マルチチャンネル電力制御器
【課題】同時に複数のチャンネルのＡＣ電力供給を制御する時に、ＡＣ電力を出力する出力チャンネルの数を制限することで、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献するマルチチャンネル電力制御器を提供する。
【解決手段】本マルチチャンネル電力制御器３は、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値を積算し、その積算値が閾値を超えていて、かつ、積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを選択し、選択された出力チャンネルだけがＡＣ電力供給を制御する単位時間中ＯＮの状態となるようにすることによって、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態になることを防止する。
【解決手段】本マルチチャンネル電力制御器３は、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値を積算し、その積算値が閾値を超えていて、かつ、積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを選択し、選択された出力チャンネルだけがＡＣ電力供給を制御する単位時間中ＯＮの状態となるようにすることによって、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態になることを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造装置や射出成形機の温度制御において加熱用ヒータへのＡＣ電力供給を制御する等、ヒータその他の負荷へのＡＣ電力供給を制御するマルチチャンネル電力制御器に関し、特に、同時に複数のチャンネルのＡＣ電力供給を制御する時に、ＡＣ電力を出力する出力チャンネルの数を制限することで、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減を図れるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＡＣ電力供給を制御する方式としては、位相制御方式、時間比例出力制御方式、並びに時分割出力制御方式が知られている。
【０００３】
図６（ａ）は位相制御方式によって４つの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示し、同図（ｂ）はゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式によって同数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示し、同図（ｃ）はゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式によって同数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示している。（これらの制御方式については、例えば、特許文献１又は２を参照）
【０００４】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）において、横軸は時間、縦軸は出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電源電圧の出力とし、横軸にはＡＣ電源電圧周波数１サイクル間隔でｔ１、ｔ２、ｔ３…と時刻を付してある。また、図中の黒塗り部分は出力チャンネルが出力ＯＮの状態になっていることを示している。
【０００５】
図６（ａ）の位相制御方式では、同図（ａ）の通り、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４でも、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル（ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３期間など）内の任意の位相角で出力ＯＦＦの状態から出力ＯＮの状態にスイッチングするから、大きな高周波ノイズが発生するという問題点がある。
【０００６】
図６（ｂ）のゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式では、同図（ｂ）の通り、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４でも、１制御サイクルの前半部が連続した出力ＯＮの状態となり、残りの後半部が出力ＯＦＦの状態となるため、温度制御にリップルが発生し易いという問題点がある。
【０００７】
図６（ｃ）のゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式では、前記２つの制御方式の欠点を改善するために、同図（ｃ）の通り、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、ＡＣ電源電圧のゼロ電位付近で出力ＯＮの状態と出力ＯＦＦの状態を交互に繰り返すことによって、ＡＣ電力を分散して出力するようにしている。
【０００８】
しかしながら、前記いずれの制御方式でも、複数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４を独立に制御しているため、同図（ｃ）中のｔ１〜ｔ２期間のように全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となることがある。そのため、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力を確保しなければならず、大容量の電力設備が必要で、設備コストが高額にならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３０９０４３号公報（図６〜図７とその説明）
【００１０】
【特許文献２】特開２００４−１６４４３１号公報（図８〜図１０とその説明）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、同時に複数のチャンネルのＡＣ電力供給を制御する時に、ＡＣ電力を出力する出力チャンネルの数を制限することで、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献するマルチチャンネル電力制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、ヒータなどの負荷に対してＡＣ電力を出力する複数の出力チャンネルごとに、それぞれの出力チャンネルの目標出力値に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルからそれぞれの目標出力値に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御するマルチチャンネル電力制御器において、負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの上限数である同時ＯＮチャンネル数と、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ該積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能と、負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とし、それに対する出力ＯＮの比率で前記目標出力値を表した時に、出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１を減算する機能と、を設けたことを特徴とする。
【００１３】
前記「出力チャンネルの目標出力値」とは、負荷によって制御される制御対象の設定値とその測定値との差分を小さくするための操作量であり、例えば、負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ（ＳＣＲなど）をＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１００％とした場合、かかる目標出力値は０〜１００％で表される。また、そのような状態のＡＣ電力を１とした場合、かかる目標出力値は１に対する比率（全ＯＮ状態で正規化した値：０〜１）で表される。
【００１４】
前記「ＡＣ電力供給を制御する単位時間」は、通常、ＡＣ電源電圧周波数の半サイクル又は１サイクルとする事が多いが、半サイクルの整数倍とすることが可能である。
【００１５】
本発明において、前記出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に前記積算の処理をした出力チャンネルを優先して選択するようにしてもよい。
【００１６】
本発明において、前記同時ＯＮチャンネル数は、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方としてもよい。
【００１７】
前記「同時ＯＮ最大チャンネル数」とは、負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの最大許容数として設定される任意の設定値（整数）であり、この同時ＯＮ最大チャンネル数を超える算出チャンネル数が同時ＯＮチャンネル数として採択されることはない。このことは以下の実施形態でも同様である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、前記構成の採用により、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値が積算され、その積算値が閾値を超えていて、かつ、積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルが選択され、選択された出力チャンネルだけがＡＣ電力供給を制御する単位時間中ＯＮの状態となるため、「同時ＯＮ最大チャンネル数」を全ての出力チャンネル数よりも小さく設定することにより、全ての出力チャンネルが同時に出力ＯＮの状態になることはない。従って、全ての出力チャンネルが同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力よりも少ない電力、具体的には同時ＯＮチャンネル数分の電力を確保すれば足りるから、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献し得るマルチチャンネル電力制御器を提供できる。
【００１９】
さらに、同時ＯＮチャンネル数を、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方とすることにより、同時ＯＮチャンネル数を同時ＯＮ最大チャンネル数よりも可能な限り小さくすることができ、出力が同時にＯＮとなるチャンネルを自動的に分散させ、消費電力の平均化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御システムの概要図である。
【図２】図１のマルチチャンネル電力制御器における処理動作の一例を示したフローチャート図。
【図３】図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、制御するチャンネル数を４チャンネルとした場合で、同時ＯＮチャンネル数が“２”、閾値が０％になっていて、ＡＣ電力供給を制御する単位時間をＡＣ電源電圧周波数１サイクルとした場合の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図である。
【図４】図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、マルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブルの説明図。
【図５】図２に示すフローチャートのステップ１１０において、目標出力値の積算値が閾値（０％）を超えていること（第１の条件）のみを満たしている出力チャンネルが出力ＯＮの状態となる方式を採用したときの、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図（図３との比較例）。
【図６】図６（ａ）は位相制御方式の説明図、同図（ｂ）はゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式の説明図、同図（ｃ）は従来のゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための一実施形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御システムの概要図である。
【００２３】
同図の複数チャンネル温度制御システム１は、負荷としてのヒータＨ１〜Ｈ４に対してＡＣ電力を出力する複数（図１の例では４つ）の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４と、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに目標出力値を演算するマルチチャンネル調節計２と、その目標出力値を基に出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４からヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力供給を制御するマルチチャンネル電力制御器３とを含み、ヒータＨ１〜Ｈ４によって制御対象Ｊ１〜Ｊ４の温度を調節するものである。
【００２４】
＜出力チャンネルの詳細構成＞
各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４は、電力スイッチング素子ＳＣＲ（以後、ＳＣＲと呼ぶ）を備え、ＳＣＲの点弧によって各ヒータＨ１〜Ｈ４にＡＣ電力を出力するようになっている。図１の例では、ＳＣＲの電力をスイッチングする端子にヒータＨ１〜Ｈ４とＡＣ電源Ｐとを直列に接続するとともに、ＳＣＲのＯＮ／ＯＦＦを制御する端子にマルチチャンネル電力制御器３からのＯＮ信号が入力されることによって、ＳＣＲが点弧し、ＳＣＲからＡＣ電力が出力されるように構成してある。尚、電力をスイッチングする部分はＳＳＲ（ソリッドステートリレー）でもよい。
【００２５】
各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４には動作説明の便宜上ｃｈ１〜ｃｈ４のチャンネル番号が付されている。図１の例では上から順に連番でチャンネル番号を付している。
【００２６】
＜マルチチャンネル調節計の詳細構成＞
マルチチャンネル調節計２は、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、ヒータＨ１〜Ｈ４で温度制御する制御対象Ｊ１〜Ｊ４の設定温度ＳＶ１〜ＳＶ４と、その制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４との差分を求め、その差分を小さくするための目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４をＰＩＤ演算する等、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を個々に演算する機能を有している。尚、この種の調節計はシングルループ調節計４台であってもよい。
【００２７】
制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４については、個々の制御対象Ｊ１〜Ｊ４に設置された温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ４で測定し、その測定値がマルチチャンネル調節計２に入力されるように構成してある。
【００２８】
ヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４は、制御対象Ｊ１〜Ｊ４の温度とは無関係に、例えば図示しないタッチパネル等より手動で入力設定する方式を採用することができる。この場合、温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ４は必須ではない。
【００２９】
以下、説明の便宜上、前述の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４とその積算値（後述）は、ＳＣＲをＯＮし続けた時のＡＣ電力を１００％とした場合のパーセンテージ（％）で表されるものとする。例えば、出力ＯＮ時間の割合が１／４または１／２の目標出力値はそれぞれ２５％、５０％のように表される。
【００３０】
＜マルチチャンネル電力制御器の詳細構成＞
マルチチャンネル電力制御器３は、図２のフローチャートに示した一連の処理動作を実行するためのシステムプログラム等を格納したＲＯＭ、そのシステムプログラムを実行するＣＰＵ、システムプログラムの実行時に使用する変数等を格納するＲＡＭ、システムプログラムの実行によってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する出力部等、各種のハードウエア資源を備えたマイクロコンピュータからなるとともに、図２のフローチャートに示した一連の処理動作の実行により、少なくとも下記第１〜第４の機能を発揮する。
【００３１】
（１）第１の機能
第１の機能は、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、それぞれの前記目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＳＣＲをＯＮするＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４からそれぞれの目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御する機能（ゼロクロス時分割・出力制御機能）である。図１のマルチチャンネル電力制御器３では、先に説明したように個々の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４を電力制御する素子としてＳＣＲを採用し、それぞれのＳＣＲにＯＮ信号を出力する構成になっている。
【００３２】
（２）第２の機能
第２の機能は、本システムにおいてヒータＨ１〜Ｈ４に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の上限数である同時ＯＮチャンネル数を決定する機能である。
【００３３】
前記第２の機能における同時ＯＮチャンネル数の決定処理は、図４の変数テーブルＴ２内の同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアに予め格納・設定された同時ＯＮ最大チャンネル数と、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値（０〜１００％の値であり、図４の変数テーブルＴ１上の目標出力値［ｃｈ］）の総和を１００で割った値（％で表した値を０〜１に変換した値）の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数とを比較し、両数値が異なる場合はいずれか小さい方を同時ＯＮチャンネル数とし、両数値が等しい場合はその数値を同時ＯＮチャンネル数とするものである。
【００３４】
ここで、前記同時ＯＮチャンネル数の決定処理を図３で具体的に説明すると、同図の例えば時刻ｔ２では、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４の総和は３０％＋４０％＋５０％＋６０％＝１８０％（１．８０）であるから、算出チャンネル数（その総和を１００で割った値の少数点以下を切り上げた数値）は“２”になる。従って、同時ＯＮ最大チャンネル数が例えば「１」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「１」になる。また、同時ＯＮ最大チャンネル数が「３」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「２」になり、同時ＯＮ最大チャンネル数が「２」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「２」になる。
【００３５】
ここで、以上のように同時ＯＮチャンネル数を決定する上で、前記の通り算出チャンネル数を求めて同時ＯＮ最大チャンネル数と比較する機能（以下、算出・比較機能という）を採用したことによる効果について説明する。
【００３６】
仮に、かかる算出・比較機能が無くて同時ＯＮ最大チャンネル数を「４」に設定したとすると、目標出力値の総和が１８０％であっても、図５に示すように同時に出力ＯＮの状態となるチャンネル数は最大「４」となる。しかし、かかる算出・比較機能がある場合には、たとえ同時ＯＮ最大チャンネル数が「４」であったとしても、図３のように同時にＯＮとなるチャンネル数は「２」となり、図５と比較して出力ＯＮのチャンネルが分散していることが分かる。つまり、かかる算出・比較機能の採用により、目標出力値の総和が小さくなれば、同時ＯＮチャンネル数を同時ＯＮ最大チャンネル数よりも可能な限り小さくすることができ、出力が同時にＯＮとなるチャンネルを自動的に分散させ、消費電力の平均化を図ることができる。
【００３７】
（３）第３の機能
第３の機能は、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能である。
【００３８】
前記第３の機能における出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に積算や閾値越え判定の処理をした出力チャンネルを優先して選択する。
【００３９】
（４）第４の機能
第４の機能は、第３の機能により出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１００％を減算する機能である。（なお、ヒータＨ１〜Ｈ４に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのＳＣＲをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とする場合は「１」を減算する。）
【００４０】
図４は、図２のフローチャートに示した一連の処理動作の実行においてマルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブル、及びチャンネル数テーブルの説明図である。
【００４１】
図４において、変数テーブルＴ１には、目標出力値［ｃｈ］、積算値［ｃｈ］、順位［ｃｈ］、および出力フラグ［ｃｈ］を格納するエリアがある。
【００４２】
目標出力値［ｃｈ］は目標出力値［１］〜目標出力値［４］までの変数からなる配列変数であって、例えば、目標出力値［１］には出力チャンネルｃｈ１の目標出力値が格納され、目標出力値［２］には出力チャンネルｃｈ２の目標出力値が格納される。他の目標出力値［３］と目標出力値［４］も同様である。
【００４３】
積算値［ｃｈ］は積算値［１］〜積算値［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば、積算値［１］には出力チャンネルｃｈ１の積算値が格納され、積算値［２］には出力チャンネルｃｈ２の積算値が格納される。他の積算値［３］と積算値［４］も同様である。
【００４４】
順位［ｃｈ］は順位［１］〜順位［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば順位［１］には、積算値の大きさに関する順位として、出力チャンネルｃｈ１の順位が格納され、順位［２］には、出力チャンネルｃｈ２の順位が格納される。他の順位［３］と順位［４］も同様である。
【００４５】
出力フラグ［ｃｈ］は出力フラグ［１］〜出力フラグ［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば、出力フラグ［１］には、出力チャンネルｃｈ１についてＡＣ電力の出力を可能とするか否かのフラグ、具体的には出力可能とするなら“ＯＮ”、出力不可とするなら“ＯＦＦ”が格納される。他の出力フラグ［２］〜［４］も同様である。
【００４６】
変数テーブルＴ２には、同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１と同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２があって、同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１には、同時ＯＮ最大チャンネル数が格納される。同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２には上述の算出チャンネル数が格納される。
【００４７】
＜複数チャンネル温度制御システムの動作説明＞
次に、以上のように構成された図１の複数チャンネル温度制御システム１の全体動作について説明する。
【００４８】
本複数チャンネル温度制御システム１は、図示しないシステム稼動スイッチの押下によって、マルチチャンネル調節計２およびマルチチャンネル電力制御器３が起動し、ヒータＨ１〜Ｈ４の測定手段Ｓ１〜Ｓ４から出力された制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４がマルチチャンネル調節計２に入力される。
【００４９】
そして、マルチチャンネル調節計２では、制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４とその設定温度ＳＶ１〜ＳＶ４とに基づいて目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を演算し、演算結果の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４をマルチチャンネル電力制御器３に出力する。一方、マルチチャンネル電力制御器３においては、図２のフローチャートに示す一連の処理動作を開始する。以下、図２および図４を基にマルチチャンネル電力制御器３の詳細動作を説明する。
【００５０】
＜マルチチャンネル電力制御器の詳細動作＞
マルチチャンネル電力制御器３では、最初に初期化処理として、図４の変数テーブルＴ１上の積算値［ｃｈ］に“０”をセットすることにより、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］を初期化する。また、変数テーブルＴ２上の同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１に整数（本例では“２”とする）を格納することにより、同時に出力できる出力チャンネル数を最大２チャンネルに設定する（ステップ１００）。
【００５１】
次に、以下のステップ１０３〜１１４までの一連の処理動作を、ＡＣ電力供給を制御する単位時間（本実施例ではＡＣ電源電圧周波数１サイクル）ごとに実行するために、ＡＣ電源電圧の周波数サイクルに同期して起動する。同期した処理周期はＡＣ電源Ｐからマルチチャンネル電力制御器３に入力されるＡＣ電源電圧より取得することができる（ステップ１０１）。
【００５２】
次に、ステップ１０３からステップ１０５の処理により同時ＯＮチャンネル数を決定する。
【００５３】
この同時ＯＮチャンネル数の決定処理は、最初に、変数テーブルＴ１上における全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値［１］〜［４］を加算してその総和を求め、求めた目標出力値の総和を１００で割った値の小数点以下を切り上げ、切り上げた数値（算出チャンネル数）を変数テーブル２上の同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２に格納する（ステップ１０３）。
【００５４】
その後、前記２つの格納エリアＡ１、Ａ２内の数値、すなわち同時ＯＮ最大チャンネル数と算出チャンネル数とを比較し（ステップ１０４）、算出チャンネル数の方が大きい場合は、同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２内の数値（算出チャンネル数）を同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１内の数値（同時ＯＮ最大チャンネル数）で上書き更新することにより、同時ＯＮチャンネル数として同時ＯＮ最大チャンネル数を使用する（ステップ１０５）。前記比較の結果、算出チャンネル数の方が小さい場合は、前記ステップ１０５をスキップすることにより、同時ＯＮチャンネル数格納エリア内の数値（算出チャンネル数）をそのまま同時ＯＮチャンネル数として使用する。
【００５５】
ステップ１０６では、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、それぞれの出力目標値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算する。積算処理を例えばチャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１で説明すると、変数テーブルＴ１上の積算値［１］に目標出力値［１］を加算し、その加算値を積算値［１］にセットするものである。他の出力チャンネルｃｈ２〜ｃｈ３も同様である（ステップ１０６）。
【００５６】
以上のようにして全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４について出力目標値ＭＶ１〜ＭＶ４の積算処理が完了したら、積算値の大きい出力チャンネルから順に１位、２位…と順位を付け、かかる順位を変数テーブルＴ２上の順位［ｃｈ］に格納する。例えば、出力チャンネルｃｈ２の積算値［２］が最大であるなら、その出力チャンネルｃｈ２に対応する変数テーブルＴ１上の順位［２］には１位が格納される（ステップ１０７）。
【００５７】
次に、チャンネルカウンタｃｈを“０”でリセットし（ステップ１０８）、チャンネルカウンタｃｈの値をインクリメントして“１”繰り上げることにより（ステップ１０９）、チャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１からその番号順に処理対象にしてステップ１１０〜１１２の処理を行う。
【００５８】
ステップ１１０では、処理対象の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値が閾値（図３の例では０％）を超えているか否かの判定と、その処理対象の出力チャンネルの順位［ｃｈ］が先のステップで決定した同時ＯＮチャンネル数以下であるか否かの判定とを行う。
【００５９】
前記ステップ１１０において、処理対象の出力チャンネルの積算値［ｃｈ］が閾値を超えていて（第１の条件）、かつ、その順位［ｃｈ］が同時実行チャンネル数以下である（第２の条件）場合は、その出力チャンネルの出力フラグ［ｃｈ］にＯＮをセットすることによって、かかる出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択する。そして、選択した出力チャンネルの積算値［ｃｈ］から１を減算し、その減算値を当該出力チャンネルの積算値［ｃｈ］に格納してから（ステップ１１０のＹｅｓ、ステップ１１１）、次のステップ１１３に進む。この一方、処理対象の出力チャンネルが前記第１及び第２の条件のうちいずれか１つでも満たさない場合は、その出力チャンネルの出力フラグ［ｃｈ］にＯＦＦをセットすることによって、かかる出力チャンネルは出力ＯＮチャンネルとして選択されないことを記録した後、次のステップ１１３に進む（ステップ１１０のＮｏ、ステップ１１２）。
【００６０】
ここで、チャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１を例に挙げて前記ステップ１１０〜１１２の処理を具体的に説明する。
【００６１】
ステップ１１０では、変数テーブルＴ１上の出力チャンネルｃｈ１の積算値［１］とその順位［１］、並びに、変数テーブルＴ２上の同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２を参照する。そして、参照した積算値［１］が閾値（図３の例では０％）を越えていて（第１の条件）、かつ、参照した順位［１］が同時ＯＮチャンネル数以下であるなら（第２の条件）、変数テーブルＴ２上で出力チャンネルｃｈ１の出力フラグ［１］にＯＮをセットすることによって、出力チャンネルｃｈ１を出力ＯＮチャンネルとして選択する。そして、出力チャンネルｃｈ１の積算値［１］から１を減算し、その減算値を積算値［１］に格納する。なお、出力チャンネルｃｈ１が前記第１および第２の条件のうちいずれか一つでも満たさない場合、出力フラグ［１］にはＯＦＦをセットし、出力チャンネルｃｈ１は出力ＯＮチャンネルとして選択されないし前記減算も行われない。以上のことは他の出力チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４についても同様である。
【００６２】
ステップ１１３では、前記チャンネルカウンタｃｈの値が最後のチャンネル番号ｎ（本例では“４”）であるか否かを判定し、最後のチャンネル番号ｎでないなら（ステップ１１３のＮｏ）、ステップ１０９に戻ってチャンネルカウンタｃｈ値をインクリメントし、次のチャンネル番号ｎの出力チャンネルについて先に説明したステップ１１０〜１１２の処理を行う。チャンネルカウンタｃｈ値が最後のチャンネル番号ｎであるなら（ステップ１１３のＹｅｓ）、次のステップ１１４に進み、変数テーブルＴ１上の出力フラグ［ｃｈ］を基に出力処理を実行する（ステップ１１４）。
【００６３】
ステップ１１４における出力処理は、変数テーブルＴ１上で出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＮ”になっている出力チャンネルについては、そのＳＣＲに対してＯＮ信号を出力することによってＳＣＲをＯＮし、ＳＣＲからヒータにＡＣ電力が供給されるようにする。この一方、出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＦＦ”になっている出力チャンネルについては、ＳＣＲをＯＮする信号を出力せず、ヒータへＡＣ電力が供給されないようにする（ステップ１１４）。
【００６４】
以上説明した出力処理を完了したら、ステップ１０１に戻り、次の周期の始まりを待って、前述のステップ１０３からステップ１１４までの処理を繰り返す。
【００６５】
図３は、図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、制御するチャンネル数を４チャンネルとした場合で、同時ＯＮチャンネル数が“２”、閾値が０％になっていて、ＡＣ電力供給を制御する単位時間をＡＣ電源電圧周波数１サイクルとした場合の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図である。
【００６６】
図３中の横軸は時間、縦軸は出力チャンネルからのＡＣ電源電圧の出力である。横軸にはＡＣ電源電圧周波数１サイクル間隔でｔ１、ｔ２、ｔ３…と時刻を付してある。なお、説明の便宜上、時刻ｔ１は複数チャンネル温度制御システム１の起動直後の時刻とする。
【００６７】
また、図３中の黒塗り部分は、マルチチャンネル電力制御器からのＯＮ信号によって出力チャンネルが出力ＯＮの状態になっていることを示している。なお、図３では、先に述べたように同時ＯＮチャンネル数が“２”であることにより、４つの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のうち、いずれか２つの出力チャンネルのみが、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル（ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４…）でＡＣ電源電圧を同時に出力できる。
【００６８】
図３において、複数チャンネル温度制御システム１の起動時（時刻ｔ１より少し前）は全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］が初期化されて“０”になる。このため、時刻ｔ１では、その直前の図示しない期間において出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに積算値［１］〜［４］の初期値“０”に出力目標値［１］〜［４］が加算されることにより、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］はそれぞれ６０％、５０％、４０％、３０％になっている。これらのうち、閾値（０％）を超えていて、かつ、積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、出力チャンネルｃｈ１とｃｈ２の積算値［１］と積算値［２］であるから、ｃｈ１とｃｈ２の出力チャンネルが出力ＯＮチャンネルとして選択され、これらの出力チャンネルｃｈ１とｃｈ２のみがｔ１〜ｔ２のＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。
【００６９】
期間ｔ１〜ｔ２では出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに出力目標値を積算するが、出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２は先に説明した通り出力ＯＮの状態になっているので、それぞれの積算値［１］、積算値［２］は下記式１により算出される。従って、ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２の積算値［１］、積算値［２］は、下記例１）のようにそれぞれ２０％、０％になる。残りの出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４は、期間ｔ１〜ｔ２において出力ＯＦＦの状態になっているので、それぞれの積算値［３］、積算値［４］は下記式２により算出される。
【００７０】
従って、ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４の積算値［３］、積算値［４］は下記例２）のようにそれぞれ８０％、６０％になる。そして、これら４つの積算値［１］〜［４］のうち、閾値（０％）を超えていて、かつ、積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、ｃｈ３とｃｈ４の出力チャンネルであるから、これら２つの出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４が同時ＯＮチャンネルとして選択され、ｔ２〜ｔ３のＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。
【００７１】
＜同時ＯＮチャンネルとして選択された出力チャンネルの積算値の算出式＞
（前回の積算値）−（１００％）＋（出力目標値） …式１
例１）
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ１の積算値：６０％−１００％＋６０％＝２０％
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ２の積算値：５０％−１００％＋５０％＝０％
例３）
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ３の積算値：８０％−１００％＋４０％＝２０％
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ４の積算値：６０％−１００％＋３０％＝−１０％
【００７２】
＜同時ＯＮチャンネルとして選択されなかった出力チャンネルの積算値の算出式＞
（前回の積算値）＋（出力目標値） …式２
例２）
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ３の積算値：４０％＋４０％＝８０％
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ４の積算値：３０％＋３０％＝６０％
例４）
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ１の積算値：２０％＋６０％＝８０％
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ２の積算値： ０％＋５０％＝５０％
【００７３】
そして、期間ｔ２〜ｔ３でも出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに出力目標値を積算するが、今度は先に説明した通り出力チャンネルｃｈ３とｃｈ４が出力ＯＮの状態になっているので、積算値［３］と積算値［４］は前記式１により算出される。従って、ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４の積算値［１］、積算値［２］は前記例２のようにそれぞれ２０％、−１０％になる。残りの出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２は、期間ｔ２〜ｔ３において出力ＯＦＦの状態になっているので、それぞれの積算値［１］、積算値［２］は前記式１により算出される。
【００７４】
従って、ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２の積算値［３］、積算値［４］は前記例４）のようにそれぞれ８０％、５０％になる。そして、これら４つの積算値［１］〜［４］のうち、閾値（０％）を超えていて、かつ積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、ｃｈ１とｃｈ２の出力チャンネルであるから、これら２つの出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２が、同時ＯＮチャンネルとして選択され、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。以上のことは後の期間ｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５…でも同様である。
【００７５】
図５は、図２に示すフローチャートのステップ１１０において、目標出力値の積算値が閾値（０％）を超えていること（第１の条件）のみを満たしている出力チャンネルが出力ＯＮの状態となる方式を採用したときの、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図（図３との比較例）である。
【００７６】
この図５の方式によると、先に説明した同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルだけを出力ＯＮの状態とするという制限がないので、図３のｔ１時刻では、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値も閾値の０％を越えることによって、すべての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時ＯＮの状態になってしまう。
【００７７】
以上説明した本実施形態の複数チャンネル温度制御システム１にあっては、同システムを構成するマルチチャンネル電力制御器３の具体的な構成として、前述の通り、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算し、その積算値が閾値を超えていて、かつ積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを選択し、選択した出力チャンネルのみがＡＣ電源電圧を制御する単位時間中出力ＯＮの状態となる構成を採用した。このため、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態になることはない。従って、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力よりも少ない電力、具体的には同時ＯＮ最大チャンネル数分の電力を確保すれば足りるから、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減を図れる。
【００７８】
前記実施形態では出力チャンネルが４つの例について説明したが、その数は４つに限定されることはなく、必要に応じて適宜増減することができる。図２の処理フローは処理例であり、例えば積算値を大きい順に並べて処理する方法についても、その処理方法の一例を示したに過ぎず、その方法に限定していない。
【００７９】
また、前記実施形態では、本発明に係るマルチチャンネル電力制御器を複数チャンネル温度制御システム１で採用し、ヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力供給を制御する例について説明したが、この例に限定されることはない。本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、ヒータ以外の他の負荷へのＡＣ電力供給を制御する場合にも適用出来る。
【００８０】
前記実施形態で説明したマルチチャンネル調節計２とマルチチャンネル電力制御器３はこれらの機能を統合した一つの機器として構成してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１ 複数チャンネル温度制御システム
２ マルチチャンネル調節計
３ マルチチャンネル電力制御器
Ｐ ＡＣ電源
ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４ 出力チャンネル
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４ ヒータ
ＭＶ１ 出力チャンネルｃｈ１の目標出力値
ＭＶ２ 出力チャンネルｃｈ２の目標出力値
ＭＶ３ 出力チャンネルｃｈ３の目標出力値
ＭＶ４ 出力チャンネルｃｈ４の目標出力値
ＰＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の測定温度
ＳＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の設定温度
Ｔ１ 変数テーブル
Ｔ２ チャンネル数テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造装置や射出成形機の温度制御において加熱用ヒータへのＡＣ電力供給を制御する等、ヒータその他の負荷へのＡＣ電力供給を制御するマルチチャンネル電力制御器に関し、特に、同時に複数のチャンネルのＡＣ電力供給を制御する時に、ＡＣ電力を出力する出力チャンネルの数を制限することで、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減を図れるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＡＣ電力供給を制御する方式としては、位相制御方式、時間比例出力制御方式、並びに時分割出力制御方式が知られている。
【０００３】
図６（ａ）は位相制御方式によって４つの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示し、同図（ｂ）はゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式によって同数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示し、同図（ｃ）はゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式によって同数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電力供給を制御した例を示している。（これらの制御方式については、例えば、特許文献１又は２を参照）
【０００４】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）において、横軸は時間、縦軸は出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のＡＣ電源電圧の出力とし、横軸にはＡＣ電源電圧周波数１サイクル間隔でｔ１、ｔ２、ｔ３…と時刻を付してある。また、図中の黒塗り部分は出力チャンネルが出力ＯＮの状態になっていることを示している。
【０００５】
図６（ａ）の位相制御方式では、同図（ａ）の通り、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４でも、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル（ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３期間など）内の任意の位相角で出力ＯＦＦの状態から出力ＯＮの状態にスイッチングするから、大きな高周波ノイズが発生するという問題点がある。
【０００６】
図６（ｂ）のゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式では、同図（ｂ）の通り、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４でも、１制御サイクルの前半部が連続した出力ＯＮの状態となり、残りの後半部が出力ＯＦＦの状態となるため、温度制御にリップルが発生し易いという問題点がある。
【０００７】
図６（ｃ）のゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式では、前記２つの制御方式の欠点を改善するために、同図（ｃ）の通り、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、ＡＣ電源電圧のゼロ電位付近で出力ＯＮの状態と出力ＯＦＦの状態を交互に繰り返すことによって、ＡＣ電力を分散して出力するようにしている。
【０００８】
しかしながら、前記いずれの制御方式でも、複数の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４を独立に制御しているため、同図（ｃ）中のｔ１〜ｔ２期間のように全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となることがある。そのため、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力を確保しなければならず、大容量の電力設備が必要で、設備コストが高額にならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３０９０４３号公報（図６〜図７とその説明）
【００１０】
【特許文献２】特開２００４−１６４４３１号公報（図８〜図１０とその説明）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、同時に複数のチャンネルのＡＣ電力供給を制御する時に、ＡＣ電力を出力する出力チャンネルの数を制限することで、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献するマルチチャンネル電力制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、ヒータなどの負荷に対してＡＣ電力を出力する複数の出力チャンネルごとに、それぞれの出力チャンネルの目標出力値に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルからそれぞれの目標出力値に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御するマルチチャンネル電力制御器において、負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの上限数である同時ＯＮチャンネル数と、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ該積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能と、負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とし、それに対する出力ＯＮの比率で前記目標出力値を表した時に、出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１を減算する機能と、を設けたことを特徴とする。
【００１３】
前記「出力チャンネルの目標出力値」とは、負荷によって制御される制御対象の設定値とその測定値との差分を小さくするための操作量であり、例えば、負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ（ＳＣＲなど）をＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１００％とした場合、かかる目標出力値は０〜１００％で表される。また、そのような状態のＡＣ電力を１とした場合、かかる目標出力値は１に対する比率（全ＯＮ状態で正規化した値：０〜１）で表される。
【００１４】
前記「ＡＣ電力供給を制御する単位時間」は、通常、ＡＣ電源電圧周波数の半サイクル又は１サイクルとする事が多いが、半サイクルの整数倍とすることが可能である。
【００１５】
本発明において、前記出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に前記積算の処理をした出力チャンネルを優先して選択するようにしてもよい。
【００１６】
本発明において、前記同時ＯＮチャンネル数は、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方としてもよい。
【００１７】
前記「同時ＯＮ最大チャンネル数」とは、負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの最大許容数として設定される任意の設定値（整数）であり、この同時ＯＮ最大チャンネル数を超える算出チャンネル数が同時ＯＮチャンネル数として採択されることはない。このことは以下の実施形態でも同様である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、前記構成の採用により、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値が積算され、その積算値が閾値を超えていて、かつ、積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルが選択され、選択された出力チャンネルだけがＡＣ電力供給を制御する単位時間中ＯＮの状態となるため、「同時ＯＮ最大チャンネル数」を全ての出力チャンネル数よりも小さく設定することにより、全ての出力チャンネルが同時に出力ＯＮの状態になることはない。従って、全ての出力チャンネルが同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力よりも少ない電力、具体的には同時ＯＮチャンネル数分の電力を確保すれば足りるから、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献し得るマルチチャンネル電力制御器を提供できる。
【００１９】
さらに、同時ＯＮチャンネル数を、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方とすることにより、同時ＯＮチャンネル数を同時ＯＮ最大チャンネル数よりも可能な限り小さくすることができ、出力が同時にＯＮとなるチャンネルを自動的に分散させ、消費電力の平均化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御システムの概要図である。
【図２】図１のマルチチャンネル電力制御器における処理動作の一例を示したフローチャート図。
【図３】図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、制御するチャンネル数を４チャンネルとした場合で、同時ＯＮチャンネル数が“２”、閾値が０％になっていて、ＡＣ電力供給を制御する単位時間をＡＣ電源電圧周波数１サイクルとした場合の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図である。
【図４】図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、マルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブルの説明図。
【図５】図２に示すフローチャートのステップ１１０において、目標出力値の積算値が閾値（０％）を超えていること（第１の条件）のみを満たしている出力チャンネルが出力ＯＮの状態となる方式を採用したときの、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図（図３との比較例）。
【図６】図６（ａ）は位相制御方式の説明図、同図（ｂ）はゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式の説明図、同図（ｃ）は従来のゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための一実施形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御システムの概要図である。
【００２３】
同図の複数チャンネル温度制御システム１は、負荷としてのヒータＨ１〜Ｈ４に対してＡＣ電力を出力する複数（図１の例では４つ）の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４と、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに目標出力値を演算するマルチチャンネル調節計２と、その目標出力値を基に出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４からヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力供給を制御するマルチチャンネル電力制御器３とを含み、ヒータＨ１〜Ｈ４によって制御対象Ｊ１〜Ｊ４の温度を調節するものである。
【００２４】
＜出力チャンネルの詳細構成＞
各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４は、電力スイッチング素子ＳＣＲ（以後、ＳＣＲと呼ぶ）を備え、ＳＣＲの点弧によって各ヒータＨ１〜Ｈ４にＡＣ電力を出力するようになっている。図１の例では、ＳＣＲの電力をスイッチングする端子にヒータＨ１〜Ｈ４とＡＣ電源Ｐとを直列に接続するとともに、ＳＣＲのＯＮ／ＯＦＦを制御する端子にマルチチャンネル電力制御器３からのＯＮ信号が入力されることによって、ＳＣＲが点弧し、ＳＣＲからＡＣ電力が出力されるように構成してある。尚、電力をスイッチングする部分はＳＳＲ（ソリッドステートリレー）でもよい。
【００２５】
各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４には動作説明の便宜上ｃｈ１〜ｃｈ４のチャンネル番号が付されている。図１の例では上から順に連番でチャンネル番号を付している。
【００２６】
＜マルチチャンネル調節計の詳細構成＞
マルチチャンネル調節計２は、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、ヒータＨ１〜Ｈ４で温度制御する制御対象Ｊ１〜Ｊ４の設定温度ＳＶ１〜ＳＶ４と、その制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４との差分を求め、その差分を小さくするための目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４をＰＩＤ演算する等、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を個々に演算する機能を有している。尚、この種の調節計はシングルループ調節計４台であってもよい。
【００２７】
制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４については、個々の制御対象Ｊ１〜Ｊ４に設置された温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ４で測定し、その測定値がマルチチャンネル調節計２に入力されるように構成してある。
【００２８】
ヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４は、制御対象Ｊ１〜Ｊ４の温度とは無関係に、例えば図示しないタッチパネル等より手動で入力設定する方式を採用することができる。この場合、温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ４は必須ではない。
【００２９】
以下、説明の便宜上、前述の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４とその積算値（後述）は、ＳＣＲをＯＮし続けた時のＡＣ電力を１００％とした場合のパーセンテージ（％）で表されるものとする。例えば、出力ＯＮ時間の割合が１／４または１／２の目標出力値はそれぞれ２５％、５０％のように表される。
【００３０】
＜マルチチャンネル電力制御器の詳細構成＞
マルチチャンネル電力制御器３は、図２のフローチャートに示した一連の処理動作を実行するためのシステムプログラム等を格納したＲＯＭ、そのシステムプログラムを実行するＣＰＵ、システムプログラムの実行時に使用する変数等を格納するＲＡＭ、システムプログラムの実行によってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する出力部等、各種のハードウエア資源を備えたマイクロコンピュータからなるとともに、図２のフローチャートに示した一連の処理動作の実行により、少なくとも下記第１〜第４の機能を発揮する。
【００３１】
（１）第１の機能
第１の機能は、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、それぞれの前記目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＳＣＲをＯＮするＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４からそれぞれの目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御する機能（ゼロクロス時分割・出力制御機能）である。図１のマルチチャンネル電力制御器３では、先に説明したように個々の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４を電力制御する素子としてＳＣＲを採用し、それぞれのＳＣＲにＯＮ信号を出力する構成になっている。
【００３２】
（２）第２の機能
第２の機能は、本システムにおいてヒータＨ１〜Ｈ４に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の上限数である同時ＯＮチャンネル数を決定する機能である。
【００３３】
前記第２の機能における同時ＯＮチャンネル数の決定処理は、図４の変数テーブルＴ２内の同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアに予め格納・設定された同時ＯＮ最大チャンネル数と、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値（０〜１００％の値であり、図４の変数テーブルＴ１上の目標出力値［ｃｈ］）の総和を１００で割った値（％で表した値を０〜１に変換した値）の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数とを比較し、両数値が異なる場合はいずれか小さい方を同時ＯＮチャンネル数とし、両数値が等しい場合はその数値を同時ＯＮチャンネル数とするものである。
【００３４】
ここで、前記同時ＯＮチャンネル数の決定処理を図３で具体的に説明すると、同図の例えば時刻ｔ２では、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４の総和は３０％＋４０％＋５０％＋６０％＝１８０％（１．８０）であるから、算出チャンネル数（その総和を１００で割った値の少数点以下を切り上げた数値）は“２”になる。従って、同時ＯＮ最大チャンネル数が例えば「１」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「１」になる。また、同時ＯＮ最大チャンネル数が「３」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「２」になり、同時ＯＮ最大チャンネル数が「２」であるなら、同時ＯＮチャンネル数は「２」になる。
【００３５】
ここで、以上のように同時ＯＮチャンネル数を決定する上で、前記の通り算出チャンネル数を求めて同時ＯＮ最大チャンネル数と比較する機能（以下、算出・比較機能という）を採用したことによる効果について説明する。
【００３６】
仮に、かかる算出・比較機能が無くて同時ＯＮ最大チャンネル数を「４」に設定したとすると、目標出力値の総和が１８０％であっても、図５に示すように同時に出力ＯＮの状態となるチャンネル数は最大「４」となる。しかし、かかる算出・比較機能がある場合には、たとえ同時ＯＮ最大チャンネル数が「４」であったとしても、図３のように同時にＯＮとなるチャンネル数は「２」となり、図５と比較して出力ＯＮのチャンネルが分散していることが分かる。つまり、かかる算出・比較機能の採用により、目標出力値の総和が小さくなれば、同時ＯＮチャンネル数を同時ＯＮ最大チャンネル数よりも可能な限り小さくすることができ、出力が同時にＯＮとなるチャンネルを自動的に分散させ、消費電力の平均化を図ることができる。
【００３７】
（３）第３の機能
第３の機能は、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能である。
【００３８】
前記第３の機能における出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に積算や閾値越え判定の処理をした出力チャンネルを優先して選択する。
【００３９】
（４）第４の機能
第４の機能は、第３の機能により出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１００％を減算する機能である。（なお、ヒータＨ１〜Ｈ４に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのＳＣＲをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とする場合は「１」を減算する。）
【００４０】
図４は、図２のフローチャートに示した一連の処理動作の実行においてマルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブル、及びチャンネル数テーブルの説明図である。
【００４１】
図４において、変数テーブルＴ１には、目標出力値［ｃｈ］、積算値［ｃｈ］、順位［ｃｈ］、および出力フラグ［ｃｈ］を格納するエリアがある。
【００４２】
目標出力値［ｃｈ］は目標出力値［１］〜目標出力値［４］までの変数からなる配列変数であって、例えば、目標出力値［１］には出力チャンネルｃｈ１の目標出力値が格納され、目標出力値［２］には出力チャンネルｃｈ２の目標出力値が格納される。他の目標出力値［３］と目標出力値［４］も同様である。
【００４３】
積算値［ｃｈ］は積算値［１］〜積算値［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば、積算値［１］には出力チャンネルｃｈ１の積算値が格納され、積算値［２］には出力チャンネルｃｈ２の積算値が格納される。他の積算値［３］と積算値［４］も同様である。
【００４４】
順位［ｃｈ］は順位［１］〜順位［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば順位［１］には、積算値の大きさに関する順位として、出力チャンネルｃｈ１の順位が格納され、順位［２］には、出力チャンネルｃｈ２の順位が格納される。他の順位［３］と順位［４］も同様である。
【００４５】
出力フラグ［ｃｈ］は出力フラグ［１］〜出力フラグ［４］までの変数からなる配列変数であり、例えば、出力フラグ［１］には、出力チャンネルｃｈ１についてＡＣ電力の出力を可能とするか否かのフラグ、具体的には出力可能とするなら“ＯＮ”、出力不可とするなら“ＯＦＦ”が格納される。他の出力フラグ［２］〜［４］も同様である。
【００４６】
変数テーブルＴ２には、同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１と同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２があって、同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１には、同時ＯＮ最大チャンネル数が格納される。同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２には上述の算出チャンネル数が格納される。
【００４７】
＜複数チャンネル温度制御システムの動作説明＞
次に、以上のように構成された図１の複数チャンネル温度制御システム１の全体動作について説明する。
【００４８】
本複数チャンネル温度制御システム１は、図示しないシステム稼動スイッチの押下によって、マルチチャンネル調節計２およびマルチチャンネル電力制御器３が起動し、ヒータＨ１〜Ｈ４の測定手段Ｓ１〜Ｓ４から出力された制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４がマルチチャンネル調節計２に入力される。
【００４９】
そして、マルチチャンネル調節計２では、制御対象Ｊ１〜Ｊ４の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ４とその設定温度ＳＶ１〜ＳＶ４とに基づいて目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を演算し、演算結果の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４をマルチチャンネル電力制御器３に出力する。一方、マルチチャンネル電力制御器３においては、図２のフローチャートに示す一連の処理動作を開始する。以下、図２および図４を基にマルチチャンネル電力制御器３の詳細動作を説明する。
【００５０】
＜マルチチャンネル電力制御器の詳細動作＞
マルチチャンネル電力制御器３では、最初に初期化処理として、図４の変数テーブルＴ１上の積算値［ｃｈ］に“０”をセットすることにより、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］を初期化する。また、変数テーブルＴ２上の同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１に整数（本例では“２”とする）を格納することにより、同時に出力できる出力チャンネル数を最大２チャンネルに設定する（ステップ１００）。
【００５１】
次に、以下のステップ１０３〜１１４までの一連の処理動作を、ＡＣ電力供給を制御する単位時間（本実施例ではＡＣ電源電圧周波数１サイクル）ごとに実行するために、ＡＣ電源電圧の周波数サイクルに同期して起動する。同期した処理周期はＡＣ電源Ｐからマルチチャンネル電力制御器３に入力されるＡＣ電源電圧より取得することができる（ステップ１０１）。
【００５２】
次に、ステップ１０３からステップ１０５の処理により同時ＯＮチャンネル数を決定する。
【００５３】
この同時ＯＮチャンネル数の決定処理は、最初に、変数テーブルＴ１上における全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値［１］〜［４］を加算してその総和を求め、求めた目標出力値の総和を１００で割った値の小数点以下を切り上げ、切り上げた数値（算出チャンネル数）を変数テーブル２上の同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２に格納する（ステップ１０３）。
【００５４】
その後、前記２つの格納エリアＡ１、Ａ２内の数値、すなわち同時ＯＮ最大チャンネル数と算出チャンネル数とを比較し（ステップ１０４）、算出チャンネル数の方が大きい場合は、同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２内の数値（算出チャンネル数）を同時ＯＮ最大チャンネル数格納エリアＡ１内の数値（同時ＯＮ最大チャンネル数）で上書き更新することにより、同時ＯＮチャンネル数として同時ＯＮ最大チャンネル数を使用する（ステップ１０５）。前記比較の結果、算出チャンネル数の方が小さい場合は、前記ステップ１０５をスキップすることにより、同時ＯＮチャンネル数格納エリア内の数値（算出チャンネル数）をそのまま同時ＯＮチャンネル数として使用する。
【００５５】
ステップ１０６では、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに、それぞれの出力目標値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算する。積算処理を例えばチャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１で説明すると、変数テーブルＴ１上の積算値［１］に目標出力値［１］を加算し、その加算値を積算値［１］にセットするものである。他の出力チャンネルｃｈ２〜ｃｈ３も同様である（ステップ１０６）。
【００５６】
以上のようにして全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４について出力目標値ＭＶ１〜ＭＶ４の積算処理が完了したら、積算値の大きい出力チャンネルから順に１位、２位…と順位を付け、かかる順位を変数テーブルＴ２上の順位［ｃｈ］に格納する。例えば、出力チャンネルｃｈ２の積算値［２］が最大であるなら、その出力チャンネルｃｈ２に対応する変数テーブルＴ１上の順位［２］には１位が格納される（ステップ１０７）。
【００５７】
次に、チャンネルカウンタｃｈを“０”でリセットし（ステップ１０８）、チャンネルカウンタｃｈの値をインクリメントして“１”繰り上げることにより（ステップ１０９）、チャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１からその番号順に処理対象にしてステップ１１０〜１１２の処理を行う。
【００５８】
ステップ１１０では、処理対象の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値が閾値（図３の例では０％）を超えているか否かの判定と、その処理対象の出力チャンネルの順位［ｃｈ］が先のステップで決定した同時ＯＮチャンネル数以下であるか否かの判定とを行う。
【００５９】
前記ステップ１１０において、処理対象の出力チャンネルの積算値［ｃｈ］が閾値を超えていて（第１の条件）、かつ、その順位［ｃｈ］が同時実行チャンネル数以下である（第２の条件）場合は、その出力チャンネルの出力フラグ［ｃｈ］にＯＮをセットすることによって、かかる出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択する。そして、選択した出力チャンネルの積算値［ｃｈ］から１を減算し、その減算値を当該出力チャンネルの積算値［ｃｈ］に格納してから（ステップ１１０のＹｅｓ、ステップ１１１）、次のステップ１１３に進む。この一方、処理対象の出力チャンネルが前記第１及び第２の条件のうちいずれか１つでも満たさない場合は、その出力チャンネルの出力フラグ［ｃｈ］にＯＦＦをセットすることによって、かかる出力チャンネルは出力ＯＮチャンネルとして選択されないことを記録した後、次のステップ１１３に進む（ステップ１１０のＮｏ、ステップ１１２）。
【００６０】
ここで、チャンネル番号“１”の出力チャンネルｃｈ１を例に挙げて前記ステップ１１０〜１１２の処理を具体的に説明する。
【００６１】
ステップ１１０では、変数テーブルＴ１上の出力チャンネルｃｈ１の積算値［１］とその順位［１］、並びに、変数テーブルＴ２上の同時ＯＮチャンネル数格納エリアＡ２を参照する。そして、参照した積算値［１］が閾値（図３の例では０％）を越えていて（第１の条件）、かつ、参照した順位［１］が同時ＯＮチャンネル数以下であるなら（第２の条件）、変数テーブルＴ２上で出力チャンネルｃｈ１の出力フラグ［１］にＯＮをセットすることによって、出力チャンネルｃｈ１を出力ＯＮチャンネルとして選択する。そして、出力チャンネルｃｈ１の積算値［１］から１を減算し、その減算値を積算値［１］に格納する。なお、出力チャンネルｃｈ１が前記第１および第２の条件のうちいずれか一つでも満たさない場合、出力フラグ［１］にはＯＦＦをセットし、出力チャンネルｃｈ１は出力ＯＮチャンネルとして選択されないし前記減算も行われない。以上のことは他の出力チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４についても同様である。
【００６２】
ステップ１１３では、前記チャンネルカウンタｃｈの値が最後のチャンネル番号ｎ（本例では“４”）であるか否かを判定し、最後のチャンネル番号ｎでないなら（ステップ１１３のＮｏ）、ステップ１０９に戻ってチャンネルカウンタｃｈ値をインクリメントし、次のチャンネル番号ｎの出力チャンネルについて先に説明したステップ１１０〜１１２の処理を行う。チャンネルカウンタｃｈ値が最後のチャンネル番号ｎであるなら（ステップ１１３のＹｅｓ）、次のステップ１１４に進み、変数テーブルＴ１上の出力フラグ［ｃｈ］を基に出力処理を実行する（ステップ１１４）。
【００６３】
ステップ１１４における出力処理は、変数テーブルＴ１上で出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＮ”になっている出力チャンネルについては、そのＳＣＲに対してＯＮ信号を出力することによってＳＣＲをＯＮし、ＳＣＲからヒータにＡＣ電力が供給されるようにする。この一方、出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＦＦ”になっている出力チャンネルについては、ＳＣＲをＯＮする信号を出力せず、ヒータへＡＣ電力が供給されないようにする（ステップ１１４）。
【００６４】
以上説明した出力処理を完了したら、ステップ１０１に戻り、次の周期の始まりを待って、前述のステップ１０３からステップ１１４までの処理を繰り返す。
【００６５】
図３は、図２のフローチャートに示した処理動作の実行において、制御するチャンネル数を４チャンネルとした場合で、同時ＯＮチャンネル数が“２”、閾値が０％になっていて、ＡＣ電力供給を制御する単位時間をＡＣ電源電圧周波数１サイクルとした場合の出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図である。
【００６６】
図３中の横軸は時間、縦軸は出力チャンネルからのＡＣ電源電圧の出力である。横軸にはＡＣ電源電圧周波数１サイクル間隔でｔ１、ｔ２、ｔ３…と時刻を付してある。なお、説明の便宜上、時刻ｔ１は複数チャンネル温度制御システム１の起動直後の時刻とする。
【００６７】
また、図３中の黒塗り部分は、マルチチャンネル電力制御器からのＯＮ信号によって出力チャンネルが出力ＯＮの状態になっていることを示している。なお、図３では、先に述べたように同時ＯＮチャンネル数が“２”であることにより、４つの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４のうち、いずれか２つの出力チャンネルのみが、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル（ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４…）でＡＣ電源電圧を同時に出力できる。
【００６８】
図３において、複数チャンネル温度制御システム１の起動時（時刻ｔ１より少し前）は全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］が初期化されて“０”になる。このため、時刻ｔ１では、その直前の図示しない期間において出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに積算値［１］〜［４］の初期値“０”に出力目標値［１］〜［４］が加算されることにより、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値［１］〜［４］はそれぞれ６０％、５０％、４０％、３０％になっている。これらのうち、閾値（０％）を超えていて、かつ、積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、出力チャンネルｃｈ１とｃｈ２の積算値［１］と積算値［２］であるから、ｃｈ１とｃｈ２の出力チャンネルが出力ＯＮチャンネルとして選択され、これらの出力チャンネルｃｈ１とｃｈ２のみがｔ１〜ｔ２のＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。
【００６９】
期間ｔ１〜ｔ２では出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに出力目標値を積算するが、出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２は先に説明した通り出力ＯＮの状態になっているので、それぞれの積算値［１］、積算値［２］は下記式１により算出される。従って、ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２の積算値［１］、積算値［２］は、下記例１）のようにそれぞれ２０％、０％になる。残りの出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４は、期間ｔ１〜ｔ２において出力ＯＦＦの状態になっているので、それぞれの積算値［３］、積算値［４］は下記式２により算出される。
【００７０】
従って、ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４の積算値［３］、積算値［４］は下記例２）のようにそれぞれ８０％、６０％になる。そして、これら４つの積算値［１］〜［４］のうち、閾値（０％）を超えていて、かつ、積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、ｃｈ３とｃｈ４の出力チャンネルであるから、これら２つの出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４が同時ＯＮチャンネルとして選択され、ｔ２〜ｔ３のＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。
【００７１】
＜同時ＯＮチャンネルとして選択された出力チャンネルの積算値の算出式＞
（前回の積算値）−（１００％）＋（出力目標値） …式１
例１）
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ１の積算値：６０％−１００％＋６０％＝２０％
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ２の積算値：５０％−１００％＋５０％＝０％
例３）
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ３の積算値：８０％−１００％＋４０％＝２０％
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ４の積算値：６０％−１００％＋３０％＝−１０％
【００７２】
＜同時ＯＮチャンネルとして選択されなかった出力チャンネルの積算値の算出式＞
（前回の積算値）＋（出力目標値） …式２
例２）
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ３の積算値：４０％＋４０％＝８０％
ｔ２時刻での出力チャンネルｃｈ４の積算値：３０％＋３０％＝６０％
例４）
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ１の積算値：２０％＋６０％＝８０％
ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ２の積算値： ０％＋５０％＝５０％
【００７３】
そして、期間ｔ２〜ｔ３でも出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４ごとに出力目標値を積算するが、今度は先に説明した通り出力チャンネルｃｈ３とｃｈ４が出力ＯＮの状態になっているので、積算値［３］と積算値［４］は前記式１により算出される。従って、ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ３、ｃｈ４の積算値［１］、積算値［２］は前記例２のようにそれぞれ２０％、−１０％になる。残りの出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２は、期間ｔ２〜ｔ３において出力ＯＦＦの状態になっているので、それぞれの積算値［１］、積算値［２］は前記式１により算出される。
【００７４】
従って、ｔ３時刻での出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２の積算値［３］、積算値［４］は前記例４）のようにそれぞれ８０％、５０％になる。そして、これら４つの積算値［１］〜［４］のうち、閾値（０％）を超えていて、かつ積算値の大きさの順位が１位と２位であるのは、ｃｈ１とｃｈ２の出力チャンネルであるから、これら２つの出力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２が、同時ＯＮチャンネルとして選択され、ＡＣ電源電圧周波数１サイクル間で出力ＯＮの状態になる。以上のことは後の期間ｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５…でも同様である。
【００７５】
図５は、図２に示すフローチャートのステップ１１０において、目標出力値の積算値が閾値（０％）を超えていること（第１の条件）のみを満たしている出力チャンネルが出力ＯＮの状態となる方式を採用したときの、出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力状態説明図（図３との比較例）である。
【００７６】
この図５の方式によると、先に説明した同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルだけを出力ＯＮの状態とするという制限がないので、図３のｔ１時刻では、いずれの出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の積算値も閾値の０％を越えることによって、すべての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時ＯＮの状態になってしまう。
【００７７】
以上説明した本実施形態の複数チャンネル温度制御システム１にあっては、同システムを構成するマルチチャンネル電力制御器３の具体的な構成として、前述の通り、ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ４を積算し、その積算値が閾値を超えていて、かつ積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを選択し、選択した出力チャンネルのみがＡＣ電源電圧を制御する単位時間中出力ＯＮの状態となる構成を採用した。このため、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態になることはない。従って、全ての出力チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が同時に出力ＯＮの状態となったときに必要な総電力よりも少ない電力、具体的には同時ＯＮ最大チャンネル数分の電力を確保すれば足りるから、電力設備の小容量化とそれによる設備コストの削減を図れる。
【００７８】
前記実施形態では出力チャンネルが４つの例について説明したが、その数は４つに限定されることはなく、必要に応じて適宜増減することができる。図２の処理フローは処理例であり、例えば積算値を大きい順に並べて処理する方法についても、その処理方法の一例を示したに過ぎず、その方法に限定していない。
【００７９】
また、前記実施形態では、本発明に係るマルチチャンネル電力制御器を複数チャンネル温度制御システム１で採用し、ヒータＨ１〜Ｈ４へのＡＣ電力供給を制御する例について説明したが、この例に限定されることはない。本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、ヒータ以外の他の負荷へのＡＣ電力供給を制御する場合にも適用出来る。
【００８０】
前記実施形態で説明したマルチチャンネル調節計２とマルチチャンネル電力制御器３はこれらの機能を統合した一つの機器として構成してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１ 複数チャンネル温度制御システム
２ マルチチャンネル調節計
３ マルチチャンネル電力制御器
Ｐ ＡＣ電源
ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４ 出力チャンネル
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４ ヒータ
ＭＶ１ 出力チャンネルｃｈ１の目標出力値
ＭＶ２ 出力チャンネルｃｈ２の目標出力値
ＭＶ３ 出力チャンネルｃｈ３の目標出力値
ＭＶ４ 出力チャンネルｃｈ４の目標出力値
ＰＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の測定温度
ＳＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の設定温度
Ｔ１ 変数テーブル
Ｔ２ チャンネル数テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータなどの負荷に対してＡＣ電力を出力する複数の出力チャンネルごとに、それぞれの出力チャンネルの目標出力値に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルからそれぞれの目標出力値に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御するマルチチャンネル電力制御器において、
負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの上限数である同時ＯＮチャンネル数と、
ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ該積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能と、
負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とし、それに対する出力ＯＮの比率で前記目標出力値を表した時に、出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１を減算する機能と、
を設けたことを特徴とするマルチチャンネル電力制御器。
【請求項２】
前記出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に前記積算の処理をした出力チャンネルを優先して選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
【請求項３】
前記同時ＯＮチャンネル数は、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方である
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
【請求項１】
ヒータなどの負荷に対してＡＣ電力を出力する複数の出力チャンネルごとに、それぞれの出力チャンネルの目標出力値に基づきＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、各出力チャンネルからそれぞれの目標出力値に相当するＡＣ電力を分散して出力するように制御するマルチチャンネル電力制御器において、
負荷に対して実際にＡＣ電力を同時に出力できる出力チャンネルの上限数である同時ＯＮチャンネル数と、
ＡＣ電力供給を制御する単位時間ごとに、各出力チャンネルの目標出力値を積算するとともに、その積算値が閾値を超えていて、かつ該積算値が大きい出力チャンネルを優先にして、同時ＯＮチャンネル数以下の出力チャンネルを出力ＯＮチャンネルとして選択し、選択した出力チャンネルに限って、ＡＣ電力供給を制御する単位時間中出力ＯＮの状態にする機能と、
負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチをＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１とし、それに対する出力ＯＮの比率で前記目標出力値を表した時に、出力ＯＮチャンネルとして選択した出力チャンネルの積算値から１を減算する機能と、
を設けたことを特徴とするマルチチャンネル電力制御器。
【請求項２】
前記出力チャンネルの選択の際に２以上の出力チャンネルで積算値が同一の場合は、先に前記積算の処理をした出力チャンネルを優先して選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
【請求項３】
前記同時ＯＮチャンネル数は、予め設定された同時ＯＮ最大チャンネル数、または、全ての出力チャンネルの目標出力値の総和の小数点以下を切り上げた数値である算出チャンネル数のうち、いずれか小さい方である
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
【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２０１１−１１３３７９（Ｐ２０１１−１１３３７９Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０３７７（Ｐ２００９−２７０３７７）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【特許番号】特許第４５２９１５３号（Ｐ４５２９１５３）
【特許公報発行日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２５０３１７）理化工業株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【特許番号】特許第４５２９１５３号（Ｐ４５２９１５３）
【特許公報発行日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２５０３１７）理化工業株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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