JP7242567B2 - ヒータへの電力を制御するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
異なるタイプの負荷、ヒータ、及び性能基準に適応する異なる状態モデル制御プログラムが作成され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
少なくとも1つの加熱素子を含むヒータを制御する制御システムであり、前記制御システムは、
前記ヒータに調整可能な電圧出力を供給するように動作可能な電力コンバータであって、電源からの電圧入力を前記電圧入力以下の電圧出力に変換するように構成される前記電力コンバータと、
前記ヒータの加熱素子の電気的特性を測定するように構成されたセンサ回路であって、前記電気的特性は、電流および電圧の少なくとも一方を含む前記センサ回路と、
前記ヒータの基準の基準温度を測定する基準温度センサと、及び、
前記電力コンバータを操作して前記ヒータへの前記電圧出力を制御するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記電気的特性に基づいて前記加熱素子の一次温度を計算し、前記基準温度と前記一次温度の少なくとも一方に基づいて、前記ヒータに印加される前記電圧出力を決定し、
前記コントローラは、操作モードと学習モードの少なくとも1つで動作し、前記ヒータに前記電圧出力が供給されている時に1つ以上の保護プロトコルを実行するように構成される、制御システム。
[2]
前記コントローラは、前記基準温度と前記一次温度との差が予め設定された閾値よりも大きいことに応じて、前記ヒータへの電力を低減または遮断するように構成される、[1]に記載の制御システム。
[3]
前記基準温度センサは、赤外線カメラ、熱電対、および抵抗温度検出器のうちの1つである、[1]に記載の制御システム。
[4]
前記学習モードにおいて、前記コントローラは、前記ヒータを操作して、前記加熱素子の温度を前記ヒータに配置された負荷の温度に関連付けるヒータ-負荷相関データを生成するように構成される、[1]に記載の制御システム。
[5]
前記学習モードにおいて、前記コントローラは、前記ヒータへの電力を徐々に増加させて、前記ヒータにより生成される熱を増加させ、複数の一次温度を決定し、前記一次温度を前記基準温度センサによって検出されるそれぞれの基準温度と相関させて、ヒータ負荷相関データを生成するように構成される、[4]に記載の制御システム。
[6]
前記コントローラは、前記電力が増加している期間に亘って、前記一次温度および前記基準温度の変化をマッピングするように構成される、[5]に記載の制御システム。
[7]
前記基準温度センサは、前記ヒータ上に配置された負荷および前記ヒータの表面の少なくとも一方の温度を測定するように構成される、[1]に記載の制御システム。
[8]
前記操作モードにおいて、前記コントローラは、ブースト補償を実行して、前記加熱素子が熱を生成して前記基準を所定の設定点温度まで加熱するレートを増加させる、[1]に記載の制御システム。
[9]
前記コントローラは、前記電気的特性に基づいて各加熱素子の一次温度を決定し、隣接ゾーンについて、前記一次温度に基づいて前記隣接ゾーンの一つ以上の加熱素子に供給される電力を調整して、ヒータ全体の温度変動を制御するように構成される、[1]に記載の制御システム。
[10]
前記コントローラは、隣接するゾーンの温度よりも高い温度を有する1つのゾーンに応じて、前記1つのゾーンへの電力を低減するように構成される、[9]に記載の制御システム。
[11]
前記操作モードにおいて、前記コントローラは、前記基準温度及び前記一次温度の少なくとも1つに基づいて、前記ヒータの動作状態として、複数の所定の状態モデル制御の中から、1つの状態モデル制御を選択するように構成される、[1]に記載の制御システム。
[12]
前記複数の所定の状態モデル制御は、パワーアップ制御、ソフトスタート制御、設定レート制御、および定常状態制御のうちの少なくとも1つを含む、[11]に記載の制御システム。
[13]
前記状態モデル制御のそれぞれは、それぞれの状態モデル制御のためのヒータを制御するために、1つ以上の操作設定を定義する、[11]に記載の制御システム。
[14]
前記1つ以上の操作設定は、前記操作状態を終了して他の1つの状態モデル制御へ遷移する条件を定義する遷移条件を含む、[13]に記載の制御システム。
[15]
ヒータと、
[1]に記載の制御システムと、
を備える熱システム。
Claims (14)
- 少なくとも1つの加熱素子を含むヒータを制御する制御システムであり、前記制御システムは、
前記ヒータに調整可能な電圧出力を供給するように動作可能な電力コンバータであって、電源からの電圧入力を前記電圧入力以下の電圧出力に変換するように構成される前記電力コンバータと、
前記ヒータの加熱素子の電気的特性を測定するように構成されたセンサ回路であって、前記電気的特性は、電流および電圧の少なくとも一方を含む前記センサ回路と、
前記ヒータの基準領域の基準温度を測定する基準温度センサと、及び、
前記電力コンバータを操作して前記ヒータへの前記電圧出力を制御するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、複数のモードで動作し、前記複数のモードは、操作モード及び学習モードを含み、
前記学習モードでは、前記コントローラは、前記ヒータを駆動して、ヒータ-負荷相関データを作成し、前記ヒータ-負荷相関データは、前記加熱素子の一次温度を前記基準温度に関連づけたものであり、
前記操作モードの際に、前記コントローラは、
前記電気的特性に基づいて前記加熱素子の前記一次温度を計算し、
前記基準温度と前記一次温度の少なくとも一方に基づいて、前記ヒータに印加される前記電圧出力を決定し、
前記ヒータに前記電圧出力が供給されている時に、1つ以上の保護プロトコルを実行する、制御システム。 - 前記コントローラは、前記基準温度と前記一次温度との差が予め設定された閾値よりも大きいことに応じて、前記ヒータへの電力を低減または遮断するように構成される、請求項1に記載の制御システム。
- 前記基準温度センサは、赤外線カメラ、熱電対、および抵抗温度検出器のうちの1つである、請求項1に記載の制御システム。
- 前記学習モードにおいて、前記コントローラは、前記ヒータへの電力を徐々に増加させて、前記ヒータにより生成される熱を増加させ、複数の一次温度を決定し、前記一次温度を前記基準温度センサによって検出されるそれぞれの基準温度と相関させて、ヒータ負荷相関データを生成するように構成される、請求項1に記載の制御システム。
- 前記コントローラは、前記電力が増加している期間に亘って、前記一次温度および前記基準温度の変化をマッピングするように構成される、請求項4に記載の制御システム。
- 前記基準温度センサは、前記ヒータ上に配置された負荷および前記ヒータの表面の少なくとも一方の温度を測定するように構成される、請求項1に記載の制御システム。
- 前記操作モードにおいて、前記コントローラは、ブースト補償を実行して、所定の設定点温度まで、負荷が加熱される時間のレートを増加させる、請求項1に記載の制御システム。
- 前記少なくとも1つの加熱素子は、所望のゾーンに設けられ、少なくとも1つの追加加熱素子は、前記所望のゾーンに隣接する1つ以上のゾーンに設けられ、
前記コントローラは、前記電気的特性に基づいて、前記所望のゾーンの少なくとも1つの加熱素子のそれぞれの一次温度を決定するように構成され、前記隣接するゾーンについて、前記コントローラは、前記一次温度に基づいて、前記隣接するゾーンの一つ以上の前記追加加熱素子に供給される電力を調整して、ヒータ全体の温度変動を制御するように構成される、請求項1に記載の制御システム。 - 前記コントローラは、前記隣接する1つ以上のゾーンのうち、隣接するゾーンの温度よりも高い温度を有する1つのゾーンに応じて、前記1つのゾーンへの電力を低減するように構成される、請求項8に記載の制御システム。
- 前記操作モードにおいて、前記コントローラは、前記基準温度及び前記一次温度の少なくとも1つに基づいて、前記ヒータの動作状態として、複数の所定の状態モデル制御の中から、1つの状態モデル制御を選択するように構成される、請求項1に記載の制御システム。
- 前記複数の所定の状態モデル制御は、パワーアップ制御、ソフトスタート制御、設定レート制御、および定常状態制御のうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の制御システム。
- 前記状態モデル制御のそれぞれは、それぞれの状態モデル制御のためのヒータを制御するために、1つ以上の操作設定を定義する、請求項10に記載の制御システム。
- 前記1つ以上の操作設定は、前記動作状態を終了して他の1つの状態モデル制御へ遷移する条件を定義する遷移条件を含む、請求項12に記載の制御システム。
- ヒータと、
請求項1に記載の制御システムと、
を備える熱システム。
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