JP6615005B2 - 調整装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置の高温での待機時間を削減して省電力を実現することができる技術に係り、特に複数の異なる加熱装置の高温での待機時間を削減することができる調整装置および方法に関するものである。

空間や加熱エリアを複数のゾーンに分割し、個々のゾーンにシングルループの制御系を形成する場合、各制御ループの制御量ＰＶは必ずしも同一の速度で変化するものではない。各制御ループの制御量変化に速度差がある場合、最も変化の遅い最遅制御ループ以外の制御ループの応答が最遅制御ループの応答よりも速く進むため、最遅制御ループ以外の制御ループのコントローラは最遅制御ループの応答が完了するまで整定状態を維持しつつ待機しなければならない。したがって、これらのコントローラでは、応答完了後の整定状態を維持しつつ待機する待機時間が発生し、この待機時間の分だけエネルギー消費量が大きくなるという問題があった。

そこで、温度制御系を対象に高温での待機時間を削減するという課題に対し、昇温完了のタイミングを自動調整する制御技術として、最遅制御ループに同期させる技術が開示されている（特許文献１参照）。図８の例は、加熱処理炉１００の内部の温度を温度コントローラ１０３−１〜１０３−４によって制御するものである。温度センサ１０２−１〜１０２−４は、それぞれヒータ１０１−１〜１０１−４によって加熱されるゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶ１〜ＰＶ４を測定する。温度コントローラ１０３−１〜１０３−４は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−４によって測定された温度ＰＶ１〜ＰＶ４が温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出する。電力調整器１０４−１〜１０４−４は、それぞれ温度コントローラ１０３−１〜１０３−４から出力された操作量ＭＶ１〜ＭＶ４に応じた電力をヒータ１０１−１〜１０１−４に供給する。

特許文献１に開示された技術は、図８に示したような温度制御系において、制御量変化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の進捗度を算出し、第１制御ループ以外の他の制御ループの制御量が第１制御ループの制御量に同期して自動的に変化するように、他の制御ループの設定値をステップ応答の進捗度に基づいて補正することにより、他の制御ループの高温での待機時間を削減するようにしたものである。特許文献１に開示された技術は、現実的には単一装置内での類似昇温特性の複数のＰＩＤ制御ループに適用できる。なお、類似昇温特性とは、例えば１次遅れ＋むだ時間で近似した場合のむだ時間Ｌと時定数Ｔの比率であるＬ／Ｔ比が、概ね同じである特性のことを言う。

また、特許文献１に開示された技術とは別に、温度制御系においてヒータ出力を一旦ＯＦＦにした後に、適切なタイミングで温度復帰するように自動調整する技術が開示されている（特許文献２、特許文献３参照）。この技術は、単一のＰＩＤ制御ループが対象になる。

特開２００２−０４９４０６号公報 特開２０１０−１７０２５４号公報 特開２０１０−２８２３９２号公報

特許文献１に開示された技術では、単一の加熱装置内の複数のＰＩＤ制御ループに適用することを想定しており、適用対象の各ＰＩＤ制御ループが概ね同時に昇温開始することを前提にしている。しかし、単一の加熱装置内ではなく、複数の加熱装置に存在する複数のＰＩＤ制御ループを対象として昇温完了のタイミングを自動調整しようとする場合、各ＰＩＤ制御ループの昇温開始のタイミングのずれ幅（昇温開始の時間差）や、各ＰＩＤ制御ループの昇温特性の格差が、想定外の無駄な昇温待機時間に繋がることがある。

例えば図９の例では、同一の生産ライン上にある３つの加熱装置（加熱処理炉１００−１〜１００−３）にＰＩＤ制御ループが１個ずつ設けられた場合を示している。この場合、例えば温度コントローラ１０３−１のＰＩＤ制御ループの昇温開始タイミングが最も早く、温度コントローラ１０３−２のＰＩＤ制御ループの昇温開始タイミングが２番目で、温度コントローラ１０３−３のＰＩＤ制御ループの昇温開始タイミングが３番目というように昇温開始タイミングにずれがあり、さらに温度コントローラ１０３−１，１０３−３の制御対象の加熱処理炉１００−１，１００−３の昇温が早く、温度コントローラ１０３−２の制御対象の加熱処理炉１００−２の昇温が遅いというように昇温特性に違いがある場合、温度コントローラ１０３−１〜１０３−３が算出する操作量ＭＶ１〜ＭＶ３および加熱処理炉１００−１〜１００−３の温度ＰＶ１〜ＰＶ３は例えば図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すようになる。温度コントローラ１０３−２のＰＩＤ制御ループに対して、温度コントローラ１０３−１，１０３−３のＰＩＤ制御ループには高温での待機時間が生じていることが分かる。

このように、複数の加熱装置に存在する複数の制御ループを対象とする場合、特許文献１に開示された技術を単純に適用することはできない。しかし、生産設備などの電力管理のニーズは、工場全体レベルの総電力管理に関連するので、複数の装置間での電力管理も調整対象になる。したがって、制御技術にも、さらなる改善が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、異なる装置間の異なる昇温特性の加熱制御対象（複数の温度制御ループ）について、高温での待機時間を削減することができる調整装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の調整装置は、各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力である定常出力とを予め記憶する昇温特性登録手段と、各加熱装置の昇温開始タイミングを検出する昇温開始取得手段と、各加熱装置の計測温度ＰＶと目標温度ＳＰとを取得する制御情報取得手段と、前記昇温開始取得手段が全ての加熱装置のうち少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点以降に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出す調整指令出力手段と、この調整指令出力手段からの指令を受けたときに、前記調整対象の加熱装置について、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記定常出力と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算手段と、この昇温調整演算手段が算出した調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように前記調整対象の加熱装置に対して指令を出す調整操作手段とを備え、前記昇温調整演算手段は、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記調整対象の加熱装置毎に推定し、推定した所要時間のうち最長の所要時間を抽出する第１の昇温調整演算手段と、昇温に利用される最大ヒータ出力と前記定常出力との差である昇温ヒータ出力差分値を前記調整対象の加熱装置毎に算出し、この昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間に基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記最長の所要時間に近づけるための前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出する第２の昇温調整演算手段とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明の調整装置の１構成例において、前記第２の昇温調整演算手段は、前記昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と調整の度合を決定するための所定の係数と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間とに基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間が、前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間よりも長く且つ前記最長の所要時間よりも短くなるように前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出することを特徴とするものである。

また、本発明の調整方法は、各加熱装置の昇温開始タイミングを検出する昇温開始取得ステップと、各加熱装置の計測温度ＰＶと目標温度ＳＰとを取得する制御情報取得ステップと、前記昇温開始取得ステップで全ての加熱装置のうち少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点以降に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出す調整指令出力ステップと、この調整指令出力ステップによる指令を受けたときに、各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力である定常出力とを予め記憶する昇温特性登録手段を参照し、前記調整対象の加熱装置について、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記定常出力と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算ステップと、前記調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように前記調整対象の加熱装置に対して指令を出す調整操作ステップとを含み、前記昇温調整演算ステップは、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記調整対象の加熱装置毎に推定し、推定した所要時間のうち最長の所要時間を抽出する第１の昇温調整演算ステップと、昇温に利用される最大ヒータ出力と前記定常出力との差である昇温ヒータ出力差分値を前記調整対象の加熱装置毎に算出し、この昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と前記第１の昇温調整演算ステップで推定した所要時間と最長の所要時間に基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記最長の所要時間に近づけるための前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出する第２の昇温調整演算ステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の調整方法の１構成例において、前記第２の昇温調整演算ステップは、前記昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と調整の度合を決定するための所定の係数と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間とに基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間が、前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間よりも長く且つ前記最長の所要時間よりも短くなるように前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出するステップを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングが検出された時点以降に、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出し、調整対象の加熱装置について、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出し、調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように調整対象の加熱装置に対して指令を出すことにより、複数の異なる加熱装置の高温での待機時間を削減することができ、投入電力総量を削減することができる。

また、本発明では、昇温調整演算手段が、調整対象の加熱装置について、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間よりも規定どおり早くするための調整ヒータ出力を算出することにより、電力ピーク時点をずらせる余地を確保することができ、電力デマンド管理の対応を容易にすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る調整装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る温度コントローラの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る調整装置の動作例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る調整装置の別の動作例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る調整装置の動作例を示す図である。 複数の電気ヒータを備える加熱装置の１例を示す図である。 複数の加熱装置を備える製造設備の例を示す図である。 従来の加熱装置の動作例を示す図である。

［発明の原理１］
概ね同じ時間帯に稼動すべき加熱装置群（例えば同一の生産ライン上にある複数の製造設備）の各加熱装置を担当するオペレータが、任意のタイミングで必要な目標温度に昇温を開始することを、現実的なオペレーションと想定する。ただし、同じ時間帯に稼動することが前提なので、各加熱装置の昇温完了のタイミングは、極力同時になることが好ましい。

ここで、発明者は、各装置の昇温速度（昇温レート）を予め登録しておき、昇温中の装置や昇温開始した装置を適宜把握し、昇温完了時点が最も遅くなる装置の昇温完了時点に合せる（近づける）ように、他の装置の昇温を一旦抑制（あるいは停止）させ、実質的に低い温度で前倒し待機させるようにすれば、高温で放熱の多い状態での待機時間を削減できることに想到した。

本発明によれば、投入電力総量を削減することができる。一般に言われている「最適」というものではないが、昇温完了のタイミングをまったく管理せずに制御する場合に比べれば、放熱による電力ロスを多かれ少なかれ低減することができる。

［発明の原理２］
低い温度での実質的な前倒し待機により、昇温のための電力消費が後半に集中するようになる場合、電力デマンド対応としては不利になる可能性もある。そこで、前倒し待機の実施割合を予め規定されたレベルに抑制することで、使用電力の平滑化（時間的分散化）を行なうことが好ましい。例えば、昇温途中で前倒し待機に切換えて電力ピーク時点をずらせる余地を確保しながら実施すると、電力デマンド対応が行ないやすくなる。

具体的には、各装置の昇温完了時点（Ａ時点とする）を、最も遅くなる装置の昇温完了時点（Ｂ時点とする）に近づける際に、Ａ時点がＢ時点よりもある程度早い時点になるように操作しておくことで、Ｂ時点とＡ時点との差が上記の“余地”として確保されることになる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る調整装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応する例である。

本実施の形態では、説明を簡易にするために、図９に示したように、複数の加熱装置（加熱処理炉１００−１〜１００−３）があって、各加熱装置に温度制御ループ（温度コントローラ１０３−１〜１０３−３）が１個ずつ設けられた製造設備を適用対象とする。単一の加熱装置内に複数の温度制御ループがある場合は、特許文献１に開示された技術を適用することにより、実質的に単一の温度制御ループ特性に調整することが可能である。

本実施の形態では、複数の加熱装置を備える製造設備の立ち上げを想定しているので、昇温開始前のヒータ出力は各加熱装置ともゼロであるものとする。また、単純に目標温度（設定値ＳＰ）を変更する操作だけではない（昇温だけが全てではない）ことを想定しているので、昇温を開始する時点が各加熱装置でばらばらであるものとする。

なお、本実施の形態の調整装置は、図９における各温度コントローラ１０３−１〜１０３−３（温調計）と通信機能により接続された上位の機器（不図示）に実装されるか、あるいは各温度コントローラ１０３−１〜１０３−３中の代表コントローラ（通信機能により他のコントローラと接続されているコントローラ）の内部に実装される。

本実施の形態の調整装置は、図１に示すように、適用対象の各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度（昇温レート）と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力である定常出力とを予め記憶する昇温特性登録部１と、各加熱装置の昇温開始タイミングを検出する昇温開始取得部２と、各加熱装置の計測温度（制御量ＰＶ）と目標温度（設定値ＳＰ）とを取得する制御情報取得部３と、昇温開始取得部２が全ての加熱装置のうち少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点以降に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出す調整指令出力部４と、調整指令出力部４からの指令を受けたときに、調整対象の加熱装置について、最大ヒータ出力時昇温速度と定常出力と制御量ＰＶと設定値ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算部５，６と、昇温調整演算手段５，６が算出した調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように調整対象の加熱装置に対して指令を出す調整操作部７とを備えている。

図２は本実施の形態の調整装置の動作を説明するフローチャートである。まず、昇温開始取得部２は、適用対象の各加熱装置（加熱処理炉１００−１〜１００−３）の昇温開始タイミングを検出する（図２ステップＳ１００）。昇温開始取得部２は、各加熱装置の温度コントローラ１０３−１〜１０３−３のスケジュール情報に基づいて昇温開始タイミングを検出してもよいし、各温度コントローラ１０３−１〜１０３−３の担当オペレータの昇温開始操作を検出してもよいし、各温度コントローラ１０３−１〜１０３−３の設定値ＳＰ１〜ＳＰ３が昇温側に変更されたことを検出してもよい。

次に、制御情報取得部３は、各加熱装置（加熱処理炉１００−１〜１００−３）の制御量ＰＶ１〜ＰＶ３（計測温度）と設定値ＳＰ１〜ＳＰ３（目標温度）とを取得する（図２ステップＳ１０１）。制御量ＰＶ１〜ＰＶ３は温度センサ１０２−１〜１０２−３から取得すればよく、設定値ＳＰ１〜ＳＰ３は温度コントローラ１０３−１〜１０３−３から取得すればよい。ただし、常時取得する必要はなく、少なくとも各加熱装置の昇温完了時点を調整する操作を実施する時点の制御量ＰＶ１〜ＰＶ３と設定値ＳＰ１〜ＳＰ３とを取得できればよい。

調整指令出力部４は、昇温開始取得部２が全ての加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点直後に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するよう昇温調整演算部５，６に対して指令を出す（図２ステップＳ１０２）。

昇温調整演算部５，６は、調整指令出力部４からの指令を受けると、調整対象の各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度（昇温レート［℃／ｓｅｃ．］）の情報と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力（定常出力［％］）の情報とを、昇温特性登録部１から取得する（図２ステップＳ１０３）。

続いて、昇温調整演算部５は、調整指令出力部４からの指令を受けると、現時点における各加熱装置の制御量ＰＶ１〜ＰＶ３（計測温度）と設定値ＳＰ１〜ＳＰ３（目標温度）とを制御情報取得部３から取得する（図２ステップＳ１０４）。

次に、昇温調整演算部５は、調整対象の各加熱装置の昇温完了までの所要時間を加熱装置毎に推定する（図２ステップＳ１０５）。加熱装置ｍ（本実施の形態ではｍ＝１〜３）の昇温完了までの所要時間をＴｍとすると、昇温調整演算部５は、ステップＳ１０４で取得した加熱装置ｍの制御量ＰＶｍおよび設定値ＳＰｍとステップＳ１０３で取得した昇温レートＲｍとから、次式により所要時間Ｔｍを推定する。
Ｔｍ＝（ＳＰｍ−ＰＶｍ）／Ｒｍ ・・・（１）

つまり、式（１）は昇温完了までの残りの昇温必要量を昇温レートどおりに昇温させることを想定している。昇温調整演算部５は、式（１）の計算を調整対象の加熱装置毎に行なう。

続いて、昇温調整演算部５は、ステップＳ１０５で算出した各加熱装置の昇温完了までの所要時間のうち、最長の所要時間Ｔｘを抽出する（図２ステップＳ１０６）。この処理は、最も遅くなる加熱装置の昇温完了時点を、実質的に推定するものである。

次に、昇温調整演算部６は、昇温に利用される最大ヒータ出力とステップＳ１０３で取得した定常出力との差である昇温ヒータ出力差分値Ｐｍを調整対象の加熱装置毎に算出する（図２ステップＳ１０７）。加熱装置ｍの最大ヒータ出力（通常は各装置共通の確定値であり１００％）をＨｍ、定常出力をＢｍとすると、昇温調整演算部６は、次式により昇温ヒータ出力差分値Ｐｍを算出する。
Ｐｍ＝Ｈｍ−Ｂｍ ・・・（２）

すなわち、式（２）は高温維持の必要量以上に得られるヒータ出力が昇温に利用されることを想定している。昇温調整演算部６は、式（２）の計算を調整対象の加熱装置毎に行なう。

続いて、昇温調整演算部６は、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を最長の所要時間Ｔｘに近づけるための調整ヒータ出力Ｆｍを、調整対象の加熱装置毎に算出する（図２ステップＳ１０８）。昇温調整演算部６は、ステップＳ１０３で取得した定常出力ＢｍとステップＳ１０７で算出した昇温ヒータ出力差分値Ｐｍと昇温調整演算部５が算出した所要時間Ｔｍおよび最長の所要時間Ｔｘとから、次式により調整ヒータ出力Ｆｍを算出する。
Ｆｍ＝Ｐｍ（Ｔｍ／Ｔｘ）＋Ｂｍ ・・・（３）

すなわち、式（３）はヒータ出力を抑制したときの実質昇温ヒータ出力により、各加熱装置の昇温完了までの所要時間が最長の所要時間Ｔｘまで延びることを想定している。昇温調整演算部６は、式（３）の計算を調整対象の加熱装置毎に行なう。

調整操作部７は、昇温調整演算部６が算出した調整ヒータ出力Ｆｍの値でヒータ出力を抑制するように調整対象の加熱装置の温度コントローラ１０３−１〜１０３−３に対して指令を出す（図２ステップＳ１０９）。各装置の温度制御が温度コントローラ１０３−１〜１０３−３により実施されていることを前提にすると、この調整操作部７の指令は温度コントローラ１０３−１〜１０３−３で利用される操作量上限値ＯＨの形で与えられることが好ましい。

図３は温度コントローラ１０３−１の構成例を示すブロック図である。温度コントローラ１０３−１は、設定値入力部１０３０と、制御量入力部１０３１と、ＰＩＤ制御演算部１０３２と、出力上限処理部１０３３と、操作量出力部１０３４とから構成される。

設定値ＳＰ１は、例えばオペレータによって設定され、設定値入力部１０３０を介してＰＩＤ制御演算部１０３２に入力される。
制御量ＰＶ１は、温度センサ１０２−１によって計測され、制御量入力部１０３１を介してＰＩＤ制御演算部１０３２に入力される。

ＰＩＤ制御演算部１０３２は、設定値ＳＰ１と制御量ＰＶ１とが一致するように操作量ＭＶ１を算出する。
出力上限処理部１０３３は、以下の式のように操作量ＭＶ１を操作量上限値ＯＨ１以下に制限する上限処理を実行する。
ＩＦ ＭＶ１＞ＯＨ１ ＴＨＥＮ ＭＶ１＝ＯＨ１ ・・・（４）

操作量出力部１０３４は、出力上限処理部１０３３によって上限処理された操作量ＭＶ１を制御対象（実際の出力先は電力調整器１０４−１）に出力する。
温度コントローラ１０３−１は図３に示したような構成による制御動作を制御周期毎に行なう。温度コントローラ１０３−２，１０３−３の構成は温度コントローラ１０３−１と同じである。

以上のような温度コントローラ１０３−１〜１０３−３に対して設定する操作量上限値ＯＨｍ（ｍ＝１〜３）は、加熱装置ｍの最大ヒータ出力（通常は１００％）をＨｍ、操作量上限値ＯＨｍの最大値（通常は１００％）をＯＨｍ＿ｍａｘとすると、昇温調整演算部６が算出した調整ヒータ出力Ｆｍより次式のように算出される。
ＯＨｍ＝ＯＨｍ＿ｍａｘ（Ｆｍ／Ｈｍ） ・・・（５）

調整操作部７は、式（５）の計算を調整対象の加熱装置毎に行なう。こうして、調整操作部７は、算出した操作量上限値ＯＨｍ（ｍ＝１〜３）を各温度コントローラ１０３−１〜１０３−３に設定すればよい。なお、昇温が最も遅い加熱装置の調整ヒータ出力は式（３）から明らかなようにＦｍ＝Ｈｍとなり、ヒータ出力を抑制しないので、この加熱装置の操作量上限値ＯＨは最大値のまま維持される。したがって、調整操作部７は、昇温が最も遅い加熱装置の温度コントローラについては操作量上限値ＯＨを設定しなくても構わない。以上で、調整装置の動作が終了する。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本実施の形態の調整装置の動作例を示す図であり、昇温開始取得部２が全ての加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点で１回のみ、昇温完了時点調整操作を実行する場合の動作を示している。図４（Ａ）、図４（Ｂ）の例では、時刻ｔ１の時点で調整指令出力部４が昇温調整演算部５，６に対して指令を出し、昇温完了時点調整操作が行なわれている。これにより、制御量ＰＶ１，ＰＶ３の昇温完了までの所要時間が、昇温が最も遅い加熱装置（制御量ＰＶ２）の昇温完了までの所要時間に近づくように操作量上限値ＯＨ１，ＯＨ３が抑制される。ＰＶ１’，ＰＶ３’は昇温完了時点調整操作をしなかった場合（ＯＨ１，ＯＨ３＝１００％を維持した場合）の制御量を示している。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）の例では、昇温完了時点調整操作を１回だけ実行しているが、複数回実行してもよい。
また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）の例では、全ての加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点直後に昇温完了時点調整操作を実行しているが、少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点で、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として図２のステップＳ１０３〜Ｓ１０９の昇温完了時点調整操作を実行してもよい。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施の形態の調整装置の別の動作例を示す図であり、２個の加熱装置（制御量ＰＶ１，ＰＶ２）の昇温開始タイミングを検出した後の時刻ｔ２において、これら加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実行し、制御量ＰＶ１の昇温完了までの所要時間が、昇温が最も遅い加熱装置（制御ＰＶ２）の昇温完了までの所要時間に近づくように操作量上限値ＯＨ１を抑制している。

さらに、もう１個の加熱装置（制御量ＰＶ３）の昇温開始タイミングを検出した後の時刻ｔ３において、全ての加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実行し、制御量ＰＶ１，ＰＶ３の昇温完了までの所要時間が、昇温が最も遅い加熱装置（制御ＰＶ２）の昇温完了までの所要時間に近づくように操作量上限値ＯＨ１，ＯＨ３を抑制している。時刻ｔ２における昇温完了時点調整操作の実行は任意であるが、早めに多く実行するのが好ましい。

図４、図５のいずれのケースにおいても、制御量ＰＶが設定値ＳＰの最高温度に到達する時点が図１０の動作よりも遅くなるので、その分だけ高温状態が削減される。すなわち、低温である周囲温度との温度差の累積が削減されるということであり、温度差に伴う放熱量も削減される。放熱量が削減されるのであるから、電力ロスが削減され、結果的に投入電力総量を削減できる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は本発明の第２の実施の形態に係る調整装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応する例である。本実施の形態においても、説明を簡易にするために、複数の加熱装置があって、各加熱装置に温度制御ループ（温度コントローラ１０３−１〜１０３−３）が１個ずつ設けられた製造設備を適用対象とし、前提条件は第１の実施の形態と同じものとする。

本実施の形態の調整装置は、昇温特性登録部１と、昇温開始取得部２と、制御情報取得部３と、調整指令出力部４と、調整指令出力部４からの指令を受けたときに、調整対象の加熱装置について、最大ヒータ出力時昇温速度と定常出力と制御量ＰＶと設定値ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間よりも規定どおり早くするための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算部５，６ａと、調整操作部７とを備えている。

本実施の形態においても、調整装置の処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
昇温開始取得部２の動作（図２ステップＳ１００）と制御情報取得部３の動作（図２ステップＳ１０１）と調整指令出力部４の動作（図２ステップＳ１０２）は、第１の実施の形態で説明したとおりである。

昇温調整演算部５，６ａは、調整指令出力部４からの指令を受けると、調整対象の各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度（昇温レート［℃／ｓｅｃ．］）の情報と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力（定常出力［％］）の情報とを、昇温特性登録部１から取得する（図２ステップＳ１０３）。
昇温調整演算部５の動作（図２ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）は、第１の実施の形態で説明したとおりである。

次に、昇温調整演算部６ａは、第１の実施の形態の昇温調整演算部６と同様に、昇温に利用される最大ヒータ出力ＨｍとステップＳ１０３で取得した定常出力Ｂｍとの差である昇温ヒータ出力差分値Ｐｍを式（２）により調整対象の加熱装置毎に算出する（図２ステップＳ１０７）。

続いて、昇温調整演算部６ａは、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を最長の所要時間Ｔｘに対して規定どおりに短くするための調整ヒータ出力Ｆｍを、調整対象の加熱装置毎に算出する（図２ステップＳ１０８）。昇温調整演算部６ａは、ステップＳ１０３で取得した定常出力ＢｍとステップＳ１０７で算出した昇温ヒータ出力差分値Ｐｍと昇温調整演算部５が算出した所要時間Ｔｍおよび最長の所要時間Ｔｘとから、次式により調整ヒータ出力Ｆｍを算出する。
Ｆｍ＝Ｐｍ［Ｔｍ／｛αＴｍ＋（１−α）Ｔｘ｝］＋Ｂｍ ・・・（６）

すなわち、式（６）は、ヒータ出力を抑制したときの実質昇温ヒータ出力により、各加熱装置の昇温完了までの所要時間が最長の所要時間Ｔｘよりも短い範囲の時間まで延びることを想定している。昇温調整演算部６ａは、式（６）の計算を調整対象の加熱装置毎に行なう。式（６）の係数αは０≦α≦１の範囲の実数であり、予め規定される。α＝０．０の場合は、第１の実施の形態と同じになる。α＝１．０の場合は、ヒータ出力を抑制しない操作に帰着する。

調整操作部７の動作（ステップＳ１０９）は、第１の実施の形態で説明したとおりである。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）は本実施の形態の調整装置の動作例を示す図であり、昇温開始取得部２が全ての加熱装置の昇温開始タイミングを検出した直後の時点ｔ１で１回のみ、昇温完了時点調整操作を実行する場合の動作を示している。この例では、α＝０．５としている。

本実施の形態の昇温完了時点調整操作により、制御量ＰＶ１，ＰＶ３の昇温完了までの所要時間が、最長の所要時間Ｔｘ（制御量ＰＶ２の昇温完了までの所要時間）と元の所要時間Ｔｍとの中間になるように操作量上限値ＯＨ１，ＯＨ３が調整される。ＰＶ１’，ＰＶ３’は昇温完了時点調整操作をしなかった場合（ＯＨ１，ＯＨ３＝１００％を維持した場合）の制御量を示している。

本実施の形態によれば、制御量ＰＶ１，ＰＶ３の昇温完了時点から制御量ＰＶ２の昇温完了時点までの残り時間が、電力ピーク時点をずらせる余地として確保されることになる。逆に、制御量ＰＶ１，ＰＶ３の昇温完了時点を延ばした時間の分だけ、高温で放熱の多い状態での待機時間を削減できることになる。

なお、第１の実施の形態と同様に、昇温完了時点調整操作を複数回実行してもよいし、適用対象の全ての加熱装置の昇温開始タイミングを待たずに、少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点で、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として図２のステップＳ１０３〜Ｓ１０９の昇温完了時点調整操作を実行してもよい。

第１、第２の実施の形態で説明した調整装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、複数の異なる加熱装置の省電力を実現する技術に適用することができる。

１…昇温特性登録部、２…昇温開始取得部、３…制御情報取得部、４…調整指令出力部、５，６，６ａ…昇温調整演算部、７…調整操作部。

Claims (4)

1. 各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力である定常出力とを予め記憶する昇温特性登録手段と、
   各加熱装置の昇温開始タイミングを検出する昇温開始取得手段と、
   各加熱装置の計測温度ＰＶと目標温度ＳＰとを取得する制御情報取得手段と、
   前記昇温開始取得手段が全ての加熱装置のうち少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点以降に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出す調整指令出力手段と、
   この調整指令出力手段からの指令を受けたときに、前記調整対象の加熱装置について、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記定常出力と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算手段と、
   この昇温調整演算手段が算出した調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように前記調整対象の加熱装置に対して指令を出す調整操作手段とを備え、
   前記昇温調整演算手段は、
   前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記調整対象の加熱装置毎に推定し、推定した所要時間のうち最長の所要時間を抽出する第１の昇温調整演算手段と、
   昇温に利用される最大ヒータ出力と前記定常出力との差である昇温ヒータ出力差分値を前記調整対象の加熱装置毎に算出し、この昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間に基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記最長の所要時間に近づけるための前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出する第２の昇温調整演算手段とから構成されることを特徴とする調整装置。
2. 請求項１記載の調整装置において、
   前記第２の昇温調整演算手段は、前記昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と調整の度合を決定するための所定の係数と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間とに基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間が、前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間よりも長く且つ前記最長の所要時間よりも短くなるように前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出することを特徴とする調整装置。
3. 各加熱装置の昇温開始タイミングを検出する昇温開始取得ステップと、
   各加熱装置の計測温度ＰＶと目標温度ＳＰとを取得する制御情報取得ステップと、
   前記昇温開始取得ステップで全ての加熱装置のうち少なくとも２個の加熱装置の昇温開始タイミングを検出した時点以降に、少なくとも１回、これら昇温開始タイミングが検出された加熱装置を調整対象として昇温完了時点調整操作を実施するように指令を出す調整指令出力ステップと、
   この調整指令出力ステップによる指令を受けたときに、各加熱装置の最大ヒータ出力時昇温速度と各加熱装置が昇温完了後に高温を維持するために必要なヒータ出力である定常出力とを予め記憶する昇温特性登録手段を参照し、前記調整対象の加熱装置について、前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記定常出力と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、昇温完了までの所要時間を最長の所要時間に近づけるための調整ヒータ出力を算出する昇温調整演算ステップと、
   前記調整ヒータ出力の値でヒータ出力を抑制するように前記調整対象の加熱装置に対して指令を出す調整操作ステップとを含み、
   前記昇温調整演算ステップは、
   前記最大ヒータ出力時昇温速度と前記計測温度ＰＶと前記目標温度ＳＰに基づき、各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記調整対象の加熱装置毎に推定し、推定した所要時間のうち最長の所要時間を抽出する第１の昇温調整演算ステップと、
   昇温に利用される最大ヒータ出力と前記定常出力との差である昇温ヒータ出力差分値を前記調整対象の加熱装置毎に算出し、この昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と前記第１の昇温調整演算ステップで推定した所要時間と最長の所要時間に基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間を前記最長の所要時間に近づけるための前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出する第２の昇温調整演算ステップとを含むことを特徴とする調整方法。
4. 請求項３記載の調整方法において、
   前記第２の昇温調整演算ステップは、前記昇温ヒータ出力差分値と前記定常出力と調整の度合を決定するための所定の係数と前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間と最長の所要時間とに基づき、昇温が最も遅い加熱装置を除く各加熱装置の昇温完了までの所要時間が、前記第１の昇温調整演算手段が推定した所要時間よりも長く且つ前記最長の所要時間よりも短くなるように前記調整ヒータ出力を前記調整対象の加熱装置毎に算出するステップを含むことを特徴とする調整方法。