WO2023176139A1 - 異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法 - Google Patents

異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法 Download PDF

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lamp heater
abnormality determination
abnormality
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electric heating
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隆章 山田
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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 an abnormality determination device, an abnormality determination system, and an abnormality determination method that determine an abnormality in a heater.
  • Patent Document 1 discloses an electric heater that determines whether there is an abnormality in the heater based on the magnitude of change in the rate of increase in electrical resistance during energization.
  • An object of the present disclosure is to provide an abnormality determination device, an abnormality determination system, and an abnormality determination method that can determine the possibility of abnormality in a lamp heater at low cost.
  • An abnormality determination device includes: an acquisition unit that acquires a resistance value of the electric heating element calculated from the voltage across the electric heating element of the lamp heater and the current flowing through the electric heating element; a determination unit that performs an abnormality determination that determines whether or not the lamp heater is abnormal based on the acquired resistance value, The determination unit determines that the lamp heater is abnormal when the acquired resistance value exceeds a first threshold value.
  • An abnormality determination system includes: The abnormality determination device of the above aspect, the lamp heater; and a control device that controls the lamp heater.
  • An abnormality determination method includes: Obtaining the resistance value of the electric heating element calculated from the voltage across the electric heating element of the lamp heater and the current flowing through the electric heating element, When the acquired resistance value exceeds a first threshold value, it is determined that the lamp heater is abnormal.
  • the abnormality determination device of the above aspect it is possible to realize an abnormality determination device that can determine the possibility of abnormality of the lamp heater at low cost.
  • the abnormality determination system of the above aspect it is possible to realize an abnormality determination system that can determine the possibility of abnormality of the lamp heater at low cost.
  • the possibility of abnormality of the lamp heater can be determined at low cost.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an abnormality determination system including an abnormality determination device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a first flowchart for explaining an abnormality determination method using the abnormality determination apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a second flowchart for explaining an abnormality determination method using the abnormality determination device of FIG. 1;
  • 3 is a third flowchart for explaining an abnormality determination method using the abnormality determination apparatus of FIG. 1;
  • a graph showing the relationship between a normal lamp heater power value and an abnormal lamp heater power value.
  • the schematic diagram which shows an example of an abnormal lamp heater.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a modification of the abnormality determination system shown in FIG. 1; 2 is a flowchart for explaining stable state determination processing using the abnormality determination device of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an abnormality determination system including an abnormality determination device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a first flowchart for explaining an abnormality determination method using the abnormality determination
  • An abnormality determination device 10 constitutes a part of an abnormality determination system 1, as shown in FIG. 1, as an example.
  • the abnormality determination system 1 includes a lamp heater 20 such as a halogen heater, and a temperature regulator 22 that controls the temperature value of the lamp heater 20.
  • the temperature regulator 22 is an example of a control device that controls the lamp heater 20.
  • the abnormality determination system 1 includes an SSR (solid state relay) 23, a temperature sensor 25, a voltage sensor 26, and a current sensor 27 in addition to a lamp heater 20 and a temperature controller 22.
  • the lamp heater 20 has an electric heating body 21 such as a heating wire.
  • a temperature regulator 22 is connected to the electric heating body 21 via a solid state relay 23, and a power source 24 is connected to the solid state relay 23. Based on the temperature value detected by the temperature sensor 25, the temperature regulator 22 controls the electric heating body 21 via the solid state relay 23 so that the temperature value of the lamp heater 20 becomes a predetermined value.
  • solid state relay 23 When solid state relay 23 is on, current from power source 24 is supplied to electric heating element 21 .
  • the amount of heat generated by the electric heating body 21 changes depending on the amount of operation.
  • Voltage sensor 26 detects the voltage across both ends of electric heating body 21 .
  • Current sensor 27 detects the current flowing through electric heating body 21 .
  • the abnormality determination device 10 includes an acquisition unit 100 and a determination unit 110, and determines whether the lamp heater 20 is abnormal.
  • the abnormality determination device 10 includes a processor 11, a storage section 12, and a communication section 13.
  • Each of the acquisition unit 100 and the determination unit 110 is realized, for example, by the processor 11 executing a predetermined program stored in the storage unit 12.
  • the processor 11 includes a CPU, MPU, GPU, DSP, FPGA, ASIC, etc.
  • the storage unit 12 includes, for example, an internal recording medium or an external recording medium.
  • the internal recording medium includes nonvolatile memory and the like. External recording media include hard disks (HDD), solid state drives (SSD), optical disk devices, and the like.
  • the communication unit 13 includes, for example, a communication circuit or a communication module for transmitting and receiving data to and from an external device such as a server.
  • the acquisition unit 100 acquires the resistance value (hereinafter referred to as resistance value) of the electric heating body 21, for example, via the communication unit 13.
  • the resistance value is calculated, for example, from the voltage across the electric heating element 21 detected by the voltage sensor 26 and the current flowing through the electric heating element 21 detected by the current sensor 27.
  • the acquisition unit 100 acquires a power value of the lamp heater 20 (hereinafter referred to as a power value) and a temperature value of the lamp heater 20 (hereinafter referred to as a temperature value) in addition to the resistance value.
  • the power value is calculated, for example, from the voltage across the electric heating element 21 detected by the voltage sensor 26 and the current flowing through the electric heating element 21 detected by the current sensor 27.
  • the obtained resistance value and power value may be subjected to low-pass filter processing (for example, moving average processing).
  • the low-pass filter processing for the resistance value and the power value is set depending on the type of lamp heater 20, for example, and is performed by the abnormality determination device 10 or an external device.
  • the temperature value is measured by a temperature sensor 25.
  • the object whose temperature is measured by the temperature sensor 25 may be the electric heating element 21, the object to be heated by the electric heating element 21, or the atmosphere around the electric heating element 21. good.
  • a value measured by the temperature sensor 25 in the following manner can be defined as a "temperature value”.
  • the determination unit 110 determines whether or not the lamp heater 20 is abnormal based on the obtained resistance value. Specifically, the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal when the acquired resistance value exceeds the first threshold value.
  • the first threshold value is calculated, for example, based on a resistance value (hereinafter referred to as a reference resistance value) when the lamp heater 20 is normal and in a stable state.
  • a reference resistance value a resistance value
  • the first threshold value is calculated by multiplying the reference resistance value by a margin coefficient (for example, 1.05).
  • a margin coefficient for example, 1.05.
  • whether or not the lamp heater 20 is normal is determined visually or using a camera image, for example.
  • the state in which the lamp heater 20 is normal includes a state in which the determination unit 110 does not determine that the lamp heater 20 is abnormal.
  • the calculation of the first threshold value may be performed by the abnormality determination device 10 or may be performed by an external device. Whether or not the lamp heater 20 is in a stable state is determined, for example, by whether or not stability conditions described below are satisfied.
  • the calculated first threshold value may be stored in the storage unit 12 or in an external device.
  • the determination unit 110 performs abnormality determination when the lamp heater 20 is in a stable state.
  • An example of stability conditions under which it is determined that the lamp heater 20 is in a stable state is shown below. Whether or not the lamp heater 20 is in a stable state may be determined based on any one of the stability conditions below, or based on any one or more of the stability conditions below, or conditions other than the stability conditions below. It may be determined by - When the power value is within a predetermined first range over the first period. For example, if the fluctuation range of the power value during a predetermined monitoring period (for example, 60 seconds) is within plus or minus 20%, it is determined that it is within the first range.
  • a predetermined monitoring period for example, 60 seconds
  • the first period is, for example, a period obtained by multiplying the period in which the power values are acquired by the number of moving averages of the power values, and is a period longer than the monitoring period (for example, 120 seconds).
  • the temperature value is within a predetermined second range over a second period. For example, if the fluctuation range of the temperature of the lamp heater 20 during a predetermined monitoring period (for example, 60 seconds) is within plus or minus 1 degree Celsius, it is determined that it is within the second range.
  • the second period is, for example, a period longer than the monitoring period (for example, 120 seconds).
  • the time that has passed since the start of the monitoring period, the first period, or the second period is, for example, measured by an external device and acquired via the communication unit 13. 100.
  • the determination unit 110 determines whether the abnormality of the lamp heater 20 is caused by "blackening phenomenon of the lamp heater 20", according to the obtained power value. Alternatively, it is determined whether the problem is caused by "resistance deterioration of the electric heating element 21.” Specifically, when the acquired power value exceeds the second threshold, the determining unit 110 determines that the abnormality in the lamp heater 20 is caused by "blackening of the lamp heater 20", and the acquired power value If the power value does not exceed the second threshold value, it is determined that the abnormality in the lamp heater 20 is caused by "resistance deterioration of the electric heating element 21.”
  • the "blackening phenomenon of the lamp heater 20" includes, for example, a phenomenon in which evaporated filament adheres to the inner surface of the glass tube that covers the electric heating element 21, causing it to darken, and a phenomenon in which dirt adheres to the outer surface of the glass tube that covers the electric heating element 21. This includes the phenomenon of darkening.
  • the second threshold value is calculated, for example, based on the power value when the lamp heater 20 is normal and in a stable state (hereinafter referred to as the reference power value). As an example, the second threshold value is calculated by multiplying the reference power value by a margin coefficient (for example, 1.1). Whether or not the lamp heater 20 is normal when calculating the second threshold value is determined visually or using a camera image, for example. The calculation of the second threshold value may be performed by the abnormality determination device 10 or may be performed by an external device. Whether or not the lamp heater 20 is in a stable state is determined, for example, by whether or not the above-mentioned stability conditions are satisfied. The calculated second threshold value may be stored in the storage unit 12 or may be stored in an external device.
  • the abnormality of the lamp heater 20 may be notified in stages according to the obtained resistance value. For example, when the acquired power value exceeds 103% of the first threshold value, it is reported that the deterioration state of the heater is at the "caution" level. When the acquired power value exceeds 105% of the first threshold value, it is reported that the deterioration state of the heater is at the "alarm" level.
  • FIGS. 2 to 4 An example of an abnormality determination method using the abnormality determination device 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the abnormality determination methods shown in FIGS. 2 to 4 are implemented, for example, by the processor 11 executing a predetermined program.
  • the acquisition unit 100 acquires a resistance value (step S1).
  • the determination unit 110 determines whether the acquired resistance value exceeds the first threshold (step S2). When it is determined that the acquired resistance value exceeds the first threshold value, the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal (step S3).
  • the determination unit 110 terminates the abnormality determination method. It is determined whether or not (step S5). If it is not determined that the abnormality determination method should be terminated, the process returns to step S1 and the resistance value is acquired.
  • An example of termination conditions for the abnormality determination method is shown below. - When the acquisition unit 100 acquires an end command. - When the determination unit 110 performs abnormality determination a predetermined number of times. - When a predetermined period of time has passed since the start of the abnormality determination method.
  • the determination unit 110 determines whether the lamp heater 20 is in a stable state (step S5). Step S5 is repeated until it is determined that the lamp heater 20 is in a stable state.
  • steps S1 to S4 are executed. If it is not determined in step S4 that the abnormality determination method should be terminated, the process returns to step S5, and it is determined whether the lamp heater 20 is in a stable state.
  • the determination unit 110 determines whether the lamp heater 20 is in a stable state (step S5), and it is determined that the lamp heater 20 is in a stable state. Then, the acquisition unit 100 acquires the resistance value and the power value (step S6). For example, the power value is acquired at approximately the same timing as the resistance value.
  • the determination unit 110 determines whether the acquired resistance value exceeds the first threshold (step S2), and determines that the acquired resistance value exceeds the first threshold. Then, the determination unit 110 determines whether the acquired power value exceeds the second threshold (step S7).
  • the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal due to the blackening phenomenon of the lamp heater 20 (step S8), and proceeds to step S4. move on. If it is not determined that the acquired power value exceeds the second threshold, the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal due to resistance deterioration of the electric heating element 21 (step S9), and proceeds to step S4. move on.
  • the abnormality determination device 10 can exhibit the following effects.
  • the abnormality determination device 10 includes an acquisition unit 100 that acquires the resistance value of the electric heating element 21 calculated from the voltage across the electric heating element 21 of the lamp heater 20 and the current flowing through the electric heating element 21, and a resistance value based on the acquired resistance value.
  • the lamp heater 20 includes a determination unit 110 that performs an abnormality determination that determines whether or not the lamp heater 20 is abnormal.
  • the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal when the acquired resistance value exceeds the first threshold value.
  • the relationship between the power value of the normal lamp heater 20 and the power value of the abnormal lamp heater 20 is shown in FIG.
  • the power value of the normal lamp heater 20 is shown by a dotted line
  • the power value of the abnormal lamp heater 20 is shown by a solid line.
  • the lamp heater 20 in which the radiant heat 202 that directly heats the temperature sensor 25 has decreased due to the blackening phenomenon is defined as the abnormal lamp heater 20.
  • the lamp heater 20 has a darkened portion 201 due to the blackening phenomenon, and heats the object 200 to be heat treated.
  • the abnormal lamp heater 20 has an increased power value in a stable state compared to the normal lamp heater 20. Therefore, by acquiring the power value and comparing it with the first threshold value calculated based on the power value of the normal lamp heater 20, it is possible to determine the possibility that the lamp heater 20 is abnormal. In addition, by determining an abnormality when the lamp heater 20 is in a stable state, the possibility of an abnormality in the lamp heater 20 can be determined more accurately.
  • the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is in a stable state when the acquired power value is within a predetermined first range over the first period. With such a configuration, the possibility of abnormality in the lamp heater 20 can be determined more accurately.
  • the determination unit 110 determines that the abnormality of the lamp heater 20 is caused by the blackening phenomenon of the lamp heater 20. It is determined that the abnormality is caused by the abnormality. With such a configuration, the cause of abnormality in the lamp heater 20 can be identified.
  • the determination unit 110 determines that the abnormality of the lamp heater 20 is caused by resistance deterioration of the electric heating body 21. It is determined that there is an abnormality. With such a configuration, the cause of abnormality in the lamp heater 20 can be identified.
  • the power value is subjected to low-pass filter processing. With such a configuration, it is possible to easily stabilize the power value.
  • the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is in a stable state when the acquired temperature value is within a predetermined second range over the second period. With such a configuration, the possibility of abnormality in the lamp heater 20 can be determined more accurately.
  • the abnormality determination system 1 includes an abnormality determination device 10, a lamp heater 20, and a control device that controls the lamp heater 20. With such a configuration, it is possible to realize an abnormality determination system that can determine the possibility of abnormality in the lamp heater at low cost.
  • the resistance value of the electric heating element 21 calculated from the voltage across the electric heating element 21 of the lamp heater 20 and the current flowing through the electric heating element 21 is acquired, and when the acquired resistance value exceeds a first threshold value Then, it is determined that the lamp heater 20 is abnormal. With such a configuration, the possibility of abnormality in the lamp heater can be determined at low cost.
  • the abnormality determination device 10, the abnormality determination system 1, and the abnormality determination method can also be configured as follows.
  • the acquisition unit 100 only needs to be configured to be able to acquire at least the resistance value.
  • the determination unit 110 may be configured to be able to determine that the lamp heater 20 is abnormal at least when the acquired resistance value exceeds the first threshold value.
  • the control device does not have to include the temperature regulator 22, but can also include a power regulator 28, as shown in FIG. 7, for example.
  • the abnormality determination system 1 in FIG. 7 is different from the abnormality determination system 1 in FIG. That is, in the abnormality determination system 1 of FIG. 7, the temperature value of the lamp heater 20 is not controlled.
  • Power regulator 28 controls the effective voltage supplied to lamp heater 20 to a predetermined value. Thereby, the degree of freedom in designing the abnormality determination system 1 can be increased.
  • the determination unit 110 may determine that the lamp heater 20 is abnormal.
  • the stable state determination process shown in FIG. 8 is performed, for example, by the processor 11 executing a predetermined program.
  • the acquisition unit 100 acquires a temperature value (step S10).
  • the determination unit 110 determines whether the acquired temperature value is within the second range over the second period, in other words, whether the condition “lower limit threshold ⁇ temperature value ⁇ upper threshold” is satisfied over the second period. It is determined whether or not there is one (step S11). Step S11 is repeated over the second period until it is determined that "lower limit threshold ⁇ temperature value ⁇ upper threshold" is satisfied.
  • the acquisition unit 100 acquires the power value (step S12).
  • the determination unit 110 determines whether the acquired power value is within the first range over the first period, in other words, whether the “lower limit threshold ⁇ power value ⁇ upper threshold” is satisfied over the first period. (Step S13).
  • the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is in a stable state (step S14), and the stable state determination process is performed. finish. If it is not determined that the acquired power value is within the first range over the first period, the determination unit 110 determines that the lamp heater 20 is abnormal (step S15), and the stable state determination process is performed. finish.
  • step S15 the lamp heater 20 is determined to be abnormal if the acquired power value is not determined to be within the first range over the first period multiple times in succession. 110 may be configured.
  • the abnormality determination method of the present disclosure can be executed by a computer. That is, the present disclosure includes a program for causing a computer to execute the abnormality determination method, and a computer-readable storage medium that stores the program for causing the computer to execute the abnormality determination method.
  • the abnormality determination device 10 includes: an acquisition unit 100 that acquires a resistance value of the electric heating element calculated from the voltage across the electric heating element of the lamp heater and the current flowing through the electric heating element; a determination unit 110 that performs an abnormality determination that determines whether or not the lamp heater is abnormal based on the acquired resistance value; The determination unit 110 determines that the lamp heater is abnormal when the acquired resistance value exceeds a first threshold value.
  • the abnormality determination device 10 includes: The determination unit 110 performs the abnormality determination when the lamp heater is in a stable state.
  • the abnormality determination device 10 includes: The acquisition unit 100 acquires a power value of the electric heating body, The determination unit 110 determines that the lamp heater is in a stable state when the acquired power value is within a predetermined first range over a first period.
  • the abnormality determination device 10 includes: The determination unit 110 determines that when the acquired resistance value exceeds the first threshold value and the acquired power value exceeds a second threshold value, an abnormality in the lamp heater is detected. It is determined that the abnormality is caused by a phenomenon of oxidation.
  • the abnormality determination device 10 includes: The determination unit 110 determines that when the acquired resistance value exceeds the first threshold value and the acquired power value does not exceed a second threshold value, the abnormality in the lamp heater is caused by the resistance of the electric heating body. It is determined that the abnormality is caused by deterioration.
  • the abnormality determination device 10 includes: The power value is subjected to low-pass filter processing.
  • the abnormality determination device 10 includes: The acquisition unit 100 acquires a temperature value of the lamp heater, The determination unit 110 determines that the lamp heater is in a stable state when the acquired temperature value is within a predetermined second range over a second period.
  • the abnormality determination system 1 includes: The abnormality determination device 10 of the above aspect, the lamp heater 20; and a control device that controls the lamp heater 20.
  • the abnormality determination system 1 includes: The control device controls the temperature value of the lamp heater 20 to a predetermined value.
  • the abnormality determination system includes: The control device controls the effective voltage supplied to the lamp heater 20 to a predetermined value.
  • the abnormality determination method includes: Obtaining the resistance value of the electric heating element calculated from the voltage across the electric heating element of the lamp heater and the current flowing through the electric heating element, When the acquired resistance value exceeds a first threshold value, it is determined that the lamp heater is abnormal.
  • the abnormality determination device, abnormality determination system, and abnormality determination method of the present disclosure can be applied to, for example, a halogen heater.

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

異常判定装置が、ランプヒータの電熱体の両端の電圧および電熱体を流れる電流から算出された電熱体の抵抗値を取得する取得部と、取得された抵抗値に基づいてランプヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う判定部とを備える。判定部は、取得された抵抗値が第１閾値を超えた場合に、ランプヒータが異常であると判定する。

Description

異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法
　本発明は、ヒータの異常を判定する異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法に関する。
　特許文献１には、通電時の電気抵抗増加率の変化の大小により、ヒータの異常を判定する電気ヒータが開示されている。
特開平８－１２４６５３号公報
　ところで、電気ヒータのうち、ハロゲンヒータ等のランプヒータでは、ガラス管内部の黒化またはガラス管外部への汚れの付着（以下、黒化現象という。）により赤外線の放出が減衰し、加熱不足または加熱ムラ等の異常の原因となる場合がある。このため、一般に、ランプヒータの異常は、ガラス管の黒化現象を目視またはカメラ画像を用いた監視により検出される。
　しかし、ガラス管の黒化現象を目視またはカメラ画像を用いて監視すると、人件費または装置コスト等の監視コストが高くなるため、ランプヒータの異常を常時監視することができない場合がある。この場合、ガラス管の黒化現象に対する監視頻度が低下し、ランプヒータの異常を見逃すおそれがある。
　本開示は、低コストでランプヒータの異常可能性を判定可能な異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法を提供することにある。
　本開示の一態様の異常判定装置は、
　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得する取得部と、
　取得された前記抵抗値に基づいて前記ランプヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う判定部と
を備え、
　前記判定部は、取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する。
　本開示の一態様の異常判定システムは、
　前記態様の異常判定装置と、
　前記ランプヒータと、
　前記ランプヒータを制御する制御装置と
を備える。
　本開示の一態様の異常判定方法は、
　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得し、
　取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する。
　前記態様の異常判定装置によれば、低コストでランプヒータの異常可能性を判定可能な異常判定装置を実現できる。
　前記態様の異常判定システムによれば、低コストでランプヒータの異常可能性を判定可能な異常判定システムを実現できる。
　前記態様の異常判定方法によれば、低コストでランプヒータの異常可能性を判定できる。
本開示の一実施形態の異常判定装置を備える異常判定システムを示すブロック図。 図１の異常判定装置を用いた異常判定方法を説明するための第１のフローチャート。 図１の異常判定装置を用いた異常判定方法を説明するための第２のフローチャート。 図１の異常判定装置を用いた異常判定方法を説明するための第３のフローチャート。 正常なランプヒータの電力値と異常なランプヒータの電力値との関係を示すグラフ。 異常なランプヒータの一例を示す模式図。 図１の異常判定システムの変形例を示すブロック図。 図１の異常判定装置を用いた安定状態判定処理を説明するためのフローチャート。
　以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、または、その用途を制限することを意図するものではない。図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
　本開示の一実施形態の異常判定装置１０は、一例として、図１に示すように、異常判定システム１の一部を構成している。異常判定システム１は、ハロゲンヒータ等のランプヒータ２０と、ランプヒータ２０の温度値を制御する温調器２２とを備える。温調器２２は、ランプヒータ２０を制御する制御装置の一例である。本実施形態では、異常判定システム１は、ランプヒータ２０および温調器２２に加えて、ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）２３、温度センサ２５、電圧センサ２６および電流センサ２７を備える。
　ランプヒータ２０は、図１に示すように、電熱線等の電熱体２１を有している。本実施形態では、一例として、電熱体２１にソリッドステートリレー２３を介して温調器２２が接続され、ソリッドステートリレー２３に電源２４が接続されている。温調器２２は、温度センサ２５により検出された温度値に基づいて、ランプヒータ２０の温度値が既定値になるように、ソリッドステートリレー２３を介して電熱体２１を制御する。ソリッドステートリレー２３がオンである場合に、電源２４からの電流が電熱体２１に供給される。電熱体２１は、操作量により発熱量が変化する。電圧センサ２６は、電熱体２１の両端の電圧を検出する。電流センサ２７は、電熱体２１を流れる電流を検出する。
　異常判定装置１０は、取得部１００および判定部１１０を備え、ランプヒータ２０の異常を判定する。一例として、異常判定装置１０は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を含む。取得部１００および判定部１１０の各々は、例えば、プロセッサ１１が記憶部１２に記憶された所定のプログラムを実行することにより実現される。プロセッサ１１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等を含む。記憶部１２は、例えば、内部記録媒体または外部記録媒体で構成されている。内部記録媒体は、不揮発メモリ等を含む。外部記録媒体は、ハードディスク（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、光ディスク装置等を含む。通信部１３は、例えば、サーバ等の外部装置との間でデータの送受信を行うための通信回路または通信モジュールで構成されている。
　取得部１００は、例えば、通信部１３を介して、電熱体２１の抵抗値（以下、抵抗値という。）を取得する。抵抗値は、例えば、電圧センサ２６により検出された電熱体２１の両端の電圧と、電流センサ２７により検出された電熱体２１を流れる電流とから算出される。本実施形態では、取得部１００は、抵抗値に加えて、ランプヒータ２０の電力値（以下、電力値という。）と、ランプヒータ２０の温度値（以下、温度値という。）とを取得する。電力値は、例えば、電圧センサ２６により検出された電熱体２１の両端の電圧と、電流センサ２７により検出された電熱体２１を流れる電流とから算出される。
　取得される抵抗値および電力値に、ローパスフィルタ処理（例えば、移動平均処理）が施されてもよい。抵抗値および電力値に対するローパスフィルタ処理は、例えば、ランプヒータ２０の種類等に応じて設定され、異常判定装置１０または外部装置で施される。
　温度値は、温度センサ２５により測定される。温度センサ２５により温度を測定される測定対象は、電熱体２１であってもよいし、電熱体２１により加熱される被熱処理物であってもよいし、電熱体２１周囲の雰囲気であってもよい。例えば、次に示す態様で温度センサ２５により測定された値を「温度値」とすることができる。
　　・電熱体２１の温度を温度センサ２５で直接測定して得られた値。
　　・電熱体２１により加熱された被熱処理物（例えば、ランプヒータ２０が収容された筐体内に配置されたワーク、または、半導体ウェハ）の表面を温度センサ２５で測定して得られた値。
　　・炉内に配置された電熱体２１により加熱された被熱処理物の周囲の雰囲気温度を温度センサ２５で測定して得られた値。
　判定部１１０は、取得された抵抗値に基づいてランプヒータ２０が異常であるか否かの異常判定を行う。詳しくは、判定部１１０は、取得された抵抗値が第１閾値を超えた場合に、ランプヒータ２０が異常であると判定する。
　第１閾値は、例えば、ランプヒータ２０が正常でありかつ安定状態である場合における抵抗値（以下、基準抵抗値という。）に基づいて算出される。一例として、第１閾値は、基準抵抗値に余裕係数（例えば、１．０５）を乗じて算出される。第１閾値を算出する場合におけるランプヒータ２０が正常であるか否かについては、例えば、目視またはカメラ画像を用いて行われる。ランプヒータ２０が正常な状態には、判定部１１０によりランプヒータ２０が異常であると判定されない状態が含まれる。第１閾値の算出は、異常判定装置１０で行われてもよいし、外部装置で行われてもよい。ランプヒータ２０が安定状態であるか否かは、例えば、後述の安定条件が満たされているか否かで判断される。算出された第１閾値は、記憶部１２に記憶されてもよいし、外部装置に記憶されてもよい。
　本実施形態では、判定部１１０は、ランプヒータ２０が安定状態である場合に、異常判定を行う。ランプヒータ２０が安定状態であると判定される安定条件の一例を次に示す。ランプヒータ２０が安定状態であるか否かは、下記の安定条件のいずれか１つに基づいて判定されてもよいし、下記の安定条件のいずれか複数または下記の安定条件以外の条件に基づいて判定されてもよい。
　　・電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある場合。例えば、予め定めた監視期間（例えば、６０秒）における電力値の変動幅がプラスマイナス２０％以内であれば、第１範囲内にあると判断される。第１期間は、例えば、電力値が取得される周期に電力値の移動平均回数を掛けて得られる期間であり、監視期間よりも長い期間（例えば、１２０秒）である。
　　・温度値が第２期間に亘って予め定められた第２範囲内にある場合。例えば、予め定めた監視期間（例えば、６０秒）におけるランプヒータ２０の温度の変動幅が摂氏プラスマイナス１度以内であれば、第２範囲内にあると判断される。第２期間は、例えば、監視期間よりも長い期間（例えば、１２０秒）である。
　抵抗値および電力値に移動平均処理が施されている場合、「電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある」と判定される一例を次に示す。
　　・電力値に施される移動平均処理回数が、抵抗値に施される移動平均処理回数よりも大きい場合、電力値が電力値に施される移動平均処理回数、連続して第１範囲内にあれば、「電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある」と判定される。
　　・電力値が施される移動平均処理回数が、抵抗値に施される移動平均処理回数よりも小さい場合、電力値が抵抗値に施される移動平均回数、連続して第１範囲内にあれば、「電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある」と判定される。
　ランプヒータ２０が安定状態であるか否かを判定する際、監視期間または第１期間または第２期間の開始から経過した時間は、例えば、外部装置で計測され、通信部１３を介して、取得部１００により取得される。
　判定部１１０は、取得された抵抗値が第１閾値を超えたときに、取得された電力値に応じて、ランプヒータ２０の異常が「ランプヒータ２０の黒化現象」に起因するものか、または、「電熱体２１の抵抗劣化」に起因するものかを判定する。詳しくは、判定部１１０は、取得された電力値が第２閾値を超えている場合、ランプヒータ２０の異常が「ランプヒータ２０の黒化」に起因する異常であると判定し、取得された電力値が第２閾値を超えていない場合、ランプヒータ２０の異常が「電熱体２１の抵抗劣化」に起因する異常であると判定する。「ランプヒータ２０の黒化現象」には、例えば、電熱体２１を覆うガラス管の内面に蒸発したフィラメントが付着することにより黒ずむ現象、および、電熱体２１を覆うガラス管の外面に汚れが付着することにより黒ずむ現象が含まれる。「電熱体２１の抵抗劣化」には、経年変化による電熱体２１の抵抗値が増加する現象が含まれる。
　第２閾値は、例えば、ランプヒータ２０が正常でありかつ安定状態である場合における電力値（以下、基準電力値という。）に基づいて算出される。一例として、第２閾値は、基準電力値に余裕係数（例えば、１．１）を乗じて算出される。第２閾値を算出する場合におけるランプヒータ２０が正常であるか否かについては、例えば、目視またはカメラ画像を用いて行われる。第２閾値の算出は、異常判定装置１０で行われてもよいし、外部装置で行われてもよい。ランプヒータ２０が安定状態であるか否かは、例えば、前述の安定条件が満たされているか否かで判断される。算出された第２閾値は、記憶部１２に記憶されてもよいし、外部装置に記憶されてもよい。
　ランプヒータ２０が異常であると判定された場合、例えば、ランプヒータ２０の劣化、または、ランプヒータ２０の故障が疑われる旨の報知が行われる。このとき、取得された抵抗値に応じて、段階的にランプヒータ２０の異常が報知されるように構成してもよい。例えば、取得された電力値が第１閾値の１０３％を超えた場合、ヒータの劣化状態が「注意」レベルであることが報知される。取得された電力値が第１閾値の１０５％を超えた場合、ヒータの劣化状態が「警報」レベルであることが報知される。
　図２～図４を参照して、異常判定装置１０を用いた異常判定方法の一例を説明する。図２～図４に示す異常判定方法は、一例として、プロセッサ１１が所定のプログラムを実行することで実施される。
　図２に示すように、異常判定方法が開始されると、取得部１００が抵抗値を取得する（ステップＳ１）。判定部１１０は、取得された抵抗値が第１閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２）。取得された抵抗値が第１閾値を超えたと判定されると、判定部１１０は、ランプヒータ２０が異常であると判定する（ステップＳ３）。
　ステップＳ３でランプヒータ２０が異常であると判定された以降、または、ステップＳ２で取得された抵抗値が第１閾値を超えたと判定されなかった場合、判定部１１０は、異常判定方法を終了させるか否かを判定する（ステップＳ５）。異常判定方法を終了させると判定されなかった場合、ステップＳ１に戻り、抵抗値が取得される。
　異常判定方法の終了条件の一例を次に示す。
　　・取得部１００が終了コマンドを取得した場合。
　　・判定部１１０が異常判定を所定回数行った場合。
　　・異常判定方法の開始から所定時間が経過した場合。
　図３を参照して、ランプヒータ２０が安定状態であるときに異常判定を行う場合の異常判定方法の第１の例について説明する。
　図３に示すように、異常判定方法が開始されると、判定部１１０が、ランプヒータ２０が安定状態であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５は、ランプヒータ２０が安定状態であると判定されるまで繰り返される。
　ランプヒータ２０が安定状態であると判定されると、ステップＳ１～ステップＳ４が実行される。ステップＳ４で異常判定方法を終了させると判定されなかった場合、ステップＳ５に戻り、ランプヒータ２０が安定状態であるか否かが判定される。
　図４を参照して、ランプヒータ２０が安定状態であるときに異常判定を行う場合の異常判定方法の第２の例について説明する。
　図４に示すように、異常判定方法が開始されると、判定部１１０によりランプヒータ２０が安定状態であるか否かが判定され（ステップＳ５）、ランプヒータ２０が安定状態であると判定されると、取得部１００が、抵抗値および電力値を取得する（ステップＳ６）。例えば、電力値は、抵抗値と概ね同じタイミングで取得される。
　抵抗値および電力値が取得されると、判定部１１０により取得された抵抗値が第１閾値を超えたか否かが判定され（ステップＳ２）、取得された抵抗値が第１閾値を超えたと判定されると、判定部１１０は、取得された電力値が第２閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ７）。
　取得された電力値が第２閾値を超えたと判定された場合、判定部１１０は、ランプヒータ２０がランプヒータ２０の黒化現象に起因する異常であると判定し（ステップＳ８）、ステップＳ４に進む。取得された電力値が第２閾値を超えたと判定されなかった場合、判定部１１０は、ランプヒータ２０が電熱体２１の抵抗劣化に起因する異常であると判定し（ステップＳ９）、ステップＳ４に進む。
　異常判定装置１０は、次のような効果を発揮できる。
　異常判定装置１０は、ランプヒータ２０の電熱体２１の両端の電圧および電熱体２１を流れる電流から算出された電熱体２１の抵抗値を取得する取得部１００と、取得された抵抗値に基づいてランプヒータ２０が異常であるか否かの判定である異常判定を行う判定部１１０とを備える。判定部１１０は、取得された抵抗値が第１閾値を超えた場合に、ランプヒータ２０が異常であると判定する。このような構成により、目視またはカメラ画像を用いることなくランプヒータ２０の異常可能性を判定することができる。その結果、低コストでランプヒータ２０の異常可能性を判定可能な異常判定装置１０を実現できる。
　ここで、正常なランプヒータ２０の電力値と、異常なランプヒータ２０の電力値との関係を図５に示す。図５において、正常なランプヒータ２０の電力値を点線で示し、異常なランプヒータ２０の電力値を実線で示している。一例として、図６に示すように、黒化現象により温度センサ２５を直接加熱する放射熱２０２が減少した状態のランプヒータ２０を異常なランプヒータ２０としている。図６において、ランプヒータ２０は、黒化現象により黒ずんだ部分２０１を有し、被熱処理物２００を加熱している。
　図５に示すように、異常なランプヒータ２０は、正常なランプヒータ２０と比較して、安定状態の電力値が増加している。このため、電力値を取得して、正常なランプヒータ２０の電力値に基づいて算出される第１閾値と比較することで、ランプヒータ２０の異常可能性を判定できる。また、ランプヒータ２０が安定状態である場合に異常判定を行うことで、ランプヒータ２０の異常可能性をより正確に判定できる。
　判定部１１０は、取得された電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある場合に、ランプヒータ２０が安定状態であると判定する。このような構成により、ランプヒータ２０の異常可能性をより正確に判定できる。
　判定部１１０は、取得された抵抗値が前記第１閾値を超えたときに、取得された電力値が第２閾値を超えている場合、ランプヒータ２０の異常がランプヒータ２０の黒化現象に起因する異常であると判定する。このような構成により、ランプヒータ２０の異常の要因を特定できる。
　判定部１１０は、取得された抵抗値が第１閾値を超えたときに、取得された電力値が第２閾値を超えていない場合、ランプヒータ２０の異常が電熱体２１の抵抗劣化に起因する異常であると判定する。このような構成により、ランプヒータ２０の異常の要因を特定できる。
　電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている。このような構成により、電力値を整定し易くすることができる。
　判定部１１０は、取得された温度値が第２期間に亘って予め定められた第２範囲内にある場合に、ランプヒータ２０が安定状態であると判定する。このような構成により、ランプヒータ２０の異常可能性をより正確に判定できる。
　本開示の異常判定システムによれば、次のような効果を発揮できる。
　異常判定システム１が、異常判定装置１０と、ランプヒータ２０と、ランプヒータ２０を制御する制御装置とを備える。このような構成により、低コストでランプヒータの異常可能性を判定可能な異常判定システムを実現できる。
　本開示の異常判定方法によれば、次のような効果を発揮できる。
　異常判定方法では、ランプヒータ２０の電熱体２１の両端の電圧および電熱体２１を流れる電流から算出された電熱体２１の抵抗値を取得し、取得された抵抗値が第１閾値を超えた場合に、ランプヒータ２０が異常であると判定する。このような構成により、低コストでランプヒータの異常可能性を判定できる。
　異常判定装置１０、異常判定システム１および異常判定方法は、次のように構成することもできる。
　取得部１００は、少なくとも抵抗値を取得可能に構成されていればよい。
　判定部１１０は、少なくとも、取得された抵抗値が第１閾値を超えた場合に、ランプヒータ２０が異常であると判定可能に構成されていればよい。
　制御装置は、温調器２２を含む場合に限らず、例えば、図７に示すように、電力調整器２８を含むこともできる。図７の異常判定システム１は、図１の異常判定システム１と比較して、温度センサ２５、温調器２２およびソリッドステートリレー２３に代えて、電力調整器２８を備えている。つまり、図７の異常判定システム１では、ランプヒータ２０の温度値が制御されない。電力調整器２８は、ランプヒータ２０に供給される実効電圧を既定値に制御する。これにより、異常判定システム１の設計の自由度を高めることができる。
　判定部１１０は、図８に示すように、電力値に基づいてランプヒータ２０が安定状態であると判定されない場合、ランプヒータ２０が異常であると判定してもよい。図８に示す安定状態判定処理は、一例として、プロセッサ１１が所定のプログラムを実行することで実施される。
　図８に示すように、安定状態判定処理が開始されると、取得部１００は温度値を取得する（ステップＳ１０）。判定部１１０は、取得された温度値が第２期間に亘って第２範囲内にあるか否か、言い換えると、第２期間に亘って「下限閾値≦温度値≦上限閾値」が満たされているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、第２期間に亘って「下限閾値≦温度値≦上限閾値」が満たされていると判定されるまで繰り返される。
　第２期間に亘って「下限閾値≦温度値≦上限閾値」が満たされていると判定されると、取得部１００は電力値を取得する（ステップＳ１２）。判定部１１０は、取得された電力値が第１期間に亘って第１範囲内にあるか否か、言い換えると、第１期間に亘って「下限閾値≦電力値≦上限閾値」を満たすか否かを判定する（ステップＳ１３）。一例として、基準電力値が１０００Wである場合、下限閾値は、基準電力値の８０％の電圧値（＝８００W）であり、上限閾値は、基準電力値の１２０％（＝１２００W）である。
　取得された電力値が第１期間に亘って第１範囲内にあると判定された場合、判定部１１０は、ランプヒータ２０が安定状態であると判定し（ステップＳ１４）、安定状態判定処理が終了する。取得された電力値が第１期間に亘って第１範囲内にあると判定されなかった場合、判定部１１０は、ランプヒータ２０が異常であると判定し（ステップＳ１５）、安定状態判定処理が終了する。
　ステップＳ１５において、複数回連続して、取得された電力値が第１期間に亘って第１範囲内にあると判定されなかった場合に、ランプヒータ２０が異常であると判定するように、判定部１１０を構成してもよい。
　本開示の異常判定方法は、コンピュータに実行させることができる。つまり、本開示には、異常判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、および、異常判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶するコンピュータ可読性の記憶媒体が含まれる。
　以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
　本開示の第１態様の異常判定装置１０は、
　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得する取得部１００と、
　取得された前記抵抗値に基づいて前記ランプヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う判定部１１０と
を備え、
　前記判定部１１０は、取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する。
　本開示の第２態様の異常判定装置１０は、
　前記判定部１１０は、前記ランプヒータが安定状態である場合に、前記異常判定を行う。
　本開示の第３態様の異常判定装置１０は、
　前記取得部１００が、前記電熱体の電力値を取得し、
　前記判定部１１０は、取得された前記電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある場合に、前記ランプヒータが安定状態であると判定する。
　本開示の第４態様の異常判定装置１０は、
　前記判定部１１０は、取得された前記抵抗値が前記第１閾値を超えたときに、取得された前記電力値が第２閾値を超えている場合、前記ランプヒータの異常が前記ランプヒータの黒化現象に起因する異常であると判定する。
　本開示の第５態様の異常判定装置１０は、
　前記判定部１１０は、取得された前記抵抗値が前記第１閾値を超えたときに、取得された前記電力値が第２閾値を超えていない場合、前記ランプヒータの異常が前記電熱体の抵抗劣化に起因する異常であると判定する。
　本開示の第６態様の異常判定装置１０は、
　前記電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている。
　本開示の第７態様の異常判定装置１０は、
　前記取得部１００が、前記ランプヒータの温度値を取得し、
　前記判定部１１０は、取得された前記温度値が第２期間に亘って予め定められた第２範囲内にある場合に、前記ランプヒータが安定状態であると判定する。
　本開示の第８態様の異常判定システム１は、
　前記態様の異常判定装置１０と、
　前記ランプヒータ２０と、
　前記ランプヒータ２０を制御する制御装置と
を備える。
　本開示の第９態様の異常判定システム１は、
　前記制御装置が、前記ランプヒータ２０の温度値を既定値に制御する。
　本開示の第１０態様の異常判定システムは、
　前記制御装置は、前記ランプヒータ２０に供給される実効電圧を既定値に制御する。
　本開示の第１１態様の異常判定方法は、
　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得し、
　取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する。
　前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　本開示の異常判定装置、異常判定システムおよび異常判定方法は、例えば、ハロゲンヒータに適用できる。
１　異常判定システム
１０　異常判定装置
１１　プロセッサ
１２　記憶部
１３　通信部
２１　電熱体
２２　温調器
２３　ＳＳＲ
２４　電源
２５　温度センサ
２６　電圧センサ
２７　電流センサ
２８　電力調整器
１００　取得部
１１０　判定部

Claims (11)

  1. 　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得する取得部と、
    　取得された前記抵抗値に基づいて前記ランプヒータが異常であるか否かの判定である異常判定を行う判定部と
    を備え、
    　前記判定部は、取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する、異常判定装置。
  2. 　前記判定部は、前記ランプヒータが安定状態である場合に、前記異常判定を行う、請求項１に記載の異常判定装置。
  3. 　前記取得部が、前記電熱体の電力値を取得し、
    　前記判定部は、取得された前記電力値が第１期間に亘って予め定められた第１範囲内にある場合に、前記ランプヒータが安定状態であると判定する、請求項２に記載の異常判定装置。
  4. 　前記判定部は、取得された前記抵抗値が前記第１閾値を超えたときに、取得された前記電力値が第２閾値を超えている場合、前記ランプヒータの異常が前記ランプヒータの黒化現象に起因する異常であると判定する、請求項３に記載の異常判定装置。
  5. 　前記判定部は、取得された前記抵抗値が前記第１閾値を超えたときに、取得された前記電力値が第２閾値を超えていない場合、前記ランプヒータの異常が前記電熱体の抵抗劣化に起因する異常であると判定する、請求項３または４に記載の異常判定装置。
  6. 　前記電力値には、ローパスフィルタ処理が施されている、請求項３～５のいずれかに記載の異常判定装置。
  7. 　前記取得部が、前記ランプヒータの温度値を取得し、
    　前記判定部は、取得された前記温度値が第２期間に亘って予め定められた第２範囲内にある場合に、前記ランプヒータが安定状態であると判定する、請求項２～５のいずれかに記載の異常判定装置。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の異常判定装置と、
    　前記ランプヒータと、
    　前記ランプヒータを制御する制御装置と
    を備える、異常判定システム。
  9. 　前記制御装置は、前記ランプヒータの温度値を既定値に制御する、請求項８に記載の異常判定システム。
  10. 　前記制御装置は、前記ランプヒータに供給される実効電圧を既定値に制御する、請求項８に記載の異常判定システム。
  11. 　ランプヒータの電熱体の両端の電圧および前記電熱体を流れる電流から算出された前記電熱体の抵抗値を取得し、
    　取得された前記抵抗値が第１閾値を超えた場合に、前記ランプヒータが異常であると判定する、異常判定方法。
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