JP2015225711A - 制御方法、制御装置、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】単一のヒータを備えた加熱装置の温度立ち上げ時における消費電力量の急激な上昇を、複雑な構成のシステムを必要とせずに抑制する
【解決手段】ヒータ制御部３３は、所定の時間における開始時点から当該時間におけるいずれかの時点までに測定されたヒータ１２の消費電力量の積算値が、所定の閾値を超えた後、ヒータ１２に供給される電力を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータを備えた加熱装置の温度立ち上げを制御する制御方法、制御装置、プログラム、および記録媒体に関する。

大量の電力を必要とする各種の施設（たとえば、高圧電力を使用する工場、またはオフィスビル）では、電力の基本料金を、施設において使用される電力の最大許容量に基づき、電力供給者と契約している。この最大許容量は、一般にデマンド契約電力と呼ばれる。デマンド契約電力に基づく電力基本料金は、施設における消費電力が契約値を超えない限り適用される。しかし、消費電力がデマンド契約電力をわずか３０分程度でも超過すると、翌月以降の基本料金が大幅に増額される。そこで従来、消費電力がデマンド契約電力を超過しないように、消費電力を監視したり電力需要量を抑制したりするための各種の技術が多数提案されている。

他方、電子部品をプリント回路基板に実装する際には、はんだ槽等の加熱装置が用いられる。このような加熱装置における温度立ち上げは、加熱炉が設定温度に達するまでヒータに電力を供給し続けることによって行われる。その一例を図６に示す。図６は、従来技術に係る温度調整を受ける加熱装置における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図である。この図に示す例では、温度立ち上げ期間１０１において、ヒータに対する電力の供給（波形１０３）が連続的に続くことによって、ヒータにおいて消費される電力の積算値（波形１０４）が急激に上昇する。ヒータの温度が設定値に到達した後の温度調節期間１０２において、温度センサによって測定されたヒータの温度に基づき、ヒータに供給する電力を適宜オンまたはオフする制御（波形１０５）行うことによって、ヒータの消費電力量の積算値の上昇が穏やかになる。

通常、施設内の加熱装置は、生産開始に先立ち、ヒータを一斉にオンすることによって立ち上げられる。複数台の加熱炉を同時に立ち上げると、個々のヒータの消費電力を積算した積算消費電力が急激に上昇するので、施設全体の消費電力がデマンド契約電力を超えてしまう問題を生じかねない。そこで従来、このような問題を解消するための、各加熱炉の立ち上げ時における消費電力の急激な上昇を抑制する各種の技術が提案されている。

特許文献１には、炉体内に複数のヒータが配設されたリフロー装置を立ち上げるにあたり、前記各ヒータの立ち上げ時間をずらすことを特徴とするリフロー装置のヒータ立ち上げ方法が開示されている。

特許文献２には、各加熱ゾーンのヒータを組み合わせたグループを形成し、該クループごとに優先度を設定して加熱炉を立ち上げる方法が開示されている。

特許文献３には、炉体内の加熱ユニットの出力と炉内温度上昇との関係を予めゾーンごとに求めた出力対温度特性情報と、温度測定情報と、温度設定情報とに基づき、加熱ユニットに供給する電力をゾーンごとに制御する電気炉が開示されている。

特開平７−２１２０２７号（１９９５年８月１１日公開） 特開２００７−７８３０７号（２００７年３月２９日公開） 特開２０１０−２８６１７９号（２０１０年１２月２４日公開）

しかし上述した従来の技術には次のような問題がある。まず、これらの技術は、加熱炉が複数の加熱ゾーンによって構成され、かつそれぞれに対してヒータが用意されている加熱装置を対象にしているため、加熱ゾーンが一つのみの加熱装置には適用できない。また、各加熱ゾーンの加熱特性および各ヒータの特性を、事前に実験等によって予め明らかにする必要がある。さらには、加熱装置における加熱状態の変化、たとえば、各加熱ゾーンの余熱、周囲環境等が原因となる各加熱ゾーンの温度上昇時間の変化、またはヒータの加熱能力の変化などに対応するために、複雑な構成の制御システムが必要となる。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そしてその目的は、単一のヒータを備えた加熱装置の温度立ち上げ時における消費電力量の急激な上昇を、複雑な構成のシステムを必要とせずに抑制する制御方法、制御装置、プログラム、および記録媒体を提供することにある。

本発明に係る制御方法は、上記の課題を解決するために、
ヒータを備えた加熱装置における温度立ち上げを制御する制御方法であって、
所定の時間における開始時点から当該所定の時間におけるいずれかの時点までに測定された上記ヒータの消費電力量の積算値が、所定の閾値に達したか否かを判定する判定工程と、
上記判定工程において上記積算値が上記所定の閾値に達したと判定された場合、上記いずれかの時点から上記所定の時間における終了時点までの間、上記ヒータに供給される電力を低減する低減工程とを含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る制御方法は、所定の時間内のいずれかの時点において、ヒータの消費電力量の積算値が所定の閾値に到達した後から、当該所定の時間の終了時点までの間、ヒータに供給される電力を低減する。これにより、加熱装置の温度立ち上げ時におけるヒータの消費電力量の積算値の急激な上昇を抑制することができる。

また、本発明に係る制御方法は、ヒータの消費電力量の積算値に基づき当該ヒータを制御するので、加熱装置が複数のヒータを備えている必要はない。これにより、単一のヒータを備えた加熱装置に対して本発明に係る制御方法を適用することができる。

また、本発明に係る制御方法では、ヒータの加熱特性などを事前に測定しておく必要がない。そのため、この制御方法を実行するための複雑な構成のシステムを必要としない。

以上のように、本発明に係る制御方法によれば、単一のヒータを備えた加熱装置の温度立ち上げ時における消費電力量の急激な上昇を、複雑な構成のシステムを必要とせずに抑制することができる効果を奏する。

本発明に係る制御方法では、さらに、
上記低減工程では、上記いずれかの時点から上記終了時点までの間、上記ヒータに供給する上記電力をゼロにすることが好ましい。

上記の構成によれば、ヒータの消費電力量の急激な上昇を最大限に抑制することができる。

本発明に係る制御方法では、さらに、
上記時間は、上記加熱装置が設置される施設に対して設定される、電力供給者との間の電力供給契約の基準時間であることが好ましい。

上記の構成によれば、加熱装置が設置される施設全体の電力がデマンド契約電力を超えることの防止に寄与することができる。

本発明に係る制御装置は、上記の課題を解決するために、
ヒータを備えた加熱装置における温度立ち上げを制御する制御装置であって、
所定の時間における開始時点から当該所定の時間におけるいずれかの時点までに測定された上記消費電力量の積算値が、所定の閾値に達したか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段によって上記積算値が上記所定の閾値を達したと判定された場合、上記いずれかの時点から上記所定の時間における終了時点までの間、上記ヒータに供給される電力を低減する低減手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上述した制御方法と同様の作用効果を奏する。

本発明に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記制御装置が備える各手段として動作させることにより上記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明に係る制御方法によれば、単一のヒータを備えた加熱装置の温度立ち上げ時における消費電力量の急激な上昇を、複雑な構成のシステムを必要とせずに抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る制御システムおよびそれに備えられる各装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る制御システムにおける温度立ち上げ制御処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電力制御装置による制御を受けないはんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電力制御装置による制御を受けるはんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を模式的に示す図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電力制御装置による制御を受けない小型はんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図であり（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る制御システムによる制御を受けるはんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電力制御装置による制御を受けない小型はんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図であり（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る制御システムによる制御を受ける小型はんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図である。 従来技術に係る温度調整を受ける加熱装置における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図である。

〔実施形態１〕
本発明に係る第１実施形態について、図１〜図３に基づき以下に説明する。

（制御システム５０の構成）
図１は、本実施形態に係る制御システム５０およびそれに備えられる各装置の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、制御システム５０は、加熱装置１、電力制御装置３、および温度調節装置２を備えている。

加熱装置１は、プリント回路基板に電子部品を実装する際に用いられるはんだ槽などの各種の加熱装置として実現される。図１に示すように、加熱装置１は、加熱炉１１およびヒータ１２を備えている。ヒータ１２は電力の供給を受けて発熱し、加熱炉１１を熱する。加熱炉１１は、その内部に配置されたプリント回路基板を熱することによって、電子部品をプリント回路基板にはんだ付けする。

温度調節装置２は、加熱装置１の温度立ち上げ時において、加熱装置１の温度を制御する。図１に示すように、温度調節装置２は、温度センサ２１およびヒータ制御部２２を備えている。温度センサ２１は、加熱炉１１内の温度を測定する。ヒータ制御部２２は、温度センサ２１による温度測定結果に基づき、ヒータ１２への電力供給を制御することによって、結果的に、加熱炉１１内の温度を制御する。

電力制御装置３は、加熱装置１の温度立ち上げ時において、ヒータ１２によって消費される電力量を制御する。図１に示すように、電力制御装置３は、電力計３１、タイマー３２、およびヒータ制御部３３（判定手段、低減手段）を備えている。電力計３１は、ヒータ１２の消費電力量を測定する。タイマー３２は、経過時間を測定する。ヒータ制御部３３は、所定の時間内におけるヒータ１２の消費電力量の積算値に基づき、ヒータ１２への電力提供を制御する。

制御システム５０は、加熱炉１１から測定した温度に基づく温度調整と、ヒータ１２から測定した消費電力量の積算値に基づく消費電力量制御とを、同じ加熱装置１に対して行う。加熱装置１の温度立ち上げを開始してから、加熱炉１１内の温度が所定の加熱温度に到達するまでは、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量の制御が行われる。加熱炉１１内の温度が所定の加熱温度に到達した後は、温度調節装置２による加熱炉１１の温度制御が行われる。

（制御処理の流れ）
加熱装置１の温度立ち上げ時の制御システム５０による制御の内容について、より詳細に図２を参照して以下に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る制御システムにおける温度立ち上げ制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、制御システム５０において制御処理に用いられる条件値が温度調節装置２および電力制御装置３に設定される（Ｓ１）。具体的には、電力制御装置３に、ヒータ１２の消費電力量に対する閾値、および、所定の時間が設定される。一方、温度調節装置２には加熱炉１１の加熱温度が設定される。消費電力量に対する閾値は、所定の時間内においてヒータ１２に許容される消費電力量の積算値のことである。また、所定の時間は、ヒータ１２への電力供給を制御する単位時間のことである。本実施形態では、消費電力量に対する閾値は４ｋＷｈであり、時間は２０分である。なお、加熱温度は、加熱炉１１がその内部に配置されたプリント回路基板を熱するに適した温度のことである。

これらの条件値の設定後、加熱装置１は、ヒータ１２をオンする（Ｓ２）。これによりヒータ１２への電力供給が開始され、ヒータ１２は、供給された電力量に応じた熱を発することによって加熱炉１１を加熱する。その結果、加熱炉１１内の温度が上昇してゆく。ヒータ１２をオンした直後に、タイマー３２が、ヒータ１２をオンした後における経過時間の測定を開始する（Ｓ３）。また、電力計３１が、ヒータ１２の消費電力量の測定を開始する（Ｓ４）。電力計３１は、ヒータ１２の消費電力量を常時測定し、各時間における測定結果（消費電力量の瞬時値）を電力制御装置３内の図示しないメモリに随時記録する。

次に温度センサ２１が、加熱炉１１内の温度を測定し（Ｓ５）、測定結果をヒータ制御部２２に通知する。ヒータ制御部２２は、加熱炉１１の測定温度が、設定された加熱温度を超えたか否かを判定する（Ｓ６）。Ｓ６がＹＥＳの場合、温度調節装置２によるヒータ制御部２２の温度制御が開始される。具体的には次の通りである。

まずヒータ制御部２２が、ヒータ１２への電力供給を停止するようにヒータ１２を制御する。その結果、ヒータ１２がオフされる（Ｓ７）。ヒータ１２がオフされた後、温度センサ２１は加熱炉１１内の温度を測定し（Ｓ８）、測定結果をヒータ制御部２２に通知する。ヒータ制御部２２は、加熱炉１１の測定温度が、設定された加熱温度を超えたか否かを判定する（Ｓ９）。Ｓ９がＹＥＳの場合、図２に示すフローはＳ８に戻り、温度センサ２１が、再び加熱炉１１の温度を測定する。このように温度調節装置２は、加熱炉１１の温度が加熱温度を下回るまで待機する。Ｓ９がＮＯの場合、すなわち加熱炉１１の測定温度が加熱温度を下回った場合、ヒータ制御部２２は、ヒータ１２への電力供給を再開するようにヒータ１２を制御する。その結果、ヒータ１２がオンされ、図９のフローはＳ２に戻る。

以上のように、制御システム５０では、加熱装置１の温度立ち上げ時に加熱炉１１内の温度が加熱温度に到達すると、温度調節装置２による加熱炉１１の温度調整処理（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６〜Ｓ９）が繰り返し行われる。これにより、加熱炉１１内の温度が安定して加熱温度付近に維持される。

一方、Ｓ６がＮＯの場合、すなわち、加熱炉１１の測定温度が加熱温度を超えていない場合、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量制御処理が開始される。具体的には次の通りである。

まず温度調節装置２が、加熱炉１１の測定温度が加熱温度を超えていないことを、電力制御装置３に通知する。電力制御装置３がこの通知を受けると、タイマー３２が、現在測定中の経過時間の開始時刻および現在時刻をヒータ制御部３３に通知する。ヒータ制御部３３は、通知された開始時刻から現在時刻までの間の各時刻おけるヒータ１２の消費電力量の測定結果（瞬時値）を、図示しないメモリから取得する。ヒータ制御部３３は、取得した全ての測定結果を加算することによって、経過時間内のヒータ１２の消費電力量の積算値を算出する（Ｓ１０）。

ヒータ制御部３３は、算出した消費電力量の積算値が、所定の閾値に達したか否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１１がＮＯの場合、図２に示すフローはＳ５に戻る。すなわち、電力制御装置３は、ヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値に達していないことを温度調節装置２に通知する。これを受けて、温度センサ２１は、加熱炉１１内の温度を測定する（Ｓ５）。このように、経過時間内のヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値に達するまでは、ヒータ１２はオンされ続け、これによりヒータ１２の消費電力量の積算値は上昇し続ける。

一方、Ｓ１１がＹＥＳの場合、すなわち、ヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値に達したと判定された場合、ヒータ制御部３３が、ヒータ１２への電力供給を停止するようにヒータ１２を制御する。その結果、ヒータ１２がオフされる（Ｓ１２）。

次に、タイマー３２が、測定中の経過時間が、所定の時間を超えたか否かを判定する（Ｓ１３）。Ｓ１３がＮＯである場合、電力制御装置３はＳ１３の判定を繰り返す。すなわち電力制御装置３は、経過時間が時間を超えるまで待機する。

Ｓ１３がＹＥＳである場合、すなわち、ヒータ１２がオンしてからの経過時間が、所定の時間を超えた場合、タイマー３２は、測定中の経過時間をリセットする（Ｓ１４）。また、ヒータ制御部３３が、ヒータ１２への電力供給を再開するようにヒータ１２を制御する。その結果、ヒータ１２がオンされ、図９のフローはＳ２に戻る。この直後、タイマー３２が再び経過時間の測定を開始する（Ｓ３）。

以上のように、加熱炉１１の測定温度が加熱温度を超えるまでの間、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量の制御処理（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１０〜Ｓ１４）が繰り返し行われる。これにより、所定の時間内におけるヒータ１２の消費電力量の積算値が、所定の閾値までに制限される。

（比較結果）
図３の（ａ）は、本実施形態に係る電力制御装置３による制御を受けない加熱装置１における温度立ち上げ時の、ヒータ１２の消費電力量の波形を模式的に示す図である。図３の（ｂ）は、本実施形態に係る電力制御装置３による制御を受ける加熱装置１における温度立ち上げ時の、ヒータの１２の消費電力量の波形を模式的に示す図である。図３の（ａ）および（ｂ）において、縦軸はヒータ１２の消費電力量の積算値（ｋＷｈ）を表し、一方、横軸は加熱装置１の温度立ち上げを開始してからの経過時間（分）を表す。

図３の（ｂ）では、ヒータ１２の消費電力量の積算値の閾値は４ｋＷｈであり、かつ、電力制御を行う基準単位である所定の時間は２０分である。

加熱装置１の温度立ち上げを開始してからヒータ１２への電力供給が開始されるまでには、５分のタイムラグがあるとする。これにより、図３の（ａ）に示すように、電力制御装置３による制御を受けない加熱装置１では、温度立ち上げを開始してから５分後にヒータ１２への電力供給が開始され、これによりヒータ１２が電力を消費し始める。図３の（ａ）において、ヒータ１２に供給される消費電力量（瞬時値）の時間経過を波形４１として示す。加熱炉１１の温度が所定の加熱温度に到達するまで、ヒータ１２には同じ大きさの電力が供給され続ける。そのため、ヒータ１２に電力が供給され始めた以降の各時刻におけるヒータ１２の消費電力量は、一定値を維持する。

図３の（ａ）において、ヒータ１２への電力供給が開始されて以降のヒータ１２の消費電力量の積算値の時間経過を、波形４２として示す。図３の（ｂ）との比較のため、当該積算値は時間（２０分ごと）にゼロにリセットされる形で図３の（ａ）に表示されている。波形４２に示すように、ヒータ１２への電力供給が始まってから１５分後（温度立ち上げ開始２０分後）に、ヒータ１２の消費電力量の積算値は４ｋＷｈに到達する。図３の（ａ）の例では加熱装置１は電力制御装置３による制御を受けないので、これ以降もヒータ１２はオフされない。これにより、これにより、温度立ち上げを始めてから２０分後〜２５分後の間の５分間、ヒータ１２の電力消費は抑制されないので、消費電力量の積算値はこの５分間において４ｋＷｈを大きく超えて上昇し続ける。時間の終了後（温度立ち上げを開始してから２５分後）に、消費電力量の積算値はリセットされてゼロになる。

図３の（ｂ）において、ヒータ１２に供給される消費電力量（瞬時値）の時間経過を波形４３として、また、ヒータ１２への電力供給が開始されて以降のヒータ１２の消費電力量の積算値の時間経過を波形４４としてそれぞれ示す。波形４４に示すように、ヒータ１２への電力供給が始まってから１５分後に、所定の時間の開始時点から当該１５分後までの間のヒータ１２の消費電力量の積算値は４ｋＷｈに到達する。図３の（ｂ）の例では加熱装置１は電力制御装置３による制御を受けるので、これ以降はヒータ１２がオフされる。これにより、温度立ち上げを始めてから２０分後〜２５分後の間の５分間、ヒータ１２の電力消費がゼロになるので、消費電力量の積算値はこの５分間において４ｋＷｈのまま維持される。時間の終了後（温度立ち上げの開始２５分後）に、消費電力量の積算値はリセットされてゼロになる。

以上のように、電力制御装置３による制御を受ける加熱装置１では、所定の時間（２０分）内の最後の５分間において、ヒータ１２の消費電力量の積算値は閾値の４ｋＷｈを大きく超えて上昇し続ける。一方、電力制御装置３による制御を受ける加熱装置１では、所定の時間内のいずれの時点でもヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値の４ｋＷｈを超えることはない。したがって加熱装置１は、電力制御装置３による制御を受けることによって、温度立ち上げ時におけるヒータ１２の消費電力量の積算値の急激な上昇を抑えることができる。

（本実施形態の利点）
以上のように、制御システム５０は、加熱装置１の温度立ち上げ時に、温度調節装置２による通常の温度調節処理と、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量制御処理とを、組み合わせて実行する。この工夫によって、制御システム５０は次の利点を享受することができる。

（１）加熱装置１の温度立ち上げ時にヒータ１２の消費電力量を強制的に低減することによって、急激な消費電力の上昇を抑えることができる。

また、温度調節装置２による加熱装置１の温度調整処理は、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量制御処理とは独立に行われる。したがって、加熱装置１における加熱温度の設定値、加熱炉１１の熱容量、およびヒータ１２の性能などの、温度調整処理に関する条件は、消費電力量制御処理には影響しない。これにより、次の利点を享受することができる。

（２）加熱装置１の熱容量およびヒータ１２の性能などの、加熱装置１の加熱特性を事前に測定しておく必要がない。

（３）ヒータ１２の能力の劣化などの、加熱装置１において経時的に変化する加熱条件に対応するための、複雑な構成の制御システムを必要としない。

（４）電力制御装置３の構成を、電力計３１、タイマー３２、およびヒータ制御部３３を備えた簡単なものにすることができる。これにより電力制御装置３は、単一のヒータ１２を備えた加熱装置１における温度立ち上げ時のヒータ１２の消費電力量を制御することができる。

（５）電力制御装置３を既存の制御システムに加えるだけで、本実施形態に係る制御システム５０を構成することができる。

（実験結果）
以下に、加熱装置１として、プリント回路基板に電子部品を実装するはんだ槽を用いた実験結果について説明する。図４の（ａ）は、本実施形態に係る電力制御装置３による制御を受けないはんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータ１２の消費電力量の波形を示す図である。図４の（ｂ）は、本実施形態に係る電力制御装置３による制御を受けるはんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの１２の消費電力量の波形を示す図である。図４の（ａ）および（ｂ）において、縦軸はヒータ１２の消費電力量の積算値（ｋＷｈ）を表し、一方、横軸ははんだ槽の温度立ち上げを開始してからの経過時間（分）を表す。この実験では、消費電力量の積算値の閾値は４ｋＷｈであり、かつ、電力制御を行う基準の時間を２０分である。

図４の（ａ）に示すように、ヒータ１２の温度が加熱温度に到達するまで、ヒータ１２が連続的に同じ大きさの電力が供給され続ける（波形５１）。そのため、各時刻におけるヒータ１２の消費電力量は一定値を維持する。この図の例では、加熱装置１は電力制御装置３による制御を受けないので、２０分間のいずれかの時点においてヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値（４ｋＷｈ）に到達した後、積算値は４ｋＷｈを超えて上昇し続ける（波形５２）。なお、図４の（ｂ）との比較のため、積算値は２０分ごとにゼロにリセットされる形で図４の（ａ）に表示されている。

加熱装置１の温度立ち上げを始めてから約１１０分後に、加熱炉１１の測定温度が加熱温度に到達する。この後しばらくヒータ１２はオフされる。それから温度調節装置２によるヒータ制御部２２の温度制御が開始され、ヒータ制御部２２の測定温度に基づきヒータ１２がオンされたりオフされたりすることを繰り返す（波形５３）。

一方、図４の（ｂ）に示すように、加熱装置１が電力制御装置３による制御を受ける場合、２０分間のいずれかの時点においてヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値（４ｋＷｈ）に到達した後、ヒータ１２に供給される電力量はゼロに低減される（波形５４）。
この結果、ヒータ１２の消費電力量の積算値は、当該２０分間が終了するまでの残りの時間、４ｋＷｈのまま維持される（波形５５）。

図４の（ｂ）において、ヒータ１２に供給される消費電力量（瞬時値）の時間経過を波形５４として、ヒータ１２への電力供給が開始されて以降のヒータ１２の消費電力量の積算値の時間経過を波形５５として、それぞれ示す。図４の（ｂ）の例では、加熱装置１は電力制御装置３による制御を受けるので、２０分間のいずれかの時点においてヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値（４ｋＷｈ）に到達した後、消費電力量の積算値は４ｋＷｈを超えることがない。

加熱装置１が電力制御装置３による制御を受ける場合でも、温度立ち上げを始めてから約１１０分後に、加熱炉１１の測定温度が加熱温度に到達する。この後しばらくヒータ１２はオフされ、それから温度調節装置２によるヒータ制御部２２の温度制御が開始され、ヒータ制御部２２の測定温度に基づきヒータ１２がオンされたりオフされたりすることを繰り返す（波形５６）。波形５６は、通常の温度調整のみによる波形５３と本質的に変わりない。

以上のように、実際の実験結果によれば、電力制御装置３によるヒータ１２の電力制御を行うことによって、加熱装置１の温度立ち上げ時におけるヒータ１２の消費電力量の積算値の急激な上昇を防ぐことが示された。

なお、消費電力量の積算値の閾値は、４ｋＷｈに限らず、任意の値にすることができる。この値を小さくすればするほど、消費電力量の積算値の上昇をより抑制することができる。

電力制御の単位時間である所定の時間は、２０分に限らず、任意の長さの時間にすることができる。この時間を長くすればするほど、消費電力量の積算値の上昇をより抑制することができる。特に、所定の時間を、加熱装置１が設置される工場などの施設に対して設定される、電力供給者との間の電力供給契約の基準時間にすれば、加熱装置１が設置される施設全体の電力がデマンド契約電力を超えることの防止に寄与することができる。

ヒータ制御部３３は、所定の時間においてヒータ１２の消費電力量の積算値が閾値に到達した時点から、当該所定の時間における終了時点までの間、ヒータ１２への電力供給を必ずしもゼロにする必要はなく、ヒータ１２への電力供給をゼロよりも大きい値に低減してもよい。ここでいう低減とは、ヒータに供給される電力量を、積算値が閾値に到達する前に供給されていた電力量よりも小さくすることを意味する。なお、ヒータ１２への電力供給をゼロにすれば、積算値の急激な上昇を最大限に抑制することができるので好ましい。

〔実施形態２〕
本発明に係る第２実施形態について、図５に基づき以下に説明する。なお、上述した第１実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、加熱装置１として小型はんだ槽を用いた実験結果を説明する。この小型はんだ槽は、ヒータ１２の特性変化によって、温度調整の条件が変化した結果、加熱炉１１内の温度が安定するまでに約１１０分程度に延びてしまった装置である。

図５の（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る電力制御装置３による制御を受けない小型はんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータの消費電力量の波形を示す図である。図５の（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る電力制御装置３による制御を受ける小型はんだ槽における温度立ち上げ時の、ヒータ１２の消費電力量の波形を示す図である。図５の（ａ）および（ｂ）において、縦軸はヒータ１２の消費電力量の積算値（ｋＷｈ）を表し、一方、横軸は加熱装置１の温度立ち上げを開始してからの経過時間（分）を表す。

図５の（ａ）および（ｂ）では、時間経過ごとにヒータ１２の消費電力量の積算値をリセットせずに、ヒータ１２における電力消費が開始された時点からの継続した消費電力量の積算値の波形を示す。また、図５の（ｂ）において、消費電力量の積算値の閾値は０．２ｋＷｈであり、また消費電力量制御のための所定の時間は７分間である。

図５の（ａ）に示すように、温度立ち上げ時に電力制御装置３による制御を受けない小型はんだ槽では、ヒータ１２の消費電力量の積算値は急激かつ直線的に上昇してゆく（波形６１）。温度立ち上げ開始から約３５分後には加熱炉１１内の温度が所定の加熱温度に到達する。この時点でヒータ１２への電力供給はいったん停止するので、ヒータ１２の消費電力量の積算値はこれ以上上昇しない。温度立ち上げを開始してから約５０分後に、温度調節装置２によるヒータ１２の温度制御が始まる（波形６２）。加熱炉１１内の温度が安定するまで、この温度制御は続く。温度制御は、温度立ち上げを開始してから約１１０分後まで続く。上述したように、これはヒータ１２の特性が変化したことが原因である。

図５の（ｂ）に示すように、ヒータ１２における電力消費が開始されてから、７分間ごとに、電力制御装置３によるヒータ１２の消費電力量の制御が行われる。電力制御装置３は、最初の７分間において、ヒータ１２の消費電力量の積算値が０．２ｋＷｈに到達する６分後の時点において、ヒータ１２への電力供給を停止する。これにより、ヒータ１２の消費電力量の積算値は約０．２ｋＷｈを維持する（波形６３）。この停止措置は、最初の７分間が終了する１分後まで続く。電力制御装置３は、最初の７分間が終了すると、再び、ヒータ１２への電力供給を再開する。これにより、ヒータ１２の消費電力量の積算値は再び上昇する。次の７分間における制御では、電力制御装置３における閾値は０．４ｋＷｈに設定される。すなわち時間が経過するごとに閾値は０．２ｋＷｈずつ増えてゆく。

次の７分間のうち６分間が経過した時点で、ヒータ１２の消費電力量の積算値は０．４ｋＷｈに到達する。この時点で電力制御装置３はヒータ１２の電力供給を停止する。これ以降も電力制御装置３は同様の制御を繰り返す。これにより、ヒータ１２に供給される電力は、時間（７分間）が経過するたびに、そのうちの最後の約１分間、繰り返し停止される。温度立ち上げ開始から約４０分後には加熱炉１１内の温度が所定の加熱温度に到達する。この時点でヒータ１２への電力供給はいったん停止するので、ヒータ１２の消費電力量の積算値はこれ以上上昇しない。温度立ち上げを開始してから約７５分後に、温度調節装置２によるヒータ１２の温度制御が始まる（波形６４）。加熱炉１１内の温度が安定するまで、この温度制御は続く。温度制御は、温度立ち上げを開始してから約８０分後まで続く。

以上のように、電力制御装置３による制御を受ける小型はんだ槽では、ヒータ１２の消費電力量の積算値の急激な上昇が抑えられる。その結果、加熱炉１１の測定温度が所定の加熱温度に到達するまでの時間は、電力制御装置３による制御を受けない場合に比べて長くなる。一方、加熱炉１１の測定温度が安定するまでの時間は、電力制御装置３による制御を受けない場合に比べて短くなる。これは、電力制御装置３による制御には、ヒータ１２の特性変化の影響がないので、加熱炉１１内の温度が所定の加熱温度に到達した後における、ヒータ１２の過加熱による加熱炉１１の温度上昇が低く抑えられるからである。

以上のように、本実施形態に係る制御システム５０によれば、ヒータ１２の特性変化または故障あるいは加熱炉１１の熱容量変化などの加熱装置１の加熱環境の変動が起こったために、温度調節装置２による適切な加熱炉１１の温度調整ができなくなるような温度立ち上げ時の異常発生時においても、その影響を小さく抑えることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
電力制御装置３の制御ブロック（特に）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、電力制御装置３は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することによって、本発明の目的が達成される。

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、たとえば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、加熱装置の温度立ち上げ時においてヒータの消費電力量を制御する制御方法として、幅広く利用できる。

１ 加熱装置
２ 温度調節装置
３ 電力制御装置
１１ 加熱炉
１２ ヒータ
２１ 温度センサ
２２ ヒータ制御部
３１ 電力計
３２ タイマー
３３ ヒータ制御部（判定手段、低減手段）

Claims (6)

1. ヒータを備えた加熱装置における温度立ち上げを制御する制御方法であって、
   所定の時間における開始時点から当該所定の時間におけるいずれかの時点までに測定された上記ヒータの消費電力量の積算値が、所定の閾値に達したか否かを判定する判定工程と、
   上記判定工程において上記積算値が上記所定の閾値に達したと判定された場合、上記いずれかの時点から上記所定の時間における終了時点までの間、上記ヒータに供給される電力を低減する低減工程とを含んでいることを特徴とする制御方法。
2. 上記低減工程では、上記いずれかの時点から上記終了時点までの間、上記ヒータに供給する上記電力をゼロにすることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 上記所定の時間は、上記加熱装置が設置される施設に対して設定される、電力供給者との間の電力供給契約の基準時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
4. ヒータを備えた加熱装置における温度立ち上げを制御する制御装置であって、
   所定の時間における開始時点から当該所定の時間におけるいずれかの時点までに測定された上記消費電力量の積算値が、所定の閾値に達したか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段によって上記積算値が上記所定の閾値を達したと判定された場合、上記いずれかの時点から上記所定の時間における終了時点までの間、上記ヒータに供給される電力を低減する低減手段とを備えていることを特徴とする制御装置。
5. 請求項４に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを上記制御装置として機能させるためのプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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