JP5358470B2

JP5358470B2 - 状態評価装置および状態評価方法

Info

Publication number: JP5358470B2
Application number: JP2010020114A
Authority: JP
Inventors: 雅人田中
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: JP2011159099A

Description

本発明は、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価する状態評価装置および状態評価方法に関するものである。

温調計などの温度制御装置は、電気ヒータなどが利用される装置に計装されることがある。温度制御装置では、電気ヒータの出力になる指示値が操作量ＭＶとして算出される。
近年の省エネルギー化要求の高まりにより、加熱装置のチャンバーでは保温性を高め、冷却装置のチャンバーでは保冷性を高め、加熱・冷却に使用する電力を削減する努力が行なわれている。
このような傾向に伴い、温度制御装置を用いて簡易的に電力を推定し、装置の加熱状態を管理する努力も行なわれている（特許文献１参照）。

特開２００９−２２９３８２号公報

装置運用中の装置制御シーケンスのマニュアル変更ミスや、パラメータ値のマニュアル変更ミスなどにより、チャンバーに被加熱物あるいは被冷却物を出し入れするためのゲートの閉め損ない（特殊モードによる完全遮蔽まで行かないゲート開度状態）や、高温状態から降温させる際に時間短縮するためのエアパージの停止忘れ（特殊モードによる完全停止まで行かないパージ状態）などがあると、設計時に想定されていた電力使用量よりも多い電力を使用してしまうことになる。

このような電力使用量の増加を防ぐために、特許文献１に開示された技術を適用して使用電力の瞬時値をモニタリングするようにし、この使用電力の瞬時値が閾値を超えたときにアラームを発するようにすることが考えられる。しかし、通常の装置において保温性や保冷性を高めている場合であっても、保温あるいは保冷の効果は時間の経過とともに徐々に変化する傾向があり、必ずしも単純には閾値を決定できない。

ゲート開度やエアパージレベルを付加的センサによって検出し、オペレータが確認できるように表示する方法もあるが、そのためのセンサを付加する必要があるので、装置製造コストや構造設計上のマイナス材料になる。また、電力使用量が想定どおりにならない要因が、センサにより検出できるもの以外であれば、言うまでもなく想定外の状況を検出できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、温度制御装置が管理する状態量のみを利用して、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価することができる状態評価装置および状態評価方法を提供することを目的とする。

本発明の状態評価装置は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、前記操作量の予め規定された時間範囲の積算値を算出する操作量積算値算出手段と、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、前記操作量の積算値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、前記操作量の積算値の積算時間は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価装置は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、予め規定された積算回数の前記操作量の平均値を算出する操作量平均値算出手段と、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、前記操作量の平均値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、前記積算回数は、この回数分の操作量の積算時間が前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価装置は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、前記操作量をダンピング処理した操作量ダンピング値を算出する操作量ダンピング値算出手段と、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、前記操作量ダンピング値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、前記ダンピング処理のダンピング時定数は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価装置の１構成例は、さらに、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあることをオペレータに通知する判定結果出力手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の状態評価装置の１構成例において、前記理想操作量出力値算出手段は、前記入力値と前記理想操作量出力値とを対応付けて記憶するテーブル、または前記入力値から前記理想操作量出力値を算出する数式により、前記理想操作量出力値を求めることを特徴とするものである。
また、本発明の状態評価装置の１構成例は、前記温度設定値取得手段の代わりに、前記温度制御装置から温度計測値を取得する温度計測値取得手段を備え、前記理想操作量出力値算出手段は、前記温度設定値の代わりに前記温度計測値を用いて前記理想操作量出力値を求めることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価方法は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、前記操作量の予め規定された時間範囲の積算値を算出する操作量積算値算出ステップと、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、前記操作量の積算値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、前記操作量の積算値の積算時間は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価方法は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、予め規定された積算回数の前記操作量の平均値を算出する操作量平均値算出ステップと、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、前記操作量の平均値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、前記積算回数は、この回数分の操作量の積算時間が前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の状態評価方法は、加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、前記操作量をダンピング処理した操作量ダンピング値を算出する操作量ダンピング値算出ステップと、前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、前記操作量ダンピング値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、前記ダンピング処理のダンピング時定数は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とするものである。

本発明によれば、操作量取得手段と、操作量積算値算出手段と、温度設定値取得手段と、理想操作量出力値算出手段と、特性判定手段とを設け、操作量の積算値の積算時間を、加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定することにより、加熱装置または冷却装置にゲート開度やエアパージレベルを検出するセンサ等を新たに付加することなく、温度制御装置が管理する状態量である操作量と温度設定値のみを利用して、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価することができる。

また、本発明では、操作量取得手段と、操作量平均値算出手段と、温度設定値取得手段と、理想操作量出力値算出手段と、特性判定手段とを設け、積算回数を、この回数分の操作量の積算時間が加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定することにより、加熱装置または冷却装置にゲート開度やエアパージレベルを検出するセンサ等を新たに付加することなく、温度制御装置が管理する状態量である操作量と温度設定値のみを利用して、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価することができる。

また、本発明では、操作量取得手段と、操作量ダンピング値算出手段と、温度設定値取得手段と、理想操作量出力値算出手段と、特性判定手段とを設け、ダンピング処理のダンピング時定数を、加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定することにより、加熱装置または冷却装置にゲート開度やエアパージレベルを検出するセンサ等を新たに付加することなく、温度制御装置が管理する状態量である操作量と温度設定値のみを利用して、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価することができる。

また、本発明では、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性が異常な状態にあることをオペレータに通知することにより、オペレータは、加熱チャンバーまたは冷却チャンバーのゲートの閉め損ないやエアパージの停止忘れのような保温ロスまたは保冷ロスが発生していることを認識できる。

加熱チャンバーの保温特性の時定数を説明する図である。加熱チャンバーの保温特性の時定数を説明する別の図である。本発明の第１の実施の形態に係る状態評価装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る状態評価装置を適用する加熱装置の１例を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る状態評価装置の動作を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る状態評価装置において理想操作量出力値算出部に設定されるテーブルの１例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る状態評価装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る状態評価装置の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る状態評価装置において理想操作量出力値算出部に設定されるテーブルの１例を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る状態評価装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態に係る状態評価装置の動作を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る状態評価装置において理想操作量出力値算出部に設定されるテーブルの１例を示す図である。

［発明の原理１］
加熱装置や冷却装置等の装置自体の熱容量がチャンバー内に比べて無視できないほどの大きさであることが、保温状態や保冷状態に影響を与える要因である。さらに、装置自体の熱容量に対して、加熱の場合に熱を蓄積する要素あるいは冷却の場合に熱を放出させる要素として、チャンバーに与える温度操作が支配的になる場合が多いことに着眼した。
そして、温度操作を行なう温度制御装置（温調計）から出力される操作量ＭＶの履歴を参照することで、装置自体の熱容量に対する熱の蓄積あるいは熱の放出を推定できることに想到した。

具体的には、規定された時間範囲の操作量ＭＶの積算値ΣＭＶを算出し、設定温度ＳＰとの関係も含めて正常な保温状態あるいは保冷状態において出力される操作量ＭＶの範囲を予め調べておき、その関係を記憶しておく。そして、装置運用中に操作量ＭＶの積算値ΣＭＶと設定温度ＳＰに基づき正常な操作量ＭＶの範囲を推定し、この範囲と実際に出力されている操作量ＭＶを用いて、保温状態あるいは保冷状態を適宜評価する。また、実際に出力されている操作量ＭＶが、推定される正常な操作量ＭＶの範囲から外れている場合に、適宜オペレータに通知する。以上のように、本発明は、熱の蓄積あるいは熱の放出を、操作量ＭＶの積算値ΣＭＶと結び付けて推定するところに特徴がある。このとき、積算時間あるいは積算回数を「装置自体の熱容量」に相当する保温特性あるいは保冷特性に基づいて決定する。

［発明の原理２］
判定のために操作量ＭＶの積算値ΣＭＶを採用すると、積算時間あるいは積算回数次第で判定の指標とすべき数値を大きく変えなければならない。ここで、加熱処理プロセスによる被加熱物に対する操作を対象とするのであれば、積算時間という時間的な要素よりも、操作量ＭＶの積算値ΣＭＶという蓄積量自体が重要なので、積算値ΣＭＶを採用するのが妥当である。しかし、本発明の場合、被加熱物の熱容量などに比べると格段に大きな装置自体の熱容量に対して、判断指標を与えるものと言えるので、略定常状態での長い積算時間あるいは積算回数をとる必要がある。この場合、実用上は、操作量ＭＶの積算値ΣＭＶをそのまま条件変数として採用するよりも、積算回数Ｎに基づいて平均値（ΣＭＶ）／Ｎを算出する方が、数値のスケーリングの問題が扱いやすくなる。

［発明の原理３］
上記の原理２を温調計などの小型のコントローラで実現する場合、操作量ＭＶを積算するためのメモリを十分に確保するのは困難である。したがって、操作量ＭＶの平均値（ΣＭＶ）／Ｎを採用するよりも、操作量ＭＶを１次遅れフィルタによりダンピング処理した数値を採用するのが、より実用的である。このときのダンピング時定数は、後述する保温特性の時定数あるいは保冷特性の時定数よりも長くとるのが適切である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応するものである。ここでは、加熱チャンバー内の被加熱物をヒータで加熱する加熱処理系を前提として説明する。図１は加熱チャンバーの保温特性の時定数を説明する図である。図１は、１００秒において温度設定値ＳＰが４００℃から５００℃に変更されたときの被加熱物の温度（制御量）ＰＶと温度制御装置からヒータに出力される操作量ＭＶの変化を示している。

図１の例では、被加熱物の温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから加熱チャンバーの保温特性により操作量ＭＶが降下して収束するまでの操作量ＭＶの降下幅に着目し、温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから操作量ＭＶが降下幅の６３．２％分だけ降下するまでの時間を、保温特性の時定数としている。この保温特性の時定数は、あくまでも目安としてのものである。加熱装置自体の熱容量の影響により操作量ＭＶに保温効果がしっかり確認できるに足る時間を測定できるのであれば、図１で説明した保温特性の時定数の求め方には限定されない。

図２は加熱チャンバーの保温特性の時定数を説明する別の図である。図２は、１００秒において温度設定値ＳＰが４００℃から５００℃に変更されたときの被加熱物の温度ＰＶと加熱チャンバー外周の温度ＯＴの変化を示している。図２の例では、被加熱物の温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから加熱チャンバーの保温特性により加熱チャンバー外周の温度ＯＴが上昇して収束するまでの温度ＯＴの上昇幅に着目し、温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから温度ＯＴが前述の上昇幅の６３．２％分だけ上昇するまでの時間を、保温特性の時定数としている。この保温特性の時定数も、あくまでも目安としてのものである。加熱装置自体の熱容量の影響により装置温度に保温効果がしっかり確認できるに足る時間を測定できるのであれば、図２で説明した保温特性の時定数の求め方には限定されない。

なお、加熱チャンバー外周の温度を測定する場合は、加熱装置に本来設けられている温度センサとは別に、加熱チャンバー外周の温度を測定する温度センサが必要になるが、必要になるのは測定時のみで装置稼動中の保温状態を評価する際には不要になる。

また、図１と図２では、結果的に保温特性の時定数は異なる値として得られることになるが、この時定数の違いは加熱チャンバー外周の温度測定点の選び方によって生じる差異である。図１、図２で説明した保温特性の時定数の求め方はあくまでも目安となる時間を予め決めておくための求め方であり、本質的に厳密さは要求されない。加熱チャンバー外周の温度ＯＴとしては、可能な限り加熱チャンバーの保温特性に連動する箇所の温度を測定することが好ましい。

図３は本実施の形態の状態評価装置の構成を示すブロック図である。状態評価装置は、温調計などの温度制御装置から操作量ＭＶを取得する操作量ＭＶ取得部１と、操作量ＭＶの予め規定された時間範囲の積算値ＭＶ＿Ｓを算出する操作量積算値算出部２と、温度設定値ＳＰを取得する温度設定値ＳＰ取得部３と、操作量積算値ＭＶ＿Ｓと温度設定値ＳＰとを入力値として理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める理想操作量出力値算出部４と、加熱装置の保温性の状態を判定する保温特性判定部５と、加熱装置の保温性が異常な状態にあることをオペレータに通知する判定結果出力部６とを備えている。

図４は本実施の形態の状態評価装置を適用する加熱装置の１例を示す図である。図４の例では、空気循環式の加熱チャンバー１１１の内部にヒータ１１２と温度センサ１１３とが設置されている。温度センサ１１３は、ヒータ１１２によって加熱される空気の温度ＰＶを計測する。温調計１００は、温度計測値ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１１４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１１５を通じてヒータ１１２に供給する。こうして、温調計１００は、加熱チャンバー１１１内の温度を制御する。本実施の形態の状態評価装置は、この温調計１００の内部に設けられるものである。

以下、本実施の形態の状態評価装置の動作を説明する。図５は状態評価装置の動作を示すフローチャートである。
操作量ＭＶ取得部１は、温調計１００から出力される操作量ＭＶを取得する（図５ステップＳ１００）。温調計１００からは制御周期毎に操作量ＭＶが出力されるので、操作量ＭＶ取得部１は、例えば制御周期毎に操作量ＭＶを取得する。

操作量積算値算出部２は、操作量ＭＶ取得部１が取得した操作量ＭＶから、操作量ＭＶの予め規定された時間範囲の積算値ＭＶ＿Ｓ＝ΣＭＶを算出する（ステップＳ１０１）。このとき、予め規定された積算時間は、加熱チャンバー１１１の保温特性の時定数よりも長くなるように設定されている。
続いて、温度設定値ＳＰ取得部３は、加熱装置のオペレータによって設定された温度設定値ＳＰを温調計１００から取得する（ステップＳ１０２）。

理想操作量出力値算出部４は、温度設定値ＳＰと操作量積算値ＭＶ＿Ｓとから、加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量ＭＶである理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める（ステップＳ１０３）。理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める手法としては、加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量ＭＶの範囲と、温度設定値ＳＰおよび操作量積算値ＭＶ＿Ｓとの関係を予め測定しておき、この関係に基づいて温度設定値ＳＰと操作量積算値ＭＶ＿Ｓと理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒとを対応付けて記憶するテーブルを作成するか、または温度設定値ＳＰと操作量積算値ＭＶ＿Ｓとから理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを算出する数式を作成し、このテーブルまたは数式を理想操作量出力値算出部４に予め登録しておけばよい。テーブルの１例を図６に示す。数式を用いる場合には、測定したデータに対して重回帰分析やＳＶＲ（Support Vector Regression ）などの多変量解析を行って数式を作成すればよい。

次に、保温特性判定部５は、操作量ＭＶ取得部１が取得した操作量ＭＶと理想操作量出力値算出部４が求めた理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒとを比較し（ステップＳ１０４）、操作量ＭＶが理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒから規定幅以上外れている場合に、加熱装置の保温性が異常な状態にあると判定する。保温特性判定部５は、このような判定を例えば温調計１００の制御周期毎に行う。

判定結果出力部６は、保温特性判定部５の判定結果を受けて、加熱装置の保温性が異常な状態にあることをオペレータに通知する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。この通知は、例えばＬＥＤ等を点灯させてもよいし、画面にメッセージを表示してもよい。また、操作量ＭＶの理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒからのずれ量をオペレータに通知するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、加熱装置にゲート開度やエアパージレベルを検出するセンサ等を新たに付加することなく、温調計が管理する状態量である操作量ＭＶと温度設定値ＳＰのみを利用して、加熱装置の保温性の状態を評価することができる。また、本実施の形態では、加熱装置の保温性の状態が予め想定した状態から外れた場合に、オペレータに通知することができる。この通知により、オペレータは、加熱チャンバーのゲートの閉め損ないやエアパージの停止忘れのような保温ロスが発生していると判断することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係る状態評価装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。本実施の形態の状態評価装置は、操作量ＭＶ取得部１と、温度設定値ＳＰ取得部３と、操作量ＭＶの平均値ＭＶ＿Ａと温度設定値ＳＰとを入力値として理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める理想操作量出力値算出部４ａと、保温特性判定部５と、判定結果出力部６と、操作量平均値ＭＶ＿Ａを算出する操作量平均値算出部７とを備えている。

以下、本実施の形態の状態評価装置の動作を説明する。図８は状態評価装置の動作を示すフローチャートである。操作量ＭＶ取得部１の動作は、第１の実施の形態と同じである（図８ステップＳ１００）。
操作量平均値算出部７は、操作量ＭＶ取得部１が取得した操作量ＭＶから、予め規定された数の操作量ＭＶの平均値ＭＶ＿Ａ＝（ΣＭＶ）／Ｎを算出する（ステップＳ１０７）。このとき、予め規定された積算回数Ｎは、Ｎ個の操作量ＭＶの積算に要する積算時間が加熱チャンバー１１１の保温特性の時定数よりも長くなるように設定されている。

温度設定値ＳＰ取得部３の動作は、第１の実施の形態と同じである（ステップＳ１０２）。
理想操作量出力値算出部４ａは、温度設定値ＳＰと操作量平均値ＭＶ＿Ａとから、理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める（ステップＳ１０８）。理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める手法としては、加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量ＭＶの範囲と、温度設定値ＳＰおよび操作量平均値ＭＶ＿Ａとの関係を予め測定しておき、この関係に基づいて温度設定値ＳＰと操作量平均値ＭＶ＿Ａと理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒとを対応付けて記憶するテーブルを作成するか、または温度設定値ＳＰと操作量平均値ＭＶ＿Ａとから理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを算出する数式を作成し、このテーブルまたは数式を理想操作量出力値算出部４ａに予め登録しておけばよい。テーブルの１例を図９に示す。第１の実施の形態と同様に、数式を用いる場合には、測定したデータに対して多変量解析を行って数式を作成すればよい。

保温特性判定部５と判定結果出力部６の動作は、第１の実施の形態と同じである（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。
こうして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１０は本発明の第３の実施の形態に係る状態評価装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、上記発明の原理３に対応するものである。本実施の形態の状態評価装置は、操作量ＭＶ取得部１と、温度設定値ＳＰ取得部３と、後述する操作量ダンピング値と温度設定値ＳＰとを入力値として理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める理想操作量出力値算出部４ｂと、保温特性判定部５と、判定結果出力部６と、操作量ＭＶをダンピング処理した操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄを算出する操作量ダンピング値算出部８とを備えている。

以下、本実施の形態の状態評価装置の動作を説明する。図１１は状態評価装置の動作を示すフローチャートである。操作量ＭＶ取得部１の動作は、第１の実施の形態と同じである（図１１ステップＳ１００）。
操作量ダンピング値算出部８は、操作量ＭＶ取得部１が取得した操作量ＭＶから、操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄ＝ＭＶ／（１＋Ｔｓ）を算出する（ステップＳ１０９）。ここで、Ｔはダンピング時定数、ｓはラプラス演算子である。ダンピング時定数Ｔは、加熱チャンバー１１１の保温特性の時定数よりも長くなるように設定されている。

温度設定値ＳＰ取得部３の動作は、第１の実施の形態と同じである（ステップＳ１０２）。
理想操作量出力値算出部４ｂは、温度設定値ＳＰと操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄとから、理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める（ステップＳ１１０）。理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを求める手法としては、加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量ＭＶの範囲と、温度設定値ＳＰおよび操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄとの関係を予め測定しておき、この関係に基づいて温度設定値ＳＰと操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄと理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒとを対応付けて記憶するテーブルを作成するか、または温度設定値ＳＰと操作量ダンピング値ＭＶ＿Ｄとから理想操作量出力値ＭＶ＿Ｒを算出する数式を作成し、このテーブルまたは数式を理想操作量出力値算出部４ｂに予め登録しておけばよい。テーブルの１例を図１２に示す。第１の実施の形態と同様に、数式を用いる場合には、測定したデータに対して多変量解析を行って数式を作成すればよい。

なお、第１〜第３の実施の形態では、状態評価装置を加熱装置に適用したが、冷却装置に適用することも可能である。冷却装置に適用する場合、加熱チャンバーの保温特性の時定数を用いる代わりに、冷却チャンバーの保冷特性の時定数を用いる。保冷特性の時定数は、図１と同じ方法で求めることができる。また、冷却チャンバー外周の温度ＯＴから保冷特性の時定数を求めるには、被冷却物の温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから冷却チャンバーの保冷特性により冷却チャンバー外周の温度ＯＴが下降して収束するまでの温度ＯＴの下降幅に着目し、温度ＰＶが温度設定値ＳＰに到達したときから温度ＯＴが前述の下降幅の６３．２％分だけ下降するまでの時間を、保冷特性の時定数とすればよい。冷却チャンバー外周の温度ＯＴとしては、可能な限り冷却チャンバーの保冷特性に連動する箇所の温度を測定することが好ましい。

また、第１〜第３の実施の形態では、昇温時または降温時を対象としているために温度設定値ＳＰを用いているが、温度制御の定常状態を対象とするならば、温度設定値ＳＰの代わりに温度計測値ＰＶを用いることも可能である。温度計測値ＰＶを用いる場合は、温度設定値ＳＰ取得部３の代わりに、温度計測値ＰＶ取得部を設けるようにすればよい。

第１〜第３の実施の形態における状態評価装置は、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、加熱装置の保温性または冷却装置の保冷性の状態を評価する技術に適用することができる。

１…操作量ＭＶ取得部、２…操作量積算値算出部、３…温度設定値ＳＰ取得部、４，４ａ，４ｂ…理想操作量出力値算出部、５…保温特性判定部、６…判定結果出力部、７…操作量平均値算出部、８…操作量ダンピング値算出部。

Claims

加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、
前記操作量の予め規定された時間範囲の積算値を算出する操作量積算値算出手段と、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、
前記操作量の積算値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、
前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、
前記操作量の積算値の積算時間は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価装置。
加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、
予め規定された積算回数の前記操作量の平均値を算出する操作量平均値算出手段と、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、
前記操作量の平均値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、
前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、
前記積算回数は、この回数分の操作量の積算時間が前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価装置。
加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得手段と、
前記操作量をダンピング処理した操作量ダンピング値を算出する操作量ダンピング値算出手段と、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得手段と、
前記操作量ダンピング値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出手段と、
前記操作量取得手段が取得した操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定手段とを備え、
前記ダンピング処理のダンピング時定数は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の状態評価装置において、
さらに、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあることをオペレータに通知する判定結果出力手段を備えることを特徴とする状態評価装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の状態評価装置において、
前記理想操作量出力値算出手段は、前記入力値と前記理想操作量出力値とを対応付けて記憶するテーブル、または前記入力値から前記理想操作量出力値を算出する数式により、前記理想操作量出力値を求めることを特徴とする状態評価装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の状態評価装置において、
前記温度設定値取得手段の代わりに、前記温度制御装置から温度計測値を取得する温度計測値取得手段を備え、
前記理想操作量出力値算出手段は、前記温度設定値の代わりに前記温度計測値を用いて前記理想操作量出力値を求めることを特徴とする状態評価装置。
加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、
前記操作量の予め規定された時間範囲の積算値を算出する操作量積算値算出ステップと、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、
前記操作量の積算値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、
前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、
前記操作量の積算値の積算時間は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価方法。
加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、
予め規定された積算回数の前記操作量の平均値を算出する操作量平均値算出ステップと、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、
前記操作量の平均値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、
前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、
前記積算回数は、この回数分の操作量の積算時間が前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価方法。
加熱装置または冷却装置の温度制御を行う温度制御装置から操作量を取得する操作量取得ステップと、
前記操作量をダンピング処理した操作量ダンピング値を算出する操作量ダンピング値算出ステップと、
前記温度制御装置から温度設定値を取得する温度設定値取得ステップと、
前記操作量ダンピング値と前記温度設定値とを入力値として、前記加熱装置の正常な保温状態において出力される操作量または前記冷却装置の正常な保冷状態において出力される操作量である理想操作量出力値を求める理想操作量出力値算出ステップと、
前記操作量が前記理想操作量出力値から規定幅以上外れている場合に、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあると判定する特性判定ステップとを備え、
前記ダンピング処理のダンピング時定数は、前記加熱装置の加熱チャンバーの保温特性の時定数または前記冷却装置の冷却チャンバーの保冷特性の時定数よりも長くなるように設定されることを特徴とする状態評価方法。
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の状態評価方法において、
さらに、前記加熱装置の保温性または前記冷却装置の保冷性が異常な状態にあることをオペレータに通知する判定結果出力ステップを備えることを特徴とする状態評価方法。
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の状態評価方法において、
前記理想操作量出力値算出ステップは、前記入力値と前記理想操作量出力値とを対応付けて記憶するテーブル、または前記入力値から前記理想操作量出力値を算出する数式により、前記理想操作量出力値を求めることを特徴とする状態評価方法。
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の状態評価方法において、
前記温度設定値取得ステップの代わりに、前記温度制御装置から温度計測値を取得する温度計測値取得ステップを備え、
前記理想操作量出力値算出ステップは、前記温度設定値の代わりに前記温度計測値を用いて前記理想操作量出力値を求めることを特徴とする状態評価方法。