JP5050242B2

JP5050242B2 - 電力制御装置および温度調整装置における電力制御装置

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Publication number: JP5050242B2
Application number: JP2007156248A
Authority: JP
Inventors: 和子長谷川; 充三股
Original assignee: Kelk Ltd
Current assignee: Kelk Ltd
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: JP2008311341A

Description

本発明は、電力制御装置および温度調整装置における電力制御装置に関する。

（現在の実施技術）
半導体製造ラインにおいて、シリコンウェーハを洗浄したり、液晶製造ラインにおいて液晶用ガラスを製造したりするために、純水加熱装置が採用されている。

純水加熱装置は、ハロゲンランプの発光に伴う輻射熱を、流路内を流れる純水に輻射して、流路内を流れる純水を目標温度になるまで加熱して、加熱された温純水をシリコンウェーハ等に対して供給してシリコンウェーハ等を温純水洗浄するものである。

図１は、純水加熱装置の構成を示している。

純水加熱装置１００は、装置の下側から上側に向かって配置された純水の流路１０と、流路１０の上流から下流に沿って、離間して設けられた加熱容器３、加熱容器２、加熱容器１と、加熱容器１、２、３毎に設けられた空焚き防止用の温度ヒューズ１１、１２、１３と、流路１０の上流側に設けられ、流路１０を流れる純水の流量（Ｌ／ｍｉｎ）を検出する流量計１４と、流路１０の下流側に設けられ、流路１０を流れる純水の温度Ｔ（℃）を検出する温度センサ１５と、流路１０の下流側に設けられた、エア抜き及び排水時のエア取り入れ用のメクラキャップ１６と、流路１０の下流側に設けられ、流路１０の下流まで水位が上がっていることを検出する水位センサ１７とを含んで構成されている。流路１０の上流は、純水入口１０ａを介して外部の純水源に接続されている。流路１０の下流は、温純水出口１０ｂを介して外部の洗浄漕に接続されている。

図２（ａ）に示すように、加熱容器１、２、３にはそれぞれ、たとえば６本のハロゲンランプ４１が設けられている。ハロゲンランプ４１の１本当りで消費される最大電力は、４ｋＷである。したがって、加熱容器１、２、３の１個当りの消費最大電力は、２４ｋＷ（４ｋＷ×６本）となる。よって、純水加熱装置１００全体の消費最大電力は、７２ｋＷ（２４ｋＷ×３ユニット）となる。加熱容器１、２、３の内部は、ハロゲンランプ４１の発光に伴う輻射熱が、加熱容器内の流路１０内の純水に効率的に輻射されて、流路１０内の純水を効率的に加熱するように、構成されている。

外部の純水源から純水加熱装置１００の純水入口１０ａに純水が供給され、流路１０内を純水が流れる。流路１０を純水が流れる過程で、流路１０の上流から下流に沿って設けられた加熱容器３、加熱容器２、加熱容器１にて、流路１０内の純水がハロゲンランプ４１の発光に伴う輻射熱によって加熱される。これにより流路１０の温純水出口１０ｂから、所望する目標温度Ｔｐに温調された温純水が流出され、外部の洗浄漕に供給されて、シリコンウェーハ等が温純水洗浄される。

上記のごとく説明した３個の加熱容器１、２、３を備えた純水加熱装置１００を最大能力で稼動させるには、７２ｋＷの電力が必要とされる。純水加熱装置１００の種類によって、加熱容器の個数が異なり、必要な電力量が異なる。加熱容器の個数が１個、２個、３個、４個、６個の純水加熱装置１００を最大能力で稼動させるには、それぞれ２４ｋＷ、４８ｋＷ、７２ｋＷ、９６ｋＷ、１４４ｋＷの電力を供給する必要がある。

純水加熱装置１００には、ハロゲンランプ４１への電流通電箇所の断線を検出して、断線検出時に警報ブザーを鳴らすとともに操作盤に断線が検出されたことを示す断線エラーを表示する断線検出装置が備えられている。

（特許文献にみられる従来技術１）
下記特許文献１には、温度調整装置に関し、温度調整を行うために電力を制御するという発明が記載されている。

（特許文献にみられる従来技術２）
下記特許文献２には、温度調整装置に関し、電源投入時に突入電流が流れるという問題を解決するために、電源投入時に電力量を制限するという発明が記載されている。
特開２００６−２４４８２４号公報特開２００４−９０９９号公報

純水加熱装置１００を設置する場所に応じて、電力供給事情が異なる。このため、設置場所の供給可能電力に適した純水加熱装置１００を用意すれば問題はないが、実際には、設備の移設などによって、たとえば１４４ｋＷ規格の純水加熱装置１００を、７２ｋＷ程度の電力しか供給できない場所に設置しなければならないことがある。また、たとえば１４４ｋＷ規格の純水加熱装置１００を、７２ｋＷ規格の純水加熱装置１００と同等に使用するために、電力を落として使用したいとの要請がある。

しかしながら、現状の純水加熱装置１００には、電力を落として使用する機能は備えられていない。このため、図２（ｂ）に示すように、必要な電力量に合致するように、加熱容器１、２、３から、適当な本数のハロゲンランプ４１を外して、純水加熱装置１００を稼動させているのが実情である。

しかしながら、ハロゲンランプ４１を外すと、断線検出装置が作動してしまい、警報ブザーが鳴るとともに操作盤に断線が検出されたこと示す断線エラーが表示されることになる。また、仮に、このまま純水加熱装置１００を稼動し続けると、本当に断線が検出されたという異常が発生した場合に、その異常による警報発生（断線エラー表示）と、ハロゲンランプ４１が外されたことに伴う警報発生（断線エラー表示）とを判別できなくなるおそれがある。また、ハロゲンランプ４１を外して電力量を制限しているため、ハロゲンランプ４１の１個当りの電力単位でしか、電力量を制限することができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、温度調整装置など、電力が供給されることによって作動する装置を、断線検出という警報（断線エラー）を発生させることなく、所望する任意の電力量に制限して使用することを解決課題とするものである。

なお、特許文献１に記載された発明は、温度を目標温度にするために電力を制御するものであって、所望する電力になるように制御するものではない。また、特許文献２に記載された発明は、電源投入時に電力量を制限するという発明であって、所望する電力に制限するものではない。

第１発明は、
制御パラメータの値を目標値にするための操作量を演算する操作量演算部と、
演算された操作量に対応する電力が供給されて制御パラメータが調整される制御パラメータ調整部と
を含む電力制御装置であって、
制御パラメータ調整部に供給される電力の上限値を設定する電力上限値設定部と、
設定された電力上限値を超えないように、操作量演算部で演算された操作量を補正して、温度調整部に出力する操作量補正部と
が更に設けられたこと
を特徴とする。

第２発明は、
流体の温度の値を目標値にするための操作量を演算する操作量演算部と、
演算された操作量に対応する電力が供給されて流体の温度が調整される温度調整部と
を含む温度調整装置における電力制御装置であって、
温度調整部に供給される電力の上限値を設定する電力上限値設定部と、
設定された電力上限値を超えないように、操作量演算部で演算された操作量を補正して、温度調整部に出力する操作量補正部と
が更に設けられたこと
を特徴とする。

第３発明は、第２発明において、
温度調整部は、供給される電力に応じて加熱若しくは冷却若しくは加熱および冷却を行う温度調整手段を含んで構成され、
流体の流路に沿って、複数の温度調整手段が設けられ、流体の流路のうち、複数の温度調整手段の下流に設けられた温度検出部で検出された温度に基づいて、流体の温度の値を目標値にする温度調整装置における電力制御装置であって、
電力上限値設定部で、電力制限値が設定された場合に、流体の流路の上流側に位置する温度調整手段から順に、操作量が制限されるように操作量を補正すること
を特徴とする。

第２発明では、図３に示すように、温度調整装置１００に、流体の温度Ｔの値を目標値Ｔｐにするための操作量Ｓを演算する操作量演算部３０と、演算された操作量Ｓまたは補正演算された補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐが供給されて流体の温度Ｔが調整される温度調整部４０とを含む電力制御装置２０が備えられている。

この電力制御装置２０には、更に電力上限値設定部５０と操作量補正部６０が設けられる。電力上限値設定部５０では、温度調整部４０に供給される電力Ｐの上限値Ｐｍａｘが設定される。操作量補正部６０では、設定された電力上限値Ｐｍａｘを超えないように、演算された操作量Ｓが補正され、補正操作量Ｓ´として、温度調整部４０に出力される。

本第２発明によれば、設定された電力上限値Ｐｍａｘを超えないように、演算された操作量Ｓが補正されて、温度調整部４０に出力されるため、ハロゲンランプ４１を外すことなく、つまり断線検出という警報（断線エラー）を発生させることなく、温度調整装置１００を、所望する任意の電力量Ｐｍａｘに制限して使用することができる。本発明は、既存の装置に、電力上限値設定部５０と操作量補正部６０を付加するだけでよく、しかも、かかる電力上限値設定部５０と操作量補正部６０の付加は、既存のプログラムの改変、画面表示内容の改変だけで済み、既存の純水加熱装置１００のハードウエアに改変を加えることなく、ソフトウエアの改変だけで本発明装置を構築することができる。このため発明の実施にあたりコストを大幅に抑えることができる。

なお、温度調整装置１００は、図１に例示されるように、流体を加熱する装置であってもよく、流体を冷却する装置であってもよく、流体を加熱および冷却する装置であってもよい。また、加熱する手段、冷却する手段は、問わない。

本発明の適用対象は、温度調整装置１００に限定されるわけではない。制御パラメータの値を目標値にするための操作量を演算する操作量演算部と、演算された操作量に対応する電力が供給されて制御パラメータが調整される制御パラメータ調整部とを含む電力制御装置が備えられた装置であれば、任意の装置に適用することができる。この場合、電力が供給されて制御パラメータが調整されるものであれば、温度に限らず、流量、風力、風量等任意の制御パラメータの値を制御する場合に本発明を適用することができる（第１発明）。

第３発明では、図３に示すように、温度調整部４０は、供給される電力Ｐに応じて加熱若しくは冷却若しくは加熱および冷却を行う温度調整手段４１を含んで構成されている。たとえば温度調整部４０は、加熱を行う温度調整手段としてのハロゲンランプ４１を含んで構成されている。

図１に示すように、温度調整装置１００には、流体の流路１０に沿って、互いに離間して、複数の温度調整手段４１、４１、４１が設けられている。電力制御装置２０は、流体の流路１０のうち、複数の温度調整手段４１、４１、４１の下流に設けられた温度検出部１５で検出された温度Ｔに基づいて、流体の温度Ｔの値を目標値Ｔｐにする。

電力上限値設定部５０で、電力制限値Ｐｍａｘが設定されると、操作量補正部６０では、流体の流路１０の上流側に位置する温度調整手段４１（加熱容器３内の温度調整手段４１）から順に、操作量Ｓが制限されるように操作量Ｓが補正される。

本第３発明によれば、温度を目標温度にする制御の精度を高めることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る電力制御装置および温度調整装置における電力制御装置の実施の形態について説明する。

図１は、温度調整装置としての純水加熱装置の構成を示している。

純水加熱装置１００は、装置の下側から上側に向かって配置された純水の流路１０と、流路１０の上流から下流に沿って互いに離間して設けられた加熱容器３、加熱容器２、加熱容器１と、加熱容器１、２、３毎に設けられた空焚き防止用の温度ヒューズ１１、１２、１３と、流路１０の上流側に設けられ、流路１０を流れる純水の流量（Ｌ／ｍｉｎ）を検出する流量計１４と、流路１０の下流側に設けられ、流路１０を流れる純水の温度Ｔ（℃）を検出する温度センサ１５と、流路１０の下流側に設けられた、エア抜き及び排水時のエア取り入れ用のメクラキャップ１６と、流路１０の下流側に設けられ、流路１０の下流まで水位が上がっていることを検出する水位センサ１７とを含んで構成されている。流路１０の上流は、純水入口１０ａを介して外部の純水源に接続されている。流路１０の下流は、温純水出口１０ｂを介して外部の洗浄漕に接続されている。

加熱容器１、加熱容器２、加熱容器３の外側に配置される流路１０は、パイプなどの配管によって構成されている。また、加熱容器１、加熱容器２、加熱容器３の内側に配置される流路１０は、ハロゲンランプ４１からの輻射熱により効率的に加熱できる形状に形成されている。

図２（ａ）に示すように、加熱容器１、２、３にはそれぞれ、No．１、No．２、No．３、No．４、No．５、No．６の合計６本のハロゲンランプ４１、４１…が設けられている。ハロゲンランプ４１の１本当りで消費される最大電力は、４ｋＷである。したがって、加熱容器１、２、３の１個当りの消費最大電力は、２４ｋＷ（４ｋＷ×６本）となる。よって、純水加熱装置１００全体の消費電力は、７２ｋＷ（２４ｋＷ×３容器）となる。加熱容器１、２、３の内部は、ハロゲンランプ４１の発光に伴う輻射熱が、加熱容器内の流路１０内の純水に効率的に輻射されて、流路１０内の純水を効率的に加熱するように、構成されている。

温度ヒューズ１１、１２、１３はそれぞれ、加熱容器１、加熱容器２、加熱容器３内の流路１０を流れる純水が、危険域となる温度に達すると、ハロゲンランプ４１への通電を遮断する。

上記のごとく説明した３個の加熱容器１、２、３を備えた純水加熱装置１００を最大能力で稼動させるには、７２ｋＷの電力が必要とされる。

図４（ａ）は、実施例の操作盤５０を示している。

操作盤５０は、純水加熱装置１００に取り付けられている。操作盤５０は、表示画面５１を有している。表示画面５１は、種々の設定画面、エラー表示画面等に切り替えられる。

図３は、実施例の制御装置２００の構成を示している。

制御装置２００は、電力制御装置２０と、断線検出装置７０とからなる。

断線検出装置７０は、ハロゲンランプ４１への電流通電箇所の断線（たとえば電気信号線４２の断線）を検出して、断線検出時に警報ブザーを鳴らすとともに操作盤５０の表示画面５１を、図４（ｂ）に示すエラー表示画面５１Ａに切り換えて、エラー表示画面５１Ａ上に断線が検出されたことを表示する。たとえば、加熱容器２のNo．１のハロゲンランプ４１への電流通電箇所で断線が検出されると、「断線エラー発生、断線箇所は、加熱容器２のNo．１のハロゲンランプ」というエラー表示がなされる。

電力制御装置２０は、操作量演算部３０と、温度調整部４０とを含んで構成されている。

操作量演算部３０では、流体の温度Ｔの値を目標値Ｔｐにするための操作量Ｓが演算される。温度調整部４０では、演算された操作量Ｓまたは補正演算された補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐがハロゲンランプ４１に供給されて流体の温度Ｔが調整される。温度調整部４０は、ハロゲンランプ４１と、操作量Ｓまたは補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐを生成して、電力Ｐに対応する電圧Ｖを信号線４２を介して、ハロゲンランプ４１に印加する電力供給回路４３とからなる。

温度調整部４０は、加熱ユニット１、２、３毎に設けられている。

電力制御装置２０には、更に、操作盤（図４（ａ））として構成された電力上限値設定部５０と、操作量補正部６０が設けられている。

電力上限値設定部５０では、温度調整部４０に供給される電力Ｐの上限値Ｐmaxが設定される。操作量補正部６０では、設定された電力上限値Ｐmaxを超えないように、演算された操作量Ｓが補正されて、補正操作量Ｓ´として温度調整部４０に出力される。

以下、図５に示すフローチャートを併せ参照して、実施例装置の動作について説明する。

操作盤５０の表示画面５１が、図４（ｃ）に示す目標温度設定画面５１Ｂに切り替えられると、この目標温度設定画面５１Ｂ上のボタン５２を操作することで、目標温度Ｔｐを設定することができる。設定された目標温度Ｔｐを示す信号は、操作量演算部３０に入力される。

操作量演算部３０には、目標温度Ｔｐを示す信号が目標値として入力されるとともに、温度センサ１５で検出された現在の温度Ｔを示す信号がフィードバック量として入力される。操作量演算部３０では、目標温度Ｔｐと、温度センサ１５で検出された流水の実際の温度Ｔとの偏差Ｔｐ−Ｔをゼロにするための操作量Ｓが演算される。なお、操作量Ｓは、たとえばＰＩＤ（比例、積分、微分）制御の手法を用いて求めることができる。

図６（ａ）は、操作量Ｓと、温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給される電力量Ｐとの対応関係を示している。

操作量Ｓは、０％〜１００％で表され、温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給される電力量Ｐにほぼ比例する関係にある。７２ｋＷ規格の純水加熱装置１００の場合には、操作量Ｓが１００％のときに、最大電力である７２ｋＷに対応する電力Ｐ（ハロゲンランプ１個当り４ｋＷ）がハロゲンランプ４１に供給され、操作量Ｓが５０％のときに、最大電力７２ｋＷの５０％に対応する電力Ｐ（ハロゲンランプ１個当り２ｋＷ）がハロゲンランプ４１に供給され、操作量Ｓが０％のときには、ハロゲンランプ４１に供給される電力Ｐは、０となる（ステップ３０１）。

つぎに、電力上限値Ｐｍａｘの設定がなされたか否かが判別される（ステップ３０２）。

電力上限値Ｐｍａｘの設定は、操作盤としての電力上限値設定部５０で行われる。すなわち、図４（ｄ）に示すように、表示画面５１が、電力上限値設定画面５１Ｃに切り替えられると、この電力上限値設定画面５１Ｃ上のボタン５３を操作することで、電力上限値Ｐｍａｘを設定することができる。電力上限値Ｐｍａｘは、任意の値に設定できるようにしてもよく、操作の煩雑さを避け、装置構成を簡易にするために、予め定められた所定の刻み量で設定できるようにしてもよい。本実施例では、操作の煩雑さを避け、装置構成が簡易になることを重視して、加熱容器１個当たり、５０％刻みで電力上限値Ｐｍａｘが設定されるようにしている。すなわち、加熱容器１個当たりで、０％、５０％、１００％の電力上限値が選択される。もちろん、これよりも細かい刻みで電力上限値Ｐｍａｘを設定する実施も可能である。

また、本実施例では、温度Ｔを目標温度Ｔｐにする制御の精度を高めるために、電力制限値Ｐｍａｘが設定された場合に、流体の流路１０の上流側に位置するハロゲンランプ４１（加熱容器３内のハロゲンランプ４１）から順に、操作量Ｓが制限されるように操作量Ｓを補正するようにしている。

すなわち、７２ｋＷ規格の純水加熱装置１００であれば、ボタン５３をダウン側５３Ｄに押動操作する毎に、流路１０の上流側に位置する加熱容器３のハロゲンランプ４１から順に操作量Ｓが制限されていく。

ボタン５３をダウン側５３Ｄに押動操作する毎に、加熱容器３が、「１００％」から「５０％」へ、「５０％」から「０％」へと変化し、つぎに、加熱容器３が「０％」のままで、加熱容器２が、「１００％」から「５０％」へ、「５０％」から「０％」へと変化し、つぎに、加熱容器３および加熱容器２が「０％」のままで、加熱容器１が、「１００％」から「５０％」へ、「５０％」から「０％」へと変化する。これに対応して、電力上限値Ｐｍａｘは、７２ｋＷからから、６０ｋＷ、４８ｋＷ、３６ｋＷ、２４ｋＷ、１２ｋＷ、０ｋＷへと順次低下するように設定されることになる。なお、ボタン５３をアップ側５３Ｕに押動操作する毎に、上記と逆に変化し、電力上限値Ｐｍａｘが順次上昇するように設定されることになる。

電力上限値Ｐｍａｘが設定されたことを示す信号は、操作盤としての電力上限値設定部５０から、操作量補正部６０に入力される。図４（ｄ）は、加熱容器３が「０％」に、かつ加熱容器２が「５０％」に、かつ加熱容器１が「１００％」に設定されることで、電力上限値Ｐｍａｘが「３６ｋＷ」に設定されたときの表示内容を例示している。また、電力上限値Ｐｍａｘの設定内容を、図４（ａ）に示すように、グラフィック表示してもよい。

ステップ３０２の判断の結果、電力上限値設定部Ｐｍａｘが設定されていない場合、つまり電力上限値Ｐｍａｘが、純水加熱装置１００で出し得る最大電力である７２ｋＷのままであると判断された場合には（ステップ３０２の判断ＮＯ）、操作量演算部３０で演算された操作量Ｓは、補正されることなく、そのまま温度調整部４０に出力される（ステップ３０３）。

これに対して、電力上限値設定部Ｐｍａｘが図４（ｄ）に示すごとく設定された場合には（ステップ３０２の判断ＹＥＳ）、操作量補正部６０では、その電力上限値Ｐｍａｘを超えないように、操作量演算部３０で演算された操作量Ｓが補正される。補正操作量Ｓ´は、温度調整部４０に出力される。

図６（ｂ）は、操作量Ｓと、補正操作量Ｓ´との対応関係を示している。

操作量Ｓ、補正操作量Ｓ´は、ともに０％〜１００％で表され、温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給される電力量Ｐにほぼ比例する関係にある(図６（ａ）参照)。

図６（ｂ）に示すように、操作量Ｓが電力上限値Ｐｍａｘに対応する５０％に到達すると、リミッタをかけて、それ以上操作量Ｓが上昇しないように操作量Ｓが補正される。このようなリミッタがかけられた特性Ｌ１にて、操作量Ｓから補正操作量Ｓ´へ補正される。また、操作量Ｓと補正操作量Ｓ´との関係を示す特性Ｌのゲインを変化させて、操作量Ｓが１００％になったときに、補正操作量Ｓ´が５０％に到達する特性Ｌ２を設定し、この特性Ｌ２にしたがい操作量Ｓから補正操作量Ｓ´へ補正してもよい。

かかる補正操作量Ｓ´の演算は、図４（ｄ）で説明したように、加熱容器１、２、３毎に行われる。すなわち、電力上限値Ｐｍａｘが６０ｋＷに設定され、加熱容器３が「５０％」に設定された場合には、操作量Ｓが、図６（ｂ）に示す特性Ｌ１またはＬ２にしたがい補正されて、補正操作量Ｓ´が加熱容器３の温度調整部４０に出力される。このとき他の加熱容器２、１の温度調整部４０、４０には、操作量Ｓが補正されることなくそのまま出力される。また、電力上限値Ｐｍａｘが４８ｋＷに設定され、加熱容器３が「０％」に設定された場合には、操作量Ｓが、０に補正されて、補正操作量Ｓ´（＝０％）が加熱容器３の温度調整部４０に出力される。このとき他の加熱容器２、１の温度調整部４０、４０には、操作量Ｓが補正されることなくそのまま出力される。また、電力上限値Ｐｍａｘが３６ｋＷに設定され、加熱容器３が「０％」に、加熱容器２が「５０％」に設定された場合には（図４（ｄ）に示す状態）、操作量Ｓが、０に補正されて、補正操作量Ｓ´（＝０％）が加熱容器３の温度調整部４０に出力されるとともに、操作量Ｓが、図６（ｂ）に示す特性Ｌ１またはＬ２にしたがい補正されて、補正操作量Ｓ´が加熱容器２の温度調整部４０に出力される。このとき他の加熱容器１の温度調整部４０には、操作量Ｓが補正されることなくそのまま出力される。また、電力上限値Ｐｍａｘが２４ｋＷに設定され、加熱容器３が「０％」に、加熱容器２が「０％」に設定された場合には、操作量Ｓが、０に補正されて、補正操作量Ｓ´（＝０％）が加熱容器３、２の温度調整部４０、４０に出力される。このとき他の加熱容器１の温度調整部４０には、操作量Ｓが補正されることなくそのまま出力される。また、電力上限値Ｐｍａｘが１２ｋＷに設定され、加熱容器３が「０％」に、加熱容器２が「０％」、加熱容器１が「５０％」に設定された場合には、操作量Ｓが、０に補正されて、補正操作量Ｓ´（＝０％）が加熱容器３、２の温度調整部４０、４０に出力されるとともに、操作量Ｓが、図６（ｂ）に示す特性Ｌ１またはＬ２にしたがい補正されて、補正操作量Ｓ´が加熱容器１の温度調整部４０に出力される。また、電力上限値Ｐｍａｘが０ｋＷに設定され、加熱容器３が「０％」に、加熱容器２が「０％」、加熱容器１が「０％」に設定された場合には、操作量Ｓが、０に補正されて、補正操作量Ｓ´（＝０％）が加熱容器３、２、１の温度調整部４０、４０、４０に出力される（ステップ３０４）。

これにより、電力上限値Ｐｍａｘが設定されていない場合には、操作量Ｓに対応する電力Ｐが加熱容器３、２、１の温度調整部４０、４０、４０のハロゲンランプ４１、４１、４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１、４１、４１が最大出力（ハロゲンランプ４１単体で４ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で２４ｋＷ）を上限として発光し、純水加熱装置１００は最大能力で稼動する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが６０ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が最大出力の５０％（ハロゲンランプ４１単体で２ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で１２ｋＷ）を上限として発光する。このとき操作量Ｓに対応する電力Ｐが加熱容器２、１の温度調整部４０、４０のハロゲンランプ４１、４１それぞれに供給されて、同ハロゲンランプ４１、４１が最大出力（ハロゲンランプ４１単体で４ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で２４ｋＷ）を上限として発光する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが４８ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯する。このとき操作量Ｓに対応する電力Ｐが加熱容器２、１の温度調整部４０、４０のハロゲンランプ４１、４１それぞれに供給されて、同ハロゲンランプ４１、４１が最大出力（ハロゲンランプ４１単体で４ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で２４ｋＷ）を上限として発光する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが３６ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯するとともに、補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐが加熱容器２の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が最大出力の５０％（ハロゲンランプ４１単体で２ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で１２ｋＷ）を上限として発光する。このとき操作量Ｓに対応する電力Ｐが加熱容器１の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が最大出力（ハロゲンランプ４１単体で４ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で２４ｋＷ）を上限として発光する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが２４ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯するとともに、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器２の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯する。このとき操作量Ｓに対応する電力Ｐが加熱容器１の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が最大出力（ハロゲンランプ４１単体で４ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で２４ｋＷ）を上限として発光する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが１２ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯するとともに、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器２の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯し、さらに補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐが加熱容器１の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が最大出力の５０％（ハロゲンランプ４１単体で２ｋＷ、加熱容器１つ当たりの６本のハロゲンランプ４１全体で１２ｋＷ）を上限として発光する。

また、電力上限値設定部Ｐｍａｘが０ｋＷに設定された場合には、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器３の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯するとともに、補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器２の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯し、さらに補正操作量Ｓ´（＝０％）に対応する電力Ｐが加熱容器１の温度調整部４０のハロゲンランプ４１に供給されて、同ハロゲンランプ４１が消灯する（ステップ３０５）。

以上のように、本実施例によれば、設定された電力上限値Ｐｍａｘを超えないように、演算された操作量Ｓが補正されて、補正操作量Ｓ´として温度調整部４０に出力される。このため、ハロゲンランプ４１を外すことなく、つまり断線検出という警報（断線エラー）を発生させることなく、純水加熱装置１００を、所望する任意の電力量Ｐｍａｘに制限して使用することができる。しかも、かかる電力上限値設定部５０と操作量補正部６０の付加は、既存のプログラムの改変、画面表示内容の改変だけで済み、既存の純水加熱装置１００のハードウエアに改変を加えることなく、ソフトウエアの改変だけで本発明装置を構築することができる。このため発明の実施にあたりコストを大幅に抑えることができる。

なお、実施例では、温度調整装置として、図１に例示されるように、純水加熱装置１００を想定し、流体を加熱する場合について説明したが、本発明の適用対象は、流体を冷却する装置であってもよく、流体を加熱および冷却する装置であってもよい。また、加熱する手段、冷却する手段は、問わない。たとえば、ランプの発熱に伴う輻射熱により流体を加熱する方式にとどまらず、抵抗加熱方式、誘導加熱方式によって流体を加熱してもよく、ペルチェ素子を用いた熱電モジュールを使用して、流体を冷却および加熱してもよい。

また実施例では、温度という制御パラメータの値を目標値に制御する温度調整装置１００を想定しているが、本発明は、他の制御パラメータの値を目標値に制御する装置に同様に適用することができる。すなわち、上述した操作量演算部３０と同様に、制御パラメータの値を目標値にするための操作量Ｓを演算する操作量演算部が備えられ、上述した温度調整部４０と同様に、演算された操作量Ｓまたは演算された補正操作量Ｓ´に対応する電力Ｐが供給されて制御パラメータが調整される制御パラメータ調整部とを含む電力制御装置２０が備えられた装置であれば、任意の装置に適用することができる。この場合、電力Ｐが供給されて制御パラメータが調整されるものであれば、温度に限らず、流量、風力、風量等任意の制御パラメータの値を制御する場合に本発明を適用することができる。

また、本実施例では、電力上限値設定部５０で、電力制限値Ｐｍａｘが設定された場合に、操作量補正部６０で、流体の流路１０の上流側に位置するハロゲンランプ４１（加熱容器３内のハロゲンランプ４１）から順に、操作量Ｓが制限されるように操作量Ｓを補正するようにしている。このため、温度Ｔを目標温度Ｔｐにする制御の精度を高めることができる。

上述した実施例では、加熱容器１、２、３から、ハロゲンランプ４１を外すことなく、純水加熱装置１００の電力Ｐを制限することができる。しかし、ハロゲンランプ４１を外すことに伴い、警報ブザーが鳴ったり断線エラー表示がなされたりすることがなく、しかも、本当に断線という異常が発生した場合に、本当に断線したという異常を認識することができるのであれば、ハロゲンランプ４１を外すことで電力Ｐを制限する実施も可能である。

図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ハロゲンランプ４１を外すことで電力Ｐを制限する実施例のフローチャートである。

すなわち、図７（ａ）に示すように、純水加熱装置１００の電源投入前に加熱容器３のNo．２のハロゲンランプ４１が外されると（図２（ｂ）参照）、電源投入に伴い（ステップ４０１）、図４（ｂ）と同様のエラー表示画面が表示され、「断線エラー発生」の表示がなされる。なお断線エラーの出力に伴い警報ブザーが鳴る（ステップ４０２）。オペレータは、ハロゲンランプ４１が外された箇所について今後エラー表示を表示させないというエラー非表示の設定をするために、操作盤５０の表示画面５１を、図８（ａ）に示すエラー非表示設定画面５１Ｄに遷移させる。あるいは、電源投入に伴い、自動的に、図８（ａ）に示すエラー非表示設定画面５１Ｄに遷移させてもよい。エラー非表示設定画面５１Ｄでは、各加熱容器１、２、３のそれぞれ番号No．１、No．２、No．３、No．４、No．５、No．６のハロゲンランプ４１、４１…のうち、現在「断線エラー」が出力されているハロゲンランプ４１に対応する箇所が点灯している。ここで、電源投入前に、仮に、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１が電力量制限のために外されており、「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１への電流通電箇所で本当に断線（たとえば電気信号線４２の断線）が発生していたとする。すると、これら、「加熱容器２のNo．１」、「加熱容器３のNo．２」の２箇所が点灯することになる。

オペレータは、エラー非表示選択ボタン５４を選択操作する。選択操作された箇所が点灯から点滅に変わる。点滅している間に、エラー非表示確定ボタン５５を押すことで、エラーの非表示の設定をすることができる。

仮に「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１が選択されて、当該箇所が点滅したとする。この「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１は、電力制限のために外したものではなく、本当に断然が発生した箇所であるので、エラー非表示確定ボタン５５を押すことなく、もう一度エラー非表示選択ボタン５４を選択操作する。すると、つぎに、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１が選択されて、当該箇所が点滅する。この「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１は、電力制限のために外したものであり（図２（ｂ）参照）、本当に断線が発生した箇所ではないので、エラー非表示確定ボタン５５を押す。これにより以後、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１について、断線エラー非表示の設定がなされる（ステップ４０３）。なお、本当に断線が発生した「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１については、図４（ｂ）に示すごとく、エラー表示がなされるので、オペレータは、本当に断線が生じた箇所の情報を正確に取得して迅速に善処することができる。

これにより以後、電流制限のために外され、エラー非表示の設定がされた「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１については、断線エラーが出力されることがなくなる。なお、装置稼動中に、他のハロゲンランプ４１、たとえば「加熱容器１のNo．３」のハロゲンランプ４１について、本当に断線が発生した場合には、断線エラーが出力され、図４（ｂ）と同様のエラー表示画面が表示され、「加熱容器１のNo．３」のハロゲンランプ４１で「断線エラー発生」という表示がなされるとともに、警報ブザーが鳴ることになる。この場合も、オペレータは、本当に断線が生じた箇所の情報を正確に取得して迅速に善処することができる（ステップ４０４）。

つぎに、図７（ｂ）に示すフローチャートについて説明する。この実施例でも、電源投入前に、仮に、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１が電力量制限のために外され、「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１への電流通電箇所で本当に断線（たとえば電気信号線４２の断線）が発生していたとする。

図７（ｂ）に示すように、純水加熱装置１００の電源が投入されると、電源投入に伴い（ステップ５０１）、操作盤５０の表示画面５１が、自動的に、図８（ｂ）に示すエラー非表示設定画面５１Ｅに遷移する。エラー非表示設定画面５１Ｅでは、各加熱容器１、２、３の番号No．１、No．２、No．３、No．４、No．５、No．６のハロゲンランプ４１、４１…のうち、電力制限のために外した加熱容器の番号（「１」、「２」、「３」）、ハロゲンランプ４１の番号No．を特定して入力することができるようになっている。ここで、電源投入前に、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１が電力量制限のために外されたのであるから（図２（ｂ）参照）、オペレータは画面５１Ｅ上の選択ボタン５６を操作して、「加熱容器３」を入力するとともに、選択ボタン５７を操作して、「No．２」を入力する。ついで同画面５１Ｅ上の確定ボタン５７を操作すると、「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１について、エラー非表示の設定がなされる（ステップ５０２）。

これにより以後、電流制限のために外され、エラー非表示の設定がなされた「加熱容器３のNo．２」のハロゲンランプ４１については、断線エラーが出力されることがなくなる。ただし、電源投入前に、「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１について、本当に断線が発生しているため、断線エラーが出力され、図４（ｂ）に示すように、「加熱容器２のNo．１」のハロゲンランプ４１で断線エラーが発生したとのエラー表示がなされるとともに、警報ブザーが鳴ることになる。これによりオペレータは、本当に断線が生じた箇所の情報を正確に取得して早急に善処することができる（ステップ５０３）。

図１は、純水加熱装置の構成を示した図である。図２（ａ）、（ｂ）は、加熱容器に、ハロゲンランプが設けられていることを示す斜視図である。図３は、実施例の制御装置の構成を示した図である。図４（ａ）は、実施例の操作盤を示した図で、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、操作盤の表示画面を例示した図である。図５は、実施例のフローチャートである。図６（ａ）は、操作量と、温度調整部のハロゲンランプに供給される電力量との対応関係を示したグラフで、図６（ｂ）は、操作量と、補正操作量との対応関係を示したグラフである。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ハロゲンランプを外すことで電力を制限する実施例のフローチャートである。図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、操作盤の表示画面を例示した図である。

符号の説明

１００温度調整装置、３０操作量演算部、４０温度調整部、２０電力制御装置２０、５０電力上限値設定部、６０操作量補正部

Claims

複数のランプの加熱によって流体の温度の値を目標値にするための操作量を演算する操作量演算部と、
脱着自在の前記複数のランプを備え、前記操作量演算部で演算された操作量に対応する電力が前記複数のランプに供給されて流体の温度が調整される温度調整部と、
前記複数のランプへの電流通電箇所の断線を検出して、断線検出時に断線エラーを示す信号を出力する
断線検出手段と
を含む温度調整装置における電力制御装置であって、
前記複数のランプの合計の消費最大電力を超えない任意の電力値を、前記温度調整部に供給される電力の上限値として設定する電力上限値設定部と、
設定された電力上限値に対応する操作量となるように、前記操作量演算部で演算された操作量を補正して、前記温度調整部に出力する操作量補正部とが更に設けられたこと
を特徴とする電力制御装置。
前記温度調整部は、流体の流路に沿って、互いに離間して配置された複数の温度調整手段からなり、
前記複数の温度調整手段には、それぞれ前記ランプが設けられていること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
流体の温度の値を目標値にするための操作量を演算する操作量演算部と、
演算された操作量に対応する電力が供給されて流体の温度が調整される温度調整部と
を含み、
温度調整部は、供給される電力に応じて加熱若しくは冷却若しくは加熱および冷却を行う温度調整手段を含んで構成され、
流体の流路に沿って、互いに離間して、複数の温度調整手段が設けられ、流体の流路のうち、複数の温度調整手段の下流に設けられた温度検出部で検出された温度に基づいて、流体の温度の値を目標値にする温度調整装置における電力制御装置であって、
温度調整部に供給される電力の上限値を設定する電力上限値設定部と、
設定された電力上限値を超えないように、操作量演算部で演算された操作量を補正して、温度調整部に出力する操作量補正部と
が更に設けられ
電力上限値設定部で、電力制限値が設定された場合に、流体の流路の上流側に位置する温度調整手段から順に、操作量が制限されるように操作量を補正すること
を特徴とする温度調整装置における電力制御装置。