、空気流は、温度測定の正確性に影響を及ぼすことがあり、測定されたセラミックプレート温度を使用することは、比較的正確な予想平均ヒータトレース温度を提供することができるからである。更に、セラミックプレートは、例えば熱的な安全の理由で、予め存在している温度センサを含むのがよく、かくして、測定されたセラミックプレート温度を使用することにより、コストを生じさせることなしに且つ／又は追加の温度センサの複雑さを発生させることなしに、比較的正確な予想平均ヒータトレース温度を提供することができる。

制御信号は、ヒータトレースに供給される電力を調整する電力制御信号を含むのがよい。制御信号は、各ヒータトレースに供給される電力を調整して、各ヒータトレースに供給される電力が実質的に同じになるようにし、例えば、各ヒータトレースに供給される電力を、実質的に同じ量だけ増大させたり減少させたりする。

本発明の更なる側面によれば、データキャリアが提供され、かかるデータキャリアは、ヘアケア電気器具のコントローラの１又は２以上のプロセッサの作動のための機械読取り可能な指示を含み、かかる指示は、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含む。

本発明の更なる側面によれば、ヘアケア電気器具が提供され、かかるヘアケア電気器具は、ヒータと、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定する温度センサと、コントローラと、を含み、かかるコントローラは、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を行うように構成される。

ヘアケア電気器具は、例えば、ヘアドライヤ又は高温スタイリングブラシを含む。

本発明の各側面の好ましい特徴は、適当であれば、本発明の他の側面に等しく適用されてもよい。

本発明を更によく理解するために、及び、本発明がどのように実施されるのかをより明瞭に示すために、添付図面を参照して、本発明を例示として説明する。

本発明によるヘアケア電気器具の概略断面図である。図１のヘアケア電気器具のヒータの概略図である。本発明によるヘアケア電気器具を制御する方法の第１の実施形態を示す流れ図である。図２のヒータの概略図を簡単化した第１の図である。３つの流量について平均出力空気流温度に対する熱伝達係数をプロットした図である。図５ａのプロットの曲線近似プロットの図である。図３の方法の部分的な制御ブロックダイアグラムである。図６ａの部分的な制御ブロックダイアグラムを簡略化した図である。図３の方法の第１の制御ブロックダイアグラムである。本発明によるヘアケア電気器具を制御する方法の第２の実施形態を示す流れ図である。図２のヒータの概略図を簡単化した第２の図である。図８の方法の第１の制御ブロックダイアグラムである。

全体的に１０で指示されるヘアドライヤの形態のヘアケア電気器具を、図１に概略的に示す。ヘアドライヤ１０は、モータ１２と、ヒータ１４と、コントローラ１６を含む。モータ１２の詳細は、本発明と関係ないので、簡潔のために、モータの詳細を本明細書に含めないが、モータ１２は、使用中、ヘアドライヤ１０の中を通る空気流を発生させることを述べておく。適当なモータ１２は、例えば、特許文献１に開示されているモータである。

ヒータ１４を図２に図式的かつ概略的に示し、ヒータ１４は、３つのヒータトレース１８、２０、２２と、セラミックヒータプレート２４と、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）２６と、ヒートシンク２８を含む。３つのヒータトレース１８、２０、２２は、タングステンで形成され、セラミックヒータプレート２４の上に位置している。抵抗温度検出器（ＲＴＤ）２６は、セラミックヒータプレート２４に連結されるので、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）２６は、使用中、セラミックヒータプレート２４の温度の測定値を提供することが可能である。抵抗温度検出器（ＲＴＤ）２６はまた、熱安全システムの一部として使用されてもよい。図２では、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）が示されているけれども、当業者は、任意適当な温度センサを使用してもよいことを認識すべきである。ヒートシンク２８は、セラミックヒータプレート２４に連結されている。

ヒータ１４の熱的構造も、図２において概略的に見ることができる。各ヒータトレース１８、２０、２２は、熱的マスｍ₀を有し、セラミックヒータプレート２４は、熱的マスｍ₁を有し、ヒートシンク２８は、熱的マスｍ₂を有する。各ヒータトレース１８、２０、２２とセラミックヒータプレート２４との間の熱伝達係数は、ｋ₁で示され、セラミックヒータプレート２４とヒートシンク２８との間の熱伝達係数は、ｋ₂で示され、ヒートシンク２８と出力空気流３０との間の熱伝達係数は、ｋ₃で示される。サーミスター３２が、出力空気流３０の温度を測定するために、ヘアドライヤ１０の出口の近くに配置される。

コントローラ１６は、任意適当なコントローラである。コントローラ１６によって実行される制御の内容を、後で詳細に説明する。コントローラ１６は、ヘアドライヤ１０の本体内に配置される。

本発明によるヘアドライヤ１０の制御方法１００の第１の実施形態を、図３の流れ図から概略的に理解できる。方法１００は、１０２において、ヘアドライヤ１０の出力空気流３０の温度を測定し、それにより、測定された出力空気流温度を得る。１０４において、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度を比較し、所望の出力空気流温度は、例えば、ヘアドライヤ１０の作動モード、例えば、加熱設定を選択するユーザによって設定される。この比較に基づいて、１０６において、コントローラ１６は、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度との間の任意の差を埋めるように、所望のヒータトレース温度を決定し、１０８において、コントローラ１６は、測定された出力空気流温度に基づいて、ヒータトレース温度を予測する。１１０において、コントローラ１６は、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度を比較し、１１２において、制御信号をヒータ１４のトライアック（図示せず）に出力し、ヒータトレース１８、２０、２２に供給される電力を制御する。このように、方法１００は、測定された出力空気流温度によって決定された予測ヒータトレース温度に基づいて、出力空気流温度を、ヒータ温度の閉じた制御を介して、閉じた制御をするのがよい。かくして、方法１００は、２つの閉フィードバックループを含み、外側のフィードバックループは、出力空気流温度を制御し、内側のフィードバックループは、ヒータトレース温度を制御する。

上述した方法１００は、測定された出力空気流温度を使用してヒータトレース温度を予測可能であることに依存する。このことは、図２の図式的なヒータ構造の簡単化によって達成され、かかる簡単化を図４に示す。特に、計算流体力学（ＣＦＤ）によるシミュレーションデータを使用して、出力空気流３０とセラミックヒータプレート２４との間の直接的な関係を得ることが可能であり、これにより、セラミックヒータプレート２４と出力空気流３０との間の熱伝達係数ｋ_c2aを、測定された出力空気流温度と出力空気流量の関数として得ることを可能にする。

システム内のエネルギー損失がないと仮定すれば、ｋ_c2aは、式１のように定められ、ここで、Ｔ_ceramicは、セラミックヒータプレート２４の温度であり、Ｔ_avgairflowは、平均出力空気流温度である（両方とも℃で測定される）。

３つの異なる空気流量について、Ｔ_avgairflowに対するｋ_c2aのプロットを図５ａに示す。各流量について、曲線、すなわち、ｋ_c2a＝ｋ₁₁×Ｔ_avgairflow＋ｋ₁₂の当てはめを行うことにより、式２～式４を得る。これらの当てはめ曲線を図５ｂに示す。

式ｋ_c2a＝ｋ₁₁×Ｔ_avgairflow＋ｋ₁₂の曲線の当てはめを行うことによって、係数ｋ₁₁、ｋ₁₂を式５及び式６のように決定することが可能である。ここで、Ｑは、空気流量（毎秒リットル）である。

これにより、セラミックヒータプレート２４と出力空気流３０との間の熱伝達係数ｋ_c2aのための以下の関係を、測定された出力空気流温度と出力空気流量の関数として得る。

出力空気流温度Ｔ_airflowとヒータトレース温度Ｔ_traceとの間の関係を図６ａの周波数領域の制御ブロックダイアグラムに見ることができる。この関係は、セラミックヒータプレート２４と出力空気流３０との間の熱伝達係数ｋ_c2aと、ヒータトレース１８、２０、２２とセラミックヒータプレート２４との間の熱伝達係数ｋ₁の両方に依存する。この関係はまた、ヒータトレース１８、２０、２２の熱的マスｍ₀、セラミックヒータプレート２４の熱的マスｍ₁、及び出力空気流３０の熱的マスｍ_airに依存する。

この関係を、周波数領域の制御ブロックダイアグラムで図６ｂに示すように、ヒータトレース１８、２０、２２と出力空気流３０との間の等価熱伝達係数ｋ_equの導入、及びヒータトレース１８、２０、２２及びセラミックヒータプレート２４の等価熱的マスｍ_equの導入によって簡単化される。この場合の等価熱的マスｍ_equは、３ｍ₀、すなわち、個別のヒータトレース１８、２０、２２の熱的マスの３倍に設定されるが、必要であれば、等価熱的マスｍ_equを調整してもよい。

等価熱伝達係数ｋ_equを、以下のように計算することができる。ヒータトレース温度Ｔ_traceの温度関係及び出力空気流温度Ｔ_airflowの温度関係をそれぞれ式８及び式９に示し、ここでｓは、微分演算子、例えば、ｄ／ｄｔであり、Ｐ_inは、入力電力である。

これら２つの温度関係を組合せると、式１０を得る。

微分項をゼロとして処理すると、式１１を得る。

かくして、等価熱伝達係数ｋ_equを、式１２のように誘導することができ、出力空気流温度Ｔ_airflowとヒータトレース温度Ｔ_traceの間の関係を、図６ｂに示すように簡単化することができる。

そして今、Ｔ_airflowとＴ_traceとの間の関係の式１３を得た。

後退オイラー法ｓ＝（１－ｚ^-1）／ｔを使用して、式１４のＴ_traceを、サンプリング時間ごとに計算し、ここで、Ｘ（ｉ）は、ｉ番目の瞬間の変数値であり、ｔ_samplingは、アルゴリズムサンプリング時間である。

１１２において、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度の比較に基づいて制御信号を出力することは、例えば、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度の比較だけに基づいて制御信号を出力するシステムよりも応答性に優れ且つ／又は正確なシステムを提供する。測定された出力空気流温度を使用してヒータトレース温度を予測することによって、ヒータトレース１８、２０、２２の温度を直接測定する追加の温度センサの必要を回避することができる。かくして、より良好なータ制御を、少ない追加コストで又は追加コストなしで達成することができる。更に、個別の温度センサを各ヒータトレース１８、２０、２２に取付けることは、煩わしく、かくして、測定された出力空気流温度を使用してヒータトレース温度を予測することにより、追加の製造の複雑さを回避することができる。

制御構造を、図７においてより詳細に図式的に見ることができる。分かるように、所望の出力空気流温度Ｔ_ref及び測定された出力空気流温度Ｔ_airflowを、第１の補償器３４に供給すると、第１の補償器３４は、信号を第１のＰＩコントローラ３６に出力する。第１のＰＩコントローラ３６は、所望のヒータトレース温度Ｔ_tracerefを第２の補償器３８に出力する。また、出力空気流温度Ｔ_airflowを、トライアックの測定された入力電力Ｐ_inと共に観測器４０に供給すると、観測器４０は、式１４を使用して予測ヒータトレース温度Ｔ_{trace_est}を第２の補償器３８に出力する。第２の補償器３８は、信号を第２のＰＩコントローラ４２に出力し、第２のＰＩコントローラ４２は、電力制御信号をトライアックに出力し、それにより、ヒータトレース１８、２０、２２に供給される電力を制御する。

本発明による方法２００の変形実施形態を、図８の流れ図から図式的に見ることができる。方法２００は、２０２において、ヘアドライヤ１０の出力空気流３０の温度を測定し、測定された出力空気流温度を得る。２０４において、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度とを比較し、所望の出力空気流温度は、例えば、ヘアドライヤ１０の作動モード、例えば、加熱設定を選択するユーザによって設定される。この比較に基づいて、２０６において、コントローラ１６は、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度との間の任意の差を埋めるように、所望のヒータトレース温度を決定する。

方法２００は、２０８において、例えば、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）２６を使用して、セラミックヒータプレート２４の温度を測定し、２１０において、測定されたセラミックヒータプレート温度を使用して、予測ヒータトレース温度を予測する。２１２において、コントローラ１６は、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度を比較し、２１４において、制御信号をヒータ１４のトライアック（図示せず）に出力して、ヒータトレース１８、２０、２２に供給される電力を制御する。このように、方法２００は、測定されたセラミックプレート温度によって決定された予測ヒータトレース温度に基づいて、出力空気流温度を、ヒータ温度の閉じた制御を介して、閉じた制御をするのがよい。かくして、方法２００は、２つの閉フィードバックループを含み、外側のフィードバックループは、出力空気流温度を制御し、内側のフィードバックループは、ヒータトレース温度を制御する。

上述した方法２００は、測定されたセラミックヒータプレート温度を使用してヒータトレース温度を予測可能であることに依存する。このことは、図２の図式的なヒータ構造の簡単化によって達成され、かかる簡単化を図９に示し、知る必要があるパラメータは、ヒータトレース１８、２０、２２の熱的マスｍ₀、セラミックヒータプレート２４の熱的マスｍ₁、及びヒータトレース１８、２０、２２とセラミックヒータプレート２４との間の熱伝達係数ｋ₁である。

次いで、ヒータトレース温度を測定された出力空気流温度から計算するために上述した仕方と同様の仕方で、ヒータトレース温度を、式１５を使用して計算することができる。

後退オイラー法ｓ＝（１－ｚ^-1）／ｔを使用して、式１６のＴ_traceを、サンプリング時間ごとに計算し、ここで、Ｘ（ｉ）は、ｉ番目の瞬間の変数値であり、ｔ_samplingは、アルゴリズムサンプリング時間である。

２１４において、予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度の比較に基づいて制御信号を出力することは、例えば、測定された出力空気流温度と所望の出力空気流温度の比較だけに基づいて制御信号を出力するシステムよりも応答性に優れ且つ／又は正確なシステムを提供する。測定されたセラミックプレート温度を使用してヒータトレース温度を予測することによって、ヒータトレース１８、２０、２２の温度を直接測定する追加の温度センサの必要を回避することができる。かくして、より良好なヒータ制御を、少ない追加コストで又は追加コストなしで達成することができる。更に、個別の温度センサを各ヒータトレース１８、２０、２２に取付けることは、煩わしく、かくして、測定された出力空気流温度を使用してヒータトレース温度を予測することにより、追加の製造の複雑さを回避することができる。

測定されたセラミックヒータプレート温度を使用して、ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気流温度を使用して、ヒータトレース温度を予測することよりも有益であり、その理由は、測定されたセラミックヒータプレート温度は、測定された出力空気流温度に影響を及ぼすことがある空気流特性による影響を受けないからである。かくして、測定されたセラミックヒータプレート温度を使用して、ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気流温度を使用して、ヒータトレース温度を予測することよりも、ヒータトレース温度の正確な予測を行うことができる。

制御構造を、図１０においてより詳細に図式的に見ることができる。分かるように、所望の出力空気流温度Ｔ_ref及び測定された出力空気流温度Ｔ_airflowを、第１の補償器３４に供給すると、第１の補償器３４は、信号を第１のＰＩコントローラ３６に出力する。第１のＰＩコントローラ３６は、所望のヒータトレース温度Ｔ_tracerefを第２の補償器３８に出力する。測定されたセラミックプレート温度を、トライアックの測定された入力電力Ｐ_inと共に観測器４０に供給すると、観測器４０は、式１６を使用して、予測ヒータトレース温度Ｔ_{trace_est}を第２の補償器３８に出力する。第２の補償器３８は、信号を第２のＰＩコントローラ４２に出力し、第２のＰＩコントローラ４２は、電力制御信号をトライアックに出力し、それにより、ヒータトレース１８、２０、２２に供給される電力を制御する。

Claims

ヒータを含むヘアケア電気器具を制御する方法であって、
ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、
予想ヒータ温度を予測することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含む方法。
制御信号は、ヒータに供給される電力を調整するための電力制御信号を含む、請求項１に記載の方法。
さらに、予想ヒータ温度が所望のヒータ温度よりも低いとき、ヒータに供給される電力を増大させることと、及び／又は、予想ヒータ温度が所望のヒータ温度よりも高いとき、ヒータに供給される電力を減少させることと、を含む請求項１又は２に記載の方法。
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することは、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の差に相当する誤差値を計算することと、誤差値をオフセットするように所望のヒータ温度を計算することを含む、請求項１～３の何れか１項に記載の方法。
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することは、第１の制御補償器を利用することを含む、請求項１～４の何れか１項に記載の方法。
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することは、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の差に相当する誤差値を計算することと、誤差値をオフセットするように制御信号を計算することを含む、請求項１～５の何れか１項に記載の方法。
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することは、第２の制御補償器を利用することを含む、請求項１～６の何れか１項に記載の方法。
前記方法は、第１の制御ループと、第２の制御ループを含み、
第１の制御ループは、ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することとと、測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することを含み、
第２の制御ループは、予想ヒータ温度を予測することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することを含む、請求項１～７の何れか１項に記載の方法。
第１の制御ループは、外側制御ループを含み、第２の制御ループは、内側制御ループを含み、第１の制御ループは、第２の制御ループよりも遅い、請求項８に記載の方法。
予想ヒータ温度を予測することは、測定された出力空気温度を使用して、予想ヒータ温度を決定することを含む、請求項１～９の何れか１項に記載の方法。
予想ヒータ温度を予測することは、測定された出力空気温度に対する予想ヒータ温度が予め記憶されたルックアップテーブルを利用することを含む、請求項１０に記載の方法。
ヒータは、ヒータトレースを含み、
前記方法は、更に
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータトレース温度を決定することと、
予測ヒータトレース温度を予測することと、
予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度を比較することと、
予測ヒータトレース温度と所望のヒータトレース温度の比較に基づいて、制御信号を出力することを含む、請求項１～１１の何れか１項に記載の方法。
予測ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気温度を使用して、予測ヒータトレース温度を予測することを含む、請求項１２に記載の方法。
ヒータは、ヒートシンクを含み、
予測ヒータトレース温度を予測することは、測定されたヒートシンク温度を使用することを含む、請求項１２に記載の方法。
ヒータは、ヒータトレースが取付けられたセラミックプレートを含み、
予測ヒータトレース温度を予測することは、測定されたセラミックプレート温度を使用することを含む、請求項１２に記載の方法。
ヒータは、複数のヒータトレースを含み、
前記方法は、更に、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望の平均ヒータトレース温度を決定することと、
予想平均ヒータトレース温度を予測することと、
予想平均ヒータトレース温度と所望の平均ヒータトレース温度を比較することと、
予想平均ヒータトレース温度と所望の平均ヒータトレース温度の比較に基づいて、制御信号を出力することを含む、請求項１～１１の何れか１項に記載の方法。
予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定された出力空気温度を使用して、予想平均ヒータトレース温度を予測することを含む、請求項１６に記載の方法。
ヒータは、ヒートシンクを含み、
予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定されたヒートシンク温度を使用することを含む、請求項１６に記載の方法。
ヒータは、ヒータトレースが取付けられたセラミックプレートを含み、
予想平均ヒータトレース温度を予測することは、測定されたセラミックプレート温度を使用することを含む、請求項１６に記載の方法。
制御信号は、各ヒータトレースに供給される電力を調整して、各ヒータトレースに供給される電力が同じになるように調整する、請求項１６～１９の何れか１項に記載の方法。
ヘアケア電気器具のコントローラの１又は２以上のプロセッサの作動のための機械読取り可能な指示を含むデータキャリアであって、
かかる指示は、
ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、
予想ヒータ温度を予測することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を含む、データキャリア。
ヘアケア電気器具であって、
ヒータとヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定する温度センサと、コントローラを含み、
前記コントローラは、
ヘアケア電気器具の出力空気の温度を測定して、測定された出力空気温度を得ることと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度を比較することと、
測定された出力空気温度と所望の出力空気温度の比較に基づいて、所望のヒータ温度を決定することと、
予想ヒータ温度を予測することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度を比較することと、
予想ヒータ温度と所望のヒータ温度の比較に基づいて、制御信号を出力することと、を行う、ヘアケア電気器具。