JPS6410766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は空調装置の給水と還水との温度差を検
出すると共に、給水または還水の流量を検出し、
両検出出力に基づいて空調負荷により浪費される
熱量の測定を行なう場合等に用いられる熱量計の
改良に関するものである。

〔従来技術〕

従来、２点間の温度差を検出するには、各個別
の温度計が用いられており、測定点へ設ける温度
センサと温度計本体との間は、２線式または３線
式の線路により接続されるものとなつているが、
２線式では、線路の抵抗値が測定値に対して影響
を与えるため、各測定点と温度計本体との間の布
線長を等しく設定しなければならず、設置工事が
面倒となる欠点を生ずる一方、３線式の場合は、
２線式に比し線路の抵抗値による影響が少ないも
のの、布線長の増大により線路の抵抗値が大にな
ると、同様の影響が現れるため、布線長を大とす
ることのできない欠点を生じている。

また、熱量を表示するには、温度計の出力から
求めた温度差と、流量計により求めた流量とを乗
算のうえ、乗算値を積分し、この結果により電磁
カウンタを駆動しており、構成が複雑となる欠点
も生じている。

〔発明の概要〕

本発明は、従来のかかる欠点を一挙に排除する
目的を有し、温度に応じて抵抗値の変化する第１
および第２の感熱素子に対し、電流線により同一
の定電流を通ずるものとしたうえ、各感熱素子の
端子電圧を各個別の電圧線により導出するものと
し、各感熱素子と温度差検出回路との間を各個別
の４線式線路により接続すると共に、各感熱素子
により検出された温度間の温度差を示す信号を温
度差検出回路により求め、この出力を電圧・周波
数変換器によつてパルス信号の周波数へ変換し、
このパルス信号をカウンタによりカウントするも
のとし、かつ、感熱素子の配された流路の流量を
検出する電磁流量計から単位流量毎に生ずる流量
パルスに応じ、所定時間幅の制御パルスを制御パ
ルス発生回路により発生し、この制御パルスによ
つてカウンタをカウント状態とすることにより、
カウンタのカウント出力から熱量を示す信号を得
るものとした極めて効果的な、熱量計を提供する
ものである。

〔実施例〕

以下、実施例を示す回路図により本発明の詳細
を説明する。

第１図は、熱量演算部のブロツク図であり、給
水管路および還水管路等の各流路へ各個に配され
た第１および第２の感熱素子TS₁，TS₂と、端子
板TBとの間は、各々が２本の電流線Li₁，Li₂お
よびLi₃，Li₄と、２本の電圧線Lv₁，Lv₂および
Lv₃，Lv₄とからなる４線式線路による各個別の
布線により接続され、これらの電流線Li₁〜Li₄
は、短絡線SLにより直列に接続されたうえ、定
電流回路Isが接続されており、これによつて、各
電流線Li₁〜Li₄を介し、各感熱素子TS₁〜TS₂へ
同一の定電流が通ずるものとなつている。

したがつて、感熱素子TS₁，TS₂の各端子電圧
は、各々の検出温度に応ずるものとなり、この各
端子電圧は、電圧線Lv₁〜Lv₄により各個に導出
されて温度差検出回路TDDへ与えられ、ここに
おいて、各感熱素子TS₁，TS₂により検出された
温度間の温度差を示す電圧が求められ、絶対値回
路VOへ送出される。

なお、温度差検出回路TDDの出力は、冷房と
暖房時とにおいて感熱素子TS₁，TS₂による検出
温度の高低関係が反転するため、これに応じて極
性も反転するものとなつており、この出力は、絶
対値回路VOにより常に同一極性へ変換されると
共に、冷房と暖房とに応ずる係数が乗算されてか
ら、電圧制御発振器等の電圧・周波数変換器（以
下、VFC）Ｖ／F₁へ与えられ、ここにおいて、
温度差に応じた周波数のパルス信号へ変換された
うえ、カウンタCNTによりカウントされる。

ただし、カウンタCNTは、制御パルス発生回
路CPGからの所定時間幅ｔを有する制御パルス
が与えられている期間のみカウント状態になるも
のとなつており、制御パルス発生回路CPGは、
フオトカツプラPC₄および波形整形回路WSを介
して与えられる流量パルスP_Fに応じ、交流電圧
Vaの周波数に基づいて制御パルスの発生を行行
なうと共に、流量パルスP_Fは、感熱素子TS₁また
はTS₂の配された流路の流量を検出する電磁流量
計から、一定の単位流量毎に与えられるため、カ
ウンタCNTのカウント値は、温度差と単位流量
との積による熱量を示すものとなり、これを流量
パルスP_Fの発生に応じて反復することにより、
カウンタCNTのカウント値は積算感熱を示すも
のとなる。

したがつて、カウンタCNTのカウント値もそ
のまま取り出せば、積算熱量を得るものとなるが
第１図においては、電磁カウンタMGCを駆動し、
これによつて積算熱量を指示するものとなつてい
るため、カウンタCNTを分周器として使用し、
制御パルスの期間毎に分周動作を行なわせ、制御
パルスの終了に応じてリセツトするものとしてお
り、これによつて温度差と単位流量との積に応す
る分周出力をパルス信号として送出させこれのパ
ルス数により単位流量毎の熱量を示すものとなつ
ている。

カウンタCNTの出力は、フオトカツプラPC₂，
PC₃へ与えられ、フオトカツプラPC₃および端子
板TBを介し、熱量パルスPcとして送出される
が、フオトカツプラPC₂と直列にフオトカツプラ
PC₁が挿入され、フオトカツプラPC₁および抵抗
器Ｒを介してトランジスタＱをオンとし、端子板
TBを経て電磁カウンタMGCを駆動するものと
なつており、フオトカツプラPC₁は、絶対値回路
VOの出力側へ接続された低レベルカツト回路
LLCにより制御されているため温度差が減少し、
絶対値回路VOの出力が例えば0.5V以下へ低下す
れば、低レベルカツト回路LLCが応動してフオ
トカツプラPC₁をオフ状態とすることにより電磁
カウンタMGCの駆動が行なわれなくなるものと
なつている。

これは、空調装置等の構成上、わずかの温度差
は、誤差として無視することを要する場合がある
ためであり、条件によつては、後述のとおり、低
レベルカツト回路LLCの応動を停止させ、常に
フオトカツプラPC₁をオン状態とすることもでき
るものとなつている。

なお、制御パルスの時間幅ｔは、例えば1secに
定められ、VFC・Ｖ／F₁の出力周波数は数100Hz
程度に設定されると共に、流量パルスP_Fの発生
周期は、1secより遥かに長周期として設定され
る。

第２図は、流量測定部のブロツク図であり、商
用交流電源等の安定な周波数を有する交流電源
ACを電源変圧器PTにより降圧し、電源回路PS
において整流および安定化のうえ、直流電源＋
Ｖ，−Ｖとして各部へ供給すると共に、交流電圧
Vaとして第１図の制御パルス発生回路CPGへ供
給する一方、同電源Vaと同期してクロツクパル
ス発生回路CKGによりクロツクパルスを発生し、
パルス発生器PGへ与えている。

分周器等を用いたパルス発生器PGは、所定周
波数の駆動パルスを発生し、フオトカツプラPC₅
を介してインバータINVへ与えると共に、サン
プルホールド回路Ｓ／Ｈへ与えており、これに基
づいてインバータINVが方形波の交流を発生し、
端子板TBを介して電磁流量計用検出器の励磁コ
イルＬへ与え、これを励磁するものとなつてい
る。

励磁コイルＬにより生じた磁束は、検出器の測
定管MPへ通じ、この磁束および測定管MP中を
流通する給水または還水の流束に応じて生じた起
電力は、電極P₁，P₂により検出され、端子板TB
を介して増幅器AMP₁へ与えられ、ここにおいて
増幅されてから、駆動パルスに応じて動作するサ
ンプルホールド回路Ｓ／Ｈによりサンプリングの
うえピーク電圧が保持され、増幅器AMP₂によつ
て再び増幅されたうえ、VFC・Ｖ／F₂へ与えら
れ、ここにおいて流速に応じた周波数のパルス信
号へ変換された後、分周器FDにより分周され、
フオトカツプラPC₆を介し流量パルスP_Fとして第
１図の波形整形回路WSへ送出される。

なお、増幅器AMP₂は、出力値の零調整および
スパン調整用の調整器を備えており、これによつ
て、VFC・Ｖ／F₂の出力周波数を所定範囲へ設
定するものとなつている。

第３図は、温度差検出回路TDDの詳細を示す
回路図であり、温度に応じて抵抗値の変化するサ
ーミスタ等を用いた第１および第２の感熱素子
TS₁，TS₂がプローブ等に収容のうえ設けてあ
り、これらと端子板TBとの間は、第１および第
２の４芯ケーブルW₁，W₂により接続されている
が、ケーブルW₁は、第１および第２の電流線
Li₁，Li₂，ならびに、第１および第２の電圧線
Lv₁，Lv₂からなり、ケーブルW₂は、第３および
第４の電流線Li₃，Li₄、ならびに、第３および第
４の電圧線Lv₃，Lv₄からなつており、電流線Li₁
と電圧線Lv₁との一端が感熱素子TS₁の一方の端
子t₁へ直線接続されていると共に、電流線Li₂と
電圧線Lv₂との一端が同素子TS₁の他方の端子t₂
へ直接接続され、かつ、電流線Li₃と電圧線Lv₃と
の一端が感熱素子TS₂の一方の端子t₃へ様に接続
されていると共に、電流線Li₄と電圧線Lv₄との一
端も同素子TS₂の他方の端子t₄へ同様に接続され
ている。

また、端子板TBを介し、電流線Li₂とLi₃との
他端間は、短絡線SLにより接続されていると共
に、電流線Li₄の他端へ定電流回路Isが接続され、
これを介して電源−Ｖが印加されており、かつ、
電流線Li₁の他端には、短絡線SLの部分をほぼ零
Ｖとするための直列抵抗器Rsが接続され、これ
を介して電源−Ｖと同電圧の電源＋Ｖが印加され
ている。

このため、電流線Li₁〜Li₄を経て各感熱素子
TS₁，TS₂には同一の定電流が通じ、電流線Li₁
〜Li₄の抵抗値に対し定電流の値が無関係となり、
各感熱素子TS₁，TS₂にほぼ同一特性のものを用
いれば、これらの端子電圧が各測定点の温度を示
すものとなる。

なお、電源＋Ｖと−Ｖとが同電圧かつ逆極性で
あると共に、直列抵抗器Rsが挿入されているた
め、短絡線SLの部分はほぼ零Ｖとなり、つぎに
述べる各増幅回路への漏洩電流が極めて減少す
る。

すなわち、差動増幅器A₁および抵抗器R₁〜R₄
により、高入力インピーダンスを有する第１の増
幅回路が構成されていると共に、差動増幅器A₂
および抵抗器R₅〜R₈により同様な第２の増幅回
路が構成されており、これらの入力へ電圧線
Lv₁，Lv₂およびLv₃，Lv₄の他端が端子板TBを
介して接続されているため、端子t₁，t₂間および
t₃，t₄間の端子電圧が各々同一増幅度により増幅
される。

各増幅回路の各出力は、差動増幅器A₃、抵抗
器R₉〜R₁₄およびポテンシヨメータRV₁，RV₂に
より構成される減算回路へ入力として与えられ、
各出力間の差に応じた電圧が出力OUTへ送出さ
れ、これが、各感熱素子TS₁，TS₂により検出し
た各測定点間の温度差を示すものとなる。

したがつて、簡単な構成により、各測定点間の
温度差が検出できると共に、抵抗器R₄，R₈によ
る負帰還により、差動増幅器A₁，A₂による各直
流増幅回路が高入力インピーダンスを呈している
ため、電圧線Lv₁〜Lv₄には電流が通ぜず、これ
らの抵抗値が測定値と全く無関係になり、定電流
回路Isによる作用と併せて、ケーブルW₁，W₂の
布線長にかかわらず、常に正確な温度差を得るこ
とができる。

なお、差動増幅器A₃の非反転入力には、抵器
R₁₁，R₁₃を介し、ポテンシヨメータRV₂からバイ
アス電圧が与えられており、ポテンシヨメータ
RV₂の設定により、出力OUTの零点調整が行な
われるものとなつている一方、差動増幅器A₃の
出力と共通回路との間へ挿入されたポテンシヨメ
ータRV₁の可動子へ負帰還用の抵抗器R₁₄が接続
されており、ポテンシヨメータRV₁の設定により
増幅度が加減され、出力OUTのスパン調整が行
なわれるものとなつている。

第４図は、低レベルカツト回路LLCの回路図
であり、差動増幅器A₄の反転入力へ抵抗器R₂₁を
介し、入力INから絶対値回路VOの出力が与えら
れていると共に、同増幅器A₄の非反転入力には、
抵抗器R₂₂，R₂₃により電源＋Ｖを分圧した基準
電圧が抵抗器R₂₄を介して与えられている一方、
非反転入力と出力との間には、正帰還用の抵抗器
R₂₅が接続されており、入力INからの電圧が基準
電圧以上であれば、差動増幅器A₄の出力が負極
性のため、ダイオードＤがオフ状態であり、これ
に応じてトランジスタQ₁がオフとなり、トラン
ジスタQ₂のベース抵抗器R₂₇を介して電源＋Ｖか
ら順方向バイアスが印加され、トランジスタQ₂
がオンとなつていることにより、フオトカツプラ
PC₁の発光ダイオードへ電流が通じ、フオトカツ
プラPC₁がオン状態を維持するものとなつてい
る。

これに対し、入力INからの電圧が基準電圧以
下となれば、差動増幅器A₄の出力が正極性とな
り、ダイオードＤがオン状態となつて、抵抗器
R₂₆を介しトランジスタQ₁のベースへ順方向バイ
アスが印加され、トランジスタQ₁がオンへ転ず
るため、トランジスタQ₂はオフへ転じ、フオト
カツプラPC₁の発光ダイオードへの通電が停止
し、フオトカツプラPC₁がオフ状態となる。

なお、抵抗器R₂₅による正帰還のため、差動増
幅器A₄の出力極性反転にはヒステリヒス特性が
付与され、入力INからの電圧が基準電圧近傍に
おいて変動したときに動作が安定化されるものと
なつている一方、抵抗器R₂₂と直列に挿入された
ジヤンパー線Ｊを切断すれば、差動増幅器A₄の
出力が常に負極性を維持するものとなり、フオト
カツプラPC₁を入力INからの電圧にかかわらずオ
ン状態に保つことができるものとなつている。

したがつて、第１図の構成によれば、各感熱素
子TS₁，TS₂に対する布線長を任意に定めること
が自在となり、正確な温度差を検出できるうえ、
簡単な構成により熱量に応じた信号が得られると
共に、第２図の構成においては、交流電源ACに
基づいてクロツクパルスを発生しているため、高
価な水晶発振器等が不要となり、安価に熱量計を
製造することが容易となる。

また、低レベツカ回路烈LLCを備えることに
より、測定誤差の発生が阻止され、熱量の測定状
況が正確となる。

ただし、第１図においては、状況に応じてカウ
ンタCNTのカウント値をそのまま送出してもよ
く、カウンタCNTの入力側へゲート回路を設け、
これを制御パルスにより制御し、あるいは、低レ
ベルカツト回路LLCの出力により制御しても同
様であり、点線により示したとおり低レベルカツ
ト回路LLCの出力によつてVFC・Ｖ／F₁を制御
してもよいと共に、冷房または暖房専用の場合
は、絶対値回路VOを省略してもよく、空調装置
等の構成によつては、低レベルカツト回路LLC
を省略することも任意である。

また、第２図においては、交流電源ACを直接
方形波交流へ変換し、励磁コイルＬへ与えてもよ
く、第３図においては、各線Li₁〜Li₄、Lv₁〜Lv₄
を各個別に布線してもよく、各増幅回路および減
算回路は、同等の機能を呈するものであれば他の
構成を適用しても同様であり、第４図において
は、スレシホールドレベルを有する他の回路を用
いることが任意である等、種々の変形が自在であ
る。

〔発明の効果〕 以上の説明により明らかなとおり、本発明によ
れば、各感熱素子への布線長が測定値に無関係と
なり、各感熱素子に近似した特性のものを選定す
れば、布線長に応じた調整等が不要となり、か
つ、設置工事が容易化されると共に、全般的に回
路構成が簡略化され、製造価格の低減が容易とな
り、各種用途の熱量測定において顕著な効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は熱量演算
部のブロツク図、第２図は流量測定部のブロツク
図、第３図は温度差検出回路の詳細を示す回路
図、第４図は低レベルカツト回路の回路図であ
る。 TS₁，TS₂……感熱素子、Li₁〜Li₄……電流線、
Lv₁〜Lv₄……電圧線、Is……定電流回路、TDD
……温度差検出回路、Ｖ／F₁……VFC（電圧・周
波数変換器）、CNT……カウンタ、CPG……制御
パルス発生回路、P_F……流量パルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 温度に応じて抵抗値の変化する第１および第
   ２の感熱素子と、該各感熱素子に対して各個に布
   線された各々が２本の電流線と２本の電圧線とか
   らなる４線式線路と、該各４線式線路の電流線を
   介して前記各感熱素子へ同一の定電流を通ずる定
   電流回路と、前記各４線式線路の電圧線により導
   出された前記各感熱素子の端子電圧に基づき該各
   感熱素子により検出された温度間の温度差を示す
   信号を送出する温度差検出回路と、該温度差検出
   回路の出力をパルス信号の周波数へ変換する電
   圧・周波数変換器と、該電圧・周波数変換器の出
   力をカウントするカウンタと、前記感熱素子の配
   された流路の流量を検出する電磁流量計から単位
   流量毎に生ずる流量パルスに応じ前記カウンタを
   カウント状態とする所定時間幅の制御パルスを発
   生する制御パルス発生回路とを備えたことを特徴
   とする熱量計。