JP2023010566A - 異常判定装置、異常判定方法および異常判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定装置を実現すること。【解決手段】異常判定装置が、ヒータの電熱体の両端の電圧および電熱体を流れる電流から算出された電熱体の抵抗値および電力値を取得する取得部と、取得された抵抗値に基づいてヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部と、取得された電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部とを備える。第１判定部は、第２判定部により第１期間に亘って電力整定状態であると判定された場合に、取得された抵抗値に基づいて異常判定を行う。【選択図】図６

Description

本開示は、ヒータの異常を判定する異常判定装置、異常判定方法および異常判定システムに関する。

特許文献１には、通電時の電気抵抗増加率の変化の大小により、ヒータの異常を判定する電気ヒータが開示されている。

特開平８－１２４６５３号公報

電気ヒータのヒータ線の電気抵抗は、温度特性を持つ。特許文献１の電気ヒータは、ヒータ線の温度を検出するためのセンサを備えていないため、通電時の電気抵抗増加率の変化の大小を正確に判定することができない場合がある。

本開示は、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定装置、異常判定方法および異常判定システムを提供することにある。

本開示の一態様の異常判定装置は、
ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得する取得部と、
取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部と、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部と
を備え、
前記第１判定部は、前記第２判定部により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う。

本開示の一態様の異常判定方法は、
ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得し、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定し、
第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う。

本開示の一態様の異常判定システムは、
ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得する第１取得部と、
取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部と
を有する第１機器と、
前記電熱体の前記抵抗値および前記電力値を取得する第２取得部と、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部と
を有し、前記第１機器と通信接続されている第２機器と
を備え、
前記第１判定部は、前記第２判定部により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う。

前記態様の異常判定装置によれば、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定装置を実現できる。

前記態様の異常判定方法によれば、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定することができる。

前記態様の異常判定システムによれば、様々な実施態様に対応しつつ、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定システムを実現できる。

本開示の一実施形態の異常判定装置を示すブロック図。 図１の異常判定装置の電力整定状態を説明するための図。 図１の異常判定装置の抵抗整定状態を説明するための図。 図１の異常判定装置の第１目標値の設定処理を説明するための図。 図１の異常判定装置の第２目標値の設定処理を説明するための図。 図１の異常判定装置の異常判定処理を説明するためのフローチャート。 図１の異常判定装置の目標値設定処理を説明するためのフローチャート。 図１の異常判定装置の閾値設定方法を説明するためのフローチャート。 図１の異常判定装置の閾値設定方法を説明するための第１のグラフ。 図１の異常判定装置の閾値設定方法を説明するための第２のグラフ。 図１の異常判定装置の閾値設定方法を説明するための第３のグラフ。 図１の異常判定装置の閾値設定方法を説明するための第４のグラフ。

以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

本開示の一実施形態の異常判定装置１は、一例として、図１に示すように、演算を行うＣＰＵ２と、記憶部３と、通信部４とを有し、ヒータの電熱体１０の異常判定を行う。記憶部３は、電熱体１０の異常判定に必要なプログラムおよびデータ等の情報を記憶する。通信部４は、無線または有線で接続された外部装置（図示せず）との間で情報の入出力を行う。電熱体１０は、例えば、電気抵抗ヒータの電熱線である。電熱体１０には、温調器１１およびＳＳＲ（ソリッドステートリレー）１２が接続され、ソリッドステートリレー１２には、電源１３が接続されている。温調器１１は、ソリッドステートリレー１２をオンオフ制御する。ソリッドステートリレー１２がオンである場合に、電源１３からの電流が電熱体１０に供給される。

異常判定装置１は、取得部１００と、第１判定部１１０と、第２判定部１２０とを備えている。本実施形態では、異常判定装置１は、第３判定部１３０と、第１目標値設定部１４０と、第２目標値設定部１５０とを備えている。取得部１００、第１判定部１１０、第２判定部１２０、第３判定部１３０、第１目標値設定部１４０および第２目標値設定部１５０の各々は、例えば、ＣＰＵ２が所定のプログラムを実行することにより実現される機能である。

取得部１００は、例えば通信部４を介して、ヒータの電熱体１０の両端の電圧および電熱体１０を流れる電流から算出された電熱体１０の電力値および抵抗値を取得する。電熱体１０の電力値および抵抗値は、例えば、電流センサ２０で検出された電流値および電圧センサ３０で検出された電圧値から、ＣＰＵ２または外部装置（図示せず）で算出される。

本実施形態では、取得される電熱体１０の電力値および抵抗値には、ローパスフィルタ処理（例えば、移動平均処理）が施される。電熱体１０の電力値および抵抗値に対するローパスフィルタ処理は、異常判定装置１または外部装置で施される。電力値に施される移動平均化処理回数（以下、電力値の移動平均回数という。）および抵抗値に施される移動平均化処理回数（以下、抵抗値の移動平均回数という。）は、ヒータの種類等に応じて設定される。電力値の移動平均回数および抵抗値の移動平均回数は、同じ数であってもよいし、異なる数であってもよい。

第１判定部１１０は、取得部１００で取得された抵抗値に基づいて、ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う。異常判定は、例えば、取得された抵抗値が、予め設定された閾値を超えたか否かにより行われる。取得された抵抗値が閾値を超えた場合、第１判定部１１０は、ヒータが異常であると判定する。このような構成により、ヒータの異常をより正確に判定できる。

ヒータが異常であると判定された場合、例えば、ヒータの劣化、または、ヒータの故障が疑われる旨の報知が行われる。このとき、複数の閾値を設けて、段階的にヒータの異常が報知されるように構成してもよい。例えば、抵抗基準値（＝後述する第２目標値）の１０３％の値を第１の閾値とし、抵抗基準値の１０５％の値を第２の閾値とする。取得された抵抗値が第１の閾値を超えた場合、ヒータの劣化状態が「注意」レベルであることが報知され、取得された抵抗値が第２の敷地を超えた場合、ヒータの劣化状態が「警報」レベルであることが報知される。

第１判定部１１０は、第２判定部１２０により所定期間に亘って電力整定状態であると判定され、かつ、第３判定部１３０により所定期間に亘って前抗整定状態であると判定された場合に、異常判定を行う。本実施形態では、第１判定部１１０は、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間（第１期間の一例）に亘って電力整定状態であると判定され、かつ、抵抗値が取得される周期に抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間（第３期間の一例）に亘って抵抗整定状態であると判定された場合（言い換えると、整定条件が成立した場合）、ヒータが整定状態であると判定して、異常判定を行う。

所定期間に亘って第２判定部１２０の判定結果の全てが電力整定状態である場合の例を図２に示し、所定期間に亘って第３判定部１３０の判定結果の全てが抵抗整定状態である場合の例を図３に示す。図２および図３において、電力値の移動平均回数および抵抗値の移動平均回数はそれぞれ１０回に設定されている。図２において、電力基準値である第１目標値をＰ０で示し、第１目標値に対する幅の上限値をＰ１で示し、第１目標値に対する幅の下限値をＰ２で示している。図３において、抵抗基準値である第２目標値をＲ０で示し、第２目標値に対する幅の上限値をＲ１で示し、第２目標値に対する幅の下限値をＲ２で示している。

図２では、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間の期間Ｔ０１内に取得された全ての電力値が第１目標値Ｐ０に対する幅内に位置している。期間Ｔ０１は、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。図３では、時間Ｔ３から時間Ｔ４の間の期間Ｔ０２内に取得された全ての抵抗値が第２目標値Ｒ０に対する幅内に位置している。期間Ｔ０２は、抵抗値が取得される周期に抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。第１判定部１１０は、時間Ｔ４以降に取得された抵抗値に基づいて、異常判定を行うが、次のいずれかの条件を満たす場合、異常判定を行わず、再度、第２判定部１２０および第３判定部１３０による判定結果を取得する。
・期間Ｔ０１に取得された第２判定部１２０による判定結果に電力整定状態ではないとの判定が含まれていた場合、または、期間Ｔ０２に取得された第３判定部１３０による判定結果に抗整定状態ではないとの判定が含まれていた場合。
・取得された第２判定部１２０による判定結果が、電力整定状態ではないとの判定であった場合、または、取得された第３判定部１３０におる判定結果が、抵抗整定状態ではないとの判定であった場合。

第２判定部１２０は、取得された電力値が、第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する。本実施形態では、第１目標値は、第１目標値設定部１４０で設定される。第１目標値に対する幅は、例えば、第１目標値のプラスマイナス２０％で設定される。第１目標値に対する幅の上限値および下限値は、「第１目標値に対する幅内」に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。

第３判定部１３０は、取得された抵抗値が第２目標値に対する幅内にある抵抗整定状態であるか否かを判定する。本実施形態では、第２目標値は、第２目標値設定部１５０で設定される。第２目標値に対する幅は、例えば、第２目標値のプラスマイナス１％で設定される。第２目標値に対する幅の上限値および下限値は、「第２目標値に対する幅内」に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。

第１目標値設定部１４０は、第１目標値の設定を開始したときの電力値を仮第１目標値として設定し、所定期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にあると判定された場合に、仮第１目標値を第１目標値として設定する。例えば、図４に示すように、第１目標値の設定が時間Ｔ５から開始された場合、第１目標値設定部１４０は、時間Ｔ５において取得された電力値Ｐ１０を仮第１目標値として設定する。本実施形態では、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間（第２期間の一例）内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にあると判定された場合（言い換えると、第１目標値の設定条件が成立した場合）、仮第１目標値が第１目標値として設定される。仮第１目標値に対する幅は、例えば、第１目標値と同様に、仮第１目標値のプラスマイナス２０％で設定される。

第１目標値の設定は、例えば、電源１３から電熱体１０に電流が供給されたときに出される設定開始の指令を異常判定装置１が受けたときから、所定時間が経過した後、任意のタイミングで開始される。例えば、電力値が電力値の移動平均回数取得されるまでの時間、および、抵抗値が抵抗値の移動平均回数取得されるまでの時間のいずれか遅い方が、所定時間として設定される。

第１目標値設定部１４０は、所定期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された電力値を仮第１目標値として再設定する。

例えば、図４に示すように、第１目標値の設定が時間Ｔ５から開始されたが、最初の期間Ｔ０１１内に取得された全ての電力値が設定された仮第１目標値に対する幅内になかったとする。この場合、第１目標値設定部１４０は、最初の期間Ｔ０１１の最後に取得された電力値Ｐ２０を仮第１目標値として再設定する。図４では、次の期間Ｔ０２内に取得された全ての電力値が再設定された仮第１目標値である電力値Ｐ２０に対する幅内にあるので、第１目標値設定部１４０は、電力値Ｐ２０を第１目標値として設定する。一般に、第１期間の最後に取得された電力値の方が、第１目標値に対する幅内にないと判定されたときの取得された電力値よりも、電力整定状態のより近くで取得された電力値であると考えられる。このため、第１期間の最後に取得された電力値を仮第１目標値として再設定することで、第１目標値の設定処理を短縮することができる。

第１目標値設定部１４０が仮第１目標値を再設定する回数（言い換えると、第１目標値の設定条件が成立しているか否かを判定する回数）に上限を設けてもよい。例えば、第１目標値設定部１４０は、所定回数（例えば、５回）連続して第１目標値の設定に至らなかった場合、仮第１目標値の再設定を行わず、第１目標値の設定を行わない。

第２目標値設定部１５０は、第２目標値の設定を開始したときの抵抗値を仮第２目標値として設定し、所定期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にあると判定された場合に、仮第２目標値を第２目標値として設定する。例えば、図５に示すように、第２目標値の設定が時間Ｔ８から開始された場合、第２目標値設定部１５０は、時間Ｔ８において取得された抵抗値Ｒ１０を仮第２目標値として設定する。本実施形態では、抵抗値が取得される周期に抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間（第４期間の一例）に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にあると判定された場合（言い換えると、第２目標値の設定条件が成立した場合）、仮第２目標値が第２目標値として設定される。仮第２目標値に対する幅は、例えば、第２目標値と同様に、仮第２目標値のプラスマイナス１％で設定される。

第２目標値の設定は、例えば、電源１３から電熱体１０に電流が供給されたときに出される設定開始の指令を異常判定装置１が受けたときから、所定時間が経過した後、任意のタイミングで開始される。第２目標値の設定は、第１目標値の設定と同時に開始してもよいし、同時に開始しなくてもよい。例えば、電力値が電力値の移動平均回数取得されるまでの時間、および、抵抗値が抵抗値の移動平均回数取得されるまでの時間のいずれか遅い方が、所定時間として設定される。

第２目標値設定部１５０は、所定期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にあると判定されなかった場合、最後に取得された抵抗値を仮第２目標値として再設定する。

例えば、図５に示すように、第２目標値の設定が時間Ｔ８から開始されたが、最初の期間Ｔ０２１内に取得された全ての抵抗値が設定された仮第２目標値に対する幅内になかったとする。この場合、第２目標値設定部１５０は、最初の期間Ｔ０２１の最後に取得された抵抗値Ｒ２０を仮第２目標値として再設定する。図５では、次の第２期間Ｔ０２２内に取得された全ての抵抗値が再設定された仮第２目標値である抵抗値Ｒ２０に対する幅内にあるので、第２目標値設定部１５０は、抵抗値Ｒ２０を第２目標値として設定する。最後に取得された抵抗値は、第２期間中に取得された抵抗値の平均値となるため、第２期間の最後に取得された抵抗値を仮第２目標値として再設定することで、第２目標値の設定処理を短縮することができる。

第２目標値設定部１５０が仮第２目標値を再設定する回数（言い換えると、第２目標値の設定条件が成立しているか否かを判定する回数）に上限を設けてもよい。例えば、第２目標値設定部１５０は、所定回数（例えば、５回）連続して第２目標値の設定に至らなかった場合、仮第２目標値の再設定を行わず、第２目標値の設定を中止する。

第２目標値設定部１５０は、取得された電力値が電力整定状態であり、かつ、取得された抵抗値が抵抗整定状態である場合、取得された抵抗値の直近複数回（例えば、移動平均回数）の平均値に基づいて、第２目標値を再設定する。第２目標値の再設定は、例えば、所定回数（例えば、抵抗値の移動平均回数）抵抗値が取得される毎に行われる。

図６を参照して、異常判定装置１の異常判定処理（本開示の異常判定方法の一例）を説明する。ここでは、一例として、第１期間に亘って電力整定状態であると判定され、かつ、第３期間に亘って抵抗整定状態であると判定された場合に整定条件が成立し、抵抗値が１回取得される毎に第２目標値が再設定される場合について説明する。なお、以下に説明する処理は、一例として、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実施される。

図６に示すように、取得部１００が電熱体１０の抵抗値および電力値を取得する（ステップＳ１）と、第１判定部１１０は、整定条件が成立したか否か、言い換えると、第１期間に亘って電力整定状態であると判定され、かつ、第３期間に亘って抵抗整定状態であると判定されたか否かを判定する（ステップＳ２）。整定条件が成立したと判定されなかった場合、第１判定部１１０は、異常判定を行わない。その後、ステップＳ１に戻り、電熱体１０の抵抗値および電力値が取得される。

整定条件が成立したと判定された場合、第１判定部１１０は、取得された抵抗値が閾値よりも大きいか否かに基づいて、異常判定を行う（ステップＳ３）。取得された抵抗値が閾値よりも大きいと判定された場合、第１判定部１１０は、ヒータが異常であると判定して（ステップＳ４）、異常判定処理が終了する。

取得された抵抗値が閾値以下であると判定された場合、第２目標値設定部１５０は、第２目標値を再設定する（ステップＳ５）。その後、ステップＳ１に戻り、電熱体１０の抵抗値および電力値が取得される。

図７を参照して、異常判定装置１の目標値設定処理を説明する。ここでは、一例として、「第１目標値および第２目標値」を設定し、各目標値の設定条件が成立しているか否かが判定される回数に上限が設けられている場合について説明する。なお、以下に説明する処理は、一例として、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実施される。

図７に示すように、目標値設定の開始から所定時間が経過し（ステップＳ１１）、取得部１００が電熱体１０の抵抗値および電力値を取得する（ステップＳ１２）と、第１目標値設定部１４０が第１目標値の設定条件が成立したか否かを判定し、第２目標値設定部１５０が第２目標値の設定条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１３）。

第１目標値および第２目標値の設定条件が成立したと判定された場合、第１目標値設定部１４０が第１目標値を設定し、第２目標値設定部１５０が第２目標値を設定して（ステップＳ１４）、目標値設定処理が終了する。

第１目標値および第２目標値の設定条件が不成立であると判定された場合、第１目標値設定部１４０および第２目標値設定部１５０の各々は、設定条件が不成立であると判定された回数が所定回数（例えば、５回）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。設定条件が不成立であると判定された回数が所定回数以上であると判定された場合、第１目標値設定部１４０および第２目標値設定部１５０の各々は、第１目標値および第２目標値の設定を行わず、目標値設定処理が終了する。設定条件が不成立であると判定された回数が所定回数未満であると判定された場合、ステップＳ１２に戻り、電熱体１０の抵抗値および電力値が取得される。

異常判定装置１は、次のような効果を発揮できる。

異常判定装置１は、電熱体１０の抵抗値および電力値を取得する取得部１００と、取得された抵抗値に基づいてヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部１１０と、取得された電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部１２０とを備える。第１判定部１１０は、第２判定部１２０により第１期間に亘って電力整定状態であると判定された場合に、取得された抵抗値に基づいて異常判定を行う。このような構成により、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定装置１を実現できる。

異常判定装置１は、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成を任意に採用できる。つまり、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成は、前記実施形態に含まれていた場合は任意に削除でき、前記実施形態に含まれていない場合は任意に付加することができる。このような構成を採用することにより、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定装置１をより確実に実現できる。

電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている。このような構成により、電力値を整定し易くすることができる。

電力値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である。このような構成により、電力値を整定し易くすることができる。

第１期間が、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。このような構成により、ヒータが電力整定状態であるか否かをより正確に判定することができる。

異常判定装置１が、第１目標値を設定する第１目標値設定部１４０を備える。第１目標値設定部１４０は、第１目標値の設定を開始したときの電力値を仮第１目標値として設定し、第２期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にあると判定された場合に、仮第１目標値を第１目標値として設定する。このような構成により、第１目標値をより正確に設定できる。

第１目標値設定部１４０は、第２期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された電力値を仮第１目標値として再設定する。このような構成により、第１目標値をより正確に設定できる。

電力値には、移動平均が施され、第２期間が、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。このような構成により、電力値を整定し易くすることができる。

異常判定装置１が、取得された抵抗値が第２目標値に対する幅内にある抵抗整定状態であるか否かを判定する第３判定部１３０を備える。第１判定部１１０は、第２判定部１２０により第１期間に亘って電力整定状態であると判定され、かつ、第３判定部１３０により第３期間に亘って抵抗整定状態であると判定された場合に、異常判定を行う。このような構成により、ヒータが整定状態であるか否かをより正確に判定することができる。

抵抗値には、ローパスフィルタ処理が施されている。このような構成により、抵抗値を整定し易くすることができる。

抵抗値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である。このような構成により、抵抗値を整定し易くすることができる。

第３期間が、抵抗値が取得される周期に抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。このような構成により、ヒータが抵抗整定状態であるか否かをより正確に判定することができる。

異常判定装置１が、第２目標値を設定する第２目標値設定部１５０を備える。第２目標値設定部１５０は、第２目標値の設定を開始したときの抵抗値を仮第２目標値として設定し、第４期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にあると判定された場合に、仮第２目標値を第２目標値として設定する。このような構成により、第２目標値をより正確に設定できる。

第２目標値設定部１５０は、第４期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された抵抗値を仮第２目標値として再設定する。このような構成により、第２目標値をより正確に設定できる。

第２目標値設定部１５０は、取得された電力値が電力整定状態であり、かつ、取得された抵抗値が抵抗整定状態である場合、取得された抵抗値の直近複数回の平均値に基づいて、第２目標値を再設定する。このような構成により、ヒータの経時的変化に応じたより正確な第２目標値を設定することができる。

抵抗値には、移動平均が施され、第４期間が、抵抗値が取得される周期に抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。このような構成により、抵抗値を整定し易くしつつ、ヒータが抵抗整定状態であるか否かをより正確に判定することができる。

本開示の異常判定方法によれば、次のような効果を発揮できる。

異常判定方法では、ヒータの電熱体１０の両端の電圧および電熱体１０を流れる電流から算出された電熱体１０の抵抗値および電力値が取得される。取得された電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かが判定される。第１期間に亘って電力整定状態であると判定された場合に、取得された抵抗値に基づいてヒータが異常であるか否かの判定である異常判定が行われる。このような構成により、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定することができる。

異常判定装置１は、次のように構成することもできる。

第１判定部１１０は、次の４つ条件が全て満たされた場合に、ヒータが整定状態であると判定し、異常判定を行うように構成してもよい。
・第１期間内に取得された全ての電力値が第１目標値に対する幅内にある（言い換えると、第１期間に亘ってヒータが電力整定状態である）。
・第３期間内に取得された全ての抵抗値が第２目標値に対する幅内にある（言い換えると、第１３間に亘ってヒータが抵抗整定状態である）。
・取得された電圧値が閾値以上。
・取得された電流値が閾値以上。

例えば、ヒータが稼働していない状態で、異常判定装置１の動作指令が発行された場合、および、異常判定装置１の動作指令が発行された後にヒータが停止した場合、「取得された電圧値が閾値以上」という条件が満たされるため、異常判定が行われない。

第１判定部１１０は、電力整定状態ではないとの判定または抵抗整定状態ではないとの判定を取得した時点で、異常判定を中止して、再度、第２判定部１２０および第３判定部１３０による判定結果を取得するようにしてもよい。

第３判定部１３０は、省略することができる。この場合、第１判定部１１０は、第２判定部１２０により第１期間に亘って電力整定状態であると判定された場合に、ヒータが整定状態であると判定して、異常判定を行う。

第１目標値設定部１４０および第２目標値設定部１５０は、省略することができる。この場合、第１目標値および第２目標値は、例えば、ユーザにより予め設定される。

第１目標値設定部１４０は、次の４つ条件が全て満たされた場合に、仮第１目標値を第１目標値として設定するように構成してもよい。
・第２期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にある（言い換えると、第２期間に亘ってヒータが電力整定状態である）。
・第４期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にある（言い換えると、第４期間に亘ってヒータが抵抗整定状態である）。
・取得された電圧値が閾値以上。
・取得された電流値が閾値以上。

第２目標値設定部１５０は、次の４つ条件が全て満たされた場合に、仮第２目標値を第２目標値として設定するように構成してもよい。
・第２期間内に取得された全ての電力値が仮第１目標値に対する幅内にある。
・第４期間内に取得された全ての抵抗値が仮第２目標値に対する幅内にある。
・取得された電圧値が閾値以上。
・取得された電流値が閾値以上。

例えば、ヒータが稼働していない状態で、異常判定装置１の動作指令が発行された場合、および、異常判定装置１の動作指令が発行された後にヒータが停止した場合、「取得された電圧値が閾値以上」という条件によって、各目標値の設定が中止される。なお、オーバシュートなどで電圧が一時的に低くなることが起こり得るため、取得された電圧値が閾値を下回った場合であっても、各目標値の設定は直ちに中止されず、所定回数連続して４つの条件が全て満たされない場合を除いて、続けて行われる。

第１目標値設定部１４０は、仮第１目標値に対する幅内にないと最初に判定されたときの電力値（例えば、図４にＰ３０で示す。）を仮第１目標値として再設定するように構成してもよい。

第２目標値設定部１５０は、仮第２目標値に対する幅内にないと最初に判定されたときの抵抗値（例えば、図５にＲ３０で示す。）を仮第２目標値として再設定するように構成してもよい。

第１期間、第２期間、第３期間および第４期間は、相互に同じ長さの期間であってもよいし、相互に異なる長さの期間であってもよい。第１期間、第２期間、第３期間および第４期間のいずれか２つまたは３つが、相互に同じ長さの期間であってもよい。

第１期間および第２期間は、前記電力値が取得される周期に前記電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間に限らず、ユーザにより設定された任意の長さの期間であってもよい。同様に、第３期間および第４期間は、前記抵抗値が取得される周期に前記抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間に限らず、ユーザにより設定された任意の長さの期間であってもよい。

取得部１００で取得される電力値および抵抗値は、ローパスフィルタ処理が施されていなくてもよいし、移動平均以外のローパスフィルタ処理が施されていてもよい。

第１判定部１１０および第２判定部１２０を相互に異なるサーバー等の機器に配置した異常判定システムとして構成してもよい。異常判定システムは、例えば、第１判定部１１０が配置されている第１機器と、第２判定部１２０が配置されている第２機器とを備える。第１機器および第２機器の各々に取得部１００が設けられ、第１機器および第２機器が有線または無線で通信接続されている。第１機器の取得部は、第２判定部１２０の判定結果を取得する。このように構成することで、様々な実施態様に対応しつつ、ヒータの温度情報を用いることなく、ヒータの異常をより正確に判定可能な異常判定システムを実現できる。

異常判定に用いられる閾値は、例えば、ヒータの目標温度に応じて設定することができる。第１判定部１１０は、ヒータの温度が目標温度に制御される場合に、異常判定を行うことができる整定状態（つまり、整定条件が成立したと判定された状態）で取得される電力値に基づいて、閾値を設定する。このような構成により、ヒータの異常をより正確に判定できる。

閾値は、例えば、最初に取得される整定状態の抵抗値に係数（例えば、１．１）を乗じて算出される。「最初に取得される整定状態の抵抗値」は、例えば、製造後一度も使用されていない新品のヒータが電力整定状態でありかつ抵抗整定状態である場合に取得される電熱体１０の抵抗値である。係数は、例えば、ヒータの種類または使用条件に応じて設定される。

設定された閾値は、例えば、ヒータの目標温度に関連付けられた状態で、記憶部３に記憶される。図８に示すように、相互に異なる複数の目標温度の各々に対して１つ設定された閾値を予め設定し、記憶部３に記憶しておいてもよい。図８に示す閾値設定方法は、例えば、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実施される。

図８に示すように、閾値設定方法が開始されると、取得部１００がヒータの目標温度Ｎを取得する（ステップＳ２１）。ヒータの目標温度Ｎが取得されると、異常判定装置１は、電力整定状態で取得された抵抗値および電力値に基づいて、目標温度Ｎの整定条件を設定する（ステップＳ２２）。異常判定装置１では、第１目標値設定部１４０が、電力整定状態であると判定される目標温度Ｎの整定条件として第１目標値を設定し、第２目標値設定部１５０が、抵抗整定状態であると判定される目標温度Ｎの整定条件として第２目標値を設定する。設定された目標温度Ｎの整定条件は、記憶部３に記憶される（ステップＳ２３）。

目標温度Ｎの整定条件が記憶されると、第１判定部１１０は、Ｎ＝Ｎ_ＭＡＸであるか否かを判定する（ステップＳ２４）。Ｎ＝Ｎ_ＭＡＸであると判定されると、第１判定部１１０は、目標温度Ｎの整定条件に基づいて、目標温度Ｎに対応する閾値を設定して（ステップＳ２５）、閾値設定処理が終了する。設定された目標温度Ｎに対応する閾値は、記憶部３に記憶される。Ｎ＝Ｎ_ＭＡＸであると判定されなかった場合、第１判定部１１０は、Ｎ＝Ｎ＋１とし（ステップＳ２６）、ステップＳ２１に戻り、取得部１００がヒータの目標温度Ｎ＋１を取得する。目標温度Ｎと目標温度Ｎ＋１とは、相互に異なる温度であり、例えば、目標温度Ｎ＋１の方が目標温度Ｎよりも高い。

図９～図１１に、目標温度Ｎを順に高めていった場合における目標温度、第１目標値および第２目標値の一例を示す。ここでは、Ｎ_MAX＝５とし、末尾の数字が目標温度と同じ第１目標値および第２目標値が、目標温度の整定条件を構成する。例えば、目標温度１の整定条件は、第１目標値１および第２目標値２により構成される。

ヒータに設定されている目標温度に対応する閾値が記憶部３に記憶されていない場合、記憶部３に記憶されている複数の閾値から、記憶部３に記憶されていない閾値を算出する。例えば、ヒータの目標温度が、図９に示す目標温度Ｎ_０であったとする。目標温度Ｎ_０は、目標温度２および３の間の値であり、目標温度Ｎ_０に対応する閾値は記憶部３に記憶されていない。この場合、第１判定部１１０は、図１２に示すように、記憶部３に記憶されている目標温度１～５に対応する複数の閾値から、記憶部３に記憶されていない目標温度Ｎ_０に対応する閾値を算出する。例えば、目標温度Ｎ０が目標温度２および３の間の中央の値であった場合、目標温度２に対応する閾値２と目標温度３に対する閾値３の平均値を閾値Ｎ_０として算出する。このような構成により、記憶部３の記憶容量を削減しつつ、ヒータの異常をより正確に判定できる。

異常判定装置１は、ＣＰＵ２に限らず、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のプロセッサを有していてもよい。記憶部３は、例えば、内部記録媒体または外部記録媒体で構成できる。内部記録媒体は、不揮発メモリ等を含む。外部記録媒体は、ハードディスク（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、光ディスク装置等を含む。

以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。

本開示の第１態様の異常判定装置１は、
ヒータの電熱体１０の両端の電圧および前記電熱体１０を流れる電流から算出された前記電熱体１０の抵抗値および電力値を取得する取得部１００と、
取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部１１０と、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部１２０と
を備え、
前記第１判定部１１０は、前記第２判定部１２０により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う。

本開示の第２態様の異常判定装置１は、
前記電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている。

本開示の第３態様の異常判定装置１は、
前記電力値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である。

本開示の第４態様の異常判定装置１は、
前記第１期間が、前記電力値が取得される周期に前記電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。

本開示の第５態様の異常判定装置１は、
前記第１目標値を設定する第１目標値設定部１４０を備え、
前記第１目標値設定部１４０は、
前記第１目標値の設定を開始したときの前記電力値を仮第１目標値として設定し、第２期間内に取得された全ての前記電力値が前記仮第１目標値に対する幅内にあると判定された場合に、前記仮第１目標値を前記第１目標値として設定する。

本開示の第６態様の異常判定装置１は、
前記第１目標値設定部１４０は、
前記第２期間内に取得された全ての前記電力値が前記仮第１目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された前記電力値を前記仮第１目標値として再設定する幅内にあるか否かを判定する。

本開示の第７態様の異常判定装置１は、
前記電力値には、移動平均が施され、
前記第２期間が、前記電力値が取得される周期に前記電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。

本開示の第８態様の異常判定装置１は、
取得された前記抵抗値が第２目標値に対する幅内にある抵抗整定状態であるか否かを判定する第３判定部１３０を備え、
前記第１判定部１１０は、前記第２判定部１２０により前記第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定され、かつ、前記第３判定部１３０により第３期間に亘って前記抵抗整定状態であると判定された場合に、前記異常判定を行う。

本開示の第９態様の異常判定装置１は、
前記抵抗値には、ローパスフィルタ処理が施されている。

本開示の第１０態様の異常判定装置１は、
前記抵抗値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である。

本開示の第１１態様の異常判定装置１は、
前記第３期間が、前記抵抗値が取得される周期に前記抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。

本開示の第１２態様の異常判定装置１は、
前記第２目標値を設定する第２目標値設定部１５０を備え、
前記第２目標値設定部１５０は、
前記第２目標値の設定を開始したときの前記抵抗値を仮第２目標値として設定し、第４期間内に取得された全ての前記抵抗値が前記仮第２目標値に対する幅内にあると判定された場合に、前記仮第２目標値を前記第２目標値として設定する。

本開示の第１３態様の異常判定装置１は、
前記第２目標値設定部１５０は、
前記第４期間内に取得された前記抵抗値が前記仮第２目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された前記抵抗値を前記仮第２目標値として再設定する。

本開示の第１４態様の異常判定装置１は、
前記第２目標値設定部１５０は、
取得された前記電力値が前記電力整定状態であり、かつ、取得された前記抵抗値が前記抵抗整定状態である場合、取得された前記抵抗値の直近複数回の平均値に基づいて、前記第２目標値を再設定する。

本開示の第１５態様の異常判定装置１は、
前記抵抗値には、移動平均が施され、
前記第４期間が、前記抵抗値が取得される周期に前記抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である。

本開示の第１６態様の異常判定装置１は、
前記第１判定部１１０は、
取得された前記抵抗値が、前記ヒータの目標温度に応じて設定された閾値よりも大きい場合に、前記ヒータが異常であると判定する。

本開示の第１７態様の異常判定装置１は、
前記第１判定部１１０は、
前記ヒータの温度が前記目標温度に制御される場合に、前記電力整定状態であると判定される整定条件および前記抵抗整定状態であると判定される整定条件に基づいて、前記閾値を設定する。

本開示の第１８態様の異常判定装置１は、
相互に異なる複数の前記目標温度の各々に対して１つ設定された前記閾値を記憶する記憶部３を備え、
前記第１判定部１１０は、
前記ヒータに設定されている前記目標温度に対応する前記閾値が前記記憶部３に記憶されていない場合、前記記憶部３に記憶されている複数の前記閾値から、前記記憶部３に記憶されていない前記閾値を算出する。

本開示の第１９態様の異常判定方法は、
ヒータの電熱体１０の両端の電圧および前記電熱体１０を流れる電流から算出された前記電熱体１０の抵抗値および電力値を取得し、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定し、
第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う。

本開示の第２０態様の異常判定システムは、
ヒータの電熱体１０の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体１０の抵抗値および電力値を取得する第１取得部と、
取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部１１０と
を有する第１機器と、
前記電熱体１０の前記抵抗値および前記電力値を取得する第２取得部と、
取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部１２０と
を有し、前記第１機器と通信接続されている第２機器と
を備え、
前記第１取得部は、前記第２判定部１２０の判定結果を取得し、
前記第１判定部１１０は、前記第２判定部１２０により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う。

前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本開示の異常判定装置は、電気ヒータに限らず、ヒューズ、導線、送電線などの抵抗加熱により発熱する電熱体を備えるヒータに適用できる。

本開示の異常判定方法は、電気ヒータに限らず、ヒューズ、導線、送電線などの抵抗加熱により発熱する電熱体を備えるヒータに適用できる。

本開示の異常判定システムは、電気ヒータに限らず、ヒューズ、導線、送電線などの抵抗加熱により発熱する電熱体を備えるヒータに適用できる。

１ 異常判定装置
２ ＣＰＵ
３ 記憶部
４ 通信部
１０ 電熱体
１１ 温調器
１２ ＳＳＲ
１３ 電源
２０ 電流センサ
３０ 電圧センサ
１００ 取得部
１１０ 第１判定部
１２０ 第２判定部
１３０ 第３判定部
１４０ 第１目標値設定部
１５０ 第２目標値設定部

Claims (20)

1. ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得する取得部と、
   取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部と、
   取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部と
   を備え、
   前記第１判定部は、前記第２判定部により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う、異常判定装置。
2. 前記電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている、請求項１の異常判定装置。
3. 前記電力値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である、請求項２の異常判定装置。
4. 前記第１期間が、前記電力値が取得される周期に前記電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である、請求項３の異常判定装置。
5. 前記第１目標値を設定する第１目標値設定部を備え、
   前記第１目標値設定部は、
   前記第１目標値の設定を開始したときの前記電力値を仮第１目標値として設定し、第２期間内に取得された全ての前記電力値が前記仮第１目標値に対する幅内にあると判定された場合に、前記仮第１目標値を前記第１目標値として設定する、請求項１から４のいずれか１つの異常判定装置。
6. 前記第１目標値設定部は、
   前記第２期間内に取得された全ての前記電力値が前記仮第１目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された前記電力値を前記仮第１目標値として再設定する、請求項５の異常判定装置。
7. 前記電力値には、移動平均が施され、
   前記第２期間が、前記電力値が取得される周期に前記電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間である、請求項５または６の異常判定装置。
8. 取得された前記抵抗値が第２目標値に対する幅内にある抵抗整定状態であるか否かを判定する第３判定部を備え、
   前記第１判定部は、前記第２判定部により前記第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定され、かつ、前記第３判定部により第３期間に亘って前記抵抗整定状態であると判定された場合に、前記異常判定を行う、請求項１から７のいずれか１つの異常判定装置。
9. 前記抵抗値には、ローパスフィルタ処理が施されている、請求項８の異常判定装置。
10. 前記抵抗値に施されているローパスフィルタ処理が移動平均である、請求項９の異常判定装置。
11. 前記第３期間が、前記抵抗値が取得される周期に前記抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である、請求項１０の異常判定装置。
12. 前記第２目標値を設定する第２目標値設定部を備え、
    前記第２目標値設定部は、
    前記第２目標値の設定を開始したときの前記抵抗値を仮第２目標値として設定し、第４期間内に取得された全ての前記抵抗値が前記仮第２目標値に対する幅内にあると判定された場合に、前記仮第２目標値を前記第２目標値として設定する、請求項８から１１のいずれか１つの異常判定装置。
13. 前記第２目標値設定部は、
    前記第４期間内に取得された全ての前記抵抗値が前記仮第２目標値に対する幅内にないと判定された場合、最後に取得された前記抵抗値を前記仮第２目標値として再設定する幅内にあるか否かを判定する、請求項１２の異常判定装置。
14. 前記第２目標値設定部は、
    取得された前記電力値が前記電力整定状態であり、かつ、取得された前記抵抗値が前記抵抗整定状態である場合、取得された前記抵抗値の直近複数回の平均値に基づいて、前記第２目標値を再設定する、請求項１２または１３の異常判定装置。
15. 前記抵抗値には、移動平均が施され、
    前記第４期間が、前記抵抗値が取得される周期に前記抵抗値の移動平均回数を掛けて得られる期間である、請求項１２から１４のいずれか１つの異常判定装置。
16. 前記第１判定部は、
    取得された前記抵抗値が、前記ヒータの目標温度に応じて設定された閾値よりも大きい場合に、前記ヒータが異常であると判定する、請求項８から１５のいずれか１つの異常判定装置。
17. 前記第１判定部は、
    前記ヒータの温度が前記目標温度に制御される場合に、前記電力整定状態であると判定される整定条件および前記抵抗整定状態であると判定される整定条件に基づいて、前記閾値を設定する、請求項１６の異常判定装置。
18. 相互に異なる複数の前記目標温度の各々に対して１つ設定された前記閾値を記憶する記憶部を備え、
    前記第１判定部は、
    前記ヒータに設定されている前記目標温度に対応する前記閾値が前記記憶部に記憶されていない場合、前記記憶部に記憶されている複数の前記閾値から、前記記憶部に記憶されていない前記閾値を算出する、請求項１６または１７の異常判定装置。
19. ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得し、
    取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定し、
    第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う、異常判定方法。
20. ヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値および電力値を取得する第１取得部と、
    取得された前記抵抗値に基づいて前記ヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う第１判定部と
    を有する第１機器と、
    前記電熱体の前記抵抗値および前記電力値を取得する第２取得部と、
    取得された前記電力値が第１目標値に対する幅内にある電力整定状態であるか否かを判定する第２判定部と
    を有し、前記第１機器と通信接続されている第２機器と
    を備え、
    前記第１取得部は、前記第２判定部の判定結果を取得し、
    前記第１判定部は、前記第２判定部により第１期間に亘って前記電力整定状態であると判定された場合に、取得された前記抵抗値に基づいて前記異常判定を行う、異常判定システム。

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