(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱発生手段（16）により与えられるワット量を電圧源によってフルライン電圧で発生される値よりも小さい値に限定する制御システム（10）において、
少なくとも１つの熱発生手段（16）と、
前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に接続されて動作するパワー制御手段（12）と、
パワー制限機能とを具備し、
前記パワー制限機能は、前記少なくとも１つの熱発生手段（16）により与えられる熱エネルギのワット量を電圧源によってフルライン電圧で発生される値よりも小さい値に制限するために、パワー出力スケーリングファクタを使用して、前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に供給されるライン電圧の量を制限するように調整し、前記パワー出力スケーリングファクタは所望のパワーとフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいている、制御システム。
【請求項２】
前記パワー制限機能および前記パワー出力スケーリングファクタによるスケーリング機能は前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に取付けられているか、前記パワー制御手段（12）と前記少なくとも１つの熱発生手段（16）との間に配置されて動作しているモジュール（24）中に位置している請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項３】
前記パワー制限機能および前記パワー出力スケーリングファクタによるスケーリング機能は電源と前記パワー制御手段（12）との間に配置されて動作しているモジュール（24）中に位置している請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項４】
前記パワー制限機能および前記パワー出力スケーリングファクタによるスケーリング機能は電源と前記少なくとも１つの熱発生手段（16）との間に配置されて動作している前記パワー制御手段（12）中に位置している請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項５】
前記パワー制限機能および前記パワー出力スケーリングファクタによるスケーリング機能は任意の制御装置の出力と、少なくとも１つの熱発生手段（16）を制御する前記パワー制御手段（12）への制御入力との間に配置されて動作しているモジュール（24）中に位置している請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項６】
前記パワー制御手段（12）は、１以上の“オフ”サイクルが位相角度点弧の“オン”サイクル間で生じることを可能にすることにより低い導電角度で位相角度パワー制御の正確度を強化するために位相角度点弧を行い、それによって前記位相角度点弧の“オン”サイクルの導電角度の増加を可能にしている請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項７】
さらに、前記パワー出力スケーリングファクタによるスケーリング機能を行わせるための情報を獲得するように動作する温度制御装置（14）を具備し、その温度制御装置（14）は、
前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に接続されて動作する環境温度を決定する温度感知機能と、
前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に関連される前記環境温度を設定点温度とを比較し、前記少なくとも１つの熱発生手段（16）に関連される前記環境温度を設定点温度にするために必要な出力を決定する温度比較機能と、
直接的にまたは補助的なパワー制御手段（12）の使用により、熱発生手段（16）に与えられるパワーを変化するように動作する出力機能とを含んでいる請求項１記載の制御システム（10）。
【請求項８】
パワーを受取る装置（16）の可変ワット量レベルを提供する可変ワット量制御システム（10）において、
温度感知手段（18）と接続されて動作する少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）と、
感知された温度を予め定められた設定点とを比較するために温度制御装置（14）と通信する温度感知手段（18）と、
選択された最大のワット量レベルで前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）の付勢を行うために前記温度制御装置（14）と接続されて動作するパワー制御装置（12）と、
前記感知された温度が、設定点と比較されるとき、システム（10）が加熱を必要としていることを示すならば、前記少なくとも１つのパワーを受取る装置を付勢するようにパワー制御装置（12）に指令し、その指令は最大のワット量レベルに限定されている温度制御装置（14）とを具備し、
前記温度制御装置（14）は、前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）に供給される所望のワット量レベルになるように、所望のパワーとフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定するマイクロ制御装置（23）を含んでおり、
前記パワー出力スケーリングファクタは、前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）がその装置のパワーレベル定格より大きいパワーで駆動されないように、前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）に与えられる最大の割合のパワーを決定し、
それによって前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）は種々の応用に対して異なるパワーレベルで駆動されることが可能にされている可変ワット量制御システム（10）。
【請求項９】
パワー制御装置（12）は導電角度制御により前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）へのパワーを制御し、低いパワー出力レベルで導電角度を増加するための回路を含んでいる請求項８記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１０】
前記温度制御装置（14）は前記感知手段（18）により温度読取結果が前記温度制御装置（14）へ通信されるように動作し、前記温度読取結果が通信されたとき、前記温度制御装置（14）はその後、スケールされた出力を前記パワー制御装置へ提供し、このパワー制御装置は、前記パワー出力スケーリングファクタを使用することにより、前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）に供給される電圧量を限定するように調整し、それによって前記パワー制御装置（12）は多数のワット量値が前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）の単一の抵抗値から得られることを許容している請求項８記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１１】
前記再スケーリングは単一のワット量定格を有する前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）が可変ワット量レベルを与えるためにパワーを受取る装置（16）として使用されることを可能にしている請求項１０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１２】
さらに、任意のタイプの可能な前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）を可能なパワー定格の範囲内で、前記スケーリングファクタの変化によって付勢することが可能であり、それによって選択された最大ワット量レベルが前記少なくとも１つの熱発生手段の最大の所望のパワーレベルに一致される請求項１１記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１３】
前記温度制御装置（14）はシステム（10）が前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）のパワーレベルよりも大きい電圧源によって供給されるフルライン電圧パワーレベルを有するか否かにかかわりなく、前記予め選択された設定点における感知された温度で動作するために前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）の動作パワーレベルを選択するための線形出力範囲を提供し、前記線形の出力範囲の上限は前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）の最大の所望のパワーレベルに対応している請求項１２記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１４】
前記線形の出力範囲は工業的な標準である請求項１３記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１５】
前記線形の出力範囲は４−２０ｍＡの出力範囲である請求項１３記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１６】
マイクロ制御装置（23）はスケーリング機能にしたがって、次式
Ｐｌｉｎｅ＝（Ｖｌｉｎｅ）２／Ｒｈｅａｔｅｒ
を使用して、フルライン電圧における有効なパワーを最初に計算することにより前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）に与えられるフルライン電圧の割合に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定するように動作し、さらに次式
Ｋｏｕｔ＝Ｐｄｅｓｉｒｅｄ／Ｐｌｉｎｅ
を使用して、前記パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算することにより前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）に供給されるパワー出力をスケールするように動作し、
前記温度感知手段（18）はこれがその後、前記感知された温度読取値をマイクロ制御装置（23）に通報するように動作し、
前記マイクロ制御装置（23）はさらに前記感知された温度を予め定められた設定点に比較し、前記感知された温度を予め定められた設定点にするために必要な割合のパワー出力レベルＰｏｕｔを決定し、その後、次式
Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄ＝Ｐｏｕｔ＊Ｋｏｕｔ
を使用して、スケールされた割合パワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄを計算するように動作し、
前記マイクロ制御装置（23）はさらに前記温度制御装置（14）に信号を前記パワー制御装置（12）へ通信して所望のパワー出力を前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）へ設定するように命令するように動作され、
それによって前記パワー制御装置（12）はパワー出力を、適切にスケールされる前記少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）へ提供し、Ｐｌｉｎｅはフルライン電圧で使用可能なパワーであり、Ｖｌｉｎｅはフルライン電圧であり、Ｒｈｅａｔｅｒはパワーを受け取る装置（16）の抵抗であり、Ｐｄｅｓｉｒｅｄは所望のワット量レベルである請求項１０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１７】
前記マイクロ制御装置（23）はシステムのソフトウェアプログラム（30）に応答して前述したように動作する請求項１６記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１８】
マイクロ制御装置（23）は前記スケーリング機能を決定するために可変ワット量制御システム（10）へ種々のパラメータをユーザが手作業で入力することを許容するため前記ソフトウェアを有するソフトウェアサブシステム（30）によって動作される請求項１７記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項１９】
前記パワー出力スケーリングファクタは随意選択的に手動で予め設定されるか、エンドユーザへの輸送前に予め設定されるか、電子的にシステム（10）へ通信されるか、あるいはユーザ入力に応答してシステムによって自動的に決定されるかのいずれかである請求項１６記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２０】
可変ワット量制御システム（10）において、
電気的に付勢される熱発生手段（16）と、
パワーを前記熱発生手段（16）へ供給するためにＤＣまたはＡＣ電源のいずれかにリンクされているパワー制御手段（12）と、
前記熱発生手段（16）に関連する温度読取を取り、これらの読取値を温度制御装置（14）へ通信するため前記熱発生手段（16）に動作的に関連している感知手段（18）とを具備し、
前記温度読取が前記感知手段（18）により前記温度制御装置（14）に通信されるとき、前記温度制御装置（14）がスケールされた出力を前記パワー制御手段（12）に提供し、パワー制御手段（12）は、前記熱発生手段（16）がその手段のパワーレベル定格より大きいパワーで駆動されないように、前記熱発生手段（16）の定格仕様にしたがって、スケーリングファクタを使用することにより前記熱発生手段（16）に供給される出力パワーを限定するように調整するように構成されており、前記スケーリングファクタは所望のパワーとフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいている、可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２１】
前記スケーリングファクタは手動でユーザにより予め設定されるか、またはエンドユーザへの出荷前に予め設定されるか、電子的にシステム（10）へ通信されるか、ユーザ入力に応答してシステム（10）により自動的に決定される請求項２０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２２】
さらに、システム（10）のユーザが前記熱発生手段（16）のライン電圧、抵抗、所望の最大のパワー値を予め選択することを許容し、システム（10）は前記ライン電圧と抵抗から導出されるフルライン電圧におけるパワーに対する前記所望の最大のパワーの割合に基づいて所望のスケーリングファクタを計算し、そのファクタはパワーを前記パワー制御手段（12）から前記熱発生手段（16）へ制御電圧によりスケールするために与えられる請求項２０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２３】
制御手段はユーザが手作業で熱発生手段（16）のライン電圧、電気抵抗、および熱発生手段（16）の所望の最大パワーを入力することを許容する前記ソフトウェアサブシステム（30）により構成され、それによって前記ライン電圧と電気抵抗から導出されるフルライン電圧におけるパワーに対する前記所望の最大パワーの割合に基づいて前記熱発生手段（16）に適切な所望のスケーリングファクタを計算する請求項２２記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２４】
ソフトウェアサブシステム（30）は前記温度制御装置（14）の部分または前記パワー制御手段（12）の部分であるか、或いは前記パワー制御手段（12）と前記熱発生手段（16）との間または前記温度制御装置（14）と前記パワー制御手段（12）との間で動作的に関連されている別々の装置である請求項２０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２５】
前記パワー制御手段（12）は半導体パワー制御手段または機械的なパワー切換え手段により前記熱発生手段（16）に供給されるパワーレベルを制御する請求項２０記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２６】
前記パワー制御手段（12）はＡＣまたはＤＣ半導体パワー制御装置の技術である位相角度制御、バースト点弧、パルスモードまたはパルス幅変調により前記熱発生手段（16）に供給されるパワーレベルを制御する請求項２５記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２７】
前記パワー制御手段（12）は位相角度制御により前記熱発生手段（16）に供給されるパワーレベルを制御し、“オフ”サイクルが位相角度点弧の“オン”サイクルの間で生じることを可能にすることにより低い導電角度で位相角度パワー制御の正確度を強化するための位相角度点弧を含み、それによって前記位相角度点弧の“オン”サイクルの導電角度の増加を可能にしている請求項２５記載の可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２８】
パワーを受取る装置（16）に対して可変ワット量レベルを提供する可変ワット量制御システム（10）において、
前記パワーを受取る装置（16）の動作パラメータを感知するための感知手段（18）に接続されて動作する少なくとも１つのパワーを受取る装置（16）と、
前記感知された動作パラメータを予め定められた設定点と比較するためにセンサ−応答制御装置（14）と通信する前記感知手段（18）と、
選択されたワット量レベルで前記パワーを受取る装置（16）の付勢を行うための前記センサ−応答制御装置（14）のパワー制御手段（12）と、
前記感知された温度が設定点と比較されるとき、前記パワーを受取る装置（16）がさらにパワーを必要としていることを示すならば、前記パワーを受取る装置（16）を付勢するために前記パワー制御装置に指令するように動作し、その指令は最大のワット量レベルに制限されているセンサ応答制御装置（14）とを具備し、
前記センサ−応答制御装置（14）は、前記パワーを受取る装置（16）に供給される所望のワット量レベルになるように、所望のパワーとフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定し、その後それにしたがってパワー出力をスケールするマイクロ制御装置（23）を含んでおり、
前記パワー出力スケーリングファクタは、前記パワーを受取る装置（16）に供給される最大の割合のパワーを決定し、
それによって前記パワーを受取る装置（16）は、システム（10）のパワー定格仕様よりも大きいか小さいパワー定格仕様を有する種々の応用で異なるパワーレベルで駆動されることを可能にされている可変ワット量制御システム（10）。
【請求項２９】
可変ワット量の制御方法において、
ａ）電気的に付勢された熱発生手段（16）と、パワーを熱発生手段（16）に供給する電源にリンクするパワー制御手段（12）と、前記熱発生手段（16）に接続されて動作し、熱発生手段（16）に関連する温度を感知し、感知された温度にしたがってパワーを熱発生手段（16）へ供給するようにパワー制御手段（12）を制御するための温度制御装置（14）に対して感知された温度に対応する信号を通知する感知手段（18）とを提供し、
ｂ）前記熱発生手段（16）の定格仕様にしたがって、パワー制御手段（12）により熱発生手段（16）にパワーを供給するために所望のワット量レベルになるように所望のパワーとフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいてスケーリングファクタ出力を決定し、
ｃ）感知された温度を温度制御装置（14）に通知し、
ｄ）温度制御装置（14）にパワー制御手段（12）への感知された温度に基づいてスケールされた出力を与え、それはパワー制御手段（12）からの出力パワーを制限するように調整し、
ｅ）温度設定点に関して前記温度を維持するために温度制御装置（14）によって決定されたパワーレベルで、パワー制御手段（12）から熱発生手段（16）へパワーを供給するステップを有し、
熱発生手段（16）に供給されるパワーレベルは前記スケーリングファクタ出力にしたがってスケールされる可変ワット量制御方法。
【請求項３０】
さらに、ライン電圧、ヒータエレメント抵抗、熱発生手段（16）に転送されることができる所望の最大パワーにしたがって、スケーリングファクタを決定することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
ｆ）システムのユーザがライン電圧、ヒータエレメントの抵抗、熱発生手段（16）に与えられる所望の最大パワーを入力することを許容し、
ｇ）前記ソフトウェアサブシステム（30）により所望のスケーリングファクタを計算することをさらに特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記スケーリングファクタは手動でユーザにより予め設定されるか、エンドユーザへの出荷される前に予め設定されるか、電子的にシステム（10）へ通知されるか、ユーザ入力に応答してシステム（10）により自動的に決定される請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
可変ワット量ヒータの制御方法において、
ａ）電気的に付勢されたヒータ（16）と、パワーをヒータ（16）に供給する電源にリンクされたパワー制御手段（12）と、ヒータ（16）に接続されて動作し、ヒータ（16）に関連する温度を感知し、感知された温度にしたがってパワーをヒータ（16）へ供給するようにパワー制御手段（12）を制御するための温度制御装置（14）に対して感知された温度に対応する信号を通信する感知手段（18）とを提供し、
ｂ）次の式Ｐｌｉｎｅ＝（Ｖｌｉｎｅ）２／Ｒｈｅａｔｅｒ
を使用して、フルライン電圧における有効なパワーを最初に計算することにより、パワー源によって供給され、ヒータに供給されるフルライン電圧の割合に基づいたスケーリング機能にしたがってパワー出力スケーリングファクタを決定するためにマイクロ制御装置（23）を使用し、
ｃ）さらに、次の式Ｋｏｕｔ＝Ｐｄｅｓｉｒｅｄ／Ｐｌｉｎｅ
を使用して、前記パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算することによりヒータ（16）に与えられるパワー出力をスケールし、
ｄ）感知された温度読取値をマイクロ制御装置（23）に通知するように温度感知手段（18）を動作し、
ｅ）感知された温度を予め定められた温度設定点と比較し、前記感知された温度を予め定められた温度設定点にするために必要な割合のパワー出力レベルＰｏｕｔを決定し、その後、次の式Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄ＝Ｐｏｕｔ＊Ｋｏｕｔ
を使用して、スケールされた割合パワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄを計算するようにマイクロ制御装置（23）を動作させ、
ｆ）マイクロ制御装置（23）を動作してそのマイクロ制御装置（23）が信号を前記パワー制御装置（12）へ通報してヒータエレメント（16）に対する所望のパワー出力を設定するように温度制御装置（14）に命令し、
それによって前記パワー制御装置（12）がパワー出力をヒータ（16）へ提供して、それはヒータ（16）に対して適切にスケールされるステップを含んでおり、
Ｐｌｉｎｅはフルライン電圧で使用可能なパワーであり、Ｖｌｉｎｅはフルライン電圧であり、Ｒｈｅａｔｅｒはパワーを受け取る装置（16）の抵抗であり、Ｐｄｅｓｉｒｅｄは所望のワット量レベルである可変ワット量制御方法。
【請求項３４】
システム（10）のパワーレベル能力よりも小さいパワーレベルで駆動されることを必要とされる加熱エレメント（16）に対して可変ワット量レベルを提供する可変ワット量制御システム（10）を使用する方法において、
ａ）その動作中に、加熱エレメント（16）に関する温度を測定するために温度感知手段（18）を使用し、
ｂ）温度測定値を予め定められた設定点と比較するために温度測定値を温度制御装置（14）へ提供し、
ｃ）選択されたワット量レベルで、加熱エレメント（16）の付勢を行うために温度制御装置（14）のパワー制御手段（12）を使用し、
温度制御装置（14）は、感知された温度が予め定められた設定点と比較されるとき、システム（10）がさらに加熱を必要としていることを示すならば、温度制御装置（14）は加熱エレメント（16）を付勢するように前記パワー制御手段（12）に命令し、その命令は最大のワット量レベルに制限されており、
ｄ）加熱エレメント（16）に供給される所望のワット量レベルになるように、所望のパワーと電圧源によって供給されるフルライン電圧におけるパワーとの間の割合に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定するためにマイクロ制御装置（23）を使用し、
ｅ）対応してパワー出力をスケールし、
ｆ）加熱エレメント（16）に供給される最大の割合のパワーをパワー出力スケーリングファクタに決定させ、
それによって加熱エレメント（16）は、そのパワーレベルの定格よりも大きいパワーレベルで駆動されないようにされるステップを含んでいる方法。
【請求項３５】
前記ステップｄ）はさらにパワー制御手段（12）の電源のライン電圧と、加熱エレメント（16）の電気抵抗と、加熱エレメント（16）の所望の最大のパワーをマイクロ制御装置（23）に提供することを含んでいる請求項３４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御システム、特に可変ワット量制御システムに関する。特に本発明は加熱エレメントのようなパワーを受取る装置の可変ワット量制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は2002年８月21日出願の米国特許出願第60/404,997号明細書（発明の名称“Variable Wattage Heater Control System”）に基づいており、この内容は全体的に本発明の参考文献とされており、その継続された保護をリクエストする。  
加熱エレメントまたは他のパワーを受取る装置に与えられるパワー出力を制御する制御システムは技術でよく知られている。特に、Cahillの米国特許第3,752,956号、Peigariの米国特許第4,582,982号、Moranの米国特許第4,894,520号、Di Trapaniの米国特許第5,624,591号明細書は全て加熱エレメントへのパワー出力を制御するための幾つかのタイプの制御装置を開示している。特に、Peigariの特許明細書は抵抗ヒータへの出力電圧が外部温度にしたがって変化されるＳＣＲパワー制御装置を教示しており、Moranの特許明細書は抵抗ヒータを通る電流を制御するために切換え装置のタイミングを制御するパルス幅変調器の使用によって、供給電圧の変化に応じて抵抗ヒータに可変電流を供給する。さらに、Cahillの特許明細書では加熱エレメントへのパワー出力を制御するためにゲート制御されたトライアックおよび供給回路を有して構成されている固定回路が開示されている。最後に、Di Trapaniの特許明細書では予め定められたしきい値に到達したときに電流が遮断されるように加熱エレメントへの電流供給を変調するためのトライアックを具備する制御回路が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、パワー制御システムをさらに強化することが望まれている。特に、加熱エレメントのように、単一のワット量定格を有する少なくとも１つのパワーを受取る装置を多数のワット量応用を有する加熱エレメントに変換することのできるパワー制御装置が技術で必要とされている。さらに、フルライン電圧で与えられる値よりも小さい値に最大のワット量を限定する能力を有し、パワー出力を良好に制御するために加熱エレメントへのパワー出力を再スケールするスケーリング機能を提供する制御装置が技術で必要とされている。さらに、ユーザにより所望されるスケーリング機能を決定するための種々のパラメータの手動入力を許容する制御装置も必要とされているように思われる。さらに、低い導電角度で位相角度パワー制御を強化する方法も必要とされていると思われる。
【０００４】
本発明の主要目的は、パワーを受取る装置へ伝送される最大のワット量がフルライン電圧で与えられるよりも小さいようにパワー出力を再スケールするスケーリング機能を決定することによりパワーを受取る装置へのパワー出力を制御する可変ワット量制御システムを提供することである。したがって、新しい可変ワット量制御システムはそのパワー定格が新しい可変ワット量制御システムのパワー放出能力より小さくても、またはかなり小さくてもパワーを受取る装置へのパワーをスケールすることができることが理解されるであろう。
【０００５】
本発明のさらに別の目的は、多数の異なるワット量レベルで単一のヒータ抵抗値を使用する可変ワット量制御システムを提供することである。
【０００６】
本発明のさらに別の目的は、フルライン電圧で与えられる値よりも小さい値に最大の電圧および電流を制限することにより通常よりも低い抵抗でパワーを受取る装置の使用を可能にする可変ワット量制御システムを提供することである。通常の抵抗値よりも低い値の使用により、パワーを受取る装置は通常の断面よりも大きい抵抗エレメントで設計されることができ、これは装置の寿命を増加する結果になる。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、温度制御装置またはパワー制御装置のパワー出力が再スケールされることができる可変ワット量制御システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、パワーを受取る装置へのパワー出力を再スケールするために制御システムのパワーおよび温度制御装置に動作的に関連されている可変ワット量制御システム用のモジュールを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、位相角度の点弧された“オン”サイクル間で“オフ”サイクルが生じることを可能にすることにより位相角度パワーの制御の優れた強化を行い、それによって位相角度の点弧された“オン”サイクルの導電角度の増加を可能にすることである。
【００１０】
用語“ヒータ”または“加熱エレメント”或いは“熱発生エレメント”または“熱発生手段”はここで使用されるとき、単一または複数の装置であり、電気的に付勢され、熱を発生するように電気的に駆動される電気的な抵抗装置を具備するオーム装置として工業的なヒータに関してしばしば見られる一般的に任意のタイプのパワーを受取る装置を意味することを意図する。しかしながら、本発明はパワーを受取る装置が加熱エレメント等を含むがそれに限定されない任意のタイプの電気的に付勢される装置を含むことを考慮してもよい。
【００１１】
用語“パワー制御”または“パワー制御装置”或いは“パワー制御手段”はここで使用されるとき、ヒータ制御システムで通常見られる一般的な任意のタイプのパワー制御装置を意味することを意図する。このような装置は機械的なパワー切換え装置（例えばコンタクタ、水銀変位リレー等）と半導体パワー制御装置（例えば位相角度制御、バースト点弧、パルスモード、ＡＣパワーからＤＣへの変換およびＤＣ供給電源からのＰＷＭの使用を含んでいるパルス幅変調（ＰＷＭ）等）を含んでいるが、それに限定されない。
【００１２】
本発明の別の目的は、スケーリング機能を決定するために、可変ワット量制御システムへの種々のパラメータの自動または手動のユーザ入力を許容するソフトウェア制御されたサブシステムを有する可変ワット量制御システムを提供することである。
【００１３】
用語“ソフトウェア”または“ソフトウェアサブシステム”或いは“コンピュータが実行するソフトウェアサブシステム”または“ソフトウェア制御された”はここで使用されるとき、“ファームウェア”としても知られている埋込まれたソフトウェアを含むことを意図しているがそれに限定されない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
簡単に要約すると、本発明はパワーを装置Ａに供給するためＤＣまたはＡＣ電源のいずれかにリンクされているパワー制御装置に接続されたパワーを受取る装置を含む可変ワット量制御システムを提供することによって、技術に存在する欠点を克服し、実質的に緩和する。感知手段は動作的に、温度の読取を行いこれらの読取の結果を温度制御装置へ通信するためにパワーを受取る装置に関連されている。好ましい実施形態では、温度の読取が感知手段により温度制御装置へ通知された後、温度制御装置は、再スケールされた出力をパワー制御装置へ提供し、そのパワー制御装置はパワーを受取る装置に与えられる電圧量を制限し、再スケールする。パワー制御装置によって、装置に与えられるライン電圧を限定し、装置に送られる出力を再スケールするこの方法は多数のワット量値が装置の単一の抵抗値から得られることを許容する。換言すると、フルライン電圧の％に基づく可変ワット量制御システムによるスケーリングファクタの使用は装置がそのパワーレベルの定格よりも大きいパワーレベルで駆動されないようにパワーを受取る装置に与えられる最大の％のパワーを決定する。本発明の可変のワット量制御システムはしたがって、加熱エレメントのような広範囲のパワーを受取る装置の制御を行うために使用されることができ、それにおいてこのようなエレメントまたは装置のパワー定格は可変ワット量制御システムの定格程度の大きさであるかまたは実際にはそれよりも小さくてもよく、可変ワット量制御システムの動作はエレメントまたは装置の仕様にしたがって出力で保護されてスケールされる。
【００１５】
本発明の１特徴によれば、コンピュータの実行するソフトウェアサブシステムが与えられ、これはユーザが手動でライン電圧、エレメント抵抗（例えばヒータのオーム値）、所望の最大パワーを入力することを許容し、それによって所望のスケーリングファクタを計算する。このスケーリングファクタは電圧出力をパワー制御装置からパワーを受取る装置へ再スケールするためにソフトウェアサブシステムにより与えられる。このようにして、ユーザは同一のパワーを受取る装置の電圧出力に与えられるスケーリングファクタを変更し、それによってそこから多数の最大ワット量値を獲得し、または異なる定格をそれぞれ有する多数の可能なエレメントまたは装置を付勢する。
【００１６】
用語“コンピュータ”または“コンピュータの実行する”或いは“マイクロ制御装置”はここで使用されるとき、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、デジタル信号プロセッサ、プログラム可能な論理アレイ、プログラムされた命令を実行できる任意の他の装置を含むことを意図している。
【００１７】
好ましくは、スケーリングファクタを決定するためのソフトウェアサブシステムは温度制御装置で見られるが、本発明はソフトウェアサブシステムがパワー制御装置またはその他の適切な装置内に含まれることができることを考慮している。スケーリングファクタの機能は代わりに、同じ機能を実現するために、パワー制御装置とパワーを受取る装置との間、または電圧源とパワー制御装置との間、或いは温度制御装置とパワー制御装置との間の動作的に関連される特別なモジュール装置に含まれている。このような特別なモジュールのスケーリングファクタは製造場所で予め設定されるか、現場で調節可能である。
【００１８】
前述したように、本発明の可変ワット量制御システムは装置に与えられる電圧および電流を制御することにより多数の異なる電圧量を得るためにパワーを受取る装置と共に単一のヒータ抵抗値を使用する。さらに、本発明はパワーを受取る装置に与えられるライン電圧と電流をフルライン電圧で与えられる値よりも小さい値に制御し、この出力を装置に再スケールする。例えば、４つの異なる電圧／ワット量の組合わせ、即ち１２０Ｖと２４０Ｖの両者で５００ワットと６００ワットで同一の物理的サイズの加熱エレメントを必要とするユーザは同一の物理的寸法を有する次の４つの異なる加熱エレメント、即ち（Ａ）５００ワット、１２０Ｖ、２８．８オーム、（Ｂ）５００ワット、２４０Ｖ、１１５．２オーム、（Ｃ）６００ワット、１２０Ｖ、２４．０オーム、（Ｄ）６００ワット、２４０Ｖ、９６．０オームを購入する必要がある。本発明の可変ワット量制御システムの使用により、これらの４つのタイプの加熱エレメントパラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは加熱エレメントの電圧をフルライン電圧よりも小さい値に制限し、所望のワット量を供給するために加熱エレメント電圧を再スケールすることにより、単一の抵抗値の加熱エレメントで効率的に置換されることができる。本発明の可変ワット量制御システムはＡＣまたはＤＣ半導体パワー制御装置（例えばＡＣパワーからＤＣへの変換、ＤＣ供給電源からのＰＷＭの使用を含む、位相角度制御、バースト点弧、パルスモード、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パワートランジスタ等）または機械的なパワー切換え装置（例えばコンタクタ、水銀変位リレーなど）の任意の種類の既知の技術で動作することができる。位相角度パワー制御システムと共に使用するとき、本発明は低い導電角度における位相角度パワー制御の正確度を強化するために位相角度パワー制御を改良する方法を含むことができる。本発明は位相角度パワー制御を使用できるが、このようなパワー制御システムの使用を必ずしも必要としない。
【００１９】
本発明の付加的な目的、利点、優れた特徴を以下の説明で説明し、以下の詳細な説明および図面の考察によって当業者に明白になるであろう。本発明の同じエレメントは全体を通して同一の符号を付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照すると、可変ワット量制御システムの好ましい実施形態が示され、図１で全体的に10として示されている。可変ワット量制御システム10は熱発生手段16のようなパワーを受取る装置へパワー出力を与えるためのＡＣまたはＤＣ電圧源20にリンクされたパワー制御装置12を具備している。感知手段18は熱発生手段16に関連する環境温度を感知し、温度読取値を温度制御装置14へ通知し、温度制御装置14はパワー制御装置12と動作的に関連されている。
【００２１】
本発明の１特性によれば、可変ワット量制御システム10は熱発生手段16に与えられるライン電圧量を限定し再スケールすることによってパワー制御装置12から熱発生手段16へのパワー出力を制御する手段を提供する。好ましくは、温度制御装置14は以下さらに詳細に説明するように、熱発生手段16へのパワー出力を制御するパワー制御装置12への信号を計算し、通信するためのソフトウェアサブシステム30（図２）を組入れたマイクロ制御装置23を含んでいる。代わりに、システムがスケーリング機能を実行するためのソフトウェアサブシステム30を含んでいないならば、スケーリング機能は製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチの使用等により現場で調節可能である。
【００２２】
図２を参照すると、ソフトウェアサブシステム30はパワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを発生し、パワー制御装置12への信号84を発生するためにユーザインターフェース（図示せず）を介してユーザから新しい入力を得るように温度制御装置14に命令するルーチンを提供する。ここで使用される用語“ユーザインターフェース”は、手作業による入力（例えばキーパッド）と電子手段（例えば有線または無線通信バスおよび電子記憶媒体）または適切な情報をソフトウェアサブシステム30に転送するための任意の適切な手段を含むことを意図している。ステップ32、34、36でそれぞれ、ユーザは電圧源20により発生されるライン電圧（Ｖｒｍｓで）と、熱発生手段16の抵抗値（オームで）と、熱発生手段16に与えられる所望のパワー（ワットで）とを入力する。ライン電圧、抵抗値、所望のパワー値が一度、温度制御装置14に入力されると、マイクロ制御装置23はステップ38で、次式を使用してフルライン電圧におけるパワーを計算する。  
Ｐｌｉｎｅ＝（Ｖｌｉｎｅ）２／Ｒｈｅａｔｅｒ
ラインパワーＰｌｉｎｅが決定された後、マイクロ制御装置23はステップ40で、次式を使用してパワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算する。  
Ｋｏｕｔ＝Ｐｄｅｓｉｒｅｄ／Ｐｌｉｎｅ
その代わりに、パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔはソフトウェアサブシステム30で計算される代わりにユーザインターフェースを介して入力されることができる。パワー出力スケーリングファクタが一度決定されると、ステップ42で、センサ18は温度読取を行い、読取値をマイクロ制御装置23に通報する。マイクロ制御装置23はステップ44で、温度読取値をユーザにより先に設定された温度設定点と比較する。必要なパーセンテージのパワー出力レベルＰｏｕｔはステップ44で温度制御装置14により決定され、その後、マイクロ制御装置23は、ステップ46で、次式
Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄ＝Ｐｏｕｔ＊Ｋｏｕｔ
を使用して、スケールされたパーセンテージパワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄを計算する。
【００２３】
スケールされたパワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄが計算された後、マイクロ制御装置23は信号84をパワー制御装置12へ通知して熱発生手段16へ所望のパワー出力を設定するように温度制御装置14に命令する。パワー制御装置12は信号84を受信し、適切なパワー出力を熱発生手段16に提供する。信号84は所望のパワー出力をパワー制御装置12へ通知するのに適切な信号レベルを有する制御信号である。信号84のレベルはパワー制御装置12により熱発生手段16へ提供されるパワー出力のレベルを示している。例えば、２４オームの抵抗加熱エレメントは２４０Ｖｒｍｓのライン電圧で１２００ワットの加熱エレメントとして動作されることが所望されている。この２４オームの加熱エレメントはフルライン電圧で２４００ワットを供給する。線形の４−２０ｍＡの出力範囲を有する温度制御装置14はフルライン電圧におけるパワー出力を再スケールするために本発明のスケーリングファクタＫｏｕｔを適用しないで、４ｍＡの信号＝０パワーレベル、１２ｍＡの信号＝５０％のパワーレベルまたは１２００ワット、２０ｍａの信号＝１００％のパワーレベルまたは２４００ワットである強度の信号84が熱発生手段16に供給される。スケーリングファクタＫｏｕｔが０．５であると計算され、この方式に適用されるとき、４ｍＡは依然として０パワーレベルを表すが、しかしながら８ｍＡ＝５０％のパワーレベルまたは６００ワットであり、１２ｍＡ＝１００％のパワーレベルまたは１２００ワットである。それ故、パワー制御装置12への１２ｍＡの信号84は所望のワット量（１２００ワット）の１００％のスケールされたパワー出力または２４００ワットのフルラインパワーの５０％を提供する。しかしながら、本発明は別のスケーリングファクタも異なる方式を発生し、例えば０．２５または２５％のスケーリングファクタはパワー制御装置12に対して８ｍＡの信号84を発生し、フルライン電圧パワーの１００％または２５％のスケールされたパワー出力を表すことを考慮する。
【００２４】
Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄの決定後、パワー制御装置12は熱発生手段16へのスケールされたパワー出力をステップ48でＰｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄに等しいレベルに設定する。しかしながら、新しいスケーリングファクタが構成されないならば、ソフトウェアサブシステム30は別の温度読取とパワー出力計算のためにステップ42に戻る。ステップ48からステップ42に戻るループはユーザがステップ32から36で新しいデータを入力するようなループ中断が行われるまで反復される。
【００２５】
図３を参照すると、可変ワット量制御システムの別の実施形態110が示されている。この特定の実施形態では、可変ワット量制御システム110は、温度制御装置14ではなくパワー制御装置12と動作的に関連されているマイクロ制御装置123中にソフトウェアサブシステム130が存在する点を除いて、好ましい前述の実施形態と実質的に同一の構成を具備している。代わりに、スケーリング機能を実行するために可変ワット量制御システム110がソフトウェアサブシステム130を含まないならば、スケーリング機能は製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチの使用によるなどで現場で調節可能である。
【００２６】
図４に示されているように、ソフトウェアサブシステム130はパワー制御装置12のユーザインターフェース（図示せず）を介してユーザから新しい入力を得るようにパワー制御装置12に命令するルーチンを提供し、それによってパワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを発生し、スケールされたパワー出力を熱発生手段16に対して発生する。ステップ50、52、54でそれぞれ、ユーザは電圧源20により発生されるライン電圧（Ｖｒｍｓで）と、熱発生手段16の抵抗値（オームで）と、熱発生手段16に与えられる所望のパワー（ワットで）とを入力する。その代わりに、パワー制御装置12は電圧源20から既存のライン電圧と、熱発生手段16の抵抗値をユーザ入力なしに自動的に読取ることができる。ライン電圧、抵抗値、所望のパワー値が一度パワー制御装置12に入力されると、マイクロ制御装置123はステップ56で、好ましい実施形態で計算したようにＰｌｉｎｅを決定する式と同じ式を使用してフルライン電圧におけるパワーを計算する。Ｐｌｉｎｅが決定された後、マイクロ制御装置123はステップ58で、好ましい実施形態で使用した式と同じ式を使用して、パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算する。その代わりに、パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔはソフトウェアサブシステム130中で計算する代わりにユーザインターフェースを通して入力されることができる。パワー出力スケーリングファクタが一度決定されると、パワー制御装置12は温度制御装置14によって通報された信号84を読取る。この信号84は、温度制御装置14中で設定されたある設定点温度に到達するために必要とされる％パワー出力を表すレベルを有している制御信号である。これは感知手段18により通報される温度読取値に基づいており、その読取値を設定点温度に対して比較し、前述の信号84をパワー制御装置へ提供する。マイクロ制御装置123が温度制御装置14により送信された信号84を読取った後、ステップ46で前述した式と同一の式を使用して、ステップ62で新しい％パワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄが計算される。Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄが決定された後、パワー制御装置12は熱発生手段16へのパワー出力をＰｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄに等しいレベルに設定する。しかしながら、新しいパワー出力スケーリングファクタが構成されないならば、ソフトウェアサブシステム130は別の温度制御装置14の読取とパワー出力計算のためにステップ60に戻る。ステップ64からステップ60に戻るループはユーザがステップ50から54で新しいデータを入力するためにループを遮断するまで反復される。
【００２７】
図５を参照すると、可変ワット量制御システムの別の実施形態210が示されている。この構成では、パワー制御装置12と温度制御装置14は単一の結合された制御装置22に結合され、この制御装置22はセンサ18から温度読取値を受信し、限定されスケールされたパワー出力を熱発生手段16に提供する。その代わりに、システム210がスケーリング機能を実行するためのソフトウェアサブシステムを含まないならば、スケーリング機能は製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチの使用によるなどで現場で調節可能である。図６に示されているように、ソフトウェアサブシステム230は制御装置22のユーザインターフェース（図示せず）を介してユーザから新しい入力を得るように、結合されたパワー制御装置22に命令するルーチンを提供し、それによってパワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを発生し、スケールされたパワー出力を熱発生手段16に対して生成する。ステップ66、68、70でそれぞれ、ユーザは電圧源20により発生されるライン電圧（Ｖｒｍｓで）と、熱発生手段16の抵抗値（オームで）と、熱発生手段16に与えられる所望のパワー（ワットで）とを入力する。その代わりに、結合された制御装置22は電圧源20から既存のライン電圧と、熱発生手段16の抵抗値をユーザ入力なしに自動的に読取ることができる。
【００２８】
ライン電圧、抵抗値、所望のパワー値が一度、結合された制御装置22に入力され、あるいは読取られると、マイクロ制御装置223はステップ72で、前述したようにＰｌｉｎｅを決定する式と同じ式を使用してフルライン電圧におけるパワーを計算する。Ｐｌｉｎｅが決定された後、マイクロ制御装置223はステップ74で、前述した式と同じ式を使用して、パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算する。パワー出力スケーリングファクタが一度決定されると、結合された制御装置22はステップ76で、センサ18により通報される温度を読取る。ステップ78で、マイクロ制御装置223は温度読取値を予め定められた設定点温度に対して比較し、要求された％パワー出力レベルＰｏｕｔを計算し、その後、マイクロ制御装置223は他の実施形態で前述した式と同じ式を使用して、ステップ80でスケールされた％パワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄを計算する。Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄの決定後、結合された制御装置22は熱発生手段16へのパワー出力を新しいスケールされたパワー出力Ｐｏｕｔ  ｓｃａｌｅｄに等しいレベルに設定する。しかしながら、他の実施形態と同様に、新しいスケーリングファクタが構成されていないならば、ソフトウェアサブシステム230は別の温度読取およびパワー出力の計算のためにステップ76に戻る。ステップ82からステップ76に戻るループはユーザがステップ66から70で新しいデータを入力するためにループを遮断するまで反復される。
【００２９】
図７を参照すると、可変ワット量制御システムの別の実施形態310が示されている。この特定の実施形態では、可変ワット量制御システム310はパワー制御手段12への第１の接続と熱発生手段16への第２の接続を有するモジュール24を具備しており、温度制御装置14は出力信号84をパワー制御手段12に提供する。パワー制御手段12はその後、電圧および電流をモジュール24に提供する。さらに示されているように、モジュール24はその後、スケールされた電圧および電流を熱発生手段16に供給し、これはパワー制御手段12単独により供給される電圧および電流よりも小さい。モジュール24はマイクロ制御装置のサブシステムによって構成されることができるが、モジュール24はスケールされたパワー出力を計算し、それを熱発生手段16に設定するためのマイクロ制御装置またはソフトウェアサブシステムを必要としない。パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔは製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチによるなどモジュール24について手動手段により設定されることができる。熱発生手段16へのパワー出力はモジュール24内の固体状態装置（例えばトライアック、ＳＣＲ、半導体リレー、パワートランジスタ等）によって限定され、熱発生手段16へのパワー出力を限定するために予め定められたレベルで設定される。
【００３０】
図８を参照すると、可変ワット量制御システムの別の実施形態410が示されている。この特定の実施形態では、可変ワット量制御システム410は電圧源20への第１の接続とパワー制御手段12への第２の接続を有するモジュール24を具備している。電圧源20は電圧および電流をモジュール24に供給し、モジュール24はその後、スケールされた電圧および電流をパワー制御手段12に提供する。さらに示されているように、温度制御装置14は出力信号84をパワー制御手段12へ提供する。パワー制御手段12はその後、スケールされた電圧および電流を熱発生手段16に供給し、これはモジュール24なしで供給される電圧および電流よりも小さい。モジュール24はマイクロ制御装置のサブシステムによって構成されることができるが、モジュール24はスケールされたパワー出力を計算し、それを熱発生手段16に設定するためのマイクロ制御装置またはソフトウェアサブシステムを必ずしも必要としない。パワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔは製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチによるなどしてモジュール24の手動手段により設定されることができる。熱発生手段16へのパワー出力はモジュール24内の固体状態装置（例えばトライアック、ＳＣＲ、半導体リレー、パワートランジスタ等）を通して限定され、熱発生手段16へのパワー出力を限定するために予め定められたレベルで設定される。
【００３１】
図９を参照すると、可変ワット量制御システムのさらに別の実施形態510が示されている。この特定の実施形態では、可変ワット量制御システム510は図１に示されている可変ワット量制御システム10と実質的に同一の構造を具備しているが、モジュール124は温度制御装置14への出力と、パワー制御手段12への入力との間に挿入されて動作されている。この構造では、モジュール124は温度制御装置14から信号84を受信し、予め定められた限定されスケールされた出力をパワー制御手段12に提供する。モジュール124はマイクロ制御装置サブシステムによって構成されることができるが、モジュール124はパワー出力スケーリングファクタＫｏｕｔを計算し、それをパワー制御手段12に設定するためのマイクロ制御装置またはソフトウェアサブシステムを必ずしも必要としない。パワー出力スケーリングファクタは製造業者により予め設定されるか、１以上のスイッチによるなどによってモジュール124の手動手段により設定されることができる。
【００３２】
位相角度パワー制御システムに適用されるとき、パワー制限機能によって、本発明は通常よりも低い導電角度を生じる。ＳＣＲのような位相角度点弧装置の特性のために、低い導電角度のパワー制御は高い導電角度におけるパワーよりも正確性がない。低い導電角度に関係する問題を改善するため、本発明は低い導電角度において、または位相角度制御がバースト点弧と結合されるときに位相角度パワー制御に対する強化を提供する。これは位相角度点弧された“オン”サイクル間で“オフ”サイクルが生じることを可能にし、それによって位相角度点弧された“オン”サイクルの導電角度の増加を可能にする。図１０Ａを参照すると、７％のパワーに対するコマンドを受信する通常の位相角度パワー制御装置は各ａｃラインサイクル毎に４１度の伝導位相角度を有する。本発明で１つ置きのａｃラインサイクルの位相角度点弧を使用して、７％のパワー出力が図１０Ｂに示されているように５３度の導電角度で得られる。さらに図１０Ｃに示されているように、本発明を使用する３つ毎のａｃラインサイクルの位相角度点弧では、７％のパワー出力が６２度の導電角度で実現される。好ましくは、本発明のこの特徴は図１および３に示されたパワー制御手段12に対する改善であり、また別の例では図５に示されている結合された温度／パワー制御装置22或いは図７および８に示されているモジュール24に対する改善である。
【００３３】
したがって、本発明は熱発生手段16のような少なくとも１つのパワーを受取る装置に対して可変ワット量レベルを与えるための可変ワット量制御システム10を提供することが認められる。制御システム10は好ましくは、温度感知手段18と動作的に関連する少なくとも１つの熱発生手段16と、感知された温度を所望の設定点と比較するために温度制御装置14と通信する温度感知手段18と、選択された最大のワット量レベルで加熱エレメント16の付勢を行うための温度制御装置14のパワー制御手段12と、感知された温度が設定点と比較されるとき、制御システム10が加熱を必要としていることを示すならば、特定の最大のワット量レベルで熱発生手段16をオンに切換えるようにパワー制御装置12に指令するように動作する温度制御装置14とを具備している。可変ワット量制御システム10はさらに、加熱エレメント16に与えられるフルライン電圧の％に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定し、それからパワー出力をそれに対応してスケールするマイクロ制御装置23を具備し、パワー出力スケーリングファクタは加熱エレメント16に供給される最大の％パワーを決定する。したがって、少なくとも１つの熱発生手段16は（単一または複数の装置のいずれであっても）種々の応用で異なるパワーレベルで駆動され、その場合に可変ワット量制御システム10のパワー定格は熱発生手段16のパワー定格よりも大きい。
【００３４】
したがって、熱発生手段16に対して可変ワット量レベルを提供するために可変ワット量ヒータ制御システム10を使用する方法がここで説明され、それにおいて熱発生手段16は可変ワット量制御システム10のパワーレベル能力よりも小さいパワーレベルで駆動されることを必要とされ、その方法はその動作中に熱発生手段16に関連する温度の測定のために温度感知手段18を使用し、温度測定値を所望の設定点と比較するために温度制御装置14へ温度測定値を提供し、選択された最大のワット量レベルで熱発生手段16の付勢を行うために温度制御装置14のパワー制御手段12を使用し、温度制御装置14は感知された温度が設定点と比較されるとき、システム10が加熱を必要としていることを示すならば、温度制御装置14は特定の最大のワット量レベルで熱発生手段16をオンに切換えるようにパワー制御装置12に指令するように動作し、熱発生手段16に供給されるフルライン電圧の割合（％）に基づいてパワー出力スケーリングファクタを決定し、その後それにしたがってパワー出力をスケールし、パワー出力スケーリングファクタに熱発生手段16に与えられる最大の％パワーを決定させるマイクロ制御装置23を使用するステップを含んでおり、それによって熱発生手段16はパワーレベル定格よりも大きいパワーレベルで駆動されることはない。
【００３５】
スケーリングファクタを決定するための前述の方法における本発明のさらに別の特徴によれば、方法はさらにユーザインターフェースまたは電子通信技術によってマイクロ制御装置へスケーリングファクタを提供することを含んでいる。
【００３６】
スケーリングファクタを決定するために前述の方法における本発明のさらに別の特徴によれば、方法はさらにマイクロコンピュータにパワー制御装置の電源のライン電圧と、熱発生手段16の電気抵抗と、熱発生手段16の所望の最大のパワーとを提供することを含んでいる。
【００３７】
このような値は決定され、手作業で入力されるか自動的に決定され、或いは電子通信技術により与えられ、またはルックアップテーブルに記憶されているかそうでなければ試験または代理試験装置の付勢等の熱発生手段16の特徴または特性により報告される情報、または固定した仕様または決定により可変ワット量制御システム10に提供されることができる。
【００３８】
種々の予防措置および動作限定、安全特性が熟練したユーザが新しいシステムの工業応用を行うのに適切である。例えば、限定ではなく、可変ワット量制御システム10には典型的に短絡回路または“フルオン”過電流保護、またはいわゆる“クロウバー”回路保護が設けられることができ、その場合にはシステムは短絡された状態では故障する可能性のあるＳＣＲ（サイリスタ）または双方向スイッチング装置（トライアック）のような半導体制御装置を使用する。
【００３９】
さらに、位相角度制御されたＡＣまたはパルス化ＤＣ制御を使用する本発明の可変ワット量制御システム10の場合には、特別な濾波が高周波数成分の発生を抑制するために使用され、それによって健康、安全、環境規則、またはこのような装置またはシステムをＥＵで使用し市場で売買する装置の規制を指定したＣＥ（Conformite Europeene）の資格を満たさなければならない規定を設けている仕様のように、製品の証明プロトコルまたは地域的或いは承認機関の規定にしたがっている。
【００４０】
本発明の可変ワット量制御システム10は、勿論、システム10がパワー制御方式のタイプに関する規制またはその動作限定を有する設備によって付勢されることができるか否かにしたがって、ＰＷＭまたは位相制御のような以前のパワー制御方法または切換えプロトコルを使用することができる。
【００４１】
さらに、本発明による可変ワット量制御システム10の使用では、本発明の使用においては、システム10により制御される供給電圧の使用に関係するパワーファクタについての有害な影響を防止するため当業者が適切な配慮をすべきである。
【００４２】
さらに別の例として、パワーを受取る装置の温度を感知するのではなく、別のタイプのパワー制御された装置のパワー出力または牽引力または（モータシャフトのような）角速度が測定され、温度測定および制御手段18または本発明の回路に類似の装置または回路に与えられることができるが、パワー制御装置12はスケールされた出力を本発明の原理に一貫したパワー制御される装置に提供する。
【００４３】
したがって、前述の説明から、本発明の特定の実施形態が示され説明されたが、種々の変形が本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができることが理解されるべきである。それ故、本発明は明細書の記載によって限定されることを意図しておらず、代わりに本発明の技術的範囲は特許請求の範囲のみにより限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による温度制御装置中に構成される制御システムを示す可変ワット量制御システムの好ましい実施形態の簡単なブロック図。
【図２】本発明による温度制御装置によりスケーリングファクタを決定し、パワーを受取る装置へのパワー出力を再スケールする方法を示すフローチャート。
【図３】本発明によるパワー制御装置中に構成される制御システムを示す可変ワット量制御システムの別の実施形態の簡単なブロック図。
【図４】本発明によるパワー制御装置によりスケーリングファクタを決定し、パワーを受取る装置へのパワー出力を再スケールする方法を示すフローチャート。
【図５】本発明による組合わせられた温度／パワー制御装置中に構成される制御システムを示す可変ワット量制御システムの別の実施形態の簡単なブロック図。
【図６】本発明による組合わせられたパワー／温度制御装置により自動的にスケーリングファクタを決定し、パワーを受取る装置へのパワー出力を再スケールする方法を示すフローチャート。
【図７】本発明によるモジュール中に構成されている制御システムを示す可変ワット量制御システムの別の実施形態の簡単なブロック図。
【図８】本発明による別の回路装置を有するモジュール中に構成される制御システムを示す簡単なブロック図。
【図９】本発明による別の回路装置を有するモジュール中に構成される制御システムを示す簡単なブロック図。
【図１０Ａ】本発明による位相角度点弧制御システムに対する強化を示すグラフ。
【図１０Ｂ】本発明による位相角度点弧制御システムに対する強化を示すグラフ。
【図１０Ｃ】本発明による位相角度点弧制御システムに対する強化を示すグラフ。
【図１】
0004508869.tif 000002
【図２】
0004508869.tif 000003
【図３】
0004508869.tif 000004
【図４】
0004508869.tif 000005
【図５】
0004508869.tif 000006
【図６】
0004508869.tif 000007
【図７】
0004508869.tif 000008
【図８】
0004508869.tif 000009
【図９】
0004508869.tif 000010
【図１０Ａ】
0004508869.tif 000011
【図１０Ｂ】
0004508869.tif 000012
【図１０Ｃ】
0004508869.tif 000013