JP5981171B2 - 加熱異常検出装置及び電気加熱システム - Google Patents

Description

本発明は、導電性の被加熱部材に電流を流すことによってその被加熱部材を加熱する際にその加熱が正常に行われない加熱異常を検出する加熱異常検出装置、及びその加熱異常検出装置を備えた電気加熱システムに関する。

自動車等の車両で用いられる、スタビライザやトーションバー、コイルばねなどの部品は、一般に、製造の過程で、所望の機械的特性を付与するために熱処理が行われる。従来、この熱処理は加熱炉によって行われていたが、近年、これら部品に電流を流すことにより加熱を行う電気加熱による熱処理が検討され、一部実用化されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特許文献１，２には、加熱対象のワークの一端と他端をそれぞれ電極でクランプし、両電極間に電圧を印加することでワークへ通電を行ってその通電電流によるジュール熱でワークを加熱させる電気加熱（以下「通電加熱」ともいう）工法が記載されている。また、電気加熱としては、電磁誘導によりワークに誘導電流を生じさせてその誘導電流によるジュール熱でワークを加熱させる電気加熱（以下「誘導加熱」ともいう）工法も知られている。このような通電加熱あるいは誘導加熱を採用することで、熱処理に必要な設備の簡素化や急速加熱が可能となる。

しかし、通電加熱は、ワークに電極を接触させて通電させるものであるため、ワークと電極との接触状態やワーク表面のスケール等の影響によって、通電時にスパーク（火花放電）が発生したり、ワークにおける電極との接触部分の温度が過度に上昇してしまう過加熱が発生したりすることがある。誘導加熱においても、交番磁界を発生させるコイルとワークとの間でスパークが発生するなど、何らかの要因でスパークが発生するおそれがある。そして、スパークや過加熱といった異常が発生すると、これらに起因してワークに何らかの不具合が生じるおそれがある。

そのため、電気加熱を行うにあたっては、加熱されたワークにおける不具合の有無を目視でチェックするようにしているのが現状である。

特開２０１１−１８９８９２号公報 特開２０１１−１９５９１９号公報

しかし、目視によるワークの不具合チェックは、全てのワークに対して１つずつ行う必要があるため、多大な工数を要する。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ワークを電気加熱するにあたって生じうるスパークや過加熱の発生を低工数で検出することにより、ワークの不具合チェックにかかる工数を全体として低減することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、導電性の被加熱部材に電流を流すことによってその被加熱部材を加熱する電気加熱手段を有する電気加熱システムで用いられ、電気加熱手段による加熱が正常に行われない加熱異常を検出する加熱異常検出装置であって、一又は複数の光度検出手段と、背景光度設定手段と、加熱異常判断手段とを備えていることを特徴とする。

光度検出手段は、被加熱部材の周囲の光度を直接又は間接的に検出する。背景光度設定手段は、光度検出手段毎に、電気加熱手段による加熱の開始前にその光度検出手段により検出された光度を背景光度として設定する。

そして、加熱異常判断手段は、加熱の開始前に光度検出手段により検出された背景光度に対する、加熱の開始後に光度検出手段により検出された光度の変化量に基づいて、加熱異常を検出するものであって、電気加熱手段による加熱の開始後、光度検出手段毎に、その加熱の開始後に光度検出手段により検出された光度である加熱時光度と背景光度設定手段により設定されている背景光度との差が所定の光度上昇閾値より大きいか否かの光度比較を行い、何れか１つ又は複数の光度検出手段において上記差が光度上昇閾値より大きい光度超過状態となっている場合に加熱異常が生じているものと判断する。なお、「加熱の開始後」とは、実際に被加熱部材に電流が流れて温度が上昇し始めた後を意味するものではなく、電気加熱手段による加熱のための動作が開始された後を意味する。

被加熱部材を電気加熱するにあたって生じうるスパークや過加熱等の加熱異常に共通する事項の１つとして、これらが発生すると光が発生するということが挙げられる。スパークについては言うまでもなく、過加熱の場合も、温度にもよるが被加熱部材においてその過度に加熱されている部分が高温により変色する。

そこで本発明では、加熱の開始前に検出された光度を予め背景光度として設定しておき、加熱開始後、その加熱開始後の光度（加熱時光度）と背景光度との差に基づいて加熱異常の有無を判断する。このように構成された加熱異常検出装置によれば、電気加熱時に生じ得るスパークや過加熱等の加熱異常の発生を低工数で検出することができ、これにより被加熱部材の不具合チェックにかかる工数を全体として低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加熱異常検出装置であって、光度上昇閾値を異なる複数の値のうちの何れかに選択的に設定する光度上昇閾値設定手段を備えることを特徴とする。

このように構成された加熱異常検出装置によれば、被加熱部材周囲の環境や検出すべき加熱異常の具体的態様（例えばスパークや過加熱など）に応じて適切な光度上昇閾値を設定することができるため、周囲環境にかかわらず、検出すべき態様の加熱異常を高い精度で検出することができる。また、例えば光度上昇閾値を高めに設定して検出感度を低くしたり逆に光度上昇閾値を低めに設定して検出感度を高くしたりするなど、検出感度を所望のレベルに設定することもできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の加熱異常検出装置であって、加熱異常判断手段は、何れか１つ又は複数の光度検出手段において光度超過状態が予め設定された光度上昇持続時間以上継続した場合に、加熱異常が生じているものと判断する。

周囲環境によっては、加熱異常が生じていないにもかかわらず瞬間的に光度超過状態と判断されてしまうおそれがある。また、例えばノイズ等の影響で、実際の光度は背景光度以下であるにもかかわらず瞬間的に光度超過状態と誤判断されてしまうおそれもある。

そこで、単に光度超過状態になったことをもって加熱異常と判断するのではなく、光度超過状態が光度上昇持続時間継続したことをもって加熱異常と判断することで、上述した周囲環境やノイズ等の外乱に起因した誤判断を防ぐことが可能となり、これにより加熱異常検出装置の信頼性を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の加熱異常検出装置であって、光度上昇持続時間を異なる複数の時間のうちの何れかに選択的に設定する持続時間設定手段を備えることを特徴とする。

このように構成された加熱異常検出装置によれば、周囲環境やノイズ等の外乱の影響を考慮して適切な光度上昇持続時間を設定することができるため、外乱に影響されにくい、より信頼性の高い加熱異常検出装置の提供が可能となる。また、例えば光度上昇持続時間を長めに設定して検出感度を低くしたり逆に光度上昇持続時間を短めに設定して検出感度を高くしたりするなど、検出感度を所望のレベルに設定することもできる。

ここで、上述した光度比較は、実際に加熱時光度と背景光度との差を演算して、その演算結果が光度上昇閾値より大きいか否かを判断することにより行うようにしてもよいが、このような演算及び判断を行うことは必須ではなく、実質的に同じ（等価な）方法である限り、光度比較の具体的方法は適宜考えられる。具体的には、例えば請求項５に記載のように光度比較を行うことができる。

即ち、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、光度検出手段毎に背景光度よりも光度上昇閾値だけ高い光度を比較用基準光度として設定する比較用基準光度設定手段を備える。そして、加熱異常判断手段は、光度検出手段毎に加熱時光度が比較用基準光度より大きいか否かを判断することにより光度比較を行い、何れか１つ又は複数の光度検出手段において加熱時光度が比較用基準光度より大きい光度超過状態となっている場合に加熱異常が生じているものと判断する。

即ち、予め比較用基準光度（背景光度＋光度上昇閾値）を設定しておき、その比較用基準光度と加熱時光度とを比較することにより光度比較を行うのであり、このような方法によっても光度比較を確実に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、背景光度設定手段は、光度検出手段毎に、その光度検出手段により検出された光度を異なるタイミングで複数回取得し、その複数回分の光度の平均値を背景光度として設定することを特徴とする。なお、ここでいう平均値とは、例えば相加平均や相乗平均などの各種の平均演算方式による演算結果に限らず、中央値や最頻値などの各種の代表値も含む広い概念である。

このように構成された加熱異常検出装置によれば、例えば周囲環境やノイズ等の影響によって瞬間的に本来の光度とは異なる異常な光度が検出されてしまうことがあっても、複数の光度の平均化を行うことによってその異常な光度の影響を除去することができるため、背景光度の精度・信頼性を向上させることができ、ひいては加熱異常の判断の精度・信頼性をより高めることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、背景光度設定手段により設定された光度検出手段毎の背景光度のうち何れか１つ又は複数が、予め設定した異常判定基準光度よりも大きい場合に、加熱異常の検出を正常に行うことができない状態であると判断する検出異常判断手段を備えることを特徴とする。

例えば、光度検出手段が故障していると加熱異常の正常な判断は困難である。また例えば、被加熱部材周囲の通常時の光度が高すぎる（過度に明るすぎる）といった、検出環境が悪化している状況下でも、加熱異常の正常な判断が困難となるおそれがある。

そこで、背景光度設定手段により設定された背景光度が異常判定基準光度より大きいか否かを判断する。この異常判定基準光度は、通常はそれを超えることはないような範囲内の値である。そのため、背景光度がその異常判定基準光度より大きい場合は、光度検出手段の故障や検出環境の悪化など、加熱異常を正常に検出できない状態にあると判断できる。このように、加熱異常を正常に検出できない状態にあるか否かを背景光度に基づいて判断することで、加熱異常の判断結果が信頼できるものであるか否かを容易に確認することができ、これにより当該加熱異常検出装置の信頼性をさらに高めることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、加熱異常判断手段により加熱異常が生じているものと判断された場合にその旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする。

このように構成された加熱異常検出装置によれば、電気加熱システムの使用者等は、加熱異常が発生された場合にその旨を知ることができるため、その加熱異常に対する適切な対応を早い段階で行うことが可能となる。

請求項９に記載の発明は、導電性の被加熱部材に電流を流すことによってその被加熱部材を加熱する電気加熱手段と、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の加熱異常検出装置と、被加熱部材に対する加熱が開始された後、加熱異常判断手段により加熱異常が生じているものと判断された場合に、その被加熱部材に対して所定の異常処理を行う異常処理手段と、を備えることを特徴とする電気加熱システムである。

このように構成された電気加熱システムによれば、加熱異常が生じた場合に対応する被加熱部材に対して適切な処理を行うことができ、これにより、被加熱部材の不具合チェックにかかる工数を効果的に低減することができる。

実施形態の通電加熱システムの概略構成を表す構成図である。 通電加熱システムを構成する通電スパーク検出装置の内部構成を表す構成図である。 スパーク検出に用いられる電圧低下閾値及び電圧低下持続時間を設定するためのディップスイッチの構成、及び設定可能な設定値の一覧を表す説明図である。 通電スパーク検出装置において実行される異常検出メイン処理を表すフローチャートである。 図４の異常検出メイン処理におけるＳ１９０のスパーク検出対応処理の詳細を表すフローチャートである。 通電スパーク検出装置において実行されるＡＤサンプリング処理（ＡＤ割り込みルーチン）を表すフローチャートである。 通電スパーク検出装置において実行される異常検出処理（タイマ割り込みルーチン）を表すフローチャートである。 加熱制御装置において実行される通電加熱制御処理を表すフローチャートである。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）通電加熱システムの全体構成
図１に示すように、電気加熱システムとしての本実施形態の通電加熱システム１は、ワークＷを通電により熱処理するためのシステムであり、ワークＷに電流を流すことによりワークＷを加熱（通電加熱）する加熱用電源装置２と、この加熱用電源装置２に接続された４つの電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、加熱用電源装置２を制御することによりワークＷの通電加熱を制御する加熱制御装置４と、ワークＷの通電加熱時に生じるおそれのある加熱異常のうち特にスパークを検出する通電スパーク検出装置６とを備えている。

ワークＷは、導電性の鋼材であり、より具体的には、自動車等の車両で用いられる棒状のトーションバーである。
加熱用電源装置２は、加熱制御装置４からの制御指令に従ってワークＷへの通電を行うものであり、本実施形態では所定の直流電圧又は交流電圧をワークＷへ印加可能に構成されている。この加熱用電源装置２の各出力端子（図示略）のうち、一方は、２つの電極３ａ，３ｂ（以下これらを「第１電極」ともいう）に接続され、他方は、他の２つの電極３ｃ，３ｄ（以下これらを「第２電極」ともいう）に接続されている。このような構成により、加熱用電源装置２は、各第１電極３ａ，３ｂと各第２電極３ｃ，３ｄとの間に所定の直流電圧又は交流電圧を発生させることができる。

ワークＷの通電加熱を行う際は、図１に示すように、ワークＷの一端を各第１電極３ａ，３ｂによってクランプすると共に、ワークＷの他端を各第２電極３ｃ，３ｄによってクランプする。これにより、各電極３ａ〜３ｄがそれぞれワークＷに電気的に接触し、加熱用電源装置２と各電極３ａ〜３ｄとワークＷとによって１つの電気回路（閉ループ）が形成される。このため、加熱用電源装置２から所定の電圧が出力されると、各電極３ａ〜３ｄを介してワークＷに電流が流れ、そのジュール熱によってワークＷが加熱される。

加熱制御装置４は、加熱用電源装置２からの出力電圧やその出力のオン・オフ等を制御することによりワークＷの通電加熱を制御する。通電する電圧の種類（直流又は交流）や通電電圧・電流値などは、ユーザ操作や外部指令等によって適宜設定変更可能である。また、ワークＷへの通電のオン・オフも、ユーザ操作や外部指令等によって切り替え可能である。また、加熱制御装置４は、スパーク報知部４ａ及びシステム異常報知部４ｂを備えているが、これらについては後述する。

このように構成された通電加熱システム１では、各電極３ａ〜３ｄとワークＷとの接触状態やワークＷの表面のスケール等の影響によって、通電時に、スパーク（加熱異常の一例）が発生するおそれがある。そして、スパークが発生すると、ワークＷの品質に影響を及ぼすおそれがある。これに対して従来のようにワークＷの全数を目視で確認するようにすると、多大な工数を要する。

そこで本実施形態の通電加熱システム１は、４つの光センサ１０，１１，１２，１３、及びこれら各光センサ１０〜１３からの光検出信号に基づいて通電加熱時のスパークの発生を検出する通電スパーク検出装置６を備えている。そして、通電スパーク検出装置６によりスパークが検出されたら、その旨が加熱制御装置４へ通知され、これによりワークＷの通電加熱が停止されるよう構成されている。

４つの光センサ１０〜１３は、本実施形態ではいずれも、受光光度（光量）が大きいほど電気抵抗が小さくなる特性を持つ周知のＣＤＳ（ＣＤＳセル）である。これら４つの光センサ１０〜１３は、ワークＷと各電極３ａ〜３ｄとの接触部分の近傍に設けられている。

具体体には、一方の第１電極３ｂとワークＷとの接触部分の近傍であってその第１電極３ｂよりもワークＷの中心部側に、その接触部分から発する光を受光できるように一つの光センサ１０が設置されている。以下、この光センサ１０をｃｈ０光センサ１０ともいう。なお、「ｃｈ」は「チャンネル」の略称である。

また、一方の第２電極３ｄとワークＷとの接触部分の近傍であってその第２電極３ｄよりもワークＷの中心部側に、その接触部分から発する光を受光できるように一つの光センサ１１が設置されている。以下、この光センサ１１をｃｈ１光センサ１１ともいう。

また、ワークＷの他端よりもそのワークＷの長さ方向の外側であって各第２電極３ｃ，３ｄとワークＷとの接触部分の近傍に、それら各接触部分から発する光を受光できるように一つの光センサ１２が設置されている。以下、この光センサ１２をｃｈ２光センサ１２ともいう。

また、ワークＷの一端よりもそのワークＷの長さ方向の外側であって各第１電極３ａ，３ｂとワークＷとの接触部分の近傍に、それら各接触部分から発する光を受光できるように一つの光センサ１３が設置されている。以下、この光センサ１３をｃｈ３光センサ１３ともいう。

そして、ｃｈ０光センサ１０からの光検出信号（ｃｈ０光検出信号）、ｃｈ１光センサ１１からの光検出信号（ｃｈ１光検出信号）、ｃｈ２光センサ１２からの光検出信号（ｃｈ２光検出信号）、及びｃｈ３光センサ１３からの光検出信号（ｃｈ３光検出信号）が、それぞれ通電スパーク検出装置６に入力される。尚、各光センサ１０〜１３と通電スパーク検出装置６との接続状態の詳細については、後で図２を用いてより具体的に説明する。

通電スパーク検出装置６は、４つの光センサ１０〜１３からの各ｃｈの光検出信号に基づいてその接触部分近傍の光度を検出し、その光度の変化（上昇）に基づいてスパークを検出するものである。

（２）通電スパーク検出装置の構成
通電スパーク検出装置６は、より詳しくは、図２に示すように、光センサ信号処理回路２１と、マイコン２２と、システムＩ／Ｆ（インタフェース）回路２３と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Monitor；液晶モニタ）２４と、検出感度調整用ディップスイッチ２５と、異常検出モニタＬＥＤ群２６と、検出有効モニタＬＥＤ２７と、を備えている。

光センサ信号処理回路２１は、４つの光センサ１０〜１３からの各光検出信号を各種信号処理を施した上でマイコン２２に入力するためのものであり、ｃｈ毎の４つの信号入力回路３０〜３３と、ｃｈ毎の４つのローパスフィルタ（ＬＰＦ）３５〜３８と、ｃｈ毎の４つのアンプ４０〜４３とを備えている。

このうちｃｈ０についてより具体的に説明すると、ｃｈ０に対応した信号入力回路３０は、一端が直流電圧５Ｖの電源ラインに接続されて他端がｃｈ０光センサ１０の一端に接続された第１の抵抗Ｒ１１と、一端が接地されて他端がｃｈ０光センサ１０の他端に接続された第２の抵抗Ｒ１２とを備えている。

このような構成により、直流電圧５Ｖが、第１の抵抗Ｒ１１、ｃｈ０光センサ１０、及び第２の抵抗Ｒ１２により分圧され、そのうちｃｈ０光センサ１０と第１の抵抗Ｒ１１との接続点の電圧が、ｃｈ０光検出信号として、後段のＬＰＦ３５に入力される。そのため、ｃｈ０光センサ１０に照射される光の光度が高くなるほど、ｃｈ０光検出信号は小さい値となる。

信号入力回路３０を介して入力されたｃｈ０光センサ１０からのｃｈ０光検出信号は、ＬＰＦ３５に入力され、高周波ノイズがカットされる。このＬＰＦ３５のカットオフ周波数は、本実施形態では１ｋＨｚであり、これにより１ｋＨｚより高い周波数帯域の高周波成分がカットされることとなる。尚、このカットオフ周波数は適宜設定することができる。このＬＰＦ３５にて高周波ノイズがカットされたｃｈ０光検出信号は、さらに、アンプ４０において所定の増幅率にて増幅されて、マイコン２２へ入力される。

他の各ｃｈ１〜３についても全く同様の構成であり、ｃｈ１については、ｃｈ１光センサ１１からのｃｈ１光検出信号が信号入力回路３１、ＬＰＦ３６、及びアンプ４１を経てマイコン２２に入力され、ｃｈ２については、ｃｈ２光センサ１２からのｃｈ２光検出信号が信号入力回路３２、ＬＰＦ３７、及びアンプ４２を経てマイコン２２に入力され、ｃｈ３については、ｃｈ３光センサ１３からのｃｈ３光検出信号が信号入力回路３３、ＬＰＦ３８、及びアンプ４３を経てマイコン２２に入力される。

マイコン２２は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、ＡＤコンバータ５５、及びパラレルＩ／Ｏ５６とを備えている。
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている各種プログラムを実行することにより、通電スパーク検出装置６が有する各種機能を実現する。

ＲＯＭ５２は、詳しくはマスクＲＯＭやフラッシュＲＯＭなどの各種ＲＯＭからなるものであり、後述する異常検出メイン処理（図４）やＡＤサンプリング処理（図６）、異常検出処理（図７）を含む各種のプログラムや設定値等が記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１が各種プログラムの実行時に演算領域等として適宜用いるものである。

タイマ５４は、より詳しくはｃｈ毎に（即ちｃｈ０〜ｃｈ３それぞれに対して）個別に設けられ、ｃｈ毎に個別に計時できるよう構成されている。本実施形態では、ｃｈ毎の各タイマがそれぞれ、０．５ｍｓｅｃ（ミリ秒）毎にタイマ割り込み要求信号を発生する。ＣＰＵ５１は、ｃｈ毎の各タイマからタイマ割り込み要求信号が発生する毎に、対応するｃｈに対して後述する図７の異常検出処理（タイマ割込ルーチン）を実行する。

ＡＤコンバータ５５は、光センサ信号処理回路２１から入力されるｃｈ毎の各光検出信号をそれぞれ所定周期でＡＤ変換する。本実施形態のＡＤコンバータ５５は、各ｃｈの光検出信号のＡＤ変換を約６７μｓｅｃ毎に行い、ＡＤ変換を行う毎にＡＤ変換割り込み要求信号を発生する。ＣＰＵ５１は、ＡＤコンバータ５５からＡＤ変換割り込み要求信号が発生する毎に、後述する図６のＡＤサンプリング処理（ＡＤ割込ルーチン）を実行する。

パラレルＩ／Ｏ５６は、一般的なマイコンが通常備えている周知の入出力回路である。ＣＰＵ５１は、このパラレルＩ／Ｏ５６を介して、マイコン２２の外部のシステムＩ／Ｆ回路２３と各種信号の送受を行ったり、ＬＣＤ２４の表示制御、検出感度調整用ディップスイッチ２５の設定内容の入力、異常検出モニタＬＥＤ群２６及び検出有効モニタＬＥＤ２７の点灯制御等を行ったりする。

システムＩ／Ｆ回路２３は、加熱制御装置４との間で各種信号の送受信を行うものである。具体的には、ｃｈ毎のスパーク検出信号、及びシステム異常報知信号を出力する。また、加熱制御装置４からのスパーク検出リセット信号及び検出有効信号を受信する。

ｃｈ毎のスパーク検出信号は、通常時（スパークが発生していないとき）はＨ（Ｈｉｇｈ）レベルの信号である。そして、何れかのｃｈの光センサからの光検出信号に基づいてスパークが検出された場合に、対応するｃｈのスパーク検出信号がＬ（Ｌｏｗ）レベルとなる。

システム異常報知信号も、通常時（システム異常が発生していないとき）はＨレベルの信号であり、システム異常が発生するとＬレベルとなる。尚、システム異常については後で説明する。

スパーク検出リセット信号及び検出有効信号も、Ｈレベル又はＬレベルの二値デジタル信号であり、加熱制御装置４から出力される。
ＬＣＤ２４には、通電スパーク検出装置６の動作状態や各種設定値などの各種情報が表示されるが、その詳細については説明を省略する。

検出感度調整用ディップスイッチ（以下単に「ディップスイッチ」と略す）２５は、スパークを検出する際の検出感度をユーザにより任意に設定するためのものであり、本実施形態では、図３（ａ）に示すように８ｂｉｔ分のスイッチにより構成されている。

本実施形態の通電スパーク検出装置６におけるスパークの検出は、ワークＷへ通電する前の光度と通電加熱開始後の光度とを比較して、その両者の差が所定量より大きい場合（但し、通電加熱開始後の光度＞通電開始前の光度）にスパークが発生したものと判断することにより行われる。より具体的には、各光センサ１０〜１３による各光検出信号に基づき、何れかのｃｈにおいて、通電加熱の開始前後でその光検出信号の差（電圧差）が電圧低下閾値より大きい（但し、通電加熱開始後の光検出信号＜通電開始前の光検出信号）状態が継続して電圧低下持続時間続いた場合に、スパークが発生したものと判断される。ディップスイッチ２５では、上述したスパーク検出の際に用いられる電圧低下閾値及び電圧低下持続時間を、それぞれ可変設定することができる。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ディップスイッチ２５が有する８ｂｉｔ分のスイッチのうち、下位４ｂｉｔ分の４つのスイッチが、電圧低下閾値の設定に用いられる。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、０ｍＶ〜１４６６ｍＶまで、約９８ｍＶ刻みで１６種類の電圧低下閾値を設定できるよう構成されている。但し、電圧低下閾値を０ｍＶに設定するとスパークを検出できないため、実質的には、９８ｍＶ〜１４６６ｍＶの間で設定することとなる。

また、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、ディップスイッチ２５が有する８ｂｉｔ分のスイッチのうち、上位４ｂｉｔ分の４つのスイッチが、電圧低下持続時間の設定に用いられる。本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、０ｍｓｅｃ〜３０ｍｓｅｃまで、２ｍｓｅｃ刻みで１６種類の電圧低下持続時間を設定できるよう構成されている。尚、この電圧低下持続時間は、マイコン２２の内部においては、その電圧低下持続時間を示すデジタル値である持続時間設定データＡＤ＿ＤＴＴＢが設定され、後述する各種処理において用いられる。

そのため、ディップスイッチ２５が図３（ａ）に図示されているような状態、即ち２ｂｉｔ目及び６ｂｉｔ目がオン（ＯＮ）されていて他が全てオフ（ＯＦＦ）されている状態では、通電開始前の光検出信号よりも通電開始後の光検出信号が小さくなり且つその差が１９６ｍＶより大きくなった場合であって、その状態が４ｍｓｅｃ続いた場合に、スパークが発生したものと判断されることとなる。

そのため、電圧低下閾値及び電圧低下持続時間を適宜設定することで、スパークの検出感度を所望の感度に設定することができる。即ち、電圧低下閾値については、その設定値を小さくすればするほど、検出感度が高くなって、小さな光度変化でもスパークと判断するようにすることができる。電圧低下持続時間についても、その設定時間を短くすればするほど、検出感度が高くなって、短時間の光度変化をもってスパークと判断するようにすることができる。

異常検出モニタＬＥＤ群２６は、ｃｈ毎の４つのＬＥＤ（ｃｈ０異常検出モニタＬＥＤ６０、ｃｈ１異常検出モニタＬＥＤ６１、ｃｈ２異常検出モニタＬＥＤ６２、ｃｈ３異常検出モニタＬＥＤ６３）により構成されている。これら４つのＬＥＤ６０〜６３は、いずれも、点灯時には赤色の光を発する。そして、何れかのｃｈにおいてスパークが検出された場合に、対応するｃｈのＬＥＤが点灯する。

検出有効モニタＬＥＤ２７は、加熱制御装置４からＬレベルの検出有効信号が入力されている場合に点灯するものである。この検出有効モニタＬＥＤ２７は、点灯時には緑色の光を発する。

（３）通電スパーク検出装置及び加熱制御装置の動作の説明
次に、通電スパーク検出装置６においてＣＰＵ５１が実行する各種制御処理、及び加熱制御装置４において実行される処理について、図４〜図８を用いて説明する。

まず、通電スパーク検出装置６のＣＰＵ５１が実行する異常検出メイン処理について、図４を用いて説明する。通電スパーク検出装置６のＣＰＵ５１は、その動作を開始すると、ＲＯＭ５２から図４の異常検出メイン処理を読み込んで実行する。ＣＰＵ５１は、この異常検出メイン処理を開始すると、まずＳ１１０にて、各種初期化処理を行う。具体的には、パラレルＩ／Ｏ５６の全ての出力のオフ、タイマ５４における各ｃｈのタイマの初期化及び計時開始、各種フラグの初期化などを行う。この初期化処理により、システムＩ／Ｆ回路２３からの各出力信号は全てＨレベルとなり、各ＬＥＤ２７，６０〜６３は全て消灯状態となる。

各種初期化処理の後、Ｓ１２０にて、ディップスイッチ２５の設定状態を読み込む。即ち、ディップスイッチ２５にて設定されている、電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴと電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢとを読み込み、これら各値（デジタルデータ）をＲＡＭ５３に記憶する。

Ｓ１３０では、各ｃｈの残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎ（ｎ＝０〜３）を初期化する。具体的には、ｃｈ０に対応した残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴ０、ｃｈ１に対応した残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴ１、ｃｈ２に対応した残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴ２、及びｃｈ３に対応した残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴ３をそれぞれ、Ｓ１２０で読み込んだ電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢに設定する。

そして、Ｓ１４０で、各ｃｈの背景光度電圧値ＡＤＡＶｎ（ｎ＝０〜３）を計算する。背景光度とは、ワークＷへの通電が開始される前（通電加熱開始前）の各光センサ１０〜１３の検出光度であり、その検出光度を示す電圧値、即ち各光センサ１０〜１３からの各光検出信号がＡＤ変換された値が、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎである。本実施形態では、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎの計算を、ｃｈ毎に、２５６回分のＡＤ変換値の平均値を計算することにより行う。

ここで一旦、図４の異常検出メイン処理の説明を離れ、図６のＡＤサンプリング処理について説明する。既に説明したように、本実施形態では、ＡＤコンバータ５５が周期的に（約６７μｓｅｃ毎に）、各ｃｈの光検出信号のＡＤ変換を行ってそのＡＤ変換結果をｃｈ毎に所定のレジスタへ格納すると共に、そのＡＤ変換終了後にＡＤ割り込み要求信号を発生する。そして、ＣＰＵ５１は、そのＡＤ割り込み要求信号が発生する毎に、図６のＡＤサンプリング処理（ＡＤ割込ルーチン）を実行する。

ＣＰＵ５１は、ＡＤ割り込み要求信号によって図６のＡＤサンプリング処理を開始すると、まずＳ４１０にて、各ｃｈのＡＤ変換が終了しているか否かを判断する。具体的には、ＡＤコンバータ５５内のＡＤ変換終了フラグＡＤＦが１に設定されているか否かを判断する。そして、ＡＤＦ＝１ならば（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、ＡＤ変換が終了しているものとして、Ｓ４２０に進み、各ｃｈのＡＤ変換結果（ＡＤデータ）を取得する。そして、Ｓ４３０にて、ＡＤコンバータ５５のＡＤ変換終了フラグＡＤＦを０にクリアし、Ｓ４４０にて、取得した各ｃｈのＡＤデータをそれぞれ光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎ（ｎ＝０〜３）としてＲＡＭ５３に保存する。

これにより、ＲＡＭ５３には、ｃｈ０の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰ０、ｃｈ１の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰ１、ｃｈ２の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰ２、及びｃｈ３の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰ３がそれぞれ保存される。これら各光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎは、ＡＤサンプリング処理が実行される度（即ちＳ４４０の処理が実行される度）に更新される。つまり、ＲＡＭ５３における各ｃｈの光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎは、約６７μｓｅｃ毎に更新されていくのである。

図４に戻り、異常検出メイン処理の説明を続ける。Ｓ１４０の背景光度電圧ＡＤＡＶｎの計算は、上述した図６のＡＤ割り込みルーチンが実行される毎に更新される光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎを２５６回に渡って順次取得し、その取得した２５６回分の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎをｃｈ毎に平均演算することにより行う。即ち、ｃｈ０については、ｃｈ０の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰ０を２５６回分取得してその平均値を演算することにより、ｃｈ０の背景光度電圧値ＡＤＡＶ０を得る。他の各ｃｈ１〜３の各背景光度電圧値ＡＤＡＶ１〜ＡＤＡＶ３についても同様である。

この平均演算は、相加平均、相乗平均、あるいは調和平均などの各種の平均演算方式を採用できる。また、文字通り平均値を演算することに限定されず、例えば中央値や最頻値などの各種代表値を演算するようにしてもよい。このようにして、通電加熱が開始される前の各電極３ａ〜３ｄ近傍の光度（背景光度）を予め検出しておくのである。

なお、２５６回分の光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎを平均化することは必須ではなく、いくつの光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎを用いて平均化するかについては適宜決めることができる。さらには、平均値を計算すること自体、必須というわけではなく、周囲環境やノイズ等の影響で誤検知するおそれが小さい場合は、あるタイミングにおける光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎをそのまま背景光度電圧値ＡＤＡＶ０としてもよい。

背景光度の検出（背景光度電圧値ＡＤＡＶｎの計算）後、Ｓ１５０にて、システム異常の有無を判断する。システム異常とは、各光センサ１０〜１３の異常や故障、あるいはワークＷの周囲の光度が過度に高すぎるなど、スパークの検出を正常に行うことが困難な状態にあることを意味する。Ｓ１５０では、ｃｈ毎に、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎと電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴとを比較し、何れかのｃｈで背景光度電圧値ＡＤＡＶｎが電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴよりも小さい場合に、システム異常であるものと判断する（Ｓ１５０：ＹＥＳ）。

Ｓ１５０でシステム異常と判断されると、Ｓ２１０にて、各ｃｈの異常検出モニタＬＥＤ６０〜６３のうち、該当するｃｈ（すなわち背景光度電圧値ＡＤＡＶｎが電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴよりも小さいｃｈ）に対応した異常検出モニタＬＥＤを点灯させると共に、検出有効モニタＬＥＤ２７も点灯させる。そして、Ｓ２２０にて、加熱制御装置４へのシステム異常報知信号をＬレベルとすることで、加熱制御装置４へシステム異常を通知する。その後、Ｓ２３０にて１００ｍｓｅｃ待機した上で、Ｓ１１０に戻る。

Ｓ１１０に戻ると、再び各種初期化が行われるため、Ｓ２１０で点灯された各ＬＥＤはいずれも消灯することとなる。そして、その後Ｓ１５０で再びシステム異常と判断された場合は、Ｓ２１０で再び各ＬＥＤが点灯することとなる。つまり、システム異常の状態が継続している間は、該当ｃｈの異常検出モニタＬＥＤ及び検出有効モニタＬＥＤ２７が点滅を繰り返すことになり、これにより、ユーザはシステム異常が生じていることを認識することができる。

なお、加熱制御装置４は、通電スパーク検出装置６からＬレベルのシステム異常報知信号が入力されると、システム異常報知部４ｂが、通電スパーク検出装置６においてシステム異常と判断された旨の報知を行う。この報知は、例えば、音声あるいは警報音を出力したり、ＬＣＤやＬＥＤなどを用いた表示をしたりすること等により行われる。

Ｓ１５０でシステム異常と判断されなかった場合は（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１６０に進み、各ｃｈのスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎを計算する。即ち、ｃｈ毎に、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎから電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴを減算するのであり、例えばｃｈ０については、ｃｈ０の背景光度電圧値ＡＤＡＶ０〜電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴを減算することにより、ｃｈ０のスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦ０が得られる。他の各ｃｈ１〜３の各スパーク判定基準値ＡＤＲＥＦ１〜ＡＤＲＥＦ３についても同様である。このようにして、ｃｈ毎に、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎよりも電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴだけ低い値の電圧値を、スパーク検出の判定基準であるスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎとして設定する。

そして、Ｓ１７０にて、当該通電スパーク検出装置６がスパーク検出モードであるか否かを判断する。具体的には、加熱制御装置４からの検出有効信号がＬレベルであるか否かを判断する。この検出有効信号は、後述するように、加熱制御装置４によるワークＷへの通電加熱が開始される直前にＬレベルとされてスパーク検出が有効とされ、通電加熱終了後に再びＨレベルとされてスパーク検出が無効とされるものである。そのため、検出有効信号がＨレベルの場合はワークＷの通電加熱が行われていないことを示し、検出有効信号がＬレベルの場合はワークＷの通電加熱が開始されて実行中であることを示す。

検出有効信号がＨレベルならば、まだスパーク検出モードではないものとして（Ｓ１７０：ＮＯ）、Ｓ１１０に戻る。一方、検出有効信号がＬレベルならば、スパーク検出モードであるものとして（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１８０にて検出有効モニタＬＥＤ２７を点灯させ、続くＳ１９０にて、スパーク検出対応処理を行う。

Ｓ１９０のスパーク検出対応処理の具体的内容は図５に示す通りであるが、このスパーク検出対応処理の説明の前に、図７に示す異常検出処理（タイマ割込ルーチン）について説明する。

図７のタイマ割込ルーチンは、既述の通り、ｃｈ毎に個別に実行されるものである。ＣＰＵ５１は、ｃｈ毎の各タイマから０．５ｍｓｅｃ毎に発生するタイマ割り込み要求信号をトリガとして、ｃｈ毎にこのタイマ割込ルーチンを実行する。

ＣＰＵ５１は、何れかのｃｈのタイマからタイマ割り込み要求信号が発生することによってそのｃｈについて図７のタイマ割込ルーチンを開始すると、まずＳ５１０にて、当該ｃｈの光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎが当該ｃｈのスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎ以上であるか否かを判断する。

光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎが当該ｃｈのスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎ以上ならば、当該ｃｈについては通電加熱開始前後の光度変化が少なくてスパークは発生していないものと判断して、Ｓ５５０に進む。Ｓ５５０では、残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎを初期化する。即ち、当該ｃｈの残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎを電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢに設定する。

一方、Ｓ５１０にて、光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎが当該ｃｈのスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎよりも小さい（光度超過状態）ならば、通電加熱開始前よりも光度が大きく上昇しているということであることから、スパークが発生しているとの仮判定を行って、Ｓ５２０に進む。Ｓ５２０では、当該ｃｈの残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎをデクリメントする。

例えばディップスイッチ２５において電圧低下持続時間が４ｍｓｅｃに設定されているとすると、この場合、持続時間設定データＡＤ＿ＤＴＴＢは「８」であって、当該ｃｈの残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎの初期値は「８」に設定されている。そのため、最初のＳ５２０の処理では、この残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎが「８」から「７」にデクリメントされることになる。つまり、Ｓ５２０の処理が繰り返される度に、残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎは１つずつデクリメントされていく。そのため、タイマ割込ルーチンは０．５ｍｓｅｃ毎に実行されることから、光度超過状態が継続している限り、残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎは０．５ｍｓｅｃ毎に１つずつデクリメントされていき、４ｍｓｅｃ後には「０」となる。

Ｓ５２０で残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎをデクリメントした後は、Ｓ５３０に進み，光度超過状態となってからその状態のまま電圧低下持続時間が経過したか否か、即ち残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎが０になっているか否かを判断する。ここで、残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎが０でない場合は（Ｓ５３０：ＮＯ）、そのままこのタイマ割込ルーチンを終了するが、残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎが０ならば（Ｓ５３０：ＹＥＳ）、光度超過状態が継続して電圧低下持続時間続いたことから、スパークが発生したものと正式に判定して、Ｓ５４０にて、当該ｃｈ（ｎ）のスパーク異常フラグであるｃｈｎスパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧｎを１にセットする。そして、Ｓ５５０で残時間カウント値ＡＤ＿ＤＴＴｎを初期化して、このタイマ割込ルーチンを終了する。

このように、図７のタイマ割込ルーチンがｃｈ毎に個別に且つ周期的に（本例では０．５ｍｓｅｃ毎に）実行されることによって、何れかのｃｈで光度超過状態が電圧低下持続時間継続した場合に、当該ｃｈにおいてスパークが発生したものと判断される。

図４の異常検出メイン処理に戻り、Ｓ１９０のスパーク検出対応処理について説明する。Ｓ１９０のスパーク検出対応処理は、具体的には図５に示す通りであり、まずＳ３１０にて、スパーク検出モードであるか否かを判断する。このＳ３１０の判断処理は、図４のＳ１７０と全く同じである。そして、スパーク検出モードでなければ（Ｓ３１０：ＮＯ）、図４のＳ１１０に戻るが、スパーク検出モードであれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３２０に進み、ｃｈ０についてスパークが検出されているか否かを判断する。

この判断は、ｃｈ０スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ０が１にセットされているか否かを判断することにより行う。即ち、ｃｈ０スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ０が１にセットされているならば（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、ｃｈ０についてスパークが発生していると判定されているということであるため、Ｓ３３０に進む。Ｓ３３０では、加熱制御装置４へのｃｈ０スパーク検出信号をＬレベルとし、且つ、ｃｈ０異常検出モニタＬＥＤ６０を点灯させると共に検出有効モニタＬＥＤ２７を消灯させる。これにより、ユーザは、ｃｈ０においてスパークが検出されたことを認識できる。また、ｃｈ０スパーク検出信号がＬレベルとされることで、加熱制御装置４においても、そのｃｈ０スパーク検出信号に基づく所定の処理（後述の図８参照）が行われる。

Ｓ３２０にて、ｃｈ０スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ０が０ならば（Ｓ３２０：ＮＯ）、ｃｈ０についてはスパークが発生していないものとして、Ｓ３４０に進む。Ｓ３４０では、ｃｈ１についてスパークが検出されているか否かの判断、具体的にはｃｈ１スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ１が１にセットされているか否かの判断を行う。そして、ｃｈ１スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ１が１にセットされているならば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、ｃｈ１についてスパークが発生していると判定されているということであるため、Ｓ３５０に進む。Ｓ３５０では、加熱制御装置４へのｃｈ１スパーク検出信号をＬレベルとし、且つ、ｃｈ１異常検出モニタＬＥＤ６１を点灯させると共に検出有効モニタＬＥＤ２７を消灯させる。これにより、ユーザは、ｃｈ１においてスパークが検出されたことを認識できる。また、ｃｈ１スパーク検出信号がＬレベルとされることで、加熱制御装置４においても、そのｃｈ１スパーク検出信号に基づく所定の処理（後述の図８参照）が行われる。

Ｓ３４０にて、ｃｈ１スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ１が０ならば（Ｓ３４０：ＮＯ）、ｃｈ１についてもスパークが発生していないものとして、Ｓ３６０に進む。Ｓ３６０では、ｃｈ２についてスパークが検出されているか否かの判断、具体的にはｃｈ２スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ２が１にセットされているか否かの判断を行う。そして、ｃｈ２スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ２が１にセットされているならば（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、ｃｈ２についてスパークが発生していると判定されているということであるため、Ｓ３７０に進む。Ｓ３７０では、加熱制御装置４へのｃｈ２スパーク検出信号をＬレベルとし、且つ、ｃｈ２異常検出モニタＬＥＤ６２を点灯させると共に検出有効モニタＬＥＤ２７を消灯させる。これにより、ユーザは、ｃｈ２においてスパークが検出されたことを認識できる。また、ｃｈ２スパーク検出信号がＬレベルとされることで、加熱制御装置４においても、そのｃｈ２スパーク検出信号に基づく所定の処理（後述の図８参照）が行われる。

Ｓ３６０にて、ｃｈ２スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ２が０ならば（Ｓ３６０：ＮＯ）、ｃｈ２についてもスパークが発生していないものとして、Ｓ３８０に進む。Ｓ３８０では、ｃｈ３についてスパークが検出されているか否かの判断、具体的にはｃｈ３スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ３が１にセットされているか否かの判断を行う。そして、ｃｈ３スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ３が１にセットされているならば（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、ｃｈ３についてスパークが発生していると判定されているということであるため、Ｓ３９０に進む。Ｓ３９０では、加熱制御装置４へのｃｈ３スパーク検出信号をＬレベルとし、且つ、ｃｈ３異常検出モニタＬＥＤ６３を点灯させると共に検出有効モニタＬＥＤ２７を消灯させる。これにより、ユーザは、ｃｈ３においてスパークが検出されたことを認識できる。また、ｃｈ３スパーク検出信号がＬレベルとされることで、加熱制御装置４においても、そのｃｈ３スパーク検出信号に基づく所定の処理（後述の図８参照）が行われる。

Ｓ３９０の処理が実行された後は、Ｓ２００（図４参照）に進むこととなるが、Ｓ３８０にて、ｃｈ３スパーク異常フラグＤＴ＿ＦＬＧ３が０ならば（Ｓ３８０：ＮＯ）、ｃｈ３についてもスパークが発生していないものとして、Ｓ３１０に戻る。加熱制御装置４からの検出有効信号は、通電加熱が終了したら再びＨレベルに戻るため、Ｓ１９０のスパーク検出対応処理の実行開始後、スパークが検出されることなく通電加熱が終了した場合は、図５のＳ３１０で否定判定されることから、Ｓ２００に進むことなくＳ１１０に戻ることになる。一方、Ｓ１９０のスパーク検出対応処理において、何れかのｃｈでスパークが検出された場合には、Ｓ２００に進むことになる。

Ｓ２００では、スパーク検出モードがリセットされたか否かを判断する。具体的には、加熱制御装置４からのスパーク検出リセット信号がＬレベルであるか否かに基づいて判断し、Ｌレベルとなった場合に（Ｓ２００：ＹＥＳ）、スパーク検出モードがリセットされたものとしてＳ１１０に戻る。スパーク検出リセット信号は、常時はＨレベルであるが、加熱制御装置４において、通電加熱が終了したとき、又は何れかのｃｈでスパークが検出されたことによって所定の異常処置を行った後に、所定時間（本例では１秒間）だけＬレベルに転じるものである。

次に、加熱制御装置４において実行される通電加熱制御処理について、図８を用いて説明する。加熱制御装置４も、図示は省略したもののＣＰＵを備え、そのＣＰＵにより、ワークＷへの通電が制御される。図８の通電加熱制御処理は、ユーザ操作や外部指令等によってワークＷへの通電加熱をすべき旨の操作・指示がなされたときにＣＰＵが実行するものである。

加熱制御装置４のＣＰＵは、この通電加熱制御処理を開始すると、Ｓ６１０にて検出有効信号をＬレベルとして、Ｓ６２０にてワークＷへの通電を開始（即ち通電加熱を開始）する。尚、ここでいうＬレベルとは、通電スパーク検出装置６からみてＬレベルと判断されるレベルという意味である。また、図示は省略したものの、通電加熱制御処理が開始された直後（Ｓ６１０の前）は、検出有効信号及びスパーク検出リセット信号の初期化が行われる。具体的には、検出有効信号についてはＨレベルにセットされ、スパーク検出リセット信号については、１秒間Ｌレベルとされた後にＨレベルにセットされる。

このように検出有効信号をＬレベルとすることで、通電スパーク検出装置６におけるスパーク検出が有効化され、これにより通電スパーク検出装置６では図４の異常検出メイン処理においてＳ１８０以降の処理に進むことになる。

Ｓ６２０で通電を開始した後は、Ｓ６３０以降の処理にて、ｃｈ毎にスパークの検出有無を判定し、何れかのｃｈでスパークが検出されているならば異常処置を行う。即ち、まずＳ６３０にて、ｃｈ０においてスパークが検出されているか否かを判断する。具体的には、通電スパーク検出装置６からのｃｈ０スパーク検出信号がＬレベルであるか否かを判断し、Ｌレベルならば（Ｓ６３０：ＹＥＳ）、Ｓ６４０に進んで、そのＬレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続するか否かを判断する。そして、Ｌレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続したら（Ｓ６４０：ＹＥＳ）、Ｓ７５０に進む。Ｓ６３０にてｃｈ０スパーク検出信号がＬレベルではなかった場合（Ｓ６３０：ＮＯ）又はＳ６４０にてＬレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続しなかった場合は（Ｓ６４０：ＮＯ）、Ｓ６５０に進む。

Ｓ６３０及びＳ６４０は、ｃｈ０についてスパーク検出の有無を判定する処理であったが、他の各ｃｈ１〜３についても、全く同じようにスパーク検出の有無を判定する。即ち、ｃｈ１については、Ｓ６５０においてｃｈ１でスパークが検出されているか否か（即ちｃｈ１スパーク検出信号がＬレベルであるか否か）の判断を行い、Ｓ６６０において、そのＬレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続するか否かを判断する。ｃｈ２についても、Ｓ６７０においてｃｈ２でスパークが検出されているか否か（即ちｃｈ２スパーク検出信号がＬレベルであるか否か）の判断を行い、Ｓ６８０において、そのＬレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続するか否かを判断する。ｃｈ３についても、Ｓ６９０においてｃｈ３でスパークが検出されているか否か（即ちｃｈ３スパーク検出信号がＬレベルであるか否か）の判断を行い、Ｓ７００において、そのＬレベルの状態が１０ｍｓｅｃ持続するか否かを判断する。

なお、Ｓ６４０，Ｓ６６０，Ｓ６８０，およびＳ７００の判断処理における持続時間の判断基準である１０ｍｓｅｃはあくまでも一例であり、１０ｍｓｅｃとは異なる時間を判断基準として設定してもよい。

そして、何れのｃｈでもスパークが検出されることなくＳ７１０に進んだ場合は、通電加熱が完了したか否かを判断し、まだ完了していなければ（Ｓ７１０：ＮＯ）Ｓ６３０に戻り、完了したならば（Ｓ７１０：ＹＥＳ）Ｓ７２０に進む。

一方、何れかのｃｈでスパークが検出され、Ｓ７５０に進んだ場合は、異常処置を行う。本実施形態では、ワークＷへの通電を停止させると共に、その通電を行っていたワークＷを排出させるなどの処置を行う。つまり、スパークが検出されたことから、ワークＷがそのスパークによって何らかの影響を受けている可能性があるため、そのワークＷについては正規の通電加熱ルートから除去するのである。なお、Ｓ７５０の異常処置では、通電を完全に停止させることは必須ではなく、例えば通電電圧又は通電電流を下げるなど、通電を制限するようにしてもよい。また、Ｓ７５０の異常処置では、加熱制御装置４のスパーク報知部４ａにてスパーク検出の旨の報知を行う。この報知は、例えば、音声あるいは警報音を出力したり、ＬＣＤやＬＥＤなどを用いた表示をしたりすること等により行われる。この報知により、ユーザは、加熱制御装置４の設置場所においてもスパーク発生を認識することができる。

Ｓ７２０で通電が正常に終了された後、又はＳ７５０にて異常処置が行われた後は、Ｓ７３０にて検出有効信号を無効（即ちＨレベル）とし、続くＳ７４０にて、スパーク検出リセット信号を１秒間Ｌレベルとして再びＨレベルに戻す。これら各信号のレベルは、いずれも、通電スパーク検出装置６からみた場合のレベルである。

なお、スパーク検出を正常に行うためには、まず通電スパーク検出装置６の動作を開始させることによって少なくとも図４の異常検出メイン処理におけるＳ１１０〜Ｓ１６０の処理を実行させておき（即ち、通電加熱開始前に各ｃｈのスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎを計算しておき）、その後に、加熱制御装置４によるワークＷの通電加熱を開始させることが望ましい。

（４）実施形態の効果等
以上説明した本実施形態の通電加熱システム１によれば、通電加熱の開始前の各ｃｈの光度である背景光度に基づいて（具体的には背景光度電圧値ＡＤＡＶｎに基づいて）ｃｈ毎にスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎを計算しておき、通電加熱開始後、その開始後の光度を示す光度検出電圧値ＡＤＳＭＰｎとスパーク判定基準値ＡＤＲＥＦｎとを比較することによって、スパークの有無を判断する。そして、通電加熱前に対して通電加熱開始後の光度が過度に上昇した場合（具体的にはＡＤＳＭＰｎ＜ＡＤＲＥＦｎとなった場合）に、スパーク発生と判断して、所定の異常処置を行うようにしている。

そのため、通電加熱時に生じるスパークの発生を低工数で検出することができ、これによりワークＷの不具合チェックにかかる工数を全体として低減することが可能となる。更に、スパーク発生に対する適切な処置を迅速に行うことができ、これにより、ワークＷの不具合チェックにかかる工数をより効果的に低減することができる。

また、スパーク検出の判断基準として用いられる、電圧低下閾値（ＡＤ＿ＤＬＴ）及び電圧低下持続時間（ＡＤ＿ＤＴＴＢ）は、ディップスイッチ２５によってユーザにより所望の値に可変設定できる。そのため、検出感度を所望のレベルに設定することができ、周囲環境や外乱等の影響にかかわらず、高精度且つ高信頼性のスパーク検出が可能となる。

また、単に光度超過状態になったことをもってすぐにスパーク発生と判断するのではなく、光度超過状態が電圧低下持続時間継続したことをもってスパーク発生と判断するようにしている。そのため、周囲環境やノイズ等の外乱に起因した誤判断を防ぐことが可能となり、これによりスパーク検出の信頼性をより高めることができる。

また、通電開始前の背景光度を示す背景光度電圧値ＡＤＡＶｎは、複数回（本例では２５６回）分のＡＤ変換結果の平均値である。そのため、周囲環境やノイズ等の影響によって瞬間的に本来の光度とは異なる異常な光度が検出されてしまうことがあっても、複数の光度の平均化を行うことによってその異常な光度の影響を除去することができるため、背景光度電圧値ＡＤＡＶｎの精度・信頼性を向上させることができ、ひいてはスパーク発生の判断の精度・信頼性をより高めることができる。

また、通電開始前の背景光度電圧値ＡＤＡＶｎに基づき、その背景光度電圧値ＡＤＡＶｎが電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴよりも小さい場合には、システム異常と判断し、スパークの検出は行わないようにしている。そのため、スパーク発生の誤判断を事前に抑制することができ、通電スパーク検出装置６の信頼性をさらに高めることができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、ワークＷは本発明の被加熱部材の一例に相当し、加熱用電源装置２及び加熱制御装置４により本発明の電気加熱手段の一例が構成され、通電スパーク検出装置６は本発明の加熱異常検出装置の一例に相当し、各光センサ１０〜１３は本発明の光度検出手段の一例に相当し、電圧低下閾値ＡＤ＿ＤＬＴは本発明の光度上昇閾値を間接的に示す値の一例に相当し、電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢは本発明の光度上昇持続時間の一例に相当し、ディップスイッチ２５は本発明の光度上昇閾値設定手段及び持続時間設定手段の一例に相当し、異常検出モニタＬＥＤ群２６は本発明の報知手段の一例に相当する。

また、図４の異常検出メイン処理において、Ｓ１４０の処理は本発明の背景光度設定手段が実行する処理の一例に相当し、Ｓ１５０の処理は本発明の検出異常判断手段が実行する処理の一例に相当し、Ｓ１６０の処理は本発明の比較用基準光度設定手段が実行する処理の一例に相当する。また、図７の異常検出処理（タイマ割込ルーチン）において、Ｓ５１０〜Ｓ５３０の処理は本発明の加熱異常判断手段が実行する処理の一例に相当する。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、通電加熱により生じうる加熱異常の１つであるスパークを検出する装置について説明したが、本発明の適用はスパークの検出に限定されるものではなく、光度の変化を引き起こす種々の加熱異常の検出について本発明を適用可能である。

具体的には、ワークＷと各電極３ａ〜３ｄとの接触部分において発生するおそれのある過加熱を検出することも可能である。即ち、その接触部分の接触面積が小さくて点接触に近い状態になると、その接触部分に電流が集中し、これによりその接触部分がピンポイント的に過度に高温（過加熱）状態となるおそれがある。そして、過加熱状態になると、ワークＷにおけるその過加熱状態の部分が赤く変色（発光）することがある。そこで、その過加熱により生じる発光を検出できるように電圧低下閾値ＡＤＡＶｎを適宜設定することで、過加熱を検出することも可能となる。

また、上記実施形態では、ワークＷの電気加熱方式として通電加熱を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば誘導加熱などの他の電気加熱方式であっても適用可能である。つまり、結果としてワークＷに電流を流すことによりワークＷを加熱する電気加熱方式である限り、種々の電気加熱方式に対して本発明を適用可能である。ワークＷの種類や材質等についても、上述した鋼材からなるトーションバーはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、４つの光センサ１０〜１３を適宜配置した例を示したが、光センサの数や設置位置も任意に決めることができる。上記実施形態の場合も、図１に示した設置位置は必須ではなく、ワークＷの周囲のうち特に各電極３ａ〜３ｄとワークＷとの接触部分の近傍の光度を検出できる位置であればよい。

つまり、検出すべき加熱異常が発生する可能性のある部位の近傍、換言すれば加熱異常に伴う光度上昇が発生する可能性のある部位の近傍であって、その光度上昇を検出可能な位置に適宜設置すればよい。好ましくは、光度上昇の検出の死角が生じないようにしつつ必要最小限の数の光センサを用いるようにするとよい。

上記実施形態では、検出すべき加熱異常がスパークであり、そのスパークは各電極３ａ〜３ｄとワークＷとの接触部分で発生する可能性があることから、その接触部分の近傍（周囲）においてその接触部分の光度上昇が検出できるように各光センサ１０〜１３を配置したものである。

そのため、通電加熱とは異なる他の電気加熱方式にてワークＷを加熱するようなシステムにおいては、その電気加熱方式においてどのような加熱異常を検出しようとしているのか、またその加熱異常はどの部位に発生するのか、などといったシステムの要件や仕様等に応じて、加熱異常に伴う光度上昇を検出できる位置に光センサを適宜設置すればよい。

例えば誘導加熱によりワークを加熱するシステムであって、誘導加熱のための交番磁界を発生させるコイルとワークとの間でスパークが発生する可能性があるのであれば、そのコイルとワークの間の空間の近傍、即ちその空間の光度上昇が検出できるような部位に、一又は複数の光センサを設置すればよい。

また、上記実施形態では、光センサとしてＣＤＳを用いたが、これもあくまでも一例に過ぎず、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードなどの他の光センサを用いても良い。

また、上記実施形態では、４つのｃｈのうち１つでもスパーク発生と判断されたら全体としてスパークが検出されたものとして異常処置を実行させるようにしたが、複数のｃｈでスパークと判断された場合に異常処置を実行させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、電圧低下閾値ＡＤＡＶｎ及び電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢの可変設定をディップスイッチ２５を用いて行うようにしたが、このようにディップスイッチ２５を用いて可変設定する構成はあくまでも一例にすぎない。

また、上記実施形態では、各ｃｈにおいてスパークが発生したか否かの判断を行うにあたり、各ｃｈいずれも同じ電圧低下閾値ＡＤＡＶｎ及び電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢ（即ちディップスイッチ２５で設定された値）を共用する例を示した（例えば図４のＳ１３０やＳ１６０等参照）。しかし、このように各ｃｈで同じ電圧低下閾値ＡＤＡＶｎ及び電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢを用いることは必須ではなく、電圧低下閾値ＡＤＡＶｎ及び電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢのうち一方又は双方をｃｈ毎に個別に設定できるように構成してもよい。その場合、全てのｃｈで個別設定できるようにしてもよいし、例えばいずれか２つのｃｈは個別に設定できるようにして、他の２つのｃｈは同じ設定値を共用する、といった構成でもよい。

このように、電圧低下閾値ＡＤＡＶｎ及び電圧低下持続時間ＡＤ＿ＤＴＴＢの少なくとも一方をｃｈ毎に個別に設定できるようにすることで、検出精度のさらなる向上が可能となる。

１…通電加熱システム、２…加熱用電源装置、３ａ，３ｂ…第１電極、３ｃ，３ｄ…第２電極、４…加熱制御装置、４ａ…スパーク報知部、４ｂ…システム異常報知部、６…通電スパーク検出装置、１０〜１３…光センサ、２１…光センサ信号処理回路、２２…マイコン、２３…システムＩ／Ｆ回路、２４…ＬＣＤ、２５…検出感度調整用ディップスイッチ、２６…異常検出モニタＬＥＤ群、２７…検出有効モニタＬＥＤ、３０〜３３…信号入力回路、３５〜３８…ＬＰＦ、４０〜４３…アンプ、５１…ＣＰＵ、５２…ＲＯＭ、５３…ＲＡＭ、５４…タイマ、５５…ＡＤコンバータ、５６…パラレルＩ／Ｏ、６０…ｃｈ０異常検出モニタＬＥＤ、６１…ｃｈ１異常検出モニタＬＥＤ、６２…ｃｈ２異常検出モニタＬＥＤ、６３…ｃｈ３異常検出モニタＬＥＤ、Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗、Ｗ…ワーク

Claims (9)

1. 導電性の被加熱部材に電流を流すことによってその被加熱部材を加熱する電気加熱手段を有する電気加熱システムで用いられ、前記電気加熱手段による前記加熱が正常に行われない加熱異常を検出する加熱異常検出装置であって、
   前記被加熱部材の周囲の光度を直接又は間接的に検出する一又は複数の光度検出手段と、
   前記光度検出手段毎に、前記電気加熱手段による前記加熱の開始前にその光度検出手段により検出された光度を背景光度として設定する背景光度設定手段と、
   前記加熱の開始前に前記光度検出手段により検出された前記背景光度に対する、前記加熱の開始後に前記光度検出手段により検出された光度の変化量に基づいて、前記加熱異常を検出するものであって、前記電気加熱手段による前記加熱の開始後、前記光度検出手段毎に、その加熱の開始後に前記光度検出手段により検出された光度である加熱時光度と前記背景光度設定手段により設定されている前記背景光度との差が所定の光度上昇閾値より大きいか否かの光度比較を行い、何れか１つ又は複数の前記光度検出手段において前記差が前記光度上昇閾値より大きい光度超過状態となっている場合に前記加熱異常が生じているものと判断する加熱異常判断手段と、
   を備えることを特徴とする加熱異常検出装置。
2. 請求項１に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記光度上昇閾値を異なる複数の値のうちの何れかに選択的に設定する光度上昇閾値設定手段を備える
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記加熱異常判断手段は、何れか１つ又は複数の前記光度検出手段において前記光度超過状態が予め設定された光度上昇持続時間以上継続した場合に、前記加熱異常が生じているものと判断する
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
4. 請求項３に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記光度上昇持続時間を異なる複数の時間のうちの何れかに選択的に設定する持続時間設定手段を備える
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記光度検出手段毎に前記背景光度よりも前記光度上昇閾値だけ高い光度を比較用基準光度として設定する比較用基準光度設定手段を備え、
   前記加熱異常判断手段は、前記光度検出手段毎に前記加熱時光度が前記比較用基準光度より大きいか否かを判断することにより前記光度比較を行い、何れか１つ又は複数の前記光度検出手段において前記加熱時光度が前記比較用基準光度より大きい前記光度超過状態となっている場合に前記加熱異常が生じているものと判断する
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記背景光度設定手段は、前記光度検出手段毎に、その光度検出手段により検出された光度を異なるタイミングで複数回取得し、その複数回分の光度の平均値を前記背景光度として設定する
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記背景光度設定手段により設定された前記光度検出手段毎の前記背景光度のうち何れか１つ又は複数が、予め設定した異常判定基準光度よりも大きい場合に、前記加熱異常の検出を正常に行うことができない状態であると判断する検出異常判断手段を備える
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の加熱異常検出装置であって、
   前記加熱異常判断手段により前記加熱異常が生じているものと判断された場合にその旨を報知する報知手段を備える
   ことを特徴とする加熱異常検出装置。
9. 導電性の被加熱部材に電流を流すことによってその被加熱部材を加熱する電気加熱手段と、
   請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の加熱異常検出装置と、
   前記被加熱部材に対する前記加熱が開始された後、前記加熱異常判断手段により前記加熱異常が生じているものと判断された場合に、その被加熱部材に対して所定の異常処理を行う異常処理手段と、
   を備えることを特徴とする電気加熱システム。

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