JPH0521176B2 - - Google Patents

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JPH0521176B2
JPH0521176B2 JP58213217A JP21321783A JPH0521176B2 JP H0521176 B2 JPH0521176 B2 JP H0521176B2 JP 58213217 A JP58213217 A JP 58213217A JP 21321783 A JP21321783 A JP 21321783A JP H0521176 B2 JPH0521176 B2 JP H0521176B2
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JP
Japan
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temperature
heat exchanger
heat
airflow
passing
Prior art date
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JP58213217A
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JPS60105933A (ja
Inventor
Yasuyuki Sakai
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Original Assignee
Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02Wind tunnels
    • G01M9/04Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内部発生熱の急激な変化を伴う環境
試験、例えば自動車走行中における低温環境下で
の状況を再現する風洞設備中での環境試験等、を
実施するさいの風洞吹出風の温度を高精度に制御
する方法に関する。
先に同一出願人に係る特願昭55−51748号(特
開昭56−148038号公報)において、特に低温環境
下での自動車の耐熱特性その他の性能をテストす
るのに好適な低温環境実験装置の発明を提案し
た。この装置は省エネルギー的に強風低温環境を
再現できる点で有益な装置である。この例に限ら
ず、この種の風洞試験においては、内部発熱の急
激な変化が生じる。例えば、自動車の急加速や急
減速などの運転モードの変更により、自動車から
発生する熱の変動が急変し、また自動車の速度に
追従させて送風量を変化させる場合には送風発生
熱の変化が生じる。従つて、循環気流によつて風
洞試験を実施するさいにこの内部発生熱の変動に
よつて環境試験室へ吹き出す気流の温度変化が起
こることになる。このような吹き出し気流の温度
変化が生じることは環境試験において好ましいこ
とではない。
従来におけるこの種の環境試験室の吹き出し気
流の温度制御は、例えば特公昭49−38737号公報
に記載されているように、環境試験室の温度を検
出し、この検出値が目標値と合うようにフイード
バツク回路を基本として吹き出し気流の温度を制
御するものが通常であつた。このため、時定数が
大きくなりがちであり、特に内部発生熱の急変を
伴うような試験条件下では、負荷の変動に対する
追従性が悪く、従つて環境温度の安定性は必ずし
も良好とはなり得なかつた。
本発明はこの問題の解決を目的としてなされた
もので、負荷変動に対しても、熱交換器を通過し
た気流の温度が直ちに目標値となるように熱交換
器の能力を瞬時に設定するような制御方式を提供
するものである。以下に本発明の詳細を説明す
る。
第1図は、本発明の制御方式を適用することが
できる自動車の環境試験設備の例を示したもので
あり、1は吹出口、2は環境試験室、3は自動車
の走行抵抗制御動力を吸収させるシヤシ・ダイナ
モメータ、4は戻り循環路、5は送風機翼、6は
可変速電動機、7…熱交換器、8および8′は偏
向ベーン、9は整流スクリーンを示している。熱
交換器7は本例の場合、熱媒体として冷水が通水
する冷却コイルを示している。この冷水は密閉式
冷却搭10で製造されるようになつており、バイ
パス弁11の制御により、熱交換器7に入る冷却
水の温度(熱交換器入口温度)が調節される。も
ちろん、熱交換器7の熱媒体としてはこのような
冷水に代えて冷凍機ブラインを使用できるし、加
熱源で加熱された温水なども使用できる。いづれ
においても、この熱交換器に供給する熱媒の温度
を目的とする温度に調節することはバイパス弁の
制御その他の公知技術によつて行い得る。
このような環境試験設備においては、自動車の
走行モード変化によつてこの自動車から発生する
熱量が急変し、また可変速電動機6の送風動力変
換によつてこれから発生する熱量も急変する。本
発明法は、このような内部発生熱の急変によつて
も熱交換器7を通過した気流の温度が直ちに環境
試験室の目標値となるような熱交換器能力に瞬時
に設定できる制御方式を提供するもので、その骨
子は、熱交換器7の上流側においてT2である気
流を、熱交換器7の通過後直ちに目標温度(設定
温度)T1′とするに必要な熱媒入口温度を演算し、
それに直ちに熱媒温度が追従するようにするもの
で、いわゆる最適設定点計算制御を実施するもの
である。すなわち熱媒体温度のアナログ式調節計
の設定値を、一瞬一瞬ごとに吹出風温度が目標値
となるような値に変更してゆくものである。そし
て、全体としては、さらに吹出風温度の偏差に対
するPI操作、並びに急激な負荷変動に対してフ
イードフオワード的特性を持たせるための風洞送
風機の吸収動力に対するD操作、も加えて熱媒温
度設定値を演算する。このような演算によつて負
荷変動に対してよく追従する精度の高い温度制御
を可能とすることができる。
以下にこの熱交換器へ供給する熱媒(以下、冷
却水と呼ぶ)の温度設定値の演算方法の詳細を説
明する。
諸量の記号を次のとおりとする。
T1′;吹出風(熱交換器7を通過した気流)温
度設定値 T1;吹出風(熱交換器7を通過した気流)温
度計測値 T2;熱交換器上流側(熱交換器7を通過する
前)の気流温度計測値 T3;熱交換器入口冷却水温度計測値 T3′;熱交換器入口冷却水温度演算設定値 V;風洞送風機回転速度計測値 ここで、Vは熱交換器7(以下、単にコイルと
呼ぶことがある)の通過風量および送風動力変換
熱量の代用特性として利用する。すなわち、空気
搬送システムでは、通風量はVに、また送風動力
はVの3乗にそれぞれほぼ比例するからである。
従つて、通風量や送風動力についてはそれぞれ他
の計測方法によつてもよい。
T1′に対するT2の差とコイル通過風量との積、
すなわち代用特性Vを用いた場合の、(T2−T1′)
Vは、コイル下流気流温度すなわち吹出風温度が
設定値となるように冷却すべき熱量に比例する量
である。一方、これを冷却水側について見れば、
この熱量は、冷却水のコイル出口温度(仮にT30
とする)とコイル入口温度T3との差(T30−T3
と、冷却水流量(仮にLとする)との積に比例す
る。
ここで、コイルの熱交換器としての温度効率φ
の定義式; φ=(T30−T3)/(T2−T3) によつて、T30−T3=(T2−T3)φとなるので、
交換熱量は(T2−T3)φLに比例することにな
る。
ところで、温度効率は両流体の温度によつては
変わらないが、両流体の流量によつて変化する。
一方の流体である冷却水流量は一定にするから
温度効率はコイル通過風量すなわちその代用特性
であるVの関数としてφ(V)と表示できる。よ
つて、一定値であるLを省き、交換熱量について
(T2−T1′)Vに比例する量と、(T2−T3)φ
(V)に比例する量とが、等しくなるようにする。
すなわち、T3の設定値T3′は、次式が成立するよ
うに決めればよい。
k(T2−T1′)V=(T2−T3′)φ(V) すなわち、 T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) ただし、k;比例定数(>0) φ(V);温度効率 この式がT3′算出の基本式となるが、さらに次
の諸要素を加えることによつて一層正確な演算制
御ができる。
まず、終局の制御対象であるT1の設定値;
T1′との偏差に対する補正を行う。これは、偏差
に応じて直ちにT3′を補正するためのP動作(比
例的動作)と、定常偏差を補正するためのI動作
(積分的動作)とする。この補正は定常状態にお
ける温度レベル補正と同じことであるから、演算
結果の一次比例でT3′を補正すればよく、前式に
対して、−Kp(T1−T1′)、および −KI∫(T1−T1′)dt/tI の項を付加して、 T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) −Kp(T1−T1′) −KI∫(T1−T1′)dt/tI とすればよい。ただし、Kpは比例動作の感度係
数、KIは積分動作の感度係数、tIは積分時間であ
る。
またT1の偏差に対してD動作(微分的動作)
を加えてもよいが、更に進んで大きな負荷変動の
発生源である風洞送風機の動力変換熱量に対する
D動作を加えてフイードフオワード的な制御が行
えるようにすることができる。ただし、送風機動
力は回転速度Vの3乗に比例するので、V3の微
分値を用いる。またコイルの交換熱量は(T2
T3)φ(V)に比例することから判るように、T3
の変分に対する交換熱量の変化はφ(V)に比例
するので、動力の変分に対するT3の変化は1/
φ(V)に比例させなければならない。よつて、
T3′の演算に加えるべき項は −KD/φ(V)・d/dt・V3 となる。ただしKDは微分動作の感度係数(>
0)。以上をまとめれば、T3′の演算式は次のよう
に与えられるる。
T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) −Kp(T1−T1′) −KI/tI・∫(T1−T1′)dt −KD/φ(V)・d/dt・V3 本発明法はこのようにして演算されたT3′を用
いてコイルへの冷却水入口温度を一瞬一瞬ごとに
制御することを特徴とするものである。その実施
にあたつては、第1図の例に示すように、13の
T3′演算信号発生器からのT3′信号と、14のコイ
ル入口水温検出信号発生器からの検出信号とを調
整器15に入力し、T3の値とT3′の値の差を信号
として入力されたバイパス弁制御器16からこの
差を0とするようにバイパス弁制御信号を出力し
てバイパス弁11の開度調整を実施するようにす
ればよい。なおT3′演算信号発生器13に対して
は、T1′設定器17からのT1′設定値信号、コイル
下流側気流の温度計測信号発生器18からのコイ
ル下流側気流温度計測値T1の計測信号、コイル
上流側気流の温度計測信号発生器19からのコイ
ル上流側気流の温度計測値T2の計測信号、並び
に、可変速電動機6の回転速度計測信号発生器2
0からの風洞送風機回転速度計測値Vの計測信号
を送信し、前記の演算を実施するようにすればよ
い。
なお、第1図の設備では本発明の制御に対して
は直接的な関連は有しないが、モード設定器2
1、モード表示制御器22、表示器23、速度設
定器24、速度信号発生器25、自動手動切換器
26、速度制御器27等を備えている。
以上のようにして、本発明によると、内部発生
熱が急変する環境試験室の送風温度制御が目標値
に応答性よく追従し、環境試験室の温度制御が高
精度で達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御法を適用する自動車の環
境試験設備の例を示す機器配置系統図である。 1…吹出口、2…環境試験室、3…シヤシ・ダ
イナモメータ、4…戻り循環路、5…送風機翼、
6…可変速電動機、7…熱交換器、8および8′
…偏向ベーン、9…整流スクリーン、10…密閉
式冷却塔、11…バイパス弁、13…T3′演算信
号発生器、14…コイル入口水温検出信号発生
器、15…温度調節器、16…バイパス弁制御
器、17…T1′設定器、18…コイル下流側気流
の温度計測信号発生器、19…コイル上流側気流
の温度計測信号発生器、20…回転速度計測信号
発生器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱交換器を通過した気流を環境試験室に供給
    し、この環境試験室を出た気流を該熱交換器に循
    環する風洞試験設備であつて、内部発生熱量が急
    激変化する風洞試験設備の運転にさいし、該熱交
    換器通過後の気流の温度が目標温度となるに必要
    な熱交換器の熱媒体の温度を下式(1)、(2)または(3)
    に基いて演算し、この演算結果に基づいて熱交換
    器に供給する熱媒体の温度を制御することを特徴
    とする風洞試験設備の制御方法、 T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) …(1) T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) −Kp(T1−T1′) −K1∫(T1−T1′)dt/tI …(2) T3′=T2−kV/φ(V)(T2−T1′) −Kp(T1−T1′) −K1/t1∫(T1−T1′)dt −KD/φ(V)・d/dt・V3 …(3) 但し、T3′;熱交換器に供給する熱媒体温度の
    演算設定値 T1′;熱交換器通過後の気流温度(吹出
    風温度)の設定値 T1;熱交換器通過後の気流温度の計測
    値 T2;熱交換器通過前の気流温度の計測
    値 k;比例定数(>0) V;熱交換器通過風量および送風動力変
    換熱量の代用特性値 φ(V);熱交換器の温度効率 Kp;比例動作の感度係数 K1;積分動作の感度係数 KD;微分動作の感度係数 tI;積分時間 をそれぞれ表す。
JP58213217A 1983-11-15 1983-11-15 風洞試験設備の制御方法 Granted JPS60105933A (ja)

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