空调装置的控制方法、空调装置以及环境试验装置的制作方法

专利名称：空调装置的控制方法、空调装置以及环境试验装置的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种能应用于例如恒温槽、恒温恒湿槽那样的环境试验装置的技术，涉及一种使封闭空间内的状态成为已预先设定好的目标状态的空调装置及其控制方法。
背景技术：
像例如用于材料试验的恒温槽、恒温恒湿槽那样，使封闭空间即试验室内的温度和湿度等物理量稳定地维持在已预先设定好的控制目标值的环境试验装置已为众所周知 (参照例如专利文献1)。上述环境试验装置在由绝热壁围起来的试验室内设置温度传感器和湿度传感器，并根据这些传感器的测量值对包括冷冻机、加湿器及加热器在内的空调装置进行控制，由此让空气在试验室内和空调装置之间循环，使该试验室内的温湿度保持一定，成为目标温湿度。专利文献1 日本公开特许公报特开平7-140061号公报

发明内容
-发明所要解决的技术问题-在这样的环境试验装置中，一般将测量与空调装置的控制有关的物理量的温度传感器和湿度传感器设置在调节空气的吹出口附近。这是因为在调节空气的吹出口附近测量的温度和湿度相对于空调装置的控制而言延时较短，因而能够谋求空调装置的控制的稳定化。在此，本申请的发明人发现若在吹出口附近仅设置一个测量温湿度的测量传感器，则只有该传感器附近的温湿度成为预先设定好的控制目标的温湿度，而整个试验室内却未必会达到控制目标的温湿度。例如在试验室内的温湿度的空间分布中，有可能引起温湿度的偏差幅度值(最大值和最小值之差)偏离控制目标的温湿度，并且试验室内的特定位置的温湿度偏离以控制目标的温湿度为中心的允许范围的情况。于是，本申请的发明人研究讨论了例如在试验室内的中央位置设置测量温湿度的传感器，由此来控制空调装置，使试验室内的中央位置的温湿度成为控制目标的温湿度的情况。在该结构下，能够抑制上述温湿度的偏差幅度值偏离控制目标的温湿度，温湿度的分布状态容易纳入到允许范围中。不过，已经明确的是由于将传感器设置在试验室内的中央位置，该传感器远离空调装置的控制系统，因而用该传感器测量的温湿度变化相对于空调装置的控制而言会产生延时，其结果是容易产生控制波动(hunting)。-用以解决技术问题的技术方案-在此所公开的技术是鉴于上述各点而完成的，其目的在于一面稳定地控制空调装置，一面使表示封闭空间内的状态的物理量在该空间内的分布状态确实地纳入到允许范围中。为了实现这一目的，本申请的发明人着眼于测量封闭空间内的互不相同的多个位置中的锋ー个位置的物理量，并且算出该物理量的移动平均值。然后，对空调装置进行控 制，使已算出的多个物理量的移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为已设定好的目 标物理量。具体而言，此处所公开的空调装置的控制方法是ー种通过控制在调节了已经由吸 入ロ吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出ロ将调节空气吹向所述封闭空间内的空调装 置，使所述封闭空间内的状态成为预先设定好的目标状态的方法。该控制方法包括设定步骤、测量步骤、计算步骤以及控制步骤。在该设定步骤，设 定表示所述封闭空间内的状态的物理量的控制目标值。在该测量步骤，按时序测量所述封 闭空间内的互不相同的多个位置中的锋ー个位置的所述物理量。在该计算步骤，计算出锋 个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值。在该控制步骤，对所述空调装置 进行控制，使已计算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为所述设定 好的目标物理量。-发明的效果-此处所公开的技术根据在封闭空间内的多个位置测得的物理量的移动平均值，对 空调装置进行反馈控制，由此能够稳定地控制空调装置，同时还能够抑制封闭空间内的物 理量的偏差幅度值偏离控制目标值。其结果是，有利于将封闭空间内的物理量的分布状态 确实地纳入到允许范围中。


图1是表示恒温恒湿槽外观的ー个示例的立体图；图2是表示恒温恒湿槽的试验室内的ー个示例的立体图；图3是表示恒温恒湿槽的内部结构的ー个示例的功能方框图；图4是用以说明在恒温恒湿槽中控制空调装置的控制方法的构思的说明图；图5是表示空调装置的控制所涉及的整个流程的流程图；图6是使用了吹出ロ传感器的温湿度控制所涉及的流程图；图7是表示分布幅度判断处理的流程图；图8是使用了试验室内传感器的温湿度控制所涉及的流程图；图9是叶片控制所涉及的流程图；图10是表示第ニ实施方式所涉及的空调装置的控制流程的流程图。附图标记说明3吹出ロ31、32 叶片(blade)5试验室内传感器(传感器)6控制器6b温湿度设定部(设定部)
6c 控制调节量运算部(控制部)6d运算部8 空调装置9 吹出ロ传感器
S 试验室(封闭空间)
具体实施例方式此处所公开的空调装置的控制方法是一种通过控制在调节了已经由吸入口吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向所述封闭空间内的空调装置，使所述封闭空间内的状态成为预先设定好的目标状态的方法。该控制方法包括设定步骤、测量步骤、计算步骤以及控制步骤。在该设定步骤，设定表示所述封闭空间内的状态的物理量的控制目标值。在该测量步骤，按时序测量所述封闭空间内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量。在该计算步骤，计算出每个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值。在该控制步骤，对所述空调装置进行控制，使已计算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为所述设定好的目标物理量。根据该结构，在测量步骤，按时序测量封闭空间内的多个位置的物理量。因为在此所测得的物理量是封闭空间内的物理量，所以会更为准确地表示该封闭空间内的状态。然后，计算出每个已测量了物理量的位置的已测得的物理量的移动平均值，再对所述空调装置进行控制，使已算出的多个移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为所述设定好的目标物理量。如上所述，因为利用测量值的移动平均值控制空调装置会使控制参数的时间变动趋于平稳，所以能防止控制波动，稳定地控制空调装置。根据在封闭空间内的多个位置测得的物理量的移动平均值控制空调装置有利于使封闭空间内的物理量的分布状态成为以目标物理量为中心均勻地分布在正侧及负侧的状态。其结果是，能够抑制封闭空间内的物理量的偏差幅度值偏离控制目标值，物理量的分布状态能确实纳入到允许范围中。所述控制方法还可以包括第二测量步骤、第二计算步骤及第二控制步骤。在该第二测量步骤，按时序测量从所述吹出口吹出的空气或者从所述吸入口吸入的空气的所述物理量。在该第二计算步骤，计算出由所述第二测量步骤测得的所述物理量的移动平均值。在该第二控制步骤，对所述空调装置进行控制，使在所述第二计算步骤中算出的物理量的移动平均值成为所述设定好的目标物理量。所述第二控制步骤可以在对所述控制目标值进行了初始设定或重新设定时的过渡时执行。如上所述，当根据在封闭空间内测得的测量值的移动平均值控制空调装置时，该控制所涉及的参数是随着时间而平缓变化的。因此，当伴随控制目标值的变更设定等的过渡控制时，就有可能无法维持控制的稳定化。于是，在对控制目标值进行了初始设定或重新设定时的过渡时，就测量从吹出口吹出的空气或者从吸入口吸入的空气的所述物理量，再根据该物理量的移动平均值控制空调装置。该控制能稳定地控制空调装置，同时还能使封闭空间内的状态迅速地移向目标状态。所述控制方法也可以是这样的。即还包括将安装在所述吹出口且改变所述调节空气的吹出方向的叶片的角度设定成最佳角度的叶片角度设定步骤。所述叶片角度设定步骤包括将所述叶片的角度暂定为规定角度的步骤；测量所述封闭空间内互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量的第一步骤；计算出每个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值的第二步骤；计算出已算出的多个所述移动平均值的最大值和最小值之差，且存储该差的第三步骤；边改变所述暂定的叶片角度，边重复所述第一步骤、所述第二步骤及所述第三步骤的步骤；以及根据所述存储的信息，将所述移动平均值的最大值和最小值之差最小的所述叶片角度设为最佳角度的步骤。也就是说，在封闭空间内的物理量的分布中，当偏差幅度值过大时，即便如上所述使物理量的分布状态以目标物理量为中心均勻地分布在正侧及负侧，也可能出现物理量的分布偏离允许范围的情况。于是，通过调节叶片角度，使封闭空间内的物理量在空间分布中的偏差幅度值达到最小。这与使所述物理量的分布状态以目标物理量为中心均勻地分布在正侧及负侧相结合，便能更进一步确实地防止物理量的分布状态偏离允许范围。空调装置的另一种控制方法包括设定步骤、第一测量步骤、第二测量步骤、第一计算步骤、第二计算步骤、补正量计算步骤、物理量补正步骤以及控制步骤。在该设定步骤，设定表示所述封闭空间内的状态的物理量的控制目标值。在该第一测量步骤，将所述吹出口或者所述吸入口作为特定位置，按时序测量从该吹出口吹出的空气或者从该吸入口吸入的空气的所述物理量。在该第二测量步骤，按时序测量不位于所述吹出口及所述吸入口附近的、所述封闭空间内的至少一个位置的所述物理量。在该第一计算步骤，计算出已由所述第一测量步骤得到的所述特定位置的物理量的移动平均值。在该第二计算步骤，计算出已由所述第二测量步骤得到的所述封闭空间内的所述物理量的移动平均值。在该补正量计算步骤，从已计算出的所述封闭空间内的物理量的移动平均值中减去所述特定位置的物理量的移动平均值，得出补正量。在该物理量补正步骤，由所述第一测量步骤测得的物理量加上已算出的所述补正量，得出控制物理量。在该控制步骤，对所述空调装置进行控制，使所述控制物理量成为所述设定好的目标物理量。根据该结构，在第一测量步骤，按时序测量从吹出口吹出的空气或者从吸入口吸入的空气的物理量。因为吹出口和吸入口位于空调装置附近，所以在此测得的物理量相对于空调装置的控制而言延时较短。另一方面，在第二测量步骤，按时序测量不位于所述吹出口及所述吸入口附近的、 封闭空间内的至少一个位置的物理量。因为在此测得的物理量是封闭空间内的物理量，所以会更为准确地表示该封闭空间内的状态。然后，计算出已由第一测量步骤得到的特定位置的物理量的移动平均值，并计算出已由第二测量步骤得到的封闭空间内的物理量的移动平均值，从该封闭空间内的物理量的移动平均值中减去所述特定位置的物理量的移动平均值，得出补正量。并且，将由第一测量步骤测得的物理量和已算出的补正量之和作为控制物理量。因为补正量是根据移动平均值算出的，所以其时间变动相对于已测得的物理量的时间变动大幅度减慢。在此，该控制物理量包含与由于是在空调装置附近测量的，所以相对于空调装置的控制而言延时较短的物理量的时间变化成分几乎相同的时间变化成分。该控制物理量还包含在封闭空间内测得的物理量的信息(空间内的物理量的移动平均值)。具体而言，将由第一测量步骤测得的物理量与补正量相加，从测得的时序物理量中减去特定位置的物理量的移动平均值，就会留下在空调装置附近测量的物理量的时间变动成分。还有，将由第一测量步骤测得的物理量与补正量相加，就会留下由第二测量步骤得到的空间内的物理量的移动平均值，从而对空调装置进行反馈控制，使空间内的物理量的移动平均值成为控制目标值。为此，就能一边稳定地控制空调装置，一边抑制封闭空间内的物理量的偏差幅度值偏离控制目标值，从而使物理量的分布状态纳入到允许范围中。在此，也可以是这样的，即所述第二测量步骤是测量所述封闭空间内互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量的步骤；计算所述封闭空间内的物理量的移动平均值的步骤是算出每个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值的步骤；计算所述补正量的步骤是从已算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值中减去所述特定位置的物理量的移动平均值，得出所述补正量的步骤。由此一来，因为对空调装置进行反馈控制，使封闭空间内的物理量分布状态的最大值和最小值的平均值成为目标物理量，所以物理量的分布状态能成为以目标物理量为中心均勻地分布在正侧及负侧的状态。其结果是，封闭空间内的物理量的分布状态更确实地纳入到允许范围内。所列举出来的空调装置包括空调部、传感器及控制器。该空调部在调节了已经由吸入口吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向该封闭空间内。该传感器测量所述封闭空间内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量。该控制器根据所述传感器的测量值控制所述空调部，使所述封闭空间内的所述物理量的状态成为已预先设定好的目标状态。所述控制器具有设定部、计算部及控制部。该设定部根据输入信号设定所述物理量的控制目标值。该计算部计算出每个已测量了所述物理量的位置的已测得的所述物理量的移动平均值。该控制部对所述空调部进行控制，使已计算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为目标物理量。在该结构下，如上所述根据在封闭空间内的多个位置测得的物理量的移动平均值对空调部进行反馈控制，因而能够稳定地控制空调部，并能抑制封闭空间内的物理量的偏差幅度值偏离控制目标值，从而能使物理量的分布状态纳入到允许范围中。所列举出来的环境试验装置包括收纳有试样的试验室、空调部、传感器及控制器。该空调部在调节了已经由吸入口吸入的试验室内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向该试验室内。该传感器测量所述试验室内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量。该控制器根据所述传感器的测量值控制所述空调部，使所述试验室内的所述物理量的状态成为已预先设定好的目标状态。所述控制器包括设定部、计算部及控制部。该设定部根据输入信号设定所述物理量的控制目标值。该计算部计算出每个已测量了所述物理量的位置的已测得的所述物理量的移动平均值。该控制部对所述空调部进行控制，使已算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为目标物理量。下面，参照附图对列举出来的空调装置及其控制方法进行说明。此外，以下所做的说明在本质上仅为所列举的示例而已，并没有意图对在此所公开的技术的应用对象及用途加以限制。(第一实施方式)图1和图2示出作为环境试验装置之一的恒温恒湿槽1。该恒温恒湿槽1是被用于例如药品的稳定性试验的装置，为此要使试验室S内的温度和湿度稳定地维持在预先设定好的范围内。如图2所示，在试验室S内的背面的最上部开有空气吹出口 3，已由包括冷冻机、加湿器及加热器等在内的空调装置8 (参照图3)调节好温度及湿度的调节空气被吹向试验室 S内。而且，在试验室S内的背面的最下部开有空气吸入口，将空气供向空调装置8，但这并未图示出来。因此，在该恒温恒湿槽1中，让空气在试验室S内和空调装置8之间循环，从而使试验室S内的温度和湿度稳定地维持在预先设定好的范围内。在空气吹出口 3分别设置有多个沿横向延伸且角度能在上下方向上产生变化的叶片31以及多个沿纵向延伸且角度能在左右方向上产生变化的叶片32。按照这些叶片31、 32的角度，吹向试验室S内的调节空气的吹出方向会产生变化。在此，各个叶片31、32构成为通过驱动叶片调节器(actuator) 33，能够改变该叶片的角度(参照图幻。在该恒温恒湿槽1中，自动调节各个叶片31、32的角度，使该角度成为最佳角度，详细情况如下文所述。在图示出来的示例中，在试验室S内上下排列着设置有两块搁板4、4，在上述搁板 4上分别放有试样。此外，能够适当设定搁板4的数量及其设置位置。在试验室S内的顶面及底面上分别各设置有四个互相留出间隔的传感器5，并且在试验室S内的相当于中央的位置(在图示出来的示例中为搁板4的中央位置)设置有一个传感器5。上述共计九个传感器5是用以在试验室S内的各个位置测量温度及湿度的试验室内传感器5，根据该试验室内传感器5的测量值，能够掌握试验室S内的温湿度的分布状态。此外，试验室内传感器5的数量并不限于此，图2仅为一个示例而已。还有，只要按照试验室内传感器5的数量适当设定其设置位置即可。不过，从掌握试验室S内的温湿度的分布状态来看，优选在试验室S内大致均勻地设置试验室内传感器5。此外，在下文中用 N表示试验室内传感器5的数量。在该恒温恒湿槽1中，在空气吹出口 3附近的位置设置有测量温度及湿度的吹出口传感器9。该吹出口传感器9的测量值被用于空调装置8的反馈控制。来自所述吹出口传感器9及试验室内传感器5的测量信号被传输到设置在恒温恒湿槽1的下部的控制器6。控制器6根据传感器5、9的测量值对空调装置8进行控制，使试验室S内的温湿度成为预先设定好的状态。如图3所示，控制器6包括放大来自各个传感器5、9的信号的放大器以及存储已由放大器放大了的信号的数据存储部6a。控制器6还包括温湿度设定部6b和运算部6d，但这并未在图1等中图示出来。该温湿度设定部6b根据来自用以对成为控制目标的温湿度进行设定等的操作板71的操作信号，设定试验室S内的温湿度的控制目标值。该运算部6d接收来自所述温湿度设定部6b 及数据存储部6a的信号，如下文所述的那样进行用以控制空调装置8的各种运算。根据需要，运算结果可在设置于恒温恒湿槽1的门2上的显示器72(参照图1)中显示出来。控制器6还包括判断试验室S内的温湿度分布的偏差状态(分布幅度)的判断部 6e，当该判断结果异常时，对操作人员发出警告的信号灯73(参照图1)及报警装置74便会工作。详细情况详见下文。控制器6还包括对空调装置8及叶片调节器33的控制调节量进行运算的控制调节量运算部6c，按照该控制调节量运算部6c得出的运算结果，分别对空调装置8及叶片调节器33进行控制。在此，参照图4对该恒温恒湿槽1中的空调装置8的控制方法的构思进行说明。在图4中，示出了五个试验室内传感器5及一个吹出口传感器9的湿度测量值的示例。正如上文所述的那样，试验室内传感器5的数量并没有被特别限定。此外，在此虽然以试验室S 内的湿度调节为例说明了空调装置8的控制情况，不过根据温度调节来控制空调装置的情况与之相同。对空调装置8的控制基本上是根据设置在空气吹出口 3附近的吹出口传感器9的测量值(Htl(O)进行的，通过控制使该测量值(Htl(O)成为控制目标值(Hsrt)。从空气吹出口 3吹出的调节空气的湿度(或者温度)的变化相对于空调装置8的控制而言延时较短， 所以具有能够防止控制波动的优点。在如上所述根据空气吹出口 3附近的测量值控制空调装置8时，特别是远离该空气吹出口 3的位置的湿度有时会偏离控制目标值(Hsrt)。因此，试验室S内的湿度分布并不均勻，像图4中各个试验室内传感器5的测量值(Hi (t) (i = 1 5))所示的那样，有时会
产生偏差。此时，试验室S内的湿度的最大值和最小值只要均纳入到以控制目标值(Hsrt)为中心的允许范围内即可，不过如上所述，当根据空气吹出口 3附近的测量值控制空调装置8 时，试验室S内的湿度分布状态便偏向控制目标值(Hsrt)的正侧或者负侧，其结果是会产生试验室S内的特定位置的湿度偏离允许范围的情况。因此，在该恒温恒湿槽1中，先算出各个试验室内传感器5及吹出口传感器9的测量值的移动平均值(参照图4中的一点划线)，再根据已算出的该移动平均值对吹出口传感器9的测量值进行补正，然后再对空调装置8进行控制。具体而言，根据式(1)，由各个试验室内传感器5的测量值(湿度测量值)计算出移动平均值(<喊=1 N))。<H>i =Σ (J = 0^M)G(j) · HiUj)/ Σ (J =。 M)G(j)··· (1)此外，温度测量值的移动平均值(CDi)是根据式(2)算出的。CDi=E (J = o^i)G(j) · TiUj)/ Σ (J = 0 M)G(j)··· (2)tj = t-j · At，τ = M · At, At 表示时间步长(time step), G(j)表示权函数， τ表示平均区间的时间宽度。在此，只要适当设定权函数G(j)即可。例如可以设G(j)= 1，算出温度及湿度的测量值的简单移动平均值。然后，将已算出的移动平均值的最大值(<H>max)和最小值(<H>min)的平均值 (<H>mid)计算出来(<H>fflid = (<H>max+<H>min)/2)。还有，算出吹出口传感器9的测量值的移动平均值《Η〉》，从上述平均值(<H>mid) 中减去该移动平均值(<Η>。)，算出补正量ΔΗ(ΔΗ= <H>mid-<H>Q)。然后根据已算出的补正量ΔΗ，对吹出口传感器9的测量值OUt))进行补正。即， H0*(t) =Η。α) + ΔΗ。此外，与温度相关的补正后的吹出口传感器9的测量值为TQ*(t)= T0(t) + AT。因为补正量ΔΗ(或者ΔΤ)是根据移动平均值算出的，所以其时间变化成分与吹出口传感器9的测量值的时间变化成分相比大幅度减慢。为此，补正后的印*(0 (或者 T0*(t))的时间变化成分与测量值HtlU)(或者Ttl(O)的时间变化成分大致相同，因而相对于空调装置8的控制而言延时较短。在该补正后的H。* (t)(或者TQ* (t))中，包含试验室S内的湿度分布的最大值和最小值的平均值的信息。因此，由于是根据补正后的Htl* (t)控制空调装置8的，所以能通过控制空调装置 8，使试验室S内的湿度的最大值和最小值的平均值成为目标湿度。由此，能够防止偏差幅度值偏离目标湿度，试验室S内的湿度分布状态便以目标湿度为中心均勻地分布在正侧及负侧。由此一来，就能够防止湿度的分布状态偏离允许范围。如上所述，因为补正后的Htl* (t)的时间变动成分相对于空调装置8的控制而言延时较短，所以能够防止产生控制波动。这样一来，在该恒温恒湿槽1中，通过将吹出口传感器9和试验室内传感器5结合起来，对空调装置8进行控制，就可稳定地控制空调装置8，同时能够防止试验室S内的温湿度的分布状态偏离允许范围。在此，由吹出口传感器9测量的温湿度和试验室S内的温湿度分布中的最大值和最小值的平均值大多相差较大，在这种情况下可以预料到若根据吹出口传感器9测量的温湿度反复进行上述控制，控制就会变得很不顺畅。于是，在该恒温恒湿槽1中，在正常运转过程中，根据试验室S内的温湿度分布的移动平均值控制空调装置8，就能很稳定地控制空调装置8，同时能够防止试验室S内的温湿度的分布状态偏离允许范围。以下，参照图5至图10所示的流程图，对上述控制器6所执行的控制空调装置8 的控制工作进行说明。图5示出恒温恒湿槽1的温湿度控制所涉及的整个流程。在步骤Si，根据来自操作板71的操作信号，设定控制目标值即温湿度设定值(Tsrt，Hsrt)。在步骤S2，仅利用吹出口传感器9的测量值对空调装置8进行控制。具体而言， 如图6的流程所示，首先在步骤S21得到吹出口传感器9的温度及湿度的测量值(TtlU), Htl(O),在接下来的步骤S22分别算出它们的移动平均值(<!%，〈Η〉》，即分别算出空气吹出口 3的温湿度的时间平均值。具体而言，按照上述式(1)、(2)算出移动平均值(<!%， <Η>0)。在步骤S23，对已算出的移动平均值(<T>Q，<H>0)和温湿度设定值(Tset，Hset)进行比较，当为“不合格”时(移动平均值偏离温湿度设定值时)，移向步骤S24，对空调装置8进行控制，使移动平均值成为温湿度设定值后，再返回步骤S21。另一方面，在步骤S23，当为 “合格”时(移动平均值与温湿度设定值几乎相等时)便结束该流程。回到图5的流程图，在紧接着步骤S2的步骤S3，执行分布幅度判断处理。该分布幅度判断处理是用以判断试验室S内的温度分布或者湿度分布的偏差幅度值是否在规定幅度以下的处理，当大于规定幅度时，按照超过规定幅度的多少采取下述措施改变叶片 31、32的角度以缩小偏差幅度，或者发出要求操作人员进行检查的警报，又或者认定为某种异常情况让恒温恒湿槽1停止工作。具体而言，分布幅度判断处理是按照图7的流程执行的，首先在步骤S31，得到试验室内传感器5的温度及湿度的测量值(Tdt)，Hi(t) (i = 1 N))，在接下来的步骤S32， 分别算出各自的移动平均值(<Τ>” <H>i)，即分别算出温湿度的时间平均值。此外，只要根据上述式(1)、(2)算出该移动平均值(CDi,〈H》即可。然后在步骤S33，算出多点分布幅度(<T>width，<H>width)。多点分布幅度是多个试验室内传感器的测量值的移动平均值(CDi, <Η>》中的最大值(<T>max，<H>max)和最小值 (〈T〉min，〈H〉min)之差(〈T〉width —〈T〉max_〈T〉min，〈H〉width 一〈H〉max_〈H〉min) ο在接下来的步骤S34，判断多点分布幅度(<T>width，<H>width)是否大于规定幅度 (ΔΤ1，Δ HI)。当大于规定幅度，即CDwidth > ΔΤ1或者<H>width> Δ Hl，也就是说在步骤 S35为“不合格”时，就移向步骤S7，执行作为异常处理(1)的叶片控制。另一方面，若多点分布幅度在规定幅度以下，即<T>width< ΔΤ1及<H>width< ΔΗ1，也就是说在步骤S35为“合格”时，就移向步骤S36。按照图9所示的流程图来执行上述步骤S7的叶片控制。具体而言，该叶片控制是设定使试验室S内的温度分布及湿度分布的偏差幅度值为最小的叶片角度的控制。该叶片控制是通过驱动上述叶片调节器33，改变各个叶片31、32的角度的同时，由试验室内传感器5测量温度及湿度分布的方法进行的。在此，对叶片31、32的角度的改变可以是针对一个个叶片依次改变它们的角度。 不过，因为按照叶片31、32的数量和角度的变更幅度将叶片组合起来的组合数将会是一个庞大的数值，所以也可以预先设定几种已规定好各个叶片31、32的角度组合的叶片角度模式，再通过改变该叶片角度模式来改变叶片31、32的角度。在图9的流程中，首先在步骤S71对叶片角度进行初始化(θ = θ^，在接下来的步骤S72，得到试验室内传感器5的测量值(温度及湿度)(Ti ( θ j, t)，Hi ( θ」，t)。在此，i 表示各个试验室内传感器5 (i = 1 N)，θ j表示叶片角度(j = 0 Nb))。在步骤S73，通过驱动叶片调节器33来改变叶片角度，在步骤S74判断该叶片角度是否为最终角度(是否为θ = θ。。在步骤S74当为“否”时就返回步骤S72，如上所述的那样继续得到试验室内传感器5的测量值(温度及湿度)，另一方面，在步骤S74当为 “是”时便移向步骤S75。如上所述，在步骤S72 S74中，边改变各个叶片31、32的角度， 边得到试验室S内的温度及湿度的空间分布。在步骤S75中，分别算出已得到的测量值的移动平均值(CDi(Qj), <Η>,(θρ), 在步骤S76，算出每个叶片角度θ ^的温度分布及湿度分布的偏差幅度值(CDwidth(Qj), <H>width(ej))0 也就是说，CDwidth(Qj) = CDmax(Qj)-CDmin ( θ」.)，<H>width( θ ρ = <Η>·Χ(Θ ρ-<Η>_(θρ。根据步骤S76的计算结果，在步骤S77，将偏差幅度值(<T>width( θ」)，<H>width( θ ρ) 最小的叶片角度θ」设为最佳叶片角度θ __，在步骤S78，驱动叶片调节器33，使各个叶片 31、32的角度成为最佳叶片角度θ_。这样一来，就可实现减小试验室S内的温度分布及湿度分布的偏差幅度值。回到图7的流程，在步骤S36再次算出多点分布幅度(<T>width，<H>width)，并判断该多点分布幅度(<T>width, <H>width)是否大于规定幅度(ΔΤ2，ΔΗ2)。在此，Δ T2 > Δ Tl，ΔΗ2 > Δ HI。当多点分布幅度大于规定幅度(CDwidth > ΔΤ2或者<H>width> ΔΗ2)时，便从步骤S37移向步骤S38，执行异常处理( 使报警装置74工作，并且让信号灯73点亮报警灯。 也就是说，当即使通过上述叶片控制，降低了试验室S内的温度及湿度分布的偏差幅度值， 但试验室S内的温度及湿度分布的偏差幅度值仍大于规定幅度(ΔΤ2，ΔΗ2)时，就可以认为发生了某种异常情况，因此便将这种情况视为中等不良现象，为了唤起操作人员的注意， 敦促其进行检查，就让报警装置74工作，并让信号灯73点亮。另一方面，当多点分布幅度在规定幅度以下(CDwidth < Δ T2及<H>width < ΔΗ2)时，就从步骤S37移向步骤S39。此外，只要在步骤S38中操作人员进行的检查等结束后移向步骤S39即可。在步骤S39，再次算出多点分布幅度(<T>width，<H>width)，并且判断该多点分布幅度 (<T>width, <H>width)是否大于规定幅度(ΔΤ3，ΔΗ3)。在此，Δ T3 > ΔΤ2，ΔΗ3 > ΔΗ2。当多点分布幅度大于规定幅度(<T>width > Δ T3或者<H>width > Δ Η3)时，就从步骤S310移向步骤S311，执行异常处理C3)使恒温恒湿槽1停止工作。也就是说，当即使通过上述叶片控制，降低了试验室S内的温度及湿度分布的偏差幅度值，而且操作人员进行的检查等也已经结束，可是试验室S内的温度及湿度分布的偏差幅度值还是非常大时，就可以认为发生了某种异常情况，因此便将这种情况视为严重不良现象，让恒温恒湿槽1停止工作。另一方面，当多点分布幅度在规定幅度以下(CDwidth彡Δ Τ3及<H>width彡ΔΗ3)时便结束该流程。此外，在本实施方式中，进行了三个步骤的处理(叶片控制、报警装置工作、紧急停止)以作为判断合格与否的处理，不过也可以进行这三个处理中的任意两个处理，还可以进行其中的任一个处理。还有，可以再结合除此以外的处理，进行四个步骤以上的处理。回到图5的流程，在步骤S4，仅利用试验室内传感器5的测量值对空调装置8进行控制。具体而言，如图8的流程所示，首先在步骤S41得到试验室内传感器5的温度及湿度的测量值(1\(0，印(0 (i = 1 N))，在接下来的步骤S42，分别算出各自的移动平均值 (CDi, <Η>》，即分别算出温湿度的时间平均值。此外，只要按照上述式(1)、(2)算出该移动平均值(CDi,〈H》即可。然后，在步骤S43，算出最大值和最小值的平均值(<T>mid，<H>mid)。也就是说，用已算出的移动平均值中的最大值(<T>max，<H>max)和最小值(<T>min，<H>min)，根据CDmid = (<T>max+<T>min)/2、<H>mid = (<H>max+<H>min)/2 算出最大值和最小值的平均值。在步骤S44，对该最大值和最小值的平均值(<T>mid，<H>mid)和温湿度设定值(Tset， Hset)进行比较，当为“不合格”时(最大值和最小值的平均值偏离温湿度设定值时)，就移向步骤S45，对空调装置8进行控制，使最大值和最小值的平均值成为温湿度设定值后，再返回步骤S41。另一方面，在步骤S44当为“合格”时(最大值和最小值的平均值与温湿度设定值实质相等时)便结束该流程。回到图5的流程，在步骤S5判断是否改变了温湿度设定值的设定，当已改变(为 “是”)时就返回步骤Si，另一方面当未改变(为“否”)时就返回步骤S4。因此，当已改变了温湿度设定值的设定时，就重复上述步骤Sl 步骤S4，为了使温湿度成为变更后的温湿度设定值，首先根据吹出口传感器9的测量值控制空调装置8，然后对各个叶片31、32的叶片角度进行控制，使温度分布及湿度分布的偏差幅度值最小。另一方面，当未改变温湿度设定值的设定时，就根据试验室内传感器5的测量值对空调装置8进行控制。如上所述，在该恒温恒湿槽1中，将吹出口传感器9和试验室内传感器5结合起来，对空调装置8进行控制。具体而言，对空调装置8进行控制，使试验室S内的温度及湿度分布中的最大值和最小值的平均值成为目标温湿度。因此，能够防止温度分布及湿度分布的偏差幅度值偏离目标温湿度，并能够抑制试验室S内的温湿度的分布状态偏离允许范围。
此时，因为根据试验室S内的测量值的移动平均值来控制空调装置8，所以能够稳定地对空调装置8进行控制。特别是在温湿度的控制目标值的初始设定时或变更设定时，因为通过进行改变各个叶片31、32的叶片角度的控制，能够使温湿度的偏差幅度值达到最小，所以能更进一步确实地防止试验室S内的温湿度的分布偏离允许范围。在该恒温恒湿槽1中，在通常状态时根据移动平均值来控制空调装置8，该控制所涉及的参数是随着时间而平缓变化的，所以当伴随控制目标值的变更设定等的过渡控制时，就可能无法维持控制的稳定化，不过在目标值的初始设定时或者变更设定时的空调装置8的过渡控制下，首先是利用吹出口传感器9的测量值的移动平均值对空调装置8进行反馈控制，因而能够维持空调装置8的控制的稳定化，同时能使试验室S内的温度及湿度迅速地移向目标值附近。(第二实施方式)图10示出第二实施方式所涉及的空调装置8的控制流程。首先，在步骤S61，根据来自操作板71的操作信号，设定控制目标值即温湿度设定值(Tsrt，Hsrt)。在接下来的步骤S62，得到吹出口传感器9的温度及湿度的测量值(TQ(t)，HQ(t))， 在步骤S63得到试验室内传感器5的温度及湿度的测量值(1\(0，印(0 (i = 1 N))。然后，在步骤S64算出吹出口传感器9的测量值的移动平均值(<!%，<H>0)，并且在步骤S65算出试验室内传感器5的测量值的移动平均值(CDi, <H>i)。在步骤S66，算出试验室内传感器5的测量值(其移动平均值)中的最大值和最小值的平均值(<T>mid，<H>mid)。在步骤S67，由最大值和最小值的平均值(<T>mid，<H>mid)和吹出口传感器9的测量值的移动平均值(<!%，〈Η〉》，分别对温湿度的补正量(ΔΤ，Δ H)进行计算(ΔΤ = <T>fflid-<T>0, ΔΗ = <H>mid-<H>Q)，再用该补正量对吹出口传感器9的测量值进行补正。也就是说，T0*(t) = T。(t) + AT，H。*(t) = H0(t) +ΔH0在步骤S68，对补正后的吹出口传感器9的温度测量值Ttl* (t)和目标值Tset以及补正后的吹出口传感器9的湿度测量值Htl*⑴和目标值Hset分别进行比较，当为“不合格” 时(温度测量值TQ*(t)或者湿度测量值H。*(t)偏离目标值Tsrt，Hsrt时)，便移向步骤S69， 对空调装置8进行控制消除了偏离目标值的现象后，再返回步骤S62。另一方面，在步骤 S68当为“合格”时(温度测量值TQ*(t)或者湿度测量值H。* (t)与目标值Tsrt，Hset实质相等时)，移向步骤S610，判断是否改变了温湿度设定值的设定，当已改变(为“是”)时就返回步骤S61，另一方面，当未改变(为“否”)时就返回步骤S62。如上所述，在第二实施方式中，根据试验室S内的温度及湿度分布的最大值和最小值的平均值来补正吹出口传感器9的测量值，由此来控制空调装置8，使试验室S内的温湿度的最大值和最小值的平均值成为目标温湿度。因此，能够防止温度分布及湿度分布的偏差幅度值偏离目标温湿度，并能够抑制试验室S内的温湿度的分布状态偏离允许范围。上述补正量是根据各个传感器5、9的测量值的移动平均值设定的，所以补正后的吹出口传感器9的测量值(I^Kt)，Htl* (t))的时间变化成分与设置在空气吹出口 3附近的吹出口传感器9的测量值(I^thH^t))的时间变化成分大致相同。为此，相对于空调装置 8的控制而言延时较短，因而能够防止控制波动。此外，在上述各个实施方式中，将吹出口传感器9设置在空气吹出口 3附近，不过也可以将吹出口传感器9设置在例如吸入口附近，并进行与上述相同的控制。在上述各个实施方式中，在试验室S内设置了多个试验室内传感器5，不过也可以设置例如一个试验室内传感器5。在这种情况下，只要认为在上述实施方式中试验室内传感器5的测量值的移动平均值的最大值(<T>max，<H>max)和最小值(<T>min，<H>min)相等(<T>max =CDmin，<H>max = <H>min)，算出最大值和最小值的平均值等(也就是说，与该试验室内传感器5的测量值的移动平均值相等)即可。进而，在该实施方式中，以恒温恒湿槽1为例对空调装置的控制方法进行了说明， 不过该控制方法也可以应用于例如以使试验室S内的温度稳定地维持在规定范围内的恒温槽为代表的环境试验装置(环境试验室)。此处所公开的空调装置及其控制方法对于将封闭空间内的温度和湿度等物理量的空间分布的最大值和最小值纳入到允许范围内是有效的。该空调装置及其控制方法不仅可以应用于环境试验装置，还能应用于例如住宅、商店及各种施设的舒适性空调设备以及工厂、仓库及各种施设的产业用空调设备，并且还能广泛地应用于用以将物质冷却到大气温度以下的、例如冰箱、冷冻集装箱等冷冻装置等各种装置。按照应用此处所公开的技术的装置的需要，也可以适当地采用远距离测量物理量的传感器作为上述吹出口传感器或者封闭空间内传感器。-产业实用性-综上所述，此处所公开的技术能够稳定地控制空调装置，并能将封闭空间内的温度和湿度等物理量的空间分布的最大值和最小值纳入到允许范围内，因此能广泛地应用于环境试验装置，住宅、商店及各种施设的舒适性空调设备，工厂、仓库及各种施设的产业用空调设备以及例如冰箱、冷冻集装箱等冷冻装置等各种装置。
权利要求
1.一种空调装置的控制方法，通过控制在调节了已经由吸入口吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向所述封闭空间内的空调装置，使所述封闭空间内的状态成为预先设定好的目标状态，其特征在于所述空调装置的控制方法包括设定步骤，设定表示所述封闭空间内的状态的物理量的控制目标值； 测量步骤，按时序测量所述封闭空间内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量；计算步骤，计算出每个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值；以及控制步骤，对所述空调装置进行控制，使已计算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为所述设定好的目标物理量。
2.根据权利要求1所述的空调装置的控制方法，其特征在于 所述空调装置的控制方法还包括第二测量步骤，按时序测量从所述吹出口吹出的空气或者从所述吸入口吸入的空气的所述物理量；第二计算步骤，计算出由所述第二测量步骤测得的所述物理量的移动平均值；以及第二控制步骤，对所述空调装置进行控制，使在所述第二计算步骤中算出的物理量的移动平均值成为所述设定好的目标物理量。
3.根据权利要求2所述的空调装置的控制方法，其特征在于所述第二控制步骤在对所述控制目标值进行了初始设定或重新设定时的过渡时执行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置的控制方法，其特征在于所述空调装置的控制方法还包括将安装在所述吹出口且改变所述调节空气的吹出方向的叶片的角度设定成最佳角度的叶片角度设定步骤； 所述叶片角度设定步骤包括 将所述叶片的角度暂定为规定角度的步骤；测量所述封闭空间内互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量的第一步骤；计算出每个已测量了所述物理量的位置的该物理量的移动平均值的第二步骤； 计算出已算出的多个所述移动平均值的最大值和最小值之差，且存储该差的第三步骤；边改变所述暂定的叶片角度，边重复所述第一步骤、所述第二步骤及所述第三步骤的步骤；以及根据所述存储的信息，将所述移动平均值的最大值和最小值之差最小的所述叶片角度设为最佳角度的步骤。
5.一种空调装置的控制方法，通过控制在调节了已经由吸入口吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向所述封闭空间内的空调装置，使所述封闭空间内的状态成为预先设定好的目标状态，其特征在于所述空调装置的控制方法包括设定步骤，设定表示所述封闭空间内的状态的物理量的控制目标值； 第一测量步骤，将所述吹出口或者所述吸入口作为特定位置，按时序测量从该吹出口吹出的空气或者从该吸入口吸入的空气的所述物理量；第二测量步骤，按时序测量不位于所述吹出口及所述吸入口附近的、所述封闭空间内的至少一个位置的所述物理量；第一计算步骤，计算出已由所述第一测量步骤得到的所述特定位置的物理量的移动平均值；第二计算步骤，计算出已由所述第二测量步骤得到的所述封闭空间内的物理量的移动平均值；补正量计算步骤，从已算出的所述封闭空间内的物理量的移动平均值中减去所述特定位置的物理量的移动平均值，得出补正量；物理量补正步骤，由所述第一测量步骤测得的物理量加上已算出的所述补正量，得出控制物理量；以及控制步骤，对所述空调装置进行控制，使所述控制物理量成为所述设定好的目标物理量。
6.一种空调装置，包括空调部、传感器及控制器，该空调部在调节了已经由吸入口吸入的封闭空间内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向该封闭空间内，该传感器测量所述封闭空间内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量，该控制器根据所述传感器的测量值控制所述空调部，使所述封闭空间内的所述物理量的状态成为已预先设定好的目标状态，其特征在于所述控制器包括设定部，根据输入信号设定所述物理量的控制目标值；计算部，计算出每个已测量了所述物理量的位置的已测得的所述物理量的移动平均值；以及控制部，对所述空调部进行控制，使已计算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为目标物理量。
7.一种环境试验装置，包括收纳有试样的试验室、空调部、传感器及控制器，该空调部在调节了已经由吸入口吸入的试验室内的空气后，再经由吹出口将调节空气吹向该试验室内，该传感器测量所述试验室内的互不相同的多个位置中的每一个位置的所述物理量，该控制器根据所述传感器的测量值控制所述空调部，使所述试验室内的所述物理量的状态成为已预先设定好的目标状态，其特征在于所述控制器包括设定部，根据输入信号设定所述物理量的控制目标值；计算部，计算出每个已测量了所述物理量的位置的已测得的所述物理量的移动平均值；以及，控制部，对所述空调部进行控制，使已算出的多个所述移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为目标物理量。
全文摘要
本发明公开了一种空调装置的控制方法、空调装置以及环境试验装置。所要说明的控制方法是一种使封闭空间内的状态成为已预先设定好的目标状态的空调装置的控制方法。该控制方法包括设定控制目标值的步骤；分别测量封闭空间内的多个位置的物理量，并计算出各个位置的物理量的移动平均值的步骤；以及对空调装置进行控制，使已计算出的多个移动平均值中的最大值和最小值的平均值成为目标物理量的步骤。
文档编号G01N17/00GK102197266SQ20098014303
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者梶隆一, 神康晴 申请人:株式会社长野科学