配線構造、ヒータ駆動装置、計測装置および制御システム
【課題】ヒータやセンサなどの配線数やスイッチング素子数を削減する。
【解決手段】熱板１０を加熱する９個の第１〜第９のヒータ６−１〜６−９を、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、マトリックス接続し、第１の各電力線Ｌ−１〜Ｌ−３を、３個のスイッチング素子をそれぞれ介して電源の一端に接続する一方、第２の各電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を、３個のスイッチング素子をそれぞれ介して電源の他端に接続し、各スイッチング素子のオンオフを制御して駆動するヒータを選択するようにし、各ヒータが個別に配線されていた従来例に比べて、電力線およびスイッチング素子を削減している。
【解決手段】熱板１０を加熱する９個の第１〜第９のヒータ６−１〜６−９を、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、マトリックス接続し、第１の各電力線Ｌ−１〜Ｌ−３を、３個のスイッチング素子をそれぞれ介して電源の一端に接続する一方、第２の各電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３を、３個のスイッチング素子をそれぞれ介して電源の他端に接続し、各スイッチング素子のオンオフを制御して駆動するヒータを選択するようにし、各ヒータが個別に配線されていた従来例に比べて、電力線およびスイッチング素子を削減している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータやセンサなどの電力線や信号線などの配線数の削減を図った配線構造、それを用いたヒータ駆動装置、計測装置および制御システムに関する。
【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）。
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、ヒータの電力線や温度センサの信号線の配線数が増大することになる。
【０００４】
図２９は、熱板の温度を９つの制御点で制御する９チャンネルの温度制御システムの概略構成図であり、図３０は、図２９の熱板に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【０００５】
この温度制御システムは、熱板３０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ＰＶと設定温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って各チャンネルの操作量を出力する温度調節器３１と、この温度調節器３１からの各チャンネルの操作量に基づいて、熱板３０に配設された９個のヒータ３２−１〜３２−９に個別的に対応するように設けられたリレー等のスイッチング素子３３−１〜３３−９の開閉を制御して、交流電源３４からの給電を制御する出力機器３５とを備えている。
【０００６】
熱板３０に配設された各ヒータ３２−１〜３２−９は、各一端Ｘ１〜Ｘ９が、スイッチング素子３３−１〜３３−９を介して交流電源３４の一端にそれぞれ接続され、各他端Ｙ１〜Ｙ９が、交流電源３４の他端にそれぞれ接続されている。
【０００７】
温度調節器３１は、出力機器３５を介して各スイッチング素子３３−１〜３３−９を制御して各ヒータ３２−１〜３２−９を個別に駆動するように構成されている。
【０００８】
このように従来では、各ヒータ３２−１〜３２−９を、個別に電源に接続して駆動するために、例えば、この９チャンネルの温度制御システムの場合には、電力線の数が１８本となり、スイッチング素子の個数が９個となり、分解能が高くなる程、すなわち、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配線数は増大し、特に線径が大きい電力線は、熱板と出力機器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。
【０００９】
かかる配線数の増大による弊害は、ヒータに限らず、センサの信号線等についても同様に生じる。
【００１０】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、ヒータやセンサなどの配線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】
【００１１】
（１）本発明の配線構造は、複数のヒータを、電源に接続する配線構造であって、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記電源に接続するヒータを選択するものである。
【００１２】
ヒータとしては、抵抗加熱ヒータやランプヒータなどが好ましい。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
マトリックス接続は、行方向と列方向との格子状の完全なマトリックス限らず、
一部に、マトリックス接続でないヒータ、すなわち、個別の電力線で電源に接続されるヒータを含むものであっもよい。また、マトリックス接続される複数のヒータの組を、複数備えるものであってもよい。
【００１６】
本発明の配線構造によると、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の電力線と、列方向（または行方向）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ヒータを選択して給電することができ、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等の開閉手段の個数を低減することができる。
【００１７】
（２）上記（１）の実施形態では、前記ヒータが抵抗体からなるのが好ましい。
【００１８】
マトリックス接続されるヒータとして、ペルチェ素子などの熱電変換素子を用いた場合には、後述のように、電流の回り込みによる回路ループが生じて、起電力から温度差を生じる熱電変換素子と、温度差から起電力を生じる熱電変換素子とが打ち消し合う結果、選択した熱電変換素子のみを発熱させる、すなわち、局部的に発熱させるのが困難であるのに対して、この実施形態では、抵抗体ヒータを用いるので、かかる不具合が生じることもない。
【００１９】
（３）本発明の配線構造は、複数のセンサを、センサ入力回路に接続する配線構造であって、複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数のセンサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続するセンサを選択するものである。
【００２０】
本発明の配線構造によると、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の信号線と、列方向（または行方向）の複数の第２の信号線との間に、マトリックス接続されたセンサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができる。
【００２１】
（４）上記（３）の実施形態では、前記センサが抵抗体からなるのが好ましい。
【００２２】
抵抗体からなるセンサとしては、測温抵抗体やサーミスタなどが好ましい。
【００２３】
マトリックス接続されるセンサとして、熱電対などの熱電変換素子を用いた場合には、後述のように、電流の回り込みによる回路ループが生じて、起電圧を打ち消し合う熱電変換素子が生じ、その結果、全体としては、選択した熱電変換素子以外の熱電変換素子を含む起電圧を計測する、すなわち、局部的に計測するのが困難であるのに対して、この実施形態では、抵抗体センサを用いるので、かかる不具合が生じることもない。
【００２４】
（５）本発明のヒータ駆動装置は、上記（１）または（２）の配線構造を備えるヒータ駆動装置であって、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記電源に接続するヒータを選択する選択手段を備えている。
【００２５】
本発明のヒータ駆動装置は、独立して構成してもよいし、電力調整器や温度調節器などに内蔵させてもよい。
【００２６】
本発明のヒータ駆動装置によると、選択手段によって、開閉手段の開閉を制御して、ヒータを選択して給電することができ、ヒータ毎に、スイッチング素子を介して個別に電源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等の開閉手段の個数を低減することができる。
【００２７】
（６）本発明の計測装置は、上記（３）または（４）の配線構造を備える計測装置であって、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記センサ入力回路に接続するセンサを選択する選択手段を備えている。
【００２８】
本発明の計測装置は、独立して構成してもよいし、温度調節器などに内蔵させてもよい。
【００２９】
本発明の計測装置によると、選択手段によって、開閉手段の開閉を制御して、センサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができる。
【００３０】
（７）本発明の制御システムは、本発明に係るヒータ駆動装置を備えている。
【００３１】
本発明の制御システムによると、従来例に比べて、電力線の本数およびスイッチング素子等の開閉手段の個数を低減することができ、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易となる。
【００３２】
（８）本発明の制御システムは、本発明に係る計測装置を備えている。
本発明の制御システムによると、従来例に比べて、信号線の本数を低減することができ、配線作業が容易となる。
【００３３】
（９）本発明の制御システムは、複数のヒータが配設された制御対象の温度を制御する制御システムであって、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、前記制御対象の温度を検出する複数の温度センサからの検出温度と設定温度とに基づいて、操作量を出力する温度制御手段と、前記温度制御手段からの操作量に基づいて、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、駆動するヒータを選択する選択手段とを備えている。
【００３４】
本発明の制御システムによると、選択手段によって、第１および第２の開閉手段の開閉を制御して、行方向（または列方向）の複数の第１の電力線と、列方向（または行方向）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ヒータを選択して給電することができ、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等の開閉手段の個数を低減することができ、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となる。
【００３５】
（１０）上記（９）の実施形態では、前記ヒータが抵抗体からなるのが好ましい。
【００３６】
この実施形態によると、マトリックス接続されるヒータとして、ペルチェ素子などの熱電変換素子を用いた場合のように、局部的に発熱させるのが困難であるといった不具合が生じることもない。
【００３７】
（１１）上記（９）または（１０）の実施形態では、前記選択手段で選択したヒータ以外のヒータに流れる電流による発熱を打ち消すように、前記温度制御手段からの操作量を変換して前記選択手段に与える非干渉化手段を備えてもよい。
【００３８】
マトリックス接続されたヒータを選択して駆動する場合には、選択したヒータ以外にも電流が回り込んで周囲のヒータを、発熱量は少ないものの発熱させることになるが、この実施形態によれば、周囲のヒータの発熱を干渉としてみなして、非干渉化手段でそれを打ち消すように操作量を変換するので、周囲のヒータの不所望な発熱の影響を低減して精度の高い温度制御が可能となる。
【００３９】
（１２）本発明の制御システムは、複数の温度センサが配設される制御対象の温度を制御する制御システムであって、複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数の温度センサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介してセンサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続する温度センサを選択する選択手段と、前記センサ入力回路を介して与えられる温度センサからの入力を、各温度センサに対応する複数の温度制御手段に切換えて与える切換手段と、前記切換手段からの温度センサの入力と設定温度とに基づいて、操作量を出力する前記複数の温度制御手段とを備えている。
【００４０】
本発明の制御システムによると、選択手段によって、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の信号線と、列方向（または行方向）の複数の第２の信号線との間に、マトリックス接続された温度センサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができ、配線作業が容易となる。
【００４１】
（１３）上記（１２）の実施形態では、前記温度センサが抵抗体からなるのが好ましい。
【００４２】
この実施形態によると、マトリックス接続される温度センサとして、熱電対などの熱電変換素子を用いた場合のように、局部的に温度を計測するのが困難であるといった不具合が生じることもない。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、複数の電力線や信号線を、複数のヒータやセンサで共用化しているので、従来例に比べて、電力線等の本数やスイッチング素子の個数を低減することができ、電力線等を引き回すための空間設計や配線作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態の温度制御システムの概略構成図であり、図２は、図１の熱板１に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【００４６】
この実施形態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、９個の第１〜第９のヒータ６−１〜６−９および図示しない９個の温度センサが配設されている。
【００４７】
この実施形態では、図２に示すように、第１〜第９のヒータ６−１〜６−９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。
【００４８】
すなわち、第１〜第３のヒータ６−１〜６−３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６−４〜６−６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６−７〜６−９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。
【００４９】
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、図１に示すように、複数の第１の開閉手段としての、リレー等からなる３個のスイッチング素子３−１〜３−３をそれぞれ介して交流電源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、複数の第２の開閉手段としての、３個のスイッチング素子３−４〜３−６をそれぞれ介して交流電源４の他端に接続される。
【００５０】
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９チャンネル分の操作量を出力する温度調節器２と、この温度調節器２からの操作量に基づいて、スイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６の開閉を制御して、交流電源４から熱板１に配設された９個のヒータ６−１〜６−９への給電を制御する出力機器５とを備えている。
９個のヒータ６−１〜６−９は、上述のように、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。したがって、行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３のいずれか電力線に対応するスイッチング素子３−１〜３−３と、列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３のいずれかの電力線に対応するスイッチング素子３−４〜３−６とを選択してオンすることによって、いずれかのヒータ６−１〜６−９を選択して交流電源４に接続し、駆動することができる。
【００５１】
出力機器５は、駆動するヒータを選択する選択手段としての機能を有し、この出力機器５は、温度調節器２からの９チャンネル分の操作量に基づいて、後述の駆動信号を生成してスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６の開閉を制御し、マトリックス接続されたヒータ６−１〜６−９を駆動する。
【００５２】
次に、熱板１の温度を均一な設定温度に制御する場合のヒータの駆動について説明する。
【００５３】
図３は、熱板１の加熱を開始して設定温度に達するまでの状態を示すものであり、同図（ａ）は熱板１の検出温度(ＰＶ)の変化を、同図（ｂ）は温度調節器２から出力される操作量（ＭＶ）の変化を代表的に示すものである。
【００５４】
加熱を開始した初期の期間Ｔ１においては、同図（ｂ）に示す操作量は、１００％であって、全てのスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６がオンし、全てのヒータ６−１〜６−９が駆動され、同図（ａ）に示すように、熱板１の検出温度(ＰＶ)は、上昇する。
【００５５】
次に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が、部分的に設定温度に近づく過渡的な期間Ｔ２においては、後述のように複数のスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６を選択的にオンし、複数のヒータを選択的に駆動する。
【００５６】
更に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が設定温度に達した定常状態の期間Ｔ３においては、スイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６を順番にオンし、すなわち、オンする点を順番に走査（スキャン）し、ヒータ６−１〜６−９を時分割に駆動する。
【００５７】
図４は、この定常状態の走査を説明するための図であり、行方向の３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３にそれぞれ対応するスイッチング素子３−１〜３−３をオンする駆動信号および列方向の３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３にそれぞれ対応するスイッチング素子３−４〜３−６をオンする駆動信号をそれぞれ示しており、９チャンネルの合計操作量が１００％以内であって、各チャンネルの操作量が等しい状態を示している。
【００５８】
この図４に示すように、接続用端子Ｘ１のスイッチング素子３−１がオンしている期間Ｔｘ１において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされ、接続用端子Ｘ２のスイッチング素子３−２がオンしている期間Ｔｘ２において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされ、接続用端子Ｘ３のスイッチング素子３−３がオンしている期間Ｔｘ３において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされる。
【００５９】
すなわち、一定の制御周期Ｔにおいて、図２の９個の第１のヒータ６−１から第９のヒータ６−９までが順番に時分割で駆動され、このとき、温度調節器２からの操作量に応じたデューティとなるように各ヒータ６−１〜６−９のオン時間が制御される。なお、この実施形態では、制御周期Ｔは、例えば、１０秒程度である。
【００６０】
次に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が、部分的に設定温度に近づく上述の過渡的な期間Ｔ２における制御について説明する。
【００６１】
この過渡的な期間Ｔ２においては、複数のヒータからなるグループで駆動し、９チャンネルの操作量の合計である合計操作量に応じて、グループを構成するヒータの数を少なくし、しかも、駆動するヒータには、最も温度が低いチャンネル、すなわち、操作量が最も大きいチャンネルのヒータを中心に駆動する。
【００６２】
具体的には、合計操作量が、６００％以下になると、６個のヒータのグループで駆動し、６個のヒータ毎に走査し、しかも、最も温度が低いチャンネル、すなわち、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。更に、合計操作量が、４００％以下になると、４個のヒータのグループで駆動し、４個のヒータ毎に走査し、しかも、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。更に、合計操作量が、２００％以下になると、２個のヒータを駆動し、２個のヒータ毎に走査し、しかも、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。合計操作量が、１００％以下の状態は、上述の定常状態であり、１個のヒータを順番に時分割で駆動する。
【００６３】
このように過渡的な期間では、合計操作量に応じて、ヒータを６個のグループ、４個のグループ、あるいは、２個のグループで駆動して走査するとともに、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータが中心となるように走査する。
【００６４】
図５（ａ）は熱板１の平均温度と各チャンネル間の最大の温度差とを示し、図５（ｂ）は９チャンネルの合計操作量を示している。
【００６５】
合計操作量が、９００％から６００％までの区間Ａでは、図６（ａ）に示すように、９個のヒータ６−１〜６−９の全てを駆動するとともに、操作量に応じてデューティを制御する。なお、図６においては、駆動されているヒータを、斜線を施して示している。
【００６６】
合計操作量が、６００％から１００％までの区間Ｂでは、上述のように、合計操作量に応じて、ヒータを６個のグループ、４個のグループ、あるいは、２個のグループで駆動して走査するとともに、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。例えば、合計操作量が４００％から２００％までの区間では、４個のヒータのグループ、例えば、図６（ｂ）に示すように、４個のヒータ６−１，６−２，６−４，６−５を駆動する。
【００６７】
このように４個のヒータのグループで駆動する場合には、例えば、図７（ａ）に示すように、接続用端子Ｘ１，Ｘ２および接続用端子Ｙ１，Ｙ２のスイッチング素子３−１，３−２，３−４，３−５をオンし、左上の４個のヒータ６−１，６−２，６−４，６−５を駆動し、次に、図７（ｂ）に示すように、接続用端子Ｘ１，Ｘ２および接続用端子Ｙ２，Ｙ３のスイッチング素子３−１，３−２，３−５，３−６を選択して右上の４個のヒータ６−２，６−３，６−４，６−５を駆動するといったように走査し、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータ、例えば、ヒータ６−２を含むように走査する。このときの駆動信号を、図８に示す。
【００６８】
ヒータを６個、４個、あるいは、２個のグループで駆動する際に、操作量に応じてデューティを制御する。
【００６９】
合計操作量が、１００％以下の区間Ｃでは、図６（ｃ）に示すように、１個のヒータを順番に駆動する。
【００７０】
以上のように出力機器５では、温度調節器２から９チャンネルの操作量に基づいて、スイッチング素子３−１〜３−６のオンオフを制御してヒータ６−１〜６−９を選択的に駆動する。
【００７１】
なお、ヒータ６−１〜６−９の上述の駆動のタイミングは、一例に過ぎず、要求される精度に応じて、任意に駆動のタイミングを選択することができる。
【００７２】
このように第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と、第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間で、各ヒータ６−１〜６−９をマトリックス接続し、各ヒータ６−１〜６−９を選択して駆動することにより、図２９，図３０の従来例に比べて電力線の数を、１８本から６本に減らすことができるとともに、スイッチング素子の個数を、９個から６個に減らすことができる。これによって、熱板１と出力機器５との間で、線径の大きな電力線の引き回しのための空間設計や配線作業が容易となる。
【００７３】
上述のように、９個のヒータのいずれかのヒータを選択して駆動した際には、選択したヒータのみではなく、周囲のヒータにも漏れ電流の回り込みが発生する。
【００７４】
図９は、この電流の回り込みを説明するための図であり、この図９では、接続用端子Ｘ２，Ｙ２に対応するスイッチング素子３−２，３−５をオンして、熱板１の中央の第５のヒータ６−５を選択して駆動した例を示している。簡単化するために直流電源で示している。
【００７５】
第５のヒータ６−５には、矢符Ｐ１で示されるように電流が流れるとともに、周囲のヒータにも電流の回り込みによる複数のループが生じ、例えば、第６，第９，第８のヒータ６−６，６−９，６−８には、矢符Ｐ２で示されるように電流の回り込みが生じる。
【００７６】
かかる電流の回り込みは、図１０に示すように、ヒータを構成する抵抗体の直列接続となり、抵抗値は、選択したヒータの抵抗値の２〜３倍となり、したがって、回り込みの電流値は、選択したヒータを流れる電流値の１／３〜１／２となり、発熱量は、選択したヒータの発熱量の１／９〜１／４となる。なお、図１０において、結線を簡素化した理由は、後述の図１９で説明する。
【００７７】
かかる１／９〜１／４の発熱は、各ヒータ間の熱の干渉を考えれば少ないものであり、無視できる程度のものである。ヒータ間の熱の干渉については、本件発明者の実験によれば（南野郁夫（２００７）「熱プロセスの均一温度制御に関する研究」熊本大学大学院自然科学研究科 博士論文）、例えば、３ｍｍのアルミニウム基板上で、６０ｍｍ離した２点のヒータ間の干渉は、８６％であり、上記１／９（１１％）〜１／４（２５％）は、無視できる程度の小さな値である。
【００７８】
（実施形態２）
図１１は、熱板１０の温度を計測して操作量を出力する温度調節器の構成を示す図であり、図１２は、図１１の熱板１０に配設された温度センサとして測温抵抗体の配線構造を示す図である。
【００７９】
この実施形態では、図１２に示すように、熱板１０には、熱板１０の温度を検出する温度センサとして、９個の４線式の第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９が配設されている。
【００８０】
第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９は、温度調節器のセンサ入力回路１２に接続するために、行方向の３本の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１〜３と、列方向の３本の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８１】
すなわち、第１〜第３の測温抵抗体１１−１〜１１−３の各一端が、上側の行方向の第１の信号線Ｓ１−１に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。また、第４〜第６の測温抵抗体１１−４〜１１−６の各一端が、中間の行方向の第１の信号線Ｓ１−２に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。更に、第７〜第９の測温抵抗体１１−７〜１１−９の各一端が、下側の行方向の第１の信号線Ｓ１−３に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。
【００８２】
また、第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９は、温度調節器の定電流源１３に接続するために、行方向の３本の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１〜３と、列方向の３本の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８３】
熱板１から引き出された３本の行方向の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３および３本の行方向の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１−３の各接続用端子Ｘ１’〜Ｘ３’は、図１１に示すように、温度調節器の複数の第１の開閉手段としてのリレー等からなる３個のスイッチング素子１４−１〜１４−３をそれぞれ介してセンサ入力回路１２または定電流源１３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の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３および３本の列方向の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３の各接続用端子Ｙ１’〜Ｙ３’は、温度調節器の複数の第２の開閉手段としてのリレー等からなる３個のスイッチング素子１４−４〜１４−６をそれぞれ介してセンサ入力回路１２または定電流源１３の他端に接続される。
【００８４】
各スイッチング素子１４−１〜１４−６は、それぞれ２個の接点を有し、連動してオンオフされる。すなわち、第１の信号線Ｓ１−１と第１の配線Ｍ１−１とが接続されているスイッチング素子１４−１の２個の接点は連動してオンオフされ、また、第１の信号線Ｓ１−２と第１の配線Ｍ１−２とが接続されているスイッチング素子１４−２の２個の接点は連動してオンオフされ、更に、第１の信号線Ｓ１−３と第１の配線Ｍ１−３とが接続されているスイッチング素子１４−３の２個の接点は連動してオンオフされる。
【００８５】
同様に、第２の信号線Ｓ２−１と第２の配線Ｍ２−１とが接続されているスイッチング素子１４−４の２個の接点は連動してオンオフされ、また、第２の信号線Ｓ２−２と第２の配線Ｍ２−２とが接続されているスイッチング素子１４−５の２個の接点は連動してオンオフされ、更に、第２の信号線Ｓ２−３と第２の配線Ｍ２−３とが接続されているスイッチング素子１４−６の２個の接点は連動してオンオフされる。
【００８６】
したがって、スイッチング素子１４−１〜１４−３のいずれかと、スイッチング素子１４−４〜１４−６いずれかをオンすることによって、対応する測温抵抗体に、定電流を流すとともに、両端の電圧を計測して温度を計測することができる。
【００８７】
かかるスイッチング素子１４−１〜１４−６のオンオフ制御は、温度調節器の選択手段１５によって、時分割に行われる。
【００８８】
すなわち、選択手段１５は、タイマ手段１６からのタイマ出力に基づいて、スイッチング素子１４−１〜１４−６のオンオフを制御し、図１３に示すように、第１のチャンネルＣＨ１に対応する第１の測温抵抗体１１−１から第９のチャンネルＣＨ９に対応する第９の測温抵抗体１１−９まで順番に定電流を流して両端の電圧をセンサ入力回路１２に順番に取り込む。これを一定の周期Ｔｓで繰り返す。
【００８９】
センサ入力回路１２に順番に取り込まれた各測温抵抗体１１−１〜１１−９からの入力は、タイマ手段１６からのタイマ出力に基づいて、選択手段１５の選択に同期して、切換手段１７によって、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９の検出温度ＰＶ１〜ＰＶ９として、対応するチャンネルのＰＩＤ制御部１８−１〜１８−９に順番に与えられる。
【００９０】
すなわち、選択手段１５によって、第１のチャンネルＣＨ１に対応する第１の測温抵抗体１１−１を選択したときには、切換手段１７は、センサ入力回路１２からの入力を、第１のチャンネルＣＨ１に対応するＰＩＤ制御部１８−１に与え、選択手段１５によって、第２のチャンネルＣＨ２に対応する第２の測温抵抗体１１−２を選択したときには、切換手段１７は、センサ入力回路１２からの入力を、第２のチャンネルＣＨ２に対応するＰＩＤ制御部１８−２に与え、以下、順番に各チャンネルのＰＩＤ制御部に与える。
【００９１】
選択手段１５、切換手段１７およびＰＩＤ制御部１８−１〜１８−９等は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
【００９２】
従来では、４線式の測温抵抗体は、センサ入力回路に接続するための信号線が２本、定電流源に接続するための配線が２本の計４本必要であり、９個の測温抵抗体を用いる場合には、センサ入力回路に接続するための信号線の合計が１８本、定電流源に接続するための配線の合計が１８本必要であったのに対して、この実施形態のように、第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９を、行方向の３本の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１〜３と、列方向の３本の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３との間、および、行方向の３本の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１〜３と、列方向の３本の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３との間に、マトリックス接続し、各測温抵抗体を選択して温度を計測することにより、センサ入力回路１２に接続するための信号線の合計本数を６本、定電流源１３に接続するための配線の合計本数を６本にそれぞれ減らすことができる。
【００９３】
なお、この実施形態の温度計測を、上述の図１の実施形態の温度計測に適用してもよい。
【００９４】
かかる測温抵抗体からなるセンサの場合にも、上述のヒータと同様に電流の回り込みが発生する。
【００９５】
例えば、図１４に示すように、接続用端子Ｘ２’，Ｙ２’に対応するスイッチング素子１４−２，１４−５をオンして、熱板１０の中央の第５の測温抵抗体１１−５を選択して定電流源１３から電流を流すと、第５の測温抵抗体１１−５には、矢符Ｐ１で示されるように電流が流れるとともに、周囲の測温抵抗体にも電流の回り込みによる複数のループが生じ、例えば、第６，第９，第８の測温抵抗体１１−６，１１−９，１１−８には、矢符Ｐ２で示されるように電流の回り込みが生じる。
【００９６】
かかる電流の回り込みは、図１５に示すように、測温抵抗体の並列と直列の接続となる。全体の抵抗値Ｒｘは、選択した測温抵抗体の抵抗値Ｒ１と、他の測温抵抗体の抵抗値Ｒ２とが等しいすると、後述のように約４４％小さくなるので、４４％分、電流値を高く設定することにより、従来と同様に温度を計測することができる。
【００９７】
次に、回り込みループが形成されることによって、抵抗値が約４４％小さくなる理由について説明する。
【００９８】
今、図１６(ａ)に示すように、９個の抵抗体Ａ〜Ｉをマトリックス接続し、端子Ｘ２と端子Ｙ２との間に電圧をかけて中央の抵抗体Ｉに電流を流した場合を想定する。
【００９９】
この場合、抵抗体Ａ〜Ｉの接続を図１６（ｂ）に示すように、左右の抵抗体Ａ，Ｂの２並列と、４隅の抵抗体Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの４並列と、上下の抵抗体Ｇ，Ｈの２並列との３層の状態に表現する。各抵抗体Ａ〜Ｈの抵抗値が同じであるとすると、各層を接続しても電圧変化がないので仮に接続する。
２並列(抵抗値がＲ２／２)と、４並列(抵抗値がＲ２／４)と、２並列(抵抗値がＲ２／２)との直列として計算すると、合成抵抗Ｒｘは、
Ｒｘ＝｛Ｒ１・（５／４）・Ｒ２｝／｛Ｒ１＋（５／４）・Ｒ２｝
＝Ｒ１−｛４Ｒ２１／（４Ｒ１＋５Ｒ２）｝
＝Ｒ１{１−（４／９）}
となり、抵抗値は、約４４％小さくなる。
【０１００】
したがって、上述のように、４４％分、電流値を高く設定することにより、従来と同様に温度を計測することができる。
【０１０１】
上記の各実施形態では、抵抗体からなるヒータおよびセンサを用いているが、かかる抵抗体が好ましい理由について説明する。
【０１０２】
抵抗体以外の熱電変換を原理とする熱電変換素子は、マトリックス構造にすると、局部の加熱や計測ができなくなる。
【０１０３】
例えば、抵抗体ヒータに変えて、ペルチェ素子を用いた場合を、図１７に基づいて説明する。熱板１には、９個の第１〜第９のペルチェ素子１９−１〜１９−９がマトリックス接続されている。接続用端子Ｘ２，Ｙ２を電源に接続して、中央の第５のペルチェ素子１９−５を駆動すると、回り込みのために、図１８（ａ）に示すように、熱起電力が略等しいので、３層の並直列接続とみなすことができる。
【０１０４】
その内、４並列のペルチェ素子と２並列のペルチェ素子との起電圧の打ち消し、すなわち、一方が、起電力（電）から温度差（熱）を発生するのに対して、他方が、温度差（熱）から起電力（電）を発生して、互いに打ち消し合うことになり、結果的に、図１８（ｂ）に示すように、中央の第５のペルチェ素子１９−５に、並列に２個のペルチェ素子が接続されたと略等しくなり、１のペルチェ素子を発熱させるつもりが、周囲のペルチェ素子を含めて全体を発熱させることになり、制御するのが困難である。
【０１０５】
ここで、３層の並直列接続について説明する。
【０１０６】
熱板全体の温度が室温に比べて相対的に近い場合、例えば、図１９（ａ）に示すように、Ｓ２１とＳ２３との熱電変換素子の電圧は略等しく、Ｓ１２とＳ３２の熱電変換素子の電圧も略等しいので、図１９（ｂ）に示すように接続しているとしてもよく、その結果、図１９（ｃ）に示すように、回り込みによる回路ループは、電池を並列に３直列したものと等価である。すなわち、３層の並直列接続に置き換えることができる。
【０１０７】
次に、測温抵抗体に変えて、熱電対を用いた場合を、図２０に基づいて説明する。熱板１０には、温度センサとして、９個の第１〜第９の熱電対２０−１〜２０−９がマトリックス接続されている。中央の第５の熱電対２０−５を選択して測定する場合には、回り込みのために、Ｘ２とＹ２との間の回路ループは、熱起電力がほぼ等しいので、図２１（ａ）に示すように、３層の並直列接続とみなすことができる。この並直列接続では、４並列の熱電対と２並列の熱伝対の起電圧の打ち消しために、図２１（ｂ）に示すように、３個の熱電対の並列接続となって平均的な温度を検出することになる。
【０１０８】
したがって、どの組み合わせの端子を計測しても、ほとんど同じ計測値となり、局部的な温度計測できない。
【０１０９】
このようにマトリックス接続では、ペルチェ素子や熱電対などの電気と温度差を双方向で変換する熱電変換素子を用いるのは困難である。
【０１１０】
（実施形態３）
図２２は、本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図であり、上述の図１に対応する図である。
【０１１１】
上述のように、９個のヒータ６−１，６−９のいずれかのヒータを選択して駆動した際には、選択したヒータのみではなく、周囲のヒータにも漏れ電流の回り込みが発生し、発熱することになる。
【０１１２】
このように選択したヒータ以外の周囲のヒータからの漏れ電流による発熱を、干渉として捉え、この漏れ電流による発熱を打ち消すように、非干渉化を図るものである。
【０１１３】
すなわち、この実施形態では、温度調節器２−１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(ＰＶ)と設定温度との偏差に基づいて、９チャンネル分の操作量を演算するＰＩＤ制御部２１を備えるとともに、更に、ＰＩＤ制御部２１からの９チャンネル分の操作量ＭＶａを、漏れ電流による干渉を打ち消すように変換する非干渉化器２２とを備えており、非干渉化した操作量ＭＶｂを出力機器５に与えるようにしている。その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１１４】
非干渉化器２２を設計するためには、予め漏れ電流による発熱の程度を見積もる必要がある。図２３(ａ)は、９個のヒータＡ〜Ｉをマトリックス接続し、接続用端子Ｘ２と接続用端子Ｙ２との間に電圧をかけて中央のヒータＩを駆動した場合を示している。
【０１１５】
この場合、計算を簡単化するために、ヒータＡ〜Ｉの接続を図２３（ｂ）に示すように、左右のヒータＡ，Ｂの２並列と、４隅のヒータＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆの４並列と、上下のヒータＧ，Ｈの２並列との３層の状態に表現する。各ヒータＡ〜Ｉの抵抗値が同じであるとすると、各層を接続しても電圧変化がないので仮に接続する。
【０１１６】
２並列と４並列と２並列の直列として計算すると、
選択したヒータＩによる発熱量Ｐは、
Ｐ＝Ｅ２／Ｒ
２並列のヒータＡ，Ｂ，Ｇ，Ｈによる発熱量ＰＡ，ＰＢ，ＰＧ，ＰＨは、
ＰＡ＝ＰＢ＝ＰＧ＝ＰＨ＝４Ｅ２／２５Ｒ
４並列のヒータＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆによる発熱量ＰＣ，ＰＤ，ＰＥ，ＰＦは、
ＰＣ＝ＰＤ＝ＰＥ＝ＰＦ＝Ｅ２／２５Ｒ
となる。
【０１１７】
このようにして、各チャンネル間の漏れ電流による干渉を全てのチャンネルについて計算し、下記の干渉の度合いを示す干渉の行列(１)を求める。
【０１１８】
【数１】
【０１１９】
この干渉を打ち消すための非干渉化の行列(２)を、上記の干渉の行列(１)の逆行列として、下記のように求める。
【０１２０】
【数２】
【０１２１】
温度調節器２−１の非干渉化器２２では、ＰＩＤ制御部２１からの操作量ＭＶａ(ＭＶａ１〜ＭＶａ９)と、上記逆行列(２)とを用いて、下記のようにして、非干渉化した操作量ＭＶｂ(ＭＶｂ１〜ＭＶｂ９)に変換する。
【０１２２】
【数３】
【０１２３】
なお、非干渉化器は、温度調節器ではなく、出力機器側に設けてもよい。
【０１２４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態１では、駆動するヒータを選択する選択手段を、出力機器５に内蔵させたけれども、本発明の他の実施形態として、図２４に示すように、選択手段を温度調節器２−２に内蔵し、この温度調節器２−２からの駆動信号によって、スイッチング素子を内蔵する出力機器５−１，５−２を制御してもよい。
【０１２５】
上述の各実施形態では、熱板のヒータをマトリックス接続したけれども、複数のヒータを１列あるいは１行とし接続してもよく、例えば、図２５に示すように、３個のヒータ６−１〜６−３を、一列に接続し、各ヒータ６−１〜６−３の各一端の共通の電力線の接続用端子Ｘ１，Ｘ２Ｘ３を、図２６に示すように、スイッチング素子３−１〜３−３をそれぞれ介して電源４の一端に接続する一方、各ヒータ６−１〜６−３の各他端を共通に接続した接続用端子Ｙを、電源４の他端に接続してもよい。
【０１２６】
上述の実施形態１では、各ヒータ６−１〜６−９は、全てマトリックス接続されたけれども、本発明の他の実施形態として、図２７に示すように、少なくとも一部のヒータ、例えば、放熱しにくく、過熱され易い中央のヒータ６−５は、マトリックス接続することなく、個別に駆動するようにして制御性能を高めてよい。
【０１２７】
更に、図２８に示すように、例えば、１６個のヒータ６−１〜６−１６の場合には、例えば、中央の４個のヒータ６−６，６−７，６−１０，６−１１については、行方向の第１の電源線および列方向の第２の電源線を別に設けるようにし、複数のヒータがマトリックス接続される組を、複数備えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、多チャンネルの制御に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２】図１の熱板に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【図３】熱板の加熱を開始して設定温度に達するまでの各状態のヒータの駆動を説明するための図である。
【図４】ヒータを駆動するための駆動信号を示す図である。
【図５】熱板の温度と９チャンネルの合計操作量の変化を示す図である。
【図６】合計操作量に応じたヒータの駆動を説明するための図である。
【図７】４個のヒータのグループを駆動する例を示す図である。
【図８】図７の駆動信号を示す図である。
【図９】電流の回り込みを説明するための図である。
【図１０】電流の回り込みの影響を示す図である。
【図１１】熱板の温度を計測して操作量を出力する温度調節器の構成を示す図である。
【図１２】図１１の熱板に配設された測温抵抗体の配線構造を示す図である。
【図１３】選択手段による各チャンネルのセンサの入力の取り込みタイミングを示す図である。
【図１４】測温抵抗体からなるセンサの場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図１５】電流の回り込みの影響を示す図である。
【図１６】電流の回り込みによる抵抗値の低下を説明するための図である。
【図１７】ペルチェ素子を用いた場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図１８】電流の回り込みによる影響を示す図である。
【図１９】電流の回り込みを並直列接続と等価と見なせる理由を説明するための図である。
【図２０】熱電対を用いた場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図２１】電流の回り込みによる影響を示す図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２３】漏れ電流による発熱の程度を示す図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２５】ヒータの配線構造の他の例を示す図である。
【図２６】図２５の配線構造に対応する温度制御システムの概略構成図である。
【図２７】ヒータの配線構造の他の例を示す図である。
【図２８】ヒータの配線構造の更に他の例を示す図である。
【図２９】従来例の温度制御システムの概略構成図である。
【図３０】従来例のヒータの配線構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１０ 熱板
２，２−１，２−２ 温度調節器
３−１〜３−６，１４−１〜１４−６ スイッチング素子
４ 交流電源
５，５−１，５−２ 出力機器
６−１〜６−１６ ヒータ
１１−１〜１１−９ 測温抵抗体
１２ センサ入力回路
１５ 選択手段
１８−１〜１８−９ ＰＩＤ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータやセンサなどの電力線や信号線などの配線数の削減を図った配線構造、それを用いたヒータ駆動装置、計測装置および制御システムに関する。
【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）。
【特許文献１】特開２００１−２７４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、ヒータの電力線や温度センサの信号線の配線数が増大することになる。
【０００４】
図２９は、熱板の温度を９つの制御点で制御する９チャンネルの温度制御システムの概略構成図であり、図３０は、図２９の熱板に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【０００５】
この温度制御システムは、熱板３０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ＰＶと設定温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って各チャンネルの操作量を出力する温度調節器３１と、この温度調節器３１からの各チャンネルの操作量に基づいて、熱板３０に配設された９個のヒータ３２−１〜３２−９に個別的に対応するように設けられたリレー等のスイッチング素子３３−１〜３３−９の開閉を制御して、交流電源３４からの給電を制御する出力機器３５とを備えている。
【０００６】
熱板３０に配設された各ヒータ３２−１〜３２−９は、各一端Ｘ１〜Ｘ９が、スイッチング素子３３−１〜３３−９を介して交流電源３４の一端にそれぞれ接続され、各他端Ｙ１〜Ｙ９が、交流電源３４の他端にそれぞれ接続されている。
【０００７】
温度調節器３１は、出力機器３５を介して各スイッチング素子３３−１〜３３−９を制御して各ヒータ３２−１〜３２−９を個別に駆動するように構成されている。
【０００８】
このように従来では、各ヒータ３２−１〜３２−９を、個別に電源に接続して駆動するために、例えば、この９チャンネルの温度制御システムの場合には、電力線の数が１８本となり、スイッチング素子の個数が９個となり、分解能が高くなる程、すなわち、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配線数は増大し、特に線径が大きい電力線は、熱板と出力機器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。
【０００９】
かかる配線数の増大による弊害は、ヒータに限らず、センサの信号線等についても同様に生じる。
【００１０】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、ヒータやセンサなどの配線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】
【００１１】
（１）本発明の配線構造は、複数のヒータを、電源に接続する配線構造であって、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記電源に接続するヒータを選択するものである。
【００１２】
ヒータとしては、抵抗加熱ヒータやランプヒータなどが好ましい。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
マトリックス接続は、行方向と列方向との格子状の完全なマトリックス限らず、
一部に、マトリックス接続でないヒータ、すなわち、個別の電力線で電源に接続されるヒータを含むものであっもよい。また、マトリックス接続される複数のヒータの組を、複数備えるものであってもよい。
【００１６】
本発明の配線構造によると、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の電力線と、列方向（または行方向）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ヒータを選択して給電することができ、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等の開閉手段の個数を低減することができる。
【００１７】
（２）上記（１）の実施形態では、前記ヒータが抵抗体からなるのが好ましい。
【００１８】
マトリックス接続されるヒータとして、ペルチェ素子などの熱電変換素子を用いた場合には、後述のように、電流の回り込みによる回路ループが生じて、起電力から温度差を生じる熱電変換素子と、温度差から起電力を生じる熱電変換素子とが打ち消し合う結果、選択した熱電変換素子のみを発熱させる、すなわち、局部的に発熱させるのが困難であるのに対して、この実施形態では、抵抗体ヒータを用いるので、かかる不具合が生じることもない。
【００１９】
（３）本発明の配線構造は、複数のセンサを、センサ入力回路に接続する配線構造であって、複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数のセンサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続するセンサを選択するものである。
【００２０】
本発明の配線構造によると、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の信号線と、列方向（または行方向）の複数の第２の信号線との間に、マトリックス接続されたセンサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができる。
【００２１】
（４）上記（３）の実施形態では、前記センサが抵抗体からなるのが好ましい。
【００２２】
抵抗体からなるセンサとしては、測温抵抗体やサーミスタなどが好ましい。
【００２３】
マトリックス接続されるセンサとして、熱電対などの熱電変換素子を用いた場合には、後述のように、電流の回り込みによる回路ループが生じて、起電圧を打ち消し合う熱電変換素子が生じ、その結果、全体としては、選択した熱電変換素子以外の熱電変換素子を含む起電圧を計測する、すなわち、局部的に計測するのが困難であるのに対して、この実施形態では、抵抗体センサを用いるので、かかる不具合が生じることもない。
【００２４】
（５）本発明のヒータ駆動装置は、上記（１）または（２）の配線構造を備えるヒータ駆動装置であって、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記電源に接続するヒータを選択する選択手段を備えている。
【００２５】
本発明のヒータ駆動装置は、独立して構成してもよいし、電力調整器や温度調節器などに内蔵させてもよい。
【００２６】
本発明のヒータ駆動装置によると、選択手段によって、開閉手段の開閉を制御して、ヒータを選択して給電することができ、ヒータ毎に、スイッチング素子を介して個別に電源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等の開閉手段の個数を低減することができる。
【００２７】
（６）本発明の計測装置は、上記（３）または（４）の配線構造を備える計測装置であって、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記センサ入力回路に接続するセンサを選択する選択手段を備えている。
【００２８】
本発明の計測装置は、独立して構成してもよいし、温度調節器などに内蔵させてもよい。
【００２９】
本発明の計測装置によると、選択手段によって、開閉手段の開閉を制御して、センサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができる。
【００３０】
（７）本発明の制御システムは、本発明に係るヒータ駆動装置を備えている。
【００３１】
本発明の制御システムによると、従来例に比べて、電力線の本数およびスイッチング素子等の開閉手段の個数を低減することができ、電力線を引き回すための空間設計や配線作業が容易となる。
【００３２】
（８）本発明の制御システムは、本発明に係る計測装置を備えている。
本発明の制御システムによると、従来例に比べて、信号線の本数を低減することができ、配線作業が容易となる。
【００３３】
（９）本発明の制御システムは、複数のヒータが配設された制御対象の温度を制御する制御システムであって、複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、前記制御対象の温度を検出する複数の温度センサからの検出温度と設定温度とに基づいて、操作量を出力する温度制御手段と、前記温度制御手段からの操作量に基づいて、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、駆動するヒータを選択する選択手段とを備えている。
【００３４】
本発明の制御システムによると、選択手段によって、第１および第２の開閉手段の開閉を制御して、行方向（または列方向）の複数の第１の電力線と、列方向（または行方向）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ヒータを選択して給電することができ、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等の開閉手段の個数を低減することができ、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となる。
【００３５】
（１０）上記（９）の実施形態では、前記ヒータが抵抗体からなるのが好ましい。
【００３６】
この実施形態によると、マトリックス接続されるヒータとして、ペルチェ素子などの熱電変換素子を用いた場合のように、局部的に発熱させるのが困難であるといった不具合が生じることもない。
【００３７】
（１１）上記（９）または（１０）の実施形態では、前記選択手段で選択したヒータ以外のヒータに流れる電流による発熱を打ち消すように、前記温度制御手段からの操作量を変換して前記選択手段に与える非干渉化手段を備えてもよい。
【００３８】
マトリックス接続されたヒータを選択して駆動する場合には、選択したヒータ以外にも電流が回り込んで周囲のヒータを、発熱量は少ないものの発熱させることになるが、この実施形態によれば、周囲のヒータの発熱を干渉としてみなして、非干渉化手段でそれを打ち消すように操作量を変換するので、周囲のヒータの不所望な発熱の影響を低減して精度の高い温度制御が可能となる。
【００３９】
（１２）本発明の制御システムは、複数の温度センサが配設される制御対象の温度を制御する制御システムであって、複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数の温度センサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介してセンサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続する温度センサを選択する選択手段と、前記センサ入力回路を介して与えられる温度センサからの入力を、各温度センサに対応する複数の温度制御手段に切換えて与える切換手段と、前記切換手段からの温度センサの入力と設定温度とに基づいて、操作量を出力する前記複数の温度制御手段とを備えている。
【００４０】
本発明の制御システムによると、選択手段によって、第１および第２の開閉手段の開閉を制御することによって、行方向（または列方向）の複数の第１の信号線と、列方向（または行方向）の複数の第２の信号線との間に、マトリックス接続された温度センサを選択してその出力をセンサ入力回路に取り込むことができ、センサ毎に、センサ入力回路に個別に接続してセンサ出力を取り込む従来例に比べて、信号線の本数を低減することができ、配線作業が容易となる。
【００４１】
（１３）上記（１２）の実施形態では、前記温度センサが抵抗体からなるのが好ましい。
【００４２】
この実施形態によると、マトリックス接続される温度センサとして、熱電対などの熱電変換素子を用いた場合のように、局部的に温度を計測するのが困難であるといった不具合が生じることもない。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、複数の電力線や信号線を、複数のヒータやセンサで共用化しているので、従来例に比べて、電力線等の本数やスイッチング素子の個数を低減することができ、電力線等を引き回すための空間設計や配線作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態の温度制御システムの概略構成図であり、図２は、図１の熱板１に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【００４６】
この実施形態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、９個の第１〜第９のヒータ６−１〜６−９および図示しない９個の温度センサが配設されている。
【００４７】
この実施形態では、図２に示すように、第１〜第９のヒータ６−１〜６−９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。
【００４８】
すなわち、第１〜第３のヒータ６−１〜６−３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６−４〜６−６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６−７〜６−９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。
【００４９】
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、図１に示すように、複数の第１の開閉手段としての、リレー等からなる３個のスイッチング素子３−１〜３−３をそれぞれ介して交流電源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、複数の第２の開閉手段としての、３個のスイッチング素子３−４〜３−６をそれぞれ介して交流電源４の他端に接続される。
【００５０】
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９チャンネル分の操作量を出力する温度調節器２と、この温度調節器２からの操作量に基づいて、スイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６の開閉を制御して、交流電源４から熱板１に配設された９個のヒータ６−１〜６−９への給電を制御する出力機器５とを備えている。
９個のヒータ６−１〜６−９は、上述のように、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。したがって、行方向の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３のいずれか電力線に対応するスイッチング素子３−１〜３−３と、列方向の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３のいずれかの電力線に対応するスイッチング素子３−４〜３−６とを選択してオンすることによって、いずれかのヒータ６−１〜６−９を選択して交流電源４に接続し、駆動することができる。
【００５１】
出力機器５は、駆動するヒータを選択する選択手段としての機能を有し、この出力機器５は、温度調節器２からの９チャンネル分の操作量に基づいて、後述の駆動信号を生成してスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６の開閉を制御し、マトリックス接続されたヒータ６−１〜６−９を駆動する。
【００５２】
次に、熱板１の温度を均一な設定温度に制御する場合のヒータの駆動について説明する。
【００５３】
図３は、熱板１の加熱を開始して設定温度に達するまでの状態を示すものであり、同図（ａ）は熱板１の検出温度(ＰＶ)の変化を、同図（ｂ）は温度調節器２から出力される操作量（ＭＶ）の変化を代表的に示すものである。
【００５４】
加熱を開始した初期の期間Ｔ１においては、同図（ｂ）に示す操作量は、１００％であって、全てのスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６がオンし、全てのヒータ６−１〜６−９が駆動され、同図（ａ）に示すように、熱板１の検出温度(ＰＶ)は、上昇する。
【００５５】
次に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が、部分的に設定温度に近づく過渡的な期間Ｔ２においては、後述のように複数のスイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６を選択的にオンし、複数のヒータを選択的に駆動する。
【００５６】
更に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が設定温度に達した定常状態の期間Ｔ３においては、スイッチング素子３−１〜３−３，３−４〜３−６を順番にオンし、すなわち、オンする点を順番に走査（スキャン）し、ヒータ６−１〜６−９を時分割に駆動する。
【００５７】
図４は、この定常状態の走査を説明するための図であり、行方向の３本の第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３にそれぞれ対応するスイッチング素子３−１〜３−３をオンする駆動信号および列方向の３本の第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３にそれぞれ対応するスイッチング素子３−４〜３−６をオンする駆動信号をそれぞれ示しており、９チャンネルの合計操作量が１００％以内であって、各チャンネルの操作量が等しい状態を示している。
【００５８】
この図４に示すように、接続用端子Ｘ１のスイッチング素子３−１がオンしている期間Ｔｘ１において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされ、接続用端子Ｘ２のスイッチング素子３−２がオンしている期間Ｔｘ２において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされ、接続用端子Ｘ３のスイッチング素子３−３がオンしている期間Ｔｘ３において、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３のスイッチング素子３−４〜３−６が順番にオンされる。
【００５９】
すなわち、一定の制御周期Ｔにおいて、図２の９個の第１のヒータ６−１から第９のヒータ６−９までが順番に時分割で駆動され、このとき、温度調節器２からの操作量に応じたデューティとなるように各ヒータ６−１〜６−９のオン時間が制御される。なお、この実施形態では、制御周期Ｔは、例えば、１０秒程度である。
【００６０】
次に、熱板１の検出温度（ＰＶ）が、部分的に設定温度に近づく上述の過渡的な期間Ｔ２における制御について説明する。
【００６１】
この過渡的な期間Ｔ２においては、複数のヒータからなるグループで駆動し、９チャンネルの操作量の合計である合計操作量に応じて、グループを構成するヒータの数を少なくし、しかも、駆動するヒータには、最も温度が低いチャンネル、すなわち、操作量が最も大きいチャンネルのヒータを中心に駆動する。
【００６２】
具体的には、合計操作量が、６００％以下になると、６個のヒータのグループで駆動し、６個のヒータ毎に走査し、しかも、最も温度が低いチャンネル、すなわち、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。更に、合計操作量が、４００％以下になると、４個のヒータのグループで駆動し、４個のヒータ毎に走査し、しかも、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。更に、合計操作量が、２００％以下になると、２個のヒータを駆動し、２個のヒータ毎に走査し、しかも、最も操作量が大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。合計操作量が、１００％以下の状態は、上述の定常状態であり、１個のヒータを順番に時分割で駆動する。
【００６３】
このように過渡的な期間では、合計操作量に応じて、ヒータを６個のグループ、４個のグループ、あるいは、２個のグループで駆動して走査するとともに、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータが中心となるように走査する。
【００６４】
図５（ａ）は熱板１の平均温度と各チャンネル間の最大の温度差とを示し、図５（ｂ）は９チャンネルの合計操作量を示している。
【００６５】
合計操作量が、９００％から６００％までの区間Ａでは、図６（ａ）に示すように、９個のヒータ６−１〜６−９の全てを駆動するとともに、操作量に応じてデューティを制御する。なお、図６においては、駆動されているヒータを、斜線を施して示している。
【００６６】
合計操作量が、６００％から１００％までの区間Ｂでは、上述のように、合計操作量に応じて、ヒータを６個のグループ、４個のグループ、あるいは、２個のグループで駆動して走査するとともに、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータを中心に走査する。例えば、合計操作量が４００％から２００％までの区間では、４個のヒータのグループ、例えば、図６（ｂ）に示すように、４個のヒータ６−１，６−２，６−４，６−５を駆動する。
【００６７】
このように４個のヒータのグループで駆動する場合には、例えば、図７（ａ）に示すように、接続用端子Ｘ１，Ｘ２および接続用端子Ｙ１，Ｙ２のスイッチング素子３−１，３−２，３−４，３−５をオンし、左上の４個のヒータ６−１，６−２，６−４，６−５を駆動し、次に、図７（ｂ）に示すように、接続用端子Ｘ１，Ｘ２および接続用端子Ｙ２，Ｙ３のスイッチング素子３−１，３−２，３−５，３−６を選択して右上の４個のヒータ６−２，６−３，６−４，６−５を駆動するといったように走査し、温度が最も低く、操作量が最も大きいチャンネルのヒータ、例えば、ヒータ６−２を含むように走査する。このときの駆動信号を、図８に示す。
【００６８】
ヒータを６個、４個、あるいは、２個のグループで駆動する際に、操作量に応じてデューティを制御する。
【００６９】
合計操作量が、１００％以下の区間Ｃでは、図６（ｃ）に示すように、１個のヒータを順番に駆動する。
【００７０】
以上のように出力機器５では、温度調節器２から９チャンネルの操作量に基づいて、スイッチング素子３−１〜３−６のオンオフを制御してヒータ６−１〜６−９を選択的に駆動する。
【００７１】
なお、ヒータ６−１〜６−９の上述の駆動のタイミングは、一例に過ぎず、要求される精度に応じて、任意に駆動のタイミングを選択することができる。
【００７２】
このように第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と、第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３との間で、各ヒータ６−１〜６−９をマトリックス接続し、各ヒータ６−１〜６−９を選択して駆動することにより、図２９，図３０の従来例に比べて電力線の数を、１８本から６本に減らすことができるとともに、スイッチング素子の個数を、９個から６個に減らすことができる。これによって、熱板１と出力機器５との間で、線径の大きな電力線の引き回しのための空間設計や配線作業が容易となる。
【００７３】
上述のように、９個のヒータのいずれかのヒータを選択して駆動した際には、選択したヒータのみではなく、周囲のヒータにも漏れ電流の回り込みが発生する。
【００７４】
図９は、この電流の回り込みを説明するための図であり、この図９では、接続用端子Ｘ２，Ｙ２に対応するスイッチング素子３−２，３−５をオンして、熱板１の中央の第５のヒータ６−５を選択して駆動した例を示している。簡単化するために直流電源で示している。
【００７５】
第５のヒータ６−５には、矢符Ｐ１で示されるように電流が流れるとともに、周囲のヒータにも電流の回り込みによる複数のループが生じ、例えば、第６，第９，第８のヒータ６−６，６−９，６−８には、矢符Ｐ２で示されるように電流の回り込みが生じる。
【００７６】
かかる電流の回り込みは、図１０に示すように、ヒータを構成する抵抗体の直列接続となり、抵抗値は、選択したヒータの抵抗値の２〜３倍となり、したがって、回り込みの電流値は、選択したヒータを流れる電流値の１／３〜１／２となり、発熱量は、選択したヒータの発熱量の１／９〜１／４となる。なお、図１０において、結線を簡素化した理由は、後述の図１９で説明する。
【００７７】
かかる１／９〜１／４の発熱は、各ヒータ間の熱の干渉を考えれば少ないものであり、無視できる程度のものである。ヒータ間の熱の干渉については、本件発明者の実験によれば（南野郁夫（２００７）「熱プロセスの均一温度制御に関する研究」熊本大学大学院自然科学研究科 博士論文）、例えば、３ｍｍのアルミニウム基板上で、６０ｍｍ離した２点のヒータ間の干渉は、８６％であり、上記１／９（１１％）〜１／４（２５％）は、無視できる程度の小さな値である。
【００７８】
（実施形態２）
図１１は、熱板１０の温度を計測して操作量を出力する温度調節器の構成を示す図であり、図１２は、図１１の熱板１０に配設された温度センサとして測温抵抗体の配線構造を示す図である。
【００７９】
この実施形態では、図１２に示すように、熱板１０には、熱板１０の温度を検出する温度センサとして、９個の４線式の第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９が配設されている。
【００８０】
第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９は、温度調節器のセンサ入力回路１２に接続するために、行方向の３本の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１〜３と、列方向の３本の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８１】
すなわち、第１〜第３の測温抵抗体１１−１〜１１−３の各一端が、上側の行方向の第１の信号線Ｓ１−１に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。また、第４〜第６の測温抵抗体１１−４〜１１−６の各一端が、中間の行方向の第１の信号線Ｓ１−２に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。更に、第７〜第９の測温抵抗体１１−７〜１１−９の各一端が、下側の行方向の第１の信号線Ｓ１−３に接続され、各他端が、３本の列方向の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３にそれぞれ接続される。
【００８２】
また、第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９は、温度調節器の定電流源１３に接続するために、行方向の３本の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１〜３と、列方向の３本の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３との間に、マトリックス接続される。
【００８３】
熱板１から引き出された３本の行方向の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１−３の各接続用端子Ｘ１〜Ｘ３および３本の行方向の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１−３の各接続用端子Ｘ１’〜Ｘ３’は、図１１に示すように、温度調節器の複数の第１の開閉手段としてのリレー等からなる３個のスイッチング素子１４−１〜１４−３をそれぞれ介してセンサ入力回路１２または定電流源１３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の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３の各接続用端子Ｙ１〜Ｙ３および３本の列方向の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３の各接続用端子Ｙ１’〜Ｙ３’は、温度調節器の複数の第２の開閉手段としてのリレー等からなる３個のスイッチング素子１４−４〜１４−６をそれぞれ介してセンサ入力回路１２または定電流源１３の他端に接続される。
【００８４】
各スイッチング素子１４−１〜１４−６は、それぞれ２個の接点を有し、連動してオンオフされる。すなわち、第１の信号線Ｓ１−１と第１の配線Ｍ１−１とが接続されているスイッチング素子１４−１の２個の接点は連動してオンオフされ、また、第１の信号線Ｓ１−２と第１の配線Ｍ１−２とが接続されているスイッチング素子１４−２の２個の接点は連動してオンオフされ、更に、第１の信号線Ｓ１−３と第１の配線Ｍ１−３とが接続されているスイッチング素子１４−３の２個の接点は連動してオンオフされる。
【００８５】
同様に、第２の信号線Ｓ２−１と第２の配線Ｍ２−１とが接続されているスイッチング素子１４−４の２個の接点は連動してオンオフされ、また、第２の信号線Ｓ２−２と第２の配線Ｍ２−２とが接続されているスイッチング素子１４−５の２個の接点は連動してオンオフされ、更に、第２の信号線Ｓ２−３と第２の配線Ｍ２−３とが接続されているスイッチング素子１４−６の２個の接点は連動してオンオフされる。
【００８６】
したがって、スイッチング素子１４−１〜１４−３のいずれかと、スイッチング素子１４−４〜１４−６いずれかをオンすることによって、対応する測温抵抗体に、定電流を流すとともに、両端の電圧を計測して温度を計測することができる。
【００８７】
かかるスイッチング素子１４−１〜１４−６のオンオフ制御は、温度調節器の選択手段１５によって、時分割に行われる。
【００８８】
すなわち、選択手段１５は、タイマ手段１６からのタイマ出力に基づいて、スイッチング素子１４−１〜１４−６のオンオフを制御し、図１３に示すように、第１のチャンネルＣＨ１に対応する第１の測温抵抗体１１−１から第９のチャンネルＣＨ９に対応する第９の測温抵抗体１１−９まで順番に定電流を流して両端の電圧をセンサ入力回路１２に順番に取り込む。これを一定の周期Ｔｓで繰り返す。
【００８９】
センサ入力回路１２に順番に取り込まれた各測温抵抗体１１−１〜１１−９からの入力は、タイマ手段１６からのタイマ出力に基づいて、選択手段１５の選択に同期して、切換手段１７によって、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９の検出温度ＰＶ１〜ＰＶ９として、対応するチャンネルのＰＩＤ制御部１８−１〜１８−９に順番に与えられる。
【００９０】
すなわち、選択手段１５によって、第１のチャンネルＣＨ１に対応する第１の測温抵抗体１１−１を選択したときには、切換手段１７は、センサ入力回路１２からの入力を、第１のチャンネルＣＨ１に対応するＰＩＤ制御部１８−１に与え、選択手段１５によって、第２のチャンネルＣＨ２に対応する第２の測温抵抗体１１−２を選択したときには、切換手段１７は、センサ入力回路１２からの入力を、第２のチャンネルＣＨ２に対応するＰＩＤ制御部１８−２に与え、以下、順番に各チャンネルのＰＩＤ制御部に与える。
【００９１】
選択手段１５、切換手段１７およびＰＩＤ制御部１８−１〜１８−９等は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
【００９２】
従来では、４線式の測温抵抗体は、センサ入力回路に接続するための信号線が２本、定電流源に接続するための配線が２本の計４本必要であり、９個の測温抵抗体を用いる場合には、センサ入力回路に接続するための信号線の合計が１８本、定電流源に接続するための配線の合計が１８本必要であったのに対して、この実施形態のように、第１〜第９の測温抵抗体１１−１〜１１−９を、行方向の３本の第１の信号線Ｓ１−１〜Ｓ１〜３と、列方向の３本の第２の信号線Ｓ２−１〜Ｓ２−３との間、および、行方向の３本の第１の配線Ｍ１−１〜Ｍ１〜３と、列方向の３本の第２の配線Ｍ２−１〜Ｍ２−３との間に、マトリックス接続し、各測温抵抗体を選択して温度を計測することにより、センサ入力回路１２に接続するための信号線の合計本数を６本、定電流源１３に接続するための配線の合計本数を６本にそれぞれ減らすことができる。
【００９３】
なお、この実施形態の温度計測を、上述の図１の実施形態の温度計測に適用してもよい。
【００９４】
かかる測温抵抗体からなるセンサの場合にも、上述のヒータと同様に電流の回り込みが発生する。
【００９５】
例えば、図１４に示すように、接続用端子Ｘ２’，Ｙ２’に対応するスイッチング素子１４−２，１４−５をオンして、熱板１０の中央の第５の測温抵抗体１１−５を選択して定電流源１３から電流を流すと、第５の測温抵抗体１１−５には、矢符Ｐ１で示されるように電流が流れるとともに、周囲の測温抵抗体にも電流の回り込みによる複数のループが生じ、例えば、第６，第９，第８の測温抵抗体１１−６，１１−９，１１−８には、矢符Ｐ２で示されるように電流の回り込みが生じる。
【００９６】
かかる電流の回り込みは、図１５に示すように、測温抵抗体の並列と直列の接続となる。全体の抵抗値Ｒｘは、選択した測温抵抗体の抵抗値Ｒ１と、他の測温抵抗体の抵抗値Ｒ２とが等しいすると、後述のように約４４％小さくなるので、４４％分、電流値を高く設定することにより、従来と同様に温度を計測することができる。
【００９７】
次に、回り込みループが形成されることによって、抵抗値が約４４％小さくなる理由について説明する。
【００９８】
今、図１６(ａ)に示すように、９個の抵抗体Ａ〜Ｉをマトリックス接続し、端子Ｘ２と端子Ｙ２との間に電圧をかけて中央の抵抗体Ｉに電流を流した場合を想定する。
【００９９】
この場合、抵抗体Ａ〜Ｉの接続を図１６（ｂ）に示すように、左右の抵抗体Ａ，Ｂの２並列と、４隅の抵抗体Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの４並列と、上下の抵抗体Ｇ，Ｈの２並列との３層の状態に表現する。各抵抗体Ａ〜Ｈの抵抗値が同じであるとすると、各層を接続しても電圧変化がないので仮に接続する。
２並列(抵抗値がＲ２／２)と、４並列(抵抗値がＲ２／４)と、２並列(抵抗値がＲ２／２)との直列として計算すると、合成抵抗Ｒｘは、
Ｒｘ＝｛Ｒ１・（５／４）・Ｒ２｝／｛Ｒ１＋（５／４）・Ｒ２｝
＝Ｒ１−｛４Ｒ２１／（４Ｒ１＋５Ｒ２）｝
＝Ｒ１{１−（４／９）}
となり、抵抗値は、約４４％小さくなる。
【０１００】
したがって、上述のように、４４％分、電流値を高く設定することにより、従来と同様に温度を計測することができる。
【０１０１】
上記の各実施形態では、抵抗体からなるヒータおよびセンサを用いているが、かかる抵抗体が好ましい理由について説明する。
【０１０２】
抵抗体以外の熱電変換を原理とする熱電変換素子は、マトリックス構造にすると、局部の加熱や計測ができなくなる。
【０１０３】
例えば、抵抗体ヒータに変えて、ペルチェ素子を用いた場合を、図１７に基づいて説明する。熱板１には、９個の第１〜第９のペルチェ素子１９−１〜１９−９がマトリックス接続されている。接続用端子Ｘ２，Ｙ２を電源に接続して、中央の第５のペルチェ素子１９−５を駆動すると、回り込みのために、図１８（ａ）に示すように、熱起電力が略等しいので、３層の並直列接続とみなすことができる。
【０１０４】
その内、４並列のペルチェ素子と２並列のペルチェ素子との起電圧の打ち消し、すなわち、一方が、起電力（電）から温度差（熱）を発生するのに対して、他方が、温度差（熱）から起電力（電）を発生して、互いに打ち消し合うことになり、結果的に、図１８（ｂ）に示すように、中央の第５のペルチェ素子１９−５に、並列に２個のペルチェ素子が接続されたと略等しくなり、１のペルチェ素子を発熱させるつもりが、周囲のペルチェ素子を含めて全体を発熱させることになり、制御するのが困難である。
【０１０５】
ここで、３層の並直列接続について説明する。
【０１０６】
熱板全体の温度が室温に比べて相対的に近い場合、例えば、図１９（ａ）に示すように、Ｓ２１とＳ２３との熱電変換素子の電圧は略等しく、Ｓ１２とＳ３２の熱電変換素子の電圧も略等しいので、図１９（ｂ）に示すように接続しているとしてもよく、その結果、図１９（ｃ）に示すように、回り込みによる回路ループは、電池を並列に３直列したものと等価である。すなわち、３層の並直列接続に置き換えることができる。
【０１０７】
次に、測温抵抗体に変えて、熱電対を用いた場合を、図２０に基づいて説明する。熱板１０には、温度センサとして、９個の第１〜第９の熱電対２０−１〜２０−９がマトリックス接続されている。中央の第５の熱電対２０−５を選択して測定する場合には、回り込みのために、Ｘ２とＹ２との間の回路ループは、熱起電力がほぼ等しいので、図２１（ａ）に示すように、３層の並直列接続とみなすことができる。この並直列接続では、４並列の熱電対と２並列の熱伝対の起電圧の打ち消しために、図２１（ｂ）に示すように、３個の熱電対の並列接続となって平均的な温度を検出することになる。
【０１０８】
したがって、どの組み合わせの端子を計測しても、ほとんど同じ計測値となり、局部的な温度計測できない。
【０１０９】
このようにマトリックス接続では、ペルチェ素子や熱電対などの電気と温度差を双方向で変換する熱電変換素子を用いるのは困難である。
【０１１０】
（実施形態３）
図２２は、本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図であり、上述の図１に対応する図である。
【０１１１】
上述のように、９個のヒータ６−１，６−９のいずれかのヒータを選択して駆動した際には、選択したヒータのみではなく、周囲のヒータにも漏れ電流の回り込みが発生し、発熱することになる。
【０１１２】
このように選択したヒータ以外の周囲のヒータからの漏れ電流による発熱を、干渉として捉え、この漏れ電流による発熱を打ち消すように、非干渉化を図るものである。
【０１１３】
すなわち、この実施形態では、温度調節器２−１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(ＰＶ)と設定温度との偏差に基づいて、９チャンネル分の操作量を演算するＰＩＤ制御部２１を備えるとともに、更に、ＰＩＤ制御部２１からの９チャンネル分の操作量ＭＶａを、漏れ電流による干渉を打ち消すように変換する非干渉化器２２とを備えており、非干渉化した操作量ＭＶｂを出力機器５に与えるようにしている。その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【０１１４】
非干渉化器２２を設計するためには、予め漏れ電流による発熱の程度を見積もる必要がある。図２３(ａ)は、９個のヒータＡ〜Ｉをマトリックス接続し、接続用端子Ｘ２と接続用端子Ｙ２との間に電圧をかけて中央のヒータＩを駆動した場合を示している。
【０１１５】
この場合、計算を簡単化するために、ヒータＡ〜Ｉの接続を図２３（ｂ）に示すように、左右のヒータＡ，Ｂの２並列と、４隅のヒータＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆの４並列と、上下のヒータＧ，Ｈの２並列との３層の状態に表現する。各ヒータＡ〜Ｉの抵抗値が同じであるとすると、各層を接続しても電圧変化がないので仮に接続する。
【０１１６】
２並列と４並列と２並列の直列として計算すると、
選択したヒータＩによる発熱量Ｐは、
Ｐ＝Ｅ２／Ｒ
２並列のヒータＡ，Ｂ，Ｇ，Ｈによる発熱量ＰＡ，ＰＢ，ＰＧ，ＰＨは、
ＰＡ＝ＰＢ＝ＰＧ＝ＰＨ＝４Ｅ２／２５Ｒ
４並列のヒータＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆによる発熱量ＰＣ，ＰＤ，ＰＥ，ＰＦは、
ＰＣ＝ＰＤ＝ＰＥ＝ＰＦ＝Ｅ２／２５Ｒ
となる。
【０１１７】
このようにして、各チャンネル間の漏れ電流による干渉を全てのチャンネルについて計算し、下記の干渉の度合いを示す干渉の行列(１)を求める。
【０１１８】
【数１】
【０１１９】
この干渉を打ち消すための非干渉化の行列(２)を、上記の干渉の行列(１)の逆行列として、下記のように求める。
【０１２０】
【数２】
【０１２１】
温度調節器２−１の非干渉化器２２では、ＰＩＤ制御部２１からの操作量ＭＶａ(ＭＶａ１〜ＭＶａ９)と、上記逆行列(２)とを用いて、下記のようにして、非干渉化した操作量ＭＶｂ(ＭＶｂ１〜ＭＶｂ９)に変換する。
【０１２２】
【数３】
【０１２３】
なお、非干渉化器は、温度調節器ではなく、出力機器側に設けてもよい。
【０１２４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態１では、駆動するヒータを選択する選択手段を、出力機器５に内蔵させたけれども、本発明の他の実施形態として、図２４に示すように、選択手段を温度調節器２−２に内蔵し、この温度調節器２−２からの駆動信号によって、スイッチング素子を内蔵する出力機器５−１，５−２を制御してもよい。
【０１２５】
上述の各実施形態では、熱板のヒータをマトリックス接続したけれども、複数のヒータを１列あるいは１行とし接続してもよく、例えば、図２５に示すように、３個のヒータ６−１〜６−３を、一列に接続し、各ヒータ６−１〜６−３の各一端の共通の電力線の接続用端子Ｘ１，Ｘ２Ｘ３を、図２６に示すように、スイッチング素子３−１〜３−３をそれぞれ介して電源４の一端に接続する一方、各ヒータ６−１〜６−３の各他端を共通に接続した接続用端子Ｙを、電源４の他端に接続してもよい。
【０１２６】
上述の実施形態１では、各ヒータ６−１〜６−９は、全てマトリックス接続されたけれども、本発明の他の実施形態として、図２７に示すように、少なくとも一部のヒータ、例えば、放熱しにくく、過熱され易い中央のヒータ６−５は、マトリックス接続することなく、個別に駆動するようにして制御性能を高めてよい。
【０１２７】
更に、図２８に示すように、例えば、１６個のヒータ６−１〜６−１６の場合には、例えば、中央の４個のヒータ６−６，６−７，６−１０，６−１１については、行方向の第１の電源線および列方向の第２の電源線を別に設けるようにし、複数のヒータがマトリックス接続される組を、複数備えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、多チャンネルの制御に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２】図１の熱板に配設された９個のヒータの配線構造を示す図である。
【図３】熱板の加熱を開始して設定温度に達するまでの各状態のヒータの駆動を説明するための図である。
【図４】ヒータを駆動するための駆動信号を示す図である。
【図５】熱板の温度と９チャンネルの合計操作量の変化を示す図である。
【図６】合計操作量に応じたヒータの駆動を説明するための図である。
【図７】４個のヒータのグループを駆動する例を示す図である。
【図８】図７の駆動信号を示す図である。
【図９】電流の回り込みを説明するための図である。
【図１０】電流の回り込みの影響を示す図である。
【図１１】熱板の温度を計測して操作量を出力する温度調節器の構成を示す図である。
【図１２】図１１の熱板に配設された測温抵抗体の配線構造を示す図である。
【図１３】選択手段による各チャンネルのセンサの入力の取り込みタイミングを示す図である。
【図１４】測温抵抗体からなるセンサの場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図１５】電流の回り込みの影響を示す図である。
【図１６】電流の回り込みによる抵抗値の低下を説明するための図である。
【図１７】ペルチェ素子を用いた場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図１８】電流の回り込みによる影響を示す図である。
【図１９】電流の回り込みを並直列接続と等価と見なせる理由を説明するための図である。
【図２０】熱電対を用いた場合の電流の回り込みを説明するための図である。
【図２１】電流の回り込みによる影響を示す図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２３】漏れ電流による発熱の程度を示す図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の温度制御システムの概略構成図である。
【図２５】ヒータの配線構造の他の例を示す図である。
【図２６】図２５の配線構造に対応する温度制御システムの概略構成図である。
【図２７】ヒータの配線構造の他の例を示す図である。
【図２８】ヒータの配線構造の更に他の例を示す図である。
【図２９】従来例の温度制御システムの概略構成図である。
【図３０】従来例のヒータの配線構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１０ 熱板
２，２−１，２−２ 温度調節器
３−１〜３−６，１４−１〜１４−６ スイッチング素子
４ 交流電源
５，５−１，５−２ 出力機器
６−１〜６−１６ ヒータ
１１−１〜１１−９ 測温抵抗体
１２ センサ入力回路
１５ 選択手段
１８−１〜１８−９ ＰＩＤ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヒータを、電源に接続する配線構造であって、
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記電源に接続するヒータを選択することを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記ヒータが抵抗体からなる請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
複数のセンサを、センサ入力回路に接続する配線構造であって、
複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数のセンサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続するセンサを選択することを特徴とする配線構造。
【請求項４】
前記センサが抵抗体からなる請求項３に記載の配線構造。
【請求項５】
前記請求項１または２に記載の配線構造を備えるヒータ駆動装置であって、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記電源に接続するヒータを選択する選択手段を備えることを特徴とするヒータ駆動装置。
【請求項６】
前記請求項３または４に記載の配線構造を備える計測装置であって、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記センサ入力回路に接続するセンサを選択する選択手段を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項７】
前記請求項５に記載のヒータ駆動装置を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項８】
前記請求項６に記載の計測装置を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項９】
複数のヒータが配設された制御対象の温度を制御する制御システムであって、
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、
前記制御対象の温度を検出する複数の温度センサからの検出温度と設定温度とに基づいて、操作量を出力する温度制御手段と、
前記温度制御手段からの操作量に基づいて、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、駆動するヒータを選択する選択手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項１０】
前記ヒータが抵抗体からなる請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記選択手段で選択したヒータ以外のヒータに流れる電流による発熱を打ち消すように、前記温度制御手段からの操作量を変換して前記選択手段に与える非干渉化手段を備える請求項９または１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
複数の温度センサが配設される制御対象の温度を制御する制御システムであって、
複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数の温度センサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介してセンサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、
前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続する温度センサを選択する選択手段と、
前記センサ入力回路を介して与えられる温度センサからの入力を、各温度センサに対応する複数の温度制御手段に切換えて与える切換手段と、
前記切換手段からの温度センサの入力と設定温度とに基づいて、操作量を出力する前記複数の温度制御手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項１３】
前記温度センサが抵抗体からなる請求項１２に記載の制御システム。
【請求項１】
複数のヒータを、電源に接続する配線構造であって、
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記電源に接続するヒータを選択することを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記ヒータが抵抗体からなる請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
複数のセンサを、センサ入力回路に接続する配線構造であって、
複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数のセンサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続するセンサを選択することを特徴とする配線構造。
【請求項４】
前記センサが抵抗体からなる請求項３に記載の配線構造。
【請求項５】
前記請求項１または２に記載の配線構造を備えるヒータ駆動装置であって、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記電源に接続するヒータを選択する選択手段を備えることを特徴とするヒータ駆動装置。
【請求項６】
前記請求項３または４に記載の配線構造を備える計測装置であって、
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉を制御して前記センサ入力回路に接続するセンサを選択する選択手段を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項７】
前記請求項５に記載のヒータ駆動装置を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項８】
前記請求項６に記載の計測装置を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項９】
複数のヒータが配設された制御対象の温度を制御する制御システムであって、
複数の第１の電力線と複数の第２の電力線との間に、複数のヒータがマトリックス接続され、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前記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、
前記制御対象の温度を検出する複数の温度センサからの検出温度と設定温度とに基づいて、操作量を出力する温度制御手段と、
前記温度制御手段からの操作量に基づいて、前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、駆動するヒータを選択する選択手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項１０】
前記ヒータが抵抗体からなる請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記選択手段で選択したヒータ以外のヒータに流れる電流による発熱を打ち消すように、前記温度制御手段からの操作量を変換して前記選択手段に与える非干渉化手段を備える請求項９または１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
複数の温度センサが配設される制御対象の温度を制御する制御システムであって、
複数の第１の信号線と複数の第２の信号線との間に、複数の温度センサがマトリックス接続され、前記複数の第１の信号線が、複数の第１の開閉手段をそれぞれ介してセンサ入力回路に接続される一方、前記複数の第２の信号線が、複数の第２の開閉手段をそれぞれ介して前記センサ入力回路に接続され、
前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉を制御して、前記センサ入力回路に接続する温度センサを選択する選択手段と、
前記センサ入力回路を介して与えられる温度センサからの入力を、各温度センサに対応する複数の温度制御手段に切換えて与える切換手段と、
前記切換手段からの温度センサの入力と設定温度とに基づいて、操作量を出力する前記複数の温度制御手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項１３】
前記温度センサが抵抗体からなる請求項１２に記載の制御システム。
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１０−１５３７３０（Ｐ２０１０−１５３７３０Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３２７１７（Ｐ２００８−３３２７１７）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【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７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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