特許 7197644 大電流回路の異常検出装置、および、大電流回路装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】大電流回路の異常検出装置、および、大電流回路装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20221220BHJP

   G01R 31/50 20200101ALI20221220BHJP

   G01R 31/54 20200101ALI20221220BHJP

   G01R 31/56 20200101ALI20221220BHJP

   G01R 31/72 20200101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 320B

G01R31/50

G01R31/54

G01R31/56

G01R31/72

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021120765

(22)【出願日】2021-07-21

(62)【分割の表示】P 2017203358の分割

【原出願日】2017-10-20

(65)【公開番号】P2021170551

(43)【公開日】2021-10-28

【審査請求日】2021-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000167200

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトサーモシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】中野 貴太

【審査官】土屋 正志

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０２４１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３９６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６３２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０５８４６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／００

Ｇ０１Ｒ ３１／５０

Ｇ０１Ｒ ３１／５４

Ｇ０１Ｒ ３１／５６

Ｇ０１Ｒ ３１／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源からの電力供給のオンオフを制御するスイッチング部、および、このスイッチング部からの電力を降圧させるトランスであってこのトランスの二次側の電力を負荷に与えるトランスを有する大電流回路における、前記スイッチング部と前記トランスの一次側との間の電流経路での電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の電流検出値を用いて前記大電流回路の前記二次側の異常の有無を判定する異常判定部と、
を備え、
前記トランスの二次側の電流は、前記トランスの一次側の電流よりも電流値が大きく、
前記負荷は、前記トランスの二次側に接続され、前記一次側の電流よりも電流値が大きい大電流が流れる抵抗加熱式ヒータを含むことを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記トランスは、スコットトランスを含み、
前記スコットトランスの一次側は三相入力とされ、前記スイッチング部を介して前記交流電源としての三相交流電源に接続され、
前記スコットトランスの二次側は、単相出力を二系統含み、
前記負荷は、前記スコットトランスの二次側の第一系統に接続された第一負荷と、前記スコットトランスの二次側の第二系統に接続された第二負荷と、を含み、
前記異常判定部は、前記第一負荷および前記第二負荷のそれぞれにおける異常の有無を判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記異常判定部は、前記大電流回路に異常が生じていないときにおける前記電流値と、前記電流検出値との偏差に基づいて前記異常の有無を判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項4】

請求項１～請求項３の何れか１項に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記交流電源は三相交流電源であり、
前記スイッチング部は前記三相交流電源からの各相に対応する三組のスイッチング素子を含み、
前記電流検出部は、三組の前記スイッチング素子のそれぞれに対応して設けられ対応する組の前記スイッチング素子を流れる電流を検出する三つの電流検出素子を含み、
前記異常判定部は、三つの前記電流検出素子のそれぞれにおける前記電流検出値を用いて前記異常の有無を判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記異常判定部は、断線判定部を含み、
前記断線判定部は、三つの前記電流検出素子で検出された三つの前記電流検出値の最大値と最小値との比を用いて、前記負荷に断線が生じているか否かを判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項6】

請求項５に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記断線判定部は、前記比が所定のしきい値未満である場合、前記負荷に断線が生じていると判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項7】

請求項４に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記異常判定部は、三つの前記電流検出値の比較に基づき前記異常の有無を判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項8】

請求項７に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記異常判定部は、三つの前記電流検出値のうちの二つの平均と、その他の一つとの比較に基づき、前記二次側の前記負荷の劣化の有無を判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項9】

請求項４～請求項８の何れか１項に記載の大電流回路の異常検出装置であって、
前記異常判定部は、劣化判定部を含み、
前記劣化判定部は、三つの前記電流検出素子で検出された三つの前記電流検出値について、異常が検出されていないときからの低下度合いを基に前記負荷に劣化が生じているか否かを判定することを特徴とする、大電流回路の異常検出装置。

【請求項10】

交流電源からの電力供給のオンオフを制御するスイッチング部、および、このスイッチング部からの電力を降圧させるトランスを含む大電流回路と、
前記トランスの二次側の電力が与えられる負荷と、
請求項１～請求項９の何れか１項に記載の大電流回路の異常検出装置と、
を備え、
前記負荷は抵抗加熱式ヒータを含み、
前記トランスの二次側の電流は、前記トランスの一次側の電流よりも電流値が大きいことを特徴とする、大電流回路装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大電流回路の異常検出装置、および、大電流回路装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工業用加熱炉の電熱ヒータ等、交流電力によって動作する機器（負荷）が種々存在する（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載のヒータは、それぞれ、電熱ヒータであり、電源から電源回路を介して電力を供給される。この電源回路には、ヒータの断線を検出するための断線検出回路が設けられている。

【0003】

特許文献１に記載の構成では、所定の電流実効値が基準電流実効値よりも小さい場合、ヒータ断線が発生したと判定される。また、特許文献２に記載の構成では、変圧器で変圧された後の電流の検出結果に基づいて、ヒータ断線の有無が判定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－７０６８２号公報（［００４４］）

【文献】特開平５－１２１１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

工業用加熱炉の電熱ヒータとして、１０００Ａを超える大電流で動作するヒータが存在する。このような大電流ヒータにおいて、断線等の異常が発生しているか否かを検出する構成が望まれている。しかしながら、特許文献１では、大電流で動作する負荷について特段言及されているとはいえない。ここで、例えば、特許文献２に記載されているように、変圧器で変圧された後の電流が流れる電流経路に、ヒータの断線検出回路を設けることが考えられる。しかしながら、この場合、変圧器で変圧された後の大電流が流れる電流経路に断線検出回路を設ける必要がある。このため、断線検出回路は、大電流に対応可能な大型の回路となってしまい、製造コストが高くつく。さらには、断線検出回路を収容する大型の安全カバーを設ける必要があり、装置の大型化を招くとともに製造コストがより高くつく。

【0006】

同様の課題は、電熱ヒータに限らず、他の負荷においても存在する。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みることにより、大電流が流れる負荷の異常をより小型な構成で且つコスト安価に検出できる大電流回路の異常検出装置、および、大電流回路装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明者は、鋭意研究の結果、トランスで増幅された電流を用いて電熱ヒータを加熱する構成において、ヒータが断線したときに、トランスの一次側の電流に規則的な変動が生じることに着目した。そして、更なる鋭意研究の結果、本発明を想到するに至った。

【0009】

（１）上記の課題を解決するための、この発明のある局面に係わる大電流回路の異常検出装置は、交流電源からの電力供給のオンオフを制御するスイッチング部、および、このスイッチング部からの電力を降圧させるトランスであってこのトランスの二次側の電力を負荷に与えるトランスを有する大電流回路における、前記スイッチング部と前記トランスの一次側との間の電流経路での電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部の電流検出値を用いて前記大電流回路の前記二次側の異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、前記負荷は抵抗加熱式ヒータを含み、前記トランスの二次側の電流は、前記トランスの一次側の電流よりも電流値が大きい。

【0010】

この構成によると、トランスで電圧が降圧される前の一次側の電流経路、すなわち、トランスで電流が増幅される前の一次側の電流経路での電流値を、電流検出部が検出する。これにより、電流検出部が検出する電流検出値は、負荷で消費される電力の電流値である二次側の電流値よりも小さい。よって、電流検出部は、比較的小さな電流を検出することが可能な構成であればよく、小型且つコスト安価な構成で済む。これにより、大電流が流れる負荷の異常をより小型な構成でコスト安価に検出できる大電流回路の異常検出装置を実現できる。

【0011】

（２）前記トランスは、スコットトランスを含み、前記スコットトランスの一次側は三相入力とされ、前記スイッチング部を介して前記交流電源としての三相交流電源に接続され、前記スコットトランスの二次側は、単相出力を二系統含み、前記負荷は、前記スコットトランスの二次側の第一系統に接続された第一負荷と、前記スコットトランスの二次側の第二系統に接続された第二負荷と、を含み、前記異常判定部は、前記第一負荷および前記第二負荷のそれぞれにおける異常の有無を判定する場合がある。
この構成によると、スコットトランスの二次側に設けられた二つの負荷のそれぞれについて、異常判定部は、個別に異常判定を行うことができる。
（３）前記異常判定部は、前記大電流回路に異常が生じていないときにおける前記電流値と、前記電流検出値との偏差に基づいて前記異常の有無を判定する場合がある。

【0012】

この構成によると、トランスの一次側の電流検出値の変化を通じてトランスの二次側における異常の発生を検出できる。

【0013】

（４）前記交流電源は三相交流電源であり、前記スイッチング部は前記三相交流電源からの各相に対応する三組のスイッチング素子を含み、前記電流検出部は、三組の前記スイッチング素子のそれぞれに対応して設けられ対応する組の前記スイッチング素子を流れる電流を検出する三つの電流検出素子を含み、前記異常判定部は、三つの前記電流検出素子のそれぞれにおける前記電流検出値を用いて前記異常の有無を判定する場合がある。

【0014】

この構成によると、三組のスイッチング素子のそれぞれに対応して電流検出素子が設けられる。これにより、より精度よく、トランスの二次側における異常を検出できる。また、三つの電流検出素子は、何れも、比較的小さな電流を検出できればよいので、コスト安価な構成で済む。これにより、複数（三つ）の電流検出素子が用いられる場合でも、異常検出装置のコストをより低減できる。

【0015】

（５）前記異常判定部は、断線判定部を含み、前記断線判定部は、三つの前記電流検出素子で検出された三つの前記電流検出値の最大値と最小値との比を用いて、前記負荷に断線が生じているか否かを判定する場合がある。

【0016】

この構成によると、断線判定部は、三つの電流検出値の最大値と最小値との比を用いることで、簡易な演算によって負荷の断線の有無を判定できる。

【0017】

（６）前記断線判定部は、前記比が所定のしきい値未満である場合、前記負荷に断線が生じていると判定する場合がある。

【0018】

この構成によると、負荷に電流が流れていない場合、三つの電流検出値の最大値と最小値との比が所定のしきい値未満となる。よって、このような比の低下を基に、断線判定部は、負荷に断線が生じていると判定できる。

【0019】

（７）前記異常判定部は、三つの前記電流検出値の比較に基づき前記異常の有無を判定する場合がある。
（８）前記異常判定部は、三つの前記電流検出値のうちの二つの平均と、その他の一つとの比較に基づき、前記二次側の前記負荷の劣化の有無を判定する場合がある。
（９）前記異常判定部は、劣化判定部を含み、前記劣化判定部は、三つの前記電流検出素子で検出された三つの前記電流検出値について、異常が検出されていないときからの低下度合いを基に前記負荷に劣化が生じているか否かを判定する場合がある。

【0020】

この構成によると、負荷（負荷への電流経路）に劣化が生じている場合、異常が検出されていないときからの電流検出値の低下度合いが所定量を超える。よって、このような電流検出値の低下を基に、劣化判定部は、負荷に劣化が生じていると判定できる。

【0023】

（１０）上記の課題を解決するための、この発明のある局面に係わる大電流回路装置は、 交流電源からの電力供給のオンオフを制御するスイッチング部、および、このスイッチング部からの電力を降圧させるトランスを含む大電流回路と、前記トランスの二次側の電力が与えられる負荷と、前記大電流回路の異常検出装置と、を備え、前記負荷は抵抗加熱式ヒータを含み、前記トランスの二次側の電流は、前記トランスの一次側の電流よりも電流値が大きい。

【0024】

この構成によると、トランスで電圧が降圧される前の一次側の電流経路、すなわち、トランスで電流が増幅される前の一次側の電流経路での電流値を、電流検出部が検出する。これにより、電流検出部が検出する電流検出値は、負荷で消費される電力の電流値である二次側の電流値よりも小さい。よって、電流検出部は、比較的小さな電流を検出することが可能な構成であればよく、小型且つコスト安価な構成で済む。これにより、大電流が流れる負荷の異常をより小型な構成でコスト安価に検出できる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によると、大電流が流れる負荷の異常をより小型な構成で且つコスト安価に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る熱処理装置の模式図である。

【図2】（Ａ）～（Ｄ）は、それぞれ、三つの電流検出素子で検出される電流値について説明するための模式的なグラフである。

【図3】異常判定部の断線判定部における断線判定の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【図4】異常判定部の劣化判定部における劣化判定の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【図5】異常判定部の断線判定部における断線判定の流れの変形例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

【0028】

図１は、本発明の一実施形態に係る熱処理装置１の模式図である。図１を参照して、熱処理装置１は、熱処理装置１の熱処理室２内に被処理物１００を配置した状態で、熱処理室２内を加熱することで、熱処理室２内に配置された被処理物１００に熱処理を行うように構成されている。熱処理装置１は、本発明の「大電流回路装置」の一例である。

【0029】

被処理物１００として、金属、基板等を例示することができる。被処理物１００が金属である場合の熱処理として、浸炭処理、窒化処理、焼入処理、焼戻処理、焼鈍処理を例示できる。被処理物１００が基板であるときの熱処理として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理、拡散処理、アニール処理、太陽電池の製造処理、半導体デバイスの製造処理を例示することができる。本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２内の雰囲気を９００℃以上に加熱可能な高温の熱処理装置である。

【0030】

熱処理装置１は、熱処理室２と、熱処理室２内を加熱するための加熱装置３と、加熱装置３の異常を検出するための異常検出装置４と、を有している。

【0031】

熱処理室２は、被処理物１００を収容する収容室として設けられている。熱処理室２は、中空状に形成されており、図示しない扉を通して被処理物１００を出し入れすることが可能に構成されている。

【0032】

加熱装置３は、電力会社から供給される商用電源等の三相交流電源５を電源として、後述するヒータユニット７で発熱を行う。

【0033】

加熱装置３は、大電流回路６と、大電流回路６からの電力によって動作するヒータユニット７と、大電流回路６（ヒータユニット７）の動作を制御する加熱制御部８と、を有している。

【0034】

大電流回路６は、交流電源５からの電力を降圧させるとともに電流を増幅し、この電力をヒータユニット７へ出力する。本実施形態では、大電流回路６は、三相約２００Ｖ、約４５０Ａの電力を、後述するトランス１１によって２相約２０Ｖ、約４０００Ａの大電流電力に変換する。

【0035】

大電流回路６は、交流電力からの電力供給のオンオフを制御するスイッチング部９と、一次側電流経路１０と、スコットトランス等のトランス１１と、二次側電流経路１２と、を含んでいる。

【0036】

スイッチング部９は、交流電源５のＲ相、Ｔ相、Ｓ相のそれぞれからの電流をオン／オフするように構成されている。スイッチング部９は、交流電源５とトランス１１との間に配置されている。スイッチング部９は、本実施形態では、スイッチング素子としてのサイリスタを用いて形成されている。なお、スイッチング部９は、サイリスタで形成されていなくてもよく、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴ、リレー等で形成されていてもよい。

【0037】

スイッチング部９は、三組のスイッチング素子としてのＲ相用の一組のスイッチング素子１３Ｒと、Ｔ相用の一組のスイッチング素子１３Ｔと、Ｓ相用の一組のスイッチング素子１３Ｓと、を有している。なお、以下では、一組のスイッチング素子を、単に「スイッチング素子」ともいう。

【0038】

各一組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓは、一組のサイリスタが並列に接続された構成を有している。すなわち、スイッチング部９は、交流電源５からの各相に対応する三組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓを有している。本実施形態では、各一組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓにおいて、組をなすサイリスタは、アノードの向きとカソードの向きとが互いに逆向きに配置されている。

【0039】

各一組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓの一端は、交流電源５の対応するＲ相、Ｔ相、Ｓ相に接続されている。すなわち、一組のスイッチング素子１３Ｒの一端は、交流電源５のＲ相に接続されており、一組のスイッチング素子１３Ｔの一端は、交流電源５のＴ相に接続されており、一組のスイッチング素子１３Ｓの一端は、交流電源５のＳ相に接続されている。スイッチング部９は、一次側電流経路１０の一部を構成している。

【0040】

一次側電流経路１０は、交流電源５からの電力をトランス１１の二次側に供給するために設けられている。なお、本実施形態では、「一次側」とは、トランス１１によって降圧される前の電力の電流が流れる箇所を示し、「二次側」とは、トランス１１によって降圧された後の電力の電流が流れる箇所を示す。

【0041】

一次側電流経路１０は、スイッチング部９と、Ｒ相線１４Ｒと、Ｔ相線１４Ｔと、Ｓ相線１４Ｓと、トランス１１の一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔと、を含んでいる。

【0042】

Ｒ相線１４Ｒの一端は、一組のスイッチング素子１３Ｒの他端に接続されている。Ｒ相線１４Ｒの他端は、トランス１１の一次側コイル１５ＭのＵ相端子１６Ｕに接続されている。Ｔ相線１４Ｔの一端は、一組のスイッチング素子１３Ｔの他端に接続されている。Ｔ相線１４Ｔの他端は、トランス１１の一次側コイル１５ＭのＷ相端子１６Ｗに接続されている。Ｓ相線１４Ｓの一端は、一組のスイッチング素子１３Ｓの他端に接続されている。Ｓ相線１４Ｓの他端は、トランス１１の一次側コイル１５ＴのＶ相端子１６Ｖに接続されている。

【0043】

トランス１１は、スイッチング部９からの電力を降圧させ、この降圧された二次側の大電流電力をヒータユニット７に与える。すなわち、トランス１１は、一次側の高圧・低電流の電力を、二次側の電力としての低圧・高電流の電力に変換する電力変換素子である。トランス１１は、本実施形態では、スコットトランスであり、三相交流電流を二相交流電流に変換する。本実施形態では、トランス１１は、一次側にＵ相、Ｗ相、Ｖ相の三つの端子および２つのコイルが設けられているとともに、二次側に、互いに別体のＭ座、Ｔ座の２つのコイルが設けられた構成を有している。トランス１１は、スイッチング部９とヒータユニット７との間に配置されている。

【0044】

トランス１１は、一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔと、二次側コイル１７Ｍ，１７Ｔと、を有している。

【0045】

一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔの巻き数と二次側コイル１７Ｍ，１７Ｔの巻き数は、所望の降圧特性に応じて適宜設定されている。一方の一次側コイル１５Ｍの両端は、Ｕ相端子１６ＵおよびＷ相端子１６Ｗを含んでいる。また、他方の一次側コイル１５Ｔの一端は、Ｖ相端子１６Ｖを含んでいる。他方の一次側コイル１５Ｔの他端は、一方の一次側コイル１５Ｍの中間部に接続された、センタータップである。

【0046】

一方の二次側コイル１７Ｍは、本発明の「スコットトランスの二次側の第一系統」の一例である。一方の二次側コイル１７Ｍは、Ｍ座コイルであり、一方の一次側コイル１５Ｍと対向して配置されている。二次側コイル１７Ｍの一端および他端は、ヒータユニット７のＭ座ヒータ１８Ｍの一対の端子に電気的に接続されており、二次側コイル１７Ｍからの電流がＭ座ヒータ１８Ｍに流れる。

【0047】

同様に、他方の二次側コイル１７Ｔは、本発明の「スコットトランスの二次側の第二系統」の一例である。他方の二次側コイル１７Ｔは、Ｔ座コイルであり、他方の一次側コイル１５Ｔと対向して配置されている。二次側コイル１７Ｔの一端および他端は、ヒータユニット７のＴ座ヒータ１８Ｔの一対の端子に電気的に接続されており、二次側コイル１７Ｔからの電流がＴ座ヒータ１８Ｔに流れる。上記の構成を有するトランス１１は、二次側電流経路１２の一部を構成している。

【0048】

二次側電流経路１２は、トランス１１の二次側コイル１７Ｍ，１７Ｔと、ヒータユニット７と、を含んでいる。

【0049】

ヒータユニット７は、Ｍ座ヒータ１８Ｍと、Ｔ座ヒータ１８Ｔと、を有している。Ｍ座ヒータ１８ＭおよびＴ座ヒータ１８Ｔは、それぞれ、本発明の「負荷、第一負荷」および「負荷、第二負荷」の一例である。Ｍ座ヒータ１８ＭおよびＴ座ヒータ１８Ｔは、それぞれ、電熱ヒータであり、対応する二次側コイル１７Ｍ，１７Ｔから電力を供給されることで発熱する。

【0050】

本実施形態では、各ヒータ１８Ｍ，１８Ｔは、断面矩形状の電熱線であるバスバーを含む、電気加熱（抵抗加熱）ヒータである。本実施形態では、各ヒータ１８Ｍ，１８Ｔは、大電流を流されるため、バスバーの軸直断面での寸法が、例えば２００ｍｍ×１２ｍｍという極めて大きな値となっている。本実施形態では、Ｍ座ヒータ１８Ｍの電熱線の一対の端子が、二次側コイル１７Ｍの一対の端子に接続されている。同様に、Ｔ座ヒータ１８Ｔの電熱線の一対の端子が、二次側コイル１７Ｔの一対の端子に接続されている。

【0051】

上記の構成により、二次側コイル１７Ｍとヒータ１８Ｍとで、Ｍ座側電流経路１９Ｍが形成されている。また、二次側コイル１７Ｔとヒータ１８Ｔとで、Ｔ座側電流経路１９Ｔが形成されている。これらのヒータ１８Ｍ，１８Ｔへの通電制御は、加熱制御部８によって行われる。

【0052】

加熱制御部８は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有し、例えば、安全プログラマブルコントローラ等を用いて形成することができる。安全プログラマブルコントローラとは、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｃ ０５０８－１のＳＩＬ２またはＳＩＬ３の安全機能をもつ公的に認証されたプログラマブルコントローラをいう。なお、加熱制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を含むコンピュータ等を用いて形成されていてもよい。

【0053】

加熱制御部８は、スイッチング部９に接続されている。本実施形態では、加熱制御部８は、一組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓのそれぞれにおけるゲート電極への電流供給を制御することで、一次側電流経路１０における電流経路を制御し、これにより、各ヒータ１８Ｍ，１８Ｔの加熱量を制御する。

【0054】

次に異常検出装置４の構成を説明する。

【0055】

異常検出装置４は、加熱装置３における異常の有無を監視するために設けられている。本実施形態では、異常検出装置４は、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔのそれぞれ（二次側電流経路１２）について、劣化の有無と、断線の有無と、を判定する。なお、この場合の「劣化」とは、電熱線の劣化等によって、電気抵抗が正常時と比べて所定値以上増加していること等をいう。また、この場合の「断線」とは、電熱線の焼損等によって電流が流れない状態となっていること等をいう。

【0056】

本実施形態では、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔに流れる電流が約４０００Ａと大電流であり、且つ、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔのバスバーが太い。このため、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔのバスバーの電流を検出するためには、大がかりなセンサが必要である。一方、本実施形態では、異常検出装置４は、電流値が比較的小さい一次側電流経路１０において電流を検出するように構成されている。すなわち、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔの大型のバスバーに電流センサおよびこの電流センサ用の安全カバーを設ける必要がない。

【0057】

異常検出装置４は、電流検出部２１と、異常判定部２２と、表示部２３と、を有している。

【0058】

本実施形態では、異常検出装置４は、大電流回路６に対して着脱可能に構成されている。具体的には、異常検出装置４は、スイッチング部９が収容されている制御盤（図示せず）内に配置されている。そして、電流検出部２１が一次側電流経路１０に取り外し可能に設置されている。このような構成により、大電流回路６へ異常検出装置４を後付けで少ない工数で容易に設置できる。

【0059】

電流検出部２１は、大電流回路６におけるスイッチング部９とトランス１１の一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔとの間の電流経路（一次側電流経路１０）での電流値を検出するために設けられている。電流検出部２１は、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓを含んでいる。

【0060】

電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、三組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓのそれぞれに対応して設けられ対応する組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓを流れる電流を検出する。各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、交流電流を検出するための交流電流センサである。このようなセンサとして、公知の種々のセンサを用いることができる。本実施形態では、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、電流トランス方式を利用したセンサによって形成されており、円筒状のリングコアにトロイダル巻線が施されたＣＴ（Current Transformer）を有している。よって、図１では、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓを模式的に円筒形状で示している。

【0061】

各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、対応するＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔ、および、Ｓ相線１４Ｓを取り囲むように配置されており、対応するＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔ、および、Ｓ相線１４Ｓの電流値を検出する。すなわち、電流検出素子２５ＲはＲ相線１４Ｒの電流を検出し、電流検出素子２５ＷはＴ相線１４Ｔの電流を検出し、電流検出素子２５ＳはＳ相線１４Ｓの電流を検出する。

【0062】

各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、本実施形態では、対応するＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔ、および、Ｓ相線１４Ｓに電流が流れると、この電流の強さに応じた電圧信号を発生する。そして、この電圧信号は、電流検出結果として、異常判定部２２へ与えられる。

【0063】

異常判定部２２は、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳ（実効値）を用いて大電流回路６の二次側電流経路１２（ヒータ１８Ｍ，１８Ｔ）の異常の有無を判定する。本実施形態では、異常判定部２２は、大電流回路６に異常が生じていないときにおけるスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓの電流値と、実際に検出された電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳとの偏差（電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳ間のバランスの変化）に基づいて、異常の有無を判定する。異常判定部２２は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有し、例えば、上述した安全プログラマブルコントローラ等を用いて形成することができる。なお、異常判定部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を含むコンピュータ等を用いて形成されていてもよい。

【0064】

異常判定部２２は、上記の安全プログラマブルコントローラまたはコンピュータによってソフトウェア的に構成されていてもよいし、電気回路を用いてハードウェア的に構成されていてもよい。

【0065】

本実施形態では、異常判定部２２は、加熱制御部８とは独立して設けられて前述の制御盤内に配置される構成を説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、異常判定部２２は、加熱制御部８と同一の安全プログラマブルコントローラまたはコンピュータ等を用いて形成されていてもよい。

【0066】

異常判定部２２は、Ａ／Ｄ変換部２６と、断線判定部２７と、劣化判定部２８と、を有している。

【0067】

Ａ／Ｄ変換部２６は、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓから出力されたアナログ信号である電流検出信号を、デジタル信号に変換し、断線判定部２７および劣化判定部２８へ出力する。

【0068】

断線判定部２７は、二次側電流経路１２における断線の有無、特に、Ｍ座ヒータ１８Ｍにおける断線の有無と、Ｔ座ヒータ１８Ｔにおける断線の有無と、を判定するために設けられている。また、劣化判定部２８は、二次側電流経路１２における配線の劣化の有無、特に、Ｍ座ヒータ１８Ｍにおける配線の劣化の有無と、Ｔ座ヒータ１８Ｔにおける配線の劣化の有無と、を判定するために設けられている。

【0069】

断線判定部２７は、大電流回路６に異常が生じていないときにおける一次側電流経路１０のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓの電流値と、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳとの偏差に基づいて、断線の有無を判定する。同様に、劣化判定部２８は、大電流回路６に異常が生じていないときにおける一次側電流経路１０のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓの電流値と、各電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳとの偏差に基づいて、劣化の有無を判定する。

【0070】

上記の「異常が生じていない場合」とは、例えば、熱処理装置１が設計仕様の通りの動作をしている場合をいう。また、断線判定部２７および劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを個別に認識するように構成されている。すなわち、断線判定部２７および劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを単なる三つの数値として認識するのではなく、各相線１４Ｒ，１４Ｔ，１４Ｓに紐付けられた数値として認識する。

【0071】

断線判定部２７は、本実施形態では、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちの最大値と最小値との比を用いて、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔのそれぞれについて、断線が生じているか否かを判定する。ここで、断線判定部２７による断線判定の方法を説明する。

【0072】

図２（Ａ）～図２（Ｄ）は、それぞれ、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出される電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳについて説明するための模式的なグラフである。より具体的には、図２（Ａ）は、異常が生じていない正常時における大電流回路６の駆動時の電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを示している。図２（Ｂ）は、Ｍ座ヒータ１８Ｍが断線したときにおける大電流回路６の駆動時の電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを示している。図２（Ｃ）は、Ｔ座ヒータ１８Ｔが断線したときにおける大電流回路６の駆動時の電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを示している。図２（Ｄ）は、正常時（異常が生じていないとき）、Ｍ座ヒータ１８Ｍの断線時、および、Ｔ座ヒータ１８Ｔの断線時のそれぞれにおける、各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちの最大値と最小値との比を示している。

【0073】

図２（Ａ）～図２（Ｄ）のそれぞれにおいて、横軸は、大電流回路６（ヒータユニット７）の定格出力を１００％としたときの、大電流回路６の出力比を示している。また、縦軸は、各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを示している。なお、縦軸の係数αは、定数であり、大電流回路６の一次側電流経路１０における電流値に応じた値である。

【0074】

図１および図２（Ａ）を参照して、熱処理装置１の正常動作時には、大電流回路６の各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳは、どの出力においても、実質的に同じ値を示す。

【0075】

次に、Ｍ座ヒータ１８Ｍの断線時について説明する。

【0076】

Ｍ座ヒータ１８Ｍの断線時、図１および図２（Ｂ）に示すように、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、Ｓ相線１４Ｓ（Ｖ相端子１６Ｖ）における電流検出値ｃＳが最も高く、電流検出値ｃＳよりも低い電流検出値ｃＴが検出され、さらに、電流検出値ｃＴよりも低い電流検出値ｃＲが検出される。これは、一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔのうち断線したＭ座ヒータ１８Ｍへ電力供給するための一次側コイル１５Ｍが、当該一次側コイル１５Ｍの両端の端子１６Ｕ，１６ＷにおいてＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔと接続されているためである。これらＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔには、Ｍ座ヒータ１８Ｍで電力が消費されないことにより、相対的に低い電流が流れる。一方、一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔのうち断線していないＴ座ヒータ１８Ｔへ電力供給するための一次側コイル１５ＴのＶ相端子１６Ｖに接続されたＳ相線１４Ｓには、Ｔ座ヒータ１８Ｔで電力が消費されることにより、相対的に高い電流が流れる。すなわち、断線していないヒータ１８Ｔ用の一次側コイル１５Ｔに接続されたスイッチング素子１３Ｓにおける電流検出値ｃＳが相対的に高く、断線したヒータ１８Ｍ用の一次側コイル１５Ｍに接続されたスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔにおける電流検出値ｃＲ，ｃＴが相対的に低くなる。このとき、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちの最大値ｃＳと最小値ｃＲの比ｃＲ／ｃＳが、断線判定部２７で算出される。そして、断線判定部２７は、この比ｃＲ／ｃＳを用いて、ヒータ１８Ｍに断線が生じているか否かを判定する。具体的には、図１、図２（Ｂ）および図２（Ｄ）を参照して、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ１未満であり、且つ、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最大である場合、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｍが断線していると判定する。一方、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ１未満であるけれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最大ではない場合、または、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ１以上である場合、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｍは断線していないと判定する。

【0077】

次に、Ｔ座ヒータ１８Ｔの断線時について説明する。

【0078】

Ｔ座ヒータ１８Ｔの断線時、図１および図２（Ｃ）に示すように、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、Ｒ相線１４Ｒ（Ｕ相端子１６Ｕ）における電流検出値ｃＲが最も高く、電流検出値ｃＲと実質的に同じ電流値ではあるけれども電流検出値ｃＲよりも低い電流検出値ｃＴが検出され、さらに、電流検出値ｃＴよりも格段に低い電流検出値ｃＳが検出される。これは、一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔのうち断線したＴ座ヒータ１８Ｔへ電力供給するための一次側コイル１５Ｔが、当該一次側コイル１５ＴのＶ相端子１６ＶにおいてＳ相線１４Ｓと接続されているためである。このＳ相線１４Ｓには、Ｔ座ヒータ１８Ｔで電力が消費されないことにより、相対的に低い電流が流れる。一方、一次側コイル１５Ｍ，１５Ｔのうち断線していないＭ座ヒータ１８Ｍへ電力供給するための一次側コイル１５ＭのＵ，Ｗ相端子１６Ｕ，１６Ｗに接続されたＲ，Ｔ相線１４Ｒ，１４Ｔには、Ｍ座ヒータ１８Ｍで電力が消費されることにより、相対的に高い電流が流れる。すなわち、断線していないヒータ１８Ｍ用の一次側コイル１５Ｍに接続されたスイッチング素子１３Ｒにおける電流検出値ｃＲが相対的に高く、断線したヒータ１８Ｔ用の一次側コイル１５Ｔに接続されたスイッチング素子１３Ｓにおける電流検出値ｃＳが相対的に低くなる。このとき、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちの最大値ｃＲと最小値ｃＳの比ｃＳ／ｃＲを用いて、ヒータ１８Ｍに断線が生じているか否かを判定する。具体的には、図１、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）を参照して、比ｃＳ／ｃＲが所定のしきい値ＴｈＴ１未満であり、且つ、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小である場合、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｔが断線していると判定する。一方、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＴ１未満であるけれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小ではない場合、または、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＴ１以上である場合、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｔは断線していないと判定する。

【0079】

以上が、断線判定部２７の構成である。次に、劣化判定部２８の構成を説明する。

【0080】

劣化判定部２８は、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのそれぞれについて、異常が検出されていないときからの低下度合いを基に、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔ（Ｍ座側電流経路１９ＭおよびＴ座側電流経路１９Ｔ）に劣化が生じているか否かを判定する。

【0081】

次に、Ｍ座ヒータ１８Ｍの劣化時について説明する。

【0082】

図１および図２（Ｂ）を参照して、Ｍ座ヒータ１８Ｍの劣化時にはＭ座ヒータ１８Ｍの断線時と同様に、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、Ｓ相線１４Ｓ（Ｖ相端子１６Ｖ）における電流検出値ｃＳが最も高く、電流検出値ｃＳよりも低い電流検出値ｃＴが検出され、さらに、電流検出値ｃＴよりも低い電流検出値ｃＲが検出される。なお、図２（Ｂ）は、Ｍ座ヒータ１８Ｍの断線時について示しているけれども、Ｍ座ヒータ１８Ｍの劣化時においても、各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳは、Ｍ座ヒータ１８Ｍの断線時と同様の傾向（各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの大小関係）が成立する。すなわち、劣化していないヒータ１８Ｔ用の一次側コイル１５Ｔに接続されたスイッチング素子１３Ｓにおける電流検出値ｃＳが相対的に高く、劣化したヒータ１８Ｍ用の一次側コイル１５Ｍに接続されたスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔにおける電流検出値ｃＲ，ｃＴが相対的に低くなる。ここで、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、劣化してないヒータ１８Ｔへ電力供給するための一次側コイル１５ＴのＶ相端子１６Ｖに接続されたＳ相線１４Ｓの電流検出値ｃＳが、相対的に大電流値である。また、劣化したヒータ１８Ｍへ電力供給するための一次側コイル１５ＭのＵ相端子１６ＵおよびＷ相端子１６Ｗに接続されたＲ相線１４Ｒ、Ｔ相線１４Ｔの電流検出値ｃＲ，ｃＴの平均値（ｃＲ＋ｃＴ）／２が、相対的に小電流値である。この場合に、これらの比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが、劣化判定部２８で算出される。そして、劣化判定部２８は、この比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳを用いて、ヒータ１８Ｍが劣化しているか否かを判定する。具体的には、比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ２未満であり、且つ、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最大である場合、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｍが劣化していると判定する。一方、比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ２未満であるけれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小ではない場合、または、比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ２以上である場合、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｍは劣化していないと判定する。

【0083】

次に、Ｔ座ヒータ１８Ｔの劣化時について説明する。

【0084】

図１および図２（Ｃ）を参照して、Ｔ座ヒータ１８Ｔの劣化時にはＴ座ヒータ１８Ｔの断線時と同様に、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、Ｒ相線１４Ｒ（Ｕ相端子１６Ｕ）における電流検出値ｃＲが最も高く、電流検出値ｃＲと実質的に同じ電流値ではあるけれども電流検出値ｃＲよりも低い電流検出値ｃＴが検出され、さらに、電流検出値ｃＴよりも格段に低い電流検出値ｃＳが検出される。なお、図２（Ｃ）は、Ｔ座ヒータ１８Ｔの断線時について示しているけれども、Ｔ座ヒータ１８Ｔの劣化時においても、各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳは、Ｔ座ヒータ１８Ｔの断線時と同様の傾向（各電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの大小関係）が成立する。すなわち、劣化していないヒータ１８Ｍ用の一次側コイル１５Ｍに接続されたスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔおける電流検出値ｃＲ，ｃＴが相対的に高く、劣化したヒータ１８Ｔ用の一次側コイル１５Ｔに接続されたスイッチング素子１３Ｓにおける電流検出値ｃＳが相対的に低くなる。ここで、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓで検出された三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうち、劣化してないヒータ１８Ｍへ電力供給するための一次側コイル１５ＭのＵ相端子１６ＵおよびＷ相端子１６Ｗに接続されたＲ相線１４ＲおよびＴ相線１４Ｔの電流検出値ｃＲ，ｃＴの平均値（ｃＲ＋ｃＴ）／２が、相対的に大電流値である。また、劣化したヒータ１８Ｔへ電力供給するための一次側コイル１５ＴのＶ相端子１６Ｖに接続されたＳ相線１４Ｓの電流検出値ｃＳが、相対的に小電流値である。この場合に、これらの比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が、劣化判定部２８で算出される。そして、劣化判定部２８は、この比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝を用いて、ヒータ１８Ｔが劣化しているか否かを判定する。具体的には、比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が所定のしきい値ＴｈＴ２未満であり、且つ、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小である場合、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｔが劣化していると判定する。一方、比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が所定のしきい値ＴｈＴ２未満であるけれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小ではない場合、または、比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が所定のしきい値ＴｈＴ２以上である場合、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｔは劣化していないと判定する。

【0085】

以上の構成によって断線判定および劣化判定が行われた結果を示す信号は、各判定部２７，２８から表示部２３へ出力される。表示部２３は、例えば、液晶表示部を有する表示装置であり、異常判定部２２での判定結果を示すように構成されている。Ｍ座ヒータ１８Ｍが断線しているとの検出結果が断線判定部２７から表示部２３へ出力された場合、表示部２３は、「Ｍ座ヒータが断線しています。」と表示する。同様に、Ｔ座ヒータ１８Ｔが断線しているとの検出結果が断線判定部２７から表示部２３へ出力された場合、表示部２３は、「Ｔ座ヒータが断線しています。」と表示する。

【0086】

また、Ｍ座ヒータ１８Ｍが劣化しているとの検出結果が劣化判定部２８から表示部２３へ出力された場合、表示部２３は、「Ｍ座ヒータが劣化しています。」と表示する。同様に、Ｔ座ヒータ１８Ｔが劣化しているとの検出結果が劣化判定部２８から表示部２３へ出力された場合、表示部２３は、「Ｔ座ヒータが劣化しています。」と表示する。

【0087】

なお、本実施形態では、異常判定部２２の判定結果が表示部２３に出力される形態を例に説明しているけれども、この通りでなくてもよい。例えば、異常判定部２２の判定結果が加熱制御部８へ出力され、この結果に応じて加熱制御部８が大電流回路６を制御してもよい。この場合、例えば、加熱制御部８は、断線または劣化を検出されたヒータ１８Ｍ，１８Ｔへの通電を停止するように、スイッチング部９の動作を制御する。

【0088】

次に、上述した異常判定部２２における異常判定の流れの一例を説明する。

【0089】

図３は、異常判定部２２の断線判定部２７における断線判定の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、フローチャートを参照しながら説明する場合は、フローチャート以外の図を適宜参照しながら説明する。

【0090】

図３を参照して、断線判定部２７は、まず、電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓから電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを読込む（ステップＳ１１）。

【0091】

次に、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＭ座ヒータ１８Ｍが断線しているときにおける最小値ｃＲと最大値ｃＳとの比ｃＲ／ｃＳを算出する（ステップＳ１２）。比ｃＲ／ｃＳがしきい値ＴｈＭ１未満である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかで電流検出値ｃＳが最大であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３でＹＥＳの場合、断線判定部２７は、Ｍ座ヒータ１８Ｍが断線していると判定する（ステップＳ１４）。この場合、断線判定部２７は、続いてヒータ１８Ｔの断線判定（ステップＳ１６～Ｓ１９）を行う。

【0092】

一方、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ１未満である（ステップＳ１２でＹＥＳ）けれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最大ではない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、または、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ１以上である場合（ステップＳ１２でＮＯ）、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｍは断線していないと判定する（ステップＳ１５）。この場合、断線判定部２７は、続いてヒータ１８Ｔの断線判定（ステップＳ１６～Ｓ１９）を行う。

【0093】

ステップＳ１６では、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＴ座ヒータ１８Ｔが断線しているときにおける最小値ｃＳと最大値Ｒとの比ｃＳ／ｃＲを算出する。比ｃＳ／ｃＲがしきい値ＴｈＴ１未満である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかで電流検出値ｃＳが最小であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７でＹＥＳの場合、断線判定部２７は、Ｔ座ヒータ１８Ｔが断線していると判定する（ステップＳ１８）。

【0094】

一方、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＴ１未満である（ステップＳ１６でＹＥＳ）けれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小ではない場合（ステップＳ１７でＮＯ）、または、比ｃＲ／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＴ１以上である場合（ステップＳ１６でＮＯ）、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｔは断線していないと判定する（ステップＳ１９）。

【0095】

以上が、断線判定部２７における断線判定の流れの一例である。次に、劣化判定部２８における劣化判定の流れの一例を説明する。

【0096】

図４は、異常判定部２２の劣化判定部２８における劣化判定の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【0097】

図４を参照して、劣化判定部２８は、まず、電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓから電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを読込む（ステップＳ２１）。

【0098】

次に、劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＭ座ヒータ１８Ｍが劣化しているときに大きく低下する電流検出値ｃＴ，ｃＲの平均値（ｃＲ＋ｃＴ）／２と、これらの電流検出値ｃＴ，ｃＲのそれぞれよりも大きい電流検出値ｃＳとの比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳを算出する（ステップＳ２２）。比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳがしきい値ＴｈＭ２未満である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかで電流検出値ｃＳが最大であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３でＹＥＳの場合、劣化判定部２８は、Ｍ座ヒータ１８Ｍが劣化していると判定する（ステップＳ２４）。この場合、劣化判定部２８は、続いてＴ座ヒータ１８Ｔの劣化判定（ステップＳ２６～Ｓ２９）を行う。

【0099】

一方、比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ２未満である（ステップＳ２２でＹＥＳ）けれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最大ではない場合（ステップＳ２３でＮＯ）、または、比｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝／ｃＳが所定のしきい値ＴｈＭ２以上である場合（ステップＳ２２でＮＯ）、劣化判定部２８は、Ｍ座ヒータ１８Ｍは劣化していないと判定する（ステップＳ２５）。この場合、劣化判定部２８は、続いてヒータ１８Ｔの劣化判定（ステップＳ２６～Ｓ２９）を行う。

【0100】

次に、劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＴ座ヒータ１８Ｔが劣化しているときに大きく低下するｃＳと、この電流検出値ｃＳよりも大きい電流検出値ｃＲ，ｃＴの平均値（ｃＲ＋ｃＴ）／２との比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝を算出する（ステップＳ２６）。比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝がしきい値ＴｈＴ２未満である場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、劣化判定部２８は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかで電流検出値ｃＳが最小であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７でＹＥＳの場合、劣化判定部２８は、Ｔ座ヒータ１８Ｔが劣化していると判定する（ステップＳ２８）。

【0101】

一方、比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が所定のしきい値ＴｈＴ２未満である（ステップＳ２６でＹＥＳ）けれども、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの中で電流検出値ｃＳが最小ではない場合（ステップＳ２７でＮＯ）、または、比ｃＳ／｛（ｃＲ＋ｃＴ）／２｝が所定のしきい値ＴｈＭ２以上である場合（ステップＳ２６でＮＯ）、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｔは劣化していないと判定する（ステップＳ２９）。

【0102】

以上が、劣化判定部２８における劣化判定の流れの一例である。

【0103】

以上説明したように、本実施形態によると、トランス１１で電圧が降圧される前の一次側電流経路１０、すなわち、トランス１１で電流が増幅される前の一次側電流経路１０での電流値を、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳとして電流検出部２１が検出する。これにより、電流検出部２１が検出する電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳは、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔで消費される電力の電流値である二次側電流経路１２の電流値よりも小さい。よって、電流検出部２１は、比較的小さな電流を検出することが可能な構成であればよく、小型且つコスト安価な構成で済む。これにより、大電流が流れるヒータ１８Ｍ，１８Ｔの異常をより小型な構成でコスト安価に検出できる異常検出装置４を実現できる。

【0104】

また、本実施形態によると、異常検出装置４を、スイッチング部９とともに制御盤（図示せず）内に収容できるので、熱処理装置１全体をコンパクトにできる。

【0105】

さらに、スイッチング部９に隣接するように電流検出部２１を設置することで、異常検出装置４を大電流回路６に後付けすること（大電流回路６の設置後に異常検出装置４を設置すること）も容易にできる。その上、スイッチング部９に隣接するように電流検出部２１を設置する簡易な工程で異常検出装置４を大電流回路６に設置できるので、異常検出装置４の設置工事にかかる工数が少なくて済む。これにより、異常検出装置４の設置費用が安く済む。

【0106】

また、異常検出装置４を用いることで、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔの交換のタイミングをより明確に把握することができるので、熱処理装置１のさらなる安定稼働を実現できる。

【0107】

また、本実施形態によると、異常判定部２２は、大電流回路６に異常が生じていないときにおける一次側電流経路１０の電流値と、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳとの偏差に基づいて異常の有無を判定する。この構成によると、トランス１１の一次側電流経路１０の電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの変化を通じてトランス１１の二次側電流経路１２における異常の発生を検出できる。

【0108】

また、本実施形態によると、三組のスイッチング素子１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓのそれぞれに対応して電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓが設けられる。これにより、より精度よく、トランス１１の二次側電流経路１２における異常を検出できる。また、三つの電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓは、何れも、比較的小さな電流を検出できればよいので、コスト安価な構成で済む。これにより、複数（三つ）の電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓが用いられる場合でも、異常検出装置４のコストをより低減できる。

【0109】

また、本実施形態によると、断線判定部２７は、三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの最大値と最小値との比を用いて、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔに断線が生じているか否かを判定する。この構成によると、断線判定部２７は、三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの最大値と最小値との比を用いることで、簡易な演算によってヒータ１８Ｍ，１８Ｔの断線の有無を判定できる。

【0110】

また、本実施形態によると、断線判定部２７は、比ｃＲ／ｃＳがしきい値ＴｈＭ１未満である場合、ヒータ１８Ｍに断線が生じていると判定し、比ｃＳ／ｃＲがしきい値ＴｈＴ１未満である場合、ヒータ１８Ｔに断線が生じていると判定する。この構成によると、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔに電流が流れていない場合、三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの最大値と最小値との比（ｃＲ／ｃＳ；ｃＳ／ｃＲ）が所定のしきい値ＴｈＭ１，ＴｈＴ１未満となる。よって、このような比の低下を基に、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔに断線が生じていると判定できる。

【0111】

また、本実施形態によると、劣化判定部２８は、三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳについて、異常が検出されていないときからの低下度合いを基にヒータ１８Ｍ，１８Ｔに劣化が生じているか否かを判定する。この構成によると、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔ（電流経路１９Ｍ，１９Ｔ）に劣化が生じている場合、異常が検出されていないときからの対応する電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの低下度合いが所定量を超える。よって、このような電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳの低下を基に、劣化判定部２８は、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔに劣化が生じていると判定できる。

【0112】

また、本実施形態によると、異常判定部２２は、ヒータ１８Ｍおよびヒータ１８Ｔのそれぞれにおける異常の有無を判定する。この構成によると、トランス１１の二次側に設けられた二つのヒータ１８Ｍ，１８Ｔのそれぞれについて、異常判定部２２は、個別に異常判定を行うことができる。

【0113】

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

【0114】

（１）上述の実施形態では、断線判定部２７が、ヒータ１８Ｍの断線判定において電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＳ相の電流検出値ｃＳが最大値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）とともに、ヒータ１８Ｔの断線判定において電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＳ相の電流検出値ｃＳが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ１７）形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかから最大値ｃｍａｘと最小値ｃｍｉｎを抽出し、単にこれら最大値ｃｍａｘと最小値ｘｍｉｎとの比に基づいて断線判定が行われてもよい。このような断線判定の一例を、より具体的に説明する。

【0115】

図５は、異常判定部２２の断線判定部２７における断線判定の流れの変形例を説明するためのフローチャートである。

【0116】

図５を参照して、断線判定部２７は、まず、電流検出素子２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓから電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを読込む（ステップＳ３１）。

【0117】

次に、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかから最大値ｃｍａｘと最小値ｃｍｉｎを抽出する（ステップＳ３２）。

【0118】

例えばＭ座ヒータ１８ＭおよびＴ座ヒータ１８Ｔの何れにも異常が生じていない正常時、図２（Ａ）に示すように、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳは、概ね同じ値を示している。この場合、ノイズの混入等のその時々の状況に応じて、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかから最大値ｃｍａｘと最小値ｃｍｉｎが抽出される。

【0119】

また、Ｍ座ヒータ１８Ｍが断線している場合、図２（Ｂ）に示すように、結果的に電流検出値ｃＳが最大値ｃｍａｘとなり、電流検出値ｃＲが最小値ｃｍｉｎとなる。また、Ｔ座ヒータ１８Ｔが断線している場合、図２（Ｃ）に示すように、結果的に電流検出値ｃＲが最大値ｃｍａｘとなり、電流検出値ｃＳが最小値ｃｍｉｎとなる。

【0120】

次に、断線判定部２７は、最大値ｃｍａｘと最小値ｃｍｉｎとの比、すなわち、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘがしきい値ＴｈＭ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。ｃｍｉｎ／ｃｍａｘ≧ＴｈＭ１である場合、すなわち、図２（Ｄ）に示すように、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘがしきい値ＴｈＭ１線以上の範囲にあるとき、断線判定部２７は、ヒータ１８Ｍ，１８Ｔが断線していないと判定する（ステップＳ３４）。

【0121】

一方、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘ＜ＴｈＭ１である場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、すなわち、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘが図２（Ｄ）のしきい値ＴｈＭ１線未満の範囲にあるとき、断線判定部２７は、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘがしきい値ＴｈＴ１以上であるか否か（ｃｍｉｎ／ｃｍａｘが図２（Ｄ）のＴｈＭ１線とＴｈＴ１線の間にあるか否か）を判定する（ステップＳ３５）。ｃｍｉｎ／ｃｍａｘがしきい値ＴｈＴ１以上である場合（ｃｍｉｎ／ｃｍａｘが図２（Ｄ）のＴｈＭ１線とＴｈＴ１線の間にある場合、ステップＳ３５でＹＥＳ）、断線判定部２７は、Ｍ座ヒータ１８Ｍが断線していると判定する（ステップＳ３６）。

【0122】

一方、ｃｍｉｎ／ｃｍａｘがしきい値ＴｈＴ１未満である場合（ｃｍｉｎ／ｃｍａｘが図２（Ｄ）のＴｈＴ１線の下側にある場合、ステップＳ３５でＮＯ）、断線判定部２７は、Ｔ座ヒータ１８Ｔが断線していると判定する（ステップＳ３７）。

【0123】

以上説明した図５に示す変形例であれば、断線判定部２７は、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳを個別に認識する必要がなく、これら三つの電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのなかから２つの値を最大値ｃｍａｘと最小値ｃｍｉｎとして抽出する。これにより、電流検出値ｃＲ，ｃＴ，ｃＳのうちＳ相の電流検出値ｃＳが最大値または最小値であるか否かを判定するステップ（図３のステップＳ１３，Ｓ１７）を設ける必要がなく、断線判定部２７は、より簡易な演算で断線判定できる。

【0124】

（２）また、上述の実施形態では、三相交流電源が用いられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、二相交流電源を電源として用いてもよい。この場合、スイッチング部は、二組のスイッチング素子を有する。また、異常検出装置の電流検出部は、二組のスイッチング素子に対応する二つの電流検出部を有する。

【0125】

（３）また、上述の実施形態では、負荷としての二つのヒータに大電流が流される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、負荷として、ヒータ以外の電気機器が用いられてもよいし、負荷に流れる電流は１０００Ａを超える大きな値でなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0126】

本発明は、大電流回路の異常検出装置、および、大電流回路装置として、広く適用することができる。

【符号の説明】

【0127】

１ 熱処理装置（大電流回路装置）
４ 異常検出装置
５ 交流電源
６ 大電流回路
９ スイッチング部
１０ 一次側電流経路（スイッチング部とトランスの一次側との間の電流経路）
１１ トランス
１３Ｒ，１３Ｔ，１３Ｓ スイッチング素子
１７Ｍ 二次側コイル（第一系統）
１７Ｔ 二次側コイル（第二系統）
１８Ｍ Ｍ座ヒータ（負荷、第一負荷）
１８Ｔ Ｔ座ヒータ（負荷、第二負荷）
２１ 電流検出部
２２ 異常判定部
２５Ｒ，２５Ｔ，２５Ｓ 電流検出素子
２７ 断線判定部
２８ 劣化判定部
ｃＲ，ｃＴ，ｃＳ 電流検出値
ＴｈＭ１，ＴｈＴ１ しきい値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】