JPS63205146A - 恒温槽の温度制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 不発明は、恒温槽の温度制！１１１装！に係り、特に冷
凍機のインバータ制御によって、省エネルギーと制到性
の向上を図るのに好適なｆｉ温橿０温度制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

例えば、環境試験装置などに用いられる筆温槽は、本発
明らが先に開発し７’ｌ願昭６０−２２８６２３号、恒
温槽の冷凍機制呻方法Ｖ′ｃ記載したように、従来、冷
凍機を連続運転ま九は０Ｎ−ＯＦｋ゛運転しながら加熱
器をＰＩＬ）制御する方法がとられていた。

一般に、冷却能力１ま、温度降下のスピードを基準に決
めであるので、恒温ｍｈを一定温度に保持するには大き
すぎるものである。したがって、一定温度を保持する【
Ｖｉ、その大きな冷却能力に対応した大きな加熱能力が
必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来技術は、省エネルギーの点について
配慮されておらず、恒温槽の温度制御上、必要最小限の
加熱、冷却が行われていないという問題があった。

また、この問題を少くしようとして冷凍機の０Ｎ−ＯＦ
’Ｆ制御や電磁弁による冷凍サイクルの切換えを行い冷
却能力を段階的に切換える方法もとられていた。しかし
、この方法では槽内温度の制御性について配慮がされて
おらず、冷却能力が段階的に変わるため切換えた瞬間に
槽内温度が変動し、制御性が悪いという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決する丸めになさ
れたもので、恒温槽内温度の降下、上昇、保持等のそれ
ぞれの状態に対応して、冷却能力を連続的に変化させて
省エネルギーをはかるとともに、冷却能力の段階的切換
えをなくして恒温槽内温度の制御性を向上させうる恒温
槽の温度制御装置を提供することを、その目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る恒温槽の温度
制御装置の構成は、断熱材で囲まれた恒温槽の空間領域
内に、その空間領域内の空気を循環する送風機と、温度
センナと、温度調節器からのＰＩＤ出力信号によυ制御
される加熱器と、冷凍機によシ冷却される冷却器とを配
置して空間領域内の温度を制御するようにした恒温槽の
温度制御装置において、温度調節器のＰＩＤ出力信号を
検知するカレントトランスを設け、そのＰＩＤ出力信号
を演算制御手段にて監視し、恒温槽内温度の温度変化、
温度保持状態と、前記ＰＩＤ出力信号の大きさとに対応
して冷凍機の回転数制御を行うためのインバータ回路を
設けたものである。

なお付記すると、上記目的は、冷凍機を、槽内温度降下
、上昇、保持の各状態に対応させるとともに、加熱器の
ＰＩＤ制御による出力値に反比例させて、インバータに
て連続的に周波数を変えて回転数制御を行うことによシ
達成される。

〔作用〕

演算制御手段に係る恒温槽制御用マイコンは、設定され
た運転モードに従りて、槽内温度の設定値を温度調節器
へ与える。

温度調節器は、温度センナで測定し九区温情内空間領域
の温度と設定値とを比較演算し、その結果をＰＩＤ制御
信号として出力し、加熱器の電力量をＰＩＤ制御する。

前記温度調節器のＰＩＤ制御信号は、カレントトランス
で検知され、前記Ｉ温槽制御用マイコンに読み込まれ、
この恒温槽制御用マイコンは、運転モードと対応させて
冷凍機用圧縮機の周波数を増加させるか減少させるかを
判断し、周波数の変更指令を演算制御手段に係るインバ
ータ制御用マイコンへ送信し、これを受信したインバー
タ制御用マイコンは、指令された周波数になるように、
インバータを制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図ないし第４図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る恒温槽の温度制御装
置の制御回路図、第２図は、その恒温槽部の構成を示す
略示縦断面図、第３図および第４図は、恒温槽の運転モ
ードに対する加熱器出力、インバータ周波数の関係を示
す線図である。

第１図において、１は電源であり、ノイズフィルター２
を介して、２点鎖線で囲んだ電子回路部および冷凍機用
の圧縮機８に電源を供給する。２７は加熱器で、この加
熱器２７へは加熱器運転用の電磁接触器の接点２５（コ
イルは図示せず）を介して、サイリスタユニット２６ｖ
ｃて制御された電圧が印加される。３は、圧縮機８の運
転用の電磁接触器の接点である。４は、ダイオードモジ
ュールで構成されたコンバータであシ、５，６は、平滑
用のインダクタンスとコンデンサである。７は、パワー
トランジスタで構成されたインバータである。９は、電
子回路部用のスイッチ、１０は降圧トランスであυ、１
１のレギュレータヲ介シて２点鎖線内の電子回路に電源
を供給する。

１７は、演算制御手段に係る恒温槽制御用マイコン、１
６は、演算制御手段に係るインバータ制御用マイコンで
、恒温槽制御用マイコン１７は、インバータ制御用マイ
コン１６へ周波数の指令を与える。１８は、恒温槽制御
用マイコン１７の読み出し書き込み用メモリすなわちラ
ンダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭという）、１９は、
恒温槽制御用マイコン１７の読み出し専用メモリすなわ
ちリードオンリーメモリ（以下ＲＯＭという）であシ、
２０は、恒温槽の操作パネル部で、恒温槽のプログラム
運転設定用の押釦や、運転、停止用の押釦、あるいは設
定した値を確認する発光ダイオード（ＬＥＤ）等が配置
されている。

２１はＡ／Ｄ変換器であシ、２２の温度調節器からのＰ
より信号（４〜２０ｍＡ）を２４のカレントトランスで
検知してデジタル値に変換する。

２３は、恒温槽の空間領域内の温度を検知する温度セン
サである。

１５は、インバータ制御用マイコン１６のＲＯＭである
。インバータ制御用マイコン１６は、タイマ回路１４に
指令を出し、パルス幅変調（ＰＷＭ）波形合成回路１３
を介してゲート駆動回路１２を動作させ、インバータ７
の周波数を変えるものである。

次に、本制御回路の動作について説明する。

まず、スイッチ９をＯＮすると、温度調節器２２と２点
鎖線内の電子回路部とｖｃ′１１Ｌ源が供給される。

操作パネル部２０の押釦を操作して恒温槽の運転モード
を設定し、操作パネル部２０の運転釦を押すと恒温槽が
運転を開始し、電磁接触器の接点３と２５がＯＮしく詳
細回路は図示せず）、加熱器２７と冷凍機用圧縮機８へ
の電源供給準備ができる。

恒温槽制御用マイーン１７は、操作パネル２０にて設定
した運転モードに従って、槽内温度の設定値を温度調節
器２２へ与える。温度調節器２２は、温度センナ２３に
よって測定した槽内空間領域の温度と前記の設定値とを
比較演算し、その結果をＰＩＤ制御信号（４〜２０ｍＡ
）としてサイリスタユニット２６へ送信する。サイリス
タユニット２６は、この制御信号に従りて、交流波形を
ゼロクロス時分割制御し、加熱器２７の電力量をＰＩＤ
制御する。

次に、この温度調節器２２のＰＩＤ制飢信号は、カレン
トトランス２４Ｖｃで検知され、Ａ／Ｄ変換器２１を介
して恒温槽制御用マイコン１７に読み込まれ、この恒温
槽制御用マイコン１７は、現在の運転モート責温度上昇
か下降か保持かなど）と対応させて冷凍機用圧縮機８０
周波数を増加させるか減少させるかを判断し、周波数の
変更指令をインバータ制御用マイコン１６へ送信する。

これを受信したインバータ制御用マイコン１６は、その
指令された周波数になるように、タイマ回路＋４、ＰＷ
Ｍ波形合成回路１３、ゲート駆動回路１２を介して、イ
ンバータ７を制御する。その具体的な制御動作について
は第３図および第４図を参照して後述する。　　　゛ 恒温槽部の構成を第２図に示す。２８の断熱材と、２９
の扉とで区切られた空間領域内に、背面の下部に冷却用
の蒸発器３０と加熱器２７を配置し、その上部に槽内空
気循環用の槽内送風機３３を配置しである。槽内空気温
度は温度センｔ２３により検知される。８は冷凍機用の
圧縮機であり、３１の凝縮器、３２の凝縮機用送風機、
３０の蒸発器を図示しない冷媒管路で接続して冷凍サイ
クルを構成している。

槽内送風機３３を運転すると、冷却用の蒸発器３０の冷
却能力と加熱器２７の加熱能力とがバランスした点で槽
内温度を保持するように動作する次に、第３図、第４図
を参照して具体的に冷凍機の制御方法について説明する
。

まず、第３図は（ａ）図のようＶｃ槽槽内温合最小時間
で上昇させその後一定温度に保持したのち、最小時間で
温度降下するような運転モードを設定した場合について
、申）図に示す加熱器出力と（Ｃ）図に示すインバータ
周波数の制御関係をグラフ化して示したものである。

最小時間で温度上昇させる過程では、まず加熱器出力ｔ
′１ＰＩＤ制御により時間とともに急激に増加し最大（
ｍａｘ）出力まで達して、槽内温度上昇を早めるように
温度調節器２２にて制御される。

一方、インバータ７０周波数については、温度上昇モー
ドであるので、周波数を０として冷却出力を０にする。

槽内温度が上昇して、保持温度に近づいて来ると、オー
バーシュート防止のためにインバータ周波数を増加し始
める。保持温度に到達すると、まず徐々にインバータ７
０周波数を減少し始める。そうすると加熱器２７の出力
もそれに対応して降下し始める。インバータ出力を徐々
に減少させて最低（ｍｉｎ）周波数まで下げて冷却能力
を最低にする。

加熱器出力も冷却出力に対応して小さくなり、冷却出力
、加熱器出力が一番少い状態で槽内温度を保持する。

次に、槽内温度急降下過程になると、インバータ周波数
を最大まで上昇させ、冷却能力を最大にする。加熱器出
力はＰＩＤ制御によシ、０になるので槽内温度は急激に
温度降下する。

第４図は、（ａ）図に示すように槽内温度を徐々に上昇
させ、その後、一定温度に保持してのち、徐々に温度降
下させて、また、一定温度に保持するような運転モード
を設定した場合について、Φ）図に示す加熱器出力と（
Ｃ）図に示すインバータ周波数をグラフ化して示したも
のである。

徐々に温度上昇する過程では、温度上昇モードであるの
でインバータ周波数は０として冷却出力をＱｉＣする。

加熱器出力はＰＩＤ制御によ〕増加していって、槽内温
度を上昇させる。槽内温度が上昇して、保持温度よシΔ
Ｔ″ＣＩ（、′３℃程度とする）低い温度に到達したら
、オーバーシュートをなくすためにインバータ周波数を
増加させ、冷却能力を増加させる。そして、保持温度に
到達したら、今度はインバータ周波数を徐々に減少させ
、最低インバーター周波数まで減少させる。加熱器出力
も、インバーター周波数が減少するにつれて徐々に減少
し、最低インバーター周波数時の冷却能力に対応した加
熱器出力となるまで減少する。

次に、槽内温度降下過程になると、インバーター周波数
を最大にして冷却能力を最大にする。温度降下は徐々に
行うような設定なので、降下カーブより行きすぎないよ
うに加熱器出力が出力されるので、この加熱器出力をカ
レントトランス２４にて検知して、恒温槽制御用マイコ
ン１７が温度降下モードであり加熱器出力もあるという
ことから判断してインバータ周波数を下げるようにイン
バータ制御用マイコン１６へ指令を出す。これによシ、
インバータ周波数が徐々に低下して加熱器出力が０にな
るまでインバータ周波数を下げて、降下カーブに見合う
インバータ周波数で運転を行う。

次に、また槽内温度保持過程になると、インバータ周波
数を最低周波数まで徐々に減少させる。

この減少させる過程においては、常にカレントトランス
２４で加熱器出力を監視しながら行い、加熱器出力が少
し出力されている状態、例えば４〜２０ｍＡ出力で６ｍ
Ａ程度の状態までしかインバータ周波数を減少させない
ようにしておく。

第４図では、加熱器出力がまだ充分大きいので、インバ
ータ周波数は最低周波数まで減少させた状態で槽内温度
を保持している。

このように、本実施例によれば、加熱器出力を監視しな
がら冷凍機用圧縮機のインバータ制御を行うので、加熱
、冷却用のエネルギーが最小ですみ、また、冷却能力が
インバータ制御により連続的に変化するので、急に冷却
能力が増減することがなくなり、制御性が向上する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、恒温槽内温度の降
下、上昇、保持等のそれぞれの状態に対応して、冷却能
力を連続的に変化させて省エネルギーをはかるとともに
、冷却能力の段階的切換えをなくして恒温槽内温度の制
御性を向上させうる恒温槽の温度制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る恒温槽の温度制御装
置の制御回路図、第２図は、その恒温槽部の構成を示す
略本縦断面図、第３図および第４図は、恒温槽の運転モ
ードに対する加熱器出力、インバータ周波数の関係を示
す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断熱材で囲まれた恒温槽の空間領域内に、その空間領域
   内の空気を循環する送風機と、温度センサと、温度調節
   器からのＰＩＤ出力信号により制御される加熱器と、冷
   凍機により冷却される冷却器とを配置して空間領域内の
   温度を制御するようにした恒温槽の温度制御装置におい
   て、温度調節器のＰＩＤ出力信号を検知するカレントト
   ランスを設け、そのＰＩＤ出力信号を演算制御手段にて
   監視し、恒温槽内温度の温度変化、温度保持状態と、前
   記ＰＩＤ出力信号の大きさとに対応して冷凍機の回転数
   制御を行うためのインバータ回路を設けたことを特徴と
   する恒温槽の温度制御装置。