温度制御システム
【課題】ヒータをスイッチ素子を介して行／列方向に複数配置して配線の簡素化を図った温度制御システムにおいて、任意ヒータにおける他のヒータからの漏れ電流の影響を緩和する。
【解決手段】熱板７上に複数行／複数列配置した複数のヒータ８ｉ，ｊを各行ごと、各列ごとに配線９ｉ，１０ｊに共通接続する。各行の配線９ｉそれぞれをスイッチ素子４ｉを介して交流電源６一極側に共通接続する。各列の配線１０ｊそれぞれをスイッチ素子５ｊを介して交流電源６他極側に接続する。目標ヒータ８ｉ，ｊに対して最適サイクル制御により点弧パルス出力（点弧指令）を出力する。目標ヒータ８ｉ，ｊにおける最適サイクル制御内の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新に際して、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）から減算する。
【解決手段】熱板７上に複数行／複数列配置した複数のヒータ８ｉ，ｊを各行ごと、各列ごとに配線９ｉ，１０ｊに共通接続する。各行の配線９ｉそれぞれをスイッチ素子４ｉを介して交流電源６一極側に共通接続する。各列の配線１０ｊそれぞれをスイッチ素子５ｊを介して交流電源６他極側に接続する。目標ヒータ８ｉ，ｊに対して最適サイクル制御により点弧パルス出力（点弧指令）を出力する。目標ヒータ８ｉ，ｊにおける最適サイクル制御内の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新に際して、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）から減算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を載置して加熱処理する熱板に対して、複数行／複数列で配線により相互接続した複数ヒータを備えた温度制御システムにかかり、より詳しくは、前記温度制御システムにおいて、目標となるヒータへの駆動電流が配線を介して他のヒータに漏れ電流として流れて当該他のヒータが発熱し、その発熱が目標ヒータの温度制御に干渉してしまうことを抑制できるようにすることに関するものである。
【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われる（特許文献１参照）。
【０００３】
このような温度制御システムでは、熱板領域を複数行／複数列に領域分けすると共に、それら各領域ごとにヒータおよび温度センサを配設し、熱板をそれら領域ごとに温度制御を行なう場合には、各ヒータの配線や各温度センサの信号線の配線数が増大することになる。
【０００４】
そこで、本発明者らは、特願２００８−３３２７１７（平成２０年１２月２６日出願）で、熱板を行／列方向複数の領域に分け、それら各領域ごとにヒータと温度センサを配置する場合にそれら配線の簡素化を図った温度制御システムを提供した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らが提供した前記温度制御システムは、熱板上に複数行／複数列で配置した複数のヒータに対して各行ごとのヒータを各行ごとに配線で共通接続し、また、各列ごとのヒータを各列ごとに配線で共通接続し、各行配線をスイッチ素子を介して、各列配線をスイッチ素子を介して、それぞれ交流電源の各極に共通接続した構成として配線の簡素化を可能としている。
【０００７】
しかしながら、前記熱板上で複数行／複数列で配置した複数のヒータの内、制御対象とする目標ヒータに対しそれに対応した行側と列側配線に駆動電流を流した場合、その駆動電流の一部が配線を経由して他のヒータに対して流れてしまい、前記目標ヒータが駆動されて発熱する以外にも複数の他のヒータも駆動されて発熱してしまい、目標ヒータの温度制御に電気的干渉を及ぼし、結果、熱板全体の温度制御に影響するという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、制御対象の一例である熱板に複数行／複数列で複数のヒータを各配置して配線の簡素化を図ってそれら各ヒータを駆動制御する温度制御システムにおいて、ヒータへの駆動電流が他のヒータに漏れ電流として流れている状態で、当該ヒータへの前記漏れ電流に基づく電気的干渉（干渉操作量）を可能な限り最小限に抑制できるようにすることを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による温度制御システムは、制御対象上に複数行／複数列で配置した複数のヒータを各行ごと、各列ごとに配線に共通接続し、各行の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源一極側に共通接続し、また、各列の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源他極側に接続した構成を有する温度制御システムにおいて、各ヒータに対して、前記電源の少なくとも半サイクルごとにその出力誤差累積が閾値以上か否かによりそれらに対応の素子にヒータ点弧指令の出力制御を行うと共に、前記出力誤差累積の更新に際しては、配線を介して他のヒータに流れる電流により受ける干渉操作量を上記更新値から減算する、ことを特徴とする。
【００１０】
上記電源は交流電源に限定されない。
【００１１】
本発明において好ましい態様は、前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、干渉操作量最小のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、ことである。
【００１２】
本発明において好ましい態様は、前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、当該ヒータと同一行、同一列のヒータについて出力誤差最大のヒータを選択し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、ことである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御対象に対して行／列方向にヒータを複数配置していることで配線の簡素化を図ることができる温度制御システムに対して最適サイクル制御を行う場合、各ヒータにおける最適サイクル制御内の出力誤差累積更新に際してその更新値から他のヒータへの漏れ電流より受ける干渉操作量を減算するようにしたので、前記温度制御システムの配線簡素化を活かすことができるように前記各ヒータに対して干渉操作量を抑制して最適サイクル制御を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる温度制御システム全体の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の最適サイクル制御部の構成を詳細に示す図である。
【図３】図３は最適サイクル制御の動作説明に供するフローチャートを示す図である。
【図４】図４はヒータ８−１１に対するヒータ駆動電流の他のヒータへの漏れ電流の割合、出力電流期待値、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算を示す図である。
【図５】図５はヒータ８−１１、８−３２に対するヒータ駆動電流の他のヒータへの漏れ電流の割合、出力電流期待値、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算を示す図である。
【図６】図６は電気的干渉が少ないヒータ８ｉ，ｊから選択するためのフローチャートを示す図である。
【図７】図７は同一行、同一列のヒータ８ｉ，ｊから選択するためのフローチャートを示す図である。
【図８】図８は同一行、同一列のヒータ８ｉ，ｊから選択するためのより簡単化したフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る温度制御システムを説明する。
【００１６】
図１に同温度制御システムの概略構成と共に制御対象である熱板に配設した複数ヒータの配線構造を示す。図１において、１は温度制御システム全体、２は温度調節器、３はコントローラ、４−１，４−２，４−３（代表するときは４ｉ）は行方向各行のスイッチ素子（ゼロクロス機能付ＳＳＲ）、５−１，５−２，５−３（代表するときは５ｊ）は列方向各列のスイッチ素子（ゼロクロス機能付ＳＳＲ）、６は交流電源、７は制御対象の一例としての平面視矩形の熱板、８−１１〜８−３３（代表するときは８ｉ，ｊ）は熱板７を複数行／複数列の領域に分割しその分割各領域に配置されたヒータである。これら分割各領域には図１で図示略の温度センサも配置されている。
【００１７】
温度調節器２は、目標値入力手段２ａ、操作量算出手段２ｂ、制御量入力手段２ｃを備える。目標値入力手段２ａは操作量算出手段２ｂに目標値を入力する。制御量入力手段２ｃは熱板７に前記したように複数行／複数列で配置した複数の温度センサ１１−１１〜１１−３３（代表するときは温度センサ１１ｉ，ｊ）からの検出温度を制御量として操作量算出手段２ｂに入力する。操作量算出手段２ｂは各目標値と各制御量とから各ヒータ８ｉ，ｊに対する各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を算出し、その算出した各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）をコントローラ３に入力する。
【００１８】
コントローラ３は、入力された各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）に応じて各行、各列のヒータ８ｉ，ｊに対して交流電源６の半サイクルごとにスイッチ素子４ｉ，５ｊにヒータ点弧指令を与えることによりスイッチ素子４ｉ，５ｊをオンオフ制御してヒータ点弧パルス出力または出力無しを行ういわゆる最適サイクル制御により交流電源６の電力を各ヒータ８ｉ，ｊに印加して駆動することができるようになっている。
【００１９】
行方向において、第１行のヒータ８−１１，８−１２，８−１３は、第１行配線９−１に、第２行のヒータ８−２１，８−２２，８−２３は、第２行配線９−２に、第３行のヒータ８−３１，８−３２，８−３３は、第３行配線９−３にそれぞれ、共通接続されると共に各行配線９−１〜９−３は交流電源６の一方極に対してスイッチ素子４−１，４−２，４−３を介して接続されている。
【００２０】
列方向において、第１列のヒータ８−１１，８−２１，８−３１は、第１列配線１０−１に、第２列のヒータ８−１２，８−２２，８−３２は、第２列配線１０−２に、第３列のヒータ８−１３，８−２３，８−３３は、第３列配線１０−３にそれぞれ、共通接続されると共に各列配線１０−１〜１０−３は交流電源６の他方極に対してスイッチ素子５−１，５−２，５−３を介して接続されている。
【００２１】
換言すれば、各行／各列のヒータ８ｉ，ｊは、各行配線９ｉ，各列配線１０ｊにより、各行／各列のスイッチ素子４ｉ，５ｊを介して、交流電源６に接続されている。したがって、各行／各列のスイッチ素子４ｉ，５ｊに点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力印加してこれらスイッチ素子４ｉ，５ｊを選択的にオンオフすることで、熱板７の温度を制御したい領域にある目標ヒータ８ｉ，ｊに交流電源６を印加して選択駆動することができる。
そして、コントローラ３は、点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）をこれらスイッチ素子４ｉ，５ｊに出力することで当該スイッチ素子４ｉ，５ｊを選択駆動することができるようになっている。
【００２２】
図２を参照してコントローラ３による最適サイクル制御を説明する。図２には、温度調節器２、コントローラ３、スイッチ素子４ｉ，５ｊ、ヒータ８ｉ，ｊ、温度センサ１１ｉ，ｊ、および温度調節器２が示されている。コントローラ３は、温度調節器２の操作量算出手段２ｂからの操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を交流電源の半サイクル間保持するサンプル・ホールド部３ａと、操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と実際の出力値（スイッチ素子の駆動出力）Ｙｉ，ｊ（ｎ）との出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を算出する出力誤差演算部３ｂと、出力誤差演算部３ｂで求めた出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を累積する出力誤差累積部３ｃと、入力された操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と出力誤差累積値Σｉ，ｊ（ｎ）とを加算する加算部（補正部）３ｄと、加算部３ｄの出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を受け、その入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）と所定の閾値Ｓとを比較し、入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓより大なる場合に１００〔％〕出力、入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓより小なる場合に０％出力とする比較部３ｅとを備えている。
【００２３】
図３のフローチャートを参照して、コントローラ３の動作を説明する。このフローチャートは、各ヒータ８ｉ，ｊ（ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３）それぞれのフローチャートである。ステップＳＴ１で動作の開始にあたり、先ず初期処理が実施される。ステップＳＴ２で初期処理に続いて、変数ｎを１インクリメントする。処理開始で先ずｎ＝１とする。ステップＳＴ３で、加算部３ｄは、サンプル・ホールド部３ａから第１番目（ｎ＝１）のオン比率入力である操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を取り込む。この操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）は各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの操作量である。ステップＳＴ４で、加算部３ｄは、出力誤差累積部３ｃから前回までの各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）にサンプル・ホールド部３ａからの今回の操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を加算し、今回の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）＝Σｉ，ｊ（ｎ−１）＋ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を、各ヒータ８ｉ，ｊごとに求める。
【００２４】
ステップＳＴ５で、比較部３ｅは加算部３ｄから各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの出力誤差累積ΣＹｉ，ｊ（ｎ）を入力すると共に、この出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）と閾値Ｓとを比較する。
【００２５】
前記比較の結果、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上であるヒータ８ｉ，ｊに対して、ステップＳＴ６で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を１００〔％〕とし、逆に出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓよりも小さいヒータ８ｉ，ｊに対して、ステップＳＴ７で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を無点弧（スイッチ素子をオフしてヒータ駆動を停止すること）の０〔％〕とする。
【００２６】
ステップＳＴ８で、出力誤差演算部３ｂは、サンプル・ホールド部３ａからの今回の操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と、比較部３ｅからの点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）との偏差を各ヒータ８ｉ，ｊの出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）（＝ＭＶｉ，ｊ（ｎ）−Ｙｉ，ｊ（ｎ））として求める。この出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）は出力誤差累積部３ｃに出力する。ステップＳＴ９で、出力誤差累積部３ｃにおいては、それまでの出力誤差累積値Σｉ，ｊ（ｎ−１）に今回の出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を加算すると共に、後述する干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）をその絶対値で減算して、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）を更新する。これにより、各ヒータ８ｉ，ｊに対する最初の半サイクルに係る処理を終了する。
【００２７】
各ヒータ８ｉ，ｊごとの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算について図４を参照して説明する。各ヒータ８ｉ，ｊは、熱板７上で、一例として、ｉ（行）方向３行、ｊ（列）方向３列に行／列（マトリクス）配置されているが、例えばヒータ８−１１に駆動電流を流した場合、他のヒータ８−１２，…には漏れ電流が流れ、この漏れ電流は各ヒータ８ｉ，ｊ相互に対して電気的干渉を発生させる。本実施の形態では、この電気的干渉の程度を量的に表現するため干渉操作量の用語を用いる。
【００２８】
以下、各ヒータ８ｉ，ｊにおける干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を説明する。ＩＭＡＸｉ，ｊをヒータ８ｉ，ｊに操作量Ｍｉ，ｊ（ｎ）を１００％で入力したときの最大ヒータ電流、Ｉｉ，ｊを各行、各列のヒータ８ｉ，ｊに流れる電流、ＩＥＸＰｉ，ｊをヒータ８ｉ，ｊに対する目標ヒータ電流とすると、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は、次式（１）で与えられる。
【００２９】
ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）＝
｜（Ｉｉ，ｊ−ＩＥＸＰｉ，ｊ）／ＩＭＡＸｉ，ｊ｜ …（１）
前記式（１）から各ヒータ８ｉ，ｊごとの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を求めることができる。
【００３０】
例えば、図４を参照して第１行、第１列目のヒータ８−１１を点弧する場合を説明する。図４では各ヒータ８ｉ，ｊごとに、図３で示すフローチャートを実行し、それぞれ、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）を求め、その出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）更新において干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。
【００３１】
すなわち、ヒータ８ｉ，ｊに流れる最大ヒータ電流ＩＭＡＸｉ，ｊは、図４（ａ）で示すように、例えば交流電源６の電源電圧を１００Ｖ、各ヒータ８ｉ，ｊの抵抗を１００Ωとすると、１（Ａ）である。
【００３２】
スイッチ素子４−１と５−１とをオンしてヒータ８−１１を選択して該ヒータ８−１１にヒータ電流Ｉ１１を流した場合、他のヒータ８−１２，８−１３，…には漏れ電流Ｉ１２，Ｉ１３，…が流れる。すなわち、ヒータ電流Ｉｉ，ｊは、図４（ｂ）で示すように、キルヒホッフの法則に従い、ヒータ８−１１のヒータ電流Ｉ１１は１．０（Ａ）、ヒータ８−１２のヒータ電流Ｉ１２は０．４（Ａ）、ヒータ８−１３のヒータ電流Ｉ１３は０．４（Ａ）、ヒータ８−２１のヒータ電流Ｉ２１は０．４（Ａ）、である。以下、同様にして、図４（ｂ）で示すヒータ電流となる。
【００３３】
そして、各ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは図４（ｃ）で示すようになる。すなわち、ヒータ８−１１の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは「１．０」、他のヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは「０」である。
【００３４】
干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は、前記式（１）に前記値を代入して、図４（ｄ）で示すように、ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３それぞれで、「０」，「０．４」，「０．４」，「０．４」，「０．２」，「０．２」，「０．４」．「０．２」，「０．２」となる。
そして、図３のステップＳＴ９において出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）の更新に際して、各ヒータ８ｉ，ｊごとに干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。そして、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ４で出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）が閾値Ｓ以上のヒータ８ｉ，ｊであれば、点弧パルスを出力してオンすると共に、閾値Ｓ以下のヒータ８ｉ，ｊであれば、点弧パルスを出力しない（無点弧）。
【００３５】
こうして、ヒータ８ｉ，ｊごとにステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算して出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新を行い、ステップＳＴ２に戻り、操作量ＭＶｉ，ｊを入力し、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）の計算を行い、出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上となれば点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を行い、それ以下であれば無点弧とする。こうして、ステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する図３のフローチャートを繰り返すことで熱板７上の各ヒータ８ｉ，ｊの点弧、無点弧を行うことにより、他のヒータ８ｉ，ｊからの電気的干渉を抑制して、温度制御を行うことができる。
【００３６】
図５を参照して２つ以上のヒータ８ｉ，ｊ、すなわち、ヒータ８−１１，８−３２が点弧する例を説明する。図５（ａ）で示すように各ヒータ８ｉ，ｊでの最大ヒータ電流ＩＭＡＸｉ，ｊを求める。ついで、各ヒータ８ｉ，ｊ（ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３）に流れるヒータ電流Ｉｉ，ｊをキルヒホッフの法則により求めると図５（ｂ）で示すようになる。ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−３１，８−３２のヒータ電流Ｉｉ，ｊは１．０となり、他のヒータ８−１３，８−２１，８−２２，８−３３は０．２５となり、ヒータ８−２３は０．５となる。それぞれのヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３での目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは、図５（ｃ）で示すように、「１．０」「０」「０」「０」「０」「０」「１．０」「０」となる。これにより各ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３における干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は「０」「１」「０．２５」「０．２５」「０．２５」「０．５」「１」「０」「０．２５」となる。
【００３７】
そして、図３のフローチャートのステップＳＴ９において各８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３それぞれの出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）の更新から前記干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）をそれぞれ減算し、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ５で出力閾値の判定から出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）が閾値Ｓ以上のヒータ８ｉ，ｊは点弧パルスを出力し、閾値Ｓ以下のヒータ８ｉ，ｊには点弧パルスを出力しない。
【００３８】
つまり、各ヒータ８ｉ，ｊごとに、図３のフローチャートを実行すると共にステップＳＴ９で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）から干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算している。
【００３９】
このようにして図５のフローチャートにおいても、ヒータ８ｉ，ｊごとにステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算して出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新を行い、ステップＳＴ２に戻り、操作量ＭＶｉ，ｊを入力し、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）の計算を行い、出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上となれば点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を行い、それ以下であれば無点弧とする。こうして、ステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する図３のフローチャートを繰り返すことで熱板７上の各ヒータ８ｉ，ｊの点弧、無点弧を行うことにより、他のヒータ８ｉ，ｊからの電気的干渉を抑制して、温度制御を行うことができる。
【００４０】
図３のフローチャートに対して、図６ないし図８は、いずれも出力誤差が最大のヒータ８ｉ，ｊを選択して出力誤差を解消し、かつ、消費電力＜電力制限の条件が成立するか否かを判定した後、以後のステップに進むフローチャートである。そして、図６では、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）が少ないヒータ８ｉ，ｊから選択するフローチャートを説明し、図７では、同一行、同一列からヒータ８ｉ，ｊを選択することで、全部、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を計算する手間を解消したフローチャートを説明し、図８では、同一行、列からヒータ８ｉ，ｊを選択することで行または列の重なりが全く無い場合より、漏れ電流が小さくなるようにしたフローチャートを説明する。
【００４１】
まず、図６のフローチャートから説明すると、ステップＳＴ１０において、変数ｎを１インクリメントする。処理開始で先ずｎ＝１とする。ステップＳＴ１１で、出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を初期化（＝０％）する。ステップＳＴ１２で、操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を取り込む。ステップＳＴ１３で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）＝Σｉ，ｊ（ｎ−１）＋ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を計算する。そして、ステップＳＴ１４で、出力誤差Σｉ，ｊ（ｎ）が最大のヒータ８ｉ，ｊを選択する。
【００４２】
ステップＳＴ１５で、最大の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）と閾値Ｓとを比較する。この比較の結果、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上でなければ、ステップＳＴ１０に戻り、閾値Ｓ以上であると、ステップＳＴ１６で消費電力＜電力制限かどうかを判断する。ヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていなければ、ステップＳＴ１７以降に移行する。
【００４３】
ステップＳＴ１７では、各ヒータ８ｉ，ｊごとに干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を求めると共にその総和を計算する。この干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算の説明は、図４、図５で説明したので、省略する。
【００４４】
ステップＳＴ１８では、最小の干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）のヒータ８ｉ，ｊを追加選択し、ステップＳＴ１９で閾値Ｓを判定する。そして、ステップＳＴ１６に戻り、同様のことを繰り返し、最小の干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）のヒータ８ｉ，ｊを追加選択していき、最終的に、ステップＳＴ１６でヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていれば、ステップＳＴ２０では最後に選択したヒータ８ｉ，ｊを点弧対象となるヒータ８ｉ，ｊから除外する。ステップＳＴ２１では選択したヒータ８ｉ，ｊに対して点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力し、ステップＳＴ２２で出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）＝ＭＶｉ，ｊ（ｎ）−Ｙｉ，ｊ（ｎ）を計算し、ステップＳＴ２３で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）を更新して終了する。このステップ２３ではその出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）から干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。
【００４５】
図７のフローチャートでは、ステップＳＴ１０からＳＴ１６までは図６のそれと同様であり、ステップＳＴ１７で、ｘ行、ｙ列のヒータ８ｉ，ｊについて出力点弧したときの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の総和を計算する。それ以降のステップＳＴ１８以降は図６のフローチャートのステップＳＴ１８以降と同様である。
【００４６】
図８のフローチャートは、同一行、列から選択し、さらに簡単化したものであり、ステップＳＴ１０からＳＴ１６までは図６のそれと同様であり、ステップＳＴ１６の次のステップＳＴ２５では出力誤差最大のヒータ８ｉ，ｊを選択する。そして、ステップＳＴ２６で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以下であればステップＳＴ１０に戻り、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓを越えれば、ステップＳＴ２７で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力し、ステップＳＴ１６に戻る。そして、ステップＳＴ１６でヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていれば、図６のフローチャートのステップＳＴ２０−ＳＴ２３と同様のステップを実行する。
【００４７】
以上説明したように本実施の形態では、制御対象である熱板７に対して行／列方向にヒータ８ｉ，ｊを複数配置した温度制御システムであって、各ヒータに対する最適サイクル制御内の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新に際して他のヒータへの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算するようにしたので、温度制御システムの配線簡素化を活かすと共に各ヒータ８ｉ，ｊの温度制御に対して干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を抑制して最適サイクル制御を行うことができるようになる。
【００４８】
なお、ヒータ８ｉ，ｊを点弧するヒータ点弧指令に応答する素子としては、上記スイッチ素子４ｉ，５ｊに限定されるものではなく、位相制御される素子、例えば電力調整器を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 温度制御システム
２ 温度調節器
３ 制御部
４−１，４−２，４−３ 行方向スイッチ素子
５−１，５−２，５−３ 列方向スイッチ素子
６ 交流電源
７ 熱板
８−１１〜８−３３ ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を載置して加熱処理する熱板に対して、複数行／複数列で配線により相互接続した複数ヒータを備えた温度制御システムにかかり、より詳しくは、前記温度制御システムにおいて、目標となるヒータへの駆動電流が配線を介して他のヒータに漏れ電流として流れて当該他のヒータが発熱し、その発熱が目標ヒータの温度制御に干渉してしまうことを抑制できるようにすることに関するものである。
【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われる（特許文献１参照）。
【０００３】
このような温度制御システムでは、熱板領域を複数行／複数列に領域分けすると共に、それら各領域ごとにヒータおよび温度センサを配設し、熱板をそれら領域ごとに温度制御を行なう場合には、各ヒータの配線や各温度センサの信号線の配線数が増大することになる。
【０００４】
そこで、本発明者らは、特願２００８−３３２７１７（平成２０年１２月２６日出願）で、熱板を行／列方向複数の領域に分け、それら各領域ごとにヒータと温度センサを配置する場合にそれら配線の簡素化を図った温度制御システムを提供した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らが提供した前記温度制御システムは、熱板上に複数行／複数列で配置した複数のヒータに対して各行ごとのヒータを各行ごとに配線で共通接続し、また、各列ごとのヒータを各列ごとに配線で共通接続し、各行配線をスイッチ素子を介して、各列配線をスイッチ素子を介して、それぞれ交流電源の各極に共通接続した構成として配線の簡素化を可能としている。
【０００７】
しかしながら、前記熱板上で複数行／複数列で配置した複数のヒータの内、制御対象とする目標ヒータに対しそれに対応した行側と列側配線に駆動電流を流した場合、その駆動電流の一部が配線を経由して他のヒータに対して流れてしまい、前記目標ヒータが駆動されて発熱する以外にも複数の他のヒータも駆動されて発熱してしまい、目標ヒータの温度制御に電気的干渉を及ぼし、結果、熱板全体の温度制御に影響するという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、制御対象の一例である熱板に複数行／複数列で複数のヒータを各配置して配線の簡素化を図ってそれら各ヒータを駆動制御する温度制御システムにおいて、ヒータへの駆動電流が他のヒータに漏れ電流として流れている状態で、当該ヒータへの前記漏れ電流に基づく電気的干渉（干渉操作量）を可能な限り最小限に抑制できるようにすることを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による温度制御システムは、制御対象上に複数行／複数列で配置した複数のヒータを各行ごと、各列ごとに配線に共通接続し、各行の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源一極側に共通接続し、また、各列の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源他極側に接続した構成を有する温度制御システムにおいて、各ヒータに対して、前記電源の少なくとも半サイクルごとにその出力誤差累積が閾値以上か否かによりそれらに対応の素子にヒータ点弧指令の出力制御を行うと共に、前記出力誤差累積の更新に際しては、配線を介して他のヒータに流れる電流により受ける干渉操作量を上記更新値から減算する、ことを特徴とする。
【００１０】
上記電源は交流電源に限定されない。
【００１１】
本発明において好ましい態様は、前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、干渉操作量最小のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、ことである。
【００１２】
本発明において好ましい態様は、前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、当該ヒータと同一行、同一列のヒータについて出力誤差最大のヒータを選択し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、ことである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御対象に対して行／列方向にヒータを複数配置していることで配線の簡素化を図ることができる温度制御システムに対して最適サイクル制御を行う場合、各ヒータにおける最適サイクル制御内の出力誤差累積更新に際してその更新値から他のヒータへの漏れ電流より受ける干渉操作量を減算するようにしたので、前記温度制御システムの配線簡素化を活かすことができるように前記各ヒータに対して干渉操作量を抑制して最適サイクル制御を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる温度制御システム全体の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の最適サイクル制御部の構成を詳細に示す図である。
【図３】図３は最適サイクル制御の動作説明に供するフローチャートを示す図である。
【図４】図４はヒータ８−１１に対するヒータ駆動電流の他のヒータへの漏れ電流の割合、出力電流期待値、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算を示す図である。
【図５】図５はヒータ８−１１、８−３２に対するヒータ駆動電流の他のヒータへの漏れ電流の割合、出力電流期待値、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算を示す図である。
【図６】図６は電気的干渉が少ないヒータ８ｉ，ｊから選択するためのフローチャートを示す図である。
【図７】図７は同一行、同一列のヒータ８ｉ，ｊから選択するためのフローチャートを示す図である。
【図８】図８は同一行、同一列のヒータ８ｉ，ｊから選択するためのより簡単化したフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る温度制御システムを説明する。
【００１６】
図１に同温度制御システムの概略構成と共に制御対象である熱板に配設した複数ヒータの配線構造を示す。図１において、１は温度制御システム全体、２は温度調節器、３はコントローラ、４−１，４−２，４−３（代表するときは４ｉ）は行方向各行のスイッチ素子（ゼロクロス機能付ＳＳＲ）、５−１，５−２，５−３（代表するときは５ｊ）は列方向各列のスイッチ素子（ゼロクロス機能付ＳＳＲ）、６は交流電源、７は制御対象の一例としての平面視矩形の熱板、８−１１〜８−３３（代表するときは８ｉ，ｊ）は熱板７を複数行／複数列の領域に分割しその分割各領域に配置されたヒータである。これら分割各領域には図１で図示略の温度センサも配置されている。
【００１７】
温度調節器２は、目標値入力手段２ａ、操作量算出手段２ｂ、制御量入力手段２ｃを備える。目標値入力手段２ａは操作量算出手段２ｂに目標値を入力する。制御量入力手段２ｃは熱板７に前記したように複数行／複数列で配置した複数の温度センサ１１−１１〜１１−３３（代表するときは温度センサ１１ｉ，ｊ）からの検出温度を制御量として操作量算出手段２ｂに入力する。操作量算出手段２ｂは各目標値と各制御量とから各ヒータ８ｉ，ｊに対する各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を算出し、その算出した各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）をコントローラ３に入力する。
【００１８】
コントローラ３は、入力された各操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）に応じて各行、各列のヒータ８ｉ，ｊに対して交流電源６の半サイクルごとにスイッチ素子４ｉ，５ｊにヒータ点弧指令を与えることによりスイッチ素子４ｉ，５ｊをオンオフ制御してヒータ点弧パルス出力または出力無しを行ういわゆる最適サイクル制御により交流電源６の電力を各ヒータ８ｉ，ｊに印加して駆動することができるようになっている。
【００１９】
行方向において、第１行のヒータ８−１１，８−１２，８−１３は、第１行配線９−１に、第２行のヒータ８−２１，８−２２，８−２３は、第２行配線９−２に、第３行のヒータ８−３１，８−３２，８−３３は、第３行配線９−３にそれぞれ、共通接続されると共に各行配線９−１〜９−３は交流電源６の一方極に対してスイッチ素子４−１，４−２，４−３を介して接続されている。
【００２０】
列方向において、第１列のヒータ８−１１，８−２１，８−３１は、第１列配線１０−１に、第２列のヒータ８−１２，８−２２，８−３２は、第２列配線１０−２に、第３列のヒータ８−１３，８−２３，８−３３は、第３列配線１０−３にそれぞれ、共通接続されると共に各列配線１０−１〜１０−３は交流電源６の他方極に対してスイッチ素子５−１，５−２，５−３を介して接続されている。
【００２１】
換言すれば、各行／各列のヒータ８ｉ，ｊは、各行配線９ｉ，各列配線１０ｊにより、各行／各列のスイッチ素子４ｉ，５ｊを介して、交流電源６に接続されている。したがって、各行／各列のスイッチ素子４ｉ，５ｊに点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力印加してこれらスイッチ素子４ｉ，５ｊを選択的にオンオフすることで、熱板７の温度を制御したい領域にある目標ヒータ８ｉ，ｊに交流電源６を印加して選択駆動することができる。
そして、コントローラ３は、点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）をこれらスイッチ素子４ｉ，５ｊに出力することで当該スイッチ素子４ｉ，５ｊを選択駆動することができるようになっている。
【００２２】
図２を参照してコントローラ３による最適サイクル制御を説明する。図２には、温度調節器２、コントローラ３、スイッチ素子４ｉ，５ｊ、ヒータ８ｉ，ｊ、温度センサ１１ｉ，ｊ、および温度調節器２が示されている。コントローラ３は、温度調節器２の操作量算出手段２ｂからの操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を交流電源の半サイクル間保持するサンプル・ホールド部３ａと、操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と実際の出力値（スイッチ素子の駆動出力）Ｙｉ，ｊ（ｎ）との出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を算出する出力誤差演算部３ｂと、出力誤差演算部３ｂで求めた出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を累積する出力誤差累積部３ｃと、入力された操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と出力誤差累積値Σｉ，ｊ（ｎ）とを加算する加算部（補正部）３ｄと、加算部３ｄの出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を受け、その入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）と所定の閾値Ｓとを比較し、入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓより大なる場合に１００〔％〕出力、入力値Ｙｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓより小なる場合に０％出力とする比較部３ｅとを備えている。
【００２３】
図３のフローチャートを参照して、コントローラ３の動作を説明する。このフローチャートは、各ヒータ８ｉ，ｊ（ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３）それぞれのフローチャートである。ステップＳＴ１で動作の開始にあたり、先ず初期処理が実施される。ステップＳＴ２で初期処理に続いて、変数ｎを１インクリメントする。処理開始で先ずｎ＝１とする。ステップＳＴ３で、加算部３ｄは、サンプル・ホールド部３ａから第１番目（ｎ＝１）のオン比率入力である操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を取り込む。この操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）は各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの操作量である。ステップＳＴ４で、加算部３ｄは、出力誤差累積部３ｃから前回までの各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）にサンプル・ホールド部３ａからの今回の操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を加算し、今回の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）＝Σｉ，ｊ（ｎ−１）＋ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を、各ヒータ８ｉ，ｊごとに求める。
【００２４】
ステップＳＴ５で、比較部３ｅは加算部３ｄから各ヒータ８ｉ，ｊそれぞれの出力誤差累積ΣＹｉ，ｊ（ｎ）を入力すると共に、この出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）と閾値Ｓとを比較する。
【００２５】
前記比較の結果、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上であるヒータ８ｉ，ｊに対して、ステップＳＴ６で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を１００〔％〕とし、逆に出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓよりも小さいヒータ８ｉ，ｊに対して、ステップＳＴ７で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を無点弧（スイッチ素子をオフしてヒータ駆動を停止すること）の０〔％〕とする。
【００２６】
ステップＳＴ８で、出力誤差演算部３ｂは、サンプル・ホールド部３ａからの今回の操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）と、比較部３ｅからの点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）との偏差を各ヒータ８ｉ，ｊの出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）（＝ＭＶｉ，ｊ（ｎ）−Ｙｉ，ｊ（ｎ））として求める。この出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）は出力誤差累積部３ｃに出力する。ステップＳＴ９で、出力誤差累積部３ｃにおいては、それまでの出力誤差累積値Σｉ，ｊ（ｎ−１）に今回の出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）を加算すると共に、後述する干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）をその絶対値で減算して、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）を更新する。これにより、各ヒータ８ｉ，ｊに対する最初の半サイクルに係る処理を終了する。
【００２７】
各ヒータ８ｉ，ｊごとの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算について図４を参照して説明する。各ヒータ８ｉ，ｊは、熱板７上で、一例として、ｉ（行）方向３行、ｊ（列）方向３列に行／列（マトリクス）配置されているが、例えばヒータ８−１１に駆動電流を流した場合、他のヒータ８−１２，…には漏れ電流が流れ、この漏れ電流は各ヒータ８ｉ，ｊ相互に対して電気的干渉を発生させる。本実施の形態では、この電気的干渉の程度を量的に表現するため干渉操作量の用語を用いる。
【００２８】
以下、各ヒータ８ｉ，ｊにおける干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を説明する。ＩＭＡＸｉ，ｊをヒータ８ｉ，ｊに操作量Ｍｉ，ｊ（ｎ）を１００％で入力したときの最大ヒータ電流、Ｉｉ，ｊを各行、各列のヒータ８ｉ，ｊに流れる電流、ＩＥＸＰｉ，ｊをヒータ８ｉ，ｊに対する目標ヒータ電流とすると、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は、次式（１）で与えられる。
【００２９】
ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）＝
｜（Ｉｉ，ｊ−ＩＥＸＰｉ，ｊ）／ＩＭＡＸｉ，ｊ｜ …（１）
前記式（１）から各ヒータ８ｉ，ｊごとの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を求めることができる。
【００３０】
例えば、図４を参照して第１行、第１列目のヒータ８−１１を点弧する場合を説明する。図４では各ヒータ８ｉ，ｊごとに、図３で示すフローチャートを実行し、それぞれ、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）を求め、その出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）更新において干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。
【００３１】
すなわち、ヒータ８ｉ，ｊに流れる最大ヒータ電流ＩＭＡＸｉ，ｊは、図４（ａ）で示すように、例えば交流電源６の電源電圧を１００Ｖ、各ヒータ８ｉ，ｊの抵抗を１００Ωとすると、１（Ａ）である。
【００３２】
スイッチ素子４−１と５−１とをオンしてヒータ８−１１を選択して該ヒータ８−１１にヒータ電流Ｉ１１を流した場合、他のヒータ８−１２，８−１３，…には漏れ電流Ｉ１２，Ｉ１３，…が流れる。すなわち、ヒータ電流Ｉｉ，ｊは、図４（ｂ）で示すように、キルヒホッフの法則に従い、ヒータ８−１１のヒータ電流Ｉ１１は１．０（Ａ）、ヒータ８−１２のヒータ電流Ｉ１２は０．４（Ａ）、ヒータ８−１３のヒータ電流Ｉ１３は０．４（Ａ）、ヒータ８−２１のヒータ電流Ｉ２１は０．４（Ａ）、である。以下、同様にして、図４（ｂ）で示すヒータ電流となる。
【００３３】
そして、各ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは図４（ｃ）で示すようになる。すなわち、ヒータ８−１１の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは「１．０」、他のヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３の目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは「０」である。
【００３４】
干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は、前記式（１）に前記値を代入して、図４（ｄ）で示すように、ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３それぞれで、「０」，「０．４」，「０．４」，「０．４」，「０．２」，「０．２」，「０．４」．「０．２」，「０．２」となる。
そして、図３のステップＳＴ９において出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）の更新に際して、各ヒータ８ｉ，ｊごとに干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。そして、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ４で出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）が閾値Ｓ以上のヒータ８ｉ，ｊであれば、点弧パルスを出力してオンすると共に、閾値Ｓ以下のヒータ８ｉ，ｊであれば、点弧パルスを出力しない（無点弧）。
【００３５】
こうして、ヒータ８ｉ，ｊごとにステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算して出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新を行い、ステップＳＴ２に戻り、操作量ＭＶｉ，ｊを入力し、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）の計算を行い、出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上となれば点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を行い、それ以下であれば無点弧とする。こうして、ステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する図３のフローチャートを繰り返すことで熱板７上の各ヒータ８ｉ，ｊの点弧、無点弧を行うことにより、他のヒータ８ｉ，ｊからの電気的干渉を抑制して、温度制御を行うことができる。
【００３６】
図５を参照して２つ以上のヒータ８ｉ，ｊ、すなわち、ヒータ８−１１，８−３２が点弧する例を説明する。図５（ａ）で示すように各ヒータ８ｉ，ｊでの最大ヒータ電流ＩＭＡＸｉ，ｊを求める。ついで、各ヒータ８ｉ，ｊ（ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３）に流れるヒータ電流Ｉｉ，ｊをキルヒホッフの法則により求めると図５（ｂ）で示すようになる。ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−３１，８−３２のヒータ電流Ｉｉ，ｊは１．０となり、他のヒータ８−１３，８−２１，８−２２，８−３３は０．２５となり、ヒータ８−２３は０．５となる。それぞれのヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３での目標ヒータ電流ＩＥＸＰｉ，ｊは、図５（ｃ）で示すように、「１．０」「０」「０」「０」「０」「０」「１．０」「０」となる。これにより各ヒータ８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３における干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）は「０」「１」「０．２５」「０．２５」「０．２５」「０．５」「１」「０」「０．２５」となる。
【００３７】
そして、図３のフローチャートのステップＳＴ９において各８−１１，ヒータ８−１２，８−１３，８−２１，８−２２，８−２３，８−３１，８−３２，８−３３それぞれの出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）の更新から前記干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）をそれぞれ減算し、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ５で出力閾値の判定から出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）が閾値Ｓ以上のヒータ８ｉ，ｊは点弧パルスを出力し、閾値Ｓ以下のヒータ８ｉ，ｊには点弧パルスを出力しない。
【００３８】
つまり、各ヒータ８ｉ，ｊごとに、図３のフローチャートを実行すると共にステップＳＴ９で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）から干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算している。
【００３９】
このようにして図５のフローチャートにおいても、ヒータ８ｉ，ｊごとにステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算して出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新を行い、ステップＳＴ２に戻り、操作量ＭＶｉ，ｊを入力し、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）の計算を行い、出力閾値判定で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上となれば点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を行い、それ以下であれば無点弧とする。こうして、ステップＳＴ９で干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する図３のフローチャートを繰り返すことで熱板７上の各ヒータ８ｉ，ｊの点弧、無点弧を行うことにより、他のヒータ８ｉ，ｊからの電気的干渉を抑制して、温度制御を行うことができる。
【００４０】
図３のフローチャートに対して、図６ないし図８は、いずれも出力誤差が最大のヒータ８ｉ，ｊを選択して出力誤差を解消し、かつ、消費電力＜電力制限の条件が成立するか否かを判定した後、以後のステップに進むフローチャートである。そして、図６では、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）が少ないヒータ８ｉ，ｊから選択するフローチャートを説明し、図７では、同一行、同一列からヒータ８ｉ，ｊを選択することで、全部、干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を計算する手間を解消したフローチャートを説明し、図８では、同一行、列からヒータ８ｉ，ｊを選択することで行または列の重なりが全く無い場合より、漏れ電流が小さくなるようにしたフローチャートを説明する。
【００４１】
まず、図６のフローチャートから説明すると、ステップＳＴ１０において、変数ｎを１インクリメントする。処理開始で先ずｎ＝１とする。ステップＳＴ１１で、出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を初期化（＝０％）する。ステップＳＴ１２で、操作量ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を取り込む。ステップＳＴ１３で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）＝Σｉ，ｊ（ｎ−１）＋ＭＶｉ，ｊ（ｎ）を計算する。そして、ステップＳＴ１４で、出力誤差Σｉ，ｊ（ｎ）が最大のヒータ８ｉ，ｊを選択する。
【００４２】
ステップＳＴ１５で、最大の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）と閾値Ｓとを比較する。この比較の結果、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以上でなければ、ステップＳＴ１０に戻り、閾値Ｓ以上であると、ステップＳＴ１６で消費電力＜電力制限かどうかを判断する。ヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていなければ、ステップＳＴ１７以降に移行する。
【００４３】
ステップＳＴ１７では、各ヒータ８ｉ，ｊごとに干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を求めると共にその総和を計算する。この干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の計算の説明は、図４、図５で説明したので、省略する。
【００４４】
ステップＳＴ１８では、最小の干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）のヒータ８ｉ，ｊを追加選択し、ステップＳＴ１９で閾値Ｓを判定する。そして、ステップＳＴ１６に戻り、同様のことを繰り返し、最小の干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）のヒータ８ｉ，ｊを追加選択していき、最終的に、ステップＳＴ１６でヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていれば、ステップＳＴ２０では最後に選択したヒータ８ｉ，ｊを点弧対象となるヒータ８ｉ，ｊから除外する。ステップＳＴ２１では選択したヒータ８ｉ，ｊに対して点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力し、ステップＳＴ２２で出力誤差Ｅｉ，ｊ（ｎ）＝ＭＶｉ，ｊ（ｎ）−Ｙｉ，ｊ（ｎ）を計算し、ステップＳＴ２３で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）を更新して終了する。このステップ２３ではその出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ−１）から干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算する。
【００４５】
図７のフローチャートでは、ステップＳＴ１０からＳＴ１６までは図６のそれと同様であり、ステップＳＴ１７で、ｘ行、ｙ列のヒータ８ｉ，ｊについて出力点弧したときの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）の総和を計算する。それ以降のステップＳＴ１８以降は図６のフローチャートのステップＳＴ１８以降と同様である。
【００４６】
図８のフローチャートは、同一行、列から選択し、さらに簡単化したものであり、ステップＳＴ１０からＳＴ１６までは図６のそれと同様であり、ステップＳＴ１６の次のステップＳＴ２５では出力誤差最大のヒータ８ｉ，ｊを選択する。そして、ステップＳＴ２６で出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓ以下であればステップＳＴ１０に戻り、出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）が閾値Ｓを越えれば、ステップＳＴ２７で点弧パルス出力Ｙｉ，ｊ（ｎ）を出力し、ステップＳＴ１６に戻る。そして、ステップＳＴ１６でヒータ８ｉ，ｊでの消費電力が電力制限を越えていれば、図６のフローチャートのステップＳＴ２０−ＳＴ２３と同様のステップを実行する。
【００４７】
以上説明したように本実施の形態では、制御対象である熱板７に対して行／列方向にヒータ８ｉ，ｊを複数配置した温度制御システムであって、各ヒータに対する最適サイクル制御内の出力誤差累積Σｉ，ｊ（ｎ）更新に際して他のヒータへの干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を減算するようにしたので、温度制御システムの配線簡素化を活かすと共に各ヒータ８ｉ，ｊの温度制御に対して干渉操作量ＭＶＩｉ、ｊ（ｎ）を抑制して最適サイクル制御を行うことができるようになる。
【００４８】
なお、ヒータ８ｉ，ｊを点弧するヒータ点弧指令に応答する素子としては、上記スイッチ素子４ｉ，５ｊに限定されるものではなく、位相制御される素子、例えば電力調整器を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 温度制御システム
２ 温度調節器
３ 制御部
４−１，４−２，４−３ 行方向スイッチ素子
５−１，５−２，５−３ 列方向スイッチ素子
６ 交流電源
７ 熱板
８−１１〜８−３３ ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象上に複数行／複数列で配置した複数のヒータを各行ごと、各列ごとに配線に共通接続し、各行の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源一極側に共通接続し、また、各列の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源他極側に接続した構成を有する温度制御システムにおいて、
各ヒータに対して、前記電源の少なくとも半サイクルごとにその出力誤差累積が閾値以上か否かによりそれらに対応の素子にヒータ点弧指令の出力制御を行うと共に、前記出力誤差累積の更新に際しては、配線を介して他のヒータに流れる電流により受ける干渉操作量を上記更新値から減算する、ことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、干渉操作量最小のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、当該ヒータと同一行、同一列のヒータについて出力誤差最大のヒータを選択し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１】
制御対象上に複数行／複数列で配置した複数のヒータを各行ごと、各列ごとに配線に共通接続し、各行の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源一極側に共通接続し、また、各列の配線それぞれをヒータ点弧指令に応答する素子を介して電源他極側に接続した構成を有する温度制御システムにおいて、
各ヒータに対して、前記電源の少なくとも半サイクルごとにその出力誤差累積が閾値以上か否かによりそれらに対応の素子にヒータ点弧指令の出力制御を行うと共に、前記出力誤差累積の更新に際しては、配線を介して他のヒータに流れる電流により受ける干渉操作量を上記更新値から減算する、ことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、干渉操作量最小のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記出力誤差最大のヒータを選択すると共に、そのヒータに対して出力誤差累積が閾値以上か否かを判定し、出力誤差累積が閾値以上であれば、当該ヒータによる消費電力が制限電力以下か否かを判定し、消費電力が制限電力以下であれば、当該ヒータと同一行、同一列のヒータについて出力誤差最大のヒータを選択し、選択したヒータに対応する素子にヒータ点弧指令を出力する、請求項１に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８７４０４（Ｐ２０１１−１８７４０４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４２４８（Ｐ２０１０−５４２４８）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【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２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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