JP2013043339A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料などの被加熱物の温度を速やかに上昇させることができながら、被加熱物の過熱による不具合の発生を防止できる、加熱装置を提供する。
【解決手段】樹脂材料の温度を第１温度ＳＶよりも高い温度に保持するために、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶと第１温度ＳＶにアップ温度ｄＳＶ(n)を加えて設定される第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加熱物を乾燥などの目的で加熱する加熱装置に関する。

たとえば、樹脂材料（エンプラ材料など）は、吸湿性を有しており、大気中の水分を吸収する。水分を多く含んだ樹脂材料を用いて射出成形加工が行われると、射出成形機内での樹脂の加水分解による成形品の強度の低下を生じたり、成形品の表面に銀条（シルバーストリーク）が生じたりする場合がある。そのため、射出成形機への樹脂材料の供給前に、通常、樹脂材料から水分を除去するための予備乾燥が行われる。

予備乾燥のための乾燥装置として、樹脂材料が収容された乾燥ホッパ内を減圧した状態で、樹脂材料をヒータからの発熱で加熱することにより、樹脂材料を乾燥させるものが提供されている。

特開２００４−３０８９２８号公報

樹脂材料を良好に乾燥させるためには、樹脂材料の温度を適正な温度に調整する必要がある。そして、効率的な乾燥処理（短時間での樹脂材料の乾燥）を実現するためには、樹脂材料の温度をその適正な温度まで速やかに上昇させなければならない。

樹脂材料の温度が温度センサによって検出される構成では、その検出される温度が適正な温度（目標温度）となるように、ヒータの駆動をフィードバック制御すれば、制御に特段の工夫がなくても、樹脂材料の温度をその適正な温度に速やかに調整することができる。

ところが、ヒータの駆動の制御に相当の工夫がなければ、次のように、不具合を生じる場合がある。

本願発明者は、装置構成上の理由などで、樹脂材料の温度の検出が困難である場合に、ヒータの温度（発熱温度）を温度センサによって検出し、この検出温度に基づいて、ヒータの駆動を制御することを考えた。

この場合に、ヒータの目標温度を樹脂材料の乾燥処理に適正な温度に設定して、ヒータの温度をその目標温度に一致させる制御では、乾燥ホッパ内の温度とヒータの温度とが平衡するまで、樹脂材料の温度が適正な温度とならないので、その温度上昇に長い時間がかかるという不具合を生じる。

また、ヒータの目標温度が適正な温度よりも高い温度に設定して、ヒータの温度をその目標温度に一致させる制御では、樹脂材料の温度を適正な温度以上に速やかに上昇させることができるが、樹脂材料の過熱による不具合を生じるおそれがある。

本発明の目的は、樹脂材料などの被加熱物の温度を速やかに上昇させることができながら、被加熱物の過熱による不具合の発生を防止できる、加熱装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る加熱装置は、被加熱物を収容するための加熱容器と、前記加熱容器内に収容された被加熱物を昇温させるための熱を発生する発熱体と、前記発熱体が発熱する発熱状態とその発熱が停止した発熱停止状態とに切り替えるための切替手段と、前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出される温度に基づいて、前記発熱体の温度が被加熱物の目標温度にほぼ等しい第１温度と前記第１温度に所定のアップ温度を加えて設定された第２温度との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、前記切替手段を制御する切替制御手段とを含む。

加熱容器内に収容された被加熱物は、発熱体が発生する熱を受けて昇温する。発熱体は、発熱状態と発熱停止状態とに切り替えられ、発熱状態で熱を発生し、発熱停止状態で発熱を停止する。そして、その発熱状態と発熱停止状態との切替えは、発熱体の温度が被加熱物の目標温度にほぼ等しい第１温度と第１温度に所定のアップ温度を加えて設定された第２温度との間で上昇および下降を交互に繰り返すように制御される。

発熱体の温度が第１温度よりも高い第２温度まで上昇することにより、発熱体から被加熱物に比較的大きな熱量を与えることができ、被加熱物の温度を速やかに上昇させることができる。

発熱体の温度は、第２温度で保持されるのではなく、第２温度から第１温度まで下げられる。これにより、被加熱物の温度が高くなり過ぎることを防止できる。その結果、被加熱物の過熱による不具合（たとえば、被加熱物の溶融など）の発生を防止することができる。

よって、被加熱物の温度を速やかに上昇させることができながら、被加熱物の過熱による不具合の発生を防止することができる。

単位時間あたりの発熱体の温度変化量に基づいて、発熱体の発熱状態と発熱停止状態との切替えの制御の内容が変更されることが好ましい。

たとえば、単位時間あたりの発熱体の温度変化量が予め定める値よりも大きい場合には、被加熱物の温度が発熱体の温度に近いと考えられるので、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が小さくなるように、発熱体の発熱状態と発熱停止状態との切替えの制御の内容が変更されるとよい。

逆に、単位時間あたりの発熱体の温度変化量が予め定める値以下である場合には、被加熱物の温度が発熱体の温度から離れていると考えられるので、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が大きくなるように、発熱体の発熱状態と発熱停止状態との切替えの制御の内容が変更されるとよい。

また、発熱体の温度が第１温度から第２温度に上昇した後、所定の第２温度保持時間にわたって第２温度に保持され、第２温度から第１温度に下降した後、所定の第１温度保持時間にわたって第１温度に保持されるという温度変化を１サイクルとして、その温度変化のサイクルが繰り返されるように、発熱体の発熱状態と発熱停止状態とが切り替えられてもよい。

この場合、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、次の温度変化のサイクルにおけるアップ温度が調整されてもよい。

たとえば、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量（発熱体の温度の下降速度）が予め定める値よりも大きい場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が不足していると判断されて、アップ温度が大きくされるとよい。これにより、被加熱物の温度をより速やかに上昇させることができる。

一方、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量が予め定める値以下である場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が過剰であると判断されて、アップ温度が小さくされるとよい。これにより、被加熱物が過熱されることを一層防止できる。

また、発熱体の温度が第１温度から第２温度に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、現在の温度変化のサイクルにおける第２温度保持時間が調整されてもよい。

たとえば、発熱体の温度が第１温度から第２温度に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量（発熱体の温度の上昇速度）が所定の基準値よりも大きい場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が過剰であると判断されて、第２温度保持時間が短くされてもよい。これにより、被加熱物が過熱されることを一層防止できる。

一方、発熱体の温度が第１温度から第２温度に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量が所定の基準値以下である場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が不足していると判断されて、第２温度保持時間が長くされてもよい。これにより、被加熱物の温度をより速やかに上昇させることができる。

また、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、現在の温度変化のサイクルにおける第１温度保持時間が調整されてもよい。

たとえば、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量（発熱体の温度の下降速度）が所定の基準値よりも大きい場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が不足していると判断されて、第１温度保持時間が短くされてもよい。これにより、被加熱物の温度をより速やかに上昇させることができる。

一方、発熱体の温度が第２温度から第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量が所定の基準値以下である場合、発熱体から被加熱物に与えられる熱量が過剰であると判断されて、第１温度保持時間が長くされてもよい。これにより、被加熱物が過熱されることを一層防止できる。

本発明によれば、被加熱物の温度が検出されない構成であっても、被加熱物の温度を速やかに上昇させることができながら、被加熱物の過熱による不具合の発生を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る加熱装置が組み込まれた減圧乾燥装置の図解的な断面図である。 図２は、減圧乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。 図３は、ブート処理におけるヒータの発熱制御の内容を示すタイミングチャートである。 図４は、ゆらぎ処理におけるヒータの発熱制御の内容を示すタイミングチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る加熱装置が組み込まれた減圧乾燥装置の図解的な断面図である。

減圧乾燥装置１は、射出成形機２に接続されて、射出成形機２に供給される樹脂材料（ペレット）をその供給前に乾燥（予備乾燥）させるための装置である。減圧乾燥装置１は、乾燥ホッパ３と、乾燥ホッパ３に供給される樹脂材料を一時的に貯留するバッファホッパ４と、乾燥ホッパ３で乾燥した樹脂材料が供給されるローダホッパ５とを備えている。

乾燥ホッパ３は、ステンレス鋼などからなる。乾燥ホッパ３の上部６は、上下方向に延びる円筒状をなしている。乾燥ホッパ３の下部７は、上部６に連続して形成され、下方に先細りとなる円錐状をなしている。

乾燥ホッパ３内には、スペーサ８が設けられている。スペーサ８は、ステンレス鋼からなる。スペーサ８は、中空の略円柱状をなしている。スペーサ８は、乾燥ホッパ３とそれらの中心軸線が一致するように配置されており、スペーサ８の外周面と乾燥ホッパ３の上部６の内周面との間には、その周方向にわたって一定間隔の隙間が生じている。スペーサ８の上部は、上方に先細りとなる円錐状をなしている。

乾燥ホッパ３の上部６の外周面、下部７の外周面およびスペーサ８の内周面には、それぞれ第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１が設けられている。第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１は、バンドヒータからなり、それぞれ乾燥ホッパ３の上部６の外周面、下部７の外周面およびスペーサ８の内周面の全周にわたって密着している。

乾燥ホッパ３の上端開口は、上蓋１２によって開閉可能に覆われている。上蓋１２には、真空ポンプ１３から延びる真空ライン１４が接続されている。真空ライン１４の途中部には、真空ポンプ１３への樹脂材料などの進入を防止するための真空フィルタ１５が介裝されている。

真空ポンプ１３が作動されると、乾燥ホッパ３内の空気が真空ライン１４に吸い出され、乾燥ホッパ３内が真空状態に減圧される。また、それと並行して、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がオン（通電）されて、乾燥ホッパ３内の樹脂材料が第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１からの発熱で加熱される。これにより、樹脂材料の減圧乾燥が達成される。

また、真空ライン１４には、乾燥ホッパ３内の真空状態を開放するための真空開放バルブ１６が分岐して接続されている。

なお、真空状態は、完全に真空の状態に限らず、真空に近い状態も含む。

バッファホッパ４は、乾燥ホッパ３の上方に配置されている。バッファホッパ４の下部は、下方に先細りとなる円錐状をなしている。バッファホッパ４の下端部には、接続管１７の上端が接続されている。接続管１７の下端は、乾燥ホッパ３の上蓋１２の中央部に接続されている。接続管１７には、接続管１７を開閉する供給バルブ１８が介裝されている。

バッファホッパ４には、選択バルブ１９から延びる第１分岐吸気ライン２０が接続されている。選択バルブ１９には、輸送ブロワ２１から延びる吸気ライン２２が接続されている。吸気ライン２２には、輸送ブロワ２１への樹脂材料などの進入を防止するための輸送フィルタ２３が介裝されている。

また、バッファホッパ４には、材料供給ライン（図示せず）が接続されている。

輸送ブロワ２１が作動している状態で、選択バルブ１９によって吸気ライン２２と第１分岐吸気ライン２０とが接続（連通）されると、バッファホッパ４内の空気が第１分岐吸気ライン２０に吸い出されて、気力により、材料供給ラインからバッファホッパ４内に樹脂材料が供給される。そして、供給バルブ１８が開かれると、バッファホッパ４内の樹脂材料は、自重により、接続管１７を介して乾燥ホッパ３内に流入する。

接続管１７から乾燥ホッパ３内に流入する樹脂材料は、スペーサ８の上部に降りかかる。スペーサ８の上部が上方に先細りとなる円錐状に形成されているので、スペーサ８の上部に降りかかる樹脂材料は、スペーサ８（乾燥ホッパ３）の周方向にほぼ均一に分散し、スペーサ８の上部の円錐面に案内されて、乾燥ホッパ３の内周面とスペーサ８の外周面との間へ落下する。

ローダホッパ５は、射出成形機２の上方に配置されている。ローダホッパ５の下部は、下方に先細りとなる円錐状をなしている。ローダホッパ５の下端部には、接続管２４の上端が接続されている。接続管２４の下端は、射出成形機２に接続されている。接続管２４には、接続管２４を開閉する供給バルブ２５が介裝されている。

ローダホッパ５には、選択バルブ１９から延びる第２分岐吸気ライン２６が接続されている。

また、ローダホッパ５には、輸送管２７の一端が接続されている。輸送管２７の他端は、輸送バルブ２８を介して、乾燥ホッパ３の下端部に接続されている。

輸送ブロワ２１が作動し、輸送バルブ２８が開かれている状態で、選択バルブ１９によって吸気ライン２２と第２分岐吸気ライン２６とが接続（連通）されると、ローダホッパ５内の空気が第２分岐吸気ライン２６に吸い出されて、気力により、乾燥ホッパ３内の乾燥した樹脂材料が輸送管２７を通してローダホッパ５内に供給される。そして、供給バルブ２５が開かれると、ローダホッパ５内の樹脂材料は、自重により、接続管２４を介して射出成形機２内に流入する。

図２は、減圧乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。

減圧乾燥装置１は、ＣＰＵおよびメモリを含むマイクロコンピュータからなる制御部３１を備えている。

また、減圧乾燥装置１には、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１に関連して、それぞれ第１温度センサ３２、第２温度センサ３３および第３温度センサ３４が設けられている。第１温度センサ３２、第２温度センサ３３および第３温度センサ３４は、それぞれ第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度（発熱温度）を検出する。第１温度センサ３２、第２温度センサ３３および第３温度センサ３４の検出信号は、制御部３１に入力されるようになっている。

制御部３１には、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１がそれぞれヒータ駆動回路３５，３６，３７を介して接続されている。各ヒータ駆動回路３５〜３７には、制御部３１からの信号によって開閉されるリレーが含まれている。リレーの開閉により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１への通電（オン）／その停止（オフ）が切り替えられる。

制御部３１にはさらに、真空ポンプ１３、真空開放バルブ１６、供給バルブ１８，２５、選択バルブ１９、輸送ブロワ２１および輸送バルブ２８が制御対象として接続されている。

図３は、ブート処理におけるヒータの発熱制御の内容を示すタイミングチャートである。

減圧乾燥装置１において、樹脂材料の良好な乾燥を達成するためには、樹脂材料の温度を適正温度（樹脂材料の目標温度）まで上昇させ、その適正温度を適正な一定時間にわたって保持する必要がある。

減圧乾燥装置１の運転開始時は、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１が冷えており、当然、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度は、樹脂材料の目標温度とほぼ同じ温度、具体的には、樹脂材料の目標温度よりも少し低い温度に設定される第１温度ＳＶを大きく下回る。また、乾燥ホッパ３内に樹脂材料が新たに供給されると、乾燥ホッパ３内の熱が樹脂材料に奪われるので、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度は、第１温度ＳＶよりも低くなる。

制御部３１によるヒータ駆動回路３５，３６，３７の制御（第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御）の開始時において、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶよりも低い場合には、制御部３１により、次に述べるブート処理が実行される。

ブート処理では、まず、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度が第１温度ＳＶに予め定められたブート処理温度ＳＶ_ST(1)およびアップ温度ｄＳＶ(1)を加えた第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)＋ｄＳＶ(1)に設定される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１への通電が開始されて、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が上昇し、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)＋ｄＳＶ(1)に達すると、その第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)＋ｄＳＶ(1)が所定の温度上昇保持時間Ｔ_HIにわたって保持されるように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)＋ｄＳＶ(1)で温度上昇保持時間Ｔ_HIにわたって保持されると、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度が温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)＋ｄＳＶ(1)からアップ温度ｄＳＶ(1)を減じた第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)に設定される。そして、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がその目標温度に近づくように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)まで下降すると、つまり第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(1)分だけ下降すると、その第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)が所定の温度下降保持時間Ｔ_LOにわたって保持されるように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

また、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(1)分だけ下降するのに要した温度下降時間Ｔ_down(1)が求められる。さらに、アップ温度ｄＳＶ(1)がその温度下降時間Ｔ_down(1)で除算されることにより、温度下降速度（単位時間あたりの温度変化量）Ｓ_down(1)が求められる。そして、温度下降速度Ｓ_down(1)を予め定められた基準下降速度Ｓ_down(0)で除算して得られる値とアップ温度ｄＳＶ(1)とが乗算されて、その乗算値が次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(2)に設定される。すなわち、式（１）に従って、アップ温度ｄＳＶ(2)が設定される。

ｄＳＶ(i+1)＝ｄＳＶ(i)×Ｓ_down(i)／Ｓ_down(0) ・・・（１）

なお、ｉは、自然数であり、ブート処理で過去に行われた第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御のサイクル数を表す。

また、制御部３１により、予め定められた基準アップ温度ｄＳＶ(0)からアップ温度ｄＳＶ(1)が減算されることにより、アップ温度偏差ΔｄＳＶ(1)が求められる。さらに、ブート処理温度ＳＶ_ST(1)からアップ温度偏差ΔｄＳＶ(1)が減算される。また、ブート処理温度ＳＶ_ST(1)に予め定められたブート下降率Ｋ_BLおよびサイクル数ｉが乗算される。そして、その減算値と乗算値とが比較されて、小さい方の値が次のサイクルにおけるブート処理温度ＳＶ_ST(2)に設定される。すなわち、式（２），（３）または式（２），（４）に従って、ブート処理温度ＳＶ_ST(2)が設定される。

ΔｄＳＶ(i)＝ｄＳＶ(0)−ｄＳＶ(i) ・・・（２）
ＳＶ_ST(i+1)＝ＳＶ_ST(i)−ΔｄＳＶ(i) ・・・（３）
ＳＶ_ST(i+1)＝ＳＶ_ST(i)×Ｋ_BL×ｉ ・・・（４）
ただし、ｄＳＶ(0)≧ｄＳＶ(i)
Ｋ_BL＜１

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(1)で温度下降保持時間Ｔ_LOにわたって保持されると、１サイクル目の第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御が終了となる。すなわち、ブート処理では、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)に上昇した後、温度上昇保持時間Ｔ_HIにわたって第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)に保持され、第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)から第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)に下降した後、温度下降保持時間Ｔ_LOにわたって第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)に保持されるという温度変化を生じさせる発熱制御が１サイクルとされる。

その後は、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度が第１温度ＳＶにブート処理温度ＳＶ_ST(2)およびアップ温度ｄＳＶ(2)を加えた第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(2)＋ｄＳＶ(2)に設定される。そして、２サイクル目の第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御が開始される。以降は、制御部３１により、１サイクル目の発熱制御と同様な発熱制御が行われる。

式（３）または式（４）に従って設定されるブート処理温度ＳＶ_ST(i+1)は、前サイクルにおけるブート処理温度ＳＶ_ST(i)よりも必ず小さくなる。したがって、ブート処理における発熱制御のサイクルが繰り返されるにつれて、ブート処理温度ＳＶ_ST(i+1)が小さくなる。ブート処理温度ＳＶ_ST(i+1)が零になると、ブート処理が終了される。

このように、ブート処理では、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶに所定のブート処理温度ＳＶ_ST(i)および所定のアップ温度ｄＳＶ(i)を加えて設定される第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)と第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)からアップ温度ｄＳＶ(i)を減じて設定される第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

これにより、第１温度ＳＶよりも低い温度の樹脂材料に比較的大きな熱量を与えることができ、樹脂材料の温度を速やかに上昇させることができる。

そして、ブート処理温度ＳＶ_ST(i)は、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)から第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)に下降する度に小さくなるように設定される。

具体的には、予め定める基準アップ温度ｄＳＶ(0)からアップ温度ｄＳＶ(i)を減じることにより、アップ温度偏差ΔｄＳＶ(i)が求められ、現在設定されているブート処理温度ＳＶ_ST(i)からそのアップ温度偏差ΔｄＳＶ(i)を減じて得られる値と所定値（たとえば、式（４）に従って求められる値）とを比較して、それらの小さい方の値が次のサイクルにおけるブート処理温度ＳＶ_ST(i+1)として設定される。

これにより、樹脂材料の加熱が進むにつれて、第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)を低くすることができ、樹脂材料の温度が高くなり過ぎることを防止できる。その結果、樹脂材料の過熱による不具合（たとえば、樹脂材料の溶融など）の発生を防止することができる。

よって、樹脂材料の温度を速やかに上昇させることができながら、樹脂材料の過熱による不具合の発生を防止することができる。

また、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)から第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)に下降するときの単位時間あたりの温度変化量である温度下降速度Ｓ_down(i)に基づいて、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(i+1)が設定される。すなわち、式（１）に従って、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(i+1)が設定される。

これにより、温度下降速度Ｓ_down(i)が予め定める基準下降速度Ｓ_down(0)よりも大きい場合には、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(i+1)がアップ温度ｄＳＶ(i)よりも大きい値に設定される。これにより、樹脂材料の温度をより速やかに上昇させることができる。

一方、温度下降速度Ｓ_down(i)が予め定める基準下降速度Ｓ_down(0)以下である場合には、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(i+1)がアップ温度ｄＳＶ(i)よりも小さい値に設定される。これにより、樹脂材料が過熱されることを一層防止できる。さらに、アップ温度ｄＳＶ(i+1)が小さくなると、アップ温度偏差ΔｄＳＶ(i)が大きな値となるので、次のサイクルにおけるブート処理温度ＳＶ_ST(i+1)が低くなる。よって、樹脂材料が過熱されることをより一層防止できる。

図４は、ゆらぎ処理におけるヒータの発熱制御の内容を示すタイミングチャートである。

ブート処理の終了後、制御部３１により、次に述べるゆらぎ処理が実行される。

ゆらぎ処理では、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶと第１温度ＳＶにアップ温度ｄＳＶ(n)を加えて設定される第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

なお、ｎは、自然数であり、ゆらぎ処理で過去に行われた第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御のサイクル数を表す。

具体的には、まず、制御部３１により、ブート処理で最後に設定されたアップ温度ｄＳＶ(i)と等しいアップ温度ｄＳＶ(1)と第１温度ＳＶとが加算され、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度がその加算値である第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(1)に設定される。そして、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がその目標温度に近づくように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶから第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(1)まで上昇するのに要する時間、つまり第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(1)分だけ上昇するのに要する温度上昇時間Ｔ_UP(1)が計測される。この温度上昇時間Ｔ_UP(1)が得られると、アップ温度ｄＳＶ(1)がその温度上昇時間Ｔ_UP(1)で除算されることにより、温度上昇速度（単位時間あたりの温度変化量）Ｓ_UP(1)が求められる。そして、温度上昇速度Ｓ_UP(1)を予め定められた基準上昇速度Ｓ_UP(0)で除算して得られる値と予め定められた基準時間Ｔ_HI(0)とが乗算されて、その乗算値が現在のサイクルにおける温度上昇保持時間（第２温度保持時間）Ｔ_HI(1)に設定される。すなわち、式（５）に従って、温度上昇保持時間Ｔ_HI(1)が設定される。

Ｔ_HI(n)＝Ｔ_HI(0)×Ｓ_UP(n)／Ｓ_UP(0) ・・・（５）

そして、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(1)に達した後、その第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(1)が温度上昇保持時間Ｔ_HI(1)にわたって保持されるように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(1)で温度上昇保持時間Ｔ_HI(1)にわたって保持されると、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度が第１温度ＳＶに設定される。そして、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がその目標温度に近づくように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

また、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(1)分だけ下降するのに要する時間、つまり第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(1)分だけ下降するのに要する温度下降時間Ｔ_down(1)が計測される。この温度下降時間Ｔ_down(1)が得られると、アップ温度ｄＳＶ(1)がその温度下降時間Ｔ_down(1)で除算されることにより、温度下降速度（単位時間あたりの温度変化量）Ｓ_down(1)が求められる。そして、１つ前のサイクルで求められた温度下降速度（この場合、ブート処理で最後に求められたＳ_down(i)）を温度下降速度Ｓ_down(1)で除算して得られる値と１つ前のサイクルで設定された温度下降保持時間（この場合、ブート処理で設定されている温度下降保持時間Ｔ_LO）とが乗算されて、その乗算値が現在のサイクルにおける温度下降保持時間（第１温度保持時間）Ｔ_LO(1)に設定される。すなわち、式（６）に従って、温度下降保持時間Ｔ_LO(1)が設定される。

Ｔ_LO(n)＝Ｔ_LO（ｎ−１）×Ｓ_down（ｎ−１）／Ｓ_down(n) ・・・（６）

そして、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶに達した後、その第１温度ＳＶが温度下降保持時間Ｔ_LO(1)にわたって保持されるように、制御部３１により、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

その間に、制御部３１により、式（７）に従って、アップ温度ｄＳＶ(2)が設定される。すなわち、温度下降速度Ｓ_down(1)を予め定められた基準下降速度Ｓ_down(0)で除算して得られる値とアップ温度ｄＳＶ(1)とが乗算されて、その乗算値が次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(2)に設定される。

ｄＳＶ(i+1)＝ｄＳＶ(i)×Ｓ_down(i)／Ｓ_down(0) ・・・（７）

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶで温度下降保持時間Ｔ_LO(1)にわたって保持されると、制御部３１により、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の目標温度が第１温度ＳＶにアップ温度ｄＳＶ(2)を加えた第２温度ＳＶに設定されて、２サイクル目の第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御が開始される。以降は、制御部３１により、１サイクル目の発熱制御と同様な発熱制御が行われる。

このように、ゆらぎ処理では、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶと第１温度ＳＶにアップ温度ｄＳＶ(n)を加えて設定される第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、ヒータ駆動回路３５，３６，３７が制御される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶよりも高い第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)まで上昇することにより、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１から樹脂材料に比較的大きな熱量を与えることができ、樹脂材料の温度を速やかに上昇させることができる。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度は、第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)で保持されるのではなく、第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)から第１温度ＳＶまで下げられる。これにより、樹脂材料の温度が高くなり過ぎることを防止できる。その結果、樹脂材料の過熱による不具合（たとえば、樹脂材料の溶融など）の発生を防止することができる。

よって、樹脂材料の温度を速やかに上昇させることができながら、樹脂材料の過熱による不具合の発生を防止することができる。

また、単位時間あたりの第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度変化量に基づいて、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の発熱制御の内容が変更される。

第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)から第１温度ＳＶに下降するときの単位時間あたりの温度変化量である温度下降速度Ｓ_down(n)に基づいて、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(n+1)が設定される。

具体的には、温度下降速度Ｓ_down(n)が予め定める基準下降速度Ｓ_down(0)よりも大きい場合、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(n+1)がアップ温度ｄＳＶ(n)よりも大きい値に設定される。これにより、樹脂材料の温度をより速やかに上昇させることができる。

一方、温度下降速度Ｓ_down(n)が基準下降速度Ｓ_down(0)以下である場合、次のサイクルにおけるアップ温度ｄＳＶ(n+1)がアップ温度ｄＳＶ(n)よりも小さい値に設定される。これにより、樹脂材料が過熱されることを一層防止できる。

また、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶから第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量である温度上昇速度Ｓ_UP(n)に基づいて、現在のサイクルにおける温度上昇保持時間Ｔ_HI(n)が調整される。

具体的には、温度上昇速度Ｓ_UP(n)が予め定める基準上昇速度Ｓ_UP(0)よりも大きい場合、温度上昇保持時間Ｔ_HI(n)が基準時間Ｔ_HI(0)よりも短い時間に設定される。これにより、樹脂材料が過熱されることを一層防止できる。

一方、温度上昇速度Ｓ_UP(n)が予め定める基準上昇速度Ｓ_UP(0)以下である場合、温度上昇保持時間Ｔ_HI(n)が基準時間Ｔ_HI(0)以上の時間に設定される。これにより、樹脂材料の温度をより速やかに上昇させることができる。

また、温度下降速度Ｓ_down(n)に基づいて、現在のサイクルにおける温度下降保持時間Ｔ_LO(n)が調整される。

具体的には、温度下降速度Ｓ_down(n)が１つ前のサイクルで求められた温度下降速度Ｓ_down（ｎ−１）よりも大きい場合、温度下降保持時間Ｔ_LO(n)は、１つ前のサイクルで設定された温度下降保持時間Ｔ_LO（ｎ−１）よりも短い時間に設定される。これにより、樹脂材料の温度をより速やかに上昇させることができる。

一方、温度下降速度Ｓ_down(n)が１つ前のサイクルで求められた温度下降速度Ｓ_down（ｎ−１）以下である場合、温度下降保持時間Ｔ_LO(n)は、１つ前のサイクルで設定された温度下降保持時間Ｔ_LO（ｎ−１）以上の時間に設定される。これにより、樹脂材料が過熱されることを一層防止できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、ブート処理が省略されて、減圧乾燥装置１の運転開始後、ゆらぎ処理が直ちに開始されてもよい。

また、ゆらぎ処理時と同様に、ブート処理において、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第１温度ＳＶから第２温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)＋ｄＳＶ(i)に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量である温度上昇速度Ｓ_UP(i)に基づいて、現在のサイクルにおける温度上昇保持時間Ｔ_HIが調整されてもよい。また、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度が第２温度ＳＶ＋ｄＳＶ(n)から第３温度ＳＶ＋ＳＶ_ST(i)に下降するときの単位時間あたりの温度変化量である温度下降速度Ｓ_down(i)に基づいて、現在のサイクルにおける温度下降保持時間Ｔ_LOが調整されてもよい。

また、第１温度ＳＶは、減圧乾燥時の樹脂材料の目標温度とほぼ同じ温度に設定されるとした。しかし、ゆらぎ処理時において、第１温度ＳＶは、たとえば、減圧乾燥時の樹脂材料の目標温度に所定の係数（１未満）の係数を乗じることにより、その目標温度よりも低い値に設定されてもよい。係数が適切に定められていれば、ゆらぎ処理時に、樹脂材料の温度を目標温度よりもわずかに高い温度に保持することができながら、第１ヒータ９、第２ヒータ１０および第３ヒータ１１の温度がアップ温度ｄＳＶ(n)分だけ昇降されることによる電力の消費を低減することができる。

本発明に係る発熱装置が組み込まれた減圧乾燥装置１を取り上げたが、本発明に係る発熱装置は、減圧乾燥装置１以外の装置に組み込まれてもよいし、それ単独で１つの装置として構成されてもよい。

また、被加熱物は、樹脂材料に限らず、樹脂材料以外の粉粒体であってもよいし、空気や水などの流体であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 減圧乾燥装置
３ 乾燥ホッパ（加熱容器）
９ 第１ヒータ（発熱体）
１０ 第２ヒータ（発熱体）
１１ 第３ヒータ（発熱体）
３１ 制御部（切替制御手段、制御内容変更手段）
３２ 第１温度センサ（温度検出手段）
３３ 第２温度センサ（温度検出手段）
３４ 第３温度センサ（温度検出手段）
３５ ヒータ駆動回路（切替手段）
３６ ヒータ駆動回路（切替手段）
３７ ヒータ駆動回路（切替手段）

Claims (6)

1. 被加熱物を収容するための加熱容器と、
   前記加熱容器内に収容された被加熱物を昇温させるための熱を発生する発熱体と、
   前記発熱体が発熱する発熱状態とその発熱が停止した発熱停止状態とに切り替えるための切替手段と、
   前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段によって検出される温度に基づいて、前記発熱体の温度が被加熱物の目標温度にほぼ等しい第１温度と前記第１温度に所定のアップ温度を加えて設定された第２温度との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、前記切替手段を制御する切替制御手段とを含む、加熱装置。
2. 単位時間あたりの前記発熱体の温度変化量に基づいて、前記切替制御手段による前記切替手段の制御の内容を変更する制御内容変更手段をさらに含む、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記切替制御手段は、前記発熱体の温度が前記第１温度から前記第２温度に上昇した後、所定の第２温度保持時間にわたって前記第２温度に保持され、前記第２温度から前記第１温度に下降した後、所定の第１温度保持時間にわたって前記第１温度に保持されるという温度変化を１サイクルとして、その温度変化のサイクルが繰り返されるように、前記切替手段を制御する、請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記制御内容変更手段は、前記発熱体の温度が前記第２温度から前記第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、次の温度変化のサイクルにおける前記アップ温度を調整する、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記制御内容変更手段は、前記発熱体の温度が前記第１温度から前記第２温度に上昇するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、現在の温度変化のサイクルにおける前記第２温度保持時間を調整する、請求項３または４に記載の加熱装置。
6. 前記制御内容変更手段は、前記発熱体の温度が前記第２温度から前記第１温度に下降するときの単位時間あたりの温度変化量に基づいて、現在の温度変化のサイクルにおける前記第１温度保持時間を調整する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の加熱装置。

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