JPH04130902A - 低温槽の温度変化予測方法 - 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〕 この発明は、冷凍機で冷却される低温槽の目標温度に到
達するまでの時間を予測するための低温槽の温度変化予
測方法に関するものである。

〔従来の技術］ 低温槽を冷却する冷凍機の冷却能力には、個体差９周囲
条件変化や経年変化があるために、例えば熱衝撃試験器
、恒温器等に用いられる設定温度が固定でない低温槽を
運転する場合は、ある温度から目標温度まで冷却するの
に要する時間を予測するのに、従来はオペレータの熟練
による勘に頼っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来は低温槽が目標温度に達するまでに要する時間の予
測を、オペレータの勘により行っているため、未熟なオ
ペレータの場合は、予測の見積り時間に誤りが生じ易く
、このため、時間の無駄や冷凍機の無駄な運転が生して
いた。

この問題を解決するには、冷却時間と温度変化との関係
を表わす演算式を求め、この演算式に基づいて目標温度
に達するまでの時間を、演算装置により自動的に算出す
るように成せばよい。

しかしながら、実際には冷凍機の冷却能力には個体差３
周囲条件変化や経年変化があるために、冷却時間に対す
る温度変化は常に一定とはならない。例えば、第８図は
＋４０’Ｃから一８０°Ｃまで冷却する場合の温度変化
を示す特性図であるが、この特性カーブの傾きは、冷却
能力の個体差９周囲条件変化や経年変化により変化する
。このため、上記演算式を用いる方法は、上記冷却時間
に対する温度変化特性の変化に対応できないという問題
点があった。

従って、この発明は冷凍機の冷却能力の個体差。

周囲条件変化や経年変化に拘らず、低温槽が目標温度に
到達するまでの時間を、常に精度よく知ることのできる
低温槽の温度変化予測方法を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明においては、低温槽の温度変化曲線を、予め設
定された複数区間の上限、下限温度を接続する折れ線で
近似して各区間の直線の傾きを求め、この傾きと上記下
限温度、冷却開始温度、目標温度等を用いて目標温度へ
の到達時間を算出するようにしている。

〔作　用〕

低温槽が実際に動作している状態で測定された温度に基
づいて、温度変化及び目標温度への到達時間が算出され
、従って、冷凍機の冷却能力の個体差１周囲条件変化や
経年変化の影響を含めた上記目標温度への到達時間が得
られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、１は低温槽、２は低温槽１を冷却する
冷凍機、３は低温槽１内の温度を測定する温度センサ、
４は温度センサ３のアナログの測定値をディジタルの測
定値に変換するＡ／Ｄ変換器、５は上記測定値を用いて
所定時間毎に後述する諸演算を行って、目標温度への到
達時間を算出する演算装置、６は演算装置５の演算動作
を所定時間毎に行わせるためのタイマ、７は演算装置５
の演算結果や演算式等が格納されるメモリ、８は演算装
置５で求められた上記目標温度への到達時間を示す信号
から表示信号を作る表示コントローラ、９は上記表示信
号により上記目標温度への到達時間を表示する表示部、
１０は外部から所望データを入力するためのインターフ
ェースである。

なお、低温槽１は冷凍機２により常に冷却され、目標温
度より低下すると、ヒータ（図示せず）が働くことによ
り、常に目標温度を保持するように制御されている。

次に上記構成による動作を説明する。

低温槽ｌは冷凍機２により、ある温度から目標温度に向
けて冷却される。冷却中の低温槽Ｉの温度は温度センサ
３で測定され、・その測定値はＡ／Ｄ変換器４でディジ
タル化されて演算装置５に送られる。演算装置５はタイ
マ６の指示により、所定時間毎に上記測定値をサンプリ
ングし、このサンプル値に基づき、メモリ７に格納され
た演算式を用いて所定の演算を行う。この演算結果は、
表示コントローラ８を介して表示部９で表示される。

これにより、表示部９は低温槽１が目標温度に到達する
時刻あるいは目標温度に到達するまでの時間を所定時間
毎に表示する。

次に、演算装置５で行われる演算について説明する。

この実施例においては、第２図（Ａ）に示すような低温
槽１の実際の温度変化曲線を、同図（Ｂ）に示すような
折れ線で近似し、この近似折れ線の傾きに基づいて目標
温度に到達するまでの時間を求めるようにしている。

第３図は第２図（Ｂ）の近似折れ線を表にしたものであ
る。

第２図（Ｂ）及び第３図において、低温槽ｌの温度は一
８０°Ｃ〜＋５０°Ｃの範囲外の値を取らないこととす
る。近似方法は一８０°Ｃ〜＋５０°Ｃの全温度領域を
五つの区間に分割し、各々の区間内を直線で近似する。

また、その際各区間に区間番号（ｄｎ）を当てはめ、そ
れらの区間の下限温度。

上限温度を定めて、それぞれＴｊ２ｄ、Ｔｈｄと呼ぶこ
ととする。各区間は直線として扱うので、近似折れ線を
決定することは、各区間内の温度変化に対する経過時間
の割合（単位〔分／”ＣＬ以後これを傾きと呼ぶ）をサ
ンプリングから決定することを意味する。実施に当たっ
ては、近似折れ線を決定する段階と、決定した近似折れ
線に基づいて目標温度到達時間を計算する段階との二つ
に分けられる。

第４図及び第５図は、近似折れ線の決定のために実行さ
れるフローチャートを示す。

第４図は傾き計算処理のための初期化処理であり、計算
処理開始時に一度だけ実行する。第５図は計算処理のメ
イン部分であり、初期化処理を実行した後、毎秒実行す
る。なお、これらの処理は低温［１が目標温度に向かっ
て降下中に実行される。また区間番号ｄｎで示される各
区間の近似直線の傾きをａｎｇ　（ｄｎ）（単位〔分／
”Ｃ））で表わしている。

第４図の初期化処理において、先ず、ステップＳＴＩで
経過時間ｄ、ｓｅｃをゼロに初期化し、次にステップＳ
Ｔ２でそのときの低温槽１の温度Ｔ１を検出し、その温
度Ｔ／２をステップＳＴ３で初期温度Ｔｓとして記憶す
る。次にその温度Ｔ　１　（Ｔｓ）が第３回のテーブル
のどの区間に属するかを求め、その区間番号ｄｎをステ
ップＳＴ５で区間番号の変数ｄｐとして記憶する。

第５図の傾き計算処理において、先ず、ステップＳＴ６
で現在の低温槽１の温度Ｔｆを取り込み、ステップＳＴ
７でＴｆが属す区間番号ｄｎを算出し、ステップＳＴ８
でその温度Ｔｌが現在記憶されている区間番号ｄｐより
小さいか否か、即ち、温度が低下して次の区間に入って
いるか否かが判断される。次の区間に入っていればステ
ップＳＴ９に進み、ここで経過時間ｄ、ｓｅｃが５分を
越えているか否かが判断される。５分を越えている場合
のみステップ５ＴＩＯでそれまでの区間におけるの演算
式により算出する。この演算式は第６図の温度変化曲線
の傾きを求めることになる。上記算出された傾きａｎｇ
　Ｃｄｐ）の値で前回の傾きの値を更新した後、ステッ
プ５ＴＩＩで現在の区間の区間番号ｄｎを区間番号ａｐ
として記憶し、ステップ５Ｔ１２でｄ、ｓｅｃをゼロと
し、さらにステップ５Ｔ１３で現在の温度Ｔｆを初期温
度Ｔｓとして記憶する。そしてステップ５Ｔ１４でｄ、
ｓｅｃに１秒を足した後、ステップＳＴ６から繰返す。

上記ステップＳＴ９でｄ、ｓｅｃが５分以下の場合は信
軌性が低いものと見なして、傾きの値の更新は行わず、
そのままステップ５ＴＩＩ〜５Ｔ１４の処理が行われる
。

また、上記ステップＳＴ８で次の区間に入っていないと
判断された場合は、ステップ５Ｔ１５に進む。ここでｄ
、ｓｅｃが１０分を越えていなければ傾きの値の更新は
行わず、ステップ５Ｔ１４に行く。ｄ、ｓｅｃが１０分
を越えているときは、即ち、温度低下の傾きが小さく、
次の区間に移るのが遅い場合は、ステップ５Ｔ１６に進
んで上記演算式を用いて傾きの値の更新を行った後、ス
テップ５Ｔ１４に行く。

以上の処理を毎秒実行することにより、実際の温度変化
曲線（第２図（Ａ））を５分割された近似折れ線（第２
図（Ｂ））として求めることができる。

第７図は上記のようにして決定された近似折れ線に基づ
いて目標温度到達時間（以下、ｓｕｍとして表す）を算
出するために実行されるフローチャートを示す。

先ず、ステップＳＴ２１で低温槽１の冷却開始温度Ｔｆ
を検出すると共に、ステップＳＴ２でｓｕｍ＝ｏに設定
し、さらにステップＳＴ２３で上記Ｔｆが属する区間の
区間番号ｄｎを求め、これをｉとして記憶する。そして
、ステップ５Ｔ２４〜ＳＴ２７の処理が区間番号を一つ
ずつ進めながら、その区間の下限温度Ｔｌｄ　（ｉ）が
目標温度より高い間に繰り返し実行される。即ち、ステ
ップＳＴ２５では、その区間のＴｌｄ　（ｉ）とＴｆと
の差にその区間の傾きａｎｇ　（ｉ）を掛けた値に前回
のｓｕｍを加えた値で前回のｓｕｍを更新する。

次にステップ５Ｔ２６でｊを１つ進めて次の区間で同様
の処理を実行する。そして、Ｔｌｄ　（ｉ）が目標温度
以下となる区間に入ったら、ステップ５Ｔ２８に進み、
目標温度とＴｆとその区間のａｎｇ　（ｉ）とにより新
しいｓｕｍを算出し、それをステップＳＴ２９で表示す
る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、低温槽の温度変化曲線を、予め設定
された複数区間の上限、下限温度を接続する折れ線で近
似して各区間の直線の傾きを求め、この傾きと上記下限
温度、冷却開始温度、目標温度等を用いて目標温度への
到達時間を算出するようにしたので、冷凍機の冷却能力
が常に更新され、このため求められた到達時間あるいは
到達時刻は、その冷凍機の現在の冷却能力に応じた値と
することができ、冷凍機の個体差によらず精度の高い予
測を行うことができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による低温槽の温度変化予
測方法を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例
による低温槽の温度変化予測方法を説明するための特性
図、第３図は温度範囲を複数区間に分けた場合の各区間
の温度域を示すテーブル図、第４図及び第５図は近似折
れ線を求める処理で実行されるフローチャート、第６図
は直線の傾きの算出を行う演算式を説明するための特性
図、第７図は目標温度への到達時間を算出する処理で実
行されるフローチャート、第８図は低温槽の時間に対す
る温度変化の一例を示す特性図である。 １は低温槽、２は冷凍機、３は温度センサ、５は演算装
置、６はタイマ。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 同 上 タハイエスペック株式会社 第 図 第 図 第 図 終占戸開 第 ワ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷凍機により冷却される低温槽の所定の温度範囲をそれ
   ぞれ上限温度と下限温度が設定された複数の区間に分け
   、上記低温槽の温度のサンプル値に基づいて上記複数の
   区間の温度変化を直線で近似すると共に各区間の直線の
   傾きを算出し、上記各区間の下限温度、上記低温槽の冷
   却開始温度、目標温度及び上記傾き等に基づいて上記目
   標温度に到達するまでの時間を算出するようにした低温
   槽の温度変化予測方法。