JP2013045347A - 出力制御方法および出力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相制御器を用いずに、分解能を低下させることなく、オン／オフされる操作対象の出力を平滑化することができる、出力制御方法および出力制御装置を提供する。
【解決手段】まず、一定の制御周期Ｔｓ内にリレーをオンさせるオン信号を出力するオン期間Ｔｓｏｎおよびリレーをオフさせるオフ信号を出力するオフ期間Ｔｓｏｆｆが設定される。次に、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓおよびリレーに向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間ｄＴｓに基づいて、制御周期Ｔｓ内に複数の小時分割周期Ｔｓｓが設定される。そして、各小時分割周期Ｔｓｓにおいて、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓに応じた期間にわたって、リレーに向けてオン信号が出力され、残りの期間にわたって、リレーに向けてオフ信号が出力される。
【選択図】図３

Description

本発明は、リレーなどの出力（操作量）を制御する方法および装置に関する。

たとえば、樹脂材料の予備乾燥のための減圧乾燥装置では、樹脂材料が収容された乾燥ホッパ内が減圧されつつ、樹脂材料がヒータからの発熱で所定温度に温められる。これにより、樹脂材料に含まれる水分が気化する。

樹脂材料の温度を所定温度に調節するために、ヒータへの通電およびその停止を切り替えるリレーの出力が制御される。すなわち、ヒータを駆動する回路に含まれるリレーがオン／オフされて、ヒータへの通電が制御されることにより、樹脂材料の温度が樹脂材料の乾燥に適した所定温度に調節される。

このような温度制御における制御動作の一例として、時分割比例動作が知られている。時分割比例動作では、樹脂材料の温度が所定温度に近づくにつれて、一定の比例周期内でリレーがオンされる時間が徐々に短くなるように、比例周期内でリレーがオンされる時間とオフされる時間との比が比例的に変えられる。これにより、いわゆるオン／オフ動作と比較して、所定温度付近での樹脂材料の温度の波打ち（ハンチング）を小さく抑制することができる。

特開２０１０−１１５８０７号公報

その反面、時分割比例動作では、比例周期内でリレーがオン／オフされるので、リレーの出力が平滑ではないという問題がある。

リレーの出力を平滑に近づけるには、比例周期を短くするか、または、リレーがＳＳＲ（Solid
State Relay：ソリッドステートリレー）などの無接点リレーである場合には、位相制御方式を採用すればよい。

しかしながら、リレーに入力される信号の最小時間およびリレーの応答速度から、リレーがオン／オフ可能な最小時間（オン状態およびオフ状態を最低限持続する時間）が決まっているので、比例周期を短くすると、分解能がそれに伴って低下する。また、位相制御方式を採用するには、位相制御器が必要となり、制御装置のコストが高くなる。

本発明の目的は、位相制御器を用いずに、分解能を低下させることなく、オン／オフされる操作対象の出力を平滑化することができる、出力制御方法および出力制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る出力制御方法は、オン／オフされる操作対象の出力を制御する方法であって、一定の制御周期内に前記操作対象をオンさせるオン信号を出力するオン期間および前記操作対象をオフさせるオフ信号を出力するオフ期間を設定するオン／オフ期間設定ステップと、前記制御周期に対する前記オン期間の割合および前記操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間に基づいて、前記制御周期内に複数の小時分割周期を設定する小時分割周期設定ステップと、各前記小時分割周期において、前記割合に応じた期間にわたってオン信号を出力し、残りの期間にわたってオフ信号を出力する信号出力ステップとを含む。

また、本発明に係る出力制御装置は、オン／オフされる操作対象の出力を制御する装置であって、一定の制御周期内に前記操作対象をオンさせるオン信号を出力するオン期間および前記操作対象をオフさせるオフ信号を出力するオフ期間を設定するオン／オフ期間設定手段と、前記制御周期に対する前記オン期間の割合および前記操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間に基づいて、前記制御周期内に複数の小時分割周期を設定する小時分割周期設定手段と、各前記小時分割周期において、前記割合に応じた期間にわたってオン信号を出力し、残りの期間にわたってオフ信号を出力する信号出力手段とを含む。

まず、一定の制御周期内に操作対象をオンさせるオン信号を出力するオン期間および操作対象をオフさせるオフ信号を出力するオフ期間が設定される。次に、制御周期に対するオン期間の割合および操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間（操作対象がオン状態およびオフ状態を最低限持続する時間）に基づいて、制御周期内に複数の小時分割周期が設定される。そして、各小時分割周期において、制御周期に対するオン期間の割合に応じた期間にわたって、操作対象に向けてオン信号が出力され、残りの期間にわたって、操作対象に向けてオフ信号が出力される。

このように、制御周期が変えられることなく、制御周期よりも短い小時分割周期が設定される。そして、その制御周期よりも短い各小時分割周期で、操作対象がオン／オフされる。これにより、分解能を低下させることなく、操作対象の出力を平滑化することができる。

また、出力の平滑化のために、位相制御器を必要としない。

よって、位相制御器を用いずに、分解能を低下させることなく、操作対象の出力を平滑化することができる。

たとえば、制御周期に対するオン期間の割合が０．５未満である場合には、操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間が小オン期間に設定されて、１を制御周期に対するオン期間の割合で除算したときの整数商と出力最小期間との乗算値が小時分割周期に設定されてもよい。

これにより、小時分割周期に対する小オン期間の割合を制御周期に対するオン期間の割合とほぼ一致させることができながら、小時分割周期を操作対象に向けて信号を出力可能な最短の周期に設定することができる。

この場合、各小時分割周期において、小オン期間にわたって、オン信号が出力され、残りの期間にわたって、オフ信号が出力される。

一方、制御周期に対するオン期間の割合が０．５以上である場合には、操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間が小オフ期間に設定されて、１から制御周期に対するオン期間の割合を減算して得られる値で１を除算したときの整数商と出力最小期間との乗算値が小時分割周期に設定されてもよい。

これにより、小時分割周期に対する小オフ期間の割合を制御周期に対するオフ期間の割合とほぼ一致させることができながら、小時分割周期を操作対象に向けて信号を出力可能な最短の周期に設定することができる。

この場合、各小時分割周期において、小オフ期間にわたって、オフ信号が出力され、残りの期間にわたって、オン信号が出力される。

さらに、制御周期に対するオン期間の割合が０．５未満の場合には、制御周期において、小時分割周期が繰り返される度にオン信号の出力時間が累積して加算されることにより、累積オン時間が求められ、その累積オン時間が制御周期と制御周期に対するオン期間の割合との乗算値以上になると、その後の期間は、オフ信号が出力されるとよい。

これにより、制御周期において、オン信号が必要以上に長く出力されることを防止できる。

一方、制御周期に対するオン期間の割合が０．５以上の場合には、制御周期において、小時分割周期が繰り返される度にオフ信号の出力時間が累積して加算されることにより、累積オフ時間が求められ、その累積オフ時間が前記制御周期と１から割合を減算して得られる値との乗算値以上になると、その後の期間は、オン信号が出力されるとよい。

これにより、制御周期において、オフ信号が必要以上に長く出力されることを防止できる。

また、制御周期の繰り返しによる制御が進むにつれて、制御周期に対するオン期間の割合が比例的に変化するように、制御周期におけるオン期間およびオフ期間が設定されてもよい。

たとえば、本発明に係る出力制御方法または出力制御装置がヒータ制御に用いられる場合、制御周期の繰り返しによる制御が進み、制御対象である温度が目標温度に近づくにつれて、制御周期に対するオン期間の割合が比例的に小さくなるように、制御周期におけるオン期間およびオフ期間が設定されてもよい。

これにより、目標温度付近での温度の波打ち（ハンチング）を小さく抑制することができる。

本発明によれば、制御周期が不変のまま、制御周期よりも短い小時分割周期が設定されて、各小時分割周期で操作対象がオン／オフされる。これにより、位相制御器を用いずに、分解能を低下させることなく、操作対象の出力を平滑化することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る減圧乾燥装置の図解的な断面図である。 図２は、減圧乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。 図３は、各制御周期におけるリレーのオン／オフのタイミング（制御周期に対するオン期間の割合が５０％未満である場合）を示す図である。 図４は、各制御周期におけるリレーのオン／オフのタイミング（制御周期に対するオン期間の割合が５０％以上である場合）を示す図である。 図５は、制御周期に対するオン期間の割合が５０％未満である場合に各制御周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（メインルーチン）である。 図６は、各小時分割周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（サブルーチン）である。 図７は、制御周期に対するオン期間の割合が５０％以上である場合に各制御周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（メインルーチン）である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る減圧乾燥装置の図解的な断面図である。

減圧乾燥装置１は、射出成形機２に接続されて、射出成形機２に供給される樹脂材料（ペレット）をその供給前に乾燥（予備乾燥）させるための装置である。減圧乾燥装置１は、乾燥ホッパ３と、乾燥ホッパ３に供給される樹脂材料を一時的に貯留するバッファホッパ４と、乾燥ホッパ３で乾燥した樹脂材料が供給されるローダホッパ５とを備えている。

乾燥ホッパ３は、ステンレス鋼などからなる。乾燥ホッパ３の上部６は、上下方向に延びる円筒状をなしている。乾燥ホッパ３の下部７は、上部６に連続して形成され、下方に先細りとなる円錐状をなしている。

乾燥ホッパ３内には、スペーサ８が設けられている。スペーサ８は、ステンレス鋼からなる。スペーサ８は、中空の略円柱状をなしている。スペーサ８は、乾燥ホッパ３とそれらの中心軸線が一致するように配置されており、スペーサ８の外周面と乾燥ホッパ３の上部６の内周面との間には、その周方向にわたって一定間隔の隙間が生じている。スペーサ８の上部は、上方に先細りとなる円錐状をなしている。

乾燥ホッパ３の上部６の外周面、下部７の外周面およびスペーサ８の内周面には、それぞれ第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１が設けられている。第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１は、バンドヒータからなり、それぞれ乾燥ホッパ３の上部６の外周面、下部７の外周面およびスペーサ８の内周面の全周にわたって密着している。

乾燥ホッパ３の上端開口は、上蓋１２によって開閉可能に覆われている。上蓋１２には、真空ポンプ１３から延びる真空ライン１４が接続されている。真空ライン１４の途中部には、真空ポンプ１３への樹脂材料などの進入を防止するための真空フィルタ１５が介裝されている。

真空ポンプ１３が作動されると、乾燥ホッパ３内の空気が真空ライン１４に吸い出され、乾燥ホッパ３内が真空状態に減圧される。また、それと並行して、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がオン（通電）されて、乾燥ホッパ３内の樹脂材料が第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１からの発熱で加熱される。これにより、樹脂材料の減圧乾燥が達成される。

また、真空ライン１４には、乾燥ホッパ３内の真空状態を開放するための真空開放バルブ１６が分岐して接続されている。

なお、真空状態は、完全に真空の状態に限らず、真空に近い状態も含む。

バッファホッパ４は、乾燥ホッパ３の上方に配置されている。バッファホッパ４の下部は、下方に先細りとなる円錐状をなしている。バッファホッパ４の下端部には、接続管１７の上端が接続されている。接続管１７の下端は、乾燥ホッパ３の上蓋１２の中央部に接続されている。接続管１７には、接続管１７を開閉する供給バルブ１８が介裝されている。

バッファホッパ４には、選択バルブ１９から延びる第１分岐吸気ライン２０が接続されている。選択バルブ１９には、輸送ブロワ２１から延びる吸気ライン２２が接続されている。吸気ライン２２には、輸送ブロワ２１への樹脂材料などの進入を防止するための輸送フィルタ２３が介裝されている。

また、バッファホッパ４には、材料供給管（図示せず）が接続されている。

輸送ブロワ２１が作動している状態で、選択バルブ１９によって吸気ライン２２と第１分岐吸気ライン２０とが接続（連通）されると、バッファホッパ４内の空気が第１分岐吸気ライン２０に吸い出されて、気力により、材料供給管からバッファホッパ４内に樹脂材料が供給される。そして、供給バルブ１８が開かれると、バッファホッパ４内の樹脂材料は、自重により、接続管１７を介して乾燥ホッパ３内に流入する。

接続管１７から乾燥ホッパ３内に流入する樹脂材料は、スペーサ８の上部に降りかかる。スペーサ８の上部が上方に先細りとなる円錐状に形成されているので、スペーサ８の上部に降りかかる樹脂材料は、スペーサ８（乾燥ホッパ３）の周方向にほぼ均一に分散し、スペーサ８の上部の円錐面に案内されて、乾燥ホッパ３の内周面とスペーサ８の外周面との間へ落下する。

ローダホッパ５は、射出成形機２の上方に配置されている。ローダホッパ５の下部は、下方に先細りとなる円錐状をなしている。ローダホッパ５の下端部には、接続管２４の上端が接続されている。接続管２４の下端は、射出成形機２に接続されている。接続管２４には、接続管２４を開閉する供給バルブ２５が介裝されている。

ローダホッパ５には、選択バルブ１９から延びる第２分岐吸気ライン２６が接続されている。

また、ローダホッパ５には、輸送管２７の一端が接続されている。輸送管２７の他端は、輸送バルブ２８を介して、乾燥ホッパ３の下端部に接続されている。

輸送ブロワ２１が作動し、輸送バルブ２８が開かれている状態で、選択バルブ１９によって吸気ライン２２と第２分岐吸気ライン２６とが接続（連通）されると、ローダホッパ５内の空気が第２分岐吸気ライン２６に吸い出されて、気力により、乾燥ホッパ３内の乾燥した樹脂材料が輸送管２７を通してローダホッパ５内に供給される。そして、供給バルブ２５が開かれると、ローダホッパ５内の樹脂材料は、自重により、接続管２４を介して射出成形機２内に流入する。

輸送管２７の途中部には、リークライン２９の一端が接続されている。リークライン２９の他端は、大気に開放されている。リークライン２９には、リークバルブ３０およびリークフィルタ３１が介装されている。リークバルブ３０は、たとえば、電磁弁からなり、リークライン２９を開閉する。リークフィルタ３１は、リークバルブ３０よりもエアの流通方向の上流側（リークライン２９の開放端側）に介装されており、リークライン２９への塵埃などの進入を防止する。

なお、リークライン２９の一端は、乾燥ホッパ３の下端部に接続されていてもよい。

図２は、減圧乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。

減圧乾燥装置１は、ＣＰＵ４１Ａおよびメモリ４１Ｂを含むマイクロコンピュータからなる制御部４１を備えている。

また、減圧乾燥装置１には、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１に関連して、それぞれ第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４が設けられている。第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４は、それぞれ第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度（発熱温度）を検出する。第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４の検出信号は、制御部４１に入力されるようになっている。

さらに、減圧乾燥装置１には、真空ライン１４のゲージ圧（減圧値）ＰＭを検出する圧力センサ４５が設けられている。真空ライン１４のゲージ圧ＰＭは、乾燥ホッパ３内のゲージ圧と等しいので、真空ライン１４のゲージ圧ＰＭを検出することは、乾燥ホッパ３内のゲージ圧を検出することと同じである。圧力センサ４５の検出信号は、制御部４１に入力されるようになっている。

制御部４１には、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がそれぞれヒータ駆動回路４６，４７，４８を介して接続されている。各ヒータ駆動回路４６〜４８には、制御部４１からの信号によってオン／オフされるリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒが含まれている。リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン／オフにより、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１への通電／その停止が切り替えられる。リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒは、有接点リレーであってもよいし、ＳＳＲ（Solid State Relay：ソリッドステートリレー）などの無接点リレーであってもよい。

制御部４１にはさらに、真空ポンプ１３、真空開放バルブ１６、供給バルブ１８，２５、選択バルブ１９、輸送ブロワ２１、輸送バルブ２８およびリークバルブ３０が制御対象として接続されている。

減圧乾燥装置１では、制御部４１により、供給バルブ１８、選択バルブ１９および輸送ブロワ２１が制御されて、乾燥ホッパ３に乾燥対象の樹脂材料が供給される。具体的には、輸送ブロワ２１が作動される。また、選択バルブ１９が切り替えられて、吸気ライン２２と第１分岐吸気ライン２０とが接続（連通）される。これにより、材料供給管（図示せず）からバッファホッパ４内に樹脂材料が供給される。バッファホッパ４への樹脂材料の供給が完了すると、輸送ブロワ２１が停止される。その後、供給バルブ１８が開かれて、バッファホッパ４から乾燥ホッパ３内に樹脂材料が供給される。このとき、輸送バルブ２８およびリークバルブ３０は、閉じられている。

乾燥ホッパ３に所定量の樹脂材料が供給されると、制御部４１により、供給バルブ１８が閉じられる。その後、制御部４１により、真空ポンプ１３が作動される。また、制御部４１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がオン（通電）されて、乾燥ホッパ３内の樹脂材料が第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１からの発熱で加熱される。これにより、樹脂材料に含まれる水分に気化熱が与えられて、樹脂材料に含まれる水分が気化し、その一方で、乾燥ホッパ３内の水蒸気を含む空気が真空ライン１４に吸い出される。

そして、供給バルブ１８が閉じられてから所定時間が経過すると、樹脂材料を乾燥させる工程が終了し、制御部４１により、真空ポンプ１３が停止されるとともに、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がオフされる。

その後、制御部４１により、選択バルブ１９、輸送ブロワ２１および輸送バルブ２８が制御されて、乾燥ホッパ３からローダホッパ５に乾燥した樹脂材料が輸送される。具体的には、輸送ブロワ２１が作動される。また、輸送バルブ２８が開かれる。さらに、選択バルブ１９が切り替えられて、吸気ライン２２と第２分岐吸気ライン２６とが接続（連通）される。これにより、乾燥ホッパ３内の乾燥した樹脂材料が輸送管２７を通してローダホッパ５内に供給される。ローダホッパ５への樹脂材料の輸送が完了すると、輸送バルブ２８が閉じられるとともに、輸送ブロワ２１が停止される。このとき、リークバルブ３０は、閉じられている。

樹脂材料を乾燥させる工程では、真空ポンプ１３の作動により、乾燥ホッパ３内が減圧される。乾燥ホッパ３内の減圧が進み、乾燥ホッパ３内が真空に近い状態になると、乾燥ホッパ３内の圧力がそれ以上に低下しなくなる。この状態が続くと、乾燥ホッパ３内から真空ライン１４への排気量が少なく、乾燥ホッパ３内の水蒸気を十分に排出できないため、樹脂材料の乾燥効率（樹脂材料に含まれる水分の気化量）が低下する。

そこで、制御部４１により、圧力センサ４５の検出信号から乾燥ホッパ３内のゲージ圧（真空ライン１４のゲージ圧）ＰＭが取得され、そのゲージ圧ＰＭが予め定められたしきい値を超えると、リークバルブ３０が所定のデューティ比で開閉（オン／オフ）される。リークバルブ３０が開かれると、乾燥ホッパ３の内外の気圧差により、リークライン２９から乾燥ホッパ３内にエア（ガス）が流入する。リークバルブ３０は、間欠的に開かれるので、乾燥ホッパ３内には、リークライン２９からエアがパルス的に導入される。これにより、乾燥ホッパ３内の圧力が急変し、乾燥ホッパ３内の環境が乾燥ホッパ３内で対流が生じやすい環境となる。また、乾燥ホッパ３内の水蒸気を排気とともに真空ライン１４へ良好に排出することができる。その結果、乾燥ホッパ３内で樹脂材料の乾燥をむらなく促進させることができる。

また、樹脂材料を乾燥させる工程では、制御部４１により、ヒータ駆動回路４６〜４８にそれぞれ含まれるリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの出力が制御される。

具体的には、第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４による検出温度が予め定められた目標温度となるように、それぞれリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン／オフが制御される。

より具体的に、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の立ち上げ時には、制御が進み、第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４による検出温度が目標温度に近づくにつれて、一定の制御周期Ｔｓに対するリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン時間ＴＳｏｎの割合Ｍｓが小さくなるように設定される。そして、その設定された割合Ｍｓに基づいて、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン／オフが制御される。すなわち、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の立ち上げ時には、いわゆる時分割比例動作により、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン／オフが制御される。

第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４による検出温度が目標温度に達した後は、第１温度センサ４２、第２温度センサ４３および第３温度センサ４４による検出温度を目標温度に維持すべく、制御周期Ｔｓに対するリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン時間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが予め定める割合（たとえば、デューティ比２０％）に設定される。そして、その設定された割合Ｍｓに基づいて、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒのオン／オフが制御される。

図３，４は、各制御周期におけるリレーのオン／オフのタイミングを示す図である。

制御部４１において、各制御周期Ｔｓでは、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓおよび制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて出力可能な最小のパルス幅（信号幅）である出力最小期間ｄＴｓに基づいて、小時分割周期Ｔｓｓが設定される。

具体的には、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが５０％（＝０．５）未満であるか５０％以上であるかによって、小時分割周期Ｔｓｓの設定手法が異なる。

割合Ｍｓが５０％未満である場合には、図３に示されるように、出力最小期間ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓにおける小オン期間Ｔｓｓｏｎに設定される。また、１が割合Ｍｓで除算されて、その整数商ＩＴｓｓ’が取得される。そして、整数商ＩＴｓｓ’と出力最小期間ｄＴｓとが乗算されて、その乗算値ＩＴｓｓ’×ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓに設定される。また、小時分割周期Ｔｓｓから小オン期間Ｔｓｓｏｎが減算されて、その減算値Ｔｓｓ−Ｔｓｓｏｎが小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆに設定される。すなわち、式（１），（２），（３）で示されるように、小時分割周期Ｔｓｓ、小オン期間Ｔｓｓｏｎおよび小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆが設定される。

Ｔｓｓ＝ＩＴｓｓ’×ｄＴｓ ・・・（１）

Ｔｓｓｏｎ＝ｄＴｓ ・・・（２）

Ｔｓｓｏｆｆ＝Ｔｓｓ−Ｔｓｓｏｎ ・・・（３）

出力最小期間ｄＴｓは、制御部４１の処理能力および／またはリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの応答速度によって決まり、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒがオン→オフ→オンまたはオフ→オン→オフと切り替わるのに要する最短時間である。

一方、割合Ｍｓが５０％以上である場合には、図４に示されるように、出力最小期間ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓにおける小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆに設定される。また、１から割合Ｍｓを減算して得られる値１−Ｍｓで１が除算されて、その整数商ＩＴｓｓ’が取得される。そして、整数商ＩＴｓｓ’と出力最小期間ｄＴｓとが乗算されて、その乗算値ＩＴｓｓ’×ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓに設定される。また、小時分割周期Ｔｓｓから小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆが減算されて、その減算値Ｔｓｓ−Ｔｓｓｏｆｆが小オン期間Ｔｓｓｏｎに設定される。すなわち、式（４），（５），（６）で示されるように、小時分割周期Ｔｓｓ、小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆおよび小オン期間Ｔｓｓｏｎが設定される。

Ｔｓｓ＝ＩＴｓｓ’×ｄＴｓ ・・・（４）

Ｔｓｓｏｆｆ＝ｄＴｓ ・・・（５）

Ｔｓｓｏｎ＝Ｔｓｓ−Ｔｓｓｏｆｆ ・・・（６）

図５は、制御周期に対するオン期間の割合が５０％未満である場合に各制御周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（メインルーチン）である。また、図６は、その場合に各小時分割周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（サブルーチン）である。

制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが５０％未満である場合、制御周期Ｔｓが始まると、図５に示されるように、制御部４１により、まず、小時分割処理が行われる（ステップＳ１）。

小時分割処理では、図６に示されるように、小時分割周期Ｔｓｓの開始からの経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。メモリ４１Ｂには、第１周期タイマを構成するカウンタが設定されており、経過時間Ｔ１は、その第１周期タイマによって計測される。

経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒをオンさせるオン信号が出力される（ステップＳ１２）。小時分割処理（小時分割周期Ｔｓｓ）の開始直後は、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であるから、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて、オン信号が出力される。これにより、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒがオンし、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１が発熱する。

また、経過時間Ｔ１を計測する第１周期タイマのカウントが進められる（ステップＳ１３）。

その後、経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。

経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ未満である場合（ステップＳ１４のＮＯ）、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であるか否かが再び判断される（ステップＳ１１）。そして、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒへのオン信号の出力が継続される（ステップＳ１２）。また、経過時間Ｔ１を計測する第１周期タイマのカウントがさらに進められる（ステップＳ１３）。その後、経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ以上であるか否かが再び判断される（ステップＳ１４）。

こうして、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎに達するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が繰り返され、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒへのオン信号の出力が維持される。

経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎを超えると（ステップＳ１１のＮＯ）、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒへのオン信号の出力が停止される。言い換えれば、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒをオフさせるオフ信号が出力される（ステップＳ１５）。これにより、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒがオフし、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱が停止する。

また、経過時間Ｔ１を計測する第１周期タイマのカウントがさらに進められる（ステップＳ１３）。

その後、経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ以上であるか否かが再び判断される（ステップＳ１４）。

経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ未満である場合（ステップＳ１４のＮＯ）、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎ以下であるか否かが再び判断される（ステップＳ１１）。経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎを超えているので（ステップＳ１１のＮＯ）、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒへのオフ信号の出力が継続される（ステップＳ１５）。また、経過時間Ｔ１を計測する第１周期タイマのカウントがさらに進められる（ステップＳ１３）。その後、経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓ以上であるか否かが再び判断される（ステップＳ１４）。
こうして、経過時間Ｔ１が小オン期間Ｔｓｓｏｎを超えてから小時分割周期Ｔｓｓに達するまで、ステップＳ１１，Ｓ１３〜Ｓ１５の処理が繰り返され、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒへのオフ信号の出力が維持される。

そして、経過時間Ｔ１が小時分割周期Ｔｓｓに達すると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、小時分割処理が終了し（図６に示されるサブルーチンから図５に示されるメインルーチンに戻り）、制御部４１からオン信号が出力されている時間の累積値（累積オン時間）ｓＴｓｏｎに、小時分割処理におけるオン信号の出力時間である小オン期間Ｔｓｓｏｎが加算される（ステップＳ２）。累積値ｓＴｓｏｎは、メモリ４１Ｂに保持されている。

また、制御周期Ｔｓの開始からの経過時間Ｔ２を計測する第２周期タイマのカウントが進められる（ステップＳ３）。第２周期タイマは、メモリ４１Ｂに設定されるカウンタで構成される。

つづいて、その第２周期タイマによって計測される経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓ以上であるか否かが判断される（ステップＳ４）。

経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓ未満である場合（ステップＳ４のＮＯ）、累積値ｓＴｓｏｎがオン期間Ｔｓｏｎ（＝Ｔｓ×Ｍｓ）以上であるか否かが判断される（ステップＳ５）

累積値ｓＴｓｏｎがオン期間Ｔｓｏｎ未満であれば（ステップＳ５のＮＯ）、小時分割処理が再び行われる（ステップＳ１）。

こうして、累積値ｓＴｓｏｎがオン期間Ｔｓｏｎ以上になるまで、小時分割処理が繰り返され、各小時分割周期Ｔｓｓにおける小オン期間Ｔｓｓｏｎおよび小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆにわたって、それぞれオン信号およびオフ信号が出力される。

そして、累積値ｓＴｓｏｎがオン期間Ｔｓｏｎ以上になると（ステップＳ５のＹＥＳ）、小時分割処理はそれ以上実行されず、第２周期タイマのカウントが進められる（ステップＳ３）。

その後、経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓに達すると（ステップＳ４のＹＥＳ）、１の制御周期で実行される処理が終了される。

これにより、図３に示されるように、制御周期Ｔｓにおいて累積値ｓＴｓｏｎがオン期間Ｔｓｏｎ以上になった後の期間Ｔｒｅは、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒにオフ信号が与えられる。

図７は、制御周期に対するオン期間の割合が５０％以上である場合に各制御周期で実行される処理の流れを示すフローチャート（メインルーチン）である。

制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが５０％以上である場合にも、制御周期Ｔｓが始まると、制御部４１により、まず、小時分割処理が行われる（ステップＳ２１）。

小時分割処理は、前述の図６に示される処理であるから、ここでの説明は省略する。

小分割処理が終了すると、図６に示されるサブルーチンから図７に示されるメインルーチンに戻り、制御部４１からオフ信号が出力されている時間の累積値（累積オフ時間）ｓＴｓｏｆｆに、小時分割処理におけるオフ信号の出力時間である小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆが加算される（ステップＳ２２）。累積値ｓＴｓｏｆｆは、メモリ４１Ｂに保持されている。

また、制御周期Ｔｓの開始からの経過時間Ｔ２を計測する第２周期タイマのカウントが進められる（ステップＳ２３）。第２周期タイマは、メモリ４１Ｂに設定されるカウンタで構成される。

つづいて、その第２周期タイマによって計測される経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓ以上であるか否かが判断される（ステップＳ２４）。

経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓ未満である場合（ステップＳ２４のＮＯ）、累積値ｓＴｓｏｆｆがオフ期間Ｔｓｏｆｆ（＝Ｔｓ×（１−Ｍｓ））以上であるか否かが判断される（ステップＳ２５）

累積値ｓＴｓｏｆｆがオフ期間Ｔｓｏｆｆ未満であれば（ステップＳ２５のＮＯ）、小時分割処理が再び行われる（ステップＳ２１）。

こうして、累積値ｓＴｓｏｆｆがオフ期間Ｔｓｏｆｆ以上になるまで、小時分割処理が繰り返され、各小時分割周期Ｔｓｓにおける小オン期間Ｔｓｓｏｎおよび小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆにわたって、それぞれオン信号およびオフ信号が出力される。

累積値ｓＴｓｏｆｆがオフ期間Ｔｓｏｆｆ以上になると（ステップＳ２５のＹＥＳ）、小時分割処理はそれ以上実行されずに、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて、オン信号が出力される（ステップＳ２６）。そして、第２周期タイマのカウントが進められる（ステップＳ２３）。

その後、経過時間Ｔ２が制御周期Ｔｓに達すると（ステップＳ２４のＹＥＳ）、１の制御周期で実行される処理が終了される。

これにより、図４に示されるように、制御周期Ｔｓにおいて累積値ｓＴｓｏｆｆがオフ期間Ｔｓｏｆｆ以上になった後の期間Ｔｒｅは、制御部４１からリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒにオン信号が与えられる。

以上のように、まず、一定の制御周期Ｔｓ内にリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒをオンさせるオン信号を出力するオン期間Ｔｓｏｎおよびリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒをオフさせるオフ信号を出力するオフ期間Ｔｓｏｆｆが設定される。次に、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓおよびリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間ｄＴｓに基づいて、制御周期Ｔｓ内に複数の小時分割周期Ｔｓｓが設定される。そして、各小時分割周期Ｔｓｓにおいて、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓに応じた期間にわたって、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けてオン信号が出力され、残りの期間にわたって、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けてオフ信号が出力される。

このように、制御周期Ｔｓが変えられることなく、制御周期Ｔｓよりも短い小時分割周期Ｔｓｓが設定される。そして、その制御周期Ｔｓよりも短い各小時分割周期Ｔｓｓで、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒがオン／オフされる。これにより、分解能を低下させることなく、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの出力を平滑化することができる。

また、出力の平滑化のために、位相制御器を必要としない。

よって、位相制御器を用いずに、分解能を低下させることなく、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの出力を平滑化することができる。

制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが０．５未満である場合には、出力最小期間ｄＴｓが小オン期間Ｔｓｓｏｎに設定されて、１を制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓで除算したときの整数商ＩＴｓｓ’と出力最小期間ｄＴｓとの乗算値ＩＴｓｓ’×ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓに設定される。これにより、小時分割周期Ｔｓｓに対する小オン期間Ｔｓｓｏｎの割合を制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓとほぼ一致させることができながら、小時分割周期Ｔｓｓをリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて信号を出力可能な最短の周期に設定することができる。

一方、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが０．５以上である場合には、出力最小期間ｄＴｓが小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆに設定されて、１から制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓを減算して得られる値１−Ｍｓで１を除算したときの整数商ＩＴｓｓ’と出力最小期間ｄＴｓとの乗算値ＩＴｓｓ’×ｄＴｓが小時分割周期Ｔｓｓに設定されてもよい。これにより、小時分割周期Ｔｓｓに対する小オフ期間Ｔｓｓｏｆｆの割合を制御周期Ｔｓに対するオフ期間Ｔｓｏｆｆの割合Ｍｓとほぼ一致させることができながら、小時分割周期Ｔｓｓをリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒに向けて信号を出力可能な最短の周期に設定することができる。

さらに、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが０．５未満の場合には、制御周期Ｔｓにおいて、小時分割周期Ｔｓｓが繰り返される度にオン信号の出力時間が累積して加算されることにより、累積値（累積オン時間）ｓＴｓｏｎが求められ、その累積値ｓＴｓｏｎが制御周期Ｔｓと制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓとの乗算値Ｔｓ×Ｍｓ（＝Ｔｓｏｎ）以上になると、その後の期間は、オフ信号が出力される。これにより、制御周期Ｔｓにおいて、オン信号が必要以上に長く出力されることを防止できる。

一方、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが０．５以上の場合には、制御周期Ｔｓにおいて、小時分割周期Ｔｓｓが繰り返される度にオフ信号の出力時間が累積して加算されることにより、累積値（累積オフ時間）ｓＴｓｏｆｆが求められ、その累積値ｓＴｓｏｆｆが前記制御周期Ｔｓと１から割合Ｍｓを減算して得られる値１−Ｍｓとの乗算値Ｔｓ×（１−Ｍｓ）（＝Ｔｓｏｆｆ）以上になると、その後の期間は、オン信号が出力される。これにより、制御周期Ｔｓにおいて、オフ信号が必要以上に長く出力されることを防止できる。

また、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の立ち上げ時には、制御周期Ｔｓの繰り返しによる制御が進むにつれて、制御周期Ｔｓに対するオン期間Ｔｓｏｎの割合Ｍｓが比例的に変化するように、制御周期Ｔｓにおけるオン期間Ｔｓｏｎおよびオフ期間Ｔｓｏｆｆが設定される。これにより、目標温度付近での温度の波打ち（ハンチング）を小さく抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、本発明がリレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの出力制御に適用された場合を取り上げた。しかしながら、本発明は、リレー４６Ｒ，４７Ｒ，４８Ｒの出力制御に限らず、リークバルブ３０の出力制御に適用されてもよいし、モータのＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御などに適用されてよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

３０ リークバルブ（操作対象）
４１ 制御部（オン／オフ期間設定手段、小時分割周期設定手段、信号出力手段、累積手段）
４６Ｒ リレー（操作対象）
４７Ｒ リレー（操作対象）
４８Ｒ リレー（操作対象）

Claims (8)

1. オン／オフされる操作対象の出力を制御する方法であって、
   一定の制御周期内に前記操作対象をオンさせるオン信号を出力するオン期間および前記操作対象をオフさせるオフ信号を出力するオフ期間を設定するオン／オフ期間設定ステップと、
   前記制御周期に対する前記オン期間の割合および前記操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間に基づいて、前記制御周期内に複数の小時分割周期を設定する小時分割周期設定ステップと、
   各前記小時分割周期において、前記割合に応じた期間にわたってオン信号を出力し、残りの期間にわたってオフ信号を出力する信号出力ステップとを含む、出力制御方法。
2. 前記小時分割周期設定ステップでは、
   前記割合が０．５未満の場合には、前記出力最小期間が小オン期間に設定されて、１を前記割合で除算したときの整数商と前記出力最小期間との乗算値が小時分割周期とされ、
   前記割合が０．５以上の場合には、前記出力最小期間を小オフ期間に設定されて、１から前記割合を減算して得られる値で１を除算したときの整数商と前記出力最小期間との乗算値が小時分割周期とされ、
   前記信号出力ステップでは、
   前記割合が０．５未満の場合には、各前記小時分割周期において、前記小オン期間にわたってオン信号が出力され、残りの期間にわたってオフ信号が出力され、
   前記割合が０．５以上の場合には、各前記小時分割周期において、前記小オフ期間にわたってオフ信号が出力され、残りの期間にわたってオン信号が出力される、請求項１に記載の出力制御方法。
3. 前記割合が０．５未満の場合には、前記制御周期において、前記小時分割周期が繰り返される度にオン信号の出力時間を累積して加算することにより、累積オン時間を求め、前記割合が０．５以上の場合には、前記制御周期において、前記小時分割周期が繰り返される度にオフ信号の出力時間を累積して加算することにより、累積オフ時間を求める累積ステップをさらに含み、
   前記信号出力ステップでは、
   前記割合が０．５未満の場合には、前記制御周期において、前記累積オン時間が前記制御周期と前記割合との乗算値以上になると、その後の期間はオフ信号が出力され、
   前記割合が０．５以上の場合には、前記制御周期において、前記累積オフ時間が前記制御周期と１から前記割合を減算して得られる値との乗算値以上になると、その後の期間はオン信号が出力される、請求項２に記載の出力制御方法。
4. 前記オン／オフ期間設定ステップでは、前記制御周期の繰り返しによる制御が進むにつれて、前記割合が比例的に変化するように、前記オン期間および前記オフ期間が設定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の出力制御方法。
5. オン／オフされる操作対象の出力を制御する装置であって、
   一定の制御周期内に前記操作対象をオンさせるオン信号を出力するオン期間および前記操作対象をオフさせるオフ信号を出力するオフ期間を設定するオン／オフ期間設定手段と、
   前記制御周期に対する前記オン期間の割合および前記操作対象に向けて出力可能な最小のパルス幅である出力最小期間に基づいて、前記制御周期内に複数の小時分割周期を設定する小時分割周期設定手段と、
   各前記小時分割周期において、前記割合に応じた期間にわたってオン信号を出力し、残りの期間にわたってオフ信号を出力する信号出力手段とを含む、出力制御装置。
6. 前記小時分割周期設定手段は、
   前記割合が０．５未満の場合には、前記出力最小期間を小オン期間に設定し、１を前記割合で除算したときの整数商と前記出力最小期間との乗算値を小時分割周期とし、
   前記割合が０．５以上の場合には、前記出力最小期間を小オフ期間に設定し、１から前記割合を減算して得られる値で１を除算したときの整数商と前記出力最小期間との乗算値を小時分割周期とし、
   前記信号出力手段は、
   前記割合が０．５未満の場合には、各前記小時分割周期において、前記小オン期間にわたってオン信号を出力し、残りの期間にわたってオフ信号を出力し、
   前記割合が０．５以上の場合には、各前記小時分割周期において、前記小オフ期間にわたってオフ信号を出力し、残りの期間にわたってオン信号を出力する、請求項５に記載の出力制御装置。
7. 前記割合が０．５未満の場合には、前記制御周期において、前記小時分割周期が繰り返される度にオン信号の出力時間を累積して加算することにより、累積オン時間を求め、前記割合が０．５以上の場合には、前記制御周期において、前記小時分割周期が繰り返される度にオフ信号の出力時間を累積して加算することにより、累積オフ時間を求める累積手段をさらに含み、
   前記信号出力手段は、
   前記割合が０．５未満の場合には、前記制御周期において、前記累積オン時間が前記制御周期と前記割合との乗算値以上になると、その後の期間はオフ信号を出力し、
   前記割合が０．５以上の場合には、前記制御周期において、前記累積オフ時間が前記制御周期と１から前記割合を減算して得られる値との乗算値以上になると、その後の期間はオン信号を出力する、請求項６に記載の出力制御装置。
8. 前記オン／オフ期間設定手段は、前記制御周期の繰り返しによる制御が進むにつれて、前記割合が比例的に変化するように、前記オン期間および前記オフ期間を設定する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の出力制御装置。

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