省エネルギー余裕算出装置、省エネルギー総余裕算出装置および方法
【課題】マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を概算で見積もる。
【解決手段】省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを取得する低温時操作量取得部１と、昇温完了後の温度で待機中の操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得部２と、最遅制御ループ以外の制御ループの昇温完了から最遅制御ループの昇温完了までの、最遅制御ループ以外の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測部３と、ヒータ容量に関する情報ＨＰを記憶するヒータ容量記憶部４と、待機時間ＴＨとヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨと操作量ＭＶＬとから最遅制御ループ以外の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出部５とを備えている。
【解決手段】省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを取得する低温時操作量取得部１と、昇温完了後の温度で待機中の操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得部２と、最遅制御ループ以外の制御ループの昇温完了から最遅制御ループの昇温完了までの、最遅制御ループ以外の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測部３と、ヒータ容量に関する情報ＨＰを記憶するヒータ容量記憶部４と、待機時間ＴＨとヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨと操作量ＭＶＬとから最遅制御ループ以外の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出部５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置、省エネルギー総余裕算出装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。
【０００３】
特に複数の電気ヒータを備える加熱装置では、立ち上げ時（複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時）に消費される電力を削減するために、高温での待機時間を削減する手法が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に開示された制御装置が対象とする加熱装置の１例を図６に示す。図６の例は、加熱チャンバー１００の内部の温度ＰＶを温調計１０３−１〜１０３−４によって制御するものである。温度センサ１０２−１〜１０２−４は、それぞれヒータ１０１−１〜１０１−４によって加熱されるゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶを測定する。温調計１０３−１〜１０３−４は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−４によって測定された温度ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力機器１０４−１〜１０４−４は、それぞれ温調計１０３−１〜１０３−４から出力された操作量ＭＶに応じた電力をヒータ１０１−１〜１０１−４に供給する。上位コントローラ１０５は、例えば温度センサ１０２−１〜１０２−４が測定した温度を表示器１０６に表示させる。この図６に示した温度制御系においては、各温調計１０３−１〜１０３−４がゾーン毎に独立した制御ループを形成していることになる。
【０００４】
特許文献１に開示された制御装置は、図６に示したようなマルチループの温度制御系において、制御量変化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の進捗度を算出し、第１制御ループ以外の他の制御ループの制御量が第１制御ループの制御量に同期して自動的に変化するように、他の制御ループの設定値をステップ応答の進捗度に基づいて補正することにより、他の制御ループの高温での整定待機時間を削減するようにしたものである。以下、特許文献１に開示された制御手法を最遅同調制御と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０４９４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された最遅同調制御を適用するには、制御演算機能を実装した専用の演算装置を導入する必要があり、導入コストが発生する。制御量変化が早い制御ループの高温での待機時間を削減することにより、どの程度の省エネルギー効果が得られるかという「省エネルギー余裕」を算出して評価することができないと、最遅同調制御の適用効果（効果対コスト）を見積もることができない。適用効果を見積もることができない場合、省エネルギー改善の機会を逸することにもなり得る。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、制御実績に基づき概算で見積もることができる省エネルギー余裕算出装置、省エネルギー総余裕算出装置および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】
【０００８】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置であって、昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得手段と、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の省エネルギー余裕算出装置の１構成例において、前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出装置であって、制御ループ毎に設けられ、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する複数の省エネルギー余裕算出装置と、各省エネルギー余裕算出装置が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出手段とを備え、各省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを対応する制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得手段と、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に対応する制御ループの昇温が完了したときに、対応する制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、対応する制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、対応する制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出方法であって、昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得ステップと、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、前記待機時間ＴＨと前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出方法であって、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップと、この省エネルギー余裕算出ステップで算出した各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出ステップとを備え、前記省エネルギー余裕算出ステップは、昇温前の操作量ＭＶＬを算出対象の制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得ステップと、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に算出対象の制御ループの昇温が完了したときに、算出対象の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、算出対象の制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、前記待機時間ＴＨと算出対象の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから算出対象の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを、制御ループ毎に実行することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、最遅同調制御を適用しない場合の制御実績に基づき概算で見積もることができる。その結果、本発明では、最遅同調制御を導入するか否かを判断するための情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】制御量の変化パターンと操作量の変化パターンの例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】加熱装置の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［発明の原理］
加熱装置において加熱対象の温度が十分に上昇した後もヒータの出力をある程度維持しなければならない理由は、高温の加熱対象部分と低温の周囲部分との間で生じる放熱によるエネルギー分を補うためにエネルギーを供給しなければならないからである。ここで、高温部分と低温部分との温度差が大きいほど熱伝導が大きくなり、放熱量が多くなるので、高温を維持するための熱量として電力（エネルギー）が多く供給される。このとき、装置が稼動状態にならずに多くの放熱を継続しているのであれば、それだけ電力のロスが大きくなる。このロス分が、同時に省エネルギー余裕分と言える。
【００１５】
特許文献１に開示された最遅同調制御の適用により昇温パターンが変化すると、すなわち設定値ＳＰが変換されたことにより実質ランプアップのパターン（設定値ＳＰが一定割合で直線的に緩やかに上昇する形）で温度が変化すると、操作量ＭＶの出力パターンが、最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの出力パターンと相似形状ではなくなるので、最遅同調制御を適用した場合と適用しない場合を単純な幾何学的計算によって比較することが難しくなる。すなわち、電力のロスを推定し難くなる。
【００１６】
図１（Ａ）は加熱装置において最遅同調制御を適用しない場合の制御量ＰＶ（温度）の変化パターンの例を示す図、図１（Ｂ）は最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの変化パターンの例を示す図である。なお、図１（Ｂ）は制御量変化が最も遅い制御ループ（以下、最遅制御ループ）以外の制御ループの操作量ＭＶを示している。図１（Ａ）、図１（Ｂ）において、ＰＶＳは最遅制御ループの制御量ＰＶ、ＰＶＦは最遅制御ループ以外の制御ループの制御量ＰＶであり、ＭＶＬは昇温前の操作量ＭＶ、ＭＶＨは高温での待機中の操作量ＭＶである。図１（Ｂ）から明らかなとおり、最遅同調制御を適用しない場合、最遅制御ループ以外の制御ループの操作量ＭＶがＭＶＨに維持される時間が長くなる（すなわち、高温での待機時間が長くなる）ので、電力ロスが大きくなる。
【００１７】
一方、図１（Ｃ）は加熱装置において最遅同調制御を適用した場合の制御量ＰＶの変化パターンの例を示す図、図１（Ｄ）は最遅同調制御を適用した場合の操作量ＭＶの変化パターンの例を示す図である。図１（Ｂ）の場合と同様に、図１（Ｄ）は最遅制御ループ以外の制御ループの操作量ＭＶを示している。最遅同調制御を適用すると、図１（Ｄ）に示すように、操作量ＭＶの出力パターンは、最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの出力パターンと相似形状ではなくなる。したがって、最遅同調制御を適用した場合と適用しない場合を単純な幾何学的計算によって比較することが難しくなる。
【００１８】
しかし、電力量を放熱量の積算分として考えれば、制御量ＰＶの変化パターンから電力のロスを合理的に見積もれることに着眼した。すなわち、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示したように最遅制御ループと最遅制御ループ以外の制御ループを同時に昇温した場合と、図１（Ｅ）、図１（Ｆ）に示すように最遅制御ループに対して最遅制御ループ以外の制御ループの昇温開始時点を単純にずらした場合とを比較すると、最遅制御ループ以外の制御ループの高温での待機時間と待機中の操作量とから電力のロスを推定することができる。図１（Ｆ）の２００が、電力ロス削減相当分である。
【００１９】
最遅同調制御を適用した図１（Ｃ）、図１（Ｄ）の場合の放熱量は、制御量ＰＶの変化パターンから考えると、図１（Ａ）、図１（Ｂ）の場合の放熱量と図１（Ｅ）、図１（Ｆ）の場合の放熱量の中間程度と考えられるので、推定可能な電力ロスから、最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分の概算値を算出できることになる。これにより、昇温途中の操作量ＭＶの出力パターンを記憶・分析する必要がなく、通常の温調計が備える状態検出機能のみで省エネルギー余裕分の見積もりが可能になる。
【００２０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の構成を示すブロック図である。省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを取得する低温時操作量取得部１と、昇温完了後の温度で待機中の操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得部２と、最遅制御ループ以外の制御ループの昇温完了から最遅制御ループの昇温完了までの、最遅制御ループ以外の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測部３と、ヒータ容量に関する情報ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶部４と、待機時間ＴＨとヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨと操作量ＭＶＬとから最遅制御ループ以外の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出部５と、省エネルギー余裕算出結果を出力する出力部６とを備えている。
【００２１】
次に、省エネルギー余裕算出装置の動作について説明する。図３は省エネルギー余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、特許文献１に開示された最遅同調制御を図６に示したようなマルチループの温度制御系に適用することを想定し、最遅制御ループ以外の制御ループ（以下、制御ループＡ）を省エネルギー余裕の算出対象とし、この制御ループＡと最遅制御ループ（以下、ループＢ）とを、最遅同調制御を適用しないで同時に昇温開始することにより省エネルギー余裕算出を行なう。図６を用いて説明したとおり、各温調計（コントローラ）１０３−１〜１０３−４は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−４によって計測された温度計測値ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出して、操作量ＭＶをヒータ１０１−１〜１０１−４に出力する。省エネルギー余裕算出装置は、各温調計１０３−１〜１０３−４が形成する４つの制御ループのうちのいずれが制御ループＡ，Ｂであるかを予め把握しているものとする。
【００２２】
まず、低温時操作量取得部１は、昇温前の操作量ＭＶＬを温調計１０３−１〜１０３−４のいずれかから取得する（図３ステップＳ１００）。ここでは、全ての制御ループの温度設定値ＳＰが同じ値に設定されているので、操作量ＭＶＬを制御ループＡの温調計から取得してもよいし、制御ループＢの温調計から取得してもよい。
次に、待機時間計測部３は、ループＡの温調計に入力される温度設定値ＳＰとループＢの温調計に入力される温度設定値ＳＰとが同時に同じ値に変更されたとき（図３ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、ループＡ，Ｂの昇温が開始されたと認識する（図３ステップＳ１０２）。
【００２３】
そして、待機時間計測部３は、ループＡの温調計に入力される温度設定値ＳＰと温度センサ１０２−１〜１０２−４のうちループＡの温度センサによって計測された温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときにループＡの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、昇温完了後のループＡの待機時間ＴＨの計測を開始する（図３ステップＳ１０４）。
【００２４】
高温時操作量取得部２は、待機時間ＴＨの計測開始に伴い、昇温完了後の温度で待機中のループＡの温調計から出力される操作量ＭＶＨを取得して、操作量ＭＶＨの逐次平均値を算出する（図３ステップＳ１０５）。
待機時間計測部３は、ループＢの温調計に入力される温度設定値ＳＰと温度センサ１０２−１〜１０２−４のうちループＢの温度センサによって計測された温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときにループＢの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、待機時間ＴＨの計測を停止する（図３ステップＳ１０７）。こうして、ループＡの昇温完了からループＢの昇温完了までのループＡの待機時間ＴＨが確定する。
【００２５】
次に、ヒータ容量記憶部４には、ヒータ容量ＨＰが予め記憶されている。ヒータ容量記憶部４は、少なくともループＡのヒータ容量ＨＰを記憶していればよい。
省エネルギー余裕算出部５は、待機時間ＴＨとループＡのヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨの逐次平均値と操作量ＭＶＬとから、省エネルギー余裕ＥＳを次式により算出する（図３ステップＳ１０８）。
ＥＳ＝αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００ ・・・（１）
【００２６】
式（１）におけるαは定数であり、α≒０．５であるが、本実施の形態ではα＝０．５としている。出力部６は、省エネルギー余裕ＥＳの算出結果を外部に出力する（図３ステップＳ１０９）。以上で、省エネルギー余裕算出装置の動作が終了する。
【００２７】
次に、本実施の形態の省エネルギー余裕算出装置による省エネルギー余裕ＥＳの算出例を示す。ここでは、昇温前の操作量ＭＶＬを５［％］、昇温完了後の温度で待機中のループＡの操作量ＭＶＨを３０［％］、待機時間ＴＨを１２００［ｓｅｃ．］、ヒータ容量ＨＰを４．０［ｋＷ］とする。これらの値から、省エネルギー余裕ＥＳは次式のように算出される。
ＥＳ＝αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００
＝０．５×１２００×４．０×（３０−５）／１００＝６００［ｋＷｓｅｃ．］
・・・（２）
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、最遅同調制御を適用しない場合の制御実績に基づき概算で見積もることができる。したがって、本実施の形態では、最遅同調制御を導入するか否かを判断するための情報を得ることができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の構成を示すブロック図である。省エネルギー総余裕算出装置は、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４と、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出部１１と、省エネルギー総余裕算出結果を出力する総余裕出力部１２とを備えている。
【００３０】
第１の実施の形態では、図６に示したような温度制御系の全ての制御ループのうち制御ループＡについてのみ省エネルギー余裕を算出したが、本実施の形態では、全ての制御ループについて省エネルギー余裕を算出する。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、制御ループ毎に設けられる。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、第１の実施の形態の省エネルギー余裕算出装置と同様の構成を有するものであるが、第１の実施の形態と異なる点については以下の説明で詳述する。
【００３１】
図５は省エネルギー総余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。まず、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、それぞれ対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出して、算出結果を出力する（図５ステップＳ２００）。
この省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の処理の流れは図３と同様であるが、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各低温時操作量取得部１は、それぞれ対応する制御ループのコントローラから昇温前の操作量ＭＶＬを取得する（図３ステップＳ１００）。
【００３２】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各待機時間計測部３は、全ての制御ループの温度設定値ＳＰが同時に同じ値に変更されたときに（図３ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、昇温が開始されたと認識する（図３ステップＳ１０２）。そして、各待機時間計測部３は、それぞれ対応する制御ループの温度設定値ＳＰと温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときに当該制御ループの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測を開始する（図３ステップＳ１０４）。
【００３３】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各高温時操作量取得部２は、それぞれ対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測開始に伴い、対応する制御ループの温調計から出力される操作量ＭＶＨを取得して、操作量ＭＶＨの逐次平均値を算出する（図３ステップＳ１０５）。
【００３４】
各待機時間計測部３は、全ての制御ループの昇温が完了したと認識したときに（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測を停止する（図３ステップＳ１０７）。第１の実施の形態では、ループＢの昇温が完了するまで待機時間ＴＨを計測しているが、本実施の形態では、全ての制御ループの昇温が完了するまで待機時間ＴＨを制御ループ毎に計測することになる。
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各ヒータ容量記憶部４には、それぞれ対応する制御ループのヒータ容量ＨＰが予め記憶されている。
【００３５】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各省エネルギー余裕算出部５は、対応する制御ループの待機時間ＴＨと対応する制御ループのヒータ容量ＨＰと対応する制御ループの操作量ＭＶＨの逐次平均値と操作量ＭＶＬとから、省エネルギー余裕ＥＳを式（１）により算出する（図３ステップＳ１０８）。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各出力部６は、それぞれ対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの算出結果を省エネルギー総余裕算出部１１に出力する（図３ステップＳ１０９）。以上で、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の動作が終了する（図５ステップＳ２００）。なお、ループＢの場合、待機時間ＴＨが０．０［ｓｅｃ．］になるので、ＥＳ＝０．０が算出される。
【００３６】
次に、省エネルギー総余裕算出部１１は、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する（図５ステップＳ２０１）。
総余裕出力部１２は、省エネルギー総余裕の算出結果を外部に出力する（図５ステップＳ２０２）。以上で、省エネルギー総余裕算出装置の動作が終了する。
【００３７】
なお、第１、第２の実施の形態で説明した省エネルギー余裕算出装置と省エネルギー総余裕算出装置とは、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分を算出する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…低温時操作量取得部、２…高温時操作量取得部、３…待機時間計測部、４…ヒータ容量記憶部、５…省エネルギー余裕算出部、６…出力部、１０−１〜１０−４…省エネルギー余裕算出装置、１１…省エネルギー総余裕算出部、１２…総余裕出力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置、省エネルギー総余裕算出装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。
【０００３】
特に複数の電気ヒータを備える加熱装置では、立ち上げ時（複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時）に消費される電力を削減するために、高温での待機時間を削減する手法が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に開示された制御装置が対象とする加熱装置の１例を図６に示す。図６の例は、加熱チャンバー１００の内部の温度ＰＶを温調計１０３−１〜１０３−４によって制御するものである。温度センサ１０２−１〜１０２−４は、それぞれヒータ１０１−１〜１０１−４によって加熱されるゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶを測定する。温調計１０３−１〜１０３−４は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−４によって測定された温度ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力機器１０４−１〜１０４−４は、それぞれ温調計１０３−１〜１０３−４から出力された操作量ＭＶに応じた電力をヒータ１０１−１〜１０１−４に供給する。上位コントローラ１０５は、例えば温度センサ１０２−１〜１０２−４が測定した温度を表示器１０６に表示させる。この図６に示した温度制御系においては、各温調計１０３−１〜１０３−４がゾーン毎に独立した制御ループを形成していることになる。
【０００４】
特許文献１に開示された制御装置は、図６に示したようなマルチループの温度制御系において、制御量変化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の進捗度を算出し、第１制御ループ以外の他の制御ループの制御量が第１制御ループの制御量に同期して自動的に変化するように、他の制御ループの設定値をステップ応答の進捗度に基づいて補正することにより、他の制御ループの高温での整定待機時間を削減するようにしたものである。以下、特許文献１に開示された制御手法を最遅同調制御と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０４９４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された最遅同調制御を適用するには、制御演算機能を実装した専用の演算装置を導入する必要があり、導入コストが発生する。制御量変化が早い制御ループの高温での待機時間を削減することにより、どの程度の省エネルギー効果が得られるかという「省エネルギー余裕」を算出して評価することができないと、最遅同調制御の適用効果（効果対コスト）を見積もることができない。適用効果を見積もることができない場合、省エネルギー改善の機会を逸することにもなり得る。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、制御実績に基づき概算で見積もることができる省エネルギー余裕算出装置、省エネルギー総余裕算出装置および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】
【０００８】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置であって、昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得手段と、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の省エネルギー余裕算出装置の１構成例において、前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出装置であって、制御ループ毎に設けられ、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する複数の省エネルギー余裕算出装置と、各省エネルギー余裕算出装置が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出手段とを備え、各省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを対応する制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得手段と、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に対応する制御ループの昇温が完了したときに、対応する制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、対応する制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、対応する制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出方法であって、昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得ステップと、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、前記待機時間ＴＨと前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出方法であって、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップと、この省エネルギー余裕算出ステップで算出した各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出ステップとを備え、前記省エネルギー余裕算出ステップは、昇温前の操作量ＭＶＬを算出対象の制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得ステップと、各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に算出対象の制御ループの昇温が完了したときに、算出対象の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、算出対象の制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、前記待機時間ＴＨと算出対象の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから算出対象の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを、制御ループ毎に実行することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、最遅同調制御を適用しない場合の制御実績に基づき概算で見積もることができる。その結果、本発明では、最遅同調制御を導入するか否かを判断するための情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】制御量の変化パターンと操作量の変化パターンの例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】加熱装置の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［発明の原理］
加熱装置において加熱対象の温度が十分に上昇した後もヒータの出力をある程度維持しなければならない理由は、高温の加熱対象部分と低温の周囲部分との間で生じる放熱によるエネルギー分を補うためにエネルギーを供給しなければならないからである。ここで、高温部分と低温部分との温度差が大きいほど熱伝導が大きくなり、放熱量が多くなるので、高温を維持するための熱量として電力（エネルギー）が多く供給される。このとき、装置が稼動状態にならずに多くの放熱を継続しているのであれば、それだけ電力のロスが大きくなる。このロス分が、同時に省エネルギー余裕分と言える。
【００１５】
特許文献１に開示された最遅同調制御の適用により昇温パターンが変化すると、すなわち設定値ＳＰが変換されたことにより実質ランプアップのパターン（設定値ＳＰが一定割合で直線的に緩やかに上昇する形）で温度が変化すると、操作量ＭＶの出力パターンが、最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの出力パターンと相似形状ではなくなるので、最遅同調制御を適用した場合と適用しない場合を単純な幾何学的計算によって比較することが難しくなる。すなわち、電力のロスを推定し難くなる。
【００１６】
図１（Ａ）は加熱装置において最遅同調制御を適用しない場合の制御量ＰＶ（温度）の変化パターンの例を示す図、図１（Ｂ）は最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの変化パターンの例を示す図である。なお、図１（Ｂ）は制御量変化が最も遅い制御ループ（以下、最遅制御ループ）以外の制御ループの操作量ＭＶを示している。図１（Ａ）、図１（Ｂ）において、ＰＶＳは最遅制御ループの制御量ＰＶ、ＰＶＦは最遅制御ループ以外の制御ループの制御量ＰＶであり、ＭＶＬは昇温前の操作量ＭＶ、ＭＶＨは高温での待機中の操作量ＭＶである。図１（Ｂ）から明らかなとおり、最遅同調制御を適用しない場合、最遅制御ループ以外の制御ループの操作量ＭＶがＭＶＨに維持される時間が長くなる（すなわち、高温での待機時間が長くなる）ので、電力ロスが大きくなる。
【００１７】
一方、図１（Ｃ）は加熱装置において最遅同調制御を適用した場合の制御量ＰＶの変化パターンの例を示す図、図１（Ｄ）は最遅同調制御を適用した場合の操作量ＭＶの変化パターンの例を示す図である。図１（Ｂ）の場合と同様に、図１（Ｄ）は最遅制御ループ以外の制御ループの操作量ＭＶを示している。最遅同調制御を適用すると、図１（Ｄ）に示すように、操作量ＭＶの出力パターンは、最遅同調制御を適用しない場合の操作量ＭＶの出力パターンと相似形状ではなくなる。したがって、最遅同調制御を適用した場合と適用しない場合を単純な幾何学的計算によって比較することが難しくなる。
【００１８】
しかし、電力量を放熱量の積算分として考えれば、制御量ＰＶの変化パターンから電力のロスを合理的に見積もれることに着眼した。すなわち、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示したように最遅制御ループと最遅制御ループ以外の制御ループを同時に昇温した場合と、図１（Ｅ）、図１（Ｆ）に示すように最遅制御ループに対して最遅制御ループ以外の制御ループの昇温開始時点を単純にずらした場合とを比較すると、最遅制御ループ以外の制御ループの高温での待機時間と待機中の操作量とから電力のロスを推定することができる。図１（Ｆ）の２００が、電力ロス削減相当分である。
【００１９】
最遅同調制御を適用した図１（Ｃ）、図１（Ｄ）の場合の放熱量は、制御量ＰＶの変化パターンから考えると、図１（Ａ）、図１（Ｂ）の場合の放熱量と図１（Ｅ）、図１（Ｆ）の場合の放熱量の中間程度と考えられるので、推定可能な電力ロスから、最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分の概算値を算出できることになる。これにより、昇温途中の操作量ＭＶの出力パターンを記憶・分析する必要がなく、通常の温調計が備える状態検出機能のみで省エネルギー余裕分の見積もりが可能になる。
【００２０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る省エネルギー余裕算出装置の構成を示すブロック図である。省エネルギー余裕算出装置は、昇温前の操作量ＭＶＬを取得する低温時操作量取得部１と、昇温完了後の温度で待機中の操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得部２と、最遅制御ループ以外の制御ループの昇温完了から最遅制御ループの昇温完了までの、最遅制御ループ以外の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測部３と、ヒータ容量に関する情報ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶部４と、待機時間ＴＨとヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨと操作量ＭＶＬとから最遅制御ループ以外の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出部５と、省エネルギー余裕算出結果を出力する出力部６とを備えている。
【００２１】
次に、省エネルギー余裕算出装置の動作について説明する。図３は省エネルギー余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、特許文献１に開示された最遅同調制御を図６に示したようなマルチループの温度制御系に適用することを想定し、最遅制御ループ以外の制御ループ（以下、制御ループＡ）を省エネルギー余裕の算出対象とし、この制御ループＡと最遅制御ループ（以下、ループＢ）とを、最遅同調制御を適用しないで同時に昇温開始することにより省エネルギー余裕算出を行なう。図６を用いて説明したとおり、各温調計（コントローラ）１０３−１〜１０３−４は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−４によって計測された温度計測値ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出して、操作量ＭＶをヒータ１０１−１〜１０１−４に出力する。省エネルギー余裕算出装置は、各温調計１０３−１〜１０３−４が形成する４つの制御ループのうちのいずれが制御ループＡ，Ｂであるかを予め把握しているものとする。
【００２２】
まず、低温時操作量取得部１は、昇温前の操作量ＭＶＬを温調計１０３−１〜１０３−４のいずれかから取得する（図３ステップＳ１００）。ここでは、全ての制御ループの温度設定値ＳＰが同じ値に設定されているので、操作量ＭＶＬを制御ループＡの温調計から取得してもよいし、制御ループＢの温調計から取得してもよい。
次に、待機時間計測部３は、ループＡの温調計に入力される温度設定値ＳＰとループＢの温調計に入力される温度設定値ＳＰとが同時に同じ値に変更されたとき（図３ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、ループＡ，Ｂの昇温が開始されたと認識する（図３ステップＳ１０２）。
【００２３】
そして、待機時間計測部３は、ループＡの温調計に入力される温度設定値ＳＰと温度センサ１０２−１〜１０２−４のうちループＡの温度センサによって計測された温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときにループＡの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、昇温完了後のループＡの待機時間ＴＨの計測を開始する（図３ステップＳ１０４）。
【００２４】
高温時操作量取得部２は、待機時間ＴＨの計測開始に伴い、昇温完了後の温度で待機中のループＡの温調計から出力される操作量ＭＶＨを取得して、操作量ＭＶＨの逐次平均値を算出する（図３ステップＳ１０５）。
待機時間計測部３は、ループＢの温調計に入力される温度設定値ＳＰと温度センサ１０２−１〜１０２−４のうちループＢの温度センサによって計測された温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときにループＢの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、待機時間ＴＨの計測を停止する（図３ステップＳ１０７）。こうして、ループＡの昇温完了からループＢの昇温完了までのループＡの待機時間ＴＨが確定する。
【００２５】
次に、ヒータ容量記憶部４には、ヒータ容量ＨＰが予め記憶されている。ヒータ容量記憶部４は、少なくともループＡのヒータ容量ＨＰを記憶していればよい。
省エネルギー余裕算出部５は、待機時間ＴＨとループＡのヒータ容量ＨＰと操作量ＭＶＨの逐次平均値と操作量ＭＶＬとから、省エネルギー余裕ＥＳを次式により算出する（図３ステップＳ１０８）。
ＥＳ＝αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００ ・・・（１）
【００２６】
式（１）におけるαは定数であり、α≒０．５であるが、本実施の形態ではα＝０．５としている。出力部６は、省エネルギー余裕ＥＳの算出結果を外部に出力する（図３ステップＳ１０９）。以上で、省エネルギー余裕算出装置の動作が終了する。
【００２７】
次に、本実施の形態の省エネルギー余裕算出装置による省エネルギー余裕ＥＳの算出例を示す。ここでは、昇温前の操作量ＭＶＬを５［％］、昇温完了後の温度で待機中のループＡの操作量ＭＶＨを３０［％］、待機時間ＴＨを１２００［ｓｅｃ．］、ヒータ容量ＨＰを４．０［ｋＷ］とする。これらの値から、省エネルギー余裕ＥＳは次式のように算出される。
ＥＳ＝αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００
＝０．５×１２００×４．０×（３０−５）／１００＝６００［ｋＷｓｅｃ．］
・・・（２）
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、マルチループ温度制御系において最遅同調制御を適用することを想定した省エネルギー余裕分を、最遅同調制御を適用しない場合の制御実績に基づき概算で見積もることができる。したがって、本実施の形態では、最遅同調制御を導入するか否かを判断するための情報を得ることができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る省エネルギー総余裕算出装置の構成を示すブロック図である。省エネルギー総余裕算出装置は、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４と、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出部１１と、省エネルギー総余裕算出結果を出力する総余裕出力部１２とを備えている。
【００３０】
第１の実施の形態では、図６に示したような温度制御系の全ての制御ループのうち制御ループＡについてのみ省エネルギー余裕を算出したが、本実施の形態では、全ての制御ループについて省エネルギー余裕を算出する。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、制御ループ毎に設けられる。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、第１の実施の形態の省エネルギー余裕算出装置と同様の構成を有するものであるが、第１の実施の形態と異なる点については以下の説明で詳述する。
【００３１】
図５は省エネルギー総余裕算出装置の動作を示すフローチャートである。まず、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４は、それぞれ対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出して、算出結果を出力する（図５ステップＳ２００）。
この省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の処理の流れは図３と同様であるが、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各低温時操作量取得部１は、それぞれ対応する制御ループのコントローラから昇温前の操作量ＭＶＬを取得する（図３ステップＳ１００）。
【００３２】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各待機時間計測部３は、全ての制御ループの温度設定値ＳＰが同時に同じ値に変更されたときに（図３ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、昇温が開始されたと認識する（図３ステップＳ１０２）。そして、各待機時間計測部３は、それぞれ対応する制御ループの温度設定値ＳＰと温度計測値ＰＶとの偏差が規定値以内になったときに当該制御ループの昇温が完了したと認識し（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測を開始する（図３ステップＳ１０４）。
【００３３】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各高温時操作量取得部２は、それぞれ対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測開始に伴い、対応する制御ループの温調計から出力される操作量ＭＶＨを取得して、操作量ＭＶＨの逐次平均値を算出する（図３ステップＳ１０５）。
【００３４】
各待機時間計測部３は、全ての制御ループの昇温が完了したと認識したときに（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、対応する制御ループの待機時間ＴＨの計測を停止する（図３ステップＳ１０７）。第１の実施の形態では、ループＢの昇温が完了するまで待機時間ＴＨを計測しているが、本実施の形態では、全ての制御ループの昇温が完了するまで待機時間ＴＨを制御ループ毎に計測することになる。
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各ヒータ容量記憶部４には、それぞれ対応する制御ループのヒータ容量ＨＰが予め記憶されている。
【００３５】
省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各省エネルギー余裕算出部５は、対応する制御ループの待機時間ＴＨと対応する制御ループのヒータ容量ＨＰと対応する制御ループの操作量ＭＶＨの逐次平均値と操作量ＭＶＬとから、省エネルギー余裕ＥＳを式（１）により算出する（図３ステップＳ１０８）。省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の各出力部６は、それぞれ対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの算出結果を省エネルギー総余裕算出部１１に出力する（図３ステップＳ１０９）。以上で、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４の動作が終了する（図５ステップＳ２００）。なお、ループＢの場合、待機時間ＴＨが０．０［ｓｅｃ．］になるので、ＥＳ＝０．０が算出される。
【００３６】
次に、省エネルギー総余裕算出部１１は、省エネルギー余裕算出装置１０−１〜１０−４が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する（図５ステップＳ２０１）。
総余裕出力部１２は、省エネルギー総余裕の算出結果を外部に出力する（図５ステップＳ２０２）。以上で、省エネルギー総余裕算出装置の動作が終了する。
【００３７】
なお、第１、第２の実施の形態で説明した省エネルギー余裕算出装置と省エネルギー総余裕算出装置とは、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の省エネルギー余裕分を算出する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…低温時操作量取得部、２…高温時操作量取得部、３…待機時間計測部、４…ヒータ容量記憶部、５…省エネルギー余裕算出部、６…出力部、１０−１〜１０−４…省エネルギー余裕算出装置、１１…省エネルギー総余裕算出部、１２…総余裕出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置であって、
昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得手段と、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、
前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、
前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、
前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを備えることを特徴とする省エネルギー余裕算出装置。
【請求項２】
請求項１記載の省エネルギー余裕算出装置において、
前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とする省エネルギー余裕算出装置。
【請求項３】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出装置であって、
制御ループ毎に設けられ、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する複数の省エネルギー余裕算出装置と、
各省エネルギー余裕算出装置が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出手段とを備え、
各省エネルギー余裕算出装置は、
昇温前の操作量ＭＶＬを対応する制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得手段と、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に対応する制御ループの昇温が完了したときに、対応する制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、
対応する制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、
対応する制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、
前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを有することを特徴とする省エネルギー総余裕算出装置。
【請求項４】
請求項３記載の省エネルギー総余裕算出装置において、
前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とする省エネルギー総余裕算出装置。
【請求項５】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出方法であって、
昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得ステップと、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、
前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、
前記待機時間ＴＨと前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを備えることを特徴とする省エネルギー余裕算出方法。
【請求項６】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出方法であって、
各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップと、
この省エネルギー余裕算出ステップで算出した各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出ステップとを備え、
前記省エネルギー余裕算出ステップは、
昇温前の操作量ＭＶＬを算出対象の制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得ステップと、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に算出対象の制御ループの昇温が完了したときに、算出対象の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、
算出対象の制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、
前記待機時間ＴＨと算出対象の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから算出対象の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを、制御ループ毎に実行することを特徴とする省エネルギー総余裕算出方法。
【請求項１】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出装置であって、
昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得手段と、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、
前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、
前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、
前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを備えることを特徴とする省エネルギー余裕算出装置。
【請求項２】
請求項１記載の省エネルギー余裕算出装置において、
前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とする省エネルギー余裕算出装置。
【請求項３】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出装置であって、
制御ループ毎に設けられ、各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する複数の省エネルギー余裕算出装置と、
各省エネルギー余裕算出装置が算出した省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出手段とを備え、
各省エネルギー余裕算出装置は、
昇温前の操作量ＭＶＬを対応する制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得手段と、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に対応する制御ループの昇温が完了したときに、対応する制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得手段と、
対応する制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測手段と、
対応する制御ループのヒータ容量ＨＰを予め記憶するヒータ容量記憶手段と、
前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから対応する制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出手段とを有することを特徴とする省エネルギー総余裕算出装置。
【請求項４】
請求項３記載の省エネルギー総余裕算出装置において、
前記省エネルギー余裕算出手段は、前記省エネルギー余裕ＥＳを、前記待機時間ＴＨと前記ヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬと定数α（α≒０．５）とから、αＴＨＨＰ（ＭＶＨ−ＭＶＬ）／１００により算出することを特徴とする省エネルギー総余裕算出装置。
【請求項５】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い第１の制御ループに他の第２の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の前記第２の制御ループの省エネルギー余裕分を算出する省エネルギー余裕算出方法であって、
昇温前の操作量ＭＶＬを各コントローラのいずれかから取得する低温時操作量取得ステップと、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に前記第２の制御ループの昇温が完了したときに、昇温完了後の温度で待機中の第２の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、
前記第２の制御ループの昇温完了から前記第１の制御ループの昇温完了までの前記第２の制御ループの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、
前記待機時間ＴＨと前記第２の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから前記第２の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを備えることを特徴とする省エネルギー余裕算出方法。
【請求項６】
マルチループ温度制御系において、温度変化が最も遅い制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる最遅同調制御を適用した場合の全制御ループの省エネルギー余裕分の合計を算出する省エネルギー総余裕算出方法であって、
各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップと、
この省エネルギー余裕算出ステップで算出した各制御ループの省エネルギー余裕ＥＳの合計である省エネルギー総余裕を算出する省エネルギー総余裕算出ステップとを備え、
前記省エネルギー余裕算出ステップは、
昇温前の操作量ＭＶＬを算出対象の制御ループのコントローラから取得する低温時操作量取得ステップと、
各制御ループの温度設定値ＳＰが同時に変更され昇温が開始された後に算出対象の制御ループの昇温が完了したときに、算出対象の制御ループのコントローラから出力される操作量ＭＶＨを取得する高温時操作量取得ステップと、
算出対象の制御ループの昇温完了から全ての制御ループの昇温完了までの待機時間ＴＨを計測する待機時間計測ステップと、
前記待機時間ＴＨと算出対象の制御ループのヒータ容量ＨＰと前記操作量ＭＶＨと前記操作量ＭＶＬとから算出対象の制御ループの省エネルギー余裕ＥＳを算出する省エネルギー余裕算出ステップとを、制御ループ毎に実行することを特徴とする省エネルギー総余裕算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６８７９３（Ｐ２０１２−６８７９３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１８３８（Ｐ２０１０−２１１８３８）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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