JPS61294504A - 時計サ−モスタツト装置 - Google Patents

時計サ−モスタツト装置

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JPS61294504A
JPS61294504A JP61131997A JP13199786A JPS61294504A JP S61294504 A JPS61294504 A JP S61294504A JP 61131997 A JP61131997 A JP 61131997A JP 13199786 A JP13199786 A JP 13199786A JP S61294504 A JPS61294504 A JP S61294504A
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temperature
thermostat
overshoot
slope
microcomputer
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JP61131997A
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トーマス・ジエイ・ベツキイ
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Honeywell Inc
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1902—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
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  • Air Conditioning Control Device (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、本発明と同じ発明者によって発明され、本発
明の譲受人に譲受された１９８５年６月１７日出願の米
国特許願７４５，４６２号１オーバーシュート及びアン
ダーシュート制御を行なう適宜時計サーモスタット装置
」の分野に関する。
〔発明の背景〕
大量生産されている時計動作サーモスタットには通常、
加熱、冷却用の様々な違うタイプがある。
基本的には空気暖房及び冷房装置の制御に使われるサー
モスタットは同じで、すべて電気装置であシ、通常循環
パイプ式装置であｐｌしかも特大型の循環バづプ式装置
である。ｌたこの分野で利用されるのは多段式加熱ポン
プ装置で、これ社多重段階を経て加熱と冷却を行ない、
時には補助加熱装置とも結合する。装置のこれらのタイ
プの各々は通常のセットアツプるるいはセットバックに
対応して全く異なる％微を示すが、省エネルギーは時計
サーモスタットによって達成される。
ＤＯ燕プラントの特別タイプ用のサーモスタットのサイ
クル比の制御を行なうための試みでは、このタイプの装
置は通常、サーモスタットがサーモスタットにプログラ
ムされ九温度の急激なセット。
アンダやセットバックを要求した時でも適度な制御を行
うことが出来ない。サーモスタットの設定点でのこれら
の主要な変更は、単一段階タイプでも多段階タイプでも
重大なオーバーシュートの問題の原因となる。前記した
関連出願は特に、この問題の単一段階タイプ装置におけ
る問題の解決に適合している。
典型的には、朝の大幅なピックアップは時計動作サーモ
スタットによって行なわれる。空間温度は夜間中通常比
較的低い温度で制御し、これによって省エネルギーを計
っている。朝に、空間温度を省エネルギーレベルの低い
温度から所定のよシ高い快適温度に変更するためセット
アツプを行なう。セットアツプでは典型的には、加熱プ
ラントをフル１動作１状態にａツクし、空間温度が、加
熱プラントとプラントが使用されている環境の特殊パラ
メータの関数になっている比で上昇する。
この装置では時計サーモスタットによって要求される温
度設定値よｐ空間温度がたいへん大を〈オーバーシュー
トしてしまう。通常では１時間か２時間以内にこのオー
バーシュートは自己修正されるが、これはピックアップ
がこのタイプのサーモスタットにプログラムされる時に
起きる突然の設定値変更の好ましくない結果である。
〔発明の概要〕
マイクロコンピュータを利用したサーモスタットの登場
によって、マイクロコンピュータに接続して様々なタイ
プの制御プログラムを実行している装置やメモリ内で時
計を動作するための動作プログラムを供給することか可
能である。時計装置、マイクロコンピュータ装置、そし
てメモリ装置によって、マイクロコンピュータを利用し
たサーモスタットは現在の状態を測定し、この状態に関
する情報を記憶し、そしてサーモスタット用の新喪な動
作パラメータを計算する。
マイクロコンピュータを利用したサーモスタットが夜の
セットバックと朝のセットアツプのために利用される場
合、大きな設定点変更は自動的に行なわれて、夜間のよ
り低い温度での動作により省エネルギー効果を発揮し且
つ空間温度を朝には快適な昼間温度に戻すことが出来る
。典型的な大きなセットアツプによって加熱プラントの
空気温度すなわちセンナ温度は屓番に所定の温度設定値
よシ大幅にオーバーシュートしてしまう。単一プラント
タイプの装置では強制空気暖房炉であり、これは電気加
熱で、すなわち循環パイプ式加熱を行なってお）、この
技術は可変なサーモスタットゲインが使用される前述し
た関連出願に開示されている。多重プラントタイプの装
置では多段式加熱ポンプであｐ、このタイプのゲイ／変
更は大きな問題の原因となる。本発明はサーモスタット
のゲイン変更を行なうことなく、サーモスタット動作を
変化させることによって上記装置の問題を克服する〇 本発明によれば、温度設定値の傾き勾配は温度設定値の
突然の変化を補償するように調整される。
加熱タイプ装置について考えると、温度設定値が華氏６
０度から７０度に変更されると加擢装置が最初に最大の
比率で動作してし１うことは明らかである。空気温度が
上昇するにつれ、空気温度はセンサーの感知よシ前に所
定温度の帯氏７０度よシ大幅にオーバーシュートしてし
まう。もしこのオーパージニートを測定してサーモスタ
ットの次のセットアツプのために適度に制御すれば１，
１−パーシュートを減少させることができる。本発明の
装置によって行なわれている動作のタイプの１つは、は
置設定値の傾き勾配が変更される時、必要であれば、サ
ーモスタット装置の温度設定値は華氏６０度から７０Ｋ
にステップ関数で変化する場合よりゆるやかな比率で増
加する。温度変更が次のサイクルで行なわれる時は、ま
た改めてオーバーシュート量を測定できる。もしオーバ
ーシュート量があらかじめ決められた値を越えると、一
般には所定の設定温度の１／２の値を越えると、傾き勾
配をさらに変更できる。この変更はオーバーシュート量
が許容レベル内に維持されるようになるまでサーモスタ
ット装置の動作中連続的に行なえる。マイクロコンピュ
ータ、時計、そしてメモリによって本明ｌｉ８書に開示
されたマイクロコンビエータタイプのサー・モスタット
はオーバーシ一−トあるいはアンダーシュートの状態を
容易に制御することができる。
本発明によれば、サーモスタット装置の現在の温度設定
値の変更による空間温度のオーバーシュートあるいはア
ンダーシューＨｉｉ：適幽に制−する時計サーモスタッ
ト装置に関するものでこの装置は；実時間時計装置とメ
モリ装置を有するマイクロコンピュータ装置と；前記の
マイクロコンピュータ装置に接続して、前記のサーモス
タット製電による希望温度の制御のための希望加熱・冷
却制御温度設定値と時間のシーケンスを人力するデータ
入力装置と工前記のサーモスタット装置で温度を監視す
るための接続装置を有する温度セ／す装置と；前記のサ
ーモスタット装置によって加熱′・冷却装置を制御する
ために設けられた出力スイッチ装置とを具備し；前記接
続装置は前記センナ装置の温度を前記マイクロコンピュ
ータ装置に供給するようにマイクロコンピュータ装置に
接続シており；前記のマイクロコンピュータ装置トメモ
リ装置は前記のサーモスタット装置の現在の温度設定値
の傾き勾配置−＊整するように動作するオーパージニー
ト・アンダーシュート修正プログラム装置を有し、前記
オーバーシュート・アンダーシュート修正プログラム装
置とメモリ装置は現在の温度設定値の変更によって生じ
た空間温度のオーバーシュート・アンダーシュートを減
少させるような傾き勾“配を供給するものであシ、前記
オーバーシュートφアンダーシュート修Ｅプロｆ５ム装
置とメ七り装置は温度設定値変更の後の新たな傾き勾配
を作成し、て連続的に前記のサーモスタットの前記の傾
き勾配を調整し、これにより空間温度のオーバーシュー
トまたはアンダーシュートの量を許容範囲内にとどめる
ことを特徴としている。
〔発明の笑施例〕
第１図は、時刻と温度の関係図を利用して本発明の動作
理論を説明している。時刻１１に対応する温度１０がプ
ロットされて時計動作サーモスタットの典型的な朝のピ
ックアップ加熱サイクルが示されている。なお、この時
計動作サーモスタットの構成は第２図に示されたタイプ
のものである。
通常の昼間温度華氏７０度は１２に示す通シで、この温
度は時刻１３の時に、夜間の省エネルギーのために華氏
６０度まで下げられる。時刻１３は夜の１０時か１１時
頃である。
センナ温度１４は華氏７０度近辺１５で値が振動する。
時刻１３には、センサ温度は１６に示すように夜間の低
い温度である華氏６０度に向ってゆるやかに下がシ始め
る。セしてセンサ＠度は１７において値が振動する。起
動時間Ｔ’ｓｔＡｍｔ丁なわち１８において、装置系の
時計サーモスタット装置は朝のピックアップを開始する
。朝のピックアップによってセンサ温！１４は２０に示
すように上昇し、２１において昼間運転の際の希望温度
華氏７０度と交差する。図示されているように希望の昼
間＠度華氏７０度は朝６時に指定される。
このタイプの動作によると、オーバーシュートの最大！
２２丁カわちＴ）＋１Ａ）Ｃが華氏７３度にもなる。そ
して、この温度は朝の成る時刻に華氏７０匿となるまで
、その値を振動しながら下降する。
センナ温度１４かたどろうとした設定温度は、図示した
ように傾斜して上昇している傾斜線２６で示される。約
１／２時間の監視期間１９の開始点は昼間温度に復帰し
た時点２１からである。傾斜した設定値温度２５によっ
てセンサ温度は地点２１で華氏７０度に到達するが、２
２において華氏７３度までオーバーシュートする。
これらの情報をマイクロコンピュータ動作の時計サーモ
スタットのメモリに記憶させることによって、得られた
情報はサーモスタット装置内のプログラム装置に利用さ
れ、オーバーシュートやアンダーシュートを許容範囲内
に減少させることができる。許容範囲は典型的にはオー
バーシュートもアンダーシュートも選択された設定値か
ら華氏１／２度以内とされておシ、本爽施例の設定値は
華氏７０度である。
１つの傾きの比はマイクロコンピュータを備えたサーモ
スタットによって次のようにして新たな傾きの比に調整
される。すなわち 新たな傾きの比（ＲＡＭＰＲＡＴＥｐ＋ｇｗ　）＝古い
傾きの比（ＲＡＭＰＲＡＴＥＯＬＤ）十既定の定数（２
Ω）Ｘ［０５″Ｆ−（ＴＭＡ「Ｔ、ｇｐｏｌｎｔ）　）
このプログラムが組まれることによシ、新たな傾きはよ
り小さな傾斜となシそれによってセンサの検知した実温
度と温度設定値は近づくのである。
最終的に、これらの段階のつながりを経て、センサ温度
は華氏１／２度の制限値を越えることなく所定の温度設
定値に到達する。このことは、サーモスタット制御によ
る装置の４日間連続動作の様子を示した第３図〜第６図
によって詳しく説明されている。動作を説明する前にマ
イクロプロセッサで制御されるサーモスタット装置の詳
細を第２図を用いて説明する。
第２図は時計動作サーモスタット装置３０を示す。サー
モスタット装置３０はマイクロコンピュータ３１とその
メモリ３２、そして時計装置３３を有する。またマイク
ロコンピュータ３１は種々の設定を行うためのキーボー
ド装置等のデータ入力装置３４を有する。サーモスタッ
ト装ｆ１３０はさらに、加熱設定値−［３５と冷却設定
値装置３６を有し、これらは接続線３７及び３日によっ
てデータ入力装置３４に接ａｔ、ている。データ入力装
置３４がサーモスタット装置３０の加熱設定値及び冷却
設定値を設定することができる。
サーモスタット装ｖｔ３０はさらに、サーミスターマ九
は他の加熱検知装置から成るセンナ装置４０によって室
内のすなわち大気温度を検知する。センサ装置４０はチ
ャンネル４１を介してマイクロコンピュータ装置３１に
情報を供給し、また導線４２を介して信号を２つの計算
装置に供給する。
加熱計算モードすなわち装置４３は接続線４４を介して
加熱設定値装置１１３５に接続し、一方冷却計算モード
４５は接続線４６を介して冷却設定値装置３６に接続し
ている。加熱設定値装置３５と冷却設定備装［１３６と
は導線４７によって接続しておムそのことによってマイ
クロコンピュータ装置３１は、加熱設定備装ｆ１３５あ
るいは冷却設定値装置１１３６を制御してマイクロコン
ピュータ３１が決定した温度設定値に定める。すなわち
、第１図で説明したように設定値の傾斜を準備して、オ
ーバーシュート量あるいはアンダーシュート量を最小値
にするように制御するのである。
計算モード４３及び４５は導線５０を介して、積分装置
５３とこれに並列接続した定数回路５１に順番に接続す
る。これはサーモスタットの電子回路の従来のタイプで
ある。計算装置５２はさらに、従来のデザインのサイク
ラ−５５に接続した計算装置５４に接続している。サイ
クラ−はサーモスタットを１時間あたシ約６回循環させ
るが、そのことが良い温度制御を行なうためｒこ必要で
あることがわかった。このサイクラ−５５は、順番にリ
レー及び牛導体スイッチなどのいかなるタイプの出力ス
イッチにもなシ得るスイッチ装置５７に導線５６を介し
て出力１Ｇ号を伝達して、サーモスタット装置ｔ３０に
よる制御に適応するように加熱及び冷却装置を制御する
。
サーモスタット装置３０の動作については、第１図の説
明と結びつけると容易に理解できる。サーモスタット装
置３０は従来の方法で最初のセットバックサイクルを初
期化し、次にセットアツプサイクルを初期化する。第１
図に示したオーパージ’−−ト２２の量ハ、マイクロコ
ンピュータ３１とメモリ３２によって記録され、適当な
傾斜の比の変更のための計算が第１図の説明で述べ九よ
うに行々われる。マイクロコンピュータ３１は次にチャ
ンネル４Ｔを介して、適当な傾斜の比の変更信号を、動
作している加熱または冷却サイクルによって決まる加熱
設定値装置３５または冷却設定値装置３６に供給する。
その後設定値がサーモスタット装置３０によって作成さ
れ、また新たな傾きの比が再び計算され、計算は設定点
の実温度の上向きの温度（加熱の場合）または下向きの
１１度（冷却の場合）について華氏７２度を越えない所
定の好ましい範囲内にオーバーシュート２２がはいるよ
うになるまで続く。
第３図〜第６図には４日間連続動作が示されておシ、加
熱の夜間セットパックと朝のピックアップの動作中の代
表的なビル建物における傾きの比の変化の影響を示して
いる。第３図〜第６図のそれぞれのグラフは、２４時間
内にセットバックとセットアツプのサイクルを２つ有し
ている。第３図〜第６図のグラフはまた、最適起動とし
て間知の関数を含んでいる。最適起動は間知の装置であ
シ、そこで朝のピックアップのための起動時間が、建物
の外の天候で寒くなればなるｔｌど早く初期化される。
この初期化け、センサで外の温度を測定し起動時間を制
御することによって達成される。
すなわち加熱プラントが動作している夜間に温度の変更
比をサンプリングして、所定時刻に所定の温度設定値に
するためにはプラントをいつ加熱し始めればよいかを計
画する。この装置は周知の技術であシ本発明には含まれ
ないので、第３図〜第６図のグラフの一部の詳しい説明
は次の議論には含まれない。
第３図では時刻６１の２４時間の１サイクルに対して温
度６０がプロットされている。サーモスタット装ｆ１３
０にあらかじめプログラムされた希望の温度設定値は６
２として示され、華氏６０度を基点Ｏ（すなわち真夜中
）として起動する。朝の６時頃、温度設定値は華氏７０
度まで上昇する。
この上昇が起きると、加熱プラントは最大に動作した時
点で自己ロックされ、多重段階がある場合は特徴的にす
べての段階が１動作状態“になって温度を華氏６０度か
ら華氏７０度まで上昇させる必要性を満たす。建物を加
熱するこの最大の入力は空気温度６３を急激に上昇させ
温度設定値を約１０１［４オーバーシユートさせる。空
気温度６３はセンサ温度６４、または壁温度６５よりを
高い。
センナ温度は壁温度６５より大きく温度設定値をオーバ
ーシュートする。
朝９時頃には、温度は昼間のセットバック省エネルギー
の目的でセットパックされ、この時刻には空気＠度６３
、センサ温度６４、そして壁温度６５のすべてはより低
い温度設定値６２へとゆるやかに下降する。午後４時頃
に温度設定１［６２は再び上昇し、全体的なオーバーシ
ュートが再び問屋になる。
本発明においてこの情報はマイクロコンピュータ３１と
時計装置３３を有するメモリ装置３２に蓄積され、新し
い傾きの比は温度設定値６２に見合うように計算される
。この新しい傾きの比は第４図の６６のような元の傾き
の比はど大きくはない。温度設定値６２の傾きの比がよ
シ小さいと、空気温度６３のオーバーシュートはよシ小
さくなり、センナ温度６４と壁温度６５は温度設定値６
２により近づく。この情報はマイクロコンピュータ装置
３１、メモリ装置３２、及び時計装置３３に再び蓄積さ
れ、第５図に示す３日目用の新しい傾きの比が計算され
る。第５図に示される３日目の傾きの比６Ｔは第３囚、
第４図に示す前の２日間の傾きの比より傾斜が小さい。
この特別な例では、空気温度のオーバーシュートを数置
１で小さくなっており、空気温度６３そして壁温度６５
の傾きの比はたいへん近接する傾向にある。午後のピッ
クアップ時に温度設定値６２と空気温度６３とセンサ温
度６４、及び壁温度６５とはすべて共に近づいて値が下
降する傾向があり、最大許容オーバーシュート童である
華氏１／２度の制限値を越えないことが注目される。
第６図において、７０での傾角の比はさらにもつと小さ
い。この特別な例では、傾斜が１日のより早い時刻から
始まっているが、これはサーモスタット内の最適起動装
置の効果によるものである。
７０での傾きの比が空気温度６３をよりゆるやかにピッ
クアップさせ、センサ温度６４は装置にプログラムされ
た温度設定値にたいへん近づいたことが注目される。装
置が一度希望レベルでの動作を開始すると、装置はメモ
リ装置３２に情報を継続して記憶し、またマイクロコン
ピュータ３１と時計装置３３％−緒に動作する。温度設
定値のい゛かなる変更や環境のいがなる変化が起きても
、サーモスタットは、温度設定値から最大華氏１／２度
を越えないオーバーシュート値を供給する傾きの比を制
御することで自己適合している。
傾きの比の勾配２６は設定値に至る直線として示してき
た。事実、この傾きの比の勾配は徨類の異なる曲線で形
成することもできる。第７図と第８図に２つの実例を示
す。第７図では、傾きの比゛の勾配７０はステップ構造
であり、第８図では、傾きの比の勾配７１は非線形であ
り指数関数である。
上記実施例では、サーモスタット装置は単一構成であシ
且つマイクロコンピュータ動作形とし−Ｃ説明し友。ま
た、傾きの比を制御するために単一装置を例示してきた
。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく
、連続的な傾きの世の制御、すなわちオーバーシュート
あるいはアンダーシュートに対応したサーモスタットの
温度設定値のピックアップを行なって、様々な仕様のハ
ードウェアによって構成される装置や様々なタイプの傾
きの比の制御式の便用も可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、発明の概念を示す時刻と温度の関係図、第２
図はマイクロコンピュータを利用したサーモスタットの
ブロック図、第３図〜第６図は、４日間連続の時間と温
度の関係図、第７図および第８図は、修正された温度設
定値の傾きを示す。 ３０・・・φサーモスタット装置、３１・φ−・マイク
ロコンピュータ、３２・−・・メモリ、３３・・・・時
計装置、３４・・・・データ入力装置、３５・・・・加
熱設定値設定装置、３６・・・・冷却設定値設定装置、
４０・・・・センナ装置、４３−・・―加熱計算モー）
’、４５−・・０冷却計算モード、５１・・争・定数回
路、５３・・・・積分装置、５５・・・・サイクラ−・
５Ｔ・・・・出力スイッチ装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）サーモスタット装置の現在の温度設定値の変更に
    よる空間温度のオーバーシュートあるいはアンダーシュ
    ート量を適切に制御する時計サーモスタット装置であつ
    て、この装置は；実時間時計装置とメモリ装置とを有す
    るマイクロコンピュータ装置と；前記マイクロコンピュ
    ータ装置に接続して、前記サーモスタット装置による希
    望温度の制御のための希望の加熱及び冷却制御温度設定
    値とそれに対応する時間のシーケンスを入力するデータ
    入力装置と；前記サーモスタット装置で温度を監視する
    ための接続装置を有する温度センサ装置と；前記サーモ
    スタット装置によつて加熱及び冷却装置を制御するため
    に設けられた出力スイッチ装置とを具備し、前記接続装
    置はマイクロコンピュータ装置に接続して前記センサ装
    置の温度をマイクロコンピュータ装置に供給するもので
    あり、前記マイクロコンピュータ装置と前記メモリ装置
    はサーモスタット装置の現在の温度設定値の傾き勾配を
    調整するように動作するオーバーシュート・アンダーシ
    ュート修正プログラム装置を有し、；前記オーバーシュ
    ート・アンダーシュート修正プログラム装置と前記メモ
    リ装置は現在の温度設定値の変更による空間温度のオー
    バーシュート・アンダーシュートを減少させるような傾
    き勾配を供給するものであり、前記オーバーシュート・
    アンダーシュート修正プログラム装置と前記メモリ装置
    は温度設定値変更の後の新たな傾き勾配を作成して連続
    的に前記サーモスタットの傾き勾配を調整し空間温度の
    オーバーシュートまたはアンダーシュート量を許容範囲
    内に制限することを特徴とする時計サーモスタット装置
    。
JP61131997A 1985-06-19 1986-06-09 時計サ−モスタツト装置 Pending JPS61294504A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/746,474 US4674027A (en) 1985-06-19 1985-06-19 Thermostat means adaptively controlling the amount of overshoot or undershoot of space temperature
US746474 1985-06-19

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US (1) US4674027A (ja)
EP (1) EP0208442B1 (ja)
JP (1) JPS61294504A (ja)
KR (1) KR940002642B1 (ja)
CN (1) CN1004522B (ja)
CA (1) CA1247213A (ja)
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