JPH01280244A - 沸騰点検出方法 - 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） 本発明は、ボイラーやジャーポット等に用いられる沸騰
点検出方法に関する。

（従来の技術） 従来、液体加熱装置は一般に、第４図に示すように液槽
の一部に設置された温度センサー３からの信号が、Ａ／
Ｄ変換器内蔵のマイクロ・コンピューターを中心にリレ
ー等から構成された温度制御器５に入力され、得られる
出力によってヒーター４が通電され、液槽１中の液体２
が加熱される。

このような液体加熱装置の沸騰点検出方法は、第５図に
示す如く、温度センサーの温度が所定の温度を越えると
、一定温度ΔＴだけ上昇するのに要する時間を測定し沸
騰点検出の測定を開始する。即ち同図に於いて、沸騰点
よりずっと低い温度では一定温度ΔＴ上昇するのに要す
る時間ｊｌ＋　七！＋・・・・・・ｔｎは短いが、沸騰
点に近づくと所要時間はｔｂと長くなり、その時間的変
化から沸騰点を検出する謂ゆる単純な差分形の検出方法
である。

本来、このような液体加熱装置に於ける液体温度の上昇
過程は、第６図に示すように、液量によって温度センサ
ーから得られる電圧の上昇率と沸騰点を与える電圧Ｂ　
＋、　Ｂ　ｚ、　Ｂ　２が異なるので、前記差分形の沸
騰点検出方法は簡単な方法ではあるが次のような欠点を
有する。

（１）沸騰前の温度上昇率から液量を知り、予め用意さ
れた沸１１後の温度上昇率の表の中から該当するものを
選び、沸騰点の基準値として設定し、沸騰点の検出を行
うので（特願昭６２−１２４８１６璽ソフト・ウェアが
Ｐｉ惟になり且つ一品一様なので汎用性がない。

（２）水量が少なく電源電圧が高くなった場合や、対流
や撹拌等により温度リップルが大きい場合は、沸騰点検
出まで標準状態の２倍以上の時間を要する。

（３）水量が多く電源電圧が低くなった場合や、液槽の
保温状態が悪い場合、或いは温度センサーの応答時間が
遅く、感度が低い場合等は、沸騰点以下で沸騰と誤判定
してしまう。

このように単純な差分形の沸騰点検出方法は。

経済的にも性能面でも十分とは言えない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、動作条件によらず汎用性があり、正確な沸騰
点検出を短時間で行う経済的方法を提供することにある
。

（問題点を解決する為の手段） 前記目的を達成するために、本発明による沸騰点検出方
法は、温度センサーから得られる液体の単位温度当りの
上昇時間に関する２乗以上のべき乗の差分値が最大の変
化を示す時点を沸騰点として検出する方法による。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明を更に詳しく説明する。

本実施例では液体加熱装置として身近な沸騰型ジャー・
ポットを用いて説明する。

第４図に於ける温度センサー３と温度制御器５の構成を
第１図に示す、第１図に於いて、温度センサー３はＢ定
数４３３０に、Ｒ（２００℃）＝０．６２にΩのサーミ
スタであり、Ｒ＋”７．２６にΩ、Ｖｃｃ＝５Ｖである
。６はオペアンプによる増幅器であり、ゲインは３倍と
した。７は８ビツトＡ／Ｄ変換器内蔵のマイクロ・コン
ピューター、８は接点容量１０Ａのリレーである。又、
第４図に於いて。

ジャー・ポットの使用できる容積は０．３〜２．４１の
ものを使い、ヒーターは７００Ｗのマイカ・ヒーターで
ある。

まず、水量を０．３１とし加熱をスタートさせ温度変化
の様子をマイクロ・コンピューターにより次のように計
算させる。

Δ（ｎ　）＝　ｔ　（ｎ　）　−ｔ　（ｎ　−１＞　　
　　　　（差分）Δ（ｎ　）２＝　ｔ　（ｎ　）２−　
ｔ　（ｎ　−１＞”　（２乗の差分）但し、ｔ　（ｎ　
）、　ｔ　（ｎ　−１）は各々温度が単位量ΔＴだけ上
昇するのに要する時間であり、本実施例ではΔＴ＝ｌｄ
ｅｇとした。沸騰点付近の水温の変化の様子及びΔ（ｎ
）、Δ（ｎ）２の様子を第２図＜ａ　）（ｂ　）に示す
、第２図（ｂ）によれば差分値Δ（ｎ）は沸騰点前から
上がり始め、Δ（ｎ　）＞　ｅで沸騰点と見做すわけで
ある。Δ（ｎ）の変化は緩慢で、真の沸騰点は曖昧であ
り、Δ（ｎ）が増加し始めてから検出までの応答時間は
約５０秒の遅れをもっている。

しかしながら、Δ（ｎ）２は真の沸騰点付近で最大の変
化を示し、Δ（ｎ）２−Δ（ｎ　＋　１　）２＞ｅとな
れば容易に沸騰点を検出できるので、応答時間の遅れは
約２０程度度である。又、液量が少ない場合、沸騰前で
はｌｄｅｇ当りの上昇時間は短いので、沸騰前に沸騰点
を誤検出することはほとんどない、ここでｅはΔ（ｎ）
の増加を表わすのに十分な基準値である。

次に水量を２．４１とし、前記と同様な方法で加熱した
様子を第３図（ａ　Ｈｂ　）に示す、第３図（ｂ）によ
ればΔ（ｎ）の沸騰点付近の変化は緩慢であり、Δ（ｎ
　）＞　ｅを沸騰点としたとき、対流の影響や電源変動
等の外乱があるとａ読点以前に前記状態となってしまう
場合がある。

これは第３図＜ｂ＞のΔ（ｎ）が沸騰前でも２０秒程度
の大きな値を示すので、一定のｅでは沸騰点の誤検出は
極めて高い確率となる。

これに対し、Δ（ｎ）２は値も大きく明確に最大の変化
を示し、沸騰点に於いてはΔ（ｎ）’−Δ（ｎ　−１）
２＞　ｅを十分満足するので、外乱があっても誤検出の
可能性は極めて少なくなる。尚、本実施例ではＡ／Ｄコ
ンバーターの分解能と精度及び外乱を考慮し、２ＱｍＶ
／ｂｉｔの分解能でｅ＝２０秒とした。このように単位
温度当りの上昇時間の２乗の差分値は、外乱を除くのに
有効な方法であり、対流や撹拌等により温度リップルが
更に大きい場合は、２乗以上のべき乗の差分値の変化を
とらえることによってその影響を除去できることは明ら
かである。尚、べき乗のべき数が整数でない場合も原理
的には可能であるが計算が複雑になり実用的ではない１
本実施例で示した２乗の差分の計算は、 ［ｔ（ｎ）＋ｔ（ｎ−１）］　　Ｘ　　［ｔ（ｎ）−ｔ
（ｎ−１）］の形に変形でき、カウンター、タイマー機
能や加減算とシフト命令で非常に簡単に実行できるので
ソフトウェアの負担は著しく軽減される。

又、対象とする液体は水のみならず液体一般について適
用できることも明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば液体の単位温度当
りの上昇時間に関する２乗以上のべき乗の差分値が最大
の変化を示す時点を沸騰点として検出することにより、 （１）液址によらず加減算とシフト命令のみの簡単なソ
フト・ウェアで汎用性の高い沸騰点検出ができる。

（２）動作状態によらず正確で早い沸騰点検出が可能と
なる。

（３）外乱による誤検出を極めて少なくすることができ
る等の利点を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部回路構成図、第２
図（ａ　Ｈｂ　＞は水量０．３１の場合における沸騰点
付近の水温の変化の様子及びΔ（ｎ）、Δ（ｎ）２の様
子を示したグラフ、第３図（ａ　Ｈｂ　＞は水１２．４
１の場合における沸騰点付近の水温の変化の様子及びΔ
（ｎ）、Δ（ｎ）２の様子を増幅器の出力として示した
グラフ、第４図は液体加熱装置の沸騰点検出方法説明図
、第５図は従来の導間点検出方法における検出温度と時
間との関係を示すグラフ、第６図は従来の情調点検出方
法における検出温度と出力電圧の関係を示すグラフであ
る。 １・・・液槽　　　　　　２・・・液体３・・・温度セ
ンサー　　４・・・ヒーター５・・・温度制御器　　　
６・・・増幅器７・・・マイクロ・コンピューター ８　　・・・　　リ　　し　− 第２図（ｂ） 第３図（ｂ） 第４図 第５図 温度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液体加熱装置に於いて、温度センサーから 得られる液体の単位温度当りの上昇時間に関する２乗以
   上のべき乗の差分値が、最大の変化を示す時点を沸騰点
   として検出することを特徴とする沸騰点検出方法。