WO2016143114A1 - 交流電力調整器及び出力制御方法 - Google Patents

Abstract

　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、入力された出力設定値が所定の動作切替閾値以上である場合には、前記出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力を負荷に出力し、前記出力設定値が所定の動作切替閾値未満である場合には、前記動作切替閾値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力を負荷に出力することにより、ハロゲンヒータのように印加電圧が所定の実効値を下回らない（若しくは印加電力が所定値を下回らない）ようにすることが好ましい負荷に対し、出力電圧の実効値が所定値を下回る（若しくは出力電力が所定値を下回る）ことを抑止する。

Description

交流電力調整器及び出力制御方法

　本発明は、入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器及び出力制御方法に関する。

　商用の交流電源の電圧（実効値）が所定の値（例えば200Ｖ）であるのに対し、種々の電気機器（負荷）では動作状態に応じて必要な電力が変化するものがあるため、商用の交流電源の電圧を調整して負荷に供給する交流電力調整器が利用されている。
　このような電力調整器では、その制御方法として、位相制御方式や時分割制御方式、振幅制御方式などがある。
　このような制御方式に関し、時分割制御方式に関する従来技術が特許文献１によって開示されており、時分割制御方式と位相制御方式を切り替えるものに関する従来技術が特許文献２によって開示されている。

特許第３０２２０５１号公報 特許第５４１７６７８号公報

　位相制御方式や時分割制御方式に対し、振幅制御方式は、高調波障害（ノイズ発生）やフリッカの発生といった問題なく出力電圧を制御する（０％～１００％の任意の電圧を正弦波波形で出力する）ことができる点において優れている。
　しかしながら、負荷によっては、印加電圧が所定の実効値を下回らないこと（若しくは印加電力が所定値を下回らないこと）が好ましいものも存在する。このような負荷に対して振幅制御方式を利用した場合、動作状態に応じて操作量が小さくなる際に出力電圧の振幅も小さくなるため、「印加電圧が所定の実効値を下回らないこと」を満足することはできない。
　例えば、ハロゲンヒータは、所定温度以上においてハロゲンサイクルが得られるものであるため、可能な限りハロゲンサイクルが得られる温度以下とならないようにすること、即ち、所定温度以上となるような実効値電圧を与えること（所定値以上の電力が与えられること）が好ましい。
　なお、ハロゲンサイクルとは、ハロゲンヒータにおいて、フィラメントから蒸発したタングステンがハロゲンガスと反応してタングステン－ハロゲン化合物が生成され、このタングステン－ハロゲンが熱対流によってフィラメント付近に運ばれるとフィラメントの熱によってタングステンとハロゲンガスに分解され、タングステンはフィラメントに戻り、自由になったハロゲンガスは再び同じ反応を繰り返すという、一連のサイクルを指す。
　例えば、このようなハロゲンヒータに対して、振幅制御方式を採用した場合、動作状態に応じて操作量が小さくなる際に、出力電圧の振幅が小さくなり（即ち出力電力が小さくなり）、ハロゲンヒータが、ハロゲンサイクルを得られる温度以下となってしまい易くなる傾向があるものであった。

　本発明は、上記の点に鑑み、ハロゲンヒータのように印加電圧が所定の実効値を下回らない（若しくは印加電力が所定値を下回らない）ようにすることが好ましい負荷に対し、出力電圧の実効値が所定値を下回る（若しくは出力電力が所定値を下回る）ことを抑止することが可能な交流電力調整器を提供することを目的とする。

（構成１）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、入力された出力設定値に基づいて、当該出力設定値が所定の動作切替閾値以上である場合には、前記出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、前記出力設定値が所定の動作切替閾値未満である場合には、前記動作切替閾値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、を備えることを特徴とする交流電力調整器。

（構成２）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、前記負荷の電流を測定する出力電流検出部と、前記負荷の電圧を測定する出力電圧検出部と、前記出力電流検出部及び出力電圧検出部から得られる電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、前記出力電流検出部及び出力電圧検出部から得られる電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、を備えることを特徴とする交流電力調整器。

（構成３）
　前記負荷がハロゲンヒータであることを特徴とする構成１又は構成２に記載の交流電力調整器。

（構成４）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が入力される温度情報入力部と、前記温度情報が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、前記温度情報が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、を備えることを特徴とする交流電力調整器。

（構成５）
　前記第１の制御方法は振幅制御方法であることを特徴とする構成１から構成４の何れかに記載の交流電力調整器。

（構成６）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、入力された出力設定値が所定の動作切替閾値以上である場合には、前記出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力を負荷に出力し、前記出力設定値が所定の動作切替閾値未満である場合には、前記動作切替閾値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力を負荷に出力することを特徴とする出力制御方法。

（構成７）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、前記負荷の電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力を負荷に出力し、前記負荷の電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力を負荷に出力することを特徴とする出力制御方法。

（構成８）
　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力をハロゲンヒータに出力し、前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力をハロゲンヒータに出力することを特徴とする出力制御方法。

（構成９）
　前記第１の制御方法は振幅制御方法であることを特徴とする構成６から構成８の何れかに記載の出力制御方法。

　本発明の交流電力調整器によれば、基本的には任意の制御方法である第１の制御方法（例えば振幅制御方式）にて制御することで入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力しつつ、入力された出力設定値（操作量（ＭＶ））が閾値を下回った場合には、第１の制御方法によって閾値以上となるように出力させた上で、この出力を時分割することにより出力設定値（操作量（ＭＶ））に対応する出力とさせるため、出力電圧の実効値が所定値を下回る（若しくは出力電力が所定値を下回る）ことを抑止することができる。

実施形態１の交流電力調整器の概略ブロック図 実施形態１の交流電力調整器による出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図 実施形態１の交流電力調整器の処理動作の概略を示すフローチャート 実施形態１の交流電力調整器の起動時の出力動作を説明する図 実施形態１の交流電力調整器の起動時における出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図 実施形態２の交流電力調整器の概略ブロック図 実施形態２の交流電力調整器の処理動作の概略を示すフローチャート 本発明に係る他の交流電力調整器の概略ブロック図 従来の交流電力調整器による出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図 従来の交流電力調整器の起動時における出力動作を説明する図

　以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。

（実施形態１）
　図１は、本発明に係る実施形態１の交流電力調整器を示す概略ブロック図である。
　実施形態１の交流電力調整器１は、入力交流電源２から供給される電力を負荷であるハロゲンヒータ３に対して可変出力するものである。
　ハロゲンヒータ３は、制御対象４が所望の温度となるように加熱する加熱手段であり、温度制御器５は、制御対象４に備えられる温度センサ４１から得られる温度情報に基づくフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御等）により、交流電力調整器１への出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））を生成・出力する。
　即ち、交流電力調整器１は、温度制御器５から入力される出力設定値Ｓ１に基づいて、入力交流電源２からハロゲンヒータ３への出力を制御するものである。

　実施形態１の交流電力調整器１は、図１に示されるように、入力交流電源２からハロゲンヒータ３への電力供給ライン上に設けられ、動作制御信号Ｓ３に基づいて入力交流電源３からハロゲンヒータ３への出力を制御する出力操作部１２と、当該出力操作部１２へ入力する動作制御信号Ｓ３を生成する出力制御部１１と、入力交流電源２の電圧とサイクル（例えばゼロクロス点）を検出する電源電圧検出部１３と、負荷であるハロゲンヒータ３の電圧と電流をそれぞれ測定する出力電圧検出部１４、出力電流検出部１５と、を備える。
　出力操作部１２は、入力交流電源２からハロゲンヒータ３への電力供給をスイッチングするスイッチング回路であり、出力制御部１１は、出力操作部１２のスイッチング動作を制御する信号である動作制御信号Ｓ３を、生成する。

　出力制御部１１は、入力された出力設定値Ｓ１に基づいて動作制御信号Ｓ３を生成するものであり、出力電圧振幅制御部１１１と、出力電圧オン／オフ判断部１１２と、を備える。これにより、出力設定値Ｓ１が、予め設定・記憶されている所定の「動作切替閾値」を超えているか否かによって、動作制御信号Ｓ３の生成方法を切り替えるものである。

　出力電圧振幅制御部１１１は、出力設定値Ｓ１が所定の動作切替閾値以上である場合には、出力設定値Ｓ１に基づいて振幅制御方式（第１の制御方法）による制御信号Ｓ２を生成する。
　一方、当該出力設定値Ｓ１が所定の動作切替閾値未満である場合には、動作切替閾値に基づいて振幅制御方式（第１の制御方法）による制御信号Ｓ２を生成する。
　なお、制御信号Ｓ２は、振幅制御するためにスイッチング回路である出力操作部１２へ入力される櫛形波形であり、当該信号の生成においては、適宜、出力電圧検出部１４、出力電流検出部１５から得られる電圧値や電流値を用いたフィードバックが行われる。

　出力電圧オン／オフ判断部１１２は、出力設定値Ｓ１が所定の動作切替閾値以上である場合には、出力電圧振幅制御部１１１から入力される制御信号Ｓ２をそのまま動作制御信号Ｓ３とする。
　一方、当該出力設定値Ｓ１が所定の動作切替閾値未満である場合には、出力電圧振幅制御部１１１から入力される制御信号Ｓ２を、出力設定値Ｓ１と動作切替閾値の比に応じて、電源電圧検出部１３によって検出されるサイクル単位（本実施形態では、電源電圧の１周期単位）でオン／オフすることで、動作制御信号Ｓ３を生成する。
　「出力設定値Ｓ１と動作切替閾値の比に応じてオン／オフする」につき、具体的には、下記の比率Ｄにてオン／オフ制御する。

　Ｄ ＝ （θ／φ）^2 ×100[%]　　　　　・・・式１

　式１において、θ：出力設定値[%]、φ：動作切替閾値[%]である。なお、これは出力設定値Ｓ１が電圧に準拠する場合（入力交流電源電圧に対して、どれだけの割合の実効値電圧を出力するか）のものであり、電力に準拠する場合等については異なった式となるが、概念としては同様のものである。

　以上の構成を備える本実施形態の交流電力調整器１の特徴的な動作（ハロゲンサイクルとの関係）について、従来の交流電力調整器と対比して説明する。
　図９は、従来の交流電力調整器による出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図である。
　前述のごとく、ハロゲンサイクルとは、ハロゲン電球やハロゲンヒータの管内において、所定の温度以上で起こる化学的な循環反応のことであり、このハロゲンサイクルにより、フィラメントの細りなどの劣化が抑制され、長寿命化が図られるものである。逆に言えば、このハロゲンサイクルが生じない温度での使用が続くと、ハロゲンヒータの寿命を短くすることとなる。
　従来の交流電力調整器（図９には振幅制御方式と位相制御方式を例として示した）においては、例えば負荷率が低い状態が続く（温度制御器からの操作量（ＭＶ）が低い値で維持される）ような場合、図９に示されるように、出力電力が小さい状態が維持されてしまい、ハロゲンヒータの温度がハロゲンサイクルの生じる温度を下回った状態での使用状態が続いてしまう場合がある。結果、フィラメントの細りなどの劣化が進んでしまう場合があった（図９は例として、温度制御器からの操作量（ＭＶ）が２５％の状態で維持されている場合を示している）。

　図２は、本実施形態の交流電力調整器１による出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図である。
　本実施形態の交流電力調整器１によれば、出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））が所定の動作切替閾値未満である場合には、動作切替閾値に基づいて生成される制御信号Ｓ２を、出力設定値Ｓ１と動作切替閾値の比に応じてサイクル単位でオン／オフすることで、出力設定値に基づく動作制御信号Ｓ３が生成される。従って、図２に示されるように、動作制御信号Ｓ３による出力電圧の振幅が動作切替閾値に基づく値以上（図２では例として振幅５０％）に維持され、これを間欠的にオン／オフすることで、温度制御器５からの出力設定値Ｓ１に対応する出力がなされるものである。
　ハロゲンヒータは、発熱源であるタングステンフィラメントの熱容量が小さいことから、通電とほぼ同時にエネルギーが立ち上がり、きわめて高速な昇温特性を有する。従って、図２に示されるように、ハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力を与えることにより、高い応答性をもって必要な温度に達するものである。
　即ち、何れも温度制御器からの操作量（ＭＶ）が２５％の状態で維持されている場合を例として示している図２と図９を対比すると明らかなように、図９の従来方式では、ハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力に至らない状態が維持されてしまうのに対し、図２の本実施形態の方式によれば、ハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力を間欠的に供給することができるため、タングステンフィラメントがハロゲンサイクルの生じる温度に達する期間が生じ、フィラメントの細りなどの劣化を抑制することができるものである。
　本実施形態の方式によれば、従来では得られなかった「ハロゲンサイクルの生じる温度に達する期間」を得られるだけでなく、間欠的な制御によって電流が流れない期間が生じるため、「ハロゲンサイクルが生じる温度に達しない状態での通電期間」を可及的に短縮することが可能であり、この観点からもさらにフィラメントの細りなどの劣化を抑制することができ、ハロゲンヒータの長寿命化を図れるものである。

　次に、本実施形態の交流電力調整器１の処理動作の概略を、図３を参照しつつ説明する。

　Ｓ００１では、起動時のソフトスタート期間であるか否かを判別する。
　「ソフトスタート」とは、ハロゲンヒータのような温度が低いときには抵抗値が小さい負荷への電力供給において、突入電流が大きくなり過ぎないように、出力をセーブしてスタートさせるものである。
　図１０に従来の交流電力調整器のソフトスタートの動作の概略を示した。同図に示されるように、操作量（ＭＶ）をランプ制御することにより、起動時に過大な突入電流が流れることを抑止しているものである。

　Ｓ００１における判別の結果、ソフトスタート期間である場合には、Ｓ００２へと移行して出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））を、ランプ制御して、これを出力電圧振幅制御部１１１に入力する。一方、ソフトスタート期間を過ぎている場合には、Ｓ００２をスキップして、Ｓ００３へ移行する（即ち、出力設定値Ｓ１がそのまま出力電圧振幅制御部１１１に入力される）。

　続くＳ００３では、出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））が、動作切替閾値未満であるか否かを判別し、動作切替閾値未満である場合にはＳ００４へ、動作切替閾値以上である場合にはＳ００６へと、それぞれ移行する。

　出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））が、動作切替閾値未満であった場合（Ｓ００３：Ｙｅｓ）、出力電圧振幅制御部１１１において動作切替閾値に基づいて振幅制御方式（第１の制御方法）による制御信号Ｓ２（櫛形波形）の生成が行われる（Ｓ００４）。続くＳ００５では、出力電圧オン／オフ判断部１１２によって、出力電圧振幅制御部１１１から入力される制御信号Ｓ２を、出力設定値Ｓ１と動作切替閾値の比に応じて、電源電圧検出部１３によって検出されるサイクル単位（本実施形態では、電源電圧の１周期単位）でオン／オフすることで、動作制御信号Ｓ３の生成が行われ、これが出力操作部１２へ出力される（Ｓ００７）。
　即ち、先に説明したように、ハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力を間欠的に供給するものである。

　なお、図３のフローチャートからも明らかなように、この処理動作は、ソフトスタート期間においても同様に適用される。これを説明する図が図４である。Ｓ００１～Ｓ００２の処理によって、従来と同様に出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））がランプ制御されるが、このランプ制御により、出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））が動作切替閾値より小さくなる場合には、ハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力を間欠的に供給する処理が実行されるものである。
　図５は、起動時における出力動作とハロゲンサイクルとの関係を説明する図である。同図に示されるように、本実施形態によれば、ソフトスタート期間においてもハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力が供給されるため、従来方式に比してより早くハロゲンサイクルが生じる温度に到達することができ、ハロゲンヒータの長寿命化を図ることができる。

　図３のフローチャートの説明を続ける。
　出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））が、動作切替閾値以上であった場合には（Ｓ００３：Ｎｏ）、出力電圧振幅制御部１１１によって、出力設定値Ｓ１に基づいて振幅制御方式（第１の制御方法）による制御信号Ｓ２が生成され（Ｓ００６）、これがそのまま出力操作部１２へ出力される（Ｓ００７）。

　以上の処理動作が繰り返される（Ｓ００７の後にＳ００１へ戻って処理が繰り返される）ことで、出力設定値Ｓ１に応じた電力が、負荷であるハロゲンヒータ３に対して出力される。

　なお、動作切替閾値は、例えば、事前に出力電圧とハロゲンヒータの表面温度の関係を測定することにより、ハロゲンサイクルが生じる温度となるのに必要な出力電圧の振幅を得ておき、当該振幅が得られる出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））に相当する値を算出することにより予め出力制御部１１に設定しておくようにすればよい。
　動作切替閾値は、ハロゲンヒータの仕様などによって変化し得る値であるため、各種のハロゲンヒータに対して上記の事前処理を行って各ハロゲンヒータ条件に対応する動作切替閾値を取得し、これをテーブルとして出力制御部１１に設定しておくようにしてもよい。これにより、適宜接続されたハロゲンヒータに応じて、最適な動作切替閾値をユーザに選択させるようにしてもよい（そのために必要な入力部や表示部を備えさせる）。ハロゲンヒータ条件と動作切替閾値との関係を定式化できるようであれば、これによって最適な動作切替閾値を算出させるようなものであってもよい。

　本実施形態においては、第１の制御方法として、出力電圧振幅制御部１１１による振幅制御方式を用いるものを例としているが、第１の制御方法としては任意の制御方法を用いるものであってよい。例えば、図２や図４の下段において波形を併記しているように、位相制御方式を用いてもよい（この場合、出力電圧振幅制御部に替えて出力電圧位相制御部を備える）。従来方式の図９や図１０との対比からも明らかなように、同様の効果を得られるものである。

　以上のごとく、本実施形態の交流電力調整器１によれば、例えば負荷率が低い状態が続く（温度制御器からの操作量（ＭＶ）が低い値で維持される）ような場合においても、ハロゲンヒータの温度がハロゲンサイクルの生じる温度を下回った状態での使用状態が続いてしまうことが抑止され、フィラメントの細りなどの劣化を抑制することができ、ハロゲンヒータの長寿命化を図ることができる。
　また、突入電流をおさえるためのソフトスタート処理時（特に起動直後）においても、同様に、間欠的にハロゲンサイクルが生じる温度を超えるのに必要な電力が供給されるため、従来方式に比してより早くハロゲンサイクルが生じる温度に到達することができ、ハロゲンヒータの長寿命化を図ることができる。

　本実施形態の交流電力調整器１では、第１の制御方法として振幅制御方式を用い、且つ、出力電圧オン／オフ判断部１１２によって、電源電圧の１周期単位でオン／オフしているため、高調波障害（ノイズ発生）の発生が抑止される点でも優れている。また、電源電圧の１周期単位でオン／オフしていることにより、電食現象が生じて端子の腐食が進むなどの問題を抑止することができる。
　なお、これらをあまり問題としないような場合には、第１の制御方法として位相制御方式などを用いても良いし、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフの単位を、１周期より短い単位で行うようなものであってもよい（即ち、本発明における「サイクル単位」とは、１サイクル単位に限定されるものでは無く、例えば、半サイクル単位等の、１サイクル未満の期間を含む概念である）。
　また、本実施形態では、出力電圧オン／オフ判断部１１２での制御を時分割制御方式によるものとしているが、時間比例オンオフ制御方式としてもよい。

　本実施形態では、動作切替閾値が予め出力制御部１１に設定されているものを例として説明したが、これは製品として出荷時に設定されているものだけでなく、ユーザ等によって事後的に設定されるものも含むものである（そのための入力部が装置に備えられる）。
　また、動作切替閾値は、固定的な値に限られるものでなく、動的に変化若しくは切り替わるようなものであってもよい。例えば、ソフトスタート時の動作切替閾値を、通常の動作切替閾値とは違うものとしても良い。ソフトスタート時については、ハロゲンサイクルが生じるような電力を供給することと、突入電流の大きさとのトレードオフの関係性を考慮して、通常時とは異なる動作切替閾値を定めるもの等である。ソフトスタート時の操作量（MV）のランプ制御と同様に、動作切替閾値を動的に変化させる（段階的に引き上げる）ようなものとしてもよい。

　なお、図２や図４に示されるように、本発明にかかる制御方式によれば、出力設定値Ｓ１が動作切替閾値未満である際において、ハロゲンヒータ３の温度制御にある程度の温度リップルが生じるものであるが、制御したいのは制御対象４の温度であり、ハロゲンヒータ３における温度リップルがそのまま制御対象４の温度リップルとなるものではないため、基本的に問題はない。

（実施形態２）
　図６は、本発明に係る実施形態２の交流電力調整器を示す概略ブロック図である。
　実施形態１と同様の概念となる構成要素については、実施形態１と同じ符号を使用し、ここでの説明を省略若しくは簡略化する。

　実施形態２の交流電力調整器１は、ハロゲンヒータ３の抵抗値を測定し、これが所定の値を下回っている場合において、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御を行うものである。即ち、動作切替閾値が抵抗値に相当する値として設定されるものである。
　ハロゲンヒータ３は温度に応じて抵抗値が変化するものであり、従って、抵抗値を測定することにより、その温度を推定することが可能である。これに基づき、抵抗値を測定しつつ、ハロゲンヒータ３の温度が、ハロゲンサイクルに必要な温度をなるべく下回らないように制御するものである。従って、動作切替閾値は、例えば、ハロゲンサイクルに必要な温度における、ハロゲンヒータ３の抵抗値が用いられる。

　図６に示されるように、実施形態２の交流電力調整器１は、負荷抵抗値演算部１６を備え、出力電圧検出部１４によって測定される電圧値と、出力電流検出部１５によって測定される電流値に基づいて、ハロゲンヒータ３の抵抗値を算出する。

　図７は、実施形態２の交流電力調整器の処理動作の概略を示すフローチャートである。処理概念は実施形態１（図３）と同様であるため、詳しい説明は省くが、Ｓ００３の処理では、負荷抵抗値演算部１６が算出するハロゲンヒータ３の抵抗値が、動作切替閾値と比較され、これが動作切替閾値未満である場合、Ｓ００４へと移行して、出力電圧振幅制御部１１１において「所定出力値」に基づいて振幅制御方式（第１の制御方法）による制御信号Ｓ２（櫛形波形）の生成が行われる。
　「所定出力値」は、基本的には実施形態１における動作切替閾値と同様であり、例えば、事前に出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））とハロゲンヒータの表面温度の関係を測定することにより、ハロゲンサイクルが生じる温度となるのに必要な出力設定値Ｓ１（操作量（ＭＶ））に相当する値を得て、これを「所定出力値」として、予め出力制御部１１に設定しておくものである。
　Ｓ００４に続くＳ００５では、出力電圧オン／オフ判断部１１２によって、出力電圧振幅制御部１１１から入力される制御信号Ｓ２を、出力設定値Ｓ１と「所定出力値」の比に応じて、電源電圧検出部１３によって検出されるサイクル単位（本実施形態では、電源電圧の１周期単位）でオン／オフすることで、動作制御信号Ｓ３の生成が行われる（基本的に実施形態１と同様の概念）。

　以上のごとく、実施形態２の交流電力調整器１によれば、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御の切り替え（間欠的な出力動作への切り替え）の閾値が、ハロゲンヒータ３の抵抗値に基づく点以外は、基本的に実施形態１と同様であり、従って、実施形態１と同様の効果を得る事が出来る。

　動作切替閾値や「所定出力値」について、固定的な値に限られるものでなく、動的に変化若しくは切り替わるようなものであってもよい点は、実施形態１と同様の概念である。例えば、動作切替閾値として複数の抵抗値が設定され、それぞれの動作切替閾値（抵抗値）に対して、異なる「所定出力値」が対応付けられ、各動作切替閾値（抵抗値）ごとに異なる「所定出力値」によって出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御が実行されるもの等であってもよい。動作切替閾値（抵抗値）と「所定出力値」との関係を定式化できるようであれば、これによって、測定される抵抗値に対応する「所定出力値」を算出させるようなものであってもよい。

　なお、本実施形態では、出力電圧検出部１４によって測定される電圧値と、出力電流検出部１５によって測定される電流値に基づいて、ハロゲンヒータ３の抵抗値を算出し、これを、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御の切り替えの閾値として利用するものを例としたが、出力電圧検出部１４によって測定される電圧値と、出力電流検出部１５によって測定される電流値に基づいて、電力値を算出しこれを、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御の切り替えの閾値としてもよい（この場合、負荷抵抗値演算部に替えて出力電力演算部を備える）。
　即ち、例えば、事前に電力値とハロゲンヒータの表面温度の関係を測定することにより、ハロゲンサイクルが生じる温度となるのに必要な電力値に相当する値を得て、これを動作切替閾値とするものである（その他については、実施形態２と同じ）。

　図８には、本発明に係る交流電力調整器の別の例を示した。実施形態１や実施形態２と同様の概念となる構成要素については、実施形態１や２と同じ符号を使用している。
　同図に示される交流電力調整器１は、ハロゲンヒータ３に備えられる温度センサ３１からの温度情報が入力される温度情報入力部１７を備える。これにより、ハロゲンヒータ３の温度を測定し、これが所定の値を下回っている場合において、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御を行うものである。即ち、動作切替閾値がハロゲンヒータ３の温度に相当する値として設定されるものである。
　動作切替閾値には、例えば、ハロゲンサイクルに必要な温度そのものが用いられる。

　当該交流電力調整器１の処理動作は、実施形態２（図７）と同様であり、Ｓ００３における判別が、温度情報入力部１７に入力されるハロゲンヒータ３の温度情報と、動作切替閾値との比較によって行われる点で相違するだけである。

　図８の交流電力調整器１によれば、出力電圧オン／オフ判断部１１２によるオン／オフ制御の切り替え（間欠的な出力動作への切り替え）の閾値が、ハロゲンヒータ３の温度情報に基づく点以外は、基本的に実施形態１と同様であり、従って、実施形態１と同様の効果を得る事が出来る。
　また、図８の交流電力調整器１では、ハロゲンヒータ３の温度情報を用いているため、より直接的にハロゲンサイクルに必要な温度を維持するような制御を行うことができる。

　１．．．交流電力調整器
　　１１．．．出力制御部
　　　１１１．．．出力電圧振幅制御部
　　　１１２．．．出力電圧オン／オフ判断部
　　１２．．．出力操作部
　　１３．．．電源電圧検出部
　　１４．．．出力電圧検出部
　　１５．．．出力電流検出部
　　１６．．．負荷抵抗値演算部
　　１７．．．温度情報入力部
　２．．．入力交流電源
　３．．．ハロゲンヒータ（負荷）
　　３１．．．ハロゲンヒータ（負荷）用温度センサ
　４．．．制御対象
　　４１．．．制御対象用温度センサ
　５．．．温度制御器
　Ｓ１．．．出力設定値
　Ｓ２．．．制御信号（第１の制御方法によって生成される制御信号）
　Ｓ３．．．動作制御信号

Claims (9)

1. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、
   　前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、
   　前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、
   　入力された出力設定値に基づいて、当該出力設定値が所定の動作切替閾値以上である場合には、前記出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、
   　前記出力設定値が所定の動作切替閾値未満である場合には、前記動作切替閾値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、
   を備えることを特徴とする交流電力調整器。
2. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、
   　前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、
   　前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、
   　前記負荷の電流を測定する出力電流検出部と、
   　前記負荷の電圧を測定する出力電圧検出部と、
   　前記出力電流検出部及び出力電圧検出部から得られる電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、
   　前記出力電流検出部及び出力電圧検出部から得られる電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、
   を備えることを特徴とする交流電力調整器。
3. 　前記負荷がハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の交流電力調整器。
4. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器であって、
   　前記入力交流電源と負荷との間に設けられ、動作制御信号に基づいて前記入力交流電源から負荷への出力を制御する出力操作部と、
   　前記入力交流電源の電圧とサイクルを検出する電源電圧検出部と、
   　前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が入力される温度情報入力部と、
   　前記温度情報が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって前記動作制御信号を生成し、
   　前記温度情報が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記電源電圧検出部によって検出されるサイクル単位でオン／オフすることで、前記出力設定値に基づく前記動作制御信号を生成する出力制御部と、
   を備えることを特徴とする交流電力調整器。
5. 　前記第１の制御方法は振幅制御方法であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の交流電力調整器。
6. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、
   　入力された出力設定値が所定の動作切替閾値以上である場合には、前記出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力を負荷に出力し、
   　前記出力設定値が所定の動作切替閾値未満である場合には、前記動作切替閾値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力を負荷に出力することを特徴とする出力制御方法。
7. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、
   　前記負荷の電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力を負荷に出力し、
   　前記負荷の電流値及び電圧値に基づく値が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力を負荷に出力することを特徴とする出力制御方法。
8. 　入力交流電源から供給される電力を負荷に対して可変出力する交流電力調整器において、
   　前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が、所定の動作切替閾値以上である場合には、入力された出力設定値に基づいて第１の制御方法によって所望の電力をハロゲンヒータに出力し、
   　前記負荷であるハロゲンヒータの温度情報が、所定の動作切替閾値未満である場合には、所定出力値に基づいて第１の制御方法によって生成される制御信号を、前記入力交流電源のサイクル単位でオン／オフすることで、所望の電力をハロゲンヒータに出力することを特徴とする出力制御方法。
9. 　前記第１の制御方法は振幅制御方法であることを特徴とする請求項６から請求項８の何れかに記載の出力制御方法。

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