特許 6937787 湿球温度の演算装置、湿球温度の演算方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6937787

(24)【登録日】2021年9月2日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】湿球温度の演算装置、湿球温度の演算方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/62 20060101AFI20210909BHJP

   G01W 1/11 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/62 F

   G01W1/11 Z

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-25355(P2019-25355)

(22)【出願日】2019年2月15日

(65)【公開番号】特開2020-134230(P2020-134230A)

(43)【公開日】2020年8月31日

【審査請求日】2020年6月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】391019658

【氏名又は名称】株式会社中部プラントサービス

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】赤堀 拓也

(72)【発明者】

【氏名】浅井 正治

(72)【発明者】

【氏名】大西 紀行

(72)【発明者】

【氏名】井ノ口 嘉朋

(72)【発明者】

【氏名】小島 久幸

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５２−０５２６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６６３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２０２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５３６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 WORBS, H.E.，“A friendly Microprocessor Approach to the Determination of the Thermodynamic Properties of Moist Air”，ASHRAE TRANSACTIONS，1984年，Vol.90, PART 1A，pp.46-57

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／００−２５／７２

Ｇ０１Ｗ １／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各乾球温度Ｔａに対する相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴａｂの関係を示す１次近似式を用いて、乾球温度Ｔａと相対湿度ｘの計測データから湿球温度Ｔｂを演算する、演算装置であって、
各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の１次項Ｐと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｐを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の１次項Ｐを演算し、
各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の定数項Ｑと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｑを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の定数項Ｑを演算する、演算装置。

【請求項2】

各乾球温度Ｔａに対する相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴａｂの関係を示す１次近似式を用いて、乾球温度Ｔａと相対湿度ｘの計測データから湿球温度Ｔｂを演算する、演算装置であって、
乾球温度Ｔａの計測値からその乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の１次項Ｐを演算する第１演算部と、
乾球温度Ｔａの計測値からその乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の定数項Ｑを演算する第２演算部と、
相対湿度ｘの計測値と、前記第１演算部にて演算した１次項Ｐと、前記第２演算部にて演算した定数項Ｑとから乾湿温度差ΔＴａｂを演算する第３演算部と、
乾球温度Ｔａの計測値と、前記第３演算部にて演算した乾湿温度差ΔＴａｂとから、湿球温度Ｔｂを演算する第４演算部と、を含む、演算装置。

【請求項3】

各乾球温度Ｔａに対する相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴａｂの関係を示す１次近似式を用いて、乾球温度Ｔａと相対湿度ｘの計測データから湿球温度Ｔｂを演算する、演算方法であって、
各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の１次項Ｐと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｐを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の１次項Ｐを演算し、
各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の定数項Ｑと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｑを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の定数項Ｑを演算する、演算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湿球温度を演算する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

湿球温度は、湿球温度計を用いて計測できる。しかし、湿球温度計は、感温部を常に濡れた状態とする必要があることから、取扱いに手間が掛かり、また高価である。下記特許文献１には、湿球温度の近似予測方法に関し、次の開示がある。湿球湿計公式を用い、相対湿度および気温を変数として湿球温度を数値計算し、最小二乗法を使った多項式近似により関数フィッティングさせて湿球温度の近似予測式を作成しておく。当該近似予測式に相対湿度および気温の実測値を代入することで、湿球温度を近似予測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２６６３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の湿球温度の予測方法は、高次の多項近似式を用いている。そのため、計算が複雑であり、高度な演算機能が必要である。

【0005】

本発明は、１次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

湿球温度の演算装置は、乾球温度Ｔａと相対湿度ｘの計測データから、各乾球温度Ｔａに対する相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴの関係を示す１次近似式を用いて、湿球温度Ｔｂを演算する。このようにすれば、１次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することが出来る。

【0007】

演算装置は、各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の１次項Ｐと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｐを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の１次項Ｐを演算し、各乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の定数項Ｑと各乾球温度Ｔａとの関係を示す１次近似直線Ｌｑを用いて、乾球温度Ｔａの計測値に対する前記１次近似式の定数項Ｑを演算してもよい。

【0008】

演算装置は、乾球温度Ｔａの計測値からその乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の１次項Ｐを演算する第１演算部と、乾球温度Ｔａの計測値からその乾球温度Ｔａに対する前記１次近似式の定数項Ｑを演算する第２演算部と、相対湿度ｘの計測値と、前記第１演算部にて演算した１次項Ｐと、前記第２演算部にて演算した定数項Ｑとから乾湿温度差ΔＴａｂを演算する第３演算部と、乾球温度Ｔａの計測値と、前記第３演算部にて演算した乾湿温度差ΔＴａｂとから、湿球温度Ｔｂを演算する第４演算部と、を含んでもよい。

【0009】

本技術は、湿球温度の演算方法に適用することが出来る。

【発明の効果】

【0010】

１次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度を演算することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】乾球温度に対する相対湿度と乾湿温度差の関係を示すグラフ

【図2】１次近似した場合の湿球温度に対する１次項と定数項の図表

【図3】乾球温度と１次項の関係、乾球温度と定数項の関係を示すグラフ

【図4】演算装置のブロック図

【図5】演算装置の他の実施形態を示す図

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜実施形態１＞
１．湿球温度の演算原理
図１は、乾球温度Ｔａに対する相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴａｂの関係を示すグラフであり、横軸は相対湿度ｘ[％]、縦軸は乾湿温度差ΔＴａｂ[℃]である。乾湿温度差ΔＴａｂは、乾球温度（大気温度）Ｔａから湿球温度Ｔｂを引いた値である。

【0013】

ΔＴａｂ＝Ｔａ−Ｔｂ・・・・（１）式

【0014】

図１に示すＬ１〜Ｌ７は、各乾球温度５℃〜３５℃について、相対湿度ｘと乾湿温度差ΔＴａｂの関係を示す近似直線である。各近似直線Ｌ１〜Ｌ７は、以下の１次近似式で表すことができる。

【0015】

ΔＴａｂ＝Ｐｘ＋Ｑ・・・（２）式
Ｐは近似直線Ｌの１次項（直線の傾き）、Ｑは近似直線の定数項、ｘは相対湿度である。

【0016】

（１）式と（２）式より、湿球温度Ｔｂは、以下の（３）式で算出することができる。
Ｔｂ＝Ｔａ−ΔＴａｂ＝Ｔａ−（Ｐｘ＋Ｑ）・・・・・（３）式

【0017】

図２は、各乾球温度Ｔａについて、１次近似式ΔＴａｂの１次項Ｐと定数項Ｑをまとめた図表である。１次項Ｐは負の値であり、大きさ（絶対値）は、乾球温度Ｔａが高い程、大きい。また、定数項Ｑは正の値であり、大きさ（絶対値）は、乾球温度Ｔａが高い程、小さい。

【0018】

図３は、乾球温度Ｔａと１次項Ｐの関係、乾球温度Ｔａと定数項Ｑの関係を示すグラフであり、横軸は相対湿度ｘ[％]、右縦軸は１次項Ｐ[℃／％]、左縦軸は定数項Ｑ[℃]である。

【0019】

図３に示すＬｐは乾球温度Ｔａと１次項Ｐの関係を示す１次近似直線であり、Ｌｑは乾球温度Ｔａと定数項Ｑの関係を示す１次近似直線である。（４）式は、１次近似直線Ｌｐの数式、（５）式は１次近似直線Ｌｑの数式である。

【0020】

Ｐ＝−０．００３４Ｔａ−０．０５・・・・（４）式
Ｑ＝０．３３９８Ｔａ＋４．９２５３・・・（５）式
Ｐは１次項、Ｑは定数項、Ｔａは乾球温度を示す。

【0021】

図３に示す１次近似直線Ｌｐを用いて、（２）式の１次項Ｐを求めることが出来る。また、図３に示す１次近似直線Ｌｑを用いて、（２）式の定数項Ｑを求めることが出来る。

【0022】

尚、１次近似直線Ｌｐの相関係数Ｒ^２は、一例として０．９９９５、１次近似直線Ｌｑの相関係数Ｒ^２は、一例として０．９９９７であり、２つの近似直線Ｌｐ、Ｌｑとも、相関性が非常に高い。

【0023】

以下、（３）式を用いた湿球温度Ｔｂの計算例を示す。

【0024】

乾球温度Ｔａが２５℃、相対湿度ｘが５４％の場合、（４）式と（５）式から、乾球温度Ｔａに対応する１次項Ｐと定数項Ｑを求めることが出来る。

【0025】

Ｐ＝−０．００３４×２５−０．０５＝−０．１３５
Ｑ＝０．３３９８×２５＋４．９２５３＝１３．４２０３

【0026】

そして、求めた１次項Ｐ、定数項Ｑ、乾球温度Ｔａ、相対湿度ｘを（３）式に代入することにより、湿球温度Ｔｂを算出することが出来る。
Ｔｂ＝２５−（−０．１３５×５４＋１３．４２０３）＝１８．８６９７℃

【0027】

尚、乾球温度Ｔａが２５℃、相対湿度ｘが５４％の場合、乾湿計用湿度表を用いて算出した湿球温度Ｔｂは１９℃で、誤差率εは−０．６９％と非常に小さい。

【0028】

ε＝１００×（Ｔｂ１−Ｔｂ２）／Ｔｂ２
Ｔｂ１は、図３に示す２つの１次近似直線Ｌｐ、Ｌｑを利用して算出した湿球温度、Ｔｂ２は、乾湿計用湿度表を用いて算出した湿球温度である。

【0029】

２．湿球温度Ｔｂの演算装置の説明
図４は、演算装置５０のブロック図である。演算装置５０は、第１演算部５１と、第２演算部５３と、第３演算部５５と、第４演算部５７とから構成されている。

【0030】

第１演算部５１は、乾球温度計による乾球温度Ｔａの計測値から１次項Ｐを演算する。第１演算部５１は、例えば、比例器５１ａと、差分器５１ｂと、シグナルジェネレータ５１ｃとから構成することが出来る。比例器５１ａは、乾球温度Ｔａに比例した出力をする。比例定数は、（４）の近似式の比例定数、つまり、−０．００３４である。シグナルジェネレータ５１ｃは定数を出力する。定数は、（４）の近似式の定数、つまり、０．０５である。

【0031】

差分器５１ｂは比例器５１ａの出力からシグナルジェネレータ５１ｃの出力を減算し、その結果を１次項Ｐとして出力する。

【0032】

第２演算部５３は、乾球温度計による乾球温度Ｔａの計測値から定数項Ｑを演算する。第２演算部５３は、例えば、比例器５３ａと、加算器５３ｂと、シグナルジェネレータ５３ｃとから構成することが出来る。

【0033】

比例器５３ａは、乾球温度Ｔａに比例した出力をする。比例定数は、（５）の近似式の比例定数、つまり、０．３３９８である。シグナルジェネレータ５３ｃは定数を出力する。定数は、（５）の近似式の定数、つまり、４．９２５３である。

【0034】

加算器５３ｂは比例器５３ａの出力にシグナルジェネレータ５３ｃの出力を加算し、その結果を定数項Ｑとして出力する。

【0035】

第３演算部５５は、相対湿度計による相対湿度ｘの計測値と、第１演算部５１にて演算した１次項Ｐと、第２演算部５３にて演算した定数項Ｑとから乾湿温度差ΔＴａｂを演算する。第３演算部５５は、例えば、乗算器５５ａと、加算器５５ｂと、から構成することが出来る。乗算器５５ａは、相対湿度ｘに第１演算部５１にて演算した１次項Ｐを乗算して出力する。加算器５５ｂは、乗算器５５ａの出力に第２演算部５３にて演算した定数項Ｑを加算して乾湿温度差ΔＴａｂを算出する。

【0036】

第４演算部５７は、乾球温度Ｔａの計測値と、第３演算部５５にて演算した乾湿温度差ΔＴａｂとから、湿球温度Ｔｂを演算する。第４演算部５７は、例えば、差分器により構成することが出来る。差分器５７は、乾球温度計による乾球温度Ｔａの計測値から、第３演算部５５にて演算した乾湿温度差ΔＴａｂを減算して、湿球温度Ｔｂを算出する。

【0037】

３．効果説明
本実施形態によれば、乾球温度Ｔａの計測値と相対湿度ｘの計測値から、演算で湿球温度Ｔｂを求めることが出来る。そのため、高価でメンテナンスに手間が掛かる湿球温度計が不要である。

【0038】

また、１次近似式のみの簡単な演算で、湿球温度Ｔｂを演算するので、演算装置５０を、４則のみの回路（第１演算部５１〜第４演算部５７）で構成することが可能である。そのため、ＰＬＣ（プログマブルロジックコントローラ）やＤＣＳ（分散型ディジタル制御装置）への適用が可能である。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0039】

（１）上記実施形態１では、乾球温度Ｔａと相対湿度ｘの計測値から、図３の関係性を利用して、（２）式の１次項Ｐと定数項Ｑを求め、それを（３）式に代入して湿球温度Ｔｂを演算したが、図１の関係性を利用して湿球温度を演算してもよい。

【0040】

（２）上記実施形態１では、演算装置５０を、４つの演算部５１〜５７より構成した例を示した。演算装置１５０は、図５に示すように、ＣＰＵ１５１とメモリ１５３とから構成し、ディジタル的な処理で、湿球温度Ｔｂを演算してもよい。つまり、メモリ１５３に対して、図３に示す２つの１次近似直線Ｌｐ、Ｌｑのデータを記憶しておくと共に、ＣＰＵ１５１にて、２つの１次近似直線Ｌｐ、Ｌｑから１次項Ｐ、定数項Ｑをそれぞれ求めて、湿球温度Ｔｂを（３）式より求めるようにしてもよい。

【0041】

また、メモリ１５３に記憶しておくデータは、２つの１次近似直線Ｌｐ、Ｌｑのデータに限らず、図１に示す１次近似直線Ｌ１〜Ｌ７であってもよい。この場合、乾球温度Ｔａに対応する１次近似直線Ｌ１〜Ｌ７を参照して、相対湿度ｘのデータから湿球温度Ｔｂを求めるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0042】

５０ 演算装置
５１ 第１演算部
５３ 第２演算部
５５ 第３演算部
５７ 第４演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】