断線検出装置、制御装置および電力調整器
【課題】負荷の電力線の本数、スイッチング素子および電流センサの数を削減する。
【解決手段】３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１〜３と３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３とを、仮想的にそれぞれ横（行）方向と縦（列）方向とに平行に配列したときの各交差部分に、熱板１を加熱する９個の第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を接続し、第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６を制御して、各ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、行方向の共通の電力線に設けられた１個のＣＴ１１の出力に基づいて、断線検出装置１０で各ヒータ２−１〜２−９の断線を検出するようにしている。
【解決手段】３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１〜３と３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３とを、仮想的にそれぞれ横（行）方向と縦（列）方向とに平行に配列したときの各交差部分に、熱板１を加熱する９個の第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を接続し、第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６を制御して、各ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、行方向の共通の電力線に設けられた１個のＣＴ１１の出力に基づいて、断線検出装置１０で各ヒータ２−１〜２−９の断線を検出するようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータなどの負荷の断線を検出する断線検出装置、それを用いた制御装置および電力調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、被加熱物を、熱板上に載置して加熱処理するような温度制御においては、温度調節器は、熱板に配設された温度センサからの検出温度に基づいて、熱板の温度が設定温度になるように、熱板に配設されたヒータの通電を制御することにより行なわれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記熱板に、複数のヒータおよび複数の温度センサを配設して複数の制御点、すなわち、複数チャンネルの温度制御を行なう場合には、各ヒータを個別に駆動できるように、各ヒータと電源とを、スイッチング素子を介してそれぞれ接続し、前記スイッチング素子の開閉を制御して各ヒータを個別に駆動できるようにしている。
【０００５】
このため、チャンネル数が多くなる程、スイッチング素子の個数およびヒータの電力線の本数が増大し、電力線は、熱板とスイッチング素子との間を長く引き回されることになり、空間設計や配線作業が煩雑になるといった課題がある。
【０００６】
更に、各チャンネルのヒータの断線を検出しようとすると、複数のチャンネル毎に高価なＣＴ（カレントトランス）等の電流センサを設置しなければらず、コストおよび設置スペースが増大するという課題もある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みて為されたものであって、負荷の電力線の本数、スイッチング素子および電流センサの数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の断線検出装置は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備えている。
【０００９】
負荷としては、例えば、ヒータ、ランプ、あるいはモータなどがある。
【００１０】
電源は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。
【００１１】
開閉手段は、リレーであってもよいし、トランジスタ、サイリスタあるいはトライアック等の半導体素子であってもよい。
【００１２】
「前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列」とは、複数の第１の電力線、複数の第２の電力線および複数の負荷の実際の物理的な配列に拘らず、両電力線と負荷との接続状態を定義するための仮想的な配列をいう。したがって、この仮想的な配列は、両電力線および負荷の実際の物理的な配列を制約するものではない。
【００１３】
また、「横方向と縦方向とに平行に配列」とは、複数の第１の電力線を横方向（行方向）に平行に配列し、複数の第２の電力線を縦方向（列方向）に平行に配列することをいい、したがって、両電力線が交差する部分が生じる。
【００１４】
「両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され」とは、仮想的に配列された両電力線が交差する部分に対応して、各負荷が両電力線間に電気的に接続されることをいう。
【００１５】
複数の第１の電力線および複数の第２の電力線は、それぞれ横方向（行方向）および縦方向（列方向）に平行に仮想的に配列され、それらの交点に対応して各負荷が、両電力線間に接続されるので、複数の各負荷は、行方向の複数の第１の電力線と列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続されることになる。
【００１６】
両電力線が交差する部分の全てに、負荷をそれぞれ接続して完全なマトリックス接続とするのが好ましいが、前記交差する部分の全てに負荷をそれぞれ接続するのではなく、負荷が接続されない前記交差する部分があってもよい。すなわち、不完全なマトリックス接続であってもよい。また、前記交差する部分に、負荷を接続しない場合には、前記両電力線とは別の電力線に接続される負荷を、前記交差する部分に対応して設けてもよい。
【００１７】
制御装置は、開閉手段の開閉量を制御して負荷に供給する電力を制御するものであり、この電力制御は、ＯＮ／ＯＦＦ制御、位相制御、あるいは、サイクル制御などが好ましい。
【００１８】
複数の負荷を選択して駆動するとは、複数の負荷の内、１個の負荷を選択して駆動してもよいし、複数の負荷を選択して同時に駆動してもよい。
【００１９】
電流センサは、複数の第１の電力線および複数の第２の電力線の各電力線にそれぞれ設けてもよいし、複数の第１の電力線の各電力線のみにそれぞれ設けてもよいし、あるいは、複数の第２の電力線の各電力線のみにそれぞれ設けてもよいし、少なくとも１個の電流センサを、共通化された電力線に設ければよい。
【００２０】
負荷の駆動状態とは、いずれの負荷が選択されて駆動されているかという負荷の選択の状態、また、駆動されている負荷の電力制御の状態、例えば、負荷に対する操作量の状態などをいう。
【００２１】
本発明の断線検出装置は、制御装置や電力調整器などに内蔵させてもよい。
【００２２】
本発明の断線検出装置によると、制御装置によって、第１，第２の開閉手段の開閉を制御することによって、仮想的に横方向（行方向）に平行に配列された複数の第１の電力線と、仮想的に縦方向（列方向）に平行に配列された複数の第２の電力線との交差部分に接続された負荷、すなわち、行方向の複数の第１の電力線と、列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００２３】
（２）本発明の他の実施形態では、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００２４】
正常時の前記複数の負荷の抵抗値は、予め複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動し、電流センサの出力に基づいてそれぞれ求めるのが好ましい。
【００２５】
抵抗値を用いてとは、例えば、抵抗値を用いて負荷の駆動状態に応じた電流値を求めたり、抵抗値を用いて負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値を求めることなどをいう。
【００２６】
この実施形態によると、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、負荷の駆動状態に応じて正常時に電力線を流れる電流の値や負荷の駆動状態に応じた正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００２７】
（３）本発明の一つの実施形態では、前記判定手段は、前記制御装置によって駆動される負荷が選択されるタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得するものである。
【００２８】
負荷が選択されるタイミングに応じて電流値を取得するとは、負荷が選択されるタイミングと同じタイミングで電流値を取得してもよいが、負荷が選択されるタイミングから一定期間遅れたタイミング、例えば、次の負荷が選択される直前のタイミングで電流値を取得することをいい、前記一定期間は、負荷を選択した後、判定用の電流値が安定するのに要する期間であるのが好ましい。
【００２９】
電流センサの出力に基づく判定用の電流値とは、電流センサの出力を全波整流し平均化した断線の判定に用いる電流値、あるいは、電流センサの出力のピーク値をホールドした断線の判定に用いる電流値などをいう。
【００３０】
この実施形態によると、負荷が選択されて駆動される度に、電流センサの出力に基づく断線判定用の安定した電流値がサンプリングされて断線の有無が判定される。
【００３１】
（４）本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００３２】
制御装置は、複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する以外に、２個以上の負荷を選択して同時に駆動するモードや複数の負荷の全てを同時に駆動するモードを有してもよい。
【００３３】
この実施形態によると、負荷を１個ずつ順番に選択して駆動するので、複数の第１の電力線または複数の第２の電力線を共通化した１本の電力線に、１個の電流センサを設けて各負荷の断線を検出することが可能となり、電流センサの個数を１個にすることができる。
【００３４】
（５）上記（４）の実施形態では、前記制御装置は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長し、前記判定手段は、前記制御装置によって前記期間が延長された前記負荷の断線の有無を判定するようにしてもよい。
【００３５】
前記期間を延長する負荷は、例えば、操作量が大きな負荷、あるいは、制御量が小さいチャンネルの負荷、例えば、温度が低いチャンネルの負荷などとし、これらの負荷の断線の有無を優先的に判定するようにしてもよい。
【００３６】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００３７】
（６）上記（５）の実施形態では、前記制御装置は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせてもよい。
【００３８】
各制御周期において、前記期間が延長される負荷は、１個であるのが好ましく、期間を延長する負荷は、制御周期毎に順番にずらすのが好ましい。
【００３９】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００４０】
（７）本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定するものである。
【００４１】
予め定めた個数は、１個であってもよいし、複数であってもよい。
【００４２】
操作量の大きな予め定めた個数の負荷とは、複数の負荷の内から操作量の大きな順に選ばれる予め定めた個数の負荷をいう。
【００４３】
この実施形態によると、操作量の大きな負荷、すなわち、第１，第２の開閉手段がＯＮ（閉）している期間が長い負荷、したがって、電流センサの出力が安定する期間を十分に確保できる負荷についてのみ断線を検出するので、精度の高い断線検出が可能となる。
【００４４】
また、操作量の小さな負荷が断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって、操作量が大きくなる結果、操作量が大きな予め定めた個数の負荷に含まれることになって、断線が検出されることになる。
【００４５】
（８）本発明の断線検出装置は、複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備え、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００４６】
本発明の断線検出装置によると、制御装置によって、開閉手段の開閉を制御することで、共通の電力線と前記開閉手段との間に接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００４７】
しかも、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００４８】
（９）本発明の制御装置は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備えている。
【００４９】
本発明の制御装置によると、第１，第２の開閉手段の開閉を制御することによって、仮想的に横方向（行方向）に平行に配列された複数の第１の電力線と、仮想的に縦方向（列方向）に平行に配列された複数の第２の電力線との交差部分に接続された負荷、すなわち、行方向の複数の第１の電力線と、列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００５０】
（１０）本発明の一つの実施形態では、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００５１】
この実施形態によると、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００５２】
（１１）本発明の他の実施形態では、前記判定手段は、駆動する負荷を選択するタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得するものである。
【００５３】
この実施形態によると、負荷が選択されて駆動される度に、電流センサの出力に基づく断線判定用の安定した電流値がサンプリングされて断線の有無が判定される。
【００５４】
（１２）本発明の更に他の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００５５】
この実施形態によると、負荷を１個ずつ選択して駆動するので、複数の第１の電力線または複数の第２の電力線を共通化した１本の電力線に、１個の電流センサを設けて各負荷の断線を検出することが可能となり、電流センサの個数が１個となる。
【００５６】
（１３）上記（１２）の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長し、前記判定手段は、前記期間が延長された負荷の断線の有無を判定するようにしてもよい。
【００５７】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００５８】
（１４）上記（１３）の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせてもよい。
【００５９】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００６０】
（１５）本発明の他の実施形態では、前記駆動制御手段は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定するものである。
【００６１】
この実施形態によると、操作量の大きな負荷、すなわち、第１，第２の開閉手段がＯＮ（閉）している期間が長い負荷、したがって、電流センサの出力が安定する期間を十分に確保できる負荷についてのみ断線を検出するので、精度の高い断線検出が可能となる。
【００６２】
また、操作量の小さな負荷が断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって、操作量が大きくなる結果、操作量が大きな予め定めた個数の負荷に含まれることになって、断線が検出されることになる。
【００６３】
（１６）本発明の一つの実施形態では、前記駆動制御手段は、複数の負荷を同時に選択して駆動するものであって、前記判定手段によって、同時に駆動される前記複数の負荷のいずれかが断線していると判定されたときには、前記複数の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００６４】
この実施形態によると、複数の負荷を同時に駆動して断線は検出されたものの、どの負荷が断線したかを特定できないときに、前記複数の負荷を順番に駆動することによって、複数の負荷のいずれの負荷が断線したかを特定することができる。
【００６５】
（１７）本発明の好ましい実施形態では、前記判定手段によって、断線と判定されたときには、それを報知する断線報知手段を備えている。
【００６６】
断線報知手段は、表示や接点出力などによって断線および断線した負荷を報知するのが好ましい。
【００６７】
この実施形態によると、断線が検出されたときには、それを報知するので、ユーザは、迅速に適切な措置をとることができる。
【００６８】
（１８）本発明の制御装置は、複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、前記開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００６９】
本発明の制御装置によると、開閉手段の開閉を制御することによって、共通の電力線と前記開閉手段との間に接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００７０】
しかも、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００７１】
（１９）本発明の電力調整器は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１の電力線と電源との間、または、前記第２の電力線と前記電源との間に設けられるとともに、前記複数の負荷を選択して駆動する制御装置によって制御される電力調整器であって、前記複数の負荷の駆動状態を示すデータが、前記制御装置から入力される入力部と、前記複数の負荷の駆動状態に応じた基準抵抗値が予め記憶される記憶部と、当該電力調整器が設けられている電力線を流れる電流を検出する電流センサの出力および前記制御装置からの制御信号に基づいて、抵抗値を算出する算出部と、前記入力部に入力される駆動状態に対応する前記基準抵抗値と前記算出部で算出される抵抗値とに基づいて、断線の有無を判定する判定部とを備えている。
【００７２】
複数の負荷の駆動状態とは、複数の負荷の内のいずれの負荷が選択されて駆動されているかという駆動状態をいう。
【００７３】
基準抵抗値としては、負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値であるのが好ましい。
【００７４】
制御装置からの制御信号は、操作量であるのが好ましく、算出部では、電流センサの出力に基づく電流値と操作量に基づく印加電圧とから合成抵抗値を算出するのが好ましい。
【００７５】
電流センサは、当該電力調整器に内蔵させてもよいし、別に設けてもよい。
【００７６】
本発明の電力調整器によると、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間にマトリックス接続された負荷の断線を、制御装置から入力される負荷の駆動状態を示すデータ、予め記憶された基準抵抗値、電流センサの出力および制御装置からの制御信号に基づいて検出することができる。
【発明の効果】
【００７７】
本発明によれば、複数の電力線を複数の負荷で共用化しているので、従来例に比べて、電力線等の本数、したがって、該電力線に設けて電流を検出する電流センサの個数を削減することができ、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易になるとともに、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の実施形態の温度調節器を備えるシステムの概略構成図である。
【図２】図１の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図３】図１の実施形態のステップ応答波形を示す図である。
【図４】図１の電流検出部の構成を示す図である。
【図５】図４の各部の波形を示す図である。
【図６】ヒータの印加電圧と電流検出部で検出される平均電流を示す図である。
【図７】電流検出の他の例を示す図である。
【図８】図１の判定部の構成を示す図である。
【図９】位相制御された印加電圧を示す図である。
【図１０】合成抵抗値の変化に基づく断線判定を説明するための図である。
【図１１】電流の回り込みによる合成抵抗値を説明する図である。
【図１２】断線時の図１１（Ｃ）に対応する図である。
【図１３】本発明の他の実施形態の図１に対応する図である。
【図１４】図１３の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。
【図１６】図１５の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。
【図１８】複数のヒータの同時駆動の例を示す図である。
【図１９】複数のヒータの同時駆動の他の例を示す図である。
【図２０】複数のヒータに対応する接続用端子のオン（１）／オフ（０）状態と合成抵抗値との関係を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施形態の図２に対応する図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の各チャンネルの操作量と電流検出部の出力を示す図である。
【図２３】本発明の係る電力調整器のブロック図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００８０】
（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態に係る制御装置としての温度調節器５を備える温度制御システムの概略構成図である。
【００８１】
この温度制御システムは、熱板１の９つの制御点の温度を制御する、９チャンネルの制御を行うものであり、熱板１には、負荷として９個の第１〜第９のヒータ２−１〜２−９および図示しない９個の温度センサが配設されている。
【００８２】
この実施形態では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９は、行方向の３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１〜３と、列方向の３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８３】
すなわち、第１〜第３のヒータ２−１〜２−３の各一端が、上側の行方向の第１の電力線Ｌ１−１に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。また、第４〜第６のヒータ２−４〜２−６の各一端が、中間の行方向の第１の電力線Ｌ１−２に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。更に、第７〜第９のヒータ２−７〜２−９の各一端が、下側の行方向の第１の電力線Ｌ１−３に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。
【００８４】
つまり、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３を行方向に平行に配列し、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を列方向に平行に配列したときに、両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３が交差する部分、すなわち、９箇所の交差部分で、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の各一端が第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３にそれぞれ接続されるとともに、各他端が第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続されている。
【００８５】
なお、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３を行方向に平行に配列し、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を列方向に平行に配列しているが、かかる配列は、必ずしも両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３の実際の物理的配列を示すものではなく、両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３と各ヒータ２−１〜２−９との接続状態を明確に示すための仮想的な配列である。
【００８６】
熱板１から引き出された３本の行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３は、第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３を介して交流電源４の一端に接続される。また、熱板１から引き出された３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３は、第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６を介して交流電源４の他端に接続される。
【００８７】
このように９個のヒータ２−１〜２−９は、３本の行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、マトリックス接続されているので、行方向に対応する第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３と、列方向に対応する第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６とを制御することにより、いずれかのヒータ２−１〜２−９を選択して交流電源４からの電力によって駆動することができる。
【００８８】
この温度制御システムは、熱板１に配設された９個の図示しない温度センサからの検出温度（ＰＶ）と設定温度目標温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って算出される９チャンネル分の操作量を上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に振り分けて出力する温度調節器５と、この温度調節器５からの操作量に基づいて、９個のヒータ２−１〜２−９への交流電力を位相制御する上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６とを備えている。
【００８９】
温度調節器５は、熱板１に配設された図示しない９個の温度センサからの検出温度が入力される制御量入力部６と、例えば、上位機器から目標温度が入力される目標値入力部７と、制御量入力部６からの検出温度に基づいて、駆動するヒータを選択する駆動対象選択部８と、制御量入力部６からの検出温度と目標値入力部７からの目標温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って９チャンネル分の操作量を算出するとともに、駆動対象選択部８で後述のように選択されるヒータに応じて、９チャンネル分の操作量を、第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に振り分けて出力する操作量算出部９とを備えている。駆動対象選択部８と操作量算出部９とによって、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を選択して駆動する駆動制御手段が構成される。
【００９０】
更に、この実施形態の温度調節器５は、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の断線を検出する断線検出装置１０を内蔵している。この断線検出装置１０は、行方向の電力調整器３−１〜３−３よりも交流電源４側の電力線に設けられた電流センサとしてＣＴ（カレントトランス）１１の出力に基づいて、負荷電流を検出する電流検出部１２と、電流検出部１２の出力、および、ヒータの駆動状態として、駆動するヒータおよびそのヒータの操作量に基づいて、断線の有無を後述のように判定する判定部１３と、判定部１３で断線であると判定されたときに、それを報知する断線報知部１４とを備えている。電流検出部１２および判定部１２によって断線の有無を判定する判定手段が構成される。
【００９１】
この実施形態では、温度調節器５は、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を、１個ずつ順番に時分割で駆動する、すなわち、１個ずつ順番にスキャン（走査）する。
【００９２】
図２は、この時分割駆動を説明するための図であり、同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータ２−１〜２−９に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、後述の異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図２では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９に個別的に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の内、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の操作量のみを代表的に示している。
【００９３】
先ず、同図（ａ）に示すように、駆動対象選択部８によって、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、以下同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、制御周期Ｔにおいて、各ヒータ２−１〜２−９が１個ずつ順番に選択される。
【００９４】
第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、選択された期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第１のチャンネルの操作量とされ、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオンに対応する１００％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第１のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第４の電力調整器３−４のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第１のヒータ２−１に与えられて駆動される。
【００９５】
次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、選択された期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第２のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ２用の操作量は、オンに対応する１００％にされる。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第２のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第５の電力調整器３−５のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第２のヒータ２−２に与えられて駆動される。
【００９６】
次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、選択されている期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第３のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ３用の操作量は、オンに対応する１００％にされる。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第３のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第６の電力調整器３−６のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第３のヒータ２−３に与えられて駆動される。
【００９７】
以下、同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に時分割で選択されて駆動される。
【００９８】
なお、図３に、目標温度ＳＰを１０℃変化させたときのステップ応答波形を示しており、同図（ａ）は目標温度ＳＰを、同図（ｂ）は各チャンネルの検出温度ＰＶをそれぞれ示している。チャンネル毎に順番に駆動するので、同図（ｂ）に示すように、多少のチャンネル間の温度のばらつきは認められるものの、高い精度が要求されない汎用的な用途の温度制御の性能としては、十分である。
【００９９】
この実施形態の温度調節器５は、上述のように断線検出装置１０を内蔵しており、この断線検出装置１０によってヒータの断線を検出するものである。
【０１００】
図４は、図１の断線検出装置１０の電流検出部１２の構成を示す図であり、図５は、各部の波形の例を示す図である。
【０１０１】
この実施形態の電流検出部１２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて平均電流から実効電流を求めるものである。この電流検出部１２１は、電流センサであるＣＴ１１からの図５（ａ）に示される出力を、図５（ｂ）に示すように全波整流する全波整流部１５と、この全波整流部１５の出力から図５（ｃ）に示すように、直流成分のみを取り出して平均電流にするローパスフィルタ１６と、このローパスフィルタ１６の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１７と、このＡ／Ｄ変換部１７からのディジタルデータから実効電流を算出するＣＰＵ１８とを備えている。なお、Ａ／Ｄ変換部１７およびＣＰＵ１８は、断線の有無の判定、操作量の算出、および、駆動対象の選択等の各種機能を有するマイクロコンピュータ２５に含まれている。
【０１０２】
このようにローパスフィルタ１６を用いて平均電流にするので、電源ノイズの影響を低減することができる。このローパスフィルタ１６のカットオフ周波数は、例えば、２０Ｈｚ程度が好ましい。
【０１０３】
この実施形態では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を１個ずつ時分割に選択して順番に駆動しており、駆動するヒータを選択した瞬間、すなわち、駆動するヒータを切換えた瞬間には、ローパスフィルタ１６の時定数のために電流が未だ安定しておらず、正確に検出することができない虞がある。
【０１０４】
図６（ａ），（ｂ）は、電流検出部１２で検出される平均電流およびヒータへの印加電圧を示す図であり、上述の各チャンネルのヒータが選択されて駆動される期間ｔ（１００ｍｓｅｃ）を併せて示している。
【０１０５】
操作量に応じて位相制御された電圧の印加を、同図（ｂ）に示すように開始した後、電流検出部１２で検出される平均電流が安定するまでには、同図（ａ）に示すように、５０ｍｓｅｃ程度必要である。
【０１０６】
そこで、この実施形態では、上述の図２（ｄ）の矢印で示す異常判定のタイミングのように、駆動するヒータを選択するタイミングに応じて、切換えた後一定期間、例えば、７０ｍｓｅｃが経過した時、すなわち、次に駆動するヒータに切換える前に、平均電流をサンプリングして断線の有無を判定するようにしている。
【０１０７】
なお、本発明の他の実施形態として、電流検出部１２では、図７に示すように、電流のピーク値Ｐをホールドし、このピーク値Ｐおよび操作量に基づく出力位相角から実効電流を求めるようにしてもよい。この場合には、上述のように電流が安定するまで待つ必要がなく、半波単位のより早いタイミングで断線の有無を判定することができる。
【０１０８】
図８は、図１の断線検出装置１０の判定部１３の構成を示す図である。この実施形態の判定部１３は、操作量算出部９からの操作量に基づいて、ヒータの印加電圧の割合を示す出力位相角を算出する出力位相角算出部３０と、出力位相角からヒータの印加電圧を算出する印加電圧算出部３１と、ヒータの印加電圧と電流検出部１２で求められる実効電流とに基づいて、合成抵抗値を算出する合成抵抗値算出部２０と、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の抵抗値を基準抵抗値として予め記憶する基準抵抗値記憶部１９と、これら基準抵抗値と、いずれのヒータが選択されているかに応じて、合成抵抗値を推定する合成抵抗推定部３２と、合成抵抗推定部３２で推定された合成抵抗値と合成抵抗値算出部２０で算出された合成抵抗値とを比較し、その変化率に基づいて駆動しているヒータの断線の有無を判定する断線判定部２１とを備えている。
【０１０９】
図９は、位相制御されたヒータの印加電圧を示しており、出力位相角算出部３０では、操作量に基づいて、図９に示される出力位相角を算出する。断線判定部２１では、前記変化率が閾値を越えたときに、断線であると判定する。この断線判定部２１によって断線と判定されたときには、断線報知部１４によって、ヒータが断線した旨や断線したヒータを特定する報知がなされる。この報知は、例えば、表示部によるエラー表示や接点出力によって行われる。
【０１１０】
図１０は、判定部１３における合成抵抗値の変化に基づく断線判定を説明するための図である。
【０１１１】
ここでは、簡略化のために、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を２０Ωとし、第１のヒータ２−１が断線した場合に、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１の第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４がオンされて第１のヒータ２−１を選択し、１００Ｖの電圧を印加して駆動している状態を想定する。
【０１１２】
この状態において、断線が生じていない正常時には、図１１（ａ）に示すように、電流の回り込みによって回り込みのループが形成され、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１のヒータ２−１の抵抗値２０Ωに、並列に他のヒータによる抵抗値２５Ωが接続されているのと等価となり、合成抵抗値は、１１．１Ωとなる。このとき、電流検出部１２で検出される負荷電流は、９Ａとなるはずである。
【０１１３】
これに対して、第１のヒータ２−１が断線しているときには、図１２に示すように、合成抵抗値は２５Ωとなり、電流検出部１２で検出される負荷電流は、４Ａとなるはずである。
【０１１４】
このように断線時には、合成抵抗値あるいは電流値が変化するので、それに基づいて、断線を検出することができる。
【０１１５】
この実施形態では、合成抵抗値の変化に基づいて断線を検出しており、例えば、第１のヒータ２−１を選択して１００Ｖの電圧を印加しているときに、電流検出部１２で検出される電流値が４Ａであれば、合成抵抗値２５Ωが算出される一方、第１のヒータ２−１が選択されて駆動されているときの合成抵抗値は、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値２０Ωに基づいて、上述のように１１．１Ωとなる。
【０１１６】
したがって、両合成抵抗値を比較し、その変化率が閾値を越えることによって、断線と判定することができる。
【０１１７】
このように各チャンネルのヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動するとともに、電流検出部１２で検出される電流値と操作量（出力位相角）に基づく印加電圧とから合成抵抗値を算出する一方、いずれのヒータを選択して駆動しているかの駆動状態に応じて、基準抵抗値から合成抵抗値を推定し、両合成抵抗値を比較して、その変化率に基づいて、選択しているヒータが断線しているか否かを検出するものである。
【０１１８】
次に、この実施形態の断線検出の手順を説明する。
【０１１９】
先ず、ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、その操作量（出力位相角）に基づく印加電圧と、ＣＴ１１の出力から電流検出部１２で検出される電流値とに基づいて、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値をそれぞれ算出し、判定部１３の基準抵抗値記憶部１９に基準抵抗値として予め記憶する。
【０１２０】
実運転時には、上述のようにヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、ＣＴ１１の出力に基づいて、電流検出部１２で電流値を検出する。判定部１３では、駆動しているヒータの操作量出力位相角に基づく印加電圧と、上述の異常判定のタイミングで取得した電流検出部１２からの電流値とに基づいて合成抵抗値を算出する。
【０１２１】
一方、予め記憶した基準抵抗値から、選択しているヒータに応じて、例えば、上述の図１０に示すように、合成抵抗値を推定する。
【０１２２】
検出した電流値に基づく合成抵抗値と、予め記憶した基準抵抗値に基づく合成抵抗値とを比較し、その変化率が閾値を越えたときに、選択して駆動した１個のヒータが断線していると判定し、断線報知部１４で断線である旨を報知するものである。
【０１２３】
以上のように、行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９をマトリックス接続して順番に選択的に駆動するので、ヒータ毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数およびスイッチング素子の個数を削減することができるとともに、断線を検出するための高価なＣＴを１個にすることができる。これによって、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易になるとともに、コストを低減することができる。
【０１２４】
また、従来の温度調節器では、チャンネル毎に、ヒータ制御用の端子と、ＣＴが接続される断線検出用の端子とがそれぞれ必要であったのに対して、この実施形態では、断線検出用の端子については、９チャンネルについて１個のＣＴを接続する端子を設ければよく、端子効率が向上する。
【０１２５】
この実施形態では、抵抗値に基づいて断線の有無を判定したけれども、本発明の他の実施形態として、電流検出部１２で検出される電流値に基づいて、断線を検出してもよい。すなわち、電流検出部１２で検出される電流値、例えば、上述の図１２の電流値４Ａと、基準抵抗値に基づく合成抵抗値と操作量（出力位相角）から求まる印加電圧とから算出される電流値、例えば、上述の図１１に示される電流値９Ａとを比較し、電流値の変化率が閾値を越えているときに、断線と判定するようにしてもよい。
【０１２６】
上述の実施形態では、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３とが交差する９箇所全てに、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９をそれぞれ接続したけれども、交差する９箇所の内、ヒータを設けない箇所があってもよい。また、交差する９箇所の内、前記両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３に接続されるヒータに代えて、前記両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３とは異なる別の電力線に対して、個別に接続されるヒータ、あるいは、マトリックス接続されるヒータを設ける箇所があってもよい。
【０１２７】
（実施形態２）
図１３は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図であり、対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１２８】
この実施形態では、上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に代えて、第１〜第６のＳＳＲ２３−１〜２３−６およびそれらを制御する電力調整器としてのＰＷＭコントローラ２４を設けたものである。このＰＷＭコントローラ２４は、サイクル制御、すなわち、交流電源のゼロ電圧時に合わせてスイッチング素子を導通させ、導通サイクル数と非導通サイクル数との比率を変えることにより負荷への平均供給電力を制御するものである。
【０１２９】
図１４は、この実施形態の時分割駆動を説明するための図であり、上述の図２に対応する図である。同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択される各ヒータ２−１〜−９に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９−１による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９−１による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図１４では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９に個別的に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の内、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の操作量のみを代表的に示している。
先ず、同図（ａ）に示すように、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、以下同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、制御周期Ｔにおいて、各ヒータ２−１〜２−９が順番に選択される。
【０１３０】
第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、選択された期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第１のチャンネルの操作量とされ、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオンに対応する１００％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第１のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第４のＳＳＲ２３−４の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第１のヒータ２−１が駆動される。
【０１３１】
次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、選択された期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第２のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ２用の操作量は、オンに対応する１００％される。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第２のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第５のＳＳＲ２３−５の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第２のヒータ２−２が駆動される。
【０１３２】
次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、選択されている期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第３のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ３用の操作量は、オンに対応する１００％される。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第３のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第６のＳＳＲ２３−６の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第３のヒータ２−３が駆動される。
【０１３３】
以上のようにして１番目の行方向の第１〜第３のヒータ２−１〜２−３が、時分割に、かつ、操作量に応じたサイクル制御によって駆動される。
【０１３４】
２番目および３番目の行方向の第４〜第９のヒータ２−４〜２−９も同様にして、時分割で、かつ、操作量に応じたサイクル制御によって駆動される。
【０１３５】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１３６】
（実施形態３）
図１５は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１３７】
この実施形態では、上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に代えて、第１〜第６のスイッチ２２−１〜２２−６を設けるとともに、１個の電力調整器２６によって操作量に応じた位相制御を行うものである。
【０１３８】
第１〜第６のスイッチ２２−１〜２２−６は、例えば、半導体素子からなり、操作量算出部９−２によって、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を時分割で順番に駆動するようにオンオフ制御される。電力調整器２６は、操作量算出部９−２からの操作量に応じて位相制御を行う。
【０１３９】
図１６は、この実施形態の時分割駆動を説明するための図であり、上述の図２に対応する図である。同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータに対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９−２によって制御される接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１のオンオフ状態を、同図（ｃ）は操作量算出部９−２によって制御される接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４のオンオフ状態を、同図（ｄ）は操作量算出部９−２による操作量の例を、同図（ｅ）は電流検出部１２の出力を、それぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図１６では、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４のオンオフ状態のみを代表的に示している。
【０１４０】
先ず、同図（ａ）に示すように、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態とされ、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４も同図（ｃ）に示すようにオン状態とされる。これによって、電力調整器２６は、第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４によって選択された第１のヒータ２−１に対して、同図（ｄ）に示される第１のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第１のヒータ２−１を駆動する。
【０１４１】
次に、同図（ａ）に示すように、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態に維持され、図示しない接続用端子Ｙ２用の第５のスイッチ２２−５がオン状態とされる一方、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４は、同図（ｃ）に示すようにオフ状態される。これによって、電力調整器２６は、第１，第５のスイッチ２２−１，２２−５によって選択された第２のヒータ２−２に対して、同図（ｄ）に示される第２のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第２のヒータ２−２を駆動する。
【０１４２】
次に、同図（ａ）に示すように、第３のチャンネル、すなわち、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態に維持され、図示しない接続用端子Ｙ３用の第６のスイッチ２２−６がオン状態とされる一方、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４は、同図（ｃ）に示すようにオフ状態される。これによって、電力調整器２６は、第１，第６のスイッチ２２−１，２２−６によって選択された第３のヒータ２−３に対して、同図（ｄ）に示される第３のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第３のヒータ２−３を駆動する。
【０１４３】
以上のようにして１番目の行方向の第１〜第３のヒータ２−１〜２−３が、時分割に、かつ、操作量に応じた位相制御によって駆動される。
【０１４４】
２番目および３番目の行方向の第４〜第９のヒータ２−４〜２−９も同様にして、時分割で、かつ、操作量に応じて駆動される。
【０１４５】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１４６】
（実施形態４）
上述の各実施形態では、電流センサとしてＣＴ１１を１個だけ設けたけれども、電力線のケーブルが太い場合には、ＣＴを取り付けることができない。また、上述の各実施の形態のように、各ヒータ２−１〜２−９を時分割で順番に選択して駆動する場合には、１個のＣＴだけで断線したヒータを特定できるけれども、複数のヒータを同時に選択して駆動する場合には、１個のＣＴでは、断線したヒータを特定することができない。
【０１４７】
そこで、本発明の他の実施形態として、例えば、図１７に示すように、行方向の３本の各電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３に、それぞれ第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３を設けて行毎に断線を検出するようにしてもよい。なお、この図１７において、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１４８】
ここで、複数のヒータを同時に駆動する例を、図１７および図１８に示す。
【０１４９】
図１８は、同時に駆動するヒータが行方向に並んでいる場合の例を示しており、例えば、第１，第２のヒータ２−１，２−２を、操作量５０％，７０％でそれぞれ駆動する場合の例を示している。この場合、該当行の電力調整器３−１に操作量１００％出力し、列方向の該当する電力調整器３−４，３−５に操作量５０％，７０％をそれぞれ出力する。
【０１５０】
同時に駆動するヒータが列方向に並んでいる場合も同様に、該当列の電力調整器に操作量１００％出力し、行方向の該当する電力調整器に、駆動するヒータの操作量をそれぞれ出力する。
【０１５１】
図１９は、同時に駆動するヒータ２−１，２−３，２−７，２−９が行方向および列方向に並んでいる場合であって、列方向に並んでいるヒータ２−１，２−７；２−３，２−９の操作量が同じ場合の例を示しており、例えば、第１のヒータ２−１と第７のヒータ２−７の操作量が共に９０％であり、第３のヒータ２−３と第９のヒータ２−９の操作量が共に７０％である場合を示している。この場合、該当行の電力調整器３−１，３−３に操作量１００％を出力し、列方向の該当する電力調整器３−４，３−６に操作量９０％，７０％を出力する。
【０１５２】
行方向に並んでいるヒータの操作量が同じ場合も同様に、該当列の電力調整器に操作量１００％を出力し、行方向の該当する電力調整器に駆動するヒータの操作量をそれぞれ出力する。
【０１５３】
なお、以上は駆動の一例に過ぎず、様々な組み合わせで駆動してもよい。
【０１５４】
このように複数のヒータを同時に選択して駆動した場合も、上述の図１１に示される１個のヒータ２−１を選択して駆動した場合と同様に、電流の回り込みによる合成抵抗値を算出することができる。
【０１５５】
図２０は、上述の図１０の行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３に接続されたスイッチ２２−１〜２２−３および列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３に接続されたスイッチ２２−４〜２２−６のオン「１」／オフ「０」状態、すなわち、いずれのヒータを選択して駆動しているかに応じた合成抵抗値の例を示すものであり、この図２０は、上述とは異なり、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を１０Ωとして算出した例を示している。
【０１５６】
この図２０に示すように、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされる、すなわち、Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つが「１」であって、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされる、すなわち、Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つが「１」であるときには、合成抵抗値は、５．６Ωとなる。また、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたときには、合成抵抗値は、３．９Ωとなる。また、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたときには、２．２Ωとなる。更に、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、３．３Ωとなる。また、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、１．７Ωとなる。更に、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、１．１Ωとなる。
【０１５７】
以上のように行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３と、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチのオン／オフＦ状態、すなわち、ヒータを選択して駆動する状態に応じて、予め計測した各ヒータの基準抵抗値から合成抵抗値を推定することができる。
【０１５８】
次に、この実施形態の断線検出の手順について説明する。
【０１５９】
先ず、ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、その操作量（出力位相角）に基づく印加電圧と、選択して駆動するヒータの行に対応する第１のＣＴ１１−１ないし第３のＣＴ１１−３のいずかの出力に基づく電流検出部１２の電流値とに基づいて、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を基準抵抗値として順番に算出し、上述の判定部１３の基準抵抗値記憶部１９に予め記憶しておく。
【０１６０】
実運転時には、ヒータの複数を同時に駆動し、駆動しているヒータの行に対応するＣＴ１１−１〜１１−３で電流値をそれぞれ計測する。例えば、第１，第４，第７のヒータ２−１，２−４，２−７を選択して同時に駆動している場合には、第１，第４，第７のヒータ２−１，２−４，２−７にそれぞれ対応する第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３で電流値をそれぞれ計測する。更に、各ヒータ２−１，２−４，２−７の操作量出力位相角に基づく各印加電圧をそれぞれ算出する。算出された印加電圧のうち最も小さな印加電圧と、第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３に基づく各電流値とから、駆動したヒータの行の数だけ、この例では、Ｘ１−Ｙ１間、Ｘ２−Ｙ１間、Ｘ３−Ｙ１間の３つの合成抵抗値をそれぞれ算出する。
【０１６１】
予め記憶した基準抵抗値から合成抵抗値を、オンした行ごとに推定する。すなわち、この例では、上述の図２０のＸ１−Ｙ１間の合成抵抗値、Ｘ２−Ｙ１間の合成抵抗値、Ｘ３−Ｙ１間の合成抵抗値をそれぞれ推定することになる。
【０１６２】
第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３で実測された電流値に基づいて算出した各行の合成抵抗値と、予め記憶した基準抵抗値から推定した各行の合成抵抗値とをそれぞれ比較し、その変化率が閾値を越えたときに、その行のヒータが断線していると判定するものである。
【０１６３】
以上のようにして各行のヒータの断線を検出することができる。
【０１６４】
なお、各行のヒータの複数を同時に駆動するために、断線したヒータを特定できない場合には、同時に駆動した前記複数のヒータを順番に駆動することにより、上述の実施形態１と同様にして断線したヒータを特定することができる。
【０１６５】
この実施形態では、各行に対応する電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３にＣＴ１１−１〜１１−３および電力調整器３−１〜３−３をそれぞれ設けるので、ＣＴ内蔵の電力調整器を用いてもよい。
【０１６６】
（実施形態５）
図２１は、本発明の他の実施形態の図２に対応する図であり、同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータに対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。
【０１６７】
上述の実施形態１では、図２に示す制御周期Ｔにおいて、全てのヒータ２−１〜２−９の断線を検出できるように、各チャンネルのヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動する期間ｔを、電流検出部１２によって電流を安定して検出できるように、例えば、１００ｍｓｅｃとし、制御周期Ｔが、例えば、９００ｍｓｅｃであったけれども、制御性能を高めるには、制御周期Ｔを短くすることが望まれる。
【０１６８】
そこで、この実施形態では、制御周期Ｔ１において、全てのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するのではなく、１個のヒータの断線を検出し、制御周期Ｔ１毎に、断線を検出するヒータを順番にずらすものである。例えば、第１の制御周期Ｔ１では、第１のヒータ２−１の断線を検出し、第２の制御周期Ｔ１では、第２のヒータ２−２の断線を検出し、第３の制御周期Ｔ１では、第３のヒータ２−３の断線を検出し、同様に、制御周期Ｔ１毎に、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９の断線を順番に検出するものである。
【０１６９】
これによって、断線を検出するヒータを選択して駆動する期間ｔは、上述の実施の形態１と同様に、電流検出部１２によって電流を安定して検出できるように、例えば、１００ｍｓｅｃとする一方、断線を検出しないヒータを駆動して選択する期間ｔ１は、電流を検出する必要がないので、例えば、５０ｍｓｅｃと短くしている。これによって、制御周期Ｔ１は、例えば、５００ｍｓｅｃとなり、実施形態１の制御周期Ｔの９００ｍｓｅｃに比べて、大幅に短縮することができる。
【０１７０】
その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【０１７１】
（実施形態６）
上述の実施形態２のサイクル制御では、全てのチャンネルのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するために、操作量が小さいチャンネルのヒータの断線を検出しようとすると、制御周期におけるオン期間が短いために、電流を安定して検出することができない。したがって、電流を安定して検出しようとすると、操作量を大きくしてオン期間を余分に設定しなければならない。
【０１７２】
そこで、この実施形態では、図２２に示すように、全てのチャンネルのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するのではなく、操作量の大きなチャンネルのヒータについてのみ断線の検出を行うようにしている。図２２は、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９の操作量に応じたオンオフ状態を示し、ハイレベルがオンの期間、すなわち、ヒータが駆動されている期間を示している。
【０１７３】
この実施形態では、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９のヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動するのではなく、最大３チャンネルのヒータを同時に選択して駆動する例を示しており、操作量の大きな３つのチャンネルのヒータについてのみ断線を検出するようにしている。
【０１７４】
この図２２に示すように、最初の制御周期Ｔ２では、操作量４０％の第１のチャンネルＣＨ１のヒータ２−１がオンしている期間が一番長く、次に操作量３０％の第７のチャンネルＣＨ７のヒータ２−７がオンしている期間が長く、更に、操作量２０％の第４のチャンネルＣＨ４のヒータ２−４がオンしている期間が長い。この最初の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第１，第７，第４のチャンネルＣＨ１，７，４のヒータ２−１，２−７，２−４の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７５】
また、次の制御周期Ｔ２では、操作量２０％の第２，第３，第９のチャンネルＣＨ２，３，９のヒータ２−２，２−３，２−９がオンしている期間が長い。この第２の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第２，第３，第９のチャンネルＣＨ２，３，９のヒータ２−２，２−３，２−９の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７６】
更に、次の第３の制御周期Ｔ２では、操作量２０％の第２，第３，第４のチャンネルＣＨ２，３，４のヒータ２−２，２−３，２−４がオンしている期間が長い。この第３の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第２，第３，第４のチャンネルＣＨ２，３，４のヒータ２−２，２−３，２−４の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７７】
このように制御周期Ｔ２において、操作量の大きなチャンネルのヒータ、すなわち、オンしている期間が長いヒータの断線を検出するので、電流検出部１２で電流を安定して検出することができる。
【０１７８】
操作量が小さなチャンネルのヒータの断線は検出しないけれども、かかる操作量の小さなチャンネルのヒータが断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって操作量も大きくなるので、操作量の大きなチャンネルとなり、断線が検出されることになる。
【０１７９】
なお、この実施形態では、操作量の大きな順番で３チャンネルのヒータの断線を検出したけれども、３チャンネルに限らず、１チャンネルは勿論、２チャンネル、あるいは、４チャンネル以上のヒータの断線を検出してもよい。
【０１８０】
また、操作量の大きなチャンネルの操作量が同一となった場合には、予め定めた順番、例えば、チャンネル数の若い順にヒータの断線を検出すればよい。
【０１８１】
また、この実施形態では、サイクル制御に適用して説明したけれども、位相制御などにも適用してもよい。
【０１８２】
（実施形態７）
上述の各実施形態では、温度調節器で断線を検出したけれども、本発明の他の実施形態として、電力調整器に断線検出機能を内蔵させてもよい。
【０１８３】
図２３は、断線検出機能を有する電力調整器のブロック図である。
【０１８４】
この電力調整器３３は、例えば、上述の図１７に示すように、或る行のヒータの断線を検出するものである。
【０１８５】
この電力調整器３３は、行方向の電力線Ｌ１と交流電源４との間に介装されたスイッチング素子としてのサイリスタ３４を備え、図示ない温度調節器からの操作量に基づいて、出力位相角算出部３０で出力位相角を算出し、トリガ回路３５で出力位相角に応じたトリガ信号を生成してサイリスタ３４に出力してヒータに供給する電力の位相制御を行うものである。
【０１８６】
この実施形態の電力調整器３３は、ヒータの断線を検出できるように、行方向の電力線Ｌ１に設けられたＣＴ３６からの出力に基づいて、電流検出部３７で上述の実施形態と同様に負荷電流を検出する一方、印加電圧算出部３１で出力位相角から印加電圧を算出し、この印加電圧と電流検出部３７で検出した負荷電流とから合成抵抗算出部３８で合成抵抗を算出する。
【０１８７】
一方、合成抵抗記憶部３９には、いずれのヒータが選択されて駆動されているか、すなわち、ヒータの駆動状態に応じた合成抵抗値が予め記憶されている。また、図示しない温度調節器から、いずれのヒータを選択して駆動しているかの駆動状態を示すデータ、具体的には、各行および各列に対応する上述の接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３のオンオフの動作パターンを番号付けした動作ＩＤが動作ＩＤ入力部４０に与えられる。断線判定部４１では、動作ＩＤに対応する合成抵抗記憶部３９の合成抵抗と、合成抵抗算出部３８からの合成抵抗とを比較し、その変化率が閾値以上であるか否かに基づいて、断線の有無を判定し、断線と判定されたときには、断線報知部４２でそれを報知するものである。
【０１８８】
（実施形態８）
上述の各実施形態では、熱板１の各ヒータ２−１〜２−９をマトリックス接続したけれども、本発明の他の実施形態として複数のヒータを１列あるいは１行として接続してもよく、例えば、図２４に示すように、３個のヒータ２−１〜２−３を、一列に接続し、各ヒータ２−１〜２−３の各一端の電力線の接続用端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を、電力調整器３−１〜３−３をそれぞれ介して交流電源４の一端に接続する一方、各ヒータ３−１〜３−３の各他端を共通に接続した電力線の接続用端子Ｙを、交流電源４の他端に接続してもよい。
【０１８９】
（その他の実施形態）
ＣＴが１個だけの上述の実施形態１〜３では、ヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動したけれども、上述の実施形態４と同様に、複数のヒータを同時に駆動するようにしてもよい。この場合、同時に駆動した複数のヒータの断線が検出されたときには、前記複数のヒータを順番に１個ずつ駆動して、断線したヒータを特定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明は、複数の負荷を駆動するシステムなどに有用である。
【符号の説明】
【０１９１】
１ 熱板
２−１〜２−９ ヒータ
３−１〜３−６，３３ 電力調整器
４ 交流電源
５，５−１〜５−４ 温度調節器
１１，１１−１〜１１−３ ＣＴ
１２ 電流検出部
１３ 判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータなどの負荷の断線を検出する断線検出装置、それを用いた制御装置および電力調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、被加熱物を、熱板上に載置して加熱処理するような温度制御においては、温度調節器は、熱板に配設された温度センサからの検出温度に基づいて、熱板の温度が設定温度になるように、熱板に配設されたヒータの通電を制御することにより行なわれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記熱板に、複数のヒータおよび複数の温度センサを配設して複数の制御点、すなわち、複数チャンネルの温度制御を行なう場合には、各ヒータを個別に駆動できるように、各ヒータと電源とを、スイッチング素子を介してそれぞれ接続し、前記スイッチング素子の開閉を制御して各ヒータを個別に駆動できるようにしている。
【０００５】
このため、チャンネル数が多くなる程、スイッチング素子の個数およびヒータの電力線の本数が増大し、電力線は、熱板とスイッチング素子との間を長く引き回されることになり、空間設計や配線作業が煩雑になるといった課題がある。
【０００６】
更に、各チャンネルのヒータの断線を検出しようとすると、複数のチャンネル毎に高価なＣＴ（カレントトランス）等の電流センサを設置しなければらず、コストおよび設置スペースが増大するという課題もある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みて為されたものであって、負荷の電力線の本数、スイッチング素子および電流センサの数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の断線検出装置は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備えている。
【０００９】
負荷としては、例えば、ヒータ、ランプ、あるいはモータなどがある。
【００１０】
電源は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。
【００１１】
開閉手段は、リレーであってもよいし、トランジスタ、サイリスタあるいはトライアック等の半導体素子であってもよい。
【００１２】
「前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列」とは、複数の第１の電力線、複数の第２の電力線および複数の負荷の実際の物理的な配列に拘らず、両電力線と負荷との接続状態を定義するための仮想的な配列をいう。したがって、この仮想的な配列は、両電力線および負荷の実際の物理的な配列を制約するものではない。
【００１３】
また、「横方向と縦方向とに平行に配列」とは、複数の第１の電力線を横方向（行方向）に平行に配列し、複数の第２の電力線を縦方向（列方向）に平行に配列することをいい、したがって、両電力線が交差する部分が生じる。
【００１４】
「両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され」とは、仮想的に配列された両電力線が交差する部分に対応して、各負荷が両電力線間に電気的に接続されることをいう。
【００１５】
複数の第１の電力線および複数の第２の電力線は、それぞれ横方向（行方向）および縦方向（列方向）に平行に仮想的に配列され、それらの交点に対応して各負荷が、両電力線間に接続されるので、複数の各負荷は、行方向の複数の第１の電力線と列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続されることになる。
【００１６】
両電力線が交差する部分の全てに、負荷をそれぞれ接続して完全なマトリックス接続とするのが好ましいが、前記交差する部分の全てに負荷をそれぞれ接続するのではなく、負荷が接続されない前記交差する部分があってもよい。すなわち、不完全なマトリックス接続であってもよい。また、前記交差する部分に、負荷を接続しない場合には、前記両電力線とは別の電力線に接続される負荷を、前記交差する部分に対応して設けてもよい。
【００１７】
制御装置は、開閉手段の開閉量を制御して負荷に供給する電力を制御するものであり、この電力制御は、ＯＮ／ＯＦＦ制御、位相制御、あるいは、サイクル制御などが好ましい。
【００１８】
複数の負荷を選択して駆動するとは、複数の負荷の内、１個の負荷を選択して駆動してもよいし、複数の負荷を選択して同時に駆動してもよい。
【００１９】
電流センサは、複数の第１の電力線および複数の第２の電力線の各電力線にそれぞれ設けてもよいし、複数の第１の電力線の各電力線のみにそれぞれ設けてもよいし、あるいは、複数の第２の電力線の各電力線のみにそれぞれ設けてもよいし、少なくとも１個の電流センサを、共通化された電力線に設ければよい。
【００２０】
負荷の駆動状態とは、いずれの負荷が選択されて駆動されているかという負荷の選択の状態、また、駆動されている負荷の電力制御の状態、例えば、負荷に対する操作量の状態などをいう。
【００２１】
本発明の断線検出装置は、制御装置や電力調整器などに内蔵させてもよい。
【００２２】
本発明の断線検出装置によると、制御装置によって、第１，第２の開閉手段の開閉を制御することによって、仮想的に横方向（行方向）に平行に配列された複数の第１の電力線と、仮想的に縦方向（列方向）に平行に配列された複数の第２の電力線との交差部分に接続された負荷、すなわち、行方向の複数の第１の電力線と、列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００２３】
（２）本発明の他の実施形態では、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００２４】
正常時の前記複数の負荷の抵抗値は、予め複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動し、電流センサの出力に基づいてそれぞれ求めるのが好ましい。
【００２５】
抵抗値を用いてとは、例えば、抵抗値を用いて負荷の駆動状態に応じた電流値を求めたり、抵抗値を用いて負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値を求めることなどをいう。
【００２６】
この実施形態によると、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、負荷の駆動状態に応じて正常時に電力線を流れる電流の値や負荷の駆動状態に応じた正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００２７】
（３）本発明の一つの実施形態では、前記判定手段は、前記制御装置によって駆動される負荷が選択されるタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得するものである。
【００２８】
負荷が選択されるタイミングに応じて電流値を取得するとは、負荷が選択されるタイミングと同じタイミングで電流値を取得してもよいが、負荷が選択されるタイミングから一定期間遅れたタイミング、例えば、次の負荷が選択される直前のタイミングで電流値を取得することをいい、前記一定期間は、負荷を選択した後、判定用の電流値が安定するのに要する期間であるのが好ましい。
【００２９】
電流センサの出力に基づく判定用の電流値とは、電流センサの出力を全波整流し平均化した断線の判定に用いる電流値、あるいは、電流センサの出力のピーク値をホールドした断線の判定に用いる電流値などをいう。
【００３０】
この実施形態によると、負荷が選択されて駆動される度に、電流センサの出力に基づく断線判定用の安定した電流値がサンプリングされて断線の有無が判定される。
【００３１】
（４）本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００３２】
制御装置は、複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する以外に、２個以上の負荷を選択して同時に駆動するモードや複数の負荷の全てを同時に駆動するモードを有してもよい。
【００３３】
この実施形態によると、負荷を１個ずつ順番に選択して駆動するので、複数の第１の電力線または複数の第２の電力線を共通化した１本の電力線に、１個の電流センサを設けて各負荷の断線を検出することが可能となり、電流センサの個数を１個にすることができる。
【００３４】
（５）上記（４）の実施形態では、前記制御装置は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長し、前記判定手段は、前記制御装置によって前記期間が延長された前記負荷の断線の有無を判定するようにしてもよい。
【００３５】
前記期間を延長する負荷は、例えば、操作量が大きな負荷、あるいは、制御量が小さいチャンネルの負荷、例えば、温度が低いチャンネルの負荷などとし、これらの負荷の断線の有無を優先的に判定するようにしてもよい。
【００３６】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００３７】
（６）上記（５）の実施形態では、前記制御装置は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせてもよい。
【００３８】
各制御周期において、前記期間が延長される負荷は、１個であるのが好ましく、期間を延長する負荷は、制御周期毎に順番にずらすのが好ましい。
【００３９】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００４０】
（７）本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定するものである。
【００４１】
予め定めた個数は、１個であってもよいし、複数であってもよい。
【００４２】
操作量の大きな予め定めた個数の負荷とは、複数の負荷の内から操作量の大きな順に選ばれる予め定めた個数の負荷をいう。
【００４３】
この実施形態によると、操作量の大きな負荷、すなわち、第１，第２の開閉手段がＯＮ（閉）している期間が長い負荷、したがって、電流センサの出力が安定する期間を十分に確保できる負荷についてのみ断線を検出するので、精度の高い断線検出が可能となる。
【００４４】
また、操作量の小さな負荷が断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって、操作量が大きくなる結果、操作量が大きな予め定めた個数の負荷に含まれることになって、断線が検出されることになる。
【００４５】
（８）本発明の断線検出装置は、複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備え、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００４６】
本発明の断線検出装置によると、制御装置によって、開閉手段の開閉を制御することで、共通の電力線と前記開閉手段との間に接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００４７】
しかも、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００４８】
（９）本発明の制御装置は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備えている。
【００４９】
本発明の制御装置によると、第１，第２の開閉手段の開閉を制御することによって、仮想的に横方向（行方向）に平行に配列された複数の第１の電力線と、仮想的に縦方向（列方向）に平行に配列された複数の第２の電力線との交差部分に接続された負荷、すなわち、行方向の複数の第１の電力線と、列方向の複数の第２の電力線との間に、マトリックス接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００５０】
（１０）本発明の一つの実施形態では、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００５１】
この実施形態によると、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００５２】
（１１）本発明の他の実施形態では、前記判定手段は、駆動する負荷を選択するタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得するものである。
【００５３】
この実施形態によると、負荷が選択されて駆動される度に、電流センサの出力に基づく断線判定用の安定した電流値がサンプリングされて断線の有無が判定される。
【００５４】
（１２）本発明の更に他の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００５５】
この実施形態によると、負荷を１個ずつ選択して駆動するので、複数の第１の電力線または複数の第２の電力線を共通化した１本の電力線に、１個の電流センサを設けて各負荷の断線を検出することが可能となり、電流センサの個数が１個となる。
【００５６】
（１３）上記（１２）の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長し、前記判定手段は、前記期間が延長された負荷の断線の有無を判定するようにしてもよい。
【００５７】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００５８】
（１４）上記（１３）の実施形態では、前記駆動制御手段は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせてもよい。
【００５９】
この実施形態によると、断線を検出する負荷についてのみ、該負荷を選択して駆動する期間を延長するので、電流センサの出力が安定するのに必要な期間を確保して精度よく断線を検出することができるとともに、他の負荷を選択して駆動する各期間は、短くできるので、制御周期内で複数の負荷の全てについて断線を検出する構成に比べて、制御周期を短くすることが可能となり、制御性能を向上させることができる。
【００６０】
（１５）本発明の他の実施形態では、前記駆動制御手段は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定するものである。
【００６１】
この実施形態によると、操作量の大きな負荷、すなわち、第１，第２の開閉手段がＯＮ（閉）している期間が長い負荷、したがって、電流センサの出力が安定する期間を十分に確保できる負荷についてのみ断線を検出するので、精度の高い断線検出が可能となる。
【００６２】
また、操作量の小さな負荷が断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって、操作量が大きくなる結果、操作量が大きな予め定めた個数の負荷に含まれることになって、断線が検出されることになる。
【００６３】
（１６）本発明の一つの実施形態では、前記駆動制御手段は、複数の負荷を同時に選択して駆動するものであって、前記判定手段によって、同時に駆動される前記複数の負荷のいずれかが断線していると判定されたときには、前記複数の負荷を順番に選択して駆動するものである。
【００６４】
この実施形態によると、複数の負荷を同時に駆動して断線は検出されたものの、どの負荷が断線したかを特定できないときに、前記複数の負荷を順番に駆動することによって、複数の負荷のいずれの負荷が断線したかを特定することができる。
【００６５】
（１７）本発明の好ましい実施形態では、前記判定手段によって、断線と判定されたときには、それを報知する断線報知手段を備えている。
【００６６】
断線報知手段は、表示や接点出力などによって断線および断線した負荷を報知するのが好ましい。
【００６７】
この実施形態によると、断線が検出されたときには、それを報知するので、ユーザは、迅速に適切な措置をとることができる。
【００６８】
（１８）本発明の制御装置は、複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、前記開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定するものである。
【００６９】
本発明の制御装置によると、開閉手段の開閉を制御することによって、共通の電力線と前記開閉手段との間に接続された負荷を選択して駆動することができ、負荷毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数、したがって、断線を検出するために前記電力線に設ける電流センサの個数を削減できるとともに、スイッチング素子等の開閉手段の個数も削減することができる。
【００７０】
しかも、判定手段では、正常時の複数の負荷の抵抗値に基づいて、正常時に電力線を流れる電流の値や正常時の合成抵抗値を求めることができる一方、電流センサの出力から電力線を流れる電流の値や合成抵抗値を求めることができるので、それらを比較して断線の有無を判定することができる。
【００７１】
（１９）本発明の電力調整器は、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１の電力線と電源との間、または、前記第２の電力線と前記電源との間に設けられるとともに、前記複数の負荷を選択して駆動する制御装置によって制御される電力調整器であって、前記複数の負荷の駆動状態を示すデータが、前記制御装置から入力される入力部と、前記複数の負荷の駆動状態に応じた基準抵抗値が予め記憶される記憶部と、当該電力調整器が設けられている電力線を流れる電流を検出する電流センサの出力および前記制御装置からの制御信号に基づいて、抵抗値を算出する算出部と、前記入力部に入力される駆動状態に対応する前記基準抵抗値と前記算出部で算出される抵抗値とに基づいて、断線の有無を判定する判定部とを備えている。
【００７２】
複数の負荷の駆動状態とは、複数の負荷の内のいずれの負荷が選択されて駆動されているかという駆動状態をいう。
【００７３】
基準抵抗値としては、負荷の駆動状態に応じた合成抵抗値であるのが好ましい。
【００７４】
制御装置からの制御信号は、操作量であるのが好ましく、算出部では、電流センサの出力に基づく電流値と操作量に基づく印加電圧とから合成抵抗値を算出するのが好ましい。
【００７５】
電流センサは、当該電力調整器に内蔵させてもよいし、別に設けてもよい。
【００７６】
本発明の電力調整器によると、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間にマトリックス接続された負荷の断線を、制御装置から入力される負荷の駆動状態を示すデータ、予め記憶された基準抵抗値、電流センサの出力および制御装置からの制御信号に基づいて検出することができる。
【発明の効果】
【００７７】
本発明によれば、複数の電力線を複数の負荷で共用化しているので、従来例に比べて、電力線等の本数、したがって、該電力線に設けて電流を検出する電流センサの個数を削減することができ、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易になるとともに、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の実施形態の温度調節器を備えるシステムの概略構成図である。
【図２】図１の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図３】図１の実施形態のステップ応答波形を示す図である。
【図４】図１の電流検出部の構成を示す図である。
【図５】図４の各部の波形を示す図である。
【図６】ヒータの印加電圧と電流検出部で検出される平均電流を示す図である。
【図７】電流検出の他の例を示す図である。
【図８】図１の判定部の構成を示す図である。
【図９】位相制御された印加電圧を示す図である。
【図１０】合成抵抗値の変化に基づく断線判定を説明するための図である。
【図１１】電流の回り込みによる合成抵抗値を説明する図である。
【図１２】断線時の図１１（Ｃ）に対応する図である。
【図１３】本発明の他の実施形態の図１に対応する図である。
【図１４】図１３の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。
【図１６】図１５の９個のヒータの時分割駆動を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。
【図１８】複数のヒータの同時駆動の例を示す図である。
【図１９】複数のヒータの同時駆動の他の例を示す図である。
【図２０】複数のヒータに対応する接続用端子のオン（１）／オフ（０）状態と合成抵抗値との関係を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施形態の図２に対応する図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の各チャンネルの操作量と電流検出部の出力を示す図である。
【図２３】本発明の係る電力調整器のブロック図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００８０】
（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態に係る制御装置としての温度調節器５を備える温度制御システムの概略構成図である。
【００８１】
この温度制御システムは、熱板１の９つの制御点の温度を制御する、９チャンネルの制御を行うものであり、熱板１には、負荷として９個の第１〜第９のヒータ２−１〜２−９および図示しない９個の温度センサが配設されている。
【００８２】
この実施形態では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９は、行方向の３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１〜３と、列方向の３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８３】
すなわち、第１〜第３のヒータ２−１〜２−３の各一端が、上側の行方向の第１の電力線Ｌ１−１に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。また、第４〜第６のヒータ２−４〜２−６の各一端が、中間の行方向の第１の電力線Ｌ１−２に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。更に、第７〜第９のヒータ２−７〜２−９の各一端が、下側の行方向の第１の電力線Ｌ１−３に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続される。
【００８４】
つまり、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３を行方向に平行に配列し、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を列方向に平行に配列したときに、両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３が交差する部分、すなわち、９箇所の交差部分で、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の各一端が第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３にそれぞれ接続されるとともに、各他端が第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３にそれぞれ接続されている。
【００８５】
なお、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３を行方向に平行に配列し、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を列方向に平行に配列しているが、かかる配列は、必ずしも両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３の実際の物理的配列を示すものではなく、両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３と各ヒータ２−１〜２−９との接続状態を明確に示すための仮想的な配列である。
【００８６】
熱板１から引き出された３本の行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３は、第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３を介して交流電源４の一端に接続される。また、熱板１から引き出された３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３は、第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６を介して交流電源４の他端に接続される。
【００８７】
このように９個のヒータ２−１〜２−９は、３本の行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と３本の列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、マトリックス接続されているので、行方向に対応する第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３と、列方向に対応する第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６とを制御することにより、いずれかのヒータ２−１〜２−９を選択して交流電源４からの電力によって駆動することができる。
【００８８】
この温度制御システムは、熱板１に配設された９個の図示しない温度センサからの検出温度（ＰＶ）と設定温度目標温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って算出される９チャンネル分の操作量を上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に振り分けて出力する温度調節器５と、この温度調節器５からの操作量に基づいて、９個のヒータ２−１〜２−９への交流電力を位相制御する上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６とを備えている。
【００８９】
温度調節器５は、熱板１に配設された図示しない９個の温度センサからの検出温度が入力される制御量入力部６と、例えば、上位機器から目標温度が入力される目標値入力部７と、制御量入力部６からの検出温度に基づいて、駆動するヒータを選択する駆動対象選択部８と、制御量入力部６からの検出温度と目標値入力部７からの目標温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って９チャンネル分の操作量を算出するとともに、駆動対象選択部８で後述のように選択されるヒータに応じて、９チャンネル分の操作量を、第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に振り分けて出力する操作量算出部９とを備えている。駆動対象選択部８と操作量算出部９とによって、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を選択して駆動する駆動制御手段が構成される。
【００９０】
更に、この実施形態の温度調節器５は、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の断線を検出する断線検出装置１０を内蔵している。この断線検出装置１０は、行方向の電力調整器３−１〜３−３よりも交流電源４側の電力線に設けられた電流センサとしてＣＴ（カレントトランス）１１の出力に基づいて、負荷電流を検出する電流検出部１２と、電流検出部１２の出力、および、ヒータの駆動状態として、駆動するヒータおよびそのヒータの操作量に基づいて、断線の有無を後述のように判定する判定部１３と、判定部１３で断線であると判定されたときに、それを報知する断線報知部１４とを備えている。電流検出部１２および判定部１２によって断線の有無を判定する判定手段が構成される。
【００９１】
この実施形態では、温度調節器５は、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を、１個ずつ順番に時分割で駆動する、すなわち、１個ずつ順番にスキャン（走査）する。
【００９２】
図２は、この時分割駆動を説明するための図であり、同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータ２−１〜２−９に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、後述の異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図２では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９に個別的に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の内、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の操作量のみを代表的に示している。
【００９３】
先ず、同図（ａ）に示すように、駆動対象選択部８によって、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、以下同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、制御周期Ｔにおいて、各ヒータ２−１〜２−９が１個ずつ順番に選択される。
【００９４】
第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、選択された期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第１のチャンネルの操作量とされ、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオンに対応する１００％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第１のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第４の電力調整器３−４のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第１のヒータ２−１に与えられて駆動される。
【００９５】
次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、選択された期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第２のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ２用の操作量は、オンに対応する１００％にされる。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第２のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第５の電力調整器３−５のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第２のヒータ２−２に与えられて駆動される。
【００９６】
次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、選択されている期間ｔでは、操作量算出部９によって、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第３のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ３用の操作量は、オンに対応する１００％にされる。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、第１の電力調整器３−１で、第３のチャンネルの操作量に応じた位相制御が行われる一方、第６の電力調整器３−６のスイッチング素子がオン状態とされ、交流電力が位相制御されて第３のヒータ２−３に与えられて駆動される。
【００９７】
以下、同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に時分割で選択されて駆動される。
【００９８】
なお、図３に、目標温度ＳＰを１０℃変化させたときのステップ応答波形を示しており、同図（ａ）は目標温度ＳＰを、同図（ｂ）は各チャンネルの検出温度ＰＶをそれぞれ示している。チャンネル毎に順番に駆動するので、同図（ｂ）に示すように、多少のチャンネル間の温度のばらつきは認められるものの、高い精度が要求されない汎用的な用途の温度制御の性能としては、十分である。
【００９９】
この実施形態の温度調節器５は、上述のように断線検出装置１０を内蔵しており、この断線検出装置１０によってヒータの断線を検出するものである。
【０１００】
図４は、図１の断線検出装置１０の電流検出部１２の構成を示す図であり、図５は、各部の波形の例を示す図である。
【０１０１】
この実施形態の電流検出部１２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて平均電流から実効電流を求めるものである。この電流検出部１２１は、電流センサであるＣＴ１１からの図５（ａ）に示される出力を、図５（ｂ）に示すように全波整流する全波整流部１５と、この全波整流部１５の出力から図５（ｃ）に示すように、直流成分のみを取り出して平均電流にするローパスフィルタ１６と、このローパスフィルタ１６の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１７と、このＡ／Ｄ変換部１７からのディジタルデータから実効電流を算出するＣＰＵ１８とを備えている。なお、Ａ／Ｄ変換部１７およびＣＰＵ１８は、断線の有無の判定、操作量の算出、および、駆動対象の選択等の各種機能を有するマイクロコンピュータ２５に含まれている。
【０１０２】
このようにローパスフィルタ１６を用いて平均電流にするので、電源ノイズの影響を低減することができる。このローパスフィルタ１６のカットオフ周波数は、例えば、２０Ｈｚ程度が好ましい。
【０１０３】
この実施形態では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を１個ずつ時分割に選択して順番に駆動しており、駆動するヒータを選択した瞬間、すなわち、駆動するヒータを切換えた瞬間には、ローパスフィルタ１６の時定数のために電流が未だ安定しておらず、正確に検出することができない虞がある。
【０１０４】
図６（ａ），（ｂ）は、電流検出部１２で検出される平均電流およびヒータへの印加電圧を示す図であり、上述の各チャンネルのヒータが選択されて駆動される期間ｔ（１００ｍｓｅｃ）を併せて示している。
【０１０５】
操作量に応じて位相制御された電圧の印加を、同図（ｂ）に示すように開始した後、電流検出部１２で検出される平均電流が安定するまでには、同図（ａ）に示すように、５０ｍｓｅｃ程度必要である。
【０１０６】
そこで、この実施形態では、上述の図２（ｄ）の矢印で示す異常判定のタイミングのように、駆動するヒータを選択するタイミングに応じて、切換えた後一定期間、例えば、７０ｍｓｅｃが経過した時、すなわち、次に駆動するヒータに切換える前に、平均電流をサンプリングして断線の有無を判定するようにしている。
【０１０７】
なお、本発明の他の実施形態として、電流検出部１２では、図７に示すように、電流のピーク値Ｐをホールドし、このピーク値Ｐおよび操作量に基づく出力位相角から実効電流を求めるようにしてもよい。この場合には、上述のように電流が安定するまで待つ必要がなく、半波単位のより早いタイミングで断線の有無を判定することができる。
【０１０８】
図８は、図１の断線検出装置１０の判定部１３の構成を示す図である。この実施形態の判定部１３は、操作量算出部９からの操作量に基づいて、ヒータの印加電圧の割合を示す出力位相角を算出する出力位相角算出部３０と、出力位相角からヒータの印加電圧を算出する印加電圧算出部３１と、ヒータの印加電圧と電流検出部１２で求められる実効電流とに基づいて、合成抵抗値を算出する合成抵抗値算出部２０と、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の抵抗値を基準抵抗値として予め記憶する基準抵抗値記憶部１９と、これら基準抵抗値と、いずれのヒータが選択されているかに応じて、合成抵抗値を推定する合成抵抗推定部３２と、合成抵抗推定部３２で推定された合成抵抗値と合成抵抗値算出部２０で算出された合成抵抗値とを比較し、その変化率に基づいて駆動しているヒータの断線の有無を判定する断線判定部２１とを備えている。
【０１０９】
図９は、位相制御されたヒータの印加電圧を示しており、出力位相角算出部３０では、操作量に基づいて、図９に示される出力位相角を算出する。断線判定部２１では、前記変化率が閾値を越えたときに、断線であると判定する。この断線判定部２１によって断線と判定されたときには、断線報知部１４によって、ヒータが断線した旨や断線したヒータを特定する報知がなされる。この報知は、例えば、表示部によるエラー表示や接点出力によって行われる。
【０１１０】
図１０は、判定部１３における合成抵抗値の変化に基づく断線判定を説明するための図である。
【０１１１】
ここでは、簡略化のために、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を２０Ωとし、第１のヒータ２−１が断線した場合に、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１の第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４がオンされて第１のヒータ２−１を選択し、１００Ｖの電圧を印加して駆動している状態を想定する。
【０１１２】
この状態において、断線が生じていない正常時には、図１１（ａ）に示すように、電流の回り込みによって回り込みのループが形成され、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１のヒータ２−１の抵抗値２０Ωに、並列に他のヒータによる抵抗値２５Ωが接続されているのと等価となり、合成抵抗値は、１１．１Ωとなる。このとき、電流検出部１２で検出される負荷電流は、９Ａとなるはずである。
【０１１３】
これに対して、第１のヒータ２−１が断線しているときには、図１２に示すように、合成抵抗値は２５Ωとなり、電流検出部１２で検出される負荷電流は、４Ａとなるはずである。
【０１１４】
このように断線時には、合成抵抗値あるいは電流値が変化するので、それに基づいて、断線を検出することができる。
【０１１５】
この実施形態では、合成抵抗値の変化に基づいて断線を検出しており、例えば、第１のヒータ２−１を選択して１００Ｖの電圧を印加しているときに、電流検出部１２で検出される電流値が４Ａであれば、合成抵抗値２５Ωが算出される一方、第１のヒータ２−１が選択されて駆動されているときの合成抵抗値は、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値２０Ωに基づいて、上述のように１１．１Ωとなる。
【０１１６】
したがって、両合成抵抗値を比較し、その変化率が閾値を越えることによって、断線と判定することができる。
【０１１７】
このように各チャンネルのヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動するとともに、電流検出部１２で検出される電流値と操作量（出力位相角）に基づく印加電圧とから合成抵抗値を算出する一方、いずれのヒータを選択して駆動しているかの駆動状態に応じて、基準抵抗値から合成抵抗値を推定し、両合成抵抗値を比較して、その変化率に基づいて、選択しているヒータが断線しているか否かを検出するものである。
【０１１８】
次に、この実施形態の断線検出の手順を説明する。
【０１１９】
先ず、ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、その操作量（出力位相角）に基づく印加電圧と、ＣＴ１１の出力から電流検出部１２で検出される電流値とに基づいて、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値をそれぞれ算出し、判定部１３の基準抵抗値記憶部１９に基準抵抗値として予め記憶する。
【０１２０】
実運転時には、上述のようにヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、ＣＴ１１の出力に基づいて、電流検出部１２で電流値を検出する。判定部１３では、駆動しているヒータの操作量出力位相角に基づく印加電圧と、上述の異常判定のタイミングで取得した電流検出部１２からの電流値とに基づいて合成抵抗値を算出する。
【０１２１】
一方、予め記憶した基準抵抗値から、選択しているヒータに応じて、例えば、上述の図１０に示すように、合成抵抗値を推定する。
【０１２２】
検出した電流値に基づく合成抵抗値と、予め記憶した基準抵抗値に基づく合成抵抗値とを比較し、その変化率が閾値を越えたときに、選択して駆動した１個のヒータが断線していると判定し、断線報知部１４で断線である旨を報知するものである。
【０１２３】
以上のように、行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間に、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９をマトリックス接続して順番に選択的に駆動するので、ヒータ毎に、スイッチング素子を介して電源に個別に接続して駆動する従来例に比べて、電力線の本数およびスイッチング素子の個数を削減することができるとともに、断線を検出するための高価なＣＴを１個にすることができる。これによって、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易になるとともに、コストを低減することができる。
【０１２４】
また、従来の温度調節器では、チャンネル毎に、ヒータ制御用の端子と、ＣＴが接続される断線検出用の端子とがそれぞれ必要であったのに対して、この実施形態では、断線検出用の端子については、９チャンネルについて１個のＣＴを接続する端子を設ければよく、端子効率が向上する。
【０１２５】
この実施形態では、抵抗値に基づいて断線の有無を判定したけれども、本発明の他の実施形態として、電流検出部１２で検出される電流値に基づいて、断線を検出してもよい。すなわち、電流検出部１２で検出される電流値、例えば、上述の図１２の電流値４Ａと、基準抵抗値に基づく合成抵抗値と操作量（出力位相角）から求まる印加電圧とから算出される電流値、例えば、上述の図１１に示される電流値９Ａとを比較し、電流値の変化率が閾値を越えているときに、断線と判定するようにしてもよい。
【０１２６】
上述の実施形態では、３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と、３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３とが交差する９箇所全てに、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９をそれぞれ接続したけれども、交差する９箇所の内、ヒータを設けない箇所があってもよい。また、交差する９箇所の内、前記両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３に接続されるヒータに代えて、前記両電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３，Ｌ２−１〜Ｌ２−３とは異なる別の電力線に対して、個別に接続されるヒータ、あるいは、マトリックス接続されるヒータを設ける箇所があってもよい。
【０１２７】
（実施形態２）
図１３は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図であり、対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１２８】
この実施形態では、上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に代えて、第１〜第６のＳＳＲ２３−１〜２３−６およびそれらを制御する電力調整器としてのＰＷＭコントローラ２４を設けたものである。このＰＷＭコントローラ２４は、サイクル制御、すなわち、交流電源のゼロ電圧時に合わせてスイッチング素子を導通させ、導通サイクル数と非導通サイクル数との比率を変えることにより負荷への平均供給電力を制御するものである。
【０１２９】
図１４は、この実施形態の時分割駆動を説明するための図であり、上述の図２に対応する図である。同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択される各ヒータ２−１〜−９に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９−１による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９−１による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図１４では、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９に個別的に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の内、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の操作量のみを代表的に示している。
先ず、同図（ａ）に示すように、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、同じく１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、以下同様にして、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９まで順番に１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、制御周期Ｔにおいて、各ヒータ２−１〜２−９が順番に選択される。
【０１３０】
第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、選択された期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第１のチャンネルの操作量とされ、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオンに対応する１００％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第１のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第４のＳＳＲ２３−４の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第１のヒータ２−１が駆動される。
【０１３１】
次に、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、選択された期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第２のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ２用の操作量は、オンに対応する１００％される。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第２のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第５のＳＳＲ２３−５の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第２のヒータ２−２が駆動される。
【０１３２】
次に、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、選択されている期間ｔでは、接続用端子Ｘ１用の操作量は、同図（ｂ）に示す第３のチャンネルの操作量とされ、図示しない接続用端子Ｙ３用の操作量は、オンに対応する１００％される。なお、接続用端子Ｙ１用の操作量は、同図（ｃ）に示すようにオフに対応する０％とされる。これによって、ＰＷＭコントローラ２４は、第１のＳＳＲ２３−１に対して、第３のチャンネルの操作量に応じたサイクル制御を行う一方、第６のＳＳＲ２３−６の接点をオン状態に制御し、サイクル制御された電力に応じて第３のヒータ２−３が駆動される。
【０１３３】
以上のようにして１番目の行方向の第１〜第３のヒータ２−１〜２−３が、時分割に、かつ、操作量に応じたサイクル制御によって駆動される。
【０１３４】
２番目および３番目の行方向の第４〜第９のヒータ２−４〜２−９も同様にして、時分割で、かつ、操作量に応じたサイクル制御によって駆動される。
【０１３５】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１３６】
（実施形態３）
図１５は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１３７】
この実施形態では、上述の第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に代えて、第１〜第６のスイッチ２２−１〜２２−６を設けるとともに、１個の電力調整器２６によって操作量に応じた位相制御を行うものである。
【０１３８】
第１〜第６のスイッチ２２−１〜２２−６は、例えば、半導体素子からなり、操作量算出部９−２によって、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を時分割で順番に駆動するようにオンオフ制御される。電力調整器２６は、操作量算出部９−２からの操作量に応じて位相制御を行う。
【０１３９】
図１６は、この実施形態の時分割駆動を説明するための図であり、上述の図２に対応する図である。同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータに対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９−２によって制御される接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１のオンオフ状態を、同図（ｃ）は操作量算出部９−２によって制御される接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４のオンオフ状態を、同図（ｄ）は操作量算出部９−２による操作量の例を、同図（ｅ）は電流検出部１２の出力を、それぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。なお、この図１６では、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１用の第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４のオンオフ状態のみを代表的に示している。
【０１４０】
先ず、同図（ａ）に示すように、第１のチャンネル、すなわち、第１のヒータ２−１に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１が、一定期間ｔ、例えば、１００ｍｓｅｃの期間に亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態とされ、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４も同図（ｃ）に示すようにオン状態とされる。これによって、電力調整器２６は、第１，第４のスイッチ２２−１，２２−４によって選択された第１のヒータ２−１に対して、同図（ｄ）に示される第１のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第１のヒータ２−１を駆動する。
【０１４１】
次に、同図（ａ）に示すように、第２のチャンネル、すなわち、第２のヒータ２−２に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ２が、１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態に維持され、図示しない接続用端子Ｙ２用の第５のスイッチ２２−５がオン状態とされる一方、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４は、同図（ｃ）に示すようにオフ状態される。これによって、電力調整器２６は、第１，第５のスイッチ２２−１，２２−５によって選択された第２のヒータ２−２に対して、同図（ｄ）に示される第２のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第２のヒータ２−２を駆動する。
【０１４２】
次に、同図（ａ）に示すように、第３のチャンネル、すなわち、第３のヒータ２−３に対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ３が、１００ｍｓｅｃの期間ｔに亘って選択され、このとき、接続用端子Ｘ１用の第１のスイッチ２２−１は、同図（ｂ）に示すようにオン状態に維持され、図示しない接続用端子Ｙ３用の第６のスイッチ２２−６がオン状態とされる一方、接続用端子Ｙ１用の第４のスイッチ２２−４は、同図（ｃ）に示すようにオフ状態される。これによって、電力調整器２６は、第１，第６のスイッチ２２−１，２２−６によって選択された第３のヒータ２−３に対して、同図（ｄ）に示される第３のチャンネルの操作量に応じた位相制御を行って第３のヒータ２−３を駆動する。
【０１４３】
以上のようにして１番目の行方向の第１〜第３のヒータ２−１〜２−３が、時分割に、かつ、操作量に応じた位相制御によって駆動される。
【０１４４】
２番目および３番目の行方向の第４〜第９のヒータ２−４〜２−９も同様にして、時分割で、かつ、操作量に応じて駆動される。
【０１４５】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１４６】
（実施形態４）
上述の各実施形態では、電流センサとしてＣＴ１１を１個だけ設けたけれども、電力線のケーブルが太い場合には、ＣＴを取り付けることができない。また、上述の各実施の形態のように、各ヒータ２−１〜２−９を時分割で順番に選択して駆動する場合には、１個のＣＴだけで断線したヒータを特定できるけれども、複数のヒータを同時に選択して駆動する場合には、１個のＣＴでは、断線したヒータを特定することができない。
【０１４７】
そこで、本発明の他の実施形態として、例えば、図１７に示すように、行方向の３本の各電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３に、それぞれ第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３を設けて行毎に断線を検出するようにしてもよい。なお、この図１７において、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【０１４８】
ここで、複数のヒータを同時に駆動する例を、図１７および図１８に示す。
【０１４９】
図１８は、同時に駆動するヒータが行方向に並んでいる場合の例を示しており、例えば、第１，第２のヒータ２−１，２−２を、操作量５０％，７０％でそれぞれ駆動する場合の例を示している。この場合、該当行の電力調整器３−１に操作量１００％出力し、列方向の該当する電力調整器３−４，３−５に操作量５０％，７０％をそれぞれ出力する。
【０１５０】
同時に駆動するヒータが列方向に並んでいる場合も同様に、該当列の電力調整器に操作量１００％出力し、行方向の該当する電力調整器に、駆動するヒータの操作量をそれぞれ出力する。
【０１５１】
図１９は、同時に駆動するヒータ２−１，２−３，２−７，２−９が行方向および列方向に並んでいる場合であって、列方向に並んでいるヒータ２−１，２−７；２−３，２−９の操作量が同じ場合の例を示しており、例えば、第１のヒータ２−１と第７のヒータ２−７の操作量が共に９０％であり、第３のヒータ２−３と第９のヒータ２−９の操作量が共に７０％である場合を示している。この場合、該当行の電力調整器３−１，３−３に操作量１００％を出力し、列方向の該当する電力調整器３−４，３−６に操作量９０％，７０％を出力する。
【０１５２】
行方向に並んでいるヒータの操作量が同じ場合も同様に、該当列の電力調整器に操作量１００％を出力し、行方向の該当する電力調整器に駆動するヒータの操作量をそれぞれ出力する。
【０１５３】
なお、以上は駆動の一例に過ぎず、様々な組み合わせで駆動してもよい。
【０１５４】
このように複数のヒータを同時に選択して駆動した場合も、上述の図１１に示される１個のヒータ２−１を選択して駆動した場合と同様に、電流の回り込みによる合成抵抗値を算出することができる。
【０１５５】
図２０は、上述の図１０の行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３に接続されたスイッチ２２−１〜２２−３および列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３に接続されたスイッチ２２−４〜２２−６のオン「１」／オフ「０」状態、すなわち、いずれのヒータを選択して駆動しているかに応じた合成抵抗値の例を示すものであり、この図２０は、上述とは異なり、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を１０Ωとして算出した例を示している。
【０１５６】
この図２０に示すように、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされる、すなわち、Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つが「１」であって、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされる、すなわち、Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つが「１」であるときには、合成抵抗値は、５．６Ωとなる。また、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたときには、合成抵抗値は、３．９Ωとなる。また、例えば、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたときには、２．２Ωとなる。更に、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか一つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか一つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、３．３Ωとなる。また、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のいずれか二つのスイッチがオンされたとき、あるいは、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のいずれか二つのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、１．７Ωとなる。更に、行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３のすべてのスイッチがオンされ、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のすべてのスイッチがオンされたときには、１．１Ωとなる。
【０１５７】
以上のように行方向の接続用端子Ｘ１〜Ｘ３と、列方向の接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチのオン／オフＦ状態、すなわち、ヒータを選択して駆動する状態に応じて、予め計測した各ヒータの基準抵抗値から合成抵抗値を推定することができる。
【０１５８】
次に、この実施形態の断線検出の手順について説明する。
【０１５９】
先ず、ヒータ２−１〜２−９を１個ずつ順番に選択して駆動し、その操作量（出力位相角）に基づく印加電圧と、選択して駆動するヒータの行に対応する第１のＣＴ１１−１ないし第３のＣＴ１１−３のいずかの出力に基づく電流検出部１２の電流値とに基づいて、各ヒータ２−１〜２−９の抵抗値を基準抵抗値として順番に算出し、上述の判定部１３の基準抵抗値記憶部１９に予め記憶しておく。
【０１６０】
実運転時には、ヒータの複数を同時に駆動し、駆動しているヒータの行に対応するＣＴ１１−１〜１１−３で電流値をそれぞれ計測する。例えば、第１，第４，第７のヒータ２−１，２−４，２−７を選択して同時に駆動している場合には、第１，第４，第７のヒータ２−１，２−４，２−７にそれぞれ対応する第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３で電流値をそれぞれ計測する。更に、各ヒータ２−１，２−４，２−７の操作量出力位相角に基づく各印加電圧をそれぞれ算出する。算出された印加電圧のうち最も小さな印加電圧と、第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３に基づく各電流値とから、駆動したヒータの行の数だけ、この例では、Ｘ１−Ｙ１間、Ｘ２−Ｙ１間、Ｘ３−Ｙ１間の３つの合成抵抗値をそれぞれ算出する。
【０１６１】
予め記憶した基準抵抗値から合成抵抗値を、オンした行ごとに推定する。すなわち、この例では、上述の図２０のＸ１−Ｙ１間の合成抵抗値、Ｘ２−Ｙ１間の合成抵抗値、Ｘ３−Ｙ１間の合成抵抗値をそれぞれ推定することになる。
【０１６２】
第１〜第３のＣＴ１１−１〜１１−３で実測された電流値に基づいて算出した各行の合成抵抗値と、予め記憶した基準抵抗値から推定した各行の合成抵抗値とをそれぞれ比較し、その変化率が閾値を越えたときに、その行のヒータが断線していると判定するものである。
【０１６３】
以上のようにして各行のヒータの断線を検出することができる。
【０１６４】
なお、各行のヒータの複数を同時に駆動するために、断線したヒータを特定できない場合には、同時に駆動した前記複数のヒータを順番に駆動することにより、上述の実施形態１と同様にして断線したヒータを特定することができる。
【０１６５】
この実施形態では、各行に対応する電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３にＣＴ１１−１〜１１−３および電力調整器３−１〜３−３をそれぞれ設けるので、ＣＴ内蔵の電力調整器を用いてもよい。
【０１６６】
（実施形態５）
図２１は、本発明の他の実施形態の図２に対応する図であり、同図（ａ）は駆動対象選択部８によって選択されるヒータに対応する接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３の選択状態を、同図（ｂ）は操作量算出部９による接続用端子Ｘ１用の操作量の例を、同図（ｃ）は操作量算出部９による接続用端子Ｙ１用の操作量の例を、同図（ｄ）は電流検出部１２の出力をそれぞれ示し、併せて、異常判定のタイミングを矢印で示している。
【０１６７】
上述の実施形態１では、図２に示す制御周期Ｔにおいて、全てのヒータ２−１〜２−９の断線を検出できるように、各チャンネルのヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動する期間ｔを、電流検出部１２によって電流を安定して検出できるように、例えば、１００ｍｓｅｃとし、制御周期Ｔが、例えば、９００ｍｓｅｃであったけれども、制御性能を高めるには、制御周期Ｔを短くすることが望まれる。
【０１６８】
そこで、この実施形態では、制御周期Ｔ１において、全てのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するのではなく、１個のヒータの断線を検出し、制御周期Ｔ１毎に、断線を検出するヒータを順番にずらすものである。例えば、第１の制御周期Ｔ１では、第１のヒータ２−１の断線を検出し、第２の制御周期Ｔ１では、第２のヒータ２−２の断線を検出し、第３の制御周期Ｔ１では、第３のヒータ２−３の断線を検出し、同様に、制御周期Ｔ１毎に、第４のヒータ２−４から第９のヒータ２−９の断線を順番に検出するものである。
【０１６９】
これによって、断線を検出するヒータを選択して駆動する期間ｔは、上述の実施の形態１と同様に、電流検出部１２によって電流を安定して検出できるように、例えば、１００ｍｓｅｃとする一方、断線を検出しないヒータを駆動して選択する期間ｔ１は、電流を検出する必要がないので、例えば、５０ｍｓｅｃと短くしている。これによって、制御周期Ｔ１は、例えば、５００ｍｓｅｃとなり、実施形態１の制御周期Ｔの９００ｍｓｅｃに比べて、大幅に短縮することができる。
【０１７０】
その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【０１７１】
（実施形態６）
上述の実施形態２のサイクル制御では、全てのチャンネルのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するために、操作量が小さいチャンネルのヒータの断線を検出しようとすると、制御周期におけるオン期間が短いために、電流を安定して検出することができない。したがって、電流を安定して検出しようとすると、操作量を大きくしてオン期間を余分に設定しなければならない。
【０１７２】
そこで、この実施形態では、図２２に示すように、全てのチャンネルのヒータ２−１〜２−９の断線を検出するのではなく、操作量の大きなチャンネルのヒータについてのみ断線の検出を行うようにしている。図２２は、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９の操作量に応じたオンオフ状態を示し、ハイレベルがオンの期間、すなわち、ヒータが駆動されている期間を示している。
【０１７３】
この実施形態では、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９のヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動するのではなく、最大３チャンネルのヒータを同時に選択して駆動する例を示しており、操作量の大きな３つのチャンネルのヒータについてのみ断線を検出するようにしている。
【０１７４】
この図２２に示すように、最初の制御周期Ｔ２では、操作量４０％の第１のチャンネルＣＨ１のヒータ２−１がオンしている期間が一番長く、次に操作量３０％の第７のチャンネルＣＨ７のヒータ２−７がオンしている期間が長く、更に、操作量２０％の第４のチャンネルＣＨ４のヒータ２−４がオンしている期間が長い。この最初の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第１，第７，第４のチャンネルＣＨ１，７，４のヒータ２−１，２−７，２−４の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７５】
また、次の制御周期Ｔ２では、操作量２０％の第２，第３，第９のチャンネルＣＨ２，３，９のヒータ２−２，２−３，２−９がオンしている期間が長い。この第２の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第２，第３，第９のチャンネルＣＨ２，３，９のヒータ２−２，２−３，２−９の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７６】
更に、次の第３の制御周期Ｔ２では、操作量２０％の第２，第３，第４のチャンネルＣＨ２，３，４のヒータ２−２，２−３，２−４がオンしている期間が長い。この第３の制御周期Ｔ２においては、操作量が大きな第２，第３，第４のチャンネルＣＨ２，３，４のヒータ２−２，２−３，２−４の断線の有無の判定を、同図（ｂ）の矢印で示す異常判定のタイミングで行なうものである。
【０１７７】
このように制御周期Ｔ２において、操作量の大きなチャンネルのヒータ、すなわち、オンしている期間が長いヒータの断線を検出するので、電流検出部１２で電流を安定して検出することができる。
【０１７８】
操作量が小さなチャンネルのヒータの断線は検出しないけれども、かかる操作量の小さなチャンネルのヒータが断線した場合には、偏差が徐々に大きくなって操作量も大きくなるので、操作量の大きなチャンネルとなり、断線が検出されることになる。
【０１７９】
なお、この実施形態では、操作量の大きな順番で３チャンネルのヒータの断線を検出したけれども、３チャンネルに限らず、１チャンネルは勿論、２チャンネル、あるいは、４チャンネル以上のヒータの断線を検出してもよい。
【０１８０】
また、操作量の大きなチャンネルの操作量が同一となった場合には、予め定めた順番、例えば、チャンネル数の若い順にヒータの断線を検出すればよい。
【０１８１】
また、この実施形態では、サイクル制御に適用して説明したけれども、位相制御などにも適用してもよい。
【０１８２】
（実施形態７）
上述の各実施形態では、温度調節器で断線を検出したけれども、本発明の他の実施形態として、電力調整器に断線検出機能を内蔵させてもよい。
【０１８３】
図２３は、断線検出機能を有する電力調整器のブロック図である。
【０１８４】
この電力調整器３３は、例えば、上述の図１７に示すように、或る行のヒータの断線を検出するものである。
【０１８５】
この電力調整器３３は、行方向の電力線Ｌ１と交流電源４との間に介装されたスイッチング素子としてのサイリスタ３４を備え、図示ない温度調節器からの操作量に基づいて、出力位相角算出部３０で出力位相角を算出し、トリガ回路３５で出力位相角に応じたトリガ信号を生成してサイリスタ３４に出力してヒータに供給する電力の位相制御を行うものである。
【０１８６】
この実施形態の電力調整器３３は、ヒータの断線を検出できるように、行方向の電力線Ｌ１に設けられたＣＴ３６からの出力に基づいて、電流検出部３７で上述の実施形態と同様に負荷電流を検出する一方、印加電圧算出部３１で出力位相角から印加電圧を算出し、この印加電圧と電流検出部３７で検出した負荷電流とから合成抵抗算出部３８で合成抵抗を算出する。
【０１８７】
一方、合成抵抗記憶部３９には、いずれのヒータが選択されて駆動されているか、すなわち、ヒータの駆動状態に応じた合成抵抗値が予め記憶されている。また、図示しない温度調節器から、いずれのヒータを選択して駆動しているかの駆動状態を示すデータ、具体的には、各行および各列に対応する上述の接続用端子Ｘ１，Ｙ１〜Ｘ３，Ｙ３のオンオフの動作パターンを番号付けした動作ＩＤが動作ＩＤ入力部４０に与えられる。断線判定部４１では、動作ＩＤに対応する合成抵抗記憶部３９の合成抵抗と、合成抵抗算出部３８からの合成抵抗とを比較し、その変化率が閾値以上であるか否かに基づいて、断線の有無を判定し、断線と判定されたときには、断線報知部４２でそれを報知するものである。
【０１８８】
（実施形態８）
上述の各実施形態では、熱板１の各ヒータ２−１〜２−９をマトリックス接続したけれども、本発明の他の実施形態として複数のヒータを１列あるいは１行として接続してもよく、例えば、図２４に示すように、３個のヒータ２−１〜２−３を、一列に接続し、各ヒータ２−１〜２−３の各一端の電力線の接続用端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を、電力調整器３−１〜３−３をそれぞれ介して交流電源４の一端に接続する一方、各ヒータ３−１〜３−３の各他端を共通に接続した電力線の接続用端子Ｙを、交流電源４の他端に接続してもよい。
【０１８９】
（その他の実施形態）
ＣＴが１個だけの上述の実施形態１〜３では、ヒータ２−１〜２−９を順番に選択して駆動したけれども、上述の実施形態４と同様に、複数のヒータを同時に駆動するようにしてもよい。この場合、同時に駆動した複数のヒータの断線が検出されたときには、前記複数のヒータを順番に１個ずつ駆動して、断線したヒータを特定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明は、複数の負荷を駆動するシステムなどに有用である。
【符号の説明】
【０１９１】
１ 熱板
２−１〜２−９ ヒータ
３−１〜３−６，３３ 電力調整器
４ 交流電源
５，５−１〜５−４ 温度調節器
１１，１１−１〜１１−３ ＣＴ
１２ 電流検出部
１３ 判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備えることを特徴とする断線検出装置。
【請求項２】
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定する請求項１に記載の断線検出装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記制御装置によって駆動される負荷が選択されるタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得する請求項１または２に記載の断線検出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の断線検出装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長するものであり、
前記判定手段は、前記制御装置によって前記期間が延長された前記負荷の断線の有無を判定する請求項４に記載の断線検出装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせる請求項５に記載の断線検出装置。
【請求項７】
前記制御装置は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、
前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の断線検出装置。
【請求項８】
複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、
前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定することを特徴とする断線検出装置。
【請求項９】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、
前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定する請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、駆動する負荷を選択するタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得する請求項９または１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記駆動制御手段は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記駆動制御手段は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長するものであり、
前記判定手段は、前記期間が延長された負荷の断線の有無を判定する請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記駆動制御手段は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせる請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記駆動制御手段は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、
前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定する請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記駆動制御手段は、複数の負荷を同時に選択して駆動するものであって、前記判定手段によって、同時に駆動される前記複数の負荷のいずれかが断線していると判定されたときには、前記複数の負荷を順番に選択して駆動する請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記判定手段によって、断線と判定されたときには、それを報知する断線報知手段を備える請求項９ないし１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１８】
複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、
前記開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項１９】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１の電力線と電源との間、または、前記第２の電力線と前記電源との間に設けられるとともに、前記複数の負荷を選択して駆動する制御装置によって制御される電力調整器であって、
前記複数の負荷の駆動状態を示すデータが、前記制御装置から入力される入力部と、
前記複数の負荷の駆動状態に応じた基準抵抗値が予め記憶される記憶部と、
当該電力調整器が設けられている電力線を流れる電流を検出する電流センサの出力および前記制御装置からの制御信号に基づいて、抵抗値を算出する算出部と、
前記入力部に入力される駆動状態に対応する前記基準抵抗値と前記算出部で算出される抵抗値とに基づいて、断線の有無を判定する判定部とを備えることを特徴とする電力調整器。
【請求項１】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備えることを特徴とする断線検出装置。
【請求項２】
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定する請求項１に記載の断線検出装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記制御装置によって駆動される負荷が選択されるタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得する請求項１または２に記載の断線検出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の断線検出装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長するものであり、
前記判定手段は、前記制御装置によって前記期間が延長された前記負荷の断線の有無を判定する請求項４に記載の断線検出装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせる請求項５に記載の断線検出装置。
【請求項７】
前記制御装置は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、
前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の断線検出装置。
【請求項８】
複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉が制御装置で制御されることによって駆動される前記負荷の断線を検出する断線検出装置であって、
前記制御装置は、前記複数の負荷を選択して駆動するものであり、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記制御装置によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定することを特徴とする断線検出装置。
【請求項９】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数の負荷が接続され、前記複数の第１の電力線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して電源に接続される一方、前記複数の第２の電力線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記複数の第１の電力線と前記複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、前記複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、
前記第１，第２の開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定する請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、駆動する負荷を選択するタイミングに応じて前記電流センサの出力に基づく判定用の電流値を取得する請求項９または１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記駆動制御手段は、前記複数の負荷の内の１個の負荷を順番に選択して駆動する請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記駆動制御手段は、前記１個の負荷を順番に選択して前記複数の負荷の全てを選択して駆動するのに要する制御周期において、前記複数の負荷の内の少なくとも１個の負荷を選択して駆動する期間を、他の各負荷をそれぞれ選択して駆動する各期間よりも延長するものであり、
前記判定手段は、前記期間が延長された負荷の断線の有無を判定する請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記駆動制御手段は、前記期間を延長する負荷を、前記制御周期毎に異ならせる請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記駆動制御手段は、制御周期毎に、操作量に応じて前記第１，第２の開閉手段の開閉量を制御して駆動する負荷に供給する電力を制御するものであり、
前記判定手段は、前記制御周期毎に、前記操作量の大きな予め定めた個数の負荷についてのみ断線の有無を判定する請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記駆動制御手段は、複数の負荷を同時に選択して駆動するものであって、前記判定手段によって、同時に駆動される前記複数の負荷のいずれかが断線していると判定されたときには、前記複数の負荷を順番に選択して駆動する請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記判定手段によって、断線と判定されたときには、それを報知する断線報知手段を備える請求項９ないし１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１８】
複数の負荷の各一端が、共通の電力線を介して電源に接続されるとともに、各他端が、複数の開閉手段をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記開閉手段の開閉を制御して前記複数の負荷を駆動する制御装置であって、
前記開閉手段の開閉を制御して、前記複数の負荷を選択して駆動する駆動制御手段と、
前記電源と前記負荷との間の電力線に流れる電流を検出する電流センサの出力、および、前記駆動制御手段によって制御される前記複数の負荷の駆動状態に基づいて、負荷の断線の有無を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、正常時の前記複数の各負荷の抵抗値を用いて前記断線の有無を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項１９】
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線とを、それぞれ仮想的に横方向と縦方向とに平行に配列したときに、両電力線が交差する部分で、複数の各負荷の一端が前記第１の電力線に接続されるとともに、他端が前記第２の電力線に接続され、前記第１の電力線と電源との間、または、前記第２の電力線と前記電源との間に設けられるとともに、前記複数の負荷を選択して駆動する制御装置によって制御される電力調整器であって、
前記複数の負荷の駆動状態を示すデータが、前記制御装置から入力される入力部と、
前記複数の負荷の駆動状態に応じた基準抵抗値が予め記憶される記憶部と、
当該電力調整器が設けられている電力線を流れる電流を検出する電流センサの出力および前記制御装置からの制御信号に基づいて、抵抗値を算出する算出部と、
前記入力部に入力される駆動状態に対応する前記基準抵抗値と前記算出部で算出される抵抗値とに基づいて、断線の有無を判定する判定部とを備えることを特徴とする電力調整器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１０−１８１２５５（Ｐ２０１０−１８１２５５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４５５７（Ｐ２００９−２４５５７）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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