JP2003178855A - ヒータの制御装置 - Google Patents
ヒータの制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒータの制御装置において、温度制御の安定
性や応答性を確保し、ヒータの損傷や断線を回避し易く
する。 【解決手段】 減算部５は目標温度ＳＶと制御対象１か
らの測定温度ＰＶとの偏差を出力する。演算部７はその
偏差から操作量ＭＶを演算する。補正部１１は、操作量
ＭＶに基づき制御対象１のヒータ９を加熱制御するとと
もに、操作量ＭＶに対し、測定温度ＰＶに応じてヒータ
９の温度特性関数と同じか近似した特性の補正関数Ｋ
（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１を出力し、ヒータ９
を温度制御する。
性や応答性を確保し、ヒータの損傷や断線を回避し易く
する。 【解決手段】 減算部５は目標温度ＳＶと制御対象１か
らの測定温度ＰＶとの偏差を出力する。演算部７はその
偏差から操作量ＭＶを演算する。補正部１１は、操作量
ＭＶに基づき制御対象１のヒータ９を加熱制御するとと
もに、操作量ＭＶに対し、測定温度ＰＶに応じてヒータ
９の温度特性関数と同じか近似した特性の補正関数Ｋ
（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１を出力し、ヒータ９
を温度制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒータの制御装置に係
り、特に発熱温度変化によってその抵抗値が大きく変化
するヒータの制御に好適する制御装置の改良に関する。
り、特に発熱温度変化によってその抵抗値が大きく変化
するヒータの制御に好適する制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば加熱炉を加熱するヒータを
制御する制御装置としては、図２に示す構成が良く知ら
れている。
制御する制御装置としては、図２に示す構成が良く知ら
れている。
【０００３】すなわち、所定の目標温度ＳＶと、制御対
象としての加熱炉１に配置された温度センサ３で測定さ
れた測定温度ＰＶとの偏差を減算部５から出力し、その
偏差を演算部７で例えばＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出
力し、この操作量ＭＶに基づき加熱炉１に配置されたヒ
ータ９を加熱制御し、加熱炉１内を設定温度ＳＶに近づ
けるように制御する構成である。
象としての加熱炉１に配置された温度センサ３で測定さ
れた測定温度ＰＶとの偏差を減算部５から出力し、その
偏差を演算部７で例えばＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出
力し、この操作量ＭＶに基づき加熱炉１に配置されたヒ
ータ９を加熱制御し、加熱炉１内を設定温度ＳＶに近づ
けるように制御する構成である。
【０００４】なお、ヒータ９は、その操作量ＭＶに基づ
き、図示しない電源からの交流電圧を可変するなどして
加熱炉１を昇温する。
き、図示しない電源からの交流電圧を可変するなどして
加熱炉１を昇温する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たヒータの制御装置において、急激な昇温に適した例え
ばＳｉＣ（シリコン・カーバイト）を主成分とするヒー
タ９を用いると、図３に示すように、ヒータ９が昇温変
化に伴って大きく変化する抵抗特性を示すとともに、負
の温度特性を示す。なお、図３中の縦軸にある符号Ｒは
０℃時の抵抗値である。
たヒータの制御装置において、急激な昇温に適した例え
ばＳｉＣ（シリコン・カーバイト）を主成分とするヒー
タ９を用いると、図３に示すように、ヒータ９が昇温変
化に伴って大きく変化する抵抗特性を示すとともに、負
の温度特性を示す。なお、図３中の縦軸にある符号Ｒは
０℃時の抵抗値である。
【０００６】そのため、ヒータ９の急激な昇温により、
ヒータ９に流れる電流が大きく変化し、過負荷電流が流
れるなどしてヒータ劣化の原因となり易いし、電流の大
幅な変化によって消費電力も大きく変化し、制御の安定
性や応答性が損なわれ易い欠点がある。
ヒータ９に流れる電流が大きく変化し、過負荷電流が流
れるなどしてヒータ劣化の原因となり易いし、電流の大
幅な変化によって消費電力も大きく変化し、制御の安定
性や応答性が損なわれ易い欠点がある。
【０００７】さらに、ヒータ９が負の温度特性を有する
ので、図３及び図４に示すように、昇温に従ってその抵
抗値に反比例してヒータ９を流れる電流が大きくなり、
ヒータ９を損傷させたり断線させ易い難点もある。な
お、図４中の縦軸にある符号Ｉは０℃時のヒータ電流値
である。
ので、図３及び図４に示すように、昇温に従ってその抵
抗値に反比例してヒータ９を流れる電流が大きくなり、
ヒータ９を損傷させたり断線させ易い難点もある。な
お、図４中の縦軸にある符号Ｉは０℃時のヒータ電流値
である。
【０００８】なお、ヒータ９の劣化を防止するためにそ
の抵抗値を大きくすると、消費電力が小さくなって昇温
速度が遅くなり、好ましい温度制御が困難となるし、ヒ
ータ９が負の温度特性を有しない場合でも、ヒータ９が
大きな抵抗特性を有すれば、そのような制御の安定性や
応答性が損なわれ易い点に変わりはない。
の抵抗値を大きくすると、消費電力が小さくなって昇温
速度が遅くなり、好ましい温度制御が困難となるし、ヒ
ータ９が負の温度特性を有しない場合でも、ヒータ９が
大きな抵抗特性を有すれば、そのような制御の安定性や
応答性が損なわれ易い点に変わりはない。
【０００９】本発明はこのような従来の課題を解決する
ためになされたもので、昇温速度の遅延を最小限に抑え
た状態で、温度制御の安定性や応答性を確保し易くした
ヒータの制御装置の提供を目的とする。
ためになされたもので、昇温速度の遅延を最小限に抑え
た状態で、温度制御の安定性や応答性を確保し易くした
ヒータの制御装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、ヒータで加熱される制御対象からの
測定温度と所定の目標温度との偏差を出力する減算部
と、この偏差からこれを小さくする操作量を演算する演
算部と、この演算部から出力される操作量に対し制御対
象の測定温度に応じてそのヒータの抵抗値の温度特性関
数Ｒ（ｔ）と同じか近似する特性の補正関数Ｋ（ｔ）で
補正した補正操作量を出力してそのヒータを加熱制御す
る補正部とを具備している。
るために本発明は、ヒータで加熱される制御対象からの
測定温度と所定の目標温度との偏差を出力する減算部
と、この偏差からこれを小さくする操作量を演算する演
算部と、この演算部から出力される操作量に対し制御対
象の測定温度に応じてそのヒータの抵抗値の温度特性関
数Ｒ（ｔ）と同じか近似する特性の補正関数Ｋ（ｔ）で
補正した補正操作量を出力してそのヒータを加熱制御す
る補正部とを具備している。
【００１１】そして、本発明において、上記補正部で
は、その補正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）
と当該ヒータにおける使用範囲の最大抵抗値との比に選
定することが可能である。
は、その補正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）
と当該ヒータにおける使用範囲の最大抵抗値との比に選
定することが可能である。
【００１２】また、本発明において、上記補正部では、
その補正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）と当
該ヒータにおける使用範囲の最大抵抗値との比の平方根
に選定することも可能である。
その補正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）と当
該ヒータにおける使用範囲の最大抵抗値との比の平方根
に選定することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を図
面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分に
は同一の符号を付す。
面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分に
は同一の符号を付す。
【００１４】図１は本発明に係る制御装置の実施例の形
態を示すブロック図である。図１において、減算部５
は、後述する制御対象としての加熱炉１の目標温度ＳＶ
と、その加熱炉１に配置された温度センサ３で測定され
た測定温度ＰＶとの偏差を出力するもので、演算部７に
接続されている。
態を示すブロック図である。図１において、減算部５
は、後述する制御対象としての加熱炉１の目標温度ＳＶ
と、その加熱炉１に配置された温度センサ３で測定され
た測定温度ＰＶとの偏差を出力するもので、演算部７に
接続されている。
【００１５】演算部７は、その偏差に基づきそれが小さ
くなるよう例えばＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出力する
もので、補正部１１に接続されている。
くなるよう例えばＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出力する
もので、補正部１１に接続されている。
【００１６】演算部７における演算は、ＰＩＤ演算に限
らず、Ｐ演算、ＰＩ演算又はＰＤ演算など任意である。
らず、Ｐ演算、ＰＩ演算又はＰＤ演算など任意である。
【００１７】補正部１１は、演算部７からの操作量ＭＶ
を測定温度ＰＶに応じて補正した補正操作量ＭＶ１を出
力するもので、加熱炉１に配置されたヒータ９に接続さ
れており、演算部７の演算結果である操作量ＭＶが同じ
なら同じ量の電流をヒータ９に流すような補正操作量Ｍ
Ｖ１を出力するものである。この補正部１１の詳細は後
述する。
を測定温度ＰＶに応じて補正した補正操作量ＭＶ１を出
力するもので、加熱炉１に配置されたヒータ９に接続さ
れており、演算部７の演算結果である操作量ＭＶが同じ
なら同じ量の電流をヒータ９に流すような補正操作量Ｍ
Ｖ１を出力するものである。この補正部１１の詳細は後
述する。
【００１８】ヒータ９は、例えばＳｉＣを主成分とし、
発熱温度によって当該抵抗値が大きく変化する特性すな
わち温度係数が大きいうえ、負の温度特性を有する公知
のものであり、加熱炉１の所定位置に配置され、図示し
ない交流電源から供給される交流電力を補正部１１から
の補正操作量ＭＶ１で可変制御して発熱するものであ
る。
発熱温度によって当該抵抗値が大きく変化する特性すな
わち温度係数が大きいうえ、負の温度特性を有する公知
のものであり、加熱炉１の所定位置に配置され、図示し
ない交流電源から供給される交流電力を補正部１１から
の補正操作量ＭＶ１で可変制御して発熱するものであ
る。
【００１９】加熱炉１は、ヒータ９によって加熱制御さ
れる公知の半導体製造装置その他任意の制御対象であ
り、内部の温度を測定するセンサ３を有しており、この
センサ３による制御量としての測定温度ＰＶは上述した
ように減算部５及び補正部１１に出力されるようになっ
ている。
れる公知の半導体製造装置その他任意の制御対象であ
り、内部の温度を測定するセンサ３を有しており、この
センサ３による制御量としての測定温度ＰＶは上述した
ように減算部５及び補正部１１に出力されるようになっ
ている。
【００２０】次に、上述した補正部１１の詳細を説明す
る。一般に、ヒータ制御においては、ＰＩＤ演算結果を
Ｙ（本発明では操作量ＭＶに相当する。）とすると、次
の（１）式に示すように、ＰＩＤ演算結果Ｙに比例した
実効電圧Ｅをヒータ９に印加することによって温度制御
する。
る。一般に、ヒータ制御においては、ＰＩＤ演算結果を
Ｙ（本発明では操作量ＭＶに相当する。）とすると、次
の（１）式に示すように、ＰＩＤ演算結果Ｙに比例した
実効電圧Ｅをヒータ９に印加することによって温度制御
する。
【００２１】
Ｅ＝ａ・Ｙ（ａは比例係数） ・・・（１）
【００２２】また、ヒータ９では、発熱温度の上昇・下
降によって抵抗値が変化する温度特性を有するから、そ
の抵抗値を温度特性関数Ｒ（ｔ）で表現することができ
る。符号ｔはヒータ温度であり、具体的には上述した測
定温度ＰＶである。
降によって抵抗値が変化する温度特性を有するから、そ
の抵抗値を温度特性関数Ｒ（ｔ）で表現することができ
る。符号ｔはヒータ温度であり、具体的には上述した測
定温度ＰＶである。
【００２３】ヒータ９の温度特性により、ＰＩＤ演算結
果Ｙが同じ値であっても、ヒータ９に流れる電流Ｉは、
次の（２）式に示すように変化する。
果Ｙが同じ値であっても、ヒータ９に流れる電流Ｉは、
次の（２）式に示すように変化する。
【００２４】
Ｉ＝Ｅ／Ｒ（ｔ）＝ａ・Ｙ／Ｒ（ｔ） ・・・（２）
【００２５】そこで、ＰＩＤ演算結果Ｙに対し、ヒータ
９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ特性を持つ次の（３）
式のような補正関数Ｋ（ｔ）で操作量ＭＶを補正してヒ
ータ９を加熱制御すると、ヒータ９の抵抗値が温度特性
関数Ｒ（ｔ）に従って変化してもヒータ９に流れる電流
が変動し難くなる。
９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ特性を持つ次の（３）
式のような補正関数Ｋ（ｔ）で操作量ＭＶを補正してヒ
ータ９を加熱制御すると、ヒータ９の抵抗値が温度特性
関数Ｒ（ｔ）に従って変化してもヒータ９に流れる電流
が変動し難くなる。
【００２６】Ｋ（ｔ）＝ｂ・Ｒ（ｔ） ・・・（３）
【００２７】ここで、符号ｂは比例係数であって任意の
値でも良いが、一般に、ヒータ９の温度範囲内における
最大抵抗値Ｒｍａｘの逆数、すなわちｂ＝１／Ｒｍａｘ
に選定される。
値でも良いが、一般に、ヒータ９の温度範囲内における
最大抵抗値Ｒｍａｘの逆数、すなわちｂ＝１／Ｒｍａｘ
に選定される。
【００２８】なお、これは０〜１００％の範囲で変化す
る操作量ＭＶに対して補正を可能とするには、補正関数
Ｋ（ｔ）の範囲を０≦Ｋ（ｔ）≦１とすることになる
が、ヒータ９の最大抵抗値Ｒｍａｘの逆数を符号ｂに選
定すれば、補正関数Ｋ（ｔ）の最大値を「１」にできる
ことによる。
る操作量ＭＶに対して補正を可能とするには、補正関数
Ｋ（ｔ）の範囲を０≦Ｋ（ｔ）≦１とすることになる
が、ヒータ９の最大抵抗値Ｒｍａｘの逆数を符号ｂに選
定すれば、補正関数Ｋ（ｔ）の最大値を「１」にできる
ことによる。
【００２９】そして、補正部１１は、演算部７から出力
される操作量ＭＶに対し、測定温度ＰＶの変化に応じて
ヒータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ特性の補正関数
Ｋ（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１をヒータ９側へ出
力する機能を有しており、しかも、補正関数Ｋ（ｔ）
は、ヒータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と、このヒータ９
における使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘとの比（Ｋ
（ｔ）＝Ｒ（ｔ）／Ｒｍａｘ）に選定されている。
される操作量ＭＶに対し、測定温度ＰＶの変化に応じて
ヒータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ特性の補正関数
Ｋ（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１をヒータ９側へ出
力する機能を有しており、しかも、補正関数Ｋ（ｔ）
は、ヒータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）と、このヒータ９
における使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘとの比（Ｋ
（ｔ）＝Ｒ（ｔ）／Ｒｍａｘ）に選定されている。
【００３０】このような機能を有する補正部１１からの
補正操作量ＭＶ１に基づきヒータ９を制御すると、次の
（４）式のように、ヒータ電流Ｉはヒータ９の温度に依
存せずに、電圧Ｅとヒータ９の最大抵抗値Ｒｍａｘの比
に依存し、ヒータ電流Ｉがその温度によらず変動し難
い。
補正操作量ＭＶ１に基づきヒータ９を制御すると、次の
（４）式のように、ヒータ電流Ｉはヒータ９の温度に依
存せずに、電圧Ｅとヒータ９の最大抵抗値Ｒｍａｘの比
に依存し、ヒータ電流Ｉがその温度によらず変動し難
い。
【００３１】
Ｉ＝（ａ・Ｙ・Ｒ（ｔ）／Ｒｍａｘ）／Ｒ（ｔ）
＝ａ・Ｙ・／Ｒｍａｘ＝Ｅ／Ｒｍａｘ ・・・（４）
【００３２】具体的には、上述した図３に示すヒータ９
の温度特性に対応して０℃から４００℃への昇温に従
い、操作量ＭＶを０℃の１００％から、例えば６６．６
％、３３．３％へと抑えた補正操作量ＭＶ１を補正部１
１から出力する。
の温度特性に対応して０℃から４００℃への昇温に従
い、操作量ＭＶを０℃の１００％から、例えば６６．６
％、３３．３％へと抑えた補正操作量ＭＶ１を補正部１
１から出力する。
【００３３】なお、それら減算部５、演算部７及び補正
部１１は、任意の構成で実施できるが、一般に、制御演
算装置であるＣＰＵ、このＣＰＵの動作プログラムを格
納したＲＯＭ、演算結果を一時的に格納するＲＡＭ及び
入出力インターフェースＩ／Ｏなどからなるマイクロコ
ンピュータで構成される例が多い。
部１１は、任意の構成で実施できるが、一般に、制御演
算装置であるＣＰＵ、このＣＰＵの動作プログラムを格
納したＲＯＭ、演算結果を一時的に格納するＲＡＭ及び
入出力インターフェースＩ／Ｏなどからなるマイクロコ
ンピュータで構成される例が多い。
【００３４】このように、本発明に係るヒータの制御装
置は、目標温度ＳＶと加熱炉１の測定温度ＰＶとの偏差
を減算部５から出力し、その偏差からこれを小さくする
操作量ＭＶを演算部７で演算し、加熱炉１を加熱するヒ
ータ９を制御する補正部１１により、その演算部７から
の操作量ＭＶに対し測定温度ＰＶに応じてヒータ９の温
度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ出力特性となるよう補正関数
Ｋ（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１をそのヒータ９側
へ出力する構成としたので、ヒータ９の温度特性が大き
くてもヒータ電流が一定になり、温度制御の安定性や応
答性が良好となるうえ、以下のような効果がある。
置は、目標温度ＳＶと加熱炉１の測定温度ＰＶとの偏差
を減算部５から出力し、その偏差からこれを小さくする
操作量ＭＶを演算部７で演算し、加熱炉１を加熱するヒ
ータ９を制御する補正部１１により、その演算部７から
の操作量ＭＶに対し測定温度ＰＶに応じてヒータ９の温
度特性関数Ｒ（ｔ）と同じ出力特性となるよう補正関数
Ｋ（ｔ）で補正した補正操作量ＭＶ１をそのヒータ９側
へ出力する構成としたので、ヒータ９の温度特性が大き
くてもヒータ電流が一定になり、温度制御の安定性や応
答性が良好となるうえ、以下のような効果がある。
【００３５】すなわち、上述した（３）式の比例係数ｂ
の値を適当に選ぶことにより、ヒータ９の抵抗値のばら
つきをキャンセルして均一な温度制御ができるし、ヒー
タ９の温度が変化しても演算部７における最適な比例ゲ
インの変化が小さくなるため、制御の安定性が良好とな
り、その結果として比例ゲインをチューニングし直す必
要がなくなる利点がある。
の値を適当に選ぶことにより、ヒータ９の抵抗値のばら
つきをキャンセルして均一な温度制御ができるし、ヒー
タ９の温度が変化しても演算部７における最適な比例ゲ
インの変化が小さくなるため、制御の安定性が良好とな
り、その結果として比例ゲインをチューニングし直す必
要がなくなる利点がある。
【００３６】しかも、補正関数Ｋ（ｔ）を、ヒータ９の
抵抗値の温度特性関数Ｒ（ｔ）とそのヒータ９における
使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘとの比に選定して補正操
作量ＭＶ１を出力するから、ヒータ９が負の温度特性を
有していても、昇温に伴って増加し易いヒータ電流を一
定に抑え、ヒータ９の破損や断線を防止できる。
抵抗値の温度特性関数Ｒ（ｔ）とそのヒータ９における
使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘとの比に選定して補正操
作量ＭＶ１を出力するから、ヒータ９が負の温度特性を
有していても、昇温に伴って増加し易いヒータ電流を一
定に抑え、ヒータ９の破損や断線を防止できる。
【００３７】ところで、上述した構成では、演算部７か
ら出力される操作量ＭＶに対し、ヒータ９の温度特性関
数Ｒ（ｔ）と同じ特性の補正関数Ｋ（ｔ）であって、ヒ
ータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）とヒータ９の最大抵抗値
Ｒｍａｘとの比で補正した補正制御量ＭＶ１に基づいて
ヒータ９を制御し、ヒータ電流を一定にした。
ら出力される操作量ＭＶに対し、ヒータ９の温度特性関
数Ｒ（ｔ）と同じ特性の補正関数Ｋ（ｔ）であって、ヒ
ータ９の温度特性関数Ｒ（ｔ）とヒータ９の最大抵抗値
Ｒｍａｘとの比で補正した補正制御量ＭＶ１に基づいて
ヒータ９を制御し、ヒータ電流を一定にした。
【００３８】しかし、ヒータ９の温度特性によって、Ｐ
ＩＤ演算結果Ｙが同じ値であってもヒータ９における消
費電力Ｑも変化するから、本発明では消費電力Ｑに着目
した手法も可能である。
ＩＤ演算結果Ｙが同じ値であってもヒータ９における消
費電力Ｑも変化するから、本発明では消費電力Ｑに着目
した手法も可能である。
【００３９】すなわち、補正関数Ｋ（ｔ）は次の（５）
式のようにも表現できる。
式のようにも表現できる。
【００４０】
【数１】
【００４１】この（５）式はＫ（ｔ）がｂ・Ｒ（ｔ）の
平方根となることを示し、符号ｂは比例係数であり、上
述して理由からその比例係数ｂをヒータ９の最大抵抗値
Ｒｍａｘの逆数にするのが好ましく、比例係数ｂは次の
（６）式のようになる。
平方根となることを示し、符号ｂは比例係数であり、上
述して理由からその比例係数ｂをヒータ９の最大抵抗値
Ｒｍａｘの逆数にするのが好ましく、比例係数ｂは次の
（６）式のようになる。
【００４２】ｂ＝１／Ｒｍａｘ ・・・（６）
【００４３】そして、補正関数特性Ｋ（ｔ）も、
【数２】
となる。この（７）式もＫ（ｔ）がＲ（ｔ）／Ｒｍａｘ
の平方根となることを示している。
の平方根となることを示している。
【００４４】そのため、補正部１１は、演算部７から出
力される操作量ＭＶに対し、ヒータ９の温度特性関数Ｒ
（ｔ）と同じ特性を有する補正関数Ｋ（ｔ）で変化させ
てヒータ９側へ補正操作量ＭＶ１を出力する機能を有す
るとともに、補正関数Ｋ（ｔ）をヒータ９の温度特性関
数Ｒ（ｔ）とその使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘの比の
平方根に選定している。
力される操作量ＭＶに対し、ヒータ９の温度特性関数Ｒ
（ｔ）と同じ特性を有する補正関数Ｋ（ｔ）で変化させ
てヒータ９側へ補正操作量ＭＶ１を出力する機能を有す
るとともに、補正関数Ｋ（ｔ）をヒータ９の温度特性関
数Ｒ（ｔ）とその使用範囲の最大抵抗値Ｒｍａｘの比の
平方根に選定している。
【００４５】このような機能を補正部１１に具備させる
ことにより、ヒータ９の消費電力Ｑは、次の（８）式の
ようになる。
ことにより、ヒータ９の消費電力Ｑは、次の（８）式の
ようになる。
【００４６】
【数３】
【００４７】これによれば、ヒータ９の消費電力Ｑはそ
の温度によらず制御演算結果Ｙに比例し、制御演算結果
Ｙが変動しなければ、消費電力Ｑが変動し難く、上述し
た構成と同様な効果を期待できることが分かる。
の温度によらず制御演算結果Ｙに比例し、制御演算結果
Ｙが変動しなければ、消費電力Ｑが変動し難く、上述し
た構成と同様な効果を期待できることが分かる。
【００４８】その結果として、最適な比例ゲインは変化
し難くなり、この観点から制御の安定性の確保が可能で
ある。
し難くなり、この観点から制御の安定性の確保が可能で
ある。
【００４９】もっとも、この構成では、制御演算結果Ｙ
が同じでもヒータ９の温度によってヒータ電流が変化す
る。そのため、ヒータ９の損傷や断線を回避する観点か
ら、上述したようにヒータ電流を一定に制御する構成が
好ましい。
が同じでもヒータ９の温度によってヒータ電流が変化す
る。そのため、ヒータ９の損傷や断線を回避する観点か
ら、上述したようにヒータ電流を一定に制御する構成が
好ましい。
【００５０】なお、本発明では、ヒータ９の抵抗値の温
度特性関数Ｒ（ｔ）と全く同じ特性となるような補正関
数Ｋ（ｔ）である必要はなく、近似した特性となるよう
な補正関数Ｋ（ｔ）でも本発明の目的達成が可能であ
る。
度特性関数Ｒ（ｔ）と全く同じ特性となるような補正関
数Ｋ（ｔ）である必要はなく、近似した特性となるよう
な補正関数Ｋ（ｔ）でも本発明の目的達成が可能であ
る。
【００５１】また、本発明は、変化の大きな温度特性を
有するヒータ９を温度制御する構成に好適するし、負の
温度特性を有するヒータ９を温度制御する構成により一
層好適するものである。
有するヒータ９を温度制御する構成に好適するし、負の
温度特性を有するヒータ９を温度制御する構成により一
層好適するものである。
【００５２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のヒータの
制御装置では、所定の目標温度と制御対象からの測定温
度との偏差を出力し、この偏差からこれを小さくする操
作量を演算し、その操作量に対し制御対象の測定温度に
基づきそのヒータの抵抗値の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同
じか近似する出力特性となるよう補正関数Ｋ（ｔ）で補
正した補正操作量をそのヒータ側へ出力する構成とした
から、そのヒータの抵抗値の温度特性が大きくても、温
度制御の安定性や応答性を確保し易い。そして、上記補
正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）とそのヒー
タにおける使用範囲の最大抵抗値との比に選定して補正
操作量を出力する構成では、昇温に伴ってヒータ電流が
増加し難く、ヒータの損傷や断線を回避し易く、ヒータ
の保護が確実となる。また、上記補正関数Ｋ（ｔ）を上
記温度特性関数Ｒ（ｔ）とヒータにおける使用範囲の最
大抵抗値との比の平方根に選定して補正操作量を出力す
る構成では、操作量とヒータの消費電力の関係がヒータ
の温度によって変化し難く、この観点から制御の安定性
の確保が可能である。
制御装置では、所定の目標温度と制御対象からの測定温
度との偏差を出力し、この偏差からこれを小さくする操
作量を演算し、その操作量に対し制御対象の測定温度に
基づきそのヒータの抵抗値の温度特性関数Ｒ（ｔ）と同
じか近似する出力特性となるよう補正関数Ｋ（ｔ）で補
正した補正操作量をそのヒータ側へ出力する構成とした
から、そのヒータの抵抗値の温度特性が大きくても、温
度制御の安定性や応答性を確保し易い。そして、上記補
正関数Ｋ（ｔ）を上記温度特性関数Ｒ（ｔ）とそのヒー
タにおける使用範囲の最大抵抗値との比に選定して補正
操作量を出力する構成では、昇温に伴ってヒータ電流が
増加し難く、ヒータの損傷や断線を回避し易く、ヒータ
の保護が確実となる。また、上記補正関数Ｋ（ｔ）を上
記温度特性関数Ｒ（ｔ）とヒータにおける使用範囲の最
大抵抗値との比の平方根に選定して補正操作量を出力す
る構成では、操作量とヒータの消費電力の関係がヒータ
の温度によって変化し難く、この観点から制御の安定性
の確保が可能である。
【図１】本発明に係るヒータの制御装置の実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】従来のヒータの制御装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】ヒータの抵抗値の温度特性例を示す図である。
【図４】ヒータを流れる電流特性例を示す図である。
１ 加熱炉（制御対象）
３ センサ
５ 減算部
７ 演算部
９ ヒータ
１１ 補正部
Claims (3)
- 【請求項１】 ヒータで加熱される制御対象からの測定
温度と所定の目標温度との偏差を出力する減算部と、 前記偏差からこれを小さくする操作量を演算する演算部
と、 この演算部から出力される前記操作量に対し、前記制御
対象の測定温度に応じて前記ヒータの抵抗値の温度特性
関数Ｒ（ｔ）と同じか近似する特性の補正関数Ｋ（ｔ）
で補正した補正操作量を出力して前記ヒータを加熱制御
する補正部と、 を具備することを特徴とするヒータの制御装置。 - 【請求項２】 前記補正部は、前記補正関数Ｋ（ｔ）を
前記温度特性関数Ｒ（ｔ）と前記ヒータにおける使用範
囲の最大抵抗値との比に選定した請求項１記載のヒータ
の制御装置。 - 【請求項３】 前記補正部は、前記補正関数Ｋ（ｔ）を
前記温度特性関数Ｒ（ｔ）と前記ヒータにおける使用範
囲の最大抵抗値との比の平方根に選定した請求項１記載
のヒータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001376817A JP2003178855A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | ヒータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001376817A JP2003178855A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | ヒータの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003178855A true JP2003178855A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19184934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001376817A Pending JP2003178855A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | ヒータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003178855A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178166A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Rkc Instrument Inc | ヒータ断線検知方法 |
| WO2020136958A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 理化工業株式会社 | 電力制御装置及び電力制御方法 |
| CN113282124A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-08-20 | 深圳市佳运通电子有限公司 | 一种加热炉燃气流量的控制方法、温度托管方法及系统 |
-
2001
- 2001-12-11 JP JP2001376817A patent/JP2003178855A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20210092799A (ko) * | 2018-12-25 | 2021-07-26 | 리카고교가부시키가이샤 | 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법 |
| JPWO2020136958A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2021-10-14 | 理化工業株式会社 | 電力制御装置及び電力制御方法 |
| JP7109728B2 (ja) | 2018-12-25 | 2022-08-01 | 理化工業株式会社 | 電力制御装置及び電力制御方法 |
| CN113243140B (zh) * | 2018-12-25 | 2023-04-04 | 理化工业株式会社 | 电力控制装置和电力控制方法 |
| KR102521337B1 (ko) | 2018-12-25 | 2023-04-13 | 리카고교가부시키가이샤 | 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법 |
| US12004271B2 (en) | 2018-12-25 | 2024-06-04 | Rkc Instrument, Inc. | Power control device and power control method |
| CN113282124A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-08-20 | 深圳市佳运通电子有限公司 | 一种加热炉燃气流量的控制方法、温度托管方法及系统 |
| CN113282124B (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-21 | 深圳市佳运通电子有限公司 | 一种加热炉燃气流量的控制方法、温度托管方法及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051110 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |