WO2020044679A1 - 温度警報システム、温度警報方法、及びプログラム - Google Patents

温度警報システム、温度警報方法、及びプログラム Download PDF

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WO2020044679A1
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alarm
minimum
maximum
resistance value
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Inventor
山田　隆章
武志 若林
美穂 西出
Original Assignee
オムロン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating

Definitions

  • the present invention relates to a temperature alarm system and a temperature alarm method, and more particularly, to a temperature alarm system and a temperature alarm method for issuing an alarm at a specific temperature of a heating wire or an electrotroph constituting an electric resistance heater.
  • the present invention also relates to a program for causing a computer to execute such a temperature warning method.
  • an object to be heated (a die for press working) is provided with a rod-shaped heater (electric resistance heater).
  • a rod-shaped heater electric resistance heater
  • a commercially available product that covers the heating wire with a heat-resistant insulating material and is housed in a steel pipe) and a temperature sensor that measures the temperature of the object to be heated, so that the object to be heated reaches a target temperature.
  • a device that controls a current supplied to the rod-shaped heater based on an output of the temperature sensor.
  • the present inventor has analyzed a temperature control system including an electric resistance heater similar to that in Patent Document 1, and found that from the start of energization to the electric resistance heater until the target to be heated reaches a target temperature (for example, 200 ° C.). During this time, it was found that the temperature of the heating wire inside the electric resistance heater reached 800 ° C. to 1000 ° C. If such high temperatures are reached, it is believed that a warning should be issued to the user of the system.
  • a commercially available electric resistance heater itself does not usually have a built-in temperature sensor, the present inventor specifically analyzed by incorporating a built-in temperature sensor.
  • the temperature-resistance characteristic of one type of nickel chrome wire shows a maximum near 500 ° C and a minimum near 800 ° C. It is disclosed. It is considered that the temperature can be estimated from the resistance value based on this characteristic. This situation is not limited to the heating wire, but also applies to the electrotropics.
  • the “heating wire” and the “electrotroph” are collectively referred to as an “heating body”.
  • an object of the present invention is to provide a temperature alarm system and a temperature alarm method capable of issuing an alarm when the temperature of an electric heating element constituting an electric resistance heater reaches a predetermined specific temperature.
  • Another object of the present invention is to provide a program for causing a computer to execute such a temperature warning method.
  • the temperature alarm system includes: A temperature alarm system that issues an alarm according to the temperature of an electric heating element that constitutes an electric resistance heater that heats an object to be heated,
  • the electric heating element is made of a nickel chrome wire or a band having a maximum and a minimum in a temperature-resistance characteristic
  • a temperature control unit that energizes the electric heating element of the electric resistance heater and raises the temperature of the object to be heated toward a predetermined target temperature; During the temperature rise of the heating target by the temperature control unit, every moment, a resistance measurement unit that measures a resistance value indicated by the electric heating element as a resistance value at the time of temperature rise, During the heating of the object to be heated, a determining unit that determines whether or not the resistance value at the time of heating indicates a maximum or a minimum, An alarm unit is provided which issues an alarm corresponding to the maximum or minimum when the resistance value at the time of temperature rise is maximum or minimum.
  • nickel chrome wire or band having a maximum and a minimum in temperature versus resistance characteristics means, for example, one kind of nickel chrome wire for electric heating (abbreviation NCHW1) defined in Japanese Industrial Standards (JISC2520) or It refers to a nickel-chromium wire or band having a maximum and a minimum in temperature-resistance characteristics, including one type of nickel-chrome band for electric heating (abbreviation NCHRW1).
  • NCHW1 nickel chrome wire for electric heating
  • NCHRW1 nickel-chromium wire or band having a maximum and a minimum in temperature-resistance characteristics
  • ⁇ Maximum “refers to a phenomenon in which the resistance value gradually increases with time while the temperature of the object to be heated rises, and reaches a maximum near 500 ° C.
  • ⁇ The term“ minimal ” refers to a phenomenon in which the resistance value gradually decreases with time and then reaches a minimum at around 800 ° C. after the temperature of the object to be heated increases.
  • the “measurement” and “energization” of the resistance value of the electric heating element are typically performed along the longitudinal direction of the heating wire or the electrotroph forming the electric heating element.
  • the electric heating element is formed of a nickel chrome wire or a band having a maximum and minimum temperature-resistance characteristic, so that the temperature-resistance characteristic shows a maximum near 500 ° C. and a minimum near 800 ° C. Is shown.
  • the temperature control section energizes the electric heating element of the electric resistance heater to raise the temperature of the object to be heated to a predetermined target temperature.
  • the resistance measuring unit measures a resistance value indicated by the electric heating element as a heating-time resistance value every time the temperature of the heating target is increased by the temperature control unit.
  • the determination unit determines whether or not the heating-time resistance value indicates a maximum or a minimum during the heating of the heating target.
  • the alarm unit issues an alarm corresponding to the maximum or the minimum when the temperature-rising resistance indicates a maximum or a minimum. Therefore, an alarm can be issued when the temperature of the electric resistance heater itself reaches a predetermined specific temperature, that is, near 500 ° C. indicating the maximum or 800 ° C. indicating the minimum.
  • the temperature alarm system includes, as the alarm, a first alarm corresponding to the maximum and a second alarm corresponding to the minimum, wherein the first alarm and the second alarm are mutually It is characterized in that it can be distinguished and recognized.
  • the expression “can be distinguished and recognized from each other” broadly includes a case where the first alarm and the second alarm can be distinguished by a timbre, an intermittent cycle, or the like.
  • the user may be notified that the first alarm corresponding to the maximum has reached the vicinity of 500 ° C. or the second alarm corresponding to the minimum has reached the vicinity of 800 ° C. ) Can be recognized separately.
  • the temperature control unit determines that the temperature is being raised by determining that the current value supplied to the electric heating element of the electric resistance heater is increasing or constant.
  • the current value is increasing or constant indicates that the current value is not decreasing.
  • the fact that the temperature of the object to be heated is rising is determined based on the value of the current supplied to the electric heating element. Therefore, an alarm can be issued during a necessary period.
  • the temperature alarm method of the present disclosure comprises: A temperature alarm method in a temperature alarm system that issues an alarm according to the temperature of an electric heating element that constitutes an electric resistance heater that heats an object to be heated,
  • the electric heating element is made of a nickel chrome wire or a band having a maximum and a minimum in a temperature-resistance characteristic,
  • the temperature of the object to be heated is raised to a predetermined target temperature, While the temperature of the object to be heated by the temperature control unit is being measured, the resistance value indicated by the electric heater is measured as a resistance value at the time of temperature rise, During the heating of the object to be heated, it is determined whether or not the heating-time resistance value has shown a maximum or a minimum, When the resistance value at the time of temperature rise shows a maximum or a minimum, an alarm corresponding to the maximum or the minimum is issued.
  • an alarm is issued when the temperature of the electric resistance heater itself reaches a predetermined specific temperature, that is, near 500 ° C. indicating the maximum or 800 ° C. indicating the minimum. Can be issued.
  • the program of the present disclosure is a program for causing a computer to execute the above-described temperature warning method.
  • the temperature alarm system and the temperature alarm method according to the present disclosure can issue an alarm when the temperature of the electric heating element constituting the electric resistance heater reaches a predetermined specific temperature. Further, by causing a computer to execute the program of the present disclosure, the above-described temperature warning method can be implemented.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of a temperature controller included in the temperature alarm system. It is a figure which shows the flow of the temperature alerting process (temperature alerting method) which the calculation part of the said temperature controller performs. It is a figure which shows the temperature versus (vs) resistance ratio characteristic of the heating wire (in this example, one kind of nickel chrome wire (abbreviation NCHW1)) which comprises the electric resistance heater contained in the said temperature alarm system. It is a figure which illustrates the time series change of resistance of the heating wire (in this example, one kind of nickel chrome wire (abbreviation NCHW1)) which comprises the said electric resistance heater from the start of temperature control in the said temperature alarm system.
  • vs nickel chrome wire
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a temperature alarm system 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature alarm system 200 includes an electric resistance heater (hereinafter, simply referred to as a “heater”) 20 and a temperature sensor 30 housed or mounted in a housing (indicated by a dashed line) of the object 90 to be heated.
  • a temperature controller 100 is provided for controlling on / off of a current supplied to the heater 20 based on an output of the sensor 30 (object temperature signal TO).
  • the heater 20 has a case 20a formed of an elongated cylindrical steel pipe forming an outer wall of the heater, and a heating wire 20x disposed inside the case 20a as an example of an electric heating element that is energized and generates heat.
  • the type of the heating wire 20x is one type of nickel chrome wire for heating (abbreviated as NCHW1) specified in Japanese Industrial Standard (JISC2520).
  • the heater 20 is connected to a single-phase 200 volt commercial power supply 120 in this example by a pair of wires 121 and 122.
  • a solid state relay (SSR) 110 as a switching element is interposed in one wiring 121.
  • An ammeter 71 including a current transformer (CT) is attached to the other wiring 122.
  • a voltmeter 70 including an instrument transformer (VT) is connected across the wires 121 and 122 on both sides of the heater 20.
  • the solid state relay 110 is on / off controlled by an on / off control signal Ctl from the temperature controller 100.
  • the on / off control signal Ctl is a rectangular wave having a period of 1 second to 2 seconds.
  • the duty of the on / off control signal Ctl (that is, the ratio of the on period in one cycle) is set according to the manipulated variable (this is referred to as MV).
  • the ammeter 71 detects the current value I of the current supplied to the heater 20.
  • the voltmeter 70 detects a voltage value V of a voltage applied to the heater 20.
  • the current value I detected by the ammeter 71 and the voltage value V detected by the voltmeter 70 are input to the temperature controller 100.
  • the temperature controller 100 includes, as hardware, in this example, an operation unit 11, a display unit 12, an operation unit 13, a storage unit 14, a data input unit 15, and an output unit 17. , A communication unit 16 and an alarm 18.
  • the calculation unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit) operated by software (computer program), and executes a process according to a temperature warning method described later and other various processes.
  • a CPU Central Processing Unit
  • software computer program
  • the operation unit 13 includes a key input switch and a setting switch, and is used to input or set an instruction and data from a user (operator).
  • a target temperature at which the heating target 90 is to be heated Ttarget 100 ° C. is set in the setting switch of the operation unit 13.
  • the display 12 is composed of an LED (light emitting diode) array, and displays numerical values and the like according to a control signal from the arithmetic unit 11.
  • the display 12 is used to display the set target temperature Ttarget and the current temperature TO of the heating target 90.
  • the storage unit 14 includes an EEPROM (electrically rewritable nonvolatile memory) that can temporarily store data and a RAM (random access memory) that can temporarily store data. Contains.
  • the storage unit 14 stores software (computer program) for controlling the operation unit 11.
  • the storage unit 14 stores the resistance value indicated by the heating wire 20x at a predetermined reference temperature as the reference temperature resistance value R0, and stores the heating wire 20x during the heating of the object 90 to be heated.
  • the indicated resistance value is stored as the heating-time resistance value Ri.
  • the data input unit 15 includes an AD (analog to digital) converter.
  • the data input unit 15 receives signals representing the current value I from the ammeter 71 and the voltage value V from the voltmeter 70, performs AD conversion, and inputs the result to the arithmetic unit 11.
  • the output unit 17 outputs a signal (on / off control signal Ctl) for controlling on / off of the solid state relay 110 according to the control signal from the arithmetic unit 11.
  • Solid state relay 110 conducts or cuts off wiring 121 connected to commercial power supply 120 according to on / off control signal Ctl.
  • the communication unit 16 is controlled by the arithmetic unit 11 to transmit predetermined information to an external device, or receives information from the external device and passes it to the arithmetic unit 11.
  • the communication unit 16 transmits state information (alarm signals AS1 and AS2) to an external device. Also, it receives an instruction (command signal CM) from an external device.
  • the alarm 18 issues an audible or visual alarm in accordance with the control signal from the arithmetic unit 11.
  • a buzzer or an LED (light emitting diode) array is provided, and a display such as an alarm sound or blinking is issued.
  • FIG. 4 shows a temperature vs. resistance ratio characteristic of a nickel chromium type 1 wire.
  • the resistance ratio of one type of nickel chrome wire increases as the temperature rises from a predetermined reference temperature (normal temperature), and shows a maximum Max near 500 ° C. within a dotted circle.
  • the temperature gradually decreases, shows a minimum Min around 800 ° C. in the circle of the dashed line, and rises again when the temperature further rises.
  • a PID control unit 41 as a temperature control unit 40 and an output signal creation unit 48, a resistance calculation unit 44, a local minimum determination unit 46, , And an alarm signal creation unit 47.
  • the ammeter 71, the voltmeter 70, and the resistance calculating unit 44 constitute a resistance measuring unit.
  • the local maximum / minimum determination unit 46 constitutes a determination unit.
  • the alarm signal creating section 47 constitutes an alarm section. The operation of each of these units will be described in the flow of the temperature control process of FIG. 3 described below.
  • FIG. 3 shows a processing flow of a temperature alarm method executed by the temperature alarm system 200 to issue a temperature alarm of the heating wire 20x constituting the heater 20.
  • the heater 20 is assumed to be at a reference temperature, in this example, a normal temperature of 23 ° C.
  • the calculation unit 11 operates the temperature controller 100 as the temperature control unit 40.
  • the temperature controller 100 starts the heating control of the heating target 90 under the set condition that the target temperature of the heating target 90 is 200 ° C.
  • the temperature of the heater 20 is raised from the reference temperature of 23 ° C. to the temperature range of 800 ° C. to 900 ° C.
  • the calculation unit 11 functions as the resistance calculation unit 44, and while the temperature of the heater 20 is increasing, the resistance value indicated by the heater 20 is changed every moment. This is defined as Ri). More specifically, in this example, the current value Ii from the ammeter 71 is input in step S3, and in step S4, the current value Ii in the current turn has not decreased from the current value Ip in the previous turn. It is determined whether or not. If the current value Ii in the current turn has not decreased from the current value Ip in the previous turn (NO in step S4), it is determined that the temperature is rising, and the process proceeds to step S5 to proceed to step S5. Is input.
  • the arithmetic unit 11 obtains the heating-time resistance Ri every moment during the heating of the heater 20.
  • the resistance Ri obtained every moment is stored in the storage unit 14 in time series.
  • step S4 the calculation unit 11 repeats the processing in steps S5 to S11 until the current value Ii decreases.
  • the calculation unit 11 operates as the local maximum / minimum determination unit 46, and based on the resistance values Ri stored in time series, the resistance value of the heating wire 20x is reduced. It is determined whether or not the minimum or maximum is indicated. More specifically, in this example, the local maximum judging unit 46 detects a case where the resistance value Ri stored in time series has started to decrease in the process of increasing (maximum resistance value peak) (YES in step S8). ), It is determined that the temperature of the heating wire 20x has reached near 500 ° C.
  • the calculation unit 11 functions as the alarm signal creation unit 47, generates the first alarm signal AS1, and issues a buzzer sound A1 of a certain tone as the first alarm via the alarm unit 18 (step S9).
  • the arithmetic unit 11 outputs the alarm signal AS1 to an external device (not shown) via the communication unit 16.
  • a local maximum within the dotted circle was detected 12 seconds after the start of the temperature rise. At that time, the resistance value RMax was 228.4 ⁇ .
  • the local maximum / minimum determination unit 46 determines that the heating wire It is determined that the temperature of 20x has reached near 800 ° C.
  • the arithmetic unit 11 functions as the alarm signal creating unit 47, generates the second alarm signal AS2, and outputs the second alarm signal AS2 via the alarm unit 18, which is a buzzer sound of a tone that can be recognized and distinguished from the first alarm A1. Is issued (step S11).
  • the arithmetic unit 11 outputs the alarm signal AS2 to an external device (not shown) via the communication unit 16.
  • a minimum in the dashed-dotted circle was detected 18 seconds after the start of the temperature rise.
  • the resistance value RMin at that time was 226.5 ⁇ .
  • the current value Ii continued to increase until 30 seconds after the start of the temperature rise.
  • step S4 of FIG. 3 if YES, that is, if the current value Ii decreases, the calculation unit 11 determines that the temperature rise of the heater 20 has ended, and ends the processing.
  • the temperature control unit 40 determines that the temperature is rising based on whether the current value Ii applied to the heating wire 20x of the electric resistance heater is increasing or constant. Thus, an alarm can be issued during a necessary period.
  • the temperature control unit 40 may determine that the operation amount MV of the on / off control signal Ctl from the output signal generation unit 48 is increasing or constant. In this case as well, this allows an alarm to be issued during the required period.
  • the temperature of the heating wire itself reaches a predetermined specific temperature, that is, around 500 ° C. where the heating wire shows a maximum, or around 800 ° C. which shows a minimum. You can be alerted when you do.
  • the temperature alarm system 200 does not require an additional temperature sensor for detecting the temperature of the heating wire 20x constituting the heater 20.
  • the calculation unit 11 functions as a resistance measurement unit to measure the reference temperature (normal temperature) resistance value R0, but this step can be omitted. This is because, in the present invention, it is sufficient to be able to detect that the resistance value of the heating wire 20x shows a maximum or a minimum in order to issue an alarm.
  • the types of the first and second alarms A1 and A2 are not limited to the buzzer sound, and may be any type of audible or visual alarm such as an electronic sound, a synthesized voice, or light.
  • the heating wire 20x as an example of the heating element constituting the electric resistance heater is made of one type of nickel chrome wire (abbreviation NCHW1), but the invention is not limited to this.
  • the electric heating element constituting the electric resistance heater may be a nickel chrome wire or band having a maximum and a minimum in temperature-resistance characteristics, and may be another type of nickel chrome wire or band.
  • the above-described temperature alarm method may be implemented as software (computer program) on a non-transitory recording medium such as a CD (compact disk), DVD (digital universal disk), or flash memory. It may be recorded.
  • a substantial computer device such as a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistance), a smartphone, and a PLC (Programmable Logic Controller)
  • the software can be installed in those computer devices.
  • the above-mentioned temperature warning method can be executed.

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  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

この温度警報システムは、電熱線（２０ｘ）は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線からなり、電気抵抗ヒータ（２０）の電熱線（２０ｘ）に通電して、加熱対象物（９０）を予め定められた目標温度へ向けて昇温させる温度制御部（４０）と、温度制御部（４０）による加熱対象物（９０）の昇温中に、刻々、電熱線（２０ｘ）が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定する抵抗算出部（４４）と、加熱対象物（９０）の昇温中に、昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定する極大極小判定部（４６）と、昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報信号を生成する警報信号作成部（４７）とを備える。

Description

温度警報システム、温度警報方法、及びプログラム
　この発明は、温度警報システム及び温度警報方法に関し、より詳しくは、電気抵抗ヒータを構成する電熱線または電熱帯の特定温度で警報を発する温度警報システム及び温度警報方法に関する。また、この発明は、そのような温度警報方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
　一般に、温度制御システムとしては、例えば特許文献１（特開２００３－０５３４３７号公報）に開示されているように、加熱対象物（プレス加工用の金型）に、電気抵抗ヒータである棒状ヒータ（電熱線を耐熱絶縁物で被覆すると共に、鋼管に収納している市販品）と、この加熱対象物の温度を測定する温度センサとを搭載し、上記加熱対象物が目標温度になるように、上記温度センサの出力に基づいて上記棒状ヒータへの通電電流を制御するものが知られている。
特開２００３－０５３４３７号公報 米国特許出願第２０１７／０３５９８５７号明細書
　特許文献１におけるのと同様の電気抵抗ヒータを含む温度制御システムについて本発明者が解析したところ、上記電気抵抗ヒータへの通電開始から上記加熱対象物が目標温度（例えば、２００℃）になるまでの間に、上記電気抵抗ヒータ内部の電熱線の温度が８００℃～１０００℃に達することが判明した。このような高温に達する場合、システムのユーザに対して警報を発すべきであると考えられる。なお、市販品の電気抵抗ヒータ自体には、通常は温度センサが内蔵されていないが、本発明者は特別に温度センサを内蔵させて解析した。
　なお、特許文献２（米国特許出願第２０１７／０３５９８５７号明細書）に記載のものは、ニッケルクロム線１種の温度対抵抗値特性が５００℃近傍で極大を示し、８００℃近傍で極小を示すことが開示されている。この特性に基づいて抵抗値から温度を推定できると考えられる。この事情は、電熱線に限られず、電熱帯についても同様である。「電熱線」と「電熱帯」は、合わせて「電熱体」と称される。
　そこで、この発明の課題は、電気抵抗ヒータを構成する電熱体自体の温度が予め定められた特定温度に達したときに警報を発することができる温度警報システム及び温度警報方法を提供することにある。また、この発明の課題は、そのような温度警報方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。
　上記課題を解決するため、この開示の温度警報システムは、
　加熱対象物を加熱する電気抵抗ヒータを構成する電熱体の温度に応じて警報を発する温度警報システムであって、
　上記電熱体は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯からなり、
　上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電して、上記加熱対象物を予め定められた目標温度へ向けて昇温させる温度制御部と、
　上記温度制御部による上記加熱対象物の昇温中に、刻々、上記電熱体が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定する抵抗測定部と、
　上記加熱対象物の昇温中に、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定する判定部と、
　上記昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報を発する警報部と
備えたことを特徴とする。
　本明細書で、「温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯」とは、例えば、日本工業規格（ＪＩＳＣ２５２０）に規定された、電熱用ニッケルクロム線１種（略号ＮＣＨＷ１）または電熱用ニッケルクロム帯１種（略号ＮＣＨＲＷ１）などを含む温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯を指す。
　また、「極大」とは、加熱対象物の昇温中に時間の経過に伴って徐々に抵抗値が上昇し５００℃近傍で最大を示す現象を指す。
　また、「極小」とは、加熱対象物の昇温中に極大を示した後に、時間の経過に伴って徐々に抵抗値が下降し８００℃近傍で最小を示す現象を指す。
　また、電熱体についての抵抗値の「測定」および「通電」は、典型的には、上記電熱体をなす電熱線または電熱帯の長手方向に沿って行われる。
　この開示の温度警報システムでは、上記電熱体は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯からなるので、温度対抵抗値特性が５００℃近傍で極大を示し、８００℃近傍で極小を示す。上記温度制御部は、上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電して、上記加熱対象物を予め定められた目標温度へ向けて昇温させる。上記抵抗測定部は、上記温度制御部による上記加熱対象物の昇温中に、刻々、上記電熱体が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定する。上記判定部は、上記加熱対象物の昇温中に、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定する。上記警報部は、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報を発する。したがって、電気抵抗ヒータ自体の温度が予め定められた特定温度、すなわち、上記電熱体が極大を示す５００℃近傍、または極小を示す８００℃近傍に達したときに警報を発することができる。
　一実施形態の温度警報システムでは、上記警報として、上記極大に対応する第１の警報と上記極小に対応する第２の警報とを含み、上記第１の警報と上記第２の警報とは互いに区別して認識可能であることを特徴とする。
　本明細書で、「互いに区別して認識可能」とは、上記第１の警報と上記第２の警報が、音色、断続周期等によって区別され得る場合を広く含む。
　この一実施形態の温度警報システムでは、極大に対応する第１の警報により５００℃近傍に達したこと、または極小に対応する第２の警報により８００℃近傍に達したことが、ユーザ（操作者）にとって区別して認識され得る。
　一実施形態の温度警報システムでは、上記温度制御部は、上記昇温中であることを、上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電した電流値が増加中または一定であることによって判断することを特徴とする。
　本明細書で、「電流値が増加中または一定」とは、電流値が減少していないことを指す。
　この一実施形態の温度警報システムでは、上記加熱対象物が昇温中であることを上記電熱体への通電電流値に基づいて判断する。したがって、必要な期間に警報を発することができる。
　別の局面では、この開示の温度警報方法は、
　加熱対象物を加熱する電気抵抗ヒータを構成する電熱体の温度に応じて警報を発する温度警報システムにおける温度警報方法であって、
　上記電熱体は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯からなり、
　上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電して、上記加熱対象物を予め定められた目標温度へ向けて昇温させ、
　上記温度制御部による上記加熱対象物の昇温中に、刻々、上記電熱体が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定し、
　上記加熱対象物の昇温中に、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定し、
　上記昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報を発することを特徴とする。
　この一実施形態の温度警報方法では、電気抵抗ヒータ自体の温度が予め定められた特定温度、すなわち、上記電熱体が極大を示す５００℃近傍、または極小を示す８００℃近傍に達したときに警報を発することができる。
　さらに別の局面では、この開示のプログラムは、上記温度警報方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
　この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記温度警報方法を実施することができる。
　以上より明らかなように、この開示の温度警報システム及び温度警報方法は、電気抵抗ヒータを構成する電熱体自体の温度が予め定められた特定温度に達したときに警報を発することができる。また、この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記温度警報方法を実施することができる。
この発明の一実施形態の温度警報システムの構成を模式的に示す図である。 上記温度警報システムに含まれた温度コントローラのハードウェア構成を示す図である。 上記温度コントローラの演算部が実行する温度警報処理（温度警報方法）のフローを示す図である。 上記温度警報システムに含まれた電気抵抗ヒータを構成する電熱線（この例では、ニッケルクロム線１種（略号ＮＣＨＷ１））の温度対（ｖｓ）抵抗比特性を示す図である。 上記温度警報システムにおける温度制御開始からの上記電気抵抗ヒータを構成する電熱線（この例では、ニッケルクロム線１種（略号ＮＣＨＷ１））の抵抗の時系列変化を例示する図である。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、この発明の一実施形態の温度警報システム２００の構成を模式的に示している。この温度警報システム２００は、加熱対象物９０の筐体（１点鎖線で示す。）に収容または搭載された電気抵抗ヒータ（以下、単に「ヒータ」という。）２０及び温度センサ３０と、この温度センサ３０の出力（対象物温度信号ＴＯ）に基づいてヒータ２０への通電電流をオンオフ制御するための温度コントローラ１００とを備えている。
　ヒータ２０は、この例では、このヒータの外壁をなす細長い円筒状の鋼管からなるケース２０ａと、ケース２０ａ内部に配置された、通電されて発熱する電熱体の一例としての電熱線２０ｘとを有している。電熱線２０ｘの線種は、この例では、日本工業規格（ＪＩＳＣ２５２０）に規定された電熱用ニッケルクロム線１種（略号ＮＣＨＷ１）になっている。ヒータ２０は、一対の配線１２１，１２２によって、この例では単相２００ボルトの商用電源１２０に接続されている。一方の配線１２１には、スイッチング素子としてのソリッドステートリレー（ＳＳＲ）１１０が介挿されている。他方の配線１２２には、変流器（ＣＴ）からなる電流計７１が取り付けられている。また、ヒータ２０の両側の配線１２１，１２２にまたがって、計器用変圧器（ＶＴ）からなる電圧計７０が接続されている。
　ソリッドステートリレー１１０は、温度コントローラ１００からのオンオフ制御信号Ｃｔｌによってオンオフ制御される。オンオフ制御信号Ｃｔｌは、この例では、１秒間ないし２秒間周期の矩形波になっている。オンオフ制御信号Ｃｔｌのデューティ（すなわち、１周期中のオン期間の割合）は、操作量（これをＭＶとする。）に従って設定される。これにより、ソリッドステートリレー１１０のオン期間の間、商用電源１２０によってヒータ２０が通電（電熱線２０ｘの通電と同義。本明細書を通して同様。）される。
　電流計７１は、ヒータ２０への通電電流の電流値Ｉを検出する。電圧計７０は、ヒータ２０への印加電圧の電圧値Ｖを検出する。電流計７１が検出する電流値Ｉと、電圧計７０が検出する電圧値Ｖは、温度コントローラ１００に入力される。
　温度コントローラ１００は、図２に示すように、ハードウェアとして、この例では、演算部１１と、表示器１２と、操作部１３と、記憶部１４と、データ入力部１５と、出力部１７と、通信部１６と、警報器１８とを備えている。
　演算部１１は、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、後述の温度警報方法に従う処理や、その他の各種処理を実行する。
　操作部１３は、この例では、キー入力スイッチ及び設定スイッチからなり、ユーザ（操作者）からの指示及びデータなどを入力または設定するために用いられる。この例では、操作部１３の設定スイッチには、加熱対象物９０を加熱すべき目標温度Ｔtarget＝１００℃が設定されているものとする。
　表示器１２は、この例では、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイからなり、演算部１１からの制御信号に従って、数値等の表示を行う。この例では、表示器１２は、設定された目標温度Ｔtarget、加熱対象物９０の現在温度ＴＯを表示するために用いられる。
　記憶部１４は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ）、及び、一時的にデータを記憶し得るＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を含んでいる。この記憶部１４には、演算部１１を制御するためのソフトウェア（コンピュータプログラム）が格納されている。また、この例では、記憶部１４には、予め定められた基準温度での電熱線２０ｘが示す抵抗値が基準温度抵抗値Ｒ０として、また加熱対象物９０の昇温中に、電熱線２０ｘが示す抵抗値が昇温時抵抗値Ｒｉとして記憶される。これらの記憶内容については、後に詳述する。
　データ入力部１５は、この例では、ＡＤ（アナログ・ツー・デジタル）変換器を含んでいる。データ入力部１５は、電流計７１からの電流値Ｉと、電圧計７０からの電圧値Ｖとを表す信号を受けて、ＡＤ変換を行って、演算部１１に入力する。
　出力部１７は、演算部１１からの制御信号に従って、ソリッドステートリレー１１０をオンオフ制御する信号（オンオフ制御信号Ｃｔｌ）を出力する。ソリッドステートリレー１１０は、オンオフ制御信号Ｃｔｌに応じて、商用電源１２０につながる配線１２１を導通または遮断する。
　通信部１６は、演算部１１によって制御されて所定の情報を外部の装置に送信したり、また、外部の装置からの情報を受信して演算部１１に受け渡したりする。この例では、通信部１６は、外部の装置へ状態情報（警報信号ＡＳ１，ＡＳ２）を送信する。また、外部の装置からの指示（コマンド信号ＣＭ）を受信する。
　警報器１８は、演算部１１からの制御信号に従って、聴覚的または視覚的な警報を発する。この例では、ブザー又はＬＥＤ（発光ダイオード）アレイからなり、警報音または点滅等の表示を発する。
　図４は、ニッケルクロム１種線の温度ｖｓ抵抗比特性を示している。図４のグラフＣ１によって分かるように、ニッケルクロム線１種の抵抗比は、予め定められた基準温度（常温）から温度上昇するにつれて増加し、点線の円内における５００℃近傍で極大Ｍａｘを示し、さらに温度上昇すると次第に減少して一点鎖線の円内における８００℃近傍で極小Ｍｉｎを示し、さらに温度上昇すると再び上昇している。
　図１中に示すように、この例では、プログラムされた演算部１１によって、温度制御部４０としてのＰＩＤ制御部４１及び出力信号作成部４８と、抵抗算出部４４と、極小極大判定部４６と、警報信号作成部４７とが構成されている。電流計７１、電圧計７０、及び抵抗算出部４４は、抵抗測定部を構成している。極大極小判定部４６は判定部を構成している。警報信号作成部４７は警報部を構成している。これらの各部の動作については、次に述べる図３の温度制御処理のフローの中で説明する。
　図３は、ヒータ２０を構成する電熱線２０ｘの温度警報を発するために、温度警報システム２００が実行する温度警報方法の処理フローを示している。なお、この処理フローの開始直前には、ヒータ２０は、基準温度、この例では常温２３℃にあるものとする。
　まず、図３のステップＳ１に示すように、ユーザの操作部１３を通した指示または通信部１６を介したコマンド信号ＣＭに応じて、演算部１１は抵抗測定部として働いて、ヒータ２０が示す抵抗値を基準温度抵抗値（これをＲ０とする。）として測定する。具体的には、演算部１１は温度制御部４０として働いて温度コントローラ１００にヒータ２０へのミリ秒オーダの通電（温度上昇が無視できる程度の通電）を行わせる。さらに、演算部１１は、その通電に伴う電流計７１からの電流値（これをＩ０とする。）、電圧計７０からの電圧値（これをＶ０とする。）を、データ入力部１５を介して入力する。そして、基準温度抵抗値Ｒ０を
Ｒ０＝Ｖ０／Ｉ０　　　　　　　　　　　…（Ｅｑ．１）
によって求める。この例では、基準温度抵抗値Ｒ０＝２２１．８Ωである。
　次に、図３のステップＳ２に示すように、演算部１１は温度コントローラ１００を温度制御部４０として動作させる。この例では、温度コントローラ１００は、加熱対象物９０の目標温度が２００℃という設定条件下で、加熱対象物９０の昇温制御を開始する。すると、ヒータ２０は、基準温度２３℃から、温度範囲８００℃～９００℃へ向かって昇温される。
　次に、図３のステップＳ３～Ｓ６に示すように、演算部１１は抵抗算出部４４として働いて、ヒータ２０の昇温中に、刻々、ヒータ２０が示す抵抗値を昇温時抵抗値（これをＲｉとする。）として算出する。詳しくは、この例では、ステップＳ３で電流計７１からの電流値Ｉｉを入力し、ステップＳ４で、前回のターン時の電流値Ｉｐに対して今回のターンでの電流値Ｉｉが減少していないか否かを判断する。前回のターン時の電流値Ｉｐに対して今回のターンでの電流値Ｉｉが減少していなければ（ステップＳ４でＮＯ）、昇温中であると判断して、ステップＳ５に進んで電圧計７０からの電圧値Ｖｉを入力する。これにより、ステップＳ６で、今回のターンでの昇温時抵抗値Ｒｉ＝Ｖｉ／Ｉｉを求める。このようにして、演算部１１は、ヒータ２０の昇温中に、刻々、昇温時抵抗値Ｒｉを求める。刻々求められた抵抗値Ｒｉは、時系列で記憶部１４に記憶される。ステップＳ４で、電流値Ｉｉが減少するまで、演算部１１は、ステップＳ５～Ｓ１１の処理を繰り返す。
　次に、図３のステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１０に示すように、演算部１１は極大極小判定部４６として働いて、時系列で記憶された抵抗値Ｒｉに基づいて、電熱線２０ｘの抵抗値が極小または極大を示したか否かを判定する。詳しくは、この例では、極大極小判定部４６は、時系列で記憶された抵抗値Ｒｉが、増加する過程で減少に転じた場合（極大の抵抗値ピーク）を検知したとき（ステップＳ８でＹＥＳ）、電熱線２０ｘの温度が５００℃近傍に達したと判断する。演算部１１は警報信号作成部４７として働いて、第１の警報信号ＡＳ１を生成し、警報器１８を介して、第１の警報としての或る音色のブザー音Ａ１を発する（ステップＳ９）。この例では、これと並行して、演算部１１は通信部１６を介して、図示しない外部の装置へ警報信号ＡＳ１を出力する。図５に示すように、この例では、昇温を開始してから１２秒で点線の円内における極大が検知された。そのときの抵抗値ＲＭａｘ＝２２８．４Ωであった。
　次に、極大極小判定部４６は、時系列で記憶された抵抗値Ｒｉが、減少する過程で増加に転じた場合（極小の抵抗値ピーク）を検知したとき（ステップＳ１０でＹＥＳ）、電熱線２０ｘの温度が８００℃近傍に達したと判断する。演算部１１は警報信号作成部４７として働いて、第２の警報信号ＡＳ２を生成し、警報器１８を介して、第１の警報Ａ１と互いに区別して認識可能な音色のブザー音である第２の警報Ａ２を発する（ステップＳ１１）。この例では、これと並行して、演算部１１は通信部１６を介して、図示しない外部の装置へ警報信号ＡＳ２を出力する。図５に示すように、この例では、昇温を開始してから１８秒で一点鎖線の円内における極小が検知された。そのときの抵抗値ＲＭｉｎ＝２２６．５Ωであった。また、電流値Ｉｉは、昇温を開始してから３０秒まで増加し続けた。
　次に、図３のステップＳ４でＹＥＳ、すなわち、電流値Ｉｉが減少すると、演算部１１は、ヒータ２０の昇温が終わったと判断して、処理を終了する。
　この例では、温度制御部４０は、昇温中であることを、電気抵抗ヒータの電熱線２０ｘに通電した電流値Ｉｉが増加中または一定であることによって判断する。これにより、必要な期間に警報を発することができる。温度制御部４０は、出力信号作成部４８からのオンオフ制御信号Ｃｔｌの操作量ＭＶが増加中または一定であることによって判断してもよい。この場合も同様に、これにより、必要な期間に警報を発することができる。
　上述したように、この本開示の温度警報システム２００は、電熱線自体の温度が予め定められた特定温度、すなわち、上記電熱線が極大を示す５００℃近傍、または極小を示す８００℃近傍に達したときに警報を発することができる。
　その結果、温度警報システム２００は、ヒータ２０を構成している電熱線２０ｘの温度を検知する追加の温度センサは不要である。
　なお、この例では、図３のステップＳ１に示すように、演算部１１は抵抗測定部として働いて、基準温度（常温）抵抗値Ｒ０を測定したが、この工程は省略することができる。本発明では、警報を発するために、電熱線２０ｘの抵抗値が極大または極小を示したことを検知できれば足りるからである。
　なお、第１及び第２の警報Ａ１，Ａ２の種類は、ブザー音に限られるものではなく、電子音、音声合成音または光など任意の種類の聴覚的または視覚的警報であってもよい。
　また、上の例では、電気抵抗ヒータを構成する電熱体の一例としての電熱線２０ｘがニッケルクロム線１種（略号ＮＣＨＷ１）からなるとしたが、これに限られるものではない。電気抵抗ヒータを構成する電熱体は、温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯であれば良く、他の種類のニッケルクロム線または帯であっても良い。
　また、上述の温度警報方法を、ソフトウェア（コンピュータプログラム）として、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル万能ディスク）、フラッシュメモリなどの非一時的（non-transitory）にデータを記憶可能な記録媒体に記録してもよい。このような記録媒体に記録されたソフトウェアを、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、スマートフォン、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの実質的なコンピュータ装置にインストールすることによって、それらのコンピュータ装置に、上述の温度警報方法を実行させることができる。
　以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。
　　１１演算部
　　１４記憶部
　　１８警報器
　　２０ヒータ
　　７０電圧計
　　７１電流計
　　１００温度コントローラ
　　２００温度警報システム

Claims (5)

  1. 　加熱対象物を加熱する電気抵抗ヒータを構成する電熱体の温度に応じて警報を発する温度警報システムであって、
    　上記電熱体は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯からなり、
    　上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電して、上記加熱対象物を予め定められた目標温度へ向けて昇温させる温度制御部と、
    　上記温度制御部による上記加熱対象物の昇温中に、刻々、上記電熱体が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定する抵抗測定部と、
    　上記加熱対象物の昇温中に、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定する判定部と、
    　上記昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報を発する警報部と
    備えたことを特徴とする温度警報システム。
  2. 　請求項１の温度警報システムにおいて、
    　上記警報として、上記極大に対応する第１の警報と上記極小に対応する第２の警報とを含み、上記第１の警報と上記第２の警報とは互いに区別して認識可能であることを特徴とする温度警報システム。
  3. 　請求項１または２の温度警報システムにおいて、
    　上記温度制御部は、上記昇温中であることを、上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電した電流値が増加中または一定であることによって判断することを特徴とする温度警報システム。
  4. 　加熱対象物を加熱する電気抵抗ヒータを構成する電熱体の温度に応じて警報を発する温度警報システムにおける温度警報方法であって、
    　上記電熱体は温度対抵抗特性が極大および極小を有するニッケルクロム線または帯からなり、
    　上記電気抵抗ヒータの上記電熱体に通電して、上記加熱対象物を予め定められた目標温度へ向けて昇温させ、
    　上記温度制御部による上記加熱対象物の昇温中に、刻々、上記電熱体が示す抵抗値を昇温時抵抗値として測定し、
    　上記加熱対象物の昇温中に、上記昇温時抵抗値が極大または極小を示したか否かを判定し、
    　上記昇温時抵抗値が極大または極小を示した時、上記極大または極小に対応する警報を発することを特徴とする温度警報方法。
  5. 　請求項４に記載の温度警報方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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