JP2010213443A - 電力調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の電力線の本数および電力調整器の数を削減するとともに、位相制御などの早い制御を可能にする。
【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を選択して駆動し、各電力調整器３−１〜３−６は、第１の電力調整器３−１の同期信号生成手段７で生成される同期信号に同期して各開閉手段１０の開閉を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータなどの負荷へ供給する電力を調整する電力調整器に関する。

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）。

特開２００１−２７４０６９号公報

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内蔵した電力調整器を介してそれぞれ接続し、前記電力調整器のスイッチング素子の開閉を制御して各ヒータを独立に駆動できるようにしている。

このため、チャンネル数が多くなる程、電力調整器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。

更に、負荷がランプヒータなどの場合には、常温の立ち上げ時には、抵抗値が非常に低いために、過大な電流が流れるのを防止するために、位相制御などの高速な電力制御を行う必要がある。

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および電力調整器の個数を削減できるとともに、位相制御などの高速な電力制御が可能な電力調整器を提供することを目的とする。

（１）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、前記複数の第１の開閉手段および前記複数の第２の開閉手段の少なくとも１個の開閉手段の開閉を制御する電力調整器であって、同期信号に基づいて、前記少なくとも１個の開閉手段の開閉を制御するものである。

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。

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。

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。

開閉手段は、当該電力調整器に内蔵されてもよいし、当該電力調整器とは別であってもよい。

「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。

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。

「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。

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。

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。

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のであるが、この電力制御は、位相制御、サイクル制御、あるいは、ＯＮ／ＯＦＦ制御などが好ましい。

本発明の電力調整器によると、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、電力調整器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電力調整器の個数を削減することができる。

しかも、電力調整器は、同期信号に基づいて、開閉手段の開閉を制御するので、横方向（行方向）の第１の開閉手段を制御する電力調整器の開閉のタイミングと、縦方向列方向の第２の開閉手段を制御する電力調整器の開閉のタイミングとを、同期信号によって同期させることができ、これによって、位相制御などの制御周期の早い制御が可能となる。

（２）本発明の他の実施形態では、前記電源のゼロクロス点を検出して前記同期信号を生成する同期信号生成手段を備え、生成した同期信号を基準に前記少なくとも１個の開閉手段の開閉のタイミングを決定する一方、生成した同期信号を、当該電力調整器が制御する開閉手段以外の開閉手段を制御する他の電力調整器に、同期信号線を介して与えるものである。

複数の電力調整器のいずれの電力調整器で同期信号を生成するかは、ユーザによる設定で行うのが好ましく、更に、同期信号の周期などを設定できるようにするのが好ましい。

同期信号線は１本差動結線の場合は２本であるのが好ましい。

この実施形態によると、同期信号を基準に開閉手段の開閉のタイミングを決定することができ、また、ゼロクロス点を検出して同期信号を生成するので、例えば、交流電源の半波単位で同期させることができる。

（３）本発明の一つの実施形態では、前記同期信号は、当該電力調整器が制御する開閉手段以外の開閉手段を制御する他の電力調整器から同期信号線を介して与えられ、与えられる同期信号を基準に前記少なくとも１個の開閉手段の開閉のタイミングを決定するものである。

この実施形態によると、他の電力調整器から与えられる同期信号に基づいて、他の電力調整器による開閉手段の開閉のタイミングと、当該電力調整器による開閉手段の開閉のタイミングとの同期をとることができる。

（４）本発明の他の実施形態では、当該電力調整器によって制御される開閉手段が、いずれの電力線に接続されているかを示す電力線情報および該電力線に接続されている前記負荷の接続状態を示す接続状態情報の少なくとも一方の情報が記憶される記憶部を有している。

記憶部に記憶される情報は、予めユーザによって設定入力されるのが好ましい。

電力線情報は、当該電力調整器が制御する開閉手段が接続されている電力線を示すものであり、例えば、横方向（行方向）の複数の第１の電力線のいずれの電力線、あるいは、縦方向（列方向）の複数の第２の電力線のいずれの電力線であるかを示す情報である。なお、他の電力調整器によって制御される開閉手段が゛いずれの電力線に接続されているかの情報を併せて記憶してもよい。

かかる電力線情報に基づいて、当該電力調整器は、制御する開閉手段が、いずれの行、あるいは、いずれの列を制御するのかを認識することができる。

負荷の接続状態を示す接続状態情報は、電力線に接続されている負荷を示す情報を含み、更に、その負荷が、いずれの行あるいはいずれの列の負荷であるかを示す情報を含むのが好ましい。なお、他の電力調整器が制御する開閉手段が接続されている電力線についての接続状態情報を併せて記憶してもよい。

かかる接続状態情報に基づいて、当該電力調整器は、制御する開閉手段が、いずれの行あるいは列のいずれの負荷を制御するのかを認識することができる。

この実施形態によると、電力線情報や接続状態情報に基づいて、当該電力調整器が制御する開閉手段によって制御される行や列の負荷を認識することができる。

（５）本発明の更に他の実施形態では、前記複数の負荷の駆動を制御する制御装置から与えられる複数の操作量から、前記同期信号、前記電源のゼロクロス点、および、前記記憶部の情報に基づいて、当該電力調整器が制御する開閉手段に対応する操作量を求めるものである。

複数の負荷は、従来のように、電力調整器を介してそれぞれ個別に電源に接続されるのではなく、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ているので、制御装置からの複数の操作量によって、各負荷を独立に駆動することはできす、複数の負荷を選択して駆動する必要がある。

例えば、列毎あるいは行毎に順番に駆動したり、複数の負荷を順番に駆動するといった必要があり、その駆動形態に応じて、制御装置からの複数の操作量を振り分ける必要がある。

この場合、同期信号を基準として、ゼロクロス点が検出される半波を単位として、駆動する負荷を順番に選択するのが好ましい。

この実施形態によると、負荷を選択して、例えば、列毎に順番に駆動するような場合に、記憶部には、上述の電力線情報や接続状態情報が記憶されているので、これらの情報に基づいて、同期信号を基準として、当該電力調整器が制御すべき負荷の駆動のタイミングを把握することができるので、負荷を駆動すべきタイミングで、制御装置からの複数の操作量の内、負荷に対応する操作量に応じて開閉手段の開閉量を制御することができる。

（６）本発明の他の実施形態では、前記複数の負荷の内の１個の負荷の駆動を制御する制御装置からの前記１個の負荷に対応する操作量を、予め設定されている設定値で調整して、当該電力調整器が制御する開閉手段に対応する操作量を求めるものである。

設定値は、所望の制御状態が得られるように予め設定されるのが好ましい。

この実施形態によると、制御装置は、１個の負荷に対応する操作量を出力すればよいので、負荷の状態を検出するセンサは、１個で済むことになり、複数の負荷に個別的に対応させて複数のセンサを設ける必要がなく、また、制御装置も１チャンネルの制御で済むことになり、コストを低減することができる。また、複数チャンネルの制御では、相互の干渉が強く、制御できない場合にも有効である。

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、電力線の本数および電力調整器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。

しかも、電力調整器による開閉手段の開閉のタイミングを、同期信号によって同期させることができ、位相制御などの高速な制御が可能となる。

図１は、本発明の実施形態の電力調整器を備えるシステムの概略構成図である。 図１の負荷配置記憶部８の記憶内容を示す図である。 図１の同期信号生成手段の動作説明に供するフローチャートである。 図１の同期信号生成手段の動作説明に供する波形図である。 図１の操作量選択手段の動作を説明するための図である。 図１の操作量選択手段の動作説明に供するフローチャートである。 図１の開閉手段による位相制御を説明するための図である。 図１の電力調整器の接続を示す図である。 サイクル制御を説明するための図である。 本発明の他の実施形態の概略構成図である。 勾配量設定手段の勾配量を示す図である。 図１０の操作量算出手段の動作説明に供するフローチャートである。 本発明の他の実施形態の負荷配置記憶部の記憶内容を示す図である。 本発明の他の実施形態の同期信号生成手段の動作説明に供するフローチャートである。 図１４の同期信号生成手段の動作説明に供する波形図である。 本発明の他の実施形態の操作量選択手段の動作説明に供するフローチャートである。 本発明の他の実施形態の概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態の概略構成図である。

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。

（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態に係る電力調整器を備える温度制御システムの概略構成図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ＰＶ１〜ＰＶ９）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（ＭＶ１〜ＭＶ９）を第１〜第６の電力調整器３−１〜３−６に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。

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（ＰＶ１〜ＰＶ９）と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（ＭＶ１〜ＭＶ９）を出力するものであり、従来と同様の構成である。

この実施形態では、各電力調整器３−１〜３−６は、温度調節器５からの操作量ＭＶ１〜ＭＶ９に基づいて、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を、１列ずつ順番に時分割で駆動する、いわゆる、列スキャン（走査）を行う。

この列スキャンでは、先ず、第１の列のヒータ２−１，２−４，２−７が選択されて対応する操作量ＭＶ１，ＭＶ４，ＭＶ７に応じて駆動され、次に、第２の列のヒータ２−２，２−５，２−８が選択されて対応する操作量ＭＶ２，ＭＶ５，ＭＶ８に応じて駆動され、更に、第３のヒータ２−３，２−６，２−９が選択されて対応する操作量ＭＶ３，ＭＶ６，ＭＶ９に応じて駆動され、以下、再び、第１の列から順番にスキャンされる。

各電力調整器３−１〜３−６は、交流電源４の電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路６と、このゼロクロス検出回路６の出力に基づいて、後述のように同期信号を生成する同期信号生成手段７と、ヒータ２−１〜２−９の配置状態等が記憶される負荷配置記憶部８と、同期信号に基づいて、温度調節器５からの操作量を選択する操作量選択手段９と、選択された操作量に応じて開閉されるスイッチング素子等を有する開閉手段１０とを備えている。

なお、図１では、第１の電力調整器３−１が同期信号を生成して他の電力調整器３−２〜３−５６に出力するように設定されている例を示しているので、第１の電力調整器３−１のみ同期信号生成手段７を図示しているが、設定によって、別の電力調整器で同期信号を生成するようにしてもよい。

図２は、各電力調整器３−１〜３−６の負荷配置記憶部８の記憶内容を説明するための図である。

各電力調整器３−１〜３−６の負荷配置記憶部８には、各電力調整器３−１〜３−６が接続されている接続用端子Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１〜Ｙ３にそれぞれ対応する行あるいは列を示すＩＤと、このＩＤが示す行あるいは列に接続されているヒータの番号およびそのヒータに対応する列あるいは行の番号がそれぞれ設定記憶され、更に、各電力調整器３−１〜３−６には、自らがどのＩＤであるかが設定記憶される。すなわち、各電力調整器３−１〜３−６が、第１の電力線Ｌ１−１〜Ｌ１−３と第２の電力線Ｌ２−１〜Ｌ２−３のいずれの電力線に接続されているかの情報と、その電力線に接続されているヒータの接続状態の情報が記憶される。

これによって、各電力調整器３−１〜３−６は、全てのヒータ２−１〜２−９のマトリックス接続の状態を把握することができるとともに、どの行あるいはどの列のどのヒータの制御を担当しているかを認識することができる。

例えば、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続されている第１の電力調整器３−１のＩＤは、「ＲＯＷ１」であり、第１の行を担当し、この第１の行には、ヒータ番号「１」〜「３」の第１〜第３のヒータ２−１〜２−３が接続され、各ヒータ２−１〜２−３が、列番号「１」〜「３」の第１の列〜第３の列に対応することを示している。また、例えば、第１の列に対応する接続用端子Ｙ１に接続されている第４の電力調整器３−４のＩＤは、「ＣＯＬ１」であり、第１の列を担当し、この第１の列には、ヒータ番号「１」，「４」，「７」の第１，第４，第７のヒータ２−１，２−４，２−７が接続され、各ヒータ２−１，２−４，２−７が、行番号「１」〜「３」の第１の行〜第３の行に対応することを示している。

かかる負荷配置記憶部８に対する設定は、各電力調整器３−１〜３−６の設定キーなどで行なってもよいし、通信によって行ってもよい。

図３は、第１の電力調整器３−１の同期信号生成手段７の動作を説明するためのフローチャートであり、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、同期信号、選択された列および交流電源４の波形をそれぞれ示す図である。

同期信号生成手段７では、図３に示すように、負荷配置記憶部８の情報から最大の列数、この例では、３を求める（ステップｎ１）。次に、ユーザの設定による列スキャンの周期、この例では、交流電源４の２半波（交流電源４の１周期）を取得する（ステップｎ２）。更に、３列を順番にスキャンするのに要する全スキャン周期を６半波として求める（ステップｎ３）。

次に、スキャン周期を計測するために、交流電源４のゼロクロス点を計数する経過カウンタの値を初期化し（ステップｎ４）、交流電源４のゼロクロス点が到来するのを待つ（ステップｎ５）。ゼロクロス点が到来すると、選択列を決め（ステップｎ６）、経過カウンタに１を加算し（ステップｎ７）、経過カウンタの値が、全スキャン周期である６より大きくなったか否かを判断する（ステップｎ８）。

ステップｎ８で、経過カウンタの値が、全スキャン周期である６より大きくなるまでは、ステップｎ５に戻り、ゼロクロス点が到来する度に、すなわち、図４（ｃ）の電源の半波毎に、選択列として、図４（ｂ）に示すように、１列目、１列目、２列目、２列目、３列目、３列目を選択する。

そして、ステップｎ８で経過カウンタの値が６より大きくなって全スキャン周期である６半波になると、ゼロクロス点から１／２半波（１／４波）経過したタイミングで図４（ａ）に示すように、同期信号の出力を開始し（ステップｎ９）、ステップｎ４戻る。同期信号は、ゼロクロス点を跨いで半波の期間出力する。

このようにして、同期信号生成手段７では、交流電源４のゼロクロス点を検出して、設定された全スキャン周期である６半波毎に、ゼロクロスを跨ぐように同期信号を生成して他の電力調整器３−２〜３−６に出力する。

図５は、上記の同期信号に基づいて、操作量を選択する操作量選択手段９の選択動作を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、接続用端子Ｘ１〜Ｘ３に接続された行方向の操作量を選択する第１〜第３の各電力調整器３−１〜３−３の操作量選択手段９の選択動作を、同図（ｄ）〜（ｆ）は、接続用端子Ｙ１〜Ｙ３にされた列方向の操作量を選択する第４〜第６の各電力調整器３−４〜３−６の操作量選択手段９の選択動作を、同図（ｇ）は同期信号を、同図（ｈ）は交流電源４の波形をそれぞれ示す図である。

この実施形態では、上述のように、第１の列、第２の列、第３の列というように順番に列を選択して駆動する列スキャンであって、そのスキャン周期は、交流電源４の２半波としている。

このため、同図（ｇ）の同期信号がアクティブ（ハイレベル）な期間に、同図（ｈ）の電源のゼロクロス点が検出された以降の２半波の期間は、第１の列が選択され、第１の列に対応する接続用端子Ｙ１に接続された第４の電力調整器３−４の操作量選択手段９は、同図（ｄ）に示すように、１００％の操作量を選択し、その開閉手段１０は、ＯＮ状態となる。

このとき、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続された第１の電力調整器３−１の操作量選択手段９は、同図（ａ）に示すように、第１の列に対応する第１のチャンネルの操作量ＭＶ１を選択し、第１の電力調整器３−１の開閉手段１０によって、第１のチャンネルの操作量ＭＶ１に応じた位相制御が行われる。同様に、第２の行に対応する接続用端子Ｘ２に接続された第２の電力調整器３−２の操作量選択手段１０は、同図（ｂ）に示すように第１の列に対応する第４のチャンネルの操作量ＭＶ４を選択し、第２の電力調整器３−２の開閉手段１０によって、第４のチャンネルの操作量ＭＶ４に応じた位相制御が行われる。更に、第３の行に対応する接続用端子Ｘ３に接続された第３の電力調整器３−３の操作量選択手段１０は、同図（ｃ）に示すように、第１の列に対応する第７のチャンネルの操作量ＭＶ７を選択し、第３の電力調整器３−３の開閉手段１０によって、第７のチャンネルの操作量ＭＶ７に応じた位相制御が行われる。

次の２半波の期間は、第２の列が選択され、第２の列に対応する接続用端子Ｙ２に接続された第５の電力調整器３−５の操作量選択手段９は、同図（ｅ）に示すように、１００％の操作量を選択し、その開閉手段１０は、ＯＮ状態となる。

このとき、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続された第１の電力調整器３−１の操作量選択手段９は、同図（ａ）に示すように、第２の列に対応する第２のチャンネルの操作量ＭＶ２を選択し、第１の電力調整器３−１の開閉手段１０によって、第２のチャンネルの操作量ＭＶ２に応じた位相制御が行われる。同様に、第２の行に対応する接続用端子Ｘ２に接続された第２の電力調整器３−２の操作量選択手段１０は、同図（ｂ）に示すように、第２の列に対応する第５のチャンネルの操作量ＭＶ５を選択し、第２の電力調整器３−２の開閉手段１０によって、第５のチャンネルの操作量ＭＶ５に応じた位相制御が行われる。更に、第３の行に対応する接続用端子Ｘ３に接続された第３の電力調整器３−３の操作量選択手段１０は、同図（ｃ）に示すように、第２の列に対応する第８のチャンネルの操作量ＭＶ８を選択し、第３の電力調整器３−３の開閉手段１０によって、第８のチャンネルの操作量ＭＶ８に応じた位相制御が行われる。

次の２半波の期間は、第３の列が選択され、第３の列に対応する接続用端子Ｙ３に接続された第６の電力調整器３−６の操作量選択手段９は、同図（ｆ）に示すように、１００％の操作量を選択し、その開閉手段１０は、ＯＮ状態となる。

このとき、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続された第１の電力調整器３−１の操作量選択手段９は、同図（ａ）に示すように、第３の列に対応する第３のチャンネルの操作量ＭＶ３を選択し、第１の電力調整器３−１の開閉手段１０によって、第３のチャンネルの操作量ＭＶ３に応じた位相制御が行われる。同様に、第２の行に対応する接続用端子Ｘ２に接続された第２の電力調整器３−２の操作量選択手段１０は、同図（ｂ）に示すように、第３の列に対応する第６のチャンネルの操作量ＭＶ６を選択し、第２の電力調整器３−２の開閉手段１０によって、第６のチャンネルの操作量ＭＶ６に応じた位相制御が行われる。更に、第３の行に対応する接続用端子Ｘ３に接続された第３の電力調整器３−３の操作量選択手段１０は、同図（ｃ）に示すように、第３の列に対応する第９のチャンネルの操作量ＭＶ９を選択し、第３の電力調整器３−３の開閉手段１０によって、第９のチャンネルの操作量ＭＶ９に応じた位相制御が行われる。

図６は、上述の操作量選択手段９の動作を説明するためのフローチャートであり、基本的には、上述の図３および図４の同期信号生成手段７の動作と同様である。

先ず、負荷配置記憶部８の情報から最大の列数、この例では、３を求める（ステップｎ１）。次に、ユーザの設定による列スキャンの周期、この例では、交流電顕４の２半波を取得する（ステップｎ２）。次に、最初の同期信号が到来するのを待つ（ステップｎ３）。

次に、交流電源４のゼロクロス点が到来するのを待つ（ステップｎ４）。ゼロクロス点が到来すると、同期信号がアクティブであるか否か判断し（ステップｎ５）、アクティブであるときには、スキャン周期を計測するために、交流電源４のゼロクロス点を計数する経過カウンタの値を初期化し（ステップｎ６）、選択列を求め（ステップｎ７）、操作量を決定する（ステップｎ８）。この操作量の決定では、上述のように、行方向の第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３では、選択された列のヒータの操作量とし、列方向の第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６では、選択された列は１００％の操作量（ＯＮ）とし、選択されていない列は０％の操作量（ＯＦＦ）とする。その後、経過カウンタを加算し（ステップｎ９）、ステップｎ４に戻る。

上記ステップｎ５で、同期信号がアクティブでないときには、経過カウンタを初期化することなく、ステップｎ７に移る。

ステップｎ７では、上述の図３のステップｎ６と同様に、同期信号がアクティブな状態でゼロクロス点が到来すると、次に同期信号が到来するまでに、選択列として、半波毎に、１列目、１列目、２列目、２列目、３列目、３列目を選択する。

以上のようにして、操作量選択手段９では、同期信号およびゼロクロス点に基づいて、列スキャンを行う。

図７は、位相制御の電源波形を示すものであり、同図（ａ）は、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続された第１の電力調整器３−１によって位相制御された波形を、同図（ｂ）は、第１の電力調整器３−１の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｃ）は、第１の列に対応する接続用端子Ｙ１に接続された第４の電力調整器３−４の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｄ）は第２の列に対応する接続用端子Ｙ２に接続された第５の電力調整器３−５の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｅ）は第３の列に対応する接続用端子Ｙ３に接続された第６の電力調整器３−６の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｆ）は同期信号をそれぞれ示している。

同図（ｆ）の同期信号がアクティブな期間のゼロクロス点以降の２半波の期間は、第１の列が選択され、第１の列に対応する第４の電力調整器３−４は、同図（ｃ）に示すように１００％の操作量を選択して開閉手段１０をＯＮにする。

一方、第１の行に対応する第１の電力調整器３−１では、同図（ｂ）に示すように、第１の列である第１チャンネルの操作量ＭＶ１＝５０％が選択されて、開閉手段１０が位相制御されて、同図（ａ）に示されるように、５０％に位相制御された電力が供給される。
また、次の２半波の期間は、第２の列が選択され、第２の列に対応する第５の電力調整器３−５は、同図（ｄ）に示すように１００％の操作量を選択して開閉手段１０をＯＮする。

一方、第１の行に対応する第１の電力調整器３−１では、第２の列である第２チャンネルの操作量ＭＶ２＝２５％が選択されて、開閉手段１０が位相制御されて、同図（ａ）に示されるように、２５％に位相制御された電力が供給される。

更に、次の２半波の期間は、第３の列が選択され、第３の列に対応する第６の電力調整器２−６は、同図（ｅ）に示すように１００％の操作量を選択して開閉手段１０をＯＮする。

一方、第１の行に対応する第１の電力調整器３−１では、第３の列である第３チャンネルの操作量ＭＶ３＝７５％が選択されて、開閉手段１０が位相制御されて、同図（ａ）に示されるように、７５％に位相制御された電力が供給される。

以上のようにして、行方向の第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３と、列方向の第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６との開閉手段１０の開閉のタイミングを、同期信号生成手段７からの同期信号によって同期させることができる。

更に、この実施形態では、各電力調整器３−１〜３−６を、ビィルディングブロック形態としており、例えば、図８に示すように、第１の電力調整器３−１の突出部２０を有する接合面と、第２の電力調整器３−２の凹入部を有する接合面とを、破線矢符で示すように嵌合連結することにより、内蔵のコネクタによって、正負の操作量用のシリアル信号端子２１、正負の同期信号端子２２およびＦＧを含む電源端子２３を接続するようにしており、これによって、従来のように電力調整器間を配線接続する必要がなく、配線工数を削減できる。

上述の実施形態では、位相制御に適用して説明したけれども、本発明の他の実施形態として、図９に示すように、サイクル制御に適用してもよい。

同図（ａ）は、第１の行に対応する接続用端子Ｘ１に接続された第１の電力調整器３−１によってサイクル制御された波形を、同図（ｂ）は、第１の電力調整器３−１の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｃ）は、第１の列に対応する接続用端子Ｙ１に接続された第４の電力調整器３−４の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｄ）は第２の列に対応する接続用端子Ｙ２に接続された第５の電力調整器３−５の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｅ）は第３の列に対応する接続用端子Ｙ３に接続された第６の電力調整器３−６の操作量選択手段９の操作量を、同図（ｆ）は同期信号をそれぞれ示している。

（実施形態２）
図１０は、本発明の他の実施形態の係る電力調整器を備える温度制御システムの概略構成図であり、上述の図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

上述の実施形態の温度調節器５は、９点の制御を行ったけれども、この実施形態の温度調節器５Ａは、１点の制御を行うものであり、熱板１に配設された第１〜第９のヒータ２−１〜２−９の内の、例えば、第１のヒータ２−１の温度を一つの温度センサで検出し、この検出温度（ＰＶ１）と目標温度とに基づいて、ＰＩＤ演算等を行って１チャンネルの操作量ＭＶ１を出力する。

この実施形態も上述の実施形態と同様に、列スキャンを行うものであり、各列に対応する第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６は、上述の実施の形態と同様である。

これに対して、各行のヒータ２−１〜２−３，２−４〜２−６，２−７〜２−９に対する電力を位相制御する第１〜第３の電力調整器３−１Ａ〜３−３Ａは、温度調節器５Ａからの操作量ＭＶ１に対して勾配量を設定する勾配量設定手段１１と、温度調節器５Ａからの操作量ＭＶ１に、この勾配量を乗じた操作量を算出する操作量算出手段９Ａとを備えている。

図１１は、各電力調整器３−１Ａ〜３−３Ａの勾配量設定手段１１に設定される勾配量の例を示す図である。

第１の行の接続用端子Ｘ１に接続される第１の電力調整器３−１Ａには、選択される列に応じた勾配量、例えば、第１の列は１００％、第２の列は９０％、第３の列は１００％が設定される。同様に、第２の行の接続用端子Ｘ２に接続される第２の電力調整器３−２Ａには、選択される列に応じた勾配量、例えば、第１の列は９０％、第２の列は８０％、第３の列は９０％が設定され、また、第３の行の接続用端子Ｘ３に接続される第３の電力調整器３−３Ａには、選択される列に応じた勾配量、例えば、第１の列は１００％、第２の列は９０％、第３の列は１００％が設定される。

各電力調整器３−１Ａ〜３−３Ａの操作量算出手段９Ａは、温度調節器５Ａからの操作量ＭＶ１に、各勾配量をそれぞれ乗じた操作量を開閉手段１０に与えて、各行のヒータ２−１〜２−３，２−４〜２−６，２−７〜２−９に対する電力を位相制御する。

図１２は、この実施形態の操作量算出手段９Ａの動作を説明するためのフローチャートであり、上述の図６に対応する図である。

先ず、負荷配置記憶部８の情報から最大の列数、この例では、３を求める（ステップｎ１）。次に、ユーザの設定による列スキャンの周期、この例では、２半波（電源の１周期）を取得する（ステップｎ２）。次に、最初の同期信号が到来するのを待つ（ステップｎ３）。

次に、交流電源４のゼロクロス点が到来するのを待つ（ステップｎ４）。ゼロクロス点が到来すると、同期信号がアクティブであるか否か判断し（ステップｎ５）、アクティブであるときには、スキャン周期を計測するために、交流電源４のゼロクロス点を計数する経過カウンタの値を初期化し（ステップｎ６）、選択列を求め（ステップｎ７）、操作量を決定する（ステップｎ８）。この操作量の決定では、上述のように、行方向の第１〜第３の電力調整器３−１Ａ〜３−３Ａでは、選択された列の勾配量を勾配量設定手段１１から取得し、操作量ＭＶ１に乗じて操作量とする。また、列方向の第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６では、選択された列は１００％の操作量（ＯＮ）とし、選択されていない列は０％の操作量（ＯＦＦ）とする。その後、経過カウンタを加算し（ステップｎ９）、ステップｎ４に戻る。上記ステップｎ５で、同期信号がアクティブでないときには、経過カウンタを初期化することなく、ステップｎ７に移る。

このように予め設定した勾配量に基づいて、各ヒータ２−１〜２−９を分配制御するので、例えば、温度を非接触で検出する温度センサの個数を１個にすることができるとともに、温度調節器５Ａも多点制御の必要がないので、コストの低減を図ることができる。しかも、干渉が強いために、多点で制御できない場合に有効である。

（実施形態３）
上述の各実施形態では、列スキャンを行なったけれども、本発明の他の実施形態として、第１〜第９のヒータ２−１〜２−９を順番にスキャンする、いわゆる逐次スキャンを行ってもよい。

図１３は、この逐次スキャンの場合に、各電力調整器３−１〜３−６の負荷配置記憶部８に記憶される情報を示すものである。

この負荷配置記憶部８には、図１３（ａ）に示すように、各電力調整器３−１〜３−６が接続されている接続用端子Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１〜Ｙ３にそれぞれ対応する行あるいは列を示すＩＤと、図１３（ｂ）に示す行および列に接続されているヒータの番号を示すヒータ情報が設定記憶される。

図１４は、第１の電力調整器３−１の同期信号生成手段７の動作を説明するためのフローチャートであり、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、同期信号、選択された行、選択された列および交流電源４の波形をそれぞれ示す図である。

同期信号生成手段７では、図１４に示すように、負荷配置記憶部８の情報から最大の行数、この例では３、および、最大の列数、この例では３を求める（ステップｎ１）。次に、ユーザの設定によるヒータスキャンの周期、この例では、２半波（電源の１周期）を取得する（ステップｎ２）。更に、３行×３列を順番に逐次スキャンするのに要する全スキャン周期を１８半波（電源の９周期）として求める（ステップｎ３）。

次に、スキャン周期を計測するために、交流電源４のゼロクロス点を計数する経過カウンタの値を初期化し（ステップｎ４）、交流電源４のゼロクロス点が到来するのを待つ（ステップｎ５）。ゼロクロス点が到来すると、選択行および選択列を求め（ステップｎ６）、経過カウンタに１を加算し（ステップｎ７）、経過カウンタの値が、全スキャン周期である１８より大きくなったか否かを判断する（ステップｎ８）。

ステップｎ８で、経過カウンタの値が、全スキャン周期である１８より大きくなるまでは、ステップｎ５に戻り、選択行については、図１５（ｂ）に示すように、６半波毎に、第１の行、第２の行、第３の行を順番に選択し、選択列については、図１５（ｃ）に示すように、２半波毎に、第１の列、第２の列、第３の列を順番に選択する。これによって、２半波毎に、第１の行の第１の列、第１の行の第２の列、第１の行の第３の列、第２の行の第１の列、第２の行の第２の列、第２の行の第３の列、第３の行の第１の列、第３の行の第２の列、第３の行の第３の列を選択する。

そして、ステップｎ８で経過カウンタの値が１８より大きくなって全スキャン周期である１８半波になると、ゼロクロス点から１／２半波（１／４波）経過したタイミングで図１５（ａ）に示すように、同期信号の出力を開始し（ステップｎ９）、ステップｎ４戻る。

このようにして、同期信号生成手段７では、交流電源４のゼロクロス点を検出して、設定された全スキャン周期である１８半波毎に、ゼロクロスを跨ぐように同期信号を生成して他の電力調整器３−２〜３−６に出力する。

図１６は、同期信号に基づいて、操作量を選択する操作量選択手段９の動作を説明するためのフローチャートであり、基本的には、上述の図１５の同期信号生成手段７の動作と同様である。

先ず、負荷配置記憶部８の情報から負荷配置記憶部８の情報から最大の行数、この例では３、および、最大の列数、この例では３を求める（ステップｎ１）。次に、ユーザの設定によるヒータスキャンの周期、この例では、２半波（電源の１周期）を取得する（ステップｎ２）。更に、３行×３列を順番に逐次スキャンするのに要する全スキャン周期を１８半波（電源の９周期）として求める（ステップｎ３）。

次に、交流電源４のゼロクロス点が到来するのを待つ（ステップｎ４）。ゼロクロス点が到来すると、同期信号がアクティブであるか否か判断し（ステップｎ５）、アクティブであるときには、スキャン周期を計測するために、交流電源４のゼロクロス点を計数する経過カウンタの値を初期化し（ステップｎ６）、選択行および列を求め（ステップｎ７）、選択した行および列の操作量を選択したヒータの操作量とする（ステップｎ８）。その後、経過カウンタを加算し（ステップｎ９）、ステップｎ４に戻る。

上記ステップｎ５で、同期信号がアクティブでないときには、経過カウンタを初期化することなく、ステップｎ７に移る。

以上のようにして、操作量選択手段９では、同期信号およびゼロクロス点に基づいて、逐次スキャンを行う。

その他の実施形態
上述の各実施形態では、各電力調整器３−１〜３−６は、開閉手段１０を内蔵していたけれども、本発明の他の実施形態として、図１７に示すように、外部のＳＳＲ等の開閉手段１０を制御するようにしてもよく、更に、１個の電力調整器によって、複数の開閉手段１０を制御するようにしてもよい。この図１７では、行に対応する電力調整器３Ｒによって各行に対応する開閉手段１０を制御し、列に対応する電力調整器３Ｃによって、各列に対応する開閉手段１０を制御するようにしている。その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。

また、上述の各実施形態では、同期信号は、１種類であったけれども、本発明の他の実施形態として、図１８に対応するように、同期信号生成手段７Ａでは、各列に対応する３種類の同期信号を生成し、行に対応する第１〜第３の電力調整器３−１〜３−３には、３種類の同期信号を与える一方、列方向に対応する第４〜第６の電力調整器３−４〜３−６には、各列に対応する同期信号を与えるようにしてもよい。

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。

１ 熱板
２−１〜２−９ ヒータ
３−１〜３−６ 電力調整器
４ 交流電源
５ 温度調節器
７ 同期信号生成手段
８ 負荷配置記憶部
９ 操作量選択手段
１０ 開閉手段

Claims (6)

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、前記複数の第１の開閉手段および前記複数の第２の開閉手段の少なくとも１個の開閉手段の開閉を制御する電力調整器であって、
   同期信号に基づいて、前記少なくとも１個の開閉手段の開閉を制御することを特徴とする電力調整器。
2. 前記電源のゼロクロス点を検出して前記同期信号を生成する同期信号生成手段を備え、生成した同期信号を基準に前記少なくとも１個の開閉手段の開閉のタイミングを決定する一方、生成した同期信号を、当該電力調整器が制御する開閉手段以外の開閉手段を制御する他の電力調整器に、同期信号線を介して与える請求項１に記載の電力調整器。
3. 前記同期信号は、当該電力調整器が制御する開閉手段以外の開閉手段を制御する他の電力調整器から同期信号線を介して与えられ、与えられる同期信号を基準に前記少なくとも１個の開閉手段の開閉のタイミングを決定する請求項１に記載の電力調整器。
4. 当該電力調整器によって制御される開閉手段が、いずれの電力線に接続されているかを示す電力線情報および該電力線に接続されている前記負荷の接続状態を示す接続状態情報の少なくとも一方の情報が記憶される記憶部を有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電力調整器。
5. 前記複数の負荷の駆動を制御する制御装置から与えられる複数の操作量から、前記同期信号、前記電源のゼロクロス点、および、前記記憶部の情報に基づいて、当該電力調整器が制御する開閉手段に対応する操作量を求める請求項４に記載の電力調整器。
6. 前記複数の負荷の内の１個の負荷の駆動を制御する制御装置からの前記１個の負荷に対応する操作量を、予め設定されている設定値で調整して、当該電力調整器が制御する開閉手段に対応する操作量を求める請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電力調整器。

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