JP2011205731A - マルチチャンネル電力制御器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源設備の電力容量を必要最小限にし得るマルチチャンネル電力制御器の提供。
【解決手段】電力制御器３は、チャンネル毎の定格電力値と、各単位時間に於ける全チャンネルの総電力上限値とを予め設定し、単位時間毎に、各チャンネルの目標出力値を積算し、積算値が大きいチャンネルから順番に次の処理を行う。積算値が閾値以下なら、単位時間中当該チャンネルの出力をＯＦＦとする。積算値が閾値を超え、かつ出力ＯＮのチャンネルの定格電力合算値と該当チャンネルの定格電力値とを加算した値が前記総電力上限値以下の時は、当該チャンネルの定格電力値を加算し、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＮとし、当該チャンネルの目標出力値積算器から１又は１００％を減算する。積算値が閾値を超えていて、かつ定格電力合算値と該当チャンネルの定格電力値とを加算した値が前記総電力上限値以上である時は、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＦＦにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、半導体製造装置や射出成形機の温度制御において加熱用ヒータへのＡＣ電力供給を制御する等、ヒータその他の負荷へのＡＣ電力供給を制御するマルチチャンネル電力制御器に関する。

調節計の出力を入力とし、入力値を目標出力値とし、目標出力値に比例した電圧値、電流値や電力値を、負荷に対してＡＣ電力供給（以下「出力」という）をする電力調整器には、位相制御方式（図１５（ａ）参照）と、出力をＯＮまたはＯＦＦ制御し、「ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間」に対する「ＯＮ時間」の比率（以下「負荷率」という）が目標出力値と比例するように制御する方式（図１５（ａ）と（ｂ）参照）がある。（これらの制御方式については、例えば特許文献１又は２を参照）

また、負荷率が目標出力値に比例する方式には、２通りの方式がある。一つは、出力の「ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間」を一定時間とし、その時の「ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間」に対する「ＯＮ時間」の比率を目標出力値に比例させる方式（図１５（ｂ）参照。以下「時間比例方式」という）である。もう一つは、負荷への出力（ＡＣ電力供給）をＯＮまたはＯＦＦにする最小時間（以下「単位時間」という）毎に当該出力をＯＮ又はＯＦＦに制御する方式であり、十分に長い時間に於ける負荷率が目標出力値に比例する方式（図１５（ｃ）参照。以下「時分割出力制御方式」という）である。なお、時分割出力制御方式に於ける単位時間は半サイクルの整数倍の時間であり、通常は半サイクルまたは１サイクルとしている。

時分割出力制御方式では、単位時間サイクル毎に目標出力値（０〜１または０〜１００％）を積算する積算器を有し、その積算器の値が任意の閾値（固定値）を越えた時に出力を単位時間中ＯＮにすると同時に、目標出力値を積算する積算器から１（１００％）を減算する処理を、単位時間毎に繰り返す事により、負荷率を目標出力値に比例させている。

特開平６−３０９０４３号公報（図６〜図８とその説明）

特開２００４−１６４４３１号公報（図８〜図１０とその説明）

複数のチャンネルを同時に制御するにあたって、個々のチャンネルを独立して時分割出力制御方式で制御すると、全てのチャンネルが同時にＯＮになる瞬間がある。このため、全チャンネルの負荷の定格電力を合計した電力以上の電力容量を供給できる電源設備が必要になる。しかし、制御安定時に必要な電力は多くの場合５０％未満であるため、結果として過剰な電源設備となっている場合が多い。

本発明は、複数のチャンネルを時分割出力制御する場合に、同時に出力ＯＮとなるチャンネル数を制限し、かつ、出力の「ＯＮ＋ＯＦＦの時間」に対する「ＯＮ時間」の比率が入力値に比例する電力調整を可能にし、電源設備の電力容量を必要最小限にし得るマルチチャンネル電力制御器の提供を課題とする。

前記課題を達成するために、本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、負荷に対する出力としてＡＣ電力供給を行う複数のチャンネル毎に、その出力をＯＮまたはＯＦＦにする最小時間である単位時間中、ＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、当該出力を単位時間に分散するマルチチャンネル電力制御器において、前記チャンネル毎の負荷の定格電力値と、前記各単位時間に於ける全チャンネルの出力電力総和の上限値である電力上限値（以下「総電力上限値」という）とを予め設定しておき、前記単位時間毎に、各チャンネルの目標出力値を積算するチャンネル毎の目標出力値積算器に、各チャンネルの目標出力値を順次積算し、前記全チャンネルについて前記積算処理が終了した後に、目標出力値積算器の積算値が大きいチャンネルから順番に１チャンネルずつ、以下の処理を行うことを特徴とする。

＜処理＞
前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えない場合は、単位時間中当該チャンネルの出力をＯＦＦとする。前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えていて、かつ、ＯＮ信号により出力ＯＮとなったチャンネルの負荷の定格電力値を合算する定格電力合算器の定格電力合算値と該当チャンネルの負荷の定格電力値とを加算した値が、前記総電力上限値以下である時は、前記定格電力合算器に当該チャンネルの定格電力値を加算する処理と、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＮとする処理と、当該チャンネルの目標出力値積算器から１又は１００％を減算する処理とを行う。前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えていて、かつ、前記定格電力合算器の定格電力合算値と該当チャンネルの定格電力値とを加算した値が前記総電力上限値以上である時は、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＦＦにする。

前記「チャンネルの目標出力値」とは、負荷に印加した電力によって制御される制御対象の設定値とその測定値との差分を小さくするための操作量であり、例えば、負荷に加えるＡＣ電源電圧をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ（ＳＣＲなど）をＯＮし続けた状態のＡＣ電力を１（１００％）とした場合、かかる目標出力値は出力ＯＮ時間と出力ＯＦＦ時間を加算した時間に対する出力ＯＮ時間の比率を０〜１（０〜１００％）で表される。

前記「出力をＯＮまたはＯＦＦにする最小時間である単位時間」は、通常、ＡＣ電源電圧周波数の半周期（半サイクル）又は１周期（１サイクル）とする事が多いが、半周期（半サイクル）の整数倍とすることが可能である。なお、後述の実施形態ではＡＣ電源電圧周波数の１周期を「単位時間」としている。

本発明において、前記目標出力値積算器の積算値が大きいチャンネルから順番に処理する際に、２以上のチャンネルで積算値が同一の場合は、定格電力の大きいチャンネルを優先して処理し、さらに定格電力も同じ場合は、積算値と定格電力が同じチャンネルのいずれかのチャンネルを優先して選択するようにしてもよい。

本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、さらに、チャンネル毎に、所定期間内における当該チャンネルの目標出力平均値と、その所定期間内における当該チャンネルの実出力値の平均値とを算出し、算出した目標出力平均値に対する実出力値の平均値の割合が所定の閾値未満であるか、又は、目標出力平均値から実出力値の平均値を差し引いた値が所定の閾値以上である場合に、警報ＯＮ信号を出力する機能を備えてもよい。

本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、前記総電力上限値を前記チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値以上の値に設定すること等によって、使用電力ピーク抑制機能を無効とする機能を備えても良い。

本発明に係るマルチチャンネル電力制御器は、外部のホストコンピュータと通信する機能を備えて、外部のホストコンピュータからマルチチャンネル電力制御器に対して、前記総電力上限値を含む指令を出力することにより、前記各単位時間に於ける全チャンネルの出力電力総和の上限値以下にする機能の有効／無効を管理する構成にすることができる。

本発明にあっては、上記構成の採用により「各単位時間に於ける全チャンネルの出力電力総和の上限値である総電力上限値」を「チャンネル毎の負荷の定格電力の合計値」より低く設定することで、同時に出力ＯＮとなるチャンネル数が制限され、全チャンネルが同時に出力ＯＮとなることはなく、電源設備としてはチャンネル毎の負荷の定格電力の合計値より低い前記総電力上限値の電力を確保すれば足り、電源設備の電力容量を必要最小限にし得るマルチチャンネル電力制御器を提供できる。

特に、前記「警報ＯＮ信号を出力する」構成は、現在の総電力上限値では負荷に必要な電力を適切に供給できていないこと、すなわち目標出力値どおりにチャンネルから負荷にＡＣ電力が出力されておらず、負荷への電力供給不足が生じていることを装置使用者やホストコンピュータ等に知らせる機能である。

例えば、１台のマルチチャンネル電力制御器によって電力制御する複数のヒータ等の負荷全体を一つにまとめて負荷装置と見た場合に、かかる負荷装置とマルチチャンネル電力制御器とのペアを複数備える工場においては、いずれかの負荷装置に電力供給不足が生じたら、その負荷装置のマルチチャンネル電力制御器から前記警報ＯＮ信号が出力されるので、装置使用者またはホストコンピュータのオペレータはそのマルチチャンネル電力制御器における前記「総電力上限値」を変更することにより、当該負荷装置が必要とする電力供給を可能にする等、適切な対応を迅速にとることができる。

また、「警報ＯＮ信号を出力する」構成や、外部のホストコンピュータからの指令によりマルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能の有効／無効を切り換える機能を追加した構成によると、例えば、前記のような負荷装置とマルチチャンネル電力制御器とのペアを複数備える工場では、工場のホストコンピュータで各マルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能を管理することにより、負荷装置群単位で使用電力ピークの抑制を行うことが可能になり、工場全体の使用電力ピークの抑制を図れ、工場の電源設備の電力小容量化とそれによる設備コストの削減に貢献する。

射出成型機や押出機において大きな電力を消費する要因となる負荷装置は、バレル・ノズル等を加熱するヒータ系負荷装置と、スクリュー・巻取り機などの動力系負荷装置とに大別できる。このうち、ヒータ系負荷装置は、昇温中の消費電力は大きいが、昇温完了後の消費電力は昇温中に比べて格段に小さくなる。一方、動力系負荷装置は、バレル・ノズル等の昇温が終了してから動き始めて電力を消費する。

従って、工場のホストコンピュータからの指令により、前記のようなヒータ系負荷装置を電力制御する本マルチチャンネル電力制御器に対しては、昇温中は使用電力ピーク抑制機能を無効としてより早く昇温できるようにし、昇温完了後は使用電力ピーク抑制機能を有効として使用電力ピークの抑制をすれば、負荷装置の稼働率が良く、かつ消費電力を平均化することができる。

また、半導体工場等のように多くのヒータ系／動力系負荷装置が同時に稼働し、かつそれらが２４時間稼働しているような工場では、ヒータ系負荷装置の昇温時に消費電力が大きくなるので、ヒータ系負荷装置を同時に昇温の状態にしないようにすれば、工場単位で使用電力ピークの抑制が可能となる。これを実現する場合は、各負荷装置の電力制御装置として本マルチチャンネル電力制御器を採用し、かつ、それぞれの負荷装置の本マルチチャンネル電力制御器を工場のホストコンピュータで管理する。これにより、工場全体の総消費電力を監視しながら、工場の電力に余裕がないときに停止中のヒータ系負荷装置を昇温状態にする際は、ヒータ系負荷装置の本マルチチャンネル電力制御器における使用電力ピーク抑制機能を有効にしてヒータ系負荷装置を起動し、該工場の電力に余裕が出てきたら、ホストコンピュータで自動的にかかる機能を無効に切り換えるようにすればよい。さらには、ホストコンピュータが工場単位の総消費電力を監視しながら、本マルチチャンネル電力制御器における前記「総電力上限値」を適当な電力値に設定変更することで、稼働効率が良く、きめ細かい使用電力ピークの抑制が可能となる。

本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御装置の概要図である。 図１のマルチチャンネル電力制御器における処理動作の一例を示したフローチャート図。 図２のフローチャートにおける警報判断処理の一例を示したフローチャート図。 図２のフローチャートに示した処理動作の実行時にマルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブルの説明図。 図１に示す５チャンネルのマルチチャンネル電力制御器において、警報判断周期をＡＣ電源電圧周波数の１０周期分、達成率の閾値（所定割合）を１（１００％）、総電力上限値を１８００Ｗとする条件の下で、図２のフローチャートに示す処理動作を実行したときの各チャンネルの出力制御結果を示す図。 図５の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフの図。 図５中の総電力上限値を１５００Ｗに変更して図２のフローチャートに示す処理動作を実行したときの出力制御結果を示す図。 図７の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフの図。 図５中の総電力上限値を３０００Ｗに変更して図２のフローチャートに示す処理動作を実行したときの出力制御結果を示す図。 図９の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフの図。 図１に示すマルチチャンネル電力制御器を複数台備えた工場の電力制御システムの構成図。 図１１のマルチチャンネル電力制御器（３台）によってそれぞれ負荷装置の電力を制御するときの時間経過と使用電力の概念を示した図。 図１１のマルチチャンネル電力制御器（３台）によってそれぞれ負荷装置の電力を制御する場合に、各負荷装置のマルチチャンネル電力制御器に設定される「総電力上限値」と「負荷装置群の電力上限値」との関係の一例を示す図。 図１１のマルチチャンネル電力制御器（３台）によってそれぞれ負荷装置の電力を制御する場合に、各負荷装置のマルチチャンネル電力制御器に設定される「総電力上限値」と「負荷装置群の電力上限値」との関係の一例を示す図。 （ａ）は位相制御方式の説明図、同図（ｂ）はゼロクロス点スイッチングによる時間比例出力制御方式の説明図、同図（ｃ）は従来のゼロクロス点スイッチングによる時分割出力制御方式の説明図。

以下、本発明を実施するための一実施形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるマルチチャンネル電力制御器を適用した複数チャンネル温度制御装置の概要図である。

図１の複数チャンネル温度制御装置１は、ヒータＨ１〜Ｈ５（負荷）に対する出力としてＡＣ電力供給（出力）を行う複数（図１の例では５台）のチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５と、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎に目標出力値を演算するマルチチャンネル調節計２と、その目標出力値に基づきチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５からヒータＨ１〜Ｈ５へのＡＣ電力供給（出力）を制御するマルチチャンネル電力制御器３とを含み、ヒータＨ１〜Ｈ５によって制御対象Ｊ１〜Ｊ５の温度を調節するものである。

＜チャンネルの詳細構成＞
前記各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５は、電力スイッチング素子ＳＣＲ（以下「ＳＣＲ」という）を備え、ＳＣＲの点弧によって各ヒータＨ１〜Ｈ５にＡＣ電力供給（出力）を行うようになっている。

図１の例では、ＳＣＲの電力をスイッチングする端子にヒータＨ１〜Ｈ５とＡＣ電源Ｐとを直列に接続するとともに、ＳＣＲのＯＮ／ＯＦＦを制御する端子にマルチチャンネル電力制御器３からのＯＮ信号が入力されることによって、ＳＣＲが点弧し、ＳＣＲからＡＣ電力供給（出力）が行われるように構成してある。なお、電力をスイッチングする部分はＳＳＲ（ソリッドステートリレー）でもよい。

各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５には動作説明の便宜上ｃｈ１〜ｃｈ５のチャンネル番号が付されている。図１の例では上から順に連番でチャンネル番号を付している。

＜マルチチャンネル調節計の詳細構成＞
マルチチャンネル調節計２は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎に、ヒータＨ１〜Ｈ５で温度制御する制御対象Ｊ１〜Ｊ５の設定温度ＳＶ１〜ＳＶ５（設定値）と、その制御対象Ｊ１〜Ｊ５の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ５（測定値）との差分を求め、その差分を小さくするための目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５（操作量）をＰＩＤ演算する等、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５を個々に演算する機能を有している。なお、この種の調節計はシングルループ調節計５台であってもよい。

それぞれの制御対象Ｊ１〜Ｊ５の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ５については、個々の制御対象Ｊ１〜Ｊ５に設置された温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ５で測定し、その測定値（測定温度ＰＶ１〜ＰＶ５）がマルチチャンネル調節計２に入力されるように構成してある。

それぞれのヒータＨ１〜Ｈ５への出力（ＡＣ電力供給）の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５は制御対象Ｊ１〜Ｊ５の温度とは無関係に、例えば図示しないタッチパネル等より手動で入力設定する方式を採用することができる。この場合、温度センサ等の測定手段Ｓ１〜Ｓ５は必須ではない。

以下、説明の便宜上、前述の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５とその積算値（後述）は、ＳＣＲをＯＮし続けた時のＡＣ電力を１００％とした場合のパーセンテージ（％）で表されるものとする。例えば、出力ＯＮ時間の割合が１／４または１／２の目標出力値はそれぞれ２５％、５０％のように表される。

＜マルチチャンネル電力制御器の詳細構成＞
マルチチャンネル電力制御器３は、図２、図３のフローチャートに示した処理動作を実行するためのシステムプログラム等を格納したＲＯＭ、そのシステムプログラムを実行するＣＰＵ、システムプログラムの実行時に使用する図４の変数テーブルＴ１〜Ｔ３等を格納するＲＡＭ、システムプログラムの実行によってＯＮ信号を出力したり出力しなかったりする出力部等、各種のハードウエア資源を備えたマイクロコンピュータからなるとともに、図２、図３のフローチャートに示した処理動作の実行により、少なくとも下記第一から第七の機能を発揮する。

（１）第一の機能
第一の機能は、先に説明した複数のチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎に、その出力（ＡＣ電力供給）をＯＮまたはＯＦＦにする最小時間である単位時間（本実施形態では、ＡＣ電源電圧周波数の１周期。以下同様）中、ＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＳＣＲをＯＮするＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、当該出力（ＡＣ電力供給）を単位時間に分散する機能（ゼロクロス時分割出力制御機能）である。図１のマルチチャンネル電力制御器３では、先に説明したように個々のチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５を電力制御する素子としてＳＣＲを採用し、それぞれのＳＣＲにＯＮ信号を出力する構成になっている。

（２）第二の機能
第二の機能は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎の負荷の定格電力値（具体的には、図４に示す第一の変数テーブルＴ１の定格電力値［１］〜［５］）や、各単位時間（ＡＣ電源電圧周波数の１周期）に於ける全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の出力電力総和の上限値である総電力上限値（具体的には、図４に示す第三の変数テーブルＴ３における第一の記憶エリアＭ１）を、オペレータが設定値として設定できるようにする機能である。ここで設定する定格電力値としては、例えば、負荷やその仕様書等に定格電力値として表示されている値や、負荷において実際に消費される電力を実測した値（負荷の消費電力の実測値）を採用することができる。実測値を採用する場合は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎の負荷に対して電流と電圧を計測する手段（図示省略）を設けるとともに、その計測値に基づいて当該負荷の消費電力の実測値を算出し、算出した実測値をチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎の負荷の定格電力値（定格電力値［ｃｈ］）に格納する手段を設けてもよい。

（３）第三の機能
第三の機能は、以下に説明する第四から第七の機能による処理を前述の単位時間毎に繰り返す機能である。

（４）第四の機能
第四の機能は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎の目標出力値積算器（具体的には、図４に示す第一の変数テーブルの積算値［１］〜［５］。以下同様）に、それぞれのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の目標出力値（マルチチャンネル電力制御器３の入力）を積算する機能である。

（５）第五の機能
第五の機能は、全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５について前記第四の機能による積算処理が終了した後、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の目標出力値積算器の積算値（具体的には、図４に示す第一の変数テーブルＴ１の積算値［１］〜［５］）が大きい順にチャンネルを並べて、後述する第六及び第七の機能で処理するチャンネルの順序を決める処理（チャンネルの順位付け）、及び、定格電力合算器（具体的には、図４に示す第三の変数テーブルＴ３における第二の記憶エリアＭ２。以下同様）の定格電力合算値をクリアする処理を行う機能である。なお、チャンネルの順位付けは、後で説明するが、目標出力積算器（第一の変数テーブルＴ１の積算値［１］〜［５］）の値（積算値）が大きいチャンネルから順番に１位、２位…となる。

（６）第六の機能
第六の機能は、第五の機能で決定したチャンネル順に、目標出力値積算器の積算値（第一の変数テーブルＴ１の積算値［１］〜［５］）と出力のＯＮ／ＯＦＦを判断する閾値とを比較してその大小を判断し、閾値を超えたチャンネルについては出力ＯＮ候補として次の第七の機能に送り、閾値を越えないチャンネルについてはその出力を単位時間中ＯＦＦにする機能である。

（７）第七の機能
第七の機能は、第六の機能から送られてきた出力ＯＮ候補のチャンネル、すなわち目標出力値積算器の積算値（第一の変数テーブルＴ１の積算値［１］〜［５］）が閾値を超えているチャンネルについて、下記処理を行う機能である。

＜処理＞
第二の機能で予め設定した当該チャンネルの負荷の定格電力値（第一の変数テーブルＴ１の定格電力値［１］〜［５］）と定格電力合算器（第三の変数テーブルＴ３における第二の記憶エリアＭ２）の定格電力合算値とを加算した値が第二の機能で予め設定した総電力上限値以下である時は、前記定格電力合算器に当該チャンネルの定格電力値を加算する処理と、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＮとする処理と、当該チャンネルの目標出力値積算器から１（１００％）を減算する処理とを行う。この一方、前記のように加算した値が総電力上限値以上である時は、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＦＦにする。

なお、第六、第七の機能による処理は、第五の機能で決めたチャンネル順に、チャンネル毎に繰り返し処理され、全チャンネルの処理が終了した後、次の単位時間まで待機し、次の単位時間開始時に第四から第七の機能処理を繰り返し実施する。

図４は、図２のフローチャートに示した処理動作の実行時にマルチチャンネル電力制御器で使用する変数テーブルの説明図である。

図４において、第一の変数テーブルＴ１には、定格電力値［ｃｈ］、目標出力値［ｃｈ］、積算値［ｃｈ］、出力フラグ［ｃｈ］、出力ＯＮ回数［ｃｈ］、目標出力値和［ｃｈ］、出力平均値［ｃｈ］、目標出力平均値［ｃｈ］、達成率［ｃｈ］をそれぞれ格納するエリアがある。

定格電力値［ｃｈ］は定格電力値［１］〜目標出力値［５］の配列変数で構成されており、例えば、定格電力値［１］にはチャンネルｃｈ１の負荷の定格電力値が格納され、定格電力値［２］にはチャンネルｃｈ２の負荷の定格電力値が格納される。他の定格電力値［３］〜［５］も同様である。

目標出力値［ｃｈ］は目標出力値［１］〜目標出力値［５］の配列変数で構成されており、例えば、目標出力値［１］にはチャンネルｃｈ１の目標出力値が格納され、目標出力値［２］にはチャンネルｃｈ２の目標出力値が格納される。他の目標出力値［３］〜［５］も同様である。

積算値［ｃｈ］は積算値［１］〜積算値［５］の配列変数で構成されており、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎にそれぞれの目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５を積算する目標出力積算器として機能する。例えば、積算値［１］にはチャンネルｃｈ１の積算値が格納され、積算値［２］にはチャンネルｃｈ２の積算値が格納される。他の積算値［３］〜［５］も同様である。

出力フラグ［ｃｈ］は出力フラグ［１］〜出力フラグ［５］の配列変数で構成されており、例えば、出力フラグ［１］には、チャンネルｃｈ１について出力（ＡＣ電力供給）を可能とするか否か（出力ＯＮか否か）のフラグ、具体的には出力可能（出力ＯＮ）とするなら“ＯＮ”が格納され、出力不可（出力ＯＦＦ）とするなら“ＯＦＦ”が格納される。他の出力フラグ［２］〜［５］も同様である。

出力ＯＮ回数［ｃｈ］は出力ＯＮ回数［１］〜出力ＯＮ回数［５］の配列変数で構成されており、例えば、出力ＯＮ回数［１］にはチャンネルｃｈ１の出力ＯＮ回数が格納され、出力ＯＮ回数［２］にはチャンネルｃｈ２の出力ＯＮ回数が格納される。他の出力ＯＮ回数［３］〜［５］も同様である。

ここで、前記「出力ＯＮ回数」とは、警報判断周期内で一のチャンネルが出力ＯＮのチャンネルとして選択され出力（ＡＣ電力供給）をした回数である。具体的には、出力（ＡＣ電力供給）を制御する単位時間をＡＣ電源電圧周波数の１周期とし、その１０周期分を警報判断周期とした場合において、警報判断周期中のいずれか３周期で例えばチャンネルｃｈ１が出力をしたら、チャンネルｃｈ１の出力ＯＮ回数［１］は“３”になる。他のチャンネルｃｈ２〜ｃｈ５の出力ＯＮ回数［２］〜［５］も同様である。

なお、前記「警報判断周期」とは、チャンネルの出力（ＡＣ電力供給）が目標出力値かそれに近い値になっているか否かを後述の達成率で判断する周期である。

目標出力値和［ｃｈ］は目標出力値和［１］〜目標出力値和［５］の配列変数で構成されており、例えば、目標出力値和［１］にはチャンネルｃｈ１の目標出力値和が格納され、目標出力値和［２］にはチャンネルｃｈ２の目標出力値和が格納される。他の目標出力値和［３］〜［５］も同様である。

ここで、前記「目標出力値和」とは、警報判断周期内で１周期が到来する度にその都度処理対象チャンネルの目標出力値を加算したときの目標出力値の総和である。例えば、警報判断周期をＡＣ電源電圧周波数の１０周期分としたら、チャンネルｃｈ１の目標出力値は“３０％”であるから、このチャンネルｃｈ１の目標出力値和［１］は３０％×１０になる。他のチャンネルｃｈ２〜ｃｈ５の目標出力値和［２］〜［５］も同様である。

出力平均値［ｃｈ］は、出力平均値［１］〜出力平均値［５］の配列変数で構成されており、例えば、出力平均値［１］には後述するチャンネルｃｈ１の出力平均値が格納され、出力平均値［２］には同様に後述するチャンネルｃｈ２の出力平均値が格納される。他の出力平均値［３］〜［５］も同様である。

目標出力平均値［ｃｈ］は、目標出力平均値［１］〜目標出力平均値［５］の配列変数で構成されており、例えば、目標出力平均値［１］には後述するチャンネルｃｈ１の目標出力平均値が格納され、目標出力平均値［２］には同様に後述するチャンネルｃｈ２の目標出力平均値が格納される。他の目標出力平均値［３］〜［５］も同様である。

達成率［ｃｈ］は、達成率［１］〜達成率［５］の配列変数で構成されており、例えば、達成率［１］には後述するチャンネルｃｈ１の達成率が格納され、達成率［２］には同様に後述するチャンネルｃｈ２の達成率が格納される。他の達成率［３］〜［５］も同様である。

第二の変数テーブルＴ２の順位［Ｐ］は順位［１］〜順位［５］の配列変数で構成されており、例えば、順位［１］には積算値［ｃｈ］の値が一番大きいチャンネルの番号が格納され、順位［２］には積算値［ｃｈ］の値が二番目に大きいチャンネルの番号が格納される。この規則に従って順位［３］、順位［４］、順位［５］にも同様にチャンネル番号が格納される。従って、最後の順位［５］には積算値［ｃｈ］の値が一番小さいチャンネルのチャンネル番号が格納される。具体的には、チャンネルｃｈ２の積算値［２］が一番大きいなら、順位［１］には“２”のチャンネル番号が格納され、また、チャンネルｃｈ４の積算値［４］が二番目の大きさであるなら、順位［２］には“４”のチャンネル番号が格納される。

第三の変数テーブルＴ３は、二つの記憶エリアＭ１、Ｍ２を有している。第一の記憶エリアＭ１には、前記第二の機能で設定した設定値のうち、総電力上限値（各単位時間に於ける全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の出力電力総和の上限値）が格納される。

第三の変数テーブルＴ３において、第二の記憶エリアＭ２は、ＯＮ信号により出力ＯＮとなったチャンネルの負荷の定格電力値（定格電力値［１］〜［５］のいずれか）を合算する定格電力合算器として機能し、そのような定格電力合算値を格納するものである。定格電力合算値は後述する図２のフローチャートに示した処理動作の実行中に変動する。例えば、同フローチャートの初期処理（ステップ１０４を参照）で、定格電力合算値は“０”の初期値を採る。その後、定格電力合算値は、初期値の“０”に出力ＯＮチャンネルの定格電力値（定格電力値［１］〜［５］のいずれか）を加算した値になったり（同フローチャートのステップ１０８を参照）、更に、そのステップ１０８の処理動作の繰り返しにより、その値に別の出力ＯＮチャンネルの定格電力値（定格電力値［１］〜［５］のいずれか）を加算した値になったりする。なお、図１の例では５つのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５があるので、定格電力合算値は図２のフローチャートに示す処理動作の実行中に最大で５つのチャンネルの定格電力値（定格電力値［１］〜［５］の全て）を加算した値を採り得る。

＜複数チャンネル温度制御装置の動作説明＞
次に、以上のように構成された図１の複数チャンネル温度制御装置１の全体動作について説明する。

本複数チャンネル温度制御装置１は、図示しない稼動スイッチの押下によって、マルチチャンネル調節計２およびマルチチャンネル電力制御器３が起動し、ヒータＨ１〜Ｈ５の測定手段Ｓ１〜Ｓ５から出力された制御対象Ｊ１〜Ｊ５の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ５がマルチチャンネル調節計２に入力される。

そして、マルチチャンネル調節計２では、制御対象Ｊ１〜Ｊ５の測定温度ＰＶ１〜ＰＶ５とその設定温度ＳＶ１〜ＳＶ５とに基づいて目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５を演算し、演算結果の目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５をマルチチャンネル電力制御器３に出力する。一方、マルチチャンネル電力制御器３においては、図２、図３のフローチャートに示す一連の処理動作を開始する。以下、この図２および図３のフローチャートを基にマルチチャンネル電力制御器３の詳細動作を説明する。

＜マルチチャンネル電力制御器の詳細動作＞
図２に示すように、マルチチャンネル電力制御器３は最初に初期処理を行う（ステップ１００）。初期処理では、図４の変数テーブルＴ１に各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の定格電力値［ｃｈ］を設定し、変数テーブルＴ３の記憶エリアＭ１に総電力上限値を設定する。更に、初期処理では、図４の変数テーブルＴ１の積算値［ｃｈ］、出力ＯＮ回数［ｃｈ］、目標出力値和［ｃｈ］、周期カウンタに“０”をセットすることで、全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の積算値［１］〜［５］、出力ＯＮ回数［１］〜［５］、目標出力値和［１］〜［５］、並びに周期カウンタを初期化する（ステップ１００）。

次に、以下のステップ１０３〜１１２までの一連の処理動作を、単位時間（本例ではＡＣ電源電圧周波数の１周期）ごとに実行するために、ＡＣ電源電圧の周波数サイクルに同期して起動する。同期した処理周期はＡＣ電源Ｐからマルチチャンネル電力制御器３に入力されるＡＣ電源電圧より取得することができる（ステップ１０１）。

続いて、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５ごとに、それぞれの目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５を積算する。ここで、かかる積算処理を例えばチャンネル番号“１”のチャンネルｃｈ１で説明すると、変数テーブルＴ１上の積算値［１］に目標出力値［１］を加算し、加算値を積算値［１］にセットするものである。他のチャンネルｃｈ２〜ｃｈ５も同様である（ステップ１０２）。

以上のようにして全てのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５について目標出力値ＭＶ１〜ＭＶ５の積算処理が完了したら、積算値の大きいチャンネルから１位、２位…と順位を付け、かかる順位を変数テーブルＴ２上の順位［Ｐ］に格納する。例えば、チャンネルｃｈ２の積算値［２］が一番大きいなら、順位［１］に“２”のチャンネル番号が格納され、チャンネルｃｈ４の積算値［４］が２番目の大きさであるなら、順位［２］に“４”のチャンネル番号が格納される（ステップ１０３）。

次に、順位カウンタＰの値と変数テーブルＴ３の定格電力合算値を“０”でリセットし（ステップ１０４）、順位カウンタＰの値をインクリメントして“１”繰り上げることにより（ステップ１０５）、順位［１］で特定されるチャンネル、すなわち積算値が一番大きいチャンネルから順番に処理対象にしてステップ１０６〜１１０の処理を行う。

ステップ１０６では、第一の条件として、処理対象チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の積算値［順位［Ｐ］］が閾値（本例では０％）を超えているか否かを判定し、超えているなら（ステップ１０６のＹｅｓ）、ステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、第二の条件として、変数テーブルＴ３の定格電力合計値と処理対象チャンネル（該当チャンネル）の負荷の定格電力値［順位［Ｐ］］とを加算した値が変数テーブルＴ３の総電力上限値を超えていないか否かを判定し、超えていない場合には（ステップ１０７のＹｅｓ）、処理対象チャンネルの出力フラグ［順位［Ｐ］］にＯＮをセットする（ステップ１０８）。これにより、処理対象チャンネルは出力ＯＮのチャンネルとして選択されたことになる。

更に、前記ステップ１０８においては、前記加算値（変数テーブルＴ３の定格電力合計値と処理対象チャンネル（該当チャンネル）の負荷の定格電力値［順位［Ｐ］］とを加算した値）で変数テーブルＴ３の定格電力合算値を上書きすることで、変数テーブルＴ３の定格電力合算値を更新する処理と、以上のように選択したチャンネルの積算値［順位［Ｐ］］から“１”を減算し、減算結果を処理対象チャンネルの積算値［順位［Ｐ］］に格納する処理を行ってから、次のステップ１０９に進む。

この一方、前記ステップ１０６において第一の条件を満たさない（処理対象チャンネルの目標出力値の積算値が閾値を超えていない）場合や、前記ステップ１０７において第二の条件を満たさない（定格電力合算値が総電力上限値を超えている）場合は、処理対象チャンネルの出力フラグ［順位［Ｐ］］にＯＦＦをセットすることによって、かかるチャンネルは出力ＯＮのチャンネルとして選択されないことを記録した後（ステップ１１０）、ステップ１０９に進む（ステップ１０６のＮｏ又はステップ１０７のＮｏ）。

ステップ１０９では、前記順位カウンタＰの値が最後のチャンネル番号ｎ（本例では“５”）であるか否かを判定し、最後のチャンネル番号ｎでないなら（ステップ１０９のＮｏ）、ステップ１０５に戻って順位カウンタＰの値をインクリメントし、次のチャンネル番号のチャンネルについて先に説明したステップ１０６〜１０９の処理を行う。順位カウンタＰの値が最後のチャンネル番号ｎであるなら（ステップ１０９のＹｅｓ）、次のステップ１１１に進み、変数テーブルＴ１上の出力フラグ［ｃｈ］を基に出力処理を実行する（ステップ１１１）。

ステップ１１１における出力処理は、変数テーブルＴ１上で出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＮ”になっているチャンネル（出力ＯＮチャンネル）については、ＳＣＲにＯＮ信号を出力することによってＳＣＲをＯＮし、ＳＣＲからヒータにＡＣ電力供給が行われるようにする。一方、出力フラグ［ｃｈ］が“ＯＦＦ”になっているチャンネルについては、ＳＣＲをＯＮする信号を出力せず、ヒータへのＡＣ電力供給が行われないようにする（ステップ１１１）。

以上説明した出力処理が完了したら、ステップ１１２の警報判断処理を行う。警報判断処理は図３に示すフローチャートに従って行われる。同図のフローチャートによると、警報判断処理は、最初に下記処理１、２を行う（ステップ１１２−１）。

［処理１：処理１の対象→ステップ１１１で出力をしたチャンネルのみ］
処理対象チャンネルが前記ステップ１１１で出力をしたなら、そのチャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］をインクリメントしてカウントアップする。なお、出力をしていないチャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］はカウントアップしない（ステップ１１２−１）。

［処理２：処理２の対象→全チャンネル］
処理対象チャンネルが前記ステップ１１１で出力をしても、しなくても、そのチャンネルの目標出力値和［ｃｈ］に同チャンネルの目標出力値を加算することによって、処理対象チャンネルの目標出力値和［ｃｈ］を更新する（ステップ１１２−１）。

以上説明した処理１と処理２が完了したら、周期カウンタをインクリメントしてカウントアップし（ステップ１１２−２）、周期カウンタの値が警報判断周期（本例ではＡＣ電源電圧周波数の１０周期）以上か否かを判定する（ステップ１１２−３）。ここで、周期カウンタの値が警報判断周期に達していないなら（ステップ１１２−３のＮｏ）、以下のステップ１１２−４〜１１２−１２をスキップして、図２のステップ１０１に戻り（ステップ１１２−１３）、次の周期の始まりを待って、前述のステップ１０２からステップ１１２までの処理を繰り返す。

そして、前記ステップ１０２からステップ１１２（１１２−１と１１２−２）までの処理の繰り返しによって、周期カウンタの値が１ずつ増え、最終的に周期カウンタの値が警報判断周期（本例ではＡＣ電源電圧周波数の１０周期）に達したら（ステップ１１２−３のＹｅｓ）、次のステップ１１２−４に進むことになる。

ステップ１１２−４では、チャンネルカウンタｃｈの値を０でリセットし（ステップ１１２−４）、次のステップ１１２−５では、同チャンネルカウンタｃｈの値をインクリメントして“１”繰り上げることにより（ステップ１１２−５）、若い番号のチャンネルから順番に処理対象にしてステップ１１２−６〜１１２−１０の処理を行う。

ステップ１１２−６では、最初に、所定時間内における処理対象チャンネルの実出力値の平均値として、警報判断周期内での処理対象チャンネルの出力平均値を求めて、同チャンネルの出力平均値［ｃｈ］に格納する。出力平均値は“処理対象チャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］÷警報判断周期”で算出する。

次に、このステップ１１２−６では、所定時間内における処理対象チャンネルの目標出力平均値として、警報判断周期内での処理対象チャンネルの目標出力平均値を求めて、同チャンネルの目標出力値平均［ｃｈ］に格納する。目標出力平均値は“目標出力値和［ｃｈ］÷警報判断周期”で算出する。

最後に、このステップ１１２−６においては、“出力平均値（実出力値の平均値）÷目標出力平均値）”の演算によって、処理対象チャンネルの達成率を算出して同チャンネルの達成率［ｃｈ］に格納する。以上のように、達成率は、目標出力平均値に対する出力平均値（実出力値の平均値）の割合であって、警報判断周期全体で処理対象チャンネルがその目標出力値に相当するＡＣ電力を実際にどれだけ負荷へ供給することができたのか、その供給できた割合（出力の割合）を示している。

前記達成率を図５のチャンネルｃｈ１で説明すると、チャンネルｃｈ１の目標出力値は０．３（３０％）、目標出力値和は０．３×１０＝３、警報判断周期（１０周期）内での出力ＯＮ回数は３回である。また、チャンネルｃｈ１の出力平均値［１］は“処理対象チャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］÷警報判断周期”より３÷１０＝０．３になる。チャンネルｃｈ１の目標出力平均値［１］は“目標出力値和［ｃｈ］÷警報判断周期”より３÷１０＝０．３になる。従って、このチャンネルｃｈ１の達成率［１］は“出力平均値÷目標出力平均値”より０．３÷０．３＝１（１００％）であるから、チャンネルｃｈ１は警報判断周期（１０周期）全体で目標出力値どおりにＡＣ電力供給（出力）を行っていることになる。

前記達成率を図７のチャンネルｃｈ５で説明すると、チャンネルｃｈ５の目標出力値は０．７（７０％）、目標出力値和は０．７×１０＝７、警報判断周期（１０周期）内での出力ＯＮ回数は６回である。また、チャンネルｃｈ５の出力平均値［５］は“処理対象チャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］÷警報判断周期”より６÷１０＝０．６になる。チャンネルｃｈ５の目標出力平均値［５］は“目標出力値和［ｃｈ］÷警報判断周期”より７÷１０＝０．７になる。従って、このチャンネルｃｈ５の達成率［５］は“出力平均値÷目標出力平均値”より０．６／０．７＝約０．８６（約８６％）であるから、このチャンネルｃｈ５は１０周期全体で目標出力値どおりにＡＣ電力供給（出力）を行っていないことになる。

以上説明したように処理対象チャンネルの達成率［ｃｈ］の算出が完了したら、その達成率［ｃｈ］が所定割合（本例では１（１００％））未満か否かを判定する（ステップ１１２−７）。ここで、前記「所定割合」は達成率の閾値であり、達成率［ｃｈ］が所定割合未満であったなら（ステップ１１２−７のＹｅｓ）、警報ＯＮ信号を出力するが（ステップ１１２−８）、達成率［ｃｈ］が所定割合未満でないなら（ステップ１１２−７のＮｏ）、警報ＯＦＦ信号を出力する（ステップ１１２−１０）。なお、ステップ１１２−８では、先に説明した目標出力平均値から出力平均値（実出力値の平均値）を差し引いた値が所定の閾値以上である場合に、警報ＯＮ信号を出力するようにしてもよい。

その後は、処理対象チャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］と目標出力値和［ｃｈ］を０でリセットしてから（ステップ１１２−９）、チャンネルカウンタｃｈの値が最後のチャンネル番号ｎ（本例では“５”）であるか否かを判定する（ステップ１１２−１１）。ここで、最後のチャンネル番号ｎでないなら（ステップ１１２−１１のＮｏ）、ステップ１１２−５に戻ってチャンネルカウンタｃｈ値をインクリメントし、次のチャンネル番号のチャンネルについて先に説明したステップ１１２−６〜１１２−１０の処理を行う。一方、チャンネルカウンタｃｈの値が最後のチャンネル番号ｎになっている場合は（ステップ１１２−１１のＹｅｓ）、周期カウンタを０でリセットして（ステップ１１２−１２）、ステップ１０１に戻り（ステップ１１２−１３）、次の周期の始まりを待って、ステップ１０２〜１１２の処理を繰り返す。

図５は、図１に示す５チャンネルのマルチチャンネル電力制御器３において、警報判断周期をＡＣ電源電圧周波数の１０周期分、達成率の閾値（所定割合）を１（１００％）、総電力上限値を１８００Ｗとする条件の下で、図２及び３図のフローチャートに示す処理動作を実行したときの出力制御結果である。

この図５の例では、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値は３０００Ｗであるが、総電力上限値を１８００Ｗに設定しているので、複数チャンネル温度制御装置１全体の使用電力ピークは本マルチチャンネル電力制御器によって１８００Ｗ以下に抑制される。つまり、この図５の例は「総電力上限値」を「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」よりも低い１８００Ｗに設定することによって、マルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能をＯＮとした例である。

なお、この図５及び後で説明する図７、図９において“ＮＧ”は、先に説明した「達成率」が所定割合未満であったことを意味する。“ＯＫ”はかかる「達成率」が所定割合未満でなかったこと、すなわちＡＣ電源電圧周波数の１０周期内で目標出力値どおりにＡＣ電力供給（出力）を分散できたことを意味している。また、“ＮＧ”や“ＯＫ”以外の部分で黒い色の反転表示になっている箇所は、出力ＯＮのチャンネルとして選択されてＡＣ電力供給（出力）を行ったことを意味し、その反転表示中の数値は出力時のＡＣ供給電力を示している。

本マルチチャンネル電力制御器３では、起動直後における前記ステップ１００の初期処理により、全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の積算値［１］〜［５］が初期化されて“０”になる。

このため、図５において、最初の出力周期１では、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５毎にそれぞれの初期値“０”にそれぞれの目標出力値［１］〜［５］が加算されることで、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の目標出力値の積算値［１］〜［５］は、それぞれ３０％、４０％、５０％、６０％、７０％になる。これらの積算値［１］〜［５］はどれも閾値（０％）を超えているので、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５はどれも出力ＯＮのチャンネルとして選択される候補になる。

しかし、積算値の大きさが１位と２位のチャンネル（ｃｈ４およびｃｈ５）の負荷の定格電力値の合計値は１８００Ｗ（＝１０００Ｗ＋８００Ｗ）であり、これに３位のチャンネル（ｃｈ３）の負荷の定格電力値を加算するとその合計値は２４００Ｗになる。この一方、総電力上限値は１８００Ｗに設定されているから、最初の出力周期１では、積算値が１位と２位のチャンネル（ｃｈ４とｃｈ５）を出力ＯＮのチャンネルとして選択することにより「出力ＯＮとなるチャンネルの負荷の定格電力値の合計値」が「総電力上限値（１８００Ｗ）」を超えないようにしている。

次の出力周期２では、チャンネルｃｈ５の負荷の目標出力値の積算値［５］は４０％（＝７０％−１００％＋７０％）になっている。このチャンネルｃｈ５は直前の出力周期１で出力ＯＮのチャンネルとして選択されてＡＣ電力供給（出力）を行ったため、出力周期１での積算値［５］、すなわち７０％に対して１００％の減算と７０％の加算が行われたためである。チャンネルｃｈ４も出力周期１で出力ＯＮのチャンネルとして選択されてＡＣ電力供給（出力）を行っているので、チャンネルｃｈ５と同様の演算により、チャンネルｃｈ５の目標出力値の積算値［４］は２０％（＝６０％−１００％＋６０％）になっている。

また、出力周期２において、チャンネルｃｈ３の目標出力値の積算値［３］は１００％（＝５０％＋５０％）になっている。このチャンネルｃｈ３は直前の出力周期１で出力ＯＮのチャンネルとして選択されなかったので、出力周期１での積算値［３］、すなわち５０％に対して５０％の加算が行われ、１００％の減算は行われていないためである。出力周期１で出力ＯＮのチャンネルとして選択されなかった他のチャンネルｃｈ２とｃｈ１も同様である。

ところで、出力周期２においては、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の目標出力値の積算値［１］〜［５］はどれも閾値（０％）を超えているので、どのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５も出力ＯＮのチャンネルとして選択される候補になる。

しかし、積算値の大きさが１位と２位と３位のチャンネル（ｃｈ３とｃｈ２とｃｈ１）の定格電力の合計値は１２００Ｗ（＝６００Ｗ＋４００Ｗ＋２００Ｗ）であり、これに４位のチャンネル（ｃｈ５）の負荷の定格電力値を加算するとその合計値は２２００Ｗになる。一方、総電力上限値は上述の通り１８００Ｗに設定されているから、出力周期２においては、積算値が１位と２位と３位のチャンネル（ｃｈ３、ｃｈ４およびｃｈ５）を出力ＯＮのチャンネルとして選択することにより、「出力ＯＮとなるチャンネルの負荷の定格電力値の合計値」が「総電力上限値（１８００Ｗ）」を超えないようにしている。

残りの出力周期３〜１０でも、以上説明した出力周期１や出力周期２と同様の方式で出力ＯＮとなるチャンネルを選択しているので、その詳細説明は省略する。後で説明する図７、図９、図１１の例も同様である。

図５の例のように、総電力上限値を１８００Ｗとした場合の各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の達成率は、どれも先に説明したチャンネルｃｈ１の例のように１（１００％）になり、どのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５もこの１０周期（警報判断処理周期）全体として目標出力値どおりのＡＣ電力供給（出力）を行っているから、この１０周期における警報判断処理の結果として、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の判定結果はどれも図５のように“ＯＫ”になる。このように全チャンネルの判定結果が“ＯＫ”となる場合に、警報ＯＦＦ信号が出力される。後述する図７の例のように、いずれか一つのチャンネルの判定結果が“ＮＧ”となる場合には警報ＯＮ信号が出力される。

図６は、図５の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフである。

この図６のグラフからも分かるように、例えば、図５の例のように５チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値が３０００Ｗであるときに、総電力上限値を１８００Ｗに設定するなど、「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」に対して「総電力上限値」が適切な場合には、警報判断周期（１０周期）全体でチャンネル全体の供給電力のバラツキが小さくなることから、複数チャンネル温度制御装置１全体の使用電力ピークを前記定格電力値の合計値以下に抑制しつつ、警報判断周期全体として均一にＡＣ電力供給（出力）を行うこともできる。

図７は、図５中の総電力上限値を１５００Ｗに変更して図２及び３図のフローチャートに示す処理動作を実行したときの出力制御結果である。

この図７の例でも、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値は３０００Ｗであるが、前記のように総電力上限値を１５００Ｗに設定しているから、複数チャンネル温度制御装置１全体の使用電力ピークは本マルチチャンネル電力制御器によって１５００Ｗ以下に抑制される。つまり、この図７の例も、「総電力上限値」を「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」よりも低い１５００Ｗに設定することで、マルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能をＯＮとした例である。

図７の出力制御結果を見ると、ｃｈ３〜ｃｈ５のチャンネルの結果判定は“ＮＧ”になっている。これらのチャンネルｃｈ３〜ｃｈ５は達成率が所定割合（閾値）未満であったためである。このことをチャンネルｃｈ５の例で詳細に説明する。チャンネル５の目標出力値は０．７（７０％）、目標出力値和は０．７×１０＝７、１０周期（警報判断周期）内での出力ＯＮ回数は６回である。また、チャンネルｃｈ５の出力平均値［５］は“処理対象チャンネルの出力ＯＮ回数［ｃｈ］÷警報判断周期”より６÷１０＝０．６になる。チャンネルｃｈ５の目標出力平均値［５］は“目標出力値和［ｃｈ］÷警報判断周期”より７÷１０＝０．７になる。従って、チャンネルｃｈ５の達成率［５］は“出力平均値÷目標出力平均値”より０．６÷０．７であり、１（１００％）未満であるから、チャンネルｃｈ５は１０周期全体で目標出力値どおりのＡＣ電力供給（出力）を行っていない。他のチャンネルｃｈ３とｃｈ４も同様である。

図８は、図７の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフである。

図８のグラフから分かるように、例えば、図７の例のように５チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値が３０００Ｗであるときに、総電力上限値を１５００Ｗに設定するなど、「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」に対して「総電力上限値」が低すぎる場合（総電力上限値が不適切である場合）は、使用電力ピークを抑制できるものの、目標出力値どおりにＡＣ電力供給（出力）を行うことができないチャンネルが発生する。

図９は、図５中の総電力上限値を３０００Ｗに変更して図２及び３図のフローチャートに示す処理動作を実行したときの出力制御結果である。

この図９の例でも、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値は３０００Ｗである。しかし、前記のように総電力上限値を前記のような定格電力値の合計値と同じ値（３０００Ｗ）に設定しているので、複数チャンネル温度制御装置１全体の使用電力ピークは各チャンネルの定格電力の負荷の合計値以下に抑制されることはない。

つまり、図９の例のように総電力上限値を「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」と等しい値に設定するか、その合計値より大きい値に設定した場合、図５や図７の例のようなマルチチャンネル電力制御器３の使用電力ピーク抑制機能は、実質的にＯＦＦとなる。かかる使用電力ピーク抑制機能をＯＮにしたい場合は、図５や図７の例のように総電力上限値を各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値より低く設定すればよい。

図９の出力制御結果を見ると、ｃｈ１〜ｃｈ５のチャンネルの結果判定はいずれも“ＯＫ”になっている。これらのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５は、いずれも達成率が閾値（所定割合）未満でなかったためである。

図１０は、図９の出力制御結果のまとめとして、出力周期毎にチャンネル全体の供給電力の合計値を示したグラフである。

図１０のグラフから分かるように、図１０の例のように総電力上限値を全チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の負荷の定格電力値の合計値と同じ値に設定することによって、マルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能がＯＦＦになると、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５全体の供給電力は最初の出力周期１で最大の３０００Ｗになり、第四の出力周期４で最小の１０００Ｗになる等、１０周期内におけるチャンネル全体の供給電力のバラツキが大きくなり、１０周期全体として均一にＡＣ電力供給（出力）を行うことができない。

図１１は、図１に示すマルチチャンネル電力制御器を複数台備えた工場の電力制御システムの構成図である。なお、図１１及び以下の説明においては、図１１のように１台のマルチチャンネル電力制御器３によって電力制御する複数のヒータＨ１〜Ｈ５全体を一つにまとめて「負荷装置」という。この種の負荷装置はヒータ系に限定されることはなく、スクリュー・巻取り機等の動力系でもよい。

図１１において、各負荷装置のマルチチャンネル電力制御器３は、いずれも先に説明した第一から第七の機能に加え、更に、外部のホストコンピュータと通信する機能、具体的には先に説明した「総電力上限値」と「警報ＯＮ／ＯＦＦ信号」をホストコンピュータＨＣへ送信する機能と、ホストコンピュータＨＣから使用電力ピーク抑制機能をＯＮ／ＯＦＦする所定の指令を受信する機能、及び、受信した指令信号に基づいて使用電力ピーク抑制機能をＯＮ／ＯＦＦする機能を有している。

前記「総電力上限値」はホストコンピュータＨＣからの所定の指令によってマルチチャンネル電力制御器３に設定されるが、手動で設定することもでき、その設定に変更があったら、その都度、変更後の「総電力上限値」をホストコンピュータＨＣへ送信するようにしてもよい。前記「警報ＯＮ／ＯＦＦ信号」は、その信号が出力される度に、ホストコンピュータＨＣへ送信するようにしてもよい。

ホストコンピュータＨＣから受信する所定の指令のうち、使用電力ピーク抑制機能をＯＦＦとする場合の指令の中には「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」が含まれている。この指令を受信したマルチチャンネル電力制御器３は、指令中の「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」を「総電力上限値」として設定する。これにより、図１０の例でも説明したようにマルチチャンネル電力制御器３の使用電力ピーク抑制機能はＯＦＦになる。

また、ホストコンピュータＨＣから受信する指令のうち、使用電力ピーク抑制機能をＯＮとする場合の指令の中には「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」より低い電力値が含まれている。この指令を受信したマルチチャンネル電力制御器３は、指令中の前記「低い電力値」を「総電力上限値」として設定する。これにより、図５の例でも説明したようにマルチチャンネル電力制御器３の使用電力ピーク抑制機能はＯＮになる。

図１２は、図１１のマルチチャンネル電力制御器（３台）によってそれぞれ負荷装置の電力を制御するときの時間経過と使用電力の概念を示した図である。

図１１のホストコンピュータＨＣは、３台のマルチチャンネル電力制御器によってそれぞれ制御する図１２のヒータ系負荷装置Ｎ１〜Ｎ３に対して、時間をずらして稼動指令を出力することによって、各負荷装置Ｎ１〜Ｎ３の昇温時刻をずらして当該負荷装置Ｎ１〜Ｎ３を稼動する。

また、このホストコンピュータＨＣは、それぞれの負荷装置Ｎ１〜Ｎ３のマルチチャンネル電力制御器３に対して前記所定の指令を出力することにより、昇温後の通常運転中はマルチチャンネル電力制御器３の使用電力ピーク抑制機能をＯＮに設定し、昇温中はかかる機能をＯＦＦに設定する。このため、通常運転中の各ヒータ系負荷装置の変動的な電力はそれぞれの「総電力上限値」以下に抑制されることが保証されるため、変動的な電力の合計値を小さく抑えることが可能になる。

ところで、従来の電力制御器によると、本発明のマルチチャンネル電力制御器３のように「総電力上限値」でチャンネル全体の出力（ＡＣ電力供給）を制限する構成を採っていないので、図１２中の供給電力を示している昇温中の曲線や運転中の直線の部分はその部分を中心にしてランダムな値となり、各チャンネルが同時に出力ＯＮとなることにより最大でチャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値に相当する使用電力ピークが生じうる。しかしながら、本発明のマルチチャンネル電力制御器３によると、「総電力上限値」を「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値」より低く設定することで使用電力ピーク抑制機能をＯＮ（有効化）とすることにより、チャンネル全体の使用電力は「総電力上限値」以下に抑制されることが保証されることになる。

さらに、前記ホストコンピュータＨＣは、複数の負荷装置Ｎ１〜Ｎ３全体で使用可能な電力の上限値（以下「負荷装置郡の電力上限値」という）を設定し、この負荷装置郡の電力上限値と、各負荷装置のマルチチャンネル電力制御器３から受信した総電力上限値とに基づいて、負荷装置群の使用電力が負荷装置群の電力上限値を超えないように制御してもよい。

図１３と図１４は、図１１のマルチチャンネル電力制御器（３台）によってそれぞれ負荷装置の電力を制御する場合に、各負荷装置のマルチチャンネル電力制御器に設定される「総電力上限値」と「負荷装置群の電力上限値」との関係の一例を示している。

図１３のように、負荷装置Ｎ１〜Ｎ３群の電力上限値が６０００Ｗで、図１１のホストコンピュータＨＣからの指令により負荷装置Ｎ３のマルチチャンネル電力制御器における総電力上限値が１０００Ｗに設定される場合において、前記２つの負荷装置Ｎ１、Ｎ２を同時に昇温状態としたい時、仮に、それぞれの負荷装置Ｎ１、Ｎ２のマルチチャンネル電力制御器における「総電力上限値」を当該「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値（３０００Ｗ）」に設定することで、２つのマルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能を同時にＯＦＦにすると、負荷装置Ｎ１〜Ｎ３全体の合計使用電力は７０００Ｗになり、負荷装置群の上限電力値を超えてしまう。このため、同時に２つのマルチチャンネル電力制御器の使用電力ピーク抑制機能をＯＦＦにすることにより同時に２つの負荷装置を昇温することができない。負荷装置Ｎ１が昇温完了するまで、負荷装置Ｎ２は昇温を開始することができず、稼働効率の良い運転ができないことになる。

そこで、図１１のホストコンピュータＨＣは、図１４のように、負荷装置Ｎ１のマルチチャンネル電力制御器については、「総電力上限値」を「チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値（３０００Ｗ）」に設定することによって、使用電力ピーク抑制機能をＯＦＦに設定する。この一方、負荷装置Ｎ２のマルチチャンネル電力制御器については、負荷装置全体の合計使用電力が負荷装置群の電力上限値を超えない範囲で、総電力上限値を設定するために、その総電力上限値は２０００Ｗに設定する。こうすることで、負荷装置Ｎ１が昇温中でも負荷装置Ｎ１〜Ｎ３群の電力上限値を超えない範囲で負荷装置Ｎ２を昇温することができ、稼動効率の良い装置の運転が可能となる。

ところで、総電力上限値を通常運転時の使用電力のように定常的に必要な使用電力より小さく設定すると、先に説明した図７の例のように、目標出力値どおりにＡＣ電力供給（出力）を行うことができないチャンネルが発生する。この状態を放置すると、制御対象がヒータであるなら、当該チャンネルからヒータへの電力供給不足によりヒータによる温度制御は正常に機能しない。この場合は、先に説明したように、警報判断周期のどこかの出力周期でいずれかのチャンネルの達成率が所定割合（閾値）未満になっていて、マルチチャンネル電力制御器から警報ＯＮ信号が出力される。そこで、かかる警報ＯＮ信号を受信したホストコンピュータＨＣは、警報ＯＮ信号が所定の時間（例えば警報判断周期の１００周期分等）以上継続した時点で、または、警報ＯＮ信号を受信した時点で、警報ＯＮ信号に基づき警報を発する等、装置管理者に温度制御が正常に行われるように対処を促す。このような警報は個々のマルチチャンネル電力制御器において自器で出力される警報ＯＮ信号に基づいて行ってもよい。

前記実施形態では５チャンネルのマルチチャンネル電力制御器について説明したが、チャンネルの数は５つに限定されることはなく、必要に応じて適宜増減することができる。また、負荷装置の数も必要に応じて適宜増減することができる。

また、前記実施形態では、本発明に係るマルチチャンネル電力制御器を複数チャンネル温度制御装置１で採用し、ヒータＨ１〜Ｈ５へのＡＣ電力供給を制御する例について説明したが、この例に限定されることはない。本発明に係るマルチチャンネル電力制御器はヒータ以外の他の負荷へのＡＣ電力供給を制御する場合にも適用出来る。

前記実施形態で説明したマルチチャンネル調節計２とマルチチャンネル電力制御器３はこれらの機能を統合した一つの機器として構成してもよい。

１ 複数チャンネル温度制御装置
２ マルチチャンネル調節計
３ マルチチャンネル電力制御器
Ｐ ＡＣ電源
ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４、ｃｈ５ チャンネル
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５ ヒータ
ＨＣ ホストコンピュータ
ＭＶ１ チャンネルｃｈ１の目標出力値
ＭＶ２ チャンネルｃｈ２の目標出力値
ＭＶ３ チャンネルｃｈ３の目標出力値
ＭＶ４ チャンネルｃｈ４の目標出力値
ＭＶ５ チャンネルｃｈ５の目標出力値
Ｎ１〜Ｎ３ 負荷装置
ＰＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の測定温度
ＰＶ５ ヒータＨ５で加熱する制御対象の測定温度
ＳＶ１ ヒータＨ１で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ２ ヒータＨ２で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ３ ヒータＨ３で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ４ ヒータＨ４で加熱する制御対象の設定温度
ＳＶ５ ヒータＨ５で加熱する制御対象の設定温度
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 変数テーブル

Claims (5)

1. 負荷に対する出力としてＡＣ電力供給を行う複数のチャンネル毎に、その出力をＯＮまたはＯＦＦにする最小時間である単位時間中、ＡＣ電源電圧のゼロ電位付近でＯＮ信号を出力したり出力しなかったりすることによって、当該出力を単位時間に分散するマルチチャンネル電力制御器において、
   前記チャンネル毎の負荷の定格電力値と、前記各単位時間に於ける全チャンネルの出力電力総和の上限値である総電力上限値とを予め設定しておき、
   前記単位時間毎に、各チャンネルの目標出力値を積算するチャンネル毎の目標出力値積算器に、各チャンネルの目標出力値を順次積算し、
   前記全チャンネルについて前記積算処理が終了した後に、目標出力値積算器の積算値が大きいチャンネルから順番に１チャンネルずつ、以下の処理を行うこと
   を特徴とするマルチチャンネル電力制御器。
   ＜処理＞
   前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えない場合は、単位時間中当該チャンネルの出力をＯＦＦとする。
   前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えていて、かつ、ＯＮ信号により出力ＯＮとしたチャンネルの負荷の定格電力値を合算する定格電力合算器の定格電力合算値と該当チャンネルの負荷の定格電力値とを加算した値が、前記総電力上限値以下である時は、前記定格電力合算器に当該チャンネルの定格電力値を加算する処理と、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＮとする処理と、当該チャンネルの目標出力値積算器から１又は１００％を減算する処理とを行う。
   前記目標出力値積算器の積算値が閾値を超えていて、かつ、前記定格電力合算器の定格電力合算値と該当チャンネルの定格電力値とを加算した値が前記総電力上限値以上である時は、当該チャンネルを単位時間中出力ＯＦＦにする。
2. 目標出力値積算器の積算値が大きいチャンネルから順番に処理する際に、２以上のチャンネルで積算値が同一の場合は、定格電力の大きいチャンネルを優先して処理し、さらに定格電力も同じ場合は、積算値と定格電力が同じチャンネルのいずれかのチャンネルを優先して選択すること
   を特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
3. 前記マルチチャンネル電力制御器は、さらに、チャンネル毎に、所定期間内における当該チャンネルの目標出力平均値と、その所定期間内における当該チャンネルの実出力値の平均値とを算出し、算出した目標出力平均値に対する実出力値の平均値の割合が所定の閾値未満であるか、又は、目標出力平均値から実出力値の平均値を差し引いた値が所定の閾値以上である場合に、警報ＯＮ信号を出力すること
   を特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
4. 前記マルチチャンネル電力制御器は、さらに、前記総電力上限値を前記チャンネル毎の負荷の定格電力値の合計値以上の値に設定することによって、使用電力ピーク抑制機能を無効とすること
   を特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。
5. 前記マルチチャンネル電力制御器は、さらに、外部のホストコンピュータと通信する機能を備えて、外部のホストコンピュータからマルチチャンネル電力制御器に対して、前記総電力上限値を含む指令を出力することにより、前記各単位時間に於ける全チャンネルの出力電力総和の上限値以下にする機能の有効／無効を管理するようになっていること
   を特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル電力制御器。

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