JP2005228732A

JP2005228732A - 故障検出装置

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Publication number: JP2005228732A
Application number: JP2004351640A
Authority: JP
Inventors: Yukiyoshi Yamamoto; 幸義山本
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2005-08-25
Also published as: KR20050075293A; CN1645158A; TWI287184B; TW200540590A; KR100697948B1

Abstract

【課題】ＳＳＲ装置のオープン／ショート故障を検出することができない。
【解決手段】ヒータ１及び電源部１Ａ間に配置され、温調制御信号に応じて電源部からヒータに供給する電力量を調整するＳＳＲ装置３と、ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、ヒータの温度を目標温度に設定すべく、温調制御信号を出力する温度調整装置６とを有する温調システムに接続し、ＳＳＲ装置の故障を検出する故障検出装置４であって、温調制御信号がオン状態であるか否かを判定する温調制御信号判定部３３と、ＳＳＲ装置及びヒータ間のヒータ電流がオン状態であるか否かを判定するヒータ電流判定部３４と、温調制御信号判定部の判定結果及びヒータ電流判定部の判定結果に基づき、ＳＳＲ装置の故障を判定するＳＳＲ故障判定部３５とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば工業炉ヒータ、半導体洗浄装置、プラスチック成形機等に使用される制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するソリッドステートリレー装置（以下、単にＳＳＲ装置と称する）と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムに接続し、前記ＳＳＲ装置又は前記ヒータの故障を検出する故障検出装置に関する。

従来、例えばプラスチック成形機においては、射出シリンダに配置された制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するソリッドステートリレー装置（以下、単にＳＳＲ装置と称する）と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムが知られている。

このような温調システムによれば、ヒータの断線等の故障を迅速に検出すべく、次に説明する故障検出装置が知られている。

この故障検出装置は、ヒータの温度が目標温度に到達するまでの正常時の温調制御信号の制御量を予め記憶しておき、温度調整装置にてヒータの温度が目標温度に到達するまでの温調制御信号の制御量を計測し、この計測した制御量と記憶中の正常時の制御量とを比較し、この比較結果が所定閾値を超えて計測中の制御量が大きくなると、ヒータを断線と判断するものである(例えば特許文献１参照)。

この特許文献１の故障検出装置によれば、ヒータ電流を計測するヒータ電流計測器を用いなくても、ＳＳＲ装置へ温調制御信号の制御量を監視するだけで、ヒータの断線を検出することができる。

また、他の故障検出装置としては、ヒータ電流を検出する変流器と、この変流器のヒータ電流に応じた直流電圧を出力する直流電圧出力回路と、この直流電圧をデジタル変換して所定周期でサンプリングして取り込まれる複数回の入力信号の移動平均値を算出する手段と、この算出した移動平均値に基づきヒータ電流の基準値を決定し、このヒータ電流の基準値と今回の電流値とを比較し、今回の電流値が基準値よりも小さい場合にヒータ断線と判断するヒータ断線判定手段とを備えたものが知られている（例えば特許文献２参照）。

特許文献２の故障検出装置によれば、所定周期でサンプリングして取り込まれる複数回の入力信号の移動平均値を算出し、この算出した移動平均値に基づきヒータ電流の基準値を決定し、このヒータ電流の基準値と今回の電流値とを比較し、今回の電流値が基準値よりも小さい場合にヒータ断線と判断するようにしたので、ヒータの経年変化等で特性が変動したとしても基準値を再設定することで、ヒータの断線を確実に検出することができる。
特開２００２−３４３５３７号公報（［００７９］及び図１４参照）実公平７−４１１１７号公報（［実用新案登録請求の範囲］及び図２参照）

しかしながら、上記特許文献１の故障検出装置によれば、温度調整装置にてヒータの温度が目標温度に到達するまでの温調制御信号の制御量を計測し、この計測した制御量と記憶中の正常時の制御量とを比較し、この比較結果が所定閾値を超えて計測中の制御量が大きくなると、ヒータを断線と判断するようにしたが、温調システム内のＳＳＲ装置の故障、例えばオープン故障やショート故障を判断することはできない。

また、特許文献２の故障検出装置によれば、所定周期でサンプリングして取り込まれる複数回の入力信号の移動平均値を算出し、この算出した移動平均値に基づきヒータ電流の基準値を決定し、このヒータ電流の基準値と今回の電流値とを比較し、今回の電流値が基準値よりも小さい場合にヒータ断線と判断して、ヒータの経年変化等で特性が変動したとしても基準値を再設定することで、ヒータの断線を確実に検出できるようにしたが、ヒータ断線前のヒータ断線寿命までは認識することができない。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＳＳＲ装置の故障を検出することができる故障検出装置を提供することにある。

また、本発明の目的とするところは、ヒータ断線前のヒータ断線寿命、すなわちレアショートを認識することができる故障検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の故障検出装置は、制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するＳＳＲ装置と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムに接続し、前記ＳＳＲ装置の故障を検出する故障検出装置であって、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段と、前記ヒータ電流検出手段にて検出したヒータ電流が第２所定レベル以上であるか否かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段の判定結果及び第２判定手段の判定結果に基づき、前記ＳＳＲ装置の故障を判定する故障判定手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記故障判定手段が、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上でないと判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲオープン故障と判定するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記故障判定手段が、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上であると判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲショート故障と判定するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記故障判定手段の判定結果を報知出力する報知手段を有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング値取得手段と、前記Ａ／Ｄサンプリング値取得手段にて取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出する基本値算出手段と、この基本値算出手段にて算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング取得手段と、この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、上位機器及び他の故障検出装置と無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記故障判定手段の判定結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信するようにした。

また、上記目的を達成するために本発明の故障検出装置は、制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するＳＳＲ装置と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムに接続し、前記ヒータの故障を検出する故障検出装置であって、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と、前記ヒータの断線直前の過電流値をレアショート閾値として予め記憶するレアショート閾値記憶手段と、前記ヒータ電流検出手段にて前記ヒータ電流を検出すると、このヒータ電流が前記レアショート閾値記憶手段に記憶中のレアショート閾値を超えたか否かを判定するレアショート閾値判定手段と、前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断するレアショート判定手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段を有し、前記レアショート判定手段は、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断する判断動作を実行すると共に、前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定され、かつ、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断する判断動作を禁止するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記レアショート閾値記憶手段に記憶中の前記レアショート閾値を、前記温調制御信号の設定電流値に基づき調整し、この調整したレアショート閾値を前記レアショート閾値記憶手段に記憶更新するレアショート閾値調整手段を有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記レアショート判定手段にて前記ヒータのレアショートと判断すると、この判断結果を報知出力する報知手段を有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング値取得手段と、前記Ａ／Ｄサンプリング値取得手段にて取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出する基本値算出手段と、この基本値算出手段にて算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング取得手段と、この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有するようにした。

本発明の故障検出装置は、上位機器及び他の故障検出装置と無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記レアショート判定手段の判断結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信するようにした。

上記のように構成された本発明の故障検出装置によれば、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段と、前記ヒータ電流が第２所定レベル以上であるか否かを判定する第２判定手段とを有し、前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果に基づいて、前記ＳＳＲ装置の故障を判定するようにしたので、ＳＳＲ装置の故障、例えばオープン故障やショート故障を判定することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上でないと判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲオープン故障と判定するようにしたので、ＳＳＲ装置のオープン故障を判別することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上であると判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲショート故障と判定するようにしたので、ＳＳＲ装置のショート故障を判別することができる。

本発明の故障検出装置によれば、故障判定手段の判定結果を報知手段にて報知出力、例えば表示出力又はスピーカ出力するようにしたので、故障検出装置のユーザは、故障判定手段の判定結果を認識することができる。

本発明の故障検出装置によれば、ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得し、これら取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出し、この算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化への反応速度を確保することができ、その結果、ＳＳＲ装置の故障判定精度を上げることができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得し、この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化への反応速度を確保することができ、その結果、ＳＳＲ装置の故障判定精度を上げることができる。

本発明の故障検出装置によれば、上位機器及び他の故障検出装置と無線接続、例えば赤外線で無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記故障判定手段の判定結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信するようにしたので、上位機器又は他の故障検出装置側では、省配線を図りながら、故障検出装置の判定結果、すなわちＳＳＲ装置の故障を認識することができる。その結果、システム全体でＳＳＲ装置の故障を認識することができる。

また、上記のように構成された本発明の故障検出装置によれば、前記ヒータの断線寿命が近づくとヒータ内部の絶縁性を下がり、寿命直前にヒータに流れる電流が高くなることに着目し、前記ヒータの断線直前の過電流値をレアショート閾値として予め記憶するレアショート閾値記憶手段を有し、前記ヒータ電流を検出すると、このヒータ電流が記憶中のレアショートを超えたか否かを判定し、前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断するようにしたので、ヒータ断線前のレアショートを認識することができ、その結果、ヒータ断線時の故障原因の把握が容易になることで保守性を確保することができる。また、ヒータ断線前の前兆、すなわちレアショートを把握することでヒータ断線前にヒータの交換が可能となるため、その予防保全性を確保することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段を有し、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断すると共に、前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されたとしても、前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断する判断動作を禁止するようにしたので、温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でない状態でのヒータ断線前のレアショート誤検出を確実に防止することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記レアショート閾値記憶手段に記憶中の前記レアショート閾値を、前記温調制御信号の設定電流値に基づき調整し、この調整したレアショート閾値を前記レアショート閾値記憶手段に記憶更新するようにしたので、前記温調制御信号の設定電流値に変更があったとしても、この設定電流値に対応したレアショート閾値を自動的に対応更新することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記ヒータのレアショートと判断すると、この判断結果を報知出力、例えば表示出力又はスピーカ出力する報知手段を有するようにしたので、故障検出装置のユーザは、ヒータ断線直前のレアショートを認識することができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得し、これら取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出し、この算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化への反応速度を確保することができ、その結果、ヒータ断線直前のレアショートの判定精度を上げることができる。

本発明の故障検出装置によれば、前記ヒータ電流検出手段が、前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得し、この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化への反応速度を確保することができ、その結果、ヒータ断線直前のレアショートの判定精度を上げることができる。

本発明の故障検出装置によれば、上位機器及び他の故障検出装置と無線接続、例えば赤外線で無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記レアショート判定手段の判断結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信するようにしたので、上位機器又は他の故障検出装置側では、省配線を図りながら、故障検出装置の判断結果、すなわちヒータ断線前のレアショートを認識することができる。その結果、システム全体のヒータに関わる保守性及び予防保全性を確保することができる。

以下、図面に基づいて本発明の故障検出装置に関わる実施の形態を示す温調システムについて説明する。

(実施の形態１)
図１は第１の実施の形態を示す温調システム内部の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す温調システム１０は、例えば射出成形機内のシリンダに配置された制御対象のヒータ１と、ヒータ１に電力を供給する三相交流電源部(以下、単に電源部と称する)１Ａと、これらヒータ１及び電源部１Ａ間に配置され、温調制御信号に応じて電源部１Ａからヒータ１に供給する電力量を調整するＳＳＲ装置３と、図示せぬ温度センサでヒータ１の温度を監視し、この監視結果に基づいて、ヒータ１の温度を目標温度に設定すべく、温調制御信号を出力する温度調整装置６と、ＳＳＲ装置３及びヒータ１間のヒータ電流を検出するヒータ電流検出器５（５Ａ，５Ｂ）と、温度調整装置６及びＳＳＲ装置３間の温調制御信号のオン・オフ状態及びヒータ電流検出器５にて検出したヒータ電流のオン・オフ状態に基づき、ＳＳＲ装置３の故障を判定する故障検出装置４とを有している。

図２は第１の実施の形態に関わる故障検出装置４内部の概略構成を示すブロック図である。

図２に示す故障検出装置４は、ＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間を伝送する温調制御信号を監視する温調制御信号監視回路Ａと、ヒータ電流検出器５からのヒータ電流を検出するヒータ電流検出回路Ｂと、故障検出装置４への電力を供給する電源回路Ｃと、同故障検出装置４自体をオン・オフするスイッチ入力回路１７と、様々な情報を記憶するメモリ回路１２と、様々な情報を報知出力する報知制御回路Ｄと、この故障検出装置４全体を制御するＣＰＵ１１と、上位パソコン(以下、単に上位ＰＣ)１００との通信インタフェースを司る通信インタフェースＥと、リセットや電源断を検出するリセット・電源断検出回路１８とを有している。

温調制御信号監視回路Ａは、温調制御信号のオン・オフ状態を判別するために必要な、ＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間の電圧値を監視し、この電圧値をフォトカプラ１４経由でＣＰＵ１１に通知するものである。尚、温調制御信号監視回路Ａ及びＣＰＵ１１間は絶縁され、フォトカプラ１４による赤外線で通信接続されているものとする。また、電圧値は０ｖ及び５ｖの２種類である。

ヒータ電流検出回路Ｂは、ヒータ電流検出器５にて検出したヒータ電流をデジタル変換してＣＰＵ１１に通知するものであって、ヒータ電流検出器５内の検出部（ＣＴ１）５Ａにて検出したヒータ電流をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路１６Ａと、このＡ／Ｄ変換回路１６Ａの前段に配置し、このＡ／Ｄ変換回路１６Ａを保護すべく、ヒータ電流の過入力を防止する過入力保護回路１５Ａと、ヒータ電流検出器５内の検出部（ＣＴ２）５Ｂにて検出したヒータ電流をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路１６Ｂと、このＡ／Ｄ変換回路１６Ｂを保護する過入力保護回路１５Ｂとを有している。

電源回路Ｃは、故障検出装置４本体に電力を供給するための回路であって、商用電源から過入力保護回路２４を経て得た電源電圧を全波整流する全波整流回路２６と、この全波整流した電源電圧を一次コイル側に供給してスイッチングすることで、二次コイル側に電源電圧を発生するスイッチング電源回路２７と、この二次側コイルに発生した電源電圧を各回路に応じた電源電圧に変換する定電圧回路２８Ａ，２８Ｂ、２８Ｃと、商用電源からの電源電圧のレベルを監視する電圧レベル検出回路２５とを有している。

報知制御回路Ｄは、後述するＣＰＵ１１からの故障報知信号に応じてＬＥＤ２３を駆動制御する表示ＬＥＤドライブ回路２２と、故障報知信号に応じて警報出力するフォトカプラ２０及び出力リレー２１を駆動制御するドライブ回路１９とを有している。

通信インタフェースＥは、上位ＰＣ１００及びＣＰＵ１１間の通信インタフェースを司る部位であって、フォトカプラ３０Ａを駆動制御するドライバ３０と、ドライバ３０を保護する過入力保護回路２９とを有し、フォトカプラ３０Ａを通じて上位ＰＣ１００及びＣＰＵ１１間の通信動作を実行するものである。

図３は第１の実施の形態に関わる故障検出装置４内のＣＰＵ１１内部の概略構成を示すブロック図である。

ＣＰＵ１１は、温調制御信号監視回路Ａを通じてＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間の温調制御信号の電圧値を検出する温調制御信号検出部３１と、ヒータ電流検出回路Ｂを通じてヒータ電流値を計測するヒータ電流計測部３２と、温調制御信号検出部３１にて検出した電圧値に基づき温調制御信号のオン状態又はオフ状態を判定する温調制御信号判定部３３と、ヒータ電流計測部３２にて計測したヒータ電流値に基づき、ヒータ電流がオン状態又はオフ状態を判定するヒータ電流判定部３４と、温調制御信号判定部３３の判定結果及びヒータ電流判定部３４の判定結果に基づきＳＳＲ装置３の故障内容を判定するＳＳＲ故障判定部３５と、このＳＳＲ故障判定部３５の判定結果に基づき故障報知信号を出力する出力処理部３６とを有している。

温調制御信号判定部３３は、温調制御信号の制御量、例えば電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖであると判定されると、同温調制御信号がオン状態であると判断すると共に、電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖでないと判定されると、同温調制御信号がオフ状態であると判断するものである。

ヒータ電流判定部３４は、ヒータ電流の計測最小電流値の４５％以上であると判定されると、ヒータ電流がオン状態であると判断すると共に、ヒータ電流の計測最小電流値の４５％以上でないと判定されると、ヒータ電流がオフ状態であると判断するものである。

ＳＳＲ故障判定部３５は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオン状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３が正常であると判断するものである。

ＳＳＲ故障判定部３５は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオフ状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３がオープン故障であると判断するものである。

また、ＳＳＲ故障判定部３５は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオフ状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオン状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３がショート故障であると判断するものである。

出力処理部３６は、ＳＳＲ故障判定部３５にてＳＳＲ装置３のオープン故障と判定されると、このオープン故障に対応した故障報知信号をドライブ回路１９に出力すると共に、ＳＳＲ故障判定部３５にてＳＳＲ装置３のショート故障と判定されると、このショート故障に対応した故障報知信号をドライブ回路１９に出力するものである。

尚、請求項に記載の電源部は電源部１Ａ、ヒータ電流検出手段はヒータ電流検出回路Ｂ及びヒータ電流計測部３２、第１判定手段は温調制御信号判定部３３、第２判定手段はヒータ電流判定部３４、故障判定手段はＳＳＲ故障判定部３５、第１所定レベル以上の制御量は５ｖ以上の電圧値、第２所定レベルは計測最小電流値の４５％、報知手段は出力処理部３６及び報知制御回路Ｄに相当するものである。

次に第１の実施の形態を示す温調システム１０内の故障検出装置４の動作について説明する。

故障検出装置４内の温調制御信号監視回路Ａは、ＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間を伝送する温調制御信号の電圧値を監視し、この電圧値をフォトカプラ１４経由でＣＰＵ１１に通知する。

ＣＰＵ１１内の温調制御信号検出部３１は、フォトカプラ１４経由で温調制御信号の電圧値を検出すると、この電圧値を温調制御信号判定部３３に伝送する。

温調制御信号判定部３３は、温調制御信号の電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖ以上であるか否かを判定し、同電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖ以上であると判定されると、この温調制御信号がオン状態であると判断し、この判断結果をＳＳＲ故障判定部３５に伝送する。また、温調制御信号の電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖ以上でないと判定されると、この温調制御信号がオフ状態であると判断し、この判断結果をＳＳＲ故障判定部３５に伝送する。

また、故障検出装置４内のヒータ電流検出回路Ｂは、ヒータ電流検出器５にて検出したヒータ電流をデジタル変換し、このデジタル変換したヒータ電流をＣＰＵ１１に伝送する。

ＣＰＵ１１のヒータ電流計測部３２は、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流に基づきヒータ電流値を計測し、このヒータ電流値をヒータ電流判定部３４に伝送する。

ヒータ電流判定部３４は、ヒータ電流値が計測最小電流値の４５％以上であるか否かを判定し、同ヒータ電流値が計測最小電流値の４５％以上であると判定されると、同ヒータ電流がオン状態であると判断し、この判断結果をＳＳＲ故障判定部３５に伝送する。また、ヒータ電流値が計測最小電流値の４５％以上でないと判定されると、同ヒータ電流がオフ状態であると判断し、この判断結果をＳＳＲ故障判定部３５に伝送する。

ＳＳＲ故障判定部３５は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオフ状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３がオープン故障であると判断し、この判断結果を出力処理部３６に通知する。

出力処理部３６は、ＳＳＲ装置３のオープン故障に対応した故障報知信号をドライブ回路１９及び表示ＬＥＤドライブ回路２２に通知する。ドライブ回路１９は、同故障報知信号を検出すると、ＳＳＲ装置３のオープン故障を警報出力すべく、フォトカプラ２０や出力リレー２１を駆動制御することになる。また、表示ＬＥＤドライブ回路２２は、同故障報知信号を検出すると、ＳＳＲ装置３のオープン故障を報知すべくＬＥＤ２３を駆動制御することになる。

また、ＳＳＲ故障判定部３５は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオフ状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオン状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３がショート故障であると判断し、この判断結果を出力処理部３６に通知する。

出力処理部３６は、ＳＳＲ装置３のショート故障に対応した故障報知信号をドライブ回路１９及び表示ＬＥＤドライブ回路２２に通知する。ドライブ回路１９は、同故障報知信号を検出すると、ＳＳＲ装置３のショート故障を警報出力すべく、フォトカプラ２０や出力リレー２１を駆動制御することになる。また、表示ＬＥＤドライブ回路２２は、同故障報知信号を検出すると、ＳＳＲ装置３のショート故障を報知すべくＬＥＤ２３を駆動制御することになる。

また、出力処理部３６では、ＳＳＲ装置３のオープン故障やショート故障の判断結果を検出すると、通信インタフェースＥを通じて上位ＰＣ１００に同判断結果を通知することになる。

第１の実施の形態によれば、温調制御信号のオン状態又はオフ状態を判定する温調制御信号判定部３３と、ヒータ電流のオン状態又はオフ状態を判定するヒータ電流判定部３４とを有し、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオフ状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３のオープン故障と判断するようにしたので、ＳＳＲ装置３のオープン故障を認識することができる。

第１の実施の形態によれば、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオフ状態であると判定され、かつヒータ電流判定部３４にてヒータ電流がオン状態であると判定されると、ＳＳＲ装置３のショート故障と判断するようにしたので、ＳＳＲ装置のショート故障を認識することができる。

また、第１の実施の形態によれば、ＳＳＲ装置３の故障判断結果に応じた故障報知信号をドライブ回路１９に出力し、このドライブ回路１９でフォトカプラ２０や出力リレー２１を駆動制御することで同故障判断結果を報知出力するようにしたので、故障検出装置４のユーザは、ＳＳＲ装置３の故障内容を認識することができる。

尚、上記第１の実施の形態においては、温調制御信号監視回路Ａにて温調制御信号の電圧値(制御量)を監視し、温調制御信号判定部３３にて同電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖ以上であると判定されると、温調制御信号がオン状態であると判断し、同電圧値が１００ｍ秒間継続して５ｖ以上でないと判定されると、温調制御信号がオフ状態であると判断するようにしたが、例えば温調制御信号を４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲でリニアに変化する電流値に設定し、この温調制御信号の電流値を制御量として監視し、温調制御信号判定部３３にて同電流値が４ｍＡ以上であると判定されると、温調制御信号がオン状態であると判断し、同電流値が４ｍＡ以上でないと判定されると、温調制御信号がオフ状態であると判断するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、同様に温調制御信号の電流値を制御量として監視し、温調制御信号判定部３３にて同電流値が計測最小電流値の４５％以上であるか否かを判定し、同電流値が計測最小電流値の４５％以上であると判定されると、温調制御信号がオン状態であると判断し、同電流値が計測最小電流値の４５％以上でないと判定されると、温調制御信号がオフ状態であると判断するようにしても同様の効果が得られる。

また、上記第１の実施の形態においては、ヒータ電流計測部３２ではヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流値を計測するようにしたが、このヒータ電流計測部３２を図４又は図５示すソフトウェアで構成するようにしても良い。

図４はヒータ電流計測部３２内部の概略構成を示すブロック図である。

図４に示すヒータ電流計測部３２は、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流を１周期３６０°として１５°毎にＡ／Ｄサンプリング値を取得し、１周期２４個分のＡ／Ｄサンプリング値をＲＡＭ領域４１に保持するＡ／Ｄサンプリング値取得部４２と、Ａ／Ｄサンプリング値取得部４２にて取得したＲＡＭ領域４１に保持中の２４個分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出する基本値算出部４３と、この基本値算出部４３にて算出した１周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、ヒータ電流判定部３４で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算部４４とを有している。

基本値算出部４３は、ＲＡＭ領域４１に保持中の２４個分のＡ／Ｄサンプリング値を下記演算式に当てはめることで基本値を算出するものである。

ｙｍ＝（ｘｍ−（ｘｍ−１２）＋（ｘｍ−４）−（ｘｍ−１６））／２√３
ｘｍはサンプリング点ｍの時のＡ／Ｄサンプリング値
ｙｍはサンプリング点ｍの時の基本値
（ｘｍ−１２）はｘｍより１２番前のサンプリング点の時のＡ／Ｄサンプリング値
（ｘｍ−４）はｘｍより４番前のサンプリング点の時のＡ／Ｄサンプリング値
（ｘｍ−１６）はｘｍより１６番前のサンプリング点の時のＡ／Ｄサンプリング値
ヒータ電流値換算部４４は、基本値算出部４３にて算出した２４個分(１周期分)の基本値を二乗平均化することで電流値を算出し、この電流値をヒータ電流値に換算するものである。

尚、請求項記載のＡ／Ｄサンプリング値取得手段はＡ／Ｄサンプリング値取得部４２、基本値算出手段は基本値算出部４３、ヒータ電流値換算手段はヒータ電流値換算部４４に相当するものである。

図４に示すソフトウェア構成のヒータ電流計測部３２によれば、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流を１周期３６０°として１５°毎にＡ／Ｄサンプリング値を取得し、１周期２４個分のＡ／Ｄサンプリング値をＲＡＭ領域４１に保持し、このＲＡＭ領域４１に保持した２４個分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出し、この算出した１周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、ヒータ電流判定部３４で判定するヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化に対応することができる反応速度を確保することができ、その結果、ＳＳＲ装置３の故障判定精度の向上を図ることができる。

図５はヒータ電流計測部３２内部の概略構成を示すブロック図である。

図５に示すヒータ電流計測部３２は、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流を１周期３６０°として３°毎にＡ／Ｄサンプリング値を取得し、１周期１２０個分のＡ／Ｄサンプリング値をＲＡＭ領域５１に保持するＡ／Ｄサンプリング値取得部５２と、ＲＡＭ領域５１に保持中の１２０個分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、ヒータ電流判定部３４で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算部５３とを有している。尚、請求項記載のＡ／Ｄサンプリング値取得手段はＡ／Ｄサンプリング値取得部５２、ヒータ電流値換算手段はヒータ電流値換算部５３に相当するものである。

図５に示すソフトウェア構成のヒータ電流計測部３２によれば、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流を１周期３６０°として３°毎にＡ／Ｄサンプリング値を取得し、１周期１２０個分のＡ／Ｄサンプリング値をＲＡＭ領域５１に保持し、このＲＡＭ領域５１に保持中の１２０個分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、ヒータ電流判定部３４で判定するヒータ電流値として換算するようにしたので、アナログ的ではなく、デジタル的にヒータ電流値を取得することで、ノイズの影響を受けることなく、ヒータ電流値の電流変化に対応することができる反応速度を確保することができ、その結果、ＳＳＲ装置３の故障判定精度の向上を図ることができる。

また、上記第１の実施の形態においては、ＳＳＲ装置３の故障を検出する故障検出装置４について説明したが、ヒータ断線前のヒータ断線寿命を事前に検出することができる機能、すなわちヒータレアショート機能も考えられる。

そこで、このようなヒータレアショート機能を備えた故障検出装置４につき、第２の実施の形態として説明する。

(実施の形態２)
図６は第２の実施の形態に関わる故障検出装置４内のＣＰＵ１１内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の実施の形態に関わる故障検出装置４と同一の構成については、同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図６に示す故障検出装置４内のＣＰＵ１１は、温調制御信号監視回路Ａを通じてＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間の温調制御信号の電流値を制御量として監視し、この電流値を検出する温調制御信号検出部３１と、ヒータ電流検出回路Ｂを通じてヒータ電流値を計測するヒータ電流計測部３２と、温調制御信号検出部３１にて検出した電流値に基づき温調制御信号のオン状態又はオフ状態を判定する温調制御信号判定部３３と、ヒータ１の断線直前の過電流値をレアショート閾値として予め記憶するレアショート閾値記憶部６１と、このレアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値を温調制御信号の設定電流値に基づき調整し、この調整したレアショート閾値記憶部６１に記憶更新する閾値調整部６２と、ヒータ電流計測部３２にて計測したヒータ電流値がレアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値を超えたか否かを判定し、ヒータ電流値がレアショート閾値を超えたと判定されると、ヒータ１のレアショートと判断するヒータレアショート判定部６３と、このヒータレアショート判定部６３の判断結果に基づき故障報知信号を出力する出力処理部３６とを有している。

温調制御信号検出部３１は、例えば温調制御信号を４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲でリニアに変化する電流値に設定し、この温調制御信号の電流値を制御量として監視するものである。

温調制御信号判定部３３は、温調制御信号検出部３１にて検出した温調制御信号の電流値が４ｍＡ以上であると判定されると、温調制御信号がオン状態であると判断し、同電流値が４ｍＡ以上でないと判定されると、温調制御信号がオフ状態であると判断するものである。

レアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値は、一般的にヒータ１の断線寿命が近くなると、ヒータ１内部の絶縁性が下がることでヒータ１に流れる電流値が高くなる特性に着目し、この寿命断線直前の過電流値を設定するものである。尚、レアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値は、図示せぬ操作部又は上位ＰＣ１００から適宜設定変更可能である。

閾値調整部６２は、温調制御信号の設定電流値である２０ｍＡに対する比率に基づき、レアショート閾値を調整し、この調整したレアショート閾値をレアショート閾値記憶部６１に記憶更新するものである。尚、閾値調整部６２は、現在の温調システム１０の設定に対応した最適なレアショート閾値をレアショート閾値記憶部６１に記憶更新するものである。

ヒータレアショート判定部６３は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であると判定され、かつヒータ電流値がレアショート閾値を超えたと判定されると、ヒータのレアショートと判断する判断動作を実行するものである。尚、ヒータレアショート判定部６３は、ヒータ電流がレアショート閾値を超えたと判定されたとしても、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオフ状態であると判定されると、前記ヒータ１のレアショートと判断する判断動作を禁止するものである。

出力処理部３６は、ヒータレアショート判定部６３にてヒータ１のレアショートと判定されると、このヒータレアショートに対応した故障報知信号をドライブ回路１９に出力するものである。

尚、請求項に記載のヒータ電流検出手段はヒータ電流計測部３２、レアショート閾値記憶手段はレアショート閾値記憶部６１、レアショート閾値判定手段及びレアショート判定手段はヒータレアショート判定部６３、第１判定手段は温調制御信号判定部３３、レアショート閾値調整手段は閾値調整部６２、報知手段は出力処理部３６及び報知制御回路Ｄに相当するものである。

次に第２の実施の形態を示す温調システム１０内の故障検出装置４の動作につき、図２及び図６に基づき説明する。

故障検出装置４内の温調制御信号監視回路Ａは、ＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間を伝送する温調制御信号の電流値を監視し、この電流値をフォトカプラ１４経由でＣＰＵ１１に通知する。

ＣＰＵ１１内の温調制御信号検出部３１は、フォトカプラ１４経由で温調制御信号の電流値を検出すると、この電流値を温調制御信号判定部３３に伝送する。

温調制御信号判定部３３は、温調制御信号の電流値が４ｍＡ以上であるか否かを判定し、同電流値が４ｍＡであると判定されると、この温調制御信号がオン状態であると判断し、この判断結果をヒータレアショート判定部６３に伝送する。また、温調制御信号判定部３３は、温調制御信号の電流値が４ｍＡ以上でないと判定されると、この温調制御信号がオフ状態であると判断し、この判断結果をヒータレアショート判定部６３に伝送する。

ＣＰＵ１１のヒータ電流計測部３２は、ヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流に基づきヒータ電流値を計測し、このヒータ電流値をヒータレアショート判定部６３に伝送する。

ヒータレアショート判定部６３は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオン状態であるとの判定結果を検出すると、ヒータ電流計測部３２にて計測したヒータ電流値がレアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値以上であると判定されると、ヒータ１のレアショートであると判断し、この判断結果を出力処理部３６に通知する。

出力処理部３６は、ヒータ１のレアショートであるとの判断結果を検出すると、このヒータ１のレアショートに対応した故障報知信号をドライブ回路１９及び表示ＬＥＤドライブ回路２２に通知する。ドライブ回路１９は、同故障報知信号を検出すると、このヒータレアショートを警報出力すべく、フォトカプラ２０や出力リレー２１を駆動制御することになる。また、表示ＬＥＤドライブ回路２２は、同故障報知信号を検出すると、ヒータ１のレアショートを報知すべくＬＥＤ２３を駆動制御することになる。また、出力処理部３６では、ヒータレアショートであるとの判断結果を検出すると、通信インタフェースＥを通じて上位ＰＣ１００に同判断結果を通知することになる。

また、ヒータレアショート判定部６３は、温調制御信号判定部３３にて温調制御信号がオフ状態であるとの判定結果を検出すると、ヒータ電流値とレアショート閾値との比較判定動作を禁止することになる。

第２の実施の形態によれば、ヒータ断線寿命が近づくとヒータ１内部の絶縁性を下がり、寿命直前にヒータ１に流れる電流が高くなることに着目し、ヒータ１の断線直前の過電流値をレアショート閾値として予め記憶するレアショート閾値記憶部６１を有し、温調制御信号がオン状態であると判定されると、ヒータ電流が記憶中のレアショート閾値を超えたか否かを判定し、ヒータ電流がレアショート閾値を超えたと判定されると、ヒータのレアショートと判断するようにしたので、ヒータ断線前のヒータレアショートを認識することができ、その結果、ヒータ断線時の故障原因の把握が容易になることで保守性を確保することができる。また、ヒータ断線前の前兆、すなわちレアショートを把握することでヒータ断線前にヒータ１を交換することができるため、その予防保全性を確保することができる。

また、第２の実施の形態によれば、温調制御信号がオフ状態であると判定されると、ヒータ電流とレアショート閾値との比較判定動作を禁止するようにしたので、温調制御信号のオフ状態における比較判定動作によるヒータレアショートの誤判定を確実に防止することができる。

第２の実施の形態によれば、レアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値を温調制御信号の設定電流値に基づき調整し、この調整したレアショート閾値をレアショート閾値記憶部６１に記憶更新するようにしたので、現在の温調システム１０の設定に対応した最適なレアショート閾値を設定することができる。

尚、上記第２の実施の形態においては、ヒータ電流計測部３２ではヒータ電流検出回路Ｂからのヒータ電流値を計測するようにしたが、このヒータ電流計測部３２を図４又は図５に示すソフトウェアで構成するようにしても良い。

また、上記第２の実施の形態においては、レアショート閾値を調整する閾値調整部６２を設けるようにしたが、同閾値調整部６２を設けなくても、レアショート閾値記憶部６１に記憶中のレアショート閾値とヒータ電流に基づき、ヒータ１のレアショートを判定できることは言うまでもない。

また、上記第２の実施の形態においては、温調制御信号がオフ状態であると判定されると、ヒータ電流とレアショート閾値との比較判定動作を禁止するようにしたが、温調制御信号がオフ状態であっても、ヒータ電流値とレアショート閾値との比較判定動作を実行し、ヒータ電流値がレアショート閾値と判定されると、ヒータ１のレアショートと判断できることも可能であることは言うまでもない。

また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態に関わる故障検出装置４においては、通信インタフェースＥを使用して故障検出装置４によるＳＳＲ装置３の故障結果又はヒータ１のレアショートの判断結果を上位ＰＣ１００に通知するようにしたが、図７に示すように、隣接する他の故障検出装置との赤外線通信を実行する赤外線通信インタフェースＦを設け、この赤外線通信インタフェースＦを使用して故障検出装置４相互間で同判断結果を通知できるシステム構成にしても良く。

この場合、例えば上位ＰＣ１００からの要求コマンドを、各故障検出装置４を経由して各故障検出装置４に配信すると共に、同要求コマンドに応じて各故障検出装置４からの判断結果を上位ＰＣ１００に通知するようにしたので、上位ＰＣ１００側ではＳＳＲ装置３の故障結果やヒータ１のレアショート結果を一括管理することができる。

また、このような複数の故障検出装置４及び上位ＰＣ１００間を通信接続する温調システムにおいては、故障検出装置４毎に識別番号を付与し、この識別番号を付与した要求コマンドを上位ＰＣ１００から配信し、各故障検出装置４が要求コマンドを受信すると、同要求コマンドに付与された識別番号を抽出し、この抽出した識別番号が自分の識別番号であると判定されると、自己の故障検出装置４によるＳＳＲ装置３の故障やヒータレアショートの判断結果を上位ＰＣ１００に通知するようにしても良く、上位ＰＣ１００側では、システム内の全故障検出装置４の判断結果を一括管理できることは勿論のこと、所望の故障検出装置４の判断結果だけを個別に抽出することも可能となる。

また、上記実施の形態においては、ヒータ１が三相用ヒータを例に挙げて説明したが、図８に示すように単相用ヒータ１Ｂであっても、ＳＳＲ装置３及び温度調整装置６間の温調制御信号のオン・オフ状態と、ＳＳＲ装置３及び単相ヒータ１Ｂ間のヒータ電流のオン・オフ状態に基づきＳＳＲ装置３のオープン故障又はショート故障を判定すると共に、ＳＳＲ装置３及び単相ヒータ１Ｂ間のヒータ電流及びレアショート閾値に基づきヒータレアショートを判定することも可能であることは言うまでもない。

本発明の故障検出装置は、ＳＳＲ装置の故障（オープン／ショート）を検知し、ヒータ断線と区別した警報を出すことにより、故障検出装置が組込まれているシステムの故障原因を把握することが容易になるという効果を有し、工業炉ヒータ、半導体洗浄装置、プラスチック成形機等のヒータを使用する温調システムに有用である。

本発明の故障検出装置に関わる第１の実施の形態を示す温調システム全体の概略構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に関わる故障検出装置内部の概略構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に関わる故障検出装置内のＣＰＵ内部の概略構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に関わるＣＰＵ内のヒータ電流計測部内部の一例を示すブロック図である。第１の実施の形態に関わるＣＰＵ内のヒータ電流計測部内部の一例を示すブロック図である。第２の実施の形態に関わる故障検出装置内のＣＰＵ内部の概略構成を示すブロック図である。他の実施の形態に関わる温調システムのシステム構成を端的に示す説明図である。他の実施の形態に関わる温調システム全体の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ヒータ
１Ａ電源部
２温調システム
３ＳＳＲ装置
４故障検出装置
３２ヒータ電流計測部(ヒータ電流検出手段)
３３温調制御信号判定部（第１判定手段）
３４ヒータ電流判定部(第２判定手段)
３５ＳＳＲ故障判定部（故障判定手段）
３６出力処理部（報知手段）
４２、５２Ａ／Ｄサンプリング値取得部（Ａ／Ｄサンプリング値取得手段）
４３基本値算出部（基本値算出手段）
４４、５３ヒータ電流値換算部（ヒータ電流値換算手段）
６１レアショート閾値記憶部（レアショート閾値記憶手段）
６２閾値調整部（レアショート閾値調整手段）
６３ヒータレアショート判定部（レアショート閾値判定手段及びレアショート判定手段）
Ｂヒータ電流検出回路(ヒータ電流検出手段)
Ｄ報知制御回路（報知手段）

Claims

制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するＳＳＲ装置と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムに接続し、前記ＳＳＲ装置の故障を検出する故障検出装置であって、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と、
前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段と、
前記ヒータ電流検出手段にて検出したヒータ電流が第２所定レベル以上であるか否かを判定する第２判定手段と、
前記第１判定手段の判定結果及び第２判定手段の判定結果に基づき、前記ＳＳＲ装置の故障を判定する故障判定手段とを有することを特徴とする故障検出装置。
前記故障判定手段は、
前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上でないと判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲオープン故障と判定することを特徴とする請求項１記載の故障検出装置。
前記故障判定手段は、
前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定され、かつ前記第２判定手段にて前記ヒータ電流が第２所定レベル以上であると判定されると、前記ＳＳＲ装置のＳＳＲショート故障と判定することを特徴とする請求項１又は２記載の故障検出装置。
前記故障判定手段の判定結果を報知出力する報知手段を有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の故障検出装置。
前記ヒータ電流検出手段は、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング値取得手段と、
前記Ａ／Ｄサンプリング値取得手段にて取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出する基本値算出手段と、
この基本値算出手段にて算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の故障検出装置。
前記ヒータ電流検出手段は、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング取得手段と、
この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記第２判定手段で判定するヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の故障検出装置。
上位機器及び他の故障検出装置と無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記故障判定手段の判定結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信することを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の故障検出装置。
制御対象のヒータと、前記ヒータに電力を供給する電源部と、これらヒータ及び電源部間に配置され、温調制御信号に応じて前記電源部から前記ヒータに供給する電力量を調整するＳＳＲ装置と、前記ヒータの温度を監視し、この監視結果に基づいて、前記ヒータの温度を目標温度に設定すべく、前記温調制御信号を出力する温度調整装置とを有する温調システムに接続し、前記ヒータの故障を検出する故障検出装置であって、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と、
前記ヒータの断線直前の過電流値をレアショート閾値として予め記憶するレアショート閾値記憶手段と、
前記ヒータ電流検出手段にて前記ヒータ電流を検出すると、このヒータ電流が前記レアショート閾値記憶手段に記憶中のレアショート閾値を超えたか否かを判定するレアショート閾値判定手段と、
前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断するレアショート判定手段とを有することを特徴とする故障検出装置。
前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であるか否かを判定する第１判定手段を有し、
前記レアショート判定手段は、
前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量であると判定され、かつ前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断する判断動作を実行すると共に、
前記レアショート閾値判定手段にて前記ヒータ電流が前記レアショート閾値を超えたと判定され、かつ、前記第１判定手段にて前記温調制御信号が第１所定レベル以上の制御量でないと判定されると、前記ヒータのレアショートと判断する判断動作を禁止することを特徴とする請求項８記載の故障検出装置。
前記レアショート閾値記憶手段に記憶中の前記レアショート閾値を、前記温調制御信号の設定電流値に基づき調整し、この調整したレアショート閾値を前記レアショート閾値記憶手段に記憶更新するレアショート閾値調整手段を有することを特徴とする請求項９記載の故障検出装置。
前記レアショート判定手段にて前記ヒータのレアショートと判断すると、この判断結果を報知出力する報知手段を有することを特徴とする請求項８，９又は１０記載の故障検出装置。
前記ヒータ電流検出手段は、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング値取得手段と、
前記Ａ／Ｄサンプリング値取得手段にて取得した所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値に基づき基本値を算出する基本値算出手段と、
この基本値算出手段にて算出した所定周期分の基本値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有することを特徴とする請求項８，９，１０又は１１記載の故障検出装置。
前記ヒータ電流検出手段は、
前記ＳＳＲ装置及び前記ヒータ間のヒータ電流値を全波整流して所定周期内で所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を取得するＡ／Ｄサンプリング取得手段と、
この所定個数分のＡ／Ｄサンプリング値を積算し、この積算したＡ／Ｄサンプリング値を二乗平均値化することで算出した電流値を、前記レアショート閾値判定手段で判定する前記ヒータ電流値として換算するヒータ電流値換算手段とを有することを特徴とする請求項８，９，１０又は１１記載の故障検出装置。
上位機器及び他の故障検出装置と無線接続する無線通信手段を有し、この無線通信手段を通じて、前記レアショート判定手段の判断結果を、前記上位機器又は前記他の故障検出装置との間で送受信することを特徴とする請求項８，９，１０，１１，１２又は１３記載の故障検出装置。